JP2002042712A - 電子線を用いたパターン検査方法及びその装置 - Google Patents
電子線を用いたパターン検査方法及びその装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電子線を照射し、その二次電子などを検出する
検出系では高速で検出するには検出器の面積が重要なフ
ァクタである。現在の電子光学系、検出器の技術では一
定以上の面積の検出器が必要で、面積に逆比例する周波
数で制約を受け、２００Msps以上の検出は実質的に困難
である。 【解決手段】例えば必要面積４mm角、４mm角時の速度を
１５０Mspsとして４００Mspsで検出するには、単体の高
速な２mm角の検出器を４個並べ、それらを増幅後、加算
してA/D変換する。又は、二次電子偏向器で順次８mm角
の検出器に二次電子を入射させ、１００Mspsで検出、A/
D変換後並べる。いずれも、４mm角の面積と４００Msps
の速度を達成可能である。
検出系では高速で検出するには検出器の面積が重要なフ
ァクタである。現在の電子光学系、検出器の技術では一
定以上の面積の検出器が必要で、面積に逆比例する周波
数で制約を受け、２００Msps以上の検出は実質的に困難
である。 【解決手段】例えば必要面積４mm角、４mm角時の速度を
１５０Mspsとして４００Mspsで検出するには、単体の高
速な２mm角の検出器を４個並べ、それらを増幅後、加算
してA/D変換する。又は、二次電子偏向器で順次８mm角
の検出器に二次電子を入射させ、１００Mspsで検出、A/
D変換後並べる。いずれも、４mm角の面積と４００Msps
の速度を達成可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置や液晶
などの回路パターンを有する基板製造装置にかかわり、
特に製造途中の基板のパターンをSEMを用いて検査する
技術に関する。
などの回路パターンを有する基板製造装置にかかわり、
特に製造途中の基板のパターンをSEMを用いて検査する
技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電子線式パターン検査装置には、
例えば、特開平５−２５８７０３号公報に記載されてい
るものがある。この特開平５−２５８７０３号公報に記
載されている電子線式パターン検査装置の例を、図１に
示す。電子線１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏
向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同
時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象
物基板５からの二次電子７（一次電子ビームを照射する
ことにより試料から発生する二次電子と反射電子とを含
めて、二次電子と記す）をＥ×Ｂ偏向器（以下、単にＥ
×Ｂと記す）１３で曲げ、検出器８で検出、プリアンプ
１４で増幅した後、検出信号をA/D変換器９でA/D変換
し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一で
ある事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差が
ある場所をパターン欠陥１１として検出し、欠陥位置を
確定するものである。尚、対象物基板５はリターディン
グ電圧１２により負の電位に保ち、リターディング電圧
１２を変更する事で対象物基板５上での加速電圧可変を
容易としている。
例えば、特開平５−２５８７０３号公報に記載されてい
るものがある。この特開平５−２５８７０３号公報に記
載されている電子線式パターン検査装置の例を、図１に
示す。電子線１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏
向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同
時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象
物基板５からの二次電子７（一次電子ビームを照射する
ことにより試料から発生する二次電子と反射電子とを含
めて、二次電子と記す）をＥ×Ｂ偏向器（以下、単にＥ
×Ｂと記す）１３で曲げ、検出器８で検出、プリアンプ
１４で増幅した後、検出信号をA/D変換器９でA/D変換
し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一で
ある事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差が
ある場所をパターン欠陥１１として検出し、欠陥位置を
確定するものである。尚、対象物基板５はリターディン
グ電圧１２により負の電位に保ち、リターディング電圧
１２を変更する事で対象物基板５上での加速電圧可変を
容易としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１に示したような従
来の装置では、二次電子７を１個の検出器８に収束させ
て検出していた。しかし、二次電子の収束の程度は、各
種の条件により制約を受ける。制約条件としては、(1)
電子光学系の自由度（試料に入射する一次電子の加速電
圧を制御するリターデイング電圧、一次ビームの電流、
試料近傍の電界など）、(2)試料上を走査する偏向器３
による電子線２の偏向、(3)設定余裕、(4)二次電子が当
たることによって生ずる検出器７の表面の汚染、(5)電
子光学系の各種収差、等である。
来の装置では、二次電子７を１個の検出器８に収束させ
て検出していた。しかし、二次電子の収束の程度は、各
種の条件により制約を受ける。制約条件としては、(1)
電子光学系の自由度（試料に入射する一次電子の加速電
圧を制御するリターデイング電圧、一次ビームの電流、
試料近傍の電界など）、(2)試料上を走査する偏向器３
による電子線２の偏向、(3)設定余裕、(4)二次電子が当
たることによって生ずる検出器７の表面の汚染、(5)電
子光学系の各種収差、等である。
【０００４】電子光学系の具体的な設計にも依存する
が、電子光学系の条件、即ち、上記した試料に入射する
一次電子の加速電圧を制御するリターデイング電圧、一
次ビームの電流、試料近傍の電界などが１種類の固定し
た条件の下では、上記二次電子の収束の程度には(4)と
(5)とが寄与し、最も小さく見積もっても１mm程度であ
る。また、(2)の偏向器３で電子線２を走査することに
よる二次電子の集束の程度への影響は、走査幅や二次電
子に対する倍率などもに依存するが０．５mm程度の収束
位置の移動として現われる。さらに、(1)の光学系の自
由度は例えばリターディング電圧１２を変更した場合、
他の条件にもよるが、デフォーカスにより1mm程度集束
の程度が変化する。
が、電子光学系の条件、即ち、上記した試料に入射する
一次電子の加速電圧を制御するリターデイング電圧、一
次ビームの電流、試料近傍の電界などが１種類の固定し
た条件の下では、上記二次電子の収束の程度には(4)と
(5)とが寄与し、最も小さく見積もっても１mm程度であ
る。また、(2)の偏向器３で電子線２を走査することに
よる二次電子の集束の程度への影響は、走査幅や二次電
子に対する倍率などもに依存するが０．５mm程度の収束
位置の移動として現われる。さらに、(1)の光学系の自
由度は例えばリターディング電圧１２を変更した場合、
他の条件にもよるが、デフォーカスにより1mm程度集束
の程度が変化する。
【０００５】更に、実際には、二次電子光学系の光軸に
ずれがあるために、０.５mm程度の収束位置のシフトが
生じることが見込まれる。これらを全て加算すると、二
次電子を検出する検出器の有効受光面の径は３mm程度必
要となり、(3)設定余裕を考慮すると、受光器の有効受
光面の系は、４mmは必要となる。
ずれがあるために、０.５mm程度の収束位置のシフトが
生じることが見込まれる。これらを全て加算すると、二
次電子を検出する検出器の有効受光面の径は３mm程度必
要となり、(3)設定余裕を考慮すると、受光器の有効受
光面の系は、４mmは必要となる。
【０００６】一方、検出器の周波数特性は検出器の面積
に逆比例している。例えば、径が４mmの検出器では設計
条件、動作条件を工夫しても、遮断周波数は７５MHz程
度までにしかならない。一方、検出器の径を２mmにする
と、遮断周波数は１５０MHz程度になる。しかし、上記
したように、従来の装置では検出器の径が４ｍｍ必要で
あるため、遮断周波数７５MHzに対応するサンプリング
周波数の１５０Msps（sps: sample per second : サン
プル毎秒）程度までしか対応することができず、それ以
上の周波数には充分に対応することができなかった。
に逆比例している。例えば、径が４mmの検出器では設計
条件、動作条件を工夫しても、遮断周波数は７５MHz程
度までにしかならない。一方、検出器の径を２mmにする
と、遮断周波数は１５０MHz程度になる。しかし、上記
したように、従来の装置では検出器の径が４ｍｍ必要で
あるため、遮断周波数７５MHzに対応するサンプリング
周波数の１５０Msps（sps: sample per second : サン
プル毎秒）程度までしか対応することができず、それ以
上の周波数には充分に対応することができなかった。
【０００７】本発明の目的は、従来の構成では十分に対
応することが難しい、１５０Mspsよりも高いサンプリン
グ周波数でも十分に二次電子の検出が可能な、ＳＥＭを
用いた検査装置を提供することにある。
応することが難しい、１５０Mspsよりも高いサンプリン
グ周波数でも十分に二次電子の検出が可能な、ＳＥＭを
用いた検査装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第１の手段を、図２に示す。
の第１の手段を、図２に示す。
【０００９】ここでは、問題を解決するための構成を理
解が容易なように、検出器の大きさは、上記した４mm角
（前記例では、径が４ｍｍの場合について説明したが、
ここでは、説明を簡単にするために、４ｍｍ角の場合に
ついて説明する。）で遮断周波数が７５MHz、しかも単
純に遮断周波数は面積のみに逆比例すると言う仮定で、
４００Mspsの速度で検出する場合について説明する。勿
論、センサの内部構造や材質により数値は変化するが詳
細はここでは述べない。これら議論は４００Msps以上の
速度を目標とする場合に対しても必須の要件となる。ま
た、検出器の個数は数量を限定して例えば４個で説明す
るが、複数個の代表数値として説明しているのであって
４という数値には限定されない。
解が容易なように、検出器の大きさは、上記した４mm角
（前記例では、径が４ｍｍの場合について説明したが、
ここでは、説明を簡単にするために、４ｍｍ角の場合に
ついて説明する。）で遮断周波数が７５MHz、しかも単
純に遮断周波数は面積のみに逆比例すると言う仮定で、
４００Mspsの速度で検出する場合について説明する。勿
論、センサの内部構造や材質により数値は変化するが詳
細はここでは述べない。これら議論は４００Msps以上の
速度を目標とする場合に対しても必須の要件となる。ま
た、検出器の個数は数量を限定して例えば４個で説明す
るが、複数個の代表数値として説明しているのであって
４という数値には限定されない。
【００１０】電子線２を発生させる電子源１、及び電子
線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板
５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保
持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２
を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電
子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次
電子７を検出する１個が２mm角の４分割検出器２０、及
び各検出器毎に接続した２００MHz以上の帯域を持った
プリアンプ２１ａ〜２１ｄ、及びプリアンプ２１ａ〜２
１ｄの出力を加算、A/D変換しデジタル画像にする４０
０MspsのA/D変換器２２、及びデジタル画像より本来同
一である事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、
差がある場所を欠陥１１として検出する画像処理回路１
０よりなる。
線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板
５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保
持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２
を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電
子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次
電子７を検出する１個が２mm角の４分割検出器２０、及
び各検出器毎に接続した２００MHz以上の帯域を持った
プリアンプ２１ａ〜２１ｄ、及びプリアンプ２１ａ〜２
１ｄの出力を加算、A/D変換しデジタル画像にする４０
０MspsのA/D変換器２２、及びデジタル画像より本来同
一である事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、
差がある場所を欠陥１１として検出する画像処理回路１
０よりなる。
【００１１】上記構成において、電子源１からの電子線
２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して
対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連
続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子７を
Ｅ×Ｂ１３で曲げて４分割検出器２０で検出し、信号を
プリアンプ２１ａ〜ｄで各分割検出器の信号を電圧に変
換し、A/D変換器２２で信号を加算した後A/D変換し、デ
ジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一であるこ
とが期待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有
る場所を欠陥１１として検出する。この時、リターディ
ング電圧１２の変更、及び偏向器３による偏向等を考慮
しても、二次電子７は最大４mm角の領域にしか広がらな
い。
２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して
対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連
続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子７を
Ｅ×Ｂ１３で曲げて４分割検出器２０で検出し、信号を
プリアンプ２１ａ〜ｄで各分割検出器の信号を電圧に変
換し、A/D変換器２２で信号を加算した後A/D変換し、デ
ジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一であるこ
とが期待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有
る場所を欠陥１１として検出する。この時、リターディ
ング電圧１２の変更、及び偏向器３による偏向等を考慮
しても、二次電子７は最大４mm角の領域にしか広がらな
い。
【００１２】４分割検出器２０は１個が２mm角、４個で
４mm角であるので二次電子７は何れかのセンサに入射す
る。何れの検出器の信号もプリアンプ２１ａ〜ｄで受
け、それらをA/D変換器２２で加算する事で全ての二次
電子７の信号をA/D変換することが出来る。検出器は２m
m角であり、遮断周波数は３００MHz、プリアンプの帯域
は２００MHz、A/D変換器は４００Mspsであるので、検出
