JP2016072544A - レビュー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＤＲ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｅｆｅｃｔ Ｒｅｖｉｅｗ）のスループットを維持しつつ、試料の座標系とレビュー装置の座標系のずれを一定範囲内に保つレビュー装置を提供する。【解決手段】欠陥の観察時に検査装置からの欠陥座標と実際に検出した欠陥座標の位置ずれを記憶しておき、次の欠陥観察時のずれ量を予測する。予測したずれ量が観察するための領域を外れる場合は、ウェハアライメントを実施する。【選択図】図３

Description

本発明は、半導体電子回路基板や液晶表示基板等の薄膜デバイス製造過程において用いられる拡大撮像装置に関する。特に、ウェハ上の異物や欠陥などの観察対象物を撮像する走査型電子顕微鏡等の荷電粒子線装置に関する。

半導体製品の製造過程では、製造装置で発生した異物等による半導体形成パターンのショートや断線欠落等によって、製品歩留まりが低下するおそれがある。そこで、半導体製造工程において、半導体基板上の欠陥や異物の種類を特定し、欠陥の発生原因を解析することは歩留まり向上のために重要なことである。

近年、半導体は微細化が進み、微小の欠陥が半導体の性能に重大な障害を与える可能性がある。そこで、光学式欠陥検査装置あるいは光学式異物検査装置、またはＳＥＭ式外観検査装置（これらを総称し、以下、単に検査装置という）を用い、欠陥の有無および発生箇所を特定することが行われている。また、検査装置により得られた欠陥座標等の情報に基づき、暗視野式光学顕微鏡（Dark Field Optical Microscope、以下ＤＦＯＭという）、あるいは走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope、以下ＳＥＭという）などの観察装置（以下、レビュー装置という）で、検査装置で特定された欠陥が存在する位置に視野を移動し、検査装置より高倍率に拡大して当該欠陥を撮像し、大きさや致命性の判定、元素分析、断面観察等を実施することが行われている。これによって、その欠陥の種類を特定することで不具合原因を特定することができ、その結果、装置やプロセスの改善を行い、歩留まり低下を防いでいる。

上記のようなレビュー装置を用いた欠陥の観察作業では、自動化・効率化が求められる。そこで、検査装置から出力される欠陥の発生位置のデータを基に、自動的に欠陥の拡大画像を取得する機能（Automatic Defect Review、以下ＡＤＲという）を有するレビュー装置が開発されている。

検査装置で検出した欠陥をレビュー装置で観察する場合、レビュー装置は試料上の座標系とその試料が乗っているステージの座標系とを合わせる必要がある。この座標補正作業をウェハアライメントという。ウェハアライメントは、一般的にウェハを装置に搬入した直後に１回実施される。

さらに、ＡＤＲでは、ＳＥＭで画像を取得する際に検査装置で取得された欠陥位置情報をそのままレビュー装置の撮像位置情報として使用すると、欠陥がＳＥＭの撮像視野から外れる確率が非常に多くなる。これは、ＳＥＭ式のレビュー装置は拡大倍率が大きいため、検査装置の持つ座標系とレビュー装置の持つ座標系との微妙なずれがそのまま拡大されてしまうためである。そこで、検査装置から提供される欠陥の座標情報で表された位置を実際に撮像し、取得した画像を画像処理することにより検出される欠陥の座標を用いて、検査装置の座標系とレビュー装置の座標系を合わせるアライメント（以下、ファインアライメントという）を行う。これによって検査装置の座標系とレビュー装置の座標系のオフセット補正や回転補正、ピッチ補正等を行うことができる。

特許文献１には、ファインアライメントにおいて、座標補正式に基づく補正座標と、実際に検出した試料位置とのズレを測定し、当該ずれ量が収束するまでファインアライメントを継続し、ファインアライメントが終了したのちＡＤＲを開始する点が開示されている。

特開２００８−２９２４７２号公報（米国特許第７８６９９６９号明細書）

ＡＤＲ中にウェハの熱膨張による位置ずれが発生するため、この位置ずれを補正するため、ＡＤＲ中にもウェハアライメントを実施する必要が生じる。例えばユーザが時間を指定し定期的にウェハアライメントを実施することが考えられる。

