回路パターンの検査装置
【課題】本発明の目的は、検査対象となる回路パターンの画像をモニタ画面を通して検査する際に、その画面の正確な情報により迅速に処理できると共に、製品全体に及ぶ欠陥又は特定領域における欠陥を迅速に検知することができる回路パターンの検査装置を提供することにある。
【解決手段】本発明は、ウェーハの回路パターンが形成された基板表面に電磁波又は荷電粒子線を照射し、該照射によって前記基板から発生する信号に基づいて得られる検査画像から前記回路パターン上の欠陥を検出する回路パターンの検査装置において、前記検査画像を取得する前後において、前記検査画像の対応部分に電子線を照射し前記ウェーハの帯電状態を変化させる手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする。
【解決手段】本発明は、ウェーハの回路パターンが形成された基板表面に電磁波又は荷電粒子線を照射し、該照射によって前記基板から発生する信号に基づいて得られる検査画像から前記回路パターン上の欠陥を検出する回路パターンの検査装置において、前記検査画像を取得する前後において、前記検査画像の対応部分に電子線を照射し前記ウェーハの帯電状態を変化させる手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は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、電子線を使用して比較検査する新規な回路パターンの検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェー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、半導体ウェー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いる。検査方式の概要は非特許文献１に記述されている。
【０００３】
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ェーハを検査した場合、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においては、残渣や欠陥が検出できなかった。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も検出できなかった。
【０００４】
近年、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、特許文献１が知られている。これらには、通常のＳＥＭの１００倍以上（１０ｎＡ以上）の電子線電流をもった電子線を導電性基板に照射し、二次電子・反射電子・透過電子のいずれかを検出し、その信号から形成された画像を比較検査する欠陥の自動検出方法が開示されている。
【０００６】
絶縁物を有する回路基板を電子線で検査あるいは観察する方法としては、特許文献２が知られている。帯電の影響を少なくするために、２ｋｅＶ以下の低加速電子線照射により安定な画像を取得する方法が開示されている。
【０００７】
大電流で、かつ低加速の電子線では、空間電荷効果により高分解能な画像を得ることが困難となる。これを解決する方法として、特許文献３に、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方法が開示されている。
【０００８】
また、高速に電子線画像を取得する方法としては、試料台を連続的に移動しながら試料台上の半導体ウェーハに電子線を連続照射し取得する方法が特許文献３に開示されている。
【０００９】
ウェーハ外観検査装置の画面機能を考慮し改善する操作画面表示方法として、操作画面を用いた検査や検査条件設定方法などが記述され、短時間で効率よく検査する技術が特許文献４に示されている。
【００１０】
特許文献５には、パターン検査に先立って監査対象領域ごとに荷電粒子線による照射履歴を既照射情報として記憶し、その情報に基づいて照射部と非照射部とを区別してチャージアップの影響を受けることのないパターン検査装置が示されている。
【００１１】
【非特許文献１】「月間セミコンダクタワールド」１９９５年８月号、ｐ９６−９９
【００１２】
【特許文献１】特開平５−２５８７０３号公報
【特許文献２】特開昭５９−１５５９４１号公報
【特許文献３】特開平５−２５８７０３号公報
【特許文献４】特開２０００−１９３５９４号公報
【特許文献５】特開２００２−１５０９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した従来の検査装置にあっては、いずれもウェーハ検査装置の画面機能について全く考慮されていなかった。従って、チップ検査，ウェーハ抜き取り検査等を画面を見ながら処理する際に、画面自身が明確でないため迅速な処理ができないばかりでなく、製品全体に及ぶ欠陥あるいは特定領域における欠陥を迅速に検知することができなかった。
【００１４】
本発明の目的は、検査対象となる回路パターンの画像をモニタ画面を通して検査する際に、その画面の正確な情報により迅速に処理できると共に、製品全体に及ぶ欠陥又は特定領域における欠陥を迅速に検知することができる回路パターンの検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、ウェーハの回路パターンが形成された基板表面に電磁波又は荷電粒子線を照射し、該照射によって前記基板から発生する信号に基づいて得られる検査画像から前記回路パターンの欠陥を検出する回路パターンの検査装置において、前記検査画像を取得する前記電磁波又は荷電粒子線照射の前後に、前記検査画像の対応部分に電子線を照射し前記ウェーハの帯電状態を変化させる前記電子線の照射条件に係る手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする。
【００１６】
前記検査画像を取得する前においては、前記検査画像の対応部分又はその近傍に電子線を照射し前記ウェーハの帯電状態を変化させて、前記検査画像の明るさ及びコントラストの少なくとも一方を変える。検査画像の明るさ及びコントラストはその事前の比較的低い加速電圧による電子線の照射によって二次電子の放出による帯電が生じることによって得ることができる。
【００１７】
前記検査画像を取得した後においては、前記検査画像の対応部分又はその近傍に電子線を照射し、前記ウェーハ全体に帯電した電荷を除去又は帯電を加速する。帯電した電荷の除去又は帯電を加速させるには、比較的高い加速電圧による電子線の照射によって二次電子の放出を抑制することによる電子の供給によって得ることができる。
【００１８】
又、本発明は、ウェーハの回路パターンが形成された基板表面に可視光線、紫外光、赤外線等の光、レーザ光、電子線、イオンビーム等の荷電粒子線を照射する照射手段と、該照射によって基板から発生する信号を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された信号を画像化して記憶する記憶手段と、該記憶された画像を同一の回路パターンから形成された参照画像と比較する比較手段と、比較結果から回路パターン上の欠陥を判別する判別手段を備えた回路パターンの検査装置であって、ウェーハの検査を実施する場合に、検査用の画像を取得する前に、同一部分に電子線を照射することでウェーハの帯電状態を変化させ、検査画像の明るさ、コントラストを設定する設定手段を備え、前記ウェーハの一列ダイ毎に、前記検査画像を取得するときの前記電磁波又は荷電粒子線照射の前に前記検査画像の対応部分又はその近傍に前記電子線を照射した後、該照射の対応部分又はその近傍に前記検査画像を取得する前記電磁波又は荷電粒子線の照射を行ない、次いで、該検査画像取得の前記照射した前記検査画像の対応部分又はその近傍に前記電子線を照射する操作を順次行う手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする。
【００１９】
検査画像を取得する事前及び事後の少なくとも一方において行なわれる電子線の照射は、検査用の画像取得における電子線の照射との時間間隔を任意に変更できること、電子線の照射と検査用の画像取得との時間の間に他の部分の事前の電子線の照射を行うことができること、電子線発生のパラメータとしての加速電圧、電子線量、内部電磁界を任意に変化でき検査時のパラメータとは異なるものにできること、電子線の照射幅、照射速度のパラメータを変化でき、検査時のパラメータとは異なるように独自に設定することができる。
【００２０】
又、電子線の照射方向は任意に設定でき、画面上で例えば上から下又は下から上のようにパラメータを変化でき、検査時のスキャン方向と検査前後のスキャン方向とは反対方向にスキャンすることが好ましい。検査前後のスキャン方向は同じ方向が好ましい。検査時のスキャンにおける電子線の振動幅より検査前後のスキャンにおける電子線の振動幅を大きくするのが好ましいが、その逆でも良い。
【００２１】
本発明における検査用の画像取得における電子線の照射とその前後の電子線の照射を以下のように行うのが好ましい。以下の方法において、検査用の画像取得における電子線の照射をその前後の電子線の照射に対して時間的な遅れを設けて行うことによって検査画像の明るさ、コントラストの調整、帯電の除去、加速の調整を容易に行うことができる。又、検査用の画像取得における電子線の照射手順とその前後の電子線の照射手順との以下の適切な組み合わせによってそれぞれの照射における待ち時間をなくすことができる。
【００２２】
前記検査画像を取得する前後の少なくとも一方において行なわれる前記電子線の照射と、前記検査画像を取得する前記電子線の照射とを前記ウェーハの一列ダイ毎に順次行う。
【００２３】
前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記電子線の未照射の前記ウェーハの一列ダイを挟んで行い、次いで前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射後の次の前記ウェーハの一列ダイに行う操作を順次繰り返す。
【００２４】
前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を前記ウェーハの一列ダイ毎に３列順次行った後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記事前の前記電子線の照射を行った最初の部分の前記ウェーハの一列ダイに行い、次いで前記事前の前記電子線の照射と前記検査画像を取得する前記電子線の照射とを前記ウェーハの一列ダイ毎に順次行う。
【００２５】
前記ウェーハの一列ダイの前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った後、該検査画像を取得する前記電子線の照射を行った直前の前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得した後の前記電子線の照射を行い、次いで前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った次の前記ウェーハの一列ダイの前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行う操作を順次繰り返す。
【００２６】
前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記ウェーハの二列ダイについて順次行った後、前の前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得した後の前記電子線の照射を行い、次いで後の前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った次の前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得する前記電子線の照射と該照射の直前の前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った部分の前記ウェーハの一列ダイに前記事前の前記電子線の照射を行う操作を繰り返す。
【００２７】
前記ウェーハの一列ダイの前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を行った後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記事前の前記電子線の照射を行う直前の前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行い、次いで前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイの直前の一列ダイに前記検査画像を取得した後の前記電子線の照射を行った後、前記事前の前記電子線の照射を行った前記ウェーハの次の一列ダイに前記事前の前記電子線の照射を行う操作を順次繰り返す。
【００２８】
前記ウェーハの二列ダイの前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を順次行った後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前の前記事前の前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイに行い、次いで後の前記事前の前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイの次の前記ウェーハの一列ダイに前記事前の前記電子線の照射を行う操作を順次繰り返す。
【００２９】
前記検査画像を取得する前後の少なくとも一方における前記電子線発生の加速電圧、電子線量及び内部電磁界に係るパラメータが、前記検査画像を取得する電子線発生のパラメータとは異なる。
【００３０】
前記検査画像を取得する前後の少なくとも一方における前記電子線の照射幅及び照射速度のパラメータが前記検査画像を取得する前記電子線のそれらのパラメータとは異なる。
【００３１】
前記検査画像を取得する前後の少なくとも一方において行なわれる前記電子線の照射方向と、前記検査画像を取得する前記電子線の照射方向とは異なる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、チップ検査，ウェーハ抜き取り検査等を画面を見ながら迅速に処理できるので、製品全体に及ぶ欠陥あるいは特定領域における欠陥を迅速に検知することができる。また、プロセス条件の変動を確実に検知し、プロセスにフィードバックすると同時に差工数や払い出し予算の調整にフィードバックすることができる。
【００３３】
本発明の検査装置を基板製品プロセスへ適用することにより、製品装置や条件等の異常を画面を参照することによって早期に且つ高精度に発見することができるため、基板製造プロセスにいち早く異常対策処理を講ずることができる。その結果、半導体装置その他の基板の不良率を低減し生産性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の形態を回路パターン検査装置の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施例では、レジストパターン，ＣＯＮＴ系開口パターン，エッチング後ファインパターン（拡散系），エッチング後ファインパターン（配線系）などの欠陥の検査を対象としている。
【００３５】
図１は、本発明に係る回路パターン検査装置の構成図である。回路パターン検査装置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（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、回路パターン検査装置１は検査室２と予備室の他に、制御部５及び画像操作部６から構成されている。
