JP5153212B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents

Description

本発明は荷電粒子線装置に係り、特に試料上に形成された回路パターンの寸法や形状の測定或いは検査する技術に関する。

半導体ウェハ上に形成された回路パターンの状態の検査およびレビューは、歩留りの向上や信頼性の確立に重要な役割を担う技術である。前述の検査やレビューは、光を用いた装置や、電子線に代表される荷電粒子線を用いた装置によってなされる。特に、近年の半導体デバイスの微細化に伴って、荷電粒子線を用いた検査・レビューが重要となっている。しかし、製造プロセス途中の半導体ウェハ表面は酸化ケイ素、窒化ケイ素、有機性材料や高誘電材料などの絶縁性の膜で構成されているため、荷電粒子線をウェハ表面に照射するとウェハ表面が帯電し、これによって表面から発生する信号粒子の軌道が変化する。信号粒子の軌道の変化は荷電粒子線の照射領域と未照射領域の境界、つまり帯電領域と非帯電領域の境界で特に顕著に発生し、信号粒子によって形成される取得画像に明るさむらの像障害を生じる。また、パターンの構造や配置と荷電粒子線の走査方向の関係によっては、取得画像の中央部にも明るさむらの像障害を生じることがある。これらの像障害は検査確度の低下に深刻な問題となるので、像障害を低減することが重要である。

前述の像障害を低減する技術として、電子線を取得画像の表示領域よりも広く走査して得られる画像を必要な範囲だけ切り出して表示する技術が特許文献１や特許文献２に開示されている。また、パターンの配置によって発生するコントラスト変化の影響を回避する技術として、画像を取得する際の電子線の走査方向に対して面内に一定の角度を有する方向に電子線を走査してオートフォーカスを実行する技術が特許文献３や特許文献４に開示されている。

特開２００４−２２７８８６公報 特開平１１−１２０９５１公報 特開２００３−３０３５６４公報 特開２００５−２８５７４６公報

特許文献１に開示の技術においては、電子線の走査領域を取得画像の表示領域と同じになるように取得した低倍率欠陥画像で欠陥位置を探索した後、電子線の走査領域を低倍率欠陥画像取得時の走査領域と同じ大きさになるように取得した画像を切り出して高倍率欠陥画像を取得する。図２は高倍率欠陥画像取得時の取得画像と表示画像の関係について示す。試料上のパターン１０１に電子線の走査１０４を矢印の方向に実行して取得画像１０３を取得した後、その必要箇所を切り出し、表示画像１０２とする。該技術での取得画像１０３の取得倍率は低倍率欠陥画像の取得倍率と同一である。当該技術では、高倍率欠陥画像の画像端部は電子線の照射領域と未照射領域の境界部には該当しなくなるため、画像端部に発生する像障害を回避することが可能となるが、低倍率欠陥画像における画像の端部に発生する像障害を回避することができない。特許文献２に開示の技術においては、図２に示した技術がすべての表示画像に対して適用できるため、低倍率欠陥画像の表示画像における画像端部に発生する像障害を回避することが可能である。しかし、前述いずれの技術においても、パターンの構造や配置と荷電粒子線の走査方向の関係によって発生する明るさむらの像障害は、低減することはできない。

特許文献３や特許文献４に開示の技術においては、オートフォーカス時の電子線の走査方向をウェハ上のチップ配列に対し水平成分と垂直成分とを合わせ持った斜め走査線となるように制御する。しかし、該技術においては、前述の方法で走査した電子線を表示画像としては用いないので、表示画像にコントラストの改善効果を期待することができない。また、該技術のような走査方向で画像を取得すると、走査方向に対応して画像の表示方向が変化する。表示方向が変化すると、凹凸情報などの方向性を有する画像では、表示情報の誤認識を招くことになる。

本発明は、表示画像に発生する像障害を回避し、明るさむらのない鮮明な画像を取得し、自動レビュー時における欠陥認識率の向上と共に、表示情報の誤認識を防止することが可能な荷電粒子線装置を提供することを目的とする。

荷電粒子線を試料に走査しながら照射して荷電粒子線画像を取得するための欠陥検査およびレビューシステムにおいては、通常、ウェハアライメントによって決まる直交座標軸方向を表示画像の縦方向および横方向とする。このとき、取得画像の縦方向および横方向が荷電粒子線の走査方向と一致する。このとき、例えば表示画像上の直線パターンなどの規則的なパターンの表示では、直線パターンの長手方向が直交するいずれかの座標軸と一致する場合が多い。本発明の発明者は、画像取得時の荷電粒子線の走査方向をウェハアライメントによって決まる直交座標軸に対して斜め方向とし、表示範囲を包含する領域に荷電粒子線を走査することによって得られる荷電粒子線画像から前述の直交座標軸方向に荷電粒子線を走査して得られるはずの画像を抽出して、これを表示画像にすればよいことを見出した。

