(57)【要約】【課題】欠陥位置に一致した電子ビームの照射位置を検出し、高精度かつ高効率に欠陥の組成分析を行なうことができるようにする。【解決手段】組成分析対象の欠陥が選別され(ステップ１１４)、電子ビームの照射条件がＥＤＸ分析用に設定されると（ステップ１１５）。欠陥を含む対象チップの近傍のチップでのこの欠陥の位置に対応する欠陥対応位置で、この電子ビームを用いて低倍率の低倍参照画像(６）を取得し(ステップ１１６，１１７）、次いで、対象チップの欠陥位置で同じ低倍率の低倍欠陥画像（７）を取得する(ステップ１１８，１１９）。そして、これら低倍画像(６），(７）を比較することにより、欠陥位置を取得し（ステップ１２０）、電子ビームを偏向させてこの欠陥位置に照射し、この欠陥の組成スペクトルを取得する（ステップ１２１）。【選択図】        図６
2004191187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスの欠陥にエネルギービームを照射することにより、該欠陥を組成分析する方法であって、
該デバイスの組成分析の対象欠陥の位置を取得するステップと、
該デバイスを位置決めした状態で、該デバイスでの該エネルギービームの照射位置を制御することにより、取得した該組成分析の対象欠陥の位置に一致するように、該エネルギービームの照射位置を設定するステップと、
該エネルギーを設定された照射位置に照射させ、該組成分析の対象欠陥の組成分析のためのデータを取得するステップと
を有することを特徴とする欠陥組成分析方法。
【請求項２】
デバイス上の観察のための処理がなされた欠陥の中から選別された欠陥を組成分析の対象とし、該組成分析の対象欠陥にエネルギービームを照射することにより、該組成分析の対象欠陥を組成分析する方法であって、
該観察のための処理によって得られた該組成分析の対象欠陥に関する情報に基づいて該デバイスの位置決めをするステップと、
位置決めされた該デバイス上の該組成分析の対象欠陥の位置を取得するステップと、
該デバイスでの該エネルギービームの照射位置を制御して、取得した該組成分析の対象欠陥の位置に一致するように、該エネルギービームの照射位置を設定するステップと、
該エネルギーを設定された照射位置に照射させ、該組成分析の対象欠陥の組成分析のためのデータを取得するステップと
を有することを特徴とする欠陥組成分析方法。
【請求項３】
デバイス上の観察のための処理がなされた欠陥の中から選別された欠陥を組成分析の対象とし、該組成分析の対象欠陥にエネルギービームを照射することにより、該組成分析の対象欠陥を組成分析する方法であって、
該デバイス上の欠陥を、該観察のための処理に続いて、組成分析の対象欠陥とすべきか否かを判定するステップと、
判定された該組成分析の対象欠陥の位置を取得するステップと、
該デバイスを位置決めした状態で、該デバイスでの該エネルギービームの照射位置を制御することにより、取得した該組成分析の対象欠陥の位置に一致するように、該エネルギービームの照射位置を設定するステップと、
該エネルギービームを設定された照射位置に照射させ、該組成分析の対象欠陥の組成分析のためのデータを取得するステップと
を有することを特徴とする欠陥組成分析方法。
【請求項４】
請求項１，２または３において、
前記エネルギービームの照射条件を、前記組成分析の対象欠陥の特徴に応じた条件とすることを特徴とする欠陥組成分析方法。
【請求項５】
請求項１，２または３において、
前記エネルギービームの照射条件を、形成膜中での前記組成分析の対象欠陥の該形成膜の表面からの深さに応じた条件とすることを特徴とする欠陥組成分析方法。
【請求項６】
請求項１，２または３において、
前記エネルギービームの照射条件を、前記組成分析の対象欠陥を覆う形成膜の材料に応じた条件とすることを特徴とする欠陥組成分析方法。
【請求項７】
請求項１，２または３において、
前記組成分析の対象欠陥を前記エネルギービームの照射条件毎にグループ化し、同じグループに属する前記組成分析の対象欠陥を、前記エネルギービームを同じ照射条件に設定して、順番に組成分析のためのデータを取得するための前記ステップを実行することを特徴とする欠陥組成分析方法。
【請求項８】
デバイスの欠陥にエネルギービームを照射することにより、該欠陥を組成分析する装置であって、
該デバイスを撮像して取得した画像を用いて、該デバイスの組成分析の対象欠陥の位置を取得する手段と、
該デバイスを位置決めした状態で、該デバイスでの該エネルギービームの照射位置を制御することにより、取得した該組成分析の対象欠陥の位置に一致するように、該エネルギービームの照射位置を設定する手段と、
該エネルギービームを設定された該照射位置に照射させ、該組成分析の対象欠陥の組成分析のためのデータを取得する手段と
を備えたことを特徴とする欠陥組成分析装置。
【請求項９】
デバイス上の観察のための処理がなされた欠陥の中から選別された欠陥を組成分析の対象とし、該組成分析の対象欠陥にエネルギービームを照射することにより、該組成分析の対象欠陥を組成分析する装置であって、
該観察のための処理によって得られた該組成分析の対象欠陥に関する情報に基づいて該デバイスの位置決めをする手段と、
位置決めされた該デバイス上の該組成分析の対象欠陥の位置を取得する手段と、
該デバイスでの該エネルギービームの照射位置を制御して、取得した該組成分析の対象欠陥の位置に一致するように、該エネルギービームの照射位置を設定する手段と、
該エネルギービームを設定された照射位置に照射させ、該組成分析の対象欠陥の組成分析のためのデータを取得する手段と
を備えたことを特徴とする欠陥組成分析装置。
【請求項１０】
デバイス上の観察のための処理がなされた欠陥の中から選別された欠陥を組成分析の対象とし、該組成分析の対象欠陥にエネルギービームを照射することにより、該組成分析の対象欠陥を組成分析する装置であって、
該デバイス上の欠陥を、該観察のための処理に続いて、組成分析の対象欠陥とすべきか否かを判定する手段と、
該組成分析の対象欠陥の位置を取得する手段と、
該デバイスを位置決めした状態で、該デバイスでの該エネルギービームの照射位置を制御することにより、取得した該組成分析の対象欠陥の位置に一致するように、該エネルギービームの照射位置を設定する手段と、
該エネルギービームを設定された照射位置に照射させ、該組成分析の対象欠陥の組成分析のためのデータを取得する手段と
を備えたことを特徴とする欠陥組成分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として半導体電子回路製造工程に用いられ、半導体ウェーハ上に発生した異物，欠陥を、検査情報に基づいて、レビュー，組成分析するための欠陥組成分析方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造は、多数のプロセスにより構成されており、大きくは、基板上にトランジスタ素子を作り込む基板工程と、かかる素子間を接続する配線を作り込む配線工程とに分けられる。これら工程夫々は、薄膜形成プロセスやホトリソグラフィプロセス，エッチングプロセス，不純物導入プロセス，熱処理プロセス，平坦化プロセス，洗浄プロセスなどの複数プロセスの組合せにより構成される。このような加工工程数は、時には、数百工程に及ぶ。
【０００３】
加工装置の製造条件の不備や異常によって半導体ウェハ上に欠陥や異物が発生した場合、製品に不良が発生する確率が高くなり、歩留りを下げてしまうことになる。そこで、主要なプロセス毎に異物検査や外観検査などの検査が実施され、加工が正常に行なわれているか否か監視が行なわれる。そして、異常発生時には、該当装置に対策が施される。このとき、加工プロセス毎に全てのウェハの検査を実施するのは時間と手間の制約から不可能であるため、通常は、いくつかのプロセスからなる工程（プロセス群）毎に、サンプリングされたロットやウェハに対して検査が実施される。即ち、図４に示すように、複数のプロセスからなるプロセス群Ａで処理されたロットやウェハはそのいくつかがサンプリングされ、サンプリングされたロットやウェハが正常か否か、即ち、欠陥や異物の発生状況が正常の範囲であるか否かの検査が行なわれる。全て正常である場合には、次のプロセス群Ｂからなる工程に進むが、正常でない場合には、検出された欠陥や異物の詳細検査が行なわれ、その検査結果からプロセス群Ａを実行した装置の中でかかる欠陥や異物を生じさせた加工装置などの製造装置、即ち、問題となる装置を特定し、この問題となる装置に対して、欠陥や異物が生じないように対策を講じる。
【０００４】
検査装置では、ウェハ表面をレーザでスキャンして散乱光の有無を検出したり、あるいはパターンの形状を画像として取り込み、他の同一パターン領域の画像と比較することにより、特異点の位置や個数などに関する情報を得ることができる。ここで、「特異点」とは、検査装置の検査によって異常が発見された点として出力された点のことをいう。異物と外観異常とを合わせて、以下、欠陥という。
【０００５】
製造装置が異常であるかどうかの監視は、検査装置によって検出される欠陥の個数や密度を管理指標として行なわれることが多い。欠陥の個数が予め設定された基準値を越えると、製造装置に異常が発生していると判定し、図５に示すように、検査装置より得られる欠陥の位置情報であるウェハマップの推移を検討したり、ウェハマップ情報に基づいて、光学顕微鏡あるいは走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：以下、ＳＥＭという）などのレビュー装置により、欠陥を拡大撮像して、その大きさや形状，テクスチャなどの詳細情報を得たり、元素分析や断面観察などの詳細検査を行ない、不具合の発生した製造装置や不具合内容を特定する。そして、その結果に基づいて、製造装置やプロセスの対策を行ない、歩留りの低下を防ぐ。
【０００６】
近年、異物検査装置や外観検査装置からの検査データを基に、自動的に異物・欠陥の拡大画像を取得する機能（Automatic Defect Review：以下、ＡＤＲという）を有するレビュー装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。また、取得した画像を自動分類（Automatic Defect Classification：以下、ＡＤＣという）する手法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
ここで、欠陥に対して組成分析を実施する場合、分析用のエネルギビームを確実に欠陥上に照射する必要がある。このビームの照射位置の指定は人手によって行なうのが一般的であるが、時間を要するため、欠陥数が多い場合には、自動的に行なうことが望まれている。また、一般に、組成分析に要する時間は、レビューに要する時間に比べて長い。このために、欠陥点数が多い場合などでは、組成分析の対象を絞り込むことがある。この絞り込み作業も人手によって行なう場合には、時間を要するため、欠陥数が多い場合には、自動的に行なうことが望まれる。
【０００８】
この組成分析については、検出された欠陥に向けて電子ビームを照射し、欠陥から放出される特性Ｘ線のエネルギを分析することにより組成情報を得るエネルギ分散型Ｘ線分光器（Energy Dispersive X-ray Spectrometer：以下、ＥＤＸという）を具備したＳＥＭにおいて分析を実行する手法が提案されている（例えば、特許文献３，４参照）。また、被観察対象から、より詳細な情報を得る手法、例えば、ＳＥＭ画像から３次元形状を得る手法が知られている（例えば、特許文献５参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−３０６５２号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開平８−２１８０３号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開平８−１４８１１１号公報
【００１２】
