TWI922010B - 缺陷檢查裝置 - Google Patents

Abstract

缺陷檢查裝置(100)具備：處理器(400)、具有光學裝置之二次檢測光學系統(OS2)、以及記憶光學裝置的動作條件與試料(8)的缺陷種類之關連資訊之記憶體(401)。處理器(400)係確定試料(8)的缺陷種類，把已確定的缺陷種類參照到關連資訊，藉此，來設定光學裝置的動作條件，在以該動作條件使光學裝置動作的狀態下，對試料(8)中包含缺陷的缺陷區域，照射一次帶電粒子束，藉此，來產生缺陷區域的第1影像，使用第1影像來輸出試料(8)的缺陷資訊。

Description

缺陷檢查裝置

本發明有關缺陷檢查裝置，特別是有關用於對試料照射電子束並檢查試料的缺陷的缺陷檢查裝置。

半導體裝置係以重複藉由光刻處理及蝕刻處理把在光罩形成的圖案轉寫到晶圓上的工序的方式，來被製造出。在這樣的製造程序中，為了實現成品率的提升及製造程序的安定化，必須要藉由線內(in‐line)的晶圓檢查來發現缺陷，並迅速分析該缺陷，且施行不良對策。

在線內的晶圓檢查中，一般是用光學式的缺陷檢查裝置檢測缺陷，用配置在缺陷檢查裝置的後製程的複查裝置再檢測缺陷，並詳細觀察缺陷。為了迅速把檢查結果連結到不良對策，可以高速複查多數個缺陷並可以依產生原因別分類缺陷的技術是為重要。

但是，隨著半導體裝置的細微化，缺陷的尺寸也細微化的緣故，所以在光學式的複查裝置中，高速的複查是為困難，得不到高的解析度的影像。

為此，產品化使用了掃描型電子顯微鏡(SEM：Scanning Electron Microscope)的複查裝置(複查SEM)。藉由複查SEM，可以高速的複查，得到高的解析度的影像。而且，在半導體的生產線中，發展觀察作業的自動化，複查SEM搭載自動缺陷複查(ADR：Automatic Defect Review)作為自動收集試料內的缺陷位置中的影像的功能。

在專利文獻1揭示出，檢查裝置使用ADR來輸出缺陷位置，根據該缺陷位置的座標來拍攝影像，從該影像檢測缺陷的方法。接著，記載有把拍攝了形成與缺陷部位相同的構造圖案的區域之影像作為參考影像，比較拍攝了缺陷部位的影像與參考影像，藉此，來檢測缺陷的方法。

最近幾年，半導體裝置隨著細微化，有必要檢查及量測的地方增加，需要高速的複查裝置。再加上，持續發展半導體裝置的深孔或是深溝般的三維構造化，對多種多樣的缺陷的可見性的提升之要求也越發強烈。

在專利文獻2中揭示出，於觀察對象的拍攝位置，用低倍率的條件來高精度地求出了缺陷位置後，把電子束的條件切換到低電流，用高倍率拍攝缺陷，藉此，維持住高解析度並可以做高速的拍攝之方法。

在專利文獻3中揭示出，為了提高構造圖案的帶電狀態的分布所致之對比，最佳化用於從SEM影像的直方圖來控制帶電的電極的電壓條件，並決定檢查條件，藉此，來提高缺陷的檢測效率之技術。

在為了提升各式各樣的構造圖案及各式各樣的缺陷的可見性方面，用多個檢測器檢測從試料放出之射出仰角或是射出能量為不同的訊號電子是為有效。在專利文獻4中記載有，除了把訊號電子加速到晶圓的附近之電場，還辨別藉由電子束的照射從試料產生出的訊號電子的射出仰角及方位角來做檢測，藉此，來取得強調了試料形狀的凹凸資訊的影像之技術。

在專利文獻5中揭示出一種，比較缺陷影像與參考影像，在缺陷區域內計算布線圖案的邊緣的檢測比例，根據邊緣保存率，判定缺陷存在於布線圖案上還是缺陷存在於布線圖案下之分類器。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2001-189358號專利公報 [專利文獻2]日本特開2007-248360號專利公報 [專利文獻3]日本特開2005-292076號專利公報 [專利文獻4]日本特開2006-228999號專利公報 [專利文獻5]日本特開2007-184565號專利公報

[發明欲解決之課題]

例如考慮到，在相同的試料，存在有深溝的底面部的目視有困難的缺陷、以及存在於試料的表面之細微的圖案缺陷，並複查這些缺陷的情況。在拍攝溝的底面部的缺陷的情況下，辨別訊號電子中放出在與試料垂直方向上的訊號電子，並檢測低仰角的訊號電子，藉此，可以強調缺陷。更進一步也有，根據缺陷種類，除了訊號電子的射出仰角的辨別，還進行訊號電子的射出能量的辨別之有效的情況。

但是，如此辨別並檢測訊號電子，會減少訊號電子的產量。從而，為了得到具有高的S/N(訊號電子與雜訊的比)的影像，必須要增加電子束的照射量，或是增加拍攝時間。

在另一方面，在細微的圖案缺陷方面，沒有必要選擇性辨別訊號電子，提高了訊號電子的產量。為此，藉由具有高的S/N的高品質的缺陷影像，可以提升可見性。而且，在可見性為充分的情況下，提高了訊號電子的產量的部分，是可以減少電子束的照射量，也可以縮短拍攝時間。

