JP2010078478A - 欠陥検査装置および欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査の高速化および解像性の向上の両方を同時に実現する。
【解決手段】所望の方向のビーム幅のみが小さくなるようにビーム整形を行ない、得られた楕円形状ビームを用いて長径方向にビームを走査することにより、短径方向の分解能を向上させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、欠陥検査装置および欠陥検査方法に関し、例えば、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）や超ＬＳＩの半導体製造工程で使用される電子ビームを用いた欠陥検査を対象とする。

半導体ウェーハ上に作成された回路パターンの出来栄えを検査する方法として、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いてウェーハ上を電子ビームでスキャンし、得られる二次電子、反射電子および後方散乱電子（以下、「二次電子等」という）を検出することによって得られた回路パターンのＳＥＭ像を用い、例えば隣り合う回路パターンのＳＥＭ像同士を比較してこれらの差分を算出することにより欠陥を検出する方法が用いられている（例えば非特許文献１および２）。

非特許文献１および２に開示された方法によれば、ウェーハ表面の回路パターンに存在するパターン欠陥（オープン、ショート）やパーティクルが形状コントラストまたは材料コントラストとして検出され、また、ウェーハ表面もしくは下方のレイヤーに存在する電気的欠陥（オープン、ショート）がウェーハ表面の回路パターンの電位コントラストとして検出される。

しかし、電子ビームを用いた検査は検査時間が長いという問題があり高速化が強く求められている。この一方で、電子ビームを用いた検査には光学式検査と比較して高い解像性で検査できるという利点があり、この利点を生かした微小欠陥の検出感度の向上が求められている。

検査を高速化するためには、大きな電流のビームを用いて高速にスキャンすることにより、欠陥からの信号量を低下させることなくＳＥＭ像を取得する必要がある。また、微小欠陥を検出するためには、小さな電流を用いることにより空間電荷効果によるボケを低減させた上でビームスポットサイズを絞ることにより解像性を向上させる必要がある。

このように、従来のＳＥＭ方式の検査技術では検査の高速化と解像性の向上はトレードオフの関係にあり、相反する課題の両方を同時に達成することは、物理的な限界があって困難であった。

上記問題を解決するために、ウェーハ上を走査する電子ビームをＳＥＭのビームよりも断面積が大きい矩形ビームとし、偏向系により該矩形ビームの短軸方向に走査しながらステージを長軸方向に長軸長と一致するピッチで移動させることにより、ビームの走査回数およびステージ移動回数を減らして検査を高速化する方法が提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１に開示の方法によれば、ビーム形状が長軸方向にＮ倍と長い（面積が増加した）分だけ、ビームの走査回数およびステージの折り返し回数が１／Ｎ低減される。

しかしながら、特許文献１の方法は、写像投影方式の検査装置を用い、ビームを走査すること無く二次元像を一括取得することができる場合に効果を発揮する方法であり、単純にＳＥＭ方式の装置へ適用しようとすると分解能の大きな劣化を招くため実用性に乏しいという問題があった。
特開平０７−２４９３９３号公報 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ μＬｏｏｐＴＭ Ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ Ｋｉｌｌｅｒ Ｄｅｆｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎ - ｌｉｎｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｆｏｒ ＦＥＯＬ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ９０ ｎｍ - ｎｏｄｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ， Ａｋｉｈｉｒｏ Ｓｈｉｍａｄａ， Ｙａｓｕｏ Ｍａｔｓｕｍｉｙａ， Ａｔｓｕｏ Ｆｕｓｈｉｄａ， Ａｔｓｕｏ Ｓｈｉｍｉｚｕ， Ｆｕｊｉｔｓｕ Ｌｉｍｉｔｅｄ， Ａｋｉｒｕｎｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ Ｉｎ - ｌｉｎｅ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒａｓｔ ｉｎ ＳＥＭ Ｉｍａｇｅｓ， Ｍｉｙａｋｏ Ｍａｔｓｕｉ， Ｙｏｓｈｉｈｉｒｏ Ａｎａｎ， Ｔａｋａｙｕｋｉ Ｏｄａｋａ， Ｈｉｒｏｓｈｉ Ｎａｇａｉｓｈｉ， ａｎｄ Ｋｏｉｃｈｉ Ｓａｋｕｒａｉ， Ｃｅｎｔｒａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ， Ｈｉｔａｃｈｉ， Ｌｔｄ．， Ｒｅｎｅｓａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐ．

