JPH11223662A

JPH11223662A - 電子ビーム欠陥検査装置および欠陥検査方法

Info

Publication number: JPH11223662A
Application number: JP10039849A
Authority: JP
Inventors: Yukiharu Ookubo; 至晴大久保
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 1999-08-17
Anticipated expiration: 2018-02-06
Also published as: JP4218074B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】短時間に検査試料の欠陥を検出・観察できる
欠陥検査装置などを提供すること。【解決手段】電子ビームを照射することにより検査試
料の欠陥を検出する電子ビーム欠陥検査装置において、
前記欠陥を検出する検出モードと、前記検出モードでの
検出結果に基づき、前記欠陥を観察する観察モードとの
少なくとも２つの動作モードを有することを特徴とす
る。また、観察モードでは検出モードと異なる高倍率の
観察光学系で行ない、欠陥情報記憶装置、情報解析演算
装置と表示工程を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームを用い
てウエハなどを観察または検査する装置と方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、露光されたウエハ等の検査試料上
の回路パターン等の欠陥を検査・観察する、いわゆる欠
陥レビューの手順としては、まず最初に低倍率の光学方
式の欠陥検査装置で欠陥の存在する座標情報（位置）を
検出している。そして該欠陥をさらに詳細に検査・観察
する場合には、欠陥を有する検査試料（ウエハ）自体
を、走査型電子顕微鏡（以下、「ＳＥＭ」という）や高
解像の光学顕微鏡を備えたレビューステーションと呼ば
れる別の装置に搬送し、人間が欠陥候補点を観察、目視
判定を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の手順におい
ては、欠陥をさらに詳しく調べるためには、検査試料を
欠陥検査装置からレビューステーションに搬送しなけれ
ばならない。また、欠陥の位置を正確に表示させるため
のアライメントを行う必要があり、複雑な作業を必要と
するので問題である。また、レビューステーションに代
表される従来の欠陥観察装置は、観察位置にステージを
位置決めし、停止させてからＳＥＭや高解像の光学顕微
鏡にて逐次観察するため、観察と観察の間にステージの
位置決め時間が必要である。このため、待ち時間なしに
次々と欠陥候補点を観察することができずに問題であ
る。

【０００４】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、短時間に検査試料の欠陥を検査、観察でき、検査
工程のスループットが向上した欠陥検査装置および欠陥
検査方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【問題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、電子ビームを照射することにより検査試料
１の欠陥を検出する電子ビーム欠陥検査装置において、
前記欠陥を検出する検出モードと、前記検出モードでの
検出結果に基づき、前記欠陥を観察する観察モードとの
少なくとも２つの動作モードを有することを特徴とす
る。

【０００６】また、本発明では、前記電子ビーム欠陥検
査装置は前記欠陥を検出するための電子光学系１１を備
え、前記観察モードで前記欠陥を観察する際には、前記
電子光学系１１の倍率よりも大きい倍率で行なうことを
特徴とする。

【０００７】また、本発明では、前記電子光学系とは異
なる前記欠陥を観察するための観察光学系１２を有する
ことを特徴とする。

【０００８】また、本発明では、前記観察モードで得ら
れた前記欠陥の画像情報を記憶する記憶装置３０を有す
ることを特徴とする。

【０００９】また、本発明では、前記検出モードで検出
された検出結果と、前記画像情報とを用いて欠陥を解析
する演算処理装置２０，３０を有することを特徴とす
る。

【００１０】また、本発明の欠陥検査方法では、検査試
料１の欠陥を検出する欠陥検査装置の欠陥検査方法にお
いて、前記欠陥を検出する検出工程と、前記検出工程で
の検出結果に基づいて、前記検出結果の示す欠陥部分の
詳細情報を取り込む工程と、前記検出結果と前記欠陥部
分の詳細情報との少なくとも一方を記憶する欠陥情報記
憶工程とを含むことを特徴とする。

【００１１】また、本発明では、前記検出結果と前記詳
細情報との少なくとも一方を表示する表示工程とを含む
ことを特徴とする。

【００１２】また、本発明では、前記表示工程は、前記
検出結果と前記詳細情報とを連結した情報として表示す
ることを特徴とする。

【００１３】また、本発明では、前記表示工程は、前記
検出結果と前記詳細情報とを同一画面に合成して表示す
ることを特徴とする。

【００１４】また、本発明では、前記検出工程と表示工
程とは、非同期で行なうことを特徴とする。

【００１５】（作用）本発明の電子ビーム欠陥検査装置
では、前記欠陥を検出する検出モードと、前記欠陥を観
察する観察モードとの少なくとも２つの動作モードを有
している。したがって、欠陥検査後ただちに欠陥の観察
を行なうことができる。なお、以下の実施の形態におい
て該欠陥観察のことを「レビュー」という。