すなわち、本発明においては、上記の目的を達成するため、ウェハアライメント（被計測試料の面内位置制御）あるいは荷電粒子線照射の方向制御の為の基準となる直交座標系（荷電粒子線装置の基準直交座標系）に対し、いずれの座標軸とも異なる方向で、荷電粒子線の走査を実行し、検出した二次信号から得られる画像情報を画像形成記憶部に記憶し、この画像形成記憶部から基準直交座標系の軸に沿った辺を有する画像表示領域の画像情報を選択的に読み出して、読み出した画像情報を画像表示部に表示する荷電粒子線装置を提供する。

本発明によれば、帯電領域と非帯電領域の境界などで表示画像に発生する像障害を回避し、明るさむらのない鮮明な画像を取得する荷電粒子線装置を提供することが可能となる。

以下に本発明の最良の形態を図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の基本的概念に関して図１を用いて説明する。図１において、例えば、ウェハアライメントによって決定する第一の座標軸１０５および第二の座標軸１０６からなる基準直交座標系に対し、表示画像１０２は第一の座標軸１０５もしくは第二の座標軸１０６のいずれかに沿った、ほぼ平行な辺のみで構成される四角形となるように設定される。荷電粒子線の走査１０８は、第一の座標軸１０５および第二の座標軸１０６のいずれの方向とも異なる方向（斜め方向）に実施される。そして、荷電粒子線の走査１０８によって領域１０７の範囲に荷電粒子線が照射されることで得られる画像情報のうち、表示画像１０２の表示画像領域に含まれる箇所の情報のみを画像表示部に表示する荷電粒子線装置を構成する。

第一の実施例として、荷電粒子線の走査方向の傾斜角が一定に固定された欠陥レビューシステムの実施例について説明する。欠陥レビューシステムとは、被レビュー試料上の関心箇所（defects of interest）の高分解画像情報を取得する（レビューする）ための荷電粒子線装置である。検査すべき重要箇所の位置情報は、通常、外観検査装置などの別の検査装置で検出される場合が多く、当該位置情報を元にレビュー動作が実行される。被レビュー試料としては、回路パターンが形成された半導体ウェハが使用されることが多いが、パターン形成前のベアウェハやウェハを割断したチップや欠片、あるいは液晶パネルや磁気ディスク媒体などが使用される場合もある。重要箇所としては配線の断線やコンタクトホールの開口不良などの電気欠陥の他、試料表面に付着した異物やパターン歪み等の形状欠陥の発生箇所がレビューの対象となる。

画像取得用手段としての荷電粒子線装置は、主として走査電子顕微鏡が用いられている。なお、上記の「傾斜角」とは、被計測試料であるウェハ面内位置制御または荷電粒子線照射の方向制御の為の、荷電粒子線装置の基準直交座標系を用いて規定される角度であって、装置の制御系に予め格納される場合もあれば、装置オペレータ（操作者）が入力部から設定入力する場合もある。

第一の実施例の欠陥レビューシステムでは、一次電子線を試料上に走査しながら照射することで試料から出射される信号電子を角度方向に応じて分別し、分別した信号電子をそれぞれ独立した信号検出器で検出し、照射位置に対応する画素の輝度を検出個数に応じて割り当てて画像化する。画像の種類には試料の法線方向に出射された情報信号を多く含む画像（以下、平面情報像と呼称する）や、試料面法線に対して高角度に出射された信号情報を多く含む画像（以下、凹凸情報像と呼称する）がある。いずれの取得画像も試料の法線方向を視点とする画像であるが、平面情報像は視点と同一方向に光源を有するように表示され、凹凸情報像は視点に対して斜め方向に光源を有するように表示され、観察試料表面の凹凸が強調された画像となる。この凹凸情報像は、これを取得する検出器の配置でコントラストの方向が決まるため、画像の表示方向を変化させると、表示画面上でのコントラストの位置関係が表示方向の変化に付随して変化する。つまり、例えば表示方向を１８０度回転させると、回転前後のコントラストの位置関係が反転する。これは、画像に表示されるコントラストの方向で凹凸を視覚的に判断する場合、凹凸を誤認識することになる。また、表示画像の回転角度が１８０度以外の場合においても、コントラストの位置関係が変化すると凹凸の判断が困難となるため、表示画像は常に一定の表示方向であることが求められる。

