JP2019132637A - 欠陥観察装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】欠陥観察装置において、欠陥サイズによらず高精度で欠陥を検出する。【解決手段】光学顕微鏡１０５、光学顕微鏡３０５及び電子顕微鏡１０６の中から、試料１０１上の観察対象を観察する撮像構成を一つ選択して、選択した撮像構成の撮像条件を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、欠陥観察装置に関する。
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言う)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欠陥観察装置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。
欠陥観察には、主にＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：走査型電子顕微鏡）が使用される。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、一般的に欠陥観察装置には、ＳＥＭと座標アライメント用の光学顕微鏡が搭載されている。
欠陥観察装置に搭載された光学顕微鏡で、他の検査装置で検出した欠陥を再度検査して座標情報を修正し、修正後の座標情報に基づき詳細に観察する。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、欠陥観察に適したＳＥＭ光学条件の探索に必要な時間を短縮しスループットを向上させる技術が記載されている。具体的には、他の欠陥検査装置の検査結果を用い、欠陥観察装置の初期光学条件を設定する。
特開２０１２−１２７８４８号公報
半導体デバイスの高集積化に伴ってウエ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最小欠陥サイズも微小化・微細化している。これにより、欠陥観察装置の検出対象欠陥サイズ範囲が拡大しており、欠陥サイズによらず高い精度で欠陥座標を算出するために異なる感度で複数回の検査が必要となっている。
特許文献１では、別の欠陥検査装置の検査結果に基づいて欠陥観察装置搭載の光学顕微鏡の撮像条件を設定している。しかし、高スループットを維持したまま微小欠陥を検出するために、あるサイズ以上の大欠陥は座標精度が悪くなる。この結果、特許文献１では、欠陥サイズによらず高い精度で欠陥を検出することは困難である。
本発明の目的は、欠陥観察装置において、欠陥サイズによらず高精度で欠陥を検出することにある。
本発明の一態様の欠陥観察装置は、外部の検査装置が検出した複数の欠陥を撮像する第一撮像部と、前記第一撮像部が撮像した画像を用いて前記欠陥の位置情報を補正する制御部と、前記補正された位置情報に基づいて前記欠陥を撮像する第二撮像部と、を有し、前記第一撮像部は、複数の撮像手段を備え、前記制御部は、前記第一撮像部による前記欠陥の撮像において得た情報に基づいて、前記欠陥毎に次の撮像部として前記第一撮像部と前記第二撮像部のいずれかを選択し、前記第一撮像部の前記複数の撮像手段の中から前記第一撮像部の次の撮像手段又は前記第二撮像部の撮像条件を設定し、前記第二撮像部の撮像条件として、積算フレーム枚数、加速電圧、プローブ電流、撮像倍率又は撮像視野を設定し、前記第一撮像部によって検出された前記欠陥の位置情報と前記第一撮像部による画像取得により得られた情報に基づいて座標補正式を算出し、前記補正された位置情報に基づいて前記第二撮像部を用いて前記欠陥を撮像することを特徴とする。
本発明の一態様の欠陥観察装置は、外部の検査装置が検出した複数の欠陥を撮像する第一撮像部と、前記第一撮像部が撮像した画像を用いて前記欠陥の位置情報を補正する制御部と、前記補正された位置情報に基づいて前記欠陥を撮像する第二撮像部と、を有し、前記第一撮像部は、複数の撮像手段を備え、前記制御部は、前記第一撮像部の撮像画像からの前記欠陥の座標検出が不可能と判定された場合、前記欠陥の座標検出が不可能と判定された撮像手段の前記第一撮像部による画像取得により得られた情報に基づいて、前記第一撮像部の前記複数の撮像手段の中から前記第一撮像部の次の撮像手段を設定し、前記第一撮像部によって検出された前記欠陥の位置情報と前記第一撮像部による画像取得により得られた情報に基づいて座標補正式を算出し、前記補正された位置情報に基づいて前記第二撮像部を用いて前記欠陥を撮像することを特徴とする。
本発明の一態様によれば、欠陥観察装置において、欠陥サイズによらず高精度で欠陥を検出することができる。
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。 実施例１における欠陥検出処理の流れを示すフロー図である。 実施例１における前の撮像手段の撮像画像から得られる特徴量の説明図である。 実施例１における欠陥算出可否判定処理の流れを示すフロー図である。 実施例１における前の撮像手段で得られる撮像画像例の説明図である。 実施例１における欠陥貼り付き判定処理の流れを示すフロー図である。 実施例１における線状欠陥判定処理の流れを示すフロー図である。 実施例１における欠陥算出可否判定処理の流れを示すフロー図である。 実施例１における複数欠陥判定処理の流れを示すフロー図である。 実施例１における座標補正式算出に使用、不使用を判定する処理の流れを示すフロー図である。 実施例１における欠陥観察条件を設定するためのＧＵＩ画面である。 実施例２における欠陥観察処理の流れを示すフロー図である。 実施例２におけるＳＥＭの撮像条件設定処理の流れを示すフロー図である。 実施例３における欠陥観察処理の流れを示すフロー図である。 実施例３における光学顕微鏡の画像取得要否判定処理の流れを示すフロー図である。
半導体デバイスの高集積化に伴ってウエ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最小欠陥サイズも微小化・微細化している。これにより、欠陥観察装置の検出対象欠陥サイズ範囲が拡大しており、欠陥サイズによらず高い精度で欠陥座標を算出するために異なる感度で複数回の検査が必要となっている。例えば、最高感度モードでは、大欠陥の散乱光量が強く欠陥の光学顕微鏡像が巨大になり欠陥座標を特定できない。一方、低感度モードでは、微小欠陥を検出できない。そのため、欠陥観察装置搭載の光学顕微鏡は、感度の異なる複数の光学構成を搭載し、対象欠陥に適した感度で撮像する機能を有している。しかし、欠陥検出に適した条件探索によりスループットが低下する。
欠陥観察装置は、光学顕微鏡で最初に数点の欠陥を撮像して欠陥座標を算出し、欠陥検出装置の出力座標に対するオフセットを算出する座標補正式を作成する機能を有している。座標補正式を作成するために最初の数点の光学顕微鏡の画像取得が必要だが、座標補正式作成後は座標補正式から算出された欠陥座標をＳＥＭ撮像することで、高速な欠陥観察を実現する。
しかし、欠陥検査装置と欠陥観察装置間の座標オフセット量は、欠陥の種類に依存する。例えば、大欠陥は欠陥検査装置、欠陥観察装置搭載の光学顕微鏡共に座標精度が悪い。また、スクラッチ欠陥等の線状欠陥や近接する複数欠陥、大欠陥などの面積が広い欠陥は、欠陥検査装置と欠陥観察装置との間で選択する欠陥座標にずれが生じ得る。
欠陥検査装置と欠陥観察装置間の座標アライメント精度の低い欠陥を用いて作成された精度の低い座標補正式を用いた場合、欠陥がＳＥＭの視野内に入らず、周辺をＳＥＭ撮像しながら欠陥を探索するサーチアラウンドによりスループットが低下する。
