JP5542095B2 - Inspection device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置等の試料の高さばらつきを検査する技術に関する。   The present invention relates to a technique for inspecting a height variation of a sample such as a semiconductor device.

半導体装置の製造ラインにおいて、工程の途中で回路パターンの状態を計測する技術が知られている。この技術は、製造の歩留り向上、品質管理に不可欠な技術として位置付けられている。回路パターンの状態を計測する技術の一つに、回路パターンの寸法を計測する測長SEM(Scanning Electron Microscopy)がある。測長SEMは、SEM特有の高い分解能と深い焦点深度とを利用して、回路パターンの横方向(回路パターンの面内方向)の寸法測定を行い、サブnmの測定精度を実現している。   A technique for measuring the state of a circuit pattern in the middle of a process in a semiconductor device manufacturing line is known. This technology is positioned as an indispensable technology for improving manufacturing yield and quality control. One technique for measuring the state of a circuit pattern is a length measuring SEM (Scanning Electron Microscopy) that measures the dimensions of the circuit pattern. The length measurement SEM uses the high resolution and deep focal depth peculiar to the SEM to measure the dimension of the circuit pattern in the lateral direction (in the in-plane direction of the circuit pattern), thereby realizing sub-nm measurement accuracy.

また、回路パターンの状態を計測する技術の一つに、回路パターンの電気特性不良を検出するミラープロジェクション式検査装置がある(例えば特許文献1)。ミラープロジェクション式検査装置は、面状の電子線を半導体ウエハに照射して、電圧が印加された半導体ウエハの回路パターンの表面近傍で反発して引き戻された電子(以下、ミラー電子と呼ぶ)をレンズにより結像し、この撮像画像(以下、ミラー画像と呼ぶ)を観察する。回路パターンの電気特性不良箇所は、電気特性正常箇所と異なる帯電をする。このため、電気特性不良箇所近傍で引き戻されたミラー電子は、電気特性正常箇所で引き戻されたミラー電子と異なる軌道を描き結像する。したがって、このミラー画像を観察することで、電気特性不良箇所を検出することが可能である。   Further, as one of the techniques for measuring the state of a circuit pattern, there is a mirror projection type inspection apparatus that detects an electrical characteristic defect of a circuit pattern (for example, Patent Document 1). The mirror projection type inspection apparatus irradiates a semiconductor wafer with a planar electron beam and repels and pulls back electrons near the surface of the circuit pattern of the semiconductor wafer to which a voltage is applied (hereinafter referred to as mirror electrons). An image is formed by a lens, and this captured image (hereinafter referred to as a mirror image) is observed. A portion having a defective electrical characteristic of the circuit pattern is charged differently from a portion having a normal electrical characteristic. For this reason, the mirror electrons pulled back near the location where the electrical characteristics are defective draw a different trajectory from the mirror electrons pulled back near the location where the electrical characteristics are normal, and form an image. Therefore, by observing this mirror image, it is possible to detect a defective electric characteristic portion.

また、回路パターンの状態を計測する技術の一つに、回路パターンの高さ方向形状を測定するAFM(Atomic Force Microscopy)がある。AFMは先端曲率がサブμmの細い針を用いて被検査物の表面を走査し、針の高さ方向の移動量を走査に同期させ画像化することで、被検査物の高さ方向の形状を測定する。   One technique for measuring the state of a circuit pattern is AFM (Atomic Force Microscopy) that measures the shape of the circuit pattern in the height direction. The AFM scans the surface of the object to be inspected using a thin needle having a tip curvature of sub-μm, and the height of the object to be inspected is imaged by synchronizing the movement amount of the needle in the height direction with the scanning. Measure.

特願平11-108864号公報Japanese Patent Application No. 11-108864

AFMによれば被検査物の高さ方向のばらつきを検出することができる。しかし、AFMの測定精度は、針の走査速度に大きく依存し、走査速度を上げると精度が落ちる。このため、被検査物の高さ方向のばらつきを広範囲に亘り高精度に検出しようとすると、多くの時間を要する。   According to the AFM, it is possible to detect variations in the height direction of the inspection object. However, the measurement accuracy of AFM greatly depends on the scanning speed of the needle, and the accuracy decreases as the scanning speed is increased. For this reason, it takes a lot of time to detect the variation in the height direction of the inspection object over a wide range with high accuracy.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は被検査物の高さ方向のばらつきを検出することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to detect variations in the height direction of an object to be inspected.

上記課題を解決するために、本発明は、被検査物の帯電状態が均一になるように必要に応じて帯電制御処理を行い、ミラープロジェクション方式を用いて、この帯電状態が均一の被検査物の表面近傍で反発して引き戻されたミラー電子をレンズにより結像し、このミラー画像を観察する。   In order to solve the above-described problems, the present invention performs a charge control process as necessary so that the charged state of an object to be inspected is uniform, and uses a mirror projection method to inspect the object having a uniform charged state. The mirror electrons repelled and pulled back in the vicinity of the surface of the lens are imaged by a lens, and this mirror image is observed.

例えば、本発明は、試料の高さ方向のばらつきを検査する検査装置であって、
試料を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された試料を帯電処理する帯電処理手段と、
前記保持手段に保持された試料に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段により電圧が印加された試料に向けて電子線を照射して、試料の表面近傍で引き戻されたミラー電子を結像させる電子光学系と、
前記ミラー電子を結像させることで得られたミラー画像を画像処理する画像処理手段と、を有し、
前記画像処理手段は、
前記ミラー電子を結像することで得られたミラー画像と、前記標準品のミラー画像との差分を表す差画像を生成する処理と、
前記差画像を構成する各画素を2値化して2値化画像を生成し、前記2値化画像を構成する2値の画素の割合を計算し、当該2値化画像の前記画素の割合を前記差画像に応じた前記試料の高さ方向のばらつきの情報として出力する処理と、を行う。
For example, the present invention is an inspection apparatus for inspecting variation in the height direction of a sample,
Holding means for holding the sample;
Charging processing means for charging the sample held in the holding means;
Voltage applying means for applying a voltage to the sample held in the holding means;
An electron optical system that irradiates an electron beam toward a sample to which a voltage is applied by the voltage applying unit, and forms an image of mirror electrons pulled back near the surface of the sample;
Image processing means for image processing a mirror image obtained by imaging the mirror electrons,
The image processing means includes
A process of generating a difference image representing a difference between a mirror image obtained by imaging the mirror electrons and a mirror image of the standard product;
The pixels constituting the difference image to generate a binary image by binarizing, calculate the percentage of pixels of the two values constituting the binarized image, the ratio of the pixel of the binarized image And processing for outputting the information on the variation in the height direction of the sample according to the difference image .

本発明によれば、被検査物の表面に高低差がある場合、互いに高さの異なる箇所近傍で引き戻されたミラー電子は、互いに異なる軌道を描き、高低差に応じた異なる焦点位置で結像する。したがって、このミラー画像を観察することで、高低差を検出することが可能である。そこで、予め用意しておいた標準品のミラー画像が示す高低差と、被検査物のミラー画像が示す高低差とを比較することで、被検査物の高さ方向のばらつきを検出することができる。   According to the present invention, when there is a difference in height on the surface of the object to be inspected, the mirror electrons pulled back in the vicinity of different heights draw different trajectories and form images at different focal positions according to the height difference. To do. Therefore, it is possible to detect the height difference by observing this mirror image. Therefore, it is possible to detect variations in the height direction of the inspection object by comparing the height difference indicated by the mirror image of the standard product prepared in advance with the height difference indicated by the mirror image of the inspection object. it can.

図1(A)、図1(B)は、ミラー電子の半導体ウエハの回路パターン近傍での軌跡を模式的に示した図である。FIG. 1A and FIG. 1B are diagrams schematically showing a locus of mirror electrons in the vicinity of a circuit pattern of a semiconductor wafer. 図2は本発明の第1実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of a mirror projection type inspection apparatus to which the first embodiment of the present invention is applied. 図3は本発明の第1実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置の検査レシピ作成処理を説明するためのフロー図である。FIG. 3 is a flowchart for explaining inspection recipe creation processing of the mirror projection type inspection apparatus to which the first embodiment of the present invention is applied. 図4はフィルタパターンの作成処理を説明するためのフロー図である。FIG. 4 is a flowchart for explaining the filter pattern creation processing. 図5は図3に示す検査レシピ作成処理においてコンソール端末28が表示するレシピ作成GUI画面の一例を示す図であり、図5(A)は高さばらつき検査用テンプレートとしてフィルタパターンを登録する場合のGUI画面例を示しており、図5(B)は高さばらつき検査用テンプレートとして参照パターンを登録する場合のGUI画面例を示している。FIG. 5 is a diagram showing an example of a recipe creation GUI screen displayed by the console terminal 28 in the inspection recipe creation process shown in FIG. 3, and FIG. 5A shows a case where a filter pattern is registered as a height variation inspection template. An example GUI screen is shown, and FIG. 5B shows an example GUI screen when a reference pattern is registered as a height variation inspection template. 図6は本発明の第1実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置の高さバラツキの検出処理を説明するためのフロー図である。FIG. 6 is a flowchart for explaining the height variation detection processing of the mirror projection type inspection apparatus to which the first embodiment of the present invention is applied. 図7はフィルタパターン方法を説明するためのフロー図である。FIG. 7 is a flowchart for explaining the filter pattern method. 図8は参照パターン方法を説明するためのフロー図である。FIG. 8 is a flowchart for explaining the reference pattern method. 図9は図6に示す高さばらつき検査処理においてコンソール端末28が表示する検査結果GUI画面の一例を示す図であり、図9(A)はフィルタパターン方法による検査結果GUI画面例を示しており、図9(B)は参照パターン方法による検査結果GUI画面例を示している。FIG. 9 is a view showing an example of the inspection result GUI screen displayed on the console terminal 28 in the height variation inspection processing shown in FIG. 6, and FIG. 9A shows an example of the inspection result GUI screen by the filter pattern method. FIG. 9B shows an example of a test result GUI screen by the reference pattern method. 図10(A)は高さ補正用標準品の一例の概略図(正面図および底面図)であり、図10(B)は高さ補正用標準品を構成する標準試料52の一例の概略図(正面図、底面図、および側面図)である。FIG. 10A is a schematic diagram (a front view and a bottom view) of an example of a standard product for height correction, and FIG. 10B is a schematic diagram of an example of a standard sample 52 constituting the standard product for height correction. (A front view, a bottom view, and a side view). 図11は本発明の第2実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置の電子光学系補正量算出処理を説明するためのフロー図である。FIG. 11 is a flowchart for explaining the electron optical system correction amount calculation processing of the mirror projection type inspection apparatus to which the second embodiment of the present invention is applied. 図12は図11に示す電子光学系補正量算出処理においてコンソール端末28が表示する光学系調節用GUI画面の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of an optical system adjustment GUI screen displayed on the console terminal 28 in the electron optical system correction amount calculation processing shown in FIG. 図13は本発明の第3実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置の概略図である。FIG. 13 is a schematic view of a mirror projection type inspection apparatus to which the third embodiment of the present invention is applied. 図14(A)は本発明の第3実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置の高さバラツキの検査処理を説明するためのフロー図であり、図14(B)は本発明の第3実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置のAFMを用いた高低差のレビュー処理を説明するためのフロー図である。FIG. 14 (A) is a flowchart for explaining the inspection process of the height variation of the mirror projection type inspection apparatus to which the third embodiment of the present invention is applied, and FIG. 14 (B) is the third embodiment of the present invention. It is a flowchart for demonstrating the review process of height difference using AFM of the mirror projection type inspection apparatus to which the embodiment is applied. 図15はレビュー場所のミラー画像および測定結果を模式的に表した図である。FIG. 15 is a diagram schematically showing a mirror image of a review place and a measurement result. 図16は図14(A)、(B)に示す処理においてコンソール端末28が表示するレビューGUI画面の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of the review GUI screen displayed by the console terminal 28 in the processing shown in FIGS. 14 (A) and 14 (B). 図17は半導体装置製造プロセスの一例を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a semiconductor device manufacturing process. 図18は検査結果のデータ管理において、コンソール端末28が表示するデータ管理GUI画面の一例を示す図であり、図18(A)は一つ検査結果をデータ解析するためのGUI画面であり、図18(B)は同一工程の検査結果を統計的に解析するためのGUI画面であるFIG. 18 is a diagram showing an example of a data management GUI screen displayed on the console terminal 28 in data management of inspection results, and FIG. 18A is a GUI screen for analyzing data of one inspection result. 18 (B) is a GUI screen for statistically analyzing the inspection result of the same process.

<原理>
発明の実施形態の説明に先立ち、ミラープロジェクション方式を用いて被検査物の高低差を検出する原理を説明する。
<Principle>
Prior to the description of the embodiments of the invention, the principle of detecting the height difference of the inspection object using the mirror projection method will be described.

