JP5525128B2 - Charged particle beam application apparatus and sample observation method - Google Patents

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Description

本発明は荷電粒子線検査装置および計測装置、及び荷電粒子線試料観察方法に係る。   The present invention relates to a charged particle beam inspection apparatus and measurement apparatus, and a charged particle beam sample observation method.

半導体や磁気ディスクの製造プロセスにおいて、試料上に電子ビームやイオンビームなどの荷電粒子線(以下、一次ビームと呼ぶ)を照射し、発生した二次電子等の二次荷電粒子(以下、二次ビーム)の信号を取得し、試料上に形成されたパターンの形状や寸法を測定する荷電粒子線測長装置、欠陥の有無を調べる荷電粒子線検査装置などが用いられている。特に、試料寸法の微細化に伴い、パターンの側壁観察や三次元形状の推定、高分解能欠陥レビューの技術が重要となってきている。   In a semiconductor or magnetic disk manufacturing process, a charged particle beam (hereinafter referred to as a primary beam) such as an electron beam or an ion beam is irradiated on a sample, and secondary charged particles such as secondary electrons generated (hereinafter referred to as a secondary beam). A charged particle beam length measuring device that acquires a signal of a beam) and measures the shape and dimensions of a pattern formed on a sample, a charged particle beam inspection device that checks the presence or absence of defects, and the like are used. In particular, with the miniaturization of sample dimensions, techniques of pattern side wall observation, three-dimensional shape estimation, and high-resolution defect review have become important.

このような技術には、試料に対し一次ビームを斜め方向から入射し、発生した二次荷電粒子の信号情報を利用することが有効である。一次ビームを斜め方向に入射して画像を取得する方法としては、例えば特許文献1に記載されているように、走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope、SEM)により半導体ウェハの任意の場所を観察できるよう、半導体ウェハを移動させるステージ自体を傾斜させて撮像する方法、SEMの電子光学系自体を機械的に傾斜させる方法、照射する電子線を偏向して観察対象への入射方向を傾斜させる方法が適用されている。また、特許文献2には、レビューSEMでの欠陥レビューにおいて、斜め方向から一次ビームを当てる代わりに、発生した二次電子の放出方向の仰角、方位角を選別して検出する手段が記載されている。   In such a technique, it is effective to make the primary beam incident on the sample from an oblique direction and use the signal information of the generated secondary charged particles. As a method of acquiring an image by injecting a primary beam in an oblique direction, for example, as described in Patent Document 1, an arbitrary place on a semiconductor wafer can be observed with a scanning electron microscope (SEM). Applying a method of tilting and imaging the stage that moves the semiconductor wafer, a method of mechanically tilting the SEM electron optical system itself, and a method of tilting the incident direction to the observation object by deflecting the irradiated electron beam Has been. Further, Patent Document 2 describes means for selecting and detecting the elevation angle and azimuth angle in the emission direction of the generated secondary electrons, instead of applying a primary beam from an oblique direction, in defect review by a review SEM. Yes.

特開2000-348658号公報JP 2000-348658 特願2006-228999号公報Japanese Patent Application No. 2006-228999

試料に対して一次ビームを斜め方向から入射するためには、電子光学系と試料を相対的に傾けるか、一次ビームを偏向させる必要がある。一次ビームの試料上到達点を傾きによらず一定に保つためには、電子光学系の中心軸と傾斜の中心軸を試料上で一致させる必要があり、複数の方向から一次ビームを照射する場合には、その全ての方向に関してビーム調整が必要である。更に、試料のダメージ低減や二次電子効率の観点から、電子光学系と試料との間には減速電界が印加されることが多いため、電子光学系と試料を相対的に傾けることが困難であるという課題がある。   In order to make the primary beam incident on the sample from an oblique direction, it is necessary to relatively tilt the electron optical system and the sample or to deflect the primary beam. In order to keep the primary beam arrival point on the sample constant regardless of the tilt, the central axis of the electron optical system and the central axis of the tilt must coincide on the sample, and the primary beam is irradiated from multiple directions. Requires beam adjustment in all directions. In addition, a deceleration electric field is often applied between the electron optical system and the sample from the viewpoint of sample damage reduction and secondary electron efficiency, so it is difficult to tilt the electron optical system and the sample relatively. There is a problem that there is.

また、発生した二次電子の放出方向の仰角、方位角を選別して検出する手段では、検出する信号量は発生した二次電子の選別のために少量となる、選別のために検出器を複数個常備する必要があるという課題がある。   Further, in the means for selecting and detecting the elevation angle and azimuth angle in the emission direction of the generated secondary electrons, the amount of signal to be detected is small for the selection of the generated secondary electrons. There is a problem that it is necessary to have a plurality of items.

上記課題を解決するため、本発明の第一の形態では、マルチビーム型の荷電粒子線応用装置において、アレイ状レンズのレンズ電圧を切った状態でも試料上に合焦させるように他のレンズを制御することにより、一次ビームは試料上の一点に対して複数の方向から、すなわち試料に対して複数の角度をもって照射され、電子光学系と試料を傾斜させることなく、一次ビームの試料上到達点を一定に保つ手段を提供する。   In order to solve the above-described problems, in the first embodiment of the present invention, in the multi-beam type charged particle beam application apparatus, another lens is mounted so as to be focused on the sample even when the lens voltage of the array lens is cut off. By controlling, the primary beam is irradiated to a point on the sample from a plurality of directions, that is, at a plurality of angles to the sample, and the primary beam reaches the sample without tilting the electron optical system and the sample. Provide a means to keep the constant.

また、上記課題を解決するため、他の形態として、試料上に荷電粒子線を照射するための一次光学系と、荷電粒子線の照射により試料上から発生した二次荷電粒子線を検出し、検出した信号から画像を形成する試料観察方法において、荷電粒子線の試料に対する傾斜の入射角および方位角を選択する工程を含む試料観察方法を提供する。   In order to solve the above problem, as another embodiment, a primary optical system for irradiating a charged particle beam on the sample and a secondary charged particle beam generated from the sample by irradiation of the charged particle beam are detected, In a sample observation method for forming an image from a detected signal, a sample observation method including a step of selecting an incident angle and an azimuth angle of a charged particle beam with respect to a sample is provided.

更に本発明の好適な形態として、試料上に荷電粒子線を照射するための一次光学系と、荷電粒子線の照射により試料上から発生した二次荷電粒子線を検出する第一の信号検出系と、これら一次光学系及び第一の信号検出系を制御する手段と、この一次光学系が荷電粒子線の試料に対する入射角を傾斜させる手段と、荷電粒子線の入射角を選択する手段とを含む構成の荷電粒子線応用装置を提供する。   Further, as a preferred embodiment of the present invention, a primary optical system for irradiating a sample with a charged particle beam and a first signal detection system for detecting a secondary charged particle beam generated from the sample by irradiation of the charged particle beam Means for controlling the primary optical system and the first signal detection system, means for tilting the incident angle of the charged particle beam with respect to the sample, and means for selecting the incident angle of the charged particle beam. A charged particle beam application apparatus having a configuration including the above is provided.

また、更に、本発明の他の好適な形態として、荷電粒子線応用装置であって、荷電粒子線を発生する荷電粒子線源と、この荷電粒子線源から発生される荷電粒子線から、複数の分割された一次ビームを形成する照射ビーム形成部と、この照射ビーム形成部によって形成される複数の分割された一次ビームそれぞれの、試料に対する入射角を傾斜させて試料上の所定位置に照射させる電子レンズ系と、分割された一次ビームの照射により試料上の所定位置から発生する二次ビームを検出する信号検出系と、二次ビームに対応する信号検出系の出力を用いて、試料の観察画像を表示する画像表示装置と、照射ビーム形成部等を制御する制御部を有し、照射ビーム形成部は、形成される複数の分割された一次ビームを選択することにより、試料の所定位置に照射される一次ビームの入射角を選択する入射角選択部を含む荷電粒子線応用装置を提供する。   Furthermore, as another preferred embodiment of the present invention, there is provided a charged particle beam application apparatus including a charged particle beam source that generates a charged particle beam, and a plurality of charged particle beams generated from the charged particle beam source. An irradiation beam forming unit for forming the divided primary beam and a plurality of the divided primary beams formed by the irradiation beam forming unit are incident on a predetermined position on the sample by inclining incident angles with respect to the sample. Observation of the sample using the output of the electron lens system, the signal detection system that detects the secondary beam generated from a predetermined position on the sample by irradiation of the divided primary beam, and the output of the signal detection system corresponding to the secondary beam An image display device that displays an image and a control unit that controls the irradiation beam forming unit and the like. The irradiation beam forming unit selects a plurality of divided primary beams to be formed, and thereby controls the location of the sample. To provide a charged particle beam apparatus including an incident angle selector for selecting the angle of incidence of the primary beam irradiated to the position.

本発明に依れば、高い欠陥検出感度と高い検査速度を両立させ得る荷電粒子線応用装置を実現できる。   According to the present invention, it is possible to realize a charged particle beam application apparatus that can achieve both high defect detection sensitivity and high inspection speed.

以下、本発明の実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、電子線を使用した検査装置における実施例を示すが、イオンビームを使用する場合、また、計測装置や一般的な電子顕微鏡の場合においても本発明の効果は失わない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, the same symbols are attached to the same elements, and the repeated explanation thereof is omitted. Hereinafter, although the Example in the inspection apparatus using an electron beam is shown, the effect of this invention is not lost also in the case of using an ion beam, and the case of a measuring device and a general electron microscope.

図1は、本発明の第1の実施例に係るマルチビーム型の電子線検査装置の概略構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a multi-beam type electron beam inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention.

まず、装置構成について説明する。   First, the apparatus configuration will be described.

電子銃101は、仕事関数の低い物質よりなる陰極102、陰極102に対して高い電位を持つ陽極105、陰極と陽極の間に形成される加速電界に磁場を重畳する電磁レンズ104からなる。本実施例では、大きな電流が得やすく電子放出も安定したショットキー型の陰極を用いた。電子銃101から一次電子ビーム103が引出される下流方向には、図1に示すように、コリメーターレンズ107、同一基板に複数の開口を配列したアパーチャーアレイ108、複数の開口を有するレンズアレイ109、各レンズアレイに対応する位置に配置されたブランカアレイ116a~c、電子レンズ群140a~b、ビームセパレーター111、対物レンズ112、走査偏向用偏向器113からなる電子光学系、ステージ117、信号検出系である二次ビーム検出器121a~c等を配置して構成している。   The electron gun 101 includes a cathode 102 made of a material having a low work function, an anode 105 having a high potential with respect to the cathode 102, and an electromagnetic lens 104 that superimposes a magnetic field on an acceleration electric field formed between the cathode and the anode. In this embodiment, a Schottky cathode that can easily obtain a large current and has stable electron emission is used. In the downstream direction in which the primary electron beam 103 is extracted from the electron gun 101, as shown in FIG. 1, a collimator lens 107, an aperture array 108 having a plurality of openings arranged on the same substrate, and a lens array 109 having a plurality of openings , Blanker arrays 116a to 116c arranged at positions corresponding to the respective lens arrays, electron lens groups 140a to 140b, beam separator 111, objective lens 112, scanning optical deflector 113, stage 117, signal detection The secondary beam detectors 121a to 121c and the like which are systems are arranged.

