JP2000200813A - 画像自動収集装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】微細な欠陥でも、高倍率の撮像視野内に短時間
に位置付けすることによって、微細な欠陥の画像を高倍
率で撮像して高解像度を有するデジタル画像信号を取得
してその特徴量やその性質等を分析する。 【解決手段】走査型電子顕微鏡１０１であって、外観検
査装置から取得される大きな欠陥についての第１の位置
座標に関する情報を基に、大きな欠陥を低倍率の視野内
に位置付けして低倍率で撮像して得られるデジタル画像
信号を基にその欠陥の第２の位置座標を算出してずれ補
正係数を算出する手段１５、２０と、小さな欠陥につい
てずれ補正係数で記憶部から得られる小さな欠陥の第１
の位置座標を補正して第２の位置座標を算出し、第２の
位置座標に関する情報を基に、小さな欠陥を高倍率の視
野内に位置付けして高倍率で撮像してデジタル画像信号
を収集する手段２０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、欠陥画像を自動的
に収集する走査型電子顕微鏡からなる画像自動収集装置
に関するもので、特に半導体製造プロセスにおける欠陥
のレビューを効率的に行なうのに好適な走査型電子顕微
鏡からなる欠陥画像自動収集装置およびその方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウェハ等の被対象基板上に
存在する欠陥画像について、光学式顕微鏡を用いて一定
倍率で撮像し、画像収集を行なっていた。半導体ウェハ
上での欠陥の位置は、パターン検査装置や異物検査装置
等の外観検査装置により検出された欠陥の位置情報を用
い、この座標で指示される位置にウェハを移動し観察対
象である欠陥を撮像していた。ところで、半導体ウェハ
における配線パターンの微細化の進展は著しいものがあ
り、観察対象の欠陥サイズは光の波長を下回る場合も出
てきている。このため、光学的な観察に替わり、電子顕
微鏡による画像を用いた欠陥観察が行なわれるようにな
ってきた。

【０００３】このような電子顕微鏡により欠陥画像を撮
像する従来技術としては、特開平５−２２３７４７号公
報（従来技術１）がある。この従来技術１には、光学式
表面異物検査装置およびその類似装置により提供される
ウェハ座標および異物情報を用いて異物または欠陥等の
形状観察または分析を行う電子顕微鏡において、上記装
置によって提供される異物の大きさのレベルを判定する
手段と、該異物レベルがあるレベル以上のとき、低倍率
である基準倍率で異物を検索し、異物レベルがあるレベ
ル以下のとき観察領域をＮ×Ｍの分割領域に分け、該分
割領域毎に高倍率で、観察領域に亘って異物を検索する
手段とを有する観察装置が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】例えば、半導体ウェハ
等の被対象基板の欠陥画像収集する場合、外観検査装置
と走査型電子顕微鏡との間にある座標管理方法の違い、
外観検査装置および走査型電子顕微鏡個々の試料ステー
ジの制動誤差などを予め考慮に入れて、走査型電子顕微
鏡観察装置で観察対象を半導体パターン外観検査装置や
異物検査装置により与えられる欠陥の位置に移動したと
き、観察対象である欠陥が観察画像視野内に入るよう観
察倍率を十分下げれば、電子顕微鏡による欠陥画像を取
得することができる。しかしながら、観察倍率を十分下
げるため、画像視野内で確認できる欠陥の最小寸法にも
制約が生じ、微小な欠陥を観察することができないとい
う問題が生じる。そこで、従来技術１においては、微細
な欠陥を観察できるように観察倍率を高め、Ｍ×Ｎの分
割領域からなる観察領域に亘って微細な欠陥を検索する
必要が生じてしまい、無駄な検索をせざるをえないこと
になる。特に、微細な欠陥が被対象基板上に多数存在す
る場合、無駄な検索が著しく増加してしまうことにな
る。

【０００５】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
微細な欠陥でも、高倍率の撮像視野内に短時間に位置付
けすることによって、微細な欠陥の画像を高倍率で撮像
して高解像度を有するデジタル画像信号を取得してその
特徴量やその性質（カテゴリー）等を分析することがで
きるようにした走査型電子顕微鏡による画像自動収集装
置およびその方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、被対象基板を載置するステージと、電子
ビームを出射する電子銃と、該電子銃から出射された電
子ビームを収束する収束レンズと、該収束レンズで収束
される電子ビームを前記被対象基板の表面に２次元に走
査させる走査手段（走査偏向器による走査もステージに
よる走査も含む。）と、該収束レンズによって収束され
る電子ビームを前記被対象基板の表面上にスポット状に
集束させる対物レンズと、前記走査手段による電子ビー
ムの走査により前記被対象基板より生じる電子の強度を
検出してアナログ画像信号を出力する検出器と、該検出
器から検出されて出力されたアナログ画像信号をサンプ
リングしてデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部を
有する画像入力部と、該画像入力部から得られるデジタ
ル画像信号を記憶する画像記憶部とを備えた走査型電子
顕微鏡であって、外観検査装置から取得される被対象基
板上に存在する欠陥についての寸法およびその第１の位
置座標に関する情報を記憶する記憶部と、該記憶部から
得られる被対象基板上に存在する寸法の大きな欠陥につ
いての第１の位置座標に関する情報を基に、大きな欠陥
を前記走査手段を制御して得られる低倍率の撮像倍率の
視野内に位置付けし、該位置付けされた大きな欠陥を低
倍率の撮像倍率で撮像してその大きな欠陥のデジタル画
像信号を前記画像記憶部に記憶し該記憶された大きな欠
陥のデジタル画像信号を基にその欠陥の第２の位置座標
を算出し、該算出された第２の位置座標と前記第１の位
置座標との関係からずれ補正係数を算出するずれ補正係
数算出手段とを備えたことを特徴とする画像自動収集装
置およびその方法である。

【０００７】また、本発明は、走査型電子顕微鏡であっ
て、外観検査装置から取得される被対象基板上に存在す
る欠陥についての寸法およびその第１の位置座標に関す
る情報を記憶する記憶部と、該記憶部から得られる被対
象基板上に存在する所望の寸法を満たす欠陥についての
第１の位置座標に関する情報を基に、該欠陥を前記走査
手段を制御して得られる第１の撮像倍率の視野内に位置
付けし、該位置付けされた欠陥を第１の撮像倍率で撮像
してその欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記
憶し、該記憶された欠陥のデジタル画像信号を基にその
欠陥の第２の位置座標を算出し、該算出された第２の位
置座標と前記第１の位置座標との関係からずれ補正係数
を算出するずれ補正係数算出手段とを備えたことを特徴
とする画像自動収集装置およびその方法である。

【０００８】また、本発明は、走査型電子顕微鏡であっ
て、外観検査装置から取得される被対象基板上に存在す
る欠陥についての寸法およびその第１の位置座標に関す
る情報を記憶する記憶部と、前記被対象基板上を複数の
領域に区分けして設定登録する領域設定手段と、該領域
設定手段において設定登録された被対象基板上の各領域
に存在する所望の寸法を満たす欠陥を前記記憶部に記憶
された情報を基に選定し、前記記憶部から選定された各
領域毎の欠陥ついての第１の位置座標に関する情報を基
に、該各領域毎の欠陥を前記走査手段を制御して得られ
る第１の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けさ
れた各領域毎の欠陥を第１の撮像倍率で撮像してその各
領域毎の欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記
憶し、該記憶された欠陥のデジタル画像信号を基にその
各領域毎の欠陥の第２の位置座標を算出し、該算出され
た各領域毎の第２の位置座標と前記各領域毎の第１の位
置座標との関係から被対象基板全体としてのずれ補正係
数を算出するずれ補正係数算出手段とを備えたことを特
徴とする画像自動収集装置およびその方法である。

【０００９】また、本発明は、前記画像自動収集装置お
よびその方法において、更に、前記記憶部から得られる
被対象基板上に存在する欠陥について前記ずれ補正係数
算出手段で算出されたずれ補正係数で前記記憶部から得
られる欠陥の第１の位置座標を補正して第２の位置座標
を算出し、該算出された第２の位置座標に関する情報を
基に、欠陥を前記走査手段を制御して得られる第２の撮
像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた欠陥を
第２の撮像倍率で撮像してその欠陥のデジタル画像信号
を前記画像記憶部に記憶して収集する画像収集制御手段
を備えたことを特徴とする。また、本発明は、前記画像
自動収集装置およびその方法において、更に、前記記憶
部から得られる被対象基板上に存在する寸法の小さな欠
陥について前記ずれ補正係数算出手段で算出されたずれ
補正係数で前記記憶部から得られる小さな欠陥の第１の
位置座標を補正して第２の位置座標を算出し、該算出さ
れた第２の位置座標に関する情報を基に、小さな欠陥を
走査手段を制御して得られる高倍率の撮像倍率の視野内
に位置付けし、該位置付けされた小さな欠陥を高倍率の
撮像倍率で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号
を画像記憶部に記憶して収集する画像収集制御手段を備
えたことを特徴とする。

【００１０】また、本発明は、前記画像自動収集装置お
よびその方法において、更に、前記記憶部から得られる
被対象基板上に存在する寸法の小さな欠陥について前記
ずれ補正係数算出手段で算出されたずれ補正係数で前記
記憶部から得られる小さな欠陥の第１の位置座標を補正
して第２の位置座標を算出し、該算出された第２の位置
座標に関する情報を基に、小さな欠陥を走査手段を制御
することによって得られる高倍率の撮像倍率の視野内に
位置付けし、該位置付けされた小さな欠陥を高倍率の撮
像倍率で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を
画像記憶部に記憶し、該記憶された小さな欠陥のデジタ
ル画像信号を基にその欠陥の第３の位置座標を算出し、
該算出された第３の位置座標に関する情報を基に、小さ
な欠陥を所望の高倍率の撮像倍率の視野内に位置付け
し、該位置付けされた小さな欠陥を所望の高倍率の撮像
倍率で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を前
記画像記憶部に記憶して収集する画像収集制御手段を備
えたことを特徴とする。

【００１１】また、本発明は、前記画像自動収集装置お
よびその方法において、更に、前記記憶部から得られる
被対象基板上に存在する寸法の小さな欠陥について前記
ずれ補正係数算出手段で算出されたずれ補正係数で前記
記憶部から得られる小さな欠陥の第１の位置座標を補正
して第２の位置座標を算出し、該算出された第２の位置
座標に関する情報を基に、小さな欠陥を走査手段を制御
することによって得られる高倍率の撮像倍率の視野内に
位置付けし、該位置付けされた小さな欠陥を高倍率の撮
像倍率で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を
前記画像記憶部に記憶し、該記憶された小さな欠陥のデ
ジタル画像信号を基にその欠陥の第３の位置座標および
その欠陥のサイズを算出し、該算出された第３の位置座
標に関する情報を基に、小さな欠陥を前記欠陥のサイズ
に適合する高倍率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該
位置付けされた小さな欠陥を前記適合する高倍率の撮像
倍率で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を画
像記憶部に記憶して収集する画像収集制御手段を備えた
ことを特徴とする。

【００１２】また、本発明は、前記画像自動収集装置お
よびその方法において、更に、前記記憶部から得られる
被対象基板上に存在する複数の欠陥について、移動距離
が短くなる基準に従って観察順序を設定登録する観察順
序設定手段と、前記記憶部から得られる被対象基板上に
存在する複数の欠陥の各々について前記ずれ補正係数算
出手段で算出されたずれ補正係数で前記記憶部から得ら
れる各欠陥の第１の位置座標を補正して各欠陥の第２の
位置座標を算出し、該算出された各欠陥の第２の位置座
標に関する情報を基に、前記観察順序設定手段で設定さ
れた観察順序に従って各欠陥を前記走査手段を制御して
得られる第２の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置
付けされた各欠陥を第２の撮像倍率で撮像してその欠陥
のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶して収集す
る画像収集制御手段とを備えたことを特徴とする。ま
た、本発明は、前記画像自動収集装置およびその方法に
おいて、更に、オフセット値を算出するオフセット値算
出手段と、前記記憶部から得られる被対象基板上に存在
する欠陥について前記ずれ補正係数算出手段で算出され
たずれ補正係数および前記オフセット値算出手段で算出
されたオフセット値で前記記憶部から得られる各欠陥の
第１の位置座標を補正して欠陥の第２の位置座標を算出
し、該算出された欠陥の第２の位置座標に関する情報を
基に、欠陥を前記走査手段を制御して得られる第２の撮
像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた欠陥を
第２の撮像倍率で撮像してその欠陥のデジタル画像信号
を前記画像記憶部に記憶して収集する画像収集制御手段
とを備えたことを特徴とする。

【００１３】また、本発明は、走査型電子顕微鏡であっ
て、外観検査装置から取得される被対象基板上に存在す
る欠陥についての寸法およびその第１の位置座標に関す
る情報を記憶する記憶部と、該記憶部から得られる被対
象基板上に存在する寸法の大きな欠陥についての第１の
位置座標に関する情報を基に、大きな欠陥を走査手段を
制御して得られる低倍率の撮像倍率の視野内に位置付け
し、該位置付けされた大きな欠陥を低倍率の撮像倍率で
撮像してその大きな欠陥のデジタル画像信号を画像記憶
部に記憶し、該記憶された大きな欠陥のデジタル画像信
号を基にその欠陥の第２の位置座標およびその欠陥のサ
イズを算出し、該算出された第２の位置座標と前記第１
の位置座標との関係からずれ補正係数を算出し、更に前
記算出された第２の位置座標に基いて、前記算出された
欠陥のサイズに適合する撮像倍率の視野内に位置付け
し、該位置付けされた大きな欠陥を前記適合する撮像倍
率で撮像してその大きな欠陥のデジタル画像信号を前記
画像記憶部に記憶して収集する第１の画像収集制御手段
と、前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する寸
法の小さな欠陥について前記第１の画像収集制御手段で
算出されたずれ補正係数で前記記憶部から得られる小さ
な欠陥の第１の位置座標を補正して第２の位置座標を算
出し、該算出された第２の位置座標に関する情報を基
に、小さな欠陥を走査手段を制御して得られる高倍率の
撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた小さ
な欠陥を高倍率の撮像倍率で撮像してその小さな欠陥の
デジタル画像信号を画像記憶部に記憶して収集する第２
の画像収集制御手段とを備えたことを特徴とする画像自
動収集装置およびその方法である。

