JP4334159B2

JP4334159B2 - Substrate inspection system and substrate inspection method

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Publication number: JP4334159B2
Application number: JP2001090934A
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: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP2002289659A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板検査システムおよび基板検査方法に関し、特に、荷電ビームを用いて基板表面のパターン等を観察し検査する基板検査システムおよび基板検査方法を対象とする。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビームを用いた半導体パターンの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検査対象である基板に一次ビームとして照射し、その基板表面部の形状／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）を加速して二次ビームとして集束させ、写像投影手段にて電子検出部に拡大投影し、基板表面の状態を表す表面観察像を得る手法が特開平７−２４９３９３に記載されている。さらに、この手法に加えて一次ビームを電子ビーム偏向手段であるウィーンフィルタ（Wien filter）にて偏向させ、基板表面に対してほぼ垂直に入射させ、なおかつ二次ビームを同一のウィーンフィルタ内を直進させて写像投影手段に導く方法が特開平１１−１３２９７５号出願にて提案されている。特開平１１−１３２９７５号出願に示された基板検査システムの概略を図４を参照しながら説明する。なお、以下の各図において、同一の部分には同一の参照番号を付してその説明を適宜省略する。
【０００３】
図４に示す基板検査システム２００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、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、電子検出部３、これを制御する電子検出制御部５７、ウィーンフィルタ４１、これを制御するウィーンフィルタ制御部５３、ステージ４３およびこれを駆動するステージ駆動装置４７、ステージ４３に印加される電圧を制御するステージ電圧制御部５１、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と複数段の四極子レンズ系を備えてる。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（ＬａＢ_６）線状陰極１１、矩形開口を有するウエーネルト電極（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、出射電流および光軸を制御する。また、四極子レンズ系は、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を集束する複数段四極子レンズ１５を備えている。
【０００５】
線状陰極１１より放出した一次ビーム５は、複数段の四極子レンズ１５とその制御部１７によってほぼ矩形の断面形状を有するように集束され、ウィーンフィルタ４１に対して斜めから入射する。一次ビーム５はウィーンフィルタ４１によって基板４２の表面に対して垂直に入射する方向へ偏向されてウィーンフィルタ４１を出射する。次に、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によってレンズ作用を受け、基板４２に対してほぼ垂直に照射される。
【０００６】
ステージ４３は、基板４２に入射する一次ビーム５、基板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、ステージ駆動装置４７により、その上面に載置する基板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により基板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の表面の形状／材質／電位の変化に応じて発生する二次電子等でなる二次ビーム６のエネルギーを向上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。
【０００７】
ウィーンフィルタ４１の基本的な構成を図５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４参照）によって制御される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の電磁場を発生させ、入射した荷電粒子に対して、ウィーン条件ｑＥ＝ｖＢ（ｑは粒子電荷、ｖは直進荷電粒子の速度）を満たす荷電粒子のみを直進させる働きをする。
【０００８】
図６（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５の断面図である。図６（ａ）に示すように、この基板検査システム２００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とが同一方向に作用して、一次ビーム５は基板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。
【０００９】
図４に戻り、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、開き角絞り２５と、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、二次ビーム６の投影結像を行なう。視野絞り２６は、第二レンズ２２と第三レンズ２３との間に設置される。開き角絞り２５は、二次ビームの倍率色収差を抑えるために、ウィーンフィルタ４１とカソードレンズ２１の間の焦点Ｆ１を通ってビーム軸に垂直な平面である焦点面９内に配置され、二次ビームをカソードレンズ２１と第二レンズ２２と合わせて１回の結像を行なっている。なお、この構造では開き角絞り２５によって一次ビーム５の基板４２上での照射領域が制限されるので、この問題を解消するため、図７のビーム軌道説明図に示すように、開き角絞り２５から基板４２までの領域において一次ビーム軌道７が開き角絞り２５上に焦点Ｆ１を持つように一次ビーム５を入射させ、さらにカソードレンズ２１によって一次ビーム５にレンズ作用を与えて基板４２に対して垂直に照射させるケーラー照明系が採用されている。
【００１０】
図４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）等の撮像素子３４とを備えている。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にて検出され、画像信号として出力される。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、この画像データを基板４２の表面から放出された二次電子等により形成され基板４２の状態を表す画像である電子画像として表示部６０にて表示し、メモリ６１に保存し、さらに画像処理等の欠陥検出処理を行なう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す基板検査システム２００を用いた基板検査工程においては、基板４２に一次ビームを照射すると、基板表面または表面近傍層の形状、材質によって基板４２の表面に局所的な電位差が発生する、という問題がある。この問題点を図８の模式図を用いてより具体的に説明する。
【００１２】
