JP2014130745A - 荷電粒子線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 非破壊での欠陥抽出や分析は、加速電圧の切換え等に時間が掛り、高い加速電圧の電子線照射により欠陥や汚染が発生してしまう問題がある。
【解決手段】 欠陥抽出装置のＡＤＣ（Automatic Defect Classification）機能内の輝度特徴分類にてＢＳＥ(Back Scattered Electron)像の輝度関連付け条件出しを行ない、この輝度関連付け条件の情報記憶し（３１６）、この情報をレシピファイルとして運用する事により、加速電圧≧3,000Vを使用することなく、欠陥やウェーハの簡易元素分析、及び処理時間の高速化を図ることができる。また、欠陥やウェーハへ繰り返し電子ビームを照射することがなくなるので、汚染を軽減することができる。
【選択図】 図３Ａ

Description

本発明は荷電粒子線装置に係り、特に、その自動欠陥分類や簡易元素分析の技術に関する。

半導体デバイスの微細化及び複雑化に伴い、その製造工程における欠陥の発生原因が多様かつ複合的となり、故障解析技術の一環として欠陥抽出の重要性が増している。また、欠陥数の増加により検査の高速化のみならず、抽出した欠陥の元素分析の需要も増加している。

欠陥の元素分析は、まず光学式あるいは電子線式の外観検査装置を用いて半導体ウェーハ上の欠陥位置を検出することにより開始される。外観検査装置により検出される欠陥は、通常ノイズを多く含み、かつ重要ではない欠陥も含むので、欠陥抽出装置を用いて低加速電圧にて外観検査装置により取得された欠陥位置の高分解能画像を撮像し、得られた画像を用いて欠陥分類を行う。分類された欠陥は、高加速電圧に切り替えられた電子線照射により元素分析が行われる。近年では、欠陥抽出装置にて撮像した欠陥画像の教示データを用いて自動的に分類する機能を備えるようになっており、これを自動欠陥分類(ＡＤＣ : Automatic Defect Classification）と称している。このＡＤＣに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１がある。

また、欠陥の元素分析には、通常、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscopy）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscopy）による高分解能観察の他、エネルギー分散Ｘ線分光法（ＥＤＳ：Energy Dispersive X-ray Spectrometry）や電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ：Electron Energy-Loss Spectroscopy）による元素分析等が用いられる。

特開２００５−１１４３８４号公報

通常、欠陥抽出を行うＳＥＭは、半導体生産ラインに組みこまれ使用される仕様となっており、シリコンウェーハを非破壊により欠陥をそのままＥＤＳにて元素分析が可能である。この非破壊により、非致命欠陥のチップが製品として使用できる利点があると共に、シリコンウェーハを割断する場合に比べ短時間での分析が可能となっている。

しかしながら、非破壊での欠陥抽出や元素分析は、事前に像質が良好な加速電圧≦1,300Vなどの低加速電圧での欠陥抽出を行い、その後元素分析に必要なエネルギーを得るため加速電圧≧3,000Vなどの高加速電圧へ切替えての繰り返しの作業が必要となる。すなわち、従来の方法においては、観察時に使用される加速電圧≦1,300Vなどの低加速電圧と、欠陥の元素分析時に使用される加速電圧≧3,000Vなどの高加速電圧と異なる加速電圧なので、加速電圧の切換えや欠陥の再位置合わせに時間が掛る。また、欠陥の再位置合わせに伴った繰り返しの電子線照射や元素分析時に使用される高い加速電圧の電子線照射により、欠陥やウェーハへ試料室内部のハイドロカーボンが電子線で焼き付いた汚染が発生してしまう。

本発明の目的は、上記の課題を解決し、分析時間を短縮し、分析したい欠陥やその周辺の試料表面の汚染や破壊を防止することが可能な荷電粒子線装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明においては、荷電粒子線装置であって、第１の試料に一次荷電粒子線を照射して二次荷電粒子線像を得る検出部と、第１の試料に一次荷電粒子線を照射して得られる二次荷電粒子線像と、第２の試料に一次荷電粒子線を照射して得られた二次荷電粒子線像と、当該二次荷電粒子線像の輝度の原子番号依存性と、第２の試料に含まれる既知の元素情報とに基づき、第１の試料に含まれる元素を推定する推定部とを備える構成の荷電粒子線装置を提供する。