【００１４】また、本発明は、走査型電子顕微鏡であっ
て、被対象基板上に存在する欠陥についての寸法および
その位置座標に関する情報、並びに被対象基板上の領域
における回路パターンに関する情報を記憶する記憶部
と、該記憶部から得られる撮像しようとする欠陥の位置
座標に関する情報を基に該欠陥が存在する領域における
回路パターンに関する情報を取得し、該取得された回路
パターンに関する情報を基に制限される制限撮像倍率を
算出し、前記記憶部から得られる撮像しようとする欠陥
の寸法に関する情報に基いて撮像しようとする欠陥の撮
像倍率を決定し、該決定された撮像倍率が前記算出され
た制限撮像倍率を満足する場合、撮像しようとする欠陥
を前記決定された撮像倍率で撮像するように走査手段を
制御する制御部とを備え、画像記憶部に、欠陥の寸法に
適合した撮像倍率で撮像されたデジタル画像信号を収集
して記憶するように構成したことを特徴とする画像自動
収集装置である。また、本発明は、走査型電子顕微鏡で
あって、外観検査装置の機種または種別と撮像倍率との
相関に関する情報を記憶する記憶部と、前記走査型電子
顕微鏡に投入される被対象基板上に存在する欠陥の検査
が行われた外観検査装置の機種または種別に関する情報
を入力する入力手段と、該入力手段で入力された外観検
査装置の機種または種別に関する情報に基いて前記記憶
部に記憶された相関に関する情報を基に撮像倍率を決定
し、該決定された撮像倍率で被対象基板上に存在する欠
陥を撮像するように走査手段を制御する制御部とを備え
たことを特徴とする画像自動収集装置である。

【００１５】また、本発明は、前記画像自動収集装置お
よびその方法において、更に、前記画像記憶部に収集し
て記憶された欠陥のデジタル画像信号から欠陥の特徴量
を算出し、該算出された特徴量を解析することによって
欠陥の性質を分類する解析手段を備えたことを特徴とす
る。また、本発明は、外観検査装置から、走査型電子顕
微鏡に欠陥座標情報とともに各欠陥の寸法に関する情報
を入力し、走査型電子顕微鏡において、画像内で欠陥位
置の認識できるか否かは、欠陥の画像中における相対的
な寸法によるので、欠陥寸法に連続的あるいは段階的に
反比例する観察画像倍率を設定し、欠陥寸法に応じて観
察倍率を変更し欠陥画像を撮像する。欠陥画像の入力に
際し、欠陥寸法の大きな最初の少なくとも２点以上の欠
陥を用いて、外観検査装置と走査型電子顕微鏡の座標系
のずれを抽出し以降の欠陥位置情報に修正を加える。こ
れにより、欠陥の寸法に応じた最適な倍率で画像入力す
ることにより画像内欠陥位置を安定に検出でき、確実に
欠陥観察用の画像を入力できる画像自動収集装置を実現
することが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明に係る欠陥画像自動収
集装置が半導体製造プロセスにおいて果たす役割を説明
する図である。半導体製造プロセスは、数百ものプロセ
ス１〜ｎ（Ｐ１〜Ｐｎ）を経て製造され完成までに約１
００日もの期間を要する場合がある。しかし、製品の良
否が判明するのは、全てのプロセスが完了したプローブ
検査１である。このため、歩留まりを向上するために
は、途中のプロセスの良否を推定する手段が必須であ
る。このために光学的なパターン欠陥検査装置や異物欠
陥検査装置からなる欠陥検査装置２により被検査対象基
板（ウェハ基板）の外観検査が行われ、配線パターンの
欠陥や異物欠陥等の外観異常からプロセスの良否を判定
することが行われている。プロセスの異常が確認された
場合、対策を実施する必要があるが、このための情報収
集手段として欠陥画像自動収集装置３は重要な役割を果
たしている。

【００１７】即ち、半導体ウェハ等における配線パター
ンの微細化の進展は著しく、検出しなければならない欠
陥サイズが０．２μｍ以下と益々微細化傾向にあり、そ
のため、光学的な欠陥検査装置２で検査される外観検査
の結果４からは欠陥の場所と数は把握できるが、その欠
陥の性質などの情報は得られない状況にある。そこで、
外観検査の結果４として得られる被検査対象基板上にお
ける欠陥の場所（位置座標）を基に、欠陥画像自動収集
装置３により欠陥発生部位の画像５の特徴量（欠陥部位
のサイズ、形状、表面の状態、濃淡値等）を基に教示用
データを参照することにより欠陥の性質（カテゴリー）
を分類して出力し、品質管理システム７において欠陥画
像自動収集装置３で分類された欠陥の性質（カテロリ
ー）に基いて、プロセスに対し致命的な欠陥であるか否
かを確認し対策候補を絞り込むことができる。図１の６
に示す例は、欠陥画像を分類した結果を欠陥の種別（カ
テゴリー）ごとにまとめ直した結果を示すものである。
６では模式的に欠陥種類をパターン欠陥と異物欠陥の２
種類で示している。欠陥画像分類装置３から得られる結
果６によれば、品質管理システム７において、パターン
欠陥に比べ異物の発生頻度が大きいため、異物発生防止
対策を行えば良いことが判る。即ち、品質管理システム
７において、発生頻度が高い欠陥を優先的に原因推定、
対策することで、迅速に歩留まり向上が図れる。

【００１８】本発明に係る画像自動収集装置３は、目視
によって行われていた欠陥確認作業レビュー作業の効率
を向上させることを目的に、レビュー用の欠陥画像を自
動で収集すること、即ち、欠陥を安定に補足できる画像
収集機能を実現するものである。

【００１９】次に、本発明に係る走査型電子顕微鏡から
構成された画像自動収集装置３の構成を図２を用いて説
明する。全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、搬
送制御部１７を介して搬送装置８を制御し、被対象基板
（例えばウェハ基板）１０を、Ｘ−Ｙ軸方向に移動（走
行）可能なステージ１１８に搭載する。一方、搬送装置
８に設けられたウェハＩＤ読み取り装置より入力した、
あるいはキーボード２１等を介してユーザが入力した被
対象基板１０を特定する情報を得、これに対応した欠陥
座標情報を、ネットワーク２２を経由してホストコンピ
ュータ２０が上位システムから受け取る。この欠陥座標
情報は、図１に示した欠陥検査装置（外観検査装置）２
から出力された欠陥座標点全て、あるいは欠陥検査装置
２から出力された結果から、欠陥レビュー用あるいは欠
陥画像収集用に絞り込まれた欠陥座標点に関するもので
ある。上位システムとは歩留り管理システム、製造ライ
ン監視用システム、プロセス管理システムなどの品質管
理システムあるいは欠陥を検査する検査装置などを指
す。ホストコンピュータ２０は、欠陥座標情報を参照し
てステージ制御部１６に指示を送り、ステージ１１８を
移動して欠陥を観察位置に移動する。欠陥は電子検出器
１２０で撮像され、画像入力装置１３を介して画像記録
装置（画像記憶装置）１４に欠陥画像が記録される。以
上の処理を指定された欠陥について繰り返し、被対象基
板１０上に存在する欠陥部位について撮像された欠陥画
像が画像記録装置１４に蓄積される。また、全体制御部
（ホストコンピュータ）２０には、画像自動収集装置３
に投入される被対象基板が検査された欠陥検査装置の機
種名や種別名に関する情報も、外観検査装置２から直接
または製造ライン全体を管理している管理システム等か
ら記録媒体等の入力手段２１やネットワーク２２を介し
て入力されて記憶装置２３に記憶される。従って、全体
制御部（ホストコンピュータ）２０には、投入される被
対象基板がどの欠陥検査装置で検査されたかの情報も把
握することができる。

【００２０】走査型電子顕微鏡１０１の場合、高解像度
を有する高精細な外観画像として電子線画像を取得する
ことができる。走査型電子顕微鏡１０１は、検出部１１
０と、画像入力部１３とから構成される。検出部１１０
における電子光学系は、電子銃１１１、電子線引き出し
電極（図示せず）、コンデンサレンズ（収束レンズ）１
１２、ブランキング用偏向器（図示せず）、絞り（図示
せず）、走査偏向器１１３、対物レンズ１１４、検出電
子を反射させる反射板（図示せず）、ＥｘＢ偏向器（図
示せず）、およびビーム電流を検出するファラデーカッ
プ（図示せず）から構成される。反射板は、円錐形状に
して二次電子増倍効果を持たせた。電子検出部のうち、
例えば二次電子、反射電子、吸収電子等の電子を検出す
る電子検出器１２０が、例えば対物レンズ１１４の上方
または下方に設置される。そして、電子検出器１２０の
出力信号は、アンプ１２１で増幅される。

【００２１】試料室内には、高分解能を有する高精細な
外観画像を取得するための被対象基板（教示用基板）１
０を載置する試料台１２３と、該試料台１２３をＸ−Ｙ
軸方向に移動するステージ１１８と、該ステージの位置
を測定する位置モニタ用測長器（図示せず）と、被対象
基板１０の高さを測定する高さを測定する高さ測長器
（図示せず）とが設置されている。位置モニタ用測長器
は、ステージ１１８等の位置を測定し、その結果を全体
制御部２０に転送する。従って、全体制御部２０は、こ
れらのデータに基いて電子線１２２が照射されている領
域や位置が正確に把握できるようになっている。さら
に、記憶装置２３には、光学的な欠陥検査装置（異物検
査装置やパターン検査装置）２で検査された異物や配線
パターン（回路パターン）の欠陥などの様々な欠陥が存
在する被対象基板（教示用基板も含む）についての欠陥
の概略位置座標（概略位置データ（ｘｎ，ｙｎ））、欠
陥の個数、および各欠陥寸法の情報が記憶されている。
従って、光学的な欠陥検査装置２で検査された異物や配
線パターンの欠陥などの様々な欠陥が存在する被対象基
板１０がステージ１１８上に載置されると、全体制御部
２０は記憶装置２３に記憶された欠陥の概略位置データ
と位置モニタ用測長器で測定されたステージ１１８等の
位置座標とに基いてステージ１１８を制御することによ
って電子線１２２が照射される広い領域（広い視野）内
に欠陥を位置決めすることができる。

【００２２】高さ測定器は、光学式測定器等が使用され
てステージ１１８上に載置された被対象基板１０の高さ
を測定するものである。そして、高さ測定器で測定され
た高さデータに基いて、電子線を細く絞るための対物レ
ンズ１１４の焦点距離がダイナミックに補正され、常に
観察領域に焦点のあった状態で電子線が照射できるよう
になっている。電子銃１１１を出た電子ビームは、コン
デンサレンズ１１２、対物レンズ１１４を経て、試料面
では画素サイズ程度のビーム径に絞られる。この際、グ
ランド電極１１５、リターディング電極１１７によっ
て、被対象基板１０に負電位を印加し、対物レンズ１１
４と被対象基板１０との間で電子ビームを減速すること
で低加速電圧領域での高分解能化を図る。電子線１２２
が照射されると、被対象基板１０からは電子が発生す
る。走査偏向器１１３による電子線１２２のＸ方向の繰
り返し走査と、ステージ１１８による被対象基板１０の
Ｙ方向の連続的な移動に同期して被対象基板から発生す
る電子を検出することで、被対象基板の２次元の高精細
な電子線画像が得られる。被対象基板から発生した電子
は、電子検出器１２０で捕らえられ、アンプ１２１で増
幅される。ここで、走査偏向器１１３としては、偏向速
度の速い静電偏向器を用いると良い。また、電子銃１１
１としては、電子ビーム電流を大きくできて照射時間を
短くできる熱電界放射型電子銃を用いるのがよい。ま
た、電子検出器１２０には、高速駆動可能な半導体検出
器を用いるのがよい。

【００２３】画像入力部３０は、主としてＡ／Ｄ変換器
１３１と、前処理回路１３２とによって構成される。そ
して、電子検出器１２０で検出された電子検出信号は、
アンプ１２１で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１３１によりデ
ジタル画像データ（階調画像データ）に変換される。こ
の変換されたデジタル画像データは、例えば伝送手段
（光ファイバケーブル）により伝送され、前処理回路１
３２に入力される。前処理回路１３２では、暗レベル補
正、電子線の揺らぎ補正、およびシェーディング補正等
が行われ、さらに疑似ノイズ成分を消去するフィルタリ
ング処理を行って画質を改善する。以上説明したよう
に、走査型電子顕微鏡１０１において、様々な製造プロ
セスから得られ、寸法（サイズ）や状態の異なる様々な
微小欠陥が存在する被対象基板（教示用基板）１０が、
ステージ１１８上に載置することによって、微小欠陥が
電子ビーム１２２が照射される広い領域（広い視野）内
に位置決めされ、該欠陥の電子線画像による高精細な外
観画像が電子検出器１２０およびアンプ１２１で取得さ
れて画像入力部１３に入力され、バス２５を介して画像
記憶装置１４に蓄積されることになる。

【００２４】以上説明したように、欠陥検査装置２と画
像自動収集装置３のステージ座標系と被対象基板座標系
の関係が全く同じであれば、被対象基板（ウェハ基板）
１０上の同一のアライメントマークを使用して被対象基
板上の位置出しを行なうことにより、観察したい欠陥の
欠陥検査装置２で出力される欠陥座標値を用いて、画像
自動収集装置３で該当欠陥の画像を取得することには何
も問題は生じない。しかしながら、現実的には欠陥検査
装置２と画像自動収集装置３との間で欠陥座標の共有は
困難である。この理由としては、各装置におけるステー
ジ座標系と被対象基板上の座標系間の関係の違い、各装
置におけるステージの制動誤差などが挙げられる。ま
た、面板などパターンが形成されていない被対象基板に
おいてはアライメントを行なうマークが無いなどの問題
もある。共通にアライメントマークが無い場合、あるい
は欠陥検査装置２と画像自動収集装置３との間で座標上
のずれが存在する場合、観察対象上に存在する欠陥を用
いてアライメントを行なう方法が特開平６−２４９７９
０号公報に開示されている。

【００２５】ところで、アライメントが正確に行われて
いない状態で、指定した欠陥の位置にステージ１１８を
移動して欠陥を撮像するためには撮像倍率を低くして、
広い範囲を撮像し欠陥を画像内に捉えなければならな
い。しかしながら、低い倍率では微少な欠陥の検出は困
難である。そこで、アライメントを行なうために欠陥を
利用する場合は欠陥サイズの大きな物を優先的に用いれ
ば、低い倍率でも確実に検出することが可能となる。そ
こで、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、欠陥
検査装置２から取得され、例えばネットワーク２２を介
して入力され、または記録媒体等の入力手段２１によっ
て入力されて記憶装置２３に記憶された欠陥座標情報
を、欠陥ごとにその寸法に応じて大きい順に並べ替え、
並び替えた順番に従って欠陥を電子検出器１２０によっ
て撮像して画像入力部１３に入力し、画像入力部１３に
おいてデジタル画像信号に変換し、更に暗レベル補正、
電子線の揺らぎ補正、およびシェーディング補正等を行
い、さらに疑似ノイズ成分を消去するフィルタリング処
理を行って画像記憶装置１４に記憶させることによって
欠陥画像の取得を行なえば、最初は低倍率で画像を撮像
しても欠陥を検出することができるので、アライメント
目的に欠陥を使用することが可能となり、アライメント
完了後には欠陥のステージ１１８による位置出し精度が
向上するので、より高い倍率で欠陥画像の取得が可能と
なる。すなわち微細な欠陥に対しても適切な倍率で欠陥
画像の取得が可能となる。

