JP6158226B2 - 荷電粒子線装置及びその欠陥分析方法 - Google Patents

荷電粒子線装置及びその欠陥分析方法 Download PDF

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Description

本発明は荷電粒子線装置及びその欠陥分析方法に係り、例えば、半導体電子回路基板や液晶表示基板等の薄膜デバイス製造過程で生じた欠陥における含有元素や組成について分析するのに好適な荷電粒子線装置及びその欠陥分析方法に関する。
一般に、半導体、液晶ディスプレイ、ハードディスク磁気ヘッド等の薄膜デバイスの製造工程は、多数のプロセスにより構成されている。
このような製造工程数は、時には数百工程に及ぶことがある。そのため、加工装置の製造条件の不備や異常によって、薄膜デバイス上に異物混入や配線の断線などの外観異常が発生した場合、製品に不良が発生する確率が高くなり、歩留りを下げてしまうことになる。
そこで、問題の発生した装置を特定し、対策を施すことが歩留り維持及び向上に重要となる。そのため、主要なプロセスごとに異物検査や外観検査等の検査が実施され、加工が正常に行われているか監視が行われる。このとき、加工プロセスごとに全ての被処理基板の検査を実施するのは時間と手間の制約から不可能であるため、通常はいくつかの一連の工程ごとに、ロット単位、被処理基板単位、或いはその組み合わせによりサンプリングされた被処理基板に対して検査が実施される。ここで、被処理基板とは製品加工を行う最小単位を意味し、半導体であればウェハ１枚を指す。
被処理基板を検査する検査装置においては、異物検査をする場合は、例えば、ウェハ表面をレーザでスキャンし、散乱光の有無を検出することで異物の位置と数の情報を得ている。また、異物とパタン異常の両方を検出する欠陥検査を行う場合は、例えば、光学式の拡大撮像装置によりウェハの回路パタンの画像を取り込み、近傍の他の同一パタン領域の画像と比較することにより、欠陥の位置、個数等に関する情報を得ている。
ここで、「欠陥」とは、検査装置の検査により異常が発見された点として出力された点のことを指す。
上述した問題の発生した装置の異常の判定は、検査装置により検出される欠陥の個数や密度を管理指標として行われることが多い。つまり、欠陥の個数や密度が予め設定された基準値を越えると装置に異常が発生していると判定し、欠陥を検査装置により検出された欠陥座標情報に基づき光学顕微鏡、或いは走査電子顕微鏡（以下、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）という）などのレビュー装置により拡大撮像して、大きさ、形状、或いはテクスチャ等の詳細情報を得たり、元素分析、断面観察等の詳細検査を行い、不具合の発生した装置や不具合内容を特定している。そして、その結果に基づき、装置やプロセスの対策を行い、歩留りの低下を防いでいる。
このような欠陥の分析作業を自動化及び効率化するために、近年、異物検査装置や外観検査装置からの検査データを基に、自動的に異物・欠陥の元素分析データを取得する機能を有するレビュー装置が開発されている。
なお、欠陥の組成分析を自動で効率的に行う方法としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。他に、ＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ-ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を自動で行う方法は、例えば、特許文献２、３、４等に開示されている。
特開２００４−１９１１８７号公報 特開２００４−３３３２１０号公報 特開平０９−２８３５８２号公報 特開平１０−２２１２６９号公報
ところで、欠陥の種類によっては、明らかに特徴の異なる領域が混在している場合がある。例えば、核を有するシミ状の欠陥や複数の異物が局所領域に密集して発生する欠陥、或いはサイズが大きく元素が偏析している欠陥等がある。このような場合は、代表点１点のみを分析しても欠陥が含有する成分を妥当に表しているとは限らない。