実試料への高加速電圧での荷電粒子線照射による元素分析を省略でき、簡易元素分析が可能となる。この簡易元素分析により、欠陥やその周辺のウェーハに対する汚染や破壊の軽減、また繰り返しの欠陥抽出の割愛により短時間での元素分析が行なえる。

各実施例に係る荷電粒子線装置の全体構成の一例を示す図である。 実施例１に係る、荷電粒子線装置の試料室内を示す図である。 実施例１に係る、輝度関連付け標準サンプルでの関連付け解析フローの一例を示す図である。 実施例１に係る、標準サンプルでの輝度関連付けの一例を示す図である。 実施例２に係る、実欠陥での輝度関連付け解析フローの一例を示す図である。 実施例２に係る、実欠陥での輝度関連付けの一例を示す図である。 実施例に係る、実欠陥での簡易元素分析解析フローの一例を示す図である。 実施例に係る、輝度平均化曲線からの簡易元素分析結果出力の一例を示す図である。 実施例に係る、実欠陥でのＡＤＲ，ＡＤＣ未使用時における簡易元素分析簡易フローチャートの一例を示す図である。 実施例に係る、ＧＵＩ上に表示される簡易元素分析モード画面の一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に従い説明する。なお、これからの説明において、一次荷電粒子線として一次電子線、二次荷電粒子線として二次電子、反射電子であるＢＳＥ、Ｘ線等を例にして説明するが、本発明はこれらに限定されることなく、イオン線等の他の荷電粒子線を用いる装置においても適用可能である。また、本明細書において、荷電粒子線装置の検出部とは、試料に一次荷電粒子線を照射して得られる二次荷電粒子線を用いて、当該試料の二次荷電粒子線像を得る部分を、荷電粒子線装置の推定部とは、当該試料等の元素を推定する部分を意味している。

本発明の好適な態様においては、欠陥抽出を行う荷電粒子線装置での元素分析では、欠陥の元素分析時に毎回、高加速電圧の一次電子線を欠陥へ照射せずに、例えば、ＡＤＣ機能を用い簡易的な元素分析、元素の推定を行わせる。
すなわち、輝度関連付けモード作業として、ＡＤＣ機能を用いて最初の１回目は基準画像の登録を実施する。基準画像の登録は、欠陥抽出を行うＳＥＭにて、元素分析の校正に用いられる標準サンプルを用い、加速電圧≧3,000Vの高加速電圧でのＡＤＣへ元素分析結果、標準輝度画像等を保存する。

次に、観察時に使用される加速電圧≦1,300Vの低下加電圧でＢＳＥ(Back Scattered Electron)像を取得しＡＤＣへ校正画像として保存する。その後、欠陥の元素分析時に使用される加速電圧≧3,000Vの高加速電圧を用いてＡＤＣへ元素分析結果と実分析画像を保存する。ＢＳＥ像には、原子番号に依存した固有の輝度が存在する。このＢＳＥ像の原子番号依存性に照らし合わせる形で、標準輝度画像，校正画像と実分析画像の輝度を輝度関連付ける。

次回からは、輝度関連付けられた校正画像の輝度情報から元素分類を実施する。これにより、欠陥の元素分析時に使用される加速電圧≧3,000Vを使用しなくても簡易元素分析が可能となる。

図１に各実施例に係る欠陥抽出装置、および欠陥抽出装置が配置される欠陥検出システムの一構成例を示す。
同図において、点線枠で示す欠陥抽出装置１０５は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）カラムである電子光学カラム１０７、試料室１０８、光学顕微鏡１０９、制御部１１０、自動欠陥検出部（ＡＤＲ：Automatic Defect Review）１１１、自動欠陥分類部（ＡＤＣ：Automatic Defect Classification）１１２、通信インタフェースとなる通信用コンピュータ１０６を有し、通信用コンピュータ１０６経由でネットワークを通じて、歩留まり管理システム（ＹＭＳ：Yield Management System）１０１と接続されている。更に、欠陥検査システムでは、このＹＭＳ１０１は、明視野光学式外観検査装置１０２、暗視野光学式外観検査装置１０３、電子線式外観検査装置１０４ともネットワークにより接続されている。同図における実線はＳＥＭ等の制御信号、検出信号などの信号線を示し、２重線は、ネットワーク等の信号伝送路を示す。