如此，必須藉由對各缺陷種類做最佳化的訊號電子的拍攝條件，來進行缺陷的拍攝。

在專利文獻2中，在觀察對象的拍攝位置中，在低倍率的拍攝時及高倍率的拍攝時切換電子束的電流條件，藉此，可以維持高的解析度並做高速的拍攝。但是，在構造上存在各式各樣的種類的缺陷之試料的拍攝中，僅做電流條件的切換，是無法達成缺陷的可見性的最佳化。

而且，對拍攝條件的設定依賴操作人員的經驗，無法提高檢查的重現性，也會有未必可以設定高靈敏度的拍攝條件的問題。

如以上般，期望有對在半導體晶圓般的試料上存在的各式各樣的種類的缺陷，可以高度維持缺陷的可見性，並且，在短的拍攝時間內可以取得高的解析度的影像之缺陷檢查裝置。其他的課題及新穎的特徵，載明在本說明書的記述及附圖。 [用於解決課題之手段]

有關一實施方式的缺陷檢查裝置具備：處理器，其係根據對試料照射一次帶電粒子束所得到的二次帶電粒子，來產生影像；二次檢測光學系統，其係具有作用在前述二次帶電粒子的光學裝置；以及記憶體，其係記憶前述光學裝置的動作條件與前述試料的缺陷種類之第1關連資訊。前述處理器係確定前述試料的前述缺陷種類，把已確定的前述缺陷種類參照到前述第1關連資訊，藉此，來設定前述光學裝置的第1動作條件，在以前述第1動作條件使前述光學裝置動作的狀態下，對前述試料中包含前述缺陷的第1區域，照射前述一次帶電粒子束，藉此，來產生前述第1區域的第1影像，使用前述第1影像來輸出前述試料的缺陷資訊。 [發明效果]

根據一實施方式，可以提供對在試料上存在的各式各樣的種類的缺陷，可以高度維持缺陷的可見性，並且，在短的拍攝時間內可以取得高的解析度的影像之缺陷檢查裝置。

以下，根據圖面詳細說明實施方式。尚且，用於說明實施方式的全部圖式中，對具有相同的功能的構件賦預相同的元件符號，省略其重覆的說明。而且，在以下的實施方式中，除了特殊必要外，對於相同或是同樣的部分的說明，原則上不重覆。

(實施方式1) ＜缺陷檢查裝置＞ 以下，使用圖1，說明有關實施方式1中的缺陷檢查裝置100。尚且，缺陷檢查裝置100為帶電粒子射線裝置，例如為使用了掃描型電子顯微鏡的複查裝置(複查SEM)。但是，缺陷檢查裝置100也可以是使用了離子等的帶電粒子之攝像裝置。所謂的帶電粒子射線裝置，廣泛包含使用帶電粒子束來拍攝試料的影像之裝置。而且，缺陷檢查裝置100也包含，用網路連接了缺陷檢查裝置100的系統，或是，利用多個帶電粒子射線裝置所構成的複合裝置。

本說明書中的「試料」，乃是形成了各式各樣的構造圖案之半導體晶圓。「試料」包含有例如：形成了多個p型雜質區域及多個n型雜質區域之半導體基板；形成在半導體基板上的電晶體、阻抗元件或是電容元件等的半導體元件；以及形成在半導體基板上的多個絕緣膜及多個布線等。

本說明書中的「構造圖案」包含：在半導體基板中形成的溝圖案、用在半導體元件的電極等的多個導體圖案、布線圖案、連接各布線圖案的透孔圖案、連接導體圖案與布線圖案的透孔圖案、及連接半導體基板與布線圖案的透孔圖案等。

本說明書中的「缺陷種類」包含：存在於構造圖案上的異物、構造圖案的缺損、構造圖案的變形及構造圖案的尺寸異常等。

本說明書中的「缺陷影像」乃是成為缺陷檢查的對象的影像(被檢查影像)，不僅是真的缺陷的影像，也包含缺陷候補的影像或是擬似缺陷的影像。而且，本說明書中的「參考影像」乃是為了抽出缺陷而用在與「缺陷影像」的比較的影像，為與存在缺陷的構造圖案相同的構造圖案的影像，為推定為沒有缺陷的區域(正常的區域)的影像。

本說明書中的「二次電子」，為藉由電子束的照射而從試料放出的電子中，具有50eV以下的能量的電子。而且，本說明書中的「反射電子」，為藉由電子束的照射而從試料放出的電子中，具有50eV以上的能量的電子。而且，本說明書中的「訊號電子」，為藉由電子束的照射而從試料放出的電子，為包含了「二次電子」及「反射電子」的電子。

如圖1所示，缺陷檢查裝置100具備：攝像器101、處理器400、記憶體401、電源部402、外部記憶媒體的輸出入部403、使用者介面部404及匯流排500。

在攝像器101，進行電子束(一次帶電粒子束)的照射及影像的拍攝。記憶體401為包含磁性碟片或是半導體記憶體等的記憶裝置，記憶在缺陷檢查裝置100進行的各種資訊。電源部402為在缺陷檢查裝置100使用的電壓或是電流的供給源。外部記憶媒體的輸出入部403進行與電性連接到缺陷檢查裝置100的外部的記憶媒體之資訊的輸出入。使用者介面部404為包含鍵盤、滑鼠及顯示器等的操作機器，藉由使用者來操作。

攝像器101、處理器400、記憶體401、電源部402、外部記憶媒體的輸出入部403及使用者介面部404透過匯流排500電性連接，相互地進行資訊的交換。

處理器400例如為包含多個CPU般的半導體裝置之演算處理裝置。處理器400電性連接到攝像器101、記憶體401、電源部402、外部記憶媒體的輸出入部403及使用者介面部404，並總合這些。亦即，在缺陷檢查裝置100中進行的各控制及各動作是藉由處理器400來進行。

