JP2002353279A - Circuit-pattern inspection method and its apparatus - Google Patents

Circuit-pattern inspection method and its apparatus

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JP2002353279A
JP2002353279A JP2001156772A JP2001156772A JP2002353279A JP 2002353279 A JP2002353279 A JP 2002353279A JP 2001156772 A JP2001156772 A JP 2001156772A JP 2001156772 A JP2001156772 A JP 2001156772A JP 2002353279 A JP2002353279 A JP 2002353279A
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inspection
image
circuit pattern
defect
conditions
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JP2001156772A
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Japanese (ja)
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Kenjiro Yamamoto
健次郎 山本
Masatsugu Kametani
雅嗣 亀谷
Yasuhiro Gunji
康弘 郡司
Hiroyuki Shinada
博之 品田
Hiroshi Ninomiya
二宮  拓
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect failures of a plurality of kinds of circuit-patterns and the like on a wafer at the same time, simplify an operation for setting inspection conditions, and improve inspection functions. SOLUTION: Images 106, 107 in regions 104, 105 of a pattern 101 to be inspected and a comparison pattern 102 are obtained under one inspection condition and images 106', 107' in regions 104, 105 are obtained under another inspection condition. The compared result 108 between the image 106 and the image 107 and the compared result 109 between the image 106' and the image 107' are compared. The image 106 and the image 107 are also compared.

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、回路パターンの検
査方法とその装置に係り、特に微細な回路パターンを有
するメモリ、LSI等の半導体装置や液晶、ホトマスク
等を荷電粒子ビームを用いて検査するのに適した回路パ
ターンの検査方法とその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for inspecting a circuit pattern, and more particularly to inspecting a semiconductor device such as a memory having a fine circuit pattern, an LSI, a liquid crystal, a photomask and the like using a charged particle beam. The present invention relates to a circuit pattern inspection method and apparatus suitable for the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置は、半導体ウェハやホトマス
クなどの基板に形成された回路パターンをリソグラフィ
ー処理およびエッチング処理などにより転写する工程を
繰り返すことにより製造される。この製造過程での異物
発生や各工程での不良発生は、半導体装置の歩留まりを
悪化させる。したがって、各工程の異常や不良発生を早
期あるいは事前に検知するために、製造過程における各
工程毎に、形成されたパターンの検査が行われる。
2. Description of the Related Art A semiconductor device is manufactured by repeating a process of transferring a circuit pattern formed on a substrate such as a semiconductor wafer or a photomask by lithography and etching. The generation of foreign substances in the manufacturing process and the generation of defects in each step deteriorate the yield of semiconductor devices. Therefore, the formed pattern is inspected for each process in the manufacturing process in order to detect the occurrence of abnormality or defect in each process early or in advance.

【0003】半導体ウェハ上のパターンに存在する欠陥
を検査する装置の例としては、半導体ウェハに白色光を
照射し、光学画像を用いて、複数のLSIパターンの様
に繰り返しのあるパターンを比較する欠陥検査装置が知
られている(セミコンダクタワールド(Semiconductor W
orld),August,Vol. 17, No.13,pp.96-99,1995参照)。
しかし、回路パターンの微細化や回路パターン形状の複
雑化、材料の多様化に伴い、光学画像による欠陥検出が
困難になってきた。光学式検査装置で検出困難な欠陥と
して、光透過性材料であるシリコン酸化膜や感光性フォ
トレジスト材料を表面に有するパターンの残渣や欠陥、
光学系の分解能以下となるエッチング残りや微小導通穴
の非開口不良、配線パターンの段差底部に発生した欠陥
などか挙げられる。
As an example of an apparatus for inspecting a defect existing in a pattern on a semiconductor wafer, a semiconductor wafer is irradiated with white light, and an optical image is used to compare repeated patterns such as a plurality of LSI patterns. Defect inspection equipment is known (Semiconductor World (Semiconductor W
orld), August, Vol. 17, No. 13, pp. 96-99, 1995).
However, with the miniaturization of circuit patterns, the complexity of circuit pattern shapes, and the diversification of materials, it has become difficult to detect defects using optical images. As defects that are difficult to detect with an optical inspection device, residues and defects of a pattern having a silicon oxide film or a photosensitive photoresist material as a light transmitting material on the surface,
Examples of such defects include an etching residue that is lower than the resolution of the optical system, a non-opening defect of a minute conduction hole, and a defect generated at a step bottom of a wiring pattern.

【0004】このような光学式検査装置で検出が困難な
欠陥等を検出するために、光学画像よりも高い分解能が
望める荷電粒子線、特に、電子線の走査によって取得さ
れた画像を用いて回路パターンを比較検査する方法が提
案されている(例えば特開昭59−192943号公
報、ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・テク
ノロジー・ビー(J. Vac. Sci. Tech. B), Vol. 9,No.6,
pp. 3005−3009(1991)、J. Vac. Sci. Tech. B, Vo
l. 10, No.6, pp. 2804−2808 (1992)、および特開
平5−258703号公報、及び米国特許第55023
06号公報等参照)。
In order to detect a defect or the like which is difficult to detect with such an optical inspection apparatus, a circuit using a charged particle beam, particularly an image obtained by scanning with an electron beam, which is desired to have a higher resolution than an optical image, is required. A method for comparing and inspecting patterns has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-192943, Journal of Vacuum Science Technology B, J. Vac. Sci. Tech. B), Vol. .6,
pp. 3005-3009 (1991), J. Vac. Sci. Tech. B, Vo
l. 10, No. 6, pp. 2804-2808 (1992), and JP-A-5-258703, and U.S. Pat.
No. 06, etc.).

【0005】電子線を用いた検査装置で実用的なスルー
プットを得るためには、非常に高速に画像を取得する必
要がある。そして高速で取得した画像のSN比を確保す
るために、通常の走査型電子顕微鏡(Scanning Electro
n Microscopy、以下SEMと略す)の100倍以上(1
0nA以上)の電子線電流を用い、実用的な検査速度を
維持しながら画像のSN比を確保している。このとき、
ビーム径は通常のSEMに比べてかなり広がっており、
0.05μm〜0.2μm程度になっている。これは、
ビーム電流が大きいために電子銃の輝度とクーロン効果
により制限される値である。そして、このような電子光
学系により取得した画像信号は画像処理系に送られ、1
つの領域に対し1つの画像を得、隣接する同一パターン
部の画像との間で比較検査が実施される。画像を比較し
たときに異なる明るさの箇所が存在すれば、その部分を
欠陥とみなしてその座標を記憶する。このような構成に
より、0.05〜0.1μm程度のサイズの欠陥を自動
検出する。
In order to obtain a practical throughput with an inspection apparatus using an electron beam, it is necessary to acquire an image at a very high speed. Then, in order to secure the SN ratio of the image acquired at high speed, a normal scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope) is used.
n Microscopy (hereinafter abbreviated as SEM) 100 times or more (1
(0 nA or more), and the S / N ratio of the image is secured while maintaining a practical inspection speed. At this time,
The beam diameter is much wider than normal SEM,
It is about 0.05 μm to 0.2 μm. this is,
This value is limited by the brightness of the electron gun and the Coulomb effect because the beam current is large. Then, an image signal obtained by such an electron optical system is sent to an image processing system and
One image is obtained for one region, and a comparison inspection is performed between adjacent images of the same pattern portion. If there is a different brightness portion when comparing the images, the portion is regarded as a defect and the coordinates are stored. With this configuration, a defect having a size of about 0.05 to 0.1 μm is automatically detected.

【0006】欠陥の自動検出を精度良く行うためには、
試料表面へのチャージアップ、2次電子放出効率や電位
コントラストの関係などを考慮し、例えば電子線照射エ
ネルギー、検出感度などの各種パラメータを調整するこ
とが重要である。チャージアップは、電子線照射により
試料表面が正もしくは負に帯電する現象であり、特に試
料が絶縁材料のときに顕著に生じる。チャージアップが
生じると、2次電子放出効率の変化が生じるため、得ら
れる電子線画像の質、例えば電子線画像のパターンの明
るさおよびコントラストが変化する。電子線を用いたパ
ターンの比較検査装置では、検出目的である欠陥を効率
良く検出するために、特開平11−121561号公報記載のよ
うに、試料をチャージアップさせ、試料表面に電位コン
トラストを発生させることがある。また、過度のチャー
ジアップは像に歪みを生じさせ、不均一なチャージアッ
プは画像の質を不安定にすることがあり、特開平10−12
684号公報記載の様に、試料のチャージアップを常に同
じ状態に制御して電子線像を得る方法が考案されてい
る。
In order to accurately detect defects automatically,
It is important to adjust various parameters such as the electron beam irradiation energy and the detection sensitivity in consideration of the relationship between charge-up on the sample surface, secondary electron emission efficiency, potential contrast, and the like. Charge-up is a phenomenon in which the surface of a sample is positively or negatively charged by electron beam irradiation, and occurs remarkably when the sample is an insulating material. When the charge-up occurs, the secondary electron emission efficiency changes, so that the quality of the obtained electron beam image, for example, the brightness and contrast of the pattern of the electron beam image changes. In the pattern inspection system using an electron beam, the sample is charged up and a potential contrast is generated on the sample surface, as described in JP-A-11-121561, in order to efficiently detect the defect to be detected. May be caused. In addition, excessive charge-up causes distortion of an image, and uneven charge-up may destabilize image quality.
As described in Japanese Patent Publication No. 684, a method of obtaining an electron beam image by always controlling the charge-up of a sample to the same state has been devised.

【0007】上記チャージアップ制御に関連する設定な
どのパラメータが設定不良の場合、誤検出の増加や欠陥
検出率の低下が生じる。電子線を用いたパターンの比較
検査装置では、この様なパラメータチューニング時や、
本検査終了後に、検出された欠陥座標部の画像を取得
し、どのような欠陥が検出されたのかを作業者が確認す
るレビュー作業を行う。レビュー作業に要求される機能
は、通常のSEMと同様に、ある特定の狭い視野を画像
化し、それを目視で観察・確認するという機能である。
レビュー機能では、比較検査により検出される前記0.
05〜0.1μm程度の欠陥の種類や形状が確認できる
程度の高分解能SEMが必要となる。特開2000−1
88075号公報には、検査用の電子光学系とレビュー
用の電子光学系を同一試料室上に設け、検査装置で検出
された欠陥の目視確認を効率的に行う方法が記載されて
いる。
[0007] When parameters such as settings related to the charge-up control are defective, the number of erroneous detections increases and the defect detection rate decreases. In a pattern comparison inspection device using an electron beam, such parameter tuning,
After the completion of the main inspection, an image of the detected defect coordinate part is obtained, and a review operation is performed by which the operator confirms what kind of defect has been detected. The function required for the review work is a function of imaging a specific narrow visual field and visually observing and confirming it, as in a normal SEM.
In the review function, the above-mentioned 0.
A high-resolution SEM that can confirm the type and shape of a defect of about 0.05 to 0.1 μm is required. JP-A-2000-1
Japanese Patent Publication No. 88075 discloses a method in which an electronic optical system for inspection and an electronic optical system for review are provided on the same sample chamber, and the visual inspection of defects detected by an inspection device is efficiently performed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
荷電粒子を用いたパターンの検査装置では、検査を行う
前にパラメータの設定を必ず行う。このパラメータは検
査時の検査装置の動作条件(以下、検査条件と呼ぶ)を
決定するものであり、例えば、加速電圧などの照射エネ
ルギー、ビーム電流、画素サイズ、二次電子信号検出系
の感度やフィルタ定数、チャージアップ制御値、走査シ
ーケンスなどがある。このとき、検査対象のプロセス
(検査試料の材質など)やパターンサイズ、検出したい
欠陥の種類によって最適値が異なるため、検査前に試行
検査を実施し、検出された欠陥座標の画像を表示させ、
検出したい欠陥が検出されているかを確認しながら前記
パラメータの最適値を設定している。この欠陥確認すな
わちレビューでは、検出された欠陥が真の欠陥か設定不
良に起因する誤検出であるのかを判定するが、上記のよ
うに、高い検出精度を得るためには検査用とは異なる高
分解能のレビュー用SEMを用意している場合が多い。
As described above, in the conventional pattern inspection apparatus using charged particles, parameters are always set before inspection. These parameters determine the operating conditions of the inspection apparatus at the time of inspection (hereinafter, referred to as inspection conditions), and include, for example, irradiation energy such as acceleration voltage, beam current, pixel size, sensitivity of the secondary electron signal detection system, and the like. There are filter constants, charge-up control values, scan sequences, and the like. At this time, since the optimum value differs depending on the process to be inspected (material of the inspection sample, etc.), the pattern size, and the type of defect to be detected, a trial inspection is performed before the inspection, and an image of the detected defect coordinates is displayed.
The optimum values of the parameters are set while checking whether the defect to be detected is detected. In this defect confirmation, that is, in the review, it is determined whether the detected defect is a true defect or an erroneous detection due to a setting defect. However, as described above, in order to obtain high detection accuracy, a height different from that for inspection is used. In many cases, a review SEM for resolution is prepared.

【0009】パラメータの最適値を導出するためには、
試行検査とレビューを何度も繰り返し行う必要があっ
た。また、高い検出精度を得るために検査用とは異なる
レビュー用SEMを用いる場合、それらが異なる装置で
構成されていると、試料のアンロード、ロードが必要と
なり、それらが同一試料室上にある場合においても試料
台の移動が必要であり、多大な時間と煩雑な作業を要す
るという問題があった。
In order to derive the optimum value of the parameter,
Trial testing and review had to be repeated over and over. In addition, when using a different SEM for review than for inspection to obtain high detection accuracy, if they are composed of different devices, it is necessary to unload and load the sample, which are in the same sample chamber. Even in such a case, there is a problem that the sample stage needs to be moved, which requires a lot of time and complicated work.

【0010】パラメータの最適値を1つに絞るため、例
えば、試料表面の絶縁材料残留物は、チャージアップさ
せると検出感度が悪くなるが、コンタクトホール底の残
留物はチャージアップにより検出感度が良くなるという
ように、特定種類の欠陥の検出感度を良くすると、別の
種類の欠陥の検出感度が悪くなる場合があり、同時に複
数種類の欠陥を検出することが困難であった。
In order to reduce the optimum value of the parameter to one, for example, the insulating material residue on the sample surface is deteriorated in detection sensitivity when charged up, but the residue at the bottom of the contact hole is improved in detection sensitivity by charging up. As described above, if the detection sensitivity of a specific type of defect is improved, the detection sensitivity of another type of defect may deteriorate, and it has been difficult to detect a plurality of types of defects at the same time.

