JP2003045925A - 基体検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基体上の異常を検出する検出率を向上するこ
とが可能な基体検査方法及び装置を提供する。 【解決手段】 本発明に係る基体検査方法は、（１）走
査型電子顕微鏡装置１２を用いて基体２０上の検査対象
領域Ｓに電子ビームを照射し、検査対象領域Ｓから出射
される二次電子を検出して、検査対象領域Ｓの検査画像
情報を取得する検査画像情報取得工程と、（２）検査画
像情報取得工程において取得した検査対象領域Ｓの検査
画像情報と、検査対象領域Ｓよりも広い比較対象領域Ｒ
の比較画像情報とに基づいて、検査対象領域Ｓの異常の
有無を解析する解析工程と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基体検査方法及び
装置に関し、より詳細には、走査型電子顕微鏡装置を用
いて基体の検査を行う基体検査方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路等の微細化、高集
積化が益々進展する傾向にあり、その製造における歩留
まり等のプロセス管理がこれまで以上に重要となってき
ている。このようなプロセス管理においては、半導体基
板上に画成されたチップの素子パターン上の欠陥や異物
等の異常を検出するために、例えばＤＲ−ＳＥＭ（Defe
ct Review Scannning Electron Microscope）といった
検査装置が使用されている。

【０００３】かかるＤＲ−ＳＥＭを用いた従来の検査方
法では、チップに含まれる検査対象領域を電子ビーム照
射により走査して得られた検査画像情報と、検査対象領
域と同一面積の比較対象領域の比較画像情報とに基づい
て、これらの差分から検査対象領域における欠陥や異物
等の異常を検出していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、検査画像情報
を得るときには、ステージを移動させて半導体基板の位
置決めを行うが、ステージの移動精度によって検査画像
情報に基づいて得られる画像と比較画像情報に基づいて
得られる画像との間には１〜２μｍ程度のずれが生じる
場合がある。

【０００５】しかしながら、上記した従来の検査方法で
は、図９に示すように、検査対象領域Ｓ（図９（ａ）で
示す）と比較対象領域Ｒ（図９（ｂ）で示す）とを同じ
面積として画像情報を取得していたため、図９（ｃ）に
示すように、検査画像情報により得られる画像と比較画
像情報により得られる画像との重ね合わせに成功した範
囲のみが異常検出の対象範囲となり、対象範囲が狭くな
ることがあった。すなわち、ステージの移動精度に依存
して異常検出の対象範囲が狭くなり、その結果、図９
（ｃ）に示すように、異常検出の対象範囲外に欠陥や異
物等の異常Ｄが存在する場合はこれを検出できず、異常
Dを検出する検出率が低下するという問題があった。こ
の問題は、半導体集積回路等の微細化、高集積化が一層
進展するにつれ、益々深刻なものとなると考えられる。

【０００６】本発明は、以上の問題点を解決するために
なされたものであり、基体上の異常を検出する検出率を
向上することが可能な基体検査方法及び装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る基体検査方
法は、（１）走査型電子顕微鏡装置を用いて基体上の検
査対象領域に電子ビームを照射し、検査対象領域から出
射される二次電子を検出して、検査対象領域の検査画像
情報を取得する検査画像情報取得工程と、（２）検査画
像情報取得工程において取得した検査対象領域の検査画
像情報と、検査対象領域よりも広い比較対象領域の比較
画像情報とに基づいて、検査対象領域の異常の有無を解
析する解析工程と、を備える。

【０００８】この基体検査方法では、比較対象領域を検
査対象領域よりも広く取っているため、比較対象領域と
検査対象領域との重なり合う範囲を広く取ることがで
き、検査対象領域の異常を検出する検出率が高くなる。
例えば、基体を支持するステージの移動精度を考慮して
比較対象領域を広く取っておけば、検査対象領域は比較
対象領域に含まれることになり、検査対象領域の異常を
検出する検出率が高くなる。

【０００９】本発明に係る基体検査方法は、基体上の検
査対象領域に対応する位置情報を取得する位置情報取得
工程と、位置情報取得工程において取得した位置情報に
基づいて、基体の位置決めを行う位置決め工程と、を備
えてもよい。このようにすれば、検査を行うべき検査対
象領域の位置情報が入力され、この位置情報に基づいて
基体の位置決めがなされる。

