JP2011003480A - Scanning electron microscope type visual inspection device and its image signal processing method - Google Patents

Scanning electron microscope type visual inspection device and its image signal processing method Download PDF

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祐介 用田
Shuji Kikuchi
修司 菊地
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芳郎 郡司
Yusuke Ominami
祐介 大南
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an SEM type visual inspection device capable of setting flexibly the scanning method and its image signal processing method.SOLUTION: The SEM type visual inspection device utilizes a concept of a scanning set 101 in which a plurality of scanning are handled as one unit of scanning. In the scanning set 101, a plurality of scanning are defined, for example, by the number of scanning lines "4" and the distance between the scanning lines "2". When information of the scanning set 101 is defined, a scanning control part of the SEM type visual inspection device carries out a scanning control to perform scanning of the scanning lines for the number of scanning lines "4" for every distance between the scanning lines "2" from the scanning line of a reference position address, based on the information of that scanning set 101. Further, when the scanning as defined by the scanning set 101 is completed, the scanning control part continues the scanning control by the same scanning set 101 while incrementing one by one the reference position address.

Description

本発明は、半導体ウェーハなど微細パターンが形成された基板の表面欠陥の検査に好適なSEM(Scanning Electron Microscope)式外観検査装置およびその画像信号処理方法に関する。   The present invention relates to a scanning electron microscope (SEM) type appearance inspection apparatus suitable for inspection of surface defects of a substrate such as a semiconductor wafer on which a fine pattern is formed, and an image signal processing method thereof.

微細加工技術の進展に伴い、半導体ウェーハなどの基板の表面欠陥の検査にSEM式外観検査装置が活発に利用されるようになってきた。SEM式外観検査装置では、検査対象の基板表面に電子線を照射し、発生する二次電子を検出して、その検出した二次電子量に基づき、基板の表面画像が生成される。その場合、検出される二次電子量が微小であるため、そのS/N(Signal to Noise Ratio)を向上させるために、通常、同じ箇所を多数回走査して、その検出値の平均がとられる。   With the progress of microfabrication technology, SEM type visual inspection equipment has been actively used for inspection of surface defects of substrates such as semiconductor wafers. In the SEM type appearance inspection apparatus, the substrate surface to be inspected is irradiated with an electron beam, the generated secondary electrons are detected, and a surface image of the substrate is generated based on the detected amount of secondary electrons. In that case, since the amount of secondary electrons detected is very small, in order to improve the S / N (Signal to Noise Ratio), the same location is usually scanned many times, and the average of the detected values is reduced. It is done.

また、SEM式外観検査装置は、半導体ウェーハなど大量生産品の製造ラインで用いられるため、その検査においては、高スループット性が求められる。また、SEM式外観検査装置では、電子線を被検査試料(半導体ウェーハなど)に照射するものであるため、被検査試料の表面の絶縁体部分には、電荷が蓄積されることがある。その場合には、電荷が放電される時間を待って、次の走査を行ったほうがコントラストのよい画像信号が得られる場合がある。   In addition, since the SEM appearance inspection apparatus is used in a production line for mass-produced products such as semiconductor wafers, high throughput is required for the inspection. In addition, since the SEM visual inspection apparatus irradiates a sample to be inspected (such as a semiconductor wafer) with an electron beam, charges may be accumulated on the insulator portion on the surface of the sample to be inspected. In that case, an image signal with better contrast may be obtained when the next scanning is performed after waiting for the time for the electric charge to be discharged.

そこで、SEMを含め、SEM式外観検査装置では、その画像信号の取得や処理については、従来から様々な工夫が施されている。例えば、特許文献1には、取得されたSEM画像信号を加算平均処理によりS/Nを向上させること、また、2次元空間上の近隣の画素との間でフィルタリング処理をして、画像の明りょう性を向上させること、などについての技術が開示されている。   In view of this, in the SEM type visual inspection apparatus including the SEM, various techniques have been conventionally used for obtaining and processing the image signal. For example, Patent Document 1 discloses that an SEM image signal obtained by performing an averaging process on an acquired SEM image signal is subjected to a filtering process between neighboring pixels in a two-dimensional space, thereby clarifying the image. Techniques for improving the toughness are disclosed.

特開平6−318250号公報JP-A-6-318250

しかしながら、特許文献1に開示された技術は、SEM式外観検査装置を対象としていないため、検査のスループットを向上させることについての考慮はされていない。また、画像信号の処理方法も固定的に定められたものであるため、それをSEM式外観検査装置に適用した場合、ユーザが工夫をして高スループットの走査方法を設定したり、被検査試料の帯電などに対応可能な走査方法を設定したりすることはできない。   However, since the technique disclosed in Patent Document 1 is not intended for the SEM visual inspection apparatus, no consideration is given to improving the inspection throughput. Also, since the image signal processing method is fixedly determined, when it is applied to an SEM visual inspection apparatus, the user can devise a setting of a high-throughput scanning method or a sample to be inspected. It is not possible to set a scanning method that can cope with charging of the image.

そこで、本発明は、高スループットの走査方法や、被検査試料への帯電などに対応可能な走査方法など、走査方法をフレキシブルに設定することが可能なSEM式外観検査装置およびその画像信号処理方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides an SEM type visual inspection apparatus capable of flexibly setting a scanning method, such as a high-throughput scanning method and a scanning method capable of handling charging of a sample to be inspected, and an image signal processing method thereof. The purpose is to provide.

前記目的を達成するために、本発明では、複数の走査を1つの単位の走査として取り扱う走査セットの概念を利用する。走査セットは、複数の走査を走査ライン数と走査ライン間の距離とで定められる。そこで、この走査セットの情報が定められると、SEM式外観検査装置の走査制御部は、その走査セットの情報に基づき、所定の初期位置のアドレスの走査ラインから前記定められた走査ライン間距離ごとに前記定められた走査ライン数の走査ラインの走査を行う走査制御を行う。さらに、その走査セットで定められた走査が終わったときには、前記所定の初期位置のアドレスを1つずつインクリメントしながら、同様の走査セットによる走査制御を行う。   In order to achieve the above object, the present invention uses the concept of a scan set that handles a plurality of scans as one unit scan. The scan set is defined by the number of scan lines and the distance between the scan lines. Therefore, when the information on the scan set is determined, the scan control unit of the SEM visual inspection apparatus determines the distance between the scan lines determined from the scan line at the address of the predetermined initial position based on the information on the scan set. Then, scanning control is performed to scan the scanning lines of the predetermined number of scanning lines. Further, when the scanning determined by the scanning set is completed, scanning control by the same scanning set is performed while incrementing the address of the predetermined initial position one by one.

このように、本発明では、SEM式外観検査装置の走査制御部は、走査セットに従った走査制御を実行するので、ユーザは、走査セットで定める情報により、SEM式外観検査装置に対して様々な走査方法を設定することができる。   As described above, in the present invention, the scan control unit of the SEM type visual inspection apparatus executes the scan control according to the scan set. A simple scanning method can be set.

本発明によれば、走査方法をフレキシブルに設定することが可能なSEM式外観検査装置およびその画像信号処理方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the SEM type external appearance inspection apparatus which can set a scanning method flexibly, and its image signal processing method can be provided.

本発明の実施形態に係るSEM式外観検査装置の構成の例を示した図。The figure which showed the example of the structure of the SEM type external appearance inspection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 二次電子検出部に含まれる画像信号処理部の構成の例を示した図。The figure which showed the example of a structure of the image signal process part contained in a secondary electron detection part. 走査セットの例を模式的に示した図。The figure which showed the example of the scanning set typically. 加算コントローラに含まれて、画像メモリアクセスのためのメモリアドレスを生成する画像メモリアドレス制御部の構成の例を示した図。The figure which showed the example of a structure of the image memory address control part which is contained in an addition controller and produces | generates the memory address for image memory access. 各走査セットの構成に応じて、走査セットメモリに格納されているデータの例を示した図。The figure which showed the example of the data stored in the scanning set memory according to the structure of each scanning set. 本実施形態に係るSEM式外観検査装置による基本走査方法の例を示した図。The figure which showed the example of the basic scanning method by the SEM type external appearance inspection apparatus which concerns on this embodiment. 基本走査方法における画像信号処理部の動作を表したフローチャートの例を示した図。The figure which showed the example of the flowchart showing operation | movement of the image signal process part in the basic scanning method. 本実施形態に係るSEM式外観検査装置によるプリチャージ付き加算走査法の例を示した図。The figure which showed the example of the addition scanning method with a precharge by the SEM type external appearance inspection apparatus which concerns on this embodiment. プリチャージ付き加算走査法における画像信号処理部の動作を表したフローチャートの例を示した図。The figure which showed the example of the flowchart showing operation | movement of the image signal process part in the addition scanning method with a precharge. 本実施形態に係るSEM式外観検査装置による多重ライン加算走査法の例を示した図。The figure which showed the example of the multiple line addition scanning method by the SEM type external appearance inspection apparatus which concerns on this embodiment. 多重ライン加算走査法における画像信号処理部の動作を表したフローチャートの例を示した図。The figure which showed the example of the flowchart showing operation | movement of the image signal process part in the multiline addition scanning method. 本実施形態に係るSEM式外観検査装置におけるGUI操作画面の例を示した図。The figure which showed the example of the GUI operation screen in the SEM type external appearance inspection apparatus which concerns on this embodiment.

以下、本発明の実施形態について添付図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<1.SEM式外観検査装置の全体構成>
図1は、本発明の実施形態に係るSEM式外観検査装置の構成の例を示した図である。図1に示すように、SEM式外観検査装置1は、真空ポンプ(図示せず)により室内が真空排気される検査室2と、検査室2内に被検査試料9を搬送するための予備室(図示せず)と、を備えている。この予備室は、通常、検査室2から独立して真空排気できるように構成されている。また、SEM式外観検査装置1は、検査室2および予備室の他に、画像処理部5、制御部6、二次電子検出部7、補正制御部43などを含んで構成されている。
<1. Overall configuration of SEM visual inspection apparatus>
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an SEM visual inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an SEM visual inspection apparatus 1 includes an inspection chamber 2 in which the chamber is evacuated by a vacuum pump (not shown), and a spare chamber for transporting a sample 9 to be inspected into the inspection chamber 2. (Not shown). This spare chamber is normally configured so that it can be evacuated independently from the examination chamber 2. The SEM appearance inspection apparatus 1 includes an image processing unit 5, a control unit 6, a secondary electron detection unit 7, a correction control unit 43 and the like in addition to the inspection room 2 and the spare room.

検査室2の内部は、大別して、電子光学系3、試料室8、光学顕微鏡部4から構成されている。電子光学系3は、電子銃10、電子線の引き出し電極11、コンデンサレンズ12、ブランキング偏向器13、走査偏向器15、絞り14、対物レンズ16、反射板17、ExB偏向器18を含んで構成されている。なお、二次電子検出部7のうち二次電子検出器20は、検査室2内の対物レンズ16の上方に配置されている。二次電子検出器20の出力信号は、検査室2の外に設置された二次電子検出部7内のプリアンプ21で増幅され、画像信号処理部22内のAD(Analog to Digital)変換器200(図2参照)でデジタルデータに変換される。   The inside of the examination room 2 is roughly divided into an electron optical system 3, a sample room 8, and an optical microscope unit 4. The electron optical system 3 includes an electron gun 10, an electron beam extraction electrode 11, a condenser lens 12, a blanking deflector 13, a scanning deflector 15, an aperture 14, an objective lens 16, a reflecting plate 17, and an ExB deflector 18. It is configured. The secondary electron detector 20 of the secondary electron detector 7 is disposed above the objective lens 16 in the examination room 2. The output signal of the secondary electron detector 20 is amplified by a preamplifier 21 in the secondary electron detection unit 7 installed outside the examination room 2, and an AD (Analog to Digital) converter 200 in the image signal processing unit 22. (See FIG. 2), it is converted into digital data.

