JP2000228430A

JP2000228430A - 回路パターンの検査装置、検査システム、および検査方法

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Publication number: JP2000228430A
Application number: JP11338117A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Nara; 安彦奈良; Koichi Hayakawa; 功一早川; Kazuhisa Machida; 和久町田; Mari Nozoe; 真理野副; Hiroshi Morioka; 洋森岡; Yasutsugu Usami; 康継宇佐見; Takashi Hiroi; 高志広井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2000-08-15
Anticipated expiration: 2019-11-29
Also published as: JP4041630B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハやマスク、レチクルなどの回路パターン
の欠陥、すなわち、線状、穴状などの形状の細り、欠
け、形成不良、異物等を検査する回路パターンの検査装
置の画面機能を改良して、使い勝手をよくし、検査シス
テム全体として早期の欠陥の発見とその原因究明、早期
対策による半導体装置の製造歩留り向上を実現できる回
路パターンの検査装置、検査システム、および検査方法
を提供する。【解決手段】回路パターンの検査装置を、別の装置から
送信された画像信号を表示する構成とする。また、回路
パターンの検査システムは、マップに欠陥を表示するモ
ニタを備えた電子線外観検査装置とこの欠陥の画像を記
憶した外部外観検査装置とを備え、モニタにマップと欠
陥の画像とを同時に表示する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置、フォト
マスク、液晶等の微細な回路パターンを有する基板の製
造方法における回路パターンの検査装置および検査方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの検査を一例として説明す
る。半導体装置は、半導体ウエハ上にホトマスクに形成
されたパターンをリソグラフィー処理およびエッチング
処理により転写する工程を繰り返すことにより製造され
る。半導体装置の製造過程において、リソグラフィー処
理やエッチング処理その他の良否、異物発生等は、半導
体装置の歩留まりに大きく影響を及ぼすため、異常や不
良発生を早期にあるいは事前に検知するために製造過程
の半導体ウエハ上のパターンを検査する方法は従来から
実施されている。

【０００３】半導体ウエハ上のパターンに存在する欠陥
を検査する方法としては、半導体ウエハに白色光を照射
し、光学画像を用いて複数のＬＳＩの同種の回路パター
ンを比較する欠陥検査装置が実用化されている。検査方
式の概要は、雑誌「月間セミコンダクタワールド」１９
９５年８月号第９６頁から第９９頁に述べられている。
また、光学画像を用いた検査方法では、特開平３−１６
７４５６号公報に記載されているように、基板上の光学
照明された領域を時間遅延積分センサで結像し、その画
像と予め入力されている設計特性を比較することにより
欠陥を検出する方式や、特公平６−５８２２０号公報に
記載されているように、画像取得時の画像劣化をモニタ
しそれを画像検出時に補正することにより安定した光学
画像での比較検査を行う方法が開示されている。このよ
うな光学式の検査方式で製造過程における半導体ウエハ
を検査した場合、光が透過してしまうシリコン酸化膜や
感光性フォトレジスト材料を表面に有するパターンの残
渣や欠陥は検出できなかった。また、光学系の分解能以
下となるエッチング残りや微小導通穴の非開口不良は検
出できなかった。さらに、配線パターンの段差底部に発
生した欠陥は検出できなかった。

【０００４】上記のように、回路パターンの微細化や回
路パターン形状の複雑化、材料の多様化に伴い、光学画
像による欠陥検出が困難になってきたため、光学画像よ
りも分解能の高い電子線画像を用いて回路パターンを比
較検査する方法が提案されてきている。電子線画像によ
り回路パターンを比較解査する場合に、実用的な検査時
間を得るためには走査電子顕微鏡(Scanning Electron M
icroscope、以下ＳＥＭと略す）による観察と比べて非
常に高速に画像を取得する必要がある。そして、高速で
取得した画像の分解能と画像のＳＮ比を確保する必要が
ある。

【０００５】電子線を用いたパターンの比較検査装置と
して、「ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・
テクノロジ・ビー」第９巻第６号、第３００５頁から第
３００９頁、１９９１年（J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.
9, No.6, pp．3005−3009(1991)）、「ジャーナル・オ
ブ・バキューム・サイエンス・テクノロジ・ビー」第１
０巻第６号、第２８０４頁から第２８０８頁、１９９２
年（J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.10, No.6, pp.2804−2
808(1992)）、および特開平５−２５８７０３号公報、
米国特許第５５０２３０６号公報に、通常のＳＥＭの１
００倍以上（１０ｎＡ以上）の電子線電流をもった電子
線を導電性基板（Ｘ線マスク等）に照射し、発生する二
次電子、反射電子、透過電子のいずれかを検出し、その
信号から形成された画像を比較検査することにより欠陥
を自動検出する方法が開示されている。

【０００６】また、絶縁物を有する回路基板を電子線で
検査あるいは観察する方法としては、特開昭５９−１５
５９４１号公報および「電子、イオンビームハンドブッ
ク」（日刊工業新聞社）第６２２頁から第６２３頁に、
帯電の影響を少なくするために、２ｋｅＶ以下の低加速
電子線照射により安定な画像を取得する方法が開示され
ている。さらに、特開平２−１５５４６号公報には半導
体基板の裏からイオンを照射する方法、特開平６−３３
８２８０号公報には光を半導体基板の表面に照射するこ
とにより、絶縁物への帯電を打ち消す方法が開示されて
いる。

【０００７】また、大電流でなおかつ低加速の電子線で
は、空間電荷効果により高分解能な画像を得ることが困
難となるが、これを解決する方法として、特開平５−２
５８７０３号公報に、試料直前で高加速電子線を減速
し、試料上で実質的に低加速電子線として照射する方法
が開示されている。

【０００８】高速に電子線画像を取得する方法として
は、試料台を連続的に移動しながら試料台上の半導体ウ
エハに電子線を連続照射し取得する方法が特開昭５９−
１６０９４８号および特開平５−２５８７０３号公報に
開示されている。また、従来のＳＥＭで用いられてきた
二次電子の検出装置として、シンチレータ（アルミニウ
ムが蒸着された蛍光体)とライトガイドと光電子増倍管
による構成が用いられているが、このタイプの検出装置
は、蛍光体による発光を検出するため、周波数応答性が
悪く、高速に電子線画像を形成するには不適切である。
この問題を解決するために、高周波の二次電子信号を検
出する検出装置として、半導体検出器を用いた検出手段
が特開平５−２５８７０３号公報に開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置にあって
は、従来の回路パターンの検査装置にあっては、回路パ
ターンの検査装置の画面機能が充分に生かされていず、
基板の外観検査が必ずしも容易に行われるものとは限ら
ず、使い勝手が悪かった。したがって、検査システムお
よび検査方法における早期の欠陥の発見とその原因究
明、早期対策による半導体装置の製造歩留り向上の実現
が困難であった。

【００１０】本発明はかかる点に鑑みてなさたれたもの
で、ウエハやマスク、レチクルなどの回路パターンの欠
陥、すなわち、線状、穴状などの形状の細り、欠け、形
成不良、異物等を検査する回路パターンの検査装置の画
面機能を改良して、使い勝手をよくし、検査システム全
体として早期の欠陥の発見とその原因究明、早期対策に
よる半導体装置の製造歩留り向上を実現できる回路パタ
ーンの検査装置、検査システム、および検査方法を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本実施態様によれば、荷
電粒子線の照射によって取得された欠陥の画像から欠陥
の特徴を抽出し、この特徴から欠陥を分類し、この分類
に基づいて欠陥の画像を荷電粒子線の照射により再取得
して表示する構成としたものである。

【００１２】また、回路パターンの検査装置は別の装置
から送信された画像信号を表示する構成としたものであ
る。

【００１３】また、回路パターンの検査システムは、マ
ップに欠陥を表示するモニタを備えた電子線外観検査装
置とこの欠陥の画像を記憶した外部外観検査装置とを備
え、モニタにマップと欠陥の画像とを同時に表示する構
成としたものである。

【００１４】また、回路パターンの検査システムは、基
板に回路パターンを形成する複数の製造工程のうち予め
定められた製造工程の終了時に、基板の欠陥を抽出する
検査装置と、該検査装置による検査結果に基づいて、基
板またはその一部を観察する観察装置と、前記検査装置
に接続され、該検査装置による検査結果を解析する解析
装置とを備え、該解析装置は、前記製造工程のうち特定
の工程での欠陥、または異物の増加を判定し、製造工程
の最終工程で発生する歩留り率と欠陥、または異物の増
加率との相関関係を演算し、該演算結果と製造工程の各
処理装置の来歴とに基づいて欠陥、または異物を分類す
る構成としたものである。

【００１５】また、回路パターンの検査システムは、基
板に回路パターンを形成する複数の製造工程のうち予め
定められた製造工程の終了時に、基板の検査を実行し欠
陥を抽出する検査装置と、該検査装置による検査結果に
基づいて、基板またはその一部に存在する欠陥を観察す
る観察装置との間を接続するとともに、検査結果を送付
する伝送手段を備え、検査装置で実行される検査の基板
の座標と、観察装置で実行される観察の基板またはその
一部の座標とは、共通であるか、または互換性を有して
いる構成としたものである。

【００１６】また、回路パターンの検査システムは、基
板に回路パターンを形成する複数の製造工程のうち予め
定められた製造工程の終了時に、基板の検査を実行し欠
陥を抽出する検査装置と、該検査装置による検査結果に
基づいて、基板またはその一部に存在する欠陥を観察す
る観察装置との間を接続するとともに、検査結果を送付
する伝送手段を備え、観察装置で実行される観察の際
に、検査装置で検出された欠陥の位置を、欠陥の位置が
わかる場所に付けられたマーキングに基づいて検知する
構成としたものである。

【００１７】また、回路パターンの検査システムは、製
造工程の最終工程で発生する歩留り率と欠陥、または異
物の増加率との相関関係を演算し、該演算結果と製造工
程の各処理装置の来歴とに基づいて欠陥、または異物を
分類する工程を備える構成としたものである。

【００１８】また、回路パターンの検査方法は、製造工
程の最終工程で発生する歩留り率と欠陥、または異物の
増加率との相関関係を演算し、該演算結果と製造工程の
各処理装置の来歴とに基づいて欠陥、または異物を分類
する工程を備える構成としたものである。

【００１９】尚、本実施例において、セル領域とは、検
査対象となる領域の一つの単位（ユニット）を意味し、
ウエハ上のチップの一つ一つを意味する場合から、チッ
プ内の特定プロセス領域を意味する場合までユーザの検
査要求により変化する。本実施例においては、ユーザの
検査要求領域の個々を総称してセル領域と呼んで使用す
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の検査装置、検査シ
ステム、および検査方法の実施例を、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。

