JP2000323538A - 基板検査方法および基板検査システム - Google Patents

基板検査方法および基板検査システム

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崎 裕一郎 山
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Motosuke Miyoshi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の表面電位を定量的に測定することがで
きる基板検査方法および基板検査システムを提供する。 【解決手段】 基板４２に電子ビーム５を照射する一次
光学系１と、電子ビーム５の照射を受けて発生した二次
電子および反射電子を二次ビーム６として検出し、画像
信号として出力するＭＣＰ検出器３１と、電子ビーム５
を偏向させて基板４２の表面に略垂直に入射させるとと
もに二次ビーム６を直進させるウィーンフィルタ４１を
含み、二次ビーム６を拡大投影してＭＣＰ検出器３１に
結像させる二次光学系２とを備えた基板検査システム２
０を用いて、基板４２の異なる領域７１，７２から発生
した二次ビーム７３，７４がそれぞれＭＣＰ検出器３１
に結像するように、二次光学系２を制御し、それぞれの
結像条件と基板４２の表面の電位分布との相関関係に基
づいて、箇所７１，７２間の電位差を定量的に測定す
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、基板検査方法およ
び基板検査システムに関し、特に、電子ビームを用いて
基板表面部の電気的特性等を検査する基板検査方法およ
び基板検査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】電子ビームを用いた半導体パターンの欠
陥検査が行われている中で、矩形状の電子ビームを電子
ビーム照射手段にて形成して検査対象である基板に一次
ビームとして照射し、その基板表面部の形状／材質／電
位の変化に応じて発生した二電子、反射電子および後方
散乱電子（以下、二次電子等という）を加速して二次ビ
ームとして集束させ、写像投影手段にて電子検出部に拡
大投影し、基板表面の状態を表す電子画像を得る手法が
特開平７−２４９３９３に記載されている。さらに、こ
の手法に加えて一次ビームを電子ビーム偏向手段である
ウィーンフィルタ（Wien filter）にて偏向させ、基板
表面に対して略垂直に入射させ、なおかつ二次ビームを
同一のウィーンフィルタ内を直進させて写像投影手段に
導く方法が特願平９−３００２７５号出願にて提案され
ている。特願平９−３００２７５号出願に示された基板
検査システムの概略を図３９を参照しながら説明する。
なお、以下の各図において、同一の部分には同一の参照
番号を付してその説明を適宜省略する。
【０００３】図３９に示す基板検査システム２００は、
一次光学系１、これを制御する電子銃制御部１６および
複数段四極子レンズ制御部１７、二次光学系２、これを
制御する二次光学系レンズ制御部５２，５４〜５６、電
子検出部３、これを制御する電子検出制御部５７、ウィ
ーンフィルタ４１、これを制御するウィーンフィルタ制
御部５３、ステージ４３およびこれを制御するステージ
電圧制御部５１、画像信号処理部５８、ホストコンピュ
ータ５９、および表示部６０を備えている。
【０００４】一次光学系１は、電子銃部１０と複数段の
四極子レンズ系を備えてる。電子銃部１０は、長軸１０
０〜７００μｍ、短軸１５μｍの矩形の電子放出面を有
するランタンヘキサボライド（ＬａＢ6）線状陰極１
１、矩形開口を有するウエーネルト電極（Wehnelt cyli
nder）１２、電子ビームを引出して一次ビーム５として
照射する陽極１３、ビーム軸調整用の偏向器１４とを備
えている。電子銃制御部１６は、一次ビーム５の加速電
圧、出射電流などを制御する。また、四極子レンズ系
は、複数段四極子レンズ制御部１７の制御に基づいて一
次ビーム５を集束する複数段四極子レンズ１５を備えて
いる。
【０００５】線状陰極１１より放出した一次ビーム５
は、複数段の四極子レンズ１５とその制御部１７によっ
て略矩形の断面形状を有するように集束され、ウィーン
フィルタ４１に対して斜めから入射する。ここで、線状
陰極１１は、矩形の電子放出面を有しているので、電子
ビームの断面形状は略矩形となり、基板への照射領域が
拡大し、検査効率を高めることができる。なお、矩形の
他に、例えば、線状、長楕円等のアスペクト比が１を超
える細長形状の断面を有する電子ビームを用いても、検
査効率を高めることができる。しかし、細長形状に限ら
ず様々な断面形状の電子ビームを用いても良い。
【０００６】一次ビーム５はウィーンフィルタ４１によ
って基板４２の表面に対して垂直な方向へ偏向されてウ
ィーンフィルタ４１を出射する。その後、一次ビーム５
は、回転対称静電レンズであるカソードレンズ２１によ
って縮小され、基板４２上で長軸数百μｍ、短軸２５μ
ｍ程度の略矩形ビームとして照射される。
【０００７】ステージ４３は、基板４２に入射する一次
ビーム５，基板４２から出射する二次ビーム６の各ビー
ム軸に対して水平に移動自由な機構を有し、これによ
り、その上面に載置する基板４２を移動させてその全表
面が走査できるようになっている。また、ステージ４３
は、ステージ電圧制御部５１により基板４２に負電圧が
印加できるようになっている。これにより、基板４２か
ら放出する二次電子等をを加速させて二次ビーム６とし
て二次光学系２に入射させるので、二次ビーム６の収差
を低減させることができる。また、一次ビーム５の基板
４２への入射エネルギーを抑えて基板４２のダメージを
低減することができる。
【０００８】ウィーンフィルタ４１の基本的な構成を図
４０に示す。同図に示すように、ウィーンフィルタ４１
は、それぞれ相互に対向して配置され、ウィーンフィル
タ制御部５３（図３９参照）によって制御される２つの
電極４１ａ，４１ｂと２つの磁極４１ｃ，４１ｄとを備
えている。同図に示すＸＹＺの三次元空間において、Ｚ
軸を写像投影系の光軸とすると、ウィーンフィルタ４１
は、Ｚ軸に垂直なＸＹ平面内で電界Ｅと磁界Ｂとを直交
させた構造になっており、入射した荷電粒子に対して、
ウィーン条件ｑＥ＝ｖＢ（ｑは粒子電荷、ｖは直進荷電
粒子の速度）を満たす荷電粒子のみを直進させる働きを
する。
【０００９】図４１（ａ），（ｂ）は、ウィーンフィル
タ４１を通過する電子ビーム軌道の説明図であり、いず
れも、ＸＺ平面（Ｙ＝０）で切断した図４０の断面図で
ある。図４１（ａ）に示すように、この基板検査システ
ム２００では、ウィーンフィルタ４１に入射した一次ビ
ーム５に対しては、磁界による力ＦBと電界による力ＦE
が同一方向に作用して、一次ビーム５は基板４２の表面
に対して垂直に入射するように偏向される。この一方、
同図（ｂ）に示すように、二次ビーム６に対しては、磁
界による力ＦBと電界による力ＦEが逆方向に作用し、な
おかつウィーン条件ＦB＝ＦEが成立しているため、二次
ビーム６は偏向されずに直進して二次光学系２に入射す
る。
【００１０】図３９に戻り、二次光学系２は、回転対称
静電レンズであるカソードレンズ２１、第二レンズ２
２、第三レンズ２３、第四レンズ２４と、第二レンズ２
２と第三レンズ２３との間に設置された視野絞り２６と
を備えている。カソードレンズ２１、第二レンズ２２、
第三レンズ２３、第四レンズ２４は、それぞれ二次光学
系レンズ制御部５２，５４，５５，５６によって制御さ
れる。二次光学系２はまた、ウィーンフィルタ４１とカ
ソードレンズ２１の間の焦点Ｆ1を通り、ビーム軸に垂
直な平面である焦点面４８内に配設された開き角絞り２
５を備えている。このように焦点面４８の位置に開き角
絞り２５を配置する理由は、二次ビーム６についてカソ
ードレンズ２１のみで結像を行おうとすると、レンズ作
用が強くなり収差が発生しやすいので、図４２のビーム
軌道説明図に示すように、第二レンズ２２と合わせて両
テレセントリック系、即ち、入射瞳と出射瞳のいずれも
が無限遠に存在する光学系を形成した上で１回の結像を
行わせ、さらに、この結像光学系の焦点面４８に開き角
絞り２５を設置することにより、二次ビーム６（ビーム
軌道８）の収差を低減させることができるからである。
【００１１】電子検出部３は、ＭＣＰ（Micro-Channel
Plate）検出器３１と、蛍光板３２と、ライトガイド３
３と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等を有する撮
像素子３４とを備えている。二次光学系２を経てＭＣＰ
検出器３１に入射した二次ビーム６は、ＭＣＰ検出器３
１により増幅されて蛍光板３２に照射され、そこで発生
した蛍光像は、ライトガイド３３を介して撮像素子３４
にて画像信号として検出される。
【００１２】この画像信号は、画像処理部５８に供給さ
れて各種の信号処理がなされ、画像データとしてホスト
コンピュータ５９に供給される。ホストコンピュータ５
９は、この画像データを基板４２の表面から放出された
二次電子等により形成され基板４２の状態を表す画像で
ある電子画像として表示部６０にて表示する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】図３９に示す基板検査
システム２００を用いて基板に一次ビームを照射する
と、基板表面部、即ち、基板表面または表面近傍層の形
状や材質によって、基板表面の電位に局所的な差異が発
生する。
【００１４】上述した基板検査システム２００では断面
積が大きい電子ビームを基板上に走査するため、基板表
面の二次元電子画像を得ることができ、基板表面の電位
分布や物性分布などを正確かつ定量的に測定する可能性
が生じ、これが実現できれば基板の物理的・電気的特性
の解明を大幅に促進することができる。
【００１５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、基板の物理的・電気的特性を正確か
つ定量的に測定することができる基板検査方法および基
板検査システムを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】基板表面から放出される
二次電子等が二次光学系へ入射するときのエネルギー
は、基板表面の電位に依存する。このため、ＭＣＰ検出
器に入射する二次ビームを検出面で結像させるための条
件は、この二次光学系への入射エネルギーによって異な
る。
【００１７】本願の発明者は、この点に着目し、二次光
学系の結像条件と、基板表面の電位分布との間に略線形
な相関関係があることを発見し、これを利用して基板の
物理的・電気的特性の定量的な測定を可能にする基板検
査方法および基板検査システムを案出した。
【００１８】即ち、本発明にかかる基板検査方法は、検
査対象である基板に電子ビームを照射する過程と、この
電子ビームを偏向させて上記基板の表面に略垂直に入射
させる過程と、上記電子ビームの照射を受けて上記基板
の表面から放出する二次電子および反射電子を加速さ
せ、二次ビームとして拡大投影して結像させる過程と、
上記二次ビームを検出し、画像信号として出力する過程
と、この画像信号に基づいて上記二次電子および反射電
子により形成され上記基板の状態を表す画像である電子
画像を表示する過程と、を備える基板検査方法であっ
て、上記二次電子および反射電子の放出エネルギーが上
記基板の電気的状態に応じて異なることから導かれる上
記二次ビームの結像条件に基づいて上記二次ビームを制
御し、上記基板に形成された配線の電気的特性不良を検
査することを特徴とすることを特徴とする。
【００１９】また、本発明にかかる基板検査方法は、検
査対象である基板に電子ビームを照射する過程と、この
電子ビームを偏向させて上記基板の表面に略垂直に入射
させる過程と、上記電子ビームの照射を受けて上記基板
の表面から放出する二次電子および反射電子を加速さ
せ、二次ビームとして拡大投影して結像させる過程と、
上記二次ビームを検出し、画像信号として出力する過程
と、この画像信号に基づいて上記二次電子および反射電
子により形成され上記基板の状態を表す画像である電子
画像を表示する過程と、を備える基板検査方法であっ
て、上記二次電子および反射電子の放出エネルギーが上
記基板の電気的状態に応じて異なることから導かれる上
記二次ビームの結像条件に基づいて上記二次ビームを制
御し、上記基板の形状情報を取得することを特徴とす
る。
【００２０】また、本発明にかかる基板検査方法は、検
査対象である基板に電子ビームを照射する過程と、この
電子ビームを偏向させて上記基板の表面に略垂直に入射
させる過程と、上記電子ビームの照射を受けて上記基板
の表面から放出する二次電子および反射電子を加速さ
せ、二次ビームとして拡大投影して結像させる過程と、
上記二次ビームを検出し、画像信号として出力する過程
と、この画像信号に基づいて上記二次電子および反射電
子により形成され上記基板の状態を表す画像である電子
画像を表示する過程と、を備える基板検査方法であっ
て、上記二次電子および反射電子の放出エネルギーが上
記基板の電気的状態に応じて異なることから導かれる上
記二次ビームの結像条件に基づいて上記二次ビームを制
御し、上記基板の物性情報を取得することを特徴とす
る。
【００２１】また、本発明にかかる基板検査方法は、検
査対象である基板に電子ビームを照射する過程と、この
電子ビームを偏向させて上記基板の表面に略垂直に入射
させる過程と、上記電子ビームの照射を受けて上記基板
の表面から放出する二次電子および反射電子を加速さ
せ、二次ビームとして拡大投影して結像させる過程と、
上記二次ビームを検出し、画像信号として出力する過程
と、この画像信号に基づいて上記二次電子および反射電
子により形成され上記基板の状態を表す画像である電子
画像を表示する過程と、を備える基板検査方法であっ
て、上記二次電子および反射電子の放出エネルギーが上
記基板の電気的状態に応じて異なることから導かれる上
記二次ビームの結像条件に基づいて上記二次ビームを制
御し、上記基板の表面の電位を定量的に測定することを
特徴とする。
【００２２】また、本発明にかかる基板検査方法は、検
査対象である基板をその表面に略水平な平面内で移動さ
せつつ、上記基板に電子ビームを照射する過程と、この
電子ビームを偏向させて上記基板の表面に略垂直に入射
させる過程と、上記電子ビームの照射を受けて上記基板
の表面から放出する二次電子および反射電子を加速させ
て二次ビームとして拡大投影して結像させる過程と、上
記二次ビームを検出し、画像信号として出力する過程
と、この画像信号に基づいて上記二次電子および反射電
子により形成され上記基板の状態を表す画像である電子
画像を表示する過程と、を備える基板検査方法であっ
て、上記二次電子および反射電子の放出エネルギーが上
記基板の電気的状態に応じて異なることから導かれる二
次ビームの結像条件に基づいて、上記基板の表面の任意
の電位を有する箇所から発生した上記二次ビームのみが
結像するように上記二次ビームを制御し、上記任意の電
位を有する箇所の電子画像と位置情報とを取得すること
を特徴とする。
【００２３】また、本発明にかかる基板検査方法は、検
査対象である基板に電子ビームを照射する過程と、この
電子ビームを偏向させて上記基板の表面に略垂直に入射
させる過程と、上記電子ビームの照射を受けて上記基板
の表面から放出する二次電子および反射電子を加速さ
せ、二次ビームとして拡大投影して結像させる過程と、
上記二次ビームを検出し、画像信号として出力する過程
と、上記画像信号に基づいて上記二次電子および反射電
子により形成され上記基板の状態を表す画像である電子
画像を表示する過程と、を備える基板検査方法であっ
て、上記二次電子および反射電子の放出エネルギーが上
記基板の電気的状態に応じて異なることから導かれる上
記二次ビームの結像条件に基づいて上記二次ビームを異
なる上記結像条件で制御し、複数の上記電子画像を取得
し、これらを合成して上記基板の表面の二次元電位分布
情報を取得することを特徴とする。
【００２４】また、本発明にかかる基板検査方法は、検
査対象である集積回路が形成された基板に電子ビームを
照射する過程と、この電子ビームを偏向させて上記基板
の表面に略垂直に入射させる過程と、上記電子ビームの
照射を受けて上記基板の表面から放出する二次電子およ
び反射電子を加速させ、二次ビームとして拡大投影して
結像させる過程と、この二次ビームを検出し、画像信号
として出力する過程と、この画像信号に基づいて上記二
次電子および反射電子により形成され上記基板の状態を
表す画像である電子画像を表示する過程と、を備える基
板検査方法であって、上記二次電子および反射電子の放
出エネルギーが上記基板の電気的状態に応じて異なるこ
とから導かれる上記二次ビームの結像条件に基づいて上
記二次ビームを制御して上記基板の上記画像信号を取得
する過程と、上記集積回路の設計情報と上記画像信号と
に基づいて上記集積回路の電気的状態を示す数値データ
を出力する過程と、上記集積回路の良否を判定する基準
となる少なくとも一つのしきい値を上記数値データに基
づいて算出する過程と、上記数値データと上記しきい値
とを比較して上記集積回路の電気的不良箇所を検出する
過程と、を備えることを特徴とする。
【００２５】ここで、上記集積回路には、配線の他、配
線と配線との間に形成された絶縁体（以下、配線間絶縁
体という）も含まれ、上記検査対象は、上記集積回路内
の配線でも配線間絶縁体でも良い。
【００２６】また、上記しきい値は、複数のしきい値で
あり、上記電気的不良箇所を検出する過程は、その不良
の程度を分類する過程を含むことが望ましい。
【００２７】また、本発明にかかる基板検査システム
は、検査対象である基板に電子ビームを照射する電子ビ
ーム照射手段と、この電子ビームの照射を受けて上記基
板の表面から放出する二次電子および反射電子を二次ビ
ームとして検出し、画像信号として出力する電子ビーム
検出手段と、この画像信号に基づいて上記二次電子およ
び反射電子により形成され上記基板の状態を表す画像で
ある電子画像を表示する表示手段と、上記電子ビームを
偏向させて上記基板の表面に略垂直に入射させるととも
に上記二次ビームを直進させる電子ビーム偏向手段を含
み、上記二次ビームを拡大投影し、上記電子ビーム検出
手段に結像させる写像投影手段と、上記二次電子および
反射電子の上記写像投影手段への入射エネルギーが上記
基板の電気的状態に応じて異なることから導かれる、上
記二次ビームを上記電子ビーム検出手段に結像させるた
めの条件に基づいて上記写像投影手段を制御する制御手
段と、を備え、上記基板に形成された配線の電気的特性
不良を検査することを特徴とする。
