(57)【要約】【課題】半導体ウエハのパターンの検査において、非検査領域が混在する試料でも非検査領域への電子ビームの照射を防止し、所望の検査領域を検査することができる検査装置、および検査方法を提供する。【解決手段】電子ビームは試料の照射領域を画像化するための照射エネルギーを有し、電子ビームの走査中に電子ビームが試料へ照射するのを妨げるように電子ビームをブランキング偏向するブランキング偏向器と、電子ビームの走査中に試料を連続的に移動させるステージと、電子ビームの照射領域の選択に従って、電子ビームの非照射領域では電子ビームをブランキング偏向するブランキング偏向器へ偏向指令を送信する制御装置とを備える。【選択図】  図１
2009277648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンを有する半導体デバイスの検査装置であって、試料に電子ビームを照射し、該試料から発生する二次信号に基づいて形成された画像から前記試料の欠陥を検出する検査装置において、
前記電子ビームは前記試料の照射領域を画像化するための照射エネルギーを有し、該電子ビームを前記試料に対して走査する走査偏向器と、
前記電子ビームの走査中に該電子ビームが前記試料へ照射するのを妨げるように該電子ビームをブランキング偏向するブランキング偏向器と、
前記試料の一方から他方へ連続的に前記電子ビームが走査偏向するように、前記電子ビームの走査中に前記試料を連続的に移動させるステージと、
前記試料の前記電子ビームの走査領域のうちで、前記電子ビームの照射領域の選択に従って、前記電子ビームの非照射領域では前記電子ビームをブランキング偏向する前記ブランキング偏向器へ偏向指令を送信する制御装置と
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、
前記電子ビームの照射領域を選択するための画面を表示する表示装置を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項２の記載において、
前記電子ビームの照射領域の選択は、前記表示装置に表示された前記試料の回路パターンの設計情報を用いて行われることを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項２の記載において、
前記電子ビームの照射領域の選択は、前記試料の照射領域を画像化するための照射エネルギーよりも低い照射エネルギーを有する電子ビームを照射して得られた画像を用いて行われることを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項１の記載において、
前記電子ビームの照射領域は、前記試料のダイ中のメモリセルマット領域であることを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項１の記載において、
前記電子ビームの非照射領域は、前記試料のダイ中のフローティング・パッド領域であることを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項１の記載において、
前記電子ビームの照射領域は、前記試料の検査対象のダイの領域であることを特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項１の記載において、
前記電子ビームが前記ブランキング偏向器によりブランキング偏向されている期間は、前記画像の形成を停止することを特徴とする検査装置。
【請求項９】
回路パターンを有する半導体デバイスの検査方法であって、試料に電子ビームを照射し該試料から発生する二次信号に基づいて形成された画像から前記試料の欠陥を検出する検査方法において、
前記電子ビームは前記試料の照射領域を画像化するための照射エネルギーを有し、該電子ビームが前記試料の一方から他方へ連続的に走査偏向するように、前記電子ビームの走査中に前記試料を連続的に移動させるステップと、
前記試料の前記電子ビームの走査領域のうちで、前記電子ビームの照射領域の選択に従って、前記電子ビームの非照射領域では前記電子ビームが前記試料へ照射するのを妨げるように該電子ビームをブランキング偏向するステップと
を備えることを特徴とする検査方法。
【請求項１０】
請求項９の記載において、
前記電子ビームの照射領域を選択するための画面を表示装置へ表示するステップを備えることを特徴とする検査方法。
【請求項１１】
請求項１０の記載において、
前記電子ビームの照射領域の選択は、前記表示装置に表示された前記試料の回路パターンの設計情報を用いて行われることを特徴とする検査方法。
【請求項１２】
請求項１０の記載において、
