JP2005121635A - Pattern inspection device - Google Patents

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JP2005121635A JP2004255059A JP2004255059A JP2005121635A JP 2005121635 A JP2005121635 A JP 2005121635A JP 2004255059 A JP2004255059 A JP 2004255059A JP 2004255059 A JP2004255059 A JP 2004255059A JP 2005121635 A JP2005121635 A JP 2005121635A
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Hisaya Murakoshi
久弥 村越
Yusuke Yajima
裕介 矢島
Hiroyuki Shinada
博之 品田
Mari Nozoe
真理 野副
Atsuko Takato
敦子 高藤
Kaoru Umemura
馨 梅村
Masaki Hasegawa
正樹 長谷川
Katsuhiro Kuroda
勝広 黒田
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Hitachi Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern inspection device and a pattern inspection method capable of inspecting a semiconductor or the like quickly. <P>SOLUTION: This pattern inspection device of the present invention is arranged with at least three or more of electronic optical systems, and compares detection signals obtained substantially concurrently in the same circuit fellow patterns. A degree of vacuum in the vicinity of a plurality of electron sources is kept very high all the time by vacuum-evacuating electron gun chambers mounted with the plurality of electron sources independently from a sample chamber. An electric field and a magnetic field are sealed within the each electronic optical system by a shielding electrode capable of vacuum-evacuating highly an electron beam path, and a negative voltage is set to a sample to accelerate a secondary electron and a reflected electron to a direction of an electron source side in an electron beam optical axis, so as to detect the secondary electron and the the reflected electron within the same electronic optical system. Defects are determined thereby at the same time in the pattern inspection, and a through-put of the inspection is enhanced thereby. The three or more of electron beam sources are stably operated therein under the high-vacuum condition, and accurate inspection is carried out therein. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は半導体等のパターン検査装置およびパターン検査方法に係り、特に半導体等を高速に検査できるパターン検査装置およびパターン検査方法に関する。   The present invention relates to a pattern inspection apparatus and a pattern inspection method for semiconductors, and more particularly to a pattern inspection apparatus and a pattern inspection method that can inspect semiconductors and the like at high speed.

半導体装置の製造プロセスは多数のパターン形成工程を繰り返している。この各工程において製造条件が最適化されていないと、基板上に形成する半導体装置の回路パターンに異物や欠陥等の異常が発生してしまう。従って、製造プロセスではこの異常発生を早期に検出し、当該工程にフィードバックする必要がある。
一般に超LSI等の半導体装置の製造工程においては、1枚の半導体基板から同一の回路パターンを有するチップを多数取り出しているので、このパターン異常の検出には異なるチップ間で同一の回路パターン同士を比較する手法がとられている。電子線を用いて半導体ウェハの回路パターンを検査する検査装置においては、ウェハ全面を電子線で走査するためにばく大な時間を要するので、特に、電子光学系を2本配置する構成で異なるチップ間で同一の回路パターン同士を比較する方式が特開昭59−6537にて提示されている。
The semiconductor device manufacturing process repeats a number of pattern forming steps. If the manufacturing conditions are not optimized in each step, abnormalities such as foreign matters and defects occur in the circuit pattern of the semiconductor device formed on the substrate. Therefore, in the manufacturing process, it is necessary to detect the occurrence of the abnormality at an early stage and feed back to the process.
In general, in a manufacturing process of a semiconductor device such as a VLSI, a large number of chips having the same circuit pattern are taken out from a single semiconductor substrate. Therefore, the same circuit pattern is detected between different chips in order to detect this pattern abnormality. A method of comparison is taken. In an inspection apparatus that inspects a circuit pattern of a semiconductor wafer using an electron beam, it takes a tremendous amount of time to scan the entire surface of the wafer with an electron beam. Japanese Patent Laid-Open No. 59-6537 discloses a method for comparing identical circuit patterns.

この公知例では異なるチップ間で同一の回路パターン同士に対して得られた検出信号の差信号がある基準値を超えたらパターンの異常と判定する構成としている。しかし、この構成では何れか一方に異常があることまでは判定できるが、いったいどちらのパターンが異常なのかは判定することができない。異常の判定にはさらにもう一つ別のチップで得られるパターンとの比較が必須となる。そのためには、この2つのチップの画像データを全て画像メモリに記憶して、別のチップへ移動して電子線を対応する同一パターンに照射して、判定することになる。従って、画像メモリとして大容量のものが必要になるし、別のチップに移動するまでの時間経過でシステムの安定性が損なわれる恐れが生じてしまう。
また、検査時間のスループットを向上させるためには試料上に大電流の微細な電子線プローブを照射しなければならない。そのためには、電子源の輝度は高輝度でなくてはならず、電子源として電界放出電子源が必須となる。但し、電界放出電子源を安定に動作させるためには、電子源近傍の真空度を10−7Pa台以下にする必要がある。しかし、今までの構成では複数の電子光学系を電子銃の真空度を高真空に保ちながら稠密に配置することは困難である。たとえば、上述の公知例では電子源近傍を試料室から真空排気する構成となっている。また、Journal of Vacuum Science and Technology B14(6)の3776ページに記載された従来例などでは、図12に示すように電子光学系全体は一つのチャンバ内に置かれている。従って、このような構成では電子源近傍を超高真空に排気するためには試料室も超高真空にしなければならない。しかしながら、レジスト等の化学物質を塗布したウェハは放出ガス量が多く、またウェハの移動を制御するステージの構造も複雑となるため、試料室を超高真空にすることは実質的に不可能であり、通常は真空度を10−5Pa 程度までしか改善することができない。仮に試料室の超高真空化が実現できたとしても、試料を交換する際に試料室の真空度は低下するので、交換後に試料室を超高真空排気するまでの時間を例えば一時間以上要することとなり、短時間に多数のウェハを検査することは不可能となる。
また、図13に示すように各電子光学系毎に電子銃室101と試料室103をそれぞれ別個の真空ポンプで排気する構成とすると、真空ポンプを多数配置しなければならないし、真空ポンプを設置する空間を多く設けなくてはならず、例えば、図13の中央の電子光学系に真空ポンプを配置するためには稠密配置は不可能となってしまう。
さらに、通常の検出手段では電子光学系を稠密に配置すると、試料に電子線を照射して得られた二次電子や反射電子302を同一の電子光学系内に留めておくことが困難になってしまう。すなわち、複数配置された電子光学系で二次電子や反射電子302を検出する手段としては、図15に示すように最終段レンズの裏面に検出器13を配置して検出する方法がJournal of Vacuum Science and Technology B14(6)の3775ページに記載されているが、この構成だと二次電子や反射電子302を同一の電子光学系内に留めておくことが困難になり、例えば隣接する電子光学系内の検出器13に容易に二次電子や反射電子302が吸引されてしまい、正確なパターン検査ができなくなってしまう。また、試料に負電圧を印可することによって加速された二次電子を対物レンズ通過後に検出する方式が特開平2−142045に記載されているが、二次電子の検出効率を向上させる具体的な構成については述べられていない。
In this known example, the difference signal between the detection signals obtained for the same circuit pattern between different chips exceeds the certain reference value, and the pattern is determined to be abnormal. However, in this configuration, it is possible to determine that either one is abnormal, but it is not possible to determine which pattern is abnormal. In order to determine abnormality, a comparison with a pattern obtained with another chip is essential. For this purpose, all the image data of these two chips are stored in the image memory, moved to another chip, and irradiated with the same pattern corresponding to the electron beam for determination. Therefore, a large-capacity image memory is required, and there is a risk that the stability of the system will be lost over time until moving to another chip.
Further, in order to improve the throughput of the inspection time, it is necessary to irradiate a fine electron beam probe with a large current on the sample. For this purpose, the luminance of the electron source must be high, and a field emission electron source is essential as an electron source. However, in order to operate the field emission electron source stably, the degree of vacuum in the vicinity of the electron source needs to be 10 −7 Pa or less. However, it is difficult to arrange a plurality of electron optical systems densely while keeping the degree of vacuum of the electron gun at a high vacuum in the configuration so far. For example, in the above known example, the vicinity of the electron source is evacuated from the sample chamber. In the conventional example described in Journal of Vacuum Science and Technology B14 (6), page 3776, the entire electron optical system is placed in one chamber as shown in FIG. Therefore, in such a configuration, the sample chamber must also be in an ultrahigh vacuum in order to evacuate the vicinity of the electron source to an ultrahigh vacuum. However, a wafer coated with a chemical substance such as resist has a large amount of released gas, and the structure of the stage that controls the movement of the wafer becomes complicated, so it is virtually impossible to make the sample chamber an ultra-high vacuum. In general, the degree of vacuum can only be improved to about 10 −5 Pa. Even if an ultra-high vacuum in the sample chamber can be realized, the degree of vacuum in the sample chamber decreases when the sample is replaced. Therefore, it takes, for example, one hour or more to evacuate the sample chamber after the replacement. Therefore, it is impossible to inspect a large number of wafers in a short time.
Further, as shown in FIG. 13, if the electron gun chamber 101 and the sample chamber 103 are exhausted by separate vacuum pumps for each electron optical system, a large number of vacuum pumps must be arranged, and vacuum pumps are installed. For example, in order to arrange a vacuum pump in the central electron optical system of FIG. 13, dense arrangement is impossible.
Furthermore, when the electron optical system is densely arranged in a normal detection means, it becomes difficult to keep secondary electrons and reflected electrons 302 obtained by irradiating the sample with an electron beam in the same electron optical system. End up. That is, as a means for detecting secondary electrons and reflected electrons 302 with a plurality of arranged electron optical systems, as shown in FIG. 15, a method of detecting by arranging the detector 13 on the back surface of the final lens is a Journal of Vacuum. As described in Science and Technology B14 (6), page 3775, this configuration makes it difficult to keep secondary electrons and reflected electrons 302 in the same electron optical system. Secondary electrons and reflected electrons 302 are easily attracted to the detector 13 in the system, and accurate pattern inspection cannot be performed. Japanese Patent Laid-Open No. 2-142045 discloses a method for detecting secondary electrons accelerated by applying a negative voltage to a sample after passing through an objective lens. The configuration is not stated.

特開昭59−6537号JP 59-6537

特開平2−142045号Japanese Patent Laid-Open No. 2-142045

本発明では、上記の課題を解決するための手段として、次のような構成としたことを特徴とするものである。すなわち、電子光学系を少なくても3本以上配置し、異なるチップ間について同一の回路パターン同士で得られた検出信号を比較する。同時に取得する画像が3枚以上あればパターン欠陥の場所を同時に判定することができる。さらに、チップ内で同一のパターンが繰り返して存在し、それぞれの電子光学系で連続的に得られる画像を順次比較して比較する場合にも、電子光学系の数に比例して検査時間のスループットが向上する。   The present invention is characterized by the following configuration as means for solving the above-described problems. That is, at least three or more electron optical systems are arranged, and the detection signals obtained with the same circuit pattern between different chips are compared. If there are three or more images acquired simultaneously, the location of the pattern defect can be determined simultaneously. Furthermore, even when the same pattern is repeatedly present in the chip and images obtained successively by the respective electron optical systems are sequentially compared and compared, the throughput of the inspection time is proportional to the number of electron optical systems. Will improve.

