JP2016134412A - 欠陥観察方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】欠陥観察装置の構成要素である光学顕微鏡において、高感度検査と広視野検査を両立させた欠陥観察方法及び装置を提供する。【解決手段】試料１０１にレーザを照射する照明光学系２０１と、試料１０１からの反射光または散乱光を検出する検出光学系２１０と、検出光学系２１０で検出された反射光又は散乱光に基づき欠陥の座標を算出する処理部１２５（制御システム）と、処理部１２５で算出された欠陥の座標に基づき欠陥を観察する電子顕微鏡１０６と、を有する欠陥観察装置１０００である。照明光学系２０１では、他の検査装置で取得した欠陥情報に基づき検査モードを切り替える。【選択図】図１

Description

本願は、半導体デバイスの製造工程において半導体ウエ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その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、半導体の基板であるウエハ上に異物、又はショートや断線などのパターン欠陥（以下、異物やパターン欠陥を欠陥と表記)が存在すると、配線の絶縁不良や短絡などの不良の原因になる。これらの欠陥は、製造プロセスに起因する種々の原因により混入されるため、製造工程中で発生した欠陥を早期に検出し、その発生源を突き止め、歩留まり低下を防ぐことが半導体デバイスを量産する上で重要になる。

広く運用されている欠陥発生原因の特定方法を説明する。まず、欠陥検査装置でウエハ上の欠陥位置を特定し、その座標情報に基づきSEM(Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡)等で該当する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。しかし、SEMの座標系と他の検査装置の座標系には乖離が存在するため、SEMに搭載した光学式顕微鏡で、他の検査装置で検出した欠陥を再度検査し、座標情報を修正し、修正後の座標情報に基づき詳細に観察する手法が用いられる。これにより、座標系の乖離を補正し、欠陥観察の成功率を向上させ、高いスループットを維持することができる。特許文献１には、光学式顕微鏡および電子顕微鏡を備えた欠陥観察装置が開示されている。

特許第４９７９２４６号

半導体デバイスの微細化・高集積化に伴ってウエハ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となる欠陥のサイズも微細化している。欠陥サイズの微細化に伴い、欠陥から発生する反射・散乱光量は低下し、ノイズに埋もれて検出に失敗する恐れがあるため、これを増加させる必要がある。欠陥散乱光量を増加させる手法として、照明の短波長化、高出力化、検出光学系の検出立体角の増加、検出器の露光時間の増加等があるが、装置のコストアップやスループットの低下を招く。これらの手法に対して、照明スポットの縮小による照明照度増大は上記デメリットがなく、欠陥検査において欠陥散乱光量を増加させる有効な手法である。しかし、特許文献１に記載の装置構成において、照明スポットを縮小させると、視野が狭くなり、欠陥検出見逃しが発生する恐れがある。そこで、本願では、SEMに搭載の光学顕微鏡の高感度検査と欠陥検出見逃し抑制を両立させる欠陥観察方法及びその装置を提供する。

上記課題を解決するために、本願では、試料にレーザを照射する照明光学系と、前記試料からの反射光または散乱光を検出する検出光学系と、前記検出光学系で検出された反射光または散乱光に基づき欠陥の座標を算出する処理部と、前記処理部で算出された欠陥の座標に基づき欠陥を観察する電子顕微鏡と、を有する欠陥観察装置であって、前記照明光学系では、他の検査装置で取得した欠陥情報に基づき検査モードを切り替える。

本願により、微細な欠陥も高精度に観察可能な欠陥観察方法及びその装置を提供することができる。

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構成図である。 本発明の実施例１における暗視野照明光学系の概略構成図である。 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２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。 欠陥サイズに応じて適用する検査モードの説明図である。 本発明の実施例３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４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。 狭い視野でサーチアラウンドを行う場合の説明図である。 広い視野でサーチアラウンドを行う場合の説明図である。

図１は本発明の実施例１における欠陥観察装置の構成図である。欠陥観察装置１０００は、レビュー装置１００と、ネットワーク１２１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から入力された欠陥情報、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、欠陥の分類や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、SEM１０６（電子顕微鏡部）と、レーザ変位計(図示せず)を備えて構成される。

