JP2009224233A - Charged particle beam inspection apparatus and data display method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置や液晶等の微細な回路パターンを有する基板の欠陥を検査する技術に係わり、特に荷電粒子線を用いた検査装置、およびデータ表示方法に関する。 The present invention relates to a technique for inspecting a defect of a substrate having a fine circuit pattern such as a semiconductor device or a liquid crystal, and more particularly to an inspection apparatus using a charged particle beam and a data display method.
LSIやメモリ等の半導体装置は、半導体ウエハに回路パターンが形成されることで製造され、液晶等の場合はガラス基板に回路パターンが形成されることで製造されるので、回路パターンが所望の形状寸法に仕上がっているかどうか、異物や傷がないかどうかを、製造プロセスの途中で検査することが、製品の歩留り率向上のために、重要である。また、半導体装置の回路パターンを半導体ウエハに形成するときに用いられるリソグラフィ技術では、回路パターンの原画となるフォトマスクにも回路パターンが形成され、このフォトマスクに所望の回路パターンが形成されているかどうかの検査も行われる。 Semiconductor devices such as LSI and memory are manufactured by forming a circuit pattern on a semiconductor wafer, and in the case of liquid crystal, etc., they are manufactured by forming a circuit pattern on a glass substrate. In order to improve the yield rate of the product, it is important to inspect in the middle of the manufacturing process whether it is finished in dimensions and whether there is any foreign matter or scratch. In addition, in lithography technology used when forming a circuit pattern of a semiconductor device on a semiconductor wafer, a circuit pattern is also formed on a photomask that is an original image of the circuit pattern, and whether a desired circuit pattern is formed on the photomask. An inspection is also performed.
検査には、基板に光を照射して検査する光学式顕微鏡の技術を応用した検査装置や、基板に電子ビームやイオンビームなどの荷電粒子線を照射して検査する電子顕微鏡やイオンビーム顕微鏡の技術を応用した検査装置が開発され、使用されている。 For inspection, an inspection device that applies optical microscope technology that inspects the substrate by irradiating light, or an electron microscope or ion beam microscope that inspects the substrate by irradiating a charged particle beam such as an electron beam or ion beam. Inspection equipment applying technology has been developed and used.
ここでは、半導体ウエハの検査を一例として説明する。半導体装置は、半導体ウエハ上にフォトマスクに形成されたパターンを、リソグラフィー処理及びエッチング処理により転写する工程を繰り返すことにより、製造される。半導体ウエハ上のパターンに存在する欠陥を検査する荷電粒子線検査装置は、半導体ウエハに荷電粒子線を照射し、基板から発生する二次電子や反射電子を検出し、検出した信号を画像化して欠陥を検出する。しかし、半導体ウエハの面積に対して、荷電粒子線のスポットの大きさははるかに小さく、半導体ウエハ1枚の全面を検査するためには、膨大な時間がかかってしまう。この対策として、半導体ウエハを一方向に連続移動させながら、荷電粒子線を走査することで、少しでも検査時間のスループットを向上させようとする試みがなされている(例えば、特許文献1参照)。 Here, a semiconductor wafer inspection will be described as an example. A semiconductor device is manufactured by repeating a process of transferring a pattern formed on a photomask on a semiconductor wafer by lithography and etching. A charged particle beam inspection system that inspects defects present in patterns on a semiconductor wafer irradiates a semiconductor wafer with charged particle beams, detects secondary electrons and reflected electrons generated from the substrate, and images the detected signals. Detect defects. However, the size of the charged particle beam spot is much smaller than the area of the semiconductor wafer, and it takes an enormous amount of time to inspect the entire surface of one semiconductor wafer. As a countermeasure, an attempt has been made to improve the inspection time throughput by scanning the charged particle beam while continuously moving the semiconductor wafer in one direction (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、荷電粒子線検査装置は、電子ビームやイオンビームを用いることから、通過領域を真空にするため、密閉された容器の中に収納しなければならず、内部の状況を目視確認することができない。そこで、生成された画像をリアルタイムで表示させることにより、検査の設定パラメータの間違いを早期に発見するようにした技術が開発されている(例えば、特許文献2参照)。 However, since the charged particle beam inspection apparatus uses an electron beam or an ion beam, it must be housed in a sealed container in order to make the passage region vacuum, and the internal situation can be visually confirmed. Can not. In view of this, a technique has been developed in which a generated image is displayed in real time so that an error in an inspection setting parameter is detected at an early stage (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、画像表示は検査結果がわかるだけであり、装置内部の状況、特に、半導体ウエハの移動状況を知ることはできないため、検査途中の機械的な要因による不具合を早期に発見することができなかった。 However, the image display only shows the inspection result, and it is not possible to know the internal situation of the apparatus, especially the movement state of the semiconductor wafer, so it is not possible to detect defects due to mechanical factors during the inspection at an early stage. It was.
