JP2000162143A - 回路パターンの検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セル領域の設定を使い勝手がよく、かつ迅速に
行うことのできる回路パターンの検査装置および検査方
法を提供することを目的とする。 【解決手段】図８は、セル情報の設定に使用するマップ
内マップ画面を表わす。セル情報の画面では、チップ内
に配列されているセル領域を、画像で指定しながら設定
していく。さらに、セル領域内のセルピッチを入力す
る。回路パターンの検査装置は、セル領域の設定手段を
有し、セル領域の設定のための作成ツールを、ウエハマ
ップを表示する画面と共に表示する表示装置を有し、か
つ該作成ツールは、（ア）矩形，矩形ライン，矩形エリ
ア，ミラー反転設定（イ）複写，削除，移動，トレース
機能を使用した後戻りによる設定（ウ）セル領域のグル
ープ化機能による複写，削除，移動設定から構成される
個々の組合せの１つまたは２つ以上のセル領域作成手段
を有する。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「光顕」画像あるいはレーザ光画像
についても適用できる。

Description

【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基板製造方法及び装置に係
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】半導体ウエハの検査を一例として説明す
る。

【０００３】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。

【０００４】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ｐｐ９６−９９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、基板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。

【０００５】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 M
icroscopy、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。

【０００６】電子線を用いたパターンの比較検査装置と
して、J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.9，No.6, pp．3005
−3009(1991)、J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.10，No.6,
pp.2511−2515(1992)、および特開平5−258703 号公報
とUSP5,502,306に、通常のＳＥＭの１００倍以上（１０
ｎＡ以上）の電子線電流をもった電子線を導電性基板
（Ｘ線マスク等）に照射し、発生する二次電子・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ことにより欠陥を自動検出する
方法が開示されている。

【０００７】また、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、特開昭59−155941
号公報および「電子，イオンビームハンドブック」（日
刊工業新聞社）pp６２２−６２３に、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。さらに、
特開平2−15546号公報には半導体基板の裏からイオンを
照射する方法、特開平6−338280 号公報には光を半導体
基板の表面に照射することにより、絶縁物への帯電を打
ち消す方法が開示されている。

【０００８】また、大電流でなお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
難となるが、これを解決する方法として、特開平5−258
703号公報に、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。

【０００９】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
エハに電子線を連続照射し取得する方法が特開昭59−16
0948号および特開平5−258703 号公報に開示されてい
る。また、従来のＳＥＭで用いられてきた二次電子の検
出装置として、シンチレータ（Ａｌ蒸着された蛍光体)
とライトガイドと光電子増倍管による構成が用いられて
いるが、このタイプの検出装置は、蛍光体による発光を
検出するため、周波数応答性が悪く、高速に電子線画像
を形成するには不適切である。この問題を解決するため
に、高周波の二次電子信号を検出する検出装置として、
半導体検出器を用いた検出手段が特開平5−258703号公
報に開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置にあって
は、ウエハ外観検査装置の画面機能が充分に生かされて
いなかった。そのためウエハ外観検査が必ずしも容易に
行われるものとは限らず、使い勝手が悪かった。

【００１１】本発明はかかる点に鑑みてなさたれたもの
で、ウエハ外観検査装置の画面機能を改良し、使い勝手
のよい回路パターンの検査装置および検査方法を提供す
ることを目的とする。特に、セル領域の設定を使い勝手
がよく、かつ迅速に行うことのできる回路パターンの検
査装置および検査方法を提供することを目的とする。

【００１２】ＳＥＭを使用したパターン付きウエハ検査
装置には、次のような問題点がある。検査対象であるパ
ターンを構成する材料が導電性を有する材料である必要
があるため、ウエハ上にレジストやシリコン酸化膜等の
絶縁性を有する材料によって形成されたパターン、およ
び絶縁性を有する材料によって形成された部分と導電性
を有する材料によって形成された部分とが混在するパタ
ーンについては、SEMによる電子線画像形成には極めて
長い時間を要するため、ＩＣの製造方法において実用す
ることができない。すなわち、ＳＥＭを使用したパター
ン付きウエハ検査装置によってウエハ全面のパターンを
検査すると、極めて膨大な時間が消費され、その間製造
が停滞するため、ＳＥＭを使用したパターン付きウエハ
検査方法は実用に供することができない。検査中に製造
を進行させると、ＩＣの製造プロセスにおいてランダム
に発生した不良を未然に検出することができないため、
不良発生率を低減することができず、結局、生産性の向
上に寄与することができない。つまり、ＩＣの製造方法
におけるプロセス条件変動や、装置誤動作等による不良
発生を早期に的確に検出することにより、プロセス条件
や装置条件，管理方法等へ対策をフィードバックし、以
って不良発生率を低減させることができない。

【００１３】本発明は、光学的に検出困難な微細構造
で、しかも絶縁性を有する材料によって形成されたパタ
ーンおよび絶縁性を有する材料と導電性を有する材料と
によって形成されたパターンについてもＳＥＭによって
検査することができる検査技術を提供することにある。

【００１４】本発明は、この検査技術を用いて実用に供
すことのできる検査装置を提供し、パターン付きウエハ
を検査し、その結果を製造条件に反映することができる
半導体集積回路装置の製造方法および装置を提供するこ
とにある。

【００１５】従来の装置にあっては、ウエハ外観検査装
置の画面機能が充分に生かされていなかったため、実用
的にウエハ外観検査が必ずしも容易に行われるものとは
限らず、使い勝手が悪かった。

【００１６】本発明は、かかる点にも鑑みてなされたも
のであって、ウエハ外観検査装置の断面機能を改良し、
実用的に使い勝手のよい回路パターンの検査装置および
検査方法を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】レジストパターン，ＣＯ
ＮＴ系開口パターン，エッチング後Fineパターン（拡散
系），エッチング後Fineパターン（配線系）などの項目
について欠陥画像を記憶し、これらの画像を同一の画面
に対応して形成表示するようにした。

【００１８】尚、本発明においてセル領域とは、検査対
象となる領域の一つの単位（ユニット）を意味し、ウエ
ハ上のチップの一つ一つを意味する場合から、チップ内
の特定プロセス領域を意味する場合までユーザの検査要
求により変化する。本発明においては、ユーザの検査要
求領域の個々を総称してセル領域と呼んで使用する。

【００１９】本発明は具体的には次に掲げる装置および
方法を提供する。

【００２０】本発明は、ウエハの回路パターンが形成さ
れた基板表面に光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射
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
像を他の同一の回路パターンから形成された画像と比較
する比較手段と、および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とを備えた回路パターンの検査
装置において、セル領域の設定手段を有し、セル領域の
設定のための作成ツールを、ウエハマップを表示する画
面と共に表示する表示装置を有する回路パターンの検査
装置を提供する。

【００２１】本発明は、ウエハの回路パターンが形成さ
れた基板表面に光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射
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
像を他の同一の回路パターンから形成された画像と比較
する比較手段と、および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とを備えた回路パターンの検査
装置において、セル領域の設定手段を有し、セル領域の
設定のための作成ツールを、ウエハマップを表示する画
面と共に表示する表示装置を有し、かつ該作成ツール
は、（ア）矩形，矩形ライン，矩形エリア，ミラー反転
設定（イ）複写，削除，移動，トレース機能を使用した
後戻りによる設定（ウ）セル領域のグループ化機能によ
る複写，削除，移動設定（エ）非検査セル領域の設定か
ら構成される個々の組合せの１つまたは２つ以上を含む
セル領域作成手段を有する回路パターンの検査装置を提
供する。

【００２２】本発明は更に、前記セル領域は、光学顕微
鏡による「光顕」画像で入力した領域のデータを、ＳＥ
Ｍ画像でトレースして再入力して設定された領域である
回路パターンの検査装置を提供する。

【００２３】本発明は更に、前記セル領域は、光学顕微
鏡によるＳＥＭ低倍率画像で入力した領域のデータを、
ＳＥＭ高倍率画像でトレースして再入力して設定された
領域である回路パターンの検査装置を提供する。

【００２４】本発明は更に、セル領域デフォルトを有す
る品種ファイルおよび該品種ファイルに付属する工程フ
ァイル手段を有し、新規品種の表示であるときにデフォ
ルト領域をかつ工程表示であるときに設定済のセル領域
を検査領域として表示する回路パターンの検査装置を提
供する。

【００２５】本発明は更に、セル領域ファイルを有する
品種ファイルおよび該品種ファイルに付属する工程ファ
イル手段を有し、工程ファイルのパラメータを表示する
ときに設定済のパラメータを表示し、該パラメータを変
更したときに新たな工程ファイルとして登録する登録手
段を有する回路パターンの検査装置を提供する。

【００２６】本発明は、ウエハの回路パターンが形成さ
れた基板表面に光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射
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
像を他の同一の回路パターンから形成された画像と比較
する比較手段と、および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とを備えた回路パターンの検査
装置において、チップマトリクス，セル領域，電子線照
射条件，キャリブレーション条件，アライメント条件，
検査領域，感度条件および合否判定ファイルからなるフ
ァイルグループ手段を有し、前記チップマトリクスおよ
びセル領域ファイルでもって品種ファイルを構成し、他
のファイルでもって工程ファイルを構成し、品種ファイ
ルの下位に工程ファイルを有する構造として各ファイル
についてのパラメータを設定するようにした回路パター
ンの検査装置を提供する。

【００２７】本発明は更に、前記セル領域ファイルは、
セル領域数，セル領域座標およびセルピッチファイルか
らなる回路パターンの検査装置を提供する。

【００２８】本発明は、ウエハの回路パターンが形成さ
れた基板表面に光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射
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
像を他の同一の回路パターンから形成された画像と比較
する比較手段と、および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とを備えた回路パターンの検査
装置において、検査領域の設定手段を有し、かつその先
端を欠陥位置に位置させるナビゲート線を表示するナビ
ゲート表示手段を有する回路パターンの検査装置を提供
する。

【００２９】本発明は更に、前記欠陥位置を色変化表示
する回路パターンの検査装置を提供する。

【００３０】本発明は、ウエハの回路パターンが形成さ
れた基板表面に光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射
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
像を他の同一の回路パターンから形成された画像と比較
する比較手段と、および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とを備えた回路パターンの検査
装置において、検査領域の設定手段を有し、かつウエハ
マップを任意に拡大および縮小して表示する拡大／縮小
表示手段を有する回路パターンの検査装置を提供する。

【００３１】本発明は、回路パターンが形成された基板
表面に光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射し、照射
によって基板から発生する信号を検出し、検出された信
号を画像化して記憶し、記憶された画像を他の同一回路
の回路パターンから形成された画像と比較し、比較結果
から回路パターン上の欠陥を判別する回路パターンの検
査方法において、セル領域を設定して設定されたセル領
域について前記画像化して記憶し、かつ該設定されたセ
ル領域から検査領域を設定するときにセル領域表示画面
と検査領域表示画面とを独立して表示して検査を行う回
路パターンの検査方法を提供する。

【００３２】本発明は、回路パターンが形成された基板
表面に光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射し、照射
によって基板から発生する信号を検出し、検出された信
号を画像化して記憶し、記憶された画像を他の同一回路
の回路パターンから形成された画像と比較し、比較結果
から回路パターン上の欠陥を判別する回路パターンの検
査方法において、同一回路の回路パターンを画像化する
ときに、光学顕微鏡による複数の「光顕」画像またはＳＥ
Ｍ低倍率で入力した画像データと１回の照射によって得
られたＳＥＭ高倍率画像で入力した画像データとを使用
して画像取得する回路パターンの検査方法を提供する。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の検査方
法、および装置の一例について、図面を参照しながら詳
細に説明する。

【００３４】実施例の回路パターン検査装置１の構成を
図１に示す。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
は上記検査室２と予備室の他に制御部６，画像処理部５
から構成されている。検査室２内は大別して、電子光学
系３，二次電子検出部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
置モニタ測長器３４，被検査基板高さ測定器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。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、位置モニタ測長器３４，被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
されるよう対物レンズ電源４５や走査信号発生器４４に
補正信号を送る。

【００３５】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を該被検査基板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
ことで該被検査基板９表面の画像を得る。本発明の課題
で述べたように、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１００μ
ｍとし、１画素は０.１μｍ^□とし、１回の走査を１μ
ｓで行うようにした。

【００３６】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。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。これにより、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（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基板）
に照射される。なお、ブランキング偏向器１３には、走
査信号およびブランキング信号を発生する走査信号発生
器４４が接続され、コンデンサレンズ１２および対物レ
ンズ１６には、各々レンズ電源４５が接続されている。
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。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。

【００３７】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。被検査基板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。

【００３８】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，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二次電子検出器
２０へ導かれる。二次電子検出器２０は、一次電子線１
９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。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、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。

【００３９】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一次
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、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。

【００４０】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
れらのデータに基づいて一次電子線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一次電子線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。

【００４１】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
が使用されており、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該被検査基板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。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。

【００４２】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、電気変換手段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あるいは第二画像記憶
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。

【００４３】これまで回路パターン検査装置１の全体の
構成について説明してきたが、このうちの二次電子５１
の検出手段について、その構成と作用をさらに詳細に説
明する。一次電子線１９は、固体に入射すると内部に進
入しながらそれぞれの深さにおいて殻内電子を励起して
エネルギーを失っていく。また、それとともに一次電子
線が後方に散乱された反射電子が、やはり固体内で電子
を励起させながら表面へ向かって進む現象が生ずる。こ
れら複数の過程を経て、殻内電子は固体表面から表面障
壁を超えて二次電子となって数Ｖ〜５０ｅＶのエネルギ
ーを持って真空中へ出る。一次電子線と固体表面のなす
角度が浅いほど、一次電子線の進入距離とその位置から
固体表面までの距離との比が小さくなり、二次電子が表
面から放出されやすくなる。したがって、二次電子の発
生は一次電子線と固体表面の角度に依存しており、二次
電子発生量が試料表面の凹凸や材料を示す情報となる。

【００４４】図２は二次電子５１の検出するための電子
光学系３，二次電子検出部７の主要構成図を示す。一次
電子線１９は被検査基板９へ照射され、被検査基板９表
面にて二次電子５１を発生させる。この二次電子５１
は、被検査基板９に印加された負の高電圧により加速さ
れる。二次電子５１は、加速されるとともに対物レンズ
１６，ＥｘＢ偏向器１８により収束，偏向され反射板１
７に衝突する。この反射板１７は、検出器への印加電圧
等が一次電子線に影響を及ぼずのを防止するためのシー
ルドパイプと一体でテーパーをもった円錐状をしてい
る。平均で照射電子数の約５倍の二次電子を放出させる
ような構成として二次電子増倍効果を持たせた。上記の
加速された二次電子５１が衝突することにより、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。この第二の二次電子５２は、二
次電子検出器２０と二次電子検出器２０に取り付けた吸
引電極５３により生成される吸引電界により二次電子検
出器２０前面へ吸引される。

【００４５】ＥｘＢ偏向器１８の電磁界は、被検査基板
９に印加する負の高電圧に連動して可変設定することが
できる。以上の構成により、被検査基板９表面で発生し
た二次電子５１がＥｘＢ偏向器１８を通過する際に９５
％以上が通過できるようにし、反射板１７にてこの９５
％の二次電子５１が約５倍の量に増倍されて第二の二次
電子５２が発生することができる。

