JP2006162609A - 電子線を用いたパターン検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
電子線を照射し、その二次電子などを検出する検出系では高速で検出するには検出器の面積が重要なファクタである。現在の電子光学系、検出器の技術では一定以上の面積の検出器が必要で、面積に逆比例する周波数で制約を受け、２００Msps以上の検出は実質的に困難である。
【解決手段】
例えば必要面積４mm角、４mm角時の速度を１５０Mspsとして４００Mspsで検出するには、単体の高速な２mm角の検出器を４個並べ、それらを増幅後、加算してA/D変換する。又は、二次電子偏向器で順次８mm角の検出器に二次電子を入射させ、１００Mspsで検出、A/D変換後並べる。いずれも、４mm角の面積と４００Mspsの速度を達成可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体装置や液晶などの回路パターンを有する基板製造装置にかかわり、特に製造途中の基板のパターンをSEMを用いて検査する技術に関する。

従来の電子線式パターン検査装置には、例えば、特開平５−２５８７０３号公報に記載されているものがある。この特開平５−２５８７０３号公報に記載されている電子線式パターン検査装置の例を、図１に示す。電子線１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子７（一次電子ビームを照射することにより試料から発生する二次電子と反射電子とを含めて、二次電子と記す）をＥ×Ｂ偏向器（以下、単にＥ×Ｂと記す）１３で曲げ、検出器８で検出、プリアンプ１４で増幅した後、検出信号をA/D変換器９でA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一である事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある場所をパターン欠陥１１として検出、欠陥位置を確定するものである。尚、対象物基板５はリターディング電圧１２により負の電位に保ち、リターディング電圧１２を変更する事で対象物基板５上での加速電圧可変を容易としている。

特開平５−２５８７０３号公報

図１に示したような従来の装置では、二次電子７を１個の検出器８に収束させて検出していた。しかし、二次電子の収束の程度は、各種の条件により制約を受ける。制約条件としては、(1)電子光学系の自由度（試料に入射する一次電子の加速電圧を制御するリターデイング電圧、一次ビームの電流、試料近傍の電界など）、(2)試料上を走査する偏向器３による電子線２の偏向、(3)設定余裕、(4)二次電子が当たることによって生ずる検出器７の表面の汚染、(5)電子光学系の各種収差、等である。
電子光学系の具体的な設計にも依存するが、電子光学系の条件、即ち、上記した試料に入射する一次電子の加速電圧を制御するリターデイング電圧、一次ビームの電流、試料近傍の電界などが１種類の固定した条件の下では、上記二次電子の収束の程度には(4)と(5)とが寄与し、最も小さく見積もっても１mm程度である。また、(2)の偏向器３で電子線２を走査することによる二次電子の集束の程度への影響は、走査幅や二次電子に対する倍率などもに依存するが０．５mm程度の収束位置の移動として現われる。さらに、(1)の光学系の自由度は例えばリターディング電圧１２を変更した場合、他の条件にもよるが、デフォーカスにより1mm程度集束の程度が変化する。
更に、実際には、二次電子光学系の光軸にずれがあるために、０.５mm程度の収束位置のシフトが生じることが見込まれる。これらを全て加算すると、二次電子を検出する検出器の有効受光面の径は３mm程度必要となり、(3)設定余裕を考慮すると、受光器の有効受光面の系は、４mmは必要となる。

一方、検出器の周波数特性は検出器の面積に逆比例している。例えば、径が４mmの検出器では設計条件、動作条件を工夫しても、遮断周波数は７５MHz程度までにしかならない。一方、検出器の径を２mmにすると、遮断周波数は１５０MHz程度になる。しかし、上記したように、従来の装置では検出器の径が４ｍｍ必要であるため、遮断周波数７５MHzに対応するサンプリング周波数の１５０Msps（sps: sample per second : サンプル毎秒）程度までしか対応することができず、それ以上の周波数には充分に対応することができなかった。
本発明の目的は、従来の構成では十分に対応することが難しい、１５０Mspsよりも高いサンプリング周波数でも十分に二次電子の検出が可能な、ＳＥＭを用いた検査装置を提供することにある。

上記目的を達成するための第１の手段を、図２に示す。
ここでは、問題を解決するための構成を理解が容易なように、検出器の大きさは、上記した４mm角（前記例では、径が４ｍｍの場合について説明したが、ここでは、説明を簡単にするために、４ｍｍ角の場合について説明する。）で遮断周波数が７５MHz、しかも単純に遮断周波数は面積のみに逆比例すると言う仮定で、４００Mspsの速度で検出する場合について説明する。勿論、センサの内部構造や材質により数値は変化するが詳細はここでは述べない。これら議論は４００Msps以上の速度を目標とする場合に対しても必須の要件となる。また、検出器の個数は数量を限定して例えば４個で説明するが、複数個の代表数値として説明しているのであって４という数値には限定されない。
電子線２を発生させる電子源１、及び電子線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次電子７を検出する１個が２mm角の４分割検出器２０、及び各検出器毎に接続した２００MHz以上の帯域を持ったプリアンプ２１ａ〜２１ｄ、及びプリアンプ２１ａ〜２１ｄの出力を加算、A/D変換しデジタル画像にする４００MspsのA/D変換器２２、及びデジタル画像より本来同一である事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある場所を欠陥１１として検出する画像処理回路１０よりなる。

上記構成において、電子源１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子７をＥ×Ｂ１３で曲げて４分割検出器２０で検出し、信号をプリアンプ２１ａ〜ｄで各分割検出器の信号を電圧に変換し、A/D変換器２２で信号を加算した後A/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一であることが期待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有る場所を欠陥１１として検出する。この時、リターディング電圧１２の変更、及び偏向器３による偏向等を考慮しても、二次電子７は最大４mm角の領域にしか広がらない。
４分割検出器２０は１個が２mm角、４個で４mm角であるので二次電子７は何れかのセンサに入射する。何れの検出器の信号もプリアンプ２１ａ〜ｄで受け、それらをA/D変換器２２で加算する事で全ての二次電子７の信号をA/D変換することが出来る。検出器は２mm角であり、遮断周波数は３００MHz、プリアンプの帯域は２００MHz、A/D変換器は４００Mspsであるので、検出器、プリアンプ、A/D変換器が４００Msps対応であり、４００Mspsに対する配慮は十分である。 ここで、４分割検出器２０の変わりに、６分割又は８分割、更には１２分割の検出器を用いて、二次電子を検出する構成にすれば、各検出器の面積は更に小さくなるので、上記に説明した４００Ｍspsよりも更に高速な検出を行うことが可能になる。
次に、上記目的を達成するための第２の手段を、図３に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次電子７を偏向する二次電子偏向器３０、及び二次電子偏向器３０で偏向した二次電子等を検出する１個が４mm角の４分割検出器３１ａ〜３１ｄ、及び各検出器毎に接続した５０MHz帯域のプリアンプ３２ａ〜３２ｄ、及びプリアンプ３２ａ〜ｄの出力をデジタル画像にする１００MspsのA/D変換器３３ａ〜ｄ、及びデジタル画像より本来同一である事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある場所を欠陥１１として検出する画像処理回路１０よりなる。

