JPWO2016152582A1 - 電子線式パターン検査装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の電子線式パターン検査装置（１００）を用いたパターン検査は、収束させた電子ビーム（１０２）をパターンが形成された試料（２００）に照射して走査し、収束させた電子ビームが照射されて走査された試料から発生した比較的エネルギが高い反射電子（１１０）と比較的エネルギが低い二次電子（１１４）を別々の検出器で同時に検出して、反射電子像（ＢＳＥ像）と二次電子像（ＳＥ像）を生成し、反射電子像（ＢＳＥ像）にのみ欠陥が顕在化する特性を利用して、反射電子像（ＢＳＥ像）と二次電子像（ＳＥ像）の比較により欠陥を検出する。本発明によると、アスペクト比が２０以上の深穴、深溝内の欠陥を顕在化させて、かつ、エッジラフネスの影響を受けずに高精度な検査を行うことを可能にする。

Description

本発明は、半導体ウェーハの電子線式パターン検査装置に係り、特にアスペクト比が高い穴パターンや溝パターンの検査やレビューを行う装置に関する。
本発明の第一の背景技術として、特許文献１に述べられているように，半導体パターンのデザインルールの急速な微細化，多層化が進む中，半導体デバイスメーカ各社は，より微細な欠陥や，高アスペクト工程の欠陥検出のため，光学式検査装置よりも分解能が高く，焦点深度が深い特長を持つ電子線式ウェーハ検査装置を導入している。電子線式ウェーハ検査装置の基本構成を図２に示す。
試料であるウェーハ２６１に電子ビーム２６２を照射すると，ウェーハ２６１より二次電子２６３が発生する。検出器２６４は二次電子２６３の多少をそれぞれ明部，暗部として検出し，電子ビームをウェーハ上で走査することによって画像を取得する。パターン欠陥は，隣接のセルあるいは，ダイ部から取得した同一回路部分の画像比較によって検出され（通常，前者はセル比較，後者はダイ比較と呼ばれる），欠陥位置座標，欠陥マップ，欠陥カテゴリなどの情報が出力される。
また，本発明の第二の背景技術として、特許文献２には，微細パターン中の微小なオープン欠陥やショート欠陥を検出する手法として，パターンが形成された基板に電子線を照射し，基板から発生する低エネルギーの二次電子，及び，高エネルギーの反射電子を検出してそれぞれの電子から第１および第２のＳＥＭ(Scanning Electron Microscope:走査電子顕微鏡)像を生成し，第２のＳＥＭ像から輪郭を抽出してパターン輪郭データを取得し，該輪郭データを第１のＳＥＭ像に適用して検査領域を決定し，該検査領域に対して二値化処理を行うことによりパターンまたは基板の欠陥を検出する技術が開示されている。
一方，新たな検査ニーズとして，メモリ分野においては，メモリセルアレイを積み上げて３次元化する技術（３Ｄ−ＮＡＮＤ）の開発が加速しており，超高アスペクト比（＞５０）の深穴や深溝パターンの穴，溝内の欠陥（穴，溝奥のパターン変形や深さ不良など）を高精度に検査する必要が生じている。
特開２００２−２５０７０７号公報 特開２０１１−１７４８５８号公報
上記の新ニーズに対して，特許文献１及び２に開示されている技術は，以下に示す課題を有す。
第１の課題は，背景技術にて用いている電子線は数キロボルトの加速電圧の電子線であり，二次電子像（特許文献２では第１の電子線像と表記），反射電子像（特許文献２では第２電子線像と表記）のいずれでも，新ニーズである，アスペクト比２０以上の深穴，深溝内の欠陥の顕在化が困難という課題である。
第２の課題は，主に特許文献１に関わるが，セル比較あるいはダイ比較で検査を行うと，公差内のエッジ位置の局所的な揺らぎ（エッジラフネス）を欠陥として誤検出してしまうという課題である。この状況を図３に示す。２８０と２８２は，それぞれ別のダイで取得した穴パターンのＳＥＭ画像であるとする。エッジラフネスを三角形の突起で表現したが（２８１，２８３），互いに別の穴の画像なので，それぞれが有すエッジラフネスは位置も大きさも異なる。これらの画像２８０と２８２とを用いて差画像生成工程（２８５）で差画像２８６を生成し、それに対してしきい値を用いて二値化処理（２８７）を行うと，画像２８８のようにラフネスの違いも欠陥として検出されてしまう。エッジラフネスの違いを欠陥として検出しないためには，検査領域を限定する（エッジ部の検査を行わない），あるいは，欠陥検出感度を下げざるを得ず，高精度な検査を行うのが困難という問題があった。
また、特許文献１及び２の何れにも、一次電子ビームが照射された試料から発生した二次電子と反射電子(特許文献１では後方散乱電子と記載)とを検出する構成が記載されている。試料表面の情報は二次電子を検出した信号に含まれており二次電子画像から表面の欠陥を検出することができる。これに対して、深穴や深溝の情報は一般的に反射電子を検出した信号に多く含まれており、二次電子像よりも反射電子像の方が深穴や深溝の欠陥を検出するのに適している。しかし、特許文献１及び２の何れにも、反射電子像から深穴や深溝の欠陥を検出することについては記載されていない。
本発明は、上記課題を解決してアスペクト比が２０以上の深穴、深溝内の欠陥を顕在化させることができ、かつ、エッジラフネスの影響を受けずに高精度な検査を行うことを可能にする電子線式パターン検査装置を提供するものである。
上記課題を解決するために、本発明では、電子線式パターン検査装置を、収束させた電子ビームをパターンが形成された試料に照射する電子ビーム照射部と、電子ビーム照射部により収束させた電子ビームが照射された試料から発生した比較的エネルギが高い反射電子を検出する反射電子検出部と、電子ビーム照射部により収束させた電子ビームが照射された試料から発生した比較的エネルギが低い二次電子を検出する二次電子検出部と、反射電子検出部で反射電子を検出して得た信号から反射電子像を生成する反射電子像生成部と、二次電子検出部で二次電子を検出して得た信号から二次電子像を生成する二次電子像生成部と、反射電子像生成部で生成した反射電子像と二次電子像生成部で生成した二次電子像とを処理して試料の欠陥を検出する演算部とを備えて構成し、演算部は、二次電子像から検査領域を抽出する検査領域抽出部と、反射電子像を用いて検査領域抽出部で抽出した検査領域に対応する領域を設定してこの設定した領域を検査して欠陥を検出する欠陥検出部とを備えて構成した。
また、上記課題を解決するために、本発明では、電子線式パターン検査装置を用いたパターン検査方法において、収束させた電子ビームをパターンが形成された試料に照射して走査し、収束させた電子ビームが照射されて走査された試料から発生した比較的エネルギが高い反射電子を検出して反射電子像を生成し、収束させた電子ビームが照射されて走査された試料から発生した比較的エネルギが低い二次電子を検出して二次電子像を生成し、生成した二次電子像から検査領域を抽出し、生成した反射電子像を用いて二次電子像から抽出した検査領域に対応する領域を検査して欠陥を検出するようにした。
