JP2013145748A - Electron beam apparatus and sample observation method using the same - Google Patents

Electron beam apparatus and sample observation method using the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron beam device which allows a primary optical system to have a precharge function and controls a region and an amount of the precharge to a sample.SOLUTION: An electron beam apparatus includes: a stage 30 on which a sample S is placed and including a moving mechanism; a primary optical system 10 generating an electronic beam having a predetermined radiation region and radiating the electronic beam to the sample S; a secondary optical system 20 detecting an electron obtaining structural information of the sample S and obtaining an image of the sample S for a predetermined visual region; and radiation region change means 13, 14 which change a position of the predetermined radiation region relative to the predetermined visual region. The radiation region change means 13, 14 change the visual region along the moving direction of the sample.

Description

本発明は、電子ビームを用いた電子線装置及びこれを用いた試料観察方法に関する。   The present invention relates to an electron beam apparatus using an electron beam and a sample observation method using the same.

従来から、半導体ウエハに電子ビームを照射する1次光学系と、半導体ウエハから放出された2次電子又は反射電子を検出し、その検出信号から画像データを生成する2次光学系とを有し、半導体ウエハの欠陥を検査する検査装置が知られている。   Conventionally, it has a primary optical system for irradiating a semiconductor wafer with an electron beam and a secondary optical system for detecting secondary electrons or reflected electrons emitted from the semiconductor wafer and generating image data from the detection signals. An inspection apparatus for inspecting a defect of a semiconductor wafer is known.

かかる電子ビームを用いたウエハ検査装置において、半導体ウエハの観察に当たり、ウエハ表面の帯電状態を均一にするため、観察の前に半導体ウエハに荷電粒子を照射するプリドーズ又はプレチャージと呼ばれる処理方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。   In such a wafer inspection apparatus using an electron beam, in order to make the charged state of the wafer surface uniform when observing a semiconductor wafer, a processing method called pre-dose or pre-charge that irradiates the semiconductor wafer with charged particles before observation is known. (For example, refer to Patent Document 1).

かかるプリドーズ又はプレチャージ処理を行うため、電子ビーム源である鏡筒に隣接してプレチャージユニットを設け、電子ビームを照射してウエハの観察を行う前にプレチャージユニットから半導体ウエハに荷電粒子を照射し、帯電むらを無くすようにする。これにより、導体ウエハ表面の帯電状態が均一となり、像ムラの少ない均一画像を得ることができる。   In order to perform such pre-dose or pre-charge processing, a pre-charge unit is provided adjacent to a lens barrel as an electron beam source, and charged particles are applied from the pre-charge unit to the semiconductor wafer before observing the wafer by irradiating the electron beam. Irradiate to eliminate uneven charging. Thereby, the charged state on the surface of the conductor wafer becomes uniform, and a uniform image with little image unevenness can be obtained.

国際公開WO2002/001596号公報International Publication WO2002 / 001596

しかしながら、上述の特許文献1に記載の構成では、プレチャージユニットによる荷電粒子を照射する照射領域は、2次光学系の検出器の検出領域である視野よりも大幅に広く設定されていた。従って、プレチャージの照射面積が広いため、観察したい部分以外の領域もチャージアップされることとなり、プレチャージの回数を重ねることにより、ウエハ上の素子が破壊されることがあった。   However, in the configuration described in Patent Document 1 described above, the irradiation region for irradiating the charged particles by the precharge unit is set to be significantly wider than the visual field that is the detection region of the detector of the secondary optical system. Accordingly, since the precharge irradiation area is large, the region other than the portion to be observed is also charged up, and the elements on the wafer may be destroyed by repeating the precharge.

また、プレチャージの最適量は、ウエハの配線材料や絶縁材料によって異なるが、プレチャージユニットから照射される荷電粒子のドーズ量は、精密に制御できないという問題があった。   Further, the optimum amount of precharge varies depending on the wiring material and insulating material of the wafer, but there is a problem that the dose amount of the charged particles irradiated from the precharge unit cannot be precisely controlled.

更に、プレチャージユニットを、電子ビーム源である鏡筒の他に加えて設けるため、電子源の交換が煩雑になるという問題があった。また、電子線によるウエハ検査は真空雰囲気下で行われるが、プレチャージの設置面積分余計に真空引きを行う必要があった。   Furthermore, since the precharge unit is provided in addition to the lens barrel as the electron beam source, there is a problem that the exchange of the electron source becomes complicated. In addition, the wafer inspection by the electron beam is performed in a vacuum atmosphere, but it is necessary to perform evacuation for the precharge installation area.

そこで、本発明は、1次光学系にプレチャージの機能も持たせてプレチャージユニットの設置を省略できるとともに、試料に対するプレチャージの領域と量を制御し、試料に応じた最適なプレチャージを行うことができる電子線装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention allows the primary optical system to have a precharge function so that the precharge unit can be omitted, and the precharge region and the amount of the sample are controlled so that the optimum precharge according to the sample is performed. An object of the present invention is to provide an electron beam apparatus that can be used.

上記目的を達成するため、第1の発明に係る電子線装置は、試料を載置するステージと、
所定の照射領域を有する電子ビームを生成し、該電子ビームを前記試料に向けて照射する1次光学系と、
前記電子ビームの前記試料への照射により発生した、前記試料の構造情報を得た電子を検出し、所定の視野領域について前記試料の像を取得する2次光学系と、
前記所定の照射領域の位置を、前記所定の視野領域に対して変更可能な照射領域変更手段と、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an electron beam apparatus according to a first invention includes a stage on which a sample is placed,
A primary optical system for generating an electron beam having a predetermined irradiation region and irradiating the electron beam toward the sample;
A secondary optical system that detects electrons generated by irradiation of the sample with the electron beam and obtained structural information of the sample, and acquires an image of the sample for a predetermined field of view;
Irradiation area changing means capable of changing the position of the predetermined irradiation area with respect to the predetermined visual field area.

これにより、試料に応じて、照射領域の位置と視野領域との位置関係を最適なものとすることができる。   Thereby, according to the sample, the positional relationship between the position of the irradiation region and the visual field region can be optimized.

第2の発明は、第1の発明に係る電子線装置において、
前記ステージは、前記試料を移動させる移動機構を備え、
前記照射領域変更手段は、前記所定の照射領域の前記試料に対する相対的な移動方向について、前記所定の照射領域の位置を前記所定の視野領域に対して変更することを特徴とする。これにより、電子ビームの照射時間の相違による、発生する電子の種類の相違を利用できる電子線装置とすることができる。
A second invention is the electron beam apparatus according to the first invention,
The stage includes a moving mechanism for moving the sample,
The irradiation region changing means changes the position of the predetermined irradiation region with respect to the predetermined visual field region with respect to a relative movement direction of the predetermined irradiation region with respect to the sample. Thereby, it can be set as the electron beam apparatus which can utilize the difference in the kind of generated electron by the difference in the irradiation time of an electron beam.

第3の発明は、第2の発明に係る電子線装置において、
前記照射領域変更手段は、前記試料の移動方向に対して、前記所定の視野領域よりも前記所定の照射領域が先行するように前記所定の照射領域の位置を変更することを特徴とする。これにより、1次光学系から生成される電子ビームにプレチャージユニットの機能を兼ねさせることができ、プレチャージユニットを設けることなく試料表面の帯電状態を均一にすることができる。
A third invention is the electron beam apparatus according to the second invention, wherein
The irradiation area changing means changes the position of the predetermined irradiation area so that the predetermined irradiation area precedes the predetermined visual field area in the moving direction of the sample. Thus, the electron beam generated from the primary optical system can also function as a precharge unit, and the charged state of the sample surface can be made uniform without providing a precharge unit.

第4の発明は、第2又は第3の発明に係る電子線装置において、
前記所定の照射領域は、前記所定の視野領域よりも大きい面積を有し、
前記照射領域変更手段は、前記所定の照射領域と前記所定の視野領域の中心を一致させるように、前記所定の照射領域の位置を変更することを特徴とする。これにより、プレチャージ量を少なく制御することができる。
4th invention is the electron beam apparatus which concerns on 2nd or 3rd invention,
The predetermined irradiation area has an area larger than the predetermined visual field area;
The irradiation area changing means changes the position of the predetermined irradiation area so that the center of the predetermined irradiation area matches the center of the predetermined visual field area. As a result, the precharge amount can be controlled to be small.

第5の発明は、第1〜4のいずれか1つの発明に係る電子線装置において、
前記試料は半導体ウエハであり、
前記2次光学系は、前記半導体ウエハのボルテージコントラスト像を取得することにより、前記半導体ウエハ内の配線における短絡又は導通不良を検出することを特徴とする。これにより、半導体ウエハ内の配線不良をボルテージコントラスト像により検出するウエハ欠陥検出装置として利用することができる。
According to a fifth invention, in the electron beam apparatus according to any one of the first to fourth inventions,
The sample is a semiconductor wafer;
The secondary optical system is characterized by detecting a short circuit or a conduction failure in a wiring in the semiconductor wafer by acquiring a voltage contrast image of the semiconductor wafer. As a result, it can be used as a wafer defect detection device that detects wiring defects in a semiconductor wafer from a voltage contrast image.

第6の発明は、第2の発明に係る電子線装置において、
前記照射領域変更手段は、前記試料の移動方向に対して、前記所定の照射領域よりも前記所定の視野領域が先行するように前記所定の照射領域の位置を変更することを特徴とする。これにより、反射電子を有効に利用して、試料のミッシングプラグ欠陥を検出することができる。
6th invention is the electron beam apparatus which concerns on 2nd invention,
The irradiation region changing means changes the position of the predetermined irradiation region so that the predetermined field of view precedes the predetermined irradiation region with respect to the moving direction of the sample. Thereby, the missing plug defect of the sample can be detected by effectively using the reflected electrons.

第7の発明は、第6の発明に係る電子線装置において、
前記試料は半導体ウエハであり、
前記2次光学系は、前記半導体ウエハの表面画像を取得することにより、前記半導体ウエハのパターン欠陥を検出することを特徴とする。これにより、半導体ウエハ内の配線パターンの欠陥を検出することができる。
7th invention is the electron beam apparatus which concerns on 6th invention,
The sample is a semiconductor wafer;
The secondary optical system detects a pattern defect of the semiconductor wafer by acquiring a surface image of the semiconductor wafer. Thereby, the defect of the wiring pattern in the semiconductor wafer can be detected.

第8の発明は、取得した像に基づいて試料を観察する試料観察方法であって、
試料をステージ上に載置する試料載置工程と、
所定の照射領域を有する電子ビームを生成し、該電子ビームを前記試料に向けて照射する電子ビーム照射工程と、
該電子ビーム照射工程により発生した、前記試料の構造情報を得た電子を検出し、所定の視野領域について、前記試料の像を取得する像取得工程と、
前記所定の照射領域の位置を、前記所定の視野領域に対して変更する照射領域変更工程と、を有することを特徴とする試料観察方法。
An eighth invention is a sample observation method for observing a sample based on an acquired image,
A sample placing process for placing the sample on the stage;
An electron beam irradiation step of generating an electron beam having a predetermined irradiation region and irradiating the electron beam toward the sample;
Detecting an electron generated by the electron beam irradiation step and obtaining the structural information of the sample, and obtaining an image of the sample for a predetermined visual field region; and
An irradiation region changing step of changing the position of the predetermined irradiation region with respect to the predetermined visual field region.

これにより、試料に応じて、適切な照射領域と視野領域との位置関係に設定して試料を観察することができる。   Thereby, according to a sample, it can set to the positional relationship of an appropriate irradiation area | region and visual field area | region, and can observe a sample.

第9の発明は、第8の発明に係る試料観察方法において、
前記ステージを移動させ、載置された前記試料を移動させる試料移動工程を更に有し、
前記照射領域変更工程は、前記所定の照射領域が前記試料に対して相対的に移動する方向について、前記所定の照射領域の位置を変更することを特徴とする。これにより、電子ビーム照射工程を利用して照射ドーズ量を調整し、照射時間と発生する電子との相違を利用して、適切な試料観察方法を設定することができる。
A ninth invention is the sample observation method according to the eighth invention,
A sample moving step of moving the stage and moving the placed sample;
The irradiation region changing step is characterized in that the position of the predetermined irradiation region is changed in a direction in which the predetermined irradiation region moves relative to the sample. Thereby, an irradiation dose amount is adjusted using an electron beam irradiation process, and an appropriate sample observation method can be set using a difference between irradiation time and generated electrons.

第10の発明は、第9の発明に係る試料観察方法において、
前記照射領域変更工程は、前記試料の移動方向に対して、前記所定の照射領域が前記所定の視野領域に対して先行するように前記所定の照射領域の位置を変更することを特徴とする。これにより、プレチャージユニットを利用することなく電子ビーム照射工程でプレチャージと同様の効果を得ることができ、プレチャージ工程に要する労力を無くすることができる。
A tenth invention is the sample observation method according to the ninth invention,
In the irradiation region changing step, the position of the predetermined irradiation region is changed so that the predetermined irradiation region precedes the predetermined visual field region with respect to the moving direction of the sample. As a result, the same effect as the precharge can be obtained in the electron beam irradiation process without using the precharge unit, and the labor required for the precharge process can be eliminated.

第11の発明は、第9又は第10の発明に係る試料観察方法において、
前記所定の照射領域は前記所定の視野領域よりも大きな面積を有し、
前記照射領域変更工程は、前記所定の照射領域と前記所定の視野領域の中心を一致させるように、前記所定の照射領域の位置を変更することを特徴とする。これにより、プレチャージ量が少なくなるように制御して試料観察を行うことができる。
An eleventh invention is the sample observation method according to the ninth or tenth invention,
The predetermined irradiation region has an area larger than the predetermined visual field region;
In the irradiation region changing step, the position of the predetermined irradiation region is changed so that the center of the predetermined irradiation region and the predetermined visual field region coincide with each other. Thereby, it is possible to perform sample observation while controlling the precharge amount to be small.

第12の発明は、第9〜11のいずれか1つの発明に係る試料観察方法において、
前記試料は半導体ウエハであり、
前記像取得工程は、前記半導体ウエハのボルテージコントラスト像を取得することにより、前記半導体ウエハ内の配線における短絡又は導通不良を検出することを特徴とする。これにより、半導体ウエハ内の配線欠陥をボルテージコントラスト像により検出するウエハ欠陥検査方法として利用することができる。
A twelfth invention is the sample observation method according to any one of the ninth to eleventh inventions,
The sample is a semiconductor wafer;
The image acquisition step is characterized by detecting a short circuit or a conduction failure in a wiring in the semiconductor wafer by acquiring a voltage contrast image of the semiconductor wafer. Thereby, it can utilize as a wafer defect inspection method which detects the wiring defect in a semiconductor wafer by a voltage contrast image.

第13の発明は、第10の発明に係る電子線装置において、
前記照射領域変更工程は、前記試料の移動方向に対して、前記所定の照射領域よりも前記所定の視野領域が先行するように前記所定の照射領域の位置を変更することを特徴とする。これにより、反射電子を確実に検出することができ、反射電子を利用してプラグ欠陥等を検出することができる試料観察方法とすることができる。
A thirteenth invention is the electron beam apparatus according to the tenth invention, wherein
In the irradiation area changing step, the position of the predetermined irradiation area is changed so that the predetermined visual field area precedes the predetermined irradiation area in the moving direction of the sample. Thereby, a reflected electron can be detected reliably, and it can be set as the sample observation method which can detect a plug defect etc. using a reflected electron.

第14の発明は、第13の発明に係る電子線装置において、
前記試料は半導体ウエハであり、
前記像取得工程は、前記半導体ウエハの表面画像を取得することにより、前記半導体ウエハのパターン欠陥を検出することを特徴とする。これにより、ウエハパターン欠陥検査方法として利用することができる。
A fourteenth aspect of the invention is the electron beam apparatus according to the thirteenth aspect of the invention,
The sample is a semiconductor wafer;
The image acquiring step is characterized in that a pattern defect of the semiconductor wafer is detected by acquiring a surface image of the semiconductor wafer. Thereby, it can utilize as a wafer pattern defect inspection method.

本発明によれば、プレチャージユニットを別途設けることなく、試料表面の帯電状態を均一にすることができる。   According to the present invention, the charged state of the sample surface can be made uniform without separately providing a precharge unit.