攝像器101具備：一次帶電粒子光學系統OS1、二次檢測光學系統OS2及分離器5。一次帶電粒子光學系統OS1具有電子束軸(光軸)200。在一次帶電粒子光學系統OS1中，以電子束軸200為基準，對試料8照射電子束(一次帶電粒子束)。二次檢測光學系統OS2具有與電子束軸200不同的角度之訊號電子軸300。在二次檢測光學系統OS2中，以訊號電子軸300為基準，檢測從試料8放出的訊號電子(二次帶電粒子)。

一次帶電粒子光學系統OS1具有：電子源(帶電粒子源)1、加速電極2、第1聚光透鏡3、第2聚光透鏡4、偏向器6、對物透鏡7、可動載臺9及軸對稱檢測器11。可動載臺9可以搭載試料8。軸對稱檢測器11可以檢測訊號電子。在試料8的檢查時，在對試料8照射電子束之際，試料8搭載在可動載臺9上。

二次檢測光學系統OS2具有可以檢測訊號電子的軸上檢測器14及軸對稱檢測器15，作為作用到訊號電子的光學裝置，具有訊號電子用的收斂透鏡13、能量辨別電極16、能量辨別電極17及電極18。

分離器5為用於分離電子束與訊號電子的偏向器。分離器5可以是靜電型偏向器或是磁場型偏向器，也可以是組合了靜電型偏向器與磁場型偏向器之維納濾波器，也可以是組合了3個以上的多個偏向器之多段偏向方式的偏向器。

從電子源1放出的電子束被加速電極2加速。電子束的電流量及一次帶電粒子光學系統OS1的倍率係藉由第1聚光透鏡3及第2聚光透鏡4來控制。之後，電子束藉由對物透鏡7，作為數nm的微小點收斂在試料8上。而且，電子束藉由偏向器6在試料8上做二維掃描。

藉由電子束的照射從試料8放出的訊號電子進行在與電子束相反的方向，通過對物透鏡7。尚且，為了提升電子束的高解析度化及訊號電子的方位角的辨別性能，可以對試料8施加負的電壓，也可以對對物透鏡7的一部分的電極施加正的電壓。

訊號電子中反射電子的高仰角成分10係擴展進行，藉由軸對稱檢測器11來檢測。把軸對稱檢測器11分離在方位角的方向並作為多個檢測器，藉此，也可以辨別訊號電子的方位角的資訊。

軸對稱檢測器11構成為圓環狀，在軸對稱檢測器11的中心部，設有孔。從而，訊號電子中二次電子及反射電子的低仰角成分12，通過軸對稱檢測器11的中心部的孔。之後，低仰角成分12藉由分離器5從電子束分離出，往訊號電子軸300偏向。二次檢測光學系統OS2構成檢測被分離器5分離後的訊號電子。

往訊號電子軸300偏向的訊號電子係藉由訊號電子用的收斂透鏡13來收斂，藉由軸上檢測器14或是軸對稱檢測器15來檢測。軸對稱檢測器15構成為圓環狀，在軸對稱檢測器15的中心部，設有孔。把軸對稱檢測器15分離在方位角的方向並作為多個檢測器，藉此，也可以辨別訊號電子的方位角的資訊。

在訊號電子與電子束分離後，訊號電子藉由二次檢測光學系統OS2的各光學裝置來控制，藉此，從電子束的性能(電子束的軌道、電子束的點尺寸或是電子束的電流量等)獨立出來，可以控制訊號電子的軌道的條件。作為二次檢測光學系統OS2的光學裝置，只要是藉由靜電型偏向器或是磁場型偏向器來讓訊號電子的軌道偏向者即可(未圖示)。

能量辨別電極16及能量辨別電極17構成作為網格狀的電極。施加電壓到能量辨別電極16及能量辨別電極17，藉此，能量辨別電極16及能量辨別電極17作為電位障壁發揮作用。從而，藉由能量辨別電極16及能量辨別電極17，可以辨別被軸上檢測器14或是軸對稱檢測器15檢測到的訊號電子的能量。

訊號電子軌道301乃是，訊號電子用的收斂透鏡13以較弱的收斂條件來動作，大部分的訊號電子通過軸對稱檢測器15的中心部的孔，並收斂在軸上檢測器14之際的軌道。以增加軸上檢測器14的訊號電子的產量的方式，可以在軸上檢測器14得到S/N高的影像。

訊號電子軌道302乃是，訊號電子用的收斂透鏡13以較強的收斂條件來動作，訊號電子擴展在軸對稱檢測器15的平面上之際的軌道。如此，低仰角成分被軸上檢測器14檢測到。而且，高仰角成分被辨別成低仰角成分，被軸對稱檢測器15檢測到。

作為軸對稱檢測器11、軸上檢測器14及軸對稱檢測器15，例如使用有螢光體、光波導與光電倍增管的組合也就是ET(Everhart-Thornley)檢測器、或是半導體檢測器。被這些檢測器檢測到的訊號電子係藉由在缺陷檢查裝置100所具備的類比電路施以波形整形處理或是類比數位變換處理，產生作為數位影像。亦即，處理器400根據藉由對試料8照射電子束的方式所得到的訊號電子，來產生影像。