図1(A)、図1(B)は、ミラー電子の半導体ウエハの回路パターン近傍での軌跡を模式的に示した図である。図1(A)は、半導体ウエハ製造のコンタクト工程で発生する回路パターンの電気特性不良近傍でのミラー電子の軌跡を示しており、図1(B)は、高低差を持つ回路パターン近傍でのミラー電子の軌跡を示している。   FIG. 1A and FIG. 1B are diagrams schematically showing a locus of mirror electrons in the vicinity of a circuit pattern of a semiconductor wafer. FIG. 1A shows a locus of mirror electrons in the vicinity of a defective electric characteristic of a circuit pattern generated in a contact process of manufacturing a semiconductor wafer, and FIG. 1B shows the vicinity of a circuit pattern having a height difference. The locus of mirror electrons is shown.

図1(A)に示すように、例えば回路パターンの電気特性正常部分10が0Vに帯電し、電気特性不良部分11が-1Vに帯電すると、電気特性不良部分11近傍の等電位面12aが湾曲する。その結果、電気特性不良部分11近傍で跳ね返されるミラー電子13aは、電気特性正常部分10近傍で跳ね返されるミラー電子13bと異なる軌跡を描き、ミラー電子13bと高さ方向に異なる焦点位置に結像される。   As shown in FIG. 1A, for example, when the electrical characteristic normal part 10 of the circuit pattern is charged to 0V and the electrical characteristic defective part 11 is charged to -1V, the equipotential surface 12a near the electrical characteristic defective part 11 is curved. To do. As a result, the mirror electrons 13a bounced in the vicinity of the defective electrical property portion 11 draw a different locus from the mirror electrons 13b bounced in the vicinity of the normal electrical property portion 10, and are imaged at different focal positions in the height direction. The

同様に、図1(B)に示すように、回路パターンの高低差14に応じて等電位面12bが湾曲するため、ミラー電子13cは、回路パターンの高低差14に応じてそれぞれ異なる軌跡を描き、高さ方向に異なる焦点位置に結像される。   Similarly, as shown in FIG. 1B, since the equipotential surface 12b is curved according to the height difference 14 of the circuit pattern, the mirror electrons 13c draw different trajectories according to the height difference 14 of the circuit pattern. The images are formed at different focal positions in the height direction.

そこで、本発明では、回路パターンの帯電状態が均一となるように(電気特性正常部分および電気特性不良部分が同じ帯電状態となるように)、必要に応じて被検査物に帯電処理を行う。その上で、ミラープロジェクション方式を用いて被検査物のミラー画像を観察することで、被検査物の高低差を検出する。   Therefore, in the present invention, the object to be inspected is charged as necessary so that the charged state of the circuit pattern is uniform (so that the normal electrical characteristic portion and the poor electrical property portion are in the same charged state). Then, the height difference of the inspection object is detected by observing the mirror image of the inspection object using the mirror projection method.

<第1実施形態>
図2は本発明の第1実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置の概略図である。
<First Embodiment>
FIG. 2 is a schematic view of a mirror projection type inspection apparatus to which the first embodiment of the present invention is applied.

図示するように、本実施形態のミラープロジェクション式検査装置2は、電子光学系20と、試料(半導体ウエハ)29が置かれる試料室21と、帯電制御部23と、ステージ制御部24と、電子光学系制御部25と、システム制御部26と、画像処理部27と、オペレータからの指示を受付けたり、オペレータに情報を表示したりするためのコンソール端末28と、を有する。   As shown in the figure, the mirror projection type inspection apparatus 2 of the present embodiment includes an electron optical system 20, a sample chamber 21 in which a sample (semiconductor wafer) 29 is placed, a charge control unit 23, a stage control unit 24, and an electron An optical system control unit 25, a system control unit 26, an image processing unit 27, and a console terminal 28 for receiving instructions from an operator and displaying information to the operator.

電子光学系20は、照射光学系201と、結像光学系202と、投影光学系203と、を有する。電子光学系20は、図示していない真空排気装置により常に真空排気された雰囲気内に置かれる。   The electron optical system 20 includes an irradiation optical system 201, an imaging optical system 202, and a projection optical system 203. The electron optical system 20 is always placed in an atmosphere evacuated by an evacuation device (not shown).

照射光学系201は、電子源2011と、コンデンサレンズ2012と、絞り2013と、を有する。結像光学系202は、ビームセパレータ2021と、対物レンズ2022と、を有する。投影光学系203は、中間レンズ2031と、投影レンズ2032と、検出器2033と、を有する。   The irradiation optical system 201 includes an electron source 2011, a condenser lens 2012, and a diaphragm 2013. The imaging optical system 202 includes a beam separator 2021 and an objective lens 2022. The projection optical system 203 includes an intermediate lens 2031, a projection lens 2032, and a detector 2033.

電子源2011より放出された電子線は、コンデンサレンズ2012により収束され、所望の照射領域となるように絞り2013で軌道が制限される。その後、ビームセパレータ2021周辺に位置する対物レンズ2022の焦点面に焦点を作る。対物レンズ2022の焦点面は、対物レンズ2022の励磁と、後述するリターディングによる静電レンズの作用によって決まる。この焦点面で焦点を作ることにより、ビームセパレータ2021により偏向された電子線は、対物レンズ2022を介して、照射方向が試料29の表面に垂直な面状の電子線となる。   The electron beam emitted from the electron source 2011 is converged by the condenser lens 2012, and the trajectory is limited by the stop 2013 so as to be a desired irradiation region. Thereafter, a focal point is formed on the focal plane of the objective lens 2022 located around the beam separator 2021. The focal plane of the objective lens 2022 is determined by the excitation of the objective lens 2022 and the action of the electrostatic lens by retarding described later. By forming a focal point on this focal plane, the electron beam deflected by the beam separator 2021 becomes a planar electron beam whose irradiation direction is perpendicular to the surface of the sample 29 via the objective lens 2022.

試料29は、ステージ制御部24の後述するリターディング電源242により、電子線の加速電圧より僅かに高い負の電位が印加される。このため、試料29の表面近傍には、試料29の表面に形成された回路パターンの形状および帯電状態が反映された電界が形成される。この電界が減速手段として機能し、電子線の大部分が試料29に衝突する前に引き戻され、試料29の回路パターンの形状および帯電状態に応じた方向に、試料29の回路パターンの形状および帯電状態に応じた強度を持って移動するミラー電子となる。   A negative potential slightly higher than the acceleration voltage of the electron beam is applied to the sample 29 by a retarding power source 242 described later of the stage control unit 24. Therefore, an electric field reflecting the shape and charge state of the circuit pattern formed on the surface of the sample 29 is formed near the surface of the sample 29. This electric field functions as a decelerating means, and most of the electron beam is pulled back before colliding with the sample 29, and the shape and charging of the circuit pattern of the sample 29 in the direction according to the shape and charging state of the sample 29. It becomes mirror electrons that move with an intensity corresponding to the state.

ミラー電子は、対物レンズ2022によって収束され、ビームセパレータ2021で投影光学系203の光軸に合うように偏向される。その後、中間レンズ2031、投影レンズ2032によって検出器2033上に、試料29の表面の局部的な帯電状態の変化および高低差を表す像を結像させる。ここで、電子源2011は、放出電子のエネルギー幅が狭いものが好ましい。試料29の表面に形成された電界のどの等電位面で電子が引き戻されるかが試料29に入射する電子のエネルギーで決まるため、放出電子のエネルギー幅が存在すると異なる等電位面で引き戻されたミラー電子が結像してしまう。これにより、画像の分解能が劣化してしまう。検出器2033は、例えばTDI(Time Delay Integration)センサあるいはCCD(Charge Coupled Devices)センサで構成され、検出面上に結像された像を高速に取得し、これをミラー電子の量に応じた電気信号に変換して画像処理部27に送信する。   The mirror electrons are converged by the objective lens 2022 and deflected by the beam separator 2021 so as to be aligned with the optical axis of the projection optical system 203. Thereafter, an image representing a local change in the charged state and a height difference of the surface of the sample 29 is formed on the detector 2033 by the intermediate lens 2031 and the projection lens 2032. Here, the electron source 2011 preferably has a narrow energy width of emitted electrons. Which equipotential surface of the electric field formed on the surface of the sample 29 is pulled back is determined by the energy of the electrons incident on the sample 29. Therefore, if there is an energy width of the emitted electrons, the mirror is pulled back on a different equipotential surface. Electrons are imaged. This degrades the resolution of the image. The detector 2033 is composed of, for example, a TDI (Time Delay Integration) sensor or a CCD (Charge Coupled Devices) sensor, obtains an image formed on the detection surface at a high speed, and obtains the image according to the amount of mirror electrons. The signal is converted into a signal and transmitted to the image processing unit 27.

試料室21には、試料29を載せるホルダ211と、電子線の入射方向に対して垂直方向に試料29を移動させるステージ212と、モータ等のステージ駆動装置244と、光学顕微鏡213と、を有する。   The sample chamber 21 includes a holder 211 on which the sample 29 is placed, a stage 212 that moves the sample 29 in a direction perpendicular to the incident direction of the electron beam, a stage driving device 244 such as a motor, and an optical microscope 213. .

ホルダ211は、ホルダ211およびホルダ211に載置された試料29にリターディング電圧を印加できるように、ステージ212と電気絶縁されている。ホルダ211には、図示していない高圧用フィードスルーを介して、試料室21の外部(ステージ制御部24)に配置されたリターディング電源242から出力されるリターディング電圧が印加される。また、試料室21は、その内部が電子光学系20と同様に、図示していない真空排気装置により常に真空排気されている。   The holder 211 is electrically insulated from the stage 212 so that a retarding voltage can be applied to the holder 211 and the sample 29 placed on the holder 211. A retarding voltage output from a retarding power source 242 disposed outside the sample chamber 21 (stage control unit 24) is applied to the holder 211 via a high-pressure feedthrough (not shown). In addition, the interior of the sample chamber 21 is always evacuated by a vacuum evacuation device (not shown), like the electron optical system 20.

光学顕微鏡213は、ホルダ211に載置された試料29内の所望の場所を探したり、検査レシピを作成したりする場合に用いられる。   The optical microscope 213 is used when searching for a desired location in the sample 29 placed on the holder 211 or creating an inspection recipe.

帯電制御部23は、ホルダ211に載置された試料29の帯電状態を計測し、この帯電状態が均一となるように試料29を帯電処理する。帯電処理は、試料29近傍に配置された帯電制御電極231に電位を印加することにより実施する。また、試料の帯電状態は、帯電制御電極231に流れる電流値を測定して計測する。この処理を行うことにより、他の電子線装置等で試料29の表面に形成された電界から帯電状態の不均一に起因する電界の歪みを取り除くことができ、後述する高さばらつき検査処理で試料29の表面の高低差による電界の歪みのみを検出することが可能となる。なお、試料29の帯電状態の計測には、表面電位計等を利用してもよい。   The charging control unit 23 measures the charged state of the sample 29 placed on the holder 211 and charges the sample 29 so that the charged state becomes uniform. The charging process is performed by applying a potential to the charge control electrode 231 disposed in the vicinity of the sample 29. The charged state of the sample is measured by measuring the value of the current flowing through the charge control electrode 231. By performing this process, the distortion of the electric field due to the non-uniformity of the charged state can be removed from the electric field formed on the surface of the sample 29 by another electron beam apparatus or the like. Only the distortion of the electric field due to the height difference of the surface 29 can be detected. Note that a surface potential meter or the like may be used for measuring the charged state of the sample 29.

ステージ制御部24は、主制御装置241と、リターディング電源242と、ステージ位置測定装置243と、を有する。   The stage control unit 24 includes a main control device 241, a retarding power source 242, and a stage position measurement device 243.

主制御装置241は、システム制御部26からステージ移動に関する制御信号を受信し、この受信した制御信号に基づいて、ステージ位置測定装置243が測定したステージ212の位置を基準として、ステージ駆動装置244を制御しステージ212を移動させる。その結果、ステージ212上に載置されたホルダ211は、電子線の入射角に対して垂直方向に移動し、ホルダ211上に載置された試料29の所望の領域のミラー画像を取得することができる。また、主制御装置241は、ステージ位置測定装置243で測定したステージ212、帯電制御部23、光学顕微鏡213、および電子光学系20の位置を、システム制御部26に送信する。なお、システム制御部26は、主制御装置241から受け取ったステージ212、帯電制御部23、光学顕微鏡213、および電子光学系20の位置に基づいて、ホルダ211上に載置された試料29の所望の領域が帯電制御部23、光学顕微鏡213、および電子光学系20のいずれかの真下にくるように、ステージ212を移動させるための制御信号を生成し、これを主制御装置241に送信する。これにより、主制御装置241は、ホルダ211上に載置された試料29の所望の領域を帯電制御部23、光学顕微鏡213、および電子光学系20のいずれかの真下にくるように移動させることができる。   The main control device 241 receives a control signal related to stage movement from the system control unit 26, and based on the received control signal, the main control device 241 uses the stage 212 measured by the stage position measuring device 243 as a reference for the stage driving device 244. The stage 212 is moved under control. As a result, the holder 211 placed on the stage 212 moves in the direction perpendicular to the incident angle of the electron beam, and acquires a mirror image of a desired region of the sample 29 placed on the holder 211. Can do. The main controller 241 transmits the positions of the stage 212, the charging controller 23, the optical microscope 213, and the electron optical system 20 measured by the stage position measuring device 243 to the system controller 26. The system control unit 26 selects the desired sample 29 placed on the holder 211 based on the positions of the stage 212, the charging control unit 23, the optical microscope 213, and the electron optical system 20 received from the main control device 241. A control signal for moving the stage 212 is generated so as to be located immediately below any of the charging control unit 23, the optical microscope 213, and the electron optical system 20, and this is transmitted to the main controller 241. As a result, the main controller 241 moves the desired region of the sample 29 placed on the holder 211 so as to be directly below any one of the charge controller 23, the optical microscope 213, and the electron optical system 20. Can do.

