JP4537111B2

JP4537111B2 - 電子ビームを用いた検査方法及び検査装置

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Publication number: JP4537111B2
Application number: JP2004125173A
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Inventors: 裕子笹氣; 憲史谷本
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Filing date: 2004-04-21
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Description

本発明は電子ビームを用いた検査方法及び検査装置に係り、特に、半導体装置の製造過程でウエハ上の回路等のパターンを検査するのに好適な電子ビームを用いた検査方法及び検査装置に関する。

ウエハ上の回路等のパターンを検査する電子ビームを用いた検査方法及び検査装置は、例えば特許文献１に開示されているように、電子ビームを試料へ照射し、取得された画像のうち一つを基準画像、一つを検査画像として、同様の回路パターンの画像同士を比較し差をとることで、欠陥を抽出するものである。

電子ビームの照射によって取得された基準画像と検査画像とが、電子ビームのフォ−カスや照射量の違いによって取得された画像の明るさやコントラストに差が生じ、その結果、試料の欠陥検出時に欠陥でないものも欠陥として抽出されてしまうという不具合が生じていた。即ち、基準画像については、試料を載置した試料ステージを停止させ、試料に対して電子ビームをＸ方向及びＹ方向に走査させ、このような電子ビームの走査を複数繰返しながら２次元画像を取得して基準画像を取得している。一方、検査画像については、試料に対する電子ビームの不均一照射による悪影響を少なくし、さらに試料一つ当たりの検査時間を短くする、即ち、検査効率を向上させるために、試料ステージを移動させながら電子ビームをＸ方向及びＹ方向のいずれか一方向にのみ走査させて１次元画像を取得している。そのために、両者間に電子ビームの照射量の差が生じるのである。

特開平１１−５１８８６号公報

本発明の目的は、基準画像と検査画像の取得法が異なっても試料の欠陥の誤検出を防止できる電子ビームを用いた検査方法及び検査装置を提供することである。

上記課題を達成するために、電子ビームを試料に照射させ、この試料の検査の基準となる基準画像を作成する第１の工程と、電子ビームを試料に照射させ前記基準画像を作成する第１の工程とは異なる方法で検査の対象となる検査画像を取得する第２の工程と、前記検査画像の画像パラメータを前記基準画像のパラメータに応じて調整する第３の工程と、第３の工程で調整された検査画像と前記基準画像とを比較して欠陥がある場合にその欠陥を抽出する第４の工程とを有するものである。

また、電子ビームを試料に照射させて取得した該試料の検査の基準となる基準画像を記憶する基準画像記憶手段と、前記基準画像の画像パラメータを記憶する基準画像パラメータ記憶手段と、前記基準画像とは異なる条件で取得した検査の対象となる検査画像を記憶する検査画像記憶手段と、前記検査画像の画像パラメータを記憶する検査画像パラメータ記憶手段と、該検査画像パラメータ記憶手段に記憶された検査画像の画像パラメータを前記基準画像パラメータに記憶された基準画像の画像パラメータに応じて調整する検査画像パラメータ調整手段と、該検査画像パラメータ調整手段でその画像パラメータが調整された検査画像と、前記基準画像記憶手段に記憶された基準画像とを比較し前記試料に欠陥がある場合にその欠陥を抽出する比較手段とを有するものである。

以上説明したように本発明によれば、基準画像と検査画像の取得法が異なっても、試料の欠陥の誤検出を防止できる電子ビームを用いた検査方法及び検査装置を得ることができる。

以下本発明の一実施形態の電子ビームを用いた検査装置の主要な構成を図１に用いて説明する。

電子銃１は、電子源２と引出電極３と加速電極４とを備えている。電子源２と引出電極３との間には引出電圧Ｖ１が印加され、この引出電圧Ｖ１の印加によって電子源２から電子ビーム５が引出される。前記加速電極４はアース電位に維持され、この加速電極４と電子銃２との間には加速電圧Ｖ０が印加され、電子ビーム５はこの加速電圧Ｖ０によって加速される。

電子源２から引出されて加速された電子ビーム５は、絞り６によって不要な領域を除去されると共に、レンズ電源７に接続された第１集束レンズ８によってクロスオーバ９が生じるように集束され、レンズ電源７に接続された第２集束レンズ１０によって再度集束されてクロスオーバ１１を生じる。第２集束レンズ１０を通過した電子ビーム５は、レンズ電源７に接続された対物レンズ１２によって例えば半導体ウエハ等の試料１３に集束される。試料１３は試料ステージ１４上に固定されており、この試料ステージ１４はステージ駆動装置１５と位置モニタ用測定装置１６によって水平方向に駆動される。そして、試料１３に集束された電子ビーム５は、走査信号発生器１７に接続された偏向器１８Ａ，１８Ｂによって走査される。

