(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を用いて試料上のパターンを評価するための電子線装置であって、該電子線装置は、
位置決めした基準となる試料上の複数の任意の基準点の計算上のＸＹ座標と、それら基準点の干渉計により測定されたＸＹ座標（ｘ，ｙ）との座標誤差Δｘ及びΔｙを算出する第１の演算手段と、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、ＸＹ座標の直交誤差を演算する第２の演算手段と、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、電子線装置の干渉計のミラー歪みによる誤差を演算する第３の演算手段と、
演算された直交誤差に基づき、試料の検査時に、干渉計により得られた試料上の検査位置のＹ座標（ｙ）を補正する直交誤差補正手段と、
演算されたミラー歪みによる誤差に基づき、試料の検査時に、２次電子光学系に配置されたビーム偏向器の偏向を補正するビーム偏向補正手段と
からなり、
第２の演算手段及び第３の演算手段は、回帰演算手段であって、
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ＋ｃ１ｙ＋ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （１）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ＋ｃ２ｙ＋ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （２）
で表される式（１）及び（２）を満足する係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を回帰演算により求める回帰演算手段を備え、
第２の演算手段はさらに、ＸＹ座標系の直交誤差を求められた係数ｃ１及びｂ２の差として演算する手段を備え、
第３の演算手段はさらに、求められた係数ｄ１、ｄ２、ｅ１、ｅ２を、
Δｘ＝ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （３）
Δｙ＝ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （４）
で表される式（３）及び（４）に代入して得られた式に、電子線装置の駆動時に干渉計から入力されるＸＹ座標（ｘ，ｙ）を代入することにより得られたΔｘ及びΔｙを、ミラー歪みによる誤差として演算する手段を備えている
ことを特徴とする電子線装置。
【請求項２】
電子線を用いて試料上のパターンを評価するための電子線装置であって、該電子線装置は、
位置決めした基準となる試料上の複数の任意の基準点の計算上のＸＹ座標と、それら基準点の干渉計により測定されたＸＹ座標（ｘ，ｙ）との座標誤差Δｘ及びΔｙを算出する第１の演算手段と、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、ＸＹ座標の直交誤差を演算する第２の演算手段と、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、電子線装置の干渉計のミラー歪みによる誤差を演算する第３の演算手段と、
演算された直交誤差に基づき、試料の検査時に、干渉計により得られた試料上の検査位置のＹ座標（ｙ）を補正する直交誤差補正手段と、
演算されたミラー歪みによる誤差に基づき、試料の検査時に、２次電子光学系に配置されたビーム偏向器の偏向を補正するビーム偏向補正手段と
からなり、
第２の演算手段及び第３の演算手段は、回帰演算手段であって、
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ＋ｃ１ｙ＋ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （１）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ＋ｃ２ｙ＋ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （２）
で表される式（１）及び（２）を満足する係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を回帰演算により求める回帰演算手段を備え、
第２の演算手段はさらに、ＸＹ座標系の直交誤差を求められた係数ｃ１及びｂ２の差として演算する手段を備え、
第３の演算手段はさらに、
直交誤差補正手段により直交誤差を補正した後の、第１の演算手段により得られた座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、式（１）及び（２）を満足する係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を回帰演算により求める回帰演算手段と、
求められた係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を、式（１）及び（２）に代入して得られた式に、電子線装置の駆動時に干渉計から入力されるＸＹ座標（ｘ，ｙ）を代入することにより得られたΔｘ及びΔｙを、ミラー歪みによる誤差として演算する手段と
を備えている
ことを特徴とする電子線装置。
【請求項３】
電子線を用いて試料上のパターンを評価するための電子線装置であって、該電子線装置は、
位置決めした基準となる試料上の複数の任意の基準点の計算上のＸＹ座標と、それら基準点の干渉計により測定されたＸＹ座標（ｘ，ｙ）との座標誤差Δｘ及びΔｙを算出する第１の演算手段と、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、ＸＹ座標の直交誤差を演算する第２の演算手段と、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、電子線装置の干渉計のミラー歪みによる誤差を演算する第３の演算手段と、
演算された直交誤差に基づき、試料の検査時に、干渉計により得られた試料上の検査位置のＹ座標（ｙ）を補正する直交誤差補正手段と、
演算されたミラー歪みによる誤差に基づき、試料の検査時に、２次電子光学系に配置されたビーム偏向器の偏向を補正するビーム偏向補正手段と
からなり、
第２の演算手段は、
回帰演算手段であって、
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ＋ｃ１ｙ        （１）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ＋ｃ２ｙ        （２）
で表される式（１）及び（２）を満足する係数ａ１〜ｃ１及びａ２〜ｃ２を回帰演算により求める回帰演算手段と、
ＸＹ座標系の直交誤差を係数ｃ１及びｂ２の差として演算する手段と
を備え、
第３の演算手段は、
直交誤差補正手段により直交誤差を補正した後の、第１の演算手段により得られた座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、
Δｘ＝ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （３）
Δｙ＝ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （４）
で表される式（３）及び（４）を満足する係数ｄ１、ｅ１、ｄ２及びｅ２を回帰演算により求める回帰演算手段と、
求められた係数ｄ１、ｅ１、ｄ２及びｅ２を、式（３）及び（４）に代入して得られた式に、電子線装置の駆動時に干渉計から入力されるＸＹ座標（ｘ，ｙ）を代入することにより得られたΔｘ及びΔｙを、ミラー歪みによる誤差として演算する手段と
を備えている
ことを特徴とする電子線装置。
【請求項４】
電子線を用いて試料上のパターンを評価するための電子線装置であって、該電子線装置は、
位置決めした基準となる試料上の複数の任意の基準点の計算上のＸＹ座標と、それら基準点の干渉計により測定されたＸＹ座標（ｘ，ｙ）との座標誤差Δｘ及びΔｙを算出する第１の演算手段と、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、ＸＹ座標の直交誤差を演算する第２の演算手段と、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、電子線装置の干渉計のミラー歪みによる誤差を演算する第３の演算手段と、
演算された直交誤差に基づき、試料の検査時に、干渉計により得られた試料上の検査位置のＹ座標（ｙ）を補正する直交誤差補正手段と、
演算されたミラー歪みによる誤差に基づき、試料の検査時に、２次電子光学系に配置されたビーム偏向器の偏向を補正するビーム偏向補正手段と
からなり、
第２の演算手段は、
回帰演算手段であって、
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ＋ｃ１ｙ        （１）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ＋ｃ２ｙ        （２）
で表される式（１）及び（２）を満足する係数ａ１〜ｃ１及びａ２〜ｃ２を回帰演算により求める回帰演算手段と、
ＸＹ座標系の直交誤差を係数ｃ１及びｂ２の差として演算する手段と
を備え、
第３の演算手段は、
直交誤差補正手段により直交誤差を補正した後の、第１の演算手段により得られた座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ＋ｃ１ｙ＋ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （３）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ＋ｃ２ｙ＋ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （４）
で表される式（３）及び（４）を満足する係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を回帰演算により求める回帰演算手段と、
求められた係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を、式（３）及び（４）に代入して得られた式に、電子線装置の駆動時に干渉計から入力されるＸＹ座標（ｘ，ｙ）を代入することにより得られたΔｘ及びΔｙを、ミラー歪みによる誤差として演算する手段と
を備えている
ことを特徴とする電子線装置。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載の電子線装置において、該装置はさらに、
回帰演算手段により得られた係数ａ１及びａ２をＸ軸方向及びＹ軸方向のシフト量とし、該シフト量を補正する手段と、
回帰演算手段により得られた係数ｂ１及びｃ２を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のスケール誤差とし、該スケール誤差を補正する手段と
を備えていることを特徴とする電子線装置。
【請求項６】
請求項１〜５いずれかに記載の電子線装置において、
ビーム偏向器は、偏向電極を備え、
ビーム偏向補正手段は、偏向電極への電圧を調整する手段である
ことを特徴とする電子線装置。
【請求項７】
請求項１〜６いずれかに記載の電子線装置において、該装置はさらに、
１次電子ビームの照射により試料から放出された２次電子ビームを検出する検出手段と、
検出手段の出力に基づいて試料表面のパターンの画像情報を得る手段と、
得られた画像情報と、当該試料上の異なる位置の同一パターンの画像情報、又は、予め比較対照として記憶された参照パターンの画像情報とを対比することにより、パターンの欠陥を検出するパターン欠陥検出手段と
を備えていることを特徴とする電子線装置。
【請求項８】
電子線を用いて試料上のパターンを評価するための電子線装置におけるステージ位置誤差補正方法であって、該方法は、
位置決めした基準となる試料上の複数の任意の基準点の計算上のＸＹ座標と、それら基準点の干渉計により測定されたＸＹ座標（ｘ，ｙ）との座標誤差Δｘ及びΔｙを算出する第１の演算ステップと、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、ＸＹ座標の直交誤差を演算する第２の演算ステップと、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、電子線装置の干渉計のミラー歪みによる誤差を演算する第３の演算ステップと、
演算された直交誤差に基づき、試料の検査時に、干渉計により得られた試料上の検査位置のＹ座標（ｙ）を補正する直交誤差補正ステップと、
演算されたミラー歪みによる誤差に基づき、試料の検査時に、２次電子光学系に配置されたビーム偏向器の偏向を補正するビーム偏向補正ステップと
からなり、
第２の演算ステップ及び第３の演算ステップは、回帰演算ステップであって、
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ＋ｃ１ｙ＋ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （１）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ＋ｃ２ｙ＋ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （２）
で表される式（１）及び（２）を満足する係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を回帰演算により求める回帰演算ステップを備え、
第２の演算ステップはさらに、ＸＹ座標系の直交誤差を求められた係数ｃ１及びｂ２の差として演算するステップを備え、
第３の演算ステップはさらに、求められた係数ｄ１、ｄ２、ｅ１、ｅ２を、
Δｘ＝ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （３）
Δｙ＝ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （４）
で表される式（３）及び（４）に代入して得られた式に、電子線装置の駆動時に干渉計から入力されるＸＹ座標（ｘ，ｙ）を代入することにより得られたΔｘ及びΔｙを、ミラー歪みによる誤差として演算するステップを備えている
ことを特徴とするステージ位置誤差補正方法。
【請求項９】
電子線を用いて試料上のパターンを評価するための電子線装置におけるステージ位置誤差補正方法であって、該方法は、
位置決めした基準となる試料上の複数の任意の基準点の計算上のＸＹ座標と、それら基準点の干渉計により測定されたＸＹ座標（ｘ，ｙ）との座標誤差Δｘ及びΔｙを算出する第１の演算ステップと、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、ＸＹ座標の直交誤差を演算する第２の演算ステップと、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、電子線装置の干渉計のミラー歪みによる誤差を演算する第３の演算ステップと、
演算された直交誤差に基づき、試料の検査時に、干渉計により得られた試料上の検査位置のＹ座標（ｙ）を補正する直交誤差補正ステップと、
演算されたミラー歪みによる誤差に基づき、試料の検査時に、２次電子光学系に配置されたビーム偏向器の偏向を補正するビーム偏向補正ステップと
からなり、
第２の演算ステップ及び第３の演算ステップは、回帰演算ステップであって、
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ＋ｃ１ｙ＋ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （１）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ＋ｃ２ｙ＋ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （２）
で表される式（１）及び（２）を満足する係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を回帰演算により求める回帰演算ステップを備え、
第２の演算ステップはさらに、ＸＹ座標系の直交誤差を求められた係数ｃ１及びｂ２の差として演算するステップを備え、
第３の演算ステップはさらに、
直交誤差補正ステップにより直交誤差を補正した後の、第１の演算ステップにより得られた座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、式（１）及び（２）を満足する係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を回帰演算により求める回帰演算ステップと、
