JP2002208369A - Surface state observastion device - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームやイオ
ンビーム等の荷電粒子線又は光やX線等の電磁波を一次
ビームとして物体に照射し、一次ビームを物体に照射し
て得られる二次ビーム(二次電子、反射電子、後方散乱
光、反射光)を検出して物体の表面状態の観察や検査等
を行う表面状態観察装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of irradiating an object with a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam or an electromagnetic wave such as light or X-ray as a primary beam and irradiating the object with the primary beam. The present invention relates to a surface state observation device that detects a beam (secondary electron, reflected electron, backscattered light, reflected light) to observe or inspect the surface state of an object.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子はプレーナ技術を用いて半導
体基板表面に微細なパターンを形成したものであるが、
半導体素子の小型化の要求によりそのパターンは微細化
され、高集積化されている。かかる半導体素子の表面状
態の観察及び欠陥検査を行うために電子ビーム(電子
線)等の荷電粒子を用いた荷電粒子線顕微鏡が用いられ
ている。従来から荷電粒子顕微鏡として一般的に知られ
ており、使用頻度が高い顕微鏡は走査型電子顕微鏡(S
EM:Scanning Electron Microscope)である。走査型
電子顕微鏡は、物体表面の一点に電子ビームを照射し、
電子ビームを照射した点から発生する二次電子、反射電
子、及び後方散乱電子を検出し、かかる動作を照射する
電子ビームに対して物体を相対的に走査させつつ行うこ
とにより物体表面の画像を形成する。走査型電子顕微鏡
は、観察を行う領域全面に亘って電子ビームと物体とを
相対的に走査する必要があるため、観察に比較的長時間
を要するという問題がある。2. Description of the Related Art A semiconductor element has a fine pattern formed on the surface of a semiconductor substrate by using a planar technique.
Due to the demand for miniaturization of semiconductor devices, their patterns are miniaturized and highly integrated. A charged particle beam microscope using charged particles such as an electron beam (electron beam) is used for observing the surface state of the semiconductor element and performing defect inspection. Conventionally known as a charged particle microscope, a microscope frequently used is a scanning electron microscope (S
EM: Scanning Electron Microscope. A scanning electron microscope irradiates a point on the surface of an object with an electron beam,
By detecting secondary electrons, reflected electrons, and backscattered electrons generated from the point irradiated with the electron beam, and performing such an operation while scanning the object relatively to the irradiated electron beam, an image of the object surface is obtained. Form. The scanning electron microscope has a problem that the observation requires a relatively long time because it is necessary to relatively scan the electron beam and the object over the entire area to be observed.
【0003】この問題を解決する装置として、近年、写
像型電子顕微鏡が案出されている。この写像型電子顕微
鏡は、電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子線又は光
やX線等の電磁波を物体の観察面に面状に照射し、その
結果物体の表面から発生する二次電子、反射電子、及び
後方散乱電子を加速して集束し、電子光学系によりその
像を拡大投影して撮像面に結像させ、電子強度分布を光
強度分布に変換することにより物体の表面を観察する装
置である。物体に電子ビームを照射する写像型電子顕微
鏡は、例えば特開平10−197462号公報や特開平
11−64256号公報に開示されている。In recent years, a mapping electron microscope has been proposed as an apparatus for solving this problem. This mapping electron microscope irradiates a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam or an electromagnetic wave such as light or X-ray in a plane onto an observation surface of an object, and as a result, secondary electrons generated from the surface of the object and reflections are generated. A device for observing the surface of an object by accelerating and converging electrons and backscattered electrons, enlarging and projecting the image by an electron optical system to form an image on an imaging surface, and converting the electron intensity distribution into a light intensity distribution. It is. A mapping electron microscope for irradiating an object with an electron beam is disclosed in, for example, JP-A-10-197462 and JP-A-11-64256.
【0004】特に、特開平10−197462号公報に
開示された写像型電子顕微鏡は、観察する物体をステー
ジ上に載置し、ステージを移動させながら撮像面に結像
された二次元画像をTDI(Time-Delay-Integration;
時間遅延積分型)アレイCCD(Charge Coupled Devic
e)で検出している。ここで、TDIアレイCCDの構
成を簡単に説明すると以下の通りである。TDIアレイ
CCDは、複数の行(例えば、256)と複数の列(例
えば、1024)とを有し、各行と列との交点位置に画
素が配列され、各行に配列された画素において蓄積され
た電荷を列毎に隣接する行に転送する構成である。換言
すると、TDIアレイCCDは列数分の長さを有する行
数分のラインセンサと考えることができる。よって、T
DIアレイCCDにおける電荷の転送タイミングとステ
ージの移動タイミングとを同期させれば、電荷が転送さ
れる度に同じ信号が順次加算されるため、検出感度を向
上させることができる。[0004] In particular, a mapping electron microscope disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-197462 mounts an object to be observed on a stage, and moves a stage to move a two-dimensional image formed on an imaging surface by a TDI. (Time-Delay-Integration;
Time delay integral type) Array CCD (Charge Coupled Devic)
e). Here, the configuration of the TDI array CCD will be briefly described as follows. The TDI array CCD has a plurality of rows (e.g., 256) and a plurality of columns (e.g., 1024), pixels are arranged at intersections of the respective rows and columns, and accumulated in the pixels arranged in the respective rows. In this configuration, charges are transferred to adjacent rows for each column. In other words, the TDI array CCD can be considered as a line sensor for the number of rows having the length of the number of columns. Therefore, T
By synchronizing the charge transfer timing of the DI array CCD with the stage movement timing, the same signal is sequentially added each time charge is transferred, so that the detection sensitivity can be improved.
【0005】写像型電子顕微鏡では、一般的に用いられ
るCCDを用い、物体が載置されたステージを一定距離
だけ移動させてCCDで撮像し、その後更にステージを
一定距離だけ移動させてCCDで撮像を行う動作、即ち
ステージをステップ・アンド・リピート駆動して観察す
ることも可能である。しかしながら、ステージをステッ
プ・アンド・リピート駆動させて観察を行う場合より
も、物体が載置されたステージをスキャンしつつ観察を
行う方が機械的な精度等を考慮すると容易に実現するこ
とができる。更に、TDIアレイCCDは高感度である
ために高速スキャンが可能である。かかる理由から、上
記公報に開示された写像型電子顕微鏡は、ステージを移
動させながら撮像面に結像された二次元画像をTDIア
レイCCDで高速且つ高感度で検出している。[0005] In a mapping electron microscope, a commonly used CCD is used, and a stage on which an object is placed is moved by a certain distance to take an image with the CCD, and then the stage is further moved by a certain distance to take an image with the CCD. , That is, the stage can be observed by step-and-repeat driving. However, observing while scanning the stage on which an object is placed can be easily realized in consideration of mechanical accuracy and the like, rather than observing by driving the stage step-and-repeat. . Further, since the TDI array CCD has high sensitivity, high-speed scanning is possible. For this reason, the mapping electron microscope disclosed in the above publication detects the two-dimensional image formed on the imaging surface while moving the stage with the TDI array CCD at high speed and high sensitivity.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、物体の表面
状態を精密に検査するためには、物体表面からの二次電
子、反射電子、及び後方散乱電子を集束して撮像面に結
像させる二次光学系の収差、特に歪曲収差を極力抑える
必要がある。図8は、歪曲収差の一例を示す図である。
いま、図8(a)に示すように格子形状が物面(例え
ば、観察対象の物体の表面)に配置されている場合、二
次光学系に歪曲収差が生じている場合には、像面(例え
ば、撮像面)に結像される像は、例えば図8(b)に示
したように樽型に変形する。かかる変形した像をCCD
で撮像した場合には、変形した分の誤差が生じた状態で
物体の表面が観察される。By the way, in order to precisely inspect the surface condition of an object, it is necessary to focus secondary electrons, reflected electrons, and backscattered electrons from the object surface to form an image on an imaging surface. It is necessary to minimize aberrations of the secondary optical system, especially distortion. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of distortion.
Now, as shown in FIG. 8A, when the lattice shape is arranged on the object plane (for example, the surface of the object to be observed), and when the secondary optical system has distortion, the image plane The image formed on (for example, the imaging surface) is deformed into a barrel shape, for example, as shown in FIG. Such a deformed image is transferred to a CCD
In the case where the image is picked up, the surface of the object is observed in a state where an error corresponding to the deformation occurs.
【0007】また、TDIアレイCCDで図8(b)に
示した像を撮像した場合にはTDIアレイCCDの構成
上、更に検出精度が悪化する。以下、その原因について
説明する。図9は、歪曲収差が生じている像をTDIア
レイCCDで検出した場合の検出精度の悪化を説明する
図である。いま、理解を容易にするため、物体上の観察
面に点光源があるとする。TDIアレイCCDで観察す
る場合には、前述した通りステージを移動させながら観
察するため、物面(観察面)での点光源の軌跡tr1は
図9(a)に示した通り線状になる。二次光学系に歪曲
収差が生じていない場合には像面においても線状の軌跡
が結像することになる。Further, when the image shown in FIG. 8B is picked up by the TDI array CCD, the detection accuracy is further deteriorated due to the configuration of the TDI array CCD. Hereinafter, the cause will be described. FIG. 9 is a diagram for explaining deterioration of detection accuracy when an image having distortion is detected by the TDI array CCD. Now, for ease of understanding, it is assumed that there is a point light source on the observation surface on the object. When observing with a TDI array CCD, since the observation is performed while moving the stage as described above, the locus tr1 of the point light source on the object surface (observation surface) becomes linear as shown in FIG. 9A. If no distortion occurs in the secondary optical system, a linear trajectory is also formed on the image plane.
【0008】しかしながら、二次光学系に歪曲収差が生
じている場合には、図8(b)に示したように像面に結
像される像が変形するため、物面において点光源が移動
すると、像面における軌跡は直線とはならず、図9
(b)に示したように曲線の軌跡tr2となる。かかる
曲線の軌跡tr2をTDIアレイCCDで検出すると、
TDIアレイCCDの端部に位置する行r1,r3にお
いては、第j(jは自然数)列の画素で観察され、TD
IアレイCCDの中央部に位置する行r2においては、
第i(iはi<jを満たす自然数)列の画素で検出され
る。前述したように、TDIアレイCCDは蓄積した電
荷を順次隣接する行に転送しているため、物面における
点光源の像は像面において、第i列と第j列との間隔Δ
Xの幅だけぼけて観察される。このように、歪曲収差を
有する光学像をTDIアレイCCDで検出すると、像が
悪化してしまう。これは、像スキャン方向の分解能も同
様で、スキャン方向では、像面での点光源像のスキャン
速度が一定でなくなるので、蓄積電荷の転送との同期が
ずれ、像がぼける。以上説明した不具合を解消するため
には、二次光学系の歪曲収差をTDIアレイCCDの分
解能以下に設定する必要がある。However, when distortion occurs in the secondary optical system, the image formed on the image plane is deformed as shown in FIG. 8B, so that the point light source moves on the object plane. Then, the trajectory on the image plane does not become a straight line, and FIG.
A locus tr2 of the curve is obtained as shown in FIG. When the locus tr2 of such a curve is detected by the TDI array CCD,
In rows r1 and r3 located at the ends of the TDI array CCD, the pixels are observed at the j-th (j is a natural number) column of pixels, and TD
In row r2 located at the center of the I-array CCD,
It is detected at the pixel of the i-th (i is a natural number satisfying i <j) column. As described above, since the TDI array CCD sequentially transfers the accumulated charges to the adjacent rows, the image of the point light source on the object plane is located at the distance Δ between the i-th column and the j-th column on the image plane.
Observed blurred by the width of X. As described above, when an optical image having distortion is detected by the TDI array CCD, the image deteriorates. The same applies to the resolution in the image scanning direction. In the scanning direction, the scanning speed of the point light source image on the image plane is not constant. In order to solve the problems described above, it is necessary to set the distortion of the secondary optical system to be equal to or less than the resolution of the TDI array CCD.