本発明は、ステージに起因する異常を早期に発見して、迅速な対応をとることができる荷電粒子線検査装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a charged particle beam inspection apparatus that can detect an abnormality caused by a stage at an early stage and can take a quick response.
本発明の実施態様によれば、ステージに配置された被検査基板を連続的に移動させながら荷電粒子線を照射し、発生した二次信号に基づいて画像を生成する荷電粒子線検査装置であって、ステージの連続的な移動の位置を計測する位置モニタ測長器と、計測された位置から速度を算出する制御回路と、計測された位置と算出された速度の時間的な変化を表示するディスプレイとを備えたことを特徴とする。 According to an embodiment of the present invention, there is provided a charged particle beam inspection apparatus that irradiates a charged particle beam while continuously moving a substrate to be inspected arranged on a stage and generates an image based on a generated secondary signal. The position monitor length measuring device that measures the position of continuous movement of the stage, the control circuit that calculates the speed from the measured position, and the temporal change in the measured position and the calculated speed are displayed. And a display.
本発明によれば、ステージの稼動状態がリアルタイムでディスプレイに表示されるので、ステージに起因する異常を早期に発見でき、迅速な対応をとることができる。 According to the present invention, since the operating state of the stage is displayed on the display in real time, an abnormality caused by the stage can be found at an early stage, and prompt action can be taken.
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図1は、荷電粒子線を用いた検査装置の構成を示す縦断面図であり、主要な構成を略縦断面図と機能図とで表している。回路パターン検査装置1は、半導体ウエハである被検査基板7に荷電粒子を照射し、被検査基板7から発生する二次電子や反射電子を検出して画像化し、被検査基板7の欠陥を検出する装置である。回路パターン検査装置1には、室内が真空排気される検査室2と、検査室2内に被検査基板7を搬送するためのXステージ13及びYステージ14を有する。搬送機構については省略している。Xステージ13及びYステージ14は、レーザ干渉計などの位置モニタ測長器3により、それぞれの位置が計測され、位置データがリアルタイムで補正制御回路4へ送られる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of an inspection apparatus using a charged particle beam, and the main configuration is represented by a schematic longitudinal sectional view and a functional diagram. The circuit
検査室2内の荷電粒子源8で発生した荷電粒子線12は、コンデンサレンズ9で集束され、対物レンズ10で被検査基板7へ細く絞られて照射される。このとき、荷電粒子線12のスポットの大きさは小さいので、図示しない走査偏向器により被検査基板7を画像化する幅だけY方向に走査され、同時にXステージ13が走査方向に対して直角方向に連続移動する。被検査基板7からは二次電子や反射電子が発生するので、検出器11で検出し、アナログ信号をディジタル信号に変換した後に画像処理部5へ送られる。画像処理部5では、検出器11で検出した信号から画像を形成する。画像のY方向の寸法は、ディスプレイへ表示させる大きさを考慮して予め決めておく。このようにして形成された画像を、インターフェース6のディスプレイへ表示させる。
The
また、補正制御回路4へ送られたステージの位置データは、後述する演算処理の上、画像処理部5へ送られ、図示しないディスプレイへ表示される。
Further, the stage position data sent to the
図2は、インターフェース6のディスプレイに表示される画面のレイアウトを示す画面図である。画面には、被検査基板7の画像や、半導体装置の配列を模式的に表したマップ図などが表示される表示部15と、複数のモード切替えボタンが配置されたモード切替えボタン領域16を有し、オペレータの所望の表示モードを選択することが可能である。
FIG. 2 is a screen diagram showing a layout of a screen displayed on the display of the interface 6. The screen includes a
図3は、ステージ位置の測定結果を示すグラフである。図3(a)は、連続移動するXステージのステージ移動に伴う測長値の時間変位を示し、横軸は時間、縦軸は測長値である。理想的には、直線が望ましいが、測定値にはゆらぎがある。図3(a)の破線で囲んだ部分の拡大図を、図3(b)に示す。測長値は連続的な値ではなく、予め決められた測長値サンプリング周期で測長された瞬時測長値である。測長値サンプリング周期は短いため、画像処理部5のマイクロプロセッサの処理能力を考慮して、瞬時測長値の値を平均化した値を、ディスプレイへ表示させるようにする。図の例では、瞬時測長値6個分の平均値を求めることとして、平均化周期を予め設定し、平均化周期に含まれる6個の瞬時測長値の平均値を算出する。この平均測長値を、平均化周期内の代表測長値とする。
FIG. 3 is a graph showing the measurement result of the stage position. FIG. 3A shows the time displacement of the length measurement value accompanying the stage movement of the X stage that moves continuously. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the length measurement value. Ideally, a straight line is desirable, but the measured value has fluctuations. FIG. 3B shows an enlarged view of a portion surrounded by a broken line in FIG. The length measurement value is not a continuous value, but an instantaneous length measurement value measured at a predetermined length measurement value sampling period. Since the measurement value sampling cycle is short, the averaged value of the instantaneous measurement value is displayed on the display in consideration of the processing capability of the microprocessor of the