実施形態は、必要な欠陥検出感度とスループットを備えた欠陥観察装置を提供する。
実施形態の欠陥観察装置は、光学顕微鏡とＳＥＭを含む複数の撮像構成を搭載した欠陥観察装置と、撮像構成の１つで欠陥画像を撮像し得られる情報に基づき、複数の撮像構成の中から次の撮像構成を１つ選択し、次の撮像構成の撮像条件を自動設定する。
例えば、実施形態の欠陥観察装置は、試料上の光学顕微鏡画像を取得する光学顕微鏡と、光学顕微鏡で取得した画像に基づき観察対象欠陥の座標を算出する制御部と、制御部で算出された観察対象欠陥の座標に基づき観察対象欠陥を観察する電子顕微鏡を有する。光学顕微鏡は複数の撮像手段を選択可能な光学顕微鏡であって、光学顕微鏡で取得した画像は、前の撮像手段で画像を取得する際に得られた情報に基づいて自動選択された次の撮像手段において得られた画像である。
実施形態によれば、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を高速かつ高検出率で観察できる。
以下、図面を用いて実施例について説明する。
図１は、第一の実施例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。
欠陥観察装置１０００は、観察装置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とを有する。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から出力された欠陥情報、或いは記憶装置１２４に格納された欠陥情報を読み、読み込んだ欠陥情報に基づいて観察装置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、或いは全ての欠陥を詳細に観察し、欠陥の分類や発生原因の分析などを行う。
次に、図１に示す観察装置１００の構成について説明する。
尚、以下の説明では、光学顕微鏡１０５と光学顕微鏡３０５、ＳＥＭ１０６を撮像構成と言う。また、それぞれの撮像構成の照明及び検出パラメータを撮像条件と言う。また、撮像構成とその撮像条件が同じものを同じ撮像手段、撮像構成が異なるもしくは同じ撮像構成において撮像条件の異なるものを他の撮像手段と言う。
光学顕微鏡１０５、３０５は、例えば、第一撮像部を構成する。第一撮像部は、外部の欠陥検査装置１０７が検出した複数の欠陥を撮像する。ＳＥＭ１０６は、例えば、第二撮像部を構成する。第二撮像部は、第一撮像部が撮像した画像を用いて補正された位置情報に基づいて欠陥を撮像する。第一撮像部は、複数の撮像手段（例えば、光学顕微鏡１０５と光学顕微鏡３０５）を備える。
図１に示すように、観察装置１００は、例えば、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、２つの光学顕微鏡１０５及び３０５、ＳＥＭ１０６（電子顕微鏡部）と、レーザ変位計（図示せず）と、真空槽１１２とを有する。
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、３０５の視野内に移動させることができる。
光学式高さ検出器１０４は、試料１０１の観察対象領域表面の高さ位置を計測する。光学式高さ検出器１０４で計測した試料１０１の高さ情報は、制御システム１２５へ出力され、光学顕微鏡１０５、３０５或いはＳＥＭ１０６の焦点位置調整動作シーケンスへフィードバックされる。
光学顕微鏡１０５は、レーザ照明光学系２０１と、白色照明光学系２１１と、検出光学系２１０、高さ制御機構（図示せず）を備えて構成される。レーザ照明光学系２０１は、レーザ光源（図示せず）、ビーム整形レンズ系（図示せず）、照明用光学フィルタ（図示せず）、集光レンズ（図示せず）で構成される。
レーザ光源から照射された光線は、ビーム整形光学系を介して、試料１０１上の集光スポットサイズに適した大きさの円もしくは楕円形状のビーム径をもつ平行光に変換される。変換された平行光は、照明用光学フィルタと集光レンズを介して、試料１０１上に集光して照明する。照明用光学フィルタを介さずに、集光レンズのみで試料１０１上に集光して照明してもよい。
照明用光学フィルタは、レーザ照明光学系２０１の光軸上に配置され、レーザ光源から照射された光に対して、透過する光強度の制御、または偏向方向の制御を行う。照明用光学フィルタは、ＮＤフィルタ、波長板などである。照明用光学フィルタは、切り替え機構（図示せず）によって、レーザ照明光学系２０１の光軸上に配置、もしくは光軸外に配置を切り替えが可能である。また、ビーム整形レンズ系を構成する複数のレンズの内、一部のレンズを異なる焦点距離のレンズに切り替える機構を備えた場合、試料１０１上での照明光の集光サイズ変更を実現することができる。照明用光学フィルタの切り替え、およびレーザ光源の照明強度、およびビーム整形レンズ系の切り替えは制御システム１２５により制御される。
白色照明光学系２１２は、白色光源（図示せず）、照明レンズ（図示せず）、ハーフミラー２１４、対物レンズ（図示せず）を備えて構成される。白色光源から出射される白色照明光は、照明レンズによって平行光に変換される。そして、この平行光の一部は、ハーフミラー２１４によって、検出光学系２１０の光軸に平行な方向へ折り返され、対物レンズによって試料１０１上に集光、照射される。白色光源の照明強度は制御システム１２５により制御される。
検出光学系２１０は、前記対物レンズ、レンズ系（図示せず）、光学フィルタ２０５、結像レンズ（図示せず）、検出器２０７を備えて構成される。レーザ照明光学系２０１、或いは白色照明光学系２１２から照射された照明光により、試料１０１上の被照明領域から発生した反射・散乱光は、対物レンズによって集光され、レンズ系および結像レンズを介して検出器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で処理された検出器２０７から出力された信号は、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。光学フィルタ２０５は、検出光学系２１０の光軸上に配置され、対物レンズ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透過率の制御、または透過する光の偏向方向の制御或いは選択を行う。例えば、ＮＤフィルタ、空間フィルタ、偏向子、波長板、空間分布光学素子などである。空間分布光学素子は、例えば、特許文献１に開示されている。
検出器２０７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などがある。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と共役となるように配置される。切り替え機構２０８によって、光学特性の異なる複数の光学フィルタ２０５の中から対象欠陥に適した１つの光学フィルタ２０５を、検出光学系２１０の光軸上に配置する。
また、検出光学系２１０の光軸上に、光学フィルタ２０５と同じ長さ光路長を変化させるダミーの基板を配置しても良い。切り替え機構２０８は、光学フィルタ２０５と前記ダミー基板の切り替えも可能である。光学フィルタの切り替え、および検出器２０７は制御システム１２５により制御される。
高さ制御機構は、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の焦点とを合わせる。高さ制御機構としては、リニアステージや超音波モータ、ピエゾステージなどがある。
