JP2003346695A - 電子線式パターン検査装置及び、電子線を用いた検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】効率良く信頼性の高い検査条件を設定できる電
子線を用いた検査装置を提供する。 【解決手段】表面にパターンを形成した試料に電子線ビ
ームを照射して前記試料から発生する二次電子や反射電
子を検出することにより画像を形成し、前記画像を比較
して前記パターンを検査する電子線式パターン検査装置
において、蓄積された過去の前記試料に関する情報と検
査条件とに基づいて新たな試料の検査条件を出力する知
識処理部を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細な回路パター
ンを有するメモリ，ＬＳＩ等の半導体装置や液晶，ホト
マスク等の回路パターンの検査装置および検査方法に係
わり、特に電子線を用いた検査装置および検査方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置は、半導体ウエハ上にホトマ
スクに形成された回路パターンをリソグラフィー処理お
よびエッチング処理により転写する工程を繰り返すこと
により製造される。半導体装置の製造過程であるリソグ
ラフィー処理やエッチング処理、その他の処理の良否，
製造過程での異物発生等は、半導体装置の歩留まりに大
きく影響を及ぼす。したがって、処理の異常や不良の発
生を早期にあるいは事前に検知するために、製造過程に
おける半導体ウエハ上に各工程毎に形成されたパターン
を検査しなければならない。

【０００３】半導体装置の製造過程では、レーザ光等を
パターンに照射して得られる画像を用いて異常を判断す
るための光学式外観検査装置や、電子線等の荷電粒子線
でパターンを走査して発生する二次電子や反射電子から
信号強度や画像を用いて異常を判断するための各種検査
装置が、実際に用いられている。

【０００４】半導体ウエハ上のパターンに存在する欠陥
を検査する光学式検査装置の例としては、半導体ウエハ
に白色光を照射し、光学画像を用いて複数のＬＳＩの同
種の回路パターンを比較する欠陥検査装置が知られてお
り、その概要は雑誌「月間セミコンダクタワールド」１
９９５年８月号，９６から９９頁に述べられている。

【０００５】このような光学式の検査方式で製造過程に
おける半導体ウエハを検査した場合、光が透過してしま
うシリコン酸化膜や感光性フォトレジスト材料を表面に
有するパターンの残渣や欠陥は検出できなかった。ま
た、光学系の分解能以下となるエッチング残りや微小導
通穴の非開口不良は検出できなかった。さらに、配線パ
ターンの段差底部に発生した欠陥は検出できなかった。

【０００６】このように、回路パターンの微細化や回路
パターン形状の複雑化，材料の多様化に伴い、光学画像
による欠陥検出が困難になってきたため、光学画像より
も分解能の高い荷電粒子線、特に、電子線の走査によっ
て取得された画像を用いて回路パターンを比較検査する
方法が提案されてきた。電子線画像により回路パターン
を比較検査する場合に、実用的な検査時間を得るために
は走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscopy、以
下ＳＥＭと略す）による観察と比べて非常に高速に画像
を取得する必要がある。そして、高速で取得した画像の
分解能と画像のＳＮ比を確保する必要がある。

【０００７】このような電子線を用いたパターンの比較
検査装置の例として、文献J. Vac.Sci. Tech. B, Vol.
９, No.６, pp.３００５−３００９（１９９１）、文献
J.Vac. Sci. Tech. B, Vol.１０, No.６, pp.２８０４
−２８０８（１９９２）、および日本特許公開平５−２
５８７０３号公報とＵＳＰ５,５０２,３０６に通常のＳ
ＥＭの１００倍以上（１０ｎＡ以上）の電子線電流をも
った電子線を導電性基板（Ｘ線マスク等）に照射し、発
生する二次電子，反射電子，透過電子のいずれかまたは
複数を検出し、その信号から形成された画像を比較検査
することにより欠陥を自動検出する方法が記載されてい
る。

【０００８】また、大電流でなおかつ低加速の電子線で
は空間電荷効果により高分解能な画像を得ることが困難
であるが、これを解決する方法として、前出の特開平５
−２５８７０３号公報に、試料直前で高加速電子線を減
速し、試料上で実質的に低加速電子線として照射する方
法が記載されている。