図８に示すように、基板４２の表面に同一の電位を有する層ＲＡ（ＲＡ１，ＲＡ２）が形成され、これらの層ＲＡ１，ＲＡ２に囲まれるように異なる電位を有する層ＲＢが形成されている場合、層ＲＡ１と層ＲＢとの境界Ｃ１付近の基板上方領域Ｄ１と、層ＲＡ２と層ＲＢとの境界Ｃ２付近の基板上方領域Ｄ２においては、同図の等電位線ＩＬに示すように、基板４２の表面に対して平行でない電位勾配が発生する。これらの電位勾配の存在により、一次ビーム５の照射により境界Ｃ１，Ｃ２の付近から放出した二次電子ビーム６が偏向作用を受け、二次光学系２で制御されてＭＣＰ検出器３１に結像する際に正常な結像が妨げられる。これにより、基板検査システム２００により得られた二次電子ビーム検出画像に歪みが発生したり、画像コントラストが低下する原因となっている。この結果、基板検査システム２００による欠陥検出性能の低下を招く、という問題があった。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、基板表面の局所的電位差を解消して基板表面観察像の歪みやコントラストむらを低減する基板検査システムおよび基板検査方法を提供することにある。
【００１３】
【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。
【００１４】
即ち、本発明によれば、
検査対象である基板の表面層における局所的な電位差を解消する表面電位均一化処理を行なう表面電位均一化手段と、
前記表面電位均一化処理が行なわれた前記基板に第１の荷電ビームを照射する第１の荷電ビーム照射手段と、
前記第１の荷電ビームの照射を受け、表面層における局所的な電位差が解消された前記基板の表面から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を二次ビームとして検出し、前記基板の表面の状態を表わす像の画像信号として出力する荷電ビーム検出手段と、
前記第１の荷電ビームを偏向させて前記基板の表面に入射させるとともに前記二次ビームを直進させる偏向手段を含み、前記二次ビームを拡大投影して前記荷電ビーム検出手段に結像させる写像投影手段と、
を備え、
前記表面電位均一化手段は、
前記第１の荷電ビームと異なる第２の荷電ビームを前記基板に照射する第２の荷電ビーム照射手段と、
前記第２の荷電ビームの照射により前記基板から放出する前記二次荷電粒子もしくは前記反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を前記基板の表面に追い戻す二次電子再配分手段と、
を含むことを特徴とする基板検査システムが提供される。
【００１５】
上記表面電位均一化手段が上記基板の表面における局所的な電位差を解消するので、この表面電位均一化処理を受けた上記基板に対して上記第１の荷電ビームを照射し、上記二次ビームを検出して得られる上記基板表面の観察像から歪みやコントラストむらを低減することができる。
【００１６】
本発明の好適な実施態様において、上記表面電位均一化手段は、上記第１の荷電ビームと異なる第２の荷電ビームを上記基板に照射する第２の荷電ビーム照射手段と、上記第２の荷電ビームの照射により上記基板から放出する上記二次荷電粒子もしくは上記反射荷電粒子または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子を上記基板の表面に追い戻す二次電子再配分手段と、を含む。
【００１７】
上記二次電子再配分手段は、上記第２の荷電ビーム照射手段と上記基板との間に配設され、上記第２の荷電ビームを通過させる空間が設けられた二次電子再配分電極と、上記二次電子再配分電極に接続され、上記第２の荷電ビームの照射により上記基板から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子が有するエネルギーを超えるポテンシャルエネルギーを上記二次電子再配分電極に発生させる電圧を上記二次電子再配分電極に印加する電圧印加手段と、を有することが望ましい。
【００１８】
また、本発明のさらに好適な実施態様においては、上記第２の荷電ビーム照射手段は、上記第２の荷電ビームが上記基板の法線との間で鋭角をなすように上記基板に対して斜めに照射されるように配設される。このように基板表面に対して斜めに上記第２の荷電ビームを照射することにより、上記基板の表面からの二次荷電粒子放出比が増大する。これにより、上記表面電位均一化処理の効率を向上させるとともに、上記第２の荷電ビームの照射量を低減できるので、試料に及ぼすダメージやコンタミネーションを低減させることができる。
【００１９】
上述した基板検査装置は、上記画像信号に基づいて上記二次荷電粒子もしくは上記反射荷電粒子、または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子により形成され上記基板の状態を表わす画像である電子画像を表示する表示手段をさらに備えることが望ましい。
【００２０】
また、本発明によれば、
検査対象である基板の表面層における局所的な電位差を検査に先立って解消する表面電位均一化過程と、
前記表面電位均一化過程を経た前記基板に第１の荷電ビームを照射する検査用荷電ビーム照射過程と、
前記第１の荷電ビームを偏向させて前記基板の表面に入射させるとともに、前記第１の荷電ビームの照射を受けて表面層における局所的な電位差が解消された前記基板の表面から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を直進させながら二次ビームとして拡大投影して結像させる写像投影過程と、
結像された前記二次ビームを検出し、前記基板の表面の状態を表わす像の画像信号として出力する荷電ビーム検出過程と、
を備え、
前記表面電位均一化過程は、
前記第１の荷電ビームと異なる第２の荷電ビームを前記基板に照射する前処理用荷電ビーム照射過程と、
前記第２の荷電ビームの照射により前記基板から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を前記基板の表面に追い戻す二次電子再配分過程と、
を含むことを特徴とする基板検査方法が提供される。
【００２１】
上記表面電位均一化過程により、検査に先立って上記局所的な電位差を解消するので、上記二次ビームを検出して得られる上記基板表面の観察像から歪みやコントラストむらを低減することができる。
【００２２】
本発明の好適な実施態様において、上記表面電位均一化過程は、上記第１の荷電ビームと異なる第２の荷電ビームを上記基板に照射する前処理用荷電ビーム照射過程と、上記第２の荷電ビームの照射により上記基板から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子を上記基板の表面に追い戻す二次電子再配分過程と、を含む。
【００２３】
上記二次電子再配分過程は、上記二次荷電粒子もしくは上記反射荷電粒子または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子が有するエネルギーを超えるポテンシャルエネルギーを上記第２の荷電ビームが出射する位置と上記基板との間に発生させる過程を含むと好適である。
【００２４】
また、上記前処理用荷電ビーム照射過程は、上記第２の荷電ビームが上記基板の法線との間で鋭角をなすように上記基板に対して斜めに照射する過程であることが望ましい。この場合は、上記基板の表面からの二次荷電粒子放出比が増大して上記表面電位均一化の処理効率を向上させることができる。この一方、上記第２の荷電ビームの照射量を低減できるので、試料に及ぼすダメージやコンタミネーションを低減させることもできる。
【００２５】
上述した基板検査方法は、上記画像信号に基づいて上記二次荷電粒子もしくは上記反射荷電粒子、または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子により形成され上記基板の状態を表わす画像である電子画像を表示する表示過程をさらに備えることが望ましい。
【００２６】
上述した基板検査システムおよび基板検査方法において、上記基板表面の状態は、基板の表面部の構成素子の形状および材質のうちの少なくともいずれかが含まれる。
【００２７】
また、上述した基板検査システムおよび基板検査方法において、上記荷電ビームには、電子ビームとイオンビームのうち少なくとも一つが含まれる。
【００２８】
【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。
【００２９】
図１は、本発明にかかる基板検査システムの第１の実施の形態を示すブロック図である。図１に示す基板検査システム１００の特徴は、図４に示す基板検査システム２００の構成に加え、二次光学系２の近傍に配設された表面電位均一化手段である電子ビーム装置７０をさらに備える点にある。基板検査システム１００のその他の構成は、図４の基板検査システム２００と実質的に同一である。
【００３０】
電子ビーム装置７０は、第２の電子銃部８０と、電子制御部８８とメッシュ電極９２と、メッシュ電極電圧制御部９４とを含む。
