JP2005164451A - 荷電粒子ビームによる検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体装置製造過程での未完成な半導体ウェハ上の任意の部分における欠陥検査のための、荷電粒子ビームを使用した検査方法および装置に関し、従来よりも均一性に優れた帯電制御技術を実現し、検査精度、測長精度に優れた荷電粒子線応用検査装置、検査方法を提供する。
【解決手段】 紫外光照射と帯電制御電極への電圧印加を連携して動作させることで、ウェハスケールで帯電を均一化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置や液晶等、微細な回路パターンを有する基板製造方法及び装置に係わり、特に、半導体装置やフォトマスクのパターン検査技術に係わる。更に詳細には、半導体装置製造過程での未完成な半導体ウェハ上の任意の部分における欠陥検査のための、荷電粒子ビームを使用した検査方法および装置に関する。

半導体デバイスは、ウェハ上にフォトマスクで形成された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。このようなパターンを検査するために、ウェハパターンのＳＥＭ像（電位コントラスト像）を取得し、隣接するパターンの画像と比較することで、ウェハパターンの欠陥部を特定する技術がある。電位コントラスト像の画質は被検査対象物の帯電状態に大きく影響されるため、ＳＥＭ像を用いてウェハパターンを検査する技術では、帯電制御が非常に重要となる。

ウェハを帯電させるためには、１）ウェハに電子ビームを照射する方法、帯電制御電極を利用する方法がある。以下は、その原理について説明する。
前者１）の方法では、ウェハに電子ビームを照射することにより生成される二次電子の放出効率が所定の値になるように、電子ビームの電子エネルギーを制御する。帯電極性は二次電子放出効率により定まり、二次電子放出効率が1以上であれば正に、1以下であれば負に帯電する。二次電子放出効率と電子エネルギーの関係を図７に示す。

後者２）の方法では、ウェハに対する帯電制御電極への印加電位を制御することで帯電極性を制御する。ウェハに対して、帯電制御電極に正電圧を印加すれば正に、負電圧を印加すれば負に帯電する。つまりウェハから放出された二次電子を、引上げる方向に電場を形成すると正に帯電し、引戻す方向に電場を形成すると負に帯電する。

ウェハ表面を帯電させる際には、検査対象となる領域を均一に帯電させなければならない。ウェハ表面が不均一に帯電すると、二次電子の軌道が大きく曲がり二次電子検出効率に影響を及ぼすためである。この結果、例えば、取得画像に歪みや明るさムラが発生し、欠陥検出精度が劣化する。ウェハ表面が不均一に帯電する原因としては、
（１）負帯電の形成方法が原因となる場合、
（２）ウェハ表面に形成された回路パターンが原因となる場合、等がある。
以下、これら二つの例について説明する。
はじめに、負帯電形成方法が原因となって不均一な帯電を引起す理由を説明する。負帯電を形成する方法として帯電制御電極を利用する方法が特開平１１−１２１５６１に開示されている。

特開平１１−１２１５６１は、当該特許文献の図５に示されるようにウェハ直上に設置した電極（帯電制御電極８０７）に負電圧を印加することでウェハ直上に電位障壁を形成し、電子線８０１を照射することで生じる二次電子８０９をウェハに引戻し、ウェハ表面に吸着させ負帯電を形成している。この方法では、電子線照射領域だけが負に帯電するため、負帯電していない照射領域周辺との間に電界が発生する。この電界により表面に吸着している電子が拡散し、欠陥部と正常部の電位差がなくなるためコントラストに差がなくなり検査精度が低下する。

次に、ウェハ表面に形成された回路パターンが不均一な帯電を引起す理由を、図６を用いて説明する。図６に示すような、検査領域の左半分に回路パターンとしてプラグが形成され、右半分にはパターンが何も形成されていない場合を考える。このようなパターンに二次電子を引戻すと、プラグ８０４は基板と導通しているため帯電しないが、絶縁膜は負に帯電する。図６に示すパターンでは、左半分はプラグが密にあるため、右半分のパターンが無い領域より帯電電位が高い。左半分と右半分で帯電電位が異なるため、電界が生じ、二次電子軌道が曲がる。そのため、図６に示すようなウェハパターン９０１の電位コントラスト像９０２を取得すると、シェーディングが発生し、欠陥検査精度が劣化する。

以上の（１）（２）の説明では、パターン検査の実行時に不均一な帯電が発生することを説明したが、検査装置で検査する前に、既にウェハが帯電している場合もある。様々な加工プロセスを経てきた結果の帯電であるため帯電状態は不均一であり、正負のどちらに帯電しているかも不明である。
不均一な帯電を均一にする帯電制御方法として、紫外光と電子ビームによるプリチャージを用いる方法が知られている。
紫外光による帯電制御方法は例えば、特開２００３−１５１４８３に開示されている。この技術は試料に蓄積された電子を紫外光照射により、光電子放出もしくは試料表面を導電化することで帯電を均一にする。

また、プリチャージにより帯電を制御する方法は、例えば、特開２０００−２０８０８５号公報に開示されている。特開２０００−２０８０８５号公報に開示された発明では、画像取得用の電子源とは別な電子源を用いて、画像取得前に画像を取得しようとする対象領域の周辺の領域を負帯電させる（プリチャージ）。その後、画像取得用の電子源から放出される電子ビームを照射し、画像取得を行う。プリチャージ用の電子源から放出される電子ビームの電子エネルギーは、二次電子放出効率が１以下となるように制御される。

特開平１１−１２１５６１号公報

特開２００３−１５１４８３号公報 特開２０００−２０８０８５号公報

上述の通り、被検査対象物の帯電状態を制御する上で、以下のような問題がある。
（１）帯電を制御する領域の回路パターンや帯電を制御する方法によっては、不均一な帯電を引起すことがある。
（２）荷電粒子線装置内へ搬入される以前に、既にウェハが不均一に帯電している場合があり、帯電の極性も不明である。
これらの問題により、シェーディング、像の歪み、フォーカスのずれなどの問題が起こる。これらのシェーディング、像の歪み、フォーカスのずれなどの問題は、二次電子画像を応用した装置において種々の二次的な問題を引き起こし、例えば、SEM式外観検査装置では欠陥検査精度の劣化、レビューSEMでは電位コントラストの低下による検査スループットの低下、測長SEMではコントラストの低下による測長精度の低下といった問題を引起こす。

特開２００３−１５１４８３号公報に開示された、紫外線照射により帯電制御を行なう技術では、ウェハの帯電を負から正にすることは可能であるが、正から負に帯電させることはできない。また、特開２０００−２０８０８５号公報に開示されたプリチャージによって帯電状態を制御する技術では、ウェハの帯電を均一にする場合、プリチャージする前にウェハの帯電分布を知っておかねばならず、所望の帯電状態を形成することが困難であった。例えば、局所的に帯電しているウェハ上のある領域を、任意の帯電に制御する場合、帯電制御に必要な電荷量および照射エネルギーが不明であるため、帯電制御が困難であった。

そこで、本発明は、被検査対象物の帯電状態を従来よりも均一に制御することにより、従来よりも画質の高い電位コントラスト像を取得することが可能で、かつ従来よりも検査精度・測長精度の優れた荷電粒子線応用検査装置および検査方法を実現することを目的とする。

