JP2002310963A - Electron beam type inspection method and apparatus therefor and production method of semiconductor - Google Patents

Electron beam type inspection method and apparatus therefor and production method of semiconductor

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JP2002310963A
JP2002310963A JP2002065506A JP2002065506A JP2002310963A JP 2002310963 A JP2002310963 A JP 2002310963A JP 2002065506 A JP2002065506 A JP 2002065506A JP 2002065506 A JP2002065506 A JP 2002065506A JP 2002310963 A JP2002310963 A JP 2002310963A
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electron beam
inspection
pattern
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charge
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Japanese (ja)
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Takashi Hiroi
高志 広井
Maki Tanaka
麻紀 田中
Masahiro Watanabe
正浩 渡辺
Tomohiro Kuni
朝宏 久邇
Yukio Matsuyama
幸雄 松山
Yuji Takagi
裕治 高木
Hiroyuki Shinada
博之 品田
Mari Nozoe
真理 野副
Aritoshi Sugimoto
有俊 杉本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron beam inspection method and an apparatus therefor which enable the inspecting of minute defects with higher reliability at a higher speed, by reducing charge up phenomenon caused when electron beams are made to irradiate onto an object for obtaining a signal with a high contrast exhibiting physical natures due to secondary electrons, reflected electrons or the like from the object. SOLUTION: In the electron beam type inspection method and apparatus therefor, electron beams are made to irradiate an object and physical changes caused in the object are detected with a sensor. From signals showing physical changes detected, the inspection or measuring of the object is carried out based on inspection conditions corresponding to the change up phenomenon in the surface of the object.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線を用いて半
導体ウエハ等の被対象物の物理的性質を現した画像又は
波形を得て欠陥判定し、または特定個所の寸法若しくは
形状情報若しくは製作条件等を計測する等して検査する
電子線式検査方法及びその装置並びに半導体の製造方法
及びその製造ラインに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of obtaining an image or a waveform representing the physical properties of an object such as a semiconductor wafer by using an electron beam to judge a defect, or obtaining information on the size or shape of a specific portion or manufacturing. The present invention relates to an electron beam inspection method and apparatus for inspecting by measuring conditions and the like, a semiconductor manufacturing method, and a manufacturing line thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電子線式検査技術は、例えば特開
平5−258703号公報記載されているのように、同
一の条件で電子線を照射した時発生する二次電子を検出
し、電子線を走査することで二次電子の画像を得、その
画像を元に欠陥判定をするものである。
2. Description of the Related Art A conventional electron beam inspection technique detects secondary electrons generated when an electron beam is irradiated under the same conditions, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-258703. An image of secondary electrons is obtained by scanning a line, and a defect is determined based on the image.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、電子線を被対象物上に照射した際生じるチャージア
ップ現象について、十分考慮されていなかった。
In the above prior art, the charge-up phenomenon that occurs when an object is irradiated with an electron beam has not been sufficiently considered.

【0004】本発明の目的は、上記課題に鑑みて、電子
線を被対象物上に照射した際生じるチャージアップ現象
を低減して被対象物からの二次電子または反射電子等に
よる物理的性質を現した高コントラストの信号を得て高
速で微細な欠陥を高信頼性で検査できるようにした電子
線式検査方法およびその装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to reduce a charge-up phenomenon that occurs when an object is irradiated with an electron beam and to reduce physical properties due to secondary electrons or reflected electrons from the object. It is an object of the present invention to provide an electron beam type inspection method and apparatus capable of obtaining a high-contrast signal expressing the above and inspecting minute defects at high speed with high reliability.

【0005】また本発明の他の目的は、電子線を被対象
物上に照射した際生じるチャージアップ現象に検査条件
を適合させて被対象物からの二次電子または反射電子等
による物理的性質を現した画像信号に基づいて検査また
は計測を行なって高速で微細な欠陥を高信頼性で検査で
きるようにした電子線式検査方法およびその装置を提供
することにある。
Another object of the present invention is to adjust inspection conditions to a charge-up phenomenon generated when an object is irradiated with an electron beam, and to adjust physical properties due to secondary electrons or reflected electrons from the object. It is an object of the present invention to provide an electron beam type inspection method and apparatus capable of performing an inspection or measurement based on an image signal expressing the above, so that a high-speed and minute defect can be inspected with high reliability.

【0006】また本発明の他の目的は、帯電しやすい微
細なレジストパターンや絶縁膜パターンを高信頼性で検
査できるようにした電子線式検査方法およびその装置を
提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an electron beam type inspection method and apparatus which enable highly reliable inspection of fine resist patterns and insulating film patterns which are easily charged.

【0007】また本発明の他の目的は、半導体ウエハ等
の半導体基板上の微細なパターン欠陥を高信頼度で検査
して歩留まり向上をはかった半導体の製造方法およびそ
の製造ラインを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing method and a manufacturing line for improving the yield by inspecting minute pattern defects on a semiconductor substrate such as a semiconductor wafer with high reliability. is there.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電子線ビームの加速電圧と被対象物近傍
における電位勾配とを制御し、この制御された加速電圧
で電子線ビームを被対象物に対して照射し、前記制御さ
れた電位勾配に応じて被対象物から発生する物理的な変
化をセンサで検出し、この検出された物理的な変化を示
す信号に基づいて被対象物について検査または計測を行
うことを特徴とする電子線式検査方法である。
In order to achieve the above object, the present invention controls an acceleration voltage of an electron beam and a potential gradient near an object. Is irradiated on the object, and a sensor detects a physical change generated from the object in accordance with the controlled potential gradient, and the object is detected based on a signal indicating the detected physical change. This is an electron beam inspection method characterized by performing inspection or measurement on an object.

【0009】また本発明は、電子線ビームの加速電圧と
被対象物近傍における電位勾配とを制御し、この制御さ
れた加速電圧で電子線ビームを被対象物に対して照射
し、前記制御された電位勾配に応じて被対象物から発生
する物理的な変化をセンサで検出し、この検出された物
理的な変化を示す信号を表示手段に表示することを特徴
とする電子線式検査方法である。
Further, according to the present invention, an acceleration voltage of an electron beam and a potential gradient near an object are controlled, and an electron beam is irradiated on the object with the controlled acceleration voltage. A physical change generated from the object according to the potential gradient detected by the sensor, and a signal indicating the detected physical change is displayed on a display means. is there.

【0010】また本発明は、被対象物の表面における断
面構造の種類に応じて電子線ビームの加速電圧と被対象
物近傍における電位勾配とを制御し、この制御された加
速電圧で電子線ビームを被対象物に対して照射し、前記
制御された電位勾配に応じて被対象物から発生する物理
的な変化をセンサで検出し、この検出された物理的な変
化を示す信号に基づいて被対象物について検査または計
測を行うことを特徴とする電子線式検査方法である。
Further, according to the present invention, the acceleration voltage of the electron beam and the potential gradient near the object are controlled in accordance with the type of the cross-sectional structure on the surface of the object. Is irradiated on the object, a physical change generated from the object is detected by the sensor according to the controlled potential gradient, and the object is detected based on a signal indicating the detected physical change. This is an electron beam inspection method characterized by performing inspection or measurement on an object.

【0011】また本発明は、被対象物の表面における少
なくとも材質の種類に応じて電子線ビームの加速電圧と
被対象物近傍における電位勾配とを制御し、この制御さ
れた加速電圧で電子線ビームを被対象物に対して照射
し、前記制御された電位勾配に応じて被対象物から発生
する物理的な変化をセンサで検出し、この検出された物
理的な変化を示す信号に基づいて被対象物について検査
または計測を行うことを特徴とする電子線式検査方法で
ある。また本発明は、被対象物の表面における断面構造
の変化に応じて電子線ビームの加速電圧と被対象物近傍
における電位勾配とを制御し、この制御された加速電圧
で電子線ビームを被対象物に対して照射し、前記制御さ
れた電位勾配に応じて被対象物から発生する物理的な変
化をセンサで検出し、この検出された物理的な変化を示
す信号に基づいて被対象物について検査または計測を行
うことを特徴とする電子線式検査方法である。
Further, according to the present invention, the acceleration voltage of the electron beam and the potential gradient near the object are controlled in accordance with at least the kind of material on the surface of the object, and the electron beam is controlled by the controlled acceleration voltage. Is irradiated on the object, a physical change generated from the object is detected by the sensor according to the controlled potential gradient, and the object is detected based on a signal indicating the detected physical change. This is an electron beam inspection method characterized by performing inspection or measurement on an object. Further, according to the present invention, the acceleration voltage of the electron beam and the potential gradient near the object are controlled in accordance with the change in the cross-sectional structure on the surface of the object, and the electron beam is irradiated with the controlled acceleration voltage. Irradiate the object, a physical change generated from the object according to the controlled potential gradient is detected by a sensor, and based on a signal indicating the detected physical change, the object is detected. An electron beam type inspection method characterized by performing inspection or measurement.

【0012】また本発明は、被対象物上への電子線ビー
ム照射領域における断面構造の種類または変化に応じて
電子線ビームの加速電圧と被対象物近傍における電位勾
配とを制御し、この制御された加速電圧で電子線ビーム
を被対象物に対して照射し、前記制御された電位勾配に
応じて被対象物から発生する物理的な変化をセンサで検
出し、この検出された物理的な変化を示す信号に基づい
て被対象物について検査または計測を行うことを特徴と
する電子線式検査方法である。
According to the present invention, the acceleration voltage of the electron beam and the potential gradient near the object are controlled in accordance with the type or change of the sectional structure in the area where the object is irradiated with the electron beam. The object is irradiated with an electron beam at the acceleration voltage, and a physical change generated from the object according to the controlled potential gradient is detected by a sensor. An electron beam inspection method characterized by performing inspection or measurement on an object based on a signal indicating a change.

【0013】また本発明は、被対象物の表面におけるチ
ャージアップの現象に対応する適正な電子線ビームの加
速電圧と被対象物近傍における電位勾配とを設定し、こ
の設定された加速電圧に制御された状態で電子線ビーム
を被対象物に対して照射し、前記設定された電位勾配に
制御された電位勾配に応じて被対象物から発生する物理
的な変化をセンサで検出し、この検出された物理的な変
化を示す信号に基づいて被対象物について検査または計
測を行うことを特徴とする電子線式検査方法である。
Further, according to the present invention, an appropriate electron beam acceleration voltage and a potential gradient in the vicinity of the object corresponding to the charge-up phenomenon on the surface of the object are set, and the acceleration voltage is controlled to the set acceleration voltage. In this state, the object is irradiated with an electron beam, and a sensor detects a physical change generated from the object in accordance with the potential gradient controlled to the set potential gradient. An electron beam inspection method characterized by inspecting or measuring an object based on a signal indicating a physical change that has been made.

【0014】また本発明は、被対象物の表面における断
面構造の種類または変化に対応したその表面のチャージ
アップの現象に対応する適正な電子線ビームの加速電圧
と被対象物近傍における電位勾配とを設定し、この設定
された加速電圧に制御された状態で電子線ビームを被対
象物に対して照射し、前記設定された電位勾配に制御さ
れた電位勾配に応じて被対象物から発生する物理的な変
化をセンサで検出し、この検出された物理的な変化を示
す信号に基づいて被対象物について検査または計測を行
うことを特徴とする電子線式検査方法である。また本発
明は、前記電子線式検査方法において、前記チャージア
ップの現象を二次電子放出効率として捉えることを特徴
とする。また本発明は、前記電子線式検査方法におい
て、前記電子線ビームの加速電圧は、0.3KV〜5K
Vの範囲であることを特徴とする。また本発明は、前記
電子線式検査方法において、前記被対象物近傍における
電位勾配は、5KV/mm以下であることを特徴とす
る。
According to the present invention, there is provided an electron beam acceleration voltage and a potential gradient near an object corresponding to a charge-up phenomenon of the surface corresponding to the kind or change of the sectional structure on the surface of the object. Is set, and an electron beam is irradiated to the object in a state controlled to the set acceleration voltage, and is generated from the object according to the potential gradient controlled to the set potential gradient. An electron beam inspection method is characterized in that a physical change is detected by a sensor, and an inspection or measurement is performed on an object based on a signal indicating the detected physical change. Further, the invention is characterized in that, in the electron beam inspection method, the phenomenon of charge-up is regarded as secondary electron emission efficiency. Further, according to the present invention, in the electron beam inspection method, an acceleration voltage of the electron beam may be 0.3 KV to 5 KV.
V. Further, according to the invention, in the electron beam inspection method, a potential gradient near the object is 5 KV / mm or less.

【0015】また本発明は、電子線ビームの試料上の加
速電圧、又は試料上の電界勾配、又はビーム電流、又は
ビーム径、又は画像検出周波数(画像信号を読出すクロ
ックの周波数であり、ビーム電流密度が変わることにな
る。)、又は画像寸法(電子線ビームの走査速度を変え
ることによってビーム電流密度が変わって画像寸法が変
わることになる。)、又はプリチャージ(電子シャワー
を吹き付けることにより被対象物上のプリチャージが制
御される。)、又はディスチャージ(イオンシャワーを
吹き付けることによって被対象物上のディスチャージが
制御される。)、又はそれらの組合せを制御し、電子線
ビームを被対象物に対して照射し、被対象物から発生す
る物理的な変化をセンサで検出し、この検出された物理
的な変化を示す信号から被対象物について検査または計
測を行うことを特徴とする電子線式検査方法である。ま
た本発明は、被対象物の表面における断面構造の種類ま
たは変化に対応させて電子線ビームの試料上の加速電
圧、又は試料上の電界勾配、又はビーム電流、又はビー
ム径、又は画像検出周波数(画像信号を読出すクロック
の周波数であり、ビーム電流密度が変わることにな
る。)、又は画像寸法(電子線ビームの走査速度を変え
ることによってビーム電流密度が変わって画像寸法が変
わることになる。)、又はプリチャージ(電子シャワー
を吹き付けることにより被対象物上のプリチャージが制
御される。)、又はディスチャージ(イオンシャワーを
吹き付けることによって被対象物上のディスチャージが
制御される。)、又はそれらの組合せを制御し、電子線
ビームを被対象物に対して照射し、被対象物から発生す
る物理的な変化をセンサで検出し、この検出された物理
的な変化を示す信号から被対象物について検査または計
測を行うことを特徴とする電子線式検査方法である。
The present invention also relates to an acceleration voltage of an electron beam on a sample, an electric field gradient on the sample, a beam current, a beam diameter, or an image detection frequency (the frequency of a clock for reading an image signal; Current density will change), or image size (by changing the scanning speed of the electron beam, the beam current density will change to change the image size), or precharge (by blowing an electron shower). Precharge on the object is controlled) or discharge (discharge on the object is controlled by spraying an ion shower), or a combination thereof to control the electron beam. An object is irradiated, a physical change generated from the object is detected by a sensor, and a signal indicating the detected physical change is provided. From an electron beam inspection method and performing inspection or measurement for the subject matter. Also, the present invention provides an acceleration voltage of an electron beam on a sample, or an electric field gradient on a sample, or a beam current, or a beam diameter, or an image detection frequency in accordance with the type or change of a cross-sectional structure on the surface of an object. (This is the frequency of the clock for reading the image signal, and the beam current density changes.) Or the image size (by changing the scanning speed of the electron beam, the beam current density changes and the image size changes). ), Or precharge (precharge on the object is controlled by spraying an electron shower), or discharge (discharge on the object is controlled by spraying an ion shower), or By controlling these combinations, the object beam is irradiated with the electron beam, and the physical change generated from the object is sensed. In detecting an electron beam inspection method and performing inspection or measurement for the object from the signal indicating the physical changes that this has been detected.

【0016】また本発明は、電子線ビームを被対象物に
対して照射し、被対象物から発生する物理的な変化をセ
ンサで検出し、この検出された物理的な変化を示す信号
から被対象物の表面におけるチャージアップの現象に対
応する検査基準(判定基準や計測基準も含む)等の検査
条件に基づいて被対象物について検査または計測を行う
ことを特徴とする電子線式検査方法である。また本発明
は、電子線ビームを被対象物に対して照射し、被対象物
から発生する物理的な変化をセンサで検出し、この検出
された物理的な変化を示す信号から被対象物の表面にお
ける断面構造の種類または変化に対応したその表面のチ
ャージアップの現象に対応する検査基準(判定基準や計
測基準も含む)等の検査条件に基づいて被対象物につい
て検査または計測を行うことを特徴とする電子線式検査
方法である。また本発明は、電子線ビームを被対象物に
対して照射し、被対象物から発生する物理的な変化をセ
ンサで検出し、この検出された物理的な変化を示す信号
から被対象物の表面におけるチャージアップの現象に対
応する特徴抽出パラメータに基づいて被対象物について
構造的特徴を抽出することを特徴とする電子線式検査方
法である。
Further, according to the present invention, an object is irradiated with an electron beam, a physical change generated from the object is detected by a sensor, and an object is detected from a signal indicating the detected physical change. An electron beam inspection method for inspecting or measuring an object based on inspection conditions such as inspection standards (including judgment standards and measurement standards) corresponding to a charge-up phenomenon on the surface of the object. is there. Further, according to the present invention, an object is irradiated with an electron beam, a physical change generated from the object is detected by a sensor, and a signal indicating the detected physical change is used to detect the physical change of the object. Inspection or measurement of an object based on inspection conditions (including judgment standards and measurement standards) corresponding to the phenomenon of charge-up of the surface corresponding to the type or change of the cross-sectional structure of the surface. This is a characteristic electron beam inspection method. Further, according to the present invention, an object is irradiated with an electron beam, a physical change generated from the object is detected by a sensor, and a signal indicating the detected physical change is used to detect the physical change of the object. An electron beam inspection method characterized by extracting a structural feature of an object based on a feature extraction parameter corresponding to a charge-up phenomenon on a surface.

【0017】また本発明は、電子線ビームを被対象物に
対して照射し、被対象物から発生する物理的な変化をセ
ンサで検出し、この検出された物理的な変化を示す信号
から被対象物の表面における断面構造の種類または変化
に対応したその表面のチャージアップの現象に対応する
特徴抽出パラメータに基づいて被対象物について構造的
特徴を抽出することを特徴とする電子線式検査方法であ
る。また本発明は、被対象物の表面にプリチャージ(電
子シャワーを吹き付けること)又はディスチャージ(イ
オンシャワーを吹き付けること)を与え、電子線ビーム
を被対象物に対して照射し、被対象物から発生する物理
的な変化をセンサで検出し、この検出された物理的な変
化を示す信号から被対象物について検査または計測を行
うことを特徴とする電子線式検査方法である。また本発
明は、被対象物の表面にプリチャージ(電子シャワーを
吹き付けること)又はディスチャージ(イオンシャワー
を吹き付けること)を与え、電子線ビームを被対象物に
対して照射し、被対象物から発生する物理的な変化をセ
ンサで検出し、この検出された物理的な変化を示す信号
から被対象物の表面における構造的特徴を抽出すること
を特徴とする電子線式検査方法である。
Further, according to the present invention, an object is irradiated with an electron beam, a physical change generated from the object is detected by a sensor, and an object is detected from a signal indicating the detected physical change. An electron beam inspection method for extracting a structural feature of an object based on a feature extraction parameter corresponding to a phenomenon of charge-up of the surface corresponding to a type or change of a cross-sectional structure of the surface of the object. It is. According to the present invention, a precharge (spraying an electron shower) or a discharge (spraying an ion shower) is applied to the surface of the object, and the object is irradiated with an electron beam to generate the electron beam. An electron beam inspection method is characterized in that a physical change to be detected is detected by a sensor, and an inspection or measurement is performed on an object from a signal indicating the detected physical change. According to the present invention, a precharge (spraying an electron shower) or a discharge (spraying an ion shower) is applied to the surface of the object, and the object is irradiated with an electron beam to generate the electron beam. An electron beam inspection method characterized in that a physical change to be detected is detected by a sensor, and a structural feature on the surface of the object is extracted from a signal indicating the detected physical change.

【0018】また本発明は、電子線源と、該電子線源か
ら出射された電子線ビームを偏向させるビーム偏向器
と、該電子線源から出射された電子線ビームを被対象物
上に集束させる対物レンズと、電子線ビームの加速電圧
と被対象物近傍における電位勾配とを制御する電位制御
手段と、該電位制御手段によって制御された加速電圧で
電子線ビームを被対象物に対して照射した際、前記電位
制御手段によって制御された電位勾配に応じて被対象物
から発生する物理的な変化を検出するセンサと、該セン
サから検出される物理的な変化を示す信号に基づいて被
対象物について検査または計測を行う画像処理手段とを
備えたことを特徴とする電子線式検査装置である。また
本発明は、電子線源と、該電子線源から出射された電子
線ビームを偏向させるビーム偏向器と、該電子線源から
出射された電子線ビームを被対象物上に集束させる対物
レンズと、電子線ビームの加速電圧と被対象物近傍にお
ける電位勾配とを制御する電位制御手段と、該電位制御
手段によって制御された加速電圧で電子線ビームを被対
象物に対して照射した際、前記電位制御手段によって制
御された電位勾配に応じて被対象物から発生する物理的
な変化を検出するセンサと、該センサから検出される物
理的な変化を示す信号を表示する表示手段とを備えたこ
とを特徴とする電子線式検査装置である。
The present invention also provides an electron beam source, a beam deflector for deflecting the electron beam emitted from the electron beam source, and focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. An objective lens, a potential control means for controlling an acceleration voltage of the electron beam and a potential gradient in the vicinity of the object, and irradiating the object with the electron beam at an acceleration voltage controlled by the potential control means. And a sensor that detects a physical change generated from the object according to the potential gradient controlled by the potential control means, and detects the physical change based on a signal indicating the physical change detected from the sensor. An electron beam type inspection apparatus comprising: an image processing means for inspecting or measuring an object. Further, the present invention provides an electron beam source, a beam deflector for deflecting an electron beam emitted from the electron beam source, and an objective lens for focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. And, potential control means for controlling the acceleration voltage of the electron beam and a potential gradient in the vicinity of the object, and when irradiating the object with the electron beam at an acceleration voltage controlled by the potential control means, A sensor for detecting a physical change generated from the object according to the potential gradient controlled by the potential control means, and a display means for displaying a signal indicating the physical change detected from the sensor. An electron beam type inspection apparatus characterized in that:

【0019】また本発明は、電子線源と、該電子線源か
ら出射された電子線ビームを偏向させるビーム偏向器
と、該電子線源から出射された電子線ビームを被対象物
上に集束させる対物レンズと、被対象物の表面における
断面構造の種類または変化に応じて電子線ビームの加速
電圧と被対象物近傍における電位勾配とを制御する電位
制御手段と、該電位制御手段によって制御された加速電
圧で電子線ビームを被対象物に対して照射した際、前記
電位制御手段によって制御された電位勾配に応じて被対
象物から発生する物理的な変化を検出するセンサと、該
センサから検出される物理的な変化を示す信号に基づい
て被対象物について検査または計測を行う画像処理手段
とを備えたことを特徴とする電子線式検査装置である。
また本発明は、電子線源と、該電子線源から出射された
電子線ビームを偏向させるビーム偏向器と、該電子線源
から出射された電子線ビームを被対象物上に集束させる
対物レンズと、被対象物の表面における少なくとも材質
の種類または変化に応じて電子線ビームの加速電圧と被
対象物近傍における電位勾配とを制御する電位制御手段
と、該電位制御手段によって制御された加速電圧で電子
線ビームを被対象物に対して照射した際、前記電位制御
手段によって制御された電位勾配に応じて被対象物から
発生する物理的な変化を検出するセンサと、該センサか
ら検出される物理的な変化を示す信号に基づいて被対象
物について検査または計測を行う画像処理手段とを備え
たことを特徴とする電子線式検査装置である。
The present invention also provides an electron beam source, a beam deflector for deflecting the electron beam emitted from the electron beam source, and focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. An objective lens to be controlled, potential control means for controlling an acceleration voltage of the electron beam and a potential gradient in the vicinity of the object according to the type or change of the cross-sectional structure on the surface of the object, and controlled by the potential control means. A sensor for detecting a physical change generated from the object in accordance with the potential gradient controlled by the potential control means when the object is irradiated with an electron beam at the acceleration voltage, An electron beam inspection apparatus comprising: image processing means for inspecting or measuring an object based on a signal indicating a detected physical change.
Further, the present invention provides an electron beam source, a beam deflector for deflecting an electron beam emitted from the electron beam source, and an objective lens for focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. And potential control means for controlling an acceleration voltage of the electron beam and a potential gradient near the object according to at least the kind or change of the material on the surface of the object; and an acceleration voltage controlled by the potential control means. A sensor for detecting a physical change generated from the object in accordance with the potential gradient controlled by the potential control means when the object is irradiated with an electron beam, and detecting the sensor from the sensor. An electron beam inspection apparatus comprising: an image processing unit that inspects or measures an object based on a signal indicating a physical change.

【0020】また本発明は、電子線源と、該電子線源か
ら出射された電子線ビームを偏向させるビーム偏向器
と、該電子線源から出射された電子線ビームを被対象物
上に集束させる対物レンズと、被対象物上への電子線ビ
ーム照射領域における断面構造の種類または変化に応じ
て電子線ビームの加速電圧と被対象物近傍における電位
勾配とを制御する電位制御手段と、該電位制御手段によ
って制御された加速電圧で電子線ビームを被対象物に対
して照射した際、前記電位制御手段によって制御された
電位勾配に応じて被対象物から発生する物理的な変化を
検出するセンサと、該センサから検出される物理的な変
化を示す信号に基づいて被対象物について検査または計
測を行う画像処理手段とを備えたことを特徴とする電子
線式検査装置である。また本発明は、電子線源と、該電
子線源から出射された電子線ビームを偏向させるビーム
偏向器と、該電子線源から出射された電子線ビームを被
対象物上に集束させる対物レンズと、被対象物の表面に
おけるチャージアップの現象に対応する適正な電子線ビ
ームの加速電圧と被対象物近傍における電位勾配とを制
御する電位制御手段と、該電位制御手段によって制御さ
れた加速電圧で電子線ビームを被対象物に対して照射し
た際、前記電位制御手段によって制御された電位勾配に
応じて被対象物から発生する物理的な変化を検出するセ
ンサと、該センサから検出される物理的な変化を示す信
号に基づいて被対象物について検査または計測を行う画
像処理手段とを備えたことを特徴とする電子線式検査装
置である。
The present invention also provides an electron beam source, a beam deflector for deflecting the electron beam emitted from the electron beam source, and focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. An objective lens to be controlled, potential control means for controlling an accelerating voltage of the electron beam and a potential gradient in the vicinity of the object in accordance with the type or change of the cross-sectional structure in the electron beam irradiation region on the object; When irradiating the object with the electron beam at the acceleration voltage controlled by the potential control means, a physical change generated from the object is detected according to the potential gradient controlled by the potential control means. An electron beam inspection apparatus comprising: a sensor; and image processing means for inspecting or measuring an object based on a signal indicating a physical change detected from the sensor. Further, the present invention provides an electron beam source, a beam deflector for deflecting an electron beam emitted from the electron beam source, and an objective lens for focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. And potential control means for controlling an appropriate electron beam acceleration voltage corresponding to a charge-up phenomenon on the surface of the object and a potential gradient near the object, and an acceleration voltage controlled by the potential control means. A sensor for detecting a physical change generated from the object in accordance with the potential gradient controlled by the potential control means when the object is irradiated with an electron beam, and detecting the sensor from the sensor. An electron beam inspection apparatus comprising: an image processing unit that inspects or measures an object based on a signal indicating a physical change.

【0021】また本発明は、電子線源と、該電子線源か
ら出射された電子線ビームを偏向させるビーム偏向器
と、該電子線源から出射された電子線ビームを被対象物
上に集束させる対物レンズと、被対象物の表面における
断面構造の種類または変化に対応したその表面のチャー
ジアップの現象に対応する適正な電子線ビームの加速電
圧と被対象物近傍における電位勾配とを制御する電位制
御手段と、該電位制御手段によって制御された加速電圧
で電子線ビームを被対象物に対して照射した際、前記電
位制御手段によって制御された電位勾配に応じて被対象
物から発生する物理的な変化を検出するセンサと、該セ
ンサから検出される物理的な変化を示す信号に基づいて
被対象物について検査または計測を行う画像処理手段と
を備えたことを特徴とする電子線式検査装置である。ま
た本発明は、電子線源と、該電子線源から出射された電
子線ビームを偏向させるビーム偏向器と、該電子線源か
ら出射された電子線ビームを被対象物上に集束させる対
物レンズと、電子線ビームの試料上の加速電圧、又は試
料上の電界勾配、又はビーム電流、又はビーム径、又は
画像検出周波数、又は画像寸法、又はプリチャージ、又
はディスチャージ、又はそれらの組合せを制御する制御
手段と、電子線ビームを被対象物に対して照射した際、
被対象物から発生する物理的な変化を検出するセンサ
と、前記センサから検出される物理的な変化を示す信号
から被対象物について検査または計測を行う画像処理手
段とを備えたことを特徴とする電子線式検査装置であ
る。
The present invention also provides an electron beam source, a beam deflector for deflecting the electron beam emitted from the electron beam source, and focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. An objective lens to be controlled, and a proper acceleration voltage of an electron beam corresponding to a charge-up phenomenon of the surface corresponding to a kind or change of a cross-sectional structure of the surface of the object and a potential gradient in the vicinity of the object are controlled. A potential control unit, and a physics generated from the object according to a potential gradient controlled by the potential control unit when the object is irradiated with an electron beam at an acceleration voltage controlled by the potential control unit. Characterized by comprising: a sensor for detecting a physical change; and image processing means for inspecting or measuring an object based on a signal indicating a physical change detected from the sensor. An electron beam inspection apparatus. Further, the present invention provides an electron beam source, a beam deflector for deflecting an electron beam emitted from the electron beam source, and an objective lens for focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. And controlling the acceleration voltage of the electron beam on the sample, or the electric field gradient on the sample, or the beam current, or the beam diameter, or the image detection frequency, or the image size, or the precharge, or the discharge, or a combination thereof. Control means, when irradiating the object with the electron beam,
A sensor for detecting a physical change generated from the object, and image processing means for inspecting or measuring the object from a signal indicating the physical change detected from the sensor, This is an electron beam type inspection apparatus.

【0022】また本発明は、電子線源と、該電子線源か
ら出射された電子線ビームを偏向させるビーム偏向器
と、該電子線源から出射された電子線ビームを被対象物
上に集束させる対物レンズと、被対象物の表面における
断面構造の種類または変化に対応させて電子線ビームの
試料上の加速電圧、又は試料上の電界勾配、又はビーム
電流、又はビーム径、又は画像検出周波数、又は画像寸
法、又はプリチャージ、又はディスチャージ、又はそれ
らの組合せを制御する制御手段と、電子線ビームを被対
象物に対して照射した際、被対象物から発生する物理的
な変化を検出するセンサと、前記センサから検出される
物理的な変化を示す信号から被対象物について検査また
は計測を行う画像処理手段とを備えたことを特徴とする
電子線式検査装置である。また本発明は、電子線源と、
該電子線源から出射された電子線ビームを偏向させるビ
ーム偏向器と、該電子線源から出射された電子線ビーム
を被対象物上に集束させる対物レンズと、電子線ビーム
を被対象物に対して照射した際、被対象物から発生する
物理的な変化を検出するセンサと、被対象物の表面にお
けるチャージアップの現象に対応する検査条件を作成す
る検査条件作成手段と、前記センサから検出される物理
的な変化を示す信号から前記検査条件作成手段で作成さ
れた検査条件に基づいて被対象物について検査または計
測を行う画像処理手段とを備えたことを特徴とする電子
線式検査装置である。
According to another aspect of the present invention, there is provided an electron beam source, a beam deflector for deflecting the electron beam emitted from the electron beam source, and focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. The objective lens and the accelerating voltage of the electron beam on the sample, or the electric field gradient on the sample, or the beam current, or the beam diameter, or the image detection frequency corresponding to the type or change of the cross-sectional structure on the surface of the object And control means for controlling image size, or precharge, or discharge, or a combination thereof, and detects a physical change generated from the object when the object is irradiated with an electron beam. An electron beam inspection apparatus, comprising: a sensor and image processing means for inspecting or measuring an object from a signal indicating a physical change detected from the sensor. That. The present invention also provides an electron beam source,
A beam deflector for deflecting the electron beam emitted from the electron beam source, an objective lens for focusing the electron beam emitted from the electron beam source on the object, and applying the electron beam to the object. A sensor for detecting a physical change generated from the object when irradiated to the object, an inspection condition creating means for creating an inspection condition corresponding to a phenomenon of charge-up on the surface of the object, and detection from the sensor. An electron beam inspection apparatus comprising: an image processing unit that inspects or measures an object based on an inspection condition created by the inspection condition creation unit from a signal indicating a physical change to be performed. It is.