【００３６】
検査室２は大別して、電子光学系３，二次電子検出器２０，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、照射手段を形成している。二次電子検出器２０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変換器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，位置モニタ測長器３４，被検査基板高さ測定器３５から構成されている。
【００３７】
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、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。
【００３８】
Ｘステージ３１又はＹステージ３２は、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できるようになっている。また、回転ステージ３３あるいは試料台は、その任意の側を傾けて、一次電子線１９が試料９に照射される角度を可変できるように構成されてもよい。本実施例においては、一次電子線１９を用いて検査用画像を取得する電子線の照射とその前後の電子線の照射を行うものである。
【００３９】
制御部５は、全体制御部４９、二次電子検出部２０からのアナログ信号をディジタル信号に変換して記憶する記憶手段４５、記憶されたディジタル信号を処理する画像処理回路４６、画像処理回路４６の処理パラメータを設定する検査条件設定部４８、画像処理回路４６の処理結果である欠陥情報を保持する欠陥データバッファ４７を持つ。
【００４０】
画像操作部６は、第１画像記憶部５１、第２画像記憶部５２、比較演算部５３、欠陥判定処理部５４を有し、画像表示部５６により電子線画像や欠陥画像などを任意に選択して表示させる。また、試料の位置の表示と移動指示をするマップ表示部５５、画像取得指示部５７、画像処理指示部５８及び処理条件設定部５９を備えている。さらに、操作内容によりモードを分けるためのモード切替部６０を有している。
【００４１】
装置各部の動作命令や動作条件は、画像操作部６から入出力される。画像操作部６では、予め電子線発生時の加速電圧、電子線偏向幅、偏向速度、二次電子検出部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設定できるように入力されている。
【００４２】
制御部５は補正制御回路６１を用いて、位置モニタ測長器３４、検査基板高さ測定器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に対物レンズ電源４４や走査信号発生器４３に補正信号を送る。
【００４３】
被検査基板９の画像を取得するためには、細く絞った一次電子線１９を被検査基板９に照射し、二次電子５１を発生させ、これらを一次電子線１９の走査及びステージ３１，３２の移動と同期して検出することで被検査基板９表面の画像を得る。
【００４４】
上述したように、本発明の自動検査では検査速度が速いことが必須となる。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、多数回の走査や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。
【００４５】
本実施例では、通常ＳＥＭに比べ約１００倍以上、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０．１μｍ２とし、１回の走査を１μｓで行うようにした。
【００４６】
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できるので、高速検査が実現できる。
【００４７】
一次電子線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。一次電子線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。一次電子線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基板９に照射される。被検査基板９は半導体ウェーハ，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基板等である。なお、ブランキング偏向器１３には、走査信号及びブランキング信号を発生する走査信号発生器４３が接続され、コンデンサレンズ１２及び対物レンズ１６には、各々レンズ電源４４が接続されている。
【００４８】
被検査基板９には、リターディング電源３６により負の電圧が印加される。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、一次電子線を減速し、電子銃１０の電位を変えずに被検査基板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。被検査基板９上に一次電子線１９を照射することによって発生した二次電子５１は、被検査基板９に印加された負の電圧により加速される。
【００４９】
被検査基板９の上方に、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ｅＶ〜５０ｅＶのエネルギーを持つ第二の二次電子５２が発生する。
【００５０】
二次電子検出部７は、真空排気された検査室２内に設けられた二次電子検出器２０に接続されている。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，光伝送手段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がある。上述したように、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。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二次電子検出器２０へ導かれる。
【００５１】
二次電子検出器２０は、一次電子線１９が被検査基板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、一次電子線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。一次電子線１９は被検査基板９の進行方向に対して所定の振幅で振動して照射される。
【００５２】
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、二次電子検出器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、制御部５に伝送され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。
【００５３】
Ｘ−Ｙステージ３１，３２上には被検査基板９が搭載されており、検査実行時にはＸ−Ｙステージ３１，３２を静止させて一次電子線１９を二次元に走査する。あるいは、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、一次電子線１９をＸ方向に直線に走査する、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、一次電子線１９をブランキングする必要がある時には、ブランキング偏向器１３により一次電子線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。
【００５４】
位置モニタ測長器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及びＹステージ３２の位置が実時間でモニタでき、制御部５に転送される。また、Ｘステージ３１，Ｙステージ３２、そして回転ステージ３３の各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５に転送されるように構成されている。制御部５はこれらのデータに基づいて、一次電子線１９が照射されている領域や位置を正確に把握できる。また、必要に応じて、実時間で一次電子線１９の照射位置の位置ずれを補正制御回路６１により補正する。また、被検査基板毎に、電子線を照射した領域を記憶できるようになっている。
【００５５】
被検査基板高さ測定器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いる。Ｘ−Ｙステージ上３１，３２に搭載された被検査基板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被検査基板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。
【００５６】
この被検査基板高さ測定器３５の測定データに基づいて、一次電子線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一次電子線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。
【００５７】
次に、画像操作部６の構成を説明する。二次電子検出器２０で検出された被検査基板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手段２３で光信号に変換され、光伝送手段２４によって伝送される。電気変換手段２５にて再び電気信号に変換された後に、制御部５の全体制御部４９を通じて、画像操作部６の第一画像記憶部５１あるいは第二画像記憶部５２に記憶される。
【００５８】
比較演算部５３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、双方の画像信号を比較演算する。欠陥判定部５４は、比較演算部５３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、画像表示部５６にその位置や欠陥数等を表示する。
【００５９】
次に、検査時の条件設定の仕方を説明する。図２は画像操作部６の画面構成と、検査の初期画面を示している。本画面には、現在のステージの位置を示すマップ表示部５５と、光学顕微鏡部４の光学顕微鏡像が表示されている画像表示部５６を示している。このマップ表示部５５をクリックすることで、ステージ３１，３２を移動して条件を設定する場所を選定する。また、画像操作部６の画像取得支持部５７をクリックすることで、電子線１９を被検査基板９に照射し、発生する２次電子を２次電子検出器２０で検出し、ディジタル信号に変換して、記憶手段４５に所定領域のディジタル画像を取得する。
【００６０】
画像操作部６の処理条件設定部５９で処理条件を設定し、画像処理指示部５８をクリックする。更に、制御部５の検査条件設定部４８を設定し、記憶手段４５に記憶されたディジタル画像を設定条件に基づき、画像処理回路４６で処理して欠陥を抽出し、欠陥バッファ４７に記憶する。このように、画像取得した領域をマップ表示部５５で拡大表示し、欠陥の位置を視認させ、この位置をクリックすることで、欠陥位置の記憶手段４５上の画像を画像表示部５６に表示する。
【００６１】
これら作業を繰り返すことで、検査に好適な検査条件を探索する。１箇所での条件確認が終了すると、再びマップ表示部５５を縮小表示し、画像表示部５６を光学顕微鏡像に切り替えて条件設定場所を再選択し、画像取得から条件設定までを繰り返す。
【００６２】
次に、本実施例において検査を実行するために必要な各種パラメータについて説明する。パラメータには、被検査基板９に固有のパラメータや装置の動作条件を決めるパラメータがある。
【００６３】
被検査基板９に固有のパラメータは、大きく２種類に分けられる。一つは、「品種ファイル」と呼ばれるパラメータで、製造プロセス途中の層によって変わらないパラメータである。例えば，ウェーハサイズ，オリエンテーションフラットあるいはノッチの形状，半導体製品の露光ショットサイズ，チップ（ダイ）サイズ，メモリセル領域，メモリセルの繰り返し単位のサイズ等である。これらは「品種ファイル」としてテーブル化されている。
【００６４】
もう一つは、「工程ファイル」と呼ばれるパラメータで、製造プロセス途中の層により表面の材料や形状の状態が異なるので調整を要するパラメータである。例えば、電子線照射条件，検出系の各種ゲイン，欠陥を検出するための画像処理の条件等で、これらが「工程ファイル」として登録されている。
【００６５】
検査の際には、この「品種ファイル」と「工程ファイル」を指定することにより、特定の半導体製品、特定の製造工程に対応した検査条件を呼び出すことができる。本実施例では、「品種ファイル」と「工程ファイル」をまとめて「レシピ」と呼ぶ。また、これらの各種パラメータを入力・登録する一連の操作を「レシピ作成」と呼ぶ。
【００６６】
以下に、レシピ作成の方法及びそれを実行する操作画面について説明する。図２の画面は大まかに５つの領域に分割されている。領域（１）は画面上部に配置され装置名や装置ＩＤ、レシピ名として品種ファイル名と工程ファイル名などが表示されている。領域（２）は操作や状態の説明をするガイダンスが表示される。
【００６７】
画面中央の領域（３）は操作や進行状態により表示内容が変わる。画面右側の領域（４）は複数の画面で共通に必要となる操作ボタンが表示され、「印刷」、「ファイル保存」、「開始」、「終了」、「画像保存」などがある。例えば、「ファイル保存」を押すと、現在作成中のレシピを保存する品種ファイル、工程ファイルの名前を指定する画面が表示される。また、「画像保存」を押すと、現在、表示中の画像を画像ファイルとして保存するための名称を指定する画面が表示される。
【００６８】
画面下部の操作領域（５）はモード名が表示され、例えば「検査」を押すと自動検査を実行するモードになり、「レシピ作成」を押すと上記パラメータを入力するモードになる。
【００６９】
図３にレシピ作成モードの処理フローを示す。図２の初期画面において、「レシピ作成」のモードを選択すると、モード切替手段６０が機能し、図４に示すレシピ作成のための画面に切り替わる。この画面で開始ボタンを押し、カセットの棚番が表示されているので、まず棚番を指定する（Ｓ１）。次に、レシピファイルの呼び出しを行い、新規か変更かの品種条件の入力、ロットID、ウェーハIDの入力を行う（Ｓ２）。
【００７０】
この変更とは、ロードする／しないに関わらず、レシピ作成条件の変更で、主としてロードしての変更となる。なお、後述する他装置のレシピは直接入力できないので、検査結果のファイル（欠陥情報ファイル：このファイル内容は使用者に公開されている）を入力し、それを変換して、自装置用のレシピを生成し、その不足データを補うためにこのステップで変更する。
【００７１】
ここでは、新規作成とし、次に、ウェーハカセットを検査装置のローダに設置する（Ｓ３）。その項目としては、（１）ＯＦ又はノッチを検出し、（２）試料ホルダ（試料交換室）に保持し、（３）試料ホルダを検査室ステージに移載する。
【００７２】
次に、ステージ基準マークへ移動し、ビームの絶対校正を行う（Ｓ４）。デフォルトレシピファイル条件に基づく校正とし、（１）ビーム照射、（２）偏向補正，基準座標補正、（３）焦点パラメータ補正を行う。
【００７３】
次に、試料上の指定した位置に電子線を照射し、試料上の画像コントラストを確認の上で焦点、非点を再調整する（Ｓ５）。この際、充分なコントラストが得られない場合は、電子線照射条件の変更を行う。ここで、指定された照射条件、焦点、非点の条件はレシピパラメータとして工程ファイルに格納される。