電子光学系制御部25は、主制御装置251と、照射光学系制御装置252と、投影光学系制御装置253と、を有する。   The electron optical system control unit 25 includes a main control device 251, an irradiation optical system control device 252, and a projection optical system control device 253.

主制御装置251は、システム制御部26から電子線照射に関する制御信号を受信し、この受信した制御信号に基づいて、照射光学系制御装置252に照射光学系201、結像光学系202の各部位(電子源2011、レンズ2012、2022、ビームセパレータ2021、図示していない非点補正器、偏向器等)を制御させ、ミラー電子5が所望のコントラストで結像されるように、試料29に向けて電子線を照射させる。これと共に、ステージ制御部24のリターディング電源242を制御する。また、システム制御部26からミラー画像の撮像に関する制御信号を受信し、この受信した制御信号に基づいて、投影光学系制御装置253に投影光学系203の各部位(レンズ2031、2032、検出器2033)を制御させ、試料29の近傍で引き戻されたミラー電子を検出する。   The main control device 251 receives a control signal related to electron beam irradiation from the system control unit 26, and based on the received control signal, the irradiation optical system control device 252 sends each part of the irradiation optical system 201 and the imaging optical system 202. (Electron source 2011, lenses 2012, 2022, beam separator 2021, astigmatism corrector, deflector, etc. not shown) are controlled so that mirror electrons 5 are imaged at a desired contrast toward the sample 29. Irradiate with an electron beam. At the same time, the retarding power source 242 of the stage control unit 24 is controlled. In addition, a control signal related to the imaging of the mirror image is received from the system control unit 26, and based on the received control signal, each part of the projection optical system 203 (lenses 2031, 2032, detector 2033) is sent to the projection optical system control device 253. ) Is controlled, and the mirror electrons pulled back in the vicinity of the sample 29 are detected.

画像処理部27は、画像形成装置271と、画像処理演算装置272とを有する。   The image processing unit 27 includes an image forming device 271 and an image processing arithmetic device 272.

画像形成装置271は、投影光学系203の検出器2033で検出されたミラー電子の強度に対応する信号を、ステージ制御部24の主制御装置241から送られてくるステージ212の座標信号に同期させて取り込む。そして、取り込んだ信号をAD変換して画像処理演算装置272に伝送する。画像処理演算装置272は、画像形成装置271から受信した信号が表すミラー画像から高さ方向のばらつきを抽出する画像処理を行い、その結果を、必要に応じてミラー画像と共に、システム制御部26に送信する。   The image forming apparatus 271 synchronizes the signal corresponding to the intensity of the mirror electrons detected by the detector 2033 of the projection optical system 203 with the coordinate signal of the stage 212 sent from the main controller 241 of the stage controller 24. Capture. The captured signal is AD converted and transmitted to the image processing arithmetic device 272. The image processing arithmetic device 272 performs image processing for extracting variation in the height direction from the mirror image represented by the signal received from the image forming device 271, and sends the result together with the mirror image to the system control unit 26 as necessary. Send.

システム制御部26は、コンソール端末28を介して受付けたユーザの指示に従い、ステージ212を移動させるための制御信号を生成しステージ制御部24に送信すると共に、帯電制御部23に、ホルダ211に載置された試料29の帯電状態が均一となるように試料29の帯電処理を行わせる。また、画像処理部27から受信した高さばらつきの検出結果あるいはミラー画像および高さばらつきの検出結果を、コンソール端末28の表示画面に表示して、オペレータに提示する。   The system control unit 26 generates a control signal for moving the stage 212 in accordance with a user instruction received via the console terminal 28 and transmits the control signal to the stage control unit 24, and is mounted on the charge control unit 23 on the holder 211. The sample 29 is charged so that the charged state of the placed sample 29 is uniform. In addition, the height variation detection result or the mirror image and the height variation detection result received from the image processing unit 27 are displayed on the display screen of the console terminal 28 and presented to the operator.

上記構成のミラープロジェクション式検査装置において、帯電制御部23、ステージ制御部24、および電子光学系制御部25は、ASIC(Application Specific Integrated Circuits)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積ロジックICによりハード的に実現されるものでもよいし、あるいは、DSP(Digital Signal Process
or)などの計算機によりソフトウエア的に実現されるものでもよい。また、システム制御部26、画像処理部27、およびコンソール端末28には、CPU、メモリ、HDD等の外部記憶装置、CD-ROMやDVD-ROM等の可搬性を有する記憶媒体409から情報を読み出す読取装置、キーボードやマウスなどの入力装置、ディスプレイなどの出力装置、通信回線を介して相手装置と通信を行なうための通信装置、およびこれらの各装置を接続するバスを備えた一般的なコンピュータにおいて、CPUがメモリ上にロードされた所定のプログラムを実行することにより実現することができる。
In the mirror projection type inspection apparatus having the above configuration, the charging control unit 23, the stage control unit 24, and the electron optical system control unit 25 are integrated logic ICs such as ASIC (Application Specific Integrated Circuits) and FPGA (Field Programmable Gate Array). It can be realized in hardware, or DSP (Digital Signal Process)
or) may be realized by software. In addition, the system control unit 26, the image processing unit 27, and the console terminal 28 read information from an external storage device such as a CPU, a memory, and an HDD, and a portable storage medium 409 such as a CD-ROM and a DVD-ROM. In a general computer having a reader, an input device such as a keyboard and a mouse, an output device such as a display, a communication device for communicating with a partner device via a communication line, and a bus connecting these devices This can be realized by the CPU executing a predetermined program loaded on the memory.

次に、上記構成のミラープロジェクション式検査装置の動作について説明する。上記構成のミラープロジェクション式検査装置の動作は、試料29の高さばらつきを検査するために必要な情報(電子光学系20のアラインメント情報、帯電制御装置23の帯電制御情報、および高さばらつき検出のための標準とする試料29の高低差情報)を含んで構成される検査レシピの作成処理と、検査レシピを用いた試料29の高さバラツキの検出処理と、の2つに分類できる。   Next, the operation of the mirror projection type inspection apparatus having the above configuration will be described. The operation of the mirror projection type inspection apparatus having the above-described configuration includes information necessary for inspecting the height variation of the sample 29 (alignment information of the electron optical system 20, charge control information of the charge control device 23, and height variation detection). Therefore, the process can be classified into two processes: a process for creating an inspection recipe including the standard height difference information of the sample 29 and a process for detecting the height variation of the sample 29 using the test recipe.

図3は本発明の第1実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置の検査レシピ作成処理を説明するためのフロー図である。   FIG. 3 is a flowchart for explaining inspection recipe creation processing of the mirror projection type inspection apparatus to which the first embodiment of the present invention is applied.

システム制御部26は、コンソール端末28を介してオペレータより、測長する試料29の基本情報の入力を受付ける(S101)。試料29が半導体ウェハである場合、半導体ウェハの品種、製造工程の名称等が基本情報に相当する。システム制御部26は、この基本情報を、これから作成する検査レシピを管理するために、メモリ等に記憶する。   The system control unit 26 receives input of basic information of the sample 29 to be measured from the operator via the console terminal 28 (S101). When the sample 29 is a semiconductor wafer, the type of the semiconductor wafer, the name of the manufacturing process, and the like correspond to the basic information. The system control unit 26 stores this basic information in a memory or the like in order to manage inspection recipes to be created.

次に、システム制御部26は、コンソール端末28を介してオペレータより、測長する試料29の回路パターンのレイアウト情報の入力を受付け、これをS101で受付けた試料29の基本情報に対応付けてメモリ等に登録する(S102)。ここで、回路パターンのレイアウト情報は、オペレータが光学顕微鏡213で得られた光学画像を確認しながら、コンソール端末28に入力してもよいし、あるいは、試料29のCADデータに記述されている寸法を元に作成し、コンソール端末28に入力してもよい。   Next, the system control unit 26 receives input of layout information of the circuit pattern of the sample 29 to be measured from the operator via the console terminal 28, and associates it with the basic information of the sample 29 received in S101. (S102). Here, the layout information of the circuit pattern may be input to the console terminal 28 while the operator confirms the optical image obtained by the optical microscope 213 or the dimensions described in the CAD data of the sample 29. And may be input to the console terminal 28.

次に、システム制御部26は、コンソール端末28を介してオペレータより、測長する試料29に対する帯電制御処理の実施の要否を受付ける(S103)。ここで、帯電制御処理の要否は、オペレータが判断して設定する。しかし、S101で受付けた試料29の基本情報から自動的に判断して設定することも可能である。自動的に判断する方法には2種類ある。一つは、メモリ等に記憶されている、過去に作成された同じ基本情報を持つ試料29の検査レシピを参照し、この検査レシピに記述されている帯電制御処理の要否が「要」ならば、今回も帯電制御処理が必要であると判断する。もう一つは、試料の基本情報ごとに帯電制御処理の要否を示した対応表データを予めメモリ等に記憶しておき、この対応表データを使って帯電制御処理の要否を判断する。例えば試料29が半導体ウェハの場合、ウェハ表面の構造および材料が工程の名称に反映される。そこで、工程の名称ごとに帯電制御処理の要否を示す対応表データを作成し、メモリ等に記憶する。システム制御部26は、その対応表データから基本情報と同じ名称に対応付けられている帯電制御処理の要否に従い判断する。   Next, the system control unit 26 receives from the operator via the console terminal 28 whether or not it is necessary to perform a charge control process on the sample 29 to be measured (S103). Here, whether or not charging control processing is necessary is determined and set by the operator. However, it is also possible to automatically determine and set from the basic information of the sample 29 received in S101. There are two types of automatic determination methods. One refers to the inspection recipe of the sample 29 having the same basic information created in the past and stored in the memory or the like, and if the necessity of the charge control processing described in this inspection recipe is “necessary” In this case, it is determined that the charge control process is necessary again this time. The other is that correspondence table data indicating the necessity of charge control processing is stored in advance in a memory or the like for each basic information of the sample, and the necessity of charge control processing is determined using this correspondence table data. For example, when the sample 29 is a semiconductor wafer, the structure and material on the wafer surface are reflected in the process name. Therefore, correspondence table data indicating the necessity of charge control processing is created for each process name and stored in a memory or the like. The system control unit 26 determines from the correspondence table data according to the necessity of the charging control process associated with the same name as the basic information.

さて、システム制御部26は、帯電制御処理が不要ならば(S104でNO)、S107に進む。一方、必要ならば(S104でYES)、システム制御部26は、コンソール端末28を介してオペレータより、帯電制御処理に用いる設定電圧の入力を受付け、これをS101で受付けた試料29の基本情報に対応付けてメモリ等に登録し(S105)、S106に進む。ここで、設定電圧は、試料29の全体に亘り帯電状態が均一となるように、つまり、「回路パターンに帯電ムラが発生しない」且つ「高さバラつきの計測時の弊害となるパターンに依存した帯電コントラストが発生しない」ように決定される。撮像において回路パターンに電子が入射しないミラープロジェクション式検査装置では、除電処理により大部分の試料29の帯電状態を均一にすることができる。   If the charging control process is unnecessary (NO in S104), the system control unit 26 proceeds to S107. On the other hand, if necessary (YES in S104), the system control unit 26 receives an input of the set voltage used for the charging control processing from the operator via the console terminal 28, and uses this as the basic information of the sample 29 received in S101. The information is registered in the memory or the like in association (S105) and the process proceeds to S106. Here, the set voltage depends on the pattern so as to make the charged state uniform over the entire sample 29, that is, “there is no uneven charging in the circuit pattern” and “a problem in measuring the height variation”. It is determined that no charging contrast occurs. In a mirror projection type inspection apparatus in which electrons are not incident on a circuit pattern during imaging, the charged state of most of the samples 29 can be made uniform by charge removal processing.

