JP2016109485A - 欠陥観察方法及び欠陥観察装置 - Google Patents

欠陥観察方法及び欠陥観察装置 Download PDF

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Abstract

【課題】半導体デバイスの製造工程において半導体ウェハ上に発生した欠陥等を高速かつ高検出率で観察できる観察方法を提供する。【解決手段】他の検査装置で検出した試料上の欠陥の位置情報を用いて試料上の欠陥を光学顕微鏡１０５で撮像した画像から欠陥を検出して欠陥の位置情報を修正し、修正した位置情報を用いて走査型電子顕微鏡１０６で試料上の欠陥を詳細に観察する欠陥観察方法及び欠陥観察装置において、欠陥を光学顕微鏡１０５で撮像した画像から欠陥を検出して欠陥の位置情報を修正することを、検出する欠陥に応じて光学顕微鏡１０５の検出光学系の空間分布光学素子を切り替え、切り替えた空間分布光学素子の種類に応じて欠陥を光学顕微鏡１０５で撮像して欠陥の画像を取得する画像取得条件および欠陥を光学顕微鏡１０５で撮像して得た画像から欠陥を検出する画像処理条件を変えるようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体デバイスの製造工程において半導体ウェハ上に発生した欠陥等を高速かつ高分解能に観察する欠陥観察方法及び欠陥検出装置に関するものである。
半導体デバイスの製造工程では、半導体基板（ウェハ）上に異物又はショートや断線などのパターン欠陥（以下、欠陥と記述するが異物やパターン欠陥を含むものとする）が存在すると、配線の絶縁不良や短絡などの不良原因になる。また、ウェハ上に形成する回路パターンの微細化に伴い、より微細な欠陥がキャパシタの絶縁不良やゲート酸化膜などの破壊原因にもなる。これらの欠陥は、搬送装置の可動部から発生するものや、人体から発生するもの、プロセスガスによる処理装置の内部で反応生成されたもの、薬品や材料に混入していたものなど、種々の原因により種々の状態で混入される。このため、製造工程中で発生した欠陥を検出し、欠陥の発生源をいち早く突き止め、不良の作り込みを食い止めることが半導体デバイスを量産する上で重要になる。
従来、欠陥の発生原因を追究する方法には、まず、欠陥検査装置で欠陥位置を特定し、
ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）等で該欠陥を詳細に観察及
び分類し、データベースと比較して欠陥の発生原因を推定する方法があった。
ＳＥＭで欠陥を詳細に観察する装置は、例えば特許文献１に記載されているように、他の欠陥検査装置で検出した試料上の欠陥の位置情報を用いてＳＥＭ式の欠陥観察装置に装着された光学顕微鏡で試料上の位置を検出して他の検査装置で検出して得た欠陥の位置情報を修正した上でＳＥＭ式の欠陥観察装置で欠陥を詳細に観察（レビュー）する。
半導体デバイスの高集積化に伴ってウェハ上に形成されるパターンはより微細化し、半導体デバイスにとって致命的となる欠陥のサイズも微細化・微小化している。欠陥検査装置で検出したこのような微細化・微小化した欠陥を、ＳＥＭ式の欠陥観察装置でスループットを下げることなく詳細に観察（レビュー）できるようにすることが求められる。これを実現するためには、他の欠陥検査装置で検出して得た欠陥をＳＥＭ式の欠陥観察装置に装着された光学顕微鏡で高速で高精度に検出して、他の欠陥検査装置で検出した位置情報を修正することが必要になる。
このような微細化・微小化した欠陥を高精度に検出するための技術として、例えば特許文献１には、欠陥とウェハ表面ラフネス散乱光の偏光強度分布の違いを利用した異方性のある光学特性を有するフィルタを用いることで従来の光学式顕微鏡よりも高い欠陥検出感度を得る方法が記載されている。
特開２０１１−１０６９７４号公報
特許文献１には、他の検査装置で検出して得た欠陥をＳＥＭ式の欠陥検査装置に装着された光学顕微鏡で検出して、欠陥の位置情報を修正した上でＳＥＭ式の欠陥観察装置で欠陥を詳細に観察（レビュー）することが記載されている。光学顕微鏡の合焦点位置導出方法は、対物レンズの高さを変え取得した複数枚の画像それぞれで最大輝度値を取得し、画像内の最大輝度値が最大となる対物レンズ高さを合焦点位置とする構成が記載されている。
従来、前記特許文献１に記載されているような異方性ある光学特性のフィルタを用いる顕微システムでは、フィルタによって合焦点高さからデフォーカスさせた場合の欠陥像の変化が、異方性ある光学特性のフィルタを用いない場合と異なる。また、前記特許文献１に記載されているように欠陥像の重心座標を欠陥座標として導出するシステムの場合、異方性ある光学特性のフィルタを用いるとデフォーカス時の異方的な欠陥像の変化により、デフォーカスにより欠陥座標導出精度が低下する。そのため、異方的な光学特性のフィルタを用いた場合、デフォーカスによる欠陥座標導出精度の低下を防ぐために、等方的な光学特性のフィルタを用いた場合に対して高い合焦点高さ導出精度が必要になる。
しかしながら、異方的な光学特性に合わせた高い合焦点高さ導出精度を得るには、画像取得時の対物レンズの高さ変化を小さく、取得画像の枚数を増やす、または、導出した合焦点画像の確からしさを判定するなど、より時間が必要となる。
そこで、本発明は従来の課題を解決して、異方性ある光学特性のフィルタを用いた場合であっても欠陥検出スループットを上げることができる欠陥座標導出方法を用いた欠陥観察方法及び欠陥観察装置を提供するものである。
上記課題を解決するために、本発明では、他の検査装置で検出した試料上の欠陥の位置情報を用いて試料上の欠陥を光学顕微鏡で撮像した画像から欠陥を検出して欠陥の位置情報を修正し、修正した位置情報を用いて走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で試料上の欠陥を詳細に観察する欠陥観察方法において、欠陥を光学顕微鏡で撮像した画像から欠陥を検出して欠陥の位置情報を修正することを、検出する欠陥に応じて光学顕微鏡の検出光学系の空間分布光学素子を切り替え、切り替えた空間分布光学素子の種類に応じて欠陥を光学顕微鏡で撮像して欠陥の画像を取得する画像取得条件および欠陥を光学顕微鏡で撮像して得た画像から欠陥を検出する画像処理条件を変えるようにした。
また、上記した課題を解決するために、本発明では、他の検査装置で検出した試料上の欠陥の位置情報を用いて試料上の欠陥を光学顕微鏡で撮像した画像から欠陥を検出して欠陥の位置情報を修正し、修正した欠陥の位置情報を用いて走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で試料上の欠陥を詳細に観察する欠陥観察方法において、欠陥を光学顕微鏡で撮像した画像から欠陥を検出して欠陥の位置情報を修正することを、光学顕微鏡の検出光学系の空間分布光学素子の光学特性に応じて光学顕微鏡の焦点位置を試料の表面に合わせるために取得する焦点位置の異なる複数の画像の取得条件および欠陥を光学顕微鏡で撮像して得た画像から欠陥の座標を求める欠陥座標導出条件を変えて取得した欠陥の位置情報を用いて修正するようにした。