【特許文献４】
特開平１０−２７８３３号公報
【００１３】
【特許文献５】
特開平１−１４３１２７号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
組成分析を自動化するためには、分析用の電子ビームが欠陥に当たるように、欠陥の位置と電子ビームの照射位置とを高精度に制御する必要がある。しかし、検査装置から得られる座標には誤差が含まれており、組成分析のために、この座標に基づいて、ウェハやロットといった欠陥分析対象が搭載されたＳＥＭのステージを移動させることにより、欠陥位置を電子ビームの照射位置に一致するように設定しても、かかる誤差が含まれることになり、しかも、これに加えて、ＳＥＭのステージ位置（従って、欠陥位置）にも設定誤差が含まれる。そのため、かかるステージ制御の誤差寸法に近いサイズの欠陥に電子ビームを確実に当てることは困難である。上記の各特許文献の従来例では、かかるサイズの欠陥に電子ビームを確実に照射できるような高精度かつ効率的な制御手法については配慮されていない。
【００１５】
また、工程や欠陥個々の状態（欠陥の大きさ、表面にあるか内部にあるかなど）、あるいは表面膜の材質によって欠陥の組成を高感度に分析する分析条件は異なる。しかし、上記従来例では、このような状況についての配慮がなされておらず、自動で組成分析動作させる場合には、このような状況の変化があっても、同一の分析条件を設定せざるを得なかった。
【００１６】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、高精度かつ高効率に欠陥の観察や欠陥の組成分析を行なうことができるようにした欠陥組成分析方法及び装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、デバイスの欠陥にエネルギービームを照射することにより、欠陥を組成分析する方法であって、デバイスの組成分析の対象欠陥の位置を取得するステップと、デバイスを位置決めした状態で、デバイスでのエネルギービームの照射位置を制御することにより、取得した組成分析の対象欠陥の位置に一致するように、エネルギービームの照射位置を設定するステップと、エネルギーを設定された照射位置に照射させ、組成分析の対象欠陥の組成分析のためのデータを取得するステップとを有するものである。
【００１８】
また、本発明は、デバイス上の観察のための処理がなされた欠陥の中から選別された欠陥を組成分析の対象とし、組成分析の対象欠陥にエネルギービームを照射することにより、組成分析の対象欠陥を組成分析する方法であって、観察のための処理によって得られた組成分析の対象欠陥に関する情報に基づいてデバイスの位置決めをするステップと、位置決めされたデバイス上の組成分析の対象欠陥の位置を取得するステップと、デバイスでのエネルギービームの照射位置を制御して、取得した組成分析の対象欠陥の位置に一致するように、エネルギービームの照射位置を設定するステップと、エネルギーを設定された照射位置に照射させ、組成分析の対象欠陥の組成分析のためのデータを取得するステップとを有するものである。
【００１９】
また、本発明は、デバイス上の観察のための処理がなされた欠陥の中から選別された欠陥を組成分析の対象とし、組成分析の対象欠陥にエネルギービームを照射することにより、組成分析の対象欠陥を組成分析する方法であって、デバイス上の欠陥を、観察のための処理に続いて、組成分析の対象欠陥とすべきか否かを判定するステップと、判定された組成分析の対象欠陥の位置を取得するステップと、デバイスを位置決めした状態で、デバイスでの該エネルギービームの照射位置を制御することにより、取得した組成分析の対象欠陥の位置に一致するように、エネルギービームの照射位置を設定するステップと、エネルギービームを設定された照射位置に照射させ、組成分析の対象欠陥の組成分析のためのデータを取得するステップとを有するものである。
【００２０】
そして、エネルギービームの照射条件を、組成分析の対象欠陥の特徴に応じた条件とするものである。
【００２１】
あるいは、エネルギービームの照射条件を、形成膜中での組成分析の対象欠陥の形成膜の表面からの深さに応じた条件とするものである。
【００２２】
あるいは、エネルギービームの照射条件を、組成分析の対象欠陥を覆う形成膜の材料に応じた条件とするものである。
【００２３】
あるいは、組成分析の対象欠陥をエネルギービームの照射条件毎にグループ化し、同じグループに属する組成分析の対象欠陥を、エネルギービームを同じ照射条件に設定して、順番に組成分析のためのデータを取得するための上記のステップを実行するものである。
【００２４】
上記目的を達成するために、本発明は、デバイスの欠陥にエネルギービームを照射することにより、欠陥を組成分析する装置であって、デバイスを撮像して取得した画像を用いて、デバイスの欠陥の位置を取得する手段と、デバイスを位置決めした状態で、デバイスでのエネルギービームの照射位置を制御することにより、取得した該欠陥の位置に一致するように、エネルギービームの照射位置を設定する手段と、エネルギービームを設定された該照射位置に照射させ、欠陥の組成分析のためのデータを取得する手段とを備えたものである。
【００２５】
また、本発明は、デバイス上の観察のための処理がなされた欠陥の中から選別された欠陥を組成分析の対象とし、組成分析の対象欠陥にエネルギービームを照射することにより、組成分析の対象欠陥を組成分析する装置であって、観察のための処理によって得られた組成分析の対象欠陥に関する情報に基づいてデバイスの位置決めをする手段と、位置決めされたデバイス上の組成分析の対象欠陥の位置を取得する手段と、デバイスでのエネルギービームの照射位置を制御して、取得した組成分析の対象欠陥の位置に一致するように、エネルギービームの照射位置を設定する手段と、エネルギービームを設定された照射位置に照射させ、組成分析の欠陥の組成分析のためのデータを取得する手段とを備えたものである。
【００２６】
また、本発明は、デバイス上の観察のための処理がなされた欠陥の中から選別された欠陥を組成分析の対象とし、組成分析の対象欠陥にエネルギービームを照射することにより、組成分析の対象欠陥を組成分析する装置であって、デバイス上の欠陥を、観察のための処理に続いて、組成分析の対象欠陥とすべきか否かを判定する手段と、判定された組成分析の対象欠陥の位置を取得する手段と、デバイスを位置決めした状態で、デバイスでのエネルギービームの照射位置を制御することにより、取得した組成分析の対象欠陥の位置に一致するように、エネルギービームの照射位置を設定する手段と、エネルギービームを設定された照射位置に照射させ、組成分析の対象欠陥の組成分析のためのデータを取得する手段とを備えたものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に示す本発明の実施形態では、欠陥を観察（レビュー）や組成分析するデバイスを半導体ウェハとして説明するが、本発明は、これに限るものではなく、他のデバイスであってもよい。
【００２８】
まず、図２により、半導体ウェハの製造ラインでの各装置とその接続構成の一具体例について説明する。なお、同図において、１６はデータ管理サーバ、１７は半導体の製造装置、１８は検査装置、１９はレビュー装置、２０は解析装置、２１はレビュー・解析装置、２２はネットワークである。
【００２９】
同図において、製造ラインは、半導体ウェハの製造装置１７や検査装置１８，レビュー装置１９，解析装置２０，レビュー・解析装置２１がデータ管理サーバ１６とネットワーク２２によって相互に接続された構成をなしている。
【００３０】
製造装置１７は露光装置やエッチング装置などの半導体ウェハの製造に用いられる。検査装置１８は、欠陥位置を検査するものであって、例えば、半導体ウェハ上に光のスポットをスキャンさせ、その乱反射の度合いから欠陥位置を特定したり、２つのチップからそこに形成されているパターンの画像を取得し、これら画像を比較してこれら画像間で相違する部分を欠陥とし、その欠陥位置を検出する。レビュー装置１９は、検査装置１８の検査情報に基づいて欠陥を観察するものであって、半導体ウェハを搭載したステージを移動させ、検査装置１８から出力される欠陥位置情報に基づいてこの半導体ウェハ上の対象とする欠陥への位置決めをし、欠陥の観測を行なう。観察方式としては、例えば、光学式顕微鏡やＳＥＭが用いられる。解析装置２０は、例えば、ＥＤＸやオージェ電子分光法を用いて組成分析を行なうものである。オージェ電子分光法は、電子線を対象に照射したときに対象から放出されるオージェ電子を解析する方法であり、一般によく知られた方法である。レビュー・解析装置２１は、欠陥の観察と組成分析とを行なうことができるようにした装置である。
【００３１】
なお、これら検査，観察，分析のための各装置は、必ずしも分離している必要はなく、例えば、検査とレビューとを同一装置内で行なえるようにするなど、組み合わせるようにしてもよい。
【００３２】
データ管理サーバ１６は、これら検査装置１８，レビュー装置１９，解析装置２０，レビュー・解析装置２１で得られたデータを管理するものであり、レビュー装置１９や解析装置２０，レビュー・解析装置２１は、データ管理サーバ１６を介して検査装置１８から出力された欠陥位置座標などの情報を取得することができる。
【００３３】
ところで、図２に示す具体例では、各装置が全て１つのネットワーク２２を介して相互に接続された構成をなしているが、これら装置をいくつかのグループに区分し、夫々のグループ毎にデータ管理サーバを設けるようにしてもよい。図３はその一具体例を示すものであって、製造装置１７の第１のグループと、検査装置１８及びレビュー装置１９の第２のグループと、解析装置２０及びレビュー・解析装置２１の第３のグループとに区分されており、第１のグループでは、製造装置１７がネットワーク２２ａを介してデータ管理サーバ１６ａに接続され、第２のグループでは、検査装置１８とレビュー装置１９とデータ管理サーバ１６ｂとがネットワーク２２ｂで相互に接続され、第３のグループでは、解析装置２０とレビュー・解析装置２１とデータ管理サーバ１６ｃとがネットワーク２２ｃで相互に接続されている。また、これらデータ管理サーバ１６ａ〜１６ｃも、ネットワーク２２によって相互に接続されている。
【００３４】
製造装置１７で得られたデータはデータ管理サーバ１６ａに保存され、検査装置１８とレビュー装置１９で得られたデータはデータ管理サーバ１６ｂに保存され、解析装置２０とレビュー・解析装置２１で得られたデータはデータ管理サーバ１６ｃに保存される。また、データ管理サーバ１６ａ〜１６ｃ間でデータのやり取りをすることができ、これにより、レビュー装置１９や解析装置２０，レビュー・解析装置２１が検査装置１８で得られたデータを利用することができるなど、ある装置が他の装置で得られたデータを利用することができる。
【００３５】
なお、図２，図３により、装置やサーバの接続構成の２つの例を示したが、装置間でデータの相互利用が可能であれば、どのような接続構成であってもよい。
【００３６】
次に、かかる接続構成に用いられる本発明の実施形態を説明する。
【００３７】
図１は本発明による欠陥組成分析装置の一実施形態を示す構成図であって、ＷＦは半導体ウェハ、ＥＢは電子ビーム、１は電子源、２は電子光学系、３は走査型電子顕微鏡を用いた撮像装置、４，５は検出器、６は半導体Ｘ線検出器、７はＸ−Ｙステージ、８はモニタ、９はコンピュータ、１０は制御装置、１１はモニタ、１２は計算機、１３は二次電子、１４は反射電子、１５は特性Ｘ線である。
この実施形態は、図２でのレビュー・解析装置２１に相当するものである。
【００３８】
同図において、電子源１と電子光学系２と検出器４，５と半導体Ｘ線検出器６とＸ−Ｙステージ７とがＳＥＭを構成しており、これをＸ−Ｙステージ７に搭載された半導体ウェハＷＦの撮像装置３として用いるものである。
【００３９】