本発明によれば，高加速電圧の電子線照射によって得られるＢＳＥ像を検査に用いる。この構成によれば，深穴，深溝内の欠陥の顕在化が可能であるため，従来の数キロボルトの加速電圧の電子線照射では検出不可だった，深穴，深溝内の欠陥検出が可能となる。さらに，同一のエッジラフネスを有す，同一箇所で取得したＳＥ像をリファレンスとするので，従来のセル比較方式やダイ比較方式で問題となったエッジラフネスを欠陥と誤検出してしまう問題が発生しなくなる。
すなわち、本発明によれば、アスペクト比が２０以上の深穴、深溝内の欠陥を顕在化させることができ、かつ、エッジラフネスの影響を受けずに高精度な検査を行うことを可能にした。
本発明第１の実施例に係る電子線式パターン検査装置の概略の構成を示すブロック図である。 本発明第１の実施例に係る電子線式パターン検査装置の比較演算部の構成を示すブロック図である。 従来の電子線式ウェーハ検査装置の原理図である。 従来の欠陥判定方式の問題を説明するフロー図である。 本発明と背景技術の違いを説明する図である。 本発明と背景技術の違いを説明する図である。 本発明の原理を説明する試料の断面図である。 本発明の原理を説明する試料の断面図である。 本発明の原理を説明する試料の断面図である。 本発明の原理を説明する試料の断面図である。 図６Ａ及び図６Ｂのパターンに電子ビームを照射して走査したときの穴パターンの中心からの電子ビーム照射位置と二次電子検出信号強度との関係を示すグラフである。 図６Ａ及び図６Ｂのパターンに電子ビームを照射して走査したときの穴パターンの中心からの電子ビーム照射位置と反射電子検出信号強度との関係を示すグラフである。 穴の深さをパラメータとして、加速電圧と反射電子検出信号強度との関係を示すグラフである。 図７Ａのデータを取ったパターンの断面図である。 図７Ｂのパターンに電子ビームを照射したときに発生する反射電子の分布を示すグラフである。 本発明第１の実施例に係る比較演算部における処理のフロー図である。 本発明第１の実施例を別の穴パターン欠陥の検査に適用した場合の比較演算部における処理のフロー図である。 本発明第１の実施例を溝パターン欠陥の検査に適用した場合の比較演算部における処理のフロー図である。 本発明第２実施例に係る電子線式パターン検査装置の比較演算部の構成を示すブロック図である。 本発明第２実施例に係る比較演算部における処理のフロー図である。 本発明第３実施例に係る電子線式パターン検査装置の比較演算部の構成を示すブロック図である。 本発明第３実施例に係る比較演算部における処理のフロー図である。 本発明第４実施例に係る電子線式パターン検査装置の比較演算部の構成を示すブロック図である。 本発明第４実施例に係る比較演算部における処理のフロー図である。 本発明第４実施例に係るＢＳＥ像の明るさ頻度分布を表すグラフである。 本発明第５の実施例に係るユーザ・インタフェースを説明する画面の正面」図である。 本発明の第６の実施例に係る電子線式パターン検査装置の概略の構成を示すブロック図である。 本発明第７実施例に係る正常パターンの説明図である。 本発明第７実施例に係るベンディング不良の説明図である。 本発明第７実施例に係る比較演算部における処理のフロー図である。 本発明第７実施例に係るパターン特徴量の説明図である。 本発明第７実施例に係る別のパターン特徴量の説明図である 本発明第８実施例に係る比較演算部における処理のフロー図である。 本発明第８実施例に係るエッジ検出方法の説明図である。 本発明第９実施例に係る画像合成方法の説明図である。 本発明第９実施例に係る，検査結果表示画面である。 本発明第１０実施例に係る比較演算部における処理のフロー図である。
本発明は、電子線式パターン検査装置において、アスペクト比が２０以上の深穴や深溝が形成された試料に収束させた電子ビームを照射し、試料から発生した比較的エネルギが高い反射電子と，比較的エネルギが低い二次電子を別検出器で同時検出して，反射電子像と二次電子像を生成し，反射電子像にのみ欠陥が顕在化する特性を利用して，反射電子像と二次電子像の比較により欠陥を検出するようにしたものである。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
図１Ａは本発明が適用される電子線式パターン検査装置１００の基本構成を示す図である。電子線式パターン検査装置１００は、一次電子ビーム１０２を発射する電子銃１０１、一次電子ビーム１０２を収束させるコンデンサレンズ１０３、一次電子ビーム１０２を偏向させる偏光レンズ１０４、一次電子ビーム１０２を収束させる対物レンズ１０５、試料２００を搭載して平面内で移動可能なステージ１０８、一次電子ビーム１０２が照射された試料２００から発生した反射電子１１０を検出する環状シンチレータ１０６、環状シンチレータ１０６から出力された光信号を伝達する光ファイバ１１１、光ファイバ１１１から送られてきた光信号を入力する光電子増倍管１１２、光電子増倍管１１２から出力された信号を処理して反射電子（Back Scattered Electron: ＢＳＥ）による画像を生成するＢＳＥ像生成部１１３、一次電子ビーム１０２が照射された試料２００から発生した二次電子１１４の軌道を変えるＥ×Ｂ偏向器１０７、Ｅ×Ｂ偏向器１０７で軌道が変えられた二次電子を検出する光電子増倍管１１５、光電子増倍管１１５から出力された信号を処理して二次電子（Secondary Electron: ＳＥ）による画像を生成するＳＥ像生成部１１６、データを記憶する記憶部０２１、比較演算部０２２、入出力部０２４、全体を制御する制御部０２３を備えている。
発射する電子銃１０１、コンデンサレンズ１０３、偏光レンズ１０４、対物レンズ１０５、ステージ１０８、環状シンチレータ１０６、光ファイバ１１１、光電子増倍管１１２、及び光電子増倍管１１５は、図示していない内部が真空排気可能なカラムの中に設置されている。
このような構成において、電子銃１０１にて発生した高加速電圧（例えば１５キロボルト以上）の一次電子ビーム１０２は，コンデンサレンズ１０３で集束され、さらに対物レンズ１０５にて試料２００の表面に集束され，偏向器１０４により試料上を２次元的に走査される。本発明が対象とする試料は，穴／溝の径５０ｎｍ程度に対して，穴／溝の深さが，数ミクロン程度の深穴／溝パターンである。
一次電子ビーム１０２が照射された試料２００から放出された反射電子（ＢＳＥ）１１０は、環状シンチレータ１０６で検出されて光信号に変換され，光ファイバ１１１により高電子増倍管１１２に導かれ，高電子増倍管１１２から出力された信号からＢＳＥ像生成部１１３にてデジタル画像が形成される。反射電子を検出する環状シンチレータ１０６として，環状のＹＡＧシンチレータ，環状の半導体検出器，あるいは，ロビンソン型検出器が適用可能である。また，環状の代わりに，複数方位に検出器を配置するような構成でもよい。