本発明を適用した実施の形態に係る電子線装置100の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an electron beam apparatus 100 according to an embodiment to which the present invention is applied. 電子ビームの照射領域15と、2次光学系20の視野領域25との位置関係の態様図である。図2(A)は、照射領域が視野領域に対して先行する態様を示した図である。図2(B)は、プレチャージ領域16が少ない態様を示した図である。図2(C)は、視野領域25が照射領域15よりも先行している態様を示した図である。FIG. 4 is an aspect diagram of a positional relationship between an electron beam irradiation region 15 and a visual field region 25 of the secondary optical system 20. FIG. 2A is a diagram illustrating a mode in which the irradiation region precedes the visual field region. FIG. 2B is a diagram showing a mode in which the precharge region 16 is small. FIG. 2C is a diagram showing a mode in which the visual field region 25 precedes the irradiation region 15. 検出器22に達した電子量と、その電子の種類を経時的に示した図である。図3(a)は、試料Sの表面電位と、検出器到達電子数の関係を示した図である。図3(b)は、試料Sへの電子線照射時間と、検出器到達電子数との関係を示した図である。It is the figure which showed the amount of electrons which reached the detector 22, and the kind of the electron over time. FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the surface potential of the sample S and the number of electrons reaching the detector. FIG. 3B is a diagram showing the relationship between the electron beam irradiation time on the sample S and the number of electrons reaching the detector. ウエハからの検出器到達電子数とランディングエネルギーとの関係図である。It is a relationship diagram between the number of electrons reaching the detector from the wafer and the landing energy. 実施例1に係る欠陥検出の例を説明するための図面である。図5(a)は、ウエハWに、接地プラグ91とオープンプラグ94が形成された断面図を示した図である。図5(b)は、電子ビームが照射された場合のウエハWの表面電位変化を示した図である。6 is a diagram for explaining an example of defect detection according to the first embodiment. FIG. 5A is a diagram showing a cross-sectional view in which the ground plug 91 and the open plug 94 are formed on the wafer W. FIG. FIG. 5B is a diagram showing a change in the surface potential of the wafer W when the electron beam is irradiated. 図5(a)に示したウエハWにおいて、接地プラグ91とオープンプラグ94から放出された電子の検出器22に到達する電子数の表面電位依存性を示した図である。6 is a diagram showing the surface potential dependence of the number of electrons reaching the detector 22 of electrons emitted from the ground plug 91 and the open plug 94 in the wafer W shown in FIG. 電子線照射時間と単位時間当たりの検出器到達電子数との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between electron beam irradiation time and the number of detector arrival electrons per unit time. 反射電子から継続的に電子を検出する検出方法の態様を示した図である。図8(a)は、オープンプラグ94の反射電子放出領域における検出器到達合計電子数を示した図である。図8(b)は、オープンプラグ94の2次電子検出領域までの検出器到達合計電子数を示した図である。図8(c)は、オープンプラグ94のミラー電子発生領域までの合計検出器到達電子数を示した図である。It is the figure which showed the aspect of the detection method which detects an electron continuously from a reflected electron. FIG. 8A is a diagram showing the total number of electrons reaching the detector in the backscattered electron emission region of the open plug 94. FIG. 8B is a diagram showing the total number of electrons reaching the detector up to the secondary electron detection region of the open plug 94. FIG. 8C is a diagram showing the total number of electrons reaching the detector up to the mirror electron generation region of the open plug 94. オープンプラグ94から反射電子を検出せずにオープンプラグ94の検出を行う態様を示した図である。図9(a)は、オープンプラグ94の2次電子放出領域における合計検出器到達電子数を示した図である。図9(b)は、オープンプラグ94から2次電子とミラー電子が検出される領域において、合計検出器到達電子数を示した図である。It is the figure which showed the aspect which detects the open plug 94, without detecting a reflected electron from the open plug 94. FIG. FIG. 9A is a diagram showing the total number of electrons reaching the detector in the secondary electron emission region of the open plug 94. FIG. 9B is a diagram showing the total number of electrons reaching the detector in a region where secondary electrons and mirror electrons are detected from the open plug 94. ミラー電子発生領域における、合計検出器到達電子数を示した図である。It is the figure which showed the total detector arrival electron number in a mirror electron generation area. 実施例2に係る、n-pプラグが形成されたウエハWについて、オープン欠陥検査方法の態様の説明図である。図11(a)は、n-pプラグ92が形成されたウエハWの断面図である。図11(b)は、ウエハWに電子ビームを照射した場合の表面電位の時間変化を示した図である。It is explanatory drawing of the aspect of the open defect inspection method about the wafer W in which the n <+> -p plug was formed based on Example 2. FIG. FIG. 11A is a cross-sectional view of the wafer W on which the n + -p plug 92 is formed. FIG. 11B is a diagram showing the time change of the surface potential when the wafer W is irradiated with an electron beam. 図11(a)に示したウエハについて、検出器到達電子数の表面電位依存性を示した図である。It is the figure which showed the surface potential dependence of the number of detector arrival electrons about the wafer shown to Fig.11 (a). -pプラグ92とオープンプラグ94に電子ビームを照射したときの、電子線照射時間と単位時間当たりの検出器到達電子数との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the electron beam irradiation time when the electron beam was irradiated to the n <+> -p plug 92 and the open plug 94, and the number of detector arrival electrons per unit time. 反射電子の発生時から電子を検出してオープンプラグ94を検出する検査方法の説明図である。図14(a)は、オープンプラグ94の反射電子検出領域における合計検出器到達電子数を示した図である。図14(b)は、オープンプラグ94の2次電子検出領域において、合計検出器到達電子数を示した図である。図14(c)は、オープンプラグ94のミラー電子検出領域において、合計検出器到達電子数を示した図である。It is explanatory drawing of the test | inspection method which detects an electron from the time of generation | occurrence | production of a reflected electron, and detects the open plug 94. FIG. 14A is a diagram showing the total number of electrons reaching the detector in the backscattered electron detection region of the open plug 94. FIG. 14B is a diagram showing the total number of electrons reaching the detector in the secondary electron detection region of the open plug 94. FIG. 14C is a diagram showing the total number of electrons reaching the detector in the mirror electron detection region of the open plug 94. オープンプラグ94の反射電子を検出しない場合の検査方法に係る態様の説明図である。図15(a)は、オープンプラグ94が2次電子検出領域にあるときの、合計検出器到達電子数を示した図である。図15(b)は、オープンプラグ94がミラー電子検出領域にあるときの、合計検出器到達電子数を示した図である。It is explanatory drawing of the aspect which concerns on the test | inspection method when not detecting the reflected electron of the open plug. FIG. 15A is a diagram showing the total number of electrons reaching the detector when the open plug 94 is in the secondary electron detection region. FIG. 15B is a diagram showing the total number of electrons reaching the detector when the open plug 94 is in the mirror electron detection region. オープンプラグ94のミラー電子検出領域において、オープンプラグ94の検出を行う態様について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the aspect which detects the open plug 94 in the mirror electron detection area | region of the open plug 94. FIG. 実施例3の検査対象となるウエハWを説明するための図である。図17(a)は、p-nプラグが形成されたウエハWの断面構造を示した図である。図17(b)は、ウエハWに電子ビームを照射した場合の、電子照射時間と表面電位との関係図である。6 is a diagram for explaining a wafer W to be inspected in Example 3. FIG. FIG. 17A is a view showing a cross-sectional structure of the wafer W on which the p + -n plug is formed. FIG. 17B is a relationship diagram between the electron irradiation time and the surface potential when the wafer W is irradiated with an electron beam. 実施例3に係るウエハWへの電子ビームの照射により発生した電子につき、検出器到達電子数の表面電位依存度を示した図である。It is the figure which showed the surface potential dependence of the number of electrons reaching | attaining a detector about the electron which generate | occur | produced by irradiation of the electron beam to the wafer W which concerns on Example 3. FIG. 実施例3に係るウエハの電子線照射時間と検出器到達電子数との関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram between an electron beam irradiation time of a wafer and the number of electrons reaching a detector according to Example 3. 実施例3に係るウエハについて、反射電子を検出してオープンプラグ94を検出する態様の説明図である。図20(a)は、オープンプラグ94の反射電子検出領域における合計検出器到達電子数を示した図である。図20(b)は、オープンプラグ94の2次電子検出領域における合計検出器到達電子数を示した図である。図20(c)は、オープンプラグ94のミラー電子検出領域における合計検出器到達電子数を示した図である。It is explanatory drawing of the aspect which detects a reflected electron and detects the open plug 94 about the wafer which concerns on Example 3. FIG. FIG. 20A is a diagram showing the total number of electrons reaching the detector in the backscattered electron detection region of the open plug 94. FIG. 20B is a diagram showing the total number of electrons reaching the detector in the secondary electron detection region of the open plug 94. FIG. 20C is a diagram showing the total number of electrons reaching the detector in the mirror electron detection region of the open plug 94. -nプラグ93とオープンプラグ94について、反射電子を利用せず、オープンプラグ94を検出する態様の説明図である。図21(a)は、オープンプラグ94の2次電子検出領域における合計検出器到達電子数を示した図である。図21(b)は、オープンプラグ94のミラー電子検出領域における合計検出器到達電子数を示した図である。It is explanatory drawing of the aspect which detects the open plug 94 about the p <+>- n plug 93 and the open plug 94, without using a reflected electron. FIG. 21A is a diagram showing the total number of electrons reaching the detector in the secondary electron detection region of the open plug 94. FIG. 21B is a diagram showing the total number of electrons reaching the detector in the mirror electron detection region of the open plug 94. オープンプラグ94のミラー電子検出領域を利用して、オープンプラグ94を検出する検出方法の態様説明図である。It is a mode explanatory view of a detection method for detecting an open plug 94 using a mirror electron detection region of the open plug 94. FIG. ミラー電子を利用した検査方法について、検査像の例を示した図である。図23(a1)は、ウエハWの表面を示した図である。図24(b1)〜(b3)は、暗像モードの検出画像を示した図である。It is the figure which showed the example of the test | inspection image about the test | inspection method using a mirror electron. FIG. 23A1 shows the surface of the wafer W. FIG. FIGS. 24B1 to 24B3 are diagrams illustrating detected images in the dark image mode. 反射電子を利用してウエハWの表面欠陥を検出する例を示した図である。図24(a1)〜(a3)は、ウエハWの表面を示した図である。図24(b1)〜(b3)は、明像モードの検出画像を示した図である。It is the figure which showed the example which detects the surface defect of the wafer W using a reflected electron. 24A1 to 24A3 are views showing the surface of the wafer W. FIG. FIGS. 24B1 to 24B3 are diagrams showing detected images in the bright image mode. VC−TEGの配線の一例である。図25(a)は、正常なVC−TEGの例を示した図である。図25(b)は、欠陥があるVC−TEGの例を示した図である。It is an example of the wiring of VC-TEG. FIG. 25A is a diagram illustrating an example of a normal VC-TEG. FIG. 25B is a diagram illustrating an example of a defective VC-TEG. VC−TEGの配線を、ミラー電子のみを用いて検査した態様図である。図26(a)は、正常な場合の検出画像を示した図である。図26(b)は、欠陥がある場合の検出画像を示した図である。It is the aspect diagram which test | inspected the wiring of VC-TEG using only mirror electrons. FIG. 26A is a diagram illustrating a detection image in a normal case. FIG. 26B is a diagram showing a detection image when there is a defect.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明を適用した実施の形態に係る電子線装置100の全体構成図である。図1において、本実施の形態に係る電子線装置100は、1次光学系10と、ステージ30と、2次光学系20とを備える。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electron beam apparatus 100 according to an embodiment to which the present invention is applied. In FIG. 1, an electron beam apparatus 100 according to the present embodiment includes a primary optical system 10, a stage 30, and a secondary optical system 20.

1次光学系10は、1次電子ビーム(1次電子線)を生成し、試料Sに向けて照射するための光学系である。本実施の形態に係る1次光学系は、電子ビーム(電子線)を用いた光学系であるので、1次電子光学系と呼んでもよい。1次光学系10は、1次電子ビームを生成する電子銃11と、生成した1次電子ビームの成形等行うアパーチャ12と、1次電子ビームを集束する1次レンズ系13とを備えてよく、これらは、真空容器51の中に設けられてよい。なお、詳しくは後述するが、1次レンズ系13は、1次電子ビームの照射方向を調整することができるので、1次電子ビームの照射領域の位置を変更することができる。従って、1次レンズ系13は、1次電子ビームの照射領域変更手段としての役割も果たす。また、1次レンズ系13により、1次電子ビームの試料S上での照射領域の相対移動も可能であるので、1次レンズ系13は、1次電子ビームの移動機構としての役割も果たす。なお、1次電子ビームの照射領域を、照野と呼んでもよい。   The primary optical system 10 is an optical system for generating a primary electron beam (primary electron beam) and irradiating it toward the sample S. Since the primary optical system according to the present embodiment is an optical system using an electron beam (electron beam), it may be called a primary electron optical system. The primary optical system 10 may include an electron gun 11 that generates a primary electron beam, an aperture 12 that shapes the generated primary electron beam, and a primary lens system 13 that focuses the primary electron beam. These may be provided in the vacuum vessel 51. Although the details will be described later, the primary lens system 13 can adjust the irradiation direction of the primary electron beam, so that the position of the irradiation region of the primary electron beam can be changed. Therefore, the primary lens system 13 also serves as means for changing the irradiation region of the primary electron beam. In addition, since the primary lens system 13 can relatively move the irradiation region of the primary electron beam on the sample S, the primary lens system 13 also serves as a mechanism for moving the primary electron beam. Note that the irradiation region of the primary electron beam may be referred to as an illumination field.

1次光学系10は、更にウィーンフィルタ14と、対物レンズ系18とを備えてもよい。E×B分離器14は、ウィーンフィルタと呼んでもよく、平面上に直交する電界と磁界により、1次電子ビームの方向を変え、斜めから入射した1次電子ビームを試料Sのある鉛直方向下向きに向かわせる。そして、試料Sの構造情報を得た電子が発生したときには、それらの電子を、電界と磁界のローレンツ力により、そのまま鉛直上方へと送る。また、対物レンズ系18は、1次電子ビームの最後の試料Sへの入射の微調整を行うためのレンズである。   The primary optical system 10 may further include a Wien filter 14 and an objective lens system 18. The E × B separator 14 may be called a Wien filter, which changes the direction of the primary electron beam by an electric field and a magnetic field orthogonal to each other on a plane, and causes the primary electron beam incident obliquely downward in the vertical direction in which the sample S is present. To go to. And when the electron which obtained the structural information of the sample S generate | occur | produces, those electrons are sent to the upper direction as it is by the Lorentz force of an electric field and a magnetic field. The objective lens system 18 is a lens for finely adjusting the incidence of the primary electron beam on the last sample S.

なお、E×B分離器14は、その電圧印加条件を調整することにより、1次電子ビームの照射領域を変更することができる。従って、照射領域変更手段としての役割を、1次光学系10の1次レンズ系13と同様に担ってよい。   The E × B separator 14 can change the irradiation region of the primary electron beam by adjusting the voltage application conditions. Therefore, the role as the irradiation region changing means may be played in the same manner as the primary lens system 13 of the primary optical system 10.

また、対物レンズ系15と試料Sとの間には、1次電子ビームの照射光軸に関して軸対象の形状の電極(図示せず)を配置し、電源電圧により電圧制御するようにしてもよい。これにより、電子ビームが試料Sに入射するランディングエネルギー等を調整するようにしてもよい。   Further, an electrode (not shown) having a shape of an axial object with respect to the irradiation optical axis of the primary electron beam may be disposed between the objective lens system 15 and the sample S, and voltage control may be performed by a power supply voltage. . Thereby, the landing energy or the like at which the electron beam enters the sample S may be adjusted.

ステージ30は、試料Sを載置するための試料台である。ステージ30は、例えば、モータ等の移動機構又は駆動機構を備え、水平面上のX−Y方向に2次元的に移動可能なX−Yステージとして構成してもよい。また、ステージ30は、主ハウジング60の中に設けられてよく、更に主ハウジング60内の防振台32の上に設けられて支持されてよい。主ハウジング60は、試料Sの検査等を行う処理室としてのワークチャンバを画成する。また、防振台32は、振動遮断装置として床からの振動を遮断する役割を有し、主ハウジング60の底壁上の振動が、ステージ30に伝達するのを防止する。   The stage 30 is a sample stage on which the sample S is placed. The stage 30 may include a moving mechanism such as a motor or a driving mechanism, and may be configured as an XY stage that can move two-dimensionally in the XY direction on a horizontal plane. Further, the stage 30 may be provided in the main housing 60, and may be further provided and supported on the vibration isolation table 32 in the main housing 60. The main housing 60 defines a work chamber as a processing chamber for inspecting the sample S and the like. Further, the vibration isolator 32 has a role of blocking vibration from the floor as a vibration blocking device, and prevents vibration on the bottom wall of the main housing 60 from being transmitted to the stage 30.

ステージ30は、例えば、複数のテーブルを用いて、固定テーブル(図示せず)上にY方向に移動するYテーブル(図示せず)を載置し、Yテーブル上にX方向に移動するXテーブル(図示せず)を設け、これらの動きの組合せでX−Y方向に移動できるようにしてもよい。更に、Xテーブル上に回転可能な回転テーブル(図示せず)を設け、回転テーブル上にホルダ31を配置し、ホルダ31の試料載置面上に試料Sを固定して保持してもよい。ホルダ31は、ウエハ等の試料Sを機械的又は静電チャック方式で固定保持し、検査等が終了したら開放できるように構成してよい。   The stage 30 uses, for example, a plurality of tables, a Y table (not shown) that moves in the Y direction on a fixed table (not shown), and an X table that moves in the X direction on the Y table. (Not shown) may be provided so as to be movable in the XY direction by a combination of these movements. Further, a rotatable table (not shown) may be provided on the X table, the holder 31 may be arranged on the rotatable table, and the sample S may be fixed and held on the sample placement surface of the holder 31. The holder 31 may be configured such that the sample S such as a wafer is fixedly held by a mechanical or electrostatic chuck method and can be opened when inspection or the like is completed.

ステージ30は、サーボモータ等の移動機構又は駆動手段、エンコーダ及び各種のセンサ(図示せず)を用いて、例えば上述のような複数のテーブルを動作させることにより、載置面上でホルダ31に支持された試料Sを、照射される電子ビームに対して高い精度で位置決めできるように構成されてよい。位置決め制御は、ステージ制御ユニット33により行うようにしてよい。位置決めは、例えば、X方向、Y方向、Z方向及び試料の支持面に鉛直な軸線周りの回転方向(θ方向)について行うようにしてもよい。なお、Z方向の位置決めは、例えばホルダ31上の載置面の基準位置を微細径レーザーによる位置測定装置(干渉計の原理を使用したレーザー干渉測距装置)によって検知し、その位置をステージ制御ユニット33内のフィードバック回路(図示せず)によって制御するようにしてもよい。また、例えば、試料Sが半導体ウエハである場合には、半導体ウエハのノッチ又はオリエンテーションフラットの位置を測定して、ウエハの電子ビームに対する平面位置、回転位置を検知し、回転テーブル(図示せず)を微小角度制御可能なステッピングモータ等により回転させて制御してもよい。なお、電子ビームに対するウエハの回転位置や、X、Y位置を予め後述する信号検出系又は画像処理系に入力することで、得られる信号の基準化を図ることもできる。   The stage 30 is moved to the holder 31 on the mounting surface by operating, for example, a plurality of tables as described above, using a moving mechanism such as a servo motor or driving means, an encoder, and various sensors (not shown). You may comprise so that the supported sample S can be positioned with high precision with respect to the irradiated electron beam. Positioning control may be performed by the stage control unit 33. For example, the positioning may be performed in the X direction, the Y direction, the Z direction, and the rotation direction (θ direction) around the axis perpendicular to the support surface of the sample. For positioning in the Z direction, for example, the reference position of the mounting surface on the holder 31 is detected by a position measuring device (laser interference distance measuring device using the principle of an interferometer) using a fine diameter laser, and the position is controlled by a stage. You may make it control by the feedback circuit (not shown) in the unit 33. FIG. For example, when the sample S is a semiconductor wafer, the position of the notch or the orientation flat of the semiconductor wafer is measured to detect the planar position and the rotational position of the wafer with respect to the electron beam, and a rotary table (not shown). May be controlled by being rotated by a stepping motor or the like capable of controlling a minute angle. It is possible to standardize the signals obtained by inputting the rotation position of the wafer with respect to the electron beam and the X and Y positions in advance to a signal detection system or image processing system described later.

2次光学系20は、1次光学系10による電子ビームの試料Sへ向けた照射により発生した、試料Sの試料構造の情報を得た電子を検出して試料Sの構造に関する像を得るための手段である。ここで、試料Sの試料構造の情報を得た電子には、電子ビームの試料Sへの入射により試料Sから放出された電子と、試料Sに入射する直前に反射した電子の双方を含んでよい。試料Sから放出された電子には、例えば、電子ビームの試料Sへの入射により弾性散乱により反射した、入射エネルギーをほぼ同様の反射エネルギーを有する反射電子、入射した電子ビームよりエネルギーの小さい2次電子の他、後方散乱電子等が含まれてよい。また、試料Sに入射する直前に、試料Sに入射することなく反射した電子には、ミラー電子が含まれてよい。ミラー電子は、例えば、試料Sの表面電位が、電子銃11の加速電圧と同じ程度の大きさのときに発生させることができる。ミラー電子も、試料Sから放出された電子と同様に、試料Sの構造に関する情報を取得できるので、これに基づいて試料Sの試料構造の像を得ることができる。   The secondary optical system 20 obtains an image related to the structure of the sample S by detecting electrons obtained from the irradiation of the electron beam toward the sample S by the primary optical system 10 and obtaining information on the sample structure of the sample S. It is means of. Here, the electrons obtained from the sample structure information of the sample S include both electrons emitted from the sample S due to incidence of the electron beam on the sample S and electrons reflected immediately before entering the sample S. Good. The electrons emitted from the sample S include, for example, reflected electrons that are reflected by elastic scattering due to the incidence of the electron beam on the sample S and have reflected energy having substantially the same reflected energy, and secondary energy that is smaller in energy than the incident electron beam. In addition to electrons, backscattered electrons and the like may be included. Also, the electrons reflected without entering the sample S immediately before entering the sample S may include mirror electrons. The mirror electrons can be generated, for example, when the surface potential of the sample S is as large as the acceleration voltage of the electron gun 11. Similarly to the electrons emitted from the sample S, the mirror electrons can acquire information on the structure of the sample S. Based on this, an image of the sample structure of the sample S can be obtained.

2次光学系20は、2次レンズ系21と、検出器22を備えている。2次レンズ系21は、E×B分離器14により、1次光学系10から分離された2次電子を通すためのレンズであり、例えば静電レンズで構成されてよい。また、このレンズ系は、二次光学系20を通過する電子から得られる像を拡大する拡大レンズとしても機能する。検出器22は、2次レンズ系21を通過した電子を検出し、試料Sの試料構造の像を取得するための手段であり、その検出面が2次レンズ系21の結像面に配置されていることが好ましい。   The secondary optical system 20 includes a secondary lens system 21 and a detector 22. The secondary lens system 21 is a lens for passing secondary electrons separated from the primary optical system 10 by the E × B separator 14, and may be composed of, for example, an electrostatic lens. This lens system also functions as a magnifying lens that magnifies an image obtained from electrons passing through the secondary optical system 20. The detector 22 is a means for detecting electrons that have passed through the secondary lens system 21 and acquiring an image of the sample structure of the sample S. The detection surface is disposed on the imaging surface of the secondary lens system 21. It is preferable.