【００３１】
図２は、図１の部分拡大図であり、電子ビーム装置７０の動作原理の説明図である。
【００３２】
電子銃部８０は、Ｗフィラメント８２と、ウェーネルト電極８４と、陽極８６とを含む。Ｗフィラメント８２は、コイル形状を有し、電子ビーム７５（第２の荷電ビーム）を発生させる。Ｗフィラメント８２は、本実施形態において電子ビーム７５が基板４２の表面に垂直に照射されるように配置されている。ウェーネルト電極８４は、Ｗフィラメント８２から放出する電子ビーム７５の放出量を制御する。また、陽極８６は、Ｗフィラメント８４から放出した電子ビーム７５の引き出しを行う。Ｗフィラメント８２、ウェーネルト電極８４および陽極８６は、いずれも電子銃制御部８８に接続され、これにより制御される。また、メッシュ電極９２はメッシュ電極電圧制御部９４に接続され、これによりその印加電圧等が制御される。説明の便宜のため、基板４２を載置する移動可能なステージ４３と、ステージ４３の印加電圧を制御するステージ電圧制御部５１も併せて図２に示す。本実施形態において、ステージ４３には、ステージ電圧制御部５１により負電圧Ｖｓ（Ｖｓ＜０）が印加され、メッシュ電極９２には、メッシュ電極電圧制御部により負電圧Ｖｍ（Ｖｍ＜０）が印加される。
【００３３】
Ｗフィラメント８２から放出された電子ビーム７５は、ウェーネルト電極８４、陽極８６、メッシュ電極９２を通過して、基板４２の表面に照射される。その結果、基板４２表面からは二次電子ｅｓが放出される。ここで、メッシュ電極９２に対して、
Ｖｍ＝Ｖｓ＋Ｖｂ、(Ｖｂ＜０)・・・・・・（１）
となる電圧Ｖｍを印加すると、二次電子ｅｓは障壁電位Ｖｂによりメッシュ電極９２を通過することができなくなり、このため、基板４２の表面に追い戻される。このとき、追い戻された二次電子ｅｓは、基板４２の表面で局所的により正電位を有する箇所に入射する。この結果、電位勾配を生じさせる箇所、例えば前述した図８における境界Ｃ１，Ｃ２における電位差を減少させる。この現象を繰り返すことにより、基板４２表面での局所的な電位差が解消され、基板表面電位が均一化される。このように検査に先立って基板４２の表面電位を均一化することにより、電子検出部３から得られる基板４２の表面観察像の画像信号から歪みやコントラストむらを低減することができる。
【００３４】
即ち、図１に示すように、電子ビーム装置７０により基板４２に対して上述した表面電位均一化処理を行った後、この表面電位均一化処理を施した基板４２の表面箇所が二次光学系光軸Ａｏ１と基板４２表面との交点Ｐ１に配置されるようにステージ４３をステージ駆動装置４７によって移動し、上述した表面電位均一化処理が行なわれた個所に対して検査を行う。これにより、電位差の生じる境界での歪やコントラスト低下を抑制した基板表面検査画像が得られる。ステージスキャンを行いながら基板表面を連続的に検査する場合は、電子ビーム装置７０の光軸Ａｏ２と基板４２表面との交点Ｐ２を基板４２表面の所望の個所が交点Ｐ１よりも先に通過する位置に電子ビーム装置７０を配置すると、電子検出部３にて基板表面の二次電子像を取得する前に、電子ビーム装置７０によって基板表面電位均一化処理を予め行えるので、検査効率上非常に好適である。
【００３５】
さらに、基板表面電位の均一化をより一層効率的に行なうためには、電子ビーム７５の照射によって発生する二次電子ｅｓの量を増大させれば良い。このように構成された形態を第２の実施形態として次に説明する。
【００３６】
図３は、本発明にかかる基板検査システムの第２の実施の形態の要部を示す模式図である。同図に示す電子ビーム装置７２は、本実施形態の基板検査装置１１０において表面電位均一化手段を構成する。本実施形態の基板検査装置１１０のその他の構成は、図１に示す基板検査システム１００と実質的に同一である。
【００３７】
図２との対比において明らかなように、図３に示す電子ビーム装置７２の特徴は、Ｗフィラメント８２から出射した電子ビーム７５が基板４２の法線ＮＬとの間で鋭角φ（０＜φ＜９０）をなすように、電子銃部８０が配設されている点にある。このような構成により、電子銃部８０から照射される電子ビーム７５は、基板４２の表面に対して斜めから入射する。
【００３８】
一般的に、二次電子放出比δは、一次電子ビーム入射角度（試料面の法線に対する角度）φに対して次式で表わされる依存性を有するといわれる。
【００３９】
δ∝（ｃｏｓφ）^−ｎ（ｎは約０．８〜１．３）・・・・・（２）
即ち、一次ビームの入射角度φを増大させることによって二次電子放出比δは増大し、基板表面電位の均一化をより一層効率的に処理することが可能になる。このことは逆に、基板表面電位の均一化処理のために基板表面に照射する一次電子ビームの総量を減少させることができることを意味する。これにより、基板に対するダメージやコンタミネーションを低減させることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態のいくつかについて説明したが、本発明は上記形態に限ることなくその技術的範囲内で種々変形して実施できることは勿論である。例えば、上述した実施形態では、荷電ビームとして電子ビームを用いる場合について説明したが、電子以外の荷電ビーム、例えばイオンビームを用いる場合にも勿論適用できる。
【００４１】
【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。
【００４２】
即ち、本発明にかかる基板検査システムによれば、基板表面に発生する局所的な電位差を解消する表面電位均一化手段を備えるので、歪みやコントラストむらが低減された基板表面観察像を効率的に取得することができる。
【００４３】
また、上記表面電位均一化手段が、前記基板の法線との間で鋭角をなして上記第２の荷電ビームが照射するように配設された第２の荷電ビーム照射手段を含む場合は、基板表面電位の均一化をより一層効率的に処理できる上、基板に対するダメージやコンタミネーションを低減させながら正確に基板表面の観察ができる基板検査システムが提供される。
【００４４】
また、本発明にかかる基板検査方法によれば、基板の検査に先立って基板表面に発生する局所的な電位差を解消する表面電位均一化過程を備えるので、歪みやコントラストむらが低減された基板表面観察像を効率的に取得することができる。これにより、より高精度でかつスループットに優れた基板検査方法が提供される。
【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の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す基板検査システムが備える基板電位均一化装置の動作原理を示す説明図である。
【図３】本発明にかかる基板検査システムの第２の実施の形態が備える基板電位均一化装置の構成と動作原理を示す説明図である。
【図４】従来の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５】図４に示す基板検査システムが備えるウィーンフィルタの説明図である。
【図６】図５に示すウィーンフィルタを通過する電子ビーム軌道の説明図である。
【図７】図４に示す基板検査システムにおける電子ビームのビーム軌道を示す説明図である。
【図８】従来の技術における問題点を説明する模式図である。
【符号の説明】
１一次光学系
２二次光学系
３電子検出部
５一次ビーム
６二次ビーム
７一次ビーム軌道
８二次ビーム軌道
９焦点面（絞り位置面）
１１線状陰極
１２，８４ウエーネルト電極
１３，８６陽極
１４偏向器
１５複数段四極子レンズ
１６，８８電子銃制御部
１７複数段四極子レンズ制御部
５９ホストコンピュータ
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開き角絞り
２６視野絞り
３１ＭＣＰ検出器
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基板
４３ステージ
４７ステージ駆動装置
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
５７電子検出制御部
５８画像信号処理部
６０表示部
６１メモリ
７０，７２電子ビーム装置（表面電位均一化手段）
７５電子ビーム
８０電子銃部
８２Ｗフィラメント
９２メッシュ電極
９４メッシュ電極電圧制御部
１００，１１０基板検査システム
ＮＬ基板の法線
Ｖｍメッシュ電極印加電圧
