(57)【要約】      （修正有）【課題】オペレーターの経験に頼らずに、被検査対象物の帯電状態を最適にする条件設定を行う手法を確立し、従来よりも欠陥検出効率の高い電位コントラスト像を取得することが可能な荷電粒子ビームによる検査技術を提供する。【解決手段】所定のパターンが形成された基板表面の領域を一次荷電粒子ビームで走査して、該領域から発生する二次電子の信号を検出し、検出した信号から該領域の画像を形成する工程と、該画像からヒストグラムを形成する工程と、これら全ての工程を荷電粒子ビームの照射条件を変化させる度に行い、上記ヒストグラムで２つ以上のピークが分離した時を最適な検査条件と決定し、その条件で取得した画像をもとに検査を行う。【選択図】図２Ａ
2005292076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンが形成された基板表面の領域を一次荷電粒子ビームで走査する工程と、該一次荷電粒子ビームの照射により該領域から発生する二次電子の信号を検出する工程と、検出した信号から該領域の画像を形成する工程と、該画像からヒストグラムを形成する工程と、これら全ての工程を荷電粒子ビームの照射条件を変化させる度に行い、前記ヒストグラムで２つ以上のピークが分離した時を検査条件と決定し、その条件で取得した画像をもとに検査を行うことを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の検査方法において、前記荷電粒子ビームの照射条件を変化させる為に、ビーム電流、ビームエネルギー、照射面積、ウエハとウエハ周りの電極間の電位分布の内、一つ以上変化させることを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の検査方法において、前記ピークの分離判定を、複数のガウス関数の和でフィッティングする工程と、各ガウス関数の平均値および標準偏差を算出する工程と、隣り合うガウス関数における平均値の差の絶対値と標準偏差の和との商を算出する工程を含み、該商が１より大きく３より小さくなるように検査条件を設定し、その条件で検査を行うことを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の検査方法において、前記ピークの分離判定を、複数のローレンツ関数の和でフィッティングする工程と、各ローレンツ関数の平均値および半値幅を算出する工程と、隣り合うローレンツ関数における平均値の差の絶対値と半値幅の和との商を算出する工程を含み、該商が１より大きく３より小さくなるように検査条件を設定し、その条件で検査を行うことを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の検査方法において、前記ヒストグラムを算出する際、前処理として画像のパターン部と、パターン以外からの信号を抽出し、該信号のヒストグラムを算出する工程を行うことを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
【請求項６】
請求項３又は４に記載の検査方法において、上記ヒストグラムを算出する際、画像像にシェーディングが有る場合は、前処理として該シェーディングを除去する画像処理の工程を行うことを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
【請求項７】
請求項１から６に記載の検査方法において、決定した検査条件をデーターベース化し、検査の際は、既存の検査条件データベースの中から検査ウエハに近いものを選択し、それを検査条件として用いることを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
【請求項８】
請求項１から７に記載の検査方法において、前記画像を基準画像と比較することによってパターンの欠陥を検出する工程を含むことを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
【請求項９】
請求項１から７に記載の検査方法において、第一の領域の画像と第二の領域の画像を比較し異なる部分を判別する工程と、該判別結果に基づき前記回路パターンの欠陥を判定する工程を含むことを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
【請求項１０】
請求項１から７に記載の検査方法において、外観検査装置から得られる欠陥座標をもとに、該座標での画像を取得し、画像の形状、コントラスト、凹凸の情報を得て分類する工程を含んでなることを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
【請求項１１】
請求項１から１０に記載の検査方法において、前記荷電粒子ビームは電子ビームであることを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
【請求項１２】
試料を載置する試料台と、一次荷電粒子ビームを前記試料台上の試料に照射するための対物レンズと、荷電粒子ビームの照射条件の変更を行う制御部と、前記試料から発生する二次電子を検出する検出器と、前記検出器からの信号を用いて、検査されるべき領域の画像の信号を記憶するための画像記憶部と、前記画像のヒストグラムを算出し、検査条件を決定するための演算部と、を具備してなることを特徴とする荷電粒子ビームによる検査装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の検査装置において、帯電電圧を変化させるために、前記試料の前面に電圧を印加することのできる帯電制御電極を具備してなることを特徴とする荷電粒子ビームによる検査装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の検査装置において、前記検出部からの信号に基づき画像を形成し、検査されるべき該画像を他の同一回路パターンの画像と比較するための比較演算回路と、該比較演算回路での比較結果から前記試料の回路パターン上の欠陥部を判別するための演算回路とを具備することを特徴とする荷電粒子ビームによる検査装置。
【請求項１５】
請求項１２又は１３に記載の検査装置において、前記検出部からの信号に基づき画像を形成し、欠陥種ごとに分類する計算機部を具備することを特徴とする荷電粒子ビームによる検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置や液晶等、微細な回路パターンを有する基板製造技術に係り、特に、半導体装置やフォトマスク等のパターン検査技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスは、ウエハ上にフォトマスクで形成されたパターンをリソグラフィー処理およびエッチング処理により転写する工程を繰り返すことにより製造される。このようなパターンを検査するために、パターンのＳＥＭ（Scanning electron microscope、 走査型電子顕微鏡）像を取得することで、欠陥部を特定することを行っている。近年のパターン微細化に伴い、コンタクトホールの加工難易度が増し、コンタクトホール内部で発生する導通欠陥の数が特に増加しており、高感度な欠陥検出技術が必要となっている。
【０００３】
図４中に示すウエハ断面図４００は、それらの欠陥を図示したものである。Ｓｉ基板４０４にＳｉＯ２膜４０５を形成させ、コンタクトホールを加工しメタルを埋め込んだものである。ここで、正常部４０１、導通欠陥４０２である。この欠陥を検出するためには、ウエハを帯電させ、正常部と欠陥の電気抵抗が異なることにより生ずる帯電電位差を、検出される二次電子数の差として表される電位コントラスト像を取得する必要がある。
【０００４】
電位コントラスト像の取得方法、および欠陥検出原理を説明する。電位コントラスト像には、試料表面を、（１）正帯電、および（２）負帯電にさせたものがある。検査時に適する帯電極性は、検査ウエハの構造によって異なる。帯電極性は、検査条件により変化させることができる。例えば、電子ビームの入射エネルギーを変化させる方法がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
ここでは、他の方法として、ウエハに対向して設置した帯電制御電極４０７の電位を変化させた場合について説明する。正、負帯電とも、使用する電子ビーム４１０のウエハへの入射エネルギーは、ウエハから発生する二次電子の放出効率が１以上（例えば、５００ｅＶ）になるように制御する。
【０００６】
（１）正帯電の場合：帯電制御電極４０７の電位を、ウエハ近傍に発生する電場が二次電子を加速させるように設定する。すなわち、図５（ビーム照射領域の拡大図）に示すように、ウエハの上に正の電位ポテンシャル５０１を形成させる。電子ビームを正常部４０１、導通欠陥部４０２に照射すると、発生した二次電子５０２は電位５０１により加速され、導通欠陥部４０２は正帯電する。正常部４０１は基板４０４からの電荷の供給があるため帯電はしない。導通欠陥部４０２の正帯電のために、二次電子の低エネルギー成分５０３はウエハに引き戻され、一方、正常部は帯電しないため、二次電子は全て５０４放出されることとなる。その結果、電位コントラスト５０５が得られ、像の暗い導通欠陥の検出が可能になる（例えば、非特許文献２、特許文献１参照）。
【０００７】
（２）負帯電の場合：帯電制御電極４０７の電位を、ウエハ近傍に発生する電場が二次電子を減速させ、ウエハに引き戻すように設定する。すなわち、図６（ビーム照射領域の拡大図）に示すように、ウエハ上に負の電位ポテンシャル６０１を形成させる。電子ビームを正常部４０１、導通欠陥部４０２に照射すると、発生した二次電子６０２は電位６０１によりウエハに引き戻されるため、導通欠陥部４０２は負帯電する。導通欠陥部４０２の負帯電のために、二次電子６０３は加速され負の電位ポテンシャル６０１により引き戻されることなく放出する。一方、正常部は帯電しないため、二次電子６０４は全てウエハに引き戻されることとなる。その結果、電位コントラスト像６０５が得られ、像の明るい導通欠陥の検出が可能になる（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【非特許文献１】L. Reimer: Scanning Electron Microscopy, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 1998.
