(57)【要約】【課題】所望の欠陥の検出精度を向上できる電子線を用いたパターン検査装置を提供する。【解決手段】表面にパターンを形成した試料に電子線ビームを照射して前記試料から発生する二次電子や反射電子を検出することにより画像を形成し、検査対象画像と参照画像とを比較して前記パターンを検査する電子線を用いたパターン検査装置において、検査対象画像と参照画像の明るさのキャリブレーションを行い、正常部に対して明るい欠陥や暗い欠陥等の所望の欠陥を検出する。【選択図】  図１
2004347483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にパターンを形成した試料に電子線を照射して前記試料から発生する二次電子や反射電子を検出することにより画像を形成し、検査対象画像と参照画像間で比較を行い、前記パターンを検査する電子線式パターン検査装置において、前記検査対象画像と前記参照画像の明るさのキャリブレーションを行い、所望の欠陥を検出する演算部を備えたことを特徴とする電子線を用いたパターン検査装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記演算部は前記検査対象画像と前記参照画像の明るさのキャリブレーションを前記所望の欠陥の明るさよりも明るくなる方へ行うことを特徴とする電子線を用いたパターン検査装置。
【請求項３】
請求項１の記載において、前記演算部は前記検査対象画像と前記参照画像の明るさのキャリブレーションを前記所望の欠陥の明るさよりも暗くなる方へ行うことを特徴とする電子線を用いたパターン検査装置。
【請求項４】
表面にパターンを形成した試料に電子線を照射して前記試料から発生する二次電子や反射電子を検出することにより画像を形成し、検査対象画像と参照画像間で比較を行い、前記パターンを検査する電子線を用いたパターン検査方法において、前記検査対象画像と前記参照画像の明るさのキャリブレーションを行い、所望の欠陥を検出することを特徴とする電子線を用いたパターン検査方法。
【請求項５】
請求項４の記載において、前記検査対象画像と前記参照画像の明るさのキャリブレーションを、前記所望の欠陥の明るさよりも明るくなる方へ行うときはキャリブレーション後の明るさよりも暗い欠陥を検出し、前記所望の欠陥の明るさよりも暗くなる方へ行うときはキャリブレーション後の明るさよりも明るい欠陥を検出することを特徴とする電子線を用いたパターン検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細な回路パターンを有するメモリ，ＬＳＩ等の半導体装置や液晶，ホトマスク等の回路パターンの検査装置および検査方法に係わり、特に電子線を用いたパターン検査装置および検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置は、半導体ウエハ上にホトマスクに形成された回路パターンをリソグラフィー処理およびエッチング処理により転写する工程を繰り返すことにより製造される。半導体装置の製造過程であるリソグラフィー処理やエッチング処理，その他の処理の良否，製造過程での異物発生等は、半導体装置の歩留まりに大きく影響を及ぼす。したがって、処理の異常や不良の発生を早期にあるいは事前に検知するために、製造過程における半導体ウエハ上に各工程毎に形成されたパターンを検査しなければならない。
【０００３】
半導体装置の製造過程では、レーザ光等をパターンに照射して得られる画像を用いて異常を判断する光学式検査装置や、電子線等の荷電粒子線でパターンを走査して発生する二次電子や反射電子から信号強度や画像を用いて異常を判断するＳＥＭ式検査装置が用いられている。ここで、ＳＥＭとは走査型電子顕微鏡
（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）である。
【０００４】
