JP5105357B2 - 欠陥認識方法、欠陥観察方法、及び荷電粒子ビーム装置 - Google Patents

Description

本発明は半導体装置の回路パターン等における欠陥を認識する欠陥認識方法、欠陥を観察する欠陥観察方法、及びそれら方法を実施するときに用いられる荷電粒子ビーム装置に関する。

半導体デバイスの製造工程では歩留まり管理の手段として、デバイス動作不良の原因となる異物付着等の欠陥を検知するために欠陥検査装置を用いた検査が行われている。欠陥検査装置では欠陥を検出し、その個数と位置の情報を欠陥ファイルに記憶している。そして、この記憶情報を基に、必要に応じて、各種顕微鏡装置によって当該欠陥の認識あるいはより詳しい観察等が行なわれている。このような欠陥の認識あるいはより詳しい観察を行う際には、例えば、特許文献１，２に開示されているように、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）装置やＦＩＢ（Focused Ion Beam）装置が用いられる。

ここで、ＳＥＭ装置やＦＩＢ装置を用いた高倍率欠陥観察の場合、検査対象表面のパターン欠陥や異物などの欠陥（以下、表面欠陥という）だけでなく、下層のパターン間のショートや上層と下層のパターンを接続するスルーホール内部への導電物質の充填不良、さらにエッチング残りなどにより生じるスルーホールの形状不良などによって発生する非導通といった内部的な電気特性に起因するボルテージコントラスト（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒａｓｔ）欠陥（以下、ＶＣ欠陥という）も認識できる利点がある。
特開平１０−２９４３４５号公報 特開２０００−３１４７１０号公報

ところで、ＳＥＭ装置やＦＩＢ装置を用いてＶＣ欠陥を認識や観察等を行う場合、試料表面に凹凸が現れにくいこともあって、認識等の際のビームを走査照射するときの照射条件の設定が難しいという問題がある。
すなわち、例えばＳＥＭ装置を用いてＶＣ欠陥の認識等を行う場合、電子ビーム発生のときの電流値、ビームを加速するときの電圧値、さらにはビームを照射するときの走査速度をそれぞれ設定する必要がある。それらの設定によっては、ＶＣ欠陥が観察できたり、観察できなかったりすることがある。このため、ＶＣ欠陥の良好な認識や観察ができるか否かは、ＳＥＭ装置を操作するオペレータの技量に大きく左右されているのが実情である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、オペレータの技量に左右されず、例え初心者のオペレータが操作する場合であっても、欠陥を認識することができる欠陥認識方法、及び欠陥を観察する欠陥観察方法、並びにそれら方法を実施するときに用いられる荷電粒子ビーム装置を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明の欠陥認識方法では、試料の観察領域に電子ビームまたは集束イオンビームをある照射条件下で走査照射したときに、前記観察領域から発生する二次荷電粒子を検出する二次荷電粒子検出工程と、前記二次荷電粒子検出工程で検出した二次荷電粒子から、前記観察領域を区分けしたそれぞれ同じ周期パターンの複数枚の観察画像を形成する画像形成工程と、前記画像形成工程で得られた複数枚の観察画象同士を比較し、それらの差分情報から前記観察領域における欠陥を認識する欠陥認識工程とを備え、さらに、前記観察領域に電子ビームまたは集束イオンビームを前記照射条件とは異なる他の照射条件下で走査照射したときにも、前記二次荷電粒子検出工程、前記画像形成工程、前記欠陥認識工程を備えることを特徴とする。

本発明によれば、電子ビームまたは集束イオンビームを、異なる照射条件で観察領域に走査照射し、そのときの試料の観察領域から発生する二次荷電粒子を検出して、それから取得される同じ周期パターンの複数枚の観察画像のうち、同じ照射条件で取得される観察画像同士を比較することにより、観察領域における欠陥を認識するものである。このように基本的に、電子ビームまたは集束イオンビームを、複数の異なる照射条件で観察領域に走査照射したときに得られる観察画像を基に観察領域における欠陥を認識するものであるから、唯一つの照射条件下で電子ビームまたは集束イオンビームを走査照射する場合では認識できにくかった欠陥を、容易に認識できることとなった。

