JP5110977B2 - 欠陥観察装置及びその方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体製造工程において半導体ウェハ等の試料上に発生した欠陥を観察する欠陥観察装置及びその方法に係り、特に他の光学式検査装置で検出された欠陥に対し電子顕微鏡を用いてより詳細に観察する欠陥観察装置及びその方法に関する。
半導体製造工程では、半導体基板(ウェハ)上に異物等の欠陥が存在すると配線の絶縁不良や短絡などの不良原因になる。また、半導体素子の微細化に伴い、より微細な欠陥がキャパシタの絶縁不良やゲート酸化膜などの破壊原因にもなる。これらの欠陥は、搬送装置の可動部から発生するものや、人体から発生するもの、プロセスガスにより処理装置内で反応生成されたもの、薬品や材料に混入していたものなど種々の原因により種々の状態で混入される。このため、製造工程中に半導体基板上に発生した欠陥を検出し、欠陥の発生源をいち早く突き止め、プロセス条件の変更や装置、設備の改良等の対策を行う必要がある。
従来、欠陥の発生原因を追求する方法は、まず、光学式検査装置により欠陥の位置を特定し、SEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)等で該欠陥を詳細に観察および分類し、データベースと比較して欠陥の発生原因を推定する方法が採られていた。
ここで、光学式検査装置とは、半導体基板の表面をレーザ光で暗視野照明し、欠陥からの散乱光を検出して欠陥の位置を特定する光学式異物検査装置や、ランプ光やレーザ光を照明光として、半導体基板の明視野光学像を検出してこれを参照情報と比較することにより半導体基板上の欠陥の位置を特定する光学式外観検査装置である。
このような観察方法に関しては、特許文献1〜6に開示されている。
特開2001-133417号公報 特開平7-325041号公報 特開2003-7243号公報 特開平5-41194号公報 特開2005-156537号公報 特開2007−71803号公報
光学式検査装置(光学式異物検査装置や光学式外観検査装置)を用いて半導体基板の欠陥を検出する場合、検査の高スループットを図るために、大きいスポットサイズのレーザ光で半導体基板を走査して検出している。このため、半導体基板を走査するレーザ光のスポット位置から求められる欠陥位置の精度は大きな誤差成分を含む。
このような誤差成分を含んだ欠陥の粗位置情報に基づいて走査型電子顕微鏡で欠陥を詳細に観察する場合、光学式検査装置(光学式異物検査装置や光学式外観検査装置)の光学系の倍率よりも高い倍率(小さな視野)で観察するために、走査型電子顕微鏡の視野内に観察したい欠陥が入らない場合がある。走査型電子顕微鏡の視野内に観察対象の欠陥を入れるためには、走査型電子顕微鏡の視野を移動させながら欠陥を捜すことになるが、視野が小さいために時間がかかる。このため、SEM観察のスループットが低下し、欠陥の解析に時間がかかるという課題がある。
該課題を解決するため、前記特許文献1〜6において、走査型電子顕微鏡と光学式顕微鏡を併設することが開示されている。この場合、走査型電子顕微鏡に併設された光学式顕微鏡で欠陥を再検出して位置決めし、走査型電子顕微鏡で欠陥を詳細に観察する。ところで異物を高感度に検出するために、光学式顕微鏡の対物レンズのNA(開口数)を大きくすると、光学式顕微鏡の焦点深度が小さくなり、光学式顕微鏡の焦点合わせが難しくなる。特許文献1では、光学式顕微鏡の焦点合わせに触れられているが具体的記述が少ない。また、特許文献5のように複数の暗視野画像を用い、検出強度最大となる点を合焦点とする焦点合わせの方法があるが、光学式顕微鏡の対物レンズのNAが大きくなると、焦点深度が小さくなり、暗視野画像を取り込むステップを小さくする必要があり、焦点合わせのスループットが低くなる。
また、半導体基板上の欠陥として金属膜上の異物を光学式顕微鏡で検出する際、光学式顕微鏡の高NA化によっても高感度検出が難しい。
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、光学式顕微鏡により観察対象の欠陥を高感度に検出し、確実に走査型電子顕微鏡等の視野内に入れることによって高スループットで欠陥を観察できるようにした欠陥観察装置及びその方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、真空チャンバ内に設けられたステージ上に載置
される試料上の欠陥を光学的に再検出して少なくとも欠陥の位置情報を取得する光学式顕
微鏡と、該光学式顕微鏡により取得した試料上の欠陥の位置情報に基づいて予め他の光学
式検査装置で検出された試料上の欠陥の位置情報を補正する補正手段と、該補正手段で補
正された試料上の欠陥の補正位置情報に基づいて前記ステージを移動して前記試料上の欠
陥を視野内に位置付けて観察する電子顕微鏡とを備えた欠陥観察装置及びその方法であっ
て、前記光学式顕微鏡は、更に、前記ステージ上に載置された試料の高さを光学的に検出
する高さ検出光学系と、前記試料上の欠陥に対して照明を行う照明光学系と、該照明光学
系により照明された前記試料上の欠陥から得られる反射光または散乱光を集光して欠陥の画像信号を検出する検出光学系とを備え、前記高さ検出光学系は前記光学式顕微鏡と光路を一部共有し、前記試料に対して前記光学式顕微鏡の前記共有する光路上の対物レンズを介してスリット光を投影し、該投影によって前記試料から得られるスリット反射光を前記対物レンズを介して光学センサで検出し、該検出される前記光学センサ上の検出位置から前記試料の高さを検出するように構成し、前記高さ検出光学系で検出される試料の高さ情報に基づいて前記光学式顕微鏡の前記高さ検出光学系と共有する光路の前記試料に対する高さを調整することにより焦点合わせを行うように構成したことを特徴とする。
また、本発明は、真空チャンバ内に設けられたステージ上に載置される試料上の欠陥を
光学的に再検出して少なくとも欠陥の位置情報を取得する光学式顕微鏡と、該光学式顕微
鏡により取得した試料上の欠陥の位置情報に基づいて予め他の光学式検査装置で検出され
た試料上の欠陥の位置情報を補正する補正手段と、該補正手段で補正された試料上の欠陥
の補正位置情報に基づいて前記ステージを移動して前記試料上の欠陥を視野内に位置付け
て観察する電子顕微鏡とを備えた欠陥観察装置及びその方法であって、更に、前記ステー
ジ上に載置された試料の高さを光学的に検出する高さ検出光学系を備え、前記光学式顕微
鏡は、更に、前記試料上の欠陥に対して照明を行う照明光学系と、該照明光学系により照
明された前記試料上の欠陥から得られる反射光または散乱光を集光して欠陥の画像信号を検出する検出光学系とを備え、
前記高さ検出光学系は前記光学式顕微鏡と光路を一部共有し、前記試料に対して前記光学式顕微鏡の前記共有する光路上の対物レンズを介してスリット光を投影し、該投影によって前記試料から得られるスリット反射光を前記対物レンズを介して光学センサで検出し、該検出される前記光学センサ上の検出位置から前記試料の高さを検出するように構成し、
前記高さ検出光学系で検出される試料の高さ情報に基づいて前記光学式顕微鏡の前記高さ検出光学系と共有する光路の前記試料に対する高さを調整することにより焦点合わせを行うように構成したことを特徴とする。