【００２８】また、本発明にかかる基板検査システム
は、検査対象である基板に電子ビームを照射する電子ビ
ーム照射手段と、この電子ビームの照射を受けて上記基
板の表面から放出する二次電子および反射電子を二次ビ
ームとして検出し、画像信号として出力する電子ビーム
検出手段と、この画像信号に基づいて上記二次電子およ
び反射電子により形成され上記基板の状態を表す画像で
ある電子画像を表示する表示手段と、上記電子ビームを
偏向させて上記基板の表面に略垂直に入射させるととも
に上記二次ビームを直進させる電子ビーム偏向手段を含
み、上記二次ビームを拡大投影し、上記電子ビーム検出
手段に結像させる写像投影手段と、上記二次電子および
反射電子の上記写像投影手段への入射エネルギーが上記
基板の電気的状態に応じて異なることから導かれる、上
記二次ビームを上記電子ビーム検出手段に結像させるた
めの条件に基づいて上記写像投影手段を制御する制御手
段と、を備え、上記基板の形状情報を取得することを特
徴とする。
【００２９】また、本発明にかかる基板検査システム
は、検査対象である基板に電子ビームを照射する電子ビ
ーム照射手段と、この電子ビームの照射を受けて上記基
板の表面から放出する二次電子および反射電子を二次ビ
ームとして検出し、画像信号として出力する電子ビーム
検出手段と、この画像信号に基づいて上記二次電子およ
び反射電子により形成され上記基板の状態を表す画像で
ある電子画像を表示する表示手段と、上記電子ビームを
偏向させて上記基板の表面に略垂直に入射させるととも
に上記二次ビームを直進させる電子ビーム偏向手段を含
み、上記二次ビームを拡大投影し、上記電子ビーム検出
手段に結像させる写像投影手段と、上記二次電子および
反射電子の上記写像投影手段への入射エネルギーが上記
基板の電気的状態に応じて異なることから導かれる、上
記二次ビームを上記電子ビーム検出手段に結像させるた
めの条件に基づいて上記写像投影手段を制御する制御手
段と、を備え、上記基板の物性情報を取得することを特
徴とする。
【００３０】また、本発明にかかる基板検査システム
は、検査対象である基板に電子ビームを照射する電子ビ
ーム照射手段と、この電子ビームの照射を受けて上記基
板の表面から放出する二次電子および反射電子を二次ビ
ームとして検出し、画像信号として出力する電子ビーム
検出手段と、この画像信号に基づいて上記二次電子およ
び反射電子により形成され上記基板の状態を表す画像で
ある電子画像を表示する表示手段と、上記電子ビームを
偏向させて上記基板の表面に略垂直に入射させるととも
に上記二次ビームを直進させる電子ビーム偏向手段を含
み、上記二次ビームを拡大投影し、上記電子ビーム検出
手段に結像させる写像投影手段と、上記二次電子および
反射電子の上記写像投影手段への入射エネルギーが上記
基板の電気的状態に応じて異なることから導かれる、上
記二次ビームを上記電子ビーム検出手段に結像させるた
めの条件に基づいて上記写像投影手段を制御する制御手
段と、を備え、上記基板の表面の電位を定量的に測定す
ることを特徴とする。
【００３１】また、本発明にかかる基板検査システム
は、検査対象である基板を載置してその表面に略水平な
平面内でこの基板を移動させるステージと、上記基板に
電子ビームを照射する電子ビーム照射手段と、上記電子
ビームの照射を受けて上記基板の表面から放出する二次
電子および反射電子を二次ビームとして検出し、画像信
号として出力する電子ビーム検出手段と、この画像信号
に基づいて上記二次電子および反射電子により形成され
上記基板の状態を表す画像である電子画像を表示する表
示手段と、上記電子ビームを偏向させて上記基板の表面
に略垂直に入射させるとともに上記二次ビームを直進さ
せる電子ビーム偏向手段を含み、上記二次ビームを拡大
投影し、上記電子ビーム検出手段に結像させる写像投影
手段と、上記二次電子および反射電子の上記写像投影手
段への入射エネルギーが上記基板の電気的状態に応じて
異なることから導かれる、上記二次ビームを上記電子ビ
ーム検出手段に結像させるための条件に基づいて、上記
基板の表面の任意の電位を有する箇所から発生した上記
二次ビームのみが上記電子ビーム検出手段で結像するよ
うに上記写像投影手段を制御する制御手段と、を備え、
上記任意の電位を有する箇所の電子画像と位置情報とを
取得することを特徴とする。
【００３２】また、本発明にかかる基板検査システム
は、検査対象である基板に電子ビームを照射する電子ビ
ーム照射手段と、この電子ビームの照射を受けて上記基
板の表面から放出する二次電子および反射電子を二次ビ
ームとして検出し、画像信号として出力する電子ビーム
検出手段と、上記画像信号に基づいて上記二次電子およ
び反射電子により形成され上記基板の状態を表す画像で
ある電子画像を表示する表示手段と、上記電子ビームを
偏向させて上記基板の表面に略垂直に入射させるととも
に上記二次ビームを直進させる電子ビーム偏向手段を含
み、上記二次ビームを拡大投影し、上記電子ビーム検出
手段に結像させる写像投影手段と、上記二次電子および
反射電子の上記写像投影手段への入射エネルギーが上記
基板の電気的状態に応じて異なることから導かれる、上
記二次ビームを上記電子ビーム検出手段に結像させるた
めの条件に基づいて上記写像投影手段を異なる上記結像
条件で制御し、取得された複数の上記電子画像を合成し
て上記基板の表面の二次元電位分布情報を取得する制御
手段と、を備えることを特徴とする。
【００３３】また、本発明にかかる基板検査システム
は、検査対象である集積回路が形成された基板に電子ビ
ームを照射する電子ビーム照射手段と、上記電子ビーム
の照射を受けて上記基板の表面から放出する二次電子お
よび反射電子を二次ビームとして検出し、画像信号とし
て出力する電子ビーム検出手段と、この画像信号に基づ
いて上記二次電子および反射電子により形成され上記基
板の状態を表す画像である電子画像を表示する表示手段
と、上記電子ビームを偏向させて上記基板の表面に略垂
直に入射させるとともに上記二次ビームを直進させる電
子ビーム偏向手段を含み、上記二次ビームを拡大投影
し、上記電子ビーム検出手段に結像させる写像投影手段
と、上記二次電子および反射電子の放出エネルギーが上
記基板の電気的状態に応じて異なることから導かれる、
上記二次ビームを上記電子ビーム検出手段に結像させる
ための条件に基づいて上記写像投影手段を制御する制御
手段と、上記集積回路の設計情報を格納する記憶手段
と、上記画像信号と上記設計情報に基づいて上記集積回
路の電気的状態を示す数値データを出力する画像信号処
理手段と、上記集積回路の良否を判定する基準となるし
きい値を上記数値データに基づいて算出する演算手段
と、上記数値データと上記しきい値とを比較して上記集
積回路の電気的不良箇所を検出する不良箇所検出手段
と、を備えることを特徴とする。
【００３４】上記検査対象は、上記集積回路内の配線で
も配線間絶縁体でも良い。
【００３５】また、上記演算手段は、複数のしきい値を
算出し、上記不良箇所検出手段は、上記集積回路の電気
的の不良の程度をも分類することが望ましい。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態のいく
つかについて図面を参照しながら説明する。まず、電子
ビームの照射と基板の表面電位分布との関係について説
明する。
【００３７】基板に電子ビームを照射すると、基板の形
状、材料およびこれらに基づく電気回路の構造などに対
応して、基板の表面の電位について局所的に差異が発生
する。この点を図面を参照しながらより具体的に説明す
る。
【００３８】図５および図６は、それぞれ基板１０２の
不良箇所と正常箇所とを示す略示部分断面図である。両
図に示すように、半導体基板１０２上には、ＢＰＳＧ層
１００およびＳｉＯ2層９９にわたる多層配線を有する
半導体回路装置が形成されている。図６に示す正常箇所
においては、基板１０２の表面のビアプラグ９４ａと基
板表面部の不純物拡散層１０１とがメタル配線９５、ビ
アプラグ９６、メタル配線９７および電極コンタクト９
８を介して電気的に接続されている。この一方、図５に
示す不良箇所においては、ビアプラグ９４ｂとメタル配
線９５との間にオープン不良箇所１０３があり、このた
めビアプラグ９４ｂと不純物拡散層１０１とは電気的に
導通しない。
【００３９】図６に示すビアプラグ９４ａの表面に一次
ビーム５を照射した場合、ビアプラグ９４ａの表面に正
電荷が発生するが、ビアプラグ９４ａと不純物拡散層１
０１までの多層配線が電気的に正常に導通しているた
め、基板１０２からビアプラグ９４ａの表面へ電子９３
が供給され、これにより中和される。この一方、図５に
示すビアプラグ９４ｂの表面に一次ビーム５を照射した
場合は、基板１０２から電子９３が供給されないため
に、ビアプラグ９４ａの表面に発生した正電荷は中和さ
れず、表面の電位が相対的に正極側に変化する。このよ
うに、ビアプラグ９４と不純物拡散層１０１との間の電
気的導通の有無により電子ビームの照射を受けたビアプ
ラグ９４ａ，９４ｂの表面の電位に差異が生じる。
【００４０】基板の表面におけるこのような電位差は、
基板表面で発生した二次電子等が二次光学系へ入射する
ときのエネルギー量の差異として現れる。このため、異
なる表面電位の箇所から発生して二次光学系へ入射する
二次ビームが電子検出器上に結像するための二次光学系
の結像条件は、基板表面の領域毎にそれぞれ異なる。従
って、この二次光学系結像条件と基板表面電位との相関
関係が予め明らかであれば、二次ビームがＭＣＰ検出器
に適切に結像するように二次光学系を制御することによ
り、基板の表面の電位変化を定量的に測定することが可
能になる。
【００４１】本願発明者が発見した、二次光学系結像条
件と基板表面電位との相関関係の一例を図１に示す。同
図は、二次光学系の写像投影手段の一つであるカソード
レンズ２１（図３９参照）に印加する電圧Ｖ（絶対値）
と、ステージ印加電圧に対する基板表面の電位の変化量
Ｖ（絶対値）との相関関係を示す。これは、ステージ４
３（図３９参照）に−２．９ｋＶの電圧を印加した場合
に、このステージ電圧を基準とする基板の表面電位の変
化量と、基板の表面から放出された二次電子等が二次ビ
ーム６としてＭＣＰ検出器３１（図３９参照）に結像す
るためにカソードレンズ２１に印加する電圧との関係
（計算値）を示す。
【００４２】このような略線形の相関関係を利用して、
基板表面の異なる領域から放出される二次ビーム６がＭ
ＣＰ検出器３１にそれぞれ結像するようにカソードレン
ズ２１を制御したときに、適切に結像したときのカソー
ドレンズ２１への各印加電圧から基板４２の表面の異な
る領域間の電位差を定量的に測定することができる。な
お、図１ではカソードレンズ２１への印加電圧を制御す
る例を示したが、これに限ることなく、二次光学系のそ
の他の構成部分、例えば、第二レンズ２２、第三レンズ
２３、第四レンズ２４、またはウィーンフィルタ４１等
の制御によっても、基板表面の電位差の測定は可能であ
る。
【００４３】次に、本発明にかかる基板検査システムの
第１の実施の形態について図面を参照しながら説明す
る。本実施形態の特徴は、図２に示すように、二次ビー
ム６が電子検出部３で適切に結像しているか否かを判定
する画像結像判定部６２と結像条件と表面電位との関係
式に基づいて測定箇所の電位を算出する基板表面電位計
算部６３とを備えている点にある。
【００４４】図２は、本実施形態の基板検査システム２
０が備える制御手段であるホストコンピュータ１９の要
部の概略構成を示すブロック図である。基板検査システ
ム２０のその他の構成は、図３９に示す基板検査システ
ム２００と略同一である。
【００４５】図２に示すように、ホストコンピュータ１
９は、測定条件を入力する測定条件入力部６５と、測定
条件の入力を受けて測定が終了するまで各制御部に制御
信号を供給する測定指令部６４と、画像信号処理部５８
から画像信号の供給を受けて二次ビーム６が適切に結像
しているか否かを判定する画像結像判定部６２と、画像
信号を記憶するメモリ６１と、メモリ６１から画像信号
を引出して処理し表示可能な信号に変換して表示部６０
に電子画像を表示させる画像表示処理部６６とを備えて
いる。
【００４６】本実施形態の基板検査システム２０の動作
を本発明にかかる基板検査方法の第１の実施の形態とし
て図面を参照しながら説明する。
【００４７】まず、測定条件入力部６５から測定条件を
入力する。測定条件としては、基板の表面領域のうち測
定する箇所の位置情報、ステージ４３への印加電圧や電
子ビームの出射電流値、加速電圧値などがある。
【００４８】測定条件の入力を受けた測定指令部６４
は、測定の終了に至るまでステージ４３を移動させて測
定箇所に電子ビームを照射させる。電子検出部３により
検出され画像信号処理部５８に供給された各測定箇所の
画像信号は、所定の信号処理を経て画像結像判定部６２
に供給される。画像結像判定部６２は二次ビーム６が電
子検出部３で適切に結像しているか否かを画像信号に基
づいて判定する。電子画像が結像していないと判定した
場合は、画像結像判定部６２は判定結果を測定指令部６
４に供給し、測定指令部６４は結像条件の設定を変更し
た上で各制御部に制御信号を供給し、測定箇所に電子ビ
ームを再度照射させて電子画像を取得する。電子画像が
適切に結像していると判定した場合は、画像結像判定部
６２は、判定結果を測定指令部６４に供給するととも
に、その画像信号をメモリ６１に格納させる。測定指令
部６４は、この判定結果を受けてこのときの結像条件を
基板表面電位計算部６３に供給し、次の測定箇所にステ
ージ４３を移動させ、電子ビームを照射させる。基板表
面電位計算部６３は、供給された結像条件から結像条件
と表面電位との関係式に基づいて測定箇所の電位を算出
し、これをメモリ６１に格納させる。
【００４９】全ての測定箇所の測定が終了すると測定指
令部６４は測定終了の信号を出力して各種制御部１６，
１７，５１〜５７への制御信号の供給を終了し、画像表
示処理部６６はこの測定終了の信号を受けて算出された
全ての測定箇所における基板表面電位をメモリ６１から
引出して、表示部６０に表示させる。
【００５０】なお、本実施形態では、全ての箇所の測定
終了後に全ての測定箇所の基板表面電位を表示すること
としたが、これに限ることなく、基板表面電位計算部６
３により算出された基板表面電位を測定箇所毎に表示部
６０に逐次表示させることとしても勿論良い。これによ
れば、異常な表面電位が表示されたときに、その箇所の
電子画像を取得して形状や物性を確認することができ
る。
【００５１】上述した基板検査システム２０の動作を図
３および図４の模式図を用いてより具体的に説明する。
両図において、基板４２の領域７１，７２は測定箇所の
一部であり、領域７１から放出される二次電子等でなる
二次ビームＡＡの軌道をビーム軌道７３ａに示し、ま
た、領域７２から放出される二次電子等でなる二次ビー
ムＢＢの軌道をビーム軌道７４ａに示す。前述した通
り、二次ビームＡＡ，二次ビームＢＢの二次光学系への
入射エネルギーは領域７１，７２の表面電位に依存する
ため、二次ビームＡＡ，ＢＢをＭＣＰ検出器３１に結像
させるための結像条件は異なる。
【００５２】そこで、まず領域７１について測定指令部
６４が画像結像判定部６２の判定結果を受けて二次光学
系２への印加電圧を調整し、図３に示すように二次ビー
ムＡＡをＭＣＰ検出器３１に適切に結像させる。次に、
同様にして領域７２について二次光学系２への印加電圧
を調整して二次ビームＢＢを図４に示すように、ＭＣＰ
検出器３１に結像させる。この結果、それぞれの二次光
学系の印加電圧（結像条件）と基板の表面電位との相関
関係（図１参照）から、領域７１と領域７２との間の表
面電位差を定量的に測定することができる。
【００５３】上記実施形態では、異なる領域７１，７２
間の表面電位差を検出する形態を説明したが、これに限
ることなく、二次光学系の結像条件と基板の表面電位と
の相関関係に従い、例えば領域７１のみ、または領域７
２のみの表面電位を算出することも可能である。
【００５４】次に、本発明にかかる基板検査システムの
第２の実施の形態について図面を参照しながら説明す
る。本実施形態は、任意の表面電位を有する箇所につい
てのみ二次ビームが結像するように二次光学系を制御す
ることにより、基板表面上の任意の電位部の電子画像と
その位置情報を取得する点に特徴がある。
【００５５】図７は、本実施形態の基板検査システム３
０が備えるホストコンピュータ２８の要部の概略構成を
示すブロック図である。基板検査システム３０のその他
の構成は、図３９に示す基板検査システム２００と略同
一である。
【００５６】ホストコンピュータ２８は、画像取得条件
を入力する画像取得条件入力部８３と、入力された画像
取得条件に対応する二次光学系の結像光学条件を算出す
る結像光学条件計算部８１と、入力された画像取得条件
を結像光学条件計算部８１に供給するとともに、結像光
学条件計算部８１の算出結果に基づいて各種制御部１
６，１７，５１〜５７に制御信号を供給する画像取得指
令部８２とを備えている。
【００５７】基板検査システム３０の動作を本発明にか
かる基板検査方法の第２の実施の形態として説明する。
【００５８】まず、画像取得条件入力部８３により所定
の画像取得条件を入力する。この画像取得条件には、基
板の表面領域のうち所望の電位を有する箇所の画像が取
得できるように、基板の表面電圧値の情報が含まれる。
【００５９】画像取得指令部８２は、入力された画像取
得条件のうち、基板の表面電圧値の情報を結像光学条件
計算部８１に供給する。結像光学条件計算部８１は、前
述した結像条件と基板の表面電位との相関関係（図１参
照）に基づいて、入力された表面電圧値に対応した二次
光学系２の結像条件を算出し、算出結果を画像取得指令
部８２指令部に供給する。画像取得指令部８２は算出結
果を受けて各種制御部１６，１７，５１〜５７に対して
制御信号を供給し、ステージ４３を移動させて電子ビー
ムを照射させ、電子検出部３に二次ビームを検出させ、
画像信号を出力させる。検出された画像信号は、画像信
号処理部５８により所定の信号処理がなされ、メモリ６
１に格納されるとともに画像表示処理部６６を経て電子
画像として表示部６０に表示される。
【００６０】このように、本実施形態の基板検査システ
ム３０によれば、基板の表面領域のうち所望の電位を有
する箇所の電子画像を取得することができるので、例え
ば配線同士もしくは配線と不純物拡散層との接触部での
抵抗値や多層配線の内部抵抗値の大きさが問題になった
場合に、これに対応する電位を有する箇所の位置情報や
その形状等を検出することができる。
【００６１】次に、本発明にかかる基板検査システムの
第３の実施の形態について図面を参照しながら説明す