本発明の欠陥認識方法では、請求項１記載の欠陥認識方法において、前記欠陥が認識できないときに、前記照射条件とはさらに異なる新たな照射条件下で、前記観察領域に電子ビームまたは集束イオンビームを走査照射した状態で、前記二次荷電粒子検出工程、前記画像形成工程、前記欠陥認識工程を備えることが好ましい。
これにより、欠陥が認識できなかった場合に、さらに異なる新たな照射条件下で電子ビームまたは集束イオンビームを観察領域や参照領域に走査照射し、そのときの試料の観察領域等から発生する二次荷電粒子を検出することにより取得される観察画像や参照画像を基に、観察領域における欠陥を認識するから、欠陥を認識できる確率がさらに高まる。

本発明の欠陥認識方法では、前記異なる他の照射条件として、電子ビームまたは集束イオンビームに与える加速電圧が異なることを採用するのが好ましい。
これによって、荷電粒子ビームが試料の観察領域また参照領域へ衝突するときのビームのエネルギーを変えることができ、荷電粒子ビームのエネルギーが大きすぎたりあるいは小さすぎたりすることで認識できなかった欠陥を、荷電粒子のエネルギーを適宜大きさとすることによって認識できるようになる。特に、ＶＣ欠陥が試料表面から深い位置にあるとき、加速電圧を適宜値に設定したときに、該欠陥の認識が容易になる。

本発明の欠陥認識方法では、前記異なる他の照射条件として、ビーム電流量が異なることを採用するのが好ましい。
ビーム電流量としては、荷電粒子ビームを試料に照射したときに、画像が形成できる程度の二次荷電粒子を発生させることが必要となるが、そのためには、ビーム電流量は多いことが好ましい。しかしながら、ビーム電流量を多くしすぎると、画像がぼける傾向となって鮮明な画像が得にくくなる。また、局所的なチャージアップの問題も発生する。このため、ビーム電流量を適宜値にすることは欠陥を認識する上で非常に重要である。

本発明の欠陥認識方法では、前記ビーム電流量を異ならせるときに、小さいビーム電流量から大きいビーム電流量に切り替えるのが好ましい。
これによって、試料の観察領域や参照領域に荷電粒子を照射したときの局所的なチャージアップの問題を可能な限り回避できる。
本発明の欠陥認識方法では、前記異なる他の照射条件として、ビームの走査速度が異なることを採用するのが好ましい。
これによって、ビームの走査速度が速すぎていわゆる画像が粗すぎることで認識できなかった欠陥を、走査速度を適宜値にすることによって鮮明な画像が得られることとなり、これにより、認識できなかった欠陥を認識できるようになる。

本発明の欠陥認識方法では、前記走査速度を異ならせるときに、速い走査速度から遅い走査速度に切り替えるのが好ましい。
これによって、試料の観察領域や参照領域に荷電粒子を照射したときの局所的なチャージアップの問題を可能な限り回避できる。

本発明の欠陥観察方法では、請求項１〜７のいずれか１項に記載の欠陥認識方法で認識した欠陥に、集束イオンビームで断面加工を行い、この加工された断面に電子ビームまたは集束イオンビームを走査照射し、該加工された断面を観察することを特徴とする。
本発明の欠陥認識方法によれば、欠陥を認識した後、この欠陥に集束イオンビームで断面加工を行い、この加工された断面を電子ビームまたは集束イオンビームを走査照射し、することで、欠陥の断面部を直接観察することができる。

本発明の荷電粒子ビーム装置では、試料に電子ビームを走査照射する電子ビーム鏡筒と、
前記試料にイオンビームを走査照射するイオンビーム鏡筒と、前記試料を載置する試料ステージと、前記電子ビーム鏡筒または前記イオンビーム鏡筒から発せられる荷電粒子ビームを前記試料に走査照射したときに、前記試料から発生する二次荷電粒子を検出する二次荷電粒子検出器と、前記電子ビーム鏡筒または前記イオンビーム鏡筒から荷電粒子ビームを走査照射するときの複数の照射条件を作成して、その情報を前記電子ビーム鏡筒または前記イオンビーム鏡筒へ与える照射条件決定手段と、前記で検出した二次荷電粒子から前記試料の観察領域を区分けしたそれぞれ同じ周期パターンの複数枚の観察画像を取得し、これら所得した観察画像のうち、前記照射条件決定手段から得られる同じ照射条件のもの同士を比較することで前記試料の欠陥を認識する欠陥認識手段とを備えることを特徴とする。