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との間で移動させる。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、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とに接続されており、ステージ１０３の移動、光学顕微鏡部１０５の照明状態の変調・レンズ構成・画像の取得条件、電子顕微鏡部１０６による画像の取得・取得条件、光学式高さ検出器１０４の計測・計測条件等、各構成の動作及び入出力を制御する。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。

光学式高さ検出器１０４は、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、観察対象領域表面を基準とした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、ステージ１０３の移動シーケンスへフィードバックされる。

光学顕微鏡１０５の構成を図２に示す。光学顕微鏡１０５は、暗視野照明光学系２０１と、明視野照明光学系２１１と、検出光学系２１０を備えて構成される。図２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の概略構成図を図３に示す。暗視野照明光学系２０１は、光源２５０、平凸レンズ２５１、２５２、シリンドリカルレンズ２５３、２５４、集光レンズ２５５、1/2波長板２６０、NDフィルタ２６１を備えて構成される。試料１０１に仰角10度の角度でレーザは入射する。光源２５０から射出されたレーザは平凸レンズ２５１、２５２を通じて、ビーム径が広がった平行光に変換される。さらに、シリンドリカルレンズ２５３、２５４を通じてY軸方向のみビーム径が縮小され、集光レンズ２５５を介して試料１０１に概略円形上のスポットに集光される。ここで、制御システム部１２５からの指令に応じて、平凸レンズ２５２を焦点距離の異なる平凸レンズ２５６に置き換えることが可能である。平凸レンズ２５２と平凸レンズ２５６には駆動機構が設置されており(図示せず)、この駆動機構によってレンズを交換させる。また、平凸レンズ２５６に変更した場合、平凸レンズ２５６を通過したレーザが平行光になるように、焦点距離に応じた位置に配置される。これにより、試料１０１に照射されるレーザスポットの中心位置を変えることなく、レーザスポット径を変更可能となる。図３では、光源２５０から集光レンズ２５５までが一直線上にある例で説明を行ったが、適宜ミラーで折り返しを行っても構わない。

1/2波長板２６０を回転させることで、照明の偏光を調整可能であり、NDフィルタ２６１でレーザパワーを調整可能である。また、1/2波長板２６０の回転角度、NDフィルタ２６１の透過率は制御システム部１２５で制御可能である。

本実施例では、平凸レンズ２５２を焦点距離の異なるレンズに交換することで、照明スポットを変更する例で説明を行ったが、平凸レンズの交換に限定される必要はない。例えば、レンズ間距離を変更することで照明スポットを変更しても構わない。これによってレンズ枚数・レンズ駆動機構を少なくすることが可能となり、省スペース化が可能となる。

本実施例では、焦点距離の異なる2つのレンズを切り替える例で説明を行ったが、2つであることに限定される必要はない。例えば、より焦点距離の短いレンズも準備しておき、これら3つレンズの中で使用するレンズを選択しても構わない。より焦点距離の短いレンズに交換すると、さらに広い照明スポットを形成することが可能となり、欠陥検出見逃しを抑制することが可能となる。

また、光源の波長、照明仰角、レンズ枚数、レンズ配置に関しても、本実施例に限定される必要はない。

明視野照明光学系２１１は、図２に示すように、白色光源２１２、照明レンズ２１３、ハーフミラー２１４、対物レンズ２０２を備えて構成される。白色光源２１２から出射される白色照明光は、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は、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、暗視野照明光学系２０１からの照明により試料１０１表面で発生した散乱光をより多く検出器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上から外せる構成としてもよい。

検出光学系２１０は、図２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を備えて構成される。暗視野照明光学系２０１又は明視野照明光学系２１１から照射された照明により、試料１０１上の被照明領域から発生した反射・散乱光は対物レンズ２０２によって集光され、レンズ系２０３、２０４および結像レンズ２０６を介して、検出器２０７上に結像される。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、保存された処理結果は、ユーザインターフェース１２３を介して、表示される。

空間分布光学素子２０５は検出光学系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３０３上に配置され、対物レンズ２０２によって集光された光に対して、マスキングによる遮光、または透過する光の偏光方向の制御を行う。空間分布光学素子は、例えば、X軸方向の偏光のみを透過させるフィルタ、もしくはY軸方向の偏光のみを透過させるフィルタ、光軸３０１を中心に放射方向に振動する偏光のみを透過させるフィルタなどである。また、試料１０１の表面粗さから発生する散乱光をカットするようにマスキングされたフィルタ、または試料１０１の表面粗さから発生する散乱光をカットするように透過偏光方向が制御されたフィルタでも構わない。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２０５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を光軸３０１上に配置する。切り替え機構２０８は、空間分布光学素子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によって、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、ダミー基板を光軸３０１上に配置すればよい。