＜檢查方法＞ 以下，使用圖2的流程圖，說明有關使用缺陷檢查裝置100來進行的試料8的檢查方法。尚且，配合必要使用圖3～圖5。

如圖2所示，首先，在步驟S100中，使用使用者介面部404來輸入各種的檢查條件。作為檢查條件的內容，為電子束的電流量、電子束的能量及拍攝缺陷的視野(倍率)等。通常，各種檢查條件的組合作為檢查條件檔案(配方)而被資料庫化，並記憶在記憶體401的緣故，使用者僅選擇配方就可以設定檢查條件。而且，在記憶體401也記憶在試料8所形成之各式各樣的構造圖案。

而且，在檢查條件方面，在事前，也包含藉由與光學式的缺陷檢查裝置般的缺陷檢查裝置100不同之其他的檢查裝置所輸出的試料8的檢查資訊。試料8的檢查資訊例如包含：缺陷的座標、缺陷的尺寸、在其他的檢查裝置的缺陷種類的分類的結果、在其他的檢查裝置的檢查條件、及在其他的檢查裝置的缺陷影像等。

在步驟S101中，把檢查對象的試料8搭載到可動載臺9上。

在步驟S102中，根據在步驟S100輸入的檢查條件，設定從處理器400往各部的電子束的照射條件。在此，所謂的電子束的照射條件，特別是，為電子束的加速電壓、電子束的電流量、以及試料8上的點徑及焦點深度等的條件。亦即，所謂的電子束的照射條件，為加速電極2的加速電壓、第1聚光透鏡3、第2聚光透鏡4及對物透鏡7的收斂條件等。

接著，取得試料8的規定地方的影像，從該影像對合焦點及散焦。同時，藉由高度檢測器(未圖示)來求出試料8的高度，求出高度資訊與電子束的對焦點條件的相關資訊。經此，在取得之後的影像時，不用每次執行對焦，藉由高度檢測的結果，來自動地調整對焦點條件。為此，可以高速取得連續的影像。

在步驟S103中，存在於試料8的多數個缺陷中，在有檢查尚未結束的缺陷的情況下，進行步驟S104～S109。亦即，一直到存在於試料8的全部缺陷的檢查結束為止，反覆做步驟S103～S110。

在步驟S104中，進行決定作為標準條件的拍攝條件的設定。在此，所謂的拍攝條件，為分離器5的動作條件、二次檢測光學系統OS2的各光學裝置的動作條件、拍攝的累計片數、掃描速度及拍攝視野等。該拍攝條件設定成可以忽略在步驟S102中設定好對電子束的照射條件的影響。

在步驟S105中，進行移動可動載臺9到包含有缺陷的座標的拍攝視野，以從3μm到10μm左右的視野的低倍率來拍攝缺陷影像。亦即，處理器400在以在步驟S104設定好的拍攝條件使二次檢測光學系統OS2的各光學裝置動作的狀態下，對試料8中包含缺陷的缺陷區域，照射電子束，藉此，產生缺陷區域的缺陷影像。

在步驟S106中，與步驟S105同樣以從3μm到10μm左右的視野的低倍率來拍攝參考影像。在試料8包含各式各樣的構造圖案，但是，參考影像乃是與存在缺陷的構造圖案相同的構造圖案的影像，為不包含缺陷的區域的影像。在半導體晶片的製造工序中，在半導體基板內包含多個相同的構造圖案。為此，拍攝與包含缺陷的晶片相鄰接的半導體晶片、或是在缺陷的附近所形成之類似的構造圖案，藉此，來得到參考影像。

亦即，處理器400係以對試料8中形成與在步驟S105拍攝到的缺陷區域為同樣的構造圖案之無缺陷區域照射電子束的方式，來產生無缺陷區域的參考影像。缺陷區域及參考影像記憶到記憶體401。

在此，取代拍攝無缺陷區域的參考影像，使用拍攝了形成相同的構造圖案的地方之多片的缺陷影像，來計算例如加權平均，藉此，也可以作成擬真參考影像。而且，也可以使用，利用構造圖案的週期性，來從缺陷影像合成出的擬真參考影像。而且，也可以使用，根據與觀察場所相對應的電路的設計資訊，經由SEM模擬所作成的擬真參考影像。

這些擬真參考影像在開始檢查前就記憶到記憶體401。從而，可以不進行步驟S106的拍攝，使用預先記憶到記憶體401的擬真參考影像作為參考影像。

在步驟S107中，決定以高倍率拍攝缺陷之際的最佳的拍攝條件。圖3為用於決定拍攝條件的流程圖。如圖3所示，把在步驟S105拍攝出的缺陷影像、和在步驟S106拍攝出的參考影像，作為缺陷分類器的輸入。尚且，缺陷分類器可以是專利文獻5揭示的分類器。

在步驟S200中，把缺陷影像及參考影像輸入到缺陷分類器。缺陷分類器抽出缺陷影像及參考影像的特徵，並對缺陷種類做分類。在步驟S201中，從缺陷分類器輸出缺陷種類。尚且，缺陷分類器乃是處理器400所具有的功能的一部分。亦即，處理器400以比較參考影像與缺陷影像的方式，來確定缺陷種類。

在步驟S202中，輸出與缺陷種類相對應的拍攝條件。例如，輸出缺陷種類A的話，就自動地選擇拍攝條件A；輸出缺陷種類B的話，就自動地選擇拍攝條件B。

圖4及圖5係分別表示，與圖3的缺陷種類相對應的拍攝條件的連結的其中一例。

圖4為與使用者事前作成的缺陷種類相對應的拍攝條件的資料庫。於該資料庫，如拍攝條件A及拍攝條件B般有關各式各樣的拍攝條件，儲存有二次檢測光學系統OS2的光學裝置的動作條件、及電子束的照射條件。