【００１０】また本発明に係る基体検査方法では、基体
上には所定パターンを有する複数のチップが画成されて
おり、複数のチップのうちいずれかのチップに含まれる
所定領域を検査対象領域としてもよい。このようにすれ
ば、基体上に画成された複数のチップのうちいずれかの
チップに含まれる検査対象領域が検査される。

【００１１】また本発明に係る基体検査方法では、検査
対象領域を含むチップに隣接するチップの検査対象領域
に対応する領域であって、検査対象領域よりも広い領域
を比較対象領域とし、走査型電子顕微鏡装置を用いて比
較対象領域に電子ビームを照射し、比較対象領域から出
射される二次電子を検出して、比較画像情報を取得する
比較画像情報取得工程を備えてもよい。このようにすれ
ば、基体上のいずれかのチップに含まれる検査対象領域
の検査画像情報と、それに隣接するチップに含まれる比
較対象領域の比較画像情報とに基づいて、検査対象領域
の異常の有無が解析される。

【００１２】また本発明に係る基体検査方法では、検査
画像情報取得工程において検査画像情報を取得する毎
に、比較画像情報取得工程において比較画像情報を取得
してもよい。このようにすれば、基体上の多くの検査対
象領域を検査するときに、その都度必要な範囲の比較対
象領域の画像情報を取得すればよいため、比較のために
膨大な画像情報を記憶しておく必要がなくなる。

【００１３】また本発明に係る基体検査方法において、
比較画像情報取得工程では、検査画像情報取得工程にお
いて検査画像情報を取得するときと比較して、１画素当
たりの分解能を同一とし使用画素数を増やして、比較対
象領域の比較画像情報を取得してもよい。このようにす
れば、比較対象領域の解像度を検査対象領域の解像度と
同一に高く維持することができ、検査対象領域の異常を
検出する検出率をより高めることができる。

【００１４】また本発明に係る基体検査方法において、
比較画像情報取得工程では、検査画像情報取得工程にお
いて検査画像情報を取得するときと比較して、使用画素
数を同一とし１画素当たりの分解能を低減させて画像情
報を取得し、その後使用画素数を増やし、１画素当たり
の分解能が同一になるようにその画像情報に基づいて得
られる画像を拡大処理して、比較対象領域の比較画像情
報を取得してもよい。このようにすれば、比較画像情報
を取得する際の効率化が図られ、スループットの向上が
図られる。

【００１５】本発明に係る基体検査装置は、本発明に係
る基体検査方法の実施に好適なものである。すなわち、
本発明に係る基体検査装置は、（１）基体上の所定領域
に電子ビームを照射し、出射される二次電子を検出する
走査型電子顕微鏡装置と、（２）走査型電子顕微鏡装置
により検出された二次電子の検出量に基づいて、所定領
域の画像情報を生成する画像処理装置と（３）基体上の
検査対象領域の検査画像情報と、検査対象領域よりも広
い比較対象領域の比較画像情報とに基づいて、検査対象
領域の異常の有無を解析する解析装置と、を備える。

【００１６】また本発明に係る基体検査装置は、走査型
電子顕微鏡装置の走査領域を制御する信号を生成する走
査領域制御信号生成装置を備えてもよい。

【００１７】また本発明に係る基体検査装置は、走査型
電子顕微鏡装置により二次電子を検出する際のサンプリ
ング周波数を制御する信号を生成するサンプリング周波
数制御信号生成装置を備えてもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
に係る基体検査方法及び装置の好適な実施形態について
詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素
には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、
図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していな
い。

【００１９】図１は、本実施形態に係る基体検査装置の
構成を概略的に示す図である。図示の通り、基体検査装
置１０は走査型電子顕微鏡装置（ＳＥＭ装置）１２と、
ＳＥＭ装置１２の制御やデータの解析を行う制御解析装
置１４と、入力装置１６とを備えている。

【００２０】ＳＥＭ装置１２は、走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）１８と、半導体基板（基体）２０を支持するステ
ージ２２と、ＳＥＭ１８及びステージ２２を収容する真
空室２４とを有している。ＳＥＭ１８は、電子ビームを
出射する電子銃２６と、電子銃２６から出射された電子
ビームの照射位置を制御する走査コイル２８と、電子ビ
ームの照射により半導体基板２０から出射される二次電
子を検出する二次電子検出部３０とを含んでいる。な
お、二次電子検出部３０は真空室２４内であってＳＥＭ
１８の外部に設けられていてもよい。ステージ２２は、
半導体基板２０の位置決めを行うべく、ＸＹＺ方向に変
位可能である。