本発明の発明者らは、従来よりも均一な帯電制御を実現するためには、以下の３つの課題を解決する必要があるという結論に想到した。
（i）帯電電位をウェハスケールで均一に、精確に制御する必要がある
（ii）正負、両方の極性に対応する必要がある
（iii）画像取得時、二次電子を効率的に検出する必要がある
といった課題がある。

本発明では、上記（i）、（ii）の課題を解決するために、紫外光照射と帯電制御電極を連携して動作させることで、ウェハスケールで帯電を均一にする。次に、課題（iii）を解決するために、電位コントラスト像取得時には帯電制御電極に正電圧を印加する。これにより、上記の課題（i）〜（iii）を解決し、従来技術よりも均一性に優れた帯電制御を達成する。

本発明によれば、回路パターンを有する半導体装置等の部分的に完成した基板の検査において、従来、検査前に基板が帯電しているために、像にシェーディングが発生し、そのため検査精度が劣化するという問題を解決することができる。帯電除去に電子ビームではなく紫外光を用い、帯電制御電極と連携して動作させることで、基板の帯電を広範囲に均一にすることが可能になった。また、シェーディングが発生しない像取得方法を発明することで、シェーディングの発生を無くし検査精度を向上させることができる。

図８には、紫外光照射と帯電制御電極への正電位印加との連携動作による帯電制御の原理について示す。ウェハ１１０２に紫外光６４を照射する際に、帯電制御電極１１０９に正電位を印加する。帯電制御電極１１０７には、帯電制御電源１１０８から正電圧が印加される。よって、紫外光照射により生じた光電子１１０９は、帯電制御電極に印可された正電位による正電界に引寄せられ、ウェハから引上げられる。従って、光電子を失ったウェハは正に帯電する。

図９には、紫外光照射と帯電制御電極への負正電位印加との連携動作による帯電制御の原理について示す。ウェハ１１０２に紫外光６４を照射すると、ウェハ中に電子・正孔対が発生する。正孔はウェハ中を拡散し、再結合するが、電子は真空中に放出される。この際、帯電制御電極１２０７に帯電制御電源１２０８により負電圧を印加しておくと、電極の周囲に形成される負の電場により光電子１２０９はウェハに引戻される。帯電制御電極により引戻された光電子は表面準位に捕獲され、ウェハ表面に局在するため、全体として負に帯電する。
帯電制御電極に正電位を印加する場合には、ウェハから放出される二次電子の検出効率が上がるという副次的な効果もある。図１０には、この様子を示す。この結果、図１１に示すようなシェーディングの無い像１４０１を取得することが可能である。

以上のように、ウェハの帯電状態は、ウェハに紫外光を照射し、ウェハから放出された光電子を帯電制御電極によって引上げるか、引戻すかで制御できる。また、ウェハの帯電電位は帯電制御電極に印加する電圧を制御することで制御することができる。例えば、ウェハの帯電電位を０Vにしたい場合は、図１２に示すように、ウェハに紫外光を照射しながら、帯電制御電極の電位を１０、−１０、８、−８、６、−６、４、−４、２、−２、０Ｖというように制御することによって、ウェハの電位を０Vにすることが可能である。この方法によって、ウェハが正負どちらに帯電していても、帯電電位を０Vにすることができる。ウェハの帯電電位は、は０Ｖだけでなく任意の電位に帯電させることが可能である。また、ウェハ全面の帯電を均一にする場合は、紫外光を照射しつつ帯電制御電極の電位を一定にし、図１６に示すようにウェハを走査すればよい。

図１には、第１の実施例に係る検査装置の構成を示す。検査装置は、室内が真空排気される検査室２と、検査室２内に被検査基板９を搬送するための予備室（本実施例では図示せず）を備えており、この予備室は検査室２とは独立して真空排気できるように構成されている。また、検査装置は上記検査室２と予備室の他に制御部６、画像処理部から構成されている。検査室２内は大別して、電子光学系３、検出部、試料室８、光学顕微鏡部４、紫外光照射系から構成されている。

紫外光照射系は、紫外光源６３と図示されていない紫外光源制御装置からなり、紫外光源制御装置は、紫外光源と帯電制御電極６５の電位制御が可能である。紫外光源は例えば、波長１２６ｎｍ、強度２０Ｗの光源を用いることができる。

電子光学系３は、電子銃１０、電子ビーム引き出し電極１１、コンデンサレンズ１２、ブランキング用偏向器１３、走査偏向器１５、絞り１４、対物レンズ１６、反射板１７、Ｅ×Ｂ偏向器１８から構成されている。検出部７のうち、検出器２０が検査室２内の対物レンズ１６の上方に配置されている。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変換機２２によりデジタルデータとなる。試料室８は、試料台３０、Ｘステージ３１、Ｙステージ３２、回転ステージ３３、位置モニタ用測長器３４、被検査基板高さ測定器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３１またはＹステージ３２が電子光学系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。光学顕微鏡部４は光源４０、光学レンズ４１、ＣＣＤカメラ４２により構成されている。画像処理部は、画像記憶部４６、計算機４８より構成されている。取り込まれた電子ビーム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、あらかじめ電子ビーム発生時の加速電圧、電子ビーム偏向幅、偏向速度、検出装置の信号取り込みタイミング、試料台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、位置モニタ用測長器３４、被検査基板高さ測定器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、電子ビームが常に正しい位置に照射されるよう対物レンズ電源４５や走査偏向器４４に補正信号を送る。被検査基板９の画像を取得するためには、細く絞った電子ビーム１９を該被検査基板９に照射し、二次電子および後方散乱電子５１を発生させ、これらを電子ビーム１９の走査およびステージ３１、３２の移動と同期して検出することで被検査基板９表面の画像を得る。

電子銃１０には拡散補給型の熱電界放出電子源が使用されている。この電子銃１０を用いることにより、従来の、例えばタングステン（Ｗ）フィラメント電子源や、冷電界放出型電子源に比べて安定した電子ビーム電流を確保することができるため、明るさ変動の少ない電位コントラスト像が得られる。電子ビーム１９は、電子銃１０と引き出し電極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。電子ビーム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、電子ビーム１９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−Ｙステージ３１、３２の上に搭載された被検査基板９（半導体ウエハ、チップあるいは液晶、マスク等微細回路パターンを有する基板）に照射される。なお、ブランキング用偏向器１３には、走査信号およびブランキング信号を発生する信号発生器４４が接続され、コンデンサレンズ１２および対物レンズ１６には、各々レンズ電源４５が接続されている。被検査基板９には、高圧電源３６により負の電圧（リターディング電圧）を印加できるようになっている。この高圧電源３６の電圧を調節することにより一次電子ビームを減速し、電子銃１０の電位を変えずに被検査基板９への電子ビーム照射エネルギーを最適な値に調節することができる。

被検査基板９上に電子ビーム１９を照射することによって発生した二次電子および後方散乱電子５１は、基板９に印加された負の電圧により加速される。被検査基板９上方に、Ｅ×Ｂ偏向器１８が配置され、これにより加速された二次電子および後方散乱電子５１は所定の方向へ偏向される。Ｅ×Ｂ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。Ｅ×Ｂ偏向器１８により偏向された二次電子および後方散乱電子５１は、所定の条件で反射板１７に衝突する。この反射板１７に加速された二次電子および後方散乱電子５１が衝突すると、反射板１７からは第二の二次電子および後方散乱電子５２が発生する。