【０００９】高速に電子線画像を取得する方法として
は、試料台を連続的に移動しながら試料台上の半導体ウ
エハに電子線を連続照射し取得する方法が特開昭５９−
160948号公報および特開平５−２５８７０３号公報に記
載されている。

【００１０】以上のようなＳＥＭを利用した検査装置に
おいては、以下に示す検査条件の設定が重要であり、最
適な検査条件設定にかなりの時間を要し、従来技術では
この点に対する配慮がされていなかった。

【００１１】（１）電子線ビームの加速電圧値設定 （２）電子線ビームの電流値設定 （３）画像信号の加算回数値設定 （４）検査画素サイズ設定 （５）検査閾値設定

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、効率
良く、信頼性の高い検査条件設定ができる電子線を用い
た検査装置および検査方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の実施態様におい
ては、表面にパターンを形成した試料に電子線ビームを
照射して前記試料から発生する二次電子や反射電子を検
出することにより画像を形成し、前記画像を比較して前
記パターンを検査する電子線式パターン検査装置におい
て、蓄積された過去の前記試料に関する情報と検査条件
とに基づいて新たな試料の検査条件を出力する知識処理
部を備えたものである。

【００１４】また、前記知識処理部が予め判明している
前記試料情報と前記検査条件の関係を学習する学習部
と、前記学習結果に基づき、新たな試料の検査条件を算
出する条件算出部とを備えたものである。

【００１５】また、前記検査条件が前記電子線ビームを
制御する電子光学条件、或いは前記画像を比較して前記
パターンを検査する際の欠陥を判別する閾値条件に対し
て行われるものである。

【００１６】また、前記電子光学条件が、電子線ビーム
の加速電圧，電子線ビームの電流，画像信号の加算回
数，検査画素サイズの内の少なくとも一つに対して行わ
れるものである。

【００１７】また、前記学習部が、前記パターンの検査
結果に基づいて動作するものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】（実施例）以下、本発明の実施例
を図面を参照しながら説明する。

【００１９】本発明が適用される電子ビームを用いた半
導体ウエハまたはマスク，レチクルのパターンを検査す
るＳＥＭ式外観検査装置の構成の概略を縦断面図にて図
１に示す。ＳＥＭ式外観検査装置１は、大きく分けて、
電子光学系装置３と光学顕微鏡部４と試料室８とからな
る検査室２と、画像処理部５と、制御部６と、二次電子
検出部７とからなる。

【００２０】電子光学系装置３は、電子銃１０，電子線
の引出電極１１，コンデンサレンズ１２，ブランキング
偏向器１３，絞り１４，走査偏向器１５，対物レンズ１
６，反射板１７，ＥｘＢ偏向器１８から構成されてお
り、電子銃１０で発生し引出電極１１で引き出された電
子線１９がコンデンサレンズ１２，絞り１４，対物レン
ズ１６を通って試料９へ照射される。電子線１９は細く
絞られたビームであり、走査偏向器１５によって試料９
を走査され、試料９から反射電子，二次電子５１が発生
する。二次電子はＥｘＢ偏向器１８によって軌道を曲げ
られて反射板１７を照射し、第二の二次電子５２が発生
し、二次電子検出器２０で検出される。一方、ブランキ
ング偏向器１３で電子線１９を絞り１４の開口部の外に
向けることによって、試料９への電子線１９の照射を防
ぐことができる。

【００２１】試料室８は、試料台３０，Ｘステージ３
１，Ｙステージ３２，回転ステージ３３，位置モニタ測
長器３４，試料高さ測定器３５から構成されている。光
学顕微鏡部４は、検査室２の室内における電子光学系装
置３の近傍であって、互いに影響を及ぼさない程度離れ
た位置に設備されており、電子光学系装置３と光学顕微
鏡部４の間の距離は既知である。そして、Ｘステージ３
１またはＹステージ３２が電子光学系装置３と光学顕微
鏡部４の間の既知の距離を往復移動するようになってい
る。

【００２２】光学顕微鏡部４は白色光源４０，光学レン
ズ４１，ＣＣＤカメラ４２により構成されており、図示
されていないが、後述する電子線画像の場合と同様に取
得画像が画像処理部５へ送られる。