【0011】また、試行検査後のレビューのみならず、
本検査の終了後に欠陥座標部の画像を取得し、どのよう
な欠陥が検出されたのかを高分解能レビューSEMにて
確認し、画像を保存する必要性もある。このとき、例え
ば、コンタクトホール底の残留物は、検査装置では欠陥
検出が可能であるが、通常のSEMでは見えない場合が
あるように、検査時とレビュー時のチャージアップ量な
どの条件の違いにより、欠陥が確認できずに誤検出であ
ると誤った判断をする問題があった。
In addition to the review after the trial inspection,
There is also a need to obtain an image of the defect coordinate portion after the main inspection, confirm what kind of defect has been detected by a high-resolution review SEM, and save the image. At this time, for example, the residue at the bottom of the contact hole can be detected by the inspection device, but the difference in conditions such as the amount of charge-up at the time of inspection and at the time of review is such that it may not be visible with a normal SEM. As a result, there is a problem in that a defect cannot be confirmed and an erroneous determination is made as erroneous detection.

【0012】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、半導体装置の製造過程にあ
るウェハ上の回路パターン等の同一設計パターン間の画
像情報の比較から、欠陥、異物、残渣等を荷電粒子ビー
ムにより検査する方法および装置において、複数種類の
欠陥の同時検出を行い、検査とレビュー間の検査条件情
報を共有することで、検査条件の設定作業を簡略化し、
検査機能の向上と共に検査の信頼性を向上させることの
できる回路パターンの検査方法とその装置を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to compare image information between identical design patterns such as circuit patterns on a wafer in the process of manufacturing a semiconductor device, to determine a defect, In a method and an apparatus for inspecting foreign matter, residue and the like by a charged particle beam, simultaneous detection of a plurality of types of defects is performed, and inspection condition setting work is simplified by sharing inspection condition information between inspection and review,
It is an object of the present invention to provide a circuit pattern inspection method and apparatus capable of improving the inspection function and improving the reliability of the inspection.

【0013】[0013]

【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、回路パターンが形成された基板の表面に
荷電粒子線を照射し、この照射によって前記回路パター
ンから発生する信号を検出することにより得られる画像
信号を用いて前記回路パターンの欠陥を検出する回路パ
ターンの検査方法において、少なくとも荷電粒子線の照
射条件もしくは前記基板の帯電条件もしくは比較条件を
含む検査条件を複数個定め、この検査条件の各々に対し
て得られる画像信号を比較することによって、前記回路
パターンの欠陥を抽出することを特徴とする回路パター
ン検査方法を提供する。これにより、全く特徴の異なる
欠陥であっても、それら欠陥の同時検出が可能となり、
欠陥検出機能及び欠陥検出効率の向上が図れる。
In order to achieve the above object, the present invention irradiates a charged particle beam onto a surface of a substrate on which a circuit pattern is formed, and detects a signal generated from the circuit pattern by the irradiation. In a circuit pattern inspection method for detecting a defect in the circuit pattern using an image signal obtained by performing, a plurality of inspection conditions including at least the irradiation conditions of the charged particle beam or the charging conditions of the substrate or comparison conditions, A circuit pattern inspection method is provided, wherein a defect of the circuit pattern is extracted by comparing image signals obtained for each of the inspection conditions. This enables simultaneous detection of defects with completely different features,
The defect detection function and the defect detection efficiency can be improved.

【0014】また、本発明は、前記の回路パターン検査
方法において、第1および第2の検査条件を定め、前記
第1および第2の検査条件のもとで得た回路パターン上
の検査対象領域の画像を第1および第2画像とし、前記
第1および第2の検査条件のもとで得た前記検査対象領
域の比較対象パターンの画像を第3および第4画像と
し、前記第1画像と前記第3画像との比較により第1の
比較画像を生成し、前記第2画像と前記第4画像との比
較により第2の比較画像を生成し、さらに前記第1の比
較画像と前記第2の比較画像とを比較することにより前
記検査対象領域の欠陥を抽出することを特徴とする回路
パターン検査方法を提供する。これにより、欠陥の特徴
分類の信頼性向上と同時に、検出目的である欠陥の検査
条件の最適化作業を容易にすることができる。
Further, according to the present invention, in the above-described circuit pattern inspection method, first and second inspection conditions are determined, and the inspection target area on the circuit pattern obtained under the first and second inspection conditions is determined. Are the first and second images, and the images of the comparison target pattern of the inspection target region obtained under the first and second inspection conditions are the third and fourth images. A first comparison image is generated by comparing the third image, a second comparison image is generated by comparing the second image and the fourth image, and the first comparison image and the second image are further generated. And extracting a defect in the inspection target area by comparing the inspection pattern with a comparison image. This makes it possible to improve the reliability of the defect feature classification and at the same time facilitate the work of optimizing the defect inspection conditions to be detected.

【0015】また、本発明は、前記の回路パターン検査
方法において、第1および第2の検査条件を定め、前記
第1および第2の検査条件のもとで得た回路パターン上
の検査対象領域の画像を第1および第2画像とし、前記
第1画像と前記第2画像とを比較することにより前記検
査対象領域の欠陥を抽出することを特徴とする回路パタ
ーン検査方法を提供する。これにより、検出感度を高く
し、画像の僅かな差を検出するように設定した状態で
も、欠陥の無いところを欠陥と判定してしまう欠陥の誤
検出を低減することができ、欠陥の検出効率を高めると
同時に検査の信頼性を向上させることが可能となる。
Further, according to the present invention, in the above-described circuit pattern inspection method, first and second inspection conditions are determined, and an inspection target area on the circuit pattern obtained under the first and second inspection conditions is determined. The first and second images are used as the first and second images, and the first and second images are compared to extract a defect in the inspection target area, thereby providing a circuit pattern inspection method. As a result, even in a state where the detection sensitivity is increased and a small difference between the images is detected, it is possible to reduce the erroneous detection of a defect in which a portion having no defect is determined as a defect. And the reliability of the inspection can be improved at the same time.

【0016】また、本発明は、前記の回路パターン検査
方法において、検出された欠陥を装置を用いてレビュー
する場合に、前記欠陥を検出したときの前記検査条件を
参照して前記観察装置の観察条件を定めてその条件のも
とでレビューを行うことを特徴とする回路パターン検査
方法を提供する。これにより、従来は熟練を要し、煩雑
かつ時間を要する作業であった欠陥確認作業もしくは検
査条件の最適化作業を簡略化かつ確実なものとし、誤検
出判定の高信頼性化を実現し、検査の高信頼性化が図れ
る。
Further, according to the present invention, in the circuit pattern inspection method, when the detected defect is reviewed by using an apparatus, the observation of the observation apparatus is performed with reference to the inspection condition at the time of detecting the defect. A circuit pattern inspection method is provided, wherein a condition is determined and a review is performed under the condition. As a result, the task of confirming defects or optimizing inspection conditions, which has conventionally required skill, and was complicated and time-consuming, has been simplified and assured. High reliability of inspection can be achieved.

【0017】さらに、本発明は、前記の回路パターン検
査方法を用いて回路パターンの検査を行うための回路パ
ターン検査装置であって、前記複数の検査条件を設定す
るための検査条件設定手段と、この手段により設定され
た検査条件の各々に対して回路パターンへの荷電粒子線
照射を制御する第1の制御手段と、前記検査条件の各々
に対して得られた画像信号を当該検査条件と対応づけて
メモリに格納し比較処理を行うように制御する第2の制
御手段とを備えたことを特徴とする回路パターン検査装
置を提供する。これにより、全く特徴の異なる欠陥であ
っても、それら欠陥の同時検査が可能な、検査効率がよ
く使い易い回路パターン検査装置を実現できる。
Further, the present invention is a circuit pattern inspection apparatus for inspecting a circuit pattern using the circuit pattern inspection method, wherein an inspection condition setting means for setting the plurality of inspection conditions, First control means for controlling the irradiation of the charged particle beam to the circuit pattern for each of the inspection conditions set by this means, and an image signal obtained for each of the inspection conditions corresponding to the inspection condition And a second control means for controlling the circuit pattern to be stored in a memory and performing a comparison process. This makes it possible to realize a circuit pattern inspection apparatus which is capable of simultaneously inspecting defects having completely different characteristics and which has high inspection efficiency and is easy to use.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0019】(本発明の回路パターン検査方法)図1
は、本発明の回路パターン検査方法を例示した説明図で
ある。本発明における回路パターンとは、メモリやLS
I等の半導体装置、液晶、ホトマスク等、電気的特性の
異なる材料により構成されたパターンを示す。これらの
パターンの検査は、検査対象のパターン画像を取得し、
その画像と設計データとの比較により、或いはパターン
が繰り返し存在する場合は、検査対象のパターン画像と
繰り返し存在する別の位置のパターン画像との比較によ
り行う。図1の例は後者の場合であり、検査対象パター
ン101と繰り返し存在する別のパターン102の比較
検査を行う。なお2つの画像の比較では差異のみの検出
となり、どちらのパターンが欠陥であるかの識別は出来
ないが、ここでは説明を単純にするため2つの画像の比
較が示されている。実際の検査ではこれらのパターンは
複数あり、比較の結果検出される差異データの履歴から
欠陥位置を特定する。
(Circuit Pattern Inspection Method of the Present Invention) FIG.
FIG. 3 is an explanatory view illustrating a circuit pattern inspection method of the present invention. The circuit pattern in the present invention is a memory or LS
1 shows a pattern formed of materials having different electrical characteristics, such as a semiconductor device such as I, a liquid crystal, and a photomask. Inspection of these patterns acquires a pattern image to be inspected,
The comparison is performed by comparing the image with the design data, or when the pattern is repeatedly present, by comparing the pattern image to be inspected with the pattern image at another position which is repeatedly present. The example of FIG. 1 is the latter case, in which a comparison inspection of the inspection target pattern 101 and another pattern 102 that is repeatedly present is performed. In the comparison of the two images, only the difference is detected, and it is not possible to identify which pattern is defective. However, here, the comparison of the two images is shown for the sake of simplicity. In an actual inspection, there are a plurality of these patterns, and the defect position is specified from the history of the difference data detected as a result of the comparison.

【0020】図1において、2次電子放出効率や電位コ
ントラスト、欠陥検出効率の関係などを考慮し、例えば
試料表面へのチャージアップ量、電子線照射エネルギ
ー、検出感度などの各種パラメータから成る検査条件を
定め、照射領域103を照射したとき、検査対象パター
ン101の領域104及び別のパターン102の領域1
05の画像が得られたとする。従来は試し検査とレビュ
ーを繰り返して目的とする欠陥検査のための最適条件を
定め、その最適条件のもとで上記の領域104及び10
5のパターンを1回、もしくは複数回取得する。そして
1回のときは得られた画像を比較する。また複数回のと
きはこれらをそれぞれ加算平均したのち比較する、とい
う方法を用いていた。本発明では、以下に詳述するよう
に、照射領域103を異なった検査条件、もしくは類似
の検査条件のもとで得られた画像または部分的に加算平
均などにより処理された画像を記憶し、種々の方法で比
較する。この比較方法の例を以下にいくつか述べる。
In FIG. 1, inspection conditions including various parameters such as the amount of charge-up on the sample surface, electron beam irradiation energy, and detection sensitivity are considered in consideration of the relationship between secondary electron emission efficiency, potential contrast, and defect detection efficiency. When the irradiation area 103 is irradiated, the area 104 of the inspection target pattern 101 and the area 1 of another pattern 102
It is assumed that the image No. 05 is obtained. Conventionally, a trial inspection and a review are repeated to determine an optimum condition for a target defect inspection, and the above-described regions 104 and 10 are determined under the optimum condition.
The pattern 5 is acquired once or plural times. Then, at one time, the obtained images are compared. In addition, in the case of plural times, a method is used in which these are averaged and then compared. In the present invention, as will be described in detail below, the irradiation area 103 stores an image obtained under different inspection conditions or similar inspection conditions or an image partially processed by averaging or the like, Compare in various ways. Some examples of this comparison method are described below.

【0021】複数画像の比較方法の1例としては、各検
査条件での比較結果を比較する方法がある。図1の例で
は画像106と画像107の比較結果108と、画像1
06′と画像107′の比較結果109との比較を行
う。このとき画像106、107を得たときの検査条件
J1、画像106′、107′を得たときの検査条件J
2、及び取得した画像や比較結果の画像の内の必要なも
のを関連付けて記憶しておく。このようにすることで欠
陥の特徴分類の信頼性向上と同時に、検出目的である欠
陥の検査条件の最適化作業を容易にすることが可能とな
る。
As an example of a method of comparing a plurality of images, there is a method of comparing the comparison results under each inspection condition. In the example of FIG. 1, the comparison result 108 between the image 106 and the image 107 and the image 1
06 ′ and the comparison result 109 of the image 107 ′ are compared. At this time, the inspection condition J1 when the images 106 and 107 are obtained, and the inspection condition J when the images 106 'and 107' are obtained.
2, and necessary ones of the acquired images and the images of the comparison results are stored in association with each other. By doing so, it is possible to improve the reliability of defect feature classification and to facilitate the work of optimizing the defect inspection conditions, which is the purpose of detection.