本発明によれば、光学式顕微鏡により観察対象の欠陥を高感度に検出して、確実に短時間で走査型電子顕微鏡等の観察視野内に入れることにより、走査型電子顕微鏡等を用いた欠陥の詳細検査のスループットを上げることができる。
本発明に係る、欠陥観察装置の実施の形態について図面を用いて説明する。
[第1の実施の形態]
図1は本発明に係る欠陥観察装置の第1の実施の形態の構成を示す図である。本発明に係る欠陥観察装置は、半導体ウェハ等の試料1に対して電子ビームを走査照射して取得される高倍率の電子線像(2次電子像や反射電子像)を基に試料1上の欠陥を詳細に観察して分類する走査型電子顕微鏡(SEM)4に、試料1上の欠陥を光学的に再検出して試料上の欠陥の精位置情報等を取得する光学式顕微鏡5aを搭載して(並設して)構成される。本発明に係る欠陥観察装置は、さらに、被検査対象物である半導体ウェハ等の試料1を保持する試料ホルダ2を載置して移動するXYステージ3を設け、走査型電子顕微鏡(SEM)4の鏡筒4aを収納し、光学式顕微鏡5aの鏡筒40aの先端部を収納した真空チャンバ(真空試料室)13、光学式顕微鏡5aの検出光学系60aの2次元CCDカメラ等で構成された光検出器62から出力される画像信号に基づいて欠陥の精位置情報等を取得する信号処理系6、真空チャンバ13内に設けられ、走査型電子顕微鏡の光軸12上で試料1の高さを検出するSEM高さ検出系7、全体のシーケンスを制御する全体制御部8とから構成されている。全体制御部8には、入出力端末9、データベース10、ネットワーク11が接続されている。
走査型電子顕微鏡4は、電子銃(図示せず)から発生した電子ビームをコンデンサレンズ(図示せず)および対物レンズ(図示せず)で集束させて試料1上に照射し、偏向電極(図示せず)により設定された走査範囲を走査し、試料1から発生する2次電子や反射電子を検出器(図示せず)で検出して高倍率の2次電子像や反射電子像を得るように構成される。
光学式顕微鏡5aは、鏡筒40aの先端部に設けられたプリズム27aから試料の表面に対して暗視野照明を行う暗視野照明光学系20aと、鏡筒40aを通して試料の表面に対して明視野照明を行う明視野照明光学系50aと、鏡筒40aを通して得られる試料上の欠陥からの反射光像を検出して画像信号を得る検出光学系60aと、鏡筒40aを通して試料の高さを光学的に検出するOM高さ検出系70aとを有して構成される。
即ち、鏡筒40aは、明視野照明光学系50a、検出光学系60a及びOM高さ検出系70aの一部を共用しており、先端部側から集光する対物レンズ46と、光路を曲げるミラー(光路を曲げる光学要素)45と、結像レンズ47と、ビームスプリッタ48とを備え、さらに先端部に暗視野照明用のプリズム(反射光学要素)27aを備えている。なお、暗視野照明用のプリズム(ミラー)(反射光学要素)26aは、真空チャンバ13に固定して設けられることになる。なお、鏡筒40aは、Zアクチュエータ136によってZ方向移動可能となっている。なお、真空チャンバ13内の真空度を保持する為、ベローズ134が設けてある。
暗視野照明光学系20aは、例えば、波長532nm、488nm、405nm等の可視レーザ光や波長355nm等の紫外レーザ光を出射するレーザ光源21と、全体制御部8からの指令に基づいて前記レーザ光源21から出射したレーザ光を開閉するシャッタ22と、ビーム径を可変するビーム径可変手段(ビームエキスパンダ)23と、レーザ光の偏光方向を調整する波長板24と、真空遮断ガラス75を通過して真空チャンバ13内に入射したレーザ光を反射して光路を曲げて試料1の表面に対して斜め方向から暗視野照射するプリズム26a及び27aとによって構成される。なお、プリズム26aは、真空チャンバ13に固定されている関係で、鏡筒40aが高さ調整(焦点合わせ)されても固定されることになる。また、レーザ光源21としては、短波長のレーザ程、欠陥の検出感度は高い。
明視野照明光学系50aは、試料1をアライメントするために用いられ、更に、例えば白色光を出射するハロゲンランプから構成された明視野照明光源51を備えている。検出光学系60aは、更に、偏光検出器(検光子)61と例えば2次元CCDカメラで構成された光検出器62とを備えている。
OM高さ検出系70aは、更に、半導体レーザ76と、該半導体レーザ76から出射されたレーザ光を平行光にするコリメートレンズ75と、該平行光が照射され、試料上に投影するためのスリット光を形成するスリット74と、ビームスプリッタ72と、ダイクロックミラー71と、試料から得られるスリット光の結像位置から試料の高さを算出するポジションセンサ73とを備えて構成される。即ち、OM高さ検出系70aは、半導体レーザ76から出射したレーザ光をコリメートレンズ75で平行光にしてスリット74に照射し、スリット74で形成されたスリット光を、ビームスプリッタ72、ダイクロックミラー71、ビームスプリッタ48を経て鏡筒40aに入り、真空遮断ガラス135、結像レンズ47、ミラー45、対物レンズ46を経て試料1上に投影してスリット像を形成する。試料1上に投影されたスリット像は試料1上で反射し、入射時と逆の順序で対物レンズ46、ビームスプリッタ72を経て、ポジションセンサ73上に結像する。その結果ポジションセンサ73上の結像位置から試料表面の高さの合焦位置からの高さΔzを算出することが可能となる。
次に、OM高さ検出系70aを用いた試料表面の高さ検出方法の詳細について図2を用いて具体的に説明する。図2では結像に関与しないダイクロックミラー71、ビームスプリッタ48、真空遮断ガラス135、ミラー45は省略してある。図2においては、試料1の表面が合焦点の位置にある場合と、合焦点から−Δzの位置にある場合とが示されている。スリット74の位置は試料1の合焦点位置と共役、試料1の合焦点位置はポジションセンサ73とそれぞれ共役な関係にある。試料1が合焦点の位置にある場合、スリット74によるスリット光は試料1で反射し、ポジションセンサ73の中心位置251に結像する。一方、試料1が合焦点から−Δzの位置にある場合、図2に示すように、試料1からの反射光は、試料の合焦点位置の中心252からΔx=2Δz・tanθの位置253を通過し、結像レンズ47、対物レンズ46による光学式顕微鏡5aの倍率をMとすると、ポジションセンサ73上、Δs=2M・Δz・tanθの位置254に到達する。従って、ポジションセンサ73により、ポジションセンサ73上におけるスリット光の重心位置を検出すれば、試料1の合焦点からの高さΔzを検出することができる。なお、試料1にパターンがある場合、パターン境界でスリット光に対する反射率に差があるため、検出光の強度分布に歪が生じ、高さ検出誤差が生じる。そこで図3に示すように、スリット光の入射方向82をステージ3のX方向83に対し、ある角度傾斜するようにOM高さ検出系70aの構成要素を配置する。こうすることで、スリット像84が試料1のパターン85の境界部分に対し、一部分のみ交差するため、パターン境界による検出誤差を低減できる。OM高さ検出系70aで得られた試料1の高さは、全体制御部8に入力され、光学式顕微鏡5aの検出光学系60aを焦点位置に移動するため、Zアクチュエータ136により鏡筒全体40aをZ方向に移動して鏡筒40aの先端部に設けられた対物レンズ46を焦点位置に合わせる。なお、このとき、プリズム27aも鏡筒40aの先端部に取り付けされているので、対物レンズ46と一緒に上下に微動することになる。