【００７４】
電子線照射条件がきまり、コントラストが確認されたら、当該ウェーハのショット、及びダイ（チップ）のサイズと配列を入力する（Ｓ６）。ショットサイズとショットマトリクスを入力し、ショット内ダイの配列が入力されたら、ウェーハ周辺部のショット、あるいはダイの有無を指定する。ここで設定されたショット及びダイ配列はレシピファイル内のパラメータとして格納される。
【００７５】
次に、アライメント条件入力とアライメントを実行する（Ｓ７）。（１）アライメントチップ指定（複数点）し、（２）１チップ目原点へ移動し、（３）光学顕微鏡モニタ切り替え、（４）１チップ目のアライメントマーク位置へマニュアル移動する。（５）光学画像を登録し、（６）ＳＥＭ像モードに切替え、（７）アライメントマーク位置へマニュアルで微調整し、（８）ＳＥＭ画像登録、（９）アライメント座標登録を行う。
【００７６】
また、アライメント実行の項目として、（１）１点目移動、（２）画像入力・探索・マッチング、（３）２点目移動、（４）画像入力・探索・マッチング、（５）残点への移動、探索、マッチング、（６）傾き・位置・チップ間隔補正を行う。
【００７７】
また、チップ原点のオフセット設定として、（１）最終点アライメントマークへ移動、（２）アライメントマーク位置指定（ＳＥＭ画像モード）、（３）１点目チップ原点へ移動、（４）チップ原点位置指定（ＳＥＭ画像モード）、（５）チップ原点−アライメントマークのオフセット算出・登録を行う。チップ原点のオフセットとは、アライメント座標とそのマークが在るチップの原点座標との距離である。
【００７８】
このように、指定したアライメント用パターン座標とチップ原点とのオフセット値を入力して、工程ファイル内のアライメントパラメータとして登録する。レシピ作成においては、ウェーハ上の各種処理を実行する座標を指定するパラメータが多いので、最初にアライメント条件を確定、登録して、アライメントまで実行する。
【００７９】
次に、チップ内のメモリセル領域設定を行う（Ｓ８）。その項目として、（１）セル領域入力、（２）セルピッチ入力、（３）（１）、(２)の登録がある。セル領域の入力は光学顕微鏡像及び電子線画像を用いて行われる。
【００８０】
次に、ダイ領域設定を行う（Ｓ９）。その項目として、（１）ダイ領域入力、（２）ダイ非検査領域入力、（３）（１）、(２)の登録がある。ダイ領域の入力も光学顕微鏡像、電子線画像を用いて行われる。
【００８１】
次に、検査領域を指定する（Ｓ１０）。検査領域の指定では、検査ダイ及びダイ内の検査領域の２種類が指定できる。全ダイを検査する必要のない場合、また、ダイ内の特定領域のみを検査したい場合には、後述するように任意に指定できる。さらに、指定した領域に対して検査サンプリング率を指定できる。また、検査方向も指定できる。ダイ領域や検査領域のデータは、工程ファイル内のパラメータとして格納される。
【００８２】
検査領域の指定が完了したら、検査時の明るさを調整するキャリブレーション設定に移る（Ｓ１１）。キャリブレーションは画像を取得し、その明るさの分布より信号量に応じたハードウェアのゲイン調整や明るさ補正を行うものである。実際には、キャリブレーションを行うダイの指定とダイ内の座標を指定して実施される。キャリブレーションを実施する座標値と、明るさのゲインと、オフセット値は、工程ファイル内のパラメータとして格納される。
【００８３】
次に、これまでに設定された各種条件で実際に画像を取得して、欠陥を検出するための画像処理条件を設定する（Ｓ１２）。まず、画像を取得する際に、検出信号にかけるフィルタの種類を選択する。そして、実際に検査と同条件で１チップ内の小領域の画像を取得する。ここで、小領域とは、例えば電子線の操作幅である１００μｍの幅で１チップ分の長さの領域を指す。画像を取得したら、欠陥と判定するための閾値を入力し、欠陥と判定された箇所の画像を表示させる。これを繰り返して、最適な検査条件を決定する。この一連の作業を「小領域試し検査」と呼ぶ。ここで設定された閾値やファイル等のパラメータは、工程内ファイルのパラメータとして格納される。
【００８４】
以上の各種入力により、検査に必要な各種パラメータを設定することができる。しかし、実際の半導体ウェーハにおいては、ウェーハ面内や製造ロット間のプロセスのばらつきがあるので、小領域試し検査での画像処理条件設定では不十分であり、これらばらつき分を考慮して欠陥判定の閾値を決める必要がある。
【００８５】
そこで、作成したレシピファイルで最終検査を行う（Ｓ１３）。すなわち、（１）ステージ定速連続移動，位置・高さのモニタし、（２）ビーム走査，実時間補正（ステージ・Ｚセンサ追従）し、（３）２次電子検出，ＡＤ変換，画像メモリ入力し、（４）画像処理，比較判定し、（５）Ｎストライプ毎にビーム補正し、（６）欠陥数・欠陥位置表示を行う。
【００８６】
モニタの結果により、欠陥検出レベルや誤検出レベルを確認し（Ｓ１４）、最終的に適切な条件であれば、これまで入力した各種パラメータを、品種ファイルと工程ファイルの中に登録する（Ｓ１５）。最後に、ウェーハのアンロードを行う（Ｓ１６）。
【００８７】
次に、上記の「レシピ作成」における検査装置では、一回の電子線照射により画像を取得していた。ウェーハの特質により一回の電子線照射では、画像のコントラストにむらができたり、対象としている部位のコントラストが充分得られないことが発生した。このような場合、通常は、画像の同一ラインを複数回照射することにより電子線の照射量を上げることが行なわれる。ところが、このような方法で照射量をあげると局所的に一時的に電位が変化し、ウェーハの破壊を招く危険がある。また、同一ラインを複数回照射するため、検査時間の遅延を発生する。
【００８８】
本発明では、同一ラインを複数回照射する代わりに、一ダイ分、又は一列ダイ分を事前に複数回照射し、最後の一列ダイ分照射時の画像を検査画像とする方法である。一列ダイ分の照射を繰り返すことにより、時間的な遅延が発生し、局所的な電位の高揚を下げることができる。また、事前に照射する一列ダイ分の照射と、検査画像を取得するための一列ダイ分の照射との時間間隔を指定することにより、ウェーハのパターン密度や構造による帯電の過渡状態を検査画像に取り込むことが可能であり、コントラストの良い、又は、欠陥部が強調される画像を検査画像として取り込むことが可能である。
【００８９】
また、事前に照射する一列ダイ分の照射と検査画像を取得するための一列ダイ分の照射との間の時間を利用して、異なる一列ダイ分の事前照射を実施することにより、事前照射と、検査のための照射との待ち時間を有効に使うことができる。待ち時間が更にある時は異なる複数列ダイ分の事前照射を実施することが可能である。また、一列ダイ分の照射を繰り返す時に、電子光学条件（例えば、加速電圧、照射電流量等）を変更することにより、ウェーハ上の帯電状態を変えることができ、よりフレキシブルな検査が可能になる。検査に使用する画像取得は最後の電子線照射時の画像を使用する。ウェーハの帯電状態を変更できることにより、欠陥を強調した画像のコントラストを得ることができるため、検査の効率が上がる。
【００９０】
また、一列ダイ分の照射を繰り返す時に、一ラインの幅、ライン間の幅を可変できることにより、更に、ウェーハの帯電状態をフレキシブルに可変できる。また、事前に照射する方向（検査するダイの向き）を検査に使用する方向と同じにすることにより、時間的に均一な帯電を与えることができる。また、逆に、検査に使用する方向と逆にすることにより、検査時間の短縮を図ることができる。
【００９１】
次に、本発明では、一ダイ分、又は一列ダイ分の検査画像を取得した後に同じ部分を事後に複数回照射し、次のダイの検査に移動する方法である。従来の検査においては、検査用の一ダイ分、又は一列ダイ分の検査画像を取得すると、そのことによりウェーハの帯電が変化し、次の列のダイ又は次の検査部を照射することにより、帯電が蓄積していく現象が発生した。ウェーハの帯電が進むと、電子線がその電界により曲げられたり、取得される画像のコントラストが、照射の回数が進むごとに変化し、擬似の欠陥として、検出することが多くなる。
【００９２】
本実施例では、検査用に照射した一ダイ又は、一列ダイ分の部分をその後に、電子線を一回又は複数回照射することにより、検査によって発生した帯電状態を元に戻したり、逆に帯電状態を早期に加速して飽和状態にすることを目的とする。
【００９３】
検査画像を取得するための一列ダイ分の照射と事後に照射する一列ダイ分の照射との時間間隔を指定することにより、ウェーハのパターン密度や構造による帯電の過渡状態を早く、安定状態にもっていったり逆にもとの照射前の状態にすることが可能であり、次に検査される隣接部位の帯電状態を管理することが可能である。そのことは、結果として次に検査される部位がコントラストの良い、又は、欠陥部が強調される画像を検査画像として取り込むことに寄与する。
【００９４】
また、検査画像を取得するための一列ダイ分の照射と事後に照射する一列ダイ分の照射との間の時間を利用して、異なる一列ダイ分の検査照射を実施することにより、事後照射と、検査のための照射との待ち時間を有効に使うことができる。待ち時間が更にある時は異なる複数列ダイ分の検査照射を実施することが可能である。
【００９５】
検査画像取得後に照射される電子線の電子光学条件は、先に述べた事前に照射される場合と同様、一列ダイ分の照射時に変更が可能である。また、同様に、一ラインの幅、ライン間の幅を可変したり、照射方向を可変にすることで、ウェーハの帯電状態をフレキシブルに変更できる。
【００９６】
（本発明に係る回路パターン検査装置のスキャンニング動作を示すシーケンス）
図５は、一回の事前照射（プリスキャン）、検査照射（検査スキャン）、一回の事後照射（ポストスキャン）に待ち時間無しに順次行う場合のプリポストスキャン動作を示すシーケンス図である。最初の一列ダイを例にした場合、点線で示す事前照射し、その後で、実線で示す検査画像取得のための検査照射を行い、次いで破線にて示す事後照射（ポストスキャン）を行う一連の工程を一つのペアとして、次の一列ダイに移動して同様に一連の工程を行う。この例は、検査照射と事前照射、検査照射と事後照射の間に待ち時間は無い場合の例である。本実施例で提案するのは、検査照射と事前照射、検査照射と事後照射の間に待ち時間がある場合の例である。
【００９７】
図５は、検査画像を取得する前後の少なくとも一方において行なわれる電子線の照射と、検査画像を取得する電子線の照射とをウェーハの一列ダイ毎に順次行うものである。
【００９８】
図６は、事前照射（プリスキャン）と検査照射（検査スキャン）に待ち時間がある場合のシーケンス図である。最初の事前照射の一列ダイ（１）を実施した後に、検査画像取得のための照射（２）が事前照射一列ダイの二列前のダイに実施される。次の事前照射は、（１）の次の一列ダイに実施（３）し、検査画像取得のための照射は、（２）の次の一列ダイに実施される（４）。（５）の事前照射が終わった後に、（６）の検査画像取得のための照射が行われる。（６）の位置での事前照射は、（２）、（４）の２回の検査用の照射前に実行されるので結果として２列ダイ分の検査時間分、（６）の検査は待たされたことになる。また、この例では、検査用の照射と、事前照射の照射向きが逆になっている例で、全体の検査に要する時間は移動時間が少ないため短くすることができる。また、逆に、検査用の照射と、事前照射の照射向きが同じになっている例では、各一列ダイと一列ダイ間の待ち時間をより正確にすることができる。
【００９９】
図６は、検査画像を取得する事前の前記電子線の照射後、検査画像を取得する電子線の照射を電子線の未照射の前記ウェーハの一列ダイを挟んで行い、次いで検査画像を取得する事前の電子線の照射を検査画像を取得する事前の電子線の照射後の次の前記ウェーハの一列ダイに行う操作を順次行うものである。
【０１００】
図７は、事前照射（プリスキャン）と検査照射（検査スキャン）に待ち時間がある場合のシーケンス図である。図６において、（２）、（４）の検査画像取得の照射は、事前照射が実施されないままに取得されている。図７においては、その検査画像取得に事前照射をするために（１）、（２）の事前照射を最初に連続して実施している。結果としては、最初の待ち時間分に事前照射を、実施することにより効率の良い検査が可能なる。
【０１０１】
図７は、検査画像を取得する事前の電子線の照射を前記ウェーハの一列ダイ毎に３列順次行った後、検査画像を取得する電子線の照射を事前の電子線の照射を行った最初の部分のウェーハの一列ダイに行い、次いで事前の電子線の照射と検査画像を取得する電子線の照射とを前記ウェーハの一列ダイ毎に順次行うものである。
【０１０２】
図８は、検査照射（検査スキャン）と事後照射（ポストスキャン）に待ち時間がある場合のシーケンス図である。最初の検査照射の一列ダイ（１）を実施した後に、事後照射（２）が検査照射一列ダイの一列前のダイに実施される。次の検査照射は、（１）の次の一列ダイに実施（３）し、事後照射は、（２）の次の一列ダイに実施される（４）。この時点で（１）の検査照射に対しての事後照射が実施されたことになる。（１）の検査照射で変化した帯電状態を（４）の事後照射で元に戻したり、過渡状態をより安定な状態に変化することができる。（４）の事後照射が終わった後に、（５）の検査画像取得のための照射が行われる。その後に（６）の位置での事後照射が行われ、（３）の検査照射に対する事後照射が実施される。
【０１０３】
また、この例では、検査用の照射と、事後照射の照射向きが逆になっている例で、全体の検査に要する時間は移動時間が少ないため短くすることができる。また、逆に、検査用の照射と、事後照射の照射向きが同じになっている例では、各一列ダイと一列ダイ間の待ち時間をより正確にすることができる。
【０１０４】
図８は、ウェーハの一列ダイの検査画像を取得する電子線の照射を行った後、検査画像を取得する電子線の照射を行った直前の前記ウェーハの一列ダイに検査画像を取得した後の電子線の照射を行い、次いで検査画像を取得する電子線の照射を行った次のウェーハの一列ダイの検査画像を取得する電子線の照射を行う操作を順次繰り返すものである。
【０１０５】
図９は、事後照射（ポストスキャン）と検査照射（検査スキャン）に待ち時間がある場合のシーケンス図である。図８において、（２）の事後照射は、検査照射が実施されないままに実施されている。図９においては、その事後照射に検査画像取得のための照射をするために、（１）の検査照射を最初に実施している。結果としては、最初の待ち時間分に検査照射を、実施することにより、効率の良い検査が可能なる。
【０１０６】
図９は、検査画像を取得する電子線の照射をウェーハのニ列ダイについて順次行った後、前の検査画像を取得する電子線の照射を行ったウェーハの一列ダイに検査画像を取得した後の電子線の照射を行い、次いで後の検査画像を取得する電子線の照射を行った次のウェーハの一列ダイに検査画像を取得する電子線の照射と照射の直前の検査画像を取得する電子線の照射を行った部分のウェーハの一列ダイに事前の電子線の照射を行う操作を繰り返すものである。
【０１０７】
図１０は、図６の一回の事前照射（プリスキャン）、検査照射（検査スキャン）と、図８の一回の検査照射（検査スキャン）と事後照射（ポストスキャン）を組み合わせたシーケンス図である。まず、（１）の事前照射の後、（２）の検査照射を実施する。その後で（３）の事後照射を実施する。次に、（４）、（５）、（６）の事前照射、検査照射、事後照射のペアを実施する。この時のシーケンスにより、（５）の検査照射は、（１）の事前照射を受けた検査になり、また、（２）の検査は、（６）の事後照射を受けたことになる。次の（７）、（８）、（９）の事前照射、検査照射、事後照射のペア実施により、（８）の検査照射は、（４）の事前照射を受けた検査になり、また、（５）の検査は、（１）の事前照射、（９）の事後照射をそれぞれ、一定時間、経過後に受けたことになる。