【０００９】
【非特許文献２】H. Nishiyama, et al.: SPIE 4344, p.12 (2001)
【特許文献１】特開２００１−３１３３２２号公報
【特許文献２】特開平１１−１２１５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した帯電電位は、帯電制御電極４０７の電位によって変化させることができる。正帯電電位コントラストで、帯電制御電極４０７の電位を増加させれば、二次電子は放出されやすくなるので、帯電電位は増加することとなる。負帯電の場合、帯電制御電極４０７の電位を下げれば、多くの二次電子がウエハに引き戻されることになるため、帯電電位は低下していくこととなる。しかし、このときにウエハの帯電電位を最適に設定しないと検査感度が低下する。帯電量（帯電電位の絶対値に比例）が大きい場合、小さい場合に分けて、感度低下の原因を述べる。
【００１１】
（１）帯電量が大きい場合：導通欠陥に電荷のリークが発生し、十分帯電することが出来ず、正常部と誤認識してしまう恐れが生ずることである。また、帯電量が大きいと、二次電子の軌道が大きく曲がり、二次電子検出効率に影響を及ぼす。その結果、取得画像に歪みや明るさ斑が発生し、欠陥検出精度が低下する。
【００１２】
（２）帯電量が小さい場合：正常部と欠陥部の帯電の差が小さい為、コントラストが小さく欠陥検出が困難になる。
【００１３】
このように、高感度な検査の為には、帯電を抑えつつ、コントラストを十分つける必要がある。そのための条件は、従来、オペレーターの経験により手動で条件設定されていた。そのため、設定に時間を要し、検査の再現性に乏しく、また検査精度にも問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は、オペレーターの経験に頼らずに、被検査対象物の帯電状態を最適にする条件設定を行う手法を確立し、従来よりも欠陥検出効率の高い電位コントラスト像を取得することが可能な荷電粒子ビームによる検査技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明者らは、「検査に必要なコントラストを保ちつつ、帯電量を最小にする条件を見つける」という観点から、その条件の決定のために、電位コントラスト像のヒストグラムを得て、その形状を利用することを見出した。
【００１６】
以下、本発明の基本的構成について述べる。
【００１７】
図７に、電位コントラスト像７０３とそのヒストグラム７０４を示す。ヒストグラム７０４には、パターン部（コンタクトホール、配線等）とそれ以外の絶縁部に起因する２つのピーク７０２、７０１が存在する。
【００１８】
まず、像のヒストグラムを、２つのガウス関数の和、（式１）（ｉ＝１、２）でフィッティングする。
【００１９】
【数１】
2005292076.tif 000003
・・・・・・・（式１）
ただし、ｘは信号値、ｐ（ｘ）はその信号値ｘの頻度である。
【００２０】
このとき、それぞれのガウス関数の平均をμ１、μ２、標準偏差をσ１、σ２とする。ここで、｜μ１−μ２｜／（σ１＋σ２）の検査条件（例えば、帯電制御電極４０７の電位Ｖcc）依存性を求め、（式２）となる条件が最適条件となる。
【００２１】
【数２】
2005292076.tif 000004
・・・・・・・（式２）
ここで、ε１、ε２は、そのときの判断により変化させることが可能であるが、代表的な値はε１＝１、ε２＝３である。
【００２２】
また、ヒストグラムをフィッティングさせるのに用いる関数は、ここに示したガウス関数以外でも、ローレンツ関数（式３）等の孤立ピークを持つ関数を使用しても良い。
【００２３】
【数３】
2005292076.tif 000005
・・・・・・・（式３）
なお、本手段ではヒストグラムの評価が重要になる為、電子照射条件を変えて画像を取得する際、信号値の補正（auto brightness and contrast control）は行ってはならない。
【００２４】
また、ここではヒストグラムのピークが２つ存在する場合について示したが、３つ以上の場合、隣り合うピークに対して、同様のことを行う必要がある。
【００２５】
検査条件の最適化で、ここでは帯電制御電極４０７の電位Ｖccを最適化させた場合を例にとり説明する。
【００２６】
図８は、検査条件として、帯電制御電極４０７の電位を−８４４０Ｖ、−８４６０Ｖ、−８５１０Ｖと変化させて取得した負帯電電位コントラスト像８０１〜８０３、そのヒストグラム８０４〜８０６である。帯電制御電極４０７の電位が低くなるほど、負帯電電位も低下する。帯電量が少ない場合、２つのピークが分離しない（ヒストグラム８０４）のでパターン部が明瞭でなく（電位コントラスト像８０１）、検査が困難となる。一方、帯電量が多い場合、２つのピークが離れて（ヒストグラム８０５）、パターン部が明瞭となり（電位コントラスト像８０２）、検査が可能になる。しかし、帯電量が大きくなりすぎると（ヒストグラム８０６、電位コントラスト像８０３）、感度の低下につながる。このようなことから最適条件を、以下の方法で決定する。
（１）ウエハに対向して設置した帯電制御電極４０７の電位Ｖccを変化させ、電位コントラストを取得し、そのヒストグラムを求める。
（２）ヒストグラムに絶縁部とパターン部に起因する２つのピークが生ずる。
（３）これらピークが分離する条件として式（２）（ε１＝１、ε２＝３）を適用し、図９に示すように、Ｖcc＝−８４６０Ｖが最適な条件となる。
（４）実際に検査を行った結果、図１０に示すように、最適条件（Ｖcc＝−８４６０Ｖ）で欠陥検出数が最も多く、それ以外の条件では、欠陥の見落としがあるため、欠陥検出数が少なくなる。
【００２７】
以上のように、最適検査条件を決定することが出来る。しかし、検査条件の変更に伴い、帯電の残留が電位コントラスト像に影響することもある。その場合は、必要に応じて紫外線を照射して帯電を緩和させればよい。また、画像取得毎に画像取得場所を変えればよい。
【００２８】
なお、対象とする欠陥の種類は、欠陥の大半を占めるコンタクトホールやラインパターンの導通欠陥である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、オペレーターの経験に頼らずに、被検査対象物の帯電状態を最適にする条件設定を行う手法を確立し、従来よりも欠陥検出効率の高い電位コントラスト像を取得することが可能な荷電粒子ビームによる検査技術を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳述する。
【００３１】
（実施例１）