【００２１】実施例の回路パターンの検査装置１の構成
を図１に示す。回路パターン検査装置１は、室内が真空
排気される検査室２と、検査室２内に被検査基板９を搬
送するための予備室（本実施例では図示せず）を備えて
おり、この予備室は検査室２とは独立して真空排気でき
るように構成されている。また、回路パターン検査装置
１は上記検査室２と予備室の他に制御部６、画像処理部
５から構成されている。

【００２２】検査室２内は大別して、電子光学系３、二
次電子検出部７、試料室８、光学顕微鏡部４から構成さ
れている。電子光学系３は、電子銃１０、電子線引き出
し電極１１、コンデンサレンズ１２、ブランキング偏向
器１３、走査偏向器１５、絞り１４、対物レンズ１６、
反射板１７、ＥクロスＢ偏向器１８から構成されてい
る。

【００２３】二次電子検出部７のうち、二次電子検出器
２０が検査室２内の対物レンズ１６の上方に配置されて
いる。二次電子検出器２０の出力信号は、検査室２の外
に設置されたプリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変換機２
２によりデジタルデータとなる。

【００２４】試料室８は、試料台３０、Ｘステージ３
１、Ｙステージ３２、回転ステージ３３、位置モニタ測
長器３４、被検査基板高さ測定器３５から構成されてい
る。光学顕微鏡部４は、検査室２の室内における電子光
学系３の近傍であって、互いに影響を及ぼさない程度離
れた位置に設備されており、電子光学系３と光学顕微鏡
部４の間の距離は既知である。そして、Ｘステージ３１
またはＹステージ３２が電子光学系３と光学顕微鏡部４
の間の既知の距離を往復移動するようになっている。光
学顕微鏡部４は光源４０、光学レンズ４１、ＣＣＤカメ
ラ４２により構成されている。画像処理部５は、第一画
像記憶部４６、第二画像記憶部４７、演算部４８、欠陥
判定部４９より構成されている。取り込まれた電子線画
像あるいは光学画像はモニタ５０に表示される。

【００２５】装置各部の動作命令および動作条件は、制
御部６から入力される。制御部６には、あらかじめ電子
線発生時の加速電圧、電子線偏向幅、偏向速度、二次電
子検出装置の信号取り込みタイミング、試料台移動速度
等々の条件が、目的に応じて任意にあるいは選択して設
定できるよう入力されている。制御部６は、補正制御回
路４３を用いて、位置モニタ測長器３４、被検査基板高
さ測定器３５の信号から位置や高さのずれをモニタし、
その結果より補正信号を生成し、電子線が常に正しい位
置に照射されるよう対物レンズ電源４５や走査信号発生
器４４に補正信号を送る。

【００２６】被検査基板９の画像を取得するためには、
細く絞った一次電子線１９を該被検査基板９に照射し、
二次電子５１を発生させ、これらを一次電子線１９の走
査およびＸステージ３１、Ｙステージ３２の移動と同期
して検出することで該被検査基板９表面の画像を得る。
本発明の課題で述べたように、本発明の自動検査では検
査速度が速いことが必須となる。従って、通常のＳＥＭ
のようにｐＡオーダーの電子線電流の電子線を低速で走
査したり、多数回の走査および各々の画像の重ね合せは
行わない。また、絶縁材料への帯電を抑制するために
も、電子線走査は高速で一回あるいは数回程度にする必
要がある。そこで本実施例では、通常ＳＥＭに比べ約１
００倍以上の、例えば１００ｎＡの大電流電子線を一回
のみ走査することにより画像を形成する構成とした。走
査幅は１００μｍとし、１画素は０.１μｍ角とし、１
回の走査を１μｓで行うようにした。

【００２７】電子銃１０には拡散補給型の熱電界放出電
子源が使用されている。この電子銃１０を用いることに
より、従来の例えばタングステン（Ｗ）フィラメント電
子源や、冷電界放出型電子源に比べて安定した電子線電
流を確保することができるため、明るさ変動の少ない電
子線画像が得られる。また、この電子銃１０により電子
線電流を大きく設定することができるため、後述するよ
うな高速検査を実現できる。

【００２８】一次電子線１９は、電子銃１０と引き出し
電極１１との間に電圧を印加することで電子銃１０から
引き出される。一次電子線１９の加速は、電子銃１０に
高電圧の負の電位を印加することでなされる。これによ
り、一次電子線１９はその電位に相当するエネルギーで
試料台３０の方向に進み、コンデンサレンズ１２で収束
され、さらに対物レンズ１６により細く絞られて試料台
３０上のＸステージ３１、Ｙステージ３２の上に搭載さ
れた被検査基板９（半導体ウエハ、チップあるいは液
晶、マスク等微細回路パターンを有する基板）に照射さ
れる。なお、ブランキング偏向器１３には、走査信号お
よびブランキング信号を発生する走査信号発生器４４が
接続され、コンデンサレンズ１２および対物レンズ１６
には、各々レンズ電源４５が接続されている。

【００２９】被検査基板９には、リターディング電源３
６により負の電圧を印加できるようになっている。この
リターディング電源３６の電圧を調節することにより一
次電子線を減速し、電子銃１０の電位を変えずに被検査
基板９への電子線照射エネルギーを最適な値に調節する
ことができる。

【００３０】被検査基板９上に一次電子線１９を照射す
ることによって発生した二次電子５１は、被検査基板９
に印加された負の電圧により加速される。被検査基板９
上方に、ＥクロスＢ偏向器１８が配置され、これにより
加速された二次電子５１は所定の方向へ偏向される。Ｅ
クロスＢ偏向器１８にかける電圧と磁界の強度により、
偏向量を調整することができる。また、この電磁界は、
試料に印加した負の電圧に連動させて可変させることが
できる。

【００３１】ＥクロスＢ偏向器１８により偏向された二
次電子５１は、所定の条件で反射板１７に衝突する。こ
の反射板１７は、試料に照射する電子線（以下一次電子
線と呼ぶ）の偏向器のシールドパイプと一体で円錐形状
をしている。この反射板１７に加速された二次電子５１
が衝突すると、反射板１７からは数Ｖから５０ｅＶのエ
ネルギーを持つ第二の二次電子５２が発生する。

【００３２】二次電子検出部７は、真空排気された検査
室２内には二次電子検出器２０が、検査室２の外にはプ
リアンプ２１、ＡＤ変換器２２、光変換手段２３、光伝
送手段２４、電気変換手段２５、高圧電源２６、プリア
ンプ駆動電源２７、ＡＤ変換器駆動電源２８、逆バイア
ス電源２９から構成されている。

【００３３】既に記述したように、二次電子検出部７の
うち、二次電子検出器２０が検査室２内の対物レンズ１
６の上方に配置されている。二次電子検出器２０、プリ
アンプ２１、ＡＤ変換器２２、光変換手段２３、プリア
ンプ駆動電源２７、ＡＤ変換器駆動電源２８は、高圧電
源２６により正の電位にフローティングしている。上記
反射板１７に衝突して発生した第二の二次電子５２は、
この吸引電界により二次電子検出器２０へ導かれる。二
次電子検出器２０は、一次電子線１９が被検査基板９に
照射されている間に発生した二次電子５１がその後加速
されて反射板１７に衝突して発生した第二の二次電子５
２を、一次電子線１９の走査のタイミングと連動して検
出するように構成されている。

【００３４】二次電子検出器２０の出力信号は、検査室
２の外に設置されたプリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変
換器２２によりデジタルデータとなる。ＡＤ変換器２２
は、二次電子検出器２０が検出したアナログ信号をプリ
アンプ２１によって増幅された後に直ちにデジタル信号
に変換して、画像処理部５に伝送するように構成されて
いる。検出したアナログ信号を検出直後にデジタル化き
る。

【００３５】Ｘステージ３１、Ｙステージ３２上には被
検査基板９が搭載されており、検査実行時にはＸステー
ジ３１、Ｙステージ３２を静止させて一次電子線１９を
二次元に走査する方法と、検査実行時にＸステージ３
１、Ｙステージ３２をＹ方向に連続して一定速度で移動
されるようにして一次電子線１９をＸ方向に直線に走査
する方法のいずれかを選択できる。

【００３６】ある特定の比較的小さい領域を検査する場
合には前者のステージを静止させて検査する方法、比較
的広い領域を検査するときは、ステージを連続的に一定
速度で移動して検査する方法が有効である。なお、一次
電子線１９をブランキングする必要がある時には、ブラ
ンキング偏向器１３により一次電子線１９が偏向され
て、電子線が絞り１４を通過しないように制御できる。

【００３７】位置モニタ測長器３４として、本実施例で
はレーザ干渉による測長計を用いた。Ｘステージ３１お
よびＹステージ３２の位置が実時間でモニタでき、制御
部６に転送されるようになっている。また、Ｘステージ
３１、Ｙステージ３２、そして、回転ステージ３３のモ
ータの回転数等のデータも同様に、各々のドライバから
制御部６に転送されるように構成されており、制御部６
はこれらのデータに基づいて、一次電子線１９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。必要に応じて実時間で一次電子線１９の照射位置の
位置ずれを補正制御回路４３より補正するようになって
いる。また、被検査基板毎に、電子線を照射した領域を
記憶できるようになっている。

【００３８】被検査基板高さ測定器３５は、電子ビーム
以外の測定方式である光学式測定器、例えばレーザ干渉
測定器や反射光の位置で変化を測定する反射光式測定器
が使用されており、Ｘステージ３１、Ｙステージ３２に
搭載された被検査基板９の高さを、実際の動作とともに
測定を実行する、すなわち、実時間で測定するように構
成されている。本実施例では、スリットを通過した細長
い白色光を透明な窓越しに該被検査基板９に照射し、反
射光の位置を位置検出モニタにて検出し、位置の変動か
ら高さの変化量を算出する方式を用いた。この被検査基
板高さ測定器３５の測定データに基づいて、一次電子線
１９を細く絞るための対物レンズ１６の焦点距離がダイ
ナミックに補正され、常に非検査領域に焦点が合った一
次電子線１９を照射できるようになっている。また、被
検査基板９の反りや高さ歪みを電子線照射前に予め測定
しており、そのデータをもとに対物レンズ１６の検査領
域毎の補正条件を設定するように構成することも可能で
ある。