次に、平均化周期ごとに、平均化周期内の最初の瞬時測長値の直前の先頭タイムtsと、代表測長値に対応するモニタードタイムtmを求める。モニタードタイムtmは、平均化周期内の中心時間であり、合算データの個数の半分と測長サンプリング周期の積に先頭タイムtsを加算したものとして定義される。モニタードタイムtmにおけるステージ移動速度は、単位時間あたりのステージ移動量で表現する。モニタードタイムtmにおけるステージ移動速度は、最新モニタードタイムにおける平均測長値とN段前(図中では1段前)の測長値サンプリング周期内で取得した平均測長値との差分を平均化周期から算出して求める。以上の各値が求まれば、図3(b)に示すN番目の次のN+1番目のステージ位置データを予測することができる。 Next, for each averaging period, a head time ts immediately before the first instantaneous length measurement value in the average period and a monitored time tm corresponding to the representative length measurement value are obtained. The monitored time tm is the central time within the averaging period, and is defined as the product of the half of the total number of data and the length measurement sampling period plus the start time ts. The stage moving speed at the monitored time tm is expressed by the stage moving amount per unit time. The stage moving speed at the monitored time tm is the average of the difference between the average measured value at the latest monitored time and the average measured value obtained within the measured value sampling cycle before N stages (one stage before in the figure). Calculated from the conversion cycle. If the above values are obtained, the N-th next N + 1-th stage position data shown in FIG. 3B can be predicted.
図4は、図2に示した表示部15に、Xステージ13の位置の時間的変動を表示した画面図であり、図1に示した位置モニタ測長器の位置データから生成することができる。図4に示すように、オペレータにとって、Xステージの移動が直線的かどうかが目視でわかる。さらに、縦軸を位置ではなく速度にすることによって、基準が斜めから水平になるので、オペレータにとって、より一層、ステージ位置の変動を知ることができる。
FIG. 4 is a screen diagram in which the time variation of the position of the
図5は、図2に示した表示部15に、Xステージ13の速度の時間的変動を表示した画面図である。Xステージは、速度が一定になるように制御されるが、駆動部の機械的誤差や振動などの要因により、わずかな速度のむらが発生している。図5に、速度の変動の許容値を示すライン17を表示させることで、許容値を超えたかどうかを、オペレータは目視で容易に確認することができるので、速度の変動に起因する異常を早期に発見し、対策を講じることができる。
FIG. 5 is a screen diagram in which the time variation of the speed of the
図6は、図2に示した表示部、あるいは、複数の回路パターン検査装置に接続された図示しない監視装置のディスプレイの表示部に、複数の回路パターン検査装置のXステージの位置と速度の時間的変動を表示した画面図である。図の例では、3台の回路パターン検査装置A,B,CのXステージの状況が表示されている。表示部15の左側には図4に示したXステージ13の位置の時間的変動が、右側には図5に示したXステージ13の速度の時間的変動が表示されている。これにより、オペレータは、各装置の状態を監視することが可能となり、どの装置に異常があったかを早期に発見し、対策を講じることができる。また、回路パターン検査装置と監視装置とを通信手段で接続しているため、半導体ウエハの製造装置から離れたプロセスコントロールルームに監視装置を設置して、複数の回路パターン検査装置の一元管理を行うことができる。また、インターネット等の通信回線を利用して遠隔地から監視を行うことも可能となる。
FIG. 6 shows the position and speed time of the X stage of the plurality of circuit pattern inspection apparatuses on the display section shown in FIG. 2 or the display section of a display device (not shown) connected to the plurality of circuit pattern inspection apparatuses. FIG. In the example of the figure, the status of the X stage of three circuit pattern inspection apparatuses A, B, and C is displayed. The time variation of the position of the
以上述べたように、本発明によれば、ステージの稼動状態がリアルタイムでディスプレイに表示されるので、ステージに起因する異常を早期に発見でき、迅速な対応をとることができる。 As described above, according to the present invention, since the operating state of the stage is displayed on the display in real time, an abnormality caused by the stage can be found at an early stage, and a quick response can be taken.
1 回路パターン検査装置
3 位置モニタ測長器
4 補正制御回路
5 画像処理部
6 インターフェース
7 被検査基板
13 Xステージ
14 Yステージ
15 表示部
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