為了作成資料庫，使用觀察對象的試料或是資料庫作成用的試料，在事前使用者先對各缺陷種類來決定條件。例如，在缺陷種類A為存在於深溝的底面部的異物的情況下，把從底面部產生的訊號電子中選擇性取得與溝的側壁之相互作用為較少的低仰角的反射電子的條件，設定作為拍攝條件A。

該情況下，在訊號電子用的收斂透鏡13、能量辨別電極16及能量辨別電極17，先把電壓值及電流值作為光學裝置的動作條件記錄到資料庫上。而且，在選擇性檢測訊號電子，並使用產量為較少的條件的情況下，先把減緩電子束的掃描速度之條件、或是增加影像的累計片數的取得條件之條件等記錄到資料庫。經此，可以得到S/N高的影像。

在圖5的例子中，事前計算缺陷種類與光學裝置的動作條件之對應關係、訊號電子的射出仰角及射出能量的地圖，來作為媒介變數，並作成資料庫。

影像的可見性係以事前使用有使用了蒙地卡羅法等的SEM影像模擬器的方式，可以設定假定之各缺陷種類。此時，在訊號電子的射出仰角及射出能量的地圖中，若辨別並檢測哪個區域的訊號電子，是可以最佳化在成為對象的缺陷得到S/N高的影像。

也對訊號電子的射出仰角及射出能量的地圖中的區域的辨別、與光學裝置條件之對應關係，以使用有使用了有限元素分析法等之電磁場計算或是電子軌道計算模擬器的方式，是可以事前去做計算。

在圖5中，於各缺陷種類，例示出標準條件、缺陷種類A的條件及缺陷種類B的條件。缺陷種類A的條件為強調並拍攝反射電子的條件。缺陷種類B的條件為分別分離並檢測二次電子及反射電子的條件。

首先，在標準條件下，於軸上檢測器A100檢測低仰角的反射電子(檢測區域A103)。於軸對稱環狀檢測器A200檢測其他的訊號電子(檢測區域A203)。在此，使能量辨別電極A101動作，得以於軸上檢測器A100不檢測50eV以下的訊號電子。

在缺陷種類A的條件下，於軸上檢測器A100檢測低仰角的反射電子，並且，也在軸對稱環狀檢測器A200僅檢測反射電子。在此，使能量辨別電極A101動作，得以於軸上檢測器A100不檢測50eV以下的訊號電子；使能量辨別電極A201動作，得以在軸對稱環狀檢測器A200不檢測50eV以下的訊號電子。

在缺陷種類B的條件下，使用訊號電子用的收斂透鏡，於軸上檢測器A100檢測全部的二次電子與低仰角的反射電子。於軸對稱環狀檢測器A200檢測其他的反射電子。一般，比起低仰角的反射電子的產量，二次電子的產量為壓倒性的多的緣故，所以在軸上檢測器A100強調二次電子資訊，在軸對稱環狀檢測器A200強調反射電子資訊。尚且，作為缺陷種類與光學裝置的動作條件之對應關係的媒介變數，除了訊號電子的射出仰角及射出能量，還可以加上射出方位角。

在記憶體401，記憶試料8的缺陷種類、二次檢測光學系統OS2的各光學裝置的動作條件、以及電子束的照射條件之關連資訊。處理器400在步驟S107確定試料8的缺陷種類，把已確定的缺陷種類參照到記憶體401的關連資訊，藉此，在步驟S108設定光學裝置的動作條件及電子束的照射條件。亦即，處理器400以對應缺陷種類來控制二次檢測光學系統OS2的各光學裝置的方式，決定從試料8放出的訊號電子的射出仰角。

在步驟S108中，設定在步驟S107決定出的二次檢測光學系統OS2的各光學裝置的動作條件、以及電子束的照射條件。亦即，設定在二次檢測光學系統OS2所用的各光學裝置的電壓值及電流值，設定在一次帶電粒子光學系統OS1所用的電子束的掃描速度、掃描方向、拍攝視野及掃描訊框數之其中任一個。

在步驟S109中，以高倍率進行缺陷的拍攝。處理器400在以在步驟S108設定好的動作條件使二次檢測光學系統OS2的各光學裝置動作的狀態下，對試料8中包含缺陷的缺陷區域，照射電子束，藉此，產生缺陷區域的缺陷影像。尚且，處理器400以在步驟S108設定好的照射條件來照射電子束。

步驟S109的缺陷區域為在步驟S105的缺陷區域所包含的區域，步驟S109的缺陷影像係以比步驟S105的缺陷影像還要高倍率來拍攝。處理器400使用步驟S109的缺陷影像來輸出試料8的缺陷資訊。

在步驟S110中，存在於試料8的多數個缺陷中，在有檢查尚未結束的缺陷的情況下，回到步驟S103，再進行步驟S104～S109。

如以上般，根據實施方式1，藉由最佳化了各缺陷種類的拍攝條件，來自動地進行缺陷的拍攝。亦即，使用實施方式1的缺陷檢查裝置100的話，對在試料8上存在的各式各樣的種類的缺陷，可以高度維持缺陷的可見性，並且，在短的拍攝時間內可以取得高的解析度的影像。為此，可以容易確定缺陷的原因。而且，即便拍攝條件的設定不依賴使用者的經驗，也自動地進行的緣故，所以檢查結果的重現性高。