しかしながら、ユーザが所定の時間を指定し定期的にウェハアライメントを実施する方法では、位置ずれ（すなわち試料の座標系の変化）が時間の経過に対して一定割合でないときには、アライメント精度の低下またはスループットの低下が生じる可能性がある。

例えば、ウェハの熱膨張による位置ずれは、ＡＤＲ開始時のずれ量が大きく、時間が経つとずれ量が安定するため、時間の経過に対して位置ずれ量が一定ではない。そのため、指定された時間による定期的なウェハアライメントでは、欠陥の観察に必要な座標位置精度を超えた位置ずれが発生した場合（例えばＡＤＲ開始直後）でも、指定された時間が経過してからウェハアライメントを実施するため、欠陥の観察に失敗する可能性がある。また、指定時間を短くすると、座標位置精度を超えていない場合（例えばＡＤＲ開始から長時間経過後）でもウェハアライメントを実施するためＡＤＲのスループットが低下する。

本発明では、ＡＤＲのスループットを維持しつつ、試料の座標系とレビュー装置の座標系のずれを一定範囲内に保つことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、欠陥の観察時に検査装置からの欠陥座標と実際に検出した欠陥座標の位置ずれを記憶しておき、次の欠陥観察時のずれ量を予測する。予測したずれ量が観察するための領域を外れる場合は、ウェハアライメントを実施する。

より具体的には、本発明のレビュー装置は、検査装置で検出されたウェハ上の欠陥の座標位置の画像を取得して、当該画像によって前記欠陥を観察するレビュー装置において、当該レビュー装置の座標系と前記ウェハの座標系とを合わせるウェハアライメントを実行するウェハアライメント実行部と、前記検査装置が出力する欠陥の座標と、前記レビュー装置で取得した画像によって特定された欠陥の座標とのずれ量を求め、当該ずれ量によりウェハアライメントの実施タイミングを決定するアライメント要否判定部を有する制御ユニットを備える。

本発明によれば、ＡＤＲのスループットを維持しつつ、試料の座標系とレビュー装置の座標系のずれを一定範囲内に保つことができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

製造ラインにおける各装置の接続例。 本実施例における荷電粒子線装置の全体概略図。 本実施例における画像処理部の概念図。 本実施例における欠陥観察の処理のフロー図。 参照画像を使用してずれ量を取得する例を模式的に示した図。 設計データを使用してずれ量を取得する例を模式的に示した図。 本実施例における欠陥観察の経過時間と位置ずれの近似の例。 本実施例における設定画面の例。

以下、図面を参照し、本発明の実施例について詳細に説明する。

以下、荷電粒子線装置の一例として走査型電子顕微鏡を用いた例を説明するが、これは本発明の単なる一例であって、本発明は以下説明する実施の形態に限定されるものではない。本発明において荷電粒子線装置とは荷電粒子線を用いて試料の画像を撮像する装置を広く含むものとする。荷電粒子線装置の一例として、走査型電子顕微鏡を用いたレビュー装置、パターン計測装置が挙げられる。また、走査型電子顕微鏡を備えた試料加工装置や試料解析装置にも適用可能である。また、以下で荷電粒子線装置とは、上記の荷電粒子線装置がネットワークで接続されたシステムや上記の荷電粒子線装置の複合装置も含むものとする。

本明細書において、「欠陥」とはパターンの欠陥に限らず、異物やパターン寸法異常、構造不良等、観察対象物を広く含むものとする。

本明細書において、「試料」とは、パターンが製造された半導体ウェハ、パターンが製造されていないベアウェハの両方を含むものとする。

本明細書において「欠陥画像」とは欠陥検査の対象となる画像（被検査画像）であって、真の欠陥の画像のみならず、欠陥候補の画像や擬似欠陥の画像も含むものとする。また、「参照画像」とは欠陥抽出のために欠陥画像との比較に用いられる画像であって、正常な領域すなわち欠陥が無いと推定される領域の画像である。