高さ制御機構２０９は制御システム１２５からの指令に応じて、試料１０１上の観察対象表面と検出光学系２１０の焦点位置とを合わせるために用いられる。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、ピエゾステージ等がある。

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がある。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。

暗視野照明光学系２０１によって照明スポットが変更された場合、検出器２０７に結像される像の大きさも縮小される。この場合、検出器２０７の使用する画素を、検出器中央を中心とした領域だけに限定しても構わない。例えば、照明スポット径が1/2に縮小された場合には、全体の1/4の画素だけを切り出せばよい。これにより、転送・保存するデータ容量を削減することが可能となる。

検出器２０７の使用する画素を切り出す際、レーザ変位計(図示せず)でステージ１０３の位置を測定し、その測定結果をフィードバックして、切り出しを行っても構わない。一般的に、ステージ１０３の停止精度は、レーザ変位計の測定精度よりも低い。例えば、ステージ１０３が所望の停止位置に対して、X軸方向に+10μmずれている場合には、画素の切り出し範囲を+X軸方向に10μmずらせばよい。

暗視野照明光学系２０１によって照明スポットが変更された場合に、検出器２０７の使用する画素を切り出さず、レンズ２０３、レンズ２０４のレンズ間距離を変更することで、検出光学系２１０全体の光学倍率を変更させ、検出器２０７の撮像領域と照明スポットが概略一致するように調整しても構わない。または、対物レンズ２０２を倍率の異なる対物レンズに交換することで検出光学系２１０全体の光学倍率を変更させ、検出器２０７の撮像領域と照明スポットが概略一致するように調整しても構わない。もしくは、上記2つの手段を組み合わせて、倍率を変更しても構わない。これによって、照明スポット径に応じて画素サイズを最適な大きさに調整することが可能となる。

制御システム１２５は、欠陥検査装置１０７が出力した欠陥情報、または記憶装置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の視野に観察すべき欠陥が入るようにステージ１０３を制御する。そして、光学顕微鏡１０５で検出した画像に基づき、欠陥検査装置１０７とレビュー装置１００との間の欠陥座標ずれを算出し、記憶装置１２４に格納された欠陥座標情報を補正する。

ＳＥＭ１０６は、電子線源１５１、引き出し電極１５２、偏向電極１５３、対物レンズ電極１５４を備える電子線照射系と、二次電子検出器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、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。

ＳＥＭ１０６の測定条件は、制御システム部１２５により制御され、加速電圧、電子線のフォーカスや観察倍率を変更することができる。ＳＥＭ１０６は、光学顕微鏡１０５で撮像された画像を用いて補正された欠陥座標情報に基づき欠陥を詳細観察する。

図４を用いて、欠陥の観察フローを説明する。

S300：他の欠陥検査装置１０７からこれから観察するウエハに存在する欠陥の情報を読み込む。

S301：ウエハをセットし、試料ホルダ１０２で固定する。

S302：光学顕微鏡１０５の明視野照明光学系２１１で試料１０１に照明を行って検出光学系２１０で得られた画像、もしくは欠陥観察装置１０００に搭載されている他のアライメント用顕微鏡(図示せず)で得られた画像に基づいて粗アライメントを行う。

S303：次にユーザが検査モードを指定する。欠陥の検出見逃しを抑えるために照明スポットが広い状態で検査する場合には、広視野モードを選択し、高感度に検出するために照明スポットが狭い状態で検査する場合には、高感度モードを選択する。検査モードはユーザが指定する以外にも、設計データなどに基づいて決定されても構わない。例えば、配線間隔が短く、致命となる欠陥サイズが小さい場合には、高感度モードに設定する。もしくは、致命となる欠陥サイズが大きい場合には、欠陥見逃しを抑制するために、広視野モードに設定する。

S304：S303で選択した検査モードに応じて、暗視野照明光学系２０１のレンズ構成・配置を変更し、照明スポットを設定する。これに伴い、検出器２０７の使用する画素を切り出す場合には、使用する画素を限定する。また、照明のレーザパワー、偏光、検出時間等の撮像に必要なパラメータも設定する。