(實施方式2) 以下，使用圖6及圖7，說明有關實施方式2中的缺陷檢查裝置100。尚且，在以下的說明中，主要就與實施方式1的相異點做說明，有關與實施方式1重複的點省略說明。

如圖6所示，在實施方式2中，有關步驟S100～S104、S109、S110是與實施方式1相同，但是，省略步驟S105的缺陷影像的拍攝、以及步驟S106的參考影像的拍攝。而且，在實施方式2中，取代實施方式1的步驟S107、S108，進行步驟S307、S308。

在步驟S307中，決定以高倍率拍攝缺陷之際的最佳的拍攝條件。圖7為用於決定拍攝條件的流程圖。

如圖7所示，在實施方式2中，使用拍攝條件的決定演算法來進行拍攝條件的最佳化。首先，在步驟S400中，進行輸入到拍攝條件的決定演算法。

作為拍攝條件的決定演算法的輸入，例如，包含GDS檔案般的試料8的布局設計資訊、或是藉由與光學式的缺陷檢查裝置般的缺陷檢查裝置100不同之其他的檢查裝置所輸出的試料8的檢查資訊。試料8的檢查資訊至少包含：缺陷的位置、以及在其他的檢查裝置的缺陷種類的分類的結果。試料8的檢查資訊係作為其他的資訊，包含：缺陷的尺寸、在其他的檢查裝置的檢查條件、以及在其他的檢查裝置的缺陷影像等。尚且，上述的布局設計資訊及試料8的檢查資訊係透過外部記憶媒體的輸出入部403記憶到記憶體401。

在步驟S401中，拍攝條件的決定演算法係對步驟S400的輸入，輸出二次檢測光學系統OS2的各光學裝置的動作條件、以及電子束的照射條件，使得以配合缺陷種類來提高缺陷影像的S/N及缺陷的檢測率。

例如，使用觀察對象的試料或是學習用的試料，把缺陷影像的S/N及缺陷檢測率作為報酬，在事前準備機械學習的一種之使用了強化學習的模型。而且，在拍攝條件的決定演算法內的輸入與輸出之中間層，也可以使用在圖5說明般的缺陷種類、以及訊號電子的射出仰角及射出能量的地圖。

最近幾年，因為可動載臺的停止精度的提升及高解析度(高畫素)的拍攝，變得可以在1次的缺陷影像的拍攝就捕捉缺陷。從而，是有也以藉由其他的檢查裝置輸出的試料8的檢查資訊，就可以確定缺陷的位置及缺陷種類的情況。以有效活用該檢查資訊的方式，在短時間內就確定缺陷種類。而且，使用布局設計資訊的話，就可以更正確掌握缺陷的位置，變得容易預測在與缺陷的位置相對應的構造圖案的缺陷種類。

尚且，拍攝條件的決定演算法為處理器400所具有的功能的一部分。亦即，處理器400根據布局設計資訊及試料8的檢查資訊，來確定缺陷種類。

在步驟S308中，設定在步驟S307決定出的二次檢測光學系統OS2的各光學裝置的動作條件、以及電子束的照射條件。亦即，設定在二次檢測光學系統OS2所用的各光學裝置的電壓值及電流值，設定在一次帶電粒子光學系統OS1所用的電子束的掃描速度、掃描方向、拍攝視野及掃描訊框數之其中任一個。

之後，與實施方式1同樣，依序進行步驟S109及步驟S110。

如以上般，也在實施方式2中，藉由最佳化了各缺陷種類的拍攝條件，來自動地進行缺陷的拍攝。而且，在實施方式2中，可以省略步驟S105的缺陷影像的拍攝、以及步驟S106的參考影像的拍攝之部分，可以比實施方式1更縮短缺陷的檢查時間。

在另一方面，在藉由其他的檢查裝置輸出的缺陷的位置或是缺陷種類等的資訊為不鮮明的情況下，如實施方式1般，以比較步驟S105的缺陷影像與步驟S106的參考影像的方式，來導出正確的缺陷的位置或是正確的缺陷種類。亦即，在要求高精度的缺陷的位置或是缺陷種類的情況下，實施方式1比實施方式2更優異。

(實施方式3) 以下，使用圖8，說明有關實施方式3中的缺陷檢查裝置100。尚且，在以下的說明中，主要就與實施方式1的相異點做說明，有關與實施方式1重複的點省略說明。

在實施方式1中，藉由分離器5來分離電子束與訊號電子。在實施方式3中，如圖8所示，不分離訊號電子。二次檢測光學系統OS2的訊號電子軸與電子束軸200相同。尚且，實施方式3中的二次檢測光學系統OS2具有：軸對稱檢測器11、以及作為光裝置之訊號電子用的收斂透鏡210。訊號電子用的收斂透鏡210設在對物透鏡7的目標點位置，例如，靜電型的單透鏡、或是組合了磁極與線圈之電磁透鏡等。

在圖8中，除了電子束軸200，還記載有電子束的中心軌道201。電子束的中心軌道201係從電子源1藉由加速電極2來被抽出，藉由第1聚光透鏡3來形成第1交叉(未圖示)，藉由第2聚光透鏡4來形成第2交叉(未圖示)。電子束的中心軌道201係把第2交叉作為物面，把試料8作為像面，藉由對物透鏡7收斂在試料8上成為數nm的微小點。

從試料8產生出訊號電子220後，訊號電子220係擴展進行在與電子束相反的方向，藉由軸對稱檢測器11來檢測。而且，在軸對稱檢測器11的中央部，設有孔作為電子束的通路的緣故，所以訊號電子220中的低仰角成分等係通過軸對稱檢測器11的孔，藉由軸對稱檢測器11而不被檢測。

