JP2001313322A - 荷電粒子ビームによる検査方法および検査装置 - Google Patents
荷電粒子ビームによる検査方法および検査装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】半導体装置や液晶等の微細な回路パターンを有
する基板製造過程で基板全面の電気抵抗および電気容量
の分布や傾向を短時間に求めることが可能な検査装置お
よび検査方法を提供する。 【解決手段】半導体ウエハ等の被検査基板９に荷電粒子
ビーム１９を照射することによって、発生した二次電子
や後方散乱電子を検出器２０に取り込み、取り込んだ電
子数に比例した信号を発生させ、その信号をもとに検査
画像を形成させる。一方で、荷電粒子ビームの電流値お
よび照射エネルギー、被検査基板表面での電場、二次電
子および後方散乱電子の放出効率等を考慮し、検査画像
と一致させるように電気抵抗や電気容量を決定する。電
子ビーム照射による帯電を利用し、正常部と欠陥部の電
気抵抗値の差を十分増大させた状態で電位コントラスト
像を取得し、欠陥を検出する。
する基板製造過程で基板全面の電気抵抗および電気容量
の分布や傾向を短時間に求めることが可能な検査装置お
よび検査方法を提供する。 【解決手段】半導体ウエハ等の被検査基板９に荷電粒子
ビーム１９を照射することによって、発生した二次電子
や後方散乱電子を検出器２０に取り込み、取り込んだ電
子数に比例した信号を発生させ、その信号をもとに検査
画像を形成させる。一方で、荷電粒子ビームの電流値お
よび照射エネルギー、被検査基板表面での電場、二次電
子および後方散乱電子の放出効率等を考慮し、検査画像
と一致させるように電気抵抗や電気容量を決定する。電
子ビーム照射による帯電を利用し、正常部と欠陥部の電
気抵抗値の差を十分増大させた状態で電位コントラスト
像を取得し、欠陥を検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置や液晶
等微細な回路パターンを有する基板製造方法及び装置に
係わり、特に、半導体装置やフォトマスクのパターン検
査技術に係わり、半導体装置製造過程での未完成な半導
体ウエハ上の任意の部分における欠陥検査のための、荷
電粒子ビームを使用した検査方法および装置に関する。
等微細な回路パターンを有する基板製造方法及び装置に
係わり、特に、半導体装置やフォトマスクのパターン検
査技術に係わり、半導体装置製造過程での未完成な半導
体ウエハ上の任意の部分における欠陥検査のための、荷
電粒子ビームを使用した検査方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、半導体装置は、半導体ウエハ上
にホトマスクで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こ
とは重要である。特に、製造工程の初期の段階におけ
る、部分的に完成した半導体ウエハのコンタクトホール
および配線の電気抵抗や電気容量を測定しておくこと
は、歩留まり向上のために重要なことである。これら電
気的欠陥を検出する検査を行う従来の技術は以下のもの
がある。
にホトマスクで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こ
とは重要である。特に、製造工程の初期の段階におけ
る、部分的に完成した半導体ウエハのコンタクトホール
および配線の電気抵抗や電気容量を測定しておくこと
は、歩留まり向上のために重要なことである。これら電
気的欠陥を検出する検査を行う従来の技術は以下のもの
がある。
【０００３】一つは、先鋭化させたタングステン（Ｗ）
針（先端の曲率半径：約０.１μｍ）を直接測定部に接
触させるナノプローブ装置（特開平８−１６０１０９号
公報）である。これは、電気抵抗の測定を行うものであ
る。しかし、近年のパターン微細化に伴い、測定したい
部分の大きさがＷ針と同程度もしくは小さくなり、測定
は非常に困難なものとなっている。これに対応する手段
として、Ｗ針の先端曲率半径を小さくすることが考えら
れる。しかし、その場合、先端が非常に柔らかくなるた
め、測定部への接触と同時に先端が変形してしまい、現
実的な方法とはいえない。また、それ以外にも問題点と
して、接触抵抗があげられる。針と測定部が異種の物
質、特に少なくとも一方が半導体の場合、ショットキー
接合が生じ、その部分で電圧に依存した電気抵抗が生じ
るため正確な測定が出来なかった。
針（先端の曲率半径：約０.１μｍ）を直接測定部に接
触させるナノプローブ装置（特開平８−１６０１０９号
公報）である。これは、電気抵抗の測定を行うものであ
る。しかし、近年のパターン微細化に伴い、測定したい
部分の大きさがＷ針と同程度もしくは小さくなり、測定
は非常に困難なものとなっている。これに対応する手段
として、Ｗ針の先端曲率半径を小さくすることが考えら
れる。しかし、その場合、先端が非常に柔らかくなるた
め、測定部への接触と同時に先端が変形してしまい、現
実的な方法とはいえない。また、それ以外にも問題点と
して、接触抵抗があげられる。針と測定部が異種の物
質、特に少なくとも一方が半導体の場合、ショットキー
接合が生じ、その部分で電圧に依存した電気抵抗が生じ
るため正確な測定が出来なかった。
【０００４】もう一つは、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡：
Scanning Electron Microscope）を用いたものである。
これは、特開平５−２５８７０３号公報、特開平１１−
１２１５６１号公報、特開平６−３２６１６５号公報に
開示されている。
Scanning Electron Microscope）を用いたものである。
これは、特開平５−２５８７０３号公報、特開平１１−
１２１５６１号公報、特開平６−３２６１６５号公報に
開示されている。
【０００５】特開平５−２５８７０３号公報は、検査画
像と隣接するパターンの画像を比較して、電位コントラ
スト（明るさ）の異なる箇所を欠陥と判断し、欠陥を検
出するものである。しかし、電気的特性（電気抵抗およ
び電気容量）を求め、表示する手段がなかったため、そ
の箇所が致命であるか非致命であるかを判断することが
不可能であった。
像と隣接するパターンの画像を比較して、電位コントラ
スト（明るさ）の異なる箇所を欠陥と判断し、欠陥を検
出するものである。しかし、電気的特性（電気抵抗およ
び電気容量）を求め、表示する手段がなかったため、そ
の箇所が致命であるか非致命であるかを判断することが
不可能であった。
【０００６】特開平１１−１２１５６１号公報は、ウエ
ハ上方にある制御電極によって、二次電子の放出の程度
を制御し、ウエハ表面を正もしくは負に帯電させ、その
ときの電位コントラスト像から正常部、低抵抗欠陥部、
および高抵抗欠陥部を判別するものである。
ハ上方にある制御電極によって、二次電子の放出の程度
を制御し、ウエハ表面を正もしくは負に帯電させ、その
ときの電位コントラスト像から正常部、低抵抗欠陥部、
および高抵抗欠陥部を判別するものである。
【０００７】この制御電極による二次電子の放出の制御
は、特開昭５９−１５５９４１号公報に開示されてい
る。例えば、正に帯電するように制御電極を調整した場
合の電位コントラスト像は、低抵抗欠陥部（例えば、数
百Ω以下の低抵抗）は明部、高抵抗欠陥部（電気抵抗：
∞）は暗部、そして正常部は、低抵抗欠陥部よりも抵抗
は大きいため、画像は明部であるが若干暗いものとな
る。この画像の明暗から抵抗の大小を決定することが可
能であるが、絶対値の算出はできない。また、リーク電
流を測定することによって、電気抵抗の算出を行うこと
ができたが、検査に時間を要し、高速に測定できなかっ
た。
は、特開昭５９−１５５９４１号公報に開示されてい
る。例えば、正に帯電するように制御電極を調整した場
合の電位コントラスト像は、低抵抗欠陥部（例えば、数
百Ω以下の低抵抗）は明部、高抵抗欠陥部（電気抵抗：
∞）は暗部、そして正常部は、低抵抗欠陥部よりも抵抗
は大きいため、画像は明部であるが若干暗いものとな
る。この画像の明暗から抵抗の大小を決定することが可
能であるが、絶対値の算出はできない。また、リーク電
流を測定することによって、電気抵抗の算出を行うこと
ができたが、検査に時間を要し、高速に測定できなかっ
た。
【０００８】特開平６−３２６１６５号公報は、基板上
の配線に電子ビームを照射させて生ずる帯電により、基
板とアース間に誘導電流を発生させ、その時間変化を測
定するものである。これにより、電気容量の大小を測定
できるが、絶対値の測定は不可能であった。
の配線に電子ビームを照射させて生ずる帯電により、基
板とアース間に誘導電流を発生させ、その時間変化を測
定するものである。これにより、電気容量の大小を測定
できるが、絶対値の測定は不可能であった。
【０００９】また、このようなＳＥＭの電位コントラス
ト像を用いた検査では、ウエハの構造によっては正常部
と欠陥部の電位コントラストの差が少なく、欠陥検出が
困難となる場合もあった。例えば、回路にｐｎ接合をも
つ場合、電子ビーム照射に伴う帯電がｐｎ接合に対して
逆バイアスであれば、この部分は高抵抗となる。そのた
め、高抵抗な導通不良欠陥と判別が困難であった。
ト像を用いた検査では、ウエハの構造によっては正常部
と欠陥部の電位コントラストの差が少なく、欠陥検出が
困難となる場合もあった。例えば、回路にｐｎ接合をも
つ場合、電子ビーム照射に伴う帯電がｐｎ接合に対して
逆バイアスであれば、この部分は高抵抗となる。そのた
め、高抵抗な導通不良欠陥と判別が困難であった。
【００１０】
【発明が解決しようとしている課題】上述したように、
ナノプローブ装置では、針の先端よりも測定対象のほう
が小さい場合もあるという問題や、針と試料の接触抵抗
の問題があるため、試料によっては正確な電気抵抗を見
積もれなかった。また、ウエハ全面検査には膨大な時間
を必要とし、実質上不可能であった。ＳＥＭを用いた装
置では、電位コントラスト像から電気抵抗や電気容量の
大小を決定することは可能であったが、絶対値を見積も
ることは不可能であった。また、リーク電流測定によっ
て抵抗値の算出が可能であったが、検査に時間を要し高
速検査が不可能であり、ウエハの全面検査に非常に長い
時間が必要であった。さらに、ウエハの構造によっては
（例えば、ｐｎ接合を加工してある場合）、電位コント
ラスト像で正常部と欠陥部の判別が困難であった。
ナノプローブ装置では、針の先端よりも測定対象のほう
が小さい場合もあるという問題や、針と試料の接触抵抗
の問題があるため、試料によっては正確な電気抵抗を見
積もれなかった。また、ウエハ全面検査には膨大な時間
を必要とし、実質上不可能であった。ＳＥＭを用いた装
置では、電位コントラスト像から電気抵抗や電気容量の
大小を決定することは可能であったが、絶対値を見積も
ることは不可能であった。また、リーク電流測定によっ
て抵抗値の算出が可能であったが、検査に時間を要し高
速検査が不可能であり、ウエハの全面検査に非常に長い
時間が必要であった。さらに、ウエハの構造によっては
（例えば、ｐｎ接合を加工してある場合）、電位コント
ラスト像で正常部と欠陥部の判別が困難であった。
【００１１】本発明の目的は、電位コントラスト像を取
得するだけで電気抵抗および電気容量の値を高速に自動
的に算出したり、ウエハ等の基板表面の電気抵抗および
電気容量の分布や傾向を短時間に求められる検査方法お
よび検査装置を提供することにある。また、ウエハの構
造に対応した適切な検査条件を提供することにある。
得するだけで電気抵抗および電気容量の値を高速に自動
的に算出したり、ウエハ等の基板表面の電気抵抗および
電気容量の分布や傾向を短時間に求められる検査方法お
よび検査装置を提供することにある。また、ウエハの構
造に対応した適切な検査条件を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、試料に荷電粒子ビームを照射した際に得られる荷電
粒子ビーム画像（電位コントラスト像）が、照射領域と
アース間の電気抵抗、電気容量、および照射時間に依存
することを利用すればよい、ということを見出した。
に、試料に荷電粒子ビームを照射した際に得られる荷電
粒子ビーム画像（電位コントラスト像）が、照射領域と
アース間の電気抵抗、電気容量、および照射時間に依存
することを利用すればよい、ということを見出した。
【００１３】そのメカニズムを、図２を用いて説明す
