JP2003324135A - Electron-beam pattern inspecting apparatus and pattern inspecting method using electron beam - Google Patents

Electron-beam pattern inspecting apparatus and pattern inspecting method using electron beam

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JP2003324135A
JP2003324135A JP2002131068A JP2002131068A JP2003324135A JP 2003324135 A JP2003324135 A JP 2003324135A JP 2002131068 A JP2002131068 A JP 2002131068A JP 2002131068 A JP2002131068 A JP 2002131068A JP 2003324135 A JP2003324135 A JP 2003324135A
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electron beam
sample
image
inspection
pattern
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Inventor
Yoshikazu Inada
賀一 稲田
Hiroshi Ninomiya
二宮  拓
Yasushi Miyai
裕史 宮井
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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 electron-beam pattern inspecting apparatus capable of obtaining an optimum inspecting condition in a short period of time, and an inspecting method using an electron beam. <P>SOLUTION: In the electron-beam pattern inspecting apparatus where a sample is inspected by using images obtained by irradiating the sample with the electron beam, or the inspecting method using the electron beam, a plurality of set values relating to the conditions for irradiating the electron beam are set so as to use predetermined reference values corresponding to separate set items, and for one set value among the set values, a value selected in a predetermined range is applied. While the set values except for one value and the selected value are applied, the sample is irradiated with the electron beam to obtain the images, and one set value among the set values is determined in the predetermined range based on the obtained images. <P>COPYRIGHT: (C)2004,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、特に電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 an LSI, a circuit pattern such as a liquid crystal or a photomask, and an inspection method, and particularly to an inspection device using an electron beam. Regarding inspection method.

【0002】[0002]

【従来の技術】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 is manufactured by repeating a process of transferring a circuit pattern formed on a semiconductor wafer by a photomask by a lithography process and an etching process. The quality of the lithography process, the etching process, and other processes that are manufacturing processes of semiconductor devices,
The generation of foreign matter in the manufacturing process greatly affects the yield of semiconductor devices. 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】半導体装置の製造過程では、レーザ光等を
パターンに照射して得られる画像を用いて異常を判断す
るための光学式外観検査装置や、電子線等の荷電粒子線
でパターンを走査して発生する二次電子や反射電子から
信号強度や画像を用いて異常を判断するための各種検査
装置が、実際に用いられている。
In the process of manufacturing a semiconductor device, an optical visual inspection apparatus for determining an abnormality using an image obtained by irradiating a pattern with a laser beam or the like, or a pattern is scanned with a charged particle beam such as an electron beam. Various inspection devices are actually used to determine anomalies from secondary electrons and backscattered electrons generated by using signal intensity and images.

【0004】半導体ウエハ上のパターンに存在する欠陥
を検査する光学式検査装置の例としては、半導体ウエハ
に白色光を照射し、光学画像を用いて複数のLSIの同
種の回路パターンを比較する欠陥検査装置が知られてお
り、その概要は雑誌「月間セミコンダクタワールド」1
995年8月号,96から99頁に述べられている。
As an example of an optical inspection apparatus for inspecting a defect existing in a pattern on a semiconductor wafer, a semiconductor wafer is irradiated with white light and a defect for comparing circuit patterns of the same kind of a plurality of LSIs using an optical image is compared. Inspection equipment is known, and its outline is the magazine "Monthly Semiconductor World" 1
August 995, pp. 96-99.

【0005】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 not possible 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.

【0006】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、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
方法が提案されてきた。電子線画像により回路パターン
を比較検査する場合に、実用的な検査時間を得るために
は走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscopy、以
下SEMと略す)による観察と比べて非常に高速に画像
を取得する必要がある。そして、高速で取得した画像の
分解能と画像のSN比を確保する必要がある。
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, In particular, a method of comparing and inspecting a circuit pattern using an image acquired by scanning with an electron beam has been proposed. In order to obtain a practical inspection time when comparing and inspecting circuit patterns by electron beam images, it is necessary to acquire images at a much higher speed than observation by a scanning electron microscope (SEM). There is. Then, it is necessary to secure the resolution of the image acquired at high speed and the SN ratio of the image.