レビュー（観察）や組成分析の対象（即ち、測定対象）となる半導体ウェハＷＦはＸ−Ｙステージ７に搭載される。Ｘ−Ｙステージ７は、コンピュータ９からの制御信号を基に、制御装置１０によりＸ，Ｙ方向に移動制御される。ＳＥＭを用いた撮像装置３は、Ｘ−Ｙステージ７に固定された半導体ウェハＷＦを拡大撮像する。即ち、電子源１から発射された電子ビームＥＢは、電子光学系２によって収束され、スキャンされることにより、測定対象の半導体ウェハＷＦに照射され、この照射によって半導体ウェハＷＦから得られる二次電子１３や反射電子１４が夫々検出器４，５で検出され、コンピュータ９で処理されて半導体ウェハＷＦのＳＥＭ像が生成される。このＳＥＭ画像はモニタ８で観察（レビュー）することができる。半導体Ｘ線検出器６は、電子ビームＥＢの照射によって半導体ウェハＷＦの欠陥から放出される特性Ｘ線１５を検出し、これを電気信号に変換する。この電気信号は計算機１２で処理され、スペクトルとしてモニタ１１に表示される。撮像装置３では、Ｘ−Ｙステージ７の位置制御を行なうことにより、半導体ウェハＷＦ上の任意の位置を観察・分析することができる。
【００４０】
なお、計算機１２での処理をコンピュータ９で行なわせるとともに、半導体Ｘ線検出器６から出力される電気信号もコンピュータ９で処理し、スペクトル情報を得るようにしてもよい。
【００４１】
次に、本発明による欠陥組成分析装置の一実施形態である図１に示すレビュー・解析装置の動作シーケンス、即ち、本発明による欠陥組成分析方法の実施形態について説明する。なお、以下に説明する欠陥組成分析方法の実施形態は、図１に示すレビュー・解析装置で実行されるものであるが、このレビュー・解析装置は他の装置と図２に示すように接続されているものとする。勿論図３に示す接続構成やそれ以外の接続構成で接続されていてもよい。
【００４２】
図６は本発明による欠陥組成分析方法の第１の実施形態を示すフローチャートである。この第１の実施形態は、背景にパターンがある半導体ウェハＷＦを対象とした場合のものである。
【００４３】
同図において、まず、検査装置１８（図２）で得られた欠陥座標データを取得する（ステップ１００）。かかる欠陥座標データは、例えば、レビュー・分析対象とする半導体ウェハのロット番号や半導体ウェハ番号，検査工程を指定して半導体ウェハＷＦを一意的に特定し、ネットワーク２２（図２）を介してデータ管理サーバ１６（図２）にアクセスすることにより、取得する。
【００４４】
次に、照射する電子ビームの照射条件（以下、ＥＢ条件という）を観察（レビュー）用に設定する（ステップ１０１）。ＥＢ条件としては、例えば、加速電圧やプローブ電流などがある。これらを欠陥画像（即ち、欠陥を含む視野を撮影して得られる画像）の観察に好適な条件に設定する。
【００４５】
次に、ステップ１００で取得した欠陥座標データを基に、このレビューの対象となる欠陥（以下、レビューの対象欠陥という）を選択し、このレビューの対象欠陥を中心として低倍率で広い範囲を撮影できる撮影視野（以下、低倍撮影視野という）を設定し、このレビューの対象欠陥が存在するチップ（以下、レビュー対象チップという）に近い他のチップ（例えば、隣りのチップ：以下、近傍チップという）における、このレビュー対象チップでのレビューの対象欠陥の座標位置に対応する位置（これを、以下、参照位置という）がこの撮影視野の中心となるように、Ｘ−Ｙステージ７（図１）を移動させる（ステップ１０２）。このとき、この低倍撮像視野としては、検査装置１８の欠陥座標位置の算出誤差やＸ−Ｙステージ７の位置決め誤差などといった予想される誤差を含んでも、この低倍撮影視野内にレビューの対象欠陥が充分入るように、視野サイズを取得することとする。
【００４６】
このようにＸ−Ｙステージ７の位置決め設定がなされると、かかる設定状態で、電子ビームＥＢ（図１）で近傍チップのこの低倍撮影視野内をスキャン（即ち、撮影）することにより、この低倍撮影視野内の画像を低倍参照画像（１）として取得する（ステップ１０３）。次に、ステップ１００で取得した検査装置１８の欠陥座標データを基に、レビュー対象チップのレビューの対象欠陥が低倍撮影視野の中心となるように、Ｘ−Ｙステージ７を移動させる（ステップ１０４）。
【００４７】
そして、このようにＸ−Ｙステージ７が位置決め設定された状態で、レビュー対象チップでのこの低倍撮影視野内を撮影することにより、この低倍撮影視野内の画像を低倍欠陥画像（２）として取得する（ステップ１０５）。
【００４８】
このようにして、低倍参照画像（１）と低倍欠陥画像（２）とが得られるが、次に、これら画像（１），（２）を、それらの対応位置が一致するように、位置合わせをして、それらの差異領域を算出することにより、レビューの対象欠陥の位置（即ち、欠陥位置）を算出する（ステップ１０６）。
【００４９】
そして、ステップ１０６で算出された欠陥位置を中心とする狭い範囲の高倍率で撮影するための視野（以下、高倍撮影視野という）を設定し、レビュー対象チップのこの高倍撮影視野内を高倍率で撮影することにより、低倍欠陥画像（２）よりも高い倍率の欠陥画像（以下、高倍欠陥画像という）（３）を取得する（ステップ１０７）。このとき、Ｘ−Ｙステージ７は移動せずに、電子光学系２（図１）によって偏向させることにより、電子ビームＥＢの照射範囲（撮影範囲）を調整して高倍欠陥画像（３）を得る。このように、Ｘ−Ｙステージ７の移動を伴わないため、大きな誤差要因を含まない高倍欠陥画像を得ることができる。
【００５０】
次に、この高倍欠陥画像（３）に対応する高倍率の参照画像（以下、高倍参照画像という）を得るために、ステップ１０４で設定した位置からステップ１０３で低倍参照画像を取得したときの近接チップでの位置（ステップ１０２で設定した位置）までＸ−Ｙステージ７を移動させる（ステップ１０８）。
【００５１】
しかし、実際には、Ｘ−Ｙステージ７の位置決め誤差が含まれるため、正確にはステップ１０２で設定した位置に位置決めすることができない。かかる位置決め誤差をなくすために、近接チップでの背景パターンを利用するものである。
【００５２】
即ち、ステップ１０８でＸ−Ｙステップ７を移動させて位置決めした後、ステップ１０３のときの同じ低倍撮影視野を設定してこの視野内を低倍率（ステップ１０３，１０５と同じ倍率）で撮影し、低倍参照画像（４）を取得する（ステップ１０９）。この取得した低倍参照画像（４）は、Ｘ−Ｙステージ７の位置決め誤差があるときには、ステップ１０３で取得した低倍参照画像（１）と一致しない。次に、低倍参照画像（１）でのステップ１０６で算出した欠陥の位置を中心とする高倍撮像視野に相当するサイズを切り出してテンプレートとし、ステップ１０９で取得した低倍参照画像（４）に対してテンプレートマッチングを行なうことにより（このとき、背景パターンが利用される）、低倍参照画像（４）でのこのテンプレートに一致する領域を探し出し、この領域の中心座標を算出する。
【００５３】
この中心座標は、レビュー対象チップでのステップ１０６で算出したレビュー対象の欠陥位置に対応する近接チップでの位置である。そこで、近接チップにこの中心座標を中心としたステップ１０７での高倍撮影視野と同じ高倍撮影視野を設定し、この高倍撮影視野内をステップ１０７のときと同じ高倍率で撮影することにより、高倍参照画像（５）を取得する（ステップ１１０）。この高倍参照画像（５）は、ステツプ１０７で取得した高倍欠陥画像（３）に対応するものである。
【００５４】
次に、高倍欠陥画像（３）と高倍参照画像（５）との位置合わせ処理，差異抽出処理を行ない、高倍欠陥画像（３）でのレビューの対象欠陥の欠陥領域を抽出する。この欠陥領域の抽出は、ステップ１０６で実施した欠陥位置検出のための差異抽出処理に比べて倍率が高い画像を用いているために、より高精度に欠陥領域を求めることができる。また、抽出したかかる欠陥領域について、大きさや輝度，テクスチャなどの特徴量を基に、欠陥の分類を行ない、欠陥個々にある属性を付与する。この属性としては、例えば、凹凸に関するものとして「異物」，「凹み」、輝度に関するものとして「白」，「黒」、形状に関するものとして「丸」，「多角形」、表面状態に関するものとして「がさがさ」、欠陥サイズに関するもの「大」，「小」、欠陥の存在する層に関するものとして「膜上」，「膜下」などがある（ステップ１１１）。
【００５５】
以上が１つの欠陥に対するレビュー（観測）のための処理動作である。
【００５６】
そして、このレビューの対象欠陥の欠陥領域の抽出や欠陥分類が終わり、レビュー動作が終了すると、全てのレビューの対象とすべき欠陥についてレビュー動作を終了したか否かを判定し（ステップ１１２）、終了していない場合には、次の欠陥にレビューの対象を移し（ステップ１１３）、次のレビューの対象欠陥に対し、ステップ１０２から処理を繰り返す。レビューの対象とすべき欠陥の全てに対して以上の処理が終了している場合には、次に、組成分析の対象とする欠陥を選別する（ステップ１１４）。
【００５７】
以上のようにして、レビューの対象となる欠陥の領域が抽出されることになり、これらをモニタ８（図１）で表示させて観測（レビュー）することができる。
【００５８】
なお、かかるレビューの対象とすべき欠陥は、検査装置１８で観測された全ての欠陥としてもよいが、予めランダムに指定した個数の欠陥を対象としてもよい。あるいはまた、検査装置１８の検査結果として付与されている欠陥の属性情報（例えば、サイズ情報など）を基にレビューの対象とすべき欠陥を決めるようにしてもよい。
【００５９】
次に、欠陥の組成分析を行なう場合には、まず、組成分析の対象となる欠陥（即ち、組成分析の対象欠陥）の選別を行なう（ステップ１１４）。組成分析の対象欠陥の選別方法としては、欠陥画像をモニタ８で観測しながら１つ１つ人手で選別してもよいし、ステップ１１１により分類された結果を用いて、所望の分類カテゴリに属する欠陥のみを自動的に選択するようにしてもよい。上記のように欠陥画像を取得することにより、分析対象とする欠陥の選別を行なう際の有力情報として利用することができる。また、例えば、１つの半導体ウェハで検出された欠陥の個数が少ない場合には、全ての欠陥を分析対象とすることができるし、また、ユーザの目的により、予め指定した個数の欠陥をランダムに選択してもよい。このような場合には、組成分析の対象欠陥の選別（即ち、ステップ１１４の処理）の必要がない。
【００６０】
次に、ＥＢ条件をエネルギー分散型Ｘ線分光によるＥＤＸ分析用に設定する（ステップ１１５）。そして、ＥＢ条件をＥＤＸ分析用とした状態で、ステップ１０２〜１０５と同様に、低倍参照画像（６）と低倍欠陥画像（７）とを取得してこれら低倍画像から組成分析の対象欠陥の位置を算出し（ステップ１１６〜１２０）、この欠陥位置に電子ビームＥＢを照射することにより、ＥＤＸによるスペクトルデータを取得する（ステップ１２１）。これにより、１つの組成分析の対象欠陥の組成分析動作が終了する。
【００６１】
次に、ほかに組成分析の対象欠陥があるか否か判定し（ステップ１２２）、あれば、次の組成分析の対象欠陥に移り（ステップ１２３）、この欠陥に対してステップ１１６からの処理動作を実行するが、全ての組成分析の対象欠陥に対してステップ１１６からの処理動作がなされると、組成分析処理動作が終了する。
【００６２】
このようにして各組成分析の対象欠陥毎に組成分析結果が得られ、この結果をモニタ１１（図１）に表示させることにより、ＥＤＸ組成スペクトルが表示されて欠陥の組成を知ることができる。
【００６３】
以上のように、この第１の実施形態では、欠陥画像のレビューに基づいて組成分析の対象欠陥を選別できるため、ユーザが求める基準に従った効率的な組成分析の対象欠陥の絞り込みを実施できる。
【００６４】
なお、検査装置１８で検出された欠陥を全て組成分析の対象とする場合やユーザが選別して組成分析の対象とする場合には、ステップ１０１〜１１２のレビューのための処理動作は必ずしも必要ではなく、欠陥の組成分析だけを必要とする場合には、かかるステップ１０１〜１１２を省略することもできる。
【００６５】
図７は本発明による欠陥組成分析方法の第２の実施形態を示すフローチャートであって、図６に対応するステップには同一符号を付けて重複する説明を省略する。この第２の実施形態も、背景にパターンがある半導体ウェハＷＦを対象とした場合のものである。