さらに、電子光学系には、電流制限用絞り、一次ビームの中心軸(光軸)調整用アライナ、収差補正器等も付加されている(図示せず)。ステージ117は上に試料であるウェハ115を載置して移動する。   Further, a current limiting diaphragm, a primary beam center axis (optical axis) adjustment aligner, an aberration corrector, and the like are added to the electron optical system (not shown). The stage 117 moves by placing a wafer 115 as a sample thereon.

ウェハ115には後述するように負の電位(以下、リターディング電位と称する)を印加する。図示していないが、ウェハ115とステージ117の間にはウェハと導通の取れた状態でウェハホルダが介在し、このウェハホルダにリターディング電源118aを接続してウェハホルダ、およびウェハ115に所望の電圧を印加する構成としている。   A negative potential (hereinafter referred to as a retarding potential) is applied to the wafer 115 as will be described later. Although not shown, a wafer holder is interposed between the wafer 115 and the stage 117 in a conductive state with the wafer, and a retarding power supply 118a is connected to the wafer holder to apply a desired voltage to the wafer holder and the wafer 115. It is configured to do.

ウェハ115から電子銃101方向側には、表面電界制御電極114を設置している。走査偏向用偏向器113には走査信号発生装置137、表面電界制御電極114には表面電界制御電源118bを接続している。電子銃101、コリメーターレンズ107、レンズアレイ109、ブランカアレイ116、電子レンズ群140、ビームセパレーター111、対物レンズ112、リターディング電源118a、及び表面電界制御電源118bの各部には、光学系制御回路139が接続し、さらに光学系制御回路139にはシステム制御部135が接続している。ステージ117にはステージ制御装置138が接続し、さらに、二次ビーム検出器121a~c、走査偏向用偏向器113も同様にシステム制御部135に接続している。システム制御部135には記憶装置132、演算部133、欠陥判定部134が配置され、画像表示部136が接続している。また、図示していないが、制御系、回路系以外の構成要素は真空容器内に配置しており、真空排気して動作させていることは言うまでもない。また、真空外からウェハをステージ上に配置するウェハ搬送系が具備されていることも言うまでもない。   A surface electric field control electrode 114 is provided on the electron gun 101 direction side from the wafer 115. A scanning signal generator 137 is connected to the scanning deflection deflector 113, and a surface electric field control power source 118b is connected to the surface electric field control electrode 114. Each part of the electron gun 101, collimator lens 107, lens array 109, blanker array 116, electron lens group 140, beam separator 111, objective lens 112, retarding power supply 118a, and surface electric field control power supply 118b includes an optical system control circuit. 139 is connected, and a system control unit 135 is connected to the optical system control circuit 139. A stage controller 138 is connected to the stage 117, and the secondary beam detectors 121 a to 121 c and the scanning deflection deflector 113 are similarly connected to the system controller 135. The system control unit 135 includes a storage device 132, a calculation unit 133, and a defect determination unit 134, and an image display unit 136 is connected thereto. Although not shown, it goes without saying that components other than the control system and the circuit system are disposed in the vacuum vessel and are evacuated to operate. Needless to say, a wafer transfer system for placing the wafer on the stage from outside the vacuum is provided.

次に、本装置を使用したウェハパターン検査について説明する。以下、本装置を使用した検査時の光学条件及びその他のモードを、マルチビームモードと記述する。後で説明するように、このモードの設定はシステム制御部135などの制御によって行われる。   Next, wafer pattern inspection using this apparatus will be described. Hereinafter, the optical conditions and other modes at the time of inspection using this apparatus are described as a multi-beam mode. As will be described later, this mode setting is performed under the control of the system control unit 135 and the like.

電子源102から放出された一次ビーム103は、電磁レンズ204による集束作用を受けながら陽極105の方向に加速され、第一の電子源像106(ビーム径が極小になる点)を形成する。図示しないが、一般的な電子銃によく見られるように電子銃101には絞りを配置しており、所望の電流範囲の電子ビームが絞りを通過するように構成している。陽極105、電磁レンズ104の動作条件を変えれば、絞りを通過する一次ビームの電流量を所望の電流量に調節することが可能となっている。また、図示しないが電子銃102とコリメーターレンズ107の間には一次電子ビームの光軸を補正するアライナが配置され、電子ビームの中心軸が絞りや電子光学系に対してずれている場合に補正できる構成となっている。第一の電子源像106を光源としてコリメーターレンズ107は一次ビームを略平行に整える。本実施例においてコリメーターレンズ107は電磁レンズである。アパーチャーアレイは複数の開口により一次ビーム103を複数に分割する。このアパーチャーアレイ108、レンズアレイ109は、複数のビームを形成する照射ビーム形成部を構成する。図1においては、図示の関係上、分割されたビームのうち3本のビームについて示した。アパーチャーアレイ108の開口、対応するレンズアレイ109、ブランカアレイ116、二次ビーム検出器121も同様であり、3個に限定されるものでないことは言うまでもない。   The primary beam 103 emitted from the electron source 102 is accelerated in the direction of the anode 105 while receiving a focusing action by the electromagnetic lens 204, and forms a first electron source image 106 (a point at which the beam diameter is minimized). Although not shown, a diaphragm is arranged in the electron gun 101 as often seen in a general electron gun so that an electron beam in a desired current range passes through the diaphragm. If the operating conditions of the anode 105 and the electromagnetic lens 104 are changed, the current amount of the primary beam passing through the aperture can be adjusted to a desired current amount. Although not shown, an aligner that corrects the optical axis of the primary electron beam is arranged between the electron gun 102 and the collimator lens 107, and the center axis of the electron beam is deviated from the diaphragm or the electron optical system. The configuration can be corrected. Using the first electron source image 106 as a light source, the collimator lens 107 arranges the primary beam substantially in parallel. In this embodiment, the collimator lens 107 is an electromagnetic lens. The aperture array divides the primary beam 103 into a plurality of openings by a plurality of openings. The aperture array 108 and the lens array 109 constitute an irradiation beam forming unit that forms a plurality of beams. In FIG. 1, three beams out of the divided beams are shown for the purpose of illustration. Needless to say, the aperture of the aperture array 108, the corresponding lens array 109, the blanker array 116, and the secondary beam detector 121 are the same, and are not limited to three.

マルチビームモードにおいては、光学系制御回路139からの制御により、分割された一次ビームはレンズアレイ109によって個別に集束され、複数の第二の電子源像110a,110b,110cが形成され、マルチビームとなる。レンズアレイ109は、それぞれ複数の開口を有する3枚の電極からなり、このうち中央の電極に電圧を印加することにより、開口部を通過する一次ビームに対してアインツェルレンズとして作用するものである。なお、本出願人は先に、ビームの本数を複数にしたマルチビーム型の荷電粒子線応用装置として、例えば特願2006-144934号「荷電粒子線応用装置」を提案し、レンズアレイの構成を開示している。   In the multi-beam mode, the divided primary beams are individually focused by the lens array 109 under the control of the optical system control circuit 139 to form a plurality of second electron source images 110a, 110b, and 110c. It becomes. The lens array 109 is composed of three electrodes each having a plurality of apertures, and acts as an Einzel lens for the primary beam passing through the apertures by applying a voltage to the central electrode among them. . The applicant previously proposed, for example, Japanese Patent Application No. 2006-144934 “Charged Particle Beam Application Device” as a multi-beam type charged particle beam application device having a plurality of beams, and configured the lens array. Disclosure.

一次ビーム103は、レンズアレイ109を通過した後、ブランカアレイ116に入射する。ブランカアレイ116a~cは、照射ビーム形成部の一部であり、それぞれ2枚の電極で構成され、その片側に電圧を印加する(ブランカをONする)ことにより個別にビームを遮断するオンオフ選択部として機能する。すなわち、ブランカアレイ116a~cのうち、通過させたいもの以外のビームに対応するブランカをONすることにより、試料に到達するビームを選択することが可能となる。   The primary beam 103 passes through the lens array 109 and then enters the blanker array 116. The blanker arrays 116a to 116c are part of the irradiation beam forming unit, each composed of two electrodes, and an on / off selection unit that blocks the beam individually by applying a voltage to one side (turning on the blanker). Function as. That is, by turning on the blankers corresponding to the beams other than the blanker arrays 116a to 116c that are desired to pass, it is possible to select the beam that reaches the sample.

一次ビーム103のうち、ブランカアレイ116で遮断しないものは、電子レンズ群140を通過する。本実施例においては、電子レンズ群140は140a、140bの2段であり、第二の電子源像110a~cを第三の電子源像141a~cに一度投影する構成とした。その後、一次ビーム103はビームセパレーター111内を通過する。ビームセパレーター111は、一次ビーム103と二次ビーム120を分離する目的で使用され、本実施例においては、一次ビームの入射方向に対して概略垂直な面内に互いに直交する磁場と電場を発生させ、通過する電子に対してそのエネルギーに対応した偏向角度を与えるウィーンフィルターを採用した。本実施例においては、一次ビームが直進するように磁場と電場の強さを設定し、さらに、反対方向から入射する二次電子ビームに対しては所望の角度に偏向するように電磁場の強さを調節・制御する。また、ビームセパレーター111の位置については、一次ビームに対する収差の影響を考慮して、影響を低減するために一次ビームの第三の電子源像141a,141b,141cの高さに合わせて配置している。対物レンズ113は電磁レンズであり、第三の電子源像141a,141b,141cを縮小投影する。   The primary beam 103 that is not blocked by the blanker array 116 passes through the electron lens group 140. In this embodiment, the electron lens group 140 has two stages 140a and 140b, and the second electron source images 110a to 110c are projected once onto the third electron source images 141a to 141c. Thereafter, the primary beam 103 passes through the beam separator 111. The beam separator 111 is used for the purpose of separating the primary beam 103 and the secondary beam 120, and in this embodiment, generates a magnetic field and an electric field orthogonal to each other in a plane substantially perpendicular to the incident direction of the primary beam. The Wien filter is used to give the deflection angle corresponding to the energy of the passing electrons. In this embodiment, the strength of the magnetic field and the electric field is set so that the primary beam goes straight, and the strength of the electromagnetic field is deflected to a desired angle with respect to the secondary electron beam incident from the opposite direction. Adjust and control. Also, the position of the beam separator 111 is arranged according to the height of the third electron source images 141a, 141b, 141c of the primary beam in order to reduce the influence in consideration of the influence of the aberration on the primary beam. Yes. The objective lens 113 is an electromagnetic lens, and projects the third electron source images 141a, 141b, and 141c in a reduced scale.

走査偏向用の偏向器113は、対物レンズ中に静電8極型で構成、設置されている。走査信号発生装置137により偏向器113に信号が入力されると、中を通過する複数本の一次ビームは、略同一方向に且つ略同一角度だけ偏向作用を受け、試料であるウェハ115をラスタ走査する。   The deflector 113 for scanning deflection is constructed and installed in an electrostatic 8-pole type in the objective lens. When a signal is input to the deflector 113 by the scanning signal generator 137, a plurality of primary beams passing therethrough are deflected in substantially the same direction and at substantially the same angle, and the wafer 115 as a sample is raster scanned. To do.

