JP4206192B2 - パターン検査方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置や液晶などの回路パターンを有する基板製造装置にかかわり、特に製造途中の基板のパターンを検査する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光学式、又は電子線式パターン検査装置は特開平５−２５８７０３号公報、特開平１１−１６０２４７号公報、特開昭６１−２７８７０６号公報、特開平７−５１１６号公報、特開平２−１４６６８２号公報、特開平９−３１２３１８号公報、特開平３−８５７４２号公報等に記述されている。
【０００３】
電子線式パターン検査装置の例として、特開平５−２５８７０３号公報の構成を図１に示す。電子線源１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子等７を検出器８で検出し、検出信号をA/D変換器９でA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一である事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある場所をパターン欠陥１１として検出し、欠陥位置を確定するものである。
【０００４】
光学式の検査装置の例として、特開平１１−１６０２４７号公報に開示されている装置構成を図２に示す。光源２１よりの光を対物レンズ２２を介して対象物基板５に照射し、その時の反射光をイメージセンサ２３で検出する。ステージ６を一定速度で移動しながら検出を繰返すことで画像を検出画像２４として検出し、メモリ２５に記憶する。検出画像２４と同一のパターンであることが期待できるメモリ２５上の記憶画像２７と比較し、同一のパターンであれば正常部、パターンが異なればパターン欠陥１１として検出し、欠陥位置を確定するものである。一例として、対象物基板５がウェーハ３１の場合のレイアウトを図３に示す。
【０００５】
ウェーハ３１上に最終的に切離されて同一品種の個別の製品になるダイ３２が形成されている。ステージ６を走査線３３に沿って移動し、ストライプ領域３４の画像を検出する。現在、検出位置Aが３５の場合に、メモリ２５上の検出位置B３６の画像を記憶画像２７として取出し、比較する。これにより、同一パターンであることが期待できるパターンと比較する。ここで、メモリ２５は同一パターンであることが期待できる画像を保持可能な容量を持ち、リング状に使いまわすことで実際の回路を構成する。
【０００６】
以下に述べる２つの例は、２値画像で欠陥判定をする対象物に対してパターンの検出に同期してパターンが欠陥かどうかを判定すると共に特定のマスク領域の欠陥を無視して検査している。
【０００７】
特開昭６１−２７８７０６号公報にはプリント板のスルーホールの検査の例が開示されている。予め、非検査領域にすべき領域のみに穿孔したプリント板を用意し、そのプリント板の画像を検査に先立って検出し、穿孔有り無しの２値画像にすることでマスキングの要否を検知し、マスキングデータ記憶部に画像データとして記憶する。検査時に２値画像に差異を生じている場所がマスキングデータ記憶部に記憶している画像領域である場合に差異を無視することで非検査にする。
【０００８】
特開平７−５１１６号公報には、プリント基板の検査の例が開示されている。パターン形状を検出して２値化し、検出パターンより正常／異常を判定し、検出したパターンが規則パターン中にあるかどうかを判定し、不適合パターンが規則パターン中にある場合のみに異常と判定するものである。
【０００９】
以下に述べる２つの例は、パターン情報よりパターン境界部分の誤差を許容する目的で境界部分に不感帯を設けて検査している。
【００１０】
特開平２−１４６６８２号公報には、マスクパターンを設計情報と比較する検出の例が開示されている。設計情報からパターンを一定の幅だけ縮小して得られた縮小画像と、一定の幅だけ拡大して得られた拡大画像を計算、その共通部分を取出すことで、一定の幅の不感帯を設ける。つまり、設計情報よりパターン境界部分の一定幅の誤差は無視するようにマスク領域を設定して検査している。
【００１１】
特開平９−３１２３１８号公報には、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope ; 以下、SEMと記す）を用いてパターンを検査する例である。予め取得している参照画像より、パターンエッジの微細なずれは欠陥ではないのでパターンエッジ近傍を致命な欠陥の生じない領域として設定し、致命的な欠陥の生じない領域の画像を取得しない。画像を取得した領域で参照画像との差異が認められた場合に欠陥として判定している。
【００１２】
特開平３−８５７４２号公報には、プリント基板のパターンを比較検査する装置の例が開示されている。比較検査で得られた欠陥候補の画像をメモリに記憶し、記憶画像を基に検査と非同期で真の欠陥かどうかを判定するものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
対象物上には、正常部であっても検出されたパターンに大きな誤差を持つ場所がある。例えば、トランジスタを形成するためにイオンを打ち込んだ領域である。トランジスタ部ではイオンを打ち込んだ場所とそうでない場所は意味を持つが、それ以外の配線部分ではイオン打ち込みの有無は特性には影響しない。従って、イオン打ち込みはラフなマスクで打ち込み領域を作成する。ところが、電子線で検査すると、配線部であっても打ち込みの有無が大きな検出画像誤差となって検出され、欠陥と誤判定される。
【００１４】
また、例えば冗長配線のされている電源配線層では配線の一部に接続が無くてもその他の場所で接続があれば正常である。この為、ラフにパターンを形成し、接続の無いパターンが数多く存在する場合がある。接続の有り無しで検出画像誤差が検出され、欠陥と誤判定される。
【００１５】
また、例えばパターンエッジは膜厚、傾きによって検出される信号量が異なる。多少異なっていても正常であるが、大きな検出信号量誤差となり欠陥と誤検出されてしまう。これら誤検出は、誤検出ではあるが、製品のレベルを知るための１つの指標にもなる。まず、どの種類の誤検出が有るかどうかを認識し、認識した上でこれらを除外してその他の欠陥について調査することが好ましい。
【００１６】
特開平５−２５８７０３号公報、特開平１１−１６０２４７号公報に開示されている従来の光学式、又は電子線式パターン検査装置では、非検査領域が設定できない。
【００１７】
特開昭６１−２７８７０６号公報、特開平７−５１１６号公報に開示されている技術では、非検査領域を設定しているが、特開昭６１−２７８７０６号公報に開示されている例では、非常に大きい検査面積中の非検査領域をビットパターンで設定する必要がある。ウェーハ検査に適用する場合には、直径３００mmの検査面積を0.1μm画素で検査することを考えると、７兆画素（7Tbit）であり、実質上不可能である。また、特開平７−５１１６号公報に開示されている発明では、規則パターン部以外は非検査領域となるが、ウェーハパターンの場合には非常に複雑なパターンで構成されているため、単純な規則性を利用するのみでは非検査領域を設定することは出来ない。
【００１８】
特開平２−１４６６８２号公報、特開平９−３１２３１８号公報等に記述されている非検査領域はパターンエッジに限定されるため必要な場所に非検査領域を設定することは出来ない。
【００１９】
特開平３−８５７４２号公報に記述されている方式では欠陥候補部の画像情報を保存し、保存した画像情報を基に詳細に検査をし、真の欠陥かどうかを判定するもので複雑なパターン形状に対応することが出来る。しかしながら、一律の基準で欠陥かどうかを判定し、欠陥でないものは正常部と考えている。つまり、一旦正常部と考えられたものは情報が失われている。
【００２０】
以上より、従来の検査ではウェーハなどの複雑で、大きな領域を検査する装置に対して有効な非検査領域をユーザが設定することはできず、正常部であっても検出画像に大きな誤差を持ち、欠陥と誤検出されることに対する配慮をしつつ、しかも安定な微細欠陥の検出に配慮することが充分に行われているとはいえなかった。
【００２１】
本発明の目的は、上記した従来の技術の課題を解決して、大きな領域を検査する装置に対して有効な、非検査領域をユーザが容易に設定できるようにしたパターン検査方法およびその装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、パターン検査装置を、例えば図４に示すような構成とした。ここでは電子線を用いた構成を示すが、本質的には光学式と同一である。電子線２を発生させる電子線源１、及び電子線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保持し、走査又は位置決めをするステージ６、及び対象物基板５からの二次電子等７を検出する検出器８、及び検出信号をA/D変換しデジタル画像にするA/D変換器９、及びデジタル画像より本来同一である事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある場所を欠陥候補４０として検出する画像処理回路１０、欠陥候補４０の座標、投影長、画像情報等の特徴量を記憶する欠陥候補記憶部４１、欠陥候補記憶部４１に記憶されたパターン欠陥１１の内、予め座標情報として指定されたマスク領域４２(図５に表示)上に有るものをマスク欠陥４３(図５に表示)としてフラグを立てるマスク設定部４４、マスク設定部４４よりのパターン欠陥１１の表示と特定のパターン欠陥１１の位置の画像表示とマスク領域４２を表示または編集を行う操作画面４５よりなる。
【００２３】
次に、上記した構成の動作を説明する。まず、マスク領域４２について図５を用いて説明する。
【００２４】
対象物基板５上にはイオン打ち込み領域５０のように正常部であっても大きな誤差を持った領域がある。イオンを打ち込むべきパターン５１以外にずれた打ち込み部５２にイオンが打ち込まれる。ずれた打ち込み部５２はずれていても特性には影響が無い正常部であるが、パターン欠陥１１として検出される。そこで、イオン打ち込み領域５０を含む領域をマスク領域４２に設定し、その中の欠陥をマスク欠陥４３として扱う。尚、ウェーハ３１では同一ダイが繰り返されているので、領域判定をする場合の座標はダイ内座標を用い、異なるダイであってもダイ内座標が同一であれば同一とみなし、ダイ内座標が指定領域に含まれていれば領域に含まれていると考える。ウェーハ３１の場合には繰り返し性はダイ以外にショットがある。ショットは製造装置である露光装置の描画単位である。対象とする誤検出によってはダイではなく、ショットのほうが適切な場合がある。以降の説明ではダイのみで説明するがショットに置き換えても、ショットとダイを切り替えることのできる構成にすることに関しても記述しないが自明のことと考える。
【００２５】
マスク領域４２を確定させる条件出しと、検出した欠陥候補４０の中でマスク領域４２以外で発生した欠陥をパターン欠陥として検出する検査がある。
【００２６】
条件出しはマスク領域４２をクリアし、電子線源１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子等７を検出器８で検出し、検出信号をA/D変換器９でA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一であることが期待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有る場所を欠陥候補４０とし、その座標、投影長、画像情報などの特徴量、又は画像データを欠陥候補記憶部４１に記憶し、それらをマスク設定部４４で全てパターン欠陥１１として確定し、パターン欠陥１１を対象物基板５の表示と重ねて図６で示した操作画面４５上のマップ表示部５５に表示し、操作画面４５上のパターン欠陥１１(図６では真の欠陥５７と検出したくない欠陥５８の両方)を選択し、選択したパターン欠陥１１の画像を操作画面４５上の画像表示部５６に表示し、画像表示部５６に表示された画像に基づき、ユーザがパターン欠陥１１を真の欠陥５７、検出したくない欠陥５８とに分類し、その結果をマップ表示部５５上に記号情報として表示する。
【００２７】
分類終了後に、図７で示した真の欠陥５７と検出したくない欠陥５８と現在位置５９を拡大したマップ表示部５５、現在位置５９の画像を画像表示部５６に表示するマスク領域４２を指定する画面に切り替える。マップ表示部５５上にパターン欠陥１１の位置を表示する。表示されたパターン欠陥１１の分類情報と現在位置の表示画像を参照しながら、検出したくない欠陥５１を検出しないようマスク領域４２の座標を設定する。必要に応じて、再度条件出しを行い、より細かくマスク領域４２の座標を設定する。
【００２８】
検査は、電子線源１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子等７を検出器８で検出し、検出信号をA/D変換器９でA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一であることが期待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有る場所を欠陥候補４０とし、その座標、投影長、画像情報などの特徴量、又は画像データを欠陥候補記憶部４１に記憶し、それらを欠陥確定部４３でマスク領域４２の座標に指定されていない場合にパターン欠陥１１として確定し、パターン欠陥１１を対象物基板５の表示と重ねてマップ表示部５５上に表示する。確定されなかった欠陥も保持しておき、表示を切替えることで再度表示させることを可能とする。これにより、大きな誤差を持つ正常部であっても欠陥と誤検出されることなく検査することが出来る。
【００２９】
構成、及び作用では検出したくない欠陥の判断はマスク設定部４４で行っている。マスク設定部４４では座標を用いた例を示したが、欠陥部画像のパターン情報、特徴量を用いた識別も同様の効果が期待できる。解決すべき課題のエッジの信号量は特定の座標で発生するものではなく、パターンがエッジである特徴があるため、特徴量を用いた識別をする。
【００３０】
また、マスクする方式で説明したが、単純な欠陥を検査しないマスクでなく、マスク領域相当の箇所を別の検査方式で検査する、又は別の基準で検査する方式も考えられる。この場合には、欠陥候補機億部４１に記憶している欠陥候補４０に対してユーザが検査後に指定した条件で再度欠陥判定を行うこともできる。
【００３１】
これらにより、ウェーハなどの複雑で、大きな領域を検査する装置に対して有効な非検査領域をユーザが設定することが出来、正常部であっても検出画像に大きな誤差を持ち、欠陥と誤検出されることに対する配慮をしつつ、しかも微細な欠陥の検出できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、具体的な図を用いて説明する。
(第１の実施の形態)
本発明の第１の実施の形態を説明する。図８に第１の実施の形態の構成を示す。電子線２を発生させる電子線源１、及び電子線源１からの電子線２を電極で加速して取出し静電又は磁界重畳レンズで一定場所に仮想光源１０１を作る電子銃１０２と仮想光源１０１よりの電子線２を一定場所に収束させるコンデンサレンズ１０３と電子銃１０２で収束した位置の近傍に設置し電子線２のON/OFFを制御をするブランキングプレート１０４と電子線２をＸＹ方向に偏向する偏向器１０５と電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４よりなる電子光学系１０６、及び対象物基板であるウェーハ３１を真空に保持する試料室１０７、及びウェーハ３１を搭載し任意の位置の画像検出を可能とするリターディング電圧１０８を印可したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子等７を検出する検出器８、及び検出器８で検出した検出信号をＡ／Ｄ変換器しデジタル画像を得るＡ／Ｄ変換器９、及びデジタル画像を記憶しておくメモリ１０９、及びメモリ１０９に記憶した記憶画像とＡ／Ｄ変換したデジタル画像を比較して、差がある場所を欠陥候補４０として検出する画像処理回路１０、欠陥候補４０の座標、投影長、画像情報等の特徴量を記憶する欠陥候補記憶部４１、装置全体の制御と欠陥候補記憶部４１に記憶されたパターン欠陥１１の特徴量を受け取り、マスク領域４２を領域情報として持ち、マスク領域４２(図５に表示)上に有るものをマスク欠陥４３(図５に表示)としてフラグを立てる全体制御部１１０(全体制御部１１０からの制御線は図上では省略)、及びパターン欠陥１１の表示と特定のパターン欠陥１１の位置の画像表示とマスク領域４２を表示または編集を行う操作画面４５、及び操作を指示するキーボード１２０とマウス１２１とつまみ１２２(いずれも非表示)、及びウェーハ３１の高さを測定し対物レンズ４の電流値をオフセット１１２を加算して制御することで検出されるディジタル画像の焦点位置を一定に保つＺセンサ１１３、及びカセット１１４内のウェーハ３１を試料室１０７に出し入れするローダ１１６（図示せず）、及びウェーハ３１の外形形状を基準にウェーハ３１を位置決めするオリフラ検出器１１７（図示せず）、及びウェーハ３１上のパターンを観察する為の光学式顕微鏡１１８、及びステージ６上に設けた標準試料片１１９よりなる。
【００３３】
第１の実施の形態の動作を説明する。動作にはマスク領域４２を確定させる条件出しと、検出した欠陥候補４０の中でマスク領域４２以外で発生した欠陥をパターン欠陥として検出する検査がある。
【００３４】