【００２３】位置モニタ測長器３４として、本実施例で
はレーザ干渉による測長計を用いた。Ｘステージ３１，
Ｙステージ３２，回転ステージ３３の位置が実時間でモ
ニタでき、制御部６にその位置情報が送れるようになっ
ている。また、図示していないが、Ｘステージ３１，Ｙ
ステージ３２，回転ステージ３３のモータの回転数等の
データも同様に、各々のドライバから制御部６に送られ
るように構成されている。制御部６はこれらのデータに
基づいて電子線１９が照射されている領域や位置が正確
に把握できるようになっており、必要に応じて実時間で
電子線１９の照射位置の位置ずれを補正制御回路４３を
用いて補正できるようになっている。また、試料９が代
わっても、試料毎に電子線を照射した領域を記憶できる
ようになっている。

【００２４】試料高さ測定器３５には、電子線以外の測
定方式である光学式測定器、例えばレーザ干渉測定器や
反射光の位置で変化を測定する反射光式測定器が使用さ
れており、Ｘステージ３１，Ｙステージ３２に搭載され
た試料９の高さを実時間で測定できるように構成されて
いる。本実施例では、スリットを通過した細長い白色光
を透明な窓越しに試料９に照射し、反射光の位置を位置
検出モニタにて検出し、位置の変動から高さの変化量を
算出する方式を用いた。この試料高さ測定器３５の測定
データに基づいて、電子線１９を細く絞るための対物レ
ンズ１６の焦点距離がダイナミックに補正され、常に被
検査領域に焦点が合った電子線１９を照射できるように
なっている。また、試料９の反りや高さ歪みを電子線照
射前に予め測定してあり、そのデータをもとに対物レン
ズ１６の検査領域毎の補正条件を設定するように構成す
ることも可能である。

【００２５】試料９の画像を取得するためには、細く絞
った電子線１９を試料９に照射し、二次電子５１を発生
させ、これらを電子線１９の走査およびＸステージ３
１，Ｙステージ３２の移動と同期させて検出する。

【００２６】電子線１９は、電子銃１０と引出電極１１
との間に電圧を印加することで電子銃１０から引き出さ
れる。電子線１９の加速は、電子銃１０に高電圧の負の
電位を印加することでなされる。これにより、電子線１
９はその電位に相当するエネルギーで試料台３０の方向
に進み、コンデンサレンズ１２で収束され、さらに対物
レンズ１６により細く絞られて試料台３０上のＸステー
ジ３１，Ｙステージ３２，回転ステージ３３の上に搭載
された試料９に照射される。

【００２７】ブランキング偏向器１３には走査偏向信号
およびブランキング信号を発生する走査信号発生器４４
が接続され、対物レンズ１６には対物レンズ電源４５が
接続されている。試料９には、リターディング電源３６
により負の電圧を印加できるようになっている。このリ
ターディング電源３６の電圧を調節することにより一次
電子線を減速し、電子銃１０の電位を変えずに試料９へ
の電子線照射エネルギーを最適な値に調節することがで
きる。電子線１９をブランキングする必要がある時に
は、ブランキング偏向器１３により電子線１９が偏向さ
れて、電子線１９が絞り１４を通過しないように制御で
きる。

【００２８】試料９上に電子線１９を照射することによ
って発生した二次電子５１は、試料９に印加された負の
電圧により加速される。試料９の上方に、ＥｘＢ偏向器
１８が配置され、これにより加速された二次電子５１は
所定の方向へ偏向される。ＥｘＢ偏向器１８にかける電
圧と磁界の強度により、偏向量を調整することができ
る。また、この電磁界は、試料に印加した負の電圧に連
動させて可変させることができる。ＥｘＢ偏向器１８に
より偏向された二次電子５１は、所定の条件で反射板１
７に衝突する。この反射板１７は円錐形状をしており、
その中央に設けられた開口部を電子線１９が通過する。
この反射板１７に加速された二次電子５１が衝突する
と、反射板１７からは数Ｖから５０ｅＶのエネルギーを
持つ第二の二次電子５２が発生する。

