WO2004109793A1

WO2004109793A1 - 試料検査装置及び方法並びに該試料検査装置及び方法を用いたデバイス製造方法

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Publication number: WO2004109793A1
Application number: PCT/JP2004/007351
Authority: WO
Inventors: Toshifumi Kimba; Mamoru Nakasuji; Tohru Satake
Original assignee: Ebara Corporation
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2004-12-16
Also published as: TW200506356A; US20070236690A1; EP1630862A4; US20050104017A1; EP1630862B1; US7408643B2; TWI345054B; US7248353B2; EP1630862A1

Abstract

　　チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検査する基板表面検査におけるチップの位置合わせ方法である。この方法は、前記チップが被検査視野内に位置するように前記基板を配置するステップと、前記チップが前記被検査視野内に位置するときの検出倍率を測定するステップと、測定された前記検出倍率に基づいて、前記チップの位置ずれの距離を算出するステップと、算出された位置ずれに基づいて、前記チップの位置を補正するステップと、を含むことを特徴とする。

Description

明細書

試料検査装置及び方法並びに該試料検査装置及び方法を用いたデバイス製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、チップの位置合わせ方法、その方法を用いた試料検查装置及び方法並びに該装置及び方法を用いたデバイス製造方法に関し、詳しくは、 0. l z m以下のパターンを有するステンシル'マスク、ウェハ等の試料の表面に形成されたデバイスパターンの欠陥検査等を高精度、高信頼性且つ高解像度で、しかも高いスループットで行う位置合わせ方法、その位置合わせ方法を用いた試料検査装置及び方法並びに該試料検査装置及び方法を用いて試料の検査を行う工程を含むデバイス製造方法に関する。

背景技術

[0002] 試料の欠陥を検查する装置は、電子線を検查対象であるウェハ等の試料に照射することにより、試料の被検查面に形成されたデバイスパターンに関連する情報を有する電子を発生させ、この発生された電子を用いてデバイスパターンの情報を画像化し、得られた画像を所定の検查プログラムにしたがって検査するものである。この検查の結果の信頼度を高めるには、電子の照射により試料面のデバイスパターンから高精度の情報が得られることが必要である。そのための一つの手段が、試料を載置して X軸方向及びそれに直交する Y軸方向に移動させるステージの X軸方向及び Y 軸方向でのレジストレーシヨンと二次電子光学系の軸方向に平行な z軸方向でのフォ一カス調整である。

[0003] 従来から、試料、例えばウェハの被検査面から相互に対応する 2つの領域の画像を生成し、これら相互に対応する一方と他方の 2つの画像から欠陥を検査する場合、一方の画像を + 1ピクセル， + 2ピクセル， _1ピクセル， _2ピクセルづっ X軸方向及び Y軸方向にそれぞれ位置ずれさせた画像を生成し、これらの位置ずれさせた画像 24枚及び位置ずれ無しの画像 1枚の合計 25枚の画像と他方の画像とを比較する方法が用いられており、これらの画像形成には、一本の電子線を用いた欠陥検查装置が実用化されている。

[0004] また、スループットを向上させるために、マルチビームを用いて試料の欠陥検査を行う検査システムも提案されている (例えば、特許文献 1、非特許文献 1参照)。更にまた、長方形ビームを照射し、照射点から発せられた電子線を写像光学系で拡大して検出する方法は公知である（例えば下記特許文献 2)。

これらのシステムは、複数の電子ビームで同時に試料の複数の領域を走査して欠陥検查を行うので、理論的には電子ビームの数だけスループットが向上することになる特許文献 1 :米国特許第 5, 892, 224号明細書

特許文献 2：特開平 7 - 24939号公報

非特許文献 1 : B. Lischke, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.28, No. 10， p2 058。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力、しながら、上記の従来のパターン欠陥の検查装置には、

(1)試料を載置して X軸方向及びそれに直交する Y軸方向に移動させるステージが設けられている力このステージをガイドするステージガイドに歪みが生じていたり、 X 軸方向と Y軸方向のステージガイドが正確に直交していなかったりする場合があるため、ステージが理想的な軌跡上を移動しないこと、

(2)試料をステージに載置する際に、試料の X— Y座標とステージの X— Y座標とがー致せず、回転方向にぉレ、て誤差が生じてレ、る場合があること、

(3)試料の位置を検出するためのレーザ干渉計に誤差が生じる場合があること、

(4)試料の中には、リソグラフイエ程において設計上の位置からずれてダイが形成されてしまうものがあること、

(4)ステージの連続移動中に速度むらが生じる場合があること、

(5)電子線による照射によって試料がチャージアップを起こし、得られる画像に歪みなどが生じる場合があること、

等のために正確な検査が行レ、得なレ、とレ、う問題が生じ得る。 [0006] 例えば、上記の種々の誤差を何ら補正しない場合には、得られる画像が理論値上の位置から ± 2ピクセル以上ずれてしまうこともある。仮に、これらのずれが X軸方向及び Y軸方向に ± 3ピクセルづっ生じる可能性があるとすると、欠陥検査の正確性を確保するために、比較用に生成しなければならない画像数が 7 X 7 = 49枚も必要となる。この結果、検査に必要なメモリや比較回路を増やさなければならないため、欠陥検査の速度が画像取得に追いつかないば力、りでなぐ高スループットの欠陥検查が行えないとレ、う不都合を生じてレ、た。

[0007] カロえて、従来からの試料等の試料の欠陥検查では、上記のように、パターン検査のための二次元画像取得に先立って、 XY方向のレジストレーシヨンしか行われておらず、試料面の凹凸を配慮することはなかった。この理由力も、精度の良い画像信号を得ることができなかった。

[0008] 例えば、試料等の試料の欠陥を検查するために二次元画像を取得する装置として知られている、写像光学系を用いた欠陥検査装置においては、二次電子像の拡大倍率が時間的に或いは温度等の環境の変化と共に大きく変動するという問題があつた。更に、このような写像光学系においては、焦点深度が浅いために試料面に凹凸があると、二次元画像の解像度が低下するという問題もあった。

[0009] また、従来の欠陥検査装置においては、写像投影光学系の拡大率がしばしば変動するため、正確な欠陥検査を行うことができないという問題点があるばかりでなぐマルチビーム光学系の走査感度を正確に測定する必要性については、これまで注目されておらず、これについて開示した文献は見当たらない。

[0010] 更に、シングルビームを用いる SEMの場合は、ビームは 1本で検出器は 1個である力、ら信号の濃度は試料の情報を 100%含んでいるのでパターンマッチングのみ行えば欠陥検出が可能であが、マルチビームの場合は、マルチビームの各ビーム間でビーム電流値は何％かはばらつきがあり、更に検出感度も各ビーム間で差があり、信号の濃度は必ずしも試料の情報ば力、りではない。また、写像光学系を用いた欠陥検出方法にあっても視野の端と光軸近くとで、同じ試料のパターン部であっても濃度に差が生じ、欠陥検出を行った場合に疑似欠陥が多発する問題があった。

[0011] 本発明は上記の課題に鑑みて提案されたものであり、本発明の第 1の目的は、写像投影型の試料検査装置において矩形ビームを使用する場合の倍率の測定を行つた後にァライメントを行う位置合わせ方法を提供することである。

[0012] 本発明の第 2の目的は、マルチビーム型の試料検査装置においてマルチビームを使用する場合の走査感度の測定を行った後にァライメントを行う位置合わせ方法を提供することである。

[0013] 本発明の第 3の目的は、こうした位置合わせ方法を用いて欠陥検査を行う欠陥検查方法を提供することである。

[0014] 本発明の第 4の目的は、欠陥検查装置の製作誤差 (ステージガイドの歪み、ステージガイドの直交誤差）に関する問題、ステージの移動の際の位置決めに関する誤差や試料上のダイが理論値に従った理想的な座標に形成されていない場合、更には試料の移動中の速度むら等が生じる場合にも、精度よく欠陥検査を行うことができるパターン検査方法及び装置を提供することにある。

[0015] 本発明の第 5の目的は、写像光学系の拡大倍率が変動しても、また、試料面に凹凸があっても、高精度、高信頼性且つ高解像度で二次元画像を取得することができる検査方法及び装置を提供することにある。

[0016] 本発明の第 6の目的は、マルチビームや写像光学系で疑似欠陥が発生しない欠陥検査方法を提供することにある。

[0017] 本発明の第 7の目的は、上記の検査方法及び装置を用いて欠陥検査を行うことにより、高い歩留まりが期待できるデバイス製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0018] 上記の目的を達成するために、請求項 1の発明によれば、

チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検查する基板表面検查におけるチップの位置合わせ方法であって、

前記チップが被検査視野内に位置するように前記基板を配置- 前記チップが前記被検査視野内に位置するときの検出倍率を測定す；測定された前記検出倍率に基づいて、前記チップの位置ずれの距離を算出するステツプと、

算出された位置ずれに基づいて、前記チップの位置を補正するステップと、を含むことを特徴とする、チップの位置合わせ方法。

[0019] 請求項 2の発明によれば、

請求項 1に記載のチップの位置合わせ方法であって、前記のチップが前記被検査視野内に位置するときの検出倍率を測定するステップは、

予め実際の大きさのわかってレ、る構造体の画像を取

前記構造体の画像の画素数を求 2

前記構造体の実際の大きさと前記画素数から検出倍率を測定- を含むことを特徴とする位置合わせ方法、が提供される。

[0020] 請求項 3の発明によれば、

請求項 1又は 2に記載のチップの位置合わせ方法であって、検出倍率を測定する前記ステップ力前記基板の位置を表す X座標、 y座標及び z座標のうちの任意の 2 つを同時に取得するステップを含むことを特徴とする位置合わせ方法が、提供される

[0021] 請求項 4の発明によれば、

チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検査する基板表面検査方法であってヽ

算出された前記距離に基づいて、前記チップの位置を補正するステップと、前記チップの位置が補正された前記基板の表面に向けて前記ビームを照射するステツプと、

前記基板の表面の情報を得た反射ビームを検出するステップと、

検出された前記反射ビームから前記基板の表面の画像を取

取得された前記画像を用いて前記基板の検査

を含むことを特徴とする基板表面検査方法、が提供される。

[0022] 請求項 5の発明によれば、請求項 4に記載の基板表面検査方法であって、前記のチップが前記被検査視野内に位置するときの検出倍率を測定するステップは、

予め実際の大きさのわかっている構造体の画像を取得するステップと、前記構造体の画像の画素数を求めるステップと、

前記構造体の実際の大きさと前記画素数から検出倍率を測定するステップと、を含むことを特徴とする基板表面検査方法、が提供される。

[0023] 請求項 6の発明によれば、

請求項 4又は 5に記載の基板表面検査方法であって、検出倍率を測定する前記ステツプが、前記基板の位置を表す X座標、 y座標及び z座標のうちの任意の 2つを同時に取得するステップを含むことを特徴とする検査方法、が提供される。

[0024] 請求項 7の発明によれば、

チップが形成された試料の表面を検查する試料表面検查におけるチップの位置合わせ方法であって、

(a)試料の 1コーナーのダイシングライン若しくは試料上の特徴的なパターンが欠陥検査装置の光学系の視野内に入るように、ステージを移動するステップと、

(b)前記試料上の特徴的なパターンにビームを照射し、試料からの反射電子或レ、は二次電子を検出器で検出し、二次元画像を得るステップと、

(c)前記ステップ bで二次元画像を得たときのステージの座標 (Xc、 Yc)を記憶する

(d)前記視野内で、ステージを一定の距離だけ移動して、前記特徴的なパターンを移動させるステップと、

(e)前記ステップ bと同じ操作を行い、前記移動した位置での前記特徴的なパターンの二次元画像を得るステップと、

(f)前記ステップ eで画像を得たときのステージの座標 (Xf、 Yf)を記憶するステップと、

(g)前記ステップ bで得た画像の一部と前記ステップ eで得た画像とをパターンマツチングして、 2つの画像の X方向又は Y方向の位置のずれ（Δ Χピクセル、 Δ Υピクセノレ)を算出- (h)前記 cステップで記憶した座標 (Xc、 Yc)と前記ステップ fで記憶した座標 (Xf、 Yf)との差、（Xf— Xc)又は (Yf— Yc)を算出するステップと、

(i)ピクセル当たりの寸法、（Xf— Xc) / Δ X又は (Yf— Yc) I Δ Y又は写像光学系の拡大率を算出するステップと、

①ステップ iで算出したピクセル当たりの寸法又は前記写像光学系の拡大率をメモリに格納するステップと、

(k)該ピクセル当たりの寸法を用いて、ステージの移動距離を算出し、ァライメントをを備えることを特徴とする位置合わせ方法、が提供される。

[0025] 請求項 8の発明によれば、

請求項 7に記載の位置合わせ方法であって、前記ステップ bのビームは一軸方向に長軸を有した形状であり、他軸方向に偏向器で視野内を走査し、前記走査に同期して二次光学系の光学パラメータを変化させることを特徴とする位置合わせ方法、が提供される。

[0026] 請求項 9の発明によれば、

チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検査する基板表面検査方法でめってヽ

(a)前記基板をステージ上に載置するステップと、

(b)試料の 1コーナーのダイシングライン若しくは試料上の特徴的なパターンが欠陥検査装置の光学系の視野内に入るように、ステージを移動するステップと、

(c)前記試料上の特徴的なパターンにビームを照射し、試料からの反射電子或いは二次電子を検出器で検出し、二次元画像を得るステップと、

(d)前記ステップ cで二次元画像を得たときのステージの座標 (Xc、 Yc)を記憶する

(e)前記視野内で、ステージを一定の距離だけ移動して、前記特徴的なパターンを移動させるステップと、

(f)前記ステップ cと同じ操作を行い、前記移動した位置での前記特徴的なパターンの二次元画像を得るステップと、 (g)前記ステップ fで画像を得たときのステージの座標 (Xf、 Yf)を記憶するステップと、

(h)前記ステップ cで得た画像の一部と前記ステップ fで得た画像とをパターンマツチングして、 2つの画像の X方向又は Y方向の位置のずれ（Δ Χピクセル、 Δ Υピクセノレ）を算出するステップと、

(i)前記 dステップで記憶した座標 (Xc、 Yc)と前記ステップ gで記憶した座標 (Xf、 Yf)との差、（Xf— Xc)又は (Yf— Yc)を算出するステップと、

(j)ピクセル当たりの寸法、（Xf— Xc) / Δ X又は（Yf— Yc) / Δ Y又は写像光学系の拡大率を算出するステップと、

(k)ステップ jで算出したピクセル当たりの寸法又は前記写像光学系の拡大率をメモリに格納するステップと、

(1)該ピクセル当たりの寸法を用いて、ステージの移動距離を算出し、ァライメントを

(m)前記ビームを前記基板の表面に向けて照射するステップと、

(n)前記基板の情報を得た反射ビームを検出するステップと、

(o)検出された前記反射ビームから前記基板の画像を取得す

(P)取得した前記画像を用いて、前記基板の検査を行うステップと、

を備えることを特徴とする基板表面検査方法、が提供される。

請求項 10の発明によれば、

チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検査する基板表面検査装置において、前記チップの位置合わせのために、

前記チップが被検査視野内に位置するように前記基板を配置する装置と、前記チップが前記被検査視野内に位置するときの検出倍率を測定する測定装置と測定された前記検出倍率に基づいて、前記チップの位置ずれの距離を算出する算出装置と、

算出された位置ずれに基づいて、前記チップの位置を補正する補正装置と、を備えることを特徴とする基板表面検査装置、が提供される。 [0028] 請求項 11の発明によれば、

チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検査する基板表面検査装置であって、前記チップが被検査視野内に位置するように前記基板を配置するために、前記チップが前記被検査視野内に位置するときの検出倍率を測定する測定装置と測定された前記検出倍率に基づいて、前記チップの位置ずれの距離を算出する算出装置と、

算出された前記距離に基づいて、前記チップの位置を補正する補正装置と、前記チップの位置が補正された後に前記ビームによって照射された前記基板から放出された、前記基板の表面の情報を得た反射ビームを検出する検出装置と、検出された前記反射ビームから前記基板の表面の画像を取得する画像取得装置と、

を備えてなり、取得された前記画像を用いて前記基板の検査を行うことを特徴とする基板表面検査装置、が提供される。

[0029] 請求項 12の発明によれば、

基板上にぉレ、て互いに平行でない 2つの軸方向にほぼ規則的に配置されてレ、る複数のダイ内のパターンを検査する装置であって、

前記基板上の前記ダイが仮想的に配置されるべき等間隔グリッドを生成するための演算手段と、

前記目標グリッドと前記基板上の前記ダイの位置との差分を補正する手段と、を具備することを特徴とするパターン欠陥検査装置、が提供される。

[0030] 請求項 13の発明によれば、

請求項 12に記載の検查装置であって、

前記目標グリッドと前記基板上の前記ダイの位置との差分を補正する前記手段は、前記目標グリッドに対する前記基板上のダイの位置誤差を演算する手段と、前記位置誤差を無くすための補正信号を偏向器にフィードバック又はフィードフォワードする制御手段と、

を備えることを特徴とするパターン欠陥検査装置、が提供される。 [0031] 請求項 14の発明によれば、

試料表面を検査する装置であって、

試料に向けてビームを照射するビーム照射源と、

前記ビーム照射源によるビーム照射領域内の 1画素当たりの前記試料上の寸法を測定する手段と、

前記 1画素当たりの前記寸法を用いてステージの移動距離を算出し、この算出結果に基づいて前記試料のァライメントを行う演算手段と、

前記ビームの照射によって前記試料から放出され且つ前記試料の表面の情報を含む二次ビームを検出する検出器と、

前記検出器により検出された前記二次ビームから前記試料の表面の画像を取得し、前記試料の検査を行う手段と、

を具備する試料表面検査装置、が提供される。

[0032] 請求項 15の発明によれば、

パターンが形成された複数のダイを有する試料の表面を検査する検査装置であつて、

前記試料表面のダイの位置補正に必要な情報を取得する手段と、

前記情報の取得中に、前記試料表面の被検査領域の任意の個所において前記試料表面の合焦条件を測定して記憶する手段と、

前記試料の表面に向けてビームを照射するビーム照射源と、

前記ビームが前記被検査領域を相対移動する際に、前記試料表面の合焦条件を満たすように調整可能なレンズと、

を具備することを特徴とする検査装置、が提供される。

[0033] 請求項 16の発明によれば、

請求項 15に記載の検查装置であって、前記ビームが前記被検查領域を相対移動する際に、前記ダイの位置ずれを補正する偏向器を更に備えることを特徴とする検查装置、が提供される。

[0034] 請求項 17の発明によれば、

基板上にぉレ、て互いに平行でない 2つの軸方向にほぼ規則的に配置されてレ、る複数のダイ内のパターンを検査する検査方法であって、

(a)前記基板上のダイが仮想的に配置されるべき目標グリッドを生成するステップと

(b)前記基板上の各ダイの実際の位置座標を求めるステップと、

(c)前記目標グリッドと前記各ダイの位置誤差を算出するステップと、

(d)取得する前記各ダイの画像が前記目標グリッドに沿って配置されるように、前記各ダイの位置誤差の値に基づいて取得する各ダイの画像の位置補正をして画像を取得するステップと、

(e)前記位置補正をして取得した画像に基づレ、てダイのパターンの検查を行うステップと、を含むことを特徴とする検査方法、が提供される。

[0035] 請求項 18の発明によれば、

請求項 17に記載の検查方法であって、前記ステップ（a)において、前記目標グリツドは、前記基板上の複数のダイから、前記互いに平行でない 2つの軸方向に並ぶダィを、各軸方向にそれぞれ少なくとも 2つづつ選択し、選択されたダイ間のピッチからダイ 1つ当たりの仮想的なピッチをそれぞれ 2つの軸方向について求め、この仮想的なピッチに基づレ、て生成することを特徴とする検査方法、が提供される。

[0036] 請求項 19の発明によれば、

請求項 17に記載の検査方法であって、前記ステップ（a)において、前記目標グリツドは、 CADデータに含まれている位置情報に基づいて生成することを特徴とする検查方法、が提供される。

