(57)【要約】【課題】高アスペクト構造のパターンを高い精度で検査することができる欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供する。【解決手段】実施形態の基板検査装置は、荷電ビーム照射手段と、検出手段と、エネルギーフィルタと、検査手段と、を持つ。前記荷電ビーム照射手段は、荷電ビームを生成して検査対象であるパターンが形成された試料に照射する。前記検出手段は、前記荷電ビームの照射により前記試料から発生した二次荷電粒子または反射荷電粒子を検出して信号を出力する。前記エネルギーフィルタは、前記検出手段と前記試料との間に配設され、印加される直流電圧に応じたエネルギーの前記二次荷電粒子または反射荷電粒子を選択的に通過させる。前記検査手段は、前記エネルギーフィルタに互いに異なる条件の電圧を印加し、互いに異なる印加電圧条件で得られた信号間の強度差から前記パターンの欠陥に関する情報を出力する。【選択図】図１
2013200182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電ビームを生成して検査対象であるパターンが形成された試料に照射する荷電ビーム照射手段と、
前記荷電ビームの照射により前記試料から発生した二次荷電粒子または反射荷電粒子を検出して信号を出力する複数の検出手段と、
前記複数の検出手段と前記試料との間にそれぞれ配設され、印加される直流電圧に応じたエネルギーの前記二次荷電粒子または反射荷電粒子を選択的に通過させる複数のエネルギーフィルタと、
前記二次荷電粒子または反射荷電粒子を分離し、各検出手段に入射するようにそれぞれの軌道を制御する荷電粒子分離手段と、
前記複数のエネルギーフィルタに互いに異なる条件の電圧を印加し、互いに異なる印加電圧条件で得られた信号間の強度差から前記パターンの欠陥に関する情報を出力する検査手段と、
を備え、
前記検査手段は、前記信号を処理し、前記互いに異なる印加電圧条件毎に電位コントラスト画像を取得し、前記互いに異なる印加電圧条件毎の前記電位コントラスト画像の階調値をプロットすることにより、同一または対応する検査対象箇所の信号強度に対する出現頻度を表す２次元ヒストグラムを作成し、予め定めた閾値に基づく欠陥判定領域を前記２次元ヒストグラム内に設定し、前記信号が前記欠陥判定領域に含まれる場合に、前記パターンに欠陥が存在すると判定する、
ことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
荷電ビームを生成して検査対象であるパターンが形成された試料に照射する荷電ビーム照射手段と、
前記荷電ビームの照射により前記試料から発生した二次荷電粒子または反射荷電粒子を検出して信号を出力する検出手段と、
前記検出手段と前記試料との間に配設され、印加される直流電圧に応じたエネルギーの前記二次荷電粒子または反射荷電粒子を選択的に通過させるエネルギーフィルタと、
前記エネルギーフィルタに互いに異なる条件の電圧を印加し、互いに異なる印加電圧条件で得られた信号間の強度差から前記パターンの欠陥に関する情報を出力する検査手段と、
を備える欠陥検査装置。
【請求項３】
複数対の前記エネルギーフィルタおよび前記検出手段が設けられ、
前記二次荷電粒子または反射荷電粒子を前記対の数に応じて分離し、各検出手段に入射するようにそれぞれの軌道を制御する荷電粒子分離手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記検査手段は、前記信号を処理し、前記互いに異なる印加電圧条件毎に電位コントラスト画像を取得し、前記互いに異なる印加電圧条件毎の前記電位コントラスト画像の階調値をプロットすることにより、同一または対応する検査対象箇所の信号強度に対する出現頻度を表す２次元ヒストグラムを作成し、予め定めた閾値に基づく欠陥判定領域を前記２次元ヒストグラム内に設定し、前記信号が前記欠陥判定領域に含まれる場合に、前記パターンに欠陥が存在すると判定することを特徴とする請求項２または３に記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
荷電ビームを生成して検査対象であるパターンが形成された試料に照射する工程と、