求められた係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を、式（１）及び（２）に代入して得られた式に、電子線装置の駆動時に干渉計から入力されるＸＹ座標（ｘ，ｙ）を代入することにより得られたΔｘ及びΔｙを、ミラー歪みによる誤差として演算するステップと
を備えている
ことを特徴とするステージ位置誤差補正方法。
【請求項１０】
電子線を用いて試料上のパターンを評価するための電子線装置におけるステージ位置誤差補正方法であって、該方法は、
位置決めした基準となる試料上の複数の任意の基準点の計算上のＸＹ座標と、それら基準点の干渉計により測定されたＸＹ座標（ｘ，ｙ）との座標誤差Δｘ及びΔｙを算出する第１の演算ステップと、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、ＸＹ座標の直交誤差を演算する第２の演算ステップと、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、電子線装置の干渉計のミラー歪みによる誤差を演算する第３の演算ステップと、
演算された直交誤差に基づき、試料の検査時に、干渉計により得られた試料上の検査位置のＹ座標（ｙ）を補正する直交誤差補正ステップと、
演算されたミラー歪みによる誤差に基づき、試料の検査時に、２次電子光学系に配置されたビーム偏向器の偏向を補正するビーム偏向補正ステップと
からなり、
第２の演算ステップは、
回帰演算ステップであって、
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ＋ｃ１ｙ        （１）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ＋ｃ２ｙ        （２）
で表される式（１）及び（２）を満足する係数ａ１〜ｃ１及びａ２〜ｃ２を回帰演算により求める回帰演算ステップと、
ＸＹ座標系の直交誤差を係数ｃ１及びｂ２の差として演算するステップと
を備え、
第３の演算ステップは、
直交誤差補正ステップにより直交誤差を補正した後の、第１の演算ステップにより得られた座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、
Δｘ＝ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （３）
Δｙ＝ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （４）
で表される式（３）及び（４）を満足する係数ｄ１、ｅ１、ｄ２及びｅ２を回帰演算により求める回帰演算ステップと、
求められた係数ｄ１、ｅ１、ｄ２及びｅ２を、式（３）及び（４）に代入して得られた式に、電子線装置の駆動時に干渉計から入力されるＸＹ座標（ｘ，ｙ）を代入することにより得られたΔｘ及びΔｙを、ミラー歪みによる誤差として演算するステップと
を備えている
ことを特徴とするステージ位置誤差補正方法。
【請求項１１】
電子線を用いて試料上のパターンを評価するための電子線装置におけるステージ位置誤差補正方法であって、該方法は、
位置決めした基準となる試料上の複数の任意の基準点の計算上のＸＹ座標と、それら基準点の干渉計により測定されたＸＹ座標（ｘ，ｙ）との座標誤差Δｘ及びΔｙを算出する第１の演算ステップと、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、ＸＹ座標の直交誤差を演算する第２の演算ステップと、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、電子線装置の干渉計のミラー歪みによる誤差を演算する第３の演算ステップと、
演算された直交誤差に基づき、試料の検査時に、干渉計により得られた試料上の検査位置のＹ座標（ｙ）を補正する直交誤差補正ステップと、
演算されたミラー歪みによる誤差に基づき、試料の検査時に、２次電子光学系に配置されたビーム偏向器の偏向を補正するビーム偏向補正ステップと
からなり、
第２の演算ステップは、
回帰演算ステップであって、
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ＋ｃ１ｙ        （１）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ＋ｃ２ｙ        （２）
で表される式（１）及び（２）を満足する係数ａ１〜ｃ１及びａ２〜ｃ２を回帰演算により求める回帰演算ステップと、
ＸＹ座標系の直交誤差を係数ｃ１及びｂ２の差として演算するステップと
を備え、
第３の演算ステップは、
直交誤差補正ステップにより直交誤差を補正した後の、第１の演算ステップにより得られた座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ＋ｃ１ｙ＋ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （３）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ＋ｃ２ｙ＋ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （４）
で表される式（３）及び（４）を満足する係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を回帰演算により求める回帰演算ステップと、
求められた係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を、式（３）及び（４）に代入して得られた式に、電子線装置の駆動時に干渉計から入力されるＸＹ座標（ｘ，ｙ）を代入することにより得られたΔｘ及びΔｙを、ミラー歪みによる誤差として演算するステップと
を備えている
ことを特徴とするステージ位置誤差補正方法。
【請求項１２】
電子線を用いて試料上のパターンを評価するための電子線装置におけるステージ位置誤差補正方法を実行するための、コンピュータにより読み取られて実行されるプログラムであって、請求項８〜１１いずれかに記載のステージ位置誤差補正方法を実行するためのコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料パターン検査装置及び方法に関し、より詳細には、例えば０．１μｍ以下のパターンを有するステンシルマスク、ウエハ等の試料の表面に形成されたデバイスパターンの欠陥等を電子線を用いて検査する装置において、ステージ座標の位置誤差を補正することにより、より高精度及び高信頼性で検査を行うことができるようにしたＸＹ座標補正装置及び方法に関する
【背景技術】
【０００２】
試料パターン検査装置は、電子線を検査対象であるウエハ等の試料に照射することにより、試料の被検査面に形成されたデバイスパターンに関連する情報を有する電子を発生させ、この発生された電子を用いてデバイスパターンの情報を画像化し、得られた画像を所定の検査プログラムにしたがって検査するものである。この検査結果の信頼度を高めるには、電子の照射により試料面のデバイスパターンから高精度の情報が得られることが必要である。
【０００３】
しかしながら、従来の試料パターン検査装置においては、以下のような問題がある。
試料を載置してＸ軸方向及びそれに直交するＹ軸方向に移動させるステージには、ステージをガイドするステージガイドが設けられているが、該ステージガイドに歪みが生じていたり、Ｘ軸方向とＹ軸方向のステージガイドが正確に直交していなかったりする場合があるため、ステージが理想的な軌跡上を移動しないことがある。また、ステージの連続移動中に速度むらが生じる場合がある。さらに、試料をステージに載置する際に、試料のＸ−Ｙ座標とステージのＸ−Ｙ座標とが一致せず、回転方向において誤差が生じている場合もあり、リソグラフィ工程において設計上の位置からずれてダイが形成されてしまう場合もある。
このような問題が生じることがあるため、従来の試料パターン検査装置においては、正確な検査結果が得られない場合がある。
【０００４】
例えば、上記した位置誤差を何ら補正しない場合には、得られる画像が理論値上の位置から±２ピクセル以上ずれてしまうこともある。仮に、これらのずれがＸ軸方向及びＹ軸方向に±３ピクセルづつ生じる可能性があるとすると、欠陥検査の正確性を確保するために、比較用に生成しなければならない画像数が７×７＝４９枚も必要となる。この結果、検査に必要なメモリや比較回路を増やさなければならないため、欠陥検査の速度が画像取得に追いつかないばかりでなく、高スループットの欠陥検査が行えないという不都合を生じていた。
【０００５】
このような問題に鑑み、本出願人は、以下の特許文献に記載されている試料欠陥検査装置及び方法を既に提案した。該検査装置においては、ウエハ上のＸ−Ｙ平面に規則的に配置されたダイ内のパターンを検査するため、理想的なＸ−Ｙ座標系の座標軸に沿って等間隔に配置され、ダイが仮想的に配置される等間隔グリッドを生成し、各ダイの実際の位置座標を求め、等間隔グリッドと各ダイの位置誤差を算出し、各ダイが等間隔グリッドに沿って配置されるように、位置誤差に基づいて各ダイの画像の位置座標の補正するよう構成されている。
この位置座標の補正においては、等間隔グリッドの位置座標に対応付けて得られた位置誤差を記憶した補正ＸＹマップを作成し、該マップの位置誤差に基づいて、例えばＭＣＰの前段に配置された補正電極に印加する電圧を調整する。これにより、電子線を偏向して、ウエハ上の各ダイとＭＣＰ上の像の位置とを共役関係となるように補正することができる。
【特許文献１】特開２０００−９１３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているように、補正ＸＹマップの位置誤差情報に基づいて補正電極への印加電圧を調整するだけでは、補正が十分でない場合があることがわかった。通常、静的補正要求は少なくとも±２０μｍであるのに対して、補正電極の偏向ダイナミックレンジは±２０μｍ程度であるので、補正範囲を超えてしまう場合がある。
また、ウエハ毎に複数の点の位置測定を行い、そして、それらを用いて必要な点の位置誤差を補間演算により求めているが、基本となる測定点の位置測定が必ずしも正確ではない場合があり、補間演算に使用する点のいずれかの位置誤差が不正確で異常値を示している場合には、補間演算の結果は異常値に影響されて不適切な値となってしまう。
【０００７】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、試料パターンを検査する電子線装置において、ステージガイドの歪み、ステージガイドの直交誤差等に関する問題を低減するとともに、ステージの移動の際の位置決めに関する誤差や試料上のダイが理論値に従った理想的な座標に形成されていない場合、更には試料の移動中の速度むら等が生じる場合であっても、高精度かつ項スループットで検査を行うことができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明に係る、電子線を用いて試料上のパターンを評価するための電子線装置は、
位置決めした基準となる試料上の複数の任意の基準点の計算上のＸＹ座標と、それら基準点の測定されたＸＹ座標（ｘ，ｙ）との座標誤差Δｘ及びΔｙを算出する第１の演算手段と、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、ＸＹ座標の直交誤差を演算する第２の演算手段と、
算出された座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、電子線装置の干渉計のミラー歪みによる誤差を演算する第３の演算手段と、
演算された直交誤差に基づき、試料の検査時に、測定されたＸＹ座標（ｘ，ｙ）を補正する直交誤差補正手段と、
演算されたミラー歪みによる誤差に基づき、試料の検査時に、２次電子光学系に配置されたビーム偏向器の偏向を補正するビーム偏向補正手段と
からなることを特徴としている。
【０００９】
上記した本発明に係る電子線装置において、第２の演算手段及び第３の演算手段は、回帰演算手段であって、
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ＋ｃ１ｙ＋ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （１）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ＋ｃ２ｙ＋ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （２）
で表される式（１）及び（２）を満足する係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を回帰演算により求める回帰演算手段を備え、
第２の演算手段はさらに、ＸＹ座標系の直交誤差を求められた係数ｃ１及びｂ２の差として演算する手段を備え、
第３の演算手段はさらに、求められた係数ｄ１、ｄ２、ｅ１、ｅ２を、
Δｘ＝ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （３）
Δｙ＝ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （４）
で表される式（３）及び（４）に代入して得られた式に、電子線装置の駆動時に干渉計から入力されるＸＹ座標（ｘ，ｙ）を代入することにより得られたΔｘ及びΔｙを、ミラー歪みによる誤差として演算する手段を備えている
ように構成することが好ましい。
なお、第３の演算手段を、直交誤差補正手段により直交誤差を補正した後の、第１の演算手段により得られた座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、式（１）及び（２）を満足する係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を回帰演算により求める回帰演算手段と、求められた係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を、式（１）及び（２）に代入して得られた式に、電子線装置の駆動時に干渉計から入力されるＸＹ座標（ｘ，ｙ）を代入することにより得られたΔｘ及びΔｙを、ミラー歪みによる誤差として演算する手段とを備えているように構成しても良い。
【００１０】
また、上記した本発明に係る電子線装置において、
第２の演算手段は、
回帰演算手段であって、
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ＋ｃ１ｙ        （５）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ＋ｃ２ｙ        （６）
で表される式（５）及び（６）を満足する係数ａ１〜ｃ１及びａ２〜ｃ２を回帰演算により求める回帰演算手段と、
ＸＹ座標系の直交誤差を係数ｃ１及びｂ２の差として演算する手段と
を備え、
第３の演算手段は、
直交誤差補正手段により直交誤差を補正した後の、第１の演算手段により得られた座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、
Δｘ＝ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （３）
Δｙ＝ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （４）
で表される式（３）及び（４）を満足する係数ｄ１、ｅ１、ｄ２及びｅ２を回帰演算により求める回帰演算手段と、
求められた係数ｄ１、ｅ１、ｄ２及びｅ２を、式（３）及び（４）に代入して得られた式に、電子線装置の駆動時に干渉計から入力されるＸＹ座標（ｘ，ｙ）を代入することにより得られたΔｘ及びΔｙを、ミラー歪みによる誤差として演算する手段と
を備えている
ように構成することが好ましい。
なお、第３の演算手段を、
直交誤差補正手段により直交誤差を補正した後の、第１の演算手段により得られた座標誤差Δｘ及びΔｙに基づいて、
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ＋ｃ１ｙ＋ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （１）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ＋ｃ２ｙ＋ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （２）
で表される式（１）及び（２）を満足する係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を回帰演算により求める回帰演算手段と、
求められた係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を、式（１）及び（２）に代入して得られた式に、電子線装置の駆動時に干渉計から入力されるＸＹ座標（ｘ，ｙ）を代入することにより得られたΔｘ及びΔｙを、ミラー歪みによる誤差として演算する手段と