上述した特許文献１には、欠陥の組成分析を自動で効率よく分析する方法について開示されているが、欠陥個々において、含有元素の特徴を得るための好適な分析位置を算出する方法については、詳細な開示はされていない。また、特許文献２は、欠陥領域に対して分析用ビームを照射する手法について開示されているが、特許文献１と同様に含有元素の特徴を得るための好適な分析位置を算出する方法については開示されていない。更に、特許文献３及び４も同様に、含有元素の特徴を得るための好適な分析位置を算出する方法については開示されていない。
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、様々な形状を持つ欠陥に対し、妥当な分析位置を自動で設定することが可能な荷電粒子線装置及びその欠陥分析方法を提供することにある。
本発明の荷電粒子線装置は、上記目的を達成するために、電子ビームを出射する電子源と、該電子源から出射された前記電子ビームを収束させるコンデンサレンズと、該コンデンサレンズで収束された前記電子ビームの位置を変更する偏向手段と、該偏向手段で変更された前記電子ビームを絞って被検査対象物に照射する対物レンズと、前記被検査対象物の欠陥部分から放出される元素情報に基づいて、核部分とシミ部分を含む欠陥を分析する欠陥分析手段とを備え、前記欠陥分析手段は、該欠陥分析手段で１つの欠陥と判定された欠陥領域の中から、反射電子像と参照画像との差分演算、或いは二次電子像の中で第１の輝度情報を有する領域の抽出によって得られる前記核部分である第１の欠陥領域を示す第１の画像と、二次電子像と参照画像との差分演算、或いは二次電子像の中で第２の輝度情報を有する領域の抽出によって得られる前記シミ部分である第２の欠陥領域を示す第２の画像を用いて、前記第１の欠陥領域と前記第２の欠陥領域のそれぞれに、選択的に元素分析のための電子ビームが照射される代表点を設定すると共に、前記第２の欠陥領域から前記第１の欠陥領域を除外した領域の中で、前記シミ部分の代表点を設定することを特徴とする。
また、上記構成に加え、前記被検査対象物に前記電子ビームを照射することにより得られる二次電子を検出する二次電子検出器及び反射電子を検出する反射電子検出器と、該二次電子検出器及び反射電子検出器で検出される二次電子及び反射電子を処理して前記被検査対象物のＳＥＭ像を生成するＡ／Ｄ変換部とを、更に備えていることを特徴とする。
更に、上記構成に加え、前記被検査対象物は半導体ウェハであり、前記欠陥分析手段は、前記電子ビームの照射によって前記半導体ウェハの欠陥から放出される特性Ｘ線を検出し、これを電気信号に変換する特性Ｘ線検出部と、該特性Ｘ線検出部で変換された電気信号を処理して表示部へ送信する元素解析・制御部とから成ることを特徴とする。
また、本発明の荷電粒子線装置の欠陥分析方法は、上記目的を達成するために、電子源から出射された電子ビームをコンデンサレンズで収束し、この収束した前記電子ビームの位置を偏向手段で変更し、この偏向した前記電子ビームを絞って試料台に搭載されている被検査対象物に対物レンズで照射し、前記電子ビームの照射によって前記被検査対象物の欠陥部分から放出される元素情報に基づいて、核部分とシミ部分を含む欠陥を欠陥分析手段で分析する際に、前記欠陥分析手段では、該欠陥分析手段で１つの欠陥と判定された欠陥領域の中から、反射電子像と参照画像との差分演算、或いは二次電子像の中で第１の輝度情報を有する領域の抽出によって得られる前記核部分である第１の欠陥領域を示す第１の画像と、二次電子像と参照画像との差分演算、或いは二次電子像の中で第２の輝度情報を有する領域の抽出によって得られる前記シミ部分である第２の欠陥領域を示す第２の画像を用いて、前記第１の欠陥領域と前記第２の欠陥領域のそれぞれに、選択的に元素分析のための電子ビームが照射される代表点を設定すると共に、前記第２の欠陥領域から前記第１の欠陥領域を除外した領域の中で、前記シミ部分の代表点を設定することを特徴とする。