上記のような構成とすることにより、電子源１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子７をＥ×Ｂ１３で曲げた後、二次電子偏向器３０を１００MHzで４分割された検出器２０の各検出器を順に走査し、４分割検出器３１で検出し、信号をプリアンプ３２ａ〜ｄで各分割検出器の信号を電圧に変換し、A/D変換器３３ａ〜ｄで信号をA/D変換してデジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一であることが期待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有る場所を欠陥１１として検出する。この時、リターディング電圧１２の変更、及び偏向器３による偏向等を考慮しても、二次電
子７は最大４mm角の領域にしか広がらない。
４分割センサは、１個が４mm角であるので二次電子偏向器３０で選択された検出器に全ての二次電子７が入射する。何れの検出器の信号もプリアンプ３２ａ〜ｄで受け、それらをA/D変換器３３ａ〜ｄでA/D変換する。検出器は４mm角であり、遮断周波数は７５MHz、プリアンプの帯域は５０MHz、A/D変換器は１００Mspsであるので、検出器、プリアンプ、A/D変換器が１００Msps対応であり、１００Mspsで４画素に１回サンプリングすることになるので４式の検出器、プリアンプ、A/D変換器のペアの総合で４００Mspsに対する配慮は十分である。
二次電子偏向器３０の動作を、図１０を用いて詳細に説明する。二次電子偏向器３０を２．５ns単位で順次ａ、ｂ、ｃ、ｄの順で切り替え周期としては１００MHｚである。Ａ／Ｄ変換器３３は１０ns周期、１００Mspsでおのおのをサンプリングし、４個のＡ／Ｄ変換器の出力を順次並べることで、総合として４００Mspsを得ている。
二次電子偏向器３０の動作方法を図１１で説明する。Ｘ／Ｙの偏向信号をそれぞれｓｉｎ／ｃｏｓの信号とすることで、二次電子７を４分割検出器３１ａ〜３１ｄの検出面上で連続的に移動させるサークルスキャン９２を行うことができる。また、Ｘ／Ｙの偏向信号を９０度位相のずれた１０ns周期の方形波とすることで、二次電子７を４分割検出器３１ａ〜３１ｄの検出面上で離散的にスキャンさせるスイッチングスキャン９３を得ることができる。また、図示はしないが、Ｘ／Ｙの偏向信号を１０ns、５ns周期の方形波とすることでも同様な信号を得ることができる。
上記目的を達成するための第３の手段を、図４に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次電子７検出するプリアンプ加算器一体型の１個のセンサが２mm角の４分割スマート検出器４０、４分割スマート検出器４０の出力をデジタル画像にする４００MspsのA/D変換器４１、及びデジタル画像より本来同一である事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある場所を欠陥１１として検出する画像処理回路１０よりなる。
このような構成としたことにより、電子源１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子７をＥ×Ｂ１３で曲げた後、スマート検出器４０で検出し、A/D変換器４１で信号をA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一であることが期待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有る場所を欠陥１１として検出する。
この時、リターディング電圧１２の変更、及び偏向器３による偏向等を考慮しても、二次電子７は最大４mm角の領域にしか広がらない。４分割センサは１個が２mm角、４個で２mm角であるので何れかのセンサに入射する。何れの検出器の信号もスマート検出器４０に内蔵されたセンサ個別に付いたプリアンプで受け、それらを加算する事で全ての二次電子７の信号をスマート検出器４０の出力とすることが出来る。スマート検出器４０の内蔵プリアンプの帯域を２００MHzとすれば、検出器は２mm角であり、遮断周波数は３００MHz、 A/D変換器は４００Mspsであるので、検出器、プリアンプ、A/D変換器が４００Msps対応であり、４００Mspsに対する配慮は十分である。
上記目的を達成するための第４の手段を、図５に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次電子７を収束させる収束光学系５１、及び収束光学系５１で収束させた二次電子７を検出する２mm角の検出器８、及び検出器に接続した２００MHz以上の帯域を持ったプリアンプ５２、及びプリアンプ５２の出力をA/D変換しデジタル画像にする４００MspsのA/D変換器９、及びデジタル画像より本来同一である事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある場所を欠陥１１として検出する画像処理回路１０よりなる。
上記のような構成により、電子源１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子７をリターディング電圧毎に曲げ角を最適化したＥ×Ｂ１３で曲げた後、収束光学系５１でリターディング電圧に見合う位置に収束させた二次電子７を２mm角の検出器８で検出し、プリアンプ５２で増幅後、A/D変換器９で信号をA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一であることが期待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有る場所を欠陥１１として検出する。
この時、リターディング電圧１２を変更した場合のデフォーカスによる広がり、収束位置の移動には、それぞれ収束光学系５１、及びＥ×Ｂ１３で調整しているため、偏向器３による偏向等を考慮しても、二次電子７は最大１．５mm角＋設計余裕分の領域にしか広がらない。検出器８は１個が２mm角であるのでやや余裕は小さいが検出器に入射する為、ほぼ全ての二次電子７の信号を検出器８の出力とすることが出来る。プリアンプの帯域を２００MHzとすれば、検出器は２mm角であり、遮断周波数は３００MHz、 A/D変換器は４００Mspsであるので、検出器、プリアンプ、A/D変換器が４００Msps対応であり、４００Mspsに対する配慮は十分である。
上記目的を達成するための第５の手段を、図６に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次電子７を検出する複数箇所に設置した２mm角の検出器６１ａ〜６１ｂ、及び各検出器に接続した２００MHz以上の帯域を持ったプリアンプ６２ａ〜６２ｂ、及びプリアンプ６２ａ〜６２ｂの出力を加算、又は切り替える信号合成回路６３、信号合成回路６３で合成した信号をA/D変換しデジタル画像にする４００MspsのA/D変換器９、及びデジタル画像より本来同一である事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある場所を欠陥１１として検出する画像処理回路１０よりなる。
このような構成において、検出器６１ａのリターディング電圧１２の受け持ち範囲Ｖａmin〜Ｖａｍａｘ、検出器６１ｂのリターディング電圧１２の受け持ち範囲Ｖｂmin〜Ｖｂｍａｘとし、受持ち範囲のリターディング電圧１２に対応する二次電子７の収束距離に検出器６１ａ〜ｂを設置し、それらを合せると全てのリターディング電圧１２の範囲をカバーするようにに設定しておく。リターディング電圧１２がＶａｍｉｎ〜Ｖａｍａｘの場合には信号合成回路６３で検出器６１ａを選択、Ｅ×Ｂ１３は検出器６１ａに入射するように設定しておく。
電子源１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子７を、曲げ角を最適化したＥ×Ｂ１３で曲げた後、二次電子７を２mm角の検出器６１ａで検出し、プリアンプ６２ａで増幅後、信号合成回路では検出器６１ａが選択されているのでA/D変換器９で信号をA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一であることが期待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有る場所を欠陥１１として検出する。
この時、リターディング電圧１２を変更した場合のデフォーカスによる広がり、収束位置の移動には、それぞれ検出器６１ａ〜６１ｂの選択、及びＥ×Ｂ１３で調整しているため、偏向器３による偏向等を考慮しても、二次電子７は最大１．５mm角＋設計余裕分の領域にしか広がらない。検出器６１ａ〜６１ｂは１個が２mm角であるのでやや余裕は小さいが検出器に入射する為、ほぼ全ての二次電子７の信号を検出器６１ａ〜６１ｂの出力とすることが出来る。プリアンプの帯域を２００MHzとすれば、センサは２mm角であり、遮断周波数は３００MHz、 A/D変換器は４００Mspsであるので、検出器、プリアンプ、A/D変換器が４００Msps対応であり、４００Mspsに対する配慮は十分である。
上記目的を達成するための第６の構成を、図７に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次電子７を偏向させる二次電子振り戻し偏向器７１、及び振り戻し偏向器７１で振り戻した二次電子７を検出する２mm角の検出器７２、及び検出器７２に接続した２００MHz以上の帯域を持ったプリアンプ７３、及びプリアンプ７３の出力をA/D変換しデジタル画像にする４００MspsのA/D変換器９、及びデジタル画像より本来同一である事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある場所を欠陥１１として検出する画像処理回路１０よりなる。