【0009】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、二次光学系に歪曲収差が残存する場合であって
も装置の大型化を招かずに高分解能で観察することがで
きる表面状態観察装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a surface capable of observing at a high resolution without increasing the size of the apparatus even when distortion remains in the secondary optical system. It is an object to provide a state observation device.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】以下、この項に示す例で
は、理解の容易化のため、本発明の発明特定事項に実施
形態の図に示す代表的な参照符号を付して説明するが、
本発明の構成又は各発明特定事項は、これら参照符号に
よって拘束されるものに限定されない。上記課題を解決
するために、本発明の第1の観点による表面状態観察装
置は、一次ビーム(B1)を物体(4)上に照射する一
次光学系(11)と、前記一次ビーム(B1)を前記物
体(4)に照射して得られる二次ビーム(B2)を集束
する二次光学系(20)と、当該二次光学系(20)を
介した二次ビーム(B2)を検出する検出手段(30、
34、35)とを備えた表面状態観察装置であって、前
記二次光学系(20)の光学特性に起因して前記検出手
段(30、34、35)の検出面で生ずる歪曲収差に応
じた補正を行う補正手段を備えることを特徴としてい
る。この発明によれば、一次ビームを物体に照射して得
られる二次ビームが二次光学系の光学特性に起因して検
出面において歪曲収差を生じていても補正手段によって
歪曲収差が補正されるため、例え二次光学系の歪曲収差
を完全に補正しきれずに歪曲収差が残存していても高分
解能で観察することができる。尚、ここにいう一次ビー
ム及び二次ビームは、電子ビームやイオンビーム等の荷
電粒子線又は光やX線等の電磁波を含むものである。ま
た、本発明の第2の観点による表面状態観察装置は、第
1の観点による表面状態観察装置において、前記補正手
段が、前記検出手段(30、34、35)の検出面にお
ける画素を前記歪曲収差に応じて配列してなることを特
徴としている。また、本発明の第3の観点による表面状
態観察装置は、第2の観点による表面状態観察装置にお
いて、前記物体(4)を載置した状態で移動可能なステ
ージ(40)と、前記ステージ(40)の位置情報を検
出する位置情報検出装置(42)と、前記位置情報検出
装置(42)によって検出された前記ステージ(40)
の位置情報に基づいて、前記ステージ(40)の移動に
同期させつつ前記検出手段(30、34、35)に前記
二次ビーム(B2)を検出させる制御手段(37)とを
具備することを特徴としている。また、本発明の第4の
観点による表面状態観察装置は、第3の観点による表面
状態観察装置において、前記位置情報検出装置(42)
は、前記ステージ(40)上に配置された移動鏡(4
1)と、該移動鏡(41)の鏡面に対向して配置された
干渉計(42)とを有することを特徴としている。ま
た、本発明の第5の観点による表面状態観察装置は、第
3の観点又は第4の観点による表面状態観察装置におい
て、前記検出手段(30、34、35)が、時間遅延積
分型の撮像素子(35)を備えることを特徴している。
また、本発明の第6の観点による表面状態観察装置は、
第1の観点による表面状態観察装置において、前記検出
手段(30、34、35)が備える画素が、前記検出面
において二次元的に等間隔をもって配列され、前記補正
手段が、前記検出手段(30、34、35)の各画素か
ら出力される画素信号を前記歪曲収差に応じて補正する
処理装置(37)を含んでなることを特徴としている。
また、本発明の第7の観点による表面状態観察装置は、
第6の観点による表面状態観察装置において、前記二次
光学系(20)の設計値から又は実測値から予め求めた
前記二次光学系(20)の歪曲収差量を記憶する記憶手
段(44)を更に備え、前記処理装置(37)が、前記
記憶手段(44)に記憶された歪曲収差量に基づいて前
記画素信号を補正することを特徴としている。また、本
発明の第8の観点による表面状態観察装置は、第6の観
点又は第7の観点による表面状態観察装置において、前
記物体(4)を載置した状態で移動可能なステージ(4
0)と、前記ステージ(40)の移動に同期させつつ前
記検出手段(30、34、35)に前記二次ビーム(B
2)を検出させる制御手段(37)とを具備することを
特徴としている。また、本発明の第9の観点による表面
状態観察装置は、第1の観点から第8の観点による表面
状態観察装置において、前記一次ビーム(B1)が荷電
粒子線であり、前記二次ビーム(B2)が前記荷電粒子
線を前記物体(4)に照射して発生する発生する二次電
子、反射電子、及び後方散乱電子の少なくとも1つであ
ることを特徴としている。また、本発明の第10の観点
による表面状態観察装置は、第9の観点による表面状態
観察装置において、前記検出手段(30、34、35)
が、前記二次光学系(20)によって集束された二次ビ
ーム(B2)を光子に変換する変換手段(32)を備
え、当該変換手段(32)で変換された光子を検出する
ことにより前記二次ビーム(B2)を検出することを特
徴としている。本発明の半導体素子は、上記表面状態観
察装置を用いて表面観察がされ、本発明のマイクロデバ
イスの製造方法は、上記表面状態観察装置を用いてマイ
クロデバイスの表面を観察する工程を含むことを特徴と
している。In the following, in the examples shown in this section, for ease of understanding, specific items of the present invention will be described with reference numerals shown in the drawings of the embodiments. ,
The configuration of the present invention or the specific matters of the present invention are not limited to those restricted by these reference numerals. In order to solve the above problems, a surface state observation apparatus according to a first aspect of the present invention includes a primary optical system (11) for irradiating a primary beam (B1) onto an object (4), and the primary beam (B1). And a secondary optical system (20) for focusing a secondary beam (B2) obtained by irradiating the object (4) with the object (4), and a secondary beam (B2) passing through the secondary optical system (20) is detected. Detecting means (30,
34, 35), wherein the surface state observation device is adapted to respond to distortion occurring on the detection surface of the detection means (30, 34, 35) due to the optical characteristics of the secondary optical system (20). And a correction means for performing the correction. According to the present invention, even if the secondary beam obtained by irradiating the primary beam to the object causes distortion on the detection surface due to the optical characteristics of the secondary optical system, the distortion is corrected by the correction unit. Therefore, even if the distortion of the secondary optical system cannot be completely corrected, the distortion can be observed with high resolution even if the distortion remains. Here, the primary beam and the secondary beam include charged particle beams such as electron beams and ion beams, or electromagnetic waves such as light and X-rays. Further, in the surface state observation device according to a second aspect of the present invention, in the surface state observation device according to the first aspect, the correction unit corrects a pixel on a detection surface of the detection unit (30, 34, 35) by the distortion. It is characterized by being arranged according to aberration. The surface state observation device according to a third aspect of the present invention is the surface state observation device according to the second aspect, wherein the stage (40) movable with the object (4) mounted thereon; 40) A position information detecting device (42) for detecting position information, and the stage (40) detected by the position information detecting device (42).
Control means (37) for causing the detection means (30, 34, 35) to detect the secondary beam (B2) while synchronizing with the movement of the stage (40) based on the positional information of the stage (40). Features. The surface state observation device according to a fourth aspect of the present invention is the surface state observation device according to the third aspect, wherein the position information detection device (42).
Is a movable mirror (4) arranged on the stage (40).
1) and an interferometer (42) arranged to face the mirror surface of the movable mirror (41). The surface state observation device according to a fifth aspect of the present invention is the surface state observation device according to the third aspect or the fourth aspect, wherein the detecting means (30, 34, 35) includes a time-delay integration type imaging device. It is characterized by comprising an element (35).
Further, the surface state observation device according to the sixth aspect of the present invention includes:
In the surface state observation device according to the first aspect, the pixels provided in the detection means (30, 34, 35) are two-dimensionally arranged at equal intervals on the detection surface, and the correction means is provided in the detection means (30 , 34, and 35), and a processing device (37) for correcting a pixel signal output from each pixel according to the distortion.
Further, the surface state observation device according to the seventh aspect of the present invention includes:
In the surface state observation apparatus according to a sixth aspect, a storage unit (44) for storing a distortion amount of the secondary optical system (20) previously obtained from a design value of the secondary optical system (20) or an actually measured value. Wherein the processing device (37) corrects the pixel signal based on the distortion amount stored in the storage means (44). The surface state observation device according to an eighth aspect of the present invention is the surface state observation device according to the sixth or seventh aspect, wherein the stage (4) movable with the object (4) mounted thereon is provided.
0) and the secondary beam (B) is applied to the detection means (30, 34, 35) while synchronizing with the movement of the stage (40).
And a control means (37) for detecting (2). The surface state observation device according to a ninth aspect of the present invention is the surface state observation device according to the first to eighth aspects, wherein the primary beam (B1) is a charged particle beam, and the secondary beam (B1) is a charged particle beam. B2) is characterized by being at least one of secondary electrons, reflected electrons, and backscattered electrons generated by irradiating the charged particle beam to the object (4). A surface state observation device according to a tenth aspect of the present invention is the surface state observation device according to the ninth aspect, wherein the detecting means (30, 34, 35)
Comprises a conversion means (32) for converting the secondary beam (B2) focused by the secondary optical system (20) into photons, and detecting the photons converted by the conversion means (32) to obtain the photons. It is characterized by detecting the secondary beam (B2). The semiconductor element of the present invention is subjected to surface observation using the surface state observation device, and the microdevice manufacturing method of the present invention includes a step of observing the surface of the microdevice using the surface state observation device. Features.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態による表面状態観察装置について詳細に説明す
る。 〔第1実施形態〕図1は、本発明の第1実施形態による
表面状態観察装置の構成を示す図である。尚、以下の説
明においては、図1中に示されたXYZ直交座標系を設
定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置
関係について説明する。図1に示したXYZ直交座標系
では、試料の物体面内にXY平面を設定し、試料の物体
面の法線方向をZ軸方向に設定してある。図1中のXY
Z座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設
定され、Z軸が鉛直下方向に設定される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A surface state observing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a view showing the arrangement of a surface state observation apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the following description, the XYZ rectangular coordinate system shown in FIG. 1 is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to the XYZ rectangular coordinate system. In the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1, an XY plane is set in the object plane of the sample, and the normal direction of the object plane of the sample is set in the Z-axis direction. XY in FIG.
In the Z coordinate system, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set vertically downward.
【0012】本実施形態の表面状態観察装置は、主とし
て電子ビームを加速して試料に導くための一次コラム1
と、電子ビームを試料に照射した際に発生する二次電子
ビームを電子ビーム検出器30の検出面に集束させるた
めの二次コラム2と、観測対象である試料(物体)4を
収容するチャンバー3とから構成されている。一次コラ
ム1の光軸はZ軸に対して斜方向に設定され、二次コラ
ム2の光軸はZ軸とほぼ平行に設定される。よって、一
次コラム1から二次コラム2へは一次ビームとしての一
次電子ビームB1が斜方向から入射する。一次コラム
1、二次コラム2、及びチャンバー3には真空排気系
(図示省略)が繋がっており、真空排気系が備えるター
ボポンプ等の真空ポンプにより排気されており、これら
の内部は真空状態に維持される。The surface state observation apparatus according to the present embodiment mainly comprises a primary column 1 for accelerating an electron beam and guiding it to a sample.
A secondary column 2 for focusing a secondary electron beam generated when the sample is irradiated with an electron beam on a detection surface of the electron beam detector 30, and a chamber containing a sample (object) 4 to be observed And 3. The optical axis of the primary column 1 is set oblique to the Z axis, and the optical axis of the secondary column 2 is set substantially parallel to the Z axis. Therefore, the primary electron beam B1 as a primary beam is incident from the primary column 1 to the secondary column 2 from an oblique direction. A vacuum exhaust system (not shown) is connected to the primary column 1, the secondary column 2, and the chamber 3, and the primary column 1, the secondary column 2, and the chamber 3 are exhausted by a vacuum pump such as a turbo pump provided in the vacuum exhaust system. Will be maintained.