条件出しは操作画面４５に図９で示した開始画面を表示し、ユーザが対象となるウェーハ３１の存在する棚番を棚番選択部品１３０で選択し、レシピ選定部品１３１で対象となるウェーハ３１の品種、工程を指定し、レシピ作成開始ボタン１３２を押すことで条件出しを開始する。条件出しには電子光学系の条件を設定するコントラスト設定、ウェーハ３１のパターンレイアウト設定、ウェーハ３１のパターンの位置決めをするアライメント、ウェーハ３１の信号量を的確に表現する場所で信号量の確認をするキャリブレーション、検査の各条件の設定、及びマスク領域の設定、試し検査での設定条件の確認がある。ここでは関連するコントラストの設定、マスク領域の設定、試し検査の３点について説明する。
【００３５】
全体制御部１１０は、以下の手順で各部に動作を指示する。
【００３６】
まず、ローダ１１６（図示せず）に指示を出し、ローダ１１６はウェーハ３１をカセット１１４から取出し、オリフラ検出器１１７（図示せず）で外形形状を基準にウェーハを位置決めし、ステージ６にウェーハ３１を搭載し、試料室１０７内を真空にする。搭載と共に、電子光学系１０６とリターディング電圧１０８の条件を設定し、ブランキングプレート１０４に電圧を印可して電子線２をOFFする。ステージを標準試料片１１９に移動し、Ｚセンサ１１３の出力を有功にして、電子光学系１０６による電子線２の焦点位置をＺセンサ１１３の検出値＋オフセット１１２の一定に保ち、偏向器１０５をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランキングプレート１０４の電圧を切り、電子線２を必要なときのみウェーハ３１に照射し、その時ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でデジタル画像とする。オフセット１１２を変更してデジタル画像を複数枚検出し、検出毎に全体制御部１１０で最も画像の微分値の画像内総和が最高となる最適オフセット１１１を、現在のオフセット値として設定する。
【００３７】
オフセット値を設定後、Ｚセンサ１１３の出力を無効にし、画面を図１０で示したコントラスト調整画面に遷移する。コントラスト調整画面は、マップ表示とウェーハ全体又はダイ全体等とマップの表示方法を制御するボタンとマウス(図には非表示)で選択した時そこに移動する又そこの項目を選択するという動作を指示するマウス動作指示ボタン１４０とを備えたマップ表示部５５、及び画像を表示する部分と画像の倍率と光顕１１８での光顕画像又は電子光学系１０６でのSEM画像と画像の種類を指定する画像切替ボタン１４１を備えた画像表示部５６、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２、及びレシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４より構成される。コントラスト調整画面ではマウス動作指示ボタン１４０を移動モードにし、マウス１２１クリックでマップ上を移動し、その場所の画像を画像表示部に表示する。つまみ１２２に電子光学系調整項目を割り当て、電子光学系１０６の各部を調整して適切なコントラストを得る。
【００３８】
レシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２はそれぞれレシピ作成の終了、及びレシピ条件の保存、及び別の条件の設定と画面遷移を指示するボタンで全画面共通である。レシピ作成項目選択ボタン１４２を試し検査に切り替えることで図１１に示す試し検査開始画面に遷移する。
【００３９】
試し検査開始画面は、マップ表示部５５、及びレシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２、及び検査開始ボタン１４３、及び検査終了ボタン１４４より構成される。マウス動作選択ボタン１４０は選択モードにしてある。ユーザがマップ表示部のダイをクリックすることで、試しに検査の対象となるダイの選択／非選択を切り替え、検査対象とするダイを選択する。検査対象のダイを選定後、検査開始ボタン１４３で試し検査の開始を指示する。試し検査を開始するとステージ６を移動し、搭載したウェーハ３１の検査すべき領域の走査開始位置に移動する。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有効にし、図３に示した走査線３３に沿ってステージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレート１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ３１に照射、走査する。ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でストライプ領域３４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検査をする。ウェーハ３１の全面を検査する場合には図１２に示した順で検査する。
【００４０】
画像処理回路１０で検出位置A ３５を検出している場合には、メモリ１０９に記憶した検出位置B ３６の画像と比較して差がある場所を欠陥候補４０として抽出し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全体制御部１１０に送信する。全体制御部１１０では欠陥候補記憶部４１からのパターン欠陥１１の特徴量を受け取り、レシピに登録されているマスク領域４２上に有るパターン欠陥１１をマスク欠陥４３として特徴量にフラグを立てる。必要な領域の検査終了後に、図１３に示した欠陥確認画面を表示する。
【００４１】
欠陥確認画面は、欠陥の特徴量を表示、分類を編集できる欠陥表示編集部品１５０、及び現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及びマスク欠陥４３の表示／非表示を切り替える表示切替ボタン１５１、及びすでに説明した各種ボタンで構成されている。マウス動作指示ボタン１４０を選択モードとし、パターン欠陥１１をクリックすることでその画像を画像表示部５６、特徴量を欠陥表示編集部品１５０に表示する。画像と特徴量を基にパターン欠陥１１を分類し、欠陥表示編集部品１５０で分類番号をそのパターン欠陥１１の特徴量に付与する。この時、マスク対象にしたい欠陥には特定の分類番号を付与し、マップ上で識別可能なようにしておく。分類終了後に、レシピ作成項目選択ボタンで図１４に示したマスク領域の設定画面に遷移させる。また、検査終了ボタンで試し検査初期画面に戻る。
【００４２】
マスク領域設定画面は、現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１とマスク領域４２をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及びマスク欠陥４３の表示／非表示を切り替える表示切替ボタン１５１、及び新規のマスク領域作成を指示する新規領域ボタン１６０、及び領域作成の終了を指示する完了ボタン１６１、及びすでに説明した各種ボタンで構成されている。尚、マップ表示部５５はダイ領域全体を表示し、全ダイのパターン欠陥１１と現在位置表示５９をダイ内の座標で表示している。
【００４３】
マウス動作指示ボタン１４０を移動モードにし、マスクすべき欠陥の分類番号の近傍をクリックすることで、その点に移動し、画像を画像表示部５６に表示する。マスクすべき領域と判断した場合には新規作成ボタン１６０を押し、領域作成モードとし、画像表示領域上で領域の左上と右下をクリックすることで領域を確定する。確定した領域はマップ表示部５５上にマスク領域４２として表示する。領域作成後、表示切替ボタン１５１でマスク欠陥４３の表示／非表示を切り替え、マスクすべき欠陥が非表示になったことを確認する。必要なマスク領域４２が設定されたらレシピ保存ボタン１３４を押すことでレシピにマスク領域４２の情報を保存する。
【００４４】
保存終了後に、完了ボタン１６１で試し検査の欠陥確認画面に戻る。更に、欠陥確認画面の検査終了ボタン１４４で試し検査初期画面に戻る。再度試し検査の検査ダイを設定し、試し検査を行うこともできる。確認が終了で、レシピ終了ボタン１３３を押してレシピ作成を終了する。作成終了でウェーハ３１をアンロードして元のカセット１１４に戻す。
【００４５】
次に、マスク領域４２以外で発生した欠陥をパターン欠陥として検出する検査について説明する。検査は操作画面４５に図９で示した開始画面を表示し、ユーザが対象となるウェーハ３１の存在する棚番を棚番選択部品１３０で選択し、レシピ選定部品１３１で対象となるウェーハ３１の品種、工程を指定し、検査開始ボタン３３０を押すことで検査を開始する。検査はウェーハのロード、アライメント、キャリブレーションを行った後、検査処理を行い、欠陥確認、欠陥出力後、ウェーハをアンロードして終了する。ここでは、本発明に関連のある検査処理と 欠陥確認について説明する。
【００４６】
検査開始ボタン３３０で検査の開始を指示する。検査を開始するとステージ６を移動し、搭載したウェーハ３１の検査すべき領域の走査開始位置に移動する。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有効にし、図３に示した走査線３３に沿ってステージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレート１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ３１に照射、走査する。ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でストライプ領域３４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検査をする。ウェーハ３１の全面を検査する場合には図１２に示した順で検査する。
【００４７】
画像処理回路１０で検出位置A ３５を検出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B ３６の画像と比較し差がある場所を欠陥候補４０として抽出し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全体制御部１１０に送信する。全体制御部１１０では欠陥候補記憶部４１からのパターン欠陥１１の特徴量を受け取り、レシピに登録されているマスク領域４２上に有るパターン欠陥１１をマスク欠陥４３として特徴量にフラグを立てる。必要な領域の検査終了後に図１５に示した欠陥確認画面を表示する。
【００４８】
欠陥確認画面は、欠陥の特徴量を表示、分類を編集できる欠陥表示編集部品１５０、及び現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及びマスク欠陥４３の表示／非表示を切り替える表示切替ボタン１５１、及び検査終了を指示する検査終了ボタン１４４より構成されている。
【００４９】
マウス動作指示ボタン１４０を選択モードとし、パターン欠陥１１をクリックすることでその画像を画像表示部５６、特徴量を欠陥表示編集部品１５０に表示する。画像と特徴量を基にパターン欠陥１１を分類し、欠陥表示編集部品１５０で分類番号をそのパターン欠陥１１の特徴量に付与する。マスク欠陥４３の表示／非表示を切り替える表示切替ボタン１５１で切り替えることにより、マスク領域４２内のパターン欠陥１１を非表示にすることができる。検査終了ボタン１４４により欠陥確認のステップを終了し、分類したパターン欠陥１１とその特徴量とを全体制御部内の記憶手段（図示せず）に記憶するとともに、通信回線（図示せず）を介して外部記憶手段（図示せず）や、他の検査または観察手段（何れも図示せず）へ出力して初期画面に戻る。
【００５０】
本実施の形態によると、ＳＥＭ画像を用いてマスク領域４２内のパターン欠陥１１に惑わされること無くウェーハ全面を検査して真のパターン欠陥５７のみを検出し、それらをユーザに提示できる特徴がある。
【００５１】
また、本実施の形態によると、マスク領域４２内にある欠陥も表示することができるため、例えば、解決すべき課題で示したラフに形成された冗長な電源配線層のような場合であっても、表示に切り替えることにより、ラフさを判定することができる特徴がある。
【００５２】
また、本実施の形態によると実際の検査の条件で得られた誤検出をマスクするようにマスク領域４２を設定するために必要な場所のみを確実にマスクできる特徴がある。
【００５３】
また、本実施の形態によると、マスク領域４２を追加することができるため、偶然誤差の小さい対象物で条件を決めた場合であっても、再度マスク領域４２を追加設定することで必要な場所を確実にマスクできる。
【００５４】
本実施の形態の第１変形はマスク領域の管理、マスクは全体制御を行う計算機システムで構成する代わりに、画像処理機能の一部としてハードウェアで実施する。本変形によると、本質的には同一であるが、一般にハードウェアから出力される欠陥数の制限で検査が制限される。画像処理ハードウェアでマスクをすることによりその制限を取り除くことができる特徴がある。
【００５５】
本実施の形態の第２変形はマスク領域の種類は１種類のみで説明したが複数種類ののマスク領域を設定することができる。本変形によると、複数種類の要因で発生する誤検出を分別管理することができ、要因別に表示の有り無しを切り替え、各要因がどのように発生しているかを認識でき、そのときの検査にとって必要最低限の誤検出のみを取り除くことができる特徴がある。
【００５６】
本実施の形態の第３変形はマスクの設定はマスク領域設定画面でユーザが行うのではなく、検出したくないパターン欠陥５８の投影長の２倍程度の大きさの長方形として自動で定義し、近接するマスク領域はマージすることでユーザの介在無しに分類されたパターン欠陥１１の情報よりマスク領域を生成する。本変形によると、自動で生成できるのでよりきめこまかい指定ができる。例えば数百箇所に及ぶマスク領域の設定であっても自動設定であれば容易な特徴がある。また、本変形の更なる変形として自動で設定した領域を再定義、編集する構成も考えられる。
【００５７】
本実施の形態の第３の変形はマスク領域は電源配線、インプラのマスク等既知のラフパターンは設計情報から得る。本変形によればユーザは入力の手間が省け、全ての誤検出の可能性のあるラフパターンを抜けなく設定できる。
【００５８】
本実施の形態の第４の変形はパターン欠陥１１を検査装置内に持っているレイアウト情報にオーバラップ表示するのではなく、ネットワークで接続したＣＡＤ端末上にオーバラップ表示する。本変形によるとラフパターンなのかファインパターンなのか、どの層の問題なのかを容易に知ることができる特徴がある。
【００５９】
(第２の実施の形態)
本発明の第２の実施の形態を説明する。図１６に第２の実施の形態の構成を示す。電子線２を発生させる電子線源１、及び電子線源１からの電子線２を電極で加速して取出し静電又は磁界重畳レンズで一定場所に仮想光源１０１を作る電子銃１０２と仮想光源１０１よりの電子線２を一定場所に収束させるコンデンサレンズ１０３と電子銃１０２で収束した位置の近傍に設置し電子線２のON/OFFを制御をするブランキングプレート１０４と電子線２をＸＹ方向に偏向する偏向器１０５と電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４よりなる電子光学系１０６、及び対象物基板であるウェーハ３１を真空に保持する試料室１０７、及びウェーハ３１を搭載し任意の位置の画像検出を可能とするリターディング電圧１０８を印可したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子等７を検出する検出器８、及び検出器８で検出した検出信号をＡ／Ｄ変換器しデジタル画像を得るＡ／Ｄ変換器９、及びデジタル画像を記憶しておくメモリ１０９、及びメモリ１０９に記憶した記憶画像とＡ／Ｄ変換したデジタル画像を比較して、指定された画像処理領域２００毎に画像処理条件２０１を変更して差がある場所をパターン欠陥１１として検出する画像処理回路２０２、パターン欠陥１１の座標、投影長、画像情報等の特徴量２０３を受け取る全体制御部１１０(全体制御部１１０からの制御線は図上では省略)、及びパターン欠陥１１の表示と特定のパターン欠陥１１の位置の画像表示と画像処理領域２００を表示または編集等を行う操作画面４５、及び操作を指示するキーボード１２０とマウス１２１とつまみ１２２(いずれも非表示)、及びウェーハ３１の高さを測定し対物レンズ４の電流値をオフセット１１２を加算して制御することで検出されるディジタル画像の焦点位置を一定に保つＺセンサ１１３、及びカセット１１４内のウェーハ３１を試料室１０７に出し入れするローダ１１６（図示せず）、及びウェーハ３１の外形形状を基準にウェーハ３１を位置決めするオリフラ検出器１１７（図示せず）、及びウェーハ３１上のパターンを観察する為の光学式顕微鏡１１８、及びステージ６上に設けた標準試料片１１９よりなる。
【００６０】
第２の実施の形態の動作を説明する。動作には画像処理領域２００とその領域の画像処理条件２０１を確定させる条件出しと、パターン欠陥１１を検出する検査がある。
【００６１】
条件出しは操作画面４５に図９で示した開始画面を表示し、ユーザが対象となるウェーハ３１の存在する棚番を棚番選択部品１３０で選択し、レシピ選定部品１３１で対象となるウェーハ３１の品種、工程を指定し、レシピ作成開始ボタン１３２を押すことで条件出しを開始する。条件出しには電子光学系の条件を設定するコントラスト設定、ウェーハ３１のパターンレイアウト設定、ウェーハ３１のパターンの位置決めをするアライメント、ウェーハ３１の信号量を的確に表現する場所で信号量の確認をするキャリブレーション、検査の各条件の設定、及び画像処理領域２００とその領域の画像処理条件２０１を設定するの画像処理領域設定２０４、試し検査での設定条件の確認がある。ここでは関連するコントラストの設定、画像処理領域設定、試し検査の３点について説明する。