【0022】複数画像の比較方法のもう1つの例として
は、同一領域で得られた複数の画像(図1では106と
106′)を比較する方法がある。検査条件が大きく異
なる場合は、得られる画像が全く異なる場合が多いの
で、この場合は検査条件がほぼ同じか、もしくはあまり
大きく異ならないときの画像を用いるのが良い。例え
ば、同じ検査条件にて得られた複数画像の比較を行う場
合は、ノイズなどある低い確率で生じる誤検出の除去に
有効である。従来の加算方式よりも、前記誤検出に関し
ては信頼性が向上する。また、検査条件を少しずつ変化
させた画像を使用する場合の例としては、荷電粒子ビー
ムを走査して領域103の画像を得る検査装置におい
て、ビーム形状を円形、所定の比率の縦長楕円、所定の
比率の横長楕円とする場合がある。この場合、回路パタ
ーンの縦エッジや横エッジ部位の検出感度を変えて画像
を取得することになり、回路パターンのエッジ部位にお
いて生じる、確率的な明暗の差による誤検出を検出する
ことが可能となる。得られた複数の比較結果(図1では
比較結果110)は、誤検出欠陥と真の欠陥との判定に
利用可能であり、その結果、欠陥の誤検出を低減するこ
とができ、また検出感度を高く設定することが可能とな
り、欠陥検出効率と検査の信頼性が向上する。また、本
比較方式はノイズ評価を行う場合にも利用できる。
As another example of a method of comparing a plurality of images, there is a method of comparing a plurality of images (106 and 106 'in FIG. 1) obtained in the same area. When the inspection conditions are largely different, the obtained images are often completely different. In this case, it is preferable to use an image in which the inspection conditions are almost the same or not so much different. For example, when comparing a plurality of images obtained under the same inspection conditions, it is effective to remove false detections that occur with a low probability such as noise. The reliability of the erroneous detection is improved as compared with the conventional addition method. Further, as an example of using an image in which the inspection conditions are changed little by little, in an inspection apparatus that obtains an image of the area 103 by scanning a charged particle beam, a beam shape is circular, a vertical ellipse having a predetermined ratio, May be a horizontally long ellipse. In this case, an image is acquired by changing the detection sensitivity of the vertical edge or the horizontal edge portion of the circuit pattern, and it is possible to detect erroneous detection due to a stochastic light-dark difference occurring at the edge portion of the circuit pattern. Become. The obtained plurality of comparison results (comparison result 110 in FIG. 1) can be used for judging an erroneously detected defect and a true defect. As a result, erroneous detection of a defect can be reduced, and the detection sensitivity can be reduced. Can be set high, and the defect detection efficiency and inspection reliability are improved. This comparison method can also be used when performing noise evaluation.

【0023】後述する試し検査のように、取得画像を全
て記憶する場合は、画像取得後、比較方式を選択し、比
較結果を分析することができる。しかし、広い領域を検
査する本検査では、画像を全て記憶していたのでは膨大
な記憶装置が必要となるため、最終結果のみを記憶する
場合が多い。この場合、どの検査条件での取得画像をど
の比較方法で使用するか、どの比較結果とどの比較結果
を比較するか、もしくはどの比較結果を記憶するかなど
を指定することが必要である。但し、本検査においても
所定特徴を有する代表欠陥の画像や、何等かの要因で判
別不能な欠陥画像程度は、記憶しておいても良い。
When all the acquired images are stored as in a test inspection described later, a comparison method can be selected after the images are acquired, and the comparison results can be analyzed. However, in the present inspection for inspecting a wide area, an enormous storage device is required if all the images are stored, so that only the final result is often stored. In this case, it is necessary to specify which inspection method should be used for the acquired image, which comparison method should be used, which comparison result should be compared, or which comparison result should be stored. However, the image of the representative defect having the predetermined characteristic and the degree of the defect image which cannot be determined for some reason may be stored in the main inspection.

【0024】前記欠陥レビューにおいて、検査装置のレ
ビュー機能では欠陥が微細なため、その存在や形状、特
徴などが目視確認できない場合がある。このような状態
では、検出された欠陥が誤検出であるのか真の欠陥であ
るのか判定ができない。そのため、レビューは検査装置
と異なる高分解能な観察装置を使用することがある。こ
のような場合、観察装置においても、荷電粒子線の照射
条件もしくは前記基板の帯電条件を含む観察条件の設定
が必要である。また、検査装置のレビュー機能を使用し
てレビューを行う場合においても、チャージアップによ
って見えなくなる欠陥の場合など、画像取得の条件設定
に技術を要する。検査装置において検出された欠陥が、
実際に欠陥が存在するにもかかわらず、前記条件設定が
最適化されないことに起因し、レビューにおいて目視確
認できない場合がある。従来はこの様な場合でも誤検出
の判定を行っていたため、検査の信頼性に影響を与えて
いた。本発明ではまず、検査装置において、検出された
欠陥と検査条件のデータとを関連付けて記憶する。この
とき、欠陥検出数の最も多い検査条件を使用するのが良
い。次にレビューを行う欠陥に対応する検査装置の検査
条件から、観察装置の観察条件を設定する。検査装置と
観察装置が上記のように異なる場合では、特に、電子光
学系の構造やチャージアップ制御方法など装置構造が異
なるので、条件の設定手法が異なる場合が多い。初めて
の場合や検査条件と観察条件の最適な対応がわからない
場合は、試行錯誤にて調整する必要があるが、一度対応
関係が分かると記録を行い、検査条件と観察条件の対応
を複数記録する。この対応関係は、他の種類の検査装置
により検出された欠陥情報から導出しても良い。この記
録をもとに、検査条件から自動的に観察条件に変換すれ
ば、より作業が簡略化できる。対応する観察条件は、さ
らに微調整を行うことで、明瞭な欠陥画像を取得し、記
憶させることができる。このようにして検査装置で検出
される欠陥かつ実際に存在する欠陥が、レビューによっ
て確実に目視確認することができ、微妙かつ高度な熟練
と多くの時間を要するレビュー作業を簡略化し、かつ誤
検出判定の高信頼性化を実現し、検査の高信頼性化が可
能となる。
In the defect review, since the defect is minute in the review function of the inspection apparatus, its existence, shape, characteristic, and the like may not be confirmed visually. In such a state, it cannot be determined whether the detected defect is an erroneous detection or a true defect. Therefore, the review may use a high-resolution observation device different from the inspection device. In such a case, it is necessary for the observation apparatus to set the observation conditions including the irradiation condition of the charged particle beam or the charging condition of the substrate. Further, even when a review is performed using the review function of the inspection apparatus, a technique is required for setting conditions for image acquisition such as a defect that cannot be seen due to charge-up. Defects detected in the inspection device,
Despite the fact that a defect actually exists, there is a case where the condition setting is not optimized so that it cannot be visually confirmed in the review. Conventionally, erroneous detection is determined even in such a case, which affects the reliability of the inspection. In the present invention, first, the inspection apparatus stores the detected defect and the data of the inspection condition in association with each other. At this time, it is preferable to use the inspection condition with the largest number of detected defects. Next, the observation condition of the observation device is set from the inspection condition of the inspection device corresponding to the defect to be reviewed. In the case where the inspection apparatus and the observation apparatus are different as described above, the method of setting conditions is often different because the structure of the electron optical system and the apparatus structure such as the charge-up control method are different. For the first time or when the optimal correspondence between inspection conditions and observation conditions is not known, it is necessary to make adjustments by trial and error, but once the correspondence is known, record and record multiple correspondences between inspection conditions and observation conditions. . This correspondence may be derived from defect information detected by another type of inspection device. If the inspection conditions are automatically converted into observation conditions based on this record, the operation can be further simplified. The corresponding observation conditions can be further fine-tuned to obtain and store clear defect images. In this way, the defects detected by the inspection device and the defects that actually exist can be visually confirmed by the review without fail, simplifying the delicate and advanced skill and the time-consuming review work, and erroneous detection. High reliability of the judgment is realized, and high reliability of the inspection becomes possible.

【0025】(本発明の回路パターン検査装置の構成概
要)図2は、上記したパターン検査方法を用いた検査を
行うための本発明の回路パターン検査装置の構成例を示
すものである。ここに示す例では特に電子ビームを用い
ているが、本発明の検査方法においては荷電粒子であれ
ば適応可能である。また図2に示す例では、検査対象で
ある回路パターンに関し、半導体ウェハまたはマスク、
レチクルのパターンを想定しているが、本発明において
は、液晶等を含めた回路パターンにおいても適応可能で
ある。
(Outline of Configuration of Circuit Pattern Inspection Apparatus of the Present Invention) FIG. 2 shows an example of the configuration of a circuit pattern inspection apparatus of the present invention for performing inspection using the above-described pattern inspection method. In the example shown here, an electron beam is used in particular, but the inspection method of the present invention is applicable to charged particles. In the example shown in FIG. 2, a semiconductor wafer or a mask,
Although a reticle pattern is assumed, the present invention is also applicable to a circuit pattern including a liquid crystal or the like.

【0026】回路パターン検査装置1は、大別して、電
子光学系システム3、光学顕微鏡部4、及び試料室8か
らなる検査室2と、画像処理部5と、制御部6と、二次
電子検出部7と、予備室(図示せず)とからなる。予備
室は、室内が真空排気される検査室2内に被検査基板9
を搬送するために、検査室2とは独立して真空排気でき
るように構成されている。
The circuit pattern inspection apparatus 1 is roughly divided into an inspection room 2 comprising an electron optical system 3, an optical microscope unit 4, and a sample room 8, an image processing unit 5, a control unit 6, a secondary electron detection It comprises a unit 7 and a spare room (not shown). The preliminary chamber includes a substrate 9 to be inspected in the inspection chamber 2 where the chamber is evacuated.
In order to transport the vacuum chamber, the vacuum chamber can be evacuated independently of the inspection room 2.

【0027】電子光学系システム3は、電子銃10、電
子線の引き出し電極11、コンデンサレンズ12、ブラ
ンキング偏向器13、絞り14、走査偏向器15、対物
レンズ16、反射板17、ExB(イー・クロス・ビ
ー)偏向器18から構成されており、電子銃10で発生
し引き出し電極11で引き出された電子線19が、コン
デンサレンズ12、絞り14、対物レンズ16を通って
試料9へ照射される。電子線19は細く絞られたビーム
であり、走査偏向器15によって試料9を走査する。こ
の走査により試料9から発生した二次電子51は、Ex
B偏向器18によって軌道を曲げられて反射板17を照
射し、第二の二次電子52が発生し、二次電子検出器2
0で検出される。また電子線19の試料9への照射を制
限する場合は、ブランキング偏向器13で電子線19を
絞り14の開口部の外に向けることによって実施する。
The electron optical system 3 includes an electron gun 10, an electron beam extraction electrode 11, a condenser lens 12, a blanking deflector 13, an aperture 14, a scanning deflector 15, an objective lens 16, a reflection plate 17, and an ExB (E A (cross-B) deflector 18, and an electron beam 19 generated by the electron gun 10 and extracted by the extraction electrode 11 is irradiated to the sample 9 through the condenser lens 12, the aperture 14, and the objective lens 16. You. The electron beam 19 is a narrowed beam, and scans the sample 9 by the scanning deflector 15. The secondary electrons 51 generated from the sample 9 by this scanning are Ex
The orbit is bent by the B deflector 18 to irradiate the reflecting plate 17 to generate second secondary electrons 52, and the secondary electron detector 2
0 is detected. When the irradiation of the sample 9 with the electron beam 19 is restricted, the blanking deflector 13 directs the electron beam 19 to the outside of the opening of the stop 14.

【0028】試料室8は、試料台30、Xステージ3
1、Yステージ32、回転ステージ33、位置モニタ測
長器34、試料高さ測定器35から構成されている。位
置モニタ測長器34として、ここではレーザ干渉による
測長計を用いた。Xステージ31、Yステージ32、回
転ステージ33の位置が実時間でモニタでき、制御部6
にその位置情報が送れるようになっている。また、図示
していないが、Xステージ31、Yステージ32、回転
ステージ33のモータの回転数等のデータも同様に、各
々のドライバから制御部6に送られるように構成されて
いる。制御部6はこれらのデータに基づいて電子線19
が照射されている領域や位置が正確に把握できるように
なっており、必要に応じて実時間で電子線19の照射位
置の位置ズレを補正制御回路43を用いて補正できるよ
うになっている。また、試料9がかわっても、試料毎に
電子線を照射した領域を記憶できるようになっている。
試料高さ測定器35には、電子線以外の測定方式である
光学式測定器、例えばレーザ干渉測定器や反射光の位置
で変化を測定する反射光式測定器が使用されており、X
ステージ31、Yステージ32に搭載された試料9の高
さを実時間で測定できるように構成されている。本例で
は、スリットを通過した細長い白色光を透明な窓越しに
試料9に照射し、反射光の位置を位置検出モニタにて検
出し、位置の変動から高さの変化量を算出する方式を用
いた。この試料高さ測定器35の測定データに基づい
て、電子線19を細く絞るための対物レンズ16の焦点
距離と電子線19の照射位置の位置ズレがダイナミック
に補正され、常に被検査領域に焦点が合った電子線19
を照射できるようになっている。また、試料9の反りや
高さ歪みを電子線照射前に予め測定してあり、そのデー
タをもとに対物レンズ16の検査領域毎の補正条件を設
定するように構成することも可能である。
The sample chamber 8 includes a sample stage 30, an X stage 3,
1, a Y stage 32, a rotation stage 33, a position monitor length measuring device 34, and a sample height measuring device 35. As the position monitor length measuring device 34, a length measuring device based on laser interference was used here. The positions of the X stage 31, the Y stage 32, and the rotary stage 33 can be monitored in real time,
The location information can be sent to Although not shown, data such as the number of rotations of the motors of the X stage 31, the Y stage 32, and the rotation stage 33 are similarly transmitted from the respective drivers to the control unit 6. The control unit 6 controls the electron beam 19 based on these data.
The region and position where the electron beam 19 is irradiated can be accurately grasped, and the positional deviation of the irradiation position of the electron beam 19 can be corrected in real time using the correction control circuit 43 as needed. . Further, even if the sample 9 is changed, the area irradiated with the electron beam can be stored for each sample.
As the sample height measuring device 35, an optical measuring device using a measuring method other than the electron beam, for example, a laser interferometer or a reflected light measuring device for measuring a change in the position of reflected light is used.
The height of the sample 9 mounted on the stage 31 and the Y stage 32 can be measured in real time. In this example, a method of irradiating the sample 9 with elongated white light passing through a slit through a transparent window, detecting the position of reflected light with a position detection monitor, and calculating the amount of change in height from the change in position. Using. Based on the measurement data of the sample height measuring device 35, the focal length of the objective lens 16 for narrowing down the electron beam 19 and the positional deviation of the irradiation position of the electron beam 19 are dynamically corrected, and the focus is always focused on the inspection area. Matched electron beam 19
Can be irradiated. Further, it is also possible to configure so that the warp and the height distortion of the sample 9 are measured in advance before the electron beam irradiation, and the correction conditions for each inspection area of the objective lens 16 are set based on the data. .