訊號電子用的收斂透鏡210設在對物透鏡7與軸對稱檢測器11之間，而且，設在電子束的收斂位置。為此，從電子束的性能獨立出，可以控制訊號電子220的軌道的條件。

訊號電子軌道221為，把訊號電子用的收斂透鏡210作為透鏡並發揮了作用的情況下的訊號電子220的軌道。訊號電子220係與不使訊號電子用的收斂透鏡210作用的情況做比較，被收斂在軸對稱檢測器11的中央部側，藉由軸對稱檢測器11而被檢測。

亦即，僅檢測比訊號電子220的軌道還低仰角成分或是高能量成分。例如，藉由能量範圍的狹小二次電子被收斂在軸對稱檢測器11的中央部內的條件，來設定訊號電子用的收斂透鏡210，藉此，藉由軸對稱檢測器11可以僅檢測反射電子。從而，處理器400以對應缺陷種類來控制訊號電子用的收斂透鏡210的方式，決定從試料8放出的訊號電子的射出仰角。

實施方式3的檢查方法可以適用在實施方式1的圖2的流程圖或是實施方式3的圖6的流程圖。作為確定缺陷種類的方法，可以使用在實施方式1的圖3～圖5說明過的方法，也可以使用在實施方式2的圖7說明過的方法。如此，也在實施方式3中，藉由最佳化了各缺陷種類的拍攝條件，來自動地進行缺陷的拍攝。

以上，根據上述實施方式具體說明了本發明，但是，本發明不限於上述實施方式，在不逸脫其要旨的範圍內可以做種種的改變。

1:電子源(帶電粒子源) 2:加速電極 3:第1聚光透鏡 4:第2聚光透鏡 5:用於分離訊號電子的偏向器(分離器) 6:偏向器 7:對物透鏡 8:試料 9:可動載臺 10:高仰角成分 11:軸對稱檢測器 12:低仰角成分 13:訊號電子用的收斂透鏡 14:軸上檢測器 15:軸對稱檢測器 16:能量辨別電極 17:能量辨別電極 18:電極 100:缺陷檢查裝置 101:攝像器 200:電子束軸(光軸) 201:電子束的中心軌道 210:訊號電子用的收斂透鏡 220:訊號電子 221:使用了訊號電子用的收斂透鏡時的訊號電子軌道 300:訊號電子軸 301:訊號電子軌道 302:使用了訊號電子用的收斂透鏡時的訊號電子軌道 400:處理器 401:記憶體 402:電源部 403:外部記憶媒體的輸出入部 404:使用者介面部 500:匯流排 A100:軸上檢測器 A101:能量辨別電極 A103:訊號電子的射出仰角及射出能量的地圖中的檢測區域 A200:軸對稱環狀檢測器 A201:能量辨別電極 A203:訊號電子的射出仰角及射出能量的地圖中的檢測區域 A300:二次電子 A301:反射電子 OS1:一次帶電粒子光學系統 OS2:二次檢測光學系統

[圖1]為表示實施方式1中的缺陷檢查裝置之示意圖。 [圖2]為表示實施方式1中的檢查方法之流程圖。 [圖3]為表示實施方式1中的最佳的拍攝條件的決定之流程圖。 [圖4]為表示圖3的拍攝條件的連結的其中一例之說明圖。 [圖5]為表示圖3的拍攝條件的連結的其中一例之說明圖。 [圖6]為表示實施方式2中的檢查方法之流程圖。 [圖7]為表示實施方式2中的最佳的拍攝條件的決定之流程圖。 [圖8]為表示實施方式3中的缺陷檢查裝置之示意圖。

1:電子源(帶電粒子源)

2:加速電極

3:第1聚光透鏡

4:第2聚光透鏡

5:用於分離訊號電子的偏向器(分離器)

6:偏向器

7:對物透鏡

8:試料

9:可動載臺

10:高仰角成分

11:軸對稱檢測器

12:低仰角成分

13:訊號電子用的收斂透鏡

14:軸上檢測器

15:軸對稱檢測器

16:能量辨別電極

17:能量辨別電極

18:電極

100:缺陷檢查裝置

101:攝像器

200:電子束軸(光軸)

300:訊號電子軸

301:訊號電子軌道

302:使用了訊號電子用的收斂透鏡時的訊號電子軌道

400:處理器

401:記憶體

402:電源部

403:外部記憶媒體的輸出入部

404:使用者介面部

500:匯流排

OS1:一次帶電粒子光學系統

OS2:二次檢測光學系統

Claims (10)