る。本実施形態の基板検査システム４０は、基板表面の
二次元電位分布情報を取得する二次元電位分布図作成部
６７を備える点にその特徴がある。
【００６２】図８は、本実施形態の基板検査システム４
０が備えるホストコンピュータ２９の要部の概略構成を
示すブロック図である。基板検査システム４０のその他
の構成は、図３９に示す基板検査システム２００と略同
一である。
【００６３】ホストコンピュータ２９は、測定条件入力
部６５、測定指令部６４、画像表示処理部６６の他、本
実施形態において特徴的な二次元電位分布図作成部６７
を備えている。
【００６４】本実施形態の基板検査システム４０の動作
を本発明にかかる基板検査方法の第３の実施の形態とし
て図面を参照しながら説明する。なお、説明を平易にす
るため、本実施形態において二次光学系の結像条件は、
カソードレンズ２１（図３９参照）の第二電極への印加
電圧としたが、これに限ることなく、二次光学系のその
他の構成部分、例えば、第二レンズ２２、第三レンズ２
３、第四レンズ２４、またはウィーンフィルタ４１等の
制御によっても、二次元電位分布情報の取得は可能であ
る。が、これに限ることなく、二次光学系のその他の構
成部分、例えば、第二レンズ２２、第三レンズ２３、第
四レンズ２４、またはウィーンフィルタ４１等の制御に
よっても、は可能である。
【００６５】図９は、本実施形態の基板検査方法を説明
するフローチャートである。同図において、ｔは二次元
電位分布図を作成するための電子画像の枚数、Ｇtはｔ
枚目の電子画像、Ｖfは基板表面電位（Ｖ）、Ｖ0からＶ
eは測定範囲（Ｖ0≦Ｖf＜Ｖe）、ＶCLはカソードレンズ
２１の第二電極への印加電圧（Ｖ）、ＶCLOはＶ0に対応
する結像条件としてのＶCL（Ｖ）、Ｖdは基板検査シス
テム４０の測定分解能（Ｖ）をしめす。また、ＶCL＝Ｖ
CLO＋ｋＶfの関係（図１参照）が成立している。
【００６６】これらの測定条件を測定条件入力部６５か
ら入力すると、測定指令部６４は、まず、１枚目の表面
電位図を取得するため（ｔ＝１）、Ｖ0をＶfに代入し
（ステップＳ１）、上記関係式に従って、カソードレン
ズ２１の第二電極印加電圧ＶCLをＶCLO＋ｋＶf（Ｖf＝
Ｖ0）に設定し（ステップＳ２）、この結像条件でステ
ージ４３を移動させながら基板表面の所定領域について
電子ビームを照射させて１枚目の電子画像Ｇt（ｔ＝
１；Ｇ1）を取得し、メモリ６１に格納させる（ステッ
プＳ３）。電子画像を取得すると、測定指令部６４は、
測定が終了したか否かをＶfとＶeとを比較することによ
り判定する（ステップＳ４）。ＶfがＶeを下回っており
（Ｖf＜Ｖe）、測定が終了していないと判定した場合
は、測定指令部６４は、ＶfにＶf＋Ｖdを代入し、また
ｔにｔ＋１を代入して（ステップＳ５）、基板検査シス
テム４０の分解能分だけ結像条件を変化させて次の電子
画像Ｇt（ｔ＝２；Ｇ2）を取得し、メモリ６１に格納さ
せる。
【００６７】ＶfがＶe以上となり（Ｖf≧Ｖe）、測定が
終了したと判定した場合は、測定指令部６４は、測定が
終了したことを示す制御信号を出力し、二次元電位分布
図作成部６７はこの制御信号を受けてメモリ６１からｔ
枚の電子画像Ｇ1〜Ｇtを引出し、これらを合成して二次
元電位分布図を作成し、メモリ６１に格納させるととも
に、画像表示処理部６６を介して表示部６０により表示
する（ステップＳ６）。
【００６８】このように、本実施形態の基板検査システ
ムによれば、単純な構成で基板表面の二次元電位分布情
報を取得することができる。なお、上記実施形態では、
容量の小さいメモリ６１を用いる場合でも短い処理時間
で二次元電位分布情報を取得できるように、基板表面の
所定領域について電子画像Ｇtを取得することとした
が、処理時間とメモリ６１の容量に余裕があれば、基板
表面の全領域に亘って二次元電位分布情報を取得できる
のは勿論である。また、測定の終了後に電子画像の全て
を合成して二次元電位分布図を表示する替りに、各結像
条件毎に得られた電子画像を逐次重ねて表示させ、表示
部６０上で合成させることとしても良い。次に、本発明
にかかる基板検査システムの第４の実施の形態について
図面を参照しながら説明する。本実施形態は、上述した
二次光学系の結像条件に基づいて基板に形成された配線
における電気的特性不良情報を検出する点にその特徴が
ある。
【００６９】図１０は、本実施形態の基板検査システム
５０が備えるホストコンピュータ３９の要部の概略構成
を示すブロック図である。基板検査システム５０のその
他の構成は、図３９に示す基板検査システム２００と略
同一である。
【００７０】図１０に示すホストコンピュータ３９は、
検査条件入力部８７、測定指令部６４、画像表示処理部
６６の他に、本実施形態において特徴的な画像比較処理
部８４と不良箇所特定部８５を備えている。
【００７１】本実施形態の基板検査システム５０の動作
を本発明にかかる基板検査方法の第４の実施の形態とし
て図面を参照しながら説明する。本実施形態の特徴は、
ステージスキャンにより予め検査対象の領域について二
次光学系の結像条件を調整し、調整された結像条件に基
づいて再度ステージスキャンを行うことにより、例えば
図５に示したようなビアプラグ欠陥を検出する点にあ
る。
【００７２】図１１は、本実施形態を説明するための模
式図である。また、図１２および図１３は本実施形態を
説明するフローチャートであり、図１２は二次光学系の
結像条件を調整するためのフローを示し、図１３はこれ
に基づいてビアプラグ欠陥を検査するフローを示す。
【００７３】まず、図１２に示すように、検査対象の基
板であるウェーハ４２をステージ上にセットし（ステッ
プＳ１１）、ウェーハ４２の表面領域のうち検査の対象
となる領域を図１１（ａ）に示すように任意の単位領域
に分割する（ステップＳ１２）。単位領域はウェーハ４
２の製造プロセスにおける歩留りや許容される検査時間
等を考慮して任意の大きさに設定できるが、各単位領域
が同一のレイアウトを有するように分割する。
【００７４】図１２に戻り、この任意の単位領域にてビ
アプラグ部が正常に形成されていれば二次ビームが電子
検出部で結像するものと予定される二次光学系の結像条
件を設定して検査条件入力部８７から入力し、測定指令
部６４がこれに基づく制御信号を各種制御部１６，１
７，５１〜５７に供給する（ステップＳ１３）。この結
像条件は、配線材料等を考慮して設計情報に基づいて個
別に決定される。
【００７５】次に、測定指令部６４は、上記手順で設定
した結像条件にてステージ４３を例えば図１１（ａ）の
破線矢印に示すように移動させながら電子ビームを照射
して任意の３つの単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の電子画像
Ｇ１ａ，Ｇ２ａ，Ｇ３ａの画像信号を取得し、メモリ６
１に格納させる（ステップＳ１４）。３つの単位領域
は、図１１に示す例では相互に隣接する領域を選択した
が、これに限ることなく、いずれの領域を選択しても良
い。
【００７６】図１１（ｂ）は、取得された電子画像Ｇ１
ａ，Ｇ２ａ，Ｇ３ａを模式的に示すものであり、ビアプ
ラグ部ＶＰ１〜ＶＰ９のうち正常に形成されたビアプラ
グ部を黒地で示し、オープン（図５参照）やクラック等
の欠陥を有するものを白地で示す。
【００７７】画像比較処理部８４は、これらの電子画像
Ｇ１ａ，Ｇ２ａ，Ｇ３ａをメモリ６１から引出して、そ
れぞれ対応するビアプラグ部を比較し、電子画像Ｇ２ａ
のみで異なるビアプラグ部、図１１（ｃ）に示す例では
ＶＰ１およびＶＰ８を単位領域Ａ２内における欠陥ビア
プラグ箇所として抽出してメモリ６１に格納させる（ス
テップＳ１５）。
【００７８】次に、画像比較処理部８４は、メモリ６１
から単位領域Ａ１および電子画像Ｇ１ａの情報を消去し
て元の単位領域Ａ２および電子画像Ｇ２ａを新たな単位
領域Ａ１およびその電子画像Ｇ１ａとし、同様に、元の
単位領域Ａ３および電子画像Ｇ３ａを新たな単位領域Ａ
２およびその電子画像Ｇ２ａとして格納させる（ステッ
プＳ１６）。
【００７９】次に、測定指令部６４は、ウェーハ４２上
の検査対象領域内の全ての領域でビアプラグ欠陥検査を
行ったか否かを判定する（ステップＳ１７）。全ての対
象領域で欠陥検査が終了していない場合は、未検査の単
位領域があるか否かを判定し（ステップＳ１８）、未検
査の領域がある場合は、取得してない単位領域、例え
ば、ステージ４３の移動方向と反対方向に隣接する単位
領域をＡ３としてステージ４３を単位領域分だけ移動さ
せ、新たな単位領域Ａ３の電子画像Ｇ３ａを取得して
（ステップＳ１９）、メモリ６１と画像比較処理部８４
に供給する。画像比較処理部８４は、上述したステップ
Ｓ１５の手順に従って、新たな単位領域Ａ２内における
欠陥ビアプラグ箇所を抽出し、メモリ６１に格納させ
る。
【００８０】未検査の領域がない場合には、直前の単位
領域Ａ３の電子画像Ｇ３ａについても欠陥検査をするた
め、測定指令部６４は、直前の単位領域Ａ２および電子
画像Ｇ２ａを新たな単位領域Ａ１およびその電子画像Ｇ
１ａとし、同様に、直前の単位領域Ａ３および電子画像
Ｇ３ａを新たな単位領域Ａ２およびその電子画像Ｇ２ａ
とした上で（ステップＳ１５〜Ｓ１８）、検査対象領域
内で直前の単位領域Ａ１、Ａ２以外の任意の単位領域を
最後の単位領域Ａ３として選択し、その電子画像を取得
してこれを電子画像Ｇ３ａとし（ステップＳ２０）、最
後の単位領域Ａ２の電子画像Ｇ２ａについて欠陥ビアプ
ラグ箇所の抽出を行い、メモリ６１に格納させる（ステ
ップＳ１５）。
【００８１】ウェーハ４２上の検査対象である領域の全
ての領域についてビアプラグ欠陥の検査が終了すると
（ステップＳ１７）、測定指令部６４が検査終了の情報
を不良箇所特定部８５に供給し、不良箇所特定部８５
は、メモリ６１から欠陥ビアプラグ箇所の情報を引出し
てこれを解析する（ステップＳ２１）。不良箇所特定部
８５は、検出された欠陥の数量と、予め検査条件として
入力された経験値等に基づく所定のしきい値とを比較し
て、欠陥の数量の妥当性を判定する（ステップＳ２
２）。検出された欠陥の数量がこのしきい値以上である
場合は、実際には欠陥でなかったビアプラグを欠陥であ
ると検出した擬似欠陥が多かったものと判断し、その情
報を測定指令部６４に供給する。測定指令部６４は、こ
の情報を受けて、想定した結像条件が妥当でないものと
判断して二次光学系結像条件を調整し、上述したステッ
プＳ１３からステップＳ２２までの手順を繰返す。検出
された欠陥の数量がしきい値を下回る場合は、最後に設
定した結像条件が妥当なものと判断し、結像条件調整フ
ローを終了させる。
【００８２】なお、本実施形態においては、擬似欠陥が
多いか否かの判断を不良箇所特定部８５がしきい値に基
づいて判断するものとしたが、適切なしきい値の設定が
困難である場合は、基板検査システム５０が検出した欠
陥箇所をオペレータがＳＥＭ等に基づいて目視にて確認
し、オペレータの判断による欠陥数量と基板検査システ
ム５０による欠陥数量とを比較して格差が大きい場合に
二次光学系の結像条件を調整することとしても良い。
【００８３】次に、このような結像条件調整フローで決
定した二次光学系結像条件に基づいて再度ステージスキ
ャンを行い、ウェーハ４２のビアプラグ欠陥を実際に検
出する手順を図１３のフローチャートを参照しながら説
明する。
【００８４】図１３に示すように、まず、検査対象の基
板であるウェーハ４２をステージ上にセットし（ステッ
プＳ３１）、ウェーハ４２の表面領域のうち検査の対象
となる領域を任意の単位領域（図１１（ａ）参照）に分
割する（ステップＳ３２）。次に、測定指令部６４は、
上述の結像条件設定フローで得られた二次光光学系の結
像条件に従った制御信号を生成して各種制御部１６，１
７，５１〜５７に供給する（ステップＳ３３）。
【００８５】次に、測定指令部６４は、設定した結像条
件にてステージ４３を移動させながら電子ビームを照射
して任意の３つの単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の電子画像
Ｇ１ａ，Ｇ２ａ，Ｇ３ａの画像信号を取得し、メモリ６
１に格納する（ステップＳ３４）。３つの単位領域は、
いずれの領域を選択しても良い。
【００８６】次に、画像比較処理部８４は、これらの電
子画像Ｇ１ａ，Ｇ２ａ，Ｇ３ａをメモリ６１から引出し
て、それぞれ対応するビアプラグ部を比較し、電子画像
Ｇ２ａのみ異なるビアプラグ部（図１１（ｃ）参照）を
単位領域Ａ２内における欠陥ビアプラグ箇所として抽出
してメモリ６１に格納させる（ステップＳ３５）。
【００８７】次に、画像比較処理部８４は、メモリ６１
から単位領域Ａ１および電子画像Ｇ１ａの情報を消去し
て元の単位領域Ａ２および電子画像Ｇ２ａを新たな単位
領域Ａ１およびその電子画像Ｇ１ａとし、同様に、元の
単位領域Ａ３および電子画像Ｇ３ａを新たな単位領域Ａ
２およびその電子画像Ｇ２ａとして格納させる（ステッ
プＳ３６）。
【００８８】次に、測定指令部６４は、ウェーハ４２上
の検査対象領域内の全ての領域でビアプラグ欠陥検査を
行ったか否かを判定する（ステップＳ３７）。全ての対
象領域で欠陥検査が終了していない場合は、未検査の単
位領域があるか否かを判定し（ステップＳ３８）、未検
査の領域がある場合は、取得してない単位領域をＡ３と
してステージ４３を単位領域分だけ移動させ、新たな単
位領域Ａ３の電子画像Ｇ３ａを取得して（ステップＳ３
９）、メモリ６１と画像比較処理部８４に供給する。画
像比較処理部８４は、上述したステップＳ３５の手順に
従って、新たな単位領域Ａ２内における欠陥ビアプラグ
箇所を抽出し、メモリ６１に格納させる。
【００８９】未検査の領域がない場合には、直前の単位
領域Ａ３の電子画像Ｇ３ａについても欠陥検査をするた
め、測定指令部６４は、直前の単位領域Ａ２および電子
画像Ｇ２ａを新たな単位領域Ａ１およびその電子画像Ｇ
１ａとし、同様に、直前の単位領域Ａ３および電子画像
Ｇ３ａを新たな単位領域Ａ２およびその電子画像Ｇ２ａ
とした上で（ステップＳ３５〜Ｓ３８）、検査対象領域
内で直前の単位領域Ａ２、Ａ３以外の任意の単位領域を
最後の単位領域Ａ３として選択し、その電子画像を取得
してこれを電子画像Ｇ３ａとし（ステップＳ４０）、最
後の単位領域Ａ２の電子画像Ｇ２ａについて欠陥ビアプ
ラグ箇所の抽出を行い、メモリ６１に格納させる（ステ
ップＳ３５）。
【００９０】ウェーハ４２上の検査対象である領域の全
ての領域についてビアプラグ欠陥の検査が終了すると
（ステップＳ３７）、測定指令部６４は、検査終了の情
報を各種制御部１６，１７，５１〜５７へ供給してこれ
らの設定を初期条件に戻すとともに、メモリ６１から欠
陥ビアプラグ箇所の情報を引出し、画像表示処理部６６
を介して表示部６０により表示させ、欠陥検査を終了さ
せる。
【００９１】このように、本実施形態の基板検査システ
ム４０によれば、正常な配線部から放出される二次ビー
ムが結像する２次光学系結像条件を調整して単位領域毎
の電子画像を取得するので、これらの電子画像に基づい
て基板表面部における配線の電気的特性不良を単純な構
成で検出することができる。さらに、非接触での検査が
可能なので、各製造工程の終了後に検査することがで
き、ビアプラグ欠陥が発生した製造工程を容易に特定す
ることができる。これにより半導体製造工程における歩
留りの向上に大きく貢献することができる基板検査シス
テムが提供される。なお、本実施形態においては、３つ
の単位領域の電子画像を比較することとしたが、これに
限ることなく２つの単位領域の電子画像を取得して比較
することとしても、特性不良情報を取得することは十分
に可能である。
【００９２】また、欠陥検査の終了を待って全ての欠陥
ビアプラグ箇所の情報を表示させる替りに、欠陥箇所が
検出される毎に逐次これを表示させることとしても良
い。
【００９３】次に、本発明にかかる基板検査システムの
第５の実施の形態について図面を参照しながら説明す
る。本実施形態は、基板表面部に形成される金属配線に
ついてショート、オープン等の欠陥形状を検出する形状
判定部を備える点に特徴がある。
【００９４】図１４は、本実施形態の基板検査システム
５０が備えるホストコンピュータ４９の要部の概略構成
を示すブロック図である。基板検査システム５０のその
他の構成は、図３９に示す基板検査システム２００と略
同一である。
【００９５】図１４に示すように、ホストコンピュータ
４９は、検査条件入力部８７、測定指令部６４および画
像表示処理部６６の他に本実施形態において特徴的な形
状判定部８６を備えている。
【００９６】本実施形態の基板検査システム５０の動作
について図面を参照しながら説明する。
【００９７】まず、本実施形態により検出する形状情報
の内容について説明する。図１５は、検出目的である配
線欠陥部の形状の具体例を示す。図１５（ａ）は設計レ
イアウト通りに形成された正常な配線７７，７８，７９
の形状を示し、同図１５（ｂ）は配線７８と配線７９の
間にショート欠陥部ＬE1が形成された例を示し、さらに
同図１５（ｃ）は、金属材料の埋込み不足等により配線
７８がオープン欠陥部ＬE2を有する配線７８’となった
例を示す。
【００９８】ここで、設計レイアウト通りに金属配線が
形成された場合に、電子ビームを照射して金属配線から
放出される二次ビームが電子検出部で結像するための二
次光学系結像条件でステージスキャンを行い、電子画像
を取得することにより配線形状の情報を取得することが
できる。
【００９９】従って、まず、検査条件入力部８７から金
属配線からの二次ビームを結像させるための二次光学系
結像条件やウェーハ４２上の検査対象領域の情報などを
入力する。測定指令部６４はこの結像条件に基づいて制
御信号を生成し、各種制御部１６，１７，５１〜５７へ
供給し、検査対象領域についてステージ４３を移動させ
ながら電子ビームを照射する。本実施形態では、金属配
線領域から放出される二次ビームが電子検出部で適切に
結像するように各種制御部１６，１７，５１〜５７を制
御するので、金属配線の形状が設計レイアウト通りであ
る場合は、図１６に示すように、例えば金属配線７８か
ら放出される二次ビーム７３ｂは電子検出部で適切に結
像するが、配線７８と配線７９との間の絶縁体の領域１
０３では二次ビーム７４ｂが電子検出部で結像すること
がないので、設計レイアウトに対応した電子画像が得ら
れる。この一方、図１５（ｂ）に示すショート欠陥部Ｌ
E1がある場合は、図１７に示すように、領域７８，ＬE1
からそれぞれ放出される二次ビーム７３ｂ，７４ｂがい
ずれも電子検出部で結像するので、ショート欠陥部ＬE1
に対応する画像部分を有する電子画像が取得される。
【０１００】次に、取得された画像信号に基づいて形状
判定部８６が形状を判定する方法を本発明にかかる基板