【００２１】制御解析装置１４は、主制御部３２、画像
処理部３４、メモリ３６，３８、解析部４０、及びモニ
ター部４２を含んでいる。

【００２２】主制御部３２は、ＳＥＭ１８の二次電子検
出部３０と電気的に接続されている。この主制御部３２
は、二次電子検出部３０により二次電子を検出する際の
サンプリング周波数を制御する信号を生成し、これを二
次電子検出部３０に送出する（サンプリング周波数制御
信号生成装置）。ここで、同じ広さの領域を走査すると
きに、このサンプリング周波数を大きくすればサンプリ
ング間隔が短くなって使用画素数が増大し、またサンプ
リング周波数を小さくすればサンプリング間隔が長くな
って使用画素数が減少する。また主制御部３２は、二次
電子検出部３０からの検出データを受け取り、画像処理
部３４に送出する。

【００２３】また主制御部３２は、ＳＥＭ１８の走査コ
イル２８と電気的に接続されている。この主制御部３２
は、走査コイル２８により半導体基板２０上の走査領域
を制御する信号を生成し、これを走査コイル２８に送出
する（走査領域制御信号生成装置）。この走査領域制御
信号は三角波で構成され、振幅を変化させることで走査
する領域を大きくしたり小さくしたり制御することがで
きる。

【００２４】また主制御部３２は、入力装置１６と電気
的に接続されている。主制御部３２は、入力装置１６か
ら入力された半導体基板２０上の検査対象領域に関する
座標データを受け取り、これをメモリ３６に送出する。
また主制御部３２は、ステージ２２と電気的に接続され
ている。主制御部３２は、メモリ３６から半導体基板２
０上の検査対象領域に関する座標データを呼び出し、こ
れに基づいてステージ２２を駆動制御して半導体基板２
０の位置決めを行う。

【００２５】画像処理部３４は、主制御部３２と電気的
に接続されている。この画像処理部３４は、主制御部３
２を通してＳＥＭ１８の二次電子検出部３０から受け取
った検出データを処理し、サンプリング周波数に応じた
画素数の画像データを生成する。メモリ３８は、画像処
理部３４と電気的に接続されており、生成された画像デ
ータを記憶する。

【００２６】解析部４０は、メモリ３８と電気的に接続
されている。この解析部４０は、メモリ３８に記憶され
た半導体基板２０上の検査対象領域の検査画像データ
と、検査対象領域よりも広い比較対象領域の比較画像デ
ータとに基づいて、検査対象領域における欠陥や異物等
の異常の有無を解析する。具体的には、検査画像データ
と比較画像データとの差分を求め、この差分により検査
対象領域における欠陥や異物等の異常の有無を判定す
る。この解析部４０はモニタ部４２と接続されており、
解析部４０における解析の結果を画面上で確認すること
ができる。

【００２７】次に、上記した基体検査装置を用いた本実
施形態に係る基体検査方法について、図２のフローチャ
ートを参照して説明する。ここで本実施形態では、半導
体基板２０上に所定のランダムロジックパターンを有す
る複数のチップが画成されている場合の検査方法につい
て説明する。

【００２８】まず、入力装置１６から半導体基板２０上
の検査対象領域に関する複数の座標データを予め取得
し、これをメモリ３６に記憶させる。この座標データ
は、他の計測装置により予め計測され、詳細な検査が必
要とされた半導体基板２０上の領域の座標を示すデータ
である。例えば、図３に示すように、半導体基板２０上
のｎ番目のチップに検査したい領域Ｓが存在する場合、
座標データは（Ｘｎ，Ｙｎ）で表される。

【００２９】次に、主制御部３２により半導体基板２０
上の検査対象領域Ｓに関する一の座標データ（Ｘｎ，Ｙ
ｎ）をメモリ３６から読み出す（ステップＳ１；位置情
報取得工程）。

