JP2002289128A - 荷電粒子線を用いた基板検査装置および基板検査方法 - Google Patents
荷電粒子線を用いた基板検査装置および基板検査方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】コンタクトホール等の半導体製造工程中の高い
段差のあるパターンを持つウエハ上の欠陥を検査し、ド
ライエッチングによる非開口欠陥等の欠陥の位置や欠陥
の種類等の情報を高速に取得可能とする。また、得られ
た欠陥情報から欠陥の発生プロセスや要因の特定を行な
い、歩留まりを向上やプロセスの最適化の短期化を実現
する。 【解決手段】半導体製造工程中の高い段差のあるパター
ンを持つウエハに１００ｅＶ以上１０００ｅＶ以下の照
射エネルギ−の電子線を走査・照射し、発生した２次電
子の画像から高速に欠陥検査を行う。二次電子画像取得
前にウエハを移動させながら高速に電子線を照射し、ウ
エハ表面を所望の帯電電圧に制御する。取得した二次電
子画像から欠陥の種類の判定を行ない、ウエハ面内分布
を表示する。
段差のあるパターンを持つウエハ上の欠陥を検査し、ド
ライエッチングによる非開口欠陥等の欠陥の位置や欠陥
の種類等の情報を高速に取得可能とする。また、得られ
た欠陥情報から欠陥の発生プロセスや要因の特定を行な
い、歩留まりを向上やプロセスの最適化の短期化を実現
する。 【解決手段】半導体製造工程中の高い段差のあるパター
ンを持つウエハに１００ｅＶ以上１０００ｅＶ以下の照
射エネルギ−の電子線を走査・照射し、発生した２次電
子の画像から高速に欠陥検査を行う。二次電子画像取得
前にウエハを移動させながら高速に電子線を照射し、ウ
エハ表面を所望の帯電電圧に制御する。取得した二次電
子画像から欠陥の種類の判定を行ない、ウエハ面内分布
を表示する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子線を用い
た基板検査技術に係り、特に、電子線等の荷電粒子線を
用いた検査技術において、微細な回路パターンを有する
半導体ウェハ等の基板上の異物や欠陥を検出する検査技
術に関する。
た基板検査技術に係り、特に、電子線等の荷電粒子線を
用いた検査技術において、微細な回路パターンを有する
半導体ウェハ等の基板上の異物や欠陥を検出する検査技
術に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子線を用いた微細回路パターンを有す
る半導体ウエハの評価方法として、ウェハの大口径化と
回路パターンの微細化に対応して高スループットかつ高
精度な検査を行う技術が実用化されている。例えば、特
開平０６−１３９９８５号公報で開示されているよう
に、表面電位差に起因する二次電子線のコントラストを
利用して欠陥検査を行う方法が知られている。
る半導体ウエハの評価方法として、ウェハの大口径化と
回路パターンの微細化に対応して高スループットかつ高
精度な検査を行う技術が実用化されている。例えば、特
開平０６−１３９９８５号公報で開示されているよう
に、表面電位差に起因する二次電子線のコントラストを
利用して欠陥検査を行う方法が知られている。
【０００３】また、電位コントラストから電気的欠陥を
評価する方法として、検査前に電子線を照射して、予め
ウエハ表面を正、あるいは負極性に帯電させてから二次
電子画像を取得することによって、電位コントラストを
増大させることができる。例えば、特開２０００−２０
８０８５号公報で開示されているように、正極性に帯電
させる方法として、プラグを埋め込んだコンタクトホー
ル等のパターン検査において、電子線をウエハ表面に照
射した後、電位コントラストを得る方法が知られてい
る。
評価する方法として、検査前に電子線を照射して、予め
ウエハ表面を正、あるいは負極性に帯電させてから二次
電子画像を取得することによって、電位コントラストを
増大させることができる。例えば、特開２０００−２０
８０８５号公報で開示されているように、正極性に帯電
させる方法として、プラグを埋め込んだコンタクトホー
ル等のパターン検査において、電子線をウエハ表面に照
射した後、電位コントラストを得る方法が知られてい
る。
【０００４】しかし、これらの記述には、プラグを埋め
込んだ回路についての検査方法は記載されているが、ド
ライエッチング後のホールのような非常に段差の大きい
パターンの底の検査方法に関する記述は無い。
込んだ回路についての検査方法は記載されているが、ド
ライエッチング後のホールのような非常に段差の大きい
パターンの底の検査方法に関する記述は無い。
【０００５】一方、ホールパターンに電子線を照射した
際に放出される二次電子画像から、ホールパターンの底
を観察できる技術が知られている。しかしこれらの従来
の走査電子顕微鏡は、限られた視野を高倍率で時間をか
けて観察するため、ウエハ上全てを観察して、欠陥検査
を行なうことは不可能であった。
際に放出される二次電子画像から、ホールパターンの底
を観察できる技術が知られている。しかしこれらの従来
の走査電子顕微鏡は、限られた視野を高倍率で時間をか
けて観察するため、ウエハ上全てを観察して、欠陥検査
を行なうことは不可能であった。
【０００６】また、ウエハ表面を負極性に帯電させてコ
ンタクトホールの非開口を検査する手法として、先述の
特開平０６−１３９９８５号公報では、二次電子画像取
得前に低加速電子線を照射して、ウエハ表面を負極性に
帯電させている。この方法では、ホール底に残膜が存在
している場合、残膜によって開口部の電位が変化して見
かけ上のホール径が小さくなることを利用して、非開口
を評価している。
ンタクトホールの非開口を検査する手法として、先述の
特開平０６−１３９９８５号公報では、二次電子画像取
得前に低加速電子線を照射して、ウエハ表面を負極性に
帯電させている。この方法では、ホール底に残膜が存在
している場合、残膜によって開口部の電位が変化して見
かけ上のホール径が小さくなることを利用して、非開口
を評価している。
【０００７】しかし、この方法では、限られた視野を高
倍率で時間をかけて観察するため、ウエハ上全てを観察
して、欠陥検査を行なうことは不可能であった。また、
予め電子線を照射してウエハ表面を負に帯電させた後、
二次電子画像を取得するため、さらに、ウエハ表面を負
に帯電させるときの照射電子エネルギーと二次電子画像
取得時の照射電子エネルギーが大きく異なるため、電子
光学系の設定が困難であり、効率的にウエハ全面の検査
を行なうことができなかった。また、ウエハ上に必ず２
回以上電子線を照射する必要があったため、効率的にウ
エハ全面の検査を行なうことができなかった。
倍率で時間をかけて観察するため、ウエハ上全てを観察
して、欠陥検査を行なうことは不可能であった。また、
予め電子線を照射してウエハ表面を負に帯電させた後、
二次電子画像を取得するため、さらに、ウエハ表面を負
に帯電させるときの照射電子エネルギーと二次電子画像
取得時の照射電子エネルギーが大きく異なるため、電子
光学系の設定が困難であり、効率的にウエハ全面の検査
を行なうことができなかった。また、ウエハ上に必ず２
回以上電子線を照射する必要があったため、効率的にウ
エハ全面の検査を行なうことができなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の電子線式検査装
置は、以下のような課題を有していた。
置は、以下のような課題を有していた。
【０００９】従来の電子線検査装置では、回路パターン
を持つウエハ上に生じる電位差によるコントラストから
欠陥検査を行なっていたが、コンタクトホールの非開口
検査等、段差が非常に大きいパターンの底部からの二次
電子信号を検出し、パターン底の状態を高感度に検査す
ることは困難であった。特に高アスペクト比を持つホー
ルパターン底からの二次電子は大部分が側壁に遮られて
検出できないため、ホールパターンの非開口検査を行な
うことは困難であった。
を持つウエハ上に生じる電位差によるコントラストから
欠陥検査を行なっていたが、コンタクトホールの非開口
検査等、段差が非常に大きいパターンの底部からの二次
電子信号を検出し、パターン底の状態を高感度に検査す
ることは困難であった。特に高アスペクト比を持つホー
ルパターン底からの二次電子は大部分が側壁に遮られて
検出できないため、ホールパターンの非開口検査を行な
うことは困難であった。
【００１０】また、従来の走査電子顕微鏡では、ホール
パターン底の形状や異物の評価を行なうことは出来た
が、非開口不良等の評価を行なうことは困難であった。
また、従来の走査電子顕微鏡では高倍率・高空間分解能
で観察するため、スキャン速度は遅く、スキャン範囲が
狭く、欠陥検査装置に必要とされるウエハの様な大面積
を高速に評価することは不可能であった。
パターン底の形状や異物の評価を行なうことは出来た
が、非開口不良等の評価を行なうことは困難であった。
また、従来の走査電子顕微鏡では高倍率・高空間分解能
で観察するため、スキャン速度は遅く、スキャン範囲が
狭く、欠陥検査装置に必要とされるウエハの様な大面積
を高速に評価することは不可能であった。
【００１１】また、ウエハ表面を負極性に帯電させてコ
ンタクトホールの非開口を評価する手法では、二次電子
画像取得前に低加速電子線を照射して、ウエハ表面を負
極性に帯電させている。しかし、この方法では、ウエハ
表面を負極性に帯電させるために照射する電子線のエネ
ルギーと二次電子画像を取得するために照射する電子線
のエネルギーの差が大きいために、同一の電子源を用い
て電子線を照射することは困難であった。さらに、一度
電子線を照射してウエハ表面を負に帯電させた後、高倍
率・高空間分解能で二次電子電子画像を観察するため、
スキャン速度は遅く、スキャン範囲が狭く、欠陥検査装
置に必要とされるウエハの様な大面積を高速に評価する
ことは不可能であった。そのため、効率的にウエハ全面
の検査を行なうことはできなかった。
ンタクトホールの非開口を評価する手法では、二次電子
画像取得前に低加速電子線を照射して、ウエハ表面を負
極性に帯電させている。しかし、この方法では、ウエハ
表面を負極性に帯電させるために照射する電子線のエネ
ルギーと二次電子画像を取得するために照射する電子線
のエネルギーの差が大きいために、同一の電子源を用い
て電子線を照射することは困難であった。さらに、一度
電子線を照射してウエハ表面を負に帯電させた後、高倍
率・高空間分解能で二次電子電子画像を観察するため、
スキャン速度は遅く、スキャン範囲が狭く、欠陥検査装
置に必要とされるウエハの様な大面積を高速に評価する
ことは不可能であった。そのため、効率的にウエハ全面
の検査を行なうことはできなかった。
【００１２】さらに、従来の装置では、ウエハ表面を負
極性に帯電させて開口部を評価しているため、半導体回
路パターンの種類や材料によって、評価可能な半導体装
置の種類が限定されていた。また、ウエハ表面の帯電電
圧が半導体回路の種類によって限定されるので、非開口
の検出感度が回路パターンの種類によって異なるという
課題があった。
極性に帯電させて開口部を評価しているため、半導体回
路パターンの種類や材料によって、評価可能な半導体装
置の種類が限定されていた。また、ウエハ表面の帯電電
圧が半導体回路の種類によって限定されるので、非開口
の検出感度が回路パターンの種類によって異なるという
課題があった。
【００１３】そこで、本発明の目的は、上記の課題を解
決し、半導体製造工程途中のウエハを検査する技術とし
て、ホールパターン等の段差の大きいパターンにおい
て、高速、かつ高精度に欠陥検査を行なう基板検査装置
および基板検査方法を提供することにある。さらに、孔
底の非開口等の得られた欠陥情報から半導体製造プロセ
スの最適化に寄与する技術を提供することにある。さら
にまた、半導体製造プロセスの管理において、プロセス
異常を早期に発見して対策することによって、半導体装
置の信頼性を高めるのに寄与する技術を提供することに
ある。
決し、半導体製造工程途中のウエハを検査する技術とし
て、ホールパターン等の段差の大きいパターンにおい
て、高速、かつ高精度に欠陥検査を行なう基板検査装置
および基板検査方法を提供することにある。さらに、孔
底の非開口等の得られた欠陥情報から半導体製造プロセ
スの最適化に寄与する技術を提供することにある。さら
にまた、半導体製造プロセスの管理において、プロセス
異常を早期に発見して対策することによって、半導体装
置の信頼性を高めるのに寄与する技術を提供することに
ある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】まず、ウエハ表面を正極
性に帯電させて検査する方法について説明する。図２を
用いて、孔底で放出された二次電子を検出する本発明の
原理を説明する。
性に帯電させて検査する方法について説明する。図２を
用いて、孔底で放出された二次電子を検出する本発明の
原理を説明する。
【００１５】従来の電子線を用いた検査装置でホールパ
ターンの画像を取得すると、例えば電子線の照射エネル
ギーが５００ｅＶ（エレクトロンボルト）、アスペクト
