JP2003197141A - Inspection device and inspection method using charged particle beam - Google Patents

Inspection device and inspection method using charged particle beam

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JP2003197141A
JP2003197141A JP2001395626A JP2001395626A JP2003197141A JP 2003197141 A JP2003197141 A JP 2003197141A JP 2001395626 A JP2001395626 A JP 2001395626A JP 2001395626 A JP2001395626 A JP 2001395626A JP 2003197141 A JP2003197141 A JP 2003197141A
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scanning
charged particle
particle beam
signal
sample
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JP2001395626A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Shichida
欣之 七田
Yasuhiro Gunji
康弘 郡司
Ryuichi Funatsu
隆一 船津
Hiroshi Ninomiya
二宮  拓
Masatsugu Kametani
雅嗣 亀谷
Kenjiro Yamamoto
健次郎 山本
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Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Hitachi High Tech Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection device using a charged particle beam, capable of accurately detecting a defect hard to detect by an optical image by using an electron beam and of reducing erroneous detection of the defect without degrading inspection resolution by reducing noise of the inspection image causing trouble at that time. <P>SOLUTION: This inspection device is provided with: a vacuum column for isolating a charged particle beam irradiated on a sample from the atmosphere; a scan signal generator for generating a deflection signal for making the charged particle beam scan; a scan signal calculation part for dividing the deflection signal into n-poles; n-amplifiers fixed to the vacuum column for amplifying the divided deflection signals; an n-polar electrostatic scan deflector for deflecting the charged particle beam based on the amplified deflection signals. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、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
マスク等の回路パターンの検査装置および検査方法に係
わり、特に荷電粒子線を用いた検査装置および検査方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device such as a memory having a fine circuit pattern, a semiconductor device such as LSI, a circuit pattern such as a liquid crystal and a photomask, and an inspection method, and particularly to an inspection device using a charged particle beam. And the inspection method.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュータ等に使用されるメモリやマ
イクロコンピュータなどの半導体装置は、半導体ウエハ
上に、ホトマスク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により転写する工程を
繰り返すことにより製造される。半導体装置の製造過程
であるリソグラフィー処理やエッチング処理,その他の
処理の良否,製造過程での異物発生等は、半導体装置の
歩留まりに大きく影響を及ぼす。したがって、処理の異
常や不良の発生を早期にあるいは事前に検知するため
に、製造過程における半導体ウエハ上に各工程毎に形成
されたパターンを検査しなければならない。
2. Description of the Related Art A semiconductor device such as a memory used for a computer or a microcomputer is manufactured by repeating a process of transferring a circuit pattern formed on a photomask onto a semiconductor wafer by a lithography process and an etching process. . The yield of semiconductor devices is greatly affected by the quality of the lithography process, etching process, and other processes in the manufacturing process of semiconductor devices, and the generation of foreign particles in the manufacturing process. Therefore, in order to detect the occurrence of processing abnormalities and defects early or in advance, it is necessary to inspect the pattern formed on each step of the semiconductor wafer in the manufacturing process.

【0003】半導体ウエハ上のパターンに存在する欠陥
を検査する方法の例としては、半導体ウエハに光を照射
して得られる光学画像を用いてパターンを比較する光学
式外観検査装置が実用化されている。光学画像を用いた
検査方法の例として、特開平3−167456号公報に
記載されているように、基板上の光学照明された領域を
時間遅延積分センサで結像し、その画像と予め入力され
ている設計特性とを比較することにより欠陥を検出する
方法や、特公平6−58220号公報に記載されている
ように、画像取得時の画像劣化をモニタし、それを画像
検出時に補正することにより安定した光学画像で比較検
査を行う方法がある。
As an example of a method for inspecting a defect existing in a pattern on a semiconductor wafer, an optical appearance inspection apparatus for comparing patterns using an optical image obtained by irradiating a semiconductor wafer with light has been put into practical use. There is. As an example of an inspection method using an optical image, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-167456, an optically illuminated region on a substrate is imaged by a time delay integration sensor, and the image is input in advance. A method of detecting a defect by comparing the design characteristic with the existing one, or, as described in Japanese Patent Publication No. 6-58220, monitoring image deterioration at the time of image acquisition and correcting it at the time of image detection. Therefore, there is a method of performing a comparative inspection with a stable optical image.

【0004】このような光学式の検査方式で製造過程に
おける半導体ウエハを検査した場合、光が透過してしま
う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は検出できなかった。ま
た、光学系の分解能以下となるエッチング残りや微小導
通穴の非開口不良は検出できなかった。さらに、配線パ
ターンの段差底部に発生した欠陥は検出できなかった。
When a semiconductor wafer is inspected in the manufacturing process by such an optical inspection method, it is impossible to detect a residue or a defect of a pattern having a silicon oxide film or a photosensitive photoresist material on the surface through which light is transmitted. It was In addition, it was not possible to detect an etching residue or a non-opening defect of a minute conductive hole, which is lower than the resolution of the optical system. Furthermore, the defect generated at the bottom of the step of the wiring pattern could not be detected.

【0005】このように、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ため、光学画像より
も分解能の高い荷電粒子線、例えば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
方法および装置が実用化されてきている。
As described above, with the miniaturization of circuit patterns, the complicated circuit pattern shapes, and the diversification of materials, it has become difficult to detect defects by an optical image. Therefore, a charged particle beam having a higher resolution than an optical image, For example, a method and apparatus for comparing and inspecting a circuit pattern using an image acquired by scanning an electron beam have been put into practical use.

【0006】例えば、日本特許公開昭59−19294
3号公報,日本特許公開平5−258703号公報,日
本特許公開平10−294345号公報,文献Sandland,
et al.,“An electron-beam inspection system for x-
ray mask production”,J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.9,
No.6, pp.3005-3009 (1991)、文献Meisburger,et al.,
“Requirements and performance of an electron-bea
m columndesigned for x-ray mask inspection”, J. V
ac. Sci. Tech. B, Vol.9, No.6,pp.3010-3014 (199
1)、文献Meisburger, et al., “Low-voltage electron
-optical system for the high-speed inspection of i
ntegrated circuits”,J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.1
0, No.6, pp.2804-2808 (1992)、文献Hendricks,et a
l., “Characterization of a New Automated Electron
-Beam WaferInspection System”, SPIE Vol. 2439, p
p.174-183 (20-22 February, 1995)等に記載された技
術が知られている。
[0006] For example, Japanese Patent Publication No. 59-19294.
3, Japanese Patent Publication No. 5-258703, Japanese Patent Publication No. 10-294345, Reference Sandland,
et al., “An electron-beam inspection system for x-
ray mask production ”, J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.9,
No. 6, pp. 3005-3009 (1991), Reference Meisburger, et al.,
“Requirements and performance of an electron-bea
m columndesigned for x-ray mask inspection ”, J. V
ac. Sci. Tech. B, Vol.9, No.6, pp.3010-3014 (199
1), Literature Meisburger, et al., “Low-voltage electron
-optical system for the high-speed inspection of i
integrated circuits ”, J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.1
0, No.6, pp.2804-2808 (1992), Reference Hendricks, et a
l., “Characterization of a New Automated Electron
-Beam WaferInspection System ”, SPIE Vol. 2439, p
The technology described in p.174-183 (20-22 February, 1995) is known.

【0007】ウエハの口径増大と回路パターンの微細化
に追随して高スループット且つ高精度な検査を行うため
には、非常に高速に、高SNな画像を取得する必要が有
る。そのため、通常の走査型電子顕微鏡(SEM, Scan
ning Electron Microscope)の1000倍以上(100
nA以上)の大電流ビームを用いて照射される電子数を
確保し、高SN比を保持している。さらに、基板から発
生する二次電子,反射電子の高速、且つ高効率な検出が
必須である。
In order to carry out high-throughput and high-precision inspection following the increase in the diameter of the wafer and the miniaturization of the circuit pattern, it is necessary to acquire an image with a high SN at a very high speed. Therefore, a normal scanning electron microscope (SEM, Scan
Ning Electron Microscope) 1000 times or more (100
The number of electrons irradiated with a large current beam of nA or more) is secured, and a high SN ratio is maintained. Furthermore, high-speed and highly efficient detection of secondary electrons and backscattered electrons generated from the substrate is essential.