【００４６】二次電子検出器２０として、本実施例では
ＰＩＮ型半導体検出器を用いた。

【００４７】ＰＩＮ型半導体検出器は通常のＰＮ型半導
体検出器よりも応答性が速く、逆バイアス電圧電源によ
り逆バイアス電圧を印加することによりサンプリング周
波数が〜１００ＭＨｚの高周波の二次電子信号を検出す
ることができる。この二次電子検出器２０および検出回
路であるプリアンプ２１，ＡＤ変換器２２，光変換手段
２３を正の電圧にフローティングしている。上記反射板
１７で生じた第二の二次電子５２は、吸引電界により二
次電子検出器２０に吸引され、高エネルギー状態で二次
電子検出器２０に入射して表面層で一定のエネルギーを
消失した後に電子正孔対を生成し、電流となって電気信
号に変換される。本実施例で用いた二次電子検出器２０
は、信号検出感度も非常に高く、表面層でのエネルギー
損失を考慮すると、吸引電界により加速されて入射した
第二の二次電子５２は約１０００倍に増幅された電気信
号になる。この電気信号はプリアンプ２１によりさらに
増幅され、この増幅された信号（アナログ信号）はＡＤ
変換器２２によりデジタル信号に変換される。そして、
ＡＤ変換器２２の出力を各ビット毎に光変換手段２３，
光伝送手段２４，電気変換手段２５をそれぞれ設け、パ
ラレルで伝送した。この構成によれば、個々の伝送手段
はＡＤ変換器２２のクロック周波数と同じ伝送速度があ
れば良い。さて、光変換手段２３により光デジタル信号
に変換された信号は、光伝送手段２４により電気変換手
段２５へ伝送され、ここで光デジタル信号から再び電気
信号に変換され、画像処理部５へ送られる。このように
光信号に変換してから伝送するのは、二次電子検出器２
０から光変換手段２３までの構成要素が高電圧電源２６
により正の高電位にフローティングされているからであ
り、本実施例の構成により、高電位レベルの信号をアー
スレベルの信号に変換できる。また、本実施例では、光
変換手段２３として電気信号を光信号に変換する発光素
子を、光伝送手段２４として光信号を伝送する光ファイ
バケーブルを、電気変換手段２５として光信号を電気信
号に変換する受光素子を用いた。光ファイバケーブルは
高絶縁材料で形成されているため、高電位レベルの信号
をアース電位レベルの信号に容易に変換できる。さら
に、デジタル信号を光伝送しているため、光伝送時にお
ける信号の劣化が全くない。その結果、従来の技術であ
るアナログ信号を光伝送する構成と比べてノイズの影響
の少ない画像を得ることができる。

【００４８】なお、上記の実施例では、二次電子検出器
２０は逆バイアス電源２９により逆バイアス電圧を印加
されていたが、逆バイアス電圧を印加しない構成にして
も良い。また、本実施例では二次電子検出器２０にＰＩ
Ｎ型半導体検出器を用いたが、他のタイプの半導体検出
器、例えばショットキー型半導体検出器やアバランシェ
型半導体検出器等を用いても良い。また、応答性，感度
等の条件を満たせば、ＭＣＰ（マイクロチャネルプレー
ト）を検出器として用いることも可能である。

【００４９】次に、前記回路パターン検査装置１により
被検査基板９として製造過程のパターン加工が施された
半導体ウエハを検査した場合の作用について説明する。
まず、図１には記載されていないが、被検査基板９の搬
送手段により半導体ウエハは試料交換室へロードされ
る。そこでこの被検査基板９は試料ホルダに搭載され、
保持固定された後に真空排気され、試料交換室がある程
度の真空度に達したら検査のための検査室２に移載され
る。検査室２では、試料台３０，Ｘ−Ｙステージ３１，
３２，回転ステージ３３の上に試料ホルダごと載せら
れ、保持固定される。セットされた被検査基板９は、予
め登録された所定の検査条件に基づきＸ−Ｙステージ３
１，３２のＸおよびＹ方向の移動により光学顕微鏡部４
の下の所定の第一の座標に配置され、モニタ５０により
被検査基板９上に形成された回路パターンの光学顕微鏡
画像が観察され、位置回転補正用に予め記憶された同じ
位置の同等の回路パターン画像と比較され、第一の座標
の位置補正値が算出される。次に第一の座標から一定距
離離れ第一の座標と同等の回路パターンが存在する第二
の座標に移動し、同様に光学顕微鏡画像が観察され、位
置回転補正用に記憶された回路パターン画像と比較さ
れ、第二の座標の位置補正値および第一の座標に対する
回転ずれ量が算出される。この算出された回転ずれ量
分、回転ステージ３３は回転し、その回転量を補正す
る。なお、本実施例では回転ステージ３３の回転により
回転ずれ量を補正しているが、回転ステージ３３無し
で、算出された回転ずれの量に基づき電子線の走査偏向
量を補正する方法でも補正できる。この光学顕微鏡画像
観察においては、光学顕微鏡画像のみならず電子線画像
でも観察可能な回路パターンが選定される。また、今後
の位置補正のために、第一の座標，光学顕微鏡画像観察
による第一の回路パターンの位置ずれ量，第二の座標，
光学顕微鏡画像観察による第二の回路パターンの位置ず
れ量が記憶され、制御部６に転送される。

【００５０】さらに、光学顕微鏡による画像が用いられ
て、被検査基板９上に形成された回路パターンが観察さ
れ、被検査基板９上の回路パターンのチップの位置やチ
ップ間の距離、あるいはメモリセルのような繰り返しパ
ターンの繰り返しピッチ等が予め測定され、制御部６に
測定値が入力される。また、被検査基板９上における被
検査チップおよびチップ内の被検査領域が光学顕微鏡の
画像から設定され、上記と同様に制御部６に入力され
る。光学顕微鏡の画像は、比較的低い倍率によって観察
が可能であり、また、被検査基板９の表面が例えばシリ
コン酸化膜等により覆われている場合には下地まで透過
して観察可能であるので、チップの配列やチップ内の回
路パターンのレイアイトを簡便に観察することができ、
検査領域の設定を容易にできるためである。

【００５１】以上のようにして光学顕微鏡部４による所
定の補正作業や検査領域設定等の準備作業が完了する
と、Ｘステージ３１およびＹステージ３２の移動によ
り、被検査基板９が電子光学系３の下に移動される。被
検査基板９が電子光学系３の下に配置されると、上記光
学顕微鏡部４により実施された補正作業や検査領域の設
定と同様の作業を電子線画像により実施する。この際の
電子線画像の取得は、次の方法でなされる。上記光学顕
微鏡画像による位置合せにおいて記憶され補正された座
標値に基づき、光学顕微鏡部４で観察されたものと同じ
回路パターンに、一次電子線１９が走査信号発生器４４
によりＸＹ方向に二次元に走査されて照射される。この
電子線の二次元走査により、被観察部位から発生する二
次電子５１が上記の二次電子検出のための各部の構成お
よび作用によって検出されることにより、電子線画像が
取得される。既に光学顕微鏡画像により簡便な検査位置
確認や位置合せ、および位置調整が実施され、且つ回転
補正も予め実施されているため、光学画像に比べ分解能
が高く高倍率で高精度に位置合せや位置補正，回転補正
を実施することができる。なお、一次電子線１９を被検
査試料９に照射すると、その箇所が帯電する。検査の際
にその帯電の影響を避けるために、上記位置回転補正あ
るいは検査領域設定等の検査前準備作業において一次電
子線１９を照射する回路パターンは予め被検査領域外に
存在する回路パターンを選択するか、あるいは被検査チ
ップ以外のチップにおける同等の回路パターンを制御部
６から自動的に選択できるようにしておく。これによ
り、検査時に上記検査前準備作業により一次電子線１９
を照射した影響が検査画像に及ぶことはない。

【００５２】次に、検査が実施される。検査時に被検査
基板９に照射する一次電子線１９の条件は、以下の方法
にて求めた。まず、一般に電子線画像におけるＳＮ比
は、試料に照射する電子線の単位画素あたりの照射電子
数Ｓの平方根と相関がある。画像同士を比較検査する場
合には、電子線画像のＳＮ比は正常部と欠陥部の信号量
を検知できる値である必要があり、最低ＳＮ比は１０以
上が必要であり、好ましくは５０以上が必要である。前
述のように、電子線画像のＳＮ比は、試料に照射する電
子線の単位画素あたりの照射電子数Ｓの平方根と相関が
あるため、ＳＮ比１０を得るためには単一画素あたり少
なくとも１００個以上の電子が必要となり、ＳＮ比５０
を得るためには少なくとも２５００個以上の電子が照射
されなくてはならない。

【００５３】また、この回路パターン検査方法を適用す
るねらいは、前述の通り光学式パターン検査方法では検
出が不可能な微小の欠陥を検知することであり、すなわ
ち微小な画素における画像間の差を認識する必要があっ
た。これを達成するために、本実施例では画素サイズを
０.１μｍ とした。従って、最低限必要とされる単一画
素あたりの電子数と上記画素サイズから、必要とされる
単位面積あたりの電子線照射量は０.１６μＣ／cm^２に
なり、好ましくは４μＣ／cm^２ となる。この電子照射
量を通常のＳＥＭの電子線電流(数ｐＡから数百ｐＡ程
度)により得ようとすると、例えば２０ｐＡの電子線電
流によって１cm^２ の領域に０.１６μＣ／cm^２の電子を
照射するには８０００秒を要し、さらに４μＣ／cm^２
の電子を照射するには２０万秒を要する。しかしなが
ら、回路パターンの検査、例えば半導体ウエハの検査に
おいて要求される検査速度は６００ｓ／cm^２ 以下、好
ましくは３００ｓ／cm^２ 以下であり、これよりも検査
時間が長くなると半導体製造においては検査の実用性が
きわめて低くなる。したがって、これらの条件を満た
し、実用的な検査時間で必要な電子線を試料に照射する
ためには、電子線電流を最低でも２７０ｐＡ（１.６μ
Ｃ／cm^２，６００ｓ／cm^２ ）以上、好ましくは１３ｎ
Ａ（４μＣ／cm^２，３００ｓ／cm^２）以上に設定する必
要がある。そこで、本実施例の回路パターンの検査方法
では、１３ｎＡ以上の大電流電子線を用いて一回の走査
により電子線画像を形成することにした。

【００５４】そして、通常のＳＥＭに比べ約１００倍以
上の大電流（２７０ｎＡ以上、好ましくは１３ｎＡ以
上）の電子線を用いてただ一回の走査によって電子線画
像を形成することは、検査速度の点から必要とされるだ
けでなく、以下に述べる理由により、下地膜あるいは表
面パターンが絶縁材料により形成された回路パターンを
検査するのに必要である。

【００５５】絶縁材料を有する回路パターンの電子線画
像を通常のＳＥＭにより取得すると、帯電の影響により
実際の形状とは異なる電子線画像が得られたり、視野倍
率によりコントラストがまったく異なることが多い。こ
れは、微弱な電子線電流（数ｐＡから数百ｐＡ）を局所
的に繰り返し走査することにより、あるいは視野倍率を
変える際に焦点や非点補正のために画像形成に必要な電
子線量以上に電子線を局所的に走査することにより、電
子線照射量がある一ヶ所に集中して照射され、その部分
の帯電が不均等になるためである。その結果、絶縁材料
で形成されたパターンの電子線画像の品質は、視野によ
り全く異なってしまうので、このような画像は電子線画
像を比較する検査には適用できない。従って、絶縁材料
を有する回路パターンについても導電性の材料の回路パ
ターンと同様に検査できるようにするために、通常のＳ
ＥＭに比べ約１００倍以上の大電流電子線を用いて一回
の走査により電子線画像を形成することとした。すなわ
ち、本実施例では、単位面積あたり、および単位時間あ
たりの試料への電子線照射量が一定であって、比較検査
を行うのに足る画質を形成するために必要な電子線量に
より、しかも、半導体ウエハ等の検査方法の実用性に適
した走査速度により、電子線を一回走査することで電子
線画像を取得することとした。そして、上記のように通
常のＳＥＭに比べ約１００倍以上の大電流電子線を用い
て一回の走査により絶縁材料を有する回路パターンの電
子線画像を取得したところ、一視野内の電子線画像を構
成する各種回路パターンの構成材料や構造に依存して帯
電量や画像のコントラストがそれぞれ異なること、同種
の材料の同等のパターン同士では同様な画像コントラス
トが得られることを確認した。なお、大電流電子線によ
る走査は本実施例では一回のみとしているが、実質的に
前述の作用が実現される範囲て数回の場合もあり得る。

【００５６】次に、電子線画像のコントラストに影響す
る照射条件について述べる。電子線画像のコントラスト
は、試料に照射した電子線により発生し検出される二次
電子の量により形成され、例えば材料等の相違により二
次電子の発生量が異なることにより明るさの差となる。
図３（ａ）と図３（ｂ）は、電子線照射条件のコントラ
ストへの影響を示すグラフであり、図３（ａ）は照射条
件が適切な場合を示し図３（ｂ）は照射条件が不適切な
場合を示している。また、縦軸は画像の明るさと相関が
大である帯電の程度、横軸には電子線の照射時間であ
る。実線Ａは、試料にホトレジストを用いた場合、点線
Ｂは試料に配線材料を用いた場合である。

【００５７】図３（ａ）より、照射時間が少ない時間領
域Ｃでは各材料の明るさ変動が少なく、照射時間が比較
的多くなってくる時間領域Ｄだと照射時間による明るさ
の変化が大きくなり、最終的に照射時間が多い時間領域
Ｅでは再び照射時間による明るさ変動が少なくなる。ま
た、図３（ｂ）より、照射条件が適切でない場合には、
照射時間が少ない時間領域Ｃにおいても、照射時間に対
する明るさ変動が大きく、安定した画像を得るのが困難
である。従って、高速に且つ安定した電子線画像を取得
するためには図３（ａ）の照射条件にて画像を取得する
ことが重要である。

【００５８】上記電子線の試料への照射条件としては、
単位面積あたりの電子線の照射量，電子線電流値，電子
線の走査速度，試料に照射する電子線の照射エネルギー
が挙げられる。そのため、これらパラメータは回路パタ
ーンの形状や材料毎にその最適値を求める必要がある。
そのためには、試料に照射する電子線の照射エネルギー
を自由に調整制御する必要がある。そのため、前述のよ
うに本実施例では試料である被検査基板９にリターディ
ング電源３６により一次電子を減速するための負の電圧
を印加し、この電圧を調整することにより一次電子線１
９の照射エネルギーを適宜調整できるように構成してい
る。これにより、電子銃１０に印加する加速電圧を変化
させる場合には一次電子線１９の軸変化が発生し各種調
整が必要になるのに対し、本実施例ではそのような調整
を行わずに同様の効果を得ることができる。