器、プリアンプ、A/D変換器が４００Msps対応であり、
４００Mspsに対する配慮は十分である。
４mm角であるので二次電子７は何れかのセンサに入射す
る。何れの検出器の信号もプリアンプ２１ａ〜ｄで受
け、それらをA/D変換器２２で加算する事で全ての二次
電子７の信号をA/D変換することが出来る。検出器は２m
m角であり、遮断周波数は３００MHz、プリアンプの帯域
は２００MHz、A/D変換器は４００Mspsであるので、検出
器、プリアンプ、A/D変換器が４００Msps対応であり、
４００Mspsに対する配慮は十分である。
【００１３】ここで、４分割検出器２０の変わりに、６
分割又は８分割、更には１２分割の検出器を用いて、二
次電子を検出する構成にすれば、各検出器の面積は更に
小さくなるので、上記に説明した４００Ｍspsよりも更
に高速な検出を行うことが可能になる。
分割又は８分割、更には１２分割の検出器を用いて、二
次電子を検出する構成にすれば、各検出器の面積は更に
小さくなるので、上記に説明した４００Ｍspsよりも更
に高速な検出を行うことが可能になる。
【００１４】次に、上記目的を達成するための第２の手
段を、図３に示す。電子線２を発生させる電子源１、及
び電子線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象
物基板５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板
５を保持し、走査又は位置決めをするリターディング電
圧１２を印加したステージ６、及び対象物基板５からの
二次電子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げ
た二次電子７を偏向する二次電子偏向器３０、及び二次
電子偏向器３０で偏向した二次電子等を検出する１個が
４mm角の４分割検出器３１ａ〜３１ｄ、及び各検出器毎
に接続した５０MHz帯域のプリアンプ３２ａ〜３２ｄ、
及びプリアンプ３２ａ〜ｄの出力をデジタル画像にする
１００MspsのA/D変換器３３ａ〜ｄ、及びデジタル画像
より本来同一である事が期待できる場所のデジタル画像
と比較し、差がある場所を欠陥１１として検出する画像
処理回路１０よりなる。
段を、図３に示す。電子線２を発生させる電子源１、及
び電子線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象
物基板５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板
５を保持し、走査又は位置決めをするリターディング電
圧１２を印加したステージ６、及び対象物基板５からの
二次電子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げ
た二次電子７を偏向する二次電子偏向器３０、及び二次
電子偏向器３０で偏向した二次電子等を検出する１個が
４mm角の４分割検出器３１ａ〜３１ｄ、及び各検出器毎
に接続した５０MHz帯域のプリアンプ３２ａ〜３２ｄ、
及びプリアンプ３２ａ〜ｄの出力をデジタル画像にする
１００MspsのA/D変換器３３ａ〜ｄ、及びデジタル画像
より本来同一である事が期待できる場所のデジタル画像
と比較し、差がある場所を欠陥１１として検出する画像
処理回路１０よりなる。
【００１５】上記のような構成とすることにより、電子
源１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物
レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステー
ジ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５か
らの二次電子７をＥ×Ｂ１３で曲げた後、二次電子偏向
器３０を１００MHzで４分割された検出器２０の各検出
器を順に走査し、４分割検出器３１で検出し、信号をプ
リアンプ３２ａ〜ｄで各分割検出器の信号を電圧に変換
し、A/D変換器３３ａ〜ｄで信号をA/D変換してデジタル
画像とし、画像処理回路１０で本来同一であることが期
待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有る場所
を欠陥１１として検出する。この時、リターディング電
圧１２の変更、及び偏向器３による偏向等を考慮して
も、二次電子７は最大４mm角の領域にしか広がらない。
源１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物
レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステー
ジ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５か
らの二次電子７をＥ×Ｂ１３で曲げた後、二次電子偏向
器３０を１００MHzで４分割された検出器２０の各検出
器を順に走査し、４分割検出器３１で検出し、信号をプ
リアンプ３２ａ〜ｄで各分割検出器の信号を電圧に変換
し、A/D変換器３３ａ〜ｄで信号をA/D変換してデジタル
画像とし、画像処理回路１０で本来同一であることが期
待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有る場所
を欠陥１１として検出する。この時、リターディング電
圧１２の変更、及び偏向器３による偏向等を考慮して
も、二次電子７は最大４mm角の領域にしか広がらない。
【００１６】４分割センサは、１個が４mm角であるので
二次電子偏向器３０で選択された検出器に全ての二次電
子７が入射する。何れの検出器の信号もプリアンプ３２
ａ〜ｄで受け、それらをA/D変換器３３ａ〜ｄでA/D変換
する。検出器は４mm角であり、遮断周波数は７５MHz、
プリアンプの帯域は５０MHz、A/D変換器は１００Mspsで
あるので、検出器、プリアンプ、A/D変換器が１００Msp
s対応であり、１００Mspsで４画素に１回サンプリング
することになるので４式の検出器、プリアンプ、A/D変
換器のペアの総合で４００Mspsに対する配慮は十分であ
る。
二次電子偏向器３０で選択された検出器に全ての二次電
子７が入射する。何れの検出器の信号もプリアンプ３２
ａ〜ｄで受け、それらをA/D変換器３３ａ〜ｄでA/D変換
する。検出器は４mm角であり、遮断周波数は７５MHz、
プリアンプの帯域は５０MHz、A/D変換器は１００Mspsで
あるので、検出器、プリアンプ、A/D変換器が１００Msp
s対応であり、１００Mspsで４画素に１回サンプリング
することになるので４式の検出器、プリアンプ、A/D変
換器のペアの総合で４００Mspsに対する配慮は十分であ
る。
【００１７】二次電子偏向器３０の動作を、図１０を用
いて詳細に説明する。二次電子偏向器３０を２．５ns単
位で順次ａ、ｂ、ｃ、ｄの順で切り替え周期としては１
００MHｚである。Ａ／Ｄ変換器３３は１０ns周期、１０
０Mspsでおのおのをサンプリングし、４個のＡ／Ｄ変換
器の出力を順次並べることで、総合として４００Mspsを
得ている。
いて詳細に説明する。二次電子偏向器３０を２．５ns単
位で順次ａ、ｂ、ｃ、ｄの順で切り替え周期としては１
００MHｚである。Ａ／Ｄ変換器３３は１０ns周期、１０
０Mspsでおのおのをサンプリングし、４個のＡ／Ｄ変換
器の出力を順次並べることで、総合として４００Mspsを
得ている。
【００１８】二次電子偏向器３０の動作方法を図１１で
説明する。Ｘ／Ｙの偏向信号をそれぞれｓｉｎ／ｃｏｓ
の信号とすることで、二次電子７を４分割検出器３１ａ
〜３１ｄの検出面上で連続的に移動させるサークルスキ
ャン９２を行うことができる。また、Ｘ／Ｙの偏向信号
を９０度位相のずれた１０ns周期の方形波とすること
で、二次電子７を４分割検出器３１ａ〜３１ｄの検出面
上で離散的にスキャンさせるスイッチングスキャン９３
を得ることができる。また、図示はしないが、Ｘ／Ｙの
偏向信号を１０ns、５ns周期の方形波とすることでも同
様な信号を得ることができる。
説明する。Ｘ／Ｙの偏向信号をそれぞれｓｉｎ／ｃｏｓ
の信号とすることで、二次電子７を４分割検出器３１ａ
〜３１ｄの検出面上で連続的に移動させるサークルスキ
ャン９２を行うことができる。また、Ｘ／Ｙの偏向信号
を９０度位相のずれた１０ns周期の方形波とすること
で、二次電子７を４分割検出器３１ａ〜３１ｄの検出面
上で離散的にスキャンさせるスイッチングスキャン９３
を得ることができる。また、図示はしないが、Ｘ／Ｙの
偏向信号を１０ns、５ns周期の方形波とすることでも同
様な信号を得ることができる。
【００１９】上記目的を達成するための第３の手段を、
図４に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子
線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板
５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保
持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２
を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電
子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次
電子７検出するプリアンプ加算器一体型の１個のセンサ
が２mm角の４分割スマート検出器４０、４分割スマート
検出器４０の出力をデジタル画像にする４００MspsのA/
D変換器４１、及びデジタル画像より本来同一である事
が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある場
所を欠陥１１として検出する画像処理回路１０よりな
る。
図４に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子
線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板
５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保
持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２
を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電
子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次
電子７検出するプリアンプ加算器一体型の１個のセンサ
が２mm角の４分割スマート検出器４０、４分割スマート
検出器４０の出力をデジタル画像にする４００MspsのA/
D変換器４１、及びデジタル画像より本来同一である事
が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある場
所を欠陥１１として検出する画像処理回路１０よりな
る。
【００２０】このような構成としたことにより、電子源
１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レ
ンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ
６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５から
の二次電子７をＥ×Ｂ１３で曲げた後、スマート検出器
４０で検出し、A/D変換器４１で信号をA/D変換し、デジ
タル画像とし、画像処理回路１０で本来同一であること
が期待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有る
場所を欠陥１１として検出する。
１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レ
ンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ
６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５から
の二次電子７をＥ×Ｂ１３で曲げた後、スマート検出器
４０で検出し、A/D変換器４１で信号をA/D変換し、デジ
タル画像とし、画像処理回路１０で本来同一であること
が期待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有る
場所を欠陥１１として検出する。
【００２１】この時、リターディング電圧１２の変更、
及び偏向器３による偏向等を考慮しても、二次電子７は
最大４mm角の領域にしか広がらない。４分割センサは１
個が２mm角、４個で２mm角であるので何れかのセンサに
入射する。何れの検出器の信号もスマート検出器４０に
内蔵されたセンサ個別に付いたプリアンプで受け、それ
らを加算する事で全ての二次電子７の信号をスマート検
出器４０の出力とすることが出来る。スマート検出器４
０の内蔵プリアンプの帯域を２００MHzとすれば、検出
器は２mm角であり、遮断周波数は３００MHz、 A/D変換
器は４００Mspsであるので、検出器、プリアンプ、A/D
変換器が４００Msps対応であり、４００Mspsに対する配
慮は十分である。
及び偏向器３による偏向等を考慮しても、二次電子７は
最大４mm角の領域にしか広がらない。４分割センサは１
個が２mm角、４個で２mm角であるので何れかのセンサに
入射する。何れの検出器の信号もスマート検出器４０に
内蔵されたセンサ個別に付いたプリアンプで受け、それ
らを加算する事で全ての二次電子７の信号をスマート検
出器４０の出力とすることが出来る。スマート検出器４
０の内蔵プリアンプの帯域を２００MHzとすれば、検出
器は２mm角であり、遮断周波数は３００MHz、 A/D変換
器は４００Mspsであるので、検出器、プリアンプ、A/D
変換器が４００Msps対応であり、４００Mspsに対する配
慮は十分である。
【００２２】上記目的を達成するための第４の手段を、
図５に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子
線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板
５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保
持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２
を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電
子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次
電子７を収束させる収束光学系５１、及び収束光学系５
１で収束させた二次電子７を検出する２mm角の検出器
８、及び検出器に接続した２００MHz以上の帯域を持っ
たプリアンプ５２、及びプリアンプ５２の出力をA/D変
換しデジタル画像にする４００MspsのA/D変換器９、及
びデジタル画像より本来同一である事が期待できる場所
のデジタル画像と比較し、差がある場所を欠陥１１とし
て検出する画像処理回路１０よりなる。
図５に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子
線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板
５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保
持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２
を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電
子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次
電子７を収束させる収束光学系５１、及び収束光学系５
１で収束させた二次電子７を検出する２mm角の検出器
