JP2016070912A - 欠陥検査装置および欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検出対象欠陥を高い感度で検出する。【解決手段】一実施形態の欠陥検査装置は、荷電粒子源と第１画像生成手段と第１および第２検出手段とを持つ。荷電粒子源は、荷電粒子ビームを生成し、第１および第２パターンを有する被検査体に照射する。第１検出手段は、前記荷電粒子の照射により前記被検査体からの二次荷電粒子を検出して信号を出力する。第２検出手段は、第１条件下で前記被検査体に荷電粒子ビームを照射して得られる画像から前記第１のパターンの第１の座標を抽出し、該座標に所定のマージンを設けたマスク領域を設定し、第２条件下で前記被検査体に荷電粒子ビームを照射して得られる画像と参照画像との差分を取り、該差分と前記マスク領域とを照合することにより前記第２パターンの欠陥を検出する。前記第１条件は、前記被検査体に荷電粒子ビームを照射して得られる画像中で前記第２パターンよりも高いコントラストが前記第１パターンについて得られる条件である。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、広く欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。

パターンが形成された基板に電子ビームを照射してＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像を取得し、隣接するダイ間または隣接するパターン間で相互に比較し、検出された相違点から欠陥を検出するＳＥＭ方式の検査技術がある。

また、絶縁膜、例えば酸化膜の上に配線溝とコンタクトホールとが混在して加工形成されている工程のパターンでは、表面に配線の溝が形成され、この配線溝の中にコンタクトホールが形成されているケースがある。このようなパターンにＳＥＭ方式の検査技術を適用した場合、配線溝とコンタクトホールとでは、加工寸法や深さ、アスペクト比が大きく異なるため、二次電子の収集率に差が生じてコントラストが大きく異なる。

例えば、酸化膜の表面は最も明るいコントラストが得られる（図３中の符号ＩＳ参照）。配線溝は、比較的大きなデザイン（寸法）で浅く加工され、アスペクト比が小さいため、酸化膜表面に対して暗いコントラストが得られる（図３中の符号ＷＴ１〜ＷＴ６参照）。

さらに、コンタクトホールは、比較的小さなデザイン（寸法）で深く加工され、アスペクト比が大きいため、最も暗いコントラストが得られる（図３、画像Ｉｍｇ１１中の符号ＣＨ１〜ＣＨ３参照）。

上記パターンを有する被検査体に対し、配線溝のオープン欠陥やショート欠陥を検査対象欠陥として最適な電子ビーム条件を決めて検査を実施した場合、周辺に対してコントラスト差が最も大きいコンタクトホールの僅かな形状変化や位置ズレは、隣接するダイ間または隣接するパターン間でＳＥＭイメージの差分を取った場合、大きな差分信号となるために多数検出されることになる。

このように、コンタクトホールからの欠陥候補には、僅かな形状変化や位置ズレが多く含まれる。

しかしながら、コンタクトホールの僅かな形状変化や位置ズレは歩留りに影響がなく公差の範囲内に収まっている場合が多い。

この一方、検出対象欠陥である配線溝のオープン欠陥やショート欠陥は、コンタクトホールからの欠陥候補の数と比較すると一般的に著しく少ないので、多数の欠陥候補の中から配線溝の欠陥を抽出することが困難であるという問題がある。

特開２０１２−１６９５７１号公報

本発明が解決しようとする課題は、検出対象欠陥を高い感度で検出することができる欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供することである。

一実施形態の欠陥検査装置は、荷電粒子源と、第１の画像生成手段と、第１および第２の検出手段とを持つ。荷電粒子源は、荷電粒子ビームを生成し、第１のパターンと第２のパターンとを備える被検査体に照射する。第１の検出手段は、前記荷電粒子の照射により前記被検査体からの二次荷電粒子を検出して信号を出力する。第２の検出手段は、第１の荷電粒子照射条件の下で前記被検査体に荷電粒子ビームを照射して得られる画像から前記第１のパターンの第１の座標を抽出し、前記第１の座標に所定のマージンを設けたマスク領域を設定し、第２の荷電粒子照射条件の下で前記被検査体に荷電粒子ビームを照射して得られる画像と、前記被検査体と同一の設計レイアウトに基づく前記被検査領域とは異なる参照領域に前記第２の荷電粒子照射条件の下で荷電粒子ビームを照射して得られた参照画像との差分を取り、該差分と前記マスク領域とを照合することにより、前記第２のパターンの欠陥を検出する。前記第１の荷電粒子照射条件は、前記被検査体に荷電粒子ビームを照射して得られる画像中で前記第２のパターンよりも高いコントラストが前記第１のパターンについて得られる条件である。