【００２６】次に、画像自動収集装置３が、欠陥検査装
置２から取得される欠陥位置座標、被対象基板上の欠陥
の個数、および欠陥の寸法を基に、より高い倍率で欠陥
画像を取得する動作フローの第１の実施例について、図
３を用いて説明する。まず、ステップＳ４０１におい
て、ＲＯＭ等のメモリ部２４には、欠陥検査装置２から
取得される欠陥位置座標を画像自動収集装置３の座標系
に変換してアライメント用に使用する被対象基板上にお
ける欠陥の数Ｎと、欠陥検査装置２から取得される欠陥
寸法を基準とした欠陥を抽出するための撮像倍率（欠陥
寸法に対する欠陥抽出倍率）とを予め入力手段２１を用
いて入力してＲＯＭ等のメモリ部２４に記憶して設定す
る。即ち、予め、ＲＯＭ等のメモリ部２４にアライメン
ト用に使用する被対象基板上における欠陥の数Ｎ（画像
自動収集装置３の座標系にアライメントができれば良い
ので、Ｎは５〜１０個程度とする。）と、欠陥検査装置
２から取得される欠陥寸法を基準とした欠陥を抽出する
ための撮像倍率（欠陥寸法に対する欠陥抽出倍率）とを
設定してテーブルとして用意しておけばよい。なお、予
め、ＲＯＭ等のメモリ部２４に設定される欠陥寸法に対
する欠陥抽出倍率に関するデータとしては、欠陥検査装
置２から取得される欠陥寸法をその大きさに応じてクラ
ス分けし、各クラスに対して撮像倍率を定義する方法、
画像に対する欠陥の大きさが一定の大きさあるいは一定
の大きさ範囲に入るような撮像倍率に設定する方法など
が考えられる。

【００２７】前者は、クラスαを例えば０．５μｍ未満
の欠陥、クラスβを例えば０．５μｍ以上１μｍ未満の
欠陥、クラスγを例えば１μｍ以上５μｍ未満の欠陥、
クラスδを５μｍ以上の欠陥というようにクラス分け
し、各クラスに対してクラスαは５００００倍（例えば
０．１μｍの欠陥が５ｍｍのデジタル画像信号として撮
像される。）、クラスβは３００００倍（例えば０．５
μｍの欠陥が１５ｍｍのデジタル画像信号として撮像さ
れる。）、クラスγは１００００倍（例えば１μｍの欠
陥が１０ｍｍのデジタル画像信号として撮像され
る。）、クラスδは３０００倍（例えば５μｍの欠陥が
１５ｍｍのデジタル画像信号として撮像される。）とい
うように撮像倍率を割り付ける方法である。また、ある
特定のクラスには撮像倍率を割り付けず、このクラスに
該当する欠陥は画像撮像を行なわないという設定も可能
である。例えば前述の例では、クラスδを例えば５μｍ
以上１０μｍ未満とし、更に例えば１０μｍ以上の欠陥
に対しクラスＥを設け、クラスＥに相当する欠陥（３０
００倍の場合、例えば１０μｍの欠陥が３０ｍｍで撮像
されることになる。）は画像撮像を行なわないことにす
る。これにより、寸法が非常に大きく、画像視野をはみ
出すような欠陥などに対し画像取得を禁止することがで
きる。なお、撮像倍率が３０００倍〜５００００倍程度
が得られるものとしては前述したように走査型電子顕微
鏡がある。

【００２８】後者は、画像上で観察される欠陥の大きさ
を予め、画像サイズ（単位：画素）で指定するものであ
る。例えば倍率Ｘ倍の画像において画素分解能Ｙμｍで
あるとし、画像内での欠陥サイズ（単位：画素）をＺ画
素と指定したとき、寸法Ｃμｍの欠陥を撮像する撮像倍
率Ｄは、Ｄ＝（Ｃ×Ｘ）／（Ｙ×Ｚ）で与えられる。画
像に対する割合で指定しても同様である。また、画像上
欠陥サイズの指定値に一定の幅を許す場合は、撮像倍率
にも一定の幅が許されるので、許された範囲内の適当な
倍率を選択すれば良い。次に、ステップＳ４０２におい
て、欠陥検査装置２からは画像自動収集装置３に投入さ
れる被対象基板１０上における欠陥数Ｍについての欠陥
の位置座標、および欠陥の寸法情報がネットワーク２２
または記録媒体等の入力手段２１を用いて読み込まれて
記憶装置２３に記憶蓄積されている。次に、ステップＳ
４０３において、全体制御部（ホストコンピュータ）２
０は、記憶装置２３に記憶蓄積された画像自動収集装置
３に投入される被対象基板１０上における欠陥数Ｍにつ
いての欠陥の寸法情報に基づき、欠陥寸法の大きな順番
に並び替え、並び替えた順番を画像自動収集装置３での
画像収集順ｎとして記憶装置２３に登録する。なお、画
像自動収集装置３に投入される被対象基板１０上におけ
る欠陥数がＭであることから、画像自動収集装置３で撮
像対象する欠陥数はＭとなる。

【００２９】そして、被対象基板１０を搬送装置８にて
ステージ１１８にロードする。

【００３０】次に、ステップＳ４０４において、全体制
御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記
憶蓄積された画像自動収集装置３に投入される被対象基
板１０上における欠陥寸法の大きな順番としての画像収
集順ｎとしてｎ＝１を指定する。

【００３１】次に、ステップＳ４０５において、全体制
御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記
憶された欠陥寸法の大きな順番ｎ＝１からその欠陥の位
置座標を基に、ステージ制御部１６を駆動制御すること
によって被対象基板上の（Ｘｎ、Ｙｎ）に位置する欠陥
ｎが電子検出器１２０で撮像できるように被対象基板１
０を載置したステージ１１８を移動させて欠陥ｎを光軸
に位置決めを行う。次に、ステップＳ４０６において、
全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２
３に記憶された欠陥寸法の大きな順番ｎ＝１からその欠
陥寸法に対応する欠陥抽出倍率を、メモリ部２４に設定
されたテーブルから選びだし、この選びだされた倍率に
なるように低倍率の検出系（１２０など）に切り替えた
り、走査偏向器１１３等（ステージ１１８の走査を組み
合わせても良い。）による走査偏向量を拡大することに
よって低倍率が得られるように制御し、その欠陥の画像
を低倍率で撮像する。このように寸法の大きい欠陥を、
低倍率の撮像視野内に位置付けすることが可能となっ
て、該欠陥の位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を画像自動収集装
置３の座標系で検出することが可能となる。なお、走査
型電子顕微鏡１０１の場合、Ａ／Ｄ変換器１３１におけ
るデジタル変換するサンプリング周期は、低倍率の撮像
時でも、高倍率の撮像時も一定とする。このようにサン
プリング周期を一定とすると、低倍率の場合、サンプリ
ング間隔が広がり、解像度は高倍率に比べ落ちることに
なる。しかしながら、欠陥寸法に合わせて撮像倍率を決
めているので、欠陥寸法に対しては同じ解像度を得るこ
とができる。ところが、撮像倍率に応じてサンプリング
周期を変えることも可能である。

【００３２】即ち、ステップＳ４０６において、全体制
御部（ホストコンピュータ）２０は、メモリ部２４に設
定された最初の最も大きいものからＮ番目（Ｎ＝５〜１
０個程度）の欠陥寸法を有する欠陥までを、その欠陥サ
イズに対応する撮像倍率で撮像するように走査偏向器１
１３等（ステージ１１８の走査を組み合わせても良
い。）による走査偏向量を制御することによって、電子
検出器１２０によって最初の最も大きいものからＮ番目
の欠陥寸法を有する欠陥までを、その欠陥寸法に対応す
る欠陥抽出倍率で撮像され、画像入力部１３に入力さ
れ、画像入力部１３においてデジタル画像信号に変換
し、更に暗レベル補正、電子線の揺らぎ補正、およびシ
ェーディング補正等を行い、さらに疑似ノイズ成分を消
去するフィルタリング処理を行って画像記憶装置１４に
記憶されることになる。このように、最も大きいものか
らＮ番目までの欠陥についての撮像は、画像自動収集装
置３の座標系で行われるので、画像自動収集装置３の座
標系でのアライメントを兼ね備えることになる。この時
の撮像倍率は、アライメント用欠陥画像を撮像するため
にメモリ部２４に対して設定記憶された低倍率である固
定倍率または可変倍率（走査偏向器１１３等を制御する
ことによって得られる。）を用いても良い。

【００３３】次に、ステップＳ４０７において、全体制
御部（ホストコンピュータ）２０からの指令に基いて、
例えば隣接するチップの同一場所の画像を参照画像とし
て、メモリ部２４に設定された最初の最も大きいものか
らＮ番目の欠陥寸法を有する欠陥までを、その欠陥寸法
に対応する欠陥抽出倍率で撮像して画像入力装置１３に
入力して画像記録装置（画像記憶装置）１４に記憶す
る。その結果、画像処理装置１５は、画像記録装置１４
に記憶された最も大きいものからＮ番目の欠陥寸法を有
する欠陥までの欠陥画像と参照画像との欠陥を示す差画
像を抽出し、この抽出された欠陥を示す差画像を例えば
２値化画像信号に変換し、該変換された欠陥を示す２値
化画像信号から例えば重心位置またはＸ方向およびＹ方
向の中心位置を算出することによって画像内での欠陥の
位置が検出されて全体制御部（ホストコンピュータ）２
０に送信される。全体制御部（ホストコンピュータ）２
０は、画像処理装置１５から検出される画像内での欠陥
の位置データを基に、位置モニタ用測長器で測定される
ステージ１１８等の基準座標系（被対象基板１０がステ
ージ１１８上に位置決めされて載置される関係で被対象
基板１０上の基準座標系でもある。）に変換して被対象
基板上の欠陥位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を得て、記憶装置
２３に記憶させることができる。なお、このとき、全体
制御部（ホストコンピュータ）２０は、被対象基板１０
上に形成された代表するアライメントマークの像を上記
と同様に低倍率で撮像するように制御し、そのアライメ
ントマークの中心位置を画像処理装置１５で算出するこ
とによって、該アライメントマークを基準にして欠陥位
置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を得て、記憶装置２３に記憶させ
ることができる。

【００３４】全体制御部（ホストコンピュータ）２０
は、ステップＳ４０９において、ｎがメモリ部２４に設
定されたＮ（５〜１０個程度）になるまで、以上説明し
た処理を繰り返すよう指令を出して、Ｎ組の座標対
［（ｘｎ，ｙｎ）、（Ｘｎ，Ｙｎ）］を得る。（ｘｎ，
ｙｎ）は欠陥検査装置（外観検査装置）２の座標系で検
出された欠陥の位置、（Ｘｎ，Ｙｎ）は画像自動収集装
置３の座標系で検出された欠陥の位置であり、この二つ
の座標の違いはすなわち、欠陥検査装置２と画像自動収
集装置３の間にある座標系のずれである。そこで、全体
制御部（ホストコンピュータ）２０は、Ｎ組の座標対を
用いて、この二つの座標系間の関係式を導出し、欠陥検
査装置２の位置座標を画像自動収集装置３の位置座標に
変換できるようにする。二つの座標系の間には回転とオ
フセットのずれが存在するので、（ｘｎ，ｙｎ）→（Ｘ
ｎ，Ｙｎ）の変換式は、次に示す（数１）式で表わされ
ることになる。

【００３５】

【数１】

【００３６】そこで、全体制御部（ホストコンピュー
タ）２０は、このＡ，Ｂ，Ｃ，ＤをＮ組の座標対［（ｘ
ｎ，ｙｎ）、（Ｘｎ，Ｙｎ）］から求めることが可能と
なる。求めかたとしては、（ｘｎ，ｙｎ）と（Ｘｎ，Ｙ
ｎ）各々の重心位置からオフセット［Ｃ、Ｄ］を求めた
後に、擬似逆行列を利用した最小自乗法によりＡ、Ｂを
求めれば良い。このように、全体制御部（ホストコンピ
ュータ）２０は、（数１）式に基いて、画像自動収集装
置３の位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を算出するための欠陥検
査装置２の位置座標（ｘｎ，ｙｎ）に対するずれ補正係
数［Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ］を算出することができる。次に、
ステップＳ４１０において、全体制御部（ホストコンピ
ュータ）２０は、ｎ＝Ｎ＋１番目以降Ｍ番目までの順次
小さくなる欠陥について、記憶装置２３に記憶された欠
陥検査装置２から得られた欠陥位置座標（ｘｎ，ｙｎ）
に対して上記（数１）式で示した変換式を用いてずれ補
正を行って画像自動収集装置３の座標系における被対象
基板１０上の欠陥位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を算出する。

【００３７】次に、ステップＳ４１１において、全体制
御部（ホストコンピュータ）２０は、ｎ＝Ｎ＋１番目以
降Ｍ番目までの順次小さくなる欠陥ｎについて、画像収
集順に応じて、ステージ制御部１６を制御してステージ
１１８を移動させて欠陥ｎが電子検出器１２０で撮像で
きるように光軸に位置決め（アライメント）を行う。次
に、ステップＳ４１２において、全体制御部（ホストコ
ンピュータ）２０は、メモリ部２４に記憶された欠陥寸
法と撮像倍率との相関テーブルから記憶装置２３に記憶
された欠陥ｎの寸法に対応する撮像倍率を選び出し、こ
の選ばれた撮像倍率で撮像できるように走査偏向器１１
３等（ステージ１１８の走査を組み合わせても良い。）
による走査偏向量を制御し、その欠陥ｎの画像を寸法に
対応する欠陥抽出倍率で電子検出器１２０で撮像し、撮
像された欠陥画像信号が画像入力部１３に入力され、画
像入力部１３でデジタル欠陥画像信号に変換され、さら
に様々な補正やノイズ除去が行われて画像記憶装置１４
に記憶されることになる。即ち、画像自動収集装置３の
座標系にずれ補正されたことにより、被対象基板１０上
に存在するｎ＝Ｎ＋１番目以降Ｍ番目までの順次小さく
なる欠陥ｎを、寸法に対応する撮像倍率の視野内に位置
付け（アライメント）することを可能にし、しかも欠陥
ｎの画像を寸法に対応する撮像倍率で撮像することが可
能となる。