８、及び検出器に接続した２００MHz以上の帯域を持っ
たプリアンプ５２、及びプリアンプ５２の出力をA/D変
換しデジタル画像にする４００MspsのA/D変換器９、及
びデジタル画像より本来同一である事が期待できる場所
のデジタル画像と比較し、差がある場所を欠陥１１とし
て検出する画像処理回路１０よりなる。
【００２３】上記のような構成により、電子源１からの
電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を
介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方
向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電
子７をリターディング電圧毎に曲げ角を最適化したＥ×
Ｂ１３で曲げた後、収束光学系５１でリターディング電
圧に見合う位置に収束させた二次電子７を２mm角の検出
器８で検出し、プリアンプ５２で増幅後、A/D変換器９
で信号をA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路
１０で本来同一であることが期待出来る場所のディジタ
ル画像と比較し、差が有る場所を欠陥１１として検出す
る。
電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を
介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方
向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電
子７をリターディング電圧毎に曲げ角を最適化したＥ×
Ｂ１３で曲げた後、収束光学系５１でリターディング電
圧に見合う位置に収束させた二次電子７を２mm角の検出
器８で検出し、プリアンプ５２で増幅後、A/D変換器９
で信号をA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路
１０で本来同一であることが期待出来る場所のディジタ
ル画像と比較し、差が有る場所を欠陥１１として検出す
る。
【００２４】この時、リターディング電圧１２を変更し
た場合のデフォーカスによる広がり、収束位置の移動に
は、それぞれ収束光学系５１、及びＥ×Ｂ１３で調整し
ているため、偏向器３による偏向等を考慮しても、二次
電子７は最大１．５mm角＋設計余裕分の領域にしか広が
らない。検出器８は１個が２mm角であるのでやや余裕は
小さいが検出器に入射する為、ほぼ全ての二次電子７の
信号を検出器８の出力とすることが出来る。プリアンプ
の帯域を２００MHzとすれば、検出器は２mm角であり、
遮断周波数は３００MHz、 A/D変換器は４００Mspsであ
るので、検出器、プリアンプ、A/D変換器が４００Msps
対応であり、４００Mspsに対する配慮は十分である。
た場合のデフォーカスによる広がり、収束位置の移動に
は、それぞれ収束光学系５１、及びＥ×Ｂ１３で調整し
ているため、偏向器３による偏向等を考慮しても、二次
電子７は最大１．５mm角＋設計余裕分の領域にしか広が
らない。検出器８は１個が２mm角であるのでやや余裕は
小さいが検出器に入射する為、ほぼ全ての二次電子７の
信号を検出器８の出力とすることが出来る。プリアンプ
の帯域を２００MHzとすれば、検出器は２mm角であり、
遮断周波数は３００MHz、 A/D変換器は４００Mspsであ
るので、検出器、プリアンプ、A/D変換器が４００Msps
対応であり、４００Mspsに対する配慮は十分である。
【００２５】上記目的を達成するための第５の手段を、
図６に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子
線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板
５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保
持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２
を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電
子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次
電子７を検出する複数箇所に設置した２mm角の検出器６
１ａ〜６１ｂ、及び各検出器に接続した２００MHz以上
の帯域を持ったプリアンプ６２ａ〜６２ｂ、及びプリア
ンプ６２ａ〜６２ｂの出力を加算、又は切り替える信号
合成回路６３、信号合成回路６３で合成した信号をA/D
変換しデジタル画像にする４００MspsのA/D変換器９、
及びデジタル画像より本来同一である事が期待できる場
所のデジタル画像と比較し、差がある場所を欠陥１１と
して検出する画像処理回路１０よりなる。
図６に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子
線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板
５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保
持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２
を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電
子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次
電子７を検出する複数箇所に設置した２mm角の検出器６
１ａ〜６１ｂ、及び各検出器に接続した２００MHz以上
の帯域を持ったプリアンプ６２ａ〜６２ｂ、及びプリア
ンプ６２ａ〜６２ｂの出力を加算、又は切り替える信号
合成回路６３、信号合成回路６３で合成した信号をA/D
変換しデジタル画像にする４００MspsのA/D変換器９、
及びデジタル画像より本来同一である事が期待できる場
所のデジタル画像と比較し、差がある場所を欠陥１１と
して検出する画像処理回路１０よりなる。
【００２６】このような構成において、検出器６１ａの
リターディング電圧１２の受け持ち範囲Ｖａmin〜Ｖａ
ｍａｘ、検出器６１ｂのリターディング電圧１２の受け
持ち範囲Ｖｂmin〜Ｖｂｍａｘとし、受持ち範囲のリタ
ーディング電圧１２に対応する二次電子７の収束距離に
検出器６１ａ〜ｂを設置し、それらを合せると全てのリ
ターディング電圧１２の範囲をカバーするようにに設定
しておく。リターディング電圧１２がＶａｍｉｎ〜Ｖａ
ｍａｘの場合には信号合成回路６３で検出器６１ａを選
択、Ｅ×Ｂ１３は検出器６１ａに入射するように設定し
ておく。
リターディング電圧１２の受け持ち範囲Ｖａmin〜Ｖａ
ｍａｘ、検出器６１ｂのリターディング電圧１２の受け
持ち範囲Ｖｂmin〜Ｖｂｍａｘとし、受持ち範囲のリタ
ーディング電圧１２に対応する二次電子７の収束距離に
検出器６１ａ〜ｂを設置し、それらを合せると全てのリ
ターディング電圧１２の範囲をカバーするようにに設定
しておく。リターディング電圧１２がＶａｍｉｎ〜Ｖａ
ｍａｘの場合には信号合成回路６３で検出器６１ａを選
択、Ｅ×Ｂ１３は検出器６１ａに入射するように設定し
ておく。
【００２７】電子源１からの電子線２を偏向器３でＸ方
向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射
し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させなが
ら、対象物基板５からの二次電子７を、曲げ角を最適化
したＥ×Ｂ１３で曲げた後、二次電子７を２mm角の検出
器６１ａで検出し、プリアンプ６２ａで増幅後、信号合
成回路では検出器６１ａが選択されているのでA/D変換
器９で信号をA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理
回路１０で本来同一であることが期待出来る場所のディ
ジタル画像と比較し、差が有る場所を欠陥１１として検
出する。
向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射
し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させなが
ら、対象物基板５からの二次電子７を、曲げ角を最適化
したＥ×Ｂ１３で曲げた後、二次電子７を２mm角の検出
器６１ａで検出し、プリアンプ６２ａで増幅後、信号合
成回路では検出器６１ａが選択されているのでA/D変換
器９で信号をA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理
回路１０で本来同一であることが期待出来る場所のディ
ジタル画像と比較し、差が有る場所を欠陥１１として検
出する。
【００２８】この時、リターディング電圧１２を変更し
た場合のデフォーカスによる広がり、収束位置の移動に
は、それぞれ検出器６１ａ〜６１ｂの選択、及びＥ×Ｂ
１３で調整しているため、偏向器３による偏向等を考慮
しても、二次電子７は最大１．５mm角＋設計余裕分の領
域にしか広がらない。検出器６１ａ〜６１ｂは１個が２
mm角であるのでやや余裕は小さいが検出器に入射する
為、ほぼ全ての二次電子７の信号を検出器６１ａ〜６１
ｂの出力とすることが出来る。プリアンプの帯域を２０
０MHzとすれば、センサは２mm角であり、遮断周波数は
３００MHz、 A/D変換器は４００Mspsであるので、検出
器、プリアンプ、A/D変換器が４００Msps対応であり、
４００Mspsに対する配慮は十分である。
た場合のデフォーカスによる広がり、収束位置の移動に
は、それぞれ検出器６１ａ〜６１ｂの選択、及びＥ×Ｂ
１３で調整しているため、偏向器３による偏向等を考慮
しても、二次電子７は最大１．５mm角＋設計余裕分の領
域にしか広がらない。検出器６１ａ〜６１ｂは１個が２
mm角であるのでやや余裕は小さいが検出器に入射する
為、ほぼ全ての二次電子７の信号を検出器６１ａ〜６１
ｂの出力とすることが出来る。プリアンプの帯域を２０
０MHzとすれば、センサは２mm角であり、遮断周波数は
３００MHz、 A/D変換器は４００Mspsであるので、検出
器、プリアンプ、A/D変換器が４００Msps対応であり、
４００Mspsに対する配慮は十分である。
【００２９】上記目的を達成するための第６の構成を、
図７に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子
線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板
５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保
持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２
を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電
子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次
電子７を偏向させる二次電子振り戻し偏向器７１、及び
振り戻し偏向器７１で振り戻した二次電子７を検出する
２mm角の検出器７２、及び検出器７２に接続した２００
MHz以上の帯域を持ったプリアンプ７３、及びプリアン
プ７３の出力をA/D変換しデジタル画像にする４００Msp
sのA/D変換器９、及びデジタル画像より本来同一である
事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある
場所を欠陥１１として検出する画像処理回路１０よりな
る。
図７に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子
線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板
５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保
持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２
を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電
子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次
電子７を偏向させる二次電子振り戻し偏向器７１、及び
振り戻し偏向器７１で振り戻した二次電子７を検出する
２mm角の検出器７２、及び検出器７２に接続した２００
MHz以上の帯域を持ったプリアンプ７３、及びプリアン
プ７３の出力をA/D変換しデジタル画像にする４００Msp
sのA/D変換器９、及びデジタル画像より本来同一である
事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある
場所を欠陥１１として検出する画像処理回路１０よりな
る。
【００３０】このような構成において、電子源１からの
電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を
介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方
向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電
子７をリターディング電圧毎に曲げ角を最適化したＥ×
Ｂ１３で曲げた後、二次電子７を二次電子振り戻し偏向
器７１で偏向器３での検出器７２上の移動量分を振り戻
し二次電子７の移動を無くし、２mm角の検出器７２で検
出し、プリアンプ７３で増幅後、A/D変換器９で信号をA
/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来
同一であることが期待出来る場所のディジタル画像と比
較し、差が有る場所を欠陥１１として検出する。
電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を
介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方
向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電
子７をリターディング電圧毎に曲げ角を最適化したＥ×
Ｂ１３で曲げた後、二次電子７を二次電子振り戻し偏向
器７１で偏向器３での検出器７２上の移動量分を振り戻
し二次電子７の移動を無くし、２mm角の検出器７２で検
出し、プリアンプ７３で増幅後、A/D変換器９で信号をA
/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来
同一であることが期待出来る場所のディジタル画像と比
較し、差が有る場所を欠陥１１として検出する。
【００３１】この時、リターディング電圧１２を変更し
た場合の収束位置の移動には、Ｅ×Ｂ１３で調整してい
る。また、偏向器３の走査に伴う二次電子７の移動には
二次電子振り戻し偏向器７１で対応するため、二次電子
７は最大２mm角＋設計余裕分の領域にしか広がらない。
検出器７２は２mm角であるので余裕は無いが検出器に入
射する為、二次電子７の信号を検出器７２の出力とする
ことが出来る。プリアンプの帯域を２００MHzとすれ
ば、検出器は２mm角であり、遮断周波数は３００MHz、
A/D変換器は４００Mspsであるので、検出器、プリアン
プ、A/D変換器が４００Msps対応であり、４００Mspsに
対する配慮は十分である。本構成は単独では目標を達成
することはできないが、例えば第５の構成と組み合わせ
て設計余裕を稼ぐ為に用いることができる。
た場合の収束位置の移動には、Ｅ×Ｂ１３で調整してい
る。また、偏向器３の走査に伴う二次電子７の移動には
二次電子振り戻し偏向器７１で対応するため、二次電子
７は最大２mm角＋設計余裕分の領域にしか広がらない。
検出器７２は２mm角であるので余裕は無いが検出器に入
射する為、二次電子７の信号を検出器７２の出力とする