【0023】また本発明は、電子線源と、該電子線源か
ら出射された電子線ビームを偏向させるビーム偏向器
と、該電子線源から出射された電子線ビームを被対象物
上に集束させる対物レンズと、電子線ビームを被対象物
に対して照射した際、被対象物から発生する物理的な変
化を検出するセンサと、被対象物の表面における断面構
造の種類または変化に対応したその表面のチャージアッ
プの現象に対応する検査条件を作成する検査条件作成手
段と、前記センサから検出される物理的な変化を示す信
号から前記検査条件作成手段で作成された検査条件に基
づいて被対象物について検査または計測を行う画像処理
手段とを備えたことを特徴とする電子線式検査装置であ
る。また本発明は、電子線源と、該電子線源から出射さ
れた電子線ビームを偏向させるビーム偏向器と、該電子
線源から出射された電子線ビームを被対象物上に集束さ
せる対物レンズと、電子線ビームを被対象物に対して照
射した際、被対象物から発生する物理的な変化を検出す
るセンサと、被対象物の表面におけるチャージアップの
現象に対応する特徴抽出パラメータを作成する特徴抽出
パラメータ作成手段と、前記センサから検出される物理
的な変化を示す信号から前特徴抽出パラメータ作成手段
で作成された特徴抽出パラメータに基づいて被対象物に
ついて構造的特徴を抽出する画像処理手段とを備えたこ
とを特徴とする電子線式検査装置である。
The present invention also provides an electron beam source, a beam deflector for deflecting the electron beam emitted from the electron beam source, and focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. An objective lens, a sensor for detecting a physical change generated from the object when the object is irradiated with an electron beam, and a type or change of a cross-sectional structure on the surface of the object. An inspection condition creating means for creating an inspection condition corresponding to the phenomenon of charge-up on the surface; and a test object created from a signal indicating a physical change detected from the sensor based on the inspection condition created by the inspection condition creating means. An electron beam inspection apparatus comprising: an image processing unit that inspects or measures an object. Further, the present invention provides an electron beam source, a beam deflector for deflecting an electron beam emitted from the electron beam source, and an objective lens for focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. Creates a sensor that detects physical changes that occur from an object when the object is irradiated with an electron beam, and creates feature extraction parameters corresponding to the phenomenon of charge-up on the surface of the object. Image processing for extracting a structural feature of an object based on a feature extraction parameter created by a preceding feature extraction parameter creating unit from a signal indicating a physical change detected from the sensor. And an electron beam type inspection apparatus.

【0024】また本発明は、電子線源と、該電子線源か
ら出射された電子線ビームを偏向させるビーム偏向器
と、該電子線源から出射された電子線ビームを被対象物
上に集束させる対物レンズと、被対象物の表面にプリチ
ャージ又はディスチャージを与える手段と、電子線ビー
ムを被対象物に対して照射した際、被対象物から発生す
る物理的な変化を検出するセンサと、該センサから検出
される物理的な変化を示す信号から検査条件に基づいて
被対象物について検査または計測を行う画像処理手段と
を備えたことを特徴とする電子線式検査装置である。ま
た本発明は、電子線源と、該電子線源から出射された電
子線ビームを偏向させるビーム偏向器と、該電子線源か
ら出射された電子線ビームを被対象物上に集束させる対
物レンズと、被対象物の表面にプリチャージ又はディス
チャージを与える手段と、電子線ビームを被対象物に対
して照射した際、被対象物から発生する物理的な変化を
検出するセンサと、該センサから検出される物理的な変
化を示す信号から特徴抽出パラメータに基づいて被対象
物について構造的特徴を抽出する画像処理手段とを備え
たことを特徴とする電子線式検査装置である。また本発
明は、基板を処理する複数の処理装置と該複数の処理装
置を制御する制御装置とを備えた半導体製造ラインであ
って、所定の処理装置で処理された基板上に電子線ビー
ムを照射することによって得られる画像信号に基づいて
検査する電子線式検査装置を備え、該電子線式検査装置
から得られる検査結果に基づいて前記制御装置により前
記処理装置を制御することを特徴とする半導体の製造ラ
インである。
According to the present invention, an electron beam source, a beam deflector for deflecting an electron beam emitted from the electron beam source, and an electron beam emitted from the electron beam source are focused on an object. An objective lens to be caused, a means for applying a precharge or a discharge to the surface of the object, and a sensor for detecting a physical change generated from the object when irradiating the object with an electron beam, An electron beam inspection apparatus comprising: an image processing unit that inspects or measures an object based on an inspection condition from a signal indicating a physical change detected from the sensor. Further, the present invention provides an electron beam source, a beam deflector for deflecting an electron beam emitted from the electron beam source, and an objective lens for focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. Means for precharging or discharging the surface of the object, a sensor for detecting a physical change generated from the object when the object is irradiated with an electron beam, and An electron beam inspection apparatus comprising: an image processing unit that extracts a structural feature of an object based on a feature extraction parameter from a signal indicating a detected physical change. According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor manufacturing line including a plurality of processing apparatuses for processing a substrate and a control apparatus for controlling the plurality of processing apparatuses. An electron beam inspection apparatus for inspecting based on an image signal obtained by irradiation is provided, and the processing apparatus is controlled by the control apparatus based on an inspection result obtained from the electron beam inspection apparatus. This is a semiconductor production line.

【0025】また本発明は、電子線ビームの加速電圧と
被対象物近傍における電位勾配とを制御し、この制御さ
れた加速電圧で電子線ビームを被対象物に対して照射
し、前記制御された電位勾配に応じて半導体基板から発
生する物理的な変化をセンサで検出し、この検出された
物理的な変化を示す信号に基づいて半導体基板について
検査または計測を行って半導体基板を製造することを特
徴とする半導体の製造方法である。また本発明は、電子
線ビームの試料上の加速電圧、又は試料上の電界勾配、
又はビーム電流、又はビーム径、又は画像検出周波数、
又は画像寸法、又はプリチャージ、又はディスチャー
ジ、又はそれらの組合せを制御し、電子線ビームを半導
体基板に対して照射し、半導体基板から発生する物理的
な変化をセンサで検出し、この検出された物理的な変化
を示す信号から半導体基板について検査または計測を行
って半導体基板を製造することを特徴とする半導体の製
造方法である。また本発明は、電子線ビームを半導体基
板に対して照射し、半導体基板から発生する物理的な変
化をセンサで検出し、この検出された物理的な変化を示
す信号から半導体基板の表面におけるチャージアップの
現象に対応する検査条件に基づいて半導体基板について
検査または計測を行って半導体基板を製造することを特
徴とする半導体の製造方法である。また本発明は、前記
半導体の製造方法において、前記検査または計測結果を
解析して所定のプロセスにフィードバックすることを特
徴とする。
Further, according to the present invention, the acceleration voltage of the electron beam and the potential gradient near the object are controlled, and the electron beam is irradiated on the object with the controlled acceleration voltage. Manufacturing a semiconductor substrate by detecting a physical change generated from the semiconductor substrate according to the potential gradient by a sensor and performing inspection or measurement on the semiconductor substrate based on a signal indicating the detected physical change. A semiconductor manufacturing method characterized by the following. The present invention also provides an acceleration voltage of the electron beam on the sample, or an electric field gradient on the sample,
Or beam current, or beam diameter, or image detection frequency,
Or controlling the image size, or precharge, or discharge, or a combination thereof, irradiating the semiconductor substrate with an electron beam, detecting a physical change generated from the semiconductor substrate with a sensor, and detecting the detected physical change. A semiconductor manufacturing method characterized in that a semiconductor substrate is manufactured by inspecting or measuring a semiconductor substrate from a signal indicating a physical change. Further, according to the present invention, a semiconductor substrate is irradiated with an electron beam, a physical change generated from the semiconductor substrate is detected by a sensor, and a charge on the surface of the semiconductor substrate is detected from a signal indicating the detected physical change. A semiconductor manufacturing method characterized by performing inspection or measurement on a semiconductor substrate based on an inspection condition corresponding to an up phenomenon and manufacturing the semiconductor substrate. Further, according to the present invention, in the semiconductor manufacturing method, the inspection or measurement result is analyzed and fed back to a predetermined process.

【0026】また本発明は、表面にパターンを形成した
試料に電子線ビームを照射して試料から発生する二次電
子又は反射電子を検出することにより試料上のパターン
を検査する方法であって、試料上の電子線ビームが照射
される領域における材質に応じて電子線ビームの加速電
圧と試料表面近傍の電位勾配とを制御することを特徴と
する電子線式検査方法である。また本発明は、前記電子
線式検査方法において、前記電子線ビームの加速電圧
を、前記パターンの二次電子放出率と前記パターン以外
の部分の二次電子放出率との差に基づいて制御すること
を特徴とする。また本発明は、前記電子線式検査方法に
おいて、前記試料表面近傍の電位勾配を、前記パターン
からの二次電子放出率に基づいて制御することを特徴と
する。また本発明は、表面にパターンを形成した試料に
電子線ビームを照射して試料から発生する二次電子又は
反射電子を検出することにより試料上のパターンを検査
する方法であって、試料上の電子線ビームが照射される
領域における材質に応じて電子線ビームの加速電圧と試
料表面近傍の電位勾配とを制御すると共に試料表面に蓄
積した電荷を中和し、前記検出される二次電子又は反射
電子の画像を画面上に表示することを特徴とする電子線
式検査方法である。
The present invention is also a method for inspecting a pattern on a sample by irradiating an electron beam on a sample having a pattern formed on its surface and detecting secondary electrons or reflected electrons generated from the sample, An electron beam type inspection method characterized by controlling an accelerating voltage of an electron beam and a potential gradient near a surface of the sample in accordance with a material in a region of the sample irradiated with the electron beam. Further, according to the present invention, in the electron beam inspection method, the accelerating voltage of the electron beam is controlled based on a difference between a secondary electron emission rate of the pattern and a secondary electron emission rate of a portion other than the pattern. It is characterized by the following. Further, the invention is characterized in that, in the electron beam inspection method, a potential gradient near the sample surface is controlled based on a secondary electron emission rate from the pattern. Further, the present invention is a method for inspecting a pattern on a sample by irradiating an electron beam on a sample having a pattern formed on its surface and detecting secondary electrons or reflected electrons generated from the sample, The accelerating voltage of the electron beam and the potential gradient near the sample surface are controlled according to the material in the region where the electron beam is irradiated, and the charge accumulated on the sample surface is neutralized, and the detected secondary electrons or An electron beam inspection method characterized by displaying an image of reflected electrons on a screen.

【0027】以上説明したように、本発明によれば、電
子線を被対象物上に照射した際生じるチャージアップ現
象を低減して被対象物からの二次電子または反射電子等
による物理的性質を現した高コントラストの信号を得て
高速で微細な欠陥を高信頼性で検査することができる。
また本発明によれば、電子線を被対象物上に照射した際
生じるチャージアップ現象に検査条件を適合させて被対
象物からの二次電子または反射電子等による物理的性質
を現した画像信号に基づいて検査または計測を行なって
高速で微細な欠陥を高信頼性で検査することができる。
As described above, according to the present invention, the charge-up phenomenon that occurs when an object is irradiated with an electron beam is reduced, and the physical properties due to secondary electrons or reflected electrons from the object are reduced. Thus, a high-contrast signal indicating the above can be obtained, and a fine defect can be inspected at high speed with high reliability.
Further, according to the present invention, an image signal expressing physical properties due to secondary electrons or reflected electrons from an object by adapting inspection conditions to a charge-up phenomenon generated when an electron beam is irradiated onto the object. Inspection or measurement can be performed on the basis of high-speed and high-reliability inspection of fine defects.

【0028】また本発明によれば、帯電しやすい微細な
レジストパターンや絶縁膜パターンを高信頼性で検査す
ることができる。また本発明によれば、半導体ウエハ等
の半導体基板上の微細なパターン欠陥を高信頼度で検査
して歩留まり向上をはかることができる。また本発明に
よれば、高速で微細な欠陥を信頼性高く検査することが
でき、その結果パターン線幅の微細化したウエハ上の微
細なパターン欠陥を製造ライン中で検査することが可能
となる。
Further, according to the present invention, a fine resist pattern or an insulating film pattern which is easily charged can be inspected with high reliability. Further, according to the present invention, a fine pattern defect on a semiconductor substrate such as a semiconductor wafer can be inspected with high reliability to improve the yield. Further, according to the present invention, a fine defect can be inspected at high speed with high reliability, and as a result, a fine pattern defect on a wafer having a fine pattern line width can be inspected in a production line. .

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】本発明に係る電子線を用いて半導
体ウエハ等の被対象物上のパターンの寸法および欠陥を
検査するパターン検査方法及び半導体ウエハの製造方法
の一実施の形態を図面を用いて説明する。被対象物とし
て半導体ウエハを用いた場合について説明する。同様の
ことはフォトマスクや薄膜多層基板やプリント配線基板
やTFT基板等の他の被対象物についても成立する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a pattern inspection method for inspecting a pattern size and a defect on an object such as a semiconductor wafer using an electron beam according to the present invention, and a semiconductor wafer manufacturing method. It will be described using FIG. A case where a semiconductor wafer is used as an object will be described. The same holds for other objects such as a photomask, a thin-film multilayer substrate, a printed wiring board, and a TFT substrate.

【0030】まず本発明に係る電子線を用いて半導体ウ
エハ等の被対象物上のパターンを検出する際、被対象物
のパターンが材質A1と材質B2で構成された実施の形
態について説明する。この被対象物は、例えば下地(下
部)に材質A1、上部に材質B2からなる立体的な断面
構造を形成している。このように材質が異なる立体的な
断面構造を形成した被対象物に対して電子線を照射した
場合、特定の加速電圧ではコントラストが殆ど無くなる
ことがある。これについて図1を用いて説明する。図1
は材質A1、材質B2の加速電圧Eと二次電子放出効率
ηの関係を示したものである。この図より、加速電圧E
bを用いた場合、材質A1と材質B2の二次電子放出効
率ηは大きく異なっており、材質A1と材質B2で得ら
れる二次電子像は図2(a)に示したようにコントラス
トは十分有り、計測も含む検査(寸法または欠陥の検
査)が可能である。これに対し、特定の加速電圧Eaを
用いた場合、材質A1と材質B2の二次電子放出効率が
等しく、材質A1と材質B2で得られる二次電子像にコ
ントラストは殆ど無くなり、図2の(b)に示したよう
にコントラストの殆どない画像となってしまい計測も含
む検査(寸法または欠陥の検査)が不能となる。特定の
加速電圧Eaは材質により異なっており、被対象物の材
質により、適する加速電圧が異なっている。
First, a description will be given of an embodiment in which a pattern on an object such as a semiconductor wafer is detected using a material A1 and a material B2 when the pattern on the object is detected using an electron beam according to the present invention. The object has a three-dimensional cross-sectional structure made of, for example, a material A1 on a base (lower) and a material B2 on an upper part. When an object having such a three-dimensional cross-sectional structure made of different materials is irradiated with an electron beam, the contrast may be almost eliminated at a specific acceleration voltage. This will be described with reference to FIG. FIG.
Shows the relationship between the acceleration voltage E of the material A1 and the material B2 and the secondary electron emission efficiency η. From this figure, it can be seen that the acceleration voltage E
When b is used, the secondary electron emission efficiency η of the material A1 and the material B2 is greatly different, and the secondary electron images obtained by the material A1 and the material B2 have sufficient contrast as shown in FIG. Yes, inspection including measurement (inspection of dimensions or defects) is possible. On the other hand, when the specific acceleration voltage Ea is used, the secondary electron emission efficiencies of the material A1 and the material B2 are equal, and the contrast of the secondary electron images obtained by the material A1 and the material B2 is almost eliminated. As shown in b), an image having almost no contrast is obtained, and an inspection including a measurement (inspection of dimensions or defects) becomes impossible. The specific acceleration voltage Ea differs depending on the material, and a suitable acceleration voltage differs depending on the material of the object.

【0031】次に本発明に係る電子線を用いて半導体ウ
エハ等の被対象物上のパターンを検出する際、被対象物
のパターンが材質A3と材質B4で構成された実施の形
態について、図3、図4、図5および図6を用いて説明
する。つまり図3に示すように、上部に材質A3(例え
ば配線パターン)、下地に(下部に)材質B4(例えば
層間絶縁層)からなる立体的な断面構造をした被対象物
に対して電子線を照射した際、材質B4が負にチャージ
アップする条件、即ち二次電子放出効率ηが1以下(照
射される電子線が吸収されて照射される電子線に対して
放出される二次電子は著しく減衰されることを意味す
る。)で、材質A3が正にチャージアップする条件、即
ち二次電子放出効率ηが1以上(照射される電子線とほ
ぼ等価の二次電子が放出されることを意味する。)であ
るとする。チャージアップの程度の軽い場合は、図4
(a)に示すように材質A3はもとより材質A3の欠陥
7も明るく、材質B4は暗く検出され、本来材質B4部
分にはみ出した材質A3の欠陥7も明るく検出される。
Next, an embodiment in which a pattern on an object such as a semiconductor wafer is detected using a material A3 and a material B4 when detecting a pattern on the object using an electron beam according to the present invention will be described. This will be described with reference to FIGS. 3, 4, 5, and 6. That is, as shown in FIG. 3, an electron beam is applied to an object having a three-dimensional cross-sectional structure including a material A3 (for example, a wiring pattern) on the upper part and a material B4 (for example, an interlayer insulating layer) on the base (lower part). When the material B4 is irradiated, the material B4 is charged up negatively, that is, the secondary electron emission efficiency η is 1 or less. Under the condition that the material A3 is positively charged up, that is, the secondary electron emission efficiency η is 1 or more (secondary electrons substantially equivalent to the irradiated electron beam are emitted). Meaning). In case of light charge up,
As shown in (a), the defect 7 of the material A3 as well as the defect of the material A3 is detected to be bright, the defect B4 of the material A4 is detected to be dark, and the defect 7 of the material A3 originally protruding to the portion of the material B4 is also detected to be bright.

【0032】しかし、チャージアップの激しい場合は、
上部に位置する材質A3の部分に正のチャージアップが
あるため、下部に位置する材質A3の欠陥7からの二次
電子6は正にチャージアップしている材質A3に引寄せ
られて二次電子検出器16(11)で検出されない。こ
のため、図4(b)又は図4(c)に示したように小さ
く検出されたり、全く検出できなくなってしまう。同様
に、材質B4の傾斜部分の情報が失われるため、図5
(a)に示したように検出されるべきパターン寸法が、
図5(b)に示したように小さく検出されてしまう。
However, when charge-up is severe,
Since the material A3 located at the upper portion has a positive charge-up, the secondary electrons 6 from the defect 7 of the material A3 located at the lower portion are attracted to the positively charged material A3 to be secondary electrons. It is not detected by the detector 16 (11). For this reason, as shown in FIG. 4B or FIG. 4C, a small detection is performed, or detection is not possible at all. Similarly, since information on the inclined portion of the material B4 is lost, FIG.
As shown in (a), the pattern dimension to be detected is
As shown in FIG. 5B, the detection is small.

【0033】更に、この現象は被対象物のチャージアッ
プの緩和、つまり、正又は負に帯電した電荷の拡散の速
度により異なる。チャージアップの緩和の早いものは現
象が複雑で、電子線の走査方向依存性が大きくなり、走
査方向がX,Yにより、失われる情報に差が出る。この
結果、図6(b)および図6(c)に示したような画像
となる。つまり、X方向に走査するときはX方向のパタ
ーンエッジ近傍で影響が現われやすく、Y方向に走査す
るときはY方向のパターンエッジ近傍で影響が現れやす
い。尚、拡散は下地のパターン(材質B)の導電率によ
り異なり、導電率の大きい場合は拡散は極めて早く、チ
ャージアップの緩和は早い。次に本発明に係る電子線を
用いて半導体ウエハ等の被対象物上のパターンを検出す
る際、被対象物のパターンが材質A8と材質B9で構成
された第3の実施の形態について、図7および図8を用
いて説明する。つまり、図7に示すように、下地に材質
B9、上に材質A8からなる立体的な断面構造をした被
対象物に対して電子線5を照射した際、材質B9が正に
チャージアップする条件、即ち二次電子放出効率ηが1
以上で、材質A8が負にチャージアップする条件、即ち
二次電子放出効率ηが1以下であるとする。チャージア
ップの程度の軽い場合は図8(a)に示すように材質A
8は暗く、材質B9は明るく検出される。しかし、チャ
ージアップの激しい場合はチャージアップの影響で電場
が形成される。周囲に形成された電場を図に示してある
が、0Vの等電位線73と負の等電位線72が形成さ
れ、電子線5が材質A8に照射されて二次電子71が発
生したとき二次電子71が負の電場で反発して押し戻さ
れてしまう。このため、材質A8よりの二次電子71は
二次電子検出器16(11)に到達できなくなり、下地
に関する情報が失われてしまう。この結果、図8(b)
に示したようなパターン密度の濃い部分は明るく検出さ
れるはずの部分が暗く検出され、パターン密度の異なる
境界には擬似パターンが発生する。
Further, this phenomenon depends on relaxation of charge-up of the object, that is, diffusion speed of positively or negatively charged charges. In the case where charge-up is eased quickly, the phenomenon is complicated, the dependence of the electron beam on the scanning direction is increased, and information to be lost differs depending on the X and Y scanning directions. As a result, an image as shown in FIGS. 6B and 6C is obtained. In other words, when scanning in the X direction, the effect is likely to appear near the pattern edge in the X direction, and when scanning in the Y direction, the effect is likely to appear near the pattern edge in the Y direction. The diffusion differs depending on the conductivity of the underlying pattern (material B). When the conductivity is large, the diffusion is very fast, and the charge-up is eased quickly. Next, when detecting a pattern on an object such as a semiconductor wafer using an electron beam according to the present invention, a third embodiment in which the pattern of the object is made of a material A8 and a material B9 will be described. This will be described with reference to FIGS. That is, as shown in FIG. 7, when an object having a three-dimensional cross-sectional structure composed of the material B9 on the base and the material A8 on the base is irradiated with the electron beam 5, the condition that the material B9 is positively charged up. That is, the secondary electron emission efficiency η is 1
In the above, it is assumed that the condition under which the material A8 is negatively charged up, that is, the secondary electron emission efficiency η is 1 or less. If the degree of charge-up is light, material A as shown in FIG.
8 is dark and material B9 is bright. However, when the charge-up is severe, an electric field is formed due to the influence of the charge-up. The electric field formed in the periphery is shown in the figure. When the 0 V equipotential line 73 and the negative equipotential line 72 are formed and the electron beam 5 is irradiated on the material A8 to generate the secondary electrons 71, The next electron 71 is repelled by a negative electric field and pushed back. For this reason, the secondary electrons 71 from the material A8 cannot reach the secondary electron detector 16 (11), and information about the base is lost. As a result, FIG.
As shown in (1), a portion where the pattern density is high is to be detected as a bright portion, while a dark portion is detected, and a pseudo pattern is generated at a boundary where the pattern density is different.

【0034】いずれの場合もチャージアップが起こる
と、自分自身のチャージアップにより二次電子放出効率
ηが変化する。この為、図9に示したように1回目の検
出画像と複数回目の検出画像は変化することになる。そ
こで、本発明においては、まず、被対象物20におい
て、少なくとも上部にあるパターン(材質A)にチャー
ジアップができるだけ生じないようにして、即ちチャー
ジアップの程度を軽くし、しかもパターン(材質A)と
このパターンの微小な間隔(材質B)とから適正なコン
トラストρを得て(出来るだけ高くして)画像検出でき
るように計測を含む検査の条件の適正化を図ることにあ
る。即ち、被対象物20において、図1に示す如く、各
材質A,Bにおける照射される電子線への加速電圧Eに
対する二次電子放出効率ηの特性を有する少なくとも上
部にあるパターン(材質AまたはB)にチャージアップ
ができるだけ生じないようにする(上部にあるパターン
(材質AまたはB)からの二次電子放出効率ηを1前後
の小さな許容値内にする)と共に適正なコントラストρ
を得るようにする(下部にある材質BまたはAからの二
次電子放出効率ηを、決められた範囲(例えば0.7〜
1.2)内で、かつ上部にある材質AまたはBの二次電
子放出効率ηとの差が最もある条件にする)ことによっ
て、図4(b)(c)または図5(b)または図8
(b)に示す如くチャージアップの影響を多く受けた画
像信号ではなく、図4(a)または図5(a)または図
8(a)に示す如くチャージアップの影響を軽減し、且
つ適正なコントラストρを得た画像信号をセンサ11に
よって検出することができるようにしたものである。そ
こで、被対象物20において、少なくとも上部にあるパ
ターン(材質AまたはB)にチャージアップができるだ
け生じないようにするためには、被対象物20上に蓄積
される電子線の量を低減する方法と、電子シャワーまた
はイオンシャワーを照射して中和させる方法とがある。
In any case, when charge-up occurs, the secondary electron emission efficiency η changes due to the charge-up of itself. Therefore, the first detection image and the plurality of detection images change as shown in FIG. Therefore, in the present invention, first, in the object 20, at least the pattern (material A) on the upper portion is prevented from being charged as much as possible, that is, the degree of charge-up is reduced, and the pattern (material A) is further reduced. The purpose of the present invention is to optimize inspection conditions including measurement so that an appropriate contrast ρ can be obtained (as high as possible) from the pattern and the minute interval (material B) of the pattern so that an image can be detected. That is, as shown in FIG. 1, at least an upper pattern (material A or material A) having a characteristic of the secondary electron emission efficiency η with respect to the acceleration voltage E to the irradiated electron beam in each of the materials A and B, as shown in FIG. In B), charge-up is prevented from occurring as much as possible (the secondary electron emission efficiency η from the upper pattern (material A or B) is within a small allowable value of about 1), and an appropriate contrast ρ is obtained.
(The secondary electron emission efficiency η from the lower material B or A is set to a predetermined range (for example, 0.7 to
(B) (c) or FIG. 5 (b) or (b) by making the condition that the difference from the secondary electron emission efficiency η of the material A or B in the upper part is the largest. FIG.
Instead of the image signal greatly affected by the charge-up as shown in (b), the influence of the charge-up is reduced as shown in FIG. 4 (a), FIG. 5 (a) or FIG. The image signal having obtained the contrast ρ can be detected by the sensor 11. Therefore, in order to minimize the charge-up of at least the upper pattern (material A or B) in the object 20, a method of reducing the amount of electron beams accumulated on the object 20. And a method of irradiating an electron shower or an ion shower for neutralization.

【0035】被対象物20上に蓄積される電子線の量を
低減する方法としては、被対象物20または被対象物2
0の上部に設けられた電子線を通すグリッド等の電圧付
与手段19と電子線源14との間に電子線源14から出
射させた電子線を加速するための適正な加速電圧(E0
−E2)を付与し、グリッド等の電圧付与手段19と被
対象物20との間においては、被対象物上の電位勾配α
に比例した適正な電位差(E0−E1)を付与することに
よって実現することができる。しかしながら、上部にあ
るパターンにチャージアップする現象は、上部にあるパ
ターンの構成材料(材質)および断面構造が変わると変
化することになる。従って、上部にあるパターンの構成
材料(材質)および断面構造(上部の構成材料(材質)
と下部の構成材料(材質)との関係およびパターンの形
状(線幅および密度も含む)や厚さ等)を考慮して、特
に被対象物への電子線の加速電圧Eおよび被対象物上の
電位勾配αを適正に設定する必要がある。即ち被対象物
における上部にあるパターンの構成材料(材質)および
断面構造(パターンの形状(線幅および密度も含む)や
厚さおよび下部の構成材料(材質)との関係等)によっ
てチャージアップする現象が変わってきて、二次電子放
出効率ηが変わってくるからである。図1には、材質が
変わった場合の加速電圧Eに対する二次電子放出効率η
を示す。
As a method for reducing the amount of the electron beam accumulated on the object 20, the object 20 or the object 2
A suitable acceleration voltage (E 0) for accelerating the electron beam emitted from the electron beam source 14 between the electron beam source 14 and a voltage applying means 19 such as a grid for passing an electron beam provided on the top of the electron beam.
−E 2 ), and a potential gradient α on the object between the voltage applying means 19 such as a grid and the object 20.
By providing an appropriate potential difference (E 0 −E 1 ) proportional to However, the phenomenon of charging up the upper pattern changes when the constituent material (material) and cross-sectional structure of the upper pattern change. Therefore, the constituent material (material) and the cross-sectional structure (upper constituent material (material) of the upper pattern
In particular, the acceleration voltage E of the electron beam to the object and the amount of Needs to be set appropriately. That is, the charge is increased by the constituent material (material) of the upper pattern and the cross-sectional structure (including the shape (including line width and density) and the thickness of the pattern and the constituent material (material) of the lower part) of the object. This is because the phenomenon changes and the secondary electron emission efficiency η changes. FIG. 1 shows the secondary electron emission efficiency η with respect to the acceleration voltage E when the material is changed.
Is shown.

【0036】また特に上部にあるパターンについてチャ
ージアップの緩和現象(帯電した電荷の拡散現象)が生
じるため、電子線の走査方向がX方向とY方向とでは図
6(b)および(c)に示すようにセンサ11で検出さ
れる画像信号に差が出てくることになる。そこで、被対
象物20に対して電子線の走査方向がX方向の場合にお
けるセンサ11で検出される画像信号と電子線の走査方
向がY方向の場合におけるセンサ11で検出される画像
信号との間において差を出来るだけ低減するように特に
被対象物への電子線の加速電圧Eおよび被対象物上の電
位勾配αを適正に設定する必要がある。また上部にある
パターンについて寸法または欠陥の検査をするために、
上部にあるパターンについてセンサ11で検出される画
像信号として適正なコントラストρで検出できるように
特に被対象物への電子線の加速電圧Eおよび被対象物上
の電位勾配αを適正に設定する必要がある。
In particular, since the phenomenon of charge-up relaxation (diffusion of charged charges) occurs especially in the upper pattern, the scanning direction of the electron beam in the X direction and the Y direction is as shown in FIGS. 6 (b) and 6 (c). As shown, a difference appears in the image signal detected by the sensor 11. Therefore, the image signal detected by the sensor 11 when the scanning direction of the electron beam is in the X direction and the image signal detected by the sensor 11 when the scanning direction of the electron beam is in the Y direction with respect to the object 20 are compared. In particular, it is necessary to properly set the acceleration voltage E of the electron beam to the object and the potential gradient α on the object so as to reduce the difference between them as much as possible. Also, in order to inspect the pattern at the top for dimensions or defects,
In particular, the acceleration voltage E of the electron beam to the object and the potential gradient α on the object need to be appropriately set so that the upper pattern can be detected with an appropriate contrast ρ as an image signal detected by the sensor 11. There is.

【0037】ところで、後述するように電位差(E0
2)は電子線源14から被対象物20までの電位差を
表しており、図1に示した加速電圧Eである。この電位
差(E 0−E2)、即ち加速電圧Eを制御することによ
り、図1に示すように特に上部に位置するパターン(材
質AまたはB)へのチャージアップ現象を変えて二次電
子放出効率ηを変えることができる。一方、被対象物2
0とグリット等の電圧付与手段19との間の電位差(E
0−E1)は、被対象物面上での電位勾配αにほぼ比例す
ることになる。従って電位差(E0−E1)、即ち電位勾
配αを制御することによって、図10に示すように特に
上部に位置するパターン(材質AまたはB)へのチャー
ジアップ現象を変えて二次電子放出効率ηを変えること
ができる。電位勾配αが正、つまり二次電子を減速させ
る場合は二次電子が放出されにくくなるため二次電子放
出効率ηは減少することになる。一方、電位勾配αが
負、つまり二次電子を加速させる場合は二次電子が放出
されやすくなるため二次電子放出効率ηは増加すること
になる。また被対象物上におけるビーム電流、又はビー
ム径、又は画像検出周波数(画像信号を読出すクロック
の周波数であり、ビーム電流密度が変わることにな
る。)、又は画像寸法(電子線ビームの走査速度を変え
ることによってビーム電流密度が変わって画像寸法が変
わることになる。)を制御することによっても、チャー
ジアップ現象を変えて検出画像信号として適正化するこ
とが出来る。
As will be described later, the potential difference (E0
ETwo) Indicates the potential difference from the electron beam source 14 to the object 20.
This is the acceleration voltage E shown in FIG. This potential
Difference (E 0-ETwo), That is, by controlling the acceleration voltage E
In particular, as shown in FIG.
Quality A or B)
Can be changed. On the other hand, the object 2
0 and a potential difference (E
0-E1) Is almost proportional to the potential gradient α on the object surface.
Will be. Therefore, the potential difference (E0-E1), The potential gradient
By controlling the arrangement α, as shown in FIG.
Char to the pattern (Material A or B) located at the top
Changing the secondary electron emission efficiency η by changing the zip-up phenomenon
Can be. Potential gradient α is positive, that is, secondary electrons are decelerated
In this case, secondary electrons are difficult to be emitted,
The output efficiency η will decrease. On the other hand, the potential gradient α
Negative, that is, secondary electrons are emitted when secondary electrons are accelerated
Increase secondary electron emission efficiency η
become. In addition, the beam current or beam on the object
Diameter or image detection frequency (clock for reading image signal
And the beam current density will change.
You. ) Or image size (change the scanning speed of the electron beam
Changes the beam current density and image dimensions.
I will understand. ) Also controls the char
Optimize the detected image signal by changing the
Can be.