実施の一形態による欠陥検査装置の概略構成を示すブロック図の一例。 （ａ）は、被検査体の一例に形成された任意のダイにおけるパターンレイアウトの一例を示す図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ切断線による断面図の一例を示す図。 図１に示す欠陥検査装置を用いた欠陥検査の概略を説明するための図の一例。 吸収電流像を用いてマスク領域を設定する理由を説明する図の例。 吸収電流像を用いてマスク領域を設定する理由を説明する図の例。 （ａ）は、被検査体の他の一例を示す部分断面図の一例、（ｂ）および（ｃ）は、１ｋｅＶ以下の加速電圧で数ｎＡからｐＡオーダーのプローブ電流というＳＥＭ条件で電子ビームを照射して得られた形状コントラスト像および電位コントラスト像の各一例を示す図。 実施の一形態による欠陥検査方法の概略手順を示すフローチャート。

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面において、同一の部分には同一の参照番号を付し、その重複説明は適宜省略する。添付の図面は、それぞれ発明の説明とその理解を促すためのものであり、各図における形状や寸法、比などは実際の装置と異なる箇所がある点に留意されたい。

また、以下の説明において、荷電粒子ビームの一例として電子ビームを取り挙げて説明するが、本発明はこれに限ることなく例えばイオンビームにも適用可能である。

（１）欠陥検査装置
図１は、実施の一形態による荷電粒子ビーム装置の概略構成を示すブロック図の一例である。図１に示す電子ビーム検査装置は、走査型電子顕微鏡４０と、制御コンピュータ２１と、欠陥検出部３３と、記憶装置２８と、表示装置２９と、入力装置２０と、を備える。制御コンピュータ２１は、欠陥検出部３３、記憶装置２８、表示装置２９および入力装置２０に接続される。

走査型電子顕微鏡４０は、鏡筒９、試料室８、電子銃制御部２２、レンズ制御部２３，４４、偏向器制御部２４、信号処理部２５、第１画像生成部３１、吸収電流取得部５３、第２画像生成部５１およびステージ制御部２６を含む。

鏡筒９には電子銃６と、コンデンサレンズ４と、偏向器５と、対物レンズ３と、検出器７が設けられ、また、試料室８内には、検査対象パターンが形成された被検査体１００を支持するステージ１０とアクチュエータ１２が設けられる。

制御コンピュータ２１は、電子銃制御部２２、レンズ制御部２３，４４、偏向器制御部２４、信号処理部２５、第１画像生成部３１、第２画像生成部５１およびステージ制御部２６にも接続される。制御コンピュータ２１は、各種の制御信号を生成して電子銃制御部２２、レンズ制御部２３、偏向器制御部２４およびステージ制御部２６へ送る。

電子銃制御部２２は、鏡筒９内の電子銃６に接続され、レンズ制御部２３はコンデンサレンズ４に接続され、レンズ制御部４４は対物レンズ３に接続され、偏向器制御部２４は偏向器５に接続され、信号処理部２５は検出器７に接続される。第１画像生成部３１は信号処理部２５に接続される。第２画像生成部５１は吸収電流取得部５３に接続される。ステージ制御部２６は試料室８内のアクチュエータ１２に接続される。

電子銃制御部２２は、制御コンピュータ２１の指示による照射条件に従って制御信号を生成し、この制御信号を受けて電子銃６は電子ビームＥＢを生成して放出する。放出された電子ビームＥＢは、コンデンサレンズ４により集束された後に対物レンズ３により焦点位置が調整されて被検査体１００に照射される。

レンズ制御部２３は、制御コンピュータ２１の指示に従って制御信号を生成し、この制御信号を受けてコンデンサレンズ４が電子ビームＥＢを集束する。

レンズ制御部４４は、制御コンピュータ２１の指示に従って制御信号を生成し、この制御信号を受けて対物レンズ３が電子ビームＥＢの焦点位置を調整し、電子ビームＥＢをジャストフォーカスで被検査体１００の表面に入射させる。

偏向器制御部２４は、制御コンピュータ２１の指示に従って制御信号を生成し、偏向器５は偏向器制御部２４から送られる制御信号により偏向電界または偏向磁界を形成して電子ビームＥＢをＸ方向およびＹ方向に適宜偏向して被検査体１００の表面を走査する。

電子ビームＥＢの照射により被検査体１００の表面から二次電子、反射電子および後方散乱電子（以下、単に「二次電子等」という）２が発生し、検出器７により検出されて検出信号が信号処理部２５に送られる。本実施形態において、電子ビームＥＢは例えば荷電粒子ビームに対応し、二次電子等２は例えば二次荷電粒子に対応し、検出器７は第１の検出手段に対応する。