電子線を用いたパターン検査装置、すなわちＳＥＭ式検査装置においては、検出された二次電子や反射電子の量に比例した電気信号を二値化して画像信号を得、検査画像と参照画像との画像信号量の差、すなわち明るさの差を欠陥とみなして、欠陥を検出するものである。半導体ウエハ上のチップが同一パターンの繰返しであることを利用して、検査画像のひとつ前の画像を参照画像として両者を比較することによって欠陥が抽出でき、画像を記憶するメモリの容量が少なくてすむ。しかしながら、正常部であってもプロセス起因によるわずかな明るさの差を欠陥と誤検出することがあり、また、ノイズの重畳などによって画像全体の明るさが変化してしまうと、画像全体の明るさに差があるふたつの画像を比較しても、欠陥がどこにあるか判然とせず、所望の欠陥が検出できないという問題点があった。
【０００５】
これに対して、画像の明るさの調整機能をＳＥＭ式検査装置に備える技術も知られているが、どのように調整するかについては明確でなく、画像上で周囲より明るく見える欠陥や暗く見える欠陥を区別することなく抽出された欠陥を全て欠陥として出力するので、所望の欠陥を検出することは困難であった（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１９３５９４号公報（第１３頁，第１５頁，図１２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、ＳＥＭ式検査装置では所望の欠陥のみを検出することができなかったので、抽出された欠陥を観察装置で観察，分類してはじめて所望の欠陥のみを得ていたため、欠陥の発生原因の特定に時間がかかり、迅速な対応ができなかった。
【０００８】
本発明の目的は、所望の欠陥の検出精度が向上する電子線を用いたパターン検査装置および検査方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために、本発明の実施例は、表面にパターンを形成した試料に電子線ビームを照射して試料から発生する二次電子や反射電子を検出することにより画像を形成し、検査対象画像と参照画像間で比較を行い、パターンを検査する電子線式パターン検査装置において、検査対象画像と参照画像の明るさのキャリブレーションを行い、所望の欠陥のみを検出する演算部を備えたものである。
【００１０】
また、検査対象画像と参照画像の明るさのキャリブレーションを、所望の欠陥の明るさよりも明るくなる方へ行うときはキャリブレーション後の明るさよりも暗い欠陥を検出し、所望の欠陥の明るさよりも暗くなる方へ行うときはキャリブレーション後の明るさよりも明るい欠陥を検出するようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
【００１２】
本発明が適用される電子ビームを用いた半導体ウエハまたはマスク，レチクルのパターンを検査するＳＥＭ式検査装置の構成の概略を縦断面図にて図１に示す。ＳＥＭ式検査装置１は、大きく分けて、電子光学系装置３と光学顕微鏡部４と試料室８とからなる検査室２と、画像処理部５と、制御部６と、二次電子検出部７とからなる。
【００１３】
電子光学系装置３は、電子銃１０，電子線の引き出し電極１１，コンデンサレンズ１２，ブランキング偏向器１３，絞り１４，走査偏向器１５，対物レンズ１６，反射板１７，Ｅ×Ｂ偏向器１８から構成されており、電子銃１０で発生し引き出し電極１１で引き出された電子線１９がコンデンサレンズ１２，絞り１４，対物レンズ１６を通って試料９へ照射される。電子線１９は細く絞られたビームであり、走査偏向器１５によって試料９を走査され、試料９から反射電子，二次電子５１が発生する。二次電子はＥ×Ｂ偏向器１８によって軌道を曲げられて反射板１７を照射し、第二の二次電子５２が発生し、二次電子検出器２０で検出される。一方、ブランキング偏向器１３で電子線１９を絞り１４の開口部の外に向けることによって、試料９への電子線１９の照射を防ぐことができる。
【００１４】
試料室８は、試料台３０，Ｘステージ３１，Ｙステージ３２，回転ステージ３３，位置モニタ測長器３４，試料高さ測定器３５から構成されている。光学顕微鏡部４は、検査室２の室内における電子光学系装置３の近傍であって、互いに影響を及ぼさない程度離れた位置に設備されており、電子光学系装置３と光学顕微鏡部４の間の距離は既知である。そして、Ｘステージ３１またはＹステージ３２が電子光学系装置３と光学顕微鏡部４の間の既知の距離を往復移動するようになっている。
【００１５】
光学顕微鏡部４は白色光源４０，光学レンズ４１，ＣＣＤカメラ４２により構成されており、図示されていないが、後述する電子線画像の場合と同様に取得画像が画像処理部５へ送られる。