図１により、半導体ウェハの製造ラインでの各装置とその接続構成の一例について説明する。該図において、１０１はデータ管理サーバ、１０２は半導体製造装置、１０３は検査装置、１０４はレビュー装置、１０５は解析装置、１０６はレビュー・解析装置、１０７はネットワークである。製造ラインは、該図に示すように、半導体製造装置１０２や検査装置１０３、レビュー装置１０４、解析装置１０５、レビュー・解析装置１０６がデータ管理サーバ１０１とネットワーク１０７によって相互に接続された構成をなしている。

半導体製造装置１０２は、露光装置やエッチング装置などの半導体ウェハの製造に用いられる。検査装置１０３は、欠陥位置を検査するものであって、例えば、半導体ウェハ上に光のビームスポットをスキャンさせ、その乱反射の度合いから欠陥位置を特定したり、形成されているパターンの画像を２つのチップからそれぞれ取得し、これら画像を比較して相違する部分を欠陥とし、その欠陥位置を検出したりする。レビュー装置１０４は、検査装置１０３の検査情報に基づいて欠陥を観察する。解析装置１０５は、例えば、ＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray Spectrometer）やオージェ電子分光法を用いて元素分析を行うものである。オージェ電子分光法は、電子線を対象に照射したときに対象から放出されるオージェ電子を検出し、解析する方法であり、一般によく知られた方法である。レビュー・解析装置１０６は、欠陥の観察と元素分析とを両方行うことができるようにした装置である。

なお、これらの検査、観察、分析のための各装置は、必ずしも分離している必要はなく、例えば、検査とレビューとを同一装置内で行えるようにするなど、組み合わせるようにしてもよい。データ管理サーバ１０１は、これらの検査装置１０３、レビュー装置１０４、解析装置１０５、レビュー・解析装置１０６で得られたデータを管理するものである。ここでは接続の一例を示したが、装置間でデータの装置利用が可能であればどのような接続構成であってもよい。

図２は、本実施例のレビュー装置（欠陥観察装置）の全体構成を示している。本実施例のレビュー装置はＳＥＭを用いたレビュー装置である。レビュー装置は、ＳＥＭ２０１、ＳＥＭの制御ユニット２０９、ディスプレイ２０７とキーボードやマウスなどの入力インターフェース２０８を含む管理コンソールなどにより構成される。その他に光学顕微鏡やＸ線検出器が備えられていてもよい。管理コンソールは、パーソナルコンピュータを備えており、簡単な演算処理であれば実行することができる。ディスプレイ２０７上には、レビュー装置の動作条件を設定するための操作画面（ＧＵＩ）が表示され、入力部２０８に備えられたポインティングデバイス（マウスなど）やキーボードを用いて、ユーザが動作条件を設定入力することができる。

ＳＥＭ２０１は、電子光学カラム２０２、ステージ２０５を格納する試料室２０３などにより構成される。電子光学カラム２０２は、電子線を発生させる電子源、試料上をスキャンするように電子線を偏向する偏向器、電子線を試料上に収束させる対物レンズ、電子線の照射により試料から発生する二次電子や反射電子を検出する検出器を含む。上記以外の電極やレンズ、検出器を含んでもよい。電子光学カラムに含まれる各電子光学部品の動作条件は制御ユニット２０９により制御される。レビューの対象となる試料２０４はステージ２０５に搭載される。ステージ２０５は制御ユニット２０９からの信号を基にＸおよびＹ方向に移動される。また、試料２０４には、制御ユニット２０９により制御される電子光学カラム２０２から電子ビームが照射される。検出器は、この照射によって試料２０４から得られる二次電子や反射電子を検出し、検出信号を出力する。

制御ユニット２０９は、画像処理部２１０、画像生成部２１１を有する。検出器からの検出信号に基づき制御ユニット２０９内の画像生成部２１１にてＳＥＭ像が生成される。画像処理部２１０は、ＳＥＭ像に対して欠陥検出などの各種の画像処理を実行し、当該画像処理による解析結果をハードディスクなどの記憶装置２０６へ格納する。記憶装置２０６にはＳＥＭ像が合わせて保存されてもよい。