【００３９】画像処理部５は第一画像記憶部４６と第二
画像記憶部４７、演算部４８、欠陥判定部４９、モニタ
５０により構成されている。上記二次電子検出器２０で
検出された被検査基板９の画像信号は、プリアンプ２１
で増幅され、ＡＤ変換器２２でデジタル化された後に光
変換手段２３で光信号に変換され、光伝送手段２４によ
って伝送され、電気変換手段２５にて再び電気信号に変
換された後に第一画像記憶部４６あるいは第二画像記憶
部４７に記憶される。演算部４８は、この記憶された画
像信号をもう一方の記憶部の画像信号との位置合わせ、
信号レベルの規格化、ノイズ信号を除去するための各種
画像処理を施し、双方の画像信号を比較演算する。欠陥
判定部４９は、演算部４８にて比較演算された差画像信
号の絶対値を所定のしきい値と比較し、所定のしきい値
よりも差画像信号レベルが大きい場合にその画素を欠陥
候補と判定し、モニタ５０にその位置や欠陥数等を表示
する。

【００４０】これまで回路パターン検査装置１の全体の
構成について説明してきたが、このうちの二次電子５１
の検出手段について、その構成と作用をさらに詳細に説
明する。一次電子線１９は、固体に入射すると内部に進
入しながらそれぞれの深さにおいて殻内電子を励起して
エネルギーを失っていく。また、それとともに一次電子
線が後方に散乱された反射電子が、やはり固体内で電子
を励起させながら表面へ向かって進む現象が生ずる。こ
れら複数の過程を経て、殻内電子は固体表面から表面障
壁を超えて二次電子となって数Ｖから５０ｅＶのエネル
ギーを持って真空中へ出る。一次電子線と固体表面のな
す角度が浅いほど、一次電子線の進入距離とその位置か
ら固体表面までの距離との比が小さくなり、二次電子が
表面から放出されやすくなる。したがって、二次電子の
発生は一次電子線と固体表面の角度に依存しており、二
次電子発生量が試料表面の凹凸や材料を示す情報とな
る。

【００４１】図２は二次電子５１を検出するための電子
光学系３、二次電子検出部７の主要構成図を示す。一次
電子線１９は被検査基板９へ照射され、被検査基板９表
面にて二次電子５１を発生させる。この二次電子５１
は、被検査基板９に印加された負の高電圧により加速さ
れる。二次電子５１は、加速されるとともに対物レンズ
１６、ＥクロスＢ偏向器１８により収束、偏向され反射
板１７に衝突する。この反射板１７は、検出器への印加
電圧等が一次電子線に影響を及ぼずのを防止するための
シールドパイプと一体でテーパーをもった円錐状をして
いる。平均で照射電子数の約５倍の二次電子を放出させ
るような構成として二次電子増倍効果を持たせた。上記
の加速された二次電子５１が衝突することにより、反射
板１７からは数Ｖから５０ｅＶのエネルギーを持つ第二
の二次電子５２が発生する。この第二の二次電子５２
は、二次電子検出器２０と二次電子検出器２０に取り付
けた吸引電極５３により生成される吸引電界により二次
電子検出器２０前面へ吸引される。

【００４２】ＥクロスＢ偏向器１８の電磁界は、被検査
基板９に印加する負の高電圧に連動して可変設定するこ
とができる。以上の構成により、被検査基板９表面で発
生した二次電子５１がＥクロスＢ偏向器１８を通過する
際に、９５％以上が通過できるようにし、反射板１７に
てこの９５％の二次電子５１が約５倍の量に増倍されて
第二の二次電子５２が発生することができる。

【００４３】二次電子検出器２０として、本実施例では
ＰＩＮ型半導体検出器を用いた。ＰＩＮ型半導体検出器
は通常のＰＮ型半導体検出器よりも応答性が速く、逆バ
イアス電圧電源により逆バイアス電圧を印加することに
よりサンプリング周波数が１００ＭＨｚ程度の高周波の
二次電子信号を検出することができる。この二次電子検
出器２０および検出回路であるプリアンプ２１、ＡＤ変
換器２２、光変換手段２３を正の電圧にフローティング
している。上記反射板１７で生じた第二の二次電子５２
は、吸引電界により二次電子検出器２０に吸引され、高
エネルギー状態で二次電子検出器２０に入射して表面層
で一定のエネルギーを消失した後に電子正孔対を生成
し、電流となって電気信号に変換される。本実施例で用
いた二次電子検出器２０は、信号検出感度も非常に高
く、表面層でのエネルギー損失を考慮すると、吸引電界
により加速されて入射した第二の二次電子５２は約１０
００倍に増幅された電気信号になる。この電気信号はプ
リアンプ２１によりさらに増幅され、この増幅された信
号（アナログ信号）はＡＤ変換器２２によりデジタル信
号に変換される。そして、ＡＤ変換器２２の出力を各ビ
ット毎に光変換手段２３、光伝送手段２４、電気変換手
段２５をそれぞれ設け、パラレルで伝送した。この構成
によれば、個々の伝送手段はＡＤ変換器２２のクロック
周波数と同じ伝送速度があれば良い。

【００４４】さて、光変換手段２３により光デジタル信
号に変換された信号は、光伝送手段２４により電気変換
手段２５へ伝送され、ここで光デジタル信号から再び電
気信号に変換され、画像処理部５へ送られる。このよう
に光信号に変換してから伝送するのは、二次電子検出器
２０から光変換手段２３までの構成要素が高電圧電源２
６により正の高電位にフローティングされているからで
あり、本実施例の構成により、高電位レベルの信号をア
ースレベルの信号に変換できる。

【００４５】また、本実施例では、光変換手段２３とし
て電気信号を光信号に変換する発光素子を、光伝送手段
２４として光信号を伝送する光ファイバケーブルを、電
気変換手段２５として光信号を電気信号に変換する受光
素子を用いた。光ファイバケーブルは高絶縁材料で形成
されているため、高電位レベルの信号をアース電位レベ
ルの信号に容易に変換できる。さらに、デジタル信号を
光伝送しているため、光伝送時における信号の劣化が全
くない。その結果、従来の技術であるアナログ信号を光
伝送する構成と比べてノイズの影響の少ない画像を得る
ことができる。

【００４６】なお、上記の実施例では、二次電子検出器
２０は逆バイアス電源２９により逆バイアス電圧を印加
されていたが、逆バイアス電圧を印加しない構成にして
も良い。また、本実施例では二次電子検出器２０にＰＩ
Ｎ型半導体検出器を用いたが、他のタイプの半導体検出
器、例えばショットキー型半導体検出器やアバランシェ
型半導体検出器等を用いても良い。また、応答性、感度
等の条件を満たせば、ＭＣＰ（マイクロチャネルプレー
ト）を検出器として用いることも可能である。

【００４７】次に、前記回路パターン検査装置１によ
り、被検査基板９として製造過程のパターン加工が施さ
れた半導体ウエハを検査した場合の作用について説明す
る。まず、図１には記載されていないが、被検査基板９
の搬送手段により半導体ウエハは試料交換室へロードさ
れる。そこでこの被検査基板９は試料ホルダに搭載さ
れ、保持固定された後に真空排気され、試料交換室があ
る程度の真空度に達したら検査のための検査室２に移載
される。検査室２では、試料台３０、Ｘステージ３１、
Ｙステージ３２、回転ステージ３３の上に試料ホルダご
と載せられ、保持固定される。

【００４８】セットされた被検査基板９は、予め登録さ
れた所定の検査条件に基づきＸステージ３１、Ｙステー
ジ３２のＸおよびＹ方向の移動により、光学顕微鏡部４
の下の所定の第一の座標に配置され、モニタ５０により
被検査基板９上に形成された回路パターンの光学顕微鏡
画像が観察され、位置回転補正用に予め記憶された同じ
位置の対応する比較パターン画像と比較され、第一の座
標の位置補正値が算出される。次に第一の座標から一定
距離離れ第一の座標と同等の回路パターンが存在する第
二の座標に移動し、同様に光学顕微鏡画像が観察され、
位置回転補正用に記憶された回路パターン画像と比較さ
れ、第二の座標の位置補正値および第一の座標に対する
回転ずれ量が算出される。この算出された回転ずれ量
分、回転ステージ３３は回転し、その回転量を補正す
る。なお、本実施例では回転ステージ３３の回転により
回転ずれ量を補正しているが、回転ステージ３３無し
で、算出された回転ずれの量に基づき電子線の走査偏向
量を補正する方法でも補正できる。この光学顕微鏡画像
観察においては、光学顕微鏡画像のみならず電子線画像
でも観察可能な回路パターンが選定される。また、今後
の位置補正のために、第一の座標、光学顕微鏡画像観察
による第一の回路パターンの位置ずれ量、第二の座標、
光学顕微鏡画像観察による第二の回路パターンの位置ず
れ量が記憶され、制御部６に送られる。

【００４９】さらに、光学顕微鏡による画像が用いられ
て、被検査基板９上に形成された回路パターンが観察さ
れ、被検査基板９上の回路パターンのチップの位置やチ
ップ間の距離、あるいはメモリセルのような繰り返しパ
ターンの繰り返しピッチ等が予め測定され、制御部６に
測定値が入力される。また、被検査基板９上における被
検査チップおよびチップ内の被検査領域が光学顕微鏡の
画像から設定され、上記と同様に制御部６に入力され
る。光学顕微鏡の画像は、比較的低い倍率によって観察
が可能であり、また、被検査基板９の表面が例えばシリ
コン酸化膜等により覆われている場合には、下地まで透
過して観察可能であるので、チップの配列やチップ内の
回路パターンのレイアイトを簡便に観察することがで
き、検査領域の設定を容易にできるためである。

【００５０】以上のようにして光学顕微鏡部４による所
定の補正作業や検査領域設定等の準備作業が完了する
と、Ｘステージ３１およびＹステージ３２の移動によ
り、被検査基板９が電子光学系３の下に移動される。被
検査基板９が電子光学系３の下に配置されると、上記光
学顕微鏡部４により実施された補正作業や検査領域の設
定と同様の作業を電子線画像により実施する。この際の
電子線画像の取得は、次の方法でなされる。

【００５１】上記光学顕微鏡画像による位置合せにおい
て記憶され補正された座標値に基づき、光学顕微鏡部４
で観察されたものと同じ回路パターンに、一次電子線１
９が走査信号発生器４４によりＸ方向、Ｙ方向に二次元
に走査されて照射される。この電子線の二次元走査によ
り、被観察部位から発生する二次電子５１が上記の二次
電子検出のための各部の構成および作用によって検出さ
れることにより、電子線画像が取得される。既に光学顕
微鏡画像により簡便な検査位置確認や位置合せ、および
位置調整が実施され、且つ回転補正も予め実施されてい
るため、光学画像に比べ分解能が高く高倍率で高精度に
位置合せや位置補正、回転補正を実施することができ
る。