前記荷電ビームの照射により前記試料から発生した二次荷電粒子または反射荷電粒子のうち、所望のエネルギーの前記二次荷電粒子または反射荷電粒子が通過するように、互いに異なるフィルタリング条件でフィルタリングする工程と、
前記フィルタリングにより選択された前記二次荷電粒子または反射荷電粒子を検出して信号を出力する工程と、
前記互いに異なるフィルタリング条件で得られた信号間の強度差から前記パターンの欠陥に関する情報を出力する検査工程と、
を備える欠陥検査方法。
【請求項６】
前記互いに異なるフィルタリング条件でのフィルタリングおよび検出は、同時に行われることを特徴とする請求項５に記載の欠陥検査方法。
【請求項７】
前記検査工程は、
前記信号を処理して前記互いに異なるフィルタリング条件毎に電位コントラスト画像を取得する工程と、
前記互いに異なるフィルタリング条件毎の前記電位コントラスト画像の階調値をプロットすることにより、同一または対応する検査対象箇所の信号強度に対する出現頻度を表す２次元ヒストグラムを作成する工程と、
予め定めた閾値に基づく欠陥判定領域を前記２次元ヒストグラム内に設定し、前記欠陥判定領域に含まれる信号がある場合に、前記パターンに欠陥が存在すると判定する工程と、
を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の集積度の進展に伴ってパターンのアスペクト比が高くなっており、電子ビームを用いた従来の欠陥検査装置では、このような高アスペクト構造の配線間の底に存在する電気的ショートを検出できなくなってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−００３５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、高アスペクト構造のパターンを高い精度で検査することができる欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の基板検査装置は、荷電ビーム照射手段と、検出手段と、エネルギーフィルタと、検査手段と、を持つ。前記荷電ビーム照射手段は、荷電ビームを生成して検査対象であるパターンが形成された試料に照射する。前記検出手段は、前記荷電ビームの照射により前記試料から発生した二次荷電粒子または反射荷電粒子を検出して信号を出力する。前記エネルギーフィルタは、前記検出手段と前記試料との間に配設され、印加される直流電圧に応じたエネルギーの前記二次荷電粒子または反射荷電粒子を選択的に通過させる。前記検査手段は、前記エネルギーフィルタに互いに異なる条件の電圧を印加し、互いに異なる印加電圧条件で得られた信号間の強度差から前記パターンの欠陥に関する情報を出力する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態１による欠陥検査装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】実施形態１による欠陥検査方法の説明図。
【図３】エネルギーフィルタをオンとした場合の二次電子／反射電子の軌道と、得られる電位コントラスト画像の各一例を示す図。
【図４】エネルギーフィルタをオフとした場合の二次電子／反射電子の軌道と、図３と同一の検査箇所から得られる電位コントラスト画像の各一例を示す図。
【図５】電位コントラスト画像の差画像の一例を示す図。
【図６】図３および図４の電位コントラスト画像の信号強度に対する出現頻度を表すヒストグラムの模式図。
【図７】実施形態１による欠陥検査方法の概略手順を示すフローチャート。
【図８】エネルギーフィルタをオンとした場合の二次電子／反射電子の軌道と、得られる電位コントラスト画像の各一例を示す図。
【図９】エネルギーフィルタをオフとした場合の二次電子／反射電子の軌道と、図８の検査箇所に対応する検査箇所から得られる電位コントラスト画像の各一例を示す図。
【図１０】電位コントラスト画像の差画像の他の一例を示す図。
【図１１】実施形態２による欠陥検査方法の概略手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら実施の形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。図面において、同一の部分には同一の参照番号を付し、その重複説明は適宜省略する。
【０００８】
