(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次電子線を発生させる電子源と、該一次電子線を集束するレンズ手段と、試料を載置する試料台と、該試料台を含む試料室に前記試料を搬送する搬送手段と、上記集束した一次電子線を前記試料上で走査させる一次電子線走査手段と、該試料から二次的に発生する二次荷電粒子を検出する手段と、該検出器からの信号に基づいて該試料上の第１の領域の画像信号を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された当該領域の画像を、該試料上の他の同一の試料パターンが形成された第２の領域の画像と比較する手段と、比較結果から試料パターン上の欠陥を判別する手段を有し、同一の繰り返し図形が印刷されている試料を検査するＳＥＭ式外観検査装置において、
前記試料上の画像を検出し欠陥検出する以前に、前記試料上に、直線上に無い３点以上の印刷単位のアライメント図形を選択する手段、一次電子線を前記試料上に照射して得られる画像を使用して、アライメント図形を検出する手段、検出されたアライメント図形から前記試料のＸ−Ｙ座標上のずれ量を求め印刷単位の伸縮量、回転、および直行度の測定を行い、前記伸縮量、回転および直行度についての算出の結果を統計計算する事により各印刷単位の配列誤差を演算する手段、印刷単位について配列誤差からあらかじめ指定された欠陥検査位置を補正する手段、ステージ及び、電子線を偏向する位置を制御する手段を有することを特徴とする電子線式外観検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の検査装置において、予め決められた印刷単位の伸縮量、回転および直行度の基準値を有する基準試料を測定可能とし、該基準試料を測定した結果と該基準値から印刷精度あるいは熱処理の課題での試料の伸縮によるその変位量を求め、別に検査される試料の欠陥検出位置を前記変位量で補正することによって基準試料の座標系にあわせて記憶または、出力することを特徴とする電子線式外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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試料製造等において用いられる電子線式外観検装置に係わり、特に半導体装置やフォトマスクのパターン検査技術に係わり、半導体装置製造過程途中のウエハ上のパターン検査技術、電子線を使用して比較検査する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子線式外観検装置について、半導体ウエハの検査を一例として説明する。
半導体装置は、半導体ウエハ上にホトマスクに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。半導体装置の製造過程において、リソグラフィー処理やエッチング処理その他の良否、異物発生等は、半導体装置の歩留まりに大きく影響を及ぼすため、異常や不良発生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方法は従来から実施されている。
【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は、半導体ウエハに白色光を照射し、光学画像を用いて複数のＬＳＩの同種の回路パターンを比較する欠陥検査装置が実用化されており、検査方式の概要は「月間セミコンダクタワールド」1995年8月号 pp 96-99に述べられている。また、光学画像を用いた検査方法では、特開平3-167456号公報に記載されているように、試料上の光学照明された領域を時間遅延積分センサで結像し、その画像と予め入力されている設計特性を比較することにより欠陥を検出する方式や、特公平6-58220号公報に記載されているように、画像取得時の画像劣化をモニタしそれを画像検出時に補正することにより安定した光学画像での比較検査を行う方法が開示されている。このような光学式の検査方式で製造過程における半導体ウエハを検査した場合、光が透過してしまうシリコン酸化膜や感光性フォトレジスト材料を表面に有するパターンの残渣や欠陥は検出できなかった。また、光学系の分解能以下となるエッチング残りや微小導通穴の非開口不良は検出できなかった。さらに、配線パターンの段差底部に発生した欠陥は検出できなかった。
【０００４】
上記のように、回路パターンの微細化や回路パターン形状の複雑化、材料の多様化に伴い、光学画像による欠陥検出が困難になってきたため、光学画像よりも分解能の高い電子線画像を用いて回路パターンを比較検査する方法が提案されてきている。電子線画像により回路パターンを比較検査する場合に、実用的な検査時間を得るためには走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscopy、以下SEMと略す）による観察と比べて非常に高速に画像を取得する必要がある。そして、高速で取得した画像の分解能と画像のSN比を確保する必要がある。
【０００５】
電子線を用いたパターンの比較検査装置として、半導体ウェハの回路パターンの微細化に伴い、電子線を用いた回路パターンの検査装置が実用化されてきている。
【０００６】