前記電子ビームの照射領域の選択は、前記試料の照射領域を画像化するための照射エネルギーよりも低い照射エネルギーを有する電子ビームを照射して得られた画像を用いて行われることを特徴とする検査方法。
【請求項１３】
請求項９の記載において、
前記電子ビームの照射領域は、前記試料のダイ中のメモリセル領域であることを特徴とする検査方法。
【請求項１４】
請求項９の記載において、
前記電子ビームの非照射領域は、前記試料のダイ中のフローティング・パッド領域であることを特徴とする検査方法。
【請求項１５】
請求項９の記載において、
前記電子ビームの照射領域は、前記試料の検査対象のダイの領域であることを特徴とする検査方法。
【請求項１６】
請求項９の記載において、
前記電子ビームが前記ブランキング偏向器によりブランキング偏向されている期間は、前記画像の形成を停止することを特徴とする検査方法。
【請求項１７】
回路パターンを有する半導体デバイスの検査装置であって、試料に電子ビームを照射し、該試料から発生する二次信号に基づいて生成された画像から前記試料の欠陥を検出する検査装置において、
前記電子ビームを前記試料に対して走査する走査偏向器と、
前記電子ビームの走査中に該電子ビームが前記試料へ照射するのを妨げるように該電子ビームをブランキング偏向するブランキング偏向器と、
前記試料の一方から他方へ連続的に前記電子ビームが走査偏向するように、前記電子ビームの走査中に前記試料を連続的に移動させるステージと、
前記試料の領域のうち、画像化する検査対象領域よりも帯電し易い領域は、前記電子ビームをブランキング偏向する前記ブランキング偏向器へ偏向指令を送信する制御装置と
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項１８】
請求項１７の記載において、
前記試料の前記検査対象領域、または前記帯電し易い領域を選択するための画面を表示する表示装置を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項１９】
請求項１８の記載において、
前記試料の前記検査対象領域、または前記帯電し易い領域の選択は、前記表示装置に表示された前記試料の回路パターンの設計情報を用いて行われることを特徴とする検査装置。
【請求項２０】
請求項１８の記載において、
前記試料の前記検査対象領域、または前記帯電し易い領域の選択は、前記検査対象領域を画像化するための照射エネルギーよりも低い照射エネルギーを有する電子ビームを照射して得られた画像を用いて行われることを特徴とする検査装置。
【請求項２１】
請求項１７の記載において、
前記試料の前記検査対象領域は、前記試料のダイ中のメモリセルマット領域であることを特徴とする検査装置。
【請求項２２】
請求項１７の記載において、
前記試料の前記帯電し易い領域は、前記試料のダイ中のフローティング・パッド領域であることを特徴とする検査装置。
【請求項２３】
請求項１７の記載において、
前記電子ビームが前記ブランキング偏向器によりブランキング偏向されている期間は、前記画像の生成を停止することを特徴とする検査装置。
【請求項２４】
回路パターンを有する半導体デバイスの検査装置であって、試料に電子ビームを照射し、該試料から発生する二次信号に基づいて生成された画像から前記試料の欠陥を検出する検査装置において、
前記電子ビームを前記試料に対して走査する走査偏向器と、
前記電子ビームの走査中に該電子ビームが前記試料へ照射するのを妨げるように該電子ビームをブランキング偏向するブランキング偏向器と、
前記試料の一方から他方へ連続的に前記電子ビームが走査偏向するように、前記電子ビームの走査中に前記試料を連続的に移動させるステージと、
前記試料の領域のうち、メモリセル領域は、前記電子ビームを連続的に走査偏向させて画像を生成し、フローティング・パッド領域は、前記電子ビームをブランキング偏向する前記ブランキング偏向器へ偏向指令を送信する制御装置と
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２５】
請求項２４の記載において、
前記試料の前記メモリセル領域、または前記フローティング・パッド領域を選択するための画面を表示する表示装置を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２６】
請求項２５の記載において、
前記試料の前記メモリセル領域、または前記フローティング・パッド領域の選択は、前記表示装置に表示された前記試料の回路パターンの設計情報を用いて行われることを特徴とする検査装置。
【請求項２７】
請求項２５の記載において、