【0008】また、レジスト等の絶縁膜を伴った半導体
基板が帯電の影響を受けないように2keV以下の低加
速電子線を照射している。この技術については、日本学
術振興会第132委員会編「電子・イオンビームハンド
ブック(第2版)」(日刊工業新聞社、1986年)6
22頁から623頁に記載がある。しかし、大電流で、
かつ低加速の電子線では空間電荷効果による収差が生
じ、高分解能な観察が困難であつた。
Further, a semiconductor substrate having an insulating film such as a resist is irradiated with a low acceleration electron beam of 2 keV or less so as not to be affected by charging. Regarding this technology, "Electronic and Ion Beam Handbook (2nd edition)" edited by Japan Society for the Promotion of Science, 132nd Committee (Nikkan Kogyo Shimbun, 1986) 6
It is described on pages 22 to 623. But with a large current,
In addition, low-acceleration electron beams cause aberrations due to the space charge effect, making it difficult to perform high-resolution observation.

【0009】この問題を解決する方法として、試料直前
で高加速電子線を減速し、試料上で実質的に低加速電子
線として照射する手法が知られている。例えば、日本特
許公開平2−142045号公報,日本特許公開平6−
139985号公報に記載された技術がある。
As a method of solving this problem, there is known a method of decelerating a highly accelerated electron beam immediately before the sample and irradiating the sample with a substantially accelerated electron beam. For example, Japanese Patent Publication No. 2-142045 and Japanese Patent Publication No. 6-
There is a technique described in Japanese Patent No. 139985.

【0010】SEM式外観検査装置では細い電子線を広
い面積の半導体ウエハに照射するので、高速度検査が必
須である。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したり、多数回の走
査および各々の画像の重ね合せは行わない。また、絶縁
材料への帯電を抑制するためにも、電子線の走査は高速
で一回あるいは数回程度にして多数回の走査は行わない
ようにすることが望ましい。
Since the SEM type visual inspection apparatus irradiates a thin electron beam on a semiconductor wafer having a wide area, high-speed inspection is essential. Therefore, unlike an ordinary SEM, an electron beam having an electron beam current on the order of pA is not scanned at a low speed, or a large number of scans and superposition of images are not performed. Further, in order to suppress the charging of the insulating material, it is desirable that the electron beam is scanned at high speed once or several times and not many times.

【0011】そこで従来方式のSEMに比べて約100
0倍以上の、例えば100nAの大電流の電子線を一回
のみ走査することにより、電子線画像を形成する必要が
ある。また高速走査のために、磁場式偏向器より応答性
の優れた静電式偏向器が望ましい。
Therefore, compared with the conventional SEM, about 100
It is necessary to form an electron beam image by scanning an electron beam having a large current of 0 times or more, for example, 100 nA, only once. Further, for high speed scanning, an electrostatic deflector having a better response than the magnetic field deflector is desirable.

【0012】以上のようなSEMを利用して半導体ウエ
ハを検査するSEM式外観検査装置においては、以下の
理由から、荷電粒子線画像がノイズの影響を受けやす
く、欠陥でないものが検出されたり、検出したい欠陥が
検出されなかったりといった検査精度の低下をきたすこ
とがある。 (1)同一個所を荷電粒子線で複数回走査するのでな
く、一回の走査で荷電粒子線画像,電子線画像を取得す
る場合は、画像データの演算によるノイズの低減が期待
できない。 (2)SEM式外観検査装置等で用いられている静電式
偏向器は、応答性が良いが故にノイズの影響を受け易
い。
In the SEM type appearance inspection apparatus for inspecting a semiconductor wafer by using the SEM as described above, the charged particle beam image is easily affected by noise and non-defective ones are detected for the following reasons. In some cases, the accuracy of inspection may be deteriorated, such that the desired defect is not detected. (1) When a charged particle beam image and an electron beam image are acquired by one scan instead of scanning the same place with the charged particle beam a plurality of times, noise reduction due to calculation of image data cannot be expected. (2) The electrostatic deflector used in the SEM appearance inspection device and the like is easily affected by noise because of its good responsiveness.

【0013】このような問題は電子線を用いているSE
Mに限られず、電子以外の荷電粒子、例えば正の電荷を
有したイオンビームを用いた検査装置でも同様に課題と
して存在する。
Such a problem is caused by SE using electron beam.
Not only M but also an inspection apparatus using charged particles other than electrons, for example, an ion beam having a positive charge, presents a similar problem.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる点に
鑑みてなされたもので、光学画像では検出困難な欠陥を
荷電粒子線を用いて高精度に検出するとともに、その際
問題となる検査画像のノイズを低減して、検査分解能を
さげることなく欠陥の誤検出を低減することができる荷
電粒子線を用いた検査装置を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and detects a defect which is difficult to detect in an optical image with a charged particle beam with high accuracy, and a problematic inspection at that time. An object of the present invention is to provide an inspection apparatus using a charged particle beam, which can reduce noise in an image and reduce false detection of defects without reducing inspection resolution.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明の実施態様は、試料に荷電粒子線を走査し該
試料から発生する二次荷電粒子を検出して画像信号を
得、該画像信号に基づいて試料の欠陥を検出する荷電粒
子線を用いた検査装置において、前記試料に照射される
荷電粒子線を大気と遮断する真空カラムと、荷電粒子線
を走査する偏向信号を生成する走査信号発生器と、前記
偏向信号をn極に分割する走査信号演算部と、該分割さ
れた偏向信号を増幅するn個の増幅部と、該増幅された
偏向信号に基づいて荷電粒子線を偏向するn極の静電式
走査偏向器とを具備するとともに、前記増幅部が前記真
空カラムに固定されたものである。
In order to solve the above-mentioned object, an embodiment of the present invention scans a sample with a charged particle beam and detects secondary charged particles generated from the sample to obtain an image signal, In an inspection apparatus using a charged particle beam for detecting a defect of a sample based on the image signal, a vacuum column for blocking the charged particle beam irradiated on the sample from the atmosphere and a deflection signal for scanning the charged particle beam are generated. Scanning signal generator, a scanning signal operation unit that divides the deflection signal into n poles, n amplification units that amplify the divided deflection signals, and a charged particle beam based on the amplified deflection signals. And an n-pole electrostatic scanning deflector for deflecting the beam, and the amplification section is fixed to the vacuum column.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】(実施例)以下、本発明の実施例
を図面を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】本発明の実施例として、荷電粒子線に電子
線を用い、半導体ウエハ,マスク,レチクル等のパター
ンや異物の有無を検査するSEM式外観検査装置の構成
の概略を縦断面図にて図1に示す。SEM式外観検査装
置1は、走査型電子顕微鏡を検査装置として応用したも
ので、その構成は大きく分けて、電子光学系装置と光学
顕微鏡部4と試料室8とからなる検査室2と、画像処理
部5と、制御部6と、二次電子検出部7とからなる。
As an embodiment of the present invention, an electron beam is used as a charged particle beam to inspect the pattern of a semiconductor wafer, a mask, a reticle and the like and the presence or absence of foreign matter in a SEM type appearance inspection apparatus in a schematic vertical sectional view. As shown in FIG. The SEM appearance inspection apparatus 1 is an application of a scanning electron microscope as an inspection apparatus, and its configuration is roughly divided into an inspection chamber 2 including an electron optical system device, an optical microscope unit 4, and a sample chamber 8, and an image. The processing unit 5, the control unit 6, and the secondary electron detection unit 7 are included.

【0018】電子光学系装置は、内部を真空に保つため
の真空カラム3内に設けられた、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,静電と磁界の組合せの構成であるE
×B(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を走査され、試料9から反射電子,二次電子51が
発生する。二次電子はExB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20で検出される。一方、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、試料9への電子線19の照射
を防ぐことができる。
The electron optical system device includes an electron gun 10, an electron beam extraction electrode 11, a condenser lens 12, a blanking deflector 13, a diaphragm 14, and a scan, which are provided in a vacuum column 3 for keeping the inside vacuum. The deflector 15, the objective lens 16, the reflection plate 17, and the combination of electrostatic and magnetic field E
An electron beam 19 generated by the electron gun 10 and extracted by the extraction electrode 11 passes through the condenser lens 12, the diaphragm 14, and the objective lens 16 and is applied to the sample 9 through the condenser lens 12, the diaphragm 14, and the objective lens 16. It The electron beam 19 is a beam that is narrowed down, scans the sample 9 by the scanning deflector 15, and the sample 9 generates reflected electrons and secondary electrons 51. The secondary electrons have their trajectories bent by the ExB deflector 18 and irradiate the reflector 17 to generate second secondary electrons 52, which are detected by the secondary electron detector 20. On the other hand, by directing the electron beam 19 to the outside of the aperture of the diaphragm 14 by the blanking deflector 13, irradiation of the sample 9 with the electron beam 19 can be prevented.

