JP3756010B2

JP3756010B2 - Substrate inspection apparatus, substrate inspection system, and control method for substrate inspection apparatus

Info

Publication number: JP3756010B2
Application number: JP07411699A
Authority: JP
Inventors: 濱一郎太長; 崎裕一郎山; 井隆光永; 好元介三
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2019-03-18
Also published as: JP2000268767A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板検査装置および基板検査システム並びに基板検査装置の制御方法に関し、特に、一次ビームの試料への照射領域を確保しつつ、２次ビームの倍率色収差を低減する基板検査装置および基板検査システム並びに基板検査装置の制御方法の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビームを用いた半導体パターン欠陥検査が行われている中で、矩形状の電子ビームを電子ビーム照射手段にて形成して一次ビームとして試料に照射し、その試料表面の形状／材質／電位の変化に応じて発生した二次電子、反射電子および後方散乱電子（以下、二次電子等という）を加速させ、二次ビームとして写像投影手段にて電子検出部に拡大投影し、試料表面の状態を現す電子画像を得る手法が特開平７−２４９３９３に記載されている。さらに、この手法に加えて、写像投影手段の一部をもなす電子ビーム偏向手段であるウィーンフィルタ（Wien filter）を用いて一次ビームは偏向させて、試料表面に対し垂直に入射させ、かつ二次ビームは同一のウィーンフィルタ内を直進させる方法が特願平９−３００２７５号出願にて提案されている。特願平９−３００２７５号出願に示された基板検査装置を含む基板検査システムの概略を図１０に示す。
【０００３】
同図に示す基板検査システム１００は、一次光学系１、これを制御する電子銃制御部１６および複数段四極子レンズ制御部１７と、二次光学系２、これを制御する二次光学系レンズ制御部５２，５４〜５６と、電子検出部３、およびこれを制御する電子検出制御部５７、ウィーンフィルタ４１、およびこれを制御するウィーンフィルタ制御部５３、ステージ４３、およびこれを制御するステージ電圧制御部５１と、画像信号処理部５８、ホストコンピュータ５９、および表示部６０を備えている。
【０００４】
一次光学系１は、電子銃部１０と、ビーム集束手段である複数段の四極子レンズ系１５と、偏向器６９とを備えている。電子銃部１０は、長軸１００〜７００μｍ、短軸１５μｍの矩形の電子放出面を有するランタンヘキサボライド（ＬａＢ₆）製の線状陰極１１、矩形開口を有するウェーネルト電極（Wehnelt cylinder）１２、電子ビームを引出して一次ビーム５として照射する陽極１３、およびビーム軸調整用の偏向器１４を備えている。電子銃制御部１６は、一次ビーム５の加速電圧、出射電流、ビーム出射角度などを制御する。複数段の四極子レンズ系１５は、複数段四極子レンズ制御部１７の制御に基づいて一次ビーム５を集束し、また、偏向器６９は集束された一次ビーム５の進行方向を変更して出射角度を調整する。
【０００５】
線状陰極１１より放出し、複数段の四極子レンズ１５とその制御部１７によって集束された一次ビーム５は、偏向器６９によりその出射角度を調整されて、ウィーンフィルタ４１に対して斜めから入射する。ここで、線状陰極１１は、矩形の電子放出面を有しているので、電子ビームの断面形状は略矩形となる。これにより、試料への照射領域が拡大し、検査効率を高めることができる。なお、矩形の他に、例えば、線状、長楕円等のアスペクト比が１を超える細長形状の断面を有する電子ビームを用いても、検査効率を高めることができる。しかし、細長形状に限らず様々な断面形状の電子ビームを用いても良い。
【０００６】
一次ビーム５はウィーンフィルタ４１によって試料４２の表面に対して垂直な方向へ偏向されてウィーンフィルタ４１を出射する。その後、一次ビーム５は、回転対称静電レンズであるカソードレンズ２１によって縮小され、試料４２上で長軸数百μｍ、短軸２５μｍ程度の略矩形ビームとして照射される。
【０００７】
ステージ４３は、試料４２に入射する一次ビーム５，試料４２から出射する二次ビーム６の各ビーム軸に対して垂直な平面内で移動自由な機構を有し、これにより、その上面に設置する試料４２を移動させてその全表面が走査できるようになっている。また、ステージ４３は、ステージ電圧制御部５１により試料４２に負電圧が印加できるようになっている。これにより、基板４２から放出する二次電子等を加速させて二次ビーム６として二次光学系２に入射させるので、二次ビーム６の収差を低減させることができる。また、一次ビーム５の基板４２への入射エネルギーを抑えて基板４２のダメージを低減することができる。
【０００８】
ウィーンフィルタ４１の基本的な構成を図１１に示す。同図に示すように、ウィーンフィルタ４１は、それぞれ相互に対向して配置され、ウィーンフィルタ制御部５３（図１０参照）によって制御される直方体の２つの電極４１ａ，４１ｂと２つの磁極４１ｃ，４１ｄとを備えている。同図に示すＸＹＺの三次元空間において、Ｚ軸を写像投影系の光軸とすると、ウィーンフィルタ４１は、Ｚ軸に垂直なＸＹ平面内で電界Ｅと磁界Ｂとを直交させた構造になっており、入射した電荷粒子に対して、ウィーン条件ｑＥ＝ｖＢ（ｑは粒子電荷、ｖは直進電荷粒子の速度）を満たす電荷粒子のみを直進させる働きをする。
【０００９】
図１２（ａ），（ｂ）は、ウィーンフィルタ４１を通過する電子ビーム軌道の説明図であり、いずれも、ＸＺ平面（Ｙ＝０）で切断した図１１の断面図である。図１２（ａ）に示すように、この基板検査システム１００では、ウィーンフィルタ４１に入射した一次ビーム５に対しては、磁界による力Ｆ_Bと電界による力Ｆ_Eが同一方向に作用して、一次ビーム５は試料４２の表面に対して垂直に入射するように偏向される。この一方、同図（ｂ）に示すように、二次ビーム６に対しては、磁界による力Ｆ_Bと電界による力Ｆ_Eが逆方向に作用し、なおかつウィーン条件Ｆ_B＝Ｆ_Eが成立しているため、二次ビーム６は偏向されずに直進して二次光学系２に入射する。
【００１０】
図１０に戻り、電子検出部３は、ＭＣＰ（Micro Channel Plate）検出器３１と、蛍光板３２と、ライトガイド３３と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等を有する撮像素子３４とを備えている。後述する二次光学系２を経てＭＣＰ検出器３１に入射した二次ビーム６は、ＭＣＰ検出器３１により増幅されて蛍光板３２に照射され、そこで発生した蛍光像は、ライトガイド３３を介して撮像素子３４にて画像信号として検出される。この画像信号は、画像処理部５８に供給されて各種の信号処理がなされ、画像データとしてホストコンピュータ５９に供給される。ホストコンピュータ５９は、この画像データを表示部６０にて画像表示するとともに、図示しないメモリを用いた画像データの保存やその他の画像処理等を行う。
【００１１】
二次光学系２は、回転対称静電レンズであるカソードレンズ２１、第二レンズ２２、第三レンズ２３、第四レンズ２４と、第二レンズ２２と第三レンズ２３との間に設置された視野絞り２６とを備えている。カソードレンズ２１、第二レンズ２２、第三レンズ２３、第四レンズ２４は、それぞれ二次光学系レンズ制御部５２，５４，５５，５６によって制御される。二次光学系２はまた、ウィーンフィルタ４１とカソードレンズ２１の間の焦点Ｆ₁（図１３参照）を通り、ビーム軸に垂直な平面である焦点面９内に設置された開き角絞り２５を備えている。
【００１２】
このように焦点面９の位置に開き角絞り２５を配置する理由は、次のとおりである。即ち、二次ビーム６についてカソードレンズ２１のみで結像を行おうとすると、レンズ作用が強くなり収差が発生しやすいので、図１３のビーム軌道説明図に示すように、第二レンズ２２と合わせて両テレセントリック系、即ち、入射瞳と出射瞳のいずれもが無限遠に存在する光学系を形成して視野絞り２６の位置で１回の結像を行わせ、さらに、この結像光学系の焦点面９に開き角絞り２５を設置することにより、二次ビーム６（ビーム軌道８）の倍率色収差を抑えることができるからである。この方法は、特願平１０−３６０３０６号出願でも提案されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術による構造では、開き角絞り２５を焦点面９に設置することにより、一次ビーム５の試料４２上の照射領域を制限してしまうという問題があった。その解決策として、図１３に示すように、開き角絞り２５から試料４２までの一次ビーム軌道７を、開き角絞り２５上に焦点Ｆ₁をもつように入射させ、カソードレンズ２１によってレンズ作用を与えることにより、試料４２に対して垂直に照射させるケーラー照明（Koehler illumination）系にする手法がある。このような光学系を形成するには、複数段の四極子レンズ１５と偏向器６９を用いて一次ビーム軌道７を調整する必要がある。
【００１４】
しかしながら、上述した従来の基板検査システムの構成では、一次ビーム５が開き角絞り２５上で結像しているか否かを確認することができなかったため、ケーラー照明系を形成するための調整が困難であるという問題点があった。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、カソードレンズと試料との間でケラー照明系が確実に形成されるように一次ビームの軌道を容易に調整できるようにすることにより、二次ビーム６の倍率色収差を抑えることができる、基板検査装置および基板検査システム並びに基板検査装置の制御方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手段により上記課題の解決を図る。
【００１７】
即ち、本発明にかかる基板検査装置は、
発生された電子ビームを集束して試料である基板に一次ビームとして入射させるビーム集束手段を有する電子ビーム照射手段と、上記一次ビームの照射を受けて上記基板から発生した第１の二次電子および反射電子を二次ビームとして検出し、第１の画像信号を出力する電子ビーム検出手段と、この第１の画像信号に基づいて上記第１の二次電子および反射電子により形成され上記基板の表面の物理的・電気的状態を表す画像である第１の電子画像を表示する第１の表示手段と、上記一次ビームを偏向して上記基板の表面に略垂直に入射させる電子ビーム偏向手段を含み、上記二次ビームを拡大投影して上記電子ビーム検出手段に結像させる写像投影手段と、上記電子ビーム偏向手段が配設された位置を含み、上記電子ビーム偏向手段と上記基板との間で上記二次ビームのビーム軸に垂直な平面に配設され、上記二次ビームの開き角を決定する開き角絞りと、上記電子ビーム照射手段と上記開き角絞りとの間に配設され、上記一次ビームを偏向するとともに上記開き角絞りの上面で走査させる電子ビーム偏向走査手段と、上記一次ビームの照射により上記開き角絞りの表面から発生する第２の二次電子および反射電子を検出して第２の画像信号を出力する二次電子検出手段と、この第２の画像信号に基づいて上記第２の二次電子および反射電子により形成され上記開き角絞りの状態を表す画像である第２の電子画像を表示する第２の表示手段と、上記第２の電子画像に基づいて、上記ビーム集束手段および上記電子ビーム偏向走査手段を調整して上記一次ビームの焦点距離と方向と照射面の大きさとを変更する一次ビーム調整手段と、を備える。
【００１８】
上記開き角絞りは、その絞り孔の中心点を中心として点対称をなす図形パターンがその上面に形成されていることが好ましい。
【００１９】
これにより、上記一次ビームのビームサイズが上記絞り孔の大きさ以上であっても、上記一次ビームの焦点距離と方向と照射面の大きさを調整することが可能になる。
【００２０】
また、上記図形パターンの電子画像の表示画像の大きさに基づいて上記一次ビームの上記開き角絞り上でのビームサイズを測定することができる。これにより一次ビームのビームサイズを調整することも可能になる。
【００２１】
上記図形パターンは、それぞれの中心点が上記絞り孔を中心とする同心円の図形パターンであるとさらに良い。
【００２２】
また、上記図形パターンは、上記一次ビームが上記開き角絞りの上面で形成する照射面の所望の大きさに対応した微細パターンを含むことが好ましく、さらに、その平面形状が上記一次ビームの断面形状と略相似であるとさらに好ましい。これにより、上記一次ビームの上記開き角絞り上での結像の状態を確認できるとともに、その照射面積を容易に測定でき、上記一次ビームの照射面積の調整も容易になる。
【００２３】
また、本発明にかかる基板検査システムは、上述した本発明にかかる基板検査装置と、上記第２の電子電子画像の信号に基づいて上記一次ビーム調整手段を制御する中央処理装置と、を備える。
【００２４】
また、本発明にかかる基板検査装置の制御方法は、
発生された電子ビームを集束して試料である基板に一次ビームとして入射させるビーム集束手段を有する電子ビーム照射手段と、上記一次ビームの照射を受けて上記基板から発生した第１の二次電子および反射電子を二次ビームとして検出し、第１の画像信号を出力する電子ビーム検出手段と、この第１の画像信号に基づいて上記第１の二次電子および反射電子により形成され上記基板の表面の物理的・電気的状態を表す画像である第１の電子画像を表示する第１の表示手段と、上記一次ビームを偏向して上記基板の表面に略垂直に入射させる電子ビーム偏向手段を含み、上記二次ビームを拡大投影して上記電子ビーム検出手段に結像させる写像投影手段と、上記電子ビーム偏向手段が配設された位置を含み、上記電子ビーム偏向手段と上記基板との間で上記二次ビームのビーム軸に垂直な平面に配設され、上記二次ビームの開き角を決定する開き角絞りと、上記電子ビーム照射手段と上記開き角絞りとの間に配設された電子ビーム偏向走査手段と、二次電子検出手段と、第２の表示手段と、を備えた基板検査装置の制御方法であって、上記電子ビーム偏向走査手段を用いて上記一次ビームを偏向するとともに上記開き角絞りの上面で走査させる第１の過程と、上記一次ビームの照射により上記開き角絞りの表面から発生する第２の二次電子および反射電子を上記二次電子検出手段を用いて検出して上記第２の二次電子および反射電子により形成され上記開き角絞りの状態を表す画像である第２の電子画像を上記第２の表示手段に表示する第２の過程と、上記第２の電子画像に基づいて、上記一次ビームが所望の大きさの照射面で上記開き角絞り上で結像し、上記開き角絞りの絞り孔の中心を上記開き角絞りに垂直に通過するように上記ビーム集束手段および上記電子ビーム偏向走査手段を調整する第３の過程と、を備える。
【００２５】
上記開き角絞りの上面には、上記絞り孔の中心点を中心として点対称をなす図形パターンが形成され、上記第３の過程は、上記図形パターンの上記第２の電子画像の中心が上記表示手段の表示面の中心と略一致するように、上記ビーム集束手段および上記電子ビーム偏向走査手段を調整する過程とを含むことが好ましい。
【００２６】
また、上記図形パターンは、それぞれの中心点が上記絞り孔を中心とする同心円の図形パターンを含み、上記第３の過程は、上記第２の電子画像の解像度が上記表示手段の表示面の中心に対して点対称となるように上記ビーム集束手段および上記電子ビーム偏向走査手段を調整する過程を含むと良い。
【００２７】
また、上記図形パターンは、上記一次ビームが上記開き角絞りの上面で形成する照射面の所望の大きさに対応した微細パターンを含み、上記第３の過程は、上記微小パターンの上記第２の電子画像に基づいて上記一次ビームが上記開き角絞りの上面で形成する照射面の大きさを調整する過程を含むことが好ましい。
【００２８】
さらに、上記微小パターンの平面形状は、上記一次ビームの断面形状と略相似であることより好ましい。
【００２９】
さらに、上記基板検査装置は、上記開き角絞りを上記二次ビームのビーム軸に垂直な平面内で移動させる開き角絞り移動手段をさらに備えることが望ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。なお、以下の各図において、図１０ないし図１３と同一の部分については、同一の参照番号を付してその説明を適宜省略する。
【００３１】
まず、本発明にかかる基板検査システムの第１の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態は、図１に示すように、ウィーンフィルタ４１と開き角絞り２５との間に偏向器６１と二次電子検出器６２とを配設し、これらにより開き角絞り２５上で一次ビーム５を走査させてその電子画像を取得し、これに基づいて複数段４極子レンズ１５および偏向器６１，６９により１次ビーム５の焦点およびビーム軸を調整する点に特徴がある。
【００３２】
図１は、本実施形態の基板検査システム２０の概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、基板検査システム２０は、一次ビーム５を開き角絞り２５上で走査する偏向器６１と、これを制御する偏向制御部６３と、一次ビーム５の照射により開き角絞り２５で発生した二次電子等を検出して第２の画像信号を出力する二次電子検出器６２と、この第２の画像信号を増幅する増幅器６４と、増幅された第２の画像信号に所定の画像処理をする画像信号処理部６５とを備えている。本実施形態においては、偏向器６１と偏向器６９が電子ビーム偏向走査手段を構成し、また、複数段四極子レンズ制御部１７と偏向制御部６３，７０が一次ビーム調整手段を構成する。その他の点は、図８に示す基板検査システム１００と略同一である。偏向器６９は、複数段四極子レンズ１５と開き角絞り２５との間に設ければよいが、二次ビーム６への影響を考慮すると一次光学系内、具体的には複数段四極子レンズ１５とウィーンフィルタ４１との間に配設することが好ましい。
【００３３】
偏向器６１は、磁界型でも静電型でも良いが、占有スペースとレスポンス速度とを考慮すると、静電型が好ましい。
【００３４】
本実施形態においては、偏向器６１と偏向器６９で電子ビーム偏向走査手段を構成したが、これに限ることなく、偏向器６１のみで電子ビーム偏向走査手段を構成しても良い。
【００３５】
また、二次電子検出器６２は、チャネルトロン、半導体検出器、シンチレータまたはＭＣＰ検出器のいずれを用いても良いが、後述する第２の電子画像を捉えやすい位置および角度で配設しておく。
【００３６】
図１に示す基板検査システム２０を用いて一次ビーム５を開き角絞り２５上で結像させ、かつそのビーム軌道を調整する方法を、本発明にかかる基板検査装置の制御方法の第１の実施の形態として図２の模式図を参照しながら説明する。
【００３７】
まず、偏向制御部６３から走査信号を偏向器６１に供給し、一次ビーム５を開き角絞り２５上で、例えば同図の点線矢印で示すように、二次元的に走査させる。この一次ビーム照射により、開き角絞り２５上で照射点から二次電子等６８が発生し、これらの二次電子等６８を二次電子検出器６２を用いて検出する。二次電子検出器６２は、検出した二次電子等６８を画像信号（第２の画像信号）に変換して増幅器６４に供給する。画像信号処理部６５は、増幅器６４で増幅された画像信号と偏向制御部６３の走査信号とを受けて、これらを画像データとしてホストコンピュータ５９に転送する。ホストコンピュータ５９は、これらの画像データを表示部６０に供給し、これにより開き角絞り２５の状態を表す画像である電子画像７２が表示部６０の発光面７１に表示され、これにより異なる階調値を有する領域（同図の黒字に示す領域）が開き角絞り孔６６に対応する画像領域であることが分る。ホストコンピュータ５９は、さらに、この電子画像が最も鮮明になり、なおかつ電子画像７２の中心と発光面７１の中心（水平方向中心線ＡＢと垂直方向中心線ＣＤとの交点）とが一致するように、複数段四極子レンズ制御部１７と偏向制御部６３，７０に制御信号を供給する。これらの制御信号を受けて、複数段四極子レンズ制御部１７と偏向制御部６３，７０は、それぞれ複数段四極子レンズ１５と偏向器６１，６９の電圧印加条件を調整して一次ビーム５の焦点距離とビーム軸７７の方向を調整する。
【００３８】
以上の動作を繰返して、一次ビーム５が開き角絞り２５上で結像し、かつ、ビーム軸７７が開き角絞り孔６６の中心を通過するように一次ビーム５の焦点距離および進行方向を調整することが可能になる。
【００３９】
次に、本発明にかかる基板検査システムの第２の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の基板検査システム３０は、図３に示すように、開き角絞りとして開き角絞り孔６６と同一の中心を有する複数の円でなる図形パターン６７が上面に形成された開き角絞り２５ａを用いている点に特徴がある。その他の点は、図１に示す基板検査システム２０と略同一である。従って、本実施形態の基板検査システム３０の概略構成を示すブロック図の添付は省略する。
【００４０】
本実施形態の基板検査システム３０を用いて一次ビーム５を開き角絞り２５上で結像させ、かつそのビーム軸を調整する方法を、本発明にかかる基板検査装置の制御方法の第２の実施の形態として説明する。
【００４１】
