JP2001250110A - 電子線式検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電気的なノイズの影響を受けないで、しかも検
出速度の低下をさせることなく、本来の欠陥検出性能を
実現できるようにした電子線式検査装置を提供すること
にある。 【解決手段】電子線式検査装置において、ノイズがＮ×
１画素の寸法であることに着目して、Ｎ×１の検出パタ
ーン、欠陥をノイズにより生じたものと考え削除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置や液晶
などの回路パターンを有する対象物基板を製造する技術
にかかわり、特に製造途中の対象物基板上のパターン等
の欠陥を電子線に基づく画像により検査する電子線式検
査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子線式検査装置では、電子線の
走査に起因するノイズ等の電子光学系または検出系に載
るノイズが問題となり、感度向上が困難であった。特に
電子線の照射回数を１回とした場合には、これらノイズ
がそのまま誤差となる。従って正常部のパターンであっ
ても異なる位置のパターンまたは信号強度を検出するこ
ととなり、検出されるパターンは正常部のパターンとは
異なる擬似欠陥となる。そこで、特開平５−２５８７０
３号公報（従来技術１）では、同一箇所をＮ回スキャン
してＮ回分の検出信号を加算して重ね合せを行ってノイ
ズの影響を低減している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術１では、
同一箇所をＮ回スキャンしてＮ回分の検出信号を検出し
て重ね合せする必要があり、検出速度が低下することに
なる。例えば、重ね合せを２回、４回行うと夫々１／２
倍、１／４倍の検出速度になる。検出速度の低下をきら
い重ね合せを行わないと、欠陥検出の感度を十分に上げ
ることはできず、何れの場合も本来の装置性能を出し切
れているとは言えなかった。

【０００４】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
電気的なノイズの影響を受けないで、しかも検出速度の
低下をさせることなく、本来の欠陥検出性能を実現でき
るようにした電子線式検査装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電子線源と、該電子線源からの電子線を
偏向する偏向器と、該電子線を対象物基板上に収束させ
る対物レンズと、前記対象物基板を搭載して任意の位置
に移動可能とするステージと、前記対象物基板からの荷
電粒子を検出して検出信号を得る検出器と、該検出器か
ら得られた検出信号をＡ／Ｄ変換してディジタル画像信
号を得るＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器から得られる
ディジタル画像信号に含まれる疑似欠陥信号を除去して
真の欠陥を示す信号を抽出する画像処理部とを備えたこ
とを特徴とする電子線式検査装置である。

【０００６】また、本発明は、電子線源と、該電子線源
からの電子線を偏向する偏向器と、該電子線を対象物基
板上に収束させる対物レンズと、前記対象物基板を搭載
して任意の位置に移動可能とするステージと、前記対象
物基板からの荷電粒子を検出して検出信号を得る検出器
と、該検出器から得られた検出信号をＡ／Ｄ変換してデ
ィジタル画像信号を得るＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換
器から得られたディジタル画像を本来同一であることが
期待できる参照ディジタル画像と比較して差画像信号を
抽出する画像処理回路と、該画像処理回路から得られる
差画像信号に含まれる擬似欠陥信号を除去して真のパタ
ーン欠陥を示す信号を取出す擬似欠陥フィルタとを備え
たことを特徴とする電子線式検査装置である。

【０００７】また、本発明は、電子線源と、該電子線源
からの電子線を偏向する偏向器と、該電子線を対象物基
板上に収束させる対物レンズと、前記対象物基板を搭載
して任意の位置の画像検出を可能とするステージと、前
記対象物基板からの荷電粒子を検出して検出信号を得る
検出器と、該検出器で検出した検出信号をＤ／Ａ変換し
てディジタル画像信号を得るＤ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ
変換器から得られるディジタル画像信号に含まれる擬似
パターンを判定する擬似パターンフィルタと、前記Ｄ／
Ａ変換器から得られるディジタル画像信号を、本来同一
であることが期待できる参照ディジタル画像信号と比較
して差がある場所で前記擬似パターンフィルタで疑似パ
ターンと判定されていない場所を真のパターン欠陥とし
て抽出する画像処理回路とを備えたことを特徴とする電
子線式検査装置である。

【０００８】また、本発明は、電子線源と、該電子線源
からの電子線を偏向する偏向器と、該電子線を対象物基
板上に収束させる対物レンズと、前記対象物基板を搭載
して任意の位置の画像検出を可能とするステージと、前
記対象物基板からの荷電粒子を検出して検出信号を得る
検出器と、該検出器で検出した検出信号をＡ／Ｄ変換し
てディジタル画像信号を得るＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ
変換器から得られるディジタル画像信号を、本来同一で
あることが期待できる参照ディジタル画像信号と比較し
て差を抽出する画像処理回路と、該画像処理回路から抽
出された差がある場所の欠陥候補の画像をメモリに記憶
する欠陥候補記憶回路と、該欠陥候補記憶回路に記憶し
た欠陥候補の画像を詳細に解析して真の欠陥を取出す欠
陥解析部とを備えたことを特徴とする電子線式検査装置
である。

