DE102004025890B4

DE102004025890B4 - Substratinspektionsvorrichtung, Substratinspektionsverfahren und Verwendung des Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitereinrichtung

Info

Publication number: DE102004025890B4
Application number: DE102004025890A
Authority: DE
Inventors: Ichirota Nagahama; Yuichiro Yamazaki; Takamitsu Nagai; Motosuke Miyoshi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: US20070187600A1; DE102004025890A1; US7462829B2; US20050029451A1; US7211796B2; US20090072139A1; US7847250B2

Abstract

Substratinspektionsvorrichtung (2), umfassend:
zumindest zwei Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtungen (10, 130);
wobei eine erste Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung (10) dazu bestimmt ist, einen ersten Elektronenstrahl (B_p) zu emittieren und den ersten Elektronenstrahl (B_p) dazu zu veranlassen, eine Oberfläche eines Substrats (S) zu bestrahlen, das auf sich einen Isolator (214) in einem gegebenen Layout-Muster ausgebildet hat und das eine entsprechende Potentialdifferenz in einem zu inspizierenden Bereich auf der Oberfläche des Substrates (S) aufweist;
wobei eine zweite Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung (130) dazu bestimmt ist, einen zweiten Elektronenstrahl zu emittieren und den zweiten Elektronenstrahl (E_B1) dazu zu veranlassen, die Oberfläche des Substrats (S) vor dem ersten Elektronenstrahl (B_p) zu bestrahlen;
einen Elektronenstrahldetektor (30), der ein sekundäres Elektron, ein reflektiertes Elektron und/oder ein zurück gestreutes Elektron erfasst, die von dem Substrat (S) generiert werden, das durch Elektronenstrahlen bestrahlt wurde, und der ein Signal ausgibt, das ein eindimensionales oder zweidimensionales Bild der Oberfläche des Substrats (S) bildet; und...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Substratinspektionsvorrichtung, ein Substratinspektionsverfahren und eine Verwendung des Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitereinrichtung mit dem Ziel einer Beobachtung oder Inspektion z. B. eines Halbleitermusters durch Verwendung eines Elektronenstrahls.
Verfahren zum Inspizieren von Defekten in Halbleitermustern mit der Verwendung von Elektronenstrahlen wurden kürzlich entwickelt und sind nun in Verwendung. Ein derartiges Verfahren, offengelegt als ein Beispiel in der JP 07-249 393 A , involviert Generieren eines rechteckigen Elektronenstrahls als einen primären Strahl durch ein Elektronbestrahlungsmittel und Bestrahlen der Probe damit, dann Projizieren eines vergrößerten Bildes von sekundären Elektronen und rückgestreuten Elektronen, die von der Fläche der Probe generiert werden, als einen sekundären Strahl, durch ein Abbildungsprojektionsoptikmittel und Erhalten eines Bildes der Probenfläche, das Änderungen in Form/Eigenschaften/Potenzial der Probenfläche durch ein Elektronenerfassungsmittel, wie etwa einen MCP-Detektor, anzeigt.
Die JP 2000-340160 A lehrt ein Elektronenmikroskop vom Abbildungstyp, in dem zwei Elektronenstrahlbestrahlungsvorrichtungen Elektronenstrahlen unter unterschiedlichen Neigungswinkeln gleichzeitig zu einem Wienfilter hin bereitstellen, welches diese Strahlen zu einer zu untersuchenden Oberfläche führt. Es wird Strombeiträgen der zwei simultanen Elektronenstrahlen gestattet, in Bezug auf ihre Energie eine vorgegebene Beziehung aufzuweisen, so dass ein Isolator mit unterschiedlichen groben Oberflächen ein vorgegebener Betrag an Aufladung vermittelt werden kann
Die US 4,939,360 beschreibt eine weitere Partikelstrahlbestrahlungsapparatur, die eine Vorspannung zwischen einer ladungsunterdrückenden Partikelstrahlquelle und der Probe anlegt. Zusätzlich zum Partikelstrom, welcher durch geladene Partikel wie Ionen oder Elektronen bestrahlt, wird ein weiterer Elektronenstrom auf die Probe gerichtet.
Die US 5,444,242 verwendet zwei Elektronenkanonen in einem Abtast- und Hochauflösungselektronenspektroskop, von denen eine Niederenergieelektroden zum Fluten der Oberfläche emittiert, während der andere auf eine Anode gerichtet ist, die nach Bestrahlung durch einen Elektronenstrom einen Röntgenstrahlungsstrom emittiert, der über einen Spiegel ebenfalls auf die Oberfläche des Substrats gerichtet ist. Zusätzlich zu diesen Verfahren wurde z. B. ein anderes Verfahren im japanischen Patent Offenlegungsnummer 11-132975 vorgeschlagen, durch das der primäre Strahl durch einen Wien-Filter abgelenkt wird, um auf die Probenfläche einzufallen, und auch einem sekundären Strahl erlaubt wird, durch den gleichen Wien-Filter fortzufahren, und in ein Abbildungsprojektionsoptikmittel eintritt.
Zusätzlich zu diesem Verfahren wurde z. B. ein anderes Verfahren in der JP 11-132975 A vorgeschlagen, durch das der primäre Strahl durch einen Wien-Filter abgelenkt wird, um auf die Probenfläche einzufallen, und auch einem sekundären Strahl erlaubt wird, durch den gleichen Wien-Filter fortzufahren, und in ein Abbildungsprojektionsoptikmittel eintritt.
Der Inspektionsprozess, der in der JP 11-132975 A offengelegt wird, hat jedoch ein Problem dabei, dass wenn der primäre Strahl die Probe bestrahlt, lokale Differenzen in dem Ladezustand der Probenfläche geschaffen werden, abhängig von der Form und Eigenschaften der Probenfläche oder der Schichten in der Nähe davon, und sich somit die Inspektionscharakteristika wegen den resultierenden lokalen Differenzen im Potenzial verschlechtern werden. Dieser Punkt wird nun mit Bezug auf die begleitenden Figuren erörtert. Es ist zu vermerken, dass die gleiche Abschnitte in den Figuren, die nachstehend erörtert werden, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und deren Beschreibung nur wiederholt wird, wenn notwendig.