【００５９】次に、検査を行うための電子線画像を形成
する一次電子線１９の走査方法について述べる。通常の
ＳＥＭでは、ステージが静止した状態で電子線を二次元
に走査し、ある領域の画像を形成する。この方法による
と、広領域をくまなく検査する場合には、画像取得領域
毎に、静止して電子線を走査する時間の他に、移動時間
としてステージの加速・減速・位置整定を加算した時間
がかかる。そのため、検査時間全体では長時間を要して
しまう。そのため、本発明では、ステージを一方向に連
続的に定速で移動しながら、電子線をステージ移動方向
と直交または交叉する向きに高速に一方向に走査するこ
とにより、被検査領域の画像を取得する検査方法を用い
た。これにより、所定距離の一走査幅分の電子線取得時
間は、所定距離をステージが移動する時間のみとなる。

【００６０】図４（ａ）には、上記方法によりＹステー
ジ３２がＹ方向に連続して定速移動している際に一次電
子線１９が走査する方法の一例を示している。一次電子
線１９を走査信号発生器４４により走査する際に、実線
で示した一方向のみ電子線を試料である被検査基板９に
照射し、破線で示した電子線の振り戻しの間は被検査基
板９に一次電子線１９が照射されないようにブランキン
グすることにより、被検査基板９上に空間的，時間的に
均一に電子線を照射することができる。ブランキング
は、ブランキング偏向器１３により一次電子線１９を偏
向して、絞り１４を通過しないようにすることにより実
施される。

【００６１】図４（ｂ）には、別の走査方法の一例とし
て、一次電子線１９が等速度で往復走査する方法を示し
ている。一次電子線１９が一端から他端まで等速度で走
査されると、Ｘ−Ｙステージ３１，３２が一ピッチ送ら
れ、電子線が反対の向きに元の端まで等速度で走査され
る。この方法の場合には、電子線の振り戻し時間を省略
することができる。

【００６２】なお、電子線が照射されている領域または
位置は、Ｘ−Ｙステージ３１，３２に設置された位置モ
ニタ測長器３４の測定データが時々刻々と制御部６に転
送されることにより、詳細に把握される。本実施例では
レーザ干渉計を採用している。同様に、一次電子線１９
が照射されている領域あるいは位置の高さの変動は、被
検査基板高さ測定器３５の測定データが時々刻々と制御
部６に転送されることにより詳細に把握される。これら
のデータに基づき、電子線の照射位置や焦点位置のずれ
を演算し、補正制御回路４３によりこれらの位置ずれを
自動的に補正する。従って、高精度で精密な電子線の操
作方法が確保される。

【００６３】以上の一次電子線１９の走査方法により、
試料である被検査基板９の全面あるいは予め設定した検
査領域に電子線が照射され、前述した原理により二次電
子５１が発生し、前述した方法により二次電子５１，５
２が検出される。前述の各部の構成およびその作用によ
り、良質の画像を得ることができる。例えば、前述の構
成および方法で反射板１７に照射することにより約２０
倍の二次電子増倍効果を得ることができるとともに、従
来の方法よりも一次電子線への収差の影響を抑制するこ
とができる。また、同様の構成でＥｘＢ偏向器にかける
電磁界を調節することにより、被検査基板９表面から発
生した反射電子を二次電子と同様に反射板１７に照射し
て得られた第二の二次電子５２を検出することも容易に
行える。また、ＥｘＢ偏向器１８の電界および磁界を、
試料に印加する負の高電圧に連動して調整制御すること
で、試料毎に異なる照射条件においても二次電子を効率
良く検出できる。また、二次電子検出器２０を用いて二
次電子を検出し、検出された画像信号を検出直後にデジ
タル化してから光伝送する方法により、各種変換・伝送
において発生するノイズの影響を小さくし、ＳＮ比の高
い画像信号データを得ることができる。検出した信号か
ら電子線画像を形成する過程においては、画像処理部５
が制御部６から指定された電子線照射位置の所望の画素
に、対応した時間毎の検出信号を、その信号レベルに応
じた明るさ階調値として第一の記憶部４６または第二画
像記憶部４７に逐次記憶させる。電子線照射位置と、検
出時間で対応づけられた二次電子量が対応されることに
より、試料回路パターンの電子線画像が二次元的に形成
される。このようにして、高精度でＳＮ比の高い良質な
電子線画像を取得できるようになった。

【００６４】画像処理部５へ画像信号が転送されると、
第一の領域の電子線画像が第一記憶部４６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す。
続いて、第二の領域の電子線画像が第二画像記憶部４７
に記憶され、同様の演算処理を施されながら、第二の領
域の電子線画像と第一の電子線画像の同一の回路パター
ンおよび場所の画像信号を比較演算する。欠陥判定部４
９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。次
いで、第三に領域の電子線画像が第一記憶部４６に記憶
され、同様の演算を施されながら先に第二画像記憶部４
７に記憶された第二の領域の電子線画像と比較演算さ
れ、欠陥判定される。以降、この動作が繰り返されるこ
とにより、すべての検査領域について画像処理が実行さ
れていく。

【００６５】前述の検査方法により、高精度で良質な電
子線画像を取得し比較検査することにより、微細な回路
パターン上に発生した微小な欠陥を、実用性に則した検
査時間で検出することができる。また、電子線を用いて
画像を取得することにより、光学式パターン検査方法で
は光が透過してしまい検査できなかったシリコン酸化膜
やレジスト膜で形成されたパターンやこれらの材料の異
物・欠陥が検査できるようになる。さらに、回路パター
ンを形成している材料が絶縁物の場合にも安定して検査
を実施することができる。

【００６６】次に、この回路パターン検査装置１および
方法を用いて半導体ウエハを検査した適用例について述
べる。図５は半導体装置の製造プロセスを示している。
図５に示すように、半導体装置は多数のパターン形成工
程を繰り返している。パターン形成工程は、大まかに、
成膜・感光レジスト塗布・感光・現像・エッチング・レ
ジスト除去・洗浄の各ステップにより構成されている。
この各ステップにおいて加工のための製造条件が最適化
されていないと基板上に形成する半導体装置の回路パタ
ーンが正常に形成されない。図６（ａ）および図６
（ｂ）に製造過程における半導体ウエハ上に形成された
回路パターンの概略を示す。図６（ａ）は正常に加工さ
れた回路パターン、図６（ｂ）は加工不良が発生したパ
ターンを示す。例えば図５の成膜過程で異常が発生する
とパーティクルが発生し、半導体ウエハ表面に付着し、
図６（ｂ）中の孤立欠陥等になる。また、感光時に感光
のための露光装置の焦点や露光時間等の条件が最適でな
いと、レジストの照射する光の量や強さが多すぎる箇所
や足りない箇所が発生し、図６（ｂ）中のショートや断
線，パターン細りとなる。感光時のマスク・レチクルに
欠陥があると、感光単位であるショット毎に同一箇所に
同様のパターン形状異常が発生する。またエッチング量
が最適化されていない場合およびエッチング途中に生成
された薄膜やパーティクルにより、ショートや突起，孤
立欠陥，開口不良等が発生する。洗浄時には、洗浄層の
汚れや剥離した膜や異物の再付着により微小なパーティ
クルが発生し、乾燥時の水切れ条件により表面に酸化膜
の厚さむらを発生し易い。

【００６７】従って、実施例１の回路パターン検査方法
および装置１を半導体装置の製造プロセスに適用するこ
とにより、異常の発生を高精度且つ早期に検知すること
ができ、当該工程に異常対策処置を講ずることができ、
これらの不良が発生しないよう加工条件を最適化するこ
とができるようになる。例えば、現像工程後に回路パタ
ーン検査工程が実施されて、ホトレジストパターンの欠
陥や断線が検出された場合には、感光工程の露光装置の
露光条件や焦点条件が最適でないという事態が推定さ
れ、焦点条件あるいは露光量の調整等によってこれらの
条件が即座に改善される。また、これらの欠陥が各ショ
ット間で共通して発生しているか否かを欠陥分布から調
べることにより、パターン形成に用いられているホトマ
スク・レチクルの欠陥が推定され、ホトマスク・レチク
ルの検査や交換がいち早く実施される。その他の工程に
ついても同様であり、本発明の回路パターンの検査方法
および装置を適用し、検査工程を実施することにより、
各種欠陥が検出され、検出された欠陥の内容によって各
製造工程の異常の原因が推定される。

【００６８】このように半導体装置の製造過程において
回路パターン検査方法および装置１をインラインで実施
することにより、各種製造条件の変動や異常発生を検査
実時間内に検知することができるため、多量の不良発生
を未然に防ぐことができる。また、回路パターンの検査
方法および装置を適用し、検出された欠陥の程度や発生
頻度等から当該半導体装置全体の良品取得率を予測する
ことができ、半導体装置の生産性を高めることができる
ようになる。

【００６９】図７は、セル情報画面図である。図は、セ
ル情報定義画面である。アクション／処理内容は次の通
りである。

【００７０】 NO アクション／処理 処 理 内 容 １ 画面の構築 (1) 画面を生成する (2) 手動のステージ移動操作の許可 (3) 光顕画像切替え（初期） (4) 画像切替えボタンdisable表示 (5) ウエハマップ表示（初期表示） ２ 〈１〉ウエハマッ セル領域定義の対象とするチップをマップ上から選択 プ する（ダブルクリック又はチップを選択してチップ内 マップボタンで切替える） ３ 〈１〉チップ内マ (1) 定義した領域を表示する ップ (2) 確定した場合は色を変えて表示する (3) カレントの画像位置をマークする ４ 〈２〉作成ツール ・光顕画像からマウスでセル領域をトレースして領域 の情報を作成して行く ・クリックされた座標を算出する ・入力された点は、画像，マップ共にマーキングする ・入力完了後、マップと画像部は図形を表示 (1) 矩形 ・領域のサイズを示す、対角の２点を入力 ガイダンス“左上点を入力”，“右下点を入力” (2) 矩形ライン ・領域を一列に複数個定義するコマンド ガイダンス“最初の領域左上点入力” “最初の領域右下点入力” “次の領域左上点入力” “最後の領域左上点入力” (3) 矩形エリア ・領域を行列で定義 ガイダンス“最初の領域左上点入力” “最初の領域右下点入力” “次行の領域左上点入力” “最終行の領域左上点入力” “次列の領域左上点入力” “最終列の領域左上点入力” (4) 領域確定 作成ツールで作成した図形を確定するボタン ５ 〈３〉トレース 定義された領域を確定して行くコマンド (1) ＳＥＭ高倍に画像切替え 手動のステージ移動ロック (2) 画像上にトレースポイントをガイダンスとして表 示する (3) 項番４で入力されたデータの各座標点に、最終ト レースの為、自動的に移動する 座標が入力されると次の座標に移動する (4) 確定された領域図形の色を変え（マップ）、画像 上では矩形を描く (5) 項番４で入力され、未確定分のコマンド単位で、 上記(2) 〜(4) を繰り返す (6) 確定完了すれば、元の光顕画像に切替え、手動の ステージ移動ロックを外す ６ 〈６〉操作取消 座標入力中は座標を１点戻し、コマンド完了後は前回 の操作をキャンセルする(コマンド単位は一回分のみ) 。 ７ 選択操作 セル領域マップで矩形（作成ツールコマンドで作成さ れたグループ単位）を選択する。 選択されたオブジェクトを強調表示。 ８ 〈７〉削除 上記で選択されたデータを消す。 ９ 〈３〉セルピッチ (1) 画像をＳＥＭ高倍に切替える（最後に入力した位 入力 置） (2) セルピッチ入力Dialogが開く (3) セルの位置を画像から入力 ガイダンス“最初のセル右上点入力” ガイダンス“最後のセル右上点入力” (4) 〈10〉セルの個数を入力 (5) 〈11〉計算ボタンが押されたらセルの２点座標と 個数からピッチを求める (6) 〈９〉のＯＫボタンが押されたらピッチをレシピ に取込み、〈12〉キャンセルであればデータを破 棄。ダイアログを消去する 10 〈４〉設定 (1) この画面で設定したデータＳＡＶＥ (2) 手動のステージ移動，焦点，光量操作のロック (3) 画像表示の中止 (4) 検査領域画面へ 11 〈８〉キャンセル (1) 設定した情報を破棄 (2) 画面を最初の状態にする

【００７１】セル領域設定（定義」）について更に詳述
する。

【００７２】前述のようにアライメント設定画面が「設
定」ボタンにより設定されるとセル情報定義画面に基づ
いてセル情報の設定を行う。

【００７３】図８は、セル情報の設定に使用するマップ
内マップ画面を表わす。セル情報の画面では、チップ内
に配列されているセル領域を、画像で指定しながら設定
していく。さらに、セル領域内のセルピッチを入力す
る。

【００７４】基本操作について説明する。

【００７５】（ｉ）図において、ウエハマップ上に表示
されている画面から、セル領域を設定するチップをクリ
ックで選択する。次に「チップ」ボタン（２）をクリッ
クして、選択したチップ内のマップの画面に切替える。
または、設定対象のチップをダブルクリックし、画面を
チップ内にマップの表示に切替える。

【００７６】（ii）チップ内マップには、設定されたセ
ル領域（１）が、スーパーインポーズ画面に対応する位
置に表示されていく。ウエハを移動するには、ジョイス
ティックを使用するか、移動モード（３）に切替えて、
チップ内マップをクリックすることで、該当位置に移動
することができる。

【００７７】（iii)セル情報画面で設定した内容を確認
する場合、「設定」ボタン（７）をクリックする。それ
によって画面が検査領域に切替わる。

【００７８】（iv）セル情報画面で設定した内容をすべ
て取り消す場合、「キャンセル」ボタン（１０）をクリ
ックする。そうするとセル情報画面の初期状態に戻る。

【００７９】図９に示すフローチャートは、作成ツール
（図２２において（２））を使用してセル領域の情報作
成方法を示す。

【００８０】図において、「光顕」画像２０１で、使用
するツールボタン「矩形」２０２，「矩形エリア」２０
３，「矩形ライン」２０４のいずれかをクリックして領
域を設定する点を入力２０４する。作成ツールの「領域
確定」ボタンをクリックして、入力２０４した点の領域
（図形）を確定２０５する。

【００８１】作成ツールの「トレース」ボタン（５）を
クリックし、確定２０４した領域の点を「ＳＥＭ高倍」
画像２０７で再入力し、トレース２０６を行う。これに
よって各点の入力２０８を行う。「領域確定」ボタンを
クリックしてスレースで入力した点の領域（図形）を確
定２０９する。

【００８２】次のセル領域の作成について判断し２１
０、作成する場合（ＹＥＳ）は、再度各点の入力２０４
から行う。領域作成の次の処理に進む場合（ＮＯ）は、
セルピッチ入力２１１を行う。

【００８３】図１０は、工程ファイルを増加させる方法
を示す。

【００８４】図において、新たな検査要求が新規品種２
２１であるかを判定し、新規品種である場合（ＹＥＳ）
には品種パラメータを表示２２２し、新規工程２２３の
ファイルを作成する。新規品種でない場合（ＮＯ）には
新規工程２２４であるかを判定し、新規工程である場合
（ＹＥＳ）には設定済のパラメータを表示２２５し、パ
ラメータ変更すなわち修正２２６を行う。これにより新
規工程ファイル２２７を作成する。新規工程でない場合
（ＮＯ）には設定パラメータを表示２２８する。

【００８５】このようにして設定されたパラメータに基
づき、実際の検査領域の設定２２９を行う。

【００８６】２２５で設定済パラメータを表示し、これ
を２２６で修正を加えることによって、すなわち改めて
工程を作成しなくても単なる修正によって新たな工程フ
ァイルを作成することができる。