【００３８】次に、ステップＳ４１３において、画像収
集順に応じて次の欠陥（ｎ＝ｎ＋１）が指定され、ステ
ップＳ４１４において被対象基板上に存在する全ての欠
陥についての画像入力が終えたら、ステップＳ４１５に
おいて被対象基板１０を搬送装置８にてステージ１１８
にからアンロードし、次の被対象基板の欠陥撮像に進
む。

【００３９】以上の説明では、メモリ部２４に記憶され
た欠陥寸法と撮像倍率との相関テーブルに基いて欠陥寸
法（欠陥サイズ）に対応する欠陥抽出倍率で撮像すると
記したが、例えばｎ＝１〜Ｎ番目までのアライメント用
の欠陥撮像時には固定された第１の撮像倍率を用い、ｎ
＝Ｎ＋１〜Ｍ番目の欠陥は固定された第２の撮像倍率を
用いる。このとき前述のようにアライメント用の第１の
撮像倍率にて撮像された欠陥を用いて、さらに詳細な位
置ずれ補正が可能となり、Ｎ＋１番目以降の欠陥撮像時
に欠陥の位置出し精度（アライメント精度）を向上させ
ることができ、その結果、位置出し後の欠陥の画像視野
中心からのバラツキは小さくなり、第２の撮像倍率を第
１の撮像倍率で得られる視野より狭い視野、すなわち高
い倍率で撮像することが可能となる。即ち、第２の撮像
倍率を、第１の撮像倍率よりも高い倍率に設定すること
が可能となる。このように、第２の撮像倍率を第１の撮
像倍率より高い倍率に設定することにより、より微細な
欠陥も画像上において高解像度でもって捉えることが可
能となり、より微細な欠陥の特徴量（サイズ、形状、表
面の状態、濃淡値等）を正確に抽出することができると
共にその欠陥の性質（カテゴリー）について詳細解析し
て分類することが可能となる。特に、第２の撮像倍率を
できるかぎり高い倍率（例えば５００００倍（０．０２
μｍを１ｍｍとしてデジタル画像信号として撮像でき
る。）〜３００００倍（０．０２μｍを０．６ｍｍとし
てデジタル画像信号として撮像できる。）、それ以
上。）にすれば、欠陥の特徴量をより正確に抽出するこ
とができると共にその欠陥の性質（カテゴリー）につい
てより詳細に解析して分類することが可能となる。上記
具体例では、撮像倍率を欠陥撮像の目的に応じ２段階で
切り替える場合について説明したが、前述のように欠陥
寸法（欠陥サイズ）に応じてクラス分けを行い、欠陥寸
法のクラスに応じて撮像倍率を決定しても構わない。ま
た、画像上で観察される欠陥の大きさを予め指定された
画像サイズ（単位：画素）で撮像する撮像倍率を適用す
る方法をとっても構わない。

【００４０】次に、画像自動収集装置３が、欠陥検査装
置２から取得される欠陥位置座標、被対象基板上の欠陥
の個数、および欠陥の寸法を基に、より高い倍率で欠陥
画像を取得する動作フローの第２の実施例について、図
４Ａ、および図４Ｂを用いて説明する。次に、第２の実
施例において、図３に示す第１の実施例と相違するとこ
ろについて説明する。まず、第１は、ステップＳ４０
１’において、ステップＳ４０１の内容に更に加え、画
像処理装置１５において算出された欠陥サイズに対応す
る欠陥観察倍率を入力手段２１等を用いて入力して設定
してメモリ部２４にテーブルとして記憶しておく点であ
る。欠陥抽出倍率は、寸法の大きな欠陥については欠陥
検査装置２の座標系と画像自動収集装置３の座標系との
間の誤差を考慮して大きな欠陥を撮像視野内に位置付け
できるように１００００倍以下の低めに決め、上記欠陥
より寸法の小さい欠陥については欠陥検査装置２の座標
系と画像自動収集装置３の座標系との間の誤差補正はさ
れるが、欠陥検査装置２で検出される位置データ（ｘ
ｎ，ｙｎ）にも検出誤差が含まれている関係で、上記寸
法の小さい欠陥を撮像視野内に位置付けできるように５
００００倍以下の低めの３００００倍程度に決めざるを
えない。しかし、画像自動収集装置３の座標系で欠陥の
位置（Ｘｎ，Ｙｎ）を検出し、再度欠陥を撮像視野の中
心（光軸）に位置付けし直す（アライメントし直す）こ
とによって、欠陥を撮像しなおす欠陥観察倍率を欠陥抽
出倍率よりも高めて欠陥サイズに対応させてより一層の
高解像度を有する欠陥画像を取得することができる。

【００４１】第２は、ステップＳ４０７ａにおいて、画
像処理装置１５が、ステップＳ４０６で得られた欠陥画
像信号と参照画像信号との間の欠陥を示す差画像信号を
算出し、該算出された差画像信号から欠陥の位置（Ｘ
ｎ，Ｙｎ）を検出すると共に欠陥を示す２値化画像信号
から面積やＸ，Ｙ方向の長さ等で算出される欠陥サイズ
を検出する点である。第３は、ステップＳ４０７ｂにお
いて、ステップＳ４０７ａで検出された欠陥サイズがＨ
ＵＧＥ Ｉで規定されるサイズより大きい場合、この欠
陥は画像収集対象とせず、つぎの欠陥に順番をスキップ
させる点である。これは、欠陥のサイズが大きく例えば
撮像視野をはみ出す場合、正確なアライメントが期待で
きないなどの理由による。第４は、ステップＳ４０７ｃ
において、ステップＳ４０７ａで検出された欠陥の位置
（Ｘｎ，Ｙｎ）を視野中心に位置決めし直し、再度検出
された欠陥サイズに応じた欠陥観察倍率で撮像し、この
撮像された欠陥画像信号を画像入力部１３に入力し、様
々な補正およびノイズ成分消去等の処理を行って画像記
憶装置１４に記憶して大きな欠陥のデジタル画像信号を
取得する点である。これによって、大きな欠陥のデジタ
ル画像信号を、欠陥抽出倍率よりも高い約１００００倍
程度の欠陥観察倍率で撮像して高解像度で取得できるの
で、大きな欠陥についても全体制御部（ホストコンピュ
ータ）２０において特徴量や欠陥の性質等を詳細解析し
て分類することが可能となる。

【００４２】第５は、ステップＳ４１２ａにおいて、欠
陥検査装置２から得られるＮ個の欠陥よりも小さい欠陥
について該欠陥番号ｎの寸法に対応する欠陥抽出倍率で
撮像して欠陥画像信号および参照画像信号を検出して画
像入力部１３に入力し、様々な補正およびノイズ成分消
去等の処理を行って画像記憶装置１４に記憶して欠陥画
像信号および参照画像信号を取得する点である。第６
は、ステップＳ４１２ｂにおいて、画像処理装置１５
が、ステップＳ４１２ａで取得された欠陥画像信号と参
照画像信号との間の欠陥を示す差画像信号を算出し、こ
の算出された差画像信号から欠陥の位置（Ｘｎ’，Ｙ
ｎ’）を検出すると共に欠陥を示す２値化画像信号から
面積やＸ，Ｙ方向の長さ等で算出される欠陥サイズを検
出する点である。第７は、ステップＳ４１２ｃにおい
て、ステップＳ４１２ｂで検出された欠陥サイズがＨＵ
ＧＥ IIで規定されるサイズより大きい場合、この欠陥
は画像収集対象とせず、つぎの欠陥に順番をスキップさ
せる点である。これは、あるサイズ以上の欠陥は画像を
収集して確認をする必要が無いという場合を想定した処
理である。

【００４３】第８は、ステップＳ４１２ｄにおいて、ス
テップＳ４１２ｂで検出された欠陥の位置（Ｘｎ’，Ｙ
ｎ’）を視野中心に位置決めし直し、再度検出された欠
陥サイズに応じた欠陥観察倍率で撮像し、この撮像され
た欠陥画像信号を画像入力部１３に入力し、様々な補正
およびノイズ成分消去等の処理を行って画像記憶装置１
４に記憶して大きな欠陥の画像信号を取得する点とであ
る。このように、欠陥を撮像しなおす欠陥サイズに対応
する欠陥観察倍率を欠陥抽出倍率よりも高めて欠陥サイ
ズに対応させてより一層の高解像度を有する欠陥画像を
取得することができる。その結果、小さな欠陥のデジタ
ル画像信号を、欠陥抽出倍率よりも高い例えば５０００
０倍程度以上の欠陥観察倍率で撮像してより一層高解像
度で取得できるので、大きな欠陥についても全体制御部
（ホストコンピュータ）２０において特徴量や欠陥の性
質等をより一層詳細解析して分類することが可能とな
る。以上説明した第１〜第８の点以外は、図３に示す第
１の実施例と同様な動作および処理となる。

【００４４】なお、ステップＳ４１２ｂおよびステップ
Ｓ４０７ａにおいて検出された欠陥サイズに関するデー
タでもって、記憶装置２３に記憶された欠陥検査装置２
で検出された欠陥寸法に関するデータを更新することも
可能である。また、ステップＳ４１２およびステップＳ
４０７において検出された欠陥位置に関するデータも、
欠陥検査装置２で検出される欠陥位置に関するデータよ
りも精度的に向上しているから、更新されることにな
る。また、図４Ａと図４Ｂとは５０１と５０２とで接続
されている。なお、図３に示す前半のステップＳ４０１
〜Ｓ４０９の後に図４Ｂに示すステップＳ４１０〜Ｓ４
１４を実行してもよく、また図４Ａに示すステップＳ１
０１’〜Ｓ４０９の後に図３に示す後半のステップＳ４
１０〜Ｓ４１４を実行してもよい。

【００４５】図５には、アライメントに用いる大きな欠
陥（大きな欠陥として多くは１μｍ〜５μｍ程度であ
る。）の個数Ｎ（５〜１０個程度）及びアライメントす
る時の欠陥抽出倍率（３０００〜７０００倍程度の低倍
率：撮像視野として１０〜３０μｍ程度）を示す。この
欠陥抽出倍率は、画像自動収集装置３において、欠陥検
査装置２で検出された位置データを基に、被対象基板１
０上に存在する大きな欠陥に対して３０００〜７０００
倍程度の低倍率の撮像視野（１０〜３０μｍ程度）内に
位置付けできることを示している。即ち、欠陥抽出倍率
は、画像自動収集装置３の座標系と欠陥検査装置２の座
標系との間の誤差の程度（１０〜２５μｍ程度以下）を
示している。欠陥検査装置Ａが欠陥抽出倍率が３０００
倍であることからして、検出される欠陥の位置精度が最
も悪く、欠陥検査装置Ｃが欠陥抽出倍率が７０００倍で
あることからして、検出される欠陥の位置精度が最も良
いことを示している。

【００４６】このように、画像自動収集装置３の座標系
と欠陥検査装置２の座標系との間に誤差があることから
して、欠陥を撮像視野内に位置付けすることができるよ
うに撮像視野を１０〜３０μｍ程度に広げるために、撮
像倍率を３０００〜７０００倍程度の低倍率にする必要
がある。しかし、撮像倍率を３０００〜７０００倍程度
の低倍率にすると解像度が低下して例えば１μｍ程度以
下の欠陥を示すデジタル画像信号を得ることが困難にな
る。そこで、撮像倍率を３０００〜７０００倍程度の低
倍率にして解像度が低下しても、撮像されて得られるデ
ジタル画像信号から欠陥の位置が認識できる大きさの欠
陥（約１μｍ〜５μｍ程度）について撮像すれば、少な
くともその欠陥の位置（Ｘｎ，Ｙｎ）を検出でき、上記
（数１）に基づくずれ補正係数［Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ］を算
出することが可能となって、欠陥抽出倍率を例えば１０
０００倍以上に高倍率にした場合においても、欠陥を撮
像視野内に位置付けする（アライメントする）ことが可
能となり、その結果、欠陥について高倍率に基づく高解
像度を有するデジタル画像信号を取得することが可能と
なる。

【００４７】いずれにしても、画像自動収集装置３にお
いて、欠陥検査装置２との関係で、初期状態でどれくら
い座標がずれているか、与えられる座標はどれくらいば
らついているかにより、アライメントのために必要な撮
像視野サイズすなわち撮像倍率（欠陥抽出倍率）および
大きな欠陥で示される座標点数（アライメント個数）Ｎ
を変える必要がある。これらの状態は、欠陥座標情報を
出力する欠陥検査装置２に依存するので、図５に示すよ
うに欠陥検査装置種別ごとあるいは欠陥検査装置ごと
に、欠陥寸法に応じた欠陥抽出倍率および大きな欠陥で
示される座標点数Ｎを設定してメモリ部２４に記憶させ
れば良い。このように、全体制御部（ホストコンピュー
タ）２０は、画像自動収集装置３に投入される被対象基
板１０がどの欠陥検査装置で検査されたのかの情報が入
力されて記憶装置２３に記憶されているので、Ｓ４０６
における欠陥抽出倍率（撮像倍率）を欠陥検査装置種別
ごとあるいは欠陥検査装置ごとに制御することが可能と
なる。

【００４８】また、全体制御部（ホストコンピュータ）
２０は、ステップＳ４０６、およびステップＳ４１２に
おいて、欠陥寸法に対応する欠陥抽出倍率で撮像して得
られ、画像記憶装置１４に記憶されるデジタル画像信号
を、モニタ１８に表示することによって、メモリ部２４
に設定記憶された欠陥検査装置種別ごとあるいは欠陥検
査装置ごとの欠陥寸法に応じた欠陥抽出倍率および座標
点数Ｎが適切であるか否かの確認をすることができる。
なお、この際、全体制御部２０は、メモリ部２４に設定
記憶された欠陥検査装置種別ごとあるいは欠陥検査装置
ごとの欠陥寸法に応じた欠陥抽出倍率および座標点数
（アライメント個数）Ｎのテーブルをモニタ１８に表示
し、不適切の場合には、入力手段２１を用いてモニタ１
８の画面上で修正することも可能である。