【０００９】また、本発明は、前記電子線式検査装置の
画像処理部において、除去する疑似欠陥信号として一方
向が１画素であることを特徴とする。また、本発明は、
前記電子線式検査装置の疑似欠陥フィルタは、ＸＹ方向
で異なるフィルタ性質を持つことを特徴とする。また、
本発明は、前記電子線式検査装置の疑似パターンフィル
タは、ＸＹ方向で異なるフィルタ性質を持つことを特徴
とする。

【００１０】また、本発明は、前記電子線式検査装置の
欠陥解析部において、欠陥候補の画像を詳細に解析する
のを、疑似欠陥を除去するように構成することを特徴と
する。また、本発明は、前記電子線式検査装置の疑似欠
陥を、一方向が１画素であることを特徴とする。また、
本発明は、前記電子線式検査装置において、更に、真の
欠陥の特徴量を算出して欠陥リストを作成する特徴量抽
出部を備えたことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る電子線式検査装置お
よびその方法の実施の形態について図面を用いて説明す
る。即ち、本発明に係る電子線式検査装置の基本構成
は、図１に示すように、電子線源１と、該電子線源１か
ら出射される電子線２をＸ方向に偏向する偏向器３と、
電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４
と、対象物基板５を搭載して任意の位置の画像検出を可
能とするステージ６と、対象物基板５からの二次電子等
の荷電粒子７を検出する検出器８とを備えて構成され
る。

【００１２】ここで、本発明に係る電子線式検査装置に
おいて発生するノイズについて、図２および図３を用い
て、詳細に説明する。即ち、対象物基板５上に形成され
たパターン１７の画像を、偏向器３とステージ６の組み
合わせで電子線走査目標１２の画像信号として検出しよ
うとするが、偏向器３の電気ノイズ、および対物レンズ
４等の接地部位を流れる電流等によりノイズを持った電
子線走査箇所１３の様に目標とずれてしまうことにな
る。この為、検出器８で検出されてＡ／Ｄ変換器９で変
換されたディジタル画像信号１８は、図３に示すような
本来のパターン１４が検出されるはずであるが、ノイズ
を持った電子線走査箇所１３では電子線の走査位置がノ
イズによりずれて本来のパターンとは異なるノイズパタ
ーン１５の画像が疑似欠陥として検出されることにな
る。このように、電子線がＸ方向に高速で走査される関
係で、疑似欠陥１５の場合、Ｙ方向（電子線の偏向器３
による走査方向とほぼ直角方向）に対して１画素でＸ方
向には３画素以上連続して検出器８により検出される。
他方、パターンの欠陥や異物等の欠陥については、通
常、１画素またはＹ方向およびＸ方向に２画素以上の広
がりを持って検出される。従って、疑似欠陥１５と通常
の欠陥とを、疑似欠陥フィルタ１６や疑似パターンフィ
ルタ４１等における画像処理によって弁別することが可
能である。

【００１３】次に、検出器８から疑似欠陥１５も含む画
像信号が出力されたとしても、この疑似欠陥１５を誤検
出することなく、真の欠陥を検出する本発明に係る第１
の実施の形態について説明する。即ち、第１の実施の形
態は、検出器８の後に、該検出器８で検出した検出信号
をＡ／Ｄ変換してディジタル画像１８を得るＡ／Ｄ変換
器９と、この得られたディジタル画像１８、２０と本来
同一であることが期待できる参照ディジタル画像２１と
を位置合わせして比較して差画像信号３０を抽出する画
像処理回路１０と、画像処理回路１０から抽出される差
画像信号３０に含まれる擬似欠陥を除去してパターン欠
陥１１を取出す擬似欠陥フィルタ１６とを備え、該疑似
欠陥フィルタ１６によって疑似欠陥１５を除去し、真の
欠陥を示す差画像信号を得ることに特徴がある。

【００１４】即ち、検出器８から検出される画像信号
は、Ａ／Ｄ変換器９により図３に示す疑似欠陥１５およ
び真の欠陥も含む濃淡ディジタル画像信号１８に変換さ
れる。画像処理回路１０は、図７に示すように、Ａ／Ｄ
変換器９から出力される疑似欠陥および真の欠陥も含む
検出ディジタル画像信号ｆ（ｘ，ｙ）２０と、該検出デ
ィジタル画像信号と本来同一である参照ディジタル画像
信号ｇ（ｘ，ｙ）２１とを位置合わせをし、位置合わせ
された検出ディジタル画像信号ｆ（ｘ，ｙ）２０と参照
ディジタル画像信号ｇ（ｘ，ｙ）２１との差画像信号Δ
（ｘ，ｙ）（＝ｆ（ｘ，ｙ）−ｇ（ｘ，ｙ））３０を抽
出する。画像処理回路１０の具体的な一実施例は、図４
に示すように構成される。即ち、画像処理回路１０は、
例えば１チップ分のディジタル画像信号１８を記憶する
チップメモリ２３、該チップメモリ２３に記憶した記憶
ディジタル画像信号２４と１チップ分遅れて検出される
検出ディジタル画像１８とを相対的にパターン差が最低
となる位置に位置合わせする位置合わせ回路２５、およ
び該位置合わせ回路２５から位置合わせされて得られる
疑似欠陥および真の欠陥も含む検出ディジタル画像ｆ
（ｘ，ｙ）２０と参照デジタル画像信号ｇ（ｘ，ｙ）２
１との差画像信号Δ（ｘ，ｙ）３０を抽出する差分抽出
回路２６より構成される。