【００８７】図１１は、検査領域の表示ならびに設定に
ついて説明するフローチャートである。

【００８８】図において、新たな検査要求が新規品種２
３１であるかを判定し、新規品種である場合（ＹＥＳ）
にはデフォルトの領域を表示２３２する。新規品種でな
い場合（ＮＯ）には新規工程２３４であるかを判定し、
新規工程である場合(ＹＥＳ)には既存の工程と同じ検査
領域を表示２３５する。新規工程でない場合（ＮＯ）に
は設定した検査領域を表示２３６する。表示された領域
を修正２３７する。ついで、実際の検査領域を設定２３
８する。

【００８９】設定されるセル領域から任意に検査領域を
設定することができる。このことによって両画面は独立
したものとなって柔軟な対応を可能とする。

【００９０】作成ツールの使用方法について説明する。

【００９１】図７および図８において、作成ツール
（２）は、「光顕」画像からマウスでセル領域をトレー
スして領域の情報を作成するものである。作成ツールで
は、画像上でクリックされた座標と、ウエハの現在位置
から実際の座標を算出する。また作成ツールの「矩形」
「矩形ライン」「矩形エリア」のボタンは、スーパーイ
ンポーズ画面から点を入力してセル領域を設定する。以
下にこれらのボタン操作によるセル領域の設定について
説明する。

【００９２】（ａ）矩形 図１２において、セル領域を示す矩形の対角の２点を入
力する。左上点Ｐ１を入力し、右下点Ｐ２を入力するこ
とによってセル領域を確定することができる。

【００９３】（ｂ）矩形ライン 図１３において、矩形ラインは領域を１列に複数固定で
設定・入力される。最初の領域左上点Ｐ１を入力し、最
初の領域右下点Ｐ２を入力し、かつ次の領域左上点Ｐ３
を入力し、最後の領域左上点Ｐ４を入力することによっ
て矩形ライン領域を確定することができる。

【００９４】（ｃ）矩形エリア 図１４において、矩形エリアは領域を行う列とで設定・
入力される。最初の領域左上点Ｐ１を入力し、最初の領
域右下点Ｐ２を入力し；次行の領域左上点Ｐ３を入力
し、最終行の領域左上点Ｐ４を入力し；かつ次列の領域
左上点Ｐ５を入力し、最終列の領域左上点Ｐ６を入力す
ることによって矩形エリア領域を確定することができ
る。

【００９５】（ｄ）領域確定 「領域確定」ボタンをクリックして、作成した図形を確
定する。確定前であれば「操作取消」ボタン（６）を１
回クリックする毎に、入力した座標を元に戻すことがで
きる。

【００９６】（ｅ）トレース トレースは、「光顕」画像で入力したセル領域データを
「ＳＥＭ高倍」で再入力することで精度を上げたデータ
を作成する機能である。「トレース」ボタン（５）をク
リックすると自動的にＳＥＭ画像に切替わり、前に「光
顕」画像で入力し、領域確定したデータの最初の入力座
標点に移動する。ガイダンスに従って、再度座標を入力
する。すべての座標点の再入力が完了したら、「領域確
定」ボタンをクリックする。「領域確定」ボタンを押す
前であれば「操作取消」ボタン（６）をクリックするこ
とにより、クリックした回数分トレース座標で前に戻る
ことができる。

【００９７】（ｆ）操作取消し 「領域確定」ボタンで図形の確定を行う前であれば、
「操作取消」ボタン(６）をクリックすることにより、
クリックした回数分だけ入力した座標を前に戻ることが
できる。

【００９８】（ｇ）削除 チップ内マップ表示状態で、オブジェクト選択に切替え
るものである。マップ内の図形をマウスで選択し（図形
の枠が赤に変化する。）、「削除」ボタン（９)をクリ
ックすることにより、図形を削除することができる。

【００９９】（ｈ）オプション 将来の拡張用ボタンである。

【０１００】（ｉ）セルピッチ入力 セルピッチの入力をする前に、「光顕」画像でセルピッ
チを入力するための位置に移動する。ついで、「セルピ
ッチ入力」ボタン（３）をクリックする。「光顕」画像
であれば自動的に「ＳＥＭ高倍」画像に切替わる。セル
の位置を画像から入力する。

【０１０１】（ｊ）設定 セル情報画面で設定した内容を確定する場合、「設定」
ボタン（４）をクリックする画面が検査領域に切替わ
る。

【０１０２】（ｋ）キャンセル セル情報画面で設定した内容をすべて取り消す場合、
「キャンセル」ボタン（８）をクリックする。セル情報
画面の初期状態に戻る。

【０１０３】（ｌ）その他のセル領域の設定手段 複写，削除，移動，トレース機能や使用した後戻りによ
る設定ができる機能を設けることができる。セル領域の
グループ化を図り（グループ化機能）、グループ化され
たセル領域の複写，削除，移動設定ができる機能を設け
ることができる。行あるいは列あるいはこれらの組み合
せのセル領域をミラー反転により対象的に設定する機能
を設けることができる。よってセル領域の具体的設定手
段は次のようになる。

【０１０４】（ア）矩形，矩形ライン，矩形エリア，ミ
ラー反転設定 （イ）複写，削除，移動，トレース機能を使用した後戻
りによる設定 （ウ）セル領域のグループ化機能による複写，削除，移
動設定 （ア）（イ）（ウ）に表示する個々の１つまたは２つ以
上の設定項目を選択し、それらについてセル領域を作成
することは任意である。また、（ア）（イ）（ウ）のい
ずれかを選択することもできる。

【０１０５】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「光顕」画像あるいはレーザ光画
像についても適用できることは勿論である。

【０１０６】図１５は、最終試し検査（１）画面図であ
る。この図は、試し検査用チップ設定画面である。

【０１０７】作成したレシピを基に、実際の検査と同じ
処理を行ってレシピデータを確認するものである。

【０１０８】（１）検査チップ設定 必要であれば、検査対象とするチップを再設定する。こ
こで設定した検査チップレシピは試し検査専用に一時的
に作成されるもので、正式な検査対象チップとは成らな
い。 （２）最終試し検査 検査開始ボタンを押す事で、実行が開始される。検査と
欠陥確認が完了すると、この画面に戻って来る。

【０１０９】アクション／処理および処理内容は次の通
りである。

【０１１０】 NO アクション／処理 処 理 内 容 １ 画面の構築 (1) 画面を生成し、レシピによる描画を行う (2) 光顕画像切替え (3) 画像表示開始 ２ 〈１〉ウエハマッ マウスの左ボタンか矩形ドラックにより検査の対象を プ操作 ＯＮ／ＯＦＦする。 (検査領域と同じ) 同時に検査チップ数，検査面積を計算して表示。 更に検査予想時間を概略計算して表示する。 ３ 〈３〉サンプリン 検査を間引く比率。入力されると、検査面積及び検査 グ率 予想時間を再計算して表示する。 （１００％，５０％，２５％，１２.５％，６.２５％ ，３.１７５％） ４ 〈２〉設定 (1) 設定した情報をＳＡＶＥする。 ５ 〈４〉キャンセル 設定されたデータを破棄し、最初の状態にする。 ６ 〈５〉検査開始 (1) 試し検査開始

【０１１１】図１６は欠陥確認画面図である。

【０１１２】ウエハマップ上でマウスにより該当する欠
陥位置を指定するか、欠陥ＩＤフィールドからＩＤを指
定すると、左下に該当する欠陥の情報が表示される。こ
の状態で右側のスーパインポーズ画面に欠陥の画像が表
示される。

【０１１３】ウエハマップと欠陥ＩＤフィールドは連動
しており、マップ上で指定されれば、欠陥ＩＤフィール
ドの該当するＩＤが表示され、欠陥ＩＤフィールドを入
力すればマップ上の該当する位置がマーキングされる。

【０１１４】該当する欠陥の分類がわかればこのフィー
ルドに入力する。

【０１１５】図１７は、ウエハマップについての拡大機
能および表示欠陥のナビゲード機能を示す。図におい
て、「拡大／縮少」ボタン（１）をクリックすることに
よってチップおよびチップ内を任意に拡大することがで
きる。これによってマップに表示される欠陥位置を重な
りなく表示することができる。

【０１１６】「ナビ」ボタン（２）をクリックすること
によってナビゲート線（３）の先端を欠陥位置に位置さ
せることができる。色変化による欠陥位置表示に加える
ことによって、現在表示している欠陥位置を更に強調す
ることができる。また、右側の画面に表示されるＳＥＭ
画像の表示を待つことなくウエハマップ上における欠陥
情報を次々に見ることができ、迅速な欠陥情報が得られ
る。

【０１１７】また、ウエハマップ表示画面およびＳＥＭ
画像表示画面上にスケール（４），（５）を表示するこ
とができる。これによってマップ拡大に伴った場合のス
ケール表示ならびにＳＥＭ画像についてのスケール表示
が可能になって、欠陥の大きさがよく確実に把握するこ
とができる。

【０１１８】チップ数はチップ表示（６）によって見る
ことができる。

【０１１９】ウエハ外観検査装置の検査方法について 画像比較について 本装置では、隣接する同一パターンや隣接するチップの
同一箇所を画像比較することで欠陥を検出する。この理
由は、半導体はほとんど繰り返しパターンの組み合わせ
で形成されているためこの方法が最も効率が良いからで
ある。例えばメモリではセルと呼ばれる数μｍピッチの
繰り返しパターンが無数に存在するメモリセルと呼ばれ
る部分が大きな割合を占める。したがって繰り返し画面
を比較することで欠陥が容易に発見できる。このメモリ
セルの周囲に存在する周辺回路も同一パターンの繰り返
しであり同様に繰り返し画面を比較すればよい。さらに
ウエハ上には多数の同一チップが形成されており隣接す
るチップの同一箇所を比較することも可能である。

【０１２０】

【発明の効果】本発明によれば、チップ検査，ウエハ抜
き取り頻度検査を画面を見ながら迅速に行うことがで
き、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、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。

【０１２１】また、本発明によれば、微細パターン形成 工程／レジスト現像後、微細パターン 形成工程／エッチング後、穴パターン 形成工程，洗浄後の検査欠陥を画面表示によって迅速に
検知することができる。

【０１２２】本検査を基板製品プロセスへ適用すること
により、上記従来技術では検出し得なかった欠陥、すな
わち製品装置や条件等の異常を画面形成表示手段によっ
て形成された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溝ずることができ、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。また、上記検査を適用することにより、
異常発生をいち早く検知することができるので、多量の
不良発生を未然に防止することができ、さらにその結
果、不良の発生そのものを低減させることができるの
で、半導体装置等の信頼性を高めることができ、新製品
等の開発効率が向上し、且つ製造コストが削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回路パターン検査装置の装置構成を示す図。

【図２】電子光学系と二次電子検出部の主要部構成を示
す図。

【図３】電子線照射条件のコントラストへの影響を説明
する図。

【図４】電子線の走査方法を説明する図。

【図５】半導体装置製造プロセスフローを説明する図。

【図６】半導体装置回路パターンと欠陥内容を説明する
図。

【図７】レシピ作成ＧＵＩコマンドレベル機能仕様画面
図。

【図８】レシピ作成ＧＵＩコマンドレベル機能仕様画面
図。

【図９】フローチャート図。

【図１０】フローチャート図。

【図１１】フローチャート図。

【図１２】セル領域設定説明図。

【図１３】セル領域設定説明図。

【図１４】セル領域設定説明図。

【図１５】レシピ作成ＧＵＩコマンドレベル機能仕様画
面図。

【図１６】欠陥確認モニタＧＵＩの機能仕様画面図。

【図１７】欠陥確認モニタＧＵＩの機能仕様画面図。

【符号の説明】

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…画像処理部、６…制御部、
７…二次電子検出部、８…試料室、９…被検査基板、１
０…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…補正制
御回路、４４…走査信号発生器、４５…対物レンズ電
源、４６…第一記憶部、４７…第二画像記憶部、４８…
演算部、４９…欠陥判定部、５０…モニタ、７１…イン
プット、７２…工程１、７３…完成（電気テスト）、７
４…検査、８０…全体システム、８１…測定装置群、８
２…データ収集解析システム、８３…バス、８４…ＱＣ
データ収集システム、８５…テスタ、８６…サーバ、８
７…事務所内パソコン、９１…レビューＳＥＭ、９２…
レビューステーション、９３…異物検査装置、９４…外
観検査装置、９５…側長ＳＥＭ、９６…合せ精度測定装
置、９７…膜厚測定装置。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１２月２８日（１９９９．１２．
２８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 回路パターンの検査装置および検査方
法

【特許請求の範囲】

【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基板製造方法及び装置に係
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】半導体ウエハの検査を一例として説明す
る。

【０００３】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。

【０００４】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ｐｐ９６−９９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、基板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。

【０００５】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 M
icroscopy、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。

【０００６】電子線を用いたパターンの比較検査装置と
して、J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.9，No.6, pp．3005
−3009(1991)、J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.10，No.6,
pp.2804−2808(1992)、および特開平5−258703 号公報
とUSP5,502,306に、通常のＳＥＭの１００倍以上（１０
ｎＡ以上）の電子線電流をもった電子線を導電性基板
（Ｘ線マスク等）に照射し、発生する二次電子・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ことにより欠陥を自動検出する
方法が開示されている。

【０００７】また、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、特開昭59−155941
号公報および「電子，イオンビームハンドブック」（日
刊工業新聞社）pp６２２−６２３に、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。さらに、
特開平2−15546号公報には半導体基板の裏からイオンを
照射する方法、特開平6−338280号公報には光を半導体
基板の表面に照射することにより、絶縁物への帯電を打
ち消す方法が開示されている。

【０００８】また、大電流でなお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
難となるが、これを解決する方法として、特開平5−258
703号公報に、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。

【０００９】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
エハに電子線を連続照射し取得する方法が特開昭59−16
0948号および特開平5−258703号公報に開示されてい
る。また、従来のＳＥＭで用いられてきた二次電子の検
出装置として、シンチレータ（Ａｌ蒸着された蛍光体)
とライトガイドと光電子増倍管による構成が用いられて
いるが、このタイプの検出装置は、蛍光体による発光を
検出するため、周波数応答性が悪く、高速に電子線画像
を形成するには不適切である。この問題を解決するため
に、高周波の二次電子信号を検出する検出装置として、
半導体検出器を用いた検出手段が特開平5−258703号公
報に開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置にあって
は、ウエハ外観検査装置の画面機能が充分に生かされて
いなかった。そのためウエハ外観検査が必ずしも容易に
行われるものとは限らず、使い勝手が悪かった。

【００１１】本発明はかかる点に鑑みてなさたれたもの
で、ウエハ外観検査装置の画面機能を改良し、使い勝手
のよい回路パターンの検査装置および検査方法を提供す
ることを目的とする。特に、セル領域の設定を使い勝手
がよく、かつ迅速に行うことのできる回路パターンの検
査装置および検査方法を提供することを目的とする。