このような構成において、電子源１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子７をリターディング電圧毎に曲げ角を最適化したＥ×Ｂ１３で曲げた後、二次電子７を二次電子振り戻し偏向器７１で偏向器３での検出器７２上の移動量分を振り戻し二次電子７の移動を無くし、２mm角の検出器７２で検出し、プリアンプ７３で増幅後、A/D変換器９で信号をA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一であることが期待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有る場所を欠陥１１として検出する。
この時、リターディング電圧１２を変更した場合の収束位置の移動には、Ｅ×Ｂ１３で調整している。また、偏向器３の走査に伴う二次電子７の移動には二次電子振り戻し偏向器７１で対応するため、二次電子７は最大２mm角＋設計余裕分の領域にしか広がらない。検出器７２は２mm角であるので余裕は無いが検出器に入射する為、二次電子７の信号を検出器７２の出力とすることが出来る。プリアンプの帯域を２００MHzとすれば、検出器は２mm角であり、遮断周波数は３００MHz、 A/D変換器は４００Mspsであるので、検出器、プリアンプ、A/D変換器が４００Msps対応であり、４００Mspsに対する配慮は十分である。本構成は単独では目標を達成することはできないが、例えば第５の構成と組み合わせて設計余裕を稼ぐ為に用いることができる。
上記目的を達成するための第７の手段を、図８に示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子線２を偏向させる偏向器３、及び電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４、及び対象物基板５を保持し、走査又は位置決めをするリターディング電圧１２を印加したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子７を曲げるＥ×Ｂ１３、及びＥ×Ｂ１３で曲げた二次電子７を衝突させる反射板８１、及び反射版８１に衝突させた二次電子７により発生する二次電子８２を収束させる収束光学系８３、及び収束光学系８３で収束させた二次電子８２を検出する２mm角の検出器８４、及び検出器８４に接続した２００MHz以上の帯域を持ったプリアンプ８５、及びプリアンプ８５の出力をA/D変換しデジタル画像にする４００MspsのA/D変換器９、及びデジタル画像より本来同一である事が期待できる場所のデジタル画像と比較し、差がある場所を欠陥１１として検出する画像処理回路１０よりなる。
尚、複数の検出器を用いた場合の検出器の構成は検出器の周辺の無効領域を極力小さくしたものを隣接して設置する。無効領域は極力小さくしても０．２mmは必要で、間隔を０にして配置した場合には０．４mmの無効領域を挟んで配置することが可能である。検出器の製作時に複数個を同時に集積する方法である。プロセスにも依存するが、０．０２mm程度以下にはすることが可能である。図９に、５個の検出器９１ａ〜９１ｅで構成した例を示している。

このような構成において、電子源１からの電子線２を偏向器３でＸ方向に偏向し、対物レンズ４を介して対象物基板５に照射し、同時にステージ６をＹ方向に連続で移動させながら、対象物基板５からの二次電子７をリターディング電圧毎に曲げ角を最適化したＥ×Ｂ１３で曲げた後、二次電子７を反射版８１にぶつけ、反射版８１で生じた二次電子８２を収束光学系８３を介して２mm角の検出器８４で検出し、プリアンプ８５で増幅後、A/D変換器９で信号をA/D変換し、デジタル画像とし、画像処理回路１０で本来同一であることが期待出来る場所のディジタル画像と比較し、差が有る場所を欠陥１１として検出する。
この時、一旦反射版８１に衝突させているため、リターディング電圧１２、偏向器３による走査に依存せず、エネルギのほとんど無い二次電子８２が発生し、それを収束光学系８３で検出器８４に入射させるため、二次電子８２は最大２mm角の領域にしか広がらない。検出器８４は２mm角であるので、全ての二次電子７の信号を検出器８４の出力とすることが出来る。プリアンプの帯域を２００MHzとすれば、検出器は２mm角であり、遮断周波数は３００MHz、 A/D変換器は４００Mspsであるので、検出器、プリアンプ、A/D変換器が４００Msps対応であり、４００Mspsに対する配慮は十分である。

尚、以上説明した課題を解決するための手段と作用では、Ｅ×Ｂで検出器への収束位置を調整しているが、ＥｘＢ以外に電子線と二次電子両方を通過させるのではなく、二次電子等のみの光路中に二次電子偏向器を挿入して検出器への二次電子等の位置を調整する機能をしても良い。また、Ｅ×Ｂで大きな角度を偏向させると大きな収差を生じてしまうので、逆方向に動作をさせるダミーのＥ×Ｂを追加し、収差をキャンセルすることも考えられる。

本発明によれば、２００Msps以上のサンプリング周波数で画像を検出して、高速にＳＥＭ画像を処理することが可能になる。
また、例えば、従来の技術を用いて０．１μｍの画素単位で１００Ｍspsの速度で直径が２００mmのウェハを全面に亘って検査する場合に、約１５時間を要していたのに対して、本発明に示した方式で同じウェハを４００Ｍspsの速度で検出すれば、ステージの移動j時間や電子ビームの走査時間などを含めても、１／３の約５時間で検査を行うことが可能になる。また、本発明に示した方式で同じウェハを２００Ｍspsの速度で検出すれ場合には、約８時間で検査が可能になる。
これにより、検査の結果を、より早く製造プロセスへ反映させることが可能になる。
また、本発明による装置を用いれば、従来の装置に比べて、同じ所用時間で３倍のウェハを検査することができる。