検出器22は、検出面上に複数の画素を備えた二次元型検出器が用いられる。従って、検出器22は、試料Sの構造情報を得た電子を、検出面の各々の画素で検出し、検出面上に像を結像させる。本実施の形態に係る電子線装置100は、検出電子の信号強度のみを、1画素ずつ検出して後でそれらを合成して像を得る走査型電子顕微鏡と異なり、所定の検出領域について像を投影させるので、写像投影型とも呼ばれている。本実施の形態に係る電子線装置100の検出器22には、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、TDI(Time Delay Integration)−CCD又はEB−CCD、EB−TDI等の二次元型の複数画素を備えた検出器が適用されてよい。CCD及びTDI−CCDは、光の信号を検出するので、これらを適用する場合には、検出器22は、電子量を増幅するMCP(Micro−channel Plate)及び電子を光に変換する蛍光板を備えてよい。また、EB−CCD及びEB−TDIは、電子を直接検出面で検出できるので、これらを利用する場合は、検出器22にそのまま適用してよい。   As the detector 22, a two-dimensional detector having a plurality of pixels on the detection surface is used. Accordingly, the detector 22 detects the electrons obtained from the structure information of the sample S with each pixel of the detection surface, and forms an image on the detection surface. Unlike the scanning electron microscope in which the electron beam apparatus 100 according to the present embodiment detects only the signal intensity of detected electrons one pixel at a time and combines them later to obtain an image, an image is obtained for a predetermined detection region. Since it is projected, it is also called a map projection type. The detector 22 of the electron beam apparatus 100 according to this embodiment includes, for example, a CCD (Charge Coupled Device), a TDI (Time Delay Integration) -CCD or an EB-CCD, an EB-TDI, or other two-dimensional pixels. A detector with can be applied. Since the CCD and the TDI-CCD detect light signals, the detector 22 includes an MCP (Micro-Channel Plate) that amplifies the amount of electrons and a fluorescent plate that converts the electrons into light. It's okay. Further, since the EB-CCD and the EB-TDI can directly detect electrons on the detection surface, they may be applied to the detector 22 as they are when they are used.

なお、検出器22の検出領域は、視野とも呼ばれており、本特許請求の範囲、明細書又は図面では、以後、視野領域と呼ぶこととする。検出器22の視野領域は、2次光学系20の2次レンズ系21の配置や構成、検出器22の配置等により定まるので、これらを固定すれば、視野領域は固定されることになる。   The detection region of the detector 22 is also called a visual field, and will be referred to as a visual field region in the claims, the specification, or the drawings. Since the visual field area of the detector 22 is determined by the arrangement and configuration of the secondary lens system 21 of the secondary optical system 20, the arrangement of the detector 22, and the like, if these are fixed, the visual field area is fixed.

検出器22は、検出面を有する検出ユニットの他、画像処理部(図示せず)を備えてよく、検出ユニットの検出面で検出された電子は、画像処理部にて画像処理が行われ、試料Sの試料構造についての画像電子データが取得されてよい。   In addition to the detection unit having a detection surface, the detector 22 may include an image processing unit (not shown), and electrons detected on the detection surface of the detection unit are subjected to image processing in the image processing unit, Image electronic data regarding the sample structure of the sample S may be acquired.

記憶装置23は、検出器22の画像処理部で取得された画像電子データを記憶するための手段であり、通常用いられているメモリ等が適用されてよい。   The storage device 23 is means for storing image electronic data acquired by the image processing unit of the detector 22, and a commonly used memory or the like may be applied thereto.

コンピュータ40は、ディスプレイ41を備え、記憶手段23で記憶された試料Sの試料構造画像を表示する。また、試料構造画像に基づいて、試料Sの状態解析を行い、それらの結果から、例えばステージ制御ユニット33を制御するようにしてもよい。   The computer 40 includes a display 41 and displays a sample structure image of the sample S stored in the storage unit 23. Further, the state analysis of the sample S may be performed based on the sample structure image, and the stage control unit 33 may be controlled based on the result, for example.

次に、図1における本実施の形態に係る電子線装置100に関連する構成要素について説明を行う。本実施の形態に係る電子線装置100に関連する構成要素としては、光学顕微鏡(図示せず)と、ゲート弁61と、予備環境室(ミニエンバイロメント室)70と、プリアライナー72と、フープ73と、ターボ分子ポンプ74と、ドライポンプ75とを備える。   Next, components related to the electron beam apparatus 100 according to the present embodiment in FIG. 1 will be described. Components related to the electron beam apparatus 100 according to the present embodiment include an optical microscope (not shown), a gate valve 61, a spare environment chamber (mini-environment chamber) 70, a pre-aligner 72, and a hoop. 73, a turbo molecular pump 74, and a dry pump 75.

まず、図示されていないが、本実施の形態に係る電子線装置100は、ステージ30上での試料Sの位置決めを行うためのアライメント制御装置を構成する光学顕微鏡を更に備えてよい。今まで説明した、電子光学系である1次光学系及び2次光学系は、高倍率に設定されているので、試料Sの粗い位置合わせを行うには、倍率が高すぎる場合がある。そのような場合には、低倍率の光学顕微鏡を設け、まず光学顕微鏡を用いて粗いアライメントを行い、次に電子光学系を用いて精密なアライメントを行うようにしてもよい。   First, although not shown, the electron beam apparatus 100 according to the present embodiment may further include an optical microscope that constitutes an alignment control apparatus for positioning the sample S on the stage 30. Since the primary optical system and the secondary optical system, which have been described so far, are set to a high magnification, the magnification may be too high for rough alignment of the sample S. In such a case, a low-magnification optical microscope may be provided, and rough alignment may be performed first using the optical microscope, and then precise alignment may be performed using the electron optical system.

ゲート弁61は、主ハウジング60と予備環境室70との間に配置されており、両室間の連通と密閉遮蔽を制御する弁である。ゲート弁61を開放することにより、主ハウジング60と予備環境室70との間の試料Sの搬送を行い、ゲート弁61を閉じることにより、主ハウジング60内と予備環境室70内の個別の圧力制御(真空制御)が可能となる。   The gate valve 61 is disposed between the main housing 60 and the spare environment chamber 70, and is a valve that controls communication between both chambers and sealing. By opening the gate valve 61, the sample S is transported between the main housing 60 and the preliminary environment chamber 70, and by closing the gate valve 61, individual pressures in the main housing 60 and the preliminary environment chamber 70 are obtained. Control (vacuum control) becomes possible.

予備環境室70は、雰囲気制御されるミニエンバイロメント空間を画成するハウジング71と、ミニエンバイロメント空間内で例えば清浄空気のような気体を循環して雰囲気制御するための気体循環装置(図示せず)と、ミニエンバイロメント空間内に供給された空気の一部を回収して排出する排出装置(図示せず)と、ミニエンバイロメント空間内に配設されていて検査対象としての基板、ウエハ等の試料Sを粗位置決めするプリアライナー72を備えている。また、ミニエンバイロメント空間内には清浄度を観察するためのセンサを設け、清浄度が悪化したときに予備環境室70をシャットダウンできるように構成してもよい。   The preliminary environment chamber 70 includes a housing 71 that defines a mini-environment space whose atmosphere is controlled, and a gas circulation device (not shown) for controlling the atmosphere by circulating a gas such as clean air in the mini-environment space. And a discharge device (not shown) that collects and discharges part of the air supplied into the mini-environment space, and a substrate and a wafer that are disposed in the mini-environment space and are to be inspected A pre-aligner 72 for roughly positioning the sample S such as the above is provided. In addition, a sensor for observing the cleanliness may be provided in the mini-environment space so that the preliminary environment chamber 70 can be shut down when the cleanliness deteriorates.

ミニエンバイロメント空間内に配置されたプリアライナー72は、例えば試料Sがウエハの場合には、ウエハに形成されたオリエンテーションフラット(オリフラ)や、ウエハの外周縁に形成された単数又は複数のV型の切り欠き(ノッチ)を光学的又は機械的に検出してウエハの軸線周りの回転方向の位置を約±1度の精度で予め位置決めしておくように構成してよい。プリアライナー72は、検査対象の粗位置決めを担当する。   For example, when the sample S is a wafer, the pre-aligner 72 arranged in the mini-environment space is an orientation flat (orientation flat) formed on the wafer, or one or a plurality of V-types formed on the outer periphery of the wafer. A notch (notch) may be detected optically or mechanically, and the rotational position around the axis of the wafer may be pre-positioned with an accuracy of about ± 1 degree. The pre-aligner 72 is in charge of coarse positioning of the inspection object.

フープ(Foup)73は、複数枚、例えば25枚程度のウエハ等の試料Sが上下方向に平行に並べられた状態で収納されたカセット(図示せず)を複数個保持するカセットホルダである。対象となる試料Sが半導体ウエハの場合は、カセット内に収納されるウエハは、これから検査を受けるウエハであり、検査は、半導体製造工程中でウエハを処理するプロセスの後、若しくはプロセスの途中で行われる。具体的には、例えば、成膜工程、CMP(Chemical Mechanical Polishing)工程、イオン注入工程等による処理を受けたウエハ、表面に配線パターンが形成されたウエハ又は配線パターンが未だに形成されていないウエハがカセット内に収納される。   The FOUP 73 is a cassette holder that holds a plurality of cassettes (not shown) in which a plurality of samples, for example, about 25 wafers S or the like are stored in a state of being arranged in parallel in the vertical direction. When the target sample S is a semiconductor wafer, the wafer stored in the cassette is a wafer to be inspected, and the inspection is performed after the process of processing the wafer in the semiconductor manufacturing process or during the process. Done. Specifically, for example, a wafer that has been subjected to a film forming process, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process, an ion implantation process, or the like, a wafer having a wiring pattern formed on the surface, or a wafer in which a wiring pattern has not yet been formed. It is stored in the cassette.

ターボ分子ポンプ74及びドライポンプ75は、予備環境室70内を真空排気するための真空ポンプである。大気圧及び低真空領域ではドライポンプ75をまず動作させ、ある程度の真空度が得られた段階で、更に真空度を高めて高真空とするために、ターボ分子ポンプ74を更に動作させる。これにより、予備環境室70内を真空状態とすることができる。   The turbo molecular pump 74 and the dry pump 75 are vacuum pumps for evacuating the inside of the preliminary environment chamber 70. In the atmospheric pressure and low vacuum regions, the dry pump 75 is first operated, and at a stage where a certain degree of vacuum is obtained, the turbo molecular pump 74 is further operated in order to further increase the degree of vacuum and achieve a high vacuum. Thereby, the inside of the reserve environment chamber 70 can be made into a vacuum state.

なお、本実施の形態に係る電子線装置100の1次光学系には、真空ポンプが示されていないが、別途真空ポンプを設けて、1次光学系10、主ハウジング60、2次光学系20内を真空に保つように構成してよい。また、ターボ分子ポンプ74及びドライポンプ75で、電子線装置100の真空排気を兼用してもよい。   Although the vacuum pump is not shown in the primary optical system of the electron beam apparatus 100 according to the present embodiment, a separate vacuum pump is provided to provide the primary optical system 10, the main housing 60, and the secondary optical system. You may comprise so that the inside of 20 may be kept in a vacuum. Further, the turbo molecular pump 74 and the dry pump 75 may also be used for evacuation of the electron beam apparatus 100.

次に、図2を用いて、本実施の形態に係る電子線装置100の、電子ビームの照射領域の位置を視野領域に対して変更させる態様について説明する。図2は、1次電子ビームの照射領域15と、2次光学系20の視野領域25との位置関係の態様を示した図である。   Next, an aspect in which the position of the electron beam irradiation area is changed with respect to the visual field area in the electron beam apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a positional relationship between the irradiation region 15 of the primary electron beam and the visual field region 25 of the secondary optical system 20.

図2(A)は、照射領域が視野領域に対して先行する態様を示した図である。図2(A)において、(A−1)の態様は、視野領域25に対して、電子ビームの照射領域15の位置を紙面下側の−Y方向に移動させた態様を示している。(A−1)の態様において、試料Sは紙面上側の+Y方向に移動し、相対的に、電子ビームの照射領域15及び視野領域25は、試料Sの下側(−Y側)の方に移動してゆくものとする。以下、図2に示す総ての態様についても、試料Sの移動方向は+Y方向、電子ビームの試料S上の相対的移動方向は−Y方向であると仮定する。   FIG. 2A is a diagram illustrating a mode in which the irradiation region precedes the visual field region. 2A, the mode (A-1) shows a mode in which the position of the electron beam irradiation region 15 is moved in the −Y direction on the lower side of the drawing with respect to the visual field region 25. FIG. In the aspect (A-1), the sample S moves in the + Y direction on the upper side of the paper, and the electron beam irradiation region 15 and the visual field region 25 are relatively located on the lower side (−Y side) of the sample S. It shall move. Hereinafter, it is assumed that the moving direction of the sample S is also the + Y direction and the relative moving direction of the electron beam on the sample S is the -Y direction for all the modes shown in FIG.

(A−1)の態様においては、試料Sの移動方向(+Y)に対して、照射領域15が視野領域25にプレチャージ領域16の分だけ先行し、照射領域15が視野領域25の上側の領域の一部を覆っていない、非照射領域26を有する状態を示している。これは、照射領域15の面積を標準的な面積とし、そのまま照射領域15の位置を−Y方向に移動させる変更を行ったので、照射領域15で照射できない部分が発生したためである。照射領域15と視野領域25は、この状態を保ったまま試料S上を相対移動する。   In the mode (A-1), the irradiation region 15 precedes the visual field region 25 by the precharge region 16 with respect to the moving direction (+ Y) of the sample S, and the irradiation region 15 is located above the visual field region 25. The state which has the non-irradiation area | region 26 which does not cover a part of area | region is shown. This is because the area of the irradiation region 15 is set to a standard area and the position of the irradiation region 15 is moved in the −Y direction as it is, so that a portion that cannot be irradiated in the irradiation region 15 is generated. The irradiation region 15 and the visual field region 25 relatively move on the sample S while maintaining this state.

このような照射領域15と視野領域25との位置関係にあれば、照射領域15は、試料Sの移動方向に対して、常に視野領域25よりもプレチャージ領域16の分だけ先行していることになる。従って、試料Sは、視野領域25を検査する前に、プレチャージ領域16の分だけプレチャージが行われたのと同様の効果を得ることができ、試料Sの表面電荷を均一にすることができる。また、非照射領域26については、(A−1)の状態では、非照射領域26からは試料Sの構造情報を得た電子は発生せず、試料Sの構造情報を得ることはできないが、試料Sが+Y方向に移動することにより、照射領域15の中に移動するので、一連の検査動作の中では、非照射領域26についてもすぐ構造情報を得ることができるので、何ら問題は生じない。   If there is such a positional relationship between the irradiation region 15 and the visual field region 25, the irradiation region 15 always precedes the movement direction of the sample S by the precharge region 16 relative to the visual field region 25. become. Therefore, the sample S can obtain the same effect as the precharge of the precharge region 16 before the visual field region 25 is inspected, and the surface charge of the sample S can be made uniform. it can. Further, regarding the non-irradiated region 26, in the state of (A-1), electrons that obtain the structural information of the sample S are not generated from the non-irradiated region 26, and the structural information of the sample S cannot be obtained. Since the sample S moves in the irradiation region 15 by moving in the + Y direction, the structure information can be obtained immediately for the non-irradiation region 26 in a series of inspection operations, so that no problem occurs. .

なお、照射領域15の位置の変更は、1次光学系10の1次レンズ系13により、1次電子ビームの照射方向を調整することにより行われてよく、1次レンズ系13が照射領域変更手段の役割を果たしてよい。または、照射領域15の位置の変更は、E×B分離器14の電圧印加条件を変更することによって行われてもよく、E×B分離器14に照射領域変更手段の役割を担わせてもよい。更に、プレチャージ領域16の幅の大きさは、これらの照射領域変更手段により、制御が可能である。従って、1次電子ビームの電流密度、試料Sの移動速度等を総合的に勘案し、プレチャージ領域16を定めることにより、プレチャージ量の精密な制御が容易に可能となる。   Note that the position of the irradiation region 15 may be changed by adjusting the irradiation direction of the primary electron beam by the primary lens system 13 of the primary optical system 10, and the primary lens system 13 may change the irradiation region. May serve as a means. Alternatively, the position of the irradiation region 15 may be changed by changing the voltage application condition of the E × B separator 14, or the E × B separator 14 may serve as irradiation region changing means. Good. Furthermore, the width of the precharge region 16 can be controlled by these irradiation region changing means. Therefore, by preliminarily considering the current density of the primary electron beam, the moving speed of the sample S, and the like, the precharge region 16 is determined, so that precise control of the precharge amount can be easily performed.

このように、(A−1)の態様によれば、照射領域15を視野領域25に対して先行するように移動させることにより、プレチャージユニットを設けることなく、1次電子ビームのみでプレチャージを行ったのと同様の効果を得ることができる。しかも、プレチャージ領域16を制御することにより、プレチャージに要するドーズ量も精密に制御できる。   As described above, according to the aspect (A-1), the irradiation region 15 is moved so as to precede the visual field region 25, so that only the primary electron beam is precharged without providing a precharge unit. The same effect as that performed can be obtained. In addition, by controlling the precharge region 16, the dose required for precharge can be precisely controlled.

(A−2)の態様は、照射領域15と視野領域25の中心は一致するが、(A−1)の態様における照射領域15の面積を拡大し、視野領域25の全体を照射領域15で覆うようにしたものである。試料Sの移動方向(+Y)に対して先行するプレチャージ領域16は、(A−1)の態様と同様に、視野領域25に対するプレチャージの機能を果たす。   In the mode (A-2), the center of the irradiation region 15 and the visual field region 25 coincide, but the area of the irradiation region 15 in the mode (A-1) is enlarged, and the entire visual field region 25 is replaced by the irradiation region 15. It is intended to cover. The precharge region 16 that precedes the moving direction (+ Y) of the sample S functions as a precharge with respect to the visual field region 25, as in the case of (A-1).

(A−2)の態様によれば、視野領域25内に非照射領域26を作らず、視野領域25全体から均一に試料構造の情報を得た電子を発生させることができるので、像むらの少ない均一な像を取得することができる。   According to the aspect (A-2), the non-irradiated region 26 is not formed in the visual field region 25, and electrons with uniform sample structure information can be generated from the entire visual field region 25. A few uniform images can be acquired.

(A−3)の態様は、(A−2)の態様よりも照射領域15の拡大率を低くし、更に照射領域15の中心を視野領域25よりも先行させるとともに、視野領域25の全体を照射領域15で覆った態様である。   In the mode (A-3), the magnification of the irradiation region 15 is made lower than that in the mode (A-2), and the center of the irradiation region 15 precedes the visual field region 25, and the entire visual field region 25 is formed. This is an aspect covered with the irradiation region 15.

(A−3)の態様によれば、照射領域15が視野領域25全体を覆うことができる範囲でプレチャージ領域16を最大限大きく取っているので、二次光学系20の取得画像の画像むらを少なくするとともに、プレチャージ領域16も可能な限り大きくしているので、限られた1次電子ビームの照射領域15において、最大限のプレチャージ効果を得ることができる。   According to the aspect (A-3), since the precharge region 16 is set to be as large as possible in a range in which the irradiation region 15 can cover the entire visual field region 25, the image unevenness of the acquired image of the secondary optical system 20 Since the precharge region 16 is made as large as possible, the maximum precharge effect can be obtained in the limited primary electron beam irradiation region 15.

次に、図2(B)の態様について説明する。図2(B)は、プレチャージが少なくて済む場合の照射領域15と視野領域25との関係を示した図である。   Next, the aspect of FIG. 2 (B) is demonstrated. FIG. 2B is a diagram showing the relationship between the irradiation region 15 and the visual field region 25 when precharge is small.

(B−1)の態様においては、視野領域25と照射領域15の中心は一致し、プレチャージ領域16があまり多くない状態で照射領域15が視野領域25を覆っている状態を示している。プレチャージ量があまり多く必要でないときには、(B−1)に示した様な態様としてもよい。   In the mode (B-1), the center of the visual field region 25 and the irradiation region 15 coincide with each other, and the irradiation region 15 covers the visual field region 25 in a state where the precharge region 16 is not so much. When a large amount of precharge is not required, a mode as shown in (B-1) may be adopted.

(B−1)の態様によれば、視野領域25と照射領域15を近い大きさとし、プレチャージ領域16を小さく設定することにより、無駄なエネルギーを消費することなく、必要なプレチャージ量だけを効率よく得ることができる。   According to the aspect of (B-1), by setting the visual field area 25 and the irradiation area 15 to be close to each other and setting the precharge area 16 to be small, only the necessary precharge amount is consumed without consuming unnecessary energy. It can be obtained efficiently.

次に、図2(C)の態様について説明する。図2(C)は、試料Sの移動方向(+Y)に対して、視野領域25が照射領域15よりも先行している態様を示した図である。   Next, the aspect of FIG. 2C will be described. FIG. 2C is a diagram showing an aspect in which the visual field region 25 precedes the irradiation region 15 with respect to the moving direction (+ Y) of the sample S.