図３および図４は、本実施形態の基板検査装置の制御方法を説明する模式図である。両図に示すように、本実施形態で用いる開き角絞り２５ａは、図２に示す開き角絞り２５の上面に、それぞれの中心が開き角絞り孔６６を中心とする複数の同心円のパターンでなる図形パターン６７が形成したものである。この図形パターン６７は、開き角絞り２５上に金属層を成長させ、この金属層上に形成したフォトレジストをマスクとして金属層を選択的に除去する写真蝕刻法により形成する。金属層の材料としては導体でかつ非磁性体の金属、例えばＭｏやＣｕなどが好ましい。
【００４２】
この開き角絞り２５ａを用いて上述した第１の実施形態での制御方法と同様の方法により、一次ビーム５を開き角絞り２５ａ上で走査し、図形パターン６７の電子画像を取得する。これにより、図３および図４に示すように、表示部６０の発光面７１に同心円のパターンでなる電子画像が表示される。
【００４３】
図４に示すように、一次ビームの光軸７７ａが開き角絞り２５ａの開き角絞り孔６６の中心を通らない場合は、電子画像７３ａの各円の共通の中心点と、発光面７１の中心点とは一致しない。これに対して、図３に示すように、一次ビームの光軸７７が開き角絞り２５ａの開き角絞り孔６６の中心を通過する場合は、電子画像７３の各円の共通の中心点と、発光面７１の中心点とは一致する。
【００４４】
従って、電子画像７３ａの各円の共通の中心点と、発光面７１の中心点とが一致するように、ホストコンピュータ５９から複数段四極子レンズ制御部１７と偏向制御器６３，７０に制御信号を供給して、複数段四極子レンズ制御部１７を介して複数段四極子レンズ１５の電圧印加条件を調整し、また、偏向制御部６３，７０をそれぞれ介して偏向器６１，６９の電圧印加条件をそれぞれ調整することにより、一次ビーム５のビーム軸７７が開き角絞り孔６６の中心を通過するように調整することができる。
【００４５】
本実施形態の制御方法によれば、一次ビーム５の照射面でのサイズＳ₅（図３参照）が開き角絞り孔６６の大きさと同等である場合、またはこれを上回る場合であっても、一次ビーム５の焦点距離および進行方向を調整することが可能になる。
【００４６】
次に、上述の基板検査システム３０を用いて一次ビーム５のビーム軸７７が開き角絞りに対して垂直に入射するように調整する方法を、本発明にかかる基板検査装置の制御方法の第３の実施の形態として説明する。
【００４７】
まず、上述した第２の実施の形態の制御方法により、一次ビーム５が開き角絞り２５上で結像し、かつ、ビーム軸７７が開き角絞り孔６６の中心を通過するように調整しておく。ここで、図５に示すように、ビーム軸７７ｂが傾いており、開き角絞り２５ａに対して垂直でない場合は、開き角絞り２５ａ上の一次ビーム走査面において、一次ビーム５ｂの照射面Ｓ_bL，Ｓ_bRが一次ビーム照射面の中心（本実施形態においては開き角絞り孔６６の中心）に対して非対称となるため、照射面Ｓ_bL，Ｓ_bRのサイズが相互に異なることになる。このため、同心円の図形パターン６７の解像度もその中心に対して非対称となり、その電子画像７３ｂは表示部６０の発光面７１の中心に対して非対称の形状を有する。従って、電子画像７３ｂが発光面７１の中心に対して対称になるように、複数段四極子レンズ１５と偏向器６１，６９の電圧印加条件を調整することにより、図３に示すように、一次ビーム５のビーム軸７７が開き角絞り２５ａに対して垂直に入射するように調整することができる。
【００４８】
次に、本発明にかかる基板検査システムの第３の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４９】
図６は、本実施形態の基板検査システム４０の概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態の特徴は、図３に示す同心円のパターン６７と同一の図形パターンに加え、後述する微小パターン８０が上面に形成された開き角絞り２５ｂと、マイクロゲージ等で構成され開き角絞り２５ｂを水平方向に移動させる開き角絞り移動機構８２とを備えた点にある。その他の点は、図１に示す基板検査システム２０と略同一である。
【００５０】
微小パターン８０の形状は矩形でも、円や楕円でも良く、そのサイズも任意に選択できるが、図７の模式図に示すように、平面形状が一次ビーム５の断面形状と相似形であって、平面形状のサイズが、一次ビーム５ｃが開き角絞り２５ｂ上で形成する所望の照射面サイズよりも小さいことが望ましい。これは、一次ビーム５ｃを開き角絞り２５ｂ上で走査した場合に、調整目的の一つである一次ビーム５ｃの開き角絞り２５ｂ上での照射領域で微小パターン８０の全てを覆うことができるようにするためである。従って、微小パターン８０の開き角絞り２５ｂ上の配置形態は、一次ビーム５ｃが矩形の断面形状を有する場合であって、一次ビーム５ｃを例えばその長軸方向に走査する場合は、微小パターン８０の長軸方向と走査方向とが一致するように配置する。この一方、一次ビーム５ｃをその短軸方向に走査する場合は、微小パターン８０の短軸方向と走査方向とが一致するように配置することが望ましい。また、微小パターン８０を開き角絞り２５ｂ上に複数形成する場合は、一次ビーム５ｃの照射領域内に複数の微小パターン８０がその一部でも同時に存在することがないように、一次ビーム５ｃが開き角絞り２５ｂ上に形成する所望の照射面のサイズを各微小パターン同士の間隔が上回るように配置することが望ましい。微小パターン８０の形成方法は、前述した同心円パターン６７と同様に、ＭｏやＣｕ等の導体でかつ非磁性体である金属の層上に形成したフォトレジストをマスクとしてこの金属層を選択的に除去する写真蝕刻法により形成する。
【００５１】
次に、図６に示す基板検査システム４０を用いて一次ビーム５ｃの結像またはビームサイズを調整する方法を、本発明にかかる基板検査装置の制御方法の第４の実施の形態として説明する。本実施形態の特徴は、開き角絞り２５ｂ上に形成された微小パターン８０を走査して得られた電子画像に基づいて一次ビーム５ｃの結像の状態とビームサイズとを確認し、焦点位置とビームサイズを高い精度で調整する点にある。
【００５２】
まず、開き角絞り移動機構８２により、開き角絞り孔６６の中心が二次ビーム６のビーム軸と一致するように（図６参照）、開き角絞り２５ｂを水平方向に移動させ、上述した第２および第３の実施形態の制御方法により、同心円パターン６７に一次ビーム５ｃを走査し、一次ビーム５ｃのビーム軸７７が開き角絞り孔６６の中心を通過し、かつ、開き角絞り２５ｂに対して垂直になるように、ビーム軌道を調整する。
【００５３】
上述した第２および第３の実施の形態においては、ビーム軌道を調整した後、同心円パターン６７の電子画像７３の分解能が最良となるように焦点距離を調整すればよいが、例えば、図７に示すように、開き角絞り２５ｂ上での一次ビーム５ｃの断面形状がアスペクト比の大きな矩形である場合は、同心円パターン６７の電子画像７３の分解能が一次ビーム５ｃの走査方向に対応する方向とこの走査方向と垂直な方向とで大きく異なり、この電子画像７３のみでは結像を調整することが困難になる場合がある。
【００５４】
そこで、図８に示すように、開き角絞り移動機構８２により、微小パターン８０が一次ビーム５ｃのビーム軸７７上を通るように開き角絞り２５ｂを平行移動させて偏向制御部６３および偏向器６１により一次ビーム５を開き角絞り２５ｂ上で走査し、表示部６０の発光面７１上に微小パターン８０の電子画像８１を表示する。この電子画像８１が発光面７１上で鮮明に現れるか否かで一次ビーム５ｃが開き角絞り２５ｂ上で結像しているか否かを判定することができ、鮮明な電子画像８１が取得されるように、複数段四極子レンズ１５と偏向器６１，６９の電圧印加条件をそれぞれ調整する。
【００５５】
一次ビーム５ｃの開き角絞り２５ｂ上での結像調整が終了すると、ホストコンピュータ５９は、図示しない演算手段により、電子画像８１の長軸方向と短軸方向の階調値を算出し、階調プロファイルを作成する。
【００５６】
これらの階調プロファイルのうち、長軸ａｂ方向での階調プロファイルの一例を図９に示す。
【００５７】
ホストコンピュータ５９は、この階調プロファイルおよび予め設定したしきい値に基づいて一次ビーム５ｃのビームサイズを算出する。本実施形態においては、最大階調値Ｍの半分の値Ｍ／２をしきい値として設定し、階調プロファイルの半値幅Ｌａｂを一次ビーム５ｃの長軸方向の長さとして算出する。
【００５８】
次に、ホストコンピュータ５９は、この半値幅Ｌａｂが所望の長さとなるように、複数段四極子レンズ制御部１７と偏向制御器６３，７０に制御信号を供給し、これらを介して複数段四極子レンズ１５と偏向器６１，６９の電圧印加条件をそれぞれ調整する。
【００５９】
一次ビーム５ｃの短軸方向の長さについても、同様にして階調プロファイルの半値幅Ｌｃｄ（図示せず）を一次ビーム５ｃの短軸方向の長さとして算出し、この半値幅Ｌｃｄが所望の長さとなるように、複数段四極子レンズ１５と偏向器６１，６９の電圧印加条件をそれぞれ調整する。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、開き角絞り２５ｂ上に形成された微小パターン８０の電子画像８１に基づいて一次ビーム５ｃの結像とビーム軌道７７の進行方向とを調整し、かつ、一次ビーム５ｃが開き角絞り２５ｂの上面で形成する照射面サイズとを調整するので、二次ビーム６の倍率色収差を低減しつつ、基板の検査領域を拡大することができる。これによりスループットの高い基板検査方法が提供される。
【００６１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記形態に限るものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して適用することができる。上述した第２ないし第４の実施形態では、一次ビーム５の結像調整およびビーム軸の方向調整のために、開き角絞り孔６６と同心円の図形パターン６７を用いたが、これに限ることなく、電子画像が確認できるサイズであり、開き角絞り孔６６の中心点について点対称な図形パターンであれば、矩形状や楕円形状など任意の形状パターンを用いても一次ビーム５の焦点距離とビーム軸の方向と照射面の大きさを調整することができる。
【００６２】
また、上述した第４の実施形態においては、開き角絞り移動機構８２を用いて開き角絞り２５ｂを平行移動させることとしたが、一次ビーム５の断面サイズが開き角絞り孔６６の大きさより十分に小さい場合は、開き角絞り孔６６の周辺の開き角絞り２５ｂ上に微小パターン８０を形成し、開き角絞り２５ｂを移動させることなく、一次ビーム５の結像および断面サイズを調整することができる。
【００６３】
上述した実施形態においては、表示部６０を第１および第２の表示手段として用いたが、それぞれ別個の表示部を用いることとしても勿論良い。
【００６４】
さらに、開き角絞り２５を焦点面９に設置したが、これに限ることなく、二次ビーム６のビーム軸に垂直な平面であれば、ウィーンフィルタ４１が配設される位置を含み、ウィーンフィルタ４１と基板４３との間に設置することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明は、以下の効果を奏する。
【００６６】
即ち、本発明にかかる基板検査装置によれば、一次ビームを偏向するとともに開き角絞りの上面で走査させる電子ビーム偏向走査手段と、上記一次ビームの照射により上記開き角絞りの表面から発生する第２の二次電子および反射電子を検出して第２の画像信号を出力する二次電子検出手段と、前記開き角絞りの状態を表す画像である第２の電子画像を表示する第２の表示手段と、この第２の電子画像に基づいて、ビーム集束手段を調整して上記一次ビームの焦点距離と方向と照射面の大きさとを変更する一次ビーム調整手段とを備えるので、一次ビームの焦点距離とビーム軌道の方向と照射面の大きさを容易に調整することができる。これにより、一次ビームの基板上の照射領域を制限することなく、二次ビームの倍率色収差を低減することができる。この結果、単純な構成で基板の検査領域を容易に拡大することができ、検査時間の短縮化を図ることができる。
【００６７】
また、開き角絞りの上面に、その絞り孔の中心点を中心として点対称をなす図形パターンが形成されている場合は、上記効果に加え、上記一次ビームが上記開き角絞りの上面で形成する照射面の面積が上記開き角絞りの孔の大きさ以上であっても、上記一次ビームの焦点距離とビーム軌道の方向と照射面の大きさの調整が可能になる。
【００６８】
また、電子画像の解像度が表示手段の発光面の中心に対して対称になるように、ビーム集束手段および電子ビーム偏向走査手段の電圧印加条件を調整することにより、一次ビームのビーム軸が開き角絞りが設置される平面に対して垂直に入射するように調整することができる。
【００６９】
また、上記図形パターンが一次ビームが上記開き角絞りの上面で形成する照射面の所望の大きさに対応した微小パターンを含む場合は、上記一次ビームがアスペクト比の大きい矩形状の断面を有する場合であっても、上記一次ビームの上記開き角絞り上での結像の状態を容易に確認できるほか、この微小パターンの電子画像に基づいて上記一次ビームの上記開き角絞り上での照射面積を測定することができる。これにより、一次ビームの照射面の大きさをより正確に調整することが可能になる。この結果、上記開き角絞りの上面に必要以上の一次ビームが照射されることを避けることができ、開き角絞りの汚染を防止することができる。従って、開き角絞りの交換頻度が減少するので、使用効率の高い基板検査装置を提供することができる。
【００７０】
また、本発明にかかる基板検査システムによれば、上記第２の画像信号に基づいて、上述した本発明にかかる基板検査装置を制御する中央処理装置を備えているので、試料のチャージアップや汚染を防止しながら、優れた解像度と高い効率で基板の検査を行うことができる。
【００７１】
また、本発明にかかる基板検査装置の制御方法によれば、一次ビームを開き角絞りの上面で走査する第１の過程と、上記開き角絞りの表面から発生する第２の二次電子および反射電子を検出して第２のの電子画像を画像表示手段に表示する第２の過程と、上記第２の電子画像に基づいて、一次ビームが上記開き角絞り上で結像するように上記ビーム集束手段および電子ビーム偏向走査手段を調整する第３の過程と、を備えているので、上記一次ビームの焦点距離とビーム軌道の方向と、上記一次ビームが開き角絞りの上面で形成する照射面の大きさを容易に調整することができる。これにより、一次ビームの試料上の照射領域を制限することなく、二次ビームの倍率色収差を低減することができる。この結果、基板の検査領域を拡大するとともに、検査時間を短縮化する基板検査装置の制御方法が提供される。
【００７２】
また、上記制御方法において、開き角絞りとして、その絞り孔の中心点を中心として点対称をなす図形パターンが上面に形成された開き角絞りを用いて、この図形パターンの電子画像の解像度が上記表示手段の表示面の中心に対して点対称となるように上記ビーム集束手段および電子ビーム偏向走査手段を調整する場合は、上記効果に加え、一次ビームの照射面積が上記開き角絞りの孔の断面積以上であっても、一次ビームの焦点距離を調整でき、また、一次ビームのビーム軸が開き角絞りが設置される焦点面に対して垂直に入射するように正確に調整することができる。
【００７３】
さらに、上記図形パターンに上記一次ビームが上記開き角絞りの上面で形成する照射面の所望の大きさに対応した微小パターンが含まれ、この微小パターンの電子画像に基づいて一次ビームの上記照射面の大きさを調整する場合は、一次ビームがアスペクト比の大きい矩形状の断面を有する場合であっても、一次ビームの上記開き角絞り上での結像の状態を容易に確認できるほか、この微小パターンの電子画像に基づいて上記一次ビームの上記開き角絞り上での照射面積を測定することができる。これにより、一次ビームの上記照射面の大きさを正確に調整することも可能になる。この結果、開き角絞りの汚染を防止してその交換頻度が減少するとともに、装置の使用効率を高める基板検査装置の制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる基板検査システムの第１の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明にかかる基板検査装置の制御方法の第１の実施の形態を説明する模式図である。
【図３】本発明にかかる基板検査装置の制御方法の第２の実施の形態と第３の実施の形態を説明する模式図である。
【図４】本発明にかかる基板検査装置の制御方法の第２の実施の形態を説明する模式図である。
【図５】本発明にかかる基板検査装置の制御方法の第３の実施の形態を説明する模式図である。
【図６】本発明にかかる基板検査装置の第３の実施の形態の概略構成を説明するブロック図である。
【図７】本発明にかかる基板検査装置の制御方法の第４の実施の形態を説明する模式図である。
【図８】本発明にかかる基板検査装置の制御方法の第４の実施の形態を説明する模式図である。
【図９】本発明にかかる基板検査装置の制御方法の第４の実施の形態を説明する階調プロファイルの一例である。
【図１０】従来の技術による基板検査システムの一例の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示す基板検査システムが備えるウィーンフィルタの基本構成を説明する斜視図である。
【図１２】図１１に示すウィーンフィルタの動作の説明図である。
【図１３】本発明の解決課題を説明するための電子ビーム軌道の模式図である。
【符号の説明】
１一次光学系
２二次光学系
３電子検出部
５，５ａ，５ｂ，５ｃ一次ビーム
６二次ビーム
７，７７，７７ａ，７７ｂ一次ビーム軌道
８二次ビーム軌道
９焦点面
１０電子銃部
１１線状陰極
１２ウェーネルト電極
１３陽極
１４，６１，６９偏向器
１５複数段四極子レンズ
１６電子銃制御部
１７複数段四極子レンズ制御部
２０，３０，４０基板検査システム
２１カソードレンズ
２２第二レンズ
２３第三レンズ
２４第四レンズ
２５，２５ａ，２５ｂ開き角絞り
２６視野絞り
３１ＭＣＰ検出系
３２蛍光板
３３ライトガイド
３４撮像素子
４１ウィーンフィルタ
４１ａ、４１ｂ電極
４１ｃ、４１ｄ磁極
４２試料（基板）
４３ステージ
５１ステージ電圧制御部
５２カソードレンズ制御部
５３ウィーンフィルタ制御部
５４第二レンズ制御部
５５第三レンズ制御部
５６第四レンズ制御部
５７ＭＣＰ検出系制御部
５８画像信号処理部
５９ホストコンピューター
６０表示部
６２二次電子検出器
６３，７０偏向制御部
６４増幅器
６５画像信号処理部
６６開き角絞り孔
６７同心円パターン
６８二次電子、反射電子および後方散乱電子
７１発光面
７３，７３ａ，７３ｂ同心円パターンの電子画像
７６開き角絞り孔の電子画像
８０微小パターン
８１微小パターンの電子画像
８２開き角絞り移動機構
Ｓ₅，Ｓ_5a，Ｓ_bL，Ｓ_bR 一次ビームの開き角絞り上の照射面サイズ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate inspection apparatus, a substrate inspection system, and a method for controlling the substrate inspection apparatus, and more particularly to a substrate inspection apparatus and a substrate inspection that reduce a lateral chromatic aberration of a secondary beam while securing an irradiation region of a primary beam to a sample. The present invention relates to a control method of a system and a control method of a substrate inspection apparatus.
[0002]
[Prior art]
While semiconductor pattern defect inspection using an electron beam is performed, a rectangular electron beam is formed by an electron beam irradiation means, and the sample is irradiated as a primary beam. The shape / material / potential of the sample surface Secondary electrons, reflected electrons, and backscattered electrons (hereinafter referred to as secondary electrons) generated in response to changes are accelerated, projected as a secondary beam on the electron detector by the mapping projection means, and the state of the sample surface Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-249393 describes a method for obtaining an electronic image representing the above. Further, in addition to this method, the primary beam is deflected by using a Wien filter which is an electron beam deflecting means which forms part of the mapping projection means, and is incident perpendicularly to the sample surface. Japanese Patent Application No. 9-300305 proposes a method in which the next beam travels straight in the same Wien filter. An outline of a substrate inspection system including the substrate inspection apparatus disclosed in Japanese Patent Application No. 9-300305 is shown in FIG.