本発明の荷電粒子ビーム装置では、記欠陥認識手段が、欠陥が認識できなかった場合に、前記照射条件決定手段に新たな異なる照射条件を作成させる旨の指令信号を発する判定部を備えることが好ましい。
これによって、本装置による欠陥認識のための自動化運転が可能になる。

本発明によれば、オペレータの技量に左右されず、例え初心者のオペレータが操作する場合であっても、欠陥を認識することができる。

以下、本発明の荷電粒子ビーム装置の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の荷電粒子ビーム装置の概略斜視図である。図２は、荷電粒子ビーム装置１００の概略断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の荷電粒子ビーム装置１００は、真空室１０と、イオンビーム照射系２０と、電子ビーム照射系３０と、試料ステージ４０と、二次荷電粒子検出器５０と、ガス銃６０とを備えている。真空室１０は、内部を所定の真空度まで減圧可能になっており、上記の各構成品はそれらの一部又は全部が真空室１０内に配置されている。

イオンビーム照射系２０は、イオンを発生させるイオン源２１と、イオン源２１から流出したイオンを集束イオンビームに成形するとともに走査させるイオン光学系２２とを備えている。イオンビーム鏡筒２３を備えたイオンビーム照射系２０から、真空室１０内に配置された試料ステージ４０上の試料Ｗａに対してイオンビーム（集束イオンビーム）２０Ａが照射される。このとき、試料Ｗａからは二次イオンや二次電子等の二次荷電粒子が発生する。この二次荷電粒子を、二次荷電粒子検出器５０で検出して試料Ｗａの像が取得される。

電子ビーム照射系３０は、図２に示すように、電子を放出する電子源３１と、電子源３１から放出された電子をビーム状に成形するとともに走査する電子光学系３２とを備えている。電子ビーム照射系３０から射出される電子ビーム３０Ａを試料Ｗａに照射することによって、試料Ｗａからは二次電子が発生するが、この発生した二次電子を、二次荷電粒子検出器５０で検出して試料Ｗａの像を取得する。ここで、電子ビーム鏡筒３３から射出される電子ビーム３０Ａは、イオンビーム２０Ａと同一位置の試料Ｗａ上に照射する。

イオン光学系２２は、例えば、イオンビームを集束するコンデンサーレンズと、イオンビームを絞り込む絞りと、イオンビームの光軸を調整するアライナと、イオンビームを試料に対して集束する対物レンズと、試料上でイオンビームを走査する偏向器とを備えて構成される。

試料ステージ４０は、試料台４１を移動可能に支持している。試料台４１上には試料Ｗａ（例えば半導体ウエハ等）がホルダにより固定されている。そして、試料ステージ４０は、試料台４１を５軸で変位させることができる。すなわち、試料台４１を水平面に平行で且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸と、これらＸ軸及びＹ軸に対して直交するＺ軸とに沿ってそれぞれ移動させるＸＹＺ移動機構４０ｂと、試料台４１をＺ軸回りに回転させるローテーション機構４０ｃと、試料台４１をＸ軸（又はＹ軸）回りに回転させるチルト機構４０ａとを備えて構成されている。試料ステージ４０は、試料台４１を５軸に変位させることで、試料Ｗａの特定位置をイオンビームが照射される位置に移動するようになっている。

真空室１０は、内部を所定の真空度まで減圧可能になっており、真空室１０内には試料台４１と、二次荷電粒子検出器５０と、ガス銃６０とが設けられている。

二次荷電粒子検出器５０は、イオンビーム照射系２０又は電子ビーム照射系３０から試料Ｗａへイオンビーム２０Ａ又は電子ビーム３０Ａが照射された際に、試料Ｗａから発せられる二次電子や二次イオンを検出する。

ガス銃６０は、試料Ｗａへエッチングガスやデポジションガス等の所定のガスを放出する。そして、ガス銃６０からエッチングガスを供給しながら試料Ｗａにイオンビーム２０Ａを照射することで、イオンビームによる試料のエッチング速度を高めることができる。一方、ガス銃６０からデポジションガスを供給しながら試料Ｗａにイオンビームを照射すれば、試料Ｗａ上に金属や絶縁体の堆積物を形成することができる。

また、荷電粒子ビーム装置１００は、当該装置を構成する各部を制御する制御装置７０を備えている。制御装置７０は、イオンビーム照射系２０、電子ビーム照射系３０、二次荷電粒子検出器５０、及び試料ステージ４０と接続されている。また、二次荷電粒子検出器５０から検出される信号に基づき取得される試料映像を表示する表示装置８０を備えている。