【００５２】なお、一次電子線１９を被検査試料９に照
射すると、その箇所が帯電する。検査の際にその帯電の
影響を避けるために、上記位置回転補正あるいは検査領
域設定等の検査前準備作業において一次電子線１９を照
射する回路パターンは、予め被検査領域外に存在する回
路パターンを選択するか、あるいは被検査チップ以外の
チップにおける同等の回路パターンを制御部６から自動
的に選択できるようにしておく。これにより、検査時に
上記検査前準備作業により一次電子線１９を照射した影
響が、検査画像に及ぶことはない。

【００５３】次に、検査が実施される。検査時に被検査
基板９に照射する一次電子線１９の条件は、以下の方法
にて求めた。まず、一般に電子線画像におけるＳＮ比
は、試料に照射する電子線の単位画素あたりの照射電子
数Ｓの平方根と相関がある。画像同士を比較検査する場
合には、電子線画像のＳＮ比は正常部と欠陥部の信号量
を検知できる値である必要があり、最低ＳＮ比は１０以
上が必要であり、好ましくは５０以上が必要である。前
述のように、電子線画像のＳＮ比は、試料に照射する電
子線の単位画素あたりの照射電子数Ｓの平方根と相関が
あるため、ＳＮ比１０を得るためには単一画素あたり少
なくとも１００個以上の電子が必要となり、ＳＮ比５０
を得るためには少なくとも２５００個以上の電子が照射
されなくてはならない。

【００５４】また、この回路パターン検査方法を適用す
るねらいは、前述の通り光学式パターン検査方法では検
出が不可能な微小の欠陥を検知することであり、すなわ
ち微小な画素における画像間の差を認識する必要があっ
た。これを達成するために、本実施例では画素サイズを
０.１μｍ角とした。従って、最低限必要とされる単一
画素あたりの電子数と上記画素サイズから、必要とされ
る単位面積あたりの電子線照射量は０.１６μＣ／cm２
になり、好ましくは４μＣ／cm２となる。この電子照射
量を通常のＳＥＭの電子線電流（数ｐＡから数百ｐＡ程
度）により得ようとすると、例えば２０ｐＡの電子線電
流によって１cm２角の領域に０.１６μＣ／cm２の電子
を照射するには８０００秒を要し、さらに４μＣ／cm２
の電子を照射するには２０万秒を要する。しかしなが
ら、回路パターンの検査、例えば半導体ウエハの検査に
おいて要求される検査速度は６００ｓ／cm２以下、好ま
しくは３００ｓ／cm２以下であり、これよりも検査時間
が長くなると、半導体製造においては検査の実用性がき
わめて低くなる。したがって、これらの条件を満たし、
実用的な検査時間で必要な電子線を試料に照射するため
には、電子線電流を最低でも２７０ｐＡ（１.６μＣ／c
m２、６００ｓ／cm２）以上、好ましくは１３ｎＡ（４
μＣ／cm２、３００ｓ／cm２）以上に設定する必要があ
る。そこで、本実施例の回路パターンの検査方法では、
１３ｎＡ以上の大電流電子線を用いて一回の走査により
電子線画像を形成するようにしている。

【００５５】そして、通常のＳＥＭに比べ約１００倍以
上の大電流（２７０ｎＡ以上、好ましくは１３ｎＡ以
上）の電子線を用いてただ一回の走査によって電子線画
像を形成することは、検査速度の点から必要とされるだ
けでなく、以下に述べる理由により、下地膜あるいは表
面パターンが絶縁材料により形成された回路パターンを
検査するのに必要である。

【００５６】絶縁材料を有する回路パターンの電子線画
像を通常のＳＥＭにより取得すると、帯電の影響により
実際の形状とは異なる電子線画像が得られたり、視野倍
率によりコントラストがまったく異なることが多い。こ
れは、微弱な電子線電流（数ｐＡから数百ｐＡ）を局所
的に繰り返し走査することにより、あるいは視野倍率を
変える際に焦点や非点補正のために画像形成に必要な電
子線量以上に電子線を局所的に走査することにより、電
子線照射量がある一ヶ所に集中して照射され、その部分
の帯電が不均等になるためである。その結果、絶縁材料
で形成されたパターンの電子線画像の品質は、視野によ
り全く異なってしまうので、このような画像は電子線画
像を比較する検査には適用できない。従って、絶縁材料
を有する回路パターンについても導電性の材料の回路パ
ターンと同様に検査できるようにするために、通常のＳ
ＥＭに比べ約１００倍以上の大電流電子線を用いて一回
の走査により電子線画像を形成することとした。

【００５７】すなわち、本実施例では、単位面積あた
り、および単位時間あたりの試料への電子線照射量が一
定であって、比較検査を行うのに足る画質を形成するた
めに必要な電子線量により、しかも、半導体ウエハ等の
検査方法の実用性に適した走査速度により、電子線を一
回走査することで電子線画像を取得することとした。そ
して、上記のように通常のＳＥＭに比べ約１００倍以上
の大電流電子線を用いて一回の走査により絶縁材料を有
する回路パターンの電子線画像を取得したところ、一視
野内の電子線画像を構成する各種回路パターンの構成材
料や構造に依存して帯電量や画像のコントラストがそれ
ぞれ異なること、同種の材料の同等のパターン同士では
同様な画像コントラストが得られることを確認した。な
お、大電流電子線による走査は本実施例では一回のみと
しているが、実質的に前述の作用が実現される範囲で数
回走査する場合もあってもよい。

【００５８】次に、電子線画像のコントラストに影響す
る照射条件について述べる。電子線画像のコントラスト
は、試料に照射した電子線により発生し検出される二次
電子の量により形成され、例えば材料等の相違により二
次電子の発生量が異なることにより明るさの差となる。
図３は、電子線照射条件のコントラストへの影響を示す
グラフであり、図３（ａ）は照射条件が適切な場合を示
し、図３（ｂ）は照射条件が不適切な場合を示してい
る。また、縦軸は画像の明るさと相関が大である帯電の
程度、横軸には電子線の照射時間である。実線Ａは、試
料にホトレジストを用いた場合、点線Ｂは試料に配線材
料を用いた場合である。

【００５９】図３（ａ）より、照射時間が少ない時間領
域Ｃでは各材料の明るさ変動が少なく、照射時間が比較
的多くなってくる時間領域Ｄだと照射時間による明るさ
の変化が大きくなり、最終的に照射時間が多い時間領域
Ｅでは再び照射時間による明るさ変動が少なくなる。ま
た、図３（ｂ）より、照射条件が適切でない場合には、
照射時間が少ない時間領域Ｃにおいても、照射時間に対
する明るさ変動が大きく、安定した画像を得るのが困難
である。従って、高速に且つ安定した電子線画像を取得
するためには図３（ａ）の照射条件にて画像を取得する
ことが重要である。

【００６０】上記電子線の試料への照射条件としては、
単位面積あたりの電子線の照射量、電子線電流値、電子
線の走査速度、試料に照射する電子線の照射エネルギー
が挙げられる。そのため、これらパラメータは回路パタ
ーンの形状や材料毎にその最適値を求める必要がある。
そのためには、試料に照射する電子線の照射エネルギー
を自由に調整制御する必要がある。そのため、前述のよ
うに本実施例では試料である被検査基板９にリターディ
ング電源３６により一次電子を減速するための負の電圧
を印加し、この電圧を調整することにより一次電子線１
９の照射エネルギーを適宜調整できるように構成してい
る。これにより、電子銃１０に印加する加速電圧を変化
させる場合には一次電子線１９の軸変化が発生し各種調
整が必要になるのに対し、本実施例ではそのような調整
を行わずに同様の効果を得ることができる。

【００６１】次に、検査を行うための電子線画像を形成
する一次電子線１９の走査方法について述べる。通常の
ＳＥＭでは、ステージが静止した状態で電子線を二次元
に走査し、ある領域の画像を形成する。この方法による
と、広領域をくまなく検査する場合には、画像取得領域
毎に、静止して電子線を走査する時間の他に、移動時間
としてステージの加速、減速、位置整定を加算した時間
がかかる。そのため、検査時間全体では長時間を要して
しまう。そのため、本発明では、ステージを一方向に連
続的に定速で移動しながら、電子線をステージ移動方向
と直交または交叉する向きに高速に一方向に走査するこ
とにより、被検査領域の画像を取得する検査方法を用い
た。これにより、所定距離の一走査幅分の電子線取得時
間は、所定距離をステージが移動する時間のみとなる。

【００６２】図４は、被検査基板９上の一次電子線１９
の走査方向を示す平面図である。図４（ａ）には、上記
方法によりＹステージ３２がＹ方向に連続して定速移動
している際に、一次電子線１９が走査する方向の一例を
示している。一次電子線１９を走査信号発生器４４によ
り走査する際に、実線で示した一方向のみ電子線を試料
である被検査基板９に照射し、破線で示した電子線の振
り戻しの間は被検査基板９に一次電子線１９が照射され
ないようにブランキングすることにより、被検査基板９
上に空間的、時間的に均一に電子線を照射することがで
きる。ブランキングは、ブランキング偏向器１３により
一次電子線１９を偏向して、絞り１４を通過しないよう
にすることにより実施される。

【００６３】図４（ｂ）には、別の走査の方向の一例と
して、一次電子線１９が等速度で往復走査する場合を示
している。一次電子線１９が一端から他端まで等速度で
走査されると、Ｘステージ３１、Ｙステージ３２が一ピ
ッチ送られ、電子線が反対の向きに元の端まで等速度で
走査される。この方法の場合には、電子線の振り戻し時
間を省略することができる。

【００６４】なお、電子線が照射されている領域または
位置は、Ｘステージ３１、Ｙステージ３２に設置された
位置モニタ測長器３４の測定データが時々刻々と制御部
６に転送されることにより、詳細に把握される。本実施
例ではレーザ干渉計を採用している。同様に、一次電子
線１９が照射されている領域あるいは位置の高さの変動
は、被検査基板高さ測定器３５の測定データが時々刻々
と制御部６に転送されることにより詳細に把握される。
これらのデータに基づき、電子線の照射位置や焦点位置
のずれを演算し、補正制御回路４３によりこれらの位置
ずれを自動的に補正する。従って、高精度で精密な電子
線の操作方法が確保される。