S106において、システム制御部26は、ホルダ211に載置された試料29の標準品(高さばらつき判定の基準となる試料)に、S105でこの試料29の基本情報に対応付けて登録した設定電圧を印加して、この試料29の標準品の帯電制御処理を行う。その後、S107に進む。   In S106, the system control unit 26 registers the set voltage registered in the standard product of the sample 29 placed on the holder 211 (the sample serving as a reference for height variation determination) in association with the basic information of the sample 29 in S105. Is applied, and the charge control processing of the standard sample 29 is performed. Then, it progresses to S107.

S107において、システム制御部26は、ステージ212の座標と、ホルダ211に載置されている試料29の回路パターンの座標との位置関係を調節するアラインメント工程に用いるアラインメント用テンプレートの登録処理を行う。本実施形態では、光学画像を使って大まかにアラインメントを行い(第1アラインメント工程)、その後、ミラー画像を使って詳細にアラインメントを行う(第2のアラインメント工程)。そこで、システム制御部26は、コンソール端末28を介してオペレータより受付けた指示に従い、予め撮像された試料29の標準品の光学画像を入手し、これを第1アラインメント用テンプレートとして、S101で受付けた試料29の基本情報に対応付けてメモリ等に登録する。同様に、予め撮像された試料29の標準品のミラー画像を入手し、これを第2アラインメント用テンプレートとして、S101で受付けた試料29の基本情報に対応付けてメモリ等に登録する。   In step S <b> 107, the system control unit 26 performs registration processing for an alignment template used in an alignment process for adjusting the positional relationship between the coordinates of the stage 212 and the coordinates of the circuit pattern of the sample 29 placed on the holder 211. In this embodiment, the optical image is roughly used for alignment (first alignment process), and then the mirror image is used for detailed alignment (second alignment process). Therefore, the system control unit 26 obtains an optical image of a standard product of the sample 29 imaged in advance in accordance with an instruction received from the operator via the console terminal 28, and accepts this in step S101 as a first alignment template. The information is registered in a memory or the like in association with the basic information of the sample 29. Similarly, a mirror image of a standard image of the sample 29 imaged in advance is obtained, and this is registered as a second alignment template in the memory or the like in association with the basic information of the sample 29 received in S101.

次に、システム制御部26は、コンソール端末28を介してオペレータより受付けた指示に従い、ステージ制御部24を制御してステージ212を移動させ、試料29のアラインメント(第1アラインメント、第2アラインメント)を行う場所の位置座標をS101で受付けた試料29の基本情報に対応付けてメモリ等に登録する(S108)。ここで、ステージ212の座標と、ホルダ211に載置されている試料29(回路パターン)の座標との位置関係を正確に調節するためには最低2つの場所でアラインメントを実行する必要がある。そこで、本実施形態では、上記のS107において、第1アラインメント用、第2アラインメント用2つのテンプレート(光学画像、ミラー画像)を登録し、S108において、アラインメントに用いる画像を取得するための最低2カ所の異なる試料29上の座標を、第1アラインメント用、第2アラインメント用それぞれについて2つずつ登録しておく。当然ながら、第1アラインメント用、第2アラインメント用の画像を取得する位置座標は、テンプレート画像を取得した位置座標とは異なる必要がある。   Next, the system control unit 26 moves the stage 212 by controlling the stage control unit 24 in accordance with an instruction received from the operator via the console terminal 28, and aligns the sample 29 (first alignment and second alignment). The position coordinates of the place to be performed are registered in the memory or the like in association with the basic information of the sample 29 received in S101 (S108). Here, in order to accurately adjust the positional relationship between the coordinates of the stage 212 and the coordinates of the sample 29 (circuit pattern) placed on the holder 211, it is necessary to perform alignment in at least two places. Therefore, in the present embodiment, two templates (optical image and mirror image) for the first alignment and the second alignment are registered in S107 described above, and at least two locations for acquiring images used for alignment in S108. Two different coordinates on the sample 29 are registered for each of the first alignment and the second alignment. Naturally, the position coordinates for acquiring the images for the first alignment and the second alignment need to be different from the position coordinates for acquiring the template image.

次に、システム制御部26は、ステージ制御部24を制御して、S108で登録された2カ所の位置座標にステージ212を移動させ、光学顕微鏡213および検出器2033で、アラインメント用の画像をそれぞれ撮像する。そして、得られた画像(光学画像、ミラー画像)を、S107で試料29の基本情報に対応付けて登録したアラインメント用テンプレートと比較することにより、アラインメントを行う(S109)。なお、アラインメント用画像の取得は、位置座標を登録するステップS108で実行してもよい。その場合は、得られた画像を、アラインメント画像用のインデックスと対応づけてメモリに格納しておき、ステップS109で画像を呼びだしてアラインメントを実行する。   Next, the system control unit 26 controls the stage control unit 24 to move the stage 212 to the two position coordinates registered in S108. The optical microscope 213 and the detector 2033 display the alignment images. Take an image. Then, alignment is performed by comparing the obtained image (optical image, mirror image) with the alignment template registered in association with the basic information of the sample 29 in S107 (S109). The alignment image may be acquired in step S108 for registering position coordinates. In that case, the obtained image is stored in the memory in association with the alignment image index, and the image is called in step S109 to execute the alignment.

具体的には、先ず、システム制御部26は、第1アラインメント工程を行う。コンソール端末28を介してオペレータより受付けた指示に従い、S107で登録した第1アラインメント用テンプレートの中から第1アラインメント用テンプレートを一つ選択すると共に、S109で撮像した2つ(或いは複数)の光学画像の中のいずれかの画像を選択する。そして、選択した第1アラインメント用テンプレートおよび光学画像をコンソール端末28に表示する。オペレータは、コンソール端末28に表示された第1アラインメント用テンプレートと光学画像とを比較し、両者のずれ(例えば回路パターンのエッジ部分等の特徴点のずれ)を観察する。この処理を、S109で取得した全ての光学画像について行い、かつ、第1アラインメント用テンプレートの全てについて行う。その結果得られたずれ量はコンソール端末28に入力する。システム制御部26は、コンソール端末28を介してオペレータより受付けたずれ量を、試料29の回路パターンの座標にステージ212の座標を合わせるための第1アラインメント量(オフセット量)として、S101で受付けた試料29の基本情報に対応付けてシステム制御部26に登録する。   Specifically, first, the system control unit 26 performs a first alignment process. In accordance with an instruction received from the operator via the console terminal 28, one of the first alignment templates is selected from the first alignment templates registered in S107, and two (or a plurality) of optical images captured in S109. Select one of the images. Then, the selected first alignment template and optical image are displayed on the console terminal 28. The operator compares the first alignment template displayed on the console terminal 28 with the optical image, and observes a shift between them (for example, a shift in feature points such as an edge portion of the circuit pattern). This process is performed for all the optical images acquired in S109 and for all of the first alignment templates. The deviation amount obtained as a result is input to the console terminal 28. The system control unit 26 receives the shift amount received from the operator via the console terminal 28 as a first alignment amount (offset amount) for matching the coordinates of the stage 212 with the coordinates of the circuit pattern of the sample 29 in S101. The information is registered in the system control unit 26 in association with the basic information of the sample 29.

次に、システム制御部26は、第2アラインメント工程を行う。コンソール端末28を介してオペレータより受付けた指示に従い、S107で登録した第2アラインメント用テンプレートの中から第2アラインメント用テンプレートを一つ選択すると共に、S109で撮像した2つ(或いは複数)のミラー画像の中のいずれかの画像を選択する。そして、選択した第2アラインメント用テンプレートおよびミラー画像をコンソール端末28に表示する。このとき、試料29の回路パターンの座標に第1アラインメント量を反映させて、ミラー画像を表示する。オペレータは、コンソール端末28に表示された第2アラインメント用テンプレートとミラー画像とを比較し、両者のずれ(例えば回路パターンのエッジ部分等の特徴点のずれ)を観察する。この処理を、S109で取得した全ての光学画像について行い、かつ第2アラインメント用テンプレートの全てについて行う。結果得られたずれ量はコンソール端末28に入力する。システム制御部26は、コンソール端末28を介してオペレータより受付けたずれ量を、試料29の回路パターンの座標にステージ212の座標を合わせるための第2アラインメント量(オフセット量)として、S101で受付けた試料29の基本情報に対応付けてシステム制御部26に登録する。   Next, the system control unit 26 performs a second alignment process. According to the instruction received from the operator via the console terminal 28, one second alignment template is selected from the second alignment templates registered in S107, and two (or a plurality) of mirror images captured in S109. Select one of the images. Then, the selected second alignment template and mirror image are displayed on the console terminal 28. At this time, a mirror image is displayed by reflecting the first alignment amount on the coordinates of the circuit pattern of the sample 29. The operator compares the second alignment template displayed on the console terminal 28 with the mirror image, and observes a shift between them (for example, a shift in feature points such as an edge portion of the circuit pattern). This process is performed for all the optical images acquired in S109 and for all of the second alignment templates. The deviation amount obtained as a result is input to the console terminal 28. The system control unit 26 receives the shift amount received from the operator via the console terminal 28 as a second alignment amount (offset amount) for aligning the coordinates of the stage 212 with the coordinates of the circuit pattern of the sample 29 in S101. The information is registered in the system control unit 26 in association with the basic information of the sample 29.

上述のアラインメント終了後、システム制御部26は、試料29の回路パターンの測定場所を検索するために用いる測定場所検索用テンプレートの登録処理を行う(S110)。本実施形態では、測定場所検索用テンプレートとして、予め低倍で撮像した測定場所のミラー画像およびこの測定場所のステージ212の座標を、コンソール端末28を介してオペレータより受付け、これをS101で受付けた試料29の基本情報に対応付けてメモリ等に登録する。ここで、ウェハ検査装置の場合には、低倍とは、ウェハ上に形成された回路パターンの繰り返し単位、例えば、露光ショット、ダイ、メモリマットなどの場所が、ウェハ上で特定できる程度の倍率を意味する。現時点の半導体ウェハにおいては、回路パターンの繰り返し単位は50μm〜200μm程度の大きさであり、取得画像の倍率で言えば500倍〜2000倍程度である。   After the above alignment is completed, the system control unit 26 performs a registration process of a measurement location search template used for searching for a measurement location of the circuit pattern of the sample 29 (S110). In this embodiment, as a measurement location search template, a mirror image of a measurement location imaged in advance at a low magnification and the coordinates of the stage 212 of this measurement location are received from the operator via the console terminal 28, and this is received in S101. The information is registered in a memory or the like in association with the basic information of the sample 29. Here, in the case of a wafer inspection apparatus, the low magnification means a magnification that can specify a repeating unit of a circuit pattern formed on a wafer, for example, a location such as an exposure shot, a die, or a memory mat on the wafer. Means. In the current semiconductor wafer, the repeating unit of the circuit pattern has a size of about 50 μm to 200 μm, and the magnification of the acquired image is about 500 to 2000 times.

次に、システム制御部26は、試料29上に形成された回路パターンの測定場所における高さばらつきを検査するための高さばらつき検査用テンプレートの登録処理を行う(S111)。具体的には、試料29の基本情報に対応付けらて登録されている第1アラインメント量および第2アラインメント量を用いてステージ212の座標を補正する。次に、この補正されたステージ212の座標を用いてステージ制御部24を制御し、S110で試料29の基本情報に対応付けて登録したいずれかの測定場所検索用テンプレートの測定場所にステージ212を移動させ、電子光学系制御部25を制御して、電子光学系20に低倍のミラー画像を撮像させる。それから、撮像したミラー画像とテンプレートのミラー画像とのパターンマッチングを行い、測定場所のステージ212の座標を決定する。次に、電子光学系制御部25を制御して、決定した座標により特定される測定場所のミラー画像を撮像する。このミラー画像は高さばらつきを検査する際に用いるミラー画像の撮像倍率と略同じ撮像倍率とする。そして、撮像したミラー画像から、この測定場所での高さばらつき検査用テンプレートを作成し、試料29の基本情報に対応付けてメモリ等に登録する。なお、高さばらつき検査用テンプレート作成処理の詳細は後述する。   Next, the system control unit 26 performs registration processing of a height variation inspection template for inspecting height variation at the measurement location of the circuit pattern formed on the sample 29 (S111). Specifically, the coordinates of the stage 212 are corrected using the first alignment amount and the second alignment amount registered in association with the basic information of the sample 29. Next, the stage control unit 24 is controlled using the corrected coordinates of the stage 212, and the stage 212 is placed at the measurement location of any measurement location search template registered in association with the basic information of the sample 29 in S110. The electron optical system controller 25 is controlled to cause the electron optical system 20 to capture a low-magnification mirror image. Then, pattern matching is performed between the captured mirror image and the template mirror image to determine the coordinates of the stage 212 at the measurement location. Next, the electron optical system control unit 25 is controlled to capture a mirror image of the measurement location specified by the determined coordinates. This mirror image has an imaging magnification that is substantially the same as the imaging magnification of the mirror image used when inspecting the height variation. Then, a height variation inspection template at this measurement location is created from the captured mirror image, and is registered in a memory or the like in association with the basic information of the sample 29. Details of the height variation inspection template creation processing will be described later.