【0029】装置各部の動作命令および動作条件は、制
御部6から入力される。制御部6には、あらかじめ電子
線発生時の加速電圧、電子線偏向幅、偏向速度、二次電
子検出装置の信号取り込みタイミング、試料台移動速度
等々の条件が、目的に応じて任意にあるいは選択して設
定できるよう入力されている。制御部6は、補正制御回
路43を用いて、位置モニタ測長器34、被検査基板高
さ測定器35の信号から位置や高さのズレをモニタし、
その結果より補正信号を生成し、電子線19が常に正し
い位置に照射されるよう対物レンズ電源45や走査信号
発生器44に補正信号を送る。Xステージ31、Yステ
ージ32上には試料9が搭載されており、検査実行時に
はXステージ31、Yステージ32を静止させて電子線
19を二次元に走査する方法と、検査実行時にXステー
ジ31、Yステージ32をY方向に連続して一定速度で
移動するようにして、電子線19をX方向に直線的に走
査する方法のいずれかを選択できる。ある特定の比較的
小さい領域を検査する場合には前者の方法、比較的広い
領域を検査するときは、後者の方法が有効である。
Operation commands and operation conditions for each section of the apparatus are input from the control section 6. In the control unit 6, conditions such as an acceleration voltage at the time of generation of an electron beam, an electron beam deflection width, a deflection speed, a signal capture timing of a secondary electron detection device, and a sample stage moving speed are arbitrarily or selected according to the purpose. It has been entered so that it can be set. The control unit 6 monitors the displacement of the position and the height from the signals of the position monitor length measuring device 34 and the inspected substrate height measuring device 35 by using the correction control circuit 43,
A correction signal is generated from the result, and the correction signal is sent to the objective lens power supply 45 and the scanning signal generator 44 so that the electron beam 19 is always irradiated to a correct position. The sample 9 is mounted on the X stage 31 and the Y stage 32. The X stage 31 and the Y stage 32 are stationary when the inspection is performed, and the electron beam 19 is two-dimensionally scanned when the inspection is performed. , The Y stage 32 is continuously moved in the Y direction at a constant speed, and the electron beam 19 can be linearly scanned in the X direction. The former method is effective for inspecting a specific relatively small area, and the latter method is effective for inspecting a relatively large area.

【0030】光学顕微鏡部4は、検査室2の室内におけ
る電子光学系システム3の近傍であって、互いに影響を
及ぼさない程度離れた位置に設備されており、電子光学
系システム3と光学顕微鏡部4の間の距離は既知であ
る。そして、Xステージ31またはYステージ32が電
子光学系システム3と光学顕微鏡部4の間の既知の距離
を往復移動するようになっている。また光学顕微鏡部4
は白色光源40、光学レンズ41、CCDカメラ42に
より構成されており、図示されていないが、後述する電
子線画像の場合と同様に取得画像が画像処理部5へ送ら
れる。取り込まれた光学画像はモニタ50に表示され
る。
The optical microscope unit 4 is installed near the electron optical system 3 in the room of the inspection room 2 and separated from the electron optical system 3 so as not to affect each other. The distance between 4 is known. Then, the X stage 31 or the Y stage 32 reciprocates a known distance between the electron optical system 3 and the optical microscope unit 4. Optical microscope 4
Is composed of a white light source 40, an optical lens 41, and a CCD camera 42. Although not shown, an acquired image is sent to the image processing unit 5 in the same manner as an electron beam image described later. The captured optical image is displayed on the monitor 50.

【0031】細く絞った電子線19を試料9に照射し、
二次電子51を発生させ、これらを電子線19の走査お
よびXステージ31、Yステージ32の移動と同期させ
て検出することで試料9の画像を取得する。本発明の対
象とする自動検査では、検査速度が速いことが必須とな
る。従って、通常のSEMのようにpAオーダーの電子
線電流の電子線を低速で走査することは行わない。ま
た、精度よりも高速性が要求される用途や、絶縁材料へ
の帯電を抑制する用途では、多数回の走査および各々の
画像の重ね合せは行わないため、少なくとも一回の高速
電子線走査により画像が取得できる装置構成としなけれ
ばならない。そこで本実施例では、通常SEMに比べ約
100倍以上の、例えば10〜100nAの大電流電子
線を用い、実用的な検査速度を維持しながら画像のSN
を確保している。ビーム径は、ビーム電流が大きいため
に電子銃の輝度とクーロン効果により制限され、通常の
SEMに比べてかなり広がっており、0.05μm〜
0.2μm程度になっている。画像を形成する走査幅の
標準値は100μmとし、1画素の標準値は0.05μ
m〜0.1μmとし、1回の走査の標準時間を約10μ
sで行うようにした。但し、これらの値は、設定により
変更可能である。
A sample 9 is irradiated with a narrowed electron beam 19,
An image of the sample 9 is acquired by generating secondary electrons 51 and detecting them in synchronization with the scanning of the electron beam 19 and the movement of the X stage 31 and the Y stage 32. In the automatic inspection targeted by the present invention, a high inspection speed is essential. Therefore, unlike the ordinary SEM, the electron beam having the electron beam current of the pA order is not scanned at a low speed. In applications where high-speed performance is required rather than accuracy, or in applications where charging of insulating materials is suppressed, multiple scans and superposition of each image are not performed, so at least one high-speed electron beam scan is required. The device must be capable of acquiring images. Therefore, in this embodiment, a high current electron beam of about 100 times or more, for example, 10 to 100 nA compared with the normal SEM is used, and the SN of the image is maintained while maintaining a practical inspection speed.
Is secured. The beam diameter is limited by the brightness and Coulomb effect of the electron gun due to the large beam current, and is considerably wider than that of a normal SEM.
It is about 0.2 μm. The standard value of the scan width for forming an image is 100 μm, and the standard value of one pixel is 0.05 μm.
m to 0.1 μm, and the standard time for one scan is about 10 μm.
s. However, these values can be changed by setting.

【0032】電子銃10には拡散補給型の熱電界放出電
子源が使用されている。この電子銃10を用いることに
より、従来の例えばタングステン(W)フィラメント電
子源や、冷電界放出型電子源に比べて安定した電子線電
流を確保することができるため、明るさ変動の少ない電
子線画像が得られる。この電子銃10により電子線電流
を大きく設定することができる。電子線19は、電子銃
10と引き出し電極11との間に電圧を印加することで
電子銃10から引き出される。電子線19の加速は、電
子銃10に高電圧の負の電位を印加することでなされ
る。これにより、電子線19はその電位に相当するエネ
ルギーで試料台30の方向に進み、コンデンサレンズ1
2で収束され、さらに対物レンズ16により細く絞られ
て試料台30上のXステージ31、Yステージ32、回
転ステージ33の上に搭載された試料9に照射される。
ブランキング偏向器13には走査信号およびブランキン
グ信号を発生する走査信号発生器44が接続され、コン
デンサレンズ12および対物レンズ16には対物レンズ
電源45が接続されている。試料9には、リターディン
グ電源36により負の電圧を印加できるようになってい
る。このリターディング電源36の電圧を調節すること
により一次電子線を減速し、電子銃10の電位を変えず
に試料9への電子線照射エネルギーを最適な値に調節す
ることができる。電子線19をブランキングする必要が
ある時には、ブランキング偏向器13により電子線19
が偏向されて、電子線19が絞り14を通過しないよう
に制御できる。
The electron gun 10 uses a diffusion-supply type thermal field emission electron source. By using the electron gun 10, a stable electron beam current can be secured as compared with a conventional tungsten (W) filament electron source or a cold field emission electron source, for example. An image is obtained. With this electron gun 10, the electron beam current can be set large. The electron beam 19 is extracted from the electron gun 10 by applying a voltage between the electron gun 10 and the extraction electrode 11. The acceleration of the electron beam 19 is performed by applying a high negative potential to the electron gun 10. As a result, the electron beam 19 advances toward the sample stage 30 with energy corresponding to the potential, and the condenser lens 1
The light is converged at 2 and is further narrowed down by the objective lens 16 to irradiate the sample 9 mounted on the X stage 31, the Y stage 32, and the rotating stage 33 on the sample stage 30.
A scanning signal generator 44 for generating a scanning signal and a blanking signal is connected to the blanking deflector 13, and an objective lens power supply 45 is connected to the condenser lens 12 and the objective lens 16. A negative voltage can be applied to the sample 9 by the retarding power supply 36. By adjusting the voltage of the retarding power supply 36, the primary electron beam can be decelerated, and the irradiation energy of the electron beam to the sample 9 can be adjusted to an optimum value without changing the potential of the electron gun 10. When the electron beam 19 needs to be blanked, the electron beam 19 is blanked by the blanking deflector 13.
Is deflected so that the electron beam 19 does not pass through the stop 14.

【0033】試料9上に電子線19を照射することによ
って発生した二次電子51は、試料9に印加された負の
電圧により加速される。試料9の上方に、ExB偏向器
18が配置され、これにより加速された二次電子51は
所定の方向へ偏向される。ExB偏向器18にかける電
圧と磁界の強度により、偏向量を調整することができ
る。また、この電磁界は、試料に印加した負の電圧に連
動させて可変させることができる。ExB偏向器18に
より偏向された二次電子51は、所定の条件で反射板1
7に衝突する。この反射板17は円錐形状をしており、
その中央に設けられた開口部を電子線19が通過する。
この反射板17に加速された二次電子51が衝突する
と、反射板17からは数Vから50eVのエネルギーを
持つ第二の二次電子52が発生する。
The secondary electrons 51 generated by irradiating the sample 9 with the electron beam 19 are accelerated by the negative voltage applied to the sample 9. The ExB deflector 18 is disposed above the sample 9, and the accelerated secondary electrons 51 are deflected in a predetermined direction. The amount of deflection can be adjusted by the voltage applied to the ExB deflector 18 and the strength of the magnetic field. Further, this electromagnetic field can be changed in conjunction with a negative voltage applied to the sample. The secondary electrons 51 deflected by the ExB deflector 18 are reflected by the reflector 1 under predetermined conditions.
Collision 7 This reflector 17 has a conical shape,
The electron beam 19 passes through an opening provided at the center.
When the accelerated secondary electrons 51 collide with the reflector 17, a second secondary electron 52 having an energy of several V to 50 eV is generated from the reflector 17.

【0034】二次電子検出部7において、二次電子検出
器20は検査室2内の対物レンズ16の上方に配置さ
れ、第二の二次電子52を検出し、二次電子検出器20
の出力信号は、検査室2の外に設置されたプリアンプ2
1で増幅され、AD変換器22によりデジタルデータと
なり、光変換手段23から光伝送手段24によって、画
像処理部5の電気変換手段25へ送られる。このよう
に、検出したアナログ信号を検出直後にデジタル化して
伝送するので、高速で且つSN比の高い信号を得ること
ができる。なお、反射板17を設けない場合には、第二
の二次電子52でなく二次電子51を二次電子検出器2
0で検出してもよい。
In the secondary electron detector 7, the secondary electron detector 20 is disposed above the objective lens 16 in the inspection room 2, detects the second secondary electrons 52, and
Output signal from the preamplifier 2 installed outside the inspection room 2
The signal is amplified by 1 and converted into digital data by the AD converter 22. The digital data is transmitted from the optical conversion unit 23 to the electric conversion unit 25 of the image processing unit 5 by the optical transmission unit 24. As described above, since the detected analog signal is digitized and transmitted immediately after the detection, a high-speed signal having a high SN ratio can be obtained. When the reflection plate 17 is not provided, the secondary electrons 51 are used instead of the second secondary electrons 52 instead of the secondary electrons 52.
It may be detected as 0.

【0035】高圧電源26は、プリアンプ21を駆動す
るプリアンプ駆動電源27、AD変換器22を駆動する
AD変換器駆動電源28、及び第二の二次電子を吸引す
るために二次電子検出器20に加える電圧を供給する逆
バイアス電源29へ電源を供給する。逆バイアス電源2
9の供給によって二次電子検出器20には吸引電界が発
生し、この電界によって第二の二次電子は二次電子検出
器20へ導かれる。二次電子検出器20は、電子線19
が試料9に照射されている間に発生した二次電子51が
その後加速されて反射板17に衝突して発生した第二の
二次電子52を、電子線19の走査のタイミングと連動
して検出するように構成されている。なお、上記の図1
では、二次電子検出器20は逆バイアス電源29により
逆バイアス電圧を印加されているものとしたが、逆バイ
アス電圧を印加しない構成にしても良い。また、二次電
子検出器20としてはPIN型半導体検出器や、他のタ
イプの半導体検出器、例えばショットキー型半導体検出
器やアバランシェ型半導体検出器等を用いても良い。ま
た、応答性、感度等の条件を満たせば、MCP(マイク
ロ・チャンネル・プレート)を検出器として用いること
も可能である。
The high voltage power supply 26 includes a preamplifier drive power supply 27 for driving the preamplifier 21, an AD converter drive power supply 28 for driving the AD converter 22, and a secondary electron detector 20 for attracting a second secondary electron. Power is supplied to a reverse bias power supply 29 that supplies a voltage to be applied to the power supply. Reverse bias power supply 2
The supply of 9 generates an attractive electric field in the secondary electron detector 20, and this electric field guides the second secondary electrons to the secondary electron detector 20. The secondary electron detector 20 has an electron beam 19.
The secondary electrons 51 generated during the irradiation of the sample 9 are then accelerated and collide with the reflector 17 to generate the second secondary electrons 52 in conjunction with the scanning timing of the electron beam 19. It is configured to detect. Note that FIG.
In the above description, the secondary electron detector 20 is applied with the reverse bias voltage from the reverse bias power supply 29. However, the configuration may be such that the reverse bias voltage is not applied. As the secondary electron detector 20, a PIN semiconductor detector or another type of semiconductor detector, for example, a Schottky semiconductor detector, an avalanche semiconductor detector, or the like may be used. Moreover, if conditions such as responsiveness and sensitivity are satisfied, an MCP (micro channel plate) can be used as a detector.