ウェハ115にはリターディング電源118aにより負の電位が印加されており、一次ビームを減速させる電界が形成される。リターディング電源118a、および表面電界制御電源118bは他の光学素子、即ち、電子銃101、コリメーターレンズ107、レンズアレイ109、電子レンズ群140、ビームセパレーター111、対物レンズ112と同様に、光学系制御回路139を介してシステム制御部135により統一的に制御される。ステージ117はステージ制御装置138により制御される。システム制御部135はウェハ115上の所定の領域を、ステージ進行方向に並んだ1ストライプずつ検査すべく、走査信号発生装置137およびステージ制御装置138は統一的に制御される。なお、本実施例の検査装置では、検査実行時にはステージが連続に移動していて、走査による偏向とステージ移動の組合せにより、一次ビームが帯状の領域を順次走査するように制御される。この帯状領域は所定の検査領域をマルチビームに対応して分割したものであり、マルチビームが複数の帯状領域のそれぞれを走査することによって所定の検査領域全体が走査される。なお、上述の1ストライプとは、マルチビームに対応した複数の帯状領域が通過した範囲に相当する。   A negative potential is applied to the wafer 115 by the retarding power source 118a, and an electric field for decelerating the primary beam is formed. The retarding power supply 118a and the surface electric field control power supply 118b are optical systems similar to other optical elements, that is, the electron gun 101, the collimator lens 107, the lens array 109, the electron lens group 140, the beam separator 111, and the objective lens 112. It is controlled uniformly by the system control unit 135 via the control circuit 139. Stage 117 is controlled by stage controller 138. The scanning signal generator 137 and the stage controller 138 are uniformly controlled so that the system controller 135 inspects a predetermined area on the wafer 115 by one stripe arranged in the stage traveling direction. In the inspection apparatus of the present embodiment, the stage is continuously moved at the time of executing the inspection, and the primary beam is controlled so as to sequentially scan the band-like region by a combination of deflection by scanning and stage movement. This band-like area is obtained by dividing a predetermined inspection area corresponding to a multi-beam, and the entire predetermined inspection area is scanned by the multi-beam scanning each of the plurality of band-like areas. Note that the above-mentioned one stripe corresponds to a range through which a plurality of band-shaped regions corresponding to multi-beams have passed.

ウェハ115の表面に到達した複数本の一次ビームは、試料表面付近の物質と相互に作用する。これにより、反射電子、二次電子、オージェ電子等の二次的な電子が試料から発生し、二次ビーム120となる。   The plurality of primary beams that have reached the surface of the wafer 115 interact with substances near the sample surface. As a result, secondary electrons such as reflected electrons, secondary electrons, Auger electrons, and the like are generated from the sample and become the secondary beam 120.

表面電界制御電極114は、ウェハ115の表面付近の電界強度を調整し、二次ビーム120の軌道を制御するための電極である。ウェハ115に対向して設置され、ウェハ115に対して正電位または負電位または同電位が表面電界制御電源118bにより印加される。表面電界制御電源118bにより表面電界制御電極114に印加される電圧は、ウェハ115の種類や観察対象に応じて適した値に調整する。例えば、発生した二次ビーム120を積極的にウェハ115の表面に戻したい場合には、表面電界制御電源118bには負電圧を印加する。逆に、二次ビーム120がウェハ115の表面に戻らないよう、表面電界制御電源118bには正電圧を印加することもできる。   The surface electric field control electrode 114 is an electrode for adjusting the electric field intensity near the surface of the wafer 115 and controlling the trajectory of the secondary beam 120. The wafer 115 is placed facing the wafer 115, and a positive potential, a negative potential, or the same potential is applied to the wafer 115 by the surface electric field control power supply 118b. The voltage applied to the surface electric field control electrode 114 by the surface electric field control power supply 118b is adjusted to a value suitable for the type of the wafer 115 and the observation target. For example, when it is desired to positively return the generated secondary beam 120 to the surface of the wafer 115, a negative voltage is applied to the surface electric field control power supply 118b. Conversely, a positive voltage can be applied to the surface electric field control power supply 118b so that the secondary beam 120 does not return to the surface of the wafer 115.

表面電界制御電極114の通過後、二次ビーム120は、対物レンズ112の集束作用を受け、さらに二次ビームに対しては偏向作用を持つビームセパレーター111により、一次ビームの軌道と分離され、検出器121a、121b、121cに到達する。検出された信号は増幅回路130a、130b、130cにより増幅され、A/D変換機131によりデジタル化され、システム制御部135内の記憶装置132に画像データとして一旦格納される。その後、演算部133が画像の各種統計量の算出を行い、最終的には欠陥判定部134が予め求めておいた欠陥判定条件に基づき欠陥の有無を判定する。判定結果は画像表示装置136に表示される。以上の手順で、ウェハ115内の検査すべき領域を端から順にパターン検査できる。   After passing through the surface electric field control electrode 114, the secondary beam 120 is separated from the trajectory of the primary beam by the beam separator 111 having a focusing action of the objective lens 112 and deflecting the secondary beam. The units 121a, 121b, 121c are reached. The detected signals are amplified by the amplification circuits 130a, 130b, and 130c, digitized by the A / D converter 131, and temporarily stored as image data in the storage device 132 in the system control unit 135. Thereafter, the calculation unit 133 calculates various statistics of the image, and finally determines the presence / absence of a defect based on the defect determination condition previously determined by the defect determination unit 134. The determination result is displayed on the image display device 136. With the above procedure, the area to be inspected in the wafer 115 can be inspected in order from the end.

次に、図1の装置を用い、ウェハに対して斜め方向から電子ビームを照射し、その信号を取得するモードに関して、図2を使用して説明する。以下、このモードを、マルチビームモードに対し、斜め照射モードと記述する。このモードの切替えは、システム制御部135、光学系制御回路139などの制御によって実行される。   Next, a mode in which an electron beam is irradiated on the wafer from an oblique direction and the signal is acquired using the apparatus of FIG. 1 will be described with reference to FIG. Hereinafter, this mode is described as an oblique irradiation mode with respect to the multi-beam mode. This mode switching is executed by control of the system control unit 135, the optical system control circuit 139, and the like.

図2は、本実施例の電子線検査装置において、マルチビームモードから斜め照射モードに切り替えた場合の装置と電子光学系の概略図である。図2における装置構成は図1と同一であり、光学系制御回路139などによって与えられる電子光学条件が異なる。電子光学条件の変化のため、図1のマルチビームモードにおける一次ビーム103と、図2の斜め照射モードにおける一次ビーム201は、異なる軌道を描く。斜め照射モードとマルチビームモードの最も大きな違いは、レンズアレイ109のレンズ強度、すなわちレンズアレイ109を構成する3枚の電極のうち、中央の電極への印加電圧である。   FIG. 2 is a schematic diagram of the apparatus and the electron optical system when the electron beam inspection apparatus according to the present embodiment is switched from the multi-beam mode to the oblique irradiation mode. The apparatus configuration in FIG. 2 is the same as that in FIG. 1, and the electro-optical conditions given by the optical system control circuit 139 and the like are different. Due to changes in the electron optical conditions, the primary beam 103 in the multi-beam mode in FIG. 1 and the primary beam 201 in the oblique irradiation mode in FIG. 2 draw different trajectories. The biggest difference between the oblique irradiation mode and the multi-beam mode is the lens intensity of the lens array 109, that is, the voltage applied to the center electrode among the three electrodes constituting the lens array 109.

マルチビームモードとするためには、レンズアレイ109に一次ビーム軌道集束のための電圧を印加するが、斜め照射モードにおいては、レンズアレイ109にレンズ作用を持たせず、電圧を印加しない。このため、斜め照射モードにおける一次ビーム201は、レンズアレイ109に入射するまではマルチビームモードにおける一次ビーム103と同一の軌道を描くが、レンズアレイ109による個別の集束作用を受けず、複数の電子源像は形成されない。このため、斜め照射モードにおける一次ビーム201は、マルチビームとはならない。その代わりに、電子レンズ群140a及び140bにより、単一の第二の電子源像202が形成される。本実施例においては電子レンズ群140aと140bの間には電子源像を持たず、第一の電子源像106を単一の第二の電子源像202に一度投影する構成とした。斜め照射モードにおける一次ビーム201は、対物レンズ112の集束作用を受け、単一の第二の電子源像202がウェハ115上の一点に投影される。一次ビーム201は、照射ビーム形成部であるアパーチャーアレイ108により、複数本のビームに分割されており、その複数ぼ分割された一次ビームが、ウェハ上の一点に、それぞれ異なる方向から斜めに入射することになる。言い換えるなら、斜め照射モードにおいては、一次電子光学系に含まれる複数の開口を配列したアパーチャーアレイ108、電子レンズ群140a、140b、更には対物レンズ112が、複数に分割された一次ビームのウェハに対する入射角を傾斜させる傾斜機構として機能する。   In order to switch to the multi-beam mode, a voltage for focusing the primary beam trajectory is applied to the lens array 109. However, in the oblique irradiation mode, the lens array 109 has no lens action and no voltage is applied. For this reason, the primary beam 201 in the oblique irradiation mode follows the same trajectory as the primary beam 103 in the multi-beam mode until it enters the lens array 109, but is not subjected to individual focusing action by the lens array 109, and a plurality of electrons A source image is not formed. For this reason, the primary beam 201 in the oblique irradiation mode is not a multi-beam. Instead, a single second electron source image 202 is formed by the electron lens groups 140a and 140b. In this embodiment, there is no electron source image between the electron lens groups 140a and 140b, and the first electron source image 106 is projected once onto the single second electron source image 202. The primary beam 201 in the oblique irradiation mode receives the focusing action of the objective lens 112, and a single second electron source image 202 is projected onto one point on the wafer 115. The primary beam 201 is divided into a plurality of beams by an aperture array 108 that is an irradiation beam forming unit, and the divided primary beams are incident on a point on the wafer obliquely from different directions. It will be. In other words, in the oblique irradiation mode, the aperture array 108 in which a plurality of apertures included in the primary electron optical system are arranged, the electron lens groups 140a and 140b, and further the objective lens 112 are applied to the wafer of the primary beam divided into a plurality of parts. It functions as a tilting mechanism that tilts the incident angle.

複数本の分割された一次ビームがウェハ上に入射する際の、一次光学系の中心軸と各ビームの中心線がなす角を入射角と呼ぶ。各ビームの中心線を一次光学系の中心軸に対して垂直な平面上に投影し、走査用偏向器113による偏向方向に対する角を方位角と呼ぶ。   An angle formed by the central axis of the primary optical system and the center line of each beam when a plurality of divided primary beams are incident on the wafer is referred to as an incident angle. The center line of each beam is projected onto a plane perpendicular to the central axis of the primary optical system, and the angle with respect to the deflection direction by the scanning deflector 113 is called an azimuth angle.