【0038】以上説明したように被対象物のパターンの
材質および断面構造(パターンの形状(線幅および密度
も含む)や厚さおよび下部の構成材料(材質)との関係
等)に応じて、例えば2つのパラメータ(被対象物への
電子線の加速電圧Eおよび被対象物上の電位勾配α)を
所定の関係で制御することにより、特に上部に位置する
パターンからの二次電子放出効率ηを1に対して許容で
きる範囲内(ほぼ1)にすることにより上部に位置する
パターンに生じるチャージアップを殆どなくすように所
望の値より低減し、下部に位置する材料からの二次電子
放出効率ηを決められた範囲(例えば0.7〜1.2)
内にすることにより下部に位置する材料に対してもチャ
ージアップを出来るだけ低減し、かつ上部に位置するパ
ターンと上部に位置しないパターン間隔との間における
二次電子放出効率ηの差を出来るだけ大きくすることに
よってコントラストρが適正化することができ、その結
果特に上部に位置するパターンに対してチャージアップ
を起こさない条件で、しかも十分なコントラストを持っ
た画像をセンサ11によって検出でき、線幅の微細化し
たパターンにおける寸法および欠陥の検査を高信頼度で
実現することができる。即ち、被対象物のパターンの材
質および断面構造(パターンの形状(線幅および密度も
含む)や厚さおよび下部の構成材料(材質)との関係
等)に応じて、様々な要因を考慮して被対象物への電子
線の加速電圧および被対象物上の電位勾配αを適正化す
ることによって線幅を微細化した半導体ウエハ等上の微
細なパターンにおける寸法および欠陥の検査を高信頼度
で実現することができる。半導体ウエハ上に形成された
チップ内においても、パターンの材質や断面構造(パタ
ーンの形状(線幅および密度も含む)や厚さおよび下部
の構成材料(材質)との関係等)が変化する場合がある
ため、2つのパラメータ(被対象物への電子線の加速電
圧Eおよび被対象物上の電位勾配α)を所定の関係で制
御することが必要となる。当然被対象物において、寸法
または欠陥の検査を行う表面のパターンの材質や断面構
造が変われば、2つのパラメータ(被対象物への電子線
の加速電圧Eおよび被対象物上の電位勾配α)を所定の
関係で制御することが必要となる。いずれにしても、被
対象物の表面のパターンについて検査をする直前までに
は、表面のパターンの材質や断面構造に適する2つのパ
ラメータ(被対象物への電子線の加速電圧Eおよび被対
象物上の電位勾配α)の条件が設定できればよい。
As described above, depending on the material and cross-sectional structure of the pattern of the object (including the shape of the pattern (including the line width and density), the thickness, and the relationship with the lower constituent material (material), etc.), For example, by controlling two parameters (the acceleration voltage E of the electron beam to the object and the potential gradient α on the object) in a predetermined relationship, the secondary electron emission efficiency η from the pattern located particularly above Is within an allowable range (approximately 1) with respect to 1, the charge-up occurring in the upper pattern is reduced to a value less than a desired value so as to almost eliminate the charge-up, and the secondary electron emission efficiency from the lower material is reduced. η determined range (for example, 0.7 to 1.2)
The charge-up is also reduced as much as possible for the material located at the lower part by making it inside, and the difference of the secondary electron emission efficiency η between the pattern located at the upper part and the pattern not located at the upper part is minimized. By increasing the size, the contrast ρ can be optimized, and as a result, an image having a sufficient contrast can be detected by the sensor 11 under a condition that does not cause charge-up particularly for a pattern located on the upper portion, and the line width can be detected. Inspection of dimensions and defects in miniaturized patterns can be realized with high reliability. That is, various factors are considered in accordance with the material and cross-sectional structure of the pattern of the object (including the shape of the pattern (including the line width and density), the thickness, and the relationship with the lower constituent material (material)). Inspection of dimensions and defects in fine patterns on semiconductor wafers, etc., whose line width has been reduced by optimizing the acceleration voltage of the electron beam to the object and the potential gradient α on the object It can be realized by. Even in a chip formed on a semiconductor wafer, when the material and cross-sectional structure of the pattern (including the pattern shape (including line width and density), the thickness, and the relationship with the lower constituent material (material)) change Therefore, it is necessary to control two parameters (acceleration voltage E of the electron beam to the object and potential gradient α on the object) in a predetermined relationship. Naturally, if the material or cross-sectional structure of the surface of the object to be inspected for dimensions or defects changes, two parameters (acceleration voltage E of electron beam to the object and potential gradient α on the object) are used. Must be controlled in a predetermined relationship. In any case, two parameters suitable for the material of the surface pattern and the cross-sectional structure (the acceleration voltage E of the electron beam to the object and the object before the inspection of the pattern on the surface of the object). It suffices if the condition of the above potential gradient α) can be set.

【0039】また被対象物への電子線の加速電圧Eおよ
び被対象物上の電位勾配αを適正化したとしても、特に
上部にあるパターンへのチャージアップ現象やチャージ
アップの緩和現象(帯電した電荷の拡散現象)を殆どな
くすことはできない。そこで、センサ11で検出される
画像信号に基づいて上部にあるパターンについて例えば
欠陥検査を行う場合、欠陥である構造的な特徴量を抽出
するパタメータや比較判定する欠陥判定基準(検査基
準)等を、上部にあるパターンへのチャージアップ現象
やチャージアップの緩和現象(帯電した電荷の拡散現
象)を考慮して決めることによって上記上部にあるパタ
ーンへのチャージアップ現象やチャージアップの緩和現
象に基づく誤検出をなくし、線幅を微細化した半導体ウ
エハ等上の微細なパターンにおける寸法および欠陥の検
査を高信頼度で実現することができる。被対象物のパタ
ーンの材質および断面形状(線幅および密度も含む)が
変われば、上部にあるパターンへのチャージアップ現象
やチャージアップの緩和現象(帯電した電荷の拡散現
象)も変化するので、被対象物のパターンの材質および
断面形状(線幅および密度も含む)に応じて、欠陥であ
る構造的な特徴量を抽出するパタメータや比較判定する
欠陥判定基準等を選定しても良い。また上部にあるパタ
ーンへのチャージアップ現象やチャージアップの緩和現
象(帯電した電荷の拡散現象)を検出し、この検出され
た上部にあるパターンへのチャージアップ現象やチャー
ジアップの緩和現象に応じて欠陥である構造的な特徴量
を抽出するパタメータや比較判定する欠陥判定基準等を
選定しても良い。
Even if the accelerating voltage E of the electron beam to the object and the potential gradient α on the object are optimized, the charge-up phenomenon and the charge-up relaxation phenomenon (especially the charge-up phenomenon) particularly in the pattern on the upper part. Charge diffusion phenomenon) cannot be almost eliminated. Therefore, when performing, for example, a defect inspection on an upper pattern based on an image signal detected by the sensor 11, a parameter for extracting a structural feature amount as a defect, a defect determination criterion (inspection criterion) and the like are compared. In consideration of the charge-up phenomenon and the relaxation phenomenon of the charge-up (diffusion phenomenon of the charged charge) to the pattern on the upper part, the error caused by the charge-up phenomenon and the relaxation phenomenon of the charge-up to the upper pattern is determined. Inspection of dimensions and defects in a fine pattern on a semiconductor wafer or the like having a reduced line width by eliminating detection can be realized with high reliability. If the material and the cross-sectional shape (including the line width and density) of the pattern of the object change, the charge-up phenomenon and the charge-up relaxation phenomenon (diffusion phenomenon of the charged charge) to the pattern on the upper part also change. Depending on the material and cross-sectional shape (including the line width and density) of the pattern of the object, a parameter for extracting a structural feature amount as a defect, a defect determination criterion for comparison and the like may be selected. It also detects the charge-up phenomenon and the charge-up relaxation phenomenon (diffusion phenomenon of charged charge) in the pattern on the upper part, and responds to the detected charge-up phenomenon and the charge-up relaxation phenomenon in the upper pattern. A parameter for extracting a structural feature amount as a defect, a defect determination criterion for comparison and the like may be selected.

【0040】次に本発明に係る電子線を用いて半導体ウ
エハ等の被対象物上のパターンを検出するシステムの第
1の実施の形態について図13を用いて説明する。即
ち、本システムは、グランドよりの電位がE2である電
子線を発生させる電子線源14と、電子ビームを走査さ
せて画像化するためのビーム偏向器15と、電子線を被
対象物20上に結像させる対物レンズ18と、対物レン
ズ18と半導体ウエハ等の被対象物20との間に設けた
グリッドよりの電位がE1であるグリッド等の電位付与
手段19と、被対象物20を搭載し、被対象物20をグ
ランドよりの電位をE0に保持可能で、XYステージの
ついた試料台21と、被対象物20で発生した二次電子
や反射電子等の物理的変化を検出するセンサ11と、被
対象物20の高さを検出する高さ検出センサ13と、被
対象物20への電子線の加速電圧を決める各部の電位E
0,E1,E2を制御する電位制御部23と、上記高さ検
出センサ13被対象物20の高さに基づいて対物レンズ
18を制御して焦点位置制御を行う焦点位置制御部22
と、上記センサ11で検出された被対象物の物理的性質
を現わした波形または画像の信号をデジタル信号に変換
するA/D変換部24と、該A/D変換部24から得ら
れるデジタル信号に対して画像処理して被対象物上のパ
ターンの寸法測定も含む検査を行う画像処理部25と、
被対象物20の表面断面構造を示す工程番号や被対象物
番号に対応させて例えば上記A/D変換部24から得ら
れるデジタル信号に基づいて、検査条件(例えば前記し
た2つのパラメータ(電位差(E0−E2)として与えら
れる被対象物への電子線の加速電圧Eおよび電位差(E
0−E1)としてほぼ比例する関係で与えられる被対象物
上の電位勾配α)の条件または上部にあるパターンへの
チャージアップ現象やチャージアップの緩和現象(帯電
した電荷の拡散現象)等)の適正化を行う検査条件適正
化部27と、検査条件(例えば前記した2つのパラメー
タ(電位差(E0−E2)として与えられる被対象物への
電子線の加速電圧Eおよび電位差(E0−E 1)としてほ
ぼ比例する関係で与えられる被対象物上の電位勾配α)
の条件または上部にあるパターンへのチャージアップ現
象やチャージアップの緩和現象(帯電した電荷の拡散現
象)等)を、被対象物20の表面断面構造を示す工程番
号や被対象物番号を指定することによって一群の被対象
物毎に(同一の表面構造を有する被対象物毎に)記憶し
て検査条件を設定する検査条件設定部28と、ビーム偏
向器15を制御する走査制御部47と、試料台21を制
御するステージ制御部50と、これら全体を制御する全
体制御部26とよりなる。
Next, a semiconductor wafer is formed using the electron beam according to the present invention.
A system for detecting patterns on an object such as eha
One embodiment will be described with reference to FIG. Immediately
In this system, the potential from the ground is ETwoIs
An electron beam source 14 for generating a sagittal beam is scanned by an electron beam.
And a beam deflector 15 for imaging.
An objective lens 18 for forming an image on an object 20;
Between the object 18 and the object 20 such as a semiconductor wafer.
The potential from the grid is E1Potential application to grids
The means 19 and the object 20 are mounted, and the object 20 is grouped.
E from the land0XY stage
The sample stage 21 and secondary electrons generated in the object 20
A sensor 11 for detecting a physical change such as
A height detection sensor 13 for detecting the height of the object 20;
The potential E of each part that determines the acceleration voltage of the electron beam to the object 20
0, E1, ETwoPotential control unit 23 for controlling the height
Outgoing sensor 13 Objective lens based on height of object 20
Focus position controller 22 for controlling the focus position by controlling 18
And the physical properties of the object detected by the sensor 11
Converts a waveform or image signal representing
A / D conversion unit 24 and the A / D conversion unit 24
Image processing on the digital signal
An image processing unit 25 for performing an inspection including a dimension measurement of the turn;
Process number indicating the surface cross-sectional structure of the object 20 and the object
For example, from the A / D conversion unit 24
Inspection conditions (for example,
Two parameters (potential difference (E0-ETwoGiven as)
Acceleration voltage E and potential difference (E
0-E1Object) given in a relationship that is approximately proportional as
Condition of the upper potential gradient α) or the pattern
Charge-up phenomenon and charge-up relaxation phenomenon (charging
Inspection conditions to optimize the charge diffusion phenomenon))
And the inspection conditions (for example, the two parameters described above).
(Potential difference (E0-ETwoTo the object given as
The acceleration voltage E and the potential difference (E0-E 1)
Potential gradient α) on the object given by a proportional relationship
Condition or charge up to the pattern on top
Elephant and charge-up relaxation (diffusion of charged charge
Elephant) etc. are replaced with step numbers indicating the surface cross-sectional structure of the object 20.
A group of objects by specifying the number and the object number
For each object (for each object having the same surface structure)
Condition setting unit 28 for setting inspection conditions by using
A scanning controller 47 for controlling the director 15 and a sample stage 21.
And a stage control unit 50 for controlling
It comprises a body control unit 26.

【0041】このシステムのシーケンスは、図14に示
す3つが考えられる。第1の方式は、検査時に検査条件
(例えば前記した2つのパラメータ(電位差(E0
2)として与えられる被対象物への電子線の加速電圧
Eおよび電位差(E0−E1)としてほぼ比例する関係で
与えられる被対象物上の電位勾配α)の条件等)を設定
する方式で、ステップ31aにおいて被対象物20をロ
ーディングし、ステップ32aにおいて被対象物20を
位置合わせした後、ステップ33aにおいて検査条件適
正化部27はセンサ11で検出される被対象物20の物
理的性質を現わした波形または画像の信号に基づいて抽
出される二次電子放出効率ηに基づくチャージアップ現
象や電子線の複数の走査によって検出される信号の変化
に基づくチャージアップの緩和現象の関係から検査条件
の適正化を行って記憶し、ステップ34aにおいて検査
条件設定部28は検査条件適正化部27に記憶された適
正化された検査条件に対して所望の検査条件を記憶設定
し、ステップ35aにおいて全体制御部26は検査条件
設定部28において設定された所望の検査条件に基づい
て電位制御部23により各部の電位E0,E1,E2を制
御し、電子線源14から出射された電子ビームを対物レ
ンズ18により被対象物20上に結像させ、ビーム偏向
器15で走査させ、被対象物20で発生した二次電子や
反射電子等の物理的変化をセンサ11で検出し、この検
出された被対象物の物理的性質を現わした波形または画
像の信号を得てこの信号に基づいて画像処理部25にお
いて寸法または欠陥等の検査を行い、ステップ36aに
おいて被対象物20をアンローディングする。
As the sequence of this system, three shown in FIG. 14 can be considered. The first method is based on an inspection condition (for example, the two parameters (potential difference (E 0
The acceleration voltage E of the electron beam to the object given as E 2 ) and the condition of the potential gradient α) on the object given in a substantially proportional relationship as the potential difference (E 0 −E 1 ) are set. After loading the target object 20 in step 31a and aligning the target object 20 in step 32a, the inspection condition optimization unit 27 determines the physical condition of the target object 20 detected by the sensor 11 in step 33a. The relationship between the charge-up phenomenon based on the secondary electron emission efficiency η extracted based on the characteristic waveform or image signal and the charge-up relaxation phenomenon based on the change in the signal detected by multiple scanning of the electron beam In step 34a, the inspection condition setting unit 28 determines the optimized inspection conditions stored in the inspection condition optimization unit 27. Desired inspection conditions are stored and set for the case, and in step 35a, the overall control unit 26 uses the potential control unit 23 based on the desired inspection conditions set in the inspection condition setting unit 28 to set the potentials E 0 and E 1 of the respective units. , E 2 , the electron beam emitted from the electron beam source 14 is imaged on the object 20 by the objective lens 18, scanned by the beam deflector 15, and the secondary electrons generated in the object 20 are controlled. And a physical change such as backscattered electrons are detected by the sensor 11, and a waveform or image signal representing the detected physical property of the object is obtained. Inspection for defects and the like is performed, and the object 20 is unloaded in step 36a.

【0042】第2の方式は、検査前に予め検査条件(例
えば前記した2つのパラメータ(電位差(E0−E2)と
して与えられる被対象物への電子線の加速電圧Eおよび
電位差(E0−E1)としてほぼ比例する関係で与えられ
る被対象物上の電位勾配α)を設定する方式で、予め一
群の被対象物毎に(同一の表面構造を有する被対象物毎
に)ステップ31bにおいて異なる表面構造を有する各
被対象物をローディングし、ステップ32bにおいて被
対象物を位置合わせした後、ステップ33bにおいて検
査条件適正化部27は同一の表面構造を有する被対象物
毎にセンサ11で検出される被対象物20の物理的性質
を現わした波形または画像の信号に基づいて抽出される
二次電子放出効率ηに基づくチャージアップ現象や電子
線の複数の走査によって検出される信号の変化に基づく
チャージアップの緩和現象の関係から検査条件の適正化
を行って記憶し、ステップ36bにおいて各被対象物を
アンローディングする。次に実際に検査する被対象物2
0をステップ31cにおいてローディングし、ステップ
32cにおいて被対象物を位置合わせした後、ステップ
34cにおいて検査条件設定部28は検査条件適正化部
27に記憶された同一の表面構造を有する被対象物毎の
適正された検査条件群から実際に検査する被対象物に対
応する所望の検査条件を選定して記憶設定し、ステップ
35cにおいて全体制御部26は検査条件設定部28に
おいて選定して設定された所望の検査条件に基づいて電
位制御部23により各部の電位E0,E1,E2を制御
し、電子線源14から出射された電子ビームを対物レン
ズ18により被対象物20上に結像させ、ビーム偏向器
15で走査させ、被対象物20で発生した二次電子や反
射電子等の物理的変化をセンサ11で検出し、この検出
された被対象物の物理的性質を現わした波形または画像
の信号を得てこの信号に基づいて画像処理部25におい
て寸法または欠陥等の検査を行い、ステップ36cにお
いて被対象物20をアンローディングする。
In the second method, before the inspection, inspection conditions (for example, the acceleration voltage E and the potential difference (E 0 ) of the electron beam to the object given to the two parameters (potential difference (E 0 -E 2 ) given above) -E 1 ) by setting a potential gradient α) on the object, which is given in a substantially proportional relationship, in advance for each group of objects (for each object having the same surface structure) in step 31b. In step 32b, each object having a different surface structure is loaded, and the object is positioned in step 32b. Then, in step 33b, the inspection condition optimizing unit 27 uses the sensor 11 for each object having the same surface structure. A charge-up phenomenon based on a secondary electron emission efficiency η extracted based on a waveform or image signal representing a physical property of the detected object 20 or a plurality of scans of an electron beam Inspection conditions are optimized and stored based on the relationship between the phenomena of charge-up mitigation based on the change in the signal detected in step 36b, and each object is unloaded in step 36b.
0 is loaded in step 31c and the object is aligned in step 32c, and then in step 34c, the inspection condition setting unit 28 determines whether each object having the same surface structure stored in the inspection condition optimization unit 27 has A desired inspection condition corresponding to the object to be actually inspected is selected and stored and set from the appropriate inspection condition group, and in step 35c, the overall control unit 26 selects and sets the desired inspection condition selected and set by the inspection condition setting unit 28. The potentials E 0 , E 1 , and E 2 of the respective parts are controlled by the potential control unit 23 based on the inspection conditions described above, and the electron beam emitted from the electron beam source 14 is imaged on the object 20 by the objective lens 18. The beam is deflected by the beam deflector 15, and physical changes such as secondary electrons and reflected electrons generated in the object 20 are detected by the sensor 11. It inspects such dimensions or defects in the image processing unit 25 based on this signal to obtain a signal having a waveform or image Genwa the physical properties, for unloading the subject matter 20 in step 36c.

【0043】第3の方式は、ステップ37dにおいて検
査前に被対象物の情報から理論的に或いは経験的に算出
できる二次電子放出効率ηに基づくチャージアップ現象
やチャージアップの緩和現象の関係に基づいて検査条件
(例えば前記した2つのパラメータ(電位差(E0
2)として与えられる被対象物への電子線の加速電圧
Eおよび電位差(E0−E1)としてほぼ比例する関係で
与えられる被対象物上の電位勾配α)を検査条件設定部
28に対して記憶設定し、次に実際に検査する被対象物
20をステップ31dにおいてローディングし、ステッ
プ32dにおいて被対象物を位置合わせした後、ステッ
プ34dにおいて予め検査条件設定部28に対して記憶
設定された検査条件から所望の検査条件を記憶設定し、
ステップ35dにおいて全体制御部26は設定された所
望の検査条件に基づいて電位制御部23により各部の電
位E0,E1,E2を制御し、電子線源14から出射され
た電子ビームを対物レンズ18により被対象物20上に
結像させ、ビーム偏向器15で走査させ、被対象物20
で発生した二次電子や反射電子等の物理的変化をセンサ
11で検出し、この検出された被対象物の物理的性質を
現わした波形または画像の信号を得てこの信号に基づい
て画像処理部25において寸法または欠陥等の検査を行
い、ステップ36dにおいて被対象物20をアンローデ
ィングする。尚、ステップ37dにおける検査条件設定
部28に対する検査条件の設定は、検査の前であればロ
ーディング後であってもかまわない。
In the third method, the relationship between the charge-up phenomenon and the charge-up relaxation phenomenon based on the secondary electron emission efficiency η, which can be theoretically or empirically calculated from the information on the object before inspection in step 37d. Based on the inspection conditions (for example, the two parameters (potential difference (E 0
The acceleration voltage E of the electron beam to the object given as E 2 ) and the potential gradient α) on the object given in a substantially proportional relationship as the potential difference (E 0 −E 1 ) are supplied to the inspection condition setting unit 28. After the object 20 to be actually inspected is loaded in step 31d and the object is aligned in step 32d, the object 20 is stored and set in advance in the inspection condition setting unit 28 in step 34d. Storing desired inspection conditions from the inspection conditions
In step 35d, the overall control unit 26 controls the potentials E 0 , E 1 , and E 2 of the respective units by the potential control unit 23 based on the set desired inspection conditions, and applies the electron beam emitted from the electron beam source 14 to the objective. An image is formed on the object 20 by the lens 18 and scanned by the beam deflector 15.
The sensor 11 detects physical changes such as secondary electrons and reflected electrons generated by the sensor 11, obtains a waveform or image signal representing the detected physical properties of the object, and obtains an image based on the signal. Inspection of dimensions or defects is performed in the processing unit 25, and the object 20 is unloaded in step 36d. Note that the setting of the inspection condition in the inspection condition setting unit 28 in step 37d may be performed after the loading if it is before the inspection.

【0044】なお、検査条件として、前記2つのパラメ
ータ以外に、被対象物上におけるビーム電流およびビー
ム径、画像検出周波数(画像信号を読出すクロックの周
波数であり、ビーム電流密度が変わることになる。)、
画像寸法(電子線ビームの走査速度を変えることによっ
てビーム電流密度が変わって画像寸法が変わることにな
る。)が考えられる。
As the inspection conditions, in addition to the above two parameters, the beam current and beam diameter on the object, the image detection frequency (the frequency of the clock for reading the image signal, and the beam current density changes) .),
An image size (an image size changes due to a change in beam current density by changing the scanning speed of the electron beam) can be considered.

【0045】次にこれら方式の構成要素である検査条件
の適正化と被対象物の情報よりの検査条件の設定と適正
化した検査条件の設定について説明する。即ち、図1お
よび図10に示す関係が予め求まっておれば良い。被対
象物20の断面構造(例えば材質A,B)において、電
子線源14と被対象物20との間の加速電圧(E=E 0
−E2)および被対象物上の電位勾配αに比例した電位
差(E0−E1)に対する二次電子放出効率ηの関係が分
かっていれば、即ちこれらの関係テーブルが作成されて
おれば、上部パターンに対してチャージアップがある許
容範囲内で生じることなく(上部パターンからの2次電
子放出率ηが1前後の小さな許容値内で)、下部パター
ンについても出来るだけチャージアップを抑えて(下部
パターンからの2次電子放出率ηが1前後の大きな許容
値内(例えば0.7〜1.2等)で、且つ上部パターン
と下部パターンとの間において画像信号の明るさの差で
示される適正なコントラストρ(上部パターンからの二
次電子放出率ηと下部パターンからの二次電子放出率η
との差で与えられる。)を選定することができる。
Next, the inspection condition which is a component of these systems
Of inspection conditions and setting of inspection conditions based on information on the target object
The setting of the converted inspection condition will be described. That is, FIG.
And the relationship shown in FIG. 10 may be determined in advance. Suffered
In the sectional structure of the elephant 20 (for example, materials A and B),
The acceleration voltage (E = E) between the sagittal source 14 and the object 20 0
-ETwo) And the potential proportional to the potential gradient α on the object
Difference (E0-E1) Is related to the secondary electron emission efficiency η.
That is, these relation tables are created
If there is a charge up for the upper pattern
Within the range (secondary power from upper pattern)
The lower emission rate η is within a small tolerance around 1)
Charge up as much as possible (lower
Large tolerance of secondary electron emission rate η from pattern around 1
Within the value (for example, 0.7 to 1.2) and the upper pattern
Between the brightness of the image signal and the lower pattern
The proper contrast ρ shown (two from the top pattern)
Secondary electron emission rate η and secondary electron emission rate η from lower pattern
And given by the difference ) Can be selected.

【0046】即ち、図11において、上部パターン(材
質A)からの二次電子放出効率(実線で示す)ηと下部
パターン(材質B)からの二次電子放出効率(一点鎖線
で示す)ηとの差(コントラストρ)が大きくなる適切
な加速電圧Ecを選び、次に上部パターン(材質A)か
らの2次電子放出率ηが1前後の小さな許容値内に入る
ように被対象物上の電位勾配αに比例した電位差(E0
−E1)を選び、その際もし下部パターン(材質B)か
らの2次電子放出率ηが1前後の大きな許容値内に入ら
ない場合には、加速電圧Ecを微調整することによっ
て、適正な検査条件を選定することができる。
That is, in FIG. 11, the secondary electron emission efficiency (indicated by a solid line) η from the upper pattern (material A) and the secondary electron emission efficiency (indicated by the dashed line) η from the lower pattern (material B) are shown in FIG. Is selected so that the difference (contrast .rho.) Between them becomes large, and then the secondary electron emission rate .eta. From the upper pattern (material A) falls within a small allowable value around 1. The potential difference (E 0) proportional to the potential gradient α
−E 1 ). In this case, if the secondary electron emission rate η from the lower pattern (material B) does not fall within a large allowable value of about 1, the acceleration voltage Ec is finely adjusted to obtain an appropriate value. Inspection conditions can be selected.

【0047】また、図12において、上部パターン(材
質B)からの二次電子放出効率(一点鎖線で示す)ηと
下部パターン(材質A)からの二次電子放出効率(実線
で示す)ηとの差(コントラストρ)が大きくなる適切
な加速電圧Ecを選び、次に上部パターン(材質B)か
らの2次電子放出率ηが1前後の小さな許容値内に入る
ように被対象物上の電位勾配αに比例した電位差(E0
−E1)を選び、その際下部パターン(材質A)からの
2次電子放出率ηが1前後の大きな許容値内に入らない
場合には、加速電圧Ecを加速電圧Edへと微調整する
ことによって、適正な検査条件を選定することができ
る。
In FIG. 12, the secondary electron emission efficiency (indicated by a dashed line) η from the upper pattern (material B) and the secondary electron emission efficiency (indicated by the solid line) η from the lower pattern (material A) are shown in FIG. Is selected so that the difference (contrast .rho.) Between them becomes large, and then the secondary electron emission rate .eta. From the upper pattern (material B) falls within a small allowable value of about 1. The potential difference (E 0) proportional to the potential gradient α
−E 1 ), and when the secondary electron emission rate η from the lower pattern (material A) does not fall within a large allowable value of about 1, the acceleration voltage Ec is finely adjusted to the acceleration voltage Ed. This makes it possible to select appropriate inspection conditions.

【0048】図15には、検査条件適正化部27(27
a,27b)および検査条件設定部28の一実施の形態
を示す具体的構成を示す。131は、CPU、132は
検査条件の適正化処理プログラムを記憶したROM、1
33はC/D変換部24から得られるデジタル画像等を
記憶する画像メモリ、134は各種データや検査条件の
適正化された情報や設定された検査条件等を記憶するR
AM、135はキーボードやマウス等で形成された入力
手段、136はディスプレイ等の表示手段、137はC
ADデータ等の被対象物に関する情報を記憶する外部記
憶装置、138は設計システムから得られるCADデー
タ等からなる設計情報、139〜144はインターフェ
ース(I/F)回路、145は各々を接続するバスであ
る。
FIG. 15 shows an inspection condition optimizing unit 27 (27).
a, 27b) and a specific configuration showing an embodiment of the inspection condition setting unit 28. Reference numeral 131 denotes a CPU; 132, a ROM storing a test condition optimization processing program;
Reference numeral 33 denotes an image memory for storing digital images and the like obtained from the C / D converter 24, and 134 an R for storing various data, information on optimized inspection conditions, set inspection conditions, and the like.
AM, 135 are input means formed by a keyboard, a mouse or the like, 136 is display means, such as a display, and 137 is C
An external storage device for storing information on the object such as AD data, 138 is design information composed of CAD data and the like obtained from a design system, 139 to 144 are interface (I / F) circuits, and 145 is a bus connecting each of them. It is.

【0049】全体制御部26よりの指令で図13に示す
各部を初期化し、ステージ制御部50を制御して被対象
物20を予め決めた又はユーザが指定した場所に移動す
る。そして全体制御部26よりの指令で、予め決めた各
電位E0,E1,E2を電位制御部23で設定し、その条
件により決まる焦点位置を焦点位置制御部22で設定
し、電子線源14より出射された電子線を、走査制御部
47の制御に基づくビーム偏向器15によって走査しな
がら対物レンズ18を介して被対象物20に照射し、セ
ンサ11により被対象物20で発生した二次電子や反射
電子等の物理的変化を検出して被対象物の物理的性質を
現わした波形または画像の信号を検出し、A/D変換部
24でデジタル画像信号に変換する。検査条件適正化部
27は、A/D変換部24で変換されたデジタル画像信
号を画像メモリ133に記憶し、この記憶されたデジタ
ル画像信号をディスプレイ136に表示し、この表示さ
れたデイジタル画像信号における図2、図4、図5、図
6および図8に示すようにパターンの繰返し性がある領
域に対して上部にあるパターン(材質AまたはB)をユ
ーザが入力手段135等を用いて指定し、この指定に基
づいてCPU131は、上記検出されたデジタル画像信
号から上記パターン(材質AまたはB)の輪郭線を抽出
してパターン(材質AまたはB)の形状を、例えば外部
記憶装置(辞書)137等に記憶すると共に被対象物2
0上に照射される電子線の量(例えばドーズ量)も入力
手段135等を用いて例えばRAM134に記憶する。
なお、パターン(材質AまたはB)の形状については、
上記検出されたデジタル画像信号から上記パターン(材
質AまたはB)の輪郭線を抽出して求める必要はなく、
CADデータ138として得られる設計情報に基づいて
領域指定を行うことができる。またCADデータ138
からは、特に上部パターンに関する情報(形状(線幅や
間隔等も含む)や厚さ等)が得られるので、この情報を
用いて適正な検査条件を選定することもできる。
Each unit shown in FIG. 13 is initialized by a command from the overall control unit 26, and the stage control unit 50 is controlled to move the object 20 to a predetermined or user-specified location. The potentials E 0 , E 1 , and E 2 determined in advance are set by the potential control unit 23 in accordance with a command from the overall control unit 26, and the focus position determined by the conditions is set by the focus position control unit 22. The electron beam emitted from the source 14 is irradiated on the object 20 via the objective lens 18 while being scanned by the beam deflector 15 under the control of the scanning control unit 47, and generated by the sensor 11 on the object 20. A physical change such as a secondary electron or a reflected electron is detected to detect a waveform or image signal representing the physical properties of the object, and the A / D converter 24 converts the signal into a digital image signal. The inspection condition optimization section 27 stores the digital image signal converted by the A / D conversion section 24 in the image memory 133, displays the stored digital image signal on the display 136, and displays the displayed digital image signal. 2, the user designates a pattern (material A or B) on the upper part of a region having a pattern repetition as shown in FIGS. 2, 4, 5, 6, and 8 using the input means 135 or the like. Then, based on the designation, the CPU 131 extracts the contour of the pattern (material A or B) from the detected digital image signal and stores the shape of the pattern (material A or B) in, for example, an external storage device (dictionary). ) 137 and the like and the object 2
The amount (for example, dose) of the electron beam irradiated on the zero is also stored in, for example, the RAM 134 using the input means 135 or the like.
In addition, about the shape of a pattern (material A or B),
There is no need to extract and find the contour of the pattern (material A or B) from the detected digital image signal.
An area can be designated based on the design information obtained as the CAD data 138. CAD data 138
Since information (particularly, shape (including line width and interval), thickness, etc.) relating to the upper pattern can be obtained from, appropriate inspection conditions can be selected using this information.