検出器７からの検出信号は信号処理部２５により処理されて第１画像生成部３１に送られる。第１画像生成部３１は、信号処理部２５から送られる信号から被検査体１００の表面に形成されたパターンの像（ＳＥＭ像）を生成する。ＳＥＭ像は、制御コンピュータ２１を介して表示装置２９により表示されると共に、記憶装置２８に格納される。

吸収電流取得部５３は、被検査体１００へ照射した電子ビームＥＢのうち基板Ｓ（図２（ｂ）参照）に吸収された電流を測定し、測定結果を第２画像生成部５１へ送る。第２画像生成部５１は、吸収電流取得部５３からの測定信号を処理して、吸収電流像（図３の符号Ｉｍｇ１参照）を生成する。

欠陥検出部３３は、記憶装置２８からＳＥＭ像または吸収電流像を取り出してダイ・ツー・ダイ（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ）検査またはセル・ツー・セル（Ｃｅｌｌ ｔｏ Ｃｅｌｌ）検査の手法を用いて後述する手順により検査対象パターンの欠陥の座標を抽出する。抽出結果は制御コンピュータ２１に送られ、表示装置２９により表示されるほか、記憶装置２８に格納される。本実施形態において、欠陥検出部３３は例えば第２の検出手段に対応する。

ステージ１０は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動可能であり、制御コンピュータ２１からの指示によりステージ制御部２６が生成した制御信号に従ってアクチュエータ１２がステージ１０を移動する。

入力装置２０は、電子ビーム条件、検査対象パターンの種類、検査エリアの座標位置、欠陥検出のための各種閾値などの情報を制御コンピュータ２１へ入力するためのインタフェイスである。

記憶装置２８は、後述する欠陥検査の手順が記述されたレシピファイルを格納し、このレシピファイルを制御コンピュータ２１が読み取って欠陥検査を実行する。記憶装置２８はまた、入力装置２０から入力された検査条件、例えば後述する第１および第２のＥＢ照射条件（ＳＥＭ条件）をも格納する。

図１に示す欠陥検査装置１を用いた欠陥検査について図２（ａ）乃至図６（ｃ）を参照して説明する。

図２（ａ）は、被検査体１００の任意のダイにおけるパターンレイアウトの一例を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ切断線における断面図の一例を示す。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示す被検査体１００は、基板Ｓと、基板Ｓ上に成膜された絶縁膜、例えば酸化膜ＩＳと、酸化膜ＩＳの一部が選択的に除去されて形成された配線溝ＷＴ１〜ＷＴ６とを含む。被検査体１００はまた、配線溝ＷＴ３，ＷＴ５，ＷＴ６中で酸化膜ＩＳの一部が選択的に除去されて基板Ｓの表面が露出するようにそれぞれ形成されたコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３を含む。

図２（ａ）に示すように、配線溝ＷＴ３，ＷＴ５，ＷＴ６はコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３よりも寸法が大きいが浅く形成されており、アスペクト比が相対的に小さい。

この一方、コンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３は、配線溝ＷＴ３，ＷＴ５，ＷＴ６よりも寸法は小さいが深く加工され、アスペクト比が相対的に大きい。

本実施形態において、配線溝ＷＴ１〜ＷＴ６は欠陥検査の対象となるパターンであり、コンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３は欠陥検査の対象から除外されるパターンである。すなわち、本実施形態において、コンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３は例えば第１のパターンに対応し、配線溝ＷＴ１〜ＷＴ６は例えば第２のパターンに対応する。

欠陥検査において、まず、欠陥検査装置１の制御コンピュータ２１が記憶装置２８から第１ＥＢ照射条件（ＳＥＭ条件）を引き出す。第１ＥＢ照射条件として、本実施形態ではＳＥＭ像中でコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３のみが強調される条件、より具体的には、約１０ｋｅＶ以上の高加速電圧による高エネルギー条件の他、後述する電位コントラストを得るＥＢ条件が挙げられる。本実施形態において、第１ＥＢ照射条件（ＳＥＭ条件）は例えば第１の荷電粒子照射条件に対応する。

制御コンピュータ２１は、第１ＥＢ照射条件に従って各種の制御信号を生成し、電子銃６から電子ビームＥＢを基板Ｓに向けて照射させ、コンデンサレンズ４により電子ビームＥＢを集束させた上で、対物レンズ３で焦点位置を調整しながら偏向器５で基板Ｓの表面を走査させる。