制御ユニット２０９における処理および機能は、以下に説明する処理および機能も含め、ハードウェア、ソフトウェアいずれの方式でも実現可能である。ハードウェアにより構成する場合には、処理を実行する複数の演算器を配線基板上、または半導体チップもしくはパッケージ内に集積することにより実現できる。ソフトウェアにより構成する場合には、システムを構成する装置に搭載された中央演算処理装置（ＣＰＵ）またはシステムに接続された汎用のコンピュータに搭載された汎用ＣＰＵにより、所望の演算処理を実行するプログラムを実行することで実現できる。このプログラムが記録された記録媒体により、既存の装置をアップグレードすることも可能である。

図３は、画像処理部２１０の概念図を示している。画像処理部２１０は、設計データメモリ３０１、検査データメモリ３０２、データ取得部３０３、画像処理・解析部３０４を有する。また、設計データメモリ３０１、検査データメモリ３０２は画像処理部２１０とは別に設けられていてもよい。画像処理・解析部３０４は、欠陥検出部３０７、位置ずれ算出部３０８、ずれ量予測部３０９、アライメント要否判定部３１０、アライメント実行部３１１を有する。また、記憶装置２０６は、欠陥画像や参照画像を記憶する画像記憶部３０５、欠陥の位置や大きさ、分類などの解析結果を記憶する解析結果記憶部３０６、後述するように過去の位置ずれ量の履歴を記憶する位置ずれ量記憶部３１２を有する。

データ取得部３０３は、図１のデータ管理サーバ１０１を介して、半導体製造装置１０２から出力されたＣＡＤデータなどの設計情報を取得して、設計データメモリ３０１へ格納する。さらに、データ取得部３０３は、図１のデータ管理サーバ１０１を介して、検査装置１０３から出力された欠陥位置座標などの情報を取得して、検査データメモリ３０２へ格納する。

欠陥検出部３０７は、検査データメモリ３０２から、欠陥検出などの画像処理を実行するＡＤＲ処理など各種の画像処理を実行し、撮像した画像を画像記憶部３０５へ格納する。また、欠陥検出部３０７は、欠陥画像記憶部３０５に対応するＣＡＤデータを設計データメモリ３０１から特定し、位置合わせなどマッチング処理により欠陥位置を解析し、欠陥データを解析結果記憶部３０６へ格納する。ここで欠陥データとは欠陥の位置、大きさ、欠陥種類、特徴量など欠陥に関するデータを意味する。

位置ずれ算出部３０８は、図５または図６を用いて後述するように、検査装置１０３から出力された欠陥位置とレビュー装置１０４で実際に検出された欠陥位置とのずれ量を求める。具体的には、レビュー装置１０４では検査装置１０３から出力された欠陥位置が画像の中心となるように欠陥画像を取得しようとするので、欠陥画像と参照画像またはＣＡＤデータとを比較することで得られた欠陥位置と欠陥画像の中心位置との距離をずれ量とすることができる。なお、本明細書において、位置ずれ量とは位置ずれ量を表すパラメータを意味するものとし、例えば位置ずれ量をパラメータとした所定の計算によって求められる位置ずれ量の評価値も含む。位置ずれ算出部３０８は求められた位置ずれ量を位置ずれ量記憶部３１２に出力する。位置ずれ量記憶部３１２では、位置ずれ量算出部３０８から出力される位置ずれ量が時系列として記憶される。

ずれ量予測部３０９は、位置ずれ算出部３０８で求められた最新の位置ずれ量を受け取る。また、ずれ量予測部３０９は、位置ずれ量記憶部３１２から過去の所定期間の位置ずれ量の履歴を受け取る。ずれ量予測部３０９は、最新の位置ずれ量と過去の位置ずれ量の履歴とから、近似式を用いて次の位置ずれ量を予測する。

アライメント要否判定部３１０は、ずれ量予測部３０９で予測されたずれ量が予め定められた所定のしきい値を超えるか否かを判定する。所定のしきい値は荷電粒子線装置固有に定められていてもよいし、ユーザが入力部２０８を通して任意の値を入力できるようにしてもよい。また、所定のしきい値は画像の視野サイズに基づいて決められるとよい。視野サイズ内に欠陥が入ることにより欠陥の検出に成功する。視野サイズ内に欠陥が入らない場合、欠陥が見つかるまで現在の視野を少しずつずらして撮像することによって検出を行うこともできるが、スループットが低下してしまう。そのため、視野サイズに基づいてしきい値を決めることで、視野サイズ内に欠陥が入る可能性を高めることができ、結果としてスループットが向上する。所定のしきい値を超える場合にはウェハアライメントが必要であると判断し、アライメント実行部３１１にウェハアライメントを行う指示を出力する。一方、所定のしきい値を超えない場合にはウェハアライメントは不要と判断し、次のずれ量がずれ量予測部３０９から入力されるまで処理を休止する。