[0037] 請求項 20の発明によれば、

請求項 17ないし 19のいずれか一つに記載の検查方法であって、前記ステップ（e) において、相互に対応する異なる 2つのダイの画像を比較してその差異に基づいて欠陥を検出することを特徴とする検査方法、が提供される。

[0038] 請求項 21の発明によれば、

請求項 17ないし 19のいずれか一つに記載の検查方法であって、前記ステップ（e) におレ、て、検査の対象となるパターンとこれに対応する CADデータの情報によって生成されるパターンとを比較し、その差異に基づレ、て欠陥を検出することを特徴とする検査方法、が提供される。

[0039] 請求項 22の発明によれば、

請求項 17、 20、 21のいずれか一つに記載の検査方法であって、前記ステップ（a) において、前記試料上の 2つのダイを選択してダイ間のピッチを検出してこれを第 1 のピッチとし、当該第 1のピッチを所定の倍数で複数倍してこれを第 2のピッチとし、当該第 2のピッチに近い距離だけ離れた 2つのダイの実際のピッチを検出してこれを第 3のピッチとし、当該第 3のピッチを前記倍数で除した値を前記仮想的なピッチとすることを特徴とする検査方法、が提供される。

[0040] 請求項 23の発明によれば、

請求項 17なレ、し 22のレ、ずれか一つに記載の検查方法であって、前記互いに平行でない 2つの軸が、相互に直交する X軸と y軸であることを特徴とする検查方法、が提供される。

[0041] 請求項 24の発明によれば、

請求項 23に記載の検査方法であって、前記ステップ（a)において、 X軸及び y軸に平行なダイシングライン又はダイ内の所定パターンを用いてダイの仮想的なピッチを求めることを特徴とする検査方法、が提供される。

[0042] 請求項 25の発明によれば、

請求項 17なレ、し 24のレ、ずれか一つに記載の検査方法であって、前記ステップ（d) において、前記画像の位置補正は前記電子線用の偏向器で行うことを特徴とする検查方法、が提供される。

[0043] 請求項 26の発明によれば、

試料の表面を検查する方法であって、

前記試料の表面に対してビームを照射し、該ビームの照射領域内の 1画素当たりの前記試料の表面上の寸法を測定するステップと、

前記寸法を用いてステージの移動距離を算出し、この算出結果に基づいて前記試前記試料にビームを照射し、それによつて前記試料の表面から放出され且つ前記試料の表面の情報を含む二次ビームを検出して、前記試料の表面を検查するステツプと、

を備えることを特徴とする試料表面検査方法、が提供される。

[0044] 請求項 27の発明によれば、

請求項 26に記載の検查方法であって、寸法を測定する前記ステップが、寸法が既知のパターンの画素数を測定することにより行うことを特徴とする検査方法、が提供される。

[0045] 請求項 28の発明によれば、

試料の表面を検查する方法であって、

前記試料の表面のダイの位置補正に必要な情報を取得するステップと、前記情報の取得中に、被検査領域の任意の箇所において前記試料の表面の合焦条件を測定して記憶するステップと、

前記試料にビームを照射するステップと、

前記試料の表面の合焦条件を満たすようにレンズを調整しながら、前記ビームが前記試料の表面の被検査領域を相対移動するように前記ビームを走査し又はステージを移動させるステップと、

前記ビームの照射により前記試料より放出され且つ前記被検査領域の情報を含む二次ビームを検出して前記試料の表面を検査するステップと、

[0046] 請求項 29の発明によれば、

請求項 26ないし 28のいずれか一つに記載の検査方法であって、前記試料の表面を検査する前記ステップが、 CCD又は CCD— TDIを用いて、複数の画素を含む前記被検查領域の画像を取得し、参照用の画像との比較により前記試料の表面の検查を行うことを特徴とする記載の検査方法、が提供される。

[0047] 請求項 30の発明によれば、

請求項 29に記載の検查方法であって、表面の検查を行う前記ステップが、ダイ内のパターンが周期構造をなす部分については、同一のダイ内の周期構造をなす部分同士の比較により行われ、周期構造をなさない部分については前記参照用の画像との比較により行われることを特徴とする検查方法、が提供される。 [0048] 請求項 31の発明によれば、

複数のピクセルを有する試料面に電子線を入射させて試料面の評価を行う方法であってヽ

(a)電子線を試料に照射し、二次電子或いは反射電子を検出するステップと、

(b)検出した信号を増幅し、 AZD変換し、濃度情報を有する 2次元画像を作り、予め指定された第 1の領域の上記画像をメモリーに入力するステップと、

(c)前記ステップ (b)で入力した領域と同じパターンがあると予測される第 2の領域の濃度情報を有する 2次元画像を形成して別のメモリーに入力するステップと、

(d)前記ステップ (b)で入手した画像と前記ステップ (c)で入手した画像との間の濃、、両画像の平均濃度が一致するように一方の画像の濃度を増減

(e)平均濃度が一致した画像間でパターンマッチングを行レ、、更にパタ

グを行った画像の差を算出し、差のある場所を欠陥候補とするステップと、

(f)前記第 1及び第 2の領域と同じパターンがあると予測される第 3の領域の 2次元像を入手し、かつ前記第 3の領域の 2次元像と前記第 1及び第 2のいずれかとの濃度マツチングを行レ、、前記ステップ（e)で得た欠陥候補と比較し、欠陥候補から欠陥を決めるステップと、

を有することを特徴とする欠陥検査方法、が提供される。

[0049] 請求項 32の発明によれば、

請求項 31に記載の欠陥検査方法において、前記電子線は、一軸方向へ投影したビーム間隔が等間隔でかつ前記一軸と直角の方向に上記複数のビームを走査するマルチビームであり、前記マルチビームを電気的に走査し、一軸と平行な方向に試料台を連続移動しながら上記 2次元画像を形成することを特徴とする欠陥検查方法、が提供される。

[0050] 請求項 33の発明によれば、

請求項 31に記載の欠陥検査方法において、前記電子線は、一軸方向に長い長方形の形状を有するビームであり、前記長方形の短辺方向にビームを走査しながら前記長方形の長辺方向に試料台を連続移動させながら照射を行い、試料から発生した二次電子或いは反射電子を写像光学系で像として検出することを特徴とする欠陥検査方法、が提供される。

[0051] 請求項 34の発明によれば、

請求項 31に記載の欠陥検查方法において、前記ステップ（d)において、上記濃度マッチングは両方の画像の最低の濃度が一致するようにオフセット値を一致させ、その後最大値の濃度が一致するようにゲインを調整することを特徴とする欠陥検査方法、が提供される。

[0052] 請求項 35の発明によれば、

請求項 10、 11、 12ないし 16のいずれか一つに記載の欠陥検查装置を用いてプロセスの途中又はプロセス終了後の試料の欠陥検查を行うことを特徴とするデバイス製造方法、が提供される。

[0053] 請求項 36の発明によれば、

請求項 1なレ、し 9、 17なレ、し 34のレ、ずれか一つに記載の検査方法を用いてプロセスの途中又はプロセス終了後の試料の欠陥検査を行うことを特徴とするデバイス製造方法、が提供される。

図面の簡単な説明

[0054] [図 1]本発明に係る欠陥検查装置の主要構成要素を示す立面図である。

[図 2]本発明に係る欠陥検査装置の主要構成要素を示す正面図である。

[図 3]本発明に係る欠陥検査装置のミニエンバイロメント装置の構成を示す図である。

[図 4]本発明に係る欠陥検查装置のローダーハウジングの構成を示す図である。

[図 5]本発明に係る欠陥検査装置における電位印加機構を示す図である。

[図 6]図 1に示す欠陥検查装置における電子ビームキャリブレーション機構の構成を概略的に示す図である。

[図 7] (a)は本発明に係る位置合わせ方法及び該方法を用いた欠陥検査方法を実施することができる試料検査装置の写像投影型電子光学装置を概略的に示す図であり、 (b)電界を一様にするメッシュを示す模式図である。

[図 8] (a)は、図 7の電子光学装置における電子光学系の視野とゥエーハ上の特徴的なパターンとを示す図であり、（b)は、電子光学系の視野を所定距離だけ移動させることによりゥエーハ上の特徴的なパターンを視野内で移動させた状態を示す図である

[図 9] (a)は、図 7の電子光学装置においてゥエーハ面のパターンの二次元画像を得る一つの方法を示す図であり、（b)は、図 7の電子光学装置においてゥヱーハ面のパターンの二次元画像を得る他の方法を示す図である。

[図 10] (a)は、本発明に係る位置合わせ方法及び該方法を用いた欠陥検査方法を実施することのできる図 1の半導体検查装置におけるマルチビーム型電子光学装置を概略的に示す図であり、（b)は、そこで使用されるマルチ開口の平面図である。

[図 11]図 10に示す電子光学装置で使用されるマルチアノードを概略的に示す図でめる。

[図 12]二次元画像の濃度調整を説明する図である。

[図 13] (a)は、図 10の電子光学装置を用いて欠陥検査を行う際の電子光学系の視野の範囲、複数の電子ビームの配置及びゥエーハ上の特徴的なパターンを示す図であり、（b)は、電子光学系の視野を所定距離だけ移動させることによりゥエーハ上の特徴的なパターンを視野内で移動させた状態を示す図である。

[図 14]シングルビーム方式の電子光学装置を採用した、本発明に係る欠陥検査装置の第 3の実施の形態を概略的に示す図である。

[図 15]図 10及び図 14に示す欠陥検査装置によるウェハの検査を説明するための図であって、（A)はウェハの全体図を、（B)はウェハ上のダイの一部の拡大図を示している。

[図 16]仮想的な等間隔グリッドと、ダイのリソグラフイエ程で生じたダイの位置ずれとを説明するための平面図である。

[図 17]仮想的な等間隔グリッドとダイの位置ずれとの他の例を説明するための平面図である。

[図 18]ダイの位置座標の補間を説明するための図である。

[図 19] (A)は、マルチ光軸マルチビーム方式の電子光学装置を採用した、本発明に係る試料検查装置の第 4の実施の形態を概略的に示す図であり、 (B)は (A)に示す拡大レンズの平面図であり、 (C)は (A)に示すアノードの平面図である。 [図 20]試料が電子線を透過する場合の、本発明に係る欠陥検査装置の第 5の実施の形態を概略的に示す図である。

[図 21]試料が電子線を透過しない場合の、本発明に係る欠陥検査装置の第 6の実施の形態を概略的に示す図である。

[図 22] (A)一 (D)は、図 21に示す欠陥検査装置の動作を説明するための図である。

[図 23]半導体デバイス製造方法の検査手順を説明する図である。

[図 24]半導体デバイス製造方法の検査手順の基本的な流れを説明する図である。

[図 25]検查対象ダイの設定を示す図である。

[図 26]ダイ内部の検查領域の設定を説明する図である。

[図 27]半導体デバイス製造方法の検査手順を説明する図である。

[図 28] (A)及び (B)は、半導体デバイス製造方法の検査手順を説明する図である。

[図 29]半導体デバイス製造方法の検查手順における、検查ダイ力 S1個の場合の走查例を示す図である。

[図 30]半導体デバイス製造方法の検査手順における、参照画像の生成方法を説明する図である。

[図 31]半導体デバイス製造方法の検査手順における隣接ダイ比較方法を説明する図である。

[図 32]半導体デバイス製造方法の検査手順における隣接ダイ比較方法を実施するシステム構成を説明する図である。

[図 33]半導体デバイス製造方法の検査手順における基準ダイ比較方法を説明する図である。

[図 34]半導体デバイス製造方法の検査手順における基準ダイ比較方法を説明する図である。

[図 35]半導体デバイス製造方法の検査手順における基準ダイ比較方法を説明する図である。

[図 36]半導体デバイス製造方法の検查手順におけるフォーカスマッピングを説明する図である。

[図 37]半導体デバイス製造方法の検查手順におけるフォーカスマッピングを説明する図である。

[図 38]半導体デバイス製造方法の検査手順におけるフォーカスマッピングを説明する図である。

[図 39]半導体デバイス製造方法の検查手順におけるフォーカスマッピングを説明する図である。

[図 40] (A)一 (C)は半導体デバイス製造方法の検查手順におけるフォーカスマツピングを説明する図である。

[図 41]本発明に係る欠陥検査装置を製造ラインに接続した実施の形態を示す図である。

[図 42]本発明に係る欠陥検査装置を用いる半導体デバイス製造工程を示すフローチャートである。

[図 43]図 42のリソグラフィー工程を示すフローチャートである。

発明を実施するための最良の形態

[0055] 以下、本発明に係る位置合わせ方法並びに該位置合わせ方法を用いた試料検査方法について説明する。まず、図 1一図 5を参照して、本発明に係る前記方法を実施するための、表面にパターンが形成された試料としての基板すなわちウェハを検查対象として欠陥等の検査をする試料検査装置の全体の構成を説明する。なお、以下におレ、ては、試料としてウェハを用いた例を説明する。

[0056] 図 1及び図 2において、試料の欠陥等を検查する試料検查装置 1は、複数枚のゥェハ Wを収納したカセットを保持するカセットホルダ 10、ミニエンバイロメント装置 20、ヮ一キングチャンバ 31を画成する主ハウジング 30、ミニエンバイロメント装置 20と主ハウジング 30との間に配置され、 2つのローデイングチャンバを備えるローダーハウジング 40、ウェハ Wをカセットホルダ 10から主ハウジング 30内に配置されたステージ装置 50上に装填するローダー 60、真空ハウジングに取り付けられた電子光学装置 70 を備え、それらは図 1及び図 2に示すような位置関係で配置されている。

[0057] 試料検査装置 1は、更に、真空状態の主ハウジング 30内に配置されたプレチヤ一ジユニット 81と、ウェハ Wに電位を与える電位付与機構 83 (図 5参照）と、電子ビームキャリブレーション機構 87 (図 8参照）と、ステージ装置 50上でのウェハ Wの位置決めを行うためのァライメント制御装置を構成する光学顕微鏡 871とを備える。

[0058] カセットホルダ 10は複数枚（例えば 25枚）のウェハ Wが上下方向に平行に並べられた状態で収納されたカセット c (例えば、アシスト社製の FOUPのようなクローズド力セット）を複数個（図においては 2個）保持するようになっている。このカセットホルダ 1 0としては、カセットをロボット等により搬送してきて自動的にカセットホルダ 10に装填する場合にはそれに適した構造のものを、人手により装填する場合にはそれに適したオープンカセット構造のものを、それぞれ任意に選択して設置することができる。

[0059] カセットホルダ 10は、図示の構成においては、自動的にカセット cが装填される形式であり、例えば昇降テーブル 11と、その昇降テーブル 11を上下に移動させる昇降機構 12とを備え、カセット cは図 2に鎖線で示す状態で昇降テーブル 12の上に自動的にセットされ、セット後に、図 2に実線で示す状態に自動的に回転されてミニエンバイロメント装置 20内の第 1の搬送ユニット（後述）の回動軸線に向けられ、その後、昇降テーブル 11は図 1で鎖線で示す状態に降下される。なお、自動的に装填する場合或いは人手により装填する場合に使用するカセットホルダは公知の構造のものを適宜使用すればよぐその構造及び機能の詳細な説明は省略する。

[0060] カセット c内に収納される基板すなわちウェハ Wは、検査を受けるべきウェハであり、そのような検査は半導体製造工程中でウェハを処理するプロセスの後、若しくはプ口セスの途中で行われる。具体的には、成膜工程、 CMP、イオン注入等を受けたゥェハゃ表面に配線パターンが形成された又は形成されていないウェハ力カセット c に収納される。カセット c内に収容されるウェハ Wは多数枚、上下方向に隔てて平行に並べて配置される。このため、任意の位置のウェハ Wを第 1の搬送ユニット（後述）で保持できるように、第 1の搬送ユニットのアームは上下方向に移動可能である。

[0061] 図 1一図 3において、ミニエンバイロメント装置 20は、雰囲気制御されるミニエンバイロメント空間 21を形成するハウジング 22と、ミニエンバイロメント空間 21内で清浄空気のような気体を循環させて雰囲気制御するための気体循環装置 23と、ミニエンバイロメント空間 21内に供給された空気の一部を回収して排出する排出装置 24と、ミニエンバイロメント空間 21内に配設されていて検查対象としてもウェハ Wの粗位置決めを行うブリアライナー 25とを備えてレ、る。 [0062] ハウジング 22は、頂壁 221、底壁 222及び四周を囲む周壁 223を有しており、ミニエンバイロメント空間 21を外部力遮断する構造になっている。ミニエンバイロメント空間 21を雰囲気制御するために、気体循環装置 23は、図 3に示すように、ミニエンバイロメント空間 21内において頂壁 221に取り付けられており、空気を清浄にして 1 つ又はそれ以上の気体吹き出し口（図示せず）を通して清浄空気を真下に向かって層流状に流す気体供給ユニット 231と、ミニエンバイロメント空間 21内において底壁 222の上に配置されていて、底に向かって流れ下った空気を回収する回収ダクト 23 2と、回収ダクト 232と気体供給ユニット 231とを接続して回収された空気を気体供給ユニット 231に戻す導管 233とを備えている。

[0063] 層流状の下方向の清浄空気の流れ、すなわちダウンフローは、主に、ミニエンバイロメント空間 21内に配置された第 1の搬送ユニット 61による搬送面を通して流れるように供給され、これによつて、搬送ユニット 61により発生する恐れのある塵埃がウェハ Wに付着するのが防止される。ハウジング 22の周壁 223のうち、カセットホルダ 10に隣接する部分には、出入り口 225が形成される。

[0064] 図 3に示すように、排出装置 24は、搬送ユニット 61のウェハ搬送面より下側の位置で搬送ユニットの下部に配置された吸入ダクト 241と、ハウジング 22の外側に配置されたブロワ一 242と、吸入ダクト 241とブロワ一 242とを接続する導管 243とを備えている。排出装置 24は、搬送ユニットの周囲を流れ下って搬送ユニットにより発生する可能性のある塵埃を含む空気を吸入ダクト 241によって吸引し、導管 243及びブロワ一 242を介してハウジング 22の外側へ排出するよう動作する。

[0065] ミニエンバイロメント空間 21内に配置されたプリアライナー 25は、ウェハ Wに形成されたオリエンテーションフラット（円形のウェハの外周に形成された平坦部分をいい、オリフラと呼ばれる）やウェハ Wの外周縁に形成された 1つ以上の V型の切り欠き又はノッチを光学的或いは機械的に検出して、搬送ユニット 61の軸線〇—0に関する

1 1 ウェハ wの回転方向位置を ± 1度の精度で予め位置決めしておくよう動作する。プリァライナー 25は検查対象の座標を決める機構の一部をなし、検查対象の粗位置決めを担当する。ブリアライナー 25自体は公知の構造のものであり、その構造や動作の説明は省略する。 [0066] 図 1及び図 2において、ワーキングチャンバ 31を形成する主ハウジング 30は、ハウジング本体 32を備える。ハウジング本体 32は、台フレーム 36上に配置された振動遮断装置すなわち防振装置 37の上に載せられたハウジング支持装置 33によって支持され、ハウジング支持装置 33は矩形に組まれたフレーム構造体 331を備えている。こうして、ハウジング本体 32はフレーム構造体 331上に配設固定される。ハウジング本体 32はフレーム構造体 331上に載せられた底壁 321と、頂壁 322と、底壁 321及び頂壁 322に接続されて四周を囲む周壁 323とを備えていてワーキングチャンバ 31を外部から隔離する。

[0067] ハウジング本体 32及びハウジング支持装置 33は剛構造に組み立てられていて、台フレーム 36が設置されている床からの振動がこの剛構造に伝達されるのを防振装置 37で阻止するようになっている。ハウジング本体 32の周壁 323のうちローダハウジング 40に隣接する周壁にはウェハ出し入れ用の出入り口 325が形成されている。

[0068] ワーキングチャンバ 31は公知の構造の真空装置（図示せず）により真空雰囲気に保たれる。台フレーム 36の下には装置全体の動作を制御する制御装置 2が配置されている。ワーキングチャンバ 31は、通常、 10— ⁴— 10— ⁶Paの圧力に保たれる。

