JP2002031519A - Electron beam inspection device - Google Patents

Electron beam inspection device

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JP2002031519A
JP2002031519A JP2000216844A JP2000216844A JP2002031519A JP 2002031519 A JP2002031519 A JP 2002031519A JP 2000216844 A JP2000216844 A JP 2000216844A JP 2000216844 A JP2000216844 A JP 2000216844A JP 2002031519 A JP2002031519 A JP 2002031519A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron beam inspection device capable of efficiently collecting the electrons reflected from a specimen and increasing the throughput of an inspection. SOLUTION: This electron beam inspection device comprises an electron beam radiation system having an objective lens for radiating the electron beam 14 from an electron source 13 to an expanded specified area zone on the surface of the specimen 1, a power supply 3 for applying a negative voltage to the specimen, an image forming means for forming an expanded image by focusing the reflected electrons obtained from the area radiated by the electron beam, and an image signal acquisition means for converting the expanded image formed by the image forming means to an image signal. The image obtained by the image signal acquisition means is compared with the image signal prepared by a design pattern to inspect for a defect.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
検査に用いて好適な電子ビーム検査装置に関する。
The present invention relates to an electron beam inspection apparatus suitable for use in inspecting semiconductor devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体デバイスの製造過程で、形
成されたパターンの欠陥の検査を行い、その検査結果を
製造プロセスにフィードバックし、半導体デバイス製造
の歩留まりの向上を図っている。この欠陥とは、例え
ば、接続されるべきパターンが分離された状態であった
り、逆に離れて形成されるべきパターンがショートして
いる等の欠陥や、異物の存在等である。
2. Description of the Related Art In a conventional semiconductor device manufacturing process, a formed pattern is inspected for defects, and the inspection result is fed back to a manufacturing process to improve the semiconductor device manufacturing yield. The defect is, for example, a defect that a pattern to be connected is separated, a defect such as a short-circuited pattern to be formed apart, or the presence of a foreign substance.

【0003】この欠陥検査のための装置としては、通常
走査電子顕微鏡が用いられている。例えば、半導体デバ
イスの所定領域で一次電子ビームを走査し、この走査に
よって得られた信号に基づいて、2次電子像を取得し、
この像によりパターン等の検査や異物の存在を検査する
ようにしている。
As an apparatus for this defect inspection, a scanning electron microscope is usually used. For example, a primary electron beam is scanned in a predetermined region of a semiconductor device, and a secondary electron image is obtained based on a signal obtained by the scanning.
This image is used to inspect a pattern or the like and the presence of a foreign substance.

【0004】走査電子顕微鏡では、試料上に電子ビーム
を細く集束すると共に、試料上の所定範囲を電子ビーム
で走査するようにしている。試料に電子ビームを照射す
ることによって2次電子が発生するが、この2次電子を
検出し、この検出信号を一次電子ビームの走査と同期し
た陰極線管に供給し、試料の走査像を表示するようにし
ている。
In a scanning electron microscope, an electron beam is narrowly focused on a sample, and a predetermined range on the sample is scanned with the electron beam. Secondary electrons are generated by irradiating the sample with an electron beam. The secondary electrons are detected, and the detection signal is supplied to a cathode ray tube synchronized with the scanning of the primary electron beam to display a scan image of the sample. Like that.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記した走査電子顕微
鏡を用いた欠陥検査では、所定領域ごとに細く絞った電
子ビームを2次元的に走査する必要性から、検査時間が
長時間とならざるを得ず、検査のスループット向上が強
く要求されている。そのため、通常の走査電子顕微鏡に
代え、反射電子顕微鏡を検査に用いることが提案されて
いる。
In the above-described defect inspection using a scanning electron microscope, it is necessary to two-dimensionally scan an electron beam narrowly narrowed for each predetermined area, so that the inspection time is long. Therefore, there is a strong demand for an improvement in inspection throughput. Therefore, it has been proposed to use a reflection electron microscope for inspection instead of a normal scanning electron microscope.

【0006】このような反射電子顕微鏡の一例として、
特開昭11-108864号公報記載の構成を挙げることができ
る。この公報記載の方式では、負の電位に保たれた半導
体試料の表面に一定の面積を有した電子ビーム(面積ビ
ーム)を照射し、試料表面からの反射電子を結像レンズ
により結像させるようにしている。そして、半導体試料
表面の複数の領域の画像を取得して、それぞれ記憶さ
せ、記憶された画像同士をパターンマッチング等の手法
を用いて比較し、領域内におけるパターンの欠陥の有
無、および欠陥の位置の検査を行うようにしている。
As an example of such a reflection electron microscope,
The configuration described in JP-A-11-108864 can be exemplified. In the method described in this publication, an electron beam (area beam) having a certain area is irradiated on the surface of a semiconductor sample kept at a negative potential, and reflected electrons from the sample surface are imaged by an imaging lens. I have to. Then, images of a plurality of regions on the surface of the semiconductor sample are acquired and stored, and the stored images are compared with each other by using a method such as pattern matching. Inspection is performed.