例えば、日本の特開昭５９−１９２９４３号公報、特開平５−２５８７０３号公報、文献Sandland, et al., ”An electron-beam inspection system for x-ray mask production”, J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.9, No.6, pp.3005-3009 (1991)、文献Meisburger, et al., ”Requirements and performance of an electron-beam column designed for x-ray mask inspection”, J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.9, No.6, pp.3010-3014 (1991)、文献Meisburger, et al., ”Low-voltage electron-optical system for the high-speed inspection of integrated circuits”, J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.10, No.6, pp.2804-2808 (1992)、文献Hendricks, et al., ”Characterization of a New Automated Electron-Beam Wafer Inspection System”, SPIE Vol. 2439, pp.174-183 (20-22 February, 1995)等に記載された技術が知られている。
【０００７】
ウェハの口径増大と回路パターンの微細化に追随して高スループット且つ高精度な検査を行うためには、非常に高速に、高ＳＮな画像を取得する必要が有る。そのため、通常の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の１００倍以上（１０ｎＡ以上）の大電流ビームを用いて照射される電子数を確保し、高ＳＮ比を保持している。さらに、試料から発生する二次電子、反射電子の高速、且つ高効率な検出が必須である。
【０００８】
従来は、光学式外観検査装置が製品化されているが、印刷された所定の図形の印刷単位ごとの位置の測定に関しては、印刷単位の配列として配列のオフセット、回転、直交度を測定し、印刷単位間の伸縮量に関しては、考慮されていない。これは、印刷単位の間隔を検査しようとするウェハと同一種または、同一工程のウェハを用い実測していること、加えて検査位置ずれが生じても隣接する比較検査領域間で同様にすれが生じる為、比較検査可能となるからである。
【０００９】
しかし、実際のウェハはウェハ毎やロット毎に個々の露光機の印刷精度や熱処理の過程等でウェハが伸縮する。また従来は,印刷単位内の位置精度に関しては、考慮されていない。このため、ウェハ内の離れた比較検査領域を選択すると位置ずれにより誤検出が発生し、比較検査が不可能となる。また、比較検査が可能である比較検査領域間隔を選択しても、検出された欠陥の位置精度は数マイクロメートルの誤差を生じる。このことは、これまであまり問題視されなかったかが、外観検査結果の工程間比較や素子完成後の電気特性試験結果であるフェイルビットマップとの素子単位の比較を不可能とし、またレヴュー及び分類検査等の外観検査後の装置において外観検査の結果をもちいて欠陥を再検出するため、広い領域を検出しなければならず長時間を要していた。
【００１０】
また、レジスト等の絶縁膜を伴った半導体試料が帯電の影響を受けないように２ＫｅＶ以下の低加速電子線を照射している。この技術については、日本学術振興会第132委員会編「電子・イオンビームハンドブック（第２版）」（日刊工業新聞社、１９８６年）６２２頁から６２３頁に記載がある。しかし、大電流で、かつ低加速の電子線では空間電荷効果による収差が生じ、高分解能な観察が困難であつた。
【００１１】
この問題を解決する方法として、試料直前で高加速電子線を減速し、試料上で実質的に低加速電子線として照射する手法が知られている。例えば、特開平２−１４２０４５号公報、特開平６−１３９９８５号公報、特開平５−２５８７０３号公報や特開平６−１８８２９４号公報に記載された技術がある。
【００１２】
また、特開平６−１８８２９４号公報には、繰り返される被検査パターンから画像信号を検出し、この画像信号から繰り返される被検査パターンの統計画像信号を生成し、この統計画像信号を基準画像信号として、検出された画像信号と位置合わせして比較することにより、被検査パターンに存在する欠陥または欠陥候補を抽出する技術が開示されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの技術においては、ウェハにリターディング電圧を印加することにより、一次電子ビームは、試料を照射する直前にリターディング電界の影響を受けるという問題点がある。
【００１４】
一般に、電界変化は、一次電子ビームの中心軸に対して軸対称に分布しているので、ウェハ位置によらず一様に偏向感度を調節することで、一次電子ビームを所望の領域へ偏向することができる。しかし、ウェハ外周部では、ウェハそのものの断面形状およびウェハを設置する試料台の端部の断面構造により、軸に非対称なリターディング電界の乱れが生じるという問題点がある。