【００１６】
位置モニタ測長器３４として、本実施例ではレーザ干渉による測長計を用いた。Ｘステージ３１，Ｙステージ３２，回転ステージ３３の位置が実時間でモニタでき、制御部６にその位置情報が送れるようになっている。また、図示していないが、Ｘステージ３１，Ｙステージ３２，回転ステージ３３のモータの回転数等のデータも同様に、各々のドライバから制御部６に送られるように構成されている。制御部６はこれらのデータに基づいて電子線１９が照射されている領域や位置が正確に把握できるようになっており、必要に応じて実時間で電子線１９の照射位置の位置ずれを補正制御回路４３を用いて補正できるようになっている。また、試料９が代わっても、試料毎に電子線を照射した領域を記憶できるようになっている。
【００１７】
試料高さ測定器３５には、電子線以外の測定方式である光学式測定器、例えばレーザ干渉測定器や反射光の位置で変化を測定する反射光式測定器が使用されており、Ｘステージ３１，Ｙステージ３２に搭載された試料９の高さを実時間で測定できるように構成されている。本実施例では、スリットを通過した細長い白色光を透明な窓越しに試料９に照射し、反射光の位置を位置検出モニタにて検出し、位置の変動から高さの変化量を算出する方式を用いた。この試料高さ測定器３５の測定データに基づいて、電子線１９を細く絞るための対物レンズ１６の焦点距離がダイナミックに補正され、常に被検査領域に焦点が合った電子線１９を照射できるようになっている。また、試料９の反りや高さ歪みを電子線照射前に予め測定してあり、そのデータをもとに対物レンズ１６の検査領域毎の補正条件を設定するように構成することも可能である。
【００１８】
試料９の画像を取得するためには、細く絞った電子線１９を試料９に照射し、二次電子５１を発生させ、これらを電子線１９の走査およびＸステージ３１，Ｙステージ３２の移動と同期させて検出する。
【００１９】
電子線１９は、電子銃１０と引き出し電極１１との間に電圧を印加することで電子銃１０から引き出される。電子線１９の加速は、電子銃１０に高電圧の負の電位を印加することでなされる。これにより、電子線１９はその電位に相当するエネルギーで試料台３０の方向に進み、コンデンサレンズ１２で収束され、さらに対物レンズ１６により細く絞られて試料台３０上のＸステージ３１，Ｙステージ３２，回転ステージ３３の上に搭載された試料９に照射される。
【００２０】
ブランキング偏向器１３には走査偏向信号およびブランキング信号を発生する走査信号発生器４４が接続され、対物レンズ１６には対物レンズ電源４５が接続されている。試料９には、リターディング電源３６により負の電圧を印加できるようになっている。このリターディング電源３６の電圧を調節することにより一次電子線を減速し、電子銃１０の電位を変えずに試料９への電子線照射エネルギーを最適な値に調節することができる。電子線１９をブランキングする必要がある時には、ブランキング偏向器１３により電子線１９が偏向されて、電子線１９が絞り１４を通過しないように制御できる。
【００２１】
試料９上に電子線１９を照射することによって発生した二次電子５１は、試料９に印加された負の電圧により加速される。試料９の上方に、Ｅ×Ｂ偏向器１８が配置され、これにより加速された二次電子５１は所定の方向へ偏向される。Ｅ×Ｂ偏向器１８にかける電圧と磁界の強度により、偏向量を調整することができる。また、この電磁界は、試料に印加した負の電圧に連動させて可変させることができる。Ｅ×Ｂ偏向器１８により偏向された二次電子５１は、所定の条件で反射板１７に衝突する。この反射板１７は円錐形状をしており、その中央に設けられた開口部を電子線１９が通過する。この反射板１７に加速された二次電子５１が衝突すると、反射板１７からは数Ｖから５０ｅＶのエネルギーを持つ第二の二次電子５２が発生する。
【００２２】
二次電子検出器２０は検査室２内の対物レンズ１６の上方に配置され、第二の二次電子５２を検出し、二次電子検出器２０の出力信号は、検査室２の外に設置されたプリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変換器２２によりデジタルデータとなり、光変換手段２３から光伝送手段２４によって、画像処理部５の電気変換手段２５へ送られる。なお、反射板１７を設けない場合には、第二の二次電子５２でなく二次電子５１を二次電子検出器２０で検出してもよい。