光学顕微鏡３０５は、光学顕微鏡１０５と同様に、白色照明光学系３１１と、検出光学系（図示せず）、高さ制御機構（図示せず）を備えて構成される。白色照明光学系３１１は、前記白色照明光学系２１１と同様、白色光源（図示せず）、照明レンズ（図示せず）、ハーフミラー３１４、対物レンズ（図示せず）を備えて構成される。白色光源の照明強度は制御システム１２５により制御される。
検出光学系は、前記対物レンズ、結像レンズ（図示せず）、検出器３０７を備えて構成される。白色照明光学系３１２から照射された照明光により、試料１０１上の被照明領域から発生した反射・散乱光は、対物レンズによって集光され、結像レンズを介して、検出器３０７上に結像される。検出器３０７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で処理された検出器３０７から出力された信号は、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。高さ制御機構は、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の焦点とを合わせる。
ＳＥＭ１０６は、電線源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から一次電子が放出され、放出された一次電子は、引き出し電極１５２によってビーム上に引き出され加速される。
さらに、偏向電極１５３によって加速された一次電子ビームの軌道は、対物レンズ電極１５４によってＸ方向およびＹ方向に制御される。対物レンズ電極１５４によって、軌道を制御された一次電子ビームは試料１０１の表面に収束、照射され、試料１０１上を走査される。一次電子ビームが照射、走査された試料１０１の表面からは、二次電子や反射電子などが発生する。発生した二次電子は、二次電子検出器１５５で検出される。反射電子はなどの比較的高エネルギーの電子は、反射電子検出器１５６で検出される。
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、積算フレーム枚数などを変更することができる。ＳＥＭ１０６は、光学顕微鏡１０５もしくは３０５で撮像された画像から得られる情報に基づき、欠陥を詳細に観察する。一般的な欠陥観察フローについては、特許文献１に開示されている。
レーザ変位計は、ステージ１０３の位置を計測する。レーザ変位系で計測したステージ１０３の位置情報は、制御システム部１２５へ出力され、ステージ１０３の動作シーケンスへフィードバックされる。
前記駆動部と、光学顕微鏡１０５と３０５のそれぞれの対物レンズ、ＳＥＭ１０６、前記レーザ変位計は、真空槽１１２中に配置されている。真空槽１１２は、真空を維持しながら、光学顕微鏡１０５、３０５の照明光、反射・散乱光を透過するために真空封止窓１１１、１１３、３１１が備わっている。
制御システム１２５は、ステージ１０３、光学式高さ検出器１０４、光学顕微鏡１０５と３０５、ＳＥＭ１０６、レーザ変位計、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、光学式高さ検出器１０４の計測条件、光学顕微鏡１０５と３０５、およびＳＥＭ１０６の焦点高さ、光学顕微鏡１０５と３０５のそれぞれの撮像条件、ＳＥＭ１０６の撮像条件、各構成の動作及び入出力、を制御する。
また、光学顕微鏡１０５と光学顕微鏡３０５とＳＥＭ１０６の中から、試料１０１上の観察対象を観察する撮像構成を一つ選択し、選択した撮像構成の撮像条件を制御する。例えば、光学顕微鏡１０５を撮像構成とした際の撮像条件は、照明モード（レーザ照明光学系２０１もしくは白色照明光学系２１２）、照明光源の強度、照明用フィルタの有無、検出器２０７のシャッタースピードやゲイン、光学フィルタの有無、である。
例えば、光学顕微鏡３０５を撮像構成とした際の撮像条件は、照明光源の強度、検出器３０７のシャッタースピードやゲイン、などがある。例えば、ＳＥＭ１０７を撮像構成とした際の撮像条件は、加速電圧、電子ビームの走査範囲及び走査速度、ＳＥＭ画像を構成する積算フレーム枚数、である。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。
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に保存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もしくは光学顕微鏡３０５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もしくは光学顕微鏡３０５で検出した画像に基づき、欠陥検査装置１０７と欠陥観察装置１０００との間の欠陥座標ずれを算出し、記憶装置１２４に保存された欠陥座標情報を補正する。
図２は、実施例１における光学顕微鏡１０５もしくは３０５を用いた欠陥検出と座標保存までのフロー図である。
外部の欠陥検査装置１０７が出力した試料１０１の欠陥情報を読み込み、この欠陥情報に基づき、欠陥観察装置１０００で欠陥観察を行う。この欠陥観察においては、まず、試料１０１を欠陥観察装置１０００の試料ホルダ１０２上に載置する。試料１０１の特徴領域を、光学顕微鏡１０５の白色照明光学系２１１で照明し検出光学系２１０によって観察する。もしくは、光学顕微鏡３０５によって観察し、試料１０１の粗アライメントを行う。前記試料１０１の特徴領域とは、例えば、外周部やその周辺、ノッチ部などがある。
次に、読み込んだ外部の欠陥検査装置１０７が出力した試料１０１の欠陥情報と前記素アライメント結果に基づいて、観察対象欠陥が光学顕微鏡の視野内に入るように、ステージ１０３を移動させ、高さ制御機構によって光学顕微鏡の対物レンズを移動させ、光学顕微鏡の焦点を試料１０１上に合わせる。
そして、光学顕微鏡で観察対象領域周辺の画像を取得し（Ｓ３０１）、取得した画像から画像特徴量を取得する（Ｓ３０２）。この取得した画像特徴量に基づき、取得画像に欠陥像が存在するかを判断する（Ｓ３０３）。取得画像内に欠陥像が存在する場合（Ｓ３０３−ＹＥＳ）、Ｓ３０１における光学顕微鏡の撮像手段情報と、Ｓ３０２で取得した画像特徴量とに基づき、欠陥座標の算出が可能か否かを判断する（Ｓ３０４）。そして、欠陥座標の算出が可能な場合（Ｓ３０４−ＹＥＳ）、Ｓ３０２で取得した画像特徴量に基づき欠陥座標を算出し（Ｓ３０５）、取得した欠陥座標を記憶装置１２４に保存する（Ｓ３０６）。
図３に、前記画像特徴量の例を示す。
画像５０１は光学顕微鏡１０５もしくは３０５で取得した画像を、画像５０２は前記画像５０１を二値化処理した画像を、像５５１、５５２は二値化前の欠陥像を、像５５３、５５４はニ値化後の欠陥像を、それぞれ示している。画像５０１は、光学顕微鏡で取得した画像に、メディアンフィルタなどの平滑化処理やソーベルフィルタなどのエッジ強調処理を行った後の画像でも良い。線６０２は、画像５０１中のＡ−Ａ’断面線６０１上の輝度値を示している。
画像特徴量は、例えば、画像５０１中での最大輝度Ｉｍａｘ．、欠陥像５５１、５０２の輝度重心Ｃｉ、欠陥像の面積Ｓ、欠陥像の最大座標（Ｘｍａｘ．，Ｙｍａｘ．）、欠陥像の最小座標（Ｘｍｉｎ．，Ｙｍｉｎ．）、欠陥像の面積重心Ｃｓ、画像５０２のラベリング処理により欠陥像に付けられたラベルＬ１、Ｌ２などがある。
Ｓ３０１における光学顕微鏡の撮像手段情報は、例えば、試料１０１上の対象欠陥を撮像する光学顕微鏡が１０５もしくは３０５という撮像構成の情報、及び前記光学顕微鏡の撮像構成における撮像条件の情報、を含む。前記撮像条件は、光学顕微鏡１０５を使用する場合、例えば、照明光源の種類、検出器２０７のシャッタースピードやゲイン、光学フィルタ２０５のＯＮまたはＯＦＦ、などの情報がある。上記照明光源の種類は、例えば、レーザ照明光学系２０１あるいは白色照明光学系２１２がある。