Ｖｓステージ印加電圧[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate inspection system and a substrate inspection method, and more particularly to a substrate inspection system and a substrate inspection method for observing and inspecting a pattern or the like on a substrate surface using a charged beam.
[0002]
[Prior art]
While a semiconductor pattern is inspected for defects using an electron beam, a rectangular electron beam is formed by an electron beam irradiation means, and the substrate to be inspected is irradiated as a primary beam. Secondary electrons, reflected electrons, and backscattered electrons (hereinafter referred to as secondary electrons, etc.) generated according to changes in shape / material / potential are accelerated and focused as a secondary beam, and an electron detection unit is used in the mapping projection means. Japanese Patent Laid-Open No. 7-249393 describes a method for obtaining a surface observation image representing the state of the substrate surface by enlarging the image on the surface. In addition to this method, the primary beam is deflected by a Wien filter, which is an electron beam deflecting means, and is incident substantially perpendicular to the substrate surface, and the secondary beam travels straight through the same Wien filter. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-132975 proposes a method for guiding it to the mapping projection means. An outline of the substrate inspection system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-132975 will be described with reference to FIG. In the following drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
[0003]
A substrate inspection system 200 shown in FIG. 4 includes a primary optical system 1, an electron gun control unit 16 and a multistage quadrupole lens control unit 17, a secondary optical system 2 that controls the primary optical system 1, and a secondary optical system lens control that controls the primary optical system 1. Units 52, 54 to 56, an electron detection unit 3, an electron detection control unit 57 for controlling the same, a Wien filter 41, a Wien filter control unit 53 for controlling the same, a stage 43, a stage driving device 47 for driving the stage 43, and a stage 43 A stage voltage control unit 51 that controls a voltage applied to the image signal processing unit 58, an image signal processing unit 58, a host computer 59, and a display unit 60.
[0004]
The primary optical system 1 includes an electron gun unit 10 and a multi-stage quadrupole lens system. The electron gun unit 10 includes a lanthanum hexaboride (LaB ₆ ) linear cathode 11 having a rectangular electron emission surface having a long axis of 100 to 700 μm and a short axis of 15 μm, a Wehnelt cylinder 12 having a rectangular opening, an electron beam Are extracted and irradiated as a primary beam 5 and a beam axis adjusting deflector 14 is provided. The electron gun control unit 16 controls the acceleration voltage, emission current, and optical axis of the primary beam 5. Further, the quadrupole lens system includes a multi-stage quadrupole lens 15 that focuses the primary beam 5 based on the control of the multi-stage quadrupole lens control unit 17.
[0005]
The primary beam 5 emitted from the linear cathode 11 is focused so as to have a substantially rectangular cross-sectional shape by a plurality of stages of quadrupole lenses 15 and its control unit 17 and is incident on the Wien filter 41 from an oblique direction. The primary beam 5 is deflected by the Wien filter 41 in a direction perpendicular to the surface of the substrate 42 and exits the Wien filter 41. Next, the primary beam 5 is subjected to a lens action by the cathode lens 21 which is a rotationally symmetric electrostatic lens, and is irradiated almost perpendicularly to the substrate 42.