試料室8は、試料台30、Xステージ31、Yステージ32、位置モニタ用測長器34、被検査試料高さ測定器35を含んで構成されている。光学顕微鏡部4は、検査室2の室内における電子光学系3の近傍であって、互いに影響を及ぼさない程度離れた位置に設けられている。このとき、電子光学系3と光学顕微鏡部4との間の距離は、既知であり、Xステージ31またはYステージ32が電子光学系3と光学顕微鏡部4の間の既知の距離を往復移動することができるように校正されている。光学顕微鏡部4は、光源40、光学レンズ41、CCDカメラ42を含んで構成されている。   The sample chamber 8 includes a sample stage 30, an X stage 31, a Y stage 32, a position monitor length measuring device 34, and an inspected sample height measuring device 35. The optical microscope unit 4 is provided in the vicinity of the electron optical system 3 in the room of the examination room 2 and at a position away from each other so as not to affect each other. At this time, the distance between the electron optical system 3 and the optical microscope unit 4 is known, and the X stage 31 or the Y stage 32 reciprocates the known distance between the electron optical system 3 and the optical microscope unit 4. It has been calibrated to be able to. The optical microscope unit 4 includes a light source 40, an optical lens 41, and a CCD camera 42.

画像処理部5は、第一画像記憶部46、第二画像記憶部47、演算部48、欠陥判定部49を含んで構成されている。二次電子検出部7を介して取得された電子線画像、または、CCDカメラ42を介して取得された光学画像は、モニタ50に表示される。   The image processing unit 5 includes a first image storage unit 46, a second image storage unit 47, a calculation unit 48, and a defect determination unit 49. An electron beam image acquired via the secondary electron detector 7 or an optical image acquired via the CCD camera 42 is displayed on the monitor 50.

制御部6は、SEM式外観検査装置1の動作全体を制御し、装置各部から様々な動作状態を示す情報を取得するとともに、装置各部に対して、種々の動作条件情報や動作命令を出力する。ここで、制御部6の記憶装置には、電子線発生時の加速電圧、電子線偏向幅、偏向速度、二次電子検出部7の信号取り込みタイミング、試料台移動速度などの動作条件をあらかじめ設定した情報が記憶されており、制御部6は、目的に応じてその動作条件を適宜選択したり、任意に変更したりすることができる。また、制御部6は、補正制御部43を介して、位置モニタ用測長器34、被検査試料高さ測定器35からの信号によって位置や高さのずれをモニタし、その結果により補正信号を生成し、電子線19が常に正しい位置に照射されるよう対物レンズ電源45や走査信号発生器44に補正信号を送る。   The control unit 6 controls the entire operation of the SEM visual inspection apparatus 1, acquires information indicating various operation states from each part of the apparatus, and outputs various operation condition information and operation commands to each part of the apparatus. . Here, in the storage device of the control unit 6, operating conditions such as an acceleration voltage at the time of generating an electron beam, an electron beam deflection width, a deflection speed, a signal capturing timing of the secondary electron detection unit 7 and a sample stage moving speed are set in advance. The control section 6 can appropriately select or arbitrarily change the operation condition according to the purpose. Further, the control unit 6 monitors the position and height deviations by signals from the position monitor length measuring device 34 and the inspected sample height measuring device 35 via the correction control unit 43, and a correction signal is obtained based on the result. And a correction signal is sent to the objective lens power supply 45 and the scanning signal generator 44 so that the electron beam 19 is always irradiated to the correct position.

なお、図示を省略しているが、制御部6は、オペレータが動作条件情報を設定したり、動作命令を入力したりするための入力装置や表示装置などからなるユーザインタフェースを備えている。その場合、そのユーザインタフェースは、画像処理部5に設けられたモニタ50を兼用する形態であってもよい。   Although not shown, the control unit 6 includes a user interface including an input device and a display device for an operator to set operation condition information and input an operation command. In that case, the user interface may be configured to also serve as the monitor 50 provided in the image processing unit 5.

SEM式外観検査装置1は、被検査試料9の画像を取得するためには、細く絞った電子線19を被検査試料9に照射し、二次電子51を発生させ、これらを電子線19の走査およびXステージ31、Yステージ32の移動と同期して検出することで、被検査試料9の走査画像を得る。   In order to acquire an image of the specimen 9 to be inspected, the SEM type visual inspection apparatus 1 irradiates the specimen 9 with a finely focused electron beam 19 to generate secondary electrons 51, which are emitted from the electron beam 19. By detecting in synchronization with scanning and movement of the X stage 31 and the Y stage 32, a scanned image of the sample 9 to be inspected is obtained.

一般に、SEM式外観検査装置1は、量産される半導体デバイスの製造工程で用いられることが想定されているので、検査速度が速いことが必須の性能条件である。従って、本実施形態に係るSEM式外観検査装置1では、通常のSEMのようにpAオーダの電流の電子線19を低速で走査するようなことをせず、また、多数回走査して各々の画像を重ね合せするようなこともしない。本実施形態では、被検査試料9の絶縁材料への帯電を抑制するために、電子線19の走査を高速で一回または数回程度行うようにし、また、S/N確保のために、電子線19の電流を、従来方式のSEMに比べて約1000倍以上の大電流(例えば、100nA)に設定する。   In general, since the SEM visual inspection apparatus 1 is assumed to be used in the manufacturing process of mass-produced semiconductor devices, a high inspection speed is an essential performance condition. Therefore, in the SEM type visual inspection apparatus 1 according to the present embodiment, the electron beam 19 having a current of pA order is not scanned at a low speed unlike a normal SEM, and each scanning is performed many times. It doesn't superimpose images. In the present embodiment, the electron beam 19 is scanned once or several times at a high speed in order to suppress the charging of the sample 9 to be inspected to the insulating material. The current of the line 19 is set to a large current (for example, 100 nA) that is about 1000 times or more that of a conventional SEM.

電子銃10には、拡散補給型の熱電界放出電子源が使用されている。この電子銃10を用いることにより、従来の、例えば、タングステン・フィラメント電子源や、冷電界放出型電子源に比べて安定した電子線電流を確保することができる。そのため、明るさ変動の少ない電子線画像が得られる。また、この電子銃10により電子線電流を大きく設定することができるため、後記するような高速検査を実現できる。電子線19は、電子銃10と引き出し電極11との間に電圧を印加することで、電子銃10から引き出される。   The electron gun 10 uses a diffusion supply type thermal field emission electron source. By using this electron gun 10, a stable electron beam current can be ensured as compared with, for example, a conventional tungsten filament electron source or a cold field emission electron source. Therefore, an electron beam image with little brightness fluctuation can be obtained. In addition, since the electron beam current can be set large by the electron gun 10, high-speed inspection as described later can be realized. The electron beam 19 is extracted from the electron gun 10 by applying a voltage between the electron gun 10 and the extraction electrode 11.

電子線19の加速は、電子銃10に高電圧の負の電位を印加することでなされる。これにより、電子線19は、その電位に相当するエネルギーで試料台30の方向に進み、コンデンサレンズ12で収束され、さらに対物レンズ16によって細く絞られて試料台30の上のXステージ31、Yステージ32の上に搭載された被検査試料9に照射される。被検査試料9としては半導体ウェーハ、チップ(ダイ)、液晶基板、マスクなどの微細回路パターンを有する基板などである。   The electron beam 19 is accelerated by applying a high negative potential to the electron gun 10. As a result, the electron beam 19 travels in the direction of the sample stage 30 with energy corresponding to the potential, is converged by the condenser lens 12, and is further narrowed down by the objective lens 16 to be X stage 31, Y on the sample stage 30. The sample 9 to be inspected mounted on the stage 32 is irradiated. The sample 9 to be inspected includes a semiconductor wafer, a chip (die), a liquid crystal substrate, a substrate having a fine circuit pattern such as a mask, and the like.

ブランキング偏向器13には、走査信号およびブランキング信号を発生する走査信号発生器44が接続され、電子線19をブランキングする必要があるときには、ブランキング偏向器13は、電子線19を偏向させ、電子線19が絞り14を通過しないように制御する。また、対物レンズ16には、対物レンズ電源45が接続される。また、対物レンズ電源45からの信号により電子線19の絞り量が調整される。   A scanning signal generator 44 that generates a scanning signal and a blanking signal is connected to the blanking deflector 13, and when it is necessary to blank the electron beam 19, the blanking deflector 13 deflects the electron beam 19. And control so that the electron beam 19 does not pass through the aperture 14. An objective lens power supply 45 is connected to the objective lens 16. Further, the aperture amount of the electron beam 19 is adjusted by a signal from the objective lens power supply 45.

被検査試料9には、高圧電源36により負の電圧を印加できるようにされている。この高圧電源36の電圧を調節することにより、電子線19を減速し、電子銃10の電位を変えずに被検査試料9への電子線照射エネルギーを最適な値に調節することができる。   A negative voltage can be applied to the sample 9 to be inspected by a high voltage power source 36. By adjusting the voltage of the high voltage power source 36, the electron beam 19 can be decelerated and the electron beam irradiation energy to the sample 9 to be inspected can be adjusted to an optimum value without changing the potential of the electron gun 10.

被検査試料9上に電子線19を照射することによって発生した二次電子51は、被検査試料9に印加された負の電圧により加速される。被検査試料9の上方に、電界と磁界の両方によって電子線19の軌道へは影響を与えずに二次電子の軌道を曲げるためのExB偏向器18が配置され、これにより加速された二次電子51は所定の方向へ偏向される。ExB偏向器18にかける電界と磁界の強度により、この偏向量を調整することができる。また、この電界と磁界は、被検査試料9に印加した負の電圧に連動させて可変させることができる。   The secondary electrons 51 generated by irradiating the inspection sample 9 with the electron beam 19 are accelerated by the negative voltage applied to the inspection sample 9. An ExB deflector 18 for bending the trajectory of the secondary electrons without affecting the trajectory of the electron beam 19 by both the electric field and the magnetic field is disposed above the specimen 9 to be inspected, and the secondary beam thus accelerated. The electrons 51 are deflected in a predetermined direction. This amount of deflection can be adjusted by the strength of the electric field and magnetic field applied to the ExB deflector 18. The electric field and magnetic field can be varied in conjunction with the negative voltage applied to the sample 9 to be inspected.

ExB偏向器18により偏向された二次電子51は、所定の条件で反射板17に衝突する。この反射板17は円錐形状をしており、被検査試料9に照射する電子線19をシールドするシールドパイプの機能も有している。この反射板17に加速された二次電子51が衝突すると、反射板17からは数eVから50eVのエネルギーを持つ第二の二次電子52が発生する。   The secondary electrons 51 deflected by the ExB deflector 18 collide with the reflection plate 17 under a predetermined condition. The reflector 17 has a conical shape, and also has a function of a shield pipe that shields the electron beam 19 that irradiates the specimen 9 to be inspected. When the accelerated secondary electrons 51 collide with the reflector 17, second secondary electrons 52 having an energy of several eV to 50 eV are generated from the reflector 17.

二次電子検出部7は、真空排気された検査室2内に設けられた二次電子検出器20、検査室2の外に設けられたプリアンプ21、画像信号処理部22、高圧電源26、プリアンプ駆動電源27、AD変換器駆動電源28、逆バイアス電源29が設けられて構成されている。二次電子検出部7のうち、プリアンプ21、画像信号処理部22、プリアンプ駆動電源27、AD変換器駆動電源28は、高圧電源26により正の電位にフローティングされている。   The secondary electron detector 7 includes a secondary electron detector 20 provided in the evacuated examination room 2, a preamplifier 21 provided outside the examination room 2, an image signal processor 22, a high voltage power supply 26, a preamplifier. A drive power supply 27, an AD converter drive power supply 28, and a reverse bias power supply 29 are provided. Of the secondary electron detector 7, the preamplifier 21, the image signal processor 22, the preamplifier drive power supply 27, and the AD converter drive power supply 28 are floated to a positive potential by the high voltage power supply 26.

二次電子検出部7のうち、二次電子検出器20は、検査室2内の対物レンズ16の上方に配置されている。反射板17に衝突して発生した第二の二次電子52は、逆バイアス電源29の正の電位によって生成された吸引電界により二次電子検出器20へ導かれる。   Of the secondary electron detector 7, the secondary electron detector 20 is disposed above the objective lens 16 in the examination room 2. The second secondary electrons 52 generated by colliding with the reflecting plate 17 are guided to the secondary electron detector 20 by the attractive electric field generated by the positive potential of the reverse bias power source 29.