吸収電流取得部５３は、基板Ｓに照射した電子ビームＥＢのうち基板Ｓに吸収される電流を測定して測定信号を第２画像生成部５１へ送る。画像生成部５１は、吸収電流取得部５３からの測定信号から第１ＥＢ照射条件下での基板Ｓの吸収電流像を生成する。生成された吸収電流像は、制御コンピュータ２１を介して記憶装置２８へ送られ、記憶される。このようにして取得された吸収電流像は、図３の符号Ｉｍｇ１に示すように、コンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３のみが明示されたコントラストを有する。吸収電流取得部５３および画像生成部５１により生成された吸収電流像は、本実施形態において例えば第１の画像に対応する。

次に、欠陥検出部３３は、記憶装置２８から吸収電流像を引き出してコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３の座標を抽出する。本実施形態において、コンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３の座標は例えば第１の座標に対応する。

欠陥検出部３３は続いて、抽出された座標に所定量のマージンを持たせることにより領域を設定し、これをマスク領域と定義する。例えば図３の吸収電流像Ｉｍｇ１について得られたマスク領域の一例を図３中の画像Ｉｍｇ３１中の符号ＭＫ１〜ＭＫ３に示す。

マスク領域の設定に際し、コンタクトホールの位置ずれが生じていないことが既に確認された良品を使用することが望ましいが、通常生じ得る位置ずれをカバーできるだけの大きさのマージンを設定すれば、被検査体１００の像を用いてもよい。マージンの値としては例えば配線ＷＴ３，ＷＴ５，ＷＴ６の幅の約１０％が採用される。

なお、本例では矩形のマスク領域を設定したが、これに限ること無く例えば円形のマスク領域を設定してもよい。

本実施形態において、マスク領域の設定はダイ毎に行われる。しかしながら、所定の範囲、例えば同一ロット内でリソグラフィの変動が少ない場合は、一つのダイで特定されたコンタクトホール座標を他のダイに適用してもよい。この場合は、一旦設定されたマスク領域を例えば同一ロット内の他のダイに適用できるので、欠陥検査の効率が向上する。

設定されたマスク領域は、制御コンピュータ２１を介して記憶装置２８へ送られ、記憶される。

続いて、制御コンピュータ２１が記憶装置２８から第２ＥＢ照射条件（ＳＥＭ条件）を引き出す。第２ＥＢ照射条件として、本実施形態では配線溝のオープン欠陥およびショート欠陥に対して他のいずれのＥＢ照射条件よりもコントラストが付くＥＢ照射条件が選択される。より具体的には、例えば二次電子放出率が高く、パターンの形状が最も明確になるＥＢ照射条件（例えば１ｋｅＶ以下の加速電圧で数ｎＡからｐＡオーダーのプローブ電流）が選択される（以下、第２ＥＢ照射条件（ＳＥＭ条件）によって得られたＳＥＭ像を「形状コントラスト像」と称する）。本実施形態において、第２ＥＢ照射条件（ＳＥＭ条件）は例えば第２の荷電粒子照射条件に対応する。

制御コンピュータ２１は、第２ＥＢ照射条件に従って各種の制御信号を生成し、電子銃６から電子ビームＥＢを基板Ｓに向けて照射させ、コンデンサレンズ４によりビーム束を調整させた後に対物レンズ３で焦点位置を調整しながら偏向器５で基板Ｓの表面を走査させる。

電子ビームＥＢの照射により基板Ｓの表面から二次電子等２が発生し、検出器７により検出されて検出信号が信号処理部２５に送られる。信号処理部２５は検出器７からの検出信号を処理して第１画像生成部３１に送る。第１画像生成部３１は、信号処理部２５から送られる信号から検査画像（ＳＥＭ像）を生成する。ＳＥＭ像は、制御コンピュータ２１を介して表示装置２９により表示されると共に、記憶装置２８に格納される。

検査画像の一例を画像Ｉｍｇ１１として図３に示す。画像Ｉｍｇ１１は、コンタクトホールＣＨ２の近傍で配線ＷＴ１とＷＴ２とが短絡しており、欠陥ＳＤＦとなっている。

図３中の参照画像Ｉｍｇ１３は、被検査体１００の領域のうち画像Ｉｍｇ１１が得られた領域とは別の領域における同一レイアウトのダイであって配線間の短絡も配線中の開放もない良品ダイから、画像Ｉｍｇ１１が得られた電子ビーム条件（ＳＥＭ条件）と同一の条件下で取得した検査画像の一例である。

画像Ｉｍｇ１３との対比により明らかなように、画像Ｉｍｇ１１においてコンタクトホールＣＨ２，ＣＨ３についても位置ずれが発生しているが、その位置ずれの程度はいずれも公差の範囲内に収まっている。

本実施形態において、画像Ｉｍｇ１１は例えば第２の画像に対応し、画像Ｉｍｇ１３は例えば参照画像に対応し、参照画像Ｉｍｇ１３を取得した領域は例えば参照領域に対応する。