【0007】上記した従来方式では、実物の画像を複数
枚取得して記憶させねばならないが、このステップはウ
ェハ内に含まれる極めて多くのパターンに対して行う必
要があり、検査のスループット向上の妨げとなってい
る。また、反射電子を十分に捕獲する必要があるが、従
来の対物レンズの形状では不十分である。なぜならば、
反射電子の放出する角度分布は広い範囲に放出されるか
らである。
In the above-mentioned conventional method, a plurality of actual images must be acquired and stored. However, this step needs to be performed for an extremely large number of patterns included in the wafer, which hinders an improvement in inspection throughput. It has become. Further, it is necessary to sufficiently capture the reflected electrons, but the shape of the conventional objective lens is insufficient. because,
This is because the angle distribution emitted by the reflected electrons is emitted in a wide range.

【0008】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、試料からの反射電子を効率よく捕
獲できると共に、検査のスループットを向上させること
ができる電子ビーム検査装置を実現するにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an electron beam inspection apparatus capable of efficiently capturing reflected electrons from a sample and improving the inspection throughput. To be.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に基づく
走査電子顕微鏡は、電子源からの電子ビームを試料表面
の一定の面積領域に拡げて照射する対物レンズを含む電
子ビーム照射系と、試料に負の電圧を印加するための電
圧印加手段と、電子ビームが照射された領域から得られ
る反射電子を結像して拡大像を形成する像形成手段と、
像形成手段により形成された拡大像を画像信号に変換す
る画像信号取得手段と、画像信号取得手段により得られ
た画像と、設計パターンから作成された画像信号とを比
較する手段とよりなることを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a scanning electron microscope, comprising: an electron beam irradiating system including an objective lens for irradiating an electron beam from an electron source onto a predetermined area on a surface of a sample. Voltage applying means for applying a negative voltage to the sample, image forming means for forming a magnified image by imaging reflected electrons obtained from the area irradiated with the electron beam,
An image signal acquiring unit that converts an enlarged image formed by the image forming unit into an image signal; and a unit that compares an image obtained by the image signal acquiring unit with an image signal created from the design pattern. Features.

【0010】請求項1の発明では、反射電子像と設計パ
ターンから作成された画像とを比較して試料の欠陥の検
査を行い、検査のスループットを向上させる。請求項2
の発明に基づく走査電子顕微鏡は、電子源からの電子ビ
ームを試料表面の一定の面積領域に拡げて照射する対物
レンズを含む電子ビーム照射系と、対物レンズの先端近
傍に配置され、正の電圧が印加される捕集電極と、試料
に負の電圧を印加するための電圧印加手段と、電子ビー
ムが照射された領域から得られる反射電子を結像して拡
大像を形成する像形成手段と、像形成手段により形成さ
れた拡大像を画像信号に変換する画像信号取得手段と、
画像信号取得手段により得られた画像と、設計パターン
から作成された画像信号とを比較する手段とよりなるこ
とを特徴としている。
According to the first aspect of the invention, the defect of the sample is inspected by comparing the reflected electron image with the image created from the design pattern, thereby improving the inspection throughput. Claim 2
The scanning electron microscope according to the invention of the present invention is provided with an electron beam irradiation system including an objective lens for irradiating an electron beam from an electron source onto a predetermined area of a sample surface and irradiating the electron beam, and a positive voltage A collecting electrode to which is applied, a voltage applying means for applying a negative voltage to the sample, and an image forming means for forming a magnified image by forming reflected electrons obtained from an area irradiated with the electron beam. Image signal obtaining means for converting an enlarged image formed by the image forming means into an image signal,
It is characterized by comprising means for comparing the image obtained by the image signal obtaining means with the image signal created from the design pattern.

【0011】請求項2の発明では、反射電子像と設計パ
ターンから作成された画像とを比較して試料の欠陥の検
査を行い、検査のスループットを向上させると共に、対
物レンズの先端近傍に反射電子の捕集電極を設けるよう
にしたので、試料からの反射電子を効率よく捕獲して像
を形成することができる。
According to the second aspect of the present invention, the reflected electron image is compared with the image formed from the design pattern to inspect the defect of the sample, thereby improving the inspection throughput and the reflected electron near the tip of the objective lens. Is provided, the reflected electrons from the sample can be efficiently captured to form an image.

【0012】請求項3の発明では、請求項2記載の電子
ビーム検査装置において、対物レンズをセミインレンズ
型の対物レンズとし、内側電極の内側に捕集電極を配置
した。
According to a third aspect of the present invention, in the electron beam inspection apparatus according to the second aspect, the objective lens is a semi-in-lens type objective lens, and the collection electrode is disposed inside the inner electrode.