検出部７は、真空排気された検査室２内の検出器２０、検査室２の外のプリアンプ２１、ＡＤ変換器２２、光変換手段２３、伝送手段２４、電気変換手段２５、高圧電源２６、プリアンプ駆動電源２７、ＡＤ変換器駆動電源２８、逆バイアス電源２９から構成されている。既に記述したように、検出部７のうち、検出器２０が検査室２内の対物レンズ１６の上方に配置されている。検出器２０、プリアンプ２１、ＡＤ変換器２２、光変換器２３、プリアンプ駆動電源２７、ＡＤ変換器駆動電源２８は、高圧電源２６により正の電位にフローティングしている。上記反射板１７に衝突して発生した第二の二次電子および後方散乱電子５２は、この吸引電界により検出器２０に導かれる。検出器２０は、電子ビーム１９が被検査基板９に照射されている間に発生した二次電子および後方散乱電子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および後方散乱電子５２を、電子ビーム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。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、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。検出したアナログ信号を検出直後にデジタル化してから伝送するので、高速で且つＳＮ比の高い信号を得ることができる。なお、ここでの検出器２０として、例えば、半導体検出器を用いてもよい。

Ｘ−Ｙステージ３１、３２上には被検査基板９が搭載されており、検査実行時にはＸ−Ｙステージ３１、３２を静止させて電子ビーム１９を二次元に走査する方法と、検査実行時にＸ−Ｙステージ３１、３２をＹ方向に連続して一定速度で移動されるようにして電子ビーム１９をＸ方向に直線に走査する方法のいずれかを選択できる。ある特定の比較的小さい領域を検査する場合には前者のステージを静止させて検査する方法、比較的広い領域を検査するときは、ステージを連続的に一定速度で移動して検査する方法が有効である。なお、電子ビーム１９をブランキングする必要がある時には、ブランキング用偏向器１３により電子ビーム１９が偏向されて、電子ビームが絞り１４を通過しないように制御できる。

位置モニタ用測長器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およびＹステージ３２の位置が実時間でモニタでき、制御部６に転送されるようになっている。また、Ｘステージ３１、Ｙステージ３２、そして回転ステージ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に転送されるように構成されており、制御部６はこれらのデータに基いて電子ビーム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ビーム１９の照射位置の位置ずれを補正制御回路４３より補正するようになっている。また、被検査基板毎に、電子ビームを照射した領域を記憶できるようになっている。

光学式高さ測定器３５は、電子ビーム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−Ｙステージ上３１、３２に搭載された被検査基板９の高さを実時間で測定す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被検査基板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。この光学式高さ測定器３５の測定データに基いて、電子ビーム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、常に非検査領域に焦点が合った電子ビーム１９を照射できるようになっている。また、被検査基板９の反りや高さ歪みを電子ビーム照射前に予め測定しており、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。

画像処理部５は、画像記憶部４６、計算機４８、モニタ５０により構成されている。上記検出器２０で検出された被検査基板９の画像信号は、プリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変換器２２でデジタル化された後に光変換器２３で光信号に変換され、光ファイバ２４によって伝送され、電気変換器２５にて再び電気信号に変換された後に画像記憶部４６に記憶される。
画像形成における電子ビームの照射条件および、検出系の各種検出条件は、あらかじめ検査条件設定時に設定され、ファイル化されてデータベースに登録されている。

次に、図１で示した検査装置を用いて、検査を行う手順を図１９に示すフローを用いて説明する。
まず、ステップ２２０１において、ウェハが任意の棚に設置されたウェハカセットを置く。操作画面５０より、検査すべきウェハを指定するために、該ウェハがセットされたカセット内棚番号を指定する。そしてステップ２２０２において、モニタ５０を含む入力手段により、各種検査条件を入力する。検査条件入力内容としては、電子ビーム電流、電子ビーム照射エネルギー、一画面の視野サイズ（ＦＯＶ、Ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）、リターディング電圧等である。個々のパラメータを入力することも可能であるが、通常は上記各種検査パラメータの組合わせが検査条件ファイルとしてデータベース化されており、それら範囲に応じた検査条件ファイルを選択して入力するだけでよい。

ステップ２２０３において、入力手段に対する装置オペレータの入力を契機に自動検査をスタートする。まず、設定されたウェハ９を検査装置内にロードする（ステップ２２０４）。ウェハ搬送系においては、被検査ウェハ９の直径が異なる場合にも、ウェハ形状がオリエンテーションフラット型あるいはノッチ型のように異なる場合にも、ウェハ９を載置するためのホルダを、ウェハの大きさや形状にあわせて交換することにより対応できるようになっている。該被検査ウェハ９は、ウェハカセットからアーム、予備真空室等を含むウェハローダによりホルダ上に載置され、保持固定されてホルダとともにウェハローダ内で真空排気され、既に真空排気系で真空になっている検査室２に搬送される。

ウェハがロードされたら、ステップ２２０５において、上記入力された検査条件に基づき、制御部６より各部に電子ビーム照射条件が設定される。そして、ウェハホルダ上の第一のビーム校正用パターンが電子光学系下にくるようにステージ３２が移動し、該ビーム校正用パターンの電位コントラスト像を取得し、該電位コントラスト像より焦点・非点を合わせる。そして、被検査ウェハ９上の所定の箇所に移動し、ウェハ９の電位コントラスト像を取得し、コントラスト等を調整する。ここで、電子ビーム照射条件等を変更する必要が生じた場合には、再度ビーム校正を実施することが可能である。同時にウェハ９の高さを高さセンサー15より求め、ウェハ高さ検出系３５により高さ情報と電子ビームの合焦点条件の相関を求め、この後の電位コントラスト像取得時には毎回焦点合わせを実行することなく、ウェハ高さ検出の結果より合焦点条件に自動的に調整する。

ステップ２２０６では、セットされたウェハ９は、光学顕微鏡部４でアラインメント用の第一の座標を観察するために、ＸＹステージ３２、３３により移動される。モニタ５０によりウェハ９上に形成されたアライメントパターンの光学顕微鏡画像が観察され、予め記憶された同じパターン画像と比較し、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、アライメント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。

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、ＸＹステージ３２、３３の移動により、ウェハ９が電子光学系３の下に移動される。ウェハ９が電子光学系３の下に配置されると、上記光学顕微鏡部４により実施されたアライメント作業と同様の作業を電位コントラスト像により実施する。この際の電位コントラスト像の取得は、次の方法でなされる。上記光学顕微鏡画像による位置合せにおいて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、電子ビーム１９が走査偏向器１５によりＸＹ方向に二次元に走査されて照射される。この電子ビームの二次元走査により、被観察部位から発生する放出電子５１が上記の放出電子検出のための各部の構成および作用によって検出されることにより、電位コントラスト像が取得される。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、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。なお、電子ビーム１９をウェハ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において電子ビーム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から自動的に選択できるようにしておく。