【００１５】
このため、ウェハ上の比較検査位置が、ウェハ上の外周部付近であるか否かによって、同一の偏向信号による一次ビームの試料照射領域には無視できない差異、いわゆるビーム歪みが生じるという問題点がある。
【００１６】
その結果、ウェハの端部まで電子線を照射しようとしても、前記電界の変動があるため電子線の照射位置と試料位置との関係の精度が著しく低下してしまい、したがって、試料の端部近辺の部分は、加工、分析や検査ができなかった。
【００１７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、電子線式外観検査装置において、印刷された所定の図形の印刷単位ごとの位置の測定と、印刷単位内の位置の測定を行い、また試料周辺の位置ずれ量を測定することにより、検査位置の特定を精度良く行うことが可能な外観検査装置を提供することを目的とする。
【００１８】
本発明の他の目的は、検査速度が速く、試料内をより広く検査可能とし、検出した欠陥の位置を正確に求めることが可能な外観検査装置を提供することにある。
【００１９】
上記目的は、一次電子線を発生させる電子源と、該一次電子線を集束するレンズ手段と、試料を載置する試料台と、該試料台を含む試料室に前記試料を搬送する搬送手段と、上記集束した一次電子線を前記試料上で走査させる一次電子線走査手段と、該試料から二次的に発生する二次荷電粒子を検出する手段と、該検出器からの信号に基づいて該試料上の第１の領域の画像信号を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された当該領域の画像を、該試料上の他の同一の試料パターンが形成された第２の領域の画像と比較する手段と、比較結果から試料パターン上の欠陥を判別する手段を有し、同一の繰り返し図形が印刷されている試料を検査するＳＥＭ式外観検査装置において、前記試料上の画像を検出し欠陥検出する以前に、前記試料上に、直線上に無い３点以上の印刷単位のアライメント図形を選択する手段、一次電子線を前記試料上に照射して得られる画像を使用して、アライメント図形を検出する手段、検出されたアライメント図形から前記試料のＸ−Ｙ座標上のずれ量を求め印刷単位の伸縮量、回転、および直行度の測定を行い、前記伸縮量、回転および直行度についての算出の結果を統計計算する事により各印刷単位の配列誤差を演算する手段、印刷単位について配列誤差からあらかじめ指定された欠陥検査位置を補正する手段、ステージ及び、電子線を偏向する位置を制御する手段を有することにより、達成される。
【００２０】
本発明の他の特徴は、該試料上の図形を検出する手段と、該図形を記憶する手段と該試料を移動させる手段と、該記憶図形と検出された図形のずれ量を測定する手段と複数の試料の位置と対応する該図形のずれ量を記憶する手段と、記憶された該複数の試料の位置と対応する該図形のずれ量を統計計算する事により伸縮量、回転、直行度を演算する手段を備えた電子線式外観検査装置にある。
【００２１】
本発明の特徴は、複数の検査装置の座標系を統一するために予め決められた印刷単位の伸縮量、回転、直行度の基準値を有する基準試料を測定可能とし、その該基準試料を測定した結果と該基準値からその変位量を求め、別に検査される試料の欠陥検出位置を基準試料の座標系に、その変位量を補正量としてあわせて記憶または、出力する電子線式外観検査装置にある。
【００２２】
本発明の特徴は、別に求めた印刷単位内の伸縮量、回転、直行度の補正量を用いることにより印刷単位内の印刷歪みを演算し、演算結果を考慮しあらかじめ指定された欠陥検査位置を補正し、ステージ及び、電子線を偏向する位置を制御する電子線式外観検査装置にある。
また本発明の特徴は、印刷単位の伸縮量、回転および直行度の補正量を入力可能とし、別に検査される試料の欠陥検出位置を該補正量により補正し、記憶または、出力する電子線式外観装置にある。
【００２３】
本発明の他の特徴は、該伸縮量、回転、直行度から決定される基準格子からの誤差量を演算する手段と、該誤差量から検査時のステージ移動方向に該誤差量の大きい領域とその隣接する領域で連続となるように考慮し、欠陥検査位置を補正し、ステージ及び、電子線を偏向する位置を制御する手段を備えたＳＥＭ式外観検査装置にある。
【００２４】
本発明によれば、外観検査装置において、より広検査領域を検査し、検出した欠陥の位置を正確に求めることが可能となる。例えば、被検査試料全体の欠陥分布により欠陥を作りこむ工程を推定することが可能であるため、被検査試料の検査領域をランダムな印刷単位に指定することができ、短時間で検査実施可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例ついて、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施例１）
本発明の第１の実施例のSEM式外観検査装置1の構成を図１に示す。 SEM式外観検査装置1は、室内が真空排気される検査室2と、検査室2内に被検査試料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、 SEM式外観検査装置1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。