また、対物レンズ１２の試料１３側には、試料１３の帯電電位を制御する電極１９が配置されている。

そして、上記構成物が電子ビーム５を照射するのに適した真空容器（図示せず）内に収納されている。

前記電子ビーム５の第１集束レンズ８と第２集束レンズ１０間のクロスオーバ９が形成される位置には、電子ビーム５が偏向してブランキングされるように、走査信号発生器２０に接続したブランキング偏向器２１が設置されている。このブランキング偏向器２１により、ブランキング時に、電子ビーム５は、クロスオーバ９を支点として偏向され、それによって電子ビーム５が試料１３上の走査領域外を照射したり、走査の帰線時に試料１３を照射したりすることがないようにしている。尚、走査信号発生器２０と走査信号発生器１７とは並列に接続されている。

また、電子ビーム５を減速させるためのリターディング電圧として負の電圧を試料１３に印加するために、可変減速電源２２が設けられており、この可変減速電源２２を調整することで印加電圧を変更できるようにしている。

一方、試料１３の高さは、試料高さ測定装置２３によってリアルタイムで測定され、その測定結果は制御装置２４を経由して前記レンズ電源７にフィ―ドバックされて、対物レンズ１２の焦点が補正される。また、電子ビーム５の試料１３上の照射位置は、位置モニタ用測定装置１６によって検出され、その結果が制御装置２４を経由して前記走査信号発生器１７にフィ―ドバックされて偏向器１８Ａ，１８Ｂで調整される。

試料１３が電子ビーム５で照射され、偏向器１８Ａ，１８Ｂで走査されると、試料１３から荷電粒子である２次電子や反射電子などの情報信号２５が発生する。試料１３を照射する電子ビーム５に対するリターディング電圧は、発生した情報信号２５に対しては加速電圧として作用し、対物レンズ１２の電子銃１側に情報信号２５を輸送する。対物レンズ１２の電子銃１側には、直交電磁界発生器２６が設置されており、電界と磁界の強さは、電子ビーム５に対しては偏向作用を打消しあうように制御される。また、情報信号２５が対物レンズ１２及び直交電磁界発生器２６を越えて電子銃１側に輸送された後、情報信号２５Ａが検出器２７に直接照射されるように制御されるか、または情報信号２５が第２集束レンズ１０と直交電磁界発生器２６との間に設置した電極２８に衝突して二次情報信号電子２９を発生し、これが検出器２７に照射されるよう制御される。尚、電極２８は、情報信号２５の衝突により、衝突した信号電子の量に応じた二次情報信号電子２９を発生させる物質で形成されている。電極２８で発生した二次情報信号電子２９または偏向された情報信号２５Ａは、検出器２７で検出され、電気信号に変換される。

検出器２７によって検出された情報信号２５に基づく電気信号は、増幅回路３０によって増幅されＡ／Ｄ変換器３１によってデジタル化される。デジタル化された信号は画像信号として記憶部３２，３３に記憶される。

基準画像は、試料１３の検査画像に対応する領域を電子ビームで２次元走査して得られ、検出器２７、増幅回路３０、Ａ／Ｄ変換器３１を経由して画像信号として記憶部３２に記憶される。検査画像は、検出器２７、増幅回路３０、Ａ／Ｄ変換器３１を経由して画像信号として記憶部３３に記憶される。記憶部３２に記憶された検査領域を第一の検査領域、記憶部３３に記憶された検査領域を第二の検査領域とすると、夫々の検査領域の画像信号同士を、演算部３４を経由して欠陥判定部３５で比較する。次に、前記試料１３の第二の検査領域に隣接する検査領域を第三の検査領域とすると、第三の検査領域から発生した情報信号２５に基づく画像信号を、記憶部３２に記憶された第一の検査領域における画像信号の上に上書きし、第二の検査領域における画像信号と第三の検査領域における画像信号とを比較する。これらを順次繰返すことで、前記試料１３の全ての検査領域について画像信号の記憶と比較が実行される。

画像信号の比較は、記憶部３２，３３に記憶された画像信号について、予め定求められた欠陥判定条件に基づいて演算部３４で画像の階調濃度値の平均，分散等の統計量、周辺画素間の差分値、ラングレス統計量、共起行列等の各種統計量を算出し、それらを欠陥判定部３５で比較して差分信号を抽出し、予め定求められた欠陥判定条件を参照して、欠陥を抽出する。