る。照射粒子として、電子を例にとり、その入射エネル
ギーＥＰＥを二次電子と後方散乱電子との和の放出効率
σが１より大きい５００ｅＶ程度とする。通常、５０ｅ
Ｖ以下のエネルギーを持つものを二次電子、それ以上の
エネルギーを持つものを後方散乱電子とすることが多
い。絶縁体６０に、電子ビームを照射すると照射された
領域６１は正に帯電し（ここでは、例として、４Ｖに帯
電した場合を示す。）、表面にＵｓ［ｅＶ］のポテンシ
ャル障壁が形成される。
る。照射粒子として、電子を例にとり、その入射エネル
ギーＥＰＥを二次電子と後方散乱電子との和の放出効率
σが１より大きい５００ｅＶ程度とする。通常、５０ｅ
Ｖ以下のエネルギーを持つものを二次電子、それ以上の
エネルギーを持つものを後方散乱電子とすることが多
い。絶縁体６０に、電子ビームを照射すると照射された
領域６１は正に帯電し（ここでは、例として、４Ｖに帯
電した場合を示す。）、表面にＵｓ［ｅＶ］のポテンシ
ャル障壁が形成される。
【００１４】そのため、図３の二次電子および後方散乱
電子数の和ＮＳＥのエネルギーＥＳＥ分布に示すよう
に、これよりも低いエネルギーの二次電子および後方散
乱電子は放出されず、二次電子および後方散乱電子は放
出しても絶縁体側へ引き戻される。引き戻される電子数
をＮ1とし、放出電子数をＮ2として、引き戻されずに放
出する二次電子および後方散乱電子の割合をσSEとすれ
ば、σSE＝Ｎ2／（Ｎ1＋Ｎ2）であり、実質上の放出効
率σeffは、σeff＝σSE×σであらわされる。電子ビー
ム照射と共に帯電電圧は上昇し、引き戻される二次電子
および後方散乱電子の割合は増加していく。そのため、
σeffは徐々に減少し、最終的には、σeffが１になる帯
電電圧で安定することとなる。
電子数の和ＮＳＥのエネルギーＥＳＥ分布に示すよう
に、これよりも低いエネルギーの二次電子および後方散
乱電子は放出されず、二次電子および後方散乱電子は放
出しても絶縁体側へ引き戻される。引き戻される電子数
をＮ1とし、放出電子数をＮ2として、引き戻されずに放
出する二次電子および後方散乱電子の割合をσSEとすれ
ば、σSE＝Ｎ2／（Ｎ1＋Ｎ2）であり、実質上の放出効
率σeffは、σeff＝σSE×σであらわされる。電子ビー
ム照射と共に帯電電圧は上昇し、引き戻される二次電子
および後方散乱電子の割合は増加していく。そのため、
σeffは徐々に減少し、最終的には、σeffが１になる帯
電電圧で安定することとなる。
【００１５】一方、導電体で十分に電気抵抗が小さい場
合、電子の供給が可能であるため帯電は緩和され、σと
σeffはほぼ等しい。そのため、絶縁体は暗く、導電体
は明るく見える。
合、電子の供給が可能であるため帯電は緩和され、σと
σeffはほぼ等しい。そのため、絶縁体は暗く、導電体
は明るく見える。
【００１６】このことを利用して、電気抵抗の測定が可
能であることを見出した例について述べる。用いた試料
は、例えば、図４に示すようなシリコン（Ｓｉ）４０７
上にＳｉＯ2膜４０２が形成されたウエハに、タングス
テン（Ｗ）プラグ４００（直径０.２５μｍ）を埋め込
んだコンタクトホール４０１の加工を行ったものであ
る。各プラグは、プラグ底部のＳｉＯ2（４０２）の残
膜４０３に起因する電気抵抗を持っており、残膜がある
ものは高抵抗なオープン欠陥４０４、プラグ同士がつな
がっているものは低抵抗なショート欠陥４０５である。
能であることを見出した例について述べる。用いた試料
は、例えば、図４に示すようなシリコン（Ｓｉ）４０７
上にＳｉＯ2膜４０２が形成されたウエハに、タングス
テン（Ｗ）プラグ４００（直径０.２５μｍ）を埋め込
んだコンタクトホール４０１の加工を行ったものであ
る。各プラグは、プラグ底部のＳｉＯ2（４０２）の残
膜４０３に起因する電気抵抗を持っており、残膜がある
ものは高抵抗なオープン欠陥４０４、プラグ同士がつな
がっているものは低抵抗なショート欠陥４０５である。
【００１７】電子輸送経路の電気抵抗Ｒ、電気容量Ｃを
含む等価回路としては、図５を仮定した。電気容量Ｃは
プラグの形状から１０-17Ｆ（ファラッド）とした。電
子ビーム照射条件は、図２３を仮定した。電子銃１０か
ら放出される電子ビーム１９の初期エネルギーは１０ｋ
ｅＶ、リターディング電極６３は接地、被検査基板９
（ウエハ）にはリターディング電圧−９.５ｋＶを印加
してある。そのため、電子ビームのウエハへの入射エネ
ルギーＥＰＥは、５００ｅＶである。
含む等価回路としては、図５を仮定した。電気容量Ｃは
プラグの形状から１０-17Ｆ（ファラッド）とした。電
子ビーム照射条件は、図２３を仮定した。電子銃１０か
ら放出される電子ビーム１９の初期エネルギーは１０ｋ
ｅＶ、リターディング電極６３は接地、被検査基板９
（ウエハ）にはリターディング電圧−９.５ｋＶを印加
してある。そのため、電子ビームのウエハへの入射エネ
ルギーＥＰＥは、５００ｅＶである。
【００１８】その結果、検出される二次電子および後方
散乱電子の数の和ＮＳＥの経時変化まは、図６のように
なることを見出した。縦軸は検出されるＮＳＥを電子ビ
ーム電流ＩＰ［Ａ］で割ったもの、横軸は電子ビームの
照射時間Ｔｅ（もしくは走査電子ビームがプラグを横切
る時間）とＩＰの積である。さらに、十分な時間が経過
し、ＮＳＥが安定した状態での、ＮＳＥと電気抵抗Ｒの
関係は図７のようになることを見出した。ただし、縦軸
はＮＳＥをＩＰでわったもの、横軸はＲとＩＰの積であ
る。電気抵抗Ｒを算出するためにはＮＳＥに変化が必要
である。
散乱電子の数の和ＮＳＥの経時変化まは、図６のように
なることを見出した。縦軸は検出されるＮＳＥを電子ビ
ーム電流ＩＰ［Ａ］で割ったもの、横軸は電子ビームの
照射時間Ｔｅ（もしくは走査電子ビームがプラグを横切
る時間）とＩＰの積である。さらに、十分な時間が経過
し、ＮＳＥが安定した状態での、ＮＳＥと電気抵抗Ｒの
関係は図７のようになることを見出した。ただし、縦軸
はＮＳＥをＩＰでわったもの、横軸はＲとＩＰの積であ
る。電気抵抗Ｒを算出するためにはＮＳＥに変化が必要
である。
【００１９】このようなことから、このグラフから電気
抵抗Ｒを算出するための電子ビームの電流ＩＰの条件
は、０＜ｌｏｇ（Ｒ・ＩＰ）＜３であることを、本発明
者らは、初めて見出した。図７のグラフは物質および試
料形状に依存するが、変化分は僅かである。また、リタ
ーディング電圧ＶRを変化させたり、検査前に電子ビー
ム照射を行いプラグ周りを帯電（電圧ＶB）させること
により、図８、９のようにＮＳＥを変えることができる
ため、高感度な検査条件が存在する。この計算予測を確
認するために、各プラグに電子ビームを照射させ、各プ
ラグからの二次電子および後方散乱電子の数の検出を行
った。
抵抗Ｒを算出するための電子ビームの電流ＩＰの条件
は、０＜ｌｏｇ（Ｒ・ＩＰ）＜３であることを、本発明
者らは、初めて見出した。図７のグラフは物質および試
料形状に依存するが、変化分は僅かである。また、リタ
ーディング電圧ＶRを変化させたり、検査前に電子ビー
ム照射を行いプラグ周りを帯電（電圧ＶB）させること
により、図８、９のようにＮＳＥを変えることができる
ため、高感度な検査条件が存在する。この計算予測を確
認するために、各プラグに電子ビームを照射させ、各プ
ラグからの二次電子および後方散乱電子の数の検出を行
った。
【００２０】その後、各プラグの電気抵抗をナノプロー
バにより測定した。プラグ最上層はＷであるため、ナノ
プローバのＷ針との接触抵抗は十分小さく出来る。その
結果得られたＮＳＥの電気抵抗Ｒ依存性を、図１０に示
した。ただし、縦軸はＮＳＥとビーム電流ＩＰの商であ
り、横軸は電気抵抗Ｒとビーム電流ＩＰの積である。図
中、実線は計算値、○印は実験値である。このように計
算値と実験値は一致することを見出すことができた。す
なわち、このような二次電子および後方散乱電子の数の
和の抵抗依存性計算によって、電位コントラスト像から
抵抗値を算出可能であることを見出した。
バにより測定した。プラグ最上層はＷであるため、ナノ
プローバのＷ針との接触抵抗は十分小さく出来る。その
結果得られたＮＳＥの電気抵抗Ｒ依存性を、図１０に示
した。ただし、縦軸はＮＳＥとビーム電流ＩＰの商であ
り、横軸は電気抵抗Ｒとビーム電流ＩＰの積である。図
中、実線は計算値、○印は実験値である。このように計
算値と実験値は一致することを見出すことができた。す
なわち、このような二次電子および後方散乱電子の数の
和の抵抗依存性計算によって、電位コントラスト像から
抵抗値を算出可能であることを見出した。
【００２１】次に、この半導体ウエハを用いて、電気容
量の測定も可能であることを見出したので、そのことに
ついて述べる。ビーム電流ＩＰは１００ｎＡとした。用
いたプラグは、上記ナノプローブ法により確認した抵抗
１０12Ω（オーム）以上のものを用いた。電子ビームの
照射時間（もしくは電子ビームがプラグを横切る時間）
を変化させることによって得られる検出されるＮＳＥの
変化を計算結果と比較し、比較結果により電気容量を見
積もる。実験結果と計算結果を図１１に示すように、計
算結果において電気容量を１０-17Ｆ（ファラッド）と
したときのＮＳＥの経時変化は、実験結果をほぼ忠実に
再現した。この値はプラグ形状等から算出した値とほぼ
等しい。
量の測定も可能であることを見出したので、そのことに
ついて述べる。ビーム電流ＩＰは１００ｎＡとした。用
いたプラグは、上記ナノプローブ法により確認した抵抗
１０12Ω（オーム）以上のものを用いた。電子ビームの
照射時間（もしくは電子ビームがプラグを横切る時間）
を変化させることによって得られる検出されるＮＳＥの
変化を計算結果と比較し、比較結果により電気容量を見
積もる。実験結果と計算結果を図１１に示すように、計
算結果において電気容量を１０-17Ｆ（ファラッド）と
したときのＮＳＥの経時変化は、実験結果をほぼ忠実に
再現した。この値はプラグ形状等から算出した値とほぼ
等しい。
【００２２】さらに、ウエハの構造に対応した適切な検
査条件を提供する方法について述べる。図８では、リタ
ーディング電圧ＶRを変化させることによってＮＳＥが
変わることを示した。このとき、電子ビーム照射域の帯
電電圧ＵＳ（Ｖ）も、図２４のように変化する。ここで
は、検査のためにこの現象を利用した。例えば、ｐｎ接
合を持つ回路パターンに電子ビームを照射してｐｎ接合
が逆バイアス状態に帯電した場合、接合は高抵抗になる
ため、導通不良欠陥と判別が困難である。しかし、リタ
ーディング電圧を変化させることにより帯電電圧を増加
させ、ｐｎ接合にブレークダウンを生じさせることによ
って抵抗値を減少可能である。この状態で検査を行え
ば、正常部と欠陥部の抵抗値の差が大きくなり、それら
電位コントラスト像に差が生じ、検査が可能になる。
査条件を提供する方法について述べる。図８では、リタ
ーディング電圧ＶRを変化させることによってＮＳＥが
変わることを示した。このとき、電子ビーム照射域の帯
電電圧ＵＳ（Ｖ）も、図２４のように変化する。ここで
は、検査のためにこの現象を利用した。例えば、ｐｎ接
合を持つ回路パターンに電子ビームを照射してｐｎ接合
が逆バイアス状態に帯電した場合、接合は高抵抗になる
ため、導通不良欠陥と判別が困難である。しかし、リタ
ーディング電圧を変化させることにより帯電電圧を増加
させ、ｐｎ接合にブレークダウンを生じさせることによ
って抵抗値を減少可能である。この状態で検査を行え
ば、正常部と欠陥部の抵抗値の差が大きくなり、それら
電位コントラスト像に差が生じ、検査が可能になる。
【００２３】また、ｐｎ接合自身に欠陥があり逆バイア
ス方向の抵抗値が小さい場合、リターディング電圧を調
整し、欠陥部のｐｎ接合のみをブレークダウンさせる帯
電状態にする。このとき、正常部と欠陥部の抵抗値の差
は増大され、それら電位コントラスト像に差が生じ、検
査可能となる。ここでは、リターディング電圧を利用し
たが、それ以外の電子照射条件、例えば電子ビーム電
流、電子ビームの試料への入射エネルギー、照射時間や
照射回数を変化させることによっても、同様な効果を得
ることができる。
ス方向の抵抗値が小さい場合、リターディング電圧を調
整し、欠陥部のｐｎ接合のみをブレークダウンさせる帯
電状態にする。このとき、正常部と欠陥部の抵抗値の差
は増大され、それら電位コントラスト像に差が生じ、検
査可能となる。ここでは、リターディング電圧を利用し
たが、それ以外の電子照射条件、例えば電子ビーム電
流、電子ビームの試料への入射エネルギー、照射時間や
照射回数を変化させることによっても、同様な効果を得