【００４９】次に、欠陥の位置を認識するために更に、
アライメントに最適な欠陥サイズＤを選択し、また、そ
の欠陥の被対象基板（ウェハ）１０上での場所も考慮し
てアライメントを行い、より高い倍率で欠陥画像を取得
する動作フローの第３の実施例について図６Ａおよび図
６Ｂを用いて説明する。即ち、第３の実施例では、ステ
ップＳ５０４においてアライメントブロック（ｎ：ｎ＝
１，・・・，Ｎ）毎に欠陥サイズＤに最も近い欠陥座標
（ｘⁿｋ，ｙⁿｋ）（ｋ＝１，・・・，Ｋ）を選択するこ
とによって、ずれ補正係数［Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ］の算出
を、被対象基板１０上において偏ることなく、全領域に
亘って実質的にほぼ均等もしくは一様に算出できるよう
にしたことにある。まず、ステップＳ５０１において、
アライメント用に使用する被対象基板１０上における欠
陥を被対象基板１０上のどの部分から選ぶかに関する情
報を設定登録する。アライメント用の欠陥は、被対象基
板１０上の全体（全領域）に亘って偏りやむらが無く、
満遍無く実質的にほぼ均等もしくは一様に配置されてい
ることが望ましい。これを実現するために、図７に示す
ように、被対象基板１０を幾つかのブロックに区分し、
一ブロックから予め決められた数のアライメント用欠陥
を選定するようにする。このブロックを以降、アライメ
ントブロックと呼ぶ。アライメントブロックの例を図７
に示す。図７（ａ）の例は、被対象基板１０を縦、横に
格子状に区切り、その一区画をアライメントブロックと
するものである。図７（ｂ）の例では、被対象基板１０
上を同心円および放射状の線で区切り、その一区画をア
ライメントブロックとするものである。アライメント用
の欠陥は、すべてのアライメントブロックあるいは一部
のアライメントブロックから予め決められた数選定す
る。

【００５０】以上具体的には、アライメントブロックの
情報、すなわちアライメントブロックの形状及び使用す
る区画の情報、使用するアライメントブロックのブロッ
ク数をＮと、一ブロックに設定するアライメント用に使
用する被対象基板１０上における欠陥の数Ｋとを予め入
力手段２１を用いて入力してＲＡＭ等のメモリ部２４に
記憶して設定登録する。なお、区分けされた各アライメ
ントブロックの面積をほぼ一様にした場合、各アライメ
ントブロックに対して設定される欠陥の数Ｋもほぼ一様
にすればよい。区分けされた各アライメントブロックの
面積に変動が有る場合には、各アライメントブロックに
対して設定される欠陥の数Ｋをそれに応じて変えてもよ
い。要するに、アライメント用の欠陥が、被対象基板１
０上の全体（全領域）に亘って偏りやむらが無く、満遍
無く実質的にほぼ均等もしくは一様に配置できればよ
い。ステップＳ５０１における欠陥寸法を基準とした欠
陥を抽出するための撮像倍率（欠陥寸法に対する欠陥抽
出倍率）の設定については第１の実施例と同様である。

【００５１】次に、同じくステップＳ５０１にて、アラ
イメント用に使用する被対象基板１０上における欠陥寸
法Ｄを予め入力手段２１を用いて入力してＲＡＭ等のメ
モリ部２４に記憶して設定登録する。なお、予め、ＲＡ
Ｍ等のメモリ部２４に設定される欠陥寸法データとして
は、欠陥検査装置２から取得される欠陥寸法の定義に従
い、検出画像に対するＸ及びＹへの投影長のいずれか、
即ちその大きい方、あるいはその小さい方、または両者
の平均で定義する方法、直径で定義する方法、楕円近似
を施した場合の長軸方向の寸法、あるいは短軸方向の寸
法で定義する方法などが考えられる。次に、ステップＳ
５０２において、欠陥検査装置２からは画像自動収集装
置３に投入される被対象基板１０上における欠陥数Ｍに
ついての欠陥の位置座標、および欠陥の寸法情報がネッ
トワーク２２または記録媒体等の入力手段２１を用いて
読み込まれて記憶装置２３に記憶蓄積されている。

【００５２】次に、ステップＳ５０３において、全体制
御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記
憶蓄積された画像自動収集装置３に投入される被対象基
板１０上における欠陥数Ｍについての欠陥の寸法情報に
基づき、ステップＳ５０１で指定されたＮ個のアライメ
ントブロックについて、各々のアライメントブロック内
に含まれる欠陥をその寸法の大きな順番に並び替え、ス
テップ５０４で指定欠陥寸法Ｄに最も近い欠陥寸法を持
つ欠陥をＫ個選択し、選択した順を該アライメントブロ
ック内におけるアライメント順ｋとともにアライメント
ブロックｎにおけるｋ番目の欠陥座評点（ｘⁿｋ，ｙ
ⁿｋ）として記憶装置２３に登録する。そして、被対象
基板１０を搬送装置８にてステージ１１８にロードす
る。次に、ステップＳ５０５において、全体制御部（ホ
ストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶蓄積さ
れた画像自動収集装置３に投入される被対象基板１０上
における欠陥を用いたアライメントの順番としてのアラ
イメントブロック番号ｎをｎ＝１と指定し、ステップＳ
５０６において、指定されたアライメントブロック内に
おける欠陥のアライメントの順番としての欠陥番号ｋを
ｋ＝１と指定する。

【００５３】次に、ステップＳ５０７において、全体制
御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記
憶されたアライメントブロック順ｎ＝１、アライメント
欠陥順ｋ＝１からその欠陥の位置座標を基に、ステージ
制御郎１６を駆動制御することによって被対象基板上の
（ｘⁿｋ，ｙⁿｋ）に位置する欠陥が電子検出器１２０で
撮像できるように被対象基板１０を載置したステージ１
１８を移動させて該欠陥の位置決めを行う。次に、ステ
ップＳ５０８において、全体制御部（ホストコンピュー
タ）２０は、記憶装置２３に記憶されたアライメントブ
ロック順ｎ＝１、アライメント欠陥順ｋ＝１からその欠
陥の寸法に対応する欠陥抽出倍率を、メモリ部２４に設
定されたテーブルから選びだし、この選びだされた倍率
になるように低倍率の検出系（１１２等）に切り替えた
り、走査偏向器１１３等（ステージ１１８の走査を組み
合わせても良い。）による走査偏向量を拡大することに
よって低倍率が得られるように制御し、その欠陥の画像
を低倍率で撮像する。このように寸法の大きい欠陥を、
低倍率の撮像視野内に位置付けすることが可能となっ
て、該欠陥の位置座標（ｘⁿｋ，ｙⁿｋ）を画像自動収集
装置３の座標系で検出することが可能となる。なお、走
査型電子顕微鏡１０１の場合、Ａ／Ｄ変換器１１６にお
けるデジタル変換するサンプリング周期は、低倍率の撮
像時でも、高倍率の撮像時も一定とする。このようにサ
ンプリング周期を一定とすると、低倍率の場合、サンプ
リング間隔が広がり、解像度は高倍率に比べ落ちること
になる。しかしながら、欠陥寸法に合わせて撮像倍率を
決めているので、欠陥寸法に対しては同じ解像度を得る
ことができる。また必要なら、撮像倍率に応じてサンプ
リング周期を変えることも可能である。

【００５４】即ち、ステップＳ５０８において、全体制
御部（ホストコンピュータ）２０は、メモリ部２４に設
定されたアライメントブロックＮ個に含まれる各Ｋ個の
欠陥の欠陥寸法に対応する撮像倍率で撮像するように走
査偏向器１１３等（ステージ１１８の走査を組み合わせ
ても良い。）による走査偏向量を制御することによっ
て、電子検出器１２０によってアライメントブロックＮ
個に含まれる各Ｋ個の欠陥を、その欠陥寸法に対応する
欠陥抽出倍率で撮像され、画像入力部１３に入力され、
画像入力郡１３においてデジタル画像信号に変換し、更
に暗レベル補正、電子線の揺らぎ補正、およびシェーデ
イング補正等を行い、きらに疑似ノイズ成分を消去する
フィルタリング処理を行って画像記憶装置１４に記憶さ
れることになる。このように、アライメントブロックＮ
個に含まれる各Ｋ個の欠陥についての撮像は、画像自動
収集装置３の座標系で行われるので、画像自動収集装置
３の座標系でのアライメントを兼ね備えることになる。
この時の撮像倍率は、アライメント用欠陥画像を撮像す
るためにメモリ部２４に対して設定記憶された低倍率で
ある固定倍率または可変倍率（走査偏向器１１３等を制
御することによって得られる。）を用いても良い。

【００５５】次に、ステップＳ５０９において、全体制
御郎（ホストコンピュータ）２０からの指令に基いて、
例えば隣接するチップの同一場所の画像を参照画像とし
て、メモリ部２４に設定されたアライメントブロックＮ
個に含まれる各Ｋ個の欠陥を、その欠陥寸法に対応する
欠陥抽出倍率で撮像して画像入力装置１３に入力して画
像記録装置（画像記憶装置）１４に記憶する。その結
果、画像処理装置１５は、画像記録装置１４に記憶され
たアライメントブロックＮ個に含まれる各Ｋ個の欠陥の
欠陥画像と参照画像との欠陥を示す差画像を抽出し、こ
の抽出された欠陥を示す差画像を例えば２値化画像信号
に変換し、該変換された欠陥を示す２値化画像信号から
例えば重心位置またはＸ方向およびＹ方向の中心位置を
算出することによって画像内での欠陥の位置が検出され
て全体制御部（ホストコンピュータ）２０に送信され
る。全体制御郡（ホストコンピュータ）２０は、画像処
理装置１５から検出される画像内での欠陥の位置データ
を基に、位置モニタ用測長器で測定されるステージ１１
８等の基準座標系（被対象基板１０がステージ１１８上
に位置決めされて載置される関係で被対象基板１０上の
基準座標系でもある。）に変換して被対象基板上の欠陥
位置座標（Ｘⁿｋ，Ｙⁿｋ）を得て、記憶装置２３に記憶
させることができる。

【００５６】全体制御部（ホストコンピュータ）２０
は、ステップＳ５１１において、ｋがメモリ部２４に設
定されたＫになるまで、及びステップＳ５１３におい
て、ｎがメモリ部２４に設定されたＮになるまで、以上
説明した処理を繰り返すよう指令を出して、（Ｎ×Ｋ）
組の座標対［（ｘⁿｋ，ｙⁿｋ）、（Ｘⁿｋ，Ｙⁿｋ）］を
得る。（ｘⁿｋ，ｙⁿｋ）は欠陥検査装置（外観検査装
置）２の座標糸で検出された欠陥の位置、（Ｘⁿｋ，Ｙⁿ
ｋ）は画像自動収集装置３の座標系で検出された欠陥の
位置であり、このこつの座標の違いはすなわち、欠陥検
査装置２と画像自動収集装置３の間にある座標系のずれ
である。そこで、ステップＳ５１４において全体制御部
（ホストコンピュータ）２０は、（Ｎ×Ｋ）組の座標対
を用いて、このこつの座標系間の関係式を導出し、欠陥
検査装置２の位置座標を画像自動収集装置３の位置座標
に変換できるようにする。（ｘⁿｋ，ｙⁿｋ）→（Ｘ
ⁿｋ，Ｙⁿｋ）の変換式は、第１の実施例で示した（数
１）式で表わされる。全体制御部（ホストコンピュー
タ）２０は、この［Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ］を（Ｎ×Ｋ）組の
座標対［（ｘⁿｋ，ｙⁿｋ）、（Ｘⁿｋ，Ｙⁿｋ）］から求
めることが可能となる。求めかたとしては、（ｘⁿｋ，
ｙⁿｋ）と（Ｘⁿｋ，Ｙⁿｋ）各々の重心位置からオフセ
ット［Ｃ，Ｄ］を求めた後に、擬似逆行列を利用した最
小自乗法により［Ａ，Ｂ］を求めれば良い。このよう
に、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、（数
１）式に基いて、画像自動収集装置３の位置座標（Ｘⁿ
ｋ，Ｙⁿｋ）を算出するための欠陥検査装置２の位置座
標（ｘⁿｋ，ｙⁿｋ）に対するずれ補正係数［Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ］を算出することができる。このように、ずれ補
正係数［Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ］を、全てのアライメントブロ
ックＮに亘って被対象基板１０上において全領域に亘っ
て均等に算出することができる。

【００５７】次に、ステップＳ５１５において、全体制
御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記
憶蓄積された画像自動収集装置３に投入される被対象基
板１０上における欠陥数Ｍについてその撮像する順番を
決定する。第１の実施例及び、第２の実施例では撮像順
を欠陥の寸法順として説明したが、全ての欠陥を撮像す
るためのステージの合計の移動距離の観点からは最適で
ある保証がない。このステージ移動距離を短くする（最
も良いのは最小にする）という基準で欠陥の観察順を決
定することにより、トータルの欠陥撮像時間を短縮でき
る利点がある。予め定まった位置にある平面上の複数の
点を結ぶ最短の経路は、例えば伊里、腰塚「ｂｉｔ別
冊、計算幾何学と地理情報処理」ｐｐ．ｌｌ０−１２
１、共立出版（１９８６）に開示されている方法により
求めることができる。従って、全体制御部（ホストコン
ピュータ）２０は、Ｍ個の欠陥について、記憶装置２３
に記憶された欠陥検査装置２から得られた欠陥位置座標
（ｘｎ，ｙｎ）に対して前述のようにステージ移動距離
を最小の基準にしたがって欠陥を撮像する順番を決定
し、並び替えた順番を画像自動収集装置３での画像収集
順ｎとして記憶装置２３に設定登録する。なお、画像自
動収集装置３に投入される被対象基板１０上における欠
陥数がＭであることから、画像自動収集装置３で撮像対
象する欠陥数はＭとなる。

【００５８】次に、ステップＳ５１６（Ｓ４１０）にお
いて、上記（数１）式で示した変換式を用いてずれ補正
を行って画像自動収集装置３の座標系における被対象基
板１０上の欠陥位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を算出する。そ
して、被対象基板１０を搬送装置８にてステージ１１８
にロードする。次に、ステップＳ５１７において、全体
制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に
記憶蓄積された画像自動収集装置３に投入される被対象
基板１０上における欠陥の画像収集順（この欠陥の画像
収集順は、上記のように最短ルートで決定された観察順
である。）ｎとしてｎ＝１を指定する。次に、ステップ
Ｓ５１８（Ｓ４１１）において、全体制御郡（ホストコ
ンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶された欠陥番
号ｎ＝１からその欠陥の位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を基
に、ステージ制御部１６を駆動制御して被対象基板１０
を載置したステージ１１８を移動させることによって、
被対象基板上の（Ｘｎ、Ｙｎ）に位置する欠陥ｎが電子
検出器１２０で撮像できるように欠陥ｎを光軸に位置決
めを行う。

【００５９】次に、ステップＳ５１９（Ｓ４１２）にお
いて、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶
装置２３に記憶された欠陥番号ｎ＝１からその欠陥寸法
に対応する欠陥抽出倍率を、メモリ部２４に設定された
テーブルから選びだし、この選びだされた倍率になるよ
うに低倍率の検出系（１２０等）に切り替えたり、走査
偏向器１１３等（ステージ１１８の走査を組み合わせて
も良い。）による走査偏向量を拡大することによって観
察倍率が得られるように制御し、その欠陥の画像を撮像
する。次に、ステップＳ５２０（Ｓ４１３）において、
画像収集順に応じて次の欠陥（ｎ＝ｎ＋１）が指定さ
れ、ステップＳ５２１（Ｓ４１４）において被対象基板
上に存在する全ての欠陥についての画像入力が終えた
ら、ステップＳ５２２（Ｓ４１５）において被対象基板
１０を搬送装置８にてステージ１１８にからアンロード
し、次の被対象基板の欠陥撮像に進む。このようにＭ個
の欠陥についての撮像が最短ルートで実現でき、撮像時
間を短縮することができる。