検査方法の第５および第６の実施の形態としてより具体
的に説明する。
【０１０１】本発明にかかる基板検査方法の第５の実施
の形態は、前述した第４の実施の形態と同様に、同一の
レイアウトを有する任意の単位領域にウェーハ上の検査
対象領域を分割し、これらの領域から取得された画像を
相互に比較する方法である。図１８は、本実施形態を説
明するための模式図であり、また、図１９は二次光学系
の結像条件を調整するためのフローチャート、図２０は
これに基づいて配線形状欠陥を判定するフローチャート
である。なお、以下の説明において配線部とは、配線の
他、配線の周辺領域の絶縁体をも含むものとする。
【０１０２】まず、図１９に示すように、検査対象の基
板であるウェーハ４２をステージ上にセットし（ステッ
プＳ５１）、ウェーハ４２の表面領域のうち検査の対象
となる領域を任意の単位領域（図１８（ａ）参照）に分
割する（ステップＳ５２）。単位領域は第４の実施の形
態と同様に、それぞれ同一のレイアウトであれば任意の
大きさに設定できる。
【０１０３】次に、配線が正常に形成されていれば二次
ビームが電子検出部３で結像するものと予定される二次
光学系の結像条件を設定して検査条件入力部８７から入
力し、測定指令部６４はこれに基づく制御信号を各種制
御部１６，１７，５１〜５７に供給する（ステップＳ５
３）。この結像条件は、配線材料等を考慮して設計情報
に基づいて個別に決定される。
【０１０４】次に、測定指令部６４は、上記手順で設定
した結像条件にてステージ４３を例えば図１８（ａ）の
破線矢印に示すように移動させながら電子ビームを照射
して任意の３つの単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の電子画像
Ｇ１ｂ，Ｇ２ｂ，Ｇ３ｂの画像信号を取得し、メモリ６
１に格納させる（ステップＳ５４）。３つの単位領域
は、相互に隣接する領域に限ることなく、いずれの領域
を選択しても良い。
【０１０５】図１８（ｂ）は、取得された電子画像Ｇ１
ｂ，Ｇ２ｂ，Ｇ３ｂを模式的に示すものであり、それぞ
れ図１５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した具体例に対応
した電子画像である。
【０１０６】形状判定部８６は、これらの電子画像Ｇ１
ｂ，Ｇ２ｂ，Ｇ３ｂをメモリ６１から引出して、それぞ
れ対応する配線部を比較し、電子画像Ｇ２ｂのみで異な
る配線部、図１８（ｃ）に示す例では配線７８と配線７
９との間に形成されこれらをを短絡するショート欠陥部
ＬE1を単位領域Ａ２内における配線形状欠陥箇所として
抽出してメモリ６１に格納させる（ステップＳ５５）。
【０１０７】次に、形状判定部８６は、メモリ６１から
単位領域Ａ１および電子画像Ｇ１ｂの情報を消去して元
の単位領域Ａ２および電子画像Ｇ２ｂを新たな単位領域
Ａ１およびその電子画像Ｇ１ｂとし、同様に、元の単位
領域Ａ３および電子画像Ｇ３ｂを新たな単位領域Ａ２お
よびその電子画像Ｇ２ｂとして格納させる（ステップＳ
５６）。
【０１０８】次に、測定指令部６４は、ウェーハ４２上
の検査対象領域内の全ての領域で配線形状欠陥検査を行
ったか否かを判定し（ステップＳ５７）、全ての対象領
域で欠陥検査が終了していない場合は、未検査の単位領
域があるか否かを判定し（ステップＳ５８）、未検査の
領域がある場合は、取得してない単位領域を新たな単位
領域Ａ３としてステージ４３を移動させ、その電子画像
Ｇ３ｂを取得して（ステップＳ５９）、メモリ６１と形
状判定部８６に供給する。形状判定部８６は、上述した
ステップＳ１５の手順に従って、新たな単位領域Ａ２内
における欠陥配線箇所を抽出し、メモリ６１に格納させ
る。
【０１０９】未検査の領域がない場合には、直前の単位
領域Ａ３の電子画像Ｇ３ｂの欠陥検査のため、測定指令
部６４は、直前の単位領域Ａ２および電子画像Ｇ２ｂを
新たな単位領域Ａ１およびその電子画像Ｇ１ｂとし、同
様に、直前の単位領域Ａ３および電子画像Ｇ３ｂを新た
な単位領域Ａ２およびその電子画像Ｇ２ｂとした上で
（ステップＳ５５〜Ｓ５８）、検査対象領域内で直前の
単位領域Ａ１、Ａ２以外の任意の単位領域を最後の単位
領域Ａ３として選択し、その電子画像を取得してこれを
電子画像Ｇ３ｂとし（ステップＳ６０）、最後の単位領
域Ａ２の電子画像Ｇ２ｂについて配線形状欠陥箇所の抽
出を行い、メモリ６１に格納させる（ステップＳ５
５）。
【０１１０】ウェーハ４２上の全ての検査対象領域につ
いて配線形状欠陥の検査が終了すると（ステップＳ５
７）、測定指令部６４が検査終了の情報を形状判定部８
６に供給し、形状判定部８６は、メモリ６１から配線形
状欠陥箇所の情報を引出してこれを解析する（ステップ
Ｓ６１）。具体的には前述した第４の実施の形態と同様
に、検出された欠陥の数量と、予め検査条件として入力
された経験値等に基づく所定のしきい値とを比較して、
欠陥の数量の妥当性を判定する（ステップＳ６２）。検
出された欠陥の数量がしきい値以上である場合は、擬似
欠陥が多かったものと判断し、その情報を測定指令部６
４に供給する。測定指令部６４は、この情報を受けて、
想定した結像条件が妥当でないものと判断し、二次光学
系結像条件を調整し、上述したステップＳ５３からステ
ップＳ６２までの手順を繰返す。検出された欠陥の数量
がしきい値を下回る場合は、最後に設定した結像条件を
妥当な結像条件と判断し、結像条件調整フローを終了さ
せる。なお、前述した第４の実施形態と同様に、適切な
しきい値の設定が困難である場合は、基板検査システム
５０が検出した欠陥箇所をオペレータがＳＥＭ等に基づ
いて目視にて確認し、オペレータの判断による欠陥数量
と基板検査システム５０による欠陥数量とを比較して格
差が大きい場合に二次光学系の結像条件を調整すること
としても良い。次に、このような結像条件調整フローで
決定した二次光学系結像条件に基づいて再度ステージス
キャンを行い、ウェーハ４２の配線欠陥を実際に検出す
る。
【０１１１】まず、図２０に示すように、ウェーハ４２
をステージ上にセットし（ステップＳ７１）、ウェーハ
４２表面の検査対象領域を任意の単位領域（図１８
（ａ）参照）に分割する（ステップＳ７２）。
【０１１２】次に、測定指令部６４が上述の結像条件設
定フローで得られた二次光光学系の結像条件に従った制
御信号を生成して各種制御部１６，１７，５１〜５７に
供給し（ステップＳ７３）、この結像条件にてステージ
４３を移動させながら電子ビームを照射して任意の３つ
の単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の電子画像Ｇ１ｂ，Ｇ２
ｂ，Ｇ３ｂの画像信号を取得し、メモリ６１に格納する
（ステップＳ７４）。３つの単位領域は、いずれの領域
を選択しても良い。
【０１１３】次に、形状判定部８６は、これらの電子画
像Ｇ１ｂ，Ｇ２ｂ，Ｇ３ｂをメモリ６１から引出して、
それぞれ対応する配線部を比較し、電子画像Ｇ２ｂのみ
異なる配線部（図１８（ｃ）参照）を単位領域Ａ２内に
おける配線形状欠陥箇所として抽出してメモリ６１に格
納させる（ステップＳ７５）。
【０１１４】次に、形状判定部８６は、メモリ６１から
単位領域Ａ１および電子画像Ｇ１ｂの情報を消去して元
の単位領域Ａ２および電子画像Ｇ２ｂを新たな単位領域
Ａ１およびその電子画像Ｇ１ｂとし、同様に、元の単位
領域Ａ３および電子画像Ｇ３ｂを新たな単位領域Ａ２お
よびその電子画像Ｇ２ｂとして格納させる（ステップＳ
７６）。
【０１１５】次に、測定指令部６４がウェーハ４２上の
全ての検査対象領域で配線形状欠陥検査を行ったか否か
を判定する（ステップＳ７７）。全ての対象領域で欠陥
検査が終了していない場合は、未検査の単位領域がある
か否かを判定し（ステップＳ７８）、未検査の領域があ
る場合は、取得してない単位領域を新たなＡ３としてス
テージ４３を移動させ、その電子画像Ｇ３ｂを取得して
（ステップＳ７９）、メモリ６１と形状判定部８６に供
給する。形状判定部８６は、上述したステップＳ７５の
手順に従って、新たな単位領域Ａ２内における配線形状
欠陥箇所を抽出し、メモリ６１に格納させる。
【０１１６】未検査の領域がない場合には、直前の単位
領域Ａ３の電子画像Ｇ３ｂの欠陥検査のため、測定指令
部６４が直前の単位領域Ａ２および電子画像Ｇ２ｂを新
たな単位領域Ａ１およびその電子画像Ｇ１ｂとし、同様
に、直前の単位領域Ａ３および電子画像Ｇ３ｂを新たな
単位領域Ａ２およびその電子画像Ｇ２ｂとした上で（ス
テップＳ７５〜Ｓ７８）、検査対象領域内で直前の単位
領域Ａ２、Ａ３以外の任意の単位領域を最後の単位領域
Ａ３として選択し、その電子画像を最後の電子画像Ｇ３
ｂとして取得して（ステップＳ８０）、最後の単位領域
Ａ２の電子画像Ｇ２ｂについて配線形状欠陥箇所の抽出
を行い、メモリ６１に格納させる（ステップＳ７５）。
【０１１７】ウェーハ４２上の検査対象である領域の全
ての領域について配線形状欠陥の検査が終了すると（ス
テップＳ７７）、測定指令部６４がメモリ６１から配線
形状欠陥箇所の情報を引出して画像表示処理部６６を介
してその電子画像を表示部６０により表示させ、欠陥検
査を終了させる。
【０１１８】なお、欠陥検査の終了を待って全ての配線
形状欠陥箇所の情報を表示させる替りに、配線形状欠陥
が検出される毎に逐次これを表示させることとしても良
い。以上の第５の実施形態における基板検査方法では、
同一レイアウトの単位領域から取得した複数の電子画像
を相互に比較することにより二次光学系の結像条件を調
整したが、図１５（ａ）に示すような、全く欠陥のない
正常な配線部の電子画像が取得できる場合は、これを参
照正常画像としてメモリ６１に格納し、この参照正常画
像との比較により形状欠陥の検査を行うことができる。
この方法を本発明にかかる基板検査方法の第６の実施の
形態として図１４を再び参照しながら説明する。
【０１１９】まず、参照正常画像をメモリ６１に格納
し、この参照正常画像を取得したときの二次光学系の結
像条件（以下、参照正常画像結像条件という）を検査条
件入力部８７から入力する。検査条件入力部８７からは
ウェーハ４２上の検査対象領域の情報等も入力する。
【０１２０】測定指令部６４は、参照正常画像結像条件
に基づく制御信号を各種制御部１６，１７，５１〜５７
に供給してステージスキャンを行い、検査対象領域の電
子画像を順次取得する。電子画像の取得は、参照正常画
像が取得された正常な配線部と同一のレイアウトを有す
る単位領域毎に行う。取得された電子画像は画像信号処
理部５８による所定の信号処理を経て形状判定部８６に
供給される。
【０１２１】形状判定部８６は、メモリ６１から参照正
常画像を引出して画像信号処理部５８から供給された単
位領域毎の電子画像と逐次比較する。比較処理の結果、
図１５（ｂ）、（ｃ）に示すように、参照正常画像と異
なる配線形状を有する検査対象領域があれば、形状欠陥
領域としてその位置情報と電子画像をメモリ６１の他の
領域に格納していく。
【０１２２】ウェーハ４２のすべての検査対象領域につ
いてステージスキャンが終了すると、測定指令部６４が
メモリ６１に格納された形状欠陥領域の位置情報と電子
画像を引出し、画像表示処理部６６を経て表示部６０に
より表示させる。
【０１２３】このように、本実施形態の基板検査システ
ムによれば、基板に形成された金属配線の形状面の異常
を単純な構成で検出するので、ショート欠陥やオープン
欠陥等の形状情報を非接触で取得することができる。こ
のため、各製造工程の終了後に基板を検査することがで
き、形状欠陥が発生した製造工程を容易に特定すること
ができる。これにより、半導体製造工程における歩留り
の向上に大きく貢献することができる基板検査システム
が提供される。なお、上述した第５の実施形態におい
て、３つの単位領域の電子画像を比較することとした
が、前述した第４の実施の形態と同様に、２つの単位領
域の電子画像同士の比較によっても、形状欠陥情報を取
得することは可能である。なお、欠陥検査の終了を待っ
て全ての配線形状欠陥箇所の情報を表示させる替りに、
配線形状欠陥が検出される毎に逐次その位置情報と電子
画像を表示させることとしても良い。
【０１２４】次に、本発明にかかる基板検査システムの
第６の実施の形態について図面を参照しながら説明す
る。本実施形態の基板検査システム７０は、図２１に示
すように、基板の物性情報を取得する物性判定部８８を
備える点にその特徴がある。
【０１２５】図２１は、本実施形態の基板検査システム
７０が備えるホストコンピュータ８９の要部の概略構成
を示すブロック図である。基板検査システム７０のその
他の構成は図３９に示す基板検査システム２００と略同
一である。
【０１２６】図２１に示すホストコンピュータ８９は、
検査条件入力部８７、画像取得指令部８２および画像表
示処理部６６の他に本実施形態において特徴的な物性判
定部８８を備えている。
【０１２７】物性判定部８８は、画像信号処理部５８か
ら供給される画像信号に基づいて、基板の金属配線の周
辺領域で発生することがある金属汚染や金属配線の表面
で発生することがある酸化等の有無を判定し、その発生
箇所の位置情報を検出する。基板検査システム７０の一
動作を本発明にかかる基板検査方法の第７の実施の形態
として図面を参照しながら説明する。
【０１２８】図２２および図２３は、本実施形態の検査
方法を説明するための二次ビームの軌道図である。
【０１２９】図２２および図２３に示すウェーハ４２ａ
にはダマシンプロセスにより金属配線７５，７６が形成
されている。金属配線７６の周辺領域は、ダマシンプロ
セスにおけるＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishin
g）工程で酸や配線金属などに汚染された領域６９であ
り、金属配線７５の周辺領域はこのような汚染がない非
汚染領域６８である。金属配線の周辺部における汚染
は、誘電率や抵抗値の変化により回路特性に影響を及す
ため、要求仕様に応じた回路特性を満たす程度の汚染量
であるか否かの判定が重要となる。図２２に示すよう
に、汚染領域６９と非汚染領域６８とでは、二次ビーム
の結像条件が異なる。そこで、要求仕様に満たない汚染
量を有する汚染領域から放出される二次ビームが電子検
出部で結像する結像条件で電子画像を取得し、適切に結
像した領域がなければ、要求仕様を満たし、適切に結像
した領域があれば、その汚染領域が関係する回路部は、
要求仕様を満たさないものと判定することができる。
【０１３０】本実施形態の基板検査方法により汚染領域
を検出する方法を図２４のフローチャートを参照しなが
らより具体的に説明する。同図において、Ｎは取得する
電子画像の枚数、Ｄｔは後述する物性パラメータであ
り、測定範囲は、Ｄ1〜ＤNである。Ｇtはｔ枚目の電子
画像、ＶCLはカソードレンズ２１の第二電極への印加電
圧（Ｖ）を示す。また、ＶCL＝ｆ（Ｄｔ）の関係が成立
している。なお、本実施形態においても説明の簡略化の
ため、二次光学系の結像条件としてカソードレンズ２１
の第二電極へ印加する電圧ＶCLを選択したが、これに限
ることなく、二次光学系のその他の構成部分、例えば、
第二レンズ２２、第三レンズ２３、第四レンズ２４、ま
たはウィーンフィルタ４１等の制御によっても、汚染領
域の検出は可能である。
【０１３１】まず、物性パラメータＤｔの範囲Ｄ1〜ＤN
を設定する。本実施形態においては要求仕様に対応する
回路特性を満たさない汚染濃度の範囲についてパラメー
タＤ 1〜ＤNを設定する。
【０１３２】次に、オフラインで試料を解析し、ＶCLと
汚染濃度との関係を評価し、ＶCL＝ｆ（Ｄｔ）の関係を
具体的に算出する。試料としては、例えば実工程で作成
されたウェーハで金属汚染領域を有するもの、または金
属汚染による欠陥部を意図的に作成したウェーハを用い
る。
【０１３３】次に、検査条件入力部８７により、検査対
象領域の位置情報と、物性パラメータＤｔ（Ｄ1〜
ＤN）、ＶCL＝ｆ（Ｄｔ）の関係、取得すべき電子画像
の枚数Ｎなどを入力する。
【０１３４】次に、図２４に示すように、ｔ＝１として
画像取得指令部８２がパラメータＤ 1をＤｔに代入し
（ステップＳ１３１）、上記関係式に従って、カソード
レンズ２１の第二電極印加電圧ＶCLをｆ（Ｄ1）に設定
し（ステップＳ１３２）、この結像条件でステージ４３
を移動させながら基板４２表面の所定領域について電子
ビームを照射させて１枚目の電子画像Ｇt（ｔ＝１；
Ｇ1）を取得し、メモリ６１に格納させる（ステップＳ
１３３）。電子画像を取得すると、画像取得指令部８２
は、測定が終了したか否かをｔとＮとを比較することに
より判定する（ステップＳ１３４）。測定が終了してい
ないと判定した場合は、画像取得指令部８２は、ｔにｔ
＋１を代入して（ステップＳ１３５）、物性パラメータ
としてＤ2をＤｔに代入し、このパラメータの変化に対
応する分だけ結像条件を変化させて次の電子画像Ｇ
t（ｔ＝２；Ｇ2）を取得し、メモリ６１に格納させる
（ステップＳ１３２〜１３３）。
【０１３５】ｔがＮとなり、測定が終了したと判定した
場合は（ステップＳ１３４）、画像取得指令部８２は、
測定が終了したことを示す制御信号を出力し、物性判定
部８８はこの制御信号を受けてメモリ６１からＮ枚の電
子画像Ｇ1〜ＧNを引出し、これらを合成して二次元物性
分布情報を取得し、メモリ６１に格納させるとともに、
画像表示処理部６６を介して表示部６０により表示する
（ステップＳ１３６）。ここでは二次光学系の結像条件
の範囲を汚染領域から放出される二次ビームが電子検出
部で結像する結像条件の範囲としているので、二次元物
性分布情報として二次元汚染度分布情報が得られる。
【０１３６】このように、本実施形態の基板検査システ
ム７０によれば、基板の汚染状況を示す二次元汚染度分
布情報を出力するので、汚染領域の電子画像とその位置
情報を汚染の程度とともに取得することができる。これ
により各回路部が要求仕様を満たすか否かを迅速に判断
できるとともに、汚染が発生した製造工程を容易に特定
することができる。この結果、冗長回路の利用などによ
る不良救済や汚染発生の原因探求をより迅速に行うこと
ができる。なお、測定の終了後に電子画像の全てを合成
して二次元物性分布図を表示する替りに、各物性パラメ
ータごとに得られた電子画像を順次表示させ、表示部６
０上で合成させることとしても良い。
【０１３７】また、本実施形態の基板検査システム７０
によれば、前述した第５の実施の形態と同様に、同一レ
イアウトの単位領域から取得した電子画像の相互比較に
より基板の物性情報を取得することもできる。この方法
を本発明にかかる基板検査方法の第８の実施の形態とし
て図２５の模式図と図２６および図２７のフローチャー
トを参照しながら説明する。
【０１３８】図２５は本実施形態を説明するための模式