比が４以下の場合には、開口ホール底からの二次電子信
号34は容易に検出され、開口ホールは白く、非開口ホー
ルは黒く観察される。しかし、アスペクト比が高くなる
と、図２（ａ）に示す様に、ホール底からの二次電子34
は大部分が側壁35によって遮られる。このため、開口ホ
ールも黒く観察されるので非開口ホールを検出すること
はできなかった。
ターンの画像を取得すると、例えば電子線の照射エネル
ギーが５００ｅＶ（エレクトロンボルト）、アスペクト
比が４以下の場合には、開口ホール底からの二次電子信
号34は容易に検出され、開口ホールは白く、非開口ホー
ルは黒く観察される。しかし、アスペクト比が高くなる
と、図２（ａ）に示す様に、ホール底からの二次電子34
は大部分が側壁35によって遮られる。このため、開口ホ
ールも黒く観察されるので非開口ホールを検出すること
はできなかった。
【００１６】そこで、検査を行なうための二次電子画像
を取得する前に、予め電子線等をウエハ表面に照射して
ウエハ表面36を所望の電圧に帯電させる手段を設けた。
図２（ｂ）に示す様にウエハ表面36を正極性に帯電させ
ると、孔底から放出された二次電子34の一部は上方に加
速され、効率良く検出可能となる。さらに、孔底から放
出された二次電子34を加速できるので、孔底から放出さ
れた二次電子34がホール側壁35に衝突したときに、側壁
35から二次電子がさらに放出される。側壁35から放出さ
れた二次電子のうちの一部37は、開口部に向かって加速
されて検出器で検出できるようになる。この結果、高ア
スペクトホールの孔底から放出された二次電子35を引き
出して検出できるようになり、孔底の開口、非開口等の
情報を得ることができるようになった。このとき、表面
36の帯電電圧に従って、検査可能なアスペクト比や孔径
が決定される。そこで、ウエハ表面36を所望の帯電電圧
に制御するための手段を設けた。
を取得する前に、予め電子線等をウエハ表面に照射して
ウエハ表面36を所望の電圧に帯電させる手段を設けた。
図２（ｂ）に示す様にウエハ表面36を正極性に帯電させ
ると、孔底から放出された二次電子34の一部は上方に加
速され、効率良く検出可能となる。さらに、孔底から放
出された二次電子34を加速できるので、孔底から放出さ
れた二次電子34がホール側壁35に衝突したときに、側壁
35から二次電子がさらに放出される。側壁35から放出さ
れた二次電子のうちの一部37は、開口部に向かって加速
されて検出器で検出できるようになる。この結果、高ア
スペクトホールの孔底から放出された二次電子35を引き
出して検出できるようになり、孔底の開口、非開口等の
情報を得ることができるようになった。このとき、表面
36の帯電電圧に従って、検査可能なアスペクト比や孔径
が決定される。そこで、ウエハ表面36を所望の帯電電圧
に制御するための手段を設けた。
【００１７】高アスペクトホール底部の開口・非開口を
検査するときのウエハ表面36の帯電電圧は、アスペクト
比、孔径、ホール周囲の絶縁膜の種類や厚さによって決
定される。例えば、シリコン酸化膜に形成されたアスペ
クト比１０のホール底部の開口・非開口を検査するため
には、ウエハ表面36を５Ｖ以上に帯電させることが必要
である。予め記憶されたデータベースに従って、帯電電
圧を決定する手段を設けた。本発明では、段差のあるホ
ールパターンに対しては、基板の帯電電圧は５Ｖ以上５
０Ｖ以下に設定することが望ましい。
検査するときのウエハ表面36の帯電電圧は、アスペクト
比、孔径、ホール周囲の絶縁膜の種類や厚さによって決
定される。例えば、シリコン酸化膜に形成されたアスペ
クト比１０のホール底部の開口・非開口を検査するため
には、ウエハ表面36を５Ｖ以上に帯電させることが必要
である。予め記憶されたデータベースに従って、帯電電
圧を決定する手段を設けた。本発明では、段差のあるホ
ールパターンに対しては、基板の帯電電圧は５Ｖ以上５
０Ｖ以下に設定することが望ましい。
【００１８】ウエハ表面36を所望の正極性の電圧に帯電
させるための方法について、次に述べる。ウエハ表面が
シリコン酸化膜や有機系材料を用いた絶縁膜の場合、帯
電用電子線38として、二次電子放出効率が１以上となる
１００ｅＶ以上１０００ｅＶ以下の照射エネルギーで電
子線を照射する。ウエハ帯電用電子光学系は検査画像を
取得する際に照射する電子光学系と兼用することができ
る。また、ウエハ上面に設置された電極32に最適な電圧
をかけることによって、ウエハ上面に電界を生成してウ
エハ表面36の帯電電圧を制御するための手段を設けた。
させるための方法について、次に述べる。ウエハ表面が
シリコン酸化膜や有機系材料を用いた絶縁膜の場合、帯
電用電子線38として、二次電子放出効率が１以上となる
１００ｅＶ以上１０００ｅＶ以下の照射エネルギーで電
子線を照射する。ウエハ帯電用電子光学系は検査画像を
取得する際に照射する電子光学系と兼用することができ
る。また、ウエハ上面に設置された電極32に最適な電圧
をかけることによって、ウエハ上面に電界を生成してウ
エハ表面36の帯電電圧を制御するための手段を設けた。
【００１９】ウエハ等の大面積を高速で検査するため
に、ウエハ帯電用電子線38として、画像取得用の電子線
よりも空間分解能を落とした電子線を用いることができ
る。さらに、ウエハ帯電用電子線38の走査方法として、
ウエハをいくつかの検査領域に分割し、ウエハの帯電と
二次電子画像取得を交互に繰り返すことにより、ウエハ
の移動時間中にウエハ表面36を効率的に正極性に帯電さ
せて検査するための手段を設けた。
に、ウエハ帯電用電子線38として、画像取得用の電子線
よりも空間分解能を落とした電子線を用いることができ
る。さらに、ウエハ帯電用電子線38の走査方法として、
ウエハをいくつかの検査領域に分割し、ウエハの帯電と
二次電子画像取得を交互に繰り返すことにより、ウエハ
の移動時間中にウエハ表面36を効率的に正極性に帯電さ
せて検査するための手段を設けた。
【００２０】次に、負極性の帯電を用いてホールを検査
する方法について説明する。図３により、負極性の帯電
を用いて欠陥を検出する原理を説明する。表面を負極性
に帯電させたとき、図３（ａ）に示すように正常ホール
部40は周りの酸化膜の部分よりも暗く観察される。この
とき、非開口の場合は底部に残存する酸化膜41が負極性
に帯電し、正常ホールと非開口ホールでは、図３（ｂ）
と図３（ｃ）に示すようにホール部の電位分布が異な
る。正常ホールでは、孔底と表面36の負極性の帯電電圧
の差が大きいので、孔底から放出される二次電子が孔か
ら放出されにくくなる。一方、非開口ホール底41は負極
性に帯電しているので、孔底で放出された二次電子は正
常ホールよりも検出されやすくなる。検出される二次電
子は孔の外周部ほど信号強度が高いので、非開口ホール
の二次電子画像41は、図３（ａ）に示すように正常ホー
ル40よりもホール外周部の信号強度が高くなると同時
に、二次電子画像上での孔径は正常ホール40よりも小さ
く観察される。また、コンタクトホールがテーパー形状
となっている場合42は、正常ホール40よりも孔径が大き
く観察される。
する方法について説明する。図３により、負極性の帯電
を用いて欠陥を検出する原理を説明する。表面を負極性
に帯電させたとき、図３（ａ）に示すように正常ホール
部40は周りの酸化膜の部分よりも暗く観察される。この
とき、非開口の場合は底部に残存する酸化膜41が負極性
に帯電し、正常ホールと非開口ホールでは、図３（ｂ）
と図３（ｃ）に示すようにホール部の電位分布が異な
る。正常ホールでは、孔底と表面36の負極性の帯電電圧
の差が大きいので、孔底から放出される二次電子が孔か
ら放出されにくくなる。一方、非開口ホール底41は負極
性に帯電しているので、孔底で放出された二次電子は正
常ホールよりも検出されやすくなる。検出される二次電
子は孔の外周部ほど信号強度が高いので、非開口ホール
の二次電子画像41は、図３（ａ）に示すように正常ホー
ル40よりもホール外周部の信号強度が高くなると同時
に、二次電子画像上での孔径は正常ホール40よりも小さ
く観察される。また、コンタクトホールがテーパー形状
となっている場合42は、正常ホール40よりも孔径が大き
く観察される。
【００２１】このとき、表面の帯電電圧によって、検査
可能なアスペクト比や検出可能な孔底の残膜厚が決定さ
れる。そこで、表面を所望の負極性の帯電電圧に制御す
る手段と二次電子画像中のホールの寸法の相違を検出す
る手段を設けた。
可能なアスペクト比や検出可能な孔底の残膜厚が決定さ
れる。そこで、表面を所望の負極性の帯電電圧に制御す
る手段と二次電子画像中のホールの寸法の相違を検出す
る手段を設けた。
【００２２】ウエハ表面を所望の負極性の電圧に帯電さ
せる場合には、ウエハ表面がシリコン酸化膜や有機系材
料を用いた絶縁膜の場合、このときの電子線照射エネル
ギーとして、二次電子放出効率が低くなる１０００ｅＶ
以上の電子線を照射する。このとき、画像取得用電子源
を用いて、ウエハ表面を負極性に帯電させるのに十分
な、大電流を照射する手段を設けた。さらに、効率的に
ウエハ表面を負極性に帯電させるために、ウエハ上面に
設置された電極32に最適な電圧をかけるための手段を設
けた。ウエハ上面に生成された電界によって、ウエハ表
面から発生した二次電子を効率的にウエハ表面に戻すこ
とが可能となり、画像取得用電子源を用いてウエハ表面
を所望の負極性の電圧に帯電させることが可能となっ
た。
せる場合には、ウエハ表面がシリコン酸化膜や有機系材
料を用いた絶縁膜の場合、このときの電子線照射エネル
ギーとして、二次電子放出効率が低くなる１０００ｅＶ
以上の電子線を照射する。このとき、画像取得用電子源
を用いて、ウエハ表面を負極性に帯電させるのに十分
な、大電流を照射する手段を設けた。さらに、効率的に
ウエハ表面を負極性に帯電させるために、ウエハ上面に
設置された電極32に最適な電圧をかけるための手段を設
けた。ウエハ上面に生成された電界によって、ウエハ表
面から発生した二次電子を効率的にウエハ表面に戻すこ
とが可能となり、画像取得用電子源を用いてウエハ表面
を所望の負極性の電圧に帯電させることが可能となっ
た。
【００２３】上述のように、電子線の照射エネルギーと
ウエハ36上面に設置された電極32の電圧を調整すること
で、同一の装置でウエハ表面36を任意の正極性および負
極性の帯電電圧に制御できるようになった。この結果、
半導体装置の回路パターンや材料によらず、種々な半導
体回路の検査を高速にできるようになった。
ウエハ36上面に設置された電極32の電圧を調整すること
で、同一の装置でウエハ表面36を任意の正極性および負
極性の帯電電圧に制御できるようになった。この結果、
半導体装置の回路パターンや材料によらず、種々な半導
体回路の検査を高速にできるようになった。
【００２４】次に、ウエハ表面の帯電電圧を正極性、あ
るいは負極性の所望の電圧に制御する方法について述べ
る。照射条件調整用のチップに移動し、帯電用電子線を
走査・照射後、画像取得用電子線を走査・照射し、二次
電子画像を取得する。二次電子画像を取得する際に、エ
ネルギーフィルター13を用いて二次電子を検出する。こ
のエネルギーフィルターとして、ある閾値以上、あるい
は、ある閾値以下の二次電子を検出するエネルギーフィ
ルターを用いることができる。
るいは負極性の所望の電圧に制御する方法について述べ
る。照射条件調整用のチップに移動し、帯電用電子線を
走査・照射後、画像取得用電子線を走査・照射し、二次
電子画像を取得する。二次電子画像を取得する際に、エ
ネルギーフィルター13を用いて二次電子を検出する。こ
のエネルギーフィルターとして、ある閾値以上、あるい
は、ある閾値以下の二次電子を検出するエネルギーフィ
ルターを用いることができる。
【００２５】ある閾値以上の二次電子を検出するエネル
ギーフィルターを用いて画像を取得する場合は、エネル
ギーフィルター13のフィルター電圧を固定させて二次電
子画像を取得した後、プリチャージと二次電子画像を取
得する場所を移動し、エネルギーフィルターの閾値を２
つめの値に固定して二次電子画像を取得することを繰り
返すことによって、ウエハ表面の帯電電圧を自動的に計
測する手段を設けた。
ギーフィルターを用いて画像を取得する場合は、エネル
ギーフィルター13のフィルター電圧を固定させて二次電
子画像を取得した後、プリチャージと二次電子画像を取
得する場所を移動し、エネルギーフィルターの閾値を２
つめの値に固定して二次電子画像を取得することを繰り
返すことによって、ウエハ表面の帯電電圧を自動的に計
測する手段を設けた。
【００２６】帯電電圧を計測する別の手法として、エネ
ルギーフィルター13のフィルター電圧をスキャンさせな
がら二次電子画像を取得し、得られた二次電子画像から
帯電電圧を計測することもできる。これらの方法を用い
て帯電電圧を計測し、ウエハ表面が所望の帯電電圧にな
るように、帯電用電子線のエネルギー、電流値、電極電
圧を最適化する手段を設けた。さらに、二次電子画像を
取得するときの電子線の照射条件を最適化する手段を設
けた。