（Ａ）実施形態１
（１）基板検査装置
図１は、実施形態１による欠陥検査装置の概略構成を示すブロック図である。  
本実施形態の欠陥検査装置は、フィラメント電極１、コンデンサレンズ４、ビーム走査用偏向器７ａ，７ｂ、対物レンズ９、ステージ１９、ウィーンフィルタ８、エネルギーフィルタＥＦ１０，ＥＦ２０、二次電子／反射電子検出器１２，１３、可変直流電源１４，１５、信号処理部２１、画像処理部２３、制御コンピュータ２２、メモリＭＲおよび表示部２４を備える。
【０００９】
ステージ１９は、半導体基板Ｓを上面に載置すると共に、制御コンピュータ２２から制御信号を受けて水平方向および垂直方向に半導体基板Ｓを移動させる。半導体基板Ｓの表面にはダイ毎またはチップ毎に測定対象である配線ＷＲ１，ＷＲ２…（図３、図９参照）が所定ピッチで形成されている。本実施形態において配線ＷＲ１，ＷＲ２のアスペクト比は１０以上である。なお、本実施形態では検査対象パターンとして配線を取り挙げて説明するが、このようなライン・アンド・スペースパターンの他、所定の１方向または互いに直交する２方向に所定ピッチで配列された矩形もしくは円形の穴パターンも検査可能である。半導体基板Ｓは本実施形態において例えば試料に対応する。ステージ１９は本実施形態においてグランド電位（ＧＮＤ）に接続される。
【００１０】
フィラメント電極１は電子ビームＥＢを生成して半導体基板Ｓに向けて照射する。本実施形態において電子ビームＥＢは例えば荷電ビームに対応し、フィラメント電極１は例えば荷電ビーム照射手段に対応する。  
コンデンサレンズ４は、磁界または電界を生成し、適切なビーム束になるように電子ビームＥＢを集束させる。対物レンズ９は、磁界または電界を生成し、電子ビームＥＢが半導体基板Ｓ上にジャストフォーカスで照射するように電子ビームＥＢを再度集束させる。ビーム走査用偏向器７ａ，７ｂは、制御コンピュータ２２に接続され、制御コンピュータ２２から送られる制御信号に従って電子ビームＥＢを偏向させるための磁界または電界を生成し、これにより、半導体基板Ｓを電子ビームＥＢで２次元的に走査する。
【００１１】
二次電子／反射電子検出器１２，１３は、本実施形態において半導体基板Ｓから同様の高さで電子ビームＥＢの光軸を間に挟んで検出面が互いに対向するように配置される。二次電子／反射電子検出器１２，１３は、電子ビームＥＢの照射により半導体基板Ｓから発生した二次電子または反射電子（以下、単に「二次電子／反射電子」という）を検出し、信号を出力して信号処理部２１へ送る。本実施形態において、二次電子／反射電子は例えば二次荷電粒子または反射荷電粒子に対応する。
【００１２】
ウィーンフィルタ８は、制御コンピュータ２２に接続され、コンデンサレンズ４等を通過して半導体基板Ｓへ向けて照射される電子ビームＥＢについてはその軌道を変更することなく通過させ、半導体基板Ｓから発生した二次電子／反射電子については二次電子／反射電子検出器１２，１３の各検出面へ向かうようにその軌道を屈曲させる。ウィーンフィルタ８は、本実施形態においてビームスプリッタとしても機能し、制御コンピュータ２２から送られる制御信号に従って半導体基板Ｓからの二次電子／反射電子がほぼ同量で各二次電子／反射電子検出器１２，１３へ向かうように二次電子／反射電子を分離する。本実施形態において、ウィーンフィルタ８は例えば荷電粒子分離手段に対応する。
【００１３】
エネルギーフィルタＥＦ１０，ＥＦ２０は、二次電子／反射電子検出器１２，１３とウィーンフィルタ８との間に配置され、所望のエネルギーの二次電子／反射電子が二次電子／反射電子検出器１２，１３の各検出面に入射するように、二次電子／反射電子をフィルタリングして選択的に通過させる。
【００１４】
エネルギーフィルタＥＦ１０，ＥＦ２０は、可変直流電源１４，１５にそれぞれ接続される。
【００１５】
フィルタリングを許容するエネルギーの高低は、可変直流電源１４，１５から印加される電圧の値に依存して決定される。可変直流電源１４，１５は、制御コンピュータ２２に接続され、制御コンピュータ２２から送られる制御信号に従って決定される値の電圧をエネルギーフィルタＥＦ１０，ＥＦ２０に印加する。二次電子／反射電子検出器１２，１３への印加電圧の値は、本実施形態において例えば、互いに異なる印加電圧条件、および、互いに異なるフィルタリング条件に対応する。また、エネルギーフィルタＥＦ１０および二次電子／反射電子検出器１２、並びに、エネルギーフィルタＥＦ２０および二次電子／反射電子検出器１３は、本実施形態において例えば複数対のエネルギーフィルタおよび検出手段に対応する。