S305：記憶装置１２４に保存されている他の検査装置で得た欠陥情報に基づき、観察対象が光学顕微鏡１０５の視野内に入るようにステージ１０３を移動させる。

S306：高さ制御機構２０９で光学顕微鏡１０５の対物レンズ２０２やステージ１０３の高さを調節し、光学顕微鏡１０５の焦点を試料１０１の表面に合わせる。焦点合わせの際には、暗視野照明光学系２０１からレーザを照射し、高さを変えながら複数枚の画像を取得し、複数の画像に対して欠陥面積や最大輝度値などの特徴量を算出する。例えば、欠陥面積を焦点合わせの評価値とする場合、焦点があうと、欠陥の点像は最小になるため、面積が最小になった条件をジャストフォーカスと見なす。もしくは、欠陥最大輝度値を評価値とする場合には、焦点があうと欠陥の点像の輝度値が最大になるため、輝度値が最大になった条件をジャストフォーカスと見なす。または、輝度値や面積を統合し、これを評価値としてジャストフォーカス位置を算出しても構わない。

S307：光学顕微鏡１０５で観察すべき欠陥の周辺領域を撮像し、取得した画像から欠陥を探索する。

S308：この取得画像で観察すべき欠陥を検出できたか判断する。

S310：S308で欠陥検出に成功した場合(S308-成功)、光学顕微鏡１０５で算出された座標データと、検査装置１０７で算出された座標データとの誤差を算出する。例えば、座標データは欠陥像の重心位置として求めればよい。

S309：S308で欠陥検出に失敗した場合(S308-失敗)、視野内に欠陥が入っていないことが考えられるため、サーチアラウンド(1回目の撮像領域の周辺部の探索)を実施するか判断する。サーチアラウンドを実施する場合(S309-実施)、光学顕微鏡１０５の視野に相当する距離だけステージ１０３を水平方向に移動し、欠陥探索を再実施する。

S311：観察すべき欠陥が残っているか判断する。観察すべき欠陥が存在する場合(S311-有)、S305に戻り、対象となる残りの欠陥に対して同様の処理を行う。

S312：全ての欠陥、もしくはユーザが指定した欠陥の座標誤差補正が完了した場合には(Step311-無)、他の検査装置で取得した座標情報を、光学顕微鏡１０５で得られた座標情報に補正する。

S313：補正後の欠陥座標に基づき、SEM１０６の視野内に欠陥が入るようにステージ１０３を移動させ、SEM像を取得する。

S314：SEM観察すべき欠陥が残っているか判断する。

S315：観察すべき欠陥が存在する場合(S314-有)、次に観察すべき欠陥の座標情報を取得し、SEM観察を繰り返す。

S316：全ての欠陥、もしくはユーザが指定した欠陥のSEM観察が完了すれば(S314-無)、レビュー装置１００による欠陥観察を終了する。

S300で読み込む欠陥情報とは、欠陥検査装置１０７を用いて検出した欠陥座標、欠陥信号、欠陥サイズ、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。また、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。

上記フローでは、全ての欠陥を光学顕微鏡１０５で観察し、座標誤差を補正した後にSEM１０６により観察する例で説明を行ったが、これに限定される必要はない。1つの欠陥の座標情報を補正して、すぐにSEM観察を行い、その後に異なる欠陥を光学顕微鏡で検出し、座標情報を補正し、SEM観察しても構わない。

上記フローでは、検査開始時に検査モードを指定し、最後まで同じ検査モードで検査する例で説明を行ったが、これに限定されることはない。観察する欠陥毎に検査モードを予め指定しておき、欠陥毎に検査条件を変更しても構わない。

1回目のサーチアラウンドで欠陥探索に成功しなかった場合には、2回目のサーチアラウンドを実行するか判断する必要がある。この時、1つの欠陥に対して実行するサーチアラウンドのトータル回数は、ユーザが指定しても、1枚のウエハ詳細観察するために許容されているトータル時間から算出しても構わない。

次に第二の実施例を説明する。本実施例におけるレビュー装置の構成は図１〜図３と同様であるため、説明は省略する。本実施例においては、欠陥情報に基づいて、検査モードを自動で設定可能であることが第一の実施例と異なる。