更に、上記した課題を解決するために、本発明では、他の検査装置で検出した試料上の欠陥の位置情報を用いて試料上の欠陥を光学的に検出する光学顕微鏡部と、光学顕微鏡部で検出した欠陥の位置情報を用いて欠陥の詳細な画像を取得する走査型顕微鏡（ＳＥＭ）部とを備えた欠陥観察装置において。光学顕微鏡部は、試料上の欠陥に照明光を照射する照明光学系部と、照明光学系部により照明光が照射された試料の表面を撮像する空間分布光学素子を備えた検出光学系部と、検出光学系で試料の表面を撮像する撮像条件及び検出光学系で試料の表面を撮像して得られた試料表面の画像を処理するための画像処理条件を設定する条件設定部と、条件設定部で設定された画像処理条件に基づいて検出光学系部で撮像して得られた試料表面の画像を処理して試料上の欠陥を検出する画像処理部とを有し、条件設定部は、検出光学系部の空間分布光学素子の種類に応じて検出光学系部で試料の表面を撮像する条件及び画像処理部で試料表面の画像を処理するための画像処理条件を変えるようにした。
本発明によれば、光を用いた欠陥検出に必要な座標導出精度を確保しつつスループット増大を抑制することができ、ＳＥＭを用いた欠陥の詳細観察のスループットを上げることができる。
本発明の実施例１における欠陥観察装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１における欠陥観察装置の光学顕微鏡部の概略の構成を示す図である。 本発明の実施例１における光学顕微鏡部の暗視野照明光学系の概略の構成を示す図である。 本発明の実施例１における欠陥観察装置の制御システム部における光学顕微鏡制御部の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１における光学顕微鏡部で取得する画像例を示す図で、等方的光学特性を有するフィルタを検出光学系に設けた場合に観察される、フォーカス位置ずれ量に応じた欠陥検出画像の例である。 本発明の実施例１における光学顕微鏡部で取得する画像例を示す図で、異方的光学特性を有するフィルタを検出光学系に設けた場合に観察される、フォーカス位置ずれ量に応じた欠陥検出画像の例である。 本発明の実施例１における光学顕微鏡部で取得する画像の、フォーカス位置ずれ量（Ｚ方向の変化量）と座標精度との関係を示すグラフである。 本発明の実施例１における欠陥観察装置による欠陥観察の処理の流れを示すフロー図である。 本発明の実施例１における欠陥観察装置による光学顕微鏡の処理の流れのうち、図４に示したＳ６００３とＳ６００４の詳細な処理の流れを示すフロー図である。 本発明の実施例２における欠陥観察装置の光学顕微鏡を用いた欠陥検出の処理の流れを示すフロー図である。 本発明の実施例３における欠陥観察装置の光学顕微鏡を用いた欠陥検出の処理の流れを示すフロー図である。 本発明の実施例３における光学顕微鏡部の出力例を示す画面の正面図である。 本発明の実施例４における欠陥観察装置の光学顕微鏡を用いた欠陥検出の処理の流れを示すフロー図である。 本発明の実施例５における欠陥観察装置の全体構成を示すブロック図である。
以下に、図を用いて本発明の実施例を説明する。
図１は本発明の実施例１における欠陥観察装置の構成を示す図である。欠陥観察装置１０００は、レビュー装置１００と、データベース１２２と、ユーザインターフェース１２３と、記憶装置１２４と、制御システム部１２５で概略構成されている。また、欠陥観察装置１０００は、ネットワーク１２１を介して、他の検査装置である欠陥検査装置１０７とつながっている。
欠陥検査装置１０７は、試料１０１上に存在する欠陥を検出し、欠陥の位置座標やサイズなどの欠陥情報を取得する。欠陥検査装置１０７は、試料１０１上の欠陥に関する情報が取得できるものであればよい。
欠陥検査装置１０７で取得された欠陥情報は、ネットワーク１２１を介して、記憶装置１２４または制御システム部１２５に入力される。記憶装置１２４は、ネットワーク１２１を介して入力された欠陥検査装置１０７で取得された欠陥情報を格納する。制御システム部１２５では、欠陥検査装置１０７から入力した欠陥情報、或いは、記憶装置１２４に格納された欠陥情報を読み込み、読み込んだ欠陥情報に基づいてレビュー装置１００を制御する。そして、欠陥検査装置１０７で検出された欠陥のいくつか或いはすべての欠陥を詳細に観察し、欠陥の分類、発生原因の分析等を行う。
次に、図１に示すレビュー装置１００の構成について説明する。
レビュー装置１００は、試料ホルダ１０２及びステージ１０３を備える駆動部と、光学式高さ検出器１０４と、光学顕微鏡部１０５と真空槽１１２と、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：走査型電子顕微鏡）１０６（電子顕微鏡部）と、レーザ変位計（図示せず）を有して構成される。試料１０１は、移動可能なステージ１０３に設置された試料ホルダ１０２上に載置される。ステージ１０３は、試料ホルダ１０２上に載置された試料１０１を、光学顕微鏡１０５とＳＥＭ１０６との間を移動させる。ステージ１０３の移動により、試料１０１に存在する観察対象欠陥は、ＳＥＭ１０６の視野内、或いは光学顕微鏡１０５の視野内に位置させることができる。
制御システム部１２５は、ＳＥＭ制御部１２５１、光学顕微鏡制御部１２５２、全体制御部１２５３を備え、ステージ１０３、光学式高さ検出器１０４、光学顕微鏡部１０５、ＳＥＭ１０６、ユーザインターフェース１２３、データベース１２２、記憶装置１２４と接続されており、ステージ１０３の移動、光学顕微鏡部１０５の照明状態の変調と画像の取得、電子顕微鏡部１０６による画像の取得、光学式高さ検出器１０４を有する計測部での計測等、各構成の動作及び入力を制御する。また、制御システム１２５は、ネットワーク１２１を介して上位のシステム（例えば欠陥検査装置１０７）と接続されている。
光学顕微鏡１０５は、図２に示すように、暗視野照明光学系２０１と明視野照明光学系２１１を備えた光照射系２２０と、検出光学系２１０による光検出系を有する。光学顕微鏡１０５の一部（例えば、対物レンズ２０２等：図２参照）は、真空槽１１２内部に配置され、真空槽１１２に設けられた光を透過する真空封止窓１１１、１１３を介して、光を検出器２０７へ導く。
制御システム１２５は、欠陥検査装置１０７が出力した欠陥情報、或いは、記憶装置１２４に格納された欠陥情報を読み込み、読み込んだ欠陥情報に基づき光学顕微鏡１０５を制御して得た画像情報を用いて欠陥を再検出し、該検出した欠陥の位置情報を出力する。
また、制御システム１２５は、欠陥検査装置１０７が出力した欠陥情報と、光学顕微鏡１０５を用いて検出した欠陥情報に基づいて、欠陥検査装置１０７とレビュー装置１００間の欠陥座標ずれを導出し、欠陥検査装置１０７から出力されて記憶装置１２４に格納された欠陥の位置情報を補正する。
