(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学顕微鏡によって基板の位置を補正する位置補正ステップと、楕円や矩形等の２次元形状の電子ビームを前記基板に照射する一次光学系及び前記基板から放出された反射ビームを処理する写像投影型の二次光学系を有する電子光学系を用いて前記位置補正ステップの後に前記基板の位置合わせを行う位置合わせステップとを備える基板位置合わせ方法であって、
前記位置補正ステップが、前記基板の被観察点が前記光学顕微鏡の視野内に位置するように前記基板を配置して、前記基板の観察位置を決定するステップを含み、
前記位置合わせステップが、
前記光学顕微鏡と前記電子光学系との位置関係に基づいて、前記基板の被観察点が前記電子光学系の検査視野位置に来るように、前記電子光学系を移動させるステップと、
前記被観察点が前記検査視野内に位置するときの、前記電子光学系の検出倍率を測定するステップと、
測定された前記検出倍率を用いて、前記被観察点の位置ずれの距離を算出するステップと、
算出された前記距離に基づいて、前記基板の位置を補正するステップと、
を含む
ことを特徴とする基板位置合わせ方法。
【請求項２】
光学顕微鏡によって基板の位置を補正した後に、楕円や矩形等の２次元形状の電子ビームを基板に照射する一次光学系と前記基板から放出された反射ビームを処理する写像投影型の二次光学系とを有する電子光学系を用いて前記基板の検査を行う基板表面検査方法であって、
前記基板の被観察点が前記光学顕微鏡の視野内に位置するように前記基板を配置して、前記基板の観察位置を決定するステップと、
前記光学顕微鏡と前記電子光学系との位置関係に基づいて、前記基板の被観察点が前記電子光学系の検査視野位置に来るように、前記電子光学系を移動させるステップと、
前記被観察点が前記検査視野内に位置するときの、前記電子光学系の検出倍率を測定するステップと、
測定された前記検出倍率を用いて、前記被観察点の位置ずれの距離を算出するステップと、
算出された前記距離に基づいて、前記基板の位置を補正するステップと、
前記基板の位置を補正した後、前記一次光学系から前記基板の表面に向けて前記電子ビームを照射するステップと、
前記基板の表面の情報を得た反射ビームを前記二次光学系により検出するステップと、
検出された前記反射ビームから前記基板の表面の画像を取得するステップと、
取得された前記画像を用いて前記基板の検査を行うステップと、
を含むことを特徴とする基板表面検査方法。
【請求項３】
光学顕微鏡によって基板の位置を補正した後に、電子ビームを基板に照射する一次光学系と前記基板から放出された反射ビームを処理する写像投影型の二次光学系とを有する電子光学系を用いて前記基板の位置決めを行う基板位置決め方法であって、
（ａ）前記基板の被観察点が前記光学顕微鏡の視野内に位置するように前記基板を配置して、前記基板の観察位置を決定するステップと、
（ｂ）前記光学顕微鏡と前記電子光学系との位置関係に基づいて、前記基板の１コーナーのダイシングライン若しくは前記基板上の特徴的なパターンが前記電子光学系の視野内に入るように前記電子光学系を移動させるステップと、
（ｃ）前記一次光学系から前記基板上の特徴的なパターンに電子ビームを照射し、前記基板からの反射電子或いは二次電子を前記二次光学系で検出して二次元画像を得るステップと、
（ｄ）前記ステップｃで二次元画像を得たときの前記基板の座標（Ｘｃ、Ｙｃ）を記憶するステップと、
（ｅ）前記電子光学系の視野内で前記基板を一定の距離だけ移動して、前記特徴的なパターンを移動させるステップと、
（ｆ）前記ステップｃと同じ操作を行い、前記移動した位置での前記特徴的なパターンの二次元画像を得るステップと、
（ｇ）前記ステップｆで二次元画像を得たときの前記基板の座標（Ｘｆ、Ｙｆ）を記憶するステップと、
（ｈ）前記ステップｃで得た二次元画像の一部と前記ステップｆで得た二次元画像とをパターンマッチングして、２つの画像のＸ方向又はＹ方向の位置のずれ（ΔＸピクセル、ΔＹピクセル）を算出するステップと、
（ｉ）前記ステップｄで記憶した座標（Ｘｃ、Ｙｃ）と前記ステップｇで記憶した座標（Ｘｆ、Ｙｆ）との差、（ＸｆーＸｃ）又は（ＹｆーＹｃ）を算出するステップと、
（ｊ）ピクセル当たりの寸法、（ＸｆーＸｃ）/ΔＸ又は（ＹｆーＹｃ）/ΔＹ又は前記二次光学系の拡大倍率を算出するステップと、
（ｋ）ステップｊで算出したピクセル当たりの寸法又は前記拡大倍率を記憶するステップと、
（ｌ）前記のピクセル当たりの寸法又は前記拡大倍率を用いて、前記基板の移動距離を算出し、前記基板のアライメントを行うステップと、
を備えることを特徴とする基板位置決め方法。
【請求項４】
請求項３に記載の基板位置決め方法であって、前記ステップｃにおける前記電子ビームの断面形状は一軸方向に長軸を有する矩形であり、視野内で前記電子ビームの他軸方向に該電子ビームを走査し、該走査に同期して前記二次光学系の光学パラメータを変化させることを特徴とする基板位置決め方法。
【請求項５】
光学顕微鏡によって基板の位置を補正した後に、電子ビームを基板に照射する一次光学系と前記基板から放出された反射ビームを処理する写像投影型の二次光学系とを有する電子光学系を用いて前記基板の表面の検査を行う基板表面検査方法であって、
（ａ）前記基板の被観察点が前記光学顕微鏡の視野内に位置するように前記基板を配置して、前記基板の観察位置を決定するステップと、
（ｂ）前記光学顕微鏡と前記電子光学系との位置関係に基づいて、前記基板の１コーナーのダイシングライン若しくは前記基板上の特徴的なパターンが前記電子光学系の視野内に入るように前記電子光学系を移動させるステップと、
（ｃ）前記一次光学系から前記基板上の特徴的なパターンに電子ビームを照射し、前記基板からの反射電子或いは二次電子を前記二次光学系で検出して二次元画像を得るステップと、
（ｄ）前記ステップｃで二次元画像を得たときの前記基板の座標（Ｘｃ、Ｙｃ）を記憶するステップと、
（ｅ）前記電子光学系の視野内で前記基板を一定の距離だけ移動して、前記特徴的なパターンを移動させるステップと、
（ｆ）前記ステップｃと同じ操作を行い、前記移動した位置での前記特徴的なパターンの二次元画像を得るステップと、
（ｇ）前記ステップｆで二次元画像を得たときの前記基板の座標（Ｘｆ、Ｙｆ）を記憶するステップと、
（ｈ）前記ステップｃで得た二次元画像の一部と前記ステップｆで得た二次元画像とをパターンマッチングして、２つの画像のＸ方向又はＹ方向の位置のずれ（ΔＸピクセル、ΔＹピクセル）を算出するステップと、
（ｉ）前記ステップｄで記憶した座標（Ｘｃ、Ｙｃ）と前記ステップｇで記憶した座標（Ｘｆ、Ｙｆ）との差、（ＸｆーＸｃ）又は（ＹｆーＹｃ）を算出するステップと、
（ｊ）ピクセル当たりの寸法、（ＸｆーＸｃ）/ΔＸ又は（ＹｆーＹｃ）/ΔＹ又は前記二次光学系の拡大倍率を算出するステップと、
（ｋ）ステップｊで算出したピクセル当たりの寸法又は前記拡大倍率を記憶するステップと、
（ｌ）前記のピクセル当たりの寸法又は前記拡大倍率を用いて、前記基板の移動距離を算出し、前記基板のアライメントを行うステップと、
（ｍ）前記一次光学系から電子ビームを前記基板の表面に向けて照射するステップと、
（ｎ）前記基板の表面の情報を得た反射ビームを前記二次光学系により検出するステップと、
（ｏ）前記ステップｎで検出された前記反射ビームから前記基板の画像を取得するステップと、
（ｐ）前記ステップｏで取得した前記画像を用いて、前記基板の検査を行うステップと、
を備えることを特徴とする基板表面検査方法。
【請求項６】
請求項１〜５のうちの何れか一つに記載の方法を利用して、プロセス途中の又はプロセス終了後の基板の評価を行うことを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項７】
楕円や矩形等の２次元形状の電子ビームを基板に照射する一次光学系と前記基板から放出された反射ビームを処理する写像投影型の二次光学系とを有する電子光学系において前記基板の位置合わせを行うための基板位置合わせ装置であって、
光学顕微鏡と、
前記基板の被観察点が前記光学顕微鏡の視野内に位置するように前記基板を配置して、前記基板の観察位置を決定する装置と、
前記光学顕微鏡と前記電子光学系との位置関係に基づいて、前記基板の被観察点が前記電子光学系の検査視野位置に来るように、前記基板を移動させる装置と、
前記被観察点が前記検査視野内に位置するときの、前記電子光学系の検出倍率を測定する装置と、
測定された前記検出倍率を用いて、前記被観察点の位置ずれの距離を算出する装置と、
算出された前記距離に基づいて、前記基板の位置を補正する装置と、
を備えることを特徴とする基板位置合わせ装置。
【請求項８】
楕円や矩形等の２次元形状の電子ビームを基板に照射する一次光学系と前記基板から放出された反射ビームを処理する写像投影型の二次光学系とを有する電子光学系を用いて前記基板の表面の検査を行うための基板表面検査装置であって、
光学顕微鏡と、
前記基板の被観察点が前記光学顕微鏡の視野内に位置するように前記基板を配置して、前記基板の観察位置を決定する装置と、
前記光学顕微鏡と前記電子光学系との位置関係に基づいて、前記基板の被観察点が前記電子光学系の検査視野位置に来るように、前記基板を移動させる装置と、
前記被観察点が前記検査視野内に位置するときの、前記電子光学系の検出倍率を測定する装置と、
測定された前記検出倍率を用いて、前記被観察点の位置ずれの距離を算出する装置と、
算出された前記距離に基づいて、前記基板の位置を補正する装置と、
前記基板の位置が補正された後に前記一次光学系からの電子ビームによって照射された前記基板から放出された、前記基板の表面の情報を得た反射ビームを検出する装置と、
検出された前記反射ビームから前記基板の表面の画像を取得する装置と、
を備えてなり、取得された前記画像を用いて前記基板の表面の検査を行うことを特徴とする基板表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
本発明は、最小線幅が０．１μm以下のパターンを有するチップ等の試料の欠陥検査を、高いスループットで行う基板位置合わせ方法、基板表面検査方法、基板位置決め方法、これらの方法を使用して半導体デバイスの欠陥を検査し、製造する方法、基板位置合わせ装置及び基板表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
