(57)【要約】      （修正有）【課題】欠陥検出のための検査に長時間を要することなく、短絡や断線等の電気特性の不良となる欠陥検出のみを行うことができ、不良個所の同定に手間のかからない欠陥検査方法及びその装置を提供する。【解決手段】所定パターンの電気配線が形成された半導体ウェハ上面に、Ｙ方向の送り動作を間に入れてＹ方向に直交するＸ方向に電子ビームＥＢを往復走査するように照射すると共に、電子ビームＥＢの照射に伴って検出した二次電子による画像と基準画像との対比による差に基づいて電気配線の欠陥を検査する際に、電子ビームＥＢをＹ方向に所定振り幅Ｐで振れるようにすると共に、送り動作の送りピッチＰを電子ビームＥＢの所定振り幅Ｐと等しくし、かつＸ方向への走査時の差検出位置で電子ビームＥＢを所定振り幅ＰでＹ方向に走査し、基準画像との対比によって半導体ウェハの欠陥を検出する。【選択図】図２
2005243784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定パターンの導電膜が形成された基板上面に、一方向の送り動作を間に入れて前記一方向に直交する他方向に電子ビームを往復走査するように照射すると共に、前記電子ビームの照射に伴って検出した二次電子による画像と基準画像との対比による差に基づいて該導電膜の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、前記電子ビームを前記一方向に所定振り幅で振れるようにすると共に、前記送り動作の送りピッチを前記電子ビームの所定振り幅と等しくし、かつ前記他方向への走査時の差検出位置で前記電子ビームを前記所定振り幅で前記一方向に走査し、前記基準画像との対比によって前記導電膜の欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
前記差検出位置での前記電子ビームの所定振り幅の走査を、前記電子ビームによる他方向の往復走査を行っている際、差検出の都度に行うことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項３】
前記差検出位置での前記電子ビームの所定振り幅の走査を、前記基板上面の前記電子ビームによる往復走査を終えた後に行うことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項４】
前記導電膜が、繰り返しパターンを有するものであり、前記基準画像が、検査対象画像の前後で繰り返すパターンの画像であることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項５】
所定パターンの導電膜が形成された基板を上面上に載置するステージと、このステージを直交するＸ方向、Ｙ方向にそれぞれ駆動する駆動機構と、前記ステージの上面の上方に対向配置された電子源から前記基板上面に電子ビームを照射する電子ビーム照射機構と、この電子ビーム照射機構に設けられ、前記基板に照射する前記電子ビームを少なくともＹ方向に所定振り幅で走査可能とする偏向コイルと、前記基板上面への前記電子ビームの照射に伴って発生した二次電子を検出する二次電子検出器と、前記電子ビームを、前記基板上面でＹ方向に前記所定振り幅に等しい送りピッチでの送り動作を間に入れながらＸ方向に往復走査して照射するよう前記駆動機構、電子ビーム照射機構を制御し、かつＸ方向走査時に前記二次電子検出器で検出した前記二次電子による画像と基準画像との対比による差を検出し、さらに差検出位置で前記電子ビームを前記所定振り幅でＹ方向に少なくとも１往復走査させて得た画像と前記基準画像との対比結果から欠陥検出を行う検出機能を備える制御部を具備することを特徴とする欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば表面に電気配線等がパターニングされた半導体ウェハの欠陥検査に用いられる欠陥検査方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術を図７乃至図１０を参照して説明する。図７は欠陥検査装置の概略を示す構成図であり、図８は電子ビームの走査動作を説明するための図であり、図９は検査対象の電気配線等がパターニングされた半導体ウェハの部分平面図であり、図１０は表示画面に表示された検出画像を示す図である。
【０００３】
図７乃至図１０において、欠陥検査装置１は、検査対象である所定パターンの導電膜でなる電気配線２等が基板３上面上に形成された半導体ウェハ４が載置され、駆動機構５によって直交するＸ方向、Ｙ方向に移動可能としたステージ６と、半導体ウェハ４の上面に電子ビームＥＢを照射する電子ビーム照射機構７と、電子ビームＥＢの照射により半導体ウェハ４上面から放射される二次電子を検出する二次電子検出器８と、装置の動作を制御する制御部９を備えて構成されている。また、電子ビーム照射機構７は、ステージ６上方に対向配置された電子源１０と、電子源１０から放射された一次電子を所定の電子ビームＥＢとするよう加速成形する収束レンズ１１、アノード１２、対物レンズ１３と、電子ビームＥＢの照射位置をＸ方向、Ｙ方向に走査、移動させる偏向コイル１４を備えて構成されている。