【００１６】
信号処理部２１は、制御コンピュータ２２から送られる制御信号に従って、二次電子／反射電子検出器１２，１３から送られる信号を個別に処理し、半導体基板Ｓの表面の電位分布を反映するコントラスト画像（以下、「電位コントラスト画像」という）を作成する。電位コントラスト画像のデータには、対応する検査対象箇所の座標位置の情報がピクセル毎に付与される。本実施形態においては、半導体基板Ｓ表面の同一の検査対象箇所について、二次電子／反射電子検出器１２からの信号による電位コントラスト画像と、二次電子／反射電子検出器１３からの信号による電位コントラスト画像との２枚の画像が得られる。
【００１７】
画像処理部２３は、制御コンピュータ２２から送られる制御信号に従って、信号処理部２１から送られる電位コントラスト画像に対して演算処理を行い、差画像を作成する他、後述する２次元ヒストグラムを作成し、欠陥判定を行う。生成された電位コントラスト画像、差画像および欠陥判定結果は、液晶ディスプレイ等の表示部２４により表示される。
【００１８】
メモリＭＲは後述する欠陥検査の具体的手順が記述された検査レシピを格納する。制御コンピュータ２２は、メモリＭＲから検査レシピを読み込み、上述した各種の制御信号を生成してビーム走査用偏向器７ａ，７ｂ、ウィーンフィルタ８、可変直流電源１４，１５、信号処理部２１、画像処理部２３および２４に供給する。
【００１９】
本実施形態において、信号処理部２１、制御コンピュータ２２および画像処理部２３は、例えば検査手段に対応する。
【００２０】
図１に示す欠陥検査装置を用いた欠陥検査について図２乃至図６を参照しながら説明する。  
まず、エネルギーフィルタＥＦ１０，ＥＦ２０に印加する電圧の値を設定する。本実施形態ではエネルギーフィルタＥＦ１０にＤＣ＝−４０Ｖの直流電圧を印加し、エネルギーフィルタＥＦ２０にはＤＣ＝０Ｖの直流電圧を印加する、すなわち、電圧を印加しないことと設定する。
【００２１】
エネルギーフィルタＥＦ１０，ＥＦ２０への印加電圧の値は、これらの値に限るものでは決してなく、試料の基体をなす物質の材料や検査対象となるパターンの材料、形状、アスペクト比、疎密の度合い、周辺パターンの材料などに応じて適宜決定され、電位コントラスト画像（図３乃至図５参照）で差異が確認できるように互いに異なるものであればよい。従って、印加電圧の極性も、正極および正極、正極および０、正極および負極、０および負極、負極および負極の組み合わせがあり得る。
【００２２】
次に、ステージ１９に検査対象となる配線ＷＲ１が形成された半導体基板Ｓを載置する。本実施形態で検出したい欠陥種は、高アスペクト比の配線ＷＲ１間のスペース領域底面に存在する電気的ショート欠陥である。
【００２３】
次いで、制御コンピュータ２２から送られる制御信号に従って可変直流電源１４がエネルギーフィルタＥＦ１０への印加直流電圧をＤＣ＝０ＶからＤＣ＝−４０Ｖに変化させ、これによりエネルギーフィルタＥＦ１０がオンとなる。この一方、エネルギーフィルタＥＦ２０への印加電圧は０のままにするので、エネルギーフィルタＥＦ２０はオフのままである。
【００２４】
この状態で、フィラメント電極１から電子ビームＥＢを照射し、ステージ１９を図２の矢印で示すように移動させて検査対象箇所を視野に入れ、ビーム走査用偏向器７ａ，７ｂで電子ビームＥＢを偏向することにより、配線ＷＲ１を含む検査対象箇所を電子ビームＥＢで走査する。図２の破線に示すように、半導体基板Ｓから発生した二次電子／反射電子はウィーンフィルタ８により２つに分離された上で各軌道を屈曲され、それぞれ二次電子／反射電子検出器１２，１３の検出面へ向かう。
【００２５】
各二次電子／反射電子検出器１２，１３の手前にはエネルギーフィルタＥＦ１０，ＥＦ２０がそれぞれ設置されており、二次電子／反射電子はこれらのフィルタリングを受ける。エネルギーフィルタＥＦ２０の方は、オフとなっているので、図４に示すように、到来した高エネルギーおよび低エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥａｌｌを全て通過させ二次電子／反射電子検出器１３に入射させる。