図であり、同図（ｂ）は、ウェーハ４２の領域のうち、
汚染領域のない良好な単位領域の電子画像Ｇ１ｃと、金
属配線７７，７８間の絶縁体領域に汚染領域ＤE1、金属
配線７８，７９間の絶縁体領域に汚染領域ＤE2が形成さ
れている単位領域の電子画像Ｇ２ｃと、金属配線７９の
外側の絶縁体領域に汚染領域ＤE3が形成された単位領域
の電子画像Ｇ３ｃを示す。なお、同図（ａ）は図１８
（ａ）と同一であるが、説明の便宜のため再掲してお
く。
【０１３９】まず、図２６に示すように、ウェーハ４２
をステージ上にセットし（ステップＳ９１）、その表面
領域のうち検査の対象となる領域を任意の単位領域（図
２５（ａ）参照）に分割する（ステップＳ９２）。単位
領域は第５の実施の形態と同様に、それぞれ同一のレイ
アウトであれば任意の大きさに設定できる。
【０１４０】次に、非汚染領域から放出される二次ビー
ムが電子検出部で結像するものと予定される二次光学系
の結像条件を設定して検査条件入力部８７から入力し、
画像取得指令部８２はこれに基づく制御信号を各種制御
部１６，１７，５１〜５７に供給する（ステップＳ９
３）。
【０１４１】次に、画像取得指令部８２は、上記手順で
設定した結像条件にてステージ４３を例えば図２５
（ａ）の破線矢印に示すように移動させながら電子ビー
ムを照射して図２５（ｂ）に示すように、任意の３つの
単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の電子画像Ｇ１ｃ，Ｇ２ｃ，
Ｇ３ｃの画像信号を取得し、メモリ６１に格納させる
（ステップＳ９４）。３つの単位領域は、相互に隣接す
る領域に限ることなく、いずれの領域を選択しても良
い。
【０１４２】物性判定部８８は、これらの電子画像Ｇ１
ｃ，Ｇ２ｃ，Ｇ３ｃをメモリ６１から引出して、それぞ
れ対応する配線部を比較し、電子画像Ｇ２ｃのみで異な
る配線部（図２５（ｃ）に示す例ではＤE1およびＤE2）
を単位領域Ａ２内における物性欠陥箇所として抽出して
メモリ６１に格納させる（ステップＳ９５）。
【０１４３】次に、物性判定部８８は、メモリ６１から
単位領域Ａ１および電子画像Ｇ１ｃの情報を消去して元
の単位領域Ａ２および電子画像Ｇ２ｃを新たな単位領域
Ａ１およびその電子画像Ｇ１ｃとし、同様に、元の単位
領域Ａ３および電子画像Ｇ３ｃを新たな単位領域Ａ２お
よびその電子画像Ｇ２ｃとして格納させる（ステップＳ
９６）。
【０１４４】次に、画像取得指令部８２は、ウェーハ４
２上の検査対象領域内の全ての領域で物性欠陥検査を行
ったか否かを判定し（ステップＳ９７）、全ての対象領
域で欠陥検査が終了していない場合は、未検査の単位領
域があるか否かを判定し（ステップＳ９８）、未検査の
領域がある場合は、取得してない単位領域を新たな単位
領域Ａ３としてステージ４３を移動させ、その電子画像
Ｇ３ｃを取得して（ステップＳ９９）、メモリ６１と物
性判定部８８に供給する。物性部８８は、上述したステ
ップＳ９５の手順に従って、新たな単位領域Ａ２内にお
ける物性欠陥箇所を抽出し、メモリ６１に格納させる。
図２５に示す例では、同図の電子画像Ｇ３ｃがこれによ
り電子画像Ｇ２ｃとなり、汚染領域ＤE3が検出される。
【０１４５】未検査の領域がない場合には、直前の単位
領域Ａ３の電子画像Ｇ３ｃの欠陥検査のため、測定指令
部６４は、直前の単位領域Ａ２および電子画像Ｇ２ｃを
新たな単位領域Ａ１およびその電子画像Ｇ１ｃとし、同
様に、直前の単位領域Ａ３および電子画像Ｇ３ｃを新た
な単位領域Ａ２およびその電子画像Ｇ２ｃとした上で
（ステップＳ９５〜Ｓ９８）、検査対象領域内で直前の
単位領域Ａ１、Ａ２以外の任意の単位領域を最後の単位
領域Ａ３として選択し、その電子画像を取得してこれを
電子画像Ｇ３ｃとし（ステップＳ１００）、最後の単位
領域Ａ２の電子画像Ｇ２ｃについて物性欠陥箇所の抽出
を行い、メモリ６１に格納させる（ステップＳ９５）。
【０１４６】ウェーハ４２上の全ての検査対象領域につ
いて物性欠陥の検査が終了すると（ステップＳ９７）、
画像取得指令部８２が検査終了の情報を物性判定部８８
に供給し、物性判定部８８は、メモリ６１から物性欠陥
箇所の情報を引出してこれを解析する（ステップＳ１０
１）。具体的には前述した第５の実施の形態と同様に、
検出された欠陥の数量と、予め検査条件として入力され
た経験値等に基づく所定のしきい値とを比較して、検出
された欠陥の数量の妥当性を判定する（ステップＳ１０
２）。検出された欠陥の数量がしきい値以上である場合
は、実際には非汚染領域であった領域を汚染領域である
と検出した擬似欠陥が多かったものと判断し、その情報
を測定指令部６４に供給する。測定指令部６４は、この
情報を受けて、想定した結像条件が妥当でないものと判
断して二次光学系結像条件を調整し、上述したステップ
Ｓ９３からステップＳ１０２までの手順を繰返す。検出
された欠陥の数量がしきい値を下回る場合は、最後に設
定した結像条件が妥当なものと判断し、結像条件調整フ
ローを終了させる。
【０１４７】なお、本実施形態においても適切なしきい
値の設定が困難である場合は、基板検査システムが７０
検出した欠陥箇所をオペレータがＳＥＭ等に基づいて目
視にて確認し、オペレータの判断による欠陥数量と基板
検査システム７０による欠陥数量とを比較して格差が大
きい場合に二次光学系の結像条件を調整することとして
も良い。
【０１４８】次に、このような結像条件調整フローで決
定した二次光学系結像条件に基づいて再度ステージスキ
ャンを行い、ウェーハ４２の物性欠陥を実際に検出す
る。
【０１４９】まず、図２７に示すように、ウェーハ４２
をステージ上にセットし（ステップＳ１１１）、ウェー
ハ４２表面の検査対象領域を任意の単位領域（図２５
（ａ）参照）に分割する（ステップＳ１１２）。
【０１５０】次に、画像取得指令部８２が上述の結像条
件設定フローで得られた二次光光学系の結像条件に従っ
た制御信号を生成して各種制御部１６，１７，５１〜５
７に供給し（ステップＳ１１３）、この結像条件にてス
テージ４３を移動させながら電子ビームを照射して任意
の３つの単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の電子画像Ｇ１ｃ，
Ｇ２ｃ，Ｇ３ｃの画像信号を取得し、メモリ６１に格納
する（ステップＳ１１４）。
【０１５１】次に、物性判定部８８は、これらの電子画
像Ｇ１ｃ，Ｇ２ｃ，Ｇ３ｃをメモリ６１から引出して、
それぞれ対応する配線部を比較し、電子画像Ｇ２ｃのみ
異なる配線部（図２５（ｃ）参照）を単位領域Ａ２内に
おける物性欠陥箇所として抽出してメモリ６１に格納さ
せる（ステップＳ１１５）。
【０１５２】次に、物性判定部８８は、メモリ６１から
単位領域Ａ１および電子画像Ｇ１ｃの情報を消去して元
の単位領域Ａ２および電子画像Ｇ２ｃを新たな単位領域
Ａ１およびその電子画像Ｇ１ｃとし、同様に、元の単位
領域Ａ３および電子画像Ｇ３ｃを新たな単位領域Ａ２お
よびその電子画像Ｇ２ｃとして格納させる（ステップＳ
１１６）。
【０１５３】次に、画像取得指令部８２がウェーハ４２
上の全ての検査対象領域で物性欠陥検査を行ったか否か
を判定する（ステップＳ１１７）。全ての対象領域で欠
陥検査が終了していない場合は、未検査の単位領域があ
るか否かを判定し（ステップＳ１１８）、未検査の領域
がある場合は、取得してない単位領域を新たなＡ３とし
てステージ４３を移動させ、その電子画像Ｇ３ｃを取得
して（ステップＳ１１９）、メモリ６１と物性判定部８
８に供給する。物性判定部８８は、上述したステップＳ
１１５の手順に従って、新たな単位領域Ａ２内における
物性欠陥箇所を抽出し、メモリ６１に格納させる。
【０１５４】未検査の領域がない場合には、直前の単位
領域Ａ３の電子画像Ｇ３ｃの欠陥検査のため、測定指令
部６４が直前の単位領域Ａ２および電子画像Ｇ２ｃを新
たな単位領域Ａ１およびその電子画像Ｇ１ｃとし、同様
に、直前の単位領域Ａ３および電子画像Ｇ３ｃを新たな
単位領域Ａ２およびその電子画像Ｇ２ｃとした上で（ス
テップＳ１１５〜Ｓ１１８）、検査対象領域内で直前の
単位領域Ａ２、Ａ３以外の任意の単位領域を最後の単位
領域Ａ３として選択し、その電子画像を最後の電子画像
Ｇ３ｃとして取得して（ステップＳ１２０）、最後の単
位領域Ａ２の電子画像Ｇ２ｃについて物性欠陥箇所の抽
出を行い、メモリ６１に格納させる（ステップＳ１１
５）。
【０１５５】ウェーハ４２上の検査対象である領域の全
ての領域について物性欠陥の検査が終了すると（ステッ
プＳ１１７）、画像取得指令部８２がメモリ６１から物
性欠陥箇所の情報を引出して画像表示処理部６６を介し
て表示部６０により表示させ、欠陥検査を終了させる。
【０１５６】なお、欠陥検査の終了を待って全ての物性
欠陥箇所の情報を表示させる替りに、物性欠陥が検出さ
れる毎に逐次これを表示させることとしても良い。
【０１５７】以上の第８の実施形態における基板検査方
法では、同一レイアウトの単位領域から取得した複数の
電子画像を相互に比較することにより二次光学系の結像
条件を調整したが、図２２および図２３の領域６８に示
すような、全く汚染のない正常な配線部の電子画像が取
得できる場合は、これを参照正常画像としてメモリ６１
に格納し、この参照正常画像を基準として物性欠陥の検
査を行うことができる。この方法を本発明にかかる基板
検査方法の第９の実施の形態として図２１を再び参照し
ながら説明する。
【０１５８】まず、参照正常画像をメモリ６１に格納
し、この参照正常画像を取得したときの参照正常画像結
像条件を検査条件入力部８７から入力する。検査条件入
力部８７からはウェーハ４２上の検査対象領域の情報等
も入力する。
【０１５９】画像取得指令部８２は、参照正常画像結像
条件に基づく制御信号を各種制御部１６，１７，５１〜
５７に供給してステージスキャンを行い、検査対象領域
の電子画像を順次取得する。電子画像の取得は、参照正
常画像が取得された非汚染領域と同一のレイアウトを有
する単位領域毎に行う。取得された電子画像は画像信号
処理部による所定の信号処理を経て物性判定部８８に供
給される。
【０１６０】物性判定部８８は、メモリ６１から参照正
常画像を引出して画像信号処理部から供給された単位領
域毎の電子画像と逐次比較する。比較処理の結果、図２
２および図２３に示す領域６９のように、絶縁体の領域
中で汚染による物性欠陥を有する領域は図２５（ｃ）の
Ｇ２ｃに模式的に示すように、電子画像において非汚染
領域の画素値と異なる画素値を有する画像部分として現
れる。このように本来同一の画素値を有する電子画像中
で異なる画素値の画像部分を含む電子画像が取得された
検査対象領域があれば、これを物性欠陥領域としてその
位置情報とともに電子画像をメモリ６１の他の領域に格
納していく。
【０１６１】ウェーハ４２表面のすべての検査対象領域
についてステージスキャンが終了すると、画像取得指令
部８２がメモリ６１に格納された物性欠陥領域の位置情
報と電子画像を引出し、画像表示処理部６６を経て表示
部６０により表示させる。
【０１６２】なお、全ての検査の終了を待って全ての物
性欠陥箇所の情報を表示させる替りに、物性欠陥が検出
される毎に逐次その位置情報と電子画像を表示させるこ
ととしても良い。
【０１６３】また、本実施形態の基板検査システム７０
によれば、金属配線の表面に金属酸化膜が形成されてい
るか否かをも検出することができる。
【０１６４】例えば、図２９に示すウェーハ４２ｂに
は、金属配線７８，７９が形成されている。金属配線７
８は設計通りに正常に形成されているが、金属配線７９
は、酸化によりその表面に金属酸化膜１７９が形成さ
れ、欠陥金属配線７９’となっている。図２８に示すよ
うに、金属配線７８，７９が正常に形成されていれば、
同一の結像条件で電子画像を取得することができるが、
図２９に示すように、欠陥金属配線７９’がある場合
は、正常な金属配線７８から放出される二次ビーム７３
ｄの結像条件と、欠陥金属配線７９’から放出される二
次ビーム７４ｄの結像条件が異なる。
【０１６５】そこで、図３０に示すように、欠陥金属配
線７９’から放出される二次ビーム７４ｄが電子検出部
で適切に結像されるような結像条件を検査条件入力部８
７から入力してステージスキャンを行えば、表面に金属
酸化膜が形成された金属配線の電子画像を取得すること
ができる。この方法を本発明にかかる基板検査方法の第
１０の実施の形態として図２４のフローチャートを再び
参照しながら説明する。
【０１６６】本実施形態において、図２４に示す物性パ
ラメータＤｔは金属配線の表面に形成された金属酸化膜
の膜厚であり、測定範囲は、要求仕様に対応する回路特
性を満たさない範囲の膜厚に対応するパラメータＤ1〜
ＤNである。Ｇt，ＶCLは前述の通りなので説明を省略す
る。また、ＶCL＝ｆ（Ｄｔ）の関係が成立している。な
お、本実施形態においても説明の簡略化のため、二次光
学系の結像条件としてカソードレンズ２１の第二電極へ
印加する電圧ＶCLを選択したが、これに限ることなく、
二次光学系のその他の構成部分、例えば、第二レンズ２
２、第三レンズ２３、第四レンズ２４、またはウィーン
フィルタ４１等の制御によっても、金属酸化膜の検出は
可能である。
【０１６７】まず、物性パラメータＤｔの範囲Ｄ1〜ＤN
を設定する。具体的には、例えば実工程で作成されたウ
ェーハで金属配線の表面に酸化膜が形成されたものまた
は金属酸化膜による欠陥部を意図的に作成したウェーハ
をオフラインで解析し、ＶCLと金属酸化膜の膜厚との関
係を評価し、ＶCL＝ｆ（Ｄｔ）の関係を具体的に算出す
る。
【０１６８】次に、検査条件入力部８７により、検査対
象領域の位置情報と、物性パラメータＤｔ（Ｄ1〜
ＤN）、ＶCL＝ｆ（Ｄｔ）の関係、取得すべき電子画像
の枚数Ｎなどを入力する。
【０１６９】次に、図２４に示すように、ｔ＝１として
画像取得指令部８２がパラメータＤ 1をＤｔに代入し
（ステップＳ１３１）、上記関係式に従って、カソード
レンズ２１の第二電極印加電圧ＶCLをｆ（Ｄ1）に設定
し（ステップＳ１３２）、この結像条件でステージ４３
を移動させながら基板４２表面の所定領域について電子
ビームを照射させて１枚目の電子画像Ｇt（ｔ＝１；
Ｇ1）を取得し、メモリ６１に格納させる（ステップＳ
１３３）。電子画像を取得すると、画像取得指令部８２
は、測定が終了したか否かをｔとＮとを比較することに
より判定する（ステップＳ１３４）。測定が終了してい
ないと判定した場合は、画像取得指令部８２は、ｔにｔ
＋１を代入して（ステップＳ１３５）、物性パラメータ
としてＤ2をＤｔに代入し、このパラメータの変化に対
応する分だけ結像条件を変化させて次の電子画像Ｇ
t（ｔ＝２；Ｇ2）を取得し、メモリ６１に格納させる
（ステップＳ１３２〜１３３）。
【０１７０】ｔがＮとなり、測定が終了したと判定した
場合は（ステップＳ１３４）、画像取得指令部８２は、
測定が終了したことを示す制御信号を出力し、物性判定
部８８はこの制御信号を受けてメモリ６１からＮ枚の電
子画像Ｇ1〜ＧNを引出し、これらを合成して二次元物性
分布情報を取得し、メモリ６１に格納させるとともに、
画像表示処理部６６を介して表示部６０により表示する
（ステップＳ１３６）。ここでは二次光学系の結像条件
の範囲を表面に金属酸化膜が形成された金属配線から放
出される二次ビームが電子検出部３で結像する結像条件
の範囲としているので、二次元物性分布情報として二次
元金属酸化膜分布図が得られる。
【０１７１】このように、本実施形態の基板検査システ
ム７０によれば、基板の金属配線の表面に形成されるこ
とがある金属酸化膜の分布状況を示す二次元金属酸化膜
分布情報を出力するので、金属酸化膜の電子画像とその
位置情報を膜厚の程度とともに取得することができる。
これにより各回路部が要求仕様を満たすか否かを迅速に
判断できるとともに、金属酸化が発生した製造工程を容
易に特定することができる。この結果、冗長回路の利用
などによる不良救済や金属酸化膜発生の原因探求をより
迅速に行うことができる。なお、測定の終了後に電子画
像の全てを合成して二次元物性分布図を表示する替り
に、各結像条件毎に得られた電子画像を逐次重ねて表示
させ、表示部６０上で合成させることとしても良い。
【０１７２】次に、前述した第８の実施の形態と同様、
本実施形態の基板検査システム７０により、同一レイア
ウトの単位領域から取得した電子画像の相互比較によ
り、金属配線表面に形成された金属酸化膜の情報を取得
することができる。この方法を本発明にかかる基板検査
方法の第１１の実施の形態として図３１の模式図と図２
６および図２７のフローチャートを参照しながら説明す
る。
【０１７３】図３１は本実施形態を説明するための模式
図であり、同図（ｂ）は、ウェーハ４２の領域のうち、
金属配線の表面に金属酸化膜を有しない良好な単位領域
の電子画像Ｇ１ｄと、金属配線７８の表面に金属酸化膜
ＭE1が形成されている単位領域の電子画像Ｇ２ｄと、金
属配線７９の表面に金属酸化膜ＭE2が形成された単位領
域の電子画像Ｇ３ｄを示す。なお、図２５と同様に、図
１８（ａ）と同一の模式図を説明の便宜のため図３１
（ａ）に再掲する。
【０１７４】まず、図２６に示すように、ウェーハ４２
をステージ上にセットし（ステップＳ９１）、その表面
領域のうち検査の対象となる領域を任意の単位領域（図
２５（ａ）参照）に分割する（ステップＳ９２）。単位
領域は第５の実施の形態と同様に、それぞれ同一のレイ
アウトであれば任意の大きさに設定できる。
【０１７５】次に、表面に金属酸化膜を有しない金属配
線から放出される二次ビームが電子検出部３で結像する
ものと予定される二次光学系の結像条件を設定して検査
条件入力部８７から入力し、画像取得指令部８２はこれ
に基づく制御信号を各種制御部１６，１７，５１〜５７
に供給する（ステップＳ９３）。
【０１７６】次に、画像取得指令部８２は、上記手順で
設定した結像条件にてステージ４３を例えば図３１
（ａ）の破線矢印に示すように移動させながら電子ビー
ムを照射して図３１（ｂ）に示すように、任意の３つの
単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の電子画像Ｇ１ｄ，Ｇ２ｄ，
Ｇ３ｄの画像信号を取得し、メモリ６１に格納させる
（ステップＳ９４）。３つの単位領域は、相互に隣接す
る領域に限ることなく、いずれの領域を選択しても良
い。
【０１７７】物性判定部８８は、これらの電子画像Ｇ１
ｄ，Ｇ２ｄ，Ｇ３ｄをメモリ６１から引出して、それぞ
れ対応する金属配線を比較し、電子画像Ｇ２ｄのみで異
なる金属配線（図３１（ｃ）に示す例ではＭE1）を単位
領域Ａ２内における物性欠陥箇所として抽出してメモリ
６１に格納させる（ステップＳ９５）。
【０１７８】次に、物性判定部８８は、メモリ６１から
単位領域Ａ１および電子画像Ｇ１ｄの情報を消去して元