ＳＥＭ１０６は、電子線源１５１、引き出し電極１５２、収束レンズ１５７、偏向電極１５３、対物レンズ電極１５４を備える電子線照射系と、２次電子検出器１５５及び反射電子検出器１５６を備える電子検出系を有する。
ＳＥＭ１０６の電子線源１５１から１次電子が放出され、放射された１次電子は、引出電極１５２によってビーム状に引き出して加速される。そして、収束レンズ１５７で収束されてビーム系が細く絞られた後、偏向電極１５３によって、加速された１次電子ビームの軌道はＸ方向及びＹ方向に制御され、対物レンズ電極１５４によって、軌道を制御された１次電子ビームは試料１０１の表面に収束し照射され走査される。
１次電子ビームが照射して走査された試料１０１の表面からは、２次電子や反射電子等が発生する。２次電子検出器１５５は、発生した２次電子を検出し、反射電子検出器１５６は、反射電子などの比較的高エネルギの電子を検出する。ＳＥＭ１０６の光軸上に配置されたシャッター（図示せず）は、電子線源１５１から照射された電子線の試料１０１上への照射開始・停止を選択する。
以上で説明したＳＥＭ１０６の構成は、制御システム部１２５により制御され、電子線フォーカスや観察倍率を変更することができる。ＳＥＭ１０６は、欠陥検査装置１０７が出力した欠陥情報、或いは、光学顕微鏡１０５が出力した欠陥情報、或いは、記憶装置１２４に格納された欠陥情報、或いは、制御システム１２５によって補正された欠陥情報を読み込み、読み込んだ欠陥情報に基づき欠陥を詳細観察する。
光学式高さ検出器１０４は、レビュー装置１００の計測部として観察対象領域表面の変位に準じる値を計測する。ここでいう変位とは、観察対象領域の位置や振動の振幅や周波数、周期などの各種パラメータを含んでいる。具体的には、光学式高さ検出器１０４は、ステージ１０３上に存在する試料１０１の観察対象領域表面の高さ位置、及び、観察対象領域表面に対して垂直方向の振動を計測する。光学式高さ検出器１０４で計測した変位と振動は、信号として制御システム１２５へ出力される。
制御システム部１２５は、欠陥検査装置１０７で得た欠陥情報を元に、光学顕微鏡１０５によって再検出し欠陥検査装置１０７で検出した欠陥の位置情報を、レビュー装置上の位置情報に変換する。すなわち、ＳＥＭ１０６は、制御システム部１２５において、検査装置１０７上の欠陥位置情報から変換したレビュー装置上の欠陥位置情報を用い、制御システム部１２５によってレビュー装置上の位置情報に変換された欠陥を観察する。
図２Ａは、光学顕微鏡１０５の構成例を示す。
光学顕微鏡１０５は、照明系２０１を有する暗視野照明光学系２０１と明視野照明光学系２１１を備える光照射系２２０と、検出光学系２１０を有する。図２Ａにおいては、真空槽１１２および真空封止窓１１１，１１３の表記を省略している。
暗視野照明光学系２０１は、図２Ｂに示すように、照明光源２０１１、ミラー２０１３、レンズ系２０１２等を備えている。
この暗視野照明光学系２０１の構成において、照明光源２０１１から出射した光（レーザ）２０１５が、レンズ系２０１２に入射し集光され、真空封止窓１１３を介して真空槽１１２の内部に配置されたミラー２０１３で反射し進行方向を制御され、試料１０１表面に集光照射する。レンズ系２０１２は、入射した照明光のビーム径と集光ＮＡとを制御する。
明視野照明光学系２１１は、図２Ａに示しように、白色光源２１２、照明レンズ２１３、ハーフミラー２１４、対物レンズ２０２を備えている。
この明視野照明光学系２１１において、白色光源２１２から出射した白色照明光は、照明レンズ２１３によって平行光に変換される。そして、この平行光は、ハーフミラー２１４によって、入射した光の半分が検出光学系２１０の光軸に平行な方向へ折り返され、対物レンズ２０２によって、観察対象領域上に集光して照射される。ハーフミラー２１４の代わりに、より多くの散乱光を検出器２０７へ透過させることが可能なダイクロイックミラーを用いてもよい。また、より多くの散乱光を検出器２０７に到達させるため、明視野照明系２１１を使用しない場合には、ハーフミラー２１４を光軸３０１上から外せるように可動な構成としてもよい。
検出光学系２１０は、図２Ａに示すように、対物レンズ２０２、レンズ系２０３、２０４、空間分布光学素子２０５、結像レンズ２０６、検出器２０７を備えている。
このような構成の検出光学系２１０において、暗視野照明光学系２０１又は明視野照明光学系２１１の照明により試料１０１上の照明光が照射された領域から発生した散乱光や反射光を対物レンズ２０２によって捕集し、レンズ系２０３、２０４および結像レンズ２０６によって、捕集された光を検出器２０７上に結像する。検出器２０７によって、結像された光は電気信号に変換され、制御システム部１２５へ出力される。制御システム部１２５で処理された信号は、記憶装置１２４に保存される。また、処理結果または保存された処理結果は、ユーザインターフェース１２３によって、表示される。
また、検出光学系２１０の瞳面３０２上もしくは、レンズ系２０３、２０４によって結像された瞳面像３０３上に配置された空間分布光学素子２０５によって、対物レンズ２０２によって捕集された光の中から、検出器２０７で検出する光を選択し、および偏光方向を制御する。加えて、切り替え機構２０８によって、異なる光学特性を有する複数の空間分布光学素子２０５ａ，２０５ｂの中から対象欠陥の検出に適した空間分布光学素子２０５を、検出光学系２１０の光軸３０１上に配置する。
空間分布光学素子２０５は、必ずしも光軸３０１上に配置しなくてもよい。その場合、該光学素子２０５と同じ長さ光路長を変化させるダミーの基板（図示せず）を光軸３０１上に配置する。切り替え機構２０８は、該光学素子２０５と前記ダミー基板の切り替えも可能である。例えば、明視野観察をする場合や観察対象に適した光学素子２０５がない場合には、光学素子２０５を用いた場合に光学素子２０５の媒体を通過する光路の屈折率と異なるために、検出器２０７の取得画像が乱れる恐れがある。そのため、光学素子２０５を使用しない場合は、光学素子２０５と同じ材質のダミー基板を光軸３０１上に配置するとよい。光学素子２０５の詳細は、特許文献１に記載されている。
制御システム１２５の光学顕微鏡制御部１２５２は、図２Ｃに示すように、検査レシピ収納部５２０、欠陥座標導出方法格納部５２１、欠陥座標導出方法格納部５２２、ステージ制御部５２３、画像取得制御部５２４、焦点位置制御部５２５、合焦点位置算出部５２６、欠陥検出部５２７、演算部５２８、空間分布光学素子選択部５２９を備えている。