［実施例１］
本発明の第１の実施例を説明する。図１２に第１の実施例の構成を示す。
電子線２を発生させる電子源１、及び電子源１からの電子線２を一定場所に収束させるコンデンサレンズ１０３とコンデンサレンズ１０３で収束した位置の近傍に設置し電子線２のON/OFFを制御をするブランキングプレート１０４と電子線２をＸＹ方向に偏向する偏向器１０５と電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４よりなる電子光学系１０６、及び対象物基板であるウェーハ１００を真空に保持する試料室１０７、及びウェーハ１００を搭載し任意の位置の画像検出を可能とするリターディング電圧１０８を印可したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子７を検出器２０の方向に偏向させるＥ×Ｂ１３、及び偏向させた二次電子７を検出する２００MHzの帯域を持った２mm角の検出素子を４つ用いた４分割検出器２０、及び２００MHzの帯域を持ち、真空中に保持した試料室内に配置したプリアンプ２１ａ〜２１ｄ、及びプリアンプ２１ａ〜２１ｄの出力を加算、４００MspsでＡ／Ｄ変換しデジタル画像を得るＡ／Ｄ変換器２２、及びデジタル画像を記憶しておくメモリ１０９、及びメモリ１０９に記憶した記憶画像とＡ／Ｄ変換したデジタル画像を比較して、差がある場所をパターン欠陥１１として検出する画像処理回路１０、及び全体制御部１１０(全体制御部１１０からの制御線は図上では省略)、及びウェーハ１００の高さを測定し対物レンズ４の電流値をオフセット１１２を加算して制御することで対象基板５上に集束させる電子線２の焦点位置を調整して検出されるディジタル画像の焦点位置を一定に保つＺセンサ１１３、及びカセット１１４内のウェーハ１００を試料室１０７に出し入れするローダ１１６(非表示)、及びウェーハ１００の外形形状を基準にウェーハ１００を位置決めするオリフラ検出器１１７(非表示)、及びウェーハ１００上のパターンを観察する為の光学式顕微鏡１１８、及びステージ６上に設けた標準試料片１１９よりなる。
なお、本実施例で説明した検出器２０は、図２で説明したものと同じ構成である。
第１の実施例の動作を説明する。全体制御部１１０は各部に動作を以下の手順で指示する。ローダ１１６(非表示)に指示を出し、ローダ１１６はウェーハ１００をカセット１１４から取出し、オリフラ検出器１１７(非表示)で外形形状を基準にウェーハを位置決めし、ステージ６にウェーハ１００を搭載し、試料室１０７内を真空にする。搭載と共に、電子光学系１０６とリターディング電圧１０８の条件を設定し、ブランキングプレート１０４に電圧を印可して電子線２をOFFする。
つぎに、ステージを標準試料片１１９に移動し、Ｚセンサ１１３を有効として焦点をＺセンサ１１３の検出値＋オフセット１１２の一定に保ち、偏向器１０５をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランキングプレート１０４の電圧を切り、電子線２を必要なときのみウェーハ１００に照射し、その時ウェーハ１００より発生する二次電子７を４分割検出器２０で検出、プリアンプ２１ａ〜ｄで増幅後、加算してＡ／Ｄ変換器２２でＡ／Ｄ変換することでデジタル画像とする。オフセット１１２を変更してデジタル画像を複数枚検出し、検出毎に全体制御部１１０で最も画像の微分値の画像内総和が最高となる最適オフセット１１１を現在のオフセット値として設定する。
次に、ステージ６を移動し、搭載したウェーハ１００の検査すべき領域の走査開始位置に移動する。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有効にし、図１３に示した走査線１５３に沿ってステージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレート１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ１００に照射、走査する。
ウェーハ１００上のダイ１５２は、最終的に切り離されて製品になる単位で同一の配線パターンを持っている。ウェーハ１００より発生する二次電子７を４分割検出器２０で検出、プリアンプ２１ａ〜ｄで増幅後、Ａ／Ｄ変換器２２で加算してＡ／Ｄ変換してストライプ領域１５４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検査をする。ウェーハ１００の全面を検査する場合には図１４に示した順で検査する。
ここで、４分割検出器２０は、図２に示したものと同じ構成及び作用を有するものである。
画像処理回路１０で検出位置A １５５を検出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B １５６の画像と比較し差がある場所をパターン欠陥１１として抽出し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全体制御部１１０に送信する。
本実施例によると、ＳＥＭ画像を用いてウェーハ全面を検査してパターン欠陥１１のみを検出し、それらをユーザに提示できる特徴がある。
本実施例によると２００MＨｚ帯域の４分割検出器２０を用いているため、総合で十分な面積と高速性を持ち、プリアンプ２１ａ〜２１ｄでそれぞれ帯域を保ったまま増幅しているため高速性があり、しかもそれらを加算し、A/D変換することで、検出器１個に比較して２倍のS/Nもを得ることができる。
次に、本実施例の第１の変形例を説明する。この第１の変形例においては、図４に示したような４分割センサ２０、及びプリアンプ２１ａ〜２１ｄ、及びプリアンプの出力を加算する回路を一体型としたスマート検出器を用いる。本変形例によると、４００Msps以上の高速化をする場合にセンサとプリアンプが一体型になっている、及び出力が１個である為、分割数を容易に増加させることが可能である特徴がある。
次に、本実施例の第２の変形例を説明する。本変形例においては、４分割センサ２０、及びプリアンプ２１ａ〜２１ｄを一体型としたスマート検出器を用いる（図示せず）。即ち、本変形例では、図４に示したような第１の変形例のスマート検出器のうち、加算する回路を切り離したもので、図２及び図１２に示した構成のうち、４分割検出器２０とプリアンプ２１ａ〜２１ｂとを一体化した構成を持つ。本変形例によると４００Msps以上の高速化をする場合にセンサとプリアンプが一体型になっている為、分割数を容易に増加させることが可能である。また、プリアンプの出力を個別に出力している為、加算以外に演算機能を持たせることが容易にできる特徴がある。
次に、本実施例の第３の変形例を説明する。本変形例は、図１２に示した構成において、４分割センサ２０、及びプリアンプ２１ａ〜２１ｄ、１個又は複数の出力を持つ演算回路、１個又は複数個の演算回路の出力をそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器を一体型としたスマート検出器を用いる。本変形例によると４００Msps以上の高速化をする場合にセンサとプリアンプが一体型になっている為、分割数を容易に増加させることが可能である。
次に本実施例の第４の変形例を説明する。本変形例では、第１の実施例で説明したものに対して、加算とＡ／Ｄ変換の順序を入れ替えたもので、プリアンプ２１ａ〜２１ｄの出力を一旦Ａ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換後に加算、又は演算する。本変形例によると４分割検出器２０やプリアンプ２１ａ〜２１ｄの特性を演算により補正が可能であるという特徴がある。