【００６５】以上の一次電子線１９の走査方法により、
試料である被検査基板９の全面あるいは予め設定した検
査領域に電子線が照射され、前述した原理により二次電
子５１が発生し、前述した方法により二次電子５１、５
２が検出される。前述の各部の構成およびその作用によ
り、良質の画像を得ることができる。例えば、前述の構
成および方法で反射板１７に照射することにより約２０
倍の二次電子増倍効果を得ることができるとともに、従
来の方法よりも一次電子線への収差の影響を抑制するこ
とができる。

【００６６】また、同様の構成でＥクロスＢ偏向器１８
にかける電磁界を調節することにより、被検査基板９表
面から発生した反射電子を二次電子と同様に反射板１７
に照射して得られた第二の二次電子５２を検出すること
も容易に行える。また、ＥクロスＢ偏向器１８の電界お
よび磁界を、試料に印加する負の高電圧に連動して調整
制御することで、試料毎に異なる照射条件においても二
次電子を効率良く検出できる。また、二次電子検出器２
０を用いて二次電子を検出し、検出された画像信号を検
出直後にデジタル化してから光伝送する方法により、各
種変換、伝送において発生するノイズの影響を小さく
し、ＳＮ比の高い画像信号データを得ることができる。

【００６７】検出した信号から電子線画像を形成する過
程においては、画像処理部５が制御部６から指定された
電子線照射位置の所望の画素に、対応した時間毎の検出
信号を、その信号レベルに応じた明るさ階調値として第
一画像記憶部４６または第二画像記憶部４７に逐次記憶
させる。電子線照射位置と、検出時間で対応づけられた
二次電子量が対応されることにより、試料回路パターン
の電子線画像が二次元的に形成される。このようにし
て、高精度でＳＮ比の高い良質な電子線画像が取得でき
るようになる。

【００６８】画像処理部５へ画像信号が転送されると、
第一の領域の電子線画像が第一画像記憶部４６に記憶さ
れる。演算部４８は、この記憶された画像信号をもう一
方の記憶部の画像信号との位置合せ、信号レベルの規格
化、ノイズ信号を除去するための各種画像処理を施す。
続いて、第二の領域の電子線画像が第二画像記憶部４７
に記憶され、同様の演算処理を施されながら、第二の領
域の電子線画像と第一の電子線画像の同一の回路パター
ンおよび場所の画像信号を比較演算する。欠陥判定部４
９は、演算部４８にて比較演算された差画像信号の絶対
値を所定のしきい値と比較し、所定のしきい値よりも差
画像信号レベルが大きい場合にその画素を欠陥候補と判
定し、モニタ５０にその位置や欠陥数等を表示する。次
いで、第三に領域の電子線画像が第一画像記憶部４６に
記憶され、同様の演算を施されながら先に第二画像記憶
部４７に記憶された第二の領域の電子線画像と比較演算
され、欠陥判定される。以降、この動作が繰り返される
ことにより、すべての検査領域について画像処理が実行
されていく。

【００６９】前述の検査方法により、高精度で良質な電
子線画像を取得し比較検査することにより、微細な回路
パターン上に発生した微小な欠陥を、実用性に則した検
査時間で検出することができる。また、電子線を用いて
画像を取得することにより、光学式パターン検査方法で
は光が透過してしまい検査できなかったシリコン酸化膜
やレジスト膜で形成されたパターン不良やこれらの材料
の異物などの欠陥が検査できるようになる。さらに、回
路パターンを形成している材料が絶縁物の場合にも安定
して検査を実施することができる。

【００７０】次に、この回路パターン検査装置１および
方法を用いて半導体ウエハを検査した適用例について述
べる。図５は半導体装置の製造プロセスを示すフローチ
ャートである。図５に示すように、半導体装置は、ウエ
ハ着工・表面酸化６１から工程２、工程３、工程ｎ、工
程ｎ＋１６２の多数のパターン形成工程を繰り返してい
る。ひとつのパターン形成工程は、大まかに、成膜６
３、レジスト塗布６４、感光６５、現像６６、エッチン
グ６７、レジスト除去６８、洗浄６９の各ステップによ
り構成されている。これらの各ステップにおいて、加工
のための製造条件が最適化されていないと、基板上に形
成する半導体装置の回路パターンが正常に形成されな
い。そこで、例えば、現像６６やレジスト除去６８の工
程の後で、自動外観検査６０ａ，６０ｂを実施すること
により、工程の途中で欠陥を早期に発見して、製造歩留
りの低下を防止することができる。

【００７１】図６に、製造プロセスにおける半導体ウエ
ハ上に形成された回路パターンの概略を示す。図６
（ａ）は正常に加工された回路パターン、図６（ｂ）は
加工不良が発生したパターンを示す。例えば図５の成膜
過程で異常が発生するとパーティクルが発生し、半導体
ウエハ表面に付着し、図６（ｂ）中の孤立欠陥等にな
る。また、感光時に感光のための露光装置の焦点や露光
時間等の条件が最適でないと、レジストの照射する光の
量や強さが多すぎる箇所や足りない箇所が発生し、図６
（ｂ）中のショートや断線、パターン細りとなる。感光
時のマスク・レチクルに欠陥があると、感光単位である
ショット毎に同一箇所に同様のパターン形状異常が発生
する。またエッチング量が最適化されていない場合およ
びエッチング途中に生成された薄膜やパーティクルによ
り、ショートや突起、孤立欠陥、開口不良等が発生す
る。洗浄時には、洗浄層の汚れや剥離した膜や異物の再
付着により微小なパーティクルが発生し、乾燥時の水切
れ条件により表面に酸化膜の厚さむらを発生し易い。

【００７２】従って、上述した図１に示す回路パターン
の検査装置１を半導体装置の製造プロセスに適用するこ
とにより、異常の発生を高精度且つ早期に検知すること
ができ、当該工程に異常対策処置を講ずることができ、
これらの不良が発生しないよう加工条件を最適化するこ
とができるようになる。例えば、現像工程後に回路パタ
ーン検査工程が実施されて、ホトレジストパターンの欠
陥や断線が検出された場合には、感光工程の露光装置の
露光条件や焦点条件が最適でないという事態が推定さ
れ、焦点条件あるいは露光量の調整等によってこれらの
条件が即座に改善される。また、これらの欠陥が各ショ
ット間で共通して発生しているか否かを欠陥分布から調
べることにより、パターン形成に用いられているホトマ
スク、レチクルの欠陥が推定され、ホトマスク、レチク
ルの検査や交換がいち早く実施される。その他の工程に
ついても同様であり、本発明の回路パターンの検査方法
および装置を適用し、検査工程を実施することにより、
各種欠陥が検出され、検出された欠陥の内容によって各
製造工程の異常の原因が推定される。

【００７３】このように半導体装置の製造過程におい
て、本発明による回路パターンの検査装置または検査方
法を実施することにより、各種製造条件の変動や異常発
生を検査実時間内に検知することができるため、多量の
不良発生を未然に防ぐことができる。また、回路パター
ンの検査方法および装置を適用し、検出された欠陥の程
度や発生頻度等から当該半導体装置全体の良品取得率を
予測することができ、半導体装置の生産性を高めること
ができるようになる。

【００７４】半導体装置の検査は、検査条件の設定、検
査の実行、抽出された欠陥の確認と分類に大きく分けら
れ、本実施例では、これらをレシピ作成モード、検査モ
ード、欠陥確認モードと呼んでいる。また、得られた欠
陥のデータファイルを管理するユーティリティモードを
有している。

【００７５】検査条件の設定、検査の実行の後、欠陥確
認モードで、抽出された欠陥の確認と分類が行なわれ
る。

【００７６】図７は、欠陥確認モードにおける実行手順
を示すフローチャートである。ステップ３００によって
取得され、表示された１度のみの照射によって形成した
ＳＥＭ画像を、ステップ３０１の自動分類モードによっ
て自動分類できる画像であるかを判定する。ＮＯの場合
には、ステップ３０２でマニュアルでのＳＥＭ画像を再
取得、表示を行う。分類モードにある場合（ＹＥＳ）に
は、ステップ３０３で欠陥（異常）の分類判定を行い、
分類する。この分類は、表示された欠陥について、その
位置（ｙ座標、ｘ座標）、サイズ、明るさ、あるいは形
状、その他の欠陥特性の値が、予め定めておいた属性の
値に比べて大きいか小さいかによって行う。この判定、
確認は、自動または手動、すなわちオートまたはマニュ
アルによって行うことができる。このようにして予め定
めた分類に従って分類できる場合（分類にマッチする場
合）には、ステップ３０４で自動的にＳＥＭ画像を再取
得して表示する。次に、ステップ３０５で検査結果の出
力を行う。分類にアンマッチの場合、あるいはマニュア
ルでのＳＥＭ画像再取得、表示の場合にはこの段階での
検査結果の出力を行う。検査結果出力を終了すると次の
ステップ３０６のウエハアンロードに移る。

【００７７】以上の手順によって、特定の欠陥を抽出す
ることが可能となる。また、検査時に取得したＳＥＭ画
像がファイルに保存されており、オペレータの判断によ
り、このファイルされたＳＥＭ画像を再び表示させるこ
とによって、欠陥の再確認を行うことができる。

【００７８】図８に、検査モードでの自動検査終了時の
画面図を示す。画面最上部には、時間、装置ＩＤ、検査
対象基板名、オペレータ名などを表示する領域２０１、
各種メッセージを表示するメッセージ領域２０２が配置
されている。画面下部には、自動検査の実行を指示する
検査モードを指定する「検査」ボタン２０３、欠陥の確
認を指示する欠陥確認モードを指定する「欠陥確認」ボ
タン２０４、予め検査条件を設定するレシピの作成を指
示するレシピ作成モードを指定する「レシピ作成」ボタ
ン２０５、補助機能の呼出しを指示するユーティリティ
モードを指定する「ユーティリティ」ボタン２０６、シ
ステム終了を指示する「システム終了」ボタン２０７が
配置されている。

【００７９】中央左側には、装置に装着されている基板
のカセット内の位置を表示するカセット表示領域２０８
が、中央右側には、該当する基板のデータを表示する基
板表示領域２０９が配置されている。オペレータが基板
表示領域２０９内のオプション領域２１０内の動作条件
変更を選択すると、動作条件変更ボックス２１１が表示
され、欠陥確認モードでの、欠陥のＳＥＭ画像の再取得
を自動にするか、手動にするか、実行しないかを、マウ
スポインタのクリックで選択することができる。

【００８０】自動の場合は、自動選択された欠陥部の画
像が自動取得される。手動の場合は、検査終了後の欠陥
確認を、人手で行うので、検査終了で指示待ち状態とな
る。なしの場合は、検査終了後の欠陥確認を行わず、後
で、人手で行う場合等に指定される。