【００６２】
開始すると全体制御部１１０は各部に動作を以下の手順で指示する。ローダ１１６（図示せず）に指示を出し、ローダ１１６はウェーハ３１をカセット１１４から取出し、オリフラ検出器１１７（図示せず）で外形形状を基準にウェーハを位置決めし、ステージ６にウェーハ３１を搭載し、試料室１０７内を真空にする。搭載と共に、電子光学系１０６とリターディング電圧１０８の条件を設定し、ブランキングプレート１０４に電圧を印可して電子線２をOFFする。ステージを標準試料片１１９に移動し、Ｚセンサ１１３有効として焦点をＺセンサ１１３の検出値値＋オフセット１１２の一定に保ち、偏向器１０５をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランキングプレート１０４の電圧を切り、電子線２を必要なときのみウェーハ３１に照射し、その時ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でデジタル画像とする。オフセット１１２を変更してデジタル画像を複数枚検出し、検出毎に全体制御部１１０で最も画像の微分値の画像内総和が最高となる最適オフセット１１１を現在のオフセット値として設定する。
【００６３】
設定後Ｚセンサ１１３を無効にし、画面を図１０で示したコントラスト調整画面に遷移する。コントラスト調整画面はマップ表示とウェーハ全体又はダイ全体等とマップの表示方法を制御するボタンとマウス(図には非表示)で選択した時そこに移動する又そこの項目を選択するという動作を指示するマウス動作指示ボタン１４０を備えたマップ表示部５５、及び画像を表示する部分と画像の倍率と光顕１１８での光顕画像又は電子光学系１０６でのSEM画像と画像の種類を指定する画像切替ボタン１４１を備えた画像表示部５６、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２、及びレシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４より構成される。コントラスト調整画面ではマウス動作指示ボタン１４０を移動モードにし、マウス１２１クリックでマップ上を移動し、その場所の画像を画像表示部に表示する。つまみ１２２に電子光学系調整項目を割り当て、電子光学系１０６の各部を調整して適切なコントラストを得る。レシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２はそれぞれレシピ作成の終了、及びレシピ条件の保存、及び別の条件の設定と画面遷移を指示するボタンで全画面共通である。レシピ作成項目選択ボタン１４２を試し検査に切り替えることで図１１に示す試し検査開始画面に遷移する。
【００６４】
試し検査開始画面はマップ表示部５５、及びレシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２、及び検査開始ボタン１４３、及び検査終了ボタン１４４より構成される。マウス動作選択ボタン１４０は選択モードにしてある。ユーザがマップ表示部のダイをクリックすることで試しに検査の対象となるダイの選択／非選択を切り替え、検査対象とするダイを選択する。検査対象のダイを選定後、検査開始ボタン１４３で試し検査の開始を指示する。試し検査を開始するとステージ６を移動し、搭載したウェーハ３１の検査すべき領域の走査開始位置に移動する。
オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有効にし、図３に示した走査線３３に沿ってステージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレート１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ３１に照射、走査する。ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でストライプ領域３４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検査をする。ウェーハ３１の全面を検査する場合には図１２に示した順で検査する。
【００６５】
画像処理回路２００で検出位置A ３５を検出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B ３６の画像と比較し差がある場所をパターン欠陥１１として抽出し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全体制御部１１０に送信する。必要な領域の検査終了後に図１３に示した欠陥確認画面を表示する。
【００６６】
欠陥確認画面は、欠陥の特徴量を表示、分類を編集できる欠陥表示編集部品１５０、及び現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及びマスク欠陥４３の表示／非表示を切り替える表示切替ボタン１５１、及びすでに説明した各種ボタンで構成されている。
【００６７】
マウス動作指示ボタン１４０を選択モードとし、パターン欠陥１１をクリックすることでその画像を画像表示部５６、特徴量を欠陥表示編集部品１５０に表示する。画像と特徴量を基にパターン欠陥１１を分類し、欠陥表示編集部品１５０で分類番号をそのパターン欠陥１１の特徴量に付与する。この時、マスク対象にしたい欠陥には特定の分類番号を付与し、マップ上で識別可能なようにしておく。分類終了後に、レシピ作成項目選択ボタンで図１７に示した画像処理領域設定画面に遷移させる。また、検査終了ボタンで試し検査初期画面に戻る。
【００６８】
画像処理領域設定画面２０５は、現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１と画像処理領域２００をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及びパターン欠陥１１の特徴量２０３の画像データを用いて欠陥再表示ボタン２０７、及び新規のマスク領域作成を指示する新規領域ボタン１６０、及び領域作成の終了を指示する完了ボタン１６１、及びすでに説明した各種ボタンで構成されている。尚、マップ表示部５５はダイ領域全体を表示し、全ダイのパターン欠陥１１と現在位置表示５９をダイ内の座標で表示している。マウス動作指示ボタン１４０を移動モードにし、画像処理条件を２０１を変更すべき欠陥の分類番号の近傍をクリックすることで、その点に移動し、画像を画像表示部５６に表示する。
【００６９】
画像処理条件２０１を変更すべき領域と判断した場合には新規作成ボタン１６０を押し、領域作成モードとし、画像表示領域上で領域の左上と右下をクリックすることで領域を確定し、その領域の画像処理条件番号２０６を分類番号に一致させる。画像処理条件番号２０６に一致する分類番号のパターン欠陥１１の特徴量２０３の中の画像情報を参照し、画像処理回路を用いる、又は全体制御部内の計算機上のソフトウェアにて全てを欠陥として検出しないようにその画像処理条件番号２０６の画像処理条件２０１を設定する。必要に応じて手動で条件を調整する。また、検査時に画像処理条件２０１を適用するかどうかを特殊条件有効／無効ボタン２０８で指定する。確定した領域はマップ表示部５５上に画像処理条件番号２０６とともに画像処理領域２００として表示する。領域作成後、欠陥再表示ボタン２０７で各画像処理領域２００に属するパターン欠陥１１が非表示になったことを確認する。必要な画像処理領域２００が設定されたらレシピ保存ボタン１３４を押すことでレシピに画像処理領域２００、領域に対応した画像処理条件番号２０６、画像処理番号毎の画像処理条件２０１の情報を保存する。
【００７０】
保存終了後に完了ボタン１６１で試し検査の欠陥確認画面に戻る。更に、欠陥確認画面の検査終了ボタン１４４で試し検査初期画面に戻る。再度試し検査の検査ダイを設定し、試し検査を行うこともできる。確認が終了で、レシピ終了ボタン１３３を押してレシピ作成を終了する。作成終了でウェーハ３１をアンロードして元のカセット１１４に戻す。
【００７１】
次に、検査について説明する。検査は操作画面４５に図９で示した開始画面を表示し、ユーザが対象となるウェーハ３１の存在する棚番を棚番選択部品１３０で選択し、レシピ選定部品１３１で対象となるウェーハ３１の品種、工程を指定し、検査開始ボタン３３０を押すことで検査を開始する。検査はウェーハのロード、アライメント、キャリブレーションを行った後、検査処理を行い、欠陥確認、欠陥出力後、ウェーハをアンロードして終了する。ここでは、本発明に関連のある検査処理と 欠陥確認について説明する。
【００７２】
検査開始ボタン３３０で検査の開始を指示する。検査を開始するとステージ６を移動し、搭載したウェーハ３１の検査すべき領域の走査開始位置に移動する。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有効にし、図３に示した走査線３３に沿ってステージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレート１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ３１に照射、走査する。ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でストライプ領域３４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検査をする。ウェーハ３１の全面を検査する場合には図１２に示した順で検査する。
【００７３】
画像処理回路２０２で検出位置A ３５を検出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B ３６の画像と比較し差がある場所をパターン欠陥１１として抽出し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全体制御部１１０に送信する。必要な領域の検査終了後に図１５に示した欠陥確認画面を表示する。
【００７４】
欠陥確認画面は、欠陥の特徴量を表示、分類を編集できる欠陥表示編集部品１５０、及び現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及びマスク欠陥４３の表示／非表示を切り替える表示切替ボタン１５１、及び検査終了を指示する検査終了ボタン１４４より構成されている。マウス動作指示ボタン１４０を選択モードとし、パターン欠陥１１をクリックすることでその画像を画像表示部５６、特徴量を欠陥表示編集部品１５０に表示する。画像と特徴量を基にパターン欠陥１１を分類し、欠陥表示編集部品１５０で分類番号をそのパターン欠陥１１の特徴量に付与する。
【００７５】
画像処理領域２００での画像処理条件２０１の表示有効/無効を切り替える表示切替ボタン２０９で画像処理領域２００内のパターン欠陥１１について画像処理条件２０１を適用した場合としない場合の表示を切り替えることができる。但し、検査時に画像処理条件２０１を適用するかどうかを特殊条件有効／無効ボタン２０８で有効とした領域については検査時に既に適用されているため表示状態に変化は無い。検査終了ボタン１４４により欠陥確認のステップを終了し、分類したパターン欠陥１１とその特徴量とを全体制御部内の記憶手段（図示せず）に記憶するとともに、通信回線（図示せず）を介して外部記憶手段（図示せず）や、他の検査または観察手段（何れも図示せず）へ出力して初期画面に戻る。
【００７６】
本実施の形態によると、ＳＥＭ画像を用いて画像処理領域２００内のパターン欠陥１１に惑わされること無くウェーハ全面を検査して真のパターン欠陥５７のみを検出し、それらをユーザに提示できる特徴がある。
【００７７】
また、本実施の形態によると、画像処理領域２００内にある欠陥も表示することができるため、例えば、解決すべき課題で示したラフに形成された冗長な電源配線層のような場合であっても、表示に切り替えることにより、ラフさを判定することができる特徴がある。
【００７８】
また、本実施の形態によると実際の検査の条件で得られた誤検出を誤検出しないように画像処理条件を設定するために必要な場所のみの閾値を確実に設定できる特徴がある。
【００７９】
また、本実施の形態によると、画像処理領域２００を追加することができるため、偶然誤差の小さい対象物で条件を決めた場合であっても、画像処理領域２００を追加設定することで必要な場所の画像処理条件を確実に設定できる。
【００８０】
また、本実施の形態によると、画像処理領域２００のパターン欠陥１１を完全に消すのではなく、画像処理条件２０１を変更するため、明らかな欠陥については検査を可能としながら必要な場所のみの誤検出を防止するように画像処理条件を設定できる。
【００８１】
また、本実施の形態によると、検査時に画像処理条件２０１をしないように特殊条件有効／無効ボタン２０８で指定した場合には、画像処理領域２００とその画像処理条件２０１を変更できるため、製造プロセスが変動し適切な画像処理条件が変動した場合であっても再度画像処理条件２０１を変更するのみで既に取得した特徴量２０３より再度検査が可能である。
【００８２】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００８３】
図１８に第３の実施の形態の構成を示す。電子線２を発生させる電子線源１、及び電子線源１からの電子線２を電極で加速して取出し静電又は磁界重畳レンズで一定場所に仮想光源１０１を作る電子銃１０２と仮想光源１０１よりの電子線２を一定場所に収束させるコンデンサレンズ１０３と電子銃１０２で収束した位置の近傍に設置し電子線２のON/OFFを制御をするブランキングプレート１０４と電子線２をＸＹ方向に偏向する偏向器１０５と電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４よりなる電子光学系１０６、及び対象物基板であるウェーハ３１を真空に保持する試料室１０７、及びウェーハ３１を搭載し任意の位置の画像検出を可能とするリターディング電圧１０８を印可したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子等７を検出する検出器８、及び検出器８で検出した検出信号をＡ／Ｄ変換器しデジタル画像を得るＡ／Ｄ変換器９、及びデジタル画像を記憶しておくメモリ１０９、及びメモリ１０９に記憶した記憶画像とＡ／Ｄ変換したデジタル画像を比較して、差がある場所を欠陥候補４０として検出する画像処理回路１０、欠陥候補４０の座標、投影長、画像情報等の特徴量２０３を記憶しておく欠陥候補記憶部４１、及び欠陥候補４０の特徴量２０３を受け取り、予め指定された指定特徴量２５０に一致する欠陥候補４０であるかどうかを判定する特徴量確認部２５１、及び特徴量確認部２５１で一致すると判定された欠陥候補４０について特徴量毎に指定された画像処理条件２０１で欠陥判定を行い、パターン欠陥１１を判定する詳細画像処理部２５２、及び詳細画像処理部２５２よりのパターン欠陥１１を受け取る全体制御部１１０(全体制御部１１０からの制御線は図上では省略)、及びパターン欠陥１１の表示と特定のパターン欠陥１１の位置の画像表示と画像処理領域２００を表示または編集等を行う操作画面４５、及び操作を指示するキーボード１２０とマウス１２１とつまみ１２２(いずれも非表示)、及びウェーハ３１の高さを測定し対物レンズ４の電流値をオフセット１１２を加算して制御することで検出されるディジタル画像の焦点位置を一定に保つＺセンサ１１３、及びカセット１１４内のウェーハ３１を試料室１０７に出し入れするローダ１１６（図示せず）、及びウェーハ３１の外形形状を基準にウェーハ３１を位置決めするオリフラ検出器１１７（図示せず）、及びウェーハ３１上のパターンを観察する為の光学式顕微鏡１１８、及びステージ６上に設けた標準試料片１１９よりなる。
【００８４】
第３の実施の形態の動作を説明する。動作には指定特徴量２５０とその特徴量に対する画像処理条件２０１を確定させる条件出しと、パターン欠陥１１を検出する検査がある。
【００８５】
条件出しは操作画面４５に図９で示した開始画面を表示し、ユーザが対象となるウェーハ３１の存在する棚番を棚番選択部品１３０で選択し、レシピ選定部品１３１で対象となるウェーハ３１の品種、工程を指定し、レシピ作成開始ボタン１３２を押すことで条件出しを開始する。条件出しには電子光学系の条件を設定するコントラスト設定、ウェーハ３１のパターンレイアウト設定、ウェーハ３１のパターンの位置決めをするアライメント、ウェーハ３１の信号量を的確に表現する場所で信号量の確認をするキャリブレーション、検査の各条件の設定、及び指定特徴量２５０とその画像処理条件２０１を設定するの画像処理特徴量設定２５３、試し検査での設定条件の確認がある。ここでは関連するコントラストの設定、画像処理特徴量設定、試し検査の３点について説明する。
【００８６】
開始すると全体制御部１１０は、各部に動作を以下の手順で指示する。ローダ１１６（図示せず）に指示を出し、ローダ１１６はウェーハ３１をカセット１１４から取出し、オリフラ検出器１１７（図示せず）で外形形状を基準にウェーハを位置決めし、ステージ６にウェーハ３１を搭載し、試料室１０７内を真空にする。搭載と共に、電子光学系１０６とリターディング電圧１０８の条件を設定し、ブランキングプレート１０４に電圧を印可して電子線２をOFFする。ステージを標準試料片１１９に移動し、Ｚセンサ１１３有効として焦点をＺセンサ１１３の検出値値＋オフセット１１２の一定に保ち、偏向器１０５をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランキングプレート１０４の電圧を切り、電子線２を必要なときのみウェーハ３１に照射し、その時ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でデジタル画像とする。