Wie in 11 gezeigt, falls es Abschnitte 202 und 204 von gegenseitig unterschiedlichen Potenzialen in einer Flächenschicht der Probe S gibt, werden Potenzialgradienten, die zu der Fläche der Probe S nicht parallel sind, in Regionen R_D1 und R_D2 über der Nähe von Grenzflächen C1 und C2 zwischen den Abschnitten 202 und 204 generiert. Wenn die sekundären Strahlen, die in der Nähe der Grenzen C1 und C2 emittiert werden, durch ein sekundäres optisches System der Inspektionsvorrichtung gesteuert werden, um ein Bild auf einer Erfassungsfläche des Detektors zu bilden, werden diese Potenzialgradienten einen unerwünschten Ablenkungseffekt auf die sekundären Strahlen ausüben, was eine angemessene Bildgebung behindert und Verzerrung und Kontrastverschlechterung in dem erfassten Bild bewirkt. Dieses Phänomen ist besonders in der Inspektion von Zwischenverbindungsmustern für im großen Maßstab integrierte Schaltungen (large scale integrated circuits, LSI) offensichtlich. Dies ist so, da in LSI-Zwischenverbindungen jeder Abschnitt 202 von 11 z. B. einem Isolator aus SiO₂ oder dergleichen entspricht und der Abschnitt 204 z. B. einem Leiter aus Wolfram oder dergleichen entspricht, sodass die Ladung von jedem Isolator während der Bestrahlung durch einen Elektronenstrahl eine große Potenzialdifferenz mit Bezug auf den Leiter schaffen wird.
Ein Auftreten von derartigen lokalen Potenzialdifferenzen ist nicht auf Grenzflächen zwischen unterschiedlichen Materialien in gegenseitigem Kontakt begrenzt. Selbst wenn es z. B. isolierende Abschnitte 214 zwischen der Metallverdrahtung 212 auf der Probe S eines Wafers einer integrierten Schaltung gibt, wie in 12 gezeigt, wird, falls der primäre Strahl mit einer einfallenden Energie (Energie von Elektronen, die direkt auf die Probe S einfallen) strahlt, die ein gesamtes sekundäres Elektronenemissionsverhältnis s für jeden isolierenden Abschnitt 214 von 1 oder mehr ergibt, die Fläche des isolierenden Abschnittes 214 positiv geladen. Derartige einfallende Energie beträgt ungefähr 50 eV bis 1 keV, falls das Material des isolierenden Abschnittes 214 z. B. SiO₂ ist. In einem derartigen Fall werden lokale Potenzialgradienten, die zu der Fläche der Probe S nicht parallel sind, in der Nähe einer Grenze 216 zwischen der Metallverdrahtung 212 und dem isolierenden Abschnitt 214 generiert. Diese Potenzialgradienten werden einen ungeeigneten Ablenkungseffekt auf sekundäre Elektronen ausüben, die mit einer niedrigen Emissionsenergie von nicht mehr als einigen eV von jedem von einem Punkt P2 innerhalb der Metallverdrahtung 212 in der Nähe der Grenze 216 und einem Punkt P4 innerhalb des isolierenden Abschnittes 214 in der Nähe der Grenze 216 emittiert werden, bevor sie auf dem MCP-Detektor durch das sekundäre optische System abgebildet werden. Dies wird die Trajektorien der sekundären Elektronen veranlassen, von Elektronenstrahltrajektorien TJ_IP2 und TJ_IP4, die für eine genaue Abbildungsprojektion ideal sind, abzuweichen und sich zu krümmen, wie durch Trajektorien TJ_RP6 und TJ_RP8 gezeigt wird. Als ein Ergebnis wird eine genaue Bildgebung des sekundären Strahls behindert, was ein Problem hervorbringt, dass die Genauigkeit einer Defekterfassung durch Verzerrung und Kontrastverschlechterung des erfassten Bildes nachteilig beeinflusst wird.
Im allgemeinen werden hauptsächlich die folgenden drei Charakteristika von einem erfassten Bild eines sekundären Strahls gefordert, um die Defektinspektionsfähigkeiten zu verbessern, wenn Elektronenstrahlen verwendet werden:

1) Verzerrung muss klein sein;
2) Das S/N-Verhältnis (das Verhältnis von Elektronen, die zu der Bildgebung beitragen, zu Rauschelektronen, die nicht zu der Bildgebung beitragen, innerhalb des sekundären Strahlensignals, das in dem Detektor von dem Material ankommt, das die Probenfläche ist) muss groß sein; und
3) Der Kontrast zwischen unterschiedlichen Materialien muss groß sein.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Substratinspektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Substratinspektionsverfahren gemäß Anspruch 3 vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Verwendung des Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitereinrichtung vorgesehen.
1 ist ein Blockdiagramm einer Substratinspektionsvorrichtung zur Erläuterung der Grundlagen der vorliegenden Erfindung, wobei die Vorrichtung nach ein Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 1 oder 2 darstellt.
2 ist eine Perspektivansicht einer spezifischen Konfiguration des Wien-Filters, der durch die Substratinspektionsvorrichtung von 1 beinhaltet wird;
3 und 4 veranschaulichen das Betriebsprinzip des Wien-Filters von 2;
5 ist ein Blockdiagramm einer Substratinspektionsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden (erstes Ausführungsbeispiel);
6 ist eine Grafik eines Beispiels der Beziehung zwischen einfallender Energie eines Elektronenstrahls auf SiO₂ und dem gesamten sekundären Elektronenemissionsverhältnis;
7 veranschaulicht die Wirkungen, die durch das Substratinspektionsverfahren einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
8 veranschaulicht ein Problem, das auftritt, falls der primäre Strahl den Isolator auf der Probenfläche zu sehr bestrahlt, unter negativen Ladungsbedingungen;
9 ist eine Tabelle von Kombinationen von Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungen in der Substratinspektionsvorrichtung von 5;
10 ist ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der Substratinspektionsvorrichtung;
11 veranschaulicht ein Problem mit einem Substratinspektionsverfahren in Übereinstimmung mit einer konventionellen Technik; und
12 veranschaulicht ein anderes Problem mit dem Substratinspektionsverfahren in Übereinstimmung mit einer konventionellen Technik.
Ein Blockdiagramm der Basiskonfiguration einer Substratinspektionsvorrichtung wird in 1 gezeigt. Eine Substratinspektionsvorrichtung 1, die in dieser Figur gezeigt wird, umfasst ein primäres optisches System 10, einen Wien-Filter 41, ein sekundäres optisches System 20, einen Elektronendetektor 30, einen Bildsignalprozessor 58, einen Hostcomputer 60, eine Anzeigesektion 59, eine Plattform 43, eine Plattformansteuervorrichtung 47 und verschiedene Steuervorrichtungen 16, 17 und 51 bis 57.