本構成の欠陥検査システムでは、これらの検査装置１０２、１０３、１０４から、検査終了後にＹＭＳ１０１に検査データが送られ、更に通信用コンピュータ１０６欠陥抽出装置１０５に送られる。欠陥抽出装置１０５では、この検査データを用いて、ＡＤＲ部１１１，ＡＤＣ部１１２において、ＡＤＲ，ＡＤＣを実施し、結果、通信用コンピュータ１０６を通じて、ＹＭＳ１０１に戻す。

次に、本構成の欠陥抽出装置の詳細について説明する。走査電子顕微鏡カラム１０７は、試料室１０８内に格納された被検査対象に対し一次電子線を照射し、得られる二次電子あるいは反射電子を検出して検出信号を出力する機能を有する。試料室１０８の内部には、図示されない試料ステージが格納されており、制御部１１０からの制御信号に従って被検査対象上での一次電子線の照射目標位置の目標位置を走査電子顕微鏡カラム１０７に移動させる。走査電子顕微鏡カラム１０７により得られた走査電子顕微鏡画像は、抽出欠陥を画像として特定するために使用される。

光学顕微鏡１０９は、試料室１０８の上部に配置されており、欠陥の光学顕微鏡画像を撮像可能である。光学顕微鏡１０９の視野移動は、走査電子顕微鏡カラム１０７と同様、図示されない試料ステージにより実行され、得られた光学顕微鏡画像は、走査電子顕微鏡では見えない欠陥の位置特定に使用される。

欠陥抽出装置に付随する走査電子顕微鏡の各構成要素は制御部１１０により制御され、制御部１１０の後段にはＡＤＲ部１１１，ＡＤＣ部１１２，通信用コンピュータ１０６が接続されている。ＡＤＲ部１１１は、自動欠陥抽出の制御シーケンスをコントロールし、ＡＤＣ部１１２は、ＡＤＲ部１１１によるＡＤＲによって得られた欠陥画像の自動分類処理を実行する。

制御部１１０は、走査電子顕微鏡の各構成要素の動作を制御するため、電子光学カラム制御ユニット１１０１，光学顕微鏡制御ユニット１１０２，およびステージ制御ユニット１１０３などの各制御ユニットを備える。通信用コンピュータ１０６は、欠陥抽出装置の管理コンソールを兼用しており、欠陥抽出の動作条件あるいは検査レシピを設定するためのＧＵＩ（Graphical User’s Interface）が表示されるモニタ等の入出力部を備えている。

以上説明した制御部１１０の各制御ユニットは、制御部１１０内でソフトウェア実装あるいはハードウェア実装のいずれかの方式で実現される。したがって、制御部１１０は、各制御ユニットの機能を実現するプログラムが格納されるメモリおよびプログラムを実行するための処理部となるプロセッサを内部に備える。あるいは、必要に応じて、各制御ユニット個々の機能に対応するマイクロコンピュータを複数備える構成とすることができる。

第１の実施例は、上述した構成の欠陥抽出装置、および欠陥抽出システムが、標準サンプルを用いて、ウェーハの欠陥等における元素分析のための輝度関連付けを行う輝度関連付けモードを実行する実施例である。図２、図３Ａ、図３Ｂを用いて、本実施例の欠陥抽出装置における、輝度関連付け処理、簡易元素分析の処理フローついて説明する。なお、本実施例においては、実サンプルであるウェーハが第１の試料、標準サンプルが第２の試料となる。

図２は、図１に示した本実施例で用いる欠陥抽出装置１５の、欠陥画像抽出時の試料室１０８内の動作を示す模式図である。試料室１０８内では、制御部１１０の電子光学カラム制御ユニット１１０１にて条件設定された電子線２０１が対物レンズ２０２で絞られ、ウェーハ等の第１の試料２０３に照射される。ウェーハ２０３はステージ２０４上に載せられ、ステージ制御ユニット１１０４により欠陥の位置へ移動される。走査電子顕微鏡画像の取得条件によっては、一次電子線２０１を試料２０３の直前で減速させて試料２０３を撮像する場合もあり、その場合には、リターディングユニット２０５によりリターディング電圧が試料２０３に印加される。