[0069] 図 1、図 2及び図 4において、ローダハウジング 40は、第 1のローデイングチャンバ 4 1と第 2のローデイングチャンバ 42とを構成するハウジング本体 43を備えている。ハウジング本体 43は底壁 431と、頂壁 432と、四周を囲む周壁 433と、第 1のローデイングチャンバ 41と第 2のローデイングチャンバ 42とを仕切る仕切壁 434とを有していて、両口ーデイングチャンバ 41、 42を外部から隔離できる構造になっている。仕切壁 43 4には、両口ーデイングチャンバ 41、 42間でウェハ Wの出し入れを行うための開口すなわち出入り口 435が形成される。また、周壁 433のミニエンバイロメント装置 20及び主ハウジング 30に隣接した部分には出入り口 436及び 437が形成されている。

[0070] 図 4に示すように、ローダハウジング 40のハウジング本体 43は、ハウジング支持装置 33のフレーム構造体 331上に載置されて支持されるので、ローダハウジング 40に対する床の振動の伝達が防止される。ローダハウジング 40の出入り口 436とミニエンバイロメント装置 20ハウジング 22の出入り口 226とは整合されていて、そこにはミニエンバイロメント空間 21と第 1のローデイングチャンバ 41との連通を選択的に阻止するシャツタ装置 27が設けられている。

[0071] ローダハウジング 40の出入り口 437とハウジング本体 32の出入り口 325とは整合されていて、そこには第 2のローデイングチャンバ 42とワーキンググチャンバ 31との連通を選択的に密封阻止するシャツタ装置 45が設けられている。更に、仕切壁 434に形成された開口 435には、扉 461の開閉により第 1及び第 2のローデイングチャンバ 4 1、 42間の連通を選択的に阻止するシャツタ装置 46が設けられている。これらのシャッタ装置 27、 45及び 46は、閉じた状態にあるとき、各ローデイングチャンバを気密シールする。

[0072] 第 1のローデイングチャンバ 41内には、複数、例えば 2枚のウェハ Wを上下に隔てて水平の状態で支持するウェハラック 47が配設されてレ、る。第 1及び第 2のローディングチャンバ 41、 42は、図示しない真空ポンプを含む公知の構造の真空排気装置（図示せず）によって高真空状態 (真空度としては 10— ⁴— 10— ⁶Pa)に雰囲気制御され得る。この場合、第 1のローデイングチャンバ 41を低真空チャンバとして低真空雰囲気に保ち、第 2のローデイングチャンバ 42を高真空チャンバとして高真空雰囲気に保ち、ウェハ Wの汚染防止を効果的に行うこともできる。このような構造を採用することによって、ローデイングチャンバ内に収容されて次に欠陥検査されるべきウェハ Wをヮ一キングチャンバ 31内に遅滞なく搬送することができるば力りでなぐ欠陥検査のスループットを向上させ、更に、保管状態が高真空状態であることを要求される電子源周辺の真空度を可能な限り高真空度状態にすることができる。

[0073] 第 1及び第 2のローデイングチャンバ 41、 42には、それぞれ真空排気配管（図示せず）と不活性ガス (例えば乾燥純窒素）用のベント配管（図示せず）が接続される。こうして、各ローデイングチャンバ内に不活性ガスを注入すると、不活性ガスベントにより各ローデイングチャンバ表面に不活性ガス以外の酸素ガス等が付着するのが防止される。

[0074] なお、電子線を使用する本発明の試料検查装置において、電子光学装置の電子源として使用される代表的な六硼化ランタン (L B )等は、熱電子を放出する程度まで高温状態に加熱された場合、その寿命を縮めないためには酸素に可能な限り接触させないことが肝要である。そこで、電子光学装置が配置されているワーキングチヤンバ 31にウェハ Wを搬入する前段階で上記のように雰囲気制御を行うことにより、電子源に酸素が接触するのを確実に防止することができる。

[0075] ステージ装置 50は、主ハウジング 30の底壁 321上に配置された固定テーブル 51 と、固定テーブル 51上で Y方向（図 1において紙面に垂直の方向）に移動する Yテーブノレ 52と、固定テーブル 51上で X方向（図 1において左右方向）に移動する Xテーブノレ 53と、 Xテーブル 53上で回転可能な回転テーブル 54と、回転テーブル 54上に配置されたホルダ 55とを備えている。ホルダ 55のウェハ載置面 551上にはウェハ W が解放可能に保持される。ホルダ 55は、ウェハ Wを機械的に或いは静電チャック方式で解放可能に把持できる公知の構造のものでよい。

[0076] ステージ装置 50は、サーボモータ、エンコーダ及び各種のセンサ（図示せず）を用いて、上記の複数のテーブル 51— 54を動作させることにより、載置面 551上でホルダ 55に保持されたウェハ Wを、電子光学装置から照射される電子ビームに対して X 方向、 Y方向及び Z方向（図 1において上下方向）に、更にウェハ Wの支持面に鉛直な軸線の回り方向（ Θ方向）に、高精度で位置決めする。

[0077] なお、ウェハ Wの Z方向の位置決めは、例えばホルダ 55上の載置面 551の位置を Z方向に微調整可能にすることによって行い得る。これは、載置面 551の基準位置を微細径レーザによる位置測定装置 (干渉計の原理を使用したレーザ干渉測距装置）によって検知し、その位置をフィードバック回路（図示せず）によって制御したり、それと共に或いはそれに代えて、ウェハのノッチ或る否オリフラの位置を測定してウェハの電子ビームに対する平面位置、回転位置を検知し、回転テーブルを微小角度制御可能なステッピングモータ等により回転させて制御することによって行い得る。ヮーキングチャンバ 31内での塵埃の発生を極力防止するために、ステージ装置 50のためのサーボモータ 521、 531及びエンコーダ 522、 532は、主ハウジング 30の外側に配置される。なお、電子ビームに対するウェハ Wの回転位置や X、 Y位置を、後述する信号検出系或いは画像処理系に予め入力することで得られる信号の基準化を図ることちでさる。

[0078] ローダー 60は、ミニエンバイロメント装置 20のハウジング 22内に配置されたロボット式の第 1の搬送ユニット 61と、第 2のローデイングチャンバ 42内に配置されたロボット式の第 2の搬送ユニット 63とを備える。第 1の搬送ユニット 61は駆動部 611に関して軸線 O -〇の周りで回転可能な多節のアーム 612を有する。多節のアームとしては

1 1

任意の構造のものを使用できる力図のアーム 612は互いに回動可能に取り付けられた 3つの部分を有している。第 1の搬送ユニット 61のアーム 612の最も駆動部 611 に近い第 1の部分は、駆動部 611内に設けられた公知の構造の駆動機構（図示せず )により回転可能な軸 613に取り付けられている。アーム 612は、軸 613により軸線 O

1

_〇の周りで回動できるとともに、部分間の相対回転により、全体として軸線〇 _oに

1 1 1 関して半径方向に伸縮する。アーム 612の最上部にある第 3の部分の先端には、公知の構造の機械式チャック又は静電チャック等のウェハ Wを把持する把持装置 616 が設けられてレ、る。駆動部 611は昇降機構 615によって上下方向に移動可能である

[0079] 動作時、第 1の搬送ユニット 61のアーム 612は、カセットホルダ 10に保持された 2つのカセット cのうちのいずれか一方の方向 Ml又は M2に向かって伸び、カセット c内に収容されたウェハ Wのうちの 1枚をアーム 612に載せ、或いはアーム 612の先端に取り付けたチャック（図示せず）により把持して取り出す。その後、アーム 612は図 2に示すように縮み、次いで、プリアライナー 25の方向 M3に向かって伸長する位置まで回転して停止する。そこで、アーム 612は再び伸び、アーム 612に保持されたウェハ Wをプリアライナー 25に載せる。こうしてプリアライナー 25によってウェハ Wの向きを微調整した後、アーム 612はプリアライナー 25からウェハ Wを受け取つてから、第 1 のローデイングチャンバ 41に向かって方向 M4の方に伸長できる位置まで回転して停止し、次いで第 1のローデイングチャンバ 41内のウェハ受け 47にウェハ Wを受け渡す。

[0080] なお、アームによって機械的にウェハ Wを把持する場合には、ウェハ Wの周縁から約 5mmの範囲の周縁部を把持することが好ましレ、。これは、ウェハ Wには周縁部を除いてその内側全面に回路配線等のデバイスが形成されているので、この部分を把持すると、デバイスを破壊して欠陥を発生させることになるからである。

[0081] 第 2の搬送ユニット 63は、第 1の搬送ユニット 61と構造が基本的に同じであり、ゥェハ Wの搬送をウェハラック 47とステージ装置 50の載置面 551との間で行うよう動作する。

[0082] ローダー 60において、第 1及び第 2の搬送ユニット 61、 63はカセットホルダ 10に保持されたカセット cからワーキングチャンバ 31内に配置されたステージ装置 50への及びその逆のウェハ Wの搬送をほぼ水平状態に保ったままで行う。搬送ユニット 61、 6 3のアーム 612、 632が上下動するのは、単に、ウェハ Wのカセット cからの取り出し及びカセット cへの揷入、ウェハ Wのウェハラック 47への載置及びウェハラック 47力らの取り出し、及び、ウェハ Wのステージ装置 50への載置及びステージ装置 50からの取り出しのときだけである。したがって、大型のウェハ W、例えば直径 30cmのゥェハの移動をスムーズに行うことができる。

[0083] ここで、カセットホルダ 10に支持されたカセット cからワーキングチャンバ 31内に配置されたステージ装置 50までへのウェハ Wの搬送を、図 1一図 4を参照して順に説明する。カセットホルダ 10は、前述のように人手によりカセット cをセットする場合にはそれに適した構造のもの力また自動的にカセット cをセットする場合にはそれに適した構造のものが使用される。カセット cがカセットホルダ 10の昇降テーブル 11の上にセットされると、昇降テーブル 11は昇降機構 12によって降下され、カセット cは出入り Π 225に整合される。

[0084] カセット cが出入り口 225に整合されると、カセット cに設けられたカバー（図示せず）が開き、カセット cと出入り口 225との間には筒状の覆いが配置されてカセット cの内部とミニエンバイロメント空間 21とを外部から遮断する。なお、出入り口 225を開閉するシャツタ装置がミニエンバイロメント装置 20に設けられている場合には、そのシャツタ装置が動作して出入り口 225を開閉する。

[0085] 第 1の搬送ユニット 61のアーム 612は方向 Ml又は方向 M2に向いた状態で停止している。そこで、 Mlの方向を向いて停止しているとすると、出入り口 225が開いたとき、アーム 612は出入り口 225を通って伸び、その先端でカセット c内のウェハ Wのうちの 1枚を受け取る。アーム 612によるウェハ Wの受け取りが完了すると、アーム 612 は縮み、上記シャツタ装置が設けられてレ、る場合には該シャツタ装置を動作させて出入り口 225を閉じる。次にアーム 612は軸線 O _〇の回りで回動して方向 M3に向け

1 1

て伸長できる位置まで来て停止し、その位置でアーム 612は伸び、その先端に載せられた或いはチャックで把持されたウェハ Wをプリアライナー 25の上に載せ、プリァライナ一 25によってウェハ Wの回転方向の向き、すなわち、ウェハ平面に垂直な中心軸線の回りの向きを所定の範囲内に位置決めする。

[0086] こうしてウェハ Wの位置決めが完了すると、第 1の搬送ユニット 61は、アーム 612の先端にプリアライナー 25からウェハ Wを受け取つてからアーム 612を縮ませ、方向 M 4に向けてアーム 612を伸長させる姿勢になる。するとシャツタ装置 27の扉 272が動レヽて出入り口 226及び 436力 S開くので、アーム 612が第 1のローデイングチャンバ 42 の内部へ伸びてウェハ Wをウェハラック 47の上段側又は下段側に載せる。なお、前記のようにシャツタ装置 27を開いてウェハラック 47にウェハ Wを受け渡すよりも前に、仕切壁 434に形成された開口 435がシャツタ装置 46の扉 461により気密状態で閉じられる。

[0087] 第 1の搬送ユニット 61によるウェハ Wの搬送過程において、ミニエンバイロメント装置 20のハウジング 22の上に設けられた気体供給ユニット 231から、清浄空気が層流状に下向きに、つまりダウンフローとして流出され、搬送途中で塵埃がウェハ Wの上面に付着するのを防止する。搬送ユニット 61の周辺の空気の一部は排出装置 24の吸入ダクト 241から吸引されてハウジング 22外に排出される。これは、供給ユニット 2 31から供給される空気の例えば約 20%は主に汚れた空気だからである。残りの空気はハウジング 22の底部に設けられた回収ダクト 232を介して回収され、再び気体供給ユニット 231に戻される。

[0088] ウェハ Wが第 1のローデイングチャンバ 41内のウェハラック 47内に第 1の搬送ュニット 61により載せられると、シャツタ装置 27が閉じ、ローデイングチャンバ 41内を密閉する。次いで、第 1のローデイングチャンバ 41内に不活性ガスが充填されて空気が追い出され、その後、その不活性ガスも排出されてローデイングチャンバ 41内は真空雰囲気にされる。第 1のローデイングチャンバ 41の真空雰囲気は低真空度でよい。

[0089] ローデイングチャンバ 41内の真空度がある程度得られると、シャツタ装置 46が動作して扉 461で密閉していた出入り口 435を開き、次いで第 2の搬送ユニット 63のァーム 632が第 1のローデイングチャンバ 41内に伸びてウェハ受け 47から 1枚のウェハ Wをアーム 632の先端の上に載せて、或いはアーム 632の先端に取り付けられたチャック等の把持装置で把持して受け取る。ウェハ Wの受け取りが完了すると、アーム 6 32力 S縮み、シャツタ装置 46が再び動作して扉 461によって出入り口 435を閉じる。

[0090] なお、シャツタ装置 46が開く前に、アーム 632は予めウェハラック 47の方向 NI 向けて伸長できる姿勢になり、出入り口 437、 325はシャツタ装置 45の扉 452によつてを閉じられて第 2のローデイングチャンバ 42とワーキングチャンバ 31との連通を気密に阻止する。出入り口 435と出入り口 437、 325力 S閉じられると、第 2のローデイングチャンバ 42内は真空排気され、第 1のローデイングチャンバ 42内よりも高真空度の真空にされる。

[0091] 第 2のローデイングチャンバ 42が真空排気される間に、第 2の搬送ユニット 63のァーム 632はワーキングチャンバ 31内のステージ装置 50の方向に向いて伸長できる位置に回転される。一方、ワーキングチャンバ 31内のステージ装置 50では、 Yテーブノレ 52力 Xテーブル 53の中心線 X— Xが第 2の搬送ユニット 63の回動軸を通る X

0 0

軸線 X— Xとほぼ一致する位置まで移動し、また、 Xテーブル 53はローダーハウジン

1 1

グ 40に最も接近する位置まで移動して待機する。第 2のローデイングチャンバ 42の真空状態がワーキングチャンバ 31の真空状態と略同じになると、シャツタ装置 45の扉 452力 S動いて出入り口 437、 325を開き、アーム 632がワーキングチャンバ 31内へ伸びてウェハ Wを保持したアーム 632の先端をワーキングチャンバ 31内のステージ装置 50に接近させてステージ装置 50の載置面 551上にウェハ Wを載置する。ゥェハ Wの載置が完了するとアーム 632が縮み、シャツタ装置 45力 S出入り口 437、 325を閉じる。

[0092] ステージ装置 50には、ウェハ Wに逆バイアス電位（リターデイング電位）をかける機構がある。これは、アーム 632がステージ装置 50へウェハ Wを置きに行く又は取りに行くとき、アーム 632をステージ装置 50と同じ又は近い電位に、或いはフローテイング電位にしておくことにより、ショートによる放電などの不具合を避ける機構である。なお、ウェハ Wをステージ装置 50上に搬送する際、ウェハ Wに印加するバイアス電位をオフにしておいてもよい。

[0093] バイアス電位を制御する場合には、ウェハがステージに搬送されるまでは電位をォフにしておき、ステージに搬送され載置されてからオンにしてバイアス電位を印加するようにしてもよレ、。バイアス電位を印加する時機は、タクトタイムを予め設定しておき、それにしたがって印加してもよいし、ステージの上にウェハが載置された事をセンサで検出し、その検出信号をトリガとして印加するようにしてもよい。また、シャツタ装置 4 5力 S出入口 437、 325を閉じたことを検出して、その検出信号をトリガとして印加してもよい。更に、静電チャックを用いる場合には、静電チャックに吸着されたことを確認し、それをトリガとしてバイアス電位を印加するようにしてもょレ、。

[0094] 図 5に、ウェハ Wに逆バイアス電位（リターデイング電位）をかけるためにステージ装置 50に設けられた機構 83を示す。電位付与機構 83は、ウェハ W力も放出される二次電子情報（二次電子発生率）が、ウェハ Wの電位に依存すると言う事実に基づいて、ウェハ Wを載置するステージの設置台 551に ±¾Vの電位を印加することにより二次電子の発生を制御するものである。また、この電位付与機構 83は、照射電子が当初有しているエネルギーを減速し、ウェハ Wを 100 500eV程度の照射電子エネルギ一で書写するための用途も果たす。

[0095] 電位付与機構 83は、図 5に示すように、ステージ装置 50の載置面 551と電気的に接続された電圧印加装置 831と、チャージアップ調査及び電圧決定システム (以下調査及び決定システム） 832とを備えている。調査及び決定システム 832は、電子光学装置 70の検出系の後述する画像形成部 765に電気的に接続されたモニター 833 と、モニター 833に接続されたオペレータ 834と、オペレータ 834に接続された CPU 835とを備えている。 CPU835は、電圧印加装置 831に信号を供給する。電位付与機構 83は、検査対象であるウェハが帯電し難い電位を探し、その電位を印加するように設計されている。

[0096] ウェハ Wの電気的欠陥を検查する方法としては、本来電気的に絶縁されている部分とその部分が通電状態にある場合では、その部分の電圧が異なることを利用することもできる。それは、まず、ウェハ Wに事前に電荷を付与することで、本来電気的に絶縁されている部分の電圧と、本来電気的に絶縁されている部分であるが何らかの原因で通電状態にある部分の電圧とに電圧差を生じさせ、その後に電子ビームを照射することにより、電圧差があるデータを取得し、この取得データを解析して、通電状態となつていることを検出する。 [0097] 以上は、カセット c内のウェハ Wをステージ装置上に搬送するまでの動作について説明した力 S、ステージ装置 50に載せられて処理が完了したウェハ Wをステージ装置 50からカセット c内に戻すには前述と逆の動作を行って戻す。また、ウェハラック 47に複数のウェハを載置しておくよう、第 2の搬送ユニット 63でウェハラック 47とステージ装置 50との間でウェハの搬送を行う間に、第 1の搬送ユニット 61でカセット cとウェハラック 47との間でウェハ Wの搬送を行うことができ、検查処理を効率良く行うことができる。

[0098] プレチャージユニット 81は、図 1に示すように、ワーキングチャンバ 31内で電子光学装置 70の鏡筒 71に隣接して配設される。本検查装置では、センサ対象であるウェハ Wに電子線を照射して走查することによりウェハ Wの表面に形成されたデバイスパターン等を検查する形式の装置である。したがって、電子線の照射により生じる二次電子等の情報をウェハ表面の情報とする力ウェハの材料、照射電子のエネルギ等の条件によってウェハ表面が帯電する、つまりチャージアップすることがある。更に、ゥェハ表面でも、強く帯電する個所と弱く帯電する個所とが生じる可能性がある。ゥェハ表面の帯電量にムラがあると、二次電子情報もムラを生じ、鋭角な情報を得ることができない。そこで、ムラを防止するために、荷電粒子照射部 811を有するプレチヤージユニット 81が設けられる。検査するウェハ Wの所定の個所に検査電子を照射する前に、帯電ムラをなくすために、プレチャージユニット 81の荷電粒子照射部 811から荷電粒子を照射する。このウェハ表面のチャージアップは、予め検出対象であるゥェハ面の画像を形成し、その画像を評価することで検出することができ、その検出結果に基づいてプレチャージユニット 81を動作させる。プレチャージユニット 81では一次電子線をぼ力て照射してもよレ、。