図１には、第１の実施例に係る検査装置の構成を示す。検査装置（検査ＳＥＭ）は、室内が真空排気される検査室２と、検査室２内に試料としてのウエハ９を搬送するための予備室（本実施例では図示せず）を備えており、この予備室は、検査室２とは独立して真空排気できるように構成されている。また、検査装置は上記検査室２と予備室の他に制御部６、画像処理部５から構成されている。検査室２内は大別して、電子光学系３、帯電制御部、検出部７、試料室８、光学顕微鏡部４から構成されている。
【００３２】
電子光学系３は、電子源１０、電子ビーム引き出し電極１１、コンデンサレンズ１２、ブランキング用偏向器１３、走査偏向器１５、絞り１４、対物レンズ１６、反射板１７、Ｅ×Ｂ偏向器１８から構成されている。検出部７のうち、検出器２０が検査室２内の対物レンズ１６の上方に配置されている。検出器２０の出力信号は、検査室２の外に設置されたプリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変換機２２によりデジタルデータとなる。
【００３３】
帯電制御部は、ステージに対向して設置した帯電制御電極６５、帯電制御電極制御部６６、帯電制御電源６７から構成されている。
【００３４】
検出部７は、真空排気された検査室２内の検出器２０、検査室２の外のプリアンプ２１、ＡＤ変換器２２、光変換器２３、光ファイバ２４、電気変換器２５、高圧電源２６、プリアンプ駆動電源２７、ＡＤ変換器駆動電源２８、逆バイアス電源２９から構成されている。検出部７のうち、検出器２０が検査室２内の対物レンズ１６の上方に配置されている。検出器２０、プリアンプ２１、ＡＤ変換器２２、光変換器２３、プリアンプ駆動電源２７、ＡＤ変換器駆動電源２８は、高圧電源２６により正の電位にフローティングしている。
【００３５】
試料室８は、試料台３０、Ｘステージ３１、Ｙステージ３２、回転ステージ３３、位置モニタ用測長器３４、光学式高さ測定器３５から構成されている。
【００３６】
光学顕微鏡部４は、検査室２の室内における電子光学系３の近傍にあって、互いに影響を及ぼさない程度離れた位置に設備されており、電子光学系３と光学顕微鏡部４の間の距離は既知である。そして、Ｘステージ３１またはＹステージ３２が、電子光学系３と光学顕微鏡部４との間の既知の距離を往復移動するようになっている。光学顕微鏡部４は、光源４０、光学レンズ４１、ＣＣＤカメラ４２により構成されている。
【００３７】
装置各部の動作命令および動作条件は、制御部６から入出力される。制御部６には、あらかじめ電子ビーム発生時の加速電圧、電子ビーム偏向幅、偏向速度、検出装置の信号取り込みタイミング、試料台移動速度等々の条件が、目的に応じて任意にあるいは選択して設定できるよう入力されている。制御部６は、補正制御回路４３を用いて、位置モニタ用測長器３４、光学式高さ測定器３５の信号から位置や高さのずれをモニタし、その結果より補正信号を生成し、電子ビームが常に正しい位置に照射されるようレンズ電源４５や走査偏向器４４に補正信号を送る。
【００３８】
ウエハ９の画像を取得するためには、細く絞った電子ビーム１９を該ウエハ９に照射し、二次電子および後方散乱電子５１を発生させ、これらを電子ビーム１９の走査およびステージ３１、３２の移動と同期して検出することでウエハ９表面の画像を得る。
【００３９】
電子源１０には、拡散補給型の熱電界放出電子源が使用されている。この電子源１０を用いることにより、従来の、例えばタングステン（Ｗ）フィラメント電子源や、冷電界放出型電子源に比べて安定した電子ビーム電流を確保することができるため、明るさ変動の少ない電位コントラスト像が得られる。電子ビーム１９は、電子源１０と引き出し電極１１との間に電圧を印加することで電子源１０から引き出される。電子ビーム１９の加速は、電子源１０に高電圧の負の電位を印加することでなされる。
【００４０】
これにより、電子ビーム１９は、その電位に相当するエネルギーで試料台３０の方向に進み、コンデンサレンズ１２で収束され、さらに対物レンズ１６により細く絞られて試料台３０上のＸ、Ｙステージ３１、３２の上に搭載されたウエハ９に照射される。なお、ブランキング用偏向器１３には、走査信号およびブランキング信号を発生する走査信号発生器４４が接続され、コンデンサレンズ１２および対物レンズ１６には、各々レンズ電源４５が接続されている。ウエハ９には、リターディング電源３６により負の電圧（リターディング電圧）を印加できるようになっている。このリターディング電源３６の電圧を調節することにより一次電子ビームを減速し、電子源１０の電位を変えずにウエハ９への電子ビーム照射エネルギーを最適な値に調節することができる。
【００４１】
ウエハ９上に電子ビーム１９を照射することによって発生した二次電子および後方散乱電子５１は、ウエハ９に印加された負の電圧により加速される。ウエハ９上方に、Ｅ×Ｂ偏向器１８が配置され、これにより加速された二次電子および後方散乱電子５１は所定の方向へ偏向される。Ｅ×Ｂ偏向器１８にかける電圧と磁界の強度により、偏向量を調整することができる。また、この電磁界は、試料に印加した負の電圧に連動させて可変させることができる。Ｅ×Ｂ偏向器１８により偏向された二次電子および後方散乱電子５１は、所定の条件で反射板１７に衝突する。この反射板１７に加速された二次電子および後方散乱電子５１が衝突すると、反射板１７からは第二の二次電子および後方散乱電子５２が発生する。
【００４２】
上記反射板１７に衝突して発生した第二の二次電子および後方散乱電子５２は、この吸引電界により検出器２０に導かれる。検出器２０は、電子ビーム１９がウエハ９に照射されている間に発生した二次電子および後方散乱電子５１がその後加速されて反射板１７に衝突して発生した第二の二次電子および後方散乱電子５２を、電子ビーム１９の走査のタイミングと連動して検出するように構成されている。検出器２０の出力信号は、検査室２の外に設置されたプリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変換器２２によりデジタルデータとなる。ＡＤ変換器２２は、検出器２０が検出したアナログ信号をプリアンプ２１によって増幅された後に直ちにデジタル信号に変換して、画像処理部５に伝送するように構成されている。検出したアナログ信号を検出直後にデジタル化してから伝送するので、高速で且つＳＮ比の高い信号を得ることができる。なお、ここでの検出器２０として、例えば、半導体検出器を用いてもよい。
【００４３】