制御装置７０は、荷電粒子ビーム装置１００を総合的に制御するとともに、二次荷電粒子検出器５０で検出された二次荷電粒子を輝度信号に変換して画像データを生成し、この画像データを基に画像を形成して表示装置８０に出力している。これにより表示装置８０は、上述したように試料の観察画像や参考画像を表示できるようになっている。

また制御装置７０は、ソフトウェアの指令やオペレータの入力に基づいて試料ステージ４０を駆動し、試料Ｗａの位置や姿勢を調整する。これにより、試料表面におけるイオンビームの照射位置や照射角度を調整できるようになっている。例えば、イオンビーム照射系２０と電子ビーム照射系３０との切替操作に連動して試料ステージ４０を駆動し、試料Ｗａを移動させたり、傾けることができるようになっている。

さらに、制御装置７０は、図３に示すように、電子ビーム鏡筒３３またはイオンビーム鏡筒２３から荷電粒子ビームを照射するときの複数の照射条件を作成して、その情報を電子ビーム鏡筒３３またはイオンビーム鏡筒２３へ与える照射条件決定手段７１と、二次荷電粒子検出器５０で検出した二次荷電粒子から試料の観察画像を取得し、これら所得した観察画像のうち、照射条件決定手段から得られる同じ照射条件のもの同士を比較することで試料の欠陥を認識する欠陥認識手段７２とを備える。

欠陥認識手段７２は、二次荷電粒子検出器５０で検出した二次荷電粒子から試料の観察画像を形成する画像形成部７２ａと、画像形成部で形成された画像のデータを記憶したり試料の欠陥の情報を記憶する記憶部７２ｂと、前記画像形成部７２ａで形成された画像をもとに試料に欠陥があるか否かを判定する判定部７２ｃとを備える。

次に、上記構成を備えた本実施形態の荷電粒子ビーム装置１００によって、試料Ｗａの欠陥を認識する欠陥認識方法及び認識された欠陥をさらに切断して観察する欠陥観察方法について説明する。

［欠陥認識方法］
本実施形態では、２つの欠陥認識方法がある。一つは、あるパターンが一定の周期で連続していて、その画像を取得した後、画像を同一パターンとなるように複数に分割し、この分割した画像同士を比較することによって試料Ｗａの欠陥を認識する方法である。他方は、予め欠陥があることが分かっており、その欠陥箇所と他の参照箇所（正常箇所）との画像を取得し、それら画像を比較することによって、欠陥を認識する方法である。

まず第１の欠陥認識方法について図４を参照しながら説明する。図４は、制御装置７０で行われる動作手順を表したフローチャートである。
まず、照射条件決定手段７１において、予め入力された認識対象となる試料Ｗａの種類あるいは回路パターンの形状等によって、ビームの照射条件を設定する。例えば、ビームの照射条件としては、ビームの種類、ビームの走査速度、加速電圧、ビーム電流量がある。ここでは、ビームの種類をイオンビームと電子ビームのいずれを用いるか、並びに、そのときのビームの走査速度と加速電圧がそれぞれ、予め入力されたデータを基に所定値になるよう設定する。また、ビーム電流量については、小さな値から段階的に大きな値に変化するように設定する（ステップ１）。

続いて、制御装置７０に予め記憶された欠陥情報を基に、試料Ｗａの欠陥がある観察領域に荷電粒子ビームが当たるように、試料Ｗａをセットした試料ステージ４０を移動操作する（ステップ２）。なお、ステップ１とステップ２とは、順序を逆にしても良い。

そして、設定されたビームの種類、ビームの走査速度、加速電圧及び最初の小さなビーム電流量の照射条件にしたがって、たとえば、電子ビーム照射系３０から電子ビーム３０Ａが試料Ｗａの観察領域に照射される（ステップ３）。
このとき、試料Ｗａの観察領域からは二次電子等の二次荷電粒子が発生するが、この二次荷電粒子は二次荷電粒子検出器５０によって検出される（二次荷電粒子検出工程；ステップ４）。
そして、検出された二次荷電粒子から、画像形成部７２ａにて観察領域の画像が形成される。また、形成された画像は、さらに、それぞれ同じ周期パターンとなる複数枚の観察画像に分割される（画像形成工程；ステップ５）。なお、二次荷電粒子からの観察領域の画像形成及び画像の分割は、公知の画像処理法によって行われる