[0099] 図 1に示す欠陥検查装置 1はァライメント制御装置 87を備えている。該ァライメント制御装置 87は、ステージ装置 50を用いてウェハ Wを電子光学装置 70に対して位置決めさせる装置であって、図 8に示すように、ウェハ Wを光学顕微鏡 871を用いて電子光学装置 70によるよりも低い倍率で広視野観察することにによるウェハ Wの概略位置合わせ、電子光学装置 70の電子光学系を用いた高倍率のウェハ Wの位置合わせ、焦点調整、検查領域設定、パターン'ァライメント等の制御を行うことができる。このように光学系を用いて低倍率でウェハ Wを検査するのは、ウェハ Wのパターンの検査を自動的に行うためには、電子線を用いたウェハ Wのパターンを観察してゥェハ'ァライメントを行うときに、電子線によりァライメント 'マークを容易に検出する必要があるからである。

[0100] 光学顕微鏡 871は、主ハウジング 32内に好ましくは移動可能に設けられ、光学顕微鏡 871を動作させるための光源（図示せず)も主ハウジング 32内に設けられる。高倍率の観察を行うための電子光学系は、電子光学装置 70の電子光学系すなわち一次光学系 701及び二次光学系 702を共用する。ウェハ W上の被観察点を低倍率で観察するには、ステージ装置 50の Xステージ 53を X方向に動かすことによってウェハの被観察点を光学顕微鏡 871の視野内に移動させる。光学顕微鏡 871で広視野でウェハ Wを視認してウェハ W上の観察すべき位置を CCD872を介してモニタ 873に表示させ、観察位置をおおよそ決定する。この場合、光学顕微鏡 871の倍率を低倍率から高倍率へ変化させていってもよい。

[0101] 次に、ステージ装置 50を電子光学装置 70の光軸〇 -0と光学顕微鏡 871の光軸

3 3

O -0との間隔 δ Xに相当する距離だけ移動させて光学顕微鏡 871で予め決めた、

4 4

ウェハ W上の被観察点を電子光学装置 70の視野位置に移動させる。この場合、電子光学装置 70の軸線〇 Οとの光軸〇 Οとの間の距離 δ Xは予め分かっている

3 3 4 4

ので、距離 δ Xだけ移動させれば被観察点を電子光学装置 70の視認位置に移動させること力 Sできる。なお、ここでの説明においては、電子光学装置 70と光学顕微鏡 8 71とは X軸線に沿った方向にのみ両者は位置ずれしているものとしている力 S、X軸方向及び Y軸方向に位置ずれしていてもよい。電子光学装置 70の視認位置への被観察点の移動が完了した後、電子光学装置 70の電子光学系により、高倍率で被観察点を SEM撮像して画像を記憶し、又は撮像装置を介してモニタ表示させる。

[0102] このようにして、電子光学系により高倍率でウェハ Wの観察点をモニタに表示させた後、公知の方法によりステージ装置 50の回転テーブル 54の回転中心に関するゥェハ Wの回転方向のずれ、すなわち、電子光学系の光軸〇 _0に対するウェハ W

3 3

の回転方向のずれ δ Θを検出し、また、電子光学装置 70に関する所定のパターンの X軸及び Υ軸方向のずれを検出する。こうして得られた検出値及び別途得られた、ウェハ wに設けられた検査マークのデータ又はウェハ wのパターンの形状等に関するデータに基づいて、ステージ装置 50の動作を制御してウェハ Wのァライメントを行

5。

[0103] 以上の説明をふまえて、以下、本発明に係る欠陥検査装置に用レ、られる電子光学装置 70の幾つかの実施の形態について説明する。

[0104] 図 7は、図 1のウェハすなわち半導体検查装置 1における電子光学装置 70の構成を概略的に示しており、この電子光学装置 70を用いて本発明に係るウェハ位置合わせ方法及び該方法を用いて、ウェハ等の欠陥等を検出する試料検査方法が実施される。以下、図 7—図 9を参照して、本発明に係るウェハ位置合わせ方法及び該方法を用いた試料検査方法の実施の形態を説明する。

[0105] 図 7において、電子光学装置 70は写像投影型であり、電子銃から放出された電子ビームを楕円形又は矩形 (例えば、長方形）に成形し、成形された電子ビームを検査されるべきチップ等のウェハ Wの表面上に照射する一次電子光学系（以下一次光学系） 72と、ウェハ Wから放出された二次電子或いは反射電子を一次光学系 72の光軸 Aとは異なる光軸 Bに沿って導く二次電子光学系（以下二次光学系） 74と、二次光学系 74から二次電子や反射電子を受け取ってウェハ Wの光学的像を形成し、該光学的像を電気信号に変換する検出系 76とを備えている。

[0106] 一次光学系 72は、熱電子放出力ソード (LaB力ソード）を有していて電子ビームを

6

放出する電子銃 721と、電子ビームを集束するレンズ 722、 723と、集束された電子ビームを所定の断面形状の電子ビームに成形する成形開口 724と、偏向器 725、 72 6とを備え、それらは、図 7に示すように、ウェハ Wの表面に垂直な方向に対し一定の角度を有する光軸 OA1に沿って、電子銃 721を最上部にして順に配置されている。一次光学系 72は更に、電界と磁界とが直交する場により電子ビームをウェハ Wに垂直な方向へ偏向すると共に試料から発生された二次電子又は反射電子を分離するための E X B分離器 727と、二つのダブレットタイプの対物レンズ 728、 729とを備え、これらは試料の表面に垂直な方向に沿って順に配置されている。

[0107] 二次光学系 74は、 E X B分離器 727で分離されたウェハ Wからの二次電子又は反射電子をウェハ Wに垂直な光軸 OA2に沿って検出系 76へ導くものであり、二次電子又は反射電子を拡大するダブレットタイプのレンズ 741と、拡大レンズ 742、 743と、偏向器 744、 745とを備えている。

[0108] 検出系 76は、 MCP (マイクロチャンネルプレート） 761と、下面にシンチレ一タが塗布されていて二次電子又は反射電子を光の像に変換する F〇P (ファイバー ·ォプテイカノレ'プレート） 762と、光学レンズ 763と、 TDI検出器 784とを備えている。なお、図 7において、符号 766は MCP7761の前面の電界を一様にするメッシュであり、図 7の（b)に示されるようになつている。また、符号 767及び 768はそれぞれ、 MCP761 と FOP762との間の電界を一様にするメッシュである。検出系 76の各構成要素の構成とその動作は公知であり、それらについての詳細説明はここでは省略する。 MCP 761及び TDI検出器 763は前述の画像成形部 765を構成している。

[0109] 上記構成の電子光学装置 70において、電子銃 721から放出された電子ビームは、レンズ 722、 723で集束され、成形開口 724に一様に照射される。成形開口 724は、電子銃 721からの電子ビームの光軸 OA1に垂直な断面形状が矩形 (例えば長方形 )になるように、且つ、図 8の（a)に示す Y方向に 512ピクセノレ、 X方向に 2048ピクセルを有する視野 V内で照度強度が一定になるように成形する。

[0110] 矩形に成形された電子ビームは、偏向器 724を通過し、 E X B分離器 727によりゥェハ Wの表面に垂直な方向に偏向され、対物レンズ 728、 729によりウェハ W上の視野 Vを照射する。矩形の電子ビームの照射によってウェハ Wから放出された二次電子又は反射電子は、対物レンズ 729、 728で集束されて E X B分離器 727の偏向主面に結像されて拡大像を形成する。結像された二次電子又は反射電子はダブレツトレンズ 741と、拡大レンズ 742、 743で順に拡大されて検出系 76に入射される。検出系 76に入射した二次電子又は反射電子は MCP761に結像されて増幅され、シンチレータで光の信号に変換されてウェハ Wの画像を形成する。この画像は FOP762 を介して伝達されて光学レンズ 763で縮小され、 TDI検出器 764により二次元画像として検出される。

[0111] 次に、図 7に示す写像投影型の電子光学装置 70における二次光学系 74の拡大倍率の測定方法を説明する。拡大倍率を測定するための第 1の方法はファラデーカツプを利用するもので、ウェハ Wを載置するステージ装置 50—隅に配置されたファラデーカップの大きさ Rが既知の穴を電子ビームで走査したときの画像力 ¾ピクセルに相当するとき、拡大倍率は R/rとして求まる。つまり、ファラデーカップ等の実際の大きさが予めわかっている構造物の画像を取得し、その構造物の画素数を求めれば、一画素当当たりの実際の大きさが分かるので、これが拡大率として求まる。

拡大倍率を測定する他の方法はレーザー干渉計を用いてステージの移動距離の実寸法を測定する方法であり、次の a 1の手順で実施される。なお、図 1のテーブル 52、 53、 54及びホルダ 55を含む装置をステージと呼ぶことにする。

(_a)ウェハ Wのコーナーのダイシングライン若しくはウェハ Wの特徴的なパターン（例えば、 L字若しくは十字パターン等) Rが電子光学系の視野 V内に入るように、ステージを移動する（図 8 (a) )。

(b)ウェハ W上の特徴的なパターン Rに矩形ビーム（本例では長方形のビーム）を照射し、ウェハ Wからの反射電子或いは二次電子を検出して二次元画像を得る。

(c)上記手順 bで二次元画像を得た時点のステージの座標 (Xc、 Yc)をレーザー干渉計で読み取って記憶する。

(d)ステージを視野 V内で一定の距離だけ X方向に移動して、ウェハ W上の特徴的なパターン Rを移動させ（図 8 (b) )、上述の二次元画像を得られた特徴的なパターン Rが視野 Vの端部で観察されるようにする。

(e)ステージを移動させた位置で手順 bと同じ操作を行い、移動した位置での特徴的なパターン Rの二次元画像を得る。

(f)手順 eで画像を得た時点でのステージの座標 (Xf、 Yf)をレーザ干渉計で読み取って記憶する。

(g)上記手順 bの位置で得た二次元画像の一部と、上記手順 eの位置で得た二次元画像とをパターンマッチングして、 2つの画像の X方向又は Y方向の位置のずれ（ Δ Χピクセノレ、 Δ Υピクセル）を算出する。

(h)更に、上記手順 cで記憶した座標 (Xc、 Yc)と手順 fで記憶した座標 (Xf、 Yf)との差、（Xf_Xc) nm又は（Yf_Yc) nmを算出する。

(i)上記算出された数値から、ピクセル当たりの寸法、（Xf— Xc) / A X (nmZピクセノレ）又は（Yf-Yc) / A Y (nmZピクセル）を算出する。このピクセル当たりの寸法が拡大倍率である。

(j)上記手順 iで算出したピクセル当たりの寸法をメモリに格納する。

(k)ウェハ Wの表面内の少なくとも 2個所のパターンについて、それぞれ上記手順 a から jまでの操作を行い、それぞれの取得された二次元画像間のパターンマッチングによって拡大倍率を求める。

(1)求めた拡大倍率を用いて、パターンの並び、ステージ座標の回転、パターン座標、パターン間の距離及び電子光学系視野との関係をピクセル単位及び実寸法単位で明らかにしてァライメントを行レ、、ウェハ Wの X軸及び Y軸方向と電子ビームの走查方向とを一致させる。

以下、具体的なァライメントの方法を例を挙げて説明する。上記の a— 1の手順でァライメントを行った後に、以下の m— qの手順でウェハ Wの欠陥検査が行われる。

(m)ステージの連続移動及び Z又は電子ビームの走査とを組み合わせてウェハ W の被検査面を電子ビームで走査し、ウェハ Wから発せられた二次電子又は反射電子力ウェハ Wの被検査面のパターンの二次元画像を得る。

(n)上記手順 mで得た二次元画像を所定の領域分 (セル領域単位）に分割してメモリに記憶する。

(o)上記手順 m及び手順 nの操作を繰り返す。

(P)上記所定の領域分に分割して記憶された二次元画像から、ウェハ Wの被検査面の同一のチップ内の異なる個所で、同じパターンがあると予測される領域 (セル）同土の二次元画像を比較（セル対セル検査）して、欠陥候補を算出する。

(q)試料面の異なるチップにおいて同じパターンがあると予測される領域と操作で取得された何れかの二次元画像とを比較（チップ対チップ検查）し、上記欠陥候補から欠陥を判断する。

[0113] 前記手順 1一 pにおいて、上記手順 jでメモリに格納されたピクセル当たりの寸法を参照して画像比較による欠陥検出結果を導き出す。

[0114] ここで、図 9の（a)及び（b)を用いて、上記手順 mにおけるウェハ表面の走查について説明する。一回のステージ連続移動で画像取得を行うウェハ Wの領域をストライプ STと呼ぶとすると、ウェハ Wの被検查面を走查する方法には、図 9の（a)に示すように、矩形の電子ビームの長辺とストライプ STの幅とが等しくなるよう（例えば、ストライプ STの X方向に電子ビームの長辺を合わせて）ステージを Y方向に連続移動させながら被検査面のパターンの二次元画像を得る方法と、図 9の（b)に示すように、電子ビームの長辺をステージの連続移動の方向（Y方向）に一致させ、ストライプ STを偏向器 725、 726で X方向に走查することにより二次元画像を得る方法とがある。後者の方法では、電子ビームの断面積を小さくできる分だけビーム電流密度を大きくでき、信号の S/N比を大きくすることができる。更に、電子ビームの走査に同期して、レンズの励起条件等の二次光学系の光学パラメータを変化させることにより、偏向器によって二次電子又は反射電子の軌道を光軸 Bの近傍に向けるよう制御して収差を低減すること力 Sできる。

[0115] 次に、本発明に係る位置合わせ方法及び該方法を用いる欠陥検査方法を実施することができる半導体検查装置におけるマルチビーム型の電子光学装置 70aについて説明する。図 10の（a)はこのマルチビーム型の電子光学装置 70aの構成を概略的に示しており、図 10の（b)は該装置で使用されるマルチ開口の平面図である。

[0116] 図 10の（a)において、マルチビーム型の電子光学装置 70aは、一次光学系 72aと、二次光学系 74aと、検出系 76aとを備えている。一次光学系 72aは、電子ビームをゥェハ W上のチップ等のパターン上に照射する光学系で、電子ビームを放出する電子銃 721aと、複数の小孔が二次元的に配列されて形成されていて電子銃 721aから放出された電子ビームを複数の電子ビーム（マルチビーム）に分けるマルチ開口板 722 aと、複数の電子ビームを集束する静電レンズ 723aと、 NA開口を画成する NA開口部材 724aと、 NA開口部材 724aを通過した電子ビームを縮小する静電レンズ 725a と、静電偏向器 726aと、 E X B分離器 727aと、第 1の静電対物レンズ 728aと、偏向器 729a、 730aと、第 2の静電対物レンズ 731 aとを備えてレヽる。これらの要素は、図 1 0の（a)に示すように、電子銃 721 aを最上部にして順に、電子銃 721aから放出される電子ビームの光軸 Pがウェハ Wの表面に垂直になるように配置されてレ、る。

[0117] 図 10の（b)に示すように、マルチ開口板 722aには、 Y方向の間隔が互いに等しくなるように複数の小孔がー直線状に形成されており、これにより、マルチ開口板 722a は複数の電子ビームの相互の最小間隔が二次光学系の分解能以上の距離に保たれるよう生成する。

[0118] 二次光学系 84aは、 E X B分離器 727aの近くで光軸 OA1に対して所定の角度を成す光軸 OA2に沿って配置された静電拡大レンズ 741aと偏向器 742aとを備え、 E X B分離器 727aを通過した二次電子又は反射電子を検出系 76aへ導く。

[0119] 検出系 76aはマルチ開口板 722aの各小孔に対応するチャンネルを有するマイクロチャンネルプレート（MCP) 761aと、マノレチアノード 762aと、抵抗 763aと、 A/Dコンバータを含む画像形成回路 765aと、メモリ 766aを備えている。図 11に示すように、マルチアノード 762aは細長い構造であって、 MCP761aから放出されたガスが速やかに排気されるようになっている。各マルチアノード 762aの一端部 7621はセラミツタスの基板 7620に固定され、リード線 764aで抵抗 763aと画像形成回路 765aとに接続されている。

[0120] 上記のように構成されたマルチビーム型の電子光学装置 70aの動作について説明する。単一の電子銃 721 aから放出された電子線はマルチ開口板 722aを照射する。電子線はマルチ開口板 722aに形成された複数の小孔を通過して複数の電子ビーム（マルチビーム） Mにされる。これら複数の電子ビームは、静電レンズ 723aで集束され、 NA開口 724aでクロスオーバーを形成する。クロスオーバーした電子ビームは静電レンズ 725a、第 1の静電対物レンズ 728a及び第 2の静電対物レンズ 731aにより縮小され、試料上に 0. 1ないし 0. 05 μ ΐηの複数の電子ビームが照射される。この場合、各電子ビームは、 E X B分離器 727aで僅かに偏向され、第 1の静電対物レンズ 728aでレンズ中心を通るように偏向され、偏向器 729aで偏向されて符号 L1で示された軌道を取る。静電偏向器 729a、 730aは電子ビームを同時に X方向に走査する。

[0121] ウェハ Wから放出された二次電子又は反射電子は符号 L2で表された軌道を取り、 E X B分離器 727aで偏向されて二次光学系 74aに入射され、光軸〇A1に沿って進む。この場合、二次電子群は電子ビーム毎に集束され、第 2の静電対物レンズ 731a 及び第 1の静電対物レンズ 728aで拡大された後、 E X B分離器 727aで偏向されて二次光学系 74aに入射され、静電レンズ 741aにより、各電子ビームの間隔が MCP7 61aの背後に配置されているマルチアノード 762aの間隔と一致するように拡大率が調整される。更に、一次電子ビームをウェハ W上で走査することと同期して、偏向器 7 42aにより、常にマルチアノード 762aの前面に結像するように補正が行われる（これまでが請求項におけるステップ（a)に対応する）。マルチアノード 762aで吸収された二次電子群は抵抗 763aで電圧信号に変換され、画像形成回路 765aで増幅されて A/D変換されて二次元画像が形成され、その二次元画像力 Sメモリ 766aに格納さ

[0122] この 2次元画像は第 1の領域 (例えば視野の左端)で得られた濃度情報を有し、符号 Sl、 S2、 S3及び S4fまそれぞれ濃度力 Si . 0、 0. 7、 0. 3、 0. 1である咅 B分を示す

[0123] 次に、前記ステップ (b)で入力した領域と同じパターンがあると予測される第 2の領域 (例えば光軸近傍)の濃度情報を有する、例えば図 12の右側に示される、 2次元画像を形成して別のメモリーに入力する（ステップ c)。図 12において符号 Rl、 R2、 R 3、 R4は濃度が 1. 2、 0. 9、 0. 5、 0. 3である部分を示す。

[0124] その後、前記ステップ (b)で入手した画像と前記ステップ (c)で入手した画像とをメモリーから呼び出しそれらの間の濃度マッチング 7001を行い、両画像の平均濃度が一致するように一方の画像の濃度を増減する (ステップ d)。例えば、図 12に示されるように、 Rl、 R2、 R3、 R4の濃度 ίまマッチング前 ίま 1. 2、 0. 9、 0. 5、 0. 3であったもの力それぞれ 1 · 0、 0. 7、 0. 3、 0. 1に変更されパターンマッチング 7002が可能となる。パターンマッチング 7002を行った結果、左側の画像は 5アドレス分一 X方向にシフトしていることが分かる。

[0125] 更に、平均濃度が一致した画像間でパターンマッチングを行レ、、更にパターンマツチングを行った画像の差を算出し、差のある場所を欠陥候補とする (ステップ e)。パターンマッチング後に全てのアドレスの濃度を比較することによって欠陥 fl、 f2が検出されるのである。

[0126] 最後に、前記第 1及び第 2の領域と同じパターンがあると予測される第 3の領域の 2 次元像を入手し、かつ前記第 3の領域の 2次元像と前記第 1及び第 2のいずれかとの濃度マッチングを行い、前記ステップ (e)で得た欠陥候補と比較し、欠陥候補から欠陥を決める (ステップ f)。このようにして本発明の欠陥検查方法が行われる。 [0127] 上記の欠陥検査方法において、電子線は、一軸方向へ投影したビーム間隔が等間隔でかつ前記一軸と直角の方向に上記複数のビームを走査するマルチビームであり、前記マルチビームを電気的に走査し、一軸と平行な方向に試料台を連続移動しながら上記 2次元画像を形成する。また、前記ステップ (d)において、上記濃度マツチングは両方の画像の最低の濃度が一致するようにオフセット値を一致させ、その後最大値の濃度が一致するようにゲインを調整するようにしてもょレ、。