このように焦点合わせされた状態で、光学式顕微鏡5aによる暗視野照明光学系20a及び検出光学系60aを用いた暗視野検出法により欠陥位置で欠陥を再検出して正確な精欠陥位置情報を取得することになる。即ち、全体制御部8からの指令により、暗視野照明光学系20aにおいてシャッタ22を開にし、レーザ光源21から出射したレーザ光(例えば紫外レーザ光)に対し、ビーム可変手段23で照明領域の大きさを調整し、波長板24で欠陥検出を高感度に行うのに適した偏光方向を選択する。そして、上記レーザ光を、真空遮断ガラス135を経て真空チャンバ13内で、プリズム26a、プリズム27aにより光路を曲げ、試料1に対して斜め方向から照射する。偏光方向は、例えば欠陥が異物の場合、異物の大きさが比較的大きい場合はS偏光、小さい場合はP偏光にすると、高感度に検出できる。試料1にレーザ光を照射後、欠陥からの散乱光像は鏡筒40a内の対物レンズ46で集光し、ミラー45で検出光の光路を曲げ、結像レンズ47で、真空遮断ガラス49、ビームスプリッタ48、ダイクロックミラー71を経て、光検出器62上に結像する。
次に、偏光検出器(検光子)61について図4乃至図7を用いて説明する。偏光検出器61は、偏光板を挿入して偏光を検出することにより、通常の非偏光を検出する場合に対して、高感度に欠陥を検出しようとするもので、金属膜上の異物検出に適用される。ここでは、図4に示すように試料1の表面に金属膜111が形成された場合を対象とし、金属膜111上の異物112を検出する場合を示す。図1に示す試料1に対し、暗視野照明光学系20aによりレーザ光を照射すると、異物112から散乱光が発生する。一方、金属膜111も表面のラフネスにより、散乱光が発生する。金属膜111の表面のラフネスによる散乱光強度は比較的大きいため、散乱光により異物112を検出しようとすると、金属膜111のラフネスによる散乱光がノイズ成分となって、異物検出時のS/Nが低下し、高感度の検出ができない。
ところで、異物112からの散乱光は入射光をS偏光とすると、S偏光とP偏光の両成分が含まれている。一方、基板からの反射光は、通常、入射光と同一の偏光方向と考えられるが、金属膜111の場合、表面のラフネスによる散乱光は、S偏光とP偏光の両成分が含まれている。そのため、異物検出に偏光検出を適用しようとすると、最適な入射光の偏光方向、検出光の偏光方向を選択する必要がある。そこで、図5に示す光学モデルでシミュレーションを行い、入射光、検出光の偏光方向に対する異物検出のS/Nの評価を行った。図5は、図1に示す光学式顕微鏡5aの暗視野照明光学系20a、検出光学系60aをモデル化したもので、試料1、鏡筒40a内の対物レンズ46、偏光検出器61、光検出器62に対し、暗視野照明光201aの波長、照明仰角122、検出光のNA(開口数)123、検出方向124、異物112の大きさ、金属膜111の材質、ラフネスを設定する。そして、暗視野照明光201aの偏光方向をS偏光、P偏光いずれか一方にして、偏光検出器61の検出偏光方向を変化したときの、光検出器62における、異物112と金属膜111のラフネスによる散乱光の強度を評価した。その結果、入射光がS偏光の場合、図6に示すように、入射光の偏光方向(偏光方向0°)から90°(P偏光)の偏光方向を偏光検出器(検光子)61により検出したとき、異物112からの散乱光611、金属膜111のラフネスによる散乱光612の強度が最小となり、金属膜111のラフネスによる散乱光612の減少率が最大となった。異物112からの散乱光611と、金属膜111のラフネスによる散乱光612との強度の比から異物112の検出S/Nを算出すると、図7に示すように偏光検出器(検光子)61により検出する偏光方向が90°(P偏光)の場合、検出S/N613が最大となった。なお、図6及び図7は入射光の偏光方向がS偏光の場合で、入射光がP偏光の場合には偏光検出により検出S/Nは改善されない。そこで、例えば全体制御部8において、異物112の大きさ、金属膜111の材質、ラフネスの程度、入射光の偏光方向、検出光の偏光方向等に対して、検出S/Nが最大となる入射光、検出光の偏光方向を予め算出して例えばデータベース10に登録しておく。これにより、光学式顕微鏡5aで金属膜上の異物等の欠陥を検出する際、全体制御部8は、入力手段9又はネットワーク11を用いて入力される、予め他の光学式検査装置(光学式異物検査装置や光学式外観検査装置)から得られる異物等の欠陥が存在する金属膜等の半導体ウェハの設計情報やプロセス情報を基に偏光検出器(検光子)61による偏光検出に適した検出条件を設定できる。
また、試料1上に繰返しパターンがある場合、欠陥を検出する際ノイズとなる繰返しパターンからの反射光を低減するため、光学式顕微鏡5aの対物レンズ46の射出瞳位置に相当するフーリエ変換位置に空間フィルタ(図示せず)を挿入し、繰返しパターンからの反射回折像を遮光することで、繰返しパターン上の欠陥が検出可能となる。
次に暗視野照明法により欠陥位置を再検出する方法について述べる。暗視野照明により検出光学系60aによって検出された散乱光は光検出器6に結像する。光検出器62による検出画像信号はA/D変換され、信号処理系6に転送される。信号処理系6では、検出画像信号に対して閾値を設定し、各画素の明るさが閾値に対して大きい場合、その画素を欠陥とする。欠陥の画素が複数の画素に渉る場合は重心となる画素を求めて、図8(a)に示すような検出画像信号91が得られる。図8(a)に示すように、本発明に係る検出画像信号91では、予め他の光学式検査装置(光学式異物検査装置又は光学式外観検査装置)(図示せず)で検出して例えばデータベース10に格納された欠陥の粗位置情報に対応する中心座標92(Xc,Yc)に対し、正確に再検出された欠陥の精位置座標93は、ずれを生じる。図8(b)に示すように光学式顕微鏡5aの視野94に対し走査型電子顕微鏡4の視野95は小さく、走査型電子顕微鏡4によって、予め他の光学式検査装置(光学式異物検査装置又は光学式外観検査装置)で検出した欠陥の粗位置情報に対応する中心座標92(Xc,Yc)から欠陥96を検出するには手間がかかる。そこで、信号処理系6は、光学式顕微鏡5aの視野内の欠陥の精位置座標93と予め他の光学式検査装置で検出した粗中心座標92のずれ量Xs97、Ys98を算出し、その値を座標補正値として全体制御部8に伝達し、例えばデータベース10に登録する。ずれ量は、例えば、欠陥の粗中心座標92と欠陥の精位置座標93と間の画素数を算出し、画素数に画素寸法を乗算することにより得られる。
なお、本発明に係る欠陥観察装置の全体制御部8は、他の光学式検査装置で検出した欠陥の粗座標位置と、本発明に係る光学式顕微鏡5aで実際に再検出した欠陥の精座標位置とのずれ量の補正は各欠陥に対し行う。そのとき、全体制御部8は、最初の数点の欠陥を光学式顕微鏡5aで再検出した後、ずれ量に規則性があり、XYステージによる平行移動量、回転ステージ(図示せず)による回転移動量が一定になるときは、それ以降のずれ量の補正は光学式顕微鏡5aで再検出を行わず、規則性に基づいた補正式により各欠陥の粗座標位置から各欠陥の精座標位置へと補正することができる。