【００６６】
同図において、ステップ１００〜１０５は図６に示した第１の実施形態と同様である。
【００６７】
ステップ１０３で低倍参照画像（１）が、ステップ１０５で低倍欠陥画像（２）が得られると、これら低倍画像（１），（２）とから、図６でのステップ１０６と同様にして、レビューの対象欠陥の欠陥位置を算出するとともに、ステップ１０４で位置決め設定されたレビュー対象チップでの低倍撮影視野における中心座標から欠陥位置座標へのベクトル（以下、これをずれベクトルという）を算出し、記憶する。このずれベクトルはＸ−Ｙステージ７の移動方向のＸ，Ｙ成分からなる２次元のベクトルであり、検査装置１８（図２，図３）で得られた欠陥位置の誤差に加えて、ＳＥＭのＸ−Ｙステージ７（図１）の位置決め誤差も含まれている。そして、ステップ１０７〜１１１を実行し、以上のレビュー処理をレビューの対象となる全ての欠陥に対して行なう（ステップ１１２）。
【００６８】
組成分析を行なう場合には、組成分析の対象欠陥を選別し（ステップ１１４）、ＥＢ条件をＥＤＸ分析用に設定した後（ステップ１１５）、視野中心が近傍チップ側にある（ステップ１０８）のを対象チップ側となるように、Ｘ−Ｙステージ７を移動させ、ステップ２００で求めた欠陥位置座標とずれベクトルとから視野中心が組成分析の対象欠陥の欠陥位置に一致するようにする（ステップ２０１）。
【００６９】
このように、ずれベクトルを用いて位置決めを行なうと、上記のように、ずれベクトルには、欠陥検査装置１８から出力された欠陥座標の誤差に加え、ＳＥＭのＸ−Ｙステージ７の位置決め誤差が含まれているが、Ｘ−Ｙステージ７の位置決め誤差に比べて検査装置１８から出力される欠陥座標誤差の方が一般的に１桁以上大きいため、ずれベクトルによる補正を加えない場合に比べ、高精度に位置決めすることができる。これにより、高倍撮影視野内に組成分析の対象欠陥を納めることができる。
【００７０】
しかし、欠陥座標とずれベクトルを基に、視野中心（ここで、視野中心とは、設定される高倍，低倍撮影視野の中心であるが、また、組成分析のための電子ビームＥＢの照射位置もいう）が近傍チップ側から対象チップ側となるようにＸ−Ｙステージ７を移動させ、さらに、欠陥座標とずれベクトルを基に、欠陥位置が視野中心となるように、Ｘ−Ｙステージ７の位置を調整して位置決めしても、かかるＸ−Ｙステージ７の移動に伴う位置決め誤差が生ずることになり、欠陥位置がこの位置決め誤差分視野中心からずれることになる。この場合、サイズが大きい欠陥の場合には、この程度のずれがあっても、欠陥領域内に視野中心が存在することになり、組成分析では、ＥＤＸ分析用に条件設定された電子ビームＥＢが視野中心に照射されるものであるから、特に大きな問題とはならないが、このＸ−Ｙステージ７の位置決め誤差に近い、あるいはこれより小さいサイズの欠陥は、その領域が視野中心から外れてしまう可能性も生じ、欠陥に電子ビームを当てることができなくなる。
【００７１】
そこで、この第２の実施形態では、これをなくすために、ステップ２０２が設けられている。即ち、このステップ２０２では、ステップ１０７で取得した高倍欠陥画像（３）をテンプレートとし、組成分析対象チップ上で高倍撮影視野を設定してＥＤＸ分析用に設定された電子ビームＥＢでこれをスキャンすることにより、この高倍撮影視野での新たな高倍欠陥画像を取得するようにし、この高倍欠陥画像とテンプレートとのテンプレートマッチング処理を行ない、視野中心がテンプレートでの欠陥領域に含まれるような高倍撮影視野を探索する。これにより、組成分析の対象欠陥位置が視野中心と一致する高倍撮影視野が得られることになり、Ｘ−Ｙステージ７の位置決め誤差が補正される。しかる後、ステップ１２１からの動作が実行され、この組成分析の対象欠陥の組成スペクトルを取得する。
【００７２】
１つの組成分析の対象欠陥について組成スペクトルを取得すると、ステップ１１４で選別された残りの欠陥の１つを次の組成分析の対象欠陥とし（ステップ１２３）、この組成分析の対象欠陥についてステップ２０１，２０２，１２１の処理を実行し、組成分析の対象欠陥毎に組成スペクトルを取得する。このようにして、ステップ１１４で選別された全ての欠陥毎にかかる処理動作を行なって組成分析スペクトルを取得する（ステップ１２２）。
【００７３】
このようにして、この欠陥組成分析方法の第２の実施形態も、図６に示した第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、組成分析時には、図６に示した第１の実施形態のような参照画像を取得する必要がなくなるため、欠陥画像のみから組成分析のための電子ビームＥＢの照射位置を特定することができ、この照射位置の特定に要する時間を短縮することができる。従って、スループットの向上を実現することができる。
【００７４】
ここで、電子ビームＥＢの照射条件（以下、ＥＢ条件という）が異なることにより、欠陥の見え方（欠陥の明るさやテクスチャなど）が異なる場合には、画像に微分フィルタをかけてエッジ成分を抽出した画像を作成し、この画像でテンプレートマッチング処理を実行することにより、ＥＢ条件の違いによる影響を排除することができる。
【００７５】
また、図７において、ステップ１０７で取得した高倍欠陥画像（３）とステツプ２０２で用いる高倍欠陥画像との倍率が異なる場合には、テンプレートとする高倍欠陥画像（３）をデジタル処理により拡大あるいは縮小することによって実質的な倍率をこれら画像で揃えた後に、ステップ２０２の視野ずれ補正を行なうようにすればよい。
【００７６】
ここで、ずれベクトルを記憶する代わりに、検査装置１８から取得した欠陥座標データそのものを検出した欠陥位置の座標データに書き換えても、同様の効果が得られる。
【００７７】
また、図７において、図６に示した第１の実施形態と同様に、ステップ１１５における組成分析の対象欠陥の選別方法によっては、ステップ１０８〜１１１をスキップしてもよい。
【００７８】
図８は本発明による欠陥組成分析方法の第３の実施形態を示すフローチャートであって、図６に対応するステップには同一符号を付けて重複する説明を省略する。この第３の実施形態も、背景にパターンがある半導体ウェハＷＦを対象とした場合のものである。
【００７９】
同図において、ステップ１００〜１１１は図６に示した第１の実施形態でのステップ１００〜１１１と同様である。
【００８０】
ステップ１０２〜１１１でレビューの対象欠陥の領域抽出や分類がなされると、次に、予め設定された判定条件を基に、レビュー処理した欠陥がこの組成分析の対象とするかどうかを判定する（ステップ３００）。かかる判定条件としては、例えば、欠陥サイズ，欠陥の凹あるいは凸形状，欠陥領域のテクスチャなどがある。組成分析の対象としないときには、次のレビューの対象とすべき欠陥の有無を判定し（ステップ１２２）、残っていれば、その１つを次のレビューの対象欠陥とし（ステップ３０３）、ステップ１０１からのレビュー処理動作を行なう。
【００８１】
ステップ１０２〜１１１のレビュー処理動作が終了した欠陥が組成分析の対象となる場合には（ステップ３００）、撮影視野を近傍チップ側から対象チップ側に移すために、Ｘ−Ｙステージ７を移動させ、図６に示す実施形態でのステップ１１９と同様、低倍欠陥画像（７）を取得する（ステップ１１９）。そして、この低倍欠陥画像（７）とステップ１０３で取得した低倍参照画像（１）とを用いて欠陥の位置、即ち、組成分析用の電子ビームＥＢの照射位置を算出し（ステップ３０１）、また、これとともに、ＥＢ条件をこれまでの観察用からＥＤＸ分析用に変更して（ステップ３０２）、この組成分析欠陥に電子ビームＥＢを照射して組成スペクトルデータを取得する（ステップ１２１）。
【００８２】
ここで、ＥＢ条件を観察用からＥＤＸ分析用に変更したときに、視野がシフトする場合がある。このために、ＥＢ条件の変更毎の視野のシフト量を予め実験あるいは計算により予め求めておき、これを用いて補正する。また、ＥＢ条件の変更前の画像をテンプレートとして取得しておき、ＥＢ条件の変更後、変更後の電子ビームＥＢで同じ倍率で画像を取得し、この画像とテンプレートとを用いてテンプレートマッチング処理を行なうことにより、視野のシフト量を算出し、これを用いて電子光学系２（図１）で電子ビームＥＢを偏向させて補正するようにしてもよいし、また、これらの方法を組み合わせてシフト利用を求め、補正するようにしてもよい。
【００８３】
以上のようにして、組成分析の対象欠陥の組成スペクトルのデータを得ることができる。そして、次にレビューの対象とすべき欠陥が残っている場合には（ステップ１２２）、それを次のレビューの対象欠陥とし（ステップ３０３）、ステップ１０１からの処理を行なう。そして、レビュー処理の対象とすべき欠陥がなくなると（ステップ１２２）、一連の処理が終了する。
【００８４】
図６及び図７に示す第１，第２の実施形態では、レビューの対象となる全ての欠陥に対してレビュー処理を行なった後、これら欠陥の中から組成分析の対象とすべき欠陥を選別し（ステップ１１４）、選別された欠陥に対して組成分析の処理を行なっていたが、図８に示す第３の実施形態では、レビューの対象欠陥の全てに対し、レビュー処理と組成分析処理とが一貫した処理とし、組成分析を必要としない欠陥については（ステップ３００）、レビュー処理だけに留めるものとしている。
【００８５】
また、図８に示す第３の実施形態において、図７に示す第２の実施形態のようにずれベクトルを用いてもよい。例えば、図８のステップ１０６において、図７のステップ２００と同様にずれベクトルを記憶し、図８のステップ１１８，１１９，３０１を図７のステップ２０１，２０２に置き換えてもよい。
【００８６】
このように、図８に示す第３の実施形態では、レビューと組成分析の要否の判定と組成分析を一連の動作として行なうため、レビューと組成分析とを必要とする欠陥に対しては、かかるレビューと組成分析との処理が一連の動作として行なわれ、このため、Ｘ−Ｙテーブル７の位置決めが容易となる。これに対し、図６及び図７に示す第１，第２の実施形態では、レビューの対象欠陥の全てに対してレビュー処理を行なって後、そのうちの組成分析の対象となる欠陥について組成分析処理を行なうものであるから、夫々の欠陥に対して再度Ｘ−Ｙテーブル７を移動させて位置決めを行なうことになり、その位置決めに手間がかかることになる。この点において、図８に示す第３の実施形態は、図６及び図７に示す実施形態に比べ、さらなる高スループット化を図ることができる。これに対し、図６及び図７に示す実施形態は、組成分析の対象とすべき欠陥がどの程度存在するかを予め把握した上で組成分析を実施できるものであり、この点では、図８に示す実施形態よりも有利である。このようなスループットと欠陥状況の把握とのどちらを優先するかは、ユーザが選択すればよい。
【００８７】
図９は本発明による欠陥組成分析方法の第４の実施形態を示すフローチャートであって、図８に対応するステップには同一符号を付けて重複する説明を省略する。この第４の実施形態も、背景にパターンがある半導体ウェハＷＦを対象とした場合のものである。
【００８８】
同図において、この第４の実施形態では、基本的には、図８に示した実施形態と同様であるが、検査装置１８からの欠陥座標データの取得後（ステップ１００）、まず、ＥＢ条件をＥＤＸ分析用に設定するものである（ステップ４００）。
従って、欠陥のレビュー処理（参照画像や欠陥画像の取得）もＥＤＸ分析用の電子ビームで行なうものである。これによると、レビュー処理動作から組成分析処理動作に移ったときに、図８に示す第３の実施形態で必要としていた観察用からＥＤＸ分析用へのＥＢ条件の変更（ステップ３０２）を必要としない。
【００８９】