次に、欠陥検出部３３は、記憶装置２８から検査画像と参照画像とを引き出し、画像処理によりこれらの画像の差分画像を生成する。生成された差分画像は、制御コンピュータ２１を介して表示装置２９により表示されると共に、記憶装置２８に格納される。

前述した画像を例に取り上げて説明すると、欠陥検出部３３は、図３に示すように、検査画像Ｉｍｇ１１と参照画像Ｉｍｇ１３との差分画像を生成し、差分画像Ｉｍｇ２１として出力する。差分画像Ｉｍｇ２１にはコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３からの擬似欠陥ＣＤＦ２，ＣＤＦ３を含む欠陥候補ＣＤＦ１〜ＣＤＦ３が含まれる。本実施形態において、全ての欠陥候補の座標は例えば第２の座標に対応する。

次いで、欠陥検出部３３は、記憶装置２８から差分画像とマスク領域とを引き出して照合することにより、差分画像中の欠陥候補のうち、マスク領域内の欠陥候補を除外する。その結果、コンタクトホールからの擬似欠陥が除去された欠陥座標情報が抽出される。

前述した例を取り上げてより具体的に説明すると、欠陥検出部３３は、図３に示すように、差分画像Ｉｍｇ２１をマスク領域Ｉｍｇ３１と照合することにより、欠陥候補ＣＤＦ１〜ＣＤＦ３のうち、コンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３の位置ずれに由来する擬似欠陥である欠陥候補ＣＤＦ２，ＣＤＦ３を除外し、画像Ｉｍｇ４１に示すように、欠陥候補ＣＤＦ１のみを欠陥として抽出する。

このように、本実施形態によれば、高加速電圧での高エネルギーの電子ビーム条件（ＳＥＭ条件）下で取得した吸収電流像からマスク領域を設定するので、検査対象外の擬似欠陥を高い精度で除去することができる。

上記説明では、マスク領域の設定に際して吸収電流像を用いる場合を取り挙げたが、これに限ること無く、高加速電圧での高エネルギーの電子ビーム条件（ＳＥＭ条件）下で取得したＳＥＭ像からマスク領域を設定することも可能である。

例えば１０ｋｅＶ以上の高加速電圧での高エネルギーのＥＢ条件（ＳＥＭ条件）を用いて被検査体１００に電子ビームＥＢを照射すると、アスペクト比の高いコンタクトホール内部から発生し、検出器７で主に検出可能な低エネルギーの二次電子は、コンタクトホールパターンの側壁に吸収されてしまい、図４（ｃ）の断面図に示すように、酸化膜ＩＳの表面に出て来ることができない。このため、図４（ａ）の符号ＣＨ１１に示すように、コンタクトホールについて暗いコントラストが得られる。

一方、アスペクト比が小さい配線溝、例えば図４（ｃ）のＷＴ１１に対しては、電子の侵入距離が大きくなるため、検出器７によって主に検出される低エネルギーの二次電子が表面の形状変化に鈍感になる。このため、得られるＳＥＭ像では、配線溝ＷＴ１１が明るくなって表面の酸化膜ＩＳとのコントラスト差が減少する。この結果、第１画像生成部３１は、図４（ａ）に示すように、コンタクトホールパターンＣＨ１１が強調されたＳＥＭ像を形成することが可能になる。生成されたＳＥＭ像は、制御コンピュータ２１を介して記憶装置２８へ送られ、記憶される。このように高加速電圧での高エネルギーのＥＢ条件下で得られたＳＥＭ像は本例において例えば第１の画像に対応する。

欠陥検出部３３は、記憶装置２８からＳＥＭ像を引き出してコンタクトホール、図４（ａ）に示す例では、コンタクトホールＣＨ１１の座標を抽出する。欠陥検出部３３は続いて、抽出された座標に所定量のマージンを持たせることによりマスク領域を設定する。

その後は、前述した吸収電流像を用いた例と同様に、欠陥検出部３３により検査画像（図３のＩｍｇ１１参照）と参照画像（図３のＩｍｇ１３参照）から差分画像（図３のＩｍｇ２１参照）を生成し、得られた差分画像とマスク領域と照合することにより、差分画像中の欠陥候補のうち、マスク領域内の欠陥候補を除外する。その結果、コンタクトホールからの擬似欠陥が除去された欠陥座標情報が抽出される。