を備えるように構成してもよい。
【００１１】
本発明の電子装置においてはさらに、回帰演算手段により得られた係数ａ１及びａ２をＸ軸方向及びＹ軸方向のシフト量として、該シフト量を補正する手段と、回帰演算手段により得られた係数ｂ１及びｃ２を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のスケール誤差として、該スケール誤差を補正する手段とを備えていることが好ましい。
また、ビーム偏向器は偏向電極を備え、ビーム偏向補正手段は、偏向電極への電圧を調整する手段であることが好ましい。さらに、本発明に係る電子線装置は、１次電子ビームの照射により試料から放出された２次電子ビームを検出する検出手段と、検出手段の出力に基づいて試料表面のパターンの画像情報を得る手段と、得られた画像情報と、当該試料上の異なる位置の同一パターンの画像情報、又は、予め比較対照として記憶された参照パターンの画像情報とを対比することにより、パターンの欠陥を検出するパターン欠陥検出手段とを備えていることが好ましい。
【００１２】
本発明はまた、電子線を用いて試料上のパターンを評価するための電子線装置におけるステージ位置誤差補正方法を提供するとともに、該ステージ位置誤差補正方法を実行するための、コンピュータにより読み取られて実行されるコンピュータ・プログラムを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る試料パターン検査装置（以下、単に「検査装置」）及び検査方法の実施の形態を詳述する前に、図１〜図５を参照して、本発明に係る試料パターン検査方法を実施するための、表面にパターンが形成された基板すなわちウエハを検査対象として検査する検査システムの全体構成を説明する。
【００１４】
図１及び図２に示すように、検査システム１は、以下の主要な構成要素を備えている。
・複数枚のウエハＷを収納したカセットを保持するカセットホルダ１０
・ミニエンバイロメント装置２０
・ワーキングチャンバ３１を画成する主ハウジング３０
・ミニエンバイロメント装置２０と主ハウジング３０との間に配置され、２つのローディングチャンバを備えるローダハウジング４０
・ウエハＷをカセットホルダ１０から主ハウジング３０内に配置されたステージ装置５０上に装填するローダ６０
・真空ハウジングに取り付けられた電子光学装置７０
これら構成要素は、図１及び図２に示すような位置関係で配置されている。
【００１５】
検査システム１は、更に、真空状態の主ハウジング３０内に配置されたプレチャージユニット８１と、ウエハＷに電位を与える電位付与機構８３（図５参照）と、電子ビームキャリブレーション機構８７（図８参照）と、ステージ装置５０上でのウエハＷの位置決めを行うためのアライメント制御装置を構成する光学顕微鏡８７１とを備える。
【００１６】
カセットホルダ１０は、複数枚（例えば２５枚）のウエハＷが上下方向に平行に並べられた状態で収納されたカセットｃ（例えば、アシスト社製のＦＯＵＰのようなクローズドカセット）を複数個（図においては２個）保持するようになっている。このカセットホルダ１０としては、カセットをロボット等により搬送してきて自動的にカセットホルダ１０に装填する場合にはそれに適した構造のものを、人手により装填する場合にはそれに適したオープンカセット構造のものを、それぞれ任意に選択して設置することができる。
【００１７】
カセットホルダ１０は、図示の構成においては、自動的にカセットｃが装填される形式であり、例えば昇降テーブル１１と、その昇降テーブル１１を上下に移動させる昇降機構１２とを備え、カセットｃは図２に鎖線で示す状態で昇降テーブル１２の上に自動的にセットされ、セット後に、図２に実線で示す状態に自動的に回転されてミニエンバイロメント装置２０内の第１の搬送ユニット（後述）の回動軸線に向けられ、その後、昇降テーブル１１は、図１で鎖線で示す状態に降下される。なお、自動的に装填する場合或いは人手により装填する場合に使用するカセットホルダは公知の構造のものを適宜使用すればよく、その構造及び機能の詳細な説明は省略する。
【００１８】
カセットｃ内に収納される基板すなわちウエハＷは、検査を受けるべきウエハであり、そのような検査は半導体製造工程中でウエハを処理するプロセスの後、若しくはプロセスの途中で行われる。具体的には、成膜工程、ＣＭＰ、イオン注入等を受けたウエハや表面に配線パターンが形成された又は形成されていないウエハが、カセットｃに収納される。カセットｃ内に収容されるウエハＷは多数枚、上下方向に隔てて平行に並べて配置される。このため、任意の位置のウエハＷを第１の搬送ユニット（後述）で保持できるように、第１の搬送ユニットのアームは上下方向に移動可能である。
【００１９】
図１〜図３において、ミニエンバイロメント装置２０は、雰囲気制御されるミニエンバイロメント空間２１を形成するハウジング２２と、ミニエンバイロメント空間２１内で清浄空気のような気体を循環させて雰囲気制御するための気体循環装置２３と、ミニエンバイロメント空間２１内に供給された空気の一部を回収して排出する排出装置２４と、ミニエンバイロメント空間２１内に配設されていて検査対象としてもウエハＷの粗位置決めを行うプリアライナ２５とを備えている。
【００２０】
ハウジング２２は、頂壁２２１、底壁２２２及び四周を囲む周壁２２３を有しており、ミニエンバイロメント空間２１を外部から遮断する構造になっている。ミニエンバイロメント空間２１を雰囲気制御するために、気体循環装置２３は、図３に示すように、ミニエンバイロメント空間２１内において頂壁２２１に取り付けられており、空気を清浄にして１つ又はそれ以上の気体吹き出し口（図示せず）を通して清浄空気を真下に向かって層流状に流す気体供給ユニット２３１と、ミニエンバイロメント空間２１内において底壁２２２の上に配置されていて、底に向かって流れ下った空気を回収する回収ダクト２３２と、回収ダクト２３２と気体供給ユニット２３１とを接続して回収された空気を気体供給ユニット２３１に戻す導管２３３とを備えている。
【００２１】
層流状の下方向の清浄空気の流れ、すなわちダウンフローは、主に、ミニエンバイロメント空間２１内に配置された第１の搬送ユニット６１による搬送面を通して流れるように供給され、これによって、搬送ユニット６１により発生する恐れのある塵埃がウエハＷに付着するのが防止される。ハウジング２２の周壁２２３のうち、カセットホルダ１０に隣接する部分には、出入り口２２５が形成される。
【００２２】
図３に示すように、排出装置２４は、搬送ユニット６１のウエハ搬送面より下側の位置で搬送ユニットの下部に配置された吸入ダクト２４１と、ハウジング２２の外側に配置されたブロワー２４２と、吸入ダクト２４１とブロワー２４２とを接続する導管２４３とを備えている。排出装置２４は、搬送ユニットの周囲を流れ下って搬送ユニットにより発生する可能性のある塵埃を含む空気を吸入ダクト２４１によって吸引し、導管２４３及びブロワー２４２を介してハウジング２２の外側へ排出するよう動作する。
【００２３】
ミニエンバイロメント空間２１内に配置されたプリアライナ２５は、ウエハＷに形成されたオリエンテーションフラット（円形のウエハの外周に形成された平坦部分をいい、オリフラと呼ばれる）やウエハＷの外周縁に形成された１つ以上のＶ型の切り欠き又はノッチを光学的或いは機械的に検出して、搬送ユニット６１の軸線Ｏ１−Ｏ１に関するウエハＷの回転方向位置を±１度の精度で予め位置決めしておくよう動作する。プリアライナ２５は検査対象の座標を決める機構の一部をなし、検査対象の粗位置決めを担当する。プリアライナ２５自体は公知の構造のものであり、その構造や動作の説明は省略する。
【００２４】
図１及び図２において、ワーキングチャンバ３１を形成する主ハウジング３０は、ハウジング本体３２を備える。ハウジング本体３２は、台フレーム３６上に配置された振動遮断装置すなわち防振装置３７の上に載せられたハウジング支持装置３３によって支持され、ハウジング支持装置３３は矩形に組まれたフレーム構造体３３１を備えている。こうして、ハウジング本体３２はフレーム構造体３３１上に配設固定される。ハウジング本体３２はフレーム構造体３３１上に載せられた底壁３２１と、頂壁３２２と、底壁３２１及び頂壁３２２に接続されて四周を囲む周壁３２３とを備えていてワーキングチャンバ３１を外部から隔離する。
【００２５】
ハウジング本体３２及びハウジング支持装置３３は剛構造に組み立てられていて、台フレーム３６が設置されている床からの振動がこの剛構造に伝達されるのを防振装置３７で阻止するようになっている。ハウジング本体３２の周壁３２３のうちローダハウジング４０に隣接する周壁にはウエハ出し入れ用の出入り口３２５が形成されている。
ワーキングチャンバ３１は公知の構造の真空装置（図示せず）により真空雰囲気に保たれる。台フレーム３６の下には装置全体の動作を制御する制御装置２が配置されている。ワーキングチャンバ３１は、通常、１０−４〜１０−６Ｐａの圧力に保たれる。
【００２６】
図１、図２及び図４において、ローダハウジング４０は、第１のローディングチャンバ４１と第２のローディングチャンバ４２とを構成するハウジング本体４３を備えている。ハウジング本体４３は底壁４３１と、頂壁４３２と、四周を囲む周壁４３３と、第１のローディングチャンバ４１と第２のローディングチャンバ４２とを仕切る仕切壁４３４とを有していて、両ローディングチャンバ４１、４２を外部から隔離できる構造になっている。仕切壁４３４には、両ローディングチャンバ４１、４２間でウエハＷの出し入れを行うための開口すなわち出入り口４３５が形成される。また、周壁４３３のミニエンバイロメント装置２０及び主ハウジング３０に隣接した部分には出入り口４３６及び４３７が形成されている。
【００２７】
図４に示すように、ローダハウジング４０のハウジング本体４３は、ハウジング支持装置３３のフレーム構造体３３１上に載置されて支持されるので、ローダハウジング４０に対する床の振動の伝達が防止される。ローダハウジング４０の出入り口４３６とミニエンバイロメント装置２０ハウジング２２の出入り口２２６とは整合されていて、そこにはミニエンバイロメント空間２１と第１のローディングチャンバ４１との連通を選択的に阻止するシャッタ装置２７が設けられている。
【００２８】
ローダハウジング４０の出入り口４３７とハウジング本体３２の出入り口３２５とは整合されていて、そこには第２のローディングチャンバ４２とワーキンググチャンバ３１との連通を選択的に密封阻止するシャッタ装置４５が設けられている。更に、仕切壁４３４に形成された開口４３５には、扉４６１の開閉により第１及び第２のローディングチャンバ４１、４２間の連通を選択的に阻止するシャッタ装置４６が設けられている。これらのシャッタ装置２７、４５及び４６は、閉じた状態にあるとき、各ローディングチャンバを気密シールする。
【００２９】
第１のローディングチャンバ４１内には、複数、例えば２枚のウエハＷを上下に隔てて水平の状態で支持するウエハラック４７が配設されている。第１及び第２のローディングチャンバ４１、４２は、図示しない真空ポンプを含む公知の構造の真空排気装置（図示せず）によって高真空状態（真空度としては１０−４〜１０−６Ｐａ）に雰囲気制御され得る。この場合、第１のローディングチャンバ４１を低真空チャンバとして低真空雰囲気に保ち、第２のローディングチャンバ４２を高真空チャンバとして高真空雰囲気に保ち、ウエハＷの汚染防止を効果的に行うこともできる。このような構造を採用することによって、ローディングチャンバ内に収容されて次に欠陥検査されるべきウエハＷをワーキングチャンバ３１内に遅滞なく搬送することができるばかりでなく、欠陥等の検査のスループットを向上させ、更に、保管状態が高真空状態であることを要求される電子源周辺の真空度を可能な限り高真空度状態にすることができる。
【００３０】
第１及び第２のローディングチャンバ４１、４２には、それぞれ真空排気配管（図示せず）と不活性ガス（例えば乾燥純窒素）用のベント配管（図示せず）が接続される。こうして、各ローディングチャンバ内に不活性ガスを注入すると、不活性ガスベントにより各ローディングチャンバ表面に不活性ガス以外の酸素ガス等が付着するのが防止される。
なお、電子線を使用する本発明の検査装置において、電子光学装置の電子源として使用される代表的な六硼化ランタン（ＬａＢ６）等は、熱電子を放出する程度まで高温状態に加熱された場合、その寿命を縮めないためには酸素に可能な限り接触させないことが肝要である。そこで、電子光学装置が配置されているワーキングチャンバ３１にウエハＷを搬入する前段階で上記のように雰囲気制御を行うことにより、電子源に酸素が接触するのを確実に防止することができる。
【００３１】
ステージ装置５０は、主ハウジング３０の底壁３２１上に配置された固定テーブル５１と、固定テーブル５１上でＹ方向（図１において紙面に垂直の方向）に移動するＹテーブル５２と、固定テーブル５１上でＸ方向（図１において左右方向）に移動するＸテーブル５３と、Ｘテーブル５３上で回転可能な回転テーブル５４と、回転テーブル５４上に配置されたホルダ５５とを備えている。ホルダ５５のウエハ載置面５５１上にはウエハＷが解放可能に保持される。ホルダ５５は、ウエハＷを機械的に或いは静電チャック方式で解放可能に把持できる公知の構造のものでよい。
ステージ装置５０は、サーボモータ、エンコーダ及び各種のセンサ（図示せず）を用いて、上記の複数のテーブル５１〜５４を動作させることにより、載置面５５１上でホルダ５５に保持されたウエハＷを、電子光学装置から照射される電子ビームに対してＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向（図１において上下方向）に、更にウエハＷの支持面に鉛直な軸線の回り方向（θ方向）に、高精度で位置決めする。
【００３２】
なお、Ｚ方向の位置決めは、例えばホルダ上の載置面の位置をＺ方向に微調整可能にしておけばよい。この場合、載置面の基準位置を微細径レーザによる位置測定装置（干渉計の原理を使用したレーザ干渉測距装置）によって検知し、その位置をフィードバック回路（図示せず）によって制御したり、それと共に或いはそれに代えて、ウエハのノッチ或る否オリフラの位置を測定してウエハの電子ビームに対する平面位置、回転位置を検知し、回転テーブルを微小角度制御可能なステッピングモータ等により回転させて制御する。ワーキングチャンバ３１内での塵埃の発生を極力防止するために、ステージ装置５０のためのサーボモータ５２１、５３１及びエンコーダ５２２、５３２は、主ハウジング３０の外側に配置される。なお、電子ビームに対するウエハＷの回転位置やＸ、Ｙ位置を、後述する信号検出系或いは画像処理系に予め入力することで得られる信号の基準化を図ることもできる。
【００３３】
ローダ６０は、ミニエンバイロメント装置２０のハウジング２２内に配置されたロボット式の第１の搬送ユニット６１と、第２のローディングチャンバ４２内に配置されたロボット式の第２の搬送ユニット６３とを備える。第１の搬送ユニット６１は駆動部６１１に関して軸線Ｏ１−Ｏ１の周りで回転可能な多節のアーム６１２を有する。多節のアームとしては任意の構造のものを使用できるが、図のアーム６１２は互いに回動可能に取り付けられた３つの部分を有している。第１の搬送ユニット６１のアーム６１２の最も駆動部６１１に近い第１の部分は、駆動部６１１内に設けられた公知の構造の駆動機構（図示せず）により回転可能な軸６１３に取り付けられている。アーム６１２は、軸６１３により軸線Ｏ１−Ｏ１の周りで回動できるとともに、部分間の相対回転により、全体として軸線Ｏ１−Ｏ１に関して半径方向に伸縮する。アーム６１２の最上部にある第３の部分の先端には、公知の構造の機械式チャック又は静電チャック等のウエハＷを把持する把持装置６１６が設けられている。駆動部６１１は昇降機構６１５によって上下方向に移動可能である。
【００３４】
動作時、第１の搬送ユニット６１のアーム６１２は、カセットホルダ１０に保持された２つのカセットｃのうちのいずれか一方の方向Ｍ１又はＭ２に向かって伸び、カセットｃ内に収容されたウエハＷのうちの１枚をアーム６１２に載せ、或いはアーム６１２の先端に取り付けたチャック（図示せず）により把持して取り出す。その後、アーム６１２は図２に示すように縮み、次いで、プリアライナ２５の方向Ｍ３に向かって伸長する位置まで回転して停止する。そこで、アーム６１２は再び伸び、アーム６１２に保持されたウエハＷをプリアライナ２５に載せる。こうしてプリアライナ２５によってウエハＷの向きを微調整した後、アーム６１２はプリアライナ２５からウエハＷを受け取ってから、第１のローディングチャンバ４１に向かって方向Ｍ４の方に伸長できる位置まで回転して停止し、次いで第１のローディングチャンバ４１内のウエハ受け４７にウエハＷを受け渡す。
【００３５】
なお、アームによって機械的にウエハＷを把持する場合には、ウエハＷの周縁から約５ｍｍの範囲の周縁部を把持することが好ましい。これは、ウエハＷには周縁部を除いてその内側全面に回路配線等のデバイスが形成されているので、この部分を把持すると、デバイスを破壊して欠陥を発生させることになるからである。
第２の搬送ユニット６３は、第１の搬送ユニット６１と構造が基本的に同じであり、ウエハＷの搬送をウエハラック４７とステージ装置５０の載置面５５１との間で行うよう動作する。