[0006]
The stage 43 has a mechanism that can move freely in a plane perpendicular to each beam axis of the primary beam 5 incident on the substrate 42 and the secondary beam 6 emitted from the substrate 42. The entire surface of the substrate 42 can be scanned by moving the substrate 42 placed on the substrate. Further, the stage 43 can apply a negative voltage to the substrate 42 by the stage voltage control unit 51. Thereby, the energy of the secondary beam 6 made of secondary electrons or the like generated according to the change in the shape / material / potential of the surface of the substrate 42 can be improved. 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.
[0007]
The basic configuration of the Wien filter 41 is shown in FIG. As shown in the figure, the Wien filter 41 is disposed so as to face each other, and includes two electrodes 41a and 41b and two magnetic poles 41c and 41d controlled by the Wien filter control unit 53 (see FIG. 4). I have. 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 an electromagnetic field having 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. And the charged charged particles act to make only the charged particles satisfying the Wien condition qE = vB (q is the particle charge, v is the velocity of the straight charged particle) go straight.
[0008]
6A and 6B are explanatory views of the electron beam trajectory passing through the Wien filter 41, both of which are cross-sectional views of FIG. 5 taken along the XZ plane (Y = 0). As shown in FIG. 6 (a), in the substrate inspection system 200, for the primary beam 5 incident on the Wien filter 41, and the force F _E by the force F _B and the electric field generated by the magnetic field acts in the same direction The primary beam 5 is deflected so as to be incident perpendicular to the surface of the substrate 42. The other hand, as shown in FIG. (B), two for the primary beam 6 acts on the force F _E is backward by the force F _B and the electric field generated by the magnetic field, yet satisfied Wien condition F _{B =} F _E Therefore, the secondary beam 6 goes straight without being deflected and enters the secondary optical system 2.
[0009]
Returning to FIG. 4, the secondary optical system 2 includes a cathode lens 21, a second lens 22, a third lens 23, a fourth lens 24, which are rotationally symmetric electrostatic lenses, an opening angle stop 25, and a field stop 26. I have. The cathode lens 21, the second lens 22, the third lens 23, and the fourth lens 24 are controlled by the secondary optical system lens control units 52, 54, 55, and 56, respectively, and perform the projection imaging of the secondary beam 6. The field stop 26 is installed between the second lens 22 and the third lens 23. The aperture stop 25 is disposed in the focal plane 9 that is a plane perpendicular to the beam axis through the focal point F1 between the Wien filter 41 and the cathode lens 21 in order to suppress the lateral chromatic aberration of the secondary beam. The beam is combined with the cathode lens 21 and the second lens 22 to form an image once. In this structure, since the irradiation area on the substrate 42 of the primary beam 5 is limited by the opening angle stop 25, in order to solve this problem, as shown in the beam trajectory explanatory diagram of FIG. The primary beam 5 is incident so that the primary beam trajectory 7 is open and has a focal point F1 on the angular aperture 25 in the region from the substrate 42 to the substrate 42, and further, the cathode lens 21 applies a lens action to the primary beam 5 to the substrate 42. A Koehler illumination system that irradiates vertically is adopted.
[0010]
Returning to FIG. 4, 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 such as a CCD (Charge Coupled Device). The secondary beam 6 incident on the MCP detector 31 through the secondary optical system 2 is amplified by the MCP detector 31 and irradiated onto the fluorescent plate 32, and the generated fluorescent image is captured by the imaging device 34 via the light guide 33. And output as an image signal. 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 this image data on the display unit 60 as an electronic image that is formed by secondary electrons emitted from the surface of the substrate 42 and represents the state of the substrate 42, and stores it in the memory 61. Further, defect detection processing such as image processing is performed.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the substrate inspection process using the substrate inspection system 200 shown in FIG. 4, when the substrate 42 is irradiated with the primary beam, a local potential difference is generated on the surface of the substrate 42 depending on the shape and material of the substrate surface or a layer near the surface. There is a problem that. This problem will be described more specifically with reference to the schematic diagram of FIG.
[0012]
As shown in FIG. 8, layers RA (RA1, RA2) having the same potential are formed on the surface of the substrate 42, and layers RB having different potentials are formed so as to be surrounded by the layers RA1, RA2. In this case, in the substrate upper region D1 near the boundary C1 between the layer RA1 and the layer RB and the substrate upper region D2 near the boundary C2 between the layer RA2 and the layer RB, as shown by the equipotential line IL in FIG. A potential gradient is generated that is not parallel to the surface of 42. Due to the presence of these potential gradients, the secondary electron beam 6 emitted from the vicinity of the boundaries C1 and C2 by the irradiation of the primary beam 5 is subjected to a deflection action and is controlled by the secondary optical system 2 to form an image on the MCP detector 31. Normal image formation is hindered. As a result, the secondary electron beam detection image obtained by the substrate inspection system 200 is distorted or the image contrast is lowered. As a result, there is a problem that the defect detection performance of the substrate inspection system 200 is lowered. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a substrate inspection system and a substrate inspection method that eliminate a local potential difference on a substrate surface and reduce distortion and contrast unevenness of a substrate surface observation image. There is.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention aims to solve the above problems by the following means.
[0014]
That is, according to the present invention,
Surface potential equalization means for performing surface potential equalization processing to eliminate local potential differences in the surface layer of the substrate to be inspected;
First charged beam irradiation means for irradiating the substrate subjected to the surface potential equalization treatment with a first charged beam;
The secondary charged particle or the reflected charged particle or the secondary charged particle and the reflected charged particle emitted from the surface of the substrate, which has been irradiated with the first charged beam and the local potential difference in the surface layer is eliminated, Charged beam detection means for detecting as a next beam and outputting as an image signal of an image representing the state of the surface of the substrate;
Mapping projection for deflecting the first charged beam to be incident on the surface of the substrate and for deflecting the secondary beam and projecting the secondary beam in an enlarged manner to form an image on the charged beam detecting unit Means,
Equipped with a,
The surface potential uniformizing means includes:
Second charged beam irradiation means for irradiating the substrate with a second charged beam different from the first charged beam;
Secondary electron redistribution means for repelling the secondary charged particles or the reflected charged particles or the secondary charged particles and the reflected charged particles emitted from the substrate by irradiation of the second charged beam to the surface of the substrate; ,
A substrate inspection system is provided.