二次電子検出器20は、二次電子51が反射板17に衝突して発生した第二の二次電子52を、電子線19の走査のタイミングと連動して検出するように構成されている。走査タイミングと第二の二次電子52検出との連動は、走査タイミングを制御する補正制御部43からの同期信号53によって行われる。二次電子検出器20の出力信号は、検査室2の外に設置されたプリアンプ21で増幅され、画像信号処理部22に含まれるAD変換器200(図2参照)によりデジタルデータに変換される。   The secondary electron detector 20 is configured to detect the second secondary electrons 52 generated when the secondary electrons 51 collide with the reflector 17 in conjunction with the scanning timing of the electron beam 19. . The link between the scanning timing and the detection of the second secondary electrons 52 is performed by a synchronization signal 53 from a correction control unit 43 that controls the scanning timing. The output signal of the secondary electron detector 20 is amplified by a preamplifier 21 installed outside the examination room 2 and converted into digital data by an AD converter 200 (see FIG. 2) included in the image signal processing unit 22. .

画像信号処理部22は、AD変換器200(図2参照)を含んで構成され、二次電子検出器20からの出力信号をプリアンプ21によって増幅し、AD変換器200によりデジタル変換し、デジタル変換した信号(画像信号)を、例えば、1走査分のごとに加算平均化などの処理を施し、光変換部23、光伝送路24、電気変換部25を介して、画像処理部5へ伝送する。なお、画像信号処理部22の構成および機能については、別途、図面を参照して詳細に説明する。   The image signal processing unit 22 includes an AD converter 200 (see FIG. 2), amplifies the output signal from the secondary electron detector 20 by the preamplifier 21, performs digital conversion by the AD converter 200, and performs digital conversion. The processed signal (image signal) is subjected to processing such as addition averaging every scan, for example, and transmitted to the image processing unit 5 via the light conversion unit 23, the optical transmission path 24, and the electric conversion unit 25. . The configuration and function of the image signal processing unit 22 will be described in detail separately with reference to the drawings.

本実施形態のSEM式外観検査装置1では、Xステージ31、Yステージ32上に搭載された被検査試料9を走査する電子線19の走査方法として、検査実行時にXステージ31、Yステージ32を静止させて電子線19を被検査試料9に対して二次元(例えばx、y方向)に走査する方法と、検査実行時にYステージ32(Xステージ31とともに)をy方向に連続して一定速度で移動させて電子線19をx方向に直線的に走査する方法と、のいずれかを選択可能なように構成する。   In the SEM type visual inspection apparatus 1 of the present embodiment, the X stage 31 and the Y stage 32 are used at the time of inspection as a scanning method of the electron beam 19 for scanning the specimen 9 mounted on the X stage 31 and the Y stage 32. A method in which the electron beam 19 is scanned two-dimensionally (for example, in the x and y directions) with respect to the sample 9 to be inspected, and the Y stage 32 (together with the X stage 31) is continuously moved in the y direction at a constant speed during inspection. And a method of scanning the electron beam 19 linearly in the x direction by moving the position in the above manner.

前者の走査方法の場合、制御部6で入力された往路走査および復路走査の走査ラインを指示するコマンドが補正制御部43へ送られると、この指示コマンドに基づき走査信号発生器44から走査偏向器15に走査信号が送られ、x方向およびy方向の偏向電圧VxおよびVyが制御される。これにより電子線のx,y方向の偏向量が調整され、被検査試料9上を走査する電子線の走査ライン(x,y方向の二次元)や走査速度を制御することができる。ある特定の比較的狭い領域を検査する場合には、被検査試料9を静止させて検査する本方法が有利である。   In the case of the former scanning method, when a command instructing the scanning line for the forward scanning and the backward scanning input by the control unit 6 is sent to the correction control unit 43, the scanning deflector is scanned from the scanning signal generator 44 based on the command. A scanning signal is sent to 15, and deflection voltages Vx and Vy in the x and y directions are controlled. As a result, the amount of deflection of the electron beam in the x and y directions is adjusted, and the scanning line (two-dimensional in the x and y directions) and the scanning speed of the electron beam that scans the specimen 9 can be controlled. When inspecting a specific relatively narrow area, this method of inspecting the specimen 9 to be inspected is advantageous.

また、後者の走査方法の場合、制御部6で入力された走査ラインの指示コマンドが補正制御部43へ送られると、この指示コマンドに基づき走査信号発生器44から走査偏向器15に走査信号が送られ、x方向の偏向電圧Vxが制御されるとともに、補正制御部43から位置制御器(図示せず)に位置制御信号が送られ、この信号に基づきYステージ32の位置が制御される。これにより被検査試料9上を走査する電子線の走査ライン(x、y方向の二次元)や走査速度を制御することができる。比較的広い領域を検査するときは、被検査試料9を連続的に一定速度で移動させて検査する本方法が有効である。   In the latter scanning method, when a scanning line instruction command input by the control unit 6 is sent to the correction control unit 43, a scanning signal is sent from the scanning signal generator 44 to the scanning deflector 15 based on the instruction command. Then, the deflection voltage Vx in the x direction is controlled, and a position control signal is sent from the correction controller 43 to a position controller (not shown), and the position of the Y stage 32 is controlled based on this signal. Thereby, it is possible to control the scanning line (two-dimensional in the x and y directions) and scanning speed of the electron beam that scans the specimen 9 to be inspected. When inspecting a relatively wide area, this method of inspecting by inspecting the specimen 9 to be inspected continuously at a constant speed is effective.

Xステージ31およびYステージ32の位置をモニタする位置モニタ用測長器34として、ここでは、レーザ干渉測長計が用いられている。レーザ干渉測長計は、Xステージ31およびYステージ32の位置を実時間でモニタすることができ、その測長結果を制御部6へ転送することができる。また、Xステージ31およびYステージ32を駆動するモータ(図示省略)の回転数などのデータを取得して、各々の駆動部から制御部6に転送されるように構成されている。   As the position monitor length measuring device 34 for monitoring the positions of the X stage 31 and the Y stage 32, a laser interference length meter is used here. The laser interference length meter can monitor the positions of the X stage 31 and the Y stage 32 in real time, and can transfer the length measurement results to the control unit 6. In addition, data such as the number of rotations of a motor (not shown) for driving the X stage 31 and the Y stage 32 is acquired and transferred from each driving unit to the control unit 6.

従って、制御部6は、これらのデータに基いて電子線19が照射されている領域や位置を正確に把握することができ、必要に応じて実時間で電子線19の照射位置の位置ずれを補正制御部43で補正することができる。また、被検査試料9ごとに、電子線19を照射した領域を記憶装置に記憶することができる。   Therefore, the control unit 6 can accurately grasp the region and position where the electron beam 19 is irradiated based on these data, and if necessary, the position shift of the irradiation position of the electron beam 19 can be performed in real time. Correction can be performed by the correction control unit 43. In addition, the region irradiated with the electron beam 19 can be stored in the storage device for each sample 9 to be inspected.

被検査試料高さ測定器35は、光学式測定器、例えば、レーザ干渉測定器や反射光の位置で変化を測定する反射光式測定器が使用され、Xステージ31およびYステージ32上に搭載された被検査試料9の高さを実時間で測定できるように構成されている。本実施形態では、スリットを通過した細長い白色光を透明な窓越しに被検査試料9に照射し、反射光の位置を位置検出モニタにて検出し、位置の変動から高さの変化量を算出する方式を用いている。この光学式高さ測定器35の測定データに基いて、対物レンズ16の焦点距離がダイナミックに補正され、常に被検査領域に焦点が合った電子線19を照射できるようにされている。また、被検査試料9の反りや高さ歪みを電子線照射前に予め測定しておき、そのデータをもとに対物レンズ16の被検査領域毎の補正条件を設定するように構成することも可能である。   The sample height measuring device 35 is an optical measuring device such as a laser interference measuring device or a reflected light measuring device that measures changes at the position of reflected light, and is mounted on the X stage 31 and the Y stage 32. The height of the inspected sample 9 can be measured in real time. In this embodiment, the inspected sample 9 is irradiated with the elongated white light that has passed through the slit through the transparent window, the position of the reflected light is detected by the position detection monitor, and the amount of change in height is calculated from the change in position. Is used. Based on the measurement data of the optical height measuring device 35, the focal length of the objective lens 16 is dynamically corrected so that the electron beam 19 focused on the region to be inspected can always be irradiated. Further, it is also possible to measure in advance the warpage and height distortion of the specimen 9 to be inspected before electron beam irradiation, and to set correction conditions for each inspection area of the objective lens 16 based on the data. Is possible.

画像処理部5は、第一画像記憶部46、第二画像記憶部47、演算部48、欠陥判定部49、モニタ50などを含んで構成されている。画像信号処理部22から光変換部23、光伝送路24および電気変換部25を介して送信される画像信号は、第一画像記憶部46または第二画像記憶部47に記憶される。   The image processing unit 5 includes a first image storage unit 46, a second image storage unit 47, a calculation unit 48, a defect determination unit 49, a monitor 50, and the like. An image signal transmitted from the image signal processing unit 22 via the light conversion unit 23, the optical transmission path 24, and the electrical conversion unit 25 is stored in the first image storage unit 46 or the second image storage unit 47.

演算部48は、第一画像記憶部46に記憶された画像信号と第二画像記憶部47に記憶された画像信号との位置合せ、信号レベルの規格化、ノイズ信号を除去するための各種画像処理を施し、双方の画像信号を比較演算する。欠陥判定部49は、演算部48にて比較演算された差画像信号の絶対値を所定のしきい値と比較し、所定のしきい値よりも差画像信号レベルが大きい場合に、その画素を欠陥候補と判定し、モニタ50に、その位置や欠陥数などを表示する。なお、画像処理部5の構成および機能は、従来の一般的なSEM式外観検査装置に含まれる画像処理部の構成および機能と同様の構成であってもよい。   The arithmetic unit 48 aligns the image signal stored in the first image storage unit 46 with the image signal stored in the second image storage unit 47, normalizes the signal level, and removes various noise signals. Processing is performed, and both image signals are compared and calculated. The defect determination unit 49 compares the absolute value of the difference image signal calculated by the calculation unit 48 with a predetermined threshold value. If the difference image signal level is larger than the predetermined threshold value, the defect determination unit 49 It is determined as a defect candidate, and the position and the number of defects are displayed on the monitor 50. The configuration and function of the image processing unit 5 may be the same as the configuration and function of the image processing unit included in a conventional general SEM appearance inspection apparatus.

<2.画像信号処理部の構成および機能>
続いて、図2を用いて、複数の検査ラインを走査する動作をユニット化した多重走査を実現するための画像信号処理部22の詳細な構成および機能について説明する。なお、検査ラインとは、電子線19の1回の走査により被検査試料9表面上に描かれる電子線照射の軌跡線(走査ライン)のことをいう。
<2. Configuration and Function of Image Signal Processing Unit>
Next, the detailed configuration and function of the image signal processing unit 22 for realizing multiple scanning in which the operation of scanning a plurality of inspection lines is unitized will be described with reference to FIG. The inspection line refers to an electron beam irradiation trajectory line (scanning line) drawn on the surface of the sample 9 to be inspected by one scanning of the electron beam 19.

図2は、二次電子検出部7に含まれる画像信号処理部22の構成の例を示した図である。図2に示すように、画像信号処理部22は、AD変換器200、同期回路201、レート変換部202、加算平均部209、PS(Parallel to Serial)変換部203、画像メモリ206、制御レジスタ207を含んで構成される。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the image signal processing unit 22 included in the secondary electron detection unit 7. As shown in FIG. 2, the image signal processing unit 22 includes an AD converter 200, a synchronization circuit 201, a rate conversion unit 202, an addition averaging unit 209, a PS (Parallel to Serial) conversion unit 203, an image memory 206, and a control register 207. It is comprised including.