【００３６】
ローダ６０において、第１及び第２の搬送ユニット６１、６３はカセットホルダ１０に保持されたカセットｃからワーキングチャンバ３１内に配置されたステージ装置５０への及びその逆のウエハＷの搬送をほぼ水平状態に保ったままで行う。搬送ユニット６１、６３のアーム６１２、６３２が上下動するのは、単に、ウエハＷのカセットｃからの取り出し及びカセットｃへの挿入、ウエハＷのウエハラック４７への載置及びウエハラック４７からの取り出し、及び、ウエハＷのステージ装置５０への載置及びステージ装置５０からの取り出しのときだけである。したがって、大型のウエハＷ、例えば直径３０ｃｍのウエハの移動をスムーズに行うことができる。
【００３７】
ここで、カセットホルダ１０に支持されたカセットｃからワーキングチャンバ３１内に配置されたステージ装置５０までへのウエハＷの搬送を、図１〜図４を参照して順に説明する。カセットホルダ１０は、前述のように人手によりカセットｃをセットする場合にはそれに適した構造のものが、また自動的にカセットｃをセットする場合にはそれに適した構造のものが使用される。カセットｃがカセットホルダ１０の昇降テーブル１１の上にセットされると、昇降テーブル１１は昇降機構１２によって降下され、カセットｃは出入り口２２５に整合される。
【００３８】
カセットｃが出入り口２２５に整合されると、カセットｃに設けられたカバー（図示せず）が開き、カセットｃと出入り口２２５との間には筒状の覆いが配置されてカセットｃの内部とミニエンバイロメント空間２１とを外部から遮断する。なお、出入り口２２５を開閉するシャッタ装置がミニエンバイロメント装置２０に設けられている場合には、そのシャッタ装置が動作して出入り口２２５を開閉する
【００３９】
第１の搬送ユニット６１のアーム６１２は方向Ｍ１又は方向Ｍ２に向いた状態で停止している。そこで、Ｍ１の方向を向いて停止しているとすると、出入り口２２５が開いたとき、アーム６１２は出入り口２２５を通って伸び、その先端でカセットｃ内のウエハＷのうちの１枚を受け取る。アーム６１２によるウエハＷの受け取りが完了すると、アーム６１２は縮み、上記シャッタ装置が設けられている場合には該シャッタ装置を動作させて出入り口２２５を閉じる。次にアーム６１２は軸線Ｏ１−Ｏ１の回りで回動して方向Ｍ３に向けて伸長できる位置まで来て停止し、その位置でアーム６１２は伸び、その先端に載せられた或いはチャックで把持されたウエハＷをプリアライナ２５の上に載せ、プリアライナ２５によってウエハＷの回転方向の向き、すなわち、ウエハ平面に垂直な中心軸線の回りの向きを所定の範囲内に位置決めする。
【００４０】
こうしてウエハＷの位置決めが完了すると、第１の搬送ユニット６１は、アーム６１２の先端にプリアライナ２５からウエハＷを受け取ってからアーム６１２を縮ませ、方向Ｍ４に向けてアーム６１２を伸長させる姿勢になる。するとシャッタ装置２７の扉２７２が動いて出入り口２２６及び４３６が開くので、アーム６１２が第１のローディングチャンバ４２の内部へ伸びてウエハＷをウエハラック４７の上段側又は下段側に載せる。なお、前記のようにシャッタ装置２７を開いてウエハラック４７にウエハＷを受け渡すよりも前に、仕切壁４３４に形成された開口４３５がシャッタ装置４６の扉４６１により気密状態で閉じられる。
【００４１】
第１の搬送ユニット６１によるウエハＷの搬送過程において、ミニエンバイロメント装置２０のハウジング２２の上に設けられた気体供給ユニット２３１から、清浄空気が層流状に下向きに、つまりダウンフローとして流出され、搬送途中で塵埃がウエハＷの上面に付着するのを防止する。搬送ユニット６１の周辺の空気の一部は排出装置２４の吸入ダクト２４１から吸引されてハウジング２２外に排出される。これは、供給ユニット２３１から供給される空気の例えば約２０％は主に汚れた空気だからである。残りの空気はハウジング２２の底部に設けられた回収ダクト２３２を介して回収され、再び気体供給ユニット２３１に戻される。
【００４２】
ウエハＷが第１のローディングチャンバ４１内のウエハラック４７内に第１の搬送ユニット６１により載せられると、シャッタ装置２７が閉じ、ローディングチャンバ４１内を密閉する。次いで、第１のローディングチャンバ４１内に不活性ガスが充填されて空気が追い出され、その後、その不活性ガスも排出されてローディングチャンバ４１内は真空雰囲気にされる。第１のローディングチャンバ４１の真空雰囲気は低真空度でよい。
【００４３】
ローディングチャンバ４１内の真空度がある程度得られると、シャッタ装置４６が動作して扉４６１で密閉していた出入り口４３５を開き、次いで第２の搬送ユニット６３のアーム６３２が第１のローディングチャンバ４１内に伸びてウエハ受け４７から１枚のウエハＷをアーム６３２の先端の上に載せて、或いはアーム６３２の先端に取り付けられたチャック等の把持装置で把持して受け取る。ウエハＷの受け取りが完了すると、アーム６３２が縮み、シャッタ装置４６が再び動作して扉４６１によって出入り口４３５を閉じる。
【００４４】
なお、シャッタ装置４６が開く前に、アーム６３２は予めウエハラック４７の方向Ｎ１に向けて伸長できる姿勢になり、出入り口４３７、３２５はシャッタ装置４５の扉４５２によってを閉じられて第２のローディングチャンバ４２とワーキングチャンバ３１との連通を気密に阻止する。出入り口４３５と出入り口４３７、３２５が閉じられると、第２のローディングチャンバ４２内は真空排気され、第１のローディングチャンバ４２内よりも高真空度の真空にされる。
【００４５】
第２のローディングチャンバ４２が真空排気される間に、第２の搬送ユニット６３のアーム６３２はワーキングチャンバ３１内のステージ装置５０の方向に向いて伸長できる位置に回転される。一方、ワーキングチャンバ３１内のステージ装置５０では、Ｙテーブル５２が、Ｘテーブル５３の中心線Ｘ０−Ｘ０が第２の搬送ユニット６３の回動軸を通るＸ軸線Ｘ１−Ｘ１とほぼ一致する位置まで移動し、また、Ｘテーブル５３はローダハウジング４０に最も接近する位置まで移動して待機する。第２のローディングチャンバ４２の真空状態がワーキングチャンバ３１の真空状態と略同じになると、シャッタ装置４５の扉４５２が動いて出入り口４３７、３２５を開き、アーム６３２がワーキングチャンバ３１内へ伸びてウエハＷを保持したアーム６３２の先端をワーキングチャンバ３１内のステージ装置５０に接近させてステージ装置５０の載置面５５１上にウエハＷを載置する。ウエハＷの載置が完了するとアーム６３２が縮み、シャッタ装置４５が出入り口４３７、３２５を閉じる。
【００４６】
ステージ装置５０には、ウエハＷに逆バイアス電位（リターディング電位）をかける機構がある。これは、アーム６３２がステージ装置５０へウエハＷを置きに行く又は取りに行くとき、アーム６３２をステージ装置５０と同じ又は近い電位に、或いはフローティング電位にしておくことにより、ショートによる放電などの不具合を避ける機構である。なお、ウエハＷをステージ装置５０上に搬送する際、ウエハＷに印加するバイアス電位をオフにしておいてもよい。
【００４７】
バイアス電位を制御する場合には、ウエハがステージに搬送されるまでは電位をオフにしておき、ステージに搬送され載置されてからオンにしてバイアス電位を印加するようにしてもよい。バイアス電位を印加する時機は、タクトタイムを予め設定しておき、それにしたがって印加してもよいし、ステージの上にウエハが載置された事をセンサで検出し、その検出信号をトリガとして印加するようにしてもよい。また、シャッタ装置４５が出入口４３７、３２５を閉じたことを検出して、その検出信号をトリガとして印加してもよい。更に、静電チャックを用いる場合には、静電チャックに吸着されたことを確認し、それをトリガとしてバイアス電位を印加するようにしてもよい。
【００４８】
図５に、ウエハＷに逆バイアス電位（リターディング電位）をかけるためにステージ装置５０に設けられた機構８３を示す。電位付与機構８３は、ウエハＷから放出される二次電子情報（二次電子発生率）が、ウエハＷの電位に依存すると言う事実に基づいて、ウエハＷを載置するステージの設置台５５１に±数Ｖの電位を印加することにより二次電子の発生を制御するものである。また、この電位付与機構８３は、照射電子が当初有しているエネルギを減速し、ウエハＷを１００〜５００ｅＶ程度の電子エネルギで照射するための用途も果たす。
【００４９】
電位付与機構８３は、図５に示すように、ステージ装置５０の載置面５５１と電気的に接続された電圧印加装置８３１と、チャージアップ調査及び電圧決定システム（以下調査及び決定システム）８３２とを備えている。調査及び決定システム８３２は、電子光学装置７０の検出系の画像形成部７６３に電気的に接続されたモニタ８３３と、モニタ８３３に接続されたオペレータ８３４と、オペレータ８３４に接続されたＣＰＵ８３５とを備えている。ＣＰＵ８３５は、電圧印加装置８３１に信号を供給する。電位付与機構８３は、検査対象であるウエハが帯電し難い電位を探し、その電位を印加するように設計されている。
【００５０】
ウエハＷの電気的欠陥を検査する方法としては、本来電気的に絶縁されている部分とその部分が通電状態にある場合では、その部分の電圧が異なることを利用することもできる。それは、まず、ウエハＷに事前に電荷を付与することで、本来電気的に絶縁されている部分の電圧と、本来電気的に絶縁されている部分であるが何らかの原因で通電状態にある部分の電圧とに電圧差を生じさせ、その後に電子ビームを照射することにより、電圧差があるデータを取得し、この取得データを解析して、通電状態となっていることを検出する。
【００５１】
以上は、カセットｃ内のウエハＷをステージ装置上に搬送するまでの動作について説明したが、ステージ装置５０に載せられて処理が完了したウエハＷをステージ装置５０からカセットｃ内に戻すには前述と逆の動作を行って戻す。また、ウエハラック４７に複数のウエハを載置しておくよう、第２の搬送ユニット６３でウエハラック４７とステージ装置５０との間でウエハの搬送を行う間に、第１の搬送ユニット６１でカセットｃとウエハラック４７との間でウエハＷの搬送を行うことができ、検査処理を効率良く行うことができる。
【００５２】
プレチャージユニット８１は、図１に示すように、ワーキングチャンバ３１内で電子光学装置７０の鏡筒７１に隣接して配設される。本検査装置では、センサ対象であるウエハＷに電子線を照射して走査することによりウエハＷの表面に形成されたデバイスパターン等を検査する形式の装置である。したがって、電子線の照射により生じる二次電子等の情報をウエハ表面の情報とするが、ウエハの材料、照射電子のエネルギ等の条件によってウエハ表面が帯電する、つまりチャージアップすることがある。更に、ウエハ表面でも、強く帯電する個所と弱く帯電する個所とが生じる可能性がある。ウエハ表面の帯電量にムラがあると、二次電子情報もムラを生じ、鋭角な情報を得ることができない。そこで、ムラを防止するために、荷電粒子照射部８１１を有するプレチャージユニット８１が設けられる。検査するウエハＷの所定の個所に検査電子を照射する前に、帯電ムラをなくすために、プレチャージユニット８１の荷電粒子照射部８１１から荷電粒子を照射する。このウエハ表面のチャージアップは、予め検出対象であるウエハ面の画像を形成し、その画像を評価することで検出することができ、その検出結果に基づいてプレチャージユニット８１を動作させる。プレチャージユニット８１では一次電子線をぼかして照射してもよい。
【００５３】
図１に示す検査システム１は、アライメント制御装置８７を備えている。該アライメント制御装置８７は、ステージ装置５０を用いてウエハＷを電子光学装置７０に対して位置決めさせる装置であって、図８に示すように、ウエハＷを光学顕微鏡８７１を用いて電子光学装置７０によるよりも低い倍率で広視野観察することによるウエハＷの概略位置合わせ、電子光学装置７０の電子光学系を用いた高倍率のウエハＷの位置合わせ、焦点調整、検査領域設定、パターン・アライメント等の制御を行うことができる。このように光学系を用いて低倍率でウエハＷを検査するのは、ウエハＷのパターンの検査を自動的に行うためには、電子線を用いたウエハＷのパターンを観察してウエハ・アライメントを行うときに、電子線によりアライメント・マークを容易に検出する必要があるからである。
【００５４】
光学顕微鏡８７１は、主ハウジング３２内に好ましくは移動可能に設けられ、光学顕微鏡８７１を動作させるための光源（図示せず）も主ハウジング３２内に設けられる。高倍率の観察を行うための電子光学系は、電子光学装置７０の電子光学系すなわち一次光学系７０１及び二次光学系７０２を共用する。ウエハＷ上の被観察点を低倍率で観察するには、ステージ装置５０のＸステージ５３をＸ方向に動かすことによってウエハの被観察点を光学顕微鏡８７１の視野内に移動させる。光学顕微鏡８７１で広視野でウエハＷを視認してウエハＷ上の観察すべき位置をＣＣＤ８７２を介してモニタ８７３に表示させ、観察位置をおおよそ決定する。この場合、光学顕微鏡８７１の倍率を低倍率から高倍率へ変化させていってもよい。
【００５５】
次に、ステージ装置５０を電子光学装置７０の光軸Ｏ３−Ｏ３と光学顕微鏡８７１の光軸Ｏ４−Ｏ４との間隔δｘに相当する距離だけ移動させて光学顕微鏡８７１で予め決めた、ウエハＷ上の被観察点を電子光学装置７０の視野位置に移動させる。この場合、電子光学装置７０の軸線Ｏ３−Ｏ３との光軸Ｏ４−Ｏ４との間の距離δｘは予め分かっているので、距離δｘだけ移動させれば被観察点を電子光学装置７０の視認位置に移動させることができる。なお、ここでの説明においては、電子光学装置７０と光学顕微鏡８７１とはＸ軸線に沿った方向にのみ両者は位置ずれしているものとしているが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に位置ずれしていてもよい。電子光学装置７０の視認位置への被観察点の移動が完了した後、電子光学装置７０の電子光学系により、高倍率で被観察点をＳＥＭ撮像して画像を記憶し、又は撮像装置を介してモニタ表示させる。
【００５６】
このようにして、電子光学系により高倍率でウエハＷの観察点をモニタに表示させた後、公知の方法によりステージ装置５０の回転テーブル５４の回転中心に関するウエハＷの回転方向のずれ、すなわち、電子光学系の光軸Ｏ３−Ｏ３に対するウエハＷの回転方向のずれδθを検出し、また、電子光学装置７０に関する所定のパターンのＸ軸及びＹ軸方向のずれを検出する。こうして得られた検出値及び別途得られた、ウエハＷに設けられた検査マークのデータ又はウエハＷのパターンの形状等に関するデータに基づいて、ステージ装置５０の動作を制御してウエハＷのアライメントを行う。
【００５７】
以上の説明をふまえて、以下、検査システム１に用いられる電子光学装置７０の幾つかの実施の形態について説明する。
図７及び図８は、本発明に係る検査装置に用いられる電子光学装置７０の第１の実施の形態の構成を概略的に示しており、電子光学装置７０はマルチビーム方式の電子光学装置である。図に示すように、電子光学装置７０１は、一次電子光学系（以下単に一次光学系）９１０ａと、二次電子光学系（以下単に二次光学系）９１０ｂと、検出系９１０ｃとを備えている。
【００５８】
一次光学系９１０は、ウエハ等の試料９０９に形成された半導体デバイス（例えばダイ）を構成するパターンに電子線Ｅを照射する光学系であり、電子線Ｅを放出する電子銃９０１ａと、直線状又は二次元的に配列された複数の小孔９０２ａが形成されていて電子銃９０１ａから放出された電子線Ｅを複数の電子ビーム（マルチビーム）に成形するマルチ開口板９０２と、マルチビームを収束させる電子レンズ９０３と、ＮＡ開口９０５ａを画成するＮＡ開口部材９０５と、ＮＡ開口９０５ａを通過したマルチビームを縮小する静電レンズ９０４と、静電偏向器９４４と、Ｅ×Ｂ分離器９０７と、第１の対物レンズ９０６と、偏向器９４２、９４３と、第２の対物レンズ９０８とを備える。これらの構成要素は、図７に示すように、電子銃９０１ａを最上部にして順に、かつ電子銃９０１ａから放出される電子線Ｅの光軸ＯＡ１が試料９０９の表面に垂直になるように配置される。
【００５９】
マルチ開口板９０２の複数の小孔９０２ａは、一次光学系９１０ａの光軸ＯＡ１を中心とする円周内に配置され、ｙ軸上に投影した場合の隣接する小孔間のｙ軸方向の間隔が全て等しくなるように形成されている。したがって、各小孔９０２ａにより成形されるマルチビームも光軸ＯＡ１を中心とする円周内に配置され、ビームの相互間の最小間隔は、二次光学系９１０ｂの分解能以上の距離を保ち、且つそれらのビーム間のｙ軸方向の間隔が全て等しくなるように構成されている。
【００６０】
二次光学系９１０ｂは、Ｅ×Ｂ分離器９０７の近くで光軸ＯＡ１に対して傾斜している光軸ＯＡ２に沿って配置された集光レンズ９１３と、偏向器９１４とを備えている。試料９０９の表面上での各電子ビーム間の最小間隔は、二次光学系９１０ｂにおける試料９０９の表面上での分解能より大きくなっている。
【００６１】