【００２９】二次電子検出器２０は検査室２内の対物レ
ンズ１６の上方に配置され、第二の二次電子５２を検出
し、二次電子検出器２０の出力信号は、検査室２の外に
設置されたプリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変換器２２
によりデジタルデータとなり、光変換手段２３から光伝
送手段２４によって、画像処理部５の電気変換手段２５
へ送られる。なお、反射板１７を設けない場合には、第
二の二次電子５２でなく二次電子５１を二次電子検出器
２０で検出してもよい。

【００３０】高圧電源２６はプリアンプ２１を駆動する
プリアンプ駆動電源２７，ＡＤ変換器２２を駆動するＡ
Ｄ変換器駆動電源，第二の二次電子を吸引するために二
次電子検出器２０に加える電圧を供給する逆バイアス電
源２９への電源を供給する。反射板１７に衝突して発生
した第二の二次電子５２は、逆バイアス電源２９の供給
による二次電子検出器２０で発生する吸引電界により二
次電子検出器２０へ導かれる。

【００３１】二次電子検出器２０は、電子線１９が試料
９に照射されている間に発生した二次電子５１がその後
加速されて反射板１７に衝突して発生した第二の二次電
子５２を、電子線１９の走査のタイミングと連動して検
出するように構成されている。

【００３２】二次電子検出器２０の出力信号は、検査室
２の外に設置されたプリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変
換器２２によりデジタルデータとなる。ＡＤ変換器２２
は、二次電子検出器２０が検出したアナログ信号をプリ
アンプ２１によって増幅された後に直ちにデジタル信号
に変換して、画像処理部５に伝送するように構成されて
いる。このように、検出したアナログ信号を検出直後に
デジタル化して伝送するので、高速で且つＳＮ比の高い
信号を得ることができる。

【００３３】Ｘステージ３１，Ｙステージ３２上には試
料９が搭載されており、検査実行時にＸステージ３１，
Ｙステージ３２をＹ方向に連続して一定速度で移動する
ようにして、電子線１９をＸ方向に直線的に走査する方
法とＸステージ３１，Ｙステージ３２をＸ方向に連続し
て一定速度で移動するようにして、電子線１９をＹ方向
に直線的に走査する方法のいずれかを選択できる。

【００３４】画像処理部５は、第一記憶部４６，第二記
憶部４７，演算部４８，欠陥判定部４９，モニタ５０よ
り構成されている。取り込まれた電子線画像あるいは光
学画像はモニタ５０に表示される。装置各部の動作命令
および動作条件は、制御部６から入出力される。制御部
６には、あらかじめ電子線発生時の加速電圧，電子線偏
向幅，偏向速度，二次電子検出器２０の信号取り込みタ
イミング，試料台３０の移動速度等々の条件が、目的に
応じて任意にあるいは選択して設定できるよう入力され
ている。制御部６は、補正制御回路４３を用いて、位置
モニタ測長器３４，試料高さ測定器３５の信号から位置
や高さのずれをモニタし、その結果より補正信号を生成
し、電子線１９が常に正しい位置に照射されるよう対物
レンズ電源４５に対物レンズ１６の補正信号を、走査信
号発生器４４にブランキング偏向器１３の補正信号を送
る。

【００３５】画像処理部５は第一記憶部４６と第二記憶
部４７，演算部４８，欠陥判定部４９，モニタ５０によ
り構成されている。光ファイバ２４によって伝送された
試料９の画像信号は、電気変換手段２５によって再び電
気信号に変換された後に第一記憶部４６あるいは第二記
憶部４７に記憶される。

【００３６】演算部４８は、この記憶された画像信号を
もう一方の記憶部の画像信号との位置合せ、信号レベル
の規格化、ノイズ信号を除去するための各種画像処理を
施し、双方の画像信号を比較演算する。

【００３７】欠陥判定部４９は、演算部４８にて比較演
算された差画像信号の絶対値を所定の閾値と比較し、所
定の閾値よりも差画像信号レベルが大きい場合にその画
素を欠陥候補と判定し、モニタ５０にその位置や欠陥数
等を表示する。この所定の閾値のことを検査閾値と呼
ぶ。