【００２６】
配線ＷＲ１の頂面、特にそのエッジ部分からは高エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥｈｉｇｈが発生するので、得られる電位コントラスト画像中では、図４のＩｍｇ１０Ｂに示すように輝点（明）として現れる。この一方、配線ＷＲ１間のスペース領域からは低エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥｌｏｗが発生し、電位コントラスト画像では黒点（暗）として現れる。
【００２７】
しかしながら、図４中の符号ＤＦ１０，ＤＦ１１で示すように、検査対象箇所中、ＷＲ１間のスペース底部にはショート欠陥ＤＦ１０，ＤＦ１１が形成されており、この部分の頂面からも高エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥｈｉｇｈが発生するが、アスペクト比の高さから配線ＷＲ１の側壁を越えるものが少ない上、スペース領域、特に配線底から発生する低エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥｌｏｗの量が圧倒的に多い。エネルギーフィルタＥＦ２０はオフとなっているため、高エネルギーおよび低エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥａｌｌが二次電子／反射電子検出器１３により検出されてしまうので、電位コントラスト画像Ｉｍｇ１０Ｂに欠陥部分は現れない。以下、エネルギーフィルタをオフにして得られる電位コントラスト画像を「参照画像」という。
【００２８】
一方、エネルギーフィルタＥＦ１０はオンとなっているので、図３に示すように、低エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥｌｏｗはエネルギーフィルタＥＦ１０によりブロックされて二次電子／反射電子検出器１２へ入射できない。この結果、配線ＷＲ１間のスペース領域、特に底部からの二次電子／反射電子の多くは検出されない。そして、高エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥｈｉｇｈはエネルギーフィルタＥＦ１０を通過して二次電子／反射電子検出器１２の検出面へ入射する。このため、配線ＷＲ１の頂面からの二次電子／反射電子のみならず、ショート欠陥ＤＦ１０，ＤＦ１１の頂面からの二次電子／反射電子も、高エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥｈｉｇｈの一部として検出される。この結果、図３に示すように、電位コントラスト画像Ｉｍｇ１０Ａ中で明確に現れる。以下、エネルギーフィルタをオンにして得られる電位コントラスト画像を「欠陥候補画像」という。
【００２９】
図３に示す例において、配線ＷＲ１に対応する領域Ｐ２５の信号強度は１２０階調であり、ショート欠陥ＤＦ１０，ＤＦ１１の信号強度も１２０階調である。また、図４に示す例において、配線ＷＲ１に対応する領域Ｐ２７の信号強度は１５０階調であり、配線ＷＲ１間のスペース底に対応する領域Ｐ２８の信号強度は３０階調である。
【００３０】
画像処理部２３は、図５に示すように、演算処理により、欠陥候補画像Ｉｍｇ１０Ａと参照画像Ｉｍｇ１０Ｂとの差画像Ｉｍｇ（１０Ａ−１０Ｂ）を作成し、これにより、欠陥ＤＦ１０，ＤＦ１１の存在の有無を判定する。画像処理部２３はまた、欠陥候補画像Ｉｍｇ１０Ａおよび参照画像Ｉｍｇ１０Ｂについて信号強度に対する出現頻度を表す２次元ヒストグラムを作成し、予め定めた閾値（基準値）に基づいて２次元ヒストグラム中で欠陥判定領域を設定し、これにより、配線ＷＲ１間のスペース底面に電気的ショート欠陥が存在するかどうかを判定する。
【００３１】
図６は、上述した欠陥候補画像Ｉｍｇ１０Ａおよび参照画像Ｉｍｇ１０について得られた２次元ヒストグラムの一例を示す。図６の例では、エネルギーフィルタＥＦ２０をオフとして検出された配線ＷＲ１間のスペースからの信号強度である３０階調を閾値として設定し、この閾値によって規定される領域を欠陥判定領域ＲＤ１，ＲＤ２として設定する。画像処理部２３は、この欠陥判定領域ＲＤ１，ＲＤ２に属する信号が得られる箇所を欠陥箇所と判定し、その座標位置と共に出力する。より具体的に説明すると、欠陥候補画像Ｉｍｇ１０Ａおよび参照画像Ｉｍｇ１０において、配線表面の信号強度は差異が３０階調と小さく、この一方、配線ショート箇所の信号強度の差異は９０階調と大きい。そこで、欠陥を判断するための基準値（閾値）を３０と設定することで、高アスペクト構造の配線ＷＲ１間に電気的ショートが存在するか否かについて判定することができる。