検出系９１０ｃは、マルチ開口板９０２の各小孔９０２ａに対応するチャンネルを有するマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）９１５と、各小孔９０２ａに対応するマルチアノード９１６及び抵抗９１８と、Ａ／Ｄコンバータを含む画像形成回路９１９と、メモリ９２０とを備えている。マルチアノード９１６は、図８に示されるように、長方形の構造内に配列された細線のループ形状であって、ＭＣＰから放出されたガスが速やかに排気されるようになっている。また、各マルチアノード９１６の一端部９１７はセラミックスの基板９４１に固定され、かつリード線９１７ａを介して抵抗９１８及び画像形成回路９１９に接続される。
【００６２】
以上のような構成によって、上記電子線Ｅは縮小レンズ９０４と対物レンズ９０６、９０８とで縮小され、Ｙ軸方向に並ぶ各ビームは細く絞られて試料９０９上に結像される。これらの電子線Ｅを偏向器９４２、９４３によって偏向させながら試料９０９上をＸ軸方向に走査する。そして、走査点から発生した二次電子群は、点線９１１で示すように進行して互いの間隔を第２の対物レンズ９０８、第１の対物レンズ９０６及び拡大レンズ９１３で拡大されると同時に、ＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート）の背後に設けられたマルチアノード９１６の間隔と等しくなるように倍率が調整される。
【００６３】
次に、図９は、本発明に係る検査装置で用いられる電子光学装置７０の第２の実施の形態の構成を概略的に示している。この第２の実施の形態は、シングルビーム方式の走査型電子光学装置であり、図７の第１の実施の形態と異なる点は、マルチ開口板９０２、レンズ９１３及びマルチアノード１６（図８）が不要となる点である。同時に、シングルビーム方式の走査型電子光学装置では、マルチビーム方式の装置の検出系９１０ｃが、ＰＩＮダイオード又はシンチレータとフォトマルチプライヤからなる検出器９１０ｄに置き換わる点でも異なる。なお、図９において、図７に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付すことにし、それらについての説明を省略する。
図９に示すシングルビーム方式の電子光学装置７０においては、１本のビームで１画素分の情報を検出するので、ウエハ９０９の被検査面から発生する二次電子群の数に相当する信号強度のみを検出できればよく、簡易な検出系で済むという利点がある。
【００６４】
図７又は図９に示す電子光学装置７０を用いた検査装置においては、欠陥検査のために、複数のダイが形成されたウエハ等の基板に電子線を照射してその被検査面におけるパターンの画像を取得した場合、取得した画像においても、理論上は各ダイが設計どおりに配列されているはずである。しかし、既に説明したとおり、実際には、ステージを移動させるステージガイドに歪みが生じていたり、リソグラフィ工程で露光誤差が生じていたりすること等に起因して、形成された画像上のダイの配列はウエハ上のダイの配列とは異なることがある。実機テストによれば、通常、２〜３μｍ程度の位置誤差がある。このような場合には、画像比較による欠陥検出に支障が生じるので、ウエハ上のダイの配列と等しい画像を取得するために、位置誤差の補正を行うことが必要となる。
【００６５】
そこで、上記の位置誤差を補正するために、すべての誤差要因を補正ＸＹマップ（ダイナミックレンジ±２０μｍ）を用いて補正することが困難であることから、本発明においては、まず、絶対座標及びダイ対ダイ比較検査の精度に影響を及ぼす機械要因に起因する再現性の高い位置誤差（スタティック誤差）の補正項は、所定の周期で（例えば、半年に１回程度）、詳細な誤差マップを生成して回帰演算により補正関数（Δｘ，Δｙ）＝ｆ１（ｘ，ｙ）を決めておく。そして、検査時に、予め演算され記憶された補正関数を用いて、スタティック誤差の補正を行う。
なお、ダイナミックに変動する可能性がある、ボケ等の画質に影響を及ぼす位置誤差（ダイナミック誤差）は、実際の検査時に、ウエハ毎等により補正関数（Δｘ，Δｙ）＝ｆ２（ｘ，ｙ）を決定して、補正に用いる。
【００６６】
そして、本発明者は、再現性の高いスタティック誤差を如何にして補正するかを検討しが、その結果、スタティック誤差の内、最も大きな比重を占めるＸＹ座標系の直交誤差、及びレーザ干渉計のミラー歪みによって生じる誤差（ミラー歪み誤差）が、比較的大きな比重を占めていることが分かった。直交誤差とは、干渉計ミラー及びステージガイドの組み付け精度及び平面度によって生じる誤差である。したがって、本発明は、これら誤差を低減させることを特徴とするものである。本明細書では、直交誤差を補正することを「レベル１」の補正と称し、ミラー歪み誤差を補正することを「レベル２」の補正と称する。
なお、再現性の高いスタティック誤差には、直交誤差及びミラー歪み誤差の他、ウエハの回転による誤差、ウエハのＸ軸及びＹ軸方向のシフト誤差、及びＸ軸及びＹ軸方向のスケール誤差も含まれ、本発明によれば、これら誤差も検出して補正することができる。
【００６７】
このように、スタティック誤差を２方式で補正することにより、従来例の電子ビームの偏向補正のみによる場合のダイナミックレンジが小さいという問題を解決し、また、ウエハの検査時にデータ量の多いＭＡＰを使用しないことにより、処理時間の短縮及び簡略化を図ることができ、高精度及び高スループットの検査を行うことが可能となる。
図１０は、本発明に係る電子線装置のステージ誤差を補正するための構成を示すブロック図である。図１０を参照して、種々の実施形態のレベル１及び２の補正について、以下に詳細に説明する。
【００６８】
実施形態１
先ず、複数の基準点の正確なＸＹ座標すなわち理想位置座標（ｘ０，ｙ０）が予め分かっている基準ウエハＷ０を、検査装置のＸＹステージ１０−１上に載置し、ＣＰＵ１０−２の制御下で、ＸＹステージ駆動装置１０−３を駆動して、基準点に一次電子ビームが照射されるように制御し、そして、レーザ干渉計１０−４により、該ウエハの複数の基準点の位置座標すなわち計測位置座標（ｘ，ｙ）を計測する。計測する基準点の数は、レベル２の補正を考慮して５点以上であれば任意の数でよいが、より正確な補正を行うために、通常、３０〜６０点程度の基準点の座標を計測することが好ましい。従って、実際は、理想位置座標（ｘ０，ｙ０）及び計測位置座標（ｘ，ｙ）は、３０〜６０組程度である。理想位置座標（ｘ０，ｙ０）は、予め記憶装置１０−５に記憶されているものとする。
そして、ＣＰＵ１０−２は、基準点の理想位置座標（ｘ０，ｙ０）と計測位置座標（ｘ，ｙ）との差
Δｘ＝ｘ０−ｘ
Δｙ＝ｙ０−ｙ
を求め、そして、位置誤差（Δｘ，Δｙ）を、計測位置座標（ｘ，ｙ）に対応させて記憶装置１０−５に記憶させる。
【００６９】
次いで、ＣＰＵ１０−２は、記憶された位置誤差（Δｘ，Δｙ）及び計測位置座標（ｘ，ｙ）を以下の式（１）及び（２）に代入して回帰演算を行い、係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を決定する。
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ＋ｃ１ｙ＋ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （１）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ＋ｃ２ｙ＋ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （２）
そして、得られた係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２の内、係数ｃ１及びｂ２を用いて、直交誤差を、
直交誤差＝ｂ２−ｃ１
として演算する。なお、ａ１はＸ軸方向シフト誤差、ａ２はＹ軸方向シフト誤差、ｂ１はＸ軸方向スケール誤差、ｃ２はＹ軸方向スケール誤差、ｂ２はＸ軸に対するウエハ回転誤差、及び、ｃ１はＹ軸に対するウエハ回転誤差を表している。したがって、ｂ２−ｃ１は、ＸＹ軸の直交誤差を表す。これらの係数の決定は、補正後の位置誤差の最大が２〜３μｍ以下となるように導くことが好ましい。
これにより、レベル１の補正対象となる直交誤差（＝ｂ２−ｃ１）が演算される。ＣＰＵ１０−２は、得られた直交誤差を記憶装置１０−５に格納させる。
【００７０】
また、ＣＰＵ１０−２は、得られた係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２の内、係数ｄ１、ｄ２、ｅ１、ｅ２を以下の式（３）及び（４）に代入する。
Δｘ＝ｄ１ｘ２＋ｅ１ｙ２        （３）
Δｙ＝ｄ２ｘ２＋ｅ２ｙ２        （４）
係数が代入された式（３）及び（４）によって表される（Δｘ，Δｙ）がミラー歪み誤差を表すことになり、レベル２の補正対象の誤差を表す式が得られる。ＣＰＵ１０−２は、得られた式（すなわち、係数が代入された式（３）及び（４））を記憶装置１０−５に格納させる。なお、実際には、式（３）及び（４）によって表される（Δｘ，Δｙ）は、ミラー歪み誤差以外の誤差成分も含んでいるが、ミラー歪み誤差が最大の誤差成分であるため、式（３）及び（４）がミラー歪み誤差を表していると言うことができる。
【００７１】
レベル１の補正においては、ＸＹ直交誤差を補正することを意図しているため、Ｘ座標をｂ２−ｃ１だけ回転させればよいが、実際には、検査時にそれを等価的に行うために、以下のようにして行う。すなわち、図１１の（Ａ）に示すように、検査時に、スワース１，２，・・・，ｉ，・・・毎に、Ｙ座標に、各スワースｉに対応する値のオフセットｉ・Δｋ（Δｋ：単位オフセット値＝スワース１でのオフセット値）を加えることによって、ＸＹ直交誤差の補正が実行される。なおこれは、θステージにより走査方向（スキャン軸）をＹ軸にあわせるので、補正はＸ軸の回転すなわちＹ軸座標のオフセットに集約されているからである。
【００７２】
このようにオフセットを加えた結果、図１１の（Ｂ）に示すように、ＸＹ座標の直交誤差をほぼ０にすることができる。単位オフセット値Δｋは、ＣＰＵ１０−２により、直交誤差ｂ２−ｃ１と１スワース幅とによって演算され（Δｋ＝１スワース幅・ｔａｎ（ｂ２−ｃ１））、記憶装置１０−５に格納される。そして、ＣＰＵ１０−２は、実際の試料パターンの検査時に、レーザ干渉計１０−４から得られたＸ座標に応じてｉを決定し、Δｋを記憶装置１０−５から読み出し、そして、レーザ干渉計１０−４から得られたＹ座標にｉ・Δｋを加算する。これにより、ＸＹ座標の直交誤差が補正される。
Ｘ軸方向シフト誤差ａ１、Ｙ軸方向シフト誤差ａ２は、試料パターンの検査を開始する前に、ダイ原点を登録し直すことにより実行される。
以上から明らかなように、レベル１の補正は、式（１）及び（２）を回帰演算により求め、それにより得られたＸＹ直交誤差を補正するために、各スワースをＹ軸方向に、該スワースに関連する分量だけオフセットすることである。ＸＹ直交誤差は、通常スタティックであるため、同一の検査装置においては、半年に１回程度の割合でオフセット量Δｋを演算し、記憶装置１０−５内のオフセット値Δｋを更新すればよい。
【００７３】
レベル２の補正も実際の検査時に行われるが、検査が開始されると、ＣＰＵ１０−２は、上記のようにして得られた式（３）及び（４）を記憶装置１０−５から読み出し、これら式にレーザ干渉計１０−４によって得られた計測位置座標（ｘ，ｙ）を代入して、Δｘ及びΔｙをリアルタイムで演算する。そして、記憶装置１０−５には、位置誤差（Δｘ，Δｙ）と偏向器１０−７への印加電圧の補正値ΔＶとの関係を表したルックアップテーブルが予め記憶されており、ＣＰＵ１０−２は、該ルックアップテーブルを参照して、その時点で式（３）及び（４）により得られた位置誤差（Δｘ，Δｙ）を補正するための補正電圧ΔＶを決定し、該補正電圧を偏向器１０−７へ供給するように偏向電圧供給装置１０−６を制御する。これにより、２次電子ビームが偏向されて、検出器１０−８上に像が形成される。該像が形成される位置は、ミラー歪み誤差が低減された位置となっている。
以上から明らかなように、レベル２の補正は、式（３）及び（４）を予め決定し、実際の検査時にリアルタイムで、これら式を用いて検査点の位置誤差を演算し、それに基づいてＭＣＰ等の検出器１０−８への電子ビームを偏向することにより、検出器上の結像位置を補正するものである。
【００７４】
図１２の（Ａ）〜（Ｃ）は、ＸＹ座標が分かっているウエハを用いて測定した位置誤差をベクトル表示したものであり、（Ａ）は位置補正を行わない場合の位置誤差、（Ｂ）はレベル１の補正のみを行った場合の位置誤差、（Ｃ）はレベル１及びレベル２の補正をともに行った場合の位置誤差を示している。例えば、レベル１による補正量は±１０μｍ程度であり、レベル２による補正量は±０．５μｍ程度である。
これら図から明らかなように、レベル１及び２の補正を行うことにより、補正なしの場合及びレベル１のみの補正を行う場合に比べて、位置誤差が大幅に低減されていることがわかる。したがって、本発明による補正が位置誤差の低減にきわめて有効であることが分かる。
【００７５】
実施形態２
この実施形態２においても、実施形態１と同様に、ＣＰＵ１０−２は、基準ウエハＷ０を用いて複数の基準点の誤差（Δｘ，Δｙ）を演算し、式（１）及び（２）の回帰演算により係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を求めて直交誤差を決定する。その後、ＣＰＵ１０−２は、決定された直交誤差を用いて、基準ウエハＷ０上の複数の基準点の計測位置座標（ｘ，ｙ）を補正する。この補正は、実施形態１における直交誤差の補正と同様である。
そして、補正された計測位置座標（ｘ’，ｙ’）を用いて、式（１）及び（２）と同様な式
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ’＋ｃ１ｙ’＋ｄ１ｘ’２＋ｅ１ｙ’２        （１’）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ’＋ｃ２ｙ’＋ｄ２ｘ’２＋ｅ２ｙ’２        （２’）
の係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を回帰演算により求める。
そして、求められた係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を、式（１’）及び（２’）（すなわち（１）及び（２））に代入して得られた式を、ミラー歪み誤差を表す式として、記憶装置１０−５に記憶する。この実施形態２においては、ミラー歪み誤差を式（１’）及び（２’）で表しているが、直交誤差を補正した場合、これら式の係数ａ１〜ｃ１及びａ２〜ｃ２はほぼゼロであるから、式（１’）及び（２’）は、式（３）及び（４）とほぼ等価であると言うことができる。
電子線装置を駆動してウエハＷの検査を行う際のレベル１の補正及びレベル２の補正は、実施形態１の場合と同様に行う（ただし、ミラー歪み誤差の補正に用いる式は相違する）。
【００７６】
実施形態３
この実施形態３においても、実施形態１と同様に、基準ウエハＷ０を用いて複数の基準点の誤差（Δｘ，Δｙ）を演算する。そして、式（１）及び（２）の代わりに以下の式（５）及び（６）を用い、係数ａ１〜ｃ１及びａ２〜ｃ２を回帰演算により求め、ＸＹ座標系の直交誤差をｂ２−ｃ１として演算する。
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ＋ｃ１ｙ        （５）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ＋ｃ２ｙ        （６）
次いで、ＣＰＵ１０−２は、決定された直交誤差を用いて、基準ウエハＷ０上の複数の基準点の計測位置座標（ｘ，ｙ）を補正する。そして、補正された計測位置座標（ｘ’，ｙ’）を用いて、式（３）及び（４）と等価である以下の式（３’）及び（４’）
Δｘ＝ｄ１ｘ’２＋ｅ１ｙ’２        （３’）
Δｙ＝ｄ２ｘ’２＋ｅ２ｙ’２        （４’）
の係数ｄ１、ｅ１、ｄ２、ｅ２を回帰演算により求める。
そして、求められた係数ｄ１、ｅ１、ｄ２、ｅ２を、式（３’）及び（４’）に代入して得られた式を、ミラー歪み誤差を表す式として、記憶装置１０−５に記憶する。
電子線装置を駆動してウエハＷの検査を行う際のレベル１の補正及びレベル２の補正は、実施形態１の場合と同様に行う（ただし、ミラー歪み誤差の補正に用いる式は相違する）。
【００７７】
実施形態４
この実施形態４においては、実施形態３と同様に、式（５）及び（６）を用いて直交誤差を決定し、該決定された直交誤差を用いて、基準点の計測位置座標（ｘ，ｙ）を補正する。その後、ＣＰＵ１０−２は、補正された計測位置座標（ｘ’，ｙ’）を用いて、式（１’）及び（２’）
Δｘ＝ａ１＋ｂ１ｘ’＋ｃ１ｙ’＋ｄ１ｘ’２＋ｅ１ｙ’２        （１’）
Δｙ＝ａ２＋ｂ２ｘ’＋ｃ２ｙ’＋ｄ２ｘ’２＋ｅ２ｙ’２        （２’）
を満足する係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を回帰演算により求める。そして、求められた係数ａ１〜ｅ１及びａ２〜ｅ２を、式（１’）及び（２’）に代入して得られた式を、ミラー歪みを表す式として、記憶装置１０−５に記憶する。
