JP2014232082A - パターン検査方法及びパターン検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】広い領域を短時間で検査できることができるパターン検査方法及びパターン検査装置を提供すること。
【解決手段】実施形態に係るパターン検査方法は、検査対象のパターンに電子線を照射して、第1の条件によって第1の画像を取得する工程と、前記パターンに前記電子線を照射して、前記第1の条件とは異なる第2の条件によって第2の画像を取得する工程と、前記第1の画像と、前記第2の画像と、を比較することにより、前記パターンの欠陥の有無を判定する工程と、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】実施形態に係るパターン検査方法は、検査対象のパターンに電子線を照射して、第1の条件によって第1の画像を取得する工程と、前記パターンに前記電子線を照射して、前記第1の条件とは異なる第2の条件によって第2の画像を取得する工程と、前記第1の画像と、前記第2の画像と、を比較することにより、前記パターンの欠陥の有無を判定する工程と、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、パターン検査方法及びパターン検査装置に関する。
半導体ウェーハ等に形成されたパターンの欠陥を検査するパターン検査方法には、紫外線光や遠紫外線光を用いた方法が挙げられる。このパターン検査方法では、検査対象のパターンに紫外線光や遠紫外線光を照射し、その反射光を取り込んで得た画像から欠陥を判定する。パターンの微細化に伴い、走査型電子顕微鏡など電子線を用いたパターン検査方法も考えられる。しかし、電子線を用いたパターン検査方法において広い範囲で検査を行うには多くの時間が必要になる。パターン検査方法及びパターン検査装置においては、広い領域を短時間で検査できることが望ましい。
本発明の実施形態は、広い領域を短時間で検査できることができるパターン検査方法及びパターン検査装置を提供する。
実施形態に係るパターン検査方法は、検査対象のパターンに電子線を照射して、第1の条件によって第1の画像を取得する工程と、前記パターンに前記電子線を照射して、前記第1の条件とは異なる第2の条件によって第2の画像を取得する工程と、前記第1の画像と、前記第2の画像と、を比較することにより、前記パターンの欠陥の有無を判定する工程と、を備える。
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るパターン検査方法を例示するフローチャートである。
図1に表したように、本実施形態に係るパターン検査方法は、第1の画像の取得(ステップS101)と、第2の画像の取得(ステップS102)と、欠陥の有無の判定(ステップS103)と、を備える。
図1は、第1の実施形態に係るパターン検査方法を例示するフローチャートである。
図1に表したように、本実施形態に係るパターン検査方法は、第1の画像の取得(ステップS101)と、第2の画像の取得(ステップS102)と、欠陥の有無の判定(ステップS103)と、を備える。
本実施形態に係るパターン検査方法は、検査対象のパターンに電子線を照射して得られた画像に基づきパターンの欠陥の有無を判定する方法である。具体的には、本実施形態に係るパターン検査方法は、例えば走査型電子顕微鏡を用いてパターンの画像を取得し、取得した画像からパターンの欠陥の有無を判定する。
ステップS101に表した第1の画像の取得では、検査対象のパターンに電子線を照射して、第1の条件によって第1の画像を取得する。走査型電子顕微鏡を用いる場合、第1の画像は、検査対象のパターンから放出される2次電子に基づく画像を含む。
第1の条件は、電子線の第1の焦点距離、電子線のパターン上での第1のスポット径及び電子線に加える第1の収差の少なくともいずれかを含む。
ステップS102に表した第2の画像の取得では、検査対象のパターンに電子線を照射して、第2の条件によって第2の画像を取得する。走査型電子顕微鏡を用いる場合、第2の画像は、検査対象のパターンから放出される2次電子に基づく画像を含む。