【００６０】以上の説明では、メモリ部２４に記憶され
た欠陥寸法と撮像倍率との相関テーブルに基いて欠陥寸
法（欠陥サイズ）に対応する欠陥抽出倍率で撮像すると
記したが、例えばアライメント用の欠陥撮像時には固定
された第１の撮像倍率を用い、それ以外の欠陥撮像時、
即ちステップＳ５１９における欠陥撮像には固定された
第２の撮像倍率を用いる。このとき前述のようにアライ
メント用の第１の撮像倍率にて撮像された欠陥を用い
て、さらに詳細な位置ずれ補正が可能となり、ステップ
Ｓ５１９における欠陥撮像時に欠陥の位置出し精度（ア
ライメント精度）を向上させることができ、その結果、
位置出し後の欠陥の画像視野中心からのバラツキは小さ
くなり、第２の撮像倍率を第１の撮像倍率で得られる視
野より狭い視野、すなわち高い倍率で撮像することが可
能となる。即ち、第２の撮像倍率を、第１の撮像倍率よ
りも高い倍率に設定することが可能となる。このよう
に、第２の撮像倍率を第１の撮像倍率より高い倍率に設
定することにより、より微細な欠陥も画像上において高
解像度でもって捉えることが可能となり、より微細な欠
陥の特徴量（サイズ、形状、表面の状態、濃淡値等）を
正確に抽出することができると共にその欠陥の性質（カ
テゴリー）について詳細解析して分類することが可能と
なる。特に、第２の撮像倍率をできるかぎり高い倍率
（例えば５００００倍（０．０２μｍを１ｍｍとしてデ
ジタル画像信号として撮像できる。）〜３００００倍
（０．０２μｍを０．６ｍｍとしてデジタル画像信号と
して撮像できる。）、それ以上。）にすれば、欠陥の特
徴量をより正確に抽出することができると共にその欠陥
の性質（カテゴリー）についてより詳細に解析して分類
することが可能となる。

【００６１】上記具体例では、撮像倍率を欠陥撮像の目
的に応じ２段階で切り替える場合について説明したが、
前述のように欠陥寸法（欠陥サイズ）に応じてクラス分
けを行い、欠陥寸法のクラスに応じて撮像倍率を決定し
ても構わない。また、画像上で観察される欠陥の大きさ
を予め指定された画像サイズ（単位：画素）で撮像する
撮像倍率を適用する方法をとっても構わない。また、図
６Ａと図６Ｂとは６０１と６０２とで接続されている。
次に、画像自動収集装置３が、欠陥検査装置２から取得
される欠陥位置座標、被対象基板上の欠陥の個数、およ
び欠陥の寸法を基に、より高い倍率で欠陥画像を取得す
る図８Ａ、および図８Ｂに示す動作フローの第４の実施
例について、図６に示す第３の実施例と相違するところ
について説明する。

【００６２】まず、第１はステップＳ５０４ａにおいて
被対象基板１０上に形成されたアライメント用のパター
ンを用いて検査装置２から送られてくる座標系を補正す
る点である。このアライメントパターンとは被検査基板
１０上に形成される電子回路パターンと同様の製造プロ
セスを利用して作成されるものであり、その中心位置を
確認容易とするために、円あるいは四角あるいは十字な
ど対称性を持つ幾何学的な模様パターンで形成されたも
のである。異なる位置にあるアライメントパターンを少
なくとも２個用いることにより、欠陥検査装置２におけ
るアライメントパターン（マーク）の位置座標（ｘ，
ｙ）と画像自動収集装置３におけるアライメントパター
ンの位置座標（Ｘ，Ｙ）から、（数１）式を用いて、
（ｘ，ｙ）→（Ｘ，Ｙ）へ変換するための座標変換係数
［Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ］を求めることが出き、（ｘ，ｙ）→
（Ｘ，Ｙ）へ変換するための座標変換関数Ｇ：Ｇ（ｘ，
ｙ）＝（Ｘ，Ｙ）を定めることができる。当然、欠陥検
査装置２においてもアライメントパターンの位置座標
（ｘ，ｙ）が検出され、画像自動収集装置３においても
アライメントパターンの位置座標（Ｘ，Ｙ）が検出され
ることになる。アライメントパターンの位置座標は、欠
陥検査装置２と画像自動収集装置３とに共通する基準点
となる。

【００６３】第２は、ステップＳ５０７’において、全
体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３
に記憶されたアライメントブロック順ｎ＝１、アライメ
ント欠陥順ｋ＝１からその欠陥の位置座標を、ステップ
５０４ａで導出した座標変換関数Ｇにより補正し、補正
した位置座標Ｇ（ｘⁿｋ，ｙⁿｋ）を基に、ステージ制御
部１６を駆動制御して被対象基板１０を載置したステー
ジ１１８を移動させることによって被対象基板上のＧ
（ｘⁿｋ，ｙⁿｋ）に位置する欠陥が電子検出器１２０で
撮像できるように該欠陥の位置決めを行う点である。こ
のように座標変換関数Ｇにより、アライメント用欠陥の
位置出し精度（アライメント精度）を向上させることが
でき、その結果、位置出し後の欠陥の画像視野中心から
のバラツキは小さくなり、確実なアライメントの実施が
可能となる。第３は、ステップＳ５１７’において、全
体制御部（ホストコンピュータ）２０が、Ｘ及びＹ各々
に対するオフセット値（offsetｘ，offsetｙ）を両者と
も０として記憶装置２３に記憶蓄積する点である。第４
は、ステップＳ５１８’において、全体制御部（ホスト
コンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶された欠陥
番号ｎ＝１から、隣接する前の点で求められたオフセッ
ト値（offsetｘ，offsetｙ）で補正された欠陥の位置座
標（Ｘｎ＋offsetｘ，Ｙｎ＋offsetｙ）を基に、ステー
ジ制御部１６を駆動制御して被対象基板１０を載置した
ステージ１１８を移動させることによって被対象基板上
の（Ｘｎ＋offsetｘ，Ｙｎ＋offsetｙ）に位置する欠陥
ｎが電子検出器１２０で撮像できるように欠陥ｎを光軸
に位置決めを行う点である。このように、欠陥の位置座
標（Ｘｎ，Ｙｎ）を、後述するように隣接する前の点で
求められたオフセット値（offsetｘ，offsetｙ）で補正
することによって、欠陥ｎを電子検出器１２０で撮像す
る視野内に高精度に位置決めすることが可能となる。

【００６４】第５は、ステップＳ５１９ａにおいて、画
像処理装置１５が、取得された欠陥画像信号から例えば
参照画像信号を用いて、欠陥を示す差画像信号を算出
し、この算出された差画像信号から欠陥の位置（Ｘ
ｎ’，Ｙｎ’）を検出する点である。

【００６５】第６は、ステップＳ５１９ｂにおいて、ス
テップＳ５１９ａで算出した欠陥の位置（Ｘｎ’，Ｙ
ｎ’）とステップＳ５１６で補正関数を用いて算出した
欠陥の位置（Ｘｎ，Ｙｎ）との差分からそのオフセット
値（offsetｘ，offsetｙ）を算出する点である。このよ
うにオフセット値（offsetｘ，offsetｙ）は、ステップ
Ｓ５１９ａで算出した欠陥の位置（Ｘｎ’，Ｙｎ’）と
ステップＳ５１６で補正関数を用いて算出した欠陥の位
置（Ｘｎ，Ｙｎ）との差分から算出することが可能とな
る。第３、第４、第５、第６で述べたオフセット値（of
fsetｘ，offsetｙ）は、アライメントにより得られた座
標補正関数Ｆで処理して得られる欠陥座標値と、実際に
欠陥の画像を取得して、画像より得られた真の欠陥座標
値とのずれを表す。順次観察しようとする欠陥と欠陥と
の間のステージ移動は、最小の考え方に基いているの
で、観察順に基づく隣接する２点の欠陥は比較的近傍に
存在し、オフセット値も小さい値で示されることにな
り、ステップＳ５１９ａにおいて欠陥画像信号を取得
し、ステップＳ５１９ｂにおいてオフセット値を算出す
ることが可能となる。このため算出されたオフセット値
を次の欠陥の位置決めのときに用いれば、より正確な欠
陥の位置決めが可能となる。以上説明した第１、第６の
点以外は、図６に示す第３の実施例と同様な動作および
処理となる。

【００６６】また、図８Ａと図８Ｂとは、６０１’と６
０２’とで接続されている。なお、図６Ａに示す前半の
ステップＳ５０１〜Ｓ５１４の後に図８Ｂに示すステッ
プＳ５１５〜Ｓ５２２を実行してもよく、また図８Ａに
示すステップＳ５０１、Ｓ５１４の後に図６Ｂに示す後
半のステップＳ５１５〜Ｓ５２２を実行してもよい。

【００６７】以上、画像自動収集装置３において、画像
の撮像倍率を欠陥寸法に応じて設定する実施例について
説明したが、画像の撮像倍率は撮像対象となる被対象基
板（ウェハ基板）上の部分に形成された回路パターンの
種類に応じて決定しても構わない。半導体ウェハ等の被
対象基板上の回路パターンは微細なものであり、画像倍
率が下がるということはこれをデジタル画像で捉える場
合、サンプリング周波数が下がることを意味する。よっ
て、このサンプリング周波数が被対象基板上に形成され
る回路パターンの空間周波数の半分以下になると、エイ
リアシングにより本来被対象基板上に存在しない一種の
干渉縞のようなパターンが重畳し、これにより欠陥観察
に困難を生じる恐れがある。このため、回路パターンの
空間周波数が高い部分では撮像倍率（欠陥抽出倍率、欠
陥観察倍率）を高く、空間周波数に低い部分では撮像倍
率（欠陥抽出倍率、欠陥観察倍率）を低く設定する必要
がある。よって、被対象基板上の領域毎に画像の撮像倍
率を規定し、上記のようなエイリアシングによるノイズ
パターン発生を防ぐことが可能となる。従って、全体制
御部（ホストコンピュータ）２０は、投入される被対象
基板１０上に部分領域毎に形成されている回路パターン
の種類（空間周波数が高いか低いか）に関する設計情報
を、予め、記録媒体等の入力手段２１またはネットワー
ク２２を用いてＣＡＤシステム（図示せず。）や製造ラ
インを管理している管理システム（図示せず。）から入
力してメモリ部２４または記憶装置２３に記憶しておく
ことが必要となる。そして、全体制御部（ホストコンピ
ュータ）２０は、予め、この回路パターンの種類に関す
る設計情報（空間周波数）を基に、被対象基板１０上の
領域毎に最低の撮像倍率を求めてメモリ部２４に記憶さ
せておくことによって、投入される被対象基板１０の領
域ごとに対する撮像倍率（欠陥抽出倍率、欠陥観察倍
率）が適切であるか否かの確認をすることができる。

【００６８】即ち、全体制御部（ホストコンピュータ）
２０は、欠陥検査装置２から検出されて記憶装置２３に
記憶された欠陥の位置座標からその領域における最低の
撮像倍率をメモリ部２４から引き出すことが可能とな
る。従って、全体制御部２０は、ステップＳ４０６およ
びステップＳ４１２、Ｓ４１２ａにおける欠陥寸法に対
応する欠陥抽出倍率やステップＳ４０７ｃおよびステッ
プＳ４１２ｄにおける欠陥観察倍率が、欠陥が存在する
領域における最低の撮像倍率の条件を満たしているか否
かを調べることができ、もし満たさない場合には、図５
Ａ、および図５Ｂに示した欠陥サイズによりスキップす
るステップＳ４０７ｂ、Ｓ４１２ｃと同じステップに
て、この欠陥の画像収集をスキップする。このように、
全体制御部２０は、欠陥抽出倍率や欠陥観察倍率を、欠
陥が存在する領域における最低の撮像倍率を満たして欠
陥を撮像することによって欠陥の背景（回路パターン）
からのノイズパターン発生を防止して忠実に欠陥を示す
デジタル画像信号を取得でき、ずれ補正（アライメン
ト）を正確に行うことができると共に、欠陥の特徴量や
性質についての詳細解析の信頼度を向上させることがで
きる。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、欠陥検査装置との間に
存在する座標系の違いを安定に補正することができるの
で、欠陥検査装置で検出された微細な欠陥についても短
い検索時間で安定に捉えることができ、その結果、欠陥
の特徴量（サイズ、形状、表面状態、濃淡値等）や性質
（カテゴリー）について詳細解析できる高い撮像倍率
（例えば１００００倍以上）で撮像された高分解能を有
するデジタル画像信号を取得できる走査型電子顕微鏡に
よる画像自動収集装置およびその方法を実現することが
できる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像自動収集装置の半導体製造プ
ロセスにける役割を説明するための図である。