【０００４】
一方、制御部９は、制御ユニット１５を備え、この制御ユニット１５には、二次電子検出器８と、駆動機構５を制御する駆動制御ユニット１６、電子ビーム照射機構７を制御する電子ビーム照射制御ユニット１７がそれぞれ接続されている。さらに制御ユニット１５には、二次電子検出器８の検出信号に基づく検出画像１８を表示画面１９に表示する表示ユニット２０が接続されている。
【０００５】
そして、このように構成された欠陥検査装置１での検査は次のように行われる。すなわち、先ず、ステージ６上に検査対象の半導体ウェハ４を載置する。半導体ウェハ４は、例えば図９に示すように基板３上面に所定ピッチで繰り返すストライプ状導電膜でなる電気配線２が形成されており、さらに電気配線２の異物である形成前、あるいは形成後に付着した電気絶縁性の塵埃２１ａ，２１ｂや、隣り合う２配線を短絡する短絡部分２２及び断線部分２３を有するものとなっている。
【０００６】
このような半導体ウェハ４に対し、電子ビーム照射機構７を制御部９による制御のもとに作動させ、また同時に駆動機構５を作動させ、その上面上に電子ビームＥＢを、間にＹ方向の一方向への位置移動を挟みＸ方向に往復走査させながら照射する。つまり、電子ビームＥＢのＸ方向の走査は、図８に示すように半導体ウェハ４の上面上を、例えば５ｎｍ程度とした電子ビームＥＢのスポット径Ｒの幅で、右方向である（＋Ｘ）方向に走査した後、上下方向であるＹ方向にスポット径Ｒの寸法だけ位置移動を行い、さらに、走査方向を逆転して左方向である（−Ｘ）方向に同じ幅で走査する往復走査を繰り返すもので、半導体ウェハ４の検査対象領域全体に対して行われる。こうした電子ビームＥＢのスポット径Ｒの幅でのＸ方向の往復走査を、間にＹ方向へのピッチ寸法Ｒでの移動を入れて行う間に、電子ビームＥＢの照射によって半導体ウェハ４から放射された二次電子が、二次電子検出器８で検出される。
【０００７】
また、二次電子の検出を行うことで、二次電子検出器８からは検出信号が制御部９の制御ユニット１５に出力され、この検出信号に基づき、制御ユニット１５では画像形成が行われ、さらに画像形成結果が、表示ユニット２０の表示画面１９に検出画像１８として表示される。表示された検出画像１８は、二次電子の強度に従い、例えば電気配線２が金属材料で形成されている場合には、図１０に示すように、電気絶縁性の塵埃２１ａ，２１ｂが付着している部分は、その個所だけが白色部位２４ａ，２４ｂとして示される。
【０００８】
また短絡部分２２のある隣り合う２配線に対応する個所は、線間を含む２配線分全体が色濃度の濃い濃色部位２５（表示画面１９が白黒表示の場合、黒色部位）として示され、またさらに断線部分２３のある配線に対応する個所は、断線部分２３を境に片側の配線対応個所のみが色濃度の濃い濃色部位２６（黒色部位）として示され、その他の配線が所定ピッチで繰り返す欠陥のない区域に対応する個所は、比較的色濃度の薄い薄色部位２７（灰色）として示される。なお、検出画像１８には、電気配線２に対応するパターン２８が、図中に破線で示すが、各個所で若干の濃度差を持った非常に判別し難い状態では表示される。
【０００９】
そして、こうした従来の欠陥検査方法、欠陥検査装置１では、半導体ウェハ４の上面上を電子ビームＥＢのスポット径Ｒの微小な幅で検査対象領域全体を走査して欠陥検出を行うため、検査に長時間を要するものとなっていた。また、電気配線２の短絡や断線等の電気特性の不良と共に、基板３に付着した電気絶縁性の塵埃２１ａ，２１ｂ等の異物の両方を検出するので、塵埃２１ａ，２１ｂ等の異物が電気特性不良や製品不良の対象とならない良品の場合でも、不良としてしまう虞があり、いたずらに不良を増やし、歩留を低いものとしまうことになっていた。さらに、電気配線２の短絡や断線等の電気特性の不良に着目して、その原因等についての解析を行おうとした場合にも、異物等も同時に検出され、解析を困難なものとしていた。
【００１０】
さらにまた、電気配線２が金属材料等で形成されていて抵抗が低い場合には、短絡や断線等の電気的な不良においては、不良が発生している配線全体が１つの濃色部位、すなわち２配線間に短絡部分２２があると、その２つの配線全体が同一コントラストの１つの濃色部位２５として検出され、薄色部位２７として検出される欠陥のない部分との間にコントラスト差はあるものの、電気的な不良個所の同定には配線全体を観察し探し出さなければならず、手間のかかるものとなっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、欠陥検出のための検査に長時間を要することなく、また、短絡や断線等の電気特性の不良となる欠陥検出のみを行うことができて、その原因等の解析を困難なものとしてしまったり、いたずらに不良を増やして歩留を低いものとしてしまったりすることもなく、さらに、電気的な不良個所の同定に手間のかかることのない欠陥検査方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