1. 一種缺陷檢查裝置，具備： 　　處理器，其係根據藉由對試料照射一次帶電粒子束所得到的二次帶電粒子，來產生影像； 　　二次檢測光學系統，其係具有作用在前述二次帶電粒子的光學裝置；以及 　　記憶體，其係記憶前述光學裝置的動作條件與前述試料的缺陷種類之第1關連資訊； 　　其中， 　　前述處理器，係 　　確定前述試料的前述缺陷種類， 　　把已確定的前述缺陷種類參照到前述第1關連資訊，藉此，來設定前述光學裝置的第1動作條件， 　　在以前述第1動作條件使前述光學裝置動作的狀態下，對前述試料中包含缺陷的第1區域，照射前述一次帶電粒子束，藉此，來產生前述第1區域的第1影像， 　　使用前述第1影像來輸出前述試料的缺陷資訊； 　　在前述記憶體，記憶有在前述試料所形成的構造圖案； 　　前述處理器，係 　　對前述試料中包含前述第1區域的第2區域，照射前述一次帶電粒子束，藉此，來產生前述第2區域的第2影像， 　　比較拍攝了與前述第2區域同樣的構造圖案之第3影像、與前述第2影像，藉此，來確定前述缺陷種類。
2. 如請求項1的缺陷檢查裝置，其中， 　　前述第3影像，係預先記憶到前述記憶體，或者是，對前述試料中形成了與前述第2區域同樣的構造圖案之第3區域照射前述一次帶電粒子束來產生。
3. 一種缺陷檢查裝置，具備： 　　處理器，其係根據藉由對試料照射一次帶電粒子束所得到的二次帶電粒子，來產生影像； 　　二次檢測光學系統，其係具有作用在前述二次帶電粒子的光學裝置；以及 　　記憶體，其係記憶前述光學裝置的動作條件與前述試料的缺陷種類之第1關連資訊； 　　其中， 　　前述處理器，係 　　確定前述試料的前述缺陷種類， 　　把已確定的前述缺陷種類參照到前述第1關連資訊，藉此，來設定前述光學裝置的第1動作條件， 　　在以前述第1動作條件使前述光學裝置動作的狀態下，對前述試料中包含缺陷的第1區域，照射前述一次帶電粒子束，藉此，來產生前述第1區域的第1影像， 　　使用前述第1影像來輸出前述試料的缺陷資訊； 　　在前述記憶體，記憶有前述試料的布局設計資訊、以及藉由與前述缺陷檢查裝置不同之其他的檢查裝置所輸出的前述試料的檢查資訊； 　　前述處理器根據前述布局設計資訊及前述檢查資訊，來確定前述缺陷種類。
4. 如請求項3的缺陷檢查裝置，其中， 　　前述檢查資訊至少包含在前述其他的檢查裝置之前述缺陷種類的分類的結果。
5. 一種缺陷檢查裝置，具備： 　　處理器，其係根據藉由對試料照射一次帶電粒子束所得到的二次帶電粒子，來產生影像； 　　二次檢測光學系統，其係具有作用在前述二次帶電粒子的光學裝置；以及 　　記憶體，其係記憶前述光學裝置的動作條件與前述試料的缺陷種類之第1關連資訊； 　　其中， 　　前述處理器，係 　　確定前述試料的前述缺陷種類， 　　把已確定的前述缺陷種類參照到前述第1關連資訊，藉此，來設定前述光學裝置的第1動作條件， 　　在以前述第1動作條件使前述光學裝置動作的狀態下，對前述試料中包含缺陷的第1區域，照射前述一次帶電粒子束，藉此，來產生前述第1區域的第1影像， 　　使用前述第1影像來輸出前述試料的缺陷資訊； 　　前述二次檢測光學系統具有可以檢測前述二次帶電粒子之多個檢測器； 　　前述處理器係配合前述缺陷種類來控制前述光學裝置，藉此，來決定從前述試料放出的前述二次帶電粒子的射出仰角。
6. 一種缺陷檢查裝置，具備： 　　處理器，其係根據藉由對試料照射一次帶電粒子束所得到的二次帶電粒子，來產生影像； 　　二次檢測光學系統，其係具有作用在前述二次帶電粒子的光學裝置；以及 　　記憶體，其係記憶前述光學裝置的動作條件與前述試料的缺陷種類之第1關連資訊； 　　其中， 　　前述處理器，係 　　確定前述試料的前述缺陷種類， 　　把已確定的前述缺陷種類參照到前述第1關連資訊，藉此，來設定前述光學裝置的第1動作條件， 　　在以前述第1動作條件使前述光學裝置動作的狀態下，對前述試料中包含缺陷的第1區域，照射前述一次帶電粒子束，藉此，來產生前述第1區域的第1影像， 　　使用前述第1影像來輸出前述試料的缺陷資訊； 　　更具備用於使前述一次帶電粒子束收斂在前述試料上的對物透鏡； 　　前述二次檢測光學系統具有：可以檢測前述二次帶電粒子之檢測器、以及前述二次帶電粒子用的收斂透鏡； 　　前述二次帶電粒子用的收斂透鏡係設在前述對物透鏡與前述檢測器之間，而且，設在前述一次帶電粒子束的收斂位置； 　　前述處理器係配合前述缺陷種類來控制前述收斂透鏡，藉此，來決定從前述試料放出的前述二次帶電粒子的射出仰角。
7. 如請求項1至6中任一項的缺陷檢查裝置，其中， 　　更具備分離器，該分離器分離前述一次帶電粒子束與前述二次帶電粒子； 　　前述二次檢測光學系統係構成檢測被前述分離器分離後的前述二次帶電粒子。
8. 如請求項7的缺陷檢查裝置，其中， 　　前述二次檢測光學系統具有與前述一次帶電粒子束的光軸不同的角度之訊號電子軸； 　　藉由前述分離器，前述二次帶電粒子從前述一次帶電粒子束的前述光軸偏向到前述訊號電子軸。
9. 如請求項1至6中任一項的缺陷檢查裝置，其中， 　　前述二次帶電粒子為二次電子及反射電子； 　　前述光學裝置為透鏡、電極或是偏向器。
10. 如請求項1至6中任一項的缺陷檢查裝置，其中， 　　前述缺陷種類包含：存在於形成在前述試料的構造圖案上的異物、前述構造圖案的缺損、前述構造圖案的變形及前述構造圖案的尺寸異常。