空間分布光学素子選択部５２９で、ユーザインターフェース１２３または欠陥検査装置１０７の出力から対象欠陥の検出に適した空間分布光学素子２０５aまたは２０５ｂを選択し、空間分布光学素子２０５の切り替えを行う。また、光学顕微鏡制御部１２５２は、焦点位置制御部５２５で高さ制御機構２０９を制御し、試料１０１上の観察対象領域に検出光学系２１０の焦点位置を合わせる。高さ制御機構２０９としては、リニアステージや超音波モータ、ピエゾステージ等の何れかを用いる。検出器２０７としては、２次元ＣＣＤセンサ、ラインＣＣＤセンサ、複数のＴＤＩを平行に配置したＴＤＩセンサ群、フォトダイオードアレイ等の何れかを用いる。また、検出器２０７は、検出器２０７のセンサ面が、試料１０１の表面もしくは対物レンズの瞳面２０９と共役となるように配置する。
次に、他の検査装置である欠陥検査装置１０７による欠陥の検出から欠陥観察装置１０００による欠陥観察までの流れの概要を説明する。まず、他の検査装置である欠陥検査装置１０７を用いて試料１０１の欠陥を検出し、欠陥情報を記憶装置１２４、或いは制御システム部１２５に出力する。欠陥検査装置１０７が出力する試料１０１の欠陥情報は、欠陥検査装置１０７を用いて検出した欠陥座標(欠陥が検出されたチップの座標とチップ内の欠陥の位置座標)、欠陥信号、欠陥形状、欠陥散乱光の偏光、欠陥種、欠陥ラベル、欠陥の特徴量、試料１０１表面の散乱信号等の何れか、もしくはこれらの組み合わせで構成される欠陥検査結果、及び欠陥検査装置１０７の照明入射角、照明波長、照明方位角、照明強度、照明偏光、検出器２０７の方位角・仰角、検出器２０７の検出領域等の何れか、もしくはこれらの組み合わせで構成される欠陥検査条件で、構成される。欠陥検査装置１０７で得られた欠陥情報に複数の検出器の情報が存在する場合は、センサ毎に出力された試料１０１の欠陥情報もしくは、複数のセンサ出力を統合した試料１０１の欠陥情報を用いる。
そして、欠陥検査装置１０７で検出した欠陥の一部もしくは全部をレビュー装置１００で観察する。この際、欠陥検査装置１０７で取得した欠陥の位置情報を基に、光学顕微鏡制御部１２５２で光学顕微鏡１０５を制御して欠陥を再検出し、レビュー装置１００上の位置情報に変換する。そして、変換された位置情報を用い、ステージ１０３を移動させてＳＥＭ１０６の観察視野内に観察対象欠陥を位置合わせした後、ＳＥＭ制御部１２５１でＳＥＭ１０６を制御して、ＳＥＭ１０６の電子線フォーカスを合焦し、ＳＥＭ１０６で欠陥を観察する。また、必要に応じ、ＳＥＭ１０６により欠陥画像の取得、欠陥分類を適時実施する。なお、必要であれば、ＳＥＭ１０６による観察を行う前に、ＳＥＭ画像を用いた電子線フォーカスの合焦を実施してもよい。この方法を用いれば、ＳＥＭ１０６の電子線フォーカスにおける合焦の精度を上げて欠陥をより詳細に観察することができる。
半導体デバイスの高集積化のニーズにより、半導体デバイスにとって致命的となる欠陥サイズが微小化している。そのため、レビュー装置１００の観察対象欠陥が微小化し、微小な欠陥を高倍率で観察・撮像することが必要である。また、レビュー装置１００を半導体製造のインライン検査に用いる場合、観察時間を短縮することはタクトタイム削減となる。また、レビュー装置１００のユーザには、ＳＥＭを用いた高分解能で高倍率な欠陥の観察・撮像を高速化したいというニーズがある。
レビュー装置１００による観察対象欠陥の微小化に対応するためには、光学顕微鏡１０５で検出可能な最小欠陥サイズを微小化することが必要となる。この要求に対応するために、光学顕微鏡１０５では、検出レンズの高ＮＡ化（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）、検出光学系のフーリエ変換面にラフネス散乱光を除去し欠陥散乱光を選択的に透過するフィルタリング等により、欠陥感度を向上させることが行われている。しかし、検出光学系の高ＮＡ化は、(数１)に示すとおり、焦点深度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｉｅｌｄ）を低下させるため、高い合焦点位置導出精度が必要になる。
Figure 2016109485
また、観察対象欠陥の微小化に伴い高い座標導出精度が要求される。例えば、直径１０ｎｍサイズの欠陥を自動検出するために、ＳＥＭで撮像して得られるＳＥＭ画像上で５画素以上必要とする場合を考える。ＳＥＭで欠陥を自動検出するためには、欠陥像がＳＥＭ画像中で数Ｐｉｘｅｌの面積をもつ必要がある。１Ｐｉｘｅｌだとノイズとの弁別が困難な為である。１Ｐｉｘｅｌ≧２ｎｍとなり、ＳＥＭ画像が□５１２Ｐｉｘｅｌの場合は視野１．２μｍ以下、□１０６４Ｐｉｘｅｌの場合でも視野２．４μｍ以下となる。直径１００ｎｍサイズの欠陥をＳＥＭ画像上で５画素で撮像する場合では、□５１２Ｐｉｘｅｌで視野１２μｍ以下、□１０６４Ｐｉｘｅｌで視野２４μｍ以下となる。ＳＥＭ画像の分解能を上げることでＳＥＭ画像中欠陥像のＰｉｘｅｌ数は増やせるが、ノイズと弁別できる十分な信号の確保のためには電子線の走査速度を低下させる必要がある。結果、スループットが低下する。このため、ＳＥＭの視野をあまり大きくできず、光学顕微鏡に高い座標導出精度が必要となる。
図３Ａ及び図３Ｂにデフォーカス時の欠陥像の変化例と欠陥像の重心位置変化を示す。図３Ａの６０８は等方的な光学特性を持つフィルタを用いて撮像した欠陥画像群、図３Ｂの６０９は異方的な光学特性をもつフィルタを用いて撮像した欠陥画像群である。図３Ａの６０８及び図３Ｂの６０９において、Ｚ：６０６は合焦点位置（Ｚ０）、Ｚ：６０５は合焦点位置からマイナス方向にデフォーカスした高さ（Ｚ０−ｄｚ）、Ｚ：６０７は合焦点位置からプラス方向にデフォーカスした高さ（Ｚ０＋ｄｚ）をそれぞれ表している。図３Ａ中の点６０１及び図３Ｂの点６２１は欠陥像の重心位置を示す。
図３Ｃのグラフにおける軸６０３は光学顕微鏡の検出光学系と試料１０１との相対距離(検出光学系の高さＺ)を、軸６０２は欠陥座標精度（真の欠陥座標と重心座標６０１との距離）を、それぞれ示している。
等方的な光学特性をもつフィルタは、図３Ａの６０８に示すように、Ｚ：６０５及びＺ：６０７に示すようなデフォーカス時の像６１１１及び６１１２の変化は、コマ収差などの異方的に像を歪める収差が無い場合、ほぼ等方的に像が拡がるため、重心座標はＺ：６０５で６０１１の位置に検出され、Ｚ：６０７では６０１２の位置に検出される。図３ＣのグラフにＺ方向のずれ量に対する欠陥像の重心位置の変化をプロットすると、欠陥座標精度は線６０４ａのように変化する。
一方、異方的な光学特性をもつフィルタは図３Ｂの６０９に示すように、Ｚ：６０６のフォーカスがあった状態では欠陥の像は点像６３１として検出され、重心座標６２１は、点像６３１のほぼ中心に検出される。これに対して、デフォーカスにより、Ｚ：６０５の欠陥像６３１１，６３１２及びＺ：６０７の欠陥像６３１３，６３１４に示すように、欠陥像が異方的に変化するためそれぞれの画像から算出される欠陥の重心座標は、Ｚ：６０５の画像からは６２１１の位置に、Ｚ：６０７の場合の画像からは６２１２の位置に検出され、図３Ｃに示したグラフにおける欠陥座標精度は、検出光学系の高さ方向Ｚの変化に対して線６０４ｂのように、デフォーカスにより劣化する。このため、異方的な光学特性をもつフィルタを用いた場合に欠陥像の中心位置を正確に求めるためには、欠陥像の中心位置の算出をフォーカスずれがより少ない画像を用いることが要求され、より高い合焦点位置導出精度が必要となることがわかる。