続いて、判定部７２ｃにて前記ステップ５で取得された複数枚の分割観察画象同士を比較し、それらの画像輝度変化情報から欠陥を認識する（欠陥認識工程；ステップ６）。具体的には、比較した画像同士の輝度の変化が予め設定された閾値を越えるか否かによって欠陥であるか否かを判定する。
欠陥を認識した場合には、そのときの欠陥を有する分割観察画像と、必要に応じてそのとき比較した分割参照画像（正常画像）とを記憶部７２ｂに記憶する（ステップ７）。
欠陥がある場合には欠陥情報を記憶した後、また、欠陥を認識できなかった場合には、そのまま、ステップ８に至る。ここでは、設定された照射条件での画像取り込みが全て完了したか否かを判断する。

設定された照射条件での画像取り込みが全て完了していない場合には、ステップ９に至り、ここで、ビームの走査速度と加速電圧を前記設定された値のまま維持し、かつ、ビーム電流量を前回の設定値よりも所定量大きな値となるように設定し、再度、前記ステップ１〜８を繰り返す。
一方、設定された照射条件での画像取り込みが全て完了した場合にはステップ１０に至り、記憶部７２ｂに記憶された画像情報を読み出し、表示部８０にて表示する。

上述した第１の欠陥認識方法によれば、電子ビームまたは集束イオンビームを、複数の異なる照射条件で観察領域に走査照射したときに得られる観察画像を基に観察領域における欠陥を認識するものであるから、唯一つの照射条件下で電子ビームまたは集束イオンビームを走査照射する場合では認識できにくかった欠陥を、容易に認識できることとなった。したがって、オペレータが例え初心者であってもあるいは熟練者であっても同様に、欠陥を認識することができることとなった。

その後、必要に応じて、認識した欠陥部分に集束イオンビームを照射し、その部分を切断加工し、この加工された断面に電子ビームまたは集束イオンビームを走査照射して、加工された断面を観察してもよい。

次に第２の欠陥認識方法について図５を参照しながら説明する。図５は、制御装置７０で行われる動作内容を表したフローチャートである。
まず、照射条件決定手段７１において、予め入力された認識対象となる試料Ｗａの種類あるいは回路パターンの形状等によって、ビームの照射条件を設定する。例えば、ビームの種類をイオンビームと電子ビームのいずれを用いるか設定し、そのときのビームの走査速度と加速電圧がそれぞれ、予め入力されたデータを基に所定値になるよう設定する。また、ビーム電流量については、小さな値から段階的に大きな値に変化するように設定する（ステップ２１）。
続いて、制御装置７０に予め記憶された欠陥情報を基に、試料Ｗａの欠陥がある観察領域に荷電粒子ビームが当たるように、試料Ｗａをセットした試料ステージ４０を移動操作する（ステップ２２）。なお、ステップ２１とステップ２２とは、順序を逆にしても良い。

そして、前記設定されたビームの種類、ビームの走査速度、加速電圧及び最初の小さなビーム電流量の照射条件にしたがって、たとえば、電子ビーム照射系３０から電子ビームが試料Ｗａの観察領域に照射される（ステップ２３）。
このとき、試料Ｗａの観察領域からは二次荷電粒子が発生するが、この二次荷電粒子は二次荷電粒子検出器５０によって検出される（観察領域二次荷電粒子検出工程；ステップ２４）。
そして、検出された二次荷電粒子から、観察領域の画像が形成される（観察画像形成工程；ステップ２５）。

続いて、前記ステップ２５で取得された観察画像をそのときの照射条件とともに記憶部７２ｂに記憶させる（ステップ２６）。
そして、ステップ２７に至り、ここで、設定された照射条件での画像取り込みが全て完了したか否かを判断する。

設定された照射条件での画像取り込みが全て完了していない場合には、ステップ２８に至り、ここで、ビームの走査速度と加速電圧を前記設定された値のまま維持し、かつ、ビーム電流量が前回の設定値よりも所定量大きな値になるように設定し、再度、前記ステップ２３〜２７を繰り返す。
一方、設定された照射条件での画像取り込みが全て完了した場合にはステップ２９に至り、最初に観察画像を取得したときの照射条件に再設定する。
続いて、ステップ３０に至り、試料Ｗａの欠陥がない箇所である参照領域に荷電粒子ビームが当たるように、試料ステージ４０を移動操作する。