【００３８】なお、上記の実施例では、二次電子検出器
２０は逆バイアス電源２９により逆バイアス電圧を印加
されていたが、逆バイアス電圧を印加しない構成にして
も良い。また、本実施例では二次電子検出器２０にＰＩ
Ｎ型半導体検出器を用いたが、他のタイプの半導体検出
器、例えばショットキー型半導体検出器やアバランシェ
型半導体検出器等を用いても良い。また、応答性，感度
等の条件を満たせば、ＭＣＰ（マイクロチャネルプレー
ト）を検出器として用いることも可能である。

【００３９】次に、製造過程でパターン加工が施された
半導体ウエハを図１に示したＳＥＭ式外観検査装置１に
より検査した場合を図１を用いて説明する。

【００４０】試料９が図示しない試料交換室へロードさ
れる。試料９は図示しない試料ホルダに搭載されて保持
固定された後に試料交換室が真空排気され、試料交換室
がある程度の真空度に達したら検査室２に移載される。
検査室２では、試料台３０に、Ｘステージ３１，Ｙステ
ージ３２，回転ステージ３３を介して試料ホルダごと載
せられ、保持固定される。

【００４１】試料９は、予め登録された所定の検査条件
に基づいて、Ｘステージ３１，Ｙステージ３２のＸおよ
びＹ方向の移動により光学顕微鏡部４の下の所定の第一
の座標に配置され、モニタ５０により試料９の上に形成
された回路パターンの光学顕微鏡画像が観察される。そ
して、位置回転補正のために予め記憶された同等の回路
パターン画像と比較され、第一の座標の位置補正値が算
出される。次に、第一の座標から一定距離だけ離れ、第
一の座標と同等の回路パターンが存在する第二の座標に
移動し、同様に、光学顕微鏡画像が観察され、位置回転
補正のために記憶された回路パターン画像と比較され、
第二の座標の位置補正値および第一の座標に対する回転
ずれ量が算出される。この算出された回転ずれ量分だけ
回転ステージ３３が回転して補正する。

【００４２】なお、本実施例では回転ステージ３３の回
転により回転ずれ量を補正しているが、回転ステージ３
３を設けず、算出された回転ずれ量に基づいて、電子線
の走査偏向位置を補正する方法でも回転ずれ量を補正で
きる。

【００４３】次に、今後の位置補正のために、第一の座
標，光学顕微鏡画像観察による第一の回路パターンの位
置ずれ量，第二の座標，光学顕微鏡画像観察による第二
の回路パターンの位置ずれ量が記憶され、制御部６に送
られる。

【００４４】次に、光学顕微鏡によって試料９の上に形
成された回路パターンが観察され、回路パターンがある
チップの位置やチップ間の距離、あるいはメモリセルの
ような繰り返しパターンの繰り返しピッチ等が予め測定
され、制御部６に測定値が入力される。また、検査され
るチップ、および、そのチップ内の被検査領域が指定さ
れ、制御部６に入力される。光学顕微鏡の画像は、比較
的低い倍率によって観察が可能であり、また、試料９の
表面が、例えば、シリコン酸化膜等により覆われている
場合には、下地まで透過して観察可能であるので、チッ
プの配列やチップ内の回路パターンのレイアウトを簡便
に観察することができ、被検査領域が容易に設定でき
る。

【００４５】以上のようにして光学顕微鏡部４による所
定の補正作業や検査領域設定等の準備作業が完了する
と、Ｘステージ３１およびＹステージ３２の移動によ
り、試料９が電子光学系装置３の下に移動される。試料
９が電子光学系装置３の下に配置されると、上記光学顕
微鏡部４により実施された補正作業や検査領域の設定と
同様の作業を電子線画像により実施する。このときの電
子線画像の取得は、以下の方法でなされる。

【００４６】上記光学顕微鏡画像による位置合せで記憶
され補正された座標値に基づき、光学顕微鏡部４で観察
されたものと同じ回路パターンに、電子線１９が走査偏
向器１５によりＸ，Ｙ方向に二次元的に走査される。こ
の電子線の二次元走査により、被観察部位から二次電子
５１が発生し、反射板１７で発生した第二の二次電子５
２を二次電子検出器２０で検出して電子線画像が取得さ
れる。既に光学顕微鏡画像により簡便な検査位置確認や
位置合せ、および位置調整が実施され、且つ回転補正も
予め実施されているため、大きな調整は不要である。電
子線画像では光学画像に比べ分解能が高く、高倍率で高
精度に位置合せや位置補正，回転補正を実施することが
できる。