AD変換器200は、電子線19によって走査された被検査試料9の検査ライン上の材質や形状に依存して得られる信号、すなわち、二次電子検出器20により検出され、プリアンプ21で増幅された信号(アナログ信号)を、デジタル信号(デジタル画像信号210)に変換する。本実施形態では、検査ラインには、例えば、上から順に識別番号(アドレスという)が付されているとする。   The AD converter 200 detects a signal obtained by depending on the material and shape on the inspection line of the sample 9 scanned by the electron beam 19, that is, is detected by the secondary electron detector 20, and is amplified by the preamplifier 21. The obtained signal (analog signal) is converted into a digital signal (digital image signal 210). In the present embodiment, it is assumed that, for example, identification numbers (referred to as addresses) are assigned to the inspection lines in order from the top.

同期回路201は、AD変換器200から出力されるデジタル画像信号210と、補正制御部43から入力される同期信号211(図1の同期信号53に相当)と、のタイミング調整を行う。ここでは、制御レジスタ207で指定される遅延量信号212に基づき、シフトレジスタを利用してクロック単位で両者の信号を同期化させる。   The synchronization circuit 201 adjusts the timing of the digital image signal 210 output from the AD converter 200 and the synchronization signal 211 (corresponding to the synchronization signal 53 in FIG. 1) input from the correction control unit 43. Here, based on the delay amount signal 212 specified by the control register 207, both signals are synchronized in units of clocks using a shift register.

レート変換部202は、AD変換器200のサンプリングレートを、加算平均部209で加算や除算(平均処理)を行うクロックグレートに変換する。ここでは、加算平均を行う加算回数は、制御レジスタ207からのレート選択信号213によって指定される。例えば、800MHzでサンプリングしたデジタル画像信号210に対し、レート選択信号213により、2回加算して平均することが指定された場合には、実質的なデジタル画像信号のサンプリングレートは、400MHzとなる。従って、加算平均後、有効なデジタル画像信号のデータ量は1/2となる。   The rate conversion unit 202 converts the sampling rate of the AD converter 200 into a clock rate in which the addition averaging unit 209 performs addition and division (average processing). Here, the number of times of addition averaging is specified by the rate selection signal 213 from the control register 207. For example, if the digital image signal 210 sampled at 800 MHz is designated to be added and averaged twice by the rate selection signal 213, the actual sampling rate of the digital image signal is 400 MHz. Therefore, after the averaging, the data amount of the effective digital image signal is halved.

加算平均部209は、被検査試料9の同じアドレスの検査ラインを複数回走査してそれぞれ取得されるデジタル画像信号210を加算し、平均する処理を行う。ここで、加算平均部209は、加算部204、シフトレジスタ205、加算コントローラ208を含んで構成される。   The addition averaging unit 209 performs a process of adding and averaging the digital image signals 210 acquired by scanning the inspection line of the same address of the sample 9 to be inspected a plurality of times, respectively. Here, the addition averaging unit 209 includes an addition unit 204, a shift register 205, and an addition controller 208.

加算部204は、制御レジスタ207によってあらかじめ指定された回数だけ走査して取得された同じアドレスの検査ラインで同じ画素位置のデジタル画像信号210を加算する。ここで、加算部204の動作は、多重走査によるデジタル画像信号210の加算平均をサポートするものである。   The adder 204 adds the digital image signals 210 at the same pixel position on the inspection line of the same address obtained by scanning the number of times designated in advance by the control register 207. Here, the operation of the adding unit 204 supports the averaging of the digital image signal 210 by multiple scanning.

すなわち、加算部204は、AD変換器200から出力され、同期回路201およびレート変換部202を経由して供給されたデジタル画像信号210を受信したときには、そのデジタル画像信号210が当該検査ラインに対して初回の走査で得られたものであるか否を判定し、初回の走査で得られたものである場合には、デジタル画像信号210のデータを当該検査ラインのアドレスおよび画素位置に対応付けられたアドレスの画像メモリ206に退避する(格納する)。   That is, when the addition unit 204 receives the digital image signal 210 output from the AD converter 200 and supplied via the synchronization circuit 201 and the rate conversion unit 202, the digital image signal 210 is transmitted to the inspection line. If it is obtained by the first scan, the data of the digital image signal 210 is associated with the address and pixel position of the inspection line. Is saved (stored) in the image memory 206 at the specified address.

また、そのデジタル画像信号210が2回目以降の走査で得られたものである場合には、画像メモリ206から当該アドレスの検査ラインで同じ画素位置のデジタル画像信号のデータ215を読み戻して、その読み戻したデータ215に、今回の走査で取得されたデジタル画像信号210のデータを加算する。そして、その加算回数があらかじめ指定された回数に達していない場合には、加算結果214を、検査ラインのアドレスおよび画素位置に対応付けられたアドレスの画像メモリ206に退避する。一方、加算回数があらかじめ指定された回数に到達した場合には、加算結果218をシフトレジスタ205へ転送する。また、そのときには、前記の読み戻されたデジタル画像信号のデータ215が退避されていたアドレス位置の画像メモリ206をゼロクリアして、そのメモリ領域を解放する。   When the digital image signal 210 is obtained by the second and subsequent scans, the digital image signal data 215 at the same pixel position is read back from the image memory 206 on the inspection line of the address, Data of the digital image signal 210 acquired by the current scan is added to the read back data 215. If the number of additions has not reached the number designated in advance, the addition result 214 is saved in the image memory 206 at the address associated with the address of the inspection line and the pixel position. On the other hand, when the number of additions reaches the number designated in advance, the addition result 218 is transferred to the shift register 205. At that time, the image memory 206 at the address position where the read back digital image signal data 215 has been saved is cleared to zero to release the memory area.

シフトレジスタ205は、平均を求めるための除算器として機能する。ただし、シフトレジスタ205による除算は、その除数が2,4,8・・・など2のべき乗である場合に限って可能である。従って、本実施形態では、加算部204でデジタル画像信号210を加算する加算回数は、2のべき乗に限定される。なお、その場合のシフトレジスタ205による除算は、単なるシフト動作により除算結果を得ることができるので、高速処理が可能であり、しかも、簡単な回路で除算ができるというメリットがある。   The shift register 205 functions as a divider for obtaining an average. However, division by the shift register 205 is possible only when the divisor is a power of 2, such as 2, 4, 8,. Therefore, in the present embodiment, the number of additions by which the addition unit 204 adds the digital image signal 210 is limited to a power of 2. In this case, the division by the shift register 205 can obtain a division result by a simple shift operation, so that high-speed processing is possible and there is an advantage that division can be performed with a simple circuit.

加算コントローラ208は、制御レジスタ207から走査条件データ220の提供を受けて、その走査条件データ220に基づき、加算部204に対して、加算回数を含めた加算制御信号217を出力する。また、加算コントローラ208は、画像メモリ206に対して、加算結果214を格納するためのメモリアドレスを生成し、読み出し/書き込み制御信号を含めた画像メモリアクセス信号216を出力する。加算コントローラ208は、さらに、シフトレジスタ205に対して、除算用のビットシフト量221を出力するとともに、制御レジスタ207に対して、エラーステータスを含んだ自身の動作状態を表すステータス信号219を出力する。   The addition controller 208 receives the scanning condition data 220 from the control register 207, and outputs an addition control signal 217 including the number of additions to the adding unit 204 based on the scanning condition data 220. Further, the addition controller 208 generates a memory address for storing the addition result 214 to the image memory 206 and outputs an image memory access signal 216 including a read / write control signal. The addition controller 208 further outputs a bit shift amount 221 for division to the shift register 205 and also outputs a status signal 219 indicating its own operation state including an error status to the control register 207. .

PS変換部203は、シフトレジスタ205による除算によって得られたデジタル画像信号210の加算平均値のパラレルデータ222をシリアルデータ223に変換し、光変換部23へ出力する。なお、このシリアル変換に際しては、CRC(Cyclic Redundancy Code)などのエラーチェック符号が付加される。   The PS conversion unit 203 converts the parallel data 222 of the addition average value of the digital image signals 210 obtained by the division by the shift register 205 into serial data 223 and outputs the serial data 223 to the optical conversion unit 23. In this serial conversion, an error check code such as CRC (Cyclic Redundancy Code) is added.

画像メモリ206は、デジタル画像信号210の加算平均を算出するとき、その加算値を退避しておくために用いられる。なお、同じアドレスの検査ラインを単に複数回走査するような簡単な走査方法である場合には、画像メモリ206には、1検査ラインの画素数分のメモリが準備されていればよいが、本実施形態では、後記するように、複数検査ラインの走査を1つの単位とした多重走査が行われるので、その多重走査の方法に応じて、複数の検査ライン分の画素数のメモリが必要となる。なお、画像メモリ206の記憶容量が大きければ大きいほど、多重走査の方法の自由度が大きくなる。   The image memory 206 is used to save the addition value when calculating the addition average of the digital image signals 210. In the case of a simple scanning method in which the inspection line at the same address is simply scanned a plurality of times, it is sufficient that the image memory 206 has a memory for the number of pixels of one inspection line. In the embodiment, as will be described later, since multiple scanning is performed with scanning of a plurality of inspection lines as one unit, a memory having the number of pixels corresponding to the plurality of inspection lines is required according to the method of the multiple scanning. . Note that the greater the storage capacity of the image memory 206, the greater the degree of freedom of the multiple scanning method.

制御レジスタ207は、制御部6から送信された制御データ224を受信して、保持するとともに、画像信号処理部22内の動作を制御する。制御データ224には、走査の具体的な方法を定める走査条件データが含まれ、その中には、後記する走査セットで定義される走査回数や走査ピッチ距離などのデータが含まれる。さらに、制御データ224には、プリアンプ21など二次電子検出部7を構成する他のブロックを制御するためのデータも含まれている。また、制御レジスタ207は、画像信号処理部22内の動作状態を制御部6に対して表示するステータスデータ225を有している。   The control register 207 receives and holds the control data 224 transmitted from the control unit 6 and controls the operation in the image signal processing unit 22. The control data 224 includes scan condition data that defines a specific method of scanning, and includes data such as the number of scans and a scan pitch distance defined by a scan set described later. Further, the control data 224 includes data for controlling other blocks that constitute the secondary electron detector 7 such as the preamplifier 21. The control register 207 has status data 225 for displaying the operation state in the image signal processing unit 22 on the control unit 6.

<3.複数の検査ライン走査のユニット化>
続いて、図3〜図5を用いて、検査ラインを多重走査するとき、一連の複数の検査ラインの走査を、1つの走査単位としてユニット化する「走査セット」の概念について説明する。
<3. Unitization of multiple inspection line scans>
Next, the concept of “scanning set” that unitizes a series of scanning of a plurality of inspection lines as one scanning unit when multiple scanning of the inspection lines is performed will be described with reference to FIGS.

図3は、走査セットの例を模式的に示した図である。図3には、走査多重度が「4」で、走査距離が「2」である走査セットの例が示されている。図3において、横方向の矢印は、検査ラインを表し、実線の矩形で囲まれた4つの検査ラインの走査は、走査セット101を表している。ここで、矩形内の数字は、走査される検査ラインのアドレスを表している。   FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of a scan set. FIG. 3 shows an example of a scan set in which the scan multiplicity is “4” and the scan distance is “2”. In FIG. 3, the horizontal arrow represents the inspection line, and the scanning of the four inspection lines surrounded by the solid rectangle represents the scanning set 101. Here, the number in the rectangle represents the address of the inspection line to be scanned.

図3において、左端の走査セット101は、1,3,5,7のアドレスの検査ラインが上から順に走査されることを表し、その右隣の走査セット101は、2,4,6,8のアドレスの検査ラインが上から順に走査されることを表し、以下、同様である。このとき、検査ラインのアドレスが1つ跳びになっているのは、走査距離が「2」に指定されているためである。なお、走査距離は「2」に限定されるものではなく、「1」、「3」、「4」などであってもよい。   In FIG. 3, the scan set 101 at the left end represents that the inspection lines with addresses 1, 3, 5, and 7 are scanned in order from the top, and the scan set 101 on the right is 2, 4, 6, 8 This indicates that the inspection lines at the addresses are sequentially scanned from the top, and so on. At this time, one address of the inspection line is jumped because the scanning distance is designated as “2”. The scanning distance is not limited to “2”, and may be “1”, “3”, “4”, and the like.