[0003]
A substrate inspection system 100 shown in FIG. 1 includes a primary optical system 1, an electron gun control unit 16 and a multistage quadrupole lens control unit 17 that control the primary optical system 1, a secondary optical system 2, and a secondary optical system lens that controls the secondary optical system 2. Control units 52, 54 to 56, electron detection unit 3, electron detection control unit 57 that controls this, Wien filter 41, Wien filter control unit 53 that controls this, stage 43, and stage voltage that controls this A control unit 51, an image signal processing unit 58, a host computer 59, and a display unit 60 are provided.
[0004]
The primary optical system 1 includes an electron gun unit 10, a multi-stage quadrupole lens system 15 that is a beam focusing means, and a deflector 69. The electron gun unit 10 includes a lanthanum hexaboride (LaB) having a rectangular electron emission surface with a major axis of 100 to 700 μm and a minor axis of 15 μm. ₆ ) Linear cathode 11, Wehnelt cylinder 12 having a rectangular opening, an anode 13 for extracting an electron beam and irradiating it as a primary beam 5, and a deflector 14 for adjusting the beam axis. The electron gun control unit 16 controls the acceleration voltage, emission current, beam emission angle, and the like of the primary beam 5. The multi-stage quadrupole lens system 15 focuses the primary beam 5 based on the control of the multi-stage quadrupole lens control unit 17, and the deflector 69 changes the traveling direction of the focused primary beam 5 and emits it. Adjust the angle.
[0005]
The primary beam 5 emitted from the linear cathode 11 and focused by the multi-stage quadrupole lens 15 and its control unit 17 is adjusted in its emission angle by a deflector 69 and incident on the Wien filter 41 obliquely. To do. Here, since the linear cathode 11 has a rectangular electron emission surface, the cross-sectional shape of the electron beam is substantially rectangular. Thereby, the irradiation area | region to a sample can be expanded and test | inspection efficiency can be improved. In addition to the rectangular shape, the inspection efficiency can be increased even when an electron beam having an elongated cross section with an aspect ratio exceeding 1 such as a linear shape or an elliptical shape is used. However, not only an elongated shape but also various cross-sectional electron beams may be used.
[0006]
The primary beam 5 is deflected in a direction perpendicular to the surface of the sample 42 by the Wien filter 41 and exits from the Wien filter 41. Thereafter, the primary beam 5 is reduced by the cathode lens 21 which is a rotationally symmetric electrostatic lens, and is irradiated on the sample 42 as a substantially rectangular beam having a major axis of several hundred μm and a minor axis of about 25 μm.
[0007]
The stage 43 has a mechanism that can move freely in a plane perpendicular to the beam axes of the primary beam 5 incident on the sample 42 and the secondary beam 6 emitted from the sample 42, and is thereby installed on the upper surface thereof. The sample 42 is moved so that the entire surface can be scanned. In addition, the stage 43 can apply a negative voltage to the sample 42 by the stage voltage control unit 51. Thereby, secondary electrons and the like emitted from the substrate 42 are accelerated and incident on the secondary optical system 2 as the secondary beam 6, so that the aberration of the secondary beam 6 can be reduced. Further, it is possible to reduce the damage of the substrate 42 by suppressing the incident energy of the primary beam 5 to the substrate 42.
[0008]
The basic configuration of the Wien filter 41 is shown in FIG. As shown in the drawing, the Wien filter 41 is disposed so as to face each other, and is controlled by a Wien filter control unit 53 (see FIG. 10), and the two rectangular parallelepiped electrodes 41a and 41b and the two magnetic poles 41c and 41d. And. In the XYZ three-dimensional space shown in the figure, when the Z axis is the optical axis of the mapping projection system, the Wien filter 41 has a structure in which the electric field E and the magnetic field B are orthogonal to each other in the XY plane perpendicular to the Z axis. In this case, only charged particles satisfying the Wien condition qE = vB (q is the particle charge and v is the velocity of the straight charge particle) are caused to travel straight with respect to the incident charge particle.
[0009]
FIGS. 12A and 12B are explanatory views of the electron beam trajectory passing through the Wien filter 41, both of which are cross-sectional views of FIG. 11 cut along the XZ plane (Y = 0). As shown in FIG. 12A, in the substrate inspection system 100, a force F caused by a magnetic field is applied to the primary beam 5 incident on the Wien filter 41. _B And force F by electric field _E Acting in the same direction, the primary beam 5 is deflected so as to be incident perpendicular to the surface of the sample 42. On the other hand, as shown in FIG. 5B, the force F caused by the magnetic field is applied to the secondary beam 6. _B And force F by electric field _E Acts in the opposite direction and the Vienna condition F _B = F _E Therefore, the secondary beam 6 goes straight without being deflected and enters the secondary optical system 2.
[0010]
Returning to FIG. 10, the electron detection unit 3 includes an MCP (Micro Channel Plate) detector 31, a fluorescent plate 32, a light guide 33, and an imaging device 34 having a CCD (Charge Coupled Device) and the like. The secondary beam 6 incident on the MCP detector 31 through the secondary optical system 2 described later is amplified by the MCP detector 31 and irradiated onto the fluorescent plate 32, and the generated fluorescent image is captured through the light guide 33. It is detected as an image signal by the element 34. This image signal is supplied to the image processing unit 58, subjected to various signal processing, and supplied to the host computer 59 as image data. The host computer 59 displays the image data on the display unit 60, and stores image data using a memory (not shown), performs other image processing, and the like.
[0011]
The secondary optical system 2 is installed between a cathode lens 21, a second lens 22, a third lens 23, a fourth lens 24, which are rotationally symmetrical electrostatic lenses, and between the second lens 22 and the third lens 23. And a field stop 26. The cathode lens 21, the second lens 22, the third lens 23, and the fourth lens 24 are controlled by secondary optical system lens control units 52, 54, 55, and 56, respectively. The secondary optical system 2 also has a focal point F between the Wien filter 41 and the cathode lens 21. ₁ (See FIG. 13), an aperture angle stop 25 is provided which is installed in the focal plane 9 which is a plane perpendicular to the beam axis.
[0012]
The reason for disposing the opening angle stop 25 at the position of the focal plane 9 in this way is as follows. That is, if the secondary beam 6 is imaged only with the cathode lens 21, the lens action is strong and aberration is likely to occur. Therefore, as shown in the beam trajectory explanatory diagram of FIG. Both telecentric systems, that is, an optical system in which both the entrance pupil and the exit pupil exist at infinity are formed, and one image is formed at the position of the field stop 26. Further, the focus of the imaging optical system This is because the chromatic aberration of magnification of the secondary beam 6 (beam trajectory 8) can be suppressed by installing the opening angle stop 25 on the surface 9. This method is also proposed in Japanese Patent Application No. 10-360306.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the structure according to the prior art described above has a problem that the irradiation area on the sample 42 of the primary beam 5 is limited by installing the aperture stop 25 on the focal plane 9. As a solution to this problem, as shown in FIG. 13, the primary beam trajectory 7 from the opening angle stop 25 to the sample 42 is focused on the opening angle stop 25 by the focus F. ₁ There is a method of making a Koehler illumination system that irradiates the sample 42 perpendicularly by making the light incident on the cathode 42 and applying a lens action by the cathode lens 21. In order to form such an optical system, it is necessary to adjust the primary beam trajectory 7 using the multi-stage quadrupole lens 15 and the deflector 69.
[0014]
However, in the configuration of the conventional substrate inspection system described above, since it was not possible to confirm whether or not the primary beam 5 is imaged on the aperture stop 25, it is difficult to make adjustments for forming the Kohler illumination system. There was a problem that.