以上、第１の実施例とその変形例とを説明したが、本実施例及びその変形例においては、４分割検出器２０の出力を単純に加算するだけでなく、それぞれの検出素子の出力にたいして、線形又は非線型の演算処理を施してもよい。
また、本実施例及びその変形例で説明したような４分割検出器２０を用いることにより、各素子の受光面は、対象物を見込む角度が夫々異なるために、それらの出力を演算処理することにより、対象物の凹凸情報を含む形状の情報を、高速に得ることが可能になる。
更に、本実施例及びその変形例においては、４分割検出器２０の例を示したが、検出器の構造を図９に示したような、中心領域に別の受光面を設けたものを用いてもよい。
以上説明した本実施例とその変形例によれば、従来の装置に比べて大幅な改造を必要とせずに比較的シンプルな光学系の構造で、従来の装置に比べて倍以上のサンプリング周波数でＳＥＭ画像を検出することが可能になる。
また、本実施例とその変形例によれば、二次電子のビーム径を従来の装置と同じ径にして検出することが可能なので、検出器表面を汚染する程度が従来の場合と同じであり、特に高速検出により検出器の寿命を短くしてしまうというような弊害が生じることがない。
さらに、本実施例とその変形例によれば、分割したそれぞれの検出器からの出力を同時に受けて信号を処理する構成になっているため、たとえ分割したそれぞれの検出器の感度にばらつきがあっても、そのばらつきに応じた出力を安定して得ることができので、出力信号の処理を比較的容易に行うことができる。
［実施例２］
本発明の第２の実施例を説明する。図１５に第２の実施例の構成を示す。
電子線２を発生させる電子源１、及び電子源１からの電子線２一定場所に収束させるコンデンサレンズ１０３とコンデンサレンズ１０３で収束した位置の近傍に設置し電子線２のON/OFFを制御をするブランキングプレート１０４と電子線２をＸＹ方向に偏向する偏向器１０５と電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４よりなる電子光学系１０６、及び対象物基板であるウェーハ１００を真空に保持する試料室１０７、及びウェーハ１００を搭載し任意の位置の画像検出を可能とするリターディング電圧１０８を印可したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子７を偏向させる二次電子偏向器３０、及び対象物基板５からの二次電子偏向器３０で偏向された二次電子７を検出する５０MHzの帯域を持った４mm角の検出素子を４個用いた４分割検出器３１ａ〜３１ｄ、及び５０MHzの帯域を持ったプリアンプ３２ａ〜３２ｄ、及びプリアンプ３２ａ〜３２ｄの出力を１００MspsでＡ／Ｄ変換しデジタル画像を得るＡ／Ｄ変換器３３ａ〜３３ｄ、及びＡ／Ｄ変換器３３ａ〜３３ｄ毎に設けた検出器やプリアンプなどの特性を補正するビット補正テーブル１３０、及び補正したデジタル画像を記憶しておくメモリ１０９、及びメモリ１０９に記憶した記憶画像とＡ／Ｄ変換したデジタル画像を比較して、差がある場所をパターン欠陥１１として検出する画像処理回路１０、及び全体制御部１１０(全体制御部１１０からの制御線は図上では省略)、及びウェーハ１００の高さを測定し対物レンズ４の電流値をオフセット１１２を加算して制御することで検出されるディジタル画像の焦点位置を一定に保つＺセンサ１１３、及びカセット１１４内のウェーハ１００を試料室１０７に出し入れするローダ１１６(非表示)、及びウェーハ１００の外形形状を基準にウェーハ１００を位置決めするオリフラ検出器１１７(非表示)、及びウェーハ１００上のパターンを観察する為の光学式顕微鏡１１８、及びステージ６上に設けた標準試料片１１９よりなる。
第２の実施例の動作を説明する。まず、後で説明する方式でビット補正テーブルを設定しておく。全体制御部１１０は各部に動作を以下の手順で指示する。ローダ１１６(非表示)に指示を出し、ローダ１１６はウェーハ１００をカセット１１４から取出し、オリフラ検出器１１７(非表示)で外形形状を基準にウェーハ１００を位置決めし、ステージ６にウェーハ１００を搭載し、試料室１０７内を真空にする。搭載と共に、電子光学系１０６とリターディング電圧１０８の条件を設定し、ブランキングプレート１０４に電圧を印可して電子線２をOFFする。
次に、ステージを標準試料片１１９に移動し、Ｚセンサ１１３を有効として焦点をＺセンサ１１３の検出値＋オフセット１１２の一定に保ち、偏向器１０５をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランキングプレート１０４の電圧を切り、電子線２を必要なときのみウェーハ１００に照射し、二次電子偏向器３０でウェーハ１００より発生する二次電子７を４分割検出器３１ａ〜３１ｄに対してリング状に次々切り替えて入射させる。検出信号をそれぞれのプリアンプ３２ａ〜３２ｄ、及びＡ／Ｄ変換器３３ａ〜３３ｄでデジタル画像とする。オフセット１１２を変更してデジタル画像を複数枚検出し、検出毎に全体制御部１１０で最も画像の微分値の画像内総和が最高となる最適オフセット１１１を現在のオフセット値として設定する。
次に、ステージ６を移動し、搭載したウェーハ１００の検査すべき領域の走査開始位置に移動する。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有効にし、図１３に示した走査線１５３に沿ってステージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレート１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ１００に照射、走査する。ウェーハ１００より発生する二次電子７を二次電子偏向器３０でウェーハ１００より発生する反射電子又は二次電子を４分割検出器３１ａ〜３１ｄに対して図１１に示したサークルスキャン９２で次々切り替えて入射させる。
検出信号をそれぞれのプリアンプ３２ａ〜３２ｄ、及びＡ／Ｄ変換器３３ａ〜３３ｄでストライプ領域１５４のデジタル画像とし、メモリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とする。ステージ走査を繰り返すことで必要な領域全面の検査をする。ウェーハ１００の全面を検査する場合には図１４に示した順で検査する。画像処理回路１０で検出位置A １５５を検出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B １５６の画像と比較し差がある場所をパターン欠陥１１として抽出し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全体制御部１１０に送信する。
二次電子偏向器３０、４分割検出器３１ａ〜３１ｄ、プリアンプ３２ａ〜３２ｄ、Ａ／Ｄ変換器３３ａ〜３３ｄの動作を詳細に説明する。図１０にタイミングチャートを示す。二次電子偏向器は400MHzで４分割検出器３１ａ〜３１ｄに二次電子７を偏向し、４分割検出器３１ａ〜ｄ、プリアンプ３２ａ〜ｄ、A/D変換器３３ａ〜ｄでは、１００Mspsでサンプリングし、デジタル画像とする。それらを順次並べて４００Msps相当のデジタル画像データとしている。
なお、ここで説明した４分割検出器３１ａ〜３１ｄは、図３で説明したものと同じ構成のものである。