一般に、ＥＢ条件を変更した場合、電子ビームＥＢの出力が安定化するまでには、若干の時間を要する。例えば、加速電圧を変更した場合、電子ビームＥＢの出力が安定化するのに数十秒を要する場合がある。この第４の実施形態では、ＥＢ条件の変更に伴う電子ビームＥＢの出力の安定化に要する時間がレビュー処理開始時に費やされるので、かかる時間の累計は非常に短いものとなり、さらなる高スループットを実現できる。但し、この第４の実施形態では、レビューのための画像取得をそれに好適なＥＢ条件で行なわないため、必ずしも観察し易い高品質の画像が得られるとは限らない場合もある。このようなスループットと画質とどちらを優先するかは、ユーザが選択すればよい。
【００９０】
また、図９に示す第４の実施形態において、図７に示す第２の実施形態のようにずれベクトルを用いてもよい。例えば、図９のステップ１０６において、図７のステップ２００と同様にずれベクトルを記憶し、図９のステップ１１８，１１９，３０１を図７のステップ２０１，２０２に置き換えてもよい。
【００９１】
ここで、対象チップにおいて、その欠陥部分に対応する欠陥のない部分のスペクトル（これを、以下、参照スペクトル）を取得し、この参照スペクトルを、図６〜図９のステップ１２１で取得した欠陥の組成スペクトルから欠陥の組成を分析する際の判断基準として、用いることができる。以下、図６〜図９に示した各実施形態でこの参照スペクトルの取得を可能とした実施形態について説明する。
以下では、かかる欠陥のない部分を近傍チップ内の部分として説明する。
【００９２】
図１０は本発明による欠陥組成分析方法の第５の実施形態を示すフローチャートであって、図６に示した第１の実施形態において、ステップ１２１，１２２間に、図示するように、参照組成スペクトルを取得する処理動作（ステップ５００〜５０３）を付加し、組成分析の対象欠陥の組成スペクトルを取得した後、参照組成スペクトルを取得するものである。
【００９３】
図１０において、ステップ５００，５０１は図６でのステップ１０８，１０９と同様である。即ち、図６のステップ１１８で視野が対象チップ側に設定されていたのを、Ｘ−Ｙテーブル７を移動させることにより、近接チップ側に欠陥に対応する視野が設定されるようにするのであるが（ステップ５００）、このとき、Ｘ−Ｙテーブル７の位置決め誤差を補正するために、図６のステップ１０９と同様に、近接チップでの低倍撮影視野の画像、即ち、低倍参照画像（８）を取得し（ステップ５０１）、図６のステップ１１７の低倍参照画像（６）からテンプレートを作成し、これと低倍参照画像（８）とでテンプレートマッチング処理を行なうことにより、対象チップの組成分析の対象欠陥の位置（以下、対象チップの欠陥位置という）に対応する近接チップでの位置（以下、近傍チップの欠陥対応位置）を算出する（ステップ５０２）。そして、この近傍チップの欠陥対応位置をＥＤＸ分析用の電子ビームＥＢの照射位置とし、この照射位置での組成スペクトル、即ち、参照組成スペクトルを取得する（ステップ５０３）。
【００９４】
このようにして、対象チップの欠陥位置に対応する近接チップの欠陥対応位置での参照組成スペクトルを取得することができ、この参照組成スペクトルを基に、図６のステップ１２１で取得した欠陥組成スペクトルを分析することにより、欠陥の組成を知ることができる。
【００９５】
図１１は本発明による欠陥組成分析方法の第６の実施形態を示すフローチャートであって、図７に示した第２の実施形態において、ステップ１２１，１２２間に、図示するように、参照組成スペクトルを取得する処理動作（ステップ６００〜６０２）を付加し、欠陥の組成スペクトルを取得した後、参照組成スペクトルを取得するものである。
【００９６】
図１１において、図７のステップ１２１で組成分析の対象欠陥の組成スペクトルを取得した後、Ｘ−Ｙステージ７を図７でのステップ２０１とは逆の方向に移動させてることにより、図７のステップ２００で求めた対象チップの欠陥位置に対応する近傍チップの欠陥対応位置と同じくこのステップ２００で求めたずれベクトルとに基づいて、対象チップでの実際の欠陥位置に対する近傍チップの欠陥対応位置が電子ビームＥＢの照射位置となるようにするが（ステップ６００）、この場合、Ｘ−Ｙステージ７の位置決め誤差があるので、これを補正するために、図７でのステップ２０２と同様にして、この誤差を補正し、対象チップ上の実際の欠陥位置に正確に対応する近傍チップの欠陥対応位置が電子ビームＥＢの照射位置となる（ステップ６０１）。そして、この欠陥対応位置にＥＤＸ分析用の電子ビームＥＢを照射することにより、図６のステップ１２１で取得した組成分析欠陥の組成スペクトルに対応する参照組成スペクトルを取得する（ステップ６０２）。
【００９７】
このようにして、この第６の実施形態においても、近傍チップの欠陥対応位置での参照組成スペクトルデータを取得することができる。
【００９８】
図１２は本発明による欠陥組成分析方法の第７の実施形態を示すフローチャートであって、図８に示した第３の実施形態において、ステップ３００〜１２２を図１２に示す一連の処理動作と置き換えたものであり、図８に対応するステップには同一符号を付けている。
【００９９】
図１２において、ステップ３００，１２２間で参照組成スペクトルと欠陥組成スペクトルとを取得するために、まず、ＥＢ条件をＥＤＸ分析用に設定する（ステップ７００）。このとき、図８のステップ１０８，１０９により、近傍チップの欠陥対応位置が電子ビームＥＢの照射位置に一致しているので、この電子ビームＥＢを近傍チップ上に照射することにより、この欠陥対応位置が照射されることになり、参照組成スペクトルデータを取得することができる。これ以降の処理動作は、ステップ３０２を除いた図８でのステップ１１８〜１２１の一連の処理動作と同様である。
【０１００】
このようにして、この第６の実施形態においても、近傍チップの欠陥対応位置での参照組成スペクトルデータを取得することができる。
【０１０１】
図１３は本発明による欠陥組成分析方法の第８の実施形態を示すフローチャートであって、図９に示した第４の実施形態において、参照組成スペクトルを取得するためのステップ８００を付加したものであり、図９に対応するステップには同一符号を付けている。
【０１０２】
図１３において、レビュー処理された欠陥が組成分析の対象となると判定されたときには（ステップ３００）、図９のステップにより、既にＥＢ条件はＥＤＸ分析用に設定されており、また、ステップ１０８，１０９により、近傍チップの欠陥対応位置が電子ビームＥＢの照射位置に一致しているので、この欠陥対応位置に電子ビームＥＢが照射され、参照組成スペクトルデータが取得される（ステップ８００）。しかる後、図９のステップ１１８へと進む。
【０１０３】
このようにして、この第６の実施形態においても、近傍チップの欠陥対応位置の参照組成スペクトルデータを取得することができる。
【０１０４】
ここで、チップ上の背景パターンが直線状の配線であったり、チップ上に背景パターンがなかったりした場合には、近傍チップを用いる代わりに、対象チップの組成分析の対象欠陥部分の近傍の同様のパターンを有する（あるいはパターンのない）位置を電子ビームＥＢの照射位置として、参照組成スペクトルを取得するようにしてもよい。
【０１０５】
図１４はその参照組成スペクトルを取得する方法の手順の一具体例を示すフローチャートである。この方法は低倍参照画像と低倍欠陥画像とを用いて行なうものであり、図１０〜図１３に示す一連のステップに代えて用いることができるものである。ここでは、図６に示した第１の実施形態を例に説明するが、この場合、ステップ１１７で取得した低倍参照画像（６）と低倍欠陥画像（７）とを用いることができる。
【０１０６】
いま、対象チップでの欠陥位置が、直線状の背景パターンの近傍にあるものとする。従って、低倍欠陥画像では、図１４（ｃ）に示すように、欠陥位置は直線状の背景パターンの近傍にあり、同様にして、低倍参照画像でも、図１４（ｃ）に示すように、欠陥対応位置も直線状の背景パターンの近傍にある。なお、この近傍とは、低倍画像の視野内のことである。
【０１０７】
そこで、図１４（ａ）において、まず、低倍参照画像（図１４（ｂ））における算出済みの欠陥位置に相当する位置（欠陥対応位置）を中心とし、電子ビームＥＢの電子拡散領域（電子がチップ内を拡散する領域）の平面内での広がりを一辺の長さとするテンプレートを作成する（ステップ９００）。次に、低倍欠陥画像（図１４（ｃ））において、このテンプレートとテンプレートマッチングを行ない、この低倍欠陥画像内でテンプレートと同一パターンと見なせる一致度の領域を特定する（ステップ９０１）。次に、この領域に含まれるテンプレートの中心を電子ビームＥＢの照射位置とし、これに電子ビームＥＢを照射して参照組成スペクトルを取得する（ステップ９０２）。
【０１０８】
また、背景パターンがない場合でも、上記のテンプレートにも背景パターンがないことになるが、上記と同様に、このテンプレートと同様の背景パターンがなくてテンプレートと同一と見なせる一致度の領域を特定し、その領域に含まれるテンプレートの中心を電子ビームＥＢの照射位置として参照組成スペクトルを取得すればよい。
【０１０９】
対象チップ上で参照組成スペクトルを取得する領域としては、組成分析の対象欠陥にできる限り近い領域であることが望ましいが、この組成分析の対象欠陥の影響を受けてはならない。そこで、テンプレートの一辺を電子拡散領域としているが、これは、参照組成スペクトル取得時、電子ビームＥＢの照射位置を中心とした電子拡散領域の範囲内に組成分析の対象欠陥の一部が含まれて、得られた参照組成スペクトルデータにこの組成分析の対象欠陥の組成データが含まれることを避けるためである。即ち、低倍欠陥画像で上記のテンプレートを用いてマッチングを行なうと、組成分析の対象欠陥がテンプレートと重なる領域では、一致度が小さくなるため、その領域を電子ビームＥＢの照射位置の設定領域から除外することができ、これにより、電子ビームＥＢを照射して参照組成スペクトルが得られる領域には組成分析の対象欠陥の領域が含まれず、得られた参照組成スペクトルは組成分析の対象欠陥の影響を受けないことを保証することができる。
【０１１０】
テンプレートの一辺の長さとする電子拡散領域は、該当する工程で形成されるチップの表面付近の膜組成のうち、最も電子拡散の大きい元素、あるいは対象製品について用いられる元素のうちで最も電子拡散の大きい元素などについて、該当するＥＢ条件におけるモンテカルロシミュレーションなどで算出すればよい。
【０１１１】
図１０〜図１３で説明した参照組成スペクトルの取得方法と図１４で説明した参照組成スペクトルの取得方法のいずれを用いるかは、予め指定してもよい。図１４に示す手法を用い場合にテンプレートと一致度の高い領域が有るとするならば、図１４に示す手法を用い、なければ、図１０〜図１３で説明した手法を用い、近傍チップの欠陥対応位置で参照組成スペクトルを取得する方法を実施する、というように、条件により使い分けてもよい。
【０１１２】
なお、図１４は図６に示す第１の実施形態を例に説明したが、図７〜図９の実施形態においても、適用可能であることはいうまでもない。例えば、図７に示す第２の実施形態では、ステップ１２１，１２２間で低倍欠陥画像を取得し、低倍参照画像は既に取得した低倍参照画像（１）あるいは（４）を用いればよいし、また、図８，図９に示す第３，第４の実施形態では、ステップ１０９で取得した低倍参照画像（４）とステップ１１９で取得した低倍欠陥画像（７）とを用いればよい。
【０１１３】
以上の実施形態は、半導体ウェハに背景パターンがあり、これを利用して欠陥の領域や位置を検出するものであったが、次に、半導体ウェハに背景パターンがない場合での欠陥組成分析方法の実施形態について説明する。
【０１１４】
図１５は半導体ウェハに背景パターンがない場合での本発明による欠陥組成分析方法の第９の実施形態を示すフローチャートであって、図６に示した第１の実施形態に対応するものであり、図６に対応するステップには同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【０１１５】
背景にパターンがない場合には、どの欠陥に対しても背景が同一であるため、組成分析の対象欠陥毎に参照画像を取得する、という必要がない。従って、この第９の実施形態は、図６に示す第１の実施形態において、参照画像を取得するステップを除いたものとなっている。