【0050】次に被対象物20上において電子線が照射
されてチャージアップがなされていない新しい領域を位
置付けるために、ステージ制御部50の制御に基づいて
試料台21のステージを走査しながら、指定された繰り
返される各パターンの領域に対して各電位E0,E1,E
2を例えば一定ピッチで電位制御部23で変更制御して
電子線源14と被対象物20との間の加速電圧(E0
2)および被対象物上の電位勾配αに比例した電位差
(E0−E1)を制御し、被対象物20上における指定さ
れた繰り返される各パターンの領域から発生した二次電
子や反射電子等の物理的変化を現わした波形または画像
の信号をセンサ11で検出してA/D変換器24でデジ
タル画像信号に変換して画像メモリ133に記憶すると
共に電位制御部23で変更制御した各電位E0,E1,E
2のデータを全体制御部26を介して受信し、例えばR
AM134に記憶する。CPU131は、上記画像メモ
リ133に記憶されたデジタル画像信号の中で、外部記
憶装置(辞書)137に記憶した(登録した)パターン
(材質AまたはB)の外形形状と一致する場所における
二次電子放出率ηと画像全体でのコントラストρ(材質
Aと材質Bとによる二次電子放出率ηに対応したデジタ
ル画像信号の明るさの差で与えられる。)等の画質を計
算して例えばRAM134に記憶する。更にCPU13
1は、例えばRAM134に記憶した画質の内、二次電
子放出率ηが1前後の小さな許容値内(上部パターンに
対してチャージアップを極力抑えた状態)で、しかも画
像コントラストρの最も高い各電位E0,E1,E2を求
め、この求められた各電位E0,E 1,E2を適正検査条
件として検査条件記憶部(RAM134または外部記憶
装置137)に記憶する。尚、二次電子放出効率ηは、
照射した電子線(照射電子線の量(ドーズ量)は例えば
RAM134に記憶されて既知である。)に対して放出
される二次電子の割合で定義される。従って、CPU1
31は、パターン(材質AまたはB)の外形形状と一致
する場所においてセンサ11から検出される放出二次電
子と相関関係を有するデジタル画像信号の強度(明る
さ)から、二次電子放出効率ηを、照射した電子線の量
に対する割合として算出することができる。このように
二次電子放出効率ηは、照射した電子線の量に対するセ
ンサ11で検出される放出二次電子の割合として算出す
ることができる。
Next, an electron beam is irradiated on the object 20.
New areas that have not been charged up
For installation, based on the control of the stage control unit 50
While scanning the stage of the sample table 21,
Each potential E for each returned pattern area0, E1, E
TwoIs controlled by the potential control unit 23 at a constant pitch, for example.
The acceleration voltage (E) between the electron beam source 14 and the object 200
ETwo) And the potential difference proportional to the potential gradient α on the object
(E0-E1) Is controlled and designated on the object 20.
Secondary power generated from the area of each repeated pattern
Waveform or image showing physical changes such as electrons and backscattered electrons
Is detected by the sensor 11 and the A / D converter 24
Is converted to a digital image signal and stored in the image memory 133.
Each of the potentials E changed and controlled by the potential control unit 230, E1, E
TwoIs received via the overall control unit 26 and, for example, R
Store it in AM134. The CPU 131 executes the above image memo
Out of the digital image signal stored in the
Pattern stored (registered) in storage device (dictionary) 137
(Material A or B) at a location that matches the external shape
Secondary electron emission rate η and contrast ρ (image material)
Digitizer corresponding to secondary electron emission rate η by A and material B
It is given by the difference in brightness of the image signal. ) Etc.
The result is stored in the RAM 134, for example. CPU 13
For example, among the image quality stored in the RAM 134,
The electron emission rate η is within a small allowable value of around 1.
Charge-up as much as possible)
Each potential E having the highest image contrast ρ0, E1, ETwoSeeking
Thus, each of the obtained potentials E0, E 1, ETwoThe proper inspection clause
Inspection condition storage unit (RAM 134 or external storage
Device 137). Note that the secondary electron emission efficiency η is
Irradiated electron beam (the amount (dose) of the irradiated electron beam is, for example,
It is stored in the RAM 134 and is known. Released against)
Defined by the percentage of secondary electrons Therefore, CPU1
31 corresponds to the outer shape of the pattern (material A or B)
Secondary electricity detected from the sensor 11
Digital image signal strength (brightness)
), The secondary electron emission efficiency η is determined by the amount of irradiated electron beam.
Can be calculated. in this way
The secondary electron emission efficiency η is a function of the amount of irradiated electron beam.
Calculated as the ratio of the secondary electrons emitted by the sensor 11
Can be

【0051】また画像全体におけるコントラストρは、
上部パターンについて平均化された明るさ強度(二次電
子放出効率ηが1前後の小さい許容値内)に対する下部
パターンについて平均化された明るさ強度の比率で与え
られる。即ち、画像全体におけるコントラストρは、例
えば図8(b)に示すように、上部パターン(材質A)
領域とその周辺領域(近傍領域:下部パターン領域)
(材質B)とにおいてセンサ11から検出される放出二
次電子と相関関係を有するデジタル画像信号の強度(明
るさ)から、複数のパターン(材質A)領域について平
均化された暗い強度(二次電子放出効率ηが1前後の小
さい許容値内)に対する複数の周辺領域(近傍領域)に
ついて平均化された明るい強度の比率で与えられる。ま
たチャージアップは、図6(b)(c)に示すように電
子線の走査による影響を受けるため、この点を考慮して
画像全体におけるコントラストρを算出する必要があ
る。即ち、画像全体におけるコントラストρは、複数の
上部パターン(材質A)の周辺領域について平均化され
た暗い強度に対する複数の上部パターン領域(材質A)
内の走査によって影響を受ける部分について平均化され
た明るい強度(二次電子放出効率ηが1前後の小さい許
容値内)の比率で与えられる。当然複数の上部パターン
領域(材質A)内の走査によって影響を受けない部分に
ついてのコントラストρは、良くなるのは明らかであ
る。従って、CPU131は、図8(b)または図6
(b)(c)に示すように、パターン(材質A)領域と
その周辺領域(近傍領域)とにおいてセンサ11から検
出される放出二次電子と相関関係を有するデジタル画像
信号の強度(明るさ)から、画像全体におけるコントラ
ストρを算出することができる。
The contrast ρ of the whole image is
It is given by the ratio of the brightness intensity averaged for the lower pattern to the brightness intensity averaged for the upper pattern (the secondary electron emission efficiency η is within a small tolerance around 1). That is, the contrast ρ in the entire image is, for example, as shown in FIG.
Area and its surrounding area (neighboring area: lower pattern area)
(Material B) and the intensity (brightness) of the digital image signal having a correlation with the emitted secondary electrons detected from the sensor 11, the dark intensity (secondary) averaged over a plurality of pattern (material A) areas The electron emission efficiency η is given as a ratio of a bright intensity averaged over a plurality of peripheral regions (neighboring regions) to a small allowable value of around 1. Since the charge-up is affected by the scanning of the electron beam as shown in FIGS. 6B and 6C, it is necessary to calculate the contrast ρ in the entire image in consideration of this point. That is, the contrast ρ in the entire image is determined by comparing the plurality of upper pattern regions (material A) with respect to the dark intensity averaged for the peripheral region of the plurality of upper patterns (material A).
Is given as a ratio of the bright intensity (secondary electron emission efficiency η is within a small allowable value of about 1) averaged for the portion affected by the scanning inside. Obviously, the contrast ρ of a portion of the plurality of upper pattern regions (material A) which is not affected by scanning is clearly improved. Therefore, the CPU 131 determines whether the processing shown in FIG.
(B) As shown in (c), the intensity (brightness) of the digital image signal having a correlation with the secondary electrons emitted from the sensor 11 in the pattern (material A) region and its peripheral region (neighboring region) ), The contrast ρ of the entire image can be calculated.

【0052】更に、この概念を拡張して、被対象物20
に照射した電子線に対する反射、二次電子放出透過、リ
ーク等により対象物に蓄積しない電子線量の総合計とし
て定義すれば、二次電子以外の項が無視できない場合は
1個のセンサ11の替りに複数のセンサを用いてこれら
を測定してその値を用いることもできる。また、最適な
検査条件の設定方法として、電子ビームをX方向に高速
に走査しながらY方向に低速で走査することで二次元画
像とした場合の画像とY方向に走査しながらX方向に低
速で走査することで二次元画像とした場合の画像を比較
し、画像の差の画像全面での和σ(和σが小さいという
ことは図6(a)に示すように電子線を高速に走査する
方向にチャージアップが殆ど発生しないこと(二次電子
放出効率ηがほぼ1に近いこと)を意味する。逆に和σ
が大きいということは図6(b)(c)に示すように電
子線を高速に走査する方向にチャージアップが発生する
ことを意味する。)と、いずれか一方の画像における上
部パターンと下部パターン(上部パターンの間隔)との
間の画像コントラストρとを計算し、画質として記憶す
ることができる。また記憶した画質の内、画像の差の画
像全面での和σが一定の許容値以下(図6(a)に示す
ようにチャージアップが殆ど発生しないことを意味す
る。)で、しかも画像コントラストρの最も高い各電位
0,E1,E2を適正化された検査条件として記憶する
こともできる。
Further, this concept is extended to the object 20.
If the term other than secondary electrons cannot be ignored if it is defined as a total sum of electron doses that do not accumulate in the object due to reflection, secondary electron emission transmission, leak, etc., on the electron beam irradiated on the These may be measured using a plurality of sensors and their values may be used. Further, as a method for setting the optimum inspection conditions, an electron beam is scanned at a low speed in the X direction while scanning in the Y direction by scanning the electron beam at a low speed in the Y direction while scanning the electron beam at a high speed in the X direction. The two-dimensional images are compared by scanning with each other, and the sum σ of the differences between the images over the entire image (the small sum σ means that the electron beam is scanned at high speed as shown in FIG. 6A) (Secondary electron emission efficiency η is almost close to 1).
6 means that charge-up occurs in the direction in which the electron beam is scanned at a high speed, as shown in FIGS. 6B and 6C. ) And the image contrast ρ between the upper pattern and the lower pattern (interval of the upper pattern) in one of the images can be calculated and stored as the image quality. Further, of the stored image qualities, the sum σ of image differences over the entire image is equal to or less than a certain allowable value (meaning that charge-up hardly occurs as shown in FIG. 6A), and furthermore, image contrast. Each of the potentials E 0 , E 1 , and E 2 having the highest ρ can be stored as optimized test conditions.

【0053】また、最適な検査条件の設定方法として、
複数回同一場所を電子線を走査して画像を検出して、そ
れら画像を比較し、画像の差の画像全面での和σ(和σ
が小さいということは複数回同一場所を電子線を走査し
てもチャージアップが殆ど発生しないこと(二次電子放
出効率ηがほぼ1に近いこと)を意味する。)と、いず
れか一方の画像における上部パターンと下部パターン
(上部パターンの間隔)との間との画像コントラストρ
を計算し、画質として記憶する。記憶した画質の内画像
の差の画像全面での和σが一定の許容値以下(チャージ
アップが殆ど発生しないことを意味する。)で、しかも
画像コントラストρの最も高い、又は画像全面での平均
二次電子放出効率ηの変化が最小の条件として各電位E
0,E1,E 2を最適検査条件として記憶することもでき
る。尚、最適な検査条件の設定は全て自動で行う替り
に、検査条件決定に必要な情報の計算結果、又は検出画
像そのものを作業者に提示し、提示した情報より作業者
が最適検査条件を決定する方式でも同様な効果を実現で
きる。また、画質の評価パラメータ、及び最適検査条件
の選定方法は上記実施の形態に限定されるものではな
い。被対象物の情報よりの検査条件を設定する方法につ
いて説明する。予め、図1および図10に示すような各
材質の被対象物上の加速電圧E及び被対象物上の電位勾
配αに対する二次電子放出効率ηの関係を求めて図15
に示す検査条件適正化部27における外部記憶装置13
7またはRAM134に記憶しておけば良い。この際上
記実施の形態で説明したように、被対象物20上におけ
る指定された繰り返される各パターンの領域から発生し
た二次電子や反射電子等の物理的変化を現わした波形ま
たは画像の信号をセンサ11で検出してA/D変換器2
4でデジタル画像信号に変換して画像メモリ133に記
憶し、この記憶されたデジタル画像信号から二次電子放
出効率ηを算出する方法以外に、理論的解析方法を用い
て算出することもできる。
As a method of setting the optimum inspection conditions,
The same location is scanned several times with an electron beam to detect an image and
These images are compared, and a sum σ of the difference between the images over the entire image (sum σ
Small means that the same location is scanned multiple times with an electron beam.
Charge-up hardly occurs (secondary electron emission
Output efficiency η is close to 1). )
Upper and lower patterns in one of the images
(Contrast between upper patterns)
Is calculated and stored as image quality. Internal image of stored image quality
Is less than a certain allowable value (charge
This means that almost no up occurs. ) And
Highest image contrast ρ or average over the entire image
As a condition that the change of the secondary electron emission efficiency η is the minimum, each potential E
0, E1, E TwoCan be stored as optimal inspection conditions
You. In addition, the setting of the optimum inspection conditions is all performed automatically.
The calculation results of the information necessary to determine the inspection conditions
The image itself is presented to the worker, and the worker
Can achieve the same effect with the method that determines the optimal inspection conditions.
Wear. Also, image quality evaluation parameters and optimal inspection conditions
Is not limited to the above embodiment.
No. How to set inspection conditions based on information on the object
Will be described. In advance, as shown in FIG. 1 and FIG.
Acceleration voltage E on the object of material and potential gradient on the object
FIG. 15 shows the relationship between the secondary electron emission efficiency η and the distribution α.
External storage device 13 in the inspection condition optimization unit 27 shown in FIG.
7 or the RAM 134. At this time
As described in the embodiment, the object 20 is placed on the object 20.
Originating from the area of each specified repeated pattern
Waveforms that show physical changes such as secondary electrons and reflected electrons.
Or an image signal is detected by the sensor 11 and the A / D converter 2
4 and converted into a digital image signal and stored in the image memory 133.
The secondary electron emission from this stored digital image signal
In addition to calculating the output efficiency η, using a theoretical analysis method
Can also be calculated.

【0054】次に被対象物20の表面構造を示す工程番
号または被対象物番号に対応させて被対象物(被検査対
象物)を構成する複数材質よりなる断面構造上の上部に
位置する材質(上部パターンの材質)と下部に位置する
材質(下部パターンの材質)との2つの材質や上部パタ
ーンの膜厚や形状、更に電子線の走査条件等を入力手段
135等を用いて指定する。CPU131は、外部記憶
装置137またはRAM134に記憶された上記関係テ
ーブルから指定された被対象物20の表面構造に適する
検査条件(例えば各電位E0,E1,E2)を選定し、被
対象物20の表面構造を示す工程番号または被対象物番
号に対応させてRAM134等に記憶する。この検査条
件の選定は、例えば上部に位置する材質(上部パター
ン)からの電子放出効率ηがほぼ1であり、しかも下部
に位置する材質(下部パターン)からの二次電子放出率
ηが例えば0.7から1.2等の予め決めた範囲内であ
り、かつ上部に位置する材質(上部パターン)からの二
次電子放出効率ηとの差がある程度存在する条件を探
し、これに対応する各電位E0,E1,E2を求めること
によって行われる。当然検査条件の選定においては、上
部パターンの膜厚や形状、更に電子線の走査条件等を考
慮する必要が有る。それは、特に上部パターンに対する
チャージアップ特性が変わって来るからである。
Next, the material located at the top of the cross-sectional structure made up of a plurality of materials constituting the object (inspection object) corresponding to the process number or the object number indicating the surface structure of the object 20 The input means 135 and the like are used to specify two materials, that is, the material of the upper pattern and the material located below (the material of the lower pattern), the film thickness and shape of the upper pattern, and the scanning conditions of the electron beam. The CPU 131 selects an inspection condition (for example, each potential E 0 , E 1 , E 2 ) suitable for the specified surface structure of the target object 20 from the relation table stored in the external storage device 137 or the RAM 134, and selects the target object. The information is stored in the RAM 134 or the like in association with the process number or the object number indicating the surface structure of the object 20. The selection of the inspection conditions is such that, for example, the electron emission efficiency η from the upper material (upper pattern) is almost 1, and the secondary electron emission rate η from the lower material (lower pattern) is 0, for example. 0.7 to 1.2, and a condition where there is a certain difference with the secondary electron emission efficiency η from the material (upper pattern) located on the upper side. This is performed by obtaining the potentials E 0 , E 1 , and E 2 . Naturally, in selecting inspection conditions, it is necessary to consider the thickness and shape of the upper pattern, the scanning conditions of the electron beam, and the like. This is because the charge-up characteristics particularly for the upper pattern change.

【0055】次に、検査条件設定部28における検査条
件の設定について説明する。検査条件適正化部27にお
いて予め選定された検査条件は、RAM134等に記憶
されている。従って、検査条件設定部28において、被
対象物20の表面構造を示す工程番号または被対象物番
号を入力手段135等を用いて入力することにより、R
AM134等から適正化された検査条件(各電位E0
1,E2)を読出して全体制御部26を介して電位制御
部23に対して設定することができる。
Next, setting of inspection conditions in the inspection condition setting section 28 will be described. The inspection conditions selected in advance by the inspection condition optimizing unit 27 are stored in the RAM 134 or the like. Accordingly, by inputting the process number or the object number indicating the surface structure of the object 20 in the inspection condition setting unit 28 using the input means 135 or the like, the R
Inspection conditions optimized from AM134 etc. (each potential E 0 ,
E 1 , E 2 ) can be read and set for the potential control unit 23 via the overall control unit 26.

【0056】電位制御部23は、検査条件設定部28に
おいて設定された検査条件(各電位E0,E1,E2)に
基づいて、被対象物20に対する電位E0、被対象物上
での電位勾配αを付与するための電圧付与手段19に対
する電位E1、電子線源14に対する電位E2を制御す
る。(E0−E2)は電子線源14から被対象物(試料)
20までの電位差を表しており、図1に示した加速電圧
Eである。また、(E0−E1)は被対象物(試料)面上
での電位勾配αに比例している。図12は電位勾配α
((E0−E1)に比例する。)を変化させた場合の二次
電子放出効率ηを示している。電位勾配αが正、つまり
二次電子を減速させる場合は二次電子が放出されにくく
なるため二次電子放出効率ηは減少する。一方、電位勾
配αが負、つまり二次電子を加速させる場合は二次電子
が放出されやすくなるため二次電子放出効率ηは増加す
る。これら2つのパラメータを電位制御部23において
所定の関係で制御することで、上部に位置する材質(上
部パターン)に対して二次電子放出率ηをほぼ1(1前
後の小さな許容値内)で上部パターンに対してチャージ
アップを極力抑えた状態にでき、上部に位置する材質
(上部パターン)と上部に位置しない材質(下部パター
ン)との画像コントラストρを適正化することができ
る。これにより、上部パターンに対してチャージアップ
を起こさない条件で、しかも十分なコントラストを持っ
た画像を検出することができる。
[0056] potential control unit 23, based on the set inspection conditions in the inspection condition setting unit 28 (the potentials E 0, E 1, E 2), the potential E 0 with respect to the object 20, on the subject matter The potential E 1 for the voltage applying means 19 and the potential E 2 for the electron beam source 14 for applying the potential gradient α are controlled. (E 0 −E 2 ) is the object (sample) from the electron beam source 14.
It represents the potential difference up to 20, and is the acceleration voltage E shown in FIG. Further, (E 0 -E 1) is proportional to the potential gradient α on the object (sample) plane. FIG. 12 shows the potential gradient α
(In proportion to (E 0 −E 1 )) shows the secondary electron emission efficiency η when changing. When the potential gradient α is positive, that is, when the secondary electrons are decelerated, the secondary electrons are less likely to be emitted, so that the secondary electron emission efficiency η decreases. On the other hand, when the potential gradient α is negative, that is, when secondary electrons are accelerated, secondary electrons are easily emitted, and the secondary electron emission efficiency η increases. By controlling these two parameters in a predetermined relationship in the potential control unit 23, the secondary electron emission rate η is set to about 1 (within a small allowable value of about 1) for the material (upper pattern) located on the upper side. Charge-up can be suppressed as much as possible with respect to the upper pattern, and the image contrast ρ between the material located at the upper part (upper pattern) and the material not located at the upper part (lower pattern) can be optimized. This makes it possible to detect an image having sufficient contrast under conditions that do not cause charge-up of the upper pattern.

【0057】また、これらにより、被対象物の断面構造
に対応させて高速で微細な欠陥や寸法を高信頼性でもっ
て検査することができ、その結果パターン線幅の微細化
したウエハの微細なパターン欠陥や寸法を製造ライン中
で検査することが可能となった。特に電子線を用いるこ
とにより、光学的には透過な酸化膜やレジスト等のパタ
ーンにおける欠陥や寸法を高信頼性でもって検査をする
ことができる。
Further, according to these, it is possible to inspect minute defects and dimensions at high speed with high reliability in accordance with the sectional structure of the object. Pattern defects and dimensions can be inspected in the production line. In particular, by using an electron beam, it is possible to inspect defects and dimensions in a pattern such as an optically transparent oxide film or resist with high reliability.

【0058】次に本発明に係る電子線を用いて半導体ウ
エハ等の被対象物上のパターンを検出するシステムの第
2の実施の形態について図16を用いて説明する。即
ち、本システム(検査装置)は、電子線を発生させる電
子線源14と、電子ビームを走査させて画像化するため
のビーム偏向器15と、電子線を被対象物であるウエハ
20上に結像させる対物レンズ(静電光学系)18と、
対物レンズ18とウエハ(被対象物)20の間に設けた
グリッド等の電圧付与手段19と、ウエハ20を搭載
し、ウエハ20を保持する試料台21と、試料台21を
走査したり位置決めしたりするステージ46と、ウエハ
20の表面から発生した二次電子を二次電子検出器16
に集めるためのExB(電界E(electric field)と磁
界B(magnetic field)とが付与されるもの)17と、
高さ検出センサ13と、高さ検出センサ13から得られ
るウエハ表面の高さ情報に基づいて対物レンズ18の焦
点位置を調整する焦点位置制御部22と、ビーム偏向器
15を制御して電子ビームの走査を実現する走査制御部
47と、試料台21の電位E0を調整する試料台電位調
整49、グリッド等の電圧付与手段19の電位E1を制
御するグリッド電位調整48および電子線源14の電圧
2を制御する線源電位調整51からなる電位制御部2
1と、二次電子検出器16よりの信号をA/D変換する
A/D変換器24と、画像メモリ52および画像比較手
段53からなり、A/D変換器24でA/D変換された
デジタル画像を処理する画像処理部25と、A/D変換
されたデジタル画像より検査条件を適正化する検査条件
適正化部27aと、該検査条件適正化部27aで適正化
されて選定された検査条件を設定記憶する検査条件設定
部28と、ステージ46を制御するステージ制御部50
と、これら全体を制御する全体制御部26と、電子線源
14、ビーム偏向器15、対物レンズ(静電光学系)1
8、グリッド等の電圧付与手段19および被対象物(試
料)であるウエハ20等を収納した真空試料室45とよ
りなる。
Next, a second embodiment of the system for detecting a pattern on an object such as a semiconductor wafer using an electron beam according to the present invention will be described with reference to FIG. That is, the present system (inspection apparatus) includes an electron beam source 14 for generating an electron beam, a beam deflector 15 for scanning and imaging an electron beam, and an electron beam on a wafer 20 as an object. An objective lens (electrostatic optical system) 18 for forming an image,
A voltage applying means 19 such as a grid provided between the objective lens 18 and the wafer (object) 20, a wafer stage 20 on which the wafer 20 is mounted, and a sample stage 21 for holding the wafer 20 are scanned and positioned. Stage 46 and secondary electrons generated from the surface of the wafer 20 are detected by the secondary electron detector 16.
ExB (collected with an electric field E (electric field) and a magnetic field B (magnetic field)) 17 for collecting
A height detection sensor 13; a focus position controller 22 for adjusting the focus position of the objective lens 18 based on height information on the wafer surface obtained from the height detection sensor 13; , A sample stage potential adjustment 49 for adjusting the potential E 0 of the sample stage 21, a grid potential adjustment 48 for controlling the potential E 1 of the voltage applying means 19 such as a grid, and the electron beam source 14. Potential control unit 2 comprising a source potential adjustment 51 for controlling the voltage E 2 of
1, an A / D converter 24 for A / D converting a signal from the secondary electron detector 16, an image memory 52 and an image comparing means 53, and A / D converted by the A / D converter 24. An image processing unit 25 that processes a digital image, an inspection condition optimization unit 27a that optimizes inspection conditions from an A / D converted digital image, and an inspection that is optimized and selected by the inspection condition optimization unit 27a. Inspection condition setting unit 28 for setting and storing conditions, and stage control unit 50 for controlling stage 46
And an overall control unit 26 for controlling the whole, the electron beam source 14, the beam deflector 15, and the objective lens (electrostatic optical system) 1.
8, a voltage applying means 19 such as a grid, and a vacuum sample chamber 45 containing a wafer 20 as an object (sample).

【0059】本システムのシーケンスを図14(b)に
示す。検査前に予め検査条件を設定する方式で、予め表
面の断面構造が変化する種類毎(工程毎によって表面の
断面構造が変化する。被検査対象物の表面の断面構造
が、例えば露光現像して出来上がったレジストパターン
であったり、配線層間における上層配線と下層配線とを
接続するスルホールが形成された絶縁膜パターンであっ
たり、配線パターンであったりする。)に試料(ウエ
ハ)20をローディングし(ステップ31b)、位置合
わせした(ステップ32b)後、検査条件適正化部27
aにおいて検査条件の適正化を行い(ステップ33
b)、アンローディングする(ステップ36b)。
FIG. 14B shows the sequence of this system. In a method in which the inspection conditions are set in advance before the inspection, the cross-sectional structure of the surface changes depending on the type in which the cross-sectional structure of the surface changes in advance (the cross-sectional structure of the surface changes depending on each process. The sample (wafer) 20 is loaded onto the completed resist pattern, an insulating film pattern in which a through hole for connecting an upper wiring and a lower wiring between wiring layers is formed, or a wiring pattern. Step 31b) After the alignment (step 32b), the inspection condition optimizing unit 27
In step a, the inspection conditions are optimized (step 33).
b) Unloading (step 36b).

【0060】検査条件適正化部27aにおける検査条件
の適正化処理(ステップ33b)は、CPU131から
全体制御部26に対して指令を出して全体制御部26よ
りの指令で各部を初期化し、ユーザが指定した場所にス
テージ46を駆動して移動し、高さ検出センサ13で検
出した試料(ウエハ)20の高さに焦点が合うように対
物レンズ18の焦点位置を焦点位置制御22で設定す
る。CPU131は、外部記憶装置137やRAM13
4等に格納された予め決めたメニューを表示手段136
に表示し、このメニューの中から試料の表面の立体構造
(断面構造)(特に上部パターンの材質および下部パタ
ーンの材質等)に最も近いものをユーザがマウス等の入
力手段135等により指定することによって選定し、そ
のメニューに登録された電子線源14の電位E2、グリ
ッド等の電圧付与手段19の電位E1、試料台21の電
位E0のそれぞれを、全体制御26を介して電位制御部
23における線源電位調整51、グリッド電位調整4
8、試料台電位調整48に対して設定し、全体制御26
を介して指令してその条件により決まる焦点位置を焦点
位置制御部22で設定し、全体制御26を介して指令し
て電子線源14よりの電子線を対物レンズ18を介して
ウエハ20に照射し、試料(ウエハ)20の表面から発
生する二次電子をExB17により集めて二次電子検出
器16より画像を検出し、A/D変換器24によりデジ
タル画像信号に変換する。CPU131は、A/D変換
器24から得られるデジタル画像信号を一旦画像メモリ
133に記憶して表示手段136に表示し、この表示さ
れたデジタル画像の中で、繰返し性があり、しかも上部
にあるパターンをユーザがマウス等の入力手段135等
を用いて指定し、そのパターンの輪郭線を抽出すること
によりパターンの形状情報を算出してRAM134また
は外部記憶装置137に記憶する。このように、繰返し
ピッチも含めてパターンの形状情報は、被検査対象物に
よって決まっている情報なので、CADデータ138か
ら直接得て、RAM134または外部記憶装置137に
記憶しても良い。従って、RAM134または外部記憶
装置137に記憶されたパターンの形状情報に基づい
て、二次電子検出器16より検出される画像に対して指
定することによって、上部パターンの領域か下部パター
ンの領域からの二次電子放出率ηを算出することができ
る。
In the inspection condition optimizing process (step 33b) in the inspection condition optimizing unit 27a, a command is issued from the CPU 131 to the overall control unit 26, and each unit is initialized by the instruction from the overall control unit 26. The stage 46 is driven to move to a designated location, and the focal position of the objective lens 18 is set by the focal position control 22 so that the focus is adjusted to the height of the sample (wafer) 20 detected by the height detection sensor 13. The CPU 131 includes the external storage device 137 and the RAM 13
The display means 136 displays a predetermined menu stored at
, And the user specifies from this menu the one closest to the three-dimensional structure (cross-sectional structure) of the sample surface (particularly, the material of the upper pattern and the material of the lower pattern, etc.) by the input means 135 such as a mouse. The potential E 2 of the electron beam source 14, the potential E 1 of the voltage applying means 19 such as a grid, and the potential E 0 of the sample table 21 registered in the menu are controlled by the potential control via the overall control 26. Source potential adjustment 51, grid potential adjustment 4 in section 23
8. Set the sample stage potential adjustment 48, and
And the focus position determined by the condition is set by the focus position control unit 22, and the electron beam from the electron beam source 14 is irradiated on the wafer 20 via the objective lens 18 by commanding via the overall control 26. Then, secondary electrons generated from the surface of the sample (wafer) 20 are collected by the ExB 17, an image is detected by the secondary electron detector 16, and converted into a digital image signal by the A / D converter 24. The CPU 131 temporarily stores the digital image signal obtained from the A / D converter 24 in the image memory 133 and displays the digital image signal on the display unit 136. In the displayed digital image, the CPU 131 has a repeatability and is located at the top. The user specifies the pattern using the input means 135 such as a mouse or the like, extracts the contour of the pattern, calculates the pattern shape information, and stores it in the RAM 134 or the external storage device 137. As described above, the pattern shape information including the repetition pitch is information determined by the inspection object, and thus may be obtained directly from the CAD data 138 and stored in the RAM 134 or the external storage device 137. Therefore, by designating the image detected by the secondary electron detector 16 based on the shape information of the pattern stored in the RAM 134 or the external storage device 137, the area from the upper pattern area or the lower pattern area is specified. The secondary electron emission rate η can be calculated.