【0007】このような電子線を用いたパターンの比較
検査装置の例として、文献J. Vac.Sci. Tech. B, Vol.
9, No.6, pp.3005-3009(1991)、文献J. Vac. Sci. Tec
h. B,Vol.10, No.6, pp.2804-2808(1992)、および日本
特許公開平5−258703号公報とUSP5,502,
306に通常のSEMの100倍以上(10nA以上)
の電子線電流をもった電子線を導電性基板(X線マスク
等)に照射し、発生する二次電子,反射電子,透過電子
のいずれかまたは複数を検出し、その信号から形成され
た画像を比較検査することにより欠陥を自動検出する方
法が記載されている。
As an example of a pattern comparative inspection apparatus using such an electron beam, reference J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.
9, No.6, pp.3005-3009 (1991), Reference J. Vac. Sci. Tec
h. B, Vol. 10, No. 6, pp. 2804-2808 (1992), and Japanese Patent Publication No. 5-258703 and USP 5,502,
100 times more than normal SEM for 306 (10 nA or more)
An image formed from the signal by irradiating a conductive substrate (X-ray mask, etc.) with an electron beam having the electron beam current of any of the above, and detecting any or a plurality of secondary electrons, reflected electrons, or transmitted electrons generated. There is described a method of automatically detecting a defect by performing a comparative inspection of.

【0008】また、大電流でなおかつ低加速の電子線で
は空間電荷効果により高分解能な画像を得ることが困難
であるが、これを解決する方法として、前出の特開平5
−258703号公報に、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方
法が記載されている。
Further, it is difficult to obtain a high-resolution image due to the space charge effect with an electron beam with a large current and a low acceleration.
JP-A-258703 describes a method of decelerating a high-acceleration electron beam immediately before the sample and irradiating the sample with a substantially low-acceleration electron beam.

【0009】高速に電子線画像を取得する方法として
は、試料台を連続的に移動しながら試料台上の半導体ウ
エハに電子線を連続照射し取得する方法が特開昭59−
160948号公報および特開平5−258703号公報に記
載されている。
As a method for acquiring an electron beam image at high speed, there is a method of continuously irradiating an electron beam on a semiconductor wafer on the sample table while continuously moving the sample table to obtain an electron beam image.
It is described in JP-A No. 160948 and JP-A No. 5-258703.

【0010】以上のようなSEMを利用した検査装置に
おいては、以下に示すパラメータの設定が重要であり、
最適な検査条件を導くのにかなりの時間を要し、従来技
術ではこの点に対する配慮がされていなかった。
In the inspection apparatus using the SEM as described above, it is important to set the following parameters,
It takes a considerable amount of time to derive the optimum inspection conditions, and the prior art does not consider this point.

【0011】(1)電子線ビームの加速電圧値設定 (2)電子線ビームの電流値設定 (3)画像信号の加算回数値設定 (4)画素サイズ設定 (5)電子線ビームの走査方向設定(1) Setting of acceleration voltage value of electron beam (2) Current value setting of electron beam (3) Setting the number of additions of image signals (4) Pixel size setting (5) Scanning direction setting of electron beam

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電子
線ビーム加速電圧,電子線ビーム電流,信号加算回数,
画素サイズ及び電子線ビームの走査方向の検査条件を設
定する際、それぞれのパラメータを変化させた時の試料
の画像信号を自動で取得し、その画像のコントラストに
より、短時間で最適な検査条件を得ることができる電子
線を用いた検査装置および検査方法を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide an electron beam accelerating voltage, an electron beam current, a number of signal additions,
When setting the inspection conditions in the pixel size and scanning direction of the electron beam, the image signal of the sample when each parameter is changed is automatically acquired, and the optimum inspection conditions can be set in a short time by the contrast of the image. An object of the present invention is to provide an inspection apparatus and an inspection method using an electron beam that can be obtained.

【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、本発明の実施態様は、パターンを有する試料へ電子
線ビームを照射し発生する二次荷電粒子を検出して画像
を取得し、前記画像を用いて前記試料のパターンの欠陥
を検出する電子線式パターン検査方法において、前記電
子線ビームを照射するときの条件に関する複数の設定値
を予め定められたそれぞれに対応する基準値とし、前記
設定値のうちのひとつの値を予め定められた範囲から選
択し、前記ひとつの値以外の設定値と前記選択された値
とに従って前記試料へ前記電子線ビームを照射して前記
画像を取得し、取得した前記画像に基づいて前記設定値
のうちのひとつの値が前記予め定められた範囲の中から
決定されるものである。
In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention is directed to irradiating a sample having a pattern with an electron beam to detect secondary charged particles and acquiring an image to obtain an image. In an electron beam type pattern inspection method for detecting a defect of the pattern of the sample using an image, a plurality of set values regarding conditions when irradiating the electron beam is set as reference values corresponding to respective preset values, and One of the set values is selected from a predetermined range, and the sample is irradiated with the electron beam to obtain the image according to the set value other than the one value and the selected value. One of the set values is determined from the predetermined range based on the acquired image.