ることができる。
【００２４】以上のような手法により、電気抵抗および
電気容量を見積もることが可能であることや、ウエハの
構造に対応した適切な欠陥検出条件が提供できることを
見出した。ここでは、電子ビームを用いたが、それ以外
でもプラスイオン、マイナスイオン等のような荷電粒子
ビームであれば同様のことは可能である。
電気容量を見積もることが可能であることや、ウエハの
構造に対応した適切な欠陥検出条件が提供できることを
見出した。ここでは、電子ビームを用いたが、それ以外
でもプラスイオン、マイナスイオン等のような荷電粒子
ビームであれば同様のことは可能である。
【００２５】実際の検査装置では、上記のような電気抵
抗や電気容量の決定を次のように自動的に行う。
抗や電気容量の決定を次のように自動的に行う。
【００２６】まず、半導体ウエハに荷電粒子ビームを一
回もしくは数回走査させる。このとき、各走査時間を変
化させてもよい。そして、発生した二次電子や後方散乱
電子を検出器に取りこみ、取りこんだ電子数に比例した
信号を発生させ、その信号をもとに各走査に対応した検
査画像を形成させる。
回もしくは数回走査させる。このとき、各走査時間を変
化させてもよい。そして、発生した二次電子や後方散乱
電子を検出器に取りこみ、取りこんだ電子数に比例した
信号を発生させ、その信号をもとに各走査に対応した検
査画像を形成させる。
【００２７】次に、ワークステーションやパーソナルコ
ンピュータ等の計算機で、荷電粒子ビームの電流値、照
射エネルギー、走査時間、および走査回数、半導体ウエ
ハ表面での電場、および二次電子や後方散乱電子の放出
効率等を考慮し、電気抵抗や電気容量をパラメータとし
て画像を形成させる。そして、その画像が検査画像と一
致するように電気抵抗や電気容量を決定する。
ンピュータ等の計算機で、荷電粒子ビームの電流値、照
射エネルギー、走査時間、および走査回数、半導体ウエ
ハ表面での電場、および二次電子や後方散乱電子の放出
効率等を考慮し、電気抵抗や電気容量をパラメータとし
て画像を形成させる。そして、その画像が検査画像と一
致するように電気抵抗や電気容量を決定する。
【００２８】なお、この検査で、荷電粒子ビームの電流
値を変化させることによって、電気抵抗の測定範囲を変
化させることが可能である。さらに、画像取得の前の処
理として、荷電粒子ビームをあらかじめ一定量照射させ
ておくことや、半導体ウエハにリターディング電圧を加
えることによって、測定感度を変えることができる。ま
た、ウエハの構造に対応した適切な検査条件も提供する
ことができる。
値を変化させることによって、電気抵抗の測定範囲を変
化させることが可能である。さらに、画像取得の前の処
理として、荷電粒子ビームをあらかじめ一定量照射させ
ておくことや、半導体ウエハにリターディング電圧を加
えることによって、測定感度を変えることができる。ま
た、ウエハの構造に対応した適切な検査条件も提供する
ことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】（実施例１）本発明の第１の実施
例になる検査装置の構成を図１に示す。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、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。検査室２内は大別して、電子光
学系３、検出部７、試料室８、光学顕微鏡部４から構成
されている。
例になる検査装置の構成を図１に示す。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、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。検査室２内は大別して、電子光
学系３、検出部７、試料室８、光学顕微鏡部４から構成
されている。
【００３０】電子光学系３は、電子銃１０、電子ビーム
引き出し電極１１、コンデンサレンズ１２、ブランキン
グ用偏向器１３、走査偏向器１５、絞り１４、対物レン
ズ１６、反射板１７、Ｅ×Ｂ偏向器１８から構成されて
いる。検出部７のうち、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。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２２によりデジタルデータとなる。
試料室８は、試料台３０、Ｘステージ３１、Ｙステージ
３２、回転ステージ３３、位置モニタ用測長器３４、被
検査基板高さ測定器３５から構成されている。
引き出し電極１１、コンデンサレンズ１２、ブランキン
グ用偏向器１３、走査偏向器１５、絞り１４、対物レン
ズ１６、反射板１７、Ｅ×Ｂ偏向器１８から構成されて
いる。検出部７のうち、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。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２２によりデジタルデータとなる。
試料室８は、試料台３０、Ｘステージ３１、Ｙステージ
３２、回転ステージ３３、位置モニタ用測長器３４、被
検査基板高さ測定器３５から構成されている。
【００３１】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、Ｃ
ＣＤカメラ４２により構成されている。画像処理部５
は、画像記憶部４６、計算機４８より構成されている。
取り込まれた電子ビーム画像あるいは光学画像、測定し
た電気抵抗および電気容量はモニタ５０に表示される。
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、Ｃ
ＣＤカメラ４２により構成されている。画像処理部５
は、画像記憶部４６、計算機４８より構成されている。
取り込まれた電子ビーム画像あるいは光学画像、測定し
た電気抵抗および電気容量はモニタ５０に表示される。
【００３２】装置各部の動作命令および動作条件は、制
御部６から入出力される。制御部６には、あらかじめ電
子ビーム発生時の加速電圧、電子ビーム偏向幅、偏向速
度、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、位置モニタ用測長器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、電子ビームが常に
正しい位置に照射されるよう対物レンズ電源４５や走査
偏向器４４に補正信号を送る。被検査基板９の画像を取
得するためには、細く絞った電子ビーム１９を該被検査
基板９に照射し、二次電子および後方散乱電子５１を発
生させ、これらを電子ビーム１９の走査およびステージ
３１、３２の移動と同期して検出することで被検査基板
９表面の画像を得る。
御部６から入出力される。制御部６には、あらかじめ電
子ビーム発生時の加速電圧、電子ビーム偏向幅、偏向速
度、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、位置モニタ用測長器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、電子ビームが常に
正しい位置に照射されるよう対物レンズ電源４５や走査
偏向器４４に補正信号を送る。被検査基板９の画像を取
得するためには、細く絞った電子ビーム１９を該被検査
基板９に照射し、二次電子および後方散乱電子５１を発
生させ、これらを電子ビーム１９の走査およびステージ
３１、３２の移動と同期して検出することで被検査基板
９表面の画像を得る。
【００３３】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ビ
ーム電流を確保することができるため、明るさ変動の少
ない電位コントラスト像が得られる。電子ビーム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。電子ビーム１
９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。
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ビ
ーム電流を確保することができるため、明るさ変動の少
ない電位コントラスト像が得られる。電子ビーム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。電子ビーム１
９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。
【００３４】これにより、電子ビーム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−Ｙステージ３１、
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、ブランキング用偏向器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。被検査基板９には、高圧電源３６により負の電圧
（リターディング電圧）を印加できるようになってい
る。この高圧電源３６の電圧を調節することにより一次
電子ビームを減速し、電子銃１０の電位を変えずに被検
査基板９への電子ビーム照射エネルギーを最適な値に調
節することができる。
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−Ｙステージ３１、
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、ブランキング用偏向器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。被検査基板９には、高圧電源３６により負の電圧
（リターディング電圧）を印加できるようになってい
る。この高圧電源３６の電圧を調節することにより一次
電子ビームを減速し、電子銃１０の電位を変えずに被検
査基板９への電子ビーム照射エネルギーを最適な値に調
節することができる。
【００３５】被検査基板９上に電子ビーム１９を照射す
ることによって発生した二次電子および後方散乱電子５
１は、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×Ｂ偏向器１８が配置され、こ
れにより加速された二次電子および後方散乱電子５１は
所定の方向へ偏向される。Ｅ×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。Ｅ×Ｂ偏向器１８に
より偏向された二次電子および後方散乱電子５１は、所
定の条件で反射板１７に衝突する。この反射板１７に加
速された二次電子および後方散乱電子５１が衝突する
と、反射板１７からは第二の二次電子および後方散乱電
子５２が発生する。
ることによって発生した二次電子および後方散乱電子５
１は、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×Ｂ偏向器１８が配置され、こ
れにより加速された二次電子および後方散乱電子５１は
所定の方向へ偏向される。Ｅ×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。Ｅ×Ｂ偏向器１８に
より偏向された二次電子および後方散乱電子５１は、所
定の条件で反射板１７に衝突する。この反射板１７に加
速された二次電子および後方散乱電子５１が衝突する
と、反射板１７からは第二の二次電子および後方散乱電
子５２が発生する。
【００３６】検出部７は、真空排気された検査室２内の
検出器２０、検査室２の外のプリアンプ２１、ＡＤ変換
器２２、光変換手段２３、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。既に記述したように、検出部７のうち、検出器２
０が検査室２内の対物レンズ１６の上方に配置されてい
る。検出器２０、プリアンプ２１、ＡＤ変換器２２、光
変換器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。
検出器２０、検査室２の外のプリアンプ２１、ＡＤ変換
器２２、光変換手段２３、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。既に記述したように、検出部７のうち、検出器２
０が検査室２内の対物レンズ１６の上方に配置されてい