【0036】画像処理部5は第一記憶部46と第二記憶
部47、演算部48、欠陥判定部49、モニタ50によ
り構成されている。光ファイバ24によって伝送された
試料9の画像信号は、電気変換手段25によって再び電
気信号に変換された後に、第一記憶部46あるいは第二
記憶部47に記憶される。演算部48は、この記憶され
た画像信号に対して、もう一方の記憶部の画像信号との
位置合わせ、信号レベルの規格化、ノイズ信号を除去す
るための各種画像処理を施し、双方の画像信号を比較演
算する。欠陥判定部49は、演算部48にて比較演算さ
れた差画像信号の絶対値を所定のしきい値と比較し、所
定のしきい値よりも差画像信号レベルが大きい場合にそ
の画素を欠陥候補と判定し、モニタ50にその位置や欠
陥数等を表示する。また、取り込まれた電子線画像ある
いは光学画像をそのままモニタ50に表示する機能も搭
載されている。
The image processing section 5 includes a first storage section 46, a second storage section 47, a calculation section 48, a defect determination section 49, and a monitor 50. The image signal of the sample 9 transmitted by the optical fiber 24 is stored in the first storage unit 46 or the second storage unit 47 after being converted into an electric signal again by the electric conversion unit 25. The arithmetic unit 48 performs various image processings on the stored image signal to align with the image signal of the other storage unit, standardize the signal level, and remove the noise signal. Perform a comparison operation on the signals. The defect judging unit 49 compares the absolute value of the difference image signal calculated by the operation unit 48 with a predetermined threshold value. If the difference image signal level is larger than the predetermined threshold value, the pixel is determined to be defective. The position is determined as a candidate, and the number of defects and the like are displayed on the monitor 50. Further, a function of displaying the captured electron beam image or optical image on the monitor 50 as it is is also provided.

【0037】図示していないが、本発明では、複数の画
像を取得するために、第一記憶部46と第二記憶部47
は、幾つものブロックにより構成される。1つのブロッ
クには、所定の検査条件で得られたパターン画像が記憶
される。第一記憶部46もしくは第二記憶部47に入力
される画像信号は、事前の制御部6からの指定で、ブロ
ック選択されて記憶されることで、各検査条件毎の複数
の画像を同時に取得することができる。このとき、検査
に伴なう各部の動作は、制御部6が検査条件に基づいた
データを制御回路43に指定することで実施されるの
で、画像信号と検査条件の関係は制御部6が管理してい
る。さらに、制御部6からの指定により、これらの記憶
画像の比較、すなわちあるブロックと別のブロックの画
像の比較を行う。結果のデータは、欠陥判定部49に保
存される。結果データと検査条件と画像の関係は制御部
6にて管理する。上記の本発明の1形態に示す構成で、
本発明は実施される。
Although not shown, in the present invention, the first storage unit 46 and the second storage unit 47 are used to acquire a plurality of images.
Is composed of several blocks. One block stores a pattern image obtained under predetermined inspection conditions. The image signal input to the first storage unit 46 or the second storage unit 47 is block-selected and stored according to the designation from the control unit 6 in advance, so that a plurality of images for each inspection condition are simultaneously obtained. can do. At this time, the operation of each unit accompanying the inspection is performed by the control unit 6 designating data based on the inspection condition to the control circuit 43. Therefore, the control unit 6 manages the relationship between the image signal and the inspection condition. are doing. Further, in accordance with designation from the control unit 6, comparison of these stored images, that is, comparison of an image of a certain block with another block is performed. The resulting data is stored in the defect determination unit 49. The relationship between the result data, the inspection condition, and the image is managed by the control unit 6. With the configuration shown in one embodiment of the present invention,
The present invention is implemented.

【0038】(回路パターン検査の動作手順)図3は回
路パターン検査の動作手順を簡単に示す図である。図2
及び図3を用いて製造過程でパターン加工が施された半
導体ウェハを図2に示した回路パターン検査装置1によ
り検査した場合の動作手順を説明する。
(Operation Procedure of Circuit Pattern Inspection) FIG. 3 is a diagram simply showing the operation procedure of the circuit pattern inspection. FIG.
An operation procedure when a semiconductor wafer subjected to pattern processing in a manufacturing process is inspected by the circuit pattern inspection apparatus 1 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. 3 and FIG.

【0039】まず、ウェハをロードした後、光学顕微鏡
により粗いアライメントを実施する(手順301、30
2)。これは、電子線走査画像では走査範囲が狭く、ロ
ーディング時の機械的な位置決めだけではアライメント
マークが電子線の走査範囲内に入らない可能性があるか
らである。そこで、視野の広い低倍率の光学顕微鏡によ
りおよそ数十μmの精度でアライメントを行う。
First, after loading a wafer, rough alignment is performed by an optical microscope (steps 301 and 30).
2). This is because the scanning range is narrow in an electron beam scanning image, and there is a possibility that the alignment mark does not fall within the scanning range of the electron beam only by mechanical positioning during loading. Therefore, alignment is performed with an accuracy of approximately several tens of μm using a low-magnification optical microscope having a wide field of view.

【0040】この手順301、302の詳細は以下であ
る。まず試料9が図示しない試料交換室へロードされ
る。試料9は図示しない試料ホルダに搭載されて保持固
定された後に試料交換室が真空排気され、試料交換室が
ある程度の真空度に達したら検査室2に移載される。検
査室2では、試料台30に、Xステージ31、Yステー
ジ32、回転ステージ33を介して試料ホルダごと載せ
られ、保持固定される。試料9は、予め登録された所定
の検査条件に基づいて、Xステージ31、Yステージ3
2のXおよびY方向の移動により光学顕微鏡部4の下の
所定の第一の座標に配置され、モニタ50により試料9
の上に形成された回路パターンの光学顕微鏡画像が観察
される。そして、位置回転補正のために予め記憶された
同等の回路パターン画像と比較され、第一の座標の位置
補正値が算出される。次に、第一の座標から一定距離だ
け離れ、第一の座標と同等の回路パターンが存在する第
二の座標に移動し、同様に、光学顕微鏡画像が観察さ
れ、位置回転補正のために記憶された回路パターン画像
と比較され、第二の座標の位置補正値および第一の座標
に対する回転ズレ量が算出される。この算出された回転
ズレ量分だけ回転ステージ33が回転して補正する。な
お、ここでは回転ステージ33の回転により回転ズレ量
を補正しているが、回転ステージ33を設けず、算出さ
れた回転ズレ量に基づいて、電子線の走査偏向位置を補
正する方法でも回転ズレ量を補正できる。次に、今後の
位置補正のために、第一の座標、光学顕微鏡画像観察に
よる第一の回路パターンの位置ズレ量、第二の座標、光
学顕微鏡画像観察による第二の回路パターンの位置ズレ
量が制御部6に送られて記憶される。次に、光学顕微鏡
によって試料9の上に形成された回路パターンが観察さ
れ、回路パターンがあるチップの位置やチップ間の距
離、あるいはメモリセルのような繰り返しパターンの繰
り返しピッチ等が予め測定され、制御部6に測定値が入
力される。また、検査されるチップ、および、そのチッ
プ内の被検査領域が指定され、制御部6に入力される。
光学顕微鏡の画像は、比較的低い倍率によって観察が可
能であり、また、試料9の表面が、例えば、シリコン酸
化膜等により覆われている場合には、下地まで透過して
観察可能であるので、チップの配列やチップ内の回路パ
ターンのレイアウトを簡便に観察することができ、被検
査領域が容易に設定できる。以上のようにして光学顕微
鏡部4による所定の補正作業や検査領域設定等の準備作
業を行う。
The details of the procedures 301 and 302 are as follows. First, the sample 9 is loaded into a sample exchange chamber (not shown). After the sample 9 is mounted and fixed on a sample holder (not shown), the sample exchange chamber is evacuated, and when the sample exchange chamber reaches a certain degree of vacuum, it is transferred to the inspection chamber 2. In the inspection room 2, the sample holder is placed on the sample table 30 via the X stage 31, the Y stage 32, and the rotating stage 33, and held and fixed. The sample 9 is placed on the X stage 31 and the Y stage 3 based on predetermined inspection conditions registered in advance.
2 is moved to the predetermined first coordinates below the optical microscope unit 4 by the movement in the X and Y directions.
An optical microscope image of the circuit pattern formed on is observed. Then, it is compared with an equivalent circuit pattern image stored in advance for position rotation correction, and a position correction value of the first coordinate is calculated. Next, it moves away from the first coordinate by a certain distance, moves to the second coordinate where a circuit pattern equivalent to the first coordinate exists, and similarly observes the optical microscope image and stores it for position rotation correction. The position correction value of the second coordinates and the amount of rotation deviation with respect to the first coordinates are calculated by comparing the corrected circuit pattern image with the calculated circuit pattern image. The rotation stage 33 is rotated by the calculated rotation shift amount to correct the rotation. Although the rotation amount is corrected by the rotation of the rotation stage 33, a method in which the rotation stage 33 is not provided and the scanning deflection position of the electron beam is corrected based on the calculated rotation amount is also used. The amount can be corrected. Next, for future position correction, the first coordinate, the positional deviation amount of the first circuit pattern by optical microscope image observation, the second coordinate, the positional deviation amount of the second circuit pattern by optical microscope image observation Is sent to the control unit 6 and stored. Next, a circuit pattern formed on the sample 9 is observed by an optical microscope, and the position of a chip where the circuit pattern is located, the distance between chips, or the repetition pitch of a repetitive pattern such as a memory cell is measured in advance. The measured value is input to the control unit 6. Further, a chip to be inspected and a region to be inspected in the chip are designated and input to the control unit 6.
The image of the optical microscope can be observed at a relatively low magnification, and when the surface of the sample 9 is covered with, for example, a silicon oxide film, the image can be observed through the base. In addition, the arrangement of the chips and the layout of the circuit patterns in the chips can be easily observed, and the region to be inspected can be easily set. Preparatory work such as predetermined correction work and inspection area setting by the optical microscope unit 4 is performed as described above.

【0041】次に、上記検査条件の一部である電子光学
系の条件設定を実施する(手順303)。先ず、検査す
るウェハのパターンの種類により電子ビームの照射エネ
ルギーや画素サイズ、ビーム電流等を設定する。ここで
最適な電子ビームの照射エネルギーは、パターンの材質
により異なる。通常、導電性材料では高分解能が得られ
るように数keV以上の高目のエネルギーとし、絶縁物
を含むパターンでは帯電防止のために1.5keV以下
に設定するとよい。図2においては、試料9にリターデ
ィング電源36により電子線19の一次電子を減速する
ための負の電圧を印加し、この電圧を調整することによ
り電子線19の照射エネルギーを適宜調整できるように
構成している。画素サイズについては、特に注目したい
欠陥サイズに応じたサイズを設定する。無意味に画素サ
イズを小さくすると検査所要時間が増大してしまう。ビ
ーム電流については、そのデフォルトの値は装置固有に
存在するが、特に帯電しやすいウェハでは小さめの電流
に設定するとよい。また、検出したい欠陥のコントラス
トが大きいことが予めわかっているときは、電流を小さ
めにすることで電子ビームをより小さく絞ることが可能
となり、高分解能の検査ができる。以上の設定に続い
て、検査するウェハの電子線による画像を表示させ、焦
点や非点収差の補正、及び検出系ゲイン設定を実施す
る。これは画像を取り込んで計算機上またはそれ専用の
画像処理装置により自動化することが可能である。
Next, the conditions of the electron optical system, which is a part of the inspection conditions, are set (step 303). First, the irradiation energy of the electron beam, the pixel size, the beam current, and the like are set according to the type of the pattern of the wafer to be inspected. Here, the optimum irradiation energy of the electron beam differs depending on the material of the pattern. Normally, the conductive material is set to a higher energy of several keV or more so as to obtain high resolution, and is preferably set to 1.5 keV or less for a pattern containing an insulator in order to prevent charging. In FIG. 2, a negative voltage for decelerating the primary electrons of the electron beam 19 is applied to the sample 9 by the retarding power supply 36, and the irradiation energy of the electron beam 19 can be appropriately adjusted by adjusting this voltage. Make up. As for the pixel size, a size is set according to the defect size of particular interest. Insignificantly reducing the pixel size increases the time required for inspection. Although the default value of the beam current is unique to the apparatus, it is preferable to set the beam current to a smaller value especially for a wafer which is easily charged. When it is known in advance that the contrast of a defect to be detected is large, it is possible to narrow the electron beam by reducing the current, so that high-resolution inspection can be performed. Subsequent to the above setting, an image of the wafer to be inspected by the electron beam is displayed, and the focus and astigmatism are corrected, and the detection system gain is set. This can be automated by capturing an image and using a computer or a dedicated image processing device.

【0042】以上の設定が終了したら、次に電子ビーム
による画像の精アライメントを実施する(手順30
4)。これによりステージの座標系とウェハの座標系が
正確に一致し、ステージの座標をレーザ測長機等により
計測することでウェハ上の所望の位置を検査することが
可能となる。この手順304ではまず、Xステージ31
およびYステージ32の移動により、試料9を電子光学
系システム3の下に移動する。上記光学顕微鏡画像によ
る位置合せで記憶され補正された座標値に基づき、光学
顕微鏡部4で観察されたものと同じ回路パターンに、電
子線19が走査偏向器15によりX、Y方向に二次元的
に走査される。この電子線の二次元走査により、被観察
部位から二次電子51が発生し、反射板17で発生した
第二の二次電子52を二次電子検出器20で検出して電
子線画像が取得される。この画像を用いて、手順302
における光学顕微鏡部4による補正作業や検査領域の設
定と同様の作業を電子線画像により実施する。この作業
では、既に光学顕微鏡画像により簡便な検査位置確認や
位置合わせ、および位置調整が実施され、且つ回転補正
も予め実施されているため、大きな調整は不要であり、
且つ電子線画像では光学画像に比べ分解能が高く、高倍
率で高精度に位置合わせや位置補正、回転補正を実施す
ることができる。
After the above setting is completed, next, the image is finely aligned by the electron beam (step 30).
4). As a result, the coordinate system of the stage and the coordinate system of the wafer accurately match, and a desired position on the wafer can be inspected by measuring the coordinates of the stage with a laser length measuring device or the like. In this procedure 304, first, the X stage 31
The sample 9 is moved below the electron optical system 3 by the movement of the Y stage 32. Based on the coordinate values stored and corrected by the alignment based on the optical microscope image, the electron beam 19 is two-dimensionally scanned in the X and Y directions by the scanning deflector 15 in the same circuit pattern as observed by the optical microscope unit 4. Is scanned. Due to the two-dimensional scanning of the electron beam, secondary electrons 51 are generated from the observed part, and the second secondary electrons 52 generated by the reflection plate 17 are detected by the secondary electron detector 20 to obtain an electron beam image. Is done. Using this image, procedure 302
The same operation as the correction operation by the optical microscope unit 4 and the setting of the inspection area in the above is performed by the electron beam image. In this work, simple inspection position confirmation and position alignment and position adjustment have already been performed using the optical microscope image, and rotation correction has also been performed in advance, so no large adjustment is required.
In addition, the electron beam image has higher resolution than the optical image, and can perform positioning, position correction, and rotation correction with high magnification and high accuracy.