[0015]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to make it possible to easily adjust the trajectory of the primary beam so that the Keller illumination system is reliably formed between the cathode lens and the sample. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a substrate inspection apparatus, a substrate inspection system, and a method for controlling the substrate inspection apparatus that can suppress the lateral chromatic aberration of the secondary beam 6.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention aims to solve the above problems by the following means.
[0017]
That is, the substrate inspection apparatus according to the present invention is
An electron beam irradiating means having a beam converging means for focusing the generated electron beam and making it incident on a sample substrate as a primary beam; and first secondary electrons generated from the substrate upon receiving the irradiation of the primary beam; Electron beam detecting means for detecting reflected electrons as a secondary beam and outputting a first image signal, and a surface of the substrate formed by the first secondary electrons and the reflected electrons based on the first image signal First display means for displaying a first electronic image that is an image representing a physical and electrical state of the light source, and electron beam deflecting means for deflecting the primary beam so as to enter the surface of the substrate substantially perpendicularly. A projecting projecting means for enlarging and projecting the secondary beam to form an image on the electron beam detecting means, and a position where the electron beam deflecting means is disposed, the electron beam deflecting means and the electron beam deflecting means Between the plate and a plane perpendicular to the beam axis of the secondary beam and for determining the opening angle of the secondary beam, and between the electron beam irradiation means and the opening angle stop An electron beam deflecting / scanning means arranged to deflect the primary beam and scan the upper surface of the aperture stop, and second secondary electrons and reflections generated from the surface of the aperture stop by the irradiation of the primary beam. Secondary electron detection means for detecting electrons and outputting a second image signal, and the state of the aperture stop formed by the second secondary electrons and the reflected electrons based on the second image signal A second display means for displaying a second electronic image that is an image; and a focal length of the primary beam by adjusting the beam focusing means and the electron beam deflection scanning means based on the second electronic image. Direction and Comprising a primary beam adjusting means for changing the size of the reflecting surface, the.
[0018]
It is preferable that the opening angle stop has a graphic pattern that is point-symmetric about the center point of the stop hole formed on the upper surface thereof.
[0019]
This makes it possible to adjust the focal length and direction of the primary beam and the size of the irradiation surface even if the beam size of the primary beam is greater than or equal to the size of the aperture hole.
[0020]
The beam size of the primary beam on the aperture stop can be measured based on the display image size of the electronic image of the graphic pattern. This also makes it possible to adjust the beam size of the primary beam.
[0021]
More preferably, the graphic pattern is a concentric graphic pattern in which each central point is centered on the aperture hole.
[0022]
The graphic pattern preferably includes a fine pattern corresponding to a desired size of an irradiation surface formed by the primary beam on the upper surface of the aperture stop, and the planar shape thereof is a cross-sectional shape of the primary beam. It is more preferable that it is substantially similar. As a result, the state of image formation of the primary beam on the aperture stop can be confirmed, the irradiation area can be easily measured, and the adjustment of the irradiation area of the primary beam is facilitated.
[0023]
A substrate inspection system according to the present invention includes the above-described substrate inspection apparatus according to the present invention and a central processing unit that controls the primary beam adjustment unit based on the signal of the second electronic / electronic image.
[0024]
In addition, a method for controlling a substrate inspection apparatus according to the present invention includes:
An electron beam irradiating means having a beam converging means for focusing the generated electron beam and making it incident on a sample substrate as a primary beam; and first secondary electrons generated from the substrate upon receiving the irradiation of the primary beam; Electron beam detecting means for detecting reflected electrons as a secondary beam and outputting a first image signal, and a surface of the substrate formed by the first secondary electrons and the reflected electrons based on the first image signal First display means for displaying a first electronic image that is an image representing a physical and electrical state of the light source, and electron beam deflecting means for deflecting the primary beam so as to enter the surface of the substrate substantially perpendicularly. A projecting projecting means for enlarging and projecting the secondary beam to form an image on the electron beam detecting means, and a position where the electron beam deflecting means is disposed, the electron beam deflecting means and the electron beam deflecting means Between the plate and a plane perpendicular to the beam axis of the secondary beam and for determining the opening angle of the secondary beam, and between the electron beam irradiation means and the opening angle stop A control method for a substrate inspection apparatus comprising an arranged electron beam deflection scanning means, secondary electron detection means, and second display means, wherein the primary beam is obtained using the electron beam deflection scanning means. And the second secondary electrons and the reflected electrons generated from the surface of the opening angle diaphragm by the irradiation of the primary beam are detected by the secondary electron detecting means. A second step of displaying on the second display means a second electronic image that is detected by using the second secondary electrons and reflected electrons and is an image representing the state of the aperture stop. Based on the second electronic image The beam focusing means and the beam focusing means so that the primary beam forms an image on the aperture stop with an irradiation surface of a desired size, and passes through the center of the aperture hole of the aperture stop perpendicular to the aperture stop. And a third step of adjusting the electron beam deflection scanning means.
[0025]
On the upper surface of the aperture stop, a graphic pattern that is symmetric with respect to the center point of the aperture hole is formed. In the third process, the center of the second electronic image of the graphic pattern is displayed on the display. It is preferable to include a step of adjusting the beam focusing means and the electron beam deflection scanning means so as to substantially coincide with the center of the display surface of the means.
[0026]
The graphic pattern includes a concentric graphic pattern whose center points are centered on the aperture, and the third process is such that the resolution of the second electronic image is the center of the display surface of the display means. It is preferable to include a step of adjusting the beam focusing means and the electron beam deflection scanning means so as to be point symmetric with respect to the beam.
[0027]
The graphic pattern includes a fine pattern corresponding to a desired size of an irradiation surface formed by the primary beam on the upper surface of the aperture stop, and the third process includes the second pattern of the fine pattern. Preferably, the method includes a step of adjusting a size of an irradiation surface formed by the primary beam on the upper surface of the aperture stop based on an electronic image.
[0028]
Furthermore, it is more preferable that the planar shape of the fine pattern is substantially similar to the cross-sectional shape of the primary beam.
[0029]
Furthermore, the substrate inspection apparatus preferably further includes an opening angle stop moving means for moving the opening angle stop in a plane perpendicular to the beam axis of the secondary beam.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same portions as those in FIGS. 10 to 13 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
[0031]
First, a first embodiment of a substrate inspection system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a deflector 61 and a secondary electron detector 62 are disposed between the Wien filter 41 and the opening angle stop 25, and thereby the primary beam on the opening angle stop 25. 5 is scanned to obtain an electronic image, and based on this, the focal point and beam axis of the primary beam 5 are adjusted by the multistage quadrupole lens 15 and the deflectors 61 and 69.