の欠陥検査方法及びその装置は、所定パターンの導電膜が形成された基板上面に、一方向の送り動作を間に入れて前記一方向に直交する他方向に電子ビームを往復走査するように照射すると共に、前記電子ビームの照射に伴って検出した二次電子による画像と基準画像との対比による差に基づいて該導電膜の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、前記電子ビームを前記一方向に所定振り幅で振れるようにすると共に、前記送り動作の送りピッチを前記電子ビームの所定振り幅と等しくし、かつ前記他方向への走査時の差検出位置で前記電子ビームを前記所定振り幅で前記一方向に走査し、前記基準画像との対比によって前記導電膜の欠陥を検出することを特徴とする方法であり、
さらに、前記差検出位置での前記電子ビームの所定振り幅の走査を、前記電子ビームによる他方向の往復走査を行っている際、差検出の都度に行うことを特徴とする方法であり、
さらに、前記差検出位置での前記電子ビームの所定振り幅の走査を、前記基板上面の前記電子ビームによる往復走査を終えた後に行うことを特徴とする方法であり、
さらに、前記導電膜が、繰り返しパターンを有するものであり、前記基準画像が、検査対象画像の前後で繰り返すパターンの画像であることを特徴とする方法であり、
また、所定パターンの導電膜が形成された基板を上面上に載置するステージと、このステージを直交するＸ方向、Ｙ方向にそれぞれ駆動する駆動機構と、前記ステージの上面の上方に対向配置された電子源から前記基板上面に電子ビームを照射する電子ビーム照射機構と、この電子ビーム照射機構に設けられ、前記基板に照射する前記電子ビームを少なくともＹ方向に所定振り幅で走査可能とする偏向コイルと、前記基板上面への前記電子ビームの照射に伴って発生した二次電子を検出する二次電子検出器と、前記電子ビームを、前記基板上面でＹ方向に前記所定振り幅に等しい送りピッチでの送り動作を間に入れながらＸ方向に往復走査して照射するよう前記駆動機構、電子ビーム照射機構を制御し、かつＸ方向走査時に前記二次電子検出器で検出した前記二次電子による画像と基準画像との対比による差を検出し、さらに差検出位置で前記電子ビームを前記所定振り幅でＹ方向に少なくとも１往復走査させて得た画像と前記基準画像との対比結果から欠陥検出を行う検出機能を備える制御部を具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、欠陥検出のための検査に長時間を要せず、電気特性の不良となる短絡や断線等の欠陥検出のみを行うことができ、その原因等の解析を困難なものとすることもなく、また歩留を低いものとしてしまうこともなく、さらに、電気的な不良個所の同定に手間を要さなくなる等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、従来と同一部分については同一図面を参照し、また同一符号を付して説明を省略し、従来と異なる本発明の構成について説明する。
【００１５】
先ず第１の実施形態を図１乃至図５により説明する。図１は欠陥検査装置の概略を示す構成図であり、図２は電子ビームの走査動作を説明するための図であり、図３は検査の基準となる基準画像を示す図であり、図４は表示画面に表示された検出画像を示す図あり、図５は欠陥検出のフローチャートである。
【００１６】
図１乃至図５において、欠陥検査装置３１は、検査対象である所定パターンの電気配線２等が形成された半導体ウェハ４が載置されるステージ６を備え、ステージ６は駆動機構５によって直交するＸ方向、Ｙ方向に移動可能となっている。また欠陥検査装置３１は、ステージ６上の半導体ウェハ４の上面に電子ビームＥＢを照射する電子ビーム照射機構３２を備えており、さらに、電子ビームＥＢを照射することによって半導体ウェハ４上面から放射される二次電子を検出する二次電子検出器８を備え、また装置の動作を制御する制御部３３を備えて構成されている。
【００１７】
また、電子ビーム照射機構３２には、ステージ６上方に電子源１０が対向配置されており、またステージ６と電子源１０との間に、電子源１０から放射された一次電子を所定の電子ビームＥＢとするよう加速成形する収束レンズ１１、アノード１２、対物レンズ１３が設けられており、さらに対物レンズ１３とステージ６との間には、電子ビームＥＢの半導体ウェハ４上での照射位置をＸ方向、Ｙ方向に走査、移動させる偏向コイル３４を備えている。
【００１８】
一方、制御部３３は、制御ユニット３５を備え、この制御ユニット１５には、二次電子検出器８と、制御部３３を構成し駆動機構５を制御する駆動制御ユニット１６、電子ビーム照射機構３２を制御する電子ビーム照射制御ユニット３６、予め検査対象の電気配線２が形成された半導体ウェハ４の検査基準となる基準画像３７を記憶させるメモリ３８がそれぞれ接続されている。さらに制御ユニット３５は、メモリ３８に記憶された基準画像３７と二次電子検出器８の所定レベル以上の検出信号に基づく画像とを対比し、両者の差から欠陥検出を行う欠陥検出機能３９を備えており、また基準画像３７との対比によって得た検出画像４０については、制御ユニット３５に接続された表示ユニット２０の表示画面１９に表示されるようになっている。さらにまた電子ビーム照射制御ユニット３６には、電子ビームＥＢをＸ方向、Ｙ方向に走査、移動させる偏向コイル３４の動作を制御する偏向コイル制御機能４１が備えられている。