【０１１６】
即ち、図１５において、まず、レビュー処理動作では、検査装置１８の欠陥座標データを取得し（ステップ１００）、ＥＢ条件を観察用に設定すると（ステップ１０１）、Ｘ−Ｙステージ７を欠陥画像を取得できるように移動して（ステップ１０４）、低倍欠陥画像を取得し（ステップ１０５）、この低倍欠陥画像から対象チップの欠陥位置を算出し（ステップ１０００）、この欠陥位置を基に高倍欠陥画像を取得し（ステップ１０７）、この高倍欠陥画像からレビューの対象欠陥の領域抽出や欠陥の分類を行なう（ステップ１００１）。このようにして、参照画像を取得するための図６でのステップ１０２，１０３，１０８〜１１０が省かれる。
【０１１７】
ここで、ステップ１０００での低倍欠陥画像からの欠陥位置の算出は、この画像での輝度などの違いからレビューの対象欠陥を検出し、その位置を算出する。
このレビューの対象欠陥を検出する１つの方法としては、低倍欠陥画像を微分して予め設定された閾値と比較し、この閾値よりも微分値が大きい部分を欠陥領域の輪郭として抽出する。あるいは、予め視野内の欠陥が存在しない部分を参照画像として取得しておき、この参照画像と欠陥画像との差異を検出するようにしてもよい。また、ステップ１００１での高倍欠陥画像からの欠陥領域の抽出も、同様にして、この画像での輝度などの違いを利用するものである。
【０１１８】
組成分析動作においても、選別した組成分析の対象欠陥に対して（ステップ１１４）、ＥＢ条件をＥＤＸ分析用に設定すると（ステップ１１５）、Ｘ−Ｙステージ７を欠陥画像を取得できるように移動して（ステップ１１８）、低倍欠陥画像を取得し（ステップ１１９）、この低倍欠陥画像から欠陥位置を算出し（ステップ１００２）、この欠陥位置を電子ビーム照射位置として、この組成分析の対象欠陥の組成スペクトルを取得する（ステップ１２１）。このようにして、参照画像を取得するための図６でのステップ１１６，１１７が省かれる。
【０１１９】
ここで、ステップ１００２での低倍欠陥画像からの欠陥位置の算出する方法も、輝度の違いを利用する上記の方法と同様である。
【０１２０】
図１６は半導体ウェハに背景パターンがない場合での本発明による欠陥組成分析方法の第１０の実施形態を示すフローチャートであって、図７に示した第２の実施形態に対応するものであり、図７に対応するステップには同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【０１２１】
図１６に示すこの第１０の実施形態も、図７に示す第２の実施形態の参照画像を取得するためのステップ１０２，１０３，１０８〜１１０による一連の処理動作を除いたものである。但し、ステップ１０５で取得した低倍欠陥画像から欠陥位置を算出する場合（ステップ１０１０）、あるいはステップ１０７で取得した高倍欠陥画像から欠陥欠陥領域を抽出する場合（ステップ１０１１）、図１５でのステップ１０００，１００１と同様に、かかる低倍欠陥画像，高倍欠陥画像での輝度の違いを利用して欠陥を検出する。
【０１２２】
図１７は半導体ウェハに背景パターンがない場合での本発明による欠陥組成分析方法の第１１の実施形態を示すフローチャートであって、図８に示した第３の実施形態に対応するものであり、図８に対応するステップには同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【０１２３】
図１７に示すこの第１１の実施形態も、レビュー動作については、図８に示す第３の実施形態の参照画像を取得するためのステップ１０２，１０３，１０８〜１１０による一連の動作を除いたものである。但し、ステップ１０５で取得した低倍欠陥画像から欠陥位置を算出する場合（ステップ１０２０）、あるいはステップ１０７で取得した高倍欠陥画像から欠陥領域を抽出する場合（ステップ１０２１）には、図１５でのステップ１０００，１００１と同様に、かかる低倍欠陥画像，高倍欠陥画像での輝度の違いを利用して欠陥を検出する。
【０１２４】
また、組成分析動作については、図８でのステップ１１８，１１９，３０１を除いている。これは、レビュー動作で高倍参照画像を取得するためのステップ１０８〜１１０を除いているので、組成分析の対象欠陥に対し、レビュー処理が終了し、続いて組成分析処理を始めるときには、レビュー動作時にステップ１０４で欠陥座標にＸ−Ｙステージ７を移動したままとなっており、かつステップ１０２０で組成分析の対象欠陥の位置が算出されているからである。ステップ１２１では、この欠陥位置に電子ビームＥＢの照射位置が合わされる。
【０１２５】
図１８は半導体ウェハに背景パターンがない場合での本発明による欠陥組成分析方法の第１２の実施形態を示すフローチャートであって、図９に示した第４の実施形態に対応するものであり、図９に対応するステップには同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【０１２６】
図１８に示すこの第１２の実施形態も、レビュー動作については、図９に示す第４の実施形態の参照画像を取得するためのステップ１０２，１０３，１０８〜１１０の一連の処理動作を除いたものである。但し、ステップ１０５で取得した低倍欠陥画像から欠陥位置を算出する場合（ステップ１０３０）、あるいはステップ１０７で取得した高倍欠陥画像から欠陥領域を抽出する場合（ステップ１０３１）には、図１５でのステップ１０００，１００１と同様に、かかる低倍欠陥画像，高倍欠陥画像での輝度の違いを利用して欠陥を検出する。
【０１２７】
また、組成分析動作については、図１７に示す第１１の実施形態と同様のことから、図９でのステップ１１８，１１９，３０１を除き、また、レビュー動作でのステップ４００で既にＥＢ条件がＥＤＸ分析用に設定されていることから、ステップ１０３０で算出された欠陥位置を基に、この欠陥位置に電子ビームＥＢの照射位置が合わされ、しかる後、この欠陥の組成スペクトルの取得が行なわれる（ステップ１２１）。
【０１２８】
ところで、以上説明した第１〜第１２の実施形態では、組成分析動作に際し、電子ビームの照射位置は低倍参照画像と低倍欠陥画像、あるいは低倍欠陥画像から欠陥位置を算出し、この欠陥位置に一致するように、電子ビームの照射位置を制御していた。しかし、このように、低倍画像を用いて欠陥位置を算出すると、その位置座標値に量子化誤差が含まれ、電子ビームの照射位置を精度良く対象チップの欠陥位置に一致させることができない場合もある。
【０１２９】
ここで、量子化誤差について、簡単に説明する。
【０１３０】
画像は画素の集合体であり、低倍欠陥画像も同様である。そして、このような低倍欠陥画像に現われる欠陥の領域も、画素の集合体からなるものである。ところで、各画素はある程度の広さを有しており、この画素領域に欠陥領域が少しでも掛かると、この画素は欠陥領域に含まれることになる。領域が大きい欠陥の場合には、実際の欠陥領域が画素の一部に掛かり、この画素がこの欠陥領域内となっても、実際の欠陥領域に対してわずかなものであるから、欠陥位置の検出には各別問題とはならない。
【０１３１】
これに対し、実際の欠陥領域が小さい、例えば、１画素程度の大きさの領域の欠陥である場合には、この欠陥の実際の領域がわずかでも隣りの画素に掛かると、この隣りの画素もこの欠陥の領域に含まれてしまい、実際の欠陥領域とは大きく異なる見掛けの欠陥領域が生じてしまう。このみかけの欠陥領域から欠陥位置を算出すると、実際の欠陥領域から算出した欠陥位置と大きく異なってしまうことになる。これが座標値の量子化誤差である。
【０１３２】
同じ倍率の欠陥画像においては、量子化誤差の量そのものは、この欠陥画像全体を構成する画素数で決まるから、欠陥の大きさに拘らず、一定と考えてよい。
従って、小さい欠陥程、量子化誤差の影響を受け易くなる。低倍欠陥画像では、同じ画素数で広い範囲を撮影して得られたものであるから、欠陥は小さく撮影されることになり、量子化誤差の影響を受け易く、その影響を無視できなくなる。
【０１３３】
次に、かかる量子化誤差の影響を低減して電子ビームＥＢの照射位置を設定する方法を、図６に示す第１の実施形態を例にし、第１３の実施形態として説明する。
【０１３４】
図１９は本発明による欠陥組成分析方法のかかる第１３の実施形態を示すフローチャートであって、図６に示す第１の実施形態のステップ１２０，１２１間に、図示するステップ１０４０〜１０５０による一連の動作を行ない、高倍欠陥画像に基づいて電子ビームＥＢの照射位置を設定するものである。
【０１３５】
図１９において、低倍欠陥画像から算出された欠陥位置（ステップ１２０）を基に、図６でのステップ１０７と同様にして、対象チップ上で高倍撮影視野を撮影して高倍欠陥画像（８）を取得し（ステップ１０４０）、次いで、図６でのステップ１０８〜１１０と同様にして、Ｘ−Ｙステージ７を近傍チップ側に移動させて低倍参照画像（９）を（ステップ１０４１，１０４２）、さらに、この低倍参照画像（９）を基に、高倍参照画像（１０）を取得する（ステップ１０４３）。そして、これら高倍欠陥画像（８）と高倍参照画像（１０）との位置合わせ処理，差異抽出処理を行なって組成分析の対象欠陥の領域を算出し、この欠陥領域内での電子ビームＥＢの照射位置を決定して、図２０に示すように、高倍欠陥画像（８）での画像中心に対するこの欠陥領域内の電子ビームＥＢの照射位置へのベクトル（これを、以下、高倍視野ずれベクトルという）を取得する（ステップ１０４４）。
【０１３６】
このようにして、電子ビームＥＢの照射位置が決まるが、次に、電子ビームＥＢをこの照射位置、即ち、欠陥位置に照射して組成分析を行なうために、Ｘ−Ｙステージ７を移動させ、ステップ１０４０の高倍欠陥画像（８）を取得した状態に戻すのであるが（ステップ１０４５）、Ｘ−Ｙステージ７の位置決め誤差により、正確に元の状態（即ち、ステップ１０４０の状態）に戻すことができない。
そこで、図６でのステップ１０５〜１０７と同様にして、低倍欠陥画像（１１）を取得し（ステップ１０４６）、この低倍欠陥画像（１１）とステップ１０４２で取得した低倍参照画像（９）とから欠陥位置を算出し（ステップ１０４７）、この欠陥位置を基に高倍欠陥画像（１２）を取得し、この高倍欠陥画像（１２）とステップ１０４０で取得した高倍欠陥画像（８）とをマッチングさせて、この高倍欠陥画像（１２）の画像中心を起点とし、これにマッチングした高倍欠陥画像（８）の画像中心までのベクトル（以下、画像ずれベクトルという）を算出する。
【０１３７】
以上の処理の結果、高倍欠陥画像（１２）での欠陥位置は、この高倍欠陥画像（１２）の画像中心を起点とする高倍視野ずれベクトルと画像ずれベクトルとの和ベクトルで表わされる位置となる。そして、この位置が電子ビームＥＢの照射位置と決定され（ステップ１０５０）、電子ビームＥＢが照射されて組成分析の対象欠陥の組成スペクトルが取得される（図６のステップ１２１）。
【０１３８】
また、図１９に示す第１３の実施形態の変形例として、図７に示す第２の実施形態のようにずれベクトルを用いてもよい。例えば、図１９に示す図６のステップ１２０において、図７のステップ２００と同様にずれベクトルを記憶し、図１９のステップ１０４５〜１０４７を図７のステップ２０１に置き換えてもよい。
【０１３９】
また、図１９に示す第１３の実施形態の変形例として、量子化誤差の影響を低減して電子ビームＥＢの照射位置を設定する方法の他の例を、図６を例にとり、説明する。これは、図１９による手順と、欠陥画像と参照画像を取得する順番を入れ替えるものである。
【０１４０】
即ち、図６のステップ１１６に相当する段階で欠陥座標にＸ−Ｙステージ７を移動する。次のステップで低倍欠陥画像（７）を取得する。次に、欠陥座標に対する近傍チップ対応位置にＸ−Ｙステージ７を移動し、低倍参照画像（６）を取得する。次に、画像（６），（７）より、低倍参照画像（６）における、欠陥存在位置に対応する位置を算出し、この位置を中心とした高倍参照画像（１０）を取得する。次に、Ｘ−Ｙステージ７を欠陥座標に移動し、低倍欠陥画像（１１）を取得する。そして、この低倍欠陥画像（１１）と低倍参照画像（６）とを用いて欠陥位置を算出し、高倍欠陥画像（１２）を取得する。ここで得られた高倍欠陥画像の欠陥の領域は、前述した量子化誤差の影響により、視野中心にあるとは限らない。そこで、高倍欠陥画像（１２）と高倍参照画像（１０）とによって欠陥領域を特定し、この欠陥領域内にＥＢ照射位置を設定する。そして、このＥＢ照射位置に電子ビームＥＢが照射されて、組成分析対象欠陥の組成スペクトルが取得される。