【００２３】
高圧電源２６はプリアンプ２１を駆動するプリアンプ駆動電源２７，ＡＤ変換器２２を駆動するＡＤ変換器駆動電源，第二の二次電子を吸引するために二次電子検出器２０に加える電圧を供給する逆バイアス電源２９への電源を供給する。反射板１７に衝突して発生した第二の二次電子５２は、逆バイアス電源２９の供給による二次電子検出器２０で発生する吸引電界により二次電子検出器２０へ導かれる。
【００２４】
二次電子検出器２０は、電子線１９が試料９に照射されている間に発生した二次電子５１がその後加速されて反射板１７に衝突して発生した第二の二次電子５２を、電子線１９の走査のタイミングと連動して検出するように構成されている。
【００２５】
二次電子検出器２０の出力信号は、検査室２の外に設置されたプリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変換器２２によりデジタルデータとなる。ＡＤ変換器２２は、二次電子検出器２０が検出したアナログ信号をプリアンプ２１によって増幅された後に直ちにデジタル信号に変換して、画像処理部５に伝送するように構成されている。このように、検出したアナログ信号を検出直後にデジタル化して伝送するので、高速で且つＳＮ比の高い信号を得ることができる。
【００２６】
Ｘステージ３１，Ｙステージ３２上には試料９が搭載されており、検査実行時にＸステージ３１，Ｙステージ３２をＹ方向に連続して一定速度で移動するようにして、電子線１９をＸ方向に直線的に走査する方法とＸステージ３１，Ｙステージ３２をＸ方向に連続して一定速度で移動するようにして、電子線１９をＹ方向に直線的に走査する方法のいずれかを選択できる。
【００２７】
画像処理部５は、第一記憶部４６，第二記憶部４７，演算部４８，欠陥判定部４９，モニタ５０より構成されている。取り込まれた電子線画像あるいは光学画像はモニタ５０に表示される。装置各部の動作命令および動作条件は、制御部６から入出力される。制御部６には、あらかじめ電子線発生時の加速電圧，電子線偏向幅，偏向速度，二次電子検出器２０の信号取り込みタイミング，試料台３０の移動速度等々の条件が、目的に応じて任意にあるいは選択して設定できるよう入力されている。制御部６は、補正制御回路４３を用いて、位置モニタ測長器
３４，試料高さ測定器３５の信号から位置や高さのずれをモニタし、その結果より補正信号を生成し、電子線１９が常に正しい位置に照射されるよう対物レンズ電源４５に対物レンズ１６の補正信号を、走査信号発生器４４にブランキング偏向器１３の補正信号を送る。
【００２８】
光伝送手段２４によって伝送された試料９の画像信号は、電気変換手段２５によって再び電気信号に変換された後に第一記憶部４６あるいは第二記憶部４７に記憶される。
【００２９】
演算部４８は、この記憶された画像信号をもう一方の記憶部の画像信号との位置合せ，信号レベルの規格化，ノイズ信号を除去するための各種画像処理を施し、双方の画像信号を比較演算する。後述するキャリブレーションはここで行われる。
【００３０】
欠陥判定部４９は、演算部４８にて比較演算された差画像信号の絶対値を所定の閾値と比較し、所定の閾値よりも差画像信号レベルが大きい場合にその画素を欠陥候補と判定し、モニタ５０にその位置や欠陥数等を表示する。この所定の閾値のことを検査閾値と呼ぶ。
【００３１】
なお、上記の実施例では、二次電子検出器２０は逆バイアス電源２９により逆バイアス電圧を印加されていたが、逆バイアス電圧を印加しない構成にしても良い。また、本実施例では二次電子検出器２０にＰＩＮ型半導体検出器を用いたが、他のタイプの半導体検出器、例えばショットキー型半導体検出器やアバランシェ型半導体検出器等を用いても良い。また、応答性，感度等の条件を満たせば、ＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート）を検出器として用いることも可能である。
【００３２】
次に、製造過程でパターン加工が施された半導体ウエハを図１に示したＳＥＭ式検査装置１により検査する手順を説明する。
【００３３】