【００１９】
そして、このように構成された制御部３３により、欠陥検査装置３１の動作は制御され、半導体ウェハ４の電気配線２の欠陥検査は次のように行われる。すなわち、検査の実行に先立ち、例えば図３に示す検査基準となる基準画像３７がメモリ３８に記憶される。基準画像３７は、半導体ウェハ４の基板３に対応する基板部位４２と、所定ピッチで繰り返すストライプ状の電気配線２に対応する導電部位４３とで構成されている。なお、表示ユニット２０の白、黒の２色で表示を行う表示画面１９においては、基板部位４２が白色、導電部位４３が黒色で表示される。
【００２０】
その後、図５に示す欠陥検出のフローチャートにしたがい欠陥の検出、登録（記憶）が行われる。先ず第１ステップＳ１で、ステージ６上に検査対象の半導体ウェハ４を、その上面が電子源１０に対向するように載置する。続いて、電子ビーム照射機構３２を作動させ、半導体ウェハ４の上面に対し電子ビームＥＢを照射しながら、図２に点線及び矢印で示す半導体ウェハ４上のＸ方向への走査とＹ方向への移動を開始する。そして、はじめにＹ方向の位置Ｎにおいて、（＋Ｘ）方向への走査を行う。なお、図２における右方向を（＋Ｘ）方向、左方向を（−Ｘ）方向、さらに下方向を（＋Ｙ）方向、上方向を（−Ｙ）方向とし、電子ビームＥＢのＸ方向の走査とＹ方向の移動は、駆動機構５によるステージ６の移動のみによって、あるいはステージ６の移動と偏向コイル３４による電子ビームＥＢのＸ方向、Ｙ方向への照射位置の移動とを組み合わせることによって行う。
【００２１】
また、電子ビームＥＢによる欠陥検出の走査は、（＋Ｘ）方向、（−Ｘ）方向の両方向を切替えて行うＸ方向の往復走査と、その際に二次電子検出器８でチャージ変化があった途中位置でのＹ方向の所定範囲Ｐの走査と、さらに往復走査の間に入れるＹ方向の移動とを組み合わせて行い、半導体ウェハ４の検査対象領域全体を走査する。またＸ方向の走査途中に行われるＹ方向の走査は、電子ビーム照射制御ユニット３６の偏向コイル制御機能４１による制御のもとに偏向コイル３４で行える最大範囲内の所定範囲Ｐで行う。なお、このＹ方向の走査の範囲Ｐについては、実用的には検査倍率を考慮して適正に設定する。またＹ方向の移動については、その移動ピッチをＹ方向の走査の範囲Ｐと同じＰとして、検査対象領域に走査漏れがないように行う。
【００２２】
次に、第２ステップＳ２で、Ｙ方向の位置Ｎにおける（＋Ｘ）方向への走査を行う中で、半導体ウェハ４からの二次電子を二次電子検出器８によって検出し、その走査の途中位置（Ｍ１，Ｎ）においてチャージの変化を得、半導体ウェハ４上に電気配線２のパターン等に基づく変化があることを検出する。続く第３ステップＳ３で、二次電子検出器８からの検出信号が制御ユニット３５の欠陥検出機能３９に入力されて、半導体ウェハ４の途中位置（Ｍ１，Ｎ）でのパターン等の変化が、メモリ３８に記憶された基準画像３７の同位置にもあるかの対比を行う。
【００２３】
そして、第４ステップＳ４で、欠陥検出機能３９における対比で両者に差があるか否かの判断を行う。その結果、基準画像３７の位置（Ｍ１，Ｎ）ではパターン等の変化がなく、差があると判断した場合には、第５ステップＳ５に進む。なお、図示しないが半導体ウェハ４上にパターンの変化がなく、（＋Ｘ）方向への走査でチャージの変化が得られなかった場合には、第１ステップＳ１から後述する第１０ステップＳ１０に進む。
【００２４】
また、基準画像３７と対比して差があると判断し進んだ第５ステップＳ５で、偏向コイル３４による電子ビームＥＢの走査方向をＸ方向からＹ方向に切替える。切替え後、偏向コイル３４を制御することによって、途中位置（Ｍ１，Ｎ）を中心にして電子ビームＥＢを（＋Ｙ）方向と（−Ｙ）方向に少なくとも１回往復させ、Ｙ方向の所定範囲Ｐの走査を行う。
【００２５】
次に、第６ステップＳ６で、二次電子を検出する二次電子検出器８により、Ｙ方向の範囲Ｐのパターン等に対応するチャージ変化を得る。そして、続く第７ステップＳ７で、二次電子検出器８からの検出信号を欠陥検出機能３９に入力し、半導体ウェハ４の途中位置（Ｍ１，Ｎ）を中心とするＹ方向の範囲Ｐのパターン等と、メモリ３８に記憶された基準画像３７の同位置におけるＹ方向の範囲Ｐのパターンの対比を行う。
【００２６】
そして、第８ステップＳ８で、欠陥検出機能３９における対比で両者に差があるか否かの判断を行う。その結果、差がある場合には、第９ステップＳ９で、途中位置（Ｍ１，Ｎ）にはＹ方向の範囲Ｐ内に欠陥があるとしてメモリ３８に記憶、登録し、その後、再び第１ステップＳ１に戻り、Ｙ方向の位置Ｎにおいて、途中位置（Ｍ１，Ｎ）以降の（＋Ｘ）方向への走査を行う。また第８ステップＳ８で、対比結果に差がなく、途中位置（Ｍ１，Ｎ）に欠陥がないと判断した場合には、再び第１ステップＳ１に戻り、Ｙ方向の位置Ｎにおいて、途中位置（Ｍ１，Ｎ）以降の（＋Ｘ）方向への走査を行う。