[0128] また、マルチビーム型の電子光学装置 70aにおいては、走查感度を測定して調整すること力 Sできる。以下、この手順を図 13を参照して説明する。

(a)まず、ウェハ Wの 1つのコーナーのダイシングライン若しくはウェハ W上の特徴的なパターンが電子光学装置 70aの電子光学系の視野 8200内に入るように、ステージを移動する。図 13の（a)に示すように、電子光学系の視野 8200は、この実施の形態の場合、 X方向が 2048ピクセルで Y方向が 50ピクセルの範囲である。複数の電子ビーム M (例えば 5個の電子ビーム）は、視野 8200内で、上述のように一次光学系の光軸 Pを中心とする円（図 10の（b)に一点鎖線で示す）内に配置され、それらの電子ビームの Y方向への投影した相互間隔は等しくなつている。各電子ビームは、符号 8201又は 8202で示された 2048ピクセル X 10ピクセルの小視野を走査することができる。ウェハ Wには、 X方向のパターン位置と Y方向のパターン位置とを指定することができるポイント 8203を有する特徴的なパターン 8204が設けられており、この特徴的なパターン 8204が視野 8200内に存在するようにステージを移動させる。

(b)ウェハ W上の特徴的なパターン 8204に複数の電子ビームを照射し、ウェハ W からの二次電子又は反射電子を検出し、二次元画像を得る。

(c)手順 bで二次元画像を得た時刻でのステージの座標 (Xc、 Yc)をメモリに記憶する。

(d)—つの電子ビームが分担する小視野 8201、 8202から特徴的なパターン 820 4が外れなレ、程度にステージを X方向及び Y方向に移動する（図 13の（b) )。

(e)移動した位置で特徴的なパターンの二次元画像を取得し、その画像を得た時刻でのステージの座標（Xe、 Ye)を記憶する。

(f)手順 bで得た二次元画像及び手順 eで得た二次元画像のうち、特徴的なパターン 8204を含む二次元画像部分にっレ、てパターンマッチングを行い、 2つの画像の X 方向又は Y方向の位置のずれ（ Δ Xピクセル、 Δ Yピクセル）を算出する。

(g)手順 cで記憶した座標 (Xc、 Yc)と手順 eで記憶した座標 (Xe、 Ye)との差、（Xe -Xc) nm及び（Ye— Yc) nmを算出する。

(h) X方向の走查感度（Xe— Xc) / Δ X (nmZピクセル）及び Y方向の走查感度（Ye 一 Yc) / A Y (nm/ピクセル）を算出する。なお、走查感度とは、表示された画像の 1 ピクセルがウェハ Wにおいてはどれだけの長さになるかを示す値である。

(i)手順 hで算出した走查感度をメモリに格納する。この走查感度はこの後に行われるァライメントで必要な数値である。すなわち、ァライメントを行ってウェハ Wの位置ずれを解消するには、表示された位置ずれを表すピクセル距離を走查感度を用いてゥェハ W上での実際の距離へ変換することが必要である。

上記の手順 a— iで走查感度を決定した後、以下の手順でウェハ Wの欠陥検査が行われる。

0)ウェハ Wの被検査面内の少なくとも 2個所で、それぞれ手順 a— eの操作を行い、取得した画像にパターンマッチングを行って、ステージ座標、パターン座標及び電子光学系視野の関係を見当合わせする。この時、走査感度の正確な値が使用される。こうしてァライメントを行った後に欠陥検査を行う。

(k)ステージを一軸方向に連続移動させながら、電子ビームを他軸方向に走査させ、ウェハ Wの被検査面のパターンの二次元画像を得る。

(1)手順 kで得た二次元画像を所定の領域分に分割して記憶する。

(m)手順 k及び手順 1の操作を繰り返す。

(n)上記所定の領域分に分割して記憶された二次元画像から、被検査面の同一のチップ内で同じパターンがあると予測される領域同士の二次元画像を比較して、欠陥候補を算出する。

(o)被検查面の異なるチップにぉレ、て同じパターンがあると予測される領域とステツプ nで取得された何れかの二次元画像とを比較し、上記欠陥候補から欠陥を判断する。

上記手順 j一 nにおいて、手順 iでメモリに格納された走查感度を参照することにより画像比較を行う。

[0130] 次に、図 14は、本発明に係る欠陥検査装置で用いられる電子光学装置の第 3の実施の形態の構成を 70bで概略的に示している。この第 3の実施の形態は図 7の第 1の実施形態と同様にシングルビーム方式の走查型電子光学装置であり、図 10の第 2の実施の形態と異なるのは、マルチ開口板 722a及びマルチアノード 762a (図 11)が不要となる点である。同時に、シングルビーム方式の走查型電子光学装置では、マルチビーム方式の装置の検出系 76bが、 PINダイオード又はシンチレータとフォトマルチプライヤからなる検出器 767bに置き換わる点でも異なる。なお、図 14において、図 10に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付すことにし、それらについての説明を省略する。

[0131] 図 7及び 14に示すシングルビーム方式の電子光学装置 70bにおいては、 1本のビームで 1画素分の情報を検出するので、ウェハ Wの被検查面から発生する二次電子群の数に相当する信号強度のみを検出できればよぐ簡易な検出系で済むという利点がある。

[0132] ここで、図 10及び図 14に示す電子光学装置 70を用いた欠陥検査装置において実施される、本発明に係るパターン検査方法の一つの実施の形態を説明する。

[0133] 欠陥検査のために、複数のダイが形成されたウェハ等の基板に電子線を照射してその被検査面におけるパターンの画像を取得すると、取得した画像においても、理論上、各ダイは設計どおりに配列されているはずである。しかし、既に説明したとおり、実際には、ステージを移動させるステージガイドに歪みが生じていたり、リソグラフィ工程で露光誤差が生じていたりすること等に起因して、形成された画像上のダイの配列はウェハ上のダイの配列とは異なることがある。このような場合には、画像比較による欠陥検出に支障が生じるので、各ダイの配列がウェハ上のダイの配列と等しい画像を取得するために、電子光学系の偏向器で電子線の偏向方向や偏向量を補正することが望ましい。

[0134] 上記の補正を行うためには、画像比較のための基準となるグリッドを取得することが必要である。つまり、画像比較の基準となる「目標グリッド」を取得しなければならない。目標グリッドは設計上の CADデータであっても良いし、実際の基板上のダイの位置を測定して演算により求めたものであってもよい。実際の基板上のダイを利用する後者の場合、目標グリッドを生成するために、試料上のダイの X軸方向及び Y軸方向のピッチを検出し、検出されたピッチの平均値を計算して、仮想的な目標グリッドを求める。また、 CADデータを利用する場合でも、必要に応じて同様の演算を行う。こうして求めた仮想的な目標グリッドを用いて、欠陥検查を行う。

[0135] 実際上、多くの場合、各ダイは等間隔グリッドを形成する。以下、一般的な例として、各ダイが等間隔グリッドを形成している場合、つまり、目標グリッドが等間隔グリッドである場合について、ウェハ 1001の平面図を示す図 15を用いて、本発明に係るパターン欠陥検查方法の一つの実施の形態を具体的に説明する。図 15に示すように、ウェハ 1001の表面には複数のダイ 1004 (図 15では一例として 15個のダイが形成されている）が、互いに直交する X軸及び Y軸に沿って規則的に配列されている。各ダイ 1004の欠陥検查を行うに際しては、ダイ 1004が配列される座標系と欠陥検查装置の座標系とが正確に一致していることが望ましい。しかし、実際には、ウェハ 100 1をステージに載置するとき、ダイ 1004が配列される座標系と欠陥検査装置の座標系とに回転方向のずれ (誤差）が生じてしまう場合がある。また、ウェハ 1001上にパターンを作成するリソグラフイエ程においても、設計値と比較して数 10—数 lOOnm 程度の位置ずれを生じる可能性がある。本発明に係るパターン欠陥検査方法により、このような場合にも正確な欠陥検査を行うことができる。以下、本発明に係るパターン欠陥検査方法の具体的な手順を説明する。

[0136] 先ず、仮想的なピッチを光学顕微鏡や電子顕微鏡を用いて検出するステップが実行される。このステップにおいては、欠陥検査装置に備え付けられている光学顕微鏡や電子顕微鏡を用いて、広範囲かつ低倍率から狭範囲かつ高倍率へと数段階でピツチの検出を行うのがよい。具体的には、試料の拡大画像上で隣接するダイ同士のピッチ（例えば、図 15における隣接するダイの対応する隅 a、 b間の距離 P )をダイシ

1 ングライン 1005、 1006を利用して検出する。これによつて X軸方向のダイのピッチが求まる。 Y軸方向についても、同様に、 P 接するダイのピッチを検出する。

[0137] なお、 P 接するダイのピッチだけでは実際のピッチと大きく異なる場合もあるので、精度を向上させるためには、離れたダイ同士のピッチをも検出し、検出されたピッチの平均値を求めてもよい。この平均処理については後述する。なお、隣接するダイ同土の実際のピッチを検出する代わりに、設計上の CADデータ等の基準となるデータを利用してピッチを求めてもよレ、。また、ダイのピッチを求めるのにダイのダイシンダラインを用いたが、これに限られるものではなレ、。例えば、ダイ内の所定のパターンであつて、同一視野内で誤ってパターンマッチングしてしまうような類似のパターンが近傍に存在しなレ、ような特徴的なパターンを選択すれば、ダイシングラインの場合と同様にダイのピッチを検出することができる。この特徴的なパターンの選択は、例えば、ダィのパターンデータに基づいて行われる。

[0138] 次いで、「仮想的な等間隔グリッド」を生成する。この「仮想的な等間隔グリッド」においては、ダイは X軸方向にも Y軸方向にも等間隔に配列される。また、当該等間隔グリツドの X軸と Y軸とは正確に直交しているのが一般的である。「仮想的な等間隔ダリッド」は、上記のようにして検出された X軸方向及び Y軸方向の仮想的なピッチを用いて生成される。この実施の形態においては、図 15に示すように、ダイは Y軸方向に長い長方形であるため、「仮想的な等間隔グリッド」は X軸方向よりも Y軸方向のピッチの方が長いグリッドになる。このように形成された「仮想的な等間隔グリッド」は、実際には不等間隔に形成されているダイを等間隔に配列し直したり、欠陥検査装置の製作誤差に起因して検査用画像に生じるダイの位置ずれなどを補正するための目標となる仮想的なグリッドである。したがって、実際のダイの位置と「仮想的な等間隔グリツド」におけるダイの位置とは僅かなずれが生じる場合がある。

[0139] 図 16には、 X軸方向のピッチが Pで Y軸方向のピッチが Pである「仮想的な等間隔グリッド」が図示されている。なお、「仮想的な等間隔グリッド」は、図 17に示すように、平行四辺形であってもよい。

[0140] 次に、ウェハ上の各ダイの位置座標を検出するステップについて説明する。ダイの位置座標の検出は、電子線を用いて、それぞれ X軸及び Y軸に平行なダイシンダライン 1005、 1006の直線をマークとするマーク検出によって行われる。検出すべきダイシングライン 1005、 1006fま、図 15の（B) (こ示す f列で fま、それぞれのタ、、ィ 1004の左側及び下側に存在する。

[0141] このマーク検出によりダイ 1004の X軸方向の直線 1005a及び Y軸方向の直線 100 6aが求められると、これらの直線 1005a、 1006aの交点力らダイ 1004の角の位置座標（例えば、ダイ 1004の左下の角）が検出される。こうして検出された各ダイ 1004の角の位置座標値は所定のメモリに記憶される。なお、各ダイ 1004の角の位置座標は、ウェハ 1001上のすべてのダイについて求めても良いし、半数程度のダイについて検出し、残りのダイについては近傍のダイの位置座標を利用して計算で補間するようにしてもよい。

[0142] ここで、上記補間の一例について、図 19を参照して説明する。図 18において、ステージを移動させるステージガイドの X軸と Y軸とが正確に直交していない場合、以下のように補間が行われる。即ち、ダイ D及び Dの左下の隅の座標（X， y )及び (X， y

0 2 0 0 2

)は予め実測により求められていると仮定して、ダイ Dの左下の隅の座標 (X , y )を

2 1 1 1 求める。上記のように、ステージガイドの X軸と Y軸とが正確に直交していない場合の補正を行うので、リニア演算による補間が適用できる。そこで、図 18においては、ダイ Dはダイ Dと Dの間のちょうど中間に位置していると予想できるので、 X及び yは、 X

1 0 2 1 1

= (x +x ) ÷ 2, y = (y +y ) ÷ 2で計算される。また、複合的な原因で位置ずれが

1 0 2 1 0 2

生じているダイの位置座標を補間により求めるには、多項式を利用する。例えば、二次の多項式 (y=ax² + bx + c)を補間式とした場合に、例えば (X , y )、（x , y )、

10 10 20 20

(χ , y )の 3個所の実測値があれば、変数 a、 b、 cを求めることができ、これによつて

30 30

補間式を導出することができる。

[0143] 次いで、生成された「仮想的な等間隔グリッド」とウェハ上の各ダイの位置座標とに基づいて、「仮想的な等間隔グリッド」における各ダイに対するウェハ上の各ダイ 100 04の位置誤差を算出する。図 16は、リソグラフイエ程においてダイが位置ずれして形成された場合を説明する概念図であり、「仮想的な等間隔グリッド」は点線で示され、各ダイは実線の長方形で示されている。上記位置誤差を算出するためには、まず、生成された「仮想的な等間隔グリッド」の座標系とウェハ上のダイの座標系とをいずれかの位置で対応させなければならなレ、。そこで、図 16は、左下のダイ 1004aが「仮想的な等間隔グリッド」に対応しており、 9個のダイのうち中央のダイ 1004bが「仮想的な等間隔グリッド」に対して X軸方向及び Y軸方向にそれぞれ Δ χ、 A yだけ僅かにずれていることを示している。 [0144] 上記位置誤差とは、「仮想的な等間隔グリッド」のと位置ずれしたダイの対応する位置座標との差であり、図 16においては、基準座標（X , y )と中央のダイ 1004bの座

0 0

標 (X , _y)とについて位置誤差 Δχ、 Ayが算出さ

1 1

れる。算出された位置誤差 Δχ、 Ayは所定のメモリに記憶される。

[0145] 次いで、実際の欠陥検査が行われる。欠陥検査に際しては、電子線をダイ 1004の表面に照射して走査し、ダイ 1004から放出される二次電子群を検出して画像化することにより欠陥検查を行う。このとき、ウェハ 1001はステージに載置されて予め設定された経路を移動するので、何らの補正もしない場合には、位置ずれを生じているダイ 1004bを走查すると、得られる画像にも位置ずれが生じてしまう。

[0146] これを解消するため、上記のようにして求めたダイの位置誤差 Δχ、 Ayをメ

モリから読出し、この位置誤差がゼロになるように電子線の偏向補正を行う。つまり、 X =χ + Δχ、 y =y + Ayから求められる位置に電子線を照射

1 0 1 0

するよう電子線の偏向方向や偏向量を補正する。

[0147] また、メモリを使用せず、ダイの位置補正（Δχ、 Δγ), (Δχ, Δγ)(Δχ, Δγ)

0 0 1 1 2 2 力多項式 Ay=aAx² + bAx+cより変数 a、 b、 cを求め、走査位置に応じて計算して偏向補正量を求めてもょレ、。

[0148] こうした偏向補正は電子光学系の偏向器を用いて行われる。例えば、図 10の電子光学装置 70a場合、偏向器 729a、 730aによって電子線の照射位置を補正すると共に、偏向器 742aによって MCP762aに入射する電子の位置を補正する。このようにして、位置誤差を生じたダイに対応して電子線 Mを偏向補正することにより、すべてのダイの画像が「仮想的な等間隔グリッド」に配置されることとなる。

[0149] X軸方向のずれとしては、上記のようにリソグラフイエ程で生じた固定的なものに加えて、ステージガイド（図示せず）に歪みがある場合には、ウェハ 1001を載置するステージの移動の際に生じる位置ずれもあり得る。ステージガイドに歪みがあると、ステージの移動が正確に Y軸に平行でなくなり、 X軸方向に僅かにずれてしまうことがある。そこで、ステージの実際の位置はレーザ干渉計で常時監視しているので、この実際のステージの位置と設定上のステージの位置との差を検出し、この差をゼロにするように偏向器により電子線の偏向量を補正することが望ましい。 [0150] また、 Y軸方向の位置ずれの補正に関しては、リソグラフイエ程で生じたダイの位置ずれは、 X軸方向の位置ずれについて上で説明したのと同様にして補正することができる。ステージの移動時に生じた理論値とのずれは、以下のようにして補正することができる。例えば、電子光学系カ^ピクセル当たり 100MHzのクロック周波数で動作すると仮定すると、 100ピクセル Z x sの速さでウェハを走查できることになる。実際には、電子線をウェハに照射する際、ダイ全体に電子線を照射するのではなぐダイを複数の細長い領域に分割し、この領域を単位として走查を行う。この領域は「ストライプ」と呼ばれ、図 15の（A)では参照数字 1002で指示されている。ストライプ 1002の X軸方向の幅は、後述するように、 2048ピクセルに設定されているので、ストライプ 1 002を X方向に 1回走査するのに 20. 48 x s力、カ^)。走査の開始と終了とで合計 9. 5 2 z sのロスタイムがあるとすると、ストライプ 1002の X方向の 1回の走査に要する時間は合計で 30 Sである。この時間内に Y軸方向に 1ピクセル分（0. l z m)の走查を行うことになるので、走査を連続的に行う場合の Y軸方向のステージ速度は 0. 1 /i m /30 /i s = 3. 3mm/sとなる。こうして、ステージの Y軸方向の平均速度をこの値とし、時間とステージの理論上の位置との関係を算出して算出結果をメモリに記憶しておく。一方、ステージの実際の位置はレーザ干渉計を用いて常時監視されている。このため、上記計算上のステージの位置と実際のステージの位置とを比較することによつて、ステージの速度むらを検出できるので、ステージの Υ軸方向の速度むらによる位置ずれが検出された場合には、この位置ずれを無くすように電子光学系の偏向器にフィードバック或いはフィードフォワードする。

[0151] このようにして、「仮想的な等間隔グリッド」が求められ、ウェハ上の各ダイの位置座標が補正された後、欠陥判定が実施される。欠陥を判定するには、まず、得られた画像の中から、同一のパターンが含まれていると予測される複数の領域の画像を抽出する。例えば、図 15の（Α)に示す複数のストライプ 1002の画像を抽出する。次いで、抽出された画像を相互に比較し、画像どおしが正確に一致していない場合に欠陥があると判定する。具体的な判定手法にっレ、ては後述する。

[0152] 以上説明したような補正を行うことにより、正確な領域の画像を生成することができるので、セル対セルやダイ対ダイの画像比較を行う場合にも、 ± 2ピクセルまでのずらし画像を作成すれば十分精度の高い欠陥検査を行うことができることになる。

[0153] ここで、ダイのピッチを検出する方法の変形例について説明する。この場合には、最初にウェハ 1001の中心領域のダイ 1004のピッチを検出する。例えば、図 10の（ A)における角 a、 b間の間隔を検出する。この間隔を第 1のピッチ Pとする。続いて、

1

第 1のピッチ Pを所定の整数で整数倍し、その結果を第 2のピッチ Pとする。例えば、

1 2

第 1のピッチ Pを 4倍し、 P =4Pとする。次いで、求められた第 2のピッチ Pに近い距

1 2 1 2 離だけ離れている 2つのダイを選択し、それらのダイ相互のピッチを検出してこれを第 3のピッチ Pとする。図 15の（A)においては点 c、 d間の距離が第 3のピッチ Pとな

3 3 る。この第 3のピッチ Pを上記所定の整数で除することにより、仮想的なダイのピッチ

3

を求める。以上のステップを X軸方向及び Y軸方向について行うことにより、両軸方向のダイのピッチ P及び Pが求まる（図 16参照）。このような処理によって、実際のダイのピッチにより近い値 P及び Pを求めることができる。