しかしながら、高エネルギーの電子ビーム条件（ＳＥＭ条件）を用いる場合は、得られるＳＥＭ像のＳ／Ｎが低いという問題がある。これは、パターン表面から放出される二次電子等には前述した低エネルギーの二次電子に加えて、高エネルギーの反射電子が含まれており、高エネルギーの電子ビーム条件（ＳＥＭ条件）を用いると、高エネルギーの反射電子の割合が増加し、検出器７で主に捕集される低エネルギーの二次電子が減少してしまうためである。

そこで、低エネルギーの二次電子に加えて高エネルギーの二次（反射）電子まで含めて検出することが重要になるが、高エネルギーの二次（反射）電子に関しては検出器７での捕集が設計上、非常に困難であり、そのため、その大部分は電子ビーム鏡筒９の側壁等に吸収されてしまう。このように高エネルギーの二次（反射）電子は検出効率が低い。

これに対して前述したように、吸収電流取得部５３および第２画像生成部５１により、基板Ｓに吸収される電流を測定して図４（ｂ）に示すような吸収電流像を生成し、この吸収電流像からマスク領域を設定すると、Ｓ／Ｎを改善することが可能となり、コンタクトホール座標の抽出精度を向上させることが可能になる。この点は例えば図４（ａ）と図４（ｂ）とのコントラストの対比からも明らかである。

なお、理解を容易にするため、高加速電圧での高エネルギーの電子ビーム条件（ＳＥＭ条件）を用いた場合との対比で、低加速電圧での低エネルギーの電子ビーム条件（ＳＥＭ条件）を用いた場合のＳＥＭ像、吸収電流像および二次（反射）電子等の放出態様を図５（ａ）乃至図５（ｃ）に示す。

上述した説明では、高加速電圧での高エネルギーの電子ビーム条件（ＳＥＭ条件）下で取得した吸収電流像またはＳＥＭ像からマスク領域を設定したが、これに限ること無く、後述する電位コントラスト像を用いてマスク領域を設定することも可能である。

図６（ａ）は、被検査体の他の一例を示す部分断面図の一例である。図６（ａ）に示す被検査体２００において、基板Ｓ上に絶縁膜、例えば酸化膜ＩＳが成膜され、酸化膜ＩＳの一部が選択的に除去されて配線溝ＷＴ２１，ＷＴ２２が形成され、基板Ｓの表面が露出するように酸化膜ＩＳの他の一部が除去されてコンタクトホールＣＨ４が形成されている。また、基板Ｓの表面が露出するように配線溝ＷＴ２１中で酸化膜ＩＳの一部が選択的に除去されてコンタクトホールＣＨ５が形成されている。

配線溝ＷＴ２１，ＷＴ２２は、酸化膜ＩＳの表面層に形成され、電子ビームＥＢにより照射された電子が基板Ｓへ逃げることができないフローティングパターンとなっている。

この一方で、コンタクトホールＣＨ４，ＣＨ５は基板Ｓと導通しており、電子ビームＥＢにより照射された電子は基板Ｓへ逃げる。

このような場合、例えば１ｋｅＶ以下の低加速電圧で数十ｎＡオーダーのプローブ電流というＳＥＭ条件で電子ビームＥＢを照射すれば、例えば図６（ｃ）で符号Ｉｍｇ５１に示すような電位コントラスト像を得ることができる。このようにして得られた電位コントラスト像を用いても図３の符号Ｉｍｇ３１に示すようなマスク領域を設定することが可能である。

このようなＳＥＭ条件を用いる場合、図１に示す欠陥検査装置において吸収電流取得部５３および第２画像生成部５１は使用されず、形状コントラスト像を取得する場合と同様に、検出器７、信号処理部２５および第１画像生成部３１により電位コントラスト像を取得することができる。

なお、図６（ｂ）は、１ｋｅＶ以下の加速電圧で数ｎＡからｐＡオーダーのプローブ電流というＳＥＭ条件で被検査体２００に電子ビームＥＢを照射して得られた形状コントラスト像Ｉｍｇ５３の一例を示す。

以上述べた少なくとも一つの実施形態の欠陥検査装置によれば、検査対象から除外されるパターンについてマスク領域を設定し、このマスク領域と、検査画像と参照画像との差分画像とを照合するので、検出対象欠陥とそれ以外の欠陥とを精度良く分離することができる。これにより、検出対象欠陥を高い感度で検出することができる。

マスク領域の設定に際し、設計データを用いる方法も理論的には可能である。例えば設計データ中でコンタクトホールの座標を予め抽出しておき、得られた座標データからマスク領域を設定し、上述した差分画像との照合により、コンタクトホールに由来する擬似欠陥を除去する方法が考えられる。