そして、前記設定されたビームの種類、ビームの走査速度、加速電圧及び最初の小さなビーム電流量の照射条件にしたがって、たとえば、電子ビーム照射系３０から電子ビームが参照領域に照射される（ステップ３１）。
このとき、参照領域からは二次荷電粒子が発生するが、この二次荷電粒子は二次荷電粒子検出器５０によって検出される（参照領域二次荷電粒子検出工程；ステップ３２）。
そして、検出された二次荷電粒子から、参照領域の画像が形成される（参照画像形成工程；ステップ３３）。

続いて、前記取得した参照画像をそのときの照射条件とともに記憶部７２ｂに記憶させる（ステップ３４）。
続いて、ステップ３５に至り、設定された照射条件での画像取り込みが全て完了したか否かを判断する。

設定された照射条件での画像取り込みが全て完了していない場合には、ステップ３６に至り、ここで、ビームの走査速度と加速電圧を前記設定された値のまま維持し、かつ、前記観察領域にビームを照射したときと同様、ビーム電流量が前回の設定値よりも所定量大きな値に設定し、再度、前記ステップ３１〜３５を繰り返す。
一方、設定された照射条件での画像取り込みが全て完了した場合にはステップ３７に至る。ここでは、前記記憶部７２ｂに記憶した観察画像と参照画像のうち、同じ照射条件のもの同士を比較することで、それらの輝度の変化情報から観察領域の欠陥を認識する（欠陥認識工程）。
観察領域に欠陥がある場合には欠陥情報をすべて記憶部７２ｂに記憶する（ステップ３８）。次に、これら記憶部７２ｂに記憶された欠陥情報を読み出し、表示部８０にて表示する（ステップ３９）。

上述した第２の欠陥認識方法によれば、電子ビームまたは集束イオンビームを、複数の異なる照射条件で観察領域に走査照射したときに得られる観察画像と参照画像を基に観察領域における欠陥を認識するものであるから、唯一つの照射条件下で電子ビームまたは集束イオンビームを走査照射する場合では認識できにくかった欠陥を、容易に認識できることとなった。したがって、オペレータが例え初心者であってもあるいは熟練者であっても同様に、欠陥を認識することができることとなった。

その後、必要に応じて、認識した欠陥部分に集束イオンビームを照射し、その部分を切断加工し、この加工された断面に電子ビームまたは集束イオンビームを走査照射して、加工された断面を観察してもよいのは前述した第１の欠陥認識方法と同様である。

なお、上述した説明では、初期のビーム照射条件として、ビームの種類、ビームの走査速度と加速電圧をそれぞれある値になるよう設定し、ビーム電流量を小さな値から段階的に大きな値に変化するように設定したが、これに限られることなく、ビームの種類を設定するとともに、ビームの走査速度とビーム電流量を所定値に設定し、加速電圧を例えば小さな値から段階的に大きな値に変化するように設定してもよく、また、ビーム電流量と加速電圧を所定値に設定し、ビームの走査速度を例えば大きな値から段階的に小さな値に変化するように設定してもよい。また、例えば、ビーム電流量を小さな値から段階的に大きな値に変化する手法は、リニアに変化させてもあるいは指数関数的に変化させても良い。また、変化させる数は、２個以上の複数であればよく、その数は制限されない。
また、試料に照射するビームとしては、電子ビーム限られることなくイオンビームを照射しても良く、そのときには二次荷電粒子検出器として、二次イオン検出器を用いても良い。
また、上述したステップの途中で、判定部７２ｃにて欠陥が認識されたか否かの判定を行い、欠陥が認識されたと判定した場合には、それ以降の異なる照射条件下での一連の画像取得及び欠陥認識のステップを省くようにしても良い。