このような走査セット101の概念を用いて多重走査を行う場合には、走査セット101があたかも1つの検査ラインのように取り扱われるので、走査セット101内で定められた順での検査ラインの走査が優先される。従って、図3の例では、まず、左端の走査セット101内で、アドレスが1,3,5,7の検査ラインの走査が行われ、次に、その右隣の走査セット101内で、アドレスが2,4,6,8の検査ラインの走査が行われ、以下、同様の順で走査が行われる。   When multiple scanning is performed using such a concept of the scan set 101, the scan set 101 is treated as if it were one inspection line, so that the inspection lines are scanned in the order determined in the scan set 101. Takes precedence. Therefore, in the example of FIG. 3, first, scanning of the inspection lines with addresses 1, 3, 5, and 7 is performed in the scanning set 101 at the left end, and then the address is scanned in the scanning set 101 on the right side. 2, 4, 6, and 8 are scanned, and thereafter, scanning is performed in the same order.

このとき、各走査セット101における最上部の検査ラインのアドレスは、基準位置アドレス102と呼ばれ、走査セット101内の検査ラインの走査が終わるたびに、1つずつインクリメントされる。従って、各検査ラインは、多くとも、走査多重度×走査距離で与えられる回数の走査が行われると、走査多重度回数の走査が行われることになる。ちなみに、図3の例では、アドレスが7の検査ラインは、25回目の走査で4回走査されている。   At this time, the address of the uppermost inspection line in each scan set 101 is referred to as a reference position address 102, and is incremented by one every time scanning of the inspection line in the scan set 101 is completed. Accordingly, at most, each inspection line is scanned the number of times of scanning multiplicity when the number of times of scanning given by the scanning multiplicity × scanning distance is performed. Incidentally, in the example of FIG. 3, the inspection line with the address 7 is scanned four times in the 25th scan.

なお、走査セット101を定めるための走査多重度や走査距離のデータは、制御部6に備えられた入力装置や表示装置を介して、ユーザによって設定される。その設定された走査セット101を定める情報(走査多重度や走査距離など)は、制御部6の記憶装置に記憶され、制御部6は、その走査セット101を定める情報に基づき、補正制御部43などを介して、電子線19の走査制御を実行する。また、走査セット101を定める情報は、画像信号処理部22の制御レジスタ207(図2参照)にも設定される。   Note that the data of the scanning multiplicity and the scanning distance for determining the scanning set 101 are set by the user via an input device and a display device provided in the control unit 6. Information (scanning multiplicity, scanning distance, etc.) defining the set scan set 101 is stored in the storage device of the control unit 6, and the control unit 6 corrects the correction control unit 43 based on the information defining the scan set 101. The scanning control of the electron beam 19 is executed via the above. Information for determining the scan set 101 is also set in the control register 207 (see FIG. 2) of the image signal processing unit 22.

ところで、同じ検査ラインを多重走査する場合、各走査で得られる検査ラインのデジタル画像信号の加算平均を算出する必要があるが、その加算平均を算出するのは、図2に示した加算平均部209である。前記したように、加算平均部209は、所定の回数の加算が終了するまでは、その検査ラインのデジタル画像信号の加算値を画像メモリ206に退避しておく。従って、加算コントローラ208は、画像メモリ206を頻繁にアクセスすることになる。そこで、加算コントローラ208は、走査セット101を用いた多重走査に適した画像メモリ206のアドレス計算をする画像メモリアドレス制御部を備えている。   Incidentally, when the same inspection line is subjected to multiple scanning, it is necessary to calculate the addition average of the digital image signals of the inspection lines obtained in each scan. The addition average is calculated by the addition averaging unit shown in FIG. 209. As described above, the addition averaging unit 209 saves the added value of the digital image signal of the inspection line in the image memory 206 until the predetermined number of additions is completed. Therefore, the addition controller 208 frequently accesses the image memory 206. Therefore, the addition controller 208 includes an image memory address control unit that calculates an address of the image memory 206 suitable for multiple scanning using the scanning set 101.

図4は、加算コントローラ208に含まれて、画像メモリ206アクセスのためのメモリアドレスを生成する画像メモリアドレス制御部の構成の例を示した図である。図4に示すように、画像メモリアドレス制御部208aは、ポインタ制御部226、走査セットメモリ227、基準位置生成部228、アドレス生成部229などを含んで構成される。   FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of an image memory address control unit included in the addition controller 208 and generating a memory address for accessing the image memory 206. As shown in FIG. 4, the image memory address control unit 208a includes a pointer control unit 226, a scan set memory 227, a reference position generation unit 228, an address generation unit 229, and the like.

アドレス生成部229は、画像メモリ206をアクセスするためのメモリアドレス234を生成する。なお、ここで生成されたメモリアドレス234は、加算コントローラ208内で別途生成される画像メモリ206の読み出し/書き込み制御信号を併せ纏めて、画像メモリアクセス信号216となる。   The address generation unit 229 generates a memory address 234 for accessing the image memory 206. Note that the memory address 234 generated here is an image memory access signal 216 by combining the read / write control signals of the image memory 206 separately generated in the addition controller 208.

基準位置生成部228は、そのとき走査された検査ラインが含まれる走査セット101の基準位置アドレス102(図3参照)を生成し、アドレス生成部229へ供給する。また、走査セットメモリ227は、走査セット101内の各検査ラインに対する基準位置アドレス102からの相対アドレスを生成し、アドレス生成部229へ供給する。従って、アドレス生成部229は、基準位置アドレス102と、基準位置アドレス102からの相対アドレスとに基づき、そのとき走査中の検査ラインのアドレスを求め、その検査ラインのアドレスと画素位置とに基づき、画像メモリ206をアクセスするためのメモリアドレス234を生成することができる。   The reference position generation unit 228 generates a reference position address 102 (see FIG. 3) of the scan set 101 including the inspection line scanned at that time, and supplies the reference position address 102 to the address generation unit 229. Further, the scan set memory 227 generates a relative address from the reference position address 102 for each inspection line in the scan set 101 and supplies the relative address to the address generator 229. Accordingly, the address generation unit 229 obtains the address of the inspection line being scanned based on the reference position address 102 and the relative address from the reference position address 102, and based on the inspection line address and the pixel position, A memory address 234 for accessing the image memory 206 can be generated.

ここで、基準位置生成部228は、例えば、カウンタによって構成され、そのカウンタは、被検査試料9における検査対象領域が定められ、検査が開始されたときに初期化され、走査セット101が更新されたことを示す走査セット識別信号230が入力されるたびにインクリメントされる。なお、走査セット識別信号230は、走査セット101が変わるたびに、その走査セット101を識別する信号として変更される。   Here, the reference position generation unit 228 is configured by, for example, a counter, and the counter is initialized when an inspection target region in the sample 9 to be inspected is determined and inspection is started, and the scan set 101 is updated. This is incremented each time a scan set identification signal 230 indicating this is input. The scan set identification signal 230 is changed as a signal for identifying the scan set 101 every time the scan set 101 changes.

また、走査セットメモリ227には、各走査セット101の構成に応じた相対アドレスのデータが記憶されており、その相対アドレスのデータは、ポインタ制御部226によって選択される。このとき、ポインタ制御部226内に設けられたポインタは、走査セット識別信号230が入力されたとき、初期化(ゼロクリア)され、同期信号211が入力されたときインクリメントされる。   The scan set memory 227 stores relative address data according to the configuration of each scan set 101, and the relative address data is selected by the pointer control unit 226. At this time, the pointer provided in the pointer control unit 226 is initialized (cleared to zero) when the scan set identification signal 230 is input, and is incremented when the synchronization signal 211 is input.

図5は、各走査セット101の構成に応じて、走査セットメモリ227に格納されているデータの例を示した図である。図5において、(a)は、走査多重度が「2」、走査距離が「2」の場合の例、(b)は、走査多重度が「4」、走査距離が「3」の場合の例、(c)は、走査多重度が「8」、走査距離が「4」の場合の例、(d)は、走査多重度が「16」、走査距離が「2」の場合の例である。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of data stored in the scan set memory 227 according to the configuration of each scan set 101. 5A shows an example in which the scanning multiplicity is “2” and the scanning distance is “2”, and FIG. 5B shows an example in which the scanning multiplicity is “4” and the scanning distance is “3”. For example, (c) is an example when the scanning multiplicity is “8” and the scanning distance is “4”, and (d) is an example when the scanning multiplicity is “16” and the scanning distance is “2”. is there.

なお、図3に示した走査セット101の例の場合、走査多重度が「4」、走査距離が「2」であるから、走査セットメモリ227に格納されているデータは、図4(b)で、そのデータを0,2,4,6としたものに相当する。   In the case of the example of the scan set 101 shown in FIG. 3, the scan multiplicity is “4” and the scan distance is “2”. Therefore, the data stored in the scan set memory 227 is shown in FIG. This corresponds to the data set to 0, 2, 4 and 6.

以上のように、本実施形態では、加算コントローラ208の中に画像メモリアドレス制御部208aを設け、さらに、画像メモリアドレス制御部208aの中に走査セットメモリ227を設けたことにより、走査セット101の構成が異なっても、走査セットメモリ227に格納されているデータを書き換えるだけで対応することが可能となった。従って、本実施形態に係るSEM式外観検査装置1は、各種の走査方法にフレキシブルに対応することができる。   As described above, in this embodiment, the image memory address control unit 208a is provided in the addition controller 208, and the scan set memory 227 is provided in the image memory address control unit 208a. Even if the configuration is different, it is possible to cope with the problem by simply rewriting the data stored in the scan set memory 227. Therefore, the SEM visual inspection apparatus 1 according to the present embodiment can flexibly cope with various scanning methods.

<4.基本走査方法>
以下、本実施形態に係るSEM式外観検査装置1で実施される走査方法の具体例について説明する。図6は、本実施形態に係るSEM式外観検査装置1による基本走査方法の例を示した図である。この基本走査方法は、従来から一般的に行われている走査方法に相当する。
<4. Basic scanning method>
Hereinafter, a specific example of the scanning method performed by the SEM visual inspection apparatus 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 6 is a diagram showing an example of a basic scanning method by the SEM type visual inspection apparatus 1 according to the present embodiment. This basic scanning method corresponds to a scanning method that has been generally performed.

図6(a)には、電子線19が被検査試料9(図1参照)表面の検査ライン300上を、上から順に所定のラインピッチ301で一定方向(往路方向)に走査する様子が示されている。また、図6(b)には、走査時の走査偏向器15の偏向電圧Vx,Vyの時間推移、および、二次電子検出部7や走査信号発生器44へ送出される同期信号の時間推移が示されている(ここでは、走査偏向器15が静電偏向方式であることを想定している)。   FIG. 6A shows a state in which the electron beam 19 scans the inspection line 300 on the surface of the sample 9 to be inspected (see FIG. 1) in a predetermined direction (forward direction) at a predetermined line pitch 301 in order from the top. Has been. FIG. 6B shows the time transition of the deflection voltages Vx and Vy of the scanning deflector 15 during scanning, and the time transition of the synchronization signal sent to the secondary electron detector 7 and the scanning signal generator 44. (Here, it is assumed that the scanning deflector 15 is an electrostatic deflection system).

ここで、図6(a)における各走査302〜305は、図6(b)における時間区間302〜305の走査偏向器15の動作に対応している。また、図6(b)における同期信号は、二次電子検出器20から出力される画像信号に対する水平同期信号(H-valid信号)であり、図1の同期信号53に相当する。   Here, each of the scans 302 to 305 in FIG. 6A corresponds to the operation of the scanning deflector 15 in the time sections 302 to 305 in FIG. 6B is a horizontal synchronization signal (H-valid signal) for the image signal output from the secondary electron detector 20, and corresponds to the synchronization signal 53 of FIG.

また、図6(b)では、Vx、Vyは、試料ステージ(Xステージ31およびYステージ32)を動かさない場合に、走査偏向器15に印加するx、y方向の偏向電圧の変化を示しているが、Vyを一定として試料ステージをy方向に移動させてもよい(後記する他の走査方法におけるVyについても同様)。   In FIG. 6B, Vx and Vy indicate changes in deflection voltages in the x and y directions applied to the scanning deflector 15 when the sample stage (X stage 31 and Y stage 32) is not moved. However, the sample stage may be moved in the y direction with Vy kept constant (the same applies to Vy in other scanning methods described later).