試料２０３の欠陥画像抽出時には、ステージ２０４が欠陥位置へ順次移動し、対物レンズ２０２で絞られた電子線２０１を照射して欠陥のＳＥＭ画像の取得を行う。欠陥画像は、２次電子像検出器２０６，左側反射電子検出器２０７，右側反射電子検出器２０８が使用され３種類の欠陥画像として取得される。

また、元素分析時においては、制御部１１０内の電子光学カラム制御ユニット１１０１にて、元素分析条件へと変更後、ステージ制御ユニット１１０４により、ステージ２０４上の固定位置に載せられている第２の試料としての標準サンプル２１０が、欠陥の位置へ移動された際に得られる特性Ｘ−線が、Ｘ−線分析検出器２０９にて取得され、エネルギースペクトルに換算されて元素分析の検出結果となる。

ここで、本実施例における元素分析の輝度関連付けモードは、元素分析の校正に用いられる第２の試料である標準サンプル２１０と、第１の試料である試料２０３各々から得た画像の輝度を、ＡＤＣ部１１２へ転送し、画像の輝度から反射電子強度の原子番号依存性に照らし合わせ、元素分析の輝度関連付けを行うための動作モードである。

本実施例の構成において、この輝度関連付けモードが完了して得た結果は、元素を推定する推定部であるＡＤＣ部１１２内の図示を省略した記憶部に簡易元素分析情報として保存する。保存された簡易元素分析情報は、ＡＤＲ部１１１のレシピ条件から必要に応じ呼び出され、簡易元素分析情報として使用される。また、以上の簡易元素分析情報は、ＡＤＲ部１１１，ＡＤＣ部１１２，通信用コンピュータ１０６、更にはネットワークを通じて、ＹＭＳ１０１にアップロードする。

次に、図３Ａを用いて、本実施例の欠陥抽出装置における簡易元素分析輝度関連付けモードに関し、標準サンプルでの関連付け解析フローの一例を説明する。
まず、同図のステップ３０１でＥＤＳ校正用標準サンプルを使用する場合、簡易元素分析輝度関連付けモードＡを選択する。ステップ３０２では、ＥＤＳ校正用標準サンプルに使用される電子光学系条件と、標準サンプルの個数，元素名及び固定座標また、検出したい元素名を設定する。ステップ３０３でＥＤＳ分析用の加速電圧≧3,000Vの高加速電圧に自動設定され、この値はステップ３０２で事前設定された加速電圧となる。この高加速電圧は、3,000V以上に限定されるものでない。

ステップ３０４で、ＥＤＳ校正用標準サンプルの固定座標へ移動する。この固定座標も、ステップ３０２で事前設定された座標への移動となる。ステップ３０５で、標準サンプルを対象として得た、基準値となるＥＤＳ分析結果、及びＢＳＥ像を取得する。ステップ３０６で、取得したデータをＡＤＣ機能内のＥＤＳ輝度関連付けモード処理へ転送する。

ステップ３０７で、事前に指定した標準サンプルへの全移動が完了したかの判断を行う。この際、未完了であればステップ３０４へ戻り、残りの輝度関連付けデータの取得を繰り返し行う。なお、ＥＤＳ校正用標準サンプルへの全移動が完了と判断された場合は、次のステップへ処理を移行する。

ステップ３０８では、取得されたＥＤＳ分析結果と輝度結果から、補間処理等の既存の処理により平均化された曲線としての平均化曲線を自動作成する。図３Ｂに、その一例である平均化曲線３１７を示した。ここまでで、ＥＤＳ校正用標準サンプルでの加速電圧≧3,000Vの基準値の取得が完了する。

その後、ステップ３０９で、加速電圧≦1,300Vの低加速電圧でのＥＤＳ校正用標準サンプルのＢＳＥ像輝度を得るため、ステップ３０２で事前設定した条件へ自動変更される。この低加速電圧は、1,300V以下に限定されるものでない。
ステップ３１０で、ＥＤＳ校正用標準サンプルの固定座標へ移動する。この固定座標も、ステップ３０２で事前設定された座標への移動となる。

ステップ３１１で、加速電圧≦1,300VでのＢＳＥ像を取得する。ステップ３１２で、ＡＤＣ機能内のＥＤＳ輝度関連付けモード処理へ転送する。ステップ３１３で、事前に指定した標準サンプルの登録が完了したかの判断を行う。この際、未完了であればステップ３１０へ戻り残りの輝度関連付けデータの取得を繰り返し行う。なお、標準サンプルへの全移動が完了と判断された場合は、次のステップへ処理を移行する。