【００１５】次に、本発明に係る疑似欠陥を除去する擬
似欠陥フィルタ１６の一実施例について図５および図６
を用いて説明する。疑似欠陥フィルタ１６は、画像処理
回路１０から得られる差画像信号３０を入力とし、図７
（ａ）に示す差画像信号３０の中から、Ｙ方向には１画
素でＸ方向には３画素以上連続する疑似欠陥１５のみ
を、図７（ｄ）および図６に示すテンプレートを用いた
テンプレートマッチングで、図７（ｅ）に示す如くＸ方
向の両端を１画素減じて縮小された擬似欠陥画像信号３
２として取出す擬似欠陥抽出回路３１と、該擬似欠陥抽
出回路３１で取出された擬似欠陥画像信号３２のみをＸ
方向に両端を１画素拡大して整形する後処理回路３３
と、該後処理回路３３により整形された、図７（ｆ）に
示す疑似欠陥画像信号３４で差画像信号３０をマスクし
て真の差画像信号３６を取出す欠陥選択回路３５とによ
り構成される。疑似欠陥抽出回路３１におけるテンプレ
ートマッチングは、例えば図７（ｄ）および図６に示す
３×３のテンプレートを用いる。ここで、Ｙ方向の中央
の一列の３画素の黒は差有り、その他の画素の白は差無
し、斜線はどちらでもよい場所を示している。図７
（ｄ）および図６には斜線は無い。そして、後処理回路
３３は拡大整形回路である。この拡大整形処理は、上記
テンプレートと同一のマスクを用い、Ｘ方向の中心画素
が疑似欠陥１５を示す“１”のとき、その両端の黒の画
素部分を“１”として拡大処理して疑似欠陥１５に対応
する画像信号に戻すものである。

【００１６】次に、上記擬似欠陥フィルタ１６の動作に
ついて説明する。即ち、疑似欠陥抽出回路３１におい
て、図７（ａ）に示す差画像信号３０の中から、３×３
のテンプレートを用いたテンプレートマッチングで、図
７（ｅ）に示す如く擬似欠陥１５のみを示す疑似欠陥画
像信号３２を取出す。図３に示す疑似欠陥１５として
は、通常、図２に示すように、電子線のＸ方向スキャン
においてノイズによってＹ方向にシフトしてパターン１
７に掛かってＸ方向には３画素以上連続して生じるもの
であり、通常の欠陥はＹ方向およびＸ方向に２画素以上
の広がりを持つため、テンプレートマッチングにより、
Ｘ方向に３画素でＹ方向には１画素の差がある場所のみ
を取出すことによって、真のパターン欠陥等の欠陥を抽
出すること無く、疑似欠陥１５のみを抽出することが可
能となる。即ち、疑似欠陥抽出回路３１からは、差画像
信号３０の中に含まれる真のパターン欠陥等の欠陥を示
す画像信号が抽出されずに、疑似欠陥１５を示す画像信
号のみがＸ方向に縮小された画像信号として抽出される
ことになる。従って、擬似欠陥画像信号３２は、擬似欠
陥１５のみについて、Ｘ方向の中央部（Ｘ方向の両端の
各１画素を除いた部分）を示す画素信号として抽出され
る。

【００１７】次に、後処理回路３３において、疑似欠陥
抽出回路３１から抽出される疑似欠陥画素信号３２のみ
に対してＸ方向の両端を１画素分拡大処理して整形する
ことにより、図７（ｆ）に示すように、全ての上記疑似
欠陥１５に対応した整形疑似欠陥画像信号３４を取出す
ことが可能となる。ところで、Ｘ方向の両端を１画素分
拡大処理する方法としては、上記テンプレートと同一の
マスクを用いてＸ方向の３画素の中央の画素が、疑似欠
陥を示す画素信号として検出されたとき、その両側の画
素に対して疑似欠陥を示す画素信号を付与することを繰
り返す方法である。これにより、疑似欠陥１５に対応し
た画素数を有する整形疑似欠陥画像信号３４を得ること
が可能となる。

【００１８】次に、欠陥選択回路３５において、差画像
信号３０に対して後処理回路３３から得られる整形疑似
欠陥画像信号３４のみでマスク演算することによって、
図７（ｇ）に示すような、疑似欠陥１５を含まない真の
差画像信号３６を得ることができる。即ち、欠陥選択回
路３５で計算される真の差画像信号３６には、擬似欠陥
１５を含まない差画像信号となる。なお、以上の説明で
はＹ方向には１画素、Ｘ方向には３画素以上連続したも
のを疑似欠陥１５とする場合について説明したが、電子
線のＸ方向への走査速度を速めてＹ方向には１画素、Ｘ
方向には、４〜５画素以上連続したものを疑似欠陥１５
とする場合には、疑似欠陥抽出回路３１および後処理回
路３３において、４〜５×３のテンプレートを用いれば
良い。

【００１９】そして、欠陥選択回路３５から得られる真
の差画像信号３６から、例えば後述するように特徴量抽
出回路において、真の欠陥を示す特徴量（重心位置座
標、例えば各軸方向への投影長（各軸方向への長さ）、
および面積等がある。）を求め、この求められた特徴量
を基に予め設定された判定基準（判定閾値）と比較する
ことによって、真のパターン欠陥等の欠陥を示す信号１
１が、欠陥リストとして出力可能に全体制御部６２に接
続された記憶装置（図示せず）に記憶されて得られるこ
とになる。なお、記憶装置に記憶された欠陥リストを、
全体制御６２に接続された表示装置（図示せず）に出力
して表示することもでき、更に、ネットワークを介して
他の解析システムや製造ラインを管理している管理シス
テムに出力することも可能である。