図２は、検査の手順を示すフローチャートである。まず、ウエハが任意の棚にセットされたカセットをカセット載置部に置く（図２のステップ５３）。次にモニタ５０より検査するウエハを指定し、その後、各種検査条件を入力する（図２のステップ５４）。この検査条件としては、電子光学条件，画像信号の加算回数，検査画素サイズ等を入力する。これらの条件入力が完了したら、検査をスタートする（図２のステップ５５）。自動検査をスタートすると、まず、指定されたウエハが試料交換室へロードされる（図２のステップ５６）。その後、試料ホルダに搭載されて保持固定された後に試料交換室が真空排気され、試料交換室がある程度の真空度に達したら検査室２に移載される。検査室２では、試料台３０に、Ｘステージ３１，Ｙステージ３２，回転ステージ３３を介して試料ホルダごと載せられ、保持固定される。ウエハがロードされたら、入力された検査条件に基づき、制御部６より電子光学系の条件が設定される。そしてビーム校正にて焦点及び非点収差の調整を行う（図２のステップ５７）。そしてウエハ上の所定の場所に移動し、ＳＥＭ像を取得し、コントラスト等を調整する（図２のステップ５８）。ここで電子線照射エネルギー等の条件変更が生じた場合にはパラメータを変更し、再度ビーム校正を実施することが可能である。同時にウエハの高さを高さ検出器より求め、ウエハ高さ検出系により高さ情報と電子ビームの合焦点条件の相関を求め、これ以降のＳＥＭ像取得時には毎回焦点合せを実行することなく、ウエハ高さ検出の結果より合焦点条件に自動的に調整する。その後、ウエハ上の２点によりアライメントを行う（図２のステップ５９）。
【００３４】
自動アライメントを実行するために、予め被観察ウエハと同等のパターンをもつウエハを用いて、アライメント用のチップ，パターンあるいはアライメントに適したパターンの光学顕微鏡像およびＳＥＭ像，位置情報を求め、登録し、検査条件入力の中で既設定座標と登録した画像とを読み出せるようにしておく。検査においては、ウエハ内あるいはチップ内の設定された領域を高精度に視野だしする必要がある。そのため、欠陥部の視野だしを実行する前に予め登録したアライメント条件およびアライメント画像を用いて、自動的にアライメントを実行する。アライメントでは、１点目のチップ上のアライメント用パターンが存在すると検査条件ファイル上で登録された座標に試料台３０を移動し、まず光学顕微鏡にて画像を取得し、画像処理により既登録の光学顕微鏡像と一致する箇所を自動で探索し、検出されたら検出点の座標を演算により算出する。また検出された座標に基づき同一箇所のＳＥＭ像を取得し、画像処理により既登録のＳＥＭ像と一致する箇所を自動で探索し、検出されたら検出点の座標を演算により算出し、１点目の座標として記憶する。次に、回路パターンのマトリクス上で平行な位置にある２点目のチップについても、同様にアライメントパターンが存在すると思われる箇所にステージが移動する。そのため、１点目と同様に光学顕微鏡像とＳＥＭ像で夫々画像処理により既登録画像と一致する箇所を探索し、検出された箇所の座標を演算により算出し、２点目の座標として記憶する。１点目のチップ上のアライメントマーク位置とチップサイズのデータから算出した２点目の予想位置と、実際に画像を取得して得られた座標位置との２点間の座標ずれ、すなわちＸ方向およびＹ方向のずれ量より、ステージ移動方向に対するウエハ上の回路パターン配列の回転量θを求め、この回転量θより電子線を走査する方向の補正量を決定する。アライメントが完了したら、アライメント結果に基づき、回転や座標値を補正し、次に、ウエハ上に移動し数箇所のパターンの画像を取得し、明るさ調整のキャリブレーションを実施する（図２のステップ６０）。キャリブレーション方法については、後で詳細に説明する。
【００３５】
キャリブレーションが完了したら検査を実施する（図２のステップ６１）。ここでウエハ内の電気的な欠陥としてｐｎ接合リーク不良とプラグ導通不良を検出するための検査方法について説明する。試料の構造は、基板上に素子分離層が形成されており、この素子分離層により各トランジスタは分離されている。トランジスタ部は、プラグを埋め込まれた穴パターンが存在し、基板とプラグは導通しているが、プラグパターンは、層間絶縁膜で囲われている構造となっている。そして、プラグ直下の基板部に、ｐｎ接合が形成されている。本実施例では、基板はｐ型基板を用い、プラグ埋め込み材料としてはｎ型イオンをドープしたポリシリコンを膜を用いた。このような試料に電子ビームを入射する。ここで、電子ビームの照射エネルギーは、プラグ部の二次電子放出効率が１より大きい条件を選択する。本実施例では、照射エネルギーを５００ｅＶに設定した。また電子ビーム電流は１００ｎＡに設定し、ビームの走査速度および信号のサンプリングクロックは５０ＭＨｚに設定した。これらの照射条件は、指定範囲内で任意に設定可能である。例えば、電子ビーム電流は、１０ｐＡから１５０ｎＡの範囲で設定することが可能であり、サンプリングクロックは１００ｋＨｚから１００ＭＨｚの範囲で設定可能である。