【0013】請求項4の発明では、請求項1〜3記載の
電子ビーム検査装置において、電子銃からの電子ビーム
がビームセパレータにより曲げられて試料に照射され
る。請求項5の発明では、請求項1〜3記載の電子ビー
ム検査装置において、電子銃からの電子ビームがビーム
セパレータを直進して試料に照射される。
According to a fourth aspect of the present invention, in the electron beam inspection apparatus according to the first to third aspects, the electron beam from the electron gun is bent by the beam separator and irradiated onto the sample. According to the fifth aspect of the present invention, in the electron beam inspection apparatus according to the first to third aspects, the electron beam from the electron gun travels straight through the beam separator and irradiates the sample.

【0014】請求項6の発明では、請求項1〜5記載の
電子ビーム検査装置において、反射電子を結像して拡大
像を形成する像形成手段にエネルギーフィルタが設けら
れ、特定エネルギー範囲の反射電子を選択的に取り出し
て拡大像を形成するようにした。
According to a sixth aspect of the present invention, in the electron beam inspection apparatus of the first to fifth aspects, an energy filter is provided in the image forming means for forming a magnified image by imaging the reflected electrons, and the reflection in a specific energy range is provided. Electrons were selectively extracted to form a magnified image.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に基づく電
子ビーム検査システムの一例を示している。図において
試料1はステージ2の上に載置され、この試料1には試
料バイアス電源3から負の電圧が印加されるように構成
されている。ステージ2はモータドライバ4によって駆
動されるモータ5により水平方向に移動可能とされてい
る。ステージ2の位置はステージ位置センサ6により検
出され、その検出信号はステージ位置測定器7に供給さ
れる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of an electron beam inspection system according to the present invention. In the figure, a sample 1 is placed on a stage 2, and a negative voltage is applied to the sample 1 from a sample bias power supply 3. The stage 2 is movable in the horizontal direction by a motor 5 driven by a motor driver 4. The position of the stage 2 is detected by a stage position sensor 6, and the detection signal is supplied to a stage position measuring device 7.

【0016】試料1の上方には、試料1に照射される電
子ビームのための対物レンズ8が配置されている。対物
レンズ8は、例えば、レンズ磁界が試料1にまではみ出
しているようなセミインレンズ方式のレンズ構成とされ
ている。対物レンズ8の内側には、試料から発生する反
射電子を効率よく集めるための捕集電極11が設けられ
ている。捕集電極11には、捕集電極電源12から正の
電圧が印加される。
Above the sample 1, an objective lens 8 for irradiating the sample 1 with an electron beam is arranged. The objective lens 8 has, for example, a semi-in-lens type lens configuration in which the lens magnetic field protrudes to the sample 1. A collecting electrode 11 for efficiently collecting reflected electrons generated from the sample is provided inside the objective lens 8. A positive voltage is applied to the collecting electrode 11 from a collecting electrode power supply 12.

【0017】試料1には、電子銃13から発生し加速さ
れた電子ビーム14が照射されるが、電子銃13からの
電子ビーム14は、収束レンズ15によって収束され、
ビームセパレータ16に入射する。ビームセパレータ1
6は電場と磁場との組み合わせにより、特定のエネルギ
ーの電子は直進させ、その他のエネルギーの電子は曲げ
るように作用する。セパレータ16に入射した電子ビー
ムは、セパレータ16によって直角に曲げられ、対物レ
ンズ8に入射する。
The sample 1 is irradiated with an electron beam 14 generated and accelerated from an electron gun 13. The electron beam 14 from the electron gun 13 is converged by a converging lens 15,
The light enters the beam separator 16. Beam separator 1
Numeral 6 acts so that electrons of a specific energy go straight and electrons of other energies are bent by a combination of an electric field and a magnetic field. The electron beam incident on the separator 16 is bent at a right angle by the separator 16 and is incident on the objective lens 8.

【0018】電子ビームは対物レンズ8によって収束さ
れ、試料1の所定領域に照射される。この試料1に向け
られた電子ビームは、試料1に印加された負の電圧によ
り、試料1の表面近傍で反射される。反射された電子
は、対物レンズ8の磁場と捕集電極11の電場によって
効率よく光軸上に集められる。反射電子は上方に引き出
され、ビームセパレータ16に入射する。ビームセパレ
ータ16の電場と磁場は、反射電子を直進させる強度に
調整されており、反射電子はビームセパレータ16を直
進して中間レンズ17に向かう。
The electron beam is converged by the objective lens 8 and irradiates a predetermined area of the sample 1. The electron beam directed to the sample 1 is reflected near the surface of the sample 1 by the negative voltage applied to the sample 1. The reflected electrons are efficiently collected on the optical axis by the magnetic field of the objective lens 8 and the electric field of the collection electrode 11. The reflected electrons are extracted upward and enter the beam separator 16. The electric field and magnetic field of the beam separator 16 are adjusted to an intensity that allows the reflected electrons to go straight, and the reflected electrons go straight through the beam separator 16 toward the intermediate lens 17.