【0014】[0014]

【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.

【0015】本発明が適用される電子ビームを用いた半
導体ウエハまたはマスク,レチクルのパターンを検査す
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、大きく分けて、
電子光学系装置3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。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the outline of the configuration of an SEM type appearance inspection apparatus for inspecting a pattern of a semiconductor wafer, a mask or a reticle using an electron beam to which the present invention is applied. The SEM type visual inspection device 1 is roughly divided into
The inspection chamber 2 includes an electron optical system device 3, an optical microscope unit 4, and a sample chamber 8, an image processing unit 5, a control unit 6, and a secondary electron detection unit 7.

【0016】電子光学系装置3は、電子銃10,電子線
の引出電極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1
6,反射板17,ExB偏向器18から構成されてお
り、電子銃10で発生し引出電極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 3 includes an electron gun 10, an electron beam extraction electrode 11, a condenser lens 12, a blanking deflector 13, a diaphragm 14, a scanning deflector 15, and an objective lens 1.
6, a reflection plate 17, and an ExB deflector 18, and an electron beam 19 generated by the electron gun 10 and extracted by the extraction electrode 11 irradiates the sample 9 through the condenser lens 12, the diaphragm 14, and the objective lens 16. To be done. The electron beam 19 is a beam that is narrowed down and is scanned by the scanning deflector 15
And the sample 9 generates backscattered 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.

【0017】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の室内における電子光学系装
置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3
1またはYステージ32が電子光学系装置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 unit 4 is installed in the vicinity of the electron optical system device 3 in the room of the examination room 2 and at a position away from each other to the extent that they do not affect each other. The distance is known. And X stage 3
The 1 or Y stage 32 reciprocates a known distance between the electron optical system device 3 and the optical microscope unit 4.

【0018】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。
The optical microscope unit 4 is composed of a white light source 40, an optical lens 41, and a CCD camera 42. Although not shown, the acquired image is sent to the image processing unit 5 as in the case of an electron beam image described later. To be

【0019】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.

【0020】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. .

【0021】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.

【0022】電子線19は、電子銃10と引出電極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1
9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 generated by the electron gun 10 and the extraction electrode 11.
It is extracted from the electron gun 10 by applying a voltage between and. The electron beam 19 is accelerated by applying a high voltage negative potential to the electron gun 10. As a result, the electron beam 1
9 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, Y stage 32, and rotary stage 33 on the sample stage 30. The sample 9 mounted above is irradiated.

【0023】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.

【0024】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 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 ExB 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 ExB deflector 18 are reflected by the reflector 1 under a predetermined condition.
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.

【0025】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。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 inspection room 2 to detect the second secondary electron 52, and the output signal of the secondary electron detector 20 is the output signal of the inspection room 2. The AD converter 22 is amplified by the preamplifier 21 installed outside.
Is converted into digital data by the optical conversion means 23 to the optical transmission means 24, and the electrical conversion means 25 of the image processing unit 5
Sent to. 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.

【0026】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 an 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.

【0027】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 electron 51 generated while the electron beam 19 is irradiated on the sample 9 is accelerated and then collides with the reflector 17. 52 is detected in conjunction with the scanning timing of the electron beam 19.

【0028】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.

【0029】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
法とXステージ31,Yステージ32をX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Y方向
に直線的に走査する方法のいずれかを選択できる。
The sample 9 is mounted on the X stage 31 and the Y stage 32, and the X stage 31,
A method of linearly scanning the electron beam 19 in the X direction such that the Y stage 32 is continuously moved in the Y direction at a constant speed, and the X stage 31 and the Y stage 32 are continuously moved in the X direction at a constant speed. It is possible to select one of the methods of linearly scanning the electron beam 19 in the Y direction while moving.

【0030】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.

【0031】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.

【0032】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.

【0033】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.

【0034】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.

【0035】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 visual inspection apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

【0036】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.