また、この基本走査方法の例では、電子線19をx方向に走査している間(Vxが右上がりのランプ波形の間)は、y方向の走査(移動)を行わない(Vyを一定としている)としているが、それに限定されるものではない。例えば、試料ステージをy方向に移動しつつ電子線19を±x方向に走査させる形態であってもよい(後記する他の走査方法の例においても同様)。   Further, in this example of the basic scanning method, scanning (moving) in the y direction is not performed (Vy is constant) while the electron beam 19 is scanned in the x direction (Vx is in the ramp waveform rising to the right). However, it is not limited to that. For example, the electron beam 19 may be scanned in the ± x directions while moving the sample stage in the y direction (the same applies to other scanning method examples described later).

図7は、基本走査方法における画像信号処理部22の動作を表したフローチャートの例を示した図である。以下、画像信号処理部22の動作を、図7および図2を参照しつつ説明する。   FIG. 7 is a diagram showing an example of a flowchart showing the operation of the image signal processing unit 22 in the basic scanning method. Hereinafter, the operation of the image signal processing unit 22 will be described with reference to FIGS. 7 and 2.

まず、同期回路201内のシフトレジスタを用いて、制御レジスタ207にあらかじめ設定された制御データに基づき、補正制御部43から入力される同期信号211とAD変換器200から入力されるデジタル画像信号210との同期合わせを行う(ステップS10)。   First, using the shift register in the synchronization circuit 201, the synchronization signal 211 input from the correction control unit 43 and the digital image signal 210 input from the AD converter 200 based on control data preset in the control register 207. (Step S10).

次に、レート変換部202は、制御レジスタ207にあらかじめ設定された制御データに基づき、AD変換器200におけるサンプリングレートを、加算平均部209で加算する回数に応じて、加算平均部209で加算や除算を行うクロックレートに変換する(ステップS11)。ただし、図6の基本走査方法の例では、加算平均部209における加算処理が行われないので、サンプリングレートの変換もとくには行われない。   Next, the rate conversion unit 202 adds the sampling rate in the AD converter 200 based on the control data set in advance in the control register 207 according to the number of times the addition average unit 209 adds the sampling rate. Conversion to a clock rate for division is performed (step S11). However, in the example of the basic scanning method of FIG. 6, since the addition processing in the addition averaging unit 209 is not performed, the sampling rate is not particularly converted.

次に、PS変換部203は、シフトレジスタ205によって得られる加算平均された(ただし、この例では加算平均されていない無処理の)デジタル画像信号210のパラレルデータを、シリアルデータに変換し(ステップS12)、そのシリアルデータを光変換部23へ送信する。光変換部23は、受信したシリアルデータの電気信号を光信号に変換する(ステップS13)。   Next, the PS conversion unit 203 converts the parallel data of the digital image signal 210 obtained by the shift register 205 and subjected to the averaging process (however, in this example, which is not subjected to the averaging process) into serial data (step S1). S12), the serial data is transmitted to the optical conversion unit 23. The optical conversion unit 23 converts the received electrical signal of serial data into an optical signal (step S13).

<4.プリチャージ付き加算走査法>
図8は、本実施形態に係るSEM式外観検査装置1によるプリチャージ付き加算走査法の例を示した図である。
<4. Additive scanning with precharge>
FIG. 8 is a diagram showing an example of the addition scanning method with precharge by the SEM type appearance inspection apparatus 1 according to the present embodiment.

図8(a)には、被検査試料9(図1参照)表面の検査ライン300上を、上から順に所定のラインピッチ301で、復路方向(破線の矢印方向)の走査でプリチャージまたはディスチャージしながら、また、往路方向(実線の矢印方向)で二次電子検出器20で画像信号を取得する検査走査を2回行う走査セット101が示されている。また、図8(b)には、走査時の走査偏向器15の偏向電圧Vx,Vyの時間推移、および、二次電子検出部7や走査信号発生器44へ送出される同期信号の時間推移が示されている。   FIG. 8A shows precharge or discharge on the inspection line 300 on the surface of the specimen 9 to be inspected (see FIG. 1) at a predetermined line pitch 301 in order from the top by scanning in the backward direction (the direction of the broken arrow). In addition, a scan set 101 is shown in which an inspection scan for acquiring an image signal by the secondary electron detector 20 is performed twice in the forward direction (the direction of the solid line arrow). FIG. 8B shows the time transition of the deflection voltages Vx and Vy of the scanning deflector 15 during scanning, and the time transition of the synchronization signal sent to the secondary electron detector 7 and the scanning signal generator 44. It is shown.

ここで、図8(a)における復路走査302,303、往路走査310,311は、それぞれ、図8(b)における時間区間302,303,310,311の走査偏向器15の動作に対応している。また、同期信号は、二次電子検出器20から出力される画像信号に対する水平同期信号(H-valid信号)であるので、復路走査302,303の時間区間では、ON状態にならない。   Here, the backward scans 302 and 303 and the forward scans 310 and 311 in FIG. 8A correspond to the operation of the scanning deflector 15 in the time sections 302, 303, 310, and 311 in FIG. 8B, respectively. Yes. Further, since the synchronization signal is a horizontal synchronization signal (H-valid signal) for the image signal output from the secondary electron detector 20, the synchronization signal is not turned on in the time interval of the backward scans 302 and 303.

なお、図8(a)、(b)において、復路走査302、303をチャージまたはディスチャージ走査とするのではなく、二次電子検出器20で画像信号を取得する検査走査としてもよい。その場合には、同じ検査ラインの画像信号が4回取得されることになる。従って、図8(b)の同期信号は、復路走査302,303の時間区間でも、ON状態となる。   In FIGS. 8A and 8B, the backward scans 302 and 303 may be inspection scans for acquiring an image signal by the secondary electron detector 20 instead of charge or discharge scans. In that case, the image signal of the same inspection line is acquired four times. Therefore, the synchronization signal in FIG. 8B is also in the ON state during the time intervals of the backward scans 302 and 303.

図9は、図8に示したプリチャージ付き加算走査法における画像信号処理部22の動作を表したフローチャートの例を示した図である。以下、画像信号処理部22の動作を、図9および図2を参照しつつ説明する。   FIG. 9 is a diagram showing an example of a flowchart showing the operation of the image signal processing unit 22 in the addition scanning method with precharge shown in FIG. Hereinafter, the operation of the image signal processing unit 22 will be described with reference to FIGS. 9 and 2.

まず、同期回路201内のシフトレジスタを用いて、制御レジスタ207にあらかじめ設定された制御データに基づき、補正制御部43から入力される同期信号211とAD変換器200から入力されるデジタル画像信号210との同期合わせを行う(ステップS20)。   First, using the shift register in the synchronization circuit 201, the synchronization signal 211 input from the correction control unit 43 and the digital image signal 210 input from the AD converter 200 based on control data preset in the control register 207. (Step S20).

次に、レート変換部202は、制御レジスタ207にあらかじめ設定された制御データに基づき、AD変換器200におけるサンプリングレートを、加算平均部209で加算する回数に応じて、加算平均部209で加算や除算を行うクロックレートに変換する(ステップS21)。   Next, the rate conversion unit 202 adds the sampling rate in the AD converter 200 based on the control data set in advance in the control register 207 according to the number of times the addition average unit 209 adds the sampling rate. Conversion is made to the clock rate for division (step S21).

次に、加算コントローラ208は、往路走査310、311により二次電子検出器20から得られたデジタル画像信号210のデータを加算する(ステップS22)。図8の例の場合、走査セット101は、走査多重度が「2」、走査距離が「0」となる。すなわち、同じアドレスの検査ラインのデジタル画像信号210のデータが2回連続して取得され、加算される。なお、その加算回数は、あらかじめ制御レジスタ207に設定されている。   Next, the addition controller 208 adds the data of the digital image signal 210 obtained from the secondary electron detector 20 by the forward scans 310 and 311 (step S22). In the example of FIG. 8, the scan set 101 has a scan multiplicity of “2” and a scan distance of “0”. That is, the data of the digital image signal 210 of the inspection line of the same address is acquired twice and added. Note that the number of additions is set in the control register 207 in advance.

次に、加算コントローラ208は、この加算処理を所定の回数(制御レジスタ207に設定されている回数)行ったか否かを判定し(ステップS23)、所定の回数の加算を終えるまで加算を繰り返す(ステップS23でNo)。また、所定の回数の加算が行われた場合には(ステップS23でYes)、加算コントローラ208は、シフトレジスタ205により除算処理を行い(ステップS24)、加算されたデジタル画像信号210のデータの平均値を取得する。   Next, the addition controller 208 determines whether or not the addition process has been performed a predetermined number of times (the number set in the control register 207) (step S23), and the addition is repeated until the predetermined number of additions is completed (step S23). No in step S23). When the addition is performed a predetermined number of times (Yes in step S23), the addition controller 208 performs a division process by the shift register 205 (step S24), and averages the data of the added digital image signal 210. Get the value.

こうして取得されたデジタル画像信号のデータの平均値は、PS変換部203により、パラレルデータからシリアルデータに変換され(ステップS24)、さらに、光変換部23により、電気信号から光信号へ変換される(ステップS25)。   The average value of the digital image signal data thus obtained is converted from parallel data to serial data by the PS converter 203 (step S24), and further converted from an electrical signal to an optical signal by the light converter 23. (Step S25).

なお、復路走査302、303も、二次電子検出器20で画像信号を取得する検査走査とする場合には、走査セット101の走査多重度は、「4」となる。また、この場合には、アドレス生成部229(図4参照)は、往路走査310、311と復路走査302,303とでは、画像メモリ206に対する各画素位置のメモリアドレスを、それぞれ逆方向に計算する必要がある。   When the backward scans 302 and 303 are also inspection scans in which the secondary electron detector 20 acquires an image signal, the scan multiplicity of the scan set 101 is “4”. In this case, the address generation unit 229 (see FIG. 4) calculates the memory address of each pixel position with respect to the image memory 206 in the reverse direction in the forward scans 310 and 311 and the backward scans 302 and 303, respectively. There is a need.

以上のように、プリチャージ付き加算走査法では、同じ検査ライン300のデジタル画像信号のデータを複数回取得して平均するので、S/Nを向上させることができ、より高精度のデジタル画像信号を得ることができる。また、復路走査も二次電子検出器20で画像信号を取得する検査走査とした場合には、電子線19の振り戻しの無駄時間をなくすことができるので、高スループットの多重加算走査を実現することができる。   As described above, in the addition scanning method with precharge, the digital image signal data of the same inspection line 300 is acquired and averaged a plurality of times, so that the S / N can be improved and the digital image signal with higher accuracy can be improved. Can be obtained. Further, when the backward scan is also an inspection scan in which the secondary electron detector 20 acquires an image signal, the dead time for returning the electron beam 19 can be eliminated, so that a high-throughput multiple addition scan is realized. be able to.

<5.多重ライン加算走査法>
図10は、本実施形態に係るSEM式外観検査装置1による多重ライン加算走査法の例を示した図である。多重ライン加算走査法は、前記した走査セット101(図3参照)の概念を最も有効に利用した走査方法である。
<5. Multiple line addition scanning method>
FIG. 10 is a diagram showing an example of the multiple line addition scanning method by the SEM type visual inspection apparatus 1 according to the present embodiment. The multi-line addition scanning method is a scanning method that makes the most effective use of the concept of the scanning set 101 (see FIG. 3).

図10(a)には、電子線19が被検査試料9(図1参照)表面の検査ライン300上を、走査多重度が「4」、走査距離が「1」の構成を有する走査セット315に基づき、走査する様子が示されている。また、この走査セット315では、往路走査(実線の矢印方向の走査)だけでなく、復路走査(破線の矢印方向の走査)も、二次電子検出器20で画像信号を取得する検査走査であるとしている。   FIG. 10A shows a scanning set 315 in which the electron beam 19 has a configuration in which the scanning multiplicity is “4” and the scanning distance is “1” on the inspection line 300 on the surface of the specimen 9 (see FIG. 1). The scanning is shown based on the above. In this scan set 315, not only forward scanning (scanning in the direction of solid arrows) but also backward scanning (scanning in the directions of broken arrows) is an inspection scan in which the secondary electron detector 20 acquires an image signal. It is said.