(C−1)の態様においては、照射領域15の面積を標準的な大きさとし、試料Sの移動方向(+Y)に対して、視野領域25が先行し、照射領域15が遅れるように照射領域15の位置を紙面上側(+Y)方向に移動させる変更を行ったものである。   In the aspect of (C-1), the area of the irradiation region 15 is set to a standard size, and the irradiation region 15 is delayed with respect to the moving direction (+ Y) of the sample S so that the visual field region 25 precedes the irradiation region 15. The change is made to move the position 15 in the upper (+ Y) direction of the drawing.

後に詳説するが、電子ビームを照射してから所定期間は、試料Sからは弾性散乱による反射電子が放出される。従って、この反射電子を有効に活用して、試料Sの構造を検査したい場合には、(C−1)の態様が好適である。なお、(C−1)の態様においても、視野領域25の中に、非照射領域26が発生するが、ステージ30による試料Sの移動により、順次非照射領域26にも電子ビームが照射されてゆくので、試料構造の画像取得には何ら問題は生じない。   As will be described in detail later, reflected electrons due to elastic scattering are emitted from the sample S for a predetermined period after irradiation with the electron beam. Therefore, when it is desired to inspect the structure of the sample S by effectively utilizing the reflected electrons, the mode (C-1) is suitable. In the mode (C-1) as well, the non-irradiation region 26 is generated in the visual field region 25, but the non-irradiation region 26 is sequentially irradiated with the electron beam by the movement of the sample S by the stage 30. Therefore, no problem arises in acquiring the image of the sample structure.

(C−2)の態様は、視野領域25と照射領域15の中心は一致するが、(C−1)の態様と比較して照射領域15を縮小し、試料Sの移動方向(±Y方向)については、視野領域25の方が照射領域15よりもその幅が大きくなるようにした態様である。   In the mode (C-2), the centers of the visual field region 25 and the irradiation region 15 coincide with each other, but the irradiation region 15 is reduced as compared with the mode (C-1), and the moving direction of the sample S (± Y direction) ) Is a mode in which the visual field region 25 is wider than the irradiation region 15.

(C−2)の態様によれば、無駄な1次電子ビームを試料Sに照射することなく、小さなエネルギーで反射電子を有効に活用した検査等を行うことができる。   According to the aspect (C-2), it is possible to perform an inspection or the like that effectively uses the reflected electrons with a small energy without irradiating the sample S with a useless primary electron beam.

(C−3)の態様は、電子ビームの照射手段として、点状のスポットビームを、X方向にスキャンさせた態様である。このように、視野領域25をスポットビームで試料Sの移動方向に垂直にスキャンさせることによっても、試料Sから反射電子を発生させ、これを利用した検査等を行うことができる。   The mode (C-3) is a mode in which a spot-like spot beam is scanned in the X direction as an electron beam irradiation means. Thus, by scanning the visual field region 25 with a spot beam perpendicularly to the moving direction of the sample S, reflected electrons can be generated from the sample S, and an inspection using this can be performed.

(C−4)の態様は、Y方向には1画素分の細い線形ビームを用いて、視野領域25の一部を照射した態様を示している。(C−2)と(C−3)の中間的な態様であり、(C−3)のように、スポットビームでX方向をスキャンすると、X方向にタイムラグが生じてしまうことから、かかるタイムラグを除去しつつ、最小の照射領域15により反射電子を発生させることを可能とする態様である。   The mode (C-4) shows a mode in which a part of the visual field region 25 is irradiated using a thin linear beam for one pixel in the Y direction. This is an intermediate mode between (C-2) and (C-3), and as shown in (C-3), when the X direction is scanned with a spot beam, a time lag occurs in the X direction. This is a mode that makes it possible to generate reflected electrons with the minimum irradiation region 15 while removing.

次に、図3を用いて、ウエハのプレチャージ量に伴って、2次光学系20の検出器22が受ける電子量や電子の種類が変化する現象について説明する。本願の発明者は、この現象を見出し、これを利用して本実施の形態に係る電子線装置100及びこれを用いた試料観察方法を提案している。   Next, a phenomenon in which the amount of electrons and the type of electrons received by the detector 22 of the secondary optical system 20 change with the precharge amount of the wafer will be described with reference to FIG. The inventor of the present application finds this phenomenon and proposes an electron beam apparatus 100 according to the present embodiment and a sample observation method using the same by utilizing this phenomenon.

図3は、検出器22に達した電子量と、その電子の種類を経時的に示した図である。図3(a)は、試料Sの表面電位と、検出器22への単位時間当たりの到達電子数の関係を示した図であり、横軸が試料Sの表面電位、縦軸が単位時間(秒)に検出器22に到達した電子数を示している。   FIG. 3 is a diagram showing the amount of electrons reaching the detector 22 and the type of electrons over time. FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the surface potential of the sample S and the number of electrons reaching the detector 22 per unit time, the horizontal axis is the surface potential of the sample S, and the vertical axis is the unit time ( Second) indicates the number of electrons that have reached the detector 22.

図3(a)において、20eV程度までの低ランディングエネルギー領域においては、プレチャージ初期では、反射電子が検出されている。この反射電子の量は、照射された電子に比べて少ないため、電子ビームの照射領域15は、時間の経過とともに負に帯電する。   In FIG. 3A, in the low landing energy region up to about 20 eV, reflected electrons are detected in the early stage of precharge. Since the amount of the reflected electrons is smaller than that of the irradiated electrons, the electron beam irradiation region 15 is negatively charged over time.

負の帯電が進むとともに、照射領域の表面ポテンシャルが負に増大し、電子ビームによる入射電子の実効的なランディングエネルギーが、照射領域のポテンシャルに対して低下する。よって、入射電子が反射しにくくなる。この段階で、ウエハからは、2次電子が発生して放出されるようになる。これ以降も、電子ビームによる入射電子の実効的なランディングエネルギーが表面のポテンシャルエネルギーに比べて大きいときには、電子のランディングが継続し、ついにはウエハ表面のポテンシャルエネルギーが電子のランディングエネルギーと同じになる。すると、入射電子は照射領域15に入射せず、ウエハ表面の直前で、ウエハ表面と接触せずに反射するようになる。これを、ミラー電子と呼ぶ。   As negative charging progresses, the surface potential of the irradiated region increases negatively, and the effective landing energy of incident electrons by the electron beam decreases relative to the potential of the irradiated region. Therefore, it becomes difficult for incident electrons to be reflected. At this stage, secondary electrons are generated and emitted from the wafer. Thereafter, when the effective landing energy of the incident electrons by the electron beam is larger than the potential energy of the surface, the landing of the electrons continues, and finally the potential energy of the wafer surface becomes the same as the landing energy of the electrons. Then, the incident electrons do not enter the irradiation region 15 and are reflected immediately before the wafer surface without contacting the wafer surface. This is called mirror electrons.

図3(a)において、ミラー電子が発生したときには、ウエハの表面電位は、もはや電子が入射されないので一定となり、検出器22への単位時間当たりの到達電子数も一定となることが示されている。   FIG. 3A shows that when mirror electrons are generated, the surface potential of the wafer is constant because electrons are no longer incident, and the number of electrons reaching the detector 22 per unit time is also constant. Yes.

なお、図3(a)において、ウエハ表面の電位が固定されている場合において、表面ポテンシャルエネルギーが入射電子のランディングエネルギーより小さい場合には、常に反射電子が発生することになる。従って、例えば、ウエハ表面に接地電極がある場合には、その部分からは、常に反射電子が放出されることになる。   In FIG. 3A, when the potential on the wafer surface is fixed, reflected electrons are always generated when the surface potential energy is smaller than the landing energy of the incident electrons. Therefore, for example, when there is a ground electrode on the wafer surface, reflected electrons are always emitted from that portion.

図3(b)は、試料Sへの電子線照射時間と、検出器22への単位時間当たりの到達電子数との関係を示した図であり、横軸が電子線照射時間、縦軸が検出器22に単位時間(秒)に到達した電子数を示している。図3(b)において、図3(a)の横軸が、表面電位から電子線照射時間に変更されている点で図3(a)と異なっている。   FIG. 3B is a diagram showing the relationship between the electron beam irradiation time on the sample S and the number of electrons reached per unit time on the detector 22, where the horizontal axis represents the electron beam irradiation time and the vertical axis represents the electron beam irradiation time. The number of electrons that have reached the detector 22 in unit time (seconds) is shown. 3B is different from FIG. 3A in that the horizontal axis of FIG. 3A is changed from the surface potential to the electron beam irradiation time.

図3(b)において、プレチャージが進んで電子線照射時間が経過するとともに、ウエハ表面のドーズ量が増加し、ウエハからは、最初は反射電子が発生し、次いで2次電子が発生し、最後にミラー電子が発生することが示されている。また、ミラー電子が発生する領域においては、電子線照射時間が増加しても、検出器22に到達する単位時間当たりの電子数は、一定となることが示されている。   In FIG. 3 (b), as the precharge progresses and the electron beam irradiation time elapses, the dose amount on the wafer surface increases, and from the wafer, reflected electrons are generated first, then secondary electrons are generated, Finally, it is shown that mirror electrons are generated. In the region where mirror electrons are generated, the number of electrons per unit time reaching the detector 22 is constant even when the electron beam irradiation time is increased.

図4は、ウエハのタングステン領域から発生し、検出器22に到達した電子数と、入射1次電子のランディングエネルギーとの関係を示した図である。図4において、横軸は1次電子ランディングエネルギー(eV)、縦軸は検出器到達電子数を示している。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the number of electrons generated from the tungsten region of the wafer and reaching the detector 22 and the landing energy of the incident primary electrons. In FIG. 4, the horizontal axis represents primary electron landing energy (eV), and the vertical axis represents the number of electrons reaching the detector.

図4において、反射電子と2次電子のグラフ曲線を比較すると分かるように、およそ20eV程度までの低ランディングエネルギー領域では、反射電子は、2次電子に比べると、検出器22まで到達する電子数が圧倒的に多い。これは、各々の電子の放出方向の分布の相違により、本実施の形態に係る写像投影型の電子線装置100における、ウエハから検出器22までの電子透過率に差異が生じたためと考えられる。ここで、電子透過率とは、ウエハから発生した電子のうち、2次光学系20を通過して検出器22まで到達できる電子の比率のことをいう。   In FIG. 4, as can be seen by comparing the graph curves of the reflected electrons and the secondary electrons, the number of electrons that reach the detector 22 in the low landing energy region up to about 20 eV compared to the secondary electrons. There are overwhelmingly many. This is considered to be due to the difference in the electron transmittance from the wafer to the detector 22 in the projection type electron beam apparatus 100 according to the present embodiment due to the difference in the distribution of the emission directions of the respective electrons. Here, the electron transmittance refers to the ratio of electrons generated from the wafer that can reach the detector 22 through the secondary optical system 20.

2次電子は、いわゆる「コサインの法則」と呼ばれる放出方向の分布を持っており、ウエハのなす平面から垂直方向ではなく、垂直軸と角度を持った斜め方向に放出される分布を持つ。よって、一般的に、本実施の形態に係る電子線装置100に採用されている写像投影型電子線装置においては、電子透過率はあまり大きくない。   The secondary electrons have a distribution in the emission direction called the so-called “cosine law”, and are distributed not in the vertical direction from the plane formed by the wafer but in an oblique direction having an angle with the vertical axis. Therefore, in general, in the projection type electron beam apparatus employed in the electron beam apparatus 100 according to the present embodiment, the electron transmittance is not so large.

一方、反射電子は、相対的に1次電子の入射方向と180度反転した方向に揃ってウエハから放出される。よって、本実施の形態に係る写像投影型電子線装置を採用した電子線装置100の電子透過率も高まり、検出器22に到達する電子数が、2次電子と比較して桁違いに増加していると考えられる。   On the other hand, the reflected electrons are emitted from the wafer so as to be relatively aligned with the direction in which the incident direction of primary electrons is reversed by 180 degrees. Therefore, the electron transmittance of the electron beam apparatus 100 adopting the mapping projection type electron beam apparatus according to the present embodiment is also increased, and the number of electrons reaching the detector 22 is increased by orders of magnitude compared to the secondary electrons. It is thought that.

つまり、反射電子を検査に用いると、従来の2次電子を用いた場合と比較すると、検出器22に到達する電子数が著しく増加するため、検出器22で同等の信号強度を得るために必要な1次電子数を大幅に削減することができるようになる。このため、ウエハの帯電を低減し、ダメージの少ない検査を実現することができる。   In other words, when the reflected electrons are used for the inspection, the number of electrons reaching the detector 22 is remarkably increased as compared with the case where the conventional secondary electrons are used, so that it is necessary for the detector 22 to obtain the same signal intensity. The number of primary electrons can be greatly reduced. For this reason, it is possible to reduce the charging of the wafer and realize an inspection with little damage.

この、図4における、低ランディングエネルギー領域における電子の種類と検出器22に到達する電子数との関係は、図3に示した図と符号する。   The relationship between the type of electrons in the low landing energy region and the number of electrons reaching the detector 22 in FIG. 4 is denoted by the diagram shown in FIG.

図3に戻ると、図3(a)、(b)ともに、ウエハに1次電子線を照射し、検出器22に到達する検出器到達電子数に着目すると、最初の状態では、一定の電子量を示している(第1の状態)。次いで、ウエハ表面が所定の電位V1になると、検出器22に到達する電子の量(数)が減少する(第2の状態)。更にウエハのチャージアップを続けると、所定の電位V2において、検出器22に到達する電子の量が急増する(第3の状態)。ここで、第1の状態においては、反射電子が検出器に到達し、第2の状態においては、2次電子が検出器22に到達する。更に第3の状態においては、ウエハの帯電量が増加することにより1次電子ビームはウエハ表面に到達することができなくなり、ウエハ表面の直前で反射するいわゆるミラー電子の状態となる。ここで、例えば第1の状態におけるドーズ量は、0〜1
(μC/cm)であり、第2の状態におけるドーズ量は0.5〜5(μC/cm)であり、第3の状態におけるドーズ量は、3〜10(μC/cm)であってよい。
Returning to FIG. 3, in both FIGS. 3A and 3B, focusing on the number of electrons reaching the detector irradiating the wafer with the primary electron beam and reaching the detector 22, in the initial state, constant electrons The quantity is shown (first state). Next, when the wafer surface reaches a predetermined potential V1, the amount (number) of electrons reaching the detector 22 decreases (second state). If the wafer is further charged up, the amount of electrons reaching the detector 22 rapidly increases at the predetermined potential V2 (third state). Here, the reflected electrons reach the detector in the first state, and the secondary electrons reach the detector 22 in the second state. Further, in the third state, the primary electron beam cannot reach the wafer surface due to an increase in the charge amount of the wafer, and a so-called mirror electron state is reflected immediately before the wafer surface. Here, for example, the dose amount in the first state is 0 to 1.
(ΜC / cm 2 ), the dose in the second state is 0.5 to 5 (μC / cm 2 ), and the dose in the third state is 3 to 10 (μC / cm 2 ). It may be.

図3において説明した状態変化は、電子ビームが照射される部分がチャージアップされることが前提となっている。従って、上述のように、接地等により電位が固定されている部分については、チャージアップは生じない。つまり、配線のオープン欠陥等によりフローティング状態となっている部分については、表面ポテンシャルエネルギーが入射電子のランディングエネルギーより小さい場合には、常に反射電子が生じる。この現象を利用して、ウエハに形成された配線のオープン欠陥やショート欠陥を検出する、いわゆるボルテージコントラストによる欠陥検出が可能となる。   The state change described in FIG. 3 is based on the premise that the portion irradiated with the electron beam is charged up. Therefore, as described above, no charge-up occurs in the portion where the potential is fixed by grounding or the like. That is, in a portion that is in a floating state due to an open defect or the like of wiring, reflected electrons are always generated when the surface potential energy is smaller than the landing energy of incident electrons. By utilizing this phenomenon, it becomes possible to detect a defect by so-called voltage contrast, which detects an open defect or a short defect of a wiring formed on a wafer.

次に、本実施の形態に係る電子線装置100を用いて、ウエハの欠陥を検出する種々の例について説明する。   Next, various examples of detecting a wafer defect using the electron beam apparatus 100 according to the present embodiment will be described.

〔実施例1〕
実施例1として、接地プラグが形成されたウエハにおいて、オープン欠陥を検出する例を説明する。
[Example 1]
As Example 1, an example of detecting an open defect in a wafer on which a ground plug is formed will be described.

図5は、実施例1に係る欠陥検出の例を説明するための図面である。図5(a)は、ウエハWに、接地プラグ91とオープンプラグ94が形成された断面図を示した図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining an example of defect detection according to the first embodiment. FIG. 5A is a diagram showing a cross-sectional view in which the ground plug 91 and the open plug 94 are formed on the wafer W. FIG.

図5(a)において、ウエハWはp型シリコン基板80を支持基板とし、その上にp+高濃度不純物領域82が積層されている。その上にSiO酸化膜層84が形成され、酸化膜層84内の溝85に接地プラグ91が設けられており、導電型のp+高濃度不純物領域81に接続されている。接地プラグ91は、例えばタングステン等により形成されてよい。接地プラグ91は、導電型のp+高濃度不純物領域81に接続されているので、p型シリコン基板80と同電位である。一方、不良プラグであるオープンプラグ94は、導電型のp+高濃度不純物領域81に接続されておらず、フローティング状態となっている。 In FIG. 5A, a wafer W uses a p-type silicon substrate 80 as a support substrate, and a p + high concentration impurity region 82 is laminated thereon. A SiO 2 oxide film layer 84 is formed thereon, and a ground plug 91 is provided in the groove 85 in the oxide film layer 84, and is connected to the conductive type p + high concentration impurity region 81. The ground plug 91 may be formed of tungsten or the like, for example. Since the ground plug 91 is connected to the conductive type p + high concentration impurity region 81, it has the same potential as the p-type silicon substrate 80. On the other hand, the open plug 94 which is a defective plug is not connected to the conductive type p + high-concentration impurity region 81 and is in a floating state.

図5(b)は、図5(a)の構成のウエハWに対して、低ランディングエネルギーの1次電子ビームが照射された場合のウエハWの表面電位の変化を示した図である。図5(b)において、電子照射時間が増加しても、接地プラグ91は電位が変化しないが、オープンプラグ94には電子が蓄積するため、時間の経過とともに電位が負に増加している。   FIG. 5B is a diagram showing a change in the surface potential of the wafer W when the wafer W having the configuration shown in FIG. 5A is irradiated with a primary electron beam having a low landing energy. In FIG. 5B, even if the electron irradiation time is increased, the potential of the ground plug 91 does not change. However, since electrons are accumulated in the open plug 94, the potential increases negatively with the passage of time.

図6は、図5(a)に示したウエハWにおいて、1次電子ビームの照射により、接地プラグ91とオープンプラグ94から放出された電子について、検出器22に到達する電子数の表面電位依存性を示した図である。   FIG. 6 shows the surface potential dependence of the number of electrons reaching the detector 22 for the electrons emitted from the ground plug 91 and the open plug 94 by the irradiation of the primary electron beam in the wafer W shown in FIG. It is the figure which showed sex.

図6において、接地プラグ91は電位が接地電位に固定されているため、常に反射電子が検出される。一方、オープンプラグ94は、時間の経過とともに負帯電が進行し、表面電位が負に増加するため、最初は反射電子が検出されるものの、次いで2次電子が、そして最後にはミラー電子が検出される。なお、実験によれば、1次電子ビームのランディングエネルギーに適切な値を選ぶと、図6に示すように、ミラー電子の検出量の方が、反射電子の検出量よりも多くすることができる。本発明を適用する実施例においては、1次電子ビームのランディングエネルギーに、そのような適切なエネルギーを選んでいるものとする。   In FIG. 6, since the potential of the ground plug 91 is fixed to the ground potential, reflected electrons are always detected. On the other hand, the open plug 94 is negatively charged with time, and the surface potential increases negatively. Therefore, reflected electrons are detected first, but then secondary electrons and finally mirror electrons are detected. Is done. According to experiments, when an appropriate value is selected for the landing energy of the primary electron beam, as shown in FIG. 6, the detected amount of mirror electrons can be made larger than the detected amount of reflected electrons. . In an embodiment to which the present invention is applied, it is assumed that such an appropriate energy is selected as the landing energy of the primary electron beam.