第2の条件は、電子線の第2の焦点距離、電子線のパターン上での第2のスポット径及び電子線に加える第2の収差の少なくともいずれかを含む。第2の条件は、第1の条件とは異なる。すなわち、第2の画像は、第1の画像を取得した第1の条件とは異なる条件(第2の条件)によって取得した画像である。
ステップS103に表した欠陥の有無の判定では、ステップS101で取得した第1の画像と、ステップS102で取得した第2の画像とを比較することにより、パターンの欠陥の有無を判定する。例えば、第1の画像の信号と第2の画像の信号との差分を演算し、その演算結果に基づきパターンの欠陥の有無及び欠陥の箇所を求める。
走査型電子顕微鏡によって取得した画像からパターンの欠陥の有無を判定する場合、最も精細な画像を取得するように電子線の照射条件などの撮像のための条件を設定する。電子線を用いることで、十数ナノメートル程度の微細なパターンの画像が得られる。その一方、広範囲を検査対象とした場合には画像の取り込み及び判定に多くの時間を要する。
本実施形態では、第1の条件で取得した第1の画像と、第2の条件で取得した第2の画像とを比較することで、欠陥の判定にかかる時間を短縮する。これにより、本実施形態では、短時間で広範囲のパターン検査が行われる。
図2(a)及び(b)は、検査対象のパターンの一例を示す模式図である。
図2(a)には、検査対象のパターンの模式的平面図が表される。図2(b)には、検査対象のパターンの模式的断面図が表される。図2(b)では、図2(a)に示すパターンの一部を拡大した模式的な断面図が表される。
図2(a)には、検査対象のパターンの模式的平面図が表される。図2(b)には、検査対象のパターンの模式的断面図が表される。図2(b)では、図2(a)に示すパターンの一部を拡大した模式的な断面図が表される。
図2(a)及び(b)に表したように、検査対象のパターンは、例えば、凹部hを覆う膜fのパターンである。凹部hは、基板Sに設けられる。凹部hの内径は、例えば25ナノメートル(nm)である。膜fの材料は、例えば樹脂である。膜fは、基板Sの表面及び凹部hの内面を覆うように形成される。
図2(a)に表したように、例えば、凹部hは基板Sに複数設けられる。複数の凹部hは、例えば縦横にレイアウトされる。図2(b)に表したように、膜fは、凹部hの内面に沿って形成される。
ここで、図2(b)に表した2つの凹部hのうちの1つである凹部h1においては、膜fが凹部h1の内面に沿って形成される。一方、図2(b)に表した2つの凹部hのうちの他の1つである凹部h2においては、凹部h1に比べて膜fの厚さが厚くなっている。凹部hの内面を覆う膜fの厚さにはばらつきが発生する。この膜fの厚さが規定の範囲内であれば良、規定内でなければ不良となる。
図2(b)に表したパターンの良、不良の状態は一例である。本実施形態では、このような膜fの厚さのほか、凹部hの径、凹部hの有無など、各種のパターンの状態が検査対象になる。
次に、本実施形態に係るパターン検査方法の第1の具体例について説明する。
図3(a)及び(b)は、第1の画像及び第2の画像の具体例を示す模式的平面図である。
図4(a)及び(b)は、第1の画像及び第2の一部を拡大した模式的平面図である。
図3(a)〜図4(b)には、図2(a)及び(b)に表したパターンの画像の例が表される。
図3(a)及び(b)は、第1の画像及び第2の画像の具体例を示す模式的平面図である。
図4(a)及び(b)は、第1の画像及び第2の一部を拡大した模式的平面図である。
図3(a)〜図4(b)には、図2(a)及び(b)に表したパターンの画像の例が表される。
先ず、第1の条件によって図3(a)に表したような第1の画像G1を取得する。第1の条件は、例えば精細に画像を取得できる条件(加速電圧、ビームスポット、ビーム形状、焦点距離など)である。図3(a)に表した第1の画像G1では、凹部hの内面に設けられた膜fの部分が他の部分に比べて白く映し出されている。また、凹部hの底の部分は、膜fの部分に比べて黒く映し出される。すなわち、第1の画像G1において、膜fはリング状に現れる。
次に、第2の条件によって図3(b)に表したような第2の画像G2を取得する。第2の条件は、第1の条件に含まれる第1の焦点距離とは異なる第2の焦点距離を含む。したがって、図3(b)に表した第2の画像G2では、膜fのリング状の像の鮮明度が、第1の画像G1に比べて低くなっている。