[0154] ここで、ダイのストライプへの分割について詳述する。既に述べたとおり、実際の欠陥検査に際しては、それぞれのダイ 1004を Y軸に平行な複数のストライプ 1002、 10 03に仮想的に分割する。このストライプは、欠陥検査を行う際の電子線 Eによる X軸方向の走査の単位となる。 1本のストライプの X軸方向の幅は、例えば 2048ピクセノレに設定されており、仮に 1ピクセルがウェハ上の 100nm (0. 11 μ ΐη)に相当する場合には、ストライプの幅は 204· 8 /i mとなる。

[0155] ダイ 1004の X軸方向の寸法はストライプ幅 204. 8 μ mの整数倍とは限らないが、ストライプ幅の整数倍がダイ 1004の X軸方向の幅になるようにストライプ 1002の幅を設定してもよいし、或いは最後のストライプ 1003を幅の狭いものとしてもよい。ただし、ダイのストライプへの分割に際しては、すべてのダイ 1004の同じ位置のパターンが、対応する同じストライプに含まれるようにする。

[0156] 先に述べた欠陥判定について、ここで詳細に説明する。上記したように、欠陥の判定に際しては、異なるダイ 1004の相互に対応するストライプ 1002の画像同士を比較する。これは、欠陥が無ければ、対応するストライプには相互に同一のパターンが含まれていると予測され、欠陥があるときには比較結果に不一致が生じるからである [0157] 図 15の（A)においては、同一のウェハ上の互いに隣接するダイのストライプ 1002 におけるパターン同士を比較して欠陥検出を行う際、ステージを Y軸方向に連続的に移動させることで、比較される 2つのパターンを連続的に観察し、短時間でウェハ全面の検查を終了するようにしてレ、る。

[0158] 別の欠陥検出手法としては、例えば CAひ報を用いてもよい。これは、ストライプ 1 002内に含まれるパターンを生成する CAD情報からストライプ 1002に含まれるものと同じパターンを演算によってメモリ上に基準画像として生成し、この基準画像とゥェハ上のパターン（図 15の（A)ではストライプ 1002の画像）とを比較してその差を求めることにより、欠陥を検出するものである。

[0159] 2つのダイのパターン同士を比較する手法では、ウェハ全面の検查を行う場合、ゥェハ上のダイの同じパターンを隣り合うダイについて連続的に検查することで検查時間を短縮する。これに対して、 CAひ晴報からの基準画像と比較する手法は、 CAひ報のベクタデータを画像データであるラスタデータに変換してメモリに保存して基準画像を生成するステップと、被検査画像では基準画像との差が予想されるが欠陥ではない部分、例えばパターンのコーナ部を誤検出の防止のために画像変換して基準画像に反映するステップと、基準画像の濃度をウェハから被検査画像を取得する際に予想される濃度に変換するステップと、基準画像とウェハから取得した被検査画像との位置を一致させるステップを含む。いずれの欠陥検出手法であってもパターンの形状欠陥やパーティクル検出が行えるが、電子線を用いてウェハ上の画像を取得しているので、ボルテージコントラスト情報も得られ、電気的欠陥をも検出することができる。

[0160] 以上説明してきたパターン欠陥検查方法は、既に説明した図 7に示される実施形態による電子光学装置 70でも、或いは図 19に示す他の形式の電子光学系を採用した電子光学装置を備える欠陥検査装置においても実行可能である。

[0161] 図 19の (A)は、本発明に係る欠陥検查装置において用いられる電子光学装置の第 4の実施の形態の構成を 70cで概略的に示す図であり、電子光学装置 70cはマルチ光軸マルチビーム方式の電子光学系を採用している。電子光学装置 70cは、電子銃 1061、マノレチ開口板 1062、コンデンサレンズ 1063、対物レンズ 1065、 E X B分離器 1064、二次電子像拡大レンズ 14067、 MCP1068及びマルチアノード 1069を備え、これらの構成要素が一直線上に複数組、ウェハ 1066に対して配置されるように構成されている。この結果、各組の一次光学系の光軸は異なるダイの対応するストライプの同じ位置に設定されることになる。

[0162] 対物レンズ 1065とアノード 1061 aで代表される一次光学系の光学部品は、図 19 の（B)に示すように、熱膨張係数がほぼゼロである 1枚のセラミックスの基板に、光軸となる穴を複数個設け、ノック穴 1071で位置合わせを行うことによって、複数の光学要素を構成するようにしている。対物レンズ 1065においては、電極穴 1072の内側及び光軸の近傍を選択的に金属コーティングして帯電防止を行うと共に、各電極穴 1 072の周囲にそれぞれ独立の電圧を印加できるようにしている。

[0163] 図 19の（C)に示すように、アノード 1061aについても、各アノード穴 1074の周辺は金属コーティングが施され、独立に電圧を印加することができるようになっているので

、アノード電流をアノード穴毎に調整可能である。これらのアノード穴 1074の間隔は、ウェハ 1066上のダイの X軸方向のピッチの整数倍に正確に一致するように設定され、このために、各アノード穴を通る電子線は異なるダイの対応するストライプの同じ位置を検査できることとなる。なお、アノード 1061aは、ウェハ 1066の中心を通る軸の周囲に回転させて位置調整ができるようになつている。ステージの移動速度のむらに起因する位置誤差やダイの位置ずれに起因する誤差が本発明の第 1の実施の形態及び第 2の実施の形態について説明したと同様に算出されると、偏向器 1075と E X B分離器 1064内の静電偏向部 1076にフィードフォワード補正が行われ、その結果、異なるダイの同じパターンが形成されている領域の二次元画像が常時得られることとなる。ビーム位置がドリフトするような別の要因の位置ずれが発生したとしても、先に取得した画像を ± 2ピクセルまで X軸方向及び Y軸方向に位置ずれさせた画像 24 枚と位置ずれの無い画像:!枚との計 25枚の画像を、取得した画像と次々に比較するので、問題は生じない。

[0164] 図 20は、本発明に係る欠陥検查装置に用いられる電子光学装置の第 5の実施の形態の構成を 70dで概略的に示しており、検查対象である試料は、電子を透過するステンシル'マスクである。以下、図 20の欠陥検查装置の構成を、当該装置において行い得る検査方法と結合させて説明する。図 20において、 LaB6製の力ソード 1081 、ウェーネルト 1082及びアノード 1083を備える電子銃 1084から軸 Zに沿って電子線が放出される。放出された電子線は長方形の成形開口 1085に照射され、この開口 1085により、軸 Zに垂直な断面での形状が長方形になるよう成形される。成形開口 1085を通過して長方形に成形された電子線はコンデンサ ·レンズ 1086によって集束されて NA開口 1087にクロスオーバーを形成する。 NA開口 1087を通過した電子線は照射レンズ 1088によって、被検查マスクであるステンシル 'マスク 1089に長方形の像を形成して照射する。

[0165] なお、ステンシル'マスク 1089はその周辺部を静電チャック 1090によってチャックされてステージ 1091に固定される。ステージ 1091の位置を常時測定するために、固定ミラー 1092、移動ミラー 1093、固定のハーフミラー 1094、レーザー発振器 10 95及びレーザー受信器 1096を備えたレーザー測長機を設け、移動ミラー 1093をステージ 1091の移動と共に移動させる。これにより、レーザー測長機は、レーザー発振器 1095から発せられたレーザー光が固定ミラー 1092で反射されてレーザー受信器 1096へ戻る時間と、レーザー発振器 1095から発せられたレーザー光が移動ミラ一 1093で反射されてレーザー受信器 1096へ戻る時間との差に基づいて、ステージ 1091の位置を求めるものである。この測定結果を用いてステージ 1091の位置を精度良く測定してステンシル 'マスク 1089のレジストレーシヨンを行う。これについては後述する。

[0166] こうして、電子銃 1084から放出された電子線は、ステンシル.マスク 1089を透過して対物レンズ 1097の主面に結像して拡大され、更に、 2段の拡大レンズ 1098、 109 9によって拡大されてシンチレータ 1100に入射する。シンチレータ 1100は、入射した電子線を対応する光の像に変換し、変換された光の像は光学レンズ 1101に結像された後、 TDI検出器 1102によって電気信号に変換される。この電気信号を処理することによって、ステンシル 'マスク 1089の一つの被検查領域に関する二次元画像を取得すること力 Sできる。

[0167] 以上の処理を、電子銃 1084から電子線を放出させながらステージ 1091を一方向に移動させてステンシル'マスク 1089の一列の被検查領域について行う。次いでステージ 1091を移動させ、その隣の列の被検査領域に電子線を照射して TDI検出器 1102から二次元画像を取得する。以後、同様の手順を繰り返して被検査領域全域について二次元画像を取得し、こうして取得された二次元画像を順次処理することにより、ステンシル 'マスク 1089の欠陥検查を行うことができる。

[0168] ここで、ステンシル 'マスク 1089のレジストレーシヨンについて説明する。レジストレーシヨンを行うために、まず、ステンシル 'マスク 1089上の間隔の明らかな 2つのパターンを一つの視野内に入れて二次元画像を取得する。こうして二次元画像を取得した後、ステンシル'マスク 1089の被検查領域が二次元画像に現れるときの倍率を測定して記憶しておく。この記憶された倍率と、上記間隔と、この間隔内に存在する画素の数とを用いて、ステンシル'マスク 1089における 1個の画素の寸法ひ（nmZピクセル)を算出し、これも記憶しておく。

[0169] 次いで、ステージ 1091を移動させてステンシル 'マスク 1089上の異なる 2つの個所のパターンの二次元画像を取得すると共に、それぞれの二次元画像が取得された時刻におけるステージ 1091の位置を前述のレーザー測長機によって測定し記憶しておく。この結果、取得された二次元画像と、それぞれのステージの位置と、上記の寸法ひとから、ステンシル'マスク 1089の姿勢及びその基準位置が正確に決定される。こうしてレジストレーシヨンが完了する。

[0170] こうして決定されたレジストレーシヨンに基づいて、ステージ 1091をステンシル'マスク 1089のパターンに沿って一方向へ連続的に移動させながら、 TDI検出器 1102によって、ステージ 1091の移動に伴って取得された画像信号をステージ 1091の移動方向に積分することで、 S/N比が改善された二次元画像を取得する。こうして一列の被検查領域の走査が終了すると、その隣の列について同様の走査が行われて二次元画像の取得が行われる。 TDI検出器 1102は取得された二次元画像とコンビュータのメモリ（図示せず）に蓄積された参照パターンとを比較することにより、ステンシノぃマスク 1089のパターンに存在する欠陥の検查を行うことができる。

[0171] 以上説明したように、本発明の第 5の実施の形態においては、レジストレーシヨンに先立って、前述の手順で求めた 1個の画素の寸法ひを用いるので、倍率が変動しても正確なレジストレーシヨンを行うことが可能になる。なお、倍率が許容値以上にずれたときには、拡大レンズ 1098、 1099をズーム動作させることによって倍率を許容値に合わせるようにしてもよい。

[0172] 図 21は、本発明に係る欠陥検査装置に用いられる電子光学装置の第 6の実施の形態の構成を 70eで概略的に示す図である。同図において、検查対象は非透過性のウェハである。以下、第 6の実施の形態の構成を、この装置において実行される検查手順と結合させて説明する。図 21において、熱電子放出力ソードを空間電荷制限条件で動作させてレ、る電子銃 111から放出された電子線は、一次光学系の光軸 11 2に沿って配列されたコンデンサ 'レンズ 113、照射レンズ 114、ビーム成形開口（図示せず)及び NA開口（図示せず）によって長方形に成形されて E X B分離器 1115 に入る。ここで電子線の進行方向は光軸 1112からウェハ 1116に垂直に向力、う方向へ曲げられ、第 1の対物レンズ 1117及び第 2の対物レンズ 1118からなる対物レンズ 'タブレットを通過してウェハ 1116を照射する。図 20と同様に、ウェハ 1116はステージ（図示せず）に固定され、ステージの位置はレーザー測長機（図示せず）によって観測される。

[0173] 電子線の照射によってウェハ 1116から発生した二次電子は、第 1の対物レンズ 11 17、第 2の対物レンズ 1118及び 3個の拡大レンズ 1119、 1120、 1121力らなる写像投影光学系で拡大される。こうして拡大された電子線は、電子線に感度を有する TDI 検出器 1122で検出され、対応する電気信号へ変換される。この電気信号は画像形成回路 1123に供給され、ウェハ 1116から発生された二次電子に対応する二次元画像が形成される。この二次元画像はパターン 'メモリ 1124に蓄積される。

[0174] ここで、ウェハ 1116の被検査領域全域からの二次元画像の取得について説明する。図 22において、二次光学系の光軸 1125を z軸に取り、 z軸に垂直で図 21の紙面に平行に X軸を取り、これら z軸及び X軸に垂直に y軸を取る座標形を想定すると、電子銃 1111から放出された電子線は前述のとおり長方形に成形され、ウェハ 1116の面上において、 y軸方向に細長い長方形の領域 1131 (図 22の（A)に斜線で示す部分）を照射する。この領域 1131は、偏向器 1126、 1127が電子線を偏向させるのに伴って、ウェハ 1116に形成されたパターンのストライプ幅 1132に相当する距離だけ X軸方向に移動される。これによつてウェハ 1116の面の X軸方向に長い区画（走查視野と呼ばれる） 1133が走査され、同時に、ウェハ 1116はステージと共に y方向に連続的に移動される。こうしてウェハ 1116の一つのストライプが x、 y方向に走査され、走査に伴って、ウェハ 1116から発生される二次電子の像が取得されて当該ストライブの走査が完了する。次いで、ステージを X方向に 1ストライプ幅だけ移動させて次のストライプの走查を行レ、、画像を取得する。

[0175] ウェハ 1116の表面は必ずしも平坦ではないので、本発明の第 6の実施の形態においては、画像の取得に先立って、試料面の合焦条件を測定して記憶しておく。この合焦条件を測定するため、例えば、ウェハ 1116の表面の濃度分布を観測する。そのために、図 22の（B)に示すように、ウェハ 1116の面内において、適切なパターン 1134を含む走查視野 1135の画像を取得し、 X軸方向の濃度分布を測定する。その結果、例えば、図 22の（C)に示す濃度分布 1136が測定されたとする。そこで、濃度が 12%から 88%に立ち上がるまでの走查視野 1135における距離 Δ χを算出する。この距離 Δ χの算出を、対物レンズ 1118に与える電圧 V を変える毎に行い、図 22

48

の（D)に示す、 Δ χと V との関係を示す曲線 1137を計算して、その曲線 1137が最

48

小値を与える時の対物レンズ 1118の電圧値 V (min)を求める。こうして、一つの走

48

查視野に対応する電圧値が求まる。このような処理をウェハ 1116の被検査領域全体にっレ、て行って、各走査視野とそれに対応する電圧値 V (min)とを求めておく。

48

[0176] 次いで、図 20について説明したのと同様の手順で、ウェハ 1116のレジストレーションを行う。まず、試料上の間隔の明らかな 2つのパターンを一つの視野内に入れて二次元画像を取得する。こうして二次元画像を取得した後、ウェハ 1116の被検査領域が二次元画像に現れるときの倍率を測定して記憶しておく。この記憶された倍率と、上記間隔と、この間隔内に存在する画素の数とを用いて、ウェハ 1116における 1個の画素の寸法ひ（nm/ピクセル）を算出し、これも記憶しておく。

[0177] 次いで、ステージを移動させてウェハ 1116上の異なる 2つの個所のパターンの二次元画像を取得すると共に、それぞれの二次元画像が取得された時刻におけるステージの位置を前述のレーザー測長機によって測定し記憶しておく。この結果、取得された二次元画像と、それぞれのステージの位置と、上記の寸法ひとから、ウェハ 111 6の姿勢及びその基準位置が正確に決定される。こうしてレジストレーシヨンが完了する。

[0178] レジストレーシヨンを行うために、前述の手順で求めた 1個の画素の寸法 αを用いるので、倍率が変動しても正確なレジストレーシヨンを行うことが可能になる。なお、倍率が許容値以上にずれたときには、拡大レンズ 1120、 1121をズーム動作させることによって倍率を許容値に合わせるようにしてもよい。

[0179] こうして決定されたレジストレーシヨンに基づいて、ステージをウェハ 1116のパターンに沿って一方向へ連続的に移動させながら、 TDI検出器 1122によって、ステージの移動に伴って取得された画像信号をステージの移動方向に積分することで、 S/ Ν比が改善された二次元画像を取得する。こうして一列の被検查領域の走査が終了すると、その隣の列について同様の走査が行われて二次元画像の取得が行われる。

TDI検出器 1122は取得された二次元画像とコンピュータのメモリ（図示せず）に蓄積された参照パターンとを比較することにより、ウェハ 1116のパターンに存在する欠陥の検査が行われる。このようにしてウェハ 1116の二次元画像を得るとき、各走查視野において、即ち、ステージの各位置において、対物レンズ 1118の励起電圧を当該位置について先に求めた電圧値 V (min)に設定する。これにより、写像光学系のレ

48

ンズの条件を合焦条件に一致させて、二次元画像を取得することができる。

[0180] なお、本発明の第 5の実施の形態及び第 6の実施の形態は、これまで説明してきたところに限定されるものではない。例えば、図 21に示す構成の電子光学装置に関連して、ウェハのような非透過性の試料から二次元画像を取得する際にレンズを合焦条件に一致するよう設定する手順について説明した力 S、試料がステンシル 'マスクのような透過性のものである場合にも、図 20に示す構成の電子光学装置を用いて、同様の手順を実行することにより、合焦条件に一致するようレンズを設定することが可能である。

[0181] ここで、ウェハの検查工程における検查手順について図 23を用いて説明する。一般に電子線を用いた欠陥検查装置は高価であり、またスループットも他のプロセス装置に比べて低いために、現状では最も検査が必要と考えられている重要な工程 (例えばエッチング、成膜、又は CMP (化学機械研磨）平坦ィ匕処理等）の後に、また、配線工程では一層微細な配線工程部分、すなわち配線工程の 1から 2工程及び前ェ程のゲート配線工程等に利用されている。

[0182] 検査されるウェハは大気搬送系及び真空搬送系を通して、超精密 X— Yステージ上に位置合わせ後、静電チャック機構等により固定され、以後、図 23の手順に従って欠陥検查等が行われる。はじめに光学顕微鏡により、必要に応じて各ダイの位置確認ゃ、各場所の高さ検出が行われ記憶される (ステップ 1141)。光学顕微鏡はこの他に欠陥等の見たい所の光学顕微鏡像を取得し、電子線像との比較等にも使用される。次にウェハの種類（どの工程後力、、ウェハのサイズは 200mmか、 300mm力等）に応じたレシピの情報を装置に入力し (ステップ 1142)、以下、検査場所の指定、電子光学系の設定 (ステップ 1143)、検查条件の設定 (ステップ 1144)等を行なつた後、画像取得を行ないながら通常はリアルタイムで欠陥検查を行なう。セル同士の比較、ダイ比較等力アルゴリズムを備えた高速の情報処理システムにより検査が行なわれ、必要に応じて CRT等に結果を出力や、メモリへ記憶を行なう。

[0183] 欠陥にはパーティクル欠陥、形状異常 (パターン欠陥）、及び電気的（配線又はビァ等の断線及び導通不良等)欠陥等が有り、これらを区別したり欠陥の大きさや、キラー欠陥（チップの使用が不可能になる重大な欠陥等）の分類を自動的にリアルタイムで行うことも出来る。電気的欠陥の検出はコントラスト異常を検出することで達成される。例えば導通不良の場所は電子線照射（500eV程度）により、通常正に帯電し、コントラストが低下するので正常な場所と区別ができる。この場合の電子線照射手段とは、通常検査用の電子線照射手段以外に別途、電位差によるコントラストを際立たせるために設けた低電位 (低エネルギー）の電子線発生手段 (熱電子発生、 UV/光電子）をいう。検査対象領域に検査用の電子線を照射する前に、この低電位（ェネルギー）の電子線を発生 '照射する。検查用の電子線を照射することでウェハを正に帯電させることができる写像投影方式の場合は、仕様によっては、別途低電位の電子線発生手段を設ける必要はない。また、ウェハ等の試料に基準電位に対して、正又は負の電位をかけること等による（素子の順方向又は逆方向により流れ易さが異なるために生じる）コントラストの違レ、から欠陥検出が出来る。線幅測定装置及び合わせ精度測定にも利用できる。