電子線装置を駆動してウエハＷの検査を行う際のレベル１の補正及びレベル２の補正は、実施形態１の場合と同様に行う（ただし、ミラー歪み誤差の補正に用いる式は相違する）。
【００７８】
上記したように、電子線装置において、スタティックに生じる誤差は、ステージ直交誤差及びミラー歪みによる誤差が主要な誤差であり、本発明においては、これら誤差をそれぞれレベル１の補正及びレベル２の補正により低減しているので、ウエハ上の検査点の位置誤差を低減して理想的な位置座標を得ることができる。
このとき、直交誤差及びミラー歪みによる位置誤差を表す演算式を予め求めて記憶しておき、実際の検査時に該演算式を読み出して、計測位置座標を演算式に代入することにより該計測位置座標を補正するので、高精度かつ高スループットで検査を行うことができる。また、偏向器１０−７の偏向ダイナミックレンジが±２０μｍ程度と低いことが通常であるが、そのような場合であっても、レベル１の補正で直交誤差を補正しているので、残存の位置誤差は低減されている（図１２参照）。したがって、ダイナミックレンジが小さい偏向器１０−７であっても、利用可能である。
【００７９】
欠陥判定について、ここで詳細に説明する。欠陥の判定に際しては、図１３の（Ａ）に示すように、異なるダイ１００４の相互に対応するストライプ１００２の画像同士を比較する。これは、欠陥が無ければ、対応するストライプには相互に同一のパターンが含まれていると予測され、欠陥があるときには比較結果に不一致が生じるからである。
図１３の（Ａ）においては、同一のウエハ上の互いに隣接するダイのストライプ１００２におけるパターン同士を比較して欠陥検出を行う際、ステージをＹ軸方向に連続的に移動させることで、比較される２つのパターンを連続的に観察し、短時間でウエハ全面の検査を終了するようにしている。
【００８０】
別の欠陥検出手法としては、例えばＣＡＤ情報を用いてもよい。これは、ストライプ１００２内に含まれるパターンを生成するＣＡＤ情報からストライプ１００２に含まれるものと同じパターンを演算によってメモリ上に基準画像として生成し、この基準画像とウエハ上のパターン（図１３の（Ａ）ではストライプ１００２の画像）とを比較してその差を求めることにより、欠陥を検出するものである。
【００８１】
２つのダイのパターン同士を比較する手法では、ウエハ全面の検査を行う場合、ウエハ上のダイの同じパターンを隣り合うダイについて連続的に検査することで検査時間を短縮する。これに対して、ＣＡＤ情報からの基準画像と比較する手法は、ＣＡＤ情報のベクタデータを画像データであるラスタデータに変換してメモリに保存して基準画像を生成するステップと、被検査画像では基準画像との差が予想されるが欠陥ではない部分、例えばパターンのコーナ部を誤検出の防止のために画像変換して基準画像に反映するステップと、基準画像の濃度をウエハから被検査画像を取得する際に予想される濃度に変換するステップと、基準画像とウエハから取得した被検査画像との位置を一致させるステップを含む。いずれの欠陥検出手法であってもパターンの形状欠陥やパーティクル検出が行えるが、電子線を用いてウエハ上の画像を取得しているので、ボルテージコントラスト情報も得られ、電気的欠陥をも検出することができる。
【００８２】
以上説明してきたパターン検査方法は、図１４及び図１５に示す他の形式の電子光学系を採用した装置においても実行可能である。図１４は、本発明に係る検査システム１に用いられる電子光学装置７０の第３の実施の形態の構成を概略的に示しており、電子光学装置７０は写像投影方式を採用している。図示のように、一次光学系１０２４は、ウエハ１０２８の法線に対して斜め方向から電子線を入射させ、Ｅ×Ｂ分離器１０２５で電子線をウエハ１０２８の被検査面に対してほぼ垂直な方向に曲げ、ウエハ１０２８上に長方形ビームを照射する。ウエハ１０２８から放出される二次電子群は、対物レンズタブレット１０２７、１０２６、拡大レンズタブレット１０２９、１０２９´及び拡大レンズ１０３０、１０３１で拡大され、ＭＣＰ１０３２に二次電子の拡大像が結像される。
【００８３】
ウエハ１０２８の位置がステージのＹ軸方向の速度むらに起因して設計値からずれたり、走査されているダイが設計上の位置からずれていたりする場合、何らの補正もしないと、二次電子群により生成される画像においてダイの位置ずれが生じる。この位置ずれを補正するため、レベル１及び２の補正が行われる。レベル２では、偏向器１０４７、１０４８にフィードバック又はフィードフォワード補正を行う。
図１４において、二次電子群はＭＣＰ１０３２に結像され、そこで増幅される。ＭＣＰ１０３２で増幅された二次電子群は、ＦＯＰ（ファイバーオプティカルプレート）１０３３の下面に塗布されたシンチレータで光に変換され、光学レンズ１０３４によりＴＤＩ検出器１０３５により結像され、電気信号に変換される。
【００８４】
図
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１５の（Ａ）は、本発明に係る検査装置において用いられる電子光学装置７０の第４の実施の形態の構成を概略的に示す図であり、電子光学装置７０はマルチ光軸マルチビーム方式の電子光学系を採用している。電子光学装置７０は、電子銃１０６１、マルチ開口板１０６２、コンデンサレンズ１０６３、対物レンズ１０６５、Ｅ×Ｂ分離器１０６４、二次電子像拡大レンズ１４０６７、ＭＣＰ１０６８及びマルチアノード１０６９を備え、これらの構成要素が一直線上に複数組、ウエハ１０６６に対して配置されるように構成されている。この結果、各組の一次光学系の光軸は異なるダイの対応するストライプの同じ位置に設定されることになる。
【００８５】
対物レンズ１０６５とアノード１０６１ａで代表される一次光学系の光学部品は、図１５の（Ｂ）に示すように、熱膨張係数がほぼゼロである１枚のセラミックスの基板に、光軸となる穴を複数個設け、ノック穴１０７１で位置合わせを行うことによって、複数の光学要素を構成するようにしている。対物レンズ１０６５においては、電極穴１０７２の内側及び光軸の近傍を選択的に金属コーティングして帯電防止を行うと共に、各電極穴１０７２の周囲にそれぞれ独立の電圧を印加できるようにしている。
【００８６】
図１５の（Ｃ）に示すように、アノード１０６１ａについても、各アノード穴１０７４の周辺は金属コーティングが施され、独立に電圧を印加することができるようになっているので、アノード電流をアノード穴毎に調整可能である。これらのアノード穴１０７４の間隔は、ウエハ１０６６上のダイのＸ軸方向のピッチの整数倍に正確に一致するように設定され、このために、各アノード穴を通る電子線は異なるダイの対応するストライプの同じ位置を検査できることとなる。なお、アノード１０６１ａは、ウエハ１０６６の中心を通る軸の周囲に回転させて位置調整ができるようになっている。ステージの移動速度のむらに起因する位置誤差やダイの位置ずれに起因する誤差が、上記したように算出されると、レベル１及び２の補正が行われる。レベル２の補正では、偏向器１０７５とＥ×Ｂ分離器１０６４内の静電偏向部１０７６にフィードフォワード補正が行われる。その結果、異なるダイの同じパターンが形成されている領域の二次元画像が常時得られることとなる。ビーム位置がドリフトするような別の要因の位置ずれが発生したとしても、先に取得した画像を±２ピクセルまでＸ軸方向及びＹ軸方向に位置ずれさせた画像２４枚と位置ずれの無い画像１枚との計２５枚の画像を、取得した画像と次々に比較するので、問題は生じない。
【００８７】
図１６は、本発明に係る検査装置に用いられる電子光学装置７０の第５の実施の形態の構成を概略的に示しており、検査対象である試料は、電子を透過するステンシルマスクである。以下、図１６の検査装置の構成を、当該装置において行い得る検査方法と関連させて説明する。
図１６において、ＬａＢ６製のカソード１０８１、ウェーネルト１０８２及びアノード１０８３を備える電子銃１０８４から軸Ｚに沿って電子線が放出される。放出された電子線は長方形の成形開口１０８５に照射され、この開口１０８５により、軸Ｚに垂直な断面での形状が長方形になるよう成形される。成形開口１０８５を通過して長方形に成形された電子線はコンデンサレンズ１０８６によって集束されてＮＡ開口１０８７にクロスオーバーを形成する。ＮＡ開口１０８７を通過した電子線は照射レンズ１０８８によって、被検査マスクであるステンシルマスク１０８９に長方形の像を形成して照射する。
【００８８】
なお、ステンシルマスク１０８９はその周辺部を静電チャック１０９０によってチャックされてステージ１０９１に固定される。ステージ１０９１の位置を常時測定するために、固定ミラー１０９２、移動ミラー１０９３、固定のハーフミラー１０９４、レーザ発振器１０９５及びレーザ受信器１０９６を備えたレーザ測長機を設け、移動ミラー１０９３をステージ１０９１の移動と共に移動させる。これにより、レーザ測長機は、レーザ発振器１０９５から発せられたレーザ光が固定ミラー１０９２で反射されてレーザ受信器１０９６へ戻る時間と、レーザ発振器１０９５から発せられたレーザ光が移動ミラー１０９３で反射されてレーザ受信器１０９６へ戻る時間との差に基づいて、ステージ１０９１の位置を求めるものである。この測定結果を用いてステージ１０９１の位置を精度良く測定してステンシルマスク１０８９のレジストレーションを行う。これについては後述する。
【００８９】
こうして、電子銃１０８４から放出された電子線は、ステンシルマスク１０８９を透過して対物レンズ１０９７の主面に結像して拡大され、更に、２段の拡大レンズ１０９８、１０９９によって拡大されてシンチレータ１１００に入射する。シンチレータ１１００は、入射した電子線を対応する光の像に変換し、変換された光の像は光学レンズ１１０１に結像された後、ＴＤＩ検出器１１０２によって電気信号に変換される。この電気信号を処理することによって、ステンシルマスク１０８９の一つの被検査領域に関する二次元画像を取得することができる。
【００９０】
以上の処理を、電子銃１０８４から電子線を放出させながらステージ１０９１を一方向に移動させてステンシルマスク１０８９の一列の被検査領域について行う。次いでステージ１０９１を移動させ、その隣の列の被検査領域に電子線を照射してＴＤＩ検出器１１０２から二次元画像を取得する。以後、同様の手順を繰り返して被検査領域全域について二次元画像を取得し、こうして取得された二次元画像を順次処理することにより、ステンシルマスク１０８９の検査を行うことができる。
【００９１】
ここで、ステンシルマスク１０８９のレジストレーションについて説明する。レジストレーションを行うために、まず、ステンシルマスク１０８９上の間隔の明らかな２つのパターンを一つの視野内に入れて二次元画像を取得する。こうして二次元画像を取得した後、ステンシルマスク１０８９の被検査領域が二次元画像に現れるときの倍率を測定して記憶しておく。この記憶された倍率と、上記間隔と、この間隔内に存在する画素の数とを用いて、ステンシルマスク１０８９における１個の画素の寸法α（ｎｍ／ピクセル）を算出し、これも記憶しておく。
【００９２】
次いで、ステージ１０９１を移動させてステンシルマスク１０８９上の異なる２つの個所のパターンの二次元画像を取得すると共に、それぞれの二次元画像が取得された時刻におけるステージ１０９１の位置を前述のレーザ測長機によって測定し記憶しておく。この結果、取得された二次元画像と、それぞれのステージの位置と、上記の寸法αとから、ステンシルマスク１０８９の姿勢及びその基準位置が正確に決定される。こうしてレジストレーションが完了する。
【００９３】
こうして決定されたレジストレーションに基づいて、ステージ１０９１をステンシルマスク１０８９のパターンに沿って一方向へ連続的に移動させながら、ＴＤＩ検出器１１０２によって、ステージ１０９１の移動に伴って取得された画像信号をステージ１０９１の移動方向に積分することで、Ｓ／Ｎ比が改善された二次元画像を取得する。こうして一列の被検査領域の走査が終了すると、その隣の列について同様の走査が行われて二次元画像の取得が行われる。ＴＤＩ検出器１１０２は取得された二次元画像とコンピュータのメモリ（図示せず）に蓄積された参照パターンとを比較することにより、ステンシルマスク１０８９のパターンに存在する欠陥の検査を行うことができる。
【００９４】
以上説明したように、本発明の電子光学系７０の第５の実施の形態においては、レジストレーションに先立って、前述の手順で求めた１個の画素の寸法αを用いるので、倍率が変動しても正確なレジストレーションを行うことが可能になる。なお、倍率が許容値以上にずれたときには、拡大レンズ１０９８、１０９９をズーム動作させることによって倍率を許容値に合わせるようにしてもよい。
【００９５】
図１７は、本発明に係る検査システムに用いられる電子光学装置７０の第６の実施の形態の構成を概略的に示す図である。同図において、検査対象は非透過性のウエハである。以下、第６の実施の形態の構成を、この装置において実行される検査手順と結合させて説明する。図１７において、熱電子放出カソードを空間電荷制限条件で動作させている電子銃１１１から放出された電子線は、一次光学系の光軸１１２に沿って配列されたコンデンサレンズ１１３、照射レンズ１１４、ビーム成形開口（図示せず）及びＮＡ開口（図示せず）によって長方形に成形されてＥ×Ｂ分離器１１１５に入る。ここで電子線の進行方向は光軸１１１２からウエハ１１１６に垂直に向かう方向へ曲げられ、第１の対物レンズ１１１７及び第２の対物レンズ１１１８からなる対物レンズタブレットを通過してウエハ１１１６を照射する。図１６と同様に、ウエハ１１１６はステージ（図示せず）に固定され、ステージの位置はレーザ干渉計（図示せず）によって観測される。
【００９６】
電子線の照射によってウエハ１１１６から発生した二次電子は、第１の対物レンズ１１１７、第２の対物レンズ１１１８及び３個の拡大レンズ１１１９、１１２０、１１２１からなる写像投影光学系で拡大される。こうして拡大された電子線は、電子線に感度を有するＴＤＩ検出器１１２２で検出され、対応する電気信号へ変換される。この電気信号は画像形成回路１１２３に供給され、ウエハ１１１６から発生された二次電子に対応する二次元画像が形成される。この二次元画像はパターンメモリ１１２４に蓄積される。
【００９７】
ここで、ウエハ１１１６の被検査領域全域からの二次元画像の取得について説明する。図１８において、二次光学系の光軸１１２５をｚ軸に取り、ｚ軸に垂直で図１７の紙面に平行にｘ軸を取り、これらｚ軸及びｘ軸に垂直にｙ軸を取る座標形を想定すると、電子銃１１１１から放出された電子線は前述のとおり長方形に成形され、ウエハ１１１６の面上において、ｙ軸方向に細長い長方形の領域１１３１（図１８の（Ａ）に斜線で示す部分）を照射する。この領域１１３１は、偏向器１１２６、１１２７が電子線を偏向させるのに伴って、ウエハ１１１６に形成されたパターンのストライプ幅１１３２に相当する距離だけｘ軸方向に移動される。これによってウエハ１１１６の面のｘ軸方向に長い区画（走査視野と呼ばれる）１１３３が走査され、同時に、ウエハ１１１６はステージと共にｙ方向に連続的に移動される。こうしてウエハ１１１６の一つのストライプがｘ、ｙ方向に走査され、走査に伴って、ウエハ１１１６から発生される二次電子の像が取得されて当該ストライプの走査が完了する。次いで、ステージをｘ方向に１ストライプ幅だけ移動させて次のストライプの走査を行い、画像を取得する。
【００９８】
ウエハ１１１６の表面は必ずしも平坦ではないので、本発明の第６の実施の形態においては、画像の取得に先立って、試料面の合焦条件を測定して記憶しておく。この合焦条件を測定するため、例えば、ウエハ１１１６の表面の濃度分布を観測する。そのために、図１８の（Ｂ）に示すように、ウエハ１１１６の面内において、適切なパターン１１３４を含む走査視野１１３５の画像を取得し、ｘ軸方向の濃度分布を測定する。その結果、例えば、図１８の（Ｃ）に示す濃度分布１１３６が測定されたとする。そこで、濃度が１２％から８８％に立ち上がるまでの走査視野１１３５における距離Δｘを算出する。この距離Δｘの算出を、対物レンズ１１１８に与える電圧Ｖ４８を変える毎に行い、図１８の（Ｄ）に示す、ΔｘとＶ４８との関係を示す曲線１１３７を計算して、その曲線１１３７が最小値を与える時の対物レンズ１１１８の電圧値Ｖ４８（ｍｉｎ）を求める。こうして、一つの走査視野に対応する電圧値が求まる。このような処理をウエハ１１１６の被検査領域全体について行って、各走査視野とそれに対応する電圧値Ｖ４８（ｍｉｎ）とを求めておく。
【００９９】
次いで、図１６について説明したのと同様の手順で、ウエハ１１１６のレジストレーションを行う。まず、試料上の間隔の明らかな２つのパターンを一つの視野内に入れて二次元画像を取得する。こうして二次元画像を取得した後、ウエハ１１１６の被検査領域が二次元画像に現れるときの倍率を測定して記憶しておく。この記憶された倍率と、上記間隔と、この間隔内に存在する画素の数とを用いて、ウエハ１１１６における１個の画素の寸法α（ｎｍ／ピクセル）を算出し、これも記憶しておく。
【０１００】
次いで、ステージを移動させつつウエハ１１１６上の異なる２つの個所のパターンの二次元画像を取得すると共に、それぞれの二次元画像が取得された時刻におけるステージの位置を前述のレーザ測長機によって測定し記憶しておく。この結果、取得された二次元画像と、それぞれのステージの位置と、上記の寸法αとから、ウエハ１１１６の姿勢及びその基準位置が正確に決定される。こうしてレジストレーションが完了する。