ここで、図3(a)に表したA1部分及び図3(b)に表したA2部分に示す凹部h11の画像に着目する。図4(a)には、凹部h11を含む第1の画像G1の拡大画像が表される。図4(a)に表したように、第1の画像G1においては、凹部h11の膜fの画像がリング状に現れる。また、凹部h11の周辺の凹部h10及びh12の膜fの画像もリング状に現れる。
図4(b)には、凹部h11を含む第2の画像G2の拡大画像が表される。図4(b)に表した第2の画像G2では、図4(a)に表した第1の画像G1に比べて凹部h10、h11及びh12の中心部分の明るさが明るくなっている。一方、膜fの画像は暗くなる。
ここで、図4(b)に表したように、第2の画像G2においては、凹部h11の膜fの画像がリング状ではなく円形状に現れる。一方、凹部h11の周辺の凹部h10及びh12の膜fの画像はリング状に現れる。すなわち、第1の焦点距離によって取得した第1の画像G1と、第2の焦点距離によって取得した第2の画像G2とでは、凹部h11の画像に明確な差が現れる。
本実施形態では、第1の画像G1と第2の画像G2とを比較することによって、画像に明確な差が現れた部分を欠陥であると判定する。
図5は、画像の信号を例示する図である。
図5には、第1の信号波形S1及び第2の信号波形S2が表される。第1の信号波形S1は、図4(a)に示すL1−L1線での第1の画像G1の信号レベルを表している。第2の信号波形S2は、図4(b)に示すL2−L2線での第2の画像G2の信号レベルを表している。図5に示す横軸は位置、縦軸は信号レベル(グレースケール強度の相対値)を表す。
図5には、第1の信号波形S1及び第2の信号波形S2が表される。第1の信号波形S1は、図4(a)に示すL1−L1線での第1の画像G1の信号レベルを表している。第2の信号波形S2は、図4(b)に示すL2−L2線での第2の画像G2の信号レベルを表している。図5に示す横軸は位置、縦軸は信号レベル(グレースケール強度の相対値)を表す。
第1の信号波形S1では、信号レベルの高低差が第2の信号波形S2よりも大きい。本実施形態では、例えば第1の信号波形S1の変化から、凹部h10、h11及びh12の位置を検出する。そして、第1の信号波形S1と第2の信号波形S2との信号レベルや信号レベルの変化からパターンの欠陥の有無を判定する。
具体的には、先ず、第1の信号波形S1から凹部h10、h11及びh12の位置と、各凹部h10、h11及びh12の信号ボトムの位置b10、b11及びb12を検出する。次に、信号ボトムの位置b10、b11及びb12における第2の信号波形S2の信号レベル及び第1の信号波形S1と第2の信号波形S2との差を求める。
そして、信号ボトムの位置b10、b11及びb12における第2の信号波形S2の信号レベルや第1の信号波形S1と第2の信号波形S2との差が予め設定された閾値を超えているか否かを判断する。この判断に基づき、パターンに欠陥があるか否かを判定する。
例えば、図5に表した例では、信号ボトムの位置b10、b11及びb12における第2の信号波形S2の信号レベルが予め設定された閾値(例えば、100)を超えているか否かを判断する。信号ボトムの位置b10、b11及びb12においては、位置b11での信号レベルが閾値を超えている。位置b10及びb12では、信号レベルが閾値を超えていない。したがって、位置b11に対応した凹部h11のパターンが欠陥であると判定する。
上記のような信号レベルでの欠陥の判定は一例のみならず、第1の信号波形S1の信号レベルと第2の信号波形S2の信号レベルとの差など、他の判定方法を用いてもよい。
本実施形態に係るパターン検査方法では、条件の異なる2つの画像を比較してパターンの欠陥の有無を判定するため、第1の画像G1のみからパターンの欠陥を判定する場合に比べてパターンの欠陥の判定が容易になる。したがって、短時間でパターンの欠陥を判定できるようになる。
本実施形態に係るパターン検査方法において、第2の画像G2の情報量は第1の画像G1の情報量よりも少ないことが望ましい。第2の画像G2の情報量を第1の画像G1の情報量よりも少なくすることで、画像の信号からパターンの欠陥を判定する処理が容易になる。
次に、本実施形態に係るパターン検査方法の第2の具体例について説明する。