前記試料の前記メモリセル領域、または前記フローティング・パッド領域の選択は、前記メモリセル領域を画像化するための照射エネルギーよりも低い照射エネルギーを有する電子ビームを照射して得られた画像を用いて行われることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な回路パターンを有する半導体デバイスの製造工程における半導体ウエハ上に形成された回路パターンや異物の検査技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程には、半導体ウエハ上にフォトマスクに形成されたパターンをリソグラフィー処理及びエッチング処理により転写する工程がある。半導体デバイスの製造歩留まりの向上のため、リソグラフィー処理やエッチング処理により、設計仕様通りの回路パターンが半導体ウエハに形成されているかどうかを検査する必要がある。また、製造工程におけるパターン欠けや短絡等の不良発生や、異物の付着等も合わせて検査する必要がある。製造過程における不良発生や異常を早期に、あるいは事前に検知するために、製造過程の半導体ウエハ上のパターンを検査するための各種装置が用いられている。
【０００３】
半導体ウエハ上のパターンに存在する欠陥を検査する方法として、半導体ウエハに電子ビーム等の荷電粒子ビームを照射し、半導体ウエハから発生する二次電子や反射電子を検出し、その信号を画像化して欠陥を検出する欠陥検査装置が実用化されている。欠陥の検出は、検査領域のパターンと同一の基準パターンと、検査領域のパターンとを比較し、差が抽出された画素を欠陥として検出する。したがって、回路パターンの製造不良による形状の違いや異物が検出できる。メモリマットのような場合は、同一のパターンの繰り返しなので、隣接するパターン同士を繰り返し比較することで、差が抽出されれば、それが欠陥として検出できる。
【０００４】
電子ビームのスポットの大きさは非常に小さいので、電子ビームを用いた検査装置の場合、１時間当たりに検査可能な半導体ウエハの枚数、すなわちスループットが低下してしまう。このため、大電流の電子ビームを用いて高速で一回あるいは数回程度の走査で画像を得るようにする技術が知られている。しかしそれでも、時間がかかるため、半導体ウエハ全面を検査するのではなく、電子ビームを用いた検査ならではの特徴を活かして、検査したい領域だけを検査することによってスループットの低下を防ぐ試みがなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
半導体デバイスのセルマット領域の周辺にはフローティング・パッド領域が存在している。電子ビームの照射エネルギーがセルマット領域の検査に適した値に調節され、検査が行われる。電子ビームの照射エネルギーは、半導体ウエハの全体にわたって一定であるため、電子ビームがセルマット領域だけでなく、フローティング・パッド領域にも照射されることになる。フローティング・パッド領域に電子ビームが照射されると、電子が帯電し、フローティング・パッド領域の周りの電位が大きく変化する。セルマット領域に電子ビームを照射して画像を取得する場合に、この帯電により、電子ビームの軌道が曲げられ、焦点が合わなくなったり画像歪が発生してしまうため、比較検査が不可能になってしまうという問題があった。さらに、帯電が大きくなると、静電破壊により半導体ウエハにダメージを与えてしまう。また、セルマット領域のフローティング・パッド領域に隣接した部分が、フローティング・パッド領域の帯電の影響を受けて、画像が白くなって明るさのむらが生じてしまい、セルマット領域の画像の比較検査のときに、この明るさのむらが欠陥として検出されてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、半導体ウエハのパターンの検査において、非検査領域が混在する試料でも非検査領域への電子ビームの照射を防止し、所望の検査領域を検査することができる検査装置、および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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の実施態様は、回路パターンを有する半導体デバイスの検査装置であって、試料に電子ビームを照射し試料から発生する二次信号に基づいて形成された画像から試料の欠陥を検出する検査装置において、電子ビームは試料の照射領域を画像化するための照射エネルギーを有し、電子ビームを試料に対して走査する走査偏向器と、電子ビームの走査中に電子ビームが試料へ照射するのを妨げるように電子ビームをブランキング偏向するブランキング偏向器と、試料の一方から他方へ連続的に電子ビームが走査偏向するように、電子ビームの走査中に試料を連続的に移動させるステージと、試料の電子ビームの走査領域のうちで、電子ビームの照射領域の選択に従って、電子ビームの非照射領域では電子ビームをブランキング偏向するブランキング偏向器へ偏向指令を送信する制御装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体ウエハのパターンの検査において、非検査領域が混在する試料でも非検査領域への電子ビームの照射を防止し、所望の検査領域を検査することができる検査装置、および検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電子ビームを用いた検査装置の構成図である。