アライメント実行部３１１は、アライメント要否判定部３１０から指示を受けた場合には電子光学カラム２０２およびステージ２０５を制御して、ウェハアライメントを行う。

なお、ここでは、画像処理・解析部３０４が図１におけるレビュー装置１０４に組み込まれた構成を示したが、図３で説明した各機能はレビュー装置１０４とは独立して画像処理・解析部３０４を構成し、ネットワーク接続によりレビュー装置１０４と連結されてもよい。

図４は、欠陥観察位置の座標補正を含むレシピ処理のフロー図である。まず、レビュー装置１０４が検査対象となるウェハをロードする（ステップ４０１）。次に、検査装置１０３から検査データを読み込み検査データメモリ３０２に格納する（ステップ４０２）。また、半導体製造装置１０２から設計データを読み込み設計データメモリ３０１に格納する（ステップ４０３）。なお、ステップ４０２，４０３は並行して行われてもよいし、ステップ４０３が先に行われてもよい。また、図５、図６のいずれか一方のモードのみでウェハアライメントが行われる場合には、ステップ４０２またはステップ４０３のいずれか一方のみが行われればよい。

次に、レビュー装置の座標系とウェハの座標系の誤差を補正するためのウェハアライメントを実施する（ステップ４０４）。具体的には、ステップ４０４では、以下の処理を行う。ウェハアライメントでは、パターンウェハであれば、例えば、半導体ウェハに露光されている半導体パターンのうち、位置関係の既知な、近傍に同様のパターンのない特徴的なパターンを、半導体ウェハ上の複数の位置において指定することによって行う。これにより、例えば回転のずれなどを補正することができる。ベアウェハであれば、ウェハ輪郭部分を３点以上指定することでウェハ中心を算出し、加えて、半導体ウェハに形成されているノッチ部分の数点を指定することで、回転方向のずれ量を算出し補正する。

さらに、検査装置１０３の持つ座標系とレビュー装置１０４の持つ座標系とのずれを補正するためのファインアライメント（ステップ４０５）を実施する。具体的には、ステップ４０４では、以下の処理を行う。ファインアライメントでは、検査装置１０３から出力された欠陥の座標情報とレビュー装置１０４で実際に検出された欠陥の座標を用いて補正する。レビュー装置１０４の欠陥の検出は、パターンウェハであればフォ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、ノンパターンウェハであれば、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。これにより、検査装置１０３の座標系とレビュー装置１０４の座標系のオフセット補正や回転補正、ピッチ補正等を行う。

座標補正実施後にＡＤＲを実施し、ステップ４０６〜ステップ４１０のフローによって欠陥の詳細観察を行う。始めに、検査データメモリ３０２に格納された検査装置において検出された欠陥の座標位置が視野の中心になるように、ステージを移動する（４０６）。本実施例のレビュー装置では、欠陥を検出するときの処理モードとして、参照画像との比較を行う参照モードと設計データとの比較を行うダイレクトモードを、ユーザの指示に応じて選択することができる。ステップ４０７では、参照モードまたはダイレクトモードのいずれのモードで処理を行うかを判断する。

ステップ４０７で参照モードが選択された場合、ステップ４０６で移動された視野において、低倍のＳＥＭ像（低倍欠陥画像）を撮像する（ステップ４０８）。次に、低倍欠陥画像を参照画像と比較して欠陥検出を行うことにより、低倍欠陥画像における欠陥の正確な位置を求める（ステップ４０９）。参照画像は低倍欠陥画像に対応するパターンを有する正常部の画像である。次に、イメージシフトによりステップ４０９で求められた欠陥の位置を視野の中心に移動し、ステップ４０８より高倍率でＳＥＭ像（高倍欠陥画像）を撮像する（ステップ４１０）。この高倍欠陥画像を用いて、欠陥の詳細観察、欠陥の分類、分析を行うことができる。

