JP4498185B2 - 基板検査方法、半導体装置の製造方法および基板検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板検査方法、半導体装置の製造方法および基板検査装置に関し、特に、荷電粒子ビームを用いた基板の検査を対象とする。

矩形状の電子ビームを電子照射手段にて形成して一次ビームとして基板に照明し、その基板表面の形状／材質／電位の変化に応じて発生した二次電子、反射電子および後方散乱電子を二次ビームとして写像投影光学手段にて電子検出部に拡大投影し、試料表面の画像を得て、半導体パターンの欠陥検査に応用する様々な手法が提案されている（例えば特許文献１および２）。

これらの特許文献に開示された方法によれば、基板表面の形状／材質／電位の変化に応じて発生した二次電子、反射電子および後方散乱電子で構成される二次ビームが写像投影光学系を介して結像した像信号のコントラストによって試料表面画像が形成される。このような画像形成メカニズムでは、二次ビームの発生効率が検査対象の材質に依存するので、得られる画像のコントラスト（材質コントラスト）に検査対象の材質が寄与する割合が極めて大きい。また、基板表面の微細な凹凸形状等のエッジ部分から発生した二次ビームは結像に寄与しないために画像コントラストを得ることが困難であり、凹凸形状に関する情報量が少ないという問題があった。さらに、発生した二次ビームの軌道が、チャージアップ等により基板表面の直上に形成される電界により偏向されることで、検査対象の表面電位によるコントラスト（電位コントラスト）も検出器上に結像せず、このためコントラストの低下を招いていた。このような表面直上の電磁界の影響を低減させるために、後方散乱電子等を用いると、表面直上の電磁界の影響は低減しても、それに伴って基板表面の電磁界自体に関する検査感度が大幅に低減するという問題もあった。
特開平７−２４９３９３ 特開平１１−１３２９７５

本発明の目的は、基板の不良や欠陥をより高感度で検査できる基板検査装置、基板検査方法および半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明は、以下の手段により上記課題の解決を図る。

即ち、本発明によれば、
荷電粒子ビームを発生させる手順と、
発生した前記荷電粒子ビームを検査対象に照射させる手順と、
前記検査対象から発生した二次荷電粒子、反射荷電粒子および後方散乱荷電粒子の少なくともいずれかで構成される第１の二次荷電粒子ビーム、または前記検査対象を透過した第１の透過荷電粒子ビームを集光する手順と、
前記二次荷電粒子ビームまたは前記透過荷電粒子ビームを結像させる手順と、
結像した前記二次荷電粒子ビームまたは前記透過荷電粒子ビームを検出し、前記検査対象の構造に応じて前記二次荷電粒子ビームまたは前記透過荷電粒子ビームに発生する位相差の情報を含む二次荷電粒子ビーム像または透過荷電粒子ビーム像の信号を出力する手順と、
前記二次荷電粒子ビーム像または前記透過荷電粒子ビーム像に含まれる前記位相差の情報を用いて前記検査対象の欠陥を検出する手順と、
を備える基板検査方法が提供される。

また、本発明によれば、
上述した基板検査方法を用いて前記基板の欠陥を検査する工程を備える半導体装置の製造方法が提供される。

また、本発明によれば、
荷電粒子ビームを発生させるビーム源と、
発生した前記荷電粒子ビームを検査対象に照射させる照明手段と、
前記検査対象から発生した二次荷電粒子、反射荷電粒子および後方散乱荷電粒子の少なくともいずれかで構成される二次荷電粒子ビーム、または前記検査対象を透過した透過荷電粒子ビームを集光する集光手段と、
前記二次荷電粒子ビームまたは前記透過荷電粒子ビームを結像させる結像手段と、
結像した前記二次荷電粒子ビームまたは前記透過荷電粒子ビームを検出して、前記検査対象の構造に応じて前記二次荷電粒子ビームまたは前記透過荷電粒子ビームに発生する位相差の情報を含む二次荷電粒子ビーム像または透過荷電粒子ビーム像の信号を出力する荷電粒子検出手段と、
前記二次荷電粒子ビーム像または前記透過荷電粒子ビーム像の信号を処理し、前記位相差の情報に基づいて前記検査対象の欠陥に関するデータを出力する信号処理手段と、
を備える基板検査装置が提供される。