【００２６】
検査室2内は大別して、電子光学系3、二次電子検出部7、試料室8、光学顕微鏡部4から構成されている。電子光学系3は、電子銃10、電子線引き出し電極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、ExB偏向器18から構成されている。二次電子検出部7のうち、二次電子検出器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。二次電子検出器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。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、被検査試料高さ測定器35から構成されている。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の近傍であって、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の間の既知の距離を往復移動するようになっている。
【００２７】
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。画像処理部5は、第一画像記憶部46、第二画像記憶部47、演算部48、欠陥判定部49より構成されている。取り込まれた電子線画像あるいは光学画像はモニタ50に表示される。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、あらかじめ電子線発生時の加速電圧、電子線偏向幅、偏向速度、二次電子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、被検査試料高さ測定器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、電子線が常に正しい位置に照射されるよう対物レンズ電源45や走査偏向器44に補正信号を送る。
【００２８】
被検査試料9の画像を取得するためには、細く絞った電子線19を該被検査試料9に照射し、二次電子51を発生させ、これらを電子線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該被検査試料9表面の画像を得る。
【００２９】
本発明の課題で述べたように、本発明は検査速度が速い自動検査装置を提供することを目的の１つにしている。従って、通常のSEMのようにpAオーダーの電子線電流の電子線を低速で走査したり、多数回の走査および各々の画像の重ね合せは行わない。また、絶縁材料への帯電を抑制するためにも、電子線走査は高速で一回あるいは数回程度にする必要がある。そこで本実施例では、通常SEMに比べ約100倍以上の、例えば100nAの大電流電子線を一回のみ走査することにより画像を形成する構成とした。走査幅は100μmとし、1画素は0.1μmとし、1回の走査を10μsで行うようにした。
【００３０】
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（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線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線画像が得られる。また、この電子銃10により電子線電流を大きく設定することができるため、後述するような高速検査を実現できる。電子線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。電子線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なされる。これにより、電子線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の上に搭載された被検査試料9（半導体ウエハ、チップあるいは液晶、マスク等微細回路パターンを有する試料）に照射される。
【００３１】
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。被検査試料9には、高圧電源36により負の電圧を印加できるようになっている。この高圧電源36の電圧を調節することにより一次電子線を減速し、電子銃10の電位を変えずに被検査試料9への電子線照射エネルギーを最適な値に調節することができる。
【００３２】
被検査試料9上に電子線19を照射することによって発生した二次電子51は、試料9に印加された負の電圧により加速される。被検査試料9上方に、ExB偏向器18が配置され、これにより加速された二次電子51は所定の方向へ偏向される。ExB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。ExB偏向器18により偏向された二次電子51は、所定の条件で反射板17に衝突する。この反射板17は、試料に照射する電子線（以下一次電子線と呼ぶ）の偏向器のシールドパイプと一体で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51が衝突すると、反射板17からは数V〜50eVのエネルギーを持つ第二の二次電子52が発生する。