[0015]
Since the surface potential uniformizing means eliminates a local potential difference on the surface of the substrate, the first charged beam is irradiated to the substrate that has undergone the surface potential uniforming treatment, and the secondary beam is irradiated to the substrate. Distortion and contrast unevenness can be reduced from the observed image of the substrate surface obtained by detection.
[0016]
In a preferred embodiment of the present invention, the surface potential uniformizing unit includes a second charged beam irradiation unit that irradiates the substrate with a second charged beam different from the first charged beam, and the second charged beam. And secondary electron redistribution means for repelling the secondary charged particles or the reflected charged particles or the secondary charged particles and the reflected charged particles that are emitted from the substrate by beam irradiation to the surface of the substrate.
[0017]
The secondary electron redistribution means is disposed between the second charged beam irradiation means and the substrate, and a secondary electron redistribution electrode provided with a space through which the second charged beam passes, A potential connected to the secondary electron redistribution electrode and exceeding the energy of secondary charged particles or reflected charged particles or the secondary charged particles and reflected charged particles emitted from the substrate by irradiation of the second charged beam. It is desirable to have voltage applying means for applying a voltage for generating energy to the secondary electron redistribution electrode to the secondary electron redistribution electrode.
[0018]
In a further preferred aspect of the present invention, the second charged beam irradiation means is inclined with respect to the substrate so that the second charged beam forms an acute angle with a normal line of the substrate. It is arrange | positioned so that it may be irradiated. By irradiating the second charged beam obliquely to the substrate surface in this way, the secondary charged particle emission ratio from the surface of the substrate is increased. Thereby, the efficiency of the surface potential equalization process can be improved, and the irradiation amount of the second charged beam can be reduced, so that damage and contamination on the sample can be reduced.
[0019]
The substrate inspection apparatus described above generates an electronic image that is an image representing the state of the substrate formed by the secondary charged particles or the reflected charged particles, or the secondary charged particles and the reflected charged particles based on the image signal. It is desirable to further include display means for displaying.
[0020]
Moreover, according to the present invention,
Surface potential equalization process to eliminate local potential difference in the surface layer of the substrate to be inspected prior to inspection;
A charged beam irradiation process for inspection in which a first charged beam is irradiated on the substrate that has undergone the surface potential equalization process;
A secondary beam that deflects the first charged beam to be incident on the surface of the substrate and emits the first charged beam from the surface of the substrate in which a local potential difference in the surface layer is eliminated by irradiation with the first charged beam. A projected projection process in which a charged particle or a reflected charged particle or the secondary charged particle and the reflected charged particle are enlarged and projected as a secondary beam while moving straight;
A charged beam detection process of detecting the imaged secondary beam and outputting as an image signal of an image representing a surface state of the substrate;
Equipped with a,
The surface potential equalization process includes:
A pretreatment charged beam irradiation process for irradiating the substrate with a second charged beam different from the first charged beam;
A secondary electron redistribution process in which secondary charged particles or reflected charged particles emitted from the substrate by irradiation of the second charged beam, or the secondary charged particles and the reflected charged particles are driven back to the surface of the substrate;
A method for inspecting a substrate is provided.
[0021]
The local potential difference is eliminated prior to inspection by the surface potential equalization process, so that distortion and contrast unevenness can be reduced from the observed image of the substrate surface obtained by detecting the secondary beam.
[0022]
In a preferred embodiment of the present invention, the surface potential equalization process includes a pretreatment charge beam irradiation process for irradiating the substrate with a second charge beam different from the first charge beam, and the second charge. Secondary electron redistribution process in which secondary charged particles or reflected charged particles emitted from the substrate by beam irradiation or the secondary charged particles and the reflected charged particles are driven back to the surface of the substrate.
[0023]
The secondary electron redistribution process includes a position where the second charged beam emits a potential energy exceeding the energy of the secondary charged particle or the reflected charged particle or the secondary charged particle and the reflected charged particle; It is preferable to include a process generated between the substrate and the substrate.
[0024]
The pretreatment charged beam irradiation process is preferably a process in which the second charged beam is irradiated obliquely onto the substrate so as to form an acute angle with the normal line of the substrate. In this case, the secondary charged particle emission ratio from the surface of the substrate can be increased, and the processing efficiency of the surface potential uniformity can be improved. On the other hand, since the irradiation amount of the second charged beam can be reduced, damage and contamination on the sample can be reduced.
[0025]
In the substrate inspection method described above, an electronic image, which is an image formed by the secondary charged particles or the reflected charged particles, or the secondary charged particles and the reflected charged particles based on the image signal and representing the state of the substrate. It is desirable to further include a display process for displaying.
[0026]
In the substrate inspection system and the substrate inspection method described above, the state of the substrate surface includes at least one of the shape and material of the constituent elements on the surface portion of the substrate.
[0027]
In the substrate inspection system and the substrate inspection method described above, the charged beam includes at least one of an electron beam and an ion beam.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0029]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a substrate inspection system according to the present invention. The substrate inspection system 100 shown in FIG. 1 is characterized in that, in addition to the configuration of the substrate inspection system 200 shown in FIG. 4, an electron beam device 70 that is a surface potential uniformizing means disposed in the vicinity of the secondary optical system 2 is further provided. It is in the point to prepare. Other configurations of the substrate inspection system 100 are substantially the same as those of the substrate inspection system 200 of FIG.
[0030]
The electron beam device 70 includes a second electron gun unit 80, an electronic control unit 88, a mesh electrode 92, and a mesh electrode voltage control unit 94.