また、電子源1近傍の真空度を常に高真空に保つために、本発明では図14に示すように鏡体1つの中に電子光学系を3本以上配置して、且つ電子源1近傍あるいは電子源1と試料室103の中間に配置される中間室102近傍を共通の真空ポンプで真空排気する構成で電子光学系を稠密に配置できる構成とした。すなわち、複数の電子源1近傍を試料室近傍とは電子線が通過する微細な開口部を介してのみ通じており、試料室103近傍とは独立に真空排気することにより、電子源1近傍の真空度を常に高真空に保つ構成とした。   In order to keep the degree of vacuum in the vicinity of the electron source 1 always high, in the present invention, three or more electron optical systems are arranged in one mirror body as shown in FIG. The configuration is such that the electron optical system can be densely arranged by evacuating the vicinity of the intermediate chamber 102 disposed between the electron source 1 and the sample chamber 103 with a common vacuum pump. That is, the vicinity of the plurality of electron sources 1 communicates with the vicinity of the sample chamber only through a fine opening through which an electron beam passes, and is evacuated independently of the vicinity of the sample chamber 103, thereby The degree of vacuum was always kept at a high vacuum.

さらに、複数の電子光学系で発生した二次電子や反射電子がそれぞれの電子光学系で独立で検出できるために、図16に示すように試料から発生した二次電子や反射電子302を電子線光軸9の電子源側の方向に加速して、対向電極19に衝突しないまま対物レンズより電子源側に配置された検出器で検出できる構成とした。二次電子や反射電子302の電子線光軸9の垂直方向の速度は試料放出時から一定であるが、電子線光軸9方向に加速度が得られることによって、二次電子や反射電子302の軌道は電子線光軸9方向に向くようになる。ここで、試料10と試料10に対向する対向電極19間に電圧Uを印可して、試料10が傾斜せず対向電極19とほぼ平行に置かれていると、試料10と対向電極19間にはほぼ一様な試料に平行な電界が分布する。そこで、平行電界と仮定すると、試料面にほぼ平行な方向に出射した電子が対向電極に達するまで試料と平行方向に進む距離Rは、試料と電極間の距離をL、試料から放出される電子のエネルギーをeVとすると、
R=2L√(eV/eU) (1)
で表わされる。実際は対向電極19に開口部があると、開口部付近で平行電界とならないが、Rはおおむね(1)式で近似することができる。一次電子線の試料上の走査幅をSを考慮すると、試料から放出された電子が対向電極で広がる領域は2R+Sとなる。そこで、(1)式の放出電子エネルギーに反射電子の最大エネルギーすなわち一次電子線のエネルギーを代入して得られたRをRmaxとおき、対向電極の直径D1を
D1>2Rmax+S (2)
と選べば、反射電子および二次電子を対向電極より外側に逃がすことはなく、同一光学系内で収集できる。また、(1)式のeVに50eVを代入して得られたRをRseとおき、対向電極19の開口部の直径D2を
D2>2Rse+S (3)
と選べば、エネルギー50eV以下の二次電子あるいは反射電子は全てこの対向電極の開口部を通過して電子源側に向かう。なお、走査幅Sが十分小さい場合には(2)式、(3)式のSを省くことができる。以上より、上述した条件で対向電極の大きさ及び対向電極の開口部の大きさを設定すれば、試料より発生した二次電子あるいは反射電子を隣接光学系へ逃がすことなく、効率よく検出することができる。対向電極の開口部を通過した二次電子や反射電子302は対向電極の開口部を通過した後に対物レンズ4の作用を受ける。検出器13は対物レンズ4の上方に配置されており、対物レンズ作用を受け軌道が変わった二次電子や反射電子302をほとんど検出することができる。二次電子や反射電子302をこのように検出できれば、電子光学系が複数稠密配置された条件においても、二次電子や反射電子302を隣接光学系へ逃がすことなく効率よく検出することができる。また、一次電子線301がほとんど偏向を受けずに二次電子や反射電子302が偏向作用を受けるような例えば、磁界と電界を交差させた偏向器を二次電子や反射電子302が電子線光軸方向に加速された後に通過するように配置して検出器方向へ偏向させる構成とすれば、二次電子や反射電子302をさらに効率よく検出することができる。また、一次電子線の開き角を制限する開口絞りは検出器より電子源側に配置させて、二次電子あるいは反射電子が開口絞りに衝突しないようにした。
Further, since secondary electrons and reflected electrons generated by a plurality of electron optical systems can be detected independently by each electron optical system, the secondary electrons and reflected electrons 302 generated from the sample as shown in FIG. The configuration is such that acceleration is performed in the direction of the electron source side of the optical axis 9 and detection can be performed by a detector disposed on the electron source side of the objective lens without colliding with the counter electrode 19. The velocity in the vertical direction of the electron beam optical axis 9 of the secondary electrons and the reflected electrons 302 is constant from the time of emission of the sample, but by obtaining acceleration in the direction of the electron beam optical axis 9, the secondary electrons and the reflected electrons 302 The trajectory is directed toward the electron beam optical axis 9. Here, when a voltage U is applied between the sample 10 and the counter electrode 19 facing the sample 10, and the sample 10 is not inclined and is placed substantially parallel to the counter electrode 19, the sample 10 and the counter electrode 19 are placed between each other. Has a parallel electric field distributed on a substantially uniform sample. Therefore, assuming a parallel electric field, the distance R that travels in the direction parallel to the sample until electrons emitted in a direction substantially parallel to the sample surface reaches the counter electrode is L, and the distance between the sample and the electrode is L, and the electrons emitted from the sample If the energy of eV is eV,
R = 2L√ (eV / eU) (1)
It is represented by Actually, if the counter electrode 19 has an opening, a parallel electric field is not generated in the vicinity of the opening, but R can be approximated by the equation (1). Considering S as the scanning width of the primary electron beam on the sample, the region where the electrons emitted from the sample spread on the counter electrode is 2R + S. Therefore, R obtained by substituting the maximum energy of reflected electrons, that is, the energy of the primary electron beam, into the emitted electron energy of the equation (1) is Rmax, and the diameter D1 of the counter electrode is D1> 2Rmax + S (2)
Is selected, the reflected electrons and secondary electrons are not allowed to escape outside the counter electrode and can be collected in the same optical system. Further, R obtained by substituting 50 eV for eV in the equation (1) is set as Rse, and the diameter D2 of the opening of the counter electrode 19 is set to D2> 2Rse + S (3)
Is selected, all secondary electrons or reflected electrons having an energy of 50 eV or less pass through the opening of the counter electrode and travel toward the electron source side. When the scanning width S is sufficiently small, S in the equations (2) and (3) can be omitted. From the above, if the size of the counter electrode and the size of the opening of the counter electrode are set under the above-mentioned conditions, secondary electrons or reflected electrons generated from the sample can be efficiently detected without escaping to the adjacent optical system. Can do. Secondary electrons and reflected electrons 302 that have passed through the opening of the counter electrode are subjected to the action of the objective lens 4 after passing through the opening of the counter electrode. The detector 13 is disposed above the objective lens 4 and can detect almost all secondary electrons and reflected electrons 302 whose trajectories have been changed by the action of the objective lens. If the secondary electrons and the reflected electrons 302 can be detected in this way, the secondary electrons and the reflected electrons 302 can be efficiently detected without escaping to the adjacent optical system even under a condition in which a plurality of electron optical systems are densely arranged. In addition, for example, a secondary electron or a reflected electron 302 is an electron beam light in a deflector that crosses a magnetic field and an electric field so that the secondary electron or the reflected electron 302 is subjected to a deflection action while the primary electron beam 301 is hardly deflected. If it is arranged so as to pass after being accelerated in the axial direction and deflected toward the detector, secondary electrons and reflected electrons 302 can be detected more efficiently. In addition, an aperture stop that restricts the opening angle of the primary electron beam is arranged closer to the electron source than the detector so that secondary electrons or reflected electrons do not collide with the aperture stop.

また、本発明では、各光学系で発生した電磁界が周りの電子光学系に影響を及ぼさないように、図14に示すようにそれぞれの電子光学系で発生した電界あるいは磁界を同一光学系内で遮蔽し電子線通路を超高真空排気できるような構造を持つ遮蔽電極17を電子光学系の外周部に配置して、電子レンズや検出器からの滲みだし電界及び磁界が同一光学系内で閉じるようにした。   Further, in the present invention, an electric field or a magnetic field generated in each electron optical system is applied within the same optical system as shown in FIG. 14 so that the electromagnetic field generated in each optical system does not affect the surrounding electron optical system. A shielding electrode 17 having a structure that can shield the electron beam path and can evacuate the electron beam path is disposed on the outer periphery of the electron optical system so that the bleeding electric field and magnetic field from the electron lens and detector are within the same optical system. I tried to close it.

以上の構成により、本発明のパターン検査装置で電子光学系を3本以上同一鏡体内に稠密に配置して実時間でパターンの欠陥を判定することによって、検査の精度が向上するとともに、電子光学系の数に比例して検査速度が高速化される。また、3本以上の電子源近傍の真空度を常に高真空に保つことにより、試料室が低真空度の状態、例えば試料交換時にも電子源を安定動作させることができる。さらに、他の電子光学系から電子線が偏向されることなく、パターンから検出された信号を各電子光学系内で独立に高精度検出できる。従って、パターン検査を高速、且つ正確に行うことができる。   With the above configuration, the pattern inspection apparatus of the present invention densely arranges three or more electron optical systems in the same lens body and determines pattern defects in real time, thereby improving inspection accuracy and electron optics. The inspection speed is increased in proportion to the number of systems. In addition, by constantly maintaining a high vacuum in the vicinity of three or more electron sources, the electron source can be stably operated even when the sample chamber is in a low vacuum state, for example, when the sample is replaced. Furthermore, the signals detected from the pattern can be independently and accurately detected within each electron optical system without deflecting the electron beam from other electron optical systems. Therefore, pattern inspection can be performed at high speed and accurately.

以下、本発明を実施例により説明する。本発明の第一の実施例は半導体パターンの回路検査に適用したもので、図1及び図2により説明する。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples. The first embodiment of the present invention is applied to circuit inspection of a semiconductor pattern, and will be described with reference to FIGS.