【0013】一次コラム1内部には熱電子放出型電子銃
10が設けられており、この熱電子放出型電子銃10か
ら照射される一次電子ビームB1の光軸上に一次光学系
11が配置される。ここで、熱電子放出型電子銃10の
チップとしては、例えば矩形陰極で大電流を取り出すこ
とができるランタンヘキサボライト(LaB6)を用い
ることが好ましい。一次光学系11は、視野絞りFS
1、照射レンズ12,13,14、アライナ15,1
6、スキャン用アライナ17、アパーチャ18等で構成
されている。ここで、照射レンズ12,13,14は電
子レンズであり、例えば円形レンズ、4極子レンズ、8
極子レンズ等が用いられる。一次光学系11が備える照
射レンズ12,13,14の一次電子ビームB1に対す
る収束特性は印加する電圧を変えることにより変化す
る。尚、照射レンズ12,13,14は、ユニポテンシ
ャルレンズ又はアインツェルレンズと称される回転軸対
称型のレンズであってもよい。A thermionic emission electron gun 10 is provided inside the primary column 1, and a primary optical system 11 is arranged on the optical axis of a primary electron beam B1 emitted from the thermionic emission electron gun 10. You. Here, as a chip of the thermionic emission electron gun 10, for example, lanthanum hexaborite (LaB 6 ) which can take out a large current with a rectangular cathode is preferably used. The primary optical system 11 has a field stop FS
1, irradiation lenses 12, 13, 14 and aligners 15, 1
6, a scan aligner 17, an aperture 18, and the like. Here, the irradiation lenses 12, 13, and 14 are electronic lenses, for example, circular lenses, quadrupole lenses,
A pole lens or the like is used. The convergence characteristics of the irradiation lenses 12, 13, and 14 of the primary optical system 11 with respect to the primary electron beam B1 are changed by changing the applied voltage. The irradiation lenses 12, 13, and 14 may be rotationally symmetric lenses called unipotential lenses or Einzel lenses.
【0014】二次コラム2内には二次光学系20が配置
されている。二次光学系20は試料4に一次電子ビーム
B1を照射した場合に生ずる二次ビームとしての二次電
子ビームB2を収束して電子ビーム検出器30の検出面
に結像させるためのものであり、試料4側から−Z方向
へ順にカソードレンズ21、第1アライナ22、開口絞
りAS、イー・クロス・ビー23、スティグメータ2
4、結像レンズ前群25、第2アライナ26、スティグ
メータ27、視野絞りFS2、結像レンズ後群28、及
び第3アライナ29が配置されてなるものである。A secondary optical system 20 is arranged in the secondary column 2. The secondary optical system 20 is for converging a secondary electron beam B2 as a secondary beam generated when the sample 4 is irradiated with the primary electron beam B1 to form an image on a detection surface of the electron beam detector 30. , The cathode lens 21, the first aligner 22, the aperture stop AS, the e-cross bee 23, and the stigmator 2 in the order from the sample 4 side to the −Z direction.
4, an imaging lens front group 25, a second aligner 26, a stig meter 27, a field stop FS2, an imaging lens rear group 28, and a third aligner 29 are arranged.
【0015】二次光学系20が備える視野絞りFS2
は、カソードレンズ21と結像レンズ前群25に関し
て、試料4の物体面と共役な位置関係に設定されてい
る。また、二次光学系20の結像レンズ前群25及び結
像レンズ後群28は電子レンズであり、例えば円形レン
ズ、4極子レンズ、8極子レンズ等が用いられる。尚、
カソードレンズ21、結像レンズ前群25、及び結像レ
ンズ後群28は、ユニポテンシャルレンズ又はアインツ
ェルレンズと称される回転軸対称型のレンズであっても
よい。また、二次光学系20が備えるカソードレンズ2
1、結像レンズ前群25、及び結像レンズ後群28の二
次電子ビームB2に対する収束特性、つまり二次電子ビ
ームB2の焦点位置は印加する電圧を変えることにより
変化する。また、イー・クロス・ビー23の一次電子ビ
ームB1及び二次電子ビームB2に対する偏向特性及び
収束特性は印加する電圧又は電流を変えることにより変
化する。The field stop FS2 of the secondary optical system 20
Is set in a positional relationship conjugate with the object plane of the sample 4 with respect to the cathode lens 21 and the imaging lens front group 25. The front lens group 25 and rear lens group 28 of the secondary optical system 20 are electronic lenses, for example, a circular lens, a quadrupole lens, an octupole lens, or the like. still,
The cathode lens 21, the imaging lens front group 25, and the imaging lens rear group 28 may be rotational axis symmetric lenses called unipotential lenses or Einzel lenses. Also, the cathode lens 2 provided in the secondary optical system 20
1. The convergence characteristics of the front lens group 25 and the rear lens group 28 with respect to the secondary electron beam B2, that is, the focal position of the secondary electron beam B2 is changed by changing the applied voltage. The deflection characteristics and the convergence characteristics of the e-cross B 23 with respect to the primary electron beam B1 and the secondary electron beam B2 are changed by changing the applied voltage or current.
【0016】更に、二次光学系20が備える第3アライ
ナ29の−Z方向には電子ビーム検出器30が配置され
る。この電子ビーム検出器30の検出面には電子ビーム
B1を試料4に照射したときに放出される二次電子ビー
ムB2が二次光学系20によって結像される。ここで、
電子ビーム検出器30は、電子を増幅するためのMCP
(Micro Channel Plate)31と、電子を光子に変換す
るための変換手段としての蛍光板32と、真空状態に保
たれた二次コラム2の外部に蛍光板によって変換された
光を放出するための真空窓33とから構成されている。
電子ビーム検出器30から放出された光、即ち試料4の
光学像はリレーレンズ34を透過して、TDI(Time-D
elay-Integration;時間遅延積分型)アレイCCD(Ch
arge Coupled Device)の撮像素子35に入射する。Further, an electron beam detector 30 is arranged in the -Z direction of the third aligner 29 provided in the secondary optical system 20. On the detection surface of the electron beam detector 30, a secondary electron beam B2 emitted when the sample 4 is irradiated with the electron beam B1 is imaged by the secondary optical system 20. here,
The electron beam detector 30 includes an MCP for amplifying electrons.
(Micro Channel Plate) 31, a fluorescent plate 32 as conversion means for converting electrons into photons, and a vacuum window for emitting light converted by the fluorescent plate to the outside of the secondary column 2 maintained in a vacuum state. 33.
The light emitted from the electron beam detector 30, that is, the optical image of the sample 4 is transmitted through the relay lens 34, and the TDI (Time-D
elay-Integration; time delay integration type) Array CCD (Ch
(Arge Coupled Device).
【0017】ここで、撮像素子35の構成について説明
する。図2は、撮像素子35としてのTDIアレイCC
Dの構成を示す機能ブロック図である。TDIアレイC
CDは、水平方向(X軸方向)に1024個の画素C1
〜C1024を配列してライン状のCCD画素列が構成
されており、更に垂直方向(Y軸方向)に256列のC
CD画素列R1〜R256を配列して構成される。CC
D画素列R1〜R256各々に配列された画素上の蓄積
電荷は、外部から供給される1垂直クロック信号によ
り、一度に垂直方向へ1つのCCD画素列分だけ転送さ
れるようになっている。Here, the configuration of the image sensor 35 will be described. FIG. 2 shows a TDI array CC as an image sensor 35.
FIG. 3 is a functional block diagram showing a configuration of D. TDI array C
CD has 1024 pixels C1 in the horizontal direction (X-axis direction).
To C1024 to form a linear CCD pixel row, and 256 rows of C pixels in the vertical direction (Y-axis direction).
It is configured by arranging CD pixel rows R1 to R256. CC
The accumulated charges on the pixels arranged in each of the D pixel rows R1 to R256 are transferred in the vertical direction at a time by one CCD pixel row by one vertical clock signal supplied from the outside.
【0018】撮像素子35の撮像面(検出面)に結像し
た画像の内、ある時点でCCD画素列R1で撮像された
画像が、垂直方向に1CCD画素列分だけ移動し、それ
と同期して垂直クロック信号が与えられると、CCD画
素列R1の各画素で蓄積された画素信号はCCD画素列
R2へ転送される。CCD画素列R2では、垂直クロッ
ク信号が与えられる前においてCCD画素列R1で撮像
された画像と同一の画像を撮像するので、CCD画素列
R2内で蓄積される画像の電荷は2倍になる。続けて画
像が垂直方向にさらに1CCD画素列分だけ移動し、同
期クロック信号が与えられると、蓄積画像はCCD画素
列R3に転送され、そこで3倍の画像電荷が蓄積され
る。以下順々に、画像の移動に追随してCCD画素列R
256まで電荷の転送と撮像とを繰り返し行うと、最初
にCCD画素列R1において蓄積された電荷の256倍
の電荷を蓄積した結果が水平出力レジスタHRからシリ
アルに画素信号として出力される。Of the images formed on the image pickup surface (detection surface) of the image pickup device 35, the image picked up by the CCD pixel line R1 at a certain point in time moves vertically by one CCD pixel line, and is synchronized with it. When a vertical clock signal is applied, the pixel signals accumulated in each pixel of the CCD pixel row R1 are transferred to the CCD pixel row R2. In the CCD pixel row R2, the same image as the image picked up by the CCD pixel row R1 is taken before the vertical clock signal is applied, so that the charge of the image stored in the CCD pixel row R2 is doubled. Subsequently, when the image is further moved in the vertical direction by one CCD pixel row and a synchronous clock signal is applied, the stored image is transferred to the CCD pixel row R3, where triple image charges are stored. Subsequently, the CCD pixel row R follows the movement of the image.
When the transfer of charges and the imaging are repeated up to 256, the result of storing 256 times the charge initially stored in the CCD pixel row R1 is serially output as a pixel signal from the horizontal output register HR.
【0019】次に、撮像素子35が有する各画素の配列
について説明する。図3は、撮像素子35が有する画素
の撮像面における配列を示す図である。図3において、
符号R1〜R256を付した箇所は図2に示したCCD
画素列R1〜R256を示している。図3に示したよう
に、撮像素子35が有する各画素は、二次光学系20に
おいて生ずる歪曲収差に応じて配列されている。図3に
示した例では、撮像面の周辺部において各CCD画素列
R1〜R256内に配列される画素C1〜C1024は
直線状に配列されておらず、しかも同一列に配列される
画素も直線状に配列されていない。Next, the arrangement of each pixel of the image sensor 35 will be described. FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of pixels included in the image sensor 35 on an imaging surface. In FIG.
The portions denoted by reference symbols R1 to R256 are CCDs shown in FIG.
The pixel rows R1 to R256 are shown. As shown in FIG. 3, the pixels included in the imaging element 35 are arranged according to the distortion generated in the secondary optical system 20. In the example shown in FIG. 3, the pixels C1 to C1024 arranged in the CCD pixel rows R1 to R256 are not linearly arranged in the peripheral portion of the imaging surface, and the pixels arranged in the same row are not linearly arranged. They are not arranged in a pattern.
【0020】撮像素子35が有する各画素を図3に示し
たように二次光学系20の歪曲収差に応じて配列するこ
とで、図9(a)に示した線状の軌跡tr1を観察した
場合には、撮像面に図9(b)に示した曲線の軌跡tr
2が結像されるが、各画素は二次光学系20の歪曲収差
に応じて配列されているため、撮像素子35から出力さ
れる画素信号は線状の軌跡tr1を反映した信号、つま
り二次光学系20に歪曲収差が無いとしたときに得られ
る画素信号が得られる。尚、以上説明した電子ビーム検
出器30、リレーレンズ34、及び撮像素子35は本発
明にいう検出手段をなす。また、二次光学系20の歪曲
収差を補正するよう配列されている撮像素子35の画素
は補正手段をなす。By arranging the pixels of the image sensor 35 in accordance with the distortion of the secondary optical system 20 as shown in FIG. 3, the linear locus tr1 shown in FIG. 9A was observed. In this case, the locus tr of the curve shown in FIG.
2 are imaged, but since the pixels are arranged according to the distortion of the secondary optical system 20, the pixel signal output from the image sensor 35 is a signal reflecting the linear locus tr1, that is, A pixel signal obtained when there is no distortion in the next optical system 20 is obtained. The electron beam detector 30, the relay lens 34, and the image sensor 35 described above constitute a detecting means according to the present invention. The pixels of the image sensor 35 arranged so as to correct the distortion of the secondary optical system 20 form a correction unit.
【0021】図1に戻り、撮像素子35にはコントロー
ルユニット36が接続されている。コントロールユニッ
ト36は、撮像素子35から出力される画素信号をシリ
アルに読み出し、順次主制御系37へ出力する。主制御
系37はコントロールユニット36から出力される画素
信号に対して、例えばテンプレートマッチング等の画像
処理を行って試料4の欠陥の有無を判断する。また、主
制御系37は一次光学系制御部38及び二次光学系制御
部39に制御信号を出力して一次光学系11及び二次光
学系20の光学特性の制御及びイー・クロス・ビー23
の電磁界制御を行う。尚、コントロールユニット36か
ら主制御系37へ出力される画像信号をCRT(Cathod
Ray Tube)等の表示装置へ表示させれば試料4の像は
表示装置へ表示されることになる。Returning to FIG. 1, a control unit 36 is connected to the image pickup device 35. The control unit 36 serially reads out pixel signals output from the image sensor 35 and sequentially outputs the pixel signals to the main control system 37. The main control system 37 performs image processing such as template matching on the pixel signal output from the control unit 36 to determine whether or not the sample 4 has a defect. Further, the main control system 37 outputs a control signal to the primary optical system control unit 38 and the secondary optical system control unit 39 to control the optical characteristics of the primary optical system 11 and the secondary optical system 20 and to control the e-cross bee 23
Is performed. The image signal output from the control unit 36 to the main control system 37 is converted to a CRT (Cathod) signal.