【００２７】
また、第４ステップＳ４で、途中位置（Ｍ１，Ｎ）での対比結果に差がないと判断した場合には、続く第１０ステップＳ１０に進み、走査位置がＹ方向の位置Ｎにおける検査対象領域の（＋Ｘ）方向の最右端部であるかの判断を行う。最右端部でない場合には、再び第１ステップＳ１に戻り、Ｙ方向の位置Ｎにおいて、途中位置（Ｍ１，Ｎ）以降の（＋Ｘ）方向への走査を行う。また最右端部である場合には、次の第１１ステップＳ１１に進み、走査位置が検査対象領域のＹ方向最下端で（＋Ｘ）方向の最右端部の最終位置であるかの判断を行う。最終位置である場合には、検査対象領域全体の走査が終了したものとして検査を終了する。また最終位置でない場合には、第１２ステップＳ１２に進む。
【００２８】
そして、第１２ステップＳ１２において、ステージ６を（＋Ｙ）方向に１ピッチＰだけ移動し、電子ビームＥＢをＹ方向の位置（Ｎ＋１）で照射するようにする。またステージ６の駆動方向を切替え、電子ビームＥＢのＸ方向の走査方向を、（＋Ｘ）方向から逆方向の（−Ｘ）方向とする。Ｘ方向の走査方向を切替えた後、Ｙ方向の位置（Ｎ＋１）において、（−Ｘ）方向への走査を行う。
【００２９】
次に、第１３ステップＳ１３で、Ｙ方向の位置（Ｎ＋１）における（−Ｘ）方向への走査を行う中で、半導体ウェハ４からの二次電子を二次電子検出器８によって検出し、その走査の途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）においてチャージの変化を得、半導体ウェハ４上に電気配線２のパターン等に基づく変化があることを検出する。続く第１４ステップＳ１４で、二次電子検出器８からの検出信号が制御ユニット３５の欠陥検出機能３９に入力されて、半導体ウェハ４の途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）でのパターン等の変化が、メモリ３８に記憶された基準画像３７の同位置にもあるかの対比を行う。
【００３０】
そして、第１５ステップＳ１５で、欠陥検出機能３９における対比で両者に差があるか否かの判断を行う。その結果、基準画像３７の位置（Ｍ２，Ｎ＋１）ではパターン等の変化がなく、差があると判断した場合には、第１６ステップＳ１６に進む。なお、図示しないが半導体ウェハ４上にパターンの変化がなく、（−Ｘ）方向への走査でチャージの変化が得られなかった場合には、後述する第１０ステップＳ２１に進む。
【００３１】
また、基準画像３７と対比して差があると判断し進んだ第１６ステップＳ１６で、偏向コイル３４による電子ビームＥＢの走査方向をＸ方向からＹ方向に切替える。切替え後、偏向コイル３４を制御することによって、途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）を中心にして電子ビームＥＢを（＋Ｙ）方向と（−Ｙ）方向に少なくとも１回往復させ、Ｙ方向の所定範囲Ｐの走査を行う。
【００３２】
次に、第１７ステップＳ１７で、二次電子を検出する二次電子検出器８により、Ｙ方向の範囲Ｐのパターン等に対応するチャージ変化を得る。そして、続く第１８ステップＳ１８で、二次電子検出器８からの検出信号を欠陥検出機能３９に入力し、半導体ウェハ４の途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）を中心とするＹ方向の範囲Ｐのパターン等と、メモリ３８に記憶された基準画像３７の同位置におけるＹ方向の範囲Ｐのパターンの対比を行う。
【００３３】
そして、第１９ステップＳ１９で、欠陥検出機能３９における対比で両者に差があるか否かの判断を行う。その結果、差がある場合には、第２０ステップＳ２０で、途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）にはＹ方向の範囲Ｐ内に欠陥があるとしてメモリ３８に記憶、登録し、その後、再び第１２ステップＳ１２に戻り、Ｙ方向の位置Ｎにおいて、途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）以降の（−Ｘ）方向への走査を行う。また第１９ステップＳ１９で、対比結果に差がなく、途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）に欠陥がないと判断した場合には、再び第１２ステップＳ１２に戻り、Ｙ方向の位置（Ｎ＋１）において、途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）以降の（−Ｘ）方向への走査を行う。
【００３４】