半導体装置の製造プロセスは図2に示すように、多数のパターン形成工程を繰り返している。パターン形成工程は大まかに、成膜、感光レジスト塗布、感光、現像、エッチング、レジスト除去、洗浄の各ステップにより構成されている。この各ステップにおいて製造条件が最適化されていないと、基板上に形成する半導体装置の回路パターンが正常に形成されない。例えば、図2の成膜工程で異常が発生するとパーティクルが発生し、ウェハ表面に付着し、孤立欠陥などが生じる。また、レジスト感光時に焦点や露光時間などの条件が最適でないと、レジストに照射する光の量や強さが多すぎる箇所、足りない箇所が発生し、ショートや断線、パターン細りを伴う。露光時のマスク、レチクル上に欠陥があると、同様のパターンの形状異常が発生しやすい。また、エッチング量が最適化されていない場合やエッチング途中に生成された薄膜やパーティクルにより、ショートや突起、孤立欠陥を始め、開口不良等も発生する。洗浄時には、乾燥時の水切れ条件によりパターン角部等に異常酸化を発生しやすい。従って、ウェハ製造プロセスではこれらの不良が発生しないように加工条件を最適化する必要があるとともに、異常発生を早期に検出し、当該工程にフィードバックする必要がある。そこで、本実施例ではn番目のパターン形成工程におけるレジスト感光、現像後に検査を適用する例について記載する。   In the semiconductor device manufacturing process, as shown in FIG. 2, a number of pattern forming steps are repeated. The pattern forming process is roughly constituted by steps of film formation, photosensitive resist application, photosensitivity, development, etching, resist removal, and cleaning. If the manufacturing conditions are not optimized in each step, the circuit pattern of the semiconductor device formed on the substrate cannot be formed normally. For example, when an abnormality occurs in the film forming process of FIG. 2, particles are generated and adhere to the wafer surface, resulting in isolated defects. Also, if the conditions such as the focus and exposure time are not optimal at the time of resist exposure, locations where the amount and intensity of light irradiating the resist are excessive and insufficient occur, resulting in short circuit, disconnection, and pattern thinning. If there is a defect on the mask or reticle at the time of exposure, a similar pattern shape abnormality is likely to occur. Further, when the etching amount is not optimized or a thin film or particles generated during the etching, a short circuit, a protrusion, an isolated defect, an opening defect or the like also occurs. During cleaning, abnormal oxidation is likely to occur at the corners of the pattern due to the condition of running out of water during drying. Therefore, in the wafer manufacturing process, it is necessary to optimize the processing conditions so that these defects do not occur, and it is necessary to detect the occurrence of abnormality at an early stage and feed back to the process. Therefore, in this embodiment, an example in which inspection is applied after resist exposure and development in the n-th pattern forming step will be described.

以下、検査の実施例を詳細に説明する。図1にその構成図を示す。   Examples of inspection will be described in detail below. FIG. 1 shows a configuration diagram thereof.

電子光学系は第一電子光学系51、第二電子光学系52、第三電子光学系53の3つにより構成されているが、それらの電子光学系を一つの鏡体200内に設置することにより稠密に配置することができる。それぞれの電子光学系の構成は同じであるので、以下の記述では各部の表示を簡略にして説明する。例えば電子源はそれぞれの光学系に1a 、1b、1cの三個あるが、以下は電子源1として説明する。電子光学系は電子源1、電子銃レンズ2、コンデンサレンズ3、対物レンズ4、ブランキング用偏向器5、走査偏向器6、反射板7、E×B偏向器8により構成されている。試料室102はX−Yステージ11、試料を保持するパレット12、スペーサ18及び位置モニタ用測長器27より構成されている。検出器13は対物レンズ4の上方にあり、検出器13の出力信号はプリアンプ31で増幅されAD変換器32によりデジタルデータとなる。画像処理部105は画像記憶部33、演算部37、欠陥判定部38より構成されている。取り込まれた電子線画像は、モニタ36に表示される。検査装置各部の動作命令及び動作条件は、制御部104から入出力される。予め制御部104に電子線発生時の加速電圧、電子線偏向幅、偏向速度、試料台移動速度、検出器の信号取り込みタイミング等の条件が入力されている。また、位置モニタ用測長器27の信号から補正信号を生成し、電子線が常に正しい位置に照射されるようレンズ電源や走査信号発生器25に補正制御回路28から補正信号を送る。     The electron optical system is composed of a first electron optical system 51, a second electron optical system 52, and a third electron optical system 53, and these electron optical systems are installed in one mirror body 200. Can be arranged more densely. Since the configuration of each electron optical system is the same, in the following description, the display of each part will be described in a simplified manner. For example, there are three electron sources 1a, 1b, and 1c in each optical system. The electron optical system includes an electron source 1, an electron gun lens 2, a condenser lens 3, an objective lens 4, a blanking deflector 5, a scanning deflector 6, a reflecting plate 7, and an E × B deflector 8. The sample chamber 102 includes an XY stage 11, a pallet 12 that holds a sample, a spacer 18, and a position monitor length measuring device 27. The detector 13 is located above the objective lens 4, and the output signal of the detector 13 is amplified by a preamplifier 31 and converted into digital data by an AD converter 32. The image processing unit 105 includes an image storage unit 33, a calculation unit 37, and a defect determination unit 38. The captured electron beam image is displayed on the monitor 36. Operation commands and operation conditions of each part of the inspection apparatus are input / output from the control unit 104. Conditions such as an acceleration voltage at the time of generating an electron beam, an electron beam deflection width, a deflection speed, a sample stage moving speed, and a signal capturing timing of a detector are input to the control unit 104 in advance. Further, a correction signal is generated from the signal of the position monitor length measuring device 27, and the correction signal is sent from the correction control circuit 28 to the lens power source or the scanning signal generator 25 so that the electron beam is always irradiated to the correct position.

電界放出電子源1から放出された一次電子線は、電子銃レンズ2により所望の加速電圧まで加速された後、コンデンサーレンズ3、対物レンズ4で試料上に集束される。試料から反射した反射電子あるいは試料内で二次的に発生した二次電子は検出器13で検出された後、プリアンプ31で増幅され、AD変換器32でAD変換された後、画像記憶部33で記憶されるとともに、モニタ36で画像が表示される。一次電子線の偏向走査は制御部104により、走査信号発生器25から送られる走査信号で一次電子線を制御することによって行われる。   The primary electron beam emitted from the field emission electron source 1 is accelerated to a desired acceleration voltage by the electron gun lens 2 and then focused on the sample by the condenser lens 3 and the objective lens 4. Reflected electrons reflected from the sample or secondary electrons generated secondarily in the sample are detected by the detector 13, amplified by the preamplifier 31, AD converted by the AD converter 32, and then the image storage unit 33. And the image is displayed on the monitor 36. The deflection scanning of the primary electron beam is performed by controlling the primary electron beam with the scanning signal sent from the scanning signal generator 25 by the control unit 104.

電子源1には電界放出電子源を用いるが、特にパターンの回路検査には拡散補給型の熱電界放出電子源を用いたほうが望ましい。これにより明るさ変動の少ない比較検査画像が得られ、且つ電子線電流を大きくすることが可能なことから、高速な検査が可能となる。各電子光学系の電子レンズは次のように制御される。一次電子線は電子銃レンズ2に電圧を印可することで、電子源1から引き出される。一次電子線の加速は電子源に電子源印可用高圧電源21から高圧の負の電圧を印可することでなされる。これにより、一次電子線はその電位に相当するエネルギー、たとえば10kVで試料台11方向に進む。 X−Yステージ11とはスペーサ18を介して電気的に絶縁されたパレット12にはリターディング用高圧電源29により負の電圧を印可できるようになっており、パレット12に保持される試料10もパレット12と同電位に設定される。このリターディング用高圧電源29の電圧を調節することにより、試料10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容易になる。電子源1に電子源印可用高圧電源21から供給する加速電圧およびパレット12に印可する電圧は各電子光学系で等しくして、試料に入射する一次電子線のエネルギーを全電子光学系で等しくなるようにしている。一方、電子銃レンズ2内の引き出し電極に印可する電圧は各電子光学系で独立に調整できる構成とし、それぞれ電子銃電源22a、22b、22cから供給することによって、電子源からの放出電流を独立に制御することができる。電子銃レンズ2を通過した一次電子線はコンデンサレンズ電源23a、23b、23cおよび対物レンズ電源24a、24b、24cを独立に調整することによって、それぞれの電子光学系で一次電子線が任意の倍率でX−Yステージ11の上に搭載された被検査基板(ウェハあるいはチップ等)である試料10上に集束照射される。   Although a field emission electron source is used as the electron source 1, it is preferable to use a diffusion replenishment type thermal field emission electron source particularly for pattern circuit inspection. As a result, a comparative inspection image with little brightness fluctuation can be obtained, and the electron beam current can be increased, so that high-speed inspection is possible. The electron lens of each electron optical system is controlled as follows. The primary electron beam is extracted from the electron source 1 by applying a voltage to the electron gun lens 2. The primary electron beam is accelerated by applying a high-voltage negative voltage to the electron source from the high-voltage power supply 21 for applying the electron source. As a result, the primary electron beam advances toward the sample stage 11 with energy corresponding to the potential, for example, 10 kV. A negative voltage can be applied to the pallet 12 electrically insulated from the XY stage 11 via the spacer 18 by a high voltage power supply 29 for retarding, and the sample 10 held on the pallet 12 is also included. The same potential as that of the pallet 12 is set. By adjusting the voltage of the high voltage power supply 29 for retarding, it becomes easy to adjust the electron beam irradiation energy to the sample 10 to an optimum value. The acceleration voltage supplied to the electron source 1 from the high voltage power supply 21 for applying the electron source and the voltage applied to the pallet 12 are made equal in each electron optical system, and the energy of the primary electron beam incident on the sample is made equal in the all electron optical system. I am doing so. On the other hand, the voltage applied to the extraction electrode in the electron gun lens 2 can be adjusted independently by each electron optical system, and is supplied from the electron gun power supplies 22a, 22b, 22c, respectively, so that the emission current from the electron source is independent. Can be controlled. The primary electron beam that has passed through the electron gun lens 2 can be adjusted at any magnification in each electron optical system by independently adjusting the condenser lens power sources 23a, 23b, and 23c and the objective lens power sources 24a, 24b, and 24c. Focused irradiation is performed on a sample 10 which is a substrate to be inspected (wafer or chip or the like) mounted on an XY stage 11.

試料10の画像を取得するためには、細く絞った一次電子線を試料10に照射し、二次電子を発生させ、これらを一次電子線の走査及びステージの移動と同期して検出することで試料表面の画像を得る。本発明で述べるような自動検査には検査速度が速いことが必須となる。従って、通常のSEMのようにpAオーダーのビーム電流を低速で照射したりしない。そこで、通常のSEMに比べ約100倍以上の例えば100nAの大電流電子線の一回のみあるいは数回の走査により画像を形成する構成としている。例えば、一枚の画像は1000×1000画素を10msecで取得している。   In order to acquire an image of the sample 10, the sample 10 is irradiated with a finely focused primary electron beam to generate secondary electrons, which are detected in synchronization with the scanning of the primary electron beam and the movement of the stage. An image of the sample surface is obtained. A high inspection speed is essential for the automatic inspection described in the present invention. Accordingly, the beam current of the pA order is not irradiated at a low speed unlike a normal SEM. Therefore, an image is formed by scanning once or several times, for example, a 100 nA high-current electron beam that is about 100 times or more that of a normal SEM. For example, 1000 × 1000 pixels are acquired in 10 msec for one image.