【0019】中間レンズ17によって収束された反射電
子は、エネルギーフィルタ18に入射し、特定エネルギ
ーの反射電子のみがフィルタ18を通過して投影レンズ
19に入射する。反射電子は投影レンズ19によって反
射電子に基づく像は蛍光板20に投影される。蛍光板2
0に投影された像は、CCDカメラ21によって映像信
号に変換される。CCDカメラ21によって得られた試
料像の信号は、第1の画像記憶メモリー22に供給され
て記憶される。
The reflected electrons converged by the intermediate lens 17 enter the energy filter 18, and only the reflected electrons of a specific energy pass through the filter 18 and enter the projection lens 19. The image based on the reflected electrons is projected on the fluorescent screen 20 by the projection lens 19. Fluorescent screen 2
The image projected to 0 is converted into a video signal by the CCD camera 21. The signal of the sample image obtained by the CCD camera 21 is supplied to and stored in the first image storage memory 22.

【0020】上記した試料バイアス電源3、対物レンズ
8,捕集電極電源11、収束レンズ15,中間レンズ1
7,エネルギーフィルタ18,投影レンズ19は、電子
光学系制御回路22によって制御される。更に、この電
子光学系制御回路23,モータドライバ4,ステージ位
置測定器7は、制御コンピュータ24によって制御され
る。
The above-mentioned sample bias power source 3, objective lens 8, collecting electrode power source 11, converging lens 15, intermediate lens 1
7, the energy filter 18, and the projection lens 19 are controlled by an electron optical system control circuit 22. Further, the electronic optical system control circuit 23, the motor driver 4, and the stage position measuring device 7 are controlled by the control computer 24.

【0021】前記第1の画像記憶メモリー22は、画像
処理部25内にあり、この画像処理部25には、CAD
などであらかじめ得ている設計画像情報をストアする設
計画像メモリー26,設計画像メモリー26にストアさ
れた画像情報の一部あるいは全ての情報がストアされる
第2の画像記憶メモリー27も設けられている。更に、
この画像処理部25内には、第1の画像記憶メモリー2
2に記憶された画像情報と、第2の画像記憶メモリー2
7に記憶された画像情報とを比較演算する演算部28
と、演算部で演算された欠陥を判定する欠陥判定部2
9,第1の画像記憶メモリー22に記憶された画像をモ
ニターするモニター30が含まれている。
The first image storage memory 22 is provided in an image processing unit 25.
There is also provided a design image memory 26 for storing design image information obtained in advance by, for example, and a second image storage memory 27 for storing a part or all of the image information stored in the design image memory 26. . Furthermore,
The image processing unit 25 includes a first image storage memory 2
Image information stored in the second image storage memory 2
Arithmetic unit 28 for performing a comparison operation with the image information stored in memory 7
And a defect determining unit 2 for determining a defect calculated by the calculating unit
9, a monitor 30 for monitoring the image stored in the first image storage memory 22 is included.

【0022】欠陥判定部29で判定された結果は、デー
タ収集部31に送られ、データ収集部31に接続された
メモリー32に記憶保存される。なお、上記した構成で
対物レンズ8の上部には偏向器33が設けられ、電子ビ
ーム14の試料上の照射位置の調整を行うようにされて
いる。また、電子光学系の各所には、不要な電子ビーム
や電子をカットするためにスリットが多数設けられてい
る。このような構成の動作を次に説明する。
The result judged by the defect judging unit 29 is sent to the data collecting unit 31 and stored in the memory 32 connected to the data collecting unit 31. In the configuration described above, the deflector 33 is provided above the objective lens 8 so as to adjust the irradiation position of the electron beam 14 on the sample. In addition, many slits are provided at various parts of the electron optical system to cut unnecessary electron beams and electrons. The operation of such a configuration will now be described.

【0023】まず、欠陥検査を行う半導体ウエハ試料1
がステージ2上に載置され、この試料の欠陥検査領域が
電子ビーム光軸上に位置するようにステージ2はモータ
5によって移動させられる。このステージ2の移動にあ
たっては、ステージ位置センサ6とステージ位置測定器
7によってステージの位置が監視され、その結果、試料
の欠陥検査領域が電子ビーム光軸上に位置される。な
お、この状態で、試料1には試料バイアス電源3から1
kV程度の負の電圧が印加される。なお、試料バイアス
電源3からの電圧値は、電子光学系制御回路23によっ
て製御され、試料には最適な電圧が印加されるように構
成されている。
First, a semiconductor wafer sample 1 to be inspected for defects
Is mounted on the stage 2, and the stage 2 is moved by the motor 5 so that the defect inspection area of the sample is positioned on the optical axis of the electron beam. When the stage 2 is moved, the stage position is monitored by the stage position sensor 6 and the stage position measuring device 7, and as a result, the defect inspection area of the sample is located on the electron beam optical axis. In this state, the sample 1 is supplied to the sample 1 from the sample bias power supply 3.
A negative voltage of about kV is applied. The voltage value from the sample bias power supply 3 is controlled by the electron optical system control circuit 23 so that an optimum voltage is applied to the sample.