[0032]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a substrate inspection system 20 of the present embodiment. As shown in the figure, the substrate inspection system 20 includes a deflector 61 that scans the primary beam 5 on the aperture stop 25, a deflection controller 63 that controls the deflector 61, and an aperture stop 25 that is irradiated with the primary beam 5. The secondary electron detector 62 for detecting the secondary electrons and the like generated in step S2 and outputting a second image signal, an amplifier 64 for amplifying the second image signal, and a predetermined second image signal And an image signal processing unit 65 for performing the image processing. In this embodiment, the deflector 61 and the deflector 69 constitute an electron beam deflection scanning unit, and the multistage quadrupole lens control unit 17 and the deflection control units 63 and 70 constitute a primary beam adjustment unit. The other points are substantially the same as the substrate inspection system 100 shown in FIG. The deflector 69 may be provided between the multi-stage quadrupole lens 15 and the aperture angle stop 25. However, in consideration of the influence on the secondary beam 6, it is within the primary optical system, specifically, the multi-stage quadrupole lens. 15 and the Wien filter 41 are preferably disposed.
[0033]
The deflector 61 may be a magnetic field type or an electrostatic type, but an electrostatic type is preferable in consideration of the occupied space and the response speed.
[0034]
In the present embodiment, the electron beam deflection scanning unit is configured by the deflector 61 and the deflector 69. However, the present invention is not limited to this, and the electron beam deflection scanning unit may be configured by only the deflector 61.
[0035]
The secondary electron detector 62 may be any of a channeltron, a semiconductor detector, a scintillator, or an MCP detector, but is disposed at a position and an angle at which a second electronic image to be described later can be easily captured. .
[0036]
A first method of controlling a substrate inspection apparatus according to the present invention is a method of forming an image of a primary beam 5 on an aperture stop 25 and adjusting the beam trajectory using the substrate inspection system 20 shown in FIG. This will be described with reference to the schematic diagram of FIG.
[0037]
First, a scanning signal is supplied from the deflection control unit 63 to the deflector 61, and the primary beam 5 is scanned two-dimensionally on the aperture stop 25, for example, as indicated by a dotted arrow in FIG. By this primary beam irradiation, secondary electrons etc. 68 are generated from the irradiation point on the aperture stop 25, and these secondary electrons 68 are detected using the secondary electron detector 62. The secondary electron detector 62 converts the detected secondary electrons 68 into an image signal (second image signal) and supplies it to the amplifier 64. The image signal processing unit 65 receives the image signal amplified by the amplifier 64 and the scanning signal of the deflection control unit 63 and transfers them to the host computer 59 as image data. The host computer 59 supplies these image data to the display unit 60, whereby an electronic image 72, which is an image representing the state of the opening angle diaphragm 25, is displayed on the light emitting surface 71 of the display unit 60, thereby varying the gradations. It can be seen that an area having a value (area shown in black in the figure) is an image area corresponding to the open angle aperture hole 66. Further, the host computer 59 makes the electronic image clearest and the center of the electronic image 72 coincides with the center of the light emitting surface 71 (intersection of the horizontal center line AB and the vertical center line CD). The control signal is supplied to the multi-stage quadrupole lens control unit 17 and the deflection control units 63 and 70. In response to these control signals, the multi-stage quadrupole lens control unit 17 and the deflection control units 63 and 70 adjust the voltage application conditions of the multi-stage quadrupole lens 15 and the deflectors 61 and 69, respectively. The focal length and the direction of the beam axis 77 are adjusted.
[0038]
By repeating the above operation, the focal length and traveling direction of the primary beam 5 are adjusted so that the primary beam 5 forms an image on the aperture stop 25 and the beam axis 77 passes through the center of the aperture stop hole 66. It becomes possible to do.
[0039]
Next, a second embodiment of the substrate inspection system according to the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 3, the substrate inspection system 30 of the present embodiment has an opening angle stop 25a in which a graphic pattern 67 made up of a plurality of circles having the same center as the opening angle stop hole 66 is formed as an opening angle stop. There is a feature in using. The other points are substantially the same as the substrate inspection system 20 shown in FIG. Therefore, attachment of a block diagram showing a schematic configuration of the substrate inspection system 30 of the present embodiment is omitted.
[0040]
A second embodiment of the method for controlling a substrate inspection apparatus according to the present invention is a method of forming an image of the primary beam 5 on the aperture stop 25 using the substrate inspection system 30 of the present embodiment and adjusting the beam axis. It explains as a form of.
[0041]
3 and 4 are schematic diagrams for explaining a control method of the substrate inspection apparatus of the present embodiment. As shown in both figures, the opening angle stop 25a used in the present embodiment is formed on the upper surface of the opening angle stop 25 shown in FIG. The figure pattern 67 is formed. The graphic pattern 67 is formed by a photolithography method in which a metal layer is grown on the aperture stop 25 and the metal layer is selectively removed using a photoresist formed on the metal layer as a mask. The material of the metal layer is preferably a conductor and a non-magnetic metal such as Mo or Cu.
[0042]
The primary beam 5 is scanned on the opening angle stop 25a using the opening angle stop 25a by the same method as the control method in the first embodiment described above, and an electronic image of the graphic pattern 67 is obtained. As a result, as shown in FIGS. 3 and 4, an electronic image having a concentric pattern is displayed on the light emitting surface 71 of the display unit 60.
[0043]
As shown in FIG. 4, when the optical axis 77a of the primary beam does not pass through the center of the opening angle stop hole 66 of the opening angle stop 25a, the common center point of each circle of the electronic image 73a and the center of the light emitting surface 71 are obtained. Does not match the point. On the other hand, as shown in FIG. 3, when the optical axis 77 of the primary beam passes through the center of the opening angle stop hole 66 of the opening angle stop 25a, the common center point of each circle of the electronic image 73, It coincides with the center point of the light emitting surface 71.
[0044]
Therefore, a control signal is sent from the host computer 59 to the multi-stage quadrupole lens controller 17 and the deflection controllers 63 and 70 so that the common center point of each circle of the electronic image 73a coincides with the center point of the light emitting surface 71. And the voltage application condition of the multi-stage quadrupole lens 15 is adjusted via the multi-stage quadrupole lens control section 17, and the voltage application of the deflectors 61 and 69 via the deflection control sections 63 and 70, respectively. By adjusting the respective conditions, the beam axis 77 of the primary beam 5 can be adjusted so as to pass through the center of the aperture stop 66.
[0045]
According to the control method of the present embodiment, the size S on the irradiation surface of the primary beam 5 is determined. _Five Even when (see FIG. 3) is equal to or larger than the size of the opening angle diaphragm hole 66, the focal length and traveling direction of the primary beam 5 can be adjusted.
[0046]
Next, a method for adjusting the beam axis 77 of the primary beam 5 so as to be perpendicularly incident on the aperture stop using the substrate inspection system 30 described above is a third method for controlling a substrate inspection apparatus according to the present invention. This will be described as an embodiment.
[0047]
First, by the control method of the second embodiment described above, adjustment is performed so that the primary beam 5 forms an image on the aperture stop 25 and the beam axis 77 passes through the center of the aperture stop hole 66. deep. Here, as shown in FIG. 5, when the beam axis 77b is inclined and is not perpendicular to the opening angle stop 25a, the irradiation surface S of the primary beam 5b on the primary beam scanning surface on the opening angle stop 25a. _bL , S _bR Is asymmetric with respect to the center of the primary beam irradiation surface (in this embodiment, the center of the opening angle aperture 66), the irradiation surface S _bL , S _bR Will be different from each other. For this reason, the resolution of the concentric graphic pattern 67 is also asymmetric with respect to the center thereof, and the electronic image 73 b has an asymmetric shape with respect to the center of the light emitting surface 71 of the display unit 60. Therefore, by adjusting the voltage application conditions of the multi-stage quadrupole lens 15 and the deflectors 61 and 69 so that the electronic image 73b is symmetric with respect to the center of the light emitting surface 71, as shown in FIG. It can be adjusted so that the beam axis 77 of the beam 5 is perpendicularly incident on the aperture stop 25a.