ステップ３１４では、取得されたＥＤＳ分析結果と輝度結果から、図３Ｂの３１８で示す平均化曲線を自動作成する。ここまでで、ＥＤＳ校正用標準サンプルでの加速電圧≦1,300Vの基準値の取得となる。

図３Ｂに示した本実施例の欠陥抽出装置、欠陥抽出システムにおける平均化曲線３１７、３１８の作成の一例を示す。ＥＤＳ校正用標準サンプルに、原子番号６：Ｃ，原子番号１３：Ａｌ，原子番号２６：Ｆｅ，原子番号４２：Ｍｏ，原子番号６４：Ｇｄ，原子番号７４：Ｗが準備できたとする。その際、加速電圧≧3,000Vと加速電圧≦1,300Vの各々得られるＢＳＥ像の輝度を、各々の原子番号に対しプロットする。ＢＳＥ像には、原子番号に依存した固有の輝度が存在するので、プロット間の平均化曲線３１７、３１８を描くことにより原子番号とＢＳＥ像輝度との関連付けが定義できる。

以上説明した実施例１の欠陥抽出装置、欠陥検出システムによれば、第１の試料であるウェーハの高加速電圧での電子線照射による元素分析を省略することが可能となり、簡易元素分析が可能となる。この簡易元素分析により、欠陥やその周辺のウェーハに対する汚染や破壊の軽減、また繰り返しの欠陥抽出の割愛により短時間での元素分析が行なえる。

上述した第２の試料として用いたＥＤＳ校正用標準サンプルの表面は、表面起伏による校正値の変化を抑えるため、表面が研磨されているサンプルである。しかし、第１の試料の実欠陥では欠陥の表面起伏は一定ではなく、その形状変化によりＢＳＥ像輝度も変化する。
そこで第２の実施例として、標準サンプルに替え実欠陥での輝度関連付け解析フローを行う欠陥抽出装置、欠陥抽出システムの実施例を説明する。なお、先に説明したように、本実施例において用いる欠陥抽出装置、欠陥抽出システムは、第２の試料は実欠陥である点を除き、図１、図２に示した構成をそのまま用いることができる。

図４Ａに、実欠陥を用いた実欠陥での関連付け解析フロー図を示す。ステップ３1９で、第２の試料として実欠陥を使用する場合、簡易元素分析輝度関連付けモードＢを選択する。
ステップ３２０でＹＭＳ１０１から検査データを読み込む。ステップ３２１では、電子光学系条件と検出したい元素名を設定する。ステップ３２１では、ウェーハ上の欠陥を検出及び分析するためのＡＤＲ条件を読み込む。ステップ３２２で、ＡＤＲレシピ条件（加速電圧≦1,300Vを含む）が読み込まれ電子光学系条件が自動設定される。

ステップ３２３でウェーハアライメントを行い、ウェーハの大まかな位置合わせを行う。ステップ３２４でフォーカスマップを取り、フォーカスのウェーハ面内領域毎の分布を補正して、オートフォーカスが短時間で合うようにする。ステップ３２５ではＳＥＭのファインアライメントが実行される。ファインアライメントは、パターン付きウェーハの場合にはホトプロセスのマスクショット単位に特異なパターンを用いて行われ、ノンパターンウェーハの場合には光学顕微鏡、特にレーザ光による暗視野顕微鏡等で欠陥を光らせて欠陥位置を正確に検出することにより行われる。

ステップ３２６でステップ３２０にて読み込済みの欠陥位置へ移動する。ステップ３２７でＡＤＲにより欠陥の正確な位置を検出し、欠陥を中心にＢＳＥ像を取得する。ステップ３２８で、加速電圧≦1,300V条件時の輝度関連付けモードへＢＳＥ像が転送される。ステップ３２８にて最終欠陥であるかどうかの判断を実施する。最終欠陥でない場合は、ステップ３２６へ戻る。なお、最終欠陥の場合は、次のステップ３３０を実施する。