Das primäre optische System 10 inkludiert eine Elektronenkanonensektion 11 und eine Vielzahl von Stufen von Quadrupollinsen 15. Die Elektronenkanonensektion 11 hat eine LaB₆-Linearkathode 112 mit einer rechteckigen Elektronenemissionsfläche von 100 μm mal 700 μm entlang der Längsachse und 15 μm entlang der kurzen Achse, eine Wehnelt-Elektrode 114, eine Anode 116 für Elektronenstrahlextraktion und einen Deflektor 118 zum Justieren der optischen Achse. Die Beschleunigungsspannung, der Strahlungsstrom und die optischen Achse eines primären Strahls Bp werden durch eine Elektronenkanonensteuervorrichtung 16 gesteuert. Die Elektronenkanonensteuervorrichtung 16 ist mit dem Hostcomputer 60 verbunden und empfängt Steuersignale, die von dort zugeführt werden. Eine Vielzahl von Stufen von Quadrupollinsen 15 wird durch eine mehrstufige Quadrupollinsensteuervorrichtung 17 gesteuert, um den primären Strahl Bp zu fokussieren, der von der linearen Katode 112 emittiert wird, und die Trajektorie davon zu steuern, sodass er von einem Winkel auf den Wien-Filter 41 einfällt. Die mehrstufige Quadrupollinsensteuervorrichtung 17 ist auch mit dem Hostcomputer 60 verbunden und empfängt Steuersignale, die von dort zugeführt werden.
Der Wien-Filter 41 empfängt Steuersignale von dem Hostcomputer 60 durch eine Wien-Filtersteuervorrichtung 53 und lenkt den primären Strahl Bp ab, der von den primären optischen System 10 eintritt, um ihn zu veranlassen, im wesentlichen senkrecht zu der Fläche der Probe S einzufallen. Der primäre Strahl Bp, der den Wien-Filter 41 durchlaufen hat, wird der Linsenaktion einer Katodenlinse 21 unterzogen, die eine rotationssymmetrische elektrostatische Linse ist, sodass er die Fläche der Probe S senkrecht bestrahlt.
Die Probe S ist auf der Plattform 43 aufgestellt, wobei die Konfiguration derart ist, dass eine negative Spannung dazu durch eine Plattformspannungssteuervorrichtung 51 durch diese Plattform 43 angelegt werden kann. Das Ziel dieses Mechanismus ist, zufälligen Schaden an der Probe S durch den primären Strahl Bp zu reduzieren und die Energie eines sekundären Strahls Bs zu erhöhen, der aus sekundären Elektronen, reflektierten Elektronen und zurückgestreuten Elektronen gebildet wird, die durch Variationen in der Form, Eigenschaften oder Potenzial der Fläche der Probe durch die Bestrahlung des primären Strahls Bp generiert werden. Die Plattform 43 empfängt Steuersignale, die von der Plattformansteuervorrichtung 47 zugeführt werden, und bewegt sich in einer Richtung D₅₅ in 1 durch einen Pfeil angezeigt), sodass die Fläche der Probe S mit dem primären Strahl Bp abgetastet wird.
Eine spezifische Konfiguration des Wien-Filters 41 wird in 2 gezeigt und das Betriebsprinzip davon wird in 3 und 4 veranschaulicht. Wie in 2 gezeigt, hat das elektromagnetische Feld des Wien-Filters 41 eine Konfiguration, in der ein elektrisches Feld E und ein magnetisches Feld B innerhalb einer Ebene zueinander senkrecht sind, die zu der optischen Achse (Z-Achse) eines sekundären optischen Systems orthogonal ist, sodass nur jenen Elektronen eines einfallenden Elektronenstrahls Bp, die die Wien-Bedingung qE = vB (wobei q die Ladung eines Elektrons ist und v die Geschwindigkeit eines sich bewegenden Elektrons ist) erfüllen, erlaubt wird fortzufahren. Wie in 3 gezeigt, agieren in der Substratinspektionsvorrichtung 1 eine Kraft F_B durch das magnetische Feld und eine Kraft F_E durch das elektrische Feld in dem primären Strahl Bp in der gleichen Richtung, was den primären Strahl Bp veranlasst abgelenkt zu werden, sodass er senkrecht zu der Probe S einfällt. Andererseits den sekundären Strahl Bs betrachtend agieren die Kräfte F_B und F_E in entgegenliegenden Richtungen, und die Wien-Bedingung F_B = F_E ist auch erfüllt, deshalb wird der sekundäre Strahl Bs nicht abgelenkt und fährt so vorwärts fort und tritt in das sekundäre optische System 20 ein.
Zu 1 zurückkehrend inkludiert das sekundäre optische System 20 die Katodenlinse 21, die eine rotationssymmetrische elektrostatische Linse ist, eine zweite Linse 22, eine dritte Linse 23, eine vierte Linse 24 und eine numerische Apertur 25, die innerhalb einer horizontalen Ebene 9, die zu der optischen Achse As des sekundären optischen Systems senkrecht ist, zwischen dem Wien-Filter 41 und der Katodenlinse 21 aufgestellt ist, und eine Feldapertur 26, die zwischen der zweiten Linse 22 und der dritten Linse 23 installiert ist. Die Katodenlinse 21, die zweite Linse 22, die dritte Linse 23 und die vierte Linse 24 werden jeweils durch eine Katodenlinsensteuervorrichtung 52, eine zweite Linsensteuervorrichtung 54, eine dritte Linsensteuervorrichtung 55 und eine vierte Linsensteuervorrichtung 56 gesteuert, um eine Projektionsbildgebung des sekundären Strahls Bs durchzuführen. Die Katodenlinsensteuervorrichtung 52, die zweite Linsensteuervorrichtung 54, die dritte Linsensteuervorrichtung 55 und die vierte Linsensteuervorrichtung 56 empfangen jede verschiedene Steuersignale, die von dem dazu verbundenen Hostcomputer 60 zugeführt werden. Mit der Vorrichtungskonfiguration, die in 1 gezeigt wird, ist die numerische Apertur 25 in einer Position in der horizontalen Ebene 9 aufgestellt, die verstärkte Farbabweichungen des sekundären Strahls Bs unterdrückt, und dies stellt sicher, dass die Katodenlinse 21 und die zweite Linse 22 kombiniert werden, um ein einzelnes Bild des sekundären Strahls Bs zu vollbringen. Da diese Konfiguration auch bedeutet, dass die Bestrahlungsregion des primären Strahls Bp auf der Probe S durch die numerische Apertur 25 begrenzt ist, wird ein Koeller-Illuminationssystem verwendet, um die Trajektorie des primären Strahls Bp in dem Raum zwischen der numerischen Apertur 25 und der Probe S auf eine derartige Art und Weise zu steuern, dass der primäre Strahl Bp auf der numerischen Aperturblende 25 fokussiert wird, was ihn zusätzlich zu der folgenden Linsenaktion der Katodenlinse 21 veranlasst, die Probe S im wesentlichen senkrecht zu bestrahlen.