【０１４１】
このようにして、小さいサイズの欠陥についても、量子化誤差による影響をなくすようにすることができ、高精度で欠陥にＥＤＸ分析用の電子ビームＥＢを照射することができる。
【０１４２】
かかる第１３の実施形態は、図８，図１２に示す第３，第７の実施形態や図９，図１３に示す第４，第８の実施形態についても、適用可能である。
【０１４３】
図７に示す第２の実施形態、あるいは図１１に示す第６の実施形態に対しては、ステップ１１１において、高倍欠陥画像（３）と高倍参照画像（５）とから、図１９でのステップ１０４４のように、高倍視野ずれベクトルも取得するようにし、ステップ２０１でＸ−Ｙステージ７の位置決めがなされた後、ステツプ２０２において、そのときの画像中心にこの高倍撮影視野ずれベクトル加えた位置を電子ビームＥＢ照射位置とすればよい。図１１に示す第６の実施形態についても、同様である。
【０１４４】
また、図１５〜図１８に示す背景にパターンがない場合での第９〜第１２の実施形態に対しては、高倍欠陥画像から、上記のようにして、欠陥領域を認識し、この欠陥領域から欠陥位置を算出し、この高倍欠陥画像の画像中心からこの欠陥位置までの高倍視野ずれベクトルを求め、画像中心にこの高倍視野ずれベクトルを加えた位置を電子ビームＥＢ照射位置とすればよい。かかる高倍欠陥画像としては、図１５では、ステップ１００２で算出した欠陥位置を基に取得し、図１６では、ステップ２０２の後に取得するようにし、図１７，図１８では、ステップ１０７で取得した高倍欠陥画像を用いるようにすればよい。
【０１４５】
ここで、高倍欠陥画像から電子ビームＥＢの照射位置を特定するには、差分画像の絶対値を２値化して欠陥領域を検出し、検出されたこの欠陥領域の重心点を算出することにより実現できる。但し、電子ビームＥＢの照射位置の算出はかかる手法にのみ限定するものではなく、欠陥領域内に電子ビームＥＢの照射位置が算出される方法であれば、他の手法を用いてもよい。
【０１４６】
ＥＤＸ分析用にＥＢ条件が設定された電子ビームを用いて欠陥組成スペクトルを取得する際、含有元素の情報を得られる範囲（即ち、電子ビームの照射によってＸ線が得られる範囲：電子拡散領域）は、図２１（ａ），（ｂ）に示すように、電子ビームＥＢの加速電圧によって異なり（即ち、加速電圧が高いと、電子拡散領域２３は広くて深く（図２１（ａ））、加速電圧が低いと、電子拡散領域２３は浅くて狭く（図２１（ｂ）））、得られる情報の空間分解能が異なる。加速電圧を小さくした方が空間分解能は向上するが、一方では、照射するエネルギーが小さくなるため、分析するために高いエネルギーが必要な元素は検出不可能になり、組成分析することができる元素の数は限られることになる。
【０１４７】
欠陥が小さい場合、あるいは欠陥の高さが低い場合には、空間分解能が悪いと異物となる元素そのものが検出不可能になるため、空間分解能を優先としたＥＢ条件で元素分析するのが望ましい。一方、欠陥が大きい場合あるいは欠陥の高さが高い場合には、空間分解能が悪くても元素検出は行なえるため、空間分解能よりも検出可能な元素数を優先としたＥＢ条件で元素分析するのが望ましい。
【０１４８】
そこで、図６に示した第１の実施形態やそれを変形した図１０，図１５の実施形態の場合、このように組成分析の対象欠陥に応じてＥＢ条件を異ならせる場合には、図２２に第１４の実施形態として示すように、図６でのステップ１１５をＥＢ条件を組成分析の対象欠陥に合わせて設定するステップ１０６０に置き換えればよい。
【０１４９】
また、図７に示した第２の実施形態やそれを変形した図１１，図１６の実施形態では、そのステップ１１５を、図８に示した第３の実施形態やそれを変形した図１２，図１７の実施形態では、そのステップ３０２を、図９に示す第４の実施形態やそれを変形した図１３，図１８の実施形態では、そのステップ４００を夫々、図２３に示すステップ１０７０に置き換えて実行してもよい。これを、本発明による欠陥組成分析方法の第１５の実施形態とする。図１９に示す第１３の実施形態についても同様である。
【０１５０】
ここで、図２２におけるステップ１０６０、図２３におけるステップ１０７０では、組成分析の対象欠陥の高さや面積などの欠陥の特徴や、その欠陥分類結果に応じて組成分析時の電子ビームＥＢの照射条件（即ち、ＥＢ条件）を設定する。このとき、ＥＢ条件の変更に伴って視野がシフトすることもあり、このような場合には、前述した手法により、電子ビームＥＢの照射位置を補正する処理を加えてもよい。
【０１５１】
また、ここで、ＥＢ条件に電子ビームＥＢの照射回数を加え、加速電圧の異なる電子ビームＥＢで、同一欠陥について複数回照射してスペクトルデータを取得するようにしてもよい。この場合、例えば、「膜下」とされた欠陥に対しては、得られた組成スペクトルに膜の組成スペクトルが含まれることも考えられるが、前記手法により、例えば、電子ビームＥＢの加速電圧の高い条件で得られたスペクトルと加速電圧の低い条件で得られたスペクトルの差分をとり、前者よりも後者の方が信号量が大きくなった元素が欠陥に含まれる元素である可能性が高い、と判断することができる。
【０１５２】
ＥＢ条件の設定方法は、条件変更基準として組成分析の対象欠陥の面積や高さなど連続の値をとる特徴を用いる場合には、例えば、図２４に示すように、その特徴量に対応するＥＢ条件を設定すればよい。同図（ａ）は特徴量とＥＢ条件との関係を連続関数とした例を示し、同図（ｂ）は特徴量を所定の範囲毎に区分し、各区分毎に互いに異なる一定のＥＢ条件をとるようにした例を示している。ここでは、組成分析の対象欠陥の特徴量として欠陥高さを、ＥＢ条件として電子ビームの加速電圧の例を示したが、組成分析の対象欠陥の特徴量とＥＢ条件との組合せは、これに限るものではない。
【０１５３】
また、組成分析の対象欠陥の分類結果や膜上・膜下の判定など、連続量でない特徴によってＥＢ条件を変更する場合には、夫々の組成分析の対象欠陥の特徴量にＥＢ条件を対応させたテーブルを作成すればよい。
【０１５４】
図２５はその条件設定のＧＵＩ（Graphical User Interface）の一具体例を示す図であって、２４は条件設定画面であり、２５は条件設定の対象とする組成分析の対象欠陥の特徴を選択する欠陥特徴選択リスト、２６はこのリスト２４で選択された特徴におけるＥＢ条件の入力欄である。
【０１５５】
同図において、ＥＢ条件設定画面２４では、組成分析の対象欠陥の特徴として、先の各実施形態でのレビュー動作などで得られた分類結果やこの欠陥のサイズ，高さといったような特徴が選択可能に配列された欠陥特徴選択リスト２５が表示される。かかる欠陥特徴選択リスト２５の中から所定の特徴、例えば、「高さ」が選択されると、この特徴「高さ」に関するＥＢ照射条件の入力欄２６が表示される。
【０１５６】
この入力欄２６では、組成分析の対象欠陥をその高さを登録することにより、指定することができ、また、このときの照射する電子ビームＥＢの加速電圧やプローブ電流，照射の積算時間なども指定することができる。入力欄２６で各事項の入力を行なって登録操作すると、組成分析の対象欠陥の高さに応じたＥＢ条件が設定されたことになり（即ち、図２２でのステップ１０６０，図２３での（ステップ）１０７０）、また、入力欄２６でキャンセル操作をすると、入力事項がその入力順とは逆の順にキャンセルされる。これにより、入力事項の訂正が可能となる。
【０１５７】
また、チップの表面膜が光学的に透明である場合、ＥＢ条件を決める特徴量として、組成分析の対象欠陥が存在するこの表面膜内での深さを用いてもよい。この数値は、例えば、図２６に示すように、光学顕微鏡で表面膜２８内の注目する組成分析の対象欠陥２７に焦点が合う深さ位置を探索して、組成分析の対象欠陥２７の位置までの深さｄを決定する。この深さｄに応じて、図２７に示すように、電子ビームＥＢの加速電圧を決定することにより、この欠陥の情報を確実に得ることができる。ここで、図２７（ａ）は組成分析の対象欠陥２７の位置までの深さｄが浅い場合を示し、この場合には、電子ビームＥＢの加速電圧を低くして、電子拡散領域２３を浅くする。組成分析の対象欠陥２７の位置までの深さｄが深い場合には、図２７（ｂ）に示すように、電子ビームＥＢの加速電圧を高くして、電子拡散領域２３を深くする。
【０１５８】
欠陥の組成分析時には、その組成分析の対象欠陥を構成する元素に関する情報を取得できる領域、即ち、電子拡散領域内に含まれる組成分析の対象欠陥の部分の体積が大きいほど、この欠陥に含まれる元素の情報を高感度に検出することができる。図２８は組成分析の対象欠陥の一例を示す図であって、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の分断線Ａ−Ａ’に沿う縦断面図であるが、この例では、高さが一様でない欠陥を示している。
【０１５９】
かかる組成分析の対象欠陥２７に対し、図２８（ｂ）に示すように、ＥＢ条件が同一である場合、（ア）として示すように、組成分析の対象欠陥２７での高さの低い領域に電子ビームＥＢを照射すると、組成分析の対象欠陥２７の部分以外の部分も電子拡散領域２３ｂ内に含まれてしまい、検出される組成スペクトルには、この部分によるスペクトルも含まれてしまうことになる。これに対し、（イ）に示すように、組成分析の対象欠陥２７の高さが高い部分に電子ビームＥＢを照射した場合には、この欠陥２７の部分のみが電子拡散領域２３ａに含まれることになり、組成分析の対象欠陥２７のみによる組成スペクトルが得られることになる。従って、このように高さが均一でない欠陥２７に対しては、（ロ）に示す組成分析の対象欠陥２７の低い部分に電子ビームＥＢを照射するよりも、（イ）に示す組成分析の対象欠陥２７の高い部分に電子ビームＥＢを照射する方がより好ましいことになる。
【０１６０】
そこで、高倍欠陥画像において、組成分析の対象欠陥の３次元形状を算出し、その最も高い点の近傍を電子ビームＥＢの照射位置とする。このためには、例えば、図２０で表わされる図１９でのステップ１０４４での高倍視野ずれベクトルの算出に際し、組成分析の対象欠陥の領域内の位置をその最も高い点の近傍とし、この位置に対して高倍視野ずれベクトルを求めるようにすればよい。これにより、電子拡散領域では、組成分析の対象欠陥２７の核の領域が占める体積割合が増加し、この核に含まれる元素の検出感度の向上を図ることができる。
【０１６１】
組成分析の対象欠陥が薄膜生成過程に発生した場合には、この欠陥の表面は薄膜を構成する元素で覆われることになる。そのような場合でも、前述したように、照射された電子がこの薄膜内を拡散するため、薄膜中の欠陥を構成する元素に関する情報をスペクトルの形態で検出することは可能である。先に、図２１に説明したように、ＥＤＸ分析用に設定された電子ビームＥＢの電子拡散領域は、この電子ビームＥＢの加速電圧によってその大きさが異なる。しかし、電子ビームＥＢの加速電圧が同一であっても、図２９に示すように、この電子ビームＥＢが照射される材質に応じて電子拡散領域の大きさが異なる。図２９（ａ）はＳｉＯ2に電子ビームＥＢを照射した場合の電子拡散領域２３を示し、同図（ｂ）はＷに同図（ａ）と同じ条件で電子ビームＥＢを照射した場合の電子拡散領域２３を示すものであり、Ｗに電子ビームＥＢを照射した場合の方が電子拡散領域２３が小さくなる。
【０１６２】
ある薄膜を形成する工程において、その形成前後の検査データを比較することにより、この工程で欠陥が生じたと分かっている場合、この薄膜中の欠陥に対してＥＤＸ分析を行なう時に、その電子ビームＥＢの照射条件としては、少なくともその電子拡散領域がこの薄膜の厚さに相当する範囲に拡散するように設定するのが望ましい。そこで、薄膜の膜質や膜厚に応じて、電子ビームＥＢの電子拡散領域がかかる範囲になるように、電子ビームＥＢの照射条件を設定するようにしてもよい。