ビット補正テーブル１３０はＡ／Ｄ変換器３３ａ〜ｄ毎に、A/D変換の出力値ｘに対して補正後の値ｆa（ｘ）〜ｆd（ｘ）を出力する。基準のＡ／Ｄ変換器を３３ａとし、ｆa（ｘ）＝ｘとする。次に、各種材料でできたブランクウェーハの信号を検出、補正後の値が同一となるようにｆb（ｘ）〜ｆd（ｘ）の関数形状を調整する。
本実施例によると、ＳＥＭ画像を用いてウェーハ全面を検査してパターン欠陥１１のみを検出し、それらをユーザに提示できる特徴がある。
本実施例の変形例について説明する。
第１の変形例は、二次電子偏向器３０の走査方法を、図１１に示した走査方法のうち、サークルスキャン９２でなく、スイッチングスキャン９３等を用いるものである。本変形例によれば、４分割検出器３１ａ〜３１ｄ上での二次電子の走査がアナログ的な走査でないので、二次電子７の４分割検出器３１ａ〜３１ｄ上での位置ドリフトなどの変動要因に対して強いという特徴がある。
第２の変形例は、ビット補正テーブル１３０の代わりに線形演算をする回路を設けて検出器やプリアンプの特性を補正するものである。本変形例によれば、より簡単な回路で、高速な処理を実現できるという特徴がある。
以上説明した第２の実施例とその変形例によれば、個々の検出器のもつ動作速度のＮ倍の検出速度を得ることが可能になるので、より高速な検出を行うことが可能になる。
［実施例３］
本発明の第３の実施例を説明する。図１６に第３の実施例の構成を示す。電子線２を発生させる電子源１、及び電子源１からの電子線２を一定場所に収束させるコンデンサレンズ１０３とコンデンサレンズ１０３で収束した位置の近傍に設置し電子線２のON/OFFを制御をするブランキングプレート１０４と電子線２をＸＹ方向に偏向する偏向器１０５と電子線２を対象物基板５上に収束させる対物レンズ４よりなる電子光学系１０６、及び対象物基板であるウェーハ１００を真空に保持する試料室１０７、及びウェーハ１００を搭載し任意の位置の画像検出を可能とするリターディング電圧１０８を印可したステージ６、及び対象物基板５からの二次電子７検出器８の方向に偏向させるＥｘＢ１３、及び偏向させた二次電子７を収束させる収束光学系５１、及び収束光学系で収束させた二次電子７を
検出する２００MHzの帯域を持った検出器８、及び２００MHzの帯域を持ち、真空中に保持した試料室内に配置したプリアンプ５２、及びプリアンプ５２の出力を４００MspsでＡ／Ｄ変換しデジタル画像を得るＡ／Ｄ変換器２２、及びデジタル画像を記憶しておくメモリ１０９、及びメモリ１０９に記憶した記憶画像とＡ／Ｄ変換したデジタル画像を比較して、差がある場所をパターン欠陥１１として検出する画像処理回路１０、及び全体制御部１１０(全体制御部１１０からの制御線は図上では省略)、及びウェーハ１００の高さを測定し対物レンズ４の電流値をオフセット１１２を加算して制御することで検出されるディジタル画像の焦点位置を一定に保つＺセンサ１１３、及びカセット１１４内のウェーハ１００を試料室１０７に出し入れするローダ１１６(非表示)、及びウェーハ１００の外形形状を基準にウェーハ１００を位置決めするオリフラ検出器１１７(非表示)、及びウェーハ１００上のパターンを観察する為の光学式顕微鏡１１８、及びステージ６上に設けた標準試料片１１９よりなる。
ここで、検出器８は、図５に示したものと同じ構成である。
第３の実施例の動作を説明する。全体制御部１１０は各部に動作を以下の手順で指示する。ローダ１１６(非表示)に指示を出し、ローダ１１６はウェーハ１００をカセット１１４から取出し、オリフラ検出器１１７(非表示)で外形形状を基準にウェーハを位置決めし、ステージ６にウェーハ１００を搭載し、試料室１０７内を真空にする。搭載と共に、電子光学系１０６とリターディング電圧１０８、及びリターディング電圧１０８に応じた条件を収束光学系５１に設定し、ブランキングプレート１０４に電圧を印可して電子線２をOFFする。
つぎに、ステージを標準試料片１１９に移動し、Ｚセンサ１１３を有効として焦点をＺセンサ１１３の検出値＋オフセット１１２の一定に保ち、偏向器１０５をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランキングプレート１０４の電圧を切り、電子線２を必要なときのみウェーハ１００に照射し、その時ウェーハ１００より発生する二次電子７収束光学系５１を介して検出器８で検出、Ａ／Ｄ変換器２２でデジタル画像とする。オフセット１１２を変更してデジタル画像を複数枚検出し、検出毎に全体制御部１１０で最も画像の微分値の画像内総和が最高となる最適オフセット１１１を現在のオフセット値として設定する。
次に、ステージ６を移動し、搭載したウェーハ１００の検査すべき領域の走査開始位置に移動する。オフセット１１２に予め測定しておいたウェーハ固有のオフセットを加算して設定し、Ｚセンサ１１３を有効にし、図１３に示した走査線１５３に沿ってステージ６をＹ方向走査し、ステージ走査に同期して偏向器１０５をＸ方向に走査し、有効走査時にブランキングプレート１０４の電圧を切り電子線２をウェーハ１００に照射、走査する。ウェーハ１００上のダイ１５２は最終的に切り離されて製品になる単位で同一の配線パターンを持っている。ウェーハ１００より発生する二次電子７を検出器８で検出、プリアンプ５２で増幅後、Ａ／Ｄ変換器２２でストライプ領域１５４のデジタル画像を得、メモリ１０９に記憶する。ステージ６の走査終了後Ｚセンサ１１３を無効とする。ステージ走査
を繰り返すことで必要な領域全面の検査をする。ウェーハ１００の全面を検査する場合には図１４に示した順で検査する。
画像処理回路１０で検出位置A １５５を検出している場合にはメモリ１０９に記憶した検出位置B １５６の画像と比較し差がある場所をパターン欠陥１１として抽出し、パターン欠陥１１のリストを作成し、全体制御部１１０に送信する。
本実施例によると、ＳＥＭ画像を用いてウェーハ全面を検査してパターン欠陥１１のみを検出し、それらをユーザに提示することが可能になる。
また、本実施例によると収束光学系５１でリターディング電圧１０８に応じた二次電子７の収束位置を調整し、２００Msps帯域の検出器８を用いているため、高速性を持ち、しかも全ての二次電子等を検出器８に収束できる。
更に、本実施例によれば、１個の検出器で検出するので、検出信号のばらつきが少なく、安定して検出することが可能になる。また、それに伴って、信号処理回路を、比較的シンプルな構成で組むことが可能になる。
次に、本実施例の変形例を説明する。
第１の変形例は、リターディング電圧１０８に応じた二次電子７の収束位置の変化を、図５または図１６の収束光学系５１を用いて調整して検出器８に入射させる代わりに、図６に示したように、リターディング電圧１０８に応じた位置に複数個の検出器６１ａ、６１ｂを配置し、それらを切り替えて使用する例である。本変形例によれば、空間的な制約により検出器６１ａ、６１ｂを離れた位置に配置せざるをえない場合でも、対応が可能であるという特徴がある。
次に、第２の変形例は、図５または図１６の集束光学系５１を、図７に示したような、振り戻し偏向器７１に置き換えたものである。本変形例によると、偏向器１０５の影響による二次電子７の変位を補正することができるので、より安定に二次電子７を検出器８に収束させることができるという特徴がある。
次に、第３の変形例は、図８に示したように、反射板８１を追加して、この反射板８１に二次電子７を衝突させ、そのとき発生する二次電子８２を収束光学系５１で検出器８に収束させるようにするものである。本変形例によると、より安定に二次電子７を検出器８に収束させて、効率良く検出することができる。