また、第１５ステップＳ１５で、途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）での対比結果に差がないと判断した場合には、続く第２１ステップＳ２１に進み、走査位置がＹ方向の位置（Ｎ＋１）における検査対象領域の（−Ｘ）方向の最左端部であるかの判断を行う。最左端部でない場合には、再び第１２ステップＳ１２に戻り、Ｙ方向の位置（Ｎ＋１）において、途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）以降の（−Ｘ）方向への走査を行う。また最左端部である場合には、次の第２２ステップＳ２２に進み、走査位置が検査対象領域のＹ方向最下端で（−Ｘ）方向の最左端部の最終位置であるかの判断を行う。最終位置である場合には、検査対象領域全体の走査が終了したものとして検査を終了する。また最終位置でない場合には、第２３ステップＳ２３に進む。
【００３５】
第２３ステップＳ２３では、ステージ６を（＋Ｙ）方向に１ピッチＰだけ移動し、電子ビームＥＢをＹ方向の位置（Ｎ＋２）で照射するようにする。そして、再び第１のステップＳ１に戻り、ステージ６の駆動方向を切替え、電子ビームＥＢのＸ方向の走査方向を、（−Ｘ）方向から（＋Ｘ）方向として上記の各ステップを繰り返し行い、半導体ウェハ４の検査対象領域全体の欠陥検出を行う。このようにして半導体ウェハ４の検査対象領域にあった短絡部分２２、断線部分２３が、図４に示すように、それぞれ所定パターンの電気配線２の濃色配線部位４４と同じ濃色の短絡部位４５、断線部位４６として、同様のパターンを描くように明確な画像として検出できる。それに対し、塵埃２４ａ，２４ｂについては、画像として検出されない。なお、必要に応じメモリ３８に各位置と共に記憶された欠陥の情報を基に、検査対象の半導体ウェハ４の欠陥検出結果を制御ユニット３５の欠陥検出機能３９において画像形成し、欠陥状態を表示ユニット２０の表示画面１９に表示する。
【００３６】
以上の通り、各ステップを順次行い検査対象領域全体に対してＹ方向にピッチＰずつ移動させながらＸ方向に走査し、パターン変化のある位置のみでＹ方向の範囲Ｐを走査して欠陥検出を行うので、欠陥検出に長時間を要することがなく、不良個所の同定も簡単に行え、また欠陥が検出された検査対象の半導体ウェハ４については、短絡や断線等の電気特性不良となる欠陥を有するもののみを見出すことができ、良品との区分けが確実に行え、いたずらに不良数を増やして歩留を低いものとしてしまうようなこともなく、さらに、その後の不良原因等の解析を行う場合でも、電気特性不良以外が含まれる虞が少ないので、原因解析を比較的容易に行えることになる。
【００３７】
次の、第２の実施形態を図６により説明する。図６は欠陥検出のフローチャートである。なお、本実施形態は装置構成等が第１の実施形態の欠陥検査装置の構成等と略等しいものであるため、同一図面についてはそれを参照し、第１の実施形態と異なる欠陥検出の検出過程について、以下説明する。
【００３８】
本実施形態における欠陥検査は、第１の実施形態と同様に、制御部３３による制御のもとに実施され、半導体ウェハ４の電気配線２の欠陥検査は次のように行われる。すなわち、検査の実行に先立ち、半導体ウェハ４の基板３に対応する基板部位４２と、所定ピッチで繰り返すストライプ状の電気配線２に対応する導電部位４３とで構成された検査基準となる基準画像３７がメモリ３８に記憶される。
【００３９】
その後、図６に示す欠陥検出のフローチャートにしたがい欠陥の検出、登録（記憶）が行われる。先ず第１ステップＴ１で、ステージ６上に検査対象の半導体ウェハ４を、その上面が電子源１０に対向するように載置する。続いて、電子ビーム照射機構３２を作動させ、半導体ウェハ４の上面に対し電子ビームＥＢを照射しながら、図２に点線及び矢印で示す半導体ウェハ４上のＸ方向への走査とＹ方向への移動を開始する。そして、はじめにＹ方向の位置Ｎにおいて、（＋Ｘ）方向への走査を行う。なお、電子ビームＥＢのＸ方向の走査とＹ方向の移動は、駆動機構５によるステージ６の移動のみによって、あるいはステージ６の移動と偏向コイル３４による電子ビームＥＢのＸ方向、Ｙ方向への照射位置の移動とを組み合わせることによって行う。
【００４０】
また、電子ビームＥＢによる欠陥検出の走査は、（＋Ｘ）方向、（−Ｘ）方向の両方向を切替えて行うＸ方向の往復走査と、往復走査の間に入れるＹ方向の移動と、Ｘ方向の往復走査の際に二次電子検出器８でチャージ変化があった途中位置を記憶し、検査対象領域全体のＸ方向の走査を終えた後にチャージ変化があった途中位置で行うＹ方向の所定範囲Ｐの走査とを組み合わせて行う。そして、チャージ変化があった途中位置で行うＹ方向の走査は、電子ビーム照射制御ユニット３６の偏向コイル制御機能４１による制御のもとに偏向コイル３４で行える最大範囲内の所定範囲Ｐで行い、またＹ方向の移動については、その移動ピッチをＹ方向の走査の範囲Ｐと同じＰとして、検査対象領域に走査漏れがないように行う。なお、Ｙ方向の走査の範囲Ｐについては、実用的には検査倍率を考慮して適正に設定する。
【００４１】
次に、第２ステップＴ２で、Ｙ方向の位置Ｎにおける（＋Ｘ）方向への走査を行う中で、半導体ウェハ４からの二次電子を二次電子検出器８によって検出し、その走査の途中位置（Ｍ１，Ｎ）においてチャージの変化を得、半導体ウェハ４上に電気配線２のパターン等に基づく変化があることを検出する。続く第３ステップＴ３で、二次電子検出器８からの検出信号が制御ユニット３５の欠陥検出機能３９に入力されて、半導体ウェハ４の途中位置（Ｍ１，Ｎ）でのパターン等の変化が、メモリ３８に記憶された基準画像３７の同位置にもあるかの対比を行う。