図３は本実施例の欠陥レビューシステムの概略構成図を示した。図３に示す欠陥レビューシステムは、電子光学系鏡筒５１と試料室５２により構成される走査電子顕微鏡、電子光学系鏡筒５１内の各種動作電圧・駆動電流を供給するための電源ユニット５３、システム全体を統括制御する演算装置５４、当該演算装置５４に付随する像表示部３２、像表示部３２に表示する画像の画像情報を一時格納する画像記憶部３３、傾斜角や表示倍率やウェハ上の欠陥位置情報など、レビューに必要な各情報が格納されるレビュー情報記憶部３４、装置動作に必要な各種のパラメータを装置ユーザが設定入力するための入力部３５、更には斜め走査のための走査波形（走査偏向器の駆動信号）の生成や、二次電子検出器の出力信号を元に所望画像を形成する機能等、各種の画像演算機能を備えた画像形成部５５等により構成される。演算装置５４には、角度変換部４０及び画像アドレス生成部４１が含まれている。画像形成部５５は、画像形成記憶部である画像形成メモリ３６、走査波形形成部３７、画像処理部３８および信号経路切替部３９、などにより構成される。本実施例では、角度変換部４０および画像アドレス生成部４１は演算装置５４の一機能であるが、画像形成部５５の機能として搭載されていても問題ない。また、演算装置５４と画像形成部５５は、一体化して形成しても良く、演算装置５４と画像形成部５５を総称して演算処理部と呼ぶ場合がある。

電源ユニット５３は、電子光学鏡筒５１の各構成部品や試料ステージ１８用の制御電源の集合であって、高電圧制御電源２４、レンズ制御電源２５、２６、偏向レンズ制御電源２７、対物レンズ制御電源３０、試料ステージ１８に電圧を印加するための試料電圧制御電源３１などにより構成される。

さて、高電圧制御電源２４で制御される電子源１１から引き出された一次電子線１は、レンズ制御電源２５で制御される第一の集束レンズ１２で集束され、絞り板１３で一次電子線の不要な領域が除去された後、レンズ制御電源２６で制御される第二の集束レンズ１４および対物レンズ制御電源３０で制御される対物レンズ１６により試料１７に微小スポットとして集束される。一次電子線１は、偏向制御部である偏向レンズ制御電源２７で制御される走査偏向器としての偏向コイル１５により、走査領域の寸法や走査速度に応じて試料上を二次元的に走査される。すなわち、試料電圧制御電源３０で制御される負の電圧を試料１７に印加すると、一次電子線１は試料１７へ減速されて照射される。前述のすべての電源から構成される電源ユニット５３は演算装置５４の指示によって制御することができる。

一次電子線１の照射によって試料１７から発生した二次電子等の二次信号２は二次信号検出器１９にて検出され、信号増幅器２８で増幅された後、画像形成部５５に画素情報として転送される。一次電子線１の照射によって、一次電子線の入射方向に対して一定の角度を有する方向に試料１７から出射する反射電子および二次電子の二次信号３は凹凸情報像検出器２０にて検出され、信号増幅器２９で増幅された後、画像形成部５５に画素情報として転送される。なお、これら検出器１９、２０を纏めて二次信号検出器と呼ぶことがある点留意されたい。

試料ステージ１８は、試料１７を少なくとも一次電子線入射方向に対して垂直な面内の直交座標系の二方向を独立に移動することができる。試料ステージ１８は、レビュー情報記憶部３４に格納された観察位置の座標、あるいは入力部３５に入力された座標を読み出し、演算装置３１の指示に従い試料１７を該座標に移動することができる。

図４には、本実施例の欠陥レビューシステムの全体的な動作フローを示した。本実施例の欠陥レビューシステムでは、取得した欠陥位置情報を元に欠陥位置を探索するための画像（以下、低倍率画像と呼称）と、欠陥を拡大して表示する目的の画像（以下、高倍率画像と呼称）とが取得される。レビュー開始後、各欠陥位置の画像を取得する毎に、欠陥位置と比較するための参照位置への移動→低倍率参照画像の取得→欠陥位置への移動→低倍率欠陥画像の取得→欠陥位置の検出→高倍率画像の取得を単位とするシーケンスが実行される。これら一連のシーケンスは、欠陥位置を含む所定領域の画像取得が終了する毎に、画像の取得領域を変えて欠陥レビューの開始位置から終了位置に到達するまで繰り返される。本実施例における画像取得は、低倍率参照画像、低倍率欠陥画像、高倍率画像のすべての画像に適用される。