【００８１】図９は、図８と同じく検査モードでの自動
検査終了時の画面図である。中央左側にはウエハマップ
２１２が、中央右側には検査結果表示領域２１３が配置
されている。図８で説明したオプションの動作条件で自
動を設定してあれば、予め設定されている時間をこの画
面で待ち、欠陥確認画面に切替わる。手動の場合は、
「欠陥確認」ボタン２０４をマウスでクリックする。

【００８２】図１０は、欠陥確認モードにおける画面図
である。この画面では、自動の場合は、欠陥データの中
から、最大件数分の欠陥情報を取り出し、該当する欠陥
の画像を順次撮りながら欠陥情報を表示していく。取得
された画像と情報は、上位システム用データとしてファ
イルに出力される。

【００８３】図１０において、「欠陥確認」ボタン２０
４が他と区別されて色分け表示されている。中央右側に
は、欠陥の再取得画像が表示される画像表示領域２１４
が配置されている。ウエハマップ２１２の下方には欠陥
情報表示領域２１５が配置され、欠陥ＩＤ、欠陥クラス
タＩＤ、欠陥の分類コード、座標、サイズなどが表示さ
れる。図１０において、ウエハマップ２１２上の色分け
された欠陥のマークをマウスでクリックするか、欠陥Ｉ
Ｄを入力する事により、該当する部分のＳＥＭ高倍画像
が右側の画像表示領域２１４に表示される。

【００８４】欠陥確認画面は、光学顕微鏡での撮影画像
か若しくはＳＥＭ画像かどちらかを選択して表示させる
ことが可能である。光学顕微鏡の場合は「光顕」ボタン
２１６、ＳＥＭ画像の低倍率の場合は「ＳＥＭ低倍」ボ
タン２１７、高倍率の場合は「ＳＥＭ高倍」ボタン２１
８をクリックする。これらにより、検査しているウエハ
の欠陥領域の情報の隣側に同時に欠陥画像が表示される
ので、欠陥が発生した原因の予測が容易になる。

【００８５】ウエハマップ２１２の表示と欠陥情報表示
領域２１５とは連動しており、ウエハマップ２１２上で
指定された欠陥のＩＤは、自動的に欠陥情報表示領域２
１５に表示される。逆に、欠陥情報表示領域２１５で欠
陥ＩＤを入力すれば、ウエハマップ２１２上の該当する
位置がマーキング表示される。該当する欠陥の分類コー
ドがわかる場合は、分類コードで入力する。

【００８６】抽出された欠陥をすべて表示するのではな
く、任意の条件を満たす欠陥のみ表示させるようにする
こともできる。「表示フィルタ設定」ボタン２１９をク
リックすると、欠陥の表示に制限を付けることができ
る。条件は、例えば、欠陥の面積、投影長、座標、分類
コード、チップ内の座標の範囲、分類コードなどであ
る。

【００８７】「ソート」ボタン２２０をクリックする
と、例えば、欠陥を大きさが大きい順や面積が大きい順
に並べ替え、その順番でサブＩＤとして欠陥ソートＩＤ
を付与することができる。

【００８８】「クラスタ分類」ボタン２２１をクリック
すると、欠陥をクラスタ分類してその結果を表示し、保
存も可能である。また、サブＩＤとして欠陥クラスタＩ
Ｄを付与することができる。

【００８９】また、オプション領域の各ボタンで、ＳＥ
Ｍ画像の調整、欠陥の観察ができるようになっている。
「照射条件」ボタン２２２をクリックすると、図１１に
示す画面が、図１０に示す画面の上に重なって表示され
る。図１１は、照射条件ボックスの画面図である。電子
線照射条件入力領域２２３は、加速電圧、ビーム電流が
指定できる。信号取得入力領域２２４は、信号加算数、
画素寸法が指定できる。ここで、信号加算数とは、ウエ
ハを電子線で走査する回数である。ここで、画素寸法と
は、二次電子検出器２０で取得する信号からつくられる
画像の画素の大きさ、すなわち一辺の長さである。電子
線のビーム径より小さい画素も選択できる。したがっ
て、ひとつのチップ上で回路パターンの幅が異なって
も、その回路パターンの幅に応じて画素の大きさを指定
できるので、検査時間の効率化が可能となる。

【００９０】図１２は、ユーティリティモードにおける
画面図である。図１０の「ユーティリティ」ボタン２０
６をクリックすると、図１２に示す画面になる。

【００９１】ファイルメニュー表示領域２２５には、ユ
ーティリティの機能として、電子光学調整、ロード・ア
ンロード、ファイル管理、画像管理、時刻設定等のファ
イルメニューが用意されている。例えば、「ファイル管
理」ボタン２２６をクリックすると、ファイル管理表示
領域２２７が表示される。このファイル管理表示領域２
２７には、品種ファイル、工程ファイルの表示の他、保
存された検査結果の画像ファイルが名前を付けられて表
示されている。この検査結果の画像をクリックして「コ
ピー」ボタン２２８をクリックすると、コピー表示領域
２２９が表示される。このコピー表示領域２２９では、
指定した画像ファイルの送付先が指定できる。また、
「ＰＣ入力」マーク２３０を指定すると、外部のＰＣか
らの画像ファイルをダウンロードすることができる。

【００９２】以上の実施例によれば、特定の欠陥を抽出
することが可能となり、またオペレータの判断によりフ
ァイルされたＳＥＭ画像の再取得、表示に基づいて、欠
陥の再確認を行うことができる。検査しているウエハの
欠陥領域の情報の隣側に同時に欠陥画像が表示されるの
で、欠陥が発生した原因の予測が容易になる。その結
果、ウエハやマスク、レチクルなどの回路パターンの欠
陥、すなわち、線状、穴状などの形状の細り、欠け、形
成不良、異物等を検査する回路パターンの検査装置の画
面機能を改良し、使い勝手のよい回路パターンの検査装
置および検査方法を得ることができる。

【００９３】このように、チップ検査、ウエハ抜き取り
頻度検査を画面を見ながら迅速に行うことができるの
で、製品全体に及ぶ欠陥あるいは特定領域における欠陥
を迅速に検知することができ、プロセス条件の変動を確
実に検知し、プロセスにフィードバックすると同時に差
工数や払い出し予算の調整にフィードバックすることが
できるという効果が得られる。

【００９４】また、微細パターン形成工程／レジスト現
像後、微細パターン形成工程／エッチング後、穴パター
ン形成工程、洗浄後の検査欠陥を画面表示によって迅速
に検知することも可能である。

【００９５】次に、上記検査装置によって検出したデー
タを収集解析するシステムの例について、以下説明す
る。図１３から図１５に、データを収集し解析する回路
パターンの検査システムの例を示す。

【００９６】図１３は、半導体回路パターンを形成する
場合の工程とそれに伴う検査工程、および検査の目的を
示す全体工程図であり、図中、左から右へと工程が流れ
る。図７に示すように、半導体パターンを形成するに
は、「インプット」７１、「工程１」７２、「工程
２」、…、「工程ｎ」、および、「完成(電気テスト)」
７３の工程が想定される。そして、「工程２」あるいは
「工程３」にあっては、「装置１」のかわりに、特定の
「装置２」または「装置３」が使用される場合も想定さ
れる。工程間、または、いくつかの工程毎に、「検査」
７４が実施される。「検査」７４には、各工程に対応し
て、「検査工程１」、「検査工程２」、…、「検査工程
ｎ」が想定される。これらの検査によって、異物やパタ
ーン欠陥などの欠陥の数に関して、「特定の工程での異
物・欠陥が増加していないか」７５、「歩留（電気テス
ト）と欠陥の相関（管理レベル設定）」７６が実行さ
れ、「処理装置来歴による検索（特定の装置を通った集
団に異常が無いか？）」７７が実行される。

【００９７】図１４は、各種測定装置、データ収集解析
システムおよびデータ伝送・格納装置からなる全体シス
テムを示す構成図である。全体システム８０は測定装置
群８１、データ収集解析システム８２、通信線としての
バス８３、ＱＣデータ収集システム８４、テスタ８５、
サーバ８６および事務所内パソコン８７から構成され
る。

【００９８】測定装置群８１は、一例として、レビュー
ＳＥＭ９１、レビューステーション９２、異物検査装置
９３、光やレーザ光を用いた半導体ウエハの外観検査装
置９４、測長ＳＥＭ９５、合せ精度測定装置９６、膜厚
測定装置９７他から構成される。

【００９９】レビューＳＥＭ９１、レビューステーショ
ン９２、異物検査装置９３および外観検査装置９４から
は異物・外観・分類結果９８が出力され、バス８３を介
してデータ収集解析システム８２に入力される。測長Ｓ
ＥＭ９５、合せ精度測定装置９６、膜厚測定装置９７か
らはその他のＱＣデータ９９が出力され、テスタ８５か
らのテスタ結果と共にバス８３を介してＱＣデータ収集
システム８４に入力される。

【０１００】データ収集解析システム８２は、コンピュ
ータ１０１、これに付随する異物・外観格納ファイル１
０２および画像ファイル１０３から構成される。その出
力データは、サーバ８６に格納される。該サーバは一定
期間のデータを格納することになる。ＱＣデータ収集シ
ステム８４はコンピュータ１０４およびＦＢＭ（フェー
ル・ビット・マップ）解析についてのＦＢＭデータファ
イル１０５および電気テストについてのＱＣデータファ
イル１０６から構成される。

【０１０１】サーバ８６は、「歩留電気テストカテゴ
リ処理装置来歴寸法膜厚異物（鏡面）合せ精
度耐圧異物・外観」１０７をデータとして格納す
る。事務所内パソコン８７は、サーバ８６からデータを
取り入れ、各種検索、解析、レポート作成処理のために
使用される。

【０１０２】図１５は、図１４の一部詳細を示すシステ
ムの構成図である。半導体装置の製造工程に検査装置が
ない場合は、半導体装置が完成した時点で、テスタ８５
で電気的特性を検査する。異常があった場合は、「観察
部・分析部切出し要」１１１のシステムの高解像ＳＥ
Ｍ、ＡＥＳ分析、ＴＥＭ観察の各装置で、異常の原因を
調べることになる。この場合、半導体装置が完成した時
点ではじめて異常がわかり、それから原因を調べるの
で、原因の究明と対策着手までに１か月から２か月もの
長期間を要してしまう。これに対して、本実施例では、
各工程の間に適当な検査を実施して、各工程毎に早期に
異常を発見し、対策着手するので、半導体装置の製造歩
留まり向上に、大きな効果をもたらす。