図6(a)及び(b)は、第1の画像及び第2の画像の具体例を示す模式的平面図である。
図6(a)及び(b)には、図2(a)及び(b)に表したパターンの画像の例が表される。
図6(a)及び(b)は、第1の画像及び第2の画像の具体例を示す模式的平面図である。
図6(a)及び(b)には、図2(a)及び(b)に表したパターンの画像の例が表される。
先ず、第1の条件によって図6(a)に表したような第1の画像G11を取得する。第1の条件は、例えば精細に画像を取得できる条件(加速電圧、ビームスポット、ビーム形状、焦点距離など)である。図3(a)に表した第1の画像G1では、凹部hの内面に設けられた膜fの部分が他の部分に比べて白く映し出されている。また、凹部hの底の部分は、膜fの部分に比べて黒く映し出される。すなわち、第1の画像G1において、膜fはリング状に現れる。ここで、第1の画像G11には、凹部hが形成されていない部分npの画像も映し出されている。
次に、第2の条件によって図6(b)に表したような第2の画像G21を取得する。第2の条件は、第1の画像G1の画像に比べて凹部hの画像が一方向に延びる条件を含む。例えば、第2の条件は、第1の条件に比べて電子線に非点収差を強く加えた条件を含む。これにより、第2の画像G21では、一方向に並ぶ複数の凹部hの画像が一方向にライン状になって現れる。つまり、画像が一方向に延びるような非点収差を加えることで、一方向に隣り合う複数の凹部hの画像が連結してライン状に現れる。
ここで、第2の画像G21において、凹部hが形成されていない部分npの画像は、一方向に延びる凹部hの画像とは連結しない。本実施形態に係るパターン検査方法では、このような第2の画像G21に基づき、ライン状の画像が途切れている部分をパターンの欠陥がある箇所であると判定する。
第2の画像G21からパターンの欠陥の有無を判定するには、例えば、第2の画像G21のライン状の画像が延びる方向(第1方向D1)と直交する方向の検出ラインSL上の信号レベルを検出する。そして、検出ラインSLを第1方向D1に走査して、検出した信号レベルの低下する箇所があれば、その箇所がパターンの欠陥のある箇所であると判定する。
図7は、2値画像の具体例を示す模式的平面図である。
第2の具体例では、図7に表したように、第2の画像G21を所定の閾値によって2値化された画像G22を用いてもよい。パターンの欠陥の有無を判定するには、2値化された画像G22の検出ラインSL上の信号レベルを検出する。そして、検出ラインSLを第1方向D1に走査して、信号レベルの変化を読み取る。2値化された画像G22を用いることで、画像G21を用いる場合に比べて信号レベルの変化が大きくなる。したがって、欠陥の有無が容易に判定される。
第2の具体例では、図7に表したように、第2の画像G21を所定の閾値によって2値化された画像G22を用いてもよい。パターンの欠陥の有無を判定するには、2値化された画像G22の検出ラインSL上の信号レベルを検出する。そして、検出ラインSLを第1方向D1に走査して、信号レベルの変化を読み取る。2値化された画像G22を用いることで、画像G21を用いる場合に比べて信号レベルの変化が大きくなる。したがって、欠陥の有無が容易に判定される。
次に、本実施形態に係るパターン検査方法の第3の具体例について説明する。
図8(a)〜(c)は、画像の例を示す模式図である。
図8(a)には、ホールパターンの画像G31が表される。図8(b)には、ホールパターンの画像G32aが表される。図8(c)には、ホールパターンの画像G32bが表される。
図8(a)〜(c)は、画像の例を示す模式図である。
図8(a)には、ホールパターンの画像G31が表される。図8(b)には、ホールパターンの画像G32aが表される。図8(c)には、ホールパターンの画像G32bが表される。
図8(a)に表した画像G31は、第1の条件によって取得した第1の画像である。画像G31には、複数のホールパターンhpの画像が現れている。複数のホールパターンhpは、縦横に配置される。複数のホールパターンhpのうちの1つであるホールパターンhp1は欠陥を含む。