【００２０】次に、検出器８から疑似欠陥１５も含む画
像信号が出力されたとしても、この疑似欠陥１５を誤検
出することなく、真の欠陥を検出する本発明に係る第２
の実施の形態について説明する。即ち、第２の実施の形
態は、図８に示すように、検出器８の後に、Ａ／Ｄ変換
器９と、該Ａ／Ｄ変換器９から得られるディジタル画像
信号１８から疑似欠陥１５を除去する疑似パターンフィ
ルタ４１と、該疑似パターンフィルタ４１から得られる
疑似欠陥１５が除去された真の欠陥を含む真のディジタ
ル画像信号４６から真の欠陥を示す差画像信号３０を形
成する画像処理回路１０を備えて構成される。この第２
の実施の形態において、第１の実施の形態との基本的な
相違は、疑似パターンフィルタ４１で疑似欠陥１５を除
去したあと、この真のディジタル画像信号４６と参照デ
ィジタル画像信号とを比較して差画像信号を形成するこ
とにある。

【００２１】上記疑似パターンフィルタ４１は、基本的
に、図９に示すように、ディジタル画像信号１８の中か
ら通常の欠陥を抽出することなく、擬似パターン画像信
号４３のみを取出す擬似パターン抽出回路４２と、該擬
似パターン抽出回路４２で取出された擬似パターン画像
信号４３のみを拡大整形して疑似欠陥１５に対応する画
像信号に戻す後処理回路３３と、後処理回路３３よりの
画像４４でディジタル画像信号１８をマスクして真のデ
ィジタル画像信号４６とする擬似パターン情報付加回路
４５とで構成される。

【００２２】上記擬似パターン抽出回路４２における疑
似パターン抽出処理を、図１０、および（数１）式に示
す。即ち、疑似欠陥１５を示す疑似パターン画像信号４
３は、デジタル画像信号１８に対して切出された３×３
の画素群において、Ｙ方向中心画素（ｄ，ｅ，ｆ）に対
するＹ微分値（min(|a-d|,|d-g|)，min(|b-e|,|e-h|)，
min(|c-f|,|f-i|)）が、Ｘ微分値およびＹ中心画素飛ば
したＹ方向微分値（max(|a-b|,|a-g|,|g-h|)，max(|b-a
|,|b-c|,|b-h|,|g-h|,|h-i|)，max(|c-b|,|c-i|,|i-h
|)）より大きい場所を中心の画素ｅにおける画像信号と
して抽出することによって算出される。即ち、疑似欠陥
１５を示す疑似パターン画像信号４３は、疑似欠陥画像
信号３２と同様に、Ｙ方向には１画素、Ｘ方向には３画
素以上連続したものから両端を１画素減じて縮小したも
のとなる。

【００２３】

【数１】 min(|a-d|,|d-g|)＞max(|a-b|,|a-g|,|g-h|) and min(|b-e|,|e-h|)＞max(|b-a|,|b-c|,|b-h|,|g-h|,|h-i
|) and min(|c-f|,|f-i|)＞max(|c-b|,|c-i|,|i-h|) 次いで、後処理回路３３で、Ｘ方向に１画素分拡大処理
をすることにより両端の各１画素を追加して疑似欠陥１
５に対応するように戻し、図１１（ｃ）に示す疑似パタ
ーン画像信号４４として疑似パターンの全てを取出す。
そして、疑似パターン情報付加回路４５において、ディ
ジタル画像信号１８に対して疑似パターン画像信号４４
でマスクをすることによって、疑似欠陥１５が除去され
た真のディジタル画像信号４６を得ることができる。ま
た、疑似パターン情報付加回路４５は、疑似パターン画
像信号４４に基いて疑似パターンを示す情報をディジタ
ル画像信号１８に付加しても良い。

【００２４】次に、例えば図４に示すように構成された
画像処理回路１０において、疑似欠陥が除去された真の
ディジタル画像信号４６と、チップメモリ２３から得ら
れる例えば１チップ分記憶した真のディジタル画像信号
とを位置合わせ回路２５で位置合わせをし、差分抽出回
路２６においてこの位置合わせされた真の検出画像信号
と真の参照画像信号との差分を取ってパターン欠陥や異
物等の欠陥を示す差画像信号１１が出力されることにな
る。また、画像処理回路１０は、疑似パターン情報付加
回路４５において疑似パターンの情報（フラグ）が付加
された図１１（ａ）に示すディジタル画像信号ｆ（ｘ，
ｙ）２０’と、本来同一であることが期待できる図１１
（ｂ）に示す参照ディジタル画像信号ｇ（ｘ，ｙ）２１
とを比較して図１１（ｄ）に示す差画像信号を抽出し、
差がある場所で疑似パターンのフラグが立っていない場
所を取出すことによって、図１１（ｅ）に示す如く、パ
ターン欠陥１１を示す真の差画像信号を出力することが
できる。