また、前記被検査対象物の欠陥形状を分析する際に、凸領域である核部分と平坦な領域であるシミ部分に分け、該核部分とシミ部分の代表点を分析点とすることを特徴とする。
また、前記被検査対象物の欠陥形状を分析する際に、欠陥領域を複数に分割し、分割した各欠陥領域ごとに分析位置を設定することを特徴とする。
また、前記被検査対象物の欠陥形状における欠陥領域の大きさが規定値以上の欠陥形状を分析する際に、前記欠陥領域内で複数の分析位置を設定することを特徴とする。
また、前記分析位置の設定は、前記欠陥領域の重心を通り、該欠陥領域と重複する長さが最も長くなる直線を選択し、該直線で欠陥と重複する部分で任意の点を等間隔で設定することを特徴とする。
また、前記欠陥領域内での複数の分析位置の設定は、前記分析位置が、二次電子画像の明るさに応じて領域分けされた領域ごとに設定されることを特徴とする。
また、前記分析位置の設定は、分割された各領域の内接円或いは多角形の中心を分析位置とすることを特徴とする。
更に、前記分析位置の情報として、欠陥画像に分析位置をマークした画像或いは分析座標のいずれかと、前記分析位置ごとの分析結果の両方を出力することを特徴とする。
本発明によれば、様々な形状を持つ欠陥に対し、妥当な分析位置を自動で設定することが可能となる。
半導体ウェハの製造ラインでの各装置とその接続構成の一例を示す図である。 本発明の荷電粒子線装置の実施例１を示す構成図である。 本発明の荷電粒子線装置の実施例１における元素分析を行うフローを示す図である。 分析位置算出方法の第１の例を説明するための分析対象欠陥を示す上面図である。 図４（ａ）のＡ-Ａ’に沿う縦断面図である。 分析対象欠陥の一例を示す図である。 分析対象欠陥の一例を示す図である。 本発明における欠陥画像を重ねて表示する出力結果の一例を示す図である。 分析位置算出方法の第２の例を説明するための分析対象欠陥を示す図である。 図８（ａ）に示した欠陥画像に対してビーム照射位置の設定例を示す図である。 分析位置算出方法の第３の例を説明するための分析対象欠陥を示す図である。 図９（ａ）に示した欠陥画像に対するビーム照射位置の計算例を示す図である。 図９（ｂ）に示した欠陥画像に対してビーム照射位置の設定例を示す図である。 分析位置算出方法の第３の例の別の例を説明するための欠陥ＳＥ像を示す図である。 図１０（ａ）に示した欠陥ＳＥ像における領域を分割した結果を示す図である。 図１０（ｂ）に示した分割領域に対してビーム照射位置の設定例を示す図である。
以下、図示した実施例に基づいて本発明の荷電粒子線装置及びその欠陥分析方法を説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には同符号を使用する。
以下では、観察対象を半導体ウェハとした場合の例について説明する。
まず、図１により、半導体ウェハの製造ラインでの各装置とその接続構成の一例について説明する。該図において、１はデータ管理サーバ、２は半導体製造装置、３は検査装置、４はレビュー装置、５は解析装置、６はレビュー・解析装置、７はネットワークである。
製造ラインは、該図に示すように、半導体製造装置２や検査装置３、レビュー装置４、解析装置５、レビュー・解析装置６がデータ管理サーバ１とネットワーク７によって相互に接続された構成をなしている。
半導体製造装置２は、露光装置やエッチング装置などの半導体ウェハの製造に用いられる。検査装置３は、欠陥位置を検査するものであって、例えば、半導体ウェハ上に光のビームスポットをスキャンさせ、その乱反射の度合いから欠陥位置を特定したり、形成されているパタンの画像を２つのチップからそれぞれ取得し、これら画像を比較して相違する部分を欠陥とし、その欠陥位置を検出する。レビュー装置４は、検査装置３の検査情報に基づいて欠陥を観察するものであって、半導体ウェハを搭載したステージを移動させ、検査装置３から出力される欠陥位置情報に基づいて、この半導体ウェハ上の対象とする欠陥への位置決めをし、欠陥の観察を行う。観察方式として、例えば、ＳＥＭが用いられる。