ことが出来る。プリアンプの帯域を２００MHzとすれ
ば、検出器は２mm角であり、遮断周波数は３００MHz、
A/D変換器は４００Mspsであるので、検出器、プリアン
プ、A/D変換器が４００Msps対応であり、４００Mspsに
対する配慮は十分である。本構成は単独では目標を達成
することはできないが、例えば第５の構成と組み合わせ
て設計余裕を稼ぐ為に用いることができる。
【００３２】上記目的を達成するための第７の手段を、
図８に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子
線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板
５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保
持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２
を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電
子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次
電子７を衝突させる反射板８１、及び反射版８１に衝突
させた二次電子７により発生する二次電子８２を収束さ
せる収束光学系８３、及び収束光学系８３で収束させた
二次電子８２を検出する２mm角の検出器８４、及び検出
器８４に接続した２００MHz以上の帯域を持ったプリア
ンプ８５、及びプリアンプ８５の出力をA/D変換しデジ
タル画像にする４００MspsのA/D変換器９、及びデジタ
ル画像より本来同一である事が期待できる場所のデジタ
ル画像と比較し、差がある場所を欠陥１１として検出す
る画像処理回路１０よりなる。
図８に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子
線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板
５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保
持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２
を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電
子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次
電子７を衝突させる反射板８１、及び反射版８１に衝突
させた二次電子７により発生する二次電子８２を収束さ
せる収束光学系８３、及び収束光学系８３で収束させた
二次電子８２を検出する２mm角の検出器８４、及び検出
器８４に接続した２００MHz以上の帯域を持ったプリア
ンプ８５、及びプリアンプ８５の出力をA/D変換しデジ
タル画像にする４００MspsのA/D変換器９、及びデジタ
ル画像より本来同一である事が期待できる場所のデジタ
ル画像と比較し、差がある場所を欠陥１１として検出す
る画像処理回路１０よりなる。
【００３３】尚、複数の検出器を用いた場合の検出器の
構成は検出器の周辺の無効領域を極力小さくしたものを
隣接して設置する。無効領域は極力小さくしても０．２
mmは必要で、間隔を０にして配置した場合には０．４mm
の無効領域を挟んで配置することが可能である。検出器
の製作時に複数個を同時に集積する方法である。プロセ
スにも依存するが、０．０２mm程度以下にはすることが
可能である。図９に、５個の検出器９１ａ〜９１ｅで構
成した例を示している。
構成は検出器の周辺の無効領域を極力小さくしたものを
隣接して設置する。無効領域は極力小さくしても０．２
mmは必要で、間隔を０にして配置した場合には０．４mm
の無効領域を挟んで配置することが可能である。検出器
の製作時に複数個を同時に集積する方法である。プロセ
スにも依存するが、０．０２mm程度以下にはすることが
可能である。図９に、５個の検出器９１ａ〜９１ｅで構
成した例を示している。
【００３４】このような構成において、電子源１からの
電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を
介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方
向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電
子７をリターディング電圧毎に曲げ角を最適化したＥ×
Ｂ１３で曲げた後、二次電子７を反射版８１にぶつけ、
反射版８１で生じた二次電子８２を収束光学系８３を介
して２mm角の検出器８４で検出し、プリアンプ８５で増
幅後、A/D変換器９で信号をA/D変換し、デジタル画像と
し、画像処理回路１０で本来同一であることが期待出来
る場所のディジタル画像と比較し、差が有る場所を欠陥
１１として検出する。
電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を
介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方
向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電
子７をリターディング電圧毎に曲げ角を最適化したＥ×
Ｂ１３で曲げた後、二次電子７を反射版８１にぶつけ、
反射版８１で生じた二次電子８２を収束光学系８３を介
して２mm角の検出器８４で検出し、プリアンプ８５で増
幅後、A/D変換器９で信号をA/D変換し、デジタル画像と
し、画像処理回路１０で本来同一であることが期待出来
る場所のディジタル画像と比較し、差が有る場所を欠陥
１１として検出する。
【００３５】この時、一旦反射版８１に衝突させている
ため、リターディング電圧１２、偏向器３による走査に
依存せず、エネルギのほとんど無い二次電子８２が発生
し、それを収束光学系８３で検出器８４に入射させるた
め、二次電子８２は最大２mm角の領域にしか広がらな
い。検出器８４は２mm角であるので、全ての二次電子７
の信号を検出器８４の出力とすることが出来る。プリア
ンプの帯域を２００MHzとすれば、検出器は２mm角であ
り、遮断周波数は３００MHz、 A/D変換器は４００Msps
であるので、検出器、プリアンプ、A/D変換器が４００M
sps対応であり、４００Mspsに対する配慮は十分であ
る。
ため、リターディング電圧１２、偏向器３による走査に
依存せず、エネルギのほとんど無い二次電子８２が発生
し、それを収束光学系８３で検出器８４に入射させるた
め、二次電子８２は最大２mm角の領域にしか広がらな
い。検出器８４は２mm角であるので、全ての二次電子７
の信号を検出器８４の出力とすることが出来る。プリア
ンプの帯域を２００MHzとすれば、検出器は２mm角であ
り、遮断周波数は３００MHz、 A/D変換器は４００Msps
であるので、検出器、プリアンプ、A/D変換器が４００M
sps対応であり、４００Mspsに対する配慮は十分であ
る。
【００３６】尚、以上説明した課題を解決するための手
段と作用では、Ｅ×Ｂで検出器への収束位置を調整して
いるが、ＥｘＢ以外に電子線と二次電子両方を通過させ
るのではなく、二次電子等のみの光路中に二次電子偏向
器を挿入して検出器への二次電子等の位置を調整する機
能をしても良い。また、Ｅ×Ｂで大きな角度を偏向させ
ると大きな収差を生じてしまうので、逆方向に動作をさ
せるダミーのＥ×Ｂを追加し、収差をキャンセルするこ
とも考えられる。
段と作用では、Ｅ×Ｂで検出器への収束位置を調整して
いるが、ＥｘＢ以外に電子線と二次電子両方を通過させ
るのではなく、二次電子等のみの光路中に二次電子偏向
器を挿入して検出器への二次電子等の位置を調整する機
能をしても良い。また、Ｅ×Ｂで大きな角度を偏向させ
ると大きな収差を生じてしまうので、逆方向に動作をさ
せるダミーのＥ×Ｂを追加し、収差をキャンセルするこ
とも考えられる。
【００３７】
【発明の実施の形態】［実施例１］本発明の第１の実施
例を説明する。図１２に第１の実施例の構成を示す。
例を説明する。図１２に第１の実施例の構成を示す。
【００３８】電子線２を発生させる電子源１、及び電子
源１からの電子線２を一定場所に収束させるコンデンサ
レンズ１０３とコンデンサレンズ１０３で収束した位置
の近傍に設置し電子線２のON/OFFを制御をするブランキ
ングプレート１０４と電子線２をＸＹ方向に偏向する偏
向器１０５と電子線２を対象物基板５上に収束させる対
物レンズ４よりなる電子光学系１０６、及び対象物基板
であるウェーハ１００を真空に保持する試料室１０７、
及びウェーハ１００を搭載し任意の位置の画像検出を可
能とするリターディング電圧１０８を印可したステージ
６、及び対象物基板５からの二次電子７を検出器２０の
方向に偏向させるＥ×Ｂ１３、及び偏向させた二次電子
７を検出する２００MHzの帯域を持った２mm角の検出素
子を４つ用いた４分割検出器２０、及び２００MHzの帯
域を持ち、真空中に保持した試料室内に配置したプリア
ンプ２１ａ〜２１ｄ、及びプリアンプ２１ａ〜２１ｄの
出力を加算、４００MspsでＡ／Ｄ変換しデジタル画像を
得るＡ／Ｄ変換器２２、及びデジタル画像を記憶してお
くメモリ１０９、及びメモリ１０９に記憶した記憶画像
とＡ／Ｄ変換したデジタル画像を比較して、差がある場
所をパターン欠陥１１として検出する画像処理回路１
０、及び全体制御部１１０(全体制御部１１０からの制
御線は図上では省略)、及びウェーハ１００の高さを測
定し対物レンズ４の電流値をオフセット１１２を加算し
て制御することで対象基板５上に集束させる電子線２の
焦点位置を調整して検出されるディジタル画像の焦点位
置を一定に保つＺセンサ１１３、及びカセット１１４内
のウェーハ１００を試料室１０７に出し入れするローダ
１１６(非表示)、及びウェーハ１００の外形形状を基準
にウェーハ１００を位置決めするオリフラ検出器１１７
(非表示)、及びウェーハ１００上のパターンを観察する
為の光学式顕微鏡１１８、及びステージ６上に設けた標
準試料片１１９よりなる。
源１からの電子線２を一定場所に収束させるコンデンサ
レンズ１０３とコンデンサレンズ１０３で収束した位置
の近傍に設置し電子線２のON/OFFを制御をするブランキ
ングプレート１０４と電子線２をＸＹ方向に偏向する偏
向器１０５と電子線２を対象物基板５上に収束させる対
物レンズ４よりなる電子光学系１０６、及び対象物基板
であるウェーハ１００を真空に保持する試料室１０７、
及びウェーハ１００を搭載し任意の位置の画像検出を可
能とするリターディング電圧１０８を印可したステージ
６、及び対象物基板５からの二次電子７を検出器２０の
方向に偏向させるＥ×Ｂ１３、及び偏向させた二次電子
７を検出する２００MHzの帯域を持った２mm角の検出素
子を４つ用いた４分割検出器２０、及び２００MHzの帯
域を持ち、真空中に保持した試料室内に配置したプリア
ンプ２１ａ〜２１ｄ、及びプリアンプ２１ａ〜２１ｄの
出力を加算、４００MspsでＡ／Ｄ変換しデジタル画像を
得るＡ／Ｄ変換器２２、及びデジタル画像を記憶してお
くメモリ１０９、及びメモリ１０９に記憶した記憶画像
とＡ／Ｄ変換したデジタル画像を比較して、差がある場
所をパターン欠陥１１として検出する画像処理回路１
０、及び全体制御部１１０(全体制御部１１０からの制
御線は図上では省略)、及びウェーハ１００の高さを測
定し対物レンズ４の電流値をオフセット１１２を加算し
て制御することで対象基板５上に集束させる電子線２の
焦点位置を調整して検出されるディジタル画像の焦点位
置を一定に保つＺセンサ１１３、及びカセット１１４内
のウェーハ１００を試料室１０７に出し入れするローダ
１１６(非表示)、及びウェーハ１００の外形形状を基準
にウェーハ１００を位置決めするオリフラ検出器１１７
(非表示)、及びウェーハ１００上のパターンを観察する
為の光学式顕微鏡１１８、及びステージ６上に設けた標
準試料片１１９よりなる。
【００３９】なお、本実施例で説明した検出器２０は、
図２で説明したものと同じ構成である。
図２で説明したものと同じ構成である。
【００４０】第１の実施例の動作を説明する。全体制御
部１１０は各部に動作を以下の手順で指示する。ローダ
１１６(非表示)に指示を出し、ローダ１１６はウェーハ
１００をカセット１１４から取出し、オリフラ検出器１
１７(非表示)で外形形状を基準にウェーハを位置決め
し、ステージ６にウェーハ１００を搭載し、試料室１０
７内を真空にする。搭載と共に、電子光学系１０６とリ
ターディング電圧１０８の条件を設定し、ブランキング
プレート１０４に電圧を印可して電子線２をOFFする。
部１１０は各部に動作を以下の手順で指示する。ローダ
１１６(非表示)に指示を出し、ローダ１１６はウェーハ
１００をカセット１１４から取出し、オリフラ検出器１
１７(非表示)で外形形状を基準にウェーハを位置決め
し、ステージ６にウェーハ１００を搭載し、試料室１０
７内を真空にする。搭載と共に、電子光学系１０６とリ
ターディング電圧１０８の条件を設定し、ブランキング
プレート１０４に電圧を印可して電子線２をOFFする。
【００４１】つぎに、ステージを標準試料片１１９に移
動し、Ｚセンサ１１３を有効として焦点をＺセンサ１１
３の検出値＋オフセット１１２の一定に保ち、偏向器１
０５をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランキ
ングプレート１０４の電圧を切り、電子線２を必要なと
きのみウェーハ１００に照射し、その時ウェーハ１００
より発生する二次電子７を４分割検出器２０で検出、プ
リアンプ２１ａ〜ｄで増幅後、加算してＡ／Ｄ変換器２
２でＡ／Ｄ変換することでデジタル画像とする。オフセ
ット１１２を変更してデジタル画像を複数枚検出し、検
出毎に全体制御部１１０で最も画像の微分値の画像内総
和が最高となる最適オフセット１１１を現在のオフセッ
ト値として設定する。
動し、Ｚセンサ１１３を有効として焦点をＺセンサ１１
３の検出値＋オフセット１１２の一定に保ち、偏向器１
０５をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランキ
ングプレート１０４の電圧を切り、電子線２を必要なと
きのみウェーハ１００に照射し、その時ウェーハ１００
より発生する二次電子７を４分割検出器２０で検出、プ
リアンプ２１ａ〜ｄで増幅後、加算してＡ／Ｄ変換器２
２でＡ／Ｄ変換することでデジタル画像とする。オフセ
ット１１２を変更してデジタル画像を複数枚検出し、検
出毎に全体制御部１１０で最も画像の微分値の画像内総
和が最高となる最適オフセット１１１を現在のオフセッ
ト値として設定する。
【００４２】次に、ステージ６を移動し、搭載したウェ
ーハ１００の検査すべき領域の走査開始位置に移動す
る。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固
有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有
効にし、図１３に示した走査線１５３に沿ってステージ
６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０
５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレー
ト１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ１００に照
射、走査する。
ーハ１００の検査すべき領域の走査開始位置に移動す
る。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固
有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有
効にし、図１３に示した走査線１５３に沿ってステージ
６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０
５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレー
ト１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ１００に照