ルギーフィルター13のフィルター電圧をスキャンさせな
がら二次電子画像を取得し、得られた二次電子画像から
帯電電圧を計測することもできる。これらの方法を用い
て帯電電圧を計測し、ウエハ表面が所望の帯電電圧にな
るように、帯電用電子線のエネルギー、電流値、電極電
圧を最適化する手段を設けた。さらに、二次電子画像を
取得するときの電子線の照射条件を最適化する手段を設
けた。
【００２７】帯電用電子線と二次電子画像取得用電子線
の調整後、実際に検査を行なうが、検査時に二次電子画
像を取得する際には、通常はエネルギーフィルター13を
用いないで二次電子画像の取得が可能である。しかし、
特定の場合について、エネルギーフィルター13を用いて
二次電子画像を取得するための手段を設けた。エネルギ
ーフィルターの設定値は、上述した帯電電圧計測時に取
得した二次電子画像から、最適化を行なうための手段を
設けた。二次電子エネルギーをフィルタリングして画像
を取得することによって、高感度に欠陥を検出すること
が可能となる。
の調整後、実際に検査を行なうが、検査時に二次電子画
像を取得する際には、通常はエネルギーフィルター13を
用いないで二次電子画像の取得が可能である。しかし、
特定の場合について、エネルギーフィルター13を用いて
二次電子画像を取得するための手段を設けた。エネルギ
ーフィルターの設定値は、上述した帯電電圧計測時に取
得した二次電子画像から、最適化を行なうための手段を
設けた。二次電子エネルギーをフィルタリングして画像
を取得することによって、高感度に欠陥を検出すること
が可能となる。
【００２８】これらの手法を用いて二次電子画像を取得
後、ウエハ上の別の領域で取得した同一パターンの二次
電子画像とを比較して、欠陥を検出するための機構を設
けた。さらに、ホール部のコントラストとホールの寸法
を算出する機構を設け、欠陥ホールのコントラストと寸
法から、欠陥の種類を自動判定するための機構を設け
た。さらに、これらの欠陥の判定結果と欠陥のウエハ面
内分布を画面上に表示する手段を設けた。
後、ウエハ上の別の領域で取得した同一パターンの二次
電子画像とを比較して、欠陥を検出するための機構を設
けた。さらに、ホール部のコントラストとホールの寸法
を算出する機構を設け、欠陥ホールのコントラストと寸
法から、欠陥の種類を自動判定するための機構を設け
た。さらに、これらの欠陥の判定結果と欠陥のウエハ面
内分布を画面上に表示する手段を設けた。
【００２９】まず、正極性の帯電をさせたときに取得し
た二次電子画像から、欠陥を検出する方法について述べ
る。ウエハ表面を正極性に帯電させた場合、正常ホール
の二次電子画像は明るく観察される。非開口の場合は、
底部に残存する酸化膜が帯電するため、正常ホールより
も暗く観察される。また、コンタクトホールがテーパー
形状となっている場合は、ホール部は明るく、大きく観
察される。コントラストとホール寸法の相違から、欠陥
ホールを判定し、欠陥の種類を自動判定する手段を設け
た。さらに、底部に残存する酸化膜の厚さが厚いほど、
欠陥ホール部は暗く観察される。欠陥ホール部の明るさ
から、底に残存する膜厚を算出するための手段を設け
た。
た二次電子画像から、欠陥を検出する方法について述べ
る。ウエハ表面を正極性に帯電させた場合、正常ホール
の二次電子画像は明るく観察される。非開口の場合は、
底部に残存する酸化膜が帯電するため、正常ホールより
も暗く観察される。また、コンタクトホールがテーパー
形状となっている場合は、ホール部は明るく、大きく観
察される。コントラストとホール寸法の相違から、欠陥
ホールを判定し、欠陥の種類を自動判定する手段を設け
た。さらに、底部に残存する酸化膜の厚さが厚いほど、
欠陥ホール部は暗く観察される。欠陥ホール部の明るさ
から、底に残存する膜厚を算出するための手段を設け
た。
【００３０】一方、ウエハ表面を正極性に帯電させて半
導体回路のショート欠陥を検出する手法が提案されてい
る。本発明によって、ウエハ表面を正極性に帯電させて
ホールの非開口検査が可能となった結果、半導体回路の
ショート欠陥と非開口欠陥とを同一の装置で検査できる
ようになった。
導体回路のショート欠陥を検出する手法が提案されてい
る。本発明によって、ウエハ表面を正極性に帯電させて
ホールの非開口検査が可能となった結果、半導体回路の
ショート欠陥と非開口欠陥とを同一の装置で検査できる
ようになった。
【００３１】次に、ポリＳｉマスクの様にウエハ表面が
正極性に帯電しにくい材料の場合、あるいは、孔底の材
料が絶縁膜のように電流を流さない材料である場合に、
欠陥を検出する方法について述べる。このようなウエハ
表面は正極性に帯電させた場合、正常ホールの二次電子
画像は暗く観察される。非開口の場合、正常ホールと非
開口ホールでは、開口部の電界が変化することによっ
て、正常ホールよりも小さく観察される。ホール寸法の
相違から、欠陥ホールを判定し、欠陥の種類を自動判定
する手段を設けた。欠陥ホールの寸法から、底に残存す
る膜厚を算出するための手段を設けた。
正極性に帯電しにくい材料の場合、あるいは、孔底の材
料が絶縁膜のように電流を流さない材料である場合に、
欠陥を検出する方法について述べる。このようなウエハ
表面は正極性に帯電させた場合、正常ホールの二次電子
画像は暗く観察される。非開口の場合、正常ホールと非
開口ホールでは、開口部の電界が変化することによっ
て、正常ホールよりも小さく観察される。ホール寸法の
相違から、欠陥ホールを判定し、欠陥の種類を自動判定
する手段を設けた。欠陥ホールの寸法から、底に残存す
る膜厚を算出するための手段を設けた。
【００３２】さらに、ウエハ表面を負極性に帯電させた
場合に取得した二次電子画像から、欠陥を判定する方法
について述べる。ウエハ表面を負極性に帯電させた場
合、正常ホールの二次電子画像は暗く観察される。非開
口の場合は、底部に残存する酸化膜が帯電し、開口部の
電界が変化することによって、正常ホールよりも小さく
観察される。また、コンタクトホールがテーパー形状と
なっている場合は、正常ホールよりも大きく観察され
る。ホール寸法の相違から、欠陥ホールを判定し、欠陥
の種類を自動判定する手段を設けた。欠陥ホールの寸法
から、底に残存する膜厚を算出するための手段を設け
た。
場合に取得した二次電子画像から、欠陥を判定する方法
について述べる。ウエハ表面を負極性に帯電させた場
合、正常ホールの二次電子画像は暗く観察される。非開
口の場合は、底部に残存する酸化膜が帯電し、開口部の
電界が変化することによって、正常ホールよりも小さく
観察される。また、コンタクトホールがテーパー形状と
なっている場合は、正常ホールよりも大きく観察され
る。ホール寸法の相違から、欠陥ホールを判定し、欠陥
の種類を自動判定する手段を設けた。欠陥ホールの寸法
から、底に残存する膜厚を算出するための手段を設け
た。
【００３３】この結果、ホールパターンの開口・非開口
等の欠陥の有無を高速に検査することが可能となる。さ
らに、検出した欠陥情報から、半導体装置の製造工程に
おける製造条件を微調整する機構を設けた。この機構に
よって、欠陥の種類とウエハ面内分布から、欠陥発生要
因を推定し、半導体装置を製造する条件を微調整するこ
とが可能となった。さらに、検出した欠陥情報から、半
導体装置の欠陥を減少させる処理を半導体製造工程に追
加する機構を設けた。これにより、孔底の非開口等の得
られた欠陥情報から半導体製造プロセスの最適化を早期
に行なうことができる。また、欠陥の種類や欠陥のウエ
ハ面内分布から、プロセス異常を早期に発見し、欠陥発
生要因の推定を早期に行なうことが可能となり、半導体
装置の信頼性を高めることが可能になる。
等の欠陥の有無を高速に検査することが可能となる。さ
らに、検出した欠陥情報から、半導体装置の製造工程に
おける製造条件を微調整する機構を設けた。この機構に
よって、欠陥の種類とウエハ面内分布から、欠陥発生要
因を推定し、半導体装置を製造する条件を微調整するこ
とが可能となった。さらに、検出した欠陥情報から、半
導体装置の欠陥を減少させる処理を半導体製造工程に追
加する機構を設けた。これにより、孔底の非開口等の得
られた欠陥情報から半導体製造プロセスの最適化を早期
に行なうことができる。また、欠陥の種類や欠陥のウエ
ハ面内分布から、プロセス異常を早期に発見し、欠陥発
生要因の推定を早期に行なうことが可能となり、半導体
装置の信頼性を高めることが可能になる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００３５】（実施例１）本実施例では、ドライエッチ
ング後のホールパターンの検査方法、及び装置の一例に
ついて説明する。本実施例における半導体装置の検査装
置の構成を図１に示す。
ング後のホールパターンの検査方法、及び装置の一例に
ついて説明する。本実施例における半導体装置の検査装
置の構成を図１に示す。
【００３６】半導体装置の検査装置1は、電子光学系2、
ステージ機構系3、ウエハ搬送系4、真空排気系5、光学
顕微鏡6、制御系7、操作部8より構成されている。電子
光学系2は、電子銃9、コンデンサレンズ10、対物レンズ
11、検出器12、エネルギーフィルター13、偏向器14（例
えば、ＥＸＢ偏向器）、ウエハ上面の電極32、ウエハ高
さ検出器15より構成されている。ステージ機構系3は、
ＸＹステージ16およびウエハを保持し載置するためのホ
ルダ（試料台）17、ホルダ17およびウエハ18に負の電圧
を印加するためのリターディング電源19より構成されて
いる。ＸＹステージ16には、レーザ測長による位置検出
器が取りつけられている。ウエハ搬送系4はカセット載
置部20とウエハローダ21とＸＹステージ16間をウエハ18
が行き来するようになっている。制御系7は、信号検出
系制御部22、ブランキング制御部23、ビーム偏向補正制
御部24、電子光学系制御部25、ウエハ高さセンサ検出系
26、ステージ制御部27、電極制御部33より構成されてい
る。操作部8は、操作画面および操作部28、画像処理部2
9、画像・検査データ保存部（記憶部）30、外部サーバ3
1より構成されている。
ステージ機構系3、ウエハ搬送系4、真空排気系5、光学
顕微鏡6、制御系7、操作部8より構成されている。電子
光学系2は、電子銃9、コンデンサレンズ10、対物レンズ
11、検出器12、エネルギーフィルター13、偏向器14（例
えば、ＥＸＢ偏向器）、ウエハ上面の電極32、ウエハ高
さ検出器15より構成されている。ステージ機構系3は、
ＸＹステージ16およびウエハを保持し載置するためのホ
ルダ（試料台）17、ホルダ17およびウエハ18に負の電圧
を印加するためのリターディング電源19より構成されて
いる。ＸＹステージ16には、レーザ測長による位置検出
器が取りつけられている。ウエハ搬送系4はカセット載
置部20とウエハローダ21とＸＹステージ16間をウエハ18
が行き来するようになっている。制御系7は、信号検出
系制御部22、ブランキング制御部23、ビーム偏向補正制
御部24、電子光学系制御部25、ウエハ高さセンサ検出系
26、ステージ制御部27、電極制御部33より構成されてい
る。操作部8は、操作画面および操作部28、画像処理部2
9、画像・検査データ保存部（記憶部）30、外部サーバ3
1より構成されている。
【００３７】欠陥検出方法について、検査フローに従っ
て説明する。図４に、検査フローを示す。まず、操作画
面28上で検査するウエハのカセット内棚番号を指定する
（ステップ４３）。そして、被検査ウエハの情報とし
て、アスペクト比、ホール径、パターンを形成する材料
等の情報を入力する。さらに、帯電用電子線38の照射条
件として、電子ビーム照射エネルギー、ビーム電流、ビ
ーム径等の条件を入力し、ウエハ表面の帯電電圧を指定
する。さらに検査条件として、検査領域、二次電子画像
を取得するときの電子ビーム照射エネルギー、ビーム電
流、走査速度、走査サイズを入力する（ステップ４
４）。また、被検査ウエハの情報から、データベース化
された検査条件を用いることもできる。これらの被検査
ウエハの情報、電子線の照射条件、検査条件は、外部サ
ーバ31から入力することも可能である。
て説明する。図４に、検査フローを示す。まず、操作画
面28上で検査するウエハのカセット内棚番号を指定する
（ステップ４３）。そして、被検査ウエハの情報とし
て、アスペクト比、ホール径、パターンを形成する材料
等の情報を入力する。さらに、帯電用電子線38の照射条
件として、電子ビーム照射エネルギー、ビーム電流、ビ
ーム径等の条件を入力し、ウエハ表面の帯電電圧を指定
する。さらに検査条件として、検査領域、二次電子画像
を取得するときの電子ビーム照射エネルギー、ビーム電
流、走査速度、走査サイズを入力する（ステップ４
４）。また、被検査ウエハの情報から、データベース化
された検査条件を用いることもできる。これらの被検査
ウエハの情報、電子線の照射条件、検査条件は、外部サ
ーバ31から入力することも可能である。
【００３８】ウエハ表面を正極性に帯電させるときの電
子ビーム照射条件として、例えば照射エネルギーは電子
線放出効率が１以上となる１００ｅＶ以上１０００ｅＶ