一次電子ビーム１０２が照射された試料２００から放出された二次電子（ＳＥ）１１４は，Ｅ×Ｂ偏向器１０７で軌道が変えられて高電子増倍管１１５に導かれ，高電子増倍管１１５から出力された信号からＳＥ像生成部１１６にてデジタル画像が形成される。試料２００上の同一箇所のＢＳＥ像とＳＥ像が同時に撮像されるのが本構成の特徴である。ステージ１０８を移動することにより，試料の任意の位置で画像が撮像される。撮像された画像は、記憶部０２１に保存される。
制御部０２２は、電子銃１０１周辺に印加する電圧、コンデンサレンズ１０３および対物レンズ１０５の焦点調整、偏向電極１０４による一次電子ビーム０２の試料２００表面上の走査、ステージ１０８の移動、画像生成部１１３，１１６の動作タイミング等を制御する。比較演算部０２２では，画像生成部１１３，１１６で生成された撮像画像を用いて欠陥検出処理を行う。試料情報の入力，撮像条件の入力，検査結果の出力等は入出力部０２４により行われる。
図１Ｂに、比較演算部０２２の構成を示す。比較演算部０２２は、ＳＥ像生成部１１６で得られた画像から検査領域を抽出する領域抽出部０２２１、検査領域設定部０２２１で設定した検査領域の画像を処理して欠陥を検出する欠陥検出部０２２３、欠陥検出部０２２３で検出した欠陥の特徴量を算出する特徴量算出部０２２４を備え、特徴量算出部０２２４で算出した欠陥の特徴量に関する情報を、記憶部０２１と入出力部０２４へ出力する。
図４Ａは，内部欠陥を有す穴パターンのＳＥ像の模式図、図４Ｂは、内部欠陥を有する穴パターンのＢＳＥ像の模式図である（図の詳細な説明は後述する）。図４ＢのＢＳＥ像では欠陥部（２５３）が顕在化するが，図４ＡのＳＥ像では欠陥が顕在化しないので，比較演算部０２２において，ＳＥ像を正常形状のリファレンスとして用い，これとＢＳＥ像を比較することにより欠陥を検出することができる。
以下，図５〜図８を参照して，本実施の形態の詳細を説明する。
図５Ａは，ＳＥ像による穴観察を示し，図５ＢはＢＳＥ像による穴観察の状況を模式的に表す図である。図５Ａにおいて、試料２００には上層膜２０１と下層膜２０２が形成されており、上層膜２０１にアスペクト比が比較的高い穴２０３が形成されている状態の断面図を示している。ＳＥ像で穴内の欠陥が顕在化しないのは，図５Ａに示すように、穴２０３内で発生した二次電子１１４のほとんどが，穴側壁２０４に当たって吸収され消滅してしまうからである。
一方，図５Ｂに示したＢＳＥ像により穴観察をする場合，一次電子ビーム１０２が高加速（高エネルギー）の場合は，反射電子１１０のエネルギも高いので，一部は穴側壁２０４を透過する。穴側壁２０４を透過した反射電子１１０は低角（＝天頂角が大きい）なので，低角の反射電子を検出する環状シンチレータ１０６が有利に機能し，これにより，穴２０３の内部の欠陥の顕在化が可能となる。
図６Ａ乃至図６Ｄは，ＢＳＥ像では欠陥が顕在化するがＳＥ像では欠陥が顕在化しないことを，電子線シミュレーション（モンテカルロシミュレーション）によって確認した結果である。図６Ａに示した試料２００に相当するサンプル６００の断面形状は，上層膜６０１と下層膜６０２が形成されて上層膜６０１に穴６０３が形成されている。穴６０３は、穴入口６０３１の径であるトップ径７０ｎｍ，穴底６０３２の径であるボトム径６０３２が７０ｎｍ，穴深さ６０３３が３．２ｕｍのホール（以下，ｔ７０ｂ７０ホールと記す）である。
一方，図６Ｂに示したサンプル６００の断面形状は、上層膜６０１と下層膜６０２が形成されて上層膜６０１に穴６０４が形成されている。穴６０４は、穴入口６０４１の径であるトップ径６０４１が７０ｎｍ，ボトム径６０４２が３０ｎｍ，穴深さ６０４３が３．２ｕｍのホール（以下，ｔ７０ｂ３０ホールと記す）の２種である。
図６Ｃには図６Ａに示したような断面形状を有するサンプル６００をＳＥＭで撮像したときに得られる画像の信号波形を、図６Ｄには図６Ｂに示したような断面形状を有するサンプル６００をＳＥＭで撮像したときに得られる画像の信号波形を示す。一次電子ビーム１０２の加速電圧は３０ｋＶとし，図６Ｃは、図１の構成における高電子増倍管１１５で検出されるＳＥ信号波形を示し，エネルギが５０ｅＶ以下の電子を検出することによって得られた波形である。
一方、図６Ｄは、図１の構成における環状シンチレータ１０６で検出される低角ＢＳＥ信号波形を示し，エネルギが５０００ｅＶ以上，放出電子の天頂角が１５−６５度の電子を検出することによって得られた波形である。
図６Ｃ及び図６Ｄのグラフの横軸は穴６０３又は６０４の中心からの距離（ｘ）である。ｘ＝３５ｎｍがｔ７０ｂ７０ホール(穴６０３)の穴底６０３２のエッジに，ｘ＝１５ｎｍがｔ７０ｂ３０ホール(穴６０４)の穴底６０４２のエッジ端に相当する。図６Ｃ及び図６Ｄのグラフの縦軸は、高電子増倍管１１５又は環状シンチレータ１０６で検出された信号の検出信号強度（Ｙｉｅｌｄ）である。
図６Ｃと図６Ｄを比較すると，図６Ｄの低角ＢＳＥ信号波形では，ｔ７０ｂ７０ホール(穴６０３)とｔ７０ｂ３０ホール(穴６０４)の波形に明らかな違いがあるが，図６ＣのＳＥ信号波形での波形の差は僅かである。この結果は，ＳＥ信号波形では，穴底６０３２と６０４２の形状の違いを捉えられない，すなわち，ＢＳＥ信号波形から得られるＢＳＥ像では穴奥の欠陥が顕在化するが，ＳＥ信号波形から得られるＳＥ像では顕在化しないことを意味している。
図７Ａ乃至図７Ｃは，図１Ａに示した，本実施の形態の電子光学系構成の必要性を示すシミュレーション結果である。図７Ａは，図７Ｂに示したようなサンプル７１０に形成した断面形状の穴７０１について、穴径５０ｎｍ，深さ３．２ミクロンと、同じ穴径で深さ５．１ミクロンと設定した二通りの場合について，一次電子ビーム１０２の加速電圧と穴底７１１から発生する反射電子１１０を環状シンチレータ１０６で検出したときの検出信号強度（Ｙｉｅｌｄ）の関係をシミュレーションにて求めた結果である。
同図が示すように，穴７０１の内部の欠陥を検出するには，穴７０１の深さに応じた加速電圧が必要である。本発明のメインターゲットであるアスペクト比が２０以上の深穴が形成された試料を検査するためには，一次電子ビーム１０２の加速電圧として少なくとも１５キロボルト以上が必要であることがわかる。
図７Ｃは，試料から放出された電子の天頂角分布をシミュレーションにて求めた結果である。ここで、天頂角を、図７Ｂに示したように、一次電子ビーム１０２の入射方向をからの角度として定義する。図の横軸は放出電子の天頂角、縦軸は検出信号強度を示す。検出信号強度（Ｙｉｅｌｄ）が大きいのは天頂角が30-50度付近であり，これを取りこぼしなく検出するためには，全方位について低角の反射電子検出が可能な環状シンチレータが好適であることを示している。