【0061】次に、CPU131からの指令により、ウ
エハ上において電子線が照射される領域をチャージアッ
プが生じていない新たな表面領域にするために、全体制
御部26を介してステージ制御部50を駆動制御して試
料台21を設置したステージ46を走査しながら、全体
制御部26を介して電位制御部23を制御して各電位E
0,E1,E2を所定のピッチで変更し、全体制御26を
介して指令してその条件により決まる焦点位置オフセッ
トを焦点位置制御部22に設定し、全体制御26を介し
て指令して電子線源14よりの電子線を対物レンズ18
を介してウエハ20に照射し、各電位E0,E1,E2
変更に応じてウエハ20上の繰り返される上部パターン
および下部パターンの表面領域から発生する二次電子を
ExB17により集めて二次電子検出器16より画像を
検出し、A/D変換器24によりデジタル画像信号に変
換する。CPU131は、A/D変換器24により得ら
れる各電位E0,E1,E2の変更に応じてウエハ20上
の繰り返される上部パターンおよび下部パターンの表面
領域からのデジタル画像を画像メモリ133に記憶し、
この記憶された各電位E0,E1,E2の変更に応じたデ
ジタル画像の中で、RAM134または外部記憶装置1
37に記憶したパターンの形状情報に基づいて上部パタ
ーンの領域か下部パターンの領域かを指定することによ
って、各電位E0,E1,E2の変更に応じた上部パター
ンの領域および下部パターンの領域における二次電子放
出率ηと、画像全体でのコントラストρ(上部パターン
の領域における二次電子放出率ηと下部パターンの領域
における二次電子放出率ηとの差で現わされる。)等の
画質を計算し、外部記憶装置137等に記憶する。CP
U131は、図11および図12に示すように、外部記
憶装置137等に記憶した画質の内、上部パターンから
の二次電子放出率ηが1前後の小さな(ほぼ1に近似さ
れる)許容値内(上部パターンへのチャージアップを殆
どなくした状態)で、しかも下部パターンからの二次電
子放出率ηが1前後の大きな許容値内(下部パターンへ
のチャージアップを出来るだけ少なくし)で、且つ適正
な画像コントラストρが得られる各電位E0,E1,E2
を求め、被検査対象物における表面の断面構造が変化す
る種類(工程別も含む)に対応させて検査条件(各電位
0,E1,E2)として外部記憶装置137等に記憶す
る。なお、画像検出時には、焦点位置制御部22は、高
さ検出センサ13の出力に焦点位置オフセットを加算し
た焦点位置に追従制御させるものとする。またCPU1
31は、画像処理部25における例えば画像比較手段5
3から得られる実際に検査された欠陥情報(特に誤検出
情報)または画像比較手段53における検査判定基準
(欠陥判定基準)に基づいて、上部パターンからの二次
電子放出率ηに対して設定される1前後の小さな許容値
や下部パターンからの二次電子放出率ηに対して設定さ
れる1前後の大きな許容値等をキャリブレーション(調
整)することによって、検査条件(各電位E0,E1,E
2)を修正し、検査条件設定部28において検査条件
(各電位E0,E1,E2)を設定しなおして画像処理部
25における実際の検査において誤検出を防止すること
ができる。上記二次電子放出率ηに対する許容値は、画
像比較手段53における検査判定基準(欠陥判定基準)
と関係するからである。勿論、CPU131は、画像処
理部25における例えば画像比較手段53から得られる
実際に検査された欠陥情報(特に誤検出情報)について
の被検査対象物の表面断面構造と対応させた履歴に基づ
いて、直接検査条件(各電位E0,E1,E2)をキャリ
ブレーションすることも可能である。またCPU131
は、上部パターンからの二次電子放出率ηを算出する
際、またはこの二次電子放出率ηに対して1前後の小さ
な許容値を設定する際、CADデータ138から得られ
る上部パターンの形状(線幅や間隔も含む)や厚さ等の
情報に基づいて調整することによって、より適切な検査
条件を選定することができる。
Next, in accordance with a command from the CPU 131, the stage control unit 50 is controlled via the overall control unit 26 in order to make the region irradiated with the electron beam on the wafer a new surface region where no charge-up has occurred. While controlling the drive and scanning the stage 46 on which the sample stage 21 is installed, the potential controller 23 is controlled via the overall controller 26 to control each potential E.
0 , E 1 , and E 2 are changed at a predetermined pitch, commanded via the overall control 26, a focus position offset determined by the conditions is set in the focus position control unit 22, and commanded via the overall control 26. The electron beam from the electron beam source 14 is
And the secondary electrons generated from the surface area of the repeated upper pattern and lower pattern on the wafer 20 in response to the change of the potentials E 0 , E 1 , and E 2 are collected by the ExB 17. An image is detected by the secondary electron detector 16 and converted into a digital image signal by the A / D converter 24. The CPU 131 stores a digital image from the surface area of the upper pattern and the lower pattern that are repeated on the wafer 20 in accordance with a change in each of the potentials E 0 , E 1 , and E 2 obtained by the A / D converter 24 in the image memory 133. Remember,
In the digital image corresponding to the change of the stored potentials E 0 , E 1 , E 2 , the RAM 134 or the external storage device 1
By designating the upper pattern area or the lower pattern area based on the pattern shape information stored in 37, the upper pattern area and the lower pattern area according to the change of each of the potentials E 0 , E 1 , and E 2 . The secondary electron emission rate η in the region and the contrast ρ in the entire image (expressed as the difference between the secondary electron emission ratio η in the upper pattern region and the secondary electron emission ratio η in the lower pattern region) Is calculated and stored in the external storage device 137 or the like. CP
As shown in FIGS. 11 and 12, U131 is a small (approximately 1) allowable value in which the secondary electron emission rate η from the upper pattern is about 1 in the image quality stored in the external storage device 137 or the like. Within (with little charge-up to the upper pattern) and within a large allowable value of the secondary electron emission rate η from the lower pattern of about 1 (to minimize charge-up to the lower pattern). And potentials E 0 , E 1 , E 2 at which an appropriate image contrast ρ is obtained.
Is obtained and stored in the external storage device 137 or the like as the inspection conditions (each potential E 0 , E 1 , E 2 ) corresponding to the type of the cross-sectional structure of the surface of the inspection object (including each process). At the time of image detection, the focus position control unit 22 controls to follow the focus position obtained by adding the focus position offset to the output of the height detection sensor 13. CPU1
31 is, for example, the image comparison means 5 in the image processing unit 25.
The secondary electron emission rate η from the upper pattern is set based on the actually inspected defect information (especially erroneous detection information) obtained from Step 3 or the inspection criterion (defect criterion) in the image comparing means 53. By calibrating (adjusting) a small allowable value around 1 or a large allowable value set around the secondary electron emission rate η from the lower pattern η, the inspection conditions (each potential E 0 , E 1 , E
2 ) is corrected, and the inspection condition (each potential E 0 , E 1 , E 2 ) is set again in the inspection condition setting section 28, so that erroneous detection can be prevented in the actual inspection in the image processing section 25. The allowable value for the secondary electron emission rate η is determined by the inspection determination criterion (defect determination criterion) in the image comparing means 53.
It is because it is related. Of course, the CPU 131 uses the history of the defect information (especially erroneous detection information) actually inspected obtained from, for example, the image comparing unit 53 in the image processing unit 25 based on the history associated with the surface cross-sectional structure of the inspection object. It is also possible to directly calibrate the inspection conditions (each potential E 0 , E 1 , E 2 ). CPU 131
When calculating the secondary electron emission rate η from the upper pattern or setting a small allowable value of about 1 to the secondary electron emission rate η, the shape of the upper pattern obtained from the CAD data 138 ( By making adjustments based on information such as line width and spacing) and thickness, more appropriate inspection conditions can be selected.

【0062】次に実際に検査する被検査対象物(ウエ
ハ)20に対する検査処理について説明する。まず実際
に検査する被検査対象物(ウエハ)20をローディング
する前に、検査条件設定部28において、実際に検査す
る被検査対象物における表面の断面構造が変化する種類
(工程別も含む)を入力手段135等を用いて入力する
ことによって、外部記憶装置137等に記憶された実際
に検査する被検査対象物に対応する検査条件(各電位E
0,E1,E2)を選定して、RAM134等に設定記憶
する。次に全体制御部26の指令に基づいて、実際に検
査する被検査対象物(ウエハ)20をローディングし
(ステップ31c)、位置合わせした(ステップ32
c)後、予め検査条件設定部28のRAM134等に設
定記憶されている被検査対象物の種類(ウエハの品種と
工程)に対応する検査条件(各電位E0,E1,E2)に
従って電位制御部23を構成する線源電位調整51とグ
リッド電位調整48と試料台電位調整48を制御して各
電位E0,E1,E2のそれぞれが得(ステップ34
c)、その条件により決まる焦点位置オフセットを焦点
位置制御部22で設定する。設定後、全体制御部26の
指令に基づいて、ステージ制御部50の制御によりステ
ージ46を一定速度でY方向に駆動走行しながら、走査
制御部47の制御によりビーム偏向器15を用いて電子
線源14よりの電子ビームをX方向に走査し、被検査対
象物20の表面から得られる二次電子をExB17で二
次電子検出器16に集めて二次電子検出器16により連
続して二次元の二次電子画像を検出し、A/D変換器2
4において二次元のデジタル二次電子画像信号に変換し
て画像処理部25における画像メモリ52に記憶する。
検出した二次元のデジタル二次電子画像信号と画像メモ
リ52に記憶した二次元のデジタル二次電子画像信号の
内、本来同一パターンであることが期待される例えばチ
ップ毎の画像信号同士を画像比較手段53で比較して異
なる部分を欠陥として検出し、画像処理部25内または
全体制御部26のメモリに欠陥が生じた位置座標も含め
て欠陥に関する情報を記憶する(ステップ35c)。検
査すべき場所全て検査を完了したら、被検査対象物20
を試料台21からアンローディングする(ステップ36
c)。
Next, an inspection process for the inspection object (wafer) 20 to be actually inspected will be described. First, before loading the inspection object (wafer) 20 to be actually inspected, the inspection condition setting unit 28 determines the type (including each process) in which the cross-sectional structure of the surface of the inspection object to be actually inspected changes. By inputting using the input unit 135 or the like, the inspection conditions (each potential E) corresponding to the inspection object actually inspected and stored in the external storage device 137 or the like.
0 , E 1 and E 2 ) are selected and set and stored in the RAM 134 or the like. Next, based on a command from the overall control unit 26, the inspection object (wafer) 20 to be actually inspected is loaded (step 31c) and aligned (step 32).
c) Thereafter, according to the inspection conditions (each potential E 0 , E 1 , E 2 ) corresponding to the type of the inspection object (wafer type and process) previously set and stored in the RAM 134 or the like of the inspection condition setting unit 28. By controlling the source potential adjustment 51, the grid potential adjustment 48, and the sample stage potential adjustment 48 constituting the potential control unit 23, each of the potentials E 0 , E 1 , and E 2 is obtained (step 34).
c), the focus position offset determined by the condition is set by the focus position control unit 22. After the setting, based on the command of the overall control unit 26, the stage 46 is driven and driven in the Y direction at a constant speed under the control of the stage control unit 50, and the electron beam is controlled by the beam deflector 15 under the control of the scan control unit 47. The electron beam from the source 14 is scanned in the X direction, secondary electrons obtained from the surface of the inspection object 20 are collected by the secondary electron detector 16 by the ExB 17, and are successively two-dimensionally detected by the secondary electron detector 16. A / D converter 2 detects the secondary electron image of
At 4, the image signal is converted into a two-dimensional digital secondary electronic image signal and stored in the image memory 52 of the image processing unit 25.
Of the detected two-dimensional digital secondary electronic image signal and the two-dimensional digital secondary electronic image signal stored in the image memory 52, for example, an image comparison between image signals for each chip, which is expected to have the same pattern, is performed. The means 53 compares and detects different parts as defects, and stores information on the defects including the position coordinates of the defects in the image processing unit 25 or in the memory of the overall control unit 26 (step 35c). When the inspection is completed at all places to be inspected, the inspection object 20
Is unloaded from the sample table 21 (step 36).
c).

【0063】次に、前記した検査条件適正化部27aに
おける検査条件の適正化処理と異なる変形例について説
明する。即ち、本実施の形態における第1の変形例は、
CPU131が予め辞書に登録して指定した場所の二次
電子放出率ηを計算する代わりに、予め辞書に登録して
指定した範囲の平均二次電子放出率ηを計算する。即
ち、CPU131は、各電位E0,E1,E2の変更に応
じた上部パターンの領域および下部パターンの領域にお
ける二次電子放出率ηから、予め外部記憶装置(辞書)
137等に登録して指定した範囲(繰り返される上部パ
ターンの領域と下部パターンの領域とが複数繰り返す範
囲)についての平均二次電子放出率ηを計算する。そし
てCPU131は、この計算された平均二次電子放出率
ηが1前後の小さい許容値(ほぼ1に近似される値)内
になる検査条件(各電位E0,E1,E2)を選定する。
これによって、多少コントラストρは低下することにな
るが、被検査対象物の表面上に平均的にチャージアップ
が起こらないため長時間安定な検査を行うことができ
る。
Next, a description will be given of a modified example different from the above-described inspection condition optimizing process in the inspection condition optimizing section 27a. That is, a first modified example of the present embodiment is as follows.
Instead of calculating the secondary electron emission rate η at a location specified and registered in the dictionary in advance, the CPU 131 calculates an average secondary electron emission rate η in a specified range registered in the dictionary. That is, the CPU 131 preliminarily stores an external storage device (dictionary) from the secondary electron emission rates η in the upper pattern area and the lower pattern area in accordance with the change of each of the potentials E 0 , E 1 , and E 2.
The average secondary electron emission rate η is calculated for a range registered in 137 or the like (a range in which a plurality of repeated upper pattern regions and lower pattern regions are repeated). Then, the CPU 131 selects an inspection condition (each potential E 0 , E 1 , E 2 ) in which the calculated average secondary electron emission rate η falls within a small allowable value of about 1 (a value close to 1 ). I do.
As a result, although the contrast ρ slightly decreases, charge-up does not occur on the surface of the inspection object on average, so that stable inspection can be performed for a long time.

【0064】本実施の形態における第2の変形例は、C
PU131が予め辞書に登録して指定した場所の二次電
子放出率ηの計算に加え、予め辞書に登録して指定した
範囲の平均二次電子放出率ηを計算し、これらの加重平
均が1に近い検査条件を選定する。即ち、CPU131
は、各電位E0,E1,E2の変更に応じた上部パターン
の領域からの二次電子放出率ηと上記ある範囲に亘る平
均二次電子放出率ηとを計算し、これらの加重平均が1
に近い検査条件(各電位E0,E1,E2)を選定する。
これにより上部パターンのチャージアップと平均的なチ
ャージアップを最適化でき、長時間探偵な検査をするこ
とができる。
A second modification of the present embodiment is a
In addition to the calculation of the secondary electron emission rate η at the place specified and registered in the dictionary in advance by the PU 131, the PU 131 calculates the average secondary electron emission rate η in the specified range registered in the dictionary in advance. Select inspection conditions close to. That is, the CPU 131
Calculates the secondary electron emission rate η from the area of the upper pattern in accordance with the change of each of the potentials E 0 , E 1 , and E 2 and the average secondary electron emission rate η over the above-mentioned range, and weights these. Average 1
(Each potential E 0 , E 1 , E 2 ) is selected.
As a result, the charge-up of the upper pattern and the average charge-up can be optimized, and a long detective inspection can be performed.

【0065】本実施の形態における第3の変形例は、C
PU131が予め辞書に登録して指定した場所の二次電
子放出率ηを計算する代わりに、作業者が指定した場所
の二次電子放出率ηを計算する。即ち、CPU131か
らの指令により、ウエハ上において電子線が照射される
領域をチャージアップが生じていない新たな表面領域に
するために、全体制御部26を介してステージ制御部5
0を駆動制御して試料台21を設置したステージ46を
走査しながら、全体制御部26を介して電位制御部23
を制御して各電位E0,E1,E2を所定のピッチで変更
し、全体制御26を介して指令してその条件により決ま
る焦点位置オフセットを焦点位置制御部22に設定し、
全体制御26を介して指令して電子線源14よりの電子
線を対物レンズ18を介してウエハ20に照射し、各電
位E0,E1,E2の変更に応じてウエハ20上の繰り返
される上部パターンおよび下部パターンの表面領域から
発生する二次電子をExB17により集めて二次電子検
出器16より画像を検出し、A/D変換器24によりデ
ジタル画像信号に変換し、CPU131は、A/D変換
器24により得られる各電位E0,E1,E2の変更に応
じてウエハ20上の繰り返される上部パターンおよび下
部パターンの表面領域からのデジタル画像を画像メモリ
133に記憶し、これら各電位E0,E1,E2の変更に
応じたデジタル画像を表示手段136の画面に表示し、
この表示された各電位E0,E1,E2の変更に応じたデ
ジタル画像に対して二次電子放出率ηを計算する箇所
(領域)を入力手段135等を用いて指定することによ
り、この指定された箇所(領域)において二次電子放出
率ηやコントラストρを計算することができる。これに
より辞書登録の必要性が無く、必ずしも繰り返し性のな
いパターンであっても検査条件の選定ができる。また各
電位E0,E1,E2を入力手段135等を用いてクリッ
プしながら、表示手段136の画面に表示された各電位
0,E1,E2の変更に応じたデジタル画像を観察しな
がら、二次電子放出率ηやコントラストρを計算するこ
となく直接上部パターンにチャージアップが見られず、
しかも適正なコントラストρを有する検査条件(各電位
0,E1,E2)を選定して外部記憶装置137等に被
検査対象物の種類(表面の断面構造)に対応させて記憶
することができる。またCPU131が二次電子放出率
ηやコントラストρを計算することによって検査条件
(各電位E0,E1,E2)の適正化をはかった場合、そ
の適正化されたデジタル画像を表示手段136の画面に
表示することによって、検査条件の適正化を確認するこ
とができる。
A third modification of the present embodiment is a modification of C
Instead of calculating the secondary electron emission rate η at the place designated by the PU 131 registered in the dictionary in advance, the PU 131 calculates the secondary electron emission rate η at the place designated by the worker. That is, in accordance with a command from the CPU 131, the stage control section 5 is controlled via the overall control section 26 in order to make the area irradiated with the electron beam on the wafer a new surface area in which no charge-up has occurred.
0 while scanning the stage 46 on which the sample stage 21 is installed by controlling the driving of the potential controller 23 via the overall controller 26.
To change the potentials E 0 , E 1 , and E 2 at a predetermined pitch, set a focal position offset determined by the conditions in the focal position control unit 22 by instructing via the overall control 26,
An electron beam from the electron beam source 14 is directed to the wafer 20 via the objective lens 18 under the command of the overall control 26, and the electron beam is repeatedly applied to the wafer 20 according to the change of each of the potentials E 0 , E 1 , and E 2. The secondary electrons generated from the surface regions of the upper pattern and the lower pattern to be collected are collected by the ExB 17, an image is detected by the secondary electron detector 16, and is converted into a digital image signal by the A / D converter 24. Digital images from the surface area of the upper pattern and the lower pattern that are repeated on the wafer 20 in accordance with the changes of the potentials E 0 , E 1 , and E 2 obtained by the / D converter 24 are stored in the image memory 133. A digital image corresponding to the change of each potential E 0 , E 1 , E 2 is displayed on the screen of the display means 136,
By using the input means 135 or the like to specify the location (region) where the secondary electron emission rate η is calculated for the digital image corresponding to the change of the displayed potentials E 0 , E 1 , and E 2 , It is possible to calculate the secondary electron emission rate η and the contrast ρ at the designated portion (region). This eliminates the need for dictionary registration and allows selection of inspection conditions even for patterns that are not necessarily repeatable. Further, while clipping each potential E 0 , E 1 , E 2 using the input means 135 or the like, a digital image corresponding to the change of each potential E 0 , E 1 , E 2 displayed on the screen of the display means 136 is displayed. While observing, no charge-up was observed directly on the upper pattern without calculating the secondary electron emission rate η and contrast ρ,
In addition, inspection conditions (each potential E 0 , E 1 , E 2 ) having an appropriate contrast ρ are selected and stored in the external storage device 137 or the like in accordance with the type of the inspection object (the cross-sectional structure of the surface). Can be. When the CPU 131 calculates the secondary electron emission rate η and the contrast ρ to optimize the inspection conditions (each potential E 0 , E 1 , E 2 ), the optimized digital image is displayed on the display means 136. Display on the screen, it is possible to confirm that the inspection conditions are appropriate.

【0066】本実施の形態における第4の変形例は、C
PU131が予め辞書に登録して指定した場所の二次電
子放出率ηを計算する代わりに、画像全体又は作業者が
指定した範囲内の平均二次電子放出率ηを計算する。こ
れにより辞書登録の必要性が無く、必ずしも繰り返し性
のないパターンであっても検査条件(各電位E0,E1
2)の選定ができ、平均的にチャージアップが起こら
ないため長時間安定な検査を実現することができる。本
実施の形態における第5の変形例は、CPU131が予
め辞書に登録して指定した場所の二次電子放出率ηを計
算する代わりに、複数の走査方法(図6(b)(c)に
示す如く走査方向を変えたり、同じ箇所を続けて複数走
査したりする方法)で二次電子等によるデジタル画像を
検出し、それら一致度(デジタル画像の差がない程度)
を計算し、その一致度が高い検査条件(各電位E0
1,E)を選定する。即ち、被検査対象物の表面に
おいてチャージアップが生じている場合には、チャージ
アップの緩和現象があるとしても、比較的短時間の間に
電子線を複数走査することによってチャージアップの現
象に変化が生じる筈である。従って、検出されるデジタ
ル画像の間に変化が見られない(一致度が高い)場合に
は、被検査対象物の表面においてチャージアップが生じ
ていないことを示す。またコントラストρについては、
検出できるデジタル画像から算出することができる。こ
れによれば登録辞書や作業者の指定なく検査条件の選定
ができる。なお、検出されるデジタル画像の間の差(変
化)によって、逆に被検査対象物の表面にチャージアッ
プする現象を把握することができる。
A fourth modification of the present embodiment is a modification of C
Instead of calculating the secondary electron emission rate η at a place designated by the PU 131 registered in the dictionary in advance, the PU 131 calculates an average secondary electron emission rate η within the entire image or within a range designated by the operator. As a result, there is no need to register a dictionary, and even if the pattern is not necessarily repeatable, the inspection conditions (each potential E 0 , E 1 ,
E 2 ) can be selected and charge-up does not occur on average, so that a long-term stable inspection can be realized. In a fifth modification of the present embodiment, instead of the CPU 131 calculating the secondary electron emission rate η at a location designated and registered in a dictionary in advance, a plurality of scanning methods (FIGS. 6B and 6C) are used. By changing the scanning direction as shown in the figure or scanning the same portion continuously for a plurality of times) to detect digital images by secondary electrons and the like (the degree to which there is no difference between the digital images).
Is calculated, and the inspection condition (the potentials E 0 ,
E 1 , E 2 ) are selected. In other words, when charge-up occurs on the surface of the object to be inspected, the charge-up phenomenon is changed by scanning a plurality of electron beams in a relatively short time, even if the charge-up relaxation phenomenon occurs. Should occur. Therefore, when no change is observed between the detected digital images (the degree of coincidence is high), it indicates that no charge-up has occurred on the surface of the inspection object. For the contrast ρ,
It can be calculated from a digital image that can be detected. According to this, inspection conditions can be selected without specifying a registered dictionary or an operator. It should be noted that a phenomenon (charging up) on the surface of the object to be inspected can be grasped by the difference (change) between the detected digital images.

【0067】本実施の形態における第6の変形例は、C
PU131が予め辞書に登録して指定した場所の二次電
子放出率ηを計算する代わりに、辞書に被検査対象物上
において走査方向を180度変えても同一なデジタル画
像信号として検出できるパターンを登録しておき、該パ
ターンの位置を指定することによって全体制御部26を
介して図17に示すように該パターン171が照射され
る電子線172が位置合わせされ、その後該パターン1
71に対して電子線の走査方向を180度変えて電子線
172を173および174により往復走査し、一方の
走査線から得られるデジタル画像信号を180度鏡面対
称に反転させてこの反転したデジタル画像信号と他方の
走査線から得られるデジタル画像信号とを比較してその
一致度を計算し、その一致度が高く、しかも検出される
デジタル画像に基づいて算出されるコントラストρが適
正な検査条件(各電位E,E1,E2)を選定する。な
お、パターン171にチャージアップが生じた場合に
は、往復の各走査線173および174においてデジタ
ル画像としてパターン171における走査線の下流側に
尾175を引いたようなものが現われる。従って、一方
の走査線から得られるデジタル画像信号を180度反転
したデジタル画像信号と他方の走査線から得られるデジ
タル画像信号とを比較することによって、パターン17
1にチャージアップが生じた場合には、パターン171
の両側において尾175が不一致(差)として現われる
ことになる。パターン171にチャージアップが生じな
い場合には、往復の各走査線173および174におい
てデジタル画像としてパターン171における走査線の
下流側に尾175が発生しなくなり、一致度が高くな
る。即ち、パターン171にチャージアップが生じない
検査条件(各電位E0,E1,E2)を選定することがで
きる。この変形例によれば被検査対象物の断面構造の情
報なしに適正な検査条件の選定が可能となる。なお、一
方の走査線から得られるデジタル画像信号を180度反
転したデジタル画像信号と他方の走査線から得られるデ
ジタル画像信号とを比較することによって、パターン1
71の両側において不一致(差)として現われる尾17
5を検出することによって、パターン171に生じたチ
ャージアップ現象を把握することが出来る。
A sixth modification of the present embodiment is a modification of C
Instead of calculating the secondary electron emission rate η at the location designated and registered in the dictionary by the PU 131 in advance, the dictionary stores a pattern that can be detected as the same digital image signal even when the scanning direction is changed by 180 degrees on the inspection object. By registering and designating the position of the pattern, the electron beam 172 irradiated with the pattern 171 is aligned through the overall control unit 26 as shown in FIG.
The electron beam 172 is reciprocally scanned by 173 and 174 by changing the scanning direction of the electron beam by 180 degrees with respect to 71, and the digital image signal obtained from one of the scanning lines is mirror-inverted by 180 degrees and this inverted digital image is inverted. The signal is compared with a digital image signal obtained from the other scanning line to calculate the degree of coincidence. The degree of coincidence is high, and the contrast ρ calculated based on the detected digital image is appropriate for the inspection condition ( each potential E 0, E 1, E 2 ) to select a. When charge-up occurs in the pattern 171, a digital image appears in each of the reciprocating scanning lines 173 and 174, with a tail 175 drawn downstream of the scanning line in the pattern 171. Therefore, by comparing a digital image signal obtained by inverting a digital image signal obtained from one scanning line by 180 degrees with a digital image signal obtained from the other scanning line, the pattern 17 is obtained.
When charge-up occurs in pattern 1, pattern 171
Tail 175 will appear as a mismatch (difference) on both sides of. When no charge-up occurs in the pattern 171, the tail 175 is not generated as a digital image downstream of the scanning line in the pattern 171 in each of the reciprocating scanning lines 173 and 174, and the matching degree is high. That is, it is possible to select an inspection condition (each potential E 0 , E 1 , E 2 ) that does not cause charge-up in the pattern 171. According to this modification, it is possible to select an appropriate inspection condition without information on the cross-sectional structure of the inspection object. The pattern 1 is obtained by comparing a digital image signal obtained by inverting a digital image signal obtained from one scanning line by 180 degrees with a digital image signal obtained from the other scanning line.
Tail 17 appearing as a mismatch (difference) on both sides of 71
By detecting No. 5, the charge-up phenomenon occurring in the pattern 171 can be grasped.

【0068】本実施の形態における第7の変形例は、C
PU131が予め辞書に登録して指定した場所の二次電
子放出率ηを計算する代わりに、図9に示すように被検
査対象物上のある領域について電子線を複数回走査して
それぞれにおけるデジタル画像を検出し、例えば1回目
の検出デジタル画像と複数回目の検出デジタル画像とを
比較してその一致度を計算し、その一致度が高く、しか
も検出されるデジタル画像に基づいて算出されるコント
ラストρが適正な検査条件(各電位E0,E1,E2)を
選定する。即ち上部パターンにチャージアップが生じて
いれば、例えば1回目の検出デジタル画像と複数回目の
検出デジタル画像との間の差が大きくなる。逆に上部パ
ターンにチャージアップが生じていなければ、例えば1
回目の検出デジタル画像と複数回目の検出デジタル画像
との間の差が殆どなく、一致度が高くなる。従って、上
部パターンにチャージアップが生じない検査条件(各電
位E0,E1,E2)を選定することができる。逆にを比
較のこの変形例によれば被検査対象物の表面断面構造の
情報無しに適正な検査条件を選定することができる。
A seventh modification of the present embodiment is a modification of C
Instead of the PU 131 calculating the secondary electron emission rate η at a location designated by registering it in a dictionary in advance, as shown in FIG. An image is detected and, for example, the first detected digital image is compared with a plurality of detected digital images to calculate the degree of coincidence, and the degree of coincidence is high, and the contrast calculated based on the detected digital image ρ selects an appropriate inspection condition (each potential E 0 , E 1 , E 2 ). That is, if charge-up occurs in the upper pattern, for example, the difference between the first detected digital image and the plurality of detected digital images increases. Conversely, if no charge-up has occurred in the upper pattern, for example, 1
There is almost no difference between the first and second detection digital images, and the degree of coincidence is high. Therefore, it is possible to select an inspection condition (each potential E 0 , E 1 , E 2 ) that does not cause charge-up in the upper pattern. Conversely, according to this modified example of comparison, an appropriate inspection condition can be selected without information on the surface sectional structure of the inspection object.

【0069】本実施の形態における第8の変形例は、自
動で検査条件を選定する代わりに、CPU131は指定
した場所の二次電子放出率η、複数の走査方法で検出し
たデジタル画像の一致度、デジタル画像のコントラスト
等の画質評価パラメータを表示手段136に表示する等
して作業者に提示して検査条件を選定してもらう。本変
形例によれば単純な構成で適正な検査条件の選定ができ
る。本実施の形態における第9の変形例は、自動で検査
条件を選定する代わりに、CPU131は、変更される
各電位E0,E1,E2に対応させて検出されたデジタル
画像を表示手段136に表示するなどして作業者に提示
し、観察されるデジタル画像に基づいて適正な検査条件
(各電位E0,E1,E2)を選定してもらう。本変形例
によれば、被検査対象物の表面断面構造の情報無しに、
しかも単純な構成で検査条件の選定を行うことができ
る。また、以上説明した複数の変形例を適用して適正な
検査条件(各電位E0,E1,E2)を選定してもよいこ
とは明らかである。
In an eighth modification of the present embodiment, instead of automatically selecting the inspection conditions, the CPU 131 sets the secondary electron emission rate η at the specified location, and the degree of coincidence of digital images detected by a plurality of scanning methods. Then, the image quality evaluation parameters such as the contrast of the digital image are displayed on the display means 136 and presented to the operator to select the inspection conditions. According to this modification, it is possible to select appropriate inspection conditions with a simple configuration. In a ninth modification of the present embodiment, instead of automatically selecting the inspection condition, the CPU 131 displays the digital image detected in correspondence with each of the potentials E 0 , E 1 , and E 2 to be changed. It is presented to the operator by displaying it at 136 or the like, and the appropriate inspection conditions (the potentials E 0 , E 1 , E 2 ) are selected based on the observed digital image. According to this modification, without information on the surface cross-sectional structure of the inspection object,
Moreover, the inspection conditions can be selected with a simple configuration. Also, it is clear that appropriate inspection conditions (each potential E 0 , E 1 , E 2 ) may be selected by applying a plurality of modified examples described above.

【0070】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、各種の品種、工程のウエハ(被検査対象物)を適正
な検査条件(各電位E0,E1,E2)で検査でき、特定
の品種のみならず、複数の工程における様々な表面の断
面構造を有するウエハ(被検査対象物)上のパターンの
欠陥や寸法等の検査を実現することができる。これによ
り、図21に示した如く、外観検査装置として使用で
き、製造工程の流れの途中において光学的に検査できな
い表面の断面構造を有するレジストパターンや絶縁膜パ
ターンにおける微細な欠陥や寸法等の検査をインライン
で実現することができる。当然オフラインで実現するこ
ともできる。
As described above, according to this embodiment, wafers (objects to be inspected) of various types and processes can be inspected under appropriate inspection conditions (each potential E 0 , E 1 , E 2 ). Inspection of defects and dimensions of patterns on a wafer (object to be inspected) having various surface cross-sectional structures in a plurality of processes as well as a specific product type can be realized. As a result, as shown in FIG. 21, it can be used as a visual inspection apparatus, and inspects fine defects and dimensions in a resist pattern or an insulating film pattern having a surface cross-sectional structure that cannot be optically inspected in the course of a manufacturing process. Can be realized inline. Of course, it can also be implemented offline.