以下の値に設定することができる。検査時の照射エネル
ギーは、ウエハ帯電用電子線と同じ値に設定することが
望ましい。検査時の照射エネルギーとウエハ帯電用電子
線の照射エネルギーを同程度にすることによって、一つ
の電子源を用いて、ウエハを帯電させるための電子線と
二次電子画像取得時の電子線が照射可能となった。ま
た、比較的低エネルギーの電子線を照射することによっ
て、ウエハ表面を正極性に帯電させるだけでなく、半導
体装置に与えるダメージを低減させて検査を行なうこと
が可能となった。
子ビーム照射条件として、例えば照射エネルギーは電子
線放出効率が１以上となる１００ｅＶ以上１０００ｅＶ
以下の値に設定することができる。検査時の照射エネル
ギーは、ウエハ帯電用電子線と同じ値に設定することが
望ましい。検査時の照射エネルギーとウエハ帯電用電子
線の照射エネルギーを同程度にすることによって、一つ
の電子源を用いて、ウエハを帯電させるための電子線と
二次電子画像取得時の電子線が照射可能となった。ま
た、比較的低エネルギーの電子線を照射することによっ
て、ウエハ表面を正極性に帯電させるだけでなく、半導
体装置に与えるダメージを低減させて検査を行なうこと
が可能となった。
【００３９】ウエハの帯電電圧の設定値は、主としてホ
ールパターンのアスペクト比から決定される。図５にホ
ール部の二次電子画像の明るさの帯電電圧依存性を示
す。アスペクト比４までのホール底からの二次電子は、
帯電電圧が５Ｖ以下であっても取得可能であるが、アス
ペクト比８以上になると、図５に示すように１０Ｖ以上
に帯電させる必要がある。予め取得した必要な帯電電圧
のアスペクト比依存性のデータベースから、帯電電圧の
設定値を決定することもできる。検査条件の設定が完了
したら検査を開始する。上記の検査条件の設定は、オフ
ラインのコンピュータを用いて予め設定することもでき
る。
ールパターンのアスペクト比から決定される。図５にホ
ール部の二次電子画像の明るさの帯電電圧依存性を示
す。アスペクト比４までのホール底からの二次電子は、
帯電電圧が５Ｖ以下であっても取得可能であるが、アス
ペクト比８以上になると、図５に示すように１０Ｖ以上
に帯電させる必要がある。予め取得した必要な帯電電圧
のアスペクト比依存性のデータベースから、帯電電圧の
設定値を決定することもできる。検査条件の設定が完了
したら検査を開始する。上記の検査条件の設定は、オフ
ラインのコンピュータを用いて予め設定することもでき
る。
【００４０】検査を開始すると、ウエハ18を検査装置に
搬送する。ウエハ18はカセットからウエハローダ内に搬
送された後、ウエハローダは真空排気される。その後、
既に真空排気されている検査室に導入される（ステップ
４５）。
搬送する。ウエハ18はカセットからウエハローダ内に搬
送された後、ウエハローダは真空排気される。その後、
既に真空排気されている検査室に導入される（ステップ
４５）。
【００４１】ウエハロード終了後、上記入力された検査
条件に基づき、電子光学系制御部25より各部に二次電子
画像取得時の電子線照射条件が設定される。そして、ウ
エハホルダ17上にビーム校正用パターンが電子光学系2
下に来るようにステージ16が移動する（ステップ４
６）。その後、電子線画像を取得し、焦点、非点および
検出系の設定を調整して画像のコントラスト等を調整す
る（ステップ４７）。同時にウエハ18の高さを高さ検出
器15より求め、ウエハ高さ検出系26によって高さ情報と
電子ビームの合焦点条件の相関を求め、この後の電子線
画像取得時には毎回焦点合わせを行なうことなく、ウエ
ハ高さ検出の結果より合焦点条件に自動的に調整するこ
とができる。
条件に基づき、電子光学系制御部25より各部に二次電子
画像取得時の電子線照射条件が設定される。そして、ウ
エハホルダ17上にビーム校正用パターンが電子光学系2
下に来るようにステージ16が移動する（ステップ４
６）。その後、電子線画像を取得し、焦点、非点および
検出系の設定を調整して画像のコントラスト等を調整す
る（ステップ４７）。同時にウエハ18の高さを高さ検出
器15より求め、ウエハ高さ検出系26によって高さ情報と
電子ビームの合焦点条件の相関を求め、この後の電子線
画像取得時には毎回焦点合わせを行なうことなく、ウエ
ハ高さ検出の結果より合焦点条件に自動的に調整するこ
とができる。
【００４２】二次電子画像取得時の画像調整が完了した
ら、帯電用電子線38の照射条件の調整を行なう（ステッ
プ４８）。まず、帯電電圧調整用パターンが電子光学系
2下に来る様にステージ16が移動する。帯電用電子線38
のビーム径は二次電子画像取得用ビームよりも１００倍
から１０００倍程度大きなビームを使用することができ
る。
ら、帯電用電子線38の照射条件の調整を行なう（ステッ
プ４８）。まず、帯電電圧調整用パターンが電子光学系
2下に来る様にステージ16が移動する。帯電用電子線38
のビーム径は二次電子画像取得用ビームよりも１００倍
から１０００倍程度大きなビームを使用することができ
る。
【００４３】図６に、帯電用電子線38と二次電子画像取
得ビームのスキャン方式の一例を示す。帯電用電子ビー
ムを第一の領域57に一列照射後、二次電子画像取得用電
子ビームを走査させながら第一の領域に含まれる第二の
領域58の二次電子画像を取得する。第一の領域57は、第
二の領域を含む十分広い領域58である。このとき、二次
電子画像は、エネルギーフィルター13を用いて取得す
る。
得ビームのスキャン方式の一例を示す。帯電用電子ビー
ムを第一の領域57に一列照射後、二次電子画像取得用電
子ビームを走査させながら第一の領域に含まれる第二の
領域58の二次電子画像を取得する。第一の領域57は、第
二の領域を含む十分広い領域58である。このとき、二次
電子画像は、エネルギーフィルター13を用いて取得す
る。
【００４４】一例として、ある閾値以上の二次電子を取
得する方式のエネルギーフィルターを用いた。このエネ
ルギーフィルターでは、フィルターにかける電圧以上の
エネルギーを持つ電子が検出される。まず、閾値Ｖ0に
設定して上記第二の領域58の二次電子画像を取得する。
この二次電子画像のホール部と酸化膜の部分の信号強度
をメモリ30に記憶する。次に、第一の領域57に含まれ、
第二の領域を含まない第三の領域59の二次電子画像を取
得する。このとき、エネルギーフィルター13は閾値Ｖ1
に設定する。この二次電子画像のホール部と酸化膜の部
分の信号強度をメモリ30に記憶する。酸化膜の部分の信
号強度が変化するフィルター電圧が求まるまで、第一の
領域58に含まれる第ｎの領域60の二次電子画像をフィル
ター電圧Ｖnで取得する上記の過程を繰り返す。
得する方式のエネルギーフィルターを用いた。このエネ
ルギーフィルターでは、フィルターにかける電圧以上の
エネルギーを持つ電子が検出される。まず、閾値Ｖ0に
設定して上記第二の領域58の二次電子画像を取得する。
この二次電子画像のホール部と酸化膜の部分の信号強度
をメモリ30に記憶する。次に、第一の領域57に含まれ、
第二の領域を含まない第三の領域59の二次電子画像を取
得する。このとき、エネルギーフィルター13は閾値Ｖ1
に設定する。この二次電子画像のホール部と酸化膜の部
分の信号強度をメモリ30に記憶する。酸化膜の部分の信
号強度が変化するフィルター電圧が求まるまで、第一の
領域58に含まれる第ｎの領域60の二次電子画像をフィル
ター電圧Ｖnで取得する上記の過程を繰り返す。
【００４５】このときのフィルター電圧Ｖnの設定方法
について、図７を用いて説明する。ある電圧に帯電した
酸化膜からの信号61は、フィルター電圧によって図７の
ように変化する。Ｖ0では、全てのエネルギーの二次電
子が取得されるので信号強度は最大値Ｉ0である。Ｖ1で
はほとんどの二次電子が検出されないので、信号強度は
最小値Ｉ1である。Ｖ0とＶ1の値を、例えば５０Ｖから
−２０Ｖの範囲で設定する。さらに、Ｖ2からＶiまでの
値はＶ0とＶ1の間を、例えば１０Ｖ間隔で設定する。信
号強度が（Ｉ0＋Ｉ1）/２以上Ｉ0以下となった場合、例
えば５Ｖ間隔でさらに２点設定される。信号強度がＩ1
以上（Ｉ0＋Ｉ1）/２以下となった場合、Ｖn+5ＶがＶn+
1として設定される。これらの信号強度から、（Ｉ0＋Ｉ
1）/２となるＶｍを求めることができる。ウエハの帯電
電圧は、予め取得してある基板Ｓiからの信号強度62の
フィルター電圧依存性の曲線からのシフト量から計算さ
れる。
について、図７を用いて説明する。ある電圧に帯電した
酸化膜からの信号61は、フィルター電圧によって図７の
ように変化する。Ｖ0では、全てのエネルギーの二次電
子が取得されるので信号強度は最大値Ｉ0である。Ｖ1で
はほとんどの二次電子が検出されないので、信号強度は
最小値Ｉ1である。Ｖ0とＶ1の値を、例えば５０Ｖから
−２０Ｖの範囲で設定する。さらに、Ｖ2からＶiまでの
値はＶ0とＶ1の間を、例えば１０Ｖ間隔で設定する。信
号強度が（Ｉ0＋Ｉ1）/２以上Ｉ0以下となった場合、例
えば５Ｖ間隔でさらに２点設定される。信号強度がＩ1
以上（Ｉ0＋Ｉ1）/２以下となった場合、Ｖn+5ＶがＶn+
1として設定される。これらの信号強度から、（Ｉ0＋Ｉ
1）/２となるＶｍを求めることができる。ウエハの帯電
電圧は、予め取得してある基板Ｓiからの信号強度62の
フィルター電圧依存性の曲線からのシフト量から計算さ
れる。
【００４６】このようにして帯電電圧を計測しながら、
所望の帯電電圧が得られるまで、帯電用電子ビームの調
整を行なう（ステップ４９）。このような方法を用いて
帯電電圧を計測し、ウエハ表面が所望の帯電電圧になる
ように、帯電用電子線38の電流値、電極電圧32、および
ビームエネルギーを最適化する手段を設けた。
所望の帯電電圧が得られるまで、帯電用電子ビームの調
整を行なう（ステップ４９）。このような方法を用いて
帯電電圧を計測し、ウエハ表面が所望の帯電電圧になる
ように、帯電用電子線38の電流値、電極電圧32、および
ビームエネルギーを最適化する手段を設けた。
【００４７】ここで、実際に検査を行なうときに、エネ
ルギーフィルター13を使用して検査を行なうことも可能
である。検査時のフィルター電圧の設定値を帯電電圧測
定時に決定することが可能である。フィルター電圧の設
定値の決定方法について説明する。帯電電圧測定の際に
取得した二次電子画像から、酸化膜からの信号強度Ｉ
SiO2とホール部からの信号強度ＩHoleを算出する。
ルギーフィルター13を使用して検査を行なうことも可能
である。検査時のフィルター電圧の設定値を帯電電圧測
定時に決定することが可能である。フィルター電圧の設
定値の決定方法について説明する。帯電電圧測定の際に
取得した二次電子画像から、酸化膜からの信号強度Ｉ
SiO2とホール部からの信号強度ＩHoleを算出する。
【００４８】図８に、酸化膜の信号強度64とホール部か
らの信号強度63のフィルター電圧による依存性を示す。
さらに、コントラストＣ＝（ＩHole−ＩSiO2）/ＩSiO2
を算出し、これが最大となるフィルター電圧ＶMAXを検
査時の設定値に決定する。決定された設定値は、メモリ
30に記憶される。
らの信号強度63のフィルター電圧による依存性を示す。
さらに、コントラストＣ＝（ＩHole−ＩSiO2）/ＩSiO2
を算出し、これが最大となるフィルター電圧ＶMAXを検
査時の設定値に決定する。決定された設定値は、メモリ
30に記憶される。
【００４９】その後、電子線照射条件39および画像調整
が完了したら、ウエハ18上の２点からアライメントを行
なう（ステップ５０）。被検査ウエハ18は予め登録され
た光学顕微鏡6下の、所定の第一の座標に配置され、操
作画面28内のモニタに被検査ウエハ18上に形成された回
路パターンの光学顕微鏡画像が表示され、位置回転補正
用に予め記憶された同じ位置の同等回路パターンの光学
顕微鏡画像と比較され、第一の座標の位置補正値が算出
される（ステップ５１）。
が完了したら、ウエハ18上の２点からアライメントを行
なう（ステップ５０）。被検査ウエハ18は予め登録され
た光学顕微鏡6下の、所定の第一の座標に配置され、操
作画面28内のモニタに被検査ウエハ18上に形成された回
路パターンの光学顕微鏡画像が表示され、位置回転補正
用に予め記憶された同じ位置の同等回路パターンの光学
顕微鏡画像と比較され、第一の座標の位置補正値が算出
される（ステップ５１）。
【００５０】次に、第一の座標において、光学顕微鏡画
像から電子線画像に切り替える。光学顕微鏡6と電子光
学系2は所定の距離が離れた位置に配置されており、該
距離は既知のパラメータとして装置内に記憶されている
ため、光学顕微鏡画像と電子線画像は任意に切り替えす
ることができる。電子線画像についても、光学顕微鏡画
像と同様に予め位置回転補正用に回路パターンの画像を
記憶してあり、該記憶された電子線画像と取得した電子
線画像とを比較することにより、光学顕微鏡より精密な
第一の座標の位置補正値が算出される。
像から電子線画像に切り替える。光学顕微鏡6と電子光
学系2は所定の距離が離れた位置に配置されており、該
距離は既知のパラメータとして装置内に記憶されている