【００１６】また、本発明では、前記欠陥を検出するた
めの電子光学系を備え、前記観察モードで前記欠陥を観
察する際には、前記電子光学系の倍率よりも大きい倍率
で行なう。したがって、欠陥観察は欠陥検査よりも高倍
率で詳細な観察を行なうことができる。

【００１７】また、本発明では、前記電子光学系とは異
なる前記欠陥を観察するための観察光学系を有する。し
たがって、例えば電子顕微鏡または高倍率の光学顕微鏡
で欠陥の詳細な観察を行なうことができる。

【００１８】また、本発明では、前記観察モードで得ら
れた前記欠陥の画像情報を記憶する記憶装置を有する。
したがって、欠陥の検査後、欠陥検出地点における画像
データを高倍率で次々と取り込み、その画像データを一
時的に保存し、次の検査試料の検査を開始する事ができ
る。

【００１９】また、本発明では、前記検出モードで検出
された検出結果と、前記画像情報とを用いて欠陥を解析
する演算処理装置を有する。このため、欠陥の種類、内
容などを迅速に特定することができる。

【００２０】また、本発明の欠陥検査方法では、前記検
出結果と前記欠陥部分の詳細情報との少なくとも一方を
記憶する欠陥情報記憶工程とを含んでいる。したがっ
て、必要な情報を記憶しておき、さらに別の欠陥検査を
行なうことができる。

【００２１】また、本発明では、前記検出結果と前記詳
細情報との少なくとも一方を表示する表示工程とを含ん
でいる。したがって、オペレータは該表示により容易に
欠陥検査と欠陥観察を行なうことができる。

【００２２】また、本発明では、前記表示工程は、前記
検出結果と前記詳細情報とを連結した情報として表示す
ること、または同一画面に合成して表示する。したがっ
て、欠陥の詳細な情報と欠陥の周辺の情報とを同時に認
識することができる。

【００２３】また、本発明では、前記検出工程と表示工
程とは、非同期で行っている。したがって、欠陥に関す
る表示を行なうことなしに、欠陥検出のみを続けて行な
うことができる。このため作業のスループットが向上す
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態に
かかる電子ビーム欠陥検査装置の概略構成を示す図であ
る。本実施の形態では、レビュー用光学系付き欠陥検査
装置１０、欠陥検査結果情報管理コンピュータ２０、レ
ビュー画像管理用コンピュータ３０及びコンピュータ端
末６０より構成される。レビュー用光学系付き欠陥検査
装置１０はさらに、低倍率の欠陥検査用電子光学系１
１、高倍率のレビュー用電子光学系１２、ステージ１
３、欠陥検査処理部１４、レビュー画像処理部１５によ
り構成される。上記の各装置、コンピュータはそれぞ
れ、試料の受け渡し手段、あるいは、情報の受け渡し手
段により接続されている。

【００２５】検査対象であるウエハ等の試料１が欠陥検
査装置１０に搬送され、ステージ１３上にセットされ
る。そして、欠陥検査用の低倍率の電子光学系１１によ
りステージ１３をスキャンしながら、試料１の画像が取
り込まれる。次に欠陥検査処理部１４において、試料上
の回路パターンのエラーなどの欠陥の存在の有無、欠陥
の大きさ及び位置（すなわち試料上の座標）が出力され
る。

【００２６】ここで、欠陥検査用電子光学系１１につい
て説明する。図２は欠陥検査用電子光学系１１の構成を
説明する図である。一次コラム１２１，二次コラム１２
２、およびチャンバー１２３を有している。一次コラム
１２１の内部には、電子銃１２４が設けられており、電
子銃１２４から照射される電子ビーム（一次ビーム）の
光軸上に一次光学系１２５が配置される。