【０１０８】
この例では事前照射と検査照射の待ち時間、検査照射と事後照射の待ち時間が同じ例であるが、異なる場合には、検査照射の前後の事前、事後の照射の一列ダイの数が異なってくる。また、この例では、検査用の照射と、事前、事後照射の照射向きが逆になっている例で、全体の検査に要する時間は移動時間が少ないため短くすることができる。また、逆に、検査用の照射と、事前、事後照射の照射向きが同じになっている例では、各一列ダイと一列ダイ間の待ち時間をより正確にすることができる。
【０１０９】
図１０は、ウェーハの一列ダイの検査画像を取得する事前の電子線の照射を行った後、検査画像を取得する電子線の照射を事前の電子線の照射を行う直前のウェーハの一列ダイに検査画像を取得する電子線の照射を行い、次いで検査画像を取得する電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイの直前の一列ダイに検査画像を取得した後の電子線の照射を行った後、事前の電子線の照射を行ったウェーハの次の一列ダイに事前の電子線の照射を行う操作を繰り返すものである。
【０１１０】
図1１は、図10の事前照射（プリスキャン）、検査照射（検査スキャン）、事後照射（ポストスキャン）を組み合わせたシーケンス図である。図10において、（２）、（６）の事後照射、検査照射の前に事前照射がなされていない状態で検査が実施されている。また、（３）においては事前照射は、もとより検査照射もされずに終わっている。図11においては、その事前、事後照射に検査画像取得のための照射をするために、（１）、（２）、（３）の事前照射、検査照射を最初に実施している。結果としては、最初の検査照射までの待ち時間分に事前照射、事後照射までの待ち時間に検査照射を、実施することにより、効率の良い検査が可能なる。
【０１１１】
図１１は、ウェーハのニ列ダイの検査画像を取得する事前の電子線の照射を順次行った後、検査画像を取得する電子線の照射を前の事前の電子線の照射を行ったウェーハの一列ダイに行い、次いで後の事前の電子線の照射を行ったウェーハの一列ダイの次のウェーハの一列ダイに事前の電子線の照射を行う操作を繰り返すものである。
【０１１２】
図１２は、この事前照射（プリスキャン）、事後照射（ポストスキャン）に対して、パラメータ設定を示す操作画面図である。図１２に示すように、事前照射、事後照射に対して、各々検査照射との待ち時間間隔、電子光学条件の設定、スキャン方向の設定、加速電圧、電流量、繰り返し回数、スキャンの幅、スキャンライン間隔、ディレイタイムを設定することができる。待ち時間が設定されている場合は、その時間に相当する事前照射のダイの列や検査照射のダイの列が割り込むように設定される。このようなセル領域の設定は「ＳＥＭ」画像によるばかりでなく、「光学顕微鏡」画像あるいはレーザ光画像についても同様に適用可能である。
【０１１３】
以上、本実施例によれば、ウェーハの帯電状態を変化させたり、安定（一定）にすることを可能とする画面機能を有することで、時間効率の良い、回路パターンの検査方法とその装置を提供することができる。
【０１１４】
又、本実施例よれば、チップ検査，ウェーハ抜き取り検査等を画面を見ながら迅速に処理できるので、製品全体に及ぶ欠陥あるいは特定領域における欠陥を迅速に検知することができる。また、プロセス条件の変動を確実に検知し、プロセスにフィードバックすると同時に差工数や払い出し予算の調整にフィードバックすることができる。
【０１１５】
更に、本実施例の検査方法とその装置を基板製品プロセスへ適用することにより、製品装置や条件等の異常を画面を参照することによって早期に且つ高精度に発見することができるため、基板製造プロセスにいち早く異常対策処理を講ずることができる。その結果、半導体装置その他の基板の不良率を低減し生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明に係る回路パターン検査装置の構成図。
【図２】本発明に係る回路パターン検査装置のモニタ部の構成図。
【図３】本発明に係る回路パターン検査装置のレシピ作成処理を示すフロー図。
【図４】本発明に係る回路パターン検査装置のレシピ作成画面を示す説明図。
【図５】本発明に係る検査スキャンとプリポストスキャン動作を示すシーケンス図。
【図６】本発明に係る検査スキャンとプリスキャン動作を示すシーケンス図。
【図７】本発明に係る検査スキャンとプリスキャン動作を示すシーケンス図。
【図８】本発明に係る検査スキャンとポストスキャン動作を示すシーケンス図。
【図９】本発明に係る検査スキャンとポストスキャン動作を示すシーケンス図。
【図１０】本発明に係る検査スキャンとプリポストスキャン動作を示すシーケンス図。
【図１１】本発明に係る検査スキャンとプリポストスキャン動作を示すシーケンス図。
【図１２】本発明に係る回路パターン検査装置のパラメータ設定画面を示す説明図。
【符号の説明】
【０１１７】
１…回路パターン検査装置、２…検査室、３…電子光学系、４…光学顕微鏡部、５…制御部、６…画像操作部、７…二次電子検出部、８…試料室、９…被検査基板、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…一次電子線、２０…二次電子検出器、２１…プリアンプ、２２…ＡＤ変換機、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…被検査基板高さ測定器、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…走査信号発生器、４４…対物レンズ電源、４５…記憶手段、４６…画像処理回路、４７…欠陥データバッファ、４８…検査条件設定部、４９…全体制御部、５１…第一画像記憶部、５２…第二画像記憶部、５３…演算部、５４…欠陥判定部、５５…マップ表示部、５６…画像表示部、６０…モード切替部、６１…補正制御回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は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、電子線を使用して比較検査する新規な回路パターンの検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェー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、半導体ウェー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いる。検査方式の概要は非特許文献１に記述されている。
【０００３】
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ェーハを検査した場合、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においては、残渣や欠陥が検出できなかった。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も検出できなかった。
【０００４】
近年、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、特許文献１が知られている。これらには、通常のＳＥＭの１００倍以上（１０ｎＡ以上）の電子線電流をもった電子線を導電性基板に照射し、二次電子・反射電子・透過電子のいずれかを検出し、その信号から形成された画像を比較検査する欠陥の自動検出方法が開示されている。
【０００６】
絶縁物を有する回路基板を電子線で検査あるいは観察する方法としては、特許文献２が知られている。帯電の影響を少なくするために、２ｋｅＶ以下の低加速電子線照射により安定な画像を取得する方法が開示されている。
【０００７】
大電流で、かつ低加速の電子線では、空間電荷効果により高分解能な画像を得ることが困難となる。これを解決する方法として、特許文献３に、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方法が開示されている。
【０００８】
また、高速に電子線画像を取得する方法としては、試料台を連続的に移動しながら試料台上の半導体ウェーハに電子線を連続照射し取得する方法が特許文献３に開示されている。
【０００９】
ウェーハ外観検査装置の画面機能を考慮し改善する操作画面表示方法として、操作画面を用いた検査や検査条件設定方法などが記述され、短時間で効率よく検査する技術が特許文献４に示されている。
【００１０】
特許文献５には、パターン検査に先立って監査対象領域ごとに荷電粒子線による照射履歴を既照射情報として記憶し、その情報に基づいて照射部と非照射部とを区別してチャージアップの影響を受けることのないパターン検査装置が示されている。
【００１１】
【非特許文献１】「月間セミコンダクタワールド」１９９５年８月号、ｐ９６−９９
【００１２】
【特許文献１】特開平５−２５８７０３号公報
【特許文献２】特開昭５９−１５５９４１号公報
【特許文献３】特開平５−２５８７０３号公報
【特許文献４】特開２０００−１９３５９４号公報
【特許文献５】特開２００２−１５０９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した従来の検査装置にあっては、いずれもウェーハ検査装置の画面機能について全く考慮されていなかった。従って、チップ検査，ウェーハ抜き取り検査等を画面を見ながら処理する際に、画面自身が明確でないため迅速な処理ができないばかりでなく、製品全体に及ぶ欠陥あるいは特定領域における欠陥を迅速に検知することができなかった。
【００１４】
本発明の目的は、検査対象となる回路パターンの画像をモニタ画面を通して検査する際に、その画面の正確な情報により迅速に処理できると共に、製品全体に及ぶ欠陥又は特定領域における欠陥を迅速に検知することができる回路パターンの検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、ウェーハの回路パターンが形成された基板表面に電磁波又は荷電粒子線を照射し、該照射によって前記基板から発生する信号に基づいて得られる検査画像から前記回路パターンの欠陥を検出する回路パターンの検査装置において、前記検査画像を取得する前記電磁波又は荷電粒子線照射の前後に、前記検査画像の対応部分に電子線を照射し前記ウェーハの帯電状態を変化させる前記電子線の照射条件に係る手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする。
【００１６】
前記検査画像を取得する前においては、前記検査画像の対応部分又はその近傍に電子線を照射し前記ウェーハの帯電状態を変化させて、前記検査画像の明るさ及びコントラストの少なくとも一方を変える。検査画像の明るさ及びコントラストはその事前の比較的低い加速電圧による電子線の照射によって二次電子の放出による帯電が生じることによって得ることができる。
【００１７】
前記検査画像を取得した後においては、前記検査画像の対応部分又はその近傍に電子線を照射し、前記ウェーハ全体に帯電した電荷を除去又は帯電を加速する。帯電した電荷の除去又は帯電を加速させるには、比較的高い加速電圧による電子線の照射によって二次電子の放出を抑制することによる電子の供給によって得ることができる。
【００１８】
又、本発明は、ウェーハの回路パターンが形成された基板表面に可視光線、紫外光、赤外線等の光、レーザ光、電子線、イオンビーム等の荷電粒子線を照射する照射手段と、該照射によって基板から発生する信号を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された信号を画像化して記憶する記憶手段と、該記憶された画像を同一の回路パターンから形成された参照画像と比較する比較手段と、比較結果から回路パターン上の欠陥を判別する判別手段を備えた回路パターンの検査装置であって、ウェーハの検査を実施する場合に、検査用の画像を取得する前に、同一部分に電子線を照射することでウェーハの帯電状態を変化させ、検査画像の明るさ、コントラストを設定する設定手段を備え、前記ウェーハの一列ダイ毎に、前記検査画像を取得するときの前記電磁波又は荷電粒子線照射の前に前記検査画像の対応部分又はその近傍に前記電子線を照射した後、該照射の対応部分又はその近傍に前記検査画像を取得する前記電磁波又は荷電粒子線の照射を行ない、次いで、該検査画像取得の前記照射した前記検査画像の対応部分又はその近傍に前記電子線を照射する操作を順次行う手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする。
【００１９】
検査画像を取得する事前及び事後の少なくとも一方において行なわれる電子線の照射は、検査用の画像取得における電子線の照射との時間間隔を任意に変更できること、電子線の照射と検査用の画像取得との時間の間に他の部分の事前の電子線の照射を行うことができること、電子線発生のパラメータとしての加速電圧、電子線量、内部電磁界を任意に変化でき検査時のパラメータとは異なるものにできること、電子線の照射幅、照射速度のパラメータを変化でき、検査時のパラメータとは異なるように独自に設定することができる。
【００２０】
又、電子線の照射方向は任意に設定でき、画面上で例えば上から下又は下から上のようにパラメータを変化でき、検査時のスキャン方向と検査前後のスキャン方向とは反対方向にスキャンすることが好ましい。検査前後のスキャン方向は同じ方向が好ましい。検査時のスキャンにおける電子線の振動幅より検査前後のスキャンにおける電子線の振動幅を大きくするのが好ましいが、その逆でも良い。
【００２１】
本発明における検査用の画像取得における電子線の照射とその前後の電子線の照射を以下のように行うのが好ましい。以下の方法において、検査用の画像取得における電子線の照射をその前後の電子線の照射に対して時間的な遅れを設けて行うことによって検査画像の明るさ、コントラストの調整、帯電の除去、加速の調整を容易に行うことができる。又、検査用の画像取得における電子線の照射手順とその前後の電子線の照射手順との以下の適切な組み合わせによってそれぞれの照射における待ち時間をなくすことができる。
【００２２】
前記検査画像を取得する前後の少なくとも一方において行なわれる前記電子線の照射と、前記検査画像を取得する前記電子線の照射とを前記ウェーハの一列ダイ毎に順次行う。
【００２３】
前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記電子線の未照射の前記ウェーハの一列ダイを挟んで行い、次いで前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射後の次の前記ウェーハの一列ダイに行う操作を順次繰り返す。
【００２４】
前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を前記ウェーハの一列ダイ毎に３列順次行った後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記事前の前記電子線の照射を行った最初の部分の前記ウェーハの一列ダイに行い、次いで前記事前の前記電子線の照射と前記検査画像を取得する前記電子線の照射とを前記ウェーハの一列ダイ毎に順次行う。
【００２５】
前記ウェーハの一列ダイの前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った後、該検査画像を取得する前記電子線の照射を行った直前の前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得した後の前記電子線の照射を行い、次いで前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った次の前記ウェーハの一列ダイの前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行う操作を順次繰り返す。