ため、光学顕微鏡画像と電子線画像は任意に切り替えす
ることができる。電子線画像についても、光学顕微鏡画
像と同様に予め位置回転補正用に回路パターンの画像を
記憶してあり、該記憶された電子線画像と取得した電子
線画像とを比較することにより、光学顕微鏡より精密な
第一の座標の位置補正値が算出される。
【００５１】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取得され、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
より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。さらに、第二の座標においても同様に電子
線画像に切り替え、予め記憶された回路パターンの電子
線画像と比較され、精密な第二の座標の位置補正値が算
出される。この算出された回転ずれ量および位置ずれ量
に基づき、制御部25および電子ビーム偏向信号補正部24
において電子ビームの走査偏向位置は回路パターンの座
標に対応するように補正される。
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取得され、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
より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。さらに、第二の座標においても同様に電子
線画像に切り替え、予め記憶された回路パターンの電子
線画像と比較され、精密な第二の座標の位置補正値が算
出される。この算出された回転ずれ量および位置ずれ量
に基づき、制御部25および電子ビーム偏向信号補正部24
において電子ビームの走査偏向位置は回路パターンの座
標に対応するように補正される。
【００５２】このようにして、被検査ウエハ18のアライ
メントが完了したら、被検査ウエハ18に帯電用電子線38
を照射後、電子線画像を取得し、明るさの調整を実施す
る（ステップ５２）。検査条件ファイルに基づき、電子
線画像を取得する際には電子ビーム電流や電子ビーム照
射エネルギー、エネルギーフィルター13に印加する電圧
や使用する検出器12、検出系のゲインが設定されてお
り、これらのパラメータを設定して電子線画像を取得す
る。
メントが完了したら、被検査ウエハ18に帯電用電子線38
を照射後、電子線画像を取得し、明るさの調整を実施す
る（ステップ５２）。検査条件ファイルに基づき、電子
線画像を取得する際には電子ビーム電流や電子ビーム照
射エネルギー、エネルギーフィルター13に印加する電圧
や使用する検出器12、検出系のゲインが設定されてお
り、これらのパラメータを設定して電子線画像を取得す
る。
【００５３】この明るさ調整が完了したら、検査を実行
する（ステップ５３）。検査領域は、検査条件ファイル
に予め指定しておく。ウエハ帯電用電子線38を照射する
場合、ウエハをいくつかの検査領域に分割し、ウエハの
帯電と二次電子画像取得を交互に繰り返すことにより、
ウエハの移動時間中にウエハ表面を効率的に正極性に帯
電させることができる。
する（ステップ５３）。検査領域は、検査条件ファイル
に予め指定しておく。ウエハ帯電用電子線38を照射する
場合、ウエハをいくつかの検査領域に分割し、ウエハの
帯電と二次電子画像取得を交互に繰り返すことにより、
ウエハの移動時間中にウエハ表面を効率的に正極性に帯
電させることができる。
【００５４】図９に、電子線の走査方法の一例を示す。
まず、第一の照射領域66にウエハ帯電用電子線38を設定
済みの条件で、図９（ａ）のように照射し走査させる。
次に、第一の走査領域67に画像取得用電子線39を、図９
（ｂ）で示すように走査させて、二次電子画像を取得す
る。次に、図９（ｃ）に示す様に、第二の照射領域68に
ウエハ帯電用電子線38を照射し、第二の走査領域69に画
像取得用電子線39を走査する。このとき、ウエハを移動
させながら帯電用電子線38を照射することができる。こ
のように、ウエハの移動時間中に帯電用電子線38を照射
できるので、ウエハを帯電させるための余分な時間をか
けることなく、検査することが可能となった。
まず、第一の照射領域66にウエハ帯電用電子線38を設定
済みの条件で、図９（ａ）のように照射し走査させる。
次に、第一の走査領域67に画像取得用電子線39を、図９
（ｂ）で示すように走査させて、二次電子画像を取得す
る。次に、図９（ｃ）に示す様に、第二の照射領域68に
ウエハ帯電用電子線38を照射し、第二の走査領域69に画
像取得用電子線39を走査する。このとき、ウエハを移動
させながら帯電用電子線38を照射することができる。こ
のように、ウエハの移動時間中に帯電用電子線38を照射
できるので、ウエハを帯電させるための余分な時間をか
けることなく、検査することが可能となった。
【００５５】図９に示すように、上記の操作を繰り返す
ことによって、ウエハ全面を検査することができる。検
査時には、ＸＹステージ16を連続的に移動しながら電子
ビームを被検査ウエハ18の所定の領域に照射し、電子線
画像を逐次形成しながら画像信号を記憶部30に記憶され
た信号と比較しながら、記憶部30に逐次画像を記憶す
る。かかる検査においては、予め検査条件ファイル204
により検出器12は設定されている。検出器12の前方に配
置されているエネルギーフィルター13に電圧を印加する
こともできる。
ことによって、ウエハ全面を検査することができる。検
査時には、ＸＹステージ16を連続的に移動しながら電子
ビームを被検査ウエハ18の所定の領域に照射し、電子線
画像を逐次形成しながら画像信号を記憶部30に記憶され
た信号と比較しながら、記憶部30に逐次画像を記憶す
る。かかる検査においては、予め検査条件ファイル204
により検出器12は設定されている。検出器12の前方に配
置されているエネルギーフィルター13に電圧を印加する
こともできる。
【００５６】次に、ホールの欠陥判定方法について説明
する。例えば膜材料がシリコン酸化膜(ＳｉＯ2)の場
合、二次電子画像取得後、以下の方法で欠陥判定を行
う。
する。例えば膜材料がシリコン酸化膜(ＳｉＯ2)の場
合、二次電子画像取得後、以下の方法で欠陥判定を行
う。
【００５７】図１０に、コンタクトホールを形成したパ
ターンの二次電子画像（ａ）と欠陥判定フロー（ｂ）の
一例を示す。図１０（ａ）に示す非開口ホール71は、開
口ホール70よりも暗く観察される。一方、テーパー形状
となった欠陥ホール72は、開口ホール70よりも明るく、
孔の寸法は大きく観察される。
ターンの二次電子画像（ａ）と欠陥判定フロー（ｂ）の
一例を示す。図１０（ａ）に示す非開口ホール71は、開
口ホール70よりも暗く観察される。一方、テーパー形状
となった欠陥ホール72は、開口ホール70よりも明るく、
孔の寸法は大きく観察される。
【００５８】図１１には、ホール部のコントラストの残
膜厚依存性を示す。残膜厚０は、開口ホールのコントラ
ストを示している。非開口ホール71は、開口ホール70よ
りも暗く観察されることから、非開口ホール71を欠陥と
判定することが可能である。このとき、非開口ホール71
のコントラストは残膜厚に従って暗くなることから、ホ
ール部のコントラストから、非開口ホールの残膜厚を推
定することも可能である。
膜厚依存性を示す。残膜厚０は、開口ホールのコントラ
ストを示している。非開口ホール71は、開口ホール70よ
りも暗く観察されることから、非開口ホール71を欠陥と
判定することが可能である。このとき、非開口ホール71
のコントラストは残膜厚に従って暗くなることから、ホ
ール部のコントラストから、非開口ホールの残膜厚を推
定することも可能である。
【００５９】取得された二次電子画像から欠陥判定は、
以下のように行なう。まず、図１０（ｂ）に示すよう
に、二次電子画像の形状を比較し（ステップ73）、参照
する二次電子画像と形状が一致しない場合、形状異常と
判定される。さらに、ホール部のコントラストを参照す
る二次電子画像と比較する（ステップ74）。参照画像と
コントラストが同程度の場合、正常ホールと判定され
る。参照画像よりもホール部の明るさが暗い場合、エッ
チ残り、あるいはホール内異物有りと判定される。ホー
ル部のコントラストが参照画像よりも明るい場合はテー
パー形状と判定される。これにより、非開口ホール7１
を非開口欠陥、テーパー形状のホール72をテーパー形状
と判定される。
以下のように行なう。まず、図１０（ｂ）に示すよう
に、二次電子画像の形状を比較し（ステップ73）、参照
する二次電子画像と形状が一致しない場合、形状異常と
判定される。さらに、ホール部のコントラストを参照す
る二次電子画像と比較する（ステップ74）。参照画像と
コントラストが同程度の場合、正常ホールと判定され
る。参照画像よりもホール部の明るさが暗い場合、エッ
チ残り、あるいはホール内異物有りと判定される。ホー
ル部のコントラストが参照画像よりも明るい場合はテー
パー形状と判定される。これにより、非開口ホール7１
を非開口欠陥、テーパー形状のホール72をテーパー形状
と判定される。
【００６０】さらに、記憶部30、あるいは外部サーバ31
に予め記憶してあるデータから、非開口ホールのコント
ラストから残膜厚を推定(ステップ75)することも可能で
ある。残膜厚によるコントラストの変化のデータベース
として、ホールのアスペクト比、ホール径、帯電電圧、
絶縁膜材料等のパラメータに従って、検索可能である。
に予め記憶してあるデータから、非開口ホールのコント
ラストから残膜厚を推定(ステップ75)することも可能で
ある。残膜厚によるコントラストの変化のデータベース
として、ホールのアスペクト比、ホール径、帯電電圧、
絶縁膜材料等のパラメータに従って、検索可能である。
【００６１】被検査ウエハ上に、コンタクト底に異なる
種類の接合が含まれている場合がある。このとき、開口
ホール底の抵抗は接合の種類によって異なるので、ホー
ルの明るさは接合の種類で変化する。このような場合、
ウエハ上のパターン配置情報から、同一種類のパターン
同士を比較することによって、同一種類の接合を持つホ
ール同士を比較検査する。特に、コンタクト底にｎ拡散
層が上層にあるｐｎ接合が形成されている場合、ホール
からのコントラストは低くなる。
種類の接合が含まれている場合がある。このとき、開口
ホール底の抵抗は接合の種類によって異なるので、ホー
ルの明るさは接合の種類で変化する。このような場合、
ウエハ上のパターン配置情報から、同一種類のパターン
同士を比較することによって、同一種類の接合を持つホ
ール同士を比較検査する。特に、コンタクト底にｎ拡散
層が上層にあるｐｎ接合が形成されている場合、ホール
からのコントラストは低くなる。
【００６２】図１２に、ｐｎ接合を形成した場合のモデ
ル図を示す。図中、76は層間絶縁膜、77はｎ拡散層、78
はｐウエル、79はシリコン基板、80は一次電子線であ
る。
ル図を示す。図中、76は層間絶縁膜、77はｎ拡散層、78
はｐウエル、79はシリコン基板、80は一次電子線であ
る。
【００６３】ｐｎ接合が無いホール底では、電子線放出
効率が１以上の条件で電子線が照射されたとき、基板か
ら電子が供給されるため、孔底の電圧は０Ｖとなる。し
かし、ｎ拡散層77上に電子線が照射されると、ｐｎ接合
のために基板79側から電子は供給されず、孔底が帯電す
るため、コントラストは低くなる。このような場合、電
子ビームエネルギーを最適化することによって、コント
ラスト向上が可能となる。
効率が１以上の条件で電子線が照射されたとき、基板か
ら電子が供給されるため、孔底の電圧は０Ｖとなる。し
かし、ｎ拡散層77上に電子線が照射されると、ｐｎ接合
のために基板79側から電子は供給されず、孔底が帯電す
るため、コントラストは低くなる。このような場合、電
子ビームエネルギーを最適化することによって、コント
ラスト向上が可能となる。
【００６４】例えば、接合深さがＬ、接合領域に幅Ｗの
空乏層領域が形成された場合について説明する。電子の
侵入深さＲは，試料の原子量（Ａ）、原子番号（Ｚ）、
密度（ρ）が決定されると、電子のエネルギーで決定さ
れる。例えば、入射エネルギー５００ｅＶの電子線がＳ
ｉに照射された場合、電子線の侵入深さＲは１０〜２０
ｎｍとなる。電子線のエネルギーが高い程電子の侵入深
さＲは深くなる。電子線の侵入深さＲが浅く、空乏層領
域まで電子が侵入しない場合、ｎ拡散層77上に電子線80
が照射されると表面は正に帯電する。ここで、電子線の
照射エネルギーと表面の帯電電圧を調整して、空乏層内
に電子線が侵入するようになると、空乏層内に電子-正
孔対が生成されるので、接合の抵抗が下がる。この結
果、基板79から電子が供給されるので、孔底の帯電は抑
制されて、ホール部の二次電子コントラストを向上させ
ることができる。
空乏層領域が形成された場合について説明する。電子の
侵入深さＲは，試料の原子量（Ａ）、原子番号（Ｚ）、
密度（ρ）が決定されると、電子のエネルギーで決定さ
れる。例えば、入射エネルギー５００ｅＶの電子線がＳ