【００１２】ＳＥＭを使用したパターン付きウエハ検査
装置には、次のような問題点がある。検査対象であるパ
ターンを構成する材料が導電性を有する材料である必要
があるため、ウエハ上にレジストやシリコン酸化膜等の
絶縁性を有する材料によって形成されたパターン、およ
び絶縁性を有する材料によって形成された部分と導電性
を有する材料によって形成された部分とが混在するパタ
ーンについては、ＳＥＭによる電子線画像形成には極め
て長い時間を要するため、ＩＣの製造方法において実用
することができない。すなわち、ＳＥＭを使用したパタ
ーン付きウエハ検査装置によってウエハ全面のパターン
を検査すると、極めて膨大な時間が消費され、その間製
造が停滞するため、ＳＥＭを使用したパターン付きウエ
ハ検査方法は実用に供することができない。検査中に製
造を進行させると、ＩＣの製造プロセスにおいてランダ
ムに発生した不良を未然に検出することができないた
め、不良発生率を低減することができず、結局、生産性
の向上に寄与することができない。つまり、ＩＣの製造
方法におけるプロセス条件変動や、装置誤動作等による
不良発生を早期に的確に検出することにより、プロセス
条件や装置条件，管理方法等へ対策をフィードバック
し、以って不良発生率を低減させることができない。

【００１３】本発明は、光学的に検出困難な微細構造
で、しかも絶縁性を有する材料によって形成されたパタ
ーンおよび絶縁性を有する材料と導電性を有する材料と
によって形成されたパターンについてもＳＥＭによって
検査することができる検査技術を提供することにある。

【００１４】本発明は、この検査技術を用いて実用に供
すことのできる検査装置を提供し、パターン付きウエハ
を検査し、その結果を製造条件に反映することができる
半導体集積回路装置の製造方法および装置を提供するこ
とにある。

【００１５】従来の装置にあっては、ウエハ外観検査装
置の画面機能が充分に生かされていなかったため、実用
的にウエハ外観検査が必ずしも容易に行われるものとは
限らず、使い勝手が悪かった。

【００１６】本発明は、かかる点にも鑑みてなされたも
のであって、ウエハ外観検査装置の断面機能を改良し、
実用的に使い勝手のよい回路パターンの検査装置および
検査方法を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】レジストパターン，ＣＯ
ＮＴ系開口パターン，エッチング後Ｆｉｎｅパターン
（拡散系），エッチング後Fineパターン（配線系）など
の項目について欠陥画像を記憶し、これらの画像を同一
の画面に対応して形成表示するようにした。

【００１８】尚、本発明においてセル領域とは、検査対
象となる領域の一つの単位（ユニット）を意味し、ウエ
ハ上のチップの一つ一つを意味する場合から、チップ内
の特定プロセス領域を意味する場合までユーザの検査要
求により変化する。本発明においては、ユーザの検査要
求領域の個々を総称してセル領域と呼んで使用する。

【００１９】本発明は具体的には次に掲げる装置および
方法を提供する。

【００２０】本発明は、ウエハの回路パターンが形成さ
れた基板表面に光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射
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
像を他の同一の回路パターンから形成された画像と比較
する比較手段と、および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とを備えた回路パターンの検査
装置において、セル領域の設定手段を有し、セル領域の
設定のための作成ツールを、ウエハマップを表示する画
面と共に表示する表示装置を有する回路パターンの検査
装置を提供する。

【００２１】本発明は、ウエハの回路パターンが形成さ
れた基板表面に光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射
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
像を他の同一の回路パターンから形成された画像と比較
する比較手段と、および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とを備えた回路パターンの検査
装置において、セル領域の設定手段を有し、セル領域の
設定のための作成ツールを、ウエハマップを表示する画
面と共に表示する表示装置を有し、かつ該作成ツール
は、（ア）矩形，矩形ライン，矩形エリア，ミラー反転
設定（イ）複写，削除，移動，トレース機能を使用した
後戻りによる設定（ウ）セル領域のグループ化機能によ
る複写，削除，移動設定（エ）非検査セル領域の設定か
ら構成される個々の組合せの１つまたは２つ以上を含む
セル領域作成手段を有する回路パターンの検査装置を提
供する。

【００２２】本発明は更に、前記セル領域は、光学顕微
鏡による「光顕」画像で入力した領域のデータを、ＳＥ
Ｍ画像でトレースして再入力して設定された領域である
回路パターンの検査装置を提供する。

【００２３】本発明は更に、前記セル領域は、光学顕微
鏡またはＳＥＭ低倍率画像で入力した領域のデータを、
ＳＥＭ高倍率画像でトレースして再入力して設定された
領域である回路パターンの検査装置を提供する。

【００２４】本発明は更に、セル領域デフォルトを有す
る品種ファイルおよび該品種ファイルに付属する工程フ
ァイル手段を有し、新規品種の表示であるときにデフォ
ルト領域をかつ工程表示であるときに設定済のセル領域
を検査領域として表示する回路パターンの検査装置を提
供する。

【００２５】本発明は更に、セル領域ファイルを有する
品種ファイルおよび該品種ファイルに付属する工程ファ
イル手段を有し、工程ファイルのパラメータを表示する
ときに設定済のパラメータを表示し、該パラメータを変
更したときに新たな工程ファイルとして登録する登録手
段を有する回路パターンの検査装置を提供する。

【００２６】本発明は、ウエハの回路パターンが形成さ
れた基板表面に光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射
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
像を他の同一の回路パターンから形成された画像と比較
する比較手段と、および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とを備えた回路パターンの検査
装置において、チップマトリクス，セル領域，電子線照
射条件，キャリブレーション条件，アライメント条件，
検査領域，感度条件および合否判定ファイルからなるフ
ァイルグループ手段を有し、前記チップマトリクスおよ
びセル領域ファイルでもって品種ファイルを構成し、他
のファイルでもって工程ファイルを構成し、品種ファイ
ルの下位に工程ファイルを有する構造として各ファイル
についてのパラメータを設定するようにした回路パター
ンの検査装置を提供する。

【００２７】本発明は更に、前記セル領域ファイルは、
セル領域数，セル領域座標およびセルピッチファイルか
らなる回路パターンの検査装置を提供する。

【００２８】本発明は、ウエハの回路パターンが形成さ
れた基板表面に光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射
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
像を他の同一の回路パターンから形成された画像と比較
する比較手段と、および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とを備えた回路パターンの検査
装置において、検査領域の設定手段を有し、かつその先
端を欠陥位置に位置させるナビゲート線を表示するナビ
ゲート表示手段を有する回路パターンの検査装置を提供
する。

【００２９】本発明は更に、前記欠陥位置を色変化表示
する回路パターンの検査装置を提供する。

【００３０】本発明は、ウエハの回路パターンが形成さ
れた基板表面に光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射
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
像を他の同一の回路パターンから形成された画像と比較
する比較手段と、および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とを備えた回路パターンの検査
装置において、検査領域の設定手段を有し、かつウエハ
マップを任意に拡大および縮小して表示する拡大／縮小
表示手段を有する回路パターンの検査装置を提供する。

【００３１】本発明は、回路パターンが形成された基板
表面に光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射し、照射
によって基板から発生する信号を検出し、検出された信
号を画像化して記憶し、記憶された画像を他の同一回路
の回路パターンから形成された画像と比較し、比較結果
から回路パターン上の欠陥を判別する回路パターンの検
査方法において、セル領域を設定して設定されたセル領
域について前記画像化して記憶し、かつ該設定されたセ
ル領域から検査領域を設定するときにセル領域表示画面
と検査領域表示画面とを独立して表示して検査を行う回
路パターンの検査方法を提供する。

【００３２】本発明は、回路パターンが形成された基板
表面に光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射し、照射
によって基板から発生する信号を検出し、検出された信
号を画像化して記憶し、記憶された画像を他の同一回路
の回路パターンから形成された画像と比較し、比較結果
から回路パターン上の欠陥を判別する回路パターンの検
査方法において、同一回路の回路パターンを画像化する
ときに、光学顕微鏡による複数の「光顕」画像またはＳＥ
Ｍ低倍率で入力した画像データと１回の照射によって得
られたＳＥＭ高倍率画像で入力した画像データとを使用
して画像取得する回路パターンの検査方法を提供する。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の検査方
法、および装置の一例について、図面を参照しながら詳
細に説明する。

【００３４】実施例の回路パターン検査装置１の構成を
図１に示す。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
は上記検査室２と予備室の他に制御部６，画像処理部５
から構成されている。検査室２内は大別して、電子光学
系３，二次電子検出部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
置モニタ測長器３４，被検査基板高さ測定器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。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、位置モニタ測長器３４，被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
されるよう対物レンズ電源４５や走査信号発生器４４に
補正信号を送る。

【００３５】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を該被検査基板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
査およびＸステージ３１，Ｙステージ３２の移動と同期
して検出することで該被検査基板９表面の画像を得る。
本発明の課題で述べたように、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１
００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１μｓで行うようにした。

【００３６】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。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。これにより、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ステージ３１、Ｙステージ
３２の上に搭載された被検査基板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
基板）に照射される。なお、ブランキング偏向器１３に
は、走査信号およびブランキング信号を発生する走査信
号発生器４４が接続され、コンデンサレンズ１２および
対物レンズ１６には、各々レンズ電源４５が接続されて
いる。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。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。

【００３７】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。被検査基板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。

【００３８】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，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二次電子検出器
２０へ導かれる。二次電子検出器２０は、一次電子線１
９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。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、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。

【００３９】Ｘステージ３１、Ｙステージ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ステー
ジ３１、Ｙステージ３２を静止させて一次電子線１９を
二次元に走査する方法と、検査実行時にＸステージ３
１、Ｙステージ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、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。

【００４０】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
れらのデータに基づいて一次電子線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一次電子線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。

【００４１】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
が使用されており、Ｘステージ３１、Ｙステージ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該被検査基板９に照射
し、反射光の位置を位置検出ニタにて検出し、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。

【００４２】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、電気変換手段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あるいは第二画像記憶
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。

【００４３】これまで回路パターン検査装置１の全体の
構成について説明してきたが、このうちの二次電子５１
の検出手段について、その構成と作用をさらに詳細に説
明する。一次電子線１９は、固体に入射すると内部に進
入しながらそれぞれの深さにおいて殻内電子を励起して
エネルギーを失っていく。また、それとともに一次電子
線が後方に散乱された反射電子が、やはり固体内で電子
を励起させながら表面へ向かって進む現象が生ずる。こ
れら複数の過程を経て、殻内電子は固体表面から表面障
壁を超えて二次電子となって数Ｖ〜５０ｅＶのエネルギ
ーを持って真空中へ出る。一次電子線と固体表面のなす
角度が浅いほど、一次電子線の進入距離とその位置から
固体表面までの距離との比が小さくなり、二次電子が表
面から放出されやすくなる。したがって、二次電子の発
生は一次電子線と固体表面の角度に依存しており、二次
電子発生量が試料表面の凹凸や材料を示す情報となる。

【００４４】図２は二次電子５１の検出するための電子
光学系３，二次電子検出部７の主要構成図を示す。一次
電子線１９は被検査基板９へ照射され、被検査基板９表
面にて二次電子５１を発生させる。この二次電子５１
は、被検査基板９に印加された負の高電圧により加速さ
れる。二次電子５１は、加速されるとともに対物レンズ
１６，ＥｘＢ偏向器１８により収束，偏向され反射板１
７に衝突する。この反射板１７は、検出器への印加電圧
等が一次電子線に影響を及ぼすのを防止するためのシー
ルドパイプと一体でテーパーをもった円錐状をしてい
る。平均で照射電子数の約５倍の二次電子を放出させる
ような構成として二次電子増倍効果を持たせた。上記の
加速された二次電子５１が衝突することにより、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。この第二の二次電子５２は、二
次電子検出器２０と二次電子検出器２０に取り付けた吸
引電極５３により生成される吸引電界により二次電子検
出器２０前面へ吸引される。

【００４５】ＥｘＢ偏向器１８の電磁界は、被検査基板
９に印加する負の高電圧に連動して可変設定することが
できる。以上の構成により、被検査基板９表面で発生し
た二次電子５１がＥｘＢ偏向器１８を通過する際に９５
％以上が通過できるようにし、反射板１７にてこの９５
％の二次電子５１が約５倍の量に増倍されて第二の二次
電子５２が発生することができる。

【００４６】二次電子検出器２０として、本実施例では
ＰＩＮ型半導体検出器を用いた。

【００４７】ＰＩＮ型半導体検出器は通常のＰＮ型半導
体検出器よりも応答性が速く、逆バイアス電圧電源によ
り逆バイアス電圧を印加することによりサンプリング周
波数が〜１００ＭＨｚの高周波の二次電子信号を検出す
ることができる。この二次電子検出器２０および検出回
路であるプリアンプ２１，ＡＤ変換器２２，光変換手段
２３を正の電圧にフローティングしている。上記反射板
１７で生じた第二の二次電子５２は、吸引電界により二
次電子検出器２０に吸引され、高エネルギー状態で二次
電子検出器２０に入射して表面層で一定のエネルギーを
消失した後に電子正孔対を生成し、電流となって電気信
号に変換される。本実施例で用いた二次電子検出器２０
は、信号検出感度も非常に高く、表面層でのエネルギー
損失を考慮すると、吸引電界により加速されて入射した
第二の二次電子５２は約１０００倍に増幅された電気信
号になる。この電気信号はプリアンプ２１によりさらに
増幅され、この増幅された信号（アナログ信号）はＡＤ
変換器２２によりデジタル信号に変換される。そして、
ＡＤ変換器２２の出力を各ビット毎に光変換手段２３，
光伝送手段２４，電気変換手段２５をそれぞれ設け、パ
ラレルで伝送した。この構成によれば、個々の伝送手段
はＡＤ変換器２２のクロック周波数と同じ伝送速度があ
れば良い。さて、光変換手段２３により光デジタル信号
に変換された信号は、光伝送手段２４により電気変換手
段２５へ伝送され、ここで光デジタル信号から再び電気
信号に変換され、画像処理部５へ送られる。このように
光信号に変換してから伝送するのは、二次電子検出器２
０から光変換手段２３までの構成要素が高電圧電源２６
により正の高電位にフローティングされているからであ
り、本実施例の構成により、高電位レベルの信号をアー
スレベルの信号に変換できる。また、本実施例では、光
変換手段２３として電気信号を光信号に変換する発光素
子を、光伝送手段２４として光信号を伝送する光ファイ
バケーブルを、電気変換手段２５として光信号を電気信
号に変換する受光素子を用いた。光ファイバケーブルは
高絶縁材料で形成されているため、高電位レベルの信号
をアース電位レベルの信号に容易に変換できる。さら
に、デジタル信号を光伝送しているため、光伝送時にお
ける信号の劣化が全くない。その結果、従来の技術であ
るアナログ信号を光伝送する構成と比べてノイズの影響
の少ない画像を得ることができる。

【００４８】なお、上記の実施例では、二次電子検出器
２０は逆バイアス電源２９により逆バイアス電圧を印加
されていたが、逆バイアス電圧を印加しない構成にして
も良い。また、本実施例では二次電子検出器２０にＰＩ
Ｎ型半導体検出器を用いたが、他のタイプの半導体検出
器、例えばショットキー型半導体検出器やアバランシェ
型半導体検出器等を用いても良い。また、応答性，感度
等の条件を満たせば、ＭＣＰ（マイクロチャネルプレー
ト）を検出器として用いることも可能である。