このようにして行ったアライメント結果は、各制御部に転送される。検査の際は、各制御部によって回転や位置座標が補正される。
アライメントが完了したら、試料ホルダ上に載置された第二の校正用パターンに移動する。第二の校正用パターンは、信号強度を検査で得られる電位コントラスト像の信号に一致させるものである。そのパターンは、十分低抵抗なビアホールと十分高抵抗なビアホールが加工されたパターンである。該パターンの電位コントラスト像を用いて十分な低抵抗部および高抵抗部の信号値を校正する。十分な高抵抗部はパターンの無い絶縁部を用いても良い。この結果をふまえて、ウェハ９上に移動し、ウェハ上のパターン箇所の電位コントラスト像を取得し、キャリブレーションを実施する（ステップ２２０７）。

キャリブレーションが終了したら、ステップ２２０８において、検査領域Ｌｋに移動する。続いて、ステップ２２０９において、ウェハの製造工程の際にウェハに蓄積された帯電（以下、残留帯電）を除去するために、紫外光を照射する。プロセス起因の帯電として例えばプラズマエッチングによる帯電が考えられる。プラズマエッチングでは、イオンや電子をウェハに照射し、シリコンとの化学的、物理的な反応により、ウェハ表面を加工する。ウェハが加工される時、イオンや電子などの荷電粒子に晒されるため電気的損傷を受け、プロセス後もウェハが帯電する。ステップ２２０９では、紫外光を照射すると同時に、ウェハの帯電を均一になるように、電源制御部６６が帯電制御電位を制御する。すなわち、帯電制御電位Vccは図１２に示すように、時間とともに帯電制御電位Vccの絶対値が小さくなるように電源制御部６６によって制御される。この時、図１６に示すように、ウェハ全面の残留帯電を除去してから次のステップに移ってもよいし、図１８に示すように、検査領域の残留帯電を除去してから次のステップに移ってもよい。また、ウェハ全面の残留帯電除去はウェハロード（ステップ２２０４）直後におこなってもよい。

従来は残留帯電によって、シェーディングが発生し、検査精度、欠陥検出感度が劣化するという問題があったが、検査前に残留帯電を除去することによってこの問題を解決することができた。本実施例記載の技術により、負極性の残留帯電だけでなく、正極性の残留帯電も除去することが可能になった。

続いて、ステップ２２１０において、既に制御系７に入力されている電子照射条件帯電制御電位、リターディング電位を設定し、ステップ２２１１においてビームを照射し、ステップ２２１２において、検査を実施する。そのときに得られた電位コントラスト像は、紫外光による帯電除去を行っているため、シェーディングが発生することは無い。ステップ２２１３において、ステップ２２１２にて検出した欠陥の画像を保存する。

上記、検査走査を、ステップ２２１７に示すように以下の手順で繰返す。領域Ｌｋへ移動（ステップ２２０８）→紫外光を照射および帯電を均一にするための帯電制御電位、リターディング電位設定（ステップ２２０９）→像取得のための帯電制御電位、リターディング電位設定（ステップ２２１０）→ビーム照射（ステップ２２１１）→領域Ｌｋを検査（ステップ２２１２）→欠陥画像取得（ステップ２２１３）。

次の検査領域に移動する際は、ＸＹステージ３２、３３を静止させて電子ビーム１９の走査域を移動させる方法と、ＸＹステージ３２、３３を移動させる方法のいずれかを選択できる。ある特定の比較的小さい領域を検査する場合には前者のステージを静止させて検査する方法、比較的広い領域を検査するときは、ステージを移動して検査する方法が有効である。なお、検査領域を移動する場合、電子ビーム１９をブランキングする必要がある時には、ブランキング用偏向器１３により電子ビーム１９を偏向し、電子ビームがウェハに照射されないように制御できる。
また、既に検査した領域の帯電の影響を除去するために、紫外光による帯電除去を再度行っても良い。

このように指定された領域の検査を実施しながら、ウェハ全域もしくは、部分的に検査し、ステップ２２１４において、検査結果を保存する。検査が完了したら、ステップ２２１５においてウェハをアンロードし、ステップ２２１６において終了する。
以上の検査方法により、従来問題になっていた検査前のウェハの帯電を除去することが可能になり、帯電によるシェーディングを無くすことができた。その結果、検査精度、欠陥検出感度を向上させることができた。

本実施例では、第一の実施例で説明した検査装置を用いて、ウェハを所望の帯電電圧にした状態で電位コントラスト像を取得し、欠陥検査を行うものである。
そのために、検査画像の取得直前に帯電制御電極に電子に対する電位障壁が−５Ｖになるような電圧を印加し、紫外光を照射しながら（図１９ステップ２２０９）、ウェハ全面に紫外光が照射されるようにステージを走査した。帯電電位は、帯電制御電極の電位にほぼ等しくすることができ、かつウェハ全面に紫外光を照射するため、ウェハ全面を均等に−５Ｖ帯電させることができた。

その後、帯電制御電極の電位をウェハに対して１０００Ｖにすることによって（図１９ステップ２２１０）、検査を開始した。走査電子ビーム照射の際に発生した二次電子は、１０００Ｖにした帯電制御電極によって加速され、効率よく検出器まで導くことができるので、図４に示すような信号量が多く、ノイズが少なく、シェーディングの無い負帯電コントラスト像７０１を得ることができた。その結果、導通不良、ショート欠陥の検出感度を向上させることができた。

本実施例では、測長ＳＥＭを用いて、ウェハに形成されたパターンの測長をおこなった例について説明する。
図２に、測長ＳＥＭの構成の一例を示す。本装置は、電子光学系２２１、ステージ機構系２２２、ウェハ搬送系２２３、真空排気系２２４、光学顕微鏡２２５、制御系２２６、操作部２２７より構成されている。電子光学系２２１は、電子銃２２８、コンデンサレンズ２２９、対物レンズ２３０、二次電子検出器２３１、エネルギーフィルタ２３４、偏向器２３５、反射板２３６、ウェハ高さ検出器２３７より構成されている。ステージ機構系２２２は、ＸＹステージ２３８、および試料としてのウェハを載置するためのホルダ２３９、ホルダ２３９およびウェハ２５１に負の電圧を印加するためのリターディング電源２４０より構成されている。

ＸＹステージ２３８には、レーザ測長による位置検出器が取り付けられている。ウェハ搬送系２２３はカセット載置部２４１とローダ２４２より構成されており、ホルダ２３９はウェハ２５１を載置した状態でローダ２４２とＸＹステージ２３８を行き来するようになっている。制御系２２６は、信号検出系制御部２４３、ビーム偏向補正制御部２４４、電子光学系制御部２４５、ウェハ高さセンサ検出系２４６、機構・ステージ制御部２４７より構成されている。操作部２２７は、操作画面および操作部２４８、画像処理部２４９、画像・測長データ保存部２５０より構成されている。

次に、図２の各部の動作について、図２０に示すフローを用いて説明する。
まず、ステップ２３０１において、ウェハ２５１が任意の棚に設置されたウェハカセットを、図２のウェハ搬送系２２３におけるカセット載置部２４１に置く。
次に、ステップ２３０２において、操作画面２４８より、測長すべきウェハ２５１を指定するために、該ウェハ２５１がセットされたカセット内棚番号を指定する。また、ウェハ加工データに基づいて測長すべきパターンの位置情報を格納している設定ファイルを操作画面２４８を選択する。選択においては、ネットワーク等による通信で設定ファイルを読み込む場合や、フレキシブルディスクのような記憶媒体より設定ファイルを読み込むことが可能である。