図５を用いて欠陥観察フローを説明する。Sナンバーが図４と同じものに関しては、詳細説明を省略する。

S320：欠陥情報読込(S300)、ウエハセット(S301)、粗アライメント(S302)、光学顕微鏡１０５の視野内への欠陥移動(S305)の後に、観察する欠陥のサイズ判定を行う。この時、観察する欠陥のサイズが微小であり、予め設定した閾値よりも小さい場合(S320-閾値以下)、高感度検査モードに自動設定する。これは、観察すべき欠陥が小さく、高感度に検査する必要があるため、照明スポットを小さくすることを意味している。また、欠陥サイズが閾値以上であった場合(S320-閾値以上)には、広視野検査モードに自動設定する。欠陥サイズが大きい場合には、照明スポットを小さくしなくてもいいため、欠陥見逃しを発生させないために、照明スポットを広くして検査を行う。また、照明のレーザパワー、偏光検出時間等の撮像に必要なパラメータも設定する。

以下のフローは図４と同じであるため、省略する。

図５では、閾値に応じて2つの検査モードを切り替える例で説明したが、これに限定される必要はない。例えば、図６に示すように、閾値を2つ設定して(閾値1＜閾値2)、これらに応じて検査モードを変更しても構わない。欠陥サイズ＜閾値1の場合には、高感度検査モードを設定する。閾値1＜欠陥サイズ＜閾値2の場合には、広視野検査モードを設定する。閾値2＜欠陥サイズの場合には、照明スポットは広視野検査モードと同じで、レーザパワーを下げた広視野・低感度検査モードを設定する。例えば、巨大欠陥を観察する際には、欠陥からの反射・散乱光量が非常に大きく、検出器２０７で取得した画像が飽和してしまい、欠陥座標を正確に算出することができなくなる。これを回避するために、照明スポットは大きく、かつレーザパワーを低下させることで、巨大欠陥に対しても検出器２０７を飽和させずに、座標を正確に求めることが可能になる。

観察したい欠陥が同じ視野の中に複数個存在するケースでは、より小さいサイズの欠陥を基準に検査モードを指定すればよい。

本実施例では欠陥に応じて検査モードを設定する例で説明を行った。検査モードが変更になると、暗視野照明光学系２０１のレンズ構成を変更する必要があり、レンズを駆動する時間と静定時間がレンズ交換の度にかかることになる。このレンズ交換回数を最低限に抑え、総検査時間を短縮するために、記憶装置１２４に保存されている欠陥情報に基づき、観察する欠陥の順番を事前に設定しても構わない。例えば、閾値以上のサイズの欠陥を先に観察し、その後でレンズ交換を実施し、閾値以下のサイズの欠陥を観察しても構わない。もちろん、閾値以下のサイズの欠陥を先に観察し、その後で閾値以上のサイズの欠陥を観察しても構わない。さらに、ステージ１０３の移動距離が最小になるように、観察する欠陥の順番を設定しても構わない。

次に第三の実施例を説明する。本実施例におけるレビュー装置の構成は図１〜図３と同様であるため、説明は省略する。本実施例においては、光学顕微鏡での1回目の欠陥検出に失敗した後の再探索の検査方法が第一の実施例と異なる。

図７を用いて欠陥観察フローを説明する。欠陥情報読込(S300)から欠陥探索(S307)までは図４と同じであるため、説明を省略する。

S330：欠陥検出に失敗した場合(S308-失敗)、検査モードの変更を行う。例えば、検査モード設定(S303)の際に高感度検査モードを設定した場合で説明する。高感度検査モードで欠陥検出に失敗すると、照明スポットが狭いため、観察すべき欠陥が視野の中に入らず、欠陥検出が失敗したことが考えられる。よって、欠陥が視野の中に入りやすくするため、照明スポットを広げる。

S331：S330で検査モードを変更し、再探索を行う。

S332：再探索での取得画像で観察すべき欠陥を検出できたか判断する。再探索の結果、欠陥検出に成功すれば(S332-成功)、欠陥座標の誤差を算出する。欠陥検出に失敗した場合は(S332-失敗)、サーチアラウンドを行うかの判断を行う(S309)。