一方、Ｓ３０２で得た画像特徴量では欠陥座標の算出が困難な場合（Ｓ３０４−ＮＯ）、Ｓ３０４に基づき、光学顕微鏡の別の撮像手段で欠陥座標の算出可能性が有るか否かを判断する（Ｓ３０７）。別の撮像手段では欠陥座標を算出できる可能性がある場合（Ｓ３０７−ＹＥＳ）、Ｓ３０４に基づき、複数ある撮像手段の中から次の撮像手段を１つ選択し（Ｓ３０８）、選択した撮像手段で対象欠陥の画像を取得する（Ｓ３０９）。
そして、上述した欠陥を検出する手順（Ｓ３０２）へ戻り、処理を進める。また、光学顕微鏡では欠陥座標の算出が困難な場合（Ｓ３０７−ＮＯ）、欠陥座標算出処理を終了する。欠陥座標の算出が困難な場合というのは、座標を算出することが不可能な場合、あるいは座標は算出できるが座標精度が著しく低い場合を含む。
また、取得画像内に欠陥像が存在しない場合（Ｓ３０３−ＮＯ）、他の撮像手段で撮像する欠陥に設定し（Ｓ３１０）、Ｓ３１０で撮像手段が設定できた場合（Ｓ３０７−ＹＥＳ）は、設定した撮像手段を選択し（Ｓ３０８）、選択した撮像手段で対象欠陥の画像を取得する（Ｓ３０９）。
そして、上述した欠陥を検出する手順（Ｓ３０２）へ戻り、処理を進める。この場合の他の撮像手段は、例えば、現在の撮像手段とは異なる撮像構成の撮像手段、または、光学顕微鏡の撮像領域を変更された撮像手段、または、現在の撮像手段が光学顕微鏡１０５の場合は、現在の撮像手段よりも、長い検出器２０７のシャッタースピード、高い検出器２０７のゲイン、光学フィルタ２０５をＯＦＦからＯＮなどに変更された撮像手段、である。撮像領域を変更する場合は、予めレシピによって撮像領域変更範囲の最大値を設定する方法がある。一方、Ｓ３１０で撮像手段が設定できない場合（Ｓ３０７−ＮＯ）、欠陥座標算出処理を終了する。
図４に、前記Ｓ３０４（図２）の欠陥座標算出可否を判断する処理の一例を示す。
図４では、欠陥像の面積Ｓが、閾値Ａ以下の欠陥は現状の撮像手段で欠陥検出が可能性のある欠陥、閾値Ａより大きく閾値Ｂ以下の欠陥は光学顕微鏡の別の撮像手段で検出可能性のある欠陥、閾値Ｂより大きい欠陥は光学顕微鏡では検出が困難な欠陥としている。加えて、安定して欠陥座標算出精度を維持できる範囲として、欠陥像の面積Ｓが閾値Ｃ以下と設定した。Ｓ３０２で取得する画像特徴量の１つである欠陥像の面積Ｓが、閾値Ａ以下の欠陥（Ｓ３１１−ＹＥＳ）は、まず、その欠陥像の領域が画像の縁に存在するか否かを判断する（Ｓ３１２）。
判定方法、判定理由は図６にて後述する。欠陥像の領域が画像の縁に存在しない場合（Ｓ３１２−ＮＯ）、次に、欠陥がスクラッチやスリップなどの線状欠陥か否かを判定する（Ｓ３１７）。判定方法、判定理由は図７にて後述する。欠陥像から線状欠陥ではないと判定された場合（Ｓ３１７−ＮＯ）、欠陥像の面積Ｓが閾値Ｃ以下か否かを判定する（Ｓ３１５）。欠陥像の面積Ｓが閾値Ｃ以下の場合（Ｓ３１５−ＹＥＳ）、現在の画像特徴量で欠陥座標算出が可能（ＹＥＳ）と判定する（Ｓ３１６）。
欠陥像の面積Ｓが閾値Ａ以下かつ閾値Ｃより大きい場合（Ｓ３１５−ＮＯ）、検出器のシャッタースピードを現在より短くして再撮像する欠陥に設定（Ｓ３２４）した後、欠陥座標算出が不可能（ＮＯ）と判定する（Ｓ３２１）。
一方、欠陥像の領域が画像の端に無いが、欠陥像から線状欠陥と判定された場合（Ｓ３１７−ＹＥＳ）、座標補正式の算出には使用しない欠陥に設定（Ｓ３１４）した後、上記と同様に処理を進める。線状欠陥は、欠陥検査装置１０７と欠陥観察装置１０００間の座標アライメント量のバラツキ範囲が大きいため、座標補正式算出には使用しない。
欠陥像の領域が画像の縁に存在する場合（Ｓ３１２−ＹＥＳ）、欠陥像が線状欠陥の場合（Ｓ３１３−ＹＥＳ）、撮像領域を移動させた再撮像はせず、座標補正式の算出には使用しない欠陥に設定し（Ｓ３１４）、上記と同様に処理を進める。
一方、線状欠陥ではない欠陥像が画像の縁に存在する場合（Ｓ３１３−ＮＯ）、光学顕微鏡１０５の撮像領域を移動させ再撮像する欠陥に設定（Ｓ３２３）した後、欠陥座標算出が不可能（ＮＯ）と判定する（Ｓ３２１）。Ｓ３２３にて、撮像領域を移動させ再撮像する欠陥に設定する際、合わせて次の撮像領域を設定しても良い。この時設定する次の撮像領域は、欠陥像の領域が存在する画像の縁の方向にシフトさせることが考えられる。
Ｓ３１３において線状欠陥において、画像の縁に欠陥像が存在している場合でも撮像領域を移動させた再撮像をせずに処理を進める理由は、下記２つの理由による。１つの理由は、視光学顕微鏡１０５の撮像領域より線状欠陥が長い場合、画像の縁に欠陥像が存在しない状態が無いこと、もう１つの理由は、線状欠陥のいずれかの領域のＳＥＭ像が取得できれば良いので欠陥の中心座標を算出する必要が無いことである。
欠陥像の面積が閾値Ａより大きく（Ｓ３１１−ＮＯ）かつ閾値Ｂ以下の場合（Ｓ３１８−ＹＥＳ）、他の撮像手段で再撮像する欠陥に設定する（Ｓ３１９）。次に、座標補正式の算出に使用しない欠陥に設定（Ｓ３２０）した後、欠陥座標算出が不可能（ＮＯ）と判定する（Ｓ３２１）。大欠陥は、欠陥検査装置１０７と欠陥観察装置１０００間の座標アライメント量のバラツキ範囲が大きいため、座標補正式算出には使用しない。
この場合の他の撮像手段は、現在の撮像手段から、検出器２０７もしくは３０７のシャッタースピードやゲイン、光学顕微鏡１０５の場合は光学フィルタ２０５のＯＮ／ＯＦＦや照明光源の種類、などを変更した撮像手段である。上記照明光源の種類は、例えば、レーザ照明光学系２０１あるいは白色照明光学系２１２がある。
欠陥像の面積が閾値Ｂより大きい場合（Ｓ３１８−ＮＯ）、光学顕微鏡１０５の撮像手段の変更では検出不可能な欠陥に設定し（Ｓ３２２）、欠陥座標算出が不可能（ＮＯ）と判定する（Ｓ３２１）。
図５の光学式顕微鏡１０５もしくは３０５で取得した撮像画像例５０３〜５１１を用い図４の処理の流れを説明する。ここで、欠陥面積Ｓの閾値の大きさは、閾値Ｃ＜閾値Ａ＜閾値Ｂとする。
画像５０３中の欠陥像５５５は、欠陥面積Ｓが閾値Ｃ以下かつ画像の縁に欠陥像の領域が存在しない微小欠陥像である。欠陥像５５５は、Ｓ３１１−ＹＥＳ、Ｓ３１２−ＮＯ、Ｓ３１７−ＮＯ、Ｓ３１５−ＹＥＳとなり、欠陥座標算出が可能（ＹＥＳ）と判定され、画像５０３の画像特徴量を用い欠陥座標を取得（Ｓ３０５）、保存（Ｓ３０６）される。
画像５０４中の欠陥像５５６は、欠陥面積Ｓが閾値Ｃ以下かつ画像の縁に欠陥像の領域が存在する線状欠陥像である。欠陥像５５６は、Ｓ３１１−ＹＥＳ、Ｓ３１２−ＹＥＳ、Ｓ３１３−ＹＥＳとなり、座標補正式の算出に用いない欠陥に設定（Ｓ３１４）した後、Ｓ３１５−ＹＥＳとなり、欠陥座標算出が可能（ＹＥＳ）と判定され、欠陥座標の取得（Ｓ３０５）、保存（Ｓ３０６）される。
画像５０５中の欠陥像５５７は、欠陥面積Ｓが閾値Ａ以下かつ閾値Ｃより大きく、かつ画像の縁に欠陥像の領域が存在する欠陥像である。欠陥像５５７は、Ｓ３１１−ＹＥＳ、Ｓ３１２−ＹＥＳ、Ｓ３１３−ＮＯとなり、光学顕微鏡の撮像領域を移動させ再撮像する欠陥に設定される（Ｓ３２３）。そして、欠陥座標算出が不可能（ＮＯ）と判定する（Ｓ３２１）。Ｓ３２３で設定される撮像領域を移動させる方向は、欠陥像が存在する画像の縁の方向である。画像５５７の場合は下方向に撮像領域をシフトする。
画像５０６中の欠陥像５５８は、欠陥面積Ｓが閾値Ａより大きくかつ閾値Ｂ以下、画像の縁に存在しない欠陥像である。欠陥像５５８は、Ｓ３１１−ＮＯ、Ｓ３１８−ＹＥＳとなり、他の撮像手段で撮像する欠陥に設定し（Ｓ１３９）、加えて、座標補正式の算出に使用しない欠陥に設定（Ｓ３２０）した後、欠陥座標算出が不可能（ＮＯ）と判定する（Ｓ３２１）。この場合の他の撮像手段は、欠陥の面積Ｓが閾値Ａ以下になるように、現在の撮像手段に対して感度の低い撮像手段である。この後、画像５０３中の欠陥像５５５と同様に処理を進め、欠陥座標を取得（Ｓ３０５）、保存（Ｓ３０６）する。