【0024】この状態で、電子ビームカラムC内の電子
銃13から発生し加速された電子ビーム14は、収束レ
ンズ15によって収束され、ビームセパレータ16に入
射する。電子ビーム14はこのビームセパレータ16に
よってほぼ直角に曲げられ、対物レンズ8に入射する。
電子ビームは対物レンズ8によって収束され、所定の大
きさの径を有した電子ビームが試料に向けられる。
In this state, the accelerated electron beam 14 generated from the electron gun 13 in the electron beam column C is converged by the converging lens 15 and enters the beam separator 16. The electron beam 14 is bent at a substantially right angle by the beam separator 16 and enters the objective lens 8.
The electron beam is converged by the objective lens 8, and an electron beam having a predetermined diameter is directed to the sample.

【0025】試料1に向けられた電子ビームは、試料に
印加されている負の電圧により試料表面近傍で反射され
る。反射された電子は、対物レンズ8の磁場と捕集電極
11による電場により集められ、加速されて上方に取り
出される。この際、対物レンズ8の内側磁極の内側に配
置された捕集電極11には、数kVの正の電圧が印加さ
れている。この結果、試料からの反射電子は、この捕集
電極による電場により効率よく集められる。
The electron beam directed to the sample 1 is reflected in the vicinity of the sample surface by a negative voltage applied to the sample. The reflected electrons are collected by the magnetic field of the objective lens 8 and the electric field by the collecting electrode 11, accelerated, and taken out upward. At this time, a positive voltage of several kV is applied to the collecting electrode 11 arranged inside the inner magnetic pole of the objective lens 8. As a result, reflected electrons from the sample are efficiently collected by the electric field generated by the collecting electrode.

【0026】対物レンズ8の上方に取り出された反射電
子は、ビームセパレータ16内を直進し、中間レンズ1
7と投影レンズ14により試料の所定領域の反射電子像
が蛍光板20に拡大されて投影される。この際、反射電
子は、エネルギーフィルタ18を通過することで不要な
エネルギーの電子が除去され、エネルギーのそろった反
射電子が蛍光板20上に結像されることになる。
The backscattered electrons taken out above the objective lens 8 travel straight in the beam separator 16 and enter the intermediate lens 1.
The reflected electron image of a predetermined area of the sample is enlarged and projected on the fluorescent screen 20 by the projection lens 7 and the projection lens 14. At this time, the reflected electrons pass through the energy filter 18 so that unnecessary energy electrons are removed, and the reflected electrons having the same energy are imaged on the fluorescent screen 20.

【0027】蛍光板20に結像された試料の反射電子像
は、CCDカメラ21によって映像信号に変換され、そ
の信号は画像処理部25内の第1の画像メモリー22に
供給されて記憶される。この画像メモリー22に記憶さ
れた試料の反射電子像は、モニタ30によって適宜観察
することができる。この画像処理部25内には設計画像
メモリー26があり、このメモリー26内の画像情報の
内、欠陥検査部分の画像データが第2の画像メモリー2
7に供給されて記憶される。
The reflected electron image of the sample formed on the fluorescent screen 20 is converted into a video signal by a CCD camera 21, and the signal is supplied to a first image memory 22 in an image processing unit 25 and stored. The backscattered electron image of the sample stored in the image memory 22 can be appropriately observed by the monitor 30. The image processing unit 25 includes a design image memory 26. Of the image information in the memory 26, image data of a defect inspection portion is stored in the second image memory 2.
7 and stored.

【0028】この状態で、画像処理部25内の演算部2
8では、第1の画像メモリー22内の画像信号と、第2
の画像メモリー27内の画像信号との比較演算を行う。
この比較演算の一例としては、画像同士の相関係数を計
算し、その係数を欠陥判定部29に送る。欠陥判定部2
9はその相関係数の大小によって試料の検査領域が正常
か欠陥を有しているかを判定する。
In this state, the operation unit 2 in the image processing unit 25
8, the image signal in the first image memory 22 and the second
The comparison operation with the image signal in the image memory 27 is performed.
As an example of this comparison operation, a correlation coefficient between images is calculated, and the coefficient is sent to the defect determination unit 29. Defect judgment unit 2
9 determines whether the inspection area of the sample is normal or has a defect based on the magnitude of the correlation coefficient.