ｉに照射された場合、電子線の侵入深さＲは１０〜２０
ｎｍとなる。電子線のエネルギーが高い程電子の侵入深
さＲは深くなる。電子線の侵入深さＲが浅く、空乏層領
域まで電子が侵入しない場合、ｎ拡散層77上に電子線80
が照射されると表面は正に帯電する。ここで、電子線の
照射エネルギーと表面の帯電電圧を調整して、空乏層内
に電子線が侵入するようになると、空乏層内に電子-正
孔対が生成されるので、接合の抵抗が下がる。この結
果、基板79から電子が供給されるので、孔底の帯電は抑
制されて、ホール部の二次電子コントラストを向上させ
ることができる。
【００６５】また、被検査ウエハ表面にPoly Ｓｉマス
ク等の導電性の材料を使用した場合がある。このとき、
ウエハ表面を５Ｖ以上に帯電させることは困難である。
一方、孔底がＳｉＮのような絶縁膜の場合や接合の抵抗
が高く、コンタクト底に電流が供給されにくい場合があ
る。このとき電子線照射によって孔底は帯電するので、
孔底から放出された二次電子を引き上げて検出すること
は困難である。
ク等の導電性の材料を使用した場合がある。このとき、
ウエハ表面を５Ｖ以上に帯電させることは困難である。
一方、孔底がＳｉＮのような絶縁膜の場合や接合の抵抗
が高く、コンタクト底に電流が供給されにくい場合があ
る。このとき電子線照射によって孔底は帯電するので、
孔底から放出された二次電子を引き上げて検出すること
は困難である。
【００６６】このような場合について、非開口の検査方
法を説明する。ウエハ表面に電子線を照射すると、ウエ
ハ表面が正極性に帯電した場合でも、図３に示す様に、
正常ホール40の二次電子画像は暗く観察される。非開口
の場合は、底部に残存する膜41が正常ホール40の底より
も帯電し、開口部の電界が変化することによって、正常
ホールよりも小さく観察される。また、欠陥ホールの寸
法は、底に残存する膜厚が厚くなるに従って小さく観察
される（図３中、41）。コンタクトホールがテーパー形
状となっている場合は、正常ホールよりも大きく観察さ
れる（図３中、42）。観察された二次電子画像のホール
寸法の相違から、欠陥ホールを判定し、欠陥の種類を自
動判定する手段を設けた。予め記憶してあるホール寸法
と欠陥ホールの関係から、欠陥ホールの寸法から、底に
残存する膜厚を算出するための手段を設けた。
法を説明する。ウエハ表面に電子線を照射すると、ウエ
ハ表面が正極性に帯電した場合でも、図３に示す様に、
正常ホール40の二次電子画像は暗く観察される。非開口
の場合は、底部に残存する膜41が正常ホール40の底より
も帯電し、開口部の電界が変化することによって、正常
ホールよりも小さく観察される。また、欠陥ホールの寸
法は、底に残存する膜厚が厚くなるに従って小さく観察
される（図３中、41）。コンタクトホールがテーパー形
状となっている場合は、正常ホールよりも大きく観察さ
れる（図３中、42）。観察された二次電子画像のホール
寸法の相違から、欠陥ホールを判定し、欠陥の種類を自
動判定する手段を設けた。予め記憶してあるホール寸法
と欠陥ホールの関係から、欠陥ホールの寸法から、底に
残存する膜厚を算出するための手段を設けた。
【００６７】以上述べたような方法を用いて欠陥と判定
された箇所は、欠陥箇所の座標、信号値、欠陥の種類お
よび欠陥のサイズ等が自動的に記録され、図１３に示す
ように、操作画面28内のウエハマップ上の相当する箇所
に欠陥有りのマークが種類別に表示される。該検査条件
ファイルで指定された領域の検査を終了したら、欠陥箇
所を再度画像取得することができる（図４中、ステップ
５４）。
された箇所は、欠陥箇所の座標、信号値、欠陥の種類お
よび欠陥のサイズ等が自動的に記録され、図１３に示す
ように、操作画面28内のウエハマップ上の相当する箇所
に欠陥有りのマークが種類別に表示される。該検査条件
ファイルで指定された領域の検査を終了したら、欠陥箇
所を再度画像取得することができる（図４中、ステップ
５４）。
【００６８】以上述べたように、ウエハ表面を正極性に
帯電させてホールの非開口の検査が可能となった。一
方、正極性の帯電を用いて半導体回路のショート欠陥を
高速に検出する手法が提案されている。これによって、
同一の検査装置を用いて、ホールの非開口とショート欠
陥を高速・高感度に検出することが可能となった。さら
に、本検査装置を用いて、実施例２で後述するように、
電子線照射エネルギーとウエハ表面に設置された電極電
圧を調整して、所望の負極性の帯電電圧に制御すること
により、同一の装置でウエハ表面を所望の正極性と負極
性の帯電電圧に制御することが可能となった。これによ
って、半導体装置の回路パターンの種類や材料によら
ず、様々な種類の半導体回路の欠陥を検出できるように
なった。
帯電させてホールの非開口の検査が可能となった。一
方、正極性の帯電を用いて半導体回路のショート欠陥を
高速に検出する手法が提案されている。これによって、
同一の検査装置を用いて、ホールの非開口とショート欠
陥を高速・高感度に検出することが可能となった。さら
に、本検査装置を用いて、実施例２で後述するように、
電子線照射エネルギーとウエハ表面に設置された電極電
圧を調整して、所望の負極性の帯電電圧に制御すること
により、同一の装置でウエハ表面を所望の正極性と負極
性の帯電電圧に制御することが可能となった。これによ
って、半導体装置の回路パターンの種類や材料によら
ず、様々な種類の半導体回路の欠陥を検出できるように
なった。
【００６９】図１４に、本発明により検査されるホール
パターンを持つ半導体装置の一例として、ＤＲＡＭの断
面略図を示す。フィールド酸化物層83によって半導体基
板84上に形成された活性領域は分割されている。活性領
域の上方にはゲート電極85が形成され、スペーサー86に
よって覆われている。酸化膜等の第１絶縁層87が表面に
形成された後、第１のコンタクトホール88がドライエッ
チングによって形成される。その後、コンタクトホール
88はビット線用のダイレクトコンタクトとして形成され
る。次に、ビット線を形成した後、第２絶縁層89が形成
され、第２のコンタクトホール90が形成される。本発明
による検査の一例として、図１４に示したＤＲＡＭ製造
プロセス中のダイレクトコンタクトホール88や配線上に
形成されたホール89について検査が行なわれる。さら
に、他の配線上に形成されたホールについても検査を行
なうことができる。あるいは、これらのホールパターン
を形成するためのマスクパターンの現像プロセス後に行
なうこともできる。なお、図中、91はｐ拡散層、92はｎ
拡散層、93はＮウエル、94はＰウエル、95は半導体基板
である。
パターンを持つ半導体装置の一例として、ＤＲＡＭの断
面略図を示す。フィールド酸化物層83によって半導体基
板84上に形成された活性領域は分割されている。活性領
域の上方にはゲート電極85が形成され、スペーサー86に
よって覆われている。酸化膜等の第１絶縁層87が表面に
形成された後、第１のコンタクトホール88がドライエッ
チングによって形成される。その後、コンタクトホール
88はビット線用のダイレクトコンタクトとして形成され
る。次に、ビット線を形成した後、第２絶縁層89が形成
され、第２のコンタクトホール90が形成される。本発明
による検査の一例として、図１４に示したＤＲＡＭ製造
プロセス中のダイレクトコンタクトホール88や配線上に
形成されたホール89について検査が行なわれる。さら
に、他の配線上に形成されたホールについても検査を行
なうことができる。あるいは、これらのホールパターン
を形成するためのマスクパターンの現像プロセス後に行
なうこともできる。なお、図中、91はｐ拡散層、92はｎ
拡散層、93はＮウエル、94はＰウエル、95は半導体基板
である。
【００７０】以上示したように、コンタクトホールパタ
ーンを含むウエハを検査することが可能となり、欠陥の
自動判定が可能となった。さらに、欠陥の種類およびウ
エハ面内分布から、いくつかの欠陥発生要因について
は、予め作成してあるデータベースから自動的に欠陥発
生プロセスや要因を特定する機構を設けた。さらに、欠
陥発生プロセスの加工条件を微調整する機構を設けた。
また、検出された欠陥情報から、非検査ウエハに追加処
理を行なうことによって、被検査ウエハ上の欠陥を低減
させるための機構を設けた。
ーンを含むウエハを検査することが可能となり、欠陥の
自動判定が可能となった。さらに、欠陥の種類およびウ
エハ面内分布から、いくつかの欠陥発生要因について
は、予め作成してあるデータベースから自動的に欠陥発
生プロセスや要因を特定する機構を設けた。さらに、欠
陥発生プロセスの加工条件を微調整する機構を設けた。
また、検出された欠陥情報から、非検査ウエハに追加処
理を行なうことによって、被検査ウエハ上の欠陥を低減
させるための機構を設けた。
【００７１】例えば、検査結果から半導体製造プロセス
条件を微調整する機構の一例を述べる。ウエハ上に同心
円状、あるいは、全面に非開口欠陥が多発している場
合、非開口欠陥の残膜厚によって、ホール加工を行なう
ドライエッチ時間を微調整することができる。特定パタ
ーンに非開口欠陥やテーパー状の欠陥が発生している場
合は、リソグラフィー条件の微調整やレチクルの交換を
行なう。半導体メモリマットの周囲等、パターンの粗密
によって欠陥が多発する場合は、ドライエッチのガス流
量の微調整やエッチャーのクリーニング等を行なう。異
物が多発している場合は、半導体製造装置のクリーニン
グやドライエッチ条件の微調整を行なう。
条件を微調整する機構の一例を述べる。ウエハ上に同心
円状、あるいは、全面に非開口欠陥が多発している場
合、非開口欠陥の残膜厚によって、ホール加工を行なう
ドライエッチ時間を微調整することができる。特定パタ
ーンに非開口欠陥やテーパー状の欠陥が発生している場
合は、リソグラフィー条件の微調整やレチクルの交換を
行なう。半導体メモリマットの周囲等、パターンの粗密
によって欠陥が多発する場合は、ドライエッチのガス流
量の微調整やエッチャーのクリーニング等を行なう。異
物が多発している場合は、半導体製造装置のクリーニン
グやドライエッチ条件の微調整を行なう。
【００７２】一方、被検査ウエハには欠陥を低減できる
処理を追加する機構を設けた。ドライエッチ不足による
非開口が多発している場合は、ドライエッチを追加する
ことができる。異物が多発している場合は洗浄の追加を
行なうことができる。この結果、発生のプロセスやその
要因を早期に特定することができるようになり、ドライ
エッチングプロセスを始めとする半導体製造プロセスへ
のフィードバックを早期に行うことが可能となった。
処理を追加する機構を設けた。ドライエッチ不足による
非開口が多発している場合は、ドライエッチを追加する
ことができる。異物が多発している場合は洗浄の追加を
行なうことができる。この結果、発生のプロセスやその
要因を早期に特定することができるようになり、ドライ
エッチングプロセスを始めとする半導体製造プロセスへ
のフィードバックを早期に行うことが可能となった。
【００７３】（実施例２）本実施例では、ドライエッチ
ング後のホールパターンの検査方法、及び装置の一例と
して、酸化膜表面を負極性に帯電させて検査する方法に
ついて説明する。本実施例では、図１に示した半導体検
査装置を用いることができる。
ング後のホールパターンの検査方法、及び装置の一例と
して、酸化膜表面を負極性に帯電させて検査する方法に
ついて説明する。本実施例では、図１に示した半導体検
査装置を用いることができる。
【００７４】ウエハ表面36を所望の負極性の電圧に帯電
させる場合には、ウエハ表面36がシリコン酸化膜や有機
系材料を用いた絶縁膜の場合、このとき、ウエハ帯電用
電子線照射エネルギーとして、二次電子放出効率が１以
下となる１０００ｅＶ以上の電子線を照射する。画像取
得用電子線39の照射エネルギーは、ウエハ帯電用電子ビ
ームと同じ値に設定することが望ましい。検査時の照射
エネルギーとウエハ帯電用電子ビームの照射エネルギー
を同程度にすることによって、一つの電子源を用いて、
ウエハを帯電させるための電子線と二次電子画像取得時
の電子線が照射可能となった。さらに、効率的にウエハ
表面を負極性に帯電させるために、ウエハ上面に設置さ
れた電極32に最適な電圧をかける。
させる場合には、ウエハ表面36がシリコン酸化膜や有機
系材料を用いた絶縁膜の場合、このとき、ウエハ帯電用
電子線照射エネルギーとして、二次電子放出効率が１以
下となる１０００ｅＶ以上の電子線を照射する。画像取
得用電子線39の照射エネルギーは、ウエハ帯電用電子ビ
ームと同じ値に設定することが望ましい。検査時の照射
エネルギーとウエハ帯電用電子ビームの照射エネルギー
を同程度にすることによって、一つの電子源を用いて、
ウエハを帯電させるための電子線と二次電子画像取得時
の電子線が照射可能となった。さらに、効率的にウエハ
表面を負極性に帯電させるために、ウエハ上面に設置さ
れた電極32に最適な電圧をかける。
【００７５】これらのビームエネルギー、ビーム電流、
電子線照射時間等の電子ビーム照射条件、電極電圧の設
定方法について説明する。あるいは、これらの設定値は