チップ同士のパターンの比較は、3つの電子光学系を用いて異なるチップの同一パターン箇所をほぼ同時に照射することによって得られる画像から実時間でおこなうことができる。すなわち、画像処理系105では画像記憶部33a に記憶された第一電子光学系51からのパターン画像、画像記憶部33bに記憶された第二電子光学系52からのパターン画像および画像記憶部33cに記憶された第三電子光学系53からのパターン画像とを比較して回路基板上の欠陥判定を実時間で行う。まず、画像処理系105では画像記憶部33a および33bに記憶されたパターン画像を演算部37abで演算する。例えば、演算部37abは両画像の差を演算する機能を持ち、両画像の差がある閾値を越えた画像のアドレスを記憶する。例えば図1に示すように、アドレスPとアドレスQに欠陥があると判定する。しかし、二つの画像比較ではどちらの画像に欠陥があるのかは判定できない。そこで、ほぼ同時に画像記憶部33b および33cに記憶されたパターン画像を演算部37bcで演算する。例えば図1に示すように、Qの位置だけに欠陥が表示されているとする。欠陥判定部38は、bの画像を含んだ画像比較では常にQの位置に欠陥が現れるので、 Qの位置の欠陥は33bの画像に含まれる欠陥であると判定する。また、Pの位置の欠陥は33aの画像に含まれる欠陥であると判定する。このように3つの電子光学系を用いて異なるチップ間の同一パターン画像をほぼ同時に取得することにより、パターンの欠陥判定を実時間で行うことができる。ここでは、3つの画像比較について説明したが、さらに4つ以上の画像を同時に比較する場合でも、ほぼ同様のアルゴリズムで欠陥のある画像を判定することができる。   Comparison of patterns between chips can be performed in real time from an image obtained by irradiating the same pattern portion of different chips almost simultaneously using three electron optical systems. That is, in the image processing system 105, the pattern image from the first electron optical system 51 stored in the image storage unit 33a, the pattern image from the second electron optical system 52 stored in the image storage unit 33b, and the image storage unit 33c. The stored pattern image from the third electron optical system 53 is compared, and the defect determination on the circuit board is performed in real time. First, in the image processing system 105, the pattern images stored in the image storage units 33a and 33b are calculated by the calculation unit 37ab. For example, the calculation unit 37ab has a function of calculating a difference between both images, and stores an address of an image in which the difference between both images exceeds a certain threshold. For example, as shown in FIG. 1, it is determined that the address P and the address Q are defective. However, the comparison between the two images cannot determine which image is defective. Therefore, the calculation unit 37bc calculates the pattern images stored in the image storage units 33b and 33c almost simultaneously. For example, as shown in FIG. 1, it is assumed that a defect is displayed only at the position of Q. Since the defect always appears at the position Q in the image comparison including the image b, the defect determination unit 38 determines that the defect at the position Q is a defect included in the image 33b. Further, it is determined that the defect at the position P is a defect included in the image 33a. Thus, by acquiring the same pattern image between different chips almost simultaneously using three electron optical systems, pattern defect determination can be performed in real time. Here, three image comparisons have been described. However, even when four or more images are simultaneously compared, a defective image can be determined by a substantially similar algorithm.

次に、各光学系で得られた画像を順次比較して欠陥検出する画像処理系105の構成を図3に示す。半導体メモリーのパターンのように、チップ内で同一のパターンが繰り返し描かれている場合には、光学系毎に得られた画像を順次比較して欠陥を検出することができる。画像処理系105では、各光学系で画像記憶部33に記憶された画像と遅延回路35より一画像分の遅延をかけて画像記憶部34に記憶された画像との比較評価を行う。演算部37は例えば両画像の差を演算する機能を持ち、両画像の差がある閾値を越えた画像のアドレスPを欠陥判定部38に記憶する。アドレスPが前回の比較で欠陥として記憶されたアドレスと一致すると、欠陥判定部38はアドレスPの欠陥が画像記憶部33に記憶された画像に含まれる欠陥であると判定する。このような順序で回路基板上の欠陥探索を行う構成としている。このように順次画像を比較して欠陥検出する場合でも、パターンの欠陥検査速度が電子光学系の数に比例して速くなり、電子光学系を多数配置すれば大幅に欠陥検査時間を短縮することができる。   Next, FIG. 3 shows a configuration of an image processing system 105 that sequentially compares the images obtained by the optical systems and detects defects. When the same pattern is repeatedly drawn in the chip as in the case of a semiconductor memory pattern, it is possible to detect defects by sequentially comparing images obtained for each optical system. The image processing system 105 performs comparative evaluation between the image stored in the image storage unit 33 in each optical system and the image stored in the image storage unit 34 with a delay of one image from the delay circuit 35. The calculation unit 37 has a function of calculating, for example, a difference between both images, and stores an address P of an image in which the difference between both images exceeds a certain threshold in the defect determination unit 38. When the address P matches the address stored as a defect in the previous comparison, the defect determination unit 38 determines that the defect at the address P is a defect included in the image stored in the image storage unit 33. It is configured to search for defects on the circuit board in this order. Even when detecting defects by comparing images sequentially in this way, the defect inspection speed of the pattern increases in proportion to the number of electron optical systems, and if many electron optical systems are arranged, the defect inspection time can be greatly shortened. Can do.

次に、検出系が各電子光学系で独立に動作する手段について説明する。本発明では、試料から発生した二次電子や反射電子202を電子線光軸9の電子源1側の方向に加速することにより二次電子や反射電子202が電子線光軸9の垂直方向へ広がり隣接光学系へ侵入することを防ぐようにした。試料10は負電位に設定され、一次電子線201は試料10の直前で急激に減速される。試料10から反射した反射電子あるいは試料10内で二次的に発生した二次電子は電子線光軸9の方向へ加速される。一次電子線201が10kVから試料上で500eVまで減速されるとすると、反射電子あるいは二次電子は試料10と対向電極19間に印可された電圧9.5kVにより加速される。試料10と対向電極19の間の距離を5mmとし、一次電子線の走査幅を0.1mmとすると、(2)式より対向電極19の直径を約5mm以上に設定することにより、試料から発生した二次電子あるいは反射電子はすべて対向電極より内側の軌道を描き、隣接光学系への侵入を防止することができる。また、(3)式より、開口部47の直径を約1.6mm以上に設定することにより、50eV以下の反射電子あるいは二次電子を開口部47の内側を通過させることができる。反射電子あるいは二次電子は対物レンズ4を通過した後に、 E×B偏向器8により検出器15方向に偏向を受けて検出器15で直接検出される。または、二次電子あるいは反射電子202は電子線光軸9の方向へ加速された後に E×B偏向器8により反射板7方向に偏向を受け、反射板7に衝突して第二の二次電子203を発生させ、その第二の二次電子203が反射板7より正電位に設定された検出器13で検出される。
また、一次電子線の試料照射角度を制限する絞り20の位置は検出器13あるいは検出器15より電子源側に設置され、二次電子あるいは反射電子が絞り20に衝突することなく効率よく検出されるようにしている。
Next, a means by which the detection system operates independently in each electron optical system will be described. In the present invention, secondary electrons and reflected electrons 202 are accelerated in the direction of the electron beam optical axis 9 on the electron source 1 side so that the secondary electrons and reflected electrons 202 are moved in the direction perpendicular to the electron beam optical axis 9. Spread and prevent entry into adjacent optical systems. The sample 10 is set to a negative potential, and the primary electron beam 201 is rapidly decelerated immediately before the sample 10. Reflected electrons reflected from the sample 10 or secondary electrons generated secondarily in the sample 10 are accelerated in the direction of the electron beam optical axis 9. If the primary electron beam 201 is decelerated from 10 kV to 500 eV on the sample, reflected electrons or secondary electrons are accelerated by a voltage of 9.5 kV applied between the sample 10 and the counter electrode 19. When the distance between the sample 10 and the counter electrode 19 is 5 mm, and the scanning width of the primary electron beam is 0.1 mm, the diameter of the counter electrode 19 is set to about 5 mm or more from the equation (2), and generated from the sample. All the secondary electrons or backscattered electrons have a trajectory inside the counter electrode, and can be prevented from entering the adjacent optical system. Further, from the equation (3), by setting the diameter of the opening 47 to about 1.6 mm or more, reflected electrons or secondary electrons of 50 eV or less can pass through the inside of the opening 47. After the reflected electrons or secondary electrons pass through the objective lens 4, they are deflected in the direction of the detector 15 by the E × B deflector 8 and directly detected by the detector 15. Alternatively, secondary electrons or reflected electrons 202 are accelerated in the direction of the electron beam optical axis 9 and then deflected in the direction of the reflecting plate 7 by the E × B deflector 8, and collide with the reflecting plate 7 to hit the second secondary. Electrons 203 are generated, and the second secondary electrons 203 are detected by the detector 13 set to a positive potential from the reflector 7.
Further, the position of the diaphragm 20 that restricts the sample irradiation angle of the primary electron beam is installed on the electron source side from the detector 13 or the detector 15, so that secondary electrons or reflected electrons are efficiently detected without colliding with the diaphragm 20. I try to do it.