【0029】この場合、欠陥判定部29は閾値を有して
おり、この閾値の大小により欠陥判定を行う。更に、欠
陥判定部29は、演算部28による演算結果に基づいて
欠陥があった場合の欠陥の種類分けを行う。この種類分
けの例としては、試料上に形成されたパターンがショー
トしているか、接続されているべきパターン同士がつな
がっておらず、オープンになっているかなどである。欠
陥判定部29によって得られた欠陥の有無の情報、ある
いは、欠陥の種類の情報は、データ収集部31を介して
メモリー32に送られて記憶される。このような欠陥検
査は、偏向器33によって電子ビームの照射位置を変え
ながら、あるいは、ステージ2を移動させて電子ビーム
光軸上の試料部分を変えながら行われる。
In this case, the defect judging section 29 has a threshold, and makes a defect judgment based on the magnitude of the threshold. Further, the defect determination unit 29 classifies the type of the defect when there is a defect based on the calculation result by the calculation unit 28. Examples of this classification include whether the pattern formed on the sample is short-circuited, whether the patterns to be connected are not connected, and are open. The information on the presence or absence of a defect obtained by the defect determination unit 29 or the information on the type of the defect is sent to the memory 32 via the data collection unit 31 and stored. Such a defect inspection is performed while changing the irradiation position of the electron beam by the deflector 33, or changing the sample portion on the optical axis of the electron beam by moving the stage 2.

【0030】ステージを移動させる場合には、ステップ
アンドリピート方式と連続走行方式のいずれの方式も使
用することができる。連続走行方式の場合、電子ビーム
を試料の所定領域に一定時間照射させる必要があること
から、制御コンピュータ24がステージ位置測定器7か
らのステージ位置情報を電子光学系制御回路23に送
り、偏向器33により、ステージの移動方向と逆の方向
に電子ビームを偏向させる必要がある。
When the stage is moved, any of a step-and-repeat system and a continuous running system can be used. In the case of the continuous running method, since it is necessary to irradiate a predetermined area of the sample with the electron beam for a certain period of time, the control computer 24 sends the stage position information from the stage position measuring device 7 to the electron optical system control circuit 23, 33, it is necessary to deflect the electron beam in a direction opposite to the moving direction of the stage.

【0031】CCDカメラ21としては、画素数の大き
いものを用いることが好ましい。例えば、画素数が2048
×2048のカメラを用いる場合、画像メモリー22に画像
信号をストアする際、CCD領域を分割(例えば512×5
12ドットごとに分割)して並列に多チャンネルで読み出
しが可能なものとすることにより、高速な画像の読み出
しが可能となる。
As the CCD camera 21, a camera having a large number of pixels is preferably used. For example, if the number of pixels is 2048
In the case of using a × 2048 camera, when storing an image signal in the image memory 22, the CCD area is divided (for example, 512 × 5
High-speed image reading becomes possible by making it possible to read in multiple channels in parallel by dividing the image by 12 dots).

【0032】図2は本発明の他の実施の形態を示す図で
ある。この図2においては、一次電子ビームのカラム4
0を垂直方向に配置し、反射電子の結像系を横に配置し
ている。このような構成でも、図1と同様な作用効果が
達成できる。
FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention. In FIG. 2, the column 4 of the primary electron beam
0 is arranged in the vertical direction, and the imaging system of the reflected electrons is arranged horizontally. With such a configuration, the same operation and effect as in FIG. 1 can be achieved.

【0033】図3も本発明の他の実施の形態を示してい
る。この形態では、設計画像メモリー26の画像を第2
の画像メモリー27に送る際に、プリプロセス部41を
介している。これは、現実のパターンを直接設計パター
ンと比べると、スケールの違いや傾きの違い等が生じ
る。このため、設計画像メモリー26からの画像データ
をプリプロセス部41に送ってスケールの違いや傾きの
違いなどを補正し、第2の画像メモリー27に送るよう
にしている。
FIG. 3 also shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the image in the design image memory 26 is
When the image data is sent to the image memory 27, the image data is transmitted through the pre-processing unit 41. This causes a difference in scale, a difference in inclination, and the like when the actual pattern is directly compared with the design pattern. For this reason, the image data from the design image memory 26 is sent to the pre-processing unit 41 to correct a difference in scale or a difference in inclination, and is sent to the second image memory 27.

【0034】演算部28では、通常、第1の画像メモリ
ー22に記憶された実画像か、第2の画像メモリー27
に記憶された基準画像のいずれかに対してスケール合わ
せやパターンの傾き合わせを行ってから、パターンマッ
チング処理を行うようにしているが、初回の演算でその
ような処理を行った際、そのようなパターンマッチング
に移る前に、必要なプリプロセスを行って画像メモリー
27に記憶しておく。このように構成すれば、演算部の
負担が減少し、処理時間の短縮が計れることになる。こ
のような走査は、数列のチップを検査した場合とか、ウ
エハを取り換えた場合などに定期的に行えばよい。
In the arithmetic section 28, the actual image stored in the first image memory 22 or the second image memory 27
The pattern matching process is performed after performing scale matching or pattern tilt matching on any of the reference images stored in the above, but when such processing is performed in the first calculation, such Before proceeding to proper pattern matching, necessary preprocessing is performed and stored in the image memory 27. With this configuration, the load on the calculation unit is reduced, and the processing time can be reduced. Such scanning may be performed periodically when several rows of chips are inspected or when a wafer is replaced.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明で
は、反射電子像と設計パターンから作成された画像とを
比較して試料の欠陥の検査を行うようにしたので、検査
のスループットを向上させることができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the defect inspection of the sample is performed by comparing the reflected electron image with the image created from the design pattern. Can be improved.