【００２５】以上説明したように、疑似欠陥フィルタ１
６または疑似パターンフィルタ４１によってノイズ等に
よって生じる疑似欠陥１５のみが除去された真の欠陥を
含む検出ディジタル画像信号若しくは真の欠陥を示す差
画像信号が抽出されることになる。従って、電気的なノ
イズの影響を受けることなく、しかも検出速度を低下さ
せることなく、電子線を用いて真の欠陥を検査すること
が可能となる。

【００２６】次に、具体的な実施例について説明する。

【００２７】

【実施例１】本発明に係る電子線式検査装置の具体的な
第１の実施例を図１２を用いて説明する。即ち、電子線
顕微鏡は、電子光学系６４と、試料室５５とで構成され
る。電子光学系６４は、電子線２を発生させる電子線源
１、及び電子線源１からの電子線２を電極で加速して取
出し、静電又は磁界重畳レンズで一定場所に仮想光源を
作る電子銃と、仮想光源よりの電子線２を一定場所に収
束させるコンデンサレンズ５２と、電子銃で収束した位
置の近傍に設置し電子線２のＯＮ／ＯＦＦを制御をする
ブランキングプレート５３と、電子線２をＸ方向に偏向
する偏向器３と、電子線２を対象物基板５上に収束させ
る対物レンズ４とにより構成される。試料室５５は、真
空に保持され、内部に、ウエーハ等の対象物基板５を搭
載し、標準試料片６３を設け、任意の位置の画像検出を
可能とするステージ６を設けて構成される。更に、対象
物基板５からの二次電子等の荷電粒子７を検出する検出
器８と、対象物基板５の高さを測定するＺセンサ５７
と、該Ｚセンサ５７によって測定された対象物基板５の
高さにオフセット６６を加算して対物レンズ４の電流値
を制御してディジタル画像の焦点位置を一定に保つ焦点
合わせ制御系と、カセット５８内の対象物基板５を試料
室５５に出し入れするローダ（図示せず）と、対象物基
板５の外形形状を基準に対象物基板を位置決めするオリ
フラ検出器（図示せず）と、対象物基板５上のパターン
を観察する為の光学式顕微鏡６１と、ユーザ等からの指
示で全体を制御する全体制御部６２とを備えて構成され
る。なお、ステージ６上に設けられた標準試料片６３
は、校正または調整に用いられる。

【００２８】擬似欠陥フィルタ１６の構成を図１３で説
明する。擬似欠陥フィルタ１６は、差画像信号３０を入
力とし、縮小された疑似欠陥画像信号３２のみを抽出す
る擬似欠陥抽出回路３１と、この抽出された擬似欠陥画
像信号３２のみを拡大整形して疑似欠陥１５のみを示す
疑似欠陥画像信号３４を得る後処理回路３３と、該後処
理回路３３で整形された擬似欠陥部１５を示す信号３４
でマスクして差画像信号３０から得られる真の欠陥画像
信号を取り出す欠陥選択回路３５と、欠陥選択回路３５
で取り出された真の欠陥画像より、差が有る場所毎に欠
陥座標、投影長、面積などの特徴量を計算し、全体制御
部６２に欠陥リスト７２として出力する特徴抽出回路７
６とよりなる。

【００２９】第１の実施例の動作を説明する。ユーザの
検査開始指示で全体制御部６２は、各部に動作を指示し
検査を行う。ローダ（図示せず）に指示を出し、ローダ
は対象物基板（ウエーハ）５をカセット５８から取出
し、オリフラ検出器（図示せず）で外形形状を基準にウ
ェーハ５を位置決めし、ステージ６にウェーハ５を搭載
し、試料室５５内を真空にする。搭載と共に、電子光学
系６４とリターディング電圧５６の条件を設定し、ブラ
ンキングプレート５３に電圧を印可して電子線２をＯＦ
Ｆする。ステージを標準試料片位置６３に移動し、Ｚセ
ンサ５７有効として焦点をＺセンサ５７の検出値値＋オ
フセット６６の一定に保ち、偏向器３をラスタスキャン
し、スキャンに同期してブランキングプレートの電圧を
切り、電子線２を必要なときのみウェーハ５に照射し、
その時ウェーハ５より発生する反射電子又は二次電子を
検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でディジタル画像信号
１８とする。オフセット６６を変更してディジタル画像
信号１８を複数枚検出し、最も画像の微分値の画像内総
和が最高となる最適オフセットを現在のオフセット値と
して設定する。設定後Ｚセンサ５７は無効にする。ステ
ージ６を移動し、搭載したウェーハ５の検査すべき領域
の走査開始位置に移動する。予め測定しておいたウェー
ハ固有の最適オフセットをオフセット６６に設定し、Ｚ
センサ５７を有効にし、順次ステージ６をＹ方向走査
し、ステージ走査に同期して偏向器３をＸ方向に走査
し、有効走査時にブランキングプレート５３の電圧を切
り電子線２をウェーハ５に照射、走査する。ウェーハ５
より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、
Ａ／Ｄ変換器９でデジタル画像信号１８とする。ステー
ジ６の走査終了後Ｚセンサ５７を無効とする。検出され
たデジタル画像信号１８はＸ方向に偏向器３の走査幅で
例えば０．１μｍ画素寸法で１０２４画素を走査すると
約１００μｍとなる。Ｙ方向はステージ６の走査距離で
約３００ｍｍ径のウェーハ全面を検査する場合のウェー
ハ中央部の画像検出時には約３００ｍｍとなる。ウェー
ハ５上のパターンレイアウトは既知であるので、検査す
べき領域で画像処理を有効とする。