Ｘ、Ｙステージ３１、３２上にはウエハ９が搭載されており、検査実行時にはＸ、Ｙステージ３１、３２を静止させて電子ビーム１９を二次元に走査する方法と、検査実行時にＸ、Ｙステージ３１、３２をＹ方向に連続して一定速度で移動されるようにして電子ビーム１９をＸ方向に直線に走査する方法のいずれかを選択できる。ある特定の比較的小さい領域を検査する場合には前者のステージを静止させて検査する方法、比較的広い領域を検査するときは、ステージを連続的に一定速度で移動して検査する方法が有効である。なお、電子ビーム１９をブランキングする必要がある時には、ブランキング用偏向器１３により電子ビーム１９が偏向されて、電子ビームが絞り１４を通過しないように制御できる。
【００４４】
位置モニタ用測長器３４として、本実施例ではレーザ干渉による測長計を用いた。Ｘステージ３１およびＹステージ３２の位置が実時間でモニタでき、制御部６に転送されるようになっている。また、Ｘステージ３１、Ｙステージ３２、そして回転ステージ３３のモータの回転数等のデータも同様に各々のドライバから制御部６に転送されるように構成されており、制御部６はこれらのデータに基いて電子ビーム１９が照射されている領域や位置が正確に把握できるようになっており、必要に応じて実時間で電子ビーム１９の照射位置の位置ずれを補正制御回路４３より補正するようになっている。また、ウエハ毎に、電子ビームを照射した領域を記憶できるようになっている。
【００４５】
光学式高さ測定器３５は、電子ビーム以外の測定方式である光学式測定器、例えばレーザ干渉測定器や反射光の位置で変化を測定する反射光式測定器が使用されており、Ｘ、Ｙステージ上３１、３２に搭載されたウエハ９の高さを実時間で測定するように構成されている。本実施例では、光源３７から照射される白色光をウエハ９に照射し、反射光の位置を位置検出モニタにて検出し、位置の変動から高さの変化量を算出する方式を用いた。この光学式高さ測定器３５の測定データに基いて、電子ビーム１９を細く絞るための対物レンズ１６の焦点距離がダイナミックに補正され、常に非検査領域に焦点が合った電子ビーム１９を照射できるようになっている。また、ウエハ９の反りや高さ歪みを電子ビーム照射前に予め測定しており、そのデータをもとに対物レンズ１６の検査領域毎の補正条件を設定するように構成することも可能である。
【００４６】
画像処理部５は、画像記憶部４６、計算機４８、モニタ５０により構成されている。上記検出器２０で検出されたウエハ９の画像信号は、プリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変換器２２でデジタル化された後に光変換器２３で光信号に変換され、光ファイバ２４によって伝送され、電気変換器２５にて再び電気信号に変換された後に画像記憶部４６に記憶される。
【００４７】
画像形成における電子ビームの照射条件および、検出系の各種検出条件は、あらかじめ検査条件設定時に設定され、ファイル化されてデータベースに登録されている。
【００４８】
次に、図１で示した検査装置を用いて検査を行った手順を、図２Ａに示すフローを用いて説明する。
【００４９】
まず、ステップ２０１において、ウエハが任意の棚に設置されたウエハカセットを置く。モニタ５０より、検査すべきウエハを指定するために、該ウエハがセットされたカセット内棚番号を指定する。そしてステップ２０２において、モニタ５０より、各種検査条件を入力する。検査条件入力内容としては、電子ビーム電流、電子ビーム照射エネルギー、一画面の視野サイズ（ＦＯＶ、Field of view）、リターディング電源３６の電位、帯電制御電極６５の電位等である。個々のパラメータを入力することも可能であるが、通常は上記各種検査パラメータの組合せが検査条件ファイルとしてデータベース化されており、それら範囲に応じた検査条件ファイルを選択して入力するだけでよい。
【００５０】
ステップ２０３において、自動検査をスタートすると、まず、ステップ２０４で、設定されたウエハ９を試料交換室６２から検査装置内にロードする。ウエハ搬送系においては、ウエハ９の直径が異なる場合にも、ウエハ形状がオリエンテーションフラット型あるいはノッチ型のように異なる場合にも、ウエハ９を載置するためのホルダを、ウエハの大きさや形状にあわせて交換することにより対応できるようになっている。該ウエハ９は、ウエハカセットからアーム、予備真空室等を含むウエハローダによりホルダ上に載置され、保持固定されてホルダとともにウエハローダ内で真空排気され、既に真空排気系で真空になっている検査室２に搬送される。
【００５１】
ウエハがロードされたら、ステップ２０５において、上記入力された検査条件に基づき、制御部６より各部に電子ビーム照射条件が設定される。そして、ウエハホルダ上の第一のビーム校正用パターンが電子光学系下にくるようにステージ３２が移動し、該ビーム校正用パターンの電位コントラスト像を取得し、該電位コントラスト像より焦点・非点を合わせる。そして、被検査ウエハ９上の所定の箇所に移動し、ウエハ９の電位コントラスト像を取得し、コントラスト等を調整する。ここで、電子ビーム照射条件等を変更する必要が生じた場合には、再度ビーム校正を実施することが可能である。また、光学式高さ測定器３５により高さ情報と電子ビームの合焦点条件の相関を求め、この後の電位コントラスト像取得時には毎回焦点合わせを実行することなく、ウエハ高さ検出の結果より合焦点条件に自動的に調整することも可能である。
【００５２】
ステップ２０６では、セットされたウエハ９は、光学顕微鏡部４でアラインメント用の第一の座標を観察するために、Ｘ、Ｙステージ３１、３２により移動される。モニタ５０によりウエハ９上に形成されたアライメントパターンの光学顕微鏡画像が観察され、予め記憶された同じパターン画像と比較し、第一の座標の位置補正値が算出される。次に第一の座標から一定距離離れ第一の座標と同等の回路パターンが存在する第二の座標に移動し、同様に光学顕微鏡画像が観察され、アライメント用に記憶された回路パターン画像と比較され、第二の座標の位置補正値および第一の座標に対する回転ずれ量が算出される。
【００５３】