さらに、各電子光学系内で発生した電界および磁界を同一光学系内に封じ込めることにより、各光学系が独立に動作する手段について説明する。それぞれの電子光学系の外周部には導体磁性材で作られた遮蔽電極が接地されており、電子光学系の電磁界がほぼ同一光学系内で遮へいされている。すなわち、電子銃室101には電子源1および電子銃レンズ2の電磁界を遮蔽する遮蔽電極16、中間室102にはコンデンサーレンズ3、対物レンズ4および走査偏向器6などの電磁界を遮蔽する遮蔽電極17が設置されている。特にE×B偏向器8および検出器13の電磁界が隣り合う光学系まで漏れていると、隣の光学系で発生した電子をも誘引してしまうので、特にE×B偏向器8および検出器13近傍の電磁界の遮蔽効果を高めるような構成としている。これらの遮蔽電極は外部の浮遊電磁界を遮蔽する効果をも持つ。遮蔽電極の形状は、電磁界の遮蔽効果があり電子線通路を高真空に真空排気できる形状ならばどのような形でも良いが、例えば、図9に示すような円筒状のメッシュにしたり、図10に示すような円筒に真空排気用の孔が開けられているような物である。さらに遮蔽電極を二重構造かそれ以上の多重構造にして、開口部が互い違いになっているような図11に示すような形状であれば、真空排気のコンダクタンスをほとんど劣化させずに、遮蔽効果をさらに向上させることができる。   Furthermore, means for operating each optical system independently by confining an electric field and a magnetic field generated in each electron optical system in the same optical system will be described. A shield electrode made of a conductor magnetic material is grounded on the outer peripheral portion of each electron optical system, and the electromagnetic field of the electron optical system is shielded within the same optical system. That is, the electron gun chamber 101 shields the electromagnetic field of the electron source 1 and the electron gun lens 2, and the intermediate chamber 102 shields the electromagnetic field of the condenser lens 3, the objective lens 4 and the scanning deflector 6. A shield electrode 17 is provided. In particular, if the electromagnetic fields of the E × B deflector 8 and the detector 13 leak to the adjacent optical system, electrons generated in the adjacent optical system are also attracted. It is set as the structure which improves the shielding effect of the electromagnetic field of the container 13 vicinity. These shielding electrodes also have the effect of shielding external stray electromagnetic fields. The shape of the shielding electrode may be any shape as long as it has an electromagnetic field shielding effect and can evacuate the electron beam path to a high vacuum. For example, it may be a cylindrical mesh as shown in FIG. A cylinder as shown in FIG. 10 has a hole for evacuation. Furthermore, if the shielding electrode has a double structure or a multiple structure of more than that, and has a shape as shown in FIG. 11 in which the openings are staggered, the shielding effect is substantially reduced without substantially degrading the conductance of the vacuum exhaust. Can be further improved.

次に、電子源を常に高真空で動作させる手段について説明する。本実施例では3本以上の電子光学系を一つの鏡体200内に設置するが、電子源1、電子源レンズ2を含む電子銃室101、中間室102及び試料室103の空間をそれぞれ別個の真空ポンプ42、43、44で真空排気する構成としている。それぞれの空間は独立で真空排気するのが望ましいが、試料10に照射する一次電子線201が通過する電子線通路は必要である。すなわち、電子銃室101と中間室102の間は開口部46、中間室102と試料室103の間は開口部47を通じて繋がっている。従って、特に電子源1から一次電子線201が出ている間はそれぞれの空間をできるだけ独立で真空排気するために、開口部46と開口部47を含む電子線通路が電子銃室101と中間室102、中間室102と試料室103あるいは電子銃室101と試料室103との間で最も大きなコンダクタンスを有する構成としている。この構成により、例えば電子銃室101はイオンポンプなどの超高真空ポンプで排気することによって常に10−7Pa台程度の真空度が得られている。また、試料10の交換には試料室103に試料を挿入する前に、予め荒引きポンプにより試料10を別の空間で予備排気しているが、試料室103挿入時にはどうしても一時的に試料室103の真空度が低下してしてしまう。このような状況下でも、電子銃室101と試料室103とがそれぞれほぼ独立に真空排気できれば、試料室103の真空度低下が電子銃室101にはほとんど影響しないので、一次電子線201を放出している状態でも試料交換することができる。さらに、電子銃室101と中間室102の間に各電子光学系にバルブ41a、41b、41c、41dを設置し、各バルブを閉じれば、試料交換している状態でも電子銃の真空度は全く変化しないので、一次電子線201を放出している状態で試料交換することができる。 Next, means for constantly operating the electron source in a high vacuum will be described. In this embodiment, three or more electron optical systems are installed in one mirror body 200. However, the electron gun chamber 101 including the electron source 1, the electron source lens 2, the intermediate chamber 102, and the sample chamber 103 are separated from each other. The vacuum pumps 42, 43, and 44 are used for evacuation. Although it is desirable to evacuate each space independently, an electron beam path through which the primary electron beam 201 irradiating the sample 10 passes is necessary. That is, the electron gun chamber 101 and the intermediate chamber 102 are connected through the opening 46, and the intermediate chamber 102 and the sample chamber 103 are connected through the opening 47. Therefore, particularly when the primary electron beam 201 is emitted from the electron source 1, an electron beam passage including the opening 46 and the opening 47 is provided with an electron gun chamber 101 and an intermediate chamber in order to evacuate each space as independently as possible. 102, the intermediate chamber 102 and the sample chamber 103 or the electron gun chamber 101 and the sample chamber 103 have the largest conductance. With this configuration, for example, the electron gun chamber 101 is always evacuated by an ultrahigh vacuum pump such as an ion pump, so that a degree of vacuum of about 10 −7 Pa is always obtained. For replacement of the sample 10, the sample 10 is preliminarily exhausted in another space by a roughing pump before inserting the sample into the sample chamber 103. However, the sample chamber 103 is temporarily temporarily inserted when the sample chamber 103 is inserted. The degree of vacuum will decrease. Even in such a situation, if the electron gun chamber 101 and the sample chamber 103 can be evacuated almost independently, a decrease in the degree of vacuum in the sample chamber 103 has little effect on the electron gun chamber 101, and thus the primary electron beam 201 is emitted. The sample can be exchanged even in a running state. Furthermore, if the valves 41a, 41b, 41c, and 41d are installed in each electron optical system between the electron gun chamber 101 and the intermediate chamber 102, and each valve is closed, the degree of vacuum of the electron gun is completely maintained even when the sample is exchanged. Since there is no change, the sample can be exchanged while the primary electron beam 201 is emitted.

なお、本実施例においてE×B偏向器8を用いる検出手段の替わりに、検出面を電子線光軸9と垂直で電子線光軸を跨ぐように配置して電子線通路に孔を開けた反射電子、二次電子検出器を用いても良い。   In this embodiment, instead of the detection means using the E × B deflector 8, the detection surface is arranged so as to be perpendicular to the electron beam optical axis 9 and straddle the electron beam optical axis, and a hole is formed in the electron beam passage. Reflected electrons and secondary electron detectors may be used.

なお、本実施例ではE×B偏向器8、反射板7及び検出器13を対物レンズ4と電子源1の間に置いたが、 E×B偏向器8、反射板7及び検出器13を対物レンズ4と試料10の間に置いても、本実施例の目的を達成することが出来る。   In this embodiment, the E × B deflector 8, the reflector 7 and the detector 13 are placed between the objective lens 4 and the electron source 1. However, the E × B deflector 8, the reflector 7 and the detector 13 are arranged. Even if it is placed between the objective lens 4 and the sample 10, the object of this embodiment can be achieved.

また、本実施例では試料10は負電位に設定されていたが、試料10を接地した場合でも試料と他の電極との相対電位を本実施例と同じように設定すれば、本実施例の目的を達成することが出来る。   In this embodiment, the sample 10 is set to a negative potential. However, even when the sample 10 is grounded, if the relative potential between the sample and the other electrode is set in the same manner as in this embodiment, The objective can be achieved.

また、本実施例では電子光学系の配置は特に限定しない。例えば、電子光学系を碁盤の目状に並べても良いし、電子光学系を一列に配置する構成にしても良い。   In the present embodiment, the arrangement of the electron optical system is not particularly limited. For example, the electron optical systems may be arranged in a grid pattern, or the electron optical systems may be arranged in a line.

第二の実施例は、電子レンズとして静電レンズを用いたものである。静電レンズは磁界レンズより小型化することができ、限られたスペースに電子光学系を多数個並べることができる。図4は本実施例の電子光学系を横から見た図である。図中では2つの電子光学系しか記載していないが、実際には3つ以上の電子光学系で構成される。本実施例は一次電子線201を試料入射直前で減速させる光学系に対するものであり、検出系は二次電子あるいは反射電子202が反射板7に衝突して発生した第二の二次電子202を検出する構成としている。試料10から放出された二次電子あるいは反射電子202は加速されて、対物レンズ4により収束した後、ある広がりをもって反射板7に衝突して第二の二次電子203を発生させ、その第二の二次電子203を検出器13で検出する。検出器13は正電位に設定され、二次電子を検出器へ誘引する検出器電界を発生している。電極構成はここでは例えば、電子銃レンズ2として二電極構成の静電レンズ、コンデンサーレンズ3と対物レンズ4としては三電極構成のレンズを用いる構成としている。本実施例では、遮蔽電極16および17を電子レンズ支持としても用いている。遮蔽電極16の内周部に接するように電子銃レンズ2、コンデンサレンズ3、対物レンズ4の位置を規定することができるので、各レンズを高精度に電子線光軸9上に位置決めすることが可能となっている。電界放出電子源1は碍子部を有するフランジを取り外すことにより、交換することができる。。フランジは高真空に真空シールできるものを用い、その直径は34mmから70mmまでの範囲である。     The second embodiment uses an electrostatic lens as an electron lens. The electrostatic lens can be made smaller than the magnetic lens, and a large number of electron optical systems can be arranged in a limited space. FIG. 4 is a side view of the electron optical system of this embodiment. Although only two electron optical systems are shown in the drawing, in actuality, it is composed of three or more electron optical systems. The present embodiment is for an optical system that decelerates the primary electron beam 201 immediately before incidence of the sample, and the detection system uses the secondary secondary electrons 202 generated by the secondary electrons or the reflected electrons 202 colliding with the reflector 7. It is configured to detect. The secondary electrons or reflected electrons 202 emitted from the sample 10 are accelerated and converged by the objective lens 4, and then collide with the reflecting plate 7 with a certain spread to generate the second secondary electrons 203. The secondary electrons 203 are detected by the detector 13. The detector 13 is set to a positive potential and generates a detector electric field that attracts secondary electrons to the detector. Here, for example, a two-electrode electrostatic lens is used as the electron gun lens 2, and a three-electrode lens is used as the condenser lens 3 and the objective lens 4. In this embodiment, the shielding electrodes 16 and 17 are also used as an electron lens support. Since the positions of the electron gun lens 2, the condenser lens 3, and the objective lens 4 can be defined so as to be in contact with the inner peripheral portion of the shielding electrode 16, each lens can be positioned on the electron beam optical axis 9 with high accuracy. It is possible. The field emission electron source 1 can be replaced by removing the flange having the insulator. . A flange that can be vacuum-sealed to a high vacuum is used, and its diameter ranges from 34 mm to 70 mm.