【００３０】ところで、図４に示すように、パターンは
チップ単位で同一レイアウトであるので、ディジタル画
像信号１８をチップメモリ２３に記憶する。この記憶し
た記憶画像信号２４とディジタル画像信号１８とを位置
合わせ回路２５で相対的にパターン差が最低となる位置
に合わせ位置を求め、その時の画像をそれぞれ検出画像
信号ｆ（ｘ，ｙ）２０と参照画像信号ｇ（ｘ，ｙ）２１
として出力する。位置合わせ回路２５よりの検出画像信
号２０と参照画像信号２１を差分抽出回路２６に入力
し、２枚の画像の差分である差画像信号３０を出力す
る。

【００３１】この差画像信号３０より擬似欠陥抽出回路
３１で擬似欠陥信号３２のみを抽出し、抽出された擬似
欠陥信号３２のみを後処理回路３３で整形し、この整形
された擬似欠陥部１５を示す信号３４で差画像信号３０
に対してマスクして欠陥選択回路３５で真の欠陥画像を
取り出し、取り出された真の欠陥画像より、特徴抽出回
路７６で差が有る場所（真の欠陥部）毎に欠陥座標、投
影長、面積などの特徴量を計算し、全体制御部６２に欠
陥リスト７２として出力する。

【００３２】全体制御部６２内の計算機で欠陥リスト７
２よりリアルゴースト判定で物理的な欠陥位置座標を計
算する。リアルゴースト判定を図１５で説明する。物理
的な欠陥７７が３番目のチップ７８にあったとする。チ
ップ毎に差が有るところを欠陥とするので、２番目のチ
ップ７９と３番目のチップ７８を比較した場合、及び４
番目のチップ８０と３番目のチップ７８を比較した場合
の双方の欠陥リスト７２に欠陥として出力される。比較
して差が有るのだから何れの欠陥もそれぞれ２番目のチ
ップ又は３番目のチップ、及び４番目のチップ又は３番
目のチップに欠陥がある事を意味している。そこで破線
の場所に欠陥が有るとして、２回カウントされた位置を
物理的な欠陥７７と判定する。本実施例によると、ＳＥ
Ｍ画像を用いてウェーハ全面を検査して真の欠陥のみを
検出し、それらをユーザに提示できる特徴がある。

【００３３】次に、本第１の実施例の第１の変形例につ
いて説明する。図１５に差画像信号３０から欠陥リスト
７２までの演算方法を示す。差画像信号３０より仮欠陥
リスト８２を演算する特徴抽出回路７１と、仮欠陥リス
ト８２より以下全体制御部内６２の計算機上でＹ方向が
１画素でＸ方向がＮ画素以上（Ｎは予め決めたしきい
値）の欠陥を擬似欠陥１５として抽出する擬似欠陥リス
ト演算部８３と、擬似欠陥１５のリストを仮欠陥リスト
８２から削除して欠陥リスト７２を演算する欠陥選択演
算部８４とよりなる。本変形では擬似欠陥１５のみを含
んだ仮欠陥リスト８２を作成している為、ハードウェア
内のリストを保持している回路規模は大きくなるが、回
路構成を大幅に変更しないで、計算機上のソフトウェア
の変更のみで擬似欠陥１５の削除ができ、回路の改造が
最低限ですむ特徴がある。

【００３４】

【実施例２】次に、に係る電子線式検査装置の具体的な
第２の実施例について図１６を用いて説明する。即ち、
第２の実施例において、第１の実施例と相違する点は、
疑似パターンフィルタ４１と画像処理回路１０とにあ
る。画像処理回路１０の構成を図１７で説明する。画像
処理回路１０は、図４に示す構成と同様に、真のディジ
タル画像信号４６を遅延させる遅延回路９０と、該遅延
回路９０で遅延させた記憶画像信号２４と真のディジタ
ル画像４６より差画像信号３０を抽出する差分抽出回路
２６とよりなる。