本発明によれば、基板表面の不良や欠陥を高い感度で検査することが可能になる。

また、本発明によれば、上記効果を奏する基板検査方法を用いるので、高い歩留まりで半導体装置を製造することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下では、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いる場合を取り上げて説明するが、本発明はこれに限ることなく、例えばイオンビームや、イオンビーム群等の電子以外の荷電粒子ビーム一般に適用可能である。

（１）第１の実施の形態
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる基板検査装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示す反射型の電子ビーム検査装置１は、電子源１０、電子ビーム分割手段２０、照明手段４２、集光手段４４、ビーム重畳手段５０、写像投影手段６０、電子検出器８０および画像処理手段１００を備える。本実施形態の特徴は、生成された電子ビーム３１０を検査対象照明用電子ビーム３１１と参照対象照明用電子ビーム３１２に分割してそれぞれ検査対象ＴＩおよび参照対象ＴＲに照射し、各対象ＴＩ，ＴＲから発生した二次電子ビーム３１５，３１６を重畳して結像し、得られた被重畳像の信号から、検査対象ＴＩおよび参照対象ＴＲの各表面構造に起因する二次電子ビームの干渉性に着目して欠陥を検出する点にある。

検査対象ＴＩは、例えば本実施形態において半導体基板Ｓ（図２参照）の表面に設けられたデバイスパターンである。参照対象ＴＲは、欠陥検査用の参照画像を取得して被検査画像に重畳するための部材であり、本実施形態では検査対象ＴＩとともに同一の被検査半導体基板Ｓ上に設けられた、検査対象と同一のパターン部分である。検査対象が周期的なパターンである場合には、隣接する、または近傍の同一の周期的パターンを参照対象として用いる。数周期分のパターンを検査対象とする場合には、隣接する、または近傍の、被検査パターンと同一周期分の周期的パターンを参照対象とする。検査対象がランダムパターンである場合でも、隣接または近傍のダイ（チップ）の同一パターン部を参照対象とする。また、同一ウェーハ上でパターンの存在しない鏡面部位が存在する場合には、その部位を参照対象とすることも可能である。本実施形態において、参照対象になり得る鏡面部位とは、その表面の凹凸間の段差が、検査対象であるパターンの凹凸に比較して電子光学的に十分無視できる程度の大きさである部位をいう。なお、参照対象は、被検査基板の表面領域に限定されることなく、欠陥検査用の参照画像を提供するものであれば電子源１０からビーム重畳手段６０までの任意の場所に配置される任意の部材を設定することも可能である。

電子源１０は、電子ビームを生成して検査対象ＴＩおよび参照対象ＴＲを照明する。本実施形態において生成される電子ビームは、二次電子ビームの干渉性を利用するために、なんらかのコヒーレント性を有することが必要なので、電子源１０は可能な限り小さな電子放出面を有するものが好ましく、理想的には点源（Point Source）である。電子源の具体例として、Ｗ（タングステン）の単結晶等を持つ冷電界放出型電子源（Cold Field Emission）や、Ｗ（タングステン）単結晶チップ上に酸化ジルコン（ＺｒＯ２）等の物質を塗布した構造の熱電界放出型電子源（Thermal Field Emission）などが挙げられる。また、電子放出面としてCarbon Nano-tube（ＣＮＴ）等の極小放出面を有したナノ・チップ等もそのコヒーレンス性の高さから有望な電子源である。

電子ビーム分割手段２０は、生成された電子ビーム３１０を検査対象照明用電子ビーム３１１と参照対象照明用電子ビーム３１２に分割する。電子ビームを分割する技術としては、例えば電磁界によるビーム偏向を利用した技術が利用可能である。より具体的な分割方法としては、磁場プリズムを用いたセクタ磁場型分割方式や、静電場を用いたバイプリズム方式，さらには磁場と電場を組み合わせた分割方式等が挙げられる。