いずれの場合も、設定ファイル名を指定することにより、該測長パターンの各種データをデータ入力部５６に読み込み、データ変換部２５７により測長ＳＥＭで用いているデータ形式および座標系に変換することがある。測長を実行するために必要な条件の入力を完了し、ステップ２３０３において、オペレータの条件入力を契機にして測長のシーケンスをスタートする。ステップ２３０４において、まず、設定されたウェハ２５１をレビュー装置内に搬送する。ウェハ搬送系２２３においては、被検査ウェハの直径が異なる場合にも、ウェハ形状がオリエンテーションフラット型あるいはノッチ型のように異なる場合にも、ウェハ２５１を載置するホルダ２３９をウェハの大きさや形状にあわせて交換することにより対応できるようになっている。該被測長ウェハは、カセットからアーム、予備真空室等を含むウェハローダ２４２によりホルダ２３９上に載置され、保持固定されてホルダとともに検査室に搬送される。

ステップ２３０４において、ウェハ５１がロードされたら、ステップ２３０５では、上記入力された測長条件に基づき、電子光学系制御部２４５より各部に電子線照射条件が設定される。そして、ウェハ２５１の所定箇所の電子線画像を取得し、該画像より焦点・非点を合わせる。また、同時にウェハ２５１高さを高さ検出器２３７より求め、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実行することなく、ウェハ高さ検出の結果より合焦点条件に自動的に調整する。

電子線照射条件および焦点・非点調整が完了したら、ステップ２３０６において、ウェハ上の２点によりアライメントを実施する。
アライメントが完了したら、アライメント結果に基づき回転や座標値を補正し、ステップ２３０７において読み込んだ設定ファイルの各種情報に基づき、測長すべきパターンの位置に移動する。
ここで図２２に示すように測長対象のウェハの電位分布２５０１が、帯電により面内で数１０Ｖ程度ばらついている場合がある。この場合、帯電によってフォーカスがずれるため、図２４に示すように測長対象パターン２７０１の輪郭が不明確になり、測長データ２７０２の精度が劣化するという問題があった。

そこで、測長する前にウェハ全面の帯電を均一にする必要がある。帯電を均一にするためにステップ２３０８において紫外光を照射しつつ帯電制御電位、リターディング電位を制御する。帯電制御電位は図１２に示すように、時間とともに帯電制御電位の絶対値が小さくなるように制御する。紫外光を照射することにより、ウェハ全面にわたって均一な電位分布２５０２を得ることができた。ウェハに印加する帯電制御電圧としては、図１２に示したパルス形状の電圧信号だけではなく、交流電圧を極性を変化させて印加してもよい。この場合、耐電制御電極へは交流電源が接続されることになる。

帯電を均一にした後、ステップ２３０９において図１０に示すように帯電制御電位をウェハに対して正電位になるように設定し、ステップ２３１０においてビームを照射し、ステップ２３１１で測長すべきパターンに移動し、ステップ２３１２において被測長パターンの画像および測長データを取得する。ウェハの帯電が均一であるため、測長対象パターン２７０３の輪郭は明確であり、測長データ２７０４を精度良く取得することができた。
なお、本実施例では図１６に示すように紫外光を照射してウェハ全面の帯電を均一してから、図１７に示すように測長パターンの画像および測長データを取得しているが、図１５に示すように、欠陥画像を取得するつど紫外光を照射し、被測長パターンの帯電を均一にしてもよい。

ステップ２３１３において、取得された画像および測長データは、必要に応じて画像・データ保存部２５０に保存される。保存するか否かは予め、設定ファイルで設定しておく。
上記、画像保存および測長データ取得操作を、ステップ２３１６に示すように以下の手順で繰返す。測長パターン位置へ移動（ステップ２３１１）→画像取得およびパターン測長（ステップ２３１２）→画像、測長データ保存（ステップ２３１３）。
1枚のウェハにおいて、測長を指定されたパターン全部について上記一連の動作が完了したら、ステップ２３１４において、ウェハをアンロードし、ステップ２３１５において測長を終了する。

本実施例では、レビューＳＥＭを用いて、欠陥分類をおこなった例について説明する。
図３に、レビューＳＥＭの構成の一例を示す。本装置は、電子光学系３２１、ステージ機構系３２２、ウェハ搬送系３２３、真空排気系３２４、光学顕微鏡３２５、制御系３２６、操作部３２７より構成されている。電子光学系３２１は、電子銃３２８、コンデンサレンズ３２９、対物レンズ３３０、第一の検出器３３１、第二の検出器３３２、第三の検出器３３３、エネルギーフィルタ３３４、偏向器３３５、反射板３３６、ウェハ高さ検出器３３７より構成されている。ステージ機構系３２２は、ＸＹステージ３３８、および試料としてのウェハを載置するためのホルダ３３９、ホルダ３３９およびウェハ３５１に負の電圧を印加するためのリターディング電源３４０より構成されている。

ＸＹステージ３３８には、レーザ測長による位置検出器が取り付けられている。ウェハ搬送系３２３はカセット載置部３４１とローダ３４２より構成されており、ホルダ３３９はウェハ３５１を載置した状態でローダ３４２とＸＹステージ３３８を行き来するようになっている。制御系３２６は、信号検出系制御部３４３、ビーム偏向補正制御部３４４、電子光学系制御部３４５、ウェハ高さセンサ検出系３４６、機構・ステージ制御部３４７より構成されている。操作部３２７は、操作画面および操作部３４８、画像処理部３４９、画像・検査データ保存部３５０より構成されている。また、図３のレビューＳＥＭは、紫外線照射のための紫外線照射系を備える。紫外光照射系は、紫外光源３６３と紫外光源制御装置３６７を備える。紫外光源は例えば、波長１２６ｎｍ、強度２０Ｗの光源を用いることができる。紫外光源制御装置３６７は紫外光源３６３に印加する電圧を制御する。一方、電源制御部３６５は、帯電制御電極３６４へ印加する電圧を制御する。

次に、図３の各部の動作について、図２１に示すフローを用いて説明する。
まず、ステップ２４０１において、ウェハ３５１が任意の棚に設置されたウェハカセットを、図３のウェハ搬送系３２３におけるカセット載置部３４１に置く。
次に、ステップ２４０２において、操作画面３４８より、レビューすべきウェハ３５１を指定するために、該ウェハ３５１がセットされたカセット内棚番号を指定する。また、レビューにおいては、他の検査装置により検査を実施され、欠陥等の位置情報を含む検査結果情報をもとに電子線画像による観察を実行するため、操作画面３４８より検査結果ファイルを選択する。選択においては、ネットワーク等による通信で検査結果ファイルを読み込む場合や、フレキシブルディスクような媒体より検査結果ファイルを読み込むことが可能である。

いずれの場合も、検査結果ファイル名を指定することにより、該検査結果の各種データをデータ入力部３５６に読み込み、データ変換部３５７によりレビューＳＥＭで用いているデータ形式および座標系に変換することがある。さらに、操作画面３４８より、レビュー条件ファイル名を入力する。このレビュー条件ファイルは、レビューの内容を決めるための各種パラメータを組み合わせて構成されたものである。レビューを実行するために必要な条件の入力を完了し、ステップ２４０３において、装置オペレータの入力を契機にして自動レビューのシーケンスをスタートする。