[0184] 電子線によるウェハ等の試料の検查は、図 24に示す基本的な手順にしたがって行われる。まず、ステップ 1151において、搬送機構よりウェハがステージ上に投入される。通常、検査されるべきウェハは複数枚 (例えば 25枚）ずつカセットホルダー内に収納され、その中から 1枚ずつ又は複数枚同時に取り出されて欠陥検査装置のステージ上に載置されるが、欠陥検査装置は真空状態のハウジング内に設置されるため、被検查ウェハをカセットホルダーから取り出してステージに載置する作業及び検查の終了したウェハをハウジングから取り出す作業を行うには、大気と真空との間をインターフェースする装置が必要である。そこで、ウェハの投入に際して、カセットホルダ一から取り出されたウェハはミニエンバイロメント装置にぉレ、て清浄にされてからローデイングチャンバ一内に搬入される。ローデイングチャンバ一はシャッターを介してハウジングと連結されているので、ウェハがローデイングチャンバ一内に搬入されると、ローデイングチャンバ一内は真空に引かれる。ローデイングチャンバ一内が真空になると、シャッターが開かれてローデイングチャンバ一とハウジングとが連絡され、検查済みのウェハがステージから取り外されてハウジングから排出されるとともに、検査されるべきウェハがローデイングチャンバ一からハウジングへ搬送されてステージ上に載置される。

[0185] これに続いて、ステップ 1152においてァライメント操作が行われ、ウェハの位置合わせが行われる。ウェハがローデイングチャンバ一からステージ上に載置されたとき、通常、ウェハのダイの X軸又は _y軸は、ステージの移動方向又は電子線の走査方向と一致しない。そこで、ウェハのダイについて正確な検査を行うために、最初に、ウェハのダイを構成する軸がステージの移動方向又は電子線の走査方向と一致するよう、ウェハをステージ上で回転させてダイの角度ずれを補正する。この操作はァライメントと呼ばれる。

[0186] ステップ 1152のァライメント操作の後、検査に関する条件等を設定するレシピを作成するステップ 1153が行われる。レシピは被検查ウェハに最低 1種類は必要であるが、複数の検查条件に対応するために、 1枚の被検查ウェハに対して、複数のレシピが存在することもある。また、同一パターンの被検查ウェハが複数枚ある場合、一種類のレシピで複数のウェハを検査してもよレ、。過去に作成されたレシピで検查する場合には、検查動作の前にレシピを作成する必要がなレ、。 [0187] 次いで、ステップ 1154において、検査動作が、レシピに記載された条件、シーケンスに従って実行され、ウェハが検査される。欠陥抽出は、検査動作中に欠陥を発見するごと即時行われ、抽出された欠陥はステップ 1155において分類され、抽出された欠陥の位置等の情報が分類情報や欠陥の画像とともに蓄積され、また、抽出欠陥の位置などの欠陥情報が操作画面上に表示される（ステップ 1156)。こうしてウェハの検査が終了すると、そのウェハが排出され (ステップ 1157)、次のウェハが搬送されて上記の一連の動作が繰り返される。なお、経路 1158は、過去に作成されたレシピで検查する場合、検查動作直前にレシピの作成が不要であることを示している。

[0188] 図 24において、検查動作 (ステップ 1154)は、レシピに記載された条件、シーケンスに従いウェハの検査を行う。欠陥抽出は、検査動作中欠陥を発見する毎に即時行われ、次の a)— c)の動作をほぼ並列に実行する。

[0189] a)欠陥分類 (ステップ 1155)を行い、結果出力ファイルに抽出欠陥情報と欠陥分類情報を追加する。

b)抽出欠陥画像を画像専用結果出力ファイル又は a)の結果出力ファイルに追加する（ステップ 1156)。

c)抽出欠陥の位置などの欠陥情報を操作画面上に表示する。

被検査ウェハ単位で検査が終了すると、次の a)— c)の動作をほぼ並列に実行する a)結果出力ファイルをクローズして保存する。

b)外部からの通信が検査結果を要求する場合、検査結果を送る。

c)ウェハを排出する。

[0190] 連続的にウェハを検查する設定がなされている場合、次の被検查ウェハを搬送して、前記一連の動作を繰り返す。

[0191] 以下、図 24のフローについて、さらに詳細を述べる。

[0192] (1)レシピ作成（ステップ 1153)

レシピとは、検査に関係する条件等の設定ファイルであり保存する事も可能である。検査時もしくは検査前にレシピを使用して装置設定を行うが、レシピに記載された検查に関係する条件とは、 a)検査対象ダイ

b)ダイ内部検査領域

c)検査アルゴリズム

d)検出条件 (検査感度等、欠陥抽出に必要な条件）

e)観察条件 (倍率、レンズ電圧、ステージ速度、検査順序等、観察に必要な条件

)

などである。 c)検查アルゴリズムについては具体的に後述する。

[0193] この中で、検查対象ダイの設定は、図 25に示される様に、操作画面に表示されたダイマップ画面に対して、検查するダイをオペレータが指定する。図 24の例では、ゥェハ端面のダイ a、前工程で明らかに不良と判定されたダイ bをグレイアウトして検查対象から削除し、残りを検査対象ダイとしている。また、ウェハ端面からの距離ゃ前ェ程で検出されたダイの良否情報をもとに自動的に検査ダイを指定する機能も有している。

[0194] また、ダイ内部の検査領域の設定は、図 25に示される様に操作画面に表示されたダイ内部検査領域設定画面に対して、検査領域をオペレータが光学顕微鏡もしくは EB顕微鏡により取得した画像をもとにマウス等の入力機器で指定する。図 26の例では、実線で指した領域 1161と破線で指した領域 1162を設定してレ、る。

[0195] 領域 1161は、ダイのほぼ全体を設定領域としてレ、る。検査アルゴリズムは隣接ダイ比較法 (ダイ-ダイ検査）としこの領域に対する検出条件、観察条件の詳細は、別に設定する。領域 1162は、検査アルゴリズムをアレイ検査 (検査）としこの領域に対する検出条件、観察条件の詳細は、別に設定する。すなわち複数の検査領域の設定が可能でかつ、検查領域は、それぞれ独自の検查アルゴリズムゃ検查感度を条件設定出来る。また検查領域は重ね合わせる事も可能で、同じ領域に対して、異なる検查ァルゴリズムを同時に処理することも可能である。

[0196] (2)検查動作 (ステップ 1154)

検查は、被検查ウェハに対して図 27の様に或る走查幅に細分され走查する。走查幅は、ほぼラインセンサの長さで決まる力ラインセンサの端部が少し重なる様に設定してある。これは検出した欠陥を最終的に統合処理する場合にライン間の連続性を判断するため、及び、比較検査を行う際に画像ァライメントするための余裕を確保するためである。重なり量は 2048ドットのラインセンサに対して 16ドット程度である。

[0197] 走査方向及びシーケンスを、模式的に図 28の（A)、 (B)に示す。オペレータは、図示のような、検查時間短縮のための双方向動作 Aと機械制限からの単方向動作 Bとのいずれ力、を選択することができる。また、レシピの検查対象ダイ設定を元に走查量を減らす動作を自動演算して検查する機能も有している。図 29は、検查ダイ 1171が 1個の場合の走查例を示しており、不要な走查は行われていない。

[0198] 本装置で行う検査のアルゴリズムは、大別して

1.アレイ検查（Cell検查）

2.ランダム検查（Die検查）

の 2種類であり、ランダム検查は比較対象により、さらに以下にように区分される。

[0199] a)隣接ダイ比較法（Die-Die検查）

b)基準ダイ比較法（Die-AnyDie検査）

c)キヤド ·データ比較法（CadData-AnyDie検査）。

[0200] 一般にゴールデンテンプレート方式と呼ばれる方式は、 b)基準ダイ比較法と c)キヤド ·データ比較法を含み、基準ダイ比較法にぉレ、ては基準ダイをゴールデンテンプレートとするが、キヤド ·データ比較法おレ、てはキヤド ·データをゴールデンテンプレートとする。以下、各アルゴリズムの動作を述べる。

[0201] (1)アレイ検査（Cell検査）

アレイ検査は、周期構造の検査に適用される。 DRAMセルなどはその一例である。検査は、基準とする参照画像と被検査画像の比較を行い、その差分を欠陥として抽出する。参照画像と被検査画像とは、二値化画像であっても、検出精度を向上させるよう多値画像であっても構わない。参照画像と被検查画像の差分そのものを、検出された欠陥として扱ってよぐ更に、検出した差分の差分量や差分のある画素の合計面積などの差分情報を元にして、誤検出を防ぐための 2次的な判定を行っても良い。

[0202] アレイ検查においては、参照画像と被検查画像の比較は構造周期単位で行われる。即ち、 CCDなどで一括取得した画像を読み出しながら 1構造周期単位で比較しても良いし、参照画像力 ¾個の構造周期単位であれば、 n個の構造周期単位同時に比較できる。

[0203] 参照画像の生成方法の一例を図 30に示す、ここでは 1構造周期単位で比較する例を述べるので 1構造周期単位生成を表す。同じ方法で周期数を nにする事も可能である。前提として、図 30での検查方向は矢印 Aの方向である。また周期 tを被検查

4 周期とする。周期の大きさはオペレータが画像を見ながら入力するので、図 30において周期 t

1一 tは容易に認識できる。

6

[0204] 参照周期画像は、各画素において被検査周期直前の周期 t

1一 tを加算し平均して 3

生成する。 t

1一 tのいずれかに欠陥が存在しても平均処理されるので影響は少なレ、。

3

この形成された参照周期画像と被検査周期 tの画像を比較して欠陥の抽出を行う。

4

[0205] 次に被検査周期 t5の画像を検査する場合、周期 t

2一 tを加算平均して参照周期画 4

像を生成する。以下、同様に被検査周期画像取得以前に得た画像より、被検査周期画像を生成して検查を連続させる

(2)ランダム検査（Die検査）

ランダム検査は、ダイの構造に制限されず適用できる。検査は、基準となる参照画像と被検査画像の比較を行い、その差分を欠陥として抽出する。参照画像と被検査画像は、二値化画像でも、検出精度を向上するよう多値画像であっても構わない。参照画像と被検査画像の差分そのものを、検出された欠陥として扱ってよぐ更に、検出した差分の差分量や差分のある画素の合計面積などの差分情報を元にして、誤検出を防ぐため、 2次的な判定を行っても良い。

[0206] ランダム検査は参照画像の求め方で分類することが出来る。以下、各求め方における動作を説明する。

[0207] A. P 接ダイ比較法（Die-Die検查）

参照画像は、被検查画像と隣接したダイである。被検查画像に隣り合った 2つのダィと比較して欠陥を判断する。この方法は、図 31と図 32に示す、画像処理装置のメモリ 1181とメモリ 1182力カメラ 1183力らの経路 1184に接続するようスィッチ 1185、スィッチ 1186を設定した状況で、以下のステップ a)— i)を有する。

a)走查方向 Sに従いダイ画像 1 (図 31)を経路 1184からメモリ 1181に格納するステップ。 b)ダイ画像 2を経路 1184力メモリ 1182に格納するステップ。

c)上記 b)と同時に経路 1187からダイ画像 2を取得しながら、取得したダイ画像 2と、ダイにおける相対位置が同じであるメモリ 1181に格納された画像データとを比較して差分を求めるステップ。

d)上記 c)の差分を保存するステップ。

e)ダイ画像 3を経路 1184からメモリ 1181に格納するステップ。

f)上記 e)と同時に経路 1187からダイ画像 3を取得しながら、取得したダイ画像 3と、ダイにおける相対位置が同じであるメモリ 1182に格納された画像データとを比較して差分を求めるステップ。

g)上記 f )の差分を保存するステップ。

h)上記 d)と g)で保存された結果より、ダイ画像 2の欠陥を判定するステップ。

i)以下、連続したダイにおいて a)力も h)を繰り返すステップ。

[0208] 設定によって、上記 c)、 f)におレ、て差分を求める前に、比較する 2つの画像の位置差が無くなる様に補正する (位置ァライメント)。または、濃度差が無くなる様に補正する（濃度ァライメント）。もしくはその両方の処理を行ってもよい。

[0209] B.基準ダイ比較法（Die-AnyDie検査）

オペレータにより基準ダイを指定する。基準ダイはウェハ上に存在するダイもしくは

、検査以前に保存してあるダイ画像であり、まず基準ダイを走査もしくは転送して画像をメモリに保存して参照画像とする。以下、この方法で行われる a)— h)のステップを、図 31及び図 32を参照しながら説明する。

a)オペレータが基準ダイを、被検査ウェハのダイより選択、もしくは検査以前に保存してあるダイ画像より選択するステップ。

b)基準ダイが被検查ウェハに存在する場合、画像処理装置のメモリ 1181もしくはメモリ 1182の少なくとも一方がカメラ 1183からの経路 1184に接続するようにスィッチ 1185、スィッチ 1186を設定するステップ。

c)基準ダイが検查以前に保存してあるダイ画像の場合、画像処理装置のメモリ 11 81とメモリ 1182のうちの少なくとも一方がダイ画像である参照画像を保存してあるメモ]; 1188力らの経路 1189に接続するようにスィッチ 1185、スィッチ 1186を設定す d)基準ダイが被検査ウェハに存在する場合、基準ダイを走査して、基準ダイ画像である参照画像を画像処理装置のメモリに転送するステップ。

e)基準ダイが検査以前に保存してあるダイ画像の場合、走査を必要とせず、基準ダイ画像である参照画像を画像処理装置のメモリに転送するステップ。

f)被検查画像を順次走査して得られる画像と、基準ダイ画像である参照画像を転送されたメモリの画像と、ダイにおける相対位置が同じである画像データとを比較して差分を求めるステップ。

g)上記 f)で得られた差分より欠陥を判定するステップ。

h)以下、連続して、図 34で示すように、基準ダイの走查位置と被検查ダイの同じ部分をウェハ全体について検査し、ダイ全体を検査するまで基準ダイの走查位置を変更しながら上記 d)力 g)を繰り返すステップ。

[0210] 設定によって、上記 f)において差分を求める前に、比較する 2つの画像の位置差が無くなる様に補正する (位置ァライメント)。もしくは濃度差が無くなる様に補正する（濃度ァライメント）。もしくはその両方の処理を行ってもょレ、。

[0211] 上記ステップ d)もしくは e)におレ、て、画像処理装置のメモリに蓄えられる基準ダイ画像は、基準ダイ全てでも基準ダイの一部でもよぐ基準ダイの一部を基準ダイ画像としたときには、基準ダイの一部を更新しながら検査する。

[0212] C.キヤド ·データ比較法（CadData-AnyDie検査）

図 35に示した半導体製造工程において、キヤドによる半導体パターン設計工程の出力であるキヤド 'データより参照画像を作成し、基準画像とする。基準画像は、ダイ全体であっても、検查部分を含む部分的な物であっても良い。

[0213] このキヤド 'データは、通常、ベクタデータであり、走查動作によって得られる画像データと等価なラスタデータに変換しないと参照画像として使用出来なレ、。そこで、キヤド 'データであるべクタデータをラスタデータに変換するが、この変換は検查時に被検查ダイを走査して得られる画像走查幅の単位で行われる。このとき、被検查ダイを走查して得る予定の画像とダイにおける相対位置が同じである画像データについて変換が行われる。検查走査と変換作業とはオーバラップして行われる。 [0214] 上記の、ベクタデータをラスタデータに変換する作業には、

a)ラスタデータの多値化機能、

b)上記 a)に関して多値化の階調重みやオフセットを、検査装置の感度に鑑みて設定する機能、

c)ベクタデータをラスタデータに変換した後で、膨張、収縮など画素を加工する画像処理を行う機能、

のうちの少なくとも 1つの機能を付加してもよい。

[0215] 図 32において、キヤド 'データ比較法による検查ステップは、以下の a)— f)のステツプを含む。

[0216] a)計算機 1190でキヤド 'データをラスタデータに変換し、且つ上記付加機能で参照画像を生成してメモリ 1188に保存するステップ、

b)画像処理装置のメモリ 1181もしくはメモリ 1182の少なくとも一方がメモリ 1188力、らの経路 1184に接続するようにスィッチ 1185、スィッチ 1 186を設定するステップ、 c)メモリ 1188の参照画像を画像処理装置のメモリに転送するステップ、 d)被検査画像を順次走査して得られる画像と、参照画像が転送されたメモリの画像と、ダイにおける相対位置が同じである画像データとを比較して差分を求めるステツプ、

e)上記 d)で得られた差分より欠陥を判定するステップ、

f)以下、連続して、図 34で示すように、基準ダイの走査位置を参照画像とし被検査ダイの同じ部分をウェハ全体検査し、ダイ全体を検査するまで基準ダイの走査位置を変更しながら上記 a)から e)を繰り返すステップ。

[0217] 設定によって、上記ステップ d)において差分を求める前に、比較する 2つの画像の位置差が無くなる様に補正する (位置ァライメント)。もしくは濃度差が無くなる様に補正する（濃度ァライメント）。もしくはその両方の処理を行ってもよい。

[0218] 上記ステップ c)において、画像処理装置のメモリに蓄えられる基準ダイ画像は、基準ダイ全てでも基準ダイの一部でもよレ、。基準ダイの一部を基準ダイ画像としたときには、基準ダイの一部を更新しながら検查を行ってもよい。

[0219] (3)フォーカスマッピングフォーカス機能の基本的流れを、図 36に示す。まずァライメント動作 (ステップ 120 2)を含んだウェハ搬送 (ステップ 1201)の後、検査に関係する条件等を設定したレシピを作成する（ステップ 1203)。このレシピの 1つとしてフォーカスマップレシピがぁり、ここで設定されたフォーカス情報に従レ、、オートフォーカス状態で検查動作及びレビュー動作が行われる（ステップ 1204)。この後、ウェハが排出される（ステップ 12 05)。以下、フォーカスマップレシピの作成手順とオートフォーカスの動作手順とを説明する。

[0220] 1.フォーカスマップレシピの作成手 J噴

フォーカスマップレシピは、独立的な入力画面を有しており、オペレータは次の a) 一 c)のステップを実行してレシピを作成する。

[0221] a)図 37の位置選択スィッチ 1211により、フォーカス値を入力するダイ位置やダイの中のパターン等、フォーカスマップ座標を入力するステップ、

b)フォーカス値を自動測定する場合に必要な、ダイパターンを設定するステップ（なお、このステップはフォーカス値を自動測定しない場合、スキップ出来る）、 c)上記 a)で決められたフォーカスマップ座標のベストフォーカス値を設定するステツプ。

[0222] なお、上記ステップ a)では、オペレータは任意のダイを指定することができ、また、オペレータが全てのダイ若しくは _n個毎のダイを選択することができるよう設定することも可能である。また、オペレータは、入力画面として、ウェハ内のダイ配列を模式的に表現した図又は実画像を使った画像を選択することができる。

[0223] 上記ステップ c)においては、オペレータは、ベストフォーカス値の設定を、図 37のマニュアル 'スィッチ 1213を用いてマニュアルで、フォーカス用電極の電圧値に連動したフォーカス 'スィッチ 1212で、又はオート'スィッチ 1214で自動的に選択'設定すること力 Sできる。

[0224] 2.フォーカス値自動測定手順

上記ステップ c)において自動的にフォーカス値を求める手順の一例は、 a)図 38に示すように、フォーカス位置 Z= lの画像を求め、そのコントラストを計算 b)上記ステップ a)を Z = 2、 3、 4においても行うステップ、

c)上記ステップ a)、 b)で得られたコントラスト値から回帰させ、コントラスト関数を求めるステップ、

d)コントラスト関数の最大値を与える Zを計算で求め、これをべストフォーカス値とするステップ、

を含む。

[0225] 例えば、フォーカス値を自動測定する場合に必要なダイパターンとして、図 39に示すようなラインとスペースが選択された場合には良い結果が得られる。コントラストは白黒パターンがあれば形状によらず計測可能である。