以上のようにして、光学顕微鏡部４による所定の補正作業や検査領域設定等の準備作業が完了すると、Ｘ、Ｙステージ３１、３２の移動により、ウエハ９が電子光学系３の下に移動される。ウエハ９が電子光学系３の下に配置されると、上記光学顕微鏡部４により実施されたアライメント作業と同様の作業を電位コントラスト像により実施する。この際の電位コントラスト像の取得は、次の方法でなされる。上記光学顕微鏡画像による位置合せにおいて記憶され補正された座標値に基づき、光学顕微鏡部４で観察されたものと同じ回路パターンに、電子ビーム１９が走査偏向器１５によりＸＹ方向に二次元に走査されて照射される。この電子ビームの二次元走査により、被観察部位から発生する二次電子および後方散乱電子５１が上記の放出電子検出のための各部の構成および作用によって検出されることにより、電位コントラスト像が取得される。既に光学顕微鏡画像により簡便な検査位置確認や位置合せ、および位置調整が実施され、且つ回転補正も予め実施されているため、光学画像に比べ分解能が高く高倍率で高精度に位置合せや位置補正、回転補正を実施することができる。なお、電子ビーム１９をウエハ９に照射すると、その箇所が帯電する。検査の際にその帯電の影響を避けるために、上記位置回転補正あるいは検査領域設定等の検査前準備作業において電子ビーム１９を照射する回路パターンは予め被検査領域外に存在する回路パターンを選択するか、あるいは被検査チップ以外のチップにおける同等の回路パターンを制御部６から自動的に選択できるようにしておく。このようにして行ったアライメント結果は、各制御部に転送される。検査の際は、各制御部によって回転や位置座標が補正される。
【００５４】
ステップ２０７おいて、ウエハの指定領域に移動させる。その後、図２Ｂに示すように、検査条件最適化フロー２００（ステップ２０８〜２２０）で検査の最適条件を決定する。ここでは、検査条件の一つ、帯電制御電極６５の電位Ｖccを例にとって説明するが、他の条件、電子ビームエネルギー、リターディング電位等でも同様である。まず、ステップ２０８でＶccの最小値Ｖ１、最大値Ｖ２、および変化させる刻み幅ΔＶを入力する。ステップ２１０で、Ｖccの初期条件Ｖcc＝Ｖ１を入力し、ステップ２１１で画像を取得する。画像取得の際、信号値の補正（auto brightness and contrast control）は行わない。ステップ２１３で画像のヒストグラム算出、（式１）でガウスフィッティングを行う。ステップ２１４で、（式２）に基づくピーク分離判定を行う。ピークの分離が不可能であった場合、ステップ２１５でＶcc値を変化させる。ステップ２１６でこのＶcc値がステップ２０８で入力した範囲内であれば、ステップ２１１で再び画像を取得し、上記ステップを（２１１〜２１６）を繰り返す。ステップ２１６でＶcc値がステップ２０８で入力した範囲外であれば、ステップ２０８で再度、範囲の入力が必要になる。このようにしてステップ２２０で検査条件を決定する。
【００５５】
実際にこれらステップを実行した結果を示す。まず、ステップ２０８では、Ｖ１＝−８５３０Ｖ、Ｖ２＝−８４２０Ｖ、ΔＶ＝１０Ｖとした。得られた画像８０１〜８０３およびヒストグラム８０４を、図８に示す。これらヒストグラムを、（式１）でフィッティングし、σ１、σ２、μ１、μ２を求め、図９に示す｜μ１−μ２｜／（σ１＋σ２）のＶcc依存性が得られた。この結果から、（式２）のピーク分離条件（ε１＝１、ε２＝３）（図中、斜線で示す領域）を満たすＶcc＝−８４６０Ｖを見つけることができた。
【００５６】
次に、ステップ２２１でステップ２０５と同様にビーム校正を再び行う。ビーム校正が完了したら、ステップ２２２でキャリブレーションを行う。試料ホルダ上に載置された第二の校正用パターンに移動する。第二の校正用パターンは、信号強度を検査で得られる電位コントラスト像の信号に一致させるものである。そのパターンは、十分低抵抗（１０３Ω以下）なコンタクトホールと十分高抵抗（１０２０Ω以上）なコンタクトホールが加工されたパターンである。該パターンの電位コントラスト像を用いて十分な低抵抗部および高抵抗部の信号値を校正する。十分な高抵抗部はパターンの無い絶縁部を用いても良い。この結果をふまえて、ウエハ９上に移動し、ウエハ上のパターン箇所の電位コントラスト像を取得し、キャリブレーションを実施する。
【００５７】
ステップ２２３において、検査を開始する。ステップ２２４において欠陥画像を取得し、ステップ２２５にて検出した欠陥の画像を保存する。検査が完了したら、ステップ２２６においてウエハをアンロードし、ステップ２２７において終了する。
【００５８】
以上の検査方法により、従来問題になっていた検査の再現性や、欠陥検出感度の低下の問題を解決することが可能になり、再現性の良い、高感度な検査が可能になった。
【００５９】
ここでは、検査条件の内、帯電制御電極６５の電位を自動設定した実施例について述べたが、他の条件、電子ビーム電流、電子ビームエネルギー、リターディング電位等に関しても同様に設定可能である。
【００６０】
本実施例では、ヒストグラムをフィッティングさせるのにガウス関数を用いたが、その関数以外のローレンツ関数等の孤立ピークを持つ関数を使用しても良い。
【００６１】
検査条件の最適化を行う際、検査条件を変更する度に画像の取得を行うが、前条件での帯電やコンタミネーションの影響が無視できない場合がある。その場合、これらの影響を除去するために、紫外光照射を行っても良い。もしくは、検査条件を変更する度に、画像取得の場所を変更することを行っても良い。
【００６２】
また、画像にシェーディングある場合、シェーディング補正を行った後に検査条件最適フロー２００を行うと良い。
【００６３】
（実施例２）
本実施例では、実施例１と同様の方法で、電子ビームエネルギーＥ０を最適化した例について述べる。ウエハのダメージを考慮して、Ｅ０の最高値を１.５ｋｅＶとした。検査条件最適化フロー２００（図２Ｂ）で、Ｖccの代わりにＥ０を、Ｖ１、Ｖ２、ΔＶをそれぞれ０ｋｅＶ、１.５ｋｅＶ、０.２５ｋｅＶとした。その結果、図１１のような｜μ１−μ２｜／（σ１＋σ２）のＥ０依存性が得られた。この結果から、（式２）のピーク分離条件（ε１＝１、ε２＝３）を満たすＥ０＝１.０ｋｅＶを見つけることができた。
【００６４】
（実施例３）
本実施例では、実施例１と同様の方法で、電子ビーム電流ＩＰを最適化した例について述べる。検査条件最適化フロー２００（図２Ｂ）で、Ｖccの代わりにＩＰを、Ｖ１、Ｖ２、ΔＶをそれぞれ０ｎＡ、３００ｎＡ、５０ｎＡとした。その結果、図１２のような｜μ１−μ２｜／（σ１＋σ２）のＩＰ依存性が得られた。この結果から、（式２）のピーク分離条件（ε１＝１、ε２＝３）を満たすＩＰ＝１００、１５０、２００ｎＡを見つけることができた。
【００６５】
（実施例４）
図１３の１１０１で示すようにパターン密度が少ない場合、見た目ではコントラストが良くてもヒストグラムを描くと、図１４のように、パターン部に起因するピークは、ＳｉＯ２部の信号に埋もれてしまうことがわかった。そのため、実施例１で述べた方法では、最適条件を決定することができなかった。そこで、図１３の右上図に示すように、パターンの領域１１０２の抽出と、最近接パターンの中間で、領域設定したパターンと同面積の領域１１０３の設定を行う。領域１１０２の抽出は、図１３の右下図に示すように、信号プロファイル１１０４でピークの半値幅内の領域１１０５とした。このような画像の抽出（信号抽出処理）を行った後に改めてヒストグラムを描いた結果、図１５が得られた。ピークは２つに分離することが確認できた。また、信号抽出処理の前に、画像のシェーディング除去を行っても良い。