レジストレーションを行うために、前述の手順で求めた１個の画素の寸法αを用いるので、倍率が変動しても正確なレジストレーションを行うことが可能になる。なお、倍率が許容値以上にずれたときには、拡大レンズ１１２０、１１２１をズーム動作させることによって倍率を許容値に合わせるようにしてもよい。
【０１０１】
こうして決定されたレジストレーションに基づいて、ステージをウエハ１１１６のパターンに沿って一方向へ連続的に移動させながら、ＴＤＩ検出器１１２２によって、ステージの移動に伴って取得された画像信号をステージの移動方向に積分することで、Ｓ／Ｎ比が改善された二次元画像を取得する。こうして一列の被検査領域の走査が終了すると、その隣の列について同様の走査が行われて二次元画像の取得が行われる。ＴＤＩ検出器１１２２は取得された二次元画像とコンピュータのメモリ（図示せず）に蓄積された参照パターンとを比較することにより、ウエハ１１１６のパターンに存在する欠陥の検査が行われる。このようにしてウエハ１１１６の二次元画像を得るとき、各走査視野において、即ち、ステージの各位置において、対物レンズ１１１８の励起電圧を当該位置について先に求めた電圧値Ｖ４８（ｍｉｎ）に設定する。これにより、写像光学系のレンズの条件を合焦条件に一致させて、二次元画像を取得することができる。
【０１０２】
なお、本発明の第５の実施の形態及び第６の実施の形態は、これまで説明してきたものに限定されるものではない。例えば、図１７に示す構成の電子光学装置に関連して、ウエハのような非透過性の試料から二次元画像を取得する際にレンズを合焦条件に一致するよう設定する手順について説明したが、試料がステンシルマスクのような透過性のものである場合にも、図１６に示す構成の電子光学装置を用いて、同様の手順を実行することにより、合焦条件に一致するようレンズを設定することが可能である。
【０１０３】
ここで、ウエハの検査工程における検査手順について、図１９を用いて説明する。一般に、電子線を用いた欠陥検査装置は高価であり、またスループットも他のプロセス装置に比べて低いために、現状では最も検査が必要と考えられている重要な工程（例えばエッチング、成膜、又はＣＭＰ（化学機械研磨）平坦化処理等）の後に、また、配線工程では一層微細な配線工程部分、すなわち配線工程の１から２工程及び前工程のゲート配線工程等に利用されている。
【０１０４】
検査されるウエハは大気搬送系及び真空搬送系を通して、超精密Ｘ−Ｙステージ上に位置合わせ後、静電チャック機構等により固定され、以後、図１９の手順に従って欠陥検査等が行われる。はじめに光学顕微鏡により、必要に応じて各ダイの位置確認や、各場所の高さ検出が行われ記憶される（ステップ１１４１）。光学顕微鏡はこの他に欠陥等の見たい所の光学顕微鏡像を取得し、電子線像との比較等にも使用される。次にウエハの種類（どの工程後か、ウエハのサイズは２００ｍｍか、３００ｍｍか等）に応じたレシピの情報を装置に入力し（ステップ１１４２）、以下、検査場所の指定、電子光学系の設定（ステップ１１４３）、検査条件の設定（ステップ１１４４）等を行なった後、画像取得を行いながら通常はリアルタイムで欠陥検査を行う。セル同士の比較、ダイ比較等が、アルゴリズムを備えた高速の情報処理システムにより検査が行なわれ、必要に応じてＣＲＴ等に結果を出力や、メモリへ記憶を行う。
【０１０５】
欠陥にはパーティクル欠陥、形状異常（パターン欠陥）、及び電気的（配線又はビア等の断線及び導通不良等）欠陥等が有り、これらを区別したり、欠陥の大きさやキラー欠陥（チップの使用が不可能になる重大な欠陥等）の分類を自動的にリアルタイムで行うことも出来る。電気的欠陥の検出はコントラスト異常を検出することで達成される。例えば導通不良の場所は電子線照射（５００ｅＶ程度）により、通常正に帯電し、コントラストが低下するので正常な場所と区別ができる。この場合の電子線照射手段とは、通常検査用の電子線照射手段以外に別途、電位差によるコントラストを際立たせるために設けた低電位（低エネルギ）の電子線発生手段（熱電子発生、ＵＶ／光電子）をいう。検査対象領域に検査用の電子線を照射する前に、この低電位（エネルギ）の電子線を発生・照射する。検査用の電子線を照射することでウエハを正に帯電させることができる写像投影方式の場合は、仕様によっては、別途低電位の電子線発生手段を設ける必要はない。また、ウエハ等の試料に基準電位に対して、正又は負の電位をかけること等による（素子の順方向又は逆方向により流れ易さが異なるために生じる）コントラストの違いから欠陥検出が出来る。線幅測定装置及び合わせ精度測定にも利用できる。
【０１０６】
電子線によるウエハ等の試料の検査は、図２０に示す基本的な手順にしたがって行われる。まず、ステップ１１５１において、搬送機構よりウエハがステージ上に投入される。通常、検査されるべきウエハは複数枚（例えば２５枚）を１組としてカセットホルダ内に収納され、その中から１枚ずつ又は複数枚同時に取り出されて欠陥検査装置のステージ上に載置されるが、欠陥検査装置は真空状態のハウジング内に設置されるため、被検査ウエハをカセットホルダから取り出してステージに載置する作業及び検査の終了したウエハをハウジングから取り出す作業を行うには、大気と真空との間をインターフェースする装置が必要である。そこで、ウエハの投入に際して、カセットホルダから取り出されたウエハはミニエンバイロメント装置において清浄にされてからローディングチャンバ内に搬入される。ローディングチャンバはシャッタを介してハウジングと連結されているので、ウエハがローディングチャンバ内に搬入されると、ローディングチャンバ内は真空に引かれる。ローディングチャンバ内が真空になると、シャッタが開かれてローディングチャンバとハウジングとが連絡され、検査済みのウエハがステージから取り外されてハウジングから排出されるとともに、検査されるべきウエハがローディングチャンバからハウジングへ搬送されてステージ上に載置される。
【０１０７】
これに続いて、ステップ１１５２においてアライメント操作が行われ、ウエハの位置合わせが行われる。ウエハがローディングチャンバからステージ上に載置されたとき、通常、ウエハのダイのｘ軸又はｙ軸は、ステージの移動方向又は電子線の走査方向と一致しない。そこで、ウエハのダイについて正確な検査を行うために、最初に、ウエハのダイを構成する軸がステージの移動方向又は電子線の走査方向と一致するよう、ウエハをステージ上で回転させてダイの角度ずれを補正する。この操作はアライメントと呼ばれる。
【０１０８】
ステップ１１５２のアライメント操作の後、検査に関する条件等を設定するレシピを作成するステップ１１５３が行われる。レシピは被検査ウエハに最低１種類は必要であるが、複数の検査条件に対応するために、１枚の被検査ウエハに対して、複数のレシピが存在することもある。また、同一パターンの被検査ウエハが複数枚ある場合、一種類のレシピで複数のウエハを検査してもよい。過去に作成されたレシピで検査する場合には、検査動作の前にレシピを作成する必要がない。
【０１０９】
次いで、ステップ１１５４において、検査動作が、レシピに記載された条件、シーケンスに従って実行され、ウエハが検査される。欠陥抽出は、検査動作中に欠陥を発見するごと即時行われ、抽出された欠陥はステップ１１５５において分類され、抽出された欠陥の位置等の情報が分類情報や欠陥の画像とともに蓄積され、また、抽出欠陥の位置などの欠陥情報が操作画面上に表示される（ステップ１１５６）。こうしてウエハの検査が終了すると、そのウエハが排出され（ステップ１１５７）、次のウエハが搬送されて上記の一連の動作が繰り返される。なお、経路１１５８は、過去に作成されたレシピで検査する場合、検査動作直前にレシピの作成が不要であることを示している。
【０１１０】
図２０
1146103043795_1
において、検査動作（ステップ１１５４）は、レシピに記載された条件、シーケンスに従いウエハの検査を行う。欠陥抽出は、検査動作中欠陥を発見する毎に即時行われ、次のａ）〜ｃ）の動作をほぼ並列に実行する。
ａ）欠陥分類（ステップ１１５５）を行い、結果出力ファイルに抽出欠陥情報と欠陥分類情報を追加する。
ｂ）抽出欠陥画像を画像専用結果出力ファイル又はa)の結果出力ファイルに追加する（ステップ１１５６）。
ｃ）抽出欠陥の位置などの欠陥情報を操作画面上に表示する。
被検査ウエハ単位で検査が終了すると、次のａ）〜ｃ）の動作をほぼ並列に実行する。
ａ）結果出力ファイルをクローズして保存する。
ｂ）外部からの通信が検査結果を要求する場合、検査結果を送る。
ｃ）ウエハを排出する。
連続的にウエハを検査する設定がなされている場合、次の被検査ウエハを搬送して、前記一連の動作を繰り返す。
【０１１１】
以下、図２０のフローについて、さらに詳細を述べる。
（１）レシピ作成（ステップ１１５３）
レシピとは、検査に関係する条件等の設定ファイルであり保存する事も可能である。検査時もしくは検査前にレシピを使用して装置設定を行うが、レシピに記載された検査に関係する条件とは、
ａ）検査対象ダイ
ｂ）ダイ内部検査領域
ｃ）検査アルゴリズム
ｄ）検出条件（検査感度等、欠陥抽出に必要な条件）
ｅ）観察条件（倍率、レンズ電圧、ステージ速度、検査順序等、観察に必要な条件）
などである。ｃ）検査アルゴリズムについては、具体的に後述する。
【０１１２】
この中で、検査対象ダイの設定は、図２１に示される様に、操作画面に表示されたダイマップ画面に対して、検査するダイをオペレータが指定する。図２１の例では、ウエハ端面のダイａ、前工程で明らかに不良と判定されたダイｂをグレイアウトして検査対象から削除し、残りを検査対象ダイとしている。また、ウエハ端面からの距離や前工程で検出されたダイの良否情報をもとに自動的に検査ダイを指定する機能も有している。
【０１１３】
また、ダイ内部の検査領域の設定は、図２２に示される様に操作画面に表示されたダイ内部検査領域設定画面に対して、検査領域をオペレータが光学顕微鏡もしくはＥＢ顕微鏡により取得した画像をもとにマウス等の入力機器で指定する。図２２の例では、実線で指した領域１１６１と破線で指した領域１１６２を設定している。
領域１１６１は、ダイのほぼ全体を設定領域としている。検査アルゴリズムは隣接ダイ比較法（ダイ−ダイ検査）としこの領域に対する検出条件、観察条件の詳細は、別に設定する。領域１１６２は、検査アルゴリズムをアレイ検査（検査）としこの領域に対する検出条件、観察条件の詳細は、別に設定する。すなわち複数の検査領域の設定が可能でかつ、検査領域は、それぞれ独自の検査アルゴリズムや検査感度を条件設定出来る。また検査領域は重ね合わせる事も可能で、同じ領域に対して、異なる検査アルゴリズムを同時に処理することも可能である。
【０１１４】
（２）検査動作（ステップ１１５４）
検査は、被検査ウエハに対して図２３
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の様に或る走査幅に細分され走査する。走査幅は、ほぼラインセンサの長さで決まるが、ラインセンサの端部が少し重なる様に設定してある。これは検出した欠陥を最終的に統合処理する場合にライン間の連続性を判断するため、及び、比較検査を行う際に画像アライメントするための余裕を確保するためである。重なり量は２０４８ドットのラインセンサに対して１６ドット程度である。
【０１１５】
走査方向及びシーケンスを、模式的に図２４の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。オペレータは、図示のような、検査時間短縮のための双方向動作Ａと機械制限からの単方向動作Ｂとのいずれかを選択することができる。また、レシピの検査対象ダイ設定を元に走査量を減らす動作を自動演算して検査する機能も有している。図２５は、検査ダイ１１７１が１個の場合の走査例を示しており、不要な走査は行われていない。
【０１１６】
本発明の検査装置で行う検査のアルゴリズムは、大別して、アレイ検査（Cell検査）及びランダム検査（Die検査）の２種類であり、ランダム検査は、比較対象により、さらに以下にように区分される。
ａ）隣接ダイ比較法（Die-Die検査）
ｂ）基準ダイ比較法（Die-AnyDie検査）
ｃ）キャド・データ比較法（CadData-AnyDie検査）。
一般に、ゴールデンテンプレート方式と呼ばれる方式は、ｂ）基準ダイ比較法とｃ）キャド・データ比較法を含み、基準ダイ比較法においては基準ダイをゴールデンテンプレートとするが、キャド・データ比較法おいてはキャド・データをゴールデンテンプレートとする。以下、各アルゴリズムの動作を述べる。
【０１１７】
（１）アレイ検査（Cell検査）
アレイ検査は、周期構造の検査に適用される。DRAMセルなどはその一例である。検査は、基準とする参照画像と被検査画像の比較を行い、その差分を欠陥として抽出する。参照画像と被検査画像とは、二値化画像であっても、検出精度を向上させるよう多値画像であっても構わない。参照画像と被検査画像の差分そのものを、検出された欠陥として扱ってよく、更に、検出した差分の差分量や差分のある画素の合計面積などの差分情報を元にして、誤検出を防ぐための２次的な判定を行っても良い。
アレイ検査においては、参照画像と被検査画像の比較は構造周期単位で行われる。即ち、ＣＣＤなどで一括取得した画像を読み出しながら１構造周期単位で比較しても良いし、参照画像がｎ個の構造周期単位であれば、ｎ個の構造周期単位同時に比較できる。
【０１１８】
参照画像の生成方法の一例を図２６に示す。ここでは、１構造周期単位で比較する例を述べるので１構造周期単位生成を表す。同じ方法で周期数をｎにする事も可能である。前提として、図２６での検査方向は矢印Ａの方向である。また周期ｔ４を被検査周期とする。周期の大きさはオペレータが画像を見ながら入力するので、図２６において周期ｔ１〜ｔ６は容易に認識できる。
参照周期画像は、各画素において被検査周期直前の周期ｔ１〜ｔ３を加算し平均して生成する。ｔ１〜ｔ３のいずれかに欠陥が存在しても平均処理されるので影響は少ない。この形成された参照周期画像と被検査周期ｔ４の画像を比較して欠陥の抽出を行う。
次に、被検査周期ｔ５の画像を検査する場合、周期ｔ２〜ｔ４を加算平均して参照周期画像を生成する。以下、同様に被検査周期画像取得以前に得た画像より、被検査周期画像を生成して検査を連続させる
【０１１９】
（２）ランダム検査（Die検査）
ランダム検査は、ダイの構造に制限されず適用できる。検査は、基準となる参照画像と被検査画像の比較を行い、その差分を欠陥として抽出する。参照画像と被検査画像は、二値化画像でも、検出精度を向上するよう多値画像であっても構わない。参照画像と被検査画像の差分そのものを、検出された欠陥として扱ってよく、更に、検出した差分の差分量や差分のある画素の合計面積などの差分情報を元にして、誤検出を防ぐため、２次的な判定を行っても良い。
ランダム検査は参照画像の求め方で分類することが出来る。以下、各求め方における動作を説明する。
【０１２０】
Ａ．隣接ダイ比較法（Die-Die検査）
参照画像は、被検査画像と隣接したダイである。被検査画像に隣り合った２つのダイと比較して欠陥を判断する。この方法は、図２８に示す、画像処理装置のメモリ１１８１とメモリ１１８２がカメラ１１８３からの経路１１８４に接続するようスイッチ１１８５、スイッチ１１８６を設定した状況で、以下のステップａ）〜ｉ）を有する。
ａ）走査方向Sに従いダイ画像１（図２７）を経路１１８４からメモリ１１８１に格納するステップ。
ｂ）ダイ画像２を経路１１８４からメモリ１１８２に格納するステップ。
ｃ）上記ｂ）と同時に経路１１８７からダイ画像２を取得しながら、取得したダイ画像２と、ダイにおける相対位置が同じであるメモリ１１８１に格納された画像データとを比較して差分を求めるステップ。
ｄ）上記ｃ）の差分を保存するステップ。
ｅ）ダイ画像３を経路１１８４からメモリ１１８１に格納するステップ。
ｆ）上記ｅ）と同時に経路１１８７からダイ画像３を取得しながら、取得したダイ画像３と、ダイにおける相対位置が同じであるメモリ１１８２に格納された画像データとを比較して差分を求めるステップ。
ｇ）上記ｆ）の差分を保存するステップ。
ｈ）上記ｄ)とｇ)で保存された結果より、ダイ画像２の欠陥を判定するステップ。
ｉ）以下、連続したダイにおいてａ）からｈ)を繰り返すステップ。
設定によって、上記ｃ）、ｆ）において差分を求める前に、比較する２つの画像の位置差が無くなる様に補正する（位置アライメント）。または、濃度差が無くなる様に補正する（濃度アライメント）。もしくはその両方の処理を行ってもよい。
【０１２１】
Ｂ．基準ダイ比較法（Die-AnyDie検査）
オペレータにより基準ダイを指定する。基準ダイはウエハ上に存在するダイもしくは、検査以前に保存してあるダイ画像であり、まず基準ダイを走査もしくは転送して画像をメモリに保存して参照画像とする。以下、この方法で行われるａ）〜ｈ）のステップを、図２８及び図２９を参照しながら説明する。
【０１２２】
ａ）オペレータが基準ダイを、被検査ウエハのダイより選択、もしくは検査以前に保存してあるダイ画像より選択するステップ。