予め記憶してある検査条件データファイルから読み込む
こともできる。まず、ウエハの帯電電圧の設定値は、主
としてホールパターンのアスペクト比から決定される。
電子線照射時間等の電子ビーム照射条件、電極電圧の設
定方法について説明する。あるいは、これらの設定値は
予め記憶してある検査条件データファイルから読み込む
こともできる。まず、ウエハの帯電電圧の設定値は、主
としてホールパターンのアスペクト比から決定される。
【００７６】図４に示した検査フローにおいて、ウエハ
ロード（ステップ45）終了後、所望の負極性の帯電電圧
を満たすように、電子線照射条件の設定を行なう方法に
ついて説明する。一例として、ある閾値以上の二次電子
を取得する方式のエネルギーフィルターを用いて二次電
子画像を取得し、帯電電圧を計測する方法を用いた。ま
ず、帯電電圧調整用パターンが電子光学系2下に来る様
にステージ16が移動する。そこで、閾値Ｖ0に設定して
第一の領域の二次電子画像を取得する。この二次電子画
像のホール部と酸化膜の部分の信号強度を記憶部30に記
憶する。
ロード（ステップ45）終了後、所望の負極性の帯電電圧
を満たすように、電子線照射条件の設定を行なう方法に
ついて説明する。一例として、ある閾値以上の二次電子
を取得する方式のエネルギーフィルターを用いて二次電
子画像を取得し、帯電電圧を計測する方法を用いた。ま
ず、帯電電圧調整用パターンが電子光学系2下に来る様
にステージ16が移動する。そこで、閾値Ｖ0に設定して
第一の領域の二次電子画像を取得する。この二次電子画
像のホール部と酸化膜の部分の信号強度を記憶部30に記
憶する。
【００７７】次に、エネルギーフィルターは、閾値Ｖ1
に設定して第二の領域の二次電子画像を取得する。この
第二の領域の二次電子画像のホール部と酸化膜の部分の
信号強度を記憶部30に記憶する。酸化膜の部分の信号強
度61が変化するフィルター電圧が求まるまで、第一の領
域に含まれる第ｎの領域の二次電子画像をフィルター電
圧Ｖnで取得する上記の過程を繰り返す。このときのフ
ィルター電圧Ｖnの設定方法は、一例として、実施例１
で述べた方法を用いることができる。これらの信号強度
から、（Ｉ0＋Ｉ1）/２となるＶｍを求めることができ
る。
に設定して第二の領域の二次電子画像を取得する。この
第二の領域の二次電子画像のホール部と酸化膜の部分の
信号強度を記憶部30に記憶する。酸化膜の部分の信号強
度61が変化するフィルター電圧が求まるまで、第一の領
域に含まれる第ｎの領域の二次電子画像をフィルター電
圧Ｖnで取得する上記の過程を繰り返す。このときのフ
ィルター電圧Ｖnの設定方法は、一例として、実施例１
で述べた方法を用いることができる。これらの信号強度
から、（Ｉ0＋Ｉ1）/２となるＶｍを求めることができ
る。
【００７８】ウエハの帯電電圧は、予め取得してある基
板Ｓｉからの信号強度のフィルター電圧依存性の曲線か
らのシフト量から計算される。電子ビーム照射条件を変
えて帯電電圧を繰り返し計測し、所望の帯電電圧が得ら
れるまで、電子ビームの調整を行なう。このような方法
を用いて帯電電圧を計測し、ウエハ表面が所望の帯電電
圧になるように、ウエハ帯電用電子線および画像取得用
電子線の電流値、照射時間、ビームエネルギー、電極電
圧を最適化する手段を設けた。
板Ｓｉからの信号強度のフィルター電圧依存性の曲線か
らのシフト量から計算される。電子ビーム照射条件を変
えて帯電電圧を繰り返し計測し、所望の帯電電圧が得ら
れるまで、電子ビームの調整を行なう。このような方法
を用いて帯電電圧を計測し、ウエハ表面が所望の帯電電
圧になるように、ウエハ帯電用電子線および画像取得用
電子線の電流値、照射時間、ビームエネルギー、電極電
圧を最適化する手段を設けた。
【００７９】その後、電子線照射条件および画像調整が
完了したら、ウエハのアライメント（ステップ50）、キ
ャリブレーション（ステップ51）、明るさの調整（ステ
ップ52）を行ない、検査を実行する（ステップ53）。検
査に使用する二次電子画像取得時には、検出器12の前方
に配置されているエネルギーフィルター13に電圧を印加
して、検出感度を向上させることもできる。
完了したら、ウエハのアライメント（ステップ50）、キ
ャリブレーション（ステップ51）、明るさの調整（ステ
ップ52）を行ない、検査を実行する（ステップ53）。検
査に使用する二次電子画像取得時には、検出器12の前方
に配置されているエネルギーフィルター13に電圧を印加
して、検出感度を向上させることもできる。
【００８０】次に、ホールの欠陥判定方法について説明
する。ウエハ表面を負極性に帯電させた場合、図３に示
す様に、正常ホール40の二次電子画像は暗く観察され
る。非開口ホール41の場合は、底部に残存する酸化膜が
帯電し、開口部の電界が変化することによって、正常ホ
ールよりも小さく観察される。また、非開口ホール41の
ような欠陥ホールの寸法は、底に残存する膜厚が厚くな
るに従って小さく観察される。コンタクトホールがテー
パー形状（42）となっている場合は、正常ホールよりも
大きく観察される。観察された二次電子画像のホール寸
法の相違から、欠陥ホールを判定し、欠陥の種類を自動
判定する手段を設けた。予め記憶してあるホール寸法と
欠陥ホールの関係から、欠陥ホールの寸法から、底に残
存する膜厚を算出するための手段を設けた。
する。ウエハ表面を負極性に帯電させた場合、図３に示
す様に、正常ホール40の二次電子画像は暗く観察され
る。非開口ホール41の場合は、底部に残存する酸化膜が
帯電し、開口部の電界が変化することによって、正常ホ
ールよりも小さく観察される。また、非開口ホール41の
ような欠陥ホールの寸法は、底に残存する膜厚が厚くな
るに従って小さく観察される。コンタクトホールがテー
パー形状（42）となっている場合は、正常ホールよりも
大きく観察される。観察された二次電子画像のホール寸
法の相違から、欠陥ホールを判定し、欠陥の種類を自動
判定する手段を設けた。予め記憶してあるホール寸法と
欠陥ホールの関係から、欠陥ホールの寸法から、底に残
存する膜厚を算出するための手段を設けた。
【００８１】被検査ウエハ上に、コンタクト底に異なる
種類の接合が含まれている場合がある。このとき、開口
ホール底の抵抗は接合の種類によって異なるので、ホー
ルの寸法は接合の種類で変化する。このような場合、ウ
エハ上のパターン配置情報から、同一種類のパターン同
士を比較することによって、同一種類の接合を持つホー
ル同士を比較検査する。
種類の接合が含まれている場合がある。このとき、開口
ホール底の抵抗は接合の種類によって異なるので、ホー
ルの寸法は接合の種類で変化する。このような場合、ウ
エハ上のパターン配置情報から、同一種類のパターン同
士を比較することによって、同一種類の接合を持つホー
ル同士を比較検査する。
【００８２】検査によって欠陥と判定された箇所は、そ
の欠陥箇所の座標、信号値、欠陥の種類および欠陥のサ
イズ等が自動的に記録される。図１３は、上記検査を行
った結果を示したものである。本検査では、ウエハ18上
に非開口欠陥の分布82と形状異常欠陥の分布83が検出さ
れた。操作画面28内のウエハマップ上の相当する箇所に
欠陥有りのマークが表示され、分類結果に基づき種類別
にマークが表示されている。検査条件ファイルで指定さ
れた領域の検査を終了したら、欠陥箇所を再度画像取得
することができる（図４中、ステップ54）。
の欠陥箇所の座標、信号値、欠陥の種類および欠陥のサ
イズ等が自動的に記録される。図１３は、上記検査を行
った結果を示したものである。本検査では、ウエハ18上
に非開口欠陥の分布82と形状異常欠陥の分布83が検出さ
れた。操作画面28内のウエハマップ上の相当する箇所に
欠陥有りのマークが表示され、分類結果に基づき種類別
にマークが表示されている。検査条件ファイルで指定さ
れた領域の検査を終了したら、欠陥箇所を再度画像取得
することができる（図４中、ステップ54）。
【００８３】以上示したように、ウエハ上を負極性に帯
電させてコンタクトホールパターンを含むウエハを検査
することが可能となり、欠陥の自動判定が可能となっ
た。この結果、第一の実施例で示したような正極性の電
圧に帯電することが困難な材料や回路パターンを持つ被
検査ウエハの検査も可能となった。
電させてコンタクトホールパターンを含むウエハを検査
することが可能となり、欠陥の自動判定が可能となっ
た。この結果、第一の実施例で示したような正極性の電
圧に帯電することが困難な材料や回路パターンを持つ被
検査ウエハの検査も可能となった。
【００８４】このように、これらの実施例による方法を
用いることによって、様々な種類のパターンにおいて、
ドライエッチング工程後にホールパターンの開口・非開
口等の欠陥の有無を非破壊で高速に検査することが可能
となった。非破壊で深孔底の開口性の評価が可能となっ
た結果、製造工程途中で抜き取ったウエハの検査終了
後、続きの工程にウエハを戻して半導体を製造すること
が可能となった。また、配線工程の前に開口性の検査が
可能となったことによって、ドライエッチングプロセス
開発期間を大幅に短縮できるようになった。さらに、欠
陥の種類、ウエハ面内分布や欠陥の位置を高速に得られ
るようになり、プロセス異常を早期に発見し、欠陥発生
要因の推定を短期間に容易にできるようになった。
用いることによって、様々な種類のパターンにおいて、
ドライエッチング工程後にホールパターンの開口・非開
口等の欠陥の有無を非破壊で高速に検査することが可能
となった。非破壊で深孔底の開口性の評価が可能となっ
た結果、製造工程途中で抜き取ったウエハの検査終了
後、続きの工程にウエハを戻して半導体を製造すること
が可能となった。また、配線工程の前に開口性の検査が
可能となったことによって、ドライエッチングプロセス
開発期間を大幅に短縮できるようになった。さらに、欠
陥の種類、ウエハ面内分布や欠陥の位置を高速に得られ
るようになり、プロセス異常を早期に発見し、欠陥発生
要因の推定を短期間に容易にできるようになった。
【００８５】なお、以上の実施例では、電子線による場
合について説明してきたが、本発明では、電子線以外の
荷電粒子線、例えばイオンビームによっても適用可能で
ある。
合について説明してきたが、本発明では、電子線以外の
荷電粒子線、例えばイオンビームによっても適用可能で
ある。
【００８６】
【発明の効果】本発明によれば、ホールパターン等の段
差の大きいパターンを有する半導体ウエハ等の基板の欠
陥検査を高速、かつ高精度に行うことが可能な基板検査
装置および基板検査方法を実現できる。特に、半導体装
置製造プロセスにおけるプロセス開発期間および歩留ま
り向上期間を大幅に短縮できるようになり、半導体装置
の信頼性および生産性を高めることが可能となった。
差の大きいパターンを有する半導体ウエハ等の基板の欠
陥検査を高速、かつ高精度に行うことが可能な基板検査
装置および基板検査方法を実現できる。特に、半導体装
置製造プロセスにおけるプロセス開発期間および歩留ま
り向上期間を大幅に短縮できるようになり、半導体装置
の信頼性および生産性を高めることが可能となった。
【図１】本発明の半導体検査装置の一例を示す構成図。
【図２】本発明で用いた孔底から発生した二次電子検出
原理の説明図。
原理の説明図。
【図３】本発明で用いた負極性の帯電による欠陥検出原
理の説明図。
理の説明図。
【図４】本発明における検査フローの一例を示す図。
【図５】ホール部の二次電子画像の明るさの帯電電圧依
存性を示す図。
存性を示す図。
【図６】ビームスキャン方式の一例を示す説明図。
【図７】フィルター電圧の設定方法の一例を示す図。
【図８】酸化膜の信号強度とホール部の信号強度のフィ
ルター電圧依存性を示す図。
ルター電圧依存性を示す図。
【図９】ビームスキャン方式の一例を示す説明図。
【図１０】コンタクトホールパターンの二次電子画像
（ａ）と欠陥判定フロー（ｂ）の一例を示す図。
（ａ）と欠陥判定フロー（ｂ）の一例を示す図。
【図１１】ホールパターンのコントラストの残膜厚依存
性を示す図。
性を示す図。
【図１２】ｐｎ接合を形成した場合の説明図。
【図１３】ウエハマップ上に表示した欠陥分布の一例を
示す図。
示す図。
【図１４】本発明により検査されるホールパターンを有
する半導体装置の一例を示す断面略図。
する半導体装置の一例を示す断面略図。
1…検査装置、2…電子光学系、3…ステージ、4…ウエハ
搬送系、5…真空排気系、6…光学顕微鏡、7…制御系、8
…操作部、9…電子銃、10…コンデンサレンズ、11…対
物レンズ、12…検出器、13…エネルギーフィルター、14
…偏向器、15…高さセンサ、16…ＸＹステージ、17…ウ
エハホルダ、18…ウエハ、19…リターディング電源、20
…ウエハカセット、21…ウエハローダ、22…信号検出系
制御部、23…ブランキング制御部、24…ビーム偏向補正
部、25…電子光学系制御部、26…高さ検出系、27…ステ
ージ制御部、28…操作画面、29…画像処理部、30…デー
タ保持部、31…外部サーバ、32…電極、33…電極制御
部、34…孔底からの二次電子、35…側壁、36…ウエハ表