図８は，比較演算部（図１の０２２）における，具体的な演算内容である。入力は，図４Ａ，図４Ｂに示した，ＳＥ像とＢＳＥ像である。図４Ａにおいて，２２１は穴部，２２２は穴外部，２２４は穴エッジ部である。ＳＥ像ではエッジ部がエッジ効果により明るく検出される。同図では，エッジラフネスを三角形の突起で表現した。
図４Ｂは，同時取得されたＢＳＥ像で，２５１は穴部，２５２は穴外部，２５４は穴エッジ部，２５３は穴内欠陥である。図５Ａ，図５Ｂおよび図６Ａ乃至図６Ｄで説明したように，穴内欠陥は，ＢＳＥ像では顕在化するが，ＳＥ像では顕在化しない。図１に示した構成の電子線式パターン検査装置１００で得られるＳＥ像とＢＳＥ像は，試料上の同一箇所にて同時に取得したものであるため，両者は等しいエッジラフネスを有すという特徴がある。
図８に戻って，比較演算部（図１の０２２）における演算内容(処理フロー)を説明する。
まず，領域抽出部０２２１において、ＳＥ像生成部１１６で作成したＳＥ像２２０を用いて領域抽出を行い（Ｓ３０１），検査領域データ２２５を作成する。ＳＥ像では穴部の輝度が穴外やエッジ部よりも十分に低いので，２値化により暗領域を抽出して，これを検査領域とする。エッジ部の輝度が高いことを利用して，輪郭線を抽出して，輪郭線が囲む領域を検査領域としても良い。検査領域データ２２５は，検査対象領域を指定するデータであるが，図８においては，検査対象領域を白，それ以外を黒の２色で示した。
次に，検査領域設定部０２２２において、ＢＳＥ像生成部１１３で生成したＢＳＥ像２５０と領域抽出部０２２１で作成した検査領域データ２２５の論理積をとることにより（Ｓ３０２），ＢＳＥ像に検査領域（２２６）を設定する。図８においては，検査領域２２６をグレーで、検査領域外を黒で示した。
次に、欠陥検出部０２２３において、検査領域設定部０２２２で設定した検査領域２２６に対して，予め設定したしきい値（実施例５に，設定方法を示す）を作用させて（Ｓ３０３）欠陥（２２７）を検出する。そして，特徴量算出部０２２４において、欠陥検出部０２２３で検出した欠陥部の位置，欠陥部の輝度（二値化する前の輝度），面積などの特徴量を算出する（Ｓ３０４）。
最後に、算出した欠陥の特徴量に関する情報を記憶部０２１に記憶させると共に、入出力部０２４へ出力する（Ｓ３０５）。
以上述べた実施の形態は本発明の基本構成である。本実施の形態によれば，従来の数キロボルトの加速電圧の電子線式検査装置では検出できなかった，深穴内の欠陥検出が可能となる。これには，１５キロボルト以上の加速電圧と，低角のＢＳＥ検出が有効に機能している。さらに，同一のエッジラフネスを有す，同一箇所で取得したＳＥ像をリファレンスとするので，図３で示したような，エッジラフネスを欠陥と誤検出する問題が解決されるため，より高精度な検査が実現できる。
また，本実施の形態は，図９に示した処理フローにより、深穴の形状不良の検査にも有効である。
図９は，深穴の奥において，偏心および穴径の縮小が起こっている試料を比較演算部０２２で検査する処理の流れを示す。穴奥の形成不良はＳＥ像２２０には現れないが，ＢＳＥ像２６０には，穴底の位置ずれ，および，穴底径の寸法が小さいことが顕在化される。図９のフローにて，Ｓ３０１からＳ３０５までの工程は図８で説明した各ステップと同じ処理を行う。
すなわち、図９に示した処理フローにおいて、領域抽出部０２２１においてＳ３０１の領域抽出処理の結果として検査領域データ９０１が得られ、検査領域設定部０２２２においてＳ３０２の処理で論理積を取った結果として検査領域の画像９０２が得られる。更にＳ３０３において、欠陥抽出部０２２３で予め記憶部０２１に記憶させておいた閾値を用いて画像９０２をしきい値処理することにより、欠陥を顕在化させた二値化画像９０３が得られる。最後に、Ｓ３０４で特徴量算出部０２２４において欠陥の特徴量を算出する。ここで、ＳＥ像をリファレンスとして，ＢＳＥ像の検査を行えば，Ｓ３０４で特徴量算出部０２２４において抽出する欠陥特徴量として、偏心，および，穴径の変化を定量的に検出することが可能である。
さらにまた，本実施の形態は，図１０のような深溝の形成不良の検査にも有効である。図１０は，深溝パターンの角部において，溝が変形している（溝の部分的な深さ不足など）ケースである。溝奥の形成不良はＳＥ像２７０には現れないが，ＢＳＥ像２８０には，溝底のパターン変形１０１０として顕在化される。図１０のフローにて，Ｓ３０１からＳ３０５までの工程は図８で説明した各ステップと同じ処理を行う。
すなわち、図１０に示した処理フローにおいて、領域抽出部０２２１においてＳ３０１の領域抽出処理の結果として検査領域データ１００１が得られ、検査領域設定部０２２２においてＳ３０２の処理で論理積を取った結果として検査領域の画像１００２が得られる。更にＳ３０３において、欠陥抽出部０２２３で予め記憶部０２１に記憶させておいた閾値を用いて画像１００２をしきい値処理することにより、欠陥１０１１を顕在化させた二値化画像１００３が得られる。最後に、Ｓ３０４で特徴量算出部０２２４において欠陥の特徴量を算出する。ここで、ＳＥ像をリファレンスとして，ＢＳＥ像の検査を行えば，パターン形成不良を定量的に検出することが可能である。
本発明に係る第２の実施例を図１１Ａ及び図１１Ｂに示す。本実施例は，実施例１で説明した比較演算部（図１の０２２）を図１１Ａに示すような比較演算部０２２−１と置き換えたものである。比較演算部０２２−１以外の構成は、実施例１において図１Ａを用いて説明したものと同じであるので、説明を省略する。
図１１Ａに示した本実施例に係る比較演算部０２２−１は、ＳＥ像生成部１１６で得られたＳＥ画像から検査領域を抽出する領域抽出部０２２１、ＳＥ像生成部１１６で得られたＳＥ画像とＢＳＥ画像生成部１１３で生成した画像との差画像を生成する差画像生成部０２２５、領域抽出部０２２１で抽出した検査領域と差画像生成部０２２５で生成した差画像を用いて欠陥を検出する欠陥検出部０２２６、欠陥検出部０２２６で検出した欠陥の特徴量を算出する特徴量算出部０２２４を備え、特徴量算出部０２２４で算出した欠陥の特徴量に関する情報を、記憶部０２１と入出力部０２４へ出力する。
次に、この比較演算部０２２−１で行う処理について説明する。入力は，第１の実施例と同様，図４Ａ，図４Ｂに示した，ＳＥ像とＢＳＥ像である。領域抽出部０２２１でＳＥ像から領域抽出（Ｓ３０１）を行って，検査領域データ２２５を作成するのも第１の実施例と同じである。