Der Elektronendetektor 30 inkludiert einen Mikrokanalplatten(MCP, micro-channel plate) Detektor 31, eine fluoreszierende Platte 32, einen Lichtleiter 33 und eine Auffangelement 34, wie etwa eine ladungsgekoppelte Einrichtung (CCD). Der sekundäre Strahl Bs, der auf den MCP-Detektor 31 einfällt, wird durch die MCP verstärkt und bestrahlt die fluoreszierende Platte 32. Das Auffangelement 34 erfasst ein fluoreszierendes Bild, das durch die fluoreszierende Platte 32 generiert wird, durch den Lichtleiter 33 und sendet ein Erfassungssignal zu dem Bildsignalprozessor 58. Der Bildsignalprozessor 58 verarbeitet das Erfassungssignal und führt es dem Hostcomputer 60 als Bilddaten zu, die ein Bild von einer oder zwei Dimensionen darstellen. Der Hostcomputer 60 verarbeitet die so zugeführten Bilddaten, zeigt das Bild auf der Anzeigesektion 59 an. Er speichert auch die Bilddaten und verwendet verschiedene Bildverarbeitungstechniken um zu erfassen, ob es Defekte in der Probe S gibt oder nicht, und falls Defekte erfasst werden, gibt er eine Evaluierung ihrer Schwere aus.
Wenn der primäre Strahl Bp die Fläche der Probe S während der Inspektion bestrahlt, werden lokale Differenzen in der Größe einer Ladung auf der Fläche der Probe S auftreten, abhängig von der Form und den Eigenschaften der Fläche der Probe S oder der Schichten in der Nähe dieser Fläche. Falls es einen Isolator in der Fläche der Probe S gibt, wird sich insbesondere die Ladungsgröße erhöhen und es wird auch viele Stellen geben, in denen jene Ladungen (Elektronen und Löcher) nicht migrieren können (neutralisiert werden).
Ein Blockdiagramm der Basiskonfiguration einer Substratinspektionsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird in 5 gezeigt. Eine Substratinspektionsvorrichtung 2, die in dieser Figur gezeigt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzliche Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtungen 130 und 140, um die Elektronenstrahlen E_B1 bzw. E_B2 zum Bestrahlen der Probe S zu generieren, eine CAD-Datenspeichereinrichtung 68, einen Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsprozessor 66 und eine Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsspeichereinrichtung 64 umfasst. Der Rest der Konfiguration der Substratinspektionsvorrichtung 2 ist im wesentlichen der gleiche wie die der Substratinspektionsvorrichtung 1 von 1.
Die Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 130 ist in einer Position derart aufgestellt, dass ein beliebiger Punkt innerhalb der Belichtungsregion der Probe S zuerst einen Schnittpunkt IP₁ zwischen der optischen Achse A_EB1 des Elektronenstrahls von der Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 130 selbst und der Fläche der Probe S vor dem Schnittpunkt IP₀ zwischen der optischen Achse As des sekundären optischen Systems und der Fläche der Probe S in Bezug auf die Plattformabtastrichtung D_SS während der Inspektion der Probenfläche durchläuft. Ähnlich ist die Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 140 in einer Position derart aufgestellt, dass ein beliebiger Punkt innerhalb der Belichtungsregion der Probe S zuerst einen Schnittpunkt IP₂ zwischen der optischen Achse A_EB2 des Elektronenstrahls von der Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 140 selbst und der Fläche der Probe S vor dem oben beschriebenen Schnittpunkt IP₁ durchläuft. Eine derartige Aufstellung macht es möglich, Potenzialdifferenzen in der Probenfläche durch die Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtungen 130 und 140 zu reduzieren, bevor das sekundäre elektronische Bild der Probenfläche durch den Elektronendetektor 30 erhalten wird. Die nachstehende Beschreibung dieser Ausführungsform nimmt ein Beispiel an, in dem sich die Probenfläche in einer Folge durch den Schnittpunkt IP₂, den Schnittpunkt IP₁ und den Schnittpunkt IP₀ bewegt.
Die Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 130 inkludiert ein W-Filament 132, eine Wehnett-Elektrode 134, eine Anode 136 und eine Elektronenstrahlsteuervorrichtung 138. Das W-Filament 132 hat eine Spulenform und generiert den Elektronenstrahl E_B1. Das W-Filament 132 ist so aufgestellt, um den Elektronenstrahl E_B1 dieser Ausführungsform senkrecht auf die Fläche der Probe S strahlen zu lassen. Die Wehnelt- Elektrode 134 steuert die Rate einer Emission des Elektronenstrahls E_B1 von dem W-Filament 132. Die Anode 136 extrahiert den Elektronenstrahl E_B1, der von dem W-Filament 132 emittiert wird. Das W-Filament 132, die Wehnelt-Elektrode 134 und die Anode 136 sind alle mit einer Elektronenstrahlsteuervorrichtung 138 verbunden und werden dadurch gesteuert.
Ähnlich inkludiert die Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 140 ein W-Filament 142 zum Generieren des Elektronenstrahls E_B2, eine Wehnelt-Elektrode 144, eine Anode 146 und eine Elektronenstrahlsteuervorrichtung 148, wobei diese strukturellen Elemente auf eine ähnliche Art und Weise aufgestellt sind und ähnliche Funktionen wie das W-Filament 132, die Wehnelt-Elektrode 134 und die Anode 136 der Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 130 aufweisen. Eine weitere Beschreibung dieser strukturellen Elemente wird deshalb weggelassen.
Die CAD-Datenspeichereinrichtung 68 speichert Daten über Layout-Muster der Probe S des zu inspizierenden Objektes und Daten über die elektrischen Charakteristika von jedem LayoutMuster. Der Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsprozessor 66 verwendet die Daten, die in der CAD-Datenspeichereinrichtung 68 gespeichert sind, um Bestrahlungsbedingungen für den primären Strahl Bp und die Elektronenstrahlen E_B1 und E_B2 vor der Inspektion im voraus zu kalkulieren. Die Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsspeichereinrichtung 64 speichert die Ergebnisse der Kalkulationen des Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsprozessors 66.