【0019】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。光
学顕微鏡部4は、検査室2の室内における真空カラム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、電子光学系装置の真空カラム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が真空カラム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。
The sample chamber 8 includes a sample table 30 and an X stage 3
1, a Y stage 32, a rotary stage 33, a position monitor length measuring device 34, and a sample height measuring device 35. The optical microscope section 4 includes the vacuum column 3 in the examination room 2.
Are installed in positions close to each other and to the extent that they do not affect each other, and the distance between the vacuum column 3 and the optical microscope unit 4 of the electron optical system device is known. Then, the X stage 31 or the Y stage 32 reciprocates a known distance between the vacuum column 3 and the optical microscope unit 4.

【0020】光学顕微鏡部4は白色光源40,光学レン
ズ41,CCD(撮像素子)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。
The optical microscope unit 4 is composed of a white light source 40, an optical lens 41, and a CCD (imaging device) camera 42, and although not shown, the acquired image is image-processed as in the case of an electron beam image described later. Sent to department 5.

【0021】位置モニタ測長器34として、本実施例で
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の照射位置の位置ずれを補正制御回路43を
用いて補正できるようになっている。また、試料9が代
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。
As the position monitor length measuring device 34, a length measuring device by laser interference is used in this embodiment. X stage 31,
The positions of the Y stage 32 and the rotary stage 33 can be monitored in real time, and the position information can be sent to the control unit 6. Although not shown, the X stage 31, Y
Similarly, data such as the number of rotations of the motors of the stage 32 and the rotary stage 33 is configured to be sent from each driver to the control unit 6. Based on these data, the control unit 6 can accurately grasp the area and the position where the electron beam 19 is irradiated, and correct the positional deviation of the irradiation position of the electron beam 19 in real time if necessary. It can be corrected by using the control circuit 43. Even if the sample 9 is replaced, the area irradiated with the electron beam can be stored for each sample.

【0022】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。本実施例では、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。
As the sample height measuring instrument 35, an optical measuring instrument which is a measuring method other than the electron beam, for example, a laser interferometer or a reflected light measuring instrument for measuring a change in the position of reflected light is used. The height of the sample 9 mounted on the X stage 31 and the Y stage 32 can be measured in real time. In this embodiment, a long white light that has passed through a slit is irradiated onto a sample 9 through a transparent window, the position of reflected light is detected by a position detection monitor, and the amount of change in height is calculated from the position change. Was used. Based on the measurement data of the sample height measuring instrument 35, the focal length of the objective lens 16 for narrowing down the electron beam 19 is dynamically corrected, so that the inspected area can always be irradiated with the focused electron beam 19. It has become. It is also possible to measure the warpage and height distortion of the sample 9 before the electron beam irradiation, and to set the correction condition for each inspection region of the objective lens 16 based on the data. .

【0023】試料9の画像を取得するためには、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3
1,Yステージ32の移動と同期させて検出する。
In order to obtain an image of the sample 9, the sample 9 is irradiated with a narrowed electron beam 19 to generate secondary electrons 51, which are scanned by the electron beam 19 and the X stage 3 is used.
1, it is detected in synchronization with the movement of the Y stage 32.

【0024】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12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。
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 electron beam 19 is accelerated by applying a high voltage 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, is converged by the condenser lens 12, is further narrowed down by the objective lens 16, and is narrowed down by the X stage 31 and the Y stage 32 on the sample stage 30. The sample 9 mounted on the rotary stage 33 is irradiated.

【0025】ブランキング偏向器13には走査偏向信号
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、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 blanking deflector 13 has a scanning signal generator 44 for generating a scanning deflection signal and a blanking signal.
The objective lens power supply 45 is connected to the objective lens 16. Sample 9 has a retarding power supply 36
This allows a negative voltage to be applied. By adjusting the voltage of the retarding power source 36, the primary electron beam can be decelerated, and the electron beam irradiation energy to the sample 9 can be adjusted to an optimum value without changing the potential of the electron gun 10. When it is necessary to blank the electron beam 19, the blanking deflector 13 deflects the electron beam 19 so that the electron beam 19 can be controlled so as not to pass through the diaphragm 14.

【0026】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、E×B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。E×B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。E×B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 E × B deflector 18 is arranged above the sample 9, and the secondary electrons 51 accelerated by this are deflected in a predetermined direction. The deflection amount can be adjusted by the voltage applied to the E × B deflector 18 and the strength of the magnetic field. Further, this electromagnetic field can be varied in association with the negative voltage applied to the sample. The secondary electrons 51 deflected by the E × B deflector 18 are reflected by the reflector 1 under predetermined conditions.
Clash with 7. This reflector 17 has a conical shape,
The electron beam 19 passes through the opening provided in the center.
When the accelerated secondary electrons 51 collide with the reflection plate 17, second secondary electrons 52 having an energy of several V to 50 eV are generated from the reflection plate 17.

【0027】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21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から光り
伝送手段24によって、画像処理部5の電気変換手段2
5へ送られる。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20で検出してもよい。
The secondary electron detector 20 is arranged above the objective lens 16 in the examination room 2, detects the second secondary electron 52, and the output signal of the secondary electron detector 20 is the output signal of the examination room 2. The AD converter 22 is amplified by the preamplifier 21 installed outside.
Is converted into digital data by the light converting means 23 and the light transmitting means 24, and the electric converting means 2 of the image processing unit 5 is converted.
Sent to 5. If the reflector 17 is not provided,
The secondary electron 51 may be detected by the secondary electron detector 20 instead of the second secondary electron 52.

【0028】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A
D変換器駆動電源,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への電源を供給する。反射板17に衝突して発生
した第二の二次電子52は、逆バイアス電源29の供給
による二次電子検出器20で発生する吸引電界により二
次電子検出器20へ導かれる。
The high-voltage power supply 26 is a preamplifier drive power supply 27 for driving the preamplifier 21, and A for driving the AD converter 22.
A D converter drive power supply, and a power supply to a reverse bias power supply 29 that supplies a voltage applied to the secondary electron detector 20 to attract the second secondary electrons. The second secondary electrons 52 generated by colliding with the reflection plate 17 are guided to the secondary electron detector 20 by the attraction electric field generated in the secondary electron detector 20 by the supply of the reverse bias power source 29.

【0029】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。
The secondary electron detector 20 is a second secondary electron generated when the secondary electrons 51 generated while the electron beam 19 is irradiated on the sample 9 are accelerated and then collide with the reflecting plate 17. 52 is detected in conjunction with the scanning timing of the electron beam 19.

【0030】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21で増幅され、AD変
換器22によりデジタルデータとなる。AD変換器22
は、二次電子検出器20が検出したアナログ信号をプリ
アンプ21によって増幅された後に直ちにデジタル信号
に変換して、画像処理部5に伝送するように構成されて
いる。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。
The output signal of the secondary electron detector 20 is amplified by the preamplifier 21 installed outside the inspection room 2 and becomes digital data by the AD converter 22. AD converter 22
Is configured to convert the analog signal detected by the secondary electron detector 20 into a digital signal immediately after being amplified by the preamplifier 21 and transmit the digital signal to the image processing unit 5. In this way, since the detected analog signal is digitized and transmitted immediately after detection, it is possible to obtain a high-speed signal with a high SN ratio.

【0031】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3
1,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。
The sample 9 is mounted on the X stage 31 and the Y stage 32, and the X stage 3 is used during inspection.
1, a method of scanning the electron beam 19 two-dimensionally with the Y stage 32 stationary, and a method of continuously moving the X stage 31 and the Y stage 32 in the Y direction at a constant speed during inspection. Can be selected linearly 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.