る。検出器２０、プリアンプ２１、ＡＤ変換器２２、光
変換器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。
【００３７】上記反射板１７に衝突して発生した第二の
二次電子および後方散乱電子５２は、この吸引電界によ
り検出器２０に導かれる。検出器２０は、電子ビーム１
９が被検査基板９に照射されている間に発生した二次電
子および後方散乱電子５１がその後加速されて反射板１
７に衝突して発生した第二の二次電子および後方散乱電
子５２を、電子ビーム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。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。Ａ
Ｄ変換器２２は、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
化してから伝送するので、高速で且つＳＮ比の高い信号
を得ることができる。
二次電子および後方散乱電子５２は、この吸引電界によ
り検出器２０に導かれる。検出器２０は、電子ビーム１
９が被検査基板９に照射されている間に発生した二次電
子および後方散乱電子５１がその後加速されて反射板１
７に衝突して発生した第二の二次電子および後方散乱電
子５２を、電子ビーム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。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。Ａ
Ｄ変換器２２は、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
化してから伝送するので、高速で且つＳＮ比の高い信号
を得ることができる。
【００３８】なお、ここでの検出器２０として、例え
ば、半導体検出器を用いてもよい。
ば、半導体検出器を用いてもよい。
【００３９】Ｘ−Ｙステージ３１、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−Ｙステージ
３１、３２を静止させて電子ビーム１９を二次元に走査
する方法と、検査実行時にＸ−Ｙステージ３１、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電子
ビーム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。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、電子
ビーム１９をブランキングする必要がある時には、ブラ
ンキング用偏向器１３により電子ビーム１９が偏向され
て、電子ビームが絞り１４を通過しないように制御でき
る。
板９が搭載されており、検査実行時にはＸ−Ｙステージ
３１、３２を静止させて電子ビーム１９を二次元に走査
する方法と、検査実行時にＸ−Ｙステージ３１、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電子
ビーム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。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、電子
ビーム１９をブランキングする必要がある時には、ブラ
ンキング用偏向器１３により電子ビーム１９が偏向され
て、電子ビームが絞り１４を通過しないように制御でき
る。
【００４０】位置モニタ用測長器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いて電子ビーム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おり、必
要に応じて実時間で電子ビーム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、電子ビームを照射した領域を記
憶できるようになっている。
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いて電子ビーム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おり、必
要に応じて実時間で電子ビーム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、電子ビームを照射した領域を記
憶できるようになっている。
【００４１】光学式高さ測定器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−Ｙステージ上３１、３２に搭載され
た被検査基板９の高さを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。この光学式高さ測定
器３５の測定データに基いて、電子ビーム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電子ビーム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ビーム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。
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−Ｙステージ上３１、３２に搭載され
た被検査基板９の高さを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。この光学式高さ測定
器３５の測定データに基いて、電子ビーム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電子ビーム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ビーム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。
【００４２】画像処理部５は、画像記憶部４６、計算機
４８、モニタ５０により構成されている。上記検出器２
０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
に光変換器２３で光信号に変換され、光ファイバ２４に
よって伝送され、電気変換器２５にて再び電気信号に変
換された後に画像記憶部４６に記憶される。
４８、モニタ５０により構成されている。上記検出器２
０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
に光変換器２３で光信号に変換され、光ファイバ２４に
よって伝送され、電気変換器２５にて再び電気信号に変
換された後に画像記憶部４６に記憶される。
【００４３】画像形成における電子ビームの照射条件お
よび、検出系の各種検出条件は、あらかじめ検査条件設
定時に設定され、ファイル化されてデータベースに登録
されている。計算機４８は、画像記憶部４６に入力され
た画像信号を読み出し、電子ビーム照射条件をもとに、
すでに述べた画像信号レベルと表面帯電電圧の対応を計
算し、画像信号レベルに対応する電気抵抗および電気容
量を計算する。モニタ５０は、計算機４８で求めた電気
抵抗および電気容量、画像記憶部４６に記憶された画像
のいずれか、もしくはこれらを同時に表示する。
よび、検出系の各種検出条件は、あらかじめ検査条件設
定時に設定され、ファイル化されてデータベースに登録
されている。計算機４８は、画像記憶部４６に入力され
た画像信号を読み出し、電子ビーム照射条件をもとに、
すでに述べた画像信号レベルと表面帯電電圧の対応を計
算し、画像信号レベルに対応する電気抵抗および電気容
量を計算する。モニタ５０は、計算機４８で求めた電気
抵抗および電気容量、画像記憶部４６に記憶された画像
のいずれか、もしくはこれらを同時に表示する。
【００４４】次に、検査装置１により被検査基板９とし
て、例えば、図１２に示す部分的に完成した３００ｍｍ
φの半導体ウエハ（断面構造は図４と同様）について電
気抵抗および電気容量を測定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。そこでこの被検査半導体ウエハ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−Ｙス
テージ３１、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。
て、例えば、図１２に示す部分的に完成した３００ｍｍ
φの半導体ウエハ（断面構造は図４と同様）について電
気抵抗および電気容量を測定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。そこでこの被検査半導体ウエハ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−Ｙス
テージ３１、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。
【００４５】セットされた被検査半導体ウエハ９は、予
め登録された所定の検査条件に基きＸ−Ｙステージ３
１、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
被検査半導体ウエハ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
れた同じ位置の同等の回路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なし
で、算出された回転ずれの量に基き電子ビームの走査偏
向位置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ビ
ーム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に転送される。
め登録された所定の検査条件に基きＸ−Ｙステージ３
１、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
被検査半導体ウエハ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
れた同じ位置の同等の回路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なし
で、算出された回転ずれの量に基き電子ビームの走査偏
向位置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ビ
ーム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に転送される。
【００４６】さらに、光学顕微鏡による画像が用いられ
て、被検査半導体ウエハ９上に形成された回路パターン
が観察され、被検査半導体ウエハ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、被検査半
導体ウエハ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、被検査半
導体ウエハ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
ウ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。
て、被検査半導体ウエハ９上に形成された回路パターン
が観察され、被検査半導体ウエハ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、被検査半
導体ウエハ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、被検査半
導体ウエハ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
ウ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。
【００４７】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、被検査半導体ウエハ９が電子光学系３の下に移動さ
れる。被検査半導体ウエハ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ビーム画像によ