【００２６】
前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記ウェーハの二列ダイについて順次行った後、前の前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得した後の前記電子線の照射を行い、次いで後の前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った次の前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得する前記電子線の照射と該照射の直前の前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った部分の前記ウェーハの一列ダイに前記事前の前記電子線の照射を行う操作を繰り返す。
【００２７】
前記ウェーハの一列ダイの前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を行った後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記事前の前記電子線の照射を行う直前の前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行い、次いで前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイの直前の一列ダイに前記検査画像を取得した後の前記電子線の照射を行った後、前記事前の前記電子線の照射を行った前記ウェーハの次の一列ダイに前記事前の前記電子線の照射を行う操作を順次繰り返す。
【００２８】
前記ウェーハの二列ダイの前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を順次行った後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前の前記事前の前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイに行い、次いで後の前記事前の前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイの次の前記ウェーハの一列ダイに前記事前の前記電子線の照射を行う操作を順次繰り返す。
【００２９】
前記検査画像を取得する前後の少なくとも一方における前記電子線発生の加速電圧、電子線量及び内部電磁界に係るパラメータが、前記検査画像を取得する電子線発生のパラメータとは異なる。
【００３０】
前記検査画像を取得する前後の少なくとも一方における前記電子線の照射幅及び照射速度のパラメータが前記検査画像を取得する前記電子線のそれらのパラメータとは異なる。
【００３１】
前記検査画像を取得する前後の少なくとも一方において行なわれる前記電子線の照射方向と、前記検査画像を取得する前記電子線の照射方向とは異なる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、チップ検査，ウェーハ抜き取り検査等を画面を見ながら迅速に処理できるので、製品全体に及ぶ欠陥あるいは特定領域における欠陥を迅速に検知することができる。また、プロセス条件の変動を確実に検知し、プロセスにフィードバックすると同時に差工数や払い出し予算の調整にフィードバックすることができる。
【００３３】
本発明の検査装置を基板製品プロセスへ適用することにより、製品装置や条件等の異常を画面を参照することによって早期に且つ高精度に発見することができるため、基板製造プロセスにいち早く異常対策処理を講ずることができる。その結果、半導体装置その他の基板の不良率を低減し生産性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の形態を回路パターン検査装置の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施例では、レジストパターン，ＣＯＮＴ系開口パターン，エッチング後ファインパターン（拡散系），エッチング後ファインパターン（配線系）などの欠陥の検査を対象としている。
【００３５】
図１は、本発明に係る回路パターン検査装置の構成図である。回路パターン検査装置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（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、回路パターン検査装置１は検査室２と予備室の他に、制御部５及び画像操作部６から構成されている。
【００３６】
検査室２は大別して、電子光学系３，二次電子検出器２０，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、照射手段を形成している。二次電子検出器２０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変換器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，位置モニタ測長器３４，被検査基板高さ測定器３５から構成されている。
【００３７】
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、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。
【００３８】
Ｘステージ３１又はＹステージ３２は、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できるようになっている。また、回転ステージ３３あるいは試料台は、その任意の側を傾けて、一次電子線１９が試料９に照射される角度を可変できるように構成されてもよい。本実施例においては、一次電子線１９を用いて検査用画像を取得する電子線の照射とその前後の電子線の照射を行うものである。
【００３９】
制御部５は、全体制御部４９、二次電子検出部２０からのアナログ信号をディジタル信号に変換して記憶する記憶手段４５、記憶されたディジタル信号を処理する画像処理回路４６、画像処理回路４６の処理パラメータを設定する検査条件設定部４８、画像処理回路４６の処理結果である欠陥情報を保持する欠陥データバッファ４７を持つ。
【００４０】
画像操作部６は、第１画像記憶部５１、第２画像記憶部５２、比較演算部５３、欠陥判定処理部５４を有し、画像表示部５６により電子線画像や欠陥画像などを任意に選択して表示させる。また、試料の位置の表示と移動指示をするマップ表示部５５、画像取得指示部５７、画像処理指示部５８及び処理条件設定部５９を備えている。さらに、操作内容によりモードを分けるためのモード切替部６０を有している。
【００４１】
装置各部の動作命令や動作条件は、画像操作部６から入出力される。画像操作部６では、予め電子線発生時の加速電圧、電子線偏向幅、偏向速度、二次電子検出部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設定できるように入力されている。
【００４２】
制御部５は補正制御回路６１を用いて、位置モニタ測長器３４、検査基板高さ測定器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に対物レンズ電源４４や走査信号発生器４３に補正信号を送る。
【００４３】
被検査基板９の画像を取得するためには、細く絞った一次電子線１９を被検査基板９に照射し、二次電子５１を発生させ、これらを一次電子線１９の走査及びステージ３１，３２の移動と同期して検出することで被検査基板９表面の画像を得る。
【００４４】
上述したように、本発明の自動検査では検査速度が速いことが必須となる。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、多数回の走査や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。
【００４５】
本実施例では、通常ＳＥＭに比べ約１００倍以上、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０．１μｍ２とし、１回の走査を１μｓで行うようにした。
【００４６】
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できるので、高速検査が実現できる。
【００４７】
一次電子線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。一次電子線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。一次電子線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基板９に照射される。被検査基板９は半導体ウェーハ，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基板等である。なお、ブランキング偏向器１３には、走査信号及びブランキング信号を発生する走査信号発生器４３が接続され、コンデンサレンズ１２及び対物レンズ１６には、各々レンズ電源４４が接続されている。
【００４８】
被検査基板９には、リターディング電源３６により負の電圧が印加される。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、一次電子線を減速し、電子銃１０の電位を変えずに被検査基板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。被検査基板９上に一次電子線１９を照射することによって発生した二次電子５１は、被検査基板９に印加された負の電圧により加速される。
【００４９】
被検査基板９の上方に、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ｅＶ〜５０ｅＶのエネルギーを持つ第二の二次電子５２が発生する。
【００５０】
二次電子検出部７は、真空排気された検査室２内に設けられた二次電子検出器２０に接続されている。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，光伝送手段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がある。上述したように、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。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二次電子検出器２０へ導かれる。
【００５１】
二次電子検出器２０は、一次電子線１９が被検査基板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、一次電子線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。一次電子線１９は被検査基板９の進行方向に対して所定の振幅で振動して照射される。
【００５２】
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、二次電子検出器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、制御部５に伝送され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。
【００５３】
Ｘ−Ｙステージ３１，３２上には被検査基板９が搭載されており、検査実行時にはＸ−Ｙステージ３１，３２を静止させて一次電子線１９を二次元に走査する。あるいは、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、一次電子線１９をＸ方向に直線に走査する、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、一次電子線１９をブランキングする必要がある時には、ブランキング偏向器１３により一次電子線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。
【００５４】
位置モニタ測長器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及びＹステージ３２の位置が実時間でモニタでき、制御部５に転送される。また、Ｘステージ３１，Ｙステージ３２、そして回転ステージ３３の各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５に転送されるように構成されている。制御部５はこれらのデータに基づいて、一次電子線１９が照射されている領域や位置を正確に把握できる。また、必要に応じて、実時間で一次電子線１９の照射位置の位置ずれを補正制御回路６１により補正する。また、被検査基板毎に、電子線を照射した領域を記憶できるようになっている。
【００５５】
被検査基板高さ測定器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いる。Ｘ−Ｙステージ上３１，３２に搭載された被検査基板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被検査基板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。
【００５６】
この被検査基板高さ測定器３５の測定データに基づいて、一次電子線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一次電子線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。
【００５７】
次に、画像操作部６の構成を説明する。二次電子検出器２０で検出された被検査基板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手段２３で光信号に変換され、光伝送手段２４によって伝送される。電気変換手段２５にて再び電気信号に変換された後に、制御部５の全体制御部４９を通じて、画像操作部６の第一画像記憶部５１あるいは第二画像記憶部５２に記憶される。
【００５８】
比較演算部５３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、双方の画像信号を比較演算する。欠陥判定部５４は、比較演算部５３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、画像表示部５６にその位置や欠陥数等を表示する。
【００５９】
次に、検査時の条件設定の仕方を説明する。図２は画像操作部６の画面構成と、検査の初期画面を示している。本画面には、現在のステージの位置を示すマップ表示部５５と、光学顕微鏡部４の光学顕微鏡像が表示されている画像表示部５６を示している。このマップ表示部５５をクリックすることで、ステージ３１，３２を移動して条件を設定する場所を選定する。また、画像操作部６の画像取得支持部５７をクリックすることで、電子線１９を被検査基板９に照射し、発生する２次電子を２次電子検出器２０で検出し、ディジタル信号に変換して、記憶手段４５に所定領域のディジタル画像を取得する。
【００６０】