【0036】また、請求項2の発明では、反射電子像と
設計パターンから作成された画像とを比較して試料の欠
陥の検査を行い、検査のスループットを向上させると共
に、対物レンズの先端近傍に反射電子の捕集電極を設け
るようにしたので、試料からの反射電子を効率よく捕獲
して像を形成することができる。
According to the second aspect of the present invention, the defect of the sample is inspected by comparing the backscattered electron image with the image created from the design pattern, thereby improving the inspection throughput, and improving the inspection throughput near the tip of the objective lens. Since the backscattered electron collecting electrode is provided, the backscattered electrons from the sample can be efficiently captured to form an image.

【0037】請求項3の発明では、請求項2記載の電子
ビーム検査装置において、対物レンズをセミインレンズ
型の対物レンズとし、内側電極の内側に捕集電極を配置
したので、反射電子を効率よく捕獲して像を形成するこ
とができる。
According to the third aspect of the present invention, in the electron beam inspection apparatus according to the second aspect, the objective lens is a semi-in-lens type objective lens, and the collection electrode is disposed inside the inner electrode. It can capture well and form an image.

【0038】請求項4,5の発明では、請求項1〜3記
載の電子ビーム検査装置において、電子銃からの電子ビ
ームをビームセパレータに入射させた後試料に照射する
ように構成したため、電子銃等のレイアウトの自由度を
増すことができる。
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, in the electron beam inspection apparatus according to the first to third aspects, since the electron beam from the electron gun is incident on the beam separator and then irradiated onto the sample, the electron gun is inspected. Etc., the degree of freedom of layout can be increased.

【0039】請求項6の発明では、請求項1〜5記載の
電子ビーム検査装置において、反射電子を結像して拡大
像を形成する像形成手段にエネルギーフィルタが設けら
れ、特定エネルギー範囲の反射電子を選択的に取り出し
て拡大像を形成するようにしたので、分解能の高い反射
電子像が得られる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the electron beam inspection apparatus according to the first to fifth aspects, an energy filter is provided in an image forming means for forming a magnified image by forming reflected electrons, and the reflection in a specific energy range is provided. Since an enlarged image is formed by selectively extracting electrons, a reflected electron image with high resolution can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に基づく電子ビーム検査装置を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing an electron beam inspection device according to the present invention.

【図2】本発明に基づく他の電子ビーム検査装置を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing another electron beam inspection apparatus according to the present invention.

【図3】パターンマッチングを行う他の電子ビーム検査
装置を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing another electron beam inspection apparatus that performs pattern matching.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 試料 2 ステージ 3、12 電源 4 モータドライバ 5 モータ 6 センサ 7 ステージ位置測定器 8 対物レンズ 11 捕集電極 13 電子銃 14 電子ビーム 15 収束レンズ 16 ビームセパレータ 17 中間レンズ 18 エネルギーフィルタ 19 投影レンズ 20 蛍光板 21 CCDカメラ 22 第1の画像メモリー 23 電子光学系制御回路 24 制御コンピュータ 25 画像処理部 26 設計画像メモリー 27 第2の画像メモリー 28 演算部 29 欠陥判定部 30 モニター 31 データ収集部 32 メモリー Reference Signs List 1 sample 2 stage 3, 12 power supply 4 motor driver 5 motor 6 sensor 7 stage position measuring instrument 8 objective lens 11 collecting electrode 13 electron gun 14 electron beam 15 convergent lens 16 beam separator 17 intermediate lens 18 energy filter 19 projection lens 20 fluorescent plate Reference Signs List 21 CCD camera 22 First image memory 23 Electro-optical system control circuit 24 Control computer 25 Image processing unit 26 Design image memory 27 Second image memory 28 Operation unit 29 Defect judgment unit 30 Monitor 31 Data collection unit 32 Memory