また、上記は、記憶部３２，３３に交互に記憶した画像信号を交互に比較して欠陥の有無を判定するものであるが、試料１３の２次元画像の情報信号２５に基づく画像信号を基準画像として記憶部３２に記憶しておき、試料１３の１次元画像の情報信号２５に基づく画像信号を順次検査画像として記憶部３３に記憶しながら記憶部３２の基準画像と比較する方法もある。当初の比較用の基準画像は２次元画像に基づくものが用いられ、この２次元画像はフォ−カス，明るさ，コントラスト等の画像パラメータの調整あるいは確認が行われている。

１次元画像の取得は、図２に示すフローチャートに示す手順で行われる。即ち、試料１３上に照射した電子ビーム５の走査方向と直交する方向に試料ステージ１４を例えばＹ方向に移動させる（ステップ２０１）。この状態で偏向器１８Ａ，１８Ｂによって電子ビーム５を走査幅Ｗで例えばＸ方向に走査させる（ステップ２０２）。電子ビーム５の照射走査によって試料１３から発生する情報信号２５を電子ビーム走査と試料ステージの移動に同期して検出し（ステップ２０３）、この情報信号２５に基づいて１次元画像を形成する（ステップ２０４）。このとき、図３に示すように、電子ビーム５が試料１３の走査端部に達したら試料ステージ１４を走査幅Ｗ分だけ移動し（ステップ２０５）、試料ステージ１４を−Ｙ方向に移動させる（ステップ２０６）。その後、前述した各ステップ（ステップ２０１〜２０６）を繰返して１次元画像を取得する（ステップ２０７〜２１０）。

偏向器は１８Ａ，１８Ｂの２段偏向であるのが望ましい。図３に図１の偏向器の部分を拡大した構成を示す。偏向の支点４０を対物レンズ１２のレンズ中心とする。この場合、偏向器が１段であると、対物レンズ１２のレンズ中心部に偏向器を配置しなければならない。対物レンズの形状のうち内径が狭くなれば、偏向器が小さくなり、電子ビーム５の偏向幅が狭くなってしまい、観察可能範囲が狭くなる。これを避けるために、偏向器を対物レンズ１２のレンズ中心から電子源２側に配置する。偏向器の大きさは、レンズの中心部にあるときよりも制限は受けないが、大きく偏向可能であっても、電子ビーム５の偏向幅が対物レンズ１２の内径で制限されてしまい、結局、観察視野を確保できなくなる。さらに、偏向の支点４０は対物レンズのレンズ中心からずれていく方向にある。これらを解決するために、偏向器を１８Ａ，１８Ｂの２段にすることで、偏向の支点４０を一定にしつつ、偏向幅を大きくでき、広い視野を確保することができる。

図４及び図５は、試料１３である半導体ウエハ上の電子ビーム５の走査軌跡を示す平面図である。図４は半導体ウエハ全体を示し、図５は図４中の点Ａ，Ｂ，Ｆを含む領域Ｐの拡大図を示す。図５中、１点鎖線矢印は試料ステージ１４の移動方向、即ち、試料１３の指導方向を示し、実線矢印は電子ビーム５の照射時の走査軌跡を示し、破線矢印は電子ビーム５のブランキング時の仮想軌跡を示す。図５において、電子ビーム５の走査はＡ点から開始され、実線矢印で示すように、Ｂ点まで行われる。この走査時に試料ステージ１４と共に試料１３はＹ方向に移動する。Ｂ点からＡ´点間では、破線矢印で示すように、電子ビーム５はブランキングされ、再びＡ´点からＢ´点に電子ビーム５の照射による走査が行われる。このように電子ビーム５の照射走査とブランキングが交互に繰返されてＣ点からＤ点まで至ると、試料１３は試料ステージ１４と共に、電子ビーム５の走査幅Ｗに相当する寸法だけＸ方向に移動される。続いて電子ビーム５をＤ点からＥ点に照射走査し、さらにＥ点からＦ点まで試料１３が−Ｙ方向に移動しながらブランキングと走査を交互に繰返して行く。このようにして１次元画像の取得が行われる。別の方法として、電子ビーム５をＡ点からＤ点まで走査した後、試料ステージ１４をＸ方向及びＹ方向に移動させてからＢ点−Ｆ点−Ｂ´点…Ｄ点−Ｅ点に至るように電子ビーム５を走査及びブランキングさせ、試料ステージ１４をＹ方向に移動させるようにしてもよい。