【００４９】次に、前記回路パターン検査装置１により
被検査基板９として製造過程のパターン加工が施された
半導体ウエハを検査した場合の作用について説明する。
まず、図１には記載されていないが、被検査基板９の搬
送手段により半導体ウエハは試料交換室へロードされ
る。そこでこの被検査基板９は試料ホルダに搭載され、
保持固定された後に真空排気され、試料交換室がある程
度の真空度に達したら検査のための検査室２に移載され
る。検査室２では、試料台３０，Ｘステージ３１、Ｙス
テージ３２，回転ステージ３３の上に試料ホルダごと載
せられ、保持固定される。セットされた被検査基板９
は、予め登録された所定の検査条件に基づきＸ−Ｙステ
ージ３１，３２のＸおよびＹ方向の移動により光学顕微
鏡部４の下の所定の第一の座標に配置され、モニタ５０
により被検査基板９上に形成された回路パターンの光学
顕微鏡画像が観察され、位置回転補正用に予め記憶され
た同じ位置の同等の回路パターン画像と比較され、第一
の座標の位置補正値が算出される。次に第一の座標から
一定距離離れ第一の座標と同等の回路パターンが存在す
る第二の座標に移動し、同様に光学顕微鏡画像が観察さ
れ、位置回転補正用に記憶された回路パターン画像と比
較され、第二の座標の位置補正値および第一の座標に対
する回転ずれ量が算出される。この算出された回転ずれ
量分、回転ステージ３３は回転し、その回転量を補正す
る。なお、本実施例では回転ステージ３３の回転により
回転ずれ量を補正しているが、回転ステージ３３無し
で、算出された回転ずれの量に基づき電子線の走査偏向
量を補正する方法でも補正できる。この光学顕微鏡画像
観察においては、光学顕微鏡画像のみならず電子線画像
でも観察可能な回路パターンが選定される。また、今後
の位置補正のために、第一の座標，光学顕微鏡画像観察
による第一の回路パターンの位置ずれ量，第二の座標，
光学顕微鏡画像観察による第二の回路パターンの位置ず
れ量が記憶され、制御部６に転送される。

【００５０】さらに、光学顕微鏡による画像が用いられ
て、被検査基板９上に形成された回路パターンが観察さ
れ、被検査基板９上の回路パターンのチップの位置やチ
ップ間の距離、あるいはメモリセルのような繰り返しパ
ターンの繰り返しピッチ等が予め測定され、制御部６に
測定値が入力される。また、被検査基板９上における被
検査チップおよびチップ内の被検査領域が光学顕微鏡の
画像から設定され、上記と同様に制御部６に入力され
る。光学顕微鏡の画像は、比較的低い倍率によって観察
が可能であり、また、被検査基板９の表面が例えばシリ
コン酸化膜等により覆われている場合には下地まで透過
して観察可能であるので、チップの配列やチップ内の回
路パターンのレイアイトを簡便に観察することができ、
検査領域の設定を容易にできるためである。

【００５１】以上のようにして光学顕微鏡部４による所
定の補正作業や検査領域設定等の準備作業が完了する
と、Ｘステージ３１およびＹステージ３２の移動によ
り、被検査基板９が電子光学系３の下に移動される。被
検査基板９が電子光学系３の下に配置されると、上記光
学顕微鏡部４により実施された補正作業や検査領域の設
定と同様の作業を電子線画像により実施する。この際の
電子線画像の取得は、次の方法でなされる。上記光学顕
微鏡画像による位置合せにおいて記憶され補正された座
標値に基づき、光学顕微鏡部４で観察されたものと同じ
回路パターンに、一次電子線１９が走査信号発生器４４
によりＸＹ方向に二次元に走査されて照射される。この
電子線の二次元走査により、被観察部位から発生する二
次電子５１が上記の二次電子検出のための各部の構成お
よび作用によって検出されることにより、電子線画像が
取得される。既に光学顕微鏡画像により簡便な検査位置
確認や位置合せ、および位置調整が実施され、且つ回転
補正も予め実施されているため、光学画像に比べ分解能
が高く高倍率で高精度に位置合せや位置補正，回転補正
を実施することができる。なお、一次電子線１９を被検
査試料９に照射すると、その箇所が帯電する。検査の際
にその帯電の影響を避けるために、上記位置回転補正あ
るいは検査領域設定等の検査前準備作業において一次電
子線１９を照射する回路パターンは予め被検査領域外に
存在する回路パターンを選択するか、あるいは被検査チ
ップ以外のチップにおける同等の回路パターンを制御部
６から自動的に選択できるようにしておく。これによ
り、検査時に上記検査前準備作業により一次電子線１９
を照射した影響が検査画像に及ぶことはない。

【００５２】次に、検査が実施される。検査時に被検査
基板９に照射する一次電子線１９の条件は、以下の方法
にて求めた。まず、一般に電子線画像におけるＳＮ比
は、試料に照射する電子線の単位画素あたりの照射電子
数Ｓの平方根と相関がある。画像同士を比較検査する場
合には、電子線画像のＳＮ比は正常部と欠陥部の信号量
を検知できる値である必要があり、最低ＳＮ比は１０以
上が必要であり、好ましくは５０以上が必要である。前
述のように、電子線画像のＳＮ比は、試料に照射する電
子線の単位画素あたりの照射電子数Ｓの平方根と相関が
あるため、ＳＮ比１０を得るためには単一画素あたり少
なくとも１００個以上の電子が必要となり、ＳＮ比５０
を得るためには少なくとも２５００個以上の電子が照射
されなくてはならない。

【００５３】また、この回路パターン検査方法を適用す
るねらいは、前述の通り光学式パターン検査方法では検
出が不可能な微小の欠陥を検知することであり、すなわ
ち微小な画素における画像間の差を認識する必要があっ
た。これを達成するために、本実施例では画素サイズを
０.１μｍとした。従って、最低限必要とされる単一画
素あたりの電子数と上記画素サイズから、必要とされる
単位面積あたりの電子線照射量は０.１６μＣ／cm^２に
なり、好ましくは４μＣ／cm^２となる。この電子照射量
を通常のＳＥＭの電子線電流(数ｐＡから数百ｐＡ程度)
により得ようとすると、例えば２０ｐＡの電子線電流に
よって１cm^２の領域に０.１６μＣ／cm^２の電子を照射
するには８０００秒を要し、さらに４μＣ／cm^２の電子
を照射するには２０万秒を要する。しかしながら、回路
パターンの検査、例えば半導体ウエハの検査において要
求される検査速度は６００ｓ／cm^２以下、好ましくは３
００ｓ／cm^２以下であり、これよりも検査時間が長くな
ると半導体製造においては検査の実用性がきわめて低く
なる。したがって、これらの条件を満たし、実用的な検
査時間で必要な電子線を試料に照射するためには、電子
線電流を最低でも２７０ｐＡ（１.６μＣ／cm^２，６０
０ｓ／cm^２）以上、好ましくは１３ｎＡ（４μＣ／c
m^２，３００ｓ／cm^２）以上に設定する必要がある。そ
こで、本実施例の回路パターンの検査方法では、１３ｎ
Ａ以上の大電流電子線を用いて一回の走査により電子線
画像を形成することにした。

【００５４】そして、通常のＳＥＭに比べ約１００倍以
上の大電流（２７０ｎＡ以上、好ましくは１３ｎＡ以
上）の電子線を用いてただ一回の走査によって電子線画
像を形成することは、検査速度の点から必要とされるだ
けでなく、以下に述べる理由により、下地膜あるいは表
面パターンが絶縁材料により形成された回路パターンを
検査するのに必要である。

【００５５】絶縁材料を有する回路パターンの電子線画
像を通常のＳＥＭにより取得すると、帯電の影響により
実際の形状とは異なる電子線画像が得られたり、視野倍
率によりコントラストがまったく異なることが多い。こ
れは、微弱な電子線電流（数ｐＡから数百ｐＡ）を局所
的に繰り返し走査することにより、あるいは視野倍率を
変える際に焦点や非点補正のために画像形成に必要な電
子線量以上に電子線を局所的に走査することにより、電
子線照射量がある一ヶ所に集中して照射され、その部分
の帯電が不均等になるためである。その結果、絶縁材料
で形成されたパターンの電子線画像の品質は、視野によ
り全く異なってしまうので、このような画像は電子線画
像を比較する検査には適用できない。従って、絶縁材料
を有する回路パターンについても導電性の材料の回路パ
ターンと同様に検査できるようにするために、通常のＳ
ＥＭに比べ約１００倍以上の大電流電子線を用いて一回
の走査により電子線画像を形成することとした。すなわ
ち、本実施例では、単位面積あたり、および単位時間あ
たりの試料への電子線照射量が一定であって、比較検査
を行うのに足る画質を形成するために必要な電子線量に
より、しかも、半導体ウエハ等の検査方法の実用性に適
した走査速度により、電子線を一回走査することで電子
線画像を取得することとした。そして、上記のように通
常のＳＥＭに比べ約１００倍以上の大電流電子線を用い
て一回の走査により絶縁材料を有する回路パターンの電
子線画像を取得したところ、一視野内の電子線画像を構
成する各種回路パターンの構成材料や構造に依存して帯
電量や画像のコントラストがそれぞれ異なること、同種
の材料の同等のパターン同士では同様な画像コントラス
トが得られることを確認した。なお、大電流電子線によ
る走査は本実施例では一回のみとしているが、実質的に
前述の作用が実現される範囲で数回の場合もあり得る。

【００５６】次に、電子線画像のコントラストに影響す
る照射条件について述べる。電子線画像のコントラスト
は、試料に照射した電子線により発生し検出される二次
電子の量により形成され、例えば材料等の相違により二
次電子の発生量が異なることにより明るさの差となる。
図３（ａ）と図３（ｂ）は、電子線照射条件のコントラ
ストへの影響を示すグラフであり、図３（ａ）は照射条
件が適切な場合を示し図３（ｂ）は照射条件が不適切な
場合を示している。また、縦軸は画像の明るさと相関が
大である帯電の程度、横軸には電子線の照射時間であ
る。実線Ａは、試料にホトレジストを用いた場合、点線
Ｂは試料に配線材料を用いた場合である。

【００５７】図３（ａ）より、照射時間が少ない時間領
域Ｃでは各材料の明るさ変動が少なく、照射時間が比較
的多くなってくる時間領域Ｄだと照射時間による明るさ
の変化が大きくなり、最終的に照射時間が多い時間領域
Ｅでは再び照射時間による明るさ変動が少なくなる。ま
た、図３（ｂ）より、照射条件が適切でない場合には、
照射時間が少ない時間領域Ｃにおいても、照射時間に対
する明るさ変動が大きく、安定した画像を得るのが困難
である。従って、高速に且つ安定した電子線画像を取得
するためには図３（ａ）の照射条件にて画像を取得する
ことが重要である。

【００５８】上記電子線の試料への照射条件としては、
単位面積あたりの電子線の照射量，電子線電流値，電子
線の走査速度，試料に照射する電子線の照射エネルギー
が挙げられる。そのため、これらパラメータは回路パタ
ーンの形状や材料毎にその最適値を求める必要がある。
そのためには、試料に照射する電子線の照射エネルギー
を自由に調整制御する必要がある。そのため、前述のよ
うに本実施例では試料である被検査基板９にリターディ
ング電源３６により一次電子を減速するための負の電圧
を印加し、この電圧を調整することにより一次電子線１
９の照射エネルギーを適宜調整できるように構成してい
る。これにより、電子銃１０に印加する加速電圧を変化
させる場合には一次電子線１９の軸変化が発生し各種調
整が必要になるのに対し、本実施例ではそのような調整
を行わずに同様の効果を得ることができる。

【００５９】次に、検査を行うための電子線画像を形成
する一次電子線１９の走査方法について述べる。通常の
ＳＥＭでは、ステージが静止した状態で電子線を二次元
に走査し、ある領域の画像を形成する。この方法による
と、広領域をくまなく検査する場合には、画像取得領域
毎に、静止して電子線を走査する時間の他に、移動時間
としてステージの加速・減速・位置整定を加算した時間
がかかる。そのため、検査時間全体では長時間を要して
しまう。そのため、本発明では、ステージを一方向に連
続的に定速で移動しながら、電子線をステージ移動方向
と直交または交叉する向きに高速に一方向に走査するこ
とにより、被検査領域の画像を取得する検査方法を用い
た。これにより、所定距離の一走査幅分の電子線取得時
間は、所定距離をステージが移動する時間のみとなる。

【００６０】図４（ａ）には、上記方法によりＹステー
ジ３２がＹ方向に連続して定速移動している際に一次電
子線１９が走査する方法の一例を示している。一次電子
線１９を走査信号発生器４４により走査する際に、実線
で示した一方向のみ電子線を試料である被検査基板９に
照射し、破線で示した電子線の振り戻しの間は被検査基
板９に一次電子線１９が照射されないようにブランキン
グすることにより、被検査基板９上に空間的，時間的に
均一に電子線を照射することができる。ブランキング
は、ブランキング偏向器１３により一次電子線１９を偏
向して、絞り１４を通過しないようにすることにより実
施される。

【００６１】図４（ｂ）には、別の走査方法の一例とし
て、一次電子線１９が等速度で往復走査する方法を示し
ている。一次電子線１９が一端から他端まで等速度で走
査されると、Ｘステージ３１、Ｙステージ３２が一ピッ
チ送られ、電子線が反対の向きに元の端まで等速度で走
査される。この方法の場合には、電子線の振り戻し時間
を省略することができる。

【００６２】なお、電子線が照射されている領域または
位置は、Ｘステージ３１、Ｙステージ３２に設置された
位置モニタ測長器３４の測定データが時々刻々と制御部
６に転送されることにより、詳細に把握される。本実施
例ではレーザ干渉計を採用している。同様に、一次電子
線１９が照射されている領域あるいは位置の高さの変動
は、被検査基板高さ測定器３５の測定データが時々刻々
と制御部６に転送されることにより詳細に把握される。
これらのデータに基づき、電子線の照射位置や焦点位置
のずれを演算し、補正制御回路４３によりこれらの位置
ずれを自動的に補正する。従って、高精度で精密な電子
線の操作方法が確保される。

【００６３】以上の一次電子線１９の走査方法により、
試料である被検査基板９の全面あるいは予め設定した検
査領域に電子線が照射され、前述した原理により二次電
子５１が発生し、前述した方法により二次電子５１，５
２が検出される。前述の各部の構成およびその作用によ
り、良質の画像を得ることができる。例えば、前述の構
成および方法で反射板１７に照射することにより約２０
倍の二次電子増倍効果を得ることができるとともに、従
来の方法よりも一次電子線への収差の影響を抑制するこ
とができる。また、同様の構成でＥｘＢ偏向器にかける
電磁界を調節することにより、被検査基板９表面から発
生した反射電子を二次電子と同様に反射板１７に照射し
て得られた第二の二次電子５２を検出することも容易に
行える。また、ＥｘＢ偏向器１８の電界および磁界を、
試料に印加する負の高電圧に連動して調整制御すること
で、試料毎に異なる照射条件においても二次電子を効率
良く検出できる。また、二次電子検出器２０を用いて二
次電子を検出し、検出された画像信号を検出直後にデジ
タル化してから光伝送する方法により、各種変換・伝送
において発生するノイズの影響を小さくし、ＳＮ比の高
い画像信号データを得ることができる。検出した信号か
ら電子線画像を形成する過程においては、画像処理部５
が制御部６から指定された電子線照射位置の所望の画素
に、対応した時間毎の検出信号を、その信号レベルに応
じた明るさ階調値として第一の記憶部４６または第二画
像記憶部４７に逐次記憶させる。電子線照射位置と、検
出時間で対応づけられた二次電子量が対応されることに
より、試料回路パターンの電子線画像が二次元的に形成
される。このようにして、高精度でＳＮ比の高い良質な
電子線画像を取得できるようになった。