[0226] 上記ステップ a)力、ら d)を行うことによって 1点のベストフォーカス値が求まる。このときのデータ形式は（X，Y，Z)であって、フォーカスを求めた座標 ΧΥとべストフォーカス値 Ζとのセットであり、フォーカスマップレシピで決められたフォーカスマップ座標数（ Χ,Υ,Ζ)が存在することになる。これはフォーカスマップレシピの一部であり、フォー力スマップファイルと呼ばれる。

[0227] 3.オートフォーカスの動作手順

画像を取得する検査動作及びレビュー動作時に、フォーカスマップレシピに基づいてべストフォーカスを設定する方法は、次のように行われる。

[0228] まず、フォーカスマップレシピの作成時に作成されたフォーカスマップファイル 1を元に位置情報をさらに細分化し、このときのべストフォーカスを計算で求めて、細分化したフォーカスマップファイル 2を作成する。この計算は補間関数で行われ、補間関数は、リニア補間やスプライン補間等でフォーカスマップレシピの作成時にオペレータにより指定される。次いで、ステージの ΧΥ位置を監視して、現在の ΧΥ位置に適した、フォーカスマップファイル 2に記載されたフォーカス値にフォーカス用電極の電圧を変更する。

[0229] さらに具体的に説明すると、図 40の（Α) （C)において、黒丸がフォーカスマップファイル 1のフォーカス値、白丸がフォーカスマップファイル 2のフォーカス値であるとすると、フォーカスマップフアイノレのフォーカス値の間をフォーカスマップフアイノレのフオーカス値で補間し、走査に従レ、フォーカス位置の Ζ座標を変化させてベストフォーカスを維持する。このとき、フォーカスマップファイル（白丸で示す）の間は、次の変更する位置まで、前の値が保持される。

[0230] 図 41は、本発明に係る欠陥検査装置を使用した製造ラインの一例を示している。

検查装置 1221で検査されるウェハのロット番号、製造に経由した製造装置履歴等の情報を SMIFまたは FOUP1222に備えられたメモリから読み出す力 \または、そのロット番号を、 SMIF、 FOUP又はウェハカセットの ID番号を読むことにより認識できるようになつている。

[0231] 欠陥検查装置 1221は生産ラインのネットワーク 'システムと接続することが可能となつており、このネットワーク 'システム 1223を介して、生産ラインを制御している生産ラインコントロールコンピュータ 1224、各製造装置 1225及び別の検查装置に、被検查物であるウェハのロット番号などの情報とその検査結果を送ることが出来る。製造装置には、リソグラフィー関連装置例えば露光装置、コーター、キュア装置、デベロツバ等、又は、エッチング装置、スパッタ装置及び CVD装置などの成膜装置、 CMP装置、各種計測装置、他の検査装置等が含まれる。

[0232] ウェハの検査においては、分解能の観点からは、電子線をウェハに衝突させ、ゥェハから放出された電子を検出して表面の画像を得ることが望ましい。したがって、これまでは、主に、ウェハから放出された二次電子、反射電子、後方散乱電子を中心に例を挙げて説明してきた。しかし、検出される電子は、基板の表面の情報を得ているものであれば何でも良ぐ例えば、基板付近に逆電界を形成することにより、基板に直接衝突せずに、基板付近で感謝するミラー電子 (広義には反射電子とも言う）、或いは基板を透過する透過電子等でも良い。特にミラー電子を用いた場合には、電子が試料に直接衝突しないので、チャージアップの影響が極めて小さいとレ、う利点がある。

[0233] ミラー電子を利用する場合、ウェハに、加速電圧よりも低い負の電位を印加し、ゥェハ付近に逆電界を形成する。この負の電位は、ウェハの表面付近で殆どの電子線が戻される程度の値に設定するのがよい。具体的には、電子銃の加速電圧よりも 0. 5 一 1. 0V以上の低い電位に設定すればよい。例えば、本発明の場合、加速電圧が— 4kVの場合、試料への印加電圧は一 4. 0005kV一— 40050kVに設定するのが好ましレヽ。更に望ましく ίま、 _4· 0005kV一一 40020kV力 Sよく、更に好ましく ίま _4. 0005 kV一- 4. OlOkVに設定するのが好適である。

[0234] また、透過電子を利用する場合には、加速電圧を- 4kVに設定したとき、ウェハへの印加電圧は 0—— 4kV、好ましくは 0—— 3. 9kV、更に好ましくは 0—— 3. 5kVに設定するのが好適である。また、光線や X線も利用して良い。これは、本発明に係る欠陥検查装置でのァライメント、二次系、ダイ比較等に十分に適用可能である。

[0235] また、本発明に係る欠陥検查装置において検出する電子又は二次ビームは、試料表面の情報を得ているものであれば任意のものでよぐ試料に一次電子ビームを衝突させて得られる二次電子、反射電子 (ミラー電子とも言う）、後方散乱電子ばかりでなぐ試料付近に逆電界をかけ、一次電子ビームを試料に衝突させることなぐ試料付近で反射される反射電子も含まれる。更に、一次ビームは電子だけでなく光線であつてもよレ、。一次ビームが光線の場合には、二次ビームも光線となり、 UV光線の場合には二次ビームは電子となる。

[0236] これまで説明してきた本発明に係る欠陥検査装置は、例えば図 42及び図 43に示す半導体デバイス製造方法における検査工程に用いると有効である。以下、図 42及び図 43を参照して、半導体デバイスの製造方法を説明する。

[0237] 図 42に示す製造方法は次の各主工程を含み、各主工程は幾つかのサブ工程からなる。

[0238] (1)ウェハ P12を製造する（又は試料を準備する）工程 Pl l、

(2)露光に使用するマスク（レチクル) P22を製造するマスク製造工程 (又は、マスクを準備するマスク準備工程) P21、

(3)ウェハ PI 2に必要な加工処理を行うウェハ'プロセッシング工程 PI 3、

(4)ウェハ P12に形成されたチップ P15を 1個ずつ切り出して動作可能にするチップ組み立て工程 P 14、

(5)チップ組み立て工程 P14で作られたチップ P15を検査し、検査に合格したチップを製品 P 17とするチップ検查工程 P 16。

[0239] これらの主工程の中で、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程が、ウェハ'プロセッシング工程 P13である。この工程は、設計された回路パターンをゥェハ上に順次積層し、メモリや MPUとして動作するチップを多数形成する。ゥ：プロセッシング工程 P13は次の工程を含む。

[0240] (ィ)絶縁層となる誘電体薄膜や、配線部又は電極部を形成する金属薄膜を形成する薄膜形成工程（CVDやスパッタリング等を用いる）、

(口）薄膜層やウェハ基板を酸化する酸化工程、

(ハ）薄膜層やウェハ基板等を選択的に加工するためのマスク（レチクル) P22を用いてレジストのパターンを形成するリソグラフィー工程 P23、

(二)イオン ·不純物注入 ·拡散工程、

(ホ）レジスト剥離工程、

(へ）さらに加工されたウェハを検查する検查工程。

なお、ウェハ'プロセッシング工程 P13は必要な層数だけ繰り返し実施され、設計どおり動作する製品（半導体デバイス) P17が製造される。

[0241] 図 42のウエノ、'プロセシング工程 P13の中核をなすのはリソグラフィー工程 P23であり、図 43はリソグラフィー工程 P23で実施される工程を示している。すなわち、リソグラフィー工程 P23は、

(a)前段の工程で回路パターンが形成されたウェハ上にレジストをコーティングするレジスト塗布工程 P31、

(b)レジストを露光する露光工程 P32、

(c)露光されたレジストを現像してレジストのパターンを得る現像工程 P33、

(d)現像されたレジスト'パターンを安定化させるためのァニール工程 P34、を含む。

[0242] 以上説明した半導体デバイス製造工程、ウェハ'プロセッシング工程 P13及びリソグラフィー工程 P23は周知のものであり、それらの工程についての詳細な説明は省略する。

[0243] 本発明に係る欠陥検查装置をチップ検查工程 P16に用いて欠陥検查を行うと、微細なパターンを有する半導体デバイスでも、スループット良く検查を行うことができ、全数検査が可能となるば力、りでなぐ製品の歩留まりを向上させ、欠陥製品の出荷を防止することが可能になる。産業上の利用可能性

以上、本発明の若干の実施の形態について詳述したところから理解されるように、本発明は、

(1)各ダイが等間隔グリッドに沿って配置されるように位置補正しながら画像を生成するので、試料を載置するステージが設計どおりに移動しない場合や、各ダイが設計どおりの位置に形成されていなくても、適切に画像を生成して問題なくパターンの検查をすることができ、例えば、画像の取得のために電子線で走査する場合、電子線が試料に対して照射される時に偏向器によって適切な位置に補正され、また試料から放出される電子 (即ち、二次電子，反射電子，後方散乱電子，透過電子等)も同様に偏向器で補正されるため、正確に所望の領域の画像を形成することができ、生成される画像が仮想的な等間隔グリッドに配置され、欠陥検査の精度を向上させることができる、

(2)レジストレーシヨンや画像取得を行う前に、合焦条件を被検査領域全域について適切に測定しておき、その合焦条件に合わせて対物レンズの励起電圧を変えながら二次元画像を取得するので、試料面に凹凸があっても、解像度のよい画像を得ることができ、ステンシル ·マスクや試料等の試料の欠陥検査に有益である

(3)プロセスの途中若しくはプロセス終了後に試料の欠陥検查を行レ、、半導体デバイスを製造することができるので、半導体デバイスの製造工程において高い歩留まりが期待できる、

とレ、う優れた効果を有する。

Claims

請求の範囲

[1] チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検查する基板表面検查におけるチップの位置合わせ方法であって、

前記チップが被検査視野内に位置するように前記基板を配置- 前記チップが前記被検査視野内に位置するときの検出倍率を測定- 測定された前記検出倍率に基づいて、前記チップの位置ずれの距離を算出するステツプと、

[2] 請求項 1に記載のチップの位置合わせ方法であって、前記のチップが前記被検査視野内に位置するときの検出倍率を測定するステップは、

前記構造体の実際の大きさと前記画素数から検出倍率を測定するステップと、を含むことを特徴とする位置合わせ方法。

[3] 請求項 1又は 2に記載のチップの位置合わせ方法であって、検出倍率を測定する前記ステップ力前記基板の位置を表す X座標、 y座標及び z座標のうちの任意の 2 つを同時に取得するステップを含むことを特徴とする位置合わせ方法。

[4] チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検查する基板表面検查方法であって、

前記基板の表面の情報を得た反射ビームを検出す；検出された前記反射ビームから前記基板の表面の画像を取得するステップと、取得された前記画像を用いて前記基板の検査を行うステップと、

を含むことを特徴とする基板表面検査方法。

[5] 請求項 4に記載の基板表面検査方法であって、前記のチップが前記被検査視野内に位置するときの検出倍率を測定するステップは、

予め実際の大きさのわかってレ、る構造体の画像を取

前記構造体の画像の画素数を求めるステップと、

前記構造体の実際の大きさと前記画素数から検出倍率を測定- を含むことを特徴とする基板表面検査方法。

[6] 請求項 4又は 5に記載の基板表面検査方法であって、検出倍率を測定する前記ステツプが、前記基板の位置を表す X座標、 y座標及び z座標のうちの任意の 2つを同時に取得するステップを含むことを特徴とする検查方法。

[7] チップが形成された試料の表面を検査する試料表面検査におけるチップの位置合わせ方法であって、

(g)前記ステップ bで得た画像の一部と前記ステップ eで得た画像とをパターンマツチングして、 2つの画像の X方向又は Y方向の位置のずれ（Δ Χピクセル、 Δ Υピクセノレ）を算出するステップと、

(h)前記 cステップで記憶した座標 (Xc、 Yc)と前記ステップ fで記憶した座標 (Xf、 Yf)との差、（Xf— Xc)又は (Yf— Yc)を算出するステップと、

(i)ピクセル当たりの寸法、（Xf— Xc) / Δ X又は（Yf— Yc) / Δ Y又は写像光学系の拡大率を算出するステップと、

(k)該ピクセル当たりの寸法を用いて、ステージの移動距離を算出し、ァライメントをを備えることを特徴とする位置合わせ方法。

[8] 請求項 7に記載の位置合わせ方法であって、前記ステップ bのビームは一軸方向に長軸を有した形状であり、他軸方向に偏向器で視野内を走査し、前記走査に同期して二次光学系の光学パラメータを変化させることを特徴とする位置合わせ方法。

[9] チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検査する基板表面検査方法であってヽ

(a)前記基板をステージ上に載置するステップと、

(f)前記ステップ cと同じ操作を行い、前記移動した位置での前記特徴的なパターンの二次元画像を得るステップと、

(g)前記ステップ fで画像を得たときのステージの座標（Xf、 Yf)を記憶するステップと、 (h)前記ステップ cで得た画像の一部と前記ステップ fで得た画像とをパターンマツチングして、 2つの画像の X方向又は Y方向の位置のずれ（Δ Χピクセル、 Δ Υピクセノレ）を算出するステップと、

(o)検出された前記反射ビームから前記基板の画像を取得す

を備えることを特徴とする基板表面検査方法。

[10] チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検査する基板表面検査装置において、前記チップの位置合わせのために、

算出された位置ずれに基づいて、前記チップの位置を補正する補正装置と、を備えることを特徴とする基板表面検査装置。

[11] チップが形成された基板の表面を、ビームを用いて検查する基板表面検查装置であって、前記チップが被検查視野内に位置するように前記基板を配置するために、前記チップが前記被検査視野内に位置するときの検出倍率を測定する測定装置と測定された前記検出倍率に基づいて、前記チップの位置ずれの距離を算出する算出装置と、

を備えてなり、取得された前記画像を用いて前記基板の検查を行うことを特徴とする

[12] 基板上にぉレ、て互いに平行でない 2つの軸方向にほぼ規則的に配置されてレ、る複数のダイ内のパターンを検查する装置であって、

前記目標グリッドと前記基板上の前記ダイの位置との差分を補正する手段と、を具備することを特徴とするパターン欠陥検査装置。

[13] 請求項 12に記載の検査装置であって、

を備えることを特徴とするパターン欠陥検査装置。

[14] 試料表面を検查する装置であって、

試料に向けてビームを照射するビーム照射源と、

前記 1画素当たりの前記寸法を用いてステージの移動距離を算出し、この算出結果に基づいて前記試料のァライメントを行う演算手段と、前記ビームの照射によって前記試料から放出され且つ前記試料の表面の情報を含む二次ビームを検出する検出器と、

を具備する試料表面検査装置。

[15] パターンが形成された複数のダイを有する試料の表面を検查する検查装置であつて、

を具備することを特徴とする検査装置。

[16] 請求項 15に記載の検査装置であって、前記ビームが前記被検査領域を相対移動する際に、前記ダイの位置ずれを補正する偏向器を更に備えることを特徴とする検

[17] 基板上にぉレ、て互いに平行でない 2つの軸方向にほぼ規則的に配置されてレ、る複数のダイ内のパターンを検査する検査方法であって、

(e)前記位置補正をして取得した画像に基づレ、てダイのパターンの検查を行うステップと、を含むことを特徴とする検查方法。

[18] 請求項 17に記載の検査方法であって、前記ステップ（a)において、前記目標グリツドは、前記基板上の複数のダイから、前記互いに平行でない 2つの軸方向に並ぶダィを、各軸方向にそれぞれ少なくとも 2つづつ選択し、選択されたダイ間のピッチからダイ 1つ当たりの仮想的なピッチをそれぞれ 2つの軸方向について求め、この仮想的なピッチに基づいて生成することを特徴とする検查方法。

[19] 請求項 17に記載の検查方法であって、前記ステップ（a)において、前記目標グリツドは、 CADデータに含まれている位置情報に基づいて生成することを特徴とする検查方法。

[20] 請求項 17ないし 19のいずれか一つに記載の検查方法であって、前記ステップ（e) において、相互に対応する異なる 2つのダイの画像を比較してその差異に基づいて欠陥を検出することを特徴とする検査方法。

[21] 請求項 17ないし 19のいずれか一つに記載の検查方法であって、前記ステップ（e) におレ、て、検査の対象となるパターンとこれに対応する CADデータの情報によって生成されるパターンとを比較し、その差異に基づレ、て欠陥を検出することを特徴とする検査方法。

[22] 請求項 17、 20、 21のいずれか一つに記載の検査方法であって、前記ステップ（a) において、前記試料上の 2つのダイを選択してダイ間のピッチを検出してこれを第 1 のピッチとし、当該第 1のピッチを所定の倍数で複数倍してこれを第 2のピッチとし、当該第 2のピッチに近い距離だけ離れた 2つのダイの実際のピッチを検出してこれを第 3のピッチとし、当該第 3のピッチを前記倍数で除した値を前記仮想的なピッチとすることを特徴とする検査方法。

[23] 請求項 17ないし 22のいずれか一つに記載の検查方法であって、前記互いに平行でない 2つの軸が、相互に直交する X軸と y軸であることを特徴とする検查方法。

[24] 請求項 23に記載の検查方法であって、前記ステップ（a)において、 X軸及び y軸に平行なダイシングライン又はダイ内の所定パターンを用いてダイの仮想的なピッチを求めることを特徴とする検査方法。

[25] 請求項 17ないし 24のいずれか一つに記載の検查方法であって、前記ステップ（d) において、前記画像の位置補正は前記電子線用の偏向器で行うことを特徴とする検查方法。

[26] 試料の表面を検査する方法であって、

を備えることを特徴とする試料表面検査方法。

[27] 請求項 26に記載の検查方法であって、寸法を測定する前記ステップが、寸法が既知のパターンの画素数を測定することにより行うことを特徴とする検查方法。

[28] 試料の表面を検査する方法であって、

前記試料にビームを照射するステップと、

前記ビームの照射により前記試料より放出され且つ前記被検査領域の情報を含む二次ビームを検出して前記試料の表面を検查するステップと、

を備えることを特徴とする試料表面検査方法。

[29] 請求項 26ないし 28のいずれか一つに記載の検查方法であって、前記試料の表面を検查する前記ステップが、 CCD又は CCD— TDIを用いて、複数の画素を含む前記被検查領域の画像を取得し、参照用の画像との比較により前記試料の表面の検查を行うことを特徴とする記載の検查方法。

[30] 請求項 29に記載の検查方法であって、表面の検查を行う前記ステップが、ダイ内のパターンが周期構造をなす部分については、同一のダイ内の周期構造をなす部分同士の比較により行われ、周期構造をなさない部分については前記参照用の画像との比較により行われることを特徴とする検査方法。

[31] 複数のピクセルを有する試料面に電子線を入射させて試料面の評価を行う方法であって、

(e)平均濃度が一致した画像間でパターンマッチングを行レ、、更にパターンマツチングを行った画像の差を算出し、差のある場所を欠陥候補とするステップと、

を有することを特徴とする欠陥検査方法。

[32] 請求項 31に記載の欠陥検査方法において、前記電子線は、一軸方向へ投影したビーム間隔が等間隔でかつ前記一軸と直角の方向に上記複数のビームを走查するマルチビームであり、前記マルチビームを電気的に走査し、一軸と平行な方向に試料台を連続移動しながら上記 2次元画像を形成することを特徴とする欠陥検查方法

[33] 請求項 31に記載の欠陥検査方法において、前記電子線は、一軸方向に長い長方形の形状を有するビームであり、前記長方形の短辺方向にビームを走査しながら前記長方形の長辺方向に試料台を連続移動させながら照射を行い、試料から発生した二次電子或いは反射電子を写像光学系で像として検出することを特徴とする欠陥検査方法。

[34] 請求項 31に記載の欠陥検査方法において、前記ステップ（d)において、上記濃度マッチングは両方の画像の最低の濃度が一致するようにオフセット値を一致させ、その後最大値の濃度が一致するようにゲインを調整することを特徴とする欠陥検査方法。

[35] 請求項 10、 11、 12ないし 16のいずれか一つに記載の欠陥検查装置を用いてプロセスの途中又はプロセス終了後の試料の欠陥検查を行うことを特徴とするデバイス製造方法。

[36] 請求項 1ないし 9、 17ないし 34のいずれか一つに記載の検查方法を用いてプロセスの途中又はプロセス終了後の試料の欠陥検查を行うことを特徴とするデバイス製造方法。