図６は調整手順を示すフローチャートである。最初に、基準画像となる２次元画像が所望の画質の画像になるよう２次元画像をモニタ３６に表示させながらフォーカス、明るさ、コントラスト等の調整を行い（ステップ６０１）、２次元画像を取得して記憶部３２に記憶させる（ステップ６０２）。記憶部３２には取得された２次元画像のフォーカス、明るさ、コントラスト等の画像パラメータ、画像取得時の電子光学条件、即ち、電子ビームの加速電圧、集束レンズや対物レンズの電圧、試料の帯電電位を制御する電極１９の印加電圧、試料に印加されるリターディング電圧等が同時に記憶される。あるいは、これらを別の記憶部に記憶させてもよい。画像パラメータであるフォーカス、明るさ、コントラストは、図７に示すような階調値と頻度の関係として抽出し、表すことができる（ステップ６０３）。

次に、検査画像である１次元画像を取得して記憶部３３に記憶する（ステップ６０４）。記憶部３３には取得された１次元画像のフォーカス、明るさ、コントラスト等の画像パラメータ、画像取得時の電子ビームの加速電圧、集束レンズや対物レンズの電圧、試料の帯電電位を制御する電極１９の印加電圧、試料に印加されるリターディング電圧等の検査条件が同時に記憶される。あるいは、これらを別の記憶部に記憶させてもよい。この検査画像についても同様に、フォーカス、明るさ、コントラスト等の画像パラメータが、図８に示すような階調値と頻度の関係として抽出され、表される（ステップ６０５）。

次に、基準画像の画像パラメータと検査画像の画像パラメータとを比較する（ステップ６０６）。検査画像の画像パラメータが、予め定められた規定の範囲内であれば、検査開始の確認へすすむ（ステップ６０７）。規定の範囲から外れる場合は、検査画像の画像パラメータを調整する（ステップ６０８）。このとき、図１に示すモニタ３６に、画像だけでなく図７乃至図８に示す階調値と頻度の関係図を表示させると、操作者にとって理解しやすい。即ち、図８に示す検査画像の関係図のプロフィールが、図７に示す基準画像のプロフィールに近ければ、画像パラメータが規定範囲内ということになる。画像パラメータの調整が終わると、再度検査画像を取得してステップ６０４からステップ６０６を実行する。

ステップ６０８で、フォ−カス，明るさ，コントラスト等の画像パラメータの調整を行う際、フォ−カス調整を行ってから明るさやコントラストの調整を行うことが正確な調整を行うことができる。そして、前記フォ−カス調整は、制御装置２４での操作によって集束レンズ１０又は対物レンズ１２のレンズ電源７を制御することにより行う。一方、明るさやコントラストの調整は、試料１３の帯電電位を制御することによって行われるが、試料１３の帯電電位は制御装置２４の操作により電極制御部３８を制御して電極１９の印加電圧を制御することによって行う。尚、コントラストの調整は、試料１３に印加しているリターディング電圧を制御装置２４の操作で可変減速電源２２を調整することによっても任意に調整することができる。

これらの調整は、画像処理部３７及び／又は制御装置２４で自動的に行っても良く、記憶部３２，３３に記憶された画像条件を制御装置２４での操作によりモニタ３６に表示させながら手動で行ってもよい。

調整後の２次元画像の画像パラメータに応じて１次元画像を調整して検査画像を得た後、検査画像の画像パラメータである階調と頻度の関係を例えば記憶部３２に記憶させておき、同じ種類の試料１３を検査する場合には、操作者は記憶部３２に記憶されている検査画像の画像パラメータを基準として制御装置２４で呼び出し、例えば記憶部３３に新たに記憶された１次元画像の画像パラメータと比較する。これによって検査のたびに改めて２次元画像の取得と調整を行う必要がなくなるので、検査開始までに要する時間を短縮することができ、操作者による調整項目を減らすことができる。検査画像の画像パラメータは、記憶部３２に複数記憶させると、検査時にこれらのうち一つを呼び出すことにより、検査開始までに要する時間を短縮することができる。このときの基準とは、フォ-カス条件，電極１９の電圧値，リターディング電圧値のほかに、試料１３検査時の検査条件である加速電圧や各集束レンズ条件等であり、これらも記憶部３２，３３等の記憶部に記憶させておくことが望ましい。検査時には、制御装置２４によって上記検査条件をモニタ３６に表示し、その中から少なくとも１つを検査条件として設定して比較の基準とする。