【0037】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−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−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 unit 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 the position rotation correction is performed. Is compared with the circuit pattern image stored in
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.

【0038】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 rotation deviation is corrected by the rotation of the rotary stage 33.
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.

【0039】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 of the second circuit pattern by the optical microscope image observation. The positional deviation amount is stored and sent to the control unit 6.

【0040】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.

【0041】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3の下に移動される。試料
9が電子光学系装置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 predetermined correction work by the optical microscope unit 4 and the preparatory work such as the inspection area setting are completed as described above, the sample 9 is moved under the electron optical system device 3 by the movement of the X stage 31 and the Y stage 32. Be moved to. When the sample 9 is placed under the electron optical system device 3, the same work as the correction work and the setting of the inspection area 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.

【0042】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。
On the basis of the coordinate values stored and corrected by the alignment based on 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 section 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 the optical image and can perform alignment, position correction, and rotation correction with high magnification and high accuracy.

【0043】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.

【0044】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。
Further, by the method of detecting secondary electrons using the secondary electron detector 20, digitizing the detected image signal immediately after detection, and then optically transmitting, the influence of noise generated in various conversions / transmissions. 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.

【0045】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 processes 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.

【0046】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 comparative inspection is performed, so that a minute defect generated on a fine circuit pattern can be detected within an inspection time according to 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.

【0047】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.

【0048】以上のような電子線を利用した装置の検査
条件としては、電子線ビームの電流,画像信号の加算回
数,画素サイズ及び電子線ビームの走査方向等が挙げら
れる。これらのパラメータは、検査の目的,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。
The inspection conditions of the apparatus using the electron beam as described above include the electron beam current, the number of times the image signal is added, the pixel size, the electron beam scanning direction, and the like. It is necessary to obtain optimum values of these parameters for each purpose of inspection, shape of circuit pattern, and material.

【0049】図2に、本発明の第一の実施例を示す。図
2は、検査手順のフローチャートである。まず、試料9
を試料室8へロードする(ステップ201)。次に、電
子線ビームの加速電圧設定(ステップ202),電子線
ビームの電流設定(ステップ203),画像信号の加算
回数設定(ステップ204),画素サイズ設定(ステッ
プ205),電子線ビームの走査方向設定(ステップ2
06)のいずれかを設定する。本実施例では、検査条件
として、ステップ203の電子線ビームの電流設定を行
い、その他の電子線ビームの加速電圧,画像信号の加算
回数,画素サイズ,電子線ビームの走査方向の各設定の
パラメータに関しては、検査目的,検査時間等を考慮し
て、標準値を用いるので、値を変更しない。
FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart of the inspection procedure. First, sample 9
Is loaded into the sample chamber 8 (step 201). Next, the electron beam beam acceleration voltage setting (step 202), the electron beam beam current setting (step 203), the image signal addition number setting (step 204), the pixel size setting (step 205), and the electron beam beam scanning. Direction setting (Step 2)
06) is set. In this embodiment, as the inspection conditions, the current setting of the electron beam in step 203 is performed, and other parameters of the acceleration voltage of the electron beam, the number of additions of image signals, the pixel size, and the scanning direction of the electron beam are set. With regard to, since the standard value is used in consideration of the inspection purpose, inspection time, etc., the value is not changed.

【0050】ステップ203では、電子線ビームの電流
値をバンドで指定し、その範囲で実際に変化させるとと
もに、試料9の画像を取得する。これらは自動的に実行
される。
In step 203, the current value of the electron beam is designated by the band, the current value is actually changed in that range, and the image of the sample 9 is acquired. These are done automatically.