【００３５】擬似パターンフィルタ４１の構成を図１８
で説明する。擬似パターンフィルタ４１は、ディジタル
画像信号１８を入力とし、擬似パターンを抽出する擬似
パターン抽出回路４２と、該抽出された擬似パターンを
整形する後処理回路３３と、後処理回路３３で整形され
た擬似パターン部に擬似パターン情報を付加した真のデ
ィジタル画像４６を取出す擬似パターン情報付加回路４
５とよりなる。本第２の実施例の動作について説明す
る。第２の実施例も、第１の実施例と同様に動作する。
即ち、ステージ６を移動し、搭載したウェーハ５の検査
すべき領域の走査開始位置に移動する。最適オフセット
に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットをオフ
セット６６に設定し、Ｚセンサ５７を有効にし、順次ス
テージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向
器３をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレ
ート５３の電圧を切り電子線２をウェーハ５に照射、走
査する。ウェーハ５より発生する反射電子又は二次電子
を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でディジタル画像信
号１８とする。ディジタル画像信号１８より上記（数
１）式で擬似パターン１５のみを抽出する。パターンの
Ｙ方向が１画素であるパターンが取出され、後処理回路
３３でＸ方向に１画素分拡大処理をする事により両端の
各１画素を追加し、擬似パターン１５の全てを取出す。
ディジタル画像信号１８の擬似パターン部１５に擬似パ
ターンフラグを立てた真のデジタル画像信号４４を計算
する。ステージ６の走査終了後、Ｚセンサ５７を無効と
する。ウェーハ上のパターンレイアウトは既知であるの
で、検査すべき一定の繰返しパターンであるメモリマッ
ト領域で画像処理を有効とする。パターンはメモリセル
のピッチで同一レイアウトであるので、真のディジタル
画像信号４６を遅延回路９０で１メモリセル分の画像分
だけ遅延させた記憶画像信号（参照画像信号）ｇ（ｘ，
ｙ）２４を生成する。生成した記憶画像信号ｇ（ｘ，
ｙ）２４と真のディジタル画像信号ｆ（ｘ，ｙ）４６を
位置合わせした後、差分抽出回路２６に入力し、２枚の
画像の差分である真の欠陥を示す差画像信号３０を出力
する。差画像信号３０より特徴抽出回路７１で差が有る
場所でしかも擬似パターンフラグの立っていない場所毎
に欠陥座標、投影長、面積などの特徴量を計算し、欠陥
リスト７２として全体制御部６２に出力する。全体制御
部６２内の計算機で欠陥リスト７２よりリアルゴースト
判定で物理的な欠陥７７の位置を計算する。

【００３６】本実施例によると、ＳＥＭ画像を用いてウ
ェーハのメモリマット部を検査して真の欠陥のみを検出
し、それらをユーザに提示できる特徴がある。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、簡便な検査領域指定で
信頼性の高い検査を実現することができる効果を奏す
る。また、本発明によれば、電気的なノイズ等の各種ノ
イズの影響を受けないで、しかも検出速度の低下させな
いで、本来の欠陥検出性能を持った電子線式パターン検
査装置を実現することができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子線式検査装置の基本構成およ
び第１の実施の形態を示す図である。

【図２】本発明に係る電子線式検査装置において発生す
るノイズを持った電子線走査を説明するための図であ
る。

【図３】図２に示すノイズを持った電子線走査により検
出されるディジタル画像を説明するための図である。

【図４】本発明に係る画像処理回路を示す図である。

【図５】本発明に係る疑似欠陥フィルタの実施例を示す
図である。

【図６】図５に示す疑似欠陥フィルタに用いられるテン
プレートフィルタを示す図である。

【図７】本発明に係る差画像信号、検出画像信号、参照
画像信号、疑似欠陥画像信号、整形疑似欠陥画像信号、
および真の欠陥を示す差画像信号を示す図である。

【図８】本発明に係る電子線式検査装置の第２の実施の
形態を示す図である。

【図９】本発明に係る疑似パターンフィルタの実施例を
示す図である。

【図１０】図９に示す擬似パターンフィルタの説明図で
ある。

【図１１】本発明に係る検出画像信号、参照画像信号、
疑似パターン画像信号、差画像信号、および真の欠陥を
示す差画像信号を示す図である。

【図１２】本発明に係る電子線式検査装置の第１の実施
例である具体的構成を示す図である。

【図１３】図１２に示す疑似欠陥フィルタの実施例の構
成を示す図である。

【図１４】第１の実施例のリアルゴースト処理を説明す
るための図である。

【図１５】第１の実施例のリアルゴースト処理の変形例
を説明するための図である。

【図１６】本発明に係る電子線式検査装置の第２の実施
例である具体的構成を示す図である。

【図１７】図１６に示す画像処理回路の構成を示す図で
ある。

【図１８】図１６に示す擬似パターンフィルタの構成を
示す図である。

【符号の説明】

１…電子線源、２…電子線、３…偏向器、４…対物レン
ズ、５…対象物基板（ウエーハ）、６…ステージ、７…
二次電子等の荷電粒子、８…検出器、９…Ａ／Ｄ変換
器、１０…画像処理回路、１１…パターン欠陥、１２…
電子線走査目標、１３…ノイズを持った電子線走査個
所、１４…本来のパターン、１５…ノイズパターン（疑
似欠陥）、１６…擬似欠陥フィルタ、１７…対象物のパ
ターン、１８、２０’…ディジタル画像信号、２０…検
出画像信号ｆ（ｘ，ｙ）、２１…参照画像信号ｇ（ｘ，
ｙ）、２３…チップメモリ、２４…記憶画像信号、２５
…位置合せ回路、２６…差分抽出回路、３０…差画像信
号、３１…擬似欠陥抽出回路、３２…擬似欠陥画像信
号、３３…後処理回路、３４…整形疑似欠陥画像信号、
３５…欠陥選択回路、３６…真の差画像信号、４２…擬
似パターン抽出回路、４３…疑似パターン画像信号、４
４…疑似パターン画像信号、４５…擬似パターン情報付
加回路、４６…真のディジタル画像信号、５２…コンデ
ンサレンズ、５３…ブランキングプレート、５５…試料
室、５６…リターディング電圧、５７…Ｚセンサ、５８
…カセット、６１…光学式顕微鏡、６２…全体制御部、
６３…標準試料片、６４…電子光学系、６６…オフセッ
ト、７１…特徴量抽出回路、７２…欠陥リスト、７７…
物理的な欠陥、８２…仮欠陥リスト、８３…擬似欠陥リ
スト演算部、８４…欠陥選択演算部、９０…遅延回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ (72)発明者 宍戸 千絵 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 (72)発明者 田中 麻紀 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 (72)発明者 久邇 朝宏 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） 2G001 AA03 BA07 CA01 GA01 GA06 HA01 HA07 HA13 HA20 JA02 JA03 JA16 KA03 LA11 MA05 4M106 AA01 AA02 BA02 CA39 CA50 DB05 DB11 DJ04 DJ11 DJ13 DJ15 DJ17 DJ18 DJ19 DJ20 DJ21 5B057 AA03 BA02 BA29 CA16 CB16 CE02 CE06 CH07 CH11 DA03 DA07 DA08