図7は、図6と同じデータを、横軸を電子線照射時間に変えて表示した図である。縦軸は、検出器22に到達した単位時間(秒)当たりの電子数を示している。   FIG. 7 is a diagram in which the same data as in FIG. 6 is displayed with the horizontal axis changed to the electron beam irradiation time. The vertical axis indicates the number of electrons per unit time (seconds) reaching the detector 22.

図7において、接地プラグ91からは、常に反射電子が検出されているが、オープンプラグ94からは、時間の経過とともに検出される電子の種類が異なるとともに、検出器到達電子数も異なってくることが示されている。本実施例に係る検査の態様では、かかる検出器到達電子数の時間経過に伴う相違に着目して、ウエハWの検査を行う。   In FIG. 7, reflected electrons are always detected from the ground plug 91, but from the open plug 94, the types of electrons detected are different with time and the number of electrons reaching the detector is also different. It is shown. In the inspection mode according to the present embodiment, the wafer W is inspected by paying attention to the difference in the number of electrons reaching the detector over time.

次に、図8を用いて、実施例1に係るオープンプラグの検出方法について説明する。図8は、2次光学系20において最初に検出される反射電子から継続的に電子を検出する検出方法の態様を示した図である。   Next, an open plug detection method according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating an aspect of a detection method in which electrons are continuously detected from the reflected electrons first detected in the secondary optical system 20.

図8(a)は、オープンプラグ94の反射電子放出領域において、オープンプラグ94と接地プラグ91から放出されて検出器22に到達する合計電子数を比較して示した図である。図8(a)において、反射電子検出領域においては、オープンプラグ94からも接地プラグ91からも双方反射電子が放出されるため、両者の合計検出器到達電子数には差が出ない。従って、反射電子検出領域は、オープンプラグ94と接地プラグ91の取得像に差が出ず、検査には利用できない。   FIG. 8A is a diagram comparing the total number of electrons emitted from the open plug 94 and the ground plug 91 and reaching the detector 22 in the reflected electron emission region of the open plug 94. In FIG. 8A, in the backscattered electron detection region, both backscattered electrons are emitted from the open plug 94 and the ground plug 91, so there is no difference in the total number of electrons reaching the detector. Therefore, the backscattered electron detection area is not used for inspection because there is no difference in the acquired images of the open plug 94 and the ground plug 91.

図8(b)は、オープンプラグ94の2次電子検出領域までのオープンプラグ94と接地プラグ91から放出されて検出器22に到達する合計電子数を比較して示した図である。接地プラグ91からは反射電子が放出され続けるのに対し、オープンプラグ94の方は、反射電子を放出する領域を過ぎ、2次電子を放出する領域に入ると、図7で説明したように、検出器到達電子数が大幅に減少する。従って、図8(b)に示すように、オープンプラグ94の合計検出器到達電子数が接地プラグ91の合計検出器到達電子数よりも小さくなり、その差が明確になる。よって、2次光学系20が取得するウエハWの取得像には明暗の差ができ、電気的な差異を検出できるので、オープンプラグ94を検出することができる。よって、図8(b)の態様は、オープンプラグ94の検査に利用することができる。   FIG. 8B is a diagram comparing the total number of electrons emitted from the open plug 94 up to the secondary electron detection region of the open plug 94 and the ground plug 91 and reaching the detector 22. While reflected electrons continue to be emitted from the ground plug 91, the open plug 94 passes through the region that emits reflected electrons and enters the region that emits secondary electrons, as described in FIG. The number of electrons reaching the detector is greatly reduced. Therefore, as shown in FIG. 8B, the total number of electrons reaching the detector of the open plug 94 is smaller than the total number of electrons reaching the detector of the ground plug 91, and the difference becomes clear. Therefore, the acquired image of the wafer W acquired by the secondary optical system 20 has a difference in brightness and an electrical difference can be detected, so that the open plug 94 can be detected. Therefore, the mode of FIG. 8B can be used for the inspection of the open plug 94.

なお、図8(b)に示す態様を実行するためには、電子ビーム照射の最初の段階に発生する反射電子から検出するので、視野先行型の図2(C)に示した態様を適用すればよい。ウエハWの移動方向に対して、電子ビームの照射領域15よりも視野領域25が先行するように、照射領域15の位置を後方(図2においては、+Y方向)に変更する。これにより、電子ビームの照射領域15は総て最初から2次光学系20で検出されるので、オープンプラグ94が2次電子を放出する領域に入った段階で、オープンプラグ94を検出することができる。   In order to execute the mode shown in FIG. 8B, detection is performed from the reflected electrons generated in the first stage of electron beam irradiation, so the mode shown in FIG. That's fine. The position of the irradiation region 15 is changed backward (in the + Y direction in FIG. 2) so that the visual field region 25 precedes the electron beam irradiation region 15 with respect to the moving direction of the wafer W. As a result, the irradiation region 15 of the electron beam is entirely detected by the secondary optical system 20 from the beginning, so that the open plug 94 can be detected when the open plug 94 enters the region where secondary electrons are emitted. it can.

図8(c)は、オープンプラグ94がミラー電子を発生するミラー電子発生領域におけるオープンプラグ94と接地プラグ91から発生する合計検出器到達電子数を比較して示した図である。図8(c)に示すように、ミラー電子領域に入ると、ミラー電子の発生量が反射電子の発生量よりも大きくなるため、オープンプラグ94からの発生電子が接地プラグ91の発生電子に追い付き始める。そうすると、オープンプラグ94と接地プラグ91の合計検出器到達電子数の差は、時間の経過とともに種々の場合が考えられる不確定な状態となり、両者の差は不明確になる。よって、図8(c)の態様は、オープンプラグ94の検出に適していない。   FIG. 8C is a diagram showing a comparison of the total number of electrons reaching the detector generated from the open plug 94 and the ground plug 91 in the mirror electron generation region where the open plug 94 generates mirror electrons. As shown in FIG. 8C, when the mirror electron region is entered, the amount of mirror electrons generated is larger than the amount of reflected electrons generated, so that the electrons generated from the open plug 94 catch up with the electrons generated by the ground plug 91. start. Then, the difference in the total number of electrons reaching the detector between the open plug 94 and the ground plug 91 becomes an uncertain state in which various cases can be considered as time passes, and the difference between the two becomes unclear. Therefore, the mode of FIG. 8C is not suitable for detecting the open plug 94.

このように、図8において説明したように、オープンプラグ94の検出には、図8(b)の態様のみが適する。従って、反射電子を利用してオープンプラグ94の検出を行う態様においては、オープンプラグ94が2次電子放出領域にある段階でウエハの画像を取得し、接地プラグ91との区別を発見することにより、オープンプラグ94の検出を行う。この場合には、視野領域25が、照射領域15よりも先行するように照射領域15の位置を変更する。   Thus, as described in FIG. 8, only the mode of FIG. 8B is suitable for detecting the open plug 94. Therefore, in an embodiment in which the open plug 94 is detected using reflected electrons, an image of the wafer is acquired when the open plug 94 is in the secondary electron emission region, and a distinction from the ground plug 91 is found. The open plug 94 is detected. In this case, the position of the irradiation region 15 is changed so that the visual field region 25 precedes the irradiation region 15.

図9は、オープンプラグ94から反射電子を検出せずに、2次電子とミラー電子を検出し、これに基づいてオープンプラグ94の検出を行う態様を示した図である。   FIG. 9 is a diagram showing a mode in which secondary electrons and mirror electrons are detected from the open plug 94 without detecting reflected electrons, and the open plug 94 is detected based on the detected secondary electrons and mirror electrons.

図9(a)は、図7におけるオープンプラグ94の2次電子放出領域における、オープンプラグ94と接地プラグ91からの合計検出器到達電子数を各々示した図である。図9(a)において、オープンプラグ94からは2次電子のみが検出され、接地プラグ91からは、反射電子のみが検出されている。両者の合計検出器到達電子量の差は大きく、よって、その取得像からは、高コントラストで両者の違いを検出できる。図9(a)の態様は、電気的な差異を検出するのに好ましい態様である。   FIG. 9A shows the total number of electrons reaching the detector from the open plug 94 and the ground plug 91 in the secondary electron emission region of the open plug 94 in FIG. In FIG. 9A, only secondary electrons are detected from the open plug 94, and only reflected electrons are detected from the ground plug 91. The difference in the amount of electrons reaching the total detector of both is large, and therefore, the difference between the two can be detected from the acquired image with high contrast. The embodiment shown in FIG. 9A is a preferred embodiment for detecting an electrical difference.

なお、このような、反射電子を検出せず、2次電子を検出する検査方法を実行するためには、図2(A)、(B)に示した、ウエハWの移動に対して照射領域15が視野領域25よりも先行する配置関係において検査を行う。プレチャージ領域16において、オープンプラグ94から反射電子を放出させてしまい、視野領域25においては、2次電子のみを検出するように設定すれば、図9(a)に係る検査方法の態様を実行することができる。   In order to execute such an inspection method for detecting secondary electrons without detecting reflected electrons, an irradiation region with respect to the movement of the wafer W shown in FIGS. The inspection is performed in the arrangement relationship 15 precedes the visual field region 25. If the reflected electrons are emitted from the open plug 94 in the precharge region 16 and only the secondary electrons are set to be detected in the visual field region 25, the inspection method according to FIG. 9A is executed. can do.

図9(b)は、オープンプラグ94から2次電子とミラー電子が検出される領域において、オープンプラグ94と接地プラグ91からの合計検出器到達電子数を比較して示した図である。   FIG. 9B is a diagram comparing the total number of electrons reaching the detector from the open plug 94 and the ground plug 91 in a region where secondary electrons and mirror electrons are detected from the open plug 94.

図9(b)において、接地プラグ91からは反射電子のみが検出されているが、オープンプラグ94においては、2次電子とミラー電子の双方が検出されている。図7において説明したように、反射電子と2次電子の発生量を比較する反射電子の発生量が大きく、反射電子とミラー電子の発生量を比較すると、ミラー電子の発生量が多いので、図9(b)のオープンプラグ94と接地プラグ91の合計検出器到達電子数は、オープンプラグ94からの検出電子数が接地プラグ91からの検出電子数に時間の経過とともに追い付き、追い越してゆく関係にある。従って、両者の合計検出器到達電子数の差は、時間の経過とともに変化する不確定な大きさである。よって、図9(b)に係る検査方法の態様は、オープンプラグ94の検出には適さない。   In FIG. 9B, only reflected electrons are detected from the ground plug 91, but both secondary electrons and mirror electrons are detected in the open plug 94. As described in FIG. 7, the amount of reflected electrons generated is larger than the amount of reflected electrons and secondary electrons generated. When the amount of reflected electrons and mirror electrons is compared, the amount of mirror electrons generated is larger. The total number of electrons reaching the detector of the open plug 94 and the ground plug 91 of 9 (b) is such that the number of detected electrons from the open plug 94 catches up with the number of detected electrons from the ground plug 91 with time, and overtakes it. is there. Therefore, the difference between the total number of electrons reaching the total detector is an uncertain magnitude that changes over time. Therefore, the inspection method according to FIG. 9B is not suitable for detecting the open plug 94.

しかしながら、図9(b)の態様においても、オープンプラグ94からミラー電子が発生し始めた初期の段階であれば、オープンプラグ94から検出される電子数は接地プラグ91から検出される電子よりも明確に少ないので、取得像は暗くなり、両者を区別することは可能である。また、逆に、オープンプラグ94からミラー電子が多量に発生するまで時間をかけた場合には、逆にオープンプラグ94から検出される電子の方が、接地プラグ91から検出される電子よりも多くなり、取得像はオープンプラグ94の方が明るくなる。従って、電子ビーム照射時間(ドーズ量)を適切にコントロールできれば、図9(b)に係る態様によっても、オープンプラグ94と接地プラグ91とを区別して取得像に明暗差を付け、電気的な差異を検出することが可能である。但し、この方法では、電子ビーム照射時間又はドーズ量の精密なコントロールが要求されるので、図9(a)に係る態様の方が、よりオープンプラグ検出には適する。   However, also in the embodiment of FIG. 9B, at the initial stage where mirror electrons start to be generated from the open plug 94, the number of electrons detected from the open plug 94 is larger than the number of electrons detected from the ground plug 91. Since it is clearly less, the acquired image will be dark and it is possible to distinguish them. Conversely, if it takes time until a large amount of mirror electrons are generated from the open plug 94, the number of electrons detected from the open plug 94 is more than the number of electrons detected from the ground plug 91. Thus, the acquired image is brighter with the open plug 94. Therefore, if the electron beam irradiation time (dose amount) can be controlled appropriately, the open plug 94 and the grounding plug 91 are distinguished from each other and the acquired image is differentiated by using the embodiment according to FIG. Can be detected. However, since this method requires precise control of the electron beam irradiation time or dose, the embodiment according to FIG. 9A is more suitable for open plug detection.

図10は、オープンプラグ94がミラー電子を発生する領域において、オープンプラグ94と接地プラグ91からの合計検出器到達電子数を比較して示した図である。   FIG. 10 is a diagram comparing the total number of electrons reaching the detector from the open plug 94 and the ground plug 91 in the region where the open plug 94 generates mirror electrons.

図10において、オープンプラグ94からはミラー電子のみが検出され、接地プラグ91からは反射電子のみが検出されている。図7において説明したように、ミラー電子の発生量は反射電子の発生量よりも多いので、オープンプラグ94により発生するミラー電子の合計検出器到達電子数は接地プラグ91から放出される反射電子よりも明確に多い。よって、オープンプラグ94の取得像は接地プラグ91の取得像よりも明るくなり、明暗差により両者を区別できる。   In FIG. 10, only mirror electrons are detected from the open plug 94, and only reflected electrons are detected from the ground plug 91. As described with reference to FIG. 7, the amount of mirror electrons generated is larger than the amount of reflected electrons generated. Therefore, the total number of mirror electrons generated by the open plug 94 reaches the detector than the reflected electrons emitted from the ground plug 91. There are many clearly. Therefore, the acquired image of the open plug 94 is brighter than the acquired image of the ground plug 91, and the two can be distinguished from each other by the difference in brightness.

なお、図10に係る検査方法を実行するためには、図2(A)、(B)の照射領域15と視野領域25との関係を用い、ウエハWの移動方向に対して、照射領域15が視野領域25よりも先行するように照射領域変更を行う。図2(A)、(B)におけるプレチャージ領域16において、オープンプラグ94の反射電子及び2次電子を放出させてしまい、視野領域25では、ミラー電子のみを検出できるように設定する。この場合、プレチャージ領域16で反射電子及び2次電子を放出させるので、プレチャージ領域は図9(a)で採用する態様よりも大きいことが望ましく、特に図2(A)の(A−1)又は(A−3)の態様を好適に適用してもよい。   In order to execute the inspection method according to FIG. 10, the irradiation region 15 with respect to the moving direction of the wafer W is used by using the relationship between the irradiation region 15 and the visual field region 25 of FIGS. The irradiation area is changed so as to precede the visual field area 25. In the precharge region 16 in FIGS. 2A and 2B, the reflected electrons and secondary electrons of the open plug 94 are emitted, and the viewing region 25 is set so that only mirror electrons can be detected. In this case, since reflected electrons and secondary electrons are emitted in the precharge region 16, it is desirable that the precharge region be larger than the mode employed in FIG. 9A, and in particular, (A-1) in FIG. ) Or (A-3) may be suitably applied.

今まで説明したように、実施例1に係る検査方法の態様においては、オープンプラグ94の検出には、図8(b)、図9(a)及び図10に係る検査方法態様が適する。これらの態様によれば、総てウエハ表面電位のボルテージコントラストを利用することにより、オープンプラグ94を接地プラグ91から検出することができる。そして、これらの検査態様は、1次電子ビームの照射領域15の視野領域25に対する位置を変更することにより、種々の態様に容易に適応可能である。例えば、図8(b)の態様であれば、図2(C)に係る視野先行型の(C−1)〜(C−4)の態様を適用してよい。図9(a)の態様であれば、図2(A)、(B)に係る照射領域先行型を適用してよい。また、図10に係る態様には、やはり図2(A)、(B)に係る照射領域先行型を適用してよく、特に、プレチャージ領域が大きい図2(A)の(A−1)又は(A−3)の態様が好適である。   As described so far, in the inspection method according to the first embodiment, the inspection method according to FIGS. 8B, 9A, and 10 is suitable for detecting the open plug 94. According to these aspects, the open plug 94 can be detected from the ground plug 91 by utilizing the voltage contrast of the wafer surface potential. These inspection modes can be easily applied to various modes by changing the position of the irradiation region 15 of the primary electron beam 15 with respect to the visual field region 25. For example, if it is the aspect of FIG.8 (b), you may apply the aspect (C-1)-(C-4) of the visual field precedence type which concerns on FIG.2 (C). If it is the aspect of Fig.9 (a), you may apply the irradiation area | region advance type | mold which concerns on FIG. 2 (A) and (B). Further, the irradiation region preceding type according to FIGS. 2A and 2B may also be applied to the embodiment according to FIG. 10, and in particular, (A-1) in FIG. Or the aspect of (A-3) is suitable.

一方、図8(a)、(c)及び図9(b)に係る態様は、欠陥部と正常部の像の明るさの差が小さいことから、パターン表面の欠陥を観察するのに適している。特有の欠陥を検出するのではなく、ウエハのパターン表面の像を取得し、これを観察してパターン異常を発見するようにすれば、全般的なパターン欠陥検査として利用することができる。これらの検査態様を実行するには、やはり電子ビームの照射領域15の視野領域25に対する位置を変更すればよく、例えば図8(a)、(c)に係る態様には、視野領域先行型の図2(C)に係る態様を適用するのが好ましく、図9(b)に係る態様には、照射領域先行型の図2(A)、(B)に係る態様を適用するのが好ましい。   On the other hand, the modes according to FIGS. 8A, 8C and 9B are suitable for observing defects on the surface of the pattern because the difference in brightness between the defective portion and the normal portion is small. Yes. If an image of the pattern surface of the wafer is acquired instead of detecting a specific defect and observed to find a pattern abnormality, it can be used as a general pattern defect inspection. In order to execute these inspection modes, the position of the irradiation region 15 of the electron beam with respect to the visual field region 25 may be changed. For example, in the mode according to FIGS. The mode according to FIG. 2C is preferably applied, and the mode according to FIGS. 2A and 2B of the irradiation region preceding type is preferably applied to the mode according to FIG. 9B.

このように、図1に示した本実施の形態に係る電子線装置100において、電子ビームの照射領域15の視野領域25に対する位置を種々変更することにより、実施例1に示した種々の検査態様を実行することができる。   As described above, in the electron beam apparatus 100 according to the present embodiment shown in FIG. 1, various inspection modes shown in Example 1 are obtained by variously changing the position of the irradiation region 15 of the electron beam with respect to the visual field region 25. Can be executed.

〔実施例2〕
次に、実施例2として、n-pプラグが形成されたウエハWについて、オープン欠陥を検出する実施例を説明する。
[Example 2]
Next, as Example 2, an example in which an open defect is detected for a wafer W on which an n + -p plug is formed will be described.

図11は、n-pプラグが形成されたウエハWについて、オープン欠陥を検出する検査方法の態様を説明するための図である。 FIG. 11 is a diagram for explaining an aspect of an inspection method for detecting an open defect for a wafer W on which an n + -p plug is formed.

図11(a)は、n-pプラグ92が形成されたウエハWの断面図である。図11(a)において、p型シリコン基板80の表面に反対導電型のn高濃度不純物領域83が設けられている。そして、p型シリコン基板80の上には、SiO酸化膜層84が積層され、SiO酸化膜層84の溝85内に、n-pプラグ92が形成されている。n-pプラグ92は、n高濃度不純物領域83を介して、p型シリコン基板80と電気的に接続されている。n-pプラグ92は、例えば、タングステン等の金属で構成されてよい。また、酸化膜層84中には、フローティング状態のオープンプラグ94が存在する。本実施例においては、かかるオープンプラグ欠陥を検出する検査方法の態様を示す。 FIG. 11A is a cross-sectional view of the wafer W on which the n + -p plug 92 is formed. In FIG. 11A, an n + high concentration impurity region 83 of the opposite conductivity type is provided on the surface of a p-type silicon substrate 80. A SiO 2 oxide film layer 84 is laminated on the p-type silicon substrate 80, and an n + -p plug 92 is formed in the groove 85 of the SiO 2 oxide film layer 84. The n + -p plug 92 is electrically connected to the p-type silicon substrate 80 via the n + high concentration impurity region 83. The n + -p plug 92 may be made of a metal such as tungsten, for example. In the oxide film layer 84, there are open plugs 94 in a floating state. In the present embodiment, an aspect of an inspection method for detecting such an open plug defect will be described.