【００６４】画像処理部５へ画像信号が転送されると、
第一の領域の電子線画像が第一記憶部４６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す。
続いて、第二の領域の電子線画像が第二画像記憶部４７
に記憶され、同様の演算処理を施されながら、第二の領
域の電子線画像と第一の電子線画像の同一の回路パター
ンおよび場所の画像信号を比較演算する。欠陥判定部４
９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。次
いで、第三に領域の電子線画像が第一記憶部４６に記憶
され、同様の演算を施されながら先に第二画像記憶部４
７に記憶された第二の領域の電子線画像と比較演算さ
れ、欠陥判定される。以降、この動作が繰り返されるこ
とにより、すべての検査領域について画像処理が実行さ
れていく。

【００６５】前述の検査方法により、高精度で良質な電
子線画像を取得し比較検査することにより、微細な回路
パターン上に発生した微小な欠陥を、実用性に則した検
査時間で検出することができる。また、電子線を用いて
画像を取得することにより、光学式パターン検査方法で
は光が透過してしまい検査できなかったシリコン酸化膜
やレジスト膜で形成されたパターンやこれらの材料の異
物・欠陥が検査できるようになる。さらに、回路パター
ンを形成している材料が絶縁物の場合にも安定して検査
を実施することができる。

【００６６】次に、この回路パターン検査装置１および
方法を用いて半導体ウエハを検査した適用例について述
べる。図５は半導体装置の製造プロセスを示している。
図５に示すように、半導体装置は多数のパターン形成工
程を繰り返している。パターン形成工程は、大まかに、
成膜・感光レジスト塗布・感光・現像・エッチング・レ
ジスト除去・洗浄の各ステップにより構成されている。
この各ステップにおいて加工のための製造条件が最適化
されていないと基板上に形成する半導体装置の回路パタ
ーンが正常に形成されない。図６（ａ）および図６
（ｂ）に製造過程における半導体ウエハ上に形成された
回路パターンの概略を示す。図６（ａ）は正常に加工さ
れた回路パターン、図６（ｂ）は加工不良が発生したパ
ターンを示す。例えば図５の成膜過程で異常が発生する
とパーティクルが発生し、半導体ウエハ表面に付着し、
図６（ｂ）中の孤立欠陥等になる。また、感光時に感光
のための露光装置の焦点や露光時間等の条件が最適でな
いと、レジストの照射する光の量や強さが多すぎる箇所
や足りない箇所が発生し、図６（ｂ）中のショートや断
線，パターン細りとなる。感光時のマスク・レチクルに
欠陥があると、感光単位であるショット毎に同一箇所に
同様のパターン形状異常が発生する。またエッチング量
が最適化されていない場合およびエッチング途中に生成
された薄膜やパーティクルにより、ショートや突起，孤
立欠陥，開口不良等が発生する。洗浄時には、洗浄層の
汚れや剥離した膜や異物の再付着により微小なパーティ
クルが発生し、乾燥時の水切れ条件により表面に酸化膜
の厚さむらを発生し易い。

【００６７】従って、実施例１の回路パターン検査方法
および装置１を半導体装置の製造プロセスに適用するこ
とにより、異常の発生を高精度且つ早期に検知すること
ができ、当該工程に異常対策処置を講ずることができ、
これらの不良が発生しないよう加工条件を最適化するこ
とができるようになる。例えば、現像工程後に回路パタ
ーン検査工程が実施されて、ホトレジストパターンの欠
陥や断線が検出された場合には、感光工程の露光装置の
露光条件や焦点条件が最適でないという事態が推定さ
れ、焦点条件あるいは露光量の調整等によってこれらの
条件が即座に改善される。また、これらの欠陥が各ショ
ット間で共通して発生しているか否かを欠陥分布から調
べることにより、パターン形成に用いられているホトマ
スク・レチクルの欠陥が推定され、ホトマスク・レチク
ルの検査や交換がいち早く実施される。その他の工程に
ついても同様であり、本発明の回路パターンの検査方法
および装置を適用し、検査工程を実施することにより、
各種欠陥が検出され、検出された欠陥の内容によって各
製造工程の異常の原因が推定される。

【００６８】このように半導体装置の製造過程において
回路パターン検査方法および装置１をインラインで実施
することにより、各種製造条件の変動や異常発生を検査
実時間内に検知することができるため、多量の不良発生
を未然に防ぐことができる。また、回路パターンの検査
方法および装置を適用し、検出された欠陥の程度や発生
頻度等から当該半導体装置全体の良品取得率を予測する
ことができ、半導体装置の生産性を高めることができる
ようになる。

【００６９】図７は、セル情報画面図である。図は、セ
ル情報定義画面である。アクション／処理内容は次の通
りである。

【００７０】 NO アクション／処理 処 理 内 容 １ 画面の構築 (1) 画面を生成する (2) 手動のステージ移動操作の許可 (3) 光顕画像切替え（初期） (4) 画像切替えボタンdisable表示 (5) ウエハマップ表示（初期表示） ２ ウエハマップ セル領域定義の対象とするチップをウエハマップ上か ら選択する（ダブルクリック又はチップを選択してチ ップ内マップボタンで切替える） ３ チップ内マップ (1) チップ内マップ１０１に定義した領域を表示する ップ (2) 確定した場合は色を変えて表示する (3) カレントの画像位置をマークする ４ 作成ツール領域 ・光顕画像からマウスでセル領域をトレースして領域 １０２ の情報を作成して行く ・クリックされた座標を算出する ・入力された点は、画像，マップ共にマーキングする ・入力完了後、マップと画像部は図形を表示 (1) 矩形 ・領域のサイズを示す、対角の２点を入力 ガイダンス“左上点を入力”，“右下点を入力” (2) 矩形ライン ・領域を一列に複数個定義するコマンド ガイダンス“最初の領域左上点入力” “最初の領域右下点入力” “次の領域左上点入力” “最後の領域左上点入力” (3) 矩形エリア ・領域を行列で定義 ガイダンス“最初の領域左上点入力” “最初の領域右下点入力” “次行の領域左上点入力” “最終行の領域左上点入力” “次列の領域左上点入力” “最終列の領域左上点入力” (4) 領域確定 作成ツールで作成した図形を確定するボタン ５ トレース１０３ 定義された領域を確定して行くコマンド (1) ＳＥＭ高倍に画像切替え 手動のステージ移動ロック (2) 画像上にトレースポイントをガイダンスとして表 示する (3) 項番４で入力されたデータの各座標点に、最終ト レースの為、自動的に移動する 座標が入力されると次の座標に移動する (4) 確定された領域図形の色を変え（マップ）、画像 上では矩形を描く (5) 項番４で入力され、未確定分のコマンド単位で、 上記(2) 〜(4) を繰り返す (6) 確定完了すれば、元の光顕画像に切替え、手動の ステージ移動ロックを外す ６ 操作取消１０４ 座標入力中は座標を１点戻し、コマンド完了後は前回 の操作をキャンセルする(コマンド単位は一回分のみ) 。 ７ 選択操作 セル領域マップで矩形（作成ツールコマンドで作成さ れたグループ単位）を選択する。 選択されたオブジェクトを強調表示。 ８ 削除１０５ 上記で選択されたデータを消す。 ９ セルピッチ入力 (1) 画像をＳＥＭ高倍に切替える（最後に入力した位 １０６ 置） (2) セルピッチ入力Dialogが開く (3) セルの位置を画像から入力 ガイダンス“最初のセル右上点入力” ガイダンス“最後のセル右上点入力” (4) 〈10〉セルの個数を入力 (5) 〈11〉計算ボタンが押されたらセルの２点座標と 個数からピッチを求める (6) 〈９〉のＯＫボタンが押されたらピッチをレシピ に取込み、〈12〉キャンセルであればデータを破 棄。ダイアログを消去する 10 設定１０７ (1) この画面で設定したデータＳＡＶＥ (2) 手動のステージ移動，焦点，光量操作のロック (3) 画像表示の中止 (4) 検査領域画面へ 11 キャンセル１０８ (1) 設定した情報を破棄 (2) 画面を最初の状態にする セル領域設定（定義」）について更に詳述する。

【００７１】前述のようにアライメント設定画面が「設
定」ボタンにより設定されるとセル情報定義画面に基づ
いてセル情報の設定を行う。

【００７２】図８は、セル情報の設定に使用するチップ
内マップ画面を表わす。セル情報の画面では、チップ内
に配列されているセル領域を、画像で指定しながら設定
していく。さらに、セル領域内のセルピッチを入力す
る。

【００７３】基本操作について説明する。

【００７４】（ｉ）ウエハマップ上に表示されている画
面から、セル領域を設定するチップをクリックで選択す
る。次にチップボタン１０９をクリックして、選択した
チップ内マップ１０１の画面に切替える。または、設定
対象のチップをダブルクリックし、画面をチップ内にマ
ップの表示に切替える。

【００７５】（ii）チップ内マップ１０１には、設定さ
れたセル領域が、スーパーインポーズ画面１１０に対応
する位置に表示されていく。ウエハを移動するには、ジ
ョイスティックを使用するか、移動モード１１１に切替
えて、チップ内マップ１０１をクリックすることで、該
当位置に移動することができる。

【００７６】（iii)セル情報画面で設定した内容を確認
する場合、設定ボタン１０７をクリックする。それによ
って画面が検査領域に切替わる。

【００７７】（iv）セル情報画面で設定した内容をすべ
て取り消す場合、キャンセルボタン１０８をクリックす
る。そうするとセル情報画面の初期状態に戻る。

【００７８】図９に示すフローチャートは、作成ツール
（図８の１０２）を使用してセル領域の情報作成方法を
示す。

【００７９】図において、「光顕」画像２０１で、使用
するツールボタン「矩形」２０２，「矩形エリア」２０
３，「矩形ライン」２０４のいずれかをクリックして領
域を設定する点を入力２０４する。作成ツールの「領域
確定」ボタンをクリックして、入力２０４した点の領域
（図形）を確定２０５する。

【００８０】作成ツールの「トレース」ボタン（５）を
クリックし、確定２０４した領域の点を「ＳＥＭ高倍」
画像２０７で再入力し、トレース２０６を行う。これに
よって各点の入力２０８を行う。「領域確定」ボタンを
クリックしてスレースで入力した点の領域（図形）を確
定２０９する。

【００８１】次のセル領域の作成について判断し２１
０、作成する場合（ＹＥＳ）は、再度各点の入力２０４
から行う。領域作成の次の処理に進む場合（ＮＯ）は、
セルピッチ入力２１１を行う。

【００８２】図１０は、工程ファイルを増加させる方法
を示す。

【００８３】図において、新たな検査要求が新規品種２
２１であるかを判定し、新規品種である場合（ＹＥＳ）
には品種パラメータを表示２２２し、新規工程２２３の
ファイルを作成する。新規品種でない場合（ＮＯ）には
新規工程２２４であるかを判定し、新規工程である場合
（ＹＥＳ）には設定済のパラメータを表示２２５し、パ
ラメータ変更すなわち修正２２６を行う。これにより新
規工程ファイル２２７を作成する。新規工程でない場合
（ＮＯ）には設定パラメータを表示２２８する。

【００８４】このようにして設定されたパラメータに基
づき、実際の検査領域の設定２２９を行う。

【００８５】２２５で設定済パラメータを表示し、これ
を２２６で修正を加えることによって、すなわち改めて
工程を作成しなくても単なる修正によって新たな工程フ
ァイルを作成することができる。

【００８６】図１１は、検査領域の表示ならびに設定に
ついて説明するフローチャートである。

【００８７】図において、新たな検査要求が新規品種２
３１であるかを判定し、新規品種である場合（ＹＥＳ）
にはデフォルトの領域を表示２３２する。新規品種でな
い場合（ＮＯ）には新規工程２３４であるかを判定し、
新規工程である場合(ＹＥＳ)には既存の工程と同じ検査
領域を表示２３５する。新規工程でない場合（ＮＯ）に
は設定した検査領域を表示２３６する。表示された領域
を修正２３７する。ついで、実際の検査領域を設定２３
８する。

【００８８】設定されるセル領域から任意に検査領域を
設定することができる。このことによって両画面は独立
したものとなって柔軟な対応を可能とする。

【００８９】作成ツールの使用方法について説明する。

【００９０】図７および図８において、作成ツール１０
２は、「光顕」画像からマウスでセル領域をトレースし
て領域の情報を作成するものである。作成ツールでは、
画像上でクリックされた座標と、ウエハの現在位置から
実際の座標を算出する。また作成ツールの「矩形」「矩
形ライン」「矩形エリア」のボタンは、スーパーインポ
ーズ画面から点を入力してセル領域を設定する。以下に
これらのボタン操作によるセル領域の設定について説明
する。

【００９１】（ａ）矩形 図１２において、セル領域を示す矩形の対角の２点を入
力する。左上点Ｐ１を入力し、右下点Ｐ２を入力するこ
とによってセル領域を確定することができる。

【００９２】（ｂ）矩形ライン 図１３において、矩形ラインは領域を１列に複数固定で
設定・入力される。最初の領域左上点Ｐ１を入力し、最
初の領域右下点Ｐ２を入力し、かつ次の領域左上点Ｐ３
を入力し、最後の領域左上点Ｐ４を入力することによっ
て矩形ライン領域を確定することができる。

【００９３】（ｃ）矩形エリア 図１４において、矩形エリアは領域を行う列とで設定・
入力される。最初の領域左上点Ｐ１を入力し、最初の領
域右下点Ｐ２を入力し；次行の領域左上点Ｐ３を入力
し、最終行の領域左上点Ｐ４を入力し；かつ次列の領域
左上点Ｐ５を入力し、最終列の領域左上点Ｐ６を入力す
ることによって矩形エリア領域を確定することができ
る。

【００９４】（ｄ）領域確定領域確定 ボタンをクリックして、作成した図形を確定す
る。確定前であれば操作取消ボタン１０４を１回クリッ
クする毎に、入力した座標を元に戻すことができる。

【００９５】（ｅ）トレース トレースは、「光顕」画像で入力したセル領域データを
「ＳＥＭ低倍」または「ＳＥＭ高倍」で再入力すること
で精度を上げたデータを作成する機能である。トレース
ボタン１０３をクリックすると自動的にＳＥＭ画像に切
替わり、前に「光顕」画像で入力し、領域確定したデー
タの最初の入力座標点に移動する。ガイダンスに従っ
て、再度座標を入力する。すべての座標点の再入力が完
了したら、領域確定ボタンをクリックする。領域確定ボ
タンを押す前であれば操作取消ボタン１０４をクリック
することにより、クリックした回数分トレース座標で前
に戻ることができる。