り実施する。この際の電子ビーム画像の取得は、次の方
法でなされる。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、電子ビーム１
９が走査偏向器４４によりＸＹ方向に二次元に走査され
て照射される。この電子ビームの二次元走査により、被
観察部位から発生する二次電子および後方散乱電子５１
が、上述した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、電子ビーム画像が取得さ
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。
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、被検査半導体ウエハ９が電子光学系３の下に移動さ
れる。被検査半導体ウエハ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ビーム画像によ
り実施する。この際の電子ビーム画像の取得は、次の方
法でなされる。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、電子ビーム１
９が走査偏向器４４によりＸＹ方向に二次元に走査され
て照射される。この電子ビームの二次元走査により、被
観察部位から発生する二次電子および後方散乱電子５１
が、上述した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、電子ビーム画像が取得さ
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。
【００４８】なお、電子ビーム１９を被検査半導体ウエ
ハ９に照射すると、その箇所が帯電する。この帯電は、
時々像を歪ませるため、検査にとって悪い影響を与え
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、電子ビーム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電
子ビーム１９を照射した影響が検査画像に及ぶことはな
い。
ハ９に照射すると、その箇所が帯電する。この帯電は、
時々像を歪ませるため、検査にとって悪い影響を与え
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、電子ビーム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電
子ビーム１９を照射した影響が検査画像に及ぶことはな
い。
【００４９】次に、被検査ウエハ上の任意の領域につい
て電気抵抗および電気容量の測定が実施される。入射エ
ネルギー５００ｅＶ、電子ビーム電流１００ｎＡで画像
を取得した。そのときに得られた画像で、図１２に示す
ような直線に並ぶプラグ４００のＡＢ間の二次電子およ
び後方散乱電子の信号を、図１３に示す。この図の各グ
ラフは、プラグにビームが照射された時間Ｔｅを０．１
５〜４０μｓまで変えたものである。電子照射時間Ｔｅ
と共に、いくつかのピークは減少しているが、十分大き
なＴｅ（今回の場合は２．５μｓ以上）においては安定
した信号が得られた。
て電気抵抗および電気容量の測定が実施される。入射エ
ネルギー５００ｅＶ、電子ビーム電流１００ｎＡで画像
を取得した。そのときに得られた画像で、図１２に示す
ような直線に並ぶプラグ４００のＡＢ間の二次電子およ
び後方散乱電子の信号を、図１３に示す。この図の各グ
ラフは、プラグにビームが照射された時間Ｔｅを０．１
５〜４０μｓまで変えたものである。電子照射時間Ｔｅ
と共に、いくつかのピークは減少しているが、十分大き
なＴｅ（今回の場合は２．５μｓ以上）においては安定
した信号が得られた。
【００５０】このような状態において、図７で述べたよ
うな計算結果により電気抵抗を求めたところ、図１４の
ような１０7〜１０10Ω（オーム）範囲の値（右縦軸）
が得られた。次に、図１３に示す矢印のピークの電子照
射時間Ｔｅ変化から電気容量を求めた。図１５に示すピ
ークの強度とＴｅの関係において、計算により電気容量
を求めたところ１０-17Ｆ（ファラッド）という値が得
られた。以降、この動作が繰り返されることにより、す
べての選択された検査領域について電気抵抗および電気
容量の測定が実行されていく。
うな計算結果により電気抵抗を求めたところ、図１４の
ような１０7〜１０10Ω（オーム）範囲の値（右縦軸）
が得られた。次に、図１３に示す矢印のピークの電子照
射時間Ｔｅ変化から電気容量を求めた。図１５に示すピ
ークの強度とＴｅの関係において、計算により電気容量
を求めたところ１０-17Ｆ（ファラッド）という値が得
られた。以降、この動作が繰り返されることにより、す
べての選択された検査領域について電気抵抗および電気
容量の測定が実行されていく。
【００５１】また、この装置において、リターディング
電圧を変化させたり、画像取得前にあらかじめ電子照射
を行い絶縁部をある程度帯電させることにより、プラグ
正面に形成されるポテンシャルを変化させ、図８、９の
ように抵抗測定の感度を変更することが可能である。図
８によると、リターディング電圧を下げることによって
測定範囲を狭めることができる。図９によると、絶縁部
の帯電によって測定範囲を狭めることができる。なお、
ここでは荷電粒子ビームとして電子ビームを用いたが、
その代わりにイオンビームを用いても同様の測定が可能
である。
電圧を変化させたり、画像取得前にあらかじめ電子照射
を行い絶縁部をある程度帯電させることにより、プラグ
正面に形成されるポテンシャルを変化させ、図８、９の
ように抵抗測定の感度を変更することが可能である。図
８によると、リターディング電圧を下げることによって
測定範囲を狭めることができる。図９によると、絶縁部
の帯電によって測定範囲を狭めることができる。なお、
ここでは荷電粒子ビームとして電子ビームを用いたが、
その代わりにイオンビームを用いても同様の測定が可能
である。
【００５２】（実施例２）第２の実施例では、第１の実
施例で説明した検査装置を用いて電子ビーム画像を取得
し、画像記憶部４６に画像を記憶し、隣接する同等の回
路パターンの画像同士を計算機４８で比較して、差信号
レベルが所定の値より大きかった場合に上記電子ビーム
画像のある箇所を欠陥部として認識し、その欠陥位置を
表示する。
施例で説明した検査装置を用いて電子ビーム画像を取得
し、画像記憶部４６に画像を記憶し、隣接する同等の回
路パターンの画像同士を計算機４８で比較して、差信号
レベルが所定の値より大きかった場合に上記電子ビーム
画像のある箇所を欠陥部として認識し、その欠陥位置を
表示する。
【００５３】装置の詳細な説明は第１の実施例で述べて
いるので省略する。この欠陥位置の画像信号レベルより
計算機４８で電気抵抗および容量を計算し、欠陥部が正
常部に対してどの程度抵抗あるいは容量が異なるかを求
める。該欠陥部の画像取得方法として、３つの方法があ
る。
いるので省略する。この欠陥位置の画像信号レベルより
計算機４８で電気抵抗および容量を計算し、欠陥部が正
常部に対してどの程度抵抗あるいは容量が異なるかを求
める。該欠陥部の画像取得方法として、３つの方法があ
る。
【００５４】第一の方法は、上記画像を比較する検査を
実施し、終了後に再度欠陥発生座標へ移動し、検査と同
じ条件で画像を取得し、該画像より計算する方法であ
る。
実施し、終了後に再度欠陥発生座標へ移動し、検査と同
じ条件で画像を取得し、該画像より計算する方法であ
る。
【００５５】第二の方法は、第一の方法と同様に検査実
施後に再度欠陥発生座標に移動し、検査とは異なる電子
ビーム条件で画像を取得し、この画像取得条件との画像
信号レベルの対応により欠陥部の電気抵抗や容量を計算
する方法である。この第二の方法においては、検査と異
なる画像取得条件として、ビーム電流や走査速度、照射
回数を変える等があり、そのなかの一つの方法で画像を
取得し計算しても、複数の条件で画像を取得して計算し
てもよい。
施後に再度欠陥発生座標に移動し、検査とは異なる電子
ビーム条件で画像を取得し、この画像取得条件との画像
信号レベルの対応により欠陥部の電気抵抗や容量を計算
する方法である。この第二の方法においては、検査と異
なる画像取得条件として、ビーム電流や走査速度、照射
回数を変える等があり、そのなかの一つの方法で画像を
取得し計算しても、複数の条件で画像を取得して計算し
てもよい。
【００５６】第三の方法は、検査実施中に欠陥と判定さ
れた画像は自動的に保存し、欠陥部の画像信号を読み出
して計算する方法である。この場合には、検査終了後に
再度欠陥部に移動して画像を再取得する必要はない。
れた画像は自動的に保存し、欠陥部の画像信号を読み出
して計算する方法である。この場合には、検査終了後に
再度欠陥部に移動して画像を再取得する必要はない。
【００５７】このようにして、第２の実施例で検査を実
施し、欠陥部の電気的不良レベルを表示する検査方法の
例を示す。図１６は、例として、３００ｍｍφの半導体
ウエハの検査実施後の欠陥部を含む回路パターン（ａ）
と、それに隣接する同等の回路パターン（ｂ）を示す。
この中の任意の欠陥を画面から指定すると、図１７に示
すように、欠陥部の画像が表示され、同時に欠陥部の電
気抵抗Ｒと電気容量Ｃ（図中、１０10Ω、１０-16Ｆ
の欠陥部と、１０8Ω、１０-17Ｆの欠陥部）が表示さ
れる。リファレンスとして、正常部の電気抵抗（１０7
Ω）と電気容量（１０-17Ｆ）も同様に表示させること
ができる。
施し、欠陥部の電気的不良レベルを表示する検査方法の
例を示す。図１６は、例として、３００ｍｍφの半導体
ウエハの検査実施後の欠陥部を含む回路パターン（ａ）
と、それに隣接する同等の回路パターン（ｂ）を示す。
この中の任意の欠陥を画面から指定すると、図１７に示
すように、欠陥部の画像が表示され、同時に欠陥部の電
気抵抗Ｒと電気容量Ｃ（図中、１０10Ω、１０-16Ｆ
の欠陥部と、１０8Ω、１０-17Ｆの欠陥部）が表示さ
れる。リファレンスとして、正常部の電気抵抗（１０7
Ω）と電気容量（１０-17Ｆ）も同様に表示させること
ができる。
【００５８】また、各電気抵抗Ｒおよび電気容量Ｃの値
から、各欠陥部の種類が判定できる。例えば、上記の
ような欠陥部は、リファレンスと比較して、抵抗Ｒの増
加、容量Ｃの増加からして残膜による完全非導通であ
り、上記のような欠陥部は、容量Ｃは変化していない
にもかかわらず、抵抗Ｒが増加していることから、コン
タクトホールの埋め込んだプラグ材質の不良と判定でき
る。
から、各欠陥部の種類が判定できる。例えば、上記の
ような欠陥部は、リファレンスと比較して、抵抗Ｒの増
加、容量Ｃの増加からして残膜による完全非導通であ
り、上記のような欠陥部は、容量Ｃは変化していない
にもかかわらず、抵抗Ｒが増加していることから、コン
タクトホールの埋め込んだプラグ材質の不良と判定でき
る。
【００５９】（実施例３）第３の実施例は、第１の実施
例で述べた検査装置を用いて、電子ビーム画像を取得し
ながら同時に回路パターン位置の画像明るさを所定の明
るさと比較することにより、画像明るさより求まる所定
の電気抵抗と異なる抵抗の回路パターンを欠陥として検
出する検査方法および検査装置である。
例で述べた検査装置を用いて、電子ビーム画像を取得し
ながら同時に回路パターン位置の画像明るさを所定の明
るさと比較することにより、画像明るさより求まる所定
の電気抵抗と異なる抵抗の回路パターンを欠陥として検
出する検査方法および検査装置である。
【００６０】まず、図１８において、被検査ウエハ１８
１を検査装置内にロードし、あらかじめ登録してある電
子ビーム照射条件および信号検出条件を設定する。試料
台１８０には、所定の電子ビーム条件における抵抗があ
らかじめわかっている標準サンプル１８２が貼り付けて
ある。検査を開始する前にこの標準サンプルの画像を取
得し、抵抗および容量と電子ビーム画像信号レベルの対
応を校正する。
１を検査装置内にロードし、あらかじめ登録してある電
子ビーム照射条件および信号検出条件を設定する。試料
台１８０には、所定の電子ビーム条件における抵抗があ
らかじめわかっている標準サンプル１８２が貼り付けて
ある。検査を開始する前にこの標準サンプルの画像を取
得し、抵抗および容量と電子ビーム画像信号レベルの対
応を校正する。
【００６１】また、被検査ウエハ１８１の抵抗あるいは