【0043】次に、検査したいエリアを制御部6のディ
スプレ等の制御用画面から入力して設定し(手順30
5)、その後試し検査を実施する(手順306)。この
試し検査では、複数の電子光学系条件下での画像を取得
するので、複数の試したい検査条件の各種パラメータの
設定を行う。この検査条件には走査条件も含まれるが、
走査条件の詳細については後述する。
Next, an area to be inspected is inputted and set from a control screen such as a display of the control section 6 (step 30).
5) Then, a test inspection is performed (procedure 306). In this test inspection, since images are acquired under a plurality of electron optical system conditions, various parameters of a plurality of inspection conditions to be tested are set. These inspection conditions include scanning conditions,
Details of the scanning conditions will be described later.

【0044】試し検査は上記で設定した各種パラメータ
が適当であるかを判断するために実施するもので、先ず
検査したいパターンの一部分を指定する。これが試し検
査領域指定である。そして次に電子ビーム走査により本
番の検査と同様にして画像を検出するが、試し検査では
取得した画像を画像処理回路を通さずにそのままメモリ
にすべて取り込む。次に、画像処理条件の設定を行う。
これも検査条件に含まれるものであり、画像処理装置が
隣接する同一パターンの二つの画像を比較するときに、
欠陥であるか否かを判断するための明るさ及び位置ズレ
の閾値とフィルタの設定である。これらの閾値を低く設
定すると欠陥検出感度は向上するが欠陥でない部分を欠
陥と見なしてしまう可能性が大きくなる。一方、閾値を
上げると検出感度は低下していく。ここで明るさ閾値と
は輝度信号の相違の閾値である。電子ビームによる画像
は光学顕微鏡画像に比べてざらつきが大きい(すなわち
画像のSN比が小さい)ので、比較している検査対象物
は同一で平均的な明るさは同一でも、画素毎に見るとや
や明暗のばらつきが存在する。したがって明暗の閾値を
設け、画像を比較してその閾値より大きく明暗の差が生
じた場所のみを欠陥として検出することで画像のざらつ
きを欠陥と認識しないようにしている。また、位置ズレ
閾値は、比較する二枚の画像の位置合わせの不完全さを
欠陥として誤認識しないようにするために設ける。画像
の位置ズレがここで設定した閾値程度は存在するとみな
して、それ以上の差が生じた場合のみを欠陥と判断す
る。フィルタとは取得した画像に施すフィルタであり、
検出した画像のざらつきを軽減したりエッジを強調する
ために用いる。これはパターンの種類や検出したい欠陥
に応じて最適なものを試行錯誤で選択する。
The test inspection is performed to determine whether the various parameters set above are appropriate. First, a part of the pattern to be inspected is specified. This is the test inspection area designation. Next, an image is detected by electron beam scanning in the same manner as in the actual inspection, but in the trial inspection, the acquired image is entirely taken into the memory without passing through the image processing circuit. Next, image processing conditions are set.
This is also included in the inspection conditions, and when the image processing apparatus compares two images of the same adjacent pattern,
This is a setting of a threshold value and a filter of a brightness and a positional deviation for determining whether or not a defect is present. When these thresholds are set low, the defect detection sensitivity is improved, but the possibility that non-defect portions are regarded as defects increases. On the other hand, when the threshold value is increased, the detection sensitivity decreases. Here, the brightness threshold value is a threshold value of a difference between luminance signals. Since the image formed by the electron beam is rougher than the optical microscope image (that is, the S / N ratio of the image is smaller), even if the inspection objects to be compared are the same and the average brightness is the same, it is slightly different for each pixel. There is light-dark variation. Therefore, a light and dark threshold value is provided, and images are compared to detect only a portion where a light and dark difference is greater than the threshold value as a defect, so that the roughness of the image is not recognized as a defect. Further, the positional deviation threshold value is provided so that the incomplete alignment of the two images to be compared is not erroneously recognized as a defect. It is considered that there is an image positional deviation about the threshold set here, and only when a difference larger than that occurs, is judged as a defect. A filter is a filter applied to an acquired image,
It is used to reduce the roughness of the detected image or to emphasize the edges. In this method, an optimum one is selected by trial and error according to a type of a pattern and a defect to be detected.

【0045】以上の画像処理条件が設定されると、これ
を用いてすでに取得してメモリに取り込んだ一連の画像
を用いて比較検査を行う。この検査により欠陥が検出さ
れ、その座標が記憶され、制御部画面上に欠陥の場所が
表示される。この時点で一つも欠陥が検出されない場合
は、上記画像処理条件の閾値を下げて感度を上げ、再び
メモリ上の画像を用いて比較検査を実施する。
When the above-described image processing conditions are set, a comparative inspection is performed using a series of images that have already been acquired using the image processing conditions and loaded into the memory. This inspection detects a defect, stores its coordinates, and displays the location of the defect on the control unit screen. If no defect is detected at this time, the sensitivity is increased by lowering the threshold value of the image processing condition, and the comparative inspection is performed again using the image on the memory.

【0046】次に、試し検査で検出された座標の画像を
観察する。これがレビューである(手順307)。すで
にその部分の画像はメモリに記憶されているので、まず
その画像を制御部6のディスプレや画像表示専用のディ
スプレ等に表示し目視でどのような欠陥が検出されたか
を観察する。ここでかなり大きな欠陥については目視に
より簡単に欠陥の形状や種類等が判明する。試し検査の
レビューで欠陥の形状や種類等が判明すると、本検査の
ための検査条件としての光学系条件、走査条件、比較方
法、検査感度などの適正値が導かれる。その結果から、
パラメータを絞り込み、再びレビューすることを繰り返
すことで検出したい欠陥を確実に検出できる検査条件を
見いだすことができる。
Next, an image of the coordinates detected in the test inspection is observed. This is a review (procedure 307). Since the image of that portion has already been stored in the memory, the image is first displayed on the display of the control section 6, a display dedicated to image display, or the like, and what kind of defect is detected is visually observed. Here, for a considerably large defect, the shape, type, and the like of the defect can be easily found visually. When the shape and type of the defect are found in the review of the test inspection, appropriate values such as the optical system condition, the scanning condition, the comparison method, and the inspection sensitivity as the inspection condition for the main inspection are derived. From the results,
By repeatedly narrowing down the parameters and repeating the review, it is possible to find an inspection condition that can reliably detect a defect to be detected.

【0047】しかし、装置の性能限界に近い微細な欠陥
やコントラストの小さい欠陥は、目視では充分に明確に
判定できない、もしくは欠陥の有無すらも判定できない
場合が多い。そのため観察装置として、レビュー専用の
高分解能SEMを使用することがある。また、目視で長
時間観察すると試料に電子ビームが大量に照射され、試
料が破壊されたり帯電により画像を観察できなくなった
りすることがある。このようにレビュー時の観察装置の
観察条件(検査装置の検査条件に対応)は、検査条件と
は異なり、高速な画像取得は必要無く、より高分解能
(拡大率大)に、明瞭に目視できる条件とする必要があ
る。従来では、欠陥が判別できない原因の1つに観察条
件の設定不良もあり、この条件設定作業では、試し検査
とレビューにおいて試行錯誤を繰り返さざるを得ず、多
大な労力と時間を要していた。本発明では、1つの検査
領域に対し複数の条件下で取得した画像を用い、種種の
比較方法で検出欠陥と最適検査条件の関係を分析でき、
また検査条件と観察条件の関係を、過去のデータの蓄積
により得られる傾向と、この試し検査中の詳細な調整に
より取得し記録することで、条件最適化作業の簡略化、
高信頼性化が実現できる。またこれにより本検査(実際
の自動検査)では検出欠陥に対する観察条件が事前に分
かっており、容易にレビューが行える。
However, in many cases, fine defects close to the performance limit of the apparatus and defects having a small contrast cannot be determined sufficiently visually or even the presence or absence of a defect cannot be determined. Therefore, a high-resolution SEM dedicated to review may be used as an observation device. In addition, if the sample is visually observed for a long time, the sample is irradiated with a large amount of an electron beam, and the sample may be destroyed or an image may not be observed due to charging. As described above, unlike the inspection conditions, the observation conditions of the observation device (corresponding to the inspection conditions of the inspection device) at the time of review do not require high-speed image acquisition, and can be clearly observed with higher resolution (larger magnification). Must be a condition. Conventionally, one of the causes of failure to determine a defect is a setting failure of an observation condition, and in this condition setting work, trial and error has to be repeated in trial inspection and review, which requires a great deal of labor and time. . In the present invention, the relationship between the detected defect and the optimal inspection condition can be analyzed by various types of comparison methods using images acquired under a plurality of conditions for one inspection region,
In addition, by acquiring and recording the relationship between the inspection conditions and the observation conditions by the tendency obtained by accumulating the past data and the detailed adjustment during the trial inspection, it is possible to simplify the condition optimization work,
High reliability can be realized. In this way, in this inspection (actual automatic inspection), the observation conditions for the detected defect are known in advance, and the review can be easily performed.

【0048】以上のようなレビューによって、所望の検
査感度、精度が得られたかを判断し、もし不充分であれ
ば手順306へ戻って試し検査の検査条件を変更するな
どして以下を繰り返す(手順308)。そして所望の結
果が得られると、本検査を開始する(手順309)。こ
の検査は無人で自動的に行われる。この検査が終了した
ら再びレビューを実施し(手順310)、その結果、十
分な検査感度や精度が実現されていないと判断したとき
は手順306の試し検査からやり直す(手順311)。
また十分な結果が得られていれば検査対象のウェハをア
ンロードし(手順312)、必要であれば他の分析検査
装置へ移動し、各種検査分析を行う(手順313)。
It is determined whether or not the desired inspection sensitivity and accuracy have been obtained by the above-described review, and if insufficient, the procedure returns to step 306 to change the inspection conditions of the trial inspection and repeat the following ( Step 308). Then, when the desired result is obtained, the main inspection is started (procedure 309). This inspection is performed automatically and unattended. When this inspection is completed, a review is performed again (step 310). As a result, when it is determined that sufficient inspection sensitivity and accuracy are not realized, the test inspection of step 306 is repeated (step 311).
If a sufficient result is obtained, the wafer to be inspected is unloaded (step 312), and if necessary, the wafer is moved to another analysis / inspection apparatus to perform various inspection / analysis (step 313).

【0049】(欠陥画像と検査条件の関係)次に検査条
件により得られる欠陥画像がどの様に影響されるかを詳
しくみて、比較方法を検討する。回路パターンの欠陥に
は多くの種類がある。まず材質による違いがある。ま
た、同じ材質でも欠陥位置や形状の違いがある。例えは
試料表面上の欠陥とアスペクト比の大きなコンタクトホ
ールの底にある欠陥とでは観察画像の見え方が異なる。
欠陥の種類の一例とし、ウェハ上に形成された回路パタ
ーンの欠陥には、ショート、断線、孤立欠陥、開口不
良、酸化膜の厚さむら、などと呼ばれるものがある。
(Relationship Between Defect Image and Inspection Condition) Next, a detailed comparison will be made on how the defect image obtained by the inspection condition is affected, and a comparison method will be examined. There are many types of circuit pattern defects. First, there is a difference depending on the material. In addition, there are differences in defect positions and shapes even with the same material. For example, the appearance of an observed image differs between a defect on the sample surface and a defect at the bottom of a contact hole having a large aspect ratio.
As an example of the types of the defects, the defects of the circuit pattern formed on the wafer include those called short circuit, disconnection, isolated defect, defective opening, uneven thickness of oxide film, and the like.