【０１０３】異物・外観検査結果９８ａは、測定条件、
異物・欠陥数、サイズ、座標等がデータ収集解析システ
ム８２に入力される。ＱＣデータ収集システム８４から
は、歩留り、ＦＢＭ座標がデータ収集解析システム８２
に入力される。

【０１０４】ここで、例えば、図１４に示した外観検査
装置９４で検出した異物・外観・分類結果９８の異物や
欠陥の位置、すなわち座標は、図１５に示すレビューＳ
ＥＭ９１でその異物や欠陥を探す場合や、ＳＩＭ／ＳＥ
Ｍ観察９１ａの装置での観察のためにＦＩＢ断面加工す
る場合に、非常に有用である。両者の装置間で共通座
標、または座標の互換性をもっていると、異物または欠
陥の位置を容易に探すことができる。また、外観検査装
置９４で異物や欠陥の位置を示すマーキングを近傍など
の異物や欠陥の位置がわかる場所に付けることも、レビ
ューＳＥＭ９１やＦＩＢ断面加工する場合に、位置を探
すのに有用である。

【０１０５】レビューＳＥＭ９１を使用した結果、観察
部・分析部切出し要１１１と判断された場合は、検出さ
れた高解像ＳＥＭ、ＡＥＳ分析、ＴＥＭ観察結果が異物
・欠陥座標と共に、画像・分類結果・分析結果としてデ
ータ収集解析システム８２に入力されると共に、収集解
析されたデータがフィードバックされ、前述した観察部
・分析部切出し要の判断に使用される。

【０１０６】図１６は、他の例を示す図１４と同様のシ
ステムの構成図である。図１４に示した外観検査装置９
４を光学式検査装置等の外部外観検査装置９４ａと本発
明で使用するＳＥＭ式の外観検査装置９４ｂとに分けて
いる。このように構成することによって、外部外観検査
装置９４ａからの情報や上位システムからの情報をＳＥ
Ｍ式の外観検査装置９４ｂに入力させ、取得した外部情
報と、ＳＥＭ式の外観検査装置９４ｂの結果の両方を画
面上で比較することができる。これによって、光学式検
査装置等の外部外観検査装置９４ａのみでは判明しなか
った欠陥情報あるいはＳＥＭ式の外観検査装置９４ｂの
みでは判然としなかった欠陥情報を、画面上に表示した
り、双方から得られた欠陥情報で画面上で重ねて表示し
て、より精度の高い回路パターンの検査が期待できる。
尚、このような場合、それぞれの情報毎に色分けして、
又は形を変えて表示することによって、どの装置によっ
て得られた欠陥情報であるかを容易に視覚認識できるよ
うにすると、さらに識別が容易になる。

【０１０７】この例においても、光学式検査装置等の外
部外観検査装置９４ａ、または、本発明で使用するＳＥ
Ｍ式の外観検査装置９４ｂの座標と、レビューＳＥＭ９
１の座標とを共通化、または、座標変換が容易であるよ
うにすると、レビューＳＥＭ９１での異物またはパター
ン欠陥等の欠陥の位置を容易に探すことができる。ま
た、光学式検査装置等の外部外観検査装置９４ａ、また
は、本発明で使用するＳＥＭ式の外観検査装置９４ｂ
で、異物あるいはパターン欠陥等の欠陥の位置がわかる
ようなマーキングをすることによって、レビューＳＥＭ
９１で異物またはパターン欠陥等の欠陥の位置を容易に
探すことができる。

【０１０８】図１７は、回路パターンの検査装置１のモ
ニタ５０に表示される検査結果の画面図である。欠陥１
０８の数、欠陥チップ数が表示されている。外部装置の
欠陥情報を取り込むことにより、ウエハマップ１０９上
に、色又は形の変化をつけて、表示することができる。

【０１０９】以上に述べた本実施例によれば、本発明に
よる検査装置を半導体装置の製品プロセスへ適用するこ
とにより、従来技術では検出し得なかった欠陥、すなわ
ち製品装置や条件等の異常を画面形成表示手段によって
形成された画面を参照することによって早期に且つ高精
度に発見することができる。そして、上位システムで適
切な装置を用いて解析できるので、半導体装置製造プロ
セスにいち早く異常対策処理を溝ずることができ、その
結果、半導体装置の不良率を低減し生産性を高めること
ができる。また、異常発生をいち早く検知することがで
きるので、多量の不良発生を未然に防止することができ
る。さらにその結果、不良の発生そのものを低減させる
ことができるので、半導体装置等の信頼性を高めること
ができる。したがって、新製品等の開発効率が向上し、
且つ製造コストが削減できる。また、製造プロセスにお
ける欠陥原因究明までの製品の待ち時間を大幅に短縮で
きるとともに、不良発生を検知するための時間を大幅に
短縮することが可能となる。

【０１１０】また、本発明による検査装置を、半導体素
子等の半導体装置の製造プロセスに適用することによ
り、高感度に欠陥を検出できるだけでなく、検査適用工
程を設定し、該工程のウエハを用いて検査条件を設定す
る際の設定効率が向上できる。その結果、検査工程にお
ける仕掛かりウエハの待ち時間がなくなり、深刻な異常
の発生を早期に検知することができるようになる。そし
て、当該不良発生工程に早期に異常対策処置を講ずるこ
とができ、これらの不良が発生しないように加工条件を
最適化することができる。

【０１１１】例えば、現像工程後の回路パターン検査工
程において、ホトレジストパターンの欠陥や断線が検出
された場合には、現像工程前の感光工程の露光装置の露
光条件や焦点条件が最適でないという事態が推定される
ので、焦点条件あるいは露光量の調整等の対策を速やか
に講じることができる。

【０１１２】また、検出された欠陥が各ショット間で共
通して発生しているか否かを欠陥分布から調べることに
より、パターン形成に用いられているホトマスク、レチ
クルの欠陥が推定できるので、ホトマスク、レチクルの
検査や交換を速やかに実施することができる。

【０１１３】このように、本発明による回路パターンの
検査方法および検査装置を半導体装置等の基板の製造プ
ロセスへ適用し、製造プロセスの途中で検査工程を実施
することにより、各種欠陥を検出することができ、検出
された欠陥の内容によって各製造工程の異常の原因を速
やかに推定することができる。

【０１１４】上記検査の適用例として、ウエハ製造ライ
ンにおいては以下に述べる方法で検査を適用することが
できる。

【０１１５】検査が必要な複数の製品および工程のウエ
ハをどの程度の頻度で検査するかについては、例えば、
半導体製品の開発においては種々のプロセス条件を変え
ながら最適化すると考えられるので、条件変更の都度検
査することが望ましい。

【０１１６】一方、プロセス条件がほぼ確定している場
合には、検査が必要な製品および工程のウエハを１週間
あたり数枚程度検査し、且つプロセス条件変更時に検査
することが望ましい。

【０１１７】さらにプロセスが安定している製造ライン
においては、「１枚／週、製品、工程」程度の検査を実
施することにより、製造プロセスの変動やレベルを把握
することが可能である。しかし、目的に応じてこれ以外
のウエハ抜き取り検査を実施してもよい。

【０１１８】このように、半導体装置の製造プロセスに
おいて、本発明による回路パターンの検査装置をインラ
インで実施することにより、各種製造条件の変動や異常
発生を検査実時間内に検知することができるため、多量
の不良発生を未然に防ぐことができる。また、本発明に
よる回路パターンの検査装置を適用することによって、
短時間に効率よく正確に被検査ウエハの検査条件を決定
することが可能となる。その結果、より高精度な検査を
適用できるので不良発生を高感度に検知することができ
る。また、検査条件を決定するための時間を大幅に短縮
できるので、製品の待ち時間やオペレータの占有時間を
短縮できる。そして、不良を従来の検査方法、検査装置
よりも早期に検知できるので半導体装置の生産性を高め
ることができるようになる。

【０１１９】また、本発明による回路パターン検査装置
において、検査結果は、必要に応じて突き合わせたり相
関評価を実施することが可能であり、データの検索を個
別の端末（パソコン等）から実施することができる。さ
らに、欠陥を検出した場合には、その発生箇所の情報を
検索し、不良解析装置で各種解析を実施し、その解析結
果をさらに分析結果として保存することができる。

【０１２０】その他、本実施例で掲げた以外の検査装置
および解析装置についても、データ収集解析システムへ
接続することは可能であり、本実施例で述べた検査装置
も接続されることを想定している。

【０１２１】以上、本発明の代表的な装置の構成およ
び、回路パターンの検査方法について、電子線を照射し
て高速に電子線画像を取得し比較検査する方法、具体的
な検査のフローおよび各部の作用、検査条件を決定する
ためのフロー、そして、検査および検査条件設定の操作
画面と操作方法、検査条件設定画面の階層、本発明の回
路パターン検査を実施することによる半導体装置その他
回路パターンを有する基板の製造プロセスの生産性を向
上する方法等の一部の実施例について説明してきたが、
本発明の範囲を逸脱しない範囲で、請求項目に掲げた複
数の特徴を組み合わせた検査方法および検査装置につい
ても可能である。

【０１２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ウ
エハやマスク、レチクルなどの回路パターンの欠陥、す
なわち、線状、穴状などの形状の細り、欠け、形成不
良、異物等を検査する回路パターンの検査装置の画面機
能を改良して、使い勝手をよくし、検査システム全体と
して早期の欠陥の発見とその原因究明、早期対策による
半導体装置の製造歩留り向上を実現できる回路パターン
の検査装置、検査システム、および検査方法を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回路パターンの検査装置の構成図。