容量の設計値に基づき、所定の許容レベル範囲を決めて
設定しておく。その後に、被検査ウエハ１８１の任意の
領域について電子ビーム画像を取得し、検査時に取得し
た画像明るさ信号と設定された許容レベルとを比較し
て、許容レベルからはずれた回路パターンを欠陥として
認識し検出する。
容量の設計値に基づき、所定の許容レベル範囲を決めて
設定しておく。その後に、被検査ウエハ１８１の任意の
領域について電子ビーム画像を取得し、検査時に取得し
た画像明るさ信号と設定された許容レベルとを比較し
て、許容レベルからはずれた回路パターンを欠陥として
認識し検出する。
【００６２】（実施例４）第４の実施例は、第１の実施
例で述べた装置を用い、第３の実施例で述べた方法によ
り電子ビーム画像明るさと電気抵抗および容量の対応を
校正し、設定された任意の領域について電子ビーム画像
を取得し、抵抗のレベルに応じて色を変えたり、等高線
で表示する検査方法および検査装置である。図１９に検
査結果の例を示す。抵抗レベルに応じて色を変えたり等
高線表示をすることにより、抵抗絶対レベルの分布が求
まる。
例で述べた装置を用い、第３の実施例で述べた方法によ
り電子ビーム画像明るさと電気抵抗および容量の対応を
校正し、設定された任意の領域について電子ビーム画像
を取得し、抵抗のレベルに応じて色を変えたり、等高線
で表示する検査方法および検査装置である。図１９に検
査結果の例を示す。抵抗レベルに応じて色を変えたり等
高線表示をすることにより、抵抗絶対レベルの分布が求
まる。
【００６３】（実施例５）第５の実施例では、実施例１
に記述した装置を用いて、電子ビームを走査させない条
件で所定の回路パターン部に照射し、該回路パターンの
信号レベルの変化により電気抵抗および電気容量を測定
した例を示す。ここでは、被検査基板９の任意の場所か
ら放出され、検出される二次電子および後方散乱電子の
数の和ＮＳＥの経時変化を測定することにより、電気抵
抗および電気容量を見積もる。そのために、まず前工程
として細く絞った電子ビーム１９を、その場所近傍に走
査させることにより、その電位コントラスト像を得る。
に記述した装置を用いて、電子ビームを走査させない条
件で所定の回路パターン部に照射し、該回路パターンの
信号レベルの変化により電気抵抗および電気容量を測定
した例を示す。ここでは、被検査基板９の任意の場所か
ら放出され、検出される二次電子および後方散乱電子の
数の和ＮＳＥの経時変化を測定することにより、電気抵
抗および電気容量を見積もる。そのために、まず前工程
として細く絞った電子ビーム１９を、その場所近傍に走
査させることにより、その電位コントラスト像を得る。
【００６４】その後、その画像から、任意の場所に電子
ビームを照射させるための偏向条件を設定し、その条件
で電子ビームを照射させ検出される二次電子および後方
散乱電子の数の和ＮＳＥの経時変化を得る。そのときに
得られた結果が、図２０である。この値は、電気抵抗１
０8Ω、電気容量１０-17Ｆとした計算結果とよく合う。
このように、電気抵抗、および電気容量を決定すること
ができた。
ビームを照射させるための偏向条件を設定し、その条件
で電子ビームを照射させ検出される二次電子および後方
散乱電子の数の和ＮＳＥの経時変化を得る。そのときに
得られた結果が、図２０である。この値は、電気抵抗１
０8Ω、電気容量１０-17Ｆとした計算結果とよく合う。
このように、電気抵抗、および電気容量を決定すること
ができた。
【００６５】（実施例６）第６の実施例は、実施例１で
述べた装置を用い、例えば、半導体ウエハ２１２のレジ
スト２１３の残膜２１４を検査する方法および装置であ
る。第３の実施例で述べた方法により電子ビーム画像明
るさと電気抵抗および容量の対応を校正し、設定された
任意の領域について電子ビーム画像を取得し、残膜を抵
抗のレベルに置き換えて表示する検査方法および検査装
置である。図２１に、検査結果の一例として、検査画像
２１０、および検査画像２１０のＡ−Ｂ間の予測される
ウエハ断面構造２１１を示す。残膜２１４の程度に応じ
て色を変えたり等高線表示をすることが可能である。
述べた装置を用い、例えば、半導体ウエハ２１２のレジ
スト２１３の残膜２１４を検査する方法および装置であ
る。第３の実施例で述べた方法により電子ビーム画像明
るさと電気抵抗および容量の対応を校正し、設定された
任意の領域について電子ビーム画像を取得し、残膜を抵
抗のレベルに置き換えて表示する検査方法および検査装
置である。図２１に、検査結果の一例として、検査画像
２１０、および検査画像２１０のＡ−Ｂ間の予測される
ウエハ断面構造２１１を示す。残膜２１４の程度に応じ
て色を変えたり等高線表示をすることが可能である。
【００６６】（実施例７）第７の実施例は、実施例１で
述べた装置を用い、回路が形成された３００ｍｍφの半
導体ウエハの反完成品を全面検査する方法、装置であ
る。第２の実施例で述べた方法により数時間でウエハ全
面検査した結果を、図２２に示す。ここでは、１０8Ω
以上の抵抗をもつ部位を欠陥２２０として表示してあ
る。
述べた装置を用い、回路が形成された３００ｍｍφの半
導体ウエハの反完成品を全面検査する方法、装置であ
る。第２の実施例で述べた方法により数時間でウエハ全
面検査した結果を、図２２に示す。ここでは、１０8Ω
以上の抵抗をもつ部位を欠陥２２０として表示してあ
る。
【００６７】（実施例８）回路パターンの欠陥検査で、
このパターンの電気抵抗値が電圧依存性を持った場合
（例えば、ｐｎ接合部や、ショットキー接合部を持つ場
合）の、適切な検査条件を提供した例を示す。
このパターンの電気抵抗値が電圧依存性を持った場合
（例えば、ｐｎ接合部や、ショットキー接合部を持つ場
合）の、適切な検査条件を提供した例を示す。
【００６８】図２５は、ｐｎ接合（５０１はｐ型Ｓｉ、
５０２はｎ型Ｓｉ）をもつコンタクトホールの例を示す
断面図である。このようなコンタクトホールの導通不良
検査を、入射エネルギー５００ｅＶの電子ビーム（ＩＰ
＝１００ｎＡ）を用いて行った。リターディング電圧０
Ｖのときの電位コントラスト像を図２６に示す。コンタ
クトホールの電位コントラストが小さく、欠陥部との判
別が不能であった。
５０２はｎ型Ｓｉ）をもつコンタクトホールの例を示す
断面図である。このようなコンタクトホールの導通不良
検査を、入射エネルギー５００ｅＶの電子ビーム（ＩＰ
＝１００ｎＡ）を用いて行った。リターディング電圧０
Ｖのときの電位コントラスト像を図２６に示す。コンタ
クトホールの電位コントラストが小さく、欠陥部との判
別が不能であった。
【００６９】この原因を解明するために、正常なコンタ
クトホール、残膜をもつコンタクトホールの抵抗値の電
圧依存性を測定した。結果を図２７の左のグラフに示
す。正常なコンタクトホールが５０３、残膜をもつコン
タクトホールが５０４である。正常な５０３のグラフ
は、順バイアス（電圧は負）では抵抗値は小さく、逆バ
イアス（電圧は正）では抵抗値が大きい。しかし、逆バ
イアスでも４Ｖ以上印加すればブレークダウンが起こり
抵抗値は減少することがわかった。この場合、残膜をも
つコンタクトホールの抵抗値５０４は高抵抗であるた
め、正常部と欠陥部の抵抗値の差は十分大きくなる。
クトホール、残膜をもつコンタクトホールの抵抗値の電
圧依存性を測定した。結果を図２７の左のグラフに示
す。正常なコンタクトホールが５０３、残膜をもつコン
タクトホールが５０４である。正常な５０３のグラフ
は、順バイアス（電圧は負）では抵抗値は小さく、逆バ
イアス（電圧は正）では抵抗値が大きい。しかし、逆バ
イアスでも４Ｖ以上印加すればブレークダウンが起こり
抵抗値は減少することがわかった。この場合、残膜をも
つコンタクトホールの抵抗値５０４は高抵抗であるた
め、正常部と欠陥部の抵抗値の差は十分大きくなる。
【００７０】一方、実施例１では、リターディング電圧
（もしくはウエハ近傍の電場）を変化させた場合、図８
のようにＮＳＥの抵抗依存性が変化し、抵抗値測定感度
を変えることが可能であることを示した。このとき、同
時に電子ビーム照射域の帯電電圧も変化している。リタ
ーディング電圧ＶRを変化させた場合について、帯電電
圧の抵抗依存性を図２４に示す。入射エネルギーは５０
０ｅＶであり、全電子放出効率は１より大きく、正に帯
電する。リターディング電圧ＶRの減少（０→−２８．
５ｋＶ）によって、帯電電圧が増加していることがわか
る。リターディング電圧が０Ｖの場合の帯電電圧は、最
大でも３Ｖ程度である。すなわち、正常なコンタクトホ
ールも抵抗値が十分大きいためリーク電流は発生せず、
その程度の電圧まで帯電し、抵抗値が１０18Ω程度にな
る。このとき、図２７の右のグラフからわかるように放
出電子数は少なく、電位コントラスト像は暗くなり、導
通不良部と判別不可能となる。そのため、図２６のよう
な電位コントラスト像が得られたものであると考えられ
る。
（もしくはウエハ近傍の電場）を変化させた場合、図８
のようにＮＳＥの抵抗依存性が変化し、抵抗値測定感度
を変えることが可能であることを示した。このとき、同
時に電子ビーム照射域の帯電電圧も変化している。リタ
ーディング電圧ＶRを変化させた場合について、帯電電
圧の抵抗依存性を図２４に示す。入射エネルギーは５０
０ｅＶであり、全電子放出効率は１より大きく、正に帯
電する。リターディング電圧ＶRの減少（０→−２８．
５ｋＶ）によって、帯電電圧が増加していることがわか
る。リターディング電圧が０Ｖの場合の帯電電圧は、最
大でも３Ｖ程度である。すなわち、正常なコンタクトホ
ールも抵抗値が十分大きいためリーク電流は発生せず、
その程度の電圧まで帯電し、抵抗値が１０18Ω程度にな
る。このとき、図２７の右のグラフからわかるように放
出電子数は少なく、電位コントラスト像は暗くなり、導
通不良部と判別不可能となる。そのため、図２６のよう
な電位コントラスト像が得られたものであると考えられ
る。
【００７１】検査を可能にするためには、ｐｎ接合にブ
レークダウンを起こさせるほどの帯電電圧を生じさせる
ことによって、ｐｎ接合の抵抗値を減少させる方法を用
いた。リターディング電圧を−２８．５ｋＶにすること
によって最大帯電電圧が５Ｖ以上になるため（図２
４）、ｐｎ接合にブレークダウンが起こり、抵抗値は十
分減少（１０8Ω以下）することが予測される。そのた
め、正常部と導通不良部の抵抗値に差が生ずる。また、
図２７の右のグラフから、それらの電位コントラスト像
（ＮＳＥ）に十分な差がつき、検査が可能になると思わ
れる。そこで、実際に、リターディング電圧を−２８．
５ｋＶにして、電位コントラスト像を取得した（図２
８）。その結果、正常部と欠陥部の電位コントラスト像
に十分な差が生じ、実施例２のように、欠陥部を「欠
陥」と表示することができた。このように、帯電電圧の
抵抗値依存性と回路の電気特性から電子ビーム照射条件
を決定することができた。
レークダウンを起こさせるほどの帯電電圧を生じさせる
ことによって、ｐｎ接合の抵抗値を減少させる方法を用
いた。リターディング電圧を−２８．５ｋＶにすること
によって最大帯電電圧が５Ｖ以上になるため（図２
４）、ｐｎ接合にブレークダウンが起こり、抵抗値は十
分減少（１０8Ω以下）することが予測される。そのた
め、正常部と導通不良部の抵抗値に差が生ずる。また、
図２７の右のグラフから、それらの電位コントラスト像
（ＮＳＥ）に十分な差がつき、検査が可能になると思わ
れる。そこで、実際に、リターディング電圧を−２８．
５ｋＶにして、電位コントラスト像を取得した（図２
８）。その結果、正常部と欠陥部の電位コントラスト像
に十分な差が生じ、実施例２のように、欠陥部を「欠
陥」と表示することができた。このように、帯電電圧の
抵抗値依存性と回路の電気特性から電子ビーム照射条件
を決定することができた。
【００７２】また、ｐｎ接合に欠陥を持つもの（残膜無
し）の検査も可能である。例えば、ｐｎ接合のｎ拡散層
の濃度が十分でないという欠陥を持つため、低い帯電電
圧でブレークダウンが生じ、抵抗値が小さいというもの
についての検査例を示す。その抵抗値は、図２７の５０
５のように、正常なものと比較して小さい。この場合、
リターディング電圧０Ｖで、検査可能である。正常なｐ
ｎ接合ではブレークダウンが起こらないため抵抗値が十
分大きく、電位コントラスト像は暗い。一方、欠陥のあ
るｐｎ接合はブレークダウンが起こるため抵抗が小さ
く、電位コントラスト像は明るくなる。電位コントラス
ト像は図２９のようになった。このように検査条件を決
定することができた。
し）の検査も可能である。例えば、ｐｎ接合のｎ拡散層