【００２７】また、チャンバー１２３の内部には、ステ
ージ１３が配置され、ステージ１３上には試料１が載置
される。

【００２８】一方、二次コラム１２２の内部には、試料
１から発生する二次ビームの光軸上に、カソードレンズ
１２８、ニューメニカルアパーチャ１２９，ウィーンフ
ィルタ１３０，第２レンズ１３１，フィールドアパーチ
ャ１３２，第３レンズ１３３，第４レンズ１３４および
検出器１３５が配置される。

【００２９】なお、ニューメニカルアパーチャ１２９
は、開口絞りに相当するもので、円形の穴が開いた金属
製（Ｍｏ等）の薄膜である。そして、開口部が一次ビー
ムの収束位置およびカソードレンズ１２８の焦点位置に
なるように配置されている。したがって、カソードレン
ズ１２８とニューメニカルアパーチャ１２９とは、テレ
セントリックな電子光学系を構成している。

【００３０】一方、検出器１３５の出力は、コントロー
ルユニット１３６に入力され、コントロールユニット１
３６の出力は、ＣＰＵ１３７に入力される。ＣＰＵ１３
７の制御信号は、一次制御ユニット１３８、二次コラム
制御ユニット１３９およびステージ駆動機構４０に入力
される。

【００３１】一次制御ユニット１３８は、一次光学系１
２５のレンズ電圧制御を行ない、二次制御ユニット１３
９は、カソードレンズ１２８、第２レンズ１３１乃至第
４レンズ１３４のレンズ電圧制御およびウィーンフィル
タ１３０に印加する電磁界制御を行なう。

【００３２】また、ステージ駆動機構１４０は、ステー
ジの位置情報をＣＰＵ１３７に伝達する。さらに、一次
コラム１２１，二次コラム１２２，チャンバー１２３
は、真空排気系（不図示）と繋がっており、真空排気系
のターボポンプにより、排気されて、内部は真空状態を
維持している。

【００３３】以上説明した電子光学系では、二次光学系
のレンズ条件を適宜変えることにより、拡大倍率を変更
することができる。

【００３４】そして、かかる欠陥検査用電子光学系１１
による欠陥検査の後、上記欠陥に関する情報に基づいて
さらに欠陥を詳しく検査（レビュー）する場合には、高
倍率の観察・検査をするためにステージ１３は試料１を
載置したまま所定距離だけ移動する。高倍率のレビュー
用電子光学系１２は欠陥検査用電子光学系１１の近傍に
設けられており、ここでレビュー画像の取り込みが行わ
れ、レビュー画像処理部１５にて欠陥部の画像データが
出力される。本実施の形態においては、欠陥検査装置１
０上に、レビューに必要とされる高倍の観察光学系１２
を備えているため、欠陥検査より得られる欠陥が存在す
る座標情報をもとに、迅速にステージを移動し、次々と
レビュー画像を取り込むことができる。また、試料１を
ステージ１３から取り外す必要も無く、予め既知のオフ
セット量だけステージを移動すれば試料１をレビュー用
電子光学系１２の観察位置へセットできる。さらに好ま
しくは、欠陥検査用電子光学系１１、レビュー用電子光
学系１２に写像光学式の電子光学系を採用すると、ステ
ージをスキャンさせながら画像を取り込むことができ
る。このため、欠陥検出箇所が多い場合でも、検出箇所
ごとにステージを停止させることなく、ステージの加減
速のみで連続的にレビュー画像を取り込むことができ
る。また、同一の検査系で高倍率と低倍率（高解像と低
解像）を切り換えて、欠陥検査とレビューの両方の検査
・観察をおこなうことができれば、試料１の移動は不要
であることはいうまでもない。

【００３５】レビュー用光学系付き欠陥検査装置１０に
おいて、上記欠陥検査及びレビュー画像取り込みが終了
すると、試料１は、装置の外に搬出され、続いて、次に
検査される別の試料が搬入される。欠陥検査処理部１４
の欠陥検査結果及びレビュー画像処理部１５の画像デー
タは、それぞれ、欠陥検査結果情報管理コンピュータ２
０、レビュー画像管理用コンピュータ３０に送られ、記
憶・保存される。本実施の形態では、レビュー用光学系
付き欠陥検査装置１０上では、レビュー画像を観察、評
価および判定するというようなオペレータの高度な判断
が要求される作業までは行わず、レビュー画像の取り込
み後、ただちに、次の試料の欠陥検査を行うことが可能
である。このため、検査工程におけるスループットが格
段に向上する。