【図２】インターフェースのディスプレイに表示される画像の一例を示す画面図である。
【図３】被検査基板上の電子ビームの走査の制御を説明する概念図である。
【図４】被検査基板上の電子ビームの走査の制御を説明する概念図である。
【図５】被検査基板上の電子ビームの走査の制御を説明する概念図である。
【図６】被検査基板の平面図である。
【図７】インターフェースのディスプレイに表示される画像の一例を示す画面図である。
【図８】インターフェースのディスプレイに表示される画像の一例を示す画面図である。
【図９】電子ビームの制御を表すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、電子ビームを用いた検査装置の構成図であり、主要な構成を略縦断面図と機能図とで表している。検査装置１は、室内が真空排気される検査室２と、検査室２内に被検査基板９を搬送するための予備室（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１は、検査室２と予備室の他に画像処理部５から構成されている。
【００１３】
検査室２は、大別して、電子光学系カラム３，試料室８，光学顕微鏡室４から構成されている。電子光学系カラム３は、電子銃１０，引き出し電極１１，コンデンサレンズ１２，ブランキング偏向器１３，絞り１４，走査偏向器１５，対物レンズ１６，反射板１７，Ｅ×Ｂ偏向器１８，二次電子検出器２０から構成され、電子ビーム１９を被検査基板９へ照射するとともに、被検査基板９から発生した二次電子を検出する。
【００１４】
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，位置モニタ測長器３４，被検査基板高さ測定器３５から構成されている。
【００１５】
光学顕微鏡室４は、検査室２の室内における電子光学系カラム３の近傍であって、互いに影響を及ぼさない程度離れた位置に配置されている。光学顕微鏡室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。電子光学系カラム３と光学顕微鏡室４の間の距離は既知であり、Ｘステージ３１又はＹステージ３２が電子光学系カラム３と光学顕微鏡室４の間の既知の距離を往復移動するようになっている。
【００１６】
電子信号検出部７は、二次電子検出器２０からの出力信号を増幅するプリアンプ２１，増幅信号をアナログからデジタルへ変換するＡＤ変換器２２を備え、それぞれを駆動するための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と、これらに電気を供給する高圧電源２６を備える。増幅されたデジタル信号は、光変換手段２３で光信号に変換され、光伝送手段２４を通って電気変換手段２５で電気信号に変換され、画像処理部５の記憶手段４５へ送られる。なお、図示していないが、ＣＣＤカメラ４２で取得した光学画像も同様にして、画像処理部５へ送られる。
【００１７】
画像処理部５は、記憶手段４５，画像処理回路４６，欠陥データバッファ４７，演算部４８，全体制御部４９から構成されている。記憶手段４５に記憶された信号は画像処理回路４６で画像化されるとともに、特定位置だけ離れた画像同士の位置合わせ、信号レベルの規格化、ノイズ信号を除去するための各種画像処理を施し、画像信号を比較演算する。演算部４８は、比較演算された差画像信号の絶対値を、所定のしきい値と比較し、所定のしきい値よりも差画像信号レベルが大きい場合に欠陥候補と判定し、インターフェース６に欠陥候補の位置や数等の情報を送る。全体制御部４９は、これらの画像処理や演算を制御し、状況を補正制御回路６１へ送信する。
【００１８】
電子線画像あるいは光学画像は、インターフェース６の画像表示部５６に表示される。検査装置１の各部の動作命令及び動作条件は、インターフェース６から指示命令が入力され、画像処理部５の全体制御部４９から補正制御回路６１へ送られる。インターフェース６では、電子ビーム１９の発生時の加速電圧，偏向幅，偏向速度，電子信号検出部７の信号取り込みタイミング、Ｘステージ３１やＹステージ３２の移動速度等の条件が、目的に応じて任意にあるいは選択して設定できる。