の濃度が十分でないという欠陥を持つため、低い帯電電
圧でブレークダウンが生じ、抵抗値が小さいというもの
についての検査例を示す。その抵抗値は、図２７の５０
５のように、正常なものと比較して小さい。この場合、
リターディング電圧０Ｖで、検査可能である。正常なｐ
ｎ接合ではブレークダウンが起こらないため抵抗値が十
分大きく、電位コントラスト像は暗い。一方、欠陥のあ
るｐｎ接合はブレークダウンが起こるため抵抗が小さ
く、電位コントラスト像は明るくなる。電位コントラス
ト像は図２９のようになった。このように検査条件を決
定することができた。
【００７３】以上の場合、リターディング電圧を変化さ
せたが、これはウエハ近傍の電場を変化させることが目
的である。そのため、リターディング電圧を変化させる
代わりに、対向する電極もしくは周辺の電極の位置を変
位させ、ウエハ近傍の電場を変化させても同等の効果が
得られる。
せたが、これはウエハ近傍の電場を変化させることが目
的である。そのため、リターディング電圧を変化させる
代わりに、対向する電極もしくは周辺の電極の位置を変
位させ、ウエハ近傍の電場を変化させても同等の効果が
得られる。
【００７４】また、ここでは、リターディング電圧をパ
ラメータにした場合について考察したが、他の電子ビー
ム照射条件（ビーム電流、ビームエネルギー、照射時間
等）に関しても同様に、試料の特性に依存した最適な条
件が存在する。
ラメータにした場合について考察したが、他の電子ビー
ム照射条件（ビーム電流、ビームエネルギー、照射時間
等）に関しても同様に、試料の特性に依存した最適な条
件が存在する。
【００７５】以上詳述した、これらの実施例では、荷電
粒子ビームとして電子ビームを用いたが、その代わりに
イオンビームを用いても同様の測定が可能である。
粒子ビームとして電子ビームを用いたが、その代わりに
イオンビームを用いても同様の測定が可能である。
【００７６】
【発明の効果】以上のように、本発明の検査方法および
装置によれば、回路パターンを有する半導体装置、等の
部分的に完成した基板の検査において、従来の検査装置
では不可能であった、微小部分の電気抵抗および電気容
量の測定に実現することができた。本発明を基板製造プ
ロセスへ適用することにより、電気抵抗や電気容量を見
積もることができるため、基板製造プロセスにいち早く
異常対策処理を講ずることができ、その結果、半導体装
置その他の基板の不良率を低減し生産性を高めることが
できる。
装置によれば、回路パターンを有する半導体装置、等の
部分的に完成した基板の検査において、従来の検査装置
では不可能であった、微小部分の電気抵抗および電気容
量の測定に実現することができた。本発明を基板製造プ
ロセスへ適用することにより、電気抵抗や電気容量を見
積もることができるため、基板製造プロセスにいち早く
異常対策処理を講ずることができ、その結果、半導体装
置その他の基板の不良率を低減し生産性を高めることが
できる。
【００７７】また、上記測定により、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、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、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。
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、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、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。
【図１】本発明の検査装置の一実施例を示す構成図。
【図２】電子ビーム照射にともなうウエハ表面の帯電お
よびポテンシャル障壁の形成の様子を示す図。
よびポテンシャル障壁の形成の様子を示す図。
【図３】二次電子および後方散乱電子の数の和ＮＳＥの
エネルギーＥＳＥ分布を示す図。
エネルギーＥＳＥ分布を示す図。
【図４】半導体ウエハの断面構造を含んだ模式図
【図５】図４のコンタクトホールの等価回路の例を示す
図。
図。
【図６】検出される二次電子および後方散乱電子の数の
和ＮＳＥの経時変化を示す図。
和ＮＳＥの経時変化を示す図。
【図７】検出される二次電子および後方散乱電子の数の
和ＮＳＥの電気抵抗Ｒ依存性を示す図。
和ＮＳＥの電気抵抗Ｒ依存性を示す図。
【図８】リターディング電圧ＶＲを変えた場合の検出さ
れる二次電子および後方散乱電子の数の和ＮＳＥの電気
抵抗Ｒ依存性を示す図。
れる二次電子および後方散乱電子の数の和ＮＳＥの電気
抵抗Ｒ依存性を示す図。
【図９】プラグ周りの帯電電圧ＶＢを変えた場合の検出
される二次電子および後方散乱電子の数の和ＮＳＥの電
気抵抗Ｒ依存性を示す図。
される二次電子および後方散乱電子の数の和ＮＳＥの電
気抵抗Ｒ依存性を示す図。
【図１０】検出される二次電子および後方散乱電子の数
の和ＮＳＥの電気抵抗Ｒ依存性の計算値と実験結果の比
較を示す図。
の和ＮＳＥの電気抵抗Ｒ依存性の計算値と実験結果の比
較を示す図。
【図１１】検出される二次電子および後方散乱電子の数
の和ＮＳＥの経時変化の計算値と実験値の比較を示す
図。
の和ＮＳＥの経時変化の計算値と実験値の比較を示す
図。
【図１２】実施例１で用いた半導体ウエハと電位コント
ラスト像を示す図。
ラスト像を示す図。
【図１３】図１２の半導体ウエハの電位コントラスト信
号を示す図。
号を示す図。
【図１４】図１３の電位コントラスト信号と計算により
算出された電気抵抗値を示す図。
算出された電気抵抗値を示す図。
【図１５】図１３における矢印のピーク強度のビーム照
射時間変化を示す図。
射時間変化を示す図。
【図１６】実施例２で得られた検査画像１を示す図。
【図１７】実施例２で得られた検査画像２を示す図。
【図１８】実施例３で用いる抵抗標準サンプル付き試料
台を示す図。
台を示す図。
【図１９】実施例４で得られた検査画像を示す図。
【図２０】実施例５で得られた検出される二次電子およ
び後方散乱電子の数の和の経時変化の検査結果および計
算値を示す図。
び後方散乱電子の数の和の経時変化の検査結果および計
算値を示す図。
【図２１】実施例６で得られた検査画像を示す図。
【図２２】実施例７で得られた検査画像を示す図。
【図２３】電子ビーム照射条件の一例を示す図。
【図２４】リターディング電圧を変化させた場合の帯電
電圧の抵抗依存性を示す図。
電圧の抵抗依存性を示す図。
【図２５】ｐｎ接合をもつコンタクトホールを加工した
ウエハ断面を示す図。
ウエハ断面を示す図。
【図２６】リターディング電圧が適切でない場合の電位
コントラスト像を示す図。
コントラスト像を示す図。
【図２７】ｐｎ接合の抵抗値電圧依存性を示す図。
【図２８】リターディング電圧が適切である場合の電位
コントラスト像を示す図。
コントラスト像を示す図。
【図２９】リターディング電圧が適切である場合の電位
コントラスト像を示す図。
コントラスト像を示す図。
１：回路パターン検査装置、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：検出部、８：試料室、９：被検査基板、１０：電子
銃、１１：引き出し電極、１２：コンデンサレンズ、１
３：ブランキング偏向器、１４：絞り、１５：走査偏向
器、１６：対物レンズ、１７：反射板、１８：Ｅ×Ｂ偏
向器、１９：電子ビーム、２０：検出器、２１：プリア
ンプ、２２：ＡＤ変換器、２３：光変換器、２４：光フ
ァイバ、２５：電気変換器、２６：高圧電源、２７：プ
リアンプ駆動電源、２８：ＡＤ変換器駆動電源、２９：
逆バイアス電源、３０：試料台、３１：Ｘステージ、３
２：Ｙステージ、３３：回転ステージ、３４：位置モニ
タ測長器、３５：被検査基板高さ測定器、３６：リター
ディング電源、４０：白色光源、４１：光学レンズ、４
２：ＣＣＤカメラ、４３：補正制御回路、４４：走査信
号発生器、４５：対物レンズ電源、４６：画像記憶部、
４８：計算機、５０：モニタ、５１：二次電子および後
方散乱電子、５２：第二の二次電子および後方散乱電
子、６０：絶縁体、６１：電子ビーム照射領域、６２：
試料交換室、６３：リターデイング電極、１８０：試料
台、１８１：ウエハ、１８２：抵抗標準サンプル、２１
０：検査画像、２１１：断面予想図、２１２：Ｓｉ、２
１３：レジスト、２１４：レジストの残部、２２０：欠
陥、４００：プラグ、４０１：コンタクトホール、４０
２：ＳｉＯ２、４０３：残膜、４０４：オープン欠陥、
４０５：ショート欠陥、４０６：電子ビーム、４０７：
Ｓｉ、５０１：ｐ型Ｓｉ、５０２：ｎ型Ｓｉ、５０３：
正常なｐｎ接合の抵抗値の電圧依存性、５０４：導通不
良コンタクトホールの抵抗値の電圧依存性、５０５：欠
陥をもつｐｎ接合の抵抗値の電圧依存性。
系、４：光学顕微鏡部、５：画像処理部、６：制御部、
７：検出部、８：試料室、９：被検査基板、１０：電子
銃、１１：引き出し電極、１２：コンデンサレンズ、１
３：ブランキング偏向器、１４：絞り、１５：走査偏向
器、１６：対物レンズ、１７：反射板、１８：Ｅ×Ｂ偏
向器、１９：電子ビーム、２０：検出器、２１：プリア
ンプ、２２：ＡＤ変換器、２３：光変換器、２４：光フ
ァイバ、２５：電気変換器、２６：高圧電源、２７：プ
リアンプ駆動電源、２８：ＡＤ変換器駆動電源、２９：
逆バイアス電源、３０：試料台、３１：Ｘステージ、３
２：Ｙステージ、３３：回転ステージ、３４：位置モニ
タ測長器、３５：被検査基板高さ測定器、３６：リター
ディング電源、４０：白色光源、４１：光学レンズ、４
２：ＣＣＤカメラ、４３：補正制御回路、４４：走査信
号発生器、４５：対物レンズ電源、４６：画像記憶部、
４８：計算機、５０：モニタ、５１：二次電子および後
方散乱電子、５２：第二の二次電子および後方散乱電
子、６０：絶縁体、６１：電子ビーム照射領域、６２：
試料交換室、６３：リターデイング電極、１８０：試料
台、１８１：ウエハ、１８２：抵抗標準サンプル、２１
０：検査画像、２１１：断面予想図、２１２：Ｓｉ、２
１３：レジスト、２１４：レジストの残部、２２０：欠
陥、４００：プラグ、４０１：コンタクトホール、４０
２：ＳｉＯ２、４０３：残膜、４０４：オープン欠陥、
４０５：ショート欠陥、４０６：電子ビーム、４０７：
Ｓｉ、５０１：ｐ型Ｓｉ、５０２：ｎ型Ｓｉ、５０３：
正常なｐｎ接合の抵抗値の電圧依存性、５０４：導通不
良コンタクトホールの抵抗値の電圧依存性、５０５：欠
陥をもつｐｎ接合の抵抗値の電圧依存性。
───────────────────────────────────────────────────── 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 27/22 Ｇ０１Ｎ 27/22 Ｚ ５Ｃ０３３ Ｇ０１Ｒ 1/06 Ｇ０１Ｒ 1/06 Ｆ 31/302 Ｈ０１Ｊ 37/22 ５０２Ｈ Ｈ０１Ｊ 37/22 ５０２ 37/28 Ａ 37/28 Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｌ (72)発明者 品田 博之 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 2G001 AA03 AA05 AA10 BA07 BA15 CA03 DA01 EA03 FA01 FA06 GA03 GA04 GA06 GA09 GA11 HA09 JA02 JA03 JA07 JA13 JA16 KA03 KA20 LA11 MA05 PA02 PA07 PA11 PA12 RA10 2G011 AA01 AC06 AE03 2G032 AA00 AD03 AD08 AE04 AE09 AE12 AF08 2G060 AA09 AE01 AF07 AF10 EA07 EB09 HC10 KA16 4M106 AA01 BA02 CA10 CA11 CA39 DB04 DB05 DE30 DJ04 DJ07 DJ19 DJ21 DJ23 5C033 TT03 TT04 TT05 UU05 UU06
Claims (22)
- 【請求項１】回路パターンの電気抵抗値が電圧依存性を
持つ基板表面の領域を一次荷電粒子ビームで走査する工
程と、該一次荷電粒子ビームの照射により該領域から発
生する二次電子や後方散乱電子の信号を検出する工程
と、検出された該二次電子や後方散乱電子の信号から該