斜め照射モードで発生した二次ビーム203は、マルチビームモードと同様に対物レンズ112の集束作用を受け、さらに二次ビームに対しては偏向作用を持つビームセパレーター111により、一次ビームの軌道と分離される。ただし、マルチビームモードと異なり、斜め照射モードの二次ビーム203はウェハ上の一点から発生するので、検出器上で容易に分離できず、複数の検出器121のうちの一つ(本実施例においては検出器121b)に到達する。   The secondary beam 203 generated in the oblique irradiation mode is focused by the objective lens 112 in the same manner as in the multi-beam mode, and the secondary beam is separated from the trajectory of the primary beam by the beam separator 111 which has a deflection function for the secondary beam. Is done. However, unlike the multi-beam mode, the secondary beam 203 in the oblique irradiation mode is generated from one point on the wafer, so it cannot be easily separated on the detector, and one of a plurality of detectors 121 (this embodiment Reaches the detector 121b).

複数に分割された一次ビームに対する情報を分離して取得するため、本実施例においては、システム制御部135がブランカアレイ116a~cに対して順次ON/OFFさせるための命令を光学系制御回路139に送信し、一次ビームを一本ずつ照射する。言い換えるなら、このブランカアレイ116が、一次ビームのウェハ上の入射角を選択する入射角選択部として機能する。   In order to separate and acquire information on the primary beam divided into a plurality of parts, in this embodiment, the system controller 135 issues a command for sequentially turning on / off the blanker arrays 116a to 116c to the optical system control circuit 139. And irradiate the primary beam one by one. In other words, the blanker array 116 functions as an incident angle selector that selects the incident angle of the primary beam on the wafer.

システム制御部135は二次ビーム信号と照射した一次ビームを入射角、方位角のデータと合わせて管理する。すなわち、検出器121bで検出された信号を増幅回路130bにより増幅し、A/D変換機131によりデジタル化し、システム制御部135内の記憶装置132に画像データとして、入射角、方位角情報と共に格納する。その後、システム制御部135内の演算部133が画像の各種統計量の算出を行い、算出結果が画像表示装置136に表示される。   The system control unit 135 manages the secondary beam signal and the irradiated primary beam together with the incident angle and azimuth angle data. That is, the signal detected by the detector 121b is amplified by the amplification circuit 130b, digitized by the A / D converter 131, and stored as image data in the storage device 132 in the system control unit 135 together with the incident angle and azimuth information. To do. Thereafter, the calculation unit 133 in the system control unit 135 calculates various statistics of the image, and the calculation result is displayed on the image display device 136.

上記以外の装置の制御方法に関しては、斜め照射モードはマルチビームモードと同様である。ステージの制御に関しても同様であるが、ステージを移動させず、停止した状態で信号を取得してもよい。   Regarding the control method of the apparatus other than the above, the oblique irradiation mode is the same as the multi-beam mode. The same applies to the control of the stage, but the signal may be acquired in a stopped state without moving the stage.

斜め照射モードにおけるウェハへの入射角θiは、アパーチャーアレイ108の開口の中心からの距離Ra、第一の電子源像106からウェハまでの電子光学系(コリメーターレンズ107、電子レンズ群140a、b及び対物レンズ113)の角度倍率Ma、及びコリメーターレンズ107の焦点距離fによって次式のとおり決定される。   The incident angle θi to the wafer in the oblique irradiation mode is the distance Ra from the center of the aperture of the aperture array 108, the electron optical system from the first electron source image 106 to the wafer (collimator lens 107, electron lens group 140a, b And the angle magnification Ma of the objective lens 113) and the focal length f of the collimator lens 107 are determined as follows.

[数1]
θi=Ma×arctan(Ra/f) ‐‐‐(1)

従って、同じ入射角で方位角が異なるビームを選択する場合には、Raが同一であるアパーチャーアレイ108の開口に対応する一次ビームを選択するよう、光学系制御回路139によりブランカアレイ116を制御する。
[Equation 1]
θi = Ma × arctan (Ra / f) ‐‐‐ (1)

Therefore, when selecting beams having the same incident angle and different azimuth angles, the optical system control circuit 139 controls the blanker array 116 so as to select the primary beam corresponding to the aperture of the aperture array 108 having the same Ra. .

次に、斜め照射モードで画像取得を行う手順を図3を使用して説明する。尚、ここでは、ステージ117は停止しているものとする。オペレーターが図1(或いは図2)の画像表示装置136に表示された斜め照射モード開始ボタン302をクリックすると、システム制御部135から、走査信号発生装置137、ステージ制御装置138、光学系制御回路139に信号が送られ、電子光学条件が、図1のマルチビームモードから図2の斜め照射モードに切り替わる。同時に、画像表示装置136に図3にその一例を示したような斜め照射モード条件設定画面が表示される。   Next, a procedure for acquiring an image in the oblique irradiation mode will be described with reference to FIG. Here, stage 117 is assumed to be stopped. When the operator clicks the oblique irradiation mode start button 302 displayed on the image display device 136 of FIG. 1 (or FIG. 2), the system control unit 135 sends a scanning signal generation device 137, a stage control device 138, and an optical system control circuit 139. A signal is sent to, and the electro-optic condition is switched from the multi-beam mode in FIG. 1 to the oblique irradiation mode in FIG. At the same time, an oblique irradiation mode condition setting screen as shown in FIG. 3 is displayed on the image display device 136.

オペレーターは入射角選択用画面である入射角選択ボックス301から、入射角θiを選択する。図3では、#1の0度及び#3の5度の2種類を選択している。選択できる入射角θiの数は何種類でも構わないが、通常は斜め照射分が1種類と、そこに0度(垂直照射)の有無を選択する。オペレーターが斜め照射モード開始ボタン302を押すと、上述のとおりに信号が取り込まれ、各ビームに対応するSEM画像がSEM画像表示部303に表示される。図3では、#1の0度のSEM画像が1種類、#3の5度の方位角が互いに異なっているSEM画像が4種類表示されており、各SEM画像のウィンドウのタイトルは、それぞれ入射角_方位角である。各SEM画像をもとに、寸法や形状などの各種パラメータを抽出し、パラメータ表示部304に表示する。或いは、複数のSEM画像から、立体的な画像を再構築し、立体画像表示部305に表示する。図3においては、観察形状のうち高さ(図3中a)と幅(図3中b)の二つの寸法を表示した。斜め照射モードを終了するときは、終了ボタン306を押してマルチビームモードに戻る。   The operator selects an incident angle θi from an incident angle selection box 301 which is an incident angle selection screen. In FIG. 3, two types of 0 degrees of # 1 and 5 degrees of # 3 are selected. The number of incident angles θi that can be selected may be any number, but one type of oblique irradiation is usually selected and whether or not there is 0 degree (vertical irradiation) is selected. When the operator presses the oblique irradiation mode start button 302, a signal is captured as described above, and an SEM image corresponding to each beam is displayed on the SEM image display unit 303. In Fig. 3, one type of 0 degree SEM image of # 1 and four types of SEM images of # 3 with different azimuth angles of 5 degrees are displayed. The title of each SEM image window is incident. Angle_azimuth. Based on each SEM image, various parameters such as dimensions and shapes are extracted and displayed on the parameter display unit 304. Alternatively, a stereoscopic image is reconstructed from a plurality of SEM images and displayed on the stereoscopic image display unit 305. In FIG. 3, two dimensions of the observed shape are shown: height (a in FIG. 3) and width (b in FIG. 3). To end the oblique irradiation mode, the end button 306 is pressed to return to the multi-beam mode.

なお、図3にその一例を示した斜め照射モード条件設定画面は、図3の例に限定されることなく、入射角選択ボックス301に加えて、方位角選択用画面として機能する方位角選択ボックスを更に表示する等、色々な変形を取りうることは言うまでもない。   Note that the oblique irradiation mode condition setting screen shown in FIG. 3 is not limited to the example in FIG. 3, and in addition to the incident angle selection box 301, an azimuth angle selection box that functions as an azimuth angle selection screen. It goes without saying that various modifications can be made, such as further displaying.

第一の実施例においては、ブランカアレイにより、照射する一次ビームを順次切り替えて一本ずつ二次ビーム信号を取得する構成とした。これに対し、本実施例においては、入射角が同一である一次ビームを一括で照射して、同時に二次ビーム信号を取得し、エッジを強調したSEM画像を取得する。本実施例における装置構成及び電子光学条件は実施例1の図2に示した構成、条件と同一である。   In the first embodiment, the primary beam to be irradiated is sequentially switched by the blanker array to acquire the secondary beam signal one by one. On the other hand, in this embodiment, a primary beam having the same incident angle is collectively irradiated, a secondary beam signal is acquired at the same time, and an SEM image with enhanced edges is acquired. The apparatus configuration and electro-optical conditions in this example are the same as those shown in FIG.

本実施例における斜め照射モードで画像取得を行う手順を図4を使用して説明する。尚、ここでは、ステージ117は停止しているものとする。オペレーターが図1、或いは図2の画像表示装置136に表示された斜め照射モードボタンをクリックすると、システム制御部135から、走査信号発生装置137、ステージ制御装置138、光学系制御回路139に信号が送られ、電子光学条件が、図1のマルチビームモードから図2の斜め照射モードに切り替わる。同時に、システム鮮魚部135の制御の下、画像表示装置136に図4に示したような斜め照射モード条件設定画面が表示される。   A procedure for acquiring an image in the oblique irradiation mode in this embodiment will be described with reference to FIG. Here, stage 117 is assumed to be stopped. When the operator clicks the oblique irradiation mode button displayed on the image display device 136 in FIG. 1 or FIG. 2, signals are sent from the system control unit 135 to the scanning signal generation device 137, the stage control device 138, and the optical system control circuit 139. The electron optical conditions are switched from the multi-beam mode in FIG. 1 to the oblique irradiation mode in FIG. At the same time, an oblique irradiation mode condition setting screen as shown in FIG. 4 is displayed on the image display device 136 under the control of the system fresh fish portion 135.

オペレーターは入射角選択ボックス301から、入射角θiを選択する。図4では、#3の5度を選択している。選択できる入射角θiの数は何種類でも構わないが、エッジ強調のため、通常は斜め照射分を1種類選択する。オペレーターが斜め照射モード開始ボタン302を押すと、上述のとおりに信号が取り込まれ、選択したビームによって形成されるSEM画像がSEM画像表示部303に表示される。斜め照射モードを終了するときは、終了ボタン306を押してマルチビームモードに戻る。   The operator selects the incident angle θi from the incident angle selection box 301. In FIG. 4, 5 degrees of # 3 is selected. Although the number of incident angles θi that can be selected is not limited, one type of oblique irradiation is usually selected for edge enhancement. When the operator presses the oblique irradiation mode start button 302, a signal is captured as described above, and an SEM image formed by the selected beam is displayed on the SEM image display unit 303. To end the oblique irradiation mode, the end button 306 is pressed to return to the multi-beam mode.

第一、第二の実施例においては、斜め照射モードにおいて、二次ビームを同一の検出器で取得する構成をとった。これに対し、本実施例においては、二次ビームを入射角、方位角ごとに異なる検出器を使用し、分離して検出する。この検出方法、及び構成について、図5を使用して説明する。   In the first and second embodiments, the secondary beam is acquired by the same detector in the oblique irradiation mode. In contrast, in this embodiment, the secondary beam is detected separately using different detectors for each incident angle and azimuth angle. This detection method and configuration will be described with reference to FIG.