【0032】画像処理部5は、第一記憶部46,第二記
憶部47,演算部48,欠陥判定部49,モニタ50よ
り構成されている。取り込まれた電子線画像あるいは光
学画像はモニタ50に表示される。装置各部の動作命令
および動作条件は、制御部6から入出力される。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,二次電子検出器20の信号取り込みタ
イミング,試料台30の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,試料高さ測定器35の信号から位置
や高さのずれをモニタし、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に対物レンズ16の補正信号を、走査信
号発生器44にブランキング偏向器13の補正信号を送
る。
The image processing section 5 is composed of a first storage section 46, a second storage section 47, a calculation section 48, a defect determination section 49, and a monitor 50. The captured electron beam image or optical image is displayed on the monitor 50. The operation command and operation condition of each part of the device are input and output from the control part 6. In the control unit 6, conditions such as an acceleration voltage at the time of electron beam generation, an electron beam deflection width, a deflection speed, a signal acquisition timing of the secondary electron detector 20 and a moving speed of the sample table 30 are arbitrarily set according to the purpose. It is input to or to select and set. The control unit 6 uses the correction control circuit 43 to monitor the position and height deviations from the signals of the position monitor length measuring device 34 and the sample height measuring device 35, and generates a correction signal from the result, and generates an electron beam. The correction signal of the objective lens 16 is sent to the objective lens power supply 45 and the correction signal of the blanking deflector 13 is sent to the scanning signal generator 44 so that 19 is always irradiated to the correct position.

【0033】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。
The image processing section 5 is composed of 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 converted into an electric signal again by the electric conversion means 25 and then stored in the first storage unit 46 or the second storage unit 47.

【0034】演算部48は、この記憶された画像信号を
もう一方の記憶部の画像信号との位置合せ,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。
The arithmetic section 48 performs various image processings for aligning the stored image signal with the image signal of the other storage section, standardizing the signal level, and performing various image processings for removing noise signals, and outputs both images. Comparing the signals.

【0035】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閾値と比較し、所
定の閾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。この所定の閾値のことを検査閾値と呼
ぶ。
The defect determining section 49 compares the absolute value of the difference image signal calculated by the calculating section 48 with a predetermined threshold value, and if the difference image signal level is higher than the predetermined threshold value, the pixel is a defect candidate. Then, the position, the number of defects, etc. are displayed on the monitor 50. This predetermined threshold is called an inspection threshold.

【0036】なお、上記の実施例では、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、本実施例では二次電子検出器20にPI
N型半導体検出器を用いたが、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(マイクロチャネルプレー
ト)を検出器として用いることも可能である。
Although the secondary electron detector 20 is applied with the reverse bias voltage by the reverse bias power supply 29 in the above embodiment, it may be configured so that the reverse bias voltage is not applied. In addition, in this embodiment, the secondary electron detector 20 has a PI
Although the N-type semiconductor detector is used, another type of semiconductor detector, such as a Schottky type semiconductor detector or an avalanche type semiconductor detector, may be used. Further, if conditions such as responsiveness and sensitivity are satisfied, MCP (micro channel plate) can be used as a detector.

【0037】次に、製造過程でパターン加工が施された
半導体ウエハを図1に示したSEM式外観検査装置1に
より検査した場合を図1を用いて説明する。
Next, a case where a semiconductor wafer patterned in the manufacturing process is inspected by the SEM type appearance inspection apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

【0038】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。
The sample 9 is loaded into a sample exchange chamber (not shown). The sample 9 is mounted on a sample holder (not shown) and held and fixed, and then the sample exchange chamber is evacuated. 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 rotary stage 33, and is held and fixed.

【0039】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32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
ずれ量が算出される。この算出された回転ずれ量分だけ
回転ステージ33が回転して補正する。
The sample 9 is placed at a predetermined first coordinate below the optical microscope section 4 by moving the X stage 31 and the Y stage 32 in the X and Y directions based on a predetermined inspection condition registered in advance. The monitor 50 observes an optical microscope image of the circuit pattern formed on the sample 9. Then, the position correction value of the first coordinate is calculated by comparing with the equivalent circuit pattern image stored in advance for the position rotation correction. Next, move a certain distance from the first coordinate and move to the second coordinate where the circuit pattern equivalent to the first coordinate exists. Similarly, the optical microscope image is observed and stored for position rotation correction. Compared with the circuit pattern image,
The position correction value of the second coordinate and the amount of rotation deviation with respect to the first coordinate are calculated. The rotary stage 33 rotates and corrects by the calculated rotation deviation amount.

【0040】なお、本実施例では回転ステージ33の回
転により回転ずれ量を補正しているが、回転ステージ3
3を設けず、算出された回転ずれ量に基づいて、電子線
の走査偏向位置を補正する方法でも回転ずれ量を補正で
きる。
In this embodiment, the amount of rotation deviation is corrected by rotating the rotary stage 33, but the rotary stage 3
The rotation deviation amount can also be corrected by a method in which the scanning deflection position of the electron beam is corrected on the basis of the calculated rotation deviation amount without providing No. 3.

【0041】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
置ずれ量,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ずれ量が記憶され、制御部6に送
られる。
Next, for future position correction, the first coordinate, the position shift amount of the first circuit pattern by the optical microscope image observation, the second coordinate, the second circuit pattern by the optical microscope image observation, The positional deviation amount is stored and sent to the control unit 6.

【0042】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。
Next, the circuit pattern formed on the sample 9 is observed by an optical microscope, and the positions of the chips having the circuit pattern, the distance between the chips, the repeating pitch of the repeating pattern such as a memory cell, and the like are previously determined. The measurement is performed and 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 comparatively 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 layer. The arrangement of chips and the layout of circuit patterns in the chips can be easily observed, and the area to be inspected can be easily set.

【0043】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が完了する
と、Xステージ31およびYステージ32の移動によ
り、試料9が電子光学系装置の真空カラム3の下に移動
される。試料9が電子光学系装置の真空カラム3の下に
配置されると、上記光学顕微鏡部4により実施された補
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。このときの電子線画像の取得は、以下の方
法でなされる。
When the preparatory work such as the predetermined correction work and the inspection area setting by the optical microscope section 4 is completed as described above, the sample 9 is moved to the vacuum column of the electron optical system apparatus by the movement of the X stage 31 and the Y stage 32. Moved under 3. When the sample 9 is placed under the vacuum column 3 of the electron optical system device, the same work as the correction work and the inspection area setting performed by the optical microscope unit 4 is performed by the electron beam image. Acquisition of an electron beam image at this time is performed by the following method.

【0044】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5
2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。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る。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
精度に位置合せや位置補正,回転補正を実施することが
できる。
Based on the coordinate values stored and corrected by the alignment by the optical microscope image, the electron beam 19 is moved in the X and Y directions by the scanning deflector 15 in the same circuit pattern as that observed in the optical microscope unit 4. It is scanned two-dimensionally. By the two-dimensional scanning of the electron beam, the secondary electrons 51 are generated from the observed region, and the second secondary electrons 5 generated on the reflecting plate 17 are generated.
2 is detected by the secondary electron detector 20, and an electron beam image is acquired. Since simple inspection position confirmation, position adjustment, and position adjustment have already been performed using the optical microscope image, and rotation correction has already been performed in advance, large adjustment is not necessary. The electron beam image has a higher resolution than an optical image, and can perform alignment, position correction, and rotation correction with high magnification and high accuracy.

【0045】二次電子検出器20については、従来のS
EMでは、シンチレータ(アルミニウム蒸着された蛍光
体)とライトガイドと光電子増倍管による構成が用いら
れている。このタイプの検出装置は、蛍光体による発光
を検出するため、周波数応答性が悪く、高速に電子線画
像形成するには不適切である。この問題を解決するため
に、高周波の二次電子信号を検出する検出装置として、
半導体検出器を用いた検出手段が特開平2−15545
号公報や特開平5−258703号公報に記載されてお
り、本発明の実施例でも、高速度検出のために半導体検
出器を用いている。
For the secondary electron detector 20, the conventional S
In the EM, a configuration including a scintillator (aluminum deposited phosphor), a light guide, and a photomultiplier tube is used. Since this type of detection device detects the light emission from the phosphor, it has poor frequency response and is not suitable for high-speed electron beam image formation. In order to solve this problem, as a detection device for detecting a high-frequency secondary electron signal,
Detection means using a semiconductor detector is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 15545/1990.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-258703 and Japanese Patent Laid-Open No. 5-258703, and a semiconductor detector is also used for high speed detection in the embodiment of the present invention.