【００３０】次に、図３に示すように、主制御部３２に
おいて半導体基板２０上の上記検査対象領域Ｓを含むｎ
番目のチップに隣接するいずれかのチップ、例えば（ｎ
−１）番目のチップの、検査対象領域Ｓに対応する比較
対象領域Ｒに関する座標データ（Ｘｎ−１，Ｙｎ−１）
を算出する。これは、半導体基板２０上に形成された複
数のチップには同じパターンが形成されているため、ｎ
番目のチップの座標（Ｘｎ，Ｙｎ）で示される検査対象
領域Ｓの検査のために、（ｎ−１）番目のチップの座標
（Ｘｎ−１，Ｙｎ−１）で示される領域を比較対象領域
Ｒとして使用するものである。そして、算出した座標デ
ータ（Ｘｎ−１，Ｙｎ−１）に基づいてステージ２２を
駆動制御する信号を生成し、この信号に基づいてステー
ジ２２を駆動制御して半導体基板２０の位置決めを行う
（ステップＳ２）。

【００３１】そして、主制御部３２において電子ビーム
により走査する領域の大きさを設定する走査領域制御信
号を生成し、これをＳＥＭ１８の走査コイル２８に送出
する。このとき、ステップＳ５において検査しようとす
る検査対象領域Ｓよりも、比較対象領域Ｒのほうが面積
が大きくなるように、走査領域を設定する。また、主制
御部３２において二次電子を検出する際のサンプリング
周波数を制御する信号を生成し、これをＳＥＭ１８の二
次電子検出部３０に送出する。このとき、サンプリング
周波数は、ステップＳ５において検査対象領域Ｓを走査
して二次電子を検出するときと同一とする。これによ
り、検査対象領域Ｓの画像情報を取得するときと比べ
て、比較対象領域Ｒの画像情報を取得するときの使用画
素数が増えるものの、１画素当たりの分解能を同一とす
ることができる。よって、比較対象領域の解像度を検査
対象領域の解像度と同一に高く維持することができ、検
査対象領域Ｓの異常Ｄを検出する検出率をより高めるこ
とができる。

【００３２】次に、半導体基板２０上への電子ビームの
照射を開始し、所定の大きさの比較対象領域Ｒを走査し
て、所定のサンプリング周波数で二次電子を検出する。
そして、検出した二次電子量に関するデータを主制御部
３２を通して画像処理部３４に送出し、ここで画像処理
を施して比較対象領域Ｒの比較画像情報を取得する（ス
テップＳ３；比較画像情報取得工程）。

【００３３】図４は、比較対象領域Ｒとして例えば１２
μｍ四方の正方形領域を、７２０×７２０ピクセルの使
用画素数となるようなサンプリング周波数で走査し、取
得した比較画像情報に基づいて得られる比較対象領域Ｒ
の画像を模式的に示す図である。後述するように、図５
で示す検査対象領域Ｓの画像と比較して、１画素当たり
の分解能は同一であり、比較対象領域Ｒの画像の方が使
用画素数が多くて面積が広いことが分かる。なお、比較
対象領域Ｒの広さは、ステージ２２の移動精度を考慮し
て検査対象領域Ｓよりも広く設定すると好ましい。例え
ば、ステージ２２の移動精度に±２μｍのずれが生じる
おそれがあるときは、比較対象領域Ｒは検査対象領域Ｓ
よりも一辺当たり４μｍ以上大きくなるように設定する
と好ましい。このようにすれば、検査対象領域Ｓは比較
対象領域Ｒに含まれることとなり、検査対象領域Ｓの異
常を検出する精度が極めて高くなる。なお、取得した比
較対象領域Ｒの比較画像情報は、メモリ３８に記憶させ
る。

【００３４】次に、ステップＳ１で読み出した座標デー
タ（Ｘｎ，Ｙｎ）に基づいて、ステージ２２を駆動制御
する信号を生成し、この信号に基づいてステージ２２を
駆動制御して半導体基板２０の位置決めを行う（ステッ
プＳ４；位置決め工程）。

【００３５】次に、主制御部３２において電子ビームに
より走査する領域の大きさを設定する走査領域制御信号
を生成し、これをＳＥＭ１８の走査コイル２８に送出す
る。このとき、ステップＳ３において走査した比較対象
領域Ｒよりも、検査対象領域Ｓのほうが面積が小さくな
るように、走査領域を設定する。また、主制御部３２に
おいて二次電子を検出する際のサンプリング周波数を制
御する信号を生成し、これをＳＥＭ１８の二次電子検出
部３０に送出する。このとき、サンプリング周波数は、
ステップＳ３において比較対象領域Ｒを走査して二次電
子を検出したときと同一とする。