画像操作部６の処理条件設定部５９で処理条件を設定し、画像処理指示部５８をクリックする。更に、制御部５の検査条件設定部４８を設定し、記憶手段４５に記憶されたディジタル画像を設定条件に基づき、画像処理回路４６で処理して欠陥を抽出し、欠陥バッファ４７に記憶する。このように、画像取得した領域をマップ表示部５５で拡大表示し、欠陥の位置を視認させ、この位置をクリックすることで、欠陥位置の記憶手段４５上の画像を画像表示部５６に表示する。
【００６１】
これら作業を繰り返すことで、検査に好適な検査条件を探索する。１箇所での条件確認が終了すると、再びマップ表示部５５を縮小表示し、画像表示部５６を光学顕微鏡像に切り替えて条件設定場所を再選択し、画像取得から条件設定までを繰り返す。
【００６２】
次に、本実施例において検査を実行するために必要な各種パラメータについて説明する。パラメータには、被検査基板９に固有のパラメータや装置の動作条件を決めるパラメータがある。
【００６３】
被検査基板９に固有のパラメータは、大きく２種類に分けられる。一つは、「品種ファイル」と呼ばれるパラメータで、製造プロセス途中の層によって変わらないパラメータである。例えば，ウェーハサイズ，オリエンテーションフラットあるいはノッチの形状，半導体製品の露光ショットサイズ，チップ（ダイ）サイズ，メモリセル領域，メモリセルの繰り返し単位のサイズ等である。これらは「品種ファイル」としてテーブル化されている。
【００６４】
もう一つは、「工程ファイル」と呼ばれるパラメータで、製造プロセス途中の層により表面の材料や形状の状態が異なるので調整を要するパラメータである。例えば、電子線照射条件，検出系の各種ゲイン，欠陥を検出するための画像処理の条件等で、これらが「工程ファイル」として登録されている。
【００６５】
検査の際には、この「品種ファイル」と「工程ファイル」を指定することにより、特定の半導体製品、特定の製造工程に対応した検査条件を呼び出すことができる。本実施例では、「品種ファイル」と「工程ファイル」をまとめて「レシピ」と呼ぶ。また、これらの各種パラメータを入力・登録する一連の操作を「レシピ作成」と呼ぶ。
【００６６】
以下に、レシピ作成の方法及びそれを実行する操作画面について説明する。図２の画面は大まかに５つの領域に分割されている。領域（１）は画面上部に配置され装置名や装置ＩＤ、レシピ名として品種ファイル名と工程ファイル名などが表示されている。領域（２）は操作や状態の説明をするガイダンスが表示される。
【００６７】
画面中央の領域（３）は操作や進行状態により表示内容が変わる。画面右側の領域（４）は複数の画面で共通に必要となる操作ボタンが表示され、「印刷」、「ファイル保存」、「開始」、「終了」、「画像保存」などがある。例えば、「ファイル保存」を押すと、現在作成中のレシピを保存する品種ファイル、工程ファイルの名前を指定する画面が表示される。また、「画像保存」を押すと、現在、表示中の画像を画像ファイルとして保存するための名称を指定する画面が表示される。
【００６８】
画面下部の操作領域（５）はモード名が表示され、例えば「検査」を押すと自動検査を実行するモードになり、「レシピ作成」を押すと上記パラメータを入力するモードになる。
【００６９】
図３にレシピ作成モードの処理フローを示す。図２の初期画面において、「レシピ作成」のモードを選択すると、モード切替手段６０が機能し、図４に示すレシピ作成のための画面に切り替わる。この画面で開始ボタンを押し、カセットの棚番が表示されているので、まず棚番を指定する（Ｓ１）。次に、レシピファイルの呼び出しを行い、新規か変更かの品種条件の入力、ロットID、ウェーハIDの入力を行う（Ｓ２）。
【００７０】
この変更とは、ロードする／しないに関わらず、レシピ作成条件の変更で、主としてロードしての変更となる。なお、後述する他装置のレシピは直接入力できないので、検査結果のファイル（欠陥情報ファイル：このファイル内容は使用者に公開されている）を入力し、それを変換して、自装置用のレシピを生成し、その不足データを補うためにこのステップで変更する。
【００７１】
ここでは、新規作成とし、次に、ウェーハカセットを検査装置のローダに設置する（Ｓ３）。その項目としては、（１）ＯＦ又はノッチを検出し、（２）試料ホルダ（試料交換室）に保持し、（３）試料ホルダを検査室ステージに移載する。
【００７２】
次に、ステージ基準マークへ移動し、ビームの絶対校正を行う（Ｓ４）。デフォルトレシピファイル条件に基づく校正とし、（１）ビーム照射、（２）偏向補正，基準座標補正、（３）焦点パラメータ補正を行う。
【００７３】
次に、試料上の指定した位置に電子線を照射し、試料上の画像コントラストを確認の上で焦点、非点を再調整する（Ｓ５）。この際、充分なコントラストが得られない場合は、電子線照射条件の変更を行う。ここで、指定された照射条件、焦点、非点の条件はレシピパラメータとして工程ファイルに格納される。
【００７４】
電子線照射条件がきまり、コントラストが確認されたら、当該ウェーハのショット、及びダイ（チップ）のサイズと配列を入力する（Ｓ６）。ショットサイズとショットマトリクスを入力し、ショット内ダイの配列が入力されたら、ウェーハ周辺部のショット、あるいはダイの有無を指定する。ここで設定されたショット及びダイ配列はレシピファイル内のパラメータとして格納される。
【００７５】
次に、アライメント条件入力とアライメントを実行する（Ｓ７）。（１）アライメントチップ指定（複数点）し、（２）１チップ目原点へ移動し、（３）光学顕微鏡モニタ切り替え、（４）１チップ目のアライメントマーク位置へマニュアル移動する。（５）光学画像を登録し、（６）ＳＥＭ像モードに切替え、（７）アライメントマーク位置へマニュアルで微調整し、（８）ＳＥＭ画像登録、（９）アライメント座標登録を行う。
【００７６】
また、アライメント実行の項目として、（１）１点目移動、（２）画像入力・探索・マッチング、（３）２点目移動、（４）画像入力・探索・マッチング、（５）残点への移動、探索、マッチング、（６）傾き・位置・チップ間隔補正を行う。
【００７７】
また、チップ原点のオフセット設定として、（１）最終点アライメントマークへ移動、（２）アライメントマーク位置指定（ＳＥＭ画像モード）、（３）１点目チップ原点へ移動、（４）チップ原点位置指定（ＳＥＭ画像モード）、（５）チップ原点−アライメントマークのオフセット算出・登録を行う。チップ原点のオフセットとは、アライメント座標とそのマークが在るチップの原点座標との距離である。
【００７８】
このように、指定したアライメント用パターン座標とチップ原点とのオフセット値を入力して、工程ファイル内のアライメントパラメータとして登録する。レシピ作成においては、ウェーハ上の各種処理を実行する座標を指定するパラメータが多いので、最初にアライメント条件を確定、登録して、アライメントまで実行する。
【００７９】
次に、チップ内のメモリセル領域設定を行う（Ｓ８）。その項目として、（１）セル領域入力、（２）セルピッチ入力、（３）（１）、(２)の登録がある。セル領域の入力は光学顕微鏡像及び電子線画像を用いて行われる。
【００８０】
次に、ダイ領域設定を行う（Ｓ９）。その項目として、（１）ダイ領域入力、（２）ダイ非検査領域入力、（３）（１）、(２)の登録がある。ダイ領域の入力も光学顕微鏡像、電子線画像を用いて行われる。
【００８１】
次に、検査領域を指定する（Ｓ１０）。検査領域の指定では、検査ダイ及びダイ内の検査領域の２種類が指定できる。全ダイを検査する必要のない場合、また、ダイ内の特定領域のみを検査したい場合には、後述するように任意に指定できる。さらに、指定した領域に対して検査サンプリング率を指定できる。また、検査方向も指定できる。ダイ領域や検査領域のデータは、工程ファイル内のパラメータとして格納される。
【００８２】
検査領域の指定が完了したら、検査時の明るさを調整するキャリブレーション設定に移る（Ｓ１１）。キャリブレーションは画像を取得し、その明るさの分布より信号量に応じたハードウェアのゲイン調整や明るさ補正を行うものである。実際には、キャリブレーションを行うダイの指定とダイ内の座標を指定して実施される。キャリブレーションを実施する座標値と、明るさのゲインと、オフセット値は、工程ファイル内のパラメータとして格納される。
【００８３】
次に、これまでに設定された各種条件で実際に画像を取得して、欠陥を検出するための画像処理条件を設定する（Ｓ１２）。まず、画像を取得する際に、検出信号にかけるフィルタの種類を選択する。そして、実際に検査と同条件で１チップ内の小領域の画像を取得する。ここで、小領域とは、例えば電子線の操作幅である１００μｍの幅で１チップ分の長さの領域を指す。画像を取得したら、欠陥と判定するための閾値を入力し、欠陥と判定された箇所の画像を表示させる。これを繰り返して、最適な検査条件を決定する。この一連の作業を「小領域試し検査」と呼ぶ。ここで設定された閾値やファイル等のパラメータは、工程内ファイルのパラメータとして格納される。
【００８４】
以上の各種入力により、検査に必要な各種パラメータを設定することができる。しかし、実際の半導体ウェーハにおいては、ウェーハ面内や製造ロット間のプロセスのばらつきがあるので、小領域試し検査での画像処理条件設定では不十分であり、これらばらつき分を考慮して欠陥判定の閾値を決める必要がある。
【００８５】
そこで、作成したレシピファイルで最終検査を行う（Ｓ１３）。すなわち、（１）ステージ定速連続移動，位置・高さのモニタし、（２）ビーム走査，実時間補正（ステージ・Ｚセンサ追従）し、（３）２次電子検出，ＡＤ変換，画像メモリ入力し、（４）画像処理，比較判定し、（５）Ｎストライプ毎にビーム補正し、（６）欠陥数・欠陥位置表示を行う。
【００８６】
モニタの結果により、欠陥検出レベルや誤検出レベルを確認し（Ｓ１４）、最終的に適切な条件であれば、これまで入力した各種パラメータを、品種ファイルと工程ファイルの中に登録する（Ｓ１５）。最後に、ウェーハのアンロードを行う（Ｓ１６）。
【００８７】
次に、上記の「レシピ作成」における検査装置では、一回の電子線照射により画像を取得していた。ウェーハの特質により一回の電子線照射では、画像のコントラストにむらができたり、対象としている部位のコントラストが充分得られないことが発生した。このような場合、通常は、画像の同一ラインを複数回照射することにより電子線の照射量を上げることが行なわれる。ところが、このような方法で照射量をあげると局所的に一時的に電位が変化し、ウェーハの破壊を招く危険がある。また、同一ラインを複数回照射するため、検査時間の遅延を発生する。
【００８８】
本発明では、同一ラインを複数回照射する代わりに、一ダイ分、又は一列ダイ分を事前に複数回照射し、最後の一列ダイ分照射時の画像を検査画像とする方法である。一列ダイ分の照射を繰り返すことにより、時間的な遅延が発生し、局所的な電位の高揚を下げることができる。また、事前に照射する一列ダイ分の照射と、検査画像を取得するための一列ダイ分の照射との時間間隔を指定することにより、ウェーハのパターン密度や構造による帯電の過渡状態を検査画像に取り込むことが可能であり、コントラストの良い、又は、欠陥部が強調される画像を検査画像として取り込むことが可能である。
【００８９】
また、事前に照射する一列ダイ分の照射と検査画像を取得するための一列ダイ分の照射との間の時間を利用して、異なる一列ダイ分の事前照射を実施することにより、事前照射と、検査のための照射との待ち時間を有効に使うことができる。待ち時間が更にある時は異なる複数列ダイ分の事前照射を実施することが可能である。また、一列ダイ分の照射を繰り返す時に、電子光学条件（例えば、加速電圧、照射電流量等）を変更することにより、ウェーハ上の帯電状態を変えることができ、よりフレキシブルな検査が可能になる。検査に使用する画像取得は最後の電子線照射時の画像を使用する。ウェーハの帯電状態を変更できることにより、欠陥を強調した画像のコントラストを得ることができるため、検査の効率が上がる。
【００９０】
また、一列ダイ分の照射を繰り返す時に、一ラインの幅、ライン間の幅を可変できることにより、更に、ウェーハの帯電状態をフレキシブルに可変できる。また、事前に照射する方向（検査するダイの向き）を検査に使用する方向と同じにすることにより、時間的に均一な帯電を与えることができる。また、逆に、検査に使用する方向と逆にすることにより、検査時間の短縮を図ることができる。
【００９１】
次に、本発明では、一ダイ分、又は一列ダイ分の検査画像を取得した後に同じ部分を事後に複数回照射し、次のダイの検査に移動する方法である。従来の検査においては、検査用の一ダイ分、又は一列ダイ分の検査画像を取得すると、そのことによりウェーハの帯電が変化し、次の列のダイ又は次の検査部を照射することにより、帯電が蓄積していく現象が発生した。ウェーハの帯電が進むと、電子線がその電界により曲げられたり、取得される画像のコントラストが、照射の回数が進むごとに変化し、擬似の欠陥として、検出することが多くなる。
【００９２】
本実施例では、検査用に照射した一ダイ又は、一列ダイ分の部分をその後に、電子線を一回又は複数回照射することにより、検査によって発生した帯電状態を元に戻したり、逆に帯電状態を早期に加速して飽和状態にすることを目的とする。
【００９３】
検査画像を取得するための一列ダイ分の照射と事後に照射する一列ダイ分の照射との時間間隔を指定することにより、ウェーハのパターン密度や構造による帯電の過渡状態を早く、安定状態にもっていったり逆にもとの照射前の状態にすることが可能であり、次に検査される隣接部位の帯電状態を管理することが可能である。そのことは、結果として次に検査される部位がコントラストの良い、又は、欠陥部が強調される画像を検査画像として取り込むことに寄与する。
【００９４】
また、検査画像を取得するための一列ダイ分の照射と事後に照射する一列ダイ分の照射との間の時間を利用して、異なる一列ダイ分の検査照射を実施することにより、事後照射と、検査のための照射との待ち時間を有効に使うことができる。待ち時間が更にある時は異なる複数列ダイ分の検査照射を実施することが可能である。
【００９５】
検査画像取得後に照射される電子線の電子光学条件は、先に述べた事前に照射される場合と同様、一列ダイ分の照射時に変更が可能である。また、同様に、一ラインの幅、ライン間の幅を可変したり、照射方向を可変にすることで、ウェーハの帯電状態をフレキシブルに変更できる。
【００９６】
（本発明に係る回路パターン検査装置のスキャンニング動作を示すシーケンス）
図５は、一回の事前照射（プリスキャン）、検査照射（検査スキャン）、一回の事後照射（ポストスキャン）に待ち時間無しに順次行う場合のプリポストスキャン動作を示すシーケンス図である。最初の一列ダイを例にした場合、点線で示す事前照射し、その後で、実線で示す検査画像取得のための検査照射を行い、次いで破線にて示す事後照射（ポストスキャン）を行う一連の工程を一つのペアとして、次の一列ダイに移動して同様に一連の工程を行う。この例は、検査照射と事前照射、検査照射と事後照射の間に待ち時間は無い場合の例である。本実施例で提案するのは、検査照射と事前照射、検査照射と事後照射の間に待ち時間がある場合の例である。
【００９７】
図５は、検査画像を取得する前後の少なくとも一方において行なわれる電子線の照射と、検査画像を取得する電子線の照射とをウェーハの一列ダイ毎に順次行うものである。
【００９８】
図６は、事前照射（プリスキャン）と検査照射（検査スキャン）に待ち時間がある場合のシーケンス図である。最初の事前照射の一列ダイ（１）を実施した後に、検査画像取得のための照射（２）が事前照射一列ダイの二列前のダイに実施される。次の事前照射は、（１）の次の一列ダイに実施（３）し、検査画像取得のための照射は、（２）の次の一列ダイに実施される（４）。（５）の事前照射が終わった後に、（６）の検査画像取得のための照射が行われる。（６）の位置での事前照射は、（２）、（４）の２回の検査用の照射前に実行されるので結果として２列ダイ分の検査時間分、（６）の検査は待たされたことになる。また、この例では、検査用の照射と、事前照射の照射向きが逆になっている例で、全体の検査に要する時間は移動時間が少ないため短くすることができる。また、逆に、検査用の照射と、事前照射の照射向きが同じになっている例では、各一列ダイと一列ダイ間の待ち時間をより正確にすることができる。