画像５０７中の欠陥像５５９は、画像５０６中の欠陥像５５８が光学顕微鏡の撮像領域境界に存在している場合を示している。欠陥像５５９は、欠陥面積Ｓが閾値Ａ以下かつ閾値Ｃより大きい欠陥像である。欠陥像５５９は、Ｓ３１１−ＹＥＳ、Ｓ３１２−ＹＥＳ、Ｓ３１３−ＮＯとなり、光学顕微鏡の撮像領域をシフトさせる欠陥に設定する（Ｓ３２３）。画像５０７の場合、欠陥５５９が画像５０７の縁に貼り付いている下方向に撮像領域をシフトさせる。
そして、欠陥座標算出が不可能（ＮＯ）と判定する（Ｓ３２１）。Ｓ３２３で設定された撮像領域が、撮像可能な領域の場合（Ｓ３０７）、Ｓ３０８、Ｓ３０９を経て、画像５０６を得る。画像５０６の欠陥像５５８は、上述の処理を進め欠陥座標を取得（Ｓ３０５）、保存（Ｓ３０６）される。
画像５０８中の欠陥像５６０は、欠陥面積Ｓが閾値Ｂより大きく、画像の縁に欠陥像の領域が存在する欠陥像である。欠陥像５６０は、Ｓ３１１−ＮＯ、Ｓ３１８−ＮＯとなり、光学顕微鏡の撮像手段の変更では欠陥座標を算出するのが困難な欠陥に設定される（Ｓ３２２）。そして、欠陥座標算出が不可能（ＮＯ）と判定する（Ｓ３２１）。これにより、Ｓ３０３―ＮＯ、Ｓ３１０、Ｓ３０７−ＮＯとなり、欠陥検出処理を終了する。
画像５０９中の欠陥像５６１は、画像５０８中の欠陥像５６０が光学顕微鏡の撮像領域外に存在しているときの撮像画像を示している。欠陥像５６１は、欠陥面積Ｓが閾値Ｃ以下かつ欠陥領域が画像の縁に存在している欠陥像である。欠陥像５６１は、Ｓ３１１−ＹＥＳ、Ｓ３１２−ＹＥＳ、Ｓ３１３−ＮＯとなり、光学顕微鏡１０５の撮像領域を移動させ再撮像する欠陥に設定する（Ｓ３２３）。
この場合、次の撮像領域は現在の撮像領域から左下方向にシフトさせる。そして、欠陥座標算出が不可能（ＮＯ）と判定する（Ｓ３２１、Ｓ３０４−ＮＯ）。Ｓ３０７、Ｓ３０８、Ｓ３０９により、光学顕微鏡の撮像領域を左下にシフトさせ再撮像した画像５０８を取得する。その後は、上述の処理を進め、欠陥検出不可能な欠陥として欠陥検出処理を終了する。
画像５１０は、欠陥像が検出できない画像である。この場合、図２のＳ３０１、Ｓ３０２、Ｓ３０３−ＮＯとなり、現在の撮像手段より高感度な他の撮像手段で撮像する欠陥もしくは撮像領域を変更し撮像する欠陥に設定される（Ｓ３１０）。撮像手段を高感度化し再撮像する欠陥に設定された場合、かつ高感度な撮像手段が設定できる場合は、Ｓ３０７−ＹＥＳとなり、高感度撮像条件で再撮像される。
例えば、他の撮像手段で再撮像された画像が画像５０３の場合、上述の処理を進め欠陥座標を取得（Ｓ３０５）、保存（Ｓ３０６）する。一方、現在の撮像手段より高感度な他の撮像手段が無い場合（Ｓ３０７−ＮＯ）、欠陥検出不可能な欠陥として欠陥検出処理を終了する。Ｓ３１０において撮像領域を変更し撮像する欠陥に設定された場合、光学顕微鏡の撮像領域を移動させ再度撮像し、その後は上述の処理を進める。欠陥像が検出できない場合に、撮像領域を移動させ再撮像する場合、予めの撮像領域移動範囲の最大値をレシピによって設定しておく方法がある。
図６に、前記Ｓ３１２（図４）の画像中の欠陥像が画像の縁に存在するか否かを判断する処理の一例を示す。
検出器２０７もしくは３０７で取得する画像サイズは（Ｓｘ，Ｓｙ）とする。前記Ｓ３０２（図２）で算出した欠陥像の最大座標（Ｘｍａｘ．，Ｙｍａｘ．）、最小座標（Ｘｍｉｎ．，Ｙｍｉｎ．）を取得し（Ｓ３２５）、Ｘｍｉｎ．＝０、またはＹｍｉｎ．＝０、またはＸｍａｘ．＝Ｓｘ、またはＹｍａｘ．＝Ｓｙの場合（Ｓ３２６−ＹＥＳ）、欠陥像の領域が画像の縁にある（ＹＥＳ）と判定する（Ｓ３２６）。一方、Ｘｍｉｎ．≠０、かつＹｍｉｎ．≠０、かつＸｍａｘ．≠Ｓｘ、かつＹｍａｘ．≠Ｓｙの場合（Ｓ３２６−ＮＯ）、欠陥像の領域が画像の縁にない（ＮＯ）と判定する（Ｓ３２８）。
図７に、前記Ｓ３１３（図４）の画像中の欠陥像が線状欠陥か否かを判断する処理の一例を示す。
例えば、Ｓ３０２（図２）で取得した二値化画像５０２から、直線性特徴量を取得する（Ｓ３２９）。直線性特徴量は、例えば、二値化画像５０２をハフ変換して得られる投票数や，二値化画像５０２中の欠陥像の長軸と短軸の比などがある。直線性特徴量が閾値Ｄより大きい場合（Ｓ３３０−ＹＥＳ）、画像中の欠陥像は線状欠陥（ＹＥＳ）と判定する（Ｓ３３１）。一方、直線性特徴量が閾値以下の場合（Ｓ３３０−ＮＯ）、画像中の欠陥像は線状欠陥ではない（ＮＯ）と判定する（Ｓ３３２）。
図８に、画像中に複数の欠陥像が存在した場合を考慮した、前記Ｓ３０４（図２）の欠陥座標算出可否を判断する処理の一例を示す。
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。欠陥座標算出可否を判断する際、最初に、Ｓ３０１で取得した画像内に複数の欠陥が存在しているか否かを判定する（Ｓ３３３）。撮像画像内の欠陥像が１つの場合は、Ｓ３１１へ進み、以下、図４と同様に処理される。
一方、撮像画像内に複数の欠陥が存在する場合（Ｓ３３３−ＹＥＳ）、欠陥座標を検出する対象欠陥を選択する（Ｓ３３４）。このとき選択する欠陥数は、１つでなくても良い。複数の欠陥を選択する場合、欠陥座標を算出する順番をＳ３３４で設定する。次に、画像内の検出対象欠陥を、座標補正式算出に使用しない欠陥に設定し（Ｓ３３５）、以下、図４と同様に処理する。
図９に、前記Ｓ３３３（図８）の画像中に複数の欠陥が存在するか否かを判断する処理の一例を示す。
Ｓ３０２（図２）で取得した画像中の欠陥像のラベル数を取得する（Ｓ３３６）。取得したラベル数が１より多い場合（Ｓ３３７−ＹＥＳ）、画像中の欠陥像から既に欠陥座標を算出した欠陥を除外する（Ｓ３３９）。次に、取得した画像特徴量に基づいて、除外した残りの欠陥から、欠陥座標を算出する優先順位を設定する（Ｓ３４０）。画像特徴量としては、例えば、画像内の欠陥面積Ｓ、欠陥輝度Ｉｍａｘ．、欠陥座標などがある。
欠陥座標算出優先順位は、例えば、欠陥面積の大きい欠陥から小さい欠陥へ、欠陥輝度の高い欠陥から低い欠陥へ、画像中心に近い欠陥から遠い欠陥へ、順位を付けていく方法がある。画像内に複数欠陥が存在する際、欠陥座標を算出する最大欠陥数や、欠陥座標算出優先順位の決定方法は、検査レシピなどで予め設定することが考えられる。
図５の画像５１１を用い、図８を用い上述した複数欠陥の処理の流れの一例を説明する。
画像５１１は、欠陥像５６２、５６３、５６４の３つの欠陥像が存在している撮像画像を示している。欠陥像５６２は、欠陥面積Ｓが閾値Ｃ以下かつ欠陥領域が画像の縁にない欠陥像である。欠陥像５６３は、欠陥面積Ｓが閾値Ｃ以下かつ欠陥領域が画像の縁に存在している線状欠陥像である。欠陥像５６４は、欠陥面積Ｓが閾値Ａ以下かつ閾値Ｃより大きく、かつ画像の縁に欠陥像の領域が存在する欠陥像である。欠陥座標算出の優先順位は、画像中心に近い欠陥ほど優先順位を高く設定する場合を例に説明する。また、欠陥像５６３は既に欠陥座標を算出済みと設定する。
画像５１１中には３つの欠陥像が存在するため、Ｓ３０２で取得した欠陥像のラベル数は３となる。このため、画像５１１は、Ｓ３３６、Ｓ３３７−ＹＥＳとなり、次に、既に欠陥座標を算出した欠陥像５６２を除いて（Ｓ３３９）、画像中心に欠陥座標が近い欠陥から順に高い優先順位を設定するため、欠陥像５６２を優先順位一位、欠陥像５６４を優先順位二位にそれぞれ設定（Ｓ３４０）した後、画像内に複数欠陥が存在（ＹＥＳ）と判定する（Ｓ３４１、Ｓ３３３−ＹＥＳ）。検出対象欠陥に欠陥像５６２を選択し（Ｓ３３４）、次に、欠陥像５６２を座標補正式の算出に使用しない欠陥に設定する（Ｓ３３５）。