次に、走査型電子顕微鏡(SEM)4による欠陥の詳細観察について説明する。即ち、欠陥のずれ量が補正されると、全体制御部8は指令を出して、欠陥のずれ量の補正を基に試料1を載置したXYステージ3駆動して試料1上の欠陥を走査型電子顕微鏡4の光軸12に位置決めする。次に、欠陥が光軸12に位置決めされると、その試料1の高さをSEM高さ検出系7で検出し、該検出した試料1の高さに基づき、走査型電子顕微鏡4の対物レンズ(図示せず)の励磁電流等を調整して焦点を合わせ、走査型電子顕微鏡4により各欠陥についての低倍率のSEM画像を得る。該得られた各欠陥の低倍率のSEM画像より各欠陥の位置を検出し、該検出した各欠陥の位置を中心に欠陥について高倍率のSEM画像を得る。高倍率のSEM画像取得時の焦点合わせは、上記SEM高さ検出系7で得られた高さを基に、走査型電子顕微鏡4の対物レンズ14の焦点位置を変化させ、変化した各点で得られた高倍率のSEM画像を用いて行う。合焦点で得られた高倍率のSEM画像は、全体制御部8に送信され、入出力端末9に表示され、データベース10に登録される。また、全体制御部8において、得られた高倍率のSEM画像を解析して欠陥の抽出、自動分類を行う。
次に、走査型電子顕微鏡(SEM)4の位置に設けられたSEM高さ検出系7について図9を用いて具体的に説明する。即ち、SEM高さ検出系7は、ハロゲンランプ等の白色光源101、白色光を集光するコンデンサレンズ102及びスリット光を形成するスリット103からなるスリット光照射光学系100、スリット光を試料1上にスリット像として結像する投影レンズ104、試料1上で正反射したスリット光を光検出素子106上にスリット像として結像する検出レンズ105とから構成される。図5に示すように、スリット光の入射角107をθ、検出レンズ105の倍率をMとしたとき、試料1の高さがΔz変化すると、光検出素子106上のスリット像は2M・Δz・sinθだけシフトする。そこで、光検出素子106で得られたスリット像からスリット像のシフト量を検出することにより、試料1の高さΔzが算出できる。光源は白色光源101以外に単波長のレーザ光源等が使用できる。但し、単色光は透明膜内で多重反射をおこしてスリット光がシフトする、あるいは透明膜厚の変化による干渉のためパターン間の反射率の差が大きくなり、反射光の強度分布が歪み、検出誤差が大きくなる場合がある。また、スリット103として、例えば単一のスリットからなるシングルスリット、光検出素子106としてポジションセンサを用いることができる。また、スリット103に複数のスリットからなるマルチスリットを用い、光検出素子106にCCDリニアセンサを用い、CCDリニアセンサの検出波形から、各スリットにおけるスリット像シフト量を算出して平均することにより、パターン間反射率の差による高さ検出誤差を低減することできる。
次に、本発明に係る欠陥観察装置の動作について図10を用いて説明する。本発明に係る欠陥観察装置で観察される半導体ウェハ等の試料1は、予め高スループットを有する他の光学式検査装置(光学式異物検査装置や光学式外観検査装置等)で欠陥が検出されて該欠陥の粗位置情報が入力されて例えばデータベース10に格納されているものとする。まず、予め他の光学式検査装置で欠陥が検査された試料1はロードロック室(図示せず)に搬入され、該ロードロック室の真空排気が行われる。真空排気後、ロードロック室内の試料1は真空チャンバ13内の試料ホルダ2に搬送される。次に、全体制御部8は、XYステージ3を駆動制御して試料1を光学式顕微鏡5aの視野に移動する。
光学式顕微鏡5aは、明視野照明光源51から得られる照明光を鏡筒40aを通して先端部に導き対物レンズ46から試料1に対して照明し、試料1から得られる反射光を鏡筒40aを通して光検出器62に導いて検出し、信号処理系6で試料1の画像信号を取得する。全体制御部8は、信号処理系6で取得した画像信号に基づいて試料1のアライメントを行う(S151)。該アライメントは取得した画像信号に対し画像処理により、試料にパターンが形成されている場合は、予め決められたパターンを、パターンが形成されていない場合は試料1の外形エッジにより、試料1のXYシフト量、回転量を算出してXYステージ3及びθ(回転)ステージ(図示せず)を制御して試料の補正(アライメント)を行う。
アライメント終了後、全体制御部8は、予め入力されて例えばデータベース10に記憶された他の光学式検査装置(光学式異物検査装置又は光学式外観検査装置)(図示せず)で検出された試料上の欠陥の大きな検出誤差を含んだ粗位置情報から観察すべき欠陥の粗位置座標を得る(S152)。次に、全体制御部8は、該欠陥の粗位置座標に対する補正式の有無を確認する(S153)。補正式は、最初の数点の欠陥について光学式顕微鏡5aで再検出した欠陥の精位置座標と他の光学式検査装置で検出される欠陥の粗位置座標との間のずれ量が一定で規則性があると判断される場合作成され、補正式は有りとなり、上記算出されたずれ量に規則性がないと判断される場合には補正式は無しとなる。補正式が無い場合には、全体制御部8は、ステップS152で得られた各欠陥の粗位置座標に基づき、XYステージ3により試料1上の各欠陥を光学式顕微鏡5aの視野に移動させる(S154)。移動後、全体制御部8は、欠陥位置での試料表面の高さの合焦位置からの高さΔzを算出し、Zアクチュエータ136を駆動して鏡筒40aを微動させて焦点合わせを行う(S155)。該焦点合わせは、OM高さ検出系70aで検出した試料表面の高さの合焦位置からの高さΔzを用いて行う。次に、信号処理系6は、光学式顕微鏡5aの例えば2次元CCDカメラで構成された光検出器62で取得した検出画像から欠陥位置を探索する(S156)。そして、信号処理系6は、欠陥の再検出を行い(S157)、検出した場合には全体制御部8は、予め他の光学式検査装置で検出した欠陥の粗位置座標と光学式顕微鏡5aで検出した欠陥の精位置座標とのずれ量を算出して、欠陥の粗位置情報を精位置情報に補正する(S158)。次に、全体制御部8は、予め他の光学式検査装置で検出した欠陥の粗位置座標と光学式顕微鏡5aで実際に再検出した精位置座標との間のずれ量に規則性があるか否か判断する(S159)。本シーケンスは、最初の数点の欠陥を光学式顕微鏡5aで再検出した後行うもので、最初の数点の欠陥を光学式顕微鏡5aで再検出する際は行わない。補正値が一定でない場合、補正した欠陥の精位置情報に基づき、欠陥を走査型電子顕微鏡4の視野に移動する(S160)。移動後、SEM高さ検出系7で試料1の高さを検出し、全体制御部8は該検出した高さ検出値に基づいて走査型電子顕微鏡4の例えば対物レンズ(図示せず)を制御して焦点合わせを行い、更に高倍率のSEM画像を用いた焦点合わせを行う(S161)。そして、走査型電子顕微鏡4は電子ビームを試料1に照射し、偏向電極により設定された走査範囲を走査し、試料1から発生する2次電子や反射電子を検出し、高倍率の2次電子像や反射電子像得る。更に、例えば全体制御部8は、走査型電子顕微鏡4から取得される高倍率の欠陥のSEM画像を基に欠陥の観察、分類を行う(S162)。
次に、全体制御部8は、他の欠陥の観察が必要か否かの判断を行い(S163)、必要がなければ観察終了とし(S164)、必要であれば、上述した欠陥の粗位置情報を取得するステップS152に戻り、処理S153〜S162を繰り返す。