次に、ステップ３３０で、加速電圧≧3,000Vでの条件が読み込まれ自動設定される。ステップ３３１で、ステップ３２０で読み込まれた欠陥位置へ移動する。ステップ３３２で、ＥＤＳを実施し元素名を抽出する。ステップ３３３で、ＡＤＲで取得したＢＳＥ像をＡＤＣ／ＥＤＳキャリブレーションへ転送する。ステップ３３４で、ステップ３０２にて読み込んだ欠陥位置が最終かの判断を行う。この際、欠陥位置が最終でなければステップ３３１へ戻り繰り返しＡＤＲを実施し、欠陥位置が最終と判断された場合は、次の処理ステップ３３４へと進む。

ステップ３３４にて、実欠陥での加速電圧≦1,300Vと、加速電圧≧3,000Vから得られるＢＳＥ像の輝度を、各々の原子番号に対しプロットする。ＢＳＥ像には、原子番号に依存した固有の輝度が存在するので、プロット間の平均化曲線を描くことにより原子番号とＢＳＥ像輝度との実欠陥での関連付けが定義できる。ステップ３３５で、関連付けられた輝度情報結果を、元素を推定する推定部であるＡＤＣ部１１２内の記憶部に保存して作業が完了となる。

図４Ｂを用いて、実施例２における、実欠陥を用いたＥＤＳ分析結果とＢＳＥ像輝度との関連付けの一例を説明する。
図４Ｂにおいて、３３６，３３９は、分析先の欠陥ＩＤ番号（０１、０２）である。各々の欠陥番号毎に平均化曲線３４２の加速電圧≧3,000VでＥＤＳ分析した結果、原子番号３３７,３４１が得られる。次に、平均化曲線３４３の加速電圧≦1,300Vでの各々の欠陥ＩＤ番号（０１，０２）へ移動し、ＢＳＥ像を取得することにより既知の原子番号に対応した輝度３３８，３４０のプロットを得ることができる。これらを複数回繰り返しながら、原子番号データを増やし、平均化曲線３４３の原子番号と、ＢＳＥ像輝度との平均化曲線３４２、３４３を描くことにより、実欠陥での関連付け定義と共に、精度の向上が図られる。

以上説明した実施例２の欠陥抽出装置、欠陥検出システムによれば、実欠陥を用いて第１の試料であるウェーハの高加速電圧での電子線照射による元素分析を省略することが可能となり、簡易元素分析が可能となる。また、実欠陥を用いるため、実欠陥の表面の形状変化の影響を受けることなく、元素分析が行なえる。

続いて、上述の通りに説明した各実施例に係る欠陥抽出装置、欠陥抽出システムにおける簡易元素分析解析処理を説明する。
図５Ａに、実施例における実欠陥での簡易元素分析解析フローの一例を示した。同図において、欠陥抽出装置１０５はステップ３４４でＹＭＳ１０１から検査データを読み込む。ステップ３４５では、ウェーハ上の欠陥を検出及び分析するためのＡＤＲ条件を読み込む。ステップ３４６で、ＡＤＲレシピ条件内に設定されているＡＤＣ簡易元素分析機能を使用するかどうかの判断を行う。実施しない設定の場合は、ステップ３４８へ移行し通常のＡＤＲ部１１１のＡＤＲを実施する。ＡＤＣ簡易元素分析機能を実施するように設定されている場合は、ステップ３４７へ移行する。このＡＤＣ簡易元素部関機能を利用することにより、利用者は負担無く、元素分析結果を得ることが可能となる。

ステップ３４７では、上述した実施例により事前取得されているＡＤＣ簡易元素分析の関連付けデータを読み込む。ステップ３４８でウェーハアライメントを実施する。ステップ３４９でフォーカスマップを取る。ステップ３５０ではＳＥＭのファインアライメントが実行される。ステップ３５１でステップ３４４にて読み込済みの欠陥位置へ移動する。ステップ３５２でＡＤＲにより欠陥の正確な位置を検出し、欠陥を中心にＢＳＥ像を取得する。同時に、加速電圧≦1,300V条件時の輝度関連付けモードへＢＳＥ像が転送される。

ステップ３５３にて最終欠陥であるかどうかの判断を実施する。最終欠陥でない場合は、ステップ３５１へ戻る。なお、最終欠陥の場合は、次のステップ３５４を実施する。最後に、通信用コンピュータ１０６を介してＡＤＲ／ＡＤＣ／簡易元素分析結果をＹＭＳ１０１にアップロードし終了する。