図11(a)の断面構造を有するウエハWに、電子ビームを照射すると、n-pプラグ92が形成された部分については、その表面電位が−1〜−2V程度の数Vに達してからは、微小電流がp型シリコン基板80に流れる。これは、n高濃度不純物領域83とp型シリコン基板80が空乏層(図示せず)を介して接続され、電子ビームが打ち込まれると、n高濃度不純物領域83とp型シリコン基板80は順方向接続なため、所定の数Vに達するまでは電子が蓄積されるが、所定の数Vに達すると、p型シリコン基板80に電流となって電子が流れ込むからである。 When the wafer W having the cross-sectional structure of FIG. 11A is irradiated with an electron beam, the surface potential of the portion where the n + -p plug 92 is formed reaches several V of about −1 to −2V. From, a minute current flows through the p-type silicon substrate 80. This is because when the n + high concentration impurity region 83 and the p-type silicon substrate 80 are connected via a depletion layer (not shown) and an electron beam is injected, the n + high concentration impurity region 83 and the p-type silicon substrate 80 are connected. This is because electrons are accumulated until reaching a predetermined number V because they are forward-connected, but when the predetermined number V is reached, electrons flow into the p-type silicon substrate 80 as current.

図11(b)は、図11(a)に係る構成のウエハWに低ランディングエネルギーの電子ビームを照射した場合の、ウエハWの表面電位の時間変化を示した図である。図11(b)において、n-pプラグ92は、上述のように所定の数V(例えば、−1〜−2V程度)に達するまでは表面電位が負に増加するが、所定の数Vに達したら、p型シリコン基板80に電流が流れ、一定値を示す。一方、オープンプラグ94は、電子照射時間が経過するとともに電子が蓄積してゆくので、電子照射時間に比例して表面電位が負に増大している。 FIG. 11B is a diagram showing the change over time of the surface potential of the wafer W when the wafer W having the configuration shown in FIG. 11A is irradiated with an electron beam having a low landing energy. In FIG. 11B, the n + -p plug 92 has a surface potential that increases negatively until reaching a predetermined number V (for example, about −1 to −2 V) as described above. Reaches the p-type silicon substrate 80, a constant value is obtained. On the other hand, since the open plug 94 accumulates electrons as the electron irradiation time elapses, the surface potential increases negatively in proportion to the electron irradiation time.

図12は、図11(a)に示したn-pプラグ92とオープンプラグ94について、各々が発生する電子のうち、検出器に到達する電子数の表面電位依存性を示した図である。図12において、オープンプラグ94は、実施例1における説明と同様に、表面電位の変化に応じて、発生する電子の種類も、反射電子、2次電子、ミラー電子と変化してゆく。一方、n-pプラグ92は、表面電位が低い段階では反射電子が検出されるが、反射電子発生領域を超えて2次電子発生領域に入ると、途中で表面電位が一定となり、検出器到達電子数も一定となってしまう。これは、図11(b)において説明したように、n-pプラグ92の場合、表面電位は、例えば−1〜−2V程度で一定となり、それ以上負に増大しないので、その段階で電子の単位時間当たりの発生数も一定となってしまうからである。従って、1次電子ビームのランディングエネルギーを、例えば、ウエハWの表面電位ポテンシャル変動量(例えば、−1〜−2V程度)より大きな数eV以上に選ぶと、図12に示すように、反射電子と2次電子が検出されるが、ミラー電子は検出されない状態を作ることができる。 FIG. 12 is a diagram showing the surface potential dependence of the number of electrons reaching the detector among the electrons generated for each of the n + -p plug 92 and the open plug 94 shown in FIG. . In FIG. 12, in the open plug 94, similar to the description in the first embodiment, the type of generated electrons changes from reflected electrons, secondary electrons, and mirror electrons in accordance with the change in surface potential. On the other hand, the n + -p plug 92 detects reflected electrons at a stage where the surface potential is low. However, if the n + -p plug 92 enters the secondary electron generation region beyond the reflected electron generation region, the surface potential becomes constant along the way. The number of reaching electrons will also be constant. As described with reference to FIG. 11B, in the case of the n + -p plug 92, the surface potential is constant, for example, about −1 to −2V, and does not increase further negatively. This is because the number of occurrences per unit time becomes constant. Therefore, when the landing energy of the primary electron beam is selected to be several eV or more larger than the surface potential potential fluctuation amount (for example, about −1 to −2 V) of the wafer W, as shown in FIG. It is possible to create a state where secondary electrons are detected but mirror electrons are not detected.

図13は、n-pプラグ92とオープンプラグ94に電子ビームを照射したときの、電子線照射時間と単位時間当たりの検出器到達電子数との関係を示した図である。図13は、図12の横軸を、表面電位から電子線照射時間に変更している。 FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the electron beam irradiation time and the number of electrons reaching the detector per unit time when the n + -p plug 92 and the open plug 94 are irradiated with an electron beam. In FIG. 13, the horizontal axis in FIG. 12 is changed from the surface potential to the electron beam irradiation time.

図13において、オープンプラグ94の反射電子検出領域及び2次電子検出領域においては、n-pプラグ92とオープンプラグ94の両方から同数の反射電子及び2次電子が検出されている。ところが、オープンプラグ94のミラー電子検出領域においては、オープンプラグ94からはミラー電子が検出されるが、n-pプラグ92からは、そのまま2次電子が継続的に検出されている。これは、図13において説明したように、n-pプラグ92の表面電位は、2次電子放出領域の所定の数Vで一定となってしまうので、その後に電子ビームを照射され続けても、単位時間当たり一定の2次電子しか放出しないためである。 In FIG. 13, the same number of reflected electrons and secondary electrons are detected from both the n + -p plug 92 and the open plug 94 in the reflected electron detection region and the secondary electron detection region of the open plug 94. However, in the mirror electron detection region of the open plug 94, mirror electrons are detected from the open plug 94, but secondary electrons are continuously detected from the n + -p plug 92 as they are. As described with reference to FIG. 13, the surface potential of the n + -p plug 92 becomes constant at a predetermined number V of the secondary electron emission region, so that even if the electron beam is continuously irradiated thereafter. This is because only constant secondary electrons are emitted per unit time.

図14は、図11〜13において説明した関係を利用して、反射電子の発生時から電子を検出してオープンプラグ94を検出する検査方法を説明するための図であり、n-pプラグ92とオープンプラグ94の合計検出器到達電子数を比較して示した図である。 Figure 14 utilizes the relationship described in Figure 11 to 13 are diagrams for detecting electrons from the occurrence of reflected electrons describing an inspection method for detecting the open plug 94, n + -p plug It is the figure which compared and showed the total detector arrival electron number of 92 and the open plug 94. FIG.

図14(a)は、オープンプラグ94の反射電子検出領域における、オープンプラグ94とn-pプラグ92から検出される合計検出器到達電子数を比較して示した図である。図14(a)において、オープンプラグ94とn-pプラグ92の両方とも、同数の反射電子のみが検出されているので、両者の取得像に明度差は生じず、オープンプラグ94の検出には不適である。 FIG. 14A is a diagram comparing the total number of electrons reaching the detector detected from the open plug 94 and the n + -p plug 92 in the backscattered electron detection region of the open plug 94. In FIG. 14A, since only the same number of reflected electrons are detected in both the open plug 94 and the n + -p plug 92, there is no difference in brightness between the acquired images. Is unsuitable.

図14(b)は、オープンプラグ94の2次電子検出領域において、それまでのオープンプラグ94とn-pプラグ92とからの合計検出器到達電子数を比較して示した図である。図14(b)において、オープンプラグ94とn-pプラグ92の双方とも、同数の反射電子と2次電子が検出され、両者の合計検出器到達電子数には差が生じない。よって、図14(b)の態様は、オープンプラグ94の検出には適さない。 FIG. 14B is a diagram comparing the total number of electrons reaching the detector from the open plug 94 and the n + -p plug 92 so far in the secondary electron detection region of the open plug 94. In FIG. 14B, the same number of reflected electrons and secondary electrons are detected in both the open plug 94 and the n + -p plug 92, and there is no difference in the total number of electrons reaching the detector. Therefore, the mode of FIG. 14B is not suitable for detecting the open plug 94.

図14(c)は、オープンプラグ94のミラー電子検出領域において、それまでのオープンプラグ94とn-pプラグ92とからの合計検出器到達電子数を比較して示した図である。図14(c)において、オープンプラグ94は、反射電子、2次電子及びミラー電子の総ての種類の電子を検出しているが、n-pプラグ92は、反射電子と2次電子のみを検出している。そして、図13に示したように、オープンプラグ94のミラー電子検出領域においては、オープンプラグ94からのミラー電子検出量は、n-pプラグ92からの2次電子検出量を大きく上回っている。よって、図14(c)においても、オープンプラグ94のミラー電子検出量がn-pプラグ92よりも明らかに大きく、合計検出器到達電子数においても、オープンプラグ94がn-pプラグ92を大きく上回っている。従って、図14(c)の態様では、オープンプラグ94の取得像の方がn-pプラグ92の取得像よりも明るくなり、その明度差によりオープンプラグ94を検出することができる。この態様は、ボルテージコントラストにより電気的差異を検出するのに好ましい態様であると言える。 FIG. 14C is a diagram comparing the total number of electrons reaching the detector from the open plug 94 and the n + -p plug 92 so far in the mirror electron detection region of the open plug 94. In FIG. 14 (c), the open plug 94 detects all types of electrons including reflected electrons, secondary electrons, and mirror electrons, but the n + -p plug 92 has only reflected electrons and secondary electrons. Is detected. As shown in FIG. 13, in the mirror electron detection region of the open plug 94, the mirror electron detection amount from the open plug 94 greatly exceeds the secondary electron detection amount from the n + -p plug 92. . Therefore, also in FIG. 14 (c), the open mirror electrons detected amount of the plug 94 is obviously greater than n + -p plug 92, also in the total electrons arriving at the detector number, open plug 94 is n + -p plug 92 Is significantly above. Therefore, in the embodiment of FIG. 14C, the acquired image of the open plug 94 becomes brighter than the acquired image of the n + -p plug 92, and the open plug 94 can be detected by the brightness difference. This aspect can be said to be a preferable aspect for detecting an electrical difference by voltage contrast.

なお、図14(c)に係る態様を実行するためには、1次電子ビームのウエハWへの照射により、初期の反射電子が発生した段階から発生電子を検出するので、照射領域変更手段13、14は、図2(C)における視野領域先行型の態様となるような照射領域15の位置変更を行う。これにより、視野領域25において反射電子の発生段階からウエハWから発生した電子を総て検出することができ、本態様を実行することができる。このことは、オープンプラグ94の検出には不適切であった図14(a)、(b)の態様についても同様であり、これらも反射電子の発生段階からウエハWから発生した電子を検出するので、図2(C)に示した視野領域先行型の照射領域変更態様を適用する。   In order to execute the mode shown in FIG. 14C, the generated electron is detected from the stage where the initial reflected electrons are generated by the irradiation of the wafer W with the primary electron beam. , 14 changes the position of the irradiation region 15 so as to be the visual field region preceding type in FIG. Thereby, all the electrons generated from the wafer W from the generation stage of the reflected electrons in the visual field region 25 can be detected, and this aspect can be executed. This also applies to the embodiments shown in FIGS. 14A and 14B, which are inappropriate for the detection of the open plug 94, and these also detect electrons generated from the wafer W from the generation stage of the reflected electrons. Therefore, the irradiation region changing mode of the visual field region leading type shown in FIG. 2C is applied.

図15は、オープンプラグ94の反射電子検出領域における電子を検出せず、2次電子発生以降の電子を検出する場合の検査方法に係る態様を説明するための図である。   FIG. 15 is a diagram for explaining an aspect related to an inspection method in the case of detecting electrons after generation of secondary electrons without detecting electrons in the reflected electron detection region of the open plug 94.

図15(a)は、オープンプラグ94が2次電子検出領域にあるときの、オープンプラグ94とn-pプラグ92とからの合計検出器到達電子数を比較して示した図である。図15(a)において、オープンプラグ94及びn-pプラグ92の双方とも、2次電子が同数で検出されている。従って、両者の取得像には明暗の差は生ぜず、本態様はオープンプラグ94の検出には適さない。 FIG. 15A is a diagram comparing the total number of electrons reaching the detector from the open plug 94 and the n + -p plug 92 when the open plug 94 is in the secondary electron detection region. In FIG. 15A, the same number of secondary electrons are detected in both the open plug 94 and the n + -p plug 92. Therefore, there is no difference in brightness between the acquired images, and this aspect is not suitable for detecting the open plug 94.

図15(b)は、オープンプラグ94がミラー電子検出領域にあるときの、オープンプラグ94とn-pプラグ92とからの合計検出器到達電子数を比較して示した図である。図15(b)において、n-pプラグ92は2次電子のみを検出しているのに対し、オープンプラグ94は、2次電子を検出した後にミラー電子を検出している。そして、図15(b)に示されているように、オープンプラグ94のミラー電子の検出量は、n-pプラグ92の2次電子の検出量よりも大幅に大きく、合計検出器到達電子数においても、オープンプラグ94の方が明らかに大きい。従って、オープンプラグ94の2次光学系20における取得像は、n-pプラグ92の取得像よりも明るくなり、両者の表面電位の差により、像に明暗の差をつけることが可能である。よって、図15(b)の態様は、オープンプラグ94の検出等の電気的な差異を検出するのに好ましい検査態様である。 FIG. 15B is a diagram comparing the total number of electrons reaching the detector from the open plug 94 and the n + -p plug 92 when the open plug 94 is in the mirror electron detection region. In FIG. 15B, the n + -p plug 92 detects only secondary electrons, whereas the open plug 94 detects mirror electrons after detecting secondary electrons. As shown in FIG. 15B, the detection amount of the mirror electrons of the open plug 94 is significantly larger than the detection amount of the secondary electrons of the n + -p plug 92, and the total detector reaching electrons In terms of number, the open plug 94 is clearly larger. Therefore, the acquired image in the secondary optical system 20 of the open plug 94 becomes brighter than the acquired image of the n + -p plug 92, and it is possible to give a difference in brightness to the image by the difference in surface potential between the two. . Therefore, the mode of FIG. 15B is a preferable test mode for detecting an electrical difference such as detection of the open plug 94.

なお、図15に係る検査態様を実行するためには、照射領域変更手段13、14により、電子ビームの視野領域25に対する照射領域15の位置を図2(A)、(B)に示す照射領域先行型の態様に変更する。図2(A)、(B)において、プレチャージ領域16で反射電子が放出されるような設定とし、視野領域25では、オープンプラグ94の2次電子検出領域
以降に発生する電子を検出するようにすれば、図15(a)、(b)の態様を実行できる。
In order to execute the inspection mode according to FIG. 15, the irradiation region changing means 13, 14 changes the position of the irradiation region 15 with respect to the field region 25 of the electron beam to the irradiation regions shown in FIGS. Change to the preceding type. 2A and 2B, the setting is made so that the reflected electrons are emitted in the precharge region 16, and the field region 25 detects electrons generated after the secondary electron detection region of the open plug 94. If so, the modes of FIGS. 15A and 15B can be executed.

図16は、オープンプラグ94からミラー電子が検出される領域にあるときに、オープンプラグ94の検出を行う態様について説明するための図である。図16は、オープンプラグ94がミラー電子検出領域にあるときにおけるオープンプラグ94とn-pプラグ92の合計検出器到達電子数を比較して示した図である。図16において、オープンプラグ94からはミラー電子のみが検出され、n-pプラグ92では、2次電子のみが検出されている。これは、図13において説明したように、オープンプラグ94のミラー電子検出領域では、n-pプラグ92からは2次電子しか検出されないからである。よって、合計検出器到達電子数において、オープンプラグ94の検出電子数は、n-pプラグ92の検出電子数を大きく上回り、オープンプラグ94の取得像の方が、n-pプラグ92の取得像よりも明るくなり、両者を区別できる。従って、図16の態様は、ウエハWの主に電気的な差異を検出するのに好ましい。 FIG. 16 is a diagram for describing a mode in which the open plug 94 is detected when the mirror electrons are in the region where mirror electrons are detected from the open plug 94. FIG. 16 is a diagram comparing the total number of electrons reaching the detector of the open plug 94 and the n + -p plug 92 when the open plug 94 is in the mirror electron detection region. In FIG. 16, only mirror electrons are detected from the open plug 94, and only secondary electrons are detected from the n + -p plug 92. This is because only the secondary electrons are detected from the n + -p plug 92 in the mirror electron detection region of the open plug 94 as described in FIG. Therefore, in the total number of electrons reaching the detector, the number of detected electrons of the open plug 94 greatly exceeds the number of detected electrons of the n + -p plug 92, and the acquired image of the open plug 94 is greater than that of the n + -p plug 92. It becomes brighter than the acquired image and can be distinguished. Therefore, the embodiment of FIG. 16 is preferable for detecting mainly electrical differences of the wafer W.

なお、図16の態様を実行するためには、オープンプラグ94のミラー電子検出領域のみを用い、反射電子と2次電子を検出しないので、照射領域変更手段13、14は、図2(A)、(B)の照射領域先行型を適用するように照射領域15の変更を行う。プレチャージ領域16で、反射電子及び2次電子の双方を発生させてしまい、視野領域25ではミラー電子のみを検出するように変更するので、プレチャージ領域16は十分に大きい変更設定が好ましく、特に、図2(A)の(A−1)又は(A−3)の態様を適用するようにしてもよい。   In order to execute the embodiment of FIG. 16, only the mirror electron detection region of the open plug 94 is used and the reflected electrons and secondary electrons are not detected. Therefore, the irradiation region changing means 13 and 14 are configured as shown in FIG. The irradiation region 15 is changed so as to apply the irradiation region preceding type of (B). Since both the reflected electrons and the secondary electrons are generated in the precharge region 16 and the field of view region 25 is changed to detect only the mirror electrons, the precharge region 16 is preferably set to a sufficiently large change. The mode of (A-1) or (A-3) in FIG. 2 (A) may be applied.

今まで説明したように、実施例2においては、ボルテージコントラストを用いたオープン欠陥検出には、図14(c)、図15(b)及び図16に示した検査方法の態様が適する。実施例2においても、実施例1と同様に、各々の態様を実行するため、照射領域変更手段13、14により、視野領域25に対する照射領域15の位置を、適切に変更する。例えば、図14(c)の態様であれば、反射電子から検出するので、視野先行型の図2(C)の態様になるように照射領域15の位置変更を行い、図15(b)の態様であれば、照射領域先行型の図2(A)、(B)の態様になるように照射領域15の位置変更を行い、反射電子の放出が、プレチャージ領域16の電子ビーム照射により終了するような設定とする。また、図16の態様であれば、照射領域先行型の図2(A)、(B)の態様になるように照射領域15の位置変更を行うとともに、プレチャージ領域16で、反射電子及び2次電子の放出が終了するように設定する。このように、照射領域変更手段13、14により、各々の検査態様に適した電子ビームの照射領域15の位置変更を行うことにより、ウエハWの種類等に応じた検査を行うことができる。   As described so far, in the second embodiment, the inspection method shown in FIGS. 14C, 15B, and 16 is suitable for open defect detection using voltage contrast. Also in the second embodiment, as in the first embodiment, in order to execute each mode, the irradiation region changing means 13 and 14 appropriately change the position of the irradiation region 15 with respect to the visual field region 25. For example, in the case of FIG. 14C, detection is performed from reflected electrons, so that the position of the irradiation region 15 is changed so as to be the view-preceding type of FIG. If it is an aspect, the position of the irradiation area 15 is changed so as to be the irradiation area preceding type in FIGS. 2A and 2B, and the emission of the reflected electrons is terminated by the electron beam irradiation of the precharge area 16. Set to do. Further, in the case of FIG. 16, the position of the irradiation region 15 is changed so that the irradiation region preceding type of FIG. 2A and FIG. It is set so that the emission of the next electron ends. As described above, by changing the position of the irradiation region 15 of the electron beam suitable for each inspection mode by the irradiation region changing means 13 and 14, inspection according to the type of the wafer W or the like can be performed.