図１は、従来の電子線式パターン検査装置の概略構成を示す正面図である。 図２は、本発明の第１の手段の概略構成を示す正面図である。 図３は、本発明の第２の手段の概略構成を示す正面図である。 図４は、本発明の第３の手段の概略構成を示す正面図である。 図５は、本発明の第４の手段の概略構成を示す正面図である。 図６は、本発明の第５の手段の概略構成を示す正面図である。 図７は、本発明の第６の手段の概略構成を示す正面図である。 図８は、本発明の第７の手段の概略構成を示す正面図である。 図９は、本発明による検出器の構成例を示す図である。 図１０は、本発明の第２の解決手段の動作方法を示す図である。 図１１は、二次電子偏向器による二次電子の検出器上での動作を示す検出器の平面図である。 図１２は、第１の実施例に係る装置の概略構成を示す正面図である。 図１３は、検査の順序を説明するウェハの平面図である。 図１４は、ウェーハ上の走査方法を説明するウェハの平面図である。 図１５は、本発明の第２の実施例に係る装置の概略構成を示す正面図である。 図１６は、本発明の第３の実施例に係る装置の概略構成を示す正面図である。

符号の説明

１・・・ 電子源 ２・・・ 電子線 ３・・・ 偏向器 ４・・・ 対物レンズ ５・・・対象物基板 ６・・・ステージ ７・・・二次電子 ８・・・検出器 ９・・・Ａ／Ｄ変換器 １０・・・画像処理回路 １１・・・パターン欠陥 １２・・・リターディング電圧 １３・・・ＥｘＢ ２０・・・４分割検出器 ３０・・・二次電子偏向器 ３１・・・４分割検出器 ３３・・・Ａ／Ｄ変換器 ４０・・・スマート検出器 ５１・・・収束光学系 ６１・・・検出器 ６２・・・プリアンプ ６３・・・信号合成回路、７１・・・偏向器 ７２・・・検出器 ８１・・・反射板 ８２・・・二次電子 ２８３・・・収束光学系 １０４・・・ブランキングプレート １０６・・・電子光学系 １０７・・・試料室 １０８・・・リターディング電圧 １１３・・・Zセンサ １１８・・・光学式顕微鏡

Claims (33)