Die Beschreibung wendet sich nun den Prinzipien des Substratinspektionsverfahrens dieser Ausführungsform zu.
Ein Weg zum Lösen der Probleme von Verzerrung und Kontrastverschlechterung in dem erfassten sekundären Strahlenbild ist, die Potenzialgradienten in der Probenfläche zu reduzieren, die die Ursache dafür sind. Wie mit Bezug auf das Beispiel von 12 beschrieben, könnte der primäre Strahl Bp die Fläche der Probe S mit dem isolierenden Abschnitt 214 unter negativen Ladungsbedingungen bestrahlen, um die Potenzialdifferenz zwischen der Metallverdrahtung 212 und dem isolierenden Abschnitt 214 zu reduzieren. Ein Kontaktpotenzial wird immer in der Kontaktregion zwischen einem Metall und einen Isolator ausgebildet, sodass der Isolator in einem positiven Potenzialzustand von mehreren Volt in Bezug auf das Metall ist, wenn der primäre Strahl Bp nicht darauf scheint. In einem derartigen Fall könnte der primäre Strahl Bp den Isolator unter einer Bedingung bescheinen, in der der Isolator negativ geladen ist.
Die Bedingung, unter der der Isolator negativ geladen ist, könnte eine sein, in der ein primärer Strahl den Isolator mit einfallender Energie derart bestrahlt, dass das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis s von dem Isolator 1 oder weniger ist, in welchem Fall, falls der in 12 gezeigte Isolator 214 SiO₂ ist, der Wert der einfallenden Energie mindestens ungefähr 1 keV oder nicht mehr als ungefähr 50 eV ist, wie in 6 gezeigt. Falls die Menge von sekundären Elektronen (in diesem Fall werden sekundäre Elektronen in einem breiten Sinne verwendet, um reflektierte Elektronen und zurückgestreute Elektronen zu inkludieren) erhöht wird, wird sich der Signalpegel zum Bilden des Bildes erhöhen, was die Zeit verkürzen wird, bis ein Bild ausgebildet ist. Mit anderen Worten macht dies möglich, die Inspektionszeit zu verkürzen. Es wurden konventionelle Verfahren in Anbetracht des Inspektionsdurchsatzes verwendet, in denen dieses gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis d auf mindestens 1 gesetzt ist. Mit dieser Ausführungsform der Erfindung werden jedoch im Gegensatz zu konventionellen Techniken die isolierenden Abschnitte durch Setzen des gesamten sekundären Elektronenemissionsverhältnisses d auf kleiner als 1 negativ geladen. Dies macht es möglich, die Genauigkeit des erfassten Bildes zu erhöhen. Hierin nachstehend wird dieser Prozess zum Bestrahlen des Isolators mit dem Elektronenstrahl unter negativen Ladungsbedingungen Prozess 1 genannt.
Die Probe S, die in 12 gezeigt wird, als ein Beispiel nehmend reduziert der oben beschriebene Prozess 1 allmählich das Potenzial des isolierenden Abschnittes 214 von einem Anfangszustand, in dem es bei einigen positiven Volt in Bezug auf die Metallverdrahtung 212 ist, bis es das gleiche Potenzial wie die Metallverdrahtung 212 ist, wie in 7 gezeigt. Die sekundären Strahlentrajektorien Bsp2 und Bsp4 sind in diesem Zustand die gleichen wie die Elektronenstrahltrajektorien TJ_IP2 und TJ_IP4, die für eine genaue Abbildungsprojektion ideal sind. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein Inspektionsbild ohne Verzerrung oder Kontrastverschlechterung zu erhalten.
Eine Ausführung dieses Prozesses zum Reduzieren der Potenzialdifferenzen der Fläche der Probe S so weit wie möglich vor dem Prozess zum Erhalten des Inspektionsbildes benötigt jedoch Zeit, um die Potenzialdifferenzen der Probenfläche auszugleichen, was bewirkt, dass sich der Inspektionsdurchsatz verschlechtert. In diesem Fall macht es, wie später beschrieben wird, die Verwendung eines getrennten Elektronenstrahls von dem primären Strahl Bp, der für eine Beobachtung verwendet wird, möglich, das Problem von Durchsatzverschlechterung im wesentlichen ohne Wartezeit zu lösen, durch Verwenden des getrennten Elektronenstrahls, um die Inspektionsregion der Fläche der Probe S parallel mit der Bestrahlung durch den primären Strahl Bp und unmittelbar vor der Bestrahlung durch den primären Strahl Bp vorab zu bestrahlen, um Potenzialdifferenzen in dieser Region so weit wie möglich zu reduzieren. Mit dieser Ausführungsform werden die zusätzlichen Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtungen 130 und 140 verwendet, um eine Vorverarbeitung durch die Elektronenstrahlen E_B1 und E_B2 durchzuführen. Diese Vorverarbeitung wird nachstehend Prozess 2 genannt.
Es gibt ein Problem mit Prozess 1 und Prozess 2, das eine Differenz in der Dosierung der Elektronenstrahlen betrifft, die zum Minimieren von Flächenpotenzialdifferenzen notwendig sind, was durch das Layout-Muster und die elektrische Charakteristik der Metallverdrahtung 212 und des isolierenden Abschnittes 214 in der Fläche der Probe S geschaffen wird. Falls die Metallverdrahtung 212 einen großen Anteil der Fläche einnimmt, wird eine große Menge von Elektronen aus dem isolierenden Abschnittes 214 zu der Metallverdrahtung 212 entweichen, was es notwendig macht, eine große Menge der Elektronenstrahlen auszustrahlen, bis die Flächenpotenzialdifferenzen minimiert sind. Außerdem werden Differenzen in den Mengen von Elektronen, die von dem isolierenden Abschnitt 214 entweichen, abhängig davon generiert, ob die Metallverdrahtung 212 und das Substrat zueinander leitend sind oder nicht. Derartige Probleme verursachen Bildverzerrung und Fokusverschiebung wegen Nichtgleichförmigkeit der Flächenpotenziale innerhalb des gleichen Sichtfeldes während des Einfangens der Fläche der Probe S. Ein Weg, derartige Probleme zu vermeiden, würde es sein, eine spezifische Bestrahlungsbedingung zu justieren, die zutrifft, wenn der isolierende Abschnitt 214 unter einer negativen Ladungsbedingung ist, in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Layout-Muster und elektrischen Charakteristika, wie etwa der Gesamtstromgröße für den Elektronenstrahl pro Einheitsflächenbereich der Probe S oder der Energie, die darauf einfällt. Da es einen großen Schwund von Elektronen von dem isolierenden Abschnitt 214 in Regionen mit einer großen Menge der Metallverdrahtung 212 oder Regionen, wenn die Metallverdrahtung 212 mit dem Substrat leitend ist, gibt, wäre es gut, die Gesamtstromgröße für den Elektronenstrahl pro Einheitsflächenbereich der Probe S auf mehr als in anderen Regionen zu erhöhen, oder den Elektronenstrahl mit einfallender Energie derart auszustrahlen, dass das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis s kleiner ist.