【0051】図3は、電子線ビームの電流値をバンドで
指定する際の画面の例である。画面301には、電子線
ビームの加速電圧設定用ボタン302,電子線ビームの
電流設定用ボタン303,画像信号の加算回数設定用ボ
タン304,画素サイズ設定用ボタン305,電子線ビ
ームの走査方向設定用ボタン306が表示され、マウス
でいずれかをクリックすることで、画面301の下方に
設定用の領域が表示される。本実施例では、電子線ビー
ムの電流設定用ボタン303をクリックした場合を示
し、電子線ビームの電流設定用ボタン303はクリック
されていてクリックされていない他のボタンと区別する
ために、ボタンの枠を強調したり、色分けしたりされて
いる。画面301の下方には、電子線ビームの値をバン
ドで指定するための領域307,308,309が表示
され、各領域に値を入力して指定する。画面301の下
方には戻りボタン310が設けられ、これをクリックす
ると図示しない検査を実行する画面に移る。電子線ビー
ムの加速電圧,画像信号の加算回数,画素サイズ及び電
子線ビームの走査方向の条件設定に関しても、電子線ビ
ームの電流設定時と同様に、バンドで指定した範囲で変
化させることができる。
FIG. 3 is an example of a screen when the current value of the electron beam is designated by band. On the screen 301, an electron beam acceleration voltage setting button 302, an electron beam current setting button 303, an image signal addition count setting button 304, a pixel size setting button 305, an electron beam scanning direction setting. Button 306 is displayed, and by clicking any of them with the mouse, a setting area is displayed below the screen 301. In this embodiment, the case where the electron beam current setting button 303 is clicked is shown. The electron beam current setting button 303 is displayed in order to distinguish it from other buttons that are clicked and not clicked. The frame is emphasized and color-coded. Below the screen 301, regions 307, 308, and 309 for designating the value of the electron beam in bands are displayed, and values are designated in each region. A return button 310 is provided below the screen 301, and when the return button 310 is clicked, a screen for executing an inspection (not shown) is displayed. The acceleration voltage of the electron beam, the number of times the image signal is added, the pixel size, and the condition setting of the scanning direction of the electron beam can also be changed within the range specified by the band, as in the case of setting the electron beam current. .

【0052】図2に戻り、以上の検査条件の設定後、試
料上の座標を決定する試料レイアウト設定(ステップ2
07),電子線ビームを照射する試料上の位置を合せる
位置合せ(ステップ208),電子線ビームを照射する
領域を設定する検査領域設定(ステップ209),閾値
等の設定(ステップ210),検査(ステップ211)を
順に実行し、自動で試料9の画像を取得する。そして、
取得した画像をモニタ50上に表示し、その画像から作
業者が最適な電子線ビームの電流値を決定する。その画
像がまだ適当でない場合は、ステップ202から206
までの他の条件を変化させて、同様に画像を取得し、最
終的に、作業者は最適検査条件を決定することができ
る。
Returning to FIG. 2, after setting the above inspection conditions, the sample layout setting for determining the coordinates on the sample (Step 2
07), alignment for aligning the position on the sample to be irradiated with the electron beam (step 208), inspection area setting to set the area to be irradiated with the electron beam (step 209), setting of threshold value etc. (step 210), inspection (Step 211) is sequentially executed to automatically acquire the image of the sample 9. And
The acquired image is displayed on the monitor 50, and the operator determines the optimum current value of the electron beam from the image. If the image is still not suitable, steps 202-206
By changing the other conditions up to and acquiring images in the same manner, finally, the operator can determine the optimum inspection conditions.

【0053】以上のように、本実施例によれば、検査条
件を簡単に設定し、画像を取得できるので、短時間で最
適な検査条件を導くことができ、作業効率が向上でき
る。
As described above, according to the present embodiment, the inspection conditions can be easily set and the image can be acquired, so that the optimum inspection conditions can be derived in a short time and the working efficiency can be improved.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、短
時間で最適な検査条件を導くことができる電子線を用い
た検査装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an inspection apparatus using an electron beam, which can guide the optimum inspection conditions in a short time.

【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】検査手順のフローチャート。FIG. 2 is a flowchart of an inspection procedure.

【図3】検査条件を設定する画面。FIG. 3 is a screen for setting inspection conditions.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…SEM式外観検査装置、5…画像処理部、9…試
料、50…モニタ、301…画面、302…電子線ビーム
の加速電圧設定用ボタン、303…電子線ビームの電流
設定用ボタン、304…画像信号の加算回数設定用ボタ
ン、305…画素サイズ設定用ボタン、306…電子線
ビームの走査方向設定用ボタン。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... SEM type visual inspection apparatus, 5 ... Image processing part, 9 ... Sample, 50 ... Monitor, 301 ... Screen, 302 ... Electron beam acceleration voltage setting button, 303 ... Electron beam current setting button, 304 ... button for setting number of addition of image signal, 305 button for setting pixel size, 306 button for setting scanning direction of electron beam.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 宮井 裕史 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 Fターム(参考) 4M106 AA01 AA02 BA02 CA39 DB05 DE08    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Taku Ninomiya             882 Ichige, Ichima, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture             Ceremony company Hitachi High Technologies Design and manufacturing             Headquarters Naka Operations (72) Inventor Hiroshi Miyai             882 Ichige, Ichima, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture             Ceremony company Hitachi High Technologies Design and manufacturing             Headquarters Naka Operations F-term (reference) 4M106 AA01 AA02 BA02 CA39 DB05                       DE08