【００３６】次に、半導体基板２０上への電子ビームの
照射を開始し、所定の大きさの検査対象領域Ｓを走査し
て、所定のサンプリング周波数で二次電子を検出する。
そして、検出した二次電子量に関するデータを主制御部
３２を通して画像処理部３４に送出し、ここで画像処理
を施して検査対象領域Ｓの検査画像情報を取得する（ス
テップＳ５；検査画像情報取得工程）。

【００３７】図５は、検査対象領域Ｓとして例えば８μ
ｍ四方の正方形領域を、４８０×４８０ピクセル（ｐｉ
ｘ）の使用画素数となるようなサンプリング周波数で走
査し、取得した検査画像情報に基づいて得られる検査対
象領域Ｓの画像を模式的に示す図である。図示の通り、
検査対象領域Ｓの右下には配線パターンの欠陥Ｄが存在
することが分かる。そして、かかる検査対象領域Ｓの検
査画像情報をメモリ３８に記憶させる。

【００３８】次に、解析部４０によりメモリ３８から検
査画像情報と比較画像情報とを読み出し、両者の差分を
求め、これにより検査対象領域Ｓにおける欠陥や異物等
の異常Ｄを検出する（ステップＳ６；解析工程）。この
とき、図６に示すように、比較対象領域Ｒは検査対象領
域Ｓよりも広く、検査対象領域Ｓは比較対象領域Ｒに含
まれるため、検査対象領域Ｓの右下に含まれる配線パタ
ーン上の欠陥等の異常Ｄの検出率を向上することができ
る。

【００３９】一の検査対象領域Ｓについての異常の有無
の解析が終了すると、ステップＳ１に戻り他の検査対象
領域Ｓについての異常の有無の解析を行う。そして、す
べての検査対象領域Ｓについての異常の有無の解析が終
了すると、半導体基板２０の検査を終了する。

【００４０】以上、本実施形態に係る基体検査方法で
は、比較対象領域Ｒを検査対象領域Ｓよりも広く取って
いるため、比較対象領域Ｒと検査対象領域Ｓとの重なり
合う範囲を広く取ることができ、検査対象領域Ｓの異常
Ｄを検出する検出率の向上を図ることが可能となる。特
に、半導体基板２０を支持するステージ２２の移動精度
を考慮して比較対象領域Ｒを広く取っておけば、検査対
象領域Ｓは比較対象領域Ｒに含まれることになり、検査
対象領域Ｓの異常Ｄを検出する検出率のより一層の向上
を図ることが可能となる。

【００４１】また、本実施形態に係る基体検査方法で
は、異なる検査対象領域Ｓの検査を繰り返すとき、検査
画像情報を取得する毎に対応する比較画像情報を取得し
ているため、その都度必要な範囲の比較対象領域Ｒの画
像情報を取得すればよいため、比較のために膨大な画像
情報を記憶しておく必要がなくなる。

【００４２】また、本実施形態に係る基体検査方法で
は、検査画像情報を取得するときと比較して、１画素当
たりの分解能を同一とし使用画素数を増やして比較対象
領域Ｒの比較画像情報を取得しているため、比較対象領
域Ｒの解像度を検査対象領域Ｓの解像度と同一に高く維
持することができ、検査対象領域Ｓの異常Ｄを検出する
検出率をより高めることが可能となる。

【００４３】次に、上記した実施形態に係る基体検査方
法の変形例について説明する。図７は、この変形例を示
すフローチャートである。図７に示すように、この変形
例では、比較画像情報取得工程（ステップＳ３）の構成
が上記した実施形態に係る基体検査方法と相違してい
る。

【００４４】この変形例においても、まず、入力装置１
６から半導体基板２０上の検査対象領域に関する複数の
座標データを予め取得し、これをメモリ３６に記憶させ
る。

【００４５】次に、主制御部３２により半導体基板２０
上の検査対象領域Ｓに関する一の座標データ（Ｘｎ，Ｙ
ｎ）をメモリ３６から読み出す（ステップＳ１；位置情
報取得工程）。