【０１６３】
その際、電子ビームＥＢの加速電圧などの数値をユーザの設定項目とすると、加工条件を変更する毎にユーザ自身が妥当な加速電圧などを調査しなければならず、ユーザにとって負担が大きくなる。
【０１６４】
そこで、加速電圧の設定のための入力条件は少なくとも薄膜の組成や膜厚を含む項目とし、加速電圧などの数値は直接入力項目とせず、別途換算を実施する構成とする。かかる条件設定のＧＵＩ（ＥＢ条件設定画面）の一具体例を図３０に示す。
【０１６５】
同図において、このＥＢ条件設定画面２９では、ユーザは、解析対象とする工程名と、それに対応する膜の材質や厚さを入力する。工程名は、参照ボタン３０ａを操作することによってサーバに予め登録されている工程名を参照できるようにしてもよい。また、膜材料名も、参照ボタン３０ｂを操作することにより、元素周期表が表示され、該当する元素をクリックすることで入力できるようにしてもよい。その際、化合物も入力できるように、複数の元素と夫々の構成比を入力できるようにしてもよい。
【０１６６】
膜の組成及び膜の厚さに対応するＥＢ条件として、加速電圧の数値は、例えば、次の方法を用いて求めることができる。まず、半導体製造で用いられる薄膜工程でＳｉ上に薄膜の厚さを変化させて複数の試料を作成し、夫々の試料毎にＳｉが検出されるか否かを判断基準として、夫々の膜厚に妥当な加速電圧条件を実験的に求め、かかる実験データにより、最小自乗近似式の算出などの適当な統計的手法を用いて、試料以外の他の膜厚における妥当な加速電圧条件を類推する。
【０１６７】
あるいは、モンテカルロ法などのシミュレータを用いて、複数の加速電圧条件毎にシミュレーションを行ない、電子ビームＥＢの拡散領域（電子拡散領域）が入力された膜厚と同等となる加速電圧を自動選択するようにしてもよい。
【０１６８】
膜質，膜厚の情報は、ユーザがレシピとして登録しておいてもよく、半導体ウェハの加工履歴から着工装置を特定し、その着工装置から加工レシピを読み込んでもよい。その場合、レシピが膜厚そのものでなく、加工時間で記述されている場合には、膜厚と加工時間との関係を予め取得しておき、レシピデータから膜厚へ換算すればよい。あるいは、各工程の仕様データをサーバに登録しておき、この仕様を取得するようにしてもよい。登録するサーバは、図２及び図３に示すデータ管理サーバ１６でもよく、あるいは、図示しない別のサーバでも、ネットワークあるいはフロッピディスクなどの記憶デバイスを介して情報を共有できれば構わない。
【０１６９】
ＥＢ条件を変更した場合、新たなＥＢ条件で電子ビームＥＢの出力が安定するまで時間を要する場合がある。図２２及び図２３に示す実施形態は、その一例をなすものであるが、組成分析の対象欠陥の特徴に応じてＥＢ条件を変更する場合、ＥＢ条件が変更される毎にかかる電子ビームＥＢの出力が安定化のための時間が必要になる。このため、ＥＢ条件が同一となる欠陥を同じグループとするグループ分けをし、グループ毎に該当するＥＢ条件で組成分析を行なってもよい。
【０１７０】
図３１はその手順を用いた本発明による欠陥組成分析方法の第１５の実施形態の組成分析動作の部分を示すフローチャートである。
【０１７１】
この第１５の実施形態のレビュー動作部分は図６に示した第１の実施形態と同様であり、図６でのステップ１００〜１１２のレビュー動作が行なわれた後、図３１に示すステップ１１４からの組成分析動作が行なわれることになるが、ここでは、かかる一連のレビュー動作を省略している。
【０１７２】
図３１において、上記のレビュー動作が終了し、組成分析対象とすべき欠陥の選別が終わると（ステップ１１４）、まず、組成分析の対象欠陥毎に、上記のように、ＥＢ条件を算出する（ステップ１０８０）。そして、同じＥＢ条件の欠陥が同じグループとなるように、全ての組成分析の対象欠陥をグループ分けする（ステップ１０８１）。
【０１７３】
そして、これらグループの任意の１つを選択して組成分析対象グループとし、ＥＢ条件をこの組成分析対象グループに対応したＥＢ条件に設定し（ステップ１０８２）、この組成分析対象グループの欠陥の１つに対し、図６でのステップ１１６〜１２１の動作を行なってその組成スペクトルを取得する。このようにして、この欠陥の組成分析動作が終了すると、この同じ組成分析対象グループに未分析の欠陥がある場合には（ステップ１０８３）、次の組成分析の対象欠陥を決め（ステップ１０８４）、この組成分析の対象欠陥について組成分析動作を行なう（ステップ１１６〜１２１）。
【０１７４】
このようにして、組成分析対象グループの欠陥に対して同じＥＢ条件で分析動作が行なわれて夫々毎に組成スペクトルを取得し、この組成分析対象グループの全ての欠陥に対する組成分析動作が終了すると（ステップ１０８３）、次のグループを組成分析対象グループとし（ステップ１０８５，１０８６）、この組成分析対象グループの各欠陥に対して、この組成分析対象グループに対応したＥＢ条件が設定され（ステップ１０８２）、組成分析動作が行なわれて組成スペクトルが取得される。
【０１７５】
このようにして、全てのグループに対し、夫々毎に対応するＥＢ条件が設定されて（ステップ１０８２）、全ての組成分析の対象欠陥に対して組成スペクトルが得られることになる。
【０１７６】
このようにして、ＥＢ条件の変更回数を最小限にすることができ、ＥＢ条件の変更に伴う電子ビームＥＢの出力の安定化のための時間を最小限にできて、さらなる高スループットを実現できる。
【０１７７】
なお、図７に示す第２の実施形態に対しても、そのステップ１１５以降を図３１に示すステップ１０８０からの一連の動作に置き換えることにより、同様の効果を得ることができる。但し、この場合には、図３１におけるステップ１１６〜１２１は図７でのステップ２０１，２０２，１２１の一連の動作となる。
【０１７８】
また、図３１に示す第１５の実施形態では、各グループ毎にＸ−Ｙステージ７の移動量を最小とするように、組成分析処理する欠陥の順番を変更するようにしてもよい。例えば、同じ組成分析対象グループのうち、半導体ウェハのエッジに最も近い欠陥をこのグループの最初に組成分析を行なう欠陥とし、この組成分析の対象欠陥の組成分析が終わると、この欠陥に最も近い距離にある欠陥を次に組成分析の対象欠陥とする。この組成分析の順番は、このように、１つの欠陥の組成分析を終了してから次の組成分析の対象欠陥を決めるようにしてもよいが、１つの欠陥の組成分析を行なう前に次の組成分析の対象欠陥を決めるようにしてもよいし、また、１つの組成分析対象グループの組成分析を行なう前に、この組成分析対象グループの全ての欠陥に対して組成分析処理の順番を決めるようにしてもよい。このようにして組成分析する欠陥の順番を定めることにより、Ｘ−Ｙステージ７の移動量を少なくすることができ、スループットの向上を図ることができる。
【０１７９】
なお、以上説明した各実施形態では、組成分析の手法がＥＤＸによるものとしたが、本発明は、これのみ限定されるものではなく、光ビームなどの電子ビーム以外のものも含むエネルギービームを照射することにより、組成分析ができるものであれば、如何なる手法も用いることができる。
【０１８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、欠陥位置にステージで移動した後、取得した画像を用いて組成分析用の電子ビームの照射位置を特定し、電子ビームを偏向させてこの照射位置に照射させるため、電子ビームの照射位置の高精度かつ高効率な位置決めを実現することができる。
【０１８１】
また、欠陥の特徴に応じて電子ビームの照射条件を変更することができるため、高感度な組成分析を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による欠陥組成分析装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】製造ラインでの各装置とその接続構成の一具体例を示すブロック図である。
【図３】製造ラインでの各装置とその接続構成の他の具体例を示すブロック図である。
【図４】半導体製造工程の概要を説明したフローチャートである。
【図５】検査装置やレビュー・解析装置から得られる情報の一例を示す図である。
【図６】本発明による欠陥組成分析方法の第１の実施形態を示したフローチャートである。
【図７】本発明による欠陥組成分析方法の第２の実施形態を示したフローチャートである。
【図８】本発明による欠陥組成分析方法の第３の実施形態を示したフローチャートである。
【図９】本発明による欠陥組成分析方法の第４の実施形態を示したフローチャートである。
【図１０】本発明による欠陥組成分析方法の第５の実施形態の要部を示すフローチャートである。
【図１１】本発明による欠陥組成分析方法の第６の実施形態の要部を示すフローチャートである。
【図１２】本発明による欠陥組成分析方法の第７の実施形態の要部を示すフローチャートである。
【図１３】本発明による欠陥組成分析方法の第８の実施形態の要部を示すフローチャートである。
【図１４】本発明による欠陥組成分析方法での参照組成スペクトルを取得する方法の手順の一具体例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明による欠陥組成分析方法の第９の実施形態の要部を示すフローチャートである。
【図１６】本発明による欠陥組成分析方法の第１０の実施形態の要部を示すフローチャートである。
【図１７】本発明による欠陥組成分析方法の第１１の実施形態の要部を示すフローチャートである。
【図１８】本発明による欠陥組成分析方法の第１２の実施形態の要部を示すフローチャートである。
【図１９】本発明による欠陥組成分析方法の第１３の実施形態の要部を示すフローチャートである。
【図２０】図１９に示す実施形態での高倍視野ずれベクトルの説明図である。
【図２１】電子ビームの照射条件による物理現象の差異を示す図である。
【図２２】本発明による欠陥組成分析方法の第１４の実施形態の要部を示すフローチャートである。
【図２３】本発明による欠陥組成分析方法の第１５の実施形態の要部を示すフローチャートである。
【図２４】本発明による欠陥組成分析方法の実施形態での電子ビームの照射条件設定方法の具体例を示した図である。
【図２５】本発明による欠陥組成分析方法の実施形態での電子ビームの照射条件設定のための画面の一具体例を示した図である。
【図２６】欠陥の深さ測定方法の一具体例を示した図である。
【図２７】欠陥の深さに応じた電子ビームの照射条件の違いを説明した図である。
【図２８】高さが均一でない欠陥への電子ビームの照射位置を説明した図である。
【図２９】元素に対する電子ビームの照射条件の違いを説明した図である。
【図３０】本発明による欠陥組成分析方法の実施形態での電子ビームの照射条件設定のための画面の他の具体例を示した図である。
【図３１】本発明による欠陥組成分析方法の第１６の実施形態の要部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  電子源
２  電子光学系
３  電子顕微鏡撮像装置
４  二次電子検出器
５  反射電子検出器
６  半導体Ｘ線検出器
７  Ｘ−Ｙステージ
８  モニタ
９  コンピュータ
１０  制御装置
１１  モニタ
１２  コンピュータ
１３  二次電子
１４  反射電子
１５  特性Ｘ線
１６，１６ａ〜１６ｃ  データ管理サーバ
１７  製造装置
１８  検査装置
１９  レビュー装置
２０  解析装置
２１  レビュー・解析装置
２２，２２ａ〜２２ｃ  ネットワーク
２３  電子拡散領域
２４  ＥＢ条件設定画面
２５  欠陥特徴選択リスト
２６  電子ビームＥＢ照射条件入力画面
２７  欠陥
２８  ＳｉＯ2膜
２９  ＥＢ条件設定画面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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