図９から図１１は、モニタ３６に表示される画面の例である。図９に示すように、記憶部に記憶された複数の基準画像とその画像パラメータ、電子光学条件が呼び出せるように一覧表が画面９０に表示されている。図１０は図９中のひとつの基準画像９１と、検査画像９２とが同一の画面９０に表示されている例である。図１１は図１０にさらに、図７，８で示した階調値と頻度の関係図が画像と同時に表示されている例である。

図９に示す画面で、操作者が所望の検査条件を選択すると、それに関連付けて記憶されていた検査画像が基準条件９１として呼び出され、それと同時に記憶されている検査画像の階調値と頻度の関係図も呼び出される。次に、新たな検査対象である試料の検査画像を取得し記憶させ、画像パラメータの抽出を行う。そして、図６中のステップ６０６に示した画像パラメータの比較を行い、規定の範囲内かどうかが確認される。このとき、図１１に示すような画像、及び階調値と頻度の関係図がモニタ３６に表示されるので、操作者にとって状況が理解し易い。この方法は、同じ仕様の試料の同じ検査条件での検査を行う場合に有効である。２次元画像による調整や１次元画像である検査画像の調整を改めて行う手間が省けるので、操作者による調整項目を減らせるとともに、検査開始までの時間の短縮になる。この比較を含む一連の作業は、コンピュータで自動で行われる。なお、操作者が、図１１に示した画面を見ながら、新たに検査対象になる試料の検査画像の画像パラメータを基準画像の画像パラメータと比較しつつ、検査画像の画像パラメータを微調整するようにしてもよい。

図１２に、検査の手順のフローチャートを示す。図６に示した一連の作業の後に検査を行う。まず基準画像を記憶部３２から呼び出す（ステップ１２０１）。次に、検査画像である１次元画像を取得し（ステップ１２０２）、基準画像である２次元画像と比較し（ステップ１２０３）、欠陥部の抽出を行う（ステップ１２０４）。このときの基準画像は、図６に示したステップ６０２で得られる２次元画像であっても、ステップ６０４で得られる１次元画像であってもよい。検査工程では、検査対象領域がなくなるまで、ステップ１２０２からステップ１２０４までを繰り返し行う。

図１３に、他の検査の手順のフローチャートを示す。図６に示した一連の作業の後に検査を行う。まず基準画像を記憶部３２から呼び出す（ステップ１３０１）。次に、１次元画像である検査画像（Ａ）を取得し（ステップ１３０２）、記憶部３３に記憶する。このとき、記憶部３３には、取得された検査画像のフォーカス、明るさ、コントラスト等の画像パラメータが同時に記憶され、図７に示したような階調値と頻度の関係図として抽出するとともに（ステップ１３０３）、モニタ３６に表示する。これを基準画像の画像パラメータと比較して（ステップ１３０４）、規定の範囲内であれば、検査画像（Ａ）を基準画像として記憶、設定する（ステップ１３０６）。次に、検査画像（Ｂ）を取得し（ステップ１３０７）、比較検査（ステップ１３０８）と欠陥部の抽出（ステップ１３０９）による検査工程が開始される。これ以降、検査画像を取得しながら、基準画像に設定した検査画像（Ａ）と比較検査を行い、欠陥を抽出する。ステップ１３０４で画像パラメータが規定の範囲外の場合は、検査画像の画像パラメータを調整して（ステップ１３０５）、検査画像（Ａ）を取得し直す（ステップ１３０２）。

図１４に、他の検査の手順のフローチャートを示す。初めに、基準画像を取得または呼び出す（ステップ１４０１）。この基準画像は、予め記憶されている画像を図１に示す記憶部３２から呼び出す場合と、新たに取得する場合とがある。新たに取得する場合は、図６中のステップ６０１と６０２を行い、２次元画像を記憶部３２に記憶させる。基準画像のフォーカス、明るさ、コントラスト等の画像パラメータは、図７に示したような階調値と頻度の関係として抽出する（ステップ１４０２）。次に、検査画像（Ｃ）を取得し（ステップ１４０３）、検査画像（Ｃ）のフォーカス、明るさ、コントラスト等の画像パラメータを、図７に示したような階調値と頻度の関係として抽出する（ステップ１４０４）。これを基準画像の画像パラメータと比較する（ステップ１４０５）。比較の結果、規定の範囲外であれば検査画像（Ｃ）の調整を行い（ステップ１４０６）、ステップ１４０３で検査画像（Ｃ）を再取得する。ステップ１４０５で、画像パラメータが規定の範囲内ならば、検査画像（Ｃ）を基準画像に設定する（ステップ１４０７）。