の単位領域Ａ２および電子画像Ｇ２ｄを新たな単位領域
Ａ１およびその電子画像Ｇ１ｄとし、同様に、元の単位
領域Ａ３および電子画像Ｇ３ｄを新たな単位領域Ａ２お
よびその電子画像Ｇ２ｄとして格納させる（ステップＳ
９６）。
【０１７９】次に、画像取得指令部８２は、ウェーハ４
２上の検査対象領域内の全ての領域で物性欠陥検査を行
ったか否かを判定し（ステップＳ９７）、全ての対象領
域で欠陥検査が終了していない場合は、未検査の単位領
域があるか否かを判定し（ステップＳ９８）、未検査の
領域がある場合は、取得してない単位領域を新たな単位
領域Ａ３としてステージ４３を移動させ、その電子画像
Ｇ３ｄを取得して（ステップＳ９９）、メモリ６１と物
性判定部８８に供給する。物性部８８は、上述したステ
ップＳ９５の手順に従って、新たな単位領域Ａ２内にお
ける物性欠陥箇所を抽出し、メモリ６１に格納させる。
図３１に示す例では、同図のＧ３ｄがこれによりＧ２ｄ
となり、汚染領域ＭE2が検出される。
【０１８０】未検査の領域がない場合には、直前の単位
領域Ａ３の電子画像Ｇ３ｄの欠陥検査のため、測定指令
部６４は、直前の単位領域Ａ２および電子画像Ｇ２ｄを
新たな単位領域Ａ１およびその電子画像Ｇ１ｄとし、同
様に、直前の単位領域Ａ３および電子画像Ｇ３ｄを新た
な単位領域Ａ２およびその電子画像Ｇ２ｄとした上で
（ステップＳ９５〜Ｓ９８）、検査対象領域内で直前の
単位領域Ａ１、Ａ２以外の任意の単位領域を最後の単位
領域Ａ３として選択し、その電子画像を取得してこれを
電子画像Ｇ３ｄとし（ステップＳ１００）、最後の単位
領域Ａ２の電子画像Ｇ２ｄについて物性欠陥箇所の抽出
を行い、メモリ６１に格納させる（ステップＳ９５）。
【０１８１】ウェーハ４２上の全ての検査対象領域につ
いて物性欠陥の検査が終了すると（ステップＳ９７）、
画像取得指令部８２が検査終了の情報を物性判定部８８
に供給し、物性判定部８８は、メモリ６１から物性欠陥
箇所の情報を引出してこれを解析する（ステップＳ１０
１）。具体的には前述した第８の実施の形態と同様に、
検出された欠陥の数量と、予め検査条件として入力され
た経験値等に基づく所定のしきい値とを比較して、検出
された欠陥の数量の妥当性を判定する（ステップＳ１０
２）。検出された欠陥の数量がしきい値以上である場合
は、実際には表面に金属酸化膜が形成されていない良好
な金属配線を欠陥金属配線であると検出した擬似欠陥が
多かったものと判断し、その情報を測定指令部６４に供
給する。測定指令部６４は、この情報を受けて、想定し
た結像条件が妥当でないものと判断して二次光学系結像
条件を調整し、上述したステップＳ９３からステップＳ
１０２までの手順を繰返す。検出された欠陥の数量がし
きい値を下回る場合は、最後に設定した結像条件が妥当
なものと判断し、結像条件調整フローを終了させる。
【０１８２】なお、本実施形態においても適切なしきい
値の設定が困難である場合は、基板検査システム７０が
検出した欠陥箇所をオペレータがＳＥＭ等に基づいて目
視にて確認し、オペレータの判断による欠陥数量と基板
検査システム７０による欠陥数量とを比較して格差が大
きい場合に二次光学系の結像条件を調整することとして
も良い。また、全ての検査の終了を待って全ての欠陥金
属配線の情報を表示させる替りに、欠陥金属配線が検出
される毎に逐次これを表示させることとしても良い。
【０１８３】次に、このような結像条件調整フローで決
定した二次光学系結像条件に基づいて再度ステージスキ
ャンを行い、ウェーハ４２の物性欠陥を実際に検出す
る。
【０１８４】まず、図２７に示すように、ウェーハ４２
をステージ上にセットし（ステップＳ１１１）、ウェー
ハ４２表面の検査対象領域を任意の単位領域（図３１
（ａ）参照）に分割する（ステップＳ１１２）。
【０１８５】次に、画像取得指令部８２が上述の結像条
件設定フローで得られた二次光学系の結像条件に従った
制御信号を生成して各種制御部１６，１７，５１〜５７
に供給し（ステップＳ１１３）、この結像条件にてステ
ージ４３を移動させながら電子ビームを照射して任意の
３つの単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の電子画像Ｇ１ｄ，Ｇ
２ｄ，Ｇ３ｄの画像信号を取得し、メモリ６１に格納す
る（ステップＳ１１４）。
【０１８６】次に、物性判定部８８は、これらの電子画
像Ｇ１ｄ，Ｇ２ｄ，Ｇ３ｄをメモリ６１から引出して、
それぞれ対応する金属配線を比較し、電子画像Ｇ２ｄの
みコントラストが異なる金属配線（図３１（ｃ）参照）
を単位領域Ａ２内における物性欠陥箇所として抽出して
メモリ６１に格納させる（ステップＳ１１５）。
【０１８７】次に、物性判定部８８は、メモリ６１から
単位領域Ａ１および電子画像Ｇ１ｄの情報を消去して元
の単位領域Ａ２および電子画像Ｇ２ｄを新たな単位領域
Ａ１およびその電子画像Ｇ１ｄとし、同様に、元の単位
領域Ａ３および電子画像Ｇ３ｄを新たな単位領域Ａ２お
よびその電子画像Ｇ２ｄとして格納させる（ステップＳ
１１６）。
【０１８８】次に、画像取得指令部８２がウェーハ４２
上の全ての検査対象領域で物性欠陥検査を行ったか否か
を判定する（ステップＳ１１７）。全ての対象領域で欠
陥検査が終了していない場合は、未検査の単位領域があ
るか否かを判定し（ステップＳ１１８）、未検査の領域
がある場合は、取得してない単位領域を新たなＡ３とし
てステージ４３を移動させ、その電子画像Ｇ３ｄを取得
して（ステップＳ１１９）、メモリ６１と物性判定部８
８に供給する。物性判定部８８は、上述したステップＳ
１１５の手順に従って、新たな単位領域Ａ２内における
物性欠陥箇所を抽出し、メモリ６１に格納させる。
【０１８９】未検査の領域がない場合には、直前の単位
領域Ａ３の電子画像Ｇ３ｄの欠陥検査のため、測定指令
部６４が直前の単位領域Ａ２および電子画像Ｇ２ｄを新
たな単位領域Ａ１およびその電子画像Ｇ１ｄとし、同様
に、直前の単位領域Ａ３および電子画像Ｇ３ｄを新たな
単位領域Ａ２およびその電子画像Ｇ２ｄとした上で（ス
テップＳ１１５〜Ｓ１１８）、検査対象領域内で直前の
単位領域Ａ２、Ａ３以外の任意の単位領域を最後の単位
領域Ａ３として選択し、その電子画像を最後の電子画像
Ｇ３ｄとして取得して（ステップＳ１２０）、最後の単
位領域Ａ２の電子画像Ｇ２ｄについて物性欠陥箇所の抽
出を行い、メモリ６１に格納させる（ステップＳ１１
５）。
【０１９０】ウェーハ４２上の検査対象である領域の全
ての領域について物性欠陥の検査が終了すると（ステッ
プＳ１１７）、画像取得指令部８２がメモリ６１から物
性欠陥箇所の情報を引出して画像表示処理部６６を介し
て表示部６０により表示させ、欠陥検査を終了させる。
なお、全ての検査の終了を待って全ての物性欠陥箇所の
情報を表示させる替りに、物性欠陥が検出される毎に逐
次これを表示させることとしても良い。
【０１９１】以上の第１１の実施形態における基板検査
方法では、同一レイアウトの単位領域から取得した複数
の電子画像を相互に比較することにより二次光学系の結
像条件を調整したが、図２８の領域７８，７９に示すよ
うな、全く欠陥のない正常な金属配線の電子画像が取得
できる場合は、前述した第９の実施の形態と同様に、こ
れを参照正常画像としてメモリ６１に格納し、この参照
正常画像を基準として物性欠陥の検査を行うことができ
る。この方法を本発明にかかる基板検査方法の第１２の
実施の形態として図２１を再び参照しながら説明する。
【０１９２】まず、参照正常画像をメモリ６１に格納
し、この参照正常画像を取得したときの参照正常画像結
像条件を検査条件入力部８７から入力する。検査条件入
力部８７からはウェーハ４２上の検査対象領域の情報等
も入力する。
【０１９３】画像取得指令部８２は、参照正常画像結像
条件に基づく制御信号を各種制御部１６，１７，５１〜
５７に供給してステージスキャンを行い、検査対象領域
の電子画像を順次取得する。電子画像の取得は、参照正
常画像が取得された正常な金属配線と同一のレイアウト
を有する単位領域毎に行う。取得された電子画像は画像
信号処理部による所定の信号処理を経て物性判定部８８
に供給される。
【０１９４】物性判定部８８は、メモリ６１から参照正
常画像を引出して画像信号処理部から供給された単位領
域毎の電子画像と逐次比較する。比較処理の結果、図２
９および図３０に示す領域７９’のように、表面に金属
酸化膜が形成された領域は、図３１（ｃ）のＧ２ｄに模
式的に示すように、参照正常画像中の対応する部分の画
素値と異なる画素値を有する画像部分として電子画像内
に現れる。このように本来同一の画素値を有する電子画
像中で異なる画素値の画像部分を含む電子画像が取得さ
れた検査対象領域があれば、これを物性欠陥領域として
その位置情報とともに電子画像をメモリ６１の他の領域
に格納していく。
【０１９５】ウェーハ４２表面のすべての検査対象領域
についてステージスキャンが終了すると、画像取得指令
部８２がメモリ６１に格納された物性欠陥領域の位置情
報と電子画像を引出し、画像表示処理部６６を経て表示
部６０により表示させる。
【０１９６】なお、全ての検査の終了を待って全ての物
性欠陥領域の情報を表示させる替りに、物性欠陥が検出
される毎に逐次その位置情報と電子画像を表示させるこ
ととしても良い。
【０１９７】次に、本発明にかかる基板検査システムの
第７の実施の形態について図面を参照しながら説明す
る。
【０１９８】上述した第４の実施の形態によれば、各ビ
アプラグ部において３枚の電子画像を取込み、これらを
相互に比較することにより欠陥ビアプラグ箇所を検出し
た。しかし、オープン欠陥のない正常なビアプラグ部か
らの二次ビームが電子検出部に結像する二次光学系条件
においては、電子検出部にて得られる電子画像上で正常
ビアプラグ部の中心点に当たる画素の階調値は大きくな
り（明るく見える）、オープン欠陥を含むビアプラグ部
の中心点に当たる画素の階調値は小さくなる（暗く見え
る）。即ち、それぞればらつきはあるものの、正常ビア
プラグ部の中心点の画素の階調値と欠陥ビアプラグ部の
中心点の画素の階調値との間には大きな差がある。従っ
て、この点を利用すれば正常ビアプラグ部と不良ビアプ
ラグ部を分別する階調しきい値Ｂｔｈを決定することが
可能になる。
【０１９９】本実施形態の特徴は、ビアプラグ部の中心
点の画素の階調値のみの情報を得て、各ビアプラグ部の
中心点の画素階調値と階調しきい値Ｂｔｈとの大小比較
を行うことにより、正常ビアプラグ部と不良ビアプラグ
部とを分別する点にある。
【０２００】図３２は、本実施形態の基板検査システム
１１０の要部を示すブロック図である。同図に示すよう
に、基板検査システム１１０は、ホストコンピュータ５
９とＣＡＤデータ記憶装置１２０とを備えている。基板
検査システム１１０のその他の構成は、図３９に示す基
板検査システム２００と略同一である。
【０２０１】ＣＡＤデータ記憶装置１２０には、検査対
象の基板上に形成された集積回路のレイアウトを含む設
計情報が格納され、特に、ステージ座標系における各ビ
アプラグ部の中心座標のデータがウェーハ座標系に変換
されて格納されている。以下、変換後の座標をウェーハ
上座標という。
【０２０２】図３２に示すホストコンピュータ５９は、
検査条件入力部１２１、測定指令部１２２、結像条件判
定部１２４、不良箇所特定部１２６、画像表示処理部１
２３およびメモリ６１の他、本実施形態において特徴的
な階調しきい値判定部１２５を備えている。
【０２０３】階調しきい値判定部１２５は、後述するよ
うに、電子画像内の所望の箇所における画素階調データ
に基づいて不良箇所特定のための階調しきい値Ｂｔｈを
出力する。
【０２０４】基板検査システム１１０の一動作を本発明
にかかる基板検査方法の第１２の実施の形態として図面
を参照しながら説明する。図３３および図３４は、本実
施形態の検査方法を説明する模式図であり、図３５〜図
３７は、本実施形態の検査方法を説明するフローチャー
トである。図３５および図３６は二次光学系２の結像条
件および階調しきい値Ｂｔｈを調整するフローチャー
ト、図３７はこれに基づいてビアプラグ欠陥を検出する
フローチャートである。
【０２０５】まず、図３５に示すように、検査対象の基
板であるウェーハ４２をステージ４３上にセットし（ス
テップＳ１４１）、ウェーハ４２の表面領域のうち検査
の対象となる領域を設定する（ステップＳ１４２）。
【０２０６】次に、図３３（ａ）に示すように、ウェー
ハ４２の表面領域のうち検査の対象となる領域を単位領
域Ｕｉ（ｉ＝１〜Ｍ：Ｍは検査対象領域内の単位領域の
総数）に分割する（図３５ステップＳ１４３）。単位領
域Ｕｉの大きさは、基板検査システム１１０が一括して
画像取得できる最大限のサイズを選択することが望まし
い。
【０２０７】図３５に戻り、ＣＡＤデータ記憶装置１２
０の記憶内容から検査対象領域内に存在する全てのビア
プラグ部Ｖｎの中心点におけるウェーハ上座標ＶＣｎ
（Ｘｎ，Ｙｎ）（ｎ＝１〜Ｎ：Ｎは検査対象領域内に存
在するビアプラグ総数）を抽出し、これをメモリ６１ヘ
格納する（ステップＳ１４４）。
【０２０８】次に、検査対象領域内の任意のビアプラグ
部について、そのビアプラグ部が正常に形成されていれ
ば、この正常なビアプラグ部から放出した二次ビームが
電子検出部３で結像するものと予定される二次光学系２
の結像条件を検査条件入力部１２１から測定指令部１２
２へ入力し、これに基づく制御信号を測定指令部１２２
が生成して各種制御部１６，１７，５１〜５７に供給す
る（ステップＳ１４５）。この結像条件は、配線材料等
を考慮して設計情報に基づいて個別に決定される。
【０２０９】次に、測定指令部１２２は、単位領域番号
ｉを初期値１にする（ステップＳ１４６）。続いて、測
定指令部１２２は、上述のステップＳ１４５の手順で設
定した結像条件にてステージ４３を、例えば図３３
（ａ）の破線矢印に示すように移動させながら電子ビー
ムを照射し、単位領域Ｕｉの電子画像Ｇｉを取得する
（ステップＳ１４７）。
【０２１０】次に、測定指令部１２２は、取得された電
子画像Ｇｉから、単位領域Ｕｉ内に存在する全てのビア
プラグ部Ｖｎの中心点ＶＣｎに対応する箇所の画素（以
下、ビアプラグ部中心点画素という）ＶＣＰｎを抽出
し、既知のデータ変換処理により画素ＶＣＰｎの階調値
Ｂｎをそれぞれ出力し、各中心点座標ＶＣｎと各階調値
Ｂｎとをそれぞれ対応づけてビアプラグ部中心画素デー
タＣＰｎ（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｂｎ）として、メモリに格納す
る（ステップＳ１４８）。
【０２１１】図３３（ｂ）は、単位領域Ｕｉ内にて取得
された電子画像Ｇｉ内のビアプラグ部Ｖ１〜Ｖ９と、各
ビアプラグ部の中心点画素ＶＣＰ１〜ＶＣＰ９とを模式
的に示す。同図においては、正常に形成されたビアプラ
グ部の中心点画素を黒地で示し、オープンやクラック等
の欠陥を有するビアプラグ部の中心点画素を白地で示し
ている。
【０２１２】図３５に戻り、測定指令部１２２は、全て
の検査対象領域内で全ての単位領域に対して検査が終了
したか否か、即ち、現在検査している単位領域番号ｉが
単位領域総数Ｍに達したか否かを判定する（ステップＳ
１４９）。未検査の単位領域が存在する場合（ｉ＜Ｍ）
は、次の単位領域Ｕi+1の検査を開始し（ｉ＝ｉ＋１、
ステップＳ１５０）、全ての単位領域の検査が終了する
までステップＳ１４７〜Ｓ１５０の手順を繰り返す。測
定指令部１２２は、全単位領域について検査が終了した
と認定すると（ｉ＝Ｍ）、その情報を結像条件判定部１
２４に供給し、結像条件判定部１２４はメモリ６１から
検査対象領域内の全てのビアプラグ部の中心点の画素階
調値Ｂｎを引出し、階調値とその階調値を有するビアプ
ラグ部中心点画素の個数との関係を示すグラフ（以下、
ビアプラグ部中心点画素階調ヒストグラムという）を作
成する（図３６ステップＳ１５１）。ビアプラグ部中心
点画素階調ヒストグラムグラフは、階調値を横軸とし、
各階調値を有するビアプラグ部中心点画素の数量を縦軸
としたグラフである。このステップＳ１５１にて作成さ
れたビアプラグ部中心点画素階調ヒストグラムの一例を
図３４（ａ）、（ｂ）に示す。
【０２１３】図３６に戻り、結像条件判定部１２４は、
作成されたビアプラグ部中心点画素階調ヒストグラムに
基づいて、設定された二次光学系結像条件がビアプラグ
部の欠陥検出において適切であるか否かを判定する（ス
テップＳ１５２）。この判定手法としては、例えば図３
４（ａ）に示すように、正常ビアプラグ部中心点画素階
調値Ｂｃにてビアプラグ部中心点画素の数量が最大値と
なる分布になる場合に、設定した二次光学系結像条件が
適切であると判定する方法がある。
【０２１４】結像条件判定部１２４が、設定した二次光
学系結像条件がビアプラグ部の欠陥検出において適切で
あると判定した場合は、階調しきい値判定部１２５にビ
アプラグ部中心点画素階調ヒストグラムデータを供給す
る。この一方、設定された二次光学系結像条件が適切で
ないと判定した場合は、不適切であった旨の情報を測定
指令部１２２に供給する。測定指令部１２２は、二次光
学系結像条件を修正し、新たに設定した二次光学系結像
条件が結像条件判定部１２４により基板検査システム１
１０において適切であると判定されるまでステップＳ１
４５〜Ｓ１５２の手順を繰り返す。階調しきい値判定部
１２５は、結像条件判定部１２４からビアプラグ部中心
点画素階調ヒストグラムデータの供給を受け、階調しき
い値Ｂｔｈを決定する。本実施形態では、正常ビアプラ
グ部と不良ビアプラグ部とを分別する上で最適のビアプ
ラグ部中心点画素階調値を階調しきい値Ｂｔｈと認定す
る（ステップＳ１５３）。より具体的には、欠陥検出率
が予め検査条件として入力された経験値等に基づく欠陥
検出率Ｆになるものを階調しきい値Ｂｔｈと認定する。
なお、経験値等に基づく欠陥検出率Ｆを設定することが
困難である場合には、例えば基板検査システムが検出し
た欠陥箇所の断面のＳＥＭ画像を別途取得し、このＳＥ
Ｍ画像に基づいてオペレータが目視にて確認し、擬似欠
陥を含まない真の欠陥検出率Ｆが最大になる値を階調し
きい値Ｂｔｈとして決定してもよい。階調値しきい値Ｂ
ｔｈの決定方法について図３４（ｂ）のビアプラグ部中
心点画素階調ヒストグラムを参照しながらさらに具体的
に説明する。Ｂｔｈ以上の階調値を有するビアプラグ部
中心点画素の数量をＳ１とし、Ｂｔｈ未満の階調値を有
するビアプラグ部中心点画素の数量をＳ２とすると、欠
陥検出率Ｆは次式Ｆ＝Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）にて算出さ
れる。そこで、Ｓ２に正常なビアプラグ部中心点画素が
含まれず、欠陥検出率Ｆが最大となるようにＢｔｈを決
定してやればよい。