【0071】次に本発明に係る電子線を用いて半導体ウ
エハ等の被対象物上のパターンを検出するシステムの第
3の実施の形態について図18を用いて説明する。即
ち、本システム(装置)は、電子線を発生させる電子線
源14と、ビームを走査させて画像化するためのビーム
偏向器15と、電子線を被検査対象物であるウエハ20
上に結像させる対物レンズ18と、対物レンズ18とウ
エハ20の間に設けたグリッド等の電圧付与手段19
と、ウエハ20を保持する試料台21を設置してウエハ
20を走査したり位置決めしたりするステージ46と、
ウエハの表面から発生した二次電子を二次電子検出器1
6に集めるためのExB(電界E(electricfield)と
磁界B(magnetic field)とが付与されるもの)17
と、高さ検出センサ13と、高さ検出センサ13から得
られるウエハ表面の高さ情報に基づいて対物レンズ18
の焦点位置を調整する焦点位置制御部22と、ビーム偏
向器15を制御して電子ビームの走査を実現する走査制
御部47と、試料台21の電位E 0を調整する試料台電
位調整49、グリッド等の電圧付与手段19の電位E1
を制御するグリッド電位調整48および電子線源14の
電圧E2を制御する線源電位調整51からなる電位制御
部21と、二次電子検出器16よりの信号をA/D変換
するA/D変換器24と、画像メモリ52および画像比
較手段53からなり、A/D変換器24でA/D変換さ
れたデジタル画像を処理する画像処理部25と、設計情
報等から得られる被検査対象物の表面断面構造に基づい
て検査条件を適正化する検査条件適正化部27bと、該
検査条件適正化部27bで適正化されて選定された検査
条件を設定記憶する検査条件設定部28と、ステージ4
6を制御するステージ制御部50と、これら全体を制御
する全体制御部26と、電子線源14、ビーム偏向器1
5、対物レンズ(静電光学系)18、グリッド等の電圧
付与手段19および被対象物(試料)であるウエハ20
等を収納した真空試料室45とよりなる。図16と異な
るのは、検査条件適正化部27bである。
Next, a semiconductor wafer is formed using the electron beam according to the present invention.
A system for detecting patterns on an object such as eha
The third embodiment will be described with reference to FIG. Immediately
The system (device) is an electron beam generating electron beam.
Source 14 and a beam for scanning and imaging the beam
A deflector 15 and a wafer 20 which is an electron beam to be inspected.
The objective lens 18 to be imaged on the
Voltage applying means 19 such as a grid provided between EHAs 20
And a sample stage 21 for holding a wafer 20
A stage 46 for scanning and positioning the 20;
A secondary electron detector 1 detects secondary electrons generated from the surface of the wafer.
ExB to collect in 6 (electric field E (electricfield)
To which a magnetic field B (magnetic field) is applied) 17
And the height detection sensor 13 and the height detection sensor 13
Objective lens 18 based on height information of the wafer surface
A focus position control unit 22 for adjusting the focal position of the
Scanning system that realizes electron beam scanning by controlling the director 15
Control unit 47 and the potential E of the sample stage 21 0Adjust the sample stage power
Potential adjustment 49, potential E of voltage applying means 19 such as a grid.1
Potential adjustment 48 and electron beam source 14
Voltage ETwoPotential control consisting of source potential adjustment 51 for controlling
A / D conversion of signals from the section 21 and the secondary electron detector 16
A / D converter 24, image memory 52 and image ratio
The A / D converter 24 performs A / D conversion.
An image processing unit 25 for processing the digital images
Based on the surface cross-sectional structure of the inspected object obtained from
An inspection condition optimizing unit 27b for optimizing the inspection conditions by
Inspection optimized and selected by the inspection condition optimization section 27b
An inspection condition setting unit 28 for setting and storing conditions;
6 and a stage control unit 50 for controlling
Controller 26, the electron beam source 14, the beam deflector 1
5. Voltage of objective lens (electrostatic optical system) 18, grid, etc.
Application means 19 and wafer 20 as an object (sample)
And the like, and a vacuum sample chamber 45 containing therein. Different from FIG.
This is the inspection condition optimization unit 27b.

【0072】本システムのシーケンスを図14(c)に
示す。被検査対象物20を構成する複数の材質より検査
条件を設定する方式である。検査条件適正化部27bに
おける検査条件の適正化は、次に説明するように行われ
る。即ち、CPU131は、図1および図10に示す如
く、被検査対象の種類に亘って表面の断面構造を構成す
る複数材質についての試料上の加速電圧E及び試料上の
電位勾配αと二次電子放出効率ηとの関係を、入力手段
等135を用いて入力された実験値に基づいて理論的に
算出して外部記憶装置137等に記憶する。次に被検査
対象物の種類に応じた表面の断面構造を構成する複数材
質(上部に位置する材質と下部に位置する材質)を入力
手段等135を用いて指定する。CPU131は、指定
された上部に位置する材質の二次電子放出効率ηが1前
後の小さな許容値内(ほぼ1)であり、しかも下部に位
置する材質の二次電子放出率ηが例えば0.7から1.
2等の予め決めた許容範囲内であり、かつ上部に位置す
る材質の二次電子放出効率ηとの差(コントラストρ)
が適切な検査条件(各電位E0,E1,E2)を探し、こ
れを適正な検査条件として、外部記憶装置137等に記
憶する(ステップ37d)。当然外部記憶装置137等
には、被検査対象の種類の数に亘って、各種類に応じた
適正な検査条件の群が記憶されることになる。
FIG. 14C shows the sequence of this system. In this method, inspection conditions are set based on a plurality of materials constituting the inspection object 20. The optimization of the inspection conditions in the inspection condition optimization unit 27b is performed as described below. That is, as shown in FIG. 1 and FIG. 10, the CPU 131 sets the acceleration voltage E on the sample, the potential gradient α on the sample, and the The relationship with the release efficiency η is theoretically calculated based on the experimental value input using the input means 135 and stored in the external storage device 137 or the like. Next, a plurality of materials (a material located at the upper portion and a material located at the lower portion) constituting the cross-sectional structure of the surface according to the type of the object to be inspected are designated using the input means 135 or the like. The CPU 131 determines that the secondary electron emission efficiency η of the specified upper material is within a small allowable value of about 1 (approximately 1), and the secondary electron emission rate η of the lower material is, for example, 0. 7 to 1.
The difference from the secondary electron emission efficiency η of the material located above and within a predetermined allowable range such as 2 (contrast ρ)
Searches for appropriate inspection conditions (each potential E 0 , E 1 , E 2 ) and stores them as appropriate inspection conditions in the external storage device 137 or the like (step 37d). Naturally, the external storage device 137 and the like store a group of appropriate inspection conditions corresponding to each type over the number of types of the inspection target.

【0073】次に実際にウエハを検査することについて
説明する。まず実際にウエハを検査する前に、検査条件
設定部28において、外部記憶装置137等に記憶され
た検査条件(各電位E0,E1,E2)の群の中から検査
しようとするウエハの種類(品種と工程とからなる。)
に対応する検査条件を選定してRAM134等に記憶す
る。次に全体制御部26からの指令で、実際に検査する
ウエハをローディングし(ステップ31d)、位置合わ
せした(ステップ32d)後、検査条件設定部28に記
憶された検査条件を読出して、電位制御部23を構成す
る試料台電位調整49、グリッド電位調整48および線
源電位調整51により各電位E0,E1,E2のそれぞれ
を制御し、この条件により決まる焦点位置オフセットを
焦点位置制御部22で設定する(ステップ34d)。こ
の設定後、全体制御部26からの指令によりステージ4
6をステージ制御部50からの制御により所定の速度で
Y方向に駆動しながら(このY方向の走査はビーム偏向
器15による走査を併用してもよい。)、走査制御部4
7からの制御によりビーム偏向器15を用いて電子線源
14よりの電子ビームをX方向に走査して二次電子検出
器16から連続した二次元画像信号を検出し、A/D変
換器24で二次元デジタル画像信号に変換して画像処理
部25の画像メモリ52に記憶する。次に画像比較手段
53において、検出した二次元デジタル画像信号と画像
メモリ52に記憶された二次元デジタル画像信号のう
ち、本来同一であることが期待される(例えば繰り返さ
れるチップまたはブロックまたは単位領域(パターンか
らなる場合も含む)毎の)画像信号同士を比較して検査
基準(判定基準)に基づいて異なる部分を欠陥として判
定し、画像処理部25内または全体制御部26内のメモ
リに記録する(ステップ35d)。ウエハ20に対して
検査すべき場所全て検査を完了したらアンローディング
する(ステップ36d)。
Next, the actual inspection of the wafer will be described. First, before actually inspecting a wafer, the inspection condition setting unit 28 selects a wafer to be inspected from a group of inspection conditions (each potential E 0 , E 1 , E 2 ) stored in the external storage device 137 or the like. Type (consisting of product type and process)
Is selected and stored in the RAM 134 or the like. Next, in response to a command from the overall control unit 26, the wafer to be actually inspected is loaded (step 31d) and aligned (step 32d), and then the inspection conditions stored in the inspection condition setting unit 28 are read out to control the potential. Each of the potentials E 0 , E 1 , and E 2 is controlled by a sample stage potential adjustment 49, a grid potential adjustment 48, and a source potential adjustment 51 included in the unit 23, and the focus position offset determined by these conditions is used as the focus position control unit. 22 is set (step 34d). After this setting, the stage 4 is controlled by a command from the overall control unit 26.
The scanning controller 4 is driven in the Y direction at a predetermined speed under the control of the stage controller 50 (the scanning in the Y direction may be performed by scanning with the beam deflector 15).
7, the electron beam from the electron beam source 14 is scanned in the X direction using the beam deflector 15 to detect a continuous two-dimensional image signal from the secondary electron detector 16, and the A / D converter 24 And converts it into a two-dimensional digital image signal and stores it in the image memory 52 of the image processing unit 25. Next, in the image comparing means 53, it is expected that the detected two-dimensional digital image signal and the two-dimensional digital image signal stored in the image memory 52 are originally the same (for example, a repeated chip or block or unit area). Image signals (for each pattern) are compared, and different portions are determined as defects based on an inspection criterion (determination criterion), and are recorded in a memory in the image processing unit 25 or the overall control unit 26. (Step 35d). When the inspection is completed for all the places to be inspected for the wafer 20, the wafer 20 is unloaded (step 36d).

【0074】本実施の形態による第1の変形例は、被検
査対象物の情報のみにより探索して得られる検査条件
(各電位E0,E1,E2)をそのまま適用する代わり
に、探索して得られる検査条件(各電位E0,E1
2)の近傍で上記第2の実施の形態において説明した
方式(被検査対象物の表面から発生する二次電子を検出
して得られるデジタル画像信号に基づく検査条件の適正
化)でキャリブレーションすることによって実際のウエ
ハの表面の断面構造に適する検査条件を算出することが
出来る。即ち、チャージアップの現象は、表面の断面構
造におけるパターンの材質だけで決まるものではなく、
上部パターンの形状や厚さ等によっても変化するからで
ある。本変形例によれば、最短の時間で正確な検査条件
の設定を行うことができる。
The first modification according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the search conditions (each potential E 0 , E 1 , E 2 ) obtained by searching only based on the information of the object to be inspected are used instead of the search. (Each potential E 0 , E 1 ,
Calibration in the vicinity of E 2 ) by the method described in the second embodiment (optimization of inspection conditions based on a digital image signal obtained by detecting secondary electrons generated from the surface of the inspection object). By doing so, it is possible to calculate inspection conditions suitable for the cross-sectional structure of the actual wafer surface. That is, the phenomenon of charge-up is not determined only by the material of the pattern in the cross-sectional structure of the surface,
This is because it changes depending on the shape and thickness of the upper pattern. According to the present modification, it is possible to set accurate inspection conditions in the shortest time.

【0075】本実施の形態でも、上記第2の実施の形態
と同様な作用効果を得ることができる。即ち、各種の品
種、工程のウエハを最適な検査条件で検査でき、特定の
品種のみならず、複数の工程で得られるウエハに対して
適用することができる。
In this embodiment, the same operation and effect as those of the second embodiment can be obtained. That is, wafers of various types and processes can be inspected under optimal inspection conditions, and the present invention can be applied to wafers obtained in a plurality of processes as well as specific types.

【0076】次に本発明に係る電子線を用いて半導体ウ
エハ等の被対象物上のパターンを検出(観察)するシス
テムの第4の実施の形態について図19を用いて説明す
る。図19は本発明に係る観察用SEMの一実施の形態
を示す概略構成図である。本システム(装置)は、電子
線を発生させる電子線源14と、ビームを走査させて画
像化するためのビーム偏向器15と、電子線を被対象物
20上に結像させる対物レンズ18と、対物レンズと被
対象物との間に設けたグリッド等の電圧付与手段19
と、被対象物20を保持する試料台21を設置して被対
象物20を走査したり位置決めしたりするステージ46
と、被対象物の表面から発生した二次電子を二次電子検
出器16に集めるためのExB(電界E(electric fie
ld)と磁界B(magnetic field)とが付与されるもの)
17と、高さ検出センサ13と、高さ検出センサ13か
ら得られる被対象物表面の高さ情報に基づいて対物レン
ズ18の焦点位置を調整する焦点位置制御部22と、ビ
ーム偏向器15を制御して電子ビームの走査を実現する
走査制御部47と、試料台21の電位E0を調整する試
料台電位調整49、グリッド等の電圧付与手段19の電
位E1を制御するグリッド電位調整48および電子線源
14の電圧E2を制御する線源電位調整51からなる電
位制御部21と、二次電子検出器16よりの信号をA/
D変換するA/D変換器24と、A/D変換器24でA
/D変換されたデジタル画像をディスプレイ等のモニタ
55に表示する画像表示部54と、設計情報等から得ら
れる被検査対象物の表面断面構造に基づいて検査条件を
適正化する検査条件適正化部27bと、該検査条件適正
化部27bで適正化されて選定された検査条件を設定記
憶する検査条件設定部28と、ステージ46を制御する
ステージ制御部50と、これら全体を制御する全体制御
部26と、電子線源14、ビーム偏向器15、対物レン
ズ(静電光学系)18、グリッド等の電圧付与手段19
および被対象物(試料)であるウエハ20等を収納した
真空試料室45とよりなる。図16および図18と異な
るのは、画像処理部25に代えて、画像表示部54およ
びモニタ55を設けたことにある。なお、検査条件適正
化部27bにも、画像表示部54の機能を有すると共に
モニタ(表示手段)136を備えているので、モニタ5
5に代えてモニタ(表示手段)136を用いることがで
きる。
Next, a fourth embodiment of a system for detecting (observing) a pattern on an object such as a semiconductor wafer using an electron beam according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the observation SEM according to the present invention. The system (apparatus) includes an electron beam source 14 for generating an electron beam, a beam deflector 15 for scanning and imaging a beam, and an objective lens 18 for forming an image of the electron beam on an object 20. Voltage applying means 19 such as a grid provided between the objective lens and the object
And a stage 46 on which the sample stage 21 for holding the object 20 is set and the object 20 is scanned and positioned.
And ExB (electric field E) for collecting secondary electrons generated from the surface of the object to the secondary electron detector 16.
ld) and a magnetic field B (magnetic field)
17, a height detection sensor 13, a focus position control unit 22 for adjusting the focus position of the objective lens 18 based on height information on the surface of the object obtained from the height detection sensor 13, and a beam deflector 15. A scanning controller 47 for controlling the electron beam scanning, a sample stage potential adjustment 49 for adjusting the potential E 0 of the sample stage 21, and a grid potential adjustment 48 for controlling the potential E 1 of the voltage applying means 19 such as a grid. And a potential control unit 21 comprising a source potential adjustment 51 for controlling the voltage E 2 of the electron beam source 14, and a signal from the secondary electron detector 16 to A /
A / D converter 24 for D / D conversion and A / D converter 24
An image display unit 54 for displaying the / D converted digital image on a monitor 55 such as a display, and an inspection condition optimizing unit for optimizing the inspection conditions based on the surface cross-sectional structure of the object to be inspected obtained from design information and the like. 27b, an inspection condition setting unit 28 for setting and storing inspection conditions optimized and selected by the inspection condition optimization unit 27b, a stage control unit 50 for controlling the stage 46, and an overall control unit for controlling all of them. 26, voltage applying means 19 such as an electron beam source 14, a beam deflector 15, an objective lens (electrostatic optical system) 18, and a grid.
And a vacuum sample chamber 45 containing the wafer 20 or the like as an object (sample). 16 and 18 is that an image display unit 54 and a monitor 55 are provided instead of the image processing unit 25. Since the inspection condition optimizing unit 27b has the function of the image display unit 54 and also includes the monitor (display unit) 136, the monitor 5
A monitor (display means) 136 can be used in place of 5.

【0077】本システムのシーケンスは、図14(c)
に示す如く、第3の実施の形態と同様とする。ただし、
ステップ35dにおける検査は、作業者よりの指示に従
って全体制御部26からの指令によりステージ46をス
テージ制御部50からの制御により所定の速度でY方向
に駆動しながら(このY方向の走査はビーム偏向器15
による走査を併用してもよい。)、走査制御部47から
の制御によりビーム偏向器15を用いて電子線源14よ
りの電子ビームをX方向に走査して二次電子検出器16
から連続した二次元画像信号を検出し、A/D変換器2
4で二次元デジタル画像信号に変換して画像表示部54
内に設けられた画像メモリに記憶する。そして画像表示
部54は画像メモリに記憶された画像信号の中から指定
された画像を切りだしてモニタ55に拡大表示して作業
者に提示する。従って、作業者は、被対象物の表面上の
特定の部分画像を拡大して観察することができる。本実
施の形態によれば、被対象物の表面の材質の変化によら
ず、常にチャージアップを起こさない条件で観察するこ
とができる。
The sequence of this system is shown in FIG.
As shown in the figure, it is the same as in the third embodiment. However,
In the inspection in step 35d, the stage 46 is driven in the Y direction at a predetermined speed under the control of the stage control unit 50 in accordance with a command from the overall control unit 26 in accordance with an instruction from the operator (the scanning in the Y direction is performed by beam deflection). Table 15
May be used in combination. ), The secondary electron detector 16 scans the electron beam from the electron beam source 14 in the X direction using the beam deflector 15 under the control of the scanning controller 47.
, A continuous two-dimensional image signal is detected from the A / D converter 2
The image is converted into a two-dimensional digital image signal by the image display unit 54 in
And stored in an image memory provided therein. Then, the image display section 54 cuts out the designated image from the image signals stored in the image memory, enlarges the image on the monitor 55, and presents it to the operator. Therefore, the operator can enlarge and observe a specific partial image on the surface of the object. According to the present embodiment, observation can always be performed under conditions that do not cause charge-up, regardless of changes in the material of the surface of the object.

【0078】次に本発明に係る電子線を用いて半導体ウ
エハ等の被対象物上のパターンを検出するシステムの第
5の実施の形態について図20を用いて説明する。図2
0は本発明に係るパターンの寸法を検査する測長装置の
一実施の形態を示す概略構成図である。本システム(装
置)は、電子線を発生させる電子線源14と、ビームを
走査させて画像化するためのビーム偏向器15と、電子
線を被対象物20上に結像させる対物レンズ18と、対
物レンズと被対象物との間に設けたグリッド等の電圧付
与手段19と、被対象物20を保持する試料台21を設
置して被対象物20を走査したり位置決めしたりするス
テージ46と、被対象物の表面から発生した二次電子を
二次電子検出器16に集めるためのExB(電界E(el
ectric field)と磁界B(magnetic field)とが付与さ
れるもの)17と、高さ検出センサ13と、高さ検出セ
ンサ13から得られる被対象物表面の高さ情報に基づい
て対物レンズ18の焦点位置を調整する焦点位置制御部
22と、ビーム偏向器15を制御して電子ビームの走査
を実現する走査制御部47と、試料台21の電位E 0
調整する試料台電位調整49、グリッド等の電圧付与手
段19の電位E1を制御するグリッド電位調整48およ
び電子線源14の電圧E2を制御する線源電位調整51
からなる電位制御部21と、二次電子検出器16よりの
信号をA/D変換するA/D変換器24と、A/D変換
器24でA/D変換されたデジタル画像を記憶する画像
メモリを有し、この画像メモリに記憶されたデジタル画
像に基づいて所定のパターンの寸法を計測する計測処理
部56を有する画像処理部25と、A/D変換器24か
ら得られるデジタル画像に基づいて被検査対象物の表面
断面構造に対応させて検査条件を適正化する検査条件適
正化部27aと、該検査条件適正化部27aで適正化さ
れて選定された検査条件を設定記憶する検査条件設定部
28と、ステージ46を制御するステージ制御部50
と、これら全体を制御する全体制御部26と、電子線源
14、ビーム偏向器15、対物レンズ(静電光学系)1
8、グリッド等の電圧付与手段19および被対象物(試
料)であるウエハ20等を収納した真空試料室45とよ
りなる。図16および図18と異なるのは、画像処理部
25において被検査対象物上のパターンの寸法等を計測
することにある。なお、画像処理部25においてパター
ンの寸法を計測するためには、走査制御部47からビー
ム偏向器15に与える電子ビームの偏向量(走査量)お
よびステージ制御部50によってステージを走行させる
変位量(走行量)のデータが必要となる。そのため、画
像処理部25には、走査制御部47からビーム偏向器1
5に与える電子ビームの偏向量(走査量)およびステー
ジ制御部50によってステージを走行させる変位量(走
行量)のデータ(位置情報)221が入力されている。
Next, a semiconductor wafer is formed using the electron beam according to the present invention.
A system for detecting patterns on an object such as eha
The fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG.
0 is the length measuring device for inspecting the dimension of the pattern according to the present invention.
It is a schematic structure figure showing one embodiment. This system (package
) Includes an electron beam source 14 for generating an electron beam and a beam.
A beam deflector 15 for scanning and imaging;
An objective lens 18 for imaging a line on an object 20;
With voltage such as a grid provided between the object lens and the object
And a sample stage 21 for holding the object 20.
To scan and position the object 20
Stage 46 and secondary electrons generated from the surface of the object.
ExB (electric field E (el
ectric field) and magnetic field B (magnetic field)
17), the height detection sensor 13, and the height detection sensor.
Based on height information of the surface of the object obtained from the sensor 13
Position controller for adjusting the focal position of the objective lens 18
22 and scanning of the electron beam by controlling the beam deflector 15
And a potential E of the sample table 21. 0To
Sample stage potential adjustment 49 to be adjusted, voltage applying means such as grid
The potential E of the stage 191Grid potential adjustment 48 and
And the voltage E of the electron beam source 14TwoSource potential adjustment 51 for controlling
And a potential control unit 21 composed of
A / D converter 24 for A / D converting a signal, and A / D conversion
For storing a digital image that has been A / D converted by the imager 24
A digital image stored in the image memory.
Measurement processing for measuring the dimensions of a given pattern based on an image
The image processing unit 25 having the unit 56 and the A / D converter 24
The surface of the inspected object based on the digital image obtained
Inspection conditions suitable to optimize inspection conditions according to the cross-sectional structure
The inspection condition optimization unit 27a and the inspection condition optimization unit 27a
Inspection condition setting unit that sets and stores the inspection condition selected
28 and a stage controller 50 for controlling the stage 46
And an overall control unit 26 for controlling the whole thereof, and an electron beam source
14, beam deflector 15, objective lens (electrostatic optical system) 1
8, a voltage applying means 19 such as a grid and an object (test
Vacuum chamber 45 containing the wafer 20 and the like
It becomes. The difference from FIG. 16 and FIG.
Measure the dimensions of the pattern on the inspection object in 25
Is to do. Note that the image processing unit 25
In order to measure the dimensions of the
And the amount of electron beam deflection (scanning) applied to the beam deflector 15.
And the stage is controlled by the stage controller 50.
Data on the amount of displacement (travel) is required. Therefore,
The image processing unit 25 has a beam deflector 1 from the scanning control unit 47.
Deflection amount (scanning amount) and stay of electron beam given to 5
The amount of displacement (running) for moving the stage by the
(Line amount) data (position information) 221 is input.

【0079】本システムのシーケンスは、図14(b)
に示す如く、第2の実施の形態と同様とする。ただし、
ステップ35cにおいて、全体制御部26からの指令で
ステージ46をステージ制御部50の制御によって所定
の速度でY方向に駆動しながら走査制御部47の制御に
よりビーム偏向器15を用いて電子線源14よりの電子
ビームをX方向に走査して二次電子検出器16から連続
した二次元画像信号を検出し、A/D変換器24で二次
元デジタル画像信号に変換して画像処理部25内に設け
られた画像メモリに記憶する。画像処理部25は、入力
された走査制御部47からビーム偏向器15に与える電
子ビームの偏向量(走査量)およびステージ制御部50
によってステージを走行させる変位量(走行量)のデー
タ(位置情報)221を用いて、上記画像メモリに記憶
された画像データに基づいて被対象物の表面に形成され
た所望のパターンの寸法を計測し、その結果を画像処理
部25内または全体制御部26内のメモリに記憶し、必
要に応じて作業者に提示すべく出力する。
The sequence of this system is shown in FIG.
As shown in the figure, it is the same as the second embodiment. However,
In step 35c, the electron beam source 14 is driven by the beam deflector 15 under the control of the scanning control unit 47 while the stage 46 is driven in the Y direction at a predetermined speed under the control of the stage control unit 50 under the command of the overall control unit 26. The electron beam is scanned in the X direction to detect a continuous two-dimensional image signal from the secondary electron detector 16, is converted into a two-dimensional digital image signal by the A / D converter 24, and is sent to the image processing unit 25. It is stored in the provided image memory. The image processing unit 25 includes a deflection amount (scanning amount) of the electron beam input from the scanning control unit 47 to the beam deflector 15 and a stage control unit 50.
Based on the image data stored in the image memory, the dimensions of a desired pattern formed on the surface of the object are measured using displacement (travel distance) data (position information) 221 that causes the stage to travel. Then, the result is stored in a memory in the image processing unit 25 or the overall control unit 26, and output to be presented to an operator as needed.

【0080】本実施の形態によれば、各種の品質、工程
のウエハ上のパターンについて適正な検査条件で計測で
き、特定の品種のみならず、複数の工程から得られるウ
エハ上のパターンの寸法を正確に計測でき、その結果、
図21に示した品質検査装置として使用することができ
る。即ち、製造工程の途中において光学的に計測できな
いレジストパターンや絶縁膜等のパターンについて微細
な線幅等を正確に計測でき、その結果品質検査を実現す
ることができる。次に本発明に係る電子線を用いて半導
体ウエハ等の被対象物上のパターンを検出するシステム
の第6〜第10の実施の形態について図22〜図26を
用いて説明する。図22は、本発明に係る電子線を用い
て半導体ウエハ等の被対象物上のパターンを検出するシ
ステムの第6の実施の形態を示す図である。この第6の
実施の形態は、被検査対象物20の表面にチャージアッ
プが生じた場合において、図4〜図6、図8、図17に
示すようにセンサ11(16)で検出される被検査対象
物の物理的性質を現わした例えば二次電子による画像信
号をA/D変換器24で変換したデジタル画像信号に現
われるチャージアップの現象に対して画像処理部25に
おいて検査基準(判定基準)を変えたりしてこのチャー
ジアップの影響を軽減して正しく検査することができる
ようにしたものである。
According to the present embodiment, it is possible to measure patterns on a wafer in various qualities and processes under appropriate inspection conditions, and to measure not only a specific product type but also dimensions of a pattern on a wafer obtained from a plurality of processes. Accurate measurement, and as a result,
It can be used as the quality inspection device shown in FIG. That is, it is possible to accurately measure a fine line width or the like of a resist pattern or a pattern of an insulating film or the like that cannot be optically measured during the manufacturing process, and as a result, a quality inspection can be realized. Next, sixth to tenth embodiments of a system for detecting a pattern on an object such as a semiconductor wafer using an electron beam according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 22 is a diagram showing a sixth embodiment of a system for detecting a pattern on an object such as a semiconductor wafer using an electron beam according to the present invention. In the sixth embodiment, when a charge-up occurs on the surface of the inspection object 20, the sensor 11 (16) is detected by the sensor 11 (16) as shown in FIGS. 4 to 6, 8, and 17. In the image processing unit 25, an inspection criterion (judgment criterion) is applied to a charge-up phenomenon that appears in a digital image signal obtained by converting an image signal due to, for example, secondary electrons, which represents the physical properties of the inspection object, by the A / D converter 24. ) To reduce the influence of this charge-up so that correct inspection can be performed.

【0081】即ち、図22に示す実施の形態において
は、検査条件適正化部27aにおいて、CPU131
は、被検査対象物の表面断面構造が異なる各種類につい
て、電子線の高速に走査する走査方向に応じてセンサ1
1(16)で検出されてA/D変換器24で変換された
被検査対象物の物理的性質を現わした例えば二次電子に
よるデジタル画像信号に基づいて、電子線の高速に走査
する走査方向に対応させて例えば図6(b)または
(c)、および図8(b)に示すようにチャージアップ
が生じたことによるデジタル画像信号の変化領域(チャ
ージアップによる変化領域)を抽出し、必要に応じて上
記変化領域における平均的な明るさを求める等のチャー
ジアップ判定を行い、その結果を被検査対象物の各種類
毎に外部記憶装置137等に記憶する。チャージアップ
が生じたことによるデジタル画像信号の変化領域の抽出
は、例えば上部パターン領域の明るさを消去し、下部パ
ターン領域の明るさを消去する2つの閾値を用いれば実
現することができる。それは、チャージアップによる変
化領域の明るさが、上部パターン領域の明るさと下部パ
ターン領域の明るさとの中間にあるからである。従っ
て、検査条件適正化部27aにおいて、外部記憶装置1
37等に被検査対象物の各種類毎に、電子線の高速に走
査する走査方向に対応させて、繰り返される例えばチッ
プまたはブロックまたは単位領域毎のチャージアップに
よる変化領域を示す二次元のマスクデータ(マスク信
号)(例えば図6(d)(e)および図8(c)に示
す)が形成されることになる。ただし、チャージアップ
による変化領域を示す二次元のマスクデータ(マスク信
号)に対して変化領域のみを拡大する処理を施してそれ
をマスクデータ(マスク信号)222として外部記憶装
置137等に記憶しておくことが望ましい。また同じ種
類の被検査対象物上の繰り返される例えばチップまたは
ブロックまたは単位領域において、複数種類のチャージ
アップ現象が異なる表面断面構造を有する場合があるの
で、その分まで二次元のマスクデータを用意する必要が
有る。
That is, in the embodiment shown in FIG. 22, the inspection condition optimizing section 27a
Is a sensor 1 for each type having different surface cross-sectional structures of the object to be inspected, according to the scanning direction in which the electron beam scans at high speed.
1) High-speed scanning of an electron beam based on a digital image signal of, for example, secondary electrons which indicates the physical properties of the inspection object detected by the A / D converter 24 and detected by the A / D converter 24. In accordance with the direction, for example, as shown in FIG. 6B or FIG. 6C and FIG. 8B, a change area (change area due to charge-up) of the digital image signal due to charge-up is extracted. If necessary, a charge-up determination such as obtaining an average brightness in the change area is performed, and the result is stored in the external storage device 137 or the like for each type of the inspection object. Extraction of a change region of the digital image signal due to occurrence of charge-up can be realized by using, for example, two thresholds for erasing the brightness of the upper pattern region and erasing the brightness of the lower pattern region. This is because the brightness of the change area due to the charge-up is intermediate between the brightness of the upper pattern area and the brightness of the lower pattern area. Therefore, in the inspection condition optimizing unit 27a, the external storage device 1
37, etc., two-dimensional mask data indicating a changed area due to repeated charge-up of, for example, a chip or a block or a unit area, corresponding to a scanning direction in which an electron beam is scanned at a high speed for each type of the inspection object. (Mask signal) (for example, shown in FIGS. 6D and 6E and FIG. 8C) is formed. However, a process for enlarging only the change area is performed on two-dimensional mask data (mask signal) indicating a change area due to charge-up, and the result is stored as mask data (mask signal) 222 in the external storage device 137 or the like. It is desirable to keep. In addition, in a repeated chip, block or unit area on the same type of object to be inspected, for example, a plurality of types of charge-up phenomena may have different surface cross-sectional structures, so two-dimensional mask data is prepared accordingly. There is a need.

【0082】なお、チャージアップによる変化領域にお
ける検査基準(判定基準)については、CPU131に
おいて求められる上記変化領域における平均的な明るさ
に基づいて定めても良い。また上記変化領域以外におけ
る検査基準(判定基準)については、上部パターン領域
と下部パターン領域との間の画像コントラストρに基づ
いて定めれば良い。
The inspection criterion (judgment criterion) in the change area due to charge-up may be determined based on the average brightness in the change area obtained by the CPU 131. In addition, the inspection criterion (judgment criterion) other than the above-mentioned change area may be determined based on the image contrast ρ between the upper pattern area and the lower pattern area.