照明手段４２は、分割された各電子ビーム３１１，３１２を集光して検査対象ＴＩおよび参照対象ＴＲにそれぞれ照射させる。このとき、例えば電磁界レンズによりケーラー照明系等の照明条件を設定すれば、各電子ビーム３１１，３１２をコリメーションビームとして検査対象ＴＩおよび参照対象ＴＲに照射させることができる。

検査対象照明用電子ビーム３１１の照射を受けて検査対象ＴＩからは二次電子、反射電子および後方散乱電子が発生し、また、参照対象照明用電子ビーム３１２が照射された参照対象ＴＲからも二次電子、反射電子および後方散乱電子が発生する。集光手段４４はこれらの電子をそれぞれ二次電子ビーム３１５，３１６として集光する。二次電子ビーム３１５，３１６は、例えば第１および第２の二次荷電粒子ビームにそれぞれ対応する。

ビーム重畳手段５０は、これらの二次電子ビーム３１５，３１６を重畳する。写像投影手段６０は、重畳された二次電子ビームを投影して電子検出器８０の検出面（図示せず）に結像させる。この像を電子検出器８０が検出して像信号を画像処理手段１００に転送する。電子検出器８０は、例えば荷電粒子検出手段に対応する。画像処理手段１００は、例えば信号処理手段に対応し、転送された像信号を処理することにより検査対象の検査データを提供する。

図２乃至図９を参照しながら、画像処理手段１００による像信号の具体的な処理内容を本実施形態の検査装置１による欠陥検査の効果とともに説明する。

図２は、検査対象ＴＩの一例を示す略示断面図である。同図に示す検査対象ＴＩ２は、半導体基板Ｓ上に周期的に設けられテーパ状の側面を有する複数のラインパターンＰ２を含む。図２に示すラインパターンＰ２のうち、紙面右側の２つのパターンの間にはラインパターンＰ２と異なる材料で形成された異常欠陥ＤＦ２が存在する。

図３は、従来の技術による欠陥検査方法の一例を説明する図である。本実施形態による欠陥検査方法の説明に先立ち、比較例として図３に示す方法を説明する。

検査対象ＴＩと同一のパターン部分を参照対象ＴＲと設定してその参照画像ＲＭ２を取得し、検査対象ＴＩの被検査画像ＩＭ２をさらに取得する。次に、画像処理手段１００は、これらの画像ＲＭ２とＩＭ２との間の階調の差分を各画素毎に算出し、差分階調ヒストグラムＨＧ２を作成する。同図に示すように、差分階調ヒストグラムＨＧ２はノイズ成分ＮＣ２と欠陥成分ＤＦＣ２とを含む。ここで、差分階調ヒストグラムＨＧ２上に閾値Ｔｈを設定すれば、これを上回る階調値の領域において突出して頻度の高い部分を欠陥成分ＤＦＣ２と判定することにより、欠陥ＤＦ２の存在を検出することができる。

図２に示す欠陥ＤＦ２のように、膜厚が相対的に厚い場合、または基板表面部やパターンと異なる材料で形成されている場合は、従来の検査方法でも比較的容易に検出可能であるが、例えば図４に示す検査対象ＴＩ４のように、欠陥ＤＦ４（ＤＦ４ａ，ＤＦ４ｂ）の膜厚が非常に薄い場合や下地の基板表面部と同一の材料で形成されている場合には、欠陥ＤＦ４ａ，ＤＦ４ｂからの信号強度がパターン下地の基板表面部からの信号強度とほぼ等しくなり、図５の被検査画像ＩＭ４に示すように、欠陥部分において十分なコントラストを得ることができなくなる。この結果、参照画像ＲＭ２と被検査画像ＩＭ４から作成された差分階調ヒストグラムＨＧ４において欠陥成分ＤＦＣ４の頻度が低くなり、欠陥検出が非常に困難になる。