【0046】また、二次電子検出器20を用いて二次電
子を検出し、検出された画像信号を検出直後にデジタル
化してから光伝送する方法により、各種変換・伝送にお
いて発生するノイズの影響を小さくし、SN比の高い画
像信号データを得ることができる。検出した信号から電
子線画像を形成する過程においては、画像処理部5が制
御部6から指定された電子線照射位置の所望の画素に、
対応した時間毎の検出信号を、その信号レベルに応じた
明るさ階調値として第一記憶部46または第二記憶部4
7に逐次記憶させる。電子線照射位置と、検出時間で対
応つけられた二次電子の量が対応されることにより、試
料9の回路パターンの電子線画像が二次元的に形成され
る。なお、本実施例では試料から発生する二次電子を検
出する検査方法及び装置について記載してきたが、試料
からは二次電子と同時に後方散乱電子や反射電子が発生
する。二次電子とともにこれらの二次荷電粒子について
も同様に電子線画像信号として検出することができる。
In addition, the secondary electron detector 20 is used to detect secondary electrons, the detected image signal is digitized immediately after detection, and then optically transmitted. Can be reduced, and image signal data with a high SN ratio can be obtained. In the process of forming an electron beam image from the detected signal, the image processing unit 5 sets the desired pixel at the electron beam irradiation position designated by the control unit 6 to a desired pixel.
The detection signal corresponding to each corresponding time is used as the brightness gradation value according to the signal level and is stored in the first storage unit 46 or the second storage unit 4.
Sequentially store in 7. An electron beam image of the circuit pattern of the sample 9 is two-dimensionally formed by associating the electron beam irradiation position with the amount of secondary electrons associated with the detection time. It should be noted that in the present embodiment, the inspection method and apparatus for detecting the secondary electrons generated from the sample have been described, but backscattered electrons and reflected electrons are generated from the sample at the same time as the secondary electrons. These secondary charged particles as well as the secondary electrons can be similarly detected as an electron beam image signal.

【0047】画像処理部5へ画像信号が転送されると、
第一の領域の電子線画像が第一記憶部46に記憶され
る。演算部48は、この記憶された画像信号をもう一方
の記憶部の画像信号との位置合せ,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す。
続いて、第二の領域の電子線画像が第二記憶部47に記
憶され、同様の演算処理を施されながら、第二の領域の
電子線画像と第一の電子線画像の同一の回路パターンお
よび場所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
を所定の閾値(検査閾値)と比較し、所定の閾値(検査
閾値)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。次いで、第三に領域の電子線画像が第一記
憶部46に記憶され、同様の演算を施されながら先に第
二記憶部47に記憶された第二の領域の電子線画像と比
較演算され、欠陥判定される。以降、この動作が繰り返
されることにより、すべての検査領域について画像処理
が実行されていく。
When the image signal is transferred to the image processing section 5,
The electron beam image of the first area is stored in the first storage unit 46. The arithmetic unit 48 performs various image processing for aligning the stored image signal with the image signal of the other storage unit, standardizing the signal level, and removing noise signals.
Subsequently, the electron beam image of the second region is stored in the second storage unit 47, and the same circuit pattern of the electron beam image of the second region and that of the first electron beam image are stored while being subjected to the same arithmetic processing. And the image signals of the location are compared and calculated. Defect determination unit 49
Compares the absolute value of the difference image signal that has been compared and calculated by the calculation unit 48 with a predetermined threshold (inspection threshold), and if the difference image signal level is higher than the predetermined threshold (inspection threshold), the pixel is defective. The candidate is determined and the position, the number of defects, etc. are displayed on the monitor 50. Next, thirdly, the electron beam image of the region is stored in the first storage unit 46, and while being subjected to the same calculation, it is compared and calculated with the electron beam image of the second region previously stored in the second storage unit 47. The defect is judged. Thereafter, by repeating this operation, the image processing is executed for all the inspection areas.

【0048】前述の検査方法により、高精度で良質な電
子線画像を取得し比較検査することにより、微細な回路
パターン上に発生した微小な欠陥を、実用性に則した検
査時間で検出することができる。また、電子線を用いて
画像を取得することにより、光学式パターン検査方法で
は光が透過してしまい検査できなかったシリコン酸化膜
やレジスト膜で形成されたパターンやこれらの材料の異
物・欠陥が検査できるようになる。さらに、回路パター
ンを形成している材料が絶縁物の場合にも安定して検査
を実施することができる。
With the above-described inspection method, a high-precision and high-quality electron beam image is acquired and comparatively inspected to detect a minute defect generated on a fine circuit pattern within an inspection time in accordance with practicality. You can Further, by acquiring an image using an electron beam, patterns formed by a silicon oxide film or a resist film and foreign matter / defects of these materials, which cannot be inspected because light is transmitted by the optical pattern inspection method, are detected. Be able to inspect. Further, even when the material forming the circuit pattern is an insulator, the inspection can be stably performed.

【0049】なお、電子線19を試料9に照射すると、
その箇所が帯電する。検査の際にその帯電の影響を避け
るために、上記位置回転補正あるいは検査領域設定等の
検査前準備作業で電子線19を照射する回路パターン
は、予め被検査領域外に存在する回路パターンを選択す
るか、あるいは被検査チップ以外のチップにおける同等
の回路パターンを制御部6で自動的に選択できるように
しておくとよい。これにより、上記電子線19の照射に
よる影響が検査画像に及ぶことは無くなる。尚、大電流
電子線による走査は一回のみでも数回の繰り返しでもよ
い。
When the sample 9 is irradiated with the electron beam 19,
The place becomes charged. In order to avoid the influence of the electrification at the time of inspection, the circuit pattern which irradiates the electron beam 19 in the pre-inspection preparatory work such as the above-mentioned position rotation correction or inspection region setting is selected in advance from the region to be inspected. Alternatively, it is preferable that the control unit 6 can automatically select an equivalent circuit pattern in a chip other than the chip to be inspected. As a result, the inspection image is not affected by the irradiation of the electron beam 19. The scanning with the high-current electron beam may be performed only once or may be repeated several times.

【0050】上記電子線の試料への照射条件としては、
単位面積あたりの電子線の照射量,電子線の電流値,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。これらのパラメータは、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。その
ためには、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。本実施例では、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。そして、電子銃10に印加する
加速電圧を変化させる場合には電子線19の軸変化が発
生して各種調整が必要になるが、本実施例では電子銃1
0に印加する加速電圧を変化させずに電子線19の照射
エネルギーを調整することができる。
The conditions for irradiating the sample with the electron beam are as follows.
The irradiation amount of the electron beam per unit area, the current value of the electron beam, the scanning speed of the electron beam, and the irradiation energy of the electron beam for irradiating the sample are mentioned. It is necessary to obtain optimum values of these parameters for each shape and material of the circuit pattern. For that purpose, it is necessary to freely adjust and control the irradiation energy of the electron beam with which the sample is irradiated. In this embodiment, 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 adjusted appropriately by adjusting this voltage. I am configuring. Then, when the acceleration voltage applied to the electron gun 10 is changed, the axis of the electron beam 19 is changed and various adjustments are required. In the present embodiment, the electron gun 1 is used.
The irradiation energy of the electron beam 19 can be adjusted without changing the acceleration voltage applied to zero.