[0048]
Next, a third embodiment of the substrate inspection system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0049]
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the substrate inspection system 40 of the present embodiment. As shown in the figure, the feature of the present embodiment is that an aperture angle stop 25b in which a micro pattern 80 described later is formed on the upper surface in addition to the same graphic pattern as the concentric pattern 67 shown in FIG. And an opening angle stop moving mechanism 82 that moves the opening angle stop 25b in the horizontal direction. The other points are substantially the same as the substrate inspection system 20 shown in FIG.
[0050]
The shape of the micro pattern 80 may be a rectangle, a circle or an ellipse, and the size can be arbitrarily selected. However, as shown in the schematic diagram of FIG. 7, the planar shape is similar to the cross-sectional shape of the primary beam 5, The size of the planar shape is desirably smaller than a desired irradiation surface size formed by the primary beam 5c on the aperture stop 25b. This is because when the primary beam 5c is scanned on the aperture angle stop 25b, the irradiation pattern on the aperture angle stop 25b of the primary beam 5c, which is one of the adjustment purposes, can cover all of the micropattern 80. It is to make it. Therefore, the arrangement pattern of the minute pattern 80 on the aperture angle stop 25b is when the primary beam 5c has a rectangular cross-sectional shape, and when the primary beam 5c is scanned in the long axis direction, for example, The long axis direction and the scanning direction are arranged to coincide with each other. On the other hand, when the primary beam 5c is scanned in the minor axis direction, it is desirable to arrange the minor pattern 80 so that the minor axis direction coincides with the scanning direction. When a plurality of micro patterns 80 are formed on the aperture stop 25b, the primary beam 5c is opened so that a plurality of micro patterns 80 do not exist at the same time in the irradiation region of the primary beam 5c. It is desirable to arrange so that the distance between the minute patterns exceeds the size of the desired irradiation surface formed on the angular stop 25b. As with the concentric pattern 67 described above, the fine pattern 80 is formed by selectively removing the metal layer using a photoresist formed on a metal layer made of a conductor such as Mo or Cu and nonmagnetic. It is formed by photolithography.
[0051]
Next, a method for adjusting the imaging or beam size of the primary beam 5c using the substrate inspection system 40 shown in FIG. 6 will be described as a fourth embodiment of the control method of the substrate inspection apparatus according to the present invention. The feature of the present embodiment is that the imaging state and beam size of the primary beam 5c are confirmed based on an electronic image obtained by scanning the minute pattern 80 formed on the aperture stop 25b, and the focal position and The beam size is adjusted with high accuracy.
[0052]
First, the opening angle stop moving mechanism 82 moves the opening angle stop 25b in the horizontal direction so that the center of the opening angle stop hole 66 coincides with the beam axis of the secondary beam 6 (see FIG. 6). By the control method of the second and third embodiments, the concentric pattern 67 is scanned with the primary beam 5c, the beam axis 77 of the primary beam 5c passes through the center of the opening angular aperture hole 66, and the opening angular aperture 25b Adjust the beam trajectory so that it is vertical.
[0053]
In the second and third embodiments described above, after adjusting the beam trajectory, the focal length may be adjusted so that the resolution of the electronic image 73 of the concentric circle pattern 67 is the best. For example, FIG. As shown, when the cross-sectional shape of the primary beam 5c on the aperture stop 25b is a rectangle with a large aspect ratio, the resolution of the electronic image 73 of the concentric pattern 67 corresponds to the direction corresponding to the scanning direction of the primary beam 5c. There is a great difference between the scanning direction and the vertical direction, and it may be difficult to adjust the image formation only with the electronic image 73.
[0054]
Therefore, as shown in FIG. 8, the opening angle stop moving mechanism 82 moves the opening angle stop 25b in parallel so that the minute pattern 80 passes on the beam axis 77 of the primary beam 5c, so that the deflection control unit 63 and the deflector 61 are moved. Thus, the primary beam 5 is scanned on the aperture stop 25b, and the electronic image 81 of the micropattern 80 is displayed on the light emitting surface 71 of the display unit 60. Whether or not the primary beam 5c forms an image on the aperture stop 25b can be determined based on whether or not the electronic image 81 appears clearly on the light emitting surface 71, and a clear electronic image 81 is acquired. As described above, the voltage application conditions of the multistage quadrupole lens 15 and the deflectors 61 and 69 are adjusted.
[0055]
When the image formation adjustment on the opening angle stop 25b of the primary beam 5c is completed, the host computer 59 calculates the gradation values in the major axis direction and the minor axis direction of the electronic image 81 by a calculation unit (not shown), and the gradation Create a profile.
[0056]
Among these gradation profiles, an example of the gradation profile in the major axis ab direction is shown in FIG.
[0057]
The host computer 59 calculates the beam size of the primary beam 5c based on this gradation profile and a preset threshold value. In the present embodiment, a half value M / 2 of the maximum gradation value M is set as a threshold value, and the half value width Lab of the gradation profile is calculated as the length of the primary beam 5c in the major axis direction.
[0058]
Next, the host computer 59 supplies a control signal to the multi-stage quadrupole lens control unit 17 and the deflection controllers 63 and 70 so that the half-value width Lab becomes a desired length, and the multi-stage four-pole lens 63 and 70 through these supplies. The voltage application conditions of the pole lens 15 and the deflectors 61 and 69 are adjusted.
[0059]
Similarly, for the length of the primary beam 5c in the minor axis direction, the half-value width Lcd (not shown) of the gradation profile is similarly calculated as the length of the primary beam 5c in the minor axis direction. The voltage application conditions of the multi-stage quadrupole lens 15 and the deflectors 61 and 69 are adjusted so that the length becomes longer.
[0060]
As described above, according to the present embodiment, the imaging of the primary beam 5c and the traveling direction of the beam trajectory 77 are adjusted based on the electronic image 81 of the minute pattern 80 formed on the aperture angle stop 25b, and Since the primary beam 5c adjusts the irradiation surface size formed on the upper surface of the aperture stop 25b, the inspection area of the substrate can be expanded while reducing the chromatic aberration of magnification of the secondary beam 6. This provides a substrate inspection method with high throughput.
[0061]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be applied without departing from the spirit of the present invention. In the second to fourth embodiments described above, the aperture angle aperture 66 and the concentric figure pattern 67 are used for the image formation adjustment of the primary beam 5 and the beam axis direction adjustment. However, the present invention is not limited to this. As long as the electronic image has a size that can be confirmed and is a point-symmetric graphic pattern with respect to the center point of the opening angle aperture hole 66, the focal length and beam of the primary beam 5 can be obtained using any shape pattern such as a rectangular shape or an elliptical shape. The direction of the axis and the size of the irradiated surface can be adjusted.
[0062]
In the fourth embodiment described above, the opening angle stop moving mechanism 82 is used to translate the opening angle stop 25b. However, the cross-sectional size of the primary beam 5 is sufficiently larger than the size of the opening angle stop hole 66. In the case of a small aperture, a fine pattern 80 is formed on the opening angle stop 25b around the opening angle stop hole 66, and the image formation and sectional size of the primary beam 5 can be adjusted without moving the opening angle stop 25b. it can.
[0063]
In the embodiment described above, the display unit 60 is used as the first and second display units, but it is of course possible to use separate display units.
[0064]
Further, although the aperture stop 25 is installed on the focal plane 9, the present invention is not limited to this, and if the plane is perpendicular to the beam axis of the secondary beam 6, the position where the Wien filter 41 is disposed is included. 41 and the substrate 43 can be installed.
[0065]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention has the following effects.
[0066]