さて、システム制御部26は、コンソール端末28を介してオペレータに高さばらつき検査用テンプレートの登録を続行するか否かを問い合わせ、続行する場合(S112でNO)はS110に戻り、続行しない場合(S112でYES)、つまり全ての測定場所での高さばらつき検査用テンプレートの登録が終了した場合は、このフローを終了する。   Now, the system control unit 26 inquires of the operator whether or not to continue the registration of the height variation inspection template via the console terminal 28, and when continuing (NO in S112), returns to S110 and does not continue ( If YES in S112), that is, if the registration of the height variation inspection templates at all measurement locations is completed, this flow is terminated.

以上により、試料29の検査レシピ情報が、この試料29の基本情報に対応付けられてメモリ等に登録される。   As described above, the inspection recipe information of the sample 29 is registered in the memory or the like in association with the basic information of the sample 29.

次に、高さばらつき検査用テンプレートの作成処理(図3のS111)を説明する。高さばらつき検査用テンプレートの作成処理には、試料29の標準品のミラー画像から高低差に関する情報をフィルタリングするためのフィルタパターンを作成する処理(フィルタパターン作成処理)と、試料29の標準品のミラー画像から検査試料29のミラー画像と比較するための参照パターンを作成する処理(参照パターン作成処理)とがある。以下、フィルタパターン作成処理および参照パターン作成処理のそれぞれについて説明する。   Next, a process for creating a height variation inspection template (S111 in FIG. 3) will be described. The height variation inspection template creation process includes a process of creating a filter pattern for filtering information about height difference from a mirror image of a standard sample of the sample 29 (filter pattern creation process), and a standard product of the sample 29. There is a process of creating a reference pattern for comparing with a mirror image of the inspection sample 29 from the mirror image (reference pattern creating process). Hereinafter, each of the filter pattern creation process and the reference pattern creation process will be described.

先ず、フィルタパターン作成処理について説明する。   First, the filter pattern creation process will be described.

図4はフィルタパターンの作成処理を説明するためのフロー図である。   FIG. 4 is a flowchart for explaining the filter pattern creation processing.

先ず、画像処理部27は、投影光学系203の検出器2033で検出されたミラー電子の強度に対応する信号を、ステージ制御部24の主制御装置241から送られてくるステージ212の座標信号に同期させて取り込む。そして、取り込んだ信号をAD変換してミラー画像を生成する(S1111)。試料29の標準品は、高さばらつきが極力小さいものが好ましい。高さばらつきが大きい試料29でミラー画像を取得すると、基準となるフィルタパターンの特性が悪くなり、後の高さばらつきの測定精度が悪くなる。   First, the image processing unit 27 converts a signal corresponding to the intensity of the mirror electrons detected by the detector 2033 of the projection optical system 203 into a coordinate signal of the stage 212 sent from the main control device 241 of the stage control unit 24. Capture in sync. Then, the captured signal is AD converted to generate a mirror image (S1111). The standard sample 29 is preferably one having as little height variation as possible. When a mirror image is acquired with the sample 29 having a large height variation, the characteristics of the reference filter pattern are deteriorated, and the measurement accuracy of the subsequent height variation is deteriorated.

次に、画像処理部27は、ミラー画像から周期性の高い2n×2nの画素サイズの領域(トリミングウインドウ)を選択してフーリエ変換(高速フーリエ変換)を行い、フーリエ変換画像を生成する(S1112)。そして、生成したフーリエ変換画像をシステム制御部26に送信する。システム制御部26は、画像処理部27から受信したフーリエ変換画像をコンソール端末28に表示する。   Next, the image processing unit 27 selects a region (trimming window) having a high 2n × 2n pixel size from the mirror image and performs Fourier transform (fast Fourier transform) to generate a Fourier transform image (S1112). ). Then, the generated Fourier transform image is transmitted to the system control unit 26. The system control unit 26 displays the Fourier transform image received from the image processing unit 27 on the console terminal 28.

次に、システム制御部26は、コンソール端末28を介してオペレータより、フーリエ変換画像を元に作成されたフィルタパターンを受け付ける。オペレータは、コンソール端末28に表示されたフーリエ変換画像を必要に応じて拡大し、元のミラー画像の周期性に起因したスポット301を確認する(S1113)。次に、オペレータは、マウス等のポインティングデバイスを用いてスポットの一つ一つを選択する。コンソール端末28は、オペレータにより選択されたスポット各々をマスクするフィルタパターンを生成し(S1114)、システム制御部26に送信する。ここで、マスクのサイズが大きすぎると、後述する逆フーリエ変換の際に高さばらつき情報が消失してしまう可能性がある。このため、コンソール端末28に、一つのスポットを隠すマスクのサイズを用途に応じて複数取り揃えておくことが好ましい。そして、微妙な高さばらつきを高精度に測定したい場合には小さなマスクを使用し、突出した高さばらつきのみ抽出したい場合には大きなマスクを使用するとよい。フーリエ変換画像中に確認できるスポットの全てにマスクをかけて逆フーリエ変換を行うことで、試料29の標準品が持つ高低差の周期成分(検査対象の回路パターンが本来持つ高さの周期成分)を除去することができる。   Next, the system control unit 26 receives a filter pattern created based on the Fourier transform image from the operator via the console terminal 28. The operator enlarges the Fourier transform image displayed on the console terminal 28 as necessary, and confirms the spot 301 due to the periodicity of the original mirror image (S1113). Next, the operator selects each spot using a pointing device such as a mouse. The console terminal 28 generates a filter pattern for masking each spot selected by the operator (S1114) and transmits it to the system control unit 26. Here, if the size of the mask is too large, the height variation information may be lost during the inverse Fourier transform described later. For this reason, it is preferable to prepare a plurality of mask sizes for concealing one spot on the console terminal 28 according to the application. A small mask may be used when it is desired to measure subtle height variations with high accuracy, and a large mask may be used when only protruding height variations are to be extracted. By performing inverse Fourier transform by masking all the spots that can be confirmed in the Fourier transform image, the periodic component of the height difference of the standard sample 29 (the periodic component of the original height of the circuit pattern to be inspected) Can be removed.

次に、システム制御部26は、コンソール端末28より受け付けたフィルタパターンを画像処理部27に送信する。画像処理部27は、システム制御部26から受信したフィルタパターンとフーリエ変換画像とを合成して、フーリエ変換画像をマスクする(S1115)。そして、マスクされたフーリエ変換画像を逆フーリエ変換し、逆フーリエ変換画像をシステム制御部26に送信する(S1116)。システム制御部26は、画像処理部27から受信した逆フーリエ変換画像をコンソール端末28に表示する。試料29の標準品が持つ高低差の周期成分(検査対象の回路パターンが本来持つ高さの周期成分)を除去できている場合、逆フーリエ変換画像はのっぺりした(均一な)画像となる。そこで、オペレータは、逆フーリエ変換画像のコントラストを評価し、その評価結果から上記のフィルタパターンを登録するか否かを判断する。そして、その判断結果をコンソール端末28に入力する。システム制御部26は、コンソール端末2に入力された判断結果がフィルタパターンの登録である場合、上記のフィルタパターンを試料29の基本情報に対応付けてメモリ等に登録する。一方、フィルタパターンを作り直す場合は、S1114に戻る。   Next, the system control unit 26 transmits the filter pattern received from the console terminal 28 to the image processing unit 27. The image processing unit 27 combines the filter pattern received from the system control unit 26 and the Fourier transform image, and masks the Fourier transform image (S1115). Then, the masked Fourier transform image is subjected to inverse Fourier transform, and the inverse Fourier transform image is transmitted to the system control unit 26 (S1116). The system control unit 26 displays the inverse Fourier transform image received from the image processing unit 27 on the console terminal 28. When the periodic component of the height difference of the standard sample 29 (periodic component of the height inherent in the circuit pattern to be inspected) can be removed, the inverse Fourier transform image is a flat (uniform) image. Therefore, the operator evaluates the contrast of the inverse Fourier transform image and determines whether or not to register the filter pattern from the evaluation result. Then, the determination result is input to the console terminal 28. When the determination result input to the console terminal 2 is the registration of the filter pattern, the system control unit 26 registers the above filter pattern in the memory or the like in association with the basic information of the sample 29. On the other hand, when recreating the filter pattern, the process returns to S1114.

次に、参照パターン作成処理について説明する。   Next, the reference pattern creation process will be described.

参照パターンには、ミラー画像そのものと、ミラー画像のフーリエ変画像に含まれている回路パターンの周期成分のみを逆フーリエ変換して生成された逆フーリエ変換画像と、がある。   The reference pattern includes a mirror image itself and an inverse Fourier transform image generated by performing an inverse Fourier transform on only a periodic component of a circuit pattern included in the Fourier transformed image of the mirror image.

参照パターンがミラー画像そのものである場合、画像処理部27は、投影光学系203の検出器2033で検出されたミラー電子の強度に対応する信号を、ステージ制御部24の主制御装置241から送られてくるステージ212の座標信号に同期させて取り込む。そして、取り込んだ信号をAD変換してミラー画像を生成し、これをシステム制御部26に送信する。システム制御部26は、画像処理部27から受信したミラー画像を参照パターンとして、試料29の基本情報に対応付けてメモリ等に登録する。   When the reference pattern is the mirror image itself, the image processing unit 27 receives a signal corresponding to the intensity of the mirror electrons detected by the detector 2033 of the projection optical system 203 from the main control device 241 of the stage control unit 24. Captured in synchronism with the coordinate signal of the incoming stage 212. The captured signal is AD-converted to generate a mirror image, which is transmitted to the system control unit 26. The system control unit 26 registers the mirror image received from the image processing unit 27 as a reference pattern in a memory or the like in association with the basic information of the sample 29.

一方、参照パターンが逆フーリエ変換画像である場合、画像処理部27は、生成したミラー画像をフーリエ変換し、フーリエ変換画像をフィルタリングして回路パターンの周期成分を抽出し、抽出した回路パターンの周期成分を逆フーリエ変換する。そして、この逆フーリエ変換画像をシステム制御部25に送信する。システム制御部26は、画像処理部27から受信した逆フーリエ変換画像を参照パターンとして、試料29の基本情報に対応付けてメモリ等に登録する。   On the other hand, when the reference pattern is an inverse Fourier transform image, the image processing unit 27 performs Fourier transform on the generated mirror image, filters the Fourier transform image to extract a periodic component of the circuit pattern, and extracts the period of the extracted circuit pattern. Inverse Fourier transform the component. Then, the inverse Fourier transform image is transmitted to the system control unit 25. The system control unit 26 registers the inverse Fourier transform image received from the image processing unit 27 as a reference pattern in a memory or the like in association with the basic information of the sample 29.

図5は、図3に示す検査レシピ作成処理においてコンソール端末28が表示するレシピ作成GUI画面の一例を示す図である。図5(A)は高さばらつき検査用テンプレートとしてフィルタパターンを登録する場合のGUI画面例を示しており、図5(B)は高さばらつき検査用テンプレートとして参照パターンを登録する場合のGUI画面例を示している。   FIG. 5 is a diagram showing an example of a recipe creation GUI screen displayed by the console terminal 28 in the inspection recipe creation process shown in FIG. FIG. 5A shows an example of a GUI screen when a filter pattern is registered as a height variation inspection template, and FIG. 5B is a GUI screen when a reference pattern is registered as a height variation inspection template. An example is shown.

図5(A)、(B)に示すように、高さばらつき検査用テンプレートの登録用GUI画面は、試料29(例えば半導体ウエハ)上に形成された回路パターンのレイアウトを表示するためのレイアウト表示窓41と、高さばらつきの抽出方法および計測方法を指定するための画像処理指定欄42と、ミラー画像および高さばらつき検査用テンプレートを含む各種画像を表示するための取得画像表示窓43と、高さばらつきを抽出し計測する際の画像処理パラメータを設定するためのパラメータ設定欄44と、を有する。   As shown in FIGS. 5A and 5B, the registration GUI screen for the height variation inspection template is a layout display for displaying the layout of the circuit pattern formed on the sample 29 (for example, a semiconductor wafer). A window 41, an image processing designation field 42 for designating a height variation extraction method and a measurement method, an acquired image display window 43 for displaying various images including a mirror image and a height variation inspection template, And a parameter setting field 44 for setting image processing parameters for extracting and measuring height variations.