【0051】次に、検査性能とノイズの関係について述
べる。走査偏向器15をn個具備(n極偏向と呼ぶ)す
る場合、走査偏向器15まで伝送路がn本生じる。少な
くともnCn−2通りのGNDループが形成される。G
NDループを鎖交する磁束が変化すると誘電起電力が生
じる。生じた起電力によりGNDループに電流が流れ
る。あるいは電源からの漏れ電流がGNDループに流れ
る。この電流とGNDラインのインピーダンスにより伝
送路間に電位差を生じ、ノイズとなる。GNDにノイズ
が重畳されると、偏向信号の基準電位であるGNDが短
時間に変動するため、ノイズが重畳された走査偏向信号
が走査偏向器に印加される。これは、比較検査を実施す
る電子線画像にノイズ(走査偏向信号に重畳されるノイ
ズと区別する為に画像ノイズと呼ぶ)が重畳され、欠陥
の誤検出の要因の一つとなる。画像ノイズが大きくなる
と、欠陥の誤検出が増える。誤検出となる画像ノイズ量
は前述の検査閾値の設定により変化する。検査閾値とは
検査分解能を決定するパラメータの一つである。検査閾
値を上げると欠陥の誤検出は低減されるが、検査分解能
が低下する。検査閾値により決定される欠陥の誤検出を
起こす画像ノイズがα画素に相当するとする。このとき
の走査偏向信号Vppに対する、許容ノイズ電圧は、電
子線画像を形成する水平走査方向の画素数をNxとすれ
ばα/Nx×Vppとなる。例えば、検査分解能を0.
1μmとした場合はα=0.5となり、水平走査方向画
素数Nx=1024,偏向走査電圧Vpp=70Vの場
合、ノイズ電圧を34mV以下程度に抑える必要があ
る。
Next, the relationship between inspection performance and noise will be described. When n scanning deflectors 15 are provided (referred to as n-pole deflection), n transmission lines are formed up to the scanning deflector 15. At least nCn−2 GND loops are formed. G
A change in the magnetic flux that links the ND loop causes a dielectric electromotive force. A current flows in the GND loop due to the generated electromotive force. Alternatively, leakage current from the power source flows in the GND loop. Due to this current and the impedance of the GND line, a potential difference is generated between the transmission lines, resulting in noise. When noise is superimposed on GND, GND, which is the reference potential of the deflection signal, fluctuates in a short time. Therefore, the scanning deflection signal on which noise is superimposed is applied to the scanning deflector. This causes noise (referred to as image noise in order to distinguish it from noise superimposed on the scanning deflection signal) to be superimposed on the electron beam image to be subjected to the comparative inspection, which is one of the factors for erroneous detection of defects. The greater the image noise, the more false detections of defects. The amount of image noise that causes erroneous detection changes depending on the setting of the inspection threshold value described above. The inspection threshold is one of the parameters that determines the inspection resolution. Raising the inspection threshold reduces false detection of defects, but reduces the inspection resolution. It is assumed that the image noise that causes the false detection of the defect determined by the inspection threshold corresponds to α pixels. The allowable noise voltage for the scanning deflection signal Vpp at this time is α / Nx × Vpp, where Nx is the number of pixels in the horizontal scanning direction forming the electron beam image. For example, the inspection resolution is 0.
When it is 1 μm, α = 0.5, and when the number of pixels in the horizontal scanning direction Nx = 1024 and the deflection scanning voltage Vpp = 70V, it is necessary to suppress the noise voltage to about 34 mV or less.

【0052】次に、上述したn個の走査偏向器の一例と
して、n=8、すなわち、8極偏向器を採用した場合の
実施例を示す。図2に図1に示す電子光学系装置の真空
カラム3の横断面図を示す。8極の静電偏向器の駆動方
式については特開昭62−249344号公報にて知ら
れているので、ここでは詳細は省略する。走査信号発生
器44で生成された走査偏向信号(水平信号ならびに垂
直信号を有する)を8極に分割する走査信号演算部61
へ入力する。但し、走査信号演算部61は図1にて記述
していない。走査信号演算部61で8極に分割された走
査偏向信号を各々、増幅部62に入力する。増幅部62
は不要なノイズを低減するフィルタの機能を具備しても
良い。増幅部62から出力された走査偏向信号を、電子
光学系装置の真空カラム3内の真空中に配置された走査
偏向器15へ入力する。走査偏向器15は容量性負荷で
あり、これのC成分と伝送路63のL成分により、リン
ギング(電気的振動)を生じる可能性があるため、伝送
路63のインピーダンスが最小となるように、電子光学
系装置の真空カラム3に増幅部62を直接取り付ける構
造とした。この構造により、走査偏向器15と増幅部6
2の間のインピーダンスを最小にすることが可能であ
り、画像ノイズを低減し、検査分解能を低下させること
なく欠陥の誤検出を低減することができる。
Next, as an example of the above-mentioned n scanning deflectors, an embodiment in which n = 8, that is, an 8-pole deflector is adopted will be described. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the vacuum column 3 of the electron optical system device shown in FIG. Since the driving method of the eight-pole electrostatic deflector is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-249344, details thereof will be omitted here. A scanning signal calculator 61 for dividing the scanning deflection signal (having a horizontal signal and a vertical signal) generated by the scanning signal generator 44 into eight poles.
To enter. However, the scanning signal calculation unit 61 is not described in FIG. The scanning deflection signals divided into eight poles by the scanning signal calculation unit 61 are input to the amplification unit 62. Amplifier 62
May have a function of a filter for reducing unnecessary noise. The scanning deflection signal output from the amplification unit 62 is input to the scanning deflector 15 arranged in a vacuum in the vacuum column 3 of the electron optical system device. The scanning deflector 15 is a capacitive load, and the C component of the scanning deflector 15 and the L component of the transmission line 63 may cause ringing (electrical vibration), so that the impedance of the transmission line 63 is minimized. The amplification section 62 is directly attached to the vacuum column 3 of the electron optical system device. With this structure, the scanning deflector 15 and the amplification unit 6
The impedance between the two can be minimized, image noise can be reduced, and false detection of defects can be reduced without reducing inspection resolution.

【0053】図3はSEM式外観検査装置1の電子光学
系装置の真空カラム3と走査信号演算部61の配置構成
を示した図である。上図が真空カラム3の横断面、下図
が側面図である。走査信号演算部61と増幅部62の間
の伝送路63で許容されるノイズレベルは、前述のよう
に走査偏向器15における許容ノイズ電圧はα/Nx×
Vppであるから、増幅部62のゲインをGとすれば、
α/Nx/G×Vppである。検査分解能を0.1μm
とした場合はα=0.5となり、水平走査方向画素数N
x=1024,偏向走査電圧Vpp=70Vの、ゲイン
G=35の場合は、許容ノイズ電圧1mV程度以下とな
る。伝送路63にて、外来磁場による誘導電流あるいは
電源の漏れ電流により1mVのノイズを生じぬように伝
送路63のインピーダンスを低くする必要がある。この
伝送路63のインピーダンスを決める要因としては
(1)配線長,(2)配線材の構造・材質,(3)配線
コネクタの接触抵抗、等が考えられる。
FIG. 3 is a view showing the arrangement of the vacuum column 3 and the scanning signal calculation section 61 of the electron optical system device of the SEM type visual inspection device 1. The upper figure is a cross section of the vacuum column 3, and the lower figure is a side view. As for the noise level allowed in the transmission line 63 between the scanning signal calculation unit 61 and the amplification unit 62, the allowable noise voltage in the scanning deflector 15 is α / Nx ×, as described above.
Since it is Vpp, if the gain of the amplifier 62 is G,
It is α / Nx / G × Vpp. Inspection resolution 0.1 μm
, Α = 0.5, and the number of pixels in the horizontal scanning direction is N
In the case of x = 1024, deflection scanning voltage Vpp = 70V, and gain G = 35, the allowable noise voltage is about 1 mV or less. In the transmission line 63, it is necessary to lower the impedance of the transmission line 63 so that noise of 1 mV does not occur due to an induced current due to an external magnetic field or a leakage current of a power source. Factors that determine the impedance of the transmission path 63 include (1) wiring length, (2) wiring material structure / material, (3) wiring connector contact resistance, and the like.

【0054】伝送路63の配置は図3に示すように、電
子光学系装置の真空カラム3に取り付けた走査偏向器1
5の増幅部62と走査信号演算部61とを最短とするよ
う放射状に結線した。図4に図5の条件で実施し得られ
た傾向の結果を示す。は、配線長は長いが配線材やコ
ネクタ全体のインピーダンスが低いため、よりノイズ
レベルが低い結果を得ている。この実施例のように、配
線長,配線材,配線コネクタ等を適切に選択することに
より、演算部と増幅部の伝送路を低インピーダンス化す
ることが可能であり、画像ノイズを低減することがで
き、検査分解能をさげることなく欠陥の誤検出を低減す
ることができる。また、走査信号演算部61や図3では
図示していない走査信号発生器44,補正制御回路43
を電子光学系装置の真空カラム3に近づけて配置する構
成でも、伝送路の低インピーダンス化を実現することが
可能であり、画像ノイズを低減することができ、検査分
解能をさげることなく欠陥の誤検出を低減することがで
きる。
As shown in FIG. 3, the transmission line 63 is arranged in the scanning deflector 1 attached to the vacuum column 3 of the electron optical system device.
The amplification section 62 of No. 5 and the scanning signal calculation section 61 were radially connected so as to be the shortest. FIG. 4 shows the result of the tendency obtained by carrying out under the conditions of FIG. Has a long wiring length, but has a low noise level because the impedance of the wiring material and the entire connector is low. By properly selecting the wiring length, the wiring material, the wiring connector, and the like as in this embodiment, it is possible to reduce the impedance of the transmission lines of the calculation unit and the amplification unit, and reduce the image noise. Therefore, false detection of defects can be reduced without reducing the inspection resolution. Further, the scanning signal calculator 61, the scanning signal generator 44, the correction control circuit 43, which are not shown in FIG.
Even in a configuration in which the device is arranged close to the vacuum column 3 of the electro-optical system device, it is possible to realize a low impedance of the transmission path, it is possible to reduce image noise, and it is possible to reduce the error of defects without reducing the inspection resolution. Detection can be reduced.