面、37…側壁から放出された二次電子、38…ウエハ帯電
用電子線、39…画像取得用電子線、40…正常ホール、41
…非開口ホール、42…テーパー形状のホール、43…ウエ
ハセット、44…検査条件入力、45…ロード、46…ステー
ジ移動、47…ビーム校正、48…帯電用電子ビーム調整、
49…ビーム補正、50…アライメント、51…キャリブレー
ション、52…調整、53…検査、54…画像取得、55…結果
出力、56…アンロード、57…第一の領域、58…第二の領
域、59…第三の領域、60…第ｎの領域、61…酸化膜から
の信号、62…基板Ｓｉからの信号、63…ホール部の信号
強度、64…周囲の酸化膜の信号強度、65…コントラス
ト、66…帯電用電子ビームの第１の照射領域、67…画像
取得用ビームの第１の走査領域、68…帯電用電子ビーム
の第２の照射領域、69…画像取得用ビームの第２の走査
領域、70…開口ホール、71…非開口ホール、72…テーパ
ー形状のホール、73…形状比較、74…コントラストの比
較、75…残膜厚の推定、76…層間絶縁膜、77…ｎ拡散
層、78…ｐウェル、79…シリコン基板、80…一次電子
線、81…電子の飛程、82…非開口欠陥の分布、83…形状
異常欠陥の分布、84…フィールド酸化物層、85…ゲート
電極、86…スペーサー、87…第１絶縁層、88…第１のコ
ンタクトホール、89…第２絶縁層、90…第２のコンタク
トホール、91…ｐ拡散層、92…ｎ拡散層、93…Ｎウエ
ル、94…Ｐウエル、95…半導体基板。
搬送系、5…真空排気系、6…光学顕微鏡、7…制御系、8
…操作部、9…電子銃、10…コンデンサレンズ、11…対
物レンズ、12…検出器、13…エネルギーフィルター、14
…偏向器、15…高さセンサ、16…ＸＹステージ、17…ウ
エハホルダ、18…ウエハ、19…リターディング電源、20
…ウエハカセット、21…ウエハローダ、22…信号検出系
制御部、23…ブランキング制御部、24…ビーム偏向補正
部、25…電子光学系制御部、26…高さ検出系、27…ステ
ージ制御部、28…操作画面、29…画像処理部、30…デー
タ保持部、31…外部サーバ、32…電極、33…電極制御
部、34…孔底からの二次電子、35…側壁、36…ウエハ表
面、37…側壁から放出された二次電子、38…ウエハ帯電
用電子線、39…画像取得用電子線、40…正常ホール、41
…非開口ホール、42…テーパー形状のホール、43…ウエ
ハセット、44…検査条件入力、45…ロード、46…ステー
ジ移動、47…ビーム校正、48…帯電用電子ビーム調整、
49…ビーム補正、50…アライメント、51…キャリブレー
ション、52…調整、53…検査、54…画像取得、55…結果
出力、56…アンロード、57…第一の領域、58…第二の領
域、59…第三の領域、60…第ｎの領域、61…酸化膜から
の信号、62…基板Ｓｉからの信号、63…ホール部の信号
強度、64…周囲の酸化膜の信号強度、65…コントラス
ト、66…帯電用電子ビームの第１の照射領域、67…画像
取得用ビームの第１の走査領域、68…帯電用電子ビーム
の第２の照射領域、69…画像取得用ビームの第２の走査
領域、70…開口ホール、71…非開口ホール、72…テーパ
ー形状のホール、73…形状比較、74…コントラストの比
較、75…残膜厚の推定、76…層間絶縁膜、77…ｎ拡散
層、78…ｐウェル、79…シリコン基板、80…一次電子
線、81…電子の飛程、82…非開口欠陥の分布、83…形状
異常欠陥の分布、84…フィールド酸化物層、85…ゲート
電極、86…スペーサー、87…第１絶縁層、88…第１のコ
ンタクトホール、89…第２絶縁層、90…第２のコンタク
トホール、91…ｐ拡散層、92…ｎ拡散層、93…Ｎウエ
ル、94…Ｐウエル、95…半導体基板。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｊ 37/20 Ｈ０１Ｊ 37/29 ５Ｃ００１ 37/29 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ ５Ｃ０３３ Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｌ (72)発明者 高藤 敦子 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 2F067 AA13 AA54 AA62 BB01 CC14 CC17 EE10 HH06 HH13 JJ05 KK04 RR07 RR35 2G001 AA03 BA07 CA03 EA05 FA01 FA06 GA06 GA08 GA09 HA09 JA02 JA11 KA03 LA11 PA07 RA10 RA20 SA12 2G011 AA01 AC06 AE01 AE03 2G132 AA00 AD15 AE01 AE04 AE14 AE16 AE18 AE22 AF12 AF13 AK03 AL12 4M106 AA01 BA02 CA38 CA39 DB00 DB01 DB05 DB21 5C001 AA03 BB07 CC04 5C033 UU03 UU04
Claims (15)
- 【請求項１】荷電粒子源と、前記荷電粒子源からの一次
荷電粒子線を開口パターンを含むパターンが形成された
基板に照射するための対物レンズと、前記基板が保持さ
れる試料台と、前記試料台上に載置された前記基板表面
を正極性に帯電させるための荷電粒子発生部と、正極性
に帯電された前記基板の所定領域を一次荷電粒子線が照
射するための偏向器と、正極性に帯電された前記基板か
らの二次荷電粒子を検出するための検出器とを具備し、
前記検出器からの信号に基づいて前記開口パターンの良
否を検査するよう構成したことを特徴とする荷電粒子線
を用いた基板検査装置。 - 【請求項２】前記荷電粒子発生部として電子源を有して
なることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線を用い
た基板検査装置。 - 【請求項３】荷電粒子源と、前記荷電粒子源からの一次
荷電粒子線を開口パターンを含むパターンが形成された
基板に照射するための対物レンズと、前記基板が保持さ
れる試料台と、前記試料台上に載置された前記基板表面
を帯電させるための荷電粒子発生部と、前記荷電粒子発
生部で帯電された前記基板の所定領域を一次荷電粒子線
が走査して照射するための偏向器と、帯電された前記基
板からの二次荷電粒子を検出するための検出器と、前記
試料台と前記検出器の間にあって二次荷電粒子のエネル
ギーを選択して通過させる如く配置されたエネルギーフ
ィルターと、前記検出器からの信号に基づいて前記荷電
粒子発生部を制御する制御部とを具備してなることを特
徴とする荷電粒子線を用いた基板検査装置。 - 【請求項４】荷電粒子源と、前記荷電粒子源からの一次
荷電粒子線をコンタクトホールを含むパターンが形成さ
れた前記基板上で走査するための第１の偏向器と、コン
タクトホールを含むパターンが形成された前記基板に一
次荷電粒子線を照射するための対物レンズと、前記基板
が保持される試料台と、前記試料台上に載置された基板
表面を正極性に帯電させるための正極性荷電粒子発生部
と、正極性に帯電された前記基板の所定領域を照射する
ための偏向器と、正極性に帯電された前記基板からの二
次荷電粒子を検出するための検出器と、前記試料台に設
けられた一次荷電粒子線に対して減速させ、二次荷電粒
子に対して加速させる如く動作する減速器と、前記第１
の偏向器と前記対物レンズとの間に設けられ、一次荷電
粒子線と二次荷電粒子とを分離するための第２の偏向器
とを具備し、前記検出器からの信号に基づいて前記コン
タクトホールの良否を検査するよう構成したことを特徴
とする荷電粒子線を用いた基板検査装置。 - 【請求項５】前記減速器は、負の電圧を供給する構成で
あることを特徴とする請求項４記載の荷電粒子線を用い
た基板検査装置。 - 【請求項６】前記第２の偏向器は、ＥＸＢ型偏向器であ
ることを特徴とする請求項４記載の荷電粒子線を用いた
基板検査装置。 - 【請求項７】試料が保持される試料ステージと、開口パ
ターンを有する試料に第１の荷電ビームを供給する第１
荷電ビーム源と、第２の荷電ビームを供給する第２荷電
ビーム源と、前記第１荷電ビームと前記第２荷電ビーム
を切り替えて開口パターンを有する前記試料に照射する
切替え器と、前記第１荷電ビームまたは前記第２荷電ビ
ームを照射した前記試料に第３の荷電ビームを照射する
ための対物レンズと、前記試料からの第４の荷電粒子を
検出する検出器と、前記検出器からの信号にもとづいて
前記開口パターンの良否を検査することを特徴とする荷
電粒子線を用いた基板検査装置。 - 【請求項８】開口パターンを含むパターンが形成された
基板を試料台に保持する工程と、前記試料台上に載置さ
れた前記基板表面に正極性荷電粒子を帯電させる工程
と、一次荷電粒子線を前記基板に走査して照射する偏向
工程と、正極性に帯電された前記基板からの二次荷電粒
子を検出器で検出する工程と、前記検出器からの信号に
基づいて前記開口パターンの良否を検査する工程とを具
備してなることを特徴とする荷電粒子線を用いた基板検
査方法。 - 【請求項９】前記帯電させる工程として、前記基板表面
の電圧を５ボルトから５０ボルトの範囲に設定する工程
を有することを特徴とする請求項８記載の荷電粒子線を
用いた基板検査方法。 - 【請求項１０】前記帯電させる工程として、前記正極性
荷電粒子の照射エネルギーを１００エレクトロンボルト
から１０００エレクトロンボルトに制御する工程を含む
ことを特徴とする請求項８記載の荷電粒子線を用いた基
板検査方法。 - 【請求項１１】開口パターンを含むパターンが形成され
た基板を試料台に保持する工程と、前記試料台上に載置
された前記基板表面に負極性荷電粒子を１キロエレクト
ロンボルト以上のエネルギーで帯電させる工程と、一次
荷電粒子線を前記基板に走査して照射する偏向工程と、
負極性に帯電された前記基板からの二次荷電粒子を検出
器で検出する工程と、前記検出器からの信号に基づいて
前記開口パターンの良否を検査する工程とを具備してな
ることを特徴とする荷電粒子線を用いた基板検査方法。 - 【請求項１２】開口パターンを含むパターンが形成され
た基板を試料台に保持する工程と、荷電粒子源からの一
次荷電粒子線を前記基板に照射する工程と、前記試料台
上に載置された前記基板表面に前記荷電粒子源からの一
次荷電粒子線で帯電させる工程、帯電された前記基板の
所定領域を一次荷電粒子線が走査して照射する工程と、
帯電された前記基板からの二次荷電粒子を検出器で検出
する工程と、前記検出器からの信号に基づいて前記開口
パターンの良否を検査する工程とを有してなることを特
徴とする荷電粒子線を用いた基板検査方法。 - 【請求項１３】荷電粒子源と、前記荷電粒子源からの一
次荷電粒子線を開口パターンを含むパターンが形成され
た基板に照射するための対物レンズと、前記基板を保持
し往復動作する試料台と、前記試料台上に載置された前
記基板表面を正極性に帯電させるための正極性荷電粒子
発生部と、正極性に帯電された前記基板の所定領域を一
次荷電粒子線が照射するための偏向器と、正極性に帯電
された前記基板からの二次荷電粒子を検出するための検
出器とを用い、前記試料台が第１の方向に連続移動し前
記基板の所定領域を一次荷電粒子線が照射しその信号に
基づいて前記開口パターンの良否を判別する工程と、前
記試料台が第１の方向とは異なる第２の方向に連続移動
する際に、前記正極性荷電粒子発生部からの正極性荷電
粒子を前記基板に帯電させる工程とを有してなることを
特徴とする荷電粒子線を用いた基板検査方法。 - 【請求項１４】正極性荷電粒子を基板に形成されたコン
タクトホールを含むパターンの所定領域に帯電させる工
程と、荷電粒子源からの一次荷電粒子線により帯電され
た前記基板上を第１の偏向器で走査偏向する第１の偏向
工程と、正極性に帯電された前記基板からの二次荷電粒
子を検出器で検出する工程と、一次荷電粒子線に対して
減速させ、二次荷電粒子に対して加速させる如く動作す
る減速工程と、一次荷電粒子線と二次荷電粒子とを第２
の偏向器で分離する工程と、前記検出器からの信号に基
づいて前記コンタクトホールの良否を検査する工程とを
有してなることを特徴とする荷電粒子線を用いた基板検
査方法。 - 【請求項１５】開口パターンを有する試料を試料ステー
ジに保持する工程と、前記試料に第１の荷電ビームを供
給する第１の帯電工程と、第２の荷電ビームを供給する
第２の帯電工程と、前記第１荷電ビームまたは前記第２
荷電ビームを試料に応じて切り替る工程と、前記第１荷
電ビームまたは前記第２荷電ビームを照射した前記試料
に第３の荷電ビームを照射する工程と、前記試料からの
第４の荷電粒子を検出する検出器と、前記検出器からの
信号にもとづいて前記開口パターンの良否を検査する工
程とを有してなることを特徴とする荷電粒子線を用いた
基板検査方法。
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