欠陥検査装置として電子線装置を使用してチップのパターンの欠陥検査を行う方法は知られており、このような欠陥検査装置には写像投影型及びマルチビーム型がある。写像投影型の欠陥検査装置は、長方形等の矩形ビームを試料に照射し、試料から放出された反射電子又は二次電子を写像投影光学系で拡大してタイム・ディレイ・インテグレーション検出器（以下ＴＤＩ検出器と呼ぶ）で検出する装置であり、また、マルチビーム型の欠陥検査装置は、一次光学系で複数の電子ビーム（マルチビーム）を形成して試料に照射し、試料から放出された反射電子又は二次電子を二次光学系でそれぞれの電子ビーム毎に検出器で検出する装置である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】米国特許第５、８９２、２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の欠陥検査装置においては、写像投影光学系の拡大率がしばしば変動するため、正確な欠陥検査を行うことができないという問題点があるばかりでなく、マルチビーム光学系の走査感度を正確に測定する必要性については、これまで注目されておらず、これについて開示した文献は見当たらない。
【０００５】
本発明はこうした課題を解決するために提案されたものであって、本発明の第１の目的は、写像投影型の欠陥検査装置において矩形ビームを使用する場合の倍率の測定を行った後にアライメントを行う基板位置合わせ方法及び基板位置合わせ装置を提供することであり、本発明の第２の目的は、マルチビーム型の欠陥検査装置においてマルチビームを使用する場合の走査感度の測定を行った後にアライメントを行う基板位置決め方法を提供することである。本発明の第３の目的は、こうした基板位置合わせ方法を用いて基板の欠陥検査を行う基板表面検査方法及び基板表面検査装置を提供することであり、本発明の第４の目的は、こうした基板位置合わせ方法、基板表面検査方法又は基板位置決め方法を用いてプロセス途中の又はプロセス終了後の試料を評価する半導体デバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、
チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検査する基板表面検査におけるチップの位置合わせ方法であって、
前記チップが被検査視野内に位置するように前記基板を配置するステップと、
前記チップが前記被検査視野内に位置するときの検出倍率を測定するステップと、
測定された前記検出倍率に基づいて、前記チップの位置ずれの距離を算出するステップと、
算出された位置ずれに基づいて、前記チップの位置を補正するステップと、
を含むことを特徴とする、チップの位置合わせ方法、
を提供する。
【０００７】
請求項２の発明は、
チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検査する基板表面検査方法であって、
前記チップが被検査視野内に位置するように前記基板を配置するステップと、
前記チップが前記被検査視野内に位置するときの検出倍率を測定するステップと、
測定された前記検出倍率に基づいて、前記チップの位置ずれの距離を算出するステップと、
算出された前記距離に基づいて、前記チップの位置を補正するステップと、
前記チップの位置が補正された前記基板の表面に向けて前記ビームを照射するステップと、
前記基板の表面の情報を得た反射ビームを検出するステップと、
検出された前記反射ビームから前記基板の表面の画像を取得するステップと、
取得された前記画像を用いて前記基板の検査を行うステップと、
を含むことを特徴とする基板表面検査方法、
を提供する。
【０００８】
請求項３は、検出倍率を測定する前記ステップが、前記基板の位置を表すｘ座標、ｙ座標及びｚ座標のうちの任意の２つを同時に取得するステップを含むことを特徴とする。
請求項４は、
チップが形成された試料の表面を検査する試料表面検査におけるチップの位置合わせ方法であって、
（ａ）試料の１コーナーのダイシングライン若しくは試料上の特徴的なパターンが欠陥検査装置の光学系の視野内に入るように、ステージを移動するステップと、
（ｂ）前記試料上の特徴的なパターンにビームを照射し、試料からの反射電子或いは二次電子を検出器で検出し、二次元画像を得るステップと、
（ｃ）前記ステップｂで二次元画像を得たときのステージの座標（Ｘｃ、Ｙｃ）を記憶するステップと、
（ｄ）前記視野内で、ステージを一定の距離だけ移動して、前記特徴的なパターンを移動させるステップと、
（ｅ）前記ステップｂと同じ操作を行い、前記移動した位置での前記特徴的なパターンの二次元画像を得るステップと、
（ｆ）前記ステップｅで画像を得たときのステージの座標（Ｘｆ、Ｙｆ）を記憶するステップと、
（ｇ）前記ステップｂで得た画像の一部と前記ステップｅで得た画像とをパターンマッチングして、２つの画像のＸ方向又はＹ方向の位置のずれ（ΔＸピクセル、ΔＹピクセル）を算出するステップと、
（ｈ）前記ｃステップで記憶した座標（Ｘｃ、Ｙｃ）と前記ステップｆで記憶した座標（Ｘｆ、Ｙｆ）との差、（ＸｆーＸｃ）又は（ＹｆーＹｃ）を算出するステップと、
（ｉ）ピクセル当たりの寸法、（ＸｆーＸｃ）/ΔＸ又は（ＹｆーＹｃ）/ΔＹ又は写像光学系の拡大率を算出するステップと、
（ｊ）ステップｉで算出したピクセル当たりの寸法又は前記写像光学系の拡大率をメモリに格納するステップと、
（ｋ）該ピクセル当たりの寸法を用いて、ステージの移動距離を算出し、アライメントを行うステップと、
を備えることを特徴とする位置決め方法、
を提供する。
【０００９】
請求項５は、前記ステップｂのビームは一軸方向に長軸を有した形状であり、他軸方向に偏向器で視野内を走査し、前記走査に同期して二次光学系の光学パラメータを変化させることを特徴とする。
【００１０】
請求項６は、
チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検査する基板表面検査方法であって、
（ａ）前記基板をステージ上に載置するステップと、
（ｂ）試料の１コーナーのダイシングライン若しくは試料上の特徴的なパターンが欠陥検査装置の光学系の視野内に入るように、ステージを移動するステップと、
（ｃ）前記試料上の特徴的なパターンにビームを照射し、試料からの反射電子或いは二次電子を検出器で検出し、二次元画像を得るステップと、
（ｄ）前記ステップｃで二次元画像を得たときのステージの座標（Ｘｃ、Ｙｃ）を記憶するステップと、
（ｅ）前記視野内で、ステージを一定の距離だけ移動して、前記特徴的なパターンを移動させるステップと、
（ｆ）前記ステップｃと同じ操作を行い、前記移動した位置での前記特徴的なパターンの二次元画像を得るステップと、
（ｇ）前記ステップｅで画像を得たときのステージの座標（Ｘｆ、Ｙｆ）を記憶するステップと、
（ｈ）前記ステップｂで得た画像の一部と前記ステップｅで得た画像とをパターンマッチングして、２つの画像のＸ方向又はＹ方向の位置のずれ（ΔＸピクセル、ΔＹピクセル）を算出するステップと、
（ｉ）前記ｃステップで記憶した座標（Ｘｃ、Ｙｃ）と前記ステップｆで記憶した座標（Ｘｆ、Ｙｆ）との差、（ＸｆーＸｃ）又は（ＹｆーＹｃ）を算出するステップと、
（ｊ）ピクセル当たりの寸法、（ＸｆーＸｃ）/ΔＸ又は（ＹｆーＹｃ）/ΔＹ又は写像光学系の拡大率を算出するステップと、
（ｋ）ステップｉで算出したピクセル当たりの寸法又は前記写像光学系の拡大率をメモリに格納するステップと、
（ｌ）該ピクセル当たりの寸法を用いて、ステージの移動距離を算出し、アライメントを行うステップと、
（ｍ）前記ビームを前記基板の表面に向けて照射するステップと、
（ｎ）前記基板の情報を得た反射ビームを検出するステップと、
（ｏ）検出された前記反射ビームから前記基板の画像を取得するステップと、
（ｐ）取得した前記画像を用いて、前記基板の検査を行うステップと、
を備えることを特徴とする基板表面検査方法、
を提供する。
【００１１】
請求項７は、請求項１〜６の発明に係る方法を利用して、プロセス途中の又はプロセス終了後のウェーハの評価を行うことを特徴とする半導体デバイス製造方法を提供する。
請求項８は、
チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検査する基板表面検査装置において、前記チップの位置合わせのために、
前記チップが被検査視野内に位置するように前記基板を配置する装置と、
前記チップが前記被検査視野内に位置するときの検出倍率を測定する測定装置と、
測定された前記検出倍率に基づいて、前記チップの位置ずれの距離を算出する算出装置と、
算出された位置ずれに基づいて、前記チップの位置を補正する補正装置と、
を備えることを特徴とする基板表面検査装置、
を提供する。
【００１２】
請求項９は、
チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検査する基板表面検査装置であって、前記チップが被検査視野内に位置するように前記基板を配置するために、
前記チップが前記被検査視野内に位置するときの検出倍率を測定する測定装置と、
測定された前記検出倍率に基づいて、前記チップの位置ずれの距離を算出する算出装置と、
算出された前記距離に基づいて、前記チップの位置を補正する補正装置と、
前記チップの位置が補正された後に前記ビームによって照射された前記基板から放出された、前記基板の表面の情報を得た反射ビームを検出する検出装置と、
検出された前記反射ビームから前記基板の表面の画像を取得する画像取得装置と、
を備えてなり、取得された前記画像を用いて前記基板の検査を行うことを特徴とする基板表面検査装置、
を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る位置合わせ方法及び該位置合わせ方法を用いたウェーハ検査方法について説明する。まず、図１〜図５を参照して、本発明に係る前記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ェーハを検査対象として検査する半導体検査装置の全体の構成を説明する。
【００１４】
図１及び図２において、半導体検査装置１は、
複数枚のウェーハ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ーハウジング４０、
ウェーハ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ー６０、
真空ハウジングに取り付けられた電子光学装置７０
を備え、それらは図１及び図２に示すような位置関係で配置されている。
【００１５】