図３Ａの場合に用いる等方的な光学特性のフィルタには、面内で一様な光学特性を持つ偏光子や色フィルタだけでなく、フィルタの無い（ダミーガラス）場合も含む。一方、図３Ｂの場合に用いる異方的な光学特性を持つフィルタは、例えば、後方に強く散乱するラフネス散乱光を除去するために後方散乱をマスクする空間フィルタや、異方的な空間フィルタを含む瞳フィルタなどがある。
本実施例では、上記した異方的な光学特性をもつフィルタを用いる場合には高い合焦点位置導出精度が必要であるという課題を解決するために、検出条件によって、画像取得条件、合焦点位置導出方法、欠陥座標導出方法を決定し、切り替える。検出条件とは、例えばフィルタ条件等である。
画像取得条件とは、例えば、合焦点位置を導出するために、焦点位置制御部５２５で制御して照明光学系のフォーカス位置と試料１０１間距離（以下、高さと称す）を１ＳＴＥＰずつ高さをシフトさせ複数枚の画像を取得する際の１ＳＴＥＰの高さシフト量と画像取得制御部５２４で制御する画像取得枚数、もしくは画像取得範囲のことである。
欠陥座標導出方法とは、合焦点位置算出部５２６において、取得した複数枚の画像から合焦点位置（Ｚａｆ）を導出し、焦点位置制御部５２５で制御して導出したＺａｆで画像取得制御部５２４で制御して再度画像を取得し、欠陥検出部５２７で取得した画像を用いて欠陥座標を導出する方法、もしくは、合焦点位置算出部５２６において高さＺａｆで改めて画像を取得せずに前記画像取得条件に従って取得した複数枚の画像を用いて欠陥座標を導出する方法のことである。例えば、再度合焦点画像を取得する場合には、取得した合焦点画像を輝度値で二値化し、欠陥領域を抽出し、抽出した欠陥領域の重心位置を欠陥座標とすることができる。また、改めて合焦点画像を取得しない場合には、欠陥検出部５２７において既に取得した複数枚の各画像を輝度値で二値化し、高さによる重心座標変化を導出、欠陥領域と重心座標の距離、欠陥領域数から、合焦点位置算出部５２６において合焦点位置（Ｚａｆ）を、欠陥検出部５２７において欠陥座標を導出することができる。
これによって、欠陥検出感度の高い異方的な光学特性を持つフィルタを用いた光学顕微鏡において、高い座標導出精度の確保、さらに、等方的光学特性の検出条件において欠陥検出時間の短縮が実現できる。その結果、光学顕微鏡を搭載したレビュー装置に対し、本実施例は、高感度化、高スループット化を実現することができる。
図４は、第１の実施例における欠陥観察までのフロー図を示す。
まず、記憶装置１２４に記憶させた外部の検査装置１０７が出力した試料１０１の欠陥情報を制御システム部１２５で読み込み、この欠陥情報に基づき、制御システム部１２５で制御してレビュー装置１００で欠陥観察を行う。この欠陥観察においては、まず、光学顕微鏡制御部１２５２で制御して、光学顕微鏡１０５の明視野照明光学系２１１で試料１０１を照明して検出光学系２１０による明視野観察もしくは他のアライメント用顕微鏡によって、試料１０１の粗アライメントを行う（Ｓ６００１）。次に、制御システム部１２５で読み込んだ外部の検査装置１０７が出力した試料１０１の欠陥情報に基づいて、ステージ制御部５２３でステージ１０３を制御して、観察対象欠陥が光学顕微鏡１０５の視野内に入るようにステージ１０３を移動させ（Ｓ６００２）、焦点位置制御部５２５で高さ制御機構２０９を制御して、光学顕微鏡１０５の対物レンズ２０２を移動させ、光学顕微鏡１０５の焦点を試料１０１上に合わせる（Ｓ６００３）。
そして、画像取得制御部５２４で制御して光学顕微鏡１０５で観察対象領域周辺の画像を取得し、欠陥検出部５２７で取得した画像から観察対象となる欠陥を探索する（Ｓ６００４）。この取得画像における欠陥探索によって、観察対象欠陥を検出した場合（Ｓ６００５でＹＥＳの場合）、欠陥検出部５２７で検出した欠陥の座標を求め、演算部５２８で光学顕微鏡１０５による欠陥検出位置と検査装置１０７によって検出された欠陥位置との差を算出する（Ｓ６００６）。
一方、欠陥検出部５２７で、取得画像によって観察対象欠陥を検出できない場合（Ｓ６００５でＮＯの場合）、この欠陥が光学顕微鏡１０５の視野外に存在することが考えられるため、撮像領域の視野周辺部を光学顕微鏡１０５で撮像し、観察対象欠陥を探索してもよい。視野周辺部を撮像する場合（Ｓ６０１２でＹＥＳの場合）は、ステージ制御部５２３でステージ１０３を制御して、光学顕微鏡１０５の視野に相当する分だけステージ１０３を移動し（Ｓ６０１３）、上述した光学顕微鏡１０５による欠陥検出する手順（Ｓ６００４）へ戻り、処理を進める。
次に、光学顕微鏡１０５で検出すべき欠陥がない場合（Ｓ６００７でＹＥＳの場合）、制御システム部１２５で読み込んだ外部の検査装置１０７が出力した試料１０１の観察対象欠陥の位置座標を、Ｓ６００６で算出した差に基づいてレビュー装置上の位置座標に変換し（Ｓ６００８）、観察対象欠陥がＳＥＭ１０６の視野内に入るようにステージ１０３を移動させ、ＳＥＭ制御部１２５１で制御して電子線フォーカスを試料１０１上に合わせた後、ＳＥＭ画像を取得する（Ｓ６００９）。一方、次に検出すべき欠陥がある場合（Ｓ６００７でＮＯの場合）、上述したレビュー装置１００内の光学顕微鏡１０５で欠陥を検出する手順（Ｓ６００２）へ戻り、次に検出すべき欠陥に対してＳ６００２からＳ６００５までの処理を進める。
次に、Ｓ６０１０で欠陥のＳＥＭ画像を取得した後、制御システム部１２５は次に観察する欠陥があるかどうか判断し（Ｓ６０１０）、ある場合（Ｓ６０１０でＹＥＳの場合）、次に観察する欠陥のＳ６００８で補正された位置情報を取得し（Ｓ６０１４）、上述したレビュー装置１００で欠陥を観察する手順（Ｓ６００９）へ戻り、処理を進める。一方、次に観察する欠陥がない場合（Ｓ６０１０でＮＯの場合）、レビュー装置１００による観察を終了する（Ｓ６０１１）。
図４は、観察対象欠陥が複数ある場合、光学顕微鏡１０５を用い観察対象欠陥の座標を全て求めた後、座標導出した欠陥をＳＥＭ１０６で観察するフローを示しているが、１つの観察対象欠陥で光学顕微鏡１０５を用いた座標を導出し、ＳＥＭ１０６を用い観察した後、次の観察対象欠陥の光学顕微鏡での座標導出することを順次繰り返すようにしてもよい。
図５は、第一の実施例におけるレビュー装置１００内の光学顕微鏡１０５による欠陥検出までのフロー図における、焦点合わせ（Ｓ６００３）と光学顕微鏡１０５の視野内で欠陥探索する工程（Ｓ６００４）の詳細な処理フローを示す。