次に、図５を用いて、本実施例の欠陥レビューシステムにおける表示画像と荷電粒子線の走査方向との関係について説明する。走査角度θは４５度固定とする。図５は、被レビュー試料の一部分に荷電粒子線を走査した状態を示しており、参照番号１１６がビーム走査領域（図１の１０７に対応）、１１３が荷電粒子線走査の軌跡、１１１が画像表示部３２に表示される画像のトリミング範囲、１１２がトリミングする表示画像を構成する画素（ピクセル）、１１４，１１５が斜め走査の方向を決めるための基準座標系となるＸＹ直交座標系の座標軸（第一の座標軸および第二の座標軸、図１の１０５、１０６に対応）をそれぞれ示す。図１同様、被レビュー用試料上には、何らかの配線パターンが形成されており、その長手方向のパターンはＹ軸１１５を向くよう配置される。

表示画像となるトリミング画像１１１は概ね四角形であり、四角形の各辺は第一の座標軸１１４もしくは第二の座標軸１１５のいずれかにほぼ平行となるように表示される。走査領域１１６に割り当てられる画素１１２は、表示画像１１１の領域に割り当てられる画素と一致する位置関係に配置され、電子線の走査１１３は、第一の座標軸１１４に対して所定の角度θの方向に実施される。

本実施例において、走査角度θは、基準座標系のＸ軸１１４を基準として規定するものとする。トリミング画像１１１の視野サイズは、画像を構成する１ピクセルの大きさと数で定まり、走査領域１１６は、トリミング画像１１１の視野サイズに応じて定まる。ここで、ピクセルの大きさは荷電粒子線のスポット径と画像の結像倍率により決まる。従って、レビュー画像の分解能とレビュー倍率および視野サイズが決まれば、トリミング画像１１１の大きさと走査領域１１６の大きさとが自動的に定まる。

ビーム走査は、ビーム走査領域１１６内で荷電粒子線の照射位置を二次元的に移動することにより実行されるが、通常は、荷電粒子線の照射位置を所定方向（例えば、第１の方向）に一定距離移動し、一定距離移動後、当該所定方向と直交する方向（例えば、第２の方向）に照射位置を移動して、上記第１方向と同じ方向に照射位置を移動することを繰り返すことにより実行される。図５に示した例では、第１方向が走査軌跡１１３の方向であり、第２方向が１１３と直交する方向に相当する。ここで、「走査」とは、第１方向への荷電粒子線の照射位置の移動を意味するが、所定領域内の二次元的な荷電粒子線の照射位置の移動を「走査」と呼称する場合もあり、場合により使い分ける。第１の方向への移動距離を「走査幅」と称する場合もある。本実施例の欠陥レビューシステムのビーム照射位置制御のための座標系は、ウェハアライメントによって決定され、基準座標系１１４，１１５によって表記される。

次に、図６を用いて、本実施例における表示される画素に対するアドレス情報割り当ての一実施例について説明する。簡単のため、縦方向４画素、横方向４画素の画像を取得する場合にて説明する。図６には、第一の座標軸に対して４５度の角度を有する方向に電子線を走査する場合における、走査位置に割り当てるアドレスを記した。走査アドレスは二つの文字列で与えられ、前の文字列が走査ラインのアドレス、後の文字列が走査ライン内における書込み順のアドレス、すなわちデータ格納の順序情報を示す。

ここで、図６に示した走査アドレスは、説明を分かりやすくするために各ピクセルに対して仮想的に付けた物理アドレスであって、実際の演算処理の際には、画像形成メモリ３６内のメモリアドレスと、当該メモリアドレスに格納されたデータからトリミング画像に相当するアドレスのデータのみを読み出すためのリードアドレス変換規則のみが使用される。二次信号検出器１９等からの出力信号は画像形成メモリ３６に時系列に格納されるため、データ格納の順序情報以外にピクセルの位置情報を識別する情報がないためである。このとき隣り合う画素の位置関係は第一の座標軸１２１（図４の１１４に対応）または第二の座標軸１２２（同１１５に対応）のいずれかの方向にほぼ平行となるように配置される。

電子線の走査においては、上述の走査ラインのアドレスが同一の画素を取得順のアドレスの順に走査し、走査ラインを変えて順に走査する。このときの走査領域は、縦４画素、横４画素の四角形から作られる表示領域１２３を包含するように設定され、表示領域１２３内の表示画像のアドレスは走査アドレスを決定するときに同時に決定される。簡単のため、図６では縦方向４画素、横方向４画素の取得画像について説明したが、取得画像の画素アドレスのすべてが走査の画素アドレスに含まれていれば、取得画像の画素を増加させても問題はない。また、アドレスを２つの文字列で表記したが、走査領域を二次元に配列できれば１つの文字列でも問題ない。