【００８７】
オフセット１１２を変更してデジタル画像を複数枚検出し、検出毎に全体制御部１１０で最も画像の微分値の画像内総和が最高となる最適オフセット１１１を、現在のオフセット値として設定する。設定後Ｚセンサ１１３を無効にし、画面を図１０で示したコントラスト調整画面に遷移する。コントラスト調整画面はマップ表示とウェーハ全体又はダイ全体等とマップの表示方法を制御するボタンとマウス(図には非表示)で選択した時そこに移動する又そこの項目を選択するという動作を指示するマウス動作指示ボタン１４０を備えたマップ表示部５５、及び画像を表示する部分と画像の倍率と光顕１１８での光顕画像又は電子光学系１０６でのSEM画像と画像の種類を指定する画像切替ボタン１４１を備えた画像表示部５６、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２、及びレシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４より構成される。
【００８８】
コントラスト調整画面ではマウス動作指示ボタン１４０を移動モードにし、マウス１２１クリックでマップ上を移動し、その場所の画像を画像表示部に表示する。つまみ１２２に電子光学系調整項目を割り当て、電子光学系１０６の各部を調整して適切なコントラストを得る。レシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２はそれぞれレシピ作成の終了、及びレシピ条件の保存、及び別の条件の設定と画面遷移を指示するボタンで全画面共通である。レシピ作成項目選択ボタン１４２を試し検査に切り替えることで図１１に示す試し検査開始画面に遷移する。
【００８９】
試し検査開始画面はマップ表示部５５、及びレシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２、及び検査開始ボタン１４３、及び検査終了ボタン１４４より構成される。マウス動作選択ボタン１４０は選択モードにしてある。ユーザがマップ表示部のダイをクリックすることで試しに検査の対象となるダイの選択／非選択を切り替え、検査対象とするダイを選択する。検査対象のダイを選定後、検査開始ボタン１４３で試し検査の開始を指示する。試し検査を開始するとステージ６を移動し、搭載したウェーハ３１の検査すべき領域の走査開始位置に移動する。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有効にし、図３に示した走査線３３に沿ってステージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレート１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ３１に照射、走査する。ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でストライプ領域３４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検査をする。ウェーハ３１の全面を検査する場合には図１２に示した順で検査する。
【００９０】
画像処理回路１０で検出位置A ３５を検出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B ３６の画像と比較し差がある場所を欠陥候補４０として抽出し、欠陥候補４０の特徴量２０３を欠陥候補記憶部４１に記憶する。同時に、欠陥候補４０が指定特徴量２５０を持っているかどうかを指定特徴量確認部２５１で確認し、指定特徴量を持っている欠陥候補４０を詳細画像処理部２５２に送る。詳細画像処理部２５２では指定特徴量毎に設定された画像処理条件２０１で画像処理してパターン欠陥１１であるかどうかを判定する。パターン欠陥１１である場合にはその欠陥候補記憶部４１内の識別番号２５３を全体制御部１１０に送信する。必要な領域の検査終了後に図１９に示した欠陥確認画面を表示する。
【００９１】
欠陥確認画面は、欠陥の特徴量を表示、分類を編集できる欠陥表示編集部品１５０、及び現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及び実画像とメモリ画像表示を切り替える実／メモリ画像切替ボタン２５５、及びすでに説明した各種ボタンで構成されている。マウス動作指示ボタン１４０を選択モードとし、パターン欠陥１１をクリックすることで実／メモリ画像切替ボタン２５５で実画像が選択されている場合にはそのパターン欠陥１１の座標に移動して画像を取得し、メモリ画像が選択されている場合にはそのパターン欠陥１１の画像情報を画像表示部５６に表示し、特徴量を欠陥表示編集部品１５０に表示する。画像と特徴量を基にパターン欠陥１１を分類し、欠陥表示編集部品１５０で分類番号をそのパターン欠陥１１の特徴量に付与する。この時、検出したくない欠陥５８については特定の分類番号を付与し、マップ上で識別可能なようにしておく。分類終了後に、レシピ作成項目選択ボタンで図２０に示した画像処理特徴量設定画面に遷移させる。また、検査終了ボタンで試し検査初期画面に戻る。
【００９２】
画像処理特徴量設定画面２６０は、着目する着目分類番号２６１を指定する分類番号指定部品２６２、及び着目分類番号２６１を持つ欠陥を順次選択する欠陥選択部品２６３、及び選択された欠陥の特徴量とその選択基準である指定特徴量２５０を指定する特徴量指定部品２６４、及びマップ表示部５５、及び欠陥部の画像を表示する画像表示部５６、及び特徴量指定部品２６４で選択された画像に対して適用する画像処理条件２０１を決める画像処理条件番号２０７を設定する画像処理条件設定部品２６５、及び欠陥候補部４１の画像に対して評価画像処理部２５２でパターン欠陥１１であるかどうかを判定し、マップ表示部５５に結果を表示させる欠陥再表示ボタン２０７、及び指定特徴量２５０と対応する画像処理条件番号２０７の新規作成を指示する新規特徴量作成ボタン２６６、及び作成の終了を指示する完了ボタン１６１、及びすでに説明した各種ボタンで構成されている。レシピ保存ボタン１３４を押すことでレシピに情報を保存する。
【００９３】
保存終了後に完了ボタン１６１で試し検査の欠陥確認画面に戻る。更に、欠陥確認画面の検査終了ボタン１４４で試し検査初期画面に戻る。再度試し検査の検査ダイを設定し、試し検査を行うこともできる。確認が終了で、レシピ終了ボタン１３３を押してレシピ作成を終了する。作成終了でウェーハ３１をアンロードして元のカセット１１４に戻す。
【００９４】
次に、検査について説明する。検査は操作画面４５に図９で示した開始画面を表示し、ユーザが対象となるウェーハ３１の存在する棚番を棚番選択部品１３０で選択し、レシピ選定部品１３１で対象となるウェーハ３１の品種、工程を指定し、検査開始ボタン３３０を押すことで検査を開始する。検査はウェーハのロード、アライメント、キャリブレーションを行った後、検査処理を行い、欠陥確認、欠陥出力後、ウェーハをアンロードして終了する。ここでは、本発明に関連のある検査処理と 欠陥確認について説明する。
【００９５】
検査開始ボタン３３０で検査の開始を指示する。検査を開始するとステージ６を移動し、搭載したウェーハ３１の検査すべき領域の走査開始位置に移動する。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有効にし、図３に示した走査線３３に沿ってステージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレート１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ３１に照射、走査する。ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でストライプ領域３４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検査をする。ウェーハ３１の全面を検査する場合には図１２に示した順で検査する。
【００９６】
画像処理回路２０２で検出位置A ３５を検出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B ３６の画像と比較し差がある場所を欠陥候補４０として抽出し、欠陥候補記憶部４１に記憶するとともに、指定特徴量に一致する欠陥候補を特徴量確認部２５１で選定し、指定特徴量に対応する画像処理条件番号２０７で決まる画像処理条件２０１を用いて詳細画像処理部２５２でパターン欠陥１１かどうかを判断し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全体制御部１１０に送信する。必要な領域の検査終了後に図１５に示した欠陥確認画面を表示する。
【００９７】
欠陥確認画面は、欠陥の特徴量を表示、分類を編集できる欠陥表示編集部品１５０、及び現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及びパターン欠陥１１以外に欠陥候補４１を表示するかどうかの表示／非表示を切り替える表示切替ボタン１５１、及び検査終了を指示する検査終了ボタン１４４より構成されている。マウス動作指示ボタン１４０を選択モードとし、パターン欠陥１１をクリックすることでその画像を画像表示部５６、特徴量を欠陥表示編集部品１５０に表示する。画像と特徴量を基にパターン欠陥１１を分類し、欠陥表示編集部品１５０で分類番号をそのパターン欠陥１１の特徴量に付与する。画像処理領域２００での画像処理条件２０１の表示有効/無効を切り替える表示切替ボタン２０９で画像処理領域２００内のパターン欠陥１１について画像処理条件２０１を適用した場合としない場合の表示を切り替えることができる。但し、検査時に画像処理条件２０１を適用するかどうかを特殊条件有効／無効ボタン２０８で有効とした領域については検査時に既に適用されているため表示状態に変化は無い。検査終了ボタン１４４により欠陥確認のステップを終了し、分類したパターン欠陥１１とその特徴量とを全体制御部内の記憶手段（図示せず）に記憶するとともに、通信回線（図示せず）を介して外部記憶手段（図示せず）や、他の検査または観察手段（何れも図示せず）へ出力して初期画面に戻る。
【００９８】
本実施の形態によると、ＳＥＭ画像を用いてウェーハ全面を検査して真のパターン欠陥５７のみを検出し、それらをユーザに提示できる特徴がある。
【００９９】
また、本実施の形態によると、例えば、解決すべき課題で示したラフに形成された冗長な電源配線層やパターンエッジのような場合であっても、表示に切り替えることにより、ラフさを判定することができる特徴がある。
【０１００】
また、本実施の形態によると実際の検査の条件で得られた誤検出を誤検出しないように画像処理条件を設定するために必要な場所のみの閾値を確実に設定できる特徴がある。
【０１０１】
また、本実施の形態によると、画像処理領域２００のパターン欠陥１１を完全に消すのではなく、画像処理条件２０１を変更するため、明らかな欠陥については検査を可能としながら必要な誤検出を防止するように画像処理条件を設定できる。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によると、ウェーハなどの複雑で、大きな領域を検査する装置に対して有効な非検査領域をユーザが設定することが出来、正常部であっても検出画像に大きな誤差を持ち、欠陥と誤検出されることに対する配慮をしつつ、しかも微細な欠陥の検出できる特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電子線式パターン検査装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】従来の光学式パターン検査装置の概略構成を示す正面図である。
【図３】ウェーハのレイアウトを示すウェハの平面図である。
【図４】本発明の第１の解決手段の構成を示す電子線式パターン検査装置の正面図である。
【図５】本発明の第１の解決手段の作用を説明するウェハの平面図である。
【図６】欠陥確認画面を説明する表示画面の正面図である。
【図７】マスク領域設定画面を説明する表示画面の正面図である。
【図８】第１の実施の形態の構成を示す電子線式パターン検査装置の正面図である。
【図９】第１の実施の形態の開始画面を示す表示画面の正面図である。
【図１０】第１の実施の形態のレシピ作成のコントラスト設定画面を示す表示画面の正面図である。
【図１１】第１の実施の形態のレシピ作成の試し検査初期画面を示す表示画面の正面図である。
【図１２】第１の実施の形態の走査順を示すウェハの平面図である。
【図１３】第１の実施の形態のレシピ作成の試し検査の欠陥確認画面を示す表示画面の正面図である。
【図１４】第１の実施の形態のレシピ作成のマスク領域設定画面を示す表示画面の正面図である。
【図１５】第１の実施の形態の検査の欠陥確認画面を示す表示画面の正面図である。
【図１６】第２の実施の形態の電子線式パターン検査装置の正面図である。
【図１７】第２の実施の形態の構成を示すレシピ作成の画像処理領域設定画面を示す表示画面の正面図である。
【図１８】第３の実施の形態の構成を示す電子線式パターン検査装置の正面図である。
【図１９】第３の実施の形態のレシピ作成の欠陥確認画面を示す表示画面の正面図である。
【図２０】第３の実施の形態のレシピ作成の画像処理特徴量設定画面を示す表示画面の正面図である。
【符号の説明】
１・・電子線源 ２・・電子線 ３・・偏向器 ４・・対物レンズ
５・・対象物基板 ６・・ステージ ７・・二次電子等 ８・・検出器
９・・Ａ／Ｄ変換器 １０・・画像処理回路 １１・・パターン欠陥候補
２１・・光源 ２２・・対物レンズ ２３・・イメージセンサ ２４・・検出画像 ２５・・メモリ ２７・・記憶画像 ３１・・ウェーハ
３２・・ダイ ３３・・走査線 ４０・・欠陥候補 ４１・・欠陥候補記憶部 ４２・・マスク領域 ４３・・マスク欠陥 ４４・・マスク設定部 ４５・・操作画面 ５５・・マップ表示部 ５６・・画像表示部
５７・・真の欠陥 １０１・・仮想光源 １０２・・電子銃 １０６・・電子光学系 １０７・・試料室 １０８・・リターディング電圧 １１０・・全体制御部 １１３・・Zセンサ １１８・・光学式顕微鏡 １１９・・標準試料片 １２０・・キーボード １３０・・棚番選択部品
１３１・・レシピ選定部品 １３２・・レシピ作成開始部品 １３３・・レシピ作成終了ボタン １３４・・レシピ保存ボタン １４１・・画像切替ボタン １４２・・レシピ作成項目選択ボタン １４３・・検査開始ボタン
１４４・・検査終了ボタン １５０・・欠陥表示編集部品 １５１・・表示切替ボタン １６０・・新領域作成ボタン １６１・・完了ボタン ２００・・画像処理領域 ２０１・・画像処理条件 ２０５・・画像処理領域設定画面 ２０７・・欠陥再表示ボタン ２０８・・特殊条件有効／無効ボタン ２５０・・指定特徴量 ２５１・・特徴量確認部 ２５２・・詳細画像処理部 ２５５・・実／メモリ画像切り替えボタン ２６０・・画像処理特徴量設定画面 ２６１・・着目分類番号 ２６４・・特徴量指定部品
２６５・・画像処理条件設定部品 ２６６・・新規特徴量作成ボタン ３３０・・検査開始ボタン。
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置や液晶などの回路パターンを有する基板製造装置にかかわり、特に製造途中の基板のパターンを検査する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光学式、又は電子線式パターン検査装置は特開平５−２５８７０３号公報、特開平１１−１６０２４７号公報、特開昭６１−２７８７０６号公報、特開平７−５１１６号公報、特開平２−１４６６８２号公報、特開平９−３１２３１８号公報、特開平３−８５７４２号公報等に記述されている。
【０００３】
電子線式パターン検査装置の例として、特開平５−２５８７０３号公報の構成を図１に示す。電子線源１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子等７を検出器８で検出し、検出信号をA/D変換器９でA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一である事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある場所をパターン欠陥１１として検出し、欠陥位置を確定するものである。
【０００４】
光学式の検査装置の例として、特開平１１−１６０２４７号公報に開示されている装置構成を図２に示す。光源２１よりの光を対物レンズ２２を介して対象物基板５に照射し、その時の反射光をイメージセンサ２３で検出する。ステージ６を一定速度で移動しながら検出を繰返すことで画像を検出画像２４として検出し、メモリ２５に記憶する。検出画像２４と同一のパターンであることが期待できるメモリ２５上の記憶画像２７と比較し、同一のパターンであれば正常部、パターンが異なればパターン欠陥１１として検出し、欠陥位置を確定するものである。一例として、対象物基板５がウェーハ３１の場合のレイアウトを図３に示す。
【０００５】
ウェーハ３１上に最終的に切離されて同一品種の個別の製品になるダイ３２が形成されている。ステージ６を走査線３３に沿って移動し、ストライプ領域３４の画像を検出する。現在、検出位置Aが３５の場合に、メモリ２５上の検出位置B３６の画像を記憶画像２７として取出し、比較する。これにより、同一パターンであることが期待できるパターンと比較する。ここで、メモリ２５は同一パターンであることが期待できる画像を保持可能な容量を持ち、リング状に使いまわすことで実際の回路を構成する。