射、走査する。
【００４３】ウェーハ１００上のダイ１５２は、最終的
に切り離されて製品になる単位で同一の配線パターンを
持っている。ウェーハ１００より発生する二次電子７を
４分割検出器２０で検出、プリアンプ２１ａ〜ｄで増幅
後、Ａ／Ｄ変換器２２で加算してＡ／Ｄ変換してストラ
イプ領域１５４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記
憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効
とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面
の検査をする。ウェーハ１００の全面を検査する場合に
は図１４に示した順で検査する。
に切り離されて製品になる単位で同一の配線パターンを
持っている。ウェーハ１００より発生する二次電子７を
４分割検出器２０で検出、プリアンプ２１ａ〜ｄで増幅
後、Ａ／Ｄ変換器２２で加算してＡ／Ｄ変換してストラ
イプ領域１５４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記
憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効
とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面
の検査をする。ウェーハ１００の全面を検査する場合に
は図１４に示した順で検査する。
【００４４】ここで、４分割検出器２０は、図２に示し
たものと同じ構成及び作用を有するものである。
たものと同じ構成及び作用を有するものである。
【００４５】画像処理回路１０で検出位置A １５５を検
出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B
１５６の画像と比較し差がある場所をパターン欠陥１１
として抽出し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全
体制御部１１０に送信する。
出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B
１５６の画像と比較し差がある場所をパターン欠陥１１
として抽出し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全
体制御部１１０に送信する。
【００４６】本実施例によると、ＳＥＭ画像を用いてウ
ェーハ全面を検査してパターン欠陥１１のみを検出し、
それらをユーザに提示できる特徴がある。
ェーハ全面を検査してパターン欠陥１１のみを検出し、
それらをユーザに提示できる特徴がある。
【００４７】本実施例によると２００MＨｚ帯域の４分
割検出器２０を用いているため、総合で十分な面積と高
速性を持ち、プリアンプ２１ａ〜２１ｄでそれぞれ帯域
を保ったまま増幅しているため高速性があり、しかもそ
れらを加算し、A/D変換することで、検出器１個に比較
して２倍のS/Nもを得ることができる。
割検出器２０を用いているため、総合で十分な面積と高
速性を持ち、プリアンプ２１ａ〜２１ｄでそれぞれ帯域
を保ったまま増幅しているため高速性があり、しかもそ
れらを加算し、A/D変換することで、検出器１個に比較
して２倍のS/Nもを得ることができる。
【００４８】次に、本実施例の第１の変形例を説明す
る。この第１の変形例においては、図４に示したような
４分割センサ２０、及びプリアンプ２１ａ〜２１ｄ、及
びプリアンプの出力を加算する回路を一体型としたスマ
ート検出器を用いる。本変形例によると、４００Msps以
上の高速化をする場合にセンサとプリアンプが一体型に
なっている、及び出力が１個である為、分割数を容易に
増加させることが可能である特徴がある。
る。この第１の変形例においては、図４に示したような
４分割センサ２０、及びプリアンプ２１ａ〜２１ｄ、及
びプリアンプの出力を加算する回路を一体型としたスマ
ート検出器を用いる。本変形例によると、４００Msps以
上の高速化をする場合にセンサとプリアンプが一体型に
なっている、及び出力が１個である為、分割数を容易に
増加させることが可能である特徴がある。
【００４９】次に、本実施例の第２の変形例を説明す
る。本変形例においては、４分割センサ２０、及びプリ
アンプ２１ａ〜２１ｄを一体型としたスマート検出器を
用いる（図示せず）。即ち、本変形例では、図４に示し
たような第１の変形例のスマート検出器のうち、加算す
る回路を切り離したもので、図２及び図１２に示した構
成のうち、４分割検出器２０とプリアンプ２１ａ〜２１
ｂとを一体化した構成を持つ。本変形例によると４００
Msps以上の高速化をする場合にセンサとプリアンプが一
体型になっている為、分割数を容易に増加させることが
可能である。また、プリアンプの出力を個別に出力して
いる為、加算以外に演算機能を持たせることが容易にで
きる特徴がある。
る。本変形例においては、４分割センサ２０、及びプリ
アンプ２１ａ〜２１ｄを一体型としたスマート検出器を
用いる（図示せず）。即ち、本変形例では、図４に示し
たような第１の変形例のスマート検出器のうち、加算す
る回路を切り離したもので、図２及び図１２に示した構
成のうち、４分割検出器２０とプリアンプ２１ａ〜２１
ｂとを一体化した構成を持つ。本変形例によると４００
Msps以上の高速化をする場合にセンサとプリアンプが一
体型になっている為、分割数を容易に増加させることが
可能である。また、プリアンプの出力を個別に出力して
いる為、加算以外に演算機能を持たせることが容易にで
きる特徴がある。
【００５０】次に、本実施例の第３の変形例を説明す
る。本変形例は、図１２に示した構成において、４分割
センサ２０、及びプリアンプ２１ａ〜２１ｄ、１個又は
複数の出力を持つ演算回路、１個又は複数個の演算回路
の出力をそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器を一体型
としたスマート検出器を用いる。本変形例によると４０
０Msps以上の高速化をする場合にセンサとプリアンプが
一体型になっている為、分割数を容易に増加させること
が可能である。
る。本変形例は、図１２に示した構成において、４分割
センサ２０、及びプリアンプ２１ａ〜２１ｄ、１個又は
複数の出力を持つ演算回路、１個又は複数個の演算回路
の出力をそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器を一体型
としたスマート検出器を用いる。本変形例によると４０
０Msps以上の高速化をする場合にセンサとプリアンプが
一体型になっている為、分割数を容易に増加させること
が可能である。
【００５１】次に本実施例の第４の変形例を説明する。
本変形例では、第１の実施例で説明したものに対して、
加算とＡ／Ｄ変換の順序を入れ替えたもので、プリアン
プ２１ａ〜２１ｄの出力を一旦Ａ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変
換後に加算、又は演算する。本変形例によると４分割検
出器２０やプリアンプ２１ａ〜２１ｄの特性を演算によ
り補正が可能であるという特徴がある。
本変形例では、第１の実施例で説明したものに対して、
加算とＡ／Ｄ変換の順序を入れ替えたもので、プリアン
プ２１ａ〜２１ｄの出力を一旦Ａ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変
換後に加算、又は演算する。本変形例によると４分割検
出器２０やプリアンプ２１ａ〜２１ｄの特性を演算によ
り補正が可能であるという特徴がある。
【００５２】以上、第１の実施例とその変形例とを説明
したが、本実施例及びその変形例においては、４分割検
出器２０の出力を単純に加算するだけでなく、それぞれ
の検出素子の出力にたいして、線形又は非線型の演算処
理を施してもよい。
したが、本実施例及びその変形例においては、４分割検
出器２０の出力を単純に加算するだけでなく、それぞれ
の検出素子の出力にたいして、線形又は非線型の演算処
理を施してもよい。
【００５３】また、本実施例及びその変形例で説明した
ような４分割検出器２０を用いることにより、各素子の
受光面は、対象物を見込む角度が夫々異なるために、そ
れらの出力を演算処理することにより、対象物の凹凸情
報を含む形状の情報を、高速に得ることが可能になる。
ような４分割検出器２０を用いることにより、各素子の
受光面は、対象物を見込む角度が夫々異なるために、そ
れらの出力を演算処理することにより、対象物の凹凸情
報を含む形状の情報を、高速に得ることが可能になる。
【００５４】更に、本実施例及びその変形例において
は、４分割検出器２０の例を示したが、検出器の構造を
図９に示したような、中心領域に別の受光面を設けたも
のを用いてもよい。
は、４分割検出器２０の例を示したが、検出器の構造を
図９に示したような、中心領域に別の受光面を設けたも
のを用いてもよい。
【００５５】以上説明した本実施例とその変形例によれ
ば、従来の装置に比べて大幅な改造を必要とせずに比較
的シンプルな光学系の構造で、従来の装置に比べて倍以
上のサンプリング周波数でＳＥＭ画像を検出することが
可能になる。
ば、従来の装置に比べて大幅な改造を必要とせずに比較
的シンプルな光学系の構造で、従来の装置に比べて倍以
上のサンプリング周波数でＳＥＭ画像を検出することが
可能になる。
【００５６】また、本実施例とその変形例によれば、二
次電子のビーム径を従来の装置と同じ径にして検出する
ことが可能なので、検出器表面を汚染する程度が従来の
場合と同じであり、特に高速検出により検出器の寿命を
短くしてしまうというような弊害が生じることがない。
次電子のビーム径を従来の装置と同じ径にして検出する
ことが可能なので、検出器表面を汚染する程度が従来の
場合と同じであり、特に高速検出により検出器の寿命を
短くしてしまうというような弊害が生じることがない。
【００５７】さらに、本実施例とその変形例によれば、
分割したそれぞれの検出器からの出力を同時に受けて信
号を処理する構成になっているため、たとえ分割したそ
れぞれの検出器の感度にばらつきがあっても、そのばら
つきに応じた出力を安定して得ることができので、出力
信号の処理を比較的容易に行うことができる。
分割したそれぞれの検出器からの出力を同時に受けて信
号を処理する構成になっているため、たとえ分割したそ
れぞれの検出器の感度にばらつきがあっても、そのばら
つきに応じた出力を安定して得ることができので、出力
信号の処理を比較的容易に行うことができる。
【００５８】［実施例２］本発明の第２の実施例を説明
する。図１５に第２の実施例の構成を示す。
する。図１５に第２の実施例の構成を示す。
【００５９】電子線２を発生させる電子源１、及び電子
源１からの電子線２一定場所に収束させるコンデンサレ
ンズ１０３とコンデンサレンズ１０３で収束した位置の
近傍に設置し電子線２のON/OFFを制御をするブランキン
グプレート１０４と電子線２をＸＹ方向に偏向する偏向
器１０５と電子線２を対象物基板５上に収束させる対物
レンズ４よりなる電子光学系１０６、及び対象物基板で
あるウェーハ１００を真空に保持する試料室１０７、及
びウェーハ１００を搭載し任意の位置の画像検出を可能
とするリターディング電圧１０８を印可したステージ
６、及び対象物基板５からの二次電子７を偏向させる二
次電子偏向器３０、及び対象物基板５からの二次電子偏
向器３０で偏向された二次電子７を検出する５０MHzの
帯域を持った４mm角の検出素子を４個用いた４分割検出
器３１ａ〜３１ｄ、及び５０MHzの帯域を持ったプリア
ンプ３２ａ〜３２ｄ、及びプリアンプ３２ａ〜３２ｄの
出力を１００MspsでＡ／Ｄ変換しデジタル画像を得るＡ
／Ｄ変換器３３ａ〜３３ｄ、及びＡ／Ｄ変換器３３ａ〜
３３ｄ毎に設けた検出器やプリアンプなどの特性を補正
するビット補正テーブル１３０、及び補正したデジタル
画像を記憶しておくメモリ１０９、及びメモリ１０９に
記憶した記憶画像とＡ／Ｄ変換したデジタル画像を比較
して、差がある場所をパターン欠陥１１として検出する
画像処理回路１０、及び全体制御部１１０(全体制御部
１１０からの制御線は図上では省略)、及びウェーハ１
００の高さを測定し対物レンズ４の電流値をオフセット
１１２を加算して制御することで検出されるディジタル
画像の焦点位置を一定に保つＺセンサ１１３、及びカセ
ット１１４内のウェーハ１００を試料室１０７に出し入
れするローダ１１６(非表示)、及びウェーハ１００の外
形形状を基準にウェーハ１００を位置決めするオリフラ
検出器１１７(非表示)、及びウェーハ１００上のパター
ンを観察する為の光学式顕微鏡１１８、及びステージ６
上に設けた標準試料片１１９よりなる。
源１からの電子線２一定場所に収束させるコンデンサレ
ンズ１０３とコンデンサレンズ１０３で収束した位置の
近傍に設置し電子線２のON/OFFを制御をするブランキン
グプレート１０４と電子線２をＸＹ方向に偏向する偏向
器１０５と電子線２を対象物基板５上に収束させる対物
レンズ４よりなる電子光学系１０６、及び対象物基板で
あるウェーハ１００を真空に保持する試料室１０７、及
びウェーハ１００を搭載し任意の位置の画像検出を可能
とするリターディング電圧１０８を印可したステージ
６、及び対象物基板５からの二次電子７を偏向させる二
次電子偏向器３０、及び対象物基板５からの二次電子偏
向器３０で偏向された二次電子７を検出する５０MHzの
帯域を持った４mm角の検出素子を４個用いた４分割検出
器３１ａ〜３１ｄ、及び５０MHzの帯域を持ったプリア
ンプ３２ａ〜３２ｄ、及びプリアンプ３２ａ〜３２ｄの
出力を１００MspsでＡ／Ｄ変換しデジタル画像を得るＡ
／Ｄ変換器３３ａ〜３３ｄ、及びＡ／Ｄ変換器３３ａ〜
３３ｄ毎に設けた検出器やプリアンプなどの特性を補正
するビット補正テーブル１３０、及び補正したデジタル
画像を記憶しておくメモリ１０９、及びメモリ１０９に
記憶した記憶画像とＡ／Ｄ変換したデジタル画像を比較
して、差がある場所をパターン欠陥１１として検出する
画像処理回路１０、及び全体制御部１１０(全体制御部
１１０からの制御線は図上では省略)、及びウェーハ１
００の高さを測定し対物レンズ４の電流値をオフセット
１１２を加算して制御することで検出されるディジタル
画像の焦点位置を一定に保つＺセンサ１１３、及びカセ
ット１１４内のウェーハ１００を試料室１０７に出し入
れするローダ１１６(非表示)、及びウェーハ１００の外
形形状を基準にウェーハ１００を位置決めするオリフラ
検出器１１７(非表示)、及びウェーハ１００上のパター
ンを観察する為の光学式顕微鏡１１８、及びステージ６
上に設けた標準試料片１１９よりなる。
【００６０】第２の実施例の動作を説明する。まず、後
で説明する方式でビット補正テーブルを設定しておく。
全体制御部１１０は各部に動作を以下の手順で指示す
る。ローダ１１６(非表示)に指示を出し、ローダ１１６
はウェーハ１００をカセット１１４から取出し、オリフ
ラ検出器１１７(非表示)で外形形状を基準にウェーハ１
００を位置決めし、ステージ６にウェーハ１００を搭載
し、試料室１０７内を真空にする。搭載と共に、電子光
学系１０６とリターディング電圧１０８の条件を設定
し、ブランキングプレート１０４に電圧を印可して電子
線２をOFFする。
で説明する方式でビット補正テーブルを設定しておく。
全体制御部１１０は各部に動作を以下の手順で指示す
る。ローダ１１６(非表示)に指示を出し、ローダ１１６
はウェーハ１００をカセット１１４から取出し、オリフ
ラ検出器１１７(非表示)で外形形状を基準にウェーハ１
００を位置決めし、ステージ６にウェーハ１００を搭載
し、試料室１０７内を真空にする。搭載と共に、電子光
学系１０６とリターディング電圧１０８の条件を設定
し、ブランキングプレート１０４に電圧を印可して電子
線２をOFFする。
【００６１】次に、ステージを標準試料片１１９に移動
し、Ｚセンサ１１３を有効として焦点をＺセンサ１１３
の検出値＋オフセット１１２の一定に保ち、偏向器１０
５をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランキン
グプレート１０４の電圧を切り、電子線２を必要なとき