次に、本実施例の欠陥レビューシステムにおける荷電粒子線走査時の装置動作を機能ブロックにより説明する。図７には、図３に示したレビュー情報記憶部３４，走査波形形成部３７，角度変換部４０，偏向制御部である偏向レンズ制御電源２７、および走査偏向器である偏向コイル１５の各構成要素内の内部構成と、各構成要素間で伝達される情報（図中の矢印）をそれぞれ示した。装置の動作シーケンスが、図４のフローチャート上で低倍画像取得ステップまたは高倍画像ステップまで到達すると、レビュー情報記憶部３４は、内部のメモリに格納された走査幅の情報および走査角度θの情報を走査波形形成部３７および角度変換部４０に転送する。走査波形形成部３７は走査の基準信号波形を生成する。基準信号波形とは、荷電粒子線照射位置をＸ軸方向ないしＹ軸方向へ移動させるように走査偏向器である偏向コイル１５を駆動するための駆動信号である。

本実施例の欠陥レビューシステムでは、走査波形形成部３７で発生した、基準信号波形を角度変換部４０でθ変換することにより、斜めの走査信号波形を形成する。基準信号波形としては、信号強度が時間に対してノコギリ歯状にＸ走査信号およびＹ走査信号を使用する。ここで、Ｘ走査信号の１周期分の時間は画像のＸ方向の画像プロファイル１ラインを構成するピクセル数に応じて定まり、信号振幅は画像視野のＸ方向のサイズにより定まる。同様に、Ｙ走査信号の１周期分の時間は画像のＹ方向の画像プロファイル１ラインを構成するピクセル数に応じて定まり、信号振幅は画像視野のＹ方向のサイズにより定まる。走査信号の振幅が画像視野の大きさに関係するのは、走査偏向器により一次荷電粒子線に加えられる磁界または電界の大きさが走査信号の振幅に比例するためであり、印加磁界または印加電界の大きさが大きいほど、一次荷電粒子線の振れ幅が大きくなるためである。

生成されたＸ走査信号およびＹ走査信号は角度変換部４０に転送され、設定された走査角度θに応じた回転演算処理が実施される。図５の角度変換部４０は、その内部で実行される回転演算処理を機能ブロック図で表現している。走査波形形成部３７で生成されたＸ走査信号波形の振幅値ＸとＹ走査信号の振幅値Ｙは、Ｘ乗算器４０１とＹ乗算器４０２とに入力され、sinθまたはcosθが掛け算されたデータ列；Xsinθ、Xcosθ、Ysinθ、Ycosθがそれぞれ生成される。Ysinθのデータ列は更に負の乗算器４０３で−１が乗算され、符号が負に変わる。Ｘ乗算器４０１の出力信号のうちXcosθと負乗算器４０３の出力信号は、Ｘ加算器４０４に入力され、斜め走査のＸ走査信号Ｘ'が、Ｘ'＝Xcosθ−Ysinθとして生成される。同様に、Ｘ乗算器４０１の出力信号のXsinθとＹ乗算器４０２の出力信号YcosθとがＹ加算器４０５に入力され、Xsinθ＋Ycosθという合成信号が斜め走査のＹ走査信号Ｙ'として出力される。以上説明した回転演算は、Ｘ走査信号の振幅値データとＹ走査信号の振幅値データを要素とするベクトルにθの回転行列を掛け算する演算処理に相当する。生成された斜め走査信号は偏向レンズ制御電源２７に転送されて、偏向コイル１５を駆動させる。

次に、図７、図８を用いて、斜め走査画像から画像トリミングを実行し、表示画像を得る際の装置の動作について説明する。二次信号検出器１９等にて検出された信号は、信号増幅器２８、２９で増幅された後、画像形成メモリ３６に画素情報として転送され一時格納される（図８参照）。本実施例においては斜め走査角θが４５度固定であるため、斜め走査の走査アドレスとトリミング領域のアドレス情報とは、数学的に対応付けることができ、画像アドレス生成部４１のメモリ内には、この対応関係に基づくトリミング領域のアドレス情報（ないしはトリミング領域のアドレスを斜め走査の走査アドレスで表現するための変換規則情報）が格納されている。