【００６６】
以上のことを行う検査条件最適フロー３００を、図３に示す。ステップ２０８でＶccの最小値Ｖ１、最大値Ｖ２、および変化させる刻み幅ΔＶを入力する。ステップ２０９で、後のシェーディング除去、および信号抽出処理２１９の実行判定に用いる数値Ｎに値０を設定する。ステップ２１０で、Ｖccの初期条件V1を入力し、ステップ２１１で画像を取得する。画像取得の際、信号値の補正（auto brightness and contrast control）は行わない。ステップ２１２でＮ値の判定条件を行い、Ｎ＝０の場合、ステップ２１３で画像のヒストグラム算出、（式１）でガウスフィッティングを行う。ステップ２１４で（式２）に基づくピーク分離判定を行う。ピークの分離が不可能であった場合、ステップ２１５でＶcc値を変化させる。ステップ２１６でこのＶcc値がステップ２０８で入力した範囲内であれば、ステップ２１１で再び画像を取得し、上記ステップを（２１１〜２１６）を繰り返す。ステップ２１６でＶcc値がステップ２０８で入力した範囲外であれば、ステップ２１７でＮに１を加え、ステップ２１８でＮ＝１の判定をし、ステップ２１０、２１１、２１２へ進む。ステップ２１２ではＮ＝０でないので、ステップ２１９へ進む。ステップ２１９では、シェーディング処理、および信号抽出処理を行う。信号抽出処理の結果を用いて、ステップ２１３を行い、ステップ２１４のピーク分離条件判定を行う。ピーク分離ができていない場合、ステップ２１５へ進む。ピーク分離ができた場合は、ステップ２２０で検査条件が決定される。このように、図２Ａ、２Ｂの検査方法で、検査条件最適化フロー２００の代わりに、この検査条件最適化フロー３００を適用することによって検査条件の最適化を行うことができた。
【００６７】
（実施例５）
本実施例では、レビューＳＥＭを用いて、欠陥分類をおこなった例について説明する。
【００６８】
図１６に、レビューＳＥＭの構成の一例を示す。本装置は、電子光学系３２１、ステージ機構系３２２、ウエハ搬送系３２３、真空排気系３２４、光学顕微鏡３２５、制御系３２６、操作部３２７、帯電制御部より構成されている。
【００６９】
電子光学系３２１は、電子源３２８、コンデンサレンズ３２９、対物レンズ３３０、第一の検出器３３１、第二の検出器３３２、偏向器３３５、反射板３３６、ウエハ高さ検出器３３７より構成されている。電子ビーム３５２をウエハ３５１に照射して発生する反射電子３５３および二次電子３５４は、それぞれ第一の検出器３３１、第二の検出器３３２で検出される。
【００７０】
ステージ機構系３２２は、ＸＹステージ３３８、および試料としてのウエハを載置するためのホルダ３３９、ホルダ３３９およびウエハ３５１に負の電圧を印加するためのリターディング電源３４０より構成されている。ＸＹステージ３３８には、レーザ測長による位置検出器が取り付けられている。
【００７１】
ウエハ搬送系３２３はカセット載置部３４１とウエハローダ３４２より構成されており、ホルダ３３９はウエハ３５１を載置した状態でウエハローダ３４２とＸＹステージ３３８を行き来するようになっている。
【００７２】
制御系３２６は、信号検出系制御部３４３、ビーム偏向補正制御部３４４、電子光学系制御部３４５、ウエハ高さセンサ検出系３４６、機構およびステージ制御部３４７より構成されている。操作部３２７は、操作画面および操作部３４８、画像処理部３４９、画像・検査データ保存部３５０より構成されている。
【００７３】
帯電制御部は、ステージに対向して設置した帯電制御電極３６４、帯電制御電極制御部３６５、帯電制御電源３６６から構成されている。
【００７４】
次に、図１６の各部の動作について、図１７に示すフローを用いて説明する。
まず、ステップ１５０１において、ウエハ３５１が任意の棚に設置されたウエハカセットを、ウエハ搬送系３２３におけるカセット載置部３４１に置く。次に、ステップ１５０２において、操作画面３４８より、レビューすべきウエハ３５１を指定するために、該ウエハ３５１がセットされたカセット内棚番号を指定する。また、レビューにおいては、他の検査装置により検査を実施され、欠陥等の位置情報を含む検査結果情報をもとに電子線画像による観察を実行するため、操作画面および操作部３４８より検査結果ファイルを選択する。選択においては、ネットワーク等による通信で検査結果ファイルを読み込む場合や、記録媒体より検査結果ファイルを読み込むことが可能である。いずれの場合も、検査結果ファイル名を指定することにより、該検査結果の各種データをデータ入力部３５６に読み込み、データ変換部３５７によりレビューＳＥＭで用いているデータ形式および座標系に変換することがある。さらに、操作画面および操作部３４８より、レビュー条件ファイル名を入力する。このレビュー条件ファイルは、レビューの内容を決めるための各種パラメータを組み合わせて構成されたものである。レビューを実行するために必要な条件の入力を完了し、ステップ１５０３において、自動レビューのシーケンスをスタートする。
【００７５】
ステップ１５０３において、レビューをスタートすると、まず、設定されたウエハ３５１をレビュー装置内に搬送する。ウエハ搬送系３２３においては、被検査ウエハの直径が異なる場合にも、ウエハ形状がオリエンテーションフラット型あるいはノッチ型のように異なる場合にも、ウエハ３５１を載置するホルダ３３９をウエハの大きさや形状にあわせて交換することにより対応できるようになっている。該被検査ウエハは、カセットからアーム、予備真空室等を含むウエハローダ３４２によりホルダ３３９上に載置され、保持固定されてホルダとともに検査室に搬送される。
【００７６】
ステップ１５０４において、ウエハ３５１がロードされたら、ステップ１５０５では、上記入力されたレビュー条件に基づき、電子光学系制御部３４５より各部に電子線照射条件が設定される。そして、ウエハ３５１の所定箇所の電子線画像を取得し、該画像より焦点・非点を合わせる。また、同時にウエハ３５１高さをウエハ高さ検出器３３７より求め、高さ情報と電子ビームの合焦点条件の相関を求め、この後の電子線画像取得時には毎回焦点合わせを実行することなく、ウエハ高さ検出の結果より合焦点条件に自動的に調整する。これにより、高速連続電子線画像取得が可能になった。
【００７７】
電子線照射条件および焦点・非点調整が完了したら、ステップ１５０６において、ウエハ上の２点によりアライメントを実施する。
【００７８】