図8(b)に表した画像G32aは、第2の条件(その1)によって取得した第2の画像である。第2の条件(その1)は、第1の条件に比べて電子線に非点収差を強く加えた条件を含む。図8(b)に表した例では、第2の条件(その1)として、ホールパターンhpの画像が一方向に延びるような非点収差を加えている。
図8(c)に表した画像G32bは、第2の条件(その2)によって取得した第2の画像である。第2の条件(その2)は、第1の条件に比べて電子線に球面収差を加えた条件を含む。図8(c)に表した例では、第2の条件(その2)として、ホールパターンhpの画像が斜め方向に膨らむように延びるような球面収差を加えている。
第3の具体例では、画像G31、G32a及びG32bの少なくとも2つを用いてパターンの欠陥の有無を判定する。例えば、画像G31だけでは欠陥の有無を判定しにくい場合、画像G32aや画像G32bを用いることで欠陥の箇所が強調されて、容易に判定できるようになる。
本実施形態に係るパターン検査方法では、第1の条件及び第2の条件として、電子線に加える収差、電子線の焦点距離、照射する電子の放出エネルギー(加速電圧等)、電子線の収束位置と試料(検査対象のパターン)との位置関係などの調整により、画像を取得する条件を変更する。電子線に加える収差、電子線の焦点距離は、電子線を収束させる電磁レンズの調整によって行われる。そして、異なる条件で取得した画像に基づき、パターンの欠陥の有無を短時間で判定する。
ここで、検査対象のパターンに照射する電子の動きについて説明する。
図9は、電子の運動を例示する模式図である。
図9には、物面OSから像面ISに向かう電子e−の動きが模式的に表される。真空中の電子e−の動きは、数1に表した運動方程式によって求められる。
図9は、電子の運動を例示する模式図である。
図9には、物面OSから像面ISに向かう電子e−の動きが模式的に表される。真空中の電子e−の動きは、数1に表した運動方程式によって求められる。
数1において、mは電子e−の質量、eは素電荷、Eは電界、Bは磁界、rは電子e−の座標、vは電子e−の速度を表す。
電磁レンズの光軸cを中心とした物面OSでの電子e−の位置Uoは、Uo=Xo+jYo、像面ISでの電子e−の位置は、Uiは、Ui=Xi+jYiである。ここで、電子e−の動きは、電磁レンズの光軸cを中心とした回転対称系であるとする。光軸cに直交する面に沿った2軸をX及びYとする。Xoは、物面OSに沿ったX軸上の位置、Yoは物面OSに沿ったY軸上の位置である。Xiは、像面ISに沿ったX軸上の位置、Yiは、像面ISに沿ったY軸上の位置である。また、電磁レンズにより発生する磁界の時間変動はないものとする。この場合、物面OSから像面ISまでの電子e−の軌道は、冪展開多項式で表される。この冪展開多項式では、1次項によって完全結像軌道(近軸起動)が表され、3次項によって幾何収差が表される(数2参照)。
図10は、球面収差について例示する模式図である。
図10に表した球面収差は、数2に表した係数Aによって表される。球面収差は、図9に表した物面OSの電子e−の位置Uoに依存しない(原点から放出された)成分である。
図10に表した球面収差は、数2に表した係数Aによって表される。球面収差は、図9に表した物面OSの電子e−の位置Uoに依存しない(原点から放出された)成分である。
図11は、コマ収差について例示する模式図である。
図11に表したコマ収差は、数2に表した係数B及びCによって表される。コマ収差は、図9に表した物面OSの電子e−の位置Uoの1次成分に依存する成分である。
図11に表したコマ収差は、数2に表した係数B及びCによって表される。コマ収差は、図9に表した物面OSの電子e−の位置Uoの1次成分に依存する成分である。
図12は、非点収差について例示する模式図である。
図12に表した非点収差は、数2に表した係数D及びEによって表される。非点収差は、図9に表した物面OSの電子e−の位置Uoの2次成分に依存する成分である。非点収差では、電子e−の放出方向によって焦点位置が異なる(非点隔離df)。
図12に表した非点収差は、数2に表した係数D及びEによって表される。非点収差は、図9に表した物面OSの電子e−の位置Uoの2次成分に依存する成分である。非点収差では、電子e−の放出方向によって焦点位置が異なる(非点隔離df)。
図13は、像面湾曲収差について例示する模式図である。