【図２】電子光学系、二次電子検出部の主要構成図。

【図３】電子線照射条件のコントラストへの影響を示す
グラフ。

【図４】被検査基板上の一次電子線の走査方向を示す平
面図。

【図５】半導体装置の製造プロセスを示すフローチャー
ト。

【図６】製造プロセスにおける半導体ウエハ上に形成さ
れた回路パターンの概略図。

【図７】欠陥確認モードにおける実行手順を示すフロー
チャート。

【図８】検査モードでの自動検査終了時の画面図。

【図９】検査モードでの自動検査終了時の画面図。

【図１０】欠陥確認モードにおける画面図。

【図１１】照射条件ボックスの画面図。

【図１２】ユーティリティモードにおける画面図。

【図１３】検査工程、および検査の目的を示す全体工程
図。

【図１４】各種測定装置、データ収集解析システムおよ
びデータ伝送・格納装置からなる全体システムを示す構
成図。

【図１５】図１４の一部詳細を示すシステムの構成図。

【図１６】他の例を示す図１４と同様のシステムの構成
図。

【図１７】回路パターンの検査装置のモニタに表示され
る検査結果の画面図。

【符号の説明】

１…回路パターンの検査装置、２…検査室、３…電子光
学系、４…光学顕微鏡部、５…画像処理部、６…制御
部、７…二次電子検出部、８…試料室、９…被検査基
板、１０…電子銃、１５…走査偏向器、１８…Ｅクロス
Ｂ偏向器、１９…一次電子線、２０…二次電子検出器、
３０…試料台、３１…Ｘステージ、３２…Ｙステージ、
３３…回転ステージ、３６…リターディング電源、４６
…第一画像記憶部、４７…第二画像記憶部、４８…演算
部、４９…欠陥判定部、５０…モニタ、７４…検査、８
０…全体システム、８１…測定装置群、８２…データ収
集解析システム、８３…バス、８４…ＱＣデータ収集シ
ステム、８５…テスタ、８６…サーバ、８７…事務所内
パソコン、９１…レビューＳＥＭ、９２…レビューステ
ーション、９３…異物検査装置、９４…外観検査装置、
９５…側長ＳＥＭ、９６…合せ精度測定装置、９７…膜
厚測定装置、１０１…コンピュータ、１０４…コンピュ
ータ、１０８…欠陥、１０９…ウエハマップ、２０４…
「欠陥確認」ボタン、２１１…動作条件変更ボックス、
２１２…ウエハマップ、２１４…画像表示領域、２１５
…欠陥情報表示領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 23/225 Ｇ０１Ｒ 1/06 ＦＧ０１Ｒ 1/06 31/02 31/02 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ａ 31/302 Ｇ０１Ｒ 31/28 ＬＧ０６Ｔ 7/00 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４０５Ａ (72)発明者町田和久東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所デザイン研究所内 (72)発明者野副真理東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者森岡洋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事業本部内 (72)発明者宇佐見康継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事業部内 (72)発明者広井高志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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のレンズから構成され、回路パターン
が形成された基板の表面に光、レーザ光、または荷電粒
子線を照射する照射装置と、該照射によって前記基板か
ら発生する信号を検出する検出器と、該検出器によって
得られ画像化された信号を記憶するメモリと、該メモリ
に記憶された信号を他の領域の対応する比較パターンか
ら形成された信号と比較する比較装置と、該比較装置で
の結果から前記回路パターン上の欠陥を表示するモニタ
とを備えた回路パターンの検査装置において、前記メモ
リは、前記荷電粒子線の照射が前記基板の表面のひとつ
の領域に対して１回である画像に対応した信号を記憶
し、さらに該信号に含まれる前記回路パターン上の欠陥
の特徴を抽出して該欠陥を分類する欠陥分類装置を備
え、前記モニタは該欠陥分類装置での分類結果に基づい
て、前記比較装置での結果から得られた前記回路パター
ン上の欠陥の画像、または、前記荷電粒子線の前記欠陥
への再照射によって取得された画像を表示することを特
徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項２】回路パターンが形成された基板の表面に
光、レーザ光、または荷電粒子線を照射し、該照射によ
って前記基板から発生する信号を検出し、該検出によっ
て得られ画像化された信号を記憶し、記憶された信号を
他の領域の対応する比較パターンから形成された信号と
比較し、該比較結果から前記回路パターン上の欠陥を表
示する回路パターンの検査方法において、前記荷電粒子
線の照射が前記基板の表面のひとつの領域に対して１回
である画像を形成し、該画像に基づいて前記回路パター
ン上の欠陥の特徴を抽出し、該特徴から前記欠陥を分類
し、該分類に基づいて、前記比較装置での結果から得ら
れた前記回路パターン上の欠陥の画像、または、前記欠
陥の画像を前記荷電粒子線の照射により再取得して表示
することを特徴とする回路パターンの検査方法。
【請求項３】請求項２において、前記欠陥の分類は、位
置、サイズ、明るさ、および形状を含む欠陥特性につい
て予め定められた属性との比較によって実行されること
を特徴とする回路パターンの検査方法。
【請求項４】請求項２において、前記欠陥の画像を前記
荷電粒子線の照射により再取得する工程は、自動分類モ
ードによって分類可能かどうかを判定し、分類可能と判
定されたときに実行されることを特徴とする回路パター
ンの検査方法。
【請求項５】回路パターンが形成された基板の表面の複
数の領域に電子線を照射する電子光学装置と、該照射に
よって前記回路パターンの欠陥を検出し表示するモニタ
とを備えた回路パターンの検査装置において、前記モニ
タは別の装置から送信された画像信号を表示することを
特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項６】複数のレンズから構成され回路パターンが
形成された基板の表面の複数の領域に電子線を照射する
手段、前記照射により前記複数の領域から二次的に発生
する信号を検出する二次信号検出手段、該検出された信
号から前記複数の領域の電子線画像を形成する電子線画
像形成手段、該電子線画像を記憶する画像記憶手段、該
電子線画像を表示する表示装置を備えた電子線外観検査
装置と、前記回路パターンの欠陥画像を記憶した欠陥画
像記憶手段を備えた外部外観検査装置とからなる回路パ
ターンの検査システムにおいて、前記電子線外観検査装
置の表示装置は、前記基板のマップ表示画面および電子
線画像表示画面と、前記画像記憶手段に記憶された電子
線画像に関連した前記外部外観検査装置の欠陥画像記憶
手段に記憶された欠陥画像とを同時に表示することを特
徴とする回路パターンの検査システム。
【請求項７】請求項６において、前記電子線画像を記録
する画像記憶手段に記憶された画像による欠陥表示と、
前記欠陥画像記憶手段に記憶する画像による欠陥表示と
を色別などによって識別して表示することを特徴とする
回路パターンの検査システム。
【請求項８】請求項６または７において、画面に表示さ
れた双方の欠陥を分類格納する分類ファイルを設けたこ
とを特徴とする回路パターンの検査システム。
【請求項９】回路パターンが形成される基板の複数の製
造工程のうち予め定められた製造工程の終了時に前記基
板を検査して欠陥、または異物を抽出し、該検査の結果
に基づいて、検査された基板またはその一部に存在する
前記欠陥、または異物を観察し、前記製造工程のうち特
定の工程での欠陥、または異物の増加を判定し、前記製
造工程の最終工程で発生する歩留り率と前記欠陥、また
は異物の増加率との相関関係を演算し、該演算結果と前
記製造工程の各処理装置の来歴とに基づいて前記欠陥、
または異物を分類する工程を備えることを特徴とする回
路パターンの検査方法。
【請求項１０】回路パターンが形成される基板の複数の
製造工程のうち予め定められた製造工程の終了時に前記
基板を検査して欠陥、または異物を抽出し、該検査の結
果に基づいて、検査された基板またはその一部に存在す
る前記欠陥、または異物を観察し、前記製造工程のうち
特定の工程での欠陥、または異物の増加を判定し、前記
製造工程の最終工程で発生する歩留り率と前記欠陥、ま
たは異物の増加率との相関関係を演算し、該演算結果と
前記製造工程の各処理装置の来歴とに基づいて前記欠
陥、または異物を分類する工程を備えることを特徴とす
る回路パターンの検査システム。
【請求項１１】複数のレンズから構成され、光、レーザ
光、または荷電粒子線を基板へ照射する照射装置、該照
射によって前記基板から発生する信号を検出する検出
器、該検出器で検出された信号に基づいて前記基板の欠
陥を抽出する欠陥抽出装置を備え、前記基板に回路パタ
ーンを形成する複数の製造工程のうち予め定められた製
造工程の終了時に、前記基板の検査を実行し欠陥を抽出
する少なくともひとつの検査装置と、複数の電子レンズ
から構成され、荷電粒子線を前記基板へ照射する照射装
置、該照射によって前記基板から発生する信号を検出す
る検出器、該検出器で検出された信号に基づいて前記基
板の画像を表示する画像表示装置を備え、前記検査装置
による検査結果に基づいて、前記基板またはその一部を
観察する少なくともひとつの観察装置と、前記検査装置
に接続され、該検査装置による検査結果を解析する少な
くともひとつの解析装置とを備え、前記解析装置は、前
記製造工程のうち特定の工程での欠陥、または異物の増
加を判定し、前記製造工程の最終工程で発生する歩留り
率と前記欠陥、または異物の増加率との相関関係を演算
し、該演算結果と前記製造工程の各処理装置の来歴とに
基づいて前記欠陥、または異物を分類することを特徴と
する回路パターンの検査システム。
【請求項１２】複数のレンズから構成され、光、レーザ
光、または荷電粒子線を基板へ照射する照射装置、該照
射によって前記基板から発生する信号を検出する検出
器、該検出器で検出された信号に基づいて前記基板の欠
陥を抽出する欠陥抽出装置を備え、前記基板に回路パタ
ーンを形成する複数の製造工程のうち予め定められた製
造工程の終了時に、前記基板の検査を実行し欠陥を抽出
する検査装置と、複数の電子レンズから構成され、荷電
粒子線を前記基板へ照射する照射装置、該照射によって
前記基板から発生する信号を検出する検出器、該検出器
で検出された信号に基づいて前記基板の画像を表示する
画像表示装置を備え、前記検査装置による検査結果に基
づいて、前記基板またはその一部に存在する前記欠陥を
観察する観察装置との間を接続するとともに、前記検査
結果を送付する伝送手段を備え、前記検査装置で実行さ
れる検査の前記基板の座標と、前記観察装置で実行され
る観察の前記基板またはその一部の座標とは、共通であ
るか、または互換性を有していることを特徴とする回路
パターンの検査システム。
【請求項１３】複数のレンズから構成され、光、レーザ
光、または荷電粒子線を基板へ照射する照射装置、該照
射によって前記基板から発生する信号を検出する検出
器、該検出器で検出された信号に基づいて前記基板の欠
陥を抽出する欠陥抽出装置を備え、前記基板に回路パタ
ーンを形成する複数の製造工程のうち予め定められた製
造工程の終了時に、前記基板の検査を実行し欠陥を抽出
する検査装置と、複数の電子レンズから構成され、荷電
粒子線を前記基板へ照射する照射装置、該照射によって
前記基板から発生する信号を検出する検出器、該検出器
で検出された信号に基づいて前記基板の画像を表示する
画像表示装置を備え、前記検査装置による検査結果に基
づいて、前記基板またはその一部に存在する前記欠陥を
観察する観察装置との間を接続するとともに、前記検査
結果を送付する伝送手段を備え、前記観察装置で実行さ
れる観察の際に、前記検査装置で検出された欠陥の位置
を、該欠陥の位置がわかる場所に付けられたマーキング
に基づいて検知することを特徴とする回路パターンの検
査システム。