以降のフローは図４と同じであるため、説明を省略する。

検査モード設定(S303)で広視野検査モードに設定して、欠陥検出に失敗した場合においては、照度不足のために欠陥検出に失敗した可能性が考えられるため、照明スポットを小さくして、照度を増加させて再探索を行う。これにより、再探索における欠陥検出成功率を向上させることが可能となる。

本実施例では、ユーザが検査モードを設定し、再探索の際に検査モードを変更する例で説明を行ったが、これに限定される必要はない。例えば、第二の実施例と組み合わせて、検査モードを自動設定し、1回目の欠陥検出に失敗した際に検査モードを変更して、再探索しても構わない。また、検査モードは高感度モードと広視野検査モードの2つに限定される必要はない。

再探索する場合に、ある条件を満たした場合に検査モードを変更するように設定しても構わない。例えば、欠陥サイズが予め設定した閾値より小さい場合のみ、検査モードを変更しても構わない。

次に第四の実施例を説明する。本実施例におけるレビュー装置の構成は図１〜図３と同様であるため、説明は省略する。第三の実施例では、欠陥検出失敗時に、検査モードを変えて再探索する事例を説明した。本実施例では、再探索に失敗した後でサーチアラウンドする際に、検査モードを変更する点が第三の実施例と異なる。

図８を用いて欠陥観察フローを説明する。欠陥情報読込(S300)から、検査モード変更(S330)、サーチアラウンド(S309)までは図７と同じであるため、説明を省略する。

S340：サーチアラウンドを実施する場合(S309-実施)、検査モードを変更して、試料１０１を移動させる。例えば、最初の検査モード設定(S303)で広視野検査モードを設定していた場合を例に説明する。この場合には、再探索は高感度検査モードで行い(S331)、広視野検査モードに変更して試料移動を行うことになる。図９は試料１０１の検査モード毎の視野の大きさと、サーチアラウンドした場合の視野の位置関係を示している。最初に広視野検査モードに設定し、試料上の領域３５０の画像を取得する。この条件で欠陥検出に失敗すると、照明スポットを小さくし、領域３５１の画像を取得する。そして、高感度検査モードのままサーチアラウンドを行うのであれば、図９に示すように、領域３５２→領域３５３→・・・と、周辺領域の画像を取得することになる。しかし、高感度検査モードは視野が狭いため、欠陥探索にかかる時間が長くなる可能性がある。よって、検査モードを広視野検査モードに変更し、図１０に示すように、広い視野で領域３５４→領域３５５→・・・と、周辺領域の画像を取得する。これにより、より広い領域を探索することが可能となり、サーチアラウンドにかかる時間を短縮することが可能となる。

本実施例では最初に広視野検査モードに設定していた例で説明を行ったが、最初に高感度検査モードに設定していた場合でも同様の処理を行っても構わない。

本実施例では、検査モードをユーザが設定する例で説明を行ったが、これに限定される必要はなく、第二の実施例と組み合わせて検査モードを自動設定しても構わない。

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・・・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、１１３・・・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 １５１・・・電子線源 １５２・・・引き出し電極
１５３・・・偏向電極 １５４・・・対物レンズ電極 １５５・・・二次電子検出器
１５６・・・反射電子検出器 ２０１・・・暗視野照明光学系
２０２・・・対物レンズ ２０３、２０４・・・レンズ系
２０５・・・空間分布光学素子 ２０６・・・結像レンズ ２０７・・・検出器
２０８・・・切り替え機構 ２０９・・・高さ制御機構 ２１０・・・検出光学系
２１１・・・明視野照明光学系 ２１２・・・白色光源 ２１３・・・照明レンズ
２１４・・・ハーフミラー ２５０・・・光源
２５１、２５２、２５６・・・平凸レンズ ２５３、２５４・・・シリンドリカルレンズ
２５５・・・集光レンズ ２６０・・・1/2波長板 ２６１・・・NDフィルタ
３０１・・・光軸 ３０２、３０３・・・瞳面 ３５０〜３５５・・・領域
１０００・・・欠陥観察装置

Claims (18)