図13に表した像面湾曲収差は、数2に表した係数D及びEによって表される。像面湾曲収差は、図9に表した物面OSの電子e−の位置Uoの2次成分に依存する成分である。像面湾曲収差では、電子e−の焦点面が湾曲する。
図13に表した像面湾曲収差は、数2に表した係数D及びEによって表される。像面湾曲収差は、図9に表した物面OSの電子e−の位置Uoの2次成分に依存する成分である。像面湾曲収差では、電子e−の焦点面が湾曲する。
図14は、歪曲収差について例示する模式図である。
図14に表した歪曲収差は、数2に表した係数Fによって表される。歪曲収差は、図9に表した像面ISの電子e−の位置Uiに依存しない成分である。歪曲収差では、像面ISでの電子e−の像に歪みが発生する。
図14に表した歪曲収差は、数2に表した係数Fによって表される。歪曲収差は、図9に表した像面ISの電子e−の位置Uiに依存しない成分である。歪曲収差では、像面ISでの電子e−の像に歪みが発生する。
図15は、色収差について例示する模式図である。
図15に表した色収差では、電子e−の電磁レンズへの入射エネルギーの違いによって焦点位置がずれる。図15に表した例では、電子e−(E1)の入射エネルギーは、電子e−(E2)の入射エネルギーよりも高い。電子e−(E2)の入射エネルギーは、電子e−(E3)の入射エネルギーよりも高い。焦点位置は、入射エネルギーが高いほど物面OSから離れた位置になる。
図15に表した色収差では、電子e−の電磁レンズへの入射エネルギーの違いによって焦点位置がずれる。図15に表した例では、電子e−(E1)の入射エネルギーは、電子e−(E2)の入射エネルギーよりも高い。電子e−(E2)の入射エネルギーは、電子e−(E3)の入射エネルギーよりも高い。焦点位置は、入射エネルギーが高いほど物面OSから離れた位置になる。
本実施形態に係るパターン検査方法では、数2に表した3次項の係数に基づく幾何収差を電磁レンズの調整によって意図的に発生させる。また、本実施形態に係るパターン検査方法では、電子の電磁レンズへの入射エネルギーを調整することで、意図的に色収差を発生させる。これにより、第1の条件での第1の画像と、第2の条件での第2の画像とを取得し、第1の画像と第2の画像との比較に基づきパターンの欠陥の有無を判定する。
本実施形態によれば、電磁レンズの調整や電子のエネルギーの調整によってパターンの欠陥を見つけやすい画像を取得して、短時間でパターンの欠陥の有無を判定できるようになる。また、条件の異なる2つの画像を取得して、両画像の比較によってパターンの欠陥を判定するため、画像に対する複雑な信号処理を必要としない。本実施形態では、微細なパターンについても広い領域で短時間で欠陥検査を行うことができるようになる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。
図16は、第2の実施形態に係るパターン検査装置を例示する模式図である。
図16に表したように、パターン検査装置110は、電子源である電子銃10と、収束部20と、ステージ30と、画像取得部である検出器40と、制御部60と、判定部70と、を備える。
次に、第2の実施形態について説明する。
図16は、第2の実施形態に係るパターン検査装置を例示する模式図である。
図16に表したように、パターン検査装置110は、電子源である電子銃10と、収束部20と、ステージ30と、画像取得部である検出器40と、制御部60と、判定部70と、を備える。
電子銃10は、電子を放出する。収束部20は、電子による電子線を収束させる。収束部20は、電磁レンズを含む。電磁レンズは、例えばコンデンサレンズ21と、対物レンズ22とを含む。コンデンサレンズ21は、電子銃10から放出された電子による電子線を絞る電磁レンズである。対物レンズ22は、コンデンサレンズ21によって絞られた電子線を所定の位置に結像させる電磁レンズである。
ステージ30は、検査対象のパターンが設けられた試料(例えば、基板S)を載置する台である。ステージ30は、試料の載置面に沿って2軸方向に移動可能である。また、ステージ30は、試料の載置面と直交する方向に移動可能である。
検出器40は、パターンに照射された電子線に基づく信号を取得する。例えば、検出器40は、パターンに照射された電子線によってパターンから放出される2次電子e2を検出する。