本発明の目的は、検査の高速化および解像性の向上の両方を同時に実現する欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、
荷電ビームを発生させ、検査対象を含む基板に照射する荷電ビーム照射手段と、
ビームの断面積を実質的に維持したままで前記荷電ビームの形状を制御するビーム形状制御手段と、
形状が制御された前記荷電ビームで前記検査対象を走査する走査手段と、
前記荷電ビームの照射により前記基板の表面から発生する荷電粒子を検出して前記検査対象の欠陥を検出する欠陥検出手段と、
を備え、
前記ビーム形状制御手段は、光軸に直交する第１の方向と、前記光軸および前記第１の方向にそれぞれ直交する第２の方向とで異なるビーム幅を有するように前記荷電ビームの形状を制御し、
前記走査手段は、前記第１の方向における前記荷電ビームのビーム幅が前記第２の方向における前記荷電ビームのビーム幅よりも小さい場合に、前記第２の方向に前記荷電ビームを走査する、
欠陥検査装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、
荷電ビームを発生させ、検査対象を含む基板に照射する工程と、
ビームの断面積を実質的に維持したままで、前記基板上に照射した前記荷電ビームが、光軸に直交する第１の方向と、前記光軸および前記第１の方向にそれぞれ直交する第２の方向とで異なるビーム幅を有するように前記荷電ビームの形状を制御する工程と、
形状が制御された前記荷電ビームで前記検査対象を走査する工程と、
前記荷電ビームの照射により前記基板の表面から発生する荷電粒子を検出して前記検査対象の欠陥を検出する工程と、
を備え、
前記第１の方向における前記荷電ビームのビーム幅が前記第２の方向における前記荷電ビームのビーム幅よりも小さい場合、前記検査対象における前記荷電ビームの走査方向は、前記第２の方向である、
欠陥検査方法が提供される。

本発明によれば、検査の高速化および解像性の向上の両方を同時に実現することができる。

以下、本発明の実施の形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態では、荷電ビームとして電子ビームを用い、ウェーハ上に形成された検査対象である複数のパターンのＳＥＭ像を取得し、得られたＳＥＭ像をパターン同士で比較して互いに異なる箇所を欠陥として抽出する検査において、特にセルパターンなどの周期的に並んだパターンの検査を対象とし、隣り合うパターン間で比較検査するアレイ（Ａｒｒａｙ）検査方式と呼ばれる検査方法を例に挙げて説明する。なお、以下の各図において、同一の部分には同一の参照番号を付し、その重複説明は適宜省略する。

（１）欠陥検査装置の実施の一形態
図１は、本発明に係る欠陥検査装置の実施の一形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示す欠陥検査装置１は、走査型電子顕微鏡１０と制御コンピュータ４０とモニタ３０とを備える。制御コンピュータ４０は、モニタ３０の他、走査型電子顕微鏡１０内の各種制御回路１５〜１８，２２，２３に接続され、これらの制御回路を介して走査型電子顕微鏡１０を制御する。制御コンピュータ４０には、記憶装置ＭＲ１が接続される。記憶装置ＭＲ１は複数の記憶領域を有し、検査条件を決定づける各種パラメータが格納される他、後述する本発明に係る欠陥検査方法の実施の形態における一連の手順を記述したレシピファイルも格納され、制御コンピュータ４０はレシピファイルから読み取った検査レシピに従って欠陥検査を実行する。記憶装置ＭＲ１はまた、後述するビーム調整のための情報や、再検査である場合の検査対象パターンの欠陥情報が格納される。