【００３２】
このように本実施形態の欠陥検査装置によれば、同一の検査対象箇所から発生する二次電子／反射電子を分離して互いに異なる条件の電圧が印加された２つのエネルギーフィルタＥＦ１０，ＥＦ２０を介して二次電子／反射電子検出器１２，１３に入射させるウィーンフィルタ８を備え、互いに異なる印加電圧条件で得られた信号間の強度差から欠陥の有無等を判定するので、同一ダイの同一配線の欠陥検査を同一箇所で行うことができる。これにより、ステージ１９の位置ずれや振動、電子ビームＥＢのフォーカスずれの他、同一箇所に対する複数回の電子ビームＥＢ照射に起因する帯電等によるノイズの影響を無くすことができるので高精度に検査することが可能となる。
【００３３】
（２）基板検査方法
実施形態１による欠陥検査方法について図７を参照しながら説明する。図７は、本実施形態の基板検査方法の概略手順を示すフローチャートである。
【００３４】
まず、検査対象となる配線ＷＲ１を有する半導体基板Ｓの表面から発生する二次電子／反射電子をフィルタリングするための条件を設定する。本実施形態では発生する二次電子／反射電子をウィーンフィルタ８により分離して２つの二次電子／反射電子検出器１２，１３で検出するため、互いに異なるフィルタリング条件を設定する（ステップＳ１０）。ここでは、エネルギーフィルタＥＦ１０，ＥＦ２０への印加電圧の値をフィルタリング条件とし、一方をＤＣ＝−４０Ｖ、他方をＤＣ＝０Ｖとする。
【００３５】
次いで、半導体基板Ｓを欠陥検査装置のステージ１９に載置し、電子ビームＥＢを生成して検査対象箇所を走査する（ステップＳ２０）。  
次に、検査対象箇所から発生した二次電子／反射電子のうち、ウィーンフィルタ８により分離された一方については、エネルギーフィルタＥＦ１０にＤＣ＝−４０Ｖを印加することによりオンとし（ステップＳ３１）、フィルタリングにより選択された高エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥｈｉｇｈを検出して得られた信号を処理して欠陥候補画像Ｉｍｇ１０Ａを取得する（ステップＳ３２）。そして、検査対象箇所から発生した二次電子／反射電子のうち、ウィーンフィルタ８により分離された他方については、エネルギーフィルタＥＦ２０への印加電圧をＤＣ＝０Ｖとしてオフとし（ステップＳ５１）、高エネルギーおよび低エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥａｌｌを検出して得られた信号を処理して参照画像Ｉｍｇ１０Ｂを取得する（ステップＳ５２）。上記ステップＳ３１〜Ｓ５２の手順は、図１に示す欠陥検査装置を用いれば、同時に並行して処理できるが、図１１のフローチャートに示すように、ステップＳ３１およびＳ３２の手順を処理した後に、ステップＳ５１およびＳ５２の手順に移行することとしてもよい。
【００３６】
続いて、エネルギーフィルタＥＦ１０オン（ＤＣ＝−４０Ｖ印加）により得られた欠陥候補画像Ｉｍｇ１０Ａと、エネルギーフィルタＥＦ２０オフ（ＤＣ＝０Ｖ印加）により得られた参照画像Ｉｍｇ１０Ｂから２次元ヒストグラムを作成する（ステップＳ６０）。
【００３７】
次いで、作成した２次元ヒストグラムにおいて、欠陥を判断するための基準値（閾値）を定め、これに基づく欠陥判定領域ＲＤ１，ＲＤ２を設定し、これにより、配線間のスペース底面に電気的ショート欠陥ＤＦ１０，ＤＦ１１が存在するかどうかを判定する（ステップＳ７０）。
【００３８】
最後に、欠陥が存在すると判定した場合は、その位置座標を抽出して出力する（ステップＳ８０）。
【００３９】
（Ａ）実施形態２
一般的な欠陥検査手法である、セル・トゥ・セル画像比較検査方式およびダイ・トゥ・ダイ画像比較検査方式では、半導体基板上に欠陥が多発している場合など、検査画像と参照画像との両方で、対応する箇所に欠陥が存在すれば、画像比較で差異が検出されないために、実際には欠陥があるにも拘わらず、「欠陥無し」と判定されてしまう。