なお、全体制御部8は、補正式の有無を確認するステップS153で補正式がある場合、補正式により欠陥の粗位置情報を補正し、光学式顕微鏡5aによる欠陥の再検出は行わず、補正した欠陥の精位置情報に基づき、欠陥を走査型電子顕微鏡4の視野に移動するステップS160へ進む。また、信号処理系6は、光学式顕微鏡5aの光検出器62で取得した検出画像から欠陥位置を探索するステップS156において、欠陥の検出を行って検出できなかった場合(S157)には、視野周辺を探索するか否かの判定を行う(S167)。信号処理系6での判定の結果、視野周辺を探索する場合には、全体制御部8は試料1を移動し(S168)、OM高さ検出系70aで検出した試料1の高さを用いて光学式顕微鏡5aの焦点合わせを行うステップS155に戻り、欠陥が検出されるまで前述の処理S156、S157を繰り返す。視野周辺を探索しない場合、他の欠陥の観察を実行する否かを判定するステップS163に進む。
なお、ここでは、全体制御部8において、欠陥座標位置のずれ量の規則性の有無を欠陥検出時の最初の数点で行ったが、予めウェハの主要な位置を決めておき、その位置周辺の欠陥を対象に欠陥を再検査する前に、規則性の有無を判定してもよい。
ところで、以上説明したシーケンスでは、試料1の高さ検出を光学式顕微鏡5aの焦点合わせ時と走査型電子顕微鏡4の焦点合わせ時に行っている。そこで、試料1の高さ検出を光学式顕微鏡5a、走査型電子顕微鏡4のどちらか一方、あるいは、両者共通の一箇所で行う方式も考えられる。しかし、前述のシーケンスのように補正式を用いる場合、光学式顕微鏡5aによる欠陥の再検出は行わない。また、光学式顕微鏡5aで欠陥を再検出するとき周辺を探索する場合は、走査型電子顕微鏡4に試料1が移動することなく、光学式顕微鏡5aで連続して試料1の観察を行う。これ以外にも、走査型電子顕微鏡4、あるいは光学式顕微鏡5aのみで連続して欠陥を検出する、あるいは観察する場合、各々の顕微鏡で高さ検出することで欠陥観察のスループットを上げることができる。また、光学式顕微鏡5aで欠陥検出、走査型電子顕微鏡4で観察と連続したシーケンスで使用する場合、各々の顕微鏡で高さ検出することにより、ステージの位置の違いによる誤差等を小さくでき、検出精度をあげることができる。
[第2の実施の形態]
次に、本発明に係る欠陥観察装置の第2の実施の形態について図11を用いて説明する。本第2の実施の形態において第1の実施の形態と相違する点は、光学式顕微鏡5b内にはOM高さ検出系70aを備えておらず、光学式顕微鏡5bで試料1の焦点合わせを行う際、走査型電子顕微鏡4に設けられたSEM高さ検出系7を用いる以外、他の処理は第1の実施の形態と同一である。
本発明に係る欠陥観察装置の第2の実施の形態において、欠陥を観察するための手順について図12を用いて説明する。即ち、第2の実施の形態においては、光学式顕微鏡5b内にはOM高さ検出系70aが無い為、第1の実施の形態と相違する点は、試料の高さを検出するためにSEM高さ検出系7を用いることになる。そのため、欠陥の粗位置情報を取得した後、該取得した欠陥の粗位置情報に基づき、欠陥をSEM高さ検出系7を備えた走査型電子顕微鏡4の光軸に移動し(S170)、SEM高さ検出系7で試料1の高さを検出する(S171)ことになる。次に、全体制御部8は、光学式顕微鏡5bで欠陥の再検出を行うか否かの判定を行う(S172)。全体制御部8が、ステップS172において光学式顕微鏡5bで欠陥を再検出すると判定した場合には、上記取得した欠陥の粗位置情報に基づき、試料1の欠陥を光学顕微鏡5bの視野に移動する(S154)。移動後、SEM高さ検出系7で得られた試料1の高さを用いてZアクチュエータ136を駆動して光学式顕微鏡5bの焦点合わせを行う(S173)。以降ステップS156からステップS160及びSEM高さ検出S174までは第1の実施の形態と同様となる。また、全体制御部8が、ステップS172において光学式顕微鏡5bで欠陥を再検出しないと判定した場合には、ステップS161に進むことになる。また、ステップS161からステップS164までは第1の実施の形態と同様となる。
本第2の実施の形態では、走査型電子顕微鏡4上のSEM高さ検出系7のみで試料1の高さを検出する。従って、走査型電子顕微鏡4で欠陥を観察することなく、光学式顕微鏡5b上で欠陥を連続的に検出する場合は、試料1の高さを検出するために、試料1を走査型電子顕微鏡4の光軸12上に移動する必要があり、スループットが低くなる。そこで、本第2の実施の形態ではいくつかの方法を採る。第1の方法は、予め、試料1の全面の主要な点について、SEM高さ検出系7で試料1の高さを計測して試料の高さマップを作成しておき、光学式顕微鏡5bで連続的に欠陥を再検出する場合、予め他の光学式検査装置で検出された欠陥の粗位置座標を基に上記高さマップを補間し、その欠陥の粗位置座標での試料の高さを求めて光学式顕微鏡5bの焦点合わせを行うことである。また第2の方法は、連続的に検出する欠陥の粗位置座標が近い場合、試料1の高さによる違いは小さいため、同一の高さとする、あるいは、予め、移動方向毎に仮定されている傾斜量により試料の高さ変化を求め、該求められた試料の高さの変化を基に光学式顕微鏡5bの焦点合わせを行うことである。
なお、光学式顕微鏡5bにおいて、前記第1の方法、または第2の方法で得られた試料1の高さを基準に、Zアクチュエータ136によって鏡筒40aを含めて検出光学系60aをZ方向にあるステップで移動しながら試料1の画像を光検出器62で検出し、取得した画像のコントラストが最大になる点を合焦点とすることにより、光学式顕微鏡5bの焦点合わせを高精度に行うことができる。この場合、予め試料1の真の高さに近い値を基準にするため、基準値がない場合と比較して、検出光学系60aをZ方向に移動するステップ数が小さくなるため、焦点合わせの時間を短縮できる。
[第3の実施の形態]
次に、本発明に係る欠陥観察装置の第3の実施の形態について図13を用いて説明する。本第3の実施の形態において、第1の実施の形態と相違する点は、光学式顕微鏡5cの先端部の鏡筒40bが真空チャンバ13内において垂直方向に真空チャンバ13の上壁に取り付けたことにある。ところで、実際には、真空チャンバ13の上壁の上方において走査型電子顕微鏡4の鏡筒4aの周囲には鏡筒4a内を制御するための部品が存在するため、第1の実施の形態に比べて光学式顕微鏡5cの垂直方向に伸びる鏡筒40bを走査型電子顕微鏡4の鏡筒4aに近付けて設置することは困難となる。しかし、鏡筒40b内に光路を曲げるミラー(光路を曲げる光学要素)等が配置されていないので、鏡筒40bの先端部にNA(開口数)の大きな対物レンズ46を設置できるスペースを確保することが可能となる。