モニタ３０は、制御コンピュータ４０から画像信号等の供給を受けて、走査型電子顕微鏡１０により得られたウェーハＷの試料像を液晶画面等に表示する。

走査型電子顕微鏡１０は、電子ビーム鏡筒１４と試料室１３と各種制御回路１５〜１８，２２，２３を含む。試料室１３には、ウェーハＷを支持するステージ１１と、アクチュエータ１２設けられる。アクチュエータ１２は、アクチュエータ制御回路１８に接続され、制御コンピュータ４０の制御によりアクチュエータ制御回路１８から送られる制御信号に従い、Ｘ−Ｙの水平面における任意の方向においてステージ１１を移動させ、また、任意の角度でステージ１１を回転させる。

電子ビーム鏡筒１４は、電子銃１と、コンデンサレンズ３と、アライナ４と、非点補正器５と、偏向器６と、対物レンズ８と、検出器７と、を含む。電子銃１は、本実施形態において例えば荷電ビーム照射手段に対応し、電子ビーム鏡筒１４の上部に設けられて電子ビームＢを発生させる。アライナ４は、制御コンピュータ４０で制御されるアライメント制御回路１５から送られる制御信号により動作し、電子ビームＢを偏向させて対物レンズ８のレンズ軸（図１２参照）に電子ビームＢが通るようにその軌道を調整する。電子銃１から放出された電子ビームＢは、コンデンサレンズ３と対物レンズ８とを経由してウェーハＷに照射する。対物レンズ８は、制御コンピュータ４０で制御されるフォーカス制御回路２３から送られる制御信号により動作してウェーハＷ上における電子ビームＢのフォーカスを調整する。非点補正器５は、同じく制御コンピュータ４０で制御される非点制御回路１６の制御信号により動作してウェーハＷ上における電子ビームＢの非点収差を補正する。また、電子ビームＢは、制御コンピュータ４０で制御されるスキャン制御回路１７により制御信号が供給される偏向器６で適宜偏向される。

電子ビームＢの照射によりウェーハＷの表面では二次電子等９が発生し、これらの二時次電子等９は検出器７により検出され、制御コンピュータ４０で制御される信号制御回路２２によってゲインが調整された後、その検出信号が信号制御回路２２から制御コンピュータ４０に入力される。制御コンピュータ４０は、その検出信号を適宜画像処理して試料像を形成し、アレイ（Ａｒｒａｙ）検査方式により欠陥を検出する。本実施形態において、非点補正器５、非点制御回路１６、アライナ４、アライメント制御回路１５および制御コンピュータ４０は、例えばビーム形状制御手段に対応する。また、本実施形態において二次電子等９は例えば荷電粒子に対応し、検出器７、信号制御回路２２および制御コンピュータ４０は、例えば欠陥検出手段に対応する。

次に、本実施形態の欠陥検査装置１を用いた一般的な検査シーケンスについて説明する。図２は欠陥検査装置１の検査シーケンスの概略構成を示すフローチャートである。

まず、ウェーハＷを装置に搬入してステージ１１上でアライメントを取った後（ステップＳ１）、検査に入る直前に、後に詳述するキャリブレーション用基板の予め指定された位置において、信号制御回路２２により検出器７のゲインを調整する（ステップＳ２）。このオートゲインにより検査に適した明るさに調整した後、対物レンズ８によりウェーハＷに照射される電子ビームＢのフォーカス調整（焦点補正）を実行する（ステップＳ３）。さらに、非点収差補正器５によるスティグ調整（非点収差補正）を実行する（ステップＳ４）。より具体的には、フォーカス調整はウェーハＷ上でのビームの直径が最小となる対物レンズ８に入力される電流値を探索することにより、また、スティグ調整はウェーハＷ上でのビームの形状が最も真円形状になる非点収差補正器５に入力される電圧（または電流）の値を探索することにより、それぞれ実行する。フォーカス調整で得られた値、およびスティグ調整で得られた値と、得られたＳＥＭ像とを制御コンピュータ４０により解析する。フォーカス調整値とスティグ調整値とを変更しながらＳＥＭ像の取得を繰り返し実施して制御コンピュータ４０により、これら２つの補正値の両方を満たす最適値（真円での最小ビーム径）へと調整する（ステップＳ５）。フォーカス調整とスティグ調整が終わると、欠陥検査を開始する（ステップＳ６）。本実施形態の欠陥検査装置を用いたアレイ（Ａｒｒａｙ）検査方式は具体的には以下の通りである。