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子線源と、該電子線源からの電子線を偏
   向する偏向器と、該電子線を対象物基板上に収束させる
   対物レンズと、前記対象物基板を搭載して任意の位置に
   移動可能とするステージと、前記対象物基板からの荷電
   粒子を検出して検出信号を得る検出器と、該検出器から
   得られた検出信号をＡ／Ｄ変換してディジタル画像信号
   を得るＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器から得られるデ
   ィジタル画像信号に含まれる疑似欠陥信号を除去して真
   の欠陥を示す信号を抽出する画像処理部とを備えたこと
   を特徴とする電子線式検査装置。
2. 【請求項２】電子線源と、該電子線源からの電子線を偏
   向する偏向器と、該電子線を対象物基板上に収束させる
   対物レンズと、前記対象物基板を搭載して任意の位置に
   移動可能とするステージと、前記対象物基板からの荷電
   粒子を検出して検出信号を得る検出器と、該検出器から
   得られた検出信号をＡ／Ｄ変換してディジタル画像信号
   を得るＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器から得られたデ
   ィジタル画像を本来同一であることが期待できる参照デ
   ィジタル画像と比較して差画像信号を抽出する画像処理
   回路と、該画像処理回路から得られる差画像信号に含ま
   れる擬似欠陥信号を除去して真のパターン欠陥を示す信
   号を取出す擬似欠陥フィルタとを備えたことを特徴とす
   る電子線式検査装置。
3. 【請求項３】電子線源と、該電子線源からの電子線を偏
   向する偏向器と、該電子線を対象物基板上に収束させる
   対物レンズと、前記対象物基板を搭載して任意の位置の
   画像検出を可能とするステージと、前記対象物基板から
   の荷電粒子を検出して検出信号を得る検出器と、該検出
   器で検出した検出信号をＤ／Ａ変換してディジタル画像
   信号を得るＤ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ変換器から得られ
   るディジタル画像信号に含まれる擬似パターンを判定す
   る擬似パターンフィルタと、前記Ｄ／Ａ変換器から得ら
   れるディジタル画像信号を、本来同一であることが期待
   できる参照ディジタル画像信号と比較して差がある場所
   で前記擬似パターンフィルタで疑似パターンと判定され
   ていない場所を真のパターン欠陥として抽出する画像処
   理回路とを備えたことを特徴とする電子線式検査装置。
4. 【請求項４】電子線源と、該電子線源からの電子線を偏
   向する偏向器と、該電子線を対象物基板上に収束させる
   対物レンズと、前記対象物基板を搭載して任意の位置の
   画像検出を可能とするステージと、前記対象物基板から
   の荷電粒子を検出して検出信号を得る検出器と、該検出
   器で検出した検出信号をＡ／Ｄ変換してディジタル画像
   信号を得るＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器から得られ
   るディジタル画像信号を、本来同一であることが期待で
   きる参照ディジタル画像信号と比較して差を抽出する画
   像処理回路と、該画像処理回路から抽出された差がある
   場所の欠陥候補の画像をメモリに記憶する欠陥候補記憶
   回路と、該欠陥候補記憶回路に記憶した欠陥候補の画像
   を詳細に解析して真の欠陥を取出す欠陥解析部とを備え
   たことを特徴とする電子線式検査装置。
5. 【請求項５】前記画像処理部において、除去する疑似欠
   陥信号として一方向が１画素であることを特徴とする請
   求項１記載の電子線式検査装置。
6. 【請求項６】前記疑似欠陥フィルタは、ＸＹ方向で異な
   るフィルタ性質を持つことを特徴とする請求項２記載の
   電子線式検査装置。
7. 【請求項７】前記疑似パターンフィルタは、ＸＹ方向で
   異なるフィルタ性質を持つことを特徴とする請求項３記
   載の電子線式検査装置。
8. 【請求項８】前記欠陥解析部において、欠陥候補の画像
   を詳細に解析するのを、疑似欠陥を除去するように構成
   することを特徴とする請求項４記載の電子線式検査装
   置。
9. 【請求項９】前記疑似欠陥を、一方向が１画素であるこ
   とを特徴とする請求項８記載の電子線式検査装置。
10. 【請求項１０】更に、真の欠陥の特徴量を算出して欠陥
    リストを作成する特徴量抽出部を備えたことを特徴とす
    る請求項１〜９の何れかに記載の電子線式検査装置。