図5は、本発明の第3の実施例に係る斜め照射モードに切り替えた場合の装置と電子光学系の概略図である。図5の装置構成は図1、図2とほぼ同一で、実施例1、2と同様に、斜め照射モードにおいて、一次ビームはウェハ115に対し、斜め方向から入射し、二次ビームが発生する。図5において、実施例1、2と異なる点は、ビームセパレーター111を、二次ビームのうち、反射電子500が所望の偏向角を持つように設定する点と、二次光学系調整用レンズ501を備える点である。尚、ビームセパレーター111は、実施例1、2と同様に、一次ビームに対してはウィーン条件となるよう設定する。二次光学系調整用レンズ501は、本実施例においては電磁レンズである。   FIG. 5 is a schematic diagram of an apparatus and an electron optical system when switched to the oblique irradiation mode according to the third embodiment of the present invention. The apparatus configuration in FIG. 5 is almost the same as in FIGS. 1 and 2, and in the oblique irradiation mode, the primary beam is incident on the wafer 115 from an oblique direction, and a secondary beam is generated, as in the first and second embodiments. . 5 differs from the first and second embodiments in that the beam separator 111 is set so that the reflected electrons 500 of the secondary beam have a desired deflection angle, and the secondary optical system adjustment lens 501. It is a point provided with. The beam separator 111 is set so as to satisfy the Wien condition for the primary beam as in the first and second embodiments. The secondary optical system adjustment lens 501 is an electromagnetic lens in this embodiment.

反射電子500は、斜め照射モードにおける一次ビーム201の入射角と方位角に対応する指向性を持ち、それぞれの照射ビームに対応した出射角及び出射方位角で二次ビーム軌道を描く。反射電子500の瞳の位置では、出射角及び出射方位角ごとに分離することが可能である。従って、二次光学系調整用レンズ501の励磁は、反射電子500の瞳の位置を検出器121a~cに投影する条件とし、一次ビームの入射角、方位角ごとに分離して検出できる。   The reflected electrons 500 have directivity corresponding to the incident angle and azimuth angle of the primary beam 201 in the oblique irradiation mode, and draw a secondary beam trajectory with the emission angle and the emission azimuth angle corresponding to each irradiation beam. At the position of the pupil of the reflected electrons 500, it is possible to separate for each outgoing angle and outgoing azimuth angle. Therefore, the excitation of the secondary optical system adjustment lens 501 can be detected separately for each incident angle and azimuth angle of the primary beam under the condition that the position of the pupil of the reflected electrons 500 is projected onto the detectors 121a to 121c.

尚、二次ビームが試料から出射する際の、一次光学系の中心軸と各ビームの中心線がなす角を出射角と呼び、各ビームの中心線を一次光学系の中心軸に対して垂直な平面上に投影し、走査用偏向器113による偏向方向に対する角を出射方位角と呼ぶ。本実施例において、二次ビームとして反射電子を使用する場合、入射角≒出射角、方位角≒(180度+出射方位角)となり、出射角と出射方位角が、入射角と方位角に対応する。これにより、上述のとおり、出射角、出射方位角ごとに分離して画像を取得すれば、入射角、方位角ごとの画像が取得できることとなる。   The angle formed between the central axis of the primary optical system and the center line of each beam when the secondary beam is emitted from the sample is called an exit angle, and the center line of each beam is perpendicular to the central axis of the primary optical system. An angle with respect to the deflection direction by the scanning deflector 113 is called an emission azimuth angle. In this embodiment, when reflected electrons are used as the secondary beam, the incident angle ≈ exit angle, azimuth angle ≈ (180 degrees + exit azimuth angle), and the exit angle and exit azimuth correspond to the incident angle and azimuth angle. To do. Thus, as described above, if the images are acquired separately for each emission angle and emission azimuth angle, an image for each incident angle and azimuth angle can be acquired.

本実施例における、斜め照射モードで画像取得を行う手順は、実施例1あるいは2と同様となる。   The procedure for acquiring an image in the oblique irradiation mode in this embodiment is the same as that in the first or second embodiment.

尚、本実施例においては、反射電子500の瞳を検出器121a~cに投影する手段を二次光学系調整用レンズ501の励磁により調整したが、検出器121a~cに、二次光学系の進行方向に機械的に調整できる機構を備えてもよい。   In the present embodiment, the means for projecting the pupil of the reflected electrons 500 onto the detectors 121a to 121c is adjusted by the excitation of the secondary optical system adjustment lens 501, but the secondary optical system is added to the detectors 121a to 121c. There may be provided a mechanism that can be mechanically adjusted in the traveling direction.

実施例1~3においては、マルチビームモードで使用する二次ビームの検出器を斜め照射モードにも適用した。本実施例では、斜め照射モード専用の二次ビーム検出器を備えている場合に関して、図6を使用して説明する。   In Examples 1 to 3, the secondary beam detector used in the multi-beam mode was also applied to the oblique irradiation mode. In this embodiment, a case where a secondary beam detector dedicated to the oblique irradiation mode is provided will be described with reference to FIG.

図6は、第4の実施例に係る斜め照射モードに切り替えた場合の装置と電子光学系の概略図である。図6の装置構成は図1、図2とほぼ同一で、実施例1と同様に、斜め照射モードにおいて、一次ビームはウェハ115に対し、斜め方向から照射される。照射する一次ビームはブランカアレイ116a~cを順次切り替えることによって選択する。発生した二次ビームは偏向作用を持つビームセパレーター111により、一次ビームの軌道と分離される。マルチビームモードにおいては、発生した各二次ビームの分離が重要である為、二次ビームに対するビームセパレーター111の偏向角を比較的大きくする必要があった。これに対し、本実施例における斜め照射モードでは、ビームごとの分離を実施しないため、ビームセパレーター111の偏向角をマルチビームモードに対して小さく設定できる。マルチビームモードと斜め照射モードで偏向角が変化するため、到達する検出器の位置も変化する。このため、図6には、斜め照射モード用検出器600を配置した。二次ビーム203にはビームセパレーター111により斜め照射モードに対応した小さな偏向角が与えられ、検出器600にて検出される。尚、図6では省略したが、検出器600は、検出器121a~cと同様に増幅回路、A/D変換器等を介し、システム制御部135により制御される。   FIG. 6 is a schematic diagram of the apparatus and the electron optical system when switched to the oblique irradiation mode according to the fourth embodiment. The apparatus configuration in FIG. 6 is almost the same as that in FIGS. 1 and 2, and in the oblique irradiation mode, the primary beam is applied to the wafer 115 from an oblique direction as in the first embodiment. The primary beam to be irradiated is selected by sequentially switching the blanker arrays 116a to 116c. The generated secondary beam is separated from the trajectory of the primary beam by a beam separator 111 having a deflection action. In the multi-beam mode, it is important to separate the generated secondary beams, so that the deflection angle of the beam separator 111 with respect to the secondary beam needs to be relatively large. On the other hand, in the oblique irradiation mode in the present embodiment, since the separation for each beam is not performed, the deflection angle of the beam separator 111 can be set smaller than that in the multi-beam mode. Since the deflection angle changes in the multi-beam mode and the oblique irradiation mode, the position of the reaching detector also changes. For this reason, a detector 600 for oblique irradiation mode is arranged in FIG. The secondary beam 203 is given a small deflection angle corresponding to the oblique irradiation mode by the beam separator 111 and is detected by the detector 600. Although omitted in FIG. 6, the detector 600 is controlled by the system control unit 135 via an amplifier circuit, an A / D converter, and the like, similarly to the detectors 121a to 121c.

本実施例においては、検出器600により二次ビーム203を直接検出する構成としたが、検出器の前段に反射板を置き、反射板に二次ビーム203を衝突させて発生した3次ビームを検出する構成としてもよい。また、図6においては、マルチビームモード用検出器121と斜め照射モード用検出器600を180度位相をずらして配置したが、この配置関係はどのようであっても構わない。   In this embodiment, the secondary beam 203 is directly detected by the detector 600. However, a tertiary beam generated by colliding the secondary beam 203 with the reflector is placed in front of the detector. It is good also as a structure to detect. In FIG. 6, the multi-beam mode detector 121 and the oblique irradiation mode detector 600 are arranged 180 degrees out of phase, but this arrangement relationship may be any.

なお、本実施例における、斜め照射モードで画像取得を行う手順は、実施例1と同様である。   The procedure for acquiring an image in the oblique irradiation mode in the present embodiment is the same as that in the first embodiment.

実施例4においては、マルチビームモード用検出器とは別に斜め照射モード用検出器を一つ配置した。一方、実施例3においては、入射角に指向性を持つ反射電子を利用することにより、分離して検出する例を示した。本実施例においては、反射電子を利用し、マルチビームモード用検出器とは別に、斜め照射モード用の検出器を備え、方位角ごとに分離して二次ビームを検出する例に関して、図7を使用して説明する。   In Example 4, one detector for oblique irradiation mode was arranged separately from the detector for multi-beam mode. On the other hand, in the third embodiment, an example in which detection is performed separately by using reflected electrons having directivity at the incident angle is shown. In the present embodiment, with respect to an example in which reflected electrons are used and a detector for oblique irradiation mode is provided separately from the detector for multi-beam mode and the secondary beam is detected separately for each azimuth angle, FIG. To explain.

図7は、本発明の第5の実施例に係る斜め照射モードに切り替えた場合の装置と電子光学系の概略図である。図7の装置構成は図1、図2とほぼ同一で、実施例1と同様に、斜め照射モードにおいて、一次ビームはウェハに対し、斜め方向から入射する。本実施例における条件で実施例1~4と最も異なる点は、斜め照射モードにおいて、ビームセパレーター111をOFFし、偏向作用を持たせない点である。各照射ビームの方位角に対応して発生した反射電子701は、それぞれの出射方位角の方向に向かう軌道を描く。この二次ビーム軌道に対応する位置に斜め照射モード用検出器700が配置されており、各ビームごとに分離して検出される。尚、図7では省略したが、検出器700は、検出器121a~cと同様に増幅回路、A/D変換器等を介し、システム制御部135により制御される。本実施例においては、検出器700により反射電子701を直接検出する構成としたが、検出器の前段に反射板を置き、反射板に反射電子701を衝突させ、発生した3次ビームを検出する構成としてもよい。   FIG. 7 is a schematic diagram of the apparatus and the electron optical system when switched to the oblique irradiation mode according to the fifth embodiment of the present invention. The apparatus configuration in FIG. 7 is almost the same as that in FIGS. 1 and 2, and in the oblique irradiation mode, the primary beam is incident on the wafer from an oblique direction, as in the first embodiment. In the present embodiment, the most different point from Embodiments 1 to 4 is that in the oblique irradiation mode, the beam separator 111 is turned off and no deflection action is given. The reflected electrons 701 generated corresponding to the azimuth angle of each irradiation beam draw a trajectory heading in the direction of the respective emission azimuth angle. An oblique irradiation mode detector 700 is disposed at a position corresponding to the secondary beam trajectory, and is detected separately for each beam. Although omitted in FIG. 7, the detector 700 is controlled by the system control unit 135 via an amplifier circuit, an A / D converter, and the like in the same manner as the detectors 121a to 121c. In this embodiment, the configuration is such that the reflected electrons 701 are directly detected by the detector 700, but a reflecting plate is placed in front of the detector, the reflected electrons 701 collide with the reflecting plate, and the generated tertiary beam is detected. It is good also as a structure.