【００１９】
インターフェース６は、例えば、ディスプレイの機能を有し、マップ表示部５５には、検出された複数の欠陥の分布が、被検査基板９である半導体ウエハを模式的に表したマップの上に記号化されて表示される。画像取得指示領域５７は、検出された欠陥ごと、あるいは領域ごとに電子線画像あるいは光学画像を取得する指示を出す部分である。画像処理指示領域５８は、取得した画像の明るさ調整やコントラスト調整を指示する部分である。処理条件設定領域５９は、電子ビーム１９を被検査基板９に照射するときの偏向幅，偏向速度，対物レンズの焦点距離，焦点深度などの各種条件を設定するために使用される。
【００２０】
ディスプレイの画面には、モード切替えボタン６０が配置され、「検査」「欠陥確認」「レシピ作成」「ユーティリティ」の各モードを選択できる。「レシピ作成」モードは自動検査の条件を設定するモードである。「ユーティリティ」モードは、他のモードには現れない。
【００２１】
補正制御回路６１は、電子ビーム１９の発生時の加速電圧，偏向幅，偏向速度，電子信号検出部７の信号取り込みタイミング、Ｘステージ３１やＹステージ３２の移動速度等が、画像処理部５の全体制御部４９から送られた指示命令に従うように制御する。また、位置モニタ測長器３４，被検査基板高さ測定器３５の信号から、被検査基板９の位置や高さをモニタし、その結果から補正信号を生成し、走査信号発生器４３や対物レンズ電源４４に補正信号を送り、電子ビーム１９が常に正しい位置に照射されるように偏向幅，偏向速度，対物レンズの焦点距離，焦点深度を変える。
【００２２】
電子銃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。この電子銃１０を用いることにより、従来の例えばタングステン・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子ビーム画像が得られる。また、この電子銃１０により電子ビーム電流を大きく設定することができるため、高速検査を実現できる。
【００２３】
電子ビーム１９は、電子銃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銃１０から引き出される。電子ビーム１９の加速は、電子銃１０に高電圧の負の電位を印加することで決まる。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に搭載された被検査基板９に照射される。
【００２４】
ブランキング偏向器１３，走査偏向器１５は、ブランキング信号及び走査信号を発生する走査信号発生器４３により制御される。ブランキング偏向器１３は、電子ビーム１９が絞り１４の開口部を通過しないように電子ビーム１９を偏向し、電子ビーム１９の被検査基板９への照射を防ぐ機構である。電子ビーム１９は、対物レンズ１６により細く絞られ、走査偏向器１５により、被検査基板９上で走査される。走査には往復走査と片側走査とが選択できる。往復走査は、細く絞られた電子ビーム１９を行きと帰りの両方で試料を照射するものである。片側走査は、行きのときに試料を照射し、帰りは電子ビーム１９の走査信号は走査偏向器１５に印加されているが、電子ビーム１９をブランキング偏向器１３でブランキングして、電子ビーム１９の試料への照射を妨げるものである。
【００２５】
自動検査装置では、検査速度ができるだけ速いことが望まれる。従って、通常のＳＥＭ（Scanning Electron Microscopy）のように、ｐＡオーダーの電流の電子ビームを低速で走査したり、多数回の走査及び各々の画像の重ね合せを行わず、また、絶縁材料への帯電を抑制するためにも、電子ビームの走査は高速で一回あるいは数回程度にする必要がある。例えば、通常のＳＥＭに比べ約１００倍以上の、例えば１００ｎＡの大電流の電子ビームを一回のみ試料を走査することにより、画像を形成することが可能である。本実施例の検査装置では、一回のみおよび数回の電子ビームの走査が可能に設定されている。
【００２６】
対物レンズ１６のレンズ強度は、対物レンズ電源４４の電圧を補正制御回路６１で調整することにより、変えることができる。コンデンサレンズ１２のレンズ強度も図示しないレンズ電源の電圧を補正制御回路６１で調整することにより、変えることができる。
【００２７】
被検査基板９には、リターディング電源３６により負の電圧を印加できるようになっている。リターディング電源３６の電圧を調節することにより、電子ビームを減速させ、電子銃１０の電位を変えることなしで被検査基板９への電子ビームの照射エネルギーを調節することができる。