レイアウト表示窓41は、回路パターンの測定場所の指定に用いられる。オペレータは、マウス等のポインティングデバイスを操作してポインタ45を操作し、回路パターンの測定場所を指定すると、コンソール端末28は、ポインタ45で指定された測定場所の情報をシステム制御部26に送信する。システム制御部26は、ステージ制御部24、光学顕微鏡213、および画像処理部27を制御し、ポインタ45で指定された測定場所の光学画像の画像データを取得し、これをコンソール端末28に送信する。コンソール端末28は、レイアウト表示子窓46に取得した光学画像の画像データを表示する。コンソール端末28は、取得画像表示窓43にミラー画像が表示されていない場合、この表示子窓46をアクティブにし、リアルタイムで光学画像を更新する。オペレータは、光学画像上の所望の領域をポインタ45で指定することで測定場所(計測領域)を登録することができる。なお、大小様々なパターンについて所望の領域が光学画像から指定できるよう、表示子窓46に表示される光学画像の倍率は変更することができる。登録された測定場所は、コンソール端末28により、レイアウト表示窓41上に、登録順を示すID番号と共にマーカ47で表示される。   The layout display window 41 is used for designating a circuit pattern measurement location. When the operator operates a pointing device such as a mouse to operate the pointer 45 and designates the measurement location of the circuit pattern, the console terminal 28 transmits information on the measurement location designated by the pointer 45 to the system control unit 26. . The system control unit 26 controls the stage control unit 24, the optical microscope 213, and the image processing unit 27, acquires image data of the optical image at the measurement location designated by the pointer 45, and transmits this to the console terminal 28. . The console terminal 28 displays the acquired image data of the optical image on the layout display window 46. When the mirror image is not displayed on the acquired image display window 43, the console terminal 28 activates the display window 46 and updates the optical image in real time. The operator can register a measurement location (measurement region) by designating a desired region on the optical image with the pointer 45. It should be noted that the magnification of the optical image displayed on the display window 46 can be changed so that a desired region can be designated from the optical image for various patterns. The registered measurement location is displayed by the marker 47 on the layout display window 41 together with the ID number indicating the registration order by the console terminal 28.

画像処理指定欄42は、高さばらつきの抽出方法および計測方法を指定するためチェックボックスを有する。本実施形態では、高さばらつきの抽出方法として、高速フーリエ変換方法(上述のフィルタパターン作成処理)および差画像方法(上述の参照パターン作成処理)のいずれかを指定できる。また、高さばらつきの計測方法として、ヒストグラム方法および面積比率方法のいずれかを指定できる。図5(A)は、高さばらつきの抽出方法として高速フーリエ変換方法が指定され、高さばらつきの計測方法としてヒストグラム方法が指定されている場合を、そして、図5(B)は、高さばらつきの抽出方法として差画像方法が指定され、高さばらつきの計測方法として面積比率方法が指定されている場合を例示している。なお、高さばらつきの計測方法については後述する。   The image processing designation field 42 has check boxes for designating a height variation extraction method and measurement method. In the present embodiment, either a fast Fourier transform method (the above-described filter pattern creation process) or a difference image method (the above-described reference pattern creation process) can be designated as a method for extracting height variation. Further, either a histogram method or an area ratio method can be designated as a method for measuring the height variation. FIG. 5A shows the case where the fast Fourier transform method is designated as the height variation extraction method, the histogram method is designated as the height variation measurement method, and FIG. 5B shows the height variation. The case where the difference image method is designated as the variation extraction method and the area ratio method is designated as the height variation measurement method is illustrated. A method for measuring the height variation will be described later.

取得画像表示窓43には、測定場所の高さばらつき検査用テンプレートを作成する際にオペレータが参照する画像が表示される。高さばらつきの抽出方法として高速フーリエ変換方法が指定されている場合は、図5(A)に示すように、ミラー画像、ミラー画像のフーリエ変換画像、フーリエ変換画像をトリミングするためのトリミングウインドウ431、フィルタパターン、およびフーリエ変換画像をフィルタパターンでマスクして逆フーリエ変換した逆フーリエ変換画像が表示される。また、高さばらつきの抽出方法として差画像方法が指定されている場合は、図5(B)に示すように、ミラー画像(参照パターン)のみ、あるいは、ミラー画像、ミラー画像のフーリエ変換画像、およびフーリエ変換画像から抽出した周期的成分を逆フーリエ変換した逆フーリエ変換画像(参照パターン)が表示される。取得画像表示窓43の下部には、光学画像およびミラー画像の切替ボタンがあり、切替ボタンにより光学画像が選択されている場合は、レイアウト表示子窓46に表示される光学画像がリアルタイムで更新される。一方、切替ボタンによりミラー画像が選択されている場合は、取得画像表示窓43内のミラー画像がリアルタイムで更新される。   The acquired image display window 43 displays an image that the operator refers to when creating a height variation inspection template at a measurement location. When the fast Fourier transform method is designated as the height variation extraction method, as shown in FIG. 5A, a mirror image, a Fourier transform image of the mirror image, and a trimming window 431 for trimming the Fourier transform image. Then, the inverse Fourier transform image obtained by performing inverse Fourier transform by masking the filter pattern and the Fourier transform image with the filter pattern is displayed. When the difference image method is designated as the height variation extraction method, as shown in FIG. 5B, only the mirror image (reference pattern), or the mirror image, the Fourier transform image of the mirror image, Then, an inverse Fourier transform image (reference pattern) obtained by performing inverse Fourier transform on the periodic component extracted from the Fourier transform image is displayed. At the bottom of the acquired image display window 43, there is an optical image / mirror image switching button. When an optical image is selected by the switching button, the optical image displayed in the layout display window 46 is updated in real time. The On the other hand, when the mirror image is selected by the switching button, the mirror image in the acquired image display window 43 is updated in real time.

高さばらつきの抽出方法として高速フーリエ変換方法が指定されている場合、パラメータ設定欄44は、図5(A)に示すように、画像処理(「FFT]、「IFFT」、「取消」、および「登録」のいずれか)の指定を受け付ける指定ボタン441と、フィルタパターンを作成する際に使用するフィルタパターン作成ウインドウ442と、取得画像表示窓43に表示するフィルタパターンのマスクのサイズを指定するための指定ボタン443と、取得画像表示窓43に表示されている逆FFT変換画像のヒストグラムを表示するヒストグラム表示窓444と、を有する。コンソール端末28は、取得画像表示窓43に表示されているトリミングウインドウ431内のFFT変換画像を拡大して、フィルタパターン作成ウインドウ442に表示する。このトリミングウインドウ431は、オペレータの操作により任意の位置に動かすことができる。指定ボタン443は、オペレータがプルダウンすることによりそのサイズを段階的に指定できる。オペレータによりトリミングウインドウ431内の任意の箇所がポインタ45で選択されると、コンソール端末28は、FFT変換画像の選択された箇所にマスクを設定し、このマスクをフィルタパターン作成ウインドウ442内に追加する。また、コンソール端末28は、指定ボタン441によりIFFTが選択されると、フィルタパターン作成ウインドウ442に表示されているフィルタパターンを取得画像表示窓43に表示すると共に、このフィルタパターンをIFFTの指示と共にシステム制御部26に送信する。そして、システム制御部26より受け取った逆FFT変換画像を取得画像表示窓43に表示すると共に、その周波数成分のヒストグラムをヒストグラム表示窓444に表示する。また、コンソール端末28は、指定ボタン441により登録が選択された場合、フィルタパターン作成ウインドウ442に表示されているフィルタパターンを高さばらつき検査用テンプレートとしてシステム制御部26に送信する。一方、指定ボタン441により取消が選択された場合は、取得画像表示窓43に表示されているフィルタパターンおよび逆FFT変換画像をクリアすると共に、フィルタパターン作成ウインドウ442およびヒストグラム表示窓444の内容をクリアする。   When the fast Fourier transform method is designated as the height variation extraction method, the parameter setting field 44 includes image processing (“FFT”, “IFFT”, “Cancel”, and “Cancel”, as shown in FIG. In order to designate the size of the filter pattern mask to be displayed on the acquired image display window 43, the designation button 441 for accepting designation of "any of registration"), the filter pattern creation window 442 used when creating the filter pattern And a histogram display window 444 for displaying a histogram of the inverse FFT transformed image displayed in the acquired image display window 43. The console terminal 28 enlarges the FFT converted image in the trimming window 431 displayed in the acquired image display window 43 and displays it on the filter pattern creation window 442. The trimming window 431 can be moved to an arbitrary position by an operator's operation. The size of the designation button 443 can be designated in stages by pulling down the operator. When the operator selects an arbitrary location in the trimming window 431 with the pointer 45, the console terminal 28 sets a mask at the selected location in the FFT converted image, and adds this mask to the filter pattern creation window 442. . When IFFT is selected by the designation button 441, the console terminal 28 displays the filter pattern displayed in the filter pattern creation window 442 in the acquired image display window 43, and displays the filter pattern together with the IFFT instruction in the system. It transmits to the control part 26. Then, the inverse FFT transformed image received from the system control unit 26 is displayed on the acquired image display window 43 and the histogram of the frequency component is displayed on the histogram display window 444. When the registration is selected by the designation button 441, the console terminal 28 transmits the filter pattern displayed in the filter pattern creation window 442 to the system control unit 26 as a height variation inspection template. On the other hand, when cancellation is selected by the designation button 441, the filter pattern and the inverse FFT converted image displayed in the acquired image display window 43 are cleared, and the contents of the filter pattern creation window 442 and the histogram display window 444 are cleared. To do.

高さばらつきの抽出方法として差画像方法が指定されている場合、パラメータ設定欄44は、図5(B)に示すように、画像処理(「取消」、および「登録」のいずれか)の指定を受け付ける指定ボタン445と、差画像の2値化に用いる閾値を設定するためのスライダ446と、を有する。コンソール端末28は、指定ボタン445により登録が選択された場合は、取得画像表示窓43に表示されている参照パターンを高さばらつき検査用テンプレートとして、スライダ446で設定された2値化の閾値と共に、システム制御部26に送信する。一方、指定ボタン445により取消が選択された場合は、取得画像表示窓43に表示されているミラー画像をクリアする。   When the difference image method is designated as the height variation extraction method, the parameter setting field 44 designates image processing (either “cancel” or “registration”) as shown in FIG. And a slider 446 for setting a threshold value used for binarization of the difference image. When registration is selected by the designation button 445, the console terminal 28 uses the reference pattern displayed in the acquired image display window 43 as a template for height variation inspection and the binarization threshold set by the slider 446. To the system control unit 26. On the other hand, when cancel is selected by the designation button 445, the mirror image displayed in the acquired image display window 43 is cleared.

図6は本発明の第1実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置の高さバラツキの検出処理を説明するためのフロー図である。   FIG. 6 is a flowchart for explaining the height variation detection processing of the mirror projection type inspection apparatus to which the first embodiment of the present invention is applied.

システム制御部26は、コンソール端末28を介してオペレータより、測長する試料29の基本情報の入力を受付けると、この基本情報に対応付けられてメモリ等に記憶されている検査レシピを読み出す(S201)。次に、システム制御部26は、読み出した検査レシピに帯電制御処理の設定電圧が含まれているか否かを調べることで、帯電制御処理の要否を判断する(S202)。帯電制御処理が不要と判断した場合は(S203でNO)、S206に進む。一方、帯電制御処理が必要と判断した場合は(S203でYES)、検査レシピから帯電制御処理の設定電圧を読出す(S204)。それから、システム制御
部26は、帯電制御部23を制御することで、ホルダ211に載置された試料29にこの設定電圧を印加して、この試料29に対して帯電制御処理を行う。その後、S206に進む。
When the system control unit 26 receives input of basic information of the sample 29 to be measured from the operator via the console terminal 28, the system control unit 26 reads out an inspection recipe stored in a memory or the like in association with the basic information (S201). ). Next, the system control unit 26 determines whether or not the charging control process is necessary by checking whether or not the read inspection recipe includes the set voltage for the charging control process (S202). If it is determined that the charging control process is unnecessary (NO in S203), the process proceeds to S206. On the other hand, when it is determined that the charging control process is necessary (YES in S203), the set voltage of the charging control process is read from the inspection recipe (S204). Then, the system control unit 26 controls the charge control unit 23 to apply the set voltage to the sample 29 placed on the holder 211 and perform a charge control process on the sample 29. Thereafter, the process proceeds to S206.

S206において、システム制御部26は、検査レシピからアラインメント量(第1アラインメント量および第2アラインメント量)を読み出す。そして、このアラインメント量を用いてステージ212の座標を補正し、アラインメントを行う(S207)。なお、ここでいうアラインメントとは、レシピに格納されたアラインメント量分だけ、ステージ位置にオフセット量を加える制御を意味する。   In S206, the system control unit 26 reads out the alignment amounts (the first alignment amount and the second alignment amount) from the inspection recipe. Then, using the alignment amount, the coordinates of the stage 212 are corrected and alignment is performed (S207). Here, the alignment means control for adding an offset amount to the stage position by the amount of alignment stored in the recipe.