その後、ステップ１５０７でウエハ内のパターンに移動し、実施例１、４と同様の検査条件最適化フロー２００（図２Ｂ）もしくは３００（図３）を行う。その後、再度ビーム校正１５０８を行う。
【００７９】
ステップ１５０９において、アライメント結果に基づき回転や座標値を補正し、既に読み込んだ検査結果ファイルの各種情報に基づき、レビューすべき欠陥の位置に移動する。
【００８０】
欠陥位置に移動したら、ステップ１５１０でビーム照射、ステップ１５１１で画像取得を行う。ステップ１５１２において、取得された高倍率画像は、必要に応じて画像・データ保存部３５０に保存される。予め保存する、保存しないをレビュー条件ファイルで設定しておことや、必要に応じて、複数の検出器による複数種類の画像を、設定に応じて同時に保存することが可能である。例えば、第二の検出器３３２で検出された二次電子による画像と、第一の検出器３３１で検出された反射電子による画像を同時に保存することが可能である。
【００８１】
ステップ１５１２において、画像を保存すると同時に、画像処理部３４９では画像情報より欠陥の特徴を抽出して、欠陥の内容を自動的に分類する。分類された結果を、例えば０〜２５５の数値にコード化し、該コード番号を検査結果ファイルのなかの欠陥分類コードに対応する箇所に書き込む。上記、欠陥レビュー操作を、ステップ１５１６で繰返す。１枚のウエハにおいて、レビュー実施を指定された欠陥全部について上記一連の動作が完了したら、ステップ１５１３で該ウエハの検査結果ファイル（分類結果を書き込まれたファイル）を自動的に保存し、指定された先に該検査結果ファイルを出力する。その後、ステップ１５１４において、ウエハをアンロードし、ステップ１５１５においてレビューを終了する。
【００８２】
本方法を用いることにより、検査ＳＥＭで検出した欠陥を１００％レビューし、分類することが可能になった。
【００８３】
本実施例では、検査条件最適化フロー２００、もしくは３００でヒストグラムをフィッティングさせるのにガウス関数を用いたが、その関数以外のローレンツ関数等の孤立ピークを持つ関数を使用しても良い。
【００８４】
また、画像にシェーディングある場合、シェーディング補正を行った後に検査条件最適フロー２００、もしくは３００を行うと良い。もしくは、シェーディングの発生していない領域を指定し、その領域に対して検査条件最適化フロー２００、もしくは３００を行ってもよい。
【００８５】
検査条件の最適化を行う際、検査条件を変更する度に画像の取得を行うが、前条件での帯電やコンタミネーションの影響が無視できない場合がある。その場合、これらの影響を除去するために、紫外光照射を行っても良い。もしくは、検査条件を変更する度に、画像取得の場所を変更することを行っても良い。
【００８６】
（実施例６）
実施例１〜５の検査条件最適化フロー２００（図２Ｂ）、３００（図３）において、検査条件を変化させる際、条件変化の刻み幅を複数回変化させることによって、高速な条件設定が可能になった例について述べる。本実施例では、検査条件のうち、帯電制御電源６７（検査ＳＥＭ）、もしくは３６６（レビューＳＥＭ）の値Ｖｃｃを最適化した。まず、Ｖcc値の刻み幅ΔＶを４０Ｖとして検査条件最適化フロー２００、もしくは３００を行った。画像のヒストグラムを（式１）でフィッティングし、図１８に示す｜μ１−μ２｜／（σ１＋σ２）のＶcc依存性を得た。刻み幅ΔＶが大きい為、（式２）（ε１＝１、ε１＝３）を満たす条件の決定はできなかったが、その条件に近いＶcc条件２００２、２００１を見つけることができた。次に、これら条件の間で、ΔＶを小さい値１０Ｖとし、再度検査条件最適化フローを行った。その結果、図１９に示すように、(式２）を満たす条件２１０１、２１０２を見つけることができた。条件が２つ以上見つかった場合、Ｖccの平均値を最適条件と見なした。このような方法を取ることによって、初めからΔＶに小さい値を用いるよりも高速に検査条件を最適化することが可能になった。
【００８７】
（実施例７）
ウエハ内に複数種類のパターンがある場合、検査条件が１つに定まらない場合が生ずる。本実施例では、その場合の検査条件決定方法について述べる。
【００８８】
図２０のウエハ１９０１のダイ１９０２には領域１９０３、１９０４に、それぞれパターン１９０５、１９０６が加工してある。検査条件最適化フロー２００、３００の方法で、帯電制御電源６７の電位Ｖccに対して検査条件最適化を行った結果、検査条件がパターン依存性を持った。パターン１９０５ではＶcc＝−８４６０Ｖ、パターン１９０６ではＶcc＝−８４４０Ｖが最適条件となった。この場合、（１）検査条件の平均値を用いる、（２）それぞれのパターンで検査条件を変えて複数回実行する、という方法を必要に応じて選択することができる。方法（１）では、検査条件が最適値から少しずれるので若干感度が低下するが、全面を同一条件で検査するので検査時間が短いという利点があった。一方、方法（２）では、それぞれのパターンで検査条件が最適化されているので高感度な検査が可能だが、二回に分けて検査する必要があるので検査時間が長くなった。
【００８９】
（実施例８）
実施例１〜７のように検査条件最適化を行ったデータを用いて、その検査条件をデータベース化することで、検査条件設定の高速化を行うことができた。
【００９０】
データベースの一例を、図２１、図２２に示す。図１６はパターンの断面図で、１６０１はＳｉ基板、１６０２はｐｎ接合、１６０３はコンタクトホールに埋め込んだプラグ、１６０４はコンタクトホール、１６０５はＳｉＯ２である。ここでは、パターンを決定する代表的な項目、プラグ１６０３の有無、（コンタクトホール１６０４の）アスペクト比、ｐｎ接合１６０２の有無で分類した。その結果、図２３のように検査条件をまとめることができた。ここで、検査条件は、以下（１）〜（３）の通りである。
（１）Ｖac＝−１０ｋＶ、Ｖr＝−９.５ｋＶ、Ｖcc＝−５ｋＶ
（２）Ｖac＝−１０ｋＶ、Ｖr＝−８.５ｋＶ、Ｖcc＝−８.７ｋＶ
（３）Ｖac＝−１０ｋＶ、Ｖr＝−８.５ｋＶ、Ｖcc＝−８.８ｋＶ
ただし、Ｖacは電子源１０電位、Ｖrはリターディング電源３６の電位、Ｖccは帯電制御電極６５の電位である。
【００９１】
次に、このデータベースを用いて、ウエハの検査を行った。図１８は、検査ウエハの断面構造で、データベース図１７に当てはめると、プラグ埋め込み無し、低アスペクト比、ｐｎ接合有りなので検査条件（１）を選択した。この条件で検査を行った結果、高感度に導通欠陥を検出することができた。データベースを用いて検査条件を選択するので、検査条件最適化フロー２００（図２Ｂ）、３００（図３）を用いるよりも高速に検査条件の最適化が可能になった。
【００９２】