【００２８】
Ｘステージ３１，Ｙステージ３２の上には被検査基板９が搭載されている。検査実行時には、Ｘステージ３１，Ｙステージ３２を静止させ、電子ビーム１９を二次元に走査する方法と、Ｘステージ３１を静止させ、Ｙステージ３２をＹ方向に連続して一定速度で移動させながら、電子ビーム１９をＸ方向に走査する方法とがある。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が、比較的広い領域を検査するときは、後者の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。
【００２９】
Ｘステージ３１またはＹステージ３２の一方を連続的に移動させながら、被検査基板９の画像を取得する場合、ステージの移動方向に対して略直角方向に電子ビーム１９を走査し、被検査基板９から発生した二次電子を電子ビーム１９の走査、及びステージの移動と同期して二次電子検出器２０で検出する。
【００３０】
被検査基板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は、被検査基板９に印加された負の電圧により加速される。被検査基板９の上方に、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は所定の方向へ偏向される。Ｅ×Ｂ偏向器１８に印加する電圧で磁界の強度を変え、偏向量を調整することができる。また、Ｅ×Ｂ偏向器１８の電磁界は、被検査基板９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は、所定の条件で反射板１７に衝突する。この反射板１７は、被検査基板９に照射する電子ビーム１９の走査偏向器１５のシールドパイプを兼ね、円錐形状をしている。この反射板１７に加速された二次電子が衝突すると、反射板１７からは数ｅＶから５０ｅＶの間のエネルギーを持つ第二の二次電子が発生する。
【００３１】
位置モニタ測長器３４として、本実施例ではレーザ干渉を原理とした測長計をＸ方向とＹ方向に用い、Ｘステージ３１及びＹステージ３２の位置を電子ビーム１９を照射しながら測定し、補正制御回路６１に送信されるように構成されている。また、Ｘステージ３１，Ｙステージ３２，回転ステージ３３の各駆動モータの回転数も、図示しない各々のドライバ回路から補正制御回路６１に送信されるように構成されている。補正制御回路６１は、これらのデータに基づいて電子ビーム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、電子ビーム１９の照射位置の位置ずれを補正制御回路６１より補正する。また、電子ビーム１９を照射した領域を記憶できるようになっている。
【００３２】
被検査基板高さ測定器３５には、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る。例えば、スリットを通過した細長い白色光を透明な窓越しに被検査基板９に照射し、反射光の位置を検出し、位置の変動から高さの変化量を算出する方式が知られている。被検査基板高さ測定器３５は、Ｘステージ３１，Ｙステージ３２に搭載され、被検査基板９の高さを測定する。被検査基板高さ測定器３５の測定データに基づいて、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、被検査基板９の反りや高さ歪みを、電子ビーム１９の照射前に予め測定し、そのデータに基づいて、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。
【００３３】
図２は、インターフェース６のディスプレイに表示される画像の一例を示す画面図である。ディスプレイの画面の大きな領域には、マップ表示部５５と画像表示部５６が配置される。マップ表示部５５と画像表示部５６が同一の画面内でなく、ディスプレイを２個用意して、それぞれのディスプレイへ表示させてもよい。下方にはモード切替えボタン６０が配置され、「検査」「欠陥確認」「レシピ作成」「ユーティリティ」の各モードを選択できる。「レシピ作成」モードは自動検査の条件を設定するモードである。「ユーティリティ」モードは、他のモードには現れない補助機能を呼び出すモードであり、通常は使用しない。
【００３４】
図２のマップ表示部５５には、検査対象の半導体ウエハのダイのレイアウトが模式的に表示されている。それぞれのダイを指定することで、検査対象のダイ２０１と、検査対象でないダイ２０２とが、色分け等により区別されて表示される。この画面で指定された検査対象のダイの情報が、図１に示す全体制御部４９へ送信される。
【００３５】