解析装置５は、例えば、ＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ-ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）やオージェ電子分光法を用いて元素分析を行うものである。オージェ電子分光法は、電子線を対象に照射したときに対象から放出されるオージェ電子を検出し、解析する方法であり、一般によく知られた方法である。レビュー・解析装置６は、欠陥の観察と元素分析とを両方行うことができるようにした装置である。
なお、これらの検査、観察、分析のための各装置は、必ずしも分離している必要はなく、例えば、検査とレビューとを同一装置内で行えるようにするなど、組み合わせるようにしてもよい。
データ管理サーバ１は、これらの検査装置３、レビュー装置４、解析装置５、レビュー・解析装置６で得られたデータを管理するものであり、レビュー装置４や解析装置５は、データ管理サーバ１を介して検査装置３から出力された欠陥位置座標などの情報を取得することができる。
ここでは接続の一例を示したが、装置間でデータの装置利用が可能であればどのような接続構成であってもよい。
レビュー装置４、解析装置５或いはレビュー・解析装置６は、検査装置３により得られた欠陥位置の座標データを取得し、該座標データに基づいて欠陥の位置決めをし、レビューや解析を行う。
図２は、欠陥レビュー装置であるＳＥＭに元素分析機能を付加した装置構成の本発明の荷電粒子線装置の実施例１であり、図１におけるレビュー・解析装置６に相当する。
該図に示す如く、本実施例の荷電粒子線装置は、電子ビームＥＢを出射する電子源９と、この電子源９から出射された電子ビームＥＢを収束させるコンデンサレンズ１０、１１と、コンデンサレンズ１０、１１で収束された電子ビームＥＢの位置を変更する偏向手段である偏向走査用コイル１２と、この偏向走査用コイル１２で変更された電子ビームＥＢを絞って半導体ウェハＷＦに照射する対物レンズ１３、１４と、半導体ウェハＷＦが搭載される試料台であるＸＹステージ１５と、電子ビームＥＢの照射によって半導体ウェハＷＦの欠陥部分から放出される元素情報に基づいて欠陥を分析する欠陥分析手段である特性Ｘ線検出部２７及び元素解析・制御部２８とから概略構成されている。
なお、８は走査型電子顕微鏡を用いた撮像装置、１６は記憶装置、１７はモニタ、１８は入力装置、１９は全体制御部、２０は画像演算部、２１はＡ/Ｄ変換部、２２は電子光学系制御部、２３はステージ制御部、２４は高電圧安定化電源、２５は信号検出器、２６は反射電子用検出器である。そして、電子源９と電子光学系のコンデンサレンズ１０、１１及び対物レンズ１３、１４と信号検出器２５、反射電子用検出器２６とＸＹステージ１５がＳＥＭを構成しており、これをＸＹステージ１５に搭載された半導体ウェハＷＦの撮像装置８として用いるものである。また、特性Ｘ線検出部２７及び元素解析・制御部２８が元素分析を行う部分であり、全体制御部１９に接続され、半導体ウェハＷＦ上の任意の場所の元素分析を行うことができる。
レビューの対象となる半導体ウェハＷＦは、ＸＹステージ１５に搭載される。ＸＹステージ１５は、全体制御部１９からの制御信号を基に、ステージ制御部２３によりＸ、Ｙ方向に移動制御される。ＳＥＭを用いた撮像装置８は、ＸＹステージ１５に固定された半導体ウェハＷＦを拡大撮像する。即ち、電子源９から発射された電子ビームＥＢは、コンデンサレンズ１０、１１、対物レンズ１３、１４によって収束され、偏向走査用コイル１２によってスキャンされることにより、測定対象の半導体ウェハＷＦに照射され、この照射によって半導体ウェハＷＦから得られる二次電子は信号検出器２５で、反射電子は反射電子用検出器２６でそれぞれ検出され、Ａ/Ｄ変換部２１で処理されて半導体ウェハＷＦのＳＥＭ像が生成される。反射電子用検出器２６は、取付け位置、方向を変えて複数設置する場合もある。
欠陥検出処理などの画像処理は画像演算部２０で行われる。ユーザは入力装置１８において欠陥観察条件等の入力項目を入力する。
レビューのための欠陥座標データは図示しないネットワークを介して全体制御部１９に送られる。全体制御部１９では、欠陥座標データに基づいて、欠陥が視野に入るよう制御を行う。