以降は、画像５０３中の欠陥像５５５と同様に処理し欠陥座標を取得（Ｓ３０５）、保存（Ｓ３０６）される。優先順位一位の欠陥像５６２と、優先順位二位の欠陥像５６４の両方の欠陥座標を取得する場合は、欠陥像５６２と欠陥像５６４ともに検出対象欠陥に設定し（Ｓ３３４）、座標補正式の算出に使用しない欠陥に設定する（Ｓ３３５）。欠陥像５６２の欠陥座標算出後に、欠陥像５６４の欠陥座標を算出する。
次に、欠陥観察装置１０００中のＳＥＭ１０６の撮像領域を算出する際に使用する座標補正式の作成及び更新処理について、図１０を用いて説明する。
多量の観察対象欠陥が存在する際に、全ての観察対象欠陥を光学顕微鏡で撮像し欠陥座標を算出すると、欠陥観察に時間がかかる。欠陥観察時間を短縮する方法として、欠陥検査装置１０７の出力する欠陥座標を欠陥観察装置１０００内の座標に補正する座標補正式を使用する方法がある。最初に、複数の観察対象欠陥の中から、いくつかの欠陥を光学式顕微鏡で撮像し、算出した欠陥座標および欠陥検査装置１０７との座標オフセット量から、試料１０１面内の座標依存性を考慮した座標補正式を作成する。
以降、作成した座標補正式に基づきＳＥＭ１０６の撮像領域を設定することで、光学顕微鏡で欠陥を再検出せずにＳＥＭ撮像することが可能となる。ＳＥＭ１０６の撮像画像から、欠陥座標オフセット量を算出し、その結果を用いて座標補正式の更新を行う。座標補正式の更新は、ＳＥＭ１０６に限らず光学顕微鏡１０５乃至３０５の欠陥検出結果を用いても良い。
上記の光学顕微鏡の欠陥検出結果を用い座標補正式を作成または更新する際、最初に、該当の欠陥が座標補正式作成または更新に使用できる欠陥か否かを判断する（Ｓ３４２）。座標補正式作成または更新に使用可能な場合（Ｓ３４２−ＹＥＳ）、欠陥検査装置１０７の出力結果と欠陥観察装置１０００上で行った粗アライメント結果に基づく欠陥座標と光学顕微鏡の欠陥座標を取得し（Ｓ３４３）、欠陥検査装置１０７と欠陥観察装置１０００間の検出欠陥座標のオフセット量を算出し（Ｓ３４４）、座標補正式を作成または更新する（Ｓ３４５）。一方、座標補正式作成または更新に使用できない欠陥の場合（Ｓ３４２−ＮＯ）、処理を終了する。座標補正式算出に使用しない欠陥としては、大欠陥や線状欠陥、撮像視野内に複数存在する複数欠陥などがある。
図１１に、欠陥観察条件を設定するために、ユーザインターフェース１２３に表示されるＧＵＩ画面の一例を示す。装置オペレーターは、欠陥観察前に図１１に示すＧＵＩ画面７０１を用い欠陥観察条件を予め設定する。
図１１のＧＵＩ画面７０１は、光学顕微鏡を用いた欠陥検出を実施するか否かを設定する高精度アライメント設定部７０２、欠陥検出に使用する光学顕微鏡の撮像構成を設定する撮像構成選択部７０３、座標補正式の作成条件を設定する座標補正式設定部７０４、欠陥観察装置１０００中の種々の撮像構成の初期撮像条件を設定する初期撮像条件設定部７０５、対象欠陥画像を再取得する際にＳ３０２で取得した特徴量に基づいて自動設定する撮像条件を選択する自動設定パラメータ選択部７０６により、構成されている。
高精度座標アライメント設定部７０２では、光学顕微鏡を用いた欠陥検出を実施する（有効）か否（無効）かを選択できる。
撮像構成選択部７０３では、高精度座標アライメントに使用する光学顕微鏡の撮像構成を選択できる。ＧＵＩ画面７０１では、撮像構成Ａ（光学顕微鏡３０５）と撮像構成Ｂ（光学顕微鏡１０５）のそれぞれにおいて、使用する（有効）か否（無効）かを設定できる。また、複数の照明モードを設定できる撮像構成Ｂを有効にした場合、使用する照明モードを設定することができる。ＧＵＩ画面７０１では、レーザ照明光学系２０１（レーザ）、白色照明光学系２１２（白色光源）のいずれか、もしくは２０１と２１２の両方を選択することができる。
座標補正式設定部７０４は、座標補正式を作成する（有効）か否（無効）かを選択する。また、試料１０１上の複数の対象欠陥から、座標補正式作成および更新に使用する欠陥を選択するサンプリング方式を設定することができる。サンプリング方法は、例えば、試料１０１上の座標、もしくは欠陥検査装置の出力する欠陥サイズを用いる方法がある。座標補正式設定部７０４は、座標補正式作成および更新に使用しない欠陥を選択することができる。ＧＵＩ画面７０１では、座標補正式作成から除外する大欠陥の大きさを設定できる。座標補正式の作成および更新に必要な、欠陥観察装置１０００上の対象欠陥の欠陥座標を、算出するための画像を取得する撮像構成は、光学顕微鏡１０５、３０５、ＳＥＭ１０６のいずれか、もしくは１０５と３０５と１０６の組み合わせがある。
初期撮像条件設定部７０５、自動設定パラメータ選択部７０６は、主な撮像構成の撮像条件を個別に設定する設定画面がタブ表示されており、主な撮像構成それぞれのタブをクリックし、個別に設定することができる。ＧＵＩ画面７０１は、光学顕微鏡１０５においてレーザ照明２０１を用いる場合の撮像条件は「構成Ｂレーザ」タブで、光学顕微鏡１０５において白色照明２１２を用いる場合の撮像条件は「構成Ｂ白色光源」タブで、光学顕微鏡３０５の撮像条件は「構成Ａ」タブで、ＳＥＭの撮像条件は「ＳＥＭ」タブで、設定する例を示している。それぞれのタブをクリックすることにより、それぞれの設定画面を呼び出すことができる。ＧＵＩ画面７０１は、「レーザ」タブを選択した例を示している。
実施例１によれば、複数の撮像手段を搭載した欠陥観察装置１０００において、前の撮像手段で取得した画像から得られる情報に基づき、次の撮像構成の自動選択、および撮像条件の設定により、欠陥検出に適した光学顕微鏡の撮像画像を取得するために必要な時間を短縮し、欠陥観察に必要な時間全体を短縮することができる。
図１２は、実施例２における光学顕微鏡１０５もしくは３０５を用いた光学顕微鏡画像取得と欠陥検出、ＳＥＭ１０６を用いたＳＥＭ画像取得までのフロー図である。実施例２における欠陥観察装置１０００の構成は図１と同様であるため、その説明は省略する。
実施例１と同様の処理で、欠陥観察装置１０００中に載置された試料１０１上の対象欠陥を光学顕微鏡で撮像し画像を取得する（Ｓ３４６）。このとき取得した光学顕微鏡画像は、図２の処理フローにおいて、撮像手段を複数回変更し撮像を行った場合、最後に取得された光学顕微鏡画像でもよい。次に、取得した画像から画像特徴量と、該光学顕微鏡画像を取得した際の撮像手段の情報及び撮像時の情報を取得する（Ｓ３４７）。
撮像時の情報とは、例えば、図８の欠陥座標算出可否判定時に判断される、「座標補正式の算出に使用しない」、「画像内に複数の欠陥が存在するか否か」、「線状欠陥か否か」という情報などがある。撮像手段の情報は、第一の実施例と同様に、撮像構成および該撮像構成の撮像条件である。撮像条件は、例えば、照明光源の種類、検出器のシャッタースピードやゲイン、光学フィルタのＯＮまたはＯＦＦなどの情報がある。上記照明光源の種類は、例えば、レーザ照明光学系２０１あるいは白色照明光学系２１２がある。
前述の光学顕微鏡の欠陥撮像により得られる情報（Ｓ３４７）に基づき、ＳＥＭ１０６の撮像条件を設定し（Ｓ３４８）、ＳＥＭ画像を取得する（Ｓ３４９）。Ｓ３４８で設定されるＳＥＭの撮像条件は、例えば、ＳＥＭの撮像領域座標、撮像倍率、撮像視野、フレーム枚数、加速電圧、プローブ電流などがある。取得したＳＥＭ画像中に欠陥像が存在し（Ｓ３５０−ＹＥＳ）、かつ別のＳＥＭ撮像条件で撮像しない場合（Ｓ３５１−ＮＯ）、欠陥のＳＥＭ観察を終了する。
一方、別のＳＥＭ撮像条件で再撮像する場合（Ｓ３５１−ＹＥＳ）、ＳＥＭ撮像条件の自動設定モードＯＦＦを選択し、予め設定されたＳＥＭ撮像条件を次の撮像条件に設定する（Ｓ３５４）。そして、上述したＳＥＭ画像を取得する手順（Ｓ３４９）へ戻り、処理を進める。