図３は、被検査基板９上の電子ビーム１９の走査の制御を説明する概念図であり、図３（ａ）は、被検査基板９の平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ部の拡大図、図３（ｃ）と図３（ｄ）は、図３（ｂ）のＢ部の拡大図である。
【００３６】
図３（ａ）において、被検査基板９には、ダイ３０１が縦横に形成されている。ダイ３０１上で電子ビーム１９をＹ方向に走査しながら、Ｘステージ３１を負のＸ方向へ移動させると、相対的に被検査基板９の端から端まで、走査幅を有する検査ストライプ領域３０２で走査されることになる。図３（ｂ）に示すように、ダイ３０１にはメモリ等の同一パターンのセルマット領域３０３が複数並んでおり、図３（ｃ）に示すように、セルマット領域３０３を検査ストライプ領域３０２で電子ビーム走査することにより、画像が得られ、セルマット領域３０３ａとセルマット領域３０３ｂとを比較することで、欠陥を検出することができる。
【００３７】
電子ビームはセルマット領域を画像化するための照射エネルギーを有しているが、セルマット領域とセルマット領域との間に、フローティング・パッド３０４が存在する場合には、フローティング・パッド３０４に電子ビームを照射すると、帯電して静電破壊３０５が発生してしまう可能性がある。したがって、フローティング・パッド３０４を避けるように電子ビームを照射する方法が考えられる。
【００３８】
図３（ｄ）において、Ｘ方向の検査ストライプ領域３０６を、フローティング・パッド３０４を避けた領域だけ電子ビームを照射するように設定する。この場合、フローティング・パッド３０４を避けた領域は検査できないという欠点がある。また、Ｙ方向に検査ストライプ領域３０７，３０８を設け、電子ビームを照射するように設定すると、検査できない領域はなくなるが、ステージのＹ方向への連続移動が必要となる。したがって、検査前に、フローティング・パッド３０４を避けた検査ストライプの方向と順番の設定が必要になり、手間が大きくなり、Ｘ方向の検査とＹ方向の検査が混在すると、それだけスループットが低下する可能性がある。
【００３９】
図４は、被検査基板９上の電子ビーム１９の走査の制御を説明する概念図であり、図３（ｃ），（ｄ）と同様、図３（ｂ）のＢ部の拡大図である。図４の実施例では、図３（ｃ）の検査ストライプ領域３０２と同様に、電子ビームの走査をＸ方向に行うが、フローティング・パッド３０４の領域では、検査ストライプ領域３０９ａ，３０９ｃ，３０９ｅに示すように、図１に示したブランキング偏向器１３で電子ビーム１９を偏向させて絞り１４で遮蔽し、フローティング・パッド３０４の領域に電子ビーム１９が照射されないようにする。検査ストライプ領域３０９ｂ，３０９ｄに示すように、検査対象のセルマット領域３０３ａ，３０３ｂでは、電子ビームをブランキングしないで照射する。図２に示したような検査対象領域設定画面に、検査対象となる半導体ウエハの情報に基づいて、セルマット領域とフローティング・パッドの領域とが表示され、セルマット領域を検査対象領域として指定することで、インターフェース６は、ブランキングのタイミングを演算し、画像処理部５の全体制御部４９へ送られる。検査時には、全体制御部４９は、補正制御回路６１へブランキングのタイミングを送り、走査信号発生器４３によりブランキング偏向器１３による電子ビーム１９の偏向が制御される。
【００４０】
図５は、被検査基板９上の電子ビーム１９の走査の制御を説明する概念図であり、図５（ａ）は、被検査基板９の平面図、図５（ｂ）は、図３（ｂ）のＢ部の拡大図である。ダイ３０１ａ，３０１ｂは、同一の形状寸法で形成されているので、図４に示した検査ストライプ領域３０９ａ，３０９ｃ，３０９ｅと、検査ストライプ領域３０９ｂ，３０９ｄのブランキングのタイミングは、ダイが異なっても同一である。したがって、図５（ｂ）に示すように、ダイピッチＰ毎に同じブランキングデータを用いて、検査ストライプ領域５０１でフローティング・パッド３０４に電子ビームが照射されないようにして検査を行うことができる。このように、ブランキングの機能を応用することで、ダイの所望の検査領域のみを検査することができる。
【００４１】
図６は、被検査基板９の平面図で、斜線で示したダイ６０１について検査を行い、斜線のないダイ６０２については検査を行わない場合の検査ストライプ領域６０３の制御を示す。図２で説明したように、マップ表示部５５に表示された検査対象の半導体ウエハのダイのレイアウトで、検査対象のダイ２０１を指定することで、この検査対象のダイの情報が、図１に示した全体制御部４９へ送信される。そして図４で説明したように、検査対象のダイ２０１について、セルマット領域とフローティング・パッドの領域が区別され、セルマット領域のみに電子ビームが照射されるように、電子ビームが制御される。このとき、検査を行わないダイ６０２も電子ビームを照射する必要がないので、図４で説明したセルマット領域とフローティング・パッドの領域の電子ビームの制御と同様に、全体制御部４９は、検査を行わないダイ６０２の領域で電子ビームをブランキングするように制御する。