[0031]
FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1 and is an explanatory diagram of the operation principle of the electron beam apparatus 70.
[0032]
The electron gun unit 80 includes a W filament 82, a Wehnelt electrode 84, and an anode 86. The W filament 82 has a coil shape and generates an electron beam 75 (second charged beam). In this embodiment, the W filament 82 is arranged so that the electron beam 75 is irradiated perpendicularly to the surface of the substrate 42. The Wehnelt electrode 84 controls the emission amount of the electron beam 75 emitted from the W filament 82. The anode 86 extracts the electron beam 75 emitted from the W filament 84. The W filament 82, the Wehnelt electrode 84 and the anode 86 are all connected to and controlled by the electron gun control unit 88. Further, the mesh electrode 92 is connected to the mesh electrode voltage control unit 94, and thereby the applied voltage and the like are controlled. For convenience of explanation, a movable stage 43 on which the substrate 42 is placed and a stage voltage control unit 51 for controlling the voltage applied to the stage 43 are also shown in FIG. In the present embodiment, a negative voltage Vs (Vs <0) is applied to the stage 43 by the stage voltage control unit 51, and a negative voltage Vm (Vm <0) is applied to the mesh electrode 92 by the mesh electrode voltage control unit. Is done.
[0033]
The electron beam 75 emitted from the W filament 82 passes through the Wehnelt electrode 84, the anode 86, and the mesh electrode 92 and is irradiated on the surface of the substrate 42. As a result, secondary electrons es are emitted from the surface of the substrate 42. Here, with respect to the mesh electrode 92,
Vm = Vs + Vb, (Vb <0) (1)
When the voltage Vm is applied, the secondary electrons es cannot pass through the mesh electrode 92 due to the barrier potential Vb, and are thus driven back to the surface of the substrate 42. At this time, the repulsed secondary electrons es are incident on a portion having a more positive potential locally on the surface of the substrate 42. As a result, the potential difference at the portion where the potential gradient is generated, for example, at the boundaries C1 and C2 in FIG. By repeating this phenomenon, the local potential difference on the surface of the substrate 42 is eliminated, and the substrate surface potential is made uniform. Thus, by making the surface potential of the substrate 42 uniform prior to the inspection, distortion and contrast unevenness can be reduced from the image signal of the surface observation image of the substrate 42 obtained from the electron detector 3.
[0034]
That is, as shown in FIG. 1, after performing the above-described surface potential uniformization process on the substrate 42 by the electron beam apparatus 70, the surface portion of the substrate 42 subjected to this surface potential uniformization process is the secondary optical system. The stage 43 is moved by the stage driving device 47 so as to be arranged at the intersection point P1 between the optical axis Ao1 and the surface of the substrate 42, and an inspection is performed on the place where the above-described surface potential equalization processing has been performed. As a result, a substrate surface inspection image in which distortion at the boundary where the potential difference occurs and the reduction in contrast are suppressed is obtained. When continuously inspecting the substrate surface while performing stage scanning, a position where a desired portion of the surface of the substrate 42 passes through the intersection P2 between the optical axis Ao2 of the electron beam device 70 and the surface of the substrate 42 before the intersection P1. If the electron beam device 70 is disposed in the substrate, the substrate surface potential equalization process can be performed in advance by the electron beam device 70 before the secondary electron image of the substrate surface is acquired by the electron detector 3, which is very suitable for inspection efficiency. It is.
[0035]
Furthermore, in order to make the substrate surface potential uniform more efficiently, the amount of secondary electrons es generated by irradiation with the electron beam 75 may be increased. The configuration configured as described above will be described as a second embodiment.
[0036]
FIG. 3 is a schematic diagram showing the main part of the second embodiment of the substrate inspection system according to the present invention. The electron beam apparatus 72 shown in the figure constitutes a surface potential uniformizing means in the substrate inspection apparatus 110 of this embodiment. Other configurations of the substrate inspection apparatus 110 of the present embodiment are substantially the same as those of the substrate inspection system 100 shown in FIG.
[0037]
As is clear from comparison with FIG. 2, the electron beam device 72 shown in FIG. 3 is characterized by an acute angle φ (0 <φ <) between the electron beam 75 emitted from the W filament 82 and the normal line NL of the substrate 42. 90), the electron gun unit 80 is disposed. With such a configuration, the electron beam 75 irradiated from the electron gun unit 80 is incident on the surface of the substrate 42 at an angle.
[0038]
In general, the secondary electron emission ratio δ is said to have a dependency expressed by the following equation with respect to the primary electron beam incident angle (angle with respect to the normal of the sample surface) φ.
[0039]
δ∝ (cosφ) ⁻ⁿ (n is about 0.8 to 1.3) (2)
That is, by increasing the incident angle φ of the primary beam, the secondary electron emission ratio δ increases, and the substrate surface potential can be made uniform more efficiently. On the contrary, this means that the total amount of primary electron beams irradiated on the substrate surface for the substrate surface potential equalization process can be reduced. Thereby, the damage and contamination with respect to a board | substrate can be reduced.
[0040]
While some of the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified within the technical scope. For example, in the above-described embodiment, the case where an electron beam is used as a charged beam has been described. However, the present invention can also be applied to a case where a charged beam other than electrons, for example, an ion beam is used.
[0041]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention has the following effects.
[0042]
That is, according to the substrate inspection system according to the present invention, since the surface potential uniformizing means for eliminating the local potential difference generated on the substrate surface is provided, the substrate surface observation image with reduced distortion and contrast unevenness can be efficiently obtained. Can be acquired.
[0043]
Further, when the surface potential uniformizing means includes a second charged beam irradiation means arranged to irradiate the second charged beam at an acute angle with the normal line of the substrate, Provided is a substrate inspection system capable of more efficiently processing the uniformity of the substrate surface potential and accurately observing the substrate surface while reducing damage and contamination to the substrate.