【００３６】
上記の条件で試料に電子ビームを照射すると、照射した電子ビームよりも多くの二次電子が発生する。その結果、プラグ部は電気的に正に帯電する。プラグは基板に導通しているが、ｐｎ接合が存在している。ｐｎ接合においては、接合限界に空乏層を有し、順バイアスに電位がかかると電流が流れるが、逆バイアスに電位がかかると電流は流れない。本実施例では、ｎ領域に対応するプラグ表面が電気的に正に帯電しているため、逆バイアス状態になっている。従って、ｐ領域に対応する基板からは電流が流れず、電子の供給が極めて少ない。そのため、帯電した電荷が緩和するまでには長い時間を要する。ｐｎ接合でリークが発生していると、基板から電子の供給が比較的多くなるため、電位コントラスト像を見ると正常なプラグ部に比較して明るく表示される。また、プラグ部での導通不良があると、基板から電子の供給がなくなるため、電位コントラスト像を見ると正常なプラグ部に比較して暗く表示される。
【００３７】
検査の手順では、これらの検出された欠陥について、電位コントラスト像によりリークなのか導通不良なのかレビューを行い、必要に応じて画像を保存する（図２のステップ６２）。そして検査結果として、ウエハ上の欠陥の分布状態をモニタ５０に表示し、必要に応じて外部に出力する（図２のステップ６３）。このようにして、検査を完了したら、ウエハをアンロードして終了する（図２のステップ６４）。
【００３８】
以下、キャリブレーション方法について説明する。キャリブレーションは、ウエハ毎のプロセス起因の二次電子信号量ばらつきに対応するため、検査領域内の複数点の画像を検出し、二次電子信号量のヒストグラムをとり、二次電子信号量検出センサのゲイン，画像処理の階調変換テーブルを設定するものである。
【００３９】
はじめに、キャリブレーションの第一の例について説明する。図３は、キャリブレーション時の階調変換前後の明るさの関係図であり、階調変換テーブルの一例である。まず、二次電子信号量が飽和しないようにセンサゲインを設定し、その条件で取得したキャリブレーション点のヒストグラムの上下０．１％  程度をカットして二次電子信号量の分布範囲を決定し、その二次電子信号量の分布範囲を任意に拡張して、その範囲を検出するよう階調変換テーブルを設定する。本実施例では、階調変換前の明るさの最大値を２５５ビットとし、これに対応する階調変換後の明るさＸを求める。図４は、ＳＥＭ式検査装置のモニタに表示される画像の図であって、ウエハにプラグが埋め込まれた穴パターンの検出画像７０を示す。キャリブレーションの第一の例の場合、欠陥がない穴パターン７１の明るさに対して、これより暗い穴パターン７２と明るい穴パターン７３の両方が欠陥として検出される。画像比較による欠陥抽出の場合には、図４に示す検査画像と、欠陥のない穴パターンのみの参照画像とを比較して差をとれば、暗い穴パターン７２と明るい穴パターン７３が抽出できる。
【００４０】
次に、キャリブレーションの第二の例について説明する。本例は、プラグ部での導通不良に起因して穴パターンが暗く表示される欠陥のみを検出したい場合のキャリブレーションの例である。図５は、階調変換前後の明るさの関係図であって、階調変換テーブルの一例を示す。センサゲインを明るい方の側にある程度飽和するように上げて、第一の例の場合と同様な階調変換テーブルを設定する。図６は、ＳＥＭ式検査装置のモニタに表示される画像の図であって、図４と同じく、ウエハにプラグが埋め込まれた穴パターンの検出画像７４を示す。このキャリブレーションの場合には、明るい方の側にある程度飽和しているので、欠陥のない穴パターン７５の明るさとプラグ部でのリークに起因する明るい穴パターン７６の明るさとがほぼ同じになり、この検査画像と、欠陥のない参照画像とを比較して差をとると、暗い穴パターン７７のみを検出することができる。