図６は、本実施形態の検査装置１により実現される欠陥検査方法を図４に示す検査対象ＴＩ４に適用した場合の説明図である。同図に示すように、本実施形態の欠陥検査によれば、各画像には電子ビームが照射される部位の段差に応じて電子ビームの位相差が発生し、得られる二次電子像に干渉パターンが現われる。特に、被検査画像ＩＭ６には、欠陥ＤＦ４ａ，ＤＦ４ｂにおける微妙な凹凸の情報が干渉パターンとして構築される。これは、検査対象ＴＩ４および参照対象ＴＲの表面形状に応じた電子の干渉性が顕在化したものであるため、例えばチャージアップ等により半導体基板Ｓの表面直上に電磁界が形成された場合であっても、微妙な凹凸の情報が各画像に現われる。

これらの画像ＲＭ６，ＩＭ６から差分階調ヒストグラムＨＧ６を作成すると、図６の紙面右側に示すように、パターンＰ２間に下地基板Ｓの表面部と同一の材料で形成された微小な高さを有する極薄欠陥ＤＦ４からの強度成分ＤＦＣ６が得られる。従って、従前と同様に閾値Ｔｈを設定することにより、欠陥ＤＦ４を容易に検出することが可能になる。

次に、検査対象がコンタクトパターンまたはビアパターン（以下、単に「コンタクト／ビアパターン」という）である場合の欠陥検査について説明する。図７は、下層配線ＷＲに接続するように絶縁膜ＩＳ内に形成されたコンタクト／ビアパターンＰ４を備える検査対象ＴＩ８の略示断面図である。同図に示す検査対象ＴＩ８では、下層配線ＷＲと高抵抗で導通不良を起こす欠陥ＤＦ８が発生している。

図８は、本実施形態の基板検査方法の比較例として、図３に示す欠陥検査方法を図７に示す検査対象ＴＩ８に適用した場合の問題点を説明する図である。同図の紙面中央の被検査画像ＩＭ８に示すように、電子ビーム像では表面電位によって発生する電位コントラストが低く、このため、欠陥ＤＦ８について十分なコントラストを得ることができない。この結果、同図の紙面右側に示すように、差分階調ヒストグラムＨＧ８において欠陥成分ＤＦＣ８の頻度が低く、欠陥検出が従来では困難であった。

図９は、本実施形態の検査装置１により実現される欠陥検査方法を図７に示す検査対象ＴＩ８に適用した場合の説明図である。欠陥ＤＦ８の表面では、電子ビームの照射を受けて電界が微妙に変化し、この変化に起因して電子ビームの位相差が発生するので、本実施形態の基板検査によれば、図９中央の被検査画像ＩＭ１０に示すように、欠陥ＤＦ８での干渉パターンが変化して他の正常部位での干渉パターンと明らかに異なるように画像内に顕在化する。このような干渉パターンの差異を利用することにより、図９の紙面右側に示すように、差分階調ヒストグラムＨＧ１０上で欠陥成分ＤＦＣ１０を容易に検出することが可能になる。

ここで、図１に示す基板検査装置１が備える電子ビーム分割手段２０および電子ビーム重畳手段５０の具体的構成例について説明する。図１０は、静電バイプリズムを用いた電子ビーム分割手段２０および電子ビーム重畳手段５０を含むブロック図である。なお、図１０では説明の簡略化のため写像投影手段６０を省略した。