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】パターンを有する試料へ電子線ビームを照
射し発生する二次荷電粒子を検出して画像を取得し、前
記画像を用いて前記試料のパターンの欠陥を検出する電
子線式パターン検査装置において、前記電子線ビームを
照射するときの条件を表示するモニタを備え、該モニタ
は、前記電子線ビームの複数の設定値の予め定められた
それぞれに対応する基準値を表示し、前記設定値のうち
のひとつの値を予め定められた範囲から選択する選択領
域を表示し、前記ひとつの値以外の設定値と前記選択さ
れた値とに従って前記試料へ前記電子線ビームを照射し
て取得した前記画像に基づいて前記設定値のうちのひと
つの値が前記予め定められた範囲の中から決定される領
域を表示することを特徴とする電子線式パターン検査装
置。
1. An electron beam pattern inspection for detecting a secondary charged particle generated by irradiating a sample having a pattern with an electron beam to obtain an image and detecting a defect in the pattern of the sample using the image. The apparatus includes a monitor that displays conditions for irradiating the electron beam, the monitor displaying a reference value corresponding to each of a plurality of preset values of the electron beam, and the setting. Display a selection area for selecting one of the values from a predetermined range, and acquire the sample by irradiating the sample with the electron beam according to the set value other than the one value and the selected value. An electron beam type pattern inspection apparatus, which displays an area in which one of the set values is determined from the predetermined range based on the image.
【請求項2】パターンを有する試料へ電子線ビームを照
射し発生する二次荷電粒子を検出して画像を取得し、前
記画像を用いて前記試料のパターンの欠陥を検出する電
子線式パターン検査方法において、前記電子線ビームを
照射するときの条件に関する複数の設定値を予め定めら
れたそれぞれに対応する基準値とし、前記設定値のうち
のひとつの値を予め定められた範囲から選択し、前記ひ
とつの値以外の設定値と前記選択された値とに従って前
記試料へ前記電子線ビームを照射して前記画像を取得
し、取得した前記画像に基づいて前記設定値のうちのひ
とつの値が前記予め定められた範囲の中から決定される
ことを特徴とする電子線を用いたパターン検査方法。
2. An electron beam pattern inspection for detecting a secondary charged particle generated by irradiating a sample having a pattern with an electron beam to obtain an image, and detecting a defect in the pattern of the sample using the image. In the method, a plurality of setting values relating to the conditions when irradiating the electron beam is a reference value corresponding to each of the predetermined, and one of the setting values is selected from a predetermined range, The image is obtained by irradiating the sample with the electron beam according to the set value other than the one value and the selected value, and one of the set values is obtained based on the acquired image. A pattern inspection method using an electron beam, wherein the pattern inspection method is determined from the predetermined range.
【請求項3】表面にパターンを形成した試料に電子線ビ
ームを照射して前記試料から発生する二次電子や反射電
子を検出することにより前記パターンを検査する方法に
おいて、検査条件を設定する際、検査の目的,前記試料
の材質,構造に応じて光学条件を制御して、前記光学条
件をバンドで指定し、その範囲で変化させた時の試料の
画像信号を取得し、対象とする欠陥を検出するのに十分
なコントラストが得られる最適な前記光学条件を求める
ことが出来る電子線を用いたパターン検査方法。
3. A method for inspecting the pattern by irradiating a sample having a pattern formed on its surface with an electron beam to detect secondary electrons and reflected electrons generated from the sample, when setting inspection conditions. , The optical condition is controlled according to the purpose of inspection, the material and structure of the sample, the optical condition is specified by a band, and the image signal of the sample when the optical condition is changed within the range is acquired, and the target defect A pattern inspection method using an electron beam capable of obtaining the optimum optical condition that can obtain a sufficient contrast for detecting.
【請求項4】前記検査条件を設定する際、検査の目的,
前記試料の材質,構造に応じて電子線ビームの加速電圧
を制御して、前記電子線ビームの加速電圧をバンドで指
定し、その範囲で変化させた時の試料の画像信号を取得
し、対象とする欠陥を検出するのに十分なコントラスト
が得られる最適な前記電子線ビームの加速電圧を求める
ことを特徴とする請求項3記載の電子線を用いたパター
ン検査方法。
4. The purpose of inspection when setting the inspection conditions,