しかしながら、前述した通り、基板上に実際に形成されたコンタクトホールの位置は、ステージ１０のアライメント精度などに依存して設計データ上の座標との間でズレが生じる。この問題を回避するためには、膨大な数のコンタクトホールの各々に対して大きなトレランス、例えば上述したマスク領域の設定に使用するマージンの１０倍を超えるトレランスを考慮したマスク領域の設定が必要となる。このような大きなトレランスを採用すると、非常に大きな面積がマスク領域の対象範囲になってしまい、本来検出されるべきターゲット欠陥が併せて除外されてしまうという問題がある。

これに対し、以上述べた少なくとも一つの実施形態の欠陥検査装置によれば、実際に基板上に作成されたパターンから画像を取得し、得られた画像から小さなマージンでマスク領域を設定するので、検出対象欠陥が除外されてしまうことなく、高い感度で検出することができる。

（２）欠陥検査方法
実施の一形態による欠陥検査方法について図７のフローチャートを参照しながら説明する。

欠陥検査に先立ち、被検査体上のパターンについて検査対象となるパターンと検査対象から除外するパターンとを選別する。例えば図２（ａ）に示す被検査体１００を取り挙げると、酸化膜ＩＳの表層に形成された配線溝のパターンＷＴ１，ＷＴ２，ＷＴ４を検査対象パターンと特定し、配線ＷＴ５，ＷＴ３，ＷＴ６中に形成されたコンタクトホールＣＨ１−ＣＨ３参照）を検査対象から除外されるパターンと特定する。

まず、コンタクトホールのみが強調されるＥＢ照射条件下で電子ビームを被検査体に照射して第１の画像を取得する（ステップＳ１）。

コンタクトホールのみが強調されるＥＢ照射条件は、例えば１０ｋｅＶ以上の高加速電圧での高エネルギーのＥＢ条件（ＳＥＭ条件）と、例えば１ｋｅＶ以下の低加速電圧で数十ｎＡオーダーのプローブ電流というＳＥＭ条件とを含む。

高加速電圧での高エネルギーのＥＢ条件（ＳＥＭ条件）下では、第１の画像として例えば図３の吸収電流像Ｉｍｇ１に示すような吸収電流像の他、図４（ａ）のＳＥＭ像が取得される。

また、１ｋｅＶ以下の低加速電圧で数十ｎＡオーダーのプローブ電流というＳＥＭ条件下で、例えば図６（ａ）に示す被検査体２００中配線溝ＷＴ２１，ＷＴ２２を検査対象パターンと特定し、コンタクトホールＣＨ４，ＣＨ５を検査対象から除外されるパターンと特定すると、第１の画像として例えば図６（ｃ）の符号Ｉｍｇ５１に示すような電位コントラスト像が取得される。

次に、取得された第１の画像を処理してコンタクトホールの座標を抽出し、抽出された座標に所定量のマージンを持たせたマスク領域を設定する（ステップＳ２）。本実施形態において、コンタクトホールの座標は例えば第１の座標に対応する。

続いて、検査対象欠陥に対して他のいずれのＥＢ照射条件よりもコントラストがつくＥＢ照射条件下で電子ビームを被検査体に照射し、第２の画像を取得する（ステップＳ３）。

ここで、検査対象欠陥に対して他のいずれのＥＢ照射条件よりもコントラストがつくＥＢ照射条件として、例えば二次電子放出率が高く、パターンの形状が最も明確になるＥＢ照射条件（例えば１ｋｅＶ以下の加速電圧で数ｎＡからｐＡオーダーのプローブ電流）を挙げることができる。

次に、得られた第２の画像と参照画像との差分画像を生成し、欠陥候補座標を抽出する（ステップＳ４）。

参照画像としては、上述した通り、検査領域のレイアウトと同一レイアウトのダイまたはセルであって欠陥が無いことが既に確認された良品について得られたＳＥＭ像を用いてもよいが、ダイ・ツー・ダイまたはセル・ツー・セルによる欠陥検査手法が採用されている場合は、隣接するダイまたは隣接するパターンについて得られた画像を用いてもよい。

差分画像から抽出された欠陥候補座標には、検査対象である、配線溝の短絡欠陥や開放欠陥の座標に加え、検査対象でない、コンタクトホールの僅かな形状変化や位置ズレ等による擬似欠陥の座標も含まれている。このようなコンタクトホールに起因する擬似欠陥を含む欠陥候補座標は、本実施形態において例えば第２の座標に対応する。

次いで、抽出された欠陥候補座標をマスク領域と照合し、このマスク領域内に位置する欠陥候補を除外する（ステップＳ５）。これにより、コンタクトホールの僅かな形状変化や位置ズレ等による擬似欠陥の座標を除外することができる。