また、図10(a)において、走査が行われる順番は、矢印(1)、(2)、(3)、・・・で示される通りであるが、図10(b)は、その走査順を、図3と同様に、走査セット315ごとに纏めて示したものである。この図から、この操作方法は、往路走査と復路走査を交互に繰り返す走査を、ラインピッチを1つずつ4回進める1組の走査セット315を、ラインピッチ方向(図ではy方向)に1つずつずらして繰り返していく走査方法であることが分かる。   Further, in FIG. 10A, the scanning order is as shown by arrows (1), (2), (3),..., But FIG. Is collectively shown for each scan set 315, as in FIG. From this figure, this operation method is such that one scan set 315 is advanced in the line pitch direction (y direction in the figure) by repeating the scan in which the forward scan and the backward scan are alternately repeated, and the line pitch is advanced four times one by one. It can be seen that this is a scanning method that is shifted and repeated.

なお、図10(b)では、縦軸の下方に向かって走査セット315内での検査ラインを走査する方法と順序が示され、また、横軸の右方に向かって走査セット315が実行される時間推移が示されている。従って、図10(b)からは、上から4番目の検査ライン314は、13回目の往路走査で画像信号を取得する検査走査を4回したことが分かる。こうして同じ検査ライン314の走査で得られるデジタル画像の信号は、互いに加算され、平均される。   In FIG. 10B, the method and the order of scanning the inspection line in the scan set 315 are shown below the vertical axis, and the scan set 315 is executed to the right of the horizontal axis. The time transition is shown. Accordingly, FIG. 10B shows that the fourth inspection line 314 from the top has undergone four inspection scans for acquiring image signals in the thirteenth forward scan. The digital image signals thus obtained by scanning the same inspection line 314 are added together and averaged.

また、図10(c)には、走査時の走査偏向器15の偏向電圧Vx,Vyの時間推移、および、二次電子検出部7(図1参照)や走査信号発生器44へ送出される同期信号53の時間推移が示されている。   In FIG. 10C, the time transition of the deflection voltages Vx and Vy of the scanning deflector 15 at the time of scanning, and the secondary electron detector 7 (see FIG. 1) and the scanning signal generator 44 are sent. A time transition of the synchronization signal 53 is shown.

以上のような多重ライン加算走査法では、同じ検査ラインが連続して走査されることはなく、例えば、図10の例では、各検査ラインは、1.5往復走査分の時間、走査されない時間が確保される。すなわち、同じ検査ラインは、一定のインターバルをおいて走査される。同じ検査ラインが、連続してではなく、一定のインターバルをおいて走査されると、ウェーハの種類、ウェーハの処理工程(走査環境)によっては、被検査試料9表面への帯電制御効率が著しく向上する場合があり、その場合には、高精度、高コントラストの画像取得が可能になり、その結果、表面欠陥の検出性能が向上する。   In the multi-line addition scanning method as described above, the same inspection line is not continuously scanned. For example, in the example of FIG. 10, each inspection line is not scanned for 1.5 reciprocating scans. Is secured. That is, the same inspection line is scanned at regular intervals. When the same inspection line is scanned at regular intervals rather than continuously, the charge control efficiency on the surface of the sample 9 to be inspected is significantly improved depending on the type of wafer and the processing process (scanning environment) of the wafer. In this case, high-accuracy and high-contrast image acquisition is possible, and as a result, surface defect detection performance is improved.

図11は、図10に示した多重ライン加算走査法における画像信号処理部22の動作を表したフローチャートの例を示した図である。なお、多重ライン加算走査法における画像信号処理部22の動作は、図9に示した画像信号処理部22の動作と実質的には同じであるので、ここでは、図9の加算処理(ステップS22)から除算処理(ステップS24)までの処理部分を、多重ライン加算走査法に適合させて詳しく説明する。   FIG. 11 is a diagram showing an example of a flowchart showing the operation of the image signal processing unit 22 in the multiple line addition scanning method shown in FIG. Note that the operation of the image signal processing unit 22 in the multiple line addition scanning method is substantially the same as the operation of the image signal processing unit 22 shown in FIG. 9, and therefore, here, the addition processing (step S22 in FIG. 9). ) To the division process (step S24) will be described in detail in conformity with the multiple line addition scanning method.

加算コントローラ208は、同期信号211と同じ経路で送られてくる走査セット識別信号230(図4参照)に基づき、走査セット315の開始タイミングを知ることができる。そこで、加算コントローラ208は、当該走査が走査セット315における1回目の走査であるか否かを判定し、1回目の走査であった場合には(ステップS30でYes)、その走査により取得された画像データ(AD変換器200から出力されるデジタル画像信号210として得られるデータ)を、当該走査対象の検査ラインのアドレスと検査ライン中の画素位置とに対応付けて、画像メモリ206へ退避(格納)する(ステップS34)。一方、当該走査が走査セット315における1回目の走査でなかった場合には(ステップS30でNo)、当該走査対象の検査ラインのアドレスと検査ライン中の画素位置とに対応付けて退避されていた画像データを、画像メモリ206から読み戻す(ステップS31)。   The addition controller 208 can know the start timing of the scan set 315 based on the scan set identification signal 230 (see FIG. 4) sent through the same path as the synchronization signal 211. Therefore, the addition controller 208 determines whether or not the scan is the first scan in the scan set 315. If the scan is the first scan (Yes in step S30), the addition controller 208 acquires the scan. Image data (data obtained as a digital image signal 210 output from the AD converter 200) is saved (stored) in the image memory 206 in association with the address of the inspection line to be scanned and the pixel position in the inspection line. (Step S34). On the other hand, if the scan is not the first scan in the scan set 315 (No in step S30), the scan is saved in association with the address of the inspection line to be scanned and the pixel position in the inspection line. Image data is read back from the image memory 206 (step S31).

次に、加算コントローラ208は、画像メモリ206から読み戻した画像データと当該走査により取得した画像データとの加算処理を行い(ステップS32)、その加算回数が当該走査セット315によって定められた加算回数(走査多重度)に達していない場合には(ステップS33でNo)、前ステップの加算処理で得られた画像データを、当該走査対象の検査ラインのアドレスと検査ライン中の画素位置とに対応付けて、画像メモリ206へ退避(格納)する(ステップS34)。一方、その加算回数が当該走査セット315によって定められた加算回数(走査多重度)に達していた場合には(ステップS33でYes)、前ステップの加算処理で得られた画像データをシフトレジスタ205へ転送する。シフトレジスタ205は、ビットシフトによる除算処理を行い(ステップS34)、当該検査ラインを複数回走査したことによって得られた画像データの加算平均を得る。   Next, the addition controller 208 performs an addition process between the image data read back from the image memory 206 and the image data acquired by the scanning (step S32), and the number of additions is determined by the scanning set 315. If (scan multiplicity) has not been reached (No in step S33), the image data obtained by the addition processing in the previous step corresponds to the address of the inspection line to be scanned and the pixel position in the inspection line. In addition, it is saved (stored) in the image memory 206 (step S34). On the other hand, when the number of additions has reached the number of additions (scanning multiplicity) determined by the scan set 315 (Yes in step S33), the image data obtained by the addition process in the previous step is used as the shift register 205. Forward to. The shift register 205 performs division processing by bit shift (step S34), and obtains an average of image data obtained by scanning the inspection line a plurality of times.

<5.GUI(Graphical User Interface)>
図12は、本実施形態に係るSEM式外観検査装置1におけるGUI操作画面の例を示した図である。図12に示すようにGUI操作画面500には、検査条件ウィンドウ510、検査結果表示ウィンドウ520、走査方法設定ウィンドウ530、操作メニューバー540などを含んで構成される。なお、このGUI表示画面500は、制御部6(図1参照)に付属する表示装置または画像表示部5のモニタ50に表示される。
<5. GUI (Graphical User Interface)>
FIG. 12 is a diagram showing an example of a GUI operation screen in the SEM type appearance inspection apparatus 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 12, the GUI operation screen 500 includes an inspection condition window 510, an inspection result display window 520, a scanning method setting window 530, an operation menu bar 540, and the like. The GUI display screen 500 is displayed on a display device attached to the control unit 6 (see FIG. 1) or the monitor 50 of the image display unit 5.

走査方法設定ウィンドウ530には、走査方式、振り戻し、多重走査などを指定する入力欄560,570,580が設けられている。走査方式の入力欄560では、一方向の走査(片振り)方法なのか、振り戻しを加えた両方向の走査(両振り)方法、などを指定する。また、振り戻しの入力欄570では、振り戻しを行う走査方法で、振り戻し走査の役割を設定する。すなわち、振り戻し走査で、画像データを取得するのか、プリチャージまたはディスチャージをするのか、などを設定する。また、多重走査の入力欄580では、同じ検査ラインを走査する回数や走査する検査ライン間の距離を設定する。こうして設定された情報に基づき、走査セットを構成するデータが設定される。   The scanning method setting window 530 is provided with input fields 560, 570, and 580 for designating a scanning method, a backtracking, multiple scanning, and the like. In the input column 560 for the scanning method, a one-way scanning (one-way) method, a two-way scanning (two-way) method with a back-up, or the like is designated. Also, in the input field 570 for returning, the role of the returning scan is set by the scanning method for performing the returning. That is, whether to acquire image data, precharge or discharge, etc. is set in the back-up scanning. In the multiple scanning input field 580, the number of times of scanning the same inspection line and the distance between the inspection lines to be scanned are set. Based on the information thus set, data constituting the scan set is set.

なお、これらの入力欄560,570,580をプルダウンメニューにして、あらかじめ用意された設定データをユーザに選択させるようにしてもよい。   Note that these input fields 560, 570, and 580 may be used as pull-down menus to allow the user to select setting data prepared in advance.

走査方法設定ウィンドウ530によって設定された走査方法に基づき、どのような走査が行われるかは、検査条件ウィンドウ510の中に検査ライン構成505や走査セット構成(図示省略)の形で表示される。従って、ユーザは、設定した走査方法で、どのような走査が行われるかを視覚的に確認することができる。   Based on the scanning method set by the scanning method setting window 530, what kind of scanning is performed is displayed in the inspection condition window 510 in the form of an inspection line configuration 505 or a scanning set configuration (not shown). Therefore, the user can visually confirm what kind of scanning is performed by the set scanning method.

また、検査条件ウィンドウ510には、設定された走査方法に関する検査指標550が表示される。検査指標550は、指定された走査方法により得られる検査の品質や検査スループットを表す指標量であり、例えば、走査線数、帯電安定度、ドーズ量、検査速度などがある。   The inspection condition window 510 displays an inspection index 550 related to the set scanning method. The inspection index 550 is an index amount that represents the quality and inspection throughput of the inspection obtained by the designated scanning method, and includes, for example, the number of scanning lines, charging stability, dose, and inspection speed.

以上のような検査のための条件が設定され、例えば、操作メニューバー540の検査開始ボタンがクリックされると、制御部6は、設定された各種条件や走査セットのデータに基づき電子線19の走査を制御しながら、設定された検査を実行する。検査が終了すると、その検査結果が、検査結果表示ウィンドウ520に表示される。検査結果表示ウィンドウ520には、例えば、欠陥数、欠陥ダイ数、欠陥密度、検査時間、検査日時などが表示される。また、検査条件ウィンドウ510の「ウェーハ」や「ダイ」が付されたタブがクリックされた場合には、検査条件ウィンドウ510には、ウェーハやダイにおける欠陥位置を表示したウェーハマップやダイマップが表示される。   When the conditions for the inspection as described above are set, for example, when the inspection start button of the operation menu bar 540 is clicked, the control unit 6 sets the electron beam 19 based on the set various conditions and scan set data. The set inspection is executed while controlling the scanning. When the inspection is completed, the inspection result is displayed in the inspection result display window 520. In the inspection result display window 520, for example, the number of defects, the number of defect dies, the defect density, the inspection time, the inspection date and time, and the like are displayed. In addition, when a tab with “wafer” or “die” is clicked in the inspection condition window 510, the inspection condition window 510 displays a wafer map or a die map displaying defect positions in the wafer or die. Is done.