【００３６】本実施の形態にかかる欠陥検査装置の通常
の行程では、レビュー画像の観察、評価及び判定は、欠
陥検査結果情報管理コンピュータ２０、レビュー画像管
理用コンピュータ３０に接続されているコンピュータ端
末６０にて行うことができる。従来技術では、欠陥の詳
細を知るためにレビューを行う時には、必ず、試料１そ
のものと欠陥検査結果を別の装置であるレビューステー
ション上に搬送する必要があった。これに対して、本実
施の形態にかかる欠陥検査装置では、レビューに必要な
画像データはレビュー画像管理用コンピュータ３０に記
憶・保存されているため、別装置のレビューステーショ
ンに試料１を搬送する必要はない。

【００３７】また、レビュー用に別途、他のレビュース
テーションを使用すると、必要に応じて、試料１を実際
に搬送し、レビュー画像管理用コンピュータ３０に保存
されていない、さらに詳しい観察を行う事もできる。

【００３８】次に、レビュー画像管理用コンピュータ３
０における画像データの表示手順について、図３
（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を用いて説明する。図３
（Ａ）は欠陥部分を含む場合の画像７０を示している。
画像７０を解像力が高い状態でデータ圧縮をすることな
く記憶・保存すると、画面内のいずれの領域においても
詳細な情報を保存しておくことができる。しかし、現在
の画像データ保存技術では、高解像度の大面積画像を大
量に保存しておくことは記憶容量等の制約により困難で
ある。そこで、本実施の形態にかかる欠陥検査装置で
は、図３（Ｂ）に示すように、大面積画像である画像７
０から、欠陥部分の領域の詳細情報７１を切り出し、７
１はデータ圧縮せずに高精細（高解像）のまま保存す
る。そして、詳細情報７１以外の画像７０はＪＰＥＧ等
の圧縮技術により画像データ圧縮を行い保存する。つま
り、全体画像は圧縮率の高い手段を用いて大面積画像を
なるべく小さなファイルサイズ（記憶容量）で保存し、
欠陥部分の詳細情報のみ圧縮せずに、または、圧縮率を
低くして画質を重視した形式で保存する。これにより、
一箇所あたりのデータ量が減るので、欠陥画像の枚数を
数多く保存しておくことが可能となる。

【００３９】さらにレビューを行う時については、図３
（Ｃ）に示ように、圧縮されたデータから元に戻した、
いわゆる解凍された画像７２の上に、高解像度のまま保
存してあった画像７１を自動的に重ねて表示することが
好ましい。かかる画像表示形式により、大画面全体にわ
たるグローバルな情報と、欠陥領域の詳細な情報を、煩
雑な操作なしに同時に得ることができる。

【００４０】本発明の実施の形態にかかる電子ビーム欠
陥検査装置では、レビュー画像の取り込みと、観察、評
価、判定に時間差があるため、多くの画像情報を保存し
ておく必要がある。このため、上記の画像データ保存・
表示形式が特に有効となる。もちろん、欠陥の最終判定
までの行程が終了した後には、必要な画像データのみを
保存しておき、その他のデータは廃棄してかまわない。

【００４１】

【発明の効果】本発明の電子ビーム欠陥検査装置では、
前記欠陥を検出する検出モードと、前記欠陥を観察する
観察モードとの少なくとも２つの動作モードを有してい
る。したがって、欠陥検査後ただちに欠陥の観察を行な
うことができるので、試料の欠陥を詳細に観察するため
に他の観察装置へ搬送する必要が無い。このため、作業
が効率化し、スループットが向上する。

【００４２】また、本発明では、前記欠陥を検出するた
めの電子光学系を備え、前記観察モードで前記欠陥を観
察する際には、前記電子光学系の倍率よりも大きい倍率
で行なう。したがって、欠陥観察は欠陥検査よりも高倍
率で詳細な観察を行なうことができる。また、本発明で
は、前記電子光学系とは異なる前記欠陥を観察するため
の観察光学系を有する。したがって、例えば電子顕微鏡
または高倍率の光学顕微鏡で欠陥の詳細な観察を行なう
ことができる。

【００４３】また、本発明では、前記観察モードで得ら
れた前記欠陥の画像情報を記憶する記憶装置を有する。
したがって、欠陥の検査後、欠陥検出地点における画像
データを高倍率で次々と取り込み、その画像データを一
時的に保存し、次の検査試料の検査を開始する事ができ
る。また、欠陥に関するデータ管理が効率よくできる。