電子ビーム分割手段２０は、電源２６に接続される線電極２２と、線電極２２を挟むように対向配置された平行平板型電極２４ａ，２４ｂとを含む。同図に示すように、平行平板電極２４ａ，２４ｂを接地する一方、線電極２２に電源２６から負電圧を印加することにより、線電極２２と平行平板電極２４ａとの間、および、線電極２２と平行平板電極２４ｂとの間でそれぞれ発生した静電界によって、電子ビーム３１０を二方向に分割することができる。同様に、電子ビーム重畳手段５０も静電バイプリズムを用いて構成され、電源５６に接続される線電極５２と、線電極５２を挟むように対向配置された平行平板型電極５４ａ，５４ｂとを含む。平行平板電極５４ａ，５４ｂを接地する一方、線電極５２に電源５６から正電圧を印加することにより、線電極５２と平行平板電極５４ａとの間、および、線電極５２と平行平板電極５４ｂとの間でそれぞれ発生した静電界によって、検査対象ＴＩおよび参照対象ＴＲからそれぞれ発生した二次電子ビーム３１５，３１６が重畳される。

ビーム分割およびビーム重畳方法としては、図１０に示す例の他に、磁場による偏向、磁場と電場を混在させた電磁界偏向場による偏向を利用したプリズムを用いることで同様の効果が期待できる。

（２）第２の実施の形態
図１１は、本発明の第２の実施の形態による基板検査装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示す基板検査装置３は、図１に示す基板検査装置１が備える電子ビーム分割手段２０および照明手段４２に代えて、電子ビーム拡大手段３０およびコリメーション手段４６を備え、電子源１０により生成された電子ビーム３１０を検査対象照明用電子ビーム３１１と参照対象照明用電子ビーム３１２に分割するのではなく、照明エリアの大きな照明ビーム３２０を成形し、コリメーション手段４６でコリメートした照明ビーム３２０を検査対象および参照対象の双方に同時に照明し、各対象部位から発生した二次電子、反射電子および後方散乱電子を写像投影手段６０にて二次電子ビーム３１５，３１６として写像投影し、ビーム重畳手段５０にて重畳して電子検出器８０の図示しない電子検出面に結像させることにより、干渉パターンを含む電子ビーム像の信号を検出して画像処理手段１００により処理する。本実施形態の検査方法は、半導体パターンを周期的に配列したメモリパターン等の検査に適しており、数周期分ごとに検査対象を検査することが可能になる。これは、欠陥検査技術においてセル・ツー・セル（Cell to Cell）方式と呼ばれる手法である。サブミクロンのレベルに達した半導体パターンのメモリセルは、極めて集積度が高いため、数周期分の検査対象では、照明ビームを数μｍの領域に照明すれば足りる。従って、照明ビーム拡大手段３０にかかる負担は小さく、このため、照明ビーム拡大手段３０をコリメーション手段４６と兼用させることも可能である。

（３）第３の実施の形態
図１２は、本発明の第３の実施の形態による基板検査装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示す基板検査装置５の特徴は、図１に示す基板検査装置１が備える照明手段４２および集光手段４４に代えて、ビームセパレータ１４０および照明兼集光手段１５０を備え、電子ビーム分割手段２０により電子ビーム３１０から分割された検査対象照明用電子ビーム３１１と参照対象照明用電子ビーム３１２とを検査基板に対して垂直に照明する点にある。基板検査装置５のその他の構成は、図１に示す基板検査装置１と実質的に同一である。検査基板上の検査対象ＴＩおよび参照対象ＴＲから発生した二次電子、反射電子および後方散乱電子は、照明兼集光手段１５０により集光されて二次電子ビーム３１５，３１６となり、ビームセパレータ１４０で偏向された後、ビーム重畳手段５０によって重畳され、写像投影手段６０で投影されて電子検出器８０の検出面（図示せず）に結像する。

ビームセパレータ１４０の一例を図１３に示す。図１３に示すビームセパレータ１４０は、それぞれ電源１４４ａ，１４４ｂに接続された平行平板電極１４２ａ，１４２ｂと、それぞれ電源１４８ａ，１４８ｂに接続され対向配置された磁極１４６ａ，１４６ｂとを備え、平行平板電極１４２ａ，１４２ｂにより励起される電場と磁極１４６ａ，１４６ｂに励磁される磁場と直交させることにより（Ｅ×Ｂ場を形成して）、入射する照明ビームについては検査基板に対して垂直に入射するように偏向し、この一方、検査基板上の検査対象ＴＩおよび参照対象ＴＲから発生して照明ビームとは逆の方向から進入する二次電子、反射電子および後方散乱電子についてはＥ×Ｂ場を直進させることにより、照明ビーム３１１，３１２と二次電子ビーム３１５，３１６とを互いに分離させることができる。照明ビームと二次電子ビームとの分離は、このようなＥ×Ｂ場を用いた方法の他、セクタ磁場による分離も可能である。