なお、走査方法設定ウィンドウ530などで入力される設定データは、例えば、レシピなどを用いてあらかじめ設定するようにしておいてもよい。レシピの作成は、操作メニューバー540のレシピ作成の開始ボタンがクリックされると、レシピ作成をサポートする画面(図示せず)が表示されるので、ユーザは、その画面を用いてレシピを作成することができる。レシピをあらかじめ作成しておけば、検査を開始するに当たって、ユーザが交差方法などのデータを設定する手間が省けるので、検査の効率向上にもなり、ユーザの入力ミスをなくす効果もある。また、ユーザ入力がなくなるので、検査の自動化も可能となる。   Note that the setting data input in the scanning method setting window 530 or the like may be set in advance using a recipe or the like, for example. When the recipe creation start button on the operation menu bar 540 is clicked, a recipe creation support screen (not shown) is displayed. The user creates a recipe using the screen. be able to. If a recipe is created in advance, it is possible to save the user from setting data such as the intersection method when starting the inspection, so that the efficiency of the inspection can be improved and the input error of the user can be eliminated. Further, since there is no user input, the inspection can be automated.

1 SEM式外観検査装置
2 検査室
3 電子光学系
4 光学顕微鏡部
5 画像処理部
6 制御部
7 二次電子検出部
8 試料室
9 被検査試料
10 電子銃
11 電極
12 コンデンサレンズ
13 ブランキング偏向器
15 走査偏向器
16 対物レンズ
17 反射板
18 ExB偏向器
19 電子線
20 二次電子検出器
21 プリアンプ
22 画像信号処理部
23 光変換部
24 光伝送路
25 電気変換部
26 高圧電源
27 プリアンプ駆動電源
28 AD変換器駆動電源
29 逆バイアス電源
30 試料台
31 Xステージ
32 Yステージ
34 位置モニタ用測長器
35 測定器
36 高圧電源
40 光源
41 光学レンズ
42 CCDカメラ
43 補正制御部
44 走査信号発生器
45 対物レンズ電源
46 第一画像記憶部
47 第二画像記憶部
48 演算部
49 欠陥判定部
50 モニタ
51 二次電子
52 第二の二次電子
53 同期信号
101 走査セット
102 基準位置アドレス
200 AD変換器
201 同期回路
202 レート変換部
203 PS変換部
204 加算部
205 シフトレジスタ
206 画像メモリ
207 制御レジスタ
208 加算コントローラ
208a 画像メモリアドレス制御部
209 加算平均部
210 デジタル画像信号
211 同期信号
226 ポインタ制御部
227 走査セットメモリ
228 基準位置生成部
229 アドレス生成部
230 走査セット識別信号
234 メモリアドレス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 SEM type external appearance inspection apparatus 2 Inspection room 3 Electron optical system 4 Optical microscope part 5 Image processing part 6 Control part 7 Secondary electron detection part 8 Sample room 9 Sample to be inspected 10 Electron gun 11 Electrode 12 Condenser lens 13 Blanking deflector DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Scanning deflector 16 Objective lens 17 Reflector 18 ExB deflector 19 Electron beam 20 Secondary electron detector 21 Preamplifier 22 Image signal processing part 23 Optical conversion part 24 Optical transmission line 25 Electrical conversion part 26 High voltage power supply 27 Preamplifier drive power supply 28 AD converter drive power supply 29 Reverse bias power supply 30 Sample stage 31 X stage 32 Y stage 34 Length monitor for position monitor 35 Measuring instrument 36 High voltage power supply 40 Light source 41 Optical lens 42 CCD camera 43 Correction controller 44 Scanning signal generator 45 Objective Lens power supply 46 First image storage unit 47 Second image storage unit 48 Arithmetic unit 49 Defect determination unit 50 Monitor 51 Secondary electron 52 Second secondary electron 53 Synchronization signal 101 Scan set 102 Reference position address 200 AD converter 201 Synchronization circuit 202 Rate conversion unit 203 PS conversion unit 204 Addition unit 205 Shift register 206 Image memory 207 Control register 208 Addition controller 208a Image memory address control unit 209 Addition averaging unit 210 Digital image signal 211 Synchronization signal 226 Pointer control unit 227 Scan set memory 228 Reference position generation unit 229 Address generation unit 230 Scan set identification signal 234 memory address

Claims (9)

電子線の走査を制御する走査制御部と、基板表面を前記電子線で走査することによって取得される基板表面の画像信号を処理する画像信号処理部と、を備え、前記画像信号処理部で処理された画像信号に基づき、前記基板表面の外観上の欠陥を検査するSEM式外観検査装置であって、
前記走査制御部は、
走査すべき走査ライン数とその走査ライン間距離とにより定められた複数の走査からなる走査セットの情報に基づき、所定の初期位置のアドレスの走査ラインから前記走査セットの情報で定められた走査ライン間距離ごとに、前記走査セットの情報で定められた走査ライン数の走査ラインの走査を行う制御を行う第1の走査セット走査制御処理と、
前記所定の初期位置のアドレスを1つずつインクリメントしながら、前記第1の走査セット走査制御処理を繰り返して行う第2の走査セット走査制御処理と、
を実行すること
を特徴とするSEM式外観検査装置。
A scanning control unit that controls scanning of the electron beam; and an image signal processing unit that processes an image signal of the substrate surface obtained by scanning the substrate surface with the electron beam, and the image signal processing unit performs processing. A SEM type visual inspection apparatus for inspecting the appearance defect of the substrate surface based on the image signal,
The scanning control unit
Based on the information of the scan set consisting of a plurality of scans determined by the number of scan lines to be scanned and the distance between the scan lines, the scan line determined by the information of the scan set from the scan line at the address of the predetermined initial position A first scan set scanning control process for performing a control of scanning the number of scan lines determined by the information of the scan set for each distance;
A second scan set scan control process that repeats the first scan set scan control process while incrementing the address of the predetermined initial position one by one;
The SEM type visual inspection apparatus characterized by performing
前記画像信号処理部は、
同じアドレスの走査ラインの走査で取得された画像信号を互いに加算して平均する処理を行うこと
を特徴とする請求項1に記載のSEM式外観検査装置。
The image signal processor is
The SEM type visual inspection apparatus according to claim 1, wherein the image signals acquired by scanning the scanning lines with the same address are added and averaged.
前記画像信号処理部は、
前記取得された画像信号を一時記憶する画像メモリと、その画像メモリをアクセスするアドレスを制御するアドレス制御部と、を含んで構成され、
前記アドレス制御部は、
前記画像メモリをアクセスするためのアドレスを、そのとき走査した走査ラインが含まれる走査セットの初期位置のアドレスと、その走査ラインの走査セット内における相対アドレスと、に基づき生成すること
を特徴とする請求項2に記載のSEM式外観検査装置。
The image signal processor is
An image memory that temporarily stores the acquired image signal; and an address control unit that controls an address for accessing the image memory.
The address control unit
An address for accessing the image memory is generated based on an address of an initial position of a scan set including a scan line scanned at that time and a relative address in the scan set of the scan line. The SEM type appearance inspection apparatus according to claim 2.
前記アドレス制御部は、
前記走査セットで定められた走査ライン数とその走査ライン間距離に基づき得られる前記走査セット内における各走査ラインの前記初期位置からの相対アドレスを記憶した走査セットメモリを備え、
前記走査した走査ラインの走査セット内における相対アドレスを、前記走査セットメモリを読み出して取得すること
を特徴とする請求項3に記載のSEM式外観検査装置。
The address control unit
A scan set memory storing a relative address from the initial position of each scan line in the scan set obtained based on the number of scan lines determined in the scan set and a distance between the scan lines;
The SEM type visual inspection apparatus according to claim 3, wherein a relative address in the scan set of the scanned scan line is obtained by reading the scan set memory.
前記走査制御部は、
前記走査セットで定められる走査に対して、往方向および復方向の少なくとも一方の方向の走査が画像信号を取得する走査であるように走査を制御すること
を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のSEM式外観検査装置。
The scanning control unit
5. The scanning is controlled such that scanning in at least one of a forward direction and a backward direction is scanning for acquiring an image signal with respect to scanning determined by the scanning set. The SEM type visual inspection apparatus according to any one of the above.
前記走査セットで定められる走査に対して、往方向および復方向の一方の方向の走査が画像信号を取得する走査であり、他方の方向の走査がプリチャージまたはディスチャージの走査であるように走査を制御すること
を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のSEM式外観検査装置。


The scanning is performed so that the scanning in one of the forward direction and the backward direction is a scanning for acquiring an image signal, and the scanning in the other direction is a scanning for precharge or discharge with respect to the scanning determined by the scanning set. The SEM type visual inspection apparatus according to claim 1, wherein the SEM type visual inspection apparatus is controlled.


電子線の走査を制御する走査制御部と、基板表面を前記電子線で走査することによって取得される基板表面の画像信号を処理する画像信号処理部と、を備え、前記画像信号処理部で処理された画像信号に基づき、前記基板表面の外観上の欠陥を検査するSEM式外観検査装置における画像信号処理方法であって、
前記走査制御部が、
走査すべき走査ライン数とその走査ライン間距離とにより定められた複数の走査からなる走査セットの情報に基づき、所定の初期位置のアドレスの走査ラインから前記走査セットの情報で定められた走査ライン間距離ごとに、前記走査セットの情報で定められた走査ライン数の走査ラインの走査を行う制御を行う第1の走査セット走査制御処理と、
前記所定の初期位置のアドレスを1つずつインクリメントしながら、前記第1の走査セット走査制御処理を繰り返して行う第2の走査セット走査制御処理と、
を実行するとき、
前記画像信号処理部が、
同じアドレスの走査ラインの走査で取得される画像信号を互いに加算して平均する処理を行うこと
を特徴とするSEM式外観検査装置における画像信号処理方法。
A scanning control unit that controls scanning of the electron beam; and an image signal processing unit that processes an image signal of the substrate surface acquired by scanning the substrate surface with the electron beam, and the image signal processing unit performs processing. An image signal processing method in an SEM type visual inspection apparatus that inspects defects on the appearance of the substrate surface based on the image signal,
The scanning control unit is
Based on the information of the scan set consisting of a plurality of scans determined by the number of scan lines to be scanned and the distance between the scan lines, the scan line determined by the information of the scan set from the scan line at the address of the predetermined initial position A first scan set scanning control process for performing a control of scanning the number of scanning lines determined by the information of the scanning set for each distance;
A second scan set scan control process in which the first scan set scan control process is repeated while incrementing the address of the predetermined initial position one by one;
When running
The image signal processing unit is
An image signal processing method in an SEM type visual inspection apparatus characterized in that image signals obtained by scanning of scanning lines with the same address are added together and averaged.
前記画像信号処理部は、
前記取得された画像信号を一時記憶する画像メモリを含んで構成され、
前記画像メモリをアクセスするためのアドレスを、そのとき走査した走査ラインが含まれる走査セットの初期位置のアドレスと、その走査ラインの走査セット内における相対アドレスと、に基づき生成すること
を特徴とする請求項7に記載のSEM式外観検査装置における画像信号処理方法。
The image signal processor is
An image memory for temporarily storing the acquired image signal;
An address for accessing the image memory is generated based on an address of an initial position of a scan set including a scan line scanned at that time and a relative address in the scan set of the scan line. An image signal processing method in the SEM type visual inspection apparatus according to claim 7.
前記画像信号処理部は、
前記走査セットで定められた走査ライン数とその走査ライン間距離に基づき得られる前記走査セット内における各走査ラインの前記初期位置からの相対アドレスを記憶した走査セットメモリを備え、
前記走査した走査ラインの走査セット内における相対アドレスを、前記走査セットメモリを読み出して取得すること
を特徴とする請求項8に記載のSEM式外観検査装置における画像信号処理方法。
The image signal processor is
A scan set memory storing a relative address from the initial position of each scan line in the scan set obtained based on the number of scan lines determined in the scan set and a distance between the scan lines;
The image signal processing method in the SEM type visual inspection apparatus according to claim 8, wherein the relative address in the scan set of the scanned scan line is obtained by reading the scan set memory.
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