ｂ）基準ダイが被検査ウエハに存在する場合、画像処理装置のメモリ１１８１もしくはメモリ１１８２の少なくとも一方がカメラ１１８３からの経路１１８４に接続するようにスイッチ１１８５、スイッチ１１８６を設定するステップ。
ｃ）基準ダイが検査以前に保存してあるダイ画像の場合、画像処理装置のメモリ１１８１とメモリ１１８２のうちの少なくとも一方がダイ画像である参照画像を保存してあるメモリ１１８８からの経路１１８９に接続するようにスイッチ１１８５、スイッチ１１８６を設定するステップ。
ｄ）基準ダイが被検査ウエハに存在する場合、基準ダイを走査して、基準ダイ画像である参照画像を画像処理装置のメモリに転送するステップ。
ｅ）基準ダイが検査以前に保存してあるダイ画像の場合、走査を必要とせず、基準ダイ画像である参照画像を画像処理装置のメモリに転送するステップ。
ｆ）被検査画像を順次走査して得られる画像と、基準ダイ画像である参照画像を転送されたメモリの画像と、ダイにおける相対位置が同じである画像データとを比較して差分を求めるステップ。
ｇ）上記ｆ)で得られた差分より欠陥を判定するステップ。
ｈ）以下、連続して、図３０に示すように、基準ダイの走査位置と被検査ダイの同じ部分をウエハ全体について検査し、ダイ全体を検査するまで基準ダイの走査位置を変更しながら上記ｄ）からｇ)を繰り返すステップ。
【０１２３】
設定によって、上記ｆ）において差分を求める前に、比較する２つの画像の位置差が無くなる様に補正する（位置アライメント）。もしくは濃度差が無くなる様に補正する（濃度アライメント）。もしくはその両方の処理を行ってもよい。
上記ステップｄ）もしくはｅ)において、画像処理装置のメモリに蓄えられる基準ダイ画像は、基準ダイ全てでも基準ダイの一部でもよく、基準ダイの一部を基準ダイ画像としたときには、基準ダイの一部を更新しながら検査する。
【０１２４】
Ｃ．キャド・データ比較法（CadData-AnyDie検査）
図３１に示した半導体製造工程において、キャドによる半導体パターン設計工程の出力であるキャド・データより参照画像を作成し、基準画像とする。基準画像は、ダイ全体であっても、検査部分を含む部分的な物であっても良い。
このキャド・データは、通常、ベクタデータであり、走査動作によって得られる画像データと等価なラスタデータに変換しないと参照画像として使用出来ない。そこで、キャド・データであるベクタデータをラスタデータに変換するが、この変換は検査時に被検査ダイを走査して得られる画像走査幅の単位で行われる。このとき、被検査ダイを走査して得る予定の画像とダイにおける相対位置が同じである画像データについて変換が行われる。検査走査と変換作業とはオーバラップして行われる。
【０１２５】
上記の、ベクタデータをラスタデータに変換する作業には、以下の機能の少なくとも１つを追加してもよい。
ａ）ラスタデータの多値化機能
ｂ）上記ａ）に関して多値化の階調重みやオフセットを、検査装置の感度に鑑みて設定する機能
ｃ）ベクタデータをラスタデータに変換した後で、膨張、収縮など画素を加工する画像処理を行う機能
【０１２６】
図２８において、キャド・データ比較法による検査ステップは、以下のａ）〜ｆ）のステップを含む。
ａ）計算機１１９０でキャド・データをラスタデータに変換し、且つ上記付加機能で参照画像を生成してメモリ１１８８に保存するステップ
ｂ）画像処理装置のメモリ１１８１もしくはメモリ１１８２の少なくとも一方がメモリ１１８８からの経路１１８４に接続するようにスイッチ１１８５、スイッチ１１８６を設定するステップ
ｃ）メモリ１１８８の参照画像を画像処理装置のメモリに転送するステップ
ｄ）被検査画像を順次走査して得られる画像と、参照画像が転送されたメモリの画像と、ダイにおける相対位置が同じである画像データとを比較して差分を求めるステップ
ｅ）上記ｄ)で得られた差分より欠陥を判定するステップ、
ｆ）以下、連続して、図３０で示すように、基準ダイの走査位置を参照画像とし被検査ダイの同じ部分をウエハ全体検査し、ダイ全体を検査するまで基準ダイの走査位置を変更しながら上記ａ）からｅ)を繰り返すステップ
【０１２７】
設定によって、上記ステップｄ）において差分を求める前に、比較する２つの画像の位置差が無くなる様に補正する（位置アライメント）。もしくは濃度差が無くなる様に補正する（濃度アライメント）。もしくはその両方の処理を行ってもよい。
上記ステップｃ）において、画像処理装置のメモリに蓄えられる基準ダイ画像は、基準ダイ全てでも基準ダイの一部でもよい。基準ダイの一部を基準ダイ画像としたときには、基準ダイの一部を更新しながら検査を行ってもよい。
【０１２８】
（３）フォーカスマッピング
フォーカス機能の基本的流れを、図３２に示す。まずアライメント動作（ステップ１２０２）を含んだウエハ搬送（ステップ１２０１）の後、検査に関係する条件等を設定したレシピを作成する（ステップ１２０３）。このレシピの１つとしてフォーカスマップレシピがあり、ここで設定されたフォーカス情報に従い、オートフォーカス状態で検査動作及びレビュー動作が行われる（ステップ１２０４）。この後、ウエハが排出される（ステップ１２０５）。
【０１２９】
以下、フォーカスマップレシピの作成手順とオートフォーカスの動作手順とを説明する。
１．フォーカスマップレシピの作成手順
フォーカスマップレシピは、独立的な入力画面を有しており、オペレータは次のａ）〜ｃ）のステップを実行してレシピを作成する。
ａ）図３３の位置選択スイッチ１２１１により、フォーカス値を入力するダイ位置やダイの中のパターン等、フォーカスマップ座標を入力するステップ
ｂ）フォーカス値を自動測定する場合に必要な、ダイパターンを設定するステップ（なお、このステップはフォーカス値を自動測定しない場合、スキップできる）
ｃ）上記a)で決められたフォーカスマップ座標のベストフォーカス値を設定するステップ
【０１３０】
なお、上記ステップａ）では、オペレータは任意のダイを指定することができ、また、オペレータが全てのダイ若しくはｎ個毎のダイを選択することができるよう設定することも可能である。また、オペレータは、入力画面として、ウエハ内のダイ配列を模式的に表現した図又は実画像を使った画像を選択することができる。
上記ステップｃ）においては、オペレータは、ベストフォーカス値の設定を、図３３のマニュアル・スイッチ１２１３を用いてマニュアルで、フォーカス用電極の電圧値に連動したフォーカス・スイッチ１２１２で、又はオート・スイッチ１２１４で自動的に選択・設定することができる。
【０１３１】
２．フォーカス値自動測定手順
上記ステップｃ）において自動的にフォーカス値を求める手順の一例は、以下のステップを含む。
ａ）図３４に示すように、フォーカス位置Ｚ＝１の画像を求め、そのコントラストを計算するステップ
ｂ）上記ステップａ）をＺ＝２、３、４においても行うステップ
ｃ）上記ステップａ）、ｂ）で得られたコントラスト値から回帰させ、コントラスト関数を求めるステップ
ｄ）コントラスト関数の最大値を与えるＺを計算で求め、これをベストフォーカス値とするステップ
例えば、フォーカス値を自動測定する場合に必要なダイパターンとして、図３５に示すようなラインとスペースが選択された場合には、良い結果が得られる。コントラストは白黒パターンがあれば形状によらず計測可能である。
【０１３２】
上記ステップａ)〜ｄ）を行うことによって、１点のベストフォーカス値が求まる。このときのデータ形式は（X,Y,Z）であって、フォーカスを求めた座標ＸＹとベストフォーカス値Ｚとのセットであり、フォーカスマップレシピで決められたフォーカスマップ座標数（X,Y,Z）が存在することになる。これはフォーカスマップレシピの一部であり、フォーカスマップファイルと呼ばれる。
【０１３３】
３．オートフォーカスの動作手順
画像を取得する検査動作及びレビュー動作時に、フォーカスマップレシピに基づいてベストフォーカスを設定する方法は、次のように行われる。
まず、フォーカスマップレシピの作成時に作成されたフォーカスマップファイル１を元に位置情報をさらに細分化し、このときのベストフォーカスを計算で求めて、細分化したフォーカスマップファイル２を作成する。この計算は補間関数で行われ、補間関数は、リニア補間やスプライン補間等でフォーカスマップレシピの作成時にオペレータにより指定される。次いで、ステージのＸＹ位置を監視して、現在のＸＹ位置に適した、フォーカスマップファイル２に記載されたフォーカス値にフォーカス用電極の電圧を変更する。
【０１３４】
さらに具体的に説明すると、図３６の（Ａ）〜（Ｃ）において、黒丸がフォーカスマップファイル１のフォーカス値、白丸がフォーカスマップファイル２のフォーカス値であるとすると、フォーカスマップファイルのフォーカス値の間をフォーカスマップファイルのフォーカス値で補間し、走査に従いフォーカス位置のＺ座標を変化させてベストフォーカスを維持する。このとき、フォーカスマップファイル（白丸で示す）の間は、次の変更する位置まで、前の値が保持される。
【０１３５】
図３７は、本発明に係る欠陥検査装置を使用した製造ラインの一例を示している。検査装置１２２１で検査されるウエハのロット番号、製造に経由した製造装置履歴等の情報をＳＭＩＦまたはＦＯＵＰ１２２２に備えられたメモリから読み出すか、または、そのロット番号を、ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰ又はウエハカセットのＩＤ番号を読むことにより認識できるようになっている。
欠陥検査装置１２２１は生産ラインのネットワーク・システムと接続することが可能となっており、このネットワーク・システム１２２３を介して、生産ラインを制御している生産ラインコントロールコンピュータ１２２４、各製造装置１２２５及び別の検査装置に、被検査物であるウエハのロット番号などの情報とその検査結果を送ることが出来る。製造装置には、リソグラフィー関連装置例えば露光装置、コーター、キュア装置、デベロッパ等、又は、エッチング装置、スパッタ装置及びＣＶＤ装置などの成膜装置、ＣＭＰ装置、各種計測装置、他の検査装置等が含まれる。
【０１３６】
ウエハの検査においては、分解能の観点からは、電子線をウエハに衝突させ、ウエハから放出された電子を検出して表面の画像を得ることが望ましい。したがって、これまでは、主に、ウエハから放出された二次電子、反射電子、後方散乱電子を中心に例を挙げて説明してきた。しかし、検出される電子は、基板の表面の情報を得ているものであれば何でも良く、例えば、基板付近に逆電界を形成することにより、基板に直接衝突せずに、基板付近で感謝するミラー電子（広義には反射電子とも言う）、或いは基板を透過する透過電子等でも良い。特にミラー電子を用いた場合には、電子が試料に直接衝突しないので、チャージアップの影響が極めて小さいという利点がある。
【０１３７】
ミラー電子を利用する場合、ウエハに、加速電圧よりも低い負の電位を印加し、ウエハ付近に逆電界を形成する。この負の電位は、ウエハの表面付近で殆どの電子線が戻される程度の値に設定するのがよい。具体的には、電子銃の加速電圧よりも０．５〜１．０Ｖ以上の低い電位に設定すればよい。例えば、本発明の場合、加速電圧が−４ｋＶの場合、試料への印加電圧は−４．０００５ｋＶ〜−４００５０ｋＶに設定するのが好ましい。更に望ましくは、−４．０００５ｋＶ〜−４００２０ｋＶがよく、更に好ましくは−４．０００５ｋＶ〜−４．０１０ｋＶに設定するのが好適である。
また、透過電子を利用する場合には、加速電圧を−４ｋＶに設定したとき、ウエハへの印加電圧は０〜−４ｋＶ、好ましくは０〜−３．９ｋＶ、更に好ましくは０〜−３．５ｋＶに設定するのが好適である。また、光線やＸ線も利用して良い。これは、本発明に係る欠陥検査装置でのアライメント、二次系、ダイ比較等に十分に適用可能である。
【０１３８】
また、本発明に係る欠陥検査装置において検出する電子又は二次ビームは、試料表面の情報を得ているものであれば任意のものでよく、試料に一次電子ビームを衝突させて得られる二次電子、反射電子（ミラー電子とも言う）、後方散乱電子ばかりでなく、試料付近に逆電界をかけ、一次電子ビームを試料に衝突させることなく、試料付近で反射される反射電子も含まれる。更に、一次ビームは電子だけでなく光線であってもよい。一次ビームが光線の場合には、二次ビームも光線となり、ＵＶ光線の場合には二次ビームは電子となる。
【０１３９】
以上、本発明の若干の実施の形態について詳述したところから理解されるように、本発明は、以下のような作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】試料パターンの検査システムの主要構成要素を示す立面図である。
【図２】試料パターンの検査システムの主要構成要素を示す正面図である。
【図３】試料パターンの検査システムのミニエンバイロメント装置の構成を示す図である。
【図４】試料パターンの検査システムのローダハウジングの構成を示す図である。
【図５】試料パターンの検査システムにおける電位印加機構を示す図である。
【図６】図１に示す検査システムにおける電子ビームキャリブレーション機構の構成を概略的に示す図である。
【図７】マルチビーム方式を採用した、本発明に係る電子線装置の第１の実施の形態を概略的に示す図である。
【図８】図７に示す電子光学装置のマルチアノードの拡大平面図である。
【図９】シングルビーム方式の電子光学装置を採用した、本発明に係る電子線装置の第２の実施の形態を概略的に示す図である。
【図１０】本発明に係るＸＹ座標補正装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示したＸＹ座標補正装置において実行されるＸＹ座標の直交誤差性を補正する補正方法を説明するための説明図である。
【図１２】図１０に示したＸＹ座標補正装置によるＸＹ座標の補正結果を示すためのグラフであり、（Ａ）は補正なしの場合、（Ｂ）はレベル１の補正を行った場合、（Ｃ）はレベル２の補正を行った場合の結果の誤差をベクトル表示するグラフである。
【図１３】電子線装置によるウエハの検査を説明するための図であって、（Ａ）はウエハの全体図を、（Ｂ）はウエハ上のダイの一部の拡大図を示している。
【図１４】写像投影方式の電子光学装置を採用した、本発明に係る電子線装置の第３の実施の形態を概略的に示す図である。
【図１５】（Ａ）は、マルチ光軸マルチビーム方式の電子光学装置を採用した、本発明に係る電子線装置の第４の実施の形態を概略的に示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す拡大レンズの平面図であり、（Ｃ）は（Ａ）に示すアノードの平面図である。
【図１６】試料が電子線を透過する場合の、本発明に係る電子線装置の第５の実施の形態を概略的に示す図である。
【図１７】試料が電子線を透過しない場合の、本発明に係る電子線装置の第６の実施の形態を概略的に示す図である。
【図１８】（Ａ）〜（Ｄ）は、図１７に示す電子線装置の動作を説明するための図である。
【図１９】半導体デバイス製造方法の検査手順を説明する図である。
【図２０】半導体デバイス製造方法の検査手順の基本的な流れを説明する図である。
【図２１】検査対象ダイの設定を示す図である。
【図２２】ダイ内部の検査領域の設定を説明する図である。
【図２３】半導体デバイス製造方法の検査手順を説明する図である。
【図２４】（Ａ）及び（Ｂ）は、半導体デバイス製造方法の検査手順を説明する図である。
【図２５】半導体デバイス製造方法の検査手順における、検査ダイが１個の場合の走査例を示す図である。
【図２６】半導体デバイス製造方法の検査手順における、参照画像の生成方法を説明する図である。
【図２７】半導体デバイス製造方法の検査手順における隣接ダイ比較方法を説明する図である。
【図２８】半導体デバイス製造方法の検査手順における隣接ダイ比較方法を実施するシステム構成を説明する図である。
【図２９】半導体デバイス製造方法の検査手順における基準ダイ比較方法を説明する図である。
【図３０】半導体デバイス製造方法の検査手順における基準ダイ比較方法を説明する図である。
【図３１】半導体デバイス製造方法の検査手順における基準ダイ比較方法を説明する図である。
【図３２】半導体デバイス製造方法の検査手順におけるフォーカスマッピングを説明する図である。
【図３３】半導体デバイス製造方法の検査手順におけるフォーカスマッピングを説明する図である。
【図３４】半導体デバイス製造方法の検査手順におけるフォーカスマッピングを説明する図である。
【図３５】半導体デバイス製造方法の検査手順におけるフォーカスマッピングを説明する図である。
【図３６】（Ａ）〜（Ｃ）は半導体デバイス製造方法の検査手順におけるフォーカスマッピングを説明する図である。
【図３７】本発明に係る電子線装置を製造ラインに接続した実施の形態を示す図である。
【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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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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