制御部60は、電子銃10、収束部20及びステージ30を制御する。例えば、制御部60は、電子銃10に印加する加速電圧を制御して、電子の加速を制御する。また、制御部60は、収束部20の電磁レンズに印加する電圧を制御して、収差や電子線の焦点距離を制御する。また、制御部60は、ステージ30の位置を制御する。
判定部70は、検出器40で検出した信号に基づく画像からパターンの欠陥の有無を判定する。
パターン検査装置110は、走査コイル23を備える。対物レンズ22を通過した電子線は、走査コイル23によって試料の上に走査させる。電子線を試料の面上に走査することで、2次元の画像が得られる。
パターン検査装置110は、表示部50を備えていてもよい。表示部50は、検出器40で検出した信号に基づく画像を表示する。また、表示部50は、判定部70が判定したパターンの欠陥の有無の結果を表示してもよい。
本実施形態に係るパターン検査装置110では、制御部60の制御によって、第1の条件によって第1の画像を取得し、第2の条件によって第2の画像を取得する。すなわち、制御部60は、電子銃10、収束部20、ステージ30などを制御して、ステージ30上のパターンに電子線を照射し、第1の条件によって第1の画像を取得する。第1の条件は、電子線の第1の焦点距離、電子線のパターン上での第1のスポット径及び電子線に加える第1の収差の少なくともいずれかを含む。
また、制御部60は、電子銃10、収束部20、ステージ30などを制御して、ステージ30上のパターンに電子線を照射し、第2の条件によって第2の画像を取得する。第2の条件は、第1の条件とは異なる。第2の条件は、電子線の第2の焦点距離、電子線のパターン上での第2のスポット径及び電子線に加える第2の収差の少なくともいずれかを含む。
判定部70は、第1の画像と、第2の画像とを比較することにより、パターンの欠陥の有無を判定する。すなわち、制御部60の制御によって取得した第1の画像と、第2の画像とを比較して、パターンの欠陥の有無を判定する。例えば、第1の画像の信号と第2の画像の信号との差分を演算し、その演算結果に基づきパターンの欠陥の有無及び欠陥の箇所を求める。
パターン検査装置110は、先に説明したパターン検査方法を実行する。例えば、第1の条件及び第2の条件として、電子線に加える収差、電子線の焦点距離、照射する電子の放出エネルギー(加速電圧等)、電子線の収束位置と試料(検査対象のパターン)との位置関係などの調整により、画像を取得する条件を変更する。
制御部60は、電子線に収差を与える場合、収束部20を制御する。例えば、球面収差を与える場合、制御部60は、コンデンサレンズ21及び対物レンズ22の少なくともいずれかに与える電圧を制御する。
コマ収差を与える場合、制御部60は、例えば、対物レンズ22に与える電圧を制御する。非点収差を与える場合、制御部60は、例えば、対物レンズ22に与える電圧を制御する。像面湾曲収差を与える場合、制御部60は、例えば、対物レンズ22に与える電圧を制御する。歪曲収差を与える場合、制御部60は、例えば、対物レンズ22に与える電圧を制御する。色収差を与える場合、制御部60は、例えば、コンデンサレンズ21に与える電圧を制御する。
パターン検査装置110では、第1の条件で取得した第1の画像と、第2の条件で取得した第2の画像とを比較することで、欠陥の判定にかかる時間を短縮する。これにより、本実施形態では、短時間で広範囲のパターン検査が行われる。また、パターン検査装置110では、収束部20の電磁レンズに与える電圧によって収差を調整するため、所望の収差を容易に得ることができる。
以上説明したように、実施形態に係るパターン検査方法及びパターン検査装置によれば、広い領域を短時間で検査できることができる。
なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、第1の画像と、第2の画像とを取得して、両画像の比較によってパターンの欠陥の有無を判定したが、3つ以上の画像を取得して、これらの画像のうち少なくとも2つを比較することでパターンの欠陥の有無を判定してもよい。また、条件の異なる複数の画像を所定の時間間隔で連続的に取得し、これらの画像のうち少なくとも2つを比較することでパターンの欠陥の有無を判定してもよい。また、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…電子銃、20…収束部、21…コンデンサレンズ、22…対物レンズ、23…走査コイル、30…ステージ、40…検出器、50…表示部、60…制御部、70…判定部、110…パターン検査装置、S…基板、S1…第1の信号波形、S2…第2の信号波形、f…膜、h,h1,h2,h10,h11,h12…凹部、hp,hp1…ホールパターン