【0083】次に実際に被検査対象物(ウエハ)を検査
することについて説明する。まず検査条件設定部28
は、実際検査する際指定された被検査対象物の種類に対
応するマスク信号を外部記憶装置137等から読出して
RAM134等に設定記憶する。次に全体制御部26か
らの指令によりステージ46をステージ制御部50から
の制御により所定の速度でY方向に駆動しながら走査制
御部47からの制御によりビーム偏向器15を用いて電
子線源14よりの電子ビームをX方向に走査してセンサ
11(二次電子検出器16)から連続した二次元画像信
号を検出し、A/D変換器24で二次元デジタル画像信
号に変換して画像処理部25の画像メモリ52に記憶す
る。次に画像比較手段53において、検出した二次元デ
ジタル画像信号と画像メモリ52に記憶された二次元デ
ジタル画像信号のうち、本来同一であることが期待され
る(例えば繰り返されるチップまたはブロックまたは単
位領域毎の)画像信号同士を比較する際、上記RAM1
34等に記憶されたマスクデータ222を読出して、走
査制御部47からビーム偏向器15に与える電子ビーム
の偏向量(走査量)およびステージ制御部50によって
ステージを走行させる変位量(走行量)のデータ(位置
情報)221に基づいて、読出されたマスクデータ22
2を上記比較される二次元デジタル画像信号と位置合わ
せさせ、上記マスクデータ222に基づいて変化領域と
それ以外の領域とにおいて検査基準(判定基準)を変え
て画像信号同士が異なる部分を欠陥として判定し、画像
処理部25内または全体制御部26内のメモリに記録す
る。即ち、画像比較手段53において、本来同一である
ことが期待される(例えば繰り返されるチップまたはブ
ロックまたは単位領域毎の)画像信号同士を比較する
際、上記マスクデータ222に基づいてチャージアップ
による変化領域とそれ以外の領域とにおいて検査基準
(判定基準)を変える(例えばチャージアップによる変
化領域において感度を低下させる)ことによって、チャ
ージアップによって検出されるデジタル画像信号に変化
が生じたとしても、誤検出を防止することができる。
Next, the actual inspection of the inspection object (wafer) will be described. First, the inspection condition setting unit 28
Reads the mask signal corresponding to the type of the inspection target specified at the time of the actual inspection from the external storage device 137 or the like, and sets and stores the mask signal in the RAM 134 or the like. Next, the electron beam source 14 is driven by the beam deflector 15 under the control of the scanning control unit 47 while the stage 46 is driven in the Y direction at a predetermined speed under the control of the stage control unit 50 according to the command from the overall control unit 26. The electron beam is scanned in the X direction to detect a continuous two-dimensional image signal from the sensor 11 (secondary electron detector 16), and is converted into a two-dimensional digital image signal by the A / D converter 24 to perform image processing. It is stored in the image memory 52 of the unit 25. Next, in the image comparing means 53, it is expected that the detected two-dimensional digital image signal and the two-dimensional digital image signal stored in the image memory 52 are originally the same (for example, a repeated chip or block or unit area). When comparing image signals (for each), the RAM 1
The mask data 222 stored in the storage device 34 or the like is read, and the deflection amount (scanning amount) of the electron beam given to the beam deflector 15 from the scanning control unit 47 and the displacement amount (traveling amount) for moving the stage by the stage control unit 50 are read. Based on the data (position information) 221, the read mask data 22
2 is aligned with the two-dimensional digital image signal to be compared, the inspection criterion (judgment criterion) is changed between the changed area and the other area based on the mask data 222, and a portion where the image signals are different is regarded as a defect. It is determined and recorded in the memory in the image processing unit 25 or the overall control unit 26. That is, when the image comparing means 53 compares image signals that are originally expected to be the same (for example, for each repeated chip, block, or unit area), a change area due to charge-up based on the mask data 222 is used. By changing the inspection criterion (judgment criterion) between and the other area (for example, reducing the sensitivity in a change area due to charge-up), even if a change occurs in the digital image signal detected by the charge-up, erroneous detection is performed. Can be prevented.

【0084】ところで、図6および図17に示すよう
に、主として電子線の高速に走査される走査方向と関係
してチャージアップによる変化領域が変化するので、例
えば試料台21を90度または180度回転させること
によって被検査対象物20を90度または180度回転
させて電子線の走査方向を変えて、再度センサ11(二
次電子検出器16)から連続した二次元画像信号を検出
し、A/D変換器24で二次元デジタル画像信号に変換
し、画像処理部25で検査することによって、全領域に
亘って同一の検査基準(判定基準)で検査することがで
きる。
By the way, as shown in FIGS. 6 and 17, the change area due to charge-up changes mainly in relation to the scanning direction in which the electron beam is scanned at a high speed. By rotating the object to be inspected 20 by 90 or 180 degrees by rotating it, the scanning direction of the electron beam is changed, and a continuous two-dimensional image signal is detected again from the sensor 11 (secondary electron detector 16). By converting into a two-dimensional digital image signal by the / D converter 24 and inspecting by the image processing unit 25, it is possible to inspect over the entire area with the same inspection criterion (judgment criterion).

【0085】図23は、本発明に係る電子線を用いて半
導体ウエハ等の被対象物上のパターンを検出するシステ
ムの第7の実施の形態を示した図である。図23に示す
第7の実施の形態においては、被検査対象物20(2
8)をローデイングし、全体制御部26からの指令によ
りステージ46をステージ制御部50からの制御により
位置合わせをした後、被検査対象物20上のあるチップ
またはブロックまたは単位領域(パターンからなる場合
も含む)について、電子線を1回走査してセンサ11
(二次電子検出器16)から連続した第1の二次元画像
信号を検出し、A/D変換器24で第1の二次元デジタ
ル画像信号に変換して検査条件適正化部27cの画像メ
モリ232に記憶すると共に画像処理部25の画像メモ
リ52に記憶する。次に同じチップまたはブロックまた
は単位領域(パターンからなる場合も含む)について、
電子線を複数回走査して(高速に走査する方向を変えて
もよい。)センサ11(二次電子検出器16)から連続
した第2の二次元画像信号を検出し、A/D変換器24
で第2の二次元デジタル画像信号に変換し、検査条件適
正化部27cのCPU等から構成されるチャージアップ
判定部233において、上記画像メモリ232(13
3)に記憶された第1の二次元デジタル画像信号と上記
第2の二次元デジタル画像信号との差を算出してチャー
ジアップによる変化領域を示す二次元のマスクデータ
(マスク信号)(例えば図6(d)(e)および図8
(c)に示す)を形成してメモリ234に記憶する。た
だし、チャージアップによる変化領域を示す二次元のマ
スクデータ(マスク信号)に対して変化領域のみを拡大
する処理を施してそれをマスクデータ(マスク信号)2
35としてメモリ234に記憶しておくことが望まし
い。なお、チャージアップによる変化領域における検査
基準(判定基準)については、チャージアップ判定部2
33において求められる上記変化領域における平均的な
明るさに基づいて定めても良い。また上記変化領域以外
における検査基準(判定基準)については、上部パター
ン領域と下部パターン領域との間の画像コントラストρ
に基づいて定めれば良い。このように検査条件適正化部
27cにおいてマスクデータ235が作成されるまで、
画像比較手段53において検査を実行しないものとす
る。
FIG. 23 is a view showing a seventh embodiment of a system for detecting a pattern on an object such as a semiconductor wafer using an electron beam according to the present invention. In the seventh embodiment shown in FIG. 23, the inspection object 20 (2
8), and after the stage 46 is positioned under the control of the stage control unit 50 in accordance with a command from the overall control unit 26, a certain chip or block or a unit area (in the case of a pattern ), The electron beam is scanned once and the sensor 11 is scanned.
A continuous first two-dimensional image signal is detected from the (secondary electron detector 16), converted to a first two-dimensional digital image signal by the A / D converter 24, and converted into an image memory of the inspection condition optimizing unit 27c. 232 and the image memory 52 of the image processing unit 25. Next, for the same chip or block or unit area (including the case of a pattern),
The electron beam is scanned a plurality of times (the direction of high-speed scanning may be changed). A continuous two-dimensional image signal is detected from the sensor 11 (secondary electron detector 16), and the A / D converter is used. 24
Is converted into a second two-dimensional digital image signal, and the charge-up determination unit 233 including the CPU and the like of the inspection condition optimization unit 27c is used to convert the image memory 232 (13
The difference between the first two-dimensional digital image signal stored in 3) and the second two-dimensional digital image signal is calculated, and two-dimensional mask data (mask signal) indicating a change area due to charge-up (for example, FIG. 6 (d) (e) and FIG.
(Shown in (c)) is formed and stored in the memory 234. However, a process for enlarging only the change area is performed on the two-dimensional mask data (mask signal) indicating the change area due to the charge-up, and the result is converted into mask data (mask signal) 2.
It is desirable to store it as 35 in the memory 234. In addition, as for the inspection criterion (judgment criterion) in the change area due to the charge-up, the charge-up judging unit 2
33 may be determined based on the average brightness in the above-mentioned change area. As for the inspection criterion (judgment criterion) other than the above-mentioned change area, the image contrast ρ between the upper pattern area and the lower pattern area is determined.
It may be determined based on. As described above, until the mask data 235 is created in the inspection condition optimization unit 27c.
It is assumed that the image comparison unit 53 does not execute the inspection.

【0086】次に実際に被検査対象物(ウエハ)を検査
する場合、図22に示す実施の形態と同様になる。即
ち、全体制御部26からの指令によりステージ46をス
テージ制御部50からの制御により被検査対象物(ウエ
ハ)を所定の速度でY方向に駆動しながら走査制御部4
7からの制御によりビーム偏向器15を用いて電子線源
14よりの電子ビームをX方向に走査してセンサ11
(二次電子検出器16)からチップまたはブロックまた
は単位領域が繰り返される連続した二次元画像信号を検
出し、A/D変換器24で二次元デジタル画像信号に変
換する。次に画像比較手段53において、検出した二次
元デジタル画像信号と画像メモリ52に記憶された第1
の二次元デジタル画像信号のうち、本来同一であること
が期待される(例えば繰り返されるチップまたはブロッ
クまたは単位領域毎の)画像信号同士を比較する際、上
記メモリ234に記憶されたマスクデータ235を読出
して、走査制御部47からビーム偏向器15に与える電
子ビームの偏向量(走査量)およびステージ制御部50
によってステージを走行させる変位量(走行量)のデー
タ(位置情報)221に基づいて、読出されたマスクデ
ータ235を上記比較される第1の二次元デジタル画像
信号と位置合わせさせ、上記マスクデータ235に基づ
いて変化領域とそれ以外の領域とにおいて検査基準(判
定基準)を変えて画像信号同士が異なる部分を欠陥とし
て判定し、画像処理部25内または全体制御部26内の
メモリに記録する。即ち、画像比較手段53において、
本来同一であることが期待される(例えば繰り返される
チップまたはブロックまたは単位領域毎の)画像信号同
士を比較する際、上記マスクデータ235に基づいてチ
ャージアップによる変化領域とそれ以外の領域とにおい
て検査基準(判定基準)を変える(例えばチャージアッ
プによる変化領域において感度を低下させる)ことによ
って、チャージアップによって検出されるデジタル画像
信号に変化が生じたとしても、誤検出を防止することが
できる。
Next, when an object to be inspected (wafer) is actually inspected, the operation is the same as that of the embodiment shown in FIG. That is, the scanning controller 4 controls the stage 46 in accordance with a command from the overall controller 26 while driving the inspection object (wafer) in the Y direction at a predetermined speed under the control of the stage controller 50.
7 scans the electron beam from the electron beam source 14 in the X direction using the beam deflector 15 under the control of the sensor 11.
A continuous two-dimensional image signal in which a chip, a block, or a unit area is repeated is detected from the (secondary electron detector 16), and is converted into a two-dimensional digital image signal by the A / D converter 24. Next, in the image comparing means 53, the detected two-dimensional digital image signal and the first two-dimensional digital image signal stored in the image memory 52 are stored.
When comparing image signals that are originally expected to be the same (for example, for each repeated chip, block, or unit area) among the two-dimensional digital image signals, the mask data 235 stored in the memory 234 is used. The deflection amount (scanning amount) of the electron beam which is read out and given from the scanning control unit 47 to the beam deflector 15 and the stage control unit 50
The read mask data 235 is aligned with the first two-dimensional digital image signal to be compared based on the data (position information) 221 of the displacement amount (travel amount) for moving the stage by the mask data 235. The inspection criterion (determination criterion) is changed between the changed area and the other area based on the information, and a portion where the image signals are different from each other is determined as a defect, and is recorded in the memory in the image processing unit 25 or the overall control unit 26. That is, in the image comparison means 53,
When comparing image signals that are originally expected to be the same (for example, for each repeated chip or block or unit area), inspection is performed based on the mask data 235 in a change area due to charge-up and in other areas. By changing the criterion (criterion) (for example, reducing the sensitivity in a change area due to charge-up), erroneous detection can be prevented even if a change occurs in a digital image signal detected by charge-up.

【0087】ところで、図6および図17に示すよう
に、主として電子線の高速に走査される走査方向と関係
してチャージアップによる変化領域が変化するので、例
えば試料台21を90度または180度回転させること
によって被検査対象物20を90度または180度回転
させて電子線の走査方向を変えて、再度センサ11(二
次電子検出器16)から連続した二次元画像信号を検出
し、A/D変換器24で二次元デジタル画像信号に変換
し、画像処理部25で検査することによって、全領域に
亘って同一の検査基準(判定基準)で検査することがで
きる。
As shown in FIGS. 6 and 17, since the change area due to the charge-up changes mainly in relation to the scanning direction in which the electron beam is scanned at a high speed, for example, the sample table 21 is set at 90 degrees or 180 degrees. By rotating the object to be inspected 20 by 90 or 180 degrees by rotating it, the scanning direction of the electron beam is changed, and a continuous two-dimensional image signal is detected again from the sensor 11 (secondary electron detector 16). By converting into a two-dimensional digital image signal by the / D converter 24 and inspecting by the image processing unit 25, it is possible to inspect over the entire area with the same inspection criterion (determination criterion).

【0088】図24は、本発明に係る電子線を用いて半
導体ウエハ等の被対象物上のパターンを検出するシステ
ムの第8の実施の形態を示した図である。図24に示す
第8実施の形態は、被検査対象物の表面において同一線
上を電子線を往復走査または2回走査をしながら、二次
元に走査してセンサ11(二次電子検出器16)からチ
ップまたはブロックまたは単位領域が繰り返される連続
した二次元画像信号を検出し、A/D変換器24で二次
元デジタル画像信号に変換する場合を示す。241は、
往復走査または2回走査のうちのA/D変換器24から
得られる先の1走査線のデジタル画像信号を記憶するシ
フトレジスタ等で構成するメモリである。242は画像
加算回路で、メモリ241からの先の1走査線のデジタ
ル画像信号とA/D変換器24から得られる後の1走査
線のデジタル画像信号とを加算するものである。往復走
査の場合には、画像加算回路242において、メモリ2
41から先の1走査線のデジタル画像信号を180度反
転させて読出す必要がある。243はゲート回路で、往
復走査または2回走査のうちの先の走査の間閉じる回路
である。
FIG. 24 is a view showing an eighth embodiment of a system for detecting a pattern on an object such as a semiconductor wafer using an electron beam according to the present invention. In the eighth embodiment shown in FIG. 24, the sensor 11 (secondary electron detector 16) performs two-dimensional scanning while reciprocally scanning or twice scanning an electron beam on the same line on the surface of the inspection object. 2 shows a case in which a continuous two-dimensional image signal in which a chip, a block, or a unit area is repeated is detected from A and is converted into a two-dimensional digital image signal by the A / D converter 24. 241 is
This is a memory configured by a shift register or the like that stores a digital image signal of one scanning line obtained from the A / D converter 24 in the reciprocating scanning or the double scanning. An image addition circuit 242 adds the digital image signal of one scanning line from the memory 241 and the digital image signal of one scanning line obtained from the A / D converter 24. In the case of reciprocal scanning, the memory 2
It is necessary to invert and read out the digital image signal of one scanning line from the point 41 by 180 degrees. A gate circuit 243 is a circuit that is closed during the reciprocating scan or the first of the two scans.

【0089】図24に示す実施の形態においては、被検
査対象物20(28)をローデイングし、全体制御部2
6からの指令によりステージ46をステージ制御部50
からの制御により位置合わせをした後、被検査対象物2
0上のあるチップまたはブロックまたは単位領域(パタ
ーンからなる場合も含む)について、電子線を往復走査
または2回走査しながら、二次元に走査してセンサ11
(二次電子検出器16)から往復走査または2回走査し
ながらの連続した二次元画像信号を検出し、A/D変換
器24で往復走査または2回走査しながらの二次元デジ
タル画像信号に変換し、検査条件適正化部27dのCP
U等から構成されるチャージアップ判定部233におい
て、上記チップまたはブロックまたは単位領域につい
て、メモリ241から得られる往復走査または2回走査
の内の先の走査線に基づく二次元デジタル画像信号とA
/D変換器24から得られる往復走査または2回走査の
内の後の走査線に基づく二次元デジタル画像信号とを差
を算出してチャージアップによる変化領域を示す二次元
のマスクデータ(マスク信号)(例えば図6(d)
(e)および図8(c)に示す)を形成してメモリ23
4に記憶する。ただし、チャージアップによる変化領域
を示す二次元のマスクデータ(マスク信号)に対して変
化領域のみを拡大する処理を施してそれをマスクデータ
(マスク信号)235としてメモリ234に記憶してお
くことが望ましい。次に実際に被検査対象物(ウエハ)
を検査する場合、図22および図23に示す実施の形態
と同様になる。なお、検査が行われる二次元のデジタル
画像信号が加算回路242で加算されたものであるた
め、S/N比の向上が図られて、高信頼度の検査を実現
することができる。しかし、電子線の走査が複雑になる
と共に往復走査または2回走査によって得られるデジタ
ル画像信号の位置合わせを正確にすることが必要とな
る。
In the embodiment shown in FIG. 24, the inspection object 20 (28) is loaded,
The stage 46 is controlled by the stage control unit 50
After the alignment by the control from
For a certain chip, block, or unit area (including a pattern) on zero, two-dimensional scanning is performed by reciprocating scanning or scanning twice with the electron beam.
A continuous two-dimensional image signal is detected from the (secondary electron detector 16) while reciprocating scanning or scanning twice, and is converted into a two-dimensional digital image signal while reciprocating scanning or scanning twice by the A / D converter 24. Converted, CP of inspection condition optimization unit 27d
In the charge-up determination unit 233 composed of U or the like, the two-dimensional digital image signal based on the previous scan line in the reciprocal scan or the double scan obtained from the memory 241 and A
The difference between the two-dimensional digital image signal based on the reciprocating scan or the two subsequent scans obtained from the / D converter 24 and the two-dimensional digital image signal is calculated, and two-dimensional mask data (mask signal) indicating a change area due to charge-up is calculated. (For example, FIG. 6D
(E) and shown in FIG.
4 is stored. However, it is possible to apply a process of enlarging only the change area to two-dimensional mask data (mask signal) indicating a change area due to charge-up and store the result in the memory 234 as mask data (mask signal) 235. desirable. Next, the object to be inspected (wafer)
Is the same as the embodiment shown in FIGS. 22 and 23. Since the two-dimensional digital image signal to be inspected is added by the adding circuit 242, the S / N ratio is improved, and a highly reliable inspection can be realized. However, the electron beam scanning becomes complicated, and it is necessary to accurately align digital image signals obtained by reciprocal scanning or double scanning.

【0090】図25は、本発明に係る電子線を用いて半
導体ウエハ等の被対象物上のパターンを検出するシステ
ムの第9の実施の形態を示した図である。図25に示す
第9実施の形態は、画像比較手段254において、本来
同一であることが期待される(例えば繰り返されるチッ
プまたはブロックまたは単位領域毎の)画像信号同士を
比較して不一致として欠陥候補を検出し、この欠陥候補
が含まれている比較された2つの画像の各々を切りだし
回路255、256の各々により切りだして一旦画像メ
モリ257、258の各々に記憶し、詳細解析手段25
9において検査条件設定部28から得られるチャージア
ップによる変化領域を示す二次元のマスクデータ(マス
ク信号)等を用いて検査基準(判定基準)を変更したり
してチャージアップについて考慮し、真の微細な欠陥等
を検査できるようにしたものである。即ち、遅延回路2
51は、繰り返されるチップまたはブロックまたは単位
領域分、デジタル画像信号を遅延させるためのもので例
えばシフトレジスタ等で構成される。画像メモリ25
2、253の各々は、複数の走査線からなるある領域の
デジタル画像を記憶するものである。画像比較手段25
4は、画像メモリ252、253の各々に記憶された本
来同一であることが期待されるデジタル画像信号を比較
して不一致として欠陥候補を抽出するものである。切り
だし回路255、256の各々は、画像比較手段254
で抽出された欠陥候補が含まれているデジタル画像信号
の各々を、各画像メモリ252、253の各々から切り
だして画像メモリ257、258の各々に記憶させるも
のである。詳細解析手段259は、画像メモリ257、
258の各々に切り出されて欠陥候補が含まれるデジタ
ル画像同士を、検査条件設定部28から得られるチャー
ジアップによる変化領域を示す二次元のマスクデータ
(マスク信号)等を用いて検査基準(判定基準)を変更
したりして詳細解析を行って、真の微細な欠陥等を検査
することができる。この実施の形態によれば、詳細解析
に時間を要する場合、センサ11(二次電子検出器1
6)から検出される画像の発生に同期させることなく、
真の微細な欠陥等をチャージアップに大きく影響を受け
ることなく、検査することができる。特に真の微細な欠
陥等を見付けるためには、デジタル画像同士を検出する
微細な欠陥サイズより正確に位置合わせをする必要が有
り、そのためには位置ずれ検出も必要となり、さらに複
数のパラメータを用いて複数の特徴を抽出し、この抽出
された特徴に合わせて準備された検査基準(判定基準)
に基づいて判定する必要が有り、詳細解析には時間を要
することになる。
FIG. 25 is a diagram showing a ninth embodiment of the system for detecting a pattern on an object such as a semiconductor wafer using an electron beam according to the present invention. In the ninth embodiment shown in FIG. 25, the image comparison means 254 compares image signals that are originally expected to be the same (for example, for each repeated chip or block or unit area), and determines that they are not coincident with each other. , And each of the compared two images including the defect candidate is cut out by each of the cutout circuits 255 and 256, and is temporarily stored in each of the image memories 257 and 258.
In 9, the charge-up is considered by changing the inspection reference (judgment criterion) using two-dimensional mask data (mask signal) indicating a change area due to the charge-up obtained from the inspection condition setting unit 28, and the true charge-up is considered. This enables inspection of minute defects and the like. That is, the delay circuit 2
Reference numeral 51 denotes a chip for delaying a digital image signal by a repeated chip or block or unit area, and is constituted by, for example, a shift register. Image memory 25
Each of 2, 253 stores a digital image of a certain area composed of a plurality of scanning lines. Image comparison means 25
Numeral 4 compares the digital image signals, which are originally expected to be the same, stored in the image memories 252 and 253, respectively, and extracts defect candidates as mismatches. Each of the extraction circuits 255 and 256 is provided with an image comparison unit 254.
Each of the digital image signals including the defect candidates extracted in step (1) is cut out from each of the image memories 252 and 253 and stored in each of the image memories 257 and 258. The detailed analysis means 259 includes an image memory 257,
Each of the digital images cut out to include each of the defect candidates 258 is inspected using a two-dimensional mask data (mask signal) indicating a change area due to charge-up obtained from the inspection condition setting unit 28, and the like. ) Can be changed and a detailed analysis can be performed to inspect true fine defects and the like. According to this embodiment, when detailed analysis takes time, the sensor 11 (the secondary electron detector 1) is used.
Without synchronizing with the occurrence of the image detected from 6)
True minute defects can be inspected without being greatly affected by charge-up. In particular, in order to find true fine defects, etc., it is necessary to perform positioning more accurately than the fine defect size for detecting digital images, and for that purpose, position shift detection is also necessary, and furthermore, using multiple parameters Inspection criteria (judgment criteria) prepared according to the extracted features
It is necessary to make a determination based on the above, and the detailed analysis requires time.

【0091】図26は、本発明に係る電子線を用いて半
導体ウエハ等の被対象物上のパターンを検出するシステ
ムの第10の実施の形態を示した図である。例えばチャ
ージアップによって、図5(b)に示すように、検出さ
れる画像においてパターンが縮小して検出された場合、
例えば繰り返されるチップまたはブロックまたは単位領
域毎の画像信号同士を比較する場合には、比較する画像
信号同士が同じようにパターンが縮小されるため、不一
致としての欠陥を検出することができる。しかし、パタ
ーンの寸法(線幅や厚さ等)の構造的特徴を抽出する場
合には、チャージアップによって検出される画像におい
て変化が生じた場合には、この変化に応じて構造的特徴
を抽出するためのパラメータを変更する必要が有る。
FIG. 26 is a diagram showing a tenth embodiment of a system for detecting a pattern on an object such as a semiconductor wafer using an electron beam according to the present invention. For example, as shown in FIG. 5 (b), when a pattern is detected in a reduced manner in a detected image due to charge-up,
For example, when comparing repeated image signals for each chip, block, or unit area, the pattern is reduced in the same way for the compared image signals, so that a defect as mismatch can be detected. However, when extracting a structural feature of a pattern dimension (line width, thickness, etc.), if a change occurs in an image detected by charge-up, the structural feature is extracted in accordance with the change. It is necessary to change the parameters to perform.

【0092】この場合の第10の実施の形態について、
図26を用いて説明する。被検査対象物の表面断面構造
と同一(特に材質について同一)で、寸法が他の方法に
よって測定されて既知の基準ターゲット(基準試料)を
試料台21に設置し、その基準ターゲットに対して電子
線を二次元に走査して照射してセンサ11(二次電子検
出器16)から二次元画像信号を検出し、A/D変換器
24で二次元のデジタル画像信号に変換し、検査条件適
正化部27aでこの変換された二次元のデジタル画像信
号に基づいて基準ターゲットの寸法等の特徴量を算出
し、既知の基準ターゲットの寸法等の特徴量との差を求
めて、例えば図5(b)に示すように、チャージアップ
によるパターンの縮小率等の特徴量の変化率を算出して
外部記憶装置137等に記憶する。被検査対象物の表面
断面構造が多数有る場合に、グループ分けして準備する
基準ターゲットの数を減らし、そのグループ内において
は被検査対象物の表面断面構造の設計情報を用いて補間
または補正すればよい。
In the tenth embodiment in this case,
This will be described with reference to FIG. A reference target (reference sample) whose dimensions are measured by another method and which are the same as the surface cross-sectional structure of the object to be inspected (particularly the same as the material), are set on the sample stage 21, and the reference target is The line is scanned two-dimensionally and irradiated to detect a two-dimensional image signal from the sensor 11 (secondary electron detector 16), and is converted into a two-dimensional digital image signal by the A / D converter 24, so that the inspection condition is appropriate. The conversion unit 27a calculates a feature amount such as a dimension of the reference target based on the converted two-dimensional digital image signal, obtains a difference between the feature amount such as the dimension of the known reference target, and obtains a difference between the feature amount and the known feature amount, for example, as shown in FIG. As shown in b), a change rate of a feature amount such as a pattern reduction rate due to charge-up is calculated and stored in the external storage device 137 or the like. When there are many surface cross-sectional structures of the inspection object, the number of reference targets to be prepared in groups is reduced, and within that group, interpolation or correction is performed using the design information of the surface cross-sectional structure of the inspection object. Just fine.

【0093】検査条件設定部28においては、被検査対
象物の表面断面構造に応じた特徴量の変化率264を読
出して設定する。画像処理部25において、各種パラメ
ータ設定手段261は、被検査対象物の表面断面構造の
種類に応じたパターンの寸法(線幅や厚さ等)等の構造
的特徴抽出用の各種パラメータが入力されて記憶された
ものである。補正手段262は、被検査対象物の種類を
指定することによって、各種パラメータ設定手段261
に設定記憶されたパターンの寸法等の構造的特徴抽出用
の各種パラメータから所望の被検査対象物の種類に適す
るパラメータが読出され、この読出されたパラメータに
対して特徴量の変化率264に応じて補正を実行するも
のである。構造的特徴量抽出手段263は、A/D変換
器24から得られる被検査対象物20(28)の二次元
デジタル画像信号から、補正されたパラメータに基づい
て表面の断面構造の特徴量(パターンの寸法等)を抽出
するものである。即ち、構造的特徴量抽出手段263
は、走査制御部47からビーム偏向器15に与える電子
ビームの偏向量(走査量)およびステージ制御部50に
よってステージを走行させる変位量(走行量)のデータ
(位置情報)(被検査対象物上の位置座標を示す)22
1に基づいて、被検査対象物の表面の断面構造の特徴量
の抽出を行う。このように構造的特徴量抽出手段263
においては、構造的特徴量を抽出するパラメータを補正
することにより、被検査対象物20(28)の表面上に
生じるチャージアップの現象を考慮した形で被検査対象
物の表面における構造的特徴量を抽出することが出来
る。また構造的特徴量抽出手段263において抽出され
た構造的特徴量(パターンの寸法等)について、検査基
準(判定基準)と比較することによって検査を実行する
ことができる。
The inspection condition setting unit 28 reads and sets the rate of change 264 of the characteristic amount according to the surface sectional structure of the inspection object. In the image processing unit 25, various parameters for extracting structural features such as pattern dimensions (line width, thickness, etc.) according to the type of the surface cross-sectional structure of the inspection object are input to various parameter setting means 261. Is stored. The correction unit 262 specifies the type of the object to be inspected, so that various parameter setting units 261 are provided.
A parameter suitable for the type of a desired inspection object is read out from various parameters for extracting a structural feature such as a dimension of a pattern stored in the memory, and the read-out parameter is changed according to a change rate 264 of a feature amount. To perform the correction. The structural characteristic amount extracting means 263 converts the characteristic amount (pattern) of the sectional structure of the surface from the two-dimensional digital image signal of the inspection object 20 (28) obtained from the A / D converter 24 based on the corrected parameter. , Etc.) are extracted. That is, the structural feature extraction means 263
The data (position information) of the deflection amount (scanning amount) of the electron beam given from the scanning control unit 47 to the beam deflector 15 and the displacement amount (running amount) for moving the stage by the stage control unit 50 (on the inspection object) (Indicating the position coordinates) 22
1, a feature value of the cross-sectional structure of the surface of the inspection object is extracted. As described above, the structural feature amount extraction means 263
In the above, by correcting the parameter for extracting the structural feature, the structural feature on the surface of the inspection object 20 (28) is taken into account in consideration of the phenomenon of charge-up occurring on the surface of the inspection object 20 (28). Can be extracted. Further, the inspection can be executed by comparing the structural feature amounts (pattern dimensions and the like) extracted by the structural feature amount extracting unit 263 with an inspection standard (judgment standard).

【0094】本発明に係る電子線を用いて半導体ウエハ
等の被対象物上のパターンを検出するシステムの第11
の実施の形態を図27を用いて説明する。14は電子線
源、15はビーム偏向器、16は二次電子検出器であ
る。21’はウエハ等の被検査対象物20を、アースに
接地された針272で支持するウエハチャックである。
従って、被検査対象物20に帯電された電荷が針272
を通して逃げること、チャージアップの緩和現象が生じ
ることになる。46はX−Yステージである。271
は、X−Yステージ46の位置、被検査対象物20上の
位置座標を検出する位置モニタ用測長器である。273
は電子シャワー発生器で、電子シャワーを二次電子が発
生しない程度に被検査対象物20上に吹付て、正にチャ
ージアップされたのを中和してチャージアップが生じな
いようにするものである。274はイオンシャワー発生
器で、イオンシャワーを二次電子が発生しない程度に被
検査対象物20上に吹付て、負にチャージアップされた
のを中和してチャージアップが生じないようにするもの
である。275は負の電位が付与されたメッシュ電極
で、被検査対象物20の所望の箇所に集束された電子線
(電子ビーム)5を照射したとき、被検査対象物20の
表面から発生する二次電子を適正に二次電子検出器16
で検出するために設けたものである。24’は、二次電
子検出器16で検出された二次元の二次電子画像信号を
入力する画像入力部で、A/D変換器24を含むもので
ある。25は画像メモリ52や画像比較手段53等を有
する画像処理部で、画像入力部24’に入力された二次
元の二次電子画像信号と位置モニタ用測長器271から
得られる被検査対象物20上の位置座標とに基づいて上
部パターン等の検査を行うものである。26は、制御用
計算機(全体制御部)であり、ビーム偏向器15、X−
Yステージ46、電子シャワー発生器273、イオンシ
ャワー発生器274およびメッシュ電極275への付与
電圧を制御するものである。特に、制御用計算機(全体
制御部)26は、電子シャワー発生器273およびイオ
ンシャワー発生器274で吹き付けた電子およびイオン
によって、二次電子検出器16で検出される2次電子信
号に影響を及ぼさないように制御する必要が有る。
The eleventh embodiment of the system for detecting a pattern on an object such as a semiconductor wafer using an electron beam according to the present invention.
This embodiment will be described with reference to FIG. 14 is an electron beam source, 15 is a beam deflector, and 16 is a secondary electron detector. Reference numeral 21 ′ denotes a wafer chuck that supports the inspection target object 20 such as a wafer with a needle 272 that is grounded.
Therefore, the electric charge charged on the inspection object 20 is changed to the needle 272.
Escaping, and the phenomenon of charge-up relaxation occurs. 46 is an XY stage. 271
Is a position monitor length measuring device that detects the position of the XY stage 46 and the position coordinates on the inspection object 20. 273
Is an electron shower generator, which sprays an electron shower onto the inspection object 20 to the extent that secondary electrons are not generated, neutralizes the positively charged state, and prevents charge up. is there. Reference numeral 274 denotes an ion shower generator which sprays an ion shower onto the inspection target object 20 to such an extent that secondary electrons are not generated, thereby neutralizing the negatively charged state and preventing the charge up from occurring. It is. Reference numeral 275 denotes a mesh electrode to which a negative potential is applied, and a secondary electrode generated from the surface of the inspection object 20 when a focused electron beam (electron beam) 5 is irradiated to a desired portion of the inspection object 20. The electron is properly detected by the secondary electron detector 16.
This is provided for detection by. Reference numeral 24 'denotes an image input unit for inputting a two-dimensional secondary electron image signal detected by the secondary electron detector 16, and includes an A / D converter 24. Reference numeral 25 denotes an image processing unit having an image memory 52, an image comparison unit 53, and the like. An object to be inspected obtained from the two-dimensional secondary electron image signal input to the image input unit 24 'and the length monitor 271 for position monitoring. Inspection of the upper pattern or the like is performed based on the position coordinates on the upper surface 20. Reference numeral 26 denotes a control computer (overall control unit) which controls the beam deflector 15, X-
It controls the voltage applied to the Y stage 46, the electron shower generator 273, the ion shower generator 274, and the mesh electrode 275. In particular, the control computer (overall control unit) 26 affects the secondary electron signal detected by the secondary electron detector 16 by the electrons and ions sprayed by the electron shower generator 273 and the ion shower generator 274. It is necessary to control it not to be.