本実施例における、斜め照射モードで画像取得を行う手順は、実施例1と同様となる。   The procedure for acquiring an image in the oblique irradiation mode in the present embodiment is the same as that in the first embodiment.

実施例1~5において、斜め照射モードにおける一次ビームの入射角θiは、アパーチャーアレイ108の開口の中心からの距離Ra、第一の電子源像106からウェハまでの電子光学系の角度倍率Ma、及びコリメーターレンズ107の焦点距離fによって式(1)のとおり決定される。アパーチャーアレイ108の開口とコリメーターレンズ107の焦点距離fは決まっているので、入射角θiは、アパーチャーアレイの開口に対応した角度からのみ選択されるという制限がある。本実施例においては、上述の電子光学系の角度倍率Maを変化させることにより制限をなくす方法に関して、図8を使用して説明する。   In Examples 1 to 5, the incident angle θi of the primary beam in the oblique irradiation mode is the distance Ra from the center of the aperture of the aperture array 108, the angle magnification Ma of the electron optical system from the first electron source image 106 to the wafer, And the focal length f of the collimator lens 107 is determined as shown in equation (1). Since the aperture of the aperture array 108 and the focal length f of the collimator lens 107 are determined, there is a limitation that the incident angle θi is selected only from an angle corresponding to the aperture of the aperture array. In this embodiment, a method for eliminating the limitation by changing the angle magnification Ma of the above-described electron optical system will be described with reference to FIG.

図8は、斜め照射モードにおける一次ビームの軌道の概略図であり、図2、5、6、7におけるブランカアレイ116a~cを通過した後から、ウェハ115に到達するまでの軌道を示している。尚、図8においては、入射角が等しく方位角が180度ずれている二本のビームの軌道の例を示している。斜め照射モードにおける一次ビーム201は、電子レンズ群140a及び140bにより、単一の第二の電子源像202を形成し、対物レンズ112によりウェハ115上の一点に集束する。上述の角度倍率Maは、入射角は電子レンズ群140a、140b及び対物レンズ112の励磁条件の組み合わせにより決定される。   FIG. 8 is a schematic diagram of the trajectory of the primary beam in the oblique irradiation mode, and shows the trajectory from passing through the blanker arrays 116a to 116c in FIGS. 2, 5, 6, and 7 until reaching the wafer 115. . FIG. 8 shows an example of trajectories of two beams having the same incident angle and the azimuth angle shifted by 180 degrees. The primary beam 201 in the oblique irradiation mode forms a single second electron source image 202 by the electron lens groups 140a and 140b, and is focused on one point on the wafer 115 by the objective lens 112. In the angle magnification Ma described above, the incident angle is determined by a combination of excitation conditions of the electron lens groups 140a and 140b and the objective lens 112.

図8(a)~(c)は、単一の第二の電子源像202の位置と対物レンズ112の励磁は固定してウェハ合焦条件は維持し、電子レンズ群140aと140bの励磁を変化させた場合の軌道の例である。図8(a)は電子レンズ140aの励磁が強く、一次ビーム201のウェハに対する入射角θiが小さい。図8(b)、(c)と電子レンズ140aの励磁が弱くなっていき、電子レンズ140aの励磁が弱くなるにつれ入射角θiが大きくなる。また、図8(b)、(d)、(e)は電子レンズ群のうち140aの励磁を固定とし、140bの励磁を変化させて単一の第二の電子源像202の位置を動かした例である。このとき、対物レンズ112のとるべき励磁はウェハに合焦する値として決まる。図8(d)、(b)、(e)の順で電子レンズ140bの励磁が弱くなっていき、これに伴い入射角θiが小さくなる。このように、ウェハに合焦させる条件を維持しつつ、電子光学系を構成するレンズの励磁の組み合わせを変化させることによって角度倍率Maを変化させ、入射角θiを自由に変化させることが可能となる。   8 (a) to 8 (c) show that the position of the single second electron source image 202 and the excitation of the objective lens 112 are fixed, the wafer focusing condition is maintained, and the excitation of the electron lens groups 140a and 140b is performed. It is an example of the track | orbit at the time of changing. In FIG. 8A, the excitation of the electron lens 140a is strong, and the incident angle θi of the primary beam 201 with respect to the wafer is small. 8B and 8C, the excitation of the electron lens 140a becomes weaker, and the incident angle θi increases as the excitation of the electron lens 140a becomes weaker. 8 (b), (d), and (e), the excitation of 140a in the electron lens group is fixed, and the excitation of 140b is changed to move the position of the single second electron source image 202. It is an example. At this time, the excitation to be taken by the objective lens 112 is determined as a value for focusing on the wafer. The excitation of the electron lens 140b becomes weaker in the order of FIGS. 8D, 8B, and 8E, and the incident angle θi decreases accordingly. In this way, it is possible to change the angle magnification Ma and change the incident angle θi freely by changing the excitation combination of the lenses constituting the electron optical system while maintaining the condition for focusing on the wafer. Become.

次に、図9を使用して、角度倍率Maを変化させて、入射角θiを自由に変化させる手順を説明する。   Next, a procedure for changing the incident angle θi freely by changing the angle magnification Ma will be described with reference to FIG.

オペレーターが図1、或いは図2の画像表示装置136に表示された斜め照射モードレンズ条件設定ボタンをクリックすると、画像表示装置136に図9に示したような斜め照射モード電子光学条件設定画面が表示される。斜め照射モード電子光学条件設定画面の左側には、調整対象であるレンズ構成の電子光学系概略図900が示されている。オペレーターは、電子光学系概略図900に示された情報をもとに、画面右側のレンズ条件(励磁)設定画面901に条件を記入する。本実施例においては、電子光学系概略図900を構成するレンズがML1、ML2(電子レンズ群140a,b)、及びOL(対物レンズ112)の3つであるから、レンズ条件設定画面901中に、2つのレンズ条件を記入し、残りの1つの条件はウェハ合焦条件から決定される。図9では、OLとML1を自分で設定した例を示している。オペレーターは、励磁条件1のレンズ選択ボックス902aからOLを選択し、励磁入力ボックス903aに、OLに印加したい励磁を入力する。決定ボタン904aを押し、OLの条件を決定する。オペレーターは、同様に、励磁条件2のレンズ選択ボックス902bからML1を選択し、励磁入力ボックス903bに励磁を入力し、決定ボタン904bを押し、ML1の条件を決定する。この時点で、第三のレンズはML2に決まるので、励磁条件3のレンズ選択ボックス902cは自動的にML2が選択され、励磁条件3の励磁表示ボックス903cの数値が調整される。尚、レンズの合焦方法及び手順は本発明と直接関係がないため、説明を省略する。求められた光学条件から、角度倍率Maが決まり、入射角θiが計算される。これが入射角表示ボックス905に表示される。オペレーターは、斜め照射モード電子光学系条件名称ボックス906にこの条件の名前を入力し、保存ボタン907を押す。これにより、図1、2、5、6、7におけるシステム制御部135内の記憶装置132に条件を保存される。一度条件を設定すれば、設定した電子光学条件、すなわちウェハ入射角をあとから自由に呼び出し、変更することが可能となる。   When the operator clicks the oblique irradiation mode lens condition setting button displayed on the image display device 136 of FIG. 1 or FIG. 2, the oblique irradiation mode electro-optical condition setting screen as shown in FIG. 9 is displayed on the image display device 136. Is done. On the left side of the oblique irradiation mode electron optical condition setting screen, an electron optical system schematic diagram 900 of the lens configuration to be adjusted is shown. The operator enters conditions on the lens condition (excitation) setting screen 901 on the right side of the screen based on the information shown in the schematic diagram 900 of the electron optical system. In this embodiment, there are three lenses constituting the electron optical schematic diagram 900, ML1, ML2 (electron lens group 140a, b), and OL (objective lens 112), so in the lens condition setting screen 901 Two lens conditions are entered, and the remaining one condition is determined from the wafer focusing condition. FIG. 9 shows an example in which OL and ML1 are set by themselves. The operator selects OL from the lens selection box 902a under the excitation condition 1, and inputs the excitation to be applied to the OL into the excitation input box 903a. Press the decision button 904a to decide the OL condition. Similarly, the operator selects ML1 from the lens selection box 902b of the excitation condition 2, inputs excitation into the excitation input box 903b, presses the decision button 904b, and determines the condition of ML1. At this time, since the third lens is determined as ML2, ML2 is automatically selected in the lens selection box 902c under the excitation condition 3, and the numerical value in the excitation display box 903c under the excitation condition 3 is adjusted. Since the lens focusing method and procedure are not directly related to the present invention, the description thereof is omitted. From the obtained optical conditions, the angle magnification Ma is determined, and the incident angle θi is calculated. This is displayed in the incident angle display box 905. The operator inputs the name of this condition in the oblique irradiation mode electron optical system condition name box 906 and presses the save button 907. As a result, the conditions are stored in the storage device 132 in the system control unit 135 in FIGS. 1, 2, 5, 6, and 7. Once the condition is set, the set electro-optical condition, that is, the wafer incident angle can be freely called and changed later.

続いて、本実施例における、斜め照射モードで画像取得を行う手順について、図10を使用して説明する。尚、ここでは、ステージ117は停止しているものとする。オペレーターが図1の画像表示装置136に表示された斜め照射モードボタンをクリックすると、画像表示装置136に、図10に示した斜め照射モード電子光学条件選択画面が表示される。オペレーターは、あらかじめ保存してある斜め照射モード電子光学条件選択ボックス1000から、実施したい照射角を持つデータ(図10においては、#3)を選択する。これと同時に、選択したデータにおける電子光学条件及び入射角一覧が選択データ確認ボックス1001に表示される。オペレーターが決定ボタン1002を押すと、システム制御部135から、走査信号発生装置137、ステージ制御装置138、光学系制御回路139に信号が送られ、電子光学条件が設定した電子光学条件における斜め照射モードに切り替わり、画像表示装置136に、図3あるいは図4に示した斜め照射モード条件設定画面が表示される。これ以降の手順は、実施例1~5と同様である。   Subsequently, a procedure for acquiring an image in the oblique irradiation mode in the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, stage 117 is assumed to be stopped. When the operator clicks the oblique irradiation mode button displayed on the image display device 136 of FIG. 1, the oblique irradiation mode electro-optical condition selection screen shown in FIG. 10 is displayed on the image display device 136. The operator selects data (# 3 in FIG. 10) having an irradiation angle to be performed from the oblique irradiation mode electro-optical condition selection box 1000 stored in advance. At the same time, a list of electron optical conditions and incident angles in the selected data is displayed in the selection data confirmation box 1001. When the operator presses the OK button 1002, signals are sent from the system controller 135 to the scanning signal generator 137, the stage controller 138, and the optical system controller 139, and the oblique irradiation mode under the electro-optic conditions set by the electro-optic conditions And the oblique irradiation mode condition setting screen shown in FIG. 3 or FIG. 4 is displayed on the image display device 136. The subsequent procedure is the same as in Examples 1 to 5.