【００４６】次に、図３に示すように、主制御部３２に
おいて半導体基板２０上の上記検査対象領域Ｓを含むｎ
番目のチップに隣接するいずれかのチップ、例えば（ｎ
−１）番目のチップの、検査対象領域Ｓに対応する比較
対象領域Ｒに関する座標データ（Ｘｎ−１，Ｙｎ−１）
を算出する。そして、算出した座標データ（Ｘｎ−１，
Ｙｎ−１）に基づいてステージ２２を駆動制御する信号
を生成し、この信号に基づいてステージ２２を駆動制御
して半導体基板２０の位置決めを行う（ステップＳ
２）。

【００４７】次に、主制御部３２において電子ビームに
より走査する領域の大きさを設定する走査領域制御信号
を生成し、これをＳＥＭ１８の走査コイル２８に送出す
る。このとき、ステップＳ５において走査する検査対象
領域Ｓよりも、比較対象領域Ｒのほうが面積が大きくな
るように、走査領域を設定する。また、主制御部３２に
おいて二次電子を検出する際のサンプリング周波数を制
御する信号を生成し、これをＳＥＭ１８の二次電子検出
部３０に送出する。このとき、サンプリング周波数は、
ステップＳ５において検査対象領域Ｓを走査して二次電
子を検出するときよりも小さくする。これにより、１画
素当たりの分解能を低減させ、検査対象領域Ｓの画像情
報を取得したときと比較対象領域Ｒの画像情報を取得す
るときの使用画素数を同一とする。

【００４８】次に、半導体基板２０上への電子ビームの
照射を開始し、所定の大きさの比較対象領域Ｒを走査し
て、所定のサンプリング周波数で二次電子を検出する。
そして、検出したデータを主制御部３２を通して画像処
理部３４に送出する。画像処理部３４では、送られてき
たデータに画像処理を施し、画像情報を取得する。図８
（ａ）は、比較対象領域Ｒとして例えば１２μｍ四方の
正方形領域を、４８０×４８０ピクセルの使用画素数と
なるようなサンプリング周波数で走査し、取得した画像
情報に基づいて得られる画像を模式的に示す図である。
図８（ａ）に示す画像では、図５に示す検査対象領域Ｓ
の画像と使用画素数が同一とされている。このように、
使用画素数を同一とすることで１画素当たりの分解能が
低減されるものの、使用画素数を増やさないことで画像
処理部３４に対する負荷が軽減されるため、画像処理の
効率化が図られ、ひいてはスループットの向上を図るこ
とができる。

【００４９】次に、画像処理部３４において使用画素数
を増やし、検査画像情報を取得したときと比べて１画素
当たりの分解能が同一になるように、得られた画像にデ
ジタルズームを施して拡大処理を行う。デジタルズーム
の手法は、公知の手法を用いることができる。このデジ
タルズームにより使用画素数が増えるものの、スループ
ットにはほとんど影響しない。

【００５０】図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す画像にデ
ジタルズームを施し拡大処理して得られる比較対象領域
Ｒの画像を示している。図８（ｂ）に示す画像では、使
用画素数が７２０×７２０ピクセルとされ、図５に示す
検査対象領域Ｓの画像と１画素当たりの分解能が同一と
されている。これにより、検査画像情報と比較画像情報
とを比較することが可能となる。このようにして、比較
対象領域Ｒの比較画像情報を取得し、メモリ３８に記憶
させる（Ｓ３；比較画像情報取得工程）。

【００５１】次に、ステップＳ１で読み出した座標デー
タ（Ｘｎ，Ｙｎ）に基づいて、ステージ２２を駆動制御
する信号を生成し、この信号に基づいてステージ２２を
駆動制御して半導体基板２０の位置決めを行う（ステッ
プＳ４；位置決め工程）。

【００５２】次に、主制御部３２において電子ビームに
より走査する領域の大きさを設定する走査領域制御信号
を生成し、これをＳＥＭ１８の走査コイル２８に送出す
る。このとき、ステップＳ３において走査した比較対象
領域Ｒよりも、検査対象領域Ｓのほうが面積が小さくな
るように、走査領域を設定する。また、主制御部３２に
おいて二次電子を検出する際のサンプリング周波数を制
御する信号を生成し、これをＳＥＭ１８の二次電子検出
部３０に送出する。このとき、サンプリング周波数は、
ステップＳ３において比較対象領域Ｒを走査して二次電
子を検出したときよりも大きくする。