Claims (9)
- 検査対象のパターンに電子線を照射して、第1の条件によって第1の画像を取得する工程と、
前記パターンに前記電子線を照射して、前記第1の条件とは異なる第2の条件によって第2の画像を取得する工程と、
前記第1の画像と、前記第2の画像と、を比較することにより、前記パターンの欠陥の有無を判定する工程と、
を備え、
前記第1の条件は、前記電子線に加える第1の収差を含み、
前記第2の条件は、前記電子線に加える第2の収差を含み、
前記第1の収差は、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲収差、歪曲収差及び色収差の少なくとも1つを含み、
前記第2の収差は、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲収差、歪曲収差及び色収差の少なくとも1つを含むパターン検査方法。 - 検査対象のパターンに電子線を照射して、第1の条件によって第1の画像を取得する工程と、
前記パターンに前記電子線を照射して、前記第1の条件とは異なる第2の条件によって第2の画像を取得する工程と、
前記第1の画像と、前記第2の画像と、を比較することにより、前記パターンの欠陥の有無を判定する工程と、
を備えたパターン検査方法。 - 前記第1の条件は、前記電子線に加える第1の収差を含み、
前記第2の条件は、前記電子線に加える第2の収差を含む請求項2記載のパターン検査方法。 - 前記第1の収差は、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲収差、歪曲収差及び色収差の少なくとも1つを含み、
前記第2の収差は、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲収差、歪曲収差及び色収差の少なくとも1つを含む請求項3記載のパターン検査方法。 - 電子を放出する電子源と、
前記電子による電子線を収束させる収束部と、
検査対象のパターンが設けられた試料を載置するステージと、
前記パターンに照射された前記電子線に基づく信号を取得する画像取得部と、
前記電子源、前記収束部及び前記ステージを制御する制御部と、
前記画像取得部で取得した前記信号に基づく画像から前記パターンの欠陥の有無を判定する判定部と、
を備え、
前記制御部は、
第1の条件によって第1の画像を取得する制御、及び前記第1の条件とは異なる第2の条件によって第2の画像を取得する制御を行い、
前記判定部は、
前記第1の画像と、前記第2の画像と、を比較することにより、前記パターンの欠陥の有無を判定するパターン検査装置。 - 前記第1の条件は、前記電子線に加える第1の収差を含み、
前記第2の条件は、前記電子線に加える第2の収差を含む請求項5記載のパターン検査装置。 - 前記第1の収差は、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲収差、歪曲収差及び色収差の少なくとも1つを含み、
前記第2の収差は、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲収差、歪曲収差及び色収差の少なくとも1つを含む請求項6記載のパターン検査装置。 - 前記第1の条件は、前記電子線の第1の焦点距離を含み、
前記第2の条件は、前記電子線の第2の焦点距離を含む請求項5〜7のいずれか1つに記載のパターン検査装置。 - 前記第1の条件は、前記電子線の前記パターン上での第1のスポット径を含み、
前記第2の条件は、前記電子線の前記パターン上での第2のスポット径を含む請求項5〜7のいずれか1つに記載のパターン検査装置。
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