のみウェーハ１００に照射し、二次電子偏向器３０でウ
ェーハ１００より発生する二次電子７を４分割検出器３
１ａ〜３１ｄに対してリング状に次々切り替えて入射さ
せる。検出信号をそれぞれのプリアンプ３２ａ〜３２
ｄ、及びＡ／Ｄ変換器３３ａ〜３３ｄでデジタル画像と
する。オフセット１１２を変更してデジタル画像を複数
枚検出し、検出毎に全体制御部１１０で最も画像の微分
値の画像内総和が最高となる最適オフセット１１１を現
在のオフセット値として設定する。
し、Ｚセンサ１１３を有効として焦点をＺセンサ１１３
の検出値＋オフセット１１２の一定に保ち、偏向器１０
５をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランキン
グプレート１０４の電圧を切り、電子線２を必要なとき
のみウェーハ１００に照射し、二次電子偏向器３０でウ
ェーハ１００より発生する二次電子７を４分割検出器３
１ａ〜３１ｄに対してリング状に次々切り替えて入射さ
せる。検出信号をそれぞれのプリアンプ３２ａ〜３２
ｄ、及びＡ／Ｄ変換器３３ａ〜３３ｄでデジタル画像と
する。オフセット１１２を変更してデジタル画像を複数
枚検出し、検出毎に全体制御部１１０で最も画像の微分
値の画像内総和が最高となる最適オフセット１１１を現
在のオフセット値として設定する。
【００６２】次に、ステージ６を移動し、搭載したウェ
ーハ１００の検査すべき領域の走査開始位置に移動す
る。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固
有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有
効にし、図１３に示した走査線１５３に沿ってステージ
６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０
５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレー
ト１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ１００に照
射、走査する。ウェーハ１００より発生する二次電子７
を二次電子偏向器３０でウェーハ１００より発生する反
射電子又は二次電子を４分割検出器３１ａ〜３１ｄに対
して図１１に示したサークルスキャン９２で次々切り替
えて入射させる。
ーハ１００の検査すべき領域の走査開始位置に移動す
る。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固
有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有
効にし、図１３に示した走査線１５３に沿ってステージ
６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０
５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレー
ト１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ１００に照
射、走査する。ウェーハ１００より発生する二次電子７
を二次電子偏向器３０でウェーハ１００より発生する反
射電子又は二次電子を４分割検出器３１ａ〜３１ｄに対
して図１１に示したサークルスキャン９２で次々切り替
えて入射させる。
【００６３】検出信号をそれぞれのプリアンプ３２ａ〜
３２ｄ、及びＡ／Ｄ変換器３３ａ〜３３ｄでストライプ
領域１５４のデジタル画像とし、メモリ１０９に記憶す
る。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とす
る。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検
査をする。ウェーハ１００の全面を検査する場合には図
１４に示した順で検査する。画像処理回路１０で検出位
置A １５５を検出している場合にはメモリ１０９に記憶
した検出位置B １５６の画像と比較し差がある場所をパ
ターン欠陥１１として抽出し、パターン欠陥１１のリス
トを作成し、全体制御部１１０に送信する。
３２ｄ、及びＡ／Ｄ変換器３３ａ〜３３ｄでストライプ
領域１５４のデジタル画像とし、メモリ１０９に記憶す
る。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とす
る。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検
査をする。ウェーハ１００の全面を検査する場合には図
１４に示した順で検査する。画像処理回路１０で検出位
置A １５５を検出している場合にはメモリ１０９に記憶
した検出位置B １５６の画像と比較し差がある場所をパ
ターン欠陥１１として抽出し、パターン欠陥１１のリス
トを作成し、全体制御部１１０に送信する。
【００６４】二次電子偏向器３０、４分割検出器３１ａ
〜３１ｄ、プリアンプ３２ａ〜３２ｄ、Ａ／Ｄ変換器３
３ａ〜３３ｄの動作を詳細に説明する。図１０にタイミ
ングチャートを示す。二次電子偏向器は400MHzで４分割
検出器３１ａ〜３１ｄに二次電子７を偏向し、４分割検
出器３１ａ〜ｄ、プリアンプ３２ａ〜ｄ、A/D変換器３
３ａ〜ｄでは、１００Mspsでサンプリングし、デジタル
画像とする。それらを順次並べて４００Msps相当のデジ
タル画像データとしている。
〜３１ｄ、プリアンプ３２ａ〜３２ｄ、Ａ／Ｄ変換器３
３ａ〜３３ｄの動作を詳細に説明する。図１０にタイミ
ングチャートを示す。二次電子偏向器は400MHzで４分割
検出器３１ａ〜３１ｄに二次電子７を偏向し、４分割検
出器３１ａ〜ｄ、プリアンプ３２ａ〜ｄ、A/D変換器３
３ａ〜ｄでは、１００Mspsでサンプリングし、デジタル
画像とする。それらを順次並べて４００Msps相当のデジ
タル画像データとしている。
【００６５】なお、ここで説明した４分割検出器３１ａ
〜３１ｄは、図３で説明したものと同じ構成のものであ
る。
〜３１ｄは、図３で説明したものと同じ構成のものであ
る。
【００６６】ビット補正テーブル１３０はＡ／Ｄ変換器
３３ａ〜ｄ毎に、A/D変換の出力値ｘに対して補正後の
値ｆa（ｘ）〜ｆd（ｘ）を出力する。基準のＡ／Ｄ変換
器を３３ａとし、ｆa（ｘ）＝ｘとする。次に、各種材
料でできたブランクウェーハの信号を検出、補正後の値
が同一となるようにｆb（ｘ）〜ｆd（ｘ）の関数形状を
調整する。
３３ａ〜ｄ毎に、A/D変換の出力値ｘに対して補正後の
値ｆa（ｘ）〜ｆd（ｘ）を出力する。基準のＡ／Ｄ変換
器を３３ａとし、ｆa（ｘ）＝ｘとする。次に、各種材
料でできたブランクウェーハの信号を検出、補正後の値
が同一となるようにｆb（ｘ）〜ｆd（ｘ）の関数形状を
調整する。
【００６７】本実施例によると、ＳＥＭ画像を用いてウ
ェーハ全面を検査してパターン欠陥１１のみを検出し、
それらをユーザに提示できる特徴がある。
ェーハ全面を検査してパターン欠陥１１のみを検出し、
それらをユーザに提示できる特徴がある。
【００６８】本実施例の変形例について説明する。
【００６９】第１の変形例は、二次電子偏向器３０の走
査方法を、図１１に示した走査方法のうち、サークルス
キャン９２でなく、スイッチングスキャン９３等を用い
るものである。本変形例によれば、４分割検出器３１ａ
〜３１ｄ上での二次電子の走査がアナログ的な走査でな
いので、二次電子７の４分割検出器３１ａ〜３１ｄ上で
の位置ドリフトなどの変動要因に対して強いという特徴
がある。
査方法を、図１１に示した走査方法のうち、サークルス
キャン９２でなく、スイッチングスキャン９３等を用い
るものである。本変形例によれば、４分割検出器３１ａ
〜３１ｄ上での二次電子の走査がアナログ的な走査でな
いので、二次電子７の４分割検出器３１ａ〜３１ｄ上で
の位置ドリフトなどの変動要因に対して強いという特徴
がある。
【００７０】第２の変形例は、ビット補正テーブル１３
０の代わりに線形演算をする回路を設けて検出器やプリ
アンプの特性を補正するものである。本変形例によれ
ば、より簡単な回路で、高速な処理を実現できるという
特徴がある。
０の代わりに線形演算をする回路を設けて検出器やプリ
アンプの特性を補正するものである。本変形例によれ
ば、より簡単な回路で、高速な処理を実現できるという
特徴がある。
【００７１】以上説明した第２の実施例とその変形例に
よれば、個々の検出器のもつ動作速度のＮ倍の検出速度
を得ることが可能になるので、より高速な検出を行うこ
とが可能になる。
よれば、個々の検出器のもつ動作速度のＮ倍の検出速度
を得ることが可能になるので、より高速な検出を行うこ
とが可能になる。
【００７２】［実施例３］本発明の第３の実施例を説明
する。図１６に第３の実施例の構成を示す。電子線２を
発生させる電子源１、及び電子源１からの電子線２を一
定場所に収束させるコンデンサレンズ１０３とコンデン
サレンズ１０３で収束した位置の近傍に設置し電子線２
のON/OFFを制御をするブランキングプレート１０４と電
子線２をＸＹ方向に偏向する偏向器１０５と電子線２を
対象物基板５上に収束させる対物レンズ４よりなる電子
光学系１０６、及び対象物基板であるウェーハ１００を
真空に保持する試料室１０７、及びウェーハ１００を搭
載し任意の位置の画像検出を可能とするリターディング
電圧１０８を印可したステージ６、及び対象物基板５か
らの二次電子７検出器８の方向に偏向させるＥｘＢ１
３、及び偏向させた二次電子７を収束させる収束光学系
５１、及び収束光学系で収束させた二次電子７を検出す
る２００MHzの帯域を持った検出器８、及び２００MHzの
帯域を持ち、真空中に保持した試料室内に配置したプリ
アンプ５２、及びプリアンプ５２の出力を４００Mspsで
Ａ／Ｄ変換しデジタル画像を得るＡ／Ｄ変換器２２、及
びデジタル画像を記憶しておくメモリ１０９、及びメモ
リ１０９に記憶した記憶画像とＡ／Ｄ変換したデジタル
画像を比較して、差がある場所をパターン欠陥１１とし
て検出する画像処理回路１０、及び全体制御部１１０
(全体制御部１１０からの制御線は図上では省略)、及び
ウェーハ１００の高さを測定し対物レンズ４の電流値を
オフセット１１２を加算して制御することで検出される
ディジタル画像の焦点位置を一定に保つＺセンサ１１
３、及びカセット１１４内のウェーハ１００を試料室１
０７に出し入れするローダ１１６(非表示)、及びウェー
ハ１００の外形形状を基準にウェーハ１００を位置決め
するオリフラ検出器１１７(非表示)、及びウェーハ１０
０上のパターンを観察する為の光学式顕微鏡１１８、及
びステージ６上に設けた標準試料片１１９よりなる。
する。図１６に第３の実施例の構成を示す。電子線２を
発生させる電子源１、及び電子源１からの電子線２を一
定場所に収束させるコンデンサレンズ１０３とコンデン
サレンズ１０３で収束した位置の近傍に設置し電子線２
のON/OFFを制御をするブランキングプレート１０４と電
子線２をＸＹ方向に偏向する偏向器１０５と電子線２を
対象物基板５上に収束させる対物レンズ４よりなる電子
光学系１０６、及び対象物基板であるウェーハ１００を
真空に保持する試料室１０７、及びウェーハ１００を搭
載し任意の位置の画像検出を可能とするリターディング
電圧１０８を印可したステージ６、及び対象物基板５か
らの二次電子７検出器８の方向に偏向させるＥｘＢ１
３、及び偏向させた二次電子７を収束させる収束光学系
５１、及び収束光学系で収束させた二次電子７を検出す
る２００MHzの帯域を持った検出器８、及び２００MHzの
帯域を持ち、真空中に保持した試料室内に配置したプリ
アンプ５２、及びプリアンプ５２の出力を４００Mspsで
Ａ／Ｄ変換しデジタル画像を得るＡ／Ｄ変換器２２、及
びデジタル画像を記憶しておくメモリ１０９、及びメモ
リ１０９に記憶した記憶画像とＡ／Ｄ変換したデジタル
画像を比較して、差がある場所をパターン欠陥１１とし
て検出する画像処理回路１０、及び全体制御部１１０
(全体制御部１１０からの制御線は図上では省略)、及び
ウェーハ１００の高さを測定し対物レンズ４の電流値を
オフセット１１２を加算して制御することで検出される
ディジタル画像の焦点位置を一定に保つＺセンサ１１
３、及びカセット１１４内のウェーハ１００を試料室１
０７に出し入れするローダ１１６(非表示)、及びウェー
ハ１００の外形形状を基準にウェーハ１００を位置決め
するオリフラ検出器１１７(非表示)、及びウェーハ１０
０上のパターンを観察する為の光学式顕微鏡１１８、及
びステージ６上に設けた標準試料片１１９よりなる。
【００７３】ここで、検出器８は、図５に示したものと
同じ構成である。
同じ構成である。
【００７４】第３の実施例の動作を説明する。全体制御
部１１０は各部に動作を以下の手順で指示する。ローダ
１１６(非表示)に指示を出し、ローダ１１６はウェーハ
１００をカセット１１４から取出し、オリフラ検出器１
１７(非表示)で外形形状を基準にウェーハを位置決め
し、ステージ６にウェーハ１００を搭載し、試料室１０
７内を真空にする。搭載と共に、電子光学系１０６とリ
ターディング電圧１０８、及びリターディング電圧１０
８に応じた条件を収束光学系５１に設定し、ブランキン
グプレート１０４に電圧を印可して電子線２をOFFす
る。
部１１０は各部に動作を以下の手順で指示する。ローダ
１１６(非表示)に指示を出し、ローダ１１６はウェーハ
１００をカセット１１４から取出し、オリフラ検出器１
１７(非表示)で外形形状を基準にウェーハを位置決め
し、ステージ６にウェーハ１００を搭載し、試料室１０
７内を真空にする。搭載と共に、電子光学系１０６とリ
ターディング電圧１０８、及びリターディング電圧１０
８に応じた条件を収束光学系５１に設定し、ブランキン
グプレート１０４に電圧を印可して電子線２をOFFす
る。
【００７５】つぎに、ステージを標準試料片１１９に移
動し、Ｚセンサ１１３を有効として焦点をＺセンサ１１
３の検出値＋オフセット１１２の一定に保ち、偏向器１
０５をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランキ
ングプレート１０４の電圧を切り、電子線２を必要なと
きのみウェーハ１００に照射し、その時ウェーハ１００
より発生する二次電子７収束光学系５１を介して検出器
８で検出、Ａ／Ｄ変換器２２でデジタル画像とする。オ
フセット１１２を変更してデジタル画像を複数枚検出
し、検出毎に全体制御部１１０で最も画像の微分値の画
像内総和が最高となる最適オフセット１１１を現在のオ
フセット値として設定する。
動し、Ｚセンサ１１３を有効として焦点をＺセンサ１１
３の検出値＋オフセット１１２の一定に保ち、偏向器１
０５をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランキ
ングプレート１０４の電圧を切り、電子線２を必要なと
きのみウェーハ１００に照射し、その時ウェーハ１００
より発生する二次電子７収束光学系５１を介して検出器
８で検出、Ａ／Ｄ変換器２２でデジタル画像とする。オ
フセット１１２を変更してデジタル画像を複数枚検出
し、検出毎に全体制御部１１０で最も画像の微分値の画
像内総和が最高となる最適オフセット１１１を現在のオ
フセット値として設定する。
【００７６】次に、ステージ６を移動し、搭載したウェ
ーハ１００の検査すべき領域の走査開始位置に移動す
る。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固
有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有
効にし、図１３に示した走査線１５３に沿ってステージ
６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０
５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレー
ト１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ１００に照
射、走査する。ウェーハ１００上のダイ１５２は最終的
に切り離されて製品になる単位で同一の配線パターンを
持っている。ウェーハ１００より発生する二次電子７を
検出器８で検出、プリアンプ５２で増幅後、Ａ／Ｄ変換