特性Ｘ線検出部２７は、電子ビームＥＢの照射によって半導体ウェハＷＦの欠陥から放出される特性Ｘ線を検出し、これを電気信号に変換する。この電気信号は元素解析・制御部２８で処理され、全体制御部１９を介してモニタ１７に表示される。また、検出された元素の情報は、ネットワーク７を介してデータ管理サーバ１に送られる。
次に、本実施例における元素分析を行うフローを図３に示す。
まず、ステップ１００において、分析対象となる半導体ウェハＷＦをロードする。次に、ステップ１０１において、検査装置３によって得られた検査データを読み込む。次に、ステップ１０２において、ＳＥＭの座標系と半導体ウェハＷＦの座標系の誤差修正を行うためのウェハアライメントを行う。ウェハアライメントは、配線パタンが形成されているウェハであれば、例えば、半導体ウェハＷＦに露光されている半導体パタンのうち、位置関係の既知な、近傍に同様のパタンのない特徴的なパタンを、半導体ウェハＷＦ上の複数の位置において指定することによって行う。これにより、例えば回転のずれなどを補正することができる。配線パタンの形成されていない半導体ウェハＷＦであれば、ウェハ輪郭部分を３点以上指定することでウェハ中心を算出し、加えて、半導体ウェハＷＦに形成されているノッチ部分の数点を指定することで、回転方向のずれ量を算出し補正する。
次に、ステップ１０３において、任意の手段で設定された欠陥位置の分析順番に応じて、分析対象とする欠陥の座標位置がＳＥＭの視野に入るよう、視野を移動する。次に、ステップ１０４において、欠陥領域を検出する。欠陥領域の検出は、例えば、欠陥の配線パタンが形成されていない半導体ウェハＷＦであれば、予め欠陥のない場所を取得した画像の明るさ情報を取得しておき、欠陥を含んだ画像において、明るさからの乖離が、別途定めた閾値よりも大きくなっている領域を抽出することで実施できる。また、配線パタンが形成されている場合は、欠陥を含まない参照画像として、例えば、同様な配線パタンを持つ隣接するチップの座標位置の画像を取得し、欠陥を含む画像と該欠陥を含まない参照画像を比較し、明るさの乖離が別途定めた閾値よりも大きくなっている領域を抽出することで実施できる。
なお、欠陥領域の抽出は上述した手法に限るものではなく、欠陥領域が抽出できる手法であればどのような手法でも構わない。
次に、ステップ１０５において、欠陥領域内における分析位置を算出する。この分析位置の算出方法の実施例については後述する。
次に、ステップ１０６において、ステップ１０５において算出した分析位置に電子ビームＥＢを照射し、元素分析を実施する。次に、ステップ１０７において、ステップ１０５で算出した分析位置における分析が全て終了しているか否かを判定する。分析が終了していない場合は、ステップ１０８において、分析を実施していない次の分析位置をビーム照射位置に設定し、ステップ１０６の元素分析を実施する。これをステップ１０５において算出した分析位置における分析が全て終了するまで繰り返す。
ステップ１０５において算出した全ての分析点の分析が終了した場合は、ステップ１０９において、分析対象とする欠陥の分析が全て終了したか否かを判定する。分析対象とする欠陥のうち、分析していない欠陥がある場合は、ステップ１１０において次の分析対象とする欠陥の座標位置をステージ移動の目標位置に設定する。そして、ステップ１０３〜ステップ１０９を繰り返す。分析対象とした欠陥を全て分析し終わった場合は、処理を終了する。
次に、ステップ１０５における分析位置算出方法の第１の例について、以下に説明する。
検査装置３にて出力された座標位置に、検査装置３からのデータとしては、１つの欠陥として座標が出力されている場合でも、形状が異なる複数の領域に分かれて存在する場合がある。
図４（ａ）及び（ｂ）は、分析対象欠陥の一例を示す図であって、図４（ａ）は上面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の分断線Ａ-Ａ’に沿う縦断面図であり、異物として凸の領域（以下、核部分という）の周辺に、凹凸のないシミ状に明るさの異なる領域（以下、シミ部分という）が存在する欠陥を示している。