即ち、例えば図３で示されるように、ウェーハＷ上で指定された検査エリアＡＲ内をレシピ上で指定された条件に設定された電子ビームＢで走査（ここでの走査方向ＤＳＸは、高速にビーム走査されるラスタスキャン時の水平走査方向を意味する）しながら、ビーム走査方向ＤＳＸに垂直な方向（ステージ移動方向ＤＭ１）にステージを連続移動させ、検査エリアＡＲ内のＳＥＭ像をＡＲ１からＡＲＮまで順次連続して取得していく。制御コンピュータ４０は、取得されたＳＥＭ像について隣り合う像から順次差分を算出し、算出した差分が所定の閾値を超えると欠陥と判定して欠陥座標および欠陥像等の欠陥情報を出力する。

次に、図１に示す欠陥検査装置１による特徴的な欠陥検査方法につき、本発明に係る欠陥検査方法の実施の形態として図４乃至図１２を参照しながら説明する。

（２）欠陥検査方法の第１の実施の形態
まず、制御コンピュータ４０は、記憶装置ＭＲ１に格納された、ビーム調整のための情報や欠陥情報から、検査において解像性が必要とされる方向（Ｘ方向、Ｙ方向、またはＸ方向もしくはＹ方向と角度θをなす方向など）を予め指定する。さらに、制御コンピュータ４０は、スティグ調整時に、電子ビームＢのビームの断面積を拡大させることなく実質的に維持したままで、指定された方向のウェーハＷの直上でのビーム幅が他の方向のビーム幅よりも小さくなるようにビーム補正を行う。本実施形態においては、スティグ調整位置において得られたＳＥＭ像において解像性が必要とされる方向のパターンの二次電子プロファイルが最もシャープになるように非点制御回路１６を介して非点収差補正器５を制御することにより、スティグ調整（ビーム整形）を行う。スティグ調整はイメージに含まれる各ピクセルのグレイレベル分布から調整されても良い。さらに、調整用のパターンを用いるとスティグ調整の精度が向上する。調整用のパターンは、例えばステージ１１の隅にキャリブレーション用の基板を検査対象基板とは別個に配置する。図４はスティグ調整用のパターンの具体例を示す平面図である。ライン・アンド・スペース（以下、単に「Ｌ／Ｓパターン」という）ＰＹＮ，ＰＹＷはＸ方向の解像性を向上させるためのものであり、Ｌ／ＳパターンＰＸＮ，ＰＸＷはＹ方向の解像性を向上させるためのものである。また、Ｌ／ＳパターンＰθＮ，ＰθＷは、紙面水平方向とθをなす角度の方向の解像性を向上させるためのものである。図４に示す例においてはθ＝４５°である。大電流の電子ビームを使用する際にはＬ／Ｓパターン寸法が小さいと調整が難しくなり、調整精度が上がらなくなる問題もあるので、使用する条件に応じた寸法で作成されたパターンを用意することが好ましい。図４の下段に示すＰＹＷ，ＰＸＷ，ＰθＷは大電流用のパターンであり、それぞれ上段のＰＹＮ，ＰＸＮ，ＰθＮよりもパターン寸法が小さい。