Ｓ６００２において検査装置１０７で検出した欠陥を光学顕微鏡１０５の視野内に移動した後、空間分布光学素子選択部５２９でフィルタ(空間分布光学素子２０５)の切り替えが必要かを判定し（Ｓ１００１），フィルタの切り替えが必要な場合（Ｓ１００１でＹＥＳの場合）は、空間分布光学素子選択部５２９からの指令信号により切り替え機構２０８でフィルタ(空間分布光学素子２０５ａ又は２０５ｂ)を切り替え、検査レシピ選択部５２０において、切り替えたフィルタに応じた光学検査レシピを選択する（Ｓ１００８）。フィルタの切り替えが不要な場合（Ｓ１００１でＮＯの場合）は、選択したフィルタに応じて以下の処理を進める。
まず、焦点位置制御部５２５でフィルタ条件がＡであるのかＢであるのかを判定する（Ｓ１００２）。フィルタ条件がＡと判定された場合（Ｓ１００２でＡの場合）、焦点位置制御部５２５で制御して、画像取得条件格納部５２１に収納された画像取得条件Ａに従った所定の高さシフト量で照明光学系のフォーカス位置を順次ずらしながら、画像取得制御部５２４で制御して撮像し、所定の枚数の画像を取得する（Ｓ１００３ａ）。次に、合焦点位置算出部５２６において、取得した複数枚の画像から欠陥座標導出方法格納部５２２に格納された欠陥座標導出方法Ａの合焦点位置導出方法を用い合焦点位置（Ｚａｆ）を導出する（Ｓ１００４ａ）。次に、焦点位置制御部５２５で制御して、導出した合焦点位置に対物レンズと試料間の距離を合わせ（Ｓ１００５ａ）、画像取得制御部５２４で制御して合焦画像を取得し（Ｓ１００６ａ）、欠陥検出部５２７において、取得した合焦画像から欠陥座標導出方法格納部５２１に格納された欠陥座標導出方法Ａを用いて欠陥座標を算出する（Ｓ１００７ａ）。最後に、取得した欠陥座標と合焦画像を出力し（Ｓ１００９）、以下処理を続ける。
一方、焦点位置制御部５２５でフィルタ条件判定（Ｓ１００２）においてフィルタＢと判定された場合（Ｓ１００２でＢの場合）は、検査レシピ選択部で、フィルタＢに対応した検査レシピを選択する。次に、焦点位置制御部５２５で制御して、画像取得条件格納部５２１に収納された画像取得条件Ｂに基づいた所定の高さシフト量で照明光学系のフォーカス位置を順次ずらしながら画像取得制御部５２４で制御して撮像し、所定の枚数の画像を取得する（Ｓ１００３ｂ）。次に、合焦点位置算出部５２６において、取得した複数枚の画像から欠陥座標導出方法格納部５２２に格納された欠陥座標導出方法Ｂの合焦点位置導出方法を用い合焦点位置（Ｚａｆ）を導出する（Ｓ１００４ｂ）。次に、焦点位置制御部５２５で制御して、導出した合焦点位置に対物レンズと試料間の距離を合わせ（Ｓ１００５ｂ）、画像取得制御部５２４で制御して合焦画像を取得し（Ｓ１００６ｂ）、欠陥検出部５２７において、取得した合焦画像から欠陥座標導出方法格納部５２１に格納された欠陥座標導出方法Ｂを用いて欠陥座標を算出する（Ｓ１００７ｂ）。最後に、取得した欠陥座標と合焦画像を出力する（Ｓ１００９）。
以上に説明した各ステップのうち、Ｓ１００１からＳ１００５ａ及びＳ１００５ｂまでは図４の処理のＳ６００３に相当し、Ｓ１００６ａ及びＳ１００６ｂからＳ１００９までは図４の処理のＳ６００４に相当する。
図５で説明した処理フローにおいて、Ｓ６００２とＳ１００１は逆でもよい。具体的には、フィルタ選択後（Ｓ１００１）に欠陥を光学顕微鏡視野内へ移動させる（Ｓ６００２）ようにしてもよい。
また、Ｓ１００４ａ又はＳ１００４ｂで合焦点位置算出部５２６で合焦点位置（Ｚａｆ）を導出する際、取得した画像から得られた焦点測度の信頼性が低い、もしくは、単調減少や単調増加など取得した画像の範囲外に合焦点位置があると判断される場合は、画像取得範囲を変更し、Ｓ１００３ａ又はＳ１００３ｂに戻り、以下処理を続ける。例えば、焦点測度の信頼性が低い場合は、画像取得範囲の中心高さはそのままで、画像の取得範囲を広げる。また、単調減少・単調増加の場合は、焦点測度の高くなる方向（焦点が存在する方向）に画像取得範囲をシフトすることが考えられる。
図５で説明した処理フローにおいて、フィルタ条件Ａが等方的な光学特性のフィルタを用いる場合であり、フィルタ条件Ｂが異方的な光学特性のフィルタを用いる場合であったとする。この時、Ｓ１００３ａにおいてフィルタ条件Ａで取得される画像とフォーカス位置ずれ（焦点位置ずれ）との関係は図３Ａ又は図３Ｃの線６０４ａのようになる。この場合、Ｓ１００４ａにおいて、比較的少ない枚数のフォーカス位置ずれ量の異なる画像を用いて比較的精度よく合焦点位置（フォーカス位置）を求めることができるので、Ｓ１００３ａにおいて取得する画像の枚数は比較テク少なくて済み、画像所得に要する時間を少なくすることができる。
一方、Ｓ１００３ｂにおける欠陥座標導出方法Ｂで取得される画像とフォーカス位置ずれ（焦点位置ずれ）との関係は図３Ｂ又は図３Ｃの線６０４ｂのようになる。この場合、Ｓ１００４ｂにおいて、Ｓ１００３ａの場合と比べて比較的多い枚数のフォーカス位置ずれ量の異なる画像を用いることにより、合焦点位置（フォーカス位置）を求めることができる。その結果、Ｓ１００３ｂにおける画像取得に要する時間はＳ１００３ａの場合と比べて多少長くなるが、比較的精度よく合焦点位置（フォーカス位置）を求めることができる。その結果、Ｓ１００５ｂで比較的精度よく焦点位置を合せた後にＳ１００６ｂにおいて焦点位置の合った画像を取得することができ、Ｓ１００７ｂにおいてこの焦点位置のあった画像から、欠陥座標導出方法Ｂを用いて欠陥の位置（座標）を高精度に読み取ることが可能になる。
本実施例によれば、レビュー装置にフィルタ条件毎に設定された画像取得方法、欠陥座標導出方法を選択する光学顕微鏡を搭載することを可能にし、高感度化、高スループット化を実現することができる。
本実施例によれば、フィルタ条件毎に画像取得方法、欠陥座標導出方法が異なるため、同一サンプルのＳＥＭ観察時間がフィルタ条件によって変化する。
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例におけるレビュー装置の構成は、実施例１において図１乃至図２を用いて説明したものと同じであるので、装置の構成についての説明は省略する。本実施例においては、導出座標が欠陥座標であるかの信頼性を評価する点が実施例１の場合と異なる。以下に、実施例１で説明した動作と異なる部分について説明する。図６は、第２の実施例におけるレビュー装置内の光学顕微鏡による欠陥検出までのフロー図で、実施例１において図５を用いて説明したフロー図に対応する。図６に示したフロー図のＳ１００１からＳ１００７ａ，Ｓ１００７ｂ及びＳ１００８は、図５で説明した処理を同じである。本実施例におけるレビュー装置の構成については、図１乃至図２を参照して説明する。
Ｓ１００７ａ又はＳ１００７ｂにおいて、フィルタ条件によって選択される画像取得条件で画像を取得し、取得した画像から合焦点位置（Ｚａｆ）を導出し、導出した合焦点位置Ｚａｆで画像を取得し、取得した画像から欠陥座標を導出するが、本実施例においては、このとき、導出した欠陥座標が欠陥である確からしさ（信頼性）を評価する（Ｓ１０１０）。確からしさが低い場合はリトライを実施し（Ｓ１０１１でＹＥＳの場合）、画像取得条件を変更（Ｓ１０１２）し、Ｓ１００２に戻り、以下、処理を続ける。確からしさが十分にあってリトライの必要がないと判定した場合（Ｓ１０１１でＮＯの場合）には、この判定した欠陥の欠陥座標を出力する（Ｓ１０１３）。