このような欠陥の場合、核部分とシミ部分は外観が大きく異なるため、異なる元素が含有されている可能性があり、元素分析を実施する位置を１点で代表させた場合、必ずしも欠陥の含有する元素の特徴を十分に表しているとは言えない場合がある。また、例えば、背景画像と明るさの異なる領域を欠陥領域とし、その重心位置１点を分析位置として元素分析データを取得した場合、重心位置は核部分となるかシミ部分となるかどちらの可能性もあり、必ずしも該欠陥の含有元素情報を代表するとは限らない。
そこで、欠陥の画像特徴によって領域を分割し、領域ごとに代表点を設定して分析を行う。この欠陥の場合、例えば、通常取得される二次電子による画像（以下、ＳＥ像という）に加え、反射電子による画像（以下、ＢＳＥ像という）を利用する。反射電子は、電子の照射された面の方向に応じて放出される方向に強度分布を持つ。そのため、ＢＳＥ像は、検出器の設置位置に応じて、観察対象の面の角度に応じた陰影のある像となる。即ち、図５に示すように、核部分の凸領域は背景部分と面の方向が異なるため、背景とは異なる明るさとなるが（凸領域に電子ビームＥＢを照射した際の反射電子を検出する検出器側の面は明るいが、反対側は暗いこと）、凹凸のないシミ部分は背景と同様の明るさとなる。
これら異なる特徴を持つＳＥ像とＢＳＥ像を組み合わせて、次のような手順で欠陥の領域を分割する。
まず、ＳＥ像とＢＳＥ像について、予め欠陥の存在しない位置で背景画像を取得する。
次に、ＳＥ像について、欠陥画像と参照画像の差分演算（欠陥画像と参照画像を重ね合わせて明るさの相違を算出すること）、及び閾値処理を行う。この処理により、核部分、シミ部分の両方を含む欠陥領域を抽出することができる。この抽出した領域を「領域Ａ」とする。また、ＢＳＥ像について、同様に参照画像と差分演算を行い、閾値処理を行うことにより、核部分のみの領域を抽出することができる。この抽出した領域を「領域Ｂ」とする。ＢＳＥ像については、例えば、検出器の位置の異なる複数の画像を用いて、画像の演算を行うことにより欠陥領域をより感度良く抽出することができる。例えば、反射電子の検出器を、照射する一次電子ビームの光軸に点対称に２カ所配置した場合、ＢＳＥ像は図５に示す陰影のついている画像に加え、図６に示すように、陰影が逆になった画像を得ることができる。この画像の差分の絶対値を算出すれば、欠陥部分の背景との差分信号は、１枚の画像を使用する場合に比較し２倍の信号量とすることができる。このように、複数のＢＳＥ像を組み合わせて演算処理を行ってもよい。
更に、上述した「領域Ｂ」から「領域Ａ」を除外した「領域Ｃ」を算出する。「領域Ａ」は核部分の領域、「領域Ｃ」はシミ部分の領域を表すことになる。「領域Ａ」及び「領域Ｃ」についてそれぞれ分析位置を決定し、分析を行う。
ここで、分析位置決定において、分析位置を当該領域の重心位置とすると、特に「領域Ｃ」においては領域内に分析を行うべきでない領域（「領域Ａ」に相当）が含まれるため、必ずしも「領域Ｃ」内に分析位置が設定されるとは限らない。そこで、必ず当該領域内に分析位置が設定されるような演算を行う。例えば、当該領域に内接する円或いは多角形等の幾何学形状の中心を分析点とすれば、分析点が当該領域内となることが保証される。
併せて、分析用の電子ビームＥＢを照射する位置を、欠陥のどの部分を分析しているかオペレータに分かるように、欠陥画像に重ねて表示する。表示した例を図７に示す。つまり、分析位置の情報と、複数箇所の分析データを併せてオペレータに提供する。分析位置の情報は、画像に重ねて表示した画像でもよく、画像と分析位置の座標でもよく、欠陥のどの部分に分析用ビームを照射したかがわかればよい。
このようにすることで、欠陥の、特徴ある領域ごとの代表点で分析し、かつ、その分析位置の情報をオペレータに提供することにより、欠陥の含有元素のより正確な情報をオペレータに提供することができる。
次に、ステップ１０５における分析位置算出方法の第２の例について、以下に説明する。