【００４７】二次電子検出器２０については、従来のＳ
ＥＭでは、シンチレータ（アルミニウム蒸着された蛍光
体）とライトガイドと光電子増倍管による構成が用いら
れている。このタイプの検出装置は、蛍光体による発光
を検出するため、周波数応答性が悪く、高速に電子線画
像形成するには不適切である。この問題を解決するため
に、高周波の二次電子信号を検出する検出装置として、
半導体検出器を用いた検出手段が特開平２−１５５４５
号公報や特開平５−２５８７０３号公報に記載されてお
り、本発明の実施例でも、高速度検出のために半導体検
出器を用いている。

【００４８】また、二次電子検出器２０を用いて二次電
子を検出し、検出された画像信号を検出直後にデジタル
化してから光伝送する方法により、各種変換・伝送にお
いて発生するノイズの影響を小さくし、ＳＮ比の高い画
像信号データを得ることができる。検出した信号から電
子線画像を形成する過程においては、画像処理部５が制
御部６から指定された電子線照射位置の所望の画素に、
対応した時間毎の検出信号を、その信号レベルに応じた
明るさ階調値として第一記憶部４６または第二記憶部４
７に逐次記憶させる。電子線照射位置と、検出時間で対
応つけられた二次電子の量が対応されることにより、試
料９の回路パターンの電子線画像が二次元的に形成され
る。なお、本実施例では試料から発生する二次電子を検
出する検査方法及び装置について記載してきたが、試料
からは二次電子と同時に後方散乱電子や反射電子が発生
する。二次電子とともにこれらの二次荷電粒子について
も同様に電子線画像信号として検出することができる。

【００４９】画像処理部５へ画像信号が転送されると、
第一の領域の電子線画像が第一記憶部４６に記憶され
る。演算部４８は、この記憶された画像信号をもう一方
の記憶部の画像信号との位置合せ、信号レベルの規格
化，ノイズ信号を除去するための各種画像処理を施す。
続いて、第二の領域の電子線画像が第二記憶部４７に記
憶され、同様の演算処理を施されながら、第二の領域の
電子線画像と第一の電子線画像の同一の回路パターンお
よび場所の画像信号を比較演算する。欠陥判定部４９
は、演算部４８にて比較演算された差画像信号の絶対値
を所定の閾値（検査閾値）と比較し、所定の閾値（検査
閾値）よりも差画像信号レベルが大きい場合にその画素
を欠陥候補と判定し、モニタ５０にその位置や欠陥数等
を表示する。次いで、第三に領域の電子線画像が第一記
憶部４６に記憶され、同様の演算を施されながら先に第
二記憶部４７に記憶された第二の領域の電子線画像と比
較演算され、欠陥判定される。以降、この動作が繰り返
されることにより、すべての検査領域について画像処理
が実行されていく。

【００５０】検査結果は、制御部６内に保存され、知識
処理のデータとして蓄積される。

【００５１】前述の検査方法により、高精度で良質な電
子線画像を取得し比較検査することにより、微細な回路
パターン上に発生した微小な欠陥を、実用性に則した検
査時間で検出することができる。また、電子線を用いて
画像を取得することにより、光学式パターン検査方法で
は光が透過してしまい検査できなかったシリコン酸化膜
やレジスト膜で形成されたパターンやこれらの材料の異
物・欠陥が検査できるようになる。さらに、回路パター
ンを形成している材料が絶縁物の場合にも安定して検査
を実施することができる。

【００５２】なお、電子線１９を試料９に照射すると、
その箇所が帯電する。検査の際にその帯電の影響を避け
るために、上記位置回転補正あるいは検査領域設定等の
検査前準備作業で電子線１９を照射する回路パターン
は、予め被検査領域外に存在する回路パターンを選択す
るか、あるいは被検査チップ以外のチップにおける同等
の回路パターンを制御部６で自動的に選択できるように
しておくとよい。これにより、上記電子線１９の照射に
よる影響が検査画像に及ぶことは無くなる。尚、大電流
電子線による走査は一回のみでも数回の繰り返しでもよ
い。