次に、検査画像（Ｄ）を取得し（ステップ１４０８）、検査画像（Ｄ）のフォーカス、明るさ、コントラスト等の画像パラメータを、図７に示したような階調値と頻度の関係として抽出する（ステップ１４０９）。これを基準画像である検査画像（Ｃ）の画像パラメータと比較する（ステップ１４１０）。比較の結果、規定の範囲外であれば検査画像（Ｄ）の調整を行い（ステップ１４１１）、ステップ１４０８で検査画像（Ｄ）を再取得する。ステップ１４１０で、画像パラメータが規定の範囲内ならば、検査画像（Ｃ）と検査画像（Ｄ）の比較検査を行い（ステップ１４１２）、欠陥を抽出する（ステップ１４１３）。次に、検査画像（Ｄ）を基準画像として設定し（ステップ１４１４）、新たに検査画像を取得する。以下、省略しているが、ステップ１４０８の検査画像の取得の工程から、ステップ１４１４の取得した検査画像を基本画像に設定する工程までを繰り返し行って検査を行う。

このように、比較検査した画像を新たに基準画像として設定し、次の検査画像取得時にいつもフォーカス、明るさ、コントラスト等の画像パラメータを調整して、基準画像を次々と更新すると、比較する画像が隣接していて検査条件が近いために、画像パラメータが規定の範囲内に収まる可能性が大きくなり、画像パラメータの調整が省略できる可能性があることから、検査時間の短縮が期待できる。しかし、検査の最初の方と最後の方とで画像パラメータの中央値が少しずつズレが生じ、最初の基準画像と最後の検査画像の画像パラメータが大きく違ってしまう可能性があるので、留意が必要である。

以上説明したように本発明による実施の形態によれば、取得して記憶させた１次元画像を、基準となる２次元画像の画像条件に合わせて調整することで、所望の比較検査画像の取得が可能になり、欠陥部検査における誤検査を防止でき、検査精度を向上させることができるという有用な効果を得ることができる。

ところで、上記実施の形態において、電子ビームを試料に照射し検査の基準となる基準画像を取得する第１の工程は、図６に示すステップ６０１〜６０２であり、電子ビームを試料に照射し検査の対象となる検査画像を取得する第２の工程は、図６に示すステップ６０４であり、前記検査画像を前記基準画像の画像パラメータに応じて調整する第３の工程は、図６に示すステップ６０５，６０６，６０８であり、第３の工程で調整された検査画像の欠陥を抽出する第４の工程は、図６に示すステップ６０７である。

また、電子ビームを試料に照射し取得した検査の基準となる基準画像を記憶する基準画像記憶手段は記憶部３２、電子ビームを試料に照射し取得した検査の対象となる検査画像を記憶する検査画像記憶手段は記憶部３３である。検査画像の画像パラメータを調整する検査画像パラメータ調整手段は画像処理部３７及び／又は制御装置２４、検査画像と基準画像とを比較し欠陥を抽出する比較手段は欠陥判定部３５である。

本発明の一実施例であって電子ビームを用いた検査装置の構成を示すブロック図。１次元画像の取得手順を示すフローチャート。図１の一部を示す構成図。１次元画像取得時の電子ビームの走査軌跡を示す試料の平面図。図４のＰ部の拡大図。本発明による電子ビームを用いた検査装置の画像調整の手順を示すフローチャート。画像の階調値と頻度の関係図。画像の階調値と頻度の関係図。モニタに表示されるが面図。モニタに表示されるが面図。モニタに表示されるが面図。検査の手順を示すフローチャート図。検査の手順を示すフローチャート図。検査の手順を示すフローチャート図。

符号の説明

１…電子銃、２…電子源、５…電子ビーム、８…第１集束レンズ、１０…第２集束レンズ、１２…対物レンズ、１３…試料、１４…試料ステージ、１７，２０…走査信号発生器、１８Ａ，１８Ｂ…偏向器、１９…電極、２１…ブランキング偏向器、２２…可変減速電源、２４…制御装置、２５…情報信号、２６…直交電磁界発生器、２７…検出器、２８…電極、３２，３３…記憶部、３４…演算部、３５…欠陥判定部、３６…モニタ、３７…画像処理部、３８…電極制御部。