【００４０】
本実施形態では、対応するセル同士、ダイ同士で互いに異なるフィルタリング条件でそれぞれの電位コントラスト画像を取得し、得られた２つの電位コントラスト画像の差画像を作成することにより、高精度での欠陥検出を実現する。
【００４１】
（１）基板検査装置
本実施形態についても図１に示す欠陥検査装置を使用することができる。ただし、対応するセル同士、ダイ同士で互いに異なるフィルタリング条件とするため、ウィーンフィルタ８についてビームスプリッタとしての機能は使用せず、欠陥候補画像を取得する際と参照画像を取得する際とで別々に二次電子／反射電子を屈曲させる方向を変更する。従って、ウィーンフィルタ８に代えて２つのウィーンフィルタ（図示せず）をエネルギーフィルタＥＦ１０，ＥＦ２０と半導体基板Ｓとの間に配置してもよい。
【００４２】
まず、前述した実施形態１と同様に、エネルギーフィルタＥＦ１０にＤＣ＝−４０Ｖの電圧を印加してオンとし、エネルギーフィルタＥＦ２０にはＤＣ＝０Ｖの電圧を印加してオフのままとしておく。この状態で、まず、図８に示すように、半導体基板Ｓの検査対象箇所の配線ＷＲ１に電子ビームＥＢを照射する。半導体基板Ｓの表面から発生した二次電子／反射電子がエネルギーフィルタＥＦ１０へ向かうようにウィーンフィルタ８でその軌道を制御する。エネルギーフィルタＥＦ１０は、オンとなっているため、低エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥｌｏｗがブロックされてその多くは二次電子／反射電子検出器１２に検出されない。この一方、高エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥｈｉｇｈはエネルギーフィルタＥＦ１０を通過するので、二次電子／反射電子検出器１２により検出され、得られる欠陥候補画像Ｉｍｇ１０Ａには、欠陥ＤＦ１０，ＤＦ１１が現れる。
【００４３】
次に、ステージ１９により半導体基板Ｓを移動させ、図９に示すように、半導体基板Ｓ上で上記検査対象箇所のセルまたはダイに対応するセルまたはダイ、典型的には隣接するセルまたはダイの配線ＷＲ２に電子ビームＥＢを照射する。さらに、半導体基板Ｓの表面から発生した二次電子／反射電子がエネルギーフィルタＥＦ２０へ向かうようにウィーンフィルタ８でその軌道を制御する。エネルギーフィルタＥＦ２０は、オフとなっているため、高エネルギーおよび低エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥａｌｌがエネルギーフィルタＥＦ２０を通過し、二次電子／反射電子検出器１３により検出される。配線ＷＲ２には、検査対象箇所と同様に欠陥ＤＦ２０，ＤＦ２１が存在するにも拘わらず、得られる参照画像Ｉｍｇ２０Ｂには現れない。
【００４４】
そこで、図１０に示すように、前述した実施形態１と同様にして画像処理部２３により、欠陥候補画像Ｉｍｇ１０Ａと参照画像Ｉｍｇ２０Ｂとの差画像Ｉｍｇ（１０Ａ−２０Ｂ）を取得すれば、欠陥ＤＦ１０，ＤＦ１１を特定することが可能になる。
【００４５】
（２）欠陥検査方法
本実施形態の欠陥検査方法について図１１のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、検査対象となる配線ＷＲ１，ＷＲ２を有する半導体基板Ｓの表面から発生する二次電子／反射電子をフィルタリングするための条件を設定する。本実施形態では欠陥候補画像Ｉｍｇ１０Ａを取得する際と参照画像Ｉｍｇ２０Ｂを取得する際とで、互いに異なるフィルタリング条件を設定する（ステップＳ１０）。ここでも、エネルギーフィルタ１２，１３への印加電圧の値をフィルタリング条件とし、一方をＤＣ＝−４０Ｖ、他方をＤＣ＝０Ｖとする。
【００４６】
次いで、半導体基板Ｓを欠陥検査装置のステージ１９に載置し、電子ビームＥＢを生成して検査対象箇所を走査する（ステップＳ２０）。そして、エネルギーフィルタＥＦ１０にＤＣ＝−４０Ｖを印加することによりオンとし（ステップＳ３１）、検査対象箇所から発生した二次電子／反射電子がエネルギーフィルタＥＦ１０に向かうようにウィーンフィルタ８でその軌道を制御する。エネルギーフィルタＥＦ１０がオンとなっているため、フィルタリングにより高エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥｈｉｇｈを選択的に検出し、得られた信号を処理して欠陥候補画像Ｉｍｇ１０Ａを取得する（ステップＳ３２）。