If the image is displayed on a display device such as a Ray Tube, the image of the sample 4 is displayed on the display device.
【0022】次に、チャンバー3内の構成について説明
する。チャンバー3の内部には、試料4を載置した状態
でXY平面内で移動自在に構成されたXYステージ40
が配置されている。XYステージ40上の一端にはL字
型の移動鏡41が取り付けられ、移動鏡41の鏡面に対
向した位置に位置情報検出装置としてのレーザ干渉計4
2が配置されている。図1では簡略化して図示している
が、移動鏡41はX軸に垂直な反射面を有する平面鏡及
びY軸に垂直な反射面を有する平面鏡より構成されてい
る。また、レーザ干渉計42は、X軸に沿って移動鏡4
1にレーザビームを照射する2個のX軸用のレーザ干渉
計及びY軸に沿って移動鏡41にレーザビームを照射す
るY軸用のレーザ干渉計より構成され、X軸用の1個の
レーザ干渉計及びY軸用の1個のレーザ干渉計により、
XYステージ40のX座標及びY座標が計測される。ま
た、X軸用の2個のレーザ干渉計の計測値の差により、
XYステージ40のXY平面内における回転角が計測さ
れる。Next, the configuration inside the chamber 3 will be described. An XY stage 40 configured to be movable in an XY plane while the sample 4 is placed inside the chamber 3.
Is arranged. An L-shaped movable mirror 41 is attached to one end of the XY stage 40, and a laser interferometer 4 as a position information detecting device is provided at a position facing the mirror surface of the movable mirror 41.
2 are arranged. Although shown in a simplified manner in FIG. 1, the movable mirror 41 includes a plane mirror having a reflection surface perpendicular to the X axis and a plane mirror having a reflection surface perpendicular to the Y axis. In addition, the laser interferometer 42 moves the movable mirror 4 along the X axis.
1 is composed of two X-axis laser interferometers for irradiating a laser beam and a Y-axis laser interferometer for irradiating the movable mirror 41 with a laser beam along the Y-axis. With the laser interferometer and one laser interferometer for the Y axis,
The X and Y coordinates of the XY stage 40 are measured. Also, due to the difference between the measured values of the two laser interferometers for the X axis,
The rotation angle of the XY stage 40 in the XY plane is measured.
【0023】レーザ干渉計42の計測結果は主制御系3
7に出力され、主制御系37はこの計測結果に基づいて
駆動装置43に対して制御信号を出力し、XYステージ
40のXY平面内における位置を制御する。尚、主制御
系37は、本発明にいう制御手段をなす。また、図示は
省略しているが、XYステージ40以外に試料4のZ軸
方向の位置を変化させることができるZステージや試料
4の物体面のXY平面に対する傾斜を制御するチルトス
テージを設けることが好ましい。また、44は、二次光
学系20の設計値から又は実測値から予め求めた二次光
学系20の歪曲収差量を記憶する記憶手段としての記憶
装置である。The measurement result of the laser interferometer 42 is transmitted to the main control system 3
7, the main control system 37 outputs a control signal to the driving device 43 based on the measurement result, and controls the position of the XY stage 40 in the XY plane. Incidentally, the main control system 37 forms a control means according to the present invention. Although not shown, a Z stage that can change the position of the sample 4 in the Z-axis direction and a tilt stage that controls the inclination of the object surface of the sample 4 with respect to the XY plane are provided in addition to the XY stage 40. Is preferred. Reference numeral 44 denotes a storage device serving as storage means for storing a distortion amount of the secondary optical system 20 obtained in advance from a design value of the secondary optical system 20 or an actually measured value.
【0024】以上、本発明の一実施形態による表面状態
観察装置の構成について説明したが、次に本発明の一実
施形態による表面状態観察装置の一次電子ビームB1と
二次電子ビームB2の軌道について詳細に説明する。図
4は、本発明の一実施形態による表面状態観察装置の一
次電子ビームB1の軌道を示す図である。尚、図4にお
いては理解を容易にするため、一次光学系11が備える
部材の一部の図示を省略している。熱電子放出型電子銃
10から放出された一次電子ビームB1は、図4に示し
たように照射レンズ12,13,14によって形成され
た電場の影響を受けて集束及び発散する。ここで、熱電
子放出型電子銃10が有する矩形形状のチップの長軸方
向をx軸方向に設定し、短軸方向をy軸方向に設定する
と、矩形陰極のx軸方向断面に放出された電子の軌道は
図4において符号Pxを付して示した軌道となり、矩形
陰極のx軸方向断面に放出された電子の軌道は図4にお
いて符号Pyを付して示した軌道となる。The configuration of the surface state observation apparatus according to one embodiment of the present invention has been described above. Next, the trajectory of the primary electron beam B1 and the secondary electron beam B2 of the surface state observation apparatus according to one embodiment of the present invention will be described. This will be described in detail. FIG. 4 is a diagram showing the trajectory of the primary electron beam B1 of the surface state observation device according to one embodiment of the present invention. In FIG. 4, some of the members included in the primary optical system 11 are omitted for easy understanding. The primary electron beam B1 emitted from the thermionic electron gun 10 is focused and diverged under the influence of the electric field formed by the irradiation lenses 12, 13, and 14, as shown in FIG. Here, when the long axis direction of the rectangular chip of the thermoelectron emission type electron gun 10 is set in the x-axis direction and the short axis direction is set in the y-axis direction, the chip is emitted in the x-axis section of the rectangular cathode. electron trajectories becomes trajectory shown by a reference numeral P x in FIG. 4, the trajectory of electrons emitted in the x-axis direction cross-section of the rectangular cathode is the trajectory shown by a reference numeral P y in FIG.
【0025】照射レンズ12,13,14による電場の
影響を受けた後、一次電子ビームB1は斜め方向からイ
ー・クロス・ビー23に入射する。一次電子ビームB1
がイー・クロス・ビー23に入射すると、その光路がZ
軸に対してほぼ平行な方向に偏向される。イー・クロス
・ビー23によって偏向された一次電子ビームB1は開
口絞りASに達し、この位置で熱電子放出型電子銃10
のクロスオーバーの像を形成する。開口絞りASを通過
した一次電子ビームB1は、第1アライナ22を通過し
た後、カソードレンズ21によるレンズ作用を受けて、
試料4をケーラー照明する。After being affected by the electric field by the irradiation lenses 12, 13, and 14, the primary electron beam B1 is incident on the e-cross bee 23 from an oblique direction. Primary electron beam B1
Enters the e-cross bee 23, its optical path is Z
It is deflected in a direction substantially parallel to the axis. The primary electron beam B1 deflected by the e-cross beam 23 reaches the aperture stop AS, and at this position, the thermionic electron gun 10
To form an image of the crossover. After passing through the first aligner 22, the primary electron beam B1 that has passed through the aperture stop AS is subjected to a lens action by the cathode lens 21, and
The sample 4 is illuminated with Koehler.
【0026】試料4に一次電子ビームB1が照射される
と、試料4からは試料4の表面形状、材質分布、電位の
変化等に応じた分布の二次電子、反射電子、及び後方散
乱電子を含む二次電子ビームB2が発生する。このう
ち、主に二次電子による二次電子ビームB2が観察用電
子ビームとなる。二次電子ビームB2の初期エネルギー
は低く、0.5〜2eV程度である。次に、試料4から
発生した二次電子ビームB2の軌道について説明する。
図5は、本発明の一実施形態による表面状態観察装置の
二次電子ビームB2の軌道を示す図である。尚、図5に
おいては理解を容易にするため、二次光学系20が備え
る部材の一部の図示を省略している。When the sample 4 is irradiated with the primary electron beam B1, secondary electrons, reflected electrons, and backscattered electrons having a distribution according to the surface shape, material distribution, potential change, and the like of the sample 4 are emitted from the sample 4. The generated secondary electron beam B2 is generated. Among them, the secondary electron beam B2 mainly due to the secondary electrons is the observation electron beam. The initial energy of the secondary electron beam B2 is low, about 0.5 to 2 eV. Next, the trajectory of the secondary electron beam B2 generated from the sample 4 will be described.
FIG. 5 is a diagram showing the trajectory of the secondary electron beam B2 of the surface state observation device according to one embodiment of the present invention. In FIG. 5, some of the members included in the secondary optical system 20 are not shown for easy understanding.
【0027】試料4から放出された二次電子ビームB2
は、二次光学系20が備えるカソードレンズ21、第1
アライナ22、開口絞りAS、イー・クロス・ビー23
を順に通過する。二次電子ビームB2がイー・クロス・
ビー23を通過すると、結像レンズ前群25によって収
束され、試料4の像を視野絞りFS2の位置に結像す
る。視野絞りFS2を通過した二次電子ビームB2は結
像レンズ後群28によって再度収束されて電子ビーム検
出器30の検出面に試料4の物体面の拡大像が結像され
る。このとき、二次光学系20に歪曲収差が残存してい
る場合には、検出面に結像される像は、歪曲収差を反映
したものとなる。二次電子ビームB2が電子ビーム検出
器30に入射すると、まずMCP31によって電子数が
増幅され、その後蛍光板32に入射して光子に変換され
る。蛍光板32によって変換された光学像は、リレーレ
ンズ34を介して撮像素子35の撮像面に結像する。こ
のとき、蛍光板32における試料4の像の大きさは撮像
素子35の撮像面よりも大であるため、リレーレンズ3
4は蛍光板32によって変換された光学像を所定の倍率
で縮小するよう設定される。The secondary electron beam B2 emitted from the sample 4
Is a cathode lens 21 provided in the secondary optical system 20;
Aligner 22, aperture stop AS, e-cross bee 23
Pass in order. When the secondary electron beam B2 is
After passing through the bee 23, the light is converged by the front lens group 25, and an image of the sample 4 is formed at the position of the field stop FS2. The secondary electron beam B2 that has passed through the field stop FS2 is converged again by the rear lens group 28, and an enlarged image of the object surface of the sample 4 is formed on the detection surface of the electron beam detector 30. At this time, if the distortion remains in the secondary optical system 20, the image formed on the detection surface reflects the distortion. When the secondary electron beam B2 is incident on the electron beam detector 30, the number of electrons is first amplified by the MCP 31, and then is incident on the fluorescent screen 32 and converted into photons. The optical image converted by the fluorescent plate 32 forms an image on an imaging surface of an imaging device 35 via a relay lens 34. At this time, since the size of the image of the sample 4 on the fluorescent screen 32 is larger than the imaging surface of the imaging device 35, the relay lens 3
Reference numeral 4 is set to reduce the optical image converted by the fluorescent screen 32 at a predetermined magnification.
【0028】次に、本発明の一実施形態による表面状態
観察装置が備えるイー・クロス・ビー23について詳細
に説明する。図6は、本発明の一実施形態による表面状
態観察装置が備えるイー・クロス・ビー23の構成及び
動作原理を説明するための図である。図6(a)はイー
・クロス・ビー23の構成を示す斜視図である。図6
(a)に示すように、熱電子放出型電子銃10から放出
された一次電子ビームB1は、一次光学系11によるレ
ンズ作用を受けて収束し、イー・クロス・ビー23に入
射した後、イー・クロス・ビー23の偏向作用によりそ
の軌道(光路)が曲げられる。これは、図6(b)に示
すように、互いに直交する電界Eと磁界Bの中を、電荷
qの電子(一次電子ビームB1)が、+Z方向に速度v
にて進むとき、−X方向に働く電界による力FE(=q
E)と磁界による力FB(=qvB)との合力を受ける
ためである。これによって、一次電子ビームB1の軌道
は、XZ平面内で曲げられる。Next, the e-cross bee 23 provided in the surface state observation apparatus according to one embodiment of the present invention will be described in detail. FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration and operation principle of the e-cross bee 23 provided in the surface state observation device according to one embodiment of the present invention. FIG. 6A is a perspective view showing the configuration of the e-cross bee 23. FIG.