図５は静電型の非点収差補正器の一例によるビーム整形の例を示す平面図である。同図において、非点収差補正器５で発生させた電界による電子ビームＢに加わる力の向き（白抜き矢印）とウェーハＷ上におけるビーム形状ＢＳＸ，ＢＳＹとの関係を併せて示す。ビーム形状ＢＳＸは、Ｙ方向の解像性を向上させるビーム形状であり、ビーム形状ＢＳＹはＸ方向の解像性を向上させるビーム形状の例を示している。

参考のため、図５に補正前の電子ビームＢの断面形状ＢＳ０を併せて示す。補正前は回転対称の真円形状となるように設定されている。

このように、初期設定において電子ビームＢの断面形状が回転対称の真円形状である理由は、非点収差を除去するためである。即ち、ＳＥＭ方式の装置において非点収差があると、検査対象パターンが非対称に見えるからである。より具体的には、ビームの長径方向のみの解像性が低下するため、例えば真円形状のパターンを観察すると、楕円形状に見えてしまうという現象が発生する。このようにＳＥＭ像が非対称になることのないよう、真円形状の断面を有するように非点収差補正器で補正することが従来は技術常識であった。

しかしながら、観察する対象や目的に応じて解像性が強く要求される方向と、それほど要求されない方向があり、このような場合は、必要な方向において解像性が向上すれば、他の方向においては解像性が低下しても問題にならない点に本願発明者は着目し、従来の技術者では到底採用しない技術手段を、上述した課題を解決するために積極的に利用することに想到した。

図５には、それぞれ長軸をＸ方向およびＹ方向とする楕円のビーム形状ＢＳＸ，ＢＳＹのみを示したが、本実施形態においてビーム形状はこれらに限るものでは決してなく、非点収差補正器５を用いることにより、３６０度の全範囲以内で任意の方向のビーム幅を選択することが可能である。この時、指定された方向とは異なる方向（特に指定された方向に対して垂直方向）に関しては、ビーム幅が大きくなることによって解像性が低下しても構わない。

上述した補正により、解像性がより必要とされる方向を短軸とする楕円形状ビームが得られ、得られた楕円形状ビームを用いて長径方向に電子ビームＢを走査し、短径方向にステージ１１を移動させながらＳＥＭ像を取得することにより、短径方向の分解能のみを向上させることが可能となる。

図６は、本実施形態の欠陥検査方法をＬ／Ｓパターンに適用した例を示す。同図に示す例ではライン間の解像性がラインに沿った方向よりも必要とされる。そこで、電子ビームＢのウェーハＷ上における断面形状を同図のＹ方向を長径とする楕円形状ＢＳＹに整形し、ビームの走査方向をＹ方向のＤＳＹとすることによりＸ方向でのライン間の解像性を向上させることができる。この手法は、図７に示すように、グランドラインＧＬとフローティングラインＦＬを交互に配置したＴＥＧ構造を用いて、ライン間のオープン、ショートを電圧コントラストにより高感度に検査する手法（Ｊ．Ｓｈａｗ， Ｒ．Ｇｕｌｄｉ， Ｔ．Ｋｉｍ， Ｄ．Ｃｏｒｕｍ， ｅｔ ａｌ．ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， Ｊｕｎｅ ２００２）に適用した場合、検査感度が大幅に向上するので、特に効果が大きい。ここで、図６において符号ＤＭＸで示す方向はステージ１１の移動方向である。この点は図７乃至１１についても同様である。図６および図７に示す例において、方向ＤＭＸが例えば第１の方向に対応し、方向ＤＳＹが例えば第２の方向に対応する。

本実施形態の欠陥検査方法をコンタクトホール（以下、単に「Ｃ／Ｈ」という）パターンに適用した例を図８および図９に示す。Ｃ／ＨパターンＰＣＨについても、Ｌ／Ｓパターンと同様に、楕円形状ビームの短軸方向を、検査対象領域内パターンの最小パターンピッチ方向とすればよい。より具体的には、図８に示す例ではビーム断面形状ＢＳＹのように、Ｃ／ＨパターンＰＣＨが配置されたＸ方向のビーム幅が他の方向のビーム幅よりも小さくなるようにビーム形状を整形するとＣ／Ｈ間の解像性を向上させることができる。