半導体検査装置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、ウェーハ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上でのウェーハ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）のウェーハ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ェーハＷは、検査を受けるべきウェーハであり、そのような検査は半導体製造工程中でウェー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ェー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ェーハが、カセットｃに収納される。カセットｃ内に収容されるウェーハ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、任意の位置のウェーハ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ェーハＷの粗位置決めを行うプリアライナー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ェーハ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のウェー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ー２５は、ウェーハＷに形成されたオリエンテーションフラット（円形のウェー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）やウェーハ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に関するウェーハ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。プリアライナー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。プリアライナー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ェーハ出し入れ用の出入り口３２５が形成されている。
【００２６】
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。
【００２７】
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間でウェーハ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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
第１のローディングチャンバ４１内には、複数、例えば２枚のウェーハＷを上下に隔てて水平の状態で支持するウェーハラック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、ウェーハ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ェーハ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。
【００３１】
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。
【００３２】
なお、電子線を使用する本発明の半導体検査装置において、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にウェーハ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。
【００３３】
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のウェーハ載置面５５１上にはウェーハＷが解放可能に保持される。ホルダ５５は、ウェーハ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。
【００３４】
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に保持されたウェーハ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、更にウェーハ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。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。
【００３５】
なお、ウェーハＷのＺ方向の位置決めは、例えば、ホルダ５５上の載置面５５１の位置をＺ方向に微調整可能にすることによって行い得る。これは、載置面５５１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、その位置を図示しないフィードバック回路によって制御したり、それと共に或いはそれに代えてウェーハのノッチ或いはオリフラの位置を測定してウェーハＷ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などにより回転させて制御することによって行い得る。なお、電子ビームに対するウェーハ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。
【００３６】
ローダー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ェーハ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。
【００３７】
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内に収容されたウェーハ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、プリアライナー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に保持されたウェーハＷをプリアライナー２５に載せる。こうしてプリアライナー２５によってウェーハＷの向きを微調整した後、アーム６１２はプリアライナー２５からウェーハ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内のウェーハ受け４７にウェーハＷを受け渡す。
【００３８】
なお、アームによって機械的にウェーハＷを把持する場合には、ウェーハ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、ウェーハ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。
【００３９】
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、ウェーハＷの搬送をウェーハラック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。
【００４０】
ローダー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ェーハ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、ウェーハ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、ウェーハＷのウェーハラック４７への載置及びウェーハラック４７からの取り出し、及び、ウェーハ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、大型のウェーハＷ、例えば直径３０ｃｍのウェーハの移動をスムーズに行うことができる。
【００４１】
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までへのウェーハ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。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。
【００４２】
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内のウェーハＷのうちの１枚を受け取る。アーム６１２によるウェーハ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ェーハＷをプリアライナー２５の上に載せ、プリアライナー２５によってウェーハＷの回転方向の向き、すなわち、ウェー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。
【００４３】
こうしてウェーハ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ー２５からウェーハ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の内部へ伸びてウェーハＷをウェーハラック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を開いてウェーハラック４７にウェーハ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。
【００４４】
第１の搬送ユニット６１によるウェーハ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ェーハ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。
【００４５】
ウェーハＷが第１のローディングチャンバ４１内のウェーハラック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。
【００４６】
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内に伸びてウェーハ受け４７から１枚のウェーハ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。ウェーハ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。