【図２】本発明に係る画像自動収集装置の一実施例を示
す概略構成図である。

【図３】本発明に係る画像自動収集装置において画像自
動収集処理する第１の実施例を示すフローチャート図で
ある。

【図４Ａ】本発明に係る画像自動収集装置において画像
自動収集処理する第２の実施例の前半を示すフローチャ
ート図である。

【図４Ｂ】本発明に係る画像自動収集装置において画像
自動収集処理する第２の実施例の後半を示すフローチャ
ート図である。

【図５】パラメータ設定例を示す図である。

【図６Ａ】本発明に係る画像自動収集装置において画像
自動収集処理する第３の実施例の前半を示すフローチャ
ート図である。

【図６Ｂ】図６Ａに示す第３の実施例の後半を示すフロ
ーチャート図である。

【図７】被検査対象を区分的な領域に分割する実施例を
示す図である。

【図８Ａ】本発明に係る画像自動収集装置において画像
自動収集処理する第４の実施例の前半を示すフローチャ
ート図である。

【図８Ｂ】図８Ａに示す第４の実施例の後半を示すフロ
ーチャート図である。

【符号の説明】

１…プローブ検査、２…欠陥検査装置（外観検査装
置）、３…画像自動収集装置、４…外観検査結果、５…
欠陥画像、６…不良モード別の発生頻度を示す画面、７
…品質管理システム、８…搬送装置、１０…被対象基
板、１３…画像入力装置（画像入力部）、１４…画像記
録装置（画像記憶装置、画像記憶部）、１５…画像処理
装置、１６…ステージ制御部、１７…搬送制御部、１８
…モニタ、２０…全体制御部（ホストコンピュータ）、
２１…キーボード・マウス等の入力手段、２２…ネット
ワーク、２４…メモリ部、２５…バス、１０１…走査型
電子顕微鏡、１１１…電子銃、１１２…収束レンズ（コ
ンデンサレンズ）、１１３…走査偏向器、１１４…対物
レンズ、１１５…グランド電極、１１７…リターディン
グ電極、１１８…ステージ、１２０…電子検出器、１２
１…アンプ、１３１…Ａ／Ｄ変換器、１３２…前処理回
路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宍戸 千絵 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 小原 健二 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 中垣 亮 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 馬場 英花 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 小沢 康彦 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 黒崎 利栄 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 磯貝 静志 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 渡辺 健二 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被対象基板を載置するステージと、電子ビ
   ームを出射する電子銃と、該電子銃から出射された電子
   ビームを収束する収束レンズと、該収束レンズで収束さ
   れる電子ビームを前記被対象基板の表面に２次元に走査
   させる走査手段と、該収束レンズによって収束される電
   子ビームを前記被対象基板の表面上にスポット状に集束
   させる対物レンズと、前記走査手段による電子ビームの
   走査により前記被対象基板より生じる電子の強度を検出
   してアナログ画像信号を出力する検出器と、該検出器か
   ら検出されて出力されたアナログ画像信号をサンプリン
   グしてデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部を有す
   る画像入力部と、該画像入力部から得られるデジタル画
   像信号を記憶する画像記憶部とを備えた走査型電子顕微
   鏡であって、 外観検査装置から取得される被対象基板上に存在する欠
   陥についての寸法およびその第１の位置座標に関する情
   報を記憶する記憶部と、 該記憶部から得られる被対象基板上に存在する寸法の大
   きな欠陥についての第１の位置座標に関する情報を基
   に、大きな欠陥を前記走査手段を制御して得られる低倍
   率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた
   大きな欠陥を低倍率の撮像倍率で撮像してその大きな欠
   陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶し、該記
   憶された大きな欠陥のデジタル画像信号を基にその欠陥
   の第２の位置座標を算出し、該算出された第２の位置座
   標と前記第１の位置座標との関係からずれ補正係数を算
   出するずれ補正係数算出手段とを備えたことを特徴とす
   る画像自動収集装置。
2. 【請求項２】被対象基板を載置するステージと、電子ビ
   ームを出射する電子銃と、該電子銃から出射された電子
   ビームを収束する収束レンズと、該収束レンズで収束さ
   れる電子ビームを前記被対象基板の表面に２次元に走査
   させる走査手段と、該収束レンズによって収束される電
   子ビームを前記被対象基板の表面上にスポット状に集束
   させる対物レンズと、前記走査手段による電子ビームの
   走査により前記被対象基板より生じる電子の強度を検出
   してアナログ画像信号を出力する検出器と、該検出器か
   ら検出されて出力されたアナログ画像信号をサンプリン
   グしてデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部を有す
   る画像入力部と、該画像入力部から得られるデジタル画
   像信号を記憶する画像記憶部とを備えた走査型電子顕微
   鏡であって、 外観検査装置から取得される被対象基板上に存在する欠
   陥についての寸法およびその第１の位置座標に関する情
   報を記憶する記憶部と、 該記憶部から得られる被対象基板上に存在する所望の寸
   法を満たす欠陥についての第１の位置座標に関する情報
   を基に、該欠陥を前記走査手段を制御して得られる第１
   の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた欠
   陥を第１の撮像倍率で撮像してその欠陥のデジタル画像
   信号を前記画像記憶部に記憶し、該記憶された欠陥のデ
   ジタル画像信号を基にその欠陥の第２の位置座標を算出
   し、該算出された第２の位置座標と前記第１の位置座標
   との関係からずれ補正係数を算出するずれ補正係数算出
   手段とを備えたことを特徴とする画像自動収集装置。
3. 【請求項３】被対象基板を載置するステージと、電子ビ
   ームを出射する電子銃と、該電子銃から出射された電子
   ビームを収束する収束レンズと、該収束レンズで収束さ
   れる電子ビームを前記被対象基板の表面に２次元に走査
   させる走査手段と、該収束レンズによって収束される電
   子ビームを前記被対象基板の表面上にスポット状に集束
   させる対物レンズと、前記走査手段による電子ビームの
   走査により前記被対象基板より生じる電子の強度を検出
   してアナログ画像信号を出力する検出器と、該検出器か
   ら検出されて出力されたアナログ画像信号をサンプリン
   グしてデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部を有す
   る画像入力部と、該画像入力部から得られるデジタル画
   像信号を記憶する画像記憶部とを備えた走査型電子顕微
   鏡であって、 外観検査装置から取得される被対象基板上に存在する欠
   陥についての寸法およびその第１の位置座標に関する情
   報を記憶する記憶部と、 前記被対象基板上を複数の領域に区分けして設定登録す
   る領域設定手段と、 該領域設定手段において設定登録された被対象基板上の
   各領域に存在する所望の寸法を満たす欠陥を前記記憶部
   に記憶された情報を基に選定し、前記記憶部から選定さ
   れた各領域毎の欠陥ついての第１の位置座標に関する情
   報を基に、該各領域毎の欠陥を前記走査手段を制御して
   得られる第１の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置
   付けされた各領域毎の欠陥を第１の撮像倍率で撮像して
   その各領域毎の欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶
   部に記憶し、該記憶された欠陥のデジタル画像信号を基
   にその各領域毎の欠陥の第２の位置座標を算出し、該算
   出された各領域毎の第２の位置座標と前記各領域毎の第
   １の位置座標との関係から被対象基板全体としてのずれ
   補正係数を算出するずれ補正係数算出手段とを備えたこ
   とを特徴とする画像自動収集装置。
4. 【請求項４】更に、前記記憶部から得られる被対象基板
   上に存在する欠陥について前記ずれ補正係数算出手段で
   算出されたずれ補正係数で前記記憶部から得られる欠陥
   の第１の位置座標を補正して第２の位置座標を算出し、
   該算出された第２の位置座標に関する情報を基に、欠陥
   を前記走査手段を制御して得られる第２の撮像倍率の視
   野内に位置付けし、該位置付けされた欠陥を第２の撮像
   倍率で撮像してその欠陥のデジタル画像信号を前記画像
   記憶部に記憶して収集する画像収集制御手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項１または２または３記載の画像自
   動収集装置。
5. 【請求項５】更に、前記記憶部から得られる被対象基板
   上に存在する寸法の小さな欠陥について前記ずれ補正係
   数算出手段で算出されたずれ補正係数で前記記憶部から
   得られる小さな欠陥の第１の位置座標を補正して第２の
   位置座標を算出し、該算出された第２の位置座標に関す
   る情報を基に、小さな欠陥を前記走査手段を制御して得
   られる高倍率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置
   付けされた小さな欠陥を高倍率の撮像倍率で撮像してそ
   の小さな欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記
   憶して収集する画像収集制御手段を備えたことを特徴と
   する請求項１または２または３記載の画像自動収集装
   置。
6. 【請求項６】更に、前記記憶部から得られる被対象基板
   上に存在する寸法の小さな欠陥について前記ずれ補正係
   数算出手段で算出されたずれ補正係数で前記記憶部から
   得られる小さな欠陥の第１の位置座標を補正して第２の
   位置座標を算出し、該算出された第２の位置座標に関す
   る情報を基に、小さな欠陥を前記走査手段を制御するこ
   とによって得られる高倍率の撮像倍率の視野内に位置付
   けし、該位置付けされた小さな欠陥を高倍率の撮像倍率
   で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を前記画
   像記憶部に記憶し、該記憶された小さな欠陥のデジタル
   画像信号を基にその欠陥の第３の位置座標を算出し、該
   算出された第３の位置座標に関する情報を基に、小さな
   欠陥を所望の高倍率の撮像倍率の視野内に位置付けし、
   該位置付けされた小さな欠陥を所望の高倍率の撮像倍率
   で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を前記画
   像記憶部に記憶して収集する画像収集制御手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１または２または３記載の画像
   自動収集装置。
7. 【請求項７】更に、前記記憶部から得られる被対象基板
   上に存在する寸法の小さな欠陥について前記ずれ補正係
   数算出手段で算出されたずれ補正係数で前記記憶部から
   得られる小さな欠陥の第１の位置座標を補正して第２の
   位置座標を算出し、該算出された第２の位置座標に関す
   る情報を基に、小さな欠陥を前記走査手段を制御するこ
   とによって得られる高倍率の撮像倍率の視野内に位置付
   けし、該位置付けされた小さな欠陥を高倍率の撮像倍率
   で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を前記画
   像記憶部に記憶し、該記憶された小さな欠陥のデジタル
   画像信号を基にその欠陥の第３の位置座標およびその欠
   陥のサイズを算出し、該算出された第３の位置座標に関
   する情報を基に、小さな欠陥を前記欠陥のサイズに適合
   する高倍率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付
   けされた小さな欠陥を前記適合する高倍率の撮像倍率で
   撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を前記画像
   記憶部に記憶して収集する画像収集制御手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項１または２または３記載の画像自
   動収集装置。
8. 【請求項８】更に、前記記憶部から得られる被対象基板
   上に存在する複数の欠陥について、移動距離が短くなる
   基準に従って観察順序を設定登録する観察順序設定手段
   と、 前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する複数の
   欠陥の各々について前記ずれ補正係数算出手段で算出さ
   れたずれ補正係数で前記記憶部から得られる各欠陥の第
   １の位置座標を補正して各欠陥の第２の位置座標を算出
   し、該算出された各欠陥の第２の位置座標に関する情報
   を基に、前記観察順序設定手段で設定された観察順序に
   従って各欠陥を前記走査手段を制御して得られる第２の
   撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた各欠
   陥を第２の撮像倍率で撮像してその欠陥のデジタル画像
   信号を前記画像記憶部に記憶して収集する画像収集制御
   手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２また
   は３記載の画像自動収集装置。
9. 【請求項９】更に、オフセット値を算出するオフセット
   値算出手段と、 前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する欠陥に
   ついて前記ずれ補正係数算出手段で算出されたずれ補正
   係数および前記オフセット値算出手段で算出されたオフ
   セット値で前記記憶部から得られる各欠陥の第１の位置
   座標を補正して欠陥の第２の位置座標を算出し、該算出
   された欠陥の第２の位置座標に関する情報を基に、欠陥
   を前記走査手段を制御して得られる第２の撮像倍率の視
   野内に位置付けし、該位置付けされた欠陥を第２の撮像
   倍率で撮像してその欠陥のデジタル画像信号を前記画像
   記憶部に記憶して収集する画像収集制御手段とを備えた
   ことを特徴とする請求項１または２または３記載の画像
   自動収集装置。
10. 【請求項１０】被対象基板を載置するステージと、電子
    ビームを出射する電子銃と、該電子銃から出射された電
    子ビームを収束する収束レンズと、該収束レンズで収束
    される電子ビームを前記被対象基板の表面に２次元に走
    査させる走査手段と、該収束レンズによって収束される
    電子ビームを前記被対象基板の表面上にスポット状に集
    束させる対物レンズと、前記走査手段による電子ビーム
    の走査により前記被対象基板より生じる電子の強度を検
    出してアナログ画像信号を出力する検出器と、該検出器
    から検出されて出力されたアナログ画像信号をサンプリ
    ングしてデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部を有
    する画像入力部と、該画像入力部から得られるデジタル
    画像信号を記憶する画像記憶部とを備えた走査型電子顕
    微鏡であって、 外観検査装置から取得される被対象基板上に存在する欠
    陥についての寸法およびその第１の位置座標に関する情
    報を記憶する記憶部と、 該記憶部から得られる被対象基板上に存在する寸法の大
    きな欠陥についての第１の位置座標に関する情報を基
    に、大きな欠陥を前記走査手段を制御して得られる低倍
    率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた
    大きな欠陥を低倍率の撮像倍率で撮像してその大きな欠
    陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶し、該記
    憶された大きな欠陥のデジタル画像信号を基にその欠陥
    の第２の位置座標およびその欠陥のサイズを算出し、該
    算出された第２の位置座標と前記第１の位置座標との関
    係からずれ補正係数を算出し、更に前記算出された第２
    の位置座標に基いて、前記算出された欠陥のサイズに適
    合する撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされ
    た大きな欠陥を前記適合する撮像倍率で撮像してその大
    きな欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶し
    て収集する第１の画像収集制御手段と、 前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する寸法の
    小さな欠陥について前記第１の画像収集制御手段で算出
    されたずれ補正係数で前記記憶部から得られる小さな欠
    陥の第１の位置座標を補正して第２の位置座標を算出
    し、該算出された第２の位置座標に関する情報を基に、
    小さな欠陥を前記走査手段を制御して得られる高倍率の
    撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた小さ
    な欠陥を高倍率の撮像倍率で撮像してその小さな欠陥の
    デジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶して収集する
    第２の画像収集制御手段とを備えたことを特徴とする画
    像自動収集装置。
11. 【請求項１１】被対象基板を載置するステージと、電子
    ビームを出射する電子銃と、該電子銃から出射された電
    子ビームを収束する収束レンズと、該収束レンズで収束
    される電子ビームを前記被対象基板の表面に２次元に走
    査させる走査手段と、該収束レンズによって収束される
    電子ビームを前記被対象基板の表面上にスポット状に集
    束させる対物レンズと、前記走査手段による電子ビーム
    の走査により前記被対象基板より生じる電子の強度を検
    出してアナログ画像信号を出力する検出器と、該検出器
    から検出されて出力されたアナログ画像信号をサンプリ
    ングしてデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部を有
    する画像入力部と、該画像入力部から得られるデジタル
    画像信号を記憶する画像記憶部とを備えた走査型電子顕
    微鏡であって、 被対象基板上に存在する欠陥についての寸法およびその
    位置座標に関する情報、並びに被対象基板上の領域にお
    ける回路パターンに関する情報を記憶する記憶部と、 該記憶部から得られる撮像しようとする欠陥の位置座標
    に関する情報を基に該欠陥が存在する領域における回路
    パターンに関する情報を取得し、該取得された回路パタ
    ーンに関する情報を基に制限される制限撮像倍率を算出
    し、前記記憶部から得られる撮像しようとする欠陥の寸
    法に関する情報に基いて撮像しようとする欠陥の撮像倍
    率を決定し、該決定された撮像倍率が前記算出された制
    限撮像倍率を満足する場合、撮像しようとする欠陥を前
    記決定された撮像倍率で撮像するように前記走査手段を
    制御する制御部とを備え、 前記画像記憶部に、欠陥の寸法に適合した撮像倍率で撮
    像されたデジタル画像信号を収集して記憶するように構
    成したことを特徴とする画像自動収集装置。
12. 【請求項１２】被対象基板を載置するステージと、電子
    ビームを出射する電子銃と、該電子銃から出射された電
    子ビームを収束する収束レンズと、該収束レンズで収束
    される電子ビームを前記被対象基板の表面に２次元に走
    査させる走査手段と、該収束レンズによって収束される
    電子ビームを前記被対象基板の表面上にスポット状に集
    束させる対物レンズと、前記走査手段による電子ビーム
    の走査により前記被対象基板より生じる電子の強度を検
    出してアナログ画像信号を出力する検出器と、該検出器
    から検出されて出力されたアナログ画像信号をサンプリ
    ングしてデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部を有
    する画像入力部と、該画像入力部から得られるデジタル
    画像信号を記憶する画像記憶部とを備えた走査型電子顕
    微鏡であって、 外観検査装置の機種または種別と撮像倍率との相関に関
    する情報を記憶する記憶部と、 前記走査型電子顕微鏡に投入される被対象基板上に存在
    する欠陥の検査が行われた外観検査装置の機種または種
    別に関する情報を入力する入力手段と、 該入力手段で入力された外観検査装置の機種または種別
    に関する情報に基いて前記記憶部に記憶された相関に関
    する情報を基に撮像倍率を決定し、該決定された撮像倍
    率で被対象基板上に存在する欠陥を撮像するように前記
    走査手段を制御する制御部とを備えたことを特徴とする
    画像自動収集装置。
13. 【請求項１３】更に、前記画像記憶部に収集して記憶さ
    れた欠陥のデジタル画像信号から欠陥の特徴量を算出
    し、該算出された特徴量を解析することによって欠陥の
    性質を分類する解析手段を備えたことを特徴とする請求
    項１〜１２の何れかに記載の画像自動収集装置。
14. 【請求項１４】被対象基板を載置するステージと、電子
    ビームを出射する電子銃と、該電子銃から出射された電
    子ビームを収束する収束レンズと、該収束レンズで収束
    される電子ビームを前記被対象基板の表面に２次元に走
    査させる走査手段と、該収束レンズによって収束される
    電子ビームを前記被対象基板の表面上にスポット状に集
    束させる対物レンズと、前記走査手段による電子ビーム
    の走査により前記被対象基板より生じる電子の強度を検
    出してアナログ画像信号を出力する検出器と、該検出器
    から検出されて出力されたアナログ画像信号をサンプリ
    ングしてデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部を有
    する画像入力部と、該画像入力部から得られるデジタル
    画像信号を記憶する画像記憶部と、外観検査装置から取
    得される被対象基板上に存在する欠陥についての寸法お
    よびその第１の位置座標に関する情報を記憶する記憶部
    とを備えた走査型電子顕微鏡による画像自動収集方法で
    あって、 前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する寸法の
    大きな欠陥についての第１の位置座標に関する情報を基
    に、大きな欠陥を前記走査手段を制御することによって
    得られる低倍率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位
    置付けされた大きな欠陥を低倍率の撮像倍率で撮像して
    その大きな欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に
    記憶し、該記憶された大きな欠陥のデジタル画像信号を
    基にその欠陥の第２の位置座標を算出し、該算出された
    第２の位置座標と前記第１の位置座標との関係からずれ
    補正係数を算出するずれ補正係数算出過程を有すること
    を特徴とする画像自動収集方法。
15. 【請求項１５】被対象基板を載置するステージと、電子
    ビームを出射する電子銃と、該電子銃から出射された電
    子ビームを収束する収束レンズと、該収束レンズで収束
    される電子ビームを前記被対象基板の表面に２次元に走
    査させる走査手段と、該収束レンズによって収束される
    電子ビームを前記被対象基板の表面上にスポット状に集
    束させる対物レンズと、前記走査手段による電子ビーム
    の走査により前記被対象基板より生じる電子の強度を検
    出してアナログ画像信号を出力する検出器と、該検出器
    から検出されて出力されたアナログ画像信号をサンプリ
    ングしてデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部を有
    する画像入力部と、該画像入力部から得られるデジタル
    画像信号を記憶する画像記憶部と、外観検査装置から取
    得される被対象基板上に存在する欠陥についての寸法お
    よびその第１の位置座標に関する情報を記憶する記憶部
    とを備えた走査型電子顕微鏡による画像自動収集方法で
    あって、 該記憶部から得られる被対象基板上に存在する所望の寸
    法を満たす欠陥についての第１の位置座標に関する情報
    を基に、該欠陥を前記走査手段を制御して得られる第１
    の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた欠
    陥を第１の撮像倍率で撮像してその欠陥のデジタル画像
    信号を前記画像記憶部に記憶し、該記憶された欠陥のデ
    ジタル画像信号を基にその欠陥の第２の位置座標を算出
    し、該算出された第２の位置座標と前記第１の位置座標
    との関係からずれ補正係数を算出するずれ補正係数算出
    過程を有することを特徴とする画像自動収集方法。
16. 【請求項１６】被対象基板を載置するステージと、電子
    ビームを出射する電子銃と、該電子銃から出射された電
    子ビームを収束する収束レンズと、該収束レンズで収束
    される電子ビームを前記被対象基板の表面に２次元に走
    査させる走査手段と、該収束レンズによって収束される
    電子ビームを前記被対象基板の表面上にスポット状に集
    束させる対物レンズと、前記走査手段による電子ビーム
    の走査により前記被対象基板より生じる電子の強度を検
    出してアナログ画像信号を出力する検出器と、該検出器
    から検出されて出力されたアナログ画像信号をサンプリ
    ングしてデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部を有
    する画像入力部と、該画像入力部から得られるデジタル
    画像信号を記憶する画像記憶部と、外観検査装置から取
    得される被対象基板上に存在する欠陥についての寸法お
    よびその第１の位置座標に関する情報を記憶する記憶部
    とを備えた走査型電子顕微鏡による画像自動収集方法で
    あって、 前記被対象基板上を複数の領域に区分けして設定登録す
    る領域設定過程と、 該領域設定過程において設定登録された被対象基板上の
    各領域に存在する所望の寸法を満たす欠陥を前記記憶部
    に記憶された情報を基に選定し、前記記憶部から選定さ
    れた各領域毎の欠陥ついての第１の位置座標に関する情
    報を基に、該各領域毎の欠陥を前記走査手段を制御して
    得られる第１の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置
    付けされた各領域毎の欠陥を第１の撮像倍率で撮像して
    その各領域毎の欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶
    部に記憶し、該記憶された欠陥のデジタル画像信号を基
    にその各領域毎の欠陥の第２の位置座標を算出し、該算
    出された各領域毎の第２の位置座標と前記各領域毎の第
    １の位置座標との関係から被対象基板全体としてのずれ
    補正係数を算出するずれ補正係数算出過程とを有するこ
    とを特徴とする画像自動収集方法。
17. 【請求項１７】更に、前記記憶部から得られる被対象基
    板上に存在する欠陥について前記ずれ補正係数算出手段
    で算出されたずれ補正係数で前記記憶部から得られる欠
    陥の第１の位置座標を補正して第２の位置座標を算出
    し、該算出された第２の位置座標に関する情報を基に、
    欠陥を前記走査手段を制御して得られる第２の撮像倍率
    の視野内に位置付けし、該位置付けされた欠陥を第２の
    撮像倍率で撮像してその欠陥のデジタル画像信号を前記
    画像記憶部に記憶して収集する画像収集過程を有するこ
    とを特徴とする請求項１４または１５または１６記載の
    画像自動収集方法。
18. 【請求項１８】更に、前記記憶部から得られる被対象基
    板上に存在する寸法の小さな欠陥について前記ずれ補正
    係数算出過程で算出されたずれ補正係数で前記記憶部か
    ら得られる小さな欠陥の第１の位置座標を補正して第２
    の位置座標を算出し、該算出された第２の位置座標に関
    する情報を基に、小さな欠陥を前記走査手段を制御して
    得られる高倍率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位
    置付けされた小さな欠陥を高倍率の撮像倍率で撮像して
    その小さな欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に
    記憶して収集する画像収集過程を有することを特徴とす
    る請求項１４または１５または１６記載の画像自動収集
    方法。
19. 【請求項１９】更に、前記記憶部から得られる被対象基
    板上に存在する寸法の小さな欠陥について前記ずれ補正
    係数算出過程で算出されたずれ補正係数で前記記憶部か
    ら得られる小さな欠陥の第１の位置座標を補正して第２
    の位置座標を算出し、該算出された第２の位置座標に関
    する情報を基に、小さな欠陥を前記走査手段を制御する
    ことによって得られる高倍率の撮像倍率の視野内に位置
    付けし、該位置付けされた小さな欠陥を高倍率の撮像倍
    率で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を前記
    画像記憶部に記憶し、該記憶された小さな欠陥のデジタ
    ル画像信号を基にその欠陥の第３の位置座標を算出し、
    該算出された第３の位置座標に関する情報を基に、小さ
    な欠陥を所望の高倍率の撮像倍率の視野内に位置付け
    し、該位置付けされた小さな欠陥を所望の高倍率の撮像
    倍率で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を前
    記画像記憶部に記憶して収集する画像収集過程を有する
    ことを特徴とする請求項１４または１５または１６記載
    の画像自動収集方法。
20. 【請求項２０】更に、前記記憶部から得られる被対象基
    板上に存在する寸法の小さな欠陥について前記ずれ補正
    係数算出過程で算出されたずれ補正係数で前記記憶部か
    ら得られる小さな欠陥の第１の位置座標を補正して第２
    の位置座標を算出し、該算出された第２の位置座標に関
    する情報を基に、小さな欠陥を前記走査手段を制御する
    ことによって得られる高倍率の撮像倍率の視野内に位置
    付けし、該位置付けされた小さな欠陥を高倍率の撮像倍
    率で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を前記
    画像記憶部に記憶し、該記憶された小さな欠陥のデジタ
    ル画像信号を基にその欠陥の第３の位置座標およびその
    欠陥のサイズを算出し、該算出された第３の位置座標に
    関する情報を基に、小さな欠陥を前記欠陥のサイズに適
    合する高倍率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置
    付けされた小さな欠陥を前記適合する高倍率の撮像倍率
    で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を前記画
    像記憶部に記憶して収集する画像収集過程を有すること
    を特徴とする請求項１４または１５または１６記載の画
    像自動収集方法。
21. 【請求項２１】更に、前記記憶部から得られる被対象基
    板上に存在する複数の欠陥について、移動距離が短くな
    る基準に従って観察順序を設定登録する観察順序設定過
    程と、 前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する複数の
    欠陥の各々について前記ずれ補正係数算出過程で算出さ
    れたずれ補正係数で前記記憶部から得られる各欠陥の第
    １の位置座標を補正して各欠陥の第２の位置座標を算出
    し、該算出された各欠陥の第２の位置座標に関する情報
    を基に、前記観察順序設定過程で設定された観察順序に
    従って各欠陥を前記走査手段を制御して得られる第２の
    撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた各欠
    陥を第２の撮像倍率で撮像してその欠陥のデジタル画像
    信号を前記画像記憶部に記憶して収集する画像収集過程
    とを有することを特徴とする請求項１４または１５また
    は１６記載の画像自動収集方法。
22. 【請求項２２】更に、オフセット値を算出するオフセッ
    ト値算出過程と、 前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する欠陥に
    ついて前記ずれ補正係数算出過程で算出されたずれ補正
    係数および前記オフセット値算出過程で算出されたオフ
    セット値で前記記憶部から得られる各欠陥の第１の位置
    座標を補正して欠陥の第２の位置座標を算出し、該算出
    された欠陥の第２の位置座標に関する情報を基に、欠陥
    を前記走査手段を制御して得られる第２の撮像倍率の視
    野内に位置付けし、該位置付けされた欠陥を第２の撮像
    倍率で撮像してその欠陥のデジタル画像信号を前記画像
    記憶部に記憶して収集する画像収集過程とを有すること
    を特徴とする請求項１４または１５または１６記載の画
    像自動収集方法。
23. 【請求項２３】被対象基板を載置するステージと、電子
    ビームを出射する電子銃と、該電子銃から出射された電
    子ビームを収束する収束レンズと、該収束レンズで収束
    される電子ビームを前記被対象基板の表面に２次元に走
    査させる走査手段と、該収束レンズによって収束される
    電子ビームを前記被対象基板の表面上にスポット状に集
    束させる対物レンズと、前記走査手段による電子ビーム
    の走査により前記被対象基板より生じる電子の強度を検
    出してアナログ画像信号を出力する検出器と、該検出器
    から検出されて出力されたアナログ画像信号をサンプリ
    ングしてデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部を有
    する画像入力部と、該画像入力部から得られるデジタル
    画像信号を記憶する画像記憶部と、外観検査装置から取
    得される被対象基板上に存在する欠陥についての寸法お
    よびその第１の位置座標に関する情報を記憶する記憶部
    とを備えた走査型電子顕微鏡による画像自動収集方法で
    あって、 前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する寸法の
    大きな欠陥についての第１の位置座標に関する情報を基
    に、大きな欠陥を前記走査手段を制御して得られる低倍
    率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた
    大きな欠陥を低倍率の撮像倍率で撮像してその大きな欠
    陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶し、該記
    憶された大きな欠陥のデジタル画像信号を基にその欠陥
    の第２の位置座標およびその欠陥のサイズを算出し、該
    算出された第２の位置座標と前記第１の位置座標との関
    係からずれ補正係数を算出し、更に前記算出された第２
    の位置座標に基いて、前記算出された欠陥のサイズに適
    合する撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされ
    た大きな欠陥を前記適合する撮像倍率で撮像してその大
    きな欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶し
    て収集する第１の画像収集過程と、 前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する寸法の
    小さな欠陥について前記第１の画像収集過程で算出され
    たずれ補正係数で前記記憶部から得られる小さな欠陥の
    第１の位置座標を補正して第２の位置座標を算出し、該
    算出された第２の位置座標に関する情報を基に、小さな
    欠陥を前記走査手段を制御して得られる高倍率の撮像倍
    率の視野内に位置付けし、該位置付けされた小さな欠陥
    を高倍率の撮像倍率で撮像してその小さな欠陥のデジタ
    ル画像信号を前記画像記憶部に記憶して収集する第２の
    画像収集過程とを有することを特徴とする画像自動収集
    方法。
24. 【請求項２４】更に、前記画像記憶部に収集して記憶さ
    れた欠陥のデジタル画像信号から欠陥の特徴量を算出
    し、該算出された特徴量を解析することによって欠陥の
    性質を分類する解析過程を有することを特徴とする請求
    項１４〜２３の何れかに記載の画像自動収集方法。