上述のアラインメント終了後、システム制御部26は、試料29上に形成された回路パターンの測定場所を検索するために用いる測定場所検索用テンプレートを、検査レシピから読み出す(S208)。次に、システム制御部26は、アラインメントされたステージ212の座標を用いてステージ制御部24を制御して、S208で読み出した測定場所検索用テンプレートの測定場所にステージ212を移動させ、電子光学系制御部25を制御して、電子光学系20に低倍のミラー画像を撮像させる。それから、撮像したミラー画像と測定場所検索用テンプレートとのパターンマッチングを行い、測定場所のステージ212の座標を決定する(S209)。   After the above-described alignment is completed, the system control unit 26 reads a measurement location search template used to search for a measurement location of the circuit pattern formed on the sample 29 from the inspection recipe (S208). Next, the system control unit 26 controls the stage control unit 24 using the aligned coordinates of the stage 212, moves the stage 212 to the measurement location of the measurement location search template read in S208, and the electron optical system. The controller 25 is controlled to cause the electron optical system 20 to capture a low-magnification mirror image. Then, pattern matching is performed between the captured mirror image and the measurement location search template, and the coordinates of the stage 212 of the measurement location are determined (S209).

次に、システム制御部26は、S208で読み出した測定場所検索用テンプレートと同じ測定場所の高さばらつきを検査するための高さばらつき検査用テンプレートを、検査レシピから読み出す(S210)。それから、電子光学系制御部25を制御して、S209で決定された測定場所で高さばらつき検査用のミラー画像を撮像させる。そして、撮像したミラー画像と高さばらつき検査用テンプレートとを用いて、S209で決定された測定場所の高さばらつきを検査する(S211)。なお、高さばらつき検査処理の詳細は後述する。   Next, the system control unit 26 reads out a height variation inspection template for inspecting height variation at the same measurement location as the measurement location search template read out in S208 from the inspection recipe (S210). Then, the electron optical system control unit 25 is controlled to capture a mirror image for height variation inspection at the measurement location determined in S209. Then, using the captured mirror image and the height variation inspection template, the height variation at the measurement location determined in S209 is inspected (S211). Details of the height variation inspection process will be described later.

さて、システム制御部26は、検査レシピに登録されている全ての測定場所検索用テンプレートを用いて高さばらつきの検査を実施したか否か判定する。高さばらつき検査に用いていない測定場所検索用テンプレートがあるならば(S212でNO)、S208に戻ってこの測定場所検索用テンプレートを読み出す。一方、全ての測定場所検索用テンプレートを高さばらつき検査に用いたならば(S212でYES)、このフローを終了する。   Now, the system control unit 26 determines whether or not the height variation has been inspected using all the measurement location search templates registered in the inspection recipe. If there is a measurement location search template that is not used for the height variation inspection (NO in S212), the process returns to S208 to read this measurement location search template. On the other hand, if all the measurement location search templates have been used for the height variation inspection (YES in S212), this flow ends.

以上により、試料29の高さばらつきが検査される。   As described above, the height variation of the sample 29 is inspected.

次に、高さばらつき検査処理(図6のS211)を説明する。高さばらつき検査処理には、高さばらつき検査用テンプレートとしてフィルタパターンを用いるフィルタパターン方法と、参照パターンを用いる参照パターン方法とがある。以下、フィルタパターン方法および参照パターン方法のそれぞれについて説明する。   Next, the height variation inspection process (S211 in FIG. 6) will be described. The height variation inspection process includes a filter pattern method using a filter pattern as a height variation inspection template and a reference pattern method using a reference pattern. Hereinafter, each of the filter pattern method and the reference pattern method will be described.

図7は、フィルタパターン方法を説明するためのフロー図である。   FIG. 7 is a flowchart for explaining the filter pattern method.

先ず、画像処理部27は、投影光学系203の検出器2033で検出されたミラー電子の強度に対応する信号を、ステージ制御部24の主制御装置241から送られてくるステージ212の座標信号に同期させて取り込む。そして、取り込んだ信号をAD変換してミラー画像を生成する(S2111)。次に、画像処理部27は、生成したミラー画像にフーリエ変換(高速フーリエ変換)を行い、フーリエ変換画像を生成する(S2112)。そして、生成したフーリエ変換画像を、システム制御部26から受信したフィルタパターンと合成して、フーリエ変換画像をマスクする(S2113)。そして、マスクされたフーリエ変換画像を逆フーリエ変換し、逆フーリエ変換画像を生成する(S2114)。それから、画像処理部27は、逆フーリエ変換画像に対してスペクトル解析処理を実施し、その結果を示すヒストグラム分布データを生成する(S2115)。次に、画像処理部27は、ミラー画像、逆フーリエ変換画像、およびヒストグラム分布データをシステム制御部26に送信する。システム制御部26は、画像処理部27から受信したこれらのデータをコンソール端末28に送信する。試料29の標準品に対して、試料29の回路パターンの高さばらつきが小さい場合は、逆フーリエ変換画像はのっぺりした(均一な)画像となり、ヒストグラム分布データの幅が小さくなる。一方、試料29の標準品に対して、試料29の回路パターンの高さばらつきが大きい場合は、逆フーリエ変換画像はざらついた(不均一な)画像となり、ヒストグラム分布データの幅が大きくなる。したがって、オペレータは、ヒストグラム分布データの幅(例えば半値幅(頻度の半値における周波数成分の幅)で表すことができる)を確認することで試料29の高さばらつきの程度を確認することができる。なお、コンソール端末28がヒストグラム分布データの幅を計測し、これを高さばらつきデータとして表示してもよい。   First, the image processing unit 27 converts a signal corresponding to the intensity of the mirror electrons detected by the detector 2033 of the projection optical system 203 into a coordinate signal of the stage 212 sent from the main control device 241 of the stage control unit 24. Capture in sync. Then, the captured signal is AD converted to generate a mirror image (S2111). Next, the image processing unit 27 performs Fourier transform (fast Fourier transform) on the generated mirror image to generate a Fourier transform image (S2112). Then, the generated Fourier transform image is combined with the filter pattern received from the system control unit 26 to mask the Fourier transform image (S2113). Then, the masked Fourier transform image is subjected to inverse Fourier transform to generate an inverse Fourier transform image (S2114). Then, the image processing unit 27 performs a spectrum analysis process on the inverse Fourier transform image and generates histogram distribution data indicating the result (S2115). Next, the image processing unit 27 transmits the mirror image, the inverse Fourier transform image, and the histogram distribution data to the system control unit 26. The system control unit 26 transmits these data received from the image processing unit 27 to the console terminal 28. When the variation in the height of the circuit pattern of the sample 29 is small compared to the standard sample 29, the inverse Fourier transform image is a superimposed (uniform) image, and the width of the histogram distribution data is small. On the other hand, when the height variation of the circuit pattern of the sample 29 is larger than that of the standard sample 29, the inverse Fourier transform image is a rough (non-uniform) image, and the width of the histogram distribution data is increased. Therefore, the operator can confirm the degree of variation in the height of the sample 29 by confirming the width of the histogram distribution data (for example, it can be expressed by the half width (the width of the frequency component at the half value of the frequency)). The console terminal 28 may measure the width of the histogram distribution data and display it as height variation data.

図8は、参照パターン方法を説明するためのフロー図である。   FIG. 8 is a flowchart for explaining the reference pattern method.

先ず、画像処理部27は、投影光学系203の検出器2033で検出されたミラー電子の強度に対応する信号を、ステージ制御部24の主制御装置241から送られてくるステージ212の座標信号に同期させて取り込む。そして、取り込んだ信号をAD変換してミラー画像を生成する(S2211)。次に、画像処理部27は、生成したミラー画像と参照パターンとの差画像(ミラー画像-参照パターン)を生成する(S2212)。そして、差画像を構成する各画素の輝度値を所定の閾値で2値化処理する(S2213)。それから、画像処理部27は、ミラー画像、差画像、および2値化画像をシステム制御部26に送信する。システム制御部26は、画像処理部27から受信したこれらのデータをコンソール端末28に送信する。試料29の標準品に対して、試料29の回路パターンの高さばらつきが小さい場合は、2値化画像はのっぺりした(均一な)画像となり、黒領域(または白領域)の白領域(または黒領域)に対する面積比率が小さくなる。一方、試料29の標準品に対して、試料29の回路パターンの高さばらつきが大きい場合、2値化画像はざらついた(不均一な)画像となり、黒領域(または白領域)の白領域(または黒領域)に対する面積比率が大きくなる。したがって、オペレータは、2値化画像における黒領域(または白領域)の白領域(または黒領域)に対する面積比率を確認することで試料29の高さばらつきの程度を確認することができる。なお、コンソール端末28が白画素(または黒画素)数に対する黒画素(または白画素)数の割合を計測し、これを高さばらつきデータとして表示してもよい。   First, the image processing unit 27 converts a signal corresponding to the intensity of the mirror electrons detected by the detector 2033 of the projection optical system 203 into a coordinate signal of the stage 212 sent from the main control device 241 of the stage control unit 24. Capture in sync. Then, the captured signal is AD-converted to generate a mirror image (S2211). Next, the image processing unit 27 generates a difference image (mirror image-reference pattern) between the generated mirror image and the reference pattern (S2212). Then, the luminance value of each pixel constituting the difference image is binarized with a predetermined threshold (S2213). Then, the image processing unit 27 transmits the mirror image, the difference image, and the binarized image to the system control unit 26. The system control unit 26 transmits these data received from the image processing unit 27 to the console terminal 28. When the variation in height of the circuit pattern of the sample 29 is small compared to the standard sample 29, the binarized image becomes a flat (uniform) image, and the white area (or black area) of the black area (or white area) The area ratio with respect to (region) becomes small. On the other hand, when the variation in height of the circuit pattern of the sample 29 is large compared to the standard product of the sample 29, the binarized image becomes a rough (non-uniform) image, and the white region (or white region) of the black region (or white region) Alternatively, the area ratio to the black region) increases. Therefore, the operator can confirm the degree of height variation of the sample 29 by confirming the area ratio of the black region (or white region) to the white region (or black region) in the binarized image. The console terminal 28 may measure the ratio of the number of black pixels (or white pixels) to the number of white pixels (or black pixels), and display this as height variation data.

図9は、図6に示す高さばらつき検査処理においてコンソール端末28が表示する検査結果GUI画面の一例を示す図である。図9(A)はフィルタパターン方法による検査結果GUI画面例を示しており、図9(B)は参照パターン方法による検査結果GUI画面例を示している。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an inspection result GUI screen displayed on the console terminal 28 in the height variation inspection process illustrated in FIG. 6. FIG. 9A shows an example of an inspection result GUI screen by the filter pattern method, and FIG. 9B shows an example of an inspection result GUI screen by the reference pattern method.

図9(A)、(B)に示すように、検査結果GUI画面は、試料29(例えば半導体ウエハ)の回路パターンのレイアウトを表示するためのレイアウト表示窓51と、検査レシピで指定されている高さばらつきの抽出方法および計測方法を表示するための画像処理方法表示欄52と、処理の状況を表示する処理状況表示窓53と、進捗状況を表示する結果表示窓54と、を有する。   As shown in FIGS. 9A and 9B, the inspection result GUI screen is designated by a layout display window 51 for displaying a circuit pattern layout of a sample 29 (for example, a semiconductor wafer) and an inspection recipe. It has an image processing method display field 52 for displaying the height variation extraction method and measurement method, a processing status display window 53 for displaying the status of processing, and a result display window 54 for displaying the progress status.

レイアウト表示窓51には、試料29のどの領域を計測しているかがリアルタイムで表示される。システム制御部26は、図6のS209で設定した試料29の測定位置の情報をコンソール端末28に送信する。コンソール端末28は、レイアウト表示窓51において、測定場所にマーカ511を表示する。なお、検査開始に先立って、システム制御部26が試料29の全ての測定位置をコンソール端末28に送信し、コンソール端末28が、システム制御部26から予め受け取った全ての測定位置と、リアルタイムで送られてくる測定中の測定位置とを用いて、測定済領域512と、測定予定領域513とを識別できるように例えば色分け表示してもよい。   The layout display window 51 displays in real time which region of the sample 29 is being measured. The system control unit 26 transmits information on the measurement position of the sample 29 set in S209 of FIG. The console terminal 28 displays a marker 511 at the measurement location in the layout display window 51. Prior to the start of the inspection, the system control unit 26 transmits all measurement positions of the sample 29 to the console terminal 28, and the console terminal 28 transmits in real time all the measurement positions previously received from the system control unit 26. For example, the measured area 512 and the scheduled measurement area 513 may be displayed in a color-coded manner so that the measured area 512 and the scheduled measurement area 513 can be identified.