ステップ４０７でダイレクトモードが選択された場合、ステップ４０６での移動先の座標位置で、高倍率でＳＥＭ像（高倍欠陥画像）を撮像する（ステップ４１０）。ダイレクトモードの場合には低倍欠陥画像は取得しない。また参照画像も必要としない。

次に、ステップ４１１からステップ４１４で、本実施例のウェハアライメントについて説明する。

ステップ４１１では、検査データと実際に検出した座標とのずれ量を取得する。ここで、「検査データ」とは、前段の検査装置にて検出された欠陥の座標位置であり、ウェハアライメントおよびファインアライメントにより検査装置の座標系とウェハの座標系とレビュー装置の座標系とが完全に一致している（すなわち理想的な状態）の場合にレビュー装置で欠陥が検出されるべき座標である。検査データはステップ４０２で検査装置から読み込まれたものである。また、「実際に検出した座標」とは、ステップ４０９にて求められた欠陥位置座標である。したがって、ステップ４０６で検査データに示される欠陥の座標位置が視野の中心になるように視野移動している場合には、ステップ４１１の「ずれ量」とはステップ４１０で高倍欠陥画像を取得するために視野移動する距離ということもできる。なお、ずれ量の取得については、別途、参照モードの場合は図５を用い、ダイレクトモードの場合は図６を用いて、詳しく説明する。

次に、ステップ４１２において、過去に観察対象となった欠陥に対して求められたずれ量の履歴（説明のため直近ｎ点の履歴を用いるものとする）から、次の観察対象の欠陥を観察するときに発生すると推測されるずれ量を求める。なお、ステップ４１２のずれ量の予測については、別途、図７を用い詳しく説明する。

次に、ステップ４１２で予測された位置ずれ量を用いてウェハアライメントを再実行すべきか否かを判定する（ステップ４１３）。具体的には、例えば以下のように予め定められた所定の閾値を超えているか否かによって判定する。

このとき、
Δｎ：ステップ４１２で予測された位置ずれ量
ＦＯＶ：欠陥を検出する際の視野サイズ（Field of View）
Ｄｅｆｅｃｔ Ｓｉｚｅ：検査データに示された欠陥サイズにおいて、観察対象とする欠陥のうちの最大サイズ
である。

（数式１）で示されるように、欠陥が観察領域に入るためには、視野サイズと欠陥の最大サイズを考慮することが好ましい。

（数式１）が満たされているなら、すなわち予測された位置ずれ量であれば次の観察対象とする欠陥は観察領域に入ると判断されるなら（ステップ４１３でＹｅｓ）、ステップ４０６に戻り、次の欠陥の観察を実施する。一方、（数式１）が満たされない場合、すなわち予測された位置ずれ量が発生した場合には次の観察対象とする欠陥が観察領域に入らない可能性があると判断されるなら（ステップ４１３でＮｏ）、改めてウェハアライメントを実施する（ステップ４１４）。その後ステップ４１４でアライメントされた座標系を用いて、ステップ４０６以降の処理を行うことで次の欠陥観察を実施する。ここで、ステップ４１４のウェハアライメントの処理内容はステップ４０４と同様である。

なお、ステップ４１４にて一度ウェハアライメントを実施した場合、過去のずれ量の履歴をリセットし、その後のループにおけるずれ量の予測処理（ステップ４１２）では、ステップ４１４のウェハアライメントを行う前までのずれ量の履歴を予測に用いない。つまり、ステップ４１２で予測に用いる履歴は直近のウェハアライメント後に求められたずれ量に限ることが望ましい。

レシピに登録されている全ての欠陥観察が完了すると、ステップ４１５においてウェハをアンロードしてレシピ処理を終了する。

図５は、参照モードで欠陥を抽出する例を模式的に示した図である。低倍欠陥画像撮像処理（ステップ４０８）で撮像した低倍欠陥画像５０１とそれに対応する参照画像５０２を比較して、両者の差分画像５０３から欠陥位置を求める。参照画像５０２は、記憶装置２０６に予め保存されている過去に取得した画像または過去に取得した画像の合成画像であってもよい。また、低倍欠陥画像の撮像前または後に、低倍欠陥画像に含まれるパターンと同じパターンを有する箇所を毎回撮像することで参照画像５０２を取得してもよい。なお、この欠陥抽出処理は必要に応じて画像処理や位置合わせなどを含む。