【００５３】次に、半導体基板２０上への電子ビームの
照射を開始し、所定の大きさの検査対象領域Ｓを走査し
て、所定のサンプリング周波数で二次電子を検出する。
そして、検出した二次電子量に関するデータを主制御部
３２を通して画像処理部３４に送出し、ここで画像処理
を施して検査対象領域Ｓの検査画像情報を取得する（ス
テップＳ５；検査画像情報取得工程）。そして、取得し
た検査対象領域Ｓの検査画像情報をメモリ３８に記憶さ
せる。

【００５４】次に、解析部４０によりメモリ３８から検
査画像情報と比較画像情報とを読み出し、両者の差分を
求め、これにより検査対象領域Ｓにおける欠陥や異物等
の異常Ｄを検出する（Ｓ６；解析工程）。このとき、図
８（ｂ）に示すように、比較対象領域Ｒは検査対象領域
Ｓよりも広く、検査対象領域Ｓは比較対象領域Ｒに含ま
れるため、検査対象領域Ｓに含まれる配線パターン上の
欠陥等の異常Ｄを検出する検出率を向上することができ
る。

【００５５】以上、この変形例においても、比較対象領
域Ｒを検査対象領域Ｓよりも広く取っているため、比較
対象領域Ｒと検査対象領域Ｓとの重なり合う範囲を広く
取ることができ、比較画像情報と検査画像情報とに基づ
いて、検査対象領域Ｓの異常Ｄを検出する検出率の向上
を図ることが可能となる。

【００５６】特にこの変形例では、ステップＳ３におい
て検査画像情報を取得するときと比較して、使用画素数
を同一とし１画素当たりの分解能を低減させて画像情報
を取得し、その後使用画素数を増やし、その画像情報に
基づいて得られる画像を拡大処理して、比較画像情報を
取得している。このように、はじめ画像情報を得るとき
に、検査画像情報を取得するときと使用画素数を同一と
して使用画素数を少なくすることで、画像処理の際にお
ける画像処理部３４に対する負荷が軽減されるため、画
像処理の効率化が図られ、ひいてはスループットの向上
を図ることができる。

【００５７】なお、本発明は上記した実施形態に限定さ
れることなく種々の変更が可能である。

【００５８】例えば、上記した実施形態では、半導体基
板２０上に形成されたランダムロジックパターンを有す
る複数のチップの異常を検査していた。この場合は、一
のチップの検査対象領域Ｓの画像情報と、それに隣接す
る他のチップのより広い比較対象領域Ｒの画像情報とを
用いていた。しかしながら、本発明はこれに限られず、
半導体基板２０上に形成されたメモリ等の単一のセルパ
ターンを有する複数のチップの検査にも適用することが
できる。この場合は、一のチップの検査対象領域Ｓの画
像情報と、それに隣接する他のチップのより広い比較対
象領域Ｒの画像情報とを用いて、チップの異常を解析し
てもよい。また、一のチップの検査対象領域Ｓの画像情
報と、そのチップ内の他のより広い比較対象領域Ｒの画
像情報とを用いて、チップの異常を解析してもよい。さ
らに、この場合は一度比較のための画像情報を取得した
ら、その後この画像情報を利用することで、検査画像情
報を取得するたびに比較のための画像情報を取得すると
いう煩わしい作業を省略して、検査の効率化を図ること
ができる。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、基体上の異常を検出す
る検出率を向上することが可能な基体検査方法及び装置
が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る基体検査装置の構成を模式的
に示す図である。

【図２】本実施形態に係る基体検査方法を示すフローチ
ャートである。

【図３】半導体基板上に形成されたｎ番目のチップに含
まれる検査対象領域と、それに隣接する（ｎ−１）番目
のチップに含まれる比較対象領域とを示す図である。

【図４】比較画像情報に基づいて得られる比較対象領域
の画像を示す図である。

【図５】検査画像情報に基づいて得られる検査対象領域
の画像を示す図である。

【図６】比較対象領域に検査対象領域が含まれる様子を
示す図である。

【図７】本実施形態に係る基体検査方法の変形例を示す
フローチャートである。

【図８】低分解能で取得した比較対象領域の画像（図８
（ａ））と、これを拡大処理して得られた比較対象領域
の画像（図８（ｂ））を示す図である。

【図９】同一面積で取得した検査画像情報（図９（ａ）
で示す）と比較画像情報（図９（ｂ）で示す）とに基づ
いて、検査対象領域の異常を検出する（図９（ｃ）で示
す）従来の基体検査方法を説明する図である。