最後に、残余の欠陥候補座標を検査対象の欠陥座標として抽出する（ステップＳ６）。

以上述べた少なくとも一つの実施形態の欠陥検査方法によれば、検査対象から除外されるパターンについてマスク領域を設定し、このマスク領域と、検査画像と参照画像との差分画像とを照合するので、検出対象欠陥とそれ以外の欠陥とを精度良く分離することができる。これにより、検出対象欠陥を高い感度で検出することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

６…電子銃、７…検出器、３１…第１画像生成部、３３…欠陥検出部、５１…第２画像生成部、１００…被検査体、ＣＨ１〜ＣＨ５…コンタクトホール、ＥＢ…電子ビーム、ＷＴ１〜ＷＴ６，ＷＴ２１，ＷＴ２２…配線溝、Ｉｍｇ１…吸収電流像、Ｉｍｇ１３…参照画像、Ｉｍｇ２１…差分画像、Ｉｍｇ３１…マスク領域。

Claims (5)

1. 荷電粒子ビームを生成し、第１のパターンと第２のパターンとを備える被検査体に照射する荷電粒子源と、
   前記荷電粒子の照射により前記被検査体からの二次荷電粒子を検出して信号を出力する第１の検出手段と、
   前記信号を処理して画像を生成する第１の画像生成手段と、
   第１の荷電粒子照射条件の下で前記被検査体に荷電粒子ビームを照射して得られる画像から前記第１のパターンの第１の座標を抽出し、前記第１の座標に所定のマージンを設けたマスク領域を設定し、第２の荷電粒子照射条件の下で前記被検査体に荷電粒子ビームを照射して得られる画像と、前記被検査体と同一の設計レイアウトに基づく前記被検査領域とは異なる参照領域に前記第２の荷電粒子照射条件の下で荷電粒子ビームを照射して得られた参照画像との差分を取り、該差分と前記マスク領域とを照合することにより、前記第２のパターンの欠陥を検出する第２の検出手段と、
   を備え、
   前記第１の荷電粒子照射条件は、前記被検査体に荷電粒子ビームを照射して得られる画像中で前記第２のパターンよりも高いコントラストが前記第１のパターンについて得られる条件である、
   欠陥検査装置。
2. 前記被検査体は、前記第１および第２のパターンがその上に形成された基板を備え、
   前記装置は、照射された荷電粒子ビームのうち前記基板に吸収された電流を検知し、得られた電流値を処理して吸収電流像を生成する第２の画像生成手段をさらに備え、
   前記第１の荷電粒子照射条件による荷電粒子ビームのエネルギーは、前記第２の荷電粒子照射条件による荷電粒子ビームのエネルギーよりも高く、
   前記第２の検出手段は、前記第１の荷電粒子照射条件下で得られた前記吸収電流像を処理することにより前記第１の座標を抽出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
3. 前記第１の荷電粒子照射条件は、電位コントラスト像を得るための条件であることを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥検査装置。
4. 第１の荷電粒子照射条件の下で荷電粒子ビームを生成し、第１のパターンと第２のパターンとを備える被検査体に前記荷電粒子ビームを照射して得られた信号から第１の画像を生成することと、
   前記第１の画像から前記第１のパターンの第１の座標を抽出することと、
   前記第１の座標に所定のマージンを設けたマスク領域を設定することと、
   第２の荷電粒子照射条件の下で荷電粒子ビームを生成し、前記被検査体の被検査領域に前記荷電粒子ビームを照射し、前記被検査体から発生する二次荷電粒子を検出して得られた信号から第２の画像を生成することと、
   前記被検査体と同一のレイアウトに基づく前記被検査領域とは異なる参照領域に前記第２の荷電粒子照射条件の下で荷電粒子ビームを照射して得られた参照画像と前記第２の画像との差分を取ることと、
   前記差分と前記マスク領域とを照合することにより、前記第２のパターンの欠陥を検出することと、
   を備え、
   前記第１の荷電粒子照射条件は、前記被検査体に荷電粒子ビームを照射して得られる画像中で前記第２のパターンよりも高いコントラストが前記第１のパターンについて得られる条件である、
   欠陥検査方法。
5. 前記被検査体は、前記第１および第２のパターンがその上に形成された基板を備え、
   前記方法は、照射された荷電粒子ビームのうち前記基板に吸収された電流を検知し、得られた電流値を処理して吸収電流像を生成することをさらに備え、
   前記第１の荷電粒子照射条件による荷電粒子ビームのエネルギーは、前記第２の荷電粒子照射条件による荷電粒子ビームのエネルギーよりも高く、
   前記第１の座標は、前記第１の荷電粒子照射条件下で得られた前記吸収電流像を処理することにより抽出される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の欠陥検査方法

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