[0044]
In addition, according to the substrate inspection method of the present invention, the substrate surface has a surface potential equalization process that eliminates a local potential difference generated on the substrate surface prior to the substrate inspection, so that the substrate surface is reduced in distortion and contrast unevenness. An observation image can be acquired efficiently. This provides a substrate inspection method with higher accuracy and excellent throughput.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a substrate inspection system according to the present invention.
2 is an explanatory diagram showing an operation principle of a substrate potential equalizing apparatus provided in the substrate inspection system shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration and operating principle of a substrate potential equalizing apparatus provided in a second embodiment of a substrate inspection system according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of an example of a conventional substrate inspection system.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a Wien filter provided in the substrate inspection system shown in FIG. 4;
6 is an explanatory diagram of an electron beam trajectory passing through the Wien filter shown in FIG. 5. FIG.
7 is an explanatory diagram showing a beam trajectory of an electron beam in the substrate inspection system shown in FIG. 4. FIG.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a problem in the conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Primary optical system 2 Secondary optical system 3 Electron detection part 5 Primary beam 6 Secondary beam 7 Primary beam trajectory 8 Secondary beam trajectory 9 Focal plane (aperture position plane)
11 Linear cathodes 12, 84 Wehnelt electrodes 13, 86 Anode 14 Deflector 15 Multi-stage quadrupole lens 16, 88 Electron gun controller 17 Multi-stage quadrupole lens controller 59 Host computer 21 Cathode lens 22 Second lens 23 Third Lens 24 Fourth lens 25 Aperture stop 26 Field stop 31 MCP detector 32 Fluorescent screen 33 Light guide 34 Image sensor 41 Wien filters 41a and 41b Electrodes 41c and 41d Magnetic pole 42 Substrate 43 Stage 47 Stage drive device 51 Stage voltage controller 52 Cathode Lens control unit 53 Wien filter control unit 54 Second lens control unit 55 Third lens control unit 56 Fourth lens control unit 57 Electron detection control unit 58 Image signal processing unit 60 Display unit 61 Memory 70, 72 Electron beam device (surface potential) Uniform means)
75 Electron beam 80 Electron gun unit 82 W filament 92 Mesh electrode 94 Mesh electrode voltage control unit 100, 110 Substrate inspection system NL Substrate normal Vm Mesh electrode applied voltage Vs Stage applied voltage

Claims

Surface potential equalization means for performing surface potential equalization processing to eliminate local potential differences in the surface layer of the substrate to be inspected;
First charged beam irradiation means for irradiating the substrate subjected to the surface potential equalization treatment with a first charged beam;
The secondary charged particle or the reflected charged particle or the secondary charged particle and the reflected charged particle emitted from the surface of the substrate, which has been irradiated with the first charged beam and the local potential difference in the surface layer is eliminated, Charged beam detection means for detecting as a next beam and outputting as an image signal of an image representing the state of the surface of the substrate;
Mapping projection for deflecting the first charged beam to be incident on the surface of the substrate and for deflecting the secondary beam and projecting the secondary beam in an enlarged manner to form an image on the charged beam detecting unit Means,
Equipped with a,
The surface potential uniformizing means includes:
Second charged beam irradiation means for irradiating the substrate with a second charged beam different from the first charged beam;
Secondary electron redistribution means for repelling the secondary charged particles or the reflected charged particles or the secondary charged particles and the reflected charged particles emitted from the substrate by irradiation of the second charged beam to the surface of the substrate; ,
A board inspection system comprising:

The second charged beam irradiation means is arranged so that the second charged beam is irradiated obliquely with respect to the substrate so as to form an acute angle with the normal line of the substrate. The substrate inspection system according to claim 1.

The secondary electron redistribution means is
A secondary electron redistribution electrode disposed between the second charged beam irradiation means and the substrate and provided with a space through which the second charged beam passes;
A potential that is connected to the secondary electron redistribution electrode and that exceeds the energy of secondary charged particles or reflected charged particles or the secondary charged particles and reflected charged particles that are emitted from the substrate by irradiation with the second charged beam. Voltage applying means for applying a voltage for generating energy to the secondary electron redistribution electrode to the secondary electron redistribution electrode;
Board inspection system according to claim 1 or 2, characterized in that it has a.

The substrate inspection system according to claim 3 , wherein the secondary electron redistribution electrode has a mesh shape .

Surface potential equalization process to eliminate local potential difference in the surface layer of the substrate to be inspected prior to inspection;
A charged beam irradiation process for inspection in which a first charged beam is irradiated on the substrate that has undergone the surface potential equalization process;
A secondary beam that deflects the first charged beam to be incident on the surface of the substrate and emits the first charged beam from the surface of the substrate in which a local potential difference in the surface layer is eliminated by irradiation with the first charged beam. A projected projection process in which a charged particle or a reflected charged particle or the secondary charged particle and the reflected charged particle are enlarged and projected as a secondary beam while moving straight;
A charged beam detection process of detecting the imaged secondary beam and outputting as an image signal of an image representing a surface state of the substrate;
With
The surface potential equalization process includes:
A pretreatment charged beam irradiation process for irradiating the substrate with a second charged beam different from the first charged beam;
A secondary electron redistribution process in which secondary charged particles or reflected charged particles emitted from the substrate by irradiation of the second charged beam, or the secondary charged particles and the reflected charged particles are driven back to the surface of the substrate;
A substrate inspection method comprising:

In the secondary electron redistribution process, potential energy exceeding the energy of secondary charged particles or reflected charged particles or secondary charged particles and reflected charged particles emitted from the substrate by irradiation of the second charged beam is obtained. 6. The substrate inspection method according to claim 5, further comprising a step of generating between the position where the second charged beam is emitted and the substrate.

The pretreatment charged beam irradiation process is a process in which the second charged beam is irradiated obliquely with respect to the substrate so as to form an acute angle with a normal line of the substrate. 7. The substrate inspection method according to 6.