As shown in FIG. 3A, the primary electron beam B1 emitted from the thermionic electron gun 10 is converged by the lens action of the primary optical system 11, enters the e-cross bee 23, and then e-beams. -The trajectory (optical path) of the cross bee 23 is bent by the deflecting action. This is because, as shown in FIG. 6B, in the electric field E and the magnetic field B which are orthogonal to each other, the electrons (primary electron beam B1) of the electric charge q move in the + Z direction with the velocity v.
, The force F E (= q
E) and the resultant force of the magnetic field force F B (= qvB). Thereby, the trajectory of the primary electron beam B1 is bent in the XZ plane.
【0029】一方、一次電子ビームB1が照射された試
料4から発生した二次電子ビームB2は、カソードレン
ズ21によるレンズ作用を受けて、カソードレンズ21
の焦点位置に配置される開口絞りASを通過し、イー・
クロス・ビー23に入射した後、イー・クロス・ビー2
3をそのまま直進する。これは、以下の理由による。図
6(c)に示すように、互いに直交する電界Eと磁界B
の中を、電荷qの電子(二次電子ビームB2)が、−Z
方向に速度vにて進むとき、−X方向に働く電界による
力FEと、+X方向に働く磁界による力FBとの合力を受
ける。このとき、電界による力FEと磁界による力FBと
の絶対値は、等しく(E=vB)なるように、即ちウィ
ーン条件を満たすように設定されている。従って、電界
による力FEと磁界による力FBとは互いに相殺され、二
次電子ビームB2が受ける見かけ上の力はゼロになり、
二次電子ビームB2はイー・クロス・ビー23の中を直
進することになる。以上のように、イー・クロス・ビー
23は、通過する電子ビームの光路を選択する、いわゆ
る電磁プリズムとしての機能をもつ。On the other hand, the secondary electron beam B 2 generated from the sample 4 irradiated with the primary electron beam B 1 is subjected to a lens action by the cathode lens 21,
Passes through the aperture stop AS arranged at the focal position of
After entering the cross bee 23, e-cross bee 2
Continue straight on 3 This is for the following reason. As shown in FIG. 6C, an electric field E and a magnetic field B orthogonal to each other
Inside, the electron of the charge q (secondary electron beam B2) is -Z
When advancing at a speed v in a direction, receives a force F E by the electric field acting in the -X direction, the resultant force of the force F B by the magnetic field acting in the + X direction. At this time, the absolute value of the force F B by the force F E and the magnetic field due to the electric field is set to equal (E = vB) so as to, i.e. Vienna condition is satisfied. Therefore, the force F E due to the electric field and the force F B due to the magnetic field cancel each other, and the apparent force received by the secondary electron beam B2 becomes zero,
The secondary electron beam B2 travels straight in the e-cross bee 23. As described above, the e-cross bee 23 has a function as a so-called electromagnetic prism for selecting the optical path of the passing electron beam.
【0030】以上、本発明の一実施形態による表面状態
観察装置の構成について説明したが、次に上記構成にお
ける本発明の一実施形態による表面状態観察装置の観察
時における動作について説明する。まず、観察対象の試
料4をローダ(図示省略)上に載置すると、試料4はロ
ーダによってチャンバ3内に搬送される。試料4がチャ
ンバ3内に搬入されるとXYステージ40上に載置さ
れ、主制御系37は駆動装置43を介してXYステージ
40を駆動して、試料4を計測範囲に移動する。ここ
で、図7に示した試料4の表面状態を観察する場合を考
える。図7は、表面状態の観察を行う際の動作を説明す
るための図である。ここで、試料4の斜線を付した観察
対象領域4aを観察する場合について考える。The configuration of the surface state observation apparatus according to one embodiment of the present invention has been described above. Next, the operation of the surface state observation apparatus according to one embodiment of the present invention at the time of observation will be described. First, when the sample 4 to be observed is placed on a loader (not shown), the sample 4 is transported into the chamber 3 by the loader. When the sample 4 is carried into the chamber 3, the sample 4 is placed on the XY stage 40, and the main control system 37 drives the XY stage 40 via the driving device 43 to move the sample 4 to the measurement range. Here, a case where the surface state of the sample 4 shown in FIG. 7 is observed will be considered. FIG. 7 is a diagram for explaining the operation when observing the surface state. Here, a case where the observable observation target area 4a of the sample 4 is observed will be considered.
【0031】観察にあたり、主制御系37はまず主制御
系37は図示せぬZセンサの計測結果に基づいて制御信
号を二次光学系制御部39へ出力して第2光学系20の
倍率を調整し、試料4から放出される二次電子ビームB
2の焦点位置を電子ビーム検出器30の検出面上に設定
する。そして、主制御系37は熱電子放出型電子銃10
に対して電子の放出を開始させ、一次光学系11、イー
・クロス・ビー23、開口絞りAS、第1アライナ2
2、及びカソードレンズ21を介して一次電子ビームB
1を試料4に照射するとともに、駆動装置43を介して
XYステージ40を一定速度で図7中Y軸方向と平行な
方向(図中符号dを付して示した方向)へ移動させる。
試料4に一次電子ビームB1を照射することにより、試
料4の物体面から発生する二次電子ビームB2は二次光
学系20で集光され、その像は電子ビーム検出器30の
検出面に結像する。電子ビーム検出器30から放出され
た光、即ち試料4の光学像はリレーレンズ34を透過し
て画素が二次光学系20の歪曲収差に応じて配列された
撮像素子35の撮像面に結像する。撮像素子35の結像
面に結像した光学像は、撮像素子35によって画素信号
に光電変換される。At the time of observation, the main control system 37 first outputs a control signal to the secondary optical system control unit 39 based on the measurement result of a Z sensor (not shown) to increase the magnification of the second optical system 20. Adjusted, secondary electron beam B emitted from sample 4
The focal position of No. 2 is set on the detection surface of the electron beam detector 30. The main control system 37 is provided with the thermionic electron gun 10.
To start emitting electrons to the primary optical system 11, the e-cross bee 23, the aperture stop AS, and the first aligner 2.
2 and the primary electron beam B via the cathode lens 21
7 is irradiated on the sample 4 and the XY stage 40 is moved at a constant speed via the driving device 43 in a direction parallel to the Y-axis direction in FIG.
By irradiating the sample 4 with the primary electron beam B1, the secondary electron beam B2 generated from the object surface of the sample 4 is condensed by the secondary optical system 20, and the image is formed on the detection surface of the electron beam detector 30. Image. The light emitted from the electron beam detector 30, that is, the optical image of the sample 4 passes through the relay lens 34 and forms an image on an imaging surface of an imaging device 35 in which pixels are arranged according to the distortion of the secondary optical system 20. I do. The optical image formed on the imaging surface of the image sensor 35 is photoelectrically converted into a pixel signal by the image sensor 35.
【0032】図7において、符号50を付した領域が撮
像素子35で撮像される領域であるとし、領域50中の
符号R1を付した線状の領域を図2及び図3に示したC
CD画素列R1が撮像し、符号R256を付した線状の
領域をCCD画素列R256が撮像するとする。図7に
示した状態から観察を開始したとすると、観察対象領域
4aの座標(X1,Y1)から(X1024,Y1)ま
での光学像が、撮像素子35をなすTDIアレイCCD
のCCD画素列R1において光電変換されて、電荷が蓄
積される。試料4が−Y軸方向に移動することにより、
撮像素子35によって撮像される領域50が符号dを付
した方向に移動し、領域50が1CCD画素列分だけ移
動すると、レーザ干渉計42の計測結果に基づいて、主
制御系37から撮像素子35へ垂直クロック信号が1つ
送出される。In FIG. 7, it is assumed that an area denoted by reference numeral 50 is an area to be imaged by the image pickup device 35, and a linear area denoted by reference numeral R1 in the area 50 is indicated by C in FIGS.
It is assumed that the CCD pixel row R1 captures an image, and the CCD pixel row R256 captures an image of a linear region denoted by reference symbol R256. Assuming that the observation is started from the state shown in FIG. 7, the optical image from the coordinates (X1, Y1) to (X1024, Y1) of the observation target area 4a is converted into a TDI array CCD forming the image sensor 35.
The photoelectric conversion is performed in the CCD pixel row R1 of FIG. By moving the sample 4 in the −Y axis direction,
When the area 50 imaged by the image sensor 35 moves in the direction indicated by the symbol d, and the area 50 moves by one CCD pixel row, the main control system 37 sends the image sensor 35 based on the measurement result of the laser interferometer 42. , One vertical clock signal is sent out.
【0033】垂直クロック信号が送出されてくると、撮
像素子35のCCD画素列R1に蓄積されていた電荷
は、CCD画素列R2に転送されるとともに、垂直クロ
ック信号が送出されてくる前にCCD画素列R1で撮像
されていた光学像は、CCD画素列R2の位置に移動す
る。よって、CCD画素列R2は、垂直クロック信号が
送出されてくる前にCCD画素列R1で撮像されていた
光学像と同様の光学像を、次の垂直クロック信号が送出
されてくるまで撮像することになる。また、CCD画素
列R1は、観察対象領域4aの座標(X1,Y2)から
(X1024,Y21)までの光学像を撮像することに
なる。When the vertical clock signal is transmitted, the electric charges stored in the CCD pixel row R1 of the image pickup device 35 are transferred to the CCD pixel row R2, and the CCD before the vertical clock signal is transmitted. The optical image captured by the pixel row R1 moves to the position of the CCD pixel row R2. Accordingly, the CCD pixel row R2 captures an optical image similar to the optical image captured by the CCD pixel row R1 before the vertical clock signal is transmitted until the next vertical clock signal is transmitted. become. In addition, the CCD pixel row R1 captures an optical image from the coordinates (X1, Y2) to (X1024, Y21) of the observation target area 4a.
【0034】ここで、撮像素子35として高感度のTD
IアレイCCDを用いて高速な観察を行うためには、電
荷を転送するCCD画素列で撮像されていた光学像と同
一の光学像が、電荷が転送されたCCDが素列で撮像さ
れることが前提となる。二次光学系20に歪曲収差が発
生している場合に画素が等間隔で配列された従来構成の
撮像素子を用いると、この前提を満たすことができない
ため、像分解能が悪化する。しかしながら、本実施形態
では、二次光学系20の歪曲収差に応じて撮像素子35
の画素が配列されているため、撮像素子35の撮像面に
結像する光学像が二次光学系20の歪曲収差を反映した
ものであっても、歪曲収差が補正されるため上記の前提
を満たすことができる。Here, a high sensitivity TD is used as the image pickup device 35.
In order to perform high-speed observation using an I-array CCD, an optical image that is the same as the optical image captured by the CCD pixel array that transfers the electric charges must be captured by the CCD array to which the electric charges have been transferred. Is assumed. If an image sensor having a conventional configuration in which pixels are arranged at equal intervals is used when distortion occurs in the secondary optical system 20, this assumption cannot be satisfied, and the image resolution deteriorates. However, in the present embodiment, the image pickup device 35 according to the distortion of the secondary optical system 20
Are arranged, even if the optical image formed on the imaging surface of the imaging device 35 reflects the distortion of the secondary optical system 20, the distortion is corrected. Can be satisfied.
【0035】以下同様にして、CCD画素列R1によっ
て撮像される領域50の中のR1を付した線状の部分が
(X1,Y256)から(X1024,Y256)まで
の位置に達すると撮像は終了し、(X1,Y1)から
(X1024,Y1)までの試料画像が、コントロール
ユニット36を介して初めて主制御系37へ出力され始
める。次に送出されてくる垂直クロック信号からは、
(X1,Y2)から(X1024,Y2)までの試料画
像が主制御系37へ出力され、以下順々に画像が主制御
系37に取得されて観察が行われる。In the same manner, when the linear portion with R1 in the region 50 to be imaged by the CCD pixel row R1 reaches the position from (X1, Y256) to (X1024, Y256), the imaging ends. Then, the sample images from (X1, Y1) to (X1024, Y1) are first output to the main control system 37 via the control unit 36. From the next transmitted vertical clock signal,
The sample images from (X1, Y2) to (X1024, Y2) are output to the main control system 37, and the images are sequentially acquired by the main control system 37 for observation.