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01J 37/141 H01J 37/22 502A 5C033 37/22 502 37/244 37/244 37/29 37/29 H01L 21/66 J H01L 21/66 G01R 31/28 L Fターム(参考) 2F067 AA54 AA62 BB01 BB04 CC17 HH06 HH13 JJ05 KK04 KK08 LL00 LL16 PP12 QQ02 RR24 RR30 UU02 2G001 AA03 BA15 CA03 EA05 FA01 FA06 FA16 GA01 GA06 GA09 GA13 HA01 HA07 HA12 HA13 JA02 JA04 JA05 JA13 KA03 LA11 MA05 SA01 SA04 2G011 AA00 AE03 2G032 AD08 AF08 4M106 AA01 BA02 CA39 DB04 DB05 DJ04 DJ11 DJ18 DJ21 5C033 AA05 DD02 DD09 DE06 NN02 NP01 NP05 SS01 SS03 SS08──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01J 37/141 H01J 37/22 502A 5C033 37/22 502 37/244 37/244 37/29 37/29 H01L 21/66 J H01L 21/66 G01R 31/28 LF term (reference) 2F067 AA54 AA62 BB01 BB04 CC17 HH06 HH13 JJ05 KK04 KK08 LL00 LL16 PP12 QQ02 RR24 RR30 UU02 2G001 AA03 BA15 CA03 EA05 GA01 FA01 FA06 HA12 HA13 JA02 JA04 JA05 JA13 KA03 LA11 MA05 SA01 SA04 2G011 AA00 AE03 2G032 AD08 AF08 4M106 AA01 BA02 CA39 DB04 DB05 DJ04 DJ11 DJ18 DJ21 5C033 AA05 DD02 DD09 DE06 NN02 NP01 NP05 SS01 SS03 SS08

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子源からの電子ビームを試料表面の一
定の面積領域に拡げて照射する対物レンズを含む電子ビ
ーム照射系と、試料に負の電圧を印加するための電圧印
加手段と、電子ビームが照射された領域から得られる反
射電子を結像して拡大像を形成する像形成手段と、像形
成手段により形成された拡大像を画像信号に変換する画
像信号取得手段と、画像信号取得手段により得られた画
像と、設計パターンから作成された画像信号とを比較す
る手段とよりなる電子ビーム検査装置。
An electron beam irradiating system including an objective lens for irradiating an electron beam from an electron source onto a predetermined area of a surface of a sample and irradiating the electron beam; voltage applying means for applying a negative voltage to the sample; Image forming means for forming a magnified image by imaging reflected electrons obtained from a region irradiated with the beam; image signal obtaining means for converting the magnified image formed by the image forming means into an image signal; An electron beam inspection apparatus comprising: means for comparing an image obtained by the means with an image signal created from a design pattern.
【請求項2】 電子源からの電子ビームを試料表面の一
定の面積領域に拡げて照射する対物レンズを含む電子ビ
ーム照射系と、対物レンズの先端近傍に配置され、正の
電圧が印加される捕集電極と、試料に負の電圧を印加す
るための電圧印加手段と、電子ビームが照射された領域
から得られる反射電子を結像して拡大像を形成する像形
成手段と、像形成手段により形成された拡大像を画像信
号に変換する画像信号取得手段と、画像信号取得手段に
より得られた画像と、設計パターンから作成された画像
信号とを比較する手段とよりなる電子ビーム検査装置。
2. An electron beam irradiation system including an objective lens for expanding and irradiating an electron beam from an electron source to a predetermined area on the surface of a sample, and a positive voltage is disposed near the tip of the objective lens. A collecting electrode, a voltage applying means for applying a negative voltage to the sample, an image forming means for forming a magnified image by forming reflected electrons obtained from a region irradiated with the electron beam, and an image forming means 1. An electron beam inspection apparatus comprising: an image signal acquisition unit that converts an enlarged image formed by the above into an image signal; and a unit that compares an image obtained by the image signal acquisition unit with an image signal created from a design pattern.
【請求項3】 対物レンズはセミインレンズ型の対物レ
ンズであり、内側電極の内側に捕集電極が配置される請
求項2記載の電子ビーム検査装置。
3. The electron beam inspection apparatus according to claim 2, wherein the objective lens is a semi-in-lens type objective lens, and a collection electrode is arranged inside the inner electrode.
【請求項4】 電子銃からの電子ビームがビームセパレ
ータにより曲げられて試料に照射される請求項1〜3記
載の電子ビーム検査装置。
4. The electron beam inspection apparatus according to claim 1, wherein an electron beam from the electron gun is bent by a beam separator and irradiated onto a sample.
【請求項5】 電子銃からの電子ビームがビームセパレ
ータを直進して試料に照射される請求項1〜3記載の電
子ビーム検査装置。
5. The electron beam inspection apparatus according to claim 1, wherein the electron beam from the electron gun travels straight through the beam separator and irradiates the sample.
【請求項6】 反射電子を結像して拡大像を形成する像
形成手段にエネルギーフィルタが設けられ、特定エネル
ギー範囲の反射電子を選択的に取り出して拡大像を形成
するようにした請求項1〜5記載の電子ビーム検査装
置。
6. An image forming means for forming a magnified image by imaging reflected electrons, wherein an energy filter is provided, and a magnified image is formed by selectively taking out reflected electrons in a specific energy range. An electron beam inspection apparatus according to any one of claims 1 to 5.
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