【００４１】
次に、キャリブレーションの第三の例について説明する。本例は、プラグ部でのリークに起因して穴パターンが明るく表示される欠陥のみを検出したい場合のキャリブレーションの例である。図７は、階調変換前後の明るさの関係図であって、階調変換テーブルの例を示す。センサゲインを暗い方の側にある程度飽和するように下げて、第一の例の場合と同様な階調変換テーブルを設定する。図８は、ＳＥＭ式検査装置のモニタに表示される画像の図であって、図４と同じく、ウエハにプラグが埋め込まれた穴パターンの検出画像７８を示す。このキャリブレーションの場合には、暗い方の側にある程度飽和しているので、欠陥のない穴パターン７９の明るさとプラグ部での導通不良に起因する暗い穴パターン８０の明るさとがほぼ同じになり、この検査画像と、欠陥のない参照画像とを比較して差をとると、明るい穴パターン８１のみを検出することができる。
【００４２】
このようにして、暗い欠陥または明るい欠陥のいずれかのみを検出することができるようになる。本実施例のように、欠陥の原因と画像でどのように見えるかが予めわかっている場合には、所望の欠陥のみを検出するようにキャリブレーションを調整することで、電子線を用いたパターン検査装置で欠陥の分類が可能となる。従来は、検出された様々な欠陥の座標情報を欠陥観察装置へ送信し、欠陥観察装置で欠陥のひとつひとつを観察して欠陥の分類作業をしてはじめて、欠陥の種類毎のウエハ面内分布がわかるものであったが、本発明の実施例によれば、電子線を用いたパターン検査装置で欠陥の分類が可能となって、所望の欠陥のみのウエハ面内分布を得ることができるので、欠陥発生原因の特定などの迅速な対応が可能となる。
【００４３】
以上のように、本実施例によれば、検査対象画像と参照画像の明るさのキャリブレーションを行い比較することにより、検査終了後に分類するなどの手間を必要とせず、正常部に対して明るい欠陥や暗い欠陥等の所望の欠陥を容易に検出することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、所望の欠陥の検出精度が向上する電子線を用いたパターン検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＳＥＭ式検査装置の構成の概略を示す縦断面図。
【図２】検査の手順を示すフローチャート。
【図３】階調変換前後の明るさの関係図。
【図４】ＳＥＭ式検査装置のモニタに表示される画像の図。
【図５】階調変換前後の明るさの関係図。
【図６】ＳＥＭ式検査装置のモニタに表示される画像の図。
【図７】階調変換前後の明るさの関係図。
【図８】ＳＥＭ式検査装置のモニタに表示される画像の図。
【符号の説明】
１…ＳＥＭ式検査装置、２…検査室、３…電子光学系装置、４…光学顕微鏡部、５…画像処理部、６…制御部、７…二次電子検出部、８…試料室、９…試料、１０…電子銃、１１…電子線引き出し電極、１２…コンデンサレンズ、１３…ブランキング偏向器、１４…絞り、１５…走査偏向器、１６…対物レンズ、１７…反射板、１８…Ｅ×Ｂ偏向器、１９…電子線、２０…二次電子検出器、２１…プリアンプ、２２…ＡＤ変換器、２３…光変換手段、２４…光伝送手段、２５…電気変換手段、２６…高圧電源、２７…プリアンプ駆動電源、２９…逆バイアス電源、３０…試料台、３１…Ｘステージ、３２…Ｙステージ、３３…回転ステージ、３４…位置モニタ測長器、３５…試料高さ測定器、３６…リターディング電源、４０…白色光源、４１…光学レンズ、４２…ＣＣＤカメラ、４３…補正制御回路、４４…走査信号発生器、４５…対物レンズ電源、４６…第一記憶部、４７…第二記憶部、４８…演算部、４９…欠陥判定部、５０…モニタ、５１…二次電子、５２…第二の二次電子。
【図１】
2004347483.tif 000003
【図２】
2004347483.tif 000004
【図３】
2004347483.tif 000005
【図４】
2004347483.tif 000006
【図５】
2004347483.tif 000007
【図６】
2004347483.tif 000008
【図７】
2004347483.tif 000009
【図８】
2004347483.tif 000010