次に、本実施の形態においては，差画像生成部０２２５においてＳＥ像２２０とＢＳＥ像２５０の差画像４０１を生成し（Ｓ３０５），欠陥検出部０２２６において差画像４０１と，検査領域データ２２５との論理積をとって（Ｓ３０６），この結果得られる画像４０２に対して，予め設定したしきい値を作用させて二値化処理して欠陥４０３を検出する（Ｓ３０７）。そして，特徴量算出部０２２４で欠陥部の位置，欠陥部の輝度（二値化する前の輝度），面積などの特徴量を算出し（Ｓ３０８），欠陥の特徴量に関する情報を、記憶部０２１と入出力部０２４へ出力する（Ｓ３０９）。
ＢＳＥ像とＳＥ像は同時取得しているので，照射光量の変化による画像の輝度の変化が同期する。よって，照射光量が変化しても差画像の輝度は変化しない。本実施の形態では，差画像に対してしきい値を作用させるので，検査感度が照射光量変化の影響を受けないというメリットがある。
長時間にわたって検査装置を稼働させる場合，照射光量が変動することもあり得るが，本実施の形態では，検査感度がその影響を受けないので，より安定な検査を実現することが可能である。
なお，本実施の形態は，実施例１で説明した図９のような深穴の形成不良の検査，図１０のような深溝の形成不良の検査にも有効である。
本発明に係る第３の実施例を図１２Ａ及び図１２Ｂに示す。本実施例は，実施例１で説明した比較演算部（図１の０２２）を図１２Ａに示すような比較演算部０２２−２と置き換えたものである。比較演算部０２２−２以外の構成は、実施例１において図１Ａを用いて説明したものと同じであるので、説明を省略する。
図１２Ａに示した本実施例に係る比較演算部０２２−２は、ＳＥ像生成部１１６で生成されたＳＥ画像を穴の内側である穴内領域の画像４１１と穴の外である穴外領域の画像４１４とに分割する画像分割部０２２７、画像分割部０２２７で分割された穴内領域の画像４１１とＢＳＥ像生成部１１３で生成されたＢＳＥ像との論理積を取って第１の検査領域を設定する第１の検査領域設定部０２２８、画像分割部０２２９で分割された穴外領域の画像４１４とＢＳＥ像生成部１１３で生成されたＢＳＥ像との論理積を取って第２の検査領域を設定する第２の検査領域設定部０２２９、第１の検査領域設定部０２２８で設定された第１の検査領域に対してしきい値処理をして穴内の欠陥を検出する穴内欠陥検出部０２２１０、第２の検査領域設定部０２２９で設定された第２の検査領域に対してしきい値処理をして穴外の欠陥を検出する穴外欠陥検出部０２２１１、穴内欠陥検出部０２２１０で検出した穴内の欠陥の特徴量を算出する穴内欠陥特徴量算出部０２２１２、穴外欠陥検出部０２２１１で検出した穴外の欠陥の特徴量を算出する穴外欠陥特徴量算出部０２２１３を備え、穴内欠陥特徴量算出部０２２１２と穴外欠陥特徴量算出部０２２１３とで算出した欠陥の特徴量に関する情報を、記憶部０２１と入出力部０２４へ出力する。
次に、この比較演算部０２２−２で行う処理について説明する。入力は，第１の実施例と同様，図１Ａに示す光学系にて，同一箇所を同時撮像した，ＳＥ像２２０とＢＳＥ像４１０である。ＢＳＥ像上の４２１は穴内欠陥，４２２は穴外領域の内部欠陥（表面に露出していない欠陥）である。いずれも，ＳＥ像では顕在化しない。
まず，画像分割部０２２７ＳＥ像２２０を用いて領域分割行い（Ｓ３１０），穴内領域データ４１１と穴外領域データ４１４を作成する。画像分割部０２２７による領域分割は，ＳＥ像２２０における輝度の関係，穴内＜穴外＜エッジ部を利用して，三値化処理を行ってもよいし，エッジ部の輝度が高いことを利用して，輪郭線を抽出して，輪郭線が囲む領域を穴内領域，輪郭線外の領域を穴外領域としても良い。
次に，穴内欠陥検出部０２２１０で穴内領域データ４１１とＢＳＥ像４１０の論理積をとることにより（Ｓ３１１），ＢＳＥ像に対して第１の検査領域４１２を設定する。図１２Ｂにおいては，検査領域外を黒で示した。この第１の検査領域４１２に対して，予め設定したしきい値ａを作用させて二値化して欠陥４１３を検出する（Ｓ３１２）。
そして，欠陥部の位置，欠陥部の二値化前の輝度，面積などの特徴量を選出し（Ｓ３１３），出力する。また，穴外領域データ４１４とＢＳＥ像４１０の論理積をとることにより（Ｓ３１４），ＢＳＥ像に対して第２の検査領域４１５を設定する。図１２Ｂにおいては，検査領域外を黒で示した。この第２の検査領域４１５に対して，予め設定したしきい値ｂを作用させて二値化して，欠陥４１０を検出する（Ｓ３１５）。そして，欠陥部の位置，欠陥部の輝度（二値化する前の輝度），面積などの特徴量を算出し（Ｓ３１６）出力する。
本実施の形態によれば，穴内，穴外の欠陥を，それぞれに適した感度で検出することが可能である。
なお，本実施の形態は，図９のような深穴の形成不良の検査，図１０のような深溝の形成不良の検査にも有効である。
本発明に係る第４の実施例を図１３Ａ乃至図１３Ｃに示す。本実施例は，実施例１で説明した比較演算部（図１の０２２）を図１３Ａに示すような比較演算部０２２−３と置き換えたものである。比較演算部０２２−３以外の構成は、実施例１において図１Ａを用いて説明したものと同じであるので、説明を省略する。
図１３Ａに示した本実施例に係る比較演算部０２２−３は、実施例１と同様に、ＳＥ画像生成部１１６で生成したＳＥ像から検査領域を抽出する領域抽出部０２２１、領域抽出部０２２１で抽出した検査領域とＢＳＥ画像生成部１１３で生成されたＢＳＥ画像とから検査領域を設定する検査領域設定部０２２２、検査領域設定部０２２２で設定した検査領域内におけるＢＳＥ像の輝度の平均値と標準偏差を求める輝度平均値・標準偏差算出部０２２１４、輝度平均値・標準偏差算出部０２２１４で求めたＢＳＥ像の輝度の平均値と標準偏差の情報を用いて欠陥を検出する欠陥検出部０２２１５、欠陥検出部０２２１５で検出した欠陥の特徴量を算出する特徴量算出部０２２４を備えている。
次に、この比較演算部０２２−３で行う処理について説明する。入力は，第１の実施例と同様，図４Ａ，図４Ｂに示した，ＳＥ像とＢＳＥ像である。領域抽出部０２２１でＳＥ像に対して領域抽出を行って（Ｓ３０１），検査領域データ２２５を作成し，検査領域設定部０２２２でＢＳＥ像２５０との論理積を求めてＢＳＥ像に検査領域２５１を設定する（Ｓ３０２）までは第１の実施例と共通である。
本実施の形態においては，輝度平均値・標準偏差値算出部０２２１４において、Ｓ３０２で設定したＢＳＥ像の検査領域部２５１において，輝度ヒストグラム（図１３Ｃ）を計算し，輝度の平均値（ａｖｇ）と標準偏差（σ）を算出する。そして、この算出した輝度の平均値（ａｖｇ）と標準偏差（σ）とを用いてしきい値が，（数１）にて計算される（Ｓ３２１）。次に、欠陥検出部０２２１５において、ＢＳＥ像の検査領域２５１に対して式１で計算して求めたしきい値を用いて二値化して欠陥４１１を検出する（Ｓ３２２）。しきい値＝ａｖｇ＋ｒ×σ ・・・（数１）
ここでｒは，予め設定した分散値に乗ずる係数である。