（４）第４の実施の形態
図１４は、本発明の第４の実施の形態による基板検査装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示す基板検査装置７は、透過型の電子ビーム検査装置の一例であり、ＣＰマスクやＬＥＥＰＬＥマスク等のＥＢ露光用マスクの欠陥検査に適したものである。基板検査装置７は、電子源７１０、電子ビーム照明手段７２０、電子ビーム分離手段７３０、集光手段７４０、透過ビーム重畳手段７７０、結像手段７８０、電子像検出手段７９０および検査画像処理手段８００を備え、同一マスク内の検査対象ＴＩおよび参照対象ＴＲをそれぞれ透過した電子ビーム９１２，９１１を透過ビーム重畳手段７７０で重畳させた上で電子像検出手段７９０に結像させることにより、干渉パターンを含む透過ビーム像の取得を可能にするものである。各構成手段の具体的機能および本実施形態の検査方法は、第１の実施の形態と実質的に同一であるので、ここでは重複説明を省略する。

以上、本発明の実施の形態のいくつかについて説明したが、本発明は上記形態に限ることなく、その技術的範囲内で種々変形して適用可能であることは勿論である。上述した実施形態では、検査部位の干渉パターン画像と参照部位の干渉パターン画像とを取得して両者を比較することとしたが、例えば設計データからソフトウェア上で基準となる干渉パターンを作成することが可能である場合には、検査部位の干渉パターン画像のみを取得して比較処理を行なえば良い。

本発明の第１の実施の形態による基板検査装置の概略構成を示すブロック図である。 検査対象の一例を示す断面図である。 本発明の比較例として従来の技術による欠陥検査方法の一例を説明する図である。 検査対象の他の一例を示す断面図である。 図３に示す欠陥検査方法の問題点を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態による基板検査方法の効果を説明する図である。 検査対象のさらに他の一例を示す断面図である。 図３に示す欠陥検査方法を図７に示す検査対象に適用した場合の問題点を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態による基板検査方法を図７に示す検査対象に適用した場合の効果を説明する図である。 図１に示す装置が備える照明ビーム分割手段および写像投影ビーム重畳手段の一具体的例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による基板検査装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態による基板検査装置の概略構成を示すブロック図である。 図１２に示す基板検査装置が備えるビームセパレータの一具体的例を示す図である。 本発明の第４の実施の形態による基板検査装置の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０，７１０ 電子源
２０，７３０ 電子ビーム分割手段
３０ 電子ビーム拡大手段
４２，７２０ 照明手段
４４，４８，７４０ 集光手段
４６ コリメーション手段
５０ ビーム重畳手段
６０ 写像投影手段
８０，７９０ 電子検出器
１００，８００ 画像処理手段
１４０ ビームセパレータ
１５０ 照明兼集光手段
３１０ 電子ビーム
３１１，９１２ 検査対象照明用電子ビーム
３１２，９１１ 参照対象照明用電子ビーム
３１５ 被検査二次ビーム
３１６ 参照二次ビーム
３１７ 被重畳二次ビーム
３２０ 被拡大電子ビーム
７７０ 透過ビーム重畳手段
７８０ 結像手段
ＤＦ２，ＤＦ４，ＤＦ８ 欠陥
ＩＭ２，ＩＭ４，ＩＭ６，ＩＭ８，ＩＭ１０ 被検査画像
ＲＭ２，ＲＭ４，ＲＭ６，ＲＭ８，ＲＭ１０ 参照画像
Ｓ 基板
ＴＩ 検査対象
ＴＲ 参照対象