【0055】図6は図3と同様、SEM式外観検査装置
1の電子光学系装置の真空カラム3と走査信号演算部6
1の配置構成を示した図である。上図が真空カラム3の
横断面、下図が側面図である。前述のように配線路によ
りできるGNDループを鎖交する磁束の変化により、誘
電起電力が生じ電流がながれ、伝送路のインピーダンス
により配線路に誘導ノイズが生じる。このGNDループ
の面積を小さくすることにより鎖交磁束が低減され、誘
導ノイズは低減できる。この実施例では、走査信号演算
部61より増幅部62までの伝送路63の配線材を束
ね、GND電位である電子光学系装置の真空カラム3,
試料室8、これらを支持する構造体である装置フレーム
に近接して配置することにより、図3に示したGNDル
ープ64を小さくしている。従って、鎖交磁束が減少す
るため誘導される電流が低減され、画像ノイズが低減さ
れ、検査分解能をさげることなく欠陥の誤検出を低減す
ることができる。また、走査信号演算部61や図3では
図示していない走査信号発生器44,補正制御回路43
を電子光学系装置の真空カラム3に近づけて配置する構
成でもGNDループを小さくできるため、同様に画像ノ
イズが低減され、検査分解能をさげることなく欠陥の誤
検出を低減することができる。
Similar to FIG. 3, FIG. 6 shows a vacuum column 3 and a scanning signal calculator 6 of the electron optical system device of the SEM type visual inspection apparatus 1.
It is a figure showing the arrangement composition of No. 1. The upper figure is a cross section of the vacuum column 3, and the lower figure is a side view. As described above, a change in the magnetic flux interlinking the GND loop formed by the wiring path causes a dielectric electromotive force to flow a current, and the impedance of the transmission path causes induced noise in the wiring path. By reducing the area of this GND loop, the interlinkage magnetic flux is reduced and the induced noise can be reduced. In this embodiment, the wiring materials of the transmission path 63 from the scanning signal calculation unit 61 to the amplification unit 62 are bundled, and the vacuum column 3 of the electron optical system device having the GND potential is used.
The GND loop 64 shown in FIG. 3 is made small by arranging it in the vicinity of the sample chamber 8 and the apparatus frame which is a structure supporting these. Therefore, the interlinking magnetic flux is reduced, the induced current is reduced, image noise is reduced, and erroneous detection of defects can be reduced without reducing inspection resolution. Further, the scanning signal calculator 61, the scanning signal generator 44, the correction control circuit 43, which are not shown in FIG.
Since the GND loop can be made small even in the configuration in which is arranged close to the vacuum column 3 of the electron optical system device, image noise is similarly reduced, and erroneous detection of defects can be reduced without reducing inspection resolution.

【0056】以上の実施例により明らかなように、荷電
粒子線を用いた検査装置はさらに以下の構成を備えたも
のである。
As is apparent from the above embodiments, the inspection device using the charged particle beam further has the following configuration.

【0057】(1)荷電粒子線を発生させる荷電粒子源
と、該荷電粒子線を集束するレンズ手段と、前記荷電粒
子線の走査偏向信号を生成する走査信号発生器と、前記
走査偏向信号をn極に分割する走査信号演算部と、該分
割された走査偏向信号を増幅するn個の増幅部と、該増
幅された走査偏向信号によって前記荷電粒子線を走査偏
向する真空中に配置されたn極の静電式走査偏向器と、
前記試料から二次的に発生する二次荷電粒子を検出する
検出器と、該検出器からの信号に基づいて前記試料上の
第一の領域の荷電粒子線画像信号を形成する画像信号形
成手段と、前記荷電粒子線画像信号を記憶する記憶手段
と、該記憶手段に記憶された荷電粒子線画像信号を、前
記試料上で同一のパターンが形成された第二の領域の荷
電粒子線画像信号と比較する比較手段と、該比較手段の
比較結果から前記パターンの欠陥を判別する欠陥判別手
段とを具備することを特徴とする荷電粒子線を用いた検
査装置。
(1) A charged particle source for generating a charged particle beam, lens means for focusing the charged particle beam, a scanning signal generator for generating a scanning deflection signal of the charged particle beam, and the scanning deflection signal. It is arranged in a vacuum for scanning and deflecting the charged particle beam by a scanning signal operation unit for dividing into n poles, n amplification units for amplifying the divided scanning deflection signal, and the amplified scanning deflection signal. an n-pole electrostatic scanning deflector,
A detector for detecting secondary charged particles secondarily generated from the sample, and an image signal forming means for forming a charged particle beam image signal of a first region on the sample based on a signal from the detector. A storage unit for storing the charged particle beam image signal, and a charged particle beam image signal stored in the storage unit for a charged particle beam image signal in a second region in which the same pattern is formed on the sample. An inspection apparatus using a charged particle beam, comprising: comparison means for comparing with the above; and defect determination means for determining a defect in the pattern based on a comparison result of the comparison means.

【0058】(2)(1)の記載において、前記静電式
走査偏向器は真空カラム内の真空中に配置され、該静電
式走査偏向器に伝送路にて各々接続された前記増幅器が
大気中に配置されるとともに、前記増幅部が前記カラム
部に固定されていることを特徴とする荷電粒子線を用い
た検査装置。
(2) In the description of (1), the electrostatic scanning deflector is arranged in a vacuum in a vacuum column, and the amplifiers respectively connected to the electrostatic scanning deflector via a transmission line are An inspection apparatus using a charged particle beam, wherein the inspection section is arranged in the atmosphere and the amplification section is fixed to the column section.

【0059】(3)(2)の記載において、前記走査信
号演算部が前記真空カラムに固定されていることを特徴
とする荷電粒子線を用いた検査装置。
(3) An inspection apparatus using a charged particle beam as described in (2), wherein the scanning signal calculation unit is fixed to the vacuum column.

【0060】(4)(1)の記載において、前記走査信
号発生器と前記走査信号演算部と前記増幅部と前記静電
式走査偏向器の間の一部あるいは全ての伝送路に同軸ケ
ーブルを用いることを特徴とする荷電粒子線を用いた検
査装置。
(4) In the description of (1), a coaxial cable is provided in a part or all of the transmission lines between the scanning signal generator, the scanning signal calculating section, the amplifying section and the electrostatic scanning deflector. An inspection apparatus using a charged particle beam characterized by being used.

【0061】(5)(1)の記載において、前記走査信
号発生器と前記走査信号演算部と前記増幅部と前記静電
式走査偏向器の間の一部あるいは全ての伝送路がアース
電位となる部材と近接して配置されていることを特徴と
する荷電粒子線を用いた検査装置。
(5) In the description of (1), a part or all of the transmission lines between the scanning signal generator, the scanning signal calculating section, the amplifying section and the electrostatic scanning deflector are grounded. An inspection apparatus using a charged particle beam, characterized in that the inspection apparatus is arranged in the vicinity of the member.

【0062】(6)(1)の記載において、前記走査信
号発生器は、前記試料上の第一の方向への高速走査と、
該第一の方向とは異なる第二の方向への低速走査とを交
互に繰り返させる走査偏向信号を生成することを特徴と
する荷電粒子線を用いた検査装置。
(6) In the description of (1), the scanning signal generator is configured to perform high-speed scanning in the first direction on the sample,
An inspection apparatus using a charged particle beam, wherein a scanning deflection signal for alternately repeating low-speed scanning in a second direction different from the first direction is generated.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、光
学画像では検出困難な欠陥を荷電粒子線画像を用いて高
精度に検出するとともに、画像ノイズを低減することが
でき、検査分解能をさげることなく欠陥の誤検出を低減
することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to detect a defect that is difficult to detect in an optical image with high accuracy by using a charged particle beam image, reduce image noise, and improve inspection resolution. False detection of defects can be reduced without reducing

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

【図1】SEM式外観検査装置の装置構成の概略を示す
縦断面図。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the outline of the apparatus configuration of an SEM type appearance inspection apparatus.

【図2】8極偏向方式の場合の電子光学系装置の真空カ
ラムの横断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a vacuum column of an electron optical system device in the case of an 8-pole deflection system.

【図3】8極偏向方式の場合の伝送路構成の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a transmission line configuration in the case of an 8-pole deflection system.