【００３３】
二次電子検出部7は、真空排気された検査室2内には二次電子検出器20が、検査室2の外にはプリアンプ21、AD変換器22、光変換手段23、伝送手段24、電気変換手段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。既に記述したように、二次電子検出部7のうち、二次電子検出器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。二次電子検出器20、プリアンプ21、AD変換器22、光変換手段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。上記反射板17に衝突して発生した第二の二次電子52は、この吸引電界により検出器20へ導かれる。二次電子検出器20は、電子線19が被検査試料9に照射されている間に発生した二次電子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52を、電子線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。
【００３４】
二次電子検出器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、半導体検出器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、従来よりも高速で且つSN比の高い信号を得ることができる。
【００３５】
X−Yステージ31、32上には被検査試料9が搭載されており、検査実行時にはX−Yステージ31、32を静止させて電子線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線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、電子線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により電子線19が偏向されて、電子線が絞り14を通過しないように制御できる。
【００３６】
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線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線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、被検査試料毎に、電子線を照射した領域を記憶できるようになっている。
【００３７】
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に搭載された被検査試料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、スリットを通過した細長い白色光を透明な窓越しに該被検査試料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、電子線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線19を照射できるようになっている。また、被検査試料9の反りや高さ歪みを電子線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。
【００３８】
画像処理部5は第一画像記憶部46と第二画像記憶部47、演算部48、欠陥判定部49、モニタ50により構成されている。上記二次電子検出器20で検出された被検査試料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第一画像記憶部46あるいは第二記憶部47に記憶される。演算部48は、この記憶された画像信号をもう一方の記憶部の画像信号との位置合せ、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、双方の画像信号を比較演算する。欠陥判定部49は、演算部48にて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その画素を欠陥候補と判定し、モニタ50にその位置や欠陥数等を表示する。
【００３９】
これまでSEM式外観検査装置1の全体の構成について説明してきた。
実際に検査を実施する際には、比較検査する領域は,予め決められているが、試料に繰り返し図形を印刷する露光装置の露光精度や試料の製作途中の熱処理による変形、外観検査装置の搬送精度の為に試料上の繰り返し図形の位置を認識し、検査領域を再決定するアライメントという動作が必要となる。
【００４０】
続いて、図１の実施例におけるアライメント動作について、図２〜図５により説明する。
図２は、アライメント座標系を示す図である。本発明では、試料上の印刷図形を正確に認識する為、装置のアライメント座標系が、図２に示すようにステージ座標系100、ウェハ座標系101、ショット座標系102により管理される。
【００４１】