【００４４】また、本発明では、前記検出モードで検出
された検出結果と、前記画像情報とを用いて欠陥を解析
する演算処理装置を有する。このため、欠陥の種類、内
容（例えば、ウェハの塗布むら、焦点ボケによる露光ミ
ス、髪の毛・ごみ等の異物）などを迅速に特定すること
ができる。

【００４５】また、本発明の欠陥検査方法では、前記検
出結果と前記欠陥部分の詳細情報との少なくとも一方を
記憶する欠陥情報記憶工程とを含んでいる。したがっ
て、必要な情報を記憶しておき、さらに別の欠陥検査を
行なうことができる。

【００４６】また、本発明では、前記検出結果と前記詳
細情報との少なくとも一方を表示する表示工程とを含ん
でいる。したがって、オペレータは該表示により容易に
欠陥検査と欠陥観察を行なうことができる。

【００４７】また、本発明では、前記表示工程は、前記
検出結果と前記詳細情報とを連結した情報として表示す
ること、または同一画面に合成して表示する。したがっ
て、欠陥の詳細な情報と欠陥の周辺の情報とを同時に認
識することができる。

【００４８】また、本発明では、前記検出工程と表示工
程とは、非同期で行っている。したがって、欠陥に関す
る表示を行なうことなしに、欠陥検出のみを続けて行な
うことができる。このため作業のスループットが向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる電子ビーム欠陥検
査装置の概略構成を示す図である。

【図２】電子ビーム光学系の構成を説明する図である。

【図３】本発明の実施の形態にかかる欠陥検査方法にお
ける画像データの表示内容を説明する図である。

【符号の説明】

１試料１０レビュー用光学系付き欠陥検査装置１１欠陥検査用電子光学系１２レビュー用電子光学系１４欠陥検査用処理部１５レビュー画像処理部２０欠陥検査結果情報管理コンピュータ３０レビュー画像管理コンピュータ６０コンピュータ端末７０欠陥部分を含む画像情報７１欠陥部分の画像情報

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームを照射することにより検査試
料の欠陥を検出する電子ビーム欠陥検査装置において、前記欠陥を検出する検出モードと、前記検出モードでの検出結果に基づき、前記欠陥を観察
する観察モードとの少なくとも２つの動作モードを有す
ることを特徴とする電子ビーム欠陥検査装置。
【請求項２】前記電子ビーム欠陥検査装置は、前記欠
陥を検出するための電子光学系を備え、前記観察モードで前記欠陥を観察する際には、前記電子
光学系の倍率よりも大きい倍率で行なうことを特徴とす
る請求項１記載の電子ビーム欠陥検査装置。
【請求項３】前記電子光学系とは異なる前記欠陥を観
察するための観察光学系を有することを特徴とする請求
項１または２記載の電子ビーム欠陥検査装置。
【請求項４】前記観察モードで得られた前記欠陥の画
像情報を記憶する記憶装置を有することを特徴とする請
求項１、２または３記載の電子ビーム欠陥検査装置。
【請求項５】前記検出モードで検出された検出結果
と、前記画像情報とを用いて欠陥を解析する演算処理装
置を有することを特徴とする請求項１、２、３または４
記載の電子ビーム欠陥検査装置。
【請求項６】検査試料の欠陥を検出する欠陥検査装置
の欠陥検査方法において、前記欠陥を検出する検出工程と、前記検出工程での検出結果に基づいて、前記検出結果の
示す欠陥部分の詳細情報を取り込む工程と、前記検出結果と前記欠陥部分の詳細情報との少なくとも
一方を記憶する欠陥情報記憶工程とを含むことを特徴と
する欠陥検査方法。
【請求項７】前記検出結果と前記詳細情報との少なく
とも一方を表示する表示工程とを含むことを特徴とする
請求項６記載の欠陥検査方法。
【請求項８】前記表示工程は、前記検出結果と前記詳
細情報とを連結した情報として表示することを特徴とす
る請求項７記載の欠陥検査方法。
【請求項９】前記表示工程は、前記検出結果と前記詳
細情報とを同一画面に合成して表示することを特徴とす
る請求項８記載の欠陥検査方法。
【請求項１０】前記検出工程と表示工程とは、非同期
で行なうことを特徴とする請求項６，７，８または９記
載の欠陥検査方法。