【０００６】
以下に述べる２つの例は、２値画像で欠陥判定をする対象物に対してパターンの検出に同期してパターンが欠陥かどうかを判定すると共に特定のマスク領域の欠陥を無視して検査している。
【０００７】
特開昭６１−２７８７０６号公報にはプリント板のスルーホールの検査の例が開示されている。予め、非検査領域にすべき領域のみに穿孔したプリント板を用意し、そのプリント板の画像を検査に先立って検出し、穿孔有り無しの２値画像にすることでマスキングの要否を検知し、マスキングデータ記憶部に画像データとして記憶する。検査時に２値画像に差異を生じている場所がマスキングデータ記憶部に記憶している画像領域である場合に差異を無視することで非検査にする。
【０００８】
特開平７−５１１６号公報には、プリント基板の検査の例が開示されている。パターン形状を検出して２値化し、検出パターンより正常／異常を判定し、検出したパターンが規則パターン中にあるかどうかを判定し、不適合パターンが規則パターン中にある場合のみに異常と判定するものである。
【０００９】
以下に述べる２つの例は、パターン情報よりパターン境界部分の誤差を許容する目的で境界部分に不感帯を設けて検査している。
【００１０】
特開平２−１４６６８２号公報には、マスクパターンを設計情報と比較する検出の例が開示されている。設計情報からパターンを一定の幅だけ縮小して得られた縮小画像と、一定の幅だけ拡大して得られた拡大画像を計算、その共通部分を取出すことで、一定の幅の不感帯を設ける。つまり、設計情報よりパターン境界部分の一定幅の誤差は無視するようにマスク領域を設定して検査している。
【００１１】
特開平９−３１２３１８号公報には、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope ; 以下、SEMと記す）を用いてパターンを検査する例である。予め取得している参照画像より、パターンエッジの微細なずれは欠陥ではないのでパターンエッジ近傍を致命な欠陥の生じない領域として設定し、致命的な欠陥の生じない領域の画像を取得しない。画像を取得した領域で参照画像との差異が認められた場合に欠陥として判定している。
【００１２】
特開平３−８５７４２号公報には、プリント基板のパターンを比較検査する装置の例が開示されている。比較検査で得られた欠陥候補の画像をメモリに記憶し、記憶画像を基に検査と非同期で真の欠陥かどうかを判定するものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
対象物上には、正常部であっても検出されたパターンに大きな誤差を持つ場所がある。例えば、トランジスタを形成するためにイオンを打ち込んだ領域である。トランジスタ部ではイオンを打ち込んだ場所とそうでない場所は意味を持つが、それ以外の配線部分ではイオン打ち込みの有無は特性には影響しない。従って、イオン打ち込みはラフなマスクで打ち込み領域を作成する。ところが、電子線で検査すると、配線部であっても打ち込みの有無が大きな検出画像誤差となって検出され、欠陥と誤判定される。
【００１４】
また、例えば冗長配線のされている電源配線層では配線の一部に接続が無くてもその他の場所で接続があれば正常である。この為、ラフにパターンを形成し、接続の無いパターンが数多く存在する場合がある。接続の有り無しで検出画像誤差が検出され、欠陥と誤判定される。
【００１５】
また、例えばパターンエッジは膜厚、傾きによって検出される信号量が異なる。多少異なっていても正常であるが、大きな検出信号量誤差となり欠陥と誤検出されてしまう。これら誤検出は、誤検出ではあるが、製品のレベルを知るための１つの指標にもなる。まず、どの種類の誤検出が有るかどうかを認識し、認識した上でこれらを除外してその他の欠陥について調査することが好ましい。
【００１６】
特開平５−２５８７０３号公報、特開平１１−１６０２４７号公報に開示されている従来の光学式、又は電子線式パターン検査装置では、非検査領域が設定できない。
【００１７】
特開昭６１−２７８７０６号公報、特開平７−５１１６号公報に開示されている技術では、非検査領域を設定しているが、特開昭６１−２７８７０６号公報に開示されている例では、非常に大きい検査面積中の非検査領域をビットパターンで設定する必要がある。ウェーハ検査に適用する場合には、直径３００mmの検査面積を0.1μm画素で検査することを考えると、７兆画素（7Tbit）であり、実質上不可能である。また、特開平７−５１１６号公報に開示されている発明では、規則パターン部以外は非検査領域となるが、ウェーハパターンの場合には非常に複雑なパターンで構成されているため、単純な規則性を利用するのみでは非検査領域を設定することは出来ない。
【００１８】
特開平２−１４６６８２号公報、特開平９−３１２３１８号公報等に記述されている非検査領域はパターンエッジに限定されるため必要な場所に非検査領域を設定することは出来ない。
【００１９】
特開平３−８５７４２号公報に記述されている方式では欠陥候補部の画像情報を保存し、保存した画像情報を基に詳細に検査をし、真の欠陥かどうかを判定するもので複雑なパターン形状に対応することが出来る。しかしながら、一律の基準で欠陥かどうかを判定し、欠陥でないものは正常部と考えている。つまり、一旦正常部と考えられたものは情報が失われている。
【００２０】
以上より、従来の検査ではウェーハなどの複雑で、大きな領域を検査する装置に対して有効な非検査領域をユーザが設定することはできず、正常部であっても検出画像に大きな誤差を持ち、欠陥と誤検出されることに対する配慮をしつつ、しかも安定な微細欠陥の検出に配慮することが充分に行われているとはいえなかった。
【００２１】
本発明の目的は、上記した従来の技術の課題を解決して、大きな領域を検査する装置に対して有効な、非検査領域をユーザが容易に設定できるようにしたパターン検査方法およびその装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、パターン検査装置を、例えば図４に示すような構成とした。ここでは電子線を用いた構成を示すが、本質的には光学式と同一である。電子線２を発生させる電子線源１、及び電子線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保持し、走査又は位置決めをするステージ６、及び対象物基板５からの二次電子等７を検出する検出器８、及び検出信号をA/D変換しデジタル画像にするA/D変換器９、及びデジタル画像より本来同一である事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある場所を欠陥候補４０として検出する画像処理回路１０、欠陥候補４０の座標、投影長、画像情報等の特徴量を記憶する欠陥候補記憶部４１、欠陥候補記憶部４１に記憶されたパターン欠陥１１の内、予め座標情報として指定されたマスク領域４２(図５に表示)上に有るものをマスク欠陥４３(図５に表示)としてフラグを立てるマスク設定部４４、マスク設定部４４よりのパターン欠陥１１の表示と特定のパターン欠陥１１の位置の画像表示とマスク領域４２を表示または編集を行う操作画面４５よりなる。
【００２３】
次に、上記した構成の動作を説明する。まず、マスク領域４２について図５を用いて説明する。
【００２４】
対象物基板５上にはイオン打ち込み領域５０のように正常部であっても大きな誤差を持った領域がある。イオンを打ち込むべきパターン５１以外にずれた打ち込み部５２にイオンが打ち込まれる。ずれた打ち込み部５２はずれていても特性には影響が無い正常部であるが、パターン欠陥１１として検出される。そこで、イオン打ち込み領域５０を含む領域をマスク領域４２に設定し、その中の欠陥をマスク欠陥４３として扱う。尚、ウェーハ３１では同一ダイが繰り返されているので、領域判定をする場合の座標はダイ内座標を用い、異なるダイであってもダイ内座標が同一であれば同一とみなし、ダイ内座標が指定領域に含まれていれば領域に含まれていると考える。ウェーハ３１の場合には繰り返し性はダイ以外にショットがある。ショットは製造装置である露光装置の描画単位である。対象とする誤検出によってはダイではなく、ショットのほうが適切な場合がある。以降の説明ではダイのみで説明するがショットに置き換えても、ショットとダイを切り替えることのできる構成にすることに関しても記述しないが自明のことと考える。
【００２５】
マスク領域４２を確定させる条件出しと、検出した欠陥候補４０の中でマスク領域４２以外で発生した欠陥をパターン欠陥として検出する検査がある。
【００２６】
条件出しはマスク領域４２をクリアし、電子線源１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子等７を検出器８で検出し、検出信号をA/D変換器９でA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一であることが期待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有る場所を欠陥候補４０とし、その座標、投影長、画像情報などの特徴量、又は画像データを欠陥候補記憶部４１に記憶し、それらをマスク設定部４４で全てパターン欠陥１１として確定し、パターン欠陥１１を対象物基板５の表示と重ねて図６で示した操作画面４５上のマップ表示部５５に表示し、操作画面４５上のパターン欠陥１１(図６では真の欠陥５７と検出したくない欠陥５８の両方)を選択し、選択したパターン欠陥１１の画像を操作画面４５上の画像表示部５６に表示し、画像表示部５６に表示された画像に基づき、ユーザがパターン欠陥１１を真の欠陥５７、検出したくない欠陥５８とに分類し、その結果をマップ表示部５５上に記号情報として表示する。
【００２７】
分類終了後に、図７で示した真の欠陥５７と検出したくない欠陥５８と現在位置５９を拡大したマップ表示部５５、現在位置５９の画像を画像表示部５６に表示するマスク領域４２を指定する画面に切り替える。マップ表示部５５上にパターン欠陥１１の位置を表示する。表示されたパターン欠陥１１の分類情報と現在位置の表示画像を参照しながら、検出したくない欠陥５１を検出しないようマスク領域４２の座標を設定する。必要に応じて、再度条件出しを行い、より細かくマスク領域４２の座標を設定する。
【００２８】
検査は、電子線源１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子等７を検出器８で検出し、検出信号をA/D変換器９でA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一であることが期待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有る場所を欠陥候補４０とし、その座標、投影長、画像情報などの特徴量、又は画像データを欠陥候補記憶部４１に記憶し、それらを欠陥確定部４３でマスク領域４２の座標に指定されていない場合にパターン欠陥１１として確定し、パターン欠陥１１を対象物基板５の表示と重ねてマップ表示部５５上に表示する。確定されなかった欠陥も保持しておき、表示を切替えることで再度表示させることを可能とする。これにより、大きな誤差を持つ正常部であっても欠陥と誤検出されることなく検査することが出来る。
【００２９】
構成、及び作用では検出したくない欠陥の判断はマスク設定部４４で行っている。マスク設定部４４では座標を用いた例を示したが、欠陥部画像のパターン情報、特徴量を用いた識別も同様の効果が期待できる。解決すべき課題のエッジの信号量は特定の座標で発生するものではなく、パターンがエッジである特徴があるため、特徴量を用いた識別をする。
【００３０】
また、マスクする方式で説明したが、単純な欠陥を検査しないマスクでなく、マスク領域相当の箇所を別の検査方式で検査する、又は別の基準で検査する方式も考えられる。この場合には、欠陥候補機億部４１に記憶している欠陥候補４０に対してユーザが検査後に指定した条件で再度欠陥判定を行うこともできる。
【００３１】
これらにより、ウェーハなどの複雑で、大きな領域を検査する装置に対して有効な非検査領域をユーザが設定することが出来、正常部であっても検出画像に大きな誤差を持ち、欠陥と誤検出されることに対する配慮をしつつ、しかも微細な欠陥の検出できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、具体的な図を用いて説明する。
(第１の実施の形態)
本発明の第１の実施の形態を説明する。図８に第１の実施の形態の構成を示す。電子線２を発生させる電子線源１、及び電子線源１からの電子線２を電極で加速して取出し静電又は磁界重畳レンズで一定場所に仮想光源１０１を作る電子銃１０２と仮想光源１０１よりの電子線２を一定場所に収束させるコンデンサレンズ１０３と電子銃１０２で収束した位置の近傍に設置し電子線２のON/OFFを制御をするブランキングプレート１０４と電子線２をＸＹ方向に偏向する偏向器１０５と電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４よりなる電子光学系１０６、及び対象物基板であるウェーハ３１を真空に保持する試料室１０７、及びウェーハ３１を搭載し任意の位置の画像検出を可能とするリターディング電圧１０８を印可したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子等７を検出する検出器８、及び検出器８で検出した検出信号をＡ／Ｄ変換器しデジタル画像を得るＡ／Ｄ変換器９、及びデジタル画像を記憶しておくメモリ１０９、及びメモリ１０９に記憶した記憶画像とＡ／Ｄ変換したデジタル画像を比較して、差がある場所を欠陥候補４０として検出する画像処理回路１０、欠陥候補４０の座標、投影長、画像情報等の特徴量を記憶する欠陥候補記憶部４１、装置全体の制御と欠陥候補記憶部４１に記憶されたパターン欠陥１１の特徴量を受け取り、マスク領域４２を領域情報として持ち、マスク領域４２(図５に表示)上に有るものをマスク欠陥４３(図５に表示)としてフラグを立てる全体制御部１１０(全体制御部１１０からの制御線は図上では省略)、及びパターン欠陥１１の表示と特定のパターン欠陥１１の位置の画像表示とマスク領域４２を表示または編集を行う操作画面４５、及び操作を指示するキーボード１２０とマウス１２１とつまみ１２２(いずれも非表示)、及びウェーハ３１の高さを測定し対物レンズ４の電流値をオフセット１１２を加算して制御することで検出されるディジタル画像の焦点位置を一定に保つＺセンサ１１３、及びカセット１１４内のウェーハ３１を試料室１０７に出し入れするローダ１１６（図示せず）、及びウェーハ３１の外形形状を基準にウェーハ３１を位置決めするオリフラ検出器１１７（図示せず）、及びウェーハ３１上のパターンを観察する為の光学式顕微鏡１１８、及びステージ６上に設けた標準試料片１１９よりなる。
【００３３】
第１の実施の形態の動作を説明する。動作にはマスク領域４２を確定させる条件出しと、検出した欠陥候補４０の中でマスク領域４２以外で発生した欠陥をパターン欠陥として検出する検査がある。
【００３４】
条件出しは操作画面４５に図９で示した開始画面を表示し、ユーザが対象となるウェーハ３１の存在する棚番を棚番選択部品１３０で選択し、レシピ選定部品１３１で対象となるウェーハ３１の品種、工程を指定し、レシピ作成開始ボタン１３２を押すことで条件出しを開始する。条件出しには電子光学系の条件を設定するコントラスト設定、ウェーハ３１のパターンレイアウト設定、ウェーハ３１のパターンの位置決めをするアライメント、ウェーハ３１の信号量を的確に表現する場所で信号量の確認をするキャリブレーション、検査の各条件の設定、及びマスク領域の設定、試し検査での設定条件の確認がある。ここでは関連するコントラストの設定、マスク領域の設定、試し検査の３点について説明する。
【００３５】
全体制御部１１０は、以下の手順で各部に動作を指示する。
【００３６】
まず、ローダ１１６（図示せず）に指示を出し、ローダ１１６はウェーハ３１をカセット１１４から取出し、オリフラ検出器１１７（図示せず）で外形形状を基準にウェーハを位置決めし、ステージ６にウェーハ３１を搭載し、試料室１０７内を真空にする。搭載と共に、電子光学系１０６とリターディング電圧１０８の条件を設定し、ブランキングプレート１０４に電圧を印可して電子線２をOFFする。ステージを標準試料片１１９に移動し、Ｚセンサ１１３の出力を有功にして、電子光学系１０６による電子線２の焦点位置をＺセンサ１１３の検出値＋オフセット１１２の一定に保ち、偏向器１０５をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランキングプレート１０４の電圧を切り、電子線２を必要なときのみウェーハ３１に照射し、その時ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でデジタル画像とする。オフセット１１２を変更してデジタル画像を複数枚検出し、検出毎に全体制御部１１０で最も画像の微分値の画像内総和が最高となる最適オフセット１１１を、現在のオフセット値として設定する。
【００３７】
オフセット値を設定後、Ｚセンサ１１３の出力を無効にし、画面を図１０で示したコントラスト調整画面に遷移する。コントラスト調整画面は、マップ表示とウェーハ全体又はダイ全体等とマップの表示方法を制御するボタンとマウス(図には非表示)で選択した時そこに移動する又そこの項目を選択するという動作を指示するマウス動作指示ボタン１４０とを備えたマップ表示部５５、及び画像を表示する部分と画像の倍率と光顕１１８での光顕画像又は電子光学系１０６でのSEM画像と画像の種類を指定する画像切替ボタン１４１を備えた画像表示部５６、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２、及びレシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４より構成される。コントラスト調整画面ではマウス動作指示ボタン１４０を移動モードにし、マウス１２１クリックでマップ上を移動し、その場所の画像を画像表示部に表示する。つまみ１２２に電子光学系調整項目を割り当て、電子光学系１０６の各部を調整して適切なコントラストを得る。