Es wäre auch effektiv, die Flächenpotenziale der Probe vor Prozess 1 ausgeglichener zu machen, selbst wenn der Elektronenstrahl darauf unter Bedingungen derart scheint, dass der Isolator positiv geladen wird. Eine derartige Vorverarbeitung wird hierin nachstehend Prozess 3 genannt.
Ein Problem, das auftritt, falls der primäre Strahl Bp die Fläche der Probe S zu sehr unter der oben beschriebenen negativen Ladungsbedingung bestrahlt, wird in 8 veranschaulicht. Falls der primäre Strahl Bp den isolierenden Abschnitt 214 übermäßig bestrahlt hat, wird der isolierende Abschnitt 214 negativ geladen und könnte sogar ein Potenzial erlangen, das negativer als die Metallverdrahtung 212 ist, wie in der Figur gezeigt. Es könnten andere Fälle innerhalb des gleichen Bildes betrachtet werden, wenn die Fläche der Probe S abgebildet wird, selbst wenn ein Ausgleich von Flächenpotenzialen in anderen Regionen erreicht wurde, wie etwa der isolierende Abschnitt 214 in einem negativ geladenen Zustand abhängig von dem Layout-Muster und elektrischen Charakteristika der in 8 gezeigten Region ist, oder ein gleichförmiger Flächenpotenzialzustand zusammengebrochen ist. Auch werden in einem derartigen Fall lokale Potenzialgradienten, die nicht parallel zu der Fläche der Probe S sind, in der Nähe der Grenze 216 zwischen der Metallverdrahtung 212 und dem isolierenden Abschnitt 214 auf eine ähnliche Art und Weise zu dem, was in 12 gezeigt wird, mit der positiven Ladung geschaffen. Wenn die sekundären Elektronen, die von dem Punkt P₂ innerhalb der Metallverdrahtung 212 in der Nähe der Grenze und dem Punkt P₄ innerhalb des isolierenden Abschnittes emittiert werden, durch das sekundäre optische System 20 gesteuert werden, ein Bild in dem MCP-Detektor 31 zu bilden, werden diese Potenzialgradienten einen ungeeigneten Ablenkungseffekt ausüben, was sie veranlasst, von den Elektronenstrahltrajektorien TJ_IP2 und TJ_IP4 abzuweichen, die für eine genaue Abbildungsprojektion ideal sind, und sich zu krümmen, wie durch die Trajektorien TJ_RP6 und TJ_RP8 gezeigt. In einem derartigen Fall bestrahlt der primäre Strahl Bp die Fläche der Probe S, wenn der isolierende Abschnitt 214 unter einer positiven Ladungsbedingung ist, vor der Verarbeitung von Prozess 1 vorab, sodass Regionen, die wahrscheinlich in Prozess 1 negativ geladen werden (wie etwa Regionen, in denen es nicht viel von Metallverdrahtung 212 gibt, oder Regionen, in denen die Metallverdrahtung 212 mit dem Substrat leitend ist) vor den anderen Regionen während Prozess 3 positiv geladen werden. Eine derartige Verarbeitung macht es möglich, das Problem lokaler Variationen im Flächenpotenzial zu vermeiden, die von dem Muster-Layout oder elektrischen Charakteristika der Fläche der Probe S abhängig sind, wenn ein Bild der Fläche der Probe S in Prozess 1 aufgenommen wird.
Die Substratinspektionsvorrichtung 2 von 5 arbeitet in Übereinstimmung mit den obigen Inspektionsprinzipien. Die Beschreibung wendet sich nun spezifischen Details des Betriebs der Substratinspektionsvorrichtung 2 zu.
Vor der Inspektion extrahiert der Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsprozessor 66 zuerst Layout-Musterdaten und elektrische charakteristische Daten für die Probe S aus der CAD-Datenspeichereinrichtung 68. Er kalkuliert die Bestrahlungsbedingungen für den primären Strahl Bp und die Elektronenstrahlen E_B1 und E_B2 in jeder Position der Plattform 43, wenn der Standort, d. h. das Beobachtungsobjekt auf der Probe S, mit anderen Worten die Belichtungsregion, in dem Schnittpunkt IP₀ zwischen der optischen Achse As und der Fläche der Probe S positioniert ist, um sicherzustellen, dass entweder die Flächenpotenziale innerhalb der Belichtungsregion gleichförmig sind oder beliebige Potenzialdifferenzen in der Fläche minimiert sind.
Die Ergebnisse dieser Kalkulationen werden in der Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsspeichereinrichtung 64 gespeichert.
Nachdem die Inspektion begonnen wurde, extrahiert der Hostcomputer 60 die Bestrahlungsbedingungen für den Elektronenstrahl E_B2, den Elektronenstrahl E_B1 und den primären Strahl Bp für jede Plattformposition, während auf die gegenwärtige Positionsinformation der Plattform 43 Bezug genommen wird, die von der Plattformansteuervorrichtung 47 zugeführt wird. Außerdem überträgt der Hostcomputer 60 jene Bestrahlungsbedingungen zu einer Elektronenstrahlsteuervorrichtung 148, der Elektronenstrahlsteuervorrichtung 138, der Elektronenkanonensteuervorrichtung 16 und der mehrstufigen Quadrupollinsensteuervorrichtung 17, um jeweils die Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 140, die Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 130 und das primäre optische System 10 zu steuern und somit die Bestrahlungsbedingungen des Elektronenstrahls E_B2, des Elektronenstrahls E_B1 und des primären Strahls Bp zu justieren. Die folgenden fünf Fälle dieser Bestrahlungsbedingungen können auf dem Wege eines Beispiels betrachtet werden, wie in 9 gezeigt wird:
Fall 1:
Der primäre Strahl Bp bestrahlt den Isolator unter negativen Ladungsbedingungen. Die Elektronenstrahlen E_B1 und E_B2 werden nicht emittiert.