【0036】以上説明したように、本発明の一実施形態
による表面状態観察装置によれば、一次電子ビームB1
を試料4に照射して得られる二次電子ビームB2が二次
光学系20の光学特性に起因して検出面において歪曲収
差を生じていても、撮像素子35の有する画素を撮像面
において歪曲収差に応じて配列することにより撮像面に
おける歪曲収差を補正しているため、二次光学系20の
歪曲収差を完全に補正できない場合であっても、撮像素
子35から出力される画素信号は歪曲収差が補正された
ものとなり、その結果高分解能で観察することができる
という効果がある。また、観察対象の試料4をXYステ
ージ40上に載置した状態でXYステージ40を移動さ
せつつ試料4の表面状態が観察される。しかも、撮像素
子35によって検出される像は歪曲収差が補正されたも
のであるため、試料4を高分解能で且つ短時間で観察す
ることができる。また、XYステージをステップ・アン
ド・リピート駆動させて観察を行う場合よりも機械的な
精度等を考慮すると制御が容易であり、高分解能で検出
を行うことができるという効果がある。As described above, according to the surface state observation apparatus according to the embodiment of the present invention, the primary electron beam B1
The secondary electron beam B2 obtained by irradiating the sample 4 with the sample 4 causes distortion on the detection surface due to the optical characteristics of the secondary optical system 20, even if the pixel of the imaging element 35 is distorted on the imaging surface. , The distortion on the imaging surface is corrected, so that even if the distortion of the secondary optical system 20 cannot be completely corrected, the pixel signal output from the imaging element 35 is not corrected. Is corrected, and as a result, there is an effect that observation can be performed with high resolution. Further, the surface state of the sample 4 is observed while moving the XY stage 40 with the sample 4 to be observed placed on the XY stage 40. Moreover, since the image detected by the image sensor 35 has been corrected for distortion, the sample 4 can be observed with high resolution in a short time. In addition, control is easier when mechanical accuracy and the like are taken into consideration than when observation is performed by driving the XY stage in a step-and-repeat manner, and there is an effect that detection can be performed with high resolution.
【0037】更に、本実施形態によれば、撮像素子35
として検出感度の高いTDIアレイCCDを用いている
ため、特にXYステージ40を移動させつつ検出を行う
場合には検出信号の強度不足を防止でき、その結果とし
て短時間で分解能の低下を招くことなく観察を行うこと
ができるという効果がある。また、撮像素子35として
TDIアレイCCDを用いて高分解能の検出を行う場合
には、前述したように撮像素子35内において蓄積され
た電荷の転送方向と撮像面における光学像の移動方向と
を一致させる必要がある。二次光学系20に歪曲収差が
生じている場合には、撮像素子35内における電荷の転
送方向と撮像面における光学像の移動方向とが異なる
が、本実施形態では撮像素子35の撮像面における画素
を二次光学系20の歪曲収差に応じて配列することによ
り撮像素子内における電荷の転送方向と撮像面における
光学像の移動方向とを一致させることにより、分解能の
悪化を防止することができるという効果がある。Further, according to the present embodiment, the image pickup device 35
Since a TDI array CCD having high detection sensitivity is used, in particular, when detection is performed while moving the XY stage 40, it is possible to prevent insufficient detection signal intensity, and as a result, resolution is not reduced in a short time. There is an effect that observation can be performed. When high-resolution detection is performed using a TDI array CCD as the image sensor 35, the transfer direction of the charges accumulated in the image sensor 35 and the moving direction of the optical image on the imaging surface coincide with each other as described above. Need to be done. When distortion occurs in the secondary optical system 20, the direction of charge transfer in the image sensor 35 and the direction of movement of the optical image on the image sensing surface are different. By arranging the pixels in accordance with the distortion of the secondary optical system 20, the transfer direction of the electric charge in the image sensor and the moving direction of the optical image on the image pickup surface coincide with each other, so that deterioration of the resolution can be prevented. This has the effect.
【0038】以上、本発明の一実施形態による表面状態
観察装置について説明したが、次に本発明の他の実施形
態について説明する。上述した実施形態においては、撮
像素子35が有する画素を撮像面内において二次光学系
20の歪曲収差に応じて配列することにより二次光学系
20の歪曲収差を補正していた。以下に説明する本発明
の他の実施形態では、撮像面内において画素が等間隔に
配列された撮像素子を用いて撮像し、撮像素子から出力
される画素信号を二次光学系20の歪曲収差に応じて補
正している。以下、本発明の他の実施形態について説明
する。The surface state observation apparatus according to one embodiment of the present invention has been described above. Next, another embodiment of the present invention will be described. In the above-described embodiment, the distortion of the secondary optical system 20 is corrected by arranging the pixels of the image sensor 35 in the imaging plane according to the distortion of the secondary optical system 20. In another embodiment of the present invention described below, an image is captured using an imaging device in which pixels are arranged at equal intervals in an imaging surface, and a pixel signal output from the imaging device is distorted by the secondary optical system 20. It is corrected according to. Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described.
【0039】上述した実施形態では撮像素子35として
TDIアレイCCDを用いていたが、本発明の他の実施
形態では、撮像素子35として画素が撮像面内において
等間隔に配列されたCCD、例えばインターラインCC
Dを用いている。また、上述した実施形態では、コント
ロールユニット36を介して入力される画素信号に対し
て主制御系37はテンプレートマッチング等の画像処理
を行って試料4の欠陥の有無を判断していたが、本発明
の他の実施形態における主制御系37は本発明にいう処
理装置として機能し、では画素信号に対してテンプレー
トマッチング等の画像処理を行う前にコントロールユニ
ット36を介して入力される画素信号を二次光学系20
の歪曲収差量に応じて補正する処理を行う。In the above-described embodiment, a TDI array CCD is used as the image pickup device 35. However, in another embodiment of the present invention, a CCD in which pixels are arranged at equal intervals in the image pickup plane, for example, an inter Line CC
D is used. In the above-described embodiment, the main control system 37 performs image processing such as template matching on the pixel signal input via the control unit 36 to determine whether the sample 4 has a defect. A main control system 37 according to another embodiment of the present invention functions as a processing device according to the present invention. In the main control system 37, a pixel signal input via a control unit 36 before image processing such as template matching is performed on the pixel signal. Secondary optical system 20
A correction process is performed in accordance with the amount of distortion.
【0040】ここで、二次光学系20の歪曲収差量は図
1に示した記憶装置44に記憶されている。記憶装置4
4に記憶される歪曲収差量は、二次光学系20の設計値
から又は二次光学系20の歪曲収差量を実測して求めら
れる。二次光学系20の歪曲収差量の実測値は、例えば
予め精密な格子パターンが形成された試験試料をXYス
テージ40上に載置して、そのパターンを観察して得ら
れた格子パターンの画素信号と試験試料に形成した格子
パターンの設計値とのずれ量を求めることにより得られ
る。記憶装置44に記憶される歪曲収差量は、例えば上
記ずれ量を撮像面の位置に応じて記憶しても良く、また
求められたずれ量を関数で近似し、近似した関数として
記憶しても良い。歪曲収差量を求める時期は任意であっ
ても良いが、定期的(例えば、毎日)に求めることが好
ましく、更には観察対象毎に求めることが精度を高く保
ったまま観察する上で好ましい。Here, the distortion amount of the secondary optical system 20 is stored in the storage device 44 shown in FIG. Storage device 4
The distortion amount stored in 4 is obtained from a design value of the secondary optical system 20 or by actually measuring the distortion amount of the secondary optical system 20. The actual measurement value of the distortion amount of the secondary optical system 20 is, for example, the pixel of the lattice pattern obtained by mounting a test sample on which a precise lattice pattern is formed in advance on the XY stage 40 and observing the pattern. It can be obtained by calculating the amount of deviation between the signal and the design value of the lattice pattern formed on the test sample. The amount of distortion stored in the storage device 44 may be, for example, the amount of deviation described above may be stored according to the position of the imaging surface, or the obtained amount of deviation may be approximated by a function and stored as an approximated function. good. The timing of obtaining the amount of distortion may be arbitrary, but it is preferable to obtain it periodically (for example, every day), and it is preferable to obtain it for each observation object in order to observe while maintaining high accuracy.
【0041】熱電子放出型電子銃10から放出された一
次電子ビームB1が一次光学系11、イー・クロス・ビ
ー23、開口絞りAS、第1アライナ22、及びカソー
ドレンズ21を介して試料4に照射し、試料4から発生
する二次電子ビームB2が二次光学系20を介して電子
ビーム検出器30の検出面に結像し、更に電子ビーム検
出器30の検出面に結像した像が蛍光板32によって光
学像に変換され、光学像がリレーレンズ34を介して撮
像素子35の撮像面に結像するまでは前述した実施形態
と同様である。The primary electron beam B1 emitted from the thermionic electron gun 10 is applied to the sample 4 via the primary optical system 11, the e-cross bee 23, the aperture stop AS, the first aligner 22, and the cathode lens 21. Irradiation, the secondary electron beam B2 generated from the sample 4 forms an image on the detection surface of the electron beam detector 30 via the secondary optical system 20, and further the image formed on the detection surface of the electron beam detector 30 The process is the same as that of the above-described embodiment until the optical image is converted into an optical image by the fluorescent plate 32 and the optical image is formed on the imaging surface of the imaging device 35 via the relay lens 34.
【0042】撮像素子35の撮像面に結像した光学像
は、二次光学系20に残存する歪曲収差の影響を受けて
おり、本実施形態では撮像素子35が有する画素が撮像
面内において等間隔で配列されているため、撮像素子3
5から出力される画素信号は、二次光学系20の歪曲収
差の影響を受けたものとなる。従って、例えば、試料4
に形成された直線状のパターンは、曲線のパターンとし
て観察される。The optical image formed on the image pickup surface of the image pickup device 35 is affected by distortion remaining in the secondary optical system 20, and in the present embodiment, the pixels of the image pickup device 35 are located within the image pickup surface. Since they are arranged at intervals, the image sensor 3
The pixel signal output from 5 is affected by the distortion of the secondary optical system 20. Therefore, for example, sample 4
Is observed as a curved pattern.
【0043】二次光学系20の歪曲収差の影響を受けた
画素信号が撮像素子35から出力され、コントロールユ
ニット36を介して主制御系37に入力されると、主制
御系37は記憶装置44に記憶された歪曲収差量に基づ
いて歪曲収差を補正する処理を行う。このように、本実
施形態では、記憶装置44に記憶された二次光学系20
の歪曲収差に基づいて撮像素子35から出力される画素
信号を補正しているため、二次光学系20の歪曲収差が
経時的に変化する場合であっても、二次光学系20の歪
曲収差に応じて画素信号を適切に補正することができ
る。When a pixel signal affected by the distortion of the secondary optical system 20 is output from the image sensor 35 and input to the main control system 37 via the control unit 36, the main control system 37 stores the image data in the storage device 44. Is performed based on the amount of distortion stored in the. As described above, in the present embodiment, the secondary optical system 20 stored in the storage device 44 is used.
Since the pixel signal output from the image sensor 35 is corrected based on the distortion of the secondary optical system 20, even if the distortion of the secondary optical system 20 changes with time, the distortion of the secondary optical system 20 , The pixel signal can be appropriately corrected.
【0044】XYステージ40が移動せずに試料4が静
止している状態では、撮像素子35から出力される画素
信号は、時間とともに変化しないので、補正処理に要す
る時間が長くなっても良いが、XYステージ40を移動
させつつ試料4の表面状態を観察する場合には、1画面
毎(1フレーム)毎に補正処理を行う必要がある。記憶
装置44に記憶された歪曲収差量に基づいて主制御系3
7が画素信号の補正処理を行うことが、二次光学系20
の歪曲収差の経時変化に対応して画素信号を適切に補正
できるため好ましいが、仮に主制御系35により補正処
理が時間的に間に合わない場合には、ある補正量で画素
信号を補正する専用のハードウェアを主制御系37内に
設けて補正処理の高速化を図れば良い。また、近年のハ
ードウェアの処理能力の向上は目覚ましいため、主制御
系35を構成するハードウェアの処理能力の向上に伴
い、記憶装置44に記憶された歪曲収差量に基づいて主
制御系37が画素信号の補正処理を問題なく行うことが
できる。When the sample 4 is stationary without moving the XY stage 40, the pixel signal output from the image sensor 35 does not change with time, so that the time required for the correction processing may be longer. When observing the surface state of the sample 4 while moving the XY stage 40, it is necessary to perform the correction process for each screen (one frame). The main control system 3 based on the distortion amount stored in the storage device 44
7 performs the correction processing of the pixel signal, the secondary optical system 20
It is preferable because the pixel signal can be appropriately corrected in accordance with the temporal change of the distortion. However, if the main control system 35 cannot correct the pixel signal in time, a dedicated correction of the pixel signal by a certain correction amount is performed. Hardware may be provided in the main control system 37 to speed up the correction process. In addition, since the processing capability of the hardware has been remarkably improved in recent years, the main control system 37 is controlled based on the amount of distortion stored in the storage device 44 with the improvement in the processing capability of the hardware constituting the main control system 35. Correction processing of the pixel signal can be performed without any problem.