図８（ａ）に示すように、検査座標としては１つの座標値でも、小さな領域に分散して核部分が存在する場合がある。このような場合において分析用ビーム照射位置として代表点を１つ決定する場合、例えば、核領域を包括した領域を欠陥領域として重心を計算した場合、必ずしも核部分がビーム照射位置となるとは限らない。そこで、図８（ｂ）に示すように、核領域それぞれにビームを照射して各々の元素分析情報を取得し、かつ、上記したビーム照射位置情報を提供する。このようにすることで、欠陥の含有元素情報を正確に把握することができる。
上述した分析位置算出方法の第１の例と同様に、分析位置の情報と、分析位置に対応する分析データを併せてオペレータに提供するようにしてもよい。
次に、ステップ１０５における分析位置算出方法の第３の例について、以下に説明する。
欠陥の核部分自体が、分析するビームの径に対して非常に大きい場合、例えば、１０μｍと非常に大きい場合、同一の核部分であっても、分析する場所により含有する元素の割合や元素自体が異なる場合がある。
そのような場合、代表点１点のみの分析結果では、情報を正確に表すことができない場合がある。このように、核部分の形状が大きい場合、複数の分析点にて情報を取得する。
複数の点の数はユーザが指定してもよいし、何らかの条件を定めて自動で設定するようにしてもよい。
分析点の選択は、例えば、以下のようにしてもよい。即ち、図９（ａ）に示す欠陥画像に対し、図９（ｂ）のように、欠陥領域の重心を通り、欠陥領域との重複する長さが最も長くなる直線（欠陥領域の重心を通り、欠陥領域の長さが最も長くなる方向に引いた直線）を選択し、この直線上で、図９（ｃ）のように、欠陥と重複する部分で任意の点を等間隔で、ビーム照射位置を設定するようにしてもよい。
また、ＳＥ像における明暗は二次電子の放出効率の差を表すことから、明るさの異なる領域は、含有される元素や元素の組合せの割合が異なっている可能性がある。
そこで、図１０（ａ）に示す欠陥ＳＥ像に対し、図１０（ｂ）のように、ＳＥ像において明るさの情報から領域を領域Ａ及び領域Ｂに分割し、図１０（ｃ）のように、その領域Ａ及び領域Ｂごとに代表点を設定し、ビーム照射位置を設定するようにして分析してもよい。ただし、欠陥の輪郭部分においては、側壁部分からも二次電子が放出されるため明るくなるという「エッジ効果」と呼ばれる現象がある。そのため、欠陥の輪郭部分の明るい領域は除外するものとする。除外する方法は特に定めるものではないが、例えば、欠陥領域を抽出し、該欠陥領域の輪郭部から特定の幅の領域を分析対象外とすることで実現できる。
本例においても、上述した分析位置算出方法の第１の例と同様に、分析位置の情報と、当該分析位置に対応する分析データを併せてオペレータに提供するようにしてもよい。
分析手法としてＥＤＸを例にとり説明したが、電子ビームを照射して分析を行う手法であればＥＤＸに限定するものではない。例えば、オージェ電子分光法を用いた分析に適用してもよい。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１…データ管理サーバ、２…半導体製造装置、３…検査装置、４…レビュー装置、５…解析装置、６…レビュー・解析装置、７…ネットワーク、８…撮像装置、９…電子源、１０、１１…コンデンサレンズ、１２…偏向走査用コイル、１３、１４…対物レンズ、１５…ＸＹステージ、１６…記憶装置、１７…モニタ、１８…入力装置、１９…全体制御部、２０…画像演算部、２１…Ａ／Ｄ変換部、２２…電子光学系制御部、２３…ステージ制御部、２４…高電圧安定化電源、２５…信号検出器、２６…反射電子用検出器、２７…特性Ｘ線検出部、２８…元素解析・制御部、ＥＢ…電子ビーム、ＷＦ…半導体ウェハ。

Claims (8)

  1. 電子ビームを出射する電子源と、
    該電子源から出射された前記電子ビームを収束させるコンデンサレンズと、
    該コンデンサレンズで収束された前記電子ビームの位置を変更する偏向手段と、
    該偏向手段で変更された前記電子ビームを絞って被検査対象物に照射する対物レンズと、
    前記被検査対象物の欠陥部分から放出される元素情報に基づいて、核部分とシミ部分を含む欠陥を分析する欠陥分析手段とを備え、