【００４２】
図７は、インターフェース６のディスプレイに表示される画像の一例を示す画面図であり、図２に示したマップ表示部５５の代わりに、図４に示すようなセルマット領域７０１ａ，７０１ｂとフローティング・パッド領域７０２ａ，７０２ｂ，７０２ｃとが、ダイの回路パターンの設計情報に基づいて、模式的に表示される。この画面を用いて、セルマット領域７０１ａを検査対象領域として指定し、図示しないボタン等で繰り返しであることを設定すると、セルマット領域７０１ｂも含む複数のセルマット領域が検査対象領域に設定され、検査時にフローティング・パッド領域に電子ビームが照射されるのを防ぐことができる。フローティング・パッド領域７０２ａ，７０２ｂ，７０２ｃを非検査対象領域として指定して、それ以外の領域を検査対象領域とするような設定方法でも、検査時にフローティング・パッド領域に電子ビームが照射されるのを防ぐことができる。なお、図７に示すように、ダイの端部のフローティング・パッド領域７０２ａの形状と、フローティング・パッド領域７０２ｂ，７０２ｃの形状とが異なる場合がある。この場合、フローティング・パッド領域７０２ａは、その左方も非検査対象領域なので、両方を含めて非検査対象領域として指定する。次に、フローティング・パッド領域７０２ｂを指定し、図示しないボタン等で繰り返しであることを設定することで、フローティング・パッド領域７０２ｂ，７０２ｃを含む複数のフローティング・パッド領域が、非検査対象領域として設定される。
【００４３】
図８は、インターフェース６のディスプレイに表示される画像の一例を示す画面図であり、図２に示した画像表示部５６に、セルマット領域の検査のための電子ビームの照射エネルギーよりも弱い照射エネルギーで、セルマット領域とフローティング・パッド領域の区別なしに電子ビームを照射して得られた画像が表示される。弱い照射エネルギーでもフローティング・パッド領域８０２ａ，８０２ｂ，８０２ｃが帯電し、セルマット領域８０１ａ，８０１ｂとフローティング・パッド領域８０２ａ，８０２ｂ，８０２ｃの区別が明確になるので、この画像を利用して、セルマット領域８０１ａ，８０１ｂを含む複数のセルマット領域を検査対象領域として指定することで、検査時にフローティング・パッド領域８０２ａ，８０２ｂ，８０２ｃに電子ビームが照射されるのを防ぐことができる。
【００４４】
図９は、電子ビームの制御を表すタイムチャートである。図７に示した検査対象領域あるいは非検査対象領域が指定されると、図１に示した全体制御部４９で、図９に示す非検査領域に対応する時間Ｔ0，Ｔ1，Ｔ3，Ｔ5でブランキングするために、偏向信号をＬからＨにするタイミング信号が生成され、この信号が補正制御回路６１へ送られる。補正制御回路６１では、電子ビームの連続走査時のブランキング信号にこの非検査領域のブランキング信号が重畳され、図９に示すように、検査領域では時間Ｔ2，Ｔ4，Ｔ6で示されるような電子ビームの連続走査時のブランキング信号と、非検査領域では時間Ｔ0，Ｔ1，Ｔ3，Ｔ5でブランキングする信号とが合わさったブランキング信号が生成される。このブランキング信号は、走査信号発生器４３へ送られ、ブランキング偏向器１３により図７で設定された非検査領域で、電子ビームをブランキングすることができる。
【００４５】
以上述べたように、本実施例によれば、半導体ウエハのパターンの検査において、非検査領域が混在する試料でも非検査領域への電子ビームの照射を防止し、所望の検査領域を検査することができる検査装置、および検査方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  検査装置
５  画像処理部
６  インターフェース
９  被検査基板
１３  ブランキング偏向器
１４  絞り
１５  走査偏向器
１９  電子ビーム
４３  走査信号発生器
４５  記憶手段
４６  画像処理回路
４７  欠陥データバッファ
４８  演算部
４９  全体制御部
５５  マップ表示部
５６  画像表示部
６１  補正制御回路
３０１，６０１，６０２  ダイ
３０２，３０６，３０７，３０８，３０９，５０１，６０３  検査ストライプ領域
３０３  セルマット領域
３０４  フローティング・パッド
【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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