The accelerating voltage of the electron beam is controlled according to the material and structure of the sample, the accelerating voltage of the electron beam is specified by a band, and the image signal of the sample when changing within that range is acquired. The pattern inspecting method using an electron beam according to claim 3, wherein an optimum accelerating voltage of the electron beam that can obtain a sufficient contrast for detecting the defect is obtained.
【請求項5】前記検査条件を設定する際、検査の目的,
前記試料の材質,構造に応じて電子線ビームの電流を制
御して、前記電子線ビームの電流をバンドで指定し、そ
の範囲で変化させた時の試料の画像信号を取得し、対象
とする欠陥を検出するのに十分なコントラストが得られ
る最適な前記電子線ビームの電流を求めることを特徴と
する請求項3記載の電子線を用いたパターン検査方法。
5. When setting the inspection conditions, the purpose of the inspection,
The current of the electron beam is controlled according to the material and structure of the sample, the current of the electron beam is designated by a band, and the image signal of the sample when changed within that range is acquired and used as a target. 4. The pattern inspection method using an electron beam according to claim 3, wherein an optimum current of the electron beam that can obtain a sufficient contrast for detecting a defect is obtained.
【請求項6】前記検査条件を設定する際、検査の目的,
前記試料の材質,構造に応じて画像信号の加算回数を制
御して、前記画像信号の加算回数をバンドで指定し、そ
の範囲で変化させた時の試料の画像信号を取得し、対象
とする欠陥を検出するのに十分なコントラストが得られ
る最適な前記画像信号の加算回数を求めることを特徴と
する請求項3記載の電子線を用いたパターン検査方法。
6. The purpose of inspection when setting the inspection conditions,
The number of additions of the image signal is controlled according to the material and structure of the sample, the number of additions of the image signal is designated by a band, and the image signal of the sample when changed within that range is acquired and used. 4. The pattern inspection method using an electron beam according to claim 3, wherein an optimum number of times of addition of the image signals that can obtain a sufficient contrast for detecting a defect is obtained.
【請求項7】前記検査条件を設定する際、検査の目的,
前記試料の材質,構造に応じて画像の画素サイズを制御
し、前記画像の画素サイズをバンドで指定し、その範囲
で変化させた時の試料の画像信号を取得し、対象とする
欠陥を検出するのに十分なコントラストが得られる最適
な前期画像の画素サイズを求めることを特徴とする請求
項3記載の電子線を用いたパターン検査方法。
7. The purpose of inspection when setting the inspection conditions,
The pixel size of the image is controlled according to the material and structure of the sample, the pixel size of the image is designated by a band, and the image signal of the sample when the range is changed is acquired to detect the target defect. 4. The pattern inspection method using an electron beam according to claim 3, wherein the optimum pixel size of the previous period image that can obtain a sufficient contrast is obtained.
【請求項8】前記検査条件を設定する際、検査の目的,
前記試料の材質,構造に応じて電子線ビームの走査方向
を制御して、前記電子線ビームの走査方向を変化させた
時の試料の画像信号を取得し、対象とする欠陥を検出す
るのに十分なコントラストが得られる最適な電子線ビー
ムの走査方向を求めることを特徴とする請求項3記載の
電子線を用いたパターン検査方法。
8. When setting the inspection conditions, the purpose of the inspection,
For controlling the scanning direction of the electron beam according to the material and structure of the sample, acquiring the image signal of the sample when the scanning direction of the electron beam is changed, and detecting the target defect. 4. A pattern inspection method using an electron beam according to claim 3, wherein an optimum scanning direction of the electron beam that can obtain a sufficient contrast is obtained.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009194124A (en) * 2008-02-14 2009-08-27 Hitachi High-Technologies Corp Inspection method and inspection apparatus for circuit pattern
KR20150132851A (en) * 2013-04-22 2015-11-26 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 Sample observation device

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KR101709433B1 (en) 2013-04-22 2017-02-22 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 Sample observation device

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