【００３８】
レシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２はそれぞれレシピ作成の終了、及びレシピ条件の保存、及び別の条件の設定と画面遷移を指示するボタンで全画面共通である。レシピ作成項目選択ボタン１４２を試し検査に切り替えることで図１１に示す試し検査開始画面に遷移する。
【００３９】
試し検査開始画面は、マップ表示部５５、及びレシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２、及び検査開始ボタン１４３、及び検査終了ボタン１４４より構成される。マウス動作選択ボタン１４０は選択モードにしてある。ユーザがマップ表示部のダイをクリックすることで、試しに検査の対象となるダイの選択／非選択を切り替え、検査対象とするダイを選択する。検査対象のダイを選定後、検査開始ボタン１４３で試し検査の開始を指示する。試し検査を開始するとステージ６を移動し、搭載したウェーハ３１の検査すべき領域の走査開始位置に移動する。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有効にし、図３に示した走査線３３に沿ってステージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレート１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ３１に照射、走査する。ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でストライプ領域３４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検査をする。ウェーハ３１の全面を検査する場合には図１２に示した順で検査する。
【００４０】
画像処理回路１０で検出位置A ３５を検出している場合には、メモリ１０９に記憶した検出位置B ３６の画像と比較して差がある場所を欠陥候補４０として抽出し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全体制御部１１０に送信する。全体制御部１１０では欠陥候補記憶部４１からのパターン欠陥１１の特徴量を受け取り、レシピに登録されているマスク領域４２上に有るパターン欠陥１１をマスク欠陥４３として特徴量にフラグを立てる。必要な領域の検査終了後に、図１３に示した欠陥確認画面を表示する。
【００４１】
欠陥確認画面は、欠陥の特徴量を表示、分類を編集できる欠陥表示編集部品１５０、及び現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及びマスク欠陥４３の表示／非表示を切り替える表示切替ボタン１５１、及びすでに説明した各種ボタンで構成されている。マウス動作指示ボタン１４０を選択モードとし、パターン欠陥１１をクリックすることでその画像を画像表示部５６、特徴量を欠陥表示編集部品１５０に表示する。画像と特徴量を基にパターン欠陥１１を分類し、欠陥表示編集部品１５０で分類番号をそのパターン欠陥１１の特徴量に付与する。この時、マスク対象にしたい欠陥には特定の分類番号を付与し、マップ上で識別可能なようにしておく。分類終了後に、レシピ作成項目選択ボタンで図１４に示したマスク領域の設定画面に遷移させる。また、検査終了ボタンで試し検査初期画面に戻る。
【００４２】
マスク領域設定画面は、現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１とマスク領域４２をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及びマスク欠陥４３の表示／非表示を切り替える表示切替ボタン１５１、及び新規のマスク領域作成を指示する新規領域ボタン１６０、及び領域作成の終了を指示する完了ボタン１６１、及びすでに説明した各種ボタンで構成されている。尚、マップ表示部５５はダイ領域全体を表示し、全ダイのパターン欠陥１１と現在位置表示５９をダイ内の座標で表示している。
【００４３】
マウス動作指示ボタン１４０を移動モードにし、マスクすべき欠陥の分類番号の近傍をクリックすることで、その点に移動し、画像を画像表示部５６に表示する。マスクすべき領域と判断した場合には新規作成ボタン１６０を押し、領域作成モードとし、画像表示領域上で領域の左上と右下をクリックすることで領域を確定する。確定した領域はマップ表示部５５上にマスク領域４２として表示する。領域作成後、表示切替ボタン１５１でマスク欠陥４３の表示／非表示を切り替え、マスクすべき欠陥が非表示になったことを確認する。必要なマスク領域４２が設定されたらレシピ保存ボタン１３４を押すことでレシピにマスク領域４２の情報を保存する。
【００４４】
保存終了後に、完了ボタン１６１で試し検査の欠陥確認画面に戻る。更に、欠陥確認画面の検査終了ボタン１４４で試し検査初期画面に戻る。再度試し検査の検査ダイを設定し、試し検査を行うこともできる。確認が終了で、レシピ終了ボタン１３３を押してレシピ作成を終了する。作成終了でウェーハ３１をアンロードして元のカセット１１４に戻す。
【００４５】
次に、マスク領域４２以外で発生した欠陥をパターン欠陥として検出する検査について説明する。検査は操作画面４５に図９で示した開始画面を表示し、ユーザが対象となるウェーハ３１の存在する棚番を棚番選択部品１３０で選択し、レシピ選定部品１３１で対象となるウェーハ３１の品種、工程を指定し、検査開始ボタン３３０を押すことで検査を開始する。検査はウェーハのロード、アライメント、キャリブレーションを行った後、検査処理を行い、欠陥確認、欠陥出力後、ウェーハをアンロードして終了する。ここでは、本発明に関連のある検査処理と 欠陥確認について説明する。
【００４６】
検査開始ボタン３３０で検査の開始を指示する。検査を開始するとステージ６を移動し、搭載したウェーハ３１の検査すべき領域の走査開始位置に移動する。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有効にし、図３に示した走査線３３に沿ってステージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレート１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ３１に照射、走査する。ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でストライプ領域３４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検査をする。ウェーハ３１の全面を検査する場合には図１２に示した順で検査する。
【００４７】
画像処理回路１０で検出位置A ３５を検出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B ３６の画像と比較し差がある場所を欠陥候補４０として抽出し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全体制御部１１０に送信する。全体制御部１１０では欠陥候補記憶部４１からのパターン欠陥１１の特徴量を受け取り、レシピに登録されているマスク領域４２上に有るパターン欠陥１１をマスク欠陥４３として特徴量にフラグを立てる。必要な領域の検査終了後に図１５に示した欠陥確認画面を表示する。
【００４８】
欠陥確認画面は、欠陥の特徴量を表示、分類を編集できる欠陥表示編集部品１５０、及び現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及びマスク欠陥４３の表示／非表示を切り替える表示切替ボタン１５１、及び検査終了を指示する検査終了ボタン１４４より構成されている。
【００４９】
マウス動作指示ボタン１４０を選択モードとし、パターン欠陥１１をクリックすることでその画像を画像表示部５６、特徴量を欠陥表示編集部品１５０に表示する。画像と特徴量を基にパターン欠陥１１を分類し、欠陥表示編集部品１５０で分類番号をそのパターン欠陥１１の特徴量に付与する。マスク欠陥４３の表示／非表示を切り替える表示切替ボタン１５１で切り替えることにより、マスク領域４２内のパターン欠陥１１を非表示にすることができる。検査終了ボタン１４４により欠陥確認のステップを終了し、分類したパターン欠陥１１とその特徴量とを全体制御部内の記憶手段（図示せず）に記憶するとともに、通信回線（図示せず）を介して外部記憶手段（図示せず）や、他の検査または観察手段（何れも図示せず）へ出力して初期画面に戻る。
【００５０】
本実施の形態によると、ＳＥＭ画像を用いてマスク領域４２内のパターン欠陥１１に惑わされること無くウェーハ全面を検査して真のパターン欠陥５７のみを検出し、それらをユーザに提示できる特徴がある。
【００５１】
また、本実施の形態によると、マスク領域４２内にある欠陥も表示することができるため、例えば、解決すべき課題で示したラフに形成された冗長な電源配線層のような場合であっても、表示に切り替えることにより、ラフさを判定することができる特徴がある。
【００５２】
また、本実施の形態によると実際の検査の条件で得られた誤検出をマスクするようにマスク領域４２を設定するために必要な場所のみを確実にマスクできる特徴がある。
【００５３】
また、本実施の形態によると、マスク領域４２を追加することができるため、偶然誤差の小さい対象物で条件を決めた場合であっても、再度マスク領域４２を追加設定することで必要な場所を確実にマスクできる。
【００５４】
本実施の形態の第１変形はマスク領域の管理、マスクは全体制御を行う計算機システムで構成する代わりに、画像処理機能の一部としてハードウェアで実施する。本変形によると、本質的には同一であるが、一般にハードウェアから出力される欠陥数の制限で検査が制限される。画像処理ハードウェアでマスクをすることによりその制限を取り除くことができる特徴がある。
【００５５】
本実施の形態の第２変形はマスク領域の種類は１種類のみで説明したが複数種類ののマスク領域を設定することができる。本変形によると、複数種類の要因で発生する誤検出を分別管理することができ、要因別に表示の有り無しを切り替え、各要因がどのように発生しているかを認識でき、そのときの検査にとって必要最低限の誤検出のみを取り除くことができる特徴がある。
【００５６】
本実施の形態の第３変形はマスクの設定はマスク領域設定画面でユーザが行うのではなく、検出したくないパターン欠陥５８の投影長の２倍程度の大きさの長方形として自動で定義し、近接するマスク領域はマージすることでユーザの介在無しに分類されたパターン欠陥１１の情報よりマスク領域を生成する。本変形によると、自動で生成できるのでよりきめこまかい指定ができる。例えば数百箇所に及ぶマスク領域の設定であっても自動設定であれば容易な特徴がある。また、本変形の更なる変形として自動で設定した領域を再定義、編集する構成も考えられる。
【００５７】
本実施の形態の第３の変形はマスク領域は電源配線、インプラのマスク等既知のラフパターンは設計情報から得る。本変形によればユーザは入力の手間が省け、全ての誤検出の可能性のあるラフパターンを抜けなく設定できる。
【００５８】
本実施の形態の第４の変形はパターン欠陥１１を検査装置内に持っているレイアウト情報にオーバラップ表示するのではなく、ネットワークで接続したＣＡＤ端末上にオーバラップ表示する。本変形によるとラフパターンなのかファインパターンなのか、どの層の問題なのかを容易に知ることができる特徴がある。
【００５９】
(第２の実施の形態)
本発明の第２の実施の形態を説明する。図１６に第２の実施の形態の構成を示す。電子線２を発生させる電子線源１、及び電子線源１からの電子線２を電極で加速して取出し静電又は磁界重畳レンズで一定場所に仮想光源１０１を作る電子銃１０２と仮想光源１０１よりの電子線２を一定場所に収束させるコンデンサレンズ１０３と電子銃１０２で収束した位置の近傍に設置し電子線２のON/OFFを制御をするブランキングプレート１０４と電子線２をＸＹ方向に偏向する偏向器１０５と電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４よりなる電子光学系１０６、及び対象物基板であるウェーハ３１を真空に保持する試料室１０７、及びウェーハ３１を搭載し任意の位置の画像検出を可能とするリターディング電圧１０８を印可したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子等７を検出する検出器８、及び検出器８で検出した検出信号をＡ／Ｄ変換器しデジタル画像を得るＡ／Ｄ変換器９、及びデジタル画像を記憶しておくメモリ１０９、及びメモリ１０９に記憶した記憶画像とＡ／Ｄ変換したデジタル画像を比較して、指定された画像処理領域２００毎に画像処理条件２０１を変更して差がある場所をパターン欠陥１１として検出する画像処理回路２０２、パターン欠陥１１の座標、投影長、画像情報等の特徴量２０３を受け取る全体制御部１１０(全体制御部１１０からの制御線は図上では省略)、及びパターン欠陥１１の表示と特定のパターン欠陥１１の位置の画像表示と画像処理領域２００を表示または編集等を行う操作画面４５、及び操作を指示するキーボード１２０とマウス１２１とつまみ１２２(いずれも非表示)、及びウェーハ３１の高さを測定し対物レンズ４の電流値をオフセット１１２を加算して制御することで検出されるディジタル画像の焦点位置を一定に保つＺセンサ１１３、及びカセット１１４内のウェーハ３１を試料室１０７に出し入れするローダ１１６（図示せず）、及びウェーハ３１の外形形状を基準にウェーハ３１を位置決めするオリフラ検出器１１７（図示せず）、及びウェーハ３１上のパターンを観察する為の光学式顕微鏡１１８、及びステージ６上に設けた標準試料片１１９よりなる。
【００６０】
第２の実施の形態の動作を説明する。動作には画像処理領域２００とその領域の画像処理条件２０１を確定させる条件出しと、パターン欠陥１１を検出する検査がある。
【００６１】
条件出しは操作画面４５に図９で示した開始画面を表示し、ユーザが対象となるウェーハ３１の存在する棚番を棚番選択部品１３０で選択し、レシピ選定部品１３１で対象となるウェーハ３１の品種、工程を指定し、レシピ作成開始ボタン１３２を押すことで条件出しを開始する。条件出しには電子光学系の条件を設定するコントラスト設定、ウェーハ３１のパターンレイアウト設定、ウェーハ３１のパターンの位置決めをするアライメント、ウェーハ３１の信号量を的確に表現する場所で信号量の確認をするキャリブレーション、検査の各条件の設定、及び画像処理領域２００とその領域の画像処理条件２０１を設定するの画像処理領域設定２０４、試し検査での設定条件の確認がある。ここでは関連するコントラストの設定、画像処理領域設定、試し検査の３点について説明する。
【００６２】
開始すると全体制御部１１０は各部に動作を以下の手順で指示する。ローダ１１６（図示せず）に指示を出し、ローダ１１６はウェーハ３１をカセット１１４から取出し、オリフラ検出器１１７（図示せず）で外形形状を基準にウェーハを位置決めし、ステージ６にウェーハ３１を搭載し、試料室１０７内を真空にする。搭載と共に、電子光学系１０６とリターディング電圧１０８の条件を設定し、ブランキングプレート１０４に電圧を印可して電子線２をOFFする。ステージを標準試料片１１９に移動し、Ｚセンサ１１３有効として焦点をＺセンサ１１３の検出値値＋オフセット１１２の一定に保ち、偏向器１０５をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランキングプレート１０４の電圧を切り、電子線２を必要なときのみウェーハ３１に照射し、その時ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でデジタル画像とする。オフセット１１２を変更してデジタル画像を複数枚検出し、検出毎に全体制御部１１０で最も画像の微分値の画像内総和が最高となる最適オフセット１１１を現在のオフセット値として設定する。
【００６３】
設定後Ｚセンサ１１３を無効にし、画面を図１０で示したコントラスト調整画面に遷移する。コントラスト調整画面はマップ表示とウェーハ全体又はダイ全体等とマップの表示方法を制御するボタンとマウス(図には非表示)で選択した時そこに移動する又そこの項目を選択するという動作を指示するマウス動作指示ボタン１４０を備えたマップ表示部５５、及び画像を表示する部分と画像の倍率と光顕１１８での光顕画像又は電子光学系１０６でのSEM画像と画像の種類を指定する画像切替ボタン１４１を備えた画像表示部５６、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２、及びレシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４より構成される。コントラスト調整画面ではマウス動作指示ボタン１４０を移動モードにし、マウス１２１クリックでマップ上を移動し、その場所の画像を画像表示部に表示する。つまみ１２２に電子光学系調整項目を割り当て、電子光学系１０６の各部を調整して適切なコントラストを得る。レシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２はそれぞれレシピ作成の終了、及びレシピ条件の保存、及び別の条件の設定と画面遷移を指示するボタンで全画面共通である。レシピ作成項目選択ボタン１４２を試し検査に切り替えることで図１１に示す試し検査開始画面に遷移する。