【００９６】（ｆ）操作取消し領域確定 ボタンで図形の確定を行う前であれば、操作取
消ボタン１０４をクリックすることにより、クリックし
た回数分だけ入力した座標を前に戻ることができる。

【００９７】（ｇ）削除 チップ内マップ表示状態で、オブジェクト選択に切替え
るものである。マップ内の図形をマウスで選択し（図形
の枠が赤に変化する。）、削除ボタン１０５をクリック
することにより、図形を削除することができる。

【００９８】（ｈ）オプション 将来の拡張用ボタンである。

【００９９】（ｉ）セルピッチ入力 セルピッチの入力をする前に、「光顕」画像でセルピッ
チを入力するための位置に移動する。ついで、セルピッ
チ入力ボタン１０６をクリックする。「光顕」画像であ
れば自動的に「ＳＥＭ高倍」画像に切替わる。セルの位
置を画像から入力する。

【０１００】（ｊ）設定 セル情報画面で設定した内容を確定する場合、設定ボタ
ン１０７をクリックする画面が検査領域に切替わる。

【０１０１】（ｋ）キャンセル セル情報画面で設定した内容をすべて取り消す場合、キ
ャンセルボタン１０８をクリックする。セル情報画面の
初期状態に戻る。

【０１０２】（ｌ）その他のセル領域の設定手段 複写，削除，移動，トレース機能や使用した後戻りによ
る設定ができる機能を設けることができる。セル領域の
グループ化を図り（グループ化機能）、グループ化され
たセル領域の複写，削除，移動設定ができる機能を設け
ることができる。行あるいは列あるいはこれらの組み合
せのセル領域をミラー反転により対象的に設定する機能
を設けることができる。よってセル領域の具体的設定手
段は次のようになる。

【０１０３】（ア）矩形，矩形ライン，矩形エリア，ミ
ラー反転設定 （イ）複写，削除，移動，トレース機能を使用した後戻
りによる設定 （ウ）セル領域のグループ化機能による複写，削除，移
動設定 （ア）（イ）（ウ）に表示する個々の１つまたは２つ以
上の設定項目を選択し、それらについてセル領域を作成
することは任意である。また、（ア）（イ）（ウ）のい
ずれかを選択することもできる。

【０１０４】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「光顕」画像あるいはレーザ光画
像についても適用できることは勿論である。

【０１０５】図１５は、最終試し検査（１）画面図であ
る。この図は、試し検査用チップ設定画面である。

【０１０６】作成したレシピを基に、実際の検査と同じ
処理を行ってレシピデータを確認するものである。

【０１０７】（１）検査チップ設定 必要であれば、検査対象とするチップを再設定する。こ
こで設定した検査チップレシピは試し検査専用に一時的
に作成されるもので、正式な検査対象チップとは成らな
い。

【０１０８】（２）最終試し検査 検査開始ボタン１１２を押す事で、実行が開始される。
検査と欠陥確認が完了すると、この画面に戻って来る。

【０１０９】アクション／処理および処理内容は次の通
りである。

【０１１０】 NO アクション／処理 処 理 内 容 １ 画面の構築 (1) 画面を生成し、レシピによる描画を行う (2) 光顕画像切替え (3) 画像表示開始 ２ ウエハマップ操作 マウスの左ボタンか矩形ドラックによりウエハマップ (検査領域と同じ) １１３上で検査の対象をＯＮ／ＯＦＦする。 同時に検査チップ数，検査面積を計算して表示。 更に検査予想時間を概略計算して表示する。 ３ サンプリング率 検査を間引く比率。サンプリング率入力領域１１４で サンプリング率が入力されると、検査面積及び検査予 想時間を再計算して表示する。 （１００％，５０％，２５％，１２.５％，６.２５％ ，３.１７５％） ４ 設定 設定ボタン１１５で設定した情報をＳＡＶＥする。 ５ キャンセル キャンセルボタン１１６で設定されたデータを破棄し 、 最初の状態にする。 ６ 検査開始 検査開始ボタン１１２で試し検査を開始する。

【０１１１】図１６は欠陥確認画面図である。

【０１１２】ウエハマップ１１３上でマウスにより該当
する欠陥位置を指定するか、欠陥ＩＤフィールド１１７
からＩＤを指定すると、左下に該当する欠陥の情報が表
示される。この状態で右側のスーパインポーズ画面１１
８に欠陥の画像が表示される。

【０１１３】ウエハマップ１１３と欠陥ＩＤフィールド
１１７は連動しており、マップ上で指定されれば、欠陥
ＩＤフィールド１１７の該当するＩＤが表示され、欠陥
ＩＤフィールド１１７を入力すればマップ上の該当する
位置がマーキングされる。

【０１１４】該当する欠陥の分類がわかればこのフィー
ルドに入力する。

【０１１５】図１７は、ウエハマップ１１３についての
拡大機能および表示欠陥のナビゲード機能を示す。図に
おいて、拡大／縮少ボタン１１９をクリックすることに
よってチップおよびチップ内を任意に拡大することがで
きる。これによってマップに表示される欠陥位置を重な
りなく表示することができる。

【０１１６】ナビボタン１２０をクリックすることによ
ってナビゲート線１２１の先端を欠陥位置に位置させる
ことができる。色変化による欠陥位置表示に加えること
によって、現在表示している欠陥位置を更に強調するこ
とができる。また、右側のスーパーインポーズ画面１１
０に表示されるＳＥＭ画像の表示を待つことなくウエハ
マップ１１３上における欠陥情報を次々に見ることがで
き、迅速な欠陥情報が得られる。

【０１１７】また、ウエハマップ１１３の表示画面およ
び右側のスーパーインポーズ画面１１０のＳＥＭ画像表
示画面上にスケール１２２，１２３を表示することがで
きる。これによってマップ拡大に伴った場合のスケール
表示ならびにＳＥＭ画像についてのスケール表示が可能
になって、欠陥の大きさがよく確実に把握することがで
きる。

【０１１８】チップ数はチップボタン１２４によって見
ることができる。

【０１１９】ウエハ外観検査装置の検査方法における画
像比較について以下説明する。

【０１２０】本装置では、隣接する同一パターンや隣接
するチップの同一箇所を画像比較することで欠陥を検出
する。この理由は、半導体はほとんど繰り返しパターン
の組み合わせで形成されているためこの方法が最も効率
が良いからである。例えばメモリではセルと呼ばれる数
μｍピッチの繰り返しパターンが無数に存在するメモリ
セルと呼ばれる部分が大きな割合を占める。したがって
繰り返し画面を比較することで欠陥が容易に発見でき
る。このメモリセルの周囲に存在する周辺回路も同一パ
ターンの繰り返しであり同様に繰り返し画面を比較すれ
ばよい。さらにウエハ上には多数の同一チップが形成さ
れており隣接するチップの同一箇所を比較することも可
能である。

【０１２１】

【発明の効果】本発明によれば、チップ検査，ウエハ抜
き取り頻度検査を画面を見ながら迅速に行うことがで
き、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、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。

【０１２２】また、本発明によれば、微細パターン形成 工程／レジスト現像後、微細パターン 形成工程／エッチング後、穴パターン 形成工程，洗浄後の検査欠陥を画面表示によって迅速に
検知することができる。

【０１２３】本検査を基板製品プロセスへ適用すること
により、上記従来技術では検出し得なかった欠陥、すな
わち製品装置や条件等の異常を画面形成表示手段によっ
て形成された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溝ずることができ、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。また、上記検査を適用することにより、
異常発生をいち早く検知することができるので、多量の
不良発生を未然に防止することができ、さらにその結
果、不良の発生そのものを低減させることができるの
で、半導体装置等の信頼性を高めることができ、新製品
等の開発効率が向上し、且つ製造コストが削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回路パターン検査装置の装置構成を示す図。

【図２】電子光学系と二次電子検出部の主要部構成を示
す図。

【図３】電子線照射条件のコントラストへの影響を説明
する図。

【図４】電子線の走査方法を説明する図。

【図５】半導体装置製造プロセスフローを説明する図。

【図６】半導体装置回路パターンと欠陥内容を説明する
図。

【図７】レシピ作成ＧＵＩコマンドレベル機能仕様画面
図。

【図８】レシピ作成ＧＵＩコマンドレベル機能仕様画面
図。

【図９】フローチャート。

【図１０】フローチャート。

【図１１】フローチャート。

【図１２】セル領域設定説明図。

【図１３】セル領域設定説明図。

【図１４】セル領域設定説明図。

【図１５】レシピ作成ＧＵＩコマンドレベル機能仕様画
面図。

【図１６】欠陥確認モニタＧＵＩの機能仕様画面図。

【図１７】欠陥確認モニタＧＵＩの機能仕様画面図。

【符号の説明】 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…画像処理部、６…制御部、
７…二次電子検出部、８…試料室、９…被検査基板、１
０…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…補正制
御回路、４４…走査信号発生器、４５…対物レンズ電
源、４６…第一記憶部、４７…第二画像記憶部、４８…
演算部、４９…欠陥判定部、５０…モニタ。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１５】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１６】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野副 真理 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 森岡 洋 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業本部内 (72)発明者 宇佐見 康継 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 広井 高志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 Ｆターム(参考） 2F065 AA61 CC18 CC19 FF04 GG00 JJ03 JJ26 PP12 PP24 QQ24 QQ32 RR02 RR03 SS02 SS13 2G051 AA51 AB07 AC04 CA04 CB01 DA08 EA12 EA14 ED01 ED12 FA04 GC04 GC13 GD05 GD09

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハの回路パターンが形成された基板表
   面に光，レーザ光あるいは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他の同
   一の回路パターンから形成された画像と比較する比較手
   段と、および比較結果から回路パターン上の欠陥を判別
   する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置におい
   て、 セル領域の設定手段を有し、 セル領域の設定のための作成ツールを、ウエハマップを
   表示する画面と共に表示する表示装置を有することを特
   徴とする回路パターンの検査装置。
2. 【請求項２】ウエハの回路パターンが形成された基板表
   面に光，レーザ光あるいは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他の同
   一の回路パターンから形成された画像と比較する比較手
   段と、および比較結果から回路パターン上の欠陥を判別
   する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置におい
   て、 セル領域の設定手段を有し、 セル領域の設定のための作成ツールを、ウエハマップを
   表示する画面と共に表示する表示装置を有し、かつ該作
   成ツールは、 ・矩形，矩形ライン，矩形エリア，ミラー反転設定 ・複写，削除，移動，トレース機能を使用した後戻りに
   よる設定 ・セル領域のグループ化機能による複写，削除，移動設
   定 ・非検査セル領域の設定 から構成される個々の組合せの１つまたは２つ以上を含
   むセル領域作成手段を有することを特徴とする回路パタ
   ーンの検査装置。
3. 【請求項３】請求項１または２において、 前記セル領域は、光学顕微鏡による「光顕」画像で入力
   した領域のデータを、ＳＥＭ画像でトレースして再入力
   して設定された領域であることを特徴とする回路パター
   ンの検査装置。
4. 【請求項４】請求項１または２において、 前記セル領域は、光学顕微鏡によるＳＥＭ低倍率画像で
   入力した領域のデータを、ＳＥＭ高倍率画像でトレース
   して再入力して設定された領域であることを特徴とする
   回路パターンの検査装置。
5. 【請求項５】請求項１または２において、 セル領域デフォルトを有する品種ファイルおよび該品種
   ファイルに付属する工程ファイル手段を有し、新規品種
   の表示であるときにデフォルト領域をかつ工程表示であ
   るときに設定済のセル領域を検査領域として表示するこ
   とを特徴とする回路パターンの検査装置。
6. 【請求項６】請求項１または２において、 セル領域ファイルを有する品種ファイルおよび該品種フ
   ァイルに付属する工程ファイル手段を有し、 工程ファイルのパラメータを表示するときに設定済のパ
   ラメータを表示し、該パラメータを変更したときに新た
   な工程ファイルとして登録する登録手段を有することを
   特徴とする回路パターンの検査装置。
7. 【請求項７】ウエハの回路パターンが形成された基板表
   面に光，レーザ光あるいは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他の同
   一の回路パターンから形成された画像と比較する比較手
   段と、および比較結果から回路パターン上の欠陥を判別
   する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置におい
   て、 チップマトリクス，セル領域，電子線照射条件，キャリ
   ブレーション条件，アライメント条件，検査領域，感度
   条件および合否判定ファイルからなるファイルグループ
   手段を有し、前記チップマトリクスおよびセル領域ファ
   イルでもって品種ファイルを構成し、他のファイルでも
   って工程ファイルを構成し、品種ファイルの下位に工程
   ファイルを有する構造として各ファイルについてのパラ
   メータを設定するようにしたことを特徴とする回路パタ
   ーンの検査装置。
8. 【請求項８】請求項７において、 前記セル領域ファイルは、セル領域数，セル領域座標お
   よびセルピッチファイルからなることを特徴とする回路
   パターンの検査装置。
9. 【請求項９】ウエハの回路パターンが形成された基板表
   面に光，レーザ光あるいは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他の同
   一の回路パターンから形成された画像と比較する比較手
   段と、および比較結果から回路パターン上の欠陥を判別
   する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置におい
   て、 検査領域の設定手段を有し、かつその先端を欠陥位置に
   位置させるナビゲート線を表示するナビゲート表示手段
   を有することを特徴とする回路パターンの検査装置。
10. 【請求項１０】請求項９において、 前記欠陥位置を色変化表示することを特徴とする回路パ
    ターンの検査装置。
11. 【請求項１１】ウエハの回路パターンが形成された基板
    表面に光，レーザ光あるいは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他の
    同一の回路パターンから形成された画像と比較する比較
    手段と、および比較結果から回路パターン上の欠陥を判
    別する判別手段とを備えた回路パターンの検査装置にお
    いて、 検査領域の設定手段を有し、かつウエハマップを任意に
    拡大および縮小して表示する拡大／縮小表示手段を有す
    ることを特徴とする回路パターンの検査装置。
12. 【請求項１２】回路パターンが形成された基板表面に
    光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射し、照射によっ
    て基板から発生する信号を検出し、検出された信号を画
    像化して記憶し、記憶された画像を他の同一回路の回路
    パターンから形成された画像と比較し、比較結果から回
    路パターン上の欠陥を判別する回路パターンの検査方法
    において、 セル領域を設定して設定されたセル領域について前記画
    像化して記憶し、かつ該設定されたセル領域から検査領
    域を設定するときにセル領域表示画面と検査領域表示画
    面とを独立して表示して検査を行うことを特徴とする回
    路パターンの検査方法。
13. 【請求項１３】回路パターンが形成された基板表面に
    光，レーザ光あるいは荷電粒子線を照射し、照射によっ
    て基板から発生する信号を検出し、検出された信号を画
    像化して記憶し、記憶された画像を他の同一回路の回路
    パターンから形成された画像と比較し、比較結果から回
    路パターン上の欠陥を判別する回路パターンの検査方法
    において、 同一回路の回路パターンを画像化するときに、光学顕微
    鏡による複数の「光顕」画像またはＳＥＭ低倍率で入力
    した画像データと１回の照射によって得られたＳＥＭ高
    倍率画像で入力した画像データとを使用して画像取得す
    ることを特徴とする回路パターンの検査方法。