以上説明した実施例1~6は、マルチビーム型の電子線検査装置の機能を、マルチビームモードから斜め照射モードに切り替える、という構成例をとったが、本発明は、マルチビーム型の検査装置をもとにする必然性はない。そこで、本実施例では、実施例1~6における斜め照射モードのみの電子光学条件を持ち、マルチビーム型装置としての使用を前提としない実施例の構成に関し、図11を使用して説明する。尚、以下の説明において、実施例1と同様である部分に関しては、詳細な説明を省いた。   Embodiments 1 to 6 described above take a configuration example in which the function of the multi-beam type electron beam inspection apparatus is switched from the multi-beam mode to the oblique irradiation mode, but the present invention is a multi-beam type inspection apparatus. There is no necessity based on. Therefore, in the present embodiment, the configuration of the embodiment having the electron optical conditions only in the oblique irradiation mode in Embodiments 1 to 6 and not premised on the use as a multi-beam type apparatus will be described with reference to FIG. In the following description, detailed description of the same parts as those in Example 1 is omitted.

図11は、本発明の第7の実施例に係る電子線装置の概略構成を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of an electron beam apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

装置構成は、電子銃101、電子レンズ1100、同一基板に複数の開口を配列したアパーチャーアレイ1101、一つあるいは複数の開口を持つ可動絞り1102、走査偏向用偏向器113、二次ビーム検出器1103、ステージ117などからなる。ステージ117の上にはウェハ115が載置される。   The apparatus configuration includes an electron gun 101, an electron lens 1100, an aperture array 1101 in which a plurality of apertures are arranged on the same substrate, a movable diaphragm 1102 having one or a plurality of apertures, a deflector 113 for scanning deflection, and a secondary beam detector 1103. And stage 117. A wafer 115 is placed on the stage 117.

走査偏向用偏向器113には走査信号発生装置137を接続している。電子銃101、電子レンズ群1100には光学系制御回路139が接続し、さらに光学系制御回路139には全体の制御部として機能するシステム制御部135が接続している。ステージ117にはステージ制御装置138が接続し、さらに、二次ビーム検出器1103、走査偏向用偏向器113も同様にシステム制御部135に接続している。システム制御部135には記憶装置132、演算部133が配置され、画像表示装置136が接続している。   A scanning signal generator 137 is connected to the scanning deflection deflector 113. An optical system control circuit 139 is connected to the electron gun 101 and the electron lens group 1100, and a system control unit 135 that functions as an overall control unit is connected to the optical system control circuit 139. A stage controller 138 is connected to the stage 117, and a secondary beam detector 1103 and a scanning deflection deflector 113 are similarly connected to the system controller 135. In the system control unit 135, a storage device 132 and a calculation unit 133 are arranged, and an image display device 136 is connected.

一次ビーム1105は、荷電粒子線源である電子銃101を出射し、電子レンズ1100を通過した後、照射ビーム形成部として機能するアパーチャーアレイ1101の複数の開口により一次ビーム103を複数に分割する。図11においては、分割された一次ビームのうち3本のビームについて図示する。分割された一次ビームは、照射ビーム形成部の一部を構成し、オンオフ選択部として機能する可動絞り1102の開口位置を合わせることにより、通過、あるいは遮断を選択する。このうち通過したビームのみ電子レンズ系1100による集束作用を受け、ウェハ115上の一点に、ビームごとに異なる方向から斜めに入射する。ウェハからは二次ビーム1106が発生し、これを信号検出系として機能する二次ビーム検出器1103で検出し、増幅回路1104を通じてシステム制御部135により画像を形成し、画像表示装置136に表示される。   The primary beam 1105 exits the electron gun 101, which is a charged particle beam source, passes through the electron lens 1100, and then divides the primary beam 103 into a plurality of parts by a plurality of apertures of an aperture array 1101 that functions as an irradiation beam forming unit. FIG. 11 illustrates three beams among the divided primary beams. The divided primary beam constitutes a part of the irradiation beam forming unit, and is selected to pass or block by matching the opening position of the movable diaphragm 1102 functioning as an on / off selection unit. Of these beams, only the beams that have passed through are subjected to the focusing action by the electron lens system 1100 and are incident on one point on the wafer 115 obliquely from different directions for each beam. A secondary beam 1106 is generated from the wafer, and this is detected by the secondary beam detector 1103 functioning as a signal detection system. An image is formed by the system control unit 135 through the amplifier circuit 1104 and displayed on the image display device 136. The

以上に詳述してきた数々の実施例においては、電子線を使用した検査に関する例を示したが、イオンビームを使用する場合、計測装置や一般的な電子顕微鏡の場合においても本発明の効果は失わない。また、以上に示した実施例においては、観察対象である試料としてウェハを例にとりあげたが、ウェハの一部分を切り出したもの、あるいは磁気ディスクや生物試料等の半導体以外の構造物である場合においても、本発明の効果は失わない。   In the various embodiments described in detail above, examples related to inspection using an electron beam have been shown. However, when using an ion beam, the effects of the present invention can be achieved even in the case of a measuring device or a general electron microscope. I will not lose. In the embodiments described above, the wafer is taken as an example of the sample to be observed. However, in the case where the wafer is a part of the wafer or a structure other than a semiconductor such as a magnetic disk or a biological sample. However, the effect of the present invention is not lost.

第1の実施例に係るマルチビーム型の電子線検査装置の構成を説明する図。1 is a diagram for explaining the configuration of a multi-beam type electron beam inspection apparatus according to a first embodiment. FIG. 第1の実施例に係るマルチビーム型の電子線検査装置を使用した斜め照射モードを説明する図。The figure explaining the oblique irradiation mode using the multi-beam type electron beam inspection apparatus according to the first embodiment. 第1の実施例に係る斜め照射モード条件設定画面を示す図。The figure which shows the diagonal irradiation mode condition setting screen which concerns on a 1st Example. 第2の実施例に係る斜め照射モード条件設定画面を示す図。The figure which shows the diagonal irradiation mode condition setting screen which concerns on a 2nd Example. 第3の実施例に係るマルチビーム型の電子線検査装置を使用した斜め照射モードを説明する図。The figure explaining the oblique irradiation mode using the multi-beam type electron beam inspection apparatus which concerns on a 3rd Example. 第4の実施例に係るマルチビーム型の電子線検査装置を使用した斜め照射モードを説明する図。The figure explaining the oblique irradiation mode using the multi-beam type electron beam inspection apparatus which concerns on a 4th Example. 第5の実施例に係るマルチビーム型の電子線検査装置を使用した斜め照射モードを説明する図。The figure explaining the oblique irradiation mode using the multi-beam type electron beam inspection apparatus which concerns on a 5th Example. 第6の実施例に係る斜め照射モードの一次ビーム軌道概略図。The primary beam orbit schematic of the oblique irradiation mode which concerns on a 6th Example. 第6の実施例に係る斜め照射モード電子光学系条件設定画面を示す図。The figure which shows the oblique irradiation mode electron optical system condition setting screen which concerns on a 6th Example. 第6の実施例に係る斜め照射モード電子光学系選択画面を示す図。The figure which shows the oblique irradiation mode electron optical system selection screen concerning a 6th Example. 第7の実施例に係る電子線応用装置の概略構成図。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an electron beam application apparatus according to a seventh embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

101…電子銃、102…陰極、103…マルチビームモードにおける一次ビーム、104…電子銃レンズ、105…陽極、106…第一の電子源像、107…コリメーターレンズ、108…アパーチャーアレイ、109…レンズアレイ、110a…第二の電子源像、110b…第二の電子源像、110c…第二の電子源像、111…ビームセパレーター、112…対物レンズ、113…偏向器、114…表面電界制御電極、115…ウェハ、116…ブランカアレイ、116a…ブランカ、116b…ブランカ、116c…ブランカ、117…ステージ、118a…リターディング電源、118b…表面電界制御電源、120…二次ビーム、121a…二次ビーム検出器、121b…二次ビーム検出器、121c…二次ビーム検出器、130a…増幅回路、130b…増幅回路、130c…増幅回路、131…A/D変換機、132…記憶装置、133…演算部、134…欠陥判定部、135…システム制御部、136…画像表示装置、137…走査信号発生装置、138…ステージ制御装置、139…光学系制御回路、140…電子レンズ群、140a…電子レンズ、140b…電子レンズ、141a…第三の電子源像、141b…第三の電子源像、141c…第三の電子源像、201…斜め照射モードにおける一次ビーム、202…単一の第二の電子源像、203…斜め照射モードで発生した二次ビーム、204…電磁レンズ、301…入射角選択ボックス、302…斜め照射モード開始ボタン、303…SEM画像表示部、304…パラメータ表示部、305…立体画像表示部、306…終了ボタン、500…反射電子、501…二次光学系調整用レンズ、600…斜め照射モード用検出器、700…斜め照射モード用検出器、701…反射電子、900…入射角調整対象電子光学系概略図、901…レンズ条件(励磁)設定画面、902a…レンズ選択ボックス、902b…レンズ選択ボックス、902c…レンズ選択ボックス、903a…励磁入力ボックス、903b…励磁入力ボックス、903c…励磁表示ボックス、904a…決定ボタン、904b…決定ボタン、905…入射角表示ボックス、906…斜め照射モード電子光学系条件名称ボックス、907…保存ボタン、1000…斜め照射モード電子光学条件選択ボックス、1001…選択データ確認ボックス、1002…決定ボタン、1100…電子レンズ、1101…アパーチャーアレイ、1102…可動絞り、1103…二次ビーム検出器、1104…増幅回路、1105…一次ビーム、1106…二次ビーム。   101 ... electron gun, 102 ... cathode, 103 ... primary beam in multi-beam mode, 104 ... electron gun lens, 105 ... anode, 106 ... first electron source image, 107 ... collimator lens, 108 ... aperture array, 109 ... Lens array, 110a ... second electron source image, 110b ... second electron source image, 110c ... second electron source image, 111 ... beam separator, 112 ... objective lens, 113 ... deflector, 114 ... surface electric field control Electrode, 115 ... wafer, 116 ... blanker array, 116a ... blanker, 116b ... blanker, 116c ... blanker, 117 ... stage, 118a ... retarding power supply, 118b ... surface electric field control power supply, 120 ... secondary beam, 121a ... secondary Beam detector, 121b ... secondary beam detector, 121c ... secondary beam detector, 130a ... amplification circuit, 130b ... amplification circuit, 130c ... amplification circuit, 131 ... A / D converter, 132 ... storage device, 133 ... Calculation unit, 134 ... Defect determination unit, 135 ... System control unit, 136 ... Image table 137 ... Scanning signal generator, 138 ... Stage controller, 139 ... Optical system control circuit, 140 ... Electronic lens group, 140a ... Electronic lens, 140b ... Electronic lens, 141a ... Third electron source image, 141b ... No. Three electron source images, 141c ... third electron source image, 201 ... primary beam in oblique irradiation mode, 202 ... single second electron source image, 203 ... secondary beam generated in oblique irradiation mode, 204 ... Electromagnetic lens 301 ... Incident angle selection box 302 ... Oblique irradiation mode start button 303 ... SEM image display unit 304 ... Parameter display unit 305 ... Stereoscopic image display unit 306 ... End button 500 ... Reflected electron, 501 ... Lens for adjusting secondary optical system, 600 ... Detector for oblique irradiation mode, 700 ... Detector for oblique irradiation mode, 701 ... Reflected electron, 900 ... Schematic diagram of electron optical system subject to incident angle adjustment, 901 ... Lens condition (excitation) Setting screen, 902a ... Lens selection box, 902b ... Lens selection box, 902c ... 903a ... excitation input box, 903b ... excitation input box, 903c ... excitation display box, 904a ... decision button, 904b ... decision button, 905 ... incident angle display box, 906 ... oblique irradiation mode electron optical system condition name box 907 ... Save button 1000 ... Oblique illumination mode Electro-optical condition selection box 1001 ... Selection data confirmation box 1002 ... Decision button 1100 ... Electronic lens 1101 ... Aperture array 1102 ... Movable aperture 1103 ... Secondary beam detection 1104 ... amplifier circuit, 1105 ... primary beam, 1106 ... secondary beam.