【００９９】
図６は、検査画像を取得する事前の前記電子線の照射後、検査画像を取得する電子線の照射を電子線の未照射の前記ウェーハの一列ダイを挟んで行い、次いで検査画像を取得する事前の電子線の照射を検査画像を取得する事前の電子線の照射後の次の前記ウェーハの一列ダイに行う操作を順次行うものである。
【０１００】
図７は、事前照射（プリスキャン）と検査照射（検査スキャン）に待ち時間がある場合のシーケンス図である。図６において、（２）、（４）の検査画像取得の照射は、事前照射が実施されないままに取得されている。図７においては、その検査画像取得に事前照射をするために（１）、（２）の事前照射を最初に連続して実施している。結果としては、最初の待ち時間分に事前照射を、実施することにより効率の良い検査が可能なる。
【０１０１】
図７は、検査画像を取得する事前の電子線の照射を前記ウェーハの一列ダイ毎に３列順次行った後、検査画像を取得する電子線の照射を事前の電子線の照射を行った最初の部分のウェーハの一列ダイに行い、次いで事前の電子線の照射と検査画像を取得する電子線の照射とを前記ウェーハの一列ダイ毎に順次行うものである。
【０１０２】
図８は、検査照射（検査スキャン）と事後照射（ポストスキャン）に待ち時間がある場合のシーケンス図である。最初の検査照射の一列ダイ（１）を実施した後に、事後照射（２）が検査照射一列ダイの一列前のダイに実施される。次の検査照射は、（１）の次の一列ダイに実施（３）し、事後照射は、（２）の次の一列ダイに実施される（４）。この時点で（１）の検査照射に対しての事後照射が実施されたことになる。（１）の検査照射で変化した帯電状態を（４）の事後照射で元に戻したり、過渡状態をより安定な状態に変化することができる。（４）の事後照射が終わった後に、（５）の検査画像取得のための照射が行われる。その後に（６）の位置での事後照射が行われ、（３）の検査照射に対する事後照射が実施される。
【０１０３】
また、この例では、検査用の照射と、事後照射の照射向きが逆になっている例で、全体の検査に要する時間は移動時間が少ないため短くすることができる。また、逆に、検査用の照射と、事後照射の照射向きが同じになっている例では、各一列ダイと一列ダイ間の待ち時間をより正確にすることができる。
【０１０４】
図８は、ウェーハの一列ダイの検査画像を取得する電子線の照射を行った後、検査画像を取得する電子線の照射を行った直前の前記ウェーハの一列ダイに検査画像を取得した後の電子線の照射を行い、次いで検査画像を取得する電子線の照射を行った次のウェーハの一列ダイの検査画像を取得する電子線の照射を行う操作を順次繰り返すものである。
【０１０５】
図９は、事後照射（ポストスキャン）と検査照射（検査スキャン）に待ち時間がある場合のシーケンス図である。図８において、（２）の事後照射は、検査照射が実施されないままに実施されている。図９においては、その事後照射に検査画像取得のための照射をするために、（１）の検査照射を最初に実施している。結果としては、最初の待ち時間分に検査照射を、実施することにより、効率の良い検査が可能なる。
【０１０６】
図９は、検査画像を取得する電子線の照射をウェーハのニ列ダイについて順次行った後、前の検査画像を取得する電子線の照射を行ったウェーハの一列ダイに検査画像を取得した後の電子線の照射を行い、次いで後の検査画像を取得する電子線の照射を行った次のウェーハの一列ダイに検査画像を取得する電子線の照射と照射の直前の検査画像を取得する電子線の照射を行った部分のウェーハの一列ダイに事前の電子線の照射を行う操作を繰り返すものである。
【０１０７】
図１０は、図６の一回の事前照射（プリスキャン）、検査照射（検査スキャン）と、図８の一回の検査照射（検査スキャン）と事後照射（ポストスキャン）を組み合わせたシーケンス図である。まず、（１）の事前照射の後、（２）の検査照射を実施する。その後で（３）の事後照射を実施する。次に、（４）、（５）、（６）の事前照射、検査照射、事後照射のペアを実施する。この時のシーケンスにより、（５）の検査照射は、（１）の事前照射を受けた検査になり、また、（２）の検査は、（６）の事後照射を受けたことになる。次の（７）、（８）、（９）の事前照射、検査照射、事後照射のペア実施により、（８）の検査照射は、（４）の事前照射を受けた検査になり、また、（５）の検査は、（１）の事前照射、（９）の事後照射をそれぞれ、一定時間、経過後に受けたことになる。
【０１０８】
この例では事前照射と検査照射の待ち時間、検査照射と事後照射の待ち時間が同じ例であるが、異なる場合には、検査照射の前後の事前、事後の照射の一列ダイの数が異なってくる。また、この例では、検査用の照射と、事前、事後照射の照射向きが逆になっている例で、全体の検査に要する時間は移動時間が少ないため短くすることができる。また、逆に、検査用の照射と、事前、事後照射の照射向きが同じになっている例では、各一列ダイと一列ダイ間の待ち時間をより正確にすることができる。
【０１０９】
図１０は、ウェーハの一列ダイの検査画像を取得する事前の電子線の照射を行った後、検査画像を取得する電子線の照射を事前の電子線の照射を行う直前のウェーハの一列ダイに検査画像を取得する電子線の照射を行い、次いで検査画像を取得する電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイの直前の一列ダイに検査画像を取得した後の電子線の照射を行った後、事前の電子線の照射を行ったウェーハの次の一列ダイに事前の電子線の照射を行う操作を繰り返すものである。
【０１１０】
図1１は、図10の事前照射（プリスキャン）、検査照射（検査スキャン）、事後照射（ポストスキャン）を組み合わせたシーケンス図である。図10において、（２）、（６）の事後照射、検査照射の前に事前照射がなされていない状態で検査が実施されている。また、（３）においては事前照射は、もとより検査照射もされずに終わっている。図11においては、その事前、事後照射に検査画像取得のための照射をするために、（１）、（２）、（３）の事前照射、検査照射を最初に実施している。結果としては、最初の検査照射までの待ち時間分に事前照射、事後照射までの待ち時間に検査照射を、実施することにより、効率の良い検査が可能なる。
【０１１１】
図１１は、ウェーハのニ列ダイの検査画像を取得する事前の電子線の照射を順次行った後、検査画像を取得する電子線の照射を前の事前の電子線の照射を行ったウェーハの一列ダイに行い、次いで後の事前の電子線の照射を行ったウェーハの一列ダイの次のウェーハの一列ダイに事前の電子線の照射を行う操作を繰り返すものである。
【０１１２】
図１２は、この事前照射（プリスキャン）、事後照射（ポストスキャン）に対して、パラメータ設定を示す操作画面図である。図１２に示すように、事前照射、事後照射に対して、各々検査照射との待ち時間間隔、電子光学条件の設定、スキャン方向の設定、加速電圧、電流量、繰り返し回数、スキャンの幅、スキャンライン間隔、ディレイタイムを設定することができる。待ち時間が設定されている場合は、その時間に相当する事前照射のダイの列や検査照射のダイの列が割り込むように設定される。このようなセル領域の設定は「ＳＥＭ」画像によるばかりでなく、「光学顕微鏡」画像あるいはレーザ光画像についても同様に適用可能である。
【０１１３】
以上、本実施例によれば、ウェーハの帯電状態を変化させたり、安定（一定）にすることを可能とする画面機能を有することで、時間効率の良い、回路パターンの検査方法とその装置を提供することができる。
【０１１４】
又、本実施例よれば、チップ検査，ウェーハ抜き取り検査等を画面を見ながら迅速に処理できるので、製品全体に及ぶ欠陥あるいは特定領域における欠陥を迅速に検知することができる。また、プロセス条件の変動を確実に検知し、プロセスにフィードバックすると同時に差工数や払い出し予算の調整にフィードバックすることができる。
【０１１５】
更に、本実施例の検査方法とその装置を基板製品プロセスへ適用することにより、製品装置や条件等の異常を画面を参照することによって早期に且つ高精度に発見することができるため、基板製造プロセスにいち早く異常対策処理を講ずることができる。その結果、半導体装置その他の基板の不良率を低減し生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明に係る回路パターン検査装置の構成図。
【図２】本発明に係る回路パターン検査装置のモニタ部の構成図。
【図３】本発明に係る回路パターン検査装置のレシピ作成処理を示すフロー図。
【図４】本発明に係る回路パターン検査装置のレシピ作成画面を示す説明図。
【図５】本発明に係る検査スキャンとプリポストスキャン動作を示すシーケンス図。
【図６】本発明に係る検査スキャンとプリスキャン動作を示すシーケンス図。
【図７】本発明に係る検査スキャンとプリスキャン動作を示すシーケンス図。
【図８】本発明に係る検査スキャンとポストスキャン動作を示すシーケンス図。
【図９】本発明に係る検査スキャンとポストスキャン動作を示すシーケンス図。
【図１０】本発明に係る検査スキャンとプリポストスキャン動作を示すシーケンス図。
【図１１】本発明に係る検査スキャンとプリポストスキャン動作を示すシーケンス図。
【図１２】本発明に係る回路パターン検査装置のパラメータ設定画面を示す説明図。
【符号の説明】
【０１１７】
１…回路パターン検査装置、２…検査室、３…電子光学系、４…光学顕微鏡部、５…制御部、６…画像操作部、７…二次電子検出部、８…試料室、９…被検査基板、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…一次電子線、２０…二次電子検出器、２１…プリアンプ、２２…ＡＤ変換機、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…被検査基板高さ測定器、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…走査信号発生器、４４…対物レンズ電源、４５…記憶手段、４６…画像処理回路、４７…欠陥データバッファ、４８…検査条件設定部、４９…全体制御部、５１…第一画像記憶部、５２…第二画像記憶部、５３…演算部、５４…欠陥判定部、５５…マップ表示部、５６…画像表示部、６０…モード切替部、６１…補正制御回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンが形成されたウェーハ表面に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射手段と、
該照射によって前記ウェーハから発生する信号を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された信号を検査画像として記憶する記憶手段と、
該記憶された検査画像を前記回路パターンと同一部分に対して基準となる画像と比較する比較手段と、該比較結果から前記回路パターンの欠陥を判別する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置であって、
前記ウェーハの一列ダイ毎に、前記検査画像を取得するときの前記電磁波又は荷電粒子線照射の前に前記検査画像の対応部分又はその近傍に前記電子線を照射した後、該照射の対応部分又はその近傍に前記検査画像を取得する前記電磁波又は荷電粒子線の照射を行ない、次いで、該検査画像取得の前記照射した前記検査画像の対応部分又はその近傍に前記電子線を照射する操作を順次行う手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項２】
回路パターンが形成されたウェーハ表面に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射手段と、
該照射によって前記ウェーハから発生する信号を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された信号を検査画像として記憶する記憶手段と、
該記憶された検査画像を前記回路パターンと同一部分に対して基準となる画像と比較する比較手段と、該比較結果から前記回路パターンの欠陥を判別する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置であって、
前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記電子線の未照射部の前記ウェーハの一列ダイを挟んで行い、次いで前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射後の次の前記ウェーハの一列ダイに行う操作を順次繰り返し行う手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項３】
回路パターンが形成されたウェーハ表面に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射手段と、
該照射によって前記ウェーハから発生する信号を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された信号を検査画像として記憶する記憶手段と、
該記憶された検査画像を前記回路パターンと同一部分に対して基準となる画像と比較する比較手段と、該比較結果から前記回路パターンの欠陥を判別する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置であって、
前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を前記ウェーハの一列ダイ毎に３列順次行った後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記事前の前記電子線の照射を行った最初の部分の前記ウェーハの一列ダイに行い、次いで前記事前の前記電子線の照射と前記検査画像を取得する前記電子線の照射とを前記ウェーハの一列ダイを挟んで順次行う手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項４】
回路パターンが形成されたウェーハ表面に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射手段と、
該照射によって前記ウェーハから発生する信号を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された信号を検査画像として記憶する記憶手段と、
該記憶された検査画像を前記回路パターンと同一部分に対して基準となる画像と比較する比較手段と、該比較結果から前記回路パターンの欠陥を判別する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置であって、
前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った後、該検査画像を取得する前記電子線の照射を行った直前の前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得した後の前記電子線の照射を行い、次いで前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った次の前記ウェーハの一列ダイの前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行う操作を順次繰り返す手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項５】