That is, according to the substrate inspection apparatus of the present invention, the electron beam deflection scanning means for deflecting the primary beam and scanning the upper surface of the aperture stop, and the first beam generated from the surface of the aperture stop by the irradiation of the primary beam. Secondary electron detection means for detecting second secondary electrons and reflected electrons and outputting a second image signal; and a second display for displaying a second electronic image which is an image representing the state of the aperture angle stop And primary beam adjusting means for adjusting the beam focusing means to change the focal length and direction of the primary beam and the size of the irradiation surface based on the second electronic image. The distance, the direction of the beam trajectory, and the size of the irradiation surface can be easily adjusted. Thereby, the lateral chromatic aberration of the secondary beam can be reduced without limiting the irradiation region on the substrate of the primary beam. As a result, the inspection area of the substrate can be easily expanded with a simple configuration, and the inspection time can be shortened.
[0067]
In addition, in the case where a graphic pattern that is point-symmetric about the center point of the aperture hole is formed on the upper surface of the aperture stop, the primary beam is formed on the upper surface of the aperture stop. Even if the area of the irradiation surface is equal to or larger than the size of the aperture of the aperture stop, the focal length of the primary beam, the direction of the beam trajectory, and the size of the irradiation surface can be adjusted.
[0068]
Further, by adjusting the voltage application conditions of the beam focusing means and the electron beam deflection scanning means so that the resolution of the electronic image is symmetric with respect to the center of the light emitting surface of the display means, the beam axis of the primary beam is opened. It can adjust so that it may enter perpendicularly with respect to the plane in which a stop is installed.
[0069]
Further, when the graphic pattern includes a minute pattern corresponding to a desired size of the irradiation surface formed by the primary beam on the upper surface of the aperture stop, the primary beam has a rectangular cross section with a large aspect ratio. Even so, the state of image formation of the primary beam on the aperture angle stop can be easily confirmed, and the irradiation area of the primary beam on the aperture angle stop can be determined based on the electronic image of the minute pattern. Can be measured. Thereby, the size of the irradiation surface of the primary beam can be adjusted more accurately. As a result, it is possible to avoid irradiating the upper surface of the opening angle stop with an unnecessarily primary beam, and to prevent contamination of the opening angle stop. Accordingly, since the frequency of replacing the aperture stop is reduced, it is possible to provide a substrate inspection apparatus with high use efficiency.
[0070]
Further, according to the substrate inspection system according to the present invention, since the central processing unit for controlling the substrate inspection apparatus according to the present invention described above is provided based on the second image signal, the sample is charged up or contaminated. The substrate can be inspected with excellent resolution and high efficiency.
[0071]
Further, according to the control method of the substrate inspection apparatus according to the present invention, the first process of scanning the primary beam on the upper surface of the aperture stop, the second secondary electrons generated from the surface of the aperture stop and the reflection are performed. Based on the second step of detecting electrons and displaying a second electronic image on the image display means, and based on the second electronic image, the beam is formed so that the primary beam is imaged on the aperture stop. And a third process for adjusting the focusing means and the electron beam deflection scanning means, so that the focal length of the primary beam, the direction of the beam trajectory, and the irradiation surface formed by the primary beam on the upper surface of the aperture stop Can be easily adjusted. Thereby, the lateral chromatic aberration of the secondary beam can be reduced without limiting the irradiation region on the sample of the primary beam. As a result, there is provided a method for controlling a substrate inspection apparatus that expands the inspection area of the substrate and shortens the inspection time.
[0072]
Further, in the above control method, an aperture angle stop having an opening angle stop in which a figure pattern having point symmetry about the center point of the aperture hole is formed on the upper surface is used as the opening angle stop, and the resolution of the electronic image of this figure pattern is When adjusting the beam focusing means and the electron beam deflection scanning means so as to be point-symmetric with respect to the center of the display surface of the display means, in addition to the above effects, the irradiation area of the primary beam is the aperture angle aperture hole. The focal length of the primary beam can be adjusted even when it is larger than the cross-sectional area, and the beam axis of the primary beam can be adjusted accurately so that it is perpendicular to the focal plane on which the aperture stop is installed. .
[0073]
Further, the graphic pattern includes a minute pattern corresponding to a desired size of an irradiation surface formed by the primary beam on the upper surface of the aperture stop, and the irradiation surface of the primary beam based on an electronic image of the minute pattern. When adjusting the size of the primary beam, even if the primary beam has a rectangular cross-section with a large aspect ratio, the primary image can be easily confirmed on the above-mentioned aperture angle stop. The irradiation area of the primary beam on the aperture stop can be measured based on an electronic image of a minute pattern. This also makes it possible to accurately adjust the size of the irradiation surface of the primary beam. As a result, there is provided a method for controlling a substrate inspection apparatus that prevents contamination of the aperture stop and reduces the frequency of replacement, and increases the use efficiency of the apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of a substrate inspection system according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a first embodiment of a method for controlling a substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a second embodiment and a third embodiment of a method for controlling a substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a second embodiment of a method for controlling a substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a third embodiment of a method for controlling a substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a third embodiment of a substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a fourth embodiment of a method for controlling a substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a fourth embodiment of a method for controlling a substrate inspection apparatus according to the present invention;
FIG. 9 is an example of a gradation profile for explaining a fourth embodiment of a control method for a substrate inspection apparatus according to the present invention;
FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of an example of a conventional substrate inspection system.
11 is a perspective view illustrating a basic configuration of a Wien filter included in the substrate inspection system shown in FIG.
12 is an explanatory diagram of the operation of the Wien filter shown in FIG. 11. FIG.
FIG. 13 is a schematic diagram of an electron beam trajectory for explaining a problem to be solved by the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Primary optics
2 Secondary optics
3 electron detector
5, 5a, 5b, 5c Primary beam
6 Secondary beam
7, 77, 77a, 77b Primary beam trajectory
8 Secondary beam trajectory
9 Focal plane
10 electron gun
11 Linear cathode
12 Wehnelt electrodes
13 Anode
14, 61, 69 Deflector
15 Multi-stage quadrupole lens
16 Electron gun controller
17 Multi-stage quadrupole lens controller
20, 30, 40 Substrate inspection system
21 Cathode lens
22 Second lens
23 Third lens
24 Fourth lens
25, 25a, 25b Aperture aperture
26 Field stop
31 MCP detection system
32 fluorescent screen
33 Light Guide
34 Image sensor
41 Vienna Filter
41a, 41b electrode
41c, 41d magnetic pole
42 Sample (substrate)
43 stages
51 Stage voltage controller
52 Cathode lens controller
53 Vienna Filter Control Unit
54 Second lens control unit
55 Third lens controller
56 Fourth lens controller
57 MCP detection system controller
58 Image signal processor
59 Host computer
60 Display section
62 Secondary electron detector
63, 70 Deflection control unit
64 amplifier
65 Image signal processor
66 Opening angle restriction hole
67 Concentric Circle Pattern
68 Secondary, backscattered and backscattered electrons
71 Light emitting surface
73, 73a, 73b Concentric pattern electronic image
76 Electronic image of aperture angle aperture
80 Minute pattern
81 Electronic image of minute pattern
82 Opening angle stop moving mechanism
S _Five , S _5a , S _bL , S _bR Irradiated surface size on aperture stop of primary beam