図５Ｂに、実施例における輝度平均化曲線からの簡易元素分析結果の出力例を示す。同図中３５９は、加速電圧≦1,300V時の輝度平均化曲線となる。３５６の原子番号６：Ｃは、実欠陥サンプルから事前に得られていた既知元素である。そこに、同一な輝度を持った欠陥１個３５５が検出され、簡易元素分析結果は、３５６の原子番号６：Ｃとなる。

図５Ｂにおいて、平均値化曲線３５９を求めたのは、校正を実施した既知元素の他に、未知元素も同時に検出できるようにするためである。そこで、３５７で３個の欠陥がほぼ同様な輝度で検出された場合、この輝度では校正は行ってないがＢＳＥ像には、原子番号に依存した固有の輝度が存在するので、輝度平均化曲線３５９から３５８の原子番号２５：Ｍｇと分析できる。

図５Ｃに、上記の説明の変形実施例として、実欠陥でのＡＤＲ，ＡＤＣ未使用時における簡易元素分析簡易フローチャート図を示す。
欠陥抽出装置１０５は、ステップ３６０でＹＭＳ１０１から検査データを読み込む。ステップ３６１でウェーハアライメントを実施する。ステップ３６２でフォーカスマップを取る。ステップ３６3ではＳＥＭのファインアライメントを実行する。ステップ３６４で、ＡＤＲ，ＡＤＣ未使用時における簡易元素分析機能を使用するかどうかの判断を行う。実施しない設定の場合は、ステップ３７１へ移行しでステップ３６０にて読み込済みの欠陥位置への移動と、ステップ３７２で、通常の画像取得と保存を実施する。ステップ３７３にて、最終欠陥かの判断を行い最終欠陥でない場合は、ステップ３７１へ移行し次の欠陥位置へ移動し繰り返し荷電粒子画像の取得と保存を実施する。最終欠陥の場合は、次のステップ３７４を実施する。最後に、通信用コンピュータ１０６を介して簡易元素分析結果をＹＭＳ１０１にアップロードし終了する。

ステップ３６４で、実施するように設定されている場合は、ステップ３６５へ移行する。ステップ３６５では、先の実施例で事前取得され保存されている簡易元素分析の関連付けデータを読み込む。ステップ３６６でステップ３６０にて読み込済みの欠陥位置へ移動する。ステップ３６７で、荷電粒子画像取得と保存を実施する。ステップ３６８で取得画像の輝度に合わせる輝度カーソルにより簡易元素分析を実施する。ステップ３６９にて分析結果の保存を行う。ステップ３７０にて、最終欠陥かの判断を行い最終欠陥でない場合は、ステップ３６６へ移行し次の欠陥位置へ移動し繰り返し簡易元素分析を実施する。なお、最終欠陥の場合は、次のステップ３７４を実施する。最後に、通信用コンピュータ１０６を介して簡易元素分析結果をＹＭＳ１０１にアップロードし終了する。

図５Ｄに、図５Ｃの簡易元素分析簡易フローのステップ３６４にて [簡易元素分析を実施する。] を選択した場合に、通信用コンピュータ１０６のモニタのＧＵＩ上に表示される簡易元素分析モード画面の一例を示す。
エリア３７５,３７６,３７７は、纏めて簡易元素分析モード画面となり、エリア３７８は、荷電粒子画像を表示するモニタ部分とする。

エリア３７５では、エリア３７６で合わせたスクロールバー３７９の位置に応じた元素分析結果がリアルタイムで自動表示される。エリア３７６は、ステップ３６５のデータから表示されるエリア３７７の輝度情報に、ステップ３６７で取得した荷電粒子画像の輝度を目視により合わせるスクロールバー３８０が表示されるエリアとなる。

また、エリア３７７は、図５Ｃのステップ３６５で選択した簡易元素分析の輝度関連付けデータから輝度のグラディエーションが表示されるエリアとなる。簡易分析したい欠陥の位置へ移動し、ステップ３６７で荷電粒子画像を取得することにより、３７８へ荷電粒子画像が表示される。