図６に説明した各ステップのうち、Ｓ１００１からＳ１００５ａ及びＳ１００５ｂまでとＳ１００８は図４の処理のＳ６００３に相当し、Ｓ１００６ａ及びＳ１００６ｂからＳ１０１３までは図４の処理のＳ６００４に相当する。
導出した欠陥座標が欠陥である確からしさは、例えば，導出した欠陥座標が合焦点画像から得られる欠陥領域内であるか否か、合焦点画像内の最大輝度値に対する欠陥座標の輝度値の割合が閾値以上であるか否かによって評価することができる。
本実施例によれば、導出した欠陥座標の信頼性を高くし、ＳＥＭによる欠陥観察成功率を向上させることができる。
次に、実施例３として、導出した欠陥座標を高さＺａｆで取得した合焦点画像上に重ねた画像を出力、保存する点が実施例１の場合と異なる。以下に、実施例１で説明した動作と異なる部分について説明する。図７は、第３の実施例におけるレビュー装置内の光学顕微鏡による欠陥検出までのフロー図で、実施例１において図５を用いて説明したフロー図に対応し、図７に示したフロー図のＳ１００１からＳ１００７ａ，Ｓ１００７ｂ及びＳ１００８は、図５で説明した処理を同じである。本実施例において、光学顕微鏡の構成は、実施例１において図２を用いて説明したものと基本的には同じであるので、装置の構成についての説明は省略する。
本実施例は、例えば、ＡＤＲに失敗した際、光学顕微鏡を用いて導出した欠陥座標に問題があるか否かを確認し、問題があれば、画像取得条件や欠陥座標導出方法を修正し、欠陥座標導出精度を向上させる目的で導入する。
図７において、Ｓ１００７ａ又はＳ１００７ｂにおいて、合焦画像から欠陥座標を取得した後、欠陥座標を出力（Ｓ１０１４）する工程において、合焦点位置で取得した画像上に欠陥座標を重ねて表示した画像を記憶装置１２４に保存する（Ｓ１０１５）。
図８を用い、ユーザインタフェース１２３の画面７０１上に欠陥座標を表示した例について説明する。画面７０１上には光学顕微鏡部１０５で取得した合焦点画像７０２上に、欠陥座標導出方法で導出した欠陥座標を表示した点７０４を重ねて表示する。例えば、図８に示すように、欠陥像７０３と導出した欠陥座標を示す点７０４が重なっていれば、確からしい欠陥座標を導出していることが分かる。欠陥像７０３から導出した欠陥座標を示す点７０４がずれている場合、画像取得条件もしくは欠陥座標導出方法を修正する必要がある。
図７に説明した各ステップのうち、Ｓ１００１からＳ１００５ａ及びＳ１００５ｂまでとＳ１００８は図４の処理のＳ６００３に相当し、Ｓ１００６ａ及びＳ１００６ｂからＳ１０１５までは図４の処理のＳ６００４に相当する。
本方式は、画面上で欠陥座標導出の結果を目視で額人することができるので、欠陥座標の導出精度を高くし、ＳＥＭによる欠陥観察成功率を向上させることができる。
本発明の第４の実施例を、図９を用いて説明する。本実施例においても、レビュー装置の構成は、実施例１において図１乃至図２を用いて説明したものと基本的には同じであるので、装置の構成についての説明は省略する。
図９は、第４の実施例におけるレビュー装置１０００内の光学顕微鏡１０５による欠陥検出までのフロー図を示す。観察対象欠陥を光学顕微鏡視野内へ移動させ（Ｓ６００２）、検査装置１０７の出力結果に基づき、光学顕微鏡のフィルタ条件を選択する（Ｓ１０２１）。例えば、検査装置１０７の出力する欠陥サイズ、欠陥種類情報などを用い、高感度検出が必要な微小欠陥では異方的な光学特性をもつフィルタ、巨大欠陥では減光フィルタ、その中間のサイズの欠陥ではフィルタ無し、もしくは偏光子を選択する。
図９に説明した各ステップのうち、Ｓ１０１６からＳ１００５ａ及びＳ１００５ｂまでとＳ１００８は図４の処理のＳ６００３に相当し、Ｓ１００６ａ及びＳ１００６ｂからＳ１０１７までは図４の処理のＳ６００４に相当する。
本方式は、検査装置１０７の出力結果からフィルタ条件を選択、選択したフィルタ条件に従って画像取得条件、欠陥座標導出方法が決まるため、ユーザが設定するパラメータを減らすことができ、使い勝手が良い。
本発明の第５の実施例について図１０を用い説明する。本実施例においても、レビュー装置の構成は、実施例１において図１乃至図２を用いて説明したものと基本的には同じであるが、光学顕微鏡１０５に高さ検出器１２６をもつ点が異なる。図１０に図示した高さ検出器１２６は、ＳＥＭ１０６と同軸の高さを測定する光学式高さ検出器１０４と同等の機能を有するものを示しているが、それに限らず、他の高さ測定手段、例えば共焦点顕微鏡、ＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）方式でも良い。また、構造上（例えば対物レンズが高ＮＡのため斜入射式の高さ検出器の使用が困難）、光学顕微鏡１２５と同軸で高さを測定することが困難な場合は、光学顕微鏡１２５の光軸の周辺で計測可能な領域の高さを測定してもよい。
本方式は、画像取得範囲を抑制することができ、欠陥座標導出に必要な時間を短縮し、ＳＥＭ観察のスループットを向上させることができる。
なお、実施例１、２、３、４、５においては、フィルタ条件が異なっても同じ画像取得条件、欠陥座標導出方法を用いてもよい。例えば、フィルタ無と偏光子では、同じ画像取得条件、欠陥座標導出方法でもよい。
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
１０１・・・試料 １０２・・・試料ホルダ １０３・・・ステージ １０４，１２６・・・光学式高さ検出器 １０５・・・光学顕微鏡 １０６…電子顕微鏡 １０７…検査装置 １１１…真空封止窓 １１２…真空槽 １２１・・・ネットワーク １２２・・・ライブラリ １２３・・・ユーザインターフェース １２４・・・記憶装置 １２５・・・制御システム。

Claims (13)

  1. 他の検査装置で検出した試料上の欠陥の位置情報を用いて前記試料上の欠陥を光学顕微鏡で撮像した画像から前記欠陥を検出して前記欠陥の位置情報を修正し、
    前記修正した位置情報を用いて走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で前記試料上の欠陥を詳細に観察する
    欠陥観察方法であって、
    前記欠陥を光学顕微鏡で撮像した画像から前記欠陥を検出して前記欠陥の位置情報を修正することを、
    前記検出する欠陥に応じて前記光学顕微鏡の検出光学系の空間分布光学素子を切り替え、
    前記切り替えた空間分布光学素子の種類に応じて前記欠陥を前記光学顕微鏡で撮像して前記欠陥の画像を取得する画像取得条件および前記欠陥を前記光学顕微鏡で撮像して得た画像から前記欠陥を検出する画像処理条件をかえることを特徴とする欠陥観察方法。