取得したＳＥＭ画像中に欠陥像がない場合（Ｓ３５０−ＮＯ）、ＳＥＭの撮像領域を変更し再撮像するか否かを選択する（Ｓ３５２）。撮像領域を変更する場合（Ｓ３５２−ＹＥＳ）、ＳＥＭ撮像条件の自動設定モードＯＦＦを選択し、予め設定された距離及び方向に、現在の撮像領域からシフトした撮像領域を設定し（Ｓ３５３）、上述のＳＥＭ画像を取得する手順（Ｓ３４９）へ戻り、処理を進める。一方、撮像領域を変更しない場合（Ｓ３５２−ＮＯ）、上述の別の条件で再撮像するか否かの判断（Ｓ３５１）へ戻り、以下、処理を進める。
図１３に、Ｓ３４８（図１２）のＳＥＭ撮像条件を自動設定する処理の例を示す。自動設定するＳＥＭ撮像条件は予めレシピで設定する。
最初に、現在の撮像条件を取得する（Ｓ３５５）。現在の撮像条件は、例えば、予めレシピで設定した初期撮像条件もしくは、図１２中のＳ３５３またはＳ３５４で再設定された撮像条件である。撮像条件の自動設定モードがＯＮの場合（Ｓ３５６−ＹＥＳ）、かつ、低コントラスト欠陥のＳＥＭ撮像条件変更設定がＯＮの場合（Ｓ３５７−ＹＥＳ）、対象欠陥が低コントラスト欠陥か否かを判断する（Ｓ３５８）。
対象欠陥が、低コントラスト欠陥の場合（Ｓ３５８−ＹＥＳ）、加速電圧、プローブ電流、積算フレーム数のいずれかもしくは組み合わせを変更する欠陥に設定する（Ｓ３５９）。さらに、撮像倍率の自動設定がＯＮの場合（Ｓ３６０−ＹＥＳ）は、Ｓ３４７で得た情報に基づき対象欠陥のサイズの推定値を算出し（Ｓ３６０）、推定サイズに合わせた撮像倍率に変更する（Ｓ３６１）。撮像倍率の自動設定がＯＦＦの場合（Ｓ３６０−ＮＯ）、初期撮像条件の倍率のまま、ＳＥＭ撮像条件設定を終了する。
また、低コントラスト欠陥のＳＥＭ撮像条件変更設定がＯＮ（Ｓ３５７−ＹＥＳ）だが対象欠陥が低コントラスト欠陥ではない場合（Ｓ３５８−ＮＯ）、または低コントラスト欠陥のＳＥＭ撮像条件変更設定がＯＦＦの場合（Ｓ３５７−ＮＯ）は、加速電圧やフレーム数は初期条件のまま、上述の撮像倍率設定の手順（Ｓ３６０）に戻り、以下、処理を進める。また、撮像条件の自動設定モードがＯＦＦの場合（Ｓ３５６−ＮＯ）、現在の撮像条件から変更せずに、ＳＥＭ撮像条件設定を終了する。
低コントラスト欠陥は、例えば、低段差の凸欠陥や凹欠陥などの、形状がなだらかに変化している欠陥や浅いスクラッチ欠陥などがある。低コントラスト欠陥の場合、例えば、ＳＥＭ撮像条件の加速電圧を下げ、積算フレーム数を多くする。
実施例２によれば、複数の撮像構成を搭載した欠陥観察装置１０００において、前の撮像手段で取得した画像から得られる情報に基づき、次の撮像構成の自動選択、および撮像条件の設定により、欠陥観察に適したＳＥＭ１０６の撮像画像を取得するために必要な時間を短縮し、欠陥観察に必要な時間全体を短縮することができる。
図１４は、実施例３における光学顕微鏡による欠陥検出からＳＥＭ１０６によるＳＥＭ画像取得までのフロー図である。実施例３における欠陥観察装置１０００の構成は図１と同様であるため、その説明は省略する。実施例１と同様の処理で、欠陥観察装置１０００中に試料１０１を載置し、試料の粗アライメントを予め実施する。
最初に、対象欠陥の光学顕微鏡画像を取得するか否かを判定する（Ｓ３６３）。光学顕微鏡画像を取得しない場合（Ｓ３６３−ＮＯ）、次のＳｔｅｐ（Ｓ３７２）へ進む。光学顕微鏡画像を取得しない場合とは、例えば、すでにいくつかの欠陥において光学顕微鏡画像を取得し、精度の高い座標補正式が作成できた場合などがある。
一方、対象欠陥の光学顕微鏡画像を取得する場合（Ｓ３６３−ＹＥＳ）、対象欠陥の光学顕微鏡画像を取得し（Ｓ３６４）、取得した光学顕微鏡画像から画像特徴量を取得する（Ｓ３６５）。前記光学顕微鏡画像中に欠陥像が存在する場合（Ｓ３６６−ＹＥＳ）、次に、欠陥座標算出が可能か否かを判断する（Ｓ３６７）。Ｓ３６７の処理フローは、図４の処理フローあるいは図８の処理フローと同様の手順で判定すればよい。
欠陥座標算出が可能な場合（Ｓ３６７−ＹＥＳ）、Ｓ３６５から欠陥座標を取得し（Ｓ３６８）、保存する（Ｓ３６９）。さらに、Ｓ３６７の処理結果に基づいて、取得した欠陥座標を座標補正式作成または更新に使用する場合を判定する（Ｓ３７０）。座標補正式作成、更新方法は図１０と同様の手順でよい。Ｓ３６９で保存した欠陥座標を用いて座標補正式作成または更新する場合（Ｓ３７０−ＹＥＳ）、座標補正式を作成もしくは更新し（Ｓ３７１）、次のＳｔｅｐ（Ｓ３７２）に進む。検出した欠陥座標を座標補正式作成または更新に使用しない場合（Ｓ３７０−ＮＯ）は、そのまま次のＳｔｅｐに進む（Ｓ３７２）。
Ｓ３６４で取得した光学顕微鏡画像に欠陥像が存在する（Ｓ３６６−ＹＥＳ）が、欠陥座標算出が困難（Ｓ３６７−ＮＯ）だが、次の撮像手段を設定可能な場合（Ｓ３７４−ＹＥＳ）、次の撮像手段を選択し（Ｓ３７５）、選択した撮像手段で光学顕微鏡画像を取得する（Ｓ３７６）。その後は、再び欠陥検出の手順（Ｓ３６５）に戻り、処理を進める。光学顕微鏡で設定可能な撮像手段ではない場合（Ｓ３７４−ＮＯ）、欠陥検出をせず、次のＳｔｅｐ（Ｓ３７２）に進む。また、Ｓ３６４で取得した光学顕微鏡画像に欠陥像が存在しない場合（Ｓ３６６―ＮＯ）は、他の撮像手段で際撮像する欠陥に設定（Ｓ３７３）し、再撮像の手順（Ｓ３７４）に進み、上記と同様に処理する。
次に、光学顕微鏡画像取得対象の他欠陥の有無を判定する（Ｓ３７２）。他に対象欠陥が存在する場合（Ｓ３７２−ＹＥＳ）、再び光学顕微鏡画像取得の手順（Ｓ３６４）に戻り、処理を進める。光学顕微鏡画像取得対象の欠陥がない場合（Ｓ３７２−ＮＯ）、ＳＥＭ撮像の手順（Ｓ３７７）へ、処理を進める。
対象欠陥のＳＥＭ画像を取得する場合（Ｓ３７７−ＹＥＳ）、次に、ＳＥＭの撮像領域をＳ３７１で作成・更新された座標補正式を用いて決定するか（Ｓ３７８）を設定する。対象欠陥の欠陥座標が、上述の処理によりＳ３６９において保存されている場合は、座標補正式を使用せず（Ｓ３７８−ＮＯ）に、Ｓ３６９で保存された欠陥座標に基づきＳＥＭ撮像領域を設定し（Ｓ３７９）、次に、Ｓ３６４およびＳ３６５で取得した情報に基づき、ＳＥＭ撮像条件を設定する（Ｓ３８１）。Ｓ３８１のＳＥＭ条件設定は、図１３と同様の手順でよい。
また、Ｓ３６４およびＳ３６５で取得する情報は、例えば、Ｓ３６４で取得した画像から得られる画像特徴量と、該光学顕微鏡画像を取得した際の撮像構成情報および撮像条件及び撮像時の情報である。撮像時の情報とは、例えば、図８の欠陥座標算出可否判定時に判断される、「座標補正式の算出に使用しない」、「画像内に複数の欠陥が存在するか否か」、「線状欠陥か否か」という情報などがある。
撮像条件は、第一の実施例と同様に、例えば、照明光源の種類、検出器２０７のシャッタースピードやゲイン、光学フィルタ２０５のＯＮまたはＯＦＦなどの情報がある。上記照明光源の種類は、例えば、レーザ照明光学系２０１あるいは白色照明光学系２１２がある。Ｓ３８１で設定されるＳＥＭの撮像条件は、例えば、撮像倍率、フレーム枚数、加速電圧などがある。一方、対象欠陥が、Ｓ３６９で欠陥座標を保存された欠陥ではない場合、座標補正式を用い（Ｓ３７８−ＹＥＳ）、ＳＥＭ撮像領域を設定する（Ｓ３８０）。そして、ＳＥＭ撮像条件を設定する（Ｓ３８１）。
次に、Ｓ３７９あるいはＳ３８０で設定した撮像領域を、Ｓ３８１で設定したＳＥＭ撮像条件で撮像し、ＳＥＭ画像を取得する（Ｓ３８２）。取得したＳＥＭ画像中に欠陥像が存在し（Ｓ３８２−ＹＥＳ）、かつ別のＳＥＭ撮像条件で撮像しない場合（Ｓ３８６−ＮＯ）、対象欠陥のＳＥＭ観察を終了し、ＳＥＭ観察対象欠陥が他にある場合（Ｓ３８８−ＹＥＳ）は、ＳＥＭ画像取得の手順（Ｓ３７８）へ戻り、処理を進める。他にＳＥＭ画像対象欠陥が無い場合（Ｓ３８８−ＮＯ）、ＳＥＭ観察を終了する。
Ｓ３８６において、別のＳＥＭ撮像条件で再撮像する場合（Ｓ３８６−ＹＥＳ）、次の撮像条件を設定し（Ｓ３８７）、ＳＥＭ画像取得の手順（Ｓ３８２）へ戻り、処理を進める。