エリア３７８へ表示された荷電粒子画像の欠陥輝度と３７７グラディエーションバーに３７６のスクロールの同じ輝度に合わせることにより、３７５に簡易分析結果が表示される。ステップ３６９にて荷電粒子画像及び簡易分析結果を保存する。最終欠陥の場合は、ステップ３７４を実施する。最後に、通信用コンピュータ１０６を介して簡易元素分析結果をＹＭＳ１０１にアップロードし終了する。本変形実施例によれば、ＡＤＲ、ＡＤＣを使用する必要がないので、そのような機能が無い場合でも、簡易元素分析が可能となる。

以上、詳述したように、本発明の荷電粒子線装置によれば、高加速電圧での荷電粒子線照射による元素分析を省略でき、簡易元素分析が可能となる。この簡易元素分析により、欠陥やその周辺のウェーハに対する汚染や破壊の軽減、また繰り返しの欠陥抽出の割愛により短時間での元素分析が行なえる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

更に、上述した各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を説明したが、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。

１０１ ＹＭＳ
１０２ 明視野光学式外観検査装置
１０３ 暗視野光学式外観検査装置
１０４ 電子線式外観検査装置
１０５ 欠陥抽出ＳＥＭ
１０６ 通信用コンピュータ
１０７ 走査電子顕微鏡カラム
１０８ 試料室
１０９ 制御部
１１０ ＡＤＲ部
１１１ ＡＤＣ部
１１２ 光学顕微鏡（ＯＭ）
２０１ 電子線
２０２ 対物レンズ
２０３ 試料（ウェーハ）
２０４ ステージ
２０５ リターディングユニット
２０６ 二次電子検出器
２０７ 左側反射電子検出器
２０８ 右側反射電子検出器
２０９ Ｘ−線検出器
１１０１ 電子光学カラム制御ユニット
１１０２ 光学顕微鏡制御ユニット
１１０３ ステージ制御ユニット

Claims (10)

1. 荷電粒子線装置であって、
   第１の試料に一次荷電粒子線を照射して二次荷電粒子線像を得る検出部と、
   前記第１の試料に一次荷電粒子線を照射して得られる前記二次荷電粒子線像と、第２の試料に一次荷電粒子線を照射して得られた二次荷電粒子線像と、当該二次荷電粒子線像の輝度の原子番号依存性と、前記第２の試料に含まれる既知の元素情報とに基づき、前記第１の試料に含まれる元素を推定する推定部とを、備える、
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
2. 請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
   前記第２の試料の前記二次荷電粒子線像と前記原子番号依存性は、
   低加速電圧で前記一次荷電粒子線を照射して得られた二次荷電粒子線像、および高加速電圧で前記一次荷電粒子線を照射して得られた二次荷電粒子線像と原子番号依存性であり、
   前記検出部は、
   前記第１の試料に低加速電圧で前記一次荷電粒子線を照射して前記二次荷電粒子線像を得、
   前記推定部は、前記第２の試料の前記二次荷電粒子線像と前記原子番号依存性と、前記第１の試料の前記二次荷電粒子線像とから前記第１の試料の元素分析を行う、
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
3. 請求項２に記載の荷電粒子線装置であって、
   前記推定部は、
   前記第１の試料の元素分析を行うため、
   前記二次荷電粒子線の輝度と原子番号を軸としたグラフ上に平均化曲線を作成する、
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
4. 請求項２に記載の荷電粒子線装置であって、
   前記第２の試料は、当該試料の座標位置と特定元素の対応付けがなされている標準試料である、
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
5. 請求項４に記載の荷電粒子線装置であって、
   前記推定部は、
   前記標準試料の前記二次荷電粒子線像と、前記原子番号依存性と、前記元素情報を予め記憶している、
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
6. 請求項２に記載の荷電粒子線装置であって、
   前記第２の試料は、実試料中の欠陥部分である、
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
7. 請求項６に記載の荷電粒子線装置であって、
   前記推定部は、
   前記欠陥部分の前記二次荷電粒子線像と、前記原子番号依存性と、前記元素情報を記憶する、
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
8. 請求項２に記載の荷電粒子線装置であって、
   前記低加速電圧とは、加速電圧≦1,300Vであり、前記高加速電圧とは、加速電圧≧3,000Vである、
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
9. 請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
   前記一次荷電粒子線は、一次電子線であり、前記二次荷電粒子線は、ＢＳＥ(Back Scattered Electron)である、
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
10. 請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
    前記推定部は、自動欠陥分類(ＡＤＣ : Automatic Defect Classification）機能を含む、
    ことを特徴とする荷電粒子線装置。

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