【００６４】
試し検査開始画面はマップ表示部５５、及びレシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２、及び検査開始ボタン１４３、及び検査終了ボタン１４４より構成される。マウス動作選択ボタン１４０は選択モードにしてある。ユーザがマップ表示部のダイをクリックすることで試しに検査の対象となるダイの選択／非選択を切り替え、検査対象とするダイを選択する。検査対象のダイを選定後、検査開始ボタン１４３で試し検査の開始を指示する。試し検査を開始するとステージ６を移動し、搭載したウェーハ３１の検査すべき領域の走査開始位置に移動する。
オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有効にし、図３に示した走査線３３に沿ってステージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレート１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ３１に照射、走査する。ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でストライプ領域３４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検査をする。ウェーハ３１の全面を検査する場合には図１２に示した順で検査する。
【００６５】
画像処理回路２００で検出位置A ３５を検出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B ３６の画像と比較し差がある場所をパターン欠陥１１として抽出し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全体制御部１１０に送信する。必要な領域の検査終了後に図１３に示した欠陥確認画面を表示する。
【００６６】
欠陥確認画面は、欠陥の特徴量を表示、分類を編集できる欠陥表示編集部品１５０、及び現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及びマスク欠陥４３の表示／非表示を切り替える表示切替ボタン１５１、及びすでに説明した各種ボタンで構成されている。
【００６７】
マウス動作指示ボタン１４０を選択モードとし、パターン欠陥１１をクリックすることでその画像を画像表示部５６、特徴量を欠陥表示編集部品１５０に表示する。画像と特徴量を基にパターン欠陥１１を分類し、欠陥表示編集部品１５０で分類番号をそのパターン欠陥１１の特徴量に付与する。この時、マスク対象にしたい欠陥には特定の分類番号を付与し、マップ上で識別可能なようにしておく。分類終了後に、レシピ作成項目選択ボタンで図１７に示した画像処理領域設定画面に遷移させる。また、検査終了ボタンで試し検査初期画面に戻る。
【００６８】
画像処理領域設定画面２０５は、現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１と画像処理領域２００をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及びパターン欠陥１１の特徴量２０３の画像データを用いて欠陥再表示ボタン２０７、及び新規のマスク領域作成を指示する新規領域ボタン１６０、及び領域作成の終了を指示する完了ボタン１６１、及びすでに説明した各種ボタンで構成されている。尚、マップ表示部５５はダイ領域全体を表示し、全ダイのパターン欠陥１１と現在位置表示５９をダイ内の座標で表示している。マウス動作指示ボタン１４０を移動モードにし、画像処理条件を２０１を変更すべき欠陥の分類番号の近傍をクリックすることで、その点に移動し、画像を画像表示部５６に表示する。
【００６９】
画像処理条件２０１を変更すべき領域と判断した場合には新規作成ボタン１６０を押し、領域作成モードとし、画像表示領域上で領域の左上と右下をクリックすることで領域を確定し、その領域の画像処理条件番号２０６を分類番号に一致させる。画像処理条件番号２０６に一致する分類番号のパターン欠陥１１の特徴量２０３の中の画像情報を参照し、画像処理回路を用いる、又は全体制御部内の計算機上のソフトウェアにて全てを欠陥として検出しないようにその画像処理条件番号２０６の画像処理条件２０１を設定する。必要に応じて手動で条件を調整する。また、検査時に画像処理条件２０１を適用するかどうかを特殊条件有効／無効ボタン２０８で指定する。確定した領域はマップ表示部５５上に画像処理条件番号２０６とともに画像処理領域２００として表示する。領域作成後、欠陥再表示ボタン２０７で各画像処理領域２００に属するパターン欠陥１１が非表示になったことを確認する。必要な画像処理領域２００が設定されたらレシピ保存ボタン１３４を押すことでレシピに画像処理領域２００、領域に対応した画像処理条件番号２０６、画像処理番号毎の画像処理条件２０１の情報を保存する。
【００７０】
保存終了後に完了ボタン１６１で試し検査の欠陥確認画面に戻る。更に、欠陥確認画面の検査終了ボタン１４４で試し検査初期画面に戻る。再度試し検査の検査ダイを設定し、試し検査を行うこともできる。確認が終了で、レシピ終了ボタン１３３を押してレシピ作成を終了する。作成終了でウェーハ３１をアンロードして元のカセット１１４に戻す。
【００７１】
次に、検査について説明する。検査は操作画面４５に図９で示した開始画面を表示し、ユーザが対象となるウェーハ３１の存在する棚番を棚番選択部品１３０で選択し、レシピ選定部品１３１で対象となるウェーハ３１の品種、工程を指定し、検査開始ボタン３３０を押すことで検査を開始する。検査はウェーハのロード、アライメント、キャリブレーションを行った後、検査処理を行い、欠陥確認、欠陥出力後、ウェーハをアンロードして終了する。ここでは、本発明に関連のある検査処理と 欠陥確認について説明する。
【００７２】
検査開始ボタン３３０で検査の開始を指示する。検査を開始するとステージ６を移動し、搭載したウェーハ３１の検査すべき領域の走査開始位置に移動する。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有効にし、図３に示した走査線３３に沿ってステージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレート１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ３１に照射、走査する。ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でストライプ領域３４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検査をする。ウェーハ３１の全面を検査する場合には図１２に示した順で検査する。
【００７３】
画像処理回路２０２で検出位置A ３５を検出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B ３６の画像と比較し差がある場所をパターン欠陥１１として抽出し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全体制御部１１０に送信する。必要な領域の検査終了後に図１５に示した欠陥確認画面を表示する。
【００７４】
欠陥確認画面は、欠陥の特徴量を表示、分類を編集できる欠陥表示編集部品１５０、及び現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及びマスク欠陥４３の表示／非表示を切り替える表示切替ボタン１５１、及び検査終了を指示する検査終了ボタン１４４より構成されている。マウス動作指示ボタン１４０を選択モードとし、パターン欠陥１１をクリックすることでその画像を画像表示部５６、特徴量を欠陥表示編集部品１５０に表示する。画像と特徴量を基にパターン欠陥１１を分類し、欠陥表示編集部品１５０で分類番号をそのパターン欠陥１１の特徴量に付与する。
【００７５】
画像処理領域２００での画像処理条件２０１の表示有効/無効を切り替える表示切替ボタン２０９で画像処理領域２００内のパターン欠陥１１について画像処理条件２０１を適用した場合としない場合の表示を切り替えることができる。但し、検査時に画像処理条件２０１を適用するかどうかを特殊条件有効／無効ボタン２０８で有効とした領域については検査時に既に適用されているため表示状態に変化は無い。検査終了ボタン１４４により欠陥確認のステップを終了し、分類したパターン欠陥１１とその特徴量とを全体制御部内の記憶手段（図示せず）に記憶するとともに、通信回線（図示せず）を介して外部記憶手段（図示せず）や、他の検査または観察手段（何れも図示せず）へ出力して初期画面に戻る。
【００７６】
本実施の形態によると、ＳＥＭ画像を用いて画像処理領域２００内のパターン欠陥１１に惑わされること無くウェーハ全面を検査して真のパターン欠陥５７のみを検出し、それらをユーザに提示できる特徴がある。
【００７７】
また、本実施の形態によると、画像処理領域２００内にある欠陥も表示することができるため、例えば、解決すべき課題で示したラフに形成された冗長な電源配線層のような場合であっても、表示に切り替えることにより、ラフさを判定することができる特徴がある。
【００７８】
また、本実施の形態によると実際の検査の条件で得られた誤検出を誤検出しないように画像処理条件を設定するために必要な場所のみの閾値を確実に設定できる特徴がある。
【００７９】
また、本実施の形態によると、画像処理領域２００を追加することができるため、偶然誤差の小さい対象物で条件を決めた場合であっても、画像処理領域２００を追加設定することで必要な場所の画像処理条件を確実に設定できる。
【００８０】
また、本実施の形態によると、画像処理領域２００のパターン欠陥１１を完全に消すのではなく、画像処理条件２０１を変更するため、明らかな欠陥については検査を可能としながら必要な場所のみの誤検出を防止するように画像処理条件を設定できる。
【００８１】
また、本実施の形態によると、検査時に画像処理条件２０１をしないように特殊条件有効／無効ボタン２０８で指定した場合には、画像処理領域２００とその画像処理条件２０１を変更できるため、製造プロセスが変動し適切な画像処理条件が変動した場合であっても再度画像処理条件２０１を変更するのみで既に取得した特徴量２０３より再度検査が可能である。
【００８２】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００８３】
図１８に第３の実施の形態の構成を示す。電子線２を発生させる電子線源１、及び電子線源１からの電子線２を電極で加速して取出し静電又は磁界重畳レンズで一定場所に仮想光源１０１を作る電子銃１０２と仮想光源１０１よりの電子線２を一定場所に収束させるコンデンサレンズ１０３と電子銃１０２で収束した位置の近傍に設置し電子線２のON/OFFを制御をするブランキングプレート１０４と電子線２をＸＹ方向に偏向する偏向器１０５と電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４よりなる電子光学系１０６、及び対象物基板であるウェーハ３１を真空に保持する試料室１０７、及びウェーハ３１を搭載し任意の位置の画像検出を可能とするリターディング電圧１０８を印可したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子等７を検出する検出器８、及び検出器８で検出した検出信号をＡ／Ｄ変換器しデジタル画像を得るＡ／Ｄ変換器９、及びデジタル画像を記憶しておくメモリ１０９、及びメモリ１０９に記憶した記憶画像とＡ／Ｄ変換したデジタル画像を比較して、差がある場所を欠陥候補４０として検出する画像処理回路１０、欠陥候補４０の座標、投影長、画像情報等の特徴量２０３を記憶しておく欠陥候補記憶部４１、及び欠陥候補４０の特徴量２０３を受け取り、予め指定された指定特徴量２５０に一致する欠陥候補４０であるかどうかを判定する特徴量確認部２５１、及び特徴量確認部２５１で一致すると判定された欠陥候補４０について特徴量毎に指定された画像処理条件２０１で欠陥判定を行い、パターン欠陥１１を判定する詳細画像処理部２５２、及び詳細画像処理部２５２よりのパターン欠陥１１を受け取る全体制御部１１０(全体制御部１１０からの制御線は図上では省略)、及びパターン欠陥１１の表示と特定のパターン欠陥１１の位置の画像表示と画像処理領域２００を表示または編集等を行う操作画面４５、及び操作を指示するキーボード１２０とマウス１２１とつまみ１２２(いずれも非表示)、及びウェーハ３１の高さを測定し対物レンズ４の電流値をオフセット１１２を加算して制御することで検出されるディジタル画像の焦点位置を一定に保つＺセンサ１１３、及びカセット１１４内のウェーハ３１を試料室１０７に出し入れするローダ１１６（図示せず）、及びウェーハ３１の外形形状を基準にウェーハ３１を位置決めするオリフラ検出器１１７（図示せず）、及びウェーハ３１上のパターンを観察する為の光学式顕微鏡１１８、及びステージ６上に設けた標準試料片１１９よりなる。
【００８４】
第３の実施の形態の動作を説明する。動作には指定特徴量２５０とその特徴量に対する画像処理条件２０１を確定させる条件出しと、パターン欠陥１１を検出する検査がある。
【００８５】
条件出しは操作画面４５に図９で示した開始画面を表示し、ユーザが対象となるウェーハ３１の存在する棚番を棚番選択部品１３０で選択し、レシピ選定部品１３１で対象となるウェーハ３１の品種、工程を指定し、レシピ作成開始ボタン１３２を押すことで条件出しを開始する。条件出しには電子光学系の条件を設定するコントラスト設定、ウェーハ３１のパターンレイアウト設定、ウェーハ３１のパターンの位置決めをするアライメント、ウェーハ３１の信号量を的確に表現する場所で信号量の確認をするキャリブレーション、検査の各条件の設定、及び指定特徴量２５０とその画像処理条件２０１を設定するの画像処理特徴量設定２５３、試し検査での設定条件の確認がある。ここでは関連するコントラストの設定、画像処理特徴量設定、試し検査の３点について説明する。
【００８６】
開始すると全体制御部１１０は、各部に動作を以下の手順で指示する。ローダ１１６（図示せず）に指示を出し、ローダ１１６はウェーハ３１をカセット１１４から取出し、オリフラ検出器１１７（図示せず）で外形形状を基準にウェーハを位置決めし、ステージ６にウェーハ３１を搭載し、試料室１０７内を真空にする。搭載と共に、電子光学系１０６とリターディング電圧１０８の条件を設定し、ブランキングプレート１０４に電圧を印可して電子線２をOFFする。ステージを標準試料片１１９に移動し、Ｚセンサ１１３有効として焦点をＺセンサ１１３の検出値値＋オフセット１１２の一定に保ち、偏向器１０５をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランキングプレート１０４の電圧を切り、電子線２を必要なときのみウェーハ３１に照射し、その時ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でデジタル画像とする。
【００８７】
オフセット１１２を変更してデジタル画像を複数枚検出し、検出毎に全体制御部１１０で最も画像の微分値の画像内総和が最高となる最適オフセット１１１を、現在のオフセット値として設定する。設定後Ｚセンサ１１３を無効にし、画面を図１０で示したコントラスト調整画面に遷移する。コントラスト調整画面はマップ表示とウェーハ全体又はダイ全体等とマップの表示方法を制御するボタンとマウス(図には非表示)で選択した時そこに移動する又そこの項目を選択するという動作を指示するマウス動作指示ボタン１４０を備えたマップ表示部５５、及び画像を表示する部分と画像の倍率と光顕１１８での光顕画像又は電子光学系１０６でのSEM画像と画像の種類を指定する画像切替ボタン１４１を備えた画像表示部５６、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２、及びレシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４より構成される。
【００８８】
コントラスト調整画面ではマウス動作指示ボタン１４０を移動モードにし、マウス１２１クリックでマップ上を移動し、その場所の画像を画像表示部に表示する。つまみ１２２に電子光学系調整項目を割り当て、電子光学系１０６の各部を調整して適切なコントラストを得る。レシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２はそれぞれレシピ作成の終了、及びレシピ条件の保存、及び別の条件の設定と画面遷移を指示するボタンで全画面共通である。レシピ作成項目選択ボタン１４２を試し検査に切り替えることで図１１に示す試し検査開始画面に遷移する。
【００８９】