例えば，ｒ＝３を設定すれば，平均的な輝度との差が，標準偏差の３倍以上の領域が欠陥として検出される。すなわち，本実施の形態では，検査領域内の輝度の特異領域が欠陥として検出される。検査領域内の全域の輝度が一律に変化している場合には，欠陥とはならない。
そして，特徴量算出部０２２４で、検出した欠陥部の位置，欠陥部の輝度（二値化する前の輝度），面積などの特徴量を算出し（Ｓ３２３），欠陥の特徴量に関する情報を、記憶部０２１と入出力部０２４へ出力する（Ｓ３２４）。
本実施の形態によれば，全体的な輝度変化に追随してしきい値が自動調整されるので，検査領域内の局所的な輝度変化として出現するような欠陥を検出するのに有利である。
なお，本実施の形態は，図９のような深穴の形成不良の検査，図１０のような深溝の形成不良の検査にも有効である。
本発明に係る第５の実施例を図１４に示す。本実施例は，検査条件を設定するためのユーザ・インタフェース５００である。欠陥判定モードを５０１にて選択する。「差画像」を選択すると，ＳＥ像をリファレンスとして，ＢＳＥ像とＳＥ像の差画像を検査対象とするモード（実施例２参照）となる。「ＢＳＥ像」を選択すると，ＳＥ像をリファレンスとして，ＢＳＥ像を検査対象とするモード（実施例１，３，４参照）となる。図１４では，差画像モードが選択されている。
画面には，ＢＳＥ像（５０２），ＳＥ像（５０５），ＢＳＥ像とＳＥ像の差画像（５０３），ＳＥ像から作成した検査領域（５０６），差画像と検査領域の重ね合わせ（５０４），欠陥検出結果（５０７）が表示される。ユーザは，ＳＥ像から検査領域を作成するためのしきい値をスライダ５０６にて，作用の結果を確認しながら調整することが可能である。また，欠陥検出のためのしきい値をスライダ５０９にて作用の結果を確認しながら調整することが可能である。
図１５に、本実施例における電子線式パターン検査装置８００の概略の構成を示す。実施例１において図１Ａで説明した電子線式パターン検査装置１００と同じ部品には、同じ番号を付してある。
図１Ａの実施例１における電子線式パターン検査装置１００は、検出器として環状シンチレータ１０６と光電子増倍管１１５の２つを用いた構成であったが、図１５に示した本実施例における電子線式パターン検査装置８００は、上記２つの検出器に加えて、試料２００から一次電子ビーム１０２の光軸方向（垂直方向）に発生した反射電子の軌道を曲げるＥ×Ｂ偏向器１１７と、Ｅ×Ｂ偏向器１１７で軌道を曲げられた反射電子１２０を検出する上方検出器１１８と、この上方検出器１１８の検出信号を処理してＢＳＥ像を生成する上方ＢＳＥ像生成部１１９を設けた点にある。
本実施例における電子線式パターン検査装置８００を用いて試料２００を検査する処理の仕方は、実施例１で説明した方法と基本的には同じであるが、図８で説明した処理フローのＳ３０４における欠陥特徴量算出の工程が異なる。
上方ＢＳＥ像生成部１１９で生成された上方ＢＳＥ像の輝度情報と試料２００の一次電子ビーム１０２が照射された領域の材料との間には関連性がある場合がある。そこで、本実施例では、予め、試料２００上に存在する可能性がある種類が既知の種々の材料について、一次電子ビーム１０２を照射して反射電子を上方検出器１１８で検出し上方ＢＳＥ像生成部１１９で生成したＢＳＥ像の輝度情報を予めデータベースに記憶しておく。実際の検査の場合には、試料からの反射電子を上方検出器１１８で検出し上方ＢＳＥ像生成部１１９で生成したＢＳＥ像から輝度情報を抽出し、この抽出した輝度情報をデータベースと照合して、欠陥の材料(材質)を特定することができる。
すなわち、本実施例においては、図８で説明した実施例１における処理フローのＳ３０４における欠陥特徴量算出の工程において、欠陥部の位置，欠陥部の輝度（二値化する前の輝度），面積などの特徴量に加えて、欠陥の材料(材質)の情報も得ることができる。
本実施例によれば、欠陥の特徴として欠陥の材質情報も得られるので、従来と比べてより短い時間で欠陥の発生工程や発生原因を特定することができる。
本発明に係る第７の実施例では，穴内部の曲がり（ベンディング）を検出する。図１６Ａと図１６Ｄに，それぞれ，試料１６１０に正常な穴８０１，ベンディングが生じている穴８０２の模式図を示す。上から順に，穴部の断面図（図１６Ａ，図１６Ｄ），ＳＥ像（図１６Ｂ，図、図１６Ｅ），ＢＳＥ像（図１６Ｃ，図１６Ｆ）である。
ベンディングは，深部での穴の曲がりであるためＳＥ像図１６Ｂと図１６Ｅには変化は現れないが（図１６Ｂの８０２図１６Ｅのと８１２参照），ＢＳＥ像にはパターン変形や位置ずれが生じる（図１６Ｃの８０３と図１６Ｆの８１３参照）。本実施例では，この特性を利用して，ベンディングを検出する。なお，実施例１〜６の説明図ではエッジラフネスを三角形の突起として示したが，図１６Ａ乃至図１６Ｆでは説明を簡略化するため省略した。
本実施例は，実施例１で説明した比較演算部（図１の０２２）での演算内容を，図１７に示す演算内容に置き換えたものである。比較演算部以外の構成は、実施例１において図１Ａを用いて説明したものと同じであるので、説明を省略する。
入力は，図１６Ｅに示した図１６ＤのＳＥ像８１２と図１６Ｆに示した図１６ＤのＢＳＥ像８１３である。処理の流れは、図１７Ｂに示すように、はじめに，図１６ＥのＳＥ像８１２，図１６ＦのＢＳＥ像８１３のパターン領域抽出を行い（Ｓ３２１，Ｓ３３１），ＳＥパターン８１２１，ＢＳＥパターン８１３１を抽出する。図ではパターンを白，背景を黒で表した。領域抽出方法は，実施例１のパターン領域抽出と同様である。
次に，抽出したＳＥパターン８１２１とＢＳＥパターン８１３１の特徴量を算出する（Ｓ３２２，Ｓ３３２）。ベンディング検出において重要な特徴量は，パターン中心（８１２２，８１３２）である。そして，これらの特徴量に基づき，図１７Ｃに示したようなベンディング特徴量を算出する（Ｓ３３３）。
図１７Ｃにおいて，ｄｘ，ｄｙは，ＳＥ像のパターン中心８１２２に対する，ＢＳＥ像のパターン中心８１３２のずれである。これが，ベンディングの向きと大きさを表す指標となる。これ以外に，詳細情報として，図１７Ｃに示すように、ＳＥ像のパターン中心８１２２からＢＳＥパターンエッジ８１００までの各方向の距離（Ｌ１〜Ｌ８）を算出しても良い。ベンディングがない場合はＬ１〜Ｌ８は概ね等しい値となるが，ベンディングが生じている場合には，ベンディングの向きに応じて，Ｌ１〜Ｌ８の値に大小が生じる。
さらに，図１７Ｄに示したように，ＳＥパターン８２００とＢＳＥパターン８１００を比較して（Ｓ３４２），差画像８１４０を生成し，Ｓ３４３において図１７Ｃに示したような，各方向のエッジ間距離（ｔ１〜ｔ８）を算出しても良い。