Claims

試料を保持した試料ステージを停止させ、電子ビームを前記試料に照射させ２次元走査して、この試料の検査の基準となる基準画像を作成する第１の工程と、前記試料ステージを移動させながら前記電子ビームを前記試料に照射させ１次元走査して、検査の対象となる検査画像を取得する第２の工程と、前記検査画像の画像パラメータを前記基準画像のパラメータに応じて調整する第３の工程と、第３の工程で調整された検査画像と前記基準画像とを比較して欠陥がある場合にその欠陥を抽出する第４の工程とを有し、前記第２の工程は、前記電子ビームを前記試料に照射させるための集束レンズ又は対物レンズのレンズ電源を制御してフォーカスを調整し、前記対物レンズと前記試料との間に設けられた前記試料の帯電を制御する電極へ印加する電圧を調整して前記試料の帯電電位を制御して前記検査画像を取得することを特徴とする電子ビームを用いた検査方法。
試料を保持した試料ステージを停止させ、電子ビームを前記試料に照射させ２次元走査させて検査の基準となる基準画像を取得する第１の工程と、前記試料ステージを移動させながら電子ビームを前記試料に１次元に走査させて検査の対象となる検査画像を取得する第２の工程と、前記検査画像の画像パラメータを前記基準画像の画像パラメータに応じて調整する第３の工程と、第３の工程で調整された検査画像と前記基準画像とを比較して前記試料に欠陥がある場合にその欠陥を抽出する第４の工程とを有し、前記第２の工程は、前記電子ビームを前記試料に照射させるための集束レンズ又は対物レンズのレンズ電源を制御してフォーカスを調整し、前記対物レンズと前記試料との間に設けられた前記試料の帯電を制御する電極へ印加する電圧を調整して前記試料の帯電電位を制御して前記検査画像を取得することを特徴とする電子ビームを用いた検査方法。
前記第１の工程は、前記基準画像の画像パラメータを所定の値となるように調整する工程を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の電子ビームを用いた検査方法。
前記基準画像および前記検査画像の画像パラメータは、画像取得時のフォーカス、画像の明るさ、画像のコントラストのうちの少なくともひとつであることを特徴とする請求項１又は２記載の電子ビームを用いた検査方法。
前記第３の工程は、前記電子ビームを前記試料に照射させるための集束レンズ又は対物レンズのレンズ電源を制御してフォーカスを調整し、前記対物レンズと前記試料との間に設けられた電極の印加電圧を調整して前記試料の帯電電位を制御して明るさとコントラストを調整するとともに、前記試料へのリターディング電圧を制御してコントラストを調整することを特徴とする請求項１又は２記載の電子ビームを用いた検査方法。
前記試料の帯電を制御する電極へ印加する電圧、前記電子ビームを前記試料の手前で減速させるために該試料に印加する電圧のうち少なくともひとつの印加電圧を制御し、前記検査画像の画像パラメータを調整することを特徴とする請求項１又は２記載の電子ビームを用いた検査方法。
試料を保持した試料ステージを停止させ、電子ビームを前記試料に照射させ２次元走査させて取得した該試料の検査の基準となる基準画像を記憶する基準画像記憶手段と、前記基準画像の画像パラメータを記憶する基準画像パラメータ記憶手段と、前記試料ステージを移動させながら前記電子ビームを前記試料に照射させ１次元走査させて取得した検査の対象となる検査画像を記憶する検査画像記憶手段と、前記検査画像の画像パラメータを記憶する検査画像パラメータ記憶手段と、該検査画像パラメータ記憶手段に記憶された検査画像の画像パラメータを前記基準画像パラメータに記憶された基準画像の画像パラメータに応じて調整する検査画像パラメータ調整手段と、該検査画像パラメータ調整手段でその画像パラメータが調整された検査画像と、前記基準画像記憶手段に記憶された基準画像とを比較し前記試料に欠陥がある場合にその欠陥を抽出する比較手段とを有し、前記検査画像は、前記電子ビームを前記試料に照射させるための集束レンズ又は対物レンズのレンズ電源を制御してフォーカスを調整し、前記対物レンズと前記試料との間に設けられた前記試料の帯電を制御する電極へ印加する電圧を調整して前記試料の帯電電位を制御して前記検査画像を取得することを特徴とする電子ビームを用いた検査装置。