試し検査開始画面はマップ表示部５５、及びレシピ作成終了ボタン１３３、及びレシピ保存ボタン１３４、及びレシピ作成項目選択ボタン１４２、及び検査開始ボタン１４３、及び検査終了ボタン１４４より構成される。マウス動作選択ボタン１４０は選択モードにしてある。ユーザがマップ表示部のダイをクリックすることで試しに検査の対象となるダイの選択／非選択を切り替え、検査対象とするダイを選択する。検査対象のダイを選定後、検査開始ボタン１４３で試し検査の開始を指示する。試し検査を開始するとステージ６を移動し、搭載したウェーハ３１の検査すべき領域の走査開始位置に移動する。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有効にし、図３に示した走査線３３に沿ってステージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレート１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ３１に照射、走査する。ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でストライプ領域３４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検査をする。ウェーハ３１の全面を検査する場合には図１２に示した順で検査する。
【００９０】
画像処理回路１０で検出位置A ３５を検出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B ３６の画像と比較し差がある場所を欠陥候補４０として抽出し、欠陥候補４０の特徴量２０３を欠陥候補記憶部４１に記憶する。同時に、欠陥候補４０が指定特徴量２５０を持っているかどうかを指定特徴量確認部２５１で確認し、指定特徴量を持っている欠陥候補４０を詳細画像処理部２５２に送る。詳細画像処理部２５２では指定特徴量毎に設定された画像処理条件２０１で画像処理してパターン欠陥１１であるかどうかを判定する。パターン欠陥１１である場合にはその欠陥候補記憶部４１内の識別番号２５３を全体制御部１１０に送信する。必要な領域の検査終了後に図１９に示した欠陥確認画面を表示する。
【００９１】
欠陥確認画面は、欠陥の特徴量を表示、分類を編集できる欠陥表示編集部品１５０、及び現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及び実画像とメモリ画像表示を切り替える実／メモリ画像切替ボタン２５５、及びすでに説明した各種ボタンで構成されている。マウス動作指示ボタン１４０を選択モードとし、パターン欠陥１１をクリックすることで実／メモリ画像切替ボタン２５５で実画像が選択されている場合にはそのパターン欠陥１１の座標に移動して画像を取得し、メモリ画像が選択されている場合にはそのパターン欠陥１１の画像情報を画像表示部５６に表示し、特徴量を欠陥表示編集部品１５０に表示する。画像と特徴量を基にパターン欠陥１１を分類し、欠陥表示編集部品１５０で分類番号をそのパターン欠陥１１の特徴量に付与する。この時、検出したくない欠陥５８については特定の分類番号を付与し、マップ上で識別可能なようにしておく。分類終了後に、レシピ作成項目選択ボタンで図２０に示した画像処理特徴量設定画面に遷移させる。また、検査終了ボタンで試し検査初期画面に戻る。
【００９２】
画像処理特徴量設定画面２６０は、着目する着目分類番号２６１を指定する分類番号指定部品２６２、及び着目分類番号２６１を持つ欠陥を順次選択する欠陥選択部品２６３、及び選択された欠陥の特徴量とその選択基準である指定特徴量２５０を指定する特徴量指定部品２６４、及びマップ表示部５５、及び欠陥部の画像を表示する画像表示部５６、及び特徴量指定部品２６４で選択された画像に対して適用する画像処理条件２０１を決める画像処理条件番号２０７を設定する画像処理条件設定部品２６５、及び欠陥候補部４１の画像に対して評価画像処理部２５２でパターン欠陥１１であるかどうかを判定し、マップ表示部５５に結果を表示させる欠陥再表示ボタン２０７、及び指定特徴量２５０と対応する画像処理条件番号２０７の新規作成を指示する新規特徴量作成ボタン２６６、及び作成の終了を指示する完了ボタン１６１、及びすでに説明した各種ボタンで構成されている。レシピ保存ボタン１３４を押すことでレシピに情報を保存する。
【００９３】
保存終了後に完了ボタン１６１で試し検査の欠陥確認画面に戻る。更に、欠陥確認画面の検査終了ボタン１４４で試し検査初期画面に戻る。再度試し検査の検査ダイを設定し、試し検査を行うこともできる。確認が終了で、レシピ終了ボタン１３３を押してレシピ作成を終了する。作成終了でウェーハ３１をアンロードして元のカセット１１４に戻す。
【００９４】
次に、検査について説明する。検査は操作画面４５に図９で示した開始画面を表示し、ユーザが対象となるウェーハ３１の存在する棚番を棚番選択部品１３０で選択し、レシピ選定部品１３１で対象となるウェーハ３１の品種、工程を指定し、検査開始ボタン３３０を押すことで検査を開始する。検査はウェーハのロード、アライメント、キャリブレーションを行った後、検査処理を行い、欠陥確認、欠陥出力後、ウェーハをアンロードして終了する。ここでは、本発明に関連のある検査処理と 欠陥確認について説明する。
【００９５】
検査開始ボタン３３０で検査の開始を指示する。検査を開始するとステージ６を移動し、搭載したウェーハ３１の検査すべき領域の走査開始位置に移動する。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有効にし、図３に示した走査線３３に沿ってステージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレート１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ３１に照射、走査する。ウェーハ３１より発生する反射電子又は二次電子を検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器９でストライプ領域３４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検査をする。ウェーハ３１の全面を検査する場合には図１２に示した順で検査する。
【００９６】
画像処理回路２０２で検出位置A ３５を検出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B ３６の画像と比較し差がある場所を欠陥候補４０として抽出し、欠陥候補記憶部４１に記憶するとともに、指定特徴量に一致する欠陥候補を特徴量確認部２５１で選定し、指定特徴量に対応する画像処理条件番号２０７で決まる画像処理条件２０１を用いて詳細画像処理部２５２でパターン欠陥１１かどうかを判断し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全体制御部１１０に送信する。必要な領域の検査終了後に図１５に示した欠陥確認画面を表示する。
【００９７】
欠陥確認画面は、欠陥の特徴量を表示、分類を編集できる欠陥表示編集部品１５０、及び現在位置を示す現在位置表示５９と分類番号を記号表示したパターン欠陥１１をウェーハ３１のレイアウト情報とともに表示したマップ表示部５５、及び現在の位置の画像を表示した画像表示部５６、及びパターン欠陥１１以外に欠陥候補４１を表示するかどうかの表示／非表示を切り替える表示切替ボタン１５１、及び検査終了を指示する検査終了ボタン１４４より構成されている。マウス動作指示ボタン１４０を選択モードとし、パターン欠陥１１をクリックすることでその画像を画像表示部５６、特徴量を欠陥表示編集部品１５０に表示する。画像と特徴量を基にパターン欠陥１１を分類し、欠陥表示編集部品１５０で分類番号をそのパターン欠陥１１の特徴量に付与する。画像処理領域２００での画像処理条件２０１の表示有効/無効を切り替える表示切替ボタン２０９で画像処理領域２００内のパターン欠陥１１について画像処理条件２０１を適用した場合としない場合の表示を切り替えることができる。但し、検査時に画像処理条件２０１を適用するかどうかを特殊条件有効／無効ボタン２０８で有効とした領域については検査時に既に適用されているため表示状態に変化は無い。検査終了ボタン１４４により欠陥確認のステップを終了し、分類したパターン欠陥１１とその特徴量とを全体制御部内の記憶手段（図示せず）に記憶するとともに、通信回線（図示せず）を介して外部記憶手段（図示せず）や、他の検査または観察手段（何れも図示せず）へ出力して初期画面に戻る。
【００９８】
本実施の形態によると、ＳＥＭ画像を用いてウェーハ全面を検査して真のパターン欠陥５７のみを検出し、それらをユーザに提示できる特徴がある。
【００９９】
また、本実施の形態によると、例えば、解決すべき課題で示したラフに形成された冗長な電源配線層やパターンエッジのような場合であっても、表示に切り替えることにより、ラフさを判定することができる特徴がある。
【０１００】
また、本実施の形態によると実際の検査の条件で得られた誤検出を誤検出しないように画像処理条件を設定するために必要な場所のみの閾値を確実に設定できる特徴がある。
【０１０１】
また、本実施の形態によると、画像処理領域２００のパターン欠陥１１を完全に消すのではなく、画像処理条件２０１を変更するため、明らかな欠陥については検査を可能としながら必要な誤検出を防止するように画像処理条件を設定できる。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によると、ウェーハなどの複雑で、大きな領域を検査する装置に対して有効な非検査領域をユーザが設定することが出来、正常部であっても検出画像に大きな誤差を持ち、欠陥と誤検出されることに対する配慮をしつつ、しかも微細な欠陥の検出できる特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電子線式パターン検査装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】従来の光学式パターン検査装置の概略構成を示す正面図である。
【図３】ウェーハのレイアウトを示すウェハの平面図である。
【図４】本発明の第１の解決手段の構成を示す電子線式パターン検査装置の正面図である。
【図５】本発明の第１の解決手段の作用を説明するウェハの平面図である。
【図６】欠陥確認画面を説明する表示画面の正面図である。
【図７】マスク領域設定画面を説明する表示画面の正面図である。
【図８】第１の実施の形態の構成を示す電子線式パターン検査装置の正面図である。
【図９】第１の実施の形態の開始画面を示す表示画面の正面図である。
【図１０】第１の実施の形態のレシピ作成のコントラスト設定画面を示す表示画面の正面図である。
【図１１】第１の実施の形態のレシピ作成の試し検査初期画面を示す表示画面の正面図である。
【図１２】第１の実施の形態の走査順を示すウェハの平面図である。
【図１３】第１の実施の形態のレシピ作成の試し検査の欠陥確認画面を示す表示画面の正面図である。
【図１４】第１の実施の形態のレシピ作成のマスク領域設定画面を示す表示画面の正面図である。
【図１５】第１の実施の形態の検査の欠陥確認画面を示す表示画面の正面図である。
【図１６】第２の実施の形態の電子線式パターン検査装置の正面図である。
【図１７】第２の実施の形態の構成を示すレシピ作成の画像処理領域設定画面を示す表示画面の正面図である。
【図１８】第３の実施の形態の構成を示す電子線式パターン検査装置の正面図である。
【図１９】第３の実施の形態のレシピ作成の欠陥確認画面を示す表示画面の正面図である。
【図２０】第３の実施の形態のレシピ作成の画像処理特徴量設定画面を示す表示画面の正面図である。
【符号の説明】
１・・電子線源 ２・・電子線 ３・・偏向器 ４・・対物レンズ
５・・対象物基板 ６・・ステージ ７・・二次電子等 ８・・検出器
９・・Ａ／Ｄ変換器 １０・・画像処理回路 １１・・パターン欠陥候補
２１・・光源 ２２・・対物レンズ ２３・・イメージセンサ ２４・・検出画像 ２５・・メモリ ２７・・記憶画像 ３１・・ウェーハ
３２・・ダイ ３３・・走査線 ４０・・欠陥候補 ４１・・欠陥候補記憶部 ４２・・マスク領域 ４３・・マスク欠陥 ４４・・マスク設定部 ４５・・操作画面 ５５・・マップ表示部 ５６・・画像表示部
５７・・真の欠陥 １０１・・仮想光源 １０２・・電子銃 １０６・・電子光学系 １０７・・試料室 １０８・・リターディング電圧 １１０・・全体制御部 １１３・・Zセンサ １１８・・光学式顕微鏡 １１９・・標準試料片 １２０・・キーボード １３０・・棚番選択部品
１３１・・レシピ選定部品 １３２・・レシピ作成開始部品 １３３・・レシピ作成終了ボタン １３４・・レシピ保存ボタン １４１・・画像切替ボタン １４２・・レシピ作成項目選択ボタン １４３・・検査開始ボタン
１４４・・検査終了ボタン １５０・・欠陥表示編集部品 １５１・・表示切替ボタン １６０・・新領域作成ボタン １６１・・完了ボタン ２００・・画像処理領域 ２０１・・画像処理条件 ２０５・・画像処理領域設定画面 ２０７・・欠陥再表示ボタン ２０８・・特殊条件有効／無効ボタン ２５０・・指定特徴量 ２５１・・特徴量確認部 ２５２・・詳細画像処理部 ２５５・・実／メモリ画像切り替えボタン ２６０・・画像処理特徴量設定画面 ２６１・・着目分類番号 ２６４・・特徴量指定部品
２６５・・画像処理条件設定部品 ２６６・・新規特徴量作成ボタン ３３０・・検査開始ボタン。
Claims (12)
- 非検査領域を設定する条件出し工程と、検査工程とを備えた欠陥の検査方法であって、前記条件出し工程において、試料を検査して欠陥候補を抽出し、該抽出した結果をモニタ画面上に表示し、該抽出した結果を表示したモニタ画面上でマスク対象とする欠陥候補を指定し、該指定したマスク対象とする欠陥候補と同じ特徴量を有する欠陥候補を前記モニタ画面上で他の欠陥候補と識別可能なように表示し、該指定したマスク対象とする欠陥候補と同じ特徴量を有する欠陥候補が他の欠陥候補と識別可能なように表示されたモニタ画面上で前記試料の非検査領域を設定し、前記検査工程において対象物基板を撮像して該対象物基板のディジタル画像を得、該得たディジタル画像のうち前記条件出し工程で設定した非検査領域をマスクして欠陥を検出し、該検出した欠陥の前記対象物基板上の位置情報を出力することを特徴とするパターン検査方法。
- 前記対象物基板を撮像することが、該対象物基板をＹ方向に連続的に移動させながら該対象物基板に集束させた電子線を照射してＸ方向に走査し、該集束させた電子線を照射して走査することにより前記対象物基板から発生する二次電子を検出することにより行うことを特徴とする請求項１記載のパターン検査方法。
- 前記マスクした領域に関する情報も出力することを特徴とする請求項１記載のパターン検査方法。
- 前記モニタ画面上に、前記抽出した欠陥候補の前記試料上の分布の状態を表示することを特徴とする請求項１記載のパターン検査方法。
- 前記抽出した欠陥候補を分類し、前記モニタ画面上に前記分類した欠陥候補の前記試料上の分布の状態を表示することを特徴とする請求項１記載のパターン検査方法。
- 前記検出した欠陥の画像を該欠陥の前記対象物基板上での位置情報と共に出力することを特徴とする請求項１記載のパターン検査方法。
- 対象物基板を検査するための検査条件を設定する検査条件設定手段と、対象物基板を撮像する撮像手段と、該撮像手段で前記対象物基板を撮像して得た画像を処理して欠陥候補を抽出する画像処理手段と、該画像処理手段で前記画像を処理して抽出した欠陥候補の情報を画面上に表示するとともに該画面上に表示された欠陥候補のうちマスク対象として指定された欠陥候補と同じ特徴量を有する欠陥候補を他の欠陥候補と識別可能なように表示し、該マスク対象として指定された欠陥候補と同じ特徴量を有する欠陥候補を他の欠陥候補と識別可能なように表示された画面上で前記対象物基板上の非検査領域の情報を設定する表示手段とを備えたパターン検査装置であって、前記検査条件設定手段は、前記対象物基板の画像を処理して抽出した欠陥候補の情報が表示されている前記表示手段の画面上で設定された該対象物基板上の非検査領域の情報を記憶し、前記画像処理手段は、前記撮像手段で前記対象物基板を撮像して得た画像を処理して欠陥候補を抽出し、前記検査条件設定手段に記憶された前記対象物基板上の非検査領域の情報を用いて前記抽出した欠陥候補のうち前記非検査領域の内部で検出された欠陥をマスクし、前記抽出した欠陥候補のうちマスクされなかった欠陥候補の情報を前記画面上に表示することを特徴とするパターン検査装置。
- 前記撮像手段は、該対象物基板をＹ方向に連続的に移動させるステージ部と、該ステージ部で前記対象物基板をＹ方向に連続的に移動させながら該対象物基板に集束させた電子線を照射してＸ方向に走査する電子線照射走査部と、該電子線照射走査部で集束させた電子線を照射して走査することにより前記対象物基板から発生する二次電子を検出する二次電子検出部と、該二次電子検出部で検出した前記対象物基板から発生した二次電子の信号に基づいて前記対象物基板の画像を取得する画像取得部と、該画像取得部で取得した画像を処理する画像処理部とを有することを特徴とする請求項７記載のパターン検査装置。
- 前記表示手段は、前記撮像手段で前記対象物基板を撮像して得た画像を前記画像処理手段で処理して抽出した欠陥候補の前記対象物基板上の分布の状態を画面上にマップ状に表示し、前記検査条件設定手段は、前記欠陥候補の分布の状態が表示された画面上で指定された非検査領域の情報を記憶することを特徴とする請求項７記載のパターン検査装置。
- 前記表示手段は、前記分類した欠陥候補の前記試料上の分布の状態を前記画面上に表示することを特徴とする請求項７記載のパターン検査装置。
- 前記画像処理手段は、前記抽出した欠陥候補を該欠陥候補の画像と特徴量とを基に分類することを特徴とする請求項７記載のパターン検査装置。
- 前記画像処理手段は前記抽出した欠陥候補を分類し、前記表示手段は前記画面上に前記分類した欠陥候補の情報を該欠陥候補の画像とともに表示することを特徴とする請求項７記載のパターン検査装置。
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