また、Ｃ／ＨパターンＰＣＨが２次元的に配置される場合には、互いに直交する２方向でパターンピッチが存在し、例えば図９に示す例では、Ｘ方向のパターンピッチＰＸの他、パターンピッチＰＸとは垂直方向のパターンピッチＰＹが存在する。この場合、ウェーハＷ上でのビーム断面形状ＢＳＹについて、長軸方向のビーム幅ＢＷＹを、検査対象領域における長軸方向のパターンピッチＰＹの１／２以下に設定すれば、Ｃ／ＨパターンＰＣＨ間の信号の長軸方向での重なりが防げるので、検査感度の低下を防止することができる。

この一方、図９に示すように、楕円形状ビームの短軸方向のビーム幅ＢＷＸは、検査対象領域内における短径方向のパターンの最小幅以上、即ち、Ｃ／ＨパターンＰＣＨの幅ＰＷＸ以上であると良い。これにより、Ｃ／ＨパターンＰＣＨから得られる信号量やノイズ（Ｓ／Ｎ）が、（Ｃ／ＨパターンＰＣＨよりも大きい）円形ビームを用いて検査する時と比較して劣化することなく、解像性のみを向上させることができる。図８および図９に示す例において、方向ＤＭＸが例えば第１の方向に対応し、方向ＤＳＹが例えば第２の方向に対応する。

図１０は、Ｌ／Ｓパターン上に存在することが判明しているがその特徴が不明である欠陥ＤＦ１を対象とした場合の検出例を示す。楕円形状ＢＳＹを有する電子ビームＢの解像性が１方向のみであるために、同図（ａ）に示すように、走査方向ＤＳＹの方向に電子ビームＢを走査して検査した後、同図（ｂ）に示すようにウェーハＷを９０度回転させて同条件で検査を行い、２つの検査結果を得ることにより非常に高感度に欠陥を検出することができる。勿論、検査対象の回転角度は９０°に限るものでは全くなく、任意の角度θで良い。図１０に示す例においても、方向ＤＭＸが例えば第１の方向に対応し、方向ＤＳＹが例えば第２の方向に対応する。

図１１も、Ｌ／Ｓパターン上に存在することが反面しているがその特徴が不明である欠陥ＤＦ３を対象とした場合の検出例を示す。同図（ａ）に示すように、ウェーハＷ上で断面形状ＢＳＹを有する電子ビームＢで走査方向ＤＳＹの方向にビーム走査して検査した後、同図（ｂ）に示すように、電子ビームＢをθ１だけ回転させて断面形状をＢＳθ１とし、走査方向ＤＳθ１の方向にウェーハＷを走査して検査することにより、非常に高感度に欠陥を検出することができる。勿論、図１１に示す例においても回転角度θ１は任意の角度で良い。図１１（ａ）に示す例においては、方向ＤＭＸが例えば第１の方向に対応し、方向ＤＳＹが例えば第２の方向に対応し、図１１（ｂ）においては、方向ＤＳθ１が例えば第２の方向に対応する。

本実施形態の欠陥検査方法によれば、以下の２つの理由で検査画像の解像性を向上させることができる。即ち、
（ｉ）電流密度が最も高いウェーハ直上で解像性の低下を許容できる方向に電子の相互間距離を大きくすることができるので、空間電荷効果を抑制できるため、楕円の短径方向の電子ビームを絞ることができる。
（ｉｉ）非点収差補正は、１方向の補正に絞ることにより高い補正精度が得られる。

（３）欠陥検査方法の第２の実施の形態
本実施形態の欠陥検査方法の特徴点は、アライナ４を用いて対物レンズ８への電子ビームＢのアライメントを調整することにより、楕円形状ビームを得る点にある。その他の点は上述した第１の実施の形態と実質的に同一である。