器２２でストライプ領域１５４のデジタル画像を得、メ
モリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセン
サ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで
必要な領域全面の検査をする。ウェーハ１００の全面を
検査する場合には図１４に示した順で検査する。
ーハ１００の検査すべき領域の走査開始位置に移動す
る。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固
有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有
効にし、図１３に示した走査線１５３に沿ってステージ
６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０
５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレー
ト１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ１００に照
射、走査する。ウェーハ１００上のダイ１５２は最終的
に切り離されて製品になる単位で同一の配線パターンを
持っている。ウェーハ１００より発生する二次電子７を
検出器８で検出、プリアンプ５２で増幅後、Ａ／Ｄ変換
器２２でストライプ領域１５４のデジタル画像を得、メ
モリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセン
サ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで
必要な領域全面の検査をする。ウェーハ１００の全面を
検査する場合には図１４に示した順で検査する。
【００７７】画像処理回路１０で検出位置A １５５を検
出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B
１５６の画像と比較し差がある場所をパターン欠陥１１
として抽出し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全
体制御部１１０に送信する。
出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B
１５６の画像と比較し差がある場所をパターン欠陥１１
として抽出し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全
体制御部１１０に送信する。
【００７８】本実施例によると、ＳＥＭ画像を用いてウ
ェーハ全面を検査してパターン欠陥１１のみを検出し、
それらをユーザに提示することが可能になる。
ェーハ全面を検査してパターン欠陥１１のみを検出し、
それらをユーザに提示することが可能になる。
【００７９】また、本実施例によると収束光学系５１で
リターディング電圧１０８に応じた二次電子７の収束位
置を調整し、２００Msps帯域の検出器８を用いているた
め、高速性を持ち、しかも全ての二次電子等を検出器８
に収束できる。
リターディング電圧１０８に応じた二次電子７の収束位
置を調整し、２００Msps帯域の検出器８を用いているた
め、高速性を持ち、しかも全ての二次電子等を検出器８
に収束できる。
【００８０】更に、本実施例によれば、１個の検出器で
検出するので、検出信号のばらつきが少なく、安定して
検出することが可能になる。また、それに伴って、信号
処理回路を、比較的シンプルな構成で組むことが可能に
なる。
検出するので、検出信号のばらつきが少なく、安定して
検出することが可能になる。また、それに伴って、信号
処理回路を、比較的シンプルな構成で組むことが可能に
なる。
【００８１】次に、本実施例の変形例を説明する。
【００８２】第１の変形例は、リターディング電圧１０
８に応じた二次電子７の収束位置の変化を、図５または
図１６の収束光学系５１を用いて調整して検出器８に入
射させる代わりに、図６に示したように、リターディン
グ電圧１０８に応じた位置に複数個の検出器６１ａ、６
１ｂを配置し、それらを切り替えて使用する例である。
本変形例によれば、空間的な制約により検出器６１ａ、
６１ｂを離れた位置に配置せざるをえない場合でも、対
応が可能であるという特徴がある。
８に応じた二次電子７の収束位置の変化を、図５または
図１６の収束光学系５１を用いて調整して検出器８に入
射させる代わりに、図６に示したように、リターディン
グ電圧１０８に応じた位置に複数個の検出器６１ａ、６
１ｂを配置し、それらを切り替えて使用する例である。
本変形例によれば、空間的な制約により検出器６１ａ、
６１ｂを離れた位置に配置せざるをえない場合でも、対
応が可能であるという特徴がある。
【００８３】次に、第２の変形例は、図５または図１６
の集束光学系５１を、図７に示したような、振り戻し偏
向器７１に置き換えたものである。本変形例によると、
偏向器１０５の影響による二次電子７の変位を補正する
ことができるので、より安定に二次電子７を検出器８に
収束させることができるという特徴がある。
の集束光学系５１を、図７に示したような、振り戻し偏
向器７１に置き換えたものである。本変形例によると、
偏向器１０５の影響による二次電子７の変位を補正する
ことができるので、より安定に二次電子７を検出器８に
収束させることができるという特徴がある。
【００８４】次に、第３の変形例は、図８に示したよう
に、反射板８１を追加して、この反射板８１に二次電子
７を衝突させ、そのとき発生する二次電子８２を収束光
学系５１で検出器８に収束させるようにするものであ
る。本変形例によると、より安定に二次電子７を検出器
８に収束させて、効率良く検出することができる。
に、反射板８１を追加して、この反射板８１に二次電子
７を衝突させ、そのとき発生する二次電子８２を収束光
学系５１で検出器８に収束させるようにするものであ
る。本変形例によると、より安定に二次電子７を検出器
８に収束させて、効率良く検出することができる。
【００８５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２００Msps以上のサンプリング周波数で画像を検出し
て、高速にＳＥＭ画像を処理することが可能になる。
２００Msps以上のサンプリング周波数で画像を検出し
て、高速にＳＥＭ画像を処理することが可能になる。
【００８６】また、例えば、従来の技術を用いて０．１
μｍの画素単位で１００Ｍspsの速度で直径が２００mm
のウェハを全面に亘って検査する場合に、約１５時間を
要していたのに対して、本発明に示した方式で同じウェ
ハを４００Ｍspsの速度で検出すれば、ステージの移動j
時間や電子ビームの走査時間などを含めても、１／３の
約５時間で検査を行うことが可能になる。また、本発明
に示した方式で同じウェハを２００Ｍspsの速度で検出
すれ場合には、約８時間で検査が可能になる。
μｍの画素単位で１００Ｍspsの速度で直径が２００mm
のウェハを全面に亘って検査する場合に、約１５時間を
要していたのに対して、本発明に示した方式で同じウェ
ハを４００Ｍspsの速度で検出すれば、ステージの移動j
時間や電子ビームの走査時間などを含めても、１／３の
約５時間で検査を行うことが可能になる。また、本発明
に示した方式で同じウェハを２００Ｍspsの速度で検出
すれ場合には、約８時間で検査が可能になる。
【００８７】これにより、検査の結果を、より早く製造
プロセスへ反映させることが可能になる。
プロセスへ反映させることが可能になる。
【００８８】また、本発明による装置を用いれば、従来
の装置に比べて、同じ所用時間で３倍のウェハを検査す
ることができる。
の装置に比べて、同じ所用時間で３倍のウェハを検査す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の電子線式パターン検査装置の概
略構成を示す正面図である。
略構成を示す正面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の手段の概略構成を示す
正面図である。
正面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の手段の概略構成を示す
正面図である。
正面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の手段の概略構成を示す
正面図である。
正面図である。
【図５】図５は、本発明の第４の手段の概略構成を示す
正面図である。
正面図である。
【図６】図６は、本発明の第５の手段の概略構成を示す
正面図である。
正面図である。
【図７】図７は、本発明の第６の手段の概略構成を示す
正面図である。
正面図である。
【図８】図８は、本発明の第７の手段の概略構成を示す
正面図である。
正面図である。
【図９】図９は、本発明による検出器の構成例を示す図
である。
である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の解決手段の動作方
法を示す図である。
法を示す図である。
【図１１】図１１は、二次電子偏向器による二次電子の
検出器上での動作を示す検出器の平面図である。
検出器上での動作を示す検出器の平面図である。
【図１２】図１２は、第１の実施例に係る装置の概略構
成を示す正面図である。
成を示す正面図である。
【図１３】図１３は、検査の順序を説明するウェハの平
面図である。
面図である。
【図１４】図１４は、ウェーハ上の走査方法を説明する
ウェハの平面図である。
ウェハの平面図である。
【図１５】図１５は、本発明の第２の実施例に係る装置
の概略構成を示す正面図である。
の概略構成を示す正面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第３の実施例に係る装置
の概略構成を示す正面図である。
の概略構成を示す正面図である。
１… 電子源 ２… 電子線 ３… 偏向器 ４
… 対物レンズ ５…対象物基板 ６…ステージ
７…二次電子 ８…検出器 ９…Ａ／Ｄ変
換器 １０…画像処理回路 １１…パターン欠陥
１２…リターディング電圧 １３…ＥｘＢ
２０…４分割検出器 ３０…二次電子偏向器 ３１
…４分割検出器 ３３…Ａ／Ｄ変換器 ４０…ス
マート検出器５１ …収束光学系 ６１…検出器
６２…プリアンプ ６３…信号合成回路、７１…偏
向器７２…検出器 ８１…反射板 ８２…二次電
子 ２８３…収束光学系 １０４…ブランキングプレート
１０６…電子光学系 １０７…試料室 １０
８…リターディング電圧 １１３…Zセンサ
１１８…光学式顕微鏡
… 対物レンズ ５…対象物基板 ６…ステージ
７…二次電子 ８…検出器 ９…Ａ／Ｄ変
換器 １０…画像処理回路 １１…パターン欠陥
１２…リターディング電圧 １３…ＥｘＢ
２０…４分割検出器 ３０…二次電子偏向器 ３１
…４分割検出器 ３３…Ａ／Ｄ変換器 ４０…ス
マート検出器５１ …収束光学系 ６１…検出器
６２…プリアンプ ６３…信号合成回路、７１…偏
向器７２…検出器 ８１…反射板 ８２…二次電
子 ２８３…収束光学系 １０４…ブランキングプレート
１０６…電子光学系 １０７…試料室 １０
８…リターディング電圧 １１３…Zセンサ
１１８…光学式顕微鏡
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０６Ｔ 1/00 ３０５ Ｇ０６Ｔ 1/00 ３０５Ａ Ｈ０１Ｊ 37/22 ５０２ Ｈ０１Ｊ 37/22 ５０２Ｈ ５０２Ａ 37/28 37/28 Ｂ (72)発明者 渡辺 正浩 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 宍戸 千絵 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 品田 博之 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 郡司 康弘 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 ▲高▼藤 敦子 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 2G001 AA03 BA07 BA11 BA15 DA02 DA06 EA04 FA01 FA06 GA01 GA06 GA09 GA13 HA01 HA07 HA13 JA02 JA03 JA16 KA03 LA11 MA05 2H088 FA11 FA30 HA06 MA20 5B057 AA03 BA29 DA03 5C033 NN01 NN02 NN03 NP06 NP08 UU04 UU05 UU06
Claims (33)
- 【請求項１】対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する
二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサ
又は分割センサを用いて検出、A/D変換し、各センサで
得られたデジタル信号を交互に並べることでセンサ単体
の速度より高速なディジタル画像を取得、取得したディ
ジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパター
ン検査方法。 - 【請求項２】対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する
二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサ
又は分割センサに時分割で切替えて入射、センサで検
出、それぞれA/D変換し、時系列で並べることでセンサ
単体より高速なディジタル画像を取得、取得したディジ
タル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン
検査方法。 - 【請求項３】対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する
二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサ
又は分割センサを用いて検出、アナログスイッチで時系
列に統合する事でセンサ単体で得られるより高速なアナ
ログ信号を得てから A/D変換することでディジタル画像
を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する
事を特徴とするパターン検査方法。 - 【請求項４】対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する
二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサ
又は分割センサに時分割で順次切替えて入射、センサで
検出、アナログスイッチで時系列を統合する事でセンサ
単体より高速なアナログ信号を得、アナログ信号をA/D
変換してディジタル画像を取得、取得したディジタル画
像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方
法。 - 【請求項５】対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する
二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサ
又は分割センサを用いて並列で検出、検出信号をアナロ
グ回路で加算、又は演算する事でアナログ信号を取得し
てからA/D変換して２００Msps以上の速度のディジタル
画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査
する事を特徴とするパターン検査方法。 - 【請求項６】対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する
二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサ
又は分割センサを用い並列で検出する事で複数のアナロ
グ信号を取得し、それぞれをA/D変換し、それらを加
算、又は演算して２００Msps以上の速度のディジタル画