回路パターンが形成されたウェーハ表面に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射手段と、
該照射によって前記ウェーハから発生する信号を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された信号を検査画像として記憶する記憶手段と、
該記憶された検査画像を前記回路パターンと同一部分に対して基準となる画像と比較する比較手段と、該比較結果から前記回路パターンの欠陥を判別する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置であって、
前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記ウェーハの二列ダイについて順次行った後、前の前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得した後の前記電子線の照射を行い、次いで後の前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った次の前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得する前記電子線の照射と該照射の直前の前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った部分の前記ウェーハの一列ダイに前記事前の前記電子線の照射を行う操作を順次繰り返す手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項６】
回路パターンが形成されたウェーハ表面に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射手段と、
該照射によって前記ウェーハから発生する信号を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された信号を検査画像として記憶する記憶手段と、
該記憶された検査画像を前記回路パターンと同一部分に対して基準となる画像と比較する比較手段と、該比較結果から前記回路パターンの欠陥を判別する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置であって、
前記ウェーハの一列ダイの前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を行った後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記事前の前記電子線の照射を行う直前の前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行い、次いで前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイの直前の一列ダイに前記検査画像を取得した後の前記電子線の照射を行った後、前記事前の前記電子線の照射を行った前記ウェーハの次の一列ダイに前記事前の前記電子線の照射を行う操作を繰り返す手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項７】
回路パターンが形成されたウェーハ表面に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射手段と、
該照射によって前記ウェーハから発生する信号を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された信号を検査画像として記憶する記憶手段と、
該記憶された検査画像を前記回路パターンと同一部分に対して基準となる画像と比較する比較手段と、該比較結果から前記回路パターンの欠陥を判別する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置であって、
前記ウェーハの二列ダイの前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を順次行った後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前の前記事前の前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイに行い、次いで後の前記事前の前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイの次の前記ウェーハの一列ダイに前記事前の前記電子線の照射を行う操作を繰り返す手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項１】
回路パターンが形成されたウェーハ表面に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射手段と、
該照射によって前記ウェーハから発生する信号を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された信号を検査画像として記憶する記憶手段と、
該記憶された検査画像を前記回路パターンと同一部分に対して基準となる画像と比較する比較手段と、該比較結果から前記回路パターンの欠陥を判別する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置であって、
前記ウェーハの一列ダイ毎に、前記検査画像を取得するときの前記電磁波又は荷電粒子線照射の前に前記検査画像の対応部分又はその近傍に前記電子線を照射した後、該照射の対応部分又はその近傍に前記検査画像を取得する前記電磁波又は荷電粒子線の照射を行ない、次いで、該検査画像取得の前記照射した前記検査画像の対応部分又はその近傍に前記電子線を照射する操作を順次行う手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項２】
回路パターンが形成されたウェーハ表面に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射手段と、
該照射によって前記ウェーハから発生する信号を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された信号を検査画像として記憶する記憶手段と、
該記憶された検査画像を前記回路パターンと同一部分に対して基準となる画像と比較する比較手段と、該比較結果から前記回路パターンの欠陥を判別する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置であって、
前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記電子線の未照射部の前記ウェーハの一列ダイを挟んで行い、次いで前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射後の次の前記ウェーハの一列ダイに行う操作を順次繰り返し行う手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項３】
回路パターンが形成されたウェーハ表面に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射手段と、
該照射によって前記ウェーハから発生する信号を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された信号を検査画像として記憶する記憶手段と、
該記憶された検査画像を前記回路パターンと同一部分に対して基準となる画像と比較する比較手段と、該比較結果から前記回路パターンの欠陥を判別する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置であって、
前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を前記ウェーハの一列ダイ毎に３列順次行った後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記事前の前記電子線の照射を行った最初の部分の前記ウェーハの一列ダイに行い、次いで前記事前の前記電子線の照射と前記検査画像を取得する前記電子線の照射とを前記ウェーハの一列ダイを挟んで順次行う手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項４】
回路パターンが形成されたウェーハ表面に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射手段と、
該照射によって前記ウェーハから発生する信号を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された信号を検査画像として記憶する記憶手段と、
該記憶された検査画像を前記回路パターンと同一部分に対して基準となる画像と比較する比較手段と、該比較結果から前記回路パターンの欠陥を判別する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置であって、
前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った後、該検査画像を取得する前記電子線の照射を行った直前の前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得した後の前記電子線の照射を行い、次いで前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った次の前記ウェーハの一列ダイの前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行う操作を順次繰り返す手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項５】
回路パターンが形成されたウェーハ表面に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射手段と、
該照射によって前記ウェーハから発生する信号を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された信号を検査画像として記憶する記憶手段と、
該記憶された検査画像を前記回路パターンと同一部分に対して基準となる画像と比較する比較手段と、該比較結果から前記回路パターンの欠陥を判別する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置であって、
前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記ウェーハの二列ダイについて順次行った後、前の前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得した後の前記電子線の照射を行い、次いで後の前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った次の前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得する前記電子線の照射と該照射の直前の前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った部分の前記ウェーハの一列ダイに前記事前の前記電子線の照射を行う操作を順次繰り返す手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項６】
回路パターンが形成されたウェーハ表面に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射手段と、
該照射によって前記ウェーハから発生する信号を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された信号を検査画像として記憶する記憶手段と、
該記憶された検査画像を前記回路パターンと同一部分に対して基準となる画像と比較する比較手段と、該比較結果から前記回路パターンの欠陥を判別する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置であって、
前記ウェーハの一列ダイの前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を行った後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前記事前の前記電子線の照射を行う直前の前記ウェーハの一列ダイに前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行い、次いで前記検査画像を取得する前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイの直前の一列ダイに前記検査画像を取得した後の前記電子線の照射を行った後、前記事前の前記電子線の照射を行った前記ウェーハの次の一列ダイに前記事前の前記電子線の照射を行う操作を繰り返す手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項７】
回路パターンが形成されたウェーハ表面に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射手段と、
該照射によって前記ウェーハから発生する信号を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された信号を検査画像として記憶する記憶手段と、
該記憶された検査画像を前記回路パターンと同一部分に対して基準となる画像と比較する比較手段と、該比較結果から前記回路パターンの欠陥を判別する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置であって、
前記ウェーハの二列ダイの前記検査画像を取得する事前の前記電子線の照射を順次行った後、前記検査画像を取得する前記電子線の照射を前の前記事前の前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイに行い、次いで後の前記事前の前記電子線の照射を行った前記ウェーハの一列ダイの次の前記ウェーハの一列ダイに前記事前の前記電子線の照射を行う操作を繰り返す手順が設定される検査条件設定部を備えることを特徴とする回路パターンの検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２７７８６３（Ｐ２００８−２７７８６３Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８９０９８（Ｐ２００８−１８９０９８）
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【分割の表示】特願２００３−４１５８６６（Ｐ２００３−４１５８６６）の分割
【原出願日】平成１５年１２月１５日（２００３．１２．１５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【分割の表示】特願２００３−４１５８６６（Ｐ２００３−４１５８６６）の分割
【原出願日】平成１５年１２月１５日（２００３．１２．１５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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