Claims (7)

1. 荷電粒子ビームを発生させる手順と、
   発生した前記荷電粒子ビームを検査対象に照射させる手順と、
   前記検査対象から発生した二次荷電粒子、反射荷電粒子および後方散乱荷電粒子の少なくともいずれかで構成される第１の二次荷電粒子ビーム、または前記検査対象を透過した第１の透過荷電粒子ビームを集光する手順と、
   前記二次荷電粒子ビームまたは前記透過荷電粒子ビームを結像させる手順と、
   結像した前記二次荷電粒子ビームまたは前記透過荷電粒子ビームを検出し、前記検査対象の構造に応じて前記二次荷電粒子ビームまたは前記透過荷電粒子ビームに発生する位相差の情報を含む二次荷電粒子ビーム像または透過荷電粒子ビーム像の信号を出力する手順と、
   前記二次荷電粒子ビーム像または前記透過荷電粒子ビーム像に含まれる前記位相差の情報を用いて前記検査対象の欠陥を検出する手順と、
   を備える基板検査方法。
2. 発生した前記荷電粒子ビームを複数のビーム束に分割する手順と、
   分割された前記ビーム束の一部を参照対象に照射させる手順と、
   前記参照対象から発生した二次荷電粒子、反射荷電粒子および後方散乱荷電粒子の少なくともいずれかで構成される第２の二次荷電粒子ビーム、または前記参照対象を透過した第２の透過荷電粒子ビームを集光する手順と、
   前記第１の二次荷電粒子ビームと前記第２の二次荷電粒子ビームとを重畳させ、または前記第１の透過荷電粒子ビームと第２の透過荷電粒子ビームとを重畳させる手順と、
   をさらに備え、
   結像した前記二次荷電粒子ビームまたは透過荷電粒子ビームは、重畳された前記第１および第２の二次荷電粒子ビームまたは重畳された前記第１および第２の透過荷電粒子ビームであり、
   前記位相差は、前記検査対象および前記参照対象の構造に応じて前記第１および第２の二次荷電粒子ビームにそれぞれ発生する位相差または前記第１および第２の透過荷電粒子ビームにそれぞれ発生する位相差である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板検査方法。
3. 前記荷電粒子ビームの分割および重畳の少なくともいずれかは、電磁界偏向場を用いて行なわれることを特徴とする請求項２に記載の基板検査方法。
4. 分割された前記ビーム束は、コリメーションされて前記検査対象および前記参照対象にそれぞれ照射することを特徴とする請求項２または３に記載の基板検査方法。
5. 分割された前記ビーム束は、前記検査対象および前記参照対象に対してほぼ垂直にそれぞれ照射することを特徴とする請求項２または３に記載の基板検査方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の基板検査方法を用いて前記基板の欠陥を検査する工程を備える半導体装置の製造方法。
7. 荷電粒子ビームを発生させるビーム源と、
   発生した前記荷電粒子ビームを検査対象に照射させる照明手段と、
   前記検査対象から発生した二次荷電粒子、反射荷電粒子および後方散乱荷電粒子の少なくともいずれかで構成される二次荷電粒子ビーム、または前記検査対象を透過した透過荷電粒子ビームを集光する集光手段と、
   前記二次荷電粒子ビームまたは前記透過荷電粒子ビームを結像させる結像手段と、
   結像した前記二次荷電粒子ビームまたは前記透過荷電粒子ビームを検出して、前記検査対象の構造に応じて前記二次荷電粒子ビームまたは前記透過荷電粒子ビームに発生する位相差の情報を含む二次荷電粒子ビーム像または透過荷電粒子ビーム像の信号を出力する荷電粒子検出手段と、
   前記二次荷電粒子ビーム像または前記透過荷電粒子ビーム像の信号を処理し、前記位相差の情報に基づいて前記検査対象の欠陥に関するデータを出力する信号処理手段と、
   を備える基板検査装置。

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