Fall 2:
Der primäre Strahl Bp bestrahlt den Isolator unter negativen Ladungsbedingungen. Der Elektronenstrahl E_B1 bestrahlt den Isolator unter negativen Ladungsbedingungen. Der Elektronenstrahl E_B2 wird nicht emittiert.
Fall 3:
Der primäre Strahl Bp bestrahlt den Isolator unter negativen Ladungsbedingungen. Der Elektronenstrahl E_B1 bestrahlt den Isolator unter positiven Ladungsbedingungen. Der Elektronenstrahl E_B2 wird nicht emittiert.
Fall 4:
Der primäre Strahl Bp bestrahlt den Isolator unter negativen Ladungsbedingungen. Der Elektronenstrahl E_B1 bestrahlt den Isolator unter negativen Ladungsbedingungen. Der Elektronenstrahl E_B2 bestrahlt den Isolator unter positiven Ladungsbedingungen.
Fall 5:
Der primäre Strahl Bp bestrahlt den Isolator unter negativen Ladungsbedingungen. Der Elektronenstrahl E_B1 bestrahlt den Isolator unter positiven Ladungsbedingungen. Der Elektronenstrahl E_B2 bestrahlt den Isolator unter negativen Ladungsbedingungen.
Auf diese Art und Weise ist es möglich, ein äußerst genaues Inspektionsbild zu erhalten, ohne Bildverzerrung oder Fokusverschiebung, durch Inspizieren der Probe S unter den optimalen Bedingungen zum Ausgleichen der Probenflächenpotenziale, die durch den Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsprozessor 66 angenommen werden.
In der obigen Beschreibung werden zwei zusätzliche Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtungen zum Ausgleichen der Flächenpotenziale verwendet, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf begrenzt, und somit könnte das oben beschriebene Verfahren in einer Konfiguration eingesetzt werden, die nur eine zusätzliche Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung umfasst, wie etwa in einer Substratinspektionsvorrichtung 3, die in 10 auf dem Wege eines Beispiels gezeigt wird, oder einer Konfiguration, die drei oder mehr zusätzliche Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtungen umfasst (in den Figuren nicht gezeigt).
Da es die Verwendung des oben beschriebenen Substratinspektionsprozesses während des Prozesses zum Herstellen einer Halbleitereinrichtung möglich macht, Substrate mit einem hohen Maß an Genauigkeit zu inspizieren, macht dies es möglich, eine Halbleitereinrichtung bei einem höheren Ertrag herzustellen.
Die vorliegende Erfindung wurde oben mit Bezug auf Ausführungsformen davon beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf jene Ausführungsformen begrenzt und es sollte einen Durchschnittsfachmann klar sein, dass innerhalb des Bereichs der Ansprüche verschiedene Modifikationen möglich sind. Z. B. wurden die obigen Ausführungsformen in Bezug auf eine Substratinspektionsvorrichtung beschrieben, die ein Stufenabtastverfahren verwendet, aber die vorliegende Erfindung könnte natürlich auf eine Substratinspektionsvorrichtung angewendet werden, die eine Ablenkeinrichtung für ein Strahlenabtastverfahren verwendet, und sogar auf eine Substratinspektionsvorrichtung, die beide diese Abtastverfahren umfasst.

Claims

Substratinspektionsvorrichtung (2), umfassend: zumindest zwei Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtungen (10, 130); wobei eine erste Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung (10) dazu bestimmt ist, einen ersten Elektronenstrahl (B_p) zu emittieren und den ersten Elektronenstrahl (B_p) dazu zu veranlassen, eine Oberfläche eines Substrats (S) zu bestrahlen, das auf sich einen Isolator (214) in einem gegebenen Layout-Muster ausgebildet hat und das eine entsprechende Potentialdifferenz in einem zu inspizierenden Bereich auf der Oberfläche des Substrates (S) aufweist; wobei eine zweite Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung (130) dazu bestimmt ist, einen zweiten Elektronenstrahl zu emittieren und den zweiten Elektronenstrahl (E_B1) dazu zu veranlassen, die Oberfläche des Substrats (S) vor dem ersten Elektronenstrahl (B_p) zu bestrahlen; einen Elektronenstrahldetektor (30), der ein sekundäres Elektron, ein reflektiertes Elektron und/oder ein zurück gestreutes Elektron erfasst, die von dem Substrat (S) generiert werden, das durch Elektronenstrahlen bestrahlt wurde, und der ein Signal ausgibt, das ein eindimensionales oder zweidimensionales Bild der Oberfläche des Substrats (S) bildet; und ein Abbildungsprojektionsoptiksystem (20), das eine Bildgebung von dem sekundären Elektron, dem reflektierten Elektron und/oder dem zurück gestreuten Elektron bewirkt, und eine Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungs-Steuervorrichtung (60), welche die Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtungen (10, 130) für einen der folgenden Fälle derart steuert, dass: – der erste Elektronenstrahl (B_p) die Oberfläche des Substrates (S) unter einer Bestrahlungsbedingung bestrahlt, die den Isolator (214) negativ lädt; wobei ein gesamtes sekundäres Elektronenemissionsverhältnis kleiner als 1 ist, – der erste und zweite Elektronenstrahl (B_p, E_B1) die Oberfläche des Substrates (S) jeweils unter einer Bestrahlungsbedingung bestrahlen, die den Isolator (214) negativ lädt; wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis kleiner als 1 ist, – der zweite Elektronenstrahl (E_B1) die Oberfläche des Substrates (S) unter einer Bestrahlungsbedingung bestrahlt, die den Isolator (214) positiv lädt; wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis größer oder gleich 1 ist, und der erste Elektronenstrahl (B_p) die Oberfläche des Substrates (S) unter einer Bestrahlungsbedingung bestrahlt, die den Isolator (214) negativ lädt; wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis kleiner als 1 ist, wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis ein Verhältnis einer Gesamtmenge des sekundären Elektrons, des reflektierten Elektrons und des zurück gestreuten Elektrons in Bezug auf eine Menge von Elektronen ist, die auf die Oberfläche des Substrats (S) einfallen; und wobei die Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungs-Steuervorrichtung (60) Daten über das Layout-Muster des Substrats (S) und Daten über die elektrischen Charakteristika von jedem Layout-Muster verwendet, um die Bestrahlungsbedingungen für jeden der Elektronenstrahlen (B_p, E_B1) im voraus zu kalkulieren.
Substratinspektionsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei eine dritte Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung (140) vorhanden ist, die dazu bestimmt ist, einen dritten Elektronenstrahl (E_B2) zu emittieren und den dritten Elektronenstrahl (E_B2) zu veranlassen, die Oberfläche des Substrats vor der Bestrahlung des zweiten Strahls (E_B1) zu bestrahlen; und wobei die Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungs-Steuervorrichtung (60) die Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtungen für einen der folgenden weiteren Fälle derart steuert, dass: – der dritte Elektronenstrahl (E_B2) die Oberfläche des Substrates (S) unter einer Bestrahlungsbedingung bestrahlt, die den Isolator (214) positiv lädt; wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis größer oder gleich 1 ist, und der erste und zweite Elektronenstrahlen (B_p, E_B1) die Oberfläche des Substrates (S) jeweils unter einer Bestrahlungsbedingung bestrahlen, die den Isolator (214) negativ lädt; wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis kleiner als 1 ist, oder – der erste und der dritte Elektronenstrahl (B_p, E_B2) die Oberfläche des Substrates (S) jeweils unter einer Bestrahlungsbedingung bestrahlen, die den Isolator (214) negativ lädt; wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis kleiner als 1 ist, und der zweite Elektronenstrahl (E_B1) die Oberfläche des Substrates (S) unter einer Bestrahlungsbedingung bestrahlt, die den Isolator (214) positiv lädt; wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis größer oder gleich 1 ist.
Substratinspektionsverfahren, umfassend: Emittieren eines ersten Elektronenstrahls (B_p) aus einer ersten Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung (10) und Emittieren eines zweiten Elektronenstrahls (E_B1) vor dem ersten Elektronenstrahl (B_p) aus einer zweiten Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung (130), und Veranlassen des ersten und zweiten Elektronenstrahls (B_p, E_B1), eine Oberfläche eines Substrats (S) zu bestrahlen, das auf sich einen Isolator (214) in einem gegebenen Layout-Muster ausgebildet hat, und das eine entsprechende Potentialdifferenz in einem zu inspizierenden Bereich auf der Oberfläche des Substrates (S) aufweist; wodurch ein sekundäres Elektron, ein reflektiertes Elektron und/oder ein zurück gestreutes Elektron von dem Substrat generiert werden, für einen der folgenden Fälle: – Emittieren des ersten Elektronenstrahls (B_p) unter einer Elektronenstrahlbestrahlungsbedingung, um den ersten Elektronenstrahl (B_p) zu veranlassen, die Oberfläche des Substrates (S) zu bestrahlen, die den Isolator (214) negativ lädt; wobei ein gesamtes sekundäres Elektronenemissionsverhältnis kleiner als 1 ist, – Emittieren des ersten Elektronenstrahls (B) und des zweiten Elektronenstrahls (E_B1) vor dem ersten Elektronenstrahl unter einer Elektronenstrahlbestrahlungsbedingung, um die ersten und zweiten Elektronenstrahlen zu veranlassen, die Oberfläche des Substrates (S) zu bestrahlen, die den Isolator negativ lädt; wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis kleiner als 1 ist, – Emittieren des zweiten Elektronenstrahls unter einer Elektronenstrahlbestrahlungsbedingung, um den zweiten Elektronenstrahl (E_B1) zu veranlassen, die Oberfläche des Substrates (S) unter einer Bestrahlungsbedingung zu bestrahlen, die den Isolator (214) positiv lädt; wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis größer oder gleich 1 ist, und Emittieren des ersten Elektronenstrahls (B_p) unter einer Elektronenstrahlbestrahlungsbedingung, um den ersten Elektronenstrahl (B_p) zu veranlassen, die Oberfläche des Substrates (S) unter einer Bestrahlungsbedingung zu bestrahlen, die den Isolator (214) negativ lädt; wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis kleiner als 1 ist, wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis ein Verhältnis einer Gesamtmenge des sekundären Elektrons, des reflektierten Elektrons und des zurück gestreuten Elektrons in Bezug auf eine Menge an auf die Oberfläche des Substrats (S) einfallenden Elektronen ist; wobei Daten über das Layout-Muster des Substrats und Daten über die elektrischen Charakteristika von jedem Layout-Musters verwendet werden, um die Bestrahlungsbedingungen für jeden der Elektronenstrahlen im voraus zu kalkulieren; und wobei das Verfahren weiterhin umfasst – Projizieren des sekundären Elektrons, des reflektierten Elektrons und/oder des zurück gestreuten Elektrons als sekundären Strahl, um eine Bildgebung des sekundären Strahls zu bewirken; und – Erfassen eines Bildes, das durch die Bildgebung des sekundären Strahls bewirkt wird, und Ausgeben eines Signals, um ein eindimensionales oder zweidimensionales Bild der Oberfläche des Substrats (S) zu bilden.
Substratinspektionsverfahren nach Anspruch 3, wobei ein dritter Elektronenstrahl (E_B2) durch eine dritte Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung (140) emittiert und dazu veranlasst wird, die Oberfläche des Substrats (S) vor der Bestrahlung des zweiten Elektronenstrahls (E_B1) zu bestrahlen, für die folgenden weiteren Fälle: – Emittieren des dritten Elektronenstrahls (E_B2) unter einer Elektronenstrahlbestrahlungsbedingung, um den dritten Elektronenstrahl (E_B2) zu veranlassen, die Oberfläche des Substrates (S) zu bestrahlen, die den Isolator (214) positiv lädt; wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis größer oder gleich 1 ist, und Emittieren der ersten und zweiten Elektronenstrahlen (B_p, E_B2) unter einer Elektronenstrahlbestrahlungsbedingung, um die ersten und zweiten Elektronenstrahlen (B_p, E_B1) zu veranlassen, die Oberfläche des Substrates (S) zu bestrahlen, die den Isolator (214) negativ lädt; wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis kleiner als 1 ist, oder – Emittieren des ersten und dritten Elektronenstrahls (B_p, E_B2) unter einer Elektronenstrahlbestrahlungsbedingung, um den ersten und den dritten Elektronenstrahl (B_p, E_B2) zu veranlassen, die Oberfläche des Substrates (S) zu bestrahlen, die den Isolator (214) negativ lädt; wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis kleiner 1 ist, und Emittieren des zweiten Elektronenstrahls (E_B1) vor dem ersten und nach dem dritten Elektronenstrahl (B_p, E_B2) unter einer Elektronenstrahlbestrahlungsbedingung, um den zweiten Elektronenstrahl (E_B1) zu veranlassen, die Oberfläche des Substrates (S) zu bestrahlen, die den Isolator (214) positiv lädt; wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis größer oder gleich 1 ist.
Verwendung eines Substratinspektionsverfahrens nach Anspruch 3 oder 4 zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung.