DE112012007146T5 - Halbleiterinspektionsvorrichtung und Inspektionsverfahren, das einen geladenen Teilchenstrahl verwendet - Google Patents

Halbleiterinspektionsvorrichtung und Inspektionsverfahren, das einen geladenen Teilchenstrahl verwendet Download PDF

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Abstract

Bereitgestellt werden eine Inspektionsvorrichtung, die mit hoher Genauigkeit Oberflächenunebenheiten, Stufenbündelung, eindringende blattförmige Versetzungen, eindringende spiralförmige Versetzungen, basale planare Versetzungen und Stapelungsfehler, die in einem SiC-Substrat und einer Epitaxieschicht gebildet sind, detektiert und klassifiziert; und ein System. In der Inspektionsvorrichtung, die geladene Teilchenstrahlen verwendet, wird eine Vorrichtung verwendet, in der eine Elektrode zwischen einer Probe und einer Objektivlinse angeordnet ist, wobei die Vorrichtung dazu fähig ist, eine positive oder negative Spannung an die Elektrode anzulegen und Bilder zu erfassen. Eine Sekundärelektronemissionsrate wird gemessen und Energie EL und EH werden für die geladenen Teilchen festgestellt. Zuerst wird ein Bild (erstes Bild) unter Verwendung von EH und der Bedingungen des positiven Potentials erlangt. Danach wird ein Bild (zweites Bild) unter Verwendung von EL und der Bedingungen des negativen Potentials erlangt. Danach wird ein Bild (drittes Bild) an der gleichen Position wie das zweite Bild durch Verwenden von EL und der Bedingungen des positiven Potentials erlangt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterinspektionsvorrichtung und ein Inspektionsverfahren, das einen geladenen Teilchenstrahl verwendet, und insbesondere eine Inspektionstechnik im Sinne einer Halbleiterinspektionsvorrichtung, die einen geladenen Teilchenstrahl verwendet, mit der Defekte eines Einkristallsubstrats, insbesondere die eines Siliziumkarbidsubstrats und der auf dem Siliziumkarbid-Substrat gebildeten Epitaxieschicht, detektiert und bestimmt werden.
  • Stand der Technik
  • Bei der Verwendung von mit einem Halbleitersubstrat gebildeten Halbleitervorrichtungen beeinträchtigen solche Defekte des Halbleitersubstrats als morphologische Defekte, wie z. B. konkave und konvexe Defekte, und Kristalldefekte, wie z. B. Versetzungs- und Stapelungsfehler, die Leistungsfähigkeit, die Ausbeute und die Zuverlässigkeit solcher Vorrichtungen stark. Solche morphologischen Defekte und Kristalldefekte finden sich besonders auf dem Siliziumkarbidsubstrat, das für die Halbleitervorrichtung zur Leistungssteuerung verwendet wird, so dass es äußerst wichtig ist, solche Substratdefekte zu inspizieren, bevor eine solche Halbleitervorrichtung hergestellt wird. Somit wird eine solche Inspektion auf eine nicht-zerstörende Art oder mit der Prämisse ausgeführt, dass sie die Herstellungsschritte solcher Halbleitervorrichtungen nicht beeinflusst.
  • Als Materialien des oben erwähnten Halbleitersubstrats werden häufig ein Siliziumkarbidsubstrat und ein Galliumnitridsubstrat verwendet. Als das Siliziumkarbidsubstrat wird häufig das Siliziumkarbidsubstrat verwendet, wie es ist, oder das Substrat, in dem die aus dem Siliziumkarbid gemachte Epitaxieschicht auf dem Siliziumkarbidsubstrat gebildet ist, verwendet. Ferner wird als das Galliumnitrid häufig das Substrat, in dem epitaktisches Wachstum von Galliumnitrid auf dem Silikonsubstrat ausgeführt wird, verwendet. Dann ist es für ein solches Siliziumkarbidsubstrat und auch Galliumsubstrat wichtig, dass ihre morphologischen Defekte und Kristalldefekte inspiziert werden. Nachstehend sind Inspektionsverfahren von Defekten des Siliziumkarbidsubstrats des Standes der Technik beschrieben. Es ist zu beachten, dass ein solcher Stand der Technik auch für das Galliumsubstrat gilt, wenn nicht anders angemerkt.
  • Dann sind bezüglich der Methoden zur Inspektion solcher morphologischen Defekte optische Inspektionsmethoden, wie z. B. eine Differenzintereferenzkontrastmikroskopmethode und eine Laserstrahlstreumethode, bekannt. Solche Inspektionsmethoden sind auch einsetzbar, um sogar Kristalldefekte zu inspizieren, wenn es nur morphologische Merkmale auf der Oberfläche einer zu inspizierenden Probe gibt (siehe unten aufgeführte Patentliteratur 1). Ferner sind bezüglich der Methoden zum Inspizieren solcher Kristalldefekte Methoden, wie z. B. eine topographische Röntgenstrahl-Methode, eine Transmissionselektronenmikroskopmethode und eine Ätzgrubenmethode, bekannt. Jedoch führen die Transmissionselektronenmikroskopmethode und die Ätzgrubenmethode zur Zerstörung eines Substrats, so dass sie nicht für eine für ein Halbleitersubstrat verwendete nicht-zerstörende Inspektion einsetzbar sind. Außerdem ist die Bildauflösung im Fall der Methoden, wo solche Defekte optisch detektiert werden, anfällig für die von der Grenze der Wellenlänge von Licht verursachte Beschränkung.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
    • PTL 1: Offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 2011-211035
  • Kurze Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Bei solchen Vorrichtungen wie Halbleitervorrichtungen mit einem solchen Einkristallsubstrat, wie z. B. aus Siliziumkarbid, und einem Einkristallsubstrat, in dem bei der Verwendung eine Epitaxieschicht gebildet ist, ist es, um die Leistungsfähigkeit, die Ausbeute und die Zuverlässigkeit solcher Vorrichtungen zu verbessern, erforderlich, dass solche morphologischen Defekte, wie konkave und konvexe Defekte auf der Oberfläche und Stufenbündelung, sowie auch solche Kristalldefekte, wie eindringende Versetzungen und Stapelungsfehler, mit hoher Genauigkeit detektiert und zur Inspektion in Defekttypen eingeteilt werden. Die Defektinspektion durch solche optischen Methoden basiert wie oben erwähnt auf Signalen, die morphologische Anomalie anzeigen.
  • Wie vorstehend beschrieben, sind die optischen Methoden einsetzbar, um Kristalldefekte zu inspizieren, wenn nur morphologische Anomalie auf der Oberfläche besteht, wie in Patentliteratur 1 offenbart, aber sind nicht dafür einsetzbar, wenn keine solche Anomalie darauf besteht. Wie bei einer solchen Transmissionselektronenmikroskopmethode und Ätzgrubenmethode sind sie nicht einsetzbar, um Kristalldefekte mit hoher Empfindlichkeit und hoher Auflösung zu inspizieren, aber bewirken, dass eine Probe in einem chemischen Ätzwirkstoff zur Inspektion bearbeitet oder erodiert wird, so dass das Problem bei solchen Methoden darin besteht, dass solche Kristalldefekte nicht auf eine nicht-zerstörende Art inspiziert werden können.
  • Die vorliegende Erfindung soll eine Inspektionsvorrichtung bereitstellen, die es ermöglicht, solche morphologischen Defekte, wie konkave und konvexe Defekte und Stufenbündelung, wie auch solche Kristalldefekte, wie eindringende spiralförmige Versetzungen, blattförmige Versetzungen und basale planare Versetzungen, auf eine nicht-zerstörende Art zu messen.
  • Lösung für das Problem
  • Die Halbleiterinspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Kanone für geladene Teilchen, um einen geladenen Teilchenstrahl zu erzeugen; eine Probenhaltevorrichtung, um eine Probe zu halten; einen Ablenkungsabschnitt, um mit dem geladenen Teilchenstrahl eine Oberfläche der Probe abzutasten; einen Detektor zum Detektieren eines von dem auf die Probe gestrahlten geladenen Teilchenstrahl erzeugten Sekundärelektrons; einen Bildverarbeitungsabschnitt zum Verarbeiten einer Ausgabe des Detektors als ein Bild; einen Probenpotentialsteuerabschnitt zum Steuern eines Potentials der Probe; eine Gegenelektrode, die zwischen der Probe und einer Objektivlinse angeordnet ist; einen Energiequellenabschnitt zum Anlegen eines positiven Potentials oder eines negativen Potentials an die Gegenelektrode, wobei ein Potential der Probe als ein Bezugspotential definiert ist; einen Emissivitätsberechnungsabschnitt zum Berechnen einer Sekundärelektronen-Emissivität auf der Grundlage einer Strommenge des geladenen Teilchenstrahls und des Sekundärelektrons; einen Energieberechnungsabschnitt zum Berechnen einer ersten Auftreffenergie, in der die Sekundärelektronen-Emissivität größer als 1 ist, und einer zweiten Auftreffenergie, in der die Sekundärelektronen-Emissivität kleiner ist als 1, auf der Grundlage einer Ausgabe des Emissivitätsberechnungsbereichs; und einen Steuerabschnitt zum Steuern der ersten Auftreffenergie oder der zweiten Auftreffenergie und eines Anlegens des positiven Potentials oder des negativen Potentials an die Gegenelektrode auf der Grundlage von Messbedingungen für die Probe.
  • Ferner umfasst das erfindungsgemäße Inspektionsverfahren zum Inspizieren eines Einkristallsubstrats oder eines Substrats, in dem eine Epitaxieschicht gebildet wird: einen ersten Schritt des Anlegens eines positiven Potentials oder eines negativen Potentials, wobei ein Potential des Substrats als ein Bezug definiert ist, an eine zwischen dem Substrat und einer Objektivlinse angeordnete Gegenelektrode; einen zweiten Schritt des Berechnens einer Sekundärelektronen-Emissivität auf der Grundlage einer Strommenge eines geladenen Teilchenstrahls und eines Sekundärelektrons; einen dritten Schritt des Bestimmens einer ersten Auftreffenergie, in der die Sekundärelektronen-Emissivität größer als 1 ist, und einer zweiten Auftreffenergie, in der die Sekundärelektronen-Emissivität kleiner als 1 ist; einen vierten Schritt des Auswählens des positiven oder des negativen Potentials in dem ersten Schritt und der ersten oder der zweiten Auftreffenergie in dem dritten Schritt; einen fünften Schritt, der nach dem vierten Schritt ausgeführt wird, des Abtastens des geladenen Teilchenstrahls bezüglich einer Inspektionsoberfläche des Substrats und des Detektierens eines Sekundärelektrons: und einen sechsten Schritt des Inspizierens eines morphologischen Defekts und eines Kristalldefekts des Substrats auf Grundlage eines im fünften Schritt erhaltenen abgetasteten Bildes.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können mehrere Arten von Defekten unterschieden und detektiert werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Bild 1 ist eine strukturelle Ansicht, die ein Beispiel für eine Halbleiterinspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Bild 2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Inspektionsschritte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Bild 3 ist eine Ansicht, um das erste Beispiel für die vorliegende Erfindung zur Definition der elektrooptischen Bedingungen EL und EH zu erklären.
  • 4A ist eine Ansicht, um das zweite Beispiel für die vorliegende Erfindung zu erklären, in dem ein konvexer Defekt inspiziert wird.
  • 4B ist eine Ansicht, um das zweite Beispiel für die vorliegende Erfindung zu erklären, in dem ein konvexer Defekt inspiziert wird.
  • 4C ist eine Ansicht, um das zweite Beispiel für die vorliegende Erfindung zu erklären, in dem ein konvexer Defekt inspiziert wird.
  • 4D ist eine Ansicht, um das zweite Beispiel für die vorliegende Erfindung zu erklären, in dem ein konvexer Defekt inspiziert wird.
  • 5A ist eine Ansicht, um das zweite Beispiel für die vorliegende Erfindung zu erklären, in dem ein konkaver Defekt inspiziert wird.
  • 5B ist eine Ansicht, um das zweite Beispiel für die vorliegende Erfindung zu erklären, in dem ein konkaver Defekt inspiziert wird.
  • 5C ist eine Ansicht, um das zweite Beispiel für die vorliegende Erfindung zu erklären, in dem ein konkaver Defekt inspiziert wird.
  • 5D ist eine Ansicht, um das zweite Beispiel für die vorliegende Erfindung zu erklären, in dem ein konkaver Defekt inspiziert wird.
  • 6A ist eine Ansicht, um das vierte Beispiel zu erklären, in dem eine durchdringende spiralförmige Versetzung und eine durchdringende blattförmige Versetzung inspiziert werden.
  • 6B ist eine Ansicht, um das vierte Beispiel zu erklären, in dem eine durchdringende spiralförmige Versetzung und eine durchdringende blattförmige Versetzung inspiziert werden.
  • 7A ist eine Ansicht, um das dritte Beispiel für die vorliegende Erfindung zu erklären, in dem ein Stapelungsfehler inspiziert wird.
  • 7B ist eine Ansicht, um das dritte Beispiel für die vorliegende Erfindung zu erklären, in dem ein Stapelungsfehler inspiziert wird.
  • 7C ist eine Ansicht, um das dritte Beispiel für die vorliegende Erfindung zu erklären, in dem ein Stapelungsfehler inspiziert wird.
  • 8A ist eine Ansicht, um das fünfte Beispiel für die vorliegende Erfindung zu erklären, in dem eine Stufenbündelung inspiziert wird.
  • 8B ist eine Ansicht, um das fünfte Beispiel für die vorliegende Erfindung zu erklären, in dem eine Stufenbündelung inspiziert wird.
  • Bild 9 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine GUI (grafische Benutzeroberfläche) der Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Nachstehend sind die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erklärt. Die vorliegende Erfindung ist allgemein auf Vorrichtungen für geladenen Teilchenstrahl anwendbar, aber zu Erklärungszwecken ist eine Elektronenstrahlvorrichtung beschrieben, die ein Elektron verwendet, das eines der geladenen Teilchen ist. Wo es angenehmer ist, die Elektronenstrahlvorrichtung als eine Vorrichtung für geladene Teilchen zu betrachten, um die Beschreibung der vorliegenden Erfindung besser zu verstehen, kann man sich auf die Beschreibung hiervon mit einem Elektron beziehen, das durch ein geladenes Teilchen ersetzt wurde. Es ist anzumerken, dass es außer einem Elektron ein Ion gibt, das in dem geladenen Teilchen enthalten ist, so dass die vorliegende Erfindung auch auf eine Ionenstrahlvorrichtung unter Verwendung eines Ions anwendbar ist.
  • Ferner wird in dem hierin vorgestellten Beispiel ein Siliziumkarbidsubstrat oder ein Siliziumkarbidsubstrat, in dem eine Epitaxieschicht aus Siliziumkarbid gebildet ist, als zu inspizierendes Einkristallsubstrat verwendet. Außerdem kann auch ein Substrat, in dem eine Epitaxieschicht aus Galliumnitrid auf dem Silikonsubstrat gebildet ist, für das Einkristallsubstrat verwendet werden. Dann werden die Sekundärelektronenbilder solcher Einkristallsubstrate und Epitaxieschichten aufgenommen und Defekte auf Grundlage der Kontraste solcher Bilder bestimmt.
  • Beispiel 1
  • Sowohl die Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als auch das vorliegende Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, das als Beispiel für das Mittel dient, um die unten beschriebenen elektrooptischen Bedingungen (EH, EL, VP und VN) und die Koordinaten eines Einkristallsubstrats oder eines Einkristallsubstrats, in dem eine Epitaxieschicht gebildet ist, zu definieren, sind mit Bezug auf 1 bis 3 erklärt.
  • 1 ist eine strukturelle Ansicht, die eine Standardinspektionsvorrichtung zeigt, von der ein Einkristallsubstrat inspiziert wird, wobei die Vorrichtung eine Elektronenkanone 11, einen Deflektor 15 zum Ablenken eines Primärelektrons 9, das von der Elektronenkanone 11 ausgegeben wird; eine Objektivlinse 13 zur Fokussierung des Primärelektrons, eine Gegenelektrode 16 zum Einstellen einer positiven Spannung (VB) oder einer negativen Spannung (VN) zur Steuerung eines Sekundärelektrons 10; eine Haltevorrichtung 20 zur Befestigung eines zu inspizierenden Einkristallsubstrats 21 darauf; einen X-Y-Tisch 19, der in die X- und in die Y-Richtung beweglich ist; einen Retardierspannungssteuerabschnitt 27 zum Anlegen einer Retardierspannung (Vr) an das zu inspizierende Einkristallsubstrat 21, einen Detektor 14 zum Detektieren des Sekundärelektrons (rückgestreutes Elektron) 10, das durch die Strahlung des Primärelektrons 9 erzeugt wird; einen Detektionssystemsteuerabschnitt 23; eine Bildverarbeitungsschaltung 30, um ein Detektionssignal, das von dem Detektionssystemsteuerabschnitt detektiert wird, einer Wechselstromwandlung zu unterziehen, bei der das Detektionssignal in ein digitalisiertes Bildsignal umgewandelt wird, und das digitalisierte Bildsignal dann zu verarbeiten, um einen Defekt zu bestimmen; einen Gesamtsteuerabschnitt 31 zum Erhalten von Informationen über den bestimmten Defekt darin und zum Steuern der Inspektionsvorrichtung im Ganzen; und eine Konsole 8 zur Übertragung einer Nutzeranweisung an den gesamten Steuerabschnitt umfasst.
  • Dann werden unter Verwendung der Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Inspektionsschritte eines Einkristallsubstrats und eines Einkristallsubstrats, in dem eine Epitaxieschicht gebildet ist, mit Bezug auf 2, 3 und 9 erklärt.
  • Zuerst wird in Schritt 40 Inspektionsinformation in die Konsole eingegeben. Der Eingabeschritt wird über eine GUI (grafische Benutzeroberfläche), wie in Bild 9 gezeigt, ausgeführt, in der Inspektionsinformation 130 in der Liste durch ein Pull-Down-Menü, eine Check-Box 131 oder als solche angezeigt wird oder direkt manuell eingegeben werden kann.
  • In den Inspektionselementen werden zu inspizierende Typen von Defekten eingegeben, z. B. ein konkaver Defekt auf der Oberfläche, ein konvexer Defekt auf der Oberfläche, eine durchdringende spiralförmige Versetzung, eine durchdringende blattförmige Versetzung, ein Stapelungsfehler usw. Außerdem kann ein Benutzer selber Defektelemente hinzufügen.
  • Dann wird in die Probeninformation 132 die Zusammensetzung, die Struktur und die Größe eines zu inspizierenden Substrats, sowie auch bezüglich der Struktur eingegeben, ob es sich um ein Einkristallsubstrat oder ein Einkristallsubstrat, in dem eine Epitaxieschicht gebildet ist, handelt,
  • Als Nächstes wird die Eingabe zur Einstellung eines Inspektionsbereichs 133 ausgeführt. Der Inspektionsbereich kann die gesamte Oberfläche des Substrats sein. Ferner ist der zu inspizierende Bereich über die GUI auswählbar. Außerdem können Koordinaten direkt eingegeben werden.
  • Anschließend wird ein zu inspizierendes Substrat auf einer Wafer-Kassette 4 der Inspektionsvorrichtung positioniert. Es können eine oder mehrere Lagen von zu inspizierenden Substraten auf der Wafer-Kassette 4 eingestellt werden. Es ist anzumerken, dass dieser Positioniervorgang vor oder nach der Eingabe der Inspektionsinformation ausgeführt werden kann.
  • Dann wird in Schritt 41 ein Wafer auf den Tisch 20 der Inspektionsvorrichtung geladen.
  • Danach werden in Schritt 42 die elektrooptischen Bedingungen eingestellt. Solche elektrooptischen Bedingungen umfassen EH, EL, VP VN, wie unten beschrieben, usw. Dann werden diese Bedingungen automatisch auf Grundlage der oben erwähnten Inspektionsinformation definiert, wobei die Bedingungen stattdessen auch manuell eingegeben werden können.
  • Dann wird in Schritt 43 der Elektronenstrahl eingestellt. Die Einstellung des Elektronenstrahls umfasst die Einstellung der optischen Achse, Fokuseinstellung, Astigmatismuseinstellung und Ähnliches. Die Einstellung des Elektronenstrahls kann stattdessen automatisch ausgeführt werden.
  • Als Nächstes wird in Schritt 44 die Ausrichtung des zu inspizierenden Substrats ausgeführt. Die Ausrichtung soll die Koordinaten (Xsub, Ysub) des zu inspizierenden Substrat mit denen (Xs, Ys) des Tisches ausrichten.
  • Anschließend wird in Schritt 45 eine Kalibrierung ausgeführt, wobei die Entscheidung über die Auftreffenergie EH oder EL mit Bezug auf 3 erklärt ist. Wenn zum Beispiel der elektrische Strom des Primärelektrons, die Beschleunigungsspannung Vp und die Retardierspannung Vr als 100 pA, –10 kV beziehungsweise –9,7 kV definiert werden, wird eine durch ein thermisches Oxidationsverfahren auf einem Silikonsubstrat gebildete Siliziumdioxidschicht mit einer Dicke von einem Mikrometer für eine Probe zur Kalibrierung verwendet. Die Probe zur Kalibrierung wird auf einem Teil des Tisches positioniert. Zum Beispiel wird sie an einem Eckteil des Tisches positioniert. Dann wird zuerst der Primärelektronenstrahl zur Kalibrierung auf die Probe gestrahlt. Zu dieser Zeit ist die Siliziumdioxidschicht positiv geladen, so dass der der Strommenge des Primärelektrons gleichwertige Sekundärelektronenstrom entladen wird. Zu dieser Zeit werden die Verstärkung und der Offset des mit dem Sekundärelektronendetektor verbundenen Verstärkers so eingestellt, dass die Ausgangsspannung des Verstärkers zum Beispiel 1 V wird.
  • Dann wird die Linearität des Detektors durch die Bestätigung, dass die Ausgangsspannung 2 V wird, wenn der elektrische Strom des Primärelektrons auf 200 pA eingestellt wird, und durch die Bestätigung, dass die Ausgangsspannung 0,5 V wird, wenn der elektrische Strom des Primärelektrons auf 50 pA eingestellt wird, bestätigt. Wo eine solche Linearität nicht erlangt wird, wird die Verstärkung so eingestellt, dass der Verstärker eine Ausgangsspannung hat, bei der die Linearität des Verstärkers erreicht werden kann. Durch das oben genannte Vorgehen kann die Strommenge des Sekundärelektrons von der Ausgangsspannung des Sekundärelektronenverstärkers umgewandelt werden. Die oben genannte Kalibrierung 45 kann durch das von einem Benutzer vorbereitete Vorgehen oder automatisch durchgeführt werden.
  • Danach wird der Primärelektronenstrahl auf das zu inspizierende Einkristallsubstrat (hier Siliziumkarbidsubstrat) gestrahlt. Mit der Beschleunigungsspannung Vp, die als –10 kV definiert ist, und einer Retardierspannung Vr, die zwischen –9,9 V zu 0 V variiert, wird der Sekundärelektronenstrom gemessen. Die Messung wird manuell oder automatisch ausgeführt. Die Sekundärelektronen-Emissivität ist durch den folgenden Bruchausdruck gegeben:
    Sekundärelektronenstrom/Primärelektronenstrom. Die Auftreffenergie des Primärelektrons ist durch den folgenden Ausdruck gegeben: (Vr – Vp) Elektronenvolt (eV).
  • 3 zeigt ein Beispiel 64, in dem die Abhängigkeit der Sekundärelektronen-Emissivität von der Auftreffenergie gezeigt ist. Die Energie 63 des Primärelektrons, durch die die Sekundärelektronen-Emissivität 1 wird, ist als die Bezugsenergie E2 definiert. Bezüglich der Ausgangssignalspannung des Detektors ist dessen Bezugssignalspannung als 2 V definiert. Die Energie 62, die höher ist als die Vergleichsspannung E2, ist als EH definiert, während die Energie 61, die niedriger als selbige ist, als EL definiert ist.
  • Dann wird das Potential VP der Gegenelektrode 16 für das zur Detektorseite zu extrahierende Sekundärelektron auf 2 kV eingestellt, während das Potential VN für das zur Oberflächenseite zurückzuführende Sekundärelektron auf (Vr –50 V) eingestellt wird.
  • Anschließend wird in Schritt 47 ein Inspektionsbild erlangt. Bezüglich des Inspektionsbildes wird der Tisch auf Grundlage der Inspektionsinformation bewegt; der Primärelektronenstrahl 9 wird in die X- und in die Y-Richtung durch den Deflektor 15 abgelenkt; und ein Sekundärelektronensignal wird synchron mit der Ablenkung des Primärelektronenstrahls erlangt, wodurch in Schritt 46 das Inspektionsbild erlangt wird. Das Bewegen des Tisches und das Ablenken des Primärelektronenstrahls können unabhängig oder assoziativ ausgeführt werden. Hieraufhin werden mit einem im Voraus auf dem zu inspizierenden Substrat festgelegten Bezugspunkt die Tischkoordinaten (Xs, Ys) mit den Primärelektronenabtastkoordinaten (Xe, Ye) ausgerichtet, wodurch die Substratkoordinaten (Xsub, Ysub) durch (Xs + Xe, Ys + Ye) gegeben sind.
  • Dann wird in Schritt 47 ein verarbeitetes Inspektionsbild, bei dem das Inspektionsbild einer Bildbearbeitung durch einen Schwellenfilter unterzogen wird, auf Grundlage der oben erwähnten Bezugssignalspannung ausgegeben.
  • Als Nächstes werden in Schritt 48 auf Grundlage der Inspektionsinformation das Inspektionsbild und das verarbeitete Inspektionsbild mit den modifizierten elektrooptischen Bedingungen erlangt, wobei die Figuren, die Defekten entsprechen, erlangt werden und solche Defektkoordinaten wie Scheitelkoordinaten und baryzentrische Koordinaten extrahiert werden.
  • Dann werden die Defektfiguren von dem von verschiedenen Inspektionsbildern subtrahierten Bild erlangt.
  • Danach werden in Schritt 49 die Defekte durch die Mustererkennung der Defektfiguren klassifiziert.
  • Anschließend wird in Schritt 50 die Verteilungskarte für die entsprechenden Defekte automatisch vorbereitet. Die zuvor erwähnten Vorgänge des Ausgebens eines verarbeiteten Inspektionsbildes, Extrahierens von Figuren, Klassifizierens von Defekten und Vorbereitens der Verteilungskarte kann auch mit einem in der Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung integrierten Computer ausgeführt werden. Ferner können solche Vorgänge mit einem über ein Netzwerk verbundenen Computer ausgeführt werden. Außerdem kann eine Vielzahl von zu inspizierenden Substraten parallel mit einer Vielzahl von miteinander durch ein Netzwerk verbundenen Inspektionsvorrichtungen inspiziert werden. Nachdem das Inspektionsergebnis in Schritt 51 ausgegeben wird, wird das Inspektionssubstrat in Schritt 52 entladen. Wenn Substrate nacheinander zu inspizieren sind, wird ein Wafer auf den Tisch geladen und den oben beschriebenen Inspektionsschritten unterzogen.
  • <Beispiel 2>
  • Die Verfahren, die einen konkaven Defekt und einen konvexen Defekt des zu inspizierenden Einkristallsubstrats unter Verwendung der Inspektionsvorrichtung gemäß Beispiel 1 bestimmen und detektieren, werden mit Bezug auf 4A bis 4D sowie auf 5A bis 5D erklärt.
  • Die Energie EH des Primärelektrons wird auf 3 kV eingestellt, während das Potential VP der Gegenelektrode 16 auf 2 kV eingestellt wird, und der Primärelektronenstrahl 9 wird mit dem Deflektor 15 in die X- und die Y-Richtung abgelenkt, so dass die Oberfläche des zu inspizierenden Substrats 21 abgetastet wird. Synchron mit der Abtastoperation durch den Primärelektronenstrahl 9 wird das Sekundärelektronensignal 10 erlangt.
  • Mit einem im Voraus auf dem zu inspizierenden Substrat eingestellten Bezugspunkt werden die Tischkoordinaten (Xs, Ys) mit den Primärelektronabtastkoordinaten (Xe, Ye) ausgerichtet, wodurch die Substratkoordinaten (Xsub, Ysub) durch (Xs Xe, Ys + Ye) gegeben sind.
  • 4A zeigt das erste Inspektionsbild 71 des Substrats, das von dem Primärelektronenstrahl abgetastet wird. Der darin dargestellte dunkle Punkt 72 ist ein konvexer Defekt. Um den Grund zu erklären, warum ein solcher Punkt als ein konvexer Defekt bestimmt wird, ist in 4C ein Laserabtastmikroskopbild 76 des gleichen Punktes gezeigt. Das Laserabtastmikroskopbild ist ein dunkler Punkt 75 und in 4D kann bestätigt werden, dass das Profil 77 in der Umgebung des dunklen Punktes 75 konvex ein gezeichnet ist.
  • 5A zeigt das erste Inspektionsbild 82 des Substrats mit dem Punkt, der sich von dem in 4A gezeigten unterscheidet. Ein in 5A gezeigter heller Punkt 81 ist ein konkaver Defekt. Um den Grund zu erklären, warum ein solcher Punkt ein konkaver Defekt ist, ist in 5C ein Laserabtastmikroskopbild 85 des gleichen Punktes gezeigt. Das Laserabtastmikroskopbild ist ein dunkler Punkt 86, und in 5D kann bestätigt werden, dass das Profil 87 in der Umgebung des dunklen Punktes 86 konkav eingezeichnet ist. Die Bestätigung der konkaven und konvexen Form gemäß dem vorliegenden Beispiel ist auch durch die Querschnitts-Betrachtung des Substrats unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops möglich. Bezüglich der Ausgangssignalspannung von dem Detektor ist dessen Bezugssignalspannung 2 V. Das verarbeitete Inspektionsbild (1A), das durch Unterziehen der Ausgangssignalspannung 2,5 V oder mehr einer Schwellenwertfilterung erlangt wird, wird von der Bezugszahl 83 in 5B gezeigt. Die punktförmige Figur 84 ist ein konkaver Defekt. Ferner ist das verarbeitete Inspektionsbild (1B), das durch Unterziehen der Ausgangssignalspannung von 1,5 V oder niedriger der Schwellenwertfilterung erlangt wird, von der Bezugszahl 73 in 4B gezeigt. Die punktförmige Figur 74 ist ein konvexer Defekt. Dementsprechend wird die Defektverteilung unter diesen konkaven und konvexen Defekten durch Extrahieren der in den verarbeiteten Inspektionsbildern (1A) und (1B) enthaltenen punktförmigen Figuren erlangt.
  • <Beispiel 3>
  • Die Verfahren, die eine eindringende Versetzung, eine basale planare Versetzung und einen Stapelungsfehler unter Verwendung der Inspektionsvorrichtung nach Beispiel 1 bestimmen, werden mit Bezug auf 6 und 7 erklärt.
  • Damit die Energie EL des Primärelektrons 1 keV wird, werden die Beschleunigungsspannung Vp und die Retardierspannung Vr als –10 kV bzw. –9 kV definiert. Das Potential VN der Gegenelektrode 16 wird als –9,05 kV definiert. Der Primärelektronenstrahl 9 wird mit dem Deflektor 15 in die X- und die Y-Richtung abgelenkt, so dass die Oberfläche des zu inspizierenden Substrats abgetastet wird. Synchron mit der Abtastoperation des Primärelektronenstrahls wird das Sekundärelektronensignal 10 erlangt.
  • Mit einem im Voraus auf dem zu inspizierenden Substrat eingestellten Bezugspunkt werden die Tischkoordinaten (Xs, Ys) mit den Primärelektronabtastkoordinaten (Xe, Ye) ausgerichtet, wodurch die Substratkoordinaten (Xsub, Ysub) durch (Xs + Xe Ys + Ye) gegeben sind. Die erlangten zweiten Inspektionsbilder werden von Bezugszahl 101 in 6A und von der Bezugszahl 110 in 7A gezeigt.
  • Die in 6A und 7A gezeigten zweiten Inspektionsbilder werden an verschiedenen Inspektionsbereichen aufgenommen. Das Substrat wird einer Musterung mit Lithographie unterzogen, um die Beobachtung der Übereinstimmung von Defektpunkten in den zweiten Inspektionsbildern 101 und 102 zu erleichtern. Dunkle Punkte 91 und 92 werden in dem zweiten Inspektionsbild 101 beobachtet. Bezugszeichen 91A ist eine vergrößerte Ansicht des dunklen Punktes 91, die in das Bild 101 eingefügt wird, um die Beobachtung eines solchen dunklen Punktes zu erleichtern. Bezugszeichen 92A ist eine vergrößerte Ansicht des dunklen Punktes 92, die in das Bild 101 eingefügt wird, um die Beobachtung eines solchen dunklen Punktes zu erleichtern.
  • Danach wird folgende Bildverarbeitung ausgeführt. Bezüglich der Ausgangssignalspannung von dem Detektor ist dessen Bezugssignalspannung 2 V. Das verarbeitete Inspektionsbild (2A), das mit der Ausgangssignalspannung von 2,5 V oder mehr erlangt wird und der Schwellenwertfilterung unterzogen wird, ist von Bezugszahl 112 in 7B gezeigt. Die trapezförmige Figur 113 wird von dem verarbeiteten Inspektionsbild (2A) 112 extrahiert. Das Innere der trapezförmigen Figur 113 entspricht einem Stapelungsfehler. Die in 7C gezeigten Seitenlinienkomponenten 115 und 114 des Trapezoids, das die in dem verarbeiteten Inspektionsbildes (2A) 112 enthaltene trapezförmige Figur 113 konturiert, entsprechen basalen planaren Versetzungen. Ferner ist das verarbeitete Inspektionsbild (2B), das mit der Ausgangssignalspannung von 1,5 V oder weniger erlangt wird und der Schwellenfilterung unterzogen wird, von der Bezugszahl 104 in 6B gezeigt. Die punktförmigen Figuren 97 und 99 entsprechen eindringenden Versetzungen.
  • Wie vorstehend beschrieben, können die Verteilung der Defekte oder der eindringenden Versetzungen, der basalen planaren Versetzungen und der Stapelungsfehler auf dem Substrat durch Extrahieren von in den jeweiligen verarbeiteten Inspektionsbilden enthaltenen Figuren und dementsprechendes Klassifizieren solcher Figuren erhalten werden.
  • <Beispiel 4>
  • Die Verfahren, die eine eindringende spiralförmige Versetzung und eine eindringende blattförmige Versetzung unter Verwendung der Inspektionsvorrichtung nach Beispiel 1 bestimmen, werden mit Bezug auf 6 erklärt.
  • Damit die Energie EL des Primärelektrons 1 keV wird, werden die Beschleunigungsspannung Vp und die Retardierspannung Vr als –10 kV bzw. –9 kV definiert. Das Potential VP der Gegenelektrode 16 wird als 2 kV definiert. Der Primärelektronenstrahl 9 wird mit dem Deflektor in die X- und die Y-Richtung 15 abgelenkt, so dass die Oberfläche des zu inspizierenden Substrats 21 abgetastet wird. Synchron mit der Abtastoperation durch den Primärelektronenstrahl wird das Sekundärelektronensignal 10 erlangt.
  • Mit einem im Voraus auf dem zu inspizierenden Substrat eingestellten Bezugspunkt werden ferner die Tischkoordinaten (Xs, Ys) mit den Primärelektronabtastkoordinaten (Xe, Ye) ausgerichtet, wodurch die Substratkoordinaten (Xsub, Ysub) durch (Xs + Xe, Ys + Ye) gegeben sind. Das erlangte dritte Inspektionsbild wird von Bezugszahl 102 in 6A gezeigt. Das dritte Inspektionsbild 102 und das zweite Inspektionsbild 101 werden in dem gleichen Inspektionsbereich aufgenommen.
  • Dann wird folgende Bildverarbeitung ausgeführt. Bezüglich der Ausgangssignalspannung von dem Detektor 14 ist dessen Bezugssignalspannung 2 V. Das dritte verarbeitete Inspektionsbild mit der Ausgangssignalspannung von 1,5 V oder weniger, das der Schwellenwertfilterung unterzogen wird, wird durch die Bezugszahl 105 in 6B gezeigt. Die in dem dritten verarbeiteten Inspektionsbild 105 enthaltene punktförmige Figur 98 entspricht einer eindringenden spiralförmigen Versetzung. Ferner wird das subtrahierte Bild zwischen dem zweiten verarbeiteten Inspektionsbild 104 und dem dritten verarbeiteten Inspektionsbild 105 als das vierte verarbeitete Inspektionsbild 106 definiert und entspricht das in dem Bild 106 enthaltene punktförmige Bild 100 einer eindringenden blattförmigen Versetzung. Um die Genauigkeit der Bestimmung solcher Versetzungen hiervon zu bestätigen, wird das zu inspizierende Substrat einem Ätzvorgang mit Kaliumhydroxid unterzogen und der daraus entstehende Zustand inspiziert.
  • Die Bezugszahl 103 in Figur 103A zeigt ein lichtmikroskopisches Bild des Substrats, das einem Ätzvorgang unterzogen wurde. Gemäß der Ätzgrubenmethode kann die eindringende spiralförmige Versetzung mit der Bezugszahl 95 von der eindringenden blattförmigen Versetzung mit der Bezugszahl 96 von den Ätzgrubenkonfigurationen unterschieden werden. Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß dem vorliegenden Beispiel die Verteilungskarte der Defekte oder der eindringenden spiralförmigen Versetzungen und der eindringenden blattförmigen Versetzungen auf dem Substrat erhalten werden.
  • <Beispiel 5>
  • Die Verfahren, die eine Stufenbündelung unter Verwendung der Inspektionsvorrichtung nach Beispiel 1 bestimmen, sind mit Bezug auf 8A und 8B erklärt.
  • Damit die Energie EL des Primärelektrons 1 keV wird, werden die Beschleunigungsspannung Vp und die Retardierspannung Vr als –10 kV bzw. –9 kV definiert. Das Potential VN der Gegenelektrode 16 wird als –9,05 kV definiert. Der Primärelektronenstrahl 9 wird mit dem Deflektor 15 in die X- und die Y-Richtung abgelenkt, so dass die Oberfläche des zu inspizierenden Substrats 21 abgetastet wird. Synchron mit der Abtastoperation durch den Primärelektronenstrahl wird das Sekundärelektronensignal 10 erlangt.
  • Mit einem im Voraus auf das zu inspizierende Substrat eingestellten Bezugspunkt werden die Tischkoordinaten (Xs, Ys) mit den Primärelektronabtastkoordinaten (Xe, Ye) ausgerichtet, wodurch die Substratkoordinaten (Xsub, Ysub) durch (Xs + Xe, Ys + Ye) gegeben sind. Das zweite erlangte Inspektionsbild wird durch Bezugszahl 120 in 8A gezeigt.
  • Dann wird folgende Bildverarbeitung ausgeführt. Bezüglich der Ausgangssignalspannung vom Detektor ist dessen Bezugssignalspannung 2 V. Das verarbeitete Inspektionsbild (2B), das mit der Ausgangssignalspannung von 1,5 V oder weniger erlangt und der Schwellenwertfilterung unterzogen wird, wird von der Bezugszahl 122 in 8B gezeigt. Die in dem verarbeiteten Inspektionsbild (2B) enthaltene leistenförmige Figur 123 entspricht einer Stufenbündelung. Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß dem vorliegenden Beispiel die Verteilungskarte des Defektes oder der Stufenbündelung auf dem Substrat erlangt werden.
  • <Beispiel 6>
  • Das vorliegende Beispiel soll erklären, wie die Verteilungsdaten der Defekte auf dem zu inspizierenden Substrat unter Verwendung der Inspektionsvorrichtung gemäß Beispiel 1 und den Methoden des Bestimmens der Defekte gemäß den Beispielen 2 bis 5 ausgegeben werden.
  • Das erste, zweite und dritte Inspektionsbild werden unter Verwendung der Inspektionsvorrichtung gemäß Beispiel 1 mit ihren Inspektionsschritten sowie den in Beispielen 2 bis 5 erklärten elektrooptischen Bedingungen erlangt; mit diesen Bildern, die der Bildverarbeitung unterzogen werden, werden das verarbeitete Inspektionsbild (1A), das verarbeitete Inspektionsbild (1B), das verarbeitete Inspektionsbild (2A), das verarbeitete Inspektionsbild (2B), das dritte verarbeitete Inspektionsbild und das vierte verarbeitete Inspektionsbild erlangt; und in diesen verarbeiteten Bildern enthaltene Figuren werden durch Mustererkennung extrahiert und dementsprechend klassifiziert.
  • Da in solchen Figuren Koordinateninformationen enthalten sind, kann die planare Verteilung solcher morphologischen Defekte, wie ein konkaver Defekt, ein konvexer Defekt, eine Stufenbündelung, sowie auch solche Kristalldefekte, wie eindringende spiralförmige Versetzung, eindringende blattförmige Versetzung und Stapelungsfehler, erlangt werden. Das Inspektionsergebnis kann entweder mit einer durch die Bezugszahl 134 in 9 gezeigte Karte ausgedrückt werden oder mit einem Tabellenformat ausgegeben werden.
  • <Beispiel 7>
  • Das vorliegende Beispiel dient der Erklärung, wie die Qualität des zu inspizierenden Substrates unter Verwendung der planaren Verteilung der in Beispiel 6 erklärten Defekte ausgegeben wird. Am Anfang wird ein qualitätsbasierter Einheitsbereich eingegeben. Auf der Grundlage eines solchen Einheitsbereichs wird eine Karte mit den Netzen vorbereitet, in die das Substrat in einer rechteckigen Form segmentiert ist. Eine Defektdichte wird aus der Anzahl von Defekten pro Netzbereich errechnet.
  • Eine Substratkarte, in der eine Defektdichte pro Netzbereich gezeigt wird, wird ausgegeben. Ferner können die Netzbereiche, in die das Substrat konzentrisch segmentiert ist, für die oben erwähnten Netzbereiche verwendet werden.
  • Auf dieselbe Weise wird eine Defektdichte aus der Anzahl von Defekten pro Netzbereich berechnet. Die Defektdichte in der Radiusrichtung von der Mitte des Substrats wird ausgegeben. Die Qualität des Substrats kann auf Grundlage der oben erwähnten Defektdichte quantifiziert werden.
  • <Beispiel 8>
  • Das vorliegende Beispiel soll die Methoden erklären, die bestimmen, ob das epitaktische Wachstum unter Verwendung der qualitätsbasierten Quantifizierung des Substrats gemäß Beispiel 6 bedingt verfügbar ist. Zuerst wird das Substrat gemäß Beispiel 6 inspiziert, so dass ein Satz Daten A erlangt wird, der das Inspektionsergebnis enthält.
  • Dann wird eine Epitaxieschicht auf einem solchen Substrat gezüchtet. Das Substrat, in dem eine solche Epitaxieschicht gebildet wird, wird unter Verwendung der Methode nach Beispiel 6 inspiziert; ein Datensatz B, der das Inspektionsergebnis enthält, wird erlangt; und der Datensatz A wird mit dem Datensatz B verglichen, wodurch bestimmt wird, ob das Epitaxialwachstum bedingt verfügbar ist.
  • <Beispiel 9>
  • Die Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops, das einen Detektor zur Detektierung eines Musters rückgestreuter Elektronen, einen Röntgendetektor usw. für die Inspektionsvorrichtung nach Beispiel 1 aufweist, ermöglicht die Beobachtung von Defekten zusammen mit deren physischer Analyse unter Verwendung der in Beispielen 2 bis 5 erklärten Methoden.
  • Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht die vorliegende Erfindung die Detektierung eines konkaven oder konvexen Defekts, einer Stufenbündelung, einer spiralförmigen Versetzung, einer blattförmigen Versetzung, einer basalen planaren Versetzung und eines Stapelungsfehlers, die auf einem Einkristallsubstrat und einer Epitaxieschicht gebildet sind, sowie auch eine Defektinspektion, von der solche Defekte voneinander unterschieden und mit hoher Genauigkeit detektiert und dementsprechend klassifiziert werden können.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Elektronenstrahlvorrichtung,
    2
    elektrooptisches System,
    3
    Tischmechanismussystem,
    4
    Waferträgersystem,
    5
    Vakuumentleerungssystem,
    6
    Steuersystem,
    7
    Bildverarbeitungssystem,
    8
    Betriebsabschnitt,
    9
    Primärelektron,
    10
    Sekundärelektron,
    11
    Elektronenkanone,
    12
    Kondensatorlinse,
    13
    Objektivlinse,
    14
    Sekundärelektronendetektor,
    15
    Deflektor,
    16
    Gegenelektrode,
    19
    X-Y-Tisch,
    20
    Waferhalter,
    21
    Wafer,
    22
    Elektronenstrahlsteuerabschnitt,
    23
    Detektierungssystemsteuerabschnitt,
    24
    Ablenkungssteuerabschnitt,
    25
    Elektronenlinsensteuerabschnitt,
    26
    Retardierspannungssteuerabschnitt,
    27
    Elektrodensteuerabschnitt,
    30
    Bildverarbeitungsabschnitt,
    31
    Bildspeicherabschnitt,
    33
    Reflexionsplatte,
    40
    Schritt der Eingabe von Inspektionsinformation,
    41
    Schritt des Ladens des Wafers,
    42
    Schritt des Einstellens der elektrooptischen Bedingungen,
    43
    Schritt des Einstellens des Elektronenstrahls,
    44
    Schritt des Ausrichtens des Wafers,
    45
    Kalibrierungsschritt,
    46
    Schritt des Erlangens des Inspektionsbildes,
    47
    Schritt des Ausgebens des verarbeiteten Inspektionsbildes,
    48
    Schritt des Extrahierens der Defektkoordinate,
    49
    Schritt des Klassifizierens der Defekte,
    50
    Schritt des Vorbereitens der Defektverteilungskarte,
    51
    Schritt des Ausgebens des Inspektionsergebnisses,
    52
    Schritt des Entladens des Wafers,
    61
    EL
    62
    EH
    63
    E2
    64
    Sekundärelektronen-Emissivitätskurve,
    71
    erstes Inspektionsbild,
    72
    punktförmiger Defekt,
    73
    verarbeitetes Inspektionsbild (1A),
    74
    inspizierte Figur, die einen konvexen Defekt zeigt,
    75
    Lasermikroskopkontrast des Defektes,
    76
    lasermikroskopisches Bild,
    77
    Lasermikroskoplinienprofil des Defektteils,
    81
    punktförmiger Defekt,
    82
    erstes Inspektionsbild,
    83
    verarbeitetes Inspektionsbild (1B),
    84
    inspizierte Figur, die einen konkaven Defekt zeigt,
    85
    Lasermikroskopbild,
    86
    Lasermikroskopkontrast des Defektteils,
    87
    Lasermikroskoplinienprofil des Defektteils,
    91
    punktförmiger Defekt,
    91A
    vergrößerte Ansicht des dunklen Punktes 91, die in Bild eingefügt 101 ist,
    92
    punktförmiger Defekt,
    93
    punktförmiger Defekt,
    93A
    vergrößerte Ansicht des dunklen Punktes 93, die in Bild eingefügt 102 ist,
    94
    Kontrast des punktförmigen Defektes 92 an gleichem Punkt
    94A
    vergrößerte Ansicht des dunklen Punktes 94, die in Bild eingefügt 102 ist,
    95
    Ätzgrube, die eine eindringende spiralförmige Versetzung zeigt,
    96
    Ätzgrube, die eine eindringende blattförmige Versetzung zeigt,
    97
    inspizierte Figur, die eine eindringende spiralförmige Versetzung zeigt,
    98
    inspizierte Figur, die eine eindringende spiralförmige Versetzung zeigt,
    99
    inspizierte Figur, die eine eindringende blattförmige Versetzung zeigt,
    100
    inspizierte Figur, die eine eindringende blattförmige Versetzung zeigt,
    101
    zweites Inspektionsbild,
    102
    drittes Inspektionsbild,
    103
    lichtmikroskopisches Bild des Substrats, das einem Ätzvorgang mit Kaliumhydroxid unterzogen wird,
    104
    verarbeitetes Inspektionsbild (2B),
    105
    drittes verarbeitetes Inspektionsbild,
    106
    viertes verarbeitetes Inspektionsbild,
    110
    zweites Inspektionsbild,
    111
    trapezförmiger Defekt,
    112
    verarbeitetes Inspektionsbild (2A),
    113
    inspizierte Figur, die einen Stapelungsfehler zeigt,
    114
    inspizierte Figur, die eine basale planare Versetzung zeigt,
    115
    inspizierte Figur, die eine basale planare Versetzung zeigt,
    116
    verarbeitetes Inspektionsbild, wobei seitliche Seiten des Trapezoids von dem verarbeiteten Inspektionsbild (2A) extrahiert werden,
    120
    zweites Inspektionsbild,
    121
    Kontrast des leistenförmigen Defektes,
    122
    verarbeitetes Inspektionsbild (2A),
    123
    inspizierte Figur, die Stufenbündelung zeigt,
    130
    Inspektionsinformation,
    131
    Spalte, wo Inspektionselemente eingegeben werden,
    132
    Spalte, wo die Struktur des zu inspizierenden Substrats eingegeben wird,
    133
    Spalte, wo der Inspektionsbereich eingestellt wird,
    134
    Inspektionsergebnis

Claims (15)

  1. Halbleiterinspektionsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine Kanone für geladene Teilchen, um einen geladenen Teilchenstrahl zu erzeugen; eine Probenhaltevorrichtung, um eine Probe zu halten; einen Ablenkungsabschnitt, um mit dem geladenen Teilchenstrahl eine Oberfläche der Probe abzutasten; einen Detektor zum Detektieren eines von dem auf die Probe gestrahlten geladenen Teilchenstrahl erzeugten Sekundärelektrons; einen Bildverarbeitungsabschnitt zum Verarbeiten einer Ausgabe von dem Detektor als ein Bild; einen Probenpotentialsteuerabschnitt zum Steuern eines Potentials der Probe; eine Gegenelektrode, die zwischen der Probe und einer Objektivlinse angeordnet ist; einen Energiequellenabschnitt zum Anlegen eines von einem positiven Potential und einem negativen Potential an die Gegenelektrode, wobei ein Potential der Probe als ein Bezugspotential definiert ist; einen Emissivitätsberechnungsabschnitt zum Berechnen einer Sekundärelektronen-Emissivität auf der Grundlage einer Strommenge des geladenen Teilchenstrahls und des Sekundärelektrons; einen Energieberechnungsabschnitt zum Berechnen einer ersten Auftreffenergie, in der die Sekundärelektronen-Emissivität größer als 1 ist, und einer zweiten Auftreffenergie, in der die Sekundärelektronen-Emissivität kleiner als 1 ist, auf der Grundlage einer Ausgabe des Emissivitätsberechnungsabschnitts; und einen Steuerabschnitt zum Steuern einer der ersten Auftreffenergie und der zweiten Auftreffenergie und eines Anlegens eines des positiven Potentials und des negativen Potentials an die Gegenelektrode auf der Grundlage von Messbedingungen für die Probe.
  2. Halbleiterinspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Inspektionselementeingabeabschnitt, in den Typen von morphologischen Defekten oder Kristalldefekten der Probe als die Messbedingungen für die Probe eingegeben werden, umfasst, wobei der Steuerabschnitt dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine der ersten Auftreffenergie und der zweiten Auftreffenergie und das Anlegen eines des positiven Potentials und des negativen Potentials an die Gegenelektrode auf der Grundlage der eingegebenen Typen für eine Vorrichtung für geladene Teilchenstrahlen steuert; und wobei der Bildverarbeitungsabschnitt dadurch gekennzeichnet ist, dass er die Entscheidung über den morphologischen Defekt und den Kristalldefekt der Probe auf Grundlage einer Vielzahl von durch die Steuerung erlangten Bildern trifft.
  3. Halbleiterinspektionsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe ein Einkristallsubstrat oder ein Substrat, in dem eine Epitaxieschicht gebildet ist, ist, wobei der Bildverarbeitungsabschnitt dadurch gekennzeichnet ist, dass er die Qualität des Substrats auf Grundlage der Entscheidung über den morphologischen Defekt und den Kristalldefekt der Probe quantifiziert und die quantifizierte Qualität ausgibt.
  4. Halbleiterinspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerabschnitt eine Vorrichtung für geladene Teilchenstrahlen so steuert, dass die Auftreffenergie die erste Auftreffenergie wird und das Anlegen des Potentials an die Gegenelektrode das positive Potential wird; und der Bildverarbeitungsabschnitt ein erstes Bild unter der Steuerung erfasst, dass die Auftreffenergie die erste Auftreffenergie wird und das Anlegen des Potentials an die Gegenelektrodenergebnisse das positive Potential wird, und zwischen einem konkaven Defekt und einem konvexen Defekt, die in dem ersten Bild enthalten sind, auf Grundlage eines vorbestimmten Schwellenwerts einer Sekundärelektronsignalgröße unterscheidet.
  5. Halbleiterinspektionsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungsabschnitt das erste Bild als ein erstes verarbeitetes Bild auf Grundlage eines Sekundärelektronensignals, das höher ist als der Schwellenwert, verarbeitet und eine in dem ersten verarbeiteten Bild enthaltene punktförmige Figur als den konkaven Defekt bestimmt.
  6. Halbleiterinspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerabschnitt die Vorrichtung für geladene Teilchenstrahlen so steuert, dass die Auftreffenergie die zweite Auftreffenergie wird und das Anlegen des Potentials an die Gegenelektrode das negative Potential wird; und der Bildverarbeitungsabschnitt ein zweites Bild unter der Steuerung erfasst, dass die Auftreffenergie die zweite Auftreffenergie wird und das Anlegen des Potentials an die Gegenelektrode das negative Potential wird, und einen in dem zweiten Bild enthaltenen Stapelungsfehler auf Grundlage eines vorbestimmten Schwellenwerts einer Sekundärelektronsignalgröße bestimmt.
  7. Halbleiterinspektionsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungsabschnitt das zweite Bild als ein zweites verarbeitetes Bild auf Grundlage eines Sekundärelektronensignals, das höher ist als der Schwellenwert, verarbeitet und einen in dem zweiten verarbeiteten Bild enthaltenen hellen gepunkteten Bereich als einen Stapelungsfehler bestimmt, der eine in etwa polygonale Form hat.
  8. Halbleiterinspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerabschnitt eine Vorrichtung für geladene Teilchenstrahlen so steuert, dass die Auftreffenergie die zweite Auftreffenergie wird und das Anlegen des Potentials an die Gegenelektrode das positive Potential wird; und der Bildverarbeitungsabschnitt ein drittes Bild unter der Steuerung erfasst, dass die Auftreffenergie die zweite Auftreffenergie wird und das Anlegen des Potentials an die Gegenelektrode das positive Potential wird, und eine in dem dritten Bild enthaltene eindringende spiralförmige Versetzung auf Grundlage eines vorbestimmten Schwellenwerts einer Sekundärelektronsignalgröße bestimmt.
  9. Halbleiterinspektionsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungsabschnitt das dritte Bild als ein drittes verarbeitetes Bild auf Grundlage eines Sekundärelektronensignals, das niedriger ist als der Schwellenwert, verarbeitet und eine in dem dritten verarbeiteten Bild enthaltene punktförmige Figur als die eindringende spiralförmige Versetzung bestimmt.
  10. Halbleiterinspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerabschnitt eine Vorrichtung für geladene Teilchenstrahlen unter einer ersten Bedingung so steuert, dass die Auftreffenergie die zweite Auftreffenergie wird und das Anlegen des Potentials an die Gegenelektrode das negative Potential wird, und die Vorrichtung für geladene Teilchenstrahlen unter einer zweiten Bedingung so steuert, dass die Auftreffenergie die zweite Auftreffenergie wird und das Anlegen des Potentials an die Gegenelektrode das positive Potential wird; und der Bildverarbeitungsabschnitt ein viertes Bild unter der ersten Bedingung und ein fünftes Bild unter der zweiten Bedingung erfasst und eine in einem subtrahierten Bild zwischen dem vierten und dem fünften Bild enthaltene eindringende blattförmige Versetzung bestimmt.
  11. Halbleiterinspektionsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungsabschnitt das zweite Bild als ein zweites verarbeitetes Bild auf Grundlage eines Sekundärelektronensignals, das niedriger ist als der Schwellenwert, verarbeitet und eine Vielzahl von in dem verarbeiteten Bild enthaltenen leistenförmigen Figuren als eine Stufenbündelung bestimmt.
  12. Halbleiterinspektionsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungsabschnitt das zweite Bild als ein zweites verarbeitetes Bild auf Grundlage eines Sekundärelektronensignals, das höher ist als der Schwellenwert, verarbeitet und einen Konturteil um einen in dem zweiten verarbeiteten Bild enthaltenen hellen gepunkteten Bereich herum als eine basale planare Versetzung bestimmt.
  13. Inspektionsverfahren zum Inspizieren eines Einkristallsubstrats oder eines Substrats, in dem eine Epitaxieschicht gebildet ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst: einen ersten Schritt des Anlegens eines von einem positiven Potential und einem negativen Potential, wobei ein Potential des Substrats als ein Bezug definiert wird, an eine zwischen dem Substrat und einer Objektivlinse angeordnete Gegenelektrode; einen zweiten Schritt des Berechnens einer Sekundärelektronen-Emissivität auf der Grundlage einer Strommenge eines geladenen Teilchenstrahls und eines Sekundärelektrons; einen dritten Schritt des Bestimmens einer ersten Auftreffenergie, in der die Sekundärelektronen-Emissivität größer als 1 ist, und einer zweiten Auftreffenergie, in der die Sekundärelektronen-Emissivität kleiner als 1 ist; einen vierten Schritt des Auswählens entweder des positiven oder des negativen Potentials in dem ersten Schritt und entweder der ersten oder der zweiten Auftreffenergie im dritten Schritt; einen fünften Schritt, der nach dem vierten Schritt ausgeführt wird, des Abtastens des geladenen Teilchenstrahls bezüglich einer Inspektionsoberfläche des Substrats und des Detektierens eines Sekundärelektrons: und einen sechsten Schritt des Inspizierens eines morphologischen Defekts und eines Kristalldefekts des Substrats auf Grundlage eines im fünften Schritt erhaltenen abgetasteten Bildes.
  14. Inspektionsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im vierten Schritt die erste Auftreffenergie und das positive Potential ausgewählt werden; und im fünften Schritt ein konkaver Defekt und ein konvexer Defekt, die in dem abgetasteten Bild enthalten sind, auf der Grundlage eines vorbestimmten Schwellenwerts einer Sekundärelektronsignalgröße voneinander unterschieden werden.
  15. Inspektionsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im vierten Schritt die zweite Auftreffenergie und das negative Potential ausgewählt werden; und im fünften Schritt ein Stapelungsfehler, der in dem abgetasteten Bild enthalten ist, auf der Grundlage des vorbestimmten Schwellenwerts einer Sekundärelektronsignalgröße bestimmt wird.
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