まず、設定されたウェハ３５１をレビュー装置内に搬送する。ウェハ搬送系３２３においては、被検査ウェハの直径が異なる場合にも、ウェハ形状がオリエンテーションフラット型あるいはノッチ型のように異なる場合にも、ウェハ３５１を載置するホルダ３３９をウェハの大きさや形状にあわせて交換することにより対応できるようになっている。該被検査ウェハは、カセットからアーム、予備真空室等を含むウェハローダ３４２によりホルダ３３９上に載置され、保持固定されてホルダとともに検査室に搬送される。

ステップ２４０４において、ウェハ３５１がロードされたら、ステップ２４０５では、上記入力されたレビュー条件に基づき、電子光学系制御部３４５より各部に電子線照射条件が設定される。そして、ウェハ３５１の所定箇所の電子線画像を取得し、該画像より焦点・非点を合わせる。また、同時にウェハ３５１高さを高さ検出器３３７より求め、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実行することなく、ウェハ高さ検出の結果より合焦点条件に自動的に調整する。これにより、高速連続電子線画像取得が可能になった。

電子線照射条件および焦点・非点調整が完了したら、ステップ２４０６において、ウェハ上の２点によりアライメントを実施する。
アライメントが完了したら、ステップ２４０７において、アライメント結果に基づき回転や座標値を補正し、既に読み込んだ検査結果ファイルの各種情報に基づき、レビューすべき欠陥の位置に移動する。
欠陥位置に移動したら、欠陥部周辺の帯電を均一にするためにステップ２４０８において紫外光を照射しつつ、帯電制御電位、リターディング電位を制御する。帯電制御電位は図１２に示すように、時間とともにVcc電位の絶対値が小さくなるように制御する。紫外光を照射することにより、欠陥部周辺の帯電を均一にすることができた。また、この後、図１３、図１４に示すように帯電制御電位Vccを設定して、紫外光照射することにより、任意の電位に帯電させることも可能である。この帯電によりコンタクトホールの導通不良欠陥、ショート欠陥などの検出が可能になる。

帯電を均一にした後、ステップ２４０９において図１０に示すように帯電制御電位をウェハに対して正電位に設定し、ステップ２４１０、２４１１において欠陥画像を取得する。従来は図６のようにシェーディングが生じていたが、本方法によってシェーディングを無くすことができた。
なお、本実施例では図１５に示すように、欠陥画像を取得するつど紫外光を照射し、欠陥部周辺の帯電を均一にし像を取得している。これは図１３に示す帯電制御方法により実現される。まず，正帯電コントラスト像を取得する場合，帯電制御電圧を基板に対して正電圧に設定し，紫外光を照射する。これにより，試料を所望の電位に帯電させ，その後紫外光を消灯し，正帯電コントラスト像を取得する。この時，図１０で示すように帯電制御電圧は基板に対して正に設定する。 以上の紫外光照射の制御と帯電制御電圧の制御の関係は図１３中の上段と中段の時間経過図に示す通りである。

次に，負帯電コントラスト像を取得する場合，帯電制御電圧を基板に対して負電圧に設定し，紫外光を照射する。これにより，試料を所望の電圧に帯電させ，その後紫外光を消灯し負帯電コントラスト像を取得する。この時，図１０で示すように帯電制御電極は，基板に対して正電圧に設定する。
以上の紫外光照射の制御と帯電制御電圧の制御の関係は図１３中の上段と中下段の時間経過図に示す通りである。これらの動作を図１５に示すように観察する欠陥ごとに繰返す。紫外光照射のオンオフは紫外光源制御装置３６７により、帯電制御電極３３７への電圧印加のオンオフは電源制御部３６５により実行される。また、紫外光源制御装置３６７と電源制御部３６５の動作のタイミング調整は制御系３２６により実行される。

また，図１５に示す帯電制御，画像取得方法の他にも，図１６にしめすように紫外光を照射してウェハ全面の帯電を均一してから、図１７に示すように欠陥部の画像を取得する方法もある。この方法で正帯電コントラスト像を取得する場合について図１４を用いて説明する。まず，帯電制御電圧を図１４中段のタイムチャートに示すように所望の正電圧に設定し，図１４上段のタイムチャートに示すように紫外光を照射する。この時図１６に示すようにウェハ全面に紫外光を照射する。後，図１４上段タイムチャートのように紫外光を消灯し，帯電制御電圧は基板に対して正電圧に設定し順次欠陥を観察していく。

次に，負帯電コントラスト像を取得する場合について図１４を用いて説明する。まず，帯電制御電圧を図１４下段のタイムチャートに示すように所望の負電圧に設定し，図１４上段のタイムチャートに示すように紫外光を照射する。この時図１６に示すようにウェハ全面に紫外光を照射する。後，図１４上段タイムチャートのように紫外光を消灯し，帯電制御電圧は基板に対して正電圧に設定し順次欠陥を観察していく。

ステップ２４１１において、取得された高倍率画像は、必要に応じて画像・データ保存部３５０に保存される。予め保存する、保存しないをレビュー条件ファイルで設定しておく。また、必要に応じて、複数の検出器による複数種類の画像を、設定に応じて同時に保存することが可能である。例えば、第二の検出器３３２で検出された二次電子による画像と、第一の検出器３３１で検出された反射電子による画像を同時に保存することが可能である。
ステップ２４１２において、画像を保存すると同時に、画像処理部３４９では画像情報より欠陥の特徴を抽出して、欠陥の内容を自動的に分類する。分類された結果を、例えば０〜２５５の数値にコード化し、該コード番号を検査結果ファイルのなかの欠陥分類コードに対応する箇所に書き込む。

上記、欠陥レビュー操作を、ステップ２４１６に示すように以下の手順で繰返す。欠陥位置へ移動（ステップ２４０７）→紫外光照射および、帯電を均一にするための帯電制御電位、リターディング電位設定（ステップ２４０８）→像取得のための帯電制御電位、リターディング電位設定（ステップ２４０９）→ビーム照射（ステップ２４１０）→画像取得（ステップ２４１１）→欠陥分類（ステップ２４１２）。
1枚のウェハにおいて、レビュー実施を指定された欠陥全部について上記一連の動作が完了したら、該ウェハの検査結果ファイル（分類結果を書き込まれたファイル）を自動的に保存し、指定された先に該検査結果ファイルを出力し、ステップ２４１４において、ウェハをアンロードし、ステップ２４１５においてレビューを終了する。

本方法を用いることにより、従来解決できなった、検査前にウェハが保持している残留帯電による検査精度の劣化、像取得の際に生じるシェーディングという問題を解決することができた。

本実施例では、実施例１で説明した検査装置が出力する欠陥位置情報に基づき、欠陥をレビューＳＥＭで欠陥を観察、分類する方法についてコンタクトホールパターンを例に挙げて説明する。
コンタクトホール底の残渣、形状欠陥、導通不良欠陥を分類するには正負、両方の電位コントラスト像を取得する場合がある。
ステップ２４１０において、図２３に示すように帯電制御電極とウェハの電位差（ΔVcc）を１０００Ｖに設定してまず正帯電コントラスト像２６０１を取得し異物２６０５及び形状欠陥２６０６を抽出する。