【図4】図5の条件における図3の構成時の画像ノイズ
量の説明図。
4 is an explanatory diagram of an image noise amount in the configuration of FIG. 3 under the condition of FIG.

【図5】図4の条件の説明図。5 is an explanatory view of the conditions of FIG.

【図6】8極変更方式の場合の伝送路の配置図。FIG. 6 is a layout diagram of transmission lines in the case of the 8-pole changing method.

【符号の説明】 1…SEM式外観検査装置、2…検査室、3…真空カラ
ム、15…走査偏向器、19…電子線、61…走査信号
演算部、62…増幅部、63…伝送路、64…GNDル
ープ、65…GND電位。
[Explanation of Codes] 1 ... SEM type visual inspection device, 2 ... inspection chamber, 3 ... vacuum column, 15 ... scanning deflector, 19 ... electron beam, 61 ... scanning signal arithmetic unit, 62 ... amplification unit, 63 ... transmission line , 64 ... GND loop, 65 ... GND potential.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 式会社日立ハイテクノロジーズ設計・製造 統括本部那珂事業所内 (72)発明者 船津 隆一 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立ハイテクノロジーズ設計・製造 統括本部那珂事業所内 (72)発明者 二宮 拓 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立ハイテクノロジーズ設計・製造 統括本部那珂事業所内 (72)発明者 亀谷 雅嗣 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 山本 健次郎 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Fターム(参考) 2G132 AA08 AD15 AE22 AE23 AF12 AF13 AL11 4M106 AA01 BA02 BA03 CA39 DB05 DB11 DB30 5C033 FF01 FF03 UU01 UU08    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yasuhiro Gunji             882 Ichige, Ichima, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture             Ceremony company Hitachi High Technologies Design and manufacturing             Headquarters Naka Operations (72) Inventor Ryuichi Funatsu             882 Ichige, Ichima, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture             Ceremony company Hitachi High Technologies Design and manufacturing             Headquarters Naka Operations (72) Inventor Taku Ninomiya             882 Ichige, Ichima, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture             Ceremony company Hitachi High Technologies Design and manufacturing             Headquarters Naka Operations (72) Inventor Masatsugu Kamiya             502 Kintatemachi, Tsuchiura City, Ibaraki Japan             Tate Seisakusho Mechanical Research Center (72) Inventor Kenjiro Yamamoto             502 Kintatemachi, Tsuchiura City, Ibaraki Japan             Tate Seisakusho Mechanical Research Center F term (reference) 2G132 AA08 AD15 AE22 AE23 AF12                       AF13 AL11                 4M106 AA01 BA02 BA03 CA39 DB05                       DB11 DB30                 5C033 FF01 FF03 UU01 UU08

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料に荷電粒子線を走査し該試料から発生
する二次荷電粒子を検出して画像信号を得、該画像信号
に基づいて前記試料を検査する荷電粒子線を用いた検査
装置において、前記試料に照射される荷電粒子線を大気
と遮断する真空カラムと、前記荷電粒子線を走査する偏
向信号を生成する走査信号発生器と、前記偏向信号をn
極に分割する走査信号演算部と、該分割された偏向信号
を増幅するn個の増幅部と、該増幅された偏向信号に基
づいて前記荷電粒子線を偏向するn極の静電式走査偏向
器とを具備するとともに、前記増幅部は前記真空カラム
に固定されたことを特徴とする荷電粒子線を用いた検査
装置。
1. An inspection apparatus using a charged particle beam for scanning a sample with a charged particle beam, detecting secondary charged particles generated from the sample to obtain an image signal, and inspecting the sample based on the image signal. At a vacuum column for blocking the charged particle beam with which the sample is irradiated from the atmosphere, a scanning signal generator for generating a deflection signal for scanning the charged particle beam, and the deflection signal for n.
A scanning signal calculation unit that divides the divided deflection signal, n amplification units that amplify the divided deflection signal, and an n-pole electrostatic scanning deflection that deflects the charged particle beam based on the amplified deflection signal. And a amplifying unit fixed to the vacuum column.
【請求項2】試料に荷電粒子線を走査し該試料から発生
する二次荷電粒子を検出して画像信号を得、該画像信号
に基づいて前記試料を検査する荷電粒子線を用いた検査
装置において、前記試料に照射される荷電粒子線を大気
と遮断する真空カラムと、前記荷電粒子線の走査のため
の偏向信号を分割する走査信号演算部と、前記真空カラ
ムに固定され前記分割された偏向信号を増幅する増幅部
と、該増幅された偏向信号に基づいて前記荷電粒子線を
偏向させる静電式走査偏向器とを備え、前記偏向信号の
分割数と前記増幅部の数と前記静電式走査偏向器の極数
とが同じであることを特徴とする荷電粒子線を用いた検
査装置。
2. An inspection apparatus using a charged particle beam for scanning a sample with a charged particle beam, detecting secondary charged particles generated from the sample to obtain an image signal, and inspecting the sample based on the image signal. In the above, a vacuum column that shields the charged particle beam with which the sample is irradiated from the atmosphere, a scanning signal calculation unit that splits a deflection signal for scanning the charged particle beam, and the split fixed to the vacuum column. An amplification unit that amplifies the deflection signal and an electrostatic scanning deflector that deflects the charged particle beam based on the amplified deflection signal are provided, and the number of divisions of the deflection signal, the number of the amplification units, and the static An inspection apparatus using a charged particle beam, characterized in that the number of poles of the electric scanning deflector is the same.
【請求項3】請求項1ないし2において、前記静電式走
査偏向器は前記真空カラム内の真空中に配置され、該静
電式走査偏向器に伝送路にて各々接続された前記増幅器
は大気中に配置されることを特徴とする荷電粒子線を用
いた検査装置。
3. The electrostatic scanning deflector according to claim 1, wherein the electrostatic scanning deflector is arranged in a vacuum in the vacuum column, and the amplifiers respectively connected to the electrostatic scanning deflector via a transmission line are provided. An inspection apparatus using a charged particle beam, which is arranged in the atmosphere.
【請求項4】請求項1ないし2において、前記走査信号
演算部が前記真空カラムに固定されていることを特徴と
する荷電粒子線を用いた検査装置。
4. The inspection apparatus using a charged particle beam according to claim 1, wherein the scanning signal calculation unit is fixed to the vacuum column.
【請求項5】請求項1ないし2において、前記走査信号
発生器は、前記試料上の第一の方向への高速走査と、該
第一の方向とは異なる第二の方向への低速走査とを交互
に繰り返させる走査偏向信号を生成することを特徴とす
る荷電粒子線を用いた検査装置。
5. The scanning signal generator according to claim 1, wherein the scanning signal generator performs high-speed scanning in a first direction on the sample and low-speed scanning in a second direction different from the first direction. An inspection apparatus using a charged particle beam, characterized in that a scanning deflection signal for alternately repeating is generated.
【請求項6】試料に荷電粒子線を走査し該試料から発生
する二次荷電粒子を検出して画像信号を得、該画像信号
に基づいて前記試料の欠陥を検出する荷電粒子線を用い
た検査方法において、前記荷電粒子線を走査する偏向信
号をn極に分割し、前記試料に照射される荷電粒子線を
大気と遮断する真空カラムに固定されたn個の増幅部で
前記分割された偏向信号を増幅し、該増幅された偏向信
号に基づいて前記荷電粒子線をn極の静電式走査偏向器
で偏向することを特徴とする荷電粒子線を用いた検査方
法。
6. A charged particle beam for scanning a sample with a charged particle beam, detecting secondary charged particles generated from the sample to obtain an image signal, and detecting a defect in the sample based on the image signal. In the inspection method, a deflection signal for scanning the charged particle beam is divided into n poles, and the divided signal is divided by n amplifying units fixed to a vacuum column that shields the charged particle beam irradiated on the sample from the atmosphere. An inspection method using a charged particle beam, characterized in that a deflection signal is amplified and the charged particle beam is deflected by an electrostatic scanning deflector having an n-pole based on the amplified deflection signal.
【請求項7】請求項6において、前記偏向信号は、前記
試料上の第一の方向への高速走査と、該第一の方向とは
異なる第二の方向への低速走査とを交互に繰り返させる
信号であることを特徴とする荷電粒子線を用いた検査方
法。
7. The deflection signal according to claim 6, wherein high-speed scanning in a first direction on the sample and low-speed scanning in a second direction different from the first direction are alternately repeated. An inspection method using a charged particle beam, wherein the inspection signal is a signal to be generated.
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