【００４７】
なお、シャッタ装置４６が開く前に、アーム６３２は予めウェーハラック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。
【００４８】
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はローダーハウジング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内へ伸びてウェーハ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上にウェーハＷを載置する。ウェーハ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。
【００４９】
ステージ装置５０には、ウェーハ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へウェーハ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、ウェーハＷをステージ装置５０上に搬送する際、ウェーハＷに印加するバイアス電位をオフにしておいてもよい。
【００５０】
バイアス電位を制御する場合には、ウェー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、ステージの上にウェー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。
【００５１】
図５に、ウェーハ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、ウェーハＷから放出される二次電子情報（二次電子発生率）が、ウェーハＷの電位に依存すると言う事実に基づいて、ウェーハ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ーを減速し、ウェーハＷを１００〜５００ｅＶ程度の照射電子エネルギーで書写するための用途も果たす。
【００５２】
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ー８３３と、モニター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、検査対象であるウェー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。
【００５３】
ウェーハ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、ウェーハ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。
【００５４】
以上は、カセットｃ内のウェーハ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ェーハ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、ウェーハラック４７に複数のウェーハを載置しておくよう、第２の搬送ユニット６３でウェーハラック４７とステージ装置５０との間でウェー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とウェーハラック４７との間でウェーハ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。
【００５５】
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ェーハＷに電子線を照射して走査することによりウェーハ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ェーハ表面の情報とするが、ウェーハの材料、照射電子のエネルギ等の条件によってウェーハ表面が帯電する、つまりチャージアップすることがある。更に、ウェーハ表面でも、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。ウェー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。検査するウェーハ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。このウェーハ表面のチャージアップは、予め検出対象であるウェー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。
【００５６】
図６は、図１の半導体検査装置１における電子光学装置７０の構成を概略的に示しており、この電子光学装置７０を用いて本発明に係るウェーハ位置合わせ方法及び該方法を用いた欠陥検査方法が実施される。以下、図６〜図１２を参照して、本発明に係るウェーハ位置合わせ方法及び該方法を用いた欠陥検査方法の実施の形態を説明する。
【００５７】
図６において、電子光学装置７０は写像投影型であり、電子銃から放出された電子ビームを楕円形又は矩形（例えば、長方形）に成形し、成形された電子ビームを検査されるべきチップ等のウェーハＷの表面上に照射する一次光学系７０１と、ウェーハＷから放出された二次電子或いは反射電子を一次光学系７０１の光軸Ａとは異なる光軸Ｂに沿って導く二次光学系７０２と、二次光学系７０２から二次電子や反射電子を受け取ってウェーハＷの光学的像を形成し、該光学的像を電気信号に変換する検出系７０３とを備えている。
【００５８】
一次光学系７０１は、熱電子放出カソード（ＬａＢ6カソード）を有していて電子ビームを放出する電子銃７０１１と、電子ビームを集束するレンズ７０１２、７０１３と、集束された電子ビームを所定の断面形状の電子ビームに成形する成形開口７０１４と、偏向器７０１５、７０１６とを備え、それらは、図６に示すように、ウェーハＷの表面に垂直な方向に対し一定の角度を有する光軸Ａに沿って、電子銃７０１１を最上部にして順に配置されている。一次光学系７０１は更に、電界と磁界とが直交する場により電子ビームをウェーハＷに垂直な方向へ偏向すると共に試料から発生された二次電子又は反射電子を分離するためのＥ×Ｂ分離器７０１７と、二つのダブレットタイプの対物レンズ７０１８、７０１９とを備え、これらは試料の表面に垂直な方向に沿って順に配置されている。
【００５９】
二次光学系７０２は、Ｅ×Ｂ分離器７０１７で分離されたウェーハＷからの二次電子又は反射電子をウェーハＷに垂直な光軸Ｂに沿って検出系７０３へ導くものであり、二次電子又は反射電子を拡大するダブレットタイプのレンズ７０２１と、拡大レンズ７０２２、７０２３と、偏向器７０２４、７０２５とを備えている。
【００６０】
検出系７０３は、ＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート）７０３１と、下面にシンチレータが塗布されていて二次電子又は反射電子を光の像に変換するＦＯＰ（ファイバー・オプティカル・プレート）７０３２と、光学レンズ７０３３と、ＴＤＩ検出器７０３４とを備えている。なお、図６において、符号７０３５はＭＣＰ７０３１の前面の電界を一様にするメッシュであり、符号７０３６及び７０３７はそれぞれ、ＭＣＰ７０３１とＦＯＰ７０３２との間の電界を一様にするメッシュである。検出系７０３の各構成要素の構成とその動作は公知であり、それらについての詳細説明はここでは省略する。
【００６１】
上記構成の電子光学装置７０において、電子銃７０１１から放出された電子ビームは、レンズ７０１２、７０１３で集束され、成形開口７０１４に一様に照射される。成形開口７０１４は、電子銃７０１１からの電子ビームの光軸Ａに垂直な断面形状が矩形（例えば長方形）になるように、且つ、図７の（ａ）に示すＹ方向に５１２ピクセル、Ｘ方向に２０４８ピクセルを有する視野Ｖ内で照度強度が一定になるように成形する。
【００６２】
矩形に成形された電子ビームは、偏向器７０１４を通過し、Ｅ×Ｂ分離器７０１７によりウェーハＷの表面に垂直な方向に偏向され、対物レンズ７０１８、７０１９によりウェーハＷ上の視野Ｖを照射する。矩形の電子ビームの照射によってウェーハＷから放出された二次電子又は反射電子は、対物レンズ７０１９、７０１８で集束されてＥ×Ｂ分離器７０１７の偏向主面に結像されて拡大像を形成する。結像された二次電子又は反射電子はダブレットレンズ７０２１と、拡大レンズ７０２２、７０２３で順に拡大されて検出系７０３に入射される。検出系７０３に入射した二次電子又は反射電子はＭＣＰ７０３１に結像されて増幅され、シンチレータで光の信号に変換されてウェーハＷの画像を形成する。この画像はＦＯＰ７０３２を介して伝達されて光学レンズ７０３３で縮小され、ＴＤＩ検出器７０３４により二次元画像として検出される。
【００６３】
既に図１に示す半導体検査装置１についての説明でも言及したとおり、半導体検査装置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を用いてウェーハ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、ウェーハ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によるウェーハ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ェーハ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ェーハＷを検査するのは、ウェーハＷのパターンの検査を自動的に行うためには、電子線を用いたウェーハＷのパターンを観察してウェーハ・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。
【００６４】
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。ウェーハ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ェー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で広視野でウェーハＷを視認してウェーハ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。
【００６５】
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、ウェーハ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。
【００６６】
このようにして、電子光学系により高倍率でウェーハ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ェーハＷの回転方向のずれ、すなわち、電子光学系の光軸Ｏ3−Ｏ3に対するウェーハ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、ウェーハＷに設けられた検査マークのデータ又はウェーハ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ェーハＷのアライメントを行う。
【００６７】
次に、図６に示す写像投影型の電子光学装置７０における二次光学系７０２の拡大倍率の測定方法を説明する。拡大倍率を測定するための第１の方法はファラデーカップを利用するもので、ウェーハＷを載置するステージ装置５０一隅に配置されたファラデーカップの大きさＲが既知の穴を電子ビームで走査したときの画像がｒピクセルに相当するとき、拡大倍率はＲ／ｒとして求まる。
【００６８】
拡大倍率を測定する他の方法はレーザー干渉計を用いてステージの移動距離の実寸法を測定する方法であり、次のａ〜ｌの手順で実施される。なお、図１のテーブル５２、５３、５４及びホルダ５５を含む装置をステージと呼ぶことにする。
【００６９】
（ａ）ウェーハＷのコーナーのダイシングライン若しくはウェーハＷの特徴的なパターン（例えば、Ｌ字若しくは十字パターン等）Ｒが電子光学系の視野Ｖ内に入るように、ステージを移動する（図７（ａ））。
【００７０】
（ｂ）ウェーハＷ上の特徴的なパターンＲに矩形ビーム（本例では長方形のビーム）を照射し、ウェーハＷからの反射電子或いは二次電子を検出して二次元画像を得る。
（ｃ）上記手順ｂで二次元画像を得た時点のステージの座標（Ｘｃ、Ｙｃ）をレーザー干渉計で読み取って記憶する。
【００７１】
（ｄ）ステージを視野Ｖ内で一定の距離だけＸ方向に移動して、ウェーハＷ上の特徴的なパターンＲを移動させ（図７（ｂ））、上述の二次元画像を得られた特徴的なパターンＲが視野Ｖの端部で観察されるようにする。
【００７２】
（ｅ）ステージを移動させた位置で手順ｂと同じ操作を行い、移動した位置での特徴的なパターンＲの二次元画像を得る。
（ｆ）手順ｅで画像を得た時点でのステージの座標（Ｘｆ、Ｙｆ）をレーザ干渉計で読み取って記憶する。
【００７３】
（ｇ）上記手順ｂの位置で得た二次元画像の一部と、上記手順ｅの位置で得た二次元画像とをパターンマッチングして、２つの画像のＸ方向又はＹ方向の位置のずれ（ΔＸピクセル、ΔＹピクセル）を算出する。
【００７４】
（ｈ）更に、上記手順ｃで記憶した座標（Ｘｃ、Ｙｃ）と手順ｆで記憶した座標（Ｘｆ、Ｙｆ）との差、（Ｘｆ−Ｘｃ）ｎｍ又は（Ｙｆ−Ｙｃ）ｎｍを算出する。
（ｉ）上記算出された数値から、ピクセル当たりの寸法、（Ｘｆ−Ｘｃ）/ΔＸ（ｎｍ／ピクセル）又は（Ｙｆ−Ｙｃ）/ΔＹ（ｎｍ／ピクセル）を算出する。このピクセル当たりの寸法が拡大倍率である。
【００７５】
（ｊ）上記手順ｉで算出したピクセル当たりの寸法をメモリに格納する。
（ｋ）ウェーハＷの表面内の少なくとも２個所のパターンについて、それぞれ上記手順ａからｊまでの操作を行い、それぞれの取得された二次元画像間のパターンマッチングによって拡大倍率を求める。
【００７６】
（ｌ）求めた拡大倍率を用いて、パターンの並び、ステージ座標の回転、パターン座標、パターン間の距離及び電子光学系視野との関係をピクセル単位及び実寸法単位で明らかにしてアライメントを行い、ウェーハＷのＸ軸及びＹ軸方向と電子ビームの走査方向とを一致させる。
【００７７】
以下、具体的なアライメントの方法を例を挙げて説明する。上記のａ〜ｌの手順でアライメントを行った後に、以下のｍ〜ｑの手順でウェーハＷの欠陥検査が行われる。
（ｍ）ステージの連続移動及び／又は電子ビームの走査とを組み合わせてウェーハＷの被検査面を電子ビームで走査し、ウェーハＷから発せられた二次電子又は反射電子からウェーハＷの被検査面のパターンの二次元画像を得る。
【００７８】
（ｎ）上記手順ｍで得た二次元画像を所定の領域分（セル領域単位）に分割してメモリに記憶する。
（ｏ）上記手順ｍ及び手順ｎの操作を繰り返す。
【００７９】
（ｐ）上記所定の領域分に分割して記憶された二次元画像から、ウェーハＷの被検査面の同一のチップ内の異なる個所で、同じパターンがあると予測される領域（セル）同士の二次元画像を比較（セル対セル検査）して、欠陥候補を算出する。
【００８０】
（ｑ）試料面の異なるチップにおいて同じパターンがあると予測される領域と操作ｐで取得された何れかの二次元画像とを比較（チップ対チップ検査）し、上記欠陥候補から欠陥を判断する。
【００８１】
前記手順ｌ〜ｐにおいて、上記手順ｊでメモリに格納されたピクセル当たりの寸法を参照して画像比較による欠陥検出結果を導き出す。
ここで、図９の（ａ）及び（ｂ）を用いて、上記手順ｍにおけるウェーハ表面の走査について説明する。一回のステージ連続移動で画像取得を行うウェーハＷの領域をストライプＳＴと呼ぶとすると、ウェーハＷの被検査面を走査する方法には、図９の（ａ）に示すように、矩形の電子ビームの長辺とストライプＳＴの幅とが等しくなるよう（例えば、ストライプＳＴのＸ方向に電子ビームの長辺を合わせて）ステージをＹ方向に連続移動させながら被検査面のパターンの二次元画像を得る方法と、図９の（ｂ）に示すように、電子ビームの長辺をステージの連続移動の方向（Ｙ方向）に一致させ、ストライプＳＴを偏向器７０１５、７０１６でＸ方向に走査することにより二次元画像を得る方法とがある。後者の方法では、電子ビームの断面積を小さくできる分だけビーム電流密度を大きくでき、信号のＳ／Ｎ比を大きくすることができる。更に、電子ビームの走査に同期して、レンズの励起条件等の二次光学系の光学パラメータを変化させることにより、偏向器によって二次電子又は反射電子の軌道を光軸Ｂの近傍に向けるよう制御して収差を低減することができる。
【００８２】
次に、本発明に係る位置合わせ方法及び該方法を用いる欠陥検査方法を実施することができる半導体検査装置におけるマルチビーム型の電子光学装置７０´について説明する。図１０の（ａ）はこのマルチビーム型の電子光学装置７０´の構成を概略的に示しており、図１０の（ｂ）は該装置で使用されるマルチ開口の平面図である。
【００８３】
図１０の（ａ）において、マルチビーム型の電子光学装置７０´は、一次光学系８１１０と、二次光学系８１３０と、検出系８１４０とを備えている。一次光学系８１１０は、電子ビームをウェーハＷ上のチップ等のパターン上に照射する光学系で、電子ビームを放出する電子銃８１１１と、複数の小孔が二次元的に配列されて形成されていて電子銃８１１１から放出された電子ビームを複数の電子ビーム（マルチビーム）に分けるマルチ開口板８１１２と、複数の電子ビームを集束する静電レンズ８１１３と、ＮＡ開口を画成するＮＡ開口部材８１１４と、ＮＡ開口部材８１１４を通過した電子ビームを縮小する静電レンズ８１１５と、静電偏向器８１１６と、Ｅ×Ｂ分離器８１１７と、第１の静電対物レンズ８１１８と、偏向器８１１９、８１２０と、第２の静電対物レンズ８１２１とを備えている。これらの要素は、図１０の（ａ）に示すように、電子銃８１１１を最上部にして順に、電子銃８１１１から放出される電子ビームの光軸ＰがウェーハＷの表面に垂直になるように配置されている。
【００８４】
図１０の（ｂ）に示すように、マルチ開口板８１１２には、Ｙ方向の間隔が互いに等しくなるように複数の小孔が一直線状に形成されており、これにより、マルチ開口板８１１２は複数の電子ビームの相互の最小間隔が二次光学系の分解能以上の距離に保たれるよう生成する。
【００８５】
二次光学系８１３０は、Ｅ×Ｂ分離器８１１７の近くで光軸Ｐに対して所定の角度を成す光軸Ｑに沿って配置された静電拡大レンズ８１３１と偏向器８１３２とを備え、Ｅ×Ｂ分離器８１１７を通過した二次電子又は反射電子を検出系８１４０へ導く。
【００８６】
検出系８１４０はマルチ開口板８１１２の各小孔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）８１４１と、マルチアノード８１４２と、抵抗８１４３と、Ａ／Ｄコンバータを含む画像形成回路８１４４と、メモリ８１４５を備えている。図１１に示すように、マルチアノード８１４２は細長い構造であって、ＭＣＰ８１４１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。各マルチアノード８１４２の一端部８１４２ａはセラミックスの基板８１４２ｂに固定され、リード線８１４２ｃで抵抗８１４３と画像形成回路８１４４とに接続されている。
【００８７】
上記のように構成されたマルチビーム型の電子光学装置７０´の動作について説明する。単一の電子銃８１１１から放出された電子線はマルチ開口板８１１２を照射する。電子線はマルチ開口板８１１２に形成された複数の小孔を通過して複数の電子ビーム（マルチビーム）Ｍにされる。これら複数の電子ビームは、静電レンズ８１１３で集束され、ＮＡ開口８１１４でクロスオーバーを形成する。クロスオーバーした電子ビームは静電レンズ８１１５、第１の静電対物レンズ８１１８及び第２の静電対物レンズ８１２０により縮小され、試料上に０．１ないし０．０５μｍの複数の電子ビームが照射される。この場合、各電子ビームは、Ｅ×Ｂ分離器８１１７で僅かに偏向され、第１の静電対物レンズ８１１８でレンズ中心を通るように偏向され、偏向器８１１９で偏向されて符号Ｌ１で示された軌道を取る。静電偏向器８１１９、８１２０は電子ビームを同時にＸ方向に走査する。
【００８８】
ウェーハＷから放出された二次電子又は反射電子は符号Ｌ２で表された軌道を取り、Ｅ×Ｂ分離器８１１７で偏向されて二次光学系８１３０に入射され、光軸Ｑに沿って進む。この場合、二次電子群は電子ビーム毎に集束され、第２の静電対物レンズ８１２１及び第１の静電対物レンズ８１１８で拡大された後、Ｅ×Ｂ分離器８１１７で偏向されて二次光学系８１３０に入射され、静電レンズ８１３１により、各電子ビームの間隔がＭＣＰ８１４１の背後に配置されているマルチアノード８１４２の間隔と一致するように拡大率が調整される。更に、一次電子ビームをウェーハＷ上で走査することと同期して、偏向器８１３２により、常にマルチアノード８１４２の前面に結像するように補正が行われる。マルチアノード８１４２で吸収された二次電子群は抵抗８１４３で電圧信号に変換され、画像形成回路８１４４で増幅されてＡ／Ｄ変換されて二次元画像が形成され、その二次元画像がメモリ８１４５に格納される。
【００８９】
マルチビーム型の電子光学装置７０´においては、走査感度を測定して調整することができる。以下、この手順を図１２を参照して説明する。
（ａ）まず、ウェーハＷの１つのコーナーのダイシングライン若しくはウェーハＷ上の特徴的なパターンが電子光学装置７０´の電子光学系の視野８２００内に入るように、ステージを移動する。図１２の（ａ）に示すように、電子光学系の視野８２００は、この実施の形態の場合、Ｘ方向が２０４８ピクセルでＹ方向が５０ピクセルの範囲である。複数の電子ビームＭ（例えば５個の電子ビーム）は、視野８２００内で、上述のように一次光学系の光軸Ｐを中心とする円（図１０の（ｂ）に一点鎖線で示す）内に配置され、それらの電子ビームのＹ方向への投影した相互間隔は等しくなっている。各電子ビームは、符号８２０１又は８２０２で示された２０４８ピクセル×１０ピクセルの小視野を走査することができる。ウェーハＷには、Ｘ方向のパターン位置とＹ方向のパターン位置とを指定することができるポイント８２０３を有する特徴的なパターン８２０４が設けられており、この特徴的なパターン８２０４が視野８２００内に存在するようにステージを移動させる。
【００９０】
（ｂ）ウェーハＷ上の特徴的なパターン８２０４に複数の電子ビームを照射し、ウェーハＷからの二次電子又は反射電子を検出し、二次元画像を得る。
（ｃ）手順ｂで二次元画像を得た時刻でのステージの座標（Ｘｃ、Ｙｃ）をメモリに記憶する。
【００９１】
（ｄ）一つの電子ビームが分担する小視野８２０１、８２０２から特徴的なパターン８２０４が外れない程度にステージをＸ方向及びＹ方向に移動する（図１２の（ｂ））。
（ｅ）移動した位置で特徴的なパターンの二次元画像を取得し、その画像を得た時刻でのステージの座標（Ｘｅ、Ｙｅ）を記憶する。
【００９２】
（ｆ）手順ｂで得た二次元画像及び手順ｅで得た二次元画像のうち、特徴的なパターン８２０４を含む二次元画像部分についてパターンマッチングを行い、２つの画像のＸ方向又はＹ方向の位置のずれ（ΔＸピクセル、ΔＹピクセル）を算出する。
【００９３】
（ｇ）手順ｃで記憶した座標（Ｘｃ、Ｙｃ）と手順ｅで記憶した座標（Ｘｅ、Ｙｅ）との差、（Ｘｅ−Ｘｃ）ｎｍ及び（Ｙｅ−Ｙｃ）ｎｍを算出する。
（ｈ）Ｘ方向の走査感度（Ｘｅ−Ｘｃ）/ΔＸ（ｎｍ／ピクセル）及びＹ方向の走査感度（Ｙｅ−Ｙｃ）/ΔＹ（ｎｍ／ピクセル）を算出する。なお、走査感度とは、表示された画像の１ピクセルがウェーハＷにおいてはどれだけの長さになるかを示す値である。
【００９４】
（ｉ）手順ｈで算出した走査感度をメモリに格納する。この走査感度はこの後に行われるアライメントで必要な数値である。すなわち、アライメントを行ってウェーハＷの位置ずれを解消するには、表示された位置ずれを表すピクセル距離を走査感度を用いてウェーハＷ上での実際の距離へ変換することが必要である。
【００９５】
上記の手順ａ〜ｉで走査感度を決定した後、以下の手順でウェーハＷの欠陥検査が行われる。
（ｊ）ウェーハＷの被検査面内の少なくとも２個所で、それぞれ手順ａ〜ｅの操作を行い、取得した画像にパターンマッチングを行って、ステージ座標、パターン座標及び電子光学系視野の関係を見当合わせする。この時、走査感度の正確な値が使用される。こうしてアライメントを行った後に欠陥検査を行う。
【００９６】
（ｋ）ステージを一軸方向に連続移動させながら、電子ビームを他軸方向に走査させ、ウェーハＷの被検査面のパターンの二次元画像を得る。
（ｌ）手順ｋで得た二次元画像を所定の領域分に分割して記憶する。
【００９７】
（ｍ）手順ｋ及び手順ｌの操作を繰り返す。
（ｎ）上記所定の領域分に分割して記憶された二次元画像から、被検査面の同一のチップ内で同じパターンがあると予測される領域同士の二次元画像を比較して、欠陥候補を算出する。
【００９８】
（ｏ）被検査面の異なるチップにおいて同じパターンがあると予測される領域とステップｎで取得された何れかの二次元画像とを比較し、上記欠陥候補から欠陥を判断する。
上記手順ｊ〜ｎにおいて、手順ｉでメモリに格納された走査感度を参照することにより画像比較を行う。
【００９９】
ここで、ウェーハの検査工程における検査手順について図１３を用いて説明する。一般に電子線を用いた半導体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。
【０１００】
検査されるウェー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１３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１３０１）。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。次にウェーハの種類（どの工程後か、ウェーハのサイズは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１３０２）、以下、検査場所の指定、電子光学系の設定（ステップ１３０３）、検査条件の設定（ステップ１３０４）等を行なった後、画像取得を行ないながら通常はリアルタイムで欠陥検査を行なう。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、メモリへ記憶を行なう。
【０１０１】
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（低エネルギー）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（エネルギー）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ェー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、ウェー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。
【０１０２】
検査の基本的流れを図１４に示す。まずアライメント動作１４０１を含んだウエハ搬送の後、検査に関係する条件等を設定したレシピを作成する（１４０２）。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しても構わない。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構わない。図１４の経路１４０３はこの様に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事を示している。以下、図１４において、検査動作１４０４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（１４０５）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。
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
以下、図１４のフローについて、さらに詳細を述べる。
【０１０５】
（１）レシピ作成１４０２
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。
【０１０６】
この中で、検査対象ダイの設定は、図１５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１５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。
【０１０７】
また、ダイ内部の検査領域の設定は、図１６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１６の例では、実線で指した領域１６０１と破線で指した領域１６０２を設定している。
【０１０８】
領域１６０１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１６０２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。
【０１０９】
（２）検査動作１４０４
検査は、被検査ウエハに対して図１７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。
【０１１０】
走査方向及びシーケンスを、模式的に図１８の（Ａ）、（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１９は、検査ダイ１９０１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。
【０１１１】
本装置で行う検査のアルゴリズムは、大別して
１．アレイ検査（Cell検査）
２．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。
【０１１２】
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）CADデータ比較法（CadData-AnyDie検査）。
【０１１３】
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）CAD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、CADデータ比較法おいてはCAD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。
【０１１４】
（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。
【０１１５】
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ヶの構造周期単位であれば、ｎヶの構造周期単位同時に比較できる。
【０１１６】
参照画像の生成方法の一例を図２０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２０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２０において周期ｔ1〜ｔ6は容易に認識できる。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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
（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。
【０１１９】
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。
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２１と図２２に示す、画像処理装置のメモリ２２０１とメモリ２２０２がカメラ２２０３からの経路２２０４１に接続するようスイッチ２２０５、スイッチ２２０６を設定した状況で、以下のステップａ）〜ｉ）を有する。
【０１２０】
ａ）走査方向Sに従いダイ画像１（図２１）を経路２２０４１からメモリ２２０１１に格納するステップ。
ｂ）ダイ画像２を経路２２０４１からメモリ２２０２に格納するステップ。
【０１２１】
ｃ）上記ｂ）と同時に経路２２０４２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２２０１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。
【０１２２】
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２２０４１からメモリ２２０１に格納するステップ。
ｆ）上記ｅ）と同時に経路２２０４２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２２０２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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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２２及び図２３を参照しながら説明する。
【０１２６】
ａ）オペレータが基準ダイを、被検査ウエーハのダイより選択、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２２０１もしくはメモリ２２０２の少なくとも一方がカメラ２２０３からの経路２２０４１に接続するようにスイッチ２２０５、スイッチ２２０６を設定するステップ。
【０１２７】
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２２０１とメモリ２２０２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２２０７からの経路２２０８に接続するようにスイッチ２２０５、スイッチ２２０６を設定するステップ。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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、Die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。
【０１３０】
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２４で示すように、基準ダイの走査位置と被検査ダイの同じ部分をウエー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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
Ｃ．CADデータ比較法（CadData-AnyDie検査）
図２５に示した半導体製造工程において、CADによる半導体パターン設計工程の出力であるCAD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。
【０１３４】
このCAD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、CAD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。
【０１３５】
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、
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、
のうちの少なくとも１つの機能を付加してもよい。
【０１３６】
図２２において、CAD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２２０９でCAD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２２０７に保存するステップ、
ｂ）画像処理装置のメモリ２２０１もしくはメモリ２２０２の少なくとも一方がメモリ２２０７からの経路２２０４１に接続するようにスイッチ２２０５、スイッチ２２０６を設定するステップ、
ｃ）メモリ２２０７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、Die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２４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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
（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２６に示す。まずアライメント動作を含んだウエーハ搬送（ステップ２６０１）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２６０２）。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２６０３）。この後、ウェーハが排出される（ステップ２６０４）。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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
ａ）図２７の位置選択スイッチ２７０１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、スキップ出来る）、
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。
【０１４２】
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、ウエー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。
【０１４３】
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２７のマニュアルスイッチ２７０３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２７０２で、又はスイッチ２７０４で自動的に選択・設定することができる。
【０１４４】
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、
ａ）図２８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、
を含む。
【０１４５】
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２９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。
【０１４６】
上記ステップａ)から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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
さらに具体的に説明すると、図３０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。
【０１５０】
図３１は、本発明に係る半導体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３１０１で検査されるウェーハのロット番号、製造に経由した製造装置履歴等の情報をＳＭＩＦまたはＦＯＵＰ３１０２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又はウェーハカセットのＩＤ番号を読むことにより認識できるようになっている。
【０１５１】
半導体検査装置３１０１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３１０３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３１０４、各製造装置３１０５及び別の検査装置に、被検査物であるウェー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。
【０１５２】
ウェーハの検査においては、分解能の観点からは、電子線をウェーハに衝突させ、ウェー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、ウェー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。
【０１５３】
ミラー電子を利用する場合、ウェーハに、加速電圧よりも低い負の電位を印加し、ウェーハ付近に逆電界を形成する。この負の電位は、ウェー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。
【０１５４】
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、ウェーハへの印加電圧は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、本発明に係る半導体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。
【０１５５】
以上、図１〜図３１を用いて説明した、本発明に係る位置合わせ方法及び該方法を用いた欠陥検査方法は、図３２及び図３３に示す半導体デバイス製造方法における欠陥検査プロセスにおいて適用される。
【０１５６】
図３２は、半導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。この製造方法は以下の主工程を含んでいる。
（１）ウェーハを製造するウェーハ製造工程（又は、ウェーハを準備するウェーハ準備工程）
（２）露光に使用するマスクを製造するマスク製造工程（又は、マスクを準備するマスク準備工程）
（３）ウェーハに必要な加工処理を行うウェーハプロセッシング工程
（４）ウェーハ上に形成されたチップを一個づつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立て工程
（５）完成したチップを検査する検査工程。
上記のそれぞれの主工程は更に幾つかのサブ工程からなっている。
【０１５７】
これらの主工程の中で、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼすのが（３）のウェーハプロセッシング工程である。この工程では、設計された回路パターンをウェーハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウェーハプロセッシング工程は以下の各工程を含む。
（１）絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、或いは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤやスパッタリング等を用いる）
（２）この薄膜層やウェーハ基板を酸化する酸化工程
（３）薄膜層やウェーハ基板を選択的に加工するためにマスク（レチクル）を用いてレジストパターンを形成するリソグラフィー工程
（４）レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチング工程（例えばドライエッチング技術を用いる）
（５）イオン・不純物注入拡散工程
（６）レジスト剥離工程
（７）加工されたウェーハを検査する工程。
ウェーハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返され、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
【０１５８】
図３３は、図３２のウェーハプロセッシング工程の中核をなすリソグラフィー工程を示すフローチャートである。リソグラフィー工程は以下の各工程を含む。
（１）前段の工程で回路パターンが形成されたウェーハ上にレジストをコートするレジスト塗布工程
（２）レジストを露光する工程
（３）露光されたレジストを現像してレジストのパターンを得る現像工程
（４）現像されたレジストパターンを安定化するためのアニール工程。
【０１５９】
上記の半導体デバイス製造方法、ウェーハプロセッシング工程及びリソグラフィー工程は周知であり、ここでの説明は省略する。
上記（７）の検査工程に本発明に係る欠陥検査方法を用いると、微細なパターンを有する半導体デバイスでも、スループット良く検査でき、全数検査が可能となり、製品の歩留まりが向上し、欠陥製品の出荷が防止できる。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明により、写像投影型の欠陥検査装置において矩形ビームを使用する場合の倍率が変動しても精度よく欠陥検査を行うことができる。また、マルチビーム型の欠陥検査装置において複数の電子ビームを使用する場合の走査感度が変動しても精度よく欠陥検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明に係る半導体検査装置の主要構成要素を示す立面図である。
【図２】本発明に係る半導体検査装置の主要構成要素を示す正面図である。
【図３】本発明に係る半導体検査装置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】本発明に係る半導体検査装置のローダーハウジングの構成を示す図である。
【図５】本発明に係る半導体検査装置における電位印加機構を示す図である。
【図６】本発明に係る位置合わせ方法及び該方法を用いた欠陥検査方法を実施することができる半導体検査装置の写像投影型電子光学装置を概略的に示す図である。
【図７】（ａ）は、図６の電子光学装置における電子光学系の視野とウェーハ上の特徴的なパターンとを示す図であり、（ｂ）は、電子光学系の視野を所定距離だけ移動させることによりウェーハ上の特徴的なパターンを視野内で移動させた状態を示す図である。
【図８】図１に示す半導体検査装置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９】（ａ）は、図６の電子光学装置においてウェーハ面のパターンの二次元画像を得る一つの方法を示す図であり、（ｂ）は、図６の電子光学装置においてウェーハ面のパターンの二次元画像を得る他の方法を示す図である。
【図１０】（ａ）は、本発明に係る位置合わせ方法及び該方法を用いた欠陥検査方法を実施することのできる図１の半導体検査装置におけるマルチビーム型電子光学装置を概略的に示す図であり、（ｂ）は、そこで使用されるマルチ開口の平面図である。
【図１１】図１０に示す電子光学装置で使用されるマルチアノードを概略的に示す図である。
【図１２】（ａ）は、図１０の電子光学装置を用いて欠陥検査を行う際の電子光学系の視野の範囲、複数の電子ビームの配置及びウェーハ上の特徴的なパターンを示す図であり、（ｂ）は、電子光学系の視野を所定距離だけ移動させることによりウェーハ上の特徴的なパターンを視野内で移動させた状態を示す図である。
【図１３】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１４】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１５】検査対象ダイの設定を示す図である。
【図１６】ダイ内部の検査領域の設定を説明する図である。
【図１７】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１８】（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１９】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２０】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２１】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２２】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２３】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２４】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２５】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２６】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２７】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２８】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２９】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３０】（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３１】本発明に係る半導体検査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３２】半導体デバイス製造工程を示すフローチャートである。
【図３３】リソグラフィー工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６２】
１：半導体検査装置、  １０：カセットホルダ、  ２０：ミニエンバイロメント装置、  ３０：主ハウジング、  ４０：ローダーハウジング、  ５０：ステージ装置、  ６０：ローダー、
７０、７０´：電子光学装置、  ７０１、８１１０：一次光学系、  ７０２、８１３０：二次光学系、  ７０３、８１４０：検出系、  ８２００：マルチビームの視野、  ８２０３：パターンの特徴点、  ８２０４：特徴的なパターン、  Ｒ：特徴的なパターン、  Ｗ：ウェーハ、  Ｖ：写像投影型における電子光学系の視野
【図１】
0004642362.tif 000002
【図２】
0004642362.tif 000003
【図３】
0004642362.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004642362.tif 000007
【図７】
0004642362.tif 000008
【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】
0004642362.tif 000020
【図２０】
0004642362.tif 000021
【図２１】
0004642362.tif 000022
【図２２】
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【図２３】
0004642362.tif 000024
【図２４】
0004642362.tif 000025
【図２５】
0004642362.tif 000026
【図２６】
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【図２７】
0004642362.tif 000028
【図２８】
0004642362.tif 000029
【図２９】
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【図３０】
0004642362.tif 000031
【図３１】
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【図３２】
0004642362.tif 000033
【図３３】
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