  2. 請求項１記載の欠陥観察方法であって、前記切り替えた空間分布光学素子が、等方的光学特性を有する空間分布光学素子であるか、異方的光学特性を有する空間分布光学素子であるかによって、前記欠陥を前記光学顕微鏡で撮像して前記欠陥の画像を取得する画像取得条件および前記欠陥を前記光学顕微鏡で撮像して得た画像から前記欠陥を検出する画像処理条件をかえることを特徴とする欠陥観察方法。
  3. 請求項２記載の欠陥観察方法であって、前記等方的光学特性を有する空間分布光学素子を用いた場合は、前記異方的光学特性を有する空間分布光学素子を用いた場合と比べて、 前記検出光学系の焦点を前記試料の表面に合わせるために前記検出光学系の焦点位置をずらして前記光学顕微鏡で前記試料を撮像して得る画像の枚数が少ないことを特徴とする欠陥観察方法。
  4. 請求項１記載の欠陥観察方法であって、前記切り替えた空間分布光学素子の種類に応じて前記欠陥を前記光学顕微鏡で撮像して前記欠陥の画像を取得する画像取得条件および前記欠陥を前記光学顕微鏡で撮像して得た画像から前記欠陥を検出する画像処理条件をかえて前記光学顕微鏡の合焦点位置で撮像して得た前記欠陥を含む画像に前記欠陥の重心の位置情報を重ねて画面上に表示することを特徴とする欠陥観察方法。
  5. 請求項１記載の欠陥観察方法であって、前記空間分布光学素子の種類に応じて変えた画像取得条件で取得した前記欠陥の画像を前記空間分布光学素子の種類に応じて変えた画像処理条件で処理して検出した前記欠陥の座標の確からしさを判定し、該判定した確からしさに応じて再度前記欠陥の画像を取得するか否かを判定することを特徴とする欠陥観察方法。
  6. 他の検査装置で検出した試料上の欠陥の位置情報を用いて前記試料上の欠陥を光学顕微鏡で撮像した画像から前記欠陥を検出して前記欠陥の位置情報を修正し、
    前記修正した欠陥の位置情報を用いて走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で前記試料上の欠陥を詳細に観察する
    欠陥観察方法であって、
    前記欠陥を光学顕微鏡で撮像した画像から前記欠陥を検出して前記欠陥の位置情報を修正することを、
    前記光学顕微鏡の検出光学系の空間分布光学素子の光学特性に応じて前記光学顕微鏡の焦点位置を前記試料の表面に合わせるために取得する焦点位置の異なる複数の画像の取得条件および前記欠陥を前記光学顕微鏡で撮像して得た画像から前記欠陥の座標を求める欠陥座標導出条件を変えて取得した前記欠陥の位置情報を用いて修正することを特徴とする欠陥観察方法。
  7. 請求項６記載の欠陥観察方法であって、前記光学顕微鏡の検出光学系の空間分布光学素子が等方的な光学特性を有するか異方的な光学特性を有するかに応じて、前記光学顕微鏡の焦点位置を前記試料の表面に合わせるために取得する焦点位置の異なる複数の画像の取得条件および前記欠陥を前記光学顕微鏡で撮像して得た画像から前記欠陥の座標を求める欠陥座標導出条件を変えることを特徴とする欠陥観察方法。
  8. 請求項６記載の欠陥観察方法であって、前記光学顕微鏡の検出光学系の空間分布光学素子の光学特性に応じて前記光学顕微鏡の焦点位置を前記試料の表面に合わせるために取得する焦点位置の異なる複数の画像の取得条件で取得した画像を用いて前記検出光学系の前記試料の表面への合焦点位置を決定し、前記決定した合焦点位置で撮像した前記欠陥の画像に対して前記検出光学系の空間分布光学素子の光学特性に応じて前記欠陥の座標を求める欠陥座標導出条件を変えて前記欠陥の位置情報を取得し、前記取得した欠陥の位置情報と前記他の検査装置で検出した試料上の欠陥の位置情報とを比較して前記欠陥の位置情報を修正することを特徴とする欠陥観察方法。
  9. 請求項８記載の欠陥観察方法であって、前記決定した合焦点位置で撮像した前記欠陥の画像と前記検出光学系の空間分布光学素子の光学特性に応じて前記欠陥の座標を求める欠陥座標導出条件を変えて取得し前記欠陥の位置情報とを重ねて画面上に表示することを特徴とする欠陥観察方法。
  10. 請求項６記載の欠陥観察方法であって、
    前記空間分布光学素子の種類に応じて変えた画像取得条件で取得した前記欠陥の画像について前記空間分布光学素子の種類に応じて変えた画像処理条件で処理して検出した前記欠陥の座標の確からしさを判定し、該判定した確からしさに応じて再度前記欠陥の画像を取得するか否かを判定することを特徴とする欠陥観察方法。
  11. 他の検査装置で検出した試料上の欠陥の位置情報を用いて前記試料上の欠陥を光学的に検出する光学顕微鏡部と、
    前記光学顕微鏡部で検出した前記欠陥の位置情報を用いて前記欠陥の詳細な画像を取得する走査型顕微鏡（ＳＥＭ）部と、
    を備えた欠陥観察装置であって。
    前記光学顕微鏡部は、
    前記試料上の欠陥に照明光を照射する照明光学系部と、
    前記照明光学系部により照明光が照射された前記試料の表面を撮像する空間分布光学素子を備えた検出光学系部と、
    前記検出光学系で前記試料の表面を撮像する撮像条件及び前記検出光学系で前記試料の表面を撮像して得られた前記試料表面の画像を処理するための画像処理条件を設定する条件設定部と、
    前記条件設定部で設定された画像処理条件に基づいて前記検出光学系部で撮像して得られた前記試料表面の画像を処理して前記試料上の欠陥を検出する画像処理部とを有し、
    前記条件設定部は、前記検出光学系部の前記空間分布光学素子の種類に応じて前記検出光学系部で前記試料の表面を撮像する条件及び前記画像処理部で前記試料表面の画像を処理するための画像処理条件を変える
    ことを特徴とする欠陥観察装置。
  12. 請求項１１記載の欠陥観察装置であって、前記検出光学系部は、前記空間分布光学素子として等方的光学特性を有する空間分布光学素子と異方的光学特性を有する空間分布光学素子と前記等方的光学特性を有する空間分布光学素子と前記異方的光学特性を有する空間分布光学素子とを切り替える機構とを有し、前記条件設定部は、前記検出光学系部が前記切り替え機構で前記等方的光学特性を有する空間分布光学素子に切り替えたときと前記異方的光学特性を有する空間分布光学素子に切り替えたときとで前記検出光学系部の焦点を前記試料の表面に合わせるための手順及び前記画像処理部で画像を処理して欠陥の重心位置を検出する手順を変えることを特徴とする欠陥観察装置。
  13. 請求項１１記載の欠陥観察装置であって、前記条件設定部は、前記検出光学系部が前記切り替え機構で前記等方的光学特性を有する空間分布光学素子に切り替えたときと比べて、前記検出光学系部が前記切り替え機構で前記異方的光学特性を有する空間分布光学素子に切り替えたときに、前記検出光学系部の焦点を前記試料の表面に合わせるために前記検出光学系部の焦点の高さを１ピッチずつずらせながら前記試料の表面を撮像して得る画像の枚数が多くなるように前記検出光学系部の撮像条件を設定することを特徴とする欠陥観察装置。
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