【００４２】
そして、第４ステップＴ４で、欠陥検出機能３９における対比で両者に差があるか否かの判断を行う。その結果、基準画像３７の位置（Ｍ１，Ｎ）ではパターン等の変化がなく、差があると判断した場合には、第５ステップＴ５に進む。第５ステップＴ５では、（＋Ｘ）方向への走査でチャージの変化が得られた途中位置（Ｍ１，Ｎ）の位置座標を、メモリ３８に記憶し、その後、再び第１ステップＴ１に戻り、Ｙ方向の位置Ｎにおいて、途中位置（Ｍ１，Ｎ）以降の（＋Ｘ）方向への走査を行う。なお、図示しないが半導体ウェハ４上にパターンの変化がなく、（＋Ｘ）方向への走査でチャージの変化が得られなかった場合には、第１ステップＴ１から第６ステップＴ６に進む。
【００４３】
また、第４ステップＴ４で、途中位置（Ｍ１，Ｎ）での対比結果に差がないと判断した場合には、続く第６ステップＴ６に進み、走査位置がＹ方向の位置Ｎにおける検査対象領域の（＋Ｘ）方向の最右端部であるかの判断を行う。最右端部でない場合には、再び第１ステップＴ１に戻り、Ｙ方向の位置Ｎにおいて、途中位置（Ｍ１，Ｎ）以降の（＋Ｘ）方向への走査を行う。また最右端部である場合には、次の第７ステップＴ７に進み、走査位置が検査対象領域のＹ方向最下端で（＋Ｘ）方向の最右端部の最終位置であるかの判断を行う。最終位置である場合には、第８ステップＴ８に進む。
【００４４】
第８ステップＴ８では、偏向コイル３４による電子ビームＥＢの走査方向をＸ方向からＹ方向に切替える。続く第９ステップＴ９では、メモリ３８に記憶したチャージの変化が得られた途中位置（Ｍ１，Ｎ）の位置座標を読み出し、その位置（Ｍ１，Ｎ）を中心にして、偏向コイル３４を制御することにより電子ビームＥＢを（＋Ｙ）方向と（−Ｙ）方向に少なくとも１回往復させ、Ｙ方向の所定範囲Ｐの走査を行う。
【００４５】
次に、第１０ステップＴ１０で、二次電子を検出する二次電子検出器８により、Ｙ方向の範囲Ｐのパターン等に対応するチャージ変化を得る。そして、続く第１１ステップＴ１１で、二次電子検出器８からの検出信号を欠陥検出機能３９に入力し、半導体ウェハ４の途中位置（Ｍ１，Ｎ）を中心とするＹ方向の範囲Ｐのパターン等と、メモリ３８に記憶された基準画像３７の同位置におけるＹ方向の範囲Ｐのパターンの対比を行う。
【００４６】
そして、第１２ステップＴ１２で、欠陥検出機能３９における対比で両者に差があるか否かの判断を行う。その結果、差がある場合には、第１３ステップＴ１３で、途中位置（Ｍ１，Ｎ）にはＹ方向の範囲Ｐ内に欠陥があるとしてメモリ３８に記憶、登録する。その後、第１４ステップＴ１４に進み、記憶したチャージの変化が得られた途中位置の位置座標が、メモリ３８に他に残っていないかの判断を行い、まだ残っている場合には、再び第９ステップＴ９に戻り、次の途中位置について、第９ステップＴ９以降のステップを繰り返す。また、第１４ステップＴ１４でメモリ３８に他に残っていないと判断した場合には、検査対象領域全体の走査が終了したものとして検査を終了する。
【００４７】
また、第７ステップＴ７で最終位置でない場合には、第１５ステップＴ１５に進む。そして、第１５ステップＴ１５において、ステージ６を（＋Ｙ）方向に１ピッチＰだけ移動し、電子ビームＥＢをＹ方向の位置（Ｎ＋１）で照射するようにする。またステージ６の駆動方向を切替え、電子ビームＥＢのＸ方向の走査方向を、（＋Ｘ）方向から逆方向の（−Ｘ）方向とする。Ｘ方向の走査方向を切替えた後、Ｙ方向の位置（Ｎ＋１）において、（−Ｘ）方向への走査を行う。
【００４８】
次に、第１６ステップＴ１６で、Ｙ方向の位置（Ｎ＋１）における（−Ｘ）方向への走査を行う中で、半導体ウェハ４からの二次電子を二次電子検出器８によって検出し、その走査の途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）においてチャージの変化を得、半導体ウェハ４上に電気配線２のパターン等に基づく変化があることを検出する。続く第１７ステップＴ１７で、二次電子検出器８からの検出信号が制御ユニット３５の欠陥検出機能３９に入力されて、半導体ウェハ４の途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）でのパターン等の変化が、メモリ３８に記憶された基準画像３７の同位置にもあるかの対比を行う。
【００４９】
そして、第１８ステップＴ１８で、欠陥検出機能３９における対比で両者に差があるか否かの判断を行う。その結果、基準画像３７の位置（Ｍ２，Ｎ＋１）ではパターン等の変化がなく、差があると判断した場合には、第１９ステップＴ１９に進む。第１９ステップＴ１９では、（−Ｘ）方向への走査でチャージの変化が得られた途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）の位置座標を、メモリ３８に記憶し、その後、再び第１５ステップＴ１５に戻り、Ｙ方向の位置（Ｎ＋１）において、途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）以降の（−Ｘ）方向への走査を行う。なお、図示しないが半導体ウェハ４上にパターンの変化がなく、（−Ｘ）方向への走査でチャージの変化が得られなかった場合には、第１５ステップＴ１５から第２０ステップＴ２０に進む。