Claims

An electron beam irradiation means having a beam focusing means for focusing the generated electron beam and making it incident as a primary beam on a substrate which is a sample;
Electron beam detection means for detecting first secondary electrons and reflected electrons generated from the substrate upon irradiation of the primary beam as secondary beams and outputting a first image signal;
A first display that displays a first electronic image that is formed by the first secondary electrons and reflected electrons based on the first image signal and that represents a physical and electrical state of the surface of the substrate. Means,
An electron beam deflecting means for deflecting the primary beam and making it incident on the surface of the substrate substantially perpendicularly, and a projecting projection means for enlarging and projecting the secondary beam to form an image on the electron beam detecting means;
Including a position where the electron beam deflecting means is disposed, and disposed between the electron beam deflecting means and the substrate in a plane perpendicular to the beam axis of the secondary beam, and an opening angle of the secondary beam. An opening angle aperture to be determined,
An electron beam deflection scanning unit disposed between the electron beam irradiating unit and the opening angle stop for deflecting the primary beam and scanning the upper surface of the opening angle stop;
Secondary electron detection means for detecting second secondary electrons and reflected electrons generated from the surface of the aperture stop by irradiation of the primary beam and outputting a second image signal;
Second display means for displaying a second electronic image formed by the second secondary electrons and reflected electrons based on the second image signal and representing the state of the aperture angle stop;
Primary beam adjusting means for adjusting the focal length and direction of the primary beam and the size of the irradiation surface by adjusting the beam focusing means and the electron beam deflection scanning means based on the second electronic image. Board inspection equipment.

The substrate inspection apparatus according to claim 1, wherein the aperture angle diaphragm has a graphic pattern that is point-symmetric about the center point of the aperture hole formed on the upper surface.

The substrate inspection apparatus according to claim 2, wherein the graphic pattern is a concentric graphic pattern in which each center point is centered on the aperture hole.

4. The substrate inspection apparatus according to claim 2, wherein the graphic pattern includes a fine pattern corresponding to a desired size of an irradiation surface formed by the primary beam on the upper surface of the aperture stop.

The substrate inspection apparatus according to claim 4, wherein a planar shape of the fine pattern is substantially similar to a cross-sectional shape of the primary beam.

The substrate inspection apparatus according to claim 4, further comprising an opening angle stop moving unit that moves the opening angle stop in a plane perpendicular to the beam axis of the secondary beam.

A substrate inspection apparatus according to any one of claims 1 to 6,
And a central processing unit that controls the primary beam adjusting means based on the second image signal.

An electron beam irradiating means having a beam converging means for focusing the generated electron beam and making it incident on a sample substrate as a primary beam; first secondary electrons generated from the substrate upon receiving the irradiation of the primary beam; Electron beam detection means for detecting reflected electrons as a secondary beam and outputting a first image signal; and a surface of the substrate formed by the first secondary electrons and the reflected electrons based on the first image signal First display means for displaying a first electronic image that is an image representing a physical and electrical state of the light source, and electron beam deflecting means for deflecting the primary beam so as to be incident substantially perpendicularly on the surface of the substrate. A projecting projecting means for enlarging and projecting the secondary beam to form an image on the electron beam detecting means, and a position where the electron beam deflecting means is disposed, and the electron beam deflecting means and the electron beam deflecting means Between the plate and a plane perpendicular to the beam axis of the secondary beam to determine the opening angle of the secondary beam, and between the electron beam irradiation means and the opening angle stop A substrate inspection apparatus control method comprising: an arranged electron beam deflection scanning unit; a secondary electron detection unit; and a second display unit.
A first step of deflecting the primary beam using the electron beam deflection scanning means and scanning on the upper surface of the aperture stop;
Second secondary electrons and reflected electrons generated from the surface of the aperture stop by the irradiation of the primary beam are detected using the secondary electron detecting means, and formed by the second secondary electrons and reflected electrons. A second step of displaying on the second display means a second electronic image that is an image representing the state of the aperture angle stop;
Based on the second electronic image, the primary beam forms an image on the aperture stop with an irradiation surface of a desired size, and passes through the center of the aperture hole of the aperture stop perpendicular to the aperture stop. And a third step of adjusting the beam focusing means and the electron beam deflection scanning means to control the substrate inspection apparatus.

On the upper surface of the aperture stop, a graphic pattern is formed that is point-symmetric about the center point of the aperture hole,
The third step is a step of adjusting the beam focusing unit and the electron beam deflection scanning unit so that the center of the second electronic image of the graphic pattern substantially coincides with the center of the display surface of the display unit. The method for controlling a substrate inspection apparatus according to claim 8, further comprising:

The graphic pattern includes a concentric graphic pattern in which each center point is centered on the aperture hole,
The third step is a step of adjusting the beam focusing unit and the electron beam deflection scanning unit so that the resolution of the second electronic image is point-symmetric with respect to the center of the display surface of the display unit. 10. The method for controlling a substrate inspection apparatus according to claim 9, further comprising:

The graphic pattern includes a fine pattern corresponding to a desired size of an irradiation surface formed by the primary beam on an upper surface of the aperture stop.
The third process includes a process of adjusting a size of an irradiation surface formed by the primary beam on an upper surface of the aperture stop based on the second electronic image of the minute pattern. Item 11. A method for controlling a substrate inspection apparatus according to Item 9 or 10.

The method for controlling a substrate inspection apparatus according to claim 11, wherein a planar shape of the fine pattern is substantially similar to a cross-sectional shape of the primary beam.

The substrate inspection apparatus according to claim 11, further comprising an opening angle stop moving unit that moves the opening angle stop in a plane perpendicular to a beam axis of the secondary beam. Control method.