【００５３】図２に、本発明の第一の実施例である知識
処理部のブロック図を示す。知識処理部６０は、制御部
６内に存在し、学習部５９と条件算出部５８より構成さ
れている。学習部５９では、先ず、蓄積された試料情報
と検査条件のデータより、試料情報と検査条件の組み合
わせから成る教師データが作成される。そして、その教
師データに基づいて、検査条件出力時の基準となるデー
タや試料情報と検査条件間の結合重み等が学習される。
自動学習には、一般に、ニューロコンピュータやファジ
ーコンピュータなどが用いられる。

【００５４】条件算出部５８では、見つけたい欠陥種
類，試料９の断面構造（工程）及び材質の試料情報を入
力し、学習部をとおして検査条件が出力される。図３
に、知識処理部６０を用いた学習データ蓄積プロセス６
１，学習プロセス７４，知識処理データ利用プロセス７
８それぞれのフローを示す。学習データ蓄積プロセス６
１では、まず、試料９を試料室８へロードする。次に、
試料９に関する情報として、非開口，非導通，リーク，
断線，ショート，形状不良，異物等の見つけたい欠陥種
類８３、続いて、ＰＮ接合上のプラグ，高抵抗ＰＮ接合
上のプラグ，ＮＰ接合上のプラグ，コンタクトホール，
高アスペクト比のコンタクトホール，ＰＮ接合上のサリ
サイド，ＮＰ接合上のサリサイド，配線，フローティン
グ構造等の試料９の断面構造（工程）８４及び、ＳｉＯ
₂ ，Ａｌ，Ｃｏ，Ｗ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｓｉ₃Ｎ₄等の材質８
５を予め登録されているリストから選択し、入力する。
また、これらのリストは、必要に応じて追加，削除等の
変更が可能なものとする。

【００５５】図４に、試料情報入力画面８２を示す。そ
の後、オペレータにより、電子線ビームの加速電圧，電
子線ビームの電流，画像信号の加算回数，検査画素サイ
ズ，検査方向等の電子光学条件が手動設定６４され、試
料レイアウト設定６５，位置合わせ６６，検査領域設定
６７，閾値手動設定６８，検査６９が順次行われる。検
査終了後、所望の欠陥が検出出来ているかの結果判定７
０が行われ、ＮＧであれば、電子光学条件手動設定６４
へ戻り、再度オペレータにより検査までの作業が行わ
れ、所望の欠陥が検出出来るまで繰り返される。

【００５６】また結果判定７０がＯＫの場合は、一時保
存７３されていた試料情報，電子光学条件手動設定値が
検査結果と共に蓄積データとして保存７１され、最終的
に検査結果保存７２される。学習プロセス７４では、蓄
積データとして保存７１された情報から、試料情報と検
査条件の組み合わせから成る教師データが作成される。
そして、その教師データに基づいて、検査条件出力時の
基準となるデータや試料情報と検査条件間の結合重み等
が学習される。

【００５７】知識処理データ利用プロセス７８では、ま
ず、試料９を試料室８へロードする。次に、試料９に関
する情報として、非開口，非導通，リーク，断線，ショ
ート，形状不良，異物等の見つけたい欠陥種類８３、続
いてＰＮ接合上のプラグ，高抵抗ＰＮ接合上のプラグ，
ＮＰ接合上のプラグ，コンタクトホール，高アスペクト
比のコンタクトホール，ＰＮ接合上のサリサイド，ＮＰ
接合上のサリサイド，配線，フローティング構造等の試
料９の断面構造（工程）８４及び、ＳｉＯ₂ ，Ａｌ，Ｃ
ｏ，Ｗ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｓｉ₃Ｎ₄等の材質８５を予め登録
されているリストから選択し、入力する。また、これら
のリストは、必要に応じて追加，削除等の変更が可能な
ものとする。

【００５８】図４の試料情報入力画面において、その
後、知識処理より電子光学条件が算出７９され、電子光
学条件設定８０が行われる。この電子光学条件算出時の
関数は、例えば、シグモイド関数等が使用できる。引き
続き、試料レイアウト設定６５，位置合わせ６６，検査
領域設定６７が行われる。そして、電子光学条件算出時
と同様に、知識処理より閾値が算出８１され、検査６９
へと進む。