試料を保持した試料ステージを停止させ、電子ビームを前記試料に照射させ２次元走査させて取得した検査の基準となる基準画像を記憶する基準画像記憶手段と、前記基準画像の画像パラメータを記憶する基準画像パラメータ記憶手段と、前記試料ステージを移動させながら前記電子ビームを前記試料に１次元に走査させて取得した検査の対象となる検査画像を記憶する検査画像記憶手段と、前記検査画像の画像パラメータを記憶する検査画像パラメータ記憶手段と、該検査画像パラメータ記憶手段に記憶された検査画像の画像パラメータを前記基準画像パラメータに記憶された基準画像の画像パラメータに応じて調整する検査画像パラメータ調整手段と、該検査画像パラメータ調整手段でその画像パラメータが調整された検査画像と、前記基準画像記憶手段に記憶された基準画像とを比較し前記試料に欠陥がある場合にその欠陥を抽出する比較手段とを有し、前記検査画像は、前記電子ビームを前記試料に照射させるための集束レンズ又は対物レンズのレンズ電源を制御してフォーカスを調整し、前記対物レンズと前記試料との間に設けられた前記試料の帯電を制御する電極へ印加する電圧を調整して前記試料の帯電電位を制御して前記検査画像を取得することを特徴とする電子ビームを用いた検査装置。
前記基準画像の画像パラメータを所定の値となるように調整する基準画像パラメータ調整手段を有することを特徴とする請求項７又は８記載の電子ビームを用いた検査装置。
前記基準画像および前記検査画像の画像パラメータは、画像取得時のフォーカス、画像の明るさを示す階調値、画像のコントラストのうちの少なくともひとつであることを特徴とする請求項７又は８記載の電子ビームを用いた検査装置。
前記検査画像パラメータ調整手段は、前記電子ビームを前記試料に照射させるための集束レンズ又は対物レンズのレンズ電源を制御してフォーカスを調整し、前記対物レンズと前記試料との間に設けられた電極の印加電圧を調整して前記試料の帯電電位を制御して明るさとコントラストを調整するとともに、前記試料へのリターディング電圧を制御してコントラストを調整することを特徴とする請求項７又は８記載の電子ビームを用いた検査装置。
前記検査画像パラメータ調整手段は、前記試料の帯電を制御する電極に印加する電圧、前記電子ビームを前記試料の手前で減速させるために該試料に印加する電圧のうち少なくともひとつの印加電圧を制御して前記検査画像の画像パラメータを調整することを含むことを特徴とする請求項７又は８記載の電子ビームを用いた検査装置。
前記検査画像パラメータ調整手段は、前記検査画像とそれに対応する画像パラメータと、前記基準画像とそれに対応する画像パラメータとをモニタへ同時に表示させることを特徴とする請求項７又は８記載の電子ビームを用いた検査装置。
前記検査画像パラメータ調整手段は、複数の検査画像から指定された検査画像とそれに対応する画像パラメータとをモニタへ表示させることを特徴とする請求項７又は８記載の電子ビームを用いた検査装置。
前記画像パラメータは、前記検査画像の階調値と頻度の関係図であることを特徴とする請求項１４記載の電子ビームを用いた検査装置。
電子ビームを発生させる電子源と、その発生した電子ビームを試料に集束させて照射する電子レンズと、その集束された電子ビームが前記試料を走査するように前記電子ビームを偏向する電子ビーム偏向手段と、前記電子ビームの照射によって前記試料から発生する情報信号を検出する情報信号検出手段と、前記情報信号を基準画像信号と検査画像信号として記憶する画像信号記憶手段と、前記基準画像信号と前記検査画像とを比較し差を抽出する画像比較手段と、この画像比較手段の結果に基づいて前記試料の欠陥を抽出する欠陥抽出手段とを備えた電子ビームを用いた検査装置において、前記画像信号記憶手段に記憶された前記基準画像信号は、前記試料を保持した試料ステージを停止させ、前記電子ビームを前記試料に照射させ２次元走査させて取得され、前記検査画像信号は、前記試料ステージを移動させながら前記電子ビームを前記試料に１次元走査させて取得され、夫々の画像の階調値とその頻度の関係を抽出する階調値抽出手段と、この階調値抽出手段で抽出された基準画像信号の階調値とその頻度の関係と検査画像信号の階調値とその頻度の関係とを比較する階調値比較手段と、この階調値比較手段で比較した結果に基づいて前記検査画像信号の階調値とその頻度の関係を調整する調整手段とを備え、前記画像比較手段は前記基準画像信号と前記調整手段で階調値とその頻度の関係が調整された検査画像信号とを比較するように構成し、前記電子レンズと前記試料との間に設けられた前記試料の帯電を制御する電極へ印加する電圧を調整して前記試料の帯電電位を制御して前記検査画像を取得することを特徴とする電子ビームを用いた検査装置。
前記調整手段は、前記電子レンズと前記試料間に設置され前記試料の帯電電圧を制御する電極であることを特徴とする請求項１６記載の電子ビームを用いた検査装置。