対物レンズ８へのアライメントは、対物レンズ８よりも電子銃１側に配置されたアライナ４を用いて対物レンズ８の中心付近を通すように調整される。この時に指定された方向のビーム幅がウェーハＷ上で最もビーム幅が小さくなるように対物レンズ８内へのビーム入射位置と入射角度が調整される。図１２に示す例では、紙面の斜め右上方から電子ビームを対物レンズ８に照射してＩＰ１で光軸ＡＸと交差させる場合、Ｘ方向を短径方向とする楕円の断面形状ＢＳＸを有する電子ビームＢ１が得られ、この一方、紙面の斜め左上方から電子ビームを対物レンズ８に照射してＩＰ２で光軸ＡＸと交差させる場合は、Ｙ方向を短径方向とする楕円の断面形状ＢＳＸを有する電子ビームＢ２が得られる。

（４）プログラム
上述した欠陥検査方法の一連の手順は、プログラムに組み込み、画像処理可能なコンピュータに読込ませて実行させても良い。これにより、本発明にかかる欠陥検査方法を、汎用コンピュータを用いて実現することができる。また、上述した欠陥検査方法の一連の手順をコンピュータに実行させるプログラムとしてフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読込ませて実行させても良い。

記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の携帯可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でも良い。また、上述した欠陥検査方法の一連の手順を組込んだプログラムをインターネット等の通信回線（無線通信を含む）を介して頒布しても良い。さらに、上述した欠陥検査方法の一連の手順を組込んだプログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、または記録媒体に収納して頒布しても良い。

（５）半導体装置の製造方法
上述した欠陥検査方法を半導体装置の製造工程中で用いることにより、高速かつ高い解像性で欠陥を検査することができるので、より高いスループットおよび歩留まりで半導体装置を製造することができる。

より具体的には、製造ロット単位で基板を抜き出し、抜き出された基板を上述した欠陥検査方法により検査する。検査の結果、良品と判定された場合、検査された基板が属する製造ロット全体について、引き続き残余の製造プロセスを実行する。この一方、検査の結果不良品と判定された場合でリワーク処理が可能な場合には、不良品と判定された基板が属する製造ロットに対してリワーク処理を実行する。リワーク処理が終了すると、その製造ロットから基板を抜き取って再度検査する。抜き取られた基板が再検査により良品と判定されると、リワーク処理を終えたその製造ロットに対し残余の製造プロセスを実行する。また、リワーク処理が不可能な場合には、不良品と判定された基板が属する製造ロットは廃棄し、不良発生原因を解析して設計担当や上流のプロセス担当等へフィードバックする。

（６）その他
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記形態に限るものでは決してなくその技術的範囲内で種々変更して適用できることは勿論である。例えば、上記実施形態では、荷電ビームとして電子ビームを使用する形態を取り上げたが、これに限ることなく、例えばイオンビームを用いることも可能である。また、上述した実施形態では、楕円形状ビームに関して述べたが、長方形ビームでも短軸方向のビーム幅を長軸方向と比較して小さくできるので同様の効果を得ることが可能である。また、上記実施形態では、非点補正器の使用またはレンズアライメントにより、電子ビームの断面形状を調整したが、これに限ることなく、例えば電子銃のチップに楕円形状または長方形形状を持たせることにより、得られるビーム自体が予め楕円形状、矩形形状を有することになり、同様の効果を得ることができる。さらに非点補正とレンズアライメントとの組み合わせを用いれば、効果をさらに高めることができる。