ＳＥ像のパターンエッジ８２００は，穴８１１のトップエッジ８１１１に相当し，ＢＳＥ像のパターンエッジ８１００は，穴８１１のボトムエッジ８１１２に相当するので，ｔ１〜ｔ８は，各方向のテーパ幅に相当する。図１７ＣのＬ１〜Ｌ８と同様，図１７Ｄにおいて、ベンディングがない場合は，ｔ１〜ｔ８は概ね等しい値となるが，ベンディングが生じている場合には，ベンディングの向きに応じて，値の大小が生じる。
本実施例によれば、ベンディングの定量的な検査が可能となる。
本発明に係る第８の実施例は，実施例７と同じく，ベンディングがＢＳＥ像でのみ顕在化する特性を利用した，別のベンディング検出方法である。比較演算部以外の構成は、実施例１において図１Ａを用いて説明したものと同じであるので、説明を省略する。
比較演算部における処理フローを図１８Ａに示す。入力は，図１６Ｅに示した図１６Ｄの穴１６０２のＳＥ像８１２と、図１６Ｆに示したＢＳＥ像８１３である。
本実施例では，パターン領域を抽出する代わりに，画像プロファイルを用いてエッジ検出を行う（Ｓ３５１，Ｓ３６１）。エッジ検出には，様々な方法が適用可能であるが，具体例として，「しきい値法」を適用した場合を図１８Ｂ乃至図１８Ｅに示す。
図１８Ｃのプロファイル１８０１は図１８Ｂに示したＳＥ像８１２のエッジ検出，図１８Ｅのプロファイル１８０２は図１８Ｄに示したＢＳＥ像８１３のエッジ検出である。しきい値法は，波形のＭａｘ１８１１，１８１２，Ｍｉｎ１８２１，１８２２を検出し，これらの適当な比率の内分値をしきい値１８３１，１８３２として算出し，しきい値１８３１，１８３２とプロファイル１８０１，１８０２との交差点１８４１，１８４２をエッジ点とする方法である。
図１８Ｂ及び図１８Ｄに示したように，画像８１２及び８１３、から各方向（図１８Ｂ及び図１８Ｄでは直線で示した１６方向）のプロファイルを１８１１，１８１２生成し，各プロファイル１８１１，１８１２にてエッジ検出を行うことによって，図１８Ａの８１５，８１６のようなパターン形状に即したエッジ点列を得ることができる。エッジ点列から，実施例７と同様，パターン中心等の特徴量を算出し（Ｓ３２２，Ｓ３３２），ベンディング特徴量を算出する（Ｓ３３３）。本実施の形態は，図４Ｂに示したようなイレギュラーな形の欠陥を検出するのには不向きであるが，ベンディングの他，図１０に示したような，エッジ位置がシフトするようなタイプの不良に対して有効である。
本実施例は，ユーザが検査結果をレビューするのに好適な合成画像の生成方法に関する。
例えば，ベンディングが生じている穴パターンのＢＳＥ像（図１６Ｆの８１３）が画面に表示されても，ユーザが目視でパターンの変形や，位置ずれ（偏心）を確認するのは難しい。ＳＥ像（図１６Ｅの８１２）と並べて表示されれば，変形や位置ずれの程度が大きい場合については目視でも確認できるが，程度が軽微な場合は，依然，目視確認が容易とは言い難い。本実施例の目的は，ＳＥ像とＢＳＥ像のパターンの位置関係が，一目で分かるような観察用画像の生成である。
図１９Ａに合成画像生成のフローを示す。入力は，ＳＥ像８１２と，ＢＳＥ像８１３である。始めに，ＳＥ像では穴内に相当する部分の輝度が穴外やエッジ部よりも十分に低いことを利用して，二値化で暗部領域を抽出する等の方法で，穴内に相当する領域を抽出する（Ｓ３２１）。穴を抽出した画像８１２０では、穴内領域を白，それ以外を黒で示した。
次に，この画像８１２０の穴の領域情報を用い，穴内領域には，ＢＳＥ像を，それ以外にはＳＥ像をはめ込む画像合成を行い（Ｓ３５０），合成画像８１７を生成する。画像合成の際は，視認性を考慮して，各画像の明るさ調整（オフセット調整，コントラスト調整）を行うほか，画像の継ぎ目がより自然になるよう，境界付近での両画像のブレンド比率を段階的に変化させるようにしても良い。あるいは，エッジ強調処理を施してもよい。
本実施例によって生成した合成画像８１７によれば，パターンの変形や，位置ずれ（偏心）を容易に目視確認することができるので，検査結果のレビューを効率的に行うことが可能となる。なお，本実施例は，図４，図１０に示したような，ベンディング以外の欠陥検出結果のレビューにも有効であることは言うまでもない。
図１９Ｂに検査結果レビュー用画面１９００の一例を示す。画面には，ＳＥ像（８１２），ＢＳＥ像（８１３），合成画像（８１７）が表示されるとともに，検査結果として，各種の特徴量が一覧表示される（９００，９０１，９０２）。画像上に複数のパターンが存在する場合は，個々のパターンの特徴量（タブ１〜６）９１０乃至９１２の他，平均値（タブＡｖｇ．）９２０乃至９２２も表示される。
一覧表示９０２の「偏心(x)」９１２１は図１７Ｃのdx，「偏心(y)」９１２２は図１７Ｃのdy，「偏心距離」９１２３はｄｘ2＋ｄｙ2の平方根，「偏心角」９１２４はtan-1（ｄｙ／ｄｘ），「方向別エッジ幅」９１２５は，図１７Ｄのｔ１〜ｔ８である。本実施例によれば，合成画像と共に、定量的な検査結果が表示されるので，容易に検査結果をレビューすることが可能となる。
本実施例は実施例６で説明した比較演算部（図１５の０２２）での処理内容を，図２０に示した処理内容に置き換えたものである。実施例７では，ＳＥ像８１２とＢＳＥ像８１３を用いてベンディング検査を行ったが，実施例１０では，これに加えて，図１５の上方ＢＳＥ生成部で生成した高角ＢＳＥ像８１４とＳＥ像８１２を用いたベンディング検査を実施する。
図２０のＳＥ像８１２とＢＳＥ像８１３を用いた検査は，図１７Ｂで説明した検査と共通であり，ＳＥ像８１２とＢＳＥ像８１３のパターン特徴量を用いて第１のベンディング特徴量を算出する（Ｓ３３３）。本実施例では、さらに，高角ＢＳＥ像８１４とＳＥ像８１２のパターン特徴量を算出し（Ｓ３４２），この算出したパターン特徴量を用いて第２のベンディング特徴量を算出し（Ｓ３４３），Ｓ３３３で算出した第１のベンディング特徴量とＳ３４３で算出した第２のベンディング特徴量を統合して最終的な出力とする（Ｓ３４４）。
統合は，第１のベンディング特徴量と第２のベンディング特徴量の平均値を求めても良いし，第１のベンディング特徴量と第２のベンディング特徴量が共に基準値を超えた場合にのみ不良と判定するというように用いても良い。
また，図２０では，図１７Ｂの処理を２式持つようにしたが，この代わりに，図１８Ａの処理を２式持つようにしても良い。
本実施例によれば，２式の欠陥判定が行われるため，より信頼性の高い検査を実現することが可能となる。
０２１・・・記憶部 ０２２、０２２−１，０２２−２，０２２−３・・・比較演算部 ０２３・・・制御部 ０２４・・・入出力部 １０１・・・電子銃 １０３・・・コンデンサレンズ １０４・・・偏向器 １０５・・・対物レンズ １０６・・・低角ＢＳＥ検出用環状シンチレータ １０８・・・ステージ １１１・・・光ファイバ １１２・・・光電子増倍管 １１３・・・ＢＳＥ像生成部 １１５・・・光電子増倍管 ２００・・・試料 ０２２１・・・領域抽出部 ０２２２・・・検査領域設定部 ０２２３、０２２６・・・欠陥検出部 ０２２４・・・特徴量算出部 ０２２５・・・差画像生成部 ０２２７・・・画像分割部 ０２２８・・・第１の検査領域設定部 ０２２９・・・第２の検査領域設定部 ０２２１０・・・穴内欠陥検出部 ０２２１１・・・穴外欠陥検出部 ０２２１２・・・穴内欠陥特徴量算出部 ０２２１３・・・穴外欠陥特徴量算出部。