静電レンズの電極構成は上述の構成でなくても、静電レンズに電子源1から電子を放出させる引き出し電極と一次電子線を加速電圧まで加速あるいは減速する電極からなる電子銃レンズとしての機能、電子光学系の倍率を調節できるコンデンサーレンズとしての機能および一次電子線を試料上に収束させる対物レンズとしての機能があれば、どの様な構成でも良い。例えば、三電極以上の多段レンズ一つでコンデンサーレンズと対物レンズの両機能あるいは電子銃レンズとコンデンサーレンズの両機能を備えるようにする構成としても良い。図5に示す第三の実施例は三電極の電子銃レンズ2一つで電子銃レンズとコンデンサーレンズの二つの機能を持たせることによって、電子光学系をより小型にすることが可能になる。図5は本実施例の電子光学系の構成を横から見た図であり、図6は特に本実施例の電子銃室101および中間室102を斜め上方から見た図である。また、本実施例では反射電子あるいは二次電子202の検出器13として、検出面を電子線光軸9と垂直で電子線光軸9を跨ぐように配置し、電子線通路に孔を開けたものを用いている。試料10に負の電圧を設定し、反射電子あるいは二次電子202を試料10放出後に加速させてから検出する。検出器13の形状は例えば、円環状のものや、電子線光軸9に対して対称に配置された複数の検出器を用いる。複数の検出器を用いた場合、検出器からの取得信号を選択することによって、試料からの出射方向を区別して検出することも可能である。   Even if the electrode configuration of the electrostatic lens is not the above-described configuration, the electrostatic lens functions as an electron gun lens including an extraction electrode that emits electrons from the electron source 1 and an electrode that accelerates or decelerates the primary electron beam to an acceleration voltage. Any configuration may be used as long as it has a function as a condenser lens capable of adjusting the magnification of the electron optical system and a function as an objective lens for converging the primary electron beam on the sample. For example, one multistage lens having three or more electrodes may be configured to have both functions of a condenser lens and an objective lens or both functions of an electron gun lens and a condenser lens. In the third embodiment shown in FIG. 5, it is possible to make the electron optical system more compact by providing two functions of an electron gun lens and a condenser lens with a single three-electrode electron gun lens. FIG. 5 is a side view of the configuration of the electron optical system of the present embodiment, and FIG. 6 is a view of the electron gun chamber 101 and the intermediate chamber 102 of the present embodiment as viewed obliquely from above. In this embodiment, the detector 13 of the reflected electrons or secondary electrons 202 is arranged so that the detection surface is perpendicular to the electron beam optical axis 9 and straddles the electron beam optical axis 9, and a hole is formed in the electron beam passage. Something is used. A negative voltage is set on the sample 10 and the reflected electrons or secondary electrons 202 are accelerated after the sample 10 is emitted and then detected. The shape of the detector 13 is, for example, an annular one or a plurality of detectors arranged symmetrically with respect to the electron beam optical axis 9. When a plurality of detectors are used, it is also possible to distinguish and detect the emission direction from the sample by selecting an acquisition signal from the detector.

図7に示す第四の実施例では、対物レンズ4の一番電子源側の電極441は鏡体200と同電位の接地電位とし、試料への対向電極443を試料と同電位の負の電圧に設定している。さらに中間の電極442の電位を調整することによって、試料に一次電子線を収束させる機能としている。この構成では二次電子や反射電子202は対向電極443に達するまで電界による作用を受けず、対向電極443を通過後電子線光軸9の電子源側の方向に加速される。ここで対向電極443の開口部の直径をを試料間との距離より大きく、例えば2倍以上大きくすれば、大部分の電子は対向電極443に衝突せずに加速されて、検出器13で検出できる。図17に対向電極443と試料10間の距離L=3mm、対向電極開口部の直径2R=6mmとして、試料10対向電極を同電位に、対向電極443に対し中間電極442に+9.5kVを印可した場合の電位分布を差分法により求め、この電位分布の下で二次電子軌道を計算した結果を示す。電位分布は等電位面444で示されるような分布となる。図中に初期エネルギー50eVで試料に対して0°から90°まで10°刻みの角度で出射した二次電子202の軌道を示すが、開口部を大きくとると、等電位面が試料側に滲み出すことによって、二次電子は対向電極に達する前に上方に加速されるようになり、試料に対しほぼ平行に出射した電子を含め、すべての二次電子を対向電極に衝突しないで電子源側に向かわせることができる。   In the fourth embodiment shown in FIG. 7, the electrode 441 on the most electron source side of the objective lens 4 is set to the ground potential having the same potential as that of the mirror body 200, and the counter electrode 443 to the sample is a negative voltage having the same potential as that of the sample. Is set. Further, by adjusting the potential of the intermediate electrode 442, the primary electron beam is focused on the sample. In this configuration, secondary electrons and reflected electrons 202 are not affected by the electric field until reaching the counter electrode 443, and are accelerated in the direction of the electron source side of the electron beam optical axis 9 after passing through the counter electrode 443. If the diameter of the opening of the counter electrode 443 is made larger than the distance between the samples, for example, twice or more, most of the electrons are accelerated without colliding with the counter electrode 443 and detected by the detector 13. it can. In FIG. 17, the distance L between the counter electrode 443 and the sample 10 is L = 3 mm, the diameter of the counter electrode opening 2R = 6 mm, the sample 10 counter electrode is at the same potential, and +9.5 kV is applied to the intermediate electrode 442 with respect to the counter electrode 443. The potential distribution in this case is obtained by the difference method, and the result of calculating the secondary electron orbit under this potential distribution is shown. The potential distribution is as shown by the equipotential surface 444. The figure shows the trajectory of the secondary electrons 202 emitted at an angle of 10 ° from 0 ° to 90 ° with an initial energy of 50 eV. When the opening is made large, the equipotential surface bleeds into the sample side. As a result, the secondary electrons are accelerated upward before reaching the counter electrode, and all the secondary electrons including the electrons emitted almost in parallel to the sample do not collide with the counter electrode. Can be directed to.

また、本実施例の電子源1を取り外して上から見た図を図8に示すが、電子銃室101は電子源毎に区切られており、それぞれ別個の真空ポンプで排気できる構成としている。バルブ41を閉めることにより、それぞれの電子源を独立に大気圧状態にすることができる。この機能により、他の電子源を高真空の状態に保ったままで、電子源1の交換をすることができる。   FIG. 8 shows a top view of the electron source 1 of the present embodiment with the electron source 1 removed, and the electron gun chamber 101 is divided for each electron source and can be evacuated by a separate vacuum pump. By closing the valve 41, each electron source can be brought into an atmospheric pressure state independently. With this function, the electron source 1 can be replaced while the other electron sources are kept in a high vacuum state.

なお、上記第一から第四までの実施例においては電子光学系を3組ないし4組搭載している場合について説明しているが、もちろん5組以上の電子光学系、例えば10組の電子光学系が搭載されている構成でも、容易に本発明の目的を達成することが出来る。   In the first to fourth embodiments, the case where three or four sets of electron optical systems are mounted has been described. Of course, five or more sets of electron optical systems, for example, ten sets of electron optics are used. The object of the present invention can be easily achieved even in a configuration in which the system is mounted.

また、上記第二から第四までの実施例においては、実際の静電レンズの形状は電子線通路から絶縁物部分が見えないような形状としているが、図中では単純化のため静電レンズの形状を平板上のもので説明した。
また、上記第二から第四までの実施例において、便宜上、コンデンサーレンズ電源23及び対物レンズ電源24は図中の真空内に置いたが、実際は真空外に設置されている。
In the second to fourth embodiments, the actual shape of the electrostatic lens is such that the insulating portion cannot be seen from the electron beam passage. The shape was explained on a flat plate.
In the second to fourth embodiments, for convenience, the condenser lens power source 23 and the objective lens power source 24 are placed in the vacuum in the figure, but are actually placed outside the vacuum.

さらに、本発明で複数の電子源を高真空に保つ構成とそれぞれの電子光学系で二次電子や反射電子を電子光学系内で独立に高精度検出できる構成は、電子線を用いた電子線描画装置やパターン寸法を測定する走査型電子顕微鏡などの各種の電子線応用装置にも、同様の構成で適用することができる。さらに、電子線だけでなく、イオンビームを含めた荷電粒子線応用装置にも、複数の荷電粒子源を高真空に保つ構成とそれぞれの荷電粒子光学系で荷電粒子照射により二次的に発生した荷電粒子を同一荷電粒子光学系内で高精度検出できる構成は、本発明と同様の構成で実現することができる。これらの場合には、2個以上の電子光学系あるいは荷電粒子光学系を有する装置に対して本発明を適用することができる。   Further, in the present invention, the configuration in which a plurality of electron sources are kept in a high vacuum and the configuration in which each electron optical system can independently detect secondary electrons and reflected electrons in the electron optical system are an electron beam using an electron beam. The present invention can also be applied to various electron beam application apparatuses such as a drawing apparatus and a scanning electron microscope that measures pattern dimensions, with the same configuration. Furthermore, not only electron beams but also charged particle beam application devices including ion beams are generated secondary by charged particle irradiation in a configuration that maintains a plurality of charged particle sources in a high vacuum and each charged particle optical system. A configuration capable of detecting charged particles with high accuracy in the same charged particle optical system can be realized by a configuration similar to the present invention. In these cases, the present invention can be applied to an apparatus having two or more electron optical systems or charged particle optical systems.

以上説明したように、本発明にかかるパターン検査装置では半導体ウェハ上の回路パターンを検査する検査装置に有用であり、パターン検査を高速、且つ正確に行うことを目的としたパターン検査装置へ適用することに適している。   As described above, the pattern inspection apparatus according to the present invention is useful for an inspection apparatus for inspecting a circuit pattern on a semiconductor wafer, and is applied to a pattern inspection apparatus intended to perform pattern inspection at high speed and accurately. Suitable for that.

本発明の第一実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the 1st Example of this invention. 本発明の第一実施例の分析手順を示す図である。It is a figure which shows the analysis procedure of the 1st Example of this invention. 本発明の第一実施例の画像処理系の別の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows another structure of the image processing system of the 1st Example of this invention. 本発明の第二実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the 2nd Example of this invention. 本発明の第三実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the 3rd Example of this invention. 本発明の第三実施例の構成を斜め上方から観た図である。It is the figure which looked at the structure of the 3rd Example of this invention from diagonally upward. 本発明の第四実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows 4th Example of this invention. 本発明の第四実施例の構成を上から観た図である。It is the figure which looked at the structure of 4th Example of this invention from the top. 遮蔽電極の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a shielding electrode. 遮蔽電極の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a shielding electrode. 遮蔽電極の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a shielding electrode. 電子光学系が一つのチャンバ内に置かれた従来例を示す図である。It is a figure which shows the prior art example in which the electron optical system was placed in one chamber. 電子銃室と試料室を別個の真空ポンプで排気する従来例を示す図である。It is a figure which shows the prior art example which exhausts an electron gun chamber and a sample chamber with a separate vacuum pump. 本発明の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of this invention. 最終段レンズ裏面に検出器を配置した従来例を示す図である。It is a figure which shows the prior art example which has arrange | positioned the detector on the back surface of the last stage lens. 二次電子または反射電子を加速して検出する構成を示す図。The figure which shows the structure which accelerates and detects a secondary electron or a reflected electron. 対向電極と中間電極の電位分布と二次電子軌道の計算結果を示す図であるIt is a figure which shows the electric potential distribution of a counter electrode and an intermediate electrode, and the calculation result of a secondary electron orbit.