上述した実施例では、検査ＳＥＭについてのものであるが、他のＳＥＭ（例えば、レビューＳＥＭ、ＣＤ−ＳＥＭ）でも同様の方法で、条件設定を行うことができる。また、電子ビームを用いた検査装置を例にして詳述したが、本発明の基本的な考え方は、電子ビームに限らず、イオンビーム等を用いた検査装置についても同様に適用可能である。
【００９３】
以上詳述したように、本発明によれば、回路パターンを有する半導体装置等の部分的に完成した基板の検査において、従来、検査条件の設定をオペレーターの経験に頼っていた為、欠陥検出結果に再現性が無く、また必ずしも高感度な検査条件が設定できなかった、という問題を解決することができる。また、検査条件設定の自動化により、条件設定までの時間を短縮させることが可能になる。さらに、再現よく高精度に最適条件を設定できるようになるので、検査装置の欠陥検出感度が向上し、これにより高感度に半導体製品をモニタできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１の実施例に用いる検査ＳＥＭの装置構成を説明する図。
【図２Ａ】本発明の第１の実施例における検査フローの一例を説明する図。
【図２Ｂ】図２Ａにおける検査条件最適化フローの一例を説明する図。
【図３】図２Ａにおける検査条件最適化フローの別の例を説明する図。
【図４】電位コントラスト像取得原理を説明する図。
【図５】正帯電コントラスト像取得原理を説明する図。
【図６】負帯電コントラスト像取得原理を説明する図。
【図７】本発明における、電位コントラスト像およびそのヒストグラムを説明する図。
【図８】本発明における、電位コントラスト像およびそのヒストグラムのＶcc依存性を説明する図。
【図９】本発明における、最適な検査条件を決定するための図。
【図１０】本発明における、欠陥検出数のＶcc依存性を説明する図。
【図１１】本発明の第２の実施例における、最適な電子ビーム入射エネルギーＥ０を決定するための図。
【図１２】本発明の第３の実施例における、最適な電子ビーム電流ＩＰを決定するための図。
【図１３】本発明の第４の実施例における、パターンが少ないウエハの電位コントラスト像および検査条件最適化のための画像処理原理を説明する図。
【図１４】図１３における、パターンが少ないウエハの電位コントラスト像のヒストグラムを説明する図。
【図１５】図１３における、パターンが少ないウエハの電位コントラスト像を画像処理した後のヒストグラムを説明する図。
【図１６】本発明の第５の実施例に用いるレビューＳＥＭの装置構成を説明する図。
【図１７】本発明の第５の実施例における、検査方法の一例を示す図。
【図１８】本発明の第６の実施例における、最適なＶcc値を決定するための図。
【図１９】本発明の第６の実施例における、検査条件最適化フローによるＶcc値を決定するための図。
【図２０】本発明の第７の実施例における、複数のパターンが加工されたウエハを示す図。
【図２１】本発明の第８の実施例における、パターンの断面構造を示す図。
【図２２】図２１における、検査条件のデータベースを説明する図。
【図２３】本発明の第８の実施例における、検査ウエハの断面構造を示す図。
【符号の説明】
【００９５】
２…検査室、３…電子光学系、４…光学顕微鏡部、５…画像処理部、６…制御部、７…検出部、８…試料室、９…ウエハ、１０…電子源、１１…引き出し電極、１２…コンデンサレンズ、１３…ブランキング偏向器、１４…絞り、１５…走査偏向器、１６…対物レンズ、１７…反射板、１８…Ｅ×Ｂ偏向器、１９…電子ビーム、２０…検出器、２１…プリアンプ、２２…ＡＤ変換器、２３…光変換器、２４…光ファイバ、２５…電気変換器、２６…高圧電源、２７…プリアンプ駆動電源、２８…ＡＤ変換器駆動電源、２９…逆バイアス電源、３０…試料台、３１…Ｘステージ、３２…Ｙステージ、３３…回転ステージ、３４…位置モニタ測長器、３５…光学式高さ測定器、３６…リターディング電源、３７…光源、４０…光源、４１…光学レンズ、４２…ＣＣＤカメラ、４３…補正制御回路、４４…走査信号発生器、４５…レンズ電源、４６…画像記憶部、４８…計算機、５０…モニタ、５１…二次電子および後方散乱電子、５２…第二の二次電子および後方散乱電子、６２…試料交換室、６５…帯電制御電極、６６…帯電制御電極制御部、６７…帯電制御電源、３２１…電子光学系、３２２…ステージ機構系、３２３…ウエハ搬送系、３２４…真空排気系、３２５…光学顕微鏡、３２６…制御系、３２７…操作部、３２８…電子源、３２９…コンデンサレンズ、３３０…対物レンズ、３３１…第一の検出器、３３２…第二の検出器、３３５…偏向器、３３６…反射板、３３７…ウエハ高さ検出系、３３８…ＸＹステージ…３３９…ホルダ、３４０…リターディング電源、３４１…カセット載置部、３４２…ウエハローダ、３４３…信号検出系制御部、３４４…ビーム偏向補正制御部、３４５…電子光学系制御部、３４６…ウエハ高さセンサ検出系、３４７…機構およびステージ制御部、３４８…操作画面および操作部、３４９…画像処理部、３５０…データ保存部、３５１…ウエハ、３５２…一次電子ビーム、３５３…反射電子、３５４…二次電子、３５６…データ入力部、３５７…データ変換部、３６４…帯電制御電極、３６５…帯電制御電極制御部、３６６…帯電制御電源、４０１…正常部、４０２…導通欠陥、４０３…ショート欠陥、４０４…Ｓｉウエハ、４０５酸化膜、４０６…リターディング電源、４０７…帯電制御電極、４０８…帯電制御電極、４０９…二次電子、４１０…一次電子、５０１…正の電位ポテンシャル、５０２…二次電子、５０３…二次電子の低エネルギー成分、５０４…二次電子、５０５…電位コントラスト、６０１…負の電位ポテンシャル、６０２…二次電子、６０３…二次電子、６０４…二次電子、６０５…電位コントラスト、７０１…酸化膜部に起因するヒストグラムのピーク、７０２…パターン部に起因するヒストグラムのピーク、７０３…電位コントラスト像、７０４…ヒストグラム、８０１…電位コントラスト像、８０２…電位コントラスト像、８０３…電位コントラスト像、８０４…ヒストグラム、１１０１…電位コントラスト像、１１０２…抽出したパターン、１１０３…抽出した絶縁膜部、１１０４…信号プロファイル、１１０５…抽出したパターン、１６０１…Ｓｉ基板、１６０２…ｐｎ接合、１６０３…プラグ、１６０４…コンタクトホール、１６０５…ＳｉＯ２、１９０１…���エハ、１９０２…ダイ、１９０３…加工領域、１９０４…加工領域、１９０５…パターン、１９０６…パターン。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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