1. 対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサ又は分割センサを用いて検出、A/D変換し、各センサで得られたデジタル信号を交互に並べることでセンサ単体の速度より高速なディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
2. 対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサ又は分割センサに時分割で切替えて入射、センサで検出、それぞれA/D変換し、時系列で並べることでセンサ単体より高速なディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
3. 対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサ又は分割センサを用いて検出、アナログスイッチで時系列に統合する事でセンサ単体で得られるより高速なアナログ信号を得てから A/D変換することでディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
4. 対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサ又は分割センサに時分割で順次切替えて入射、センサで検出、アナログスイッチで時系列を統合する事でセンサ単体より高速なアナログ信号を得、アナログ信号をA/D変換してディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
5. 対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサ又は分割センサを用いて並列で検出、検出信号をアナログ回路で加算、又は演算する事でアナログ信号を取得してからA/D変換して２００Msps以上の速度のディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
6. 対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサ又は分割センサを用い並列で検出する事で複数のアナログ信号を取得し、それぞれをA/D変換し、それらを加算、又は演算して２００Msps以上の速度のディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
7. 対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサを用いて検出、センサの信号をセンサと同一の半導体素子上に集積したプリアンプで増幅し、同一素子上又は外部に設けた機能で、それら信号をアナログで演算して１個又は複数個のアナログ信号とし、１個、又は複数個のアナログ信号をA/D変換することで２００Msps以上の速度のディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
8. 対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサを用いて検出、センサの信号をセンサと同一の半導体素子上に集積したプリアンプで増幅し、同一素子上又は外部に設けた機能で、A/D変換して、デジタル信号で演算して１個、又は複数個の２００Msps以上の速度のディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
9. 対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数個所に設置したいずれかのセンサを用いて検出、複数のセンサの信号を加算、又は複数のセンサの信号を演算、又選択したセンサのみの信号をA/D変換して２００Msps以上の速度のディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
10. 対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを反射板に衝突させ、発生する二次電子を収束光学系を介してセンサを用いて検出、センサの信号をA/D変換して２００Msps以上の速度のディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
11. 対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを収束光学系を介して１個、又は複数個のセンサを用いて検出、センサの信号を加算、又は演算してA/D変換して２００Msps以上の速度のディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
12. 対象物基板に荷電粒子を偏向器で位置を制御して照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかについて偏向器により生じた収束位置の変動を振り戻し光学系で補正してセンサを用いて検出、センサの信号をA/D変換して２００Msps以上の速度のディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
13. 対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサで分割して検出、アナログ信号で加算、又は演算、又は切替えて高速のアナログ信号を得、その信号をA/D変換するすることで２００Msps以上ディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
14. 対象物基板に荷電粒子を照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを複数のセンサで分割して検出、それぞれをA/D変換して、デジタル画像上で加算、又は演算、又は順次時系列に統合することで２００Msps以上ディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を元に欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
15. 連続移動させるステージ上に搭載した対象物基板に荷電粒子を静電偏向器で位置を制御して照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを１個又は複数のセンサで検出それらの信号をA/D変換する事で２００Msps以上の速度でディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を記憶し、記憶画像と検出したデジタル画像を比較することにより欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
16. 連続移動させるステージ上に搭載した対象物基板に荷電粒子を静電偏向器で位置を制御して照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを真空中に配置した１個又は複数のセンサとそのプリアンプで検出それらの信号をA/D変換する事で２００Msps以上の速度でディジタル画像を取得、取得したディジタル画像を記憶し、記憶画像と検出したデジタル画像を比較することにより欠陥を検査する事を特徴とするパターン検査方法。
17. 請求項１〜４項記載のデジタル画像に対して各センサ毎にセンサ等のばらつきを補正する事を特徴とするパターン検査方法。
18. 対象物基板に荷電粒子を照射する電子光学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを検出する複数のセンサ又は分割センサ、及び複数のセンサの信号をA/D変換するA/D変換器、及び各センサで得られたデジタル信号を交互に並べることでセンサ単体の速度より高速なディジタル画像とする画像整列手段、及びディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。
19. 対象物基板に荷電粒子を照射する電子光学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを時分割で切替える二次電子偏向手段、及び切替えた二次電子、反射電子、透過電子の何れかを検出する複数のセンサ又は分割センサ、及び複数のセンサの信号をA/D変換するA/D変換器、及び各センサで得られたデジタル信号を交互に並べることでセンサ単体の速度より高速なディジタル画像とする画像整列手段、及びディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。
20. 対象物基板に荷電粒子を照射する電子光学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを検出する複数のセンサ又は分割センサ、及び複数のセンサの信号を切替えることでセンサ単体の速度より高速なアナログ信号とするアナログスイッチ、及び切替えたアナログ信号をA/D変換してデジタル画像とするA/D変換器、及びディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。
21. 対象物基板に荷電粒子を照射する電子光学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを時分割で切替える二次電子偏向手段、及び切替えた二次電子、反射電子、透過電子の何れかを検出する複数のセンサ又は分割センサ、及び複数のセンサの信号を切替えることでセンサ単体の速度より高速なアナログ信号とするアナログスイッチ、及び切替えたアナログ信号をA/D変換してデジタル画像とするA/D変換器、及びディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。
22. 対象物基板に荷電粒子を照射する電子光学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを検出する複数のセンサ又は分割センサ、及び複数のセンサのアナログ信号を加算又は演算する演算回路、及びアナログ信号を２００Msps以上の速度でA/D変換してデジタル画像とするA/D変換器、及びディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。
23. 対象物基板に荷電粒子を照射する電子光学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを検出する複数のセンサ又は分割センサ、及びアナログ信号を２００Msps以上の速度でA/D変換してデジタル画像とするA/D変換器、及び複数のデジタル信号を加算又は演算する演算回路、及び加算又は演算したディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。
24. 対象物基板に荷電粒子を照射する電子光学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを検出する分割センサ、及び同素子、又は同一パッケージ上に設けたプリアンプ、及び複数のセンサのアナログ信号を加算又は演算して１個又は複数個のアナログ信号を得る演算回路、及び１個又は複数個のアナログ信号を２００Msps以上の速度でA/D変換、演算してデジタル画像とするA/D変換器、及びディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。
25. 対象物基板に荷電粒子を照射する電子光学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを検出する分割センサ、及び同素子、又は同一パッケージ上に設けたプリアンプ、及び２００Msps以上の速度でA/D変換、演算してデジタル画像とするA/D変換器、デジタル画像を加算又は演算して１個又は複数個のデジタル画像を得る演算回路、及び１個又は複数個のディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。
26. 対象物基板に荷電粒子を照射する電子光学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを検出する複数個所に設置センサ、及び複数のセンサの信号を加算、又は複数のセンサの信号を演算、又選択する信号合成回路、及びアナログ信号を２００Msps以上の速度でA/D変換してデジタル画像を得るA/D変換器、及びディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。
27. 対象物基板に荷電粒子を照射する電子光学系、及び対象物基板から発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを衝突させる反射板、及び反射板で発生する二次電子を収束させる収束光学系、及び二次電子を検出するセンサ、及びセンサの信号を２００Msps以上の速度でA/D変換してディジタル画像を得るA/D変換器、及びディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。
28. 対象物基板に荷電粒子を照射する電子光学系、及び対象物基板より発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを収束させる収束光学系及び、収束した二次電子、反射電子、透過電子の何れか検出する１個、又は複数個のセンサ、及び１個又は複数個の信号を加算、又は演算する演算回路、及びアナログ信号をA/D変換して２００Msps以上の速度のディジタル画像を得るA/D変換器、及びディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。
29. 対象物基板に荷電粒子を静電偏向器で位置を制御して照射する電子光学系、及び対象物基板より発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを該静電偏向器と同期して偏向させる二次電子偏向器、及び二次電子偏向器で偏向した二次電子、反射電子、透過電子の何れか検出する１個、又は複数個のセンサ、及び１個又は複数個の信号を加算、又は演算する演算回路、及びアナログ信号をA/D変換して２００Msps以上の速度のディジタル画像を得るA/D変換器、及びディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。
30. 対象物基板に荷電粒子を照射する電子光学系、及び発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを検出する複数のセンサ、及びセンサの信号を加算、又は演算、又は切替える演算回路、及びアナログ信号をA/D変換することで２００Msps以上ディジタル画像を取得するA/D変換器、及びディジタル画像を元に欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。
31. 連続移動ステージ及び、ステージ上に搭載した対象物基板に荷電粒子を静電偏向器で位置を制御して照射する電子光学系、及び対象物基板より発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを検出する１個又は複数のセンサ、及びセンサの信号をA/D変換する事で２００Msps以上の速度のディジタル画像を取得するA/D変換器、及びディジタル画像を記憶する記憶手段、及び記憶手段よりの画像と検出したデジタル画像を比較することにより欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。
32. 連続移動ステージ、及びステージ上に搭載した対象物基板に荷電粒子を静電偏向器で位置を制御して照射する電子光学系、及び対象物基板より発生する二次電子、反射電子、透過電子の何れかを真空中に配置して検出する１個又は複数のセンサ、及びセンサに近接して真空中に配置しセンサの信号を増幅するプリアンプ、及びセンサの信号をA/D変換する事で２００Msps以上の速度でディジタル画像を得るA/D変換器、及びディジタル画像を記憶する記憶手段、及び記憶手段に記憶した記憶画像と検出したデジタル画像を比較することにより欠陥を検査する欠陥検査手段より構成されるパターン検査装置。
33. 請求項１８〜２１項記載のデジタル画像に対して各センサ毎にセンサ等のばらつきを補正する信号量補正テーブルを持つ事を特徴とするパターン検査装置。
    

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