Claims (27)

3つ以上の電子源を有し、該3つ以上の電子源から放出された一次電子線をそれぞれ独立の電子光学系を用いて回路パターンが形成された基板上を収束して走査する手段と該一次電子線の照射で発生した二次電子あるいは反射電子を検出してそれぞれ独立の電子光学系毎に回路パターンの画像を形成する手段を有するパターン検査装置を用いて、3つ以上の異なるチップから同一の回路パターンの画像をほぼ同時に形成し、該画像同士を比較して実時間で欠陥判定することを特徴とするパターン検査装置 Means for converging and scanning primary electron beams emitted from the three or more electron sources on a substrate on which a circuit pattern is formed using independent electron optical systems; Three or more different chips using a pattern inspection apparatus having means for detecting secondary electrons or reflected electrons generated by irradiation of the primary electron beam and forming an image of a circuit pattern for each independent electron optical system A pattern inspection apparatus characterized in that images of the same circuit pattern are formed almost simultaneously, and the images are compared to determine defects in real time. 同一の鏡体の中で3つ以上の電子源を有し、該3つ以上の電子源から放出された一次電子線をそれぞれ独立の電子光学系を用いて回路パターンが形成された基板上を走査する手段を有し、それぞれの電子光学系内の電界あるいは磁界を同一電子光学系内に遮蔽する手段を有することによって、それぞれの電子光学系内で発生した二次電子あるいは反射電子を該電子光学系内で検出して回路パターンを画像化し、複数の画像を比較して該回路パターンの欠陥判定をすることを特徴とするパターン検査装置 The substrate has three or more electron sources in the same mirror body, and the primary electron beam emitted from the three or more electron sources is formed on a substrate on which a circuit pattern is formed using an independent electron optical system. A means for scanning and a means for shielding an electric field or a magnetic field in each electron optical system in the same electron optical system, so that secondary electrons or reflected electrons generated in each electron optical system can be A pattern inspection apparatus characterized in that a circuit pattern is imaged by detection in an optical system, and a plurality of images are compared to determine a defect of the circuit pattern. 同一の鏡体の中で3つ以上の電子源を有し、該3つ以上の電子源から放出された一次電子線をそれぞれ独立の電子光学系を用いて回路パターンが形成された基板上を走査する手段を有し、それぞれ独立な電子光学系内で、該試料より発生した二次電子あるいは反射電子を試料放出直後に光軸方向に加速して検出することによって、それぞれの電子光学系内で発生した二次電子あるいは反射電子を該電子光学系内で検出して回路パターンを画像化し、複数の画像を比較して該回路パターンの欠陥判定をすることを特徴とするパターン検査装置 The substrate has three or more electron sources in the same mirror body, and the primary electron beam emitted from the three or more electron sources is formed on a substrate on which a circuit pattern is formed using an independent electron optical system. In each electron optical system, scanning means are used to detect secondary electrons or reflected electrons generated from the sample by accelerating in the direction of the optical axis immediately after the sample is released. A pattern inspection apparatus for detecting a secondary electron or a reflected electron generated in the electron optical system to form an image of a circuit pattern and comparing a plurality of images to determine a defect of the circuit pattern 同一の鏡体の中で3つ以上の電子源を有し、該3つ以上の電子源から放出された一次電子線をそれぞれ独立の電子光学系を用いて回路パターンが形成された基板上を走査する手段を有し、それぞれ独立な電子光学系内で、該一次電子線を該試料照射する直前に減速させるとともに該試料より発生した二次電子あるいは反射電子を試料放出直後に加速し、試料と検出器の間に設けたE×B偏向器により該二次電子あるいは反射電子を検出器方向に偏向して検出することによって回路パターンを画像化し、複数の画像を比較して該回路パターンの欠陥判定をすることを特徴とするパターン検査装置 The substrate has three or more electron sources in the same mirror body, and the primary electron beam emitted from the three or more electron sources is formed on a substrate on which a circuit pattern is formed using an independent electron optical system. In the independent electron optical system, the primary electron beam is decelerated immediately before irradiating the sample, and the secondary electrons or reflected electrons generated from the sample are accelerated immediately after the sample is released. A circuit pattern is imaged by deflecting and detecting the secondary electrons or reflected electrons in the direction of the detector with an E × B deflector provided between the detector and the detector. Pattern inspection apparatus characterized by performing defect determination 同一の鏡体の中で3つ以上の電子源を有し、該3つ以上の電子源から放出された一次電子線をそれぞれ独立の電子光学系を用いて回路パターンが形成された基板上を走査する手段を有し、それぞれ独立な電子光学系内で、該一次電子線を該試料照射する直前に減速させるとともに該試料より発生した二次電子あるいは反射電子を試料放出直後に加速し、該二次電子あるいは反射電子を反射板に衝突させて第二の二次電子を発生させ、該反射板より正電位に設定した検出器に該第二の二次電子を誘引して検出することによって回路パターンを画像化し、複数の画像を比較して該回路パターンの欠陥判定をすることを特徴とするパターン検査装置 The substrate has three or more electron sources in the same mirror body, and the primary electron beam emitted from the three or more electron sources is formed on a substrate on which a circuit pattern is formed using an independent electron optical system. Scanning means, and in each independent electron optical system, the primary electron beam is decelerated immediately before irradiating the sample, and secondary electrons or reflected electrons generated from the sample are accelerated immediately after the sample is emitted, By causing secondary electrons or reflected electrons to collide with the reflecting plate to generate second secondary electrons, and by attracting and detecting the second secondary electrons to a detector set at a positive potential from the reflecting plate. A pattern inspection apparatus characterized by imaging a circuit pattern and comparing a plurality of images to determine a defect of the circuit pattern 同一の鏡体の中で3つ以上の電子源を有し、該3つ以上の電子源から放出された一次電子線をそれぞれ独立の電子光学系を用いて回路パターンが形成された基板上を走査する手段を有し、それぞれの電子光学系内で発生した二次電子あるいは反射電子を該電子光学系内で検出して画像化し、複数の画像を比較して該回路パターンの欠陥判定をすることを特徴とするパターン検査装置において、該電子源近傍を試料室近傍とはほぼ独立に真空排気することにより、一次電子線を放出している状態で該基板を交換することができることを特徴とするパターン検査装置 The substrate has three or more electron sources in the same mirror body, and the primary electron beam emitted from the three or more electron sources is formed on a substrate on which a circuit pattern is formed using an independent electron optical system. It has means for scanning, and secondary electrons or reflected electrons generated in each electron optical system are detected and imaged in the electron optical system, and a plurality of images are compared to determine the defect of the circuit pattern. In the pattern inspection apparatus, the substrate can be replaced while the primary electron beam is emitted by evacuating the vicinity of the electron source almost independently of the vicinity of the sample chamber. Pattern inspection equipment 同一の鏡体の中で3つ以上の電子源を有し、該3つ以上の電子源から放出された一次電子線をそれぞれ独立の電子光学系を用いて回路パターンが形成された基板上を走査する手段を有し、それぞれの電子光学系内で発生した二次電子あるいは反射電子を該電子光学系内で検出して画像化し、複数の画像を比較して該回路パターンの欠陥判定をすることを特徴とするパターン検査装置において、それぞれの電子光学系ごとに該電子源近傍を試料室近傍との間にバルブを設置することにより、一次電子線を放出している状態で該基板を交換することができることを特徴とするパターン検査装置 The substrate has three or more electron sources in the same mirror body, and the primary electron beam emitted from the three or more electron sources is formed on a substrate on which a circuit pattern is formed using an independent electron optical system. It has means for scanning, and secondary electrons or reflected electrons generated in each electron optical system are detected and imaged in the electron optical system, and a plurality of images are compared to determine the defect of the circuit pattern. In the pattern inspection apparatus, the substrate is replaced while the primary electron beam is emitted by installing a valve between the vicinity of the electron source and the vicinity of the sample chamber for each electron optical system. Pattern inspection apparatus characterized by being able to 電子源は電界放出電子源であることを特徴とする請求の範囲第1項から第7項記載のパターン検査装置 8. The pattern inspection apparatus according to claim 1, wherein the electron source is a field emission electron source. 電子光学系は静電レンズだけで構成されることを特徴とする請求の範囲第1項から第7項記載のパターン検査装置 The pattern inspection apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the electron optical system comprises only an electrostatic lens. 同一の鏡体の中で3つ以上の電子源を有し、該3つ以上の電子源から放出された一次電子線をそれぞれ独立の電子光学系を用いて試料に照射する電子線応用装置において、該電子源近傍を試料室近傍とは別個の真空ポンプで真空排気することを特徴とする電子線応用装置 In an electron beam application apparatus having three or more electron sources in the same mirror and irradiating a sample with primary electron beams emitted from the three or more electron sources using independent electron optical systems. An electron beam application apparatus characterized in that the vicinity of the electron source is evacuated by a vacuum pump separate from the vicinity of the sample chamber 電子源近傍と試料室近傍はそれぞれ独立に真空排気することを特徴とする請求の範囲第10項記載の電子線応用装置 11. The electron beam application apparatus according to claim 10, wherein the vicinity of the electron source and the vicinity of the sample chamber are evacuated independently of each other. 電子源から一次電子線を放出している間は、一次電子線の通過する通路が電子源近傍と試料室近傍との間で最も大きなコンダクタンスを有する通路であることを特徴とする請求の範囲第10項記載の電子線応用装置 While the primary electron beam is emitted from the electron source, the passage through which the primary electron beam passes is a passage having the largest conductance between the vicinity of the electron source and the vicinity of the sample chamber. Item 10. Electron beam application apparatus according to item 10 電子源と試料室の間に電子源と同数のバルブを配置して一次電子線が通過する通路を遮断することによって、電子源近傍と試料室近傍を独立に真空排気することを特徴とする請求の範囲第10項から第12項記載の電子線応用装置電子線応用装置 Claims characterized in that the same number of valves as the electron source are arranged between the electron source and the sample chamber, and the passage through which the primary electron beam passes is blocked to evacuate the vicinity of the electron source and the vicinity of the sample chamber independently. Electron beam application apparatus according to item 10 to 12 of the electron beam application apparatus 同一の鏡体の中で3つ以上の電子源を有し、該3つ以上の電子源から放出された一次電子線をそれぞれ独立の電子光学系を用いて試料に照射する電子線応用装置において、それぞれの電子光学系内の電界あるいは磁界を同一電子光学系内に遮蔽する遮蔽電極を有し、該遮蔽電極は該遮蔽電極の内側の空間を高真空排気できるような形状を有することを特徴とする電子線応用装置 In an electron beam application apparatus having three or more electron sources in the same mirror and irradiating a sample with primary electron beams emitted from the three or more electron sources using independent electron optical systems. , Having a shielding electrode for shielding the electric field or magnetic field in each electron optical system in the same electron optical system, and the shielding electrode has a shape capable of evacuating the space inside the shielding electrode to high vacuum Electron beam application equipment 3つ以上の電子源を有し、該3つ以上の電子源から放出された一次電子線をそれぞれ独立の電子光学系を用いて試料に照射する手段と、それぞれ独立な電子光学系内で、試料より発生した二次電子あるいは反射電子を試料より正電位に設定した検出器に誘引して検出する手段を有する電子線応用装置において、該検出器の電界を同一の電子光学系内に遮蔽する遮蔽手段により、二次電子、反射電子等が同一の電子光学系内の検出器で収集されることを特徴とする電子線応用装置 Means for irradiating a sample with primary electron beams emitted from the three or more electron sources using independent electron optical systems, and in independent electron optical systems; In an electron beam application apparatus having means for attracting and detecting secondary electrons or reflected electrons generated from a sample to a detector set to a positive potential from the sample, the electric field of the detector is shielded in the same electron optical system Electron beam application apparatus characterized in that secondary electrons, reflected electrons, etc. are collected by a detector in the same electron optical system by the shielding means 該電界を同一の電子光学系内に遮蔽する手段は、試料から発生した二次電子が検出器で検出されるまでの空間を囲むように遮蔽電極を配置し、該遮蔽電極の形状は該遮蔽電極の内側の空間を高真空排気できるような形状であることを特徴とする請求の範囲第15項記載の電子線応用装置 As a means for shielding the electric field in the same electron optical system, a shielding electrode is arranged so as to surround a space until secondary electrons generated from the sample are detected by a detector, and the shape of the shielding electrode is the shielding shape. 