【0050】図4(a)は、各材質が帯電(チャージ)
していないときの材質111、112、113に対して
電子線を照射したときの照射エネルギーEと2次電子発
生率δとの関係を表している。2次電子発生率δが大き
いほど2次電子が多く発生するため、取得画像は明るく
表示される。図4(b)は、図4(a)のエネルギーE
1、E2、E3でもって材質111〜113の各々を照
射したときの取得画像の明るさL1〜L3を示してい
る。但しこの明るさは、同一照射エネルギーに対しての
相対関係を表しているものとし、かつL1(一番明る
い)>L2(二番目に明るい)>L3(一番暗い)とす
る。エネルギーが異なるときは同じL2でも同じ明るさ
とは限らない。図4(b)からわかるように、照射エネ
ルギーE1の場合は材質111と112、照射エネルギ
ーE3の場合は材質111と113の識別ができない。
この場合、3つの材質を検出するには、照射エネルギー
E2の条件で電子線を照射したときがコントラストが最
も大きい。しかし、2次電子発生率δが1から離れるほ
どチャージアップが大きく発生する。2次電子発生率δ
が1より大きな場合は、入射電子量よりも放出電子量の
方が多く、正に帯電し、1より小さな場合は負に帯電す
る。したがって、照射エネルギーE2の条件で電子線を
照射したとき、画像の明暗が安定せず、最終的に3つの
材質の明暗差(コントラスト)は無くなってしまうか、
表面電位によっては明暗が逆転する。したがって、この
ような試料の場合は、本発明では、チャージアップが殆
ど起こらない照射エネルギーE1、E3のそれぞれの条
件で画像を取得し、この複数画像にて比較を行うことで
安定した検出が可能となる。
FIG. 4A shows that each material is charged.
The relationship between the irradiation energy E and the secondary electron generation rate δ when irradiating the material 111, 112, 113 with an electron beam when not performed is shown. The higher the secondary electron generation rate δ, the more secondary electrons are generated, and thus the acquired image is displayed brighter. FIG. 4B shows the energy E of FIG.
The brightness L1 to L3 of the acquired image when each of the materials 111 to 113 is irradiated with 1, E2, and E3 is shown. However, this brightness indicates a relative relationship with respect to the same irradiation energy, and L1 (brightest)> L2 (second brightest)> L3 (darkest). When the energy is different, the same brightness is not always the same even with the same L2. As can be seen from FIG. 4B, the materials 111 and 112 cannot be identified in the case of the irradiation energy E1, and the materials 111 and 113 cannot be identified in the case of the irradiation energy E3.
In this case, to detect three materials, the contrast is greatest when the electron beam is irradiated under the condition of the irradiation energy E2. However, the farther the secondary electron generation rate δ is from 1, the more charge-up occurs. Secondary electron generation rate δ
Is larger than 1, the amount of emitted electrons is larger than the amount of incident electrons, and is positively charged. If smaller than 1, it is negatively charged. Therefore, when the electron beam is irradiated under the condition of the irradiation energy E2, the brightness of the image is not stabilized, and the difference between the three materials finally disappears (contrast).
The light and dark are reversed depending on the surface potential. Therefore, in the case of such a sample, in the present invention, images can be obtained under the respective conditions of the irradiation energies E1 and E3 at which charge-up hardly occurs, and stable detection can be performed by comparing the plurality of images. Becomes

【0051】図5(a)は、試料に凹凸があった場合の
チャージアップの影響を示す模式図である。付近にチャ
ージが無ければ2次電子115のように直進し、正に帯
電している材料501の近辺では2次電子114のよう
に吸収され、逆に負に帯電している材料502の近辺で
は2次電子116のように戻される。2次電子が直進し
ない部位の画像明るさは暗く表示されるので、チャージ
アップは形状や寸法に影響を与える。試料表面をチャー
ジアップ電荷が流れて、取得画像にむらを生じさせる場
合もある。電子線を走査して画像を得る場合、電子線が
先に当たっている部位(直前に照射した部位を含む)は
帯電が進んでいるため、電子線の走査方向、走査間隔
(距離、時間)によっても取得画像が異なる場合もあ
る。但し、図5(a)の明るさL1〜L5は、L1>L
2>L3(L4)>L5の関係にある。
FIG. 5A is a schematic diagram showing the influence of charge-up when the sample has irregularities. If there is no charge in the vicinity, it goes straight like secondary electrons 115, is absorbed like secondary electrons 114 in the vicinity of positively charged material 501, and conversely, is near negatively charged material 502. It is returned like secondary electrons 116. Since the brightness of the image at the portion where the secondary electrons do not travel straight is displayed dark, the charge-up affects the shape and dimensions. In some cases, charge-up charges flow on the sample surface, causing unevenness in the acquired image. When an image is obtained by scanning an electron beam, a portion to which the electron beam is first applied (including a portion which has been irradiated immediately before) is being charged. Therefore, depending on the scanning direction of the electron beam and the scanning interval (distance, time). The acquired images may be different. However, the brightnesses L1 to L5 in FIG.
2> L3 (L4)> L5.

【0052】図5(b)は、試料が絶縁材料503で形
成されている場合で、表面のみに正のチャージを適正に
与えた場合を示している。この場合、コンタクトホール
のようなアスペクト比の大きなホール底121からの2
次電子122は、絶縁材料503の正電荷に加速され
て、検出効率が良くなる(明るくなる)。チャージの無
い状態では材料503に吸収されるため検出効率が悪
い。したがってコンタクトホール検査においては適正に
チャージを行った方が欠陥検出に都合が良い。またこの
場合、帯電のある材料表面と基板123との間の誘電率
の関係で、表面に電位が発生する。図5(b)のように
絶縁材料503の内部に導体504が存在する場合は、
表面119の電位と表面120の電位との電位は異な
る。この電位差(電位コントラスト)によっても2次電
子の発生量が異なるため、この場合、絶縁材料503内
部の導体504の欠陥も2次的に観測できる。但し、図
5(b)の明るさL1〜L3はL1>L2>L3の関係
にある。
FIG. 5B shows a case where the sample is formed of the insulating material 503 and a case where a positive charge is properly applied only to the surface. In this case, 2 from the bottom 121 of the hole having a large aspect ratio such as a contact hole.
The secondary electrons 122 are accelerated by the positive charges of the insulating material 503, and the detection efficiency is improved (brighter). When there is no charge, the material is absorbed by the material 503, so that the detection efficiency is poor. Therefore, in the contact hole inspection, it is more convenient to detect defects if charging is performed properly. Further, in this case, a potential is generated on the surface due to the dielectric constant between the charged material surface and the substrate 123. When the conductor 504 exists inside the insulating material 503 as shown in FIG.
The potential of the surface 119 and the potential of the surface 120 are different. Since the amount of secondary electrons generated also varies depending on the potential difference (potential contrast), in this case, a defect of the conductor 504 inside the insulating material 503 can be secondarily observed. However, the brightnesses L1 to L3 in FIG. 5B have a relationship of L1>L2> L3.

【0053】以上のように、試料および欠陥の材料及び
形状に従い、最適な検査条件は全く異なる。ここでの検
査条件としては、単位面積あたりの電子線の照射量、電
子線電流値、電子線の走査速度、試料に照射する電子線
の照射エネルギーが挙げられる。上記は画像検出過程の
物理現象を非常に単純に説明したが、実際は更に複雑な
現象が生じており、上記パラメータの最適条件の決定
は、多大な労力と時間が必要である。これらパラメータ
は回路パターンの形状や材料毎にその最適値を求める必
要がある。試料に照射する電子線の照射エネルギーを自
由に調整制御する必要があるため、前述のように図2の
装置では試料にリターディング電源により一次電子を減
速するための負の電圧を印加し、この電圧を調整するこ
とにより一次電子線の照射エネルギーを適宜調整できる
ように構成している。また、1種類の検査条件では検出
できる欠陥の種類が限られるため、本発明では、検査条
件を幾つか組み合わせて、コントラストや明暗の異なる
複数の画像を取得し、比較や評価を行うことによって効
率良い欠陥の検出を可能としている。また、本発明で
は、検出された欠陥の最も検出効率の高い検査条件をも
とに、観察条件を決定することで、効率良く、確実に欠
陥の目視観察を行う。このとき、観察装置において、検
査装置同様あるいはそれ以上のチャージアップなどの観
察条件コントロ−ル機能が備わっていることが望まし
い。
As described above, the optimum inspection conditions are completely different depending on the material and the shape of the sample and the defect. The inspection conditions here include the amount of electron beam irradiation per unit area, the electron beam current value, the scanning speed of the electron beam, and the irradiation energy of the electron beam irradiating the sample. Although the above described the physical phenomena in the image detection process very simply, actually more complex phenomena have occurred, and the determination of the optimal conditions for the above parameters requires a great deal of labor and time. It is necessary to determine the optimum values of these parameters for each circuit pattern shape and material. Since it is necessary to freely adjust and control the irradiation energy of the electron beam irradiating the sample, as described above, in the apparatus shown in FIG. 2, a negative voltage for decelerating the primary electrons is applied to the sample by the retarding power supply, and this is applied. The configuration is such that the irradiation energy of the primary electron beam can be appropriately adjusted by adjusting the voltage. In addition, since the types of defects that can be detected are limited by one type of inspection condition, the present invention obtains a plurality of images having different contrasts and brightnesses by combining several inspection conditions, and performs comparison and evaluation. It enables good defect detection. Further, in the present invention, the observation condition is determined based on the inspection condition with the highest detection efficiency of the detected defect, so that the defect can be visually observed efficiently and reliably. At this time, it is desirable that the observation device is provided with an observation condition control function such as charge-up such as the inspection device or more.

【0054】(走査条件の概要)次に走査方法について
詳述する。荷電粒子を試料に照射する方法は、ある領域
の一括露光方式(この場合は、2次元的に分布する2次
電子を結像させて画像を取得する)と、前述のように細
く絞った荷電粒子線(ビーム)を走査する方法がある。
本発明はそれらを限定するものではないが、ここでは荷
電粒子線により試料を走査するものとする。前述した図
1の回路パターン検査装置の走査制御は完全デジタル方
式であるため、どのような走査方法であっても、走査パ
ラメータあるいはプログラム記述により実現可能である
が、選択する走査方法に伴い、チャージなどの影響によ
って取得できる画像がまったく異なってくる。したがっ
て、電子光学系の条件以外に、この走査方法の条件も検
査条件の1要因となり、ユーザの要求及び試料の電気的
特性、要求精度との関係で決定する必要がある。
(Outline of Scanning Conditions) Next, the scanning method will be described in detail. The method of irradiating the sample with the charged particles includes a batch exposure method for a certain area (in this case, an image is obtained by imaging secondary electrons distributed two-dimensionally), and a charging method that is narrowed down as described above. There is a method of scanning a particle beam (beam).
Although the present invention is not limited thereto, it is assumed here that the sample is scanned by a charged particle beam. Since the scanning control of the circuit pattern inspection apparatus shown in FIG. 1 described above is a completely digital method, any scanning method can be realized by scanning parameters or program description. The images that can be obtained are completely different due to the influence of the above. Therefore, in addition to the condition of the electron optical system, the condition of the scanning method also becomes one factor of the inspection condition, and it is necessary to determine the condition according to the user's requirements, the electrical characteristics of the sample, and the required accuracy.

【0055】図6(a)及び(b)はビーム偏向による
走査方法の差異、図6(c)、(d)はステージ移動に
よる走査方法の差異の例を示す。図6(a)は、1方向
にスキャンする方法で、点線部分は帰線部分でウェハに
ビームを照射しないようにブランクを行うことを示して
いる。このときの走査条件パラメータとしてはスキャン
の速度、間隔(距離、時間)などがある。また、前述の
ように試料の回路パターンによっては、X方向、Y方
向、斜め方向など、スキャン方向によって取得できる画
像は異なる。また、この帰線部分のブランクを行わず、
また、帰線位置やビーム形状と大きさを制御するなど
し、次のスキャンの領域、もしくはこれからスキャンす
る先の領域をチャージする走査方法もある。試料上の同
じ位置を何度か繰り返し走査し、次第にチャージが増す
画像を複数取得しても良い。このとき、画像処理部5の
記憶部46、47における画像の管理は、一回目の走査
で得た画像はブロック1へ、2回目の走査で得た画像は
ブロック2へ、…というように、記憶時にアドレス(記
憶ブロック)を振り分け格納する。但し前記画像管理方
法は一例であって、記憶時は単純に入力順序のとおりに
メモリに格納し、画像を取り出すときにアドレス変換を
行っても良い。またこれらの記憶画像は、加算処理、差
分処理、フィルタ処理などを行った画像を再び記憶装置
に格納し、比較画像として使用しても良い。
FIGS. 6 (a) and 6 (b) show examples of differences in scanning method by beam deflection, and FIGS. 6 (c) and 6 (d) show examples of differences in scanning method by stage movement. FIG. 6A shows a method of scanning in one direction, in which a dotted line indicates blanking so as not to irradiate the wafer with a beam in a retrace line. The scanning condition parameters at this time include a scanning speed and an interval (distance, time). Further, as described above, the image that can be obtained differs depending on the scanning direction such as the X direction, the Y direction, and the oblique direction depending on the circuit pattern of the sample. Also, do not blank this return line,
There is also a scanning method in which a retrace position, beam shape and size are controlled, and the next scan area or the area to be scanned is charged. The same position on the sample may be repeatedly scanned several times to acquire a plurality of images whose charge gradually increases. At this time, the management of the images in the storage units 46 and 47 of the image processing unit 5 is such that the image obtained in the first scan is in block 1, the image obtained in the second scan is in block 2, and so on. At the time of storage, addresses (storage blocks) are sorted and stored. However, the image management method is merely an example, and the image may be stored in the memory simply in the order of input at the time of storage, and the address may be converted when the image is taken out. Further, as for these stored images, an image on which an addition process, a difference process, a filter process, and the like have been performed may be stored again in the storage device and used as a comparison image.

【0056】図6(b)は往復方向に走査する方法で、
帰線及びブランクが不必要なため、わずかではあるが、
高速動作に適する。しかし、往路と復路での不均一性が
あるので画像精度が図6(a)の走査方法より劣る。復
路をチャージ制御用の専用走査として使用しても良い。
この場合のチャージ制御は図6(a)の走査方法の帰線
を利用したチャージ制御よりも精度の高い制御が可能と
なる。
FIG. 6B shows a method of scanning in a reciprocating direction.
Although there is no need for blanking and blanking,
Suitable for high-speed operation. However, since there is non-uniformity between the forward path and the return path, the image accuracy is inferior to that of the scanning method shown in FIG. The return path may be used as a dedicated scan for charge control.
In this case, the charge control can be performed with higher accuracy than the charge control using the retrace of the scanning method in FIG.

【0057】図6(c)はステージ連続移動方式により
図6(a)と同じ走査方法をとったときの軌跡を示し、
図6(d)はステップアンドリピート方式での走査の軌
跡である。ステップアンドリピート方式は、1回にステ
ージ停止状態で偏向領域分の画像をビーム走査により取
得し、ステージのステップ動作で次の検査位置まで移動
し、次の偏向領域分の画像をビーム走査により取得する
動作を繰り返すことにより、前記複数の偏向領域分の画
像をつなぎ合わせることでウェハの画像を得る。ステー
ジ連続移動方式は、試料上のビーム移動とステージの連
続移動をコントロールして連続した画像を得る。図6
(c)、(d)に示すようにビーム走査方向は、ステー
ジの往復方向について行われ、広い面積の試料全面につ
いての検査が可能となる。ステージ移動の往路あるいは
復路の走査領域あるいは走査動作はストライプと呼ばれ
る。ステージのステップ動作時間がないステージ連続移
動方式の方が高速にかつ連続した検査が可能であるが、
目標の位置が偏向領域から逸脱しないように、偏向制御
あるいはステージの制御が必要となる。ステージ移動方
向及びビームスキャン方向は、比較検査を行えればどの
ような方向でもよいが、チップのパターンは矩形である
ことから、チップパターン方向に合わせてスキャンする
のが良い。この場合、ステージ移動方向は、基本的にビ
ーム走査方向とほぼ直交する。ステージ移動精度の観点
からは、2軸連動で動作するより1軸単独で動作する方
が精度は良い。このため、実際の検査装置においては、
チップ方向すなわちウェハの向きをステージ軸に合わせ
ることも行われる。
FIG. 6C shows the trajectory when the same scanning method as that of FIG.
FIG. 6D shows the locus of scanning in the step-and-repeat method. In the step-and-repeat method, an image for the deflection area is acquired by beam scanning while the stage is stopped at one time, and the stage is moved to the next inspection position by a step operation, and an image for the next deflection area is acquired by beam scanning. By repeating the above operation, images of the plurality of deflection areas are joined to obtain an image of the wafer. The continuous stage movement method obtains a continuous image by controlling the beam movement on the sample and the continuous movement of the stage. FIG.
As shown in (c) and (d), the beam scanning direction is performed in the reciprocating direction of the stage, and it is possible to inspect the entire surface of the sample having a wide area. The scanning area or the scanning operation on the outward or return path of the stage movement is called a stripe. Although the stage continuous movement method without the step operation time of the stage enables faster and continuous inspection,
Deflection control or stage control is required so that the target position does not deviate from the deflection area. The stage moving direction and the beam scanning direction may be any directions as long as the comparative inspection can be performed. However, since the pattern of the chip is rectangular, it is preferable to scan in accordance with the chip pattern direction. In this case, the stage movement direction is basically substantially orthogonal to the beam scanning direction. From the viewpoint of stage movement accuracy, it is better to operate by one axis alone than to operate by two axes. For this reason, in an actual inspection device,
In some cases, the chip direction, that is, the direction of the wafer is aligned with the stage axis.