即ち、光学式顕微鏡5cの場合は、暗視野照明光201bを真空チャンバ13の側壁131に設けられた透明窓(真空遮断ガラス)132bを通して真空チャンバ13内の上記鏡筒40bの先端部に入射し、明視野照明光501bを透明窓(真空遮断ガラス)135を通して真空チャンバ13内の上記鏡筒40bの先端部に導くと共に試料1からの反射光または散乱光を透明窓(真空遮断ガラス)135を通して真空チャンバ13の外側に導く鏡筒40bを介して検出する。鏡筒40bは真空チャンバ13の上壁137に設置されたZアクチュエータ136に固定し、真空チャンバ13内の真空度を保持するため、鏡筒40bと上壁137との間には、ベローズ134を設けてある。即ち、鏡筒40bは、明視野照明光学系50b、検出光学系60b及びOM高さ検出系70bの一部を共用し、先端部側から集光する対物レンズ46と、ビームスプリッタ48と、結像レンズ47と、さらに先端部に暗視野照明用のプリズム(反射光学要素)27bを備えている。なお、暗視野照明用のプリズム(ミラー)(反射光学要素)26bは、真空チャンバ13に固定されている。
暗視野照明光学系20bは、真空チャンバ13に固定されるミラー26bの鏡筒40bに対する相対位置及び鏡筒40bの先端部に取り付けされるプリズム27bの位置が相違する以外第1の実施の形態と同様である。また、明視野照明光学系50bは、明視野照明光源51から出射された白色光等の明視野照明光501bを鏡筒40b内に側方からビームスプリッタ48に向けて入射させる点以外は第1の実施の形態と同様である。また、検出光学系60bは鏡筒40bが垂直方向に伸びている点以外第1の実施の形態と同様である。また、OM高さ検出系70bも鏡筒40bが垂直方向に伸びている点以外第1の実施の形態と同様である。
従って、本第3の実施の形態では、OM高さ検出系70bで検出された試料の高さに応じて、Zアクチュエータ136により、検出光学系22を有する鏡筒40b全体をZ方向に微動させて光学式顕微鏡5cを試料1に対して焦点合わせを行う。
なお、結像レンズ47は焦点距離一定のため、検出光学系60bの倍率は一定であるが、結像レンズ47にズームレンズを使用することにより、検出光学系60bの倍率を変化させることができる。倍率を変化させた場合、OM高さ検出系70bで高さ検出する際、高さ算出時の倍率も変える必要がある。
[第4の実施の形態]
次に、本発明に係る欠陥観察装置の第4の実施の形態について図14を用いて説明する。本第4の実施の形態において、第3の実施の形態との相違点は、光学式顕微鏡5dにおいて、OM高さ検出系70bをなくし、鏡筒40bを、真空チャンバ13の上壁137に設けられた透明窓(真空遮断ガラス)135を境にして、真空チャンバ13内に設けた対物レンズ46を含む先端部40baと、真空チャンバ13の上部に設けた上部40bbとに分離して構成することにある。これにより、光学式顕微鏡5dにおいて焦点合わせをする際、第3の実施の形態のように検出光学系60bを有する鏡筒40b全体が移動することなく、真空チャンバ13の上壁137に設置したZアクチュエータ136を駆動することにより真空チャンバ13内にある鏡筒40bの対物レンズ46を含む先端部分40baのみを移動することが可能となるため、構成が簡単になる。また、本第4の実施の形態は、光学式顕微鏡5d上で試料1の高さを光学的に検出する光学系として、第3の実施の形態のように対物レンズ46を介してスリット光を検出せず、221で示すように光軸に対して斜め方向から検出するオフアクシス方式をとる。この場合、高さ検出のためのスリット光の入射角を法線方向に対して大きくすることができ、表面に透明な膜が形成されている場合、多重反射による高さ検出誤差を小さくできる。本発明に係る欠陥観察装置の第4の実施の形態の構成は、第3の実施の形態におけるOM高さ検出系70bの代わりに、OA高さ検出系221を用い、鏡筒40bが先端部40baと上部40bbとに分離している以外、第3の実施の形態と同一である。OA高さ検出系221は、基本的には第1の実施の形態におけるSEM高さ検出系7と同一で、光源に白色光源またはレーザ、スリットにシングルスリットまたはマルチスリット、光センサにポジションセンサまたはCCDリニアセンサ等、検出精度及びスペース等を考慮して用いることができる。本第4の実施の形態は、光学式顕微鏡5dを試料1に対して焦点合わせを行う際、アクチュエータ136により、鏡筒40bにおける対物レンズ46を含む先端部40baのみZ方向に移動し、鏡筒40bにおける他の上部40bbは固定されていて移動しない。また、試料1の高さ検出をオフアクシスで行うため、より精度の高い高さ検出ができる。
なお、第1乃至第4の実施の形態では、走査型電子顕微鏡4、光学式顕微鏡5a〜5d上の高さ検出系7、70a、70bで得られた試料の高さに基づき、走査型電子顕微鏡4では対物レンズの励磁電流等を調節して焦点合わせを行い、光学式顕微鏡5a〜5dでは検出光学系60a、60bを有する鏡筒40a、40bをZ方向に移動して焦点合わせを行っている。しかし、ステージにZ方向の駆動機構が付いて、高さ検出系で得られた試料の高さに基づき、ステージをZ方向に移動することによって焦点合わせを行う場合にも第1乃至第4の実施の形態は対処できる。
本発明に係る欠陥観察装置の第1の実施の形態を示す概略構成図である。 本発明に係る欠陥観察装置に設けられた光学式顕微鏡における光学的高さ検出光学系の一実施例を示す概略構成図である。 図2に示すOM高さ検出系(光学的高さ検出系)における試料上のパターンとスリット光との関係を説明するための図である。 本発明に係る光学式顕微鏡において偏光検出を適用する試料の構造を示す図である。 本発明に係る光学式顕微鏡の検出光学系の偏光検出をシミュレーションするための光学モデルの説明図である。 図5に示す光学モデルに基づいてシミュレーションにより得られた散乱光強度を示す図である。 図5に示す光学モデルに基づいてシミュレーションにより得られた検出S/Nを示す図である。 本発明に係る光学式顕微鏡の信号処理系における処理方法の説明図である。 本発明に係る走査型電子顕微鏡におけるSEM高さ検出系(光学的高さ検出系)の一実施例を示す概略構成図である。 本発明に係る欠陥観察装置の第1の実施の形態における処理のシーケンスを示すフロー図である。 本発明に係る欠陥観察装置の第2の実施の形態を示す概略構成図である。 本発明に係る欠陥観察装置の第2の実施の形態における処理のシーケンスを示すフロー図である。 本発明に係る欠陥観察装置の第3の実施の形態を示す概略構成図である。 本発明に係る欠陥観察装置の第4の実施の形態を示す概略構成図である。
符号の説明
1…試料(半導体ウェハ)、2…試料ホルダ、3…XYステージ(回転ステージも含む)、4…走査型電子顕微鏡、4a…走査型電子顕微鏡の鏡筒、5a〜5d…光学式顕微鏡、6…信号処理系、7…SEM高さ検出系、8…全体制御部、9…入出力端末、10…データベース、11…ネットワーク、13…真空チャンバ、20a、20b…暗視野照明光学系、21…レーザ光源、22…シャッタ、23…ビーム径可変手段、24…波長板、26a、26b…プリズム又はミラー(反射光学要素)、27a、27b…プリズム(反射光学要素)、40a、40b…光学式顕微鏡の鏡筒、40ba…鏡筒の先端部、40bb…鏡筒の上部、45…ミラー(光路を曲げる光学要素)、46…対物レンズ、47…結像レンズ、48…ビームスプリッタ、50a、50b…明視野照明光学系、51…明視野照明光源、60a、60b…検出光学系、61…偏光検出器(検光子)、62…光検出器、70a、70b…OM高さ検出系、71…ダイクロイックミラー、72…ビームスプリッタ、73…ポジションセンサ、74…スリット、75…コリメートレンズ、76…半導体レーザ、84…スリット、85…パターン、101…白色光源、102…コンデンサレンズ、103…スリット、104…投影レンズ、105…検出レンズ、106…光検出素子、131…真空チャンバの側壁、133…支持部材、134…ベローズ、132a、132b、135…真空遮断ガラス(透明窓)、136…Zアクチュエータ、137…真空チャンバの上壁。