16. The electron beam application apparatus according to claim 15, wherein the space inside the electrode can be evacuated to a high vacuum. 3つ以上の電子源を有し、該3つ以上の電子源から放出された一次電子線をそれぞれ独立の電子光学系を用いて試料に照射する手段と、該試料より発生した二次電子あるいは反射電子をそれぞれの電子光学系に独立に設けられた検出器で検出する手段を有する電子線応用装置において、該試料より発生した二次電子あるいは反射電子を試料放出直後に電子線光軸の電子源側の方向に加速した後に検出する手段により該二次電子あるいは反射電子を同一の電子光学系内の検出器で収集することを特徴とする電子線応用装置 A means for irradiating a sample with primary electron beams emitted from the three or more electron sources using an independent electron optical system; and secondary electrons generated from the sample or In an electron beam application apparatus having a means for detecting reflected electrons with a detector provided independently for each electron optical system, secondary electrons or reflected electrons generated from the sample are electrons on the electron beam optical axis immediately after the sample is emitted. Electron beam application apparatus, wherein the secondary electrons or reflected electrons are collected by a detector in the same electron optical system by means for detecting after acceleration in the direction of the source side 3つ以上の電子源を有し、該3つ以上の電子源から放出された一次電子線をそれぞれ独立の電子光学系を用いて試料に照射する手段と、該試料より発生した二次電子あるいは反射電子をそれぞれの電子光学系に独立に設けられた検出器で検出する手段を有する電子線応用装置において、該試料より発生した二次電子あるいは反射電子を試料放出直後に電子線光軸の電子源側の方向に加速した後に反射板に衝突させ、第二の二次電子を発生させる手段と該反射板より正電位に設定した検出器に該第二の二次電子を誘引して検出する手段により該二次電子あるいは反射電子を同一の電子光学系内の検出器で収集することを特徴とする電子線応用装置 A means for irradiating a sample with primary electron beams emitted from the three or more electron sources using an independent electron optical system; and secondary electrons generated from the sample or In an electron beam application apparatus having a means for detecting reflected electrons with a detector provided independently for each electron optical system, secondary electrons or reflected electrons generated from the sample are electrons on the electron beam optical axis immediately after the sample is emitted. After accelerating in the direction of the source side, the second secondary electrons are attracted and detected by means for generating a second secondary electron by colliding with the reflector and a detector set at a positive potential from the reflector. Collecting the secondary electrons or reflected electrons by means of a detector in the same electron optical system by means of means 電子源は電界放出電子源であることを特徴とする請求の範囲第10項から第16項記載の電子線応用装置 17. The electron beam application apparatus according to claim 10, wherein the electron source is a field emission electron source. 電子光学系は静電レンズだけで構成されることを特徴とする請求の範囲第10項から第16項記載の電子線応用装置 17. The electron beam application apparatus according to claim 10, wherein the electron optical system comprises only an electrostatic lens. 電子源から放出された一次電子線を試料に照射エネルギーeVで照射する手段と、該試料と該試料と距離Lを隔てて対向する対向電極間に電圧Uを印可して、該試料より発生した二次電子あるいは反射電子を試料放出直後に電子線光軸の電子源
側の方向に加速する手段を有し、該対向電極の直径D1を、D1≧4L√(eV/eU) とおくことを特徴とする電子線応用装置
A voltage U is applied between a means for irradiating a sample with a primary electron beam emitted from an electron source with irradiation energy eV, and a counter electrode facing the sample at a distance L from the sample, and generated from the sample. Means for accelerating secondary electrons or reflected electrons in the direction of the electron source side of the electron beam optical axis immediately after emission of the sample, and setting the diameter D1 of the counter electrode as D1 ≧ 4L√ (eV / eU) Characteristic electron beam application equipment
電子源から放出された一次電子線を試料に照射する手段と、該一次電子線を該試料上で走査幅Sで走査する手段と、該試料と該試料と距離Lを隔てて対向する対向電極間に電圧Uを印可して、該試料より発生した二次電子あるいは反射電子を試料放出直後に電子線光軸の電子源側の方向に加速する手段を有し、該対向電極の直径D1を、D1≧4L√(eV/eU)+S とおくことを特徴とする電子線応用装置 Means for irradiating the sample with a primary electron beam emitted from the electron source; means for scanning the primary electron beam with a scanning width S on the sample; and a counter electrode facing the sample and the sample with a distance L therebetween A voltage U is applied between them, and there is means for accelerating secondary electrons or reflected electrons generated from the sample in the direction of the electron source side of the electron beam optical axis immediately after the sample is emitted. , D1 ≧ 4L√ (eV / eU) + S 電子源から放出された一次電子線を試料に照射する手段と、該試料と該試料と距離Lを隔てて対向する対向電極間に電圧Uを印可して、該試料より発生した二次電子あるいは反射電子を試料放出直後に電子線光軸の電子源側の方向に加速する手段を有し、エネルギーeV以下の該二次電子あるいは反射電子を検出するために該対向電極の開口部の直径D2を、D2≧4L√(eV/eU) とおくことを特徴とする電子線応用装置 A means for irradiating the sample with a primary electron beam emitted from an electron source, and a voltage U is applied between the sample and a counter electrode facing the sample at a distance L, so that secondary electrons generated from the sample or A means for accelerating the reflected electrons in the direction of the electron source side of the electron beam optical axis immediately after emitting the sample, and for detecting the secondary electrons or reflected electrons having an energy of eV or less, the diameter D2 of the opening of the counter electrode. , D2 ≧ 4L√ (eV / eU) 電子源から放出された一次電子線を試料に照射する手段と、該一次電子線を該試料上で走査幅Sで走査する手段と、該試料と該試料と距離Lを隔てて対向する対向電極間に電圧Uを印可して、該試料より発生した二次電子あるいは反射電子を試料放出直後に電子線光軸の電子源側の方向に加速する手段を有し、エネルギーeV以下の該二次電子あるいは反射電子を検出するために該対向電極の開口部の直径D2を、D2≧4L√(eV/eU)+S とおくことを特徴とする電子線応用装置 Means for irradiating the sample with a primary electron beam emitted from the electron source; means for scanning the primary electron beam with a scanning width S on the sample; and a counter electrode facing the sample and the sample with a distance L therebetween A means for accelerating secondary electrons or reflected electrons generated from the sample in the direction of the electron source side of the electron beam optical axis immediately after emitting the sample, and applying the voltage U between them; An electron beam application apparatus characterized in that the diameter D2 of the opening of the counter electrode is set to D2 ≧ 4L√ (eV / eU) + S in order to detect electrons or reflected electrons 電子源から放出された一次電子線を試料に照射する手段と、該試料と該試料と距離Lを隔てて対向する対向電極間に電圧Uボルトを印可して、該試料より発生した二次電子あるいは反射電子を試料放出直後に電子線光軸の電子源側の方向に加速する手段を有し、エネルギー50エレクトロンボルト以下の該二次電子あるいは反射電子を検出するために該対向電極の開口部の直径D2を、D2≧4L√(50/U) とおくことを特徴とする電子線応用装置 A secondary electron generated from the sample by applying a voltage U volt between the means for irradiating the sample with a primary electron beam emitted from the electron source and a counter electrode facing the sample with a distance L from the sample. Alternatively, it has means for accelerating the reflected electrons in the direction of the electron source side of the electron beam optical axis immediately after emission of the sample, and the opening of the counter electrode for detecting the secondary electrons or reflected electrons having an energy of 50 electron volts or less The diameter D2 of the electron beam is applied as follows: D2 ≧ 4L√ (50 / U) 電子源から放出された一次電子線を試料に照射する手段と、該一次電子線を該試料上で走査幅Sで走査する手段と、該試料と該試料と距離Lを隔てて対向する対向電極間に電圧Uボルトを印可して、該試料より発生した二次電子あるいは反射電子を試料放出直後に電子線光軸の電子源側の方向に加速する手段を有し、エネルギー50エレクトロンボルト以下の該二次電子あるいは反射電子を検出するために該対向電極の開口部の直径D2を、D2≧4L√(50/U)+S とおくことを特徴とする電子線応用装置 Means for irradiating the sample with a primary electron beam emitted from the electron source; means for scanning the primary electron beam with a scanning width S on the sample; and a counter electrode facing the sample and the sample with a distance L therebetween A voltage U volt is applied between them, and there is means for accelerating secondary electrons or reflected electrons generated from the sample in the direction of the electron source side of the electron beam optical axis immediately after emission of the sample. An electron beam application apparatus characterized in that the diameter D2 of the opening of the counter electrode is set to D2 ≧ 4L√ (50 / U) + S in order to detect the secondary electrons or reflected electrons 電子源から放出された一次電子線を試料に照射する手段と、該一次電子線を該試料上で走査幅Sで走査する手段と、該試料と該試料と対向する対向電極とを同電位に設定し、対向電極より電子源側に配置される電極と対向電極との間に電圧ボルトを印可して、該試料より発生した二次電子あるいは反射電子を電子線光軸の電子源側の方向に加速する手段を有し、対向電極の開口部の直径を試料間との距離の2倍より大きく設定したことを特長とする電子線応用装置
A means for irradiating the sample with a primary electron beam emitted from an electron source, a means for scanning the primary electron beam on the sample with a scanning width S, and the sample and the counter electrode facing the sample are set to the same potential. Set and apply a voltage volt between the counter electrode and the electrode disposed on the electron source side from the counter electrode, and the secondary electrons or reflected electrons generated from the sample are directed to the electron source side of the electron beam optical axis. Electron beam application device characterized in that the diameter of the opening of the counter electrode is set to be larger than twice the distance between the samples.
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