Claims (13)

荷電粒子線源から発生した粒子線から、分割された複数の荷電粒子線を形成し、試料上に前記荷電粒子線を照射するための一次光学系と、前記荷電粒子線の照射により前記試料上から発生した二次荷電粒子線を検出する第一の信号検出系と、前記一次光学系及び前記第一の信号検出系を制御する制御部とを備えた荷電粒子線応用装置であって、
前記一次光学系は、前記荷電粒子線の入射角を選択する選択部と、前記複数の荷電粒子線を形成する照射ビーム形成部と、前記複数の荷電粒子線を前記試料上に照射させる一つ以上のレンズと、前記複数の荷電粒子線を前記試料上で走査する偏向器を有し、
前記照射ビーム形成部は、複数の開口と、電圧が印加される第1のモードと電圧印加しないことにより前記複数の荷電粒子線を前記試料の一点に複数の角度をもって照射する第2のモードを持つ複数のレンズと、前記複数の荷電粒子線の通過と遮断を個別に選択するオンオフ選択部を有する、
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
A primary optical system for forming a plurality of divided charged particle beams from a particle beam generated from a charged particle beam source and irradiating the charged particle beam on a sample; and on the sample by irradiation with the charged particle beam A charged particle beam application apparatus comprising a first signal detection system for detecting a secondary charged particle beam generated from a control unit for controlling the primary optical system and the first signal detection system,
The primary optical system includes a selection unit that selects an incident angle of the charged particle beam, an irradiation beam forming unit that forms the plurality of charged particle beams, and one that irradiates the sample with the plurality of charged particle beams. The above lens and a deflector that scans the plurality of charged particle beams on the sample,
The illumination beam forming unit, a second mode of irradiating with a plurality of openings, a plurality of angles of the plurality of charged particle beams on one point of the sample by not the first mode and the voltage is applied a voltage is applied A plurality of lenses, and an on / off selection unit that individually selects passage and blocking of the plurality of charged particle beams,
Charged particle beam application device characterized by that.
請求項1記載の荷電粒子線応用装置であって、
前記第一の信号検出系とは別に、前記二次荷電粒子線を検出する1つまたは複数の第二の信号検出系を有することを特徴とする荷電粒子線応用装置。
The charged particle beam application apparatus according to claim 1,
A charged particle beam application apparatus comprising one or more second signal detection systems for detecting the secondary charged particle beam separately from the first signal detection system.
請求項1または請求項2記載の荷電粒子線応用装置であって、
前記第一の信号検出系または前記第二の信号検出系の出力に基づき、前記試料の観察画像を表示する画像表示装置を更に有し、
前記画像表示装置は、前記入射角を選択するための入射角選択用画面を表示することを特徴とする荷電粒子線応用装置。
The charged particle beam application apparatus according to claim 1 or 2,
Based on the output of the first signal detection system or the second signal detection system, further comprising an image display device for displaying an observation image of the sample,
The charged particle beam application apparatus, wherein the image display device displays an incident angle selection screen for selecting the incident angle.
荷電粒子線応用装置であって、
荷電粒子線を発生する荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源から発生した前記荷電粒子線から、複数の分割された一次ビームを形成する照射ビーム形成部と、
複数の前記分割された一次ビームそれぞれの前記試料に対する入射角を傾斜させ、前記試料上の所定位置に照射させる電子レンズ系と、
前記分割された一次ビームの照射により、前記試料から発生する二次ビームを検出する信号検出系と、
前記二次ビームに対応する前記信号検出系の出力に基づき、前記試料の画像を表示する画像表示装置と、
前記照射ビーム形成部、前記電子レンズ系、前記信号検出系、前記画像表示装置を制御する制御部と、を有し、
前記照射ビーム形成部は、複数の開口と、電圧が印加される第1のモードと電圧印加しないことにより前記複数の荷電粒子線を前記試料の一点に複数の角度をもって照射する第2のモードを持つ複数のレンズを含むことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
A charged particle beam application device,
A charged particle beam source for generating a charged particle beam;
An irradiation beam forming unit that forms a plurality of divided primary beams from the charged particle beam generated from the charged particle beam source;
An electron lens system that irradiates a predetermined position on the sample by tilting an incident angle of each of the divided primary beams with respect to the sample;
A signal detection system for detecting a secondary beam generated from the sample by irradiation of the divided primary beam;
An image display device for displaying an image of the sample based on the output of the signal detection system corresponding to the secondary beam;
A control unit that controls the irradiation beam forming unit, the electron lens system, the signal detection system, and the image display device;
The illumination beam forming unit, a second mode of irradiating with a plurality of openings, a plurality of angles of the plurality of charged particle beams on one point of the sample by not the first mode and the voltage is applied a voltage is applied A charged particle beam application apparatus comprising a plurality of lenses having
請求項4記載の荷電粒子線応用装置であって、
前記照射ビーム形成部は、複数の前記分割された一次ビームの少なくとも一つを選択し、
前記所定位置に照射される前記分割された一次ビームの入射角を選択する入射角選択部を含むことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
The charged particle beam application apparatus according to claim 4,
The irradiation beam forming unit selects at least one of the plurality of divided primary beams,
A charged particle beam application apparatus comprising: an incident angle selection unit that selects an incident angle of the divided primary beam irradiated to the predetermined position.
請求項5記載の荷電粒子線応用装置であって、
前記制御部は、前記画像表示装置に、前記分割された一次ビームの入射角を選択するための入射角選択用画面を表示させ、前記入射角選択部に、前記入射角選択用画面に応答して選択された前記入射角に対応する前記分割された一次ビームを選択させることを特徴とする荷電粒子線応用装置。
The charged particle beam application apparatus according to claim 5,
The control unit causes the image display device to display an incident angle selection screen for selecting an incident angle of the divided primary beam, and causes the incident angle selection unit to respond to the incident angle selection screen. A charged particle beam application apparatus, wherein the divided primary beam corresponding to the selected incident angle is selected.
請求項6記載の荷電粒子線応用装置であって、
前記制御部は、前記画像表示装置に、選択された前記入射角に対応する前記分割された一次ビームの照射によって得られる前記試料の画像を表示することを特徴とする荷電粒子線応用装置。
The charged particle beam application apparatus according to claim 6,
The said control part displays the image of the said sample obtained by irradiation of the said divided | segmented primary beam corresponding to the said incident angle selected on the said image display apparatus, The charged particle beam application apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項7記載の荷電粒子線応用装置であって、
前記制御部は、前記画像表示装置に、前記試料の画像を表示する際、選択された前記入射角を有し、方位角が互いに異なる複数の前記分割された一次ビームの照射によって得られる前記試料の画像を同時に表示するよう制御することを特徴とする荷電粒子線応用装置。
The charged particle beam application apparatus according to claim 7,
When the controller displays the image of the sample on the image display device, the sample is obtained by irradiation with a plurality of the divided primary beams having the selected incident angles and different azimuth angles. A charged particle beam application apparatus, characterized in that it is controlled to simultaneously display the images.
荷電粒子線源から発生した粒子線から、分割された複数の荷電粒子線を形成し、試料上に前記荷電粒子線を照射するための一次光学系と、前記荷電粒子線の照射により前記試料から発生した二次荷電粒子線を検出する信号検出系を含む装置における、前記信号検出系が検出した信号から画像を形成する試料観察方法であって、
前記一次光学系に配置された複数のレンズに電圧を印加するか、印加しないことにより、前記荷電粒子線の前記試料に対する傾斜の有無を選択する工程と、
前記荷電粒子線の前記試料に対する傾斜の入射角を選択する工程と、
選択された前記傾斜の入射角に基づき、前記荷電粒子線を前記試料に照射する工程と、
前記選択した入射角に対応した、方位角の異なる複数の画像を同時に画像表示装置に表示する工程とを含むことを特徴とする試料観察方法。
A primary optical system for forming a plurality of divided charged particle beams from a particle beam generated from a charged particle beam source and irradiating the charged particle beam on a sample; and from the sample by irradiation with the charged particle beam In a device including a signal detection system for detecting a generated secondary charged particle beam, a sample observation method for forming an image from a signal detected by the signal detection system,
Selecting the presence or absence of inclination of the charged particle beam with respect to the sample by applying or not applying a voltage to a plurality of lenses arranged in the primary optical system;
Selecting an incident angle of the charged particle beam with respect to the sample;
Irradiating the sample with the charged particle beam based on the selected incident angle of the inclination;
And a step of simultaneously displaying a plurality of images having different azimuth angles corresponding to the selected incident angle on an image display device.
請求項9記載の試料観察方法であって、
前記二次荷電粒子線の出射角と出射方位角に応じて、前記二次荷電粒子線を分離して画像を形成する工程を含むことを特徴とする試料観察方法。
The sample observation method according to claim 9,
A sample observation method comprising a step of separating the secondary charged particle beam to form an image according to an emission angle and an emission azimuth angle of the secondary charged particle beam.
請求項9または10に記載の試料観察方法であって、
前記一次光学系に配置された電子レンズの強度の組み合わせに基づきあらかじめ前記入射角を設定する工程を含むことを特徴とする試料観察方法。
The sample observation method according to claim 9 or 10,
A sample observation method comprising the step of setting the incident angle in advance based on a combination of intensities of electron lenses disposed in the primary optical system.
請求項9から11のいずれか1項記載の試料観察方法であって、
前記装置は表示装置を更に含み、
前記表示装置に、前記荷電粒子線の前記試料に対する前記傾斜の入射角選択用画面を示す工程を含むことを特徴とする試料観察方法。
A sample observation method according to any one of claims 9 to 11,
The device further includes a display device,
A method of observing a sample, comprising the step of displaying, on the display device, a screen for selecting an incident angle of the charged particle beam with respect to the sample.
請求項12記載の試料観察方法であって、
前記荷電粒子線の前記試料に対する方位角を選択する工程を更に含み、
前記照射工程では、選択された前記傾斜の入射角および方位角に基づき、前記荷電粒子線を前記試料に照射することを特徴とする試料観察方法。
A sample observation method according to claim 12, comprising:
Further comprising selecting an azimuth angle of the charged particle beam with respect to the sample;
In the irradiation step, the sample is irradiated with the charged particle beam based on the selected incident angle and azimuth angle of the tilt.
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