領域の画像を形成する工程と、該一次荷電粒子ビームの
照射条件および二次電子や後方散乱電子の検出条件をも
とに、該一次荷電粒子ビームが照射されている部位にお
ける電気抵抗や電気容量をパラメータとして検出される
二次電子や後方散乱電子の数を算出する工程と、該画像
の二次電子や後方散乱電子の信号量と該二次電子や後方
散乱電子の数とを比較する工程と、その比較結果より、
該画像中のパターンの電気特性の良否を判定する工程を
含んでなることを特徴とする荷電粒子ビームによる検査
方法。 - 【請求項２】所定のパターンが形成された基板表面の領
域を一次荷電粒子ビームで走査する工程と、該一次荷電
粒子ビームの照射により該領域から発生する二次電子や
後方散乱電子の信号を検出する工程と、検出された該二
次電子や後方散乱電子の信号から該領域の画像を形成す
る工程と、該一次荷電粒子ビームの照射条件および二次
電子や後方散乱電子の検出条件をもとに、該一次荷電粒
子ビームが照射されている部位における電気抵抗や電気
容量をパラメータとして検出される二次電子や後方散乱
電子の数を算出する工程と、該画像の二次電子や後方散
乱電子の信号量と該二次電子や後方散乱電子の数とを比
較する工程と、その比較結果より、該画像中のパターン
の電気抵抗や電気容量を決定する工程を含んでなること
を特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。 - 【請求項３】所定のパターンが形成された基板表面の第
一の領域を一次荷電粒子ビームで走査する工程と、該一
次荷電粒子ビームの照射により該第一の領域から発生す
る二次電子や後方散乱電子の信号を検出する工程と、該
第一の領域から検出される二次電子や後方散乱電子の信
号から該第一の領域の荷電粒子ビーム画像を形成する工
程と、該基板の第二の領域を該一次荷電粒子ビームで走
査する工程と、該一次荷電粒子ビームにより該第二の領
域から発生する二次電子や後方散乱電子の信号を検出す
る工程と、該第二の領域から検出される二次電子や後方
散乱電子の信号から該第二の領域の荷電粒子ビーム画像
を形成する工程と、該第一の領域の画像と該第二の領域
の画像とを比較し、その比較結果から異なる部分を判定
する工程と、該一次荷電粒子ビームの照射条件および該
二次電子や後方散乱電子の電子信号の検出条件をもと
に、該異なる部分の電気抵抗や電気容量をパラメータと
して検出される二次電子や後方散乱電子の数を算出する
工程と、該異なる部分の画像の二次電子や後方散乱電子
の信号量と該二次電子や後方散乱電子の数とを比較する
工程と、その比較結果より、該異なる部分の電気抵抗や
電気容量を決定する工程とを含んでなることを特徴とす
る荷電粒子ビームによる検査方法。 - 【請求項４】所定のパターンが形成された基板表面の領
域を一次荷電粒子ビームで一回以上走査する工程と、各
走査において該一次荷電粒子ビームの照射により該領域
から発生する二次電子や後方散乱電子の信号を検出する
工程と、検出された該二次電子や後方散乱電子の信号か
ら各々の電位コントラスト像を形成する工程と、各々の
該電位コントラスト像の変化に基いて該基板表面の所望
とする箇所における電気抵抗や電気容量を決定する工程
とを含むことを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方
法。 - 【請求項５】前記基板、あるいは前記基板の近傍に、電
圧を印加し、該電圧を調整することにより、前記基板へ
の前記一次荷電粒子ビームの照射エネルギーを制御する
工程を付加してなることを特徴とする請求項1記載の荷
電粒子ビームによる検査方法。 - 【請求項６】前記電気抵抗および電気容量の値により、
前記基板における欠陥部の種別を行うよう構成したこと
を特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビームによる検査
方法。 - 【請求項７】前記荷電粒子ビームは、電子ビームである
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビームによる
検査方法。 - 【請求項８】前記電子ビームは、二次電子および後方散
乱電子の放出効率の和が１以上となる入射エネルギーを
有することを特徴とする請求項６記載の荷電粒子ビーム
による検査方法。 - 【請求項９】前記電気抵抗をＲとした場合、前記電子ビ
ームの電流値ＩＰは、０＜ｌｏｇ（Ｒ・ＩＰ）＜３の範
囲にあることを特徴とする請求項７記載の荷電粒子ビー
ムによる検査方法。 - 【請求項１０】半導体ウエハ表面の任意の領域を一次荷
電粒子ビームで照射する工程と、該一次荷電粒子ビーム
により該領域から発生する二次電子や後方散乱電子の信
号を検出する工程と、検出された該二次電子や後方散乱
電子の信号の時間変化を記憶する工程と、該一次荷電粒
子ビームの照射条件および該二次電子や後方散乱電子の
信号の検出条件をもとに、該荷電粒子ビームの照射領域
における半導体ウエハの電気抵抗や電気容量をパラメー
タとして検出される二次電子や後方散乱電子の数を算出
する工程と、該二次電子や後方散乱電子の信号の時間変
化と該二次電子や後方散乱電子の数とを比較する工程
と、その比較結果により、電気抵抗や電気容量を決定す
る工程を含んでなることを特徴とする荷電粒子ビームに
よる検査方法。 - 【請求項１１】前記画像を形成する工程、または前記二
次電子信号の時間変化を記憶する工程の前処理として、
前記半導体ウエハ表面に荷電粒子ビームを走査し、絶縁
部を帯電させるようにしたことを特徴とする請求項９記
載の荷電粒子ビームによる検査方法。 - 【請求項１２】一次荷電粒子ビームを試料台に搭載され
た試料に照射することにより、該試料から発生する二次
電子や後方散乱電子を検出する検出部と、該検出部から
の信号に基づき検査されるべき画像を形成して記憶する
ための画像記憶部と、該一次荷電粒子ビームの照射条件
および該二次電子や後方散乱電子の検出条件をもとに、
該一次荷電粒子ビームが照射されている該試料の部位の
電気抵抗や電気容量をパラメータとして検出される二次
電子や後方散乱電子の数を算出し、検査されるべき該画
像の二次電子や後方散乱電子の信号量と該二次電子や後
方散乱電子の数とを比較して、その比較結果より、該試
料の部位の電気抵抗や電気容量を決定するための演算部
とを具備してなることを特徴とする荷電粒子ビームによ
る検査装置。 - 【請求項１３】回路パターンが形成された試料を搭載す
る試料台と、一次荷電粒子ビームを該試料に照射するこ
とにより、該試料から発生する二次電子や後方散乱電子
を検出する検出器と、該検出器からの信号に基づき検査
されるべき画像を形成して記憶するための画像記憶部
と、検査されるべき該画像を他の同一の回路パターンの
画像と比較するための比較演算回路と、その比較結果か
ら該試料の回路パターン上の欠陥部を判別するための演
算回路と、該試料台に負の電圧を印加するための電源
と、該電源により印加される電圧を制御するための制御
回路と、該一次荷電粒子ビームの照射条件および該二次
電子や後方散乱電子の検出条件をもとに、該欠陥部の電
気抵抗や電気容量をパラメータとして検出される二次電
子や後方散乱電子の数を算出し、該欠陥部の画像の二次
電子や後方散乱電子の信号量と該二次電子や後方散乱電
子の数とを比較し、その比較結果より、該欠陥部の回路
パターンの電気抵抗や電気容量を決定するための演算部
と、該電気抵抗や該電気容量の値を該欠陥部の画像と共
に表示するモニター部とを具備してなることを特徴とす
る荷電粒子ビームによる検査装置。 - 【請求項１４】所定のパターンが形成された基板表面の
領域を一次荷電粒子ビームで走査する工程と、該一次荷
電粒子ビームの照射により該パターンの領域から発生す
る二次電子や後方散乱電子の信号を検出する工程と、検
出された該二次電子や後方散乱電子の信号から該パター
ンの領域の画像を形成する工程と、電気抵抗や電気容量
が既知の標準パターンに一次荷電粒子ビームを走査させ
る工程と、該一次荷電粒子ビームの照射により該標準パ
ターンの領域から発生する二次電子や後方散乱電子の信
号を検出する工程と、検出された該二次電子や後方散乱
電子の信号から該標準パターンの領域の画像を形成する
工程と、該パターン画像と該標準パターン画像を比較す
ることによって、その比較結果より、該画像中のパター
ンの電気特性の良否を判定する工程を含んでなることを
特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。 - 【請求項１５】所定のパターンが形成された基板表面の
領域を一次荷電粒子ビームで走査する工程と、該一次荷
電粒子ビームの照射により該パターンの領域から発生す
る二次電子や後方散乱電子の信号を検出する工程と、検
出された該二次電子や後方散乱電子の信号から該パター
ンの領域の画像を形成する工程と、電気抵抗や電気容量
が既知の標準パターンに一次荷電粒子ビームを走査させ
る工程と、該一次荷電粒子ビームの照射により該標準パ
ターンの領域から発生する二次電子や後方散乱電子の信
号を検出する工程と、検出された該二次電子や後方散乱
電子の信号から該標準パターンの領域の画像を形成する
工程と、該パターン画像と該標準パターン画像を比較す
ることによって、その比較結果より、該画像中のパター
ンの電気抵抗や電気容量を決定する工程を含んでなるこ
とを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。 - 【請求項１６】基板面に形成されたパターン領域を荷電
粒子ビーム照射により欠陥検査する方法にあって、該パ
ターン領域の電気抵抗値が電圧依存性を持つ場合、該パ
ターン領域における荷電粒子ビーム照射による帯電状態
を利用し、電位コントラスト像を取得することにより、
該パターン領域の検査を行うよう構成したことを特徴と
する荷電粒子ビームによる検査方法。 - 【請求項１７】基板面に形成されたパターン領域を荷電
粒子ビーム照射により欠陥検査する方法にあって、該パ
ターン領域を荷電粒子ビーム照射により帯電状態にして
該パターン領域の正常部と欠陥部の電気抵抗値の差を生
起せしめ、電位コントラスト像を取得することにより、
該パターン領域の検査を行なうよう構成したことを特徴
とする荷電粒子ビームによる検査方法。 - 【請求項１８】前記基板は、ｐｎ接合部やショットキー
接合部を持つ回路パターン領域が形成された構造を有す
ることを特徴とする請求項１６又は１７記載の荷電粒子
ビームによる検査方法。 - 【請求項１９】前記荷電粒子ビームは、電子ビームであ
ることを特徴とする請求項１６又は１７記載の荷電粒子
ビームによる検査方法。 - 【請求項２０】基板面に形成された回路パターン領域を
荷電粒子ビーム照射により欠陥検査する方法にあって、
該パターン領域の電気抵抗値が電圧依存性を持つ場合、
該パターン領域を荷電粒子ビーム照射による帯電状態と
し、かつ、該帯電状態の電圧と該基板表面近傍に印加し
た電場との関係を基に、該パターン領域の正常部と欠陥
部の電気抵抗値の差を生起せしめ、電位コントラスト像
を取得することにより、該パターン領域の検査を行なう
よう構成したことを特徴とする荷電粒子ビームによる検
査方法。 - 【請求項２１】基板面に形成された回路パターン領域を
荷電粒子ビーム照射により欠陥検査する方法にあって、
該パターン領域の電気抵抗値が電圧依存性を持つ場合、
該パターン領域を荷電粒子ビーム照射による帯電状態と
し、かつ、該帯電状態の電圧と、荷電粒子ビーム電流や
荷電粒子ビームの該基板への入射エネルギー、照射時
間、照射回数を含む荷電粒子ビーム照射条件との関係を
基に、該パターンの正常部と欠陥部の電気抵抗値の差を
生起せしめ、電位コントラスト像を取得することによ
り、該パターン領域の検査を行なうよう構成したことを
特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。 - 【請求項２２】試料台に載置された欠陥部を含む回路パ
ターンを有する基板に一次荷電粒子ビームを照射する工
程と、該基板からの二次電子や後方散乱電子を検出する
工程と、該検出工程で得られた信号に基づいて前記回路
パターンの電位コントラスト像を取得する工程と、該電
位コントラスト像から電気抵抗や電気容量を算出する工
程と、該算出工程に基づいて前記欠陥部を特定し欠陥の
種別を分類する工程とを含むことを特徴とする荷電粒子
ビームによる検査方法。
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