荷電粒子線による４５度斜め走査に従い、二次信号検出器１９等にて検出された信号が画像形成メモリ３６に転送され、例えば図６に示す走査方向のアドレス（(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)、(1,5)、(1,6)、(2,1)、(2,2)、(2,3)、(2,4)、(2,5)、(2,6)、(3,1)- - - ）に従い順次記憶される。このようにして画像形成メモリ３６に一旦記憶された画像情報である画像信号（輝度値）データは、画像アドレス生成部４１内のメモリに格納されたトリミング領域のアドレス情報またはアドレス変換規則情報が演算装置５４により読み出され、画像形成メモリ３６に送られることにより、トリミング画像を構成する為に必要な画素信号データが画像形成メモリ３６より読み出しされる。すなわち、図６の場合、表示領域１２３に対応するアドレス（(3,3)、(4,4)、(5,4)、(6,5)、(4,3)(5,3)、(6,4)、(7,4)、(5,2)、(6,3)、(7,3)、(8,4)、(6,2)、(7,2)、(8,3)、(9,3)）が画像形成メモリ３６に与えられ、記憶されている表示画像としての画素信号データが画像形成メモリ３６から読み出され、像表示部３２、あるいは画像記憶部３３に送られる。以上の処理によりトリミング画像が形成され、像表示部３２に画像として表示される。あるいは画像記憶部３３に表示画像データとして一旦格納され、像表示部３２で表示される。

本実施例により、斜め走査画像からトリミングされた表示画像を用いることにより、表示画像に発生する像障害を回避し、明るさむらのない鮮明な画像を取得することが可能となり、自動レビュー時における欠陥認識率の向上と共に、表示情報の誤認識を防止することが実現される。

次に、第二の実施例として、欠陥レビューシステムにおける画像表示の際に、画像処理による画素の補完を実行する場合の例を説明する。装置の構成、欠陥レビューシステムの全体的な動作フローおよび電子線の走査方法は第一の実施例と同一であるので説明を省略する。なお本実施例では、走査角度θは任意の値を選択することが可能であり、この走査角度θの値に対応し、必要に応じて表示画像の画素の補完を実行する。

図９には、取得画素情報アドレスと取得画像情報アドレスの具体例について示した。本実施例における座標系は、ウェハアライメントによって決定され、第一の座標軸１３６（図１の１０５に対応）および第一の座標軸１３６に直交する第二の座標軸１３７（図１の１０６に対応）からなる直交座標系で表記される。走査領域１３１および表示画像１３４は四角形の領域を有し、表示画像１３４の四角形の各辺は第一の座標軸１１４もしくは第二の座標軸１１５のいずれかにほぼ平行となるように表示され、走査領域１３１の四角形は表示画像１３４の四角形の重心を中心に角度θ回転させて拡大させた領域に等しい。電子線の走査１３３は、走査領域１３１を隙間なく埋めるように配置された走査画素１３２に対応するように実施されるため、一般的には走査画素１３２は表示画像１３４の表示画素１３５の位置と一致しない。

図１０には、本実施例の実行時における二次信号検出器１９等から得られる画像の形成方法の詳細について示した。例えば、二次信号検出器１９にて検出された信号は、信号増幅器２８で増幅された後、画像形成メモリ３６に画素情報として転送される。画像アドレス生成部４１では、電子線走査によって得られる画素に対して取得順に割り当てられる取得画素情報アドレスおよび、入力部３５から転送される走査角度θと走査領域によって決定される表示領域を表示画素数に分割して、それぞれの画素に取得画像情報アドレスを割り当てる。このとき、取得画像情報アドレスは、最も近距離に位置する取得画素情報アドレスに対して取得画素情報アドレスと取得画像情報アドレスの位置ずれ情報と共に関連付けされる。画像アドレス生成部４１にて生成されたアドレス情報は、画像形成メモリ３６に転送される。画像形成メモリ３６では、画素情報のアドレスが画素情報に対して転送された順に割り当てられ、表示画素情報アドレスに関連付けされた画素を用いて画像を形成する。

形成された画像は取得画素情報アドレスと取得画像情報アドレスの位置ずれ情報と共に信号経路切替部３９によって画像処理部３８を経由する経路が選択され、画像処理部３８へ送られる。画像処理部３８では、転送された画像に対して取得画素情報アドレスと取得画像情報アドレスの位置ずれ情報に対して、補完などの適切な画像処理を加えることで画像処理された画像を生成し、これを演算装置５４を介して画像表示部３２に画像を表示し、画像記憶部３３に格納する。