像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査す
る事を特徴とするパターン検査方法。 - 【請求項７】対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する
二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサ
を用いて検出、センサの信号をセンサと同一の半導体素
子上に集積したプリアンプで増幅し、同一素子上又は外
部に設けた機能で、それら信号をアナログで演算して１
個又は複数個のアナログ信号とし、１個、又は複数個の
アナログ信号をA/D変換することで２００Msps以上の速
度のディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を
元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。 - 【請求項８】対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する
二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサ
を用いて検出、センサの信号をセンサと同一の半導体素
子上に集積したプリアンプで増幅し、同一素子上又は外
部に設けた機能で、A/D変換して、デジタル信号で演算
して１個、又は複数個の２００Msps以上の速度のディジ
タル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を
検査する事を特徴とするパターン検査方法。 - 【請求項９】対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する
二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数個所に設
置したいずれかのセンサを用いて検出、複数のセンサの
信号を加算、又は複数のセンサの信号を演算、又選択し
たセンサのみの信号をA/D変換して２００Msps以上の速
度のディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を
元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。 - 【請求項１０】対象物基板に荷電粒子を照射し、発生す
る二次電子、反射電子、透過電子の何れかを反射板に衝
突させ、発生する二次電子を収束光学系を介してセンサ
を用いて検出、センサの信号をA/D変換して２００Msps
以上の速度のディジタル画像を取得、取得したディジタ
ル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検
査方法。 - 【請求項１１】対象物基板に荷電粒子を照射し、発生す
る二次電子、反射電子、透過電子の何れかを収束光学系
を介して１個、又は複数個のセンサを用いて検出、セン
サの信号を加算、又は演算してA/D変換して２００Msps
以上の速度のディジタル画像を取得、取得したディジタ
ル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検
査方法。 - 【請求項１２】対象物基板に荷電粒子を偏向器で位置を
制御して照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電
子の何れかについて偏向器により生じた収束位置の変動
を振り戻し光学系で補正してセンサを用いて検出、セン
サの信号をA/D変換して２００Msps以上の速度のディジ
タル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を
検査する事を特徴とするパターン検査方法。 - 【請求項１３】対象物基板に荷電粒子を照射し、発生す
る二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセン
サで分割して検出、アナログ信号で加算、又は演算、又
は切替えて高速のアナログ信号を得、その信号をA/D変
換するすることで２００Msps以上ディジタル画像を取
得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する事を
特徴とするパターン検査方法。 - 【請求項１４】対象物基板に荷電粒子を照射し、発生す
る二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセン
サで分割して検出、それぞれをA/D変換して、デジタル
画像上で加算、又は演算、又は順次時系列に統合するこ
とで２００Msps以上ディジタル画像を取得、取得したデ
ィジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパタ
ーン検査方法。 - 【請求項１５】連続移動させるステージ上に搭載した対
象物基板に荷電粒子を静電偏向器で位置を制御して照射
し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを
１個又は複数のセンサで検出それらの信号をA/D変換す
る事で２００Msps以上の速度でディジタル画像を取得、
取得したディジタル画像を記憶し、記憶画像と検出した
デジタル画像を比較することにより欠陥を検査する事を
特徴とするパターン検査方法。 - 【請求項１６】連続移動させるステージ上に搭載した対
象物基板に荷電粒子を静電偏向器で位置を制御して照射
し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを
真空中に配置した１個又は複数のセンサとそのプリアン
プで検出それらの信号をA/D変換する事で２００Msps以
上の速度でディジタル画像を取得、取得したディジタル
画像を記憶し、記憶画像と検出したデジタル画像を比較
することにより欠陥を検査する事を特徴とするパターン
検査方法。 - 【請求項１７】請求項１〜４項記載のデジタル画像に対
して各センサ毎にセンサ等のばらつきを補正する事を特
徴とするパターン検査方法。 - 【請求項１８】対象物基板に荷電粒子を照射する電子光
学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電
子、透過電子の何れかを検出する複数のセンサ又は分割
センサ、及び複数のセンサの信号をA/D変換するA/D変換
器、及び各センサで得られたデジタル信号を交互に並べ
ることでセンサ単体の速度より高速なディジタル画像と
する画像整列手段、及びディジタル画像を元に欠陥を検
査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。 - 【請求項１９】対象物基板に荷電粒子を照射する電子光
学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電
子、透過電子の何れかを時分割で切替える二次電子偏向
手段、及び切替えた二次電子、反射電子、透過電子の何
れかを検出する複数のセンサ又は分割センサ、及び複数
のセンサの信号をA/D変換するA/D変換器、及び各センサ
で得られたデジタル信号を交互に並べることでセンサ単
体の速度より高速なディジタル画像とする画像整列手
段、及びディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査
手段より構成されるパターン検査装置。 - 【請求項２０】対象物基板に荷電粒子を照射する電子光
学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電
子、透過電子の何れかを検出する複数のセンサ又は分割
センサ、及び複数のセンサの信号を切替えることでセン
サ単体の速度より高速なアナログ信号とするアナログス
イッチ、及び切替えたアナログ信号をA/D変換してデジ
タル画像とするA/D変換器、及びディジタル画像を元に
欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検
査装置。 - 【請求項２１】対象物基板に荷電粒子を照射する電子光
学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電
子、透過電子の何れかを時分割で切替える二次電子偏向
手段、及び切替えた二次電子、反射電子、透過電子の何
れかを検出する複数のセンサ又は分割センサ、及び複数
のセンサの信号を切替えることでセンサ単体の速度より
高速なアナログ信号とするアナログスイッチ、及び切替
えたアナログ信号をA/D変換してデジタル画像とするA/D
変換器、及びディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥
検査手段より構成されるパターン検査装置。 - 【請求項２２】対象物基板に荷電粒子を照射する電子光
学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電
子、透過電子の何れかを検出する複数のセンサ又は分割
センサ、及び複数のセンサのアナログ信号を加算又は演
算する演算回路、及びアナログ信号を２００Msps以上の
速度でA/D変換してデジタル画像とするA/D変換器、及び
ディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査手段より
構成されるパターン検査装置。 - 【請求項２３】対象物基板に荷電粒子を照射する電子光
学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電
子、透過電子の何れかを検出する複数のセンサ又は分割
センサ、及びアナログ信号を２００Msps以上の速度でA/
D変換してデジタル画像とするA/D変換器、及び複数のデ
ジタル信号を加算又は演算する演算回路、及び加算又は
演算したディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査
手段より構成されるパターン検査装置。 - 【請求項２４】対象物基板に荷電粒子を照射する電子光
学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電
子、透過電子の何れかを検出する分割センサ、及び同素
子、又は同一パッケージ上に設けたプリアンプ、及び複
数のセンサのアナログ信号を加算又は演算して１個又は
複数個のアナログ信号を得る演算回路、及び１個又は複
数個のアナログ信号を２００Msps以上の速度でA/D変
換、演算してデジタル画像とするA/D変換器、及びディ
ジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査手段より構成
されるパターン検査装置。 - 【請求項２５】対象物基板に荷電粒子を照射する電子光
学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電
子、透過電子の何れかを検出する分割センサ、及び同素
子、又は同一パッケージ上に設けたプリアンプ、及び２
００Msps以上の速度でA/D変換、演算してデジタル画像
とするA/D変換器、デジタル画像を加算又は演算して１
個又は複数個のデジタル画像を得る演算回路、及び１個
又は複数個のディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥
検査手段より構成されるパターン検査装置。 - 【請求項２６】対象物基板に荷電粒子を照射する電子光
学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電
子、透過電子の何れかを検出する複数個所に設置セン
サ、及び複数のセンサの信号を加算、又は複数のセンサ
の信号を演算、又選択する信号合成回路、及びアナログ
信号を２００Msps以上の速度でA/D変換してデジタル画
像を得るA/D変換器、及びディジタル画像を元に欠陥を
検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装
置。 - 【請求項２７】対象物基板に荷電粒子を照射する電子光
学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電
子、透過電子の何れかを衝突させる反射板、及び反射板
で発生する二次電子を収束させる収束光学系、及び二次
電子を検出するセンサ、及びセンサの信号を２００Msps
以上の速度でA/D変換してディジタル画像を得るA/D変換
器、及びディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査
手段より構成されるパターン検査装置。 - 【請求項２８】対象物基板に荷電粒子を照射する電子光
学系、及び対象物基板より発生する二次電子、反射電
子、透過電子の何れかを収束させる収束光学系及び、収
束した二次電子、反射電子、透過電子の何れか検出する
１個、又は複数個のセンサ、及び１個又は複数個の信号
を加算、又は演算する演算回路、及びアナログ信号をA/
D変換して２００Msps以上の速度のディジタル画像を得
るA/D変換器、及びディジタル画像を元に欠陥を検査す
る欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。 - 【請求項２９】対象物基板に荷電粒子を静電偏向器で位
置を制御して照射する電子光学系、及び対象物基板より
発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを該静
電偏向器と同期して偏向させる二次電子偏向器、及び二
次電子偏向器で偏向した二次電子、反射電子、透過電子
の何れか検出する１個、又は複数個のセンサ、及び１個
又は複数個の信号を加算、又は演算する演算回路、及び
アナログ信号をA/D変換して２００Msps以上の速度のデ
ィジタル画像を得るA/D変換器、及びディジタル画像を
元に欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパター
ン検査装置。 - 【請求項３０】対象物基板に荷電粒子を照射する電子光
学系、及び発生する二次電子、反射電子、透過電子の何
れかを検出する複数のセンサ、及びセンサの信号を加
算、又は演算、又は切替える演算回路、及びアナログ信
号をA/D変換するすることで２００Msps以上ディジタル
画像を取得するA/D変換器、及びディジタル画像を元に
欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検
査装置。 - 【請求項３１】連続移動ステージ及び、ステージ上に搭
載した対象物基板に荷電粒子を静電偏向器で位置を制御
して照射する電子光学系、及び対象物基板より発生する
二次電子、反射電子、透過電子の何れかを検出する１個
又は複数のセンサ、及びセンサの信号をA/D変換する事
で２００Msps以上の速度のディジタル画像を取得するA/
D変換器、及びディジタル画像を記憶する記憶手段、及
び記憶手段よりの画像と検出したデジタル画像を比較す
ることにより欠陥を検査する欠陥検査手段より構成され
るパターン検査装置。 - 【請求項３２】連続移動ステージ、及びステージ上に搭
載した対象物基板に荷電粒子を静電偏向器で位置を制御
して照射する電子光学系、及び対象物基板より発生する
二次電子、反射電子、透過電子の何れかを真空中に配置
して検出する１個又は複数のセンサ、及びセンサに近接
して真空中に配置しセンサの信号を増幅するプリアン
プ、及びセンサの信号をA/D変換する事で２００Msps以
上の速度でディジタル画像を得るA/D変換器、及びディ
ジタル画像を記憶する記憶手段、及び記憶手段に記憶し
た記憶画像と検出したデジタル画像を比較することによ
り欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン
検査装置。 - 【請求項３３】請求項１８〜２１項記載のデジタル画像
に対して各センサ毎にセンサ等のばらつきを補正する信
号量補正テーブルを持つ事を特徴とするパターン検査装
置。
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