【００４７】
次いで、ステージを移動して検査対象箇所のセルまたはダイに隣接する参照箇所のセルまたはダイの配線ＷＲ２に電子ビームＥＢを照射する（ステップＳ４０）。
【００４８】
そして、エネルギーフィルタＥＦ２０にＤＣ＝０Ｖを印加することによりオフとし（ステップＳ５１）、高エネルギーおよび低エネルギーの二次電子／反射電子ＳＥａｌｌを検出して得られた信号を処理して参照画像Ｉｍｇ２０Ｂを取得する（ステップＳ５２）。
【００４９】
続いて、エネルギーフィルタオン（ＤＣ＝−４０Ｖ印加）により得られた欠陥候補画像Ｉｍｇ１０Ａと、エネルギーフィルタオフ（ＤＣ＝０Ｖ印加）により得られた参照画像Ｉｍｇ２０Ｂから２次元ヒストグラムを作成する（ステップＳ６０）。
【００５０】
次いで、作成した２次元ヒストグラムにおいて、欠陥を判断するための基準値（閾値）を定め、これに基づく欠陥判定領域ＲＤ１，ＲＤ２を設定し、これにより、配線間のスペース底面に電気的ショート欠陥ＤＦ１０，ＤＦ１１が存在するかどうかを判定する（ステップＳ７０）。
【００５１】
最後に、欠陥が存在すると判定した場合は、その位置座標を抽出して出力する（ステップＳ８０）。
【００５２】
このように、実施形態２によれば、半導体基板上に欠陥が多発している場合であっても高精度での欠陥検出が可能になる。
【００５３】
以上述べた少なくとも一つの本実施形態の欠陥検査装置によれば、可変直流電源１４，１５からエネルギーフィルタＥＦ１０，ＥＦ２０に対して互いに異なる直流電圧を印加し、二次電子／反射電子検出器１２、１３からそれぞれ得られた信号間の強度差から欠陥の有無等を判定する画像処理部２３を備えるので、高アスペクト構造のパターンを高い精度で検査することができる。
【００５４】
また、以上述べた少なくとも一つの本実施形態の欠陥検査方法によれば、互いに異なるフィルタリング条件で得られた信号間の強度差から検査対象であるパターンの欠陥に関する情報を出力する検査工程を備えるので、高アスペクト構造のパターンを高い精度で検査することができる。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
【００５６】
例えば、上記実施形態では、半導体基板Ｓから同様の高さで電子ビームＥＢの光軸を間に挟んで検出面が互いに対向するように配置される二次電子／反射電子検出器１２，１３を取り挙げて説明したが、二次電子／反射電子検出器の個数および配置態様は上記形態に限るものでは決して無く、検出対象の欠陥の種類に応じて３個以上のものを例えば光軸の周りに回転対称に配置してもよいし、これとは対照的にドーム状の全方位型検出器を設け、ウィーンフィルタ８により各方向の二次電子／反射電子の量が均等になるように分離させてもよい。
【００５７】
また、検査対象の欠陥として電気的ショート欠陥ＤＦ１０，ＤＦ１１，ＤＦ２０，ＤＦ２１を取り挙げて説明したが、これに限ることなく、電子ビームＥＢの照射により高エネルギーの二次電子／反射電子が発生するものであれば、例えば配線間のスペースに堆積されるコンタミネーションを検査対象とすることも可能である。
【００５８】
上述した実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１…フィラメント電極、４…コンデンサレンズ、７ａ，７ｂ…ビーム走査用偏向器、８…ウィーンフィルタ、９…対物レンズ、１２，１３…二次電子／反射電子検出器、１４，１５…可変直流電源、１９…ステージ、２１…信号処理部、２２…制御コンピュータ、２３…画像処理部、２４…表示部、ＥＢ…電子ビーム、ＤＦ１０，ＤＦ１１，ＤＦ２０，ＤＦ２１…欠陥、ＥＦ１０，ＥＦ２０…エネルギーフィルタ、ＲＤ１，ＲＤ２…欠陥判定領域、Ｓ…半導体基板、ＳＥｈｉｇｈ…高エネルギーの二次電子／反射電子、ＳＥｌｏｗ…低エネルギーの二次電子／反射電子、ＳＥａｌｌ…高エネルギーおよび低エネルギーの二次電子／反射電子、ＷＲ１，ＷＲ２…配線パターン
【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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