本実施例の欠陥レビューシステムでは、レビューに先立ち、走査角度あるいはトリミング領域の回転角度を被レビュー試料の種類に応じて定める。図１１には、そのための角度設定用ＧＵＩ画面の構成例を示した。図１１では、走査角度の設定を"画質調整"という設定画面で入力することになっている。初期画面上に表示される"画質調整"というボタンをクリックすると、図１１の画面が像表示部３２上に表示される。装置オペレータは、表示画面に示される複数のタブより"トリミングターゲット"というタブ画面１１０１を選択し、走査角度調整用のタブ画面をＧＵＩ上に表示させる。タブ画面１１０１上には、レビュー箇所の拡大像１１０２の他、レビュー箇所がウェハ全体でどこに位置しているかを示す全体表示画面（locater）１１０３や角度設定を行うためのスクロールバー１１０４、設定値を保存するためのＳＡＶＥボタンや設定値を解除するためのＣＡＮＣＥＬボタンなどが表示される。走査角度の設定前なので、レビュー箇所の拡大像１１０２としては、実際には、デフォルトの走査角度（例えば０°）により走査された領域の画像が表示される。また、電子線照射により試料を損傷することのないよう、走査角度設定のための電子線照射位置としては、アライメントマークなど、電子線を照射しても影響のない位置が選択される。電子線照射位置のアライメントマーク位置への移動は、図示されないステージ制御手段とその上位の制御装置である演算装置５４により実行される。
装置オペレータは、カーソル１１０６を動かしてスクロールバー１１０４を任意の位置に移動することにより、走査角度の設定を行う。角度の設定は、ボタン１１０５を用いて行っても良い。走査角度の設定値を設定値の最小刻み幅分（例えば、図１１の場合は０．０１°）ずつ変更できるため、スクロールバー１１０４よりもボタン１１０５の方が細かな角度設定が可能である。スクロールバー１１０４、ボタン１１０５の操作は入力装置３５により行う。設定された角度値は、レビュー情報記憶部３４や演算装置５４内のメモリなどに格納され、必要に応じて角度変換部４０に読み出される。

また、図１１に示したＧＵＩ画面では、トリミングする領域のサイズをレビュー画像の表示画面上で設定することも可能である。装置ユーザが、トリミングエリア（ＴＲＩＭＭＩＮＧ ＡＲＥＡ）ボタン１１０７をクリックすると、トリミング領域表示枠１１０８が画面上に表示され、装置ユーザは、カーソル１１０６を操作して表示枠１１０８を任意の大きさに変える。トリミングする領域の大きさと走査角度が決まると、演算装置５４により走査領域（表示枠１１０８の外側の枠に相当）の大きさが計算され、レビュー情報記憶部３４や演算装置５４内のメモリなどに格納される。計算された走査領域の大きさに関する情報は、走査波形形成部３７により参照され、走査信号波形の振幅設定に用いられる。

以上説明した角度設定は、手動操作、自動操作の種類を問わずどの時点で実行してもかまわない。特に自動操作時には、本実施例の角度設定は、図４のフローチャートで示されるシーケンス上設定する必要のあるパラメータ、例えば画像倍率やスキャンスピードなどと共に、自動レビュー条件として設定される。また、本実施例では走査角度の設定を"画質設定"というＧＵＩ画面で実行しているが、他の種類の設定画面で実行しても良いのは言うまでもない。
本実施例により、操作者が選択した任意の角度の斜め走査画像からトリミングされた表示画像を用いることにより、表示画像に発生する像障害を回避し、明るさむらのない鮮明な画像を取得することが可能となり、自動レビュー時における欠陥認識率の向上と共に、表示情報の誤認識を防止することが実現できる。

以上、欠陥レビューシステムに関する実施例を示しながら本発明を説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない範囲においては、あらゆる変形や変更が可能であり、荷電粒子線装置であれば装置構成は問わないことは勿論である。

本発明における荷電粒子線の走査と表示画像との関係を示す模式図。 従来技術における荷電粒子線の走査領域と表示画像との関係を示す模式図。 第一の実施例における欠陥レビューシステムの全体構成図。 第一の実施例における欠陥レビューシステムの動作フローを示す流れ図。 第一の実施例における電子線走査方法の説明するための模式図。 第一の実施例における電子線走査方法に基づき記憶される画像信号データと、表示画像の形成方法を説明するための模式図。 第一の実施例における電子線の斜め方向走査のため駆動信号発生機構の一具体例を示す図。 第一の実施例における画像信号データの画像形成メモリへの書込み・読出し機構を説明するためのブロック図。 第二の実施例における表示画像と走査領域の画素の関係を示す模式図。 第二の実施例における画像信号データの画像形成メモリへの書込み・読出し機構を説明するためのブロック図。 第二の実施例における角度設定用ＧＵＩ画面の構成例を示す図。