Claims (7)

  1. 真空チャンバ内に設けられたステージ上に載置される試料上の欠陥を光学的に再検出し
    て少なくとも欠陥の位置情報を取得する光学式顕微鏡と、該光学式顕微鏡により取得した
    試料上の欠陥の位置情報に基づいて予め他の光学式検査装置で検出された試料上の欠陥の
    位置情報を補正する補正手段と、該補正手段で補正された試料上の欠陥の補正位置情報に
    基づいて前記ステージを移動して前記試料上の欠陥を視野内に位置付けて観察する電子顕
    微鏡とを備えた欠陥観察装置であって、
    前記光学式顕微鏡は、更に、前記ステージ上に載置された試料の高さを光学的に検出す
    る高さ検出光学系と、前記試料上の欠陥に対して照明を行う照明光学系と、該照明光学系
    により照明された前記試料上の欠陥から得られる反射光または散乱光を集光して欠陥の画像信号を検出する検出光学系とを備え、
    前記高さ検出光学系は前記光学式顕微鏡と光路を一部共有し、前記試料に対して前記光学式顕微鏡の前記共有する光路上の対物レンズを介してスリット光を投影し、該投影によって前記試料から得られるスリット反射光を前記対物レンズを介して光学センサで検出し、該検出される前記光学センサ上の検出位置から前記試料の高さを検出するように構成し、
    前記高さ検出光学系で検出される試料の高さ情報に基づいて前記光学式顕微鏡の前記高さ検出光学系と共有する光路の前記試料に対する高さを調整することにより焦点合わせを行うように構成したことを特徴とする欠陥観察装置。
  2. 前記照明光学系は、前記照明光を前記試料上の欠陥に対して斜方照明する暗視野照明光
    学系によって構成されることを特徴とする請求項1記載の欠陥観察装置。
  3. 前記検出光学系は、前記暗視野照明光学系による暗視野照明光の偏光方向と異なる偏光
    方向を検出できる偏光検出器を有することを特徴とする請求項2記載の欠陥観察装置。
  4. 真空チャンバ内に設けられたステージ上に載置される試料上の欠陥を光学的に再検出し
    て少なくとも欠陥の位置情報を取得する光学式顕微鏡と、該光学式顕微鏡により取得した
    試料上の欠陥の位置情報に基づいて予め他の光学式検査装置で検出された試料上の欠陥の
    位置情報を補正する補正手段と、該補正手段で補正された試料上の欠陥の補正位置情報に
    基づいて前記ステージを移動して前記試料上の欠陥を視野内に位置付けて観察する電子顕
    微鏡とを備えた欠陥観察装置であって、
    更に、前記ステージ上に載置された試料の高さを光学的に検出する高さ検出光学系を備
    え、
    前記光学式顕微鏡は、更に、前記試料上の欠陥に対して照明を行う照明光学系と、該照
    明光学系により照明された前記試料上の欠陥から得られる反射光または散乱光を集光して欠陥の画像信号を検出する検出光学系とを備え、
    前記高さ検出光学系は前記光学式顕微鏡と光路を一部共有し、前記試料に対して前記光学式顕微鏡の前記共有する光路上の対物レンズを介してスリット光を投影し、該投影によって前記試料から得られるスリット反射光を前記対物レンズを介して光学センサで検出し、該検出される前記光学センサ上の検出位置から前記試料の高さを検出するように構成し、
    前記高さ検出光学系で検出される試料の高さ情報に基づいて前記光学式顕微鏡の前記高さ検出光学系と共有する光路の前記試料に対する高さを調整することにより焦点合わせを行うように構成したことを特徴とする欠陥観察装置。
  5. 前記高さ検出光学系は、前記試料に対して斜め上方からスリット光を投影し、該投影さ
    れたスリット光の試料からのスリット反射光を斜め上方の光学センサで検出し、該検出さ
    れるスリット反射光の前記光学センサの検出位置から前記試料の高さを検出するように構
    成したことを特徴とする請求項4記載の欠陥観察装置。
  6. 前記照明光学系は、前記照明光を前記試料上の欠陥に対して斜方照明する暗視野照明光
    学系によって構成されることを特徴とする請求項4記載の欠陥観察装置。
  7. 真空チャンバ内に設けられたステージ上に載置される試料上の欠陥を光学式顕微鏡によ
    り光学的に再検出して少なくとも欠陥の精位置情報を取得し、該取得した試料上の欠陥の
    精位置情報に基づいて予め他の光学式検査装置で検出された試料上の欠陥の粗位置情報を
    補正し、該補正された試料上の欠陥の補正位置情報に基づいて前記ステージを移動して前
    記試料上の欠陥を電子顕微鏡の視野内に位置付けて該電子顕微鏡により観察する欠陥観察
    方法であって、
    前記光学式顕微鏡により前記試料上の欠陥を再検出して少なくとも欠陥の精位置情報を
    取得する際、前記ステージ上に載置された試料の高さを前記光学式顕微鏡と一部共有する光路から前記試料に対して前記光学式顕微鏡の前記対物レンズを介してスリット光を投影し、該投影によって前記試料から得られるスリット反射光を前記対物レンズを介して光学センサで検出し、該検出される前記光学センサ上の検出位置から前記試料の高さを検出する高さ検出光学系により光学的に検出し、該検出される試料の高さ情報に基づいて前記光学式顕微鏡の前記高さ検出光学系と共有する光路の前記試料に対する高さを調整することにより焦点合わせを行うことを特徴とする欠陥観察方法。
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Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5110977B2 (ja) * 2007-06-22 2012-12-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥観察装置及びその方法
JP5175605B2 (ja) 2008-04-18 2013-04-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン形状検査方法
JP2010096554A (ja) * 2008-10-15 2010-04-30 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥検出方法の高感度化
JP5303781B2 (ja) * 2008-12-26 2013-10-02 株式会社堀場製作所 電子顕微鏡装置
JP5492409B2 (ja) * 2008-12-26 2014-05-14 株式会社堀場製作所 電子顕微鏡装置
JP5424659B2 (ja) * 2009-01-23 2014-02-26 株式会社サキコーポレーション 被検査体の検査装置
NL2004949A (en) * 2009-08-21 2011-02-22 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus.