【0058】ステージ移動を伴う走査方式で検査条件の
異なる複数の画像を取得する方法としては、1ストライ
プ中に同じ領域を複数回走査して画像を得ることも可能
であるが、1ストライプあるいは1ステップ毎に検査条
件を変更してもよい。この検査条件変更にはビーム走査
によるチャージアップ動作も含まれる。これらの走査方
法と画像取得方法を所要メモリ量から考えると、本検査
のような全面検査においては、そのすべての画像を記憶
するには膨大なメモリ量を必要とする。1スキャンが1
000画素、1画素0.1μmからなる場合、1ストラ
イプのメモリ容量は、試料が300mmウェハの場合、
約数ギガバイトである。複数画像取得の場合では数10
ギガバイトの容量があれば良く、この程度であれば容易
に実現できる。しかし、全面画像の場合は、この約10
00倍の容量が必要となる。したがってメモリ量の観点
から、1ストライプ程度の比較画像を1単位とするのが
良いが、時間に制約の無い場合は、オフラインの専用記
録装置を用いれば、全面検査の画像記憶あるいは画像比
較も不可能ではない。本発明は、以上のような走査条件
及び画像記憶手段により実施される。
As a method of acquiring a plurality of images having different inspection conditions by a scanning method involving stage movement, it is possible to scan the same area a plurality of times in one stripe to obtain an image. The inspection conditions may be changed for each step. This inspection condition change includes a charge-up operation by beam scanning. Considering these scanning methods and image acquisition methods in terms of the required memory amount, an enormous amount of memory is required to store all the images in a full inspection such as the main inspection. 1 scan is 1
000 pixels, 1 pixel of 0.1 μm, the memory capacity of one stripe, when the sample is a 300 mm wafer,
About a few gigabytes. Several tens in case of multiple image acquisition
A gigabyte capacity is sufficient, and such a capacity can be easily realized. However, in the case of a full image, this about 10
A capacity of 00 times is required. Therefore, from the viewpoint of the amount of memory, it is good to set the comparison image of about one stripe as one unit. However, when there is no time limit, using an off-line dedicated recording device makes it impossible to store the image of the entire inspection or compare the images. Not possible. The present invention is implemented by the above-described scanning conditions and image storage means.

【0059】(操作パネル)終わりに、図1の検査装置
について、本発明を実施するための操作上の特徴的な機
能について述べる。本発明においては、検査装置のディ
スプレなど操作パネルの詳細、あるいは、検査動作の指
定方法を限定するものではないが、従来のように1種類
の検査しか行わない場合と異なる部分がある。まず、検
査動作の指定方法は多少複雑となり、検査動作の手順
(フロー)を指定するメインメニュー画面もしくはファ
イルが追加される。また、検査条件とリンクした比較画
像の選択、比較方法選択、画像表示選択画面が追加され
る。付加機能としても良いが、重要な機能として、検査
条件と検出欠陥の種類、試料の条件(プロセス条件、構
成材料条件)の相関関係の管理、さらに、それらの条件
と観察条件との相関関係の管理機能が必要である。これ
らのデータを自動的あるいはフロー作業として記録し、
分析に役立てることにより、ユーザに要求する手間を低
減しかつ、検査装置の信頼性、再現性を管理することが
可能となる。
(Operation Panel) Finally, with respect to the inspection apparatus shown in FIG. 1, the characteristic features of the operation for implementing the present invention will be described. The present invention does not limit the details of the operation panel, such as the display of the inspection apparatus, or the method of designating the inspection operation. However, there is a difference from the conventional case where only one type of inspection is performed. First, the method of specifying the inspection operation becomes somewhat complicated, and a main menu screen or a file for specifying the procedure (flow) of the inspection operation is added. In addition, a selection of a comparison image linked to the inspection condition, a comparison method selection, and an image display selection screen are added. It may be an additional function, but important functions include managing the correlation between inspection conditions and types of detected defects, sample conditions (process conditions, constituent material conditions), and the correlation between those conditions and observation conditions. Management functions are required. Record these data automatically or as a flow operation,
By making use of the analysis, it is possible to reduce the labor required for the user and to manage the reliability and reproducibility of the inspection device.

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明の主な効果は以下の通りである。 1)全く特徴の異なる欠陥である複数種類の欠陥の同時
検出が可能となり、欠陥検出機能及び欠陥検出効率の向
上が可能となる。 2)欠陥の特徴分類の信頼性向上と同時に、検出目的で
ある欠陥の検査条件の最適化作業を容易にすることが可
能となる。 3)欠陥の誤検出を低減することができ、したがって検
出感度を高く設定できることにより、欠陥の検出効率を
高めると同時に検査の信頼性を向上させることが可能と
なる。 4)欠陥確認作業もしくは検査条件の最適化作業を簡略
化かつ確実なものとし、誤検出判定の高信頼性化を実現
し、検査の高信頼性化が可能となる。
The main effects of the present invention are as follows. 1) Simultaneous detection of a plurality of types of defects having completely different features becomes possible, and the defect detection function and defect detection efficiency can be improved. 2) Simultaneously with the improvement of the reliability of the feature classification of the defect, it is possible to easily perform the work of optimizing the inspection condition of the defect which is the detection purpose. 3) Since false detection of defects can be reduced, and thus the detection sensitivity can be set high, it is possible to increase the defect detection efficiency and at the same time improve the reliability of inspection. 4) The defect checking operation or the inspection condition optimizing operation can be simplified and ensured, the erroneous detection judgment can be made more reliable, and the inspection can be made more reliable.

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

【図1】本発明の回路パターン検査方法を例示する説明
図である
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a circuit pattern inspection method according to the present invention;

【図2】本発明の回路パターン検査装置の構成例を示す
図である
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a circuit pattern inspection device of the present invention.

【図3】本発明の回路パターン検査方法の動作手順説明
図である
FIG. 3 is a diagram illustrating an operation procedure of a circuit pattern inspection method according to the present invention.

【図4】電子線の照射エネルギーと取得画像との関係の
説明図である
FIG. 4 is an explanatory diagram of a relationship between electron beam irradiation energy and an acquired image.

【図5】チャージアップの影響の説明図であるFIG. 5 is an explanatory diagram of the influence of charge-up.

【図6】電子線の走査例を示す図であるFIG. 6 is a diagram showing an example of electron beam scanning.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回路パターン検査装置 2 検査室 3 電子光学系 4 光学顕微鏡部 5 画像処理部 6 制御部 7 二次電子検出部 8 試料室 9 被検査基板 46 第一画像記憶部 47 第二画像記憶部 48 演算部 49 欠陥判定部 50 モニタ 101、102 回路パターン 103 照射領域 104、105 領域 106、107 画像 108〜110 比較結果 REFERENCE SIGNS LIST 1 circuit pattern inspection device 2 inspection room 3 electron optical system 4 optical microscope unit 5 image processing unit 6 control unit 7 secondary electron detection unit 8 sample room 9 substrate to be inspected 46 first image storage unit 47 second image storage unit 48 operation Unit 49 defect determination unit 50 monitor 101, 102 circuit pattern 103 irradiation area 104, 105 area 106, 107 image 108 to 110 comparison result

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01J 37/28 G01R 31/28 L (72)発明者 郡司 康弘 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 品田 博之 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 二宮 拓 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 Fターム(参考) 2F067 AA45 BB04 CC14 EE03 EE04 HH06 HH13 JJ05 KK04 LL15 PP12 RR04 RR07 RR12 RR30 RR35 2G001 AA03 AA07 BA07 BA15 CA03 DA02 EA05 FA06 GA03 GA04 GA06 GA08 GA09 GA11 HA13 JA02 JA07 JA11 JA16 KA03 LA11 PA11 PA12 2G132 AA00 AD15 AF12 AL09 AL11 4M106 AA01 BA02 CA38 CA70 DB05 DH33 DJ04 DJ06 DJ07 DJ17 DJ18 DJ20 DJ21 5C033 UU05 UU06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court II (Reference) H01J 37/28 G01R 31/28 L (72) Inventor Yasuhiro Gunji 882- Address Ichimo, Ichiki, Hitachinaka City, Ibaraki Pref. (72) Inventor Hiroyuki Shinada 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Hitachi, Ltd.Central Research Laboratories Co., Ltd. F-term in the Measuring Instruments Group of the Works (Reference) PA12 2G132 AA00 AD15 AF12 AL09 AL11 4M106 AA01 BA02 CA38 CA70 DB05 DH33 DJ04 DJ06 DJ07 DJ17 DJ 18 DJ20 DJ21 5C033 UU05 UU06

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回路パターンが形成された基板の表面に
荷電粒子線を照射し、この照射によって前記回路パター
ンから発生する信号を検出することにより得られる画像
信号を用いて前記回路パターンの欠陥を検出する回路パ
ターンの検査方法において、 少なくとも荷電粒子線の照射条件もしくは前記基板の帯
電条件もしくは比較条件を含む検査条件を複数個定め、
この検査条件の各々に対して得られる画像信号を比較す
ることによって、前記回路パターンの欠陥を抽出するこ
とを特徴とする回路パターン検査方法。
A surface of a substrate on which a circuit pattern is formed is irradiated with a charged particle beam, and a defect generated in the circuit pattern is detected using an image signal obtained by detecting a signal generated from the circuit pattern by the irradiation. In the method of inspecting a circuit pattern to be detected, a plurality of inspection conditions including at least a charged particle beam irradiation condition or a charging condition of the substrate or a comparison condition are determined,
A circuit pattern inspection method, wherein a defect of the circuit pattern is extracted by comparing image signals obtained for each of the inspection conditions.
【請求項2】 請求項1の回路パターン検査方法におい
て、第1および第2の検査条件を定め、前記第1および
第2の検査条件のもとで得た回路パターン上の検査対象
領域の画像を第1および第2画像とし、前記第1および
第2の検査条件のもとで得た前記検査対象領域の比較対
象パターンの画像を第3および第4画像とし、前記第1
画像と前記第3画像との比較により第1の比較画像を生
成し、前記第2画像と前記第4画像との比較により第2
の比較画像を生成し、さらに前記第1の比較画像と前記
第2の比較画像とを比較することにより前記検査対象領
域の欠陥を抽出することを特徴とする回路パターン検査
方法。
2. The circuit pattern inspection method according to claim 1, wherein first and second inspection conditions are determined, and an image of an inspection target region on the circuit pattern obtained under the first and second inspection conditions. Are the first and second images, the images of the comparison target pattern of the inspection target area obtained under the first and second inspection conditions are the third and fourth images, and the first and second images are the same.
A first comparison image is generated by comparing the image and the third image, and a second comparison image is generated by comparing the second image and the fourth image.
A circuit pattern inspection method, comprising: generating a comparison image of (1), and extracting a defect in the inspection target area by comparing the first comparison image with the second comparison image.
【請求項3】 請求項1の回路パターン検査方法におい
て、第1および第2の検査条件を定め、前記第1および
第2の検査条件のもとで得た回路パターン上の検査対象
領域の画像を第1および第2画像とし、前記第1画像と
前記第2画像とを比較することにより前記検査対象領域
の欠陥を抽出することを特徴とする回路パターン検査方
法。
3. The circuit pattern inspection method according to claim 1, wherein first and second inspection conditions are determined, and an image of an inspection target area on the circuit pattern obtained under the first and second inspection conditions. A first and a second image, and comparing the first image with the second image to extract a defect in the inspection target area.
【請求項4】 請求項1の回路パターン検査方法におい
て、検出された欠陥を観察装置を用いてレビューする場
合に、前記欠陥を検出したときの前記検査条件を参照し
て前記観察装置の観察条件を定めてその条件のもとでレ
ビューを行うことを特徴とする回路パターン検査方法。
4. The circuit pattern inspection method according to claim 1, wherein, when the detected defect is reviewed using an observation device, the observation condition of the observation device is referred to by referring to the inspection condition at the time of detecting the defect. And performing a review under the conditions.
【請求項5】 請求項1の回路パターン検査方法を用い
て回路パターンの検査を行うための回路パターン検査装
置であって、 前記複数の検査条件を設定するための検査条件設定手段
と、この手段により設定された検査条件の各々に対して
回路パターンへの荷電粒子線照射を制御する第1の制御
手段と、前記検査条件の各々に対して得られた画像信号
を当該検査条件と対応づけてメモリに格納し比較処理を
行うように制御する第2の制御手段とを備えたことを特
徴とする回路パターン検査装置。
5. A circuit pattern inspection apparatus for inspecting a circuit pattern using the circuit pattern inspection method according to claim 1, wherein: an inspection condition setting unit for setting the plurality of inspection conditions; Control means for controlling the irradiation of the charged particle beam to the circuit pattern for each of the inspection conditions set by (1), and associating the image signal obtained for each of the inspection conditions with the inspection condition A second control means for performing control so as to store the data in a memory and perform a comparison process.
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