【0045】以上、説明した本発明の他の実施形態によ
れば、二次光学系20の歪曲収差を反映した画素信号が
二次光学系20の歪曲収差に応じて補正されるため、試
料4を高分解能で観察することができる。また、この撮
像面に等間隔で画素が配列された一般的な撮像素子を用
いているため、装置のコスト上昇を抑えつつ高分解能で
観察することができる。また、二次光学系20の設計値
から又は二次光学系20の実測値から予め歪曲収差量を
求めておき、この歪曲収差量に基づいて主制御系37が
各画素から出力される画素信号を補正しているため、経
時的な変化により又は装置の特性に応じて二次光学系2
0の歪曲収差が変化する場合であっても、二次光学系2
0の歪曲収差量に応じて画素信号を補正することができ
る。According to the other embodiment of the present invention described above, the pixel signal reflecting the distortion of the secondary optical system 20 is corrected in accordance with the distortion of the secondary optical system 20. Can be observed with high resolution. In addition, since a general imaging element in which pixels are arranged at equal intervals on the imaging surface is used, high-resolution observation can be performed while suppressing an increase in the cost of the apparatus. In addition, the amount of distortion is determined in advance from the design value of the secondary optical system 20 or from the actually measured value of the secondary optical system 20, and the main control system 37 outputs a pixel signal output from each pixel based on the amount of distortion. Is corrected, the secondary optical system 2 is changed over time or according to the characteristics of the device.
0, the secondary optical system 2
The pixel signal can be corrected according to the distortion amount of 0.
【0046】以上、本発明の一実施形態による表面状態
観察装置について説明したが、本発明は上記実施形態に
制限されることなく本発明の範囲内で自由に変更が可能
である。例えば、上述した一実施形態及び他の実施形態
では、一次ビームとして一次電子ビームB1を用い、一
次電子ビームB1を試料4に照射して得られる二次電
子、反射電子、及び後方散乱電子の少なくとも1つを含
む二次電子ビームB2を蛍光板32で光電変換し、変換
された光学像を撮像素子35で撮像する場合を例に挙げ
たが、例えば電子ビームの代わりにイオンビームを用い
ても良く、可視領域の光を試料4に照射して得られる光
学像を直接撮像素子35で撮像するようにしても良い。
この場合においては、二次光学系20が光学レンズを含
んで構成されるが、二次光学系20の歪曲収差を完全に
補正するために二次光学系20を構成する光学レンズの
数を増加させる必要がないため、装置の大型化を招かず
に高分解能で観察することができる。一次ビームとして
光を用いた場合には、二次ビームは光を物体表面に照射
して得られる反射光である。As described above, the surface state observing apparatus according to one embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above embodiment and can be freely changed within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment and other embodiments, at least a secondary electron, a reflected electron, and a backscattered electron obtained by irradiating the sample 4 with the primary electron beam B1 and using the primary electron beam B1 as a primary beam. Although the case where the secondary electron beam B2 including one is photoelectrically converted by the fluorescent plate 32 and the converted optical image is captured by the image sensor 35 has been described as an example, an ion beam may be used instead of the electron beam, for example. Alternatively, an optical image obtained by irradiating the sample 4 with light in the visible region may be directly captured by the image sensor 35.
In this case, although the secondary optical system 20 is configured to include an optical lens, the number of optical lenses constituting the secondary optical system 20 is increased in order to completely correct the distortion of the secondary optical system 20. Since it is not necessary to perform the operation, observation can be performed with high resolution without increasing the size of the apparatus. When light is used as the primary beam, the secondary beam is reflected light obtained by irradiating the object surface with light.
【0047】また、上記実施形態においては、イー・ク
ロス・ビー23を用いて一次電子ビームB1を偏向させ
て試料4に照射し、試料4から発生した二次電子ビーム
B2を直進させる場合について説明した。しかしなが
ら、本発明はこれに限られず、一次電子ビームB1を直
進させて、二次電子ビームB2を偏向させる電磁プリズ
ムを用いても良い。更に、本実施形態は線源からの電子
ビームにて試料の物体面を照明し像面ヘ結像する、いわ
ゆる面から面への写像投影光学系を備えているが、観察
装置及び検査装置の単体装置としてではなく、半導体露
光装置等にも簡単に応用することができる。In the above embodiment, the case where the primary electron beam B1 is deflected by using the e-cross bee 23 to irradiate the sample 4 and the secondary electron beam B2 generated from the sample 4 is made to travel straight. did. However, the present invention is not limited to this, and an electromagnetic prism that directs the primary electron beam B1 and deflects the secondary electron beam B2 may be used. Furthermore, the present embodiment is provided with a so-called surface-to-surface projection optical system that illuminates the object surface of the sample with an electron beam from the radiation source and forms an image on the image surface. The present invention can be easily applied not only to a single device but also to a semiconductor exposure apparatus or the like.
【0048】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、撮像素子35の撮像面における画素を歪曲収差に応
じて配列することにより撮像面における歪曲収差を補正
しているため、二次光学系20の歪曲収差を完全に補正
できない場合であっても、撮像素子35の検出結果は歪
曲収差が補正されたものとなり、その結果高分解能で観
察することができる。また、二次光学系20が光学レン
ズを含んで構成される場合には、歪曲収差を完全に補正
するために二次光学系20を構成する光学レンズの数を
増加させる必要がないため、装置の大型化を招かずに高
分解能で観察することができる。As described above, according to the present embodiment, the distortion on the imaging surface is corrected by arranging the pixels on the imaging surface of the imaging element 35 in accordance with the distortion. Even if the distortion of 20 cannot be completely corrected, the detection result of the image sensor 35 is a corrected distortion, and as a result, observation with high resolution is possible. When the secondary optical system 20 includes an optical lens, it is not necessary to increase the number of optical lenses constituting the secondary optical system 20 in order to completely correct the distortion. It is possible to observe at high resolution without increasing the size of the object.
【0049】また、本実施形態によれば、観察対象の物
体をXYステージ40上に載置した状態でXYステージ
40を移動させつつ撮像素子35によって物体表面が観
察される。しかも、撮像素子35によって検出される像
は歪曲収差が補正されたものであるため、物体を高分解
能で且つ短時間で観察することができる。また、XYス
テージ40をステップ・アンド・リピート駆動させて観
察を行う場合よりも機械的な精度等を考慮すると制御が
容易であり、高分解能で検出を行うことができる。ま
た、撮像素子35として検出感度の高い時間遅延積分型
の撮像素子を用いた場合には、特にXYステージ40を
移動させつつ検出を行うときに検出信号の強度不足を防
止でき、その結果として短時間で分解能の低下を招くこ
となく観察を行うことができる。また、時間遅延積分型
の撮像素子を用いて高分解能の検出を行う場合には、撮
像素子35内における蓄積電荷の転送方向と撮像面にお
ける像の移動方向とを一致させる必要がある。二次光学
系20に歪曲収差が生じている場合には、撮像素子内に
おける蓄積電荷の転送方向と検出面における像の移動方
向とが異なるが、本発明では撮像素子35の撮像面にお
ける画素を歪曲収差に応じて配列することにより撮像素
子35内における蓄積電荷の転送方向と撮像面における
像の移動方向とを一致させることにより、分解能の悪化
を防止することができる。Further, according to the present embodiment, the object surface is observed by the image sensor 35 while moving the XY stage 40 while the object to be observed is placed on the XY stage 40. Moreover, since the image detected by the image sensor 35 has been corrected for distortion, the object can be observed with high resolution in a short time. In addition, control is easier when mechanical precision and the like are taken into consideration than when observation is performed by driving the XY stage 40 step-and-repeat, and detection can be performed with high resolution. When a time-delay-integration type image sensor having high detection sensitivity is used as the image sensor 35, insufficiency of the detection signal can be prevented particularly when the detection is performed while the XY stage 40 is moved. Observation can be performed in time without lowering the resolution. When high-resolution detection is performed using a time-delay integration type image sensor, it is necessary to make the transfer direction of the accumulated charge in the image sensor 35 coincide with the moving direction of the image on the imaging surface. When the secondary optical system 20 has distortion, the transfer direction of the accumulated charges in the image sensor and the moving direction of the image on the detection surface are different. By arranging in accordance with the distortion, the transfer direction of the accumulated charges in the image sensor 35 and the moving direction of the image on the image pickup surface coincide with each other, so that deterioration of the resolution can be prevented.
【0050】また、本実施形態によれば、撮像素子35
が備える画素が撮像面において二次元的に等間隔をもっ
て配列されて場合には、二次光学系20において歪曲収
差が生じていると撮像素子35の検出信号は歪曲収差を
反映したものとなる。しかしながら、歪曲収差を反映し
た検出信号が二次光学系20の歪曲収差に応じて補正さ
れるため、物体を高分解能で観察することができる。ま
た、この発明では歪曲収差に応じて画素を配列した撮像
素子35を製造する必要はなく、画素が二次元的に等間
隔に配列された一般的な撮像素子35を用いることがで
きるため、装置のコスト上昇を抑えつつ高分解能で観察
することができる。Further, according to the present embodiment, the image pickup device 35
In the case where the pixels included in are arranged two-dimensionally at equal intervals on the imaging surface, if a distortion occurs in the secondary optical system 20, the detection signal of the imaging element 35 reflects the distortion. However, since the detection signal reflecting the distortion is corrected according to the distortion of the secondary optical system 20, the object can be observed with high resolution. Further, according to the present invention, it is not necessary to manufacture an imaging device 35 in which pixels are arranged according to distortion, and a general imaging device 35 in which pixels are two-dimensionally arranged at equal intervals can be used. It is possible to observe at high resolution while suppressing an increase in cost.
【0051】また、本実施形態によれば、二次光学系2
0の設計値から又は二次光学系20の実測値から予め歪
曲収差量を求めておき、この歪曲収差量に基づいて主制
御系37が各画素から出力される画素信号を補正してい
るため、経時的な変化により又は装置の特性に応じて二
次光学系20の歪曲収差が変化する場合であっても、二
次光学系20の歪曲収差量に応じて画素信号を補正する
ことができる。また、撮像面内において二次元的に等間
隔に配列された一般的な撮像素子35を用いた場合であ
っても、二次光学系20における歪曲収差の影響を補正
しつつ、簡易な制御で且つ高速に観察することができ
る。According to the present embodiment, the secondary optical system 2
Since the amount of distortion is obtained in advance from a design value of 0 or an actually measured value of the secondary optical system 20, the main control system 37 corrects a pixel signal output from each pixel based on the amount of distortion. Even if the distortion of the secondary optical system 20 changes due to a change over time or according to the characteristics of the device, the pixel signal can be corrected according to the amount of distortion of the secondary optical system 20. . Further, even in the case where the general imaging elements 35 arranged two-dimensionally at equal intervals in the imaging plane are used, the effect of the distortion in the secondary optical system 20 is corrected and the simple control is performed. And it can observe at high speed.
【0052】次に、本発明の一実施形態によるマイクロ
デバイスの製造方法について説明する。図10は、マイ
クロデバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パ
ネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の
製造例のフローチャートを示す図である。図10に示す
ように、まず、ステップS10(設計ステップ)におい
て、マイクロデバイスの機能・性能設計(例えば、半導
体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現する
ためのパターン設計を行う。引き続き、ステップS11
(マスク製作ステップ)において、設計した回路パター
ンを形成したマスク(レチクル)を製作する。一方、ス
テップS12(ウェハ製造ステップ)において、シリコ
ン等の材料を用いてウェハを製造する。Next, a method of manufacturing a micro device according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a diagram showing a flowchart of a manufacturing example of a micro device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin-film magnetic head, a micromachine, etc.). As shown in FIG. 10, first, in step S10 (design step), a function / performance design of a micro device (for example, a circuit design of a semiconductor device) is performed, and a pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, step S11
In a (mask manufacturing step), a mask (reticle) on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step S12 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.