    前記欠陥分析手段は、該欠陥分析手段で１つの欠陥と判定された欠陥領域の中から、反射電子像と参照画像との差分演算、或いは二次電子像の中で第１の輝度情報を有する領域の抽出によって得られる前記核部分である第１の欠陥領域を示す第１の画像と、二次電子像と参照画像との差分演算、或いは二次電子像の中で第２の輝度情報を有する領域の抽出によって得られる前記シミ部分である第２の欠陥領域を示す第２の画像を用いて、前記第１の欠陥領域と前記第２の欠陥領域のそれぞれに、選択的に元素分析のための電子ビームが照射される代表点を設定すると共に、前記第２の欠陥領域から前記第１の欠陥領域を除外した領域の中で、前記シミ部分の代表点を設定することを特徴とする荷電粒子線装置。
  2. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
    前記被検査対象物に前記電子ビームを照射することにより得られる二次電子を検出する二次電子検出器及び反射電子を検出する反射電子検出器と、
    該二次電子検出器及び反射電子検出器で検出される二次電子及び反射電子を処理して前記被検査対象物のＳＥＭ像を生成するＡ／Ｄ変換部とを、更に備えていることを特徴とする荷電粒子線装置。
  3. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
    前記被検査対象物は半導体ウェハであり、前記欠陥分析手段は、前記電子ビームの照射によって前記半導体ウェハの欠陥から放出される特性Ｘ線を検出し、これを電気信号に変換する特性Ｘ線検出部と、
    該特性Ｘ線検出部で変換された電気信号を処理して表示部へ送信する元素解析・制御部とから成ることを特徴とする荷電粒子線装置。
  4. 電子源から出射された電子ビームをコンデンサレンズで収束し、この収束した前記電子ビームの位置を偏向手段で変更し、この偏向した前記電子ビームを絞って試料台に搭載されている被検査対象物に対物レンズで照射し、前記電子ビームの照射によって前記被検査対象物の欠陥部分から放出される元素情報に基づいて、核部分とシミ部分を含む欠陥を欠陥分析手段で分析する際に、
    前記欠陥分析手段では、該欠陥分析手段で１つの欠陥と判定された欠陥領域の中から、反射電子像と参照画像との差分演算、或いは二次電子像の中で第１の輝度情報を有する領域の抽出によって得られる前記核部分である第１の欠陥領域を示す第１の画像と、二次電子像と参照画像との差分演算、或いは二次電子像の中で第２の輝度情報を有する領域の抽出によって得られる前記シミ部分である第２の欠陥領域を示す第２の画像を用いて、前記第１の欠陥領域と前記第２の欠陥領域のそれぞれに、選択的に元素分析のための電子ビームが照射される代表点を設定すると共に、前記第２の欠陥領域から前記第１の欠陥領域を除外した領域の中で、前記シミ部分の代表点を設定することを特徴とする荷電粒子線装置の欠陥分析方法。
  5. 請求項４に記載の荷電粒子線装置の欠陥分析方法において、
    前記被検査対象物の欠陥形状を分析する際に、欠陥領域を複数に分割し、分割した各欠陥領域ごとに分析位置を設定することを特徴とする荷電粒子線装置の欠陥分析方法。
  6. 請求項４に記載の荷電粒子線装置の欠陥分析方法において、
    前記被検査対象物の欠陥形状における欠陥領域の大きさが規定値以上の欠陥形状を分析する際に、前記欠陥領域内で複数の分析位置を設定することを特徴とする荷電粒子線装置の欠陥分析方法。
  7. 請求項６に記載の荷電粒子線装置の欠陥分析方法において、
    前記分析位置の設定は、前記欠陥領域の重心を通り、該欠陥領域と重複する長さが最も長くなる直線を選択し、該直線で欠陥と重複する部分で任意の点を等間隔で設定することを特徴とする荷電粒子線装置の欠陥分析方法。
  8. 請求項６に記載の荷電粒子線装置の欠陥分析方法において、
    前記欠陥領域内での複数の分析位置の設定は、前記分析位置が、二次電子画像の明るさに応じて領域分けされた領域ごとに設定されることを特徴とする荷電粒子線装置の欠陥分析方法。
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