【００５９】検査終了後に検査結果が保存される。また
知識処理より電子光学条件が算出７９される際の電子光
学条件は、電子線ビーム加速電圧，電子線ビーム電流，
信号加算回数及び検査画素サイズの内の少なくとも一つ
の条件を算出する場合でも構わない。以上述べたよう
に、本実施例によれば、過去の蓄積されたデータを学習
することで、短時間で、最適且つ、信頼性の高い検査条
件を導くことができ、作業効率が向上する。

【００６０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、効
率良く信頼性の高い検査条件導くことができる電子線を
用いた検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＳＥＭ式外観検査装置の装置構成の概略を示す
縦断面図。

【図２】知識処理部のブロック図。

【図３】学習データ蓄積プロセスフロー，学習プロセス
フロー，知識処理データ利用プロセスフロー。

【図４】試料情報入力画面図。

【符号の説明】

１…ＳＥＭ式外観検査装置、２…検査室、３…電子光学
系装置、５…画像処理部、６…制御部、７…二次電子検
出部、８…試料室、９…試料、１０…電子銃、３０…試
料台、３１…Ｘステージ、３２…Ｙステージ、３３…回
転ステージ、４６…第一記憶部、４７…第二記憶部、４
８…演算部、４９…欠陥判定部、５０…モニタ、５１…
二次電子、５２…第二の二次電子、５３…蓄積データ保
存手段、５４…教師データ作成手段、５５…学習手段、
５６…試料情報入力手段、５７…検査条件出力手段、５
８…条件算出部、５９…学習部、６０…知識処理部。

フロントページの続き (72)発明者 二宮 拓 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立ハイテクノロジーズ設計・製造 統括本部那珂事業所内 (72)発明者 奈良 安彦 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立ハイテクノロジーズ設計・製造 統括本部那珂事業所内 (72)発明者 郡司 康弘 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立ハイテクノロジーズ設計・製造 統括本部那珂事業所内 Ｆターム(参考） 2G001 AA03 BA07 BA15 CA03 FA03 FA06 GA01 GA06 HA09 HA13 KA03 LA11 4M106 AA01 BA02 CA39 DB05 DJ18 DJ21 5C033 UU05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面にパターンを形成した試料に電子線ビ
   ームを照射して前記試料から発生する二次電子や反射電
   子を検出することにより画像を形成し、前記画像を比較
   して前記パターンを検査する電子線式パターン検査装置
   において、蓄積された過去の前記試料に関する情報と検
   査条件とに基づいて新たな試料の検査条件を出力する知
   識処理部を備えたことを特徴とする前記電子線式パター
   ン検査装置。
2. 【請求項２】請求項１の記載において、前記知識処理部
   が予め判明している前記試料情報と前記検査条件の関係
   を学習する学習部と、前記学習結果に基づき、新たな試
   料の検査条件を算出する条件算出部とを備えたことを特
   徴とする電子線式パターン検査装置。
3. 【請求項３】請求項１または２の記載において、前記検
   査条件が前記電子線ビームを制御する電子光学条件、或
   いは前記画像を比較して前記パターンを検査する際の欠
   陥を判別する閾値条件に対して行われることを特徴とす
   る電子線式パターン検査装置。
4. 【請求項４】請求項３の記載において、前記電子光学条
   件が、電子線ビームの加速電圧，電子線ビームの電流，
   画像信号の加算回数，検査画素サイズの内の少なくとも
   一つに対して行われることを特徴とする電子線式パター
   ン検査装置。
5. 【請求項５】請求項２の記載において、前記学習部が、
   前記パターンの検査結果に基づいて動作することを特徴
   とする電子線式パターン検査装置。
6. 【請求項６】表面にパターンを形成した試料に電子線ビ
   ームを照射して前記試料から発生する二次電子や反射電
   子を検出することにより画像を形成し、前記画像を比較
   して前記パターンを検査する方法において、蓄積された
   過去の試料に関する情報と検査条件とに基づいて新たな
   試料の検査条件を知識処理により出力することを特徴と
   する電子線を用いたパターン検査方法。