本発明に係る実施形態の荷電粒子ビーム装置の概略構成を示す図である。 本発明に係る実施形態の荷電粒子ビーム装置概略構成示す断面図である。 本発明に係る実施形態の荷電粒子ビーム装置の制御装置の概要を示す図である 本発明に係る実施形態の欠陥認識方法を示すフローチャートである。 本発明に係る実施形態の欠陥認識方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 荷電粒子ビーム装置
１０ 真空チャンバ
２０ イオンビーム照射系
２３ イオンビーム鏡筒
３０ 電子ビーム照射系
３３ 電子ビーム鏡筒
４０ 試料ステージ
５０ 二次荷電粒子検出器
６０ ガス銃
７０ 制御装置
７１ 照射条件決定手段
７２ 欠陥認識手段
７２ａ 画像形成部
７２ｂ 記憶部
７２ｃ 判定部
８０ 表示装置
Ｓ４ 二次荷電粒子検出（二次荷電粒子検出工程）
Ｓ５ 分割画像形成（画像形成工程）
Ｓ６ 欠陥を認識できるか（欠陥認識工程）
Ｓ２４ 二次荷電粒子検出（観察領域二次荷電粒子検出工程）
Ｓ２５ 観察画像形成（観察画像形成工程）
Ｓ３２ 二次荷電粒子検出（参照領域二次荷電粒子検出工程）
Ｓ３３ 参照画像形成（参照画像形成工程）
Ｓ３７ 取得した観察画像…（欠陥認識工程）

Claims (10)

1. 試料の観察領域に電子ビームまたは集束イオンビームをある照射条件下で走査照射したときに、前記観察領域から発生する二次荷電粒子を検出する二次荷電粒子検出工程と、
   前記二次荷電粒子検出工程で検出した二次荷電粒子から、前記観察領域を区分けしたそれぞれ同じ周期パターンの複数枚の観察画像を形成する画像形成工程と、
   前記画像形成工程で得られた複数枚の観察画象同士を比較し、それらの差分情報から前記観察領域における欠陥を認識する欠陥認識工程とを備え、
   さらに、前記観察領域に電子ビームまたは集束イオンビームを前記照射条件とは異なる他の照射条件下で走査照射したときにも、前記二次荷電粒子検出工程、前記画像形成工程、前記欠陥認識工程を備えることを特徴とする欠陥認識方法。
2. 請求項１記載の欠陥認識方法において、
   前記欠陥が認識できないときに、前記照射条件とはさらに異なる新たな照射条件下で、前記観察領域に電子ビームまたは集束イオンビームを走査照射した状態で、前記二次荷電粒子検出工程、前記画像形成工程、前記欠陥認識工程を備えることを特徴とする欠陥認識方法。
3. 前記異なる他の照射条件とは、電子ビームまたは集束イオンビームに与える加速電圧が異なることを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥認識方法。
4. 前記異なる他の照射条件とは、ビーム電流量が異なることを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥認識方法。
5. 前記ビーム電流量を異ならせるときに、小さいビーム電流量から大きいビーム電流量に切り替えることを特徴とする請求項４に記載の欠陥認識方法。
6. 前記異なる他の照射条件とは、ビームの走査速度が異なることを特徴とする請求項１または２項に記載の欠陥認識方法。
7. 前記走査速度を異ならせるときに、速い走査速度から遅い走査速度に切り替えることを特徴とする請求項６記載の欠陥認識方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の欠陥認識方法で認識した欠陥に、集束イオンビームで断面加工を行い、この加工された断面に電子ビームまたは集束イオンビームを走査照射し、該加工された断面を観察することを特徴とする欠陥観察方法。
9. 試料に電子ビームを走査照射する電子ビーム鏡筒と、
   前記試料にイオンビームを走査照射するイオンビーム鏡筒と、
   前記試料を載置する試料ステージと、
   前記電子ビーム鏡筒または前記イオンビーム鏡筒から発せられる荷電粒子ビームを前記試料に走査照射したときに、前記試料から発生する二次荷電粒子を検出する二次荷電粒子検出器と、
   前記電子ビーム鏡筒または前記イオンビーム鏡筒から荷電粒子ビームを走査照射するときの複数の照射条件を作成して、その情報を前記電子ビーム鏡筒または前記イオンビーム鏡筒へ与える照射条件決定手段と、
   前記二次荷電粒子検出器で検出した二次荷電粒子から前記試料の観察領域を区分けしたそれぞれ同じ周期パターンの複数枚の観察画像を取得し、これら所得した観察画像のうち、前記照射条件決定手段から得られる同じ照射条件のもの同士を比較することで前記試料の欠陥を認識する欠陥認識手段とを備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
10. 前記欠陥認識手段は、欠陥が認識できなかった場合に、前記照射条件決定手段に新たな異なる照射条件を作成させる旨の指令信号を発する判定部を備えることを特徴とする請求項９記載の荷電粒子ビーム装置。

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