Claims (14)

  1. 収束させた電子ビームをパターンが形成された試料に照射する電子ビーム照射部と、
    前記電子ビーム照射部により収束させた電子ビームが照射された前記試料から発生した比較的エネルギが高い反射電子を検出する反射電子検出部と、
    前記電子ビーム照射部により収束させた電子ビームが照射された前記試料から発生した比較的エネルギが低い二次電子を検出する二次電子検出部と、
    前記反射電子検出部で反射電子を検出して得た信号から反射電子像を生成する反射電子像生成部と、
    前記二次電子検出部で二次電子を検出して得た信号から二次電子像を生成する二次電子像生成部と、
    前記反射電子像生成部で生成した反射電子像と前記二次電子像生成部で生成した二次電子像とを処理して前記試料の欠陥を検出する演算部と
    を備えた電子線式パターン検査装置であって、
    前記演算部は、
    前記二次電子像から検査領域を抽出する検査領域抽出部と、
    前記反射電子像を用いて前記検査領域抽出部で抽出した検査領域に対応する領域を設定して前記設定した領域を検査して欠陥を検出する欠陥検出部と
    を有することを特徴とする電子線式パターン検査装置。
  2. 請求項１記載の電子線式パターン検査装置であって、前記演算部は、前記欠陥検出部で検出した欠陥の特徴量を算出する特徴量算出部を更に有することを特徴とする電子線式パターン検査装置。
  3. 請求項１記載の電子線式パターン検査装置であって、前記演算部は、前記反射電子像と前記二次電子像との差画像を作成する差画像生成部を更に有し、前記欠陥検出部は前記差画像生成部で生成した差画像について前記検査領域抽出部で抽出した検査領域に対応する領域を設定して前記設定した領域を検査して欠陥を検出することを特徴とする電子線式パターン検査装置。
  4. 請求項１記載の電子線式パターン検査装置であって、前記演算部の検査領域抽出部は、前記二次電子像からパターン内部の検査領域とパターン外部の検査領域とを設定し、前記欠陥検出部は、前記反射電子像に対して前記二次電子像を用いて設定した前記パターン内部の検査領域と前記パターン外部の検査領域とをそれぞれ検査して欠陥を検出することを特徴とする電子線式パターン検査装置。
  5. 請求項１記載の電子線式パターン検査装置であって、前記演算部の欠陥検出部は、前記反射電子像の明るさの情報を用いて欠陥検出のしきい値を設定し、前記設定したしきい値を用いて前記反射電子像から欠陥を検出することを特徴とする電子線式パターン検査装置。
  6. 請求項１記載の電子線式パターン検査装置であって、前記反射電子検出部は、前記電子ビームが照射された前記試料から発生した反射電子のうち、前記電子ビームに対して斜め方向に発生した反射電子を検出する第１の反射電子検出器と、前記電子ビームに沿った方向に発生した反射電子を検出する第２に反射電子検出器を備えたことを特徴とする電子線式パターン検査装置。
  7. 基板上に形成された深穴ないし深溝パターンを検査するシステムであって，
    収束させた電子ビームを試料に照射する電子ビーム照射部と、
    前記電子ビームが照射された前記試料から発生した比較的エネルギが高い反射電子と，比較的エネルギが低い二次電子を同時に取得する，反射電子検出部，および，二次電子検出部と，
    前記反射電子検出部で反射電子を検出して得た信号から反射電子像を生成する反射電子像生成部と、
    前記二次電子検出部で二次電子を検出して得た信号から二次電子像を生成する二次電子像生成部と、
    前記反射電子像と，前記二次電子像の画像間の比較により，差異を検出する演算部を有すことを特徴とする。
  8. 請求項７記載の電子線式パターン検査装置であって、前記演算部は、前記二次電子像のパターンエッジ位置に対する，前記反射電子像のパターンエッジ位置のずれ量を算出することを特徴とする。
  9. 請求項７記載の電子線式パターン検査装置であって、前記演算部は、前記二次電子像のパターンの中心位置に対する，前記反射電子像のパターンの中心位置のずれ量を算出することを特徴とする。
  10. 請求項７記載の電子線式パターン検査装置であって、前記演算部は、前記二次電子像と前記反射電子像の合成像を生成する画像合成部を更に有することを特徴とする電子線式パターン検査装置。
  11. 基板上に形成された深穴ないし深溝パターンを検査するシステムであって，
    収束させた電子ビームを試料に照射する電子ビーム照射部と、
    前記電子ビームが照射された前記試料から発生した比較的エネルギが高い反射電子のうち低い天頂角成分と，比較的エネルギが高い反射電子のうち高い天頂角成分と，比較的エネルギが低い二次電子を同時に取得する，それぞれ，第１の反射電子検出部，および，第２の反射電子検出部，および，二次電子検出部と
    前記第１の反射電子検出部で反射電子を検出して得た信号から第１の反射電子像を生成する第１の反射電子像生成部と、
    前記第２の反射電子検出部で反射電子を検出して得た信号から第２の反射電子像を生成する第２の反射電子像生成部と、
    前記二次電子検出部で二次電子を検出して得た信号から二次電子像を生成する二次電子像生成部と、
    前記第１の反射電子像と，前記第２の反射電子像と前記二次電子像の画像間の比較により，差異を検出する演算部を有すことを特徴とする。
  12. 請求項１１記載の電子線式パターン検査装置であって、前記演算部は、前記二次電子像のパターンエッジ位置に対する，前記第１の反射電子像のパターンエッジ位置のずれ量，および，前記二次電子像のパターンエッジ位置に対する，前記第２の反射電子像のパターンエッジ位置のずれ量を算出することを特徴とする。
  13. 請求項１１記載の電子線式パターン検査装置であって、前記演算部は、前記二次電子像のパターンの重心位置に対する，前記第１の反射電子像のパターンの中心位置のずれ量，および，前記二次電子像のパターンの中心位置に対する前記第２の反射電子像のパターンの中心位置のずれ量を算出することを特徴とする。
  14. 請求項１１記載の電子線式パターン検査装置であって、前記演算部は、前記二次電子像と前記第１の反射電子像と前記第２の反射電子像の合成像を生成する画像合成部を更に有することを特徴とする電子線式パターン検査装置。
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