ステージ座標系100は、試料台の位置を示す座標系である。ウェハ座標系101は、印刷単位の配列103の被検査試料９上位置を示す。また、電子線19が走査偏向器15により偏向されずに被検査試料9に照射する、偏向視野中心の被検査試料9上の位置を示す。印刷単位104は、その中に構成単位であるダイ106を１つまたは複数もつ、図２では、３つのダイ106が存在する場合を記してある。また、印刷単位104には、少なくとも１つ以上のアライメント図形105が存在する。実際のアライメント動作においては、まず、被検査試料9から２つ印刷単位104のアライメント図形105を選択し、検出視野の広い光学顕微鏡部4を使用する。まず、予め設定されている基準配列位置を使用し、光学顕微鏡部4の視野中心となるように第一の印刷単位のアライメント図形105位置へ被検査試料9を移動し、画像処理によりずれ量を測定する。次に第二の印刷単位のアライメント図形105に対し同様に測定を行う。これからの第一、第二のずれ量から印刷単位配列の回転110およびオフセットを算出できる。
【００４２】
続いて、直線上に無い３点以上の印刷単位104のアライメント図形105を選択し、電子線19による画像を使用して、アライメント図形105を検出し、座標軸にずれ量を測定し、３点以上のずれ量から図３、図４、図５に示す印刷単位配列の回転110、オフセット、伸縮量122および直行度130を算出し、その算出結果を統計計算する事により被検査試料上の各印刷単位のＸ−Ｙ座標上の伸縮量、回転および直行度についての配列誤差を演算し、印刷単位毎の検査位置を補正する。図３はＸ−Ｙ座標上の印刷単位配列の回転１１０、図４は印刷単位配列の伸縮、すなわち印刷単位の基準配列１２０，拡大した印刷単位配列１２１，印刷単位配列の伸縮量１２２，および図５はＸ−Ｙ座標上の印刷単位配列の直行度１３０を示す図である。
【００４３】
これにより被検査試料9に繰り返し図形を印刷する露光装置の露光精度や試料の製作途中の熱処理による変形が有っても、正確に検査位置を認識し検査することが可能となる。
【００４４】
（実施例２）
本発明の第２の実施例として、実施例１のアライメント機能を用いて、予め決められた印刷単位の伸縮量、回転および直行度の基準値を有する基準試料を測定し、その該基準試料を測定した結果と該基準値からその変位量を求め、別に検査される試料の欠陥検出位置を基準試料の座標系に変位量によって補正することによってあわせて記憶または、出力する。
これにより、複数の装置間での検出欠陥の座標位置を合わせることが可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によって得られる代表的な効果を以下に簡単に説明する。
本発明により正確な検査位置を求められることは，被検査試料内の離れた印刷単位の比較も可能とする、たとえば半導体の検査においては，被検査試料全体の欠陥分布により欠陥を作りこむ工程を推定することが可能であるため、本発明により被検査試料の検査領域をランダムな印刷単位に指定することができ、短時間で検査実施可能となる。
【００４６】
また、本発明により、複数装置間の欠陥検出位置を精度よくデータベース化することが可能となり欠陥発生要因の解析に有効であり、また同一試料上の欠陥を他の検査、解析装置にて検査、解析する際も同一欠陥を検出する時間を短縮することを可能とする。
【００４７】
また、本発明により、被検査試料外周部にて発生する偏向歪等の被検査試料位置に依存する装置起因の位置ずれに対しても補正することが可能となり、被検査試料外周部の検査可能領域を拡大できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例のＳＥＭ式外観検査装置の装置構成を示す図。
【図２】図１の実施例におけるアライメント座標系を示す図。
【図３】図１の実施例における印刷単位配列の回転を示す図。
【図４】図１の実施例における印刷単位配列の伸縮を示す図。
【図５】図１の実施例における印刷単位配列の直行度を示す図。
【符号の説明】
1…ＳＥＭ式外観検査装置
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…二次電子検出部
8…試料室
9…被検査試料
10…電子銃
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…ExB偏向器
19…電子線
20…二次電子検出器
21…プリアンプ
22…AD変換器
23…光変換手段
24…光伝送手段
25…電気変換手段
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…被検査試料高さ測定器
36…リターディング電源
40…白色光源
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…対レンズ電源
46…第一記憶部
47…第二記憶部
48…演算部
49…欠陥判定部
50…モニタ
51…二次電子
52…第二の二次電子
100…ステージ座標系
101…ウェハ座標系
102…ショット座標系
103…印刷単位の配列
104…印刷単位
105…アライメント図形
106…ダイ
110…印刷単位配列の回転
120…印刷単位の基準配列
121…拡大した印刷単位配列
122…印刷単位配列の伸縮量
130…印刷単位配列の直行度
【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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