なお、オープン欠陥の検出に適さなかった図14(a)、(b)及び図15(a)の態様については、欠陥部と正常部の取得像の明暗差が小さいことから、ボルテージコントラストではなく、ウエハ表面の画像を取得し、これに基づいて配線パターンの欠陥を検査するのに利用することができる。この場合にも、照射位置変更手段13により、適切な照射位置の変更を行なうことが好ましい。   14A, 14B, and 15A, which are not suitable for detection of open defects, are not voltage contrast because the difference in brightness between the acquired images of the defective part and the normal part is small. The image of the wafer surface can be acquired and used to inspect defects in the wiring pattern based on the acquired image. Also in this case, it is preferable to change the irradiation position appropriately by the irradiation position changing means 13.

〔実施例3〕
次に、実施例3として、p-nプラグが形成されたウエハWにおいて、オープンプラグ欠陥を検出する検査方法の態様について説明する。
Example 3
Next, as Example 3, an aspect of an inspection method for detecting an open plug defect in a wafer W on which p + -n plugs are formed will be described.

図17は、実施例3の検査対象となるウエハWの性質を説明するための図である。図17(a)は、p-nプラグが形成されたウエハWの断面構造を示した図である。 FIG. 17 is a diagram for explaining the properties of the wafer W to be inspected in the third embodiment. FIG. 17A is a view showing a cross-sectional structure of the wafer W on which the p + -n plug is formed.

図17(a)において、検査対象となるウエハWは、n型シリコン基板81が支持基板として備えられ、その表面に反対導電型のp+高濃度不純物領域82が設けられている。n型シリコン基板の上には、SiO酸化膜層84が形成され、酸化膜層84の中の溝85にはp-nプラグ93が形成されている。p-nプラグ93は、p+高濃度不純物領域83を介してn型シリコン基板81と電気的に接続されている。また、酸化膜層84中には、フローティング状態のオープンプラグ94が存在する。本実施例においては、かかるオープンプラグ欠陥を検出する検査方法の態様を示す。 In FIG. 17A, a wafer W to be inspected is provided with an n-type silicon substrate 81 as a support substrate, and a p + high concentration impurity region 82 of the opposite conductivity type is provided on the surface thereof. An SiO 2 oxide film layer 84 is formed on the n-type silicon substrate, and ap + -n plug 93 is formed in the groove 85 in the oxide film layer 84. The p + -n plug 93 is electrically connected to the n-type silicon substrate 81 through the p + high concentration impurity region 83. In the oxide film layer 84, there are open plugs 94 in a floating state. In the present embodiment, an aspect of an inspection method for detecting such an open plug defect will be described.

図17(a)において、p-nプラグ93に電子ビームが照射されると、p+高濃度不純物領域83とn型シリコン基板81には、ダイオードに逆方向電圧が徐々に印加されてゆく状態と同様になる。従って、ある一定の負電位までは、p-nプラグ93に電子が蓄積してゆくが、当該一定の負電位を超えると、p-nプラグ93からn型シリコン基板に逆方向電流が流れ始め、それ以上p-nプラグ93の電位が負に増大しなくなる現象が起きる。 In FIG. 17A, when the p + -n plug 93 is irradiated with an electron beam, a reverse voltage is gradually applied to the p + high-concentration impurity region 83 and the n-type silicon substrate 81 to the diode. It will be the same. Therefore, electrons are accumulated in the p + -n plug 93 until a certain negative potential. However, when the certain negative potential is exceeded, a reverse current flows from the p + -n plug 93 to the n-type silicon substrate. A phenomenon occurs in which the potential of the p + -n plug 93 does not increase negatively after starting to flow.

次に、図17(b)を用いて、図17(a)に示した構造のウエハWにおいて、p-nプラグ93及びオープンプラグ94に電子ビームを照射した場合の状態変化について説明する。図17(b)は、p-nプラグ93及びオープンプラグ94に電子ビームを照射した場合の、電子照射時間と表面電位との関係について示した図である。 Next, with reference to FIG. 17B, a change in state when the electron beam is irradiated to the p + -n plug 93 and the open plug 94 in the wafer W having the structure shown in FIG. 17A will be described. FIG. 17B is a diagram showing the relationship between the electron irradiation time and the surface potential when the p + -n plug 93 and the open plug 94 are irradiated with an electron beam.

図17(b)において、オープンプラグ94の方は、フローティング状態であるので、電子ビームの照射に伴い表面に電子が蓄積し、時間の経過に比例して表面電位が負に増大している。一方、p-nプラグ93については、図17(a)において説明したように、所定の負電位までは、電子ビームの照射に比例してその表面電位が負に増大するが、ある一定の値に達すると、表面電位が一定の値のままになってしまう。これは、上述のように、ダイオードに逆電圧をかけていき、所定の電圧に達したときに逆電流が流れ出すのと同様の現象であるので、当該一定の値は、例えば絶対値が5V以下程度、即ち−5V以上程度の値になる場合が多い。この値は、デバイス毎に異なるが、実施例2に係る図11で示した所定値(例えば、−1〜−2V程度)よりも、明らかに大きい値である。 In FIG. 17B, since the open plug 94 is in a floating state, electrons accumulate on the surface with the irradiation of the electron beam, and the surface potential increases negatively in proportion to the passage of time. On the other hand, as described in FIG. 17A, the surface potential of the p + -n plug 93 increases negatively in proportion to the electron beam irradiation up to a predetermined negative potential. When the value is reached, the surface potential remains constant. As described above, this is the same phenomenon as when a reverse voltage is applied to the diode and a reverse current starts to flow when the diode reaches a predetermined voltage. Therefore, the constant value is, for example, an absolute value of 5 V or less. In many cases, the value is about -5 V or more. This value is different for each device, but is clearly larger than the predetermined value (for example, about −1 to −2 V) shown in FIG. 11 according to the second embodiment.

このように、p-nプラグ93が形成されたウエハWについての実施例3に係る検査方法では、電子照射時間と表面電位との関係は、実施例2に係るn-pプラグ92が形成されたウエハWと同様の特性を示すものの、正常な配線用プラグが示す一定値の値は異なったものとなる。 As described above, in the inspection method according to the third embodiment for the wafer W on which the p + -n plug 93 is formed, the relationship between the electron irradiation time and the surface potential is the same as that of the n + -p plug 92 according to the second embodiment. Although the same characteristics as those of the formed wafer W are exhibited, the constant values indicated by the normal wiring plugs are different.

図18は、図17(a)に示したウエハWに形成されたp-nプラグ93とオープンプラグ94について、各々が電子ビームの照射により発生した電子のうち、検出器に到達する電子数の表面電位依存度を示した図である。 FIG. 18 shows the number of electrons reaching the detector among the electrons generated by the electron beam irradiation for the p + -n plug 93 and the open plug 94 formed on the wafer W shown in FIG. It is the figure which showed the surface potential dependence.

図18において、オープンプラグ94の方は、今までの説明と同様に、表面電位が負に増加するにつれて、反射電子、2次電子、ミラー電子と発生する電子の種類が変化する。一方、p-nプラグ93の方は、表面電位が低い段階ではオープンプラグ94と同様に反射電子を発生し、次いで表面電位が負に増大するにつれて2次電子を発生するようになるが、2次電子の発生の途中段階で表面電位は一定となり、ミラー電子の発生にまでは至らない。そして、表面電位が一定となった点の電位は、実施例2で説明した図12に示した一定電位の値よりも、負側に値が大きくなっている。これは、p-nプラグ93の場合においても、図17(b)に示したように、−5V以上程度の値で一定となるが、この値は、n-pプラグ92の場合の−1〜−2V程度よりも負側に大きい値であるので、図12よりも負側に寄った点で一定となる。一方、ミラー電子が発生し始める値は、表面電子が−10V、−20Vというレベルの値であるから、ミラー電子検出領域までには至らない特性となる。 In FIG. 18, in the open plug 94, the kind of electrons generated as reflected electrons, secondary electrons, and mirror electrons changes as the surface potential increases negatively as in the above description. On the other hand, the p + -n plug 93 generates reflected electrons when the surface potential is low, like the open plug 94, and then generates secondary electrons as the surface potential increases negatively. The surface potential becomes constant in the middle of the generation of secondary electrons, and mirror electrons are not generated. The potential at the point where the surface potential becomes constant is larger on the negative side than the constant potential shown in FIG. 12 described in the second embodiment. Even in the case of the p + -n plug 93, as shown in FIG. 17B, the value is constant at a value of about −5 V or more, but this value is the same as that in the case of the n + -p plug 92. Since the value is larger on the negative side than about −1 to −2 V, it is constant at a point closer to the negative side than FIG. On the other hand, the value at which mirror electrons start to be generated is a value that does not reach the mirror electron detection region because the surface electrons are values of −10V and −20V.

図19は、p-nプラグ93とオープンプラグ94について、電子線照射時間と単位時間当たりの検出器到達電子数との関係を示した図である。図18における横軸を、表面電位から電子線照射時間に変更している。 FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the electron beam irradiation time and the number of electrons reaching the detector per unit time for the p + -n plug 93 and the open plug 94. The horizontal axis in FIG. 18 is changed from the surface potential to the electron beam irradiation time.

図19から、オープンプラグ94は、電子線照射時間の経過とともにその発生電子が反射電子、2次電子、ミラー電子と変化してゆくが、p-nプラグ93は、反射電子検出領域を超えて2次電子検出領域に入ったら、ミラー電子検出領域には至らず、2次電子を発生し続けることが分かる。 From FIG. 19, the open plug 94 changes its generation electrons to reflected electrons, secondary electrons, and mirror electrons as the electron beam irradiation time elapses, but the p + -n plug 93 exceeds the reflected electron detection region. When the secondary electron detection region is entered, it can be seen that the secondary electron generation continues without reaching the mirror electron detection region.

図20は、p-nプラグ93とオープンプラグ94について、反射電子から発生電子を検出してオープンプラグ94を検出する態様について説明するための図である。 FIG. 20 is a diagram for explaining an aspect of detecting the open plug 94 by detecting generated electrons from the reflected electrons for the p + -n plug 93 and the open plug 94.

図20(a)は、オープンプラグ94の反射電子検出領域において、オープンプラグ94とp-nプラグ93とから検出された合計検出器到達電子数を比較して示した図である。図20(a)において、オープンプラグ94及びp-nプラグ93の双方とも、反射電子が同数検出されているので、これらの取得像により明暗差は生じない。従って、この態様はオープンプラグ94の検出には適さない。 FIG. 20A is a diagram comparing the total number of electrons reaching the detector detected from the open plug 94 and the p + -n plug 93 in the backscattered electron detection region of the open plug 94. In FIG. 20A, since the same number of reflected electrons are detected in both the open plug 94 and the p + -n plug 93, there is no difference in brightness between these acquired images. Therefore, this aspect is not suitable for detecting the open plug 94.

図20(b)は、オープンプラグ94の2次電子検出領域において、それまでオープンプラグ94とp-nプラグ93とから検出された合計検出器到達電子数を比較して示した図である。図20(b)において、オープンプラグ94及びp-nプラグ93の双方とも、反射電子と2次電子が同数検出され、合計検出器到達電子数も同じであるので、両者の取得画像に明暗差は生じない。従って、この態様は、オープンプラグ94の検出に適さない。 FIG. 20B is a diagram showing the total number of electrons reaching the detectors detected so far from the open plug 94 and the p + -n plug 93 in the secondary electron detection region of the open plug 94. . In FIG. 20B, both the open plug 94 and the p + -n plug 93 detect the same number of reflected electrons and secondary electrons, and the total number of electrons reaching the total detector is the same. There is no difference. Therefore, this aspect is not suitable for detecting the open plug 94.

図20(c)は、オープンプラグ94のミラー電子検出領域において、それまでオープンプラグ94とp-nプラグ93とから検出された合計検出器到達電子数を比較して示した図である。図20(c)において、オープンプラグ94のミラー電子の検出数が大幅に増加しているが、p-nプラグ93の2次電子の増加分は小さく、従って両者の合計検出器到達電子数も、大幅にオープンプラグ94の方がp-nプラグ93を上回っている。従って、この態様では、オープンプラグ94とp-nプラグ93の取得像で明暗差が生じ、そのボルテージコントラストによりオープンプラグ94を検出することができる。よって、本態様は、オープンプラグ94等の電気的差異の検出に適する。 FIG. 20 (c) is a diagram showing a comparison of the total number of electrons reaching the detector detected from the open plug 94 and the p + -n plug 93 so far in the mirror electron detection region of the open plug 94. In FIG. 20 (c), the number of mirror electrons detected by the open plug 94 is greatly increased, but the increase of secondary electrons of the p + -n plug 93 is small. However, the open plug 94 significantly exceeds the p + -n plug 93. Therefore, in this aspect, a difference in brightness occurs between the acquired images of the open plug 94 and the p + -n plug 93, and the open plug 94 can be detected by the voltage contrast. Therefore, this aspect is suitable for detecting an electrical difference of the open plug 94 or the like.

なお、図20(a)〜(c)に示した検出方法を実行するためには、反射電子を検出する必要があるので、図2(C)に係る視野先行型の態様のいずれかを適用する。照射領域変更手段13、14を用い、照射領域15が視野領域25より後行するように照射領域15の位置を変更させることにより実行してよい。   Note that in order to execute the detection method shown in FIGS. 20A to 20C, it is necessary to detect reflected electrons, so any one of the field-preceding modes according to FIG. 2C is applied. To do. You may perform by changing the position of the irradiation area | region 15 using the irradiation area | region change means 13 and 14 so that the irradiation area | region 15 follows the visual field area | region 25. FIG.

図21は、p-nプラグ93とオープンプラグ94について、反射電子を利用せず、オープンプラグ94を検出する態様について説明するための図である。 FIG. 21 is a diagram for explaining a mode in which the open plug 94 is detected without using reflected electrons for the p + -n plug 93 and the open plug 94.

図21(a)は、オープンプラグ94の2次電子検出領域において、オープンプラグ94とp-nプラグ93の合計検出器到達電子数を比較して示した図である。図21(a)において、オープンプラグ94及びp-nプラグ93の双方から同数の2次電子のみが検出されているので、両者の取得像には明暗差は生じない。従って、本態様は、オープンプラグ94の検出には不適である。 FIG. 21A is a diagram comparing the total number of electrons reaching the detector of the open plug 94 and the p + -n plug 93 in the secondary electron detection region of the open plug 94. In FIG. 21A, since only the same number of secondary electrons are detected from both the open plug 94 and the p + -n plug 93, there is no difference in brightness between the acquired images. Therefore, this aspect is not suitable for detecting the open plug 94.

図21(b)は、オープンプラグ94のミラー電子検出領域において、オープンプラグ94とp-nプラグ93の合計検出器到達電子数を比較して示した図である。図21(b)において、オープンプラグ94で2次電子及びミラー電子が検出され、p-nプラグ93では、2次電子のみが検出されている。そして、ミラー電子の検出電子数は、2次電子の検出電子数よりも大幅に多く、従って、オープンプラグ94の合計検出器到達電子数は、p-nプラグ93の合計検出器到達電子数を大幅に上回っている。よって、2次光学系20におけるオープンプラグ94の取得像は、p-nプラグ93よりも明るい画像となり、両者のボルテージコントラストからオープンプラグ94を検出することができる。従って、本態様は、電気的な差異を検出するのに好ましい態様である。 FIG. 21B is a diagram comparing the total number of electrons reaching the detector of the open plug 94 and the p + -n plug 93 in the mirror electron detection region of the open plug 94. In FIG. 21B, secondary electrons and mirror electrons are detected by the open plug 94, and only secondary electrons are detected by the p + -n plug 93. The number of detected electrons of the mirror electrons is much larger than the number of detected electrons of the secondary electrons. Therefore, the total number of electrons reaching the detector of the open plug 94 is the total number of electrons reaching the detector of the p + -n plug 93. Is significantly above. Therefore, the acquired image of the open plug 94 in the secondary optical system 20 is an image brighter than the p + -n plug 93, and the open plug 94 can be detected from the voltage contrast of both. Therefore, this aspect is a preferable aspect for detecting an electrical difference.

なお、図21に示した検査方法の態様は、照射領域変更手段13、14により、図2(A)、(B)に示した照射領域先行型に照射領域15を変更することにより達成される。視野領域25で反射電子を検出しないように、プレチャージ領域16において、ウエハWから反射電子を放出してしまうように設定を行う。   The aspect of the inspection method shown in FIG. 21 is achieved by changing the irradiation region 15 to the irradiation region preceding type shown in FIGS. 2A and 2B by the irradiation region changing means 13 and 14. . Setting is made so that the reflected electrons are emitted from the wafer W in the precharge area 16 so that the reflected electrons are not detected in the visual field area 25.

図22は、p-nプラグ93とオープンプラグ94について、オープンプラグ94のミラー電子検出領域を利用して、オープンプラグ94を検出する検出方法の態様を説明するための図である。図22は、オープンプラグ94のミラー電子検出領域において、オープンプラグ94とp-nプラグ93の合計検出器到達電子数を比較して示した図である。図22において、オープンプラグ94からはミラー電子のみが検出され、p-nプラグ93からは2次電子のみが検出されている。そして、ミラー電子の合計検出器到達電子数は、2次電子の合計検出器到達電子数よりも大幅に多いので、オープンプラグ94の取得像はp-nプラグ93の取得像よりも明るくなり、そのボルテージコントラストからオープンプラグ94を検出できる。よって、本態様は、電気的な差異を検出するのに適している。 FIG. 22 is a diagram for explaining an aspect of a detection method for detecting the open plug 94 using the mirror electron detection region of the open plug 94 for the p + -n plug 93 and the open plug 94. FIG. 22 is a diagram comparing the total number of electrons reaching the detector of the open plug 94 and the p + -n plug 93 in the mirror electron detection region of the open plug 94. In FIG. 22, only mirror electrons are detected from the open plug 94, and only secondary electrons are detected from the p + -n plug 93. Since the total number of electrons reaching the detector of the mirror electrons is significantly larger than the total number of electrons reaching the detector of the secondary electrons, the acquired image of the open plug 94 becomes brighter than the acquired image of the p + -n plug 93. The open plug 94 can be detected from the voltage contrast. Therefore, this aspect is suitable for detecting an electrical difference.

なお、図22に係る態様を実行するためには、オープンプラグ94の反射電子検出領域及び2次電子検出領域を利用せずに、ミラー電子検出領域のみを利用するので、図2(A)、(B)の照射領域先行型の態様を適用するのが好ましい。プレチャージ領域16でオープンプラグ94の反射電子及び2次電子を放出できるように、照射領域変更手段13、14により照射領域変更を行う。   In order to execute the embodiment according to FIG. 22, only the mirror electron detection region is used without using the backscattered electron detection region and the secondary electron detection region of the open plug 94. It is preferable to apply the irradiation region preceding type of (B). The irradiation region is changed by the irradiation region changing means 13 and 14 so that the reflected electrons and secondary electrons of the open plug 94 can be emitted in the precharge region 16.

このように、実施例3に係るp-nプラグ93が形成されたウエハWのオープン欠陥を検出するためには、図20(c)、図21(b)及び図22の検査方法の態様が適する。 As described above, in order to detect an open defect of the wafer W on which the p + -n plug 93 according to the third embodiment is formed, the aspect of the inspection method of FIGS. 20C, 21B, and 22 is used. Is suitable.

一方、図20(a)、(b)及び図21(a)の態様は、明暗差が少ないので、ボルテージコントラストにより電気的な差異を検出する用途には適さないが、ウエハWの表面画像を取得し、パターン欠陥を検査する用途には適する。   On the other hand, the modes shown in FIGS. 20A, 20B, and 21A are not suitable for applications in which an electrical difference is detected based on voltage contrast because the difference in brightness is small. It is suitable for use in acquiring and inspecting pattern defects.

これらの種々の態様を実行するため、照射領域変更手段13、14により、図2(A)、(B)、(C)に示した照射領域15の視野領域25に対する位置変更の態様を選択して種々適用し、検査対象に応じた検査態様を適用することができる。   In order to execute these various modes, the irradiation region changing means 13 and 14 select the mode of changing the position of the irradiation region 15 with respect to the visual field region 25 shown in FIGS. 2 (A), (B), and (C). Thus, it is possible to apply inspection modes according to the inspection object.

図23は、オープンプラグ94の欠陥検査に当たり、図9、10、15、16、21及び22に示したミラー電子を利用した検査方法について、検査像の例を示した図である。   FIG. 23 is a diagram showing an example of an inspection image for the inspection method using the mirror electrons shown in FIGS. 9, 10, 15, 16, 21 and 22 in the defect inspection of the open plug 94.