Ｓ３８２において取得したＳＥＭ画像中に欠陥像がない場合（Ｓ３８３−ＮＯ）、撮像領域を変更し再撮像するか否かを選択する（Ｓ３８４）。撮像領域を変更する場合（Ｓ３８４−ＹＥＳ）、次の撮像領域を設定し（Ｓ３８５）、ＳＥＭ画像取得の手順（Ｓ３８２）へ戻り、処理を進める。一方、撮像領域を変更しない場合（Ｓ３８４―ＮＯ）、別のＳＥＭ撮像条件で再撮像するか否かの選択（Ｓ３８６）へ進み、上記と同様に処理する。
図１５に、Ｓ３６３（図１４）の光学顕微鏡画像取得要否を判定する処理の例を示す。
最初に、予めレシピで設定された情報に基づき、観察対象の全ての欠陥において光学顕微鏡画像を取得するか否かを選択する（Ｓ３８９）。全ての欠陥の光学顕微鏡画像を取得する場合（Ｓ３８９−ＹＥＳ）、現在の対象欠陥の光学顕微鏡画像を取得する（ＹＥＳ）と判定する（Ｓ３９２）。一方、観察対象の一部の欠陥の光学顕微鏡画像を取得する場合（Ｓ３８９−ＮＯ）、座標補正式作成もしくは更新に使用できる欠陥数が、予め設定された閾値Ｎに達するまで（Ｓ３９０−ＹＥＳ）は、現在の対象欠陥の光学顕微鏡画像を取得する（ＹＥＳ）と判定し（Ｓ３９２）、閾値Ｎに達した後（Ｓ３９０−ＮＯ）は、現在の対象欠陥の光学顕微鏡画像を取得しない（ＮＯ）と判定する（Ｓ３９１）。
実施例３によれば、複数の撮像手段を搭載した欠陥観察装置１０００において、前の撮像手段で取得した画像から得られる情報に基づき、次の撮像構成の自動選択、および撮像条件の設定により、欠陥観察に必要な時間全体を短縮することができる。
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。例えば、欠陥観察を目的とした画像として、ＳＥＭ画像を取得する例に限定し上記は記載したが、欠陥観察を目的とした画像はＳＥＭ画像に限定したものでは無く、高倍の光学顕微鏡画像を取得してもよい。
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 真空封止窓
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 レーザ照明光学系
２０５ 光学フィルタ
２０７ 検出器
２０８ 切り替え機構
２１０ 検出光学系
２１２ 白色照明光学系
２１４ ハーフミラー
３０５ 光学顕微鏡
１０００ 欠陥観察装置

Claims (14)

  1. 外部の検査装置が検出した複数の欠陥を撮像する第一撮像部と、
    前記第一撮像部が撮像した画像を用いて前記欠陥の位置情報を補正する制御部と、
    前記補正された位置情報に基づいて前記欠陥を撮像する第二撮像部と、を有し、
    前記第一撮像部は、複数の撮像手段を備え、
    前記制御部は、
    前記第一撮像部による前記欠陥の撮像において得た情報に基づいて、前記欠陥毎に次の撮像部として前記第一撮像部と前記第二撮像部のいずれかを選択し、
    前記第一撮像部の前記複数の撮像手段の中から前記第一撮像部の次の撮像手段又は前記第二撮像部の撮像条件を設定し、
    前記第二撮像部の撮像条件として、積算フレーム枚数、加速電圧、プローブ電流、撮像倍率又は撮像視野を設定し、
    前記第一撮像部によって検出された前記欠陥の位置情報と前記第一撮像部による画像取得により得られた情報に基づいて座標補正式を算出し、前記補正された位置情報に基づいて前記第二撮像部を用いて前記欠陥を撮像することを特徴とする欠陥観察装置。
  2. 外部の検査装置が検出した複数の欠陥を撮像する第一撮像部と、
    前記第一撮像部が撮像した画像を用いて前記欠陥の位置情報を補正する制御部と、
    前記補正された位置情報に基づいて前記欠陥を撮像する第二撮像部と、を有し、
    前記第一撮像部は、複数の撮像手段を備え、
    前記制御部は、
    前記第一撮像部の撮像画像からの前記欠陥の座標検出が不可能と判定された場合、前記欠陥の座標検出が不可能と判定された撮像手段の前記第一撮像部による画像取得により得られた情報に基づいて、前記第一撮像部の前記複数の撮像手段の中から前記第一撮像部の次の撮像手段を設定し、
    前記第一撮像部によって検出された前記欠陥の位置情報と前記第一撮像部による画像取得により得られた情報に基づいて座標補正式を算出し、前記補正された位置情報に基づいて前記第二撮像部を用いて前記欠陥を撮像することを特徴とする欠陥観察装置。
  3. 請求項２に記載の欠陥観察装置において、
    前記欠陥の座標検出が不可能と判定された撮像手段の前記第一撮像部による画像取得により得られた情報は、
    前記第一撮像部の撮像手段の情報と、
    前記第一撮像部による撮像画像から得られた画像特徴量と、
    前記撮像手段の情報と前記画像特徴量に基づいて判定された欠陥像の判定情報と、
    を含むことを特徴とする欠陥観察装置。
  4. 請求項３に記載の欠陥観察装置において、
    前記欠陥像の判定情報は、
    前記第一撮像部による撮像画像における前記欠陥像の領域が前記撮像画像の縁にあるか否かの判定情報を含むことを特徴とする欠陥観察装置。
  5. 請求項３に記載の欠陥観察装置において、
    前記欠陥像の判定情報は、
    前記第一撮像部による撮像画像における前記欠陥像が線状か否かの判定情報を含むことを特徴とする欠陥観察装置。
  6. 請求項３に記載の欠陥観察装置において、
    前記欠陥像の判定情報は、
    前記第一撮像部による撮像画像における前記欠陥像が複数存在するか否かの判定情報を含むことを特徴とする欠陥観察装置。
  7. 請求項３に記載の欠陥観察装置において、
    前記欠陥像の判定情報は、
    前記第一撮像部による撮像画像における前記欠陥像の大きさの判定情報を含むことを特徴とする欠陥観察装置。
  8. 請求項３に記載の欠陥観察装置において、
    前記制御部は、
    前記欠陥像の判定情報に基づいて選択された前記欠陥の検出結果を基に前記座標補正式を算出することを特徴とする欠陥観察装置。
  9. 請求項１に記載の欠陥観察装置において、
    前記第一撮像部による画像取得により得られた情報は、
    前記第一撮像部の撮像手段の情報と、
    前記第一撮像部による撮像画像から得られた画像特徴量と、
    前記撮像手段の情報と前記画像特徴量に基づいて判定された欠陥像の判定情報と、
    を含むことを特徴とする欠陥観察装置。
  10. 請求項９に記載の欠陥観察装置において、
    前記欠陥像の判定情報は、
    前記第一撮像部による撮像画像における前記欠陥像の領域が前記撮像画像の縁にあるか否かの判定情報を含むことを特徴とする欠陥観察装置。
  11. 請求項９に記載の欠陥観察装置において、
    前記欠陥像の判定情報は、
    前記第一撮像部による撮像画像における前記欠陥像が線状か否かの判定情報を含むことを特徴とする欠陥観察装置。
  12. 請求項９に記載の欠陥観察装置において、
    前記欠陥像の判定情報は、
    前記第一撮像部による撮像画像における前記欠陥像が複数存在するか否かの判定情報を含むことを特徴とする欠陥観察装置。
  13. 請求項９に記載の欠陥観察装置において、
    前記欠陥像の判定情報は、
    前記第一撮像部による撮像画像における前記欠陥像の大きさの判定情報を含むことを特徴とする欠陥観察装置。
  14. 請求項９に記載の欠陥観察装置において、
    前記制御部は、
    前記欠陥像の判定情報に基づいて選択された前記欠陥の検出結果を基に前記座標補正式を算出することを特徴とする欠陥観察装置。
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