検査データで示された位置を視野中心として低倍欠陥画像５０１を取得した場合には、差分画像５０３における画像中心から欠陥位置の差分をずれ量とすることができる。ここで欠陥位置としては、例えば、欠陥の中心点または重心点を用いればよい。また差分画像５０３における画像中心は画像のＸ方向およびＹ方向のそれぞれの中央点である中心ピクセルの位置を意味する。

図６は、ダイレクトモードで欠陥を抽出する例を模式的に示した図である。高倍の欠陥撮像処理（ステップ４１０）で撮像した高倍欠陥画像６０１と、設計データメモリ３０１から取得した高倍欠陥画像６０１に対応するＣＡＤデータ６０２を、画像処理・解析部３０４において両者の画像の差分量が最小になるようにマッチング処理を行う。ここで、ＣＡＤデータ６０２は輪郭線情報である場合には高倍欠陥画像から輪郭線を抽出して両者の輪郭線を比較する。または、ＣＡＤデータ６０２の代わりに、輪郭線情報で表されたＣＡＤデータから生成した二次元画像である設計情報画像を用いてもよい。設計情報画像を用いて比較する場合には図５で説明したのと同様に画像同士を比較すればよい。

マッチング処理によって、両者の画像の拡大度および座標位置を合わせ込む。その後、高倍欠陥画像６０１とＣＡＤデータ６０２との合成画像６０３（または重ね合わせ画像ともいう）から、その差分である欠陥位置を求める。その後は図５を用いて説明したのと同様に、画像中心から欠陥位置の差分をずれ量とする。

図７は、図４のずれ量の予測処理（ステップ４１２）の例である。横軸がＡＤＲ開始からの経過時間、縦軸がずれ量を表す。図７に示すように、ＡＤＲ開始直後にはずれ量７０１の増分が大きく、時間が経過するとずれ量７０１の増分が徐々に小さくなり安定する傾向にある。

このずれ量７０１の変動履歴から、ｎ分後（つまり次の観察対象の欠陥における）のずれ量７０２を予測するには、一定の経過時間（例えばｉ分とする）ごとにずれ量７０３を算出し、ずれ量を（数式２）のような近似関数でフィッティングし求めればよい。検査装置の座標系とウェハの座標系とレビュー装置の座標系とが完全に一致している場合は、ずれ量の値をそのまま使用することができる。

また、過去のずれ量を直接予測に用いるのではなく、過去のずれ量に所定の演算をしてずれ量の評価値を求め、このずれ量の評価値を用いてｎ分後のずれ量７０２を予測してもよい。ずれ量の評価値としては、例えばｉ分ごとの欠陥の位置ずれ量の平均＋３σなどを用いることができる。

特に、複数のずれ量を用いてある一つの評価値を演算しこのような評価値を用いることにより、ウェハアライメントおよびファインアライメントにより検査装置の座標系とウェハの座標系とレビュー装置の座標系とが完全に一致していない（すなわち理想的な状態ではない）座標が存在した場合であっても、その特異な点に大きく引っ張られることなく、ずれ量の予測が可能となる。また、ずれ量の評価値の演算においては、ロバスト推定法などにより特異点に重み付けをして近似してもよい。

このとき、
Δｎ：ｎ分後の欠陥の位置ずれ量
Δｉ：ｉ分ごとの欠陥の位置ずれ量の評価値（ｉは設定時間毎）
ａ， ｂ：係数
である。

係数ａ、ｂは、過去のずれ量の履歴を最もよく近似するように最小二乗法などを用いて求めればよい。これによって、近似直線７０４が得られる。この例では線形式を用いたが、位置ずれ量を予測するのに適切な近似式があれば（数式２）の近似式である必要はない。また、この例では評価値を経過時間ごとに算出したが、欠陥点数ごとに評価値を算出しても良い。