符号の説明

１…一次電子線、２…二次信号、３…陰影信号、１１…電子源、１２…第一の集束レンズ、１３…絞り板、１４…第二の集束レンズ、１５…偏向コイル、１６…対物レンズ、１７…試料、１８…試料ステージ、１９…二次信号検出器、２０…陰影信号検出器、２４…高電圧制御電源、２５…レンズ制御電源、２６…レンズ制御電源、２７…偏向レンズ制御電源、２８…信号増幅器、２９…信号増幅器、３０…対物レンズ制御電源、３１…試料電圧制御電源、３２…像表示部、３３…画像記憶部、３４…レビュー情報記憶部、３５…入力部、３６…画像形成メモリ、３７…走査波形形成部、３８…画像処理部、３９…信号経路切替部、４０…角度変換部、４１…画像アドレス生成部、５１…電子光学系鏡筒、５２…試料室、５３…電源ユニット、５４…演算装置、５５、画像形成部、１０１…試料上のパターン、１０２…表示画像、１０３…取得画像、１０４…電子線の走査、１０５…第一の座標軸、１０６…第二の座標、１０７…取得画像、１０８…荷電粒子線の走査、１１１…表示画像、１１２…画素、１１３…電子線の走査、１１４…第一の座標軸、１１５…第二の座標軸、１１６…取得画像、１２１…第一の座標軸、１２２…第二の座標軸、１２３…表示領域、１３１…走査領域、１３２…走査画素、１３３…電子線の走査、１３４…表示画像、１３５表示画像の画素、１３６…第一の座標軸、１３７…第二の座標軸、１１０１…タブ画面、１１０２…拡大像、１１０３…全体表示画面（locater）、１１０４…スクロールバー、１１０５…ボタン、１１０６…カーソル、１１０７…トリミングエリアボタン、１１０８…表示枠。

Claims (7)

1. 被計測試料を保持する試料ステージを格納する試料室と、前記被計測試料上に荷電粒子線を走査して発生する二次信号を検出して出力する荷電粒子光学鏡筒とを備えた荷電粒子線装置であって、
   前記荷電粒子光学鏡筒は、前記荷電粒子線を前記被計測試料表面の任意の方向に走査する走査偏向部を有すると共に、
   前記走査偏向部によって前記荷電粒子線を走査して得られた前記二次信号から画素信号データを得る演算装置と、前記画素信号データを格納する画像形成記憶部と、前記形成記憶部に格納された前記画素信号データの一部を抽出して形成した試料像を表示する像表示部とを有し、
   前記演算装置は、前記画像形成記憶部から抽出される前記試料像の抽出方向と前記荷電粒子線の走査方向との関係が斜め方向で、且つ、前記画素信号データに対し、前記試料像の抽出される寸法を可変に制御する
   荷電粒子線装置。
2. 請求項１記載の荷電粒子線装置であって、
   前記荷電粒子線の走査方向が、前記試料像の表示時に、前記画像形成記憶部から抽出された前記画素信号データを補完することなく前記像表示部に表示することが可能な走査方向である
   荷電粒子線装置。
3. 請求項１記載の荷電粒子線装置であって、
   前記画像形成記憶部から抽出される前記試料像の前記抽出方向は、前記荷電粒子線の照射の方向制御の為の直交座標系の座標軸にほぼ平行な方向であり、前記荷電粒子線の走査方向は、前記直交座標系の座標軸に対し所定の角度を有する
   荷電粒子線装置。
4. 請求項３記載の荷電粒子線装置であって、
   前記所定の角度は、前記直交座標系の座標軸の一方から４５度の角度である
   荷電粒子線装置。
5. 荷電粒子線を試料上で走査し、得られる二次信号から試料像を生成する荷電粒子線装置であって、
   前記荷電粒子線を走査する走査偏向部と、
   前記走査偏向部の偏向制御を行なう偏向制御部と、
   前記二次信号を検出する二次信号検出器と、
   前記荷電粒子線装置の基準直交座標系に対して斜め方向に前記荷電粒子線を走査するよう、前記偏向制御部に駆動信号を出力する演算処理部と、
   前記試料像を表示する像表示部とを有し、
   前記演算処理部は、
   前記二次信号検出器の出力信号に基づく画像表示データを記憶する画像形成記憶部と、前記画像形成記憶部から前記基準直交座標系の座標軸に沿ったトリミング領域の前記画像表示データを読み出すための読出しアドレスを生成するアドレス生成部とを有し、
   前記トリミング領域は、前記画像表示データに対し、任意の領域に設定可能であり、
   前記像表示部は、前記読出しアドレスに基づき前記画像形成記憶部から読み出された前記画像表示データを表示する
   荷電粒子線装置。
6. 請求項５記載の荷電粒子線装置であって、
   前記演算処理部は、
   前記荷電粒子線の走査の基準信号波形を発生する走査波形形成部と、前記基準信号波形に対し、前記斜め方向に対応する角度変換を施し、前記駆動信号を出力する角度変換部とを含む
   荷電粒子線装置。
7. 請求項６記載の荷電粒子線装置であって、
   前記斜め方向の角度は、前記基準直交座標系の座標軸から４５度の角度である
   荷電粒子線装置。

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