【０２１５】次に、階調しきい値判定部１２５は、決定
した階調しきい値Ｂｔｈをメモリ６１に供給し、さら
に、階調しきい値決定終了の情報を測定指令部１２２に
供給する。測定指令部１２２は階調しきい値決定終了の
情報を受けて二次光学系結像条件と階調しきい値調整フ
ローを終了させる。
【０２１６】次に、上述した手順により決定した二次光
学系結像条件と階調しきい値に基づいて再度ステージス
キャンを行い、ウェーハ４２のビアプラグ部欠陥を実際
に検出する手順を図３７のフローチャートを参照しなが
ら説明する。
【０２１７】まず、図３７に示すように、検査対象の基
板であるウェーハ４２をステージ４３上にセットし（ス
テップＳ１６１）、ウェーハ４２の表面領域のうち検査
の対象となる領域を設定する（ステップＳ１６２）。
【０２１８】次に、ウェーハ４２の表面領域のうち検査
の対象となる領域を図３３（ａ）に示すように単位領域
Ｕｉ（ｉ＝１〜Ｍ：Ｍは検査対象領域内の単位領域の総
数）に分割する（ステップＳ１６３）。単位領域Ｕｉの
大きさは、基板検査システム１１０が一括して画像取得
できる最大限のサイズを選択することが望ましい。
【０２１９】次に、ＣＡＤデータ記憶装置１２０の記憶
内容から検査対象領域内に存在する全てのビアプラグ部
Ｖｎの中心点におけるウェーハ上座標ＶＣｎ（Ｘｎ，Ｙ
ｎ）（ｎ＝１〜Ｎ：Ｎは検査対象領域内に存在するビア
プラグ総数）を抽出し、これをメモリ６１ヘ格納する
（ステップＳ１６４）。
【０２２０】次に、図３５および図３６に示す二次光学
系結像条件調整手順（ステップＳ１４１〜Ｓ１５３）に
て得られた二次光学系結像条件を検査条件入力部１２１
から測定指令部１２２へ入力し、測定指令部１２２がこ
れに基づく制御信号を生成して各種制御部１６，１７，
５１〜５７に供給する（ステップＳ１６５）。
【０２２１】次に、測定指令部１２２は、単位領域番号
ｉを初期値１にする（ステップＳ１６６）。続いて、測
定指令部１２２は、上述のステップＳ１６５で設定した
結像条件にてステージ４３を例えば図３３（ａ）の破線
矢印に示すように移動させながら電子ビームを照射し、
単位領域Ｕｉの電子画像Ｇｉを取得する（ステップＳ１
６７）。
【０２２２】次に、測定指令部１２２は、取得された電
子画像Ｇｉから、単位領域Ｕｉ内に存在する全てのビア
プラグ部Ｖｎの中心点ＶＣｎに対応するビアプラグ部中
心点画素ＶＣＰｎを抽出し、既知のデータ変換処理によ
り画素ＶＣＰｎの階調値Ｂｎをそれぞれ出力し、各中心
点座標ＶＣｎと各階調値Ｂｎとをそれぞれ対応づけてビ
アプラグ部中心画素データＣＰｎ（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｂｎ）
として、メモリに格納する（ステップＳ１６８）。
【０２２３】次に、不良箇所特定部１２６は、メモリ６
１から全てのビアプラグ部中心画素データＣＰｎと、図
３５および図３６に示す手順にて得られた階調しきい値
Ｂｔｈを引出し、ＣＰｎデータ内のＢｎとＢｔｈとを比
較し、Ｂｎ＜Ｂｔｈが成り立つビアプラグ部Ｖｎを不良
ビアプラグ部として抽出し、その情報（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｂ
ｎ）をメモリ６１に格納する（ステップＳ１６９）。
【０２２４】次に、測定指令部１２２は、全ての検査対
象領域内で全ての単位領域に対して検査が終了したか、
即ち、現在検査している単位領域番号ｉが単位領域総数
Ｍに達したか否かを判定する（ステップＳ１７０）。未
検査の単位領域が存在する場合（ｉ＜Ｍ）は、次の単位
領域Ｕi+1の検査を開始し（ｉ＝ｉ＋１、ステップＳ１
７１）、全ての単位領域の検査が終了するまでステップ
Ｓ１６７〜Ｓ１７１の手順を繰り返す。測定指令部１２
２が、全単位領域について検査が終了したと認定すると
（ｉ＝Ｍ）、その情報を各種制御部１６，１７，５１〜
５７へ供給してこれらの設定を初期条件に戻すととも
に、メモリ６１から不良ビアプラグ部の情報を引き出
し、画像表示処理部１２３を介して表示部６０により表
示させ、検査を終了させる。
【０２２５】このように、本実施形態の基板検査システ
ム１１０によれば、ビアプラグ部の中心点の画素の階調
値のみの情報を得て、良否判定の基準となるしきい値Ｂ
ｔｈを決定し、中心点画素の階調値としきい値Ｂｔｈと
の大小比較を行うことにより、正常ビアプラグ部と不良
ビアプラグ部とを分別することができる。これにより、
ビアプラグ部の電気的不良検査に要する時間を飛躍的に
短縮させることが可能になる。また、ビアプラグ部の中
心点の画素の階調値のみの情報をメモリに記録すればい
いので、前述した画像比較処理を行う基板検査システム
５０よりも記憶素子容量を大幅に削減できる。
【０２２６】上述した第１２の実施形態の検査方法にお
いては、ビアプラグ部の中心点のみの画素階調値を正常
ビアプラグ部と不良ビアプラグ部の分類パラメータとし
て用いたが、ビアプラグ部の中心点付近の複数画素の平
均階調値を分類パラメータとして用いて欠陥検出を行っ
てもよい。ただし、上記複数画素は、ビアプラグ部領域
内の画素とする。この方法は、電子画像ノイズが多い場
合に、正常なビアプラグ部を不良と誤って認定すること
を防ぐために有効である。
【０２２７】また、上述した第１２の実施形態の検査方
法においては、正常ビアプラグ部からの二次ビームが電
子検出部３で結像するように二次光学系結像条件を設定
して検査しているが、不良ビアプラグ部が結像する二次
光学系結像条件を用いて上述と同様の欠陥検査を行って
もよい。また、しきい値Ｂｔｈについては単一のしきい
値を決定することとしたが、複数のしきい値をＢｔｈを
設定し、集積回路装置の要求仕様に応じて不良内容を分
類することとしてもよい。
【０２２８】さらに、基板検査システム１１０によれ
ば、ビアプラグ部の不良箇所検出に限ることなく、例え
ば配線近傍の配線間絶縁体における酸や金属による汚染
の有無、またはその程度をも検査することができる。こ
の検査は、例えばビアプラグ部の中心から所定の距離を
検査対象領域とし、図３５から図３７に示すフローを用
いることにより可能である。また、図３３（ｂ）のよう
にビアプラグ部Ｖ１〜Ｖ９がマトリクス状に配置された
領域では、図３８の模式図に示す電子画像Ｇｉ’のよう
に、各ビアプラグ部Ｖ１〜Ｖ９の中心点ＶＰ１〜ＶＰ９
から等距離にある箇所Ｖｄ１〜Ｖｄ４を検査対象箇所と
して設定すれば、ビアプラグ部間に形成された配線間絶
縁体の汚染の有無を高速で判定でき、さらにしきい値を
複数設定することによりその程度を高いスループットで
分類することができる。
【０２２９】以上、本発明の実施の形態のいくつかにつ
いて説明したが、本発明は上記形態に限るものでなく、
その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施すること
ができる。上述の実施形態では、電子ビームの走査方法
としてステージを移動させることにより基板の表面に電
子ビームを走査させるステージスキャンに関して説明し
たが、偏向器を用いて電子ビーム自体を基板表面に走査
させるビームスキャンでも勿論適用できる。さらに、基
板として半導体ウェーハを用いたが、レチクル等の検査
ができるのも勿論である。
【０２３０】
【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明は、以下の
効果を奏する。
【０２３１】即ち、本発明にかかる基板検査方法によれ
ば、二次電子および反射電子の放出エネルギーが基板の
電気的状態に応じて異なることから導かれる二次ビーム
の結像条件に基づいて上記二次ビームを制御して、上記
基板に形成された配線の電気的特性不良を検査するの
で、製造途中の基板について非接触で電気的特性の検査
を行うことができる。これにより製造プロセスにおける
問題点を迅速に特定することができる。
【０２３２】また、本発明にかかる基板検査方法によれ
ば、上記二次ビームの結像条件に基づいて上記基板の形
状情報を取得するので、開放・短絡による基板配線の欠
陥を迅速に発見することができる。
【０２３３】また、本発明にかかる基板検査方法によれ
ば、上記二次ビームの結像条件に基づいて上記二次ビー
ムを制御して上記基板の物性情報を取得するので、基板
で発生した汚染や金属配線の表面酸化等の有無を判定
し、その発生箇所の位置情報を検出することができる。
【０２３４】また、本発明にかかる基板検査方法によれ
ば、上記二次ビームの結像条件に基づいて、基板の所望
の領域から放出される二次ビームが結像するようにこの
二次ビームを制御するので、上記所望の領域における表
面電位を定量的に測定することができる。
【０２３５】また、本発明にかかる基板検査方法によれ
ば、上記二次ビームの結像条件に基づいて、上記基板の
表面の任意の電位を有する箇所から発生した上記二次ビ
ームのみが結像するように上記二次ビームを制御するの
で、基板の表面領域のうち所望の電位を有する箇所の電
子画像とその位置情報を取得することができる。これに
より、配線同士もしくは配線と不純物拡散層との接触部
での抵抗値や多層配線の内部抵抗値の大きさが問題にな
った場合に、これに対応する電位を有する箇所の位置情
報やその形状等を検出することができる。
【０２３６】また、本発明にかかる基板検査方法によれ
ば、上記二次ビームの結像条件に基づいて異なる上記結
像条件で制御し、上記基板の表面の二次元電位分布情報
を取得するので、各ビアプラグにおける抵抗値の分布等
を検査することができる。
【０２３７】また、本発明にかかる基板検査方法によれ
ば、画像信号に基づいて集積回路の電気的状態を示す数
値データを出力し、この数値データに基づいて良否判定
基準となるしきい値を算出し、このしきい値と上記数値
データとを比較して前記集積回路の電気的不良箇所を検
出するので、大容量のメモリを用いることなく高速で不
良箇所を検出することができる。これにより、低コスト
でかつスループットの高い基板検査方法が提供される。
【０２３８】また、本発明にかかる基板検査システムに
よれば、上記結像条件に基づいて上記写像投影手段を制
御する制御手段を備え、基板の配線の電気的特性不良を
検査するので、製造途中の基板に対して非接触で電気的
特性の検査を行うことができる。これにより製造プロセ
スにおける問題点を迅速に特定することができる基板検
査システムが提供される。
【０２３９】また、本発明にかかる基板検査システムに
よれば、上記二次ビームを上記電子ビーム検出手段に結
像させるための条件に基づいて上記写像投影手段を制御
する制御手段を備え、上記基板の形状情報を取得するの
で、開放・短絡による基板配線の欠陥を迅速に発見する
ことができる基板検査システムが提供される。
【０２４０】また、本発明にかかる基板検査システムに
よれば、上記二次ビームを上記電子ビーム検出手段に結
像させるための条件に基づいて上記写像投影手段を制御
する制御手段を備え、上記基板の物性情報を取得するの
で、基板で発生した汚染や金属配線の表面酸化等の有無
を判定し、その発生箇所の位置情報を検出することがで
きる基板検査システムが提供される。
【０２４１】また、本発明にかかる基板検査システムに
よれば、上記二次ビームを上記電子ビーム検出手段に結
像させるための条件に基づいて上記写像投影手段を制御
する制御手段を備えるので、基板の表面電位を定量的に
測定することができる基板検査システムが提供される。
【０２４２】また、本発明にかかる基板検査システムに
よれば、上記二次ビームの結像条件に基づいて、上記基
板の表面の任意の電位を有する箇所から発生した上記二
次ビームのみが上記電子ビーム検出手段で結像するよう
に上記写像投影手段を制御する制御手段を備えるので、
基板の表面領域のうち所望の電位を有する箇所の電子画
像とその位置情報を取得することができる。これによ
り、配線同士もしくは配線と不純物拡散層との接触部で
の抵抗値や多層配線の内部抵抗値の大きさが問題になっ
た場合に、これに対応する電位を有する箇所の位置情報
やその形状等を検出することができる基板検査システム
が提供される。
【０２４３】また、本発明にかかる基板検査システムに
よれば、上記二次ビームの結像条件を変化させて上記写
像投影手段を制御し、取得された複数の上記電子画像を
合成する制御手段を備え、単純な構成で基板表面の二次
元電位分布情報を取得するので、各ビアプラグにおける
抵抗値の分布等を検査することができる基板検査システ
ムが提供される。
【０２４４】また、本発明にかかる基板検査システムに
よれば、画像信号に基づいて集積回路の電気的状態を示
す数値データを出力する画像信号処理手段と、この数値
データに基づいて集積回路の良否を判定する基準となる
しきい値を算出する演算手段と、このしきい値と上記数
値データとを比較して前記集積回路の電気的不良箇所を
検出する不良箇所検出手段とを備えるので、大容量のメ
モリを用いることなく高速で不良箇所を検出することが
できる。これにより、低コストでかつスループットの高
い基板検査システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】カソードレンズに印加する電圧Ｖ（絶対値）と
ステージ印加電圧に対する基板表面の電位の変化量（絶
対値）との相関関係を示す特性図である。
【図２】本発明にかかる基板検査システムの第１の実施
の形態が備えるホストコンピュータの要部の概略構成を
示すブロック図である。
【図３】本発明にかかる基板検査方法の第１の実施の形
態を説明する模式図である。
【図４】本発明にかかる基板検査方法の第１の実施の形
態を説明する模式図である。
【図５】本発明にかかる基板検査方法の第１の実施の形
態を説明するための基板の略示部分断面図である。
【図６】本発明にかかる基板検査方法の第１の実施の形
態を説明するための基板の略示部分断面図である。
【図７】本発明にかかる基板検査システムの第２の実施
の形態が備えるホストコンピュータの要部の概略構成を
示すブロック図である。
【図８】本発明にかかる基板検査システムの第３の実施
の形態が備えるホストコンピュータの要部の概略構成を
示すブロック図である。
【図９】本発明にかかる基板検査方法の第３の実施の形
態を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明にかかる基板検査システムの第４の実
施の形態が備えるホストコンピュータの要部の概略構成
を示すブロック図である。
【図１１】本発明にかかる基板検査方法の第４の実施の
形態を説明する模式図である。
【図１２】本発明にかかる基板検査方法の第４の実施の
形態を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明にかかる基板検査方法の第４の実施の
形態を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明にかかる基板検査システムの第５の実
施の形態が備えるホストコンピュータの要部の概略構成
を示すブロック図である。
【図１５】本発明にかかる基板検査方法の第５の実施の
形態を説明する配線欠陥部の形状の一例である。
【図１６】本発明にかかる基板検査方法の第５の実施の
形態を説明する模式図である。
【図１７】本発明にかかる基板検査方法の第５の実施の
形態を説明する模式図である。
【図１８】本発明にかかる基板検査方法の第５の実施の
形態を説明する模式図である。
【図１９】本発明にかかる基板検査方法の第５の実施の
形態を説明するフローチャートである。
【図２０】本発明にかかる基板検査方法の第５の実施の
形態を説明するフローチャートである。
【図２１】本発明にかかる基板検査システムの第６の実
施の形態が備えるホストコンピュータの要部の概略構成
を示すブロック図である。
【図２２】本発明にかかる基板検査方法の第６の実施の
形態を説明する模式図である。
【図２３】本発明にかかる基板検査方法の第６の実施の
形態を説明する模式図である。
【図２４】本発明にかかる基板検査方法の第７の実施の
形態を説明するフローチャートである。
【図２５】本発明にかかる基板検査方法の第８の実施の
形態を説明する模式図である。
【図２６】本発明にかかる基板検査方法の第８の実施の
形態を説明するフローチャートである。
【図２７】本発明にかかる基板検査方法の第８の実施の
形態を説明するフローチャートである。
【図２８】本発明にかかる基板検査方法の第１０の実施
の形態を説明する模式図である。
【図２９】本発明にかかる基板検査方法の第１０の実施
の形態を説明する模式図である。
【図３０】本発明にかかる基板検査方法の第１０の実施
の形態を説明する模式図である。
【図３１】本発明にかかる基板検査方法の第１１の実施
の形態を説明する模式図である。
【図３２】本発明にかかる基板検査システムの第７の実
施の形態の要部を示すブロック図である。
【図３３】本発明にかかる基板検査方法の第１２の実施
の形態を説明する模式図である。
【図３４】本発明にかかる基板検査方法の第１２の実施
の形態を説明する模式図である。
【図３５】本発明にかかる基板検査方法の第１２の実施
の形態を説明するフローチャートである。
【図３６】本発明にかかる基板検査方法の第１２の実施
の形態を説明するフローチャートである。
【図３７】本発明にかかる基板検査方法の第１２の実施
の形態を説明するフローチャートである。
【図３８】本発明にかかる基板検査方法の第１２の実施
の形態を説明する模式図である。
【図３９】従来の基板検査システムの一例の概略構成を
示すブロック図である。
【図４０】図３９に示す基板検査システムが備えるウィ
ーンフィルタの基本的な構成を示す説明図である。
【図４１】図４０に示すウィーンフィルタを通過する電
子ビーム軌道の説明図である。
【図４２】図３９に示す基板検査システムにおける電子
ビームの軌道を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 一次光学系 ２ 二次光学系 ３ 電子検出部 ５ 一次ビーム ６ 二次ビーム ７ 一次ビーム軌道 ８ 二次ビーム軌道 １０，２０，３０，４０，５０，７０，１１０ 基板検
査システム １１ 線状陰極 １２ ウエーネルト電極 １３ 陽極 １４ 偏向器 １５ 複数段四極子レンズ １６ 電子銃制御部 １７ 複数段四極子レンズ制御部 １９，２８，２９，３９，４９，５９，８９ ホストコ