1. 試料にレーザを照射する照明光学系と、
   前記試料からの反射光または散乱光を検出する検出光学系と、
   前記検出光学系で検出された反射光または散乱光に基づき欠陥の座標を算出する処理部と、
   前記処理部で算出された欠陥の座標に基づき欠陥を観察する電子顕微鏡と、
   を有する欠陥観察装置であって、
   前記照明光学系では、他の検査装置で取得した欠陥情報に基づき検査モードを切り替えることを特徴とする欠陥観察装置。
2. 請求項１記載の欠陥観察装置であって、
   前記照明光学系では、他の検査装置で取得した欠陥情報に基づき前記試料に照射するレーザの照明スポットの大きさを変えることを特徴とする欠陥観察装置。
3. 請求項２記載の欠陥観察装置であって、
   前記照明光学系では、他の検査装置で取得した欠陥のサイズ情報に基づき前記試料に照射するレーザの照明スポットの大きさを変えることを特徴とする欠陥観察装置。
4. 請求項３記載の欠陥観察装置であって、
   前記照明光学系を構成するレンズの交換またはレンズ間距離の変更により前記試料に照射するレーザの照明スポットの大きさを変えることを特徴とする欠陥観察装置。
5. 請求項３記載の欠陥観察装置であって、
   前記検出光学系で反射光または散乱光を検出する検出器の画素は、前記照明光学系によるレーザの照明スポットの大きさに応じて決まることを特徴とする欠陥観察装置。
6. 請求項５記載の欠陥観察装置であって、
   前記検出光学系では、レーザ変位計の測定結果に基づいて前記検出器の画素を調整することを特徴とする欠陥観察装置。
7. 請求項３記載の欠陥観察装置であって、
   前記検出光学系の光学倍率は、前記照明スポットの大きさに応じて変えることを特徴とする欠陥観察装置。
8. 請求項３記載の欠陥観察装置であって、
   前記照明光学系のレーザの強度は、他の検査装置で取得した欠陥のサイズ情報に基づき変えることを特徴とする欠陥観察装置。
9. 請求項１記載の欠陥観察装置であって、
   前記処理部にて欠陥の検出結果が所定の条件を満たすと判断した場合には、照明スポットの大きさを変更することを特徴とする欠陥観察装置。
10. 試料にレーザを照射する照明工程と、
    前記試料からの反射光または散乱光を取得する検出工程と、
    前記検出工程で取得した反射光または散乱光に基づき欠陥の座標を算出する処理工程と、
    前記処理工程で算出された欠陥の座標に基づき欠陥を観察する観察工程と、
    を有する欠陥観察方法であって、
    前記照明工程では、他の検査装置で取得した欠陥情報に基づき検査モードを切り替えることを特徴とする欠陥観察方法。
11. 請求項１０記載の欠陥観察方法であって、
    前記照明工程では、他の検査装置で取得した欠陥情報に基づき前記試料に照射するレーザの照明スポットの大きさを変えることを特徴とする欠陥観察方法。
12. 請求項１１記載の欠陥観察方法であって、
    前記照明工程では、他の検査装置で取得した欠陥のサイズ情報に基づき前記試料に照射するレーザの照明スポットの大きさを変えることを特徴とする欠陥観察方法。
13. 請求項１２記載の欠陥観察方法であって、
    前記照明工程では、レンズの交換またはレンズ間距離の変更により前記試料に照射するレーザの照明スポットの大きさを変えることを特徴とする欠陥観察方法。
14. 請求項１２記載の欠陥観察方法であって、
    前記検出工程で反射光または散乱光を検出する検出器の画素は、前記照明工程によるレーザの照明スポットの大きさに応じて決まることを特徴とする欠陥観察方法。
15. 請求項１４記載の欠陥観察方法であって、
    前記検出工程では、レーザ変位計の測定結果に基づいて前記検出器の画素を調整することを特徴とする欠陥観察方法。
16. 請求項１２記載の欠陥観察方法であって、
    前記検出工程の光学倍率は、前記照明スポットの大きさに応じて変えることを特徴とする欠陥観察方法。
17. 請求項１２記載の欠陥観察方法であって、
    前記照明工程では、レーザの強度を他の検査装置で取得した欠陥のサイズ情報に基づき変えることを特徴とする欠陥観察方法。
18. 請求項１１記載の欠陥観察方法であって、
    前記処理工程にて欠陥の検出結果が所定の条件を満たすと判断した場合には、照明スポットの大きさを変更することを特徴とする欠陥観察方法。

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