【符号の説明】

１０…基体検査装置、１２…走査型電子顕微鏡装置、１
４…制御解析装置、１６…入力装置、１８…走査型電子
顕微鏡、２０…半導体基板、２２…ステージ、２４…真
空室、２６…電子銃、２８…走査コイル、３０…二次電
子検出部、３２…主制御部、３４…画像処理部、３６，
３８…メモリ、４０…解析部、４２…モニタ部、Ｓ…検
査対象領域、Ｒ…比較対象領域、Ｄ…異常。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 恒岡 正年 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 高嶋 直樹 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 高倉 慶子 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 Ｆターム(参考） 4M106 AA01 BA02 CA38 DB04 DB05 DB30 DJ02 DJ04 DJ18 DJ20 DJ21 DJ23 5C033 FF10 JJ07 MM07 UU05

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走査型電子顕微鏡装置を用いて基体上の
   検査対象領域に電子ビームを照射し、該検査対象領域か
   ら出射される二次電子を検出して、該検査対象領域の検
   査画像情報を取得する検査画像情報取得工程と、 前記検査画像情報取得工程において取得した前記検査対
   象領域の前記検査画像情報と、該検査対象領域よりも広
   い比較対象領域の比較画像情報とに基づいて、該検査対
   象領域の異常の有無を解析する解析工程と、を備える基
   体検査方法。
2. 【請求項２】 前記基体上の前記検査対象領域に対応す
   る位置情報を取得する位置情報取得工程と、 前記位置情報取得工程において取得した位置情報に基づ
   いて、前記基体の位置決めを行う位置決め工程と、を備
   える請求項１に記載の基体検査方法。
3. 【請求項３】 前記基体上には所定パターンを有する複
   数のチップが画成されており、該複数のチップのうちい
   ずれかのチップに含まれる所定領域を前記検査対象領域
   とする請求項１に記載の基体検査方法。
4. 【請求項４】 前記検査対象領域を含むチップに隣接す
   るチップの該検査対象領域に対応する領域であって、該
   検査対象領域よりも広い領域を前記比較対象領域とし、
   前記走査型電子顕微鏡装置を用いて該比較対象領域に電
   子ビームを照射し、該比較対象領域から出射される二次
   電子を検出して、前記比較画像情報を取得する比較画像
   情報取得工程を備える請求項３に記載の基体検査方法。
5. 【請求項５】 前記検査画像情報取得工程において前記
   検査画像情報を取得する毎に、前記比較画像情報取得工
   程において前記比較画像情報を取得する請求項４に記載
   の基体検査方法。
6. 【請求項６】 前記比較画像情報取得工程では、前記検
   査画像情報取得工程において前記検査画像情報を取得す
   るときと比較して、１画素当たりの分解能を同一とし使
   用画素数を増やして、前記比較対象領域の前記比較画像
   情報を取得する請求項４に記載の基体検査方法。
7. 【請求項７】 前記比較画像情報取得工程では、前記検
   査画像情報取得工程において前記検査画像情報を取得す
   るときと比較して、使用画素数を同一とし１画素当たり
   の分解能を低減させて画像情報を取得し、その後使用画
   素数を増やし、１画素当たりの分解能が同一になるよう
   に該画像情報に基づいて得られる画像を拡大処理して、
   前記比較対象領域の前記比較画像情報を取得する請求項
   ４に記載の基体検査方法。
8. 【請求項８】 基体上の所定領域に電子ビームを照射
   し、出射される二次電子を検出する走査型電子顕微鏡装
   置と、 前記走査型電子顕微鏡装置により検出された二次電子の
   検出量に基づいて、前記所定領域の画像情報を生成する
   画像処理装置と、 前記基体上の検査対象領域の検査画像情報と、該検査対
   象領域よりも広い比較対象領域の比較画像情報とに基づ
   いて、該検査対象領域の異常の有無を解析する解析装置
   と、を備える基体検査装置。
9. 【請求項９】 前記走査型電子顕微鏡装置の走査領域を
   制御する信号を生成する走査領域制御信号生成装置を備
   える請求項８に記載の基体検査装置。
10. 【請求項１０】 前記走査型電子顕微鏡装置により前記
    二次電子を検出する際のサンプリング周波数を制御する
    信号を生成するサンプリング周波数制御信号生成装置を
    備える請求項８に記載の基体検査装置。