次に、ΔVcc＝−５Ｖに設定することで二次電子に対して電位障壁を設け、一度放出された二次電子をウェハに引戻すことにより、ウェハを負帯電させる。この状態で像を取得すると、二次電子をウェハから引上げる電場が無いため二次電子軌道が広がり、シェーディングが発生した負帯電コントラスト像２６０２が取得される。
そこで、本実施例では、シェーディングの無い像を得るために、ΔVcc＝２０００Ｖに設定し、二次電子を引上げる電場を形成した。すると、シェーディングの無い像２６０３を得ることができ、導通不良欠陥２６０７を抽出することができた。続いて、導通不良欠陥２６０７の原因を特定するため、コンタクトホール底の正帯電コントラスト像２６０４を取得する。この時、コンタクトホール底からの二次電子を引上げるために、ΔVcc＝２０００Ｖに設定しているが、負帯電がウェハに残留しているため、従来は正帯電コントラストを得るまでに時間がかかっていた。この場合には、ウェハに紫外光を０．１ｓ照射することで残留していた負帯電を除去し、正帯電コントラスト像２５０４を取得することができた。結果から、導通不良欠陥の原因が異物２６０８の付着であることを特定できた。

以上、従来技術では、画像取得時にウェハの帯電を考慮に入れていないため、シェーディングや歪んだ画像を取得する場合があったが、本実施例の方法では、帯電制御時と画像取得時で、帯電制御電極に印加する電位を負から正へ切替えるため、シェーディングも発生せず、歪んだ画像を取得する確率を非常に低減することができた。
なお、本実施例では、ウェハを負帯電させるために帯電制御電極を用いたが、フラッドガンによるプリチャージ、紫外光照射を用いてもよい。

IXの装置構成。 側長SEMの装置構成。 レビューSEMの装置構成。 正帯電コントラスト像。 シェーディング像発生原理。 シェーディング像。 二次電子放出効率。 紫外光照射による正帯電コントラスト像取得原理。 紫外光照射による負帯電コントラスト像取得原理。 シェーディングの無い像取得原理。 シェーディングの無い電位コントラスト像。 帯電を均一にする場合の、紫外光照射と帯電制御電位制御のタイミングチャート。 帯電制御した直後に像取得する場合の、紫外光照射と帯電制御電位制御のタイミングチャート。 ウェハ全面を帯電制御した後に像取得する場合の、紫外光照射と帯電制御電位制御のタイミングチャート。 紫外光照射および帯電制御の一例を示す図。 紫外光照射の一例を示す図。 帯電制御および観察の一例を示す図。 検査領域の一例を示す図。 本発明による検査方法の一例を示す図（ＳＥＭ式外観検査装置の場合）。 本発明による検査方法の一例を示す図（測長ＳＥＭの場合）。 本発明による検査方法の一例を示す図（レビューＳＥＭの場合）。 ウェハ面内の電位分布。 レビューＳＥＭにおける検査手順の一例を示す図。 測長ＳＥＭで取得した像の一例を示す図。

符号の説明

２：検査室、３：電子光学系、４：光学顕微鏡部、６：制御部、８：試料室、９：ウェハ、１０：電子銃、１１：引き出し電極、１２：コンデンサレンズ、１３：ブランキング偏向器、１４：絞り、１５：走査偏向器、１６：対物レンズ、１７：反射板、１８：Ｅ×Ｂ偏向器、１９：電子ビーム、２０：検出器、２１：プリアンプ、２２：ＡＤ変換器、２３：光変換器、２４：光ファイバ、２５：電気変換器、２６：高圧電源、２７：プリアンプ駆動電源、２８：ＡＤ変換器駆動電源、２９：逆バイアス電源、３０：試料台、３１：Ｘステージ、３２：Ｙステージ、３３：回転ステージ、３４：位置モニタ測長器、３５：被検査基板高さ測定器、３６：リターディング電源、４０：白色光源、４１：光学レンズ、４２：ＣＣＤカメラ、４３：補正制御回路、４４：走査信号発生器、４５：対物レンズ電源、４６：画像記憶部、４８：計算機、５０：モニタ、５１：二次電子および後方散乱電子、５２：第二の二次電子および後方散乱電子、６２：試料交換室、６３：紫外光源、６４：紫外光、６５：帯電制御電極、６６：電源制御部、６７：帯電制御電源、２２１：電子光学系、２２２：ステージ機構系、２２３：ウェハ搬送系、２２４：真空排気系、２２５：光学顕微鏡、２２６：制御系、２２７：操作部、２２８：電子銃、２２９：コンデンサレンズ、２３０：対物レンズ、２３１：第一の検出器、２３２：第二の検出器、２３４：反射板、２３５：偏向器、２３６：反射板、２３７：ウェハ高さ検出系、２３８：ＸＹステージ：２３９：ホルダ、２４０：リターディング電源、２４１：カセット載置部、２４２：ウェハローダ、２４３：信号検出系制御部、２４４：ビーム偏向補正制御部、２４５：電子光学系制御部、２４６：ウェハ高さセンサ検出系、２４７：機構・ステージ制御部、２４８：操作画面・操作部、２４９：画像処理部、２５０：データ保存部、２５１：ウェハ、２５２：一次電子ビーム、２５３：反射電子、２５４：二次電子、２５５：高エネルギー成分二次電子、２５６：データ入力部、２５７：データ変換部、２５８：寸法測定部、２６３：紫外光源、２６４：帯電制御電極、２６５：帯電制御電極制御部、２６６：帯電制御電源、３２１：電子光学系、３２２：ステージ機構系、３２３：ウェハ搬送系、３２４：真空排気系、３２５：光学顕微鏡、３２６：制御系、３２７：操作部、３２８：電子銃、３２９：コンデンサレンズ、３３０：対物レンズ、３３１：第一の検出器、３３２：第二の検出器、３３３：第三の検出器、３３４：エネルギーフィルタ、３３５：偏向器、３３６：反射板、３３７：ウェハ高さ検出系、３３８：ＸＹステージ：３３９：ホルダ、３４０：リターディング電源、３４１：カセット載置部、３４２：ウェハローダ、３４３：信号検出系制御部、３４４：ビーム偏向補正制御部、３４５：電子光学系制御部、３４６：ウェハ高さセンサ検出系、３４７：機構・ステージ制御部、３４８：操作画面・操作部、３４９：画像処理部、３５０：データ保存部、３５１：ウェハ、３５２：一次電子ビーム、３５３：反射電子、３５４：二次電子、３５５：高エネルギー成分二次電子、３５６：データ入力部、３５７：データ変換部、３６３：紫外光源、３６４：帯電制御電極、３６５：帯電制御電極制御部、３６６：帯電制御電源、４０１：一次電子線、４０２：Siウェハ、４０３：酸化膜、４０４：プラグ、４０５：導通不良欠陥、４０６：リターディング電源、４０７：帯電制御電極、４０８：帯電制御電源、４０９：二次電子、４１０：検出器５０１：正帯電コントラスト像、５０２：プラグ、５０３：導通不良欠陥、６０１：一次電子線、６０２：Siウェハ、６０３：酸化膜、６０４：プラグ、６０５：導通不良欠陥、６０６：リターディング電源、６０７：帯電制御電極、６０８：帯電制御電源、６０９：二次電子、６１０：検出器、６１１：戻り二次電子、７０１：負帯電コントラスト像、７０２：プラグ、７０３：導通不良欠陥、８０１：一次電子線、８０２：Siウェハ、８０３：酸化膜、８０４：プラグ、８０６：リターディング電源、８０７：帯電制御電極、８０８：帯電制御電源、８０９：軌道が曲がった二次電子、８１０：検出器、８１１：軌道が曲がった二次電子、９０１：シェーディング像、１１０１：一次電子線、１１０２：Siウェハ、１１０３：酸化膜、１１０４：プラグ、１１０５：導通不良欠陥、１１０６：リターディング電源、１１０７：帯電制御電極、１１０８：帯電制御電源、１１０９：光電子、１１１０：検出器、１２０１：一次電子線、１２０２：Siウェハ、１２０３：酸化膜、１２０４：プラグ、１２０５：導通不良欠陥、１２０６：リターディング電源、１２０７：帯電制御電極、１２０８：帯電制御電源、１２０９：光電子、１２１０：検出器、１３０１：一次電子線、１３０２：Siウェハ、１３０３：酸化膜、１３０４：プラグ、１３０６：リターディング電源、１３０７：帯電制御電極、１３０８：帯電制御電源、１３０９：二次電子、１３１０：検出器、１４０１：シェーディングの無い電位コントラスト像、２１０１：検査領域、２５０１：紫外光照射前の電位分布、２５０２：紫外光照射後の電位分布、２６０１：正帯電コントラスト像、２６０２：負帯電コントラスト像、２６０３：負帯電コントラスト像、２６０４：正帯電コントラスト像、２６０５：異物、２６０６：形状欠陥不良、２６０７：導通不良欠陥、２６０８：異物、２７０１：輪郭が不明確なコンタクトホール、２７０２：測長幅、２７０３：輪郭が明確なコンタクトホール、２７０４：測長幅。

Claims (16)

1. 回路パターンが形成された基板に対して電位を印加するための電極を有する荷電粒子線装置を用いた検査方法において、
   前記電極の電位を基板に対して負にする工程と、
   該基板表面の領域に紫外線を照射する工程と、
   該領域から発生する光電子を該領域に引き戻し吸着させることで該領域を負帯電させる工程と、
   該領域を一次荷電粒子ビームで走査し該領域から発生する二次電子の信号を検出する工程と、
   検出された二次電子の信号から該領域の画像を形成する工程と、
   形成された画像に基づき前記回路パターンの検査をする工程とを含むことを特徴とする検査方法。
2. 請求項１に記載の検査方法において、
   負帯電した前記領域を一次荷電粒子ビームで走査する際に、前記電極の電位をウェハに対して正にする工程を含むことを特徴とする検査方法。
3. 回路パターンが形成された基板に対して電位を印加するための電極を有する荷電粒子線装置を用いた検査方法において、
   前記電極の電位を基板に対して負にする工程と、
   該基板表面の領域に電子線を照射する工程と、
   該領域から発生する二次電子を該領域に引き戻し吸着させることで該領域を負帯電させる工程と、
   該領域を一次荷電粒子ビームで走査し発生する二次電子を加速させる為に前記電極の電位をウェハに対して正にする工程と、
   該領域から発生する二次電子の信号を検出する工程と、検出された二次電子の信号から該領域の画像を形成する工程と、
   形成された画像に基づき前記回路パターンの検査をする工程とを含むことを特徴とする検査方法。
4. 請求項１または３に記載の検査方法において、
   前記画像を基準画像と比較することによってパターンの欠陥を検出する工程を含むことを特徴とする検査方法。
5. 請求項１または３に記載の検査方法において、
   前記第一の領域の画像と該第二の領域の画像を比較し異なる部分を判別する工程と、
   該判別結果に基づき前記回路パターンの欠陥を判定する工程を含むことを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
6. 請求項１または３に記載の検査方法において、
   外観検査装置から得られる欠陥座標をもとに、該座標での画像を取得し、画像の形状、電位コントラスト、凹凸の情報を得て分類する工程を含んでなることを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
7. 請求項１または３に記載の検査方法において、
   前記画像に基づいて前記回路パターンの任意の部位を測長する工程を含むことを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
8. 請求項１または３に記載の検査方法において、
   前記荷電粒子ビームは電子ビームであることを特徴とする検査方法。
9. 請求項１または３に記載の検査方法において、
   検出された二次電子の信号から前記領域の画像を形成する工程と、
   該画像からパターンのコントラストプロファイルを抽出する工程と、
   該コントラストプロファイルからコントラストの強弱を判定する工程と、
   該コントラストの強弱から前記負帯電させる工程によって再度所定領域を負帯電させるか否かを判定する工程を有することを特徴とする検査方法。
10. 回路パターンが形成された基板に対して電位を印加するための電極を有する荷電粒子線装置を用いた検査方法において、
    前記基板表面の領域に紫外線を照射し、かつ正負の極性を交互に変えながら前記電極へ電圧を印加する工程を電位の大きさを小さくしながら繰り返す工程を含むことを特徴とする検査方法。
11. 請求項１、３ないし１０に記載の検査方法において、
    光電子もしくは二次電子を前記領域に引き戻し、所望の負帯電電位を得るために該電極電位を制御することを特徴とする荷電粒子ビームを用いた検査方法。
12. 回路パターンの形成された被検査試料を搭載する試料台と、
    一次荷電粒子ビームを前記被検査試料に照射するための電子ビーム加速エネルギー制御部と、
    前記試料に紫外光を照射するための紫外光照射装置と、
    前記一次荷電粒子ビーム減速手段の減速電圧を可変とする制御部と、
    該試料から発生する二次電子もしくは光電子をウェハに吸着させるための帯電制御電極と、
    該試料から発生する二次電子を検出する検出部と、
    該検出部からの信号に基づき画像を表示するモニタ部とを具備することを特徴とする検査装置。
13. 請求項１２に記載の検査装置において、
    前記検出部からの信号に基づき画像を形成し、検査されるべき該画像を他の同一回路パターンの画像と比較するための比較演算回路と、
    該比較演算回路での比較結果から該試料の回路パターン上の欠陥部を判別するための演算回路とを具備することを特徴とする検査装置。
14. 請求項１２に記載の検査装置において、
    前記検出部からの信号に基づき画像を形成し、欠陥種ごとに分類する計算機部を具備することを特徴とする検査装置。
15. 請求項１２に記載の検査装置において、
    前記画像から回路パターンの寸法を測長する計算機を具備することを特徴とする検査装置。
16. 請求項１２に記載の検査装置において、
    前記紫外光照射装置の制御装置と、前記帯電制御電極に所定の電圧を印加する電源および電源制御部とを有し、
    前記被検査試料の帯電制御を行なう際には、
    前記紫外線照射装置の制御装置は紫外光照射装置を発光させ、かつ前記電源制御部は前記帯電制御電極に正もしくは負の電圧を印加し、
    前記被検査試料の二次電子像を取得する際には、
    前記紫外線照射装置の制御装置は紫外光照射装置を消光させ、かつ前記電源制御部は前記帯電制御電極に正の電圧を印加することを特徴とする検査装置。

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