ンピュータ ２１ カソードレンズ ２２ 第二レンズ ２３ 第三レンズ ２４ 第四レンズ ２５ 開き角絞り ２６ 視野絞り ３１ ＭＣＰ検出器 ３２ 蛍光板 ３３ ライトガイド ３４ 撮像素子 ４１ ウィーンフィルタ ４１ａ，４１ｂ 電極 ４１ｃ，４１ｄ 磁極 ４２ 基板 ４３ ステージ ４４ ステージ電圧印加電源 ４８ 焦点面（絞り位置面） ５１ ステージ電圧制御部 ５２ カソードレンズ制御部 ５３ ウィーンフィルタ制御部 ５４ 第二レンズ制御部 ５５ 第三レンズ制御部 ５６ 第四レンズ制御部 ５７ 電子検出制御部 ５８ 画像信号処理部 ６０ 表示部 ６１ メモリ ６２，１２４ 画像結像判定部 ６３ 基板表面電位計算部 ６４，１２２ 測定指令部 ６５ 測定条件入力部 ６６ 画像表示処理部 ６７ 二次元電位分布図作成部 ６９ 金属汚染領域 ７３ 二次ビームＡＡの軌道 ７４ 二次ビームＢＢの軌道 ７８，７８’，７９，７９’ 金属配線 ８１ 結像光学条件計算部 ８２ 画像取得指令部 ８３ 画像取得条件入力部 ８４ 画像比較処理部 ８５，１２６ 不良箇所特定部 ８６ 形状判定部 ８７，１２１ 検査条件入力部 ８８ 物性判定部 ９２ａ，９２ｂ 二次電子／反射電子／後方散乱電子 １２０ ＣＡＤデータ記憶装置 １２５ 階調しきい値判定部 １７９ 表面金属酸化膜 ＤE1〜ＤE2 汚染領域 Ｇｉ，Ｇｉ’，Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄ，Ｇ２ａ〜Ｇ２ｄ，Ｇ３
ａ〜Ｇ３ｄ 電子画像 ＭE1，ＭE2 金属酸化膜 Ｖf 基板表面電位（Ｖ） ＶCL カソードレンズ第２電極印加電圧（Ｖ） Ｖｄ１〜Ｖｄ４ 配線間絶縁体の検査対象箇所 ＶＰ１〜ＶＰ９ ビアプラグ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永 井 隆 光 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 三 好 元 介 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2G011 AB00 AE00 AE01 2G032 AA00 AD08 AE08 AE09 AF08 4M106 BA02 CA08 CA16 DH07 DH24 DJ04 DJ11 DJ14 DJ21 DJ23

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】検査対象である基板に電子ビームを照射す
    る過程と、 前記電子ビームを偏向させて前記基板の表面に略垂直に
    入射させる過程と、 前記電子ビームの照射を受けて前記基板の表面から放出
    する二次電子および反射電子を加速させ、二次ビームと
    して拡大投影して結像させる過程と、 前記二次ビームを検出し、画像信号として出力する過程
    と、 前記画像信号に基づいて前記二次電子および反射電子に
    より形成され前記基板の状態を表す画像である電子画像
    を表示する過程と、を備える基板検査方法であって、 前記二次電子および反射電子の放出エネルギーが前記基
    板の電気的状態に応じて異なることから導かれる前記二
    次ビームの結像条件に基づいて前記二次ビームを制御
    し、前記基板に形成された配線の電気的特性不良を検査
    することを特徴とする基板検査方法。
  2. 【請求項２】検査対象である基板に電子ビームを照射す
    る過程と、 前記電子ビームを偏向させて前記基板の表面に略垂直に
    入射させる過程と、 前記電子ビームの照射を受けて前記基板の表面から放出
    する二次電子および反射電子を加速させ、二次ビームと
    して拡大投影して結像させる過程と、 前記二次ビームを検出し、画像信号として出力する過程
    と、 前記画像信号に基づいて前記二次電子および反射電子に
    より形成され前記基板の状態を表す画像である電子画像
    を表示する過程と、を備える基板検査方法であって、 前記二次電子および反射電子の放出エネルギーが前記基
    板の電気的状態に応じて異なることから導かれる前記二
    次ビームの結像条件に基づいて前記二次ビームを制御
    し、前記基板の形状情報を取得することを特徴とする基
    板検査方法。
  3. 【請求項３】検査対象である基板に電子ビームを照射す
    る過程と、 前記電子ビームを偏向させて前記基板の表面に略垂直に
    入射させる過程と、 前記電子ビームの照射を受けて前記基板の表面から放出
    する二次電子および反射電子を加速させ、二次ビームと
    して拡大投影して結像させる過程と、 前記二次ビームを検出し、画像信号として出力する過程
    と、 前記画像信号に基づいて前記二次電子および反射電子に
    より形成され前記基板の状態を表す画像である電子画像
    を表示する過程と、を備える基板検査方法であって、 前記二次電子および反射電子の放出エネルギーが前記基
    板の電気的状態に応じて異なることから導かれる前記二
    次ビームの結像条件に基づいて前記二次ビームを制御
    し、前記基板の物性情報を取得することを特徴とする基
    板検査方法。
  4. 【請求項４】検査対象である基板に電子ビームを照射す
    る過程と、 前記電子ビームを偏向させて前記基板の表面に略垂直に
    入射させる過程と、 前記電子ビームの照射を受けて前記基板の表面から放出
    する二次電子および反射電子を加速させ、二次ビームと
    して拡大投影して結像させる過程と、 前記二次ビームを検出し、画像信号として出力する過程
    と、 前記画像信号に基づいて前記二次電子および反射電子に
    より形成され前記基板の状態を表す画像である電子画像
    を表示する過程と、を備える基板検査方法であって、 前記二次電子および反射電子の放出エネルギーが前記基
    板の電気的状態に応じて異なることから導かれる前記二
    次ビームの結像条件に基づいて前記二次ビームを制御
    し、前記基板の表面の電位を定量的に測定することを特
    徴とする基板検査方法。
  5. 【請求項５】検査対象である基板をその表面に略水平な
    平面内で移動させつつ、前記基板に電子ビームを照射す
    る過程と、 前記電子ビームを偏向させて前記基板の表面に略垂直に
    入射させる過程と、 前記電子ビームの照射を受けて前記基板の表面から放出
    する二次電子および反射電子を加速させて二次ビームと
    して拡大投影して結像させる過程と、 前記二次ビームを検出し、画像信号として出力する過程
    と、 前記画像信号に基づいて前記二次電子および反射電子に
    より形成され前記基板の状態を表す画像である電子画像
    を表示する過程と、を備える基板検査方法であって、 前記二次電子および反射電子の放出エネルギーが前記基
    板の電気的状態に応じて異なることから導かれる二次ビ
    ームの結像条件に基づいて、前記基板の任意の電位を有
    する箇所から発生した前記二次ビームのみが結像するよ
    うに前記二次ビームを制御し、前記任意の電位を有する
    箇所の電子画像と位置情報とを取得することを特徴とす
    る基板検査方法。
  6. 【請求項６】検査対象である基板に電子ビームを照射す
    る過程と、 前記電子ビームを偏向させて前記基板の表面に略垂直に
    入射させる過程と、 前記電子ビームの照射を受けて前記基板の表面から放出
    する二次電子および反射電子を加速させ、二次ビームと
    して拡大投影して結像させる過程と、 前記二次ビームを検出し、画像信号として出力する過程
    と、 前記画像信号に基づいて前記二次電子および反射電子に
    より形成され前記基板の状態を表す画像である電子画像
    を表示する過程と、を備える基板検査方法であって、 前記二次電子および反射電子の放出エネルギーが前記基
    板の電気的状態に応じて異なることから導かれる前記二
    次ビームの結像条件に基づいて前記二次ビームを異なる
    前記結像条件で制御し、複数の前記電子画像を取得し、
    これらを合成して前記基板の表面の二次元電位分布情報
    を取得することを特徴とする基板検査方法。
  7. 【請求項７】検査対象である集積回路が形成された基板
    に電子ビームを照射する過程と、 前記電子ビームを偏向させて前記基板の表面に略垂直に
    入射させる過程と、 前記電子ビームの照射を受けて前記基板の表面から放出
    する二次電子および反射電子を加速させ、二次ビームと
    して拡大投影して結像させる過程と、 前記二次ビームを検出し、画像信号として出力する過程
    と、 前記画像信号に基づいて前記二次電子および反射電子に
    より形成され前記基板の状態を表す画像である電子画像
    を表示する過程と、を備える基板検査方法であって、 前記二次電子および反射電子の放出エネルギーが前記基
    板の電気的状態に応じて異なることから導かれる前記二
    次ビームの結像条件に基づいて前記二次ビームを制御し
    て前記基板の前記画像信号を取得する過程と、 前記集積回路の設計情報と前記画像信号に基づいて前記
    集積回路の電気的状態を示す数値データを出力する過程
    と、 前記集積回路の良否を判定する基準となる少なくとも一
    つのしきい値を前記数値データに基づいて算出する過程
    と、 前記数値データと前記しきい値とを比較して前記集積回
    路の電気的不良箇所を検出する過程と、を備えることを
    特徴とする基板検査方法。
  8. 【請求項８】前記検査対象は、前記集積回路内の配線で
    あることを特徴とする請求項７に記載の基板検査方法。
  9. 【請求項９】前記しきい値は、複数のしきい値であり、 前記電気的不良箇所を検出する過程は、その不良の程度
    を分類する過程を含むことを特徴とする請求項７または
    ８に記載の基板検査方法。
  10. 【請求項１０】検査対象である基板に電子ビームを照射
    する電子ビーム照射手段と、 前記電子ビームの照射を受けて前記基板の表面から放出
    する二次電子および反射電子を二次ビームとして検出
    し、画像信号として出力する電子ビーム検出手段と、 前記画像信号に基づいて前記二次電子および反射電子に
    より形成され前記基板の状態を表す画像である電子画像
    を表示する表示手段と、 前記電子ビームを偏向させて前記基板の表面に略垂直に
    入射させるとともに前記二次ビームを直進させる電子ビ
    ーム偏向手段を含み、前記二次ビームを拡大投影し、前
    記電子ビーム検出手段に結像させる写像投影手段と、 前記二次電子および反射電子の前記写像投影手段への入
    射エネルギーが前記基板の電気的状態に応じて異なるこ
    とから導かれる、前記二次ビームを前記電子ビーム検出
    手段に結像させるための条件に基づいて前記写像投影手
    段を制御する制御手段と、を備え、 前記基板に形成された配線の電気的特性不良を検査する
    基板検査システム。
  11. 【請求項１１】検査対象である基板に電子ビームを照射
    する電子ビーム照射手段と、 前記電子ビームの照射を受けて前記基板の表面から放出
    する二次電子および反射電子を二次ビームとして検出
    し、画像信号として出力する電子ビーム検出手段と、 前記画像信号に基づいて前記二次電子および反射電子に
    より形成され前記基板の状態を表す画像である電子画像
    を表示する表示手段と、 前記電子ビームを偏向させて前記基板の表面に略垂直に
    入射させるとともに前記二次ビームを直進させる電子ビ
    ーム偏向手段を含み、前記二次ビームを拡大投影し、前
    記電子ビーム検出手段に結像させる写像投影手段と、 前記二次電子および反射電子の前記写像投影手段への入
    射エネルギーが前記基板の電気的状態に応じて異なるこ
    とから導かれる、前記二次ビームを前記電子ビーム検出
    手段に結像させるための条件に基づいて前記写像投影手
    段を制御する制御手段と、を備え、 前記基板の形状情報を取得する基板検査システム。
  12. 【請求項１２】検査対象である基板に電子ビームを照射
    する電子ビーム照射手段と、 前記電子ビームの照射を受けて前記基板の表面から放出
    する二次電子および反射電子を二次ビームとして検出
    し、画像信号として出力する電子ビーム検出手段と、 前記画像信号に基づいて前記二次電子および反射電子に
    より形成され前記基板の状態を表す画像である電子画像
    を表示する表示手段と、 前記電子ビームを偏向させて前記基板の表面に略垂直に
    入射させるとともに前記二次ビームを直進させる電子ビ
    ーム偏向手段を含み、前記二次ビームを拡大投影し、前
    記電子ビーム検出手段に結像させる写像投影手段と、 前記二次電子および反射電子の前記写像投影手段への入
    射エネルギーが前記基板の電気的状態に応じて異なるこ
    とから導かれる、前記二次ビームを前記電子ビーム検出
    手段に結像させるための条件に基づいて前記写像投影手
    段を制御する制御手段と、を備え、 前記基板の物性情報を取得する基板検査システム。
  13. 【請求項１３】検査対象である基板に電子ビームを照射
    する電子ビーム照射手段と、 前記電子ビームの照射を受けて前記基板の表面から放出
    する二次電子および反射電子を二次ビームとして検出
    し、画像信号として出力する電子ビーム検出手段と、 前記画像信号に基づいて前記二次電子および反射電子に
    より形成され前記基板の状態を表す画像である電子画像
    を表示する表示手段と、 前記電子ビームを偏向させて前記基板の表面に略垂直に
    入射させるとともに前記二次ビームを直進させる電子ビ
    ーム偏向手段を含み、前記二次ビームを拡大投影し、前
    記電子ビーム検出手段に結像させる写像投影手段と、 前記二次電子および反射電子の前記写像投影手段への入
    射エネルギーが前記基板の電気的状態に応じて異なるこ
    とから導かれる、前記二次ビームを前記電子ビーム検出
    手段に結像させるための条件に基づいて前記写像投影手
    段を制御する制御手段と、を備え、 前記基板の表面電位を定量的に測定する基板検査システ
    ム。
  14. 【請求項１４】検査対象である基板を載置してその表面
    に略水平な平面内で前記基板を移動させるステージと、 前記基板に電子ビームを照射する電子ビーム照射手段
    と、 前記電子ビームの照射を受けて前記基板の表面から放出
    する二次電子および反射電子を二次ビームとして検出
    し、画像信号として出力する電子ビーム検出手段と、 前記画像信号に基づいて前記二次電子および反射電子に
    より形成され前記基板の状態を表す画像である電子画像
    を表示する表示手段と、 前記電子ビームを偏向させて前記基板の表面に略垂直に
    入射させるとともに前記二次ビームを直進させる電子ビ
    ーム偏向手段を含み、前記二次ビームを拡大投影し、前
    記電子ビーム検出手段に結像させる写像投影手段と、 前記二次電子および反射電子の前記写像投影手段への入
    射エネルギーが前記基板の電気的状態に応じて異なるこ
    とから導かれる、前記二次ビームを前記電子ビーム検出
    手段に結像させるための条件に基づいて、前記基板の表
    面の任意の電位を有する箇所から発生した前記二次ビー
    ムのみが前記電子ビーム検出手段で結像するように前記
    写像投影手段を制御する制御手段と、を備え、 前記任意の電位を有する箇所の電子画像と位置情報とを
    取得する基板検査システム。
  15. 【請求項１５】検査対象である基板に電子ビームを照射
    する電子ビーム照射手段と、 前記電子ビームの照射を受けて前記基板の表面から放出
    する二次電子および反射電子を二次ビームとして検出
    し、画像信号として出力する電子ビーム検出手段と、 前記画像信号に基づいて前記二次電子および反射電子に
    より形成され前記基板の状態を表す画像である電子画像
    を表示する表示手段と、 前記電子ビームを偏向させて前記基板の表面に略垂直に
    入射させるとともに前記二次ビームを直進させる電子ビ
    ーム偏向手段を含み、前記二次ビームを拡大投影し、前
    記電子ビーム検出手段に結像させる写像投影手段と、 前記二次電子および反射電子の前記写像投影手段への入
    射エネルギーが前記基板の電気的状態に応じて異なるこ
    とから導かれる、前記二次ビームを前記電子ビーム検出
    手段に結像させるための条件に基づいて、前記写像投影
    手段を異なる前記条件で制御し、取得された複数の前記
    電子画像を合成して前記基板の表面の二次元電位分布情
    報を取得する制御手段と、を備える基板検査システム。
  16. 【請求項１６】検査対象である集積回路が形成された基
    板に電子ビームを照射する電子ビーム照射手段と、 前記電子ビームの照射を受けて前記基板の表面から放出
    する二次電子および反射電子を二次ビームとして検出
    し、画像信号として出力する電子ビーム検出手段と、 前記画像信号に基づいて前記二次電子および反射電子に
    より形成され前記基板の状態を表す画像である電子画像
    を表示する表示手段と、 前記電子ビームを偏向させて前記基板の表面に略垂直に
    入射させるとともに前記二次ビームを直進させる電子ビ
    ーム偏向手段を含み、前記二次ビームを拡大投影し、前
    記電子ビーム検出手段に結像させる写像投影手段と、 前記二次電子および反射電子の放出エネルギーが前記基
    板の電気的状態に応じて異なることから導かれる、前記
    二次ビームを前記電子ビーム検出手段に結像させるため
    の条件に基づいて前記写像投影手段を制御する制御手段
    と、 前記集積回路の設計情報を格納する記憶手段と、 前記画像信号と前記設計情報に基づいて前記集積回路の
    電気的状態を示す数値データを出力する画像信号処理手
    段と、 前記集積回路の良否を判定する基準となるしきい値を前
    記数値データに基づいて算出する演算手段と、 前記数値データと前記しきい値とを比較して前記集積回
    路の電気的不良箇所を検出する不良箇所検出手段と、を
    備える基板検査システム。
  17. 【請求項１７】前記検査対象は、前記集積回路内の配線
    であることを特徴とする請求項１６に記載の基板検査方
    法。
  18. 【請求項１８】前記演算手段は、複数のしきい値を算出
    し、 前記不良箇所検出手段は、前記集積回路の電気的の不良
    の程度をも分類することを特徴とする請求項１６または
    １７に記載の基板検査装置。
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