この近似直線７０４を用いて次の欠陥観察における（または指定した時間経過後の）ずれ量７０２を予測することができる。

図８は、欠陥観察時のウェハアライメント実行に関する設定画面の一例である。この設定画面はディスプレイ２０７に表示され、ユーザは入力部２０８を用いてウェハアライメントの実行モードやタイミングを設定する。

８０１は上記した欠陥観察時のウェハアライメント（ステップ４１４）を実行するか否かを設定するボタンである。欠陥観察時のウェハアライメントをしないこととした場合にはステップ４０４のようにウェハロード後の最初の１回のみウェハアライメントが行われ、その後ウェハアンロードまでウェハアライメントは行われない。８０１を選択すると、欠陥観察時のウェハアライメントが行われる。

８０２，８０３は、ウェハアライメントの実行モードを選択するボタンである。８０２を選択すると、本実施例にて説明したようにずれ量の予測値を用いてウェハアライメントのタイミングを動的に判断する「閾値判定モード」となる。一方、８０３を選択すると、入力ボックス８０８にて指定された時間ごとに定期的にウェハアライメントが実行される「定期実行モード」となる。

８０４，８０７は、閾値判定モードを選択した場合にウェハアライメントの要否の判定（ステップ４１３）を設定するボタンである。８０４を選択すると、入力ボックス８０５で指定された時間ごとに、上述したような処理によってウェハアライメントの要否を判定する。８０７を選択すると、入力ボックス８０６で指定された実行点数（観察された欠陥の個数）ごとに、上述したような処理によってウェハアライメントの要否を判定する。ユーザは８０４または８０７のいずれか一つを選択入力することができる。

上記した実施例によれば、欠陥の観察位置への移動において位置ずれが起きる前に補正を行うことができ、欠陥の観察に失敗する頻度を抑えることができるため、欠陥の検出率が向上する。また、最適なタイミングでウェハアライメントを実施可能であるので、装置のスループットを上げることができる。

１０７：ネットワーク ２０１：走査型電子顕微鏡 ２０２：電子光学カラム ２０３：試料室 ２０４：試料 ２０５：ステージ ２０６：記憶装置 ２０７：ディスプレイ ２０８：入力部 ２０９：制御ユニット ２１０：画像処理部 ２１１：画像生成部 ３０４：画像処理・解析部 ７０４：近似直線

Claims (4)

1. 検査装置で検出されたウェハ上の欠陥の座標位置の画像を取得して、当該画像によって前記欠陥を観察するレビュー装置において、
   当該レビュー装置の座標系と前記ウェハの座標系とを合わせるウェハアライメントを実行するウェハアライメント実行部と、
   前記検査装置が出力する欠陥の座標と、前記レビュー装置で取得した画像によって特定された欠陥の座標とのずれ量を求め、当該ずれ量によりウェハアライメントの実施タイミングを決定するアライメント要否判定部を有する制御ユニットを備えたことを特徴とするレビュー装置。
2. 請求項１に記載のレビュー装置において、
   前記制御ユニットは、順次観察される複数の欠陥に対してそれぞれ前記ずれ量を求める位置ずれ算出部と、
   前記位置ずれ算出部で求められた前記ずれ量の過去の履歴から次の観察で得られるずれ量を予測するずれ量予測部と、を有し、
   前記アライメント要否判定部は前記ずれ量予測部で予測されたずれ量が所定値を超えるか否かを判定することで前記ウェハアライメントを実施するか否かを決定することを特徴とするレビュー装置。
3. 請求項２に記載のレビュー装置において、
   前記所定値は、前記画像の視野サイズに基づいて決められた値であることを特徴とするレビュー装置。
4. 請求項２に記載のレビュー装置において、
   当該レビュー装置は、前記欠陥を第１の倍率で撮像した低倍欠陥画像から欠陥位置を特定し、当該欠陥位置を前記第１の倍率より高い第２の倍率で撮像した高倍欠陥画像を取得するものであって、
   前記位置ずれ算出部は、前記低倍欠陥画像において検出された欠陥の位置座標と当該低倍欠陥画像の視野中心とのずれ量を求めることを特徴とするレビュー装置。