【0095】なお、本第11の実施の形態を、前記した
第1〜第10の実施の形態に適用することも可能であ
る。即ち、前記した第1〜第10の実施の形態におい
て、被対象物20の表面に蓄積した電荷が、電子シャワ
ー発生器273およびイオンシャワー発生器274で吹
き付けた電子およびイオンによって中和されるので、二
次電子または反射電子に基づく検出画像における例えば
コントラストが時間的にほぼ一定の状態で保つことがで
きる。図21には、ウエハ(半導体基板)212が製造
ライン211に投入されて多数の製造設備1〜nを用い
て製造される製造システムの概略構成を示す。213
は、製造ラインを構成する多数の製造設備1〜nに対応
して設けられた端末2141〜nから入力される様々な製
造条件(製造ロットも含む)と品質検査装置215、中
間外観検査装置216およびプローブテスタ217等で
検査された品質データとが管理される品質管理ネットワ
ークであり、品質管理計算機(図示せず)に接続されて
いる。製造設備に設けられた制御装置を直接品質管理ネ
ットワーク213に接続しても良い。
The eleventh embodiment can be applied to the first to tenth embodiments. That is, in the first to tenth embodiments, the electric charge accumulated on the surface of the object 20 is neutralized by the electrons and ions sprayed by the electron shower generator 273 and the ion shower generator 274. For example, the contrast in a detected image based on secondary electrons or reflected electrons can be kept substantially constant in time. FIG. 21 shows a schematic configuration of a manufacturing system in which a wafer (semiconductor substrate) 212 is put into a manufacturing line 211 and manufactured using a number of manufacturing facilities 1 to n. 213
Are various manufacturing conditions (including manufacturing lots) input from terminals 2141 to n provided corresponding to a large number of manufacturing facilities 1 to n constituting a manufacturing line, a quality inspection device 215, and an intermediate visual inspection device 216. And a quality management network that manages quality data inspected by the probe tester 217 and the like, and is connected to a quality management computer (not shown). A control device provided in the manufacturing facility may be directly connected to the quality control network 213.

【0096】品質検査装置215においては、所望の製
造装置まで製造されたウエハ212に対して少なくとも
ロット単位で、異物欠陥や寸法測長などの検査を行う検
査装置で、光学式に検査する検査装置や本発明に係る電
子線を用いた検査装置も適用することができる。品質検
査装置215は、所望の製造装置まで製造されたウエハ
212に対して少なくともロット単位で、インラインで
行っても良い。ここにおいて、露光現像されたレジスト
パターン(光に対して透過性を有する。)等の寸法測定
に本発明に係る電子線を用いた検査装置も適用すること
によって、光学方式に比べて高精度の測定検査結果を得
ることが出来る。中間外観検査装置216においては、
所望の製造装置まで製造されたウエハ212に対して少
なくともロット単位で、ウエハの表面に形成された配線
パターンやスルホールが形成された絶縁膜パターン等の
検査を行う検査装置で、光学式に検査する検査装置や本
発明に係る電子線を用いた検査装置も適用することがで
きる。中間外観検査装置216も、品質検査装置215
と同様に所望の製造装置まで製造されたウエハ212に
対して少なくともロット単位で、インラインで行っても
良い。ここにおいて、スルホールが形成された絶縁膜パ
ターン等の欠陥検査に本発明に係る電子線を用いた検査
装置も適用することによって、光学方式に比べて高精度
の欠陥検査結果を得ることが出来る。
The quality inspection device 215 is an inspection device for inspecting a wafer 212 manufactured up to a desired manufacturing device at least in units of lots, such as a foreign matter defect and a dimension measurement. Also, an inspection device using an electron beam according to the present invention can be applied. The quality inspection device 215 may perform in-line at least a lot unit for the wafer 212 manufactured up to a desired manufacturing device. Here, the inspection apparatus using the electron beam according to the present invention is also applied to the dimension measurement of the exposed and developed resist pattern (having transparency to light) and the like, thereby achieving higher precision than the optical system. Measurement test results can be obtained. In the intermediate visual inspection device 216,
An optical inspection is performed by an inspection apparatus for inspecting a wiring pattern formed on the surface of the wafer or an insulating film pattern formed with through holes in at least a lot unit for the wafer 212 manufactured to a desired manufacturing apparatus. An inspection device and an inspection device using an electron beam according to the present invention can also be applied. The intermediate visual inspection device 216 is also a quality inspection device 215.
Similarly to the above, in-line may be performed on at least a lot unit for the wafer 212 manufactured up to a desired manufacturing apparatus. In this case, by applying the inspection apparatus using the electron beam according to the present invention to the defect inspection of the insulating film pattern or the like in which the through hole is formed, it is possible to obtain a defect inspection result with higher precision than the optical method.

【0097】プローブテスタ217は、完成されたウエ
ハ上に形成されたICチップ全数に亘って電気的特性検
査を行う装置である。従って、プローブテスタ217か
らはウエハ上にチップ毎に不良項目が検出される。品質
管理計算機は、品質検査装置215、中間外観検査装置
216およびプローブテスタ217から得られる検査結
果が品質管理ネットワーク213を介して得られ、その
検査結果を解析することによって不良原因が推定され、
その不良原因を誘起する製造工程(製造装置)が特定さ
れ、その情報が製造装置の端末に報告され、不良が発生
しないように製造条件の変更や修正を行う。
[0097] The probe tester 217 is an apparatus for inspecting the electrical characteristics of all the IC chips formed on the completed wafer. Therefore, the probe tester 217 detects a defective item for each chip on the wafer. The quality control computer obtains inspection results obtained from the quality inspection device 215, the intermediate appearance inspection device 216, and the probe tester 217 via the quality management network 213, and estimates the cause of the defect by analyzing the inspection results.
The manufacturing process (manufacturing apparatus) that causes the cause of the failure is specified, the information is reported to the terminal of the manufacturing apparatus, and the manufacturing conditions are changed or corrected so that the failure does not occur.

【0098】即ち、半導体基板(ウエハ)上に、層間絶
縁膜、保護膜等の絶縁膜や配線金属膜等を成膜処理する
成膜ドライプロセス、配線パターンやスルホール等を有
する絶縁膜パターン等を形成するエッチングドライプロ
セス、レジスト塗布して露光現像してレジストパターン
を形成する露光現像プロセス、レジスト除去プロセス、
絶縁膜等を平坦化する平坦化プロセスおよび洗浄プロセ
ス等を経て半導体が製造される。従って、半導体の製造
ラインは、上記各プロセスを実現する各種の処理装置と
該各処理装置を制御する制御装置とを有する多数の製造
装置1〜nを配置して構成される。そして本発明に係る
電子線を用いた検査装置を、上記所望の製造装置の間に
設置し、この検査装置によって製造装置で製造されたウ
エハ上のパターンの検査を行い、その結果を品質管理ネ
ットワーク213を介して品質管理用計算機に送信し、
品質管理計算機はこの検査データと過去の品質管理デー
タとに基づいて不良原因を究明し、その不良原因を誘起
している製造設備の端末に報告する。報告を受けた端末
は、不良原因に応じた対策制御を製造設備に対して行
う。不良が発生しないように製造条件(プロセス処理条
件)の変更や修正(クリーニングも含む)、即ち制御を
行う。
That is, a film forming dry process for forming an insulating film such as an interlayer insulating film and a protective film and a wiring metal film on a semiconductor substrate (wafer), an insulating film pattern having a wiring pattern, a through hole, and the like are performed. An etching dry process to form, an exposure and development process to form a resist pattern by applying and exposing and developing a resist, a resist removing process,
A semiconductor is manufactured through a planarization process for planarizing an insulating film and the like, a cleaning process, and the like. Therefore, a semiconductor manufacturing line is configured by arranging a large number of manufacturing apparatuses 1 to n each having various processing apparatuses for realizing each of the above processes and a control apparatus for controlling each processing apparatus. Then, the inspection apparatus using the electron beam according to the present invention is installed between the desired manufacturing apparatuses, and the inspection apparatus inspects a pattern on a wafer manufactured by the manufacturing apparatus. 213 to the computer for quality control,
The quality control computer investigates the cause of the defect based on the inspection data and the past quality control data, and reports the defect to the terminal of the manufacturing facility that has induced the defect. The terminal receiving the report performs countermeasure control according to the cause of the defect on the manufacturing equipment. The production conditions (process conditions) are changed or corrected (including cleaning), that is, control is performed so that no defect occurs.

【0099】[0099]

【発明の効果】本発明によれば、被対象物に電子線を照
射した際のチャージアップの現象およびチャージアップ
の緩和現象を軽減して被対象物の表面断面構造に適する
検査条件を設定して、被対象物に対して信頼性の高い検
査、計測、画像の表示等を実行することができる効果を
奏する。
According to the present invention, the inspection conditions suitable for the surface cross-sectional structure of the object are set by reducing the phenomenon of charge-up and the relaxation of the charge-up when the object is irradiated with an electron beam. Thus, it is possible to perform highly reliable inspection, measurement, image display, and the like on the object.

【0100】また本発明によれば、被対象物に電子線を
照射した際生じるチャージアップの現象およびチャージ
アップの緩和現象に適する検査条件を設定して、被対象
物に対して信頼性の高い検査、計測、画像の表示等を実
行することができる効果を奏する。また本発明によれ
ば、半導体製造ラインの中で製造途中の半導体基板を実
際に検査することができるので、この検査した結果を半
導体製造ラインを構成する製造設備への制御データとし
て用いることにより、信頼性の高い半導体を安定して生
産することができる。
Further, according to the present invention, inspection conditions suitable for a phenomenon of charge-up and a phenomenon of relaxation of charge-up generated when an object is irradiated with an electron beam are set so that the object has high reliability. An effect that inspection, measurement, display of an image, and the like can be performed is achieved. Further, according to the present invention, a semiconductor substrate that is being manufactured in a semiconductor manufacturing line can be actually inspected. A highly reliable semiconductor can be stably produced.

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

【図1】本発明に係る複数の材質に対する加速電圧Eと
二次電子放出効率ηとの関係を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between an acceleration voltage E and a secondary electron emission efficiency η for a plurality of materials according to the present invention.

【図2】図1に示す如く、加速電圧をほぼEaにして複
数の材質に対して二次電子放出効率ηが近い場合におけ
る検出画像の実施の形態を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a detected image when the secondary electron emission efficiency η is close to a plurality of materials by setting an acceleration voltage to approximately Ea as shown in FIG.

【図3】本発明に係る材質A(上部パターン)と材質B
(下部パターン)とからなる表面断面構造を有する被対
象物に電子線を照射して材質A(上部パターン)が正に
チャージアップされる状況を示す略断面図である。
FIG. 3 shows a material A (upper pattern) and a material B according to the present invention.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a situation where a material A (upper pattern) is positively charged by irradiating an object having a surface cross-sectional structure consisting of (lower pattern) with an electron beam.

【図4】図3に示す如く、材質A(上部パターン)が正
にチャージアップしたときに検出画像において欠陥が小
さく検出させることを説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining that a small defect is detected in a detected image when a material A (upper pattern) is positively charged up, as shown in FIG. 3;

【図5】材質A(上部パターン)が正にチャージアップ
したときに検出画像において上部パターンが縮小するこ
とを説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining that an upper pattern is reduced in a detected image when a material A (upper pattern) is positively charged up.

【図6】材質A(上部パターン)が正にチャージアップ
したときに検出画像においてチャージアップの影響が電
子線の高速走査方向に関係して現われることとマスク信
号とを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing that a charge-up effect appears in a detected image in relation to a high-speed scanning direction of an electron beam when a material A (upper pattern) is positively charged up and a mask signal.

【図7】本発明に係る材質A(上部パターン)と材質B
(下部パターン)とからなる表面断面構造を有する被対
象物に電子線を照射して材質A(上部パターン)が負に
チャージアップされる状況を示す略断面図である。
FIG. 7 shows a material A (upper pattern) and a material B according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a situation in which a material A (upper pattern) is negatively charged by irradiating an object having a surface cross-sectional structure consisting of (lower pattern) with an electron beam.

【図8】材質A(上部パターン)が負にチャージアップ
したときに検出画像においてチャージアップの影響とし
てコントラストの低下が現われることとマスク信号とを
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing that a decrease in contrast appears as an effect of charge-up in a detected image when a material A (upper pattern) is negatively charged-up and a mask signal.

【図9】材質A(上部パターン)が負にチャージアップ
したときに検出画像において電子線の走査回数により変
化することを説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining that when a material A (upper pattern) is negatively charged up, the detection image changes according to the number of electron beam scans.

【図10】本発明に係るある材質において正および負の
電位勾配αを付与した場合における二次電子放出率ηの
変化を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a change in the secondary electron emission rate η when a positive and negative potential gradient α is applied to a material according to the present invention.

【図11】本発明に係る被対象物の表面断面構造である
上部パターンが材質Aで下部パターンが材質Bの場合に
おいてチャージアップの発生を低減するように適正な加
速電圧Eと適正な電位勾配αを設定する実施の形態を説
明するための図である。
FIG. 11 shows a proper acceleration voltage E and a proper potential gradient so as to reduce the occurrence of charge-up when the upper pattern, which is the surface cross-sectional structure of the object according to the present invention, is made of material A and the lower pattern is made of material B. FIG. 4 is a diagram for describing an embodiment for setting α.

【図12】本発明に係る被対象物の表面断面構造である
上部パターンが材質Bで下部パターンが材質Aの場合に
おいてチャージアップの発生を低減するように適正な加
速電圧Eと適正な電位勾配αを設定する実施の形態を説
明するための図である。
FIG. 12 shows a proper acceleration voltage E and a proper potential gradient so as to reduce the occurrence of charge-up when the upper pattern, which is the surface sectional structure of the object according to the present invention, is made of material B and the lower pattern is made of material A. FIG. 4 is a diagram for describing an embodiment for setting α.

【図13】本発明に係る被対象物上のパターンを検出す
るシステムの第1の実施の形態を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a first embodiment of a system for detecting a pattern on an object according to the present invention.

【図14】本発明に係る被対象物上のパターンを検出す
るシステムにおける各種シーケンスを説明するための図
である。
FIG. 14 is a diagram for explaining various sequences in the system for detecting a pattern on an object according to the present invention.

【図15】本発明に係る検査条件適正化部および検査条
件設定部のハード構成の一実施の形態を示す概略構成図
である。
FIG. 15 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a hardware configuration of an inspection condition optimizing unit and an inspection condition setting unit according to the present invention.

【図16】本発明に係る被対象物上のパターンを検出す
るシステムの第2の実施の形態を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a second embodiment of the system for detecting a pattern on an object according to the present invention.

【図17】電子線を往復走査する場合において、検出さ
れる画像信号としてパターンの下流側に生じるチャージ
アップの現象を説明するための図である。
FIG. 17 is a diagram for explaining a phenomenon of charge-up occurring on the downstream side of a pattern as a detected image signal in the case of reciprocating scanning with an electron beam.

【図18】本発明に係る被対象物上のパターンを検出す
るシステムの第3の実施の形態を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a third embodiment of the system for detecting a pattern on an object according to the present invention.

【図19】本発明に係る被対象物上のパターンを検出す
るシステムの第4の実施の形態を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a fourth embodiment of the system for detecting a pattern on an object according to the present invention.

【図20】本発明に係る被対象物上のパターンを検出す
るシステムの第5の実施の形態を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a fifth embodiment of the system for detecting a pattern on an object according to the present invention.

【図21】本発明に係る半導体の製造ラインの一実施の
形態を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing one embodiment of a semiconductor manufacturing line according to the present invention.

【図22】本発明に係る被対象物上のパターンを検出す
るシステムの第6の実施の形態を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing a sixth embodiment of the system for detecting a pattern on an object according to the present invention.

【図23】本発明に係る被対象物上のパターンを検出す
るシステムの第7の実施の形態を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a seventh embodiment of the system for detecting a pattern on an object according to the present invention.

【図24】本発明に係る被対象物上のパターンを検出す
るシステムの第8の実施の形態を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing an eighth embodiment of a system for detecting a pattern on an object according to the present invention.

【図25】本発明に係る被対象物上のパターンを検出す
るシステムの第9の実施の形態を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing a ninth embodiment of a system for detecting a pattern on an object according to the present invention.

【図26】本発明に係る被対象物上のパターンを検出す
るシステムの第10の実施の形態を示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing a tenth embodiment of a system for detecting a pattern on an object according to the present invention.

【図27】本発明に係る被対象物上のパターンを検出す
るシステムの第11の実施の形態を示す図である。
FIG. 27 is a diagram showing an eleventh embodiment of the system for detecting a pattern on an object according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…材質A(上部パターン)、2…材質B(下部パター
ン)、3…材質A(上部パターン)、4…材質B(下部
パターン)、5…電子線、6…二次電子、7…欠陥、8
…材質A(上部パターン)、9…材質B(下部パター
ン)、11…センサ(二次電子検出器)、13…高さ検
出センサ、14…電子線源、15…ビーム偏向器、16
…二次電子検出器、17…ExB、 18…対物レン
ズ、19…電位付与手段(グリッド等)、20…被対象
物(被検査対象物)、21…試料台、22…焦点位置制
御部、23…電位制御部、24…A/D変換器、25…
画像処理部、26…全体制御部(制御用計算機)、28
…ウエハ、27、27a、27b、27c、27d…検
査条件適正化部、28…検査条件設定部、45…真空試
料室、46…ステージ、47…走査制御部、48…グリ
ッド電圧調整、49…試料台電位調整、50…ステージ
制御部、51…線源電位調整、52…画像メモリ、53
…画像比較手段、54…画像表示部、55…モニタ、5
6…計測処理部、71…二次電子、72…負の等電位
線、73…0Vの等電位線、131…CPU、132…
ROM、133…画像メモリ、134…RAM、135
…入力手段(キーボード、マウス等)、136…表示手
段(モニタ)、137…外部記憶装置、138…CAD
データ、211…製造ライン、212…ウエハ、213
…品質管理ネットワーク、214…端末、215…品質
検査装置、216…中間外観検査装置、217…プロー
ブテスタ、232…画像メモリ、234…メモリ、23
5…マスクデータ、241…メモリ、242…画像加算
回路、243…ゲート回路、251…遅延回路、254
…画像比較手段、255、256…切りだし回路、25
7、258…画像メモリ、259…詳細解析手段、26
3…構造的特徴抽出手段、271…位置モニタ用測長
器、273…電子シャワー発生器、274…イオンシャ
ワー発生器。
1 Material A (upper pattern), 2 Material B (lower pattern), 3 Material A (upper pattern), 4 Material B (lower pattern), 5 electron beam, 6 secondary electron, 7 defect , 8
... Material A (upper pattern), 9 ... Material B (lower pattern), 11 ... sensor (secondary electron detector), 13 ... height detection sensor, 14 ... electron beam source, 15 ... beam deflector, 16
... Secondary electron detector, 17 ... ExB, 18 ... Objective lens, 19 ... Electrical potential applying means (grid etc.), 20 ... Object (inspected object), 21 ... Sample table, 22 ... Focal position controller, 23 ... potential control unit, 24 ... A / D converter, 25 ...
Image processing unit, 26: Overall control unit (control computer), 28
... wafer, 27, 27a, 27b, 27c, 27d ... inspection condition optimization unit, 28 ... inspection condition setting unit, 45 ... vacuum sample chamber, 46 ... stage, 47 ... scanning control unit, 48 ... grid voltage adjustment, 49 ... Sample stage potential adjustment, 50: Stage controller, 51: Source potential adjustment, 52: Image memory, 53
... image comparing means, 54 ... image display unit, 55 ... monitor, 5
6 Measurement processing unit, 71 Secondary electrons, 72 Negative equipotential line, 73 Equipotential line of 0 V, 131 CPU, 132
ROM, 133: image memory, 134: RAM, 135
... input means (keyboard, mouse, etc.), 136 ... display means (monitor), 137 ... external storage device, 138 ... CAD
Data, 211: production line, 212: wafer, 213
... Quality management network, 214 ... Terminal, 215 ... Quality inspection device, 216 ... Intermediate appearance inspection device, 217 ... Probe tester, 232 ... Image memory, 234 ... Memory, 23
5 mask data, 241 memory, 242 image addition circuit, 243 gate circuit, 251 delay circuit, 254
... Image comparison means, 255, 256.
7, 258: Image memory, 259: Detailed analysis means, 26
3 ... Structural feature extraction means, 271: Position monitor length measuring device, 273 ... Electronic shower generator, 274 ... Ion shower generator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 久邇 朝宏 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 松山 幸雄 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 高木 裕治 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1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 野副 真理 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 杉本 有俊 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 Fターム(参考) 2G001 AA03 BA07 CA03 FA03 FA06 GA04 GA05 GA06 HA01 HA07 HA09 HA13 JA02 JA03 JA11 JA12 JA13 JA15 KA03 LA11 MA05 PA01 PA02 PA11 SA06 4M106 AA01 AA10 BA02 CA38 DB05 DE01 DE03 DE04 DE21 DH24 DJ11 DJ21 DJ23  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masahiro Watanabe 292, Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Hitachi, Ltd. Production Technology Research Institute (72) Inventor Asahiro Kuni 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Address Co., Ltd.Production Technology Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yukio Matsuyama 292, Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Production Technology Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yuji Takagi, Yoshida, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture 292-machi, Hitachi, Ltd.Production Technology Laboratory (72) Inventor Hiroyuki Shinada 1-280 Higashi-Koigabo, Kokubunji-shi, Tokyo Tokyo, Japan Inside (72) Inventor Mari Mari Nozoe 1-280, Higashi-Koigabo, Kokubunji-shi, Tokyo Address Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yutoshi Sugimoto, Tokyo 2326 Imai, Ome-shi F-term in Hitachi, Ltd. Device Development Center (Reference) 2G001 AA03 BA07 CA03 FA03 FA06 GA04 GA05 GA06 HA01 HA07 HA09 HA13 JA02 JA03 JA11 JA12 JA13 JA15 KA03 LA11 MA05 PA01 PA02 PA11 SA06 4M106 AA01 AA10 BA02 CA38 DB05 DE01 DE03 DE04 DE21 DH24 DJ11 DJ21 DJ23

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電子線ビームを被対象物に対して照射し、
被対象物から発生する物理的な変化をセンサで検出し、
この検出された物理的な変化を示す信号から被対象物の
表面におけるチャージアップの現象に対応する検査条件
に基づいて被対象物について検査または計測を行うこと
を特徴とする電子線式検査方法。
An object is irradiated with an electron beam,
The sensor detects the physical change generated from the object,
An electron beam inspection method characterized by inspecting or measuring an object based on an inspection condition corresponding to a charge-up phenomenon on the surface of the object from a signal indicating the detected physical change.
【請求項2】電子線ビームを被対象物に対して照射し、
被対象物から発生する物理的な変化をセンサで検出し、
この検出された物理的な変化を示す信号から被対象物の
表面における断面構造の種類または変化に対応したその
表面のチャージアップの現象に対応する検査条件に基づ
いて被対象物について検査または計測を行うことを特徴
とする電子線式検査方法。
2. An object is irradiated with an electron beam,
The sensor detects the physical change generated from the object,
From the signal indicating the detected physical change, inspection or measurement of the object is performed based on the inspection condition corresponding to the phenomenon of charge-up of the surface corresponding to the type or change of the cross-sectional structure on the surface of the object. An electron beam inspection method characterized by performing.
【請求項3】電子線ビームを被対象物に対して照射し、
被対象物から発生する物理的な変化をセンサで検出し、
この検出された物理的な変化を示す信号から被対象物の
表面におけるチャージアップの現象に対応する特徴抽出
パラメータに基づいて被対象物について構造的特徴を抽
出することを特徴とする電子線式検査方法。
3. An object is irradiated with an electron beam,
The sensor detects the physical change generated from the object,
An electron beam inspection method for extracting a structural feature of the object from a signal indicating the detected physical change based on a feature extraction parameter corresponding to a charge-up phenomenon on the surface of the object. Method.
【請求項4】電子線ビームを被対象物に対して照射し、
被対象物から発生する物理的な変化をセンサで検出し、
この検出された物理的な変化を示す信号から被対象物の
表面における断面構造の種類または変化に対応したその
表面のチャージアップの現象に対応する特徴抽出パラメ
ータに基づいて被対象物について構造的特徴を抽出する
ことを特徴とする電子線式検査方法。
4. An object is irradiated with an electron beam,
The sensor detects the physical change generated from the object,
From the signal indicating the detected physical change, the structural feature of the object is determined based on a feature extraction parameter corresponding to a phenomenon of charge-up of the surface corresponding to the type or change of the sectional structure on the surface of the object. An electron beam type inspection method, characterized by extracting the following.
【請求項5】電子線源と、該電子線源から出射された電
子線ビームを偏向させるビーム偏向器と、該電子線源か
ら出射された電子線ビームを被対象物上に集束させる対
物レンズと、電子線ビームを被対象物に対して照射した
際、被対象物から発生する物理的な変化を検出するセン
サと、被対象物の表面におけるチャージアップの現象に
対応する検査条件を作成する検査条件作成手段と、前記
センサから検出される物理的な変化を示す信号から前記
検査条件作成手段で作成された検査条件に基づいて被対
象物について検査または計測を行う画像処理手段とを備
えたことを特徴とする電子線式検査装置。
5. An electron beam source, a beam deflector for deflecting an electron beam emitted from the electron beam source, and an objective lens for focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. And a sensor for detecting a physical change generated from the object when the object is irradiated with an electron beam, and an inspection condition corresponding to a charge-up phenomenon on the surface of the object. Inspection condition creating means, and image processing means for inspecting or measuring an object based on an inspection condition created by the inspection condition creating means from a signal indicating a physical change detected from the sensor. An electron beam inspection apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項6】電子線源と、該電子線源から出射された電
子線ビームを偏向させるビーム偏向器と、該電子線源か
ら出射された電子線ビームを被対象物上に集束させる対
物レンズと、電子線ビームを被対象物に対して照射した
際、被対象物から発生する物理的な変化を検出するセン
サと、被対象物の表面における断面構造の種類または変
化に対応したその表面のチャージアップの現象に対応す
る検査条件を作成する検査条件作成手段と、前記センサ
から検出される物理的な変化を示す信号から前記検査条
件作成手段で作成された検査条件に基づいて被対象物に
ついて検査または計測を行う画像処理手段とを備えたこ
とを特徴とする電子線式検査装置。
6. An electron beam source, a beam deflector for deflecting an electron beam emitted from the electron beam source, and an objective lens for focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. And a sensor that detects a physical change generated from the object when the object is irradiated with an electron beam, and a surface of the object corresponding to the type or change of the cross-sectional structure on the surface of the object. An inspection condition creating means for creating an inspection condition corresponding to a charge-up phenomenon; and an object based on an inspection condition created by the inspection condition creating means from a signal indicating a physical change detected from the sensor. An electron beam type inspection apparatus comprising: an image processing means for performing inspection or measurement.
【請求項7】電子線源と、該電子線源から出射された電
子線ビームを偏向させるビーム偏向器と、該電子線源か
ら出射された電子線ビームを被対象物上に集束させる対
物レンズと、電子線ビームを被対象物に対して照射した
際、被対象物から発生する物理的な変化を検出するセン
サと、被対象物の表面におけるチャージアップの現象に
対応する特徴抽出パラメータを作成する特徴抽出パラメ
ータ作成手段と、前記センサから検出される物理的な変
化を示す信号から前特徴抽出パラメータ作成手段で作成
された特徴抽出パラメータに基づいて被対象物について
構造的特徴を抽出する画像処理手段とを備えたことを特
徴とする電子線式検査装置。
7. An electron beam source, a beam deflector for deflecting an electron beam emitted from the electron beam source, and an objective lens for focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. Creates a sensor that detects physical changes that occur from an object when the object is irradiated with an electron beam, and creates feature extraction parameters corresponding to the phenomenon of charge-up on the surface of the object. Image processing for extracting a structural feature of an object from a signal indicating a physical change detected from the sensor based on the feature extraction parameter created by the preceding feature extraction parameter creating unit And an electron beam inspection apparatus.
【請求項8】電子線源と、該電子線源から出射された電
子線ビームを偏向させるビーム偏向器と、該電子線源か
ら出射された電子線ビームを被対象物上に集束させる対
物レンズと、被対象物の表面にプリチャージ又はディス
チャージを与える手段と、電子線ビームを被対象物に対
して照射した際、被対象物から発生する物理的な変化を
検出するセンサと、該センサから検出される物理的な変
化を示す信号から検査条件に基づいて被対象物について
検査または計測を行う画像処理手段とを備えたことを特
徴とする電子線式検査装置。
8. An electron beam source, a beam deflector for deflecting an electron beam emitted from the electron beam source, and an objective lens for focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. Means for precharging or discharging the surface of the object, a sensor for detecting a physical change generated from the object when the object is irradiated with an electron beam, and An electron beam inspection apparatus comprising: an image processing unit that inspects or measures an object based on an inspection condition from a signal indicating a detected physical change.
【請求項9】電子線源と、該電子線源から出射された電
子線ビームを偏向させるビーム偏向器と、該電子線源か
ら出射された電子線ビームを被対象物上に集束させる対
物レンズと、被対象物の表面にプリチャージ又はディス
チャージを与える手段と、電子線ビームを被対象物に対
して照射した際、被対象物から発生する物理的な変化を
検出するセンサと、該センサから検出される物理的な変
化を示す信号から特徴抽出パラメータに基づいて被対象
物について構造的特徴を抽出する画像処理手段とを備え
たことを特徴とする電子線式検査装置。
9. An electron beam source, a beam deflector for deflecting an electron beam emitted from the electron beam source, and an objective lens for focusing the electron beam emitted from the electron beam source on an object. Means for precharging or discharging the surface of the object, a sensor for detecting a physical change generated from the object when the object is irradiated with an electron beam, and An electron beam inspection apparatus, comprising: an image processing unit that extracts a structural feature of an object based on a feature extraction parameter from a signal indicating a detected physical change.
【請求項10】電子線ビームを半導体基板に対して照射
し、半導体基板から発生する物理的な変化をセンサで検
出し、この検出された物理的な変化を示す信号から半導
体基板の表面におけるチャージアップの現象に対応する
検査条件に基づいて半導体基板について検査または計測
を行って半導体基板を製造することを特徴とする半導体
の製造方法。
10. A semiconductor substrate is irradiated with an electron beam, a physical change generated from the semiconductor substrate is detected by a sensor, and charge on the surface of the semiconductor substrate is detected from a signal indicating the detected physical change. A method for manufacturing a semiconductor, comprising: performing inspection or measurement on a semiconductor substrate based on an inspection condition corresponding to an up phenomenon to manufacture a semiconductor substrate.
【請求項11】前記検査または計測結果を解析して所定
のプロセスにフィードバックすることを特徴とする請求
項10記載の半導体の製造方法。
11. The method according to claim 10, wherein said inspection or measurement result is analyzed and fed back to a predetermined process.
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