【００５０】
また、第１８ステップＴ１８で、途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）での対比結果に差がないと判断した場合には、続く第２０ステップＴ２０に進み、走査位置がＹ方向の位置（Ｎ＋１）における検査対象領域の（−Ｘ）方向の最左端部であるかの判断を行う。最左端部でない場合には、再び第１５ステップＴ１５に戻り、Ｙ方向の位置（Ｎ＋１）において、途中位置（Ｍ２，Ｎ＋１）以降の（−Ｘ）方向への走査を行う。また最左端部である場合には、次の第２１ステップＴ２１に進み、走査位置が検査対象領域のＹ方向最下端で（−Ｘ）方向の最左端部の最終位置であるかの判断を行う。最終位置である場合には、第８ステップＴ８に進み、第８ステップＴ８から第１４ステップＴ１４の各ステップを経て、第１４ステップＴ１４でメモリ３８に他に残っていないと判断した場合には、検査対象領域全体の走査が終了したものとして検査を終了する。
【００５１】
また、第２１ステップＴ２１で最終位置でない場合には、第２２ステップＴ２２に進む。そして、第２２ステップＴ２２において、ステージ６を（＋Ｙ）方向に１ピッチＰだけ移動し、電子ビームＥＢをＹ方向の位置（Ｎ＋２）で照射するようにする。そして、再び第１のステップＴ１に戻り、ステージ６の駆動方向を切替え、電子ビームＥＢのＸ方向の走査方向を、（−Ｘ）方向から（＋Ｘ）方向として上記の各ステップを繰り返し行い、半導体ウェハ４の検査対象領域全体の欠陥検出を行う。なお、必要に応じメモリ３８に各位置と共に記憶された欠陥の情報を基に、検査対象の半導体ウェハ４の欠陥検出結果を制御ユニット３５の欠陥検出機能３９において画像形成し、欠陥状態を表示ユニット２０の表示画面１９に表示する。
【００５２】
このように各ステップを行い、Ｙ方向にピッチＰずつ移動させながらＸ方向に走査し、パターン変化のある位置のみを記憶しておき、検査対象領域全体のＸ方向の走査が終了した後、記憶したパターン変化のある位置についてＹ方向の範囲Ｐを走査して欠陥検出を行うので、欠陥検出に長時間をより要することがなく、不良個所の同定も簡単に行えるなど上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
なお、上記の実施形態においては基準画像を予め記憶しておき、パターン変化を検出した位置における状態を基準画像の同位置の状態と対比して欠陥の検出を行うようにしたが、検査対象が繰り返しパターンを有するものであれば、パターン変化を検出した位置の前後のこれに対応するパターンを基準画像として用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る欠陥検査装置の概略を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における電子ビームの走査動作を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における検査の基準となる基準画像を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における表示画面に表示された検出画像を示す図ある。
【図５】本発明の第１の実施形態における欠陥検出のフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態における欠陥検出のフローチャートである。
【図７】従来技術に係る欠陥検査装置の概略を示す構成図である。
【図８】従来技術における電子ビームの走査動作を説明するための図である。
【図９】検査対象の電気配線等がパターニングされた半導体ウェハの部分平面図である。
【図１０】従来技術における表示画面に表示された検出画像を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
２…電気配線
３…基板
４…半導体ウェハ
５…駆動機構
６…ステージ
１０…電子源
３２…電子ビーム照射機構
３３…制御部
３４…偏向コイル
３７…基準画像
３８…メモリ
３９…欠陥検出機能
４１…偏向コイル制御機能
【図１】
2005243784.tif 000003
【図２】
2005243784.tif 000004
【図３】
2005243784.tif 000005
【図４】
2005243784.tif 000006
【図５】
2005243784.tif 000007
【図６】
2005243784.tif 000008
【図７】
2005243784.tif 000009
【図８】
2005243784.tif 000010
【図９】
2005243784.tif 000011
【図１０】
2005243784.tif 000012