【0053】次に、ステップS13(ウェハ処理ステッ
プ)において、ステップS10〜ステップS12で用意
したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、ステップS14(デバイス組立ステッ
プ)において、ステップS13で処理されたウェハを用
いてデバイス組立を行う。このステップS14には、ダ
イシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング
工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。
最後に、ステップS15(検査ステップ)において、ス
テップS14で作製されたマイクロデバイスの動作確認
テスト、耐久性テスト等の検査を行う。このステップS
15において、前述した本発明の一実施形態による表面
状態観察装置によって、マイクロデバイスの表面状態が
観察される。こうした工程を経た後にマイクロデバイス
が完成し、これが出荷される。尚、図10に示したフロ
ーチャートでは、ステップS14を経た後に、本発明の
一実施形態による表面状態観察装置によってマイクロデ
バイスの表面状態を観察している場合を例示している
が、ステップS14のデバイスを組み立てる前に、ステ
ップS13を経ることにより処理が終了したウェハの表
面状態を適宜観察してもよい。Next, in step S13 (wafer processing step), using the mask and the wafer prepared in steps S10 to S12, an actual circuit or the like is formed on the wafer by lithography or the like, as described later. . Next, in step S14 (device assembling step), device assembly is performed using the wafer processed in step S13. Step S14 includes, as necessary, processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation).
Finally, in step S15 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the micro device manufactured in step S14 are performed. This step S
At 15, the surface state of the microdevice is observed by the above-described surface state observation apparatus according to one embodiment of the present invention. After these steps, the microdevice is completed and shipped. Note that the flowchart shown in FIG. 10 illustrates a case where the surface state of the microdevice is observed by the surface state observation apparatus according to the embodiment of the present invention after step S14. Before assembling, the surface state of the processed wafer may be appropriately observed through step S13.
【0054】[0054]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、一次ビームを物体に照射して得られる二次ビームが
二次光学系の光学特性に起因して検出面において歪曲収
差を生じていても補正手段によって歪曲収差が補正され
るため、例え二次光学系の歪曲収差を完全に補正しきれ
ずに歪曲収差が残存していても高分解能で観察すること
ができるという効果がある。As described above, according to the present invention, the secondary beam obtained by irradiating the primary beam to the object causes distortion on the detection surface due to the optical characteristics of the secondary optical system. However, since the distortion is corrected by the correction means, even if the distortion of the secondary optical system cannot be completely corrected, the distortion can be observed at a high resolution even if the distortion remains.
【図1】 本発明の第1実施形態による表面状態観察装
置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a surface state observation device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 撮像素子35としてのTDIアレイCCDの
構成を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration of a TDI array CCD as an image sensor 35.
【図3】 撮像素子35が有する画素の撮像面における
配列を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of pixels included in an imaging element on an imaging surface.
【図4】 本発明の一実施形態による表面状態観察装置
の一次電子ビームB1の軌道を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a trajectory of a primary electron beam B1 of the surface state observation device according to one embodiment of the present invention.
【図5】 本発明の一実施形態による表面状態観察装置
の二次電子ビームB2の軌道を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a trajectory of a secondary electron beam B2 of the surface state observation device according to one embodiment of the present invention.
【図6】 本発明の一実施形態による表面状態観察装置
が備えるイー・クロス・ビー23の構成及び動作原理を
説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration and an operation principle of an e-cross bee 23 included in the surface state observation device according to the embodiment of the present invention.
【図7】 表面状態の観察を行う際の動作を説明するた
めの図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an operation when observing a surface state.
【図8】 歪曲収差の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of distortion.
【図9】 歪曲収差が生じている像をTDIアレイCC
Dで検出した場合の検出精度の悪化を説明する図であ
る。FIG. 9 shows an image in which distortion has occurred by using a TDI array CC.
FIG. 7 is a diagram for explaining deterioration of detection accuracy when detection is performed by D.
【図10】 マイクロデバイスの製造工程の一例を示す
フローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing an example of a micro device manufacturing process.
4 試料(物体) 11 一次光学系 20 二次光学系 30 電子ビーム検出器(検出手段) 32 蛍光板(変換手段) 34 リレーレンズ(検出手段) 35 撮像素子(検出手段) 37 主制御系(制御手段、処理装置) 40 XYステージ(ステージ) 41 移動鏡 42 レーザ干渉計(位置情報検出装置、干渉計) 44 記憶装置(記憶手段) B1 一次電子ビーム(一次ビーム) B2 二次電子ビーム(二次ビーム) 4 Sample (Object) 11 Primary Optical System 20 Secondary Optical System 30 Electron Beam Detector (Detecting Means) 32 Fluorescent Plate (Converting Means) 34 Relay Lens (Detecting Means) 35 Image Sensor (Detecting Means) 37 Main Control System (Control Means) , Processing apparatus) 40 XY stage (stage) 41 moving mirror 42 laser interferometer (positional information detecting device, interferometer) 44 storage device (storage means) B1 primary electron beam (primary beam) B2 secondary electron beam (secondary beam) )
───────────────────────────────────────────────────── 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 37/29 H01J 37/29 H01L 21/66 H01L 21/66 J (72)発明者 兼松 えりか 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 2F067 AA33 AA53 AA54 BB04 CC17 EE04 HH04 HH06 HH08 JJ05 KK04 KK08 LL02 LL16 PP12 RR35 SS13 4M106 BA02 CA38 DB04 DB05 DB12 DB14 DB20 DB30 DJ04 DJ07 DJ21 5C033 JJ05 JJ07 NN01 NP01 NP05 NP06 NP08 UU03 UU04 UU05──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01J 37/29 H01J 37/29 H01L 21/66 H01L 21/66 J (72) Inventor Erika Kanematsu Chiyoda, Tokyo 3-2-3, Kumarunouchi Nikon Corporation F-term (reference) 2F067 AA33 AA53 AA54 BB04 CC17 EE04 HH04 HH06 HH08 JJ05 KK04 KK08 LL02 LL16 PP12 RR35 SS13 4M106 BA02 CA38 DB04 DB05 DB12 DB14 DJ07 DJ05 JJ07 NN01 NP01 NP05 NP06 NP08 UU03 UU04 UU05
Claims (12)
光学系と、前記一次ビームを前記物体表面に照射して得
られる二次ビームを集束する二次光学系と、当該二次光
学系を介した二次ビームを検出する検出手段とを備えた
表面状態観察装置であって、 前記二次光学系の光学特性に起因して前記検出手段の検
出面で生ずる歪曲収差に応じた補正を行う補正手段を備
えることを特徴とする表面状態観察装置。1. A primary optical system for irradiating a primary beam onto an object surface, a secondary optical system for focusing a secondary beam obtained by irradiating the primary beam onto the object surface, and a secondary optical system A surface state observing apparatus comprising: a detection unit that detects a secondary beam that passes through the surface state detection unit, wherein the correction unit performs a correction according to a distortion generated on a detection surface of the detection unit due to an optical characteristic of the secondary optical system. A surface state observation device comprising a correction unit.
における画素を前記歪曲収差に応じて配列してなること
を特徴とする請求項1記載の表面状態観察装置。2. The surface state observation apparatus according to claim 1, wherein the correction unit arranges pixels on a detection surface of the detection unit in accordance with the distortion.
テージと、 前記ステージの位置情報を検出する位置情報検出装置
と、 前記位置情報検出装置によって検出された前記ステージ
の位置情報に基づいて、前記ステージの移動に同期させ
つつ前記検出手段に前記二次ビームを検出させる制御手
段とを具備することを特徴とする請求項2記載の表面状
態観察装置。3. A stage movable with the object mounted thereon, a position information detecting device for detecting position information of the stage, and a position information of the stage detected by the position information detecting device. 3. The surface state observation apparatus according to claim 2, further comprising control means for causing the detection means to detect the secondary beam while synchronizing with movement of the stage.
上に配置された移動鏡と、該移動鏡の鏡面に対向して配
置された干渉計とを有することを特徴とする請求項3記
載の表面状態観察装置。4. The position information detecting device according to claim 3, wherein the position information detecting device has a movable mirror disposed on the stage, and an interferometer disposed opposite to a mirror surface of the movable mirror. Surface condition observation device.
素子を備えることを特徴とする請求項3又は請求項4記
載の表面状態観察装置。5. The surface state observation device according to claim 3, wherein the detection unit includes a time delay integration type image pickup device.
面において二次元的に等間隔をもって配列され、 前記補正手段は、前記検出手段の各画素から出力される
画素信号を前記歪曲収差に応じて補正する処理装置を含
んでなることを特徴とする請求項1記載の表面状態観察
装置。6. The pixels provided in the detection means are arranged two-dimensionally at equal intervals on the detection surface, and the correction means changes a pixel signal output from each pixel of the detection means according to the distortion. 2. The surface state observation device according to claim 1, further comprising a processing device for performing correction.
から予め求めた前記二次光学系の歪曲収差量を記憶する
記憶手段を更に備え、 前記処理装置は、前記記憶手段に記憶された歪曲収差量
に基づいて前記画素信号を補正することを特徴とする請
求項6記載の表面状態観察装置。7. A storage unit for storing a distortion amount of the secondary optical system obtained in advance from a design value or an actual measurement value of the secondary optical system, wherein the processing device is stored in the storage unit. 7. The surface state observation device according to claim 6, wherein the pixel signal is corrected based on the amount of distortion.
テージと、 前記ステージの移動に同期させつつ前記検出手段に前記
二次ビームを検出させる制御手段とを具備することを特
徴とする請求項6又は請求項7記載の表面状態観察装
置。8. A stage comprising: a stage movable with the object mounted thereon; and a control unit for causing the detection unit to detect the secondary beam in synchronization with the movement of the stage. The surface state observation device according to claim 6 or 7.
発生する発生する二次電子、反射電子、及び後方散乱電
子の少なくとも1つであることを特徴とする請求項1か
ら請求項8の何れか一項に記載の表面状態観察装置。9. The primary beam is a charged particle beam, and the secondary beam is at least one of secondary electrons, reflected electrons, and backscattered electrons generated by irradiating the object with the charged particle beam. The surface state observation device according to any one of claims 1 to 8, wherein:
って集束された二次ビームを光子に変換する変換手段を
備え、当該変換手段で変換された光子を検出することに
より前記二次ビームを検出することを特徴とする請求項
9記載の表面状態観察装置。10. The detecting means includes a converting means for converting a secondary beam focused by the secondary optical system into a photon, and detecting the photon converted by the converting means to convert the secondary beam. The surface state observation device according to claim 9, wherein the surface state is detected.
に記載された表面状態観察装置を用いて表面観察がされ
た半導体素子。11. A semiconductor element whose surface has been observed using the surface state observation apparatus according to claim 1. Description:
に記載された表面状態観察装置を用いてマイクロデバイ
スの表面を観察する工程を含むことを特徴とするマイク
ロデバイスの製造方法。12. A method for manufacturing a micro device, comprising a step of observing a surface of a micro device using the surface state observing apparatus according to any one of claims 1 to 10.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2004165146A (en) * | 2002-08-02 | 2004-06-10 | Leo Elektronenmikroskopie Gmbh | Electron microscope system |
JP2004363085A (en) * | 2003-05-09 | 2004-12-24 | Ebara Corp | Inspection apparatus by charged particle beam and method for manufacturing device using inspection apparatus |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004165146A (en) * | 2002-08-02 | 2004-06-10 | Leo Elektronenmikroskopie Gmbh | Electron microscope system |
JP4601927B2 (en) * | 2002-08-02 | 2010-12-22 | カール・ツァイス・エヌティーエス・ゲーエムベーハー | Electron microscope system |
JP2004363085A (en) * | 2003-05-09 | 2004-12-24 | Ebara Corp | Inspection apparatus by charged particle beam and method for manufacturing device using inspection apparatus |
EP1635374A4 (en) * | 2003-05-09 | 2010-02-24 | Ebara Corp | Electron beam device, electron beam inspection method, electron beam inspection device, pattern inspection method and exposure condition determination method |
CN110596720A (en) * | 2019-08-19 | 2019-12-20 | 深圳奥锐达科技有限公司 | Distance measuring system |
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