図23において、(a1)〜(a3)は、接地プラグ91が形成されたウエハW表面を示し、(b1)〜(b3)は、各々のウエハW表面に対応した、取得画像を示している。図23(a1)において、照射領域15の方が視野領域25より大きく、照射領域15が視野領域25に対して先行する配置関係となっている。図23中の−Y方向の矢印は、照射領域15及び視野領域25の相対的移動方向を示し、実際には、ステージ30が+Y方向に移動する。   23, (a1) to (a3) show the surface of the wafer W on which the ground plug 91 is formed, and (b1) to (b3) show acquired images corresponding to the respective wafer W surfaces. . In FIG. 23 (a1), the irradiation region 15 is larger than the visual field region 25, and the irradiation region 15 has a positional relationship preceding the visual field region 25. The arrow in the −Y direction in FIG. 23 indicates the relative movement direction of the irradiation region 15 and the visual field region 25. In practice, the stage 30 moves in the + Y direction.

図23(b1)は、図23(a1)に対応した検出器22の検出面上の検出画像である。図23(a1)において、電子ビームが照射された瞬間には、反射電子が検出され、視野領域全体が検出される。   FIG. 23 (b1) is a detection image on the detection surface of the detector 22 corresponding to FIG. 23 (a1). In FIG. 23 (a1), reflected electrons are detected at the moment when the electron beam is irradiated, and the entire visual field region is detected.

次に、ステージ30が+Y方向又は電子ビームが−Y方向にスキャンし、照射領域15と視野領域25が、図23(a1)の位置関係を保ちつつ検査領域を移動してゆくが、図23(a2)に示すように、オープンプラグ94が含まれていた場合には、図23(b2)に示すように、その部分だけが明るく光る。そして、正常なプラグからは、ミラー電子は検出されない。   Next, the stage 30 scans in the + Y direction or the electron beam in the −Y direction, and the irradiation region 15 and the visual field region 25 move in the inspection region while maintaining the positional relationship of FIG. As shown in (a2), when the open plug 94 is included, only that portion shines brightly as shown in FIG. 23 (b2). Then, mirror electrons are not detected from a normal plug.

このように、図23に示す態様では、欠陥部(オープンプラグ94)からの検出電子を増やすために、オープンプラグ94の部分だけでミラー電子を検出するような条件に設定している。そして、他の正常なプラグからは、ミラー電子が検出されないように設定している。これを暗像モードと呼ぶが、図23の態様では、ミラー電子は反射電子や2次電子に比べて十分に表面電位が大きいので、暗い画像の中で、欠陥プラグ94だけが明るく光り、その検出が容易となる。   As described above, in the embodiment shown in FIG. 23, in order to increase the detected electrons from the defective portion (open plug 94), the condition is set such that mirror electrons are detected only by the open plug 94 portion. And it is set so that mirror electrons are not detected from other normal plugs. This is called the dark image mode. In the embodiment of FIG. 23, the mirror electrons have a sufficiently large surface potential compared to the reflected electrons and secondary electrons, so that only the defective plug 94 shines brightly in a dark image. Detection is easy.

なお、図23(a3)に示すように、更にステージ30又は電子ビームのスキャンを行い、オープンプラグ94の存在しない視野領域25に入れば、図23(b3)に示すように、暗像モードで暗い画像となる。   As shown in FIG. 23 (a3), when the stage 30 or the electron beam is further scanned and enters the visual field region 25 where the open plug 94 is not present, as shown in FIG. 23 (b3), in the dark image mode. The image becomes dark.

このように、暗像モードを用いて、オープンプラグ94を容易に検出することができる。   Thus, the open plug 94 can be easily detected using the dark image mode.

図24は、反射電子を選択的に利用して、ウエハWの表面欠陥を検出する例を示した図である。   FIG. 24 is a diagram showing an example of detecting surface defects of the wafer W by selectively using reflected electrons.

図24(a1)は、電子ビームの照射領域15と視野領域25とプラグ91との配置関係を示した図である。図24(a1)において、視野領域25の方が、照射領域15よりも先行する配置関係となっている。図23と同様に、ステージ30が+Y方向に移動するか、電子ビームが−Y方向に移動して、検査領域が移動してゆく。従って、図24(a1)は、ステージ30の移動方向に対して、視野領域25が照射領域15に先行する位置に照射領域15が変更されている。従って、視野領域25では、総て最初にウエハWに電子ビームが照射されるタイミングの電子を検出し続けることができる。よって、電子ビーム照射の最初の段階で発生する反射電子を検出し続けることになる。よって、この場合、図24(a1)対応する検出器22の検出面上の検出画像は、図24(b1)のようになり、視野領域25の総てのプラグ91の反射電子が検出され、像を形成している。   FIG. 24A1 is a diagram showing the positional relationship among the electron beam irradiation region 15, the visual field region 25, and the plug 91. FIG. In FIG. 24A1, the visual field region 25 has an arrangement relationship that precedes the irradiation region 15. Similarly to FIG. 23, the stage 30 moves in the + Y direction or the electron beam moves in the -Y direction, and the inspection area moves. Accordingly, in FIG. 24A1, the irradiation region 15 is changed to a position where the visual field region 25 precedes the irradiation region 15 with respect to the moving direction of the stage 30. Therefore, in the visual field region 25, it is possible to continue to detect electrons at the timing when the electron beam is irradiated on the wafer W for the first time. Therefore, the reflected electrons generated at the first stage of the electron beam irradiation are continuously detected. Therefore, in this case, the detection image on the detection surface of the detector 22 corresponding to FIG. 24 (a1) is as shown in FIG. 24 (b1), and the reflected electrons of all the plugs 91 in the visual field region 25 are detected. An image is formed.

次に、ステージ30又は電子ビームが移動し、図24(a2)の領域を照射するが、この領域でも反射電子を検出する。反射電子は、初期段階では、接地されていようとオープン(フローティング)状態であろうと、総て検出される。よって、図24(a2)のパターンに、ミッシングプラグが存在しなければ、対応する検出画像は、図24(b2)のように、総てのプラグ91の像が取得される。   Next, the stage 30 or the electron beam moves to irradiate the area shown in FIG. 24A2, and the reflected electrons are detected also in this area. In the initial stage, all reflected electrons are detected whether they are grounded or open (floating). Therefore, if no missing plug exists in the pattern of FIG. 24A2, all the images of the plugs 91 are acquired as corresponding detection images as shown in FIG. 24B2.

次いで、更にステージ30又は電子ビームが移動し、図24(a3)の領域を検査する。図24(a3)においては、ミッシングプラグ95が存在するとする。このとき、対応する検出画像は、図24(b3)のようになり、ミッシングプラグ95の箇所は、プラグが検出されない画像となる。   Next, the stage 30 or the electron beam further moves to inspect the region of FIG. 24 (a3). In FIG. 24 (a3), it is assumed that a missing plug 95 exists. At this time, the corresponding detected image is as shown in FIG. 24B3, and the missing plug 95 is an image in which no plug is detected.

このように、反射電子を用いて、反射電子は、初期段階では金属があればその像が写されるという性質を利用することにより、ミッシングプラグを容易に検出することができる。   In this way, by using reflected electrons, it is possible to easily detect a missing plug by utilizing the property that an image of a reflected electron is captured if there is a metal in the initial stage.

以上、実施例1〜3において、接地プラグ91、n-pプラグ92及びp-nプラグ93がウエハW上に形成されている場合の、オープンプラグ94を検出する方法の態様について説明したが、実際のウエハW製造プロセスでは、上記3種類の接地プラグ91、n-pプラグ92及びp-nプラグ93が同一ウエハW内に形成されているのが通常である。よって、実施例1〜3において、共通にオープンプラグ94を検出できる態様を採用することが好ましい。そして、その態様は、実施例1において図8(b)、図9(b)及び図10、実施例2において図14(c)、図15(b)及び図16、実施例3において図20(c)、図21(b)及び図22であり、反射電子を用いず、2次電子とミラー電子を利用する図9(b)、図15(b)及び図21(b)の態様と、ミラー電子のみを利用する図10、図16及び図22の態様において共通する。よって、これらの検出方法の態様を用いれば、ウエハWのオープンプラグ94を本実施の形態に係る電子線装置100を用いて検出できる。これにより、プレチャージユニットを用いることなく、最小限のエネルギーでオープンプラグ94を検出することができる。 As described above, in the first to third embodiments, the aspect of the method for detecting the open plug 94 when the ground plug 91, the n + -p plug 92, and the p + -n plug 93 are formed on the wafer W has been described. However, in the actual wafer W manufacturing process, the above three types of ground plug 91, n + -p plug 92 and p + -n plug 93 are usually formed in the same wafer W. Therefore, in the first to third embodiments, it is preferable to adopt a mode in which the open plug 94 can be detected in common. 8 (b), FIG. 9 (b) and FIG. 10 in Example 1, FIG. 14 (c), FIG. 15 (b) and FIG. 16 in Example 2, and FIG. (C), FIG. 21 (b), and FIG. 22 and the embodiment of FIG. 9 (b), FIG. 15 (b), and FIG. This is common in the embodiments of FIGS. 10, 16 and 22 that use only mirror electrons. Therefore, using these detection method aspects, the open plug 94 of the wafer W can be detected using the electron beam apparatus 100 according to the present embodiment. Thereby, the open plug 94 can be detected with minimum energy without using a precharge unit.

〔実施例4〕
次に、実施例4として、VC−TEGの電気的欠陥を検出する検査方法の態様について説明する。ここで、VC−TEGとは、ボルテージコントラスト検査におけるテスト・エレメント・グループのことであり、耐絡性の観点で構造上の寸法マージンを知るため、線幅や配線スペースを変えた複数のテスト・エレメント・グループのことを言う。
Example 4
Next, as Example 4, an aspect of an inspection method for detecting an electrical defect of a VC-TEG will be described. Here, the VC-TEG is a test element group in the voltage contrast inspection. In order to know the structural dimension margin from the viewpoint of the anti-corrosion property, a plurality of test sets with different line widths and wiring spaces are used. Refers to an element group.

VC−TEGで電気的欠陥を検出するには、図10のミラー電子のみを利用する検査方法又は図9(a)に示した、オープンプラグ94の反射電子を検出せず、2次電子検出領域での発生電子検出を行う検査方法が適している。VC−TEGは、基本的に構造は接地プラグ91を有するパターンのウエハWと同様であるので、実施例1において適用可能な検査方法の態様を好適に用いることができる。この点、図10のミラー電子のみを利用する検査方法と、図9(a)に示した、オープンプラグ94の2次電子検出領域における発生電子を検出する検査方法は、明確にボルテージコントラストを発生させることができた。また、図8(b)の、反射電子及び2次電子を検出する検査方法も、適用可能である。   In order to detect an electrical defect by VC-TEG, a secondary electron detection region without detecting the reflected electrons of the open plug 94 shown in FIG. 9A or the inspection method using only mirror electrons of FIG. An inspection method for detecting the generated electrons at is suitable. Since the VC-TEG is basically the same in structure as the wafer W having a pattern having the ground plug 91, the aspect of the inspection method applicable in the first embodiment can be suitably used. In this regard, the inspection method using only mirror electrons in FIG. 10 and the inspection method for detecting generated electrons in the secondary electron detection region of the open plug 94 shown in FIG. 9A clearly generate voltage contrast. I was able to. Further, the inspection method for detecting reflected electrons and secondary electrons in FIG. 8B is also applicable.

一方、図8(c)の、反射電子からミラー電子まで総て検出する検査方法と、図9(b)の反射電子を検出せず2次電子とミラー電子を検出する検査方法も適用可能ではあるが、差別化するマージン量が少なく、条件設定が難しい。また、図8(a)の反射電子のみを用いる検査方法は、明暗差が殆ど無く、電気的欠陥の検出は困難であり、適用は難しい。   On the other hand, the inspection method for detecting all the reflected electrons to mirror electrons in FIG. 8C and the inspection method for detecting secondary electrons and mirror electrons without detecting the reflected electrons in FIG. 9B are also applicable. There are few margins to differentiate, and it is difficult to set conditions. In addition, the inspection method using only the reflected electrons in FIG. 8A has almost no difference in brightness and darkness, and it is difficult to detect an electrical defect and is difficult to apply.

ここで、図10、図9(a)、(b)の検査方法を用いるときには、照射領域変更の態様は、図2(A)、(B)に示した照射領域先行型を用いるのが好ましい。また、図8(b)、(c)の態様の検査方法を用いるときには、図2(C)の視野領域先行型を用いるのが好ましい。   Here, when using the inspection methods of FIGS. 10, 9A, and 9B, it is preferable to use the irradiation area advance type shown in FIGS. 2A and 2B as the irradiation area change mode. . In addition, when using the inspection method of the embodiment shown in FIGS. 8B and 8C, it is preferable to use the visual field region leading type shown in FIG.

図25は、VC−TEGの配線の一例である。図25(a)は、正常なVC−TEGの例を示した図であり、図25(b)は、欠陥がある場合のVC−TEGの例を示した図である。   FIG. 25 is an example of a VC-TEG wiring. FIG. 25A is a diagram illustrating an example of a normal VC-TEG, and FIG. 25B is a diagram illustrating an example of a VC-TEG when there is a defect.

図25(b)に、図9(a)の検査方法を適用した場合を考える。図9(a)の検査方法は、オープンプラグ94の2次電子検出領域において、発生電子を検出する方法である。この検査方法によれば、接地配線部分では、常に反射電子が検出され、フローティング配線部分94では、2次電子が検出される。プラグがタングステンである場合を例にとれば、反射電子と2次電子では、反射電子の検出数が圧倒的に多いため、接地配線91が明るく、フローティング配線部分94が暗くなる。   Consider the case where the inspection method of FIG. 9A is applied to FIG. The inspection method in FIG. 9A is a method for detecting generated electrons in the secondary electron detection region of the open plug 94. According to this inspection method, reflected electrons are always detected in the ground wiring portion, and secondary electrons are detected in the floating wiring portion 94. Taking the case where the plug is tungsten as an example, the number of reflected electrons detected by reflected electrons and secondary electrons is overwhelmingly large, so that the ground wiring 91 is bright and the floating wiring portion 94 is dark.

図26は、図25と同様のVC−TEGの配線を、図10に係るミラー電子のみを用いた検査方法で検査した態様を示した図である。図26(a)は、正常な場合の検出画像を示した図である。図26(b)は、欠陥がある場合の検出画像を示した図である。   FIG. 26 is a diagram showing an aspect in which the same VC-TEG wiring as in FIG. 25 is inspected by the inspection method using only mirror electrons according to FIG. FIG. 26A is a diagram illustrating a detection image in a normal case. FIG. 26B is a diagram showing a detection image when there is a defect.

図26において、ミラー電子検出領域の発生電子を用いた場合には、接地配線部91では反射電子が検出され、フローティング94の部分では、ミラー電子が検出される。反射電子に比べて、ミラー電子の発生量が多いように1次電子ビームのランディングエネルギーの設定を行えば、接地配線91が暗く、フローティング配線部分94が明るくなる。   In FIG. 26, when the generated electrons in the mirror electron detection region are used, reflected electrons are detected in the ground wiring portion 91 and mirror electrons are detected in the floating 94 portion. If the landing energy of the primary electron beam is set so that the amount of mirror electrons generated is larger than that of the reflected electrons, the ground wiring 91 becomes dark and the floating wiring portion 94 becomes bright.

このように、実施例4の態様によれば、ウエハWのみならず、VC−TEGの配線を検査することもできる。   Thus, according to the aspect of the fourth embodiment, not only the wafer W but also the wiring of the VC-TEG can be inspected.

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

10 1次光学系
11 電子銃
12 アパーチャ
13 1次レンズ系(照射領域変更手段)
14 E×B分離器(照射領域変更手段)
15 照射領域
16 プレチャージ領域
18 対物レンズ系
20 2次光学系
21 2次レンズ系
22 検出器
23 記憶装置
25 視野領域
26 非照射領域
30 ステージ
31 ホルダ
32 防振台
33 ステージ制御ユニット
40 コンピュータ
41 ディスプレイ
51、52 真空容器
60 主ハウジング
61 ゲート弁
70 予備環境室(ミニエンバイロメント室)
71 ハウジング
72 プリアライナー
73 フープ
74 ターボ分子ポンプ
75 ドライポンプ
80 p型シリコン基板
81 n型シリコン基板
82 p+高濃度不純物領域
83 n+高濃度不純物領域
84 酸化膜層
85 溝
91 接地プラグ
92 n-pプラグ
93 p-nプラグ
94 オープンプラグ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Primary optical system 11 Electron gun 12 Aperture 13 Primary lens system (irradiation area change means)
14 E × B separator (irradiation area changing means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Irradiation area 16 Precharge area 18 Objective lens system 20 Secondary optical system 21 Secondary lens system 22 Detector 23 Storage device 25 Field of view area 26 Non-irradiation area 30 Stage 31 Holder 32 Anti-vibration stand 33 Stage control unit 40 Computer 41 Display 51, 52 Vacuum vessel 60 Main housing 61 Gate valve 70 Spare environment chamber (mini-environment chamber)
71 Housing 72 Pre-aligner 73 Hoop 74 Turbo molecular pump 75 Dry pump 80 p-type silicon substrate 81 n-type silicon substrate 82 p + high concentration impurity region 83 n + high concentration impurity region 84 oxide film layer 85 groove 91 ground plug 92 n + -p Plug 93 p + -n plug 94 Open plug

上記目的を達成するため、第1の発明に係る電子線装置は、試料を載置するとともに、該試料を移動させる移動機構を備えたステージと、
所定の照射領域を有する電子ビームを生成し、該電子ビームを前記試料に向けて照射する1次光学系と、
前記電子ビームの前記試料への照射により発生した、前記試料の構造情報を得た電子を検出し、所定の視野領域について前記試料の像を取得する2次光学系と、
前記所定の照射領域の位置を、前記所定の視野領域に対して変更可能な照射領域変更手段と、を備え
該照射領域変更手段は、前記試料を移動させる方向について、前記所定の照射領域の位置を前記所定の視野領域に対して変更し、
前記2次光学系は検出器を含み、該検出器は、検出面上に複数の画素を備えた二次元型検出器であり、前記試料の構造情報を得た電子を前記検出面上の各々の画素で検出する
In order to achieve the above object, an electron beam apparatus according to a first aspect of the invention includes a stage having a moving mechanism for placing a sample and moving the sample ,
A primary optical system for generating an electron beam having a predetermined irradiation region and irradiating the electron beam toward the sample;
A secondary optical system that detects electrons generated by irradiation of the sample with the electron beam and obtained structural information of the sample, and acquires an image of the sample for a predetermined field of view;
An irradiation area changing means capable of changing the position of the predetermined irradiation area with respect to the predetermined visual field area ;
The irradiation area changing means changes the position of the predetermined irradiation area with respect to the predetermined visual field area in the direction in which the sample is moved,
The secondary optical system includes a detector, and the detector is a two-dimensional detector having a plurality of pixels on a detection surface, and each electron on the detection surface receives electrons obtained from the structure information of the sample. It detects with the pixel of .

Claims (1)

試料を載置するとともに、該試料を移動させる移動機構を備えたステージと、
所定の照射領域を有する電子ビームを生成し、該電子ビームを前記試料に向けて照射する1次光学系と、
前記電子ビームの前記試料への照射により発生した、前記試料の構造情報を得た電子を検出し、所定の視野領域について前記試料の像を取得する2次光学系と、
前記所定の照射領域の位置を、前記所定の視野領域に対して変更可能な照射領域変更手段と、を備え、
該照射領域変更手段は、前記試料を移動させる方向について、前記所定の照射領域の位置を前記所定の視野領域に対して変更する電子線装置。
A stage having a moving mechanism for placing the sample and moving the sample;
A primary optical system for generating an electron beam having a predetermined irradiation region and irradiating the electron beam toward the sample;
A secondary optical system that detects electrons generated by irradiation of the sample with the electron beam and obtained structural information of the sample, and acquires an image of the sample for a predetermined field of view;
An irradiation area changing means capable of changing the position of the predetermined irradiation area with respect to the predetermined visual field area;
The irradiation region changing means is an electron beam apparatus that changes the position of the predetermined irradiation region with respect to the predetermined visual field region in a direction in which the sample is moved.
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