本発明に係る欠陥検査装置の実施の一形態の概略構成を示すブロック図である。 図１に示す欠陥検査装置の検査シーケンスの概略構成を示すフローチャートである。 図２に示す検査シーケンスのうち欠陥検査の一般的手法を説明する図である。 スティグ調整用のパターンの具体例を示す平面図である。 静電型の非点収差補正器の一例によるビーム整形の例を示す平面図である。 本発明に係る欠陥検査方法の第１の実施の形態をＬ／Ｓパターンに適用した例を示す。 本発明に係る欠陥検査方法の第１の実施の形態を、グランドラインとフローティングラインを交互に配置したＴＥＧ構造を用いてライン間のオープン、ショートを電圧コントラストにより検査する手法に適用した例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査方法の第１の実施の形態をＣ／Ｈパターンに適用した例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査方法の第１の実施の形態をＣ／Ｈパターンに適用した他の例を示す図である。 Ｌ／Ｓパターン上に存在することが判明しているがその特徴が不明である欠陥を検査対象とした場合の検出例を示す図である。 Ｌ／Ｓパターン上に存在することが判明しているがその特徴が不明である欠陥を検査対象とした場合の他の検出例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査方法の第２の実施の形態におけるビーム整形方法を説明する図である。

符号の説明

１：電子銃
４：アライナ
５：非点収差補正器
６：偏向器
７：検出器
８：対物レンズ
１５：アライメント制御回路
１６：非点制御回路
１７：スキャン制御回路
２２：信号制御回路
４０：制御コンピュータ
Ｂ：電子ビーム
ＩＰ１，ＩＰ２：対物レンズへの電子ビームの入射位置
ＰＣＨ：コンタクトホールパターン
ＰＸ：Ｘ方向のピッチ
ＰＹ；Ｙ方向のピッチ

Claims (5)

1. 荷電ビームを発生させ、検査対象を含む基板に照射する荷電ビーム照射手段と、
   ビームの断面積を実質的に維持したままで前記荷電ビームの形状を制御するビーム形状制御手段と、
   形状が制御された前記荷電ビームで前記検査対象を走査する走査手段と、
   前記荷電ビームの照射により前記基板の表面から発生する荷電粒子を検出して前記検査対象の欠陥を検出する欠陥検出手段と、
   を備え、
   前記ビーム形状制御手段は、光軸に直交する第１の方向と、前記光軸および前記第１の方向にそれぞれ直交する第２の方向とで異なるビーム幅を有するように前記荷電ビームの形状を制御し、
   前記走査手段は、前記第１の方向における前記荷電ビームのビーム幅が前記第２の方向における前記荷電ビームのビーム幅よりも小さい場合に、前記第２の方向に前記荷電ビームを走査する、
   欠陥検査装置。
2. 荷電ビームを発生させ、検査対象を含む基板に照射する工程と、
   ビームの断面積を実質的に維持したままで、前記基板上に照射した前記荷電ビームが、光軸に直交する第１の方向と、前記光軸および前記第１の方向にそれぞれ直交する第２の方向とで異なるビーム幅を有するように前記荷電ビームの形状を制御する工程と、
   形状が制御された前記荷電ビームで前記検査対象を走査する工程と、
   前記荷電ビームの照射により前記基板の表面から発生する荷電粒子を検出して前記検査対象の欠陥を検出する工程と、
   を備え、
   前記第１の方向における前記荷電ビームのビーム幅が前記第２の方向における前記荷電ビームのビーム幅よりも小さい場合、前記検査対象における前記荷電ビームの走査方向は、前記第２の方向である、
   欠陥検査方法。
3. 前記検査対象は、異なる方向に複数のピッチで前記基板上に周期的に配置されたパターンであり、
   前記第１の方向は、前記複数のピッチのうち、最小のピッチを与える方向であることを特徴とする請求項２に記載の欠陥検出方法。
4. 前記検査対象部分は、少なくとも前記第２の方向に所定のピッチで周期的に配置されたパターンであり、
   前記第２の方向のビーム幅は、前記所定のピッチの１／２以下であることを特徴とする請求項２に記載の欠陥検出方法。
5. 前記荷電ビームの形状は、電子光学レンズへの前記荷電ビームの入射位置を調整することにより制御されることを特徴とする請求項２に記載の欠陥検査方法。

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