DE102009041993B4 (de) * 2009-09-18 2020-02-13 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Beobachtungs- und Analysegerät
JP5216752B2 (ja) 2009-11-18 2013-06-19 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥検出方法及び欠陥検出装置並びにこれを備えた欠陥観察装置
JP5313939B2 (ja) * 2010-02-09 2013-10-09 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン検査方法、パターン検査プログラム、電子デバイス検査システム
US9976851B2 (en) * 2010-05-03 2018-05-22 United Technologies Corporation Accurate machine tool inspection of turbine airfoil
JP5770434B2 (ja) * 2010-06-24 2015-08-26 株式会社堀場製作所 電子顕微鏡装置
JP2012047654A (ja) * 2010-08-30 2012-03-08 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥検査装置および欠陥検査方法
JP2012068051A (ja) * 2010-09-21 2012-04-05 Toshiba Corp パターン欠陥検査装置およびパターン欠陥検査方法
US8164818B2 (en) 2010-11-08 2012-04-24 Soladigm, Inc. Electrochromic window fabrication methods
US9795340B2 (en) 2010-12-13 2017-10-24 National Taiwan University Vacuum-pump sucker
EP2756289A4 (en) 2011-09-14 2015-07-22 View Inc PORTABLE ERROR REDUCER FOR ELECTRIC WINDOWS
US9885934B2 (en) 2011-09-14 2018-02-06 View, Inc. Portable defect mitigators for electrochromic windows
US8675188B2 (en) * 2012-01-09 2014-03-18 Kla-Tencor Corporation Method and system for determining one or more optical characteristics of structure of a semiconductor wafer
US9638977B2 (en) 2012-03-13 2017-05-02 View, Inc. Pinhole mitigation for optical devices
US9341912B2 (en) 2012-03-13 2016-05-17 View, Inc. Multi-zone EC windows
EP2849915A4 (en) 2012-05-18 2016-06-15 View Inc ENCODING DEFECTS IN OPTICAL DEVICES
JP5946751B2 (ja) * 2012-11-08 2016-07-06 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥検出方法及びその装置並びに欠陥観察方法及びその装置
US9255894B2 (en) * 2012-11-09 2016-02-09 Kla-Tencor Corporation System and method for detecting cracks in a wafer
JP5944850B2 (ja) * 2013-03-11 2016-07-05 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥検査方法及びこれを用いた装置
JP6475176B2 (ja) * 2016-02-25 2019-02-27 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥観察装置
WO2017149689A1 (ja) * 2016-03-02 2017-09-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥検査装置、パターンチップ及び欠陥検査方法
JP6245533B2 (ja) * 2016-04-07 2017-12-13 株式会社ニコン 検査装置および撮像素子の製造方法
US10060861B2 (en) * 2017-01-10 2018-08-28 Sunspring America, Inc. Technologies for identifying defects
JP2018128325A (ja) * 2017-02-07 2018-08-16 ナノフォトン株式会社 分光顕微鏡及び、及び分光観察方法
IT201700077459A1 (it) * 2017-07-10 2019-01-10 Tekno Idea Srl Dispositivo e procedimento per la rilevazione di difetti superficiali
US10955361B2 (en) 2017-07-18 2021-03-23 Hitachi High-Tech Corporation Defect inspection apparatus and pattern chip
JP2019132637A (ja) * 2018-01-30 2019-08-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥観察装置
CN108321096A (zh) * 2018-02-24 2018-07-24 上海华力微电子有限公司 一种晶圆缺陷的查找系统和晶圆缺陷的查找方法
JP2019190903A (ja) * 2018-04-20 2019-10-31 株式会社日立ハイテクノロジーズ 高さ検出装置および荷電粒子線装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3201396B2 (ja) * 1988-12-23 2001-08-20 株式会社日立製作所 半導体デバイスの製造方法
JPH0541194A (ja) 1991-08-02 1993-02-19 Sumitomo Electric Ind Ltd 観察装置
JP3555230B2 (ja) * 1994-05-18 2004-08-18 株式会社ニコン 投影露光装置
JP3258821B2 (ja) 1994-06-02 2002-02-18 三菱電機株式会社 微小異物の位置決め方法、分析方法、これに用いる分析装置およびこれを用いた半導体素子もしくは液晶表示素子の製法
JP3566470B2 (ja) * 1996-09-17 2004-09-15 株式会社日立製作所 パターン検査方法及びその装置
JPH11173823A (ja) * 1997-12-10 1999-07-02 Yasunaga Corp 光学式検査装置
US6407373B1 (en) 1999-06-15 2002-06-18 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for reviewing defects on an object
US6678043B1 (en) * 2000-10-31 2004-01-13 Gerard H. Vurens Methods and apparatus for surface analysis
JP3990981B2 (ja) * 2000-12-15 2007-10-17 ケイエルエイ−テンコー コーポレイション 基板を検査するための方法及び装置
JP4610798B2 (ja) * 2001-06-19 2011-01-12 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 レーザ欠陥検出機能を備えた走査型電子顕微鏡とそのオートフォーカス方法
JP4136883B2 (ja) * 2003-10-03 2008-08-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥観察方法
US20050122508A1 (en) 2003-10-31 2005-06-09 Sachio Uto Method and apparatus for reviewing defects
JP4521240B2 (ja) 2003-10-31 2010-08-11 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥観察方法及びその装置
JP4248382B2 (ja) * 2003-12-04 2009-04-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子ビームによる検査方法および検査装置
JP2007071803A (ja) 2005-09-09 2007-03-22 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥観察方法及びその装置
JP4723362B2 (ja) * 2005-11-29 2011-07-13 株式会社日立ハイテクノロジーズ 光学式検査装置及びその方法
JP4979246B2 (ja) * 2006-03-03 2012-07-18 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥観察方法および装置
JP5110977B2 (ja) * 2007-06-22 2012-12-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥観察装置及びその方法

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