画像処理方法表示欄52には、検査レシピで指定されている高さばらつきの抽出方法および計測方法が表示される。本実施形態では、高さばらつきの抽出方法として、高速フーリエ変換方法(上述のフィルタパターン方法)および差画像方法(上述の参照パターン方法)のいずれかが表示される。また、高さばらつきの計測方法として、ヒストグラム方法および面積比率方法のいずれかが表示される。図9(A)は、高さばらつきの抽出方法として高速フーリエ変換方法が検査レシピで指定され、高さばらつきの計測方法としてヒストグラム方法が検査レシピで指定されている場合を、そして、図9(B)は、高さばらつきの抽出方法として差画像方法が検査レシピで指定され、高さばらつきの計測方法として面積比率方法が検査レシピで指定されている場合を例示している。   In the image processing method display field 52, the height variation extraction method and measurement method specified in the inspection recipe are displayed. In the present embodiment, either a fast Fourier transform method (the above-described filter pattern method) or a difference image method (the above-described reference pattern method) is displayed as a method for extracting height variation. In addition, either a histogram method or an area ratio method is displayed as a method for measuring the height variation. FIG. 9A shows a case where the fast Fourier transform method is designated by the inspection recipe as the height variation extraction method, and the histogram method is designated by the inspection recipe as the height variation measurement method. B) illustrates a case where the difference image method is designated by the inspection recipe as the height variation extraction method and the area ratio method is designated by the inspection recipe as the height variation measurement method.

処理状況表示窓53には、高さばらつき検査で取得された画像および検査結果の統計値が表示される。高さばらつきの抽出方法として高速フーリエ変換方法が検査レシピで指定されている場合は、図9(A)に示すように、ミラー画像、ミラー画像のフーリエ変換画像をフィルタパターンでマスクして逆フーリエ変換した逆フーリエ変換画像、逆フーリエ変換画像のヒストグラム、および、測定済領域のヒストグラムから得られる高さばらつきデータ(例えばヒストグラムの半値幅)の平均値が表示される。また、高さばらつきの抽出方法として差画像方法が検査レシピで指定されている場合は、図9(B)に示すように、ミラー画像、ミラー画像と参照パターンとの差画像、差画像の2値化画像、および、測定済領域の2値化画像から得られる高さばらつきデータ(例えば白領域(あるいは黒領域)の黒領域(あるいは白領域)に対する面積比率)の平均値が表示される。   In the processing status display window 53, an image acquired in the height variation inspection and a statistical value of the inspection result are displayed. When the fast Fourier transform method is specified in the inspection recipe as a method for extracting the height variation, as shown in FIG. 9A, the mirror image, the Fourier transform image of the mirror image is masked with a filter pattern, and inverse Fourier transform is performed. The average value of the transformed inverse Fourier transform image, the histogram of the inverse Fourier transform image, and the height variation data (for example, the half width of the histogram) obtained from the histogram of the measured region is displayed. Further, when the difference image method is specified in the inspection recipe as a method for extracting the height variation, as shown in FIG. 9B, the mirror image, the difference image between the mirror image and the reference pattern, and the difference image 2 are displayed. An average value of the height variation data obtained from the binarized image and the binarized image of the measured region (for example, the area ratio of the white region (or black region) to the black region (or white region)) is displayed.

そして、結果表示窓54には、計測日時、検査レシピのファイル名、検査結果の保存ファイル名、計測の進行状況等が表示される。また、結果表示窓54には、検査の開始および中止をオペレータから受け付けるための指定ボタン541が設けられている。オペレータは、指定ボタン541を操作することで随時、計測を中断、再開することができる。   The result display window 54 displays the measurement date and time, the file name of the inspection recipe, the file name of the inspection result, the progress of measurement, and the like. The result display window 54 is provided with a designation button 541 for accepting the start and stop of the inspection from the operator. The operator can interrupt and restart the measurement at any time by operating the designation button 541.

以上、本発明の第1実施形態について説明した。   The first embodiment of the present invention has been described above.

試料29の回路パターンに高低差がある場合、高さの異なる箇所近傍で引き戻されたミラー電子は、互いに異なる軌道を描き、高低差に応じた異なる焦点位置で結像する。したがって、このミラー画像を観察することで、高低差を検出することが可能である。本実施形態によれば、予め用意しておいた標準品の撮像画像(フィルタパターン、参照パターン)が示す高低差と、被検査物の撮像画像が示す高低差とを比較することにより、試料29の高さ方向のばらつきを検出できる。   When there is a height difference in the circuit pattern of the sample 29, the mirror electrons drawn back in the vicinity of different heights draw different trajectories and form images at different focal positions according to the height difference. Therefore, it is possible to detect the height difference by observing this mirror image. According to the present embodiment, the sample 29 is compared by comparing the height difference indicated by a standard captured image (filter pattern, reference pattern) prepared in advance with the height difference indicated by the captured image of the inspection object. Can detect variations in the height direction.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態では、上記の第1実施形態において、試料29の回路パターンの高低差以外の高さ方向の変動(例えば半導体ウェハの反り等による巨視的な高さ変動)が、高さばらつき検査結果に影響しないように補正する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, in the first embodiment described above, fluctuations in the height direction other than the height difference of the circuit pattern of the sample 29 (for example, macroscopic height fluctuations due to warpage of the semiconductor wafer, etc.) Correct so that it does not affect.

本実施形態のミラープロジェクション式検査装置は、図2に示す第1実施形態において、試料29とは別にホルダ211上に載置された高さ補正用標準品と、ホルダ211に載置された試料29および高さ補正用標準品の高さを計測する高さセンサと、を設けたものである。   In the first embodiment shown in FIG. 2, the mirror projection type inspection apparatus according to this embodiment includes a standard product for height correction placed on the holder 211 separately from the sample 29, and a sample placed on the holder 211. 29 and a height sensor for measuring the height of the standard product for height correction.

高さセンサは、試料29および高さ補正用標準品の面内でミラープロジェクション式検査装置が検出可能な欠陥領域よりも低い解像度である数μm〜数mmの領域の平均的な高さを計測できるようにしてある。これにより、試料29の巨視的な高さ変動(例えば半導体ウエハの数100μm程度の反り)を検出できる。このような高さセンサには、例えば光学式高さ検査装置(Zセンサ)等を用いることができる。   The height sensor measures the average height of an area of several μm to several mm, which is a resolution lower than the defect area that can be detected by the mirror projection inspection device in the plane of the sample 29 and the standard product for height correction. I can do it. Thereby, a macroscopic height variation of the sample 29 (for example, a warp of several hundred μm of the semiconductor wafer) can be detected. As such a height sensor, for example, an optical height inspection device (Z sensor) or the like can be used.

図10(A)は高さ補正用標準品の一例の概略図(正面図および底面図)である。図示するように、高さ補正用標準品は、表面に複数の段差50が設けられており、各段差面51には、標準試料52が設けられている。ホルダ211の基準点から各標準試料52までの高さは、高さ補正用標準品のホルダ211への取り付け時に高精度に測定されている。この例では、3つの標準試料52を異なる段差面51に配置しているが、標準試料52の数は当然、この数に限定されない。   FIG. 10A is a schematic diagram (a front view and a bottom view) of an example of a standard product for height correction. As shown in the figure, the standard product for height correction has a plurality of steps 50 on the surface, and a standard sample 52 is provided on each step surface 51. The height from the reference point of the holder 211 to each standard sample 52 is measured with high accuracy when the height correction standard product is attached to the holder 211. In this example, three standard samples 52 are arranged on different step surfaces 51, but the number of standard samples 52 is naturally not limited to this number.

図10(B)は高さ補正用標準品を構成する標準試料52の一例の概略図(正面図、底面図、および側面図)である。図示するように、標準試料52は、大きさおよび高さの異なる試料片53がマトリックス状に配置されて構成されている。この例では、行毎に同じ大きさの試料片53を配置し、そして、列毎に同じ高さの試料片53を配置している。なお、異なる大きさの試料片53を用意したのは、同じ高さであっても大きさが異なると、電子光学系20のフォーカス条件が異なってくるからである。試料片53の大きさは例えば試料29が半導体ウエハの場合、半導体プロセスのデザインルールに合わせてもよい。   FIG. 10B is a schematic diagram (a front view, a bottom view, and a side view) of an example of a standard sample 52 constituting a standard product for height correction. As shown in the figure, the standard sample 52 is configured by arranging sample pieces 53 having different sizes and heights in a matrix. In this example, the sample pieces 53 having the same size are arranged for each row, and the sample pieces 53 having the same height are arranged for each column. The reason why the sample pieces 53 having different sizes are prepared is that the focus conditions of the electron optical system 20 differ if the sizes are different even at the same height. For example, when the sample 29 is a semiconductor wafer, the size of the sample piece 53 may be matched with the design rule of the semiconductor process.

次に、上述の高さ補正用標準品を用いた電子光学系20の補正量算出処理を説明する。   Next, the correction amount calculation process of the electron optical system 20 using the above-described standard product for height correction will be described.

図11は本発明の第2実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置の電子光学系補正量算出処理を説明するためのフロー図である。   FIG. 11 is a flowchart for explaining the electron optical system correction amount calculation processing of the mirror projection type inspection apparatus to which the second embodiment of the present invention is applied.

先ず、システム制御部26は、帯電制御部23、ステージ制御部24、電子光学系制御部25、および画像処理部27を制御し、基準となる標準試料52の試料片53のうち、任意の大きさを持つ試料片53の各々についてミラー画像を撮像する(S301)。   First, the system control unit 26 controls the charging control unit 23, the stage control unit 24, the electron optical system control unit 25, and the image processing unit 27, and has an arbitrary size among the sample pieces 53 of the standard sample 52 serving as a reference. A mirror image is taken for each of the sample pieces 53 having a thickness (S301).

なお、ミラー画像は、対物レンズ2022の励磁を調整することにより、欠陥のコントラスト、大きさを任意に変更することができる。したがって、オペレータは、標準試料52の所望の高低差が強調されるように対物レンズ2022の励磁を調整することができる。つまり、同じ大きさの試料片53毎に、試料片53の高さに応じてミラー画像のコントラストが連続的に変化するよう対物レンズ2022の励磁を調整することができる。例えば、回路パターンのハーフピッチが100nmの半導体ウエハを試料29とする場合、大きさ100nmの試料片53が、その高さに応じてミラー画像のコントラストが連続的に変化するように、対物レンズ2022の励磁を調整することが好ましい。   In the mirror image, the contrast and size of the defect can be arbitrarily changed by adjusting the excitation of the objective lens 2022. Therefore, the operator can adjust the excitation of the objective lens 2022 so that the desired height difference of the standard sample 52 is emphasized. That is, the excitation of the objective lens 2022 can be adjusted so that the contrast of the mirror image continuously changes according to the height of the sample piece 53 for each sample piece 53 having the same size. For example, when a semiconductor wafer having a circuit pattern half pitch of 100 nm is used as the sample 29, the objective lens 2022 is formed so that the contrast of the mirror image of the sample piece 53 having a size of 100 nm changes continuously according to the height. It is preferable to adjust the excitation.

次に、システム制御部26は、同じ大きさを持つ試料片53各々のミラー画像を画像処理部27から受信し、これらのミラー画像を、ミラー画像撮像の光学条件、予めメモリ等に登録されている基準となる標準試料52の高さ情報、および試料片53の大きさ情報に対応付けて登録する(S302)。   Next, the system control unit 26 receives the mirror images of each of the sample pieces 53 having the same size from the image processing unit 27, and these mirror images are registered in the optical conditions of the mirror image capturing, the memory or the like in advance. Are registered in association with the height information of the standard sample 52 serving as a reference and the size information of the sample piece 53 (S302).

次に、システム制御部26は、帯電制御部23、ステージ制御部24、電子光学系制御部25、および画像処理部27を制御し、基準とする標準試料52と同じ光学条件で、S301で撮像した試料片53と同じ大きさを持つ試料片53各々のミラー画像を撮像する(S303)。そして、撮像したミラー画像を画像処理部27から受信すると、これらの試料片53のミラー画像と、S303で登録した基準とする標準試料52の試料片53各々のミラー画像とを、コンソール端末28に送信する。コンソール端末28は、これらのミラー画像を表示して、オペレータに光学条件の調整の必要性を判断させる(S304〜S308)。先ず、オペレータは、基準とする標準試料52のミラー画像と、比較対象の標準試料52のミラー画像とのコントラストを比較する。両者が異なる場合は(S304でNo)、中間レンズ2031の励磁を調整する(S305)。システム制御部26は、調整後の光学条件でミラー画像を撮像し(S308)、S304に戻る。この処理を、両者のコントラストが同じようになるまで繰り返す。   Next, the system control unit 26 controls the charging control unit 23, the stage control unit 24, the electron optical system control unit 25, and the image processing unit 27, and performs imaging in S301 under the same optical conditions as the standard sample 52 as a reference. A mirror image of each sample piece 53 having the same size as the sample piece 53 is taken (S303). When the captured mirror image is received from the image processing unit 27, the mirror image of these sample pieces 53 and the mirror image of each sample piece 53 of the standard sample 52 as a reference registered in S303 are displayed on the console terminal 28. Send. The console terminal 28 displays these mirror images and allows the operator to determine the necessity of adjusting the optical conditions (S304 to S308). First, the operator compares the contrast between the mirror image of the reference standard sample 52 and the mirror image of the standard sample 52 to be compared. If they are different (No in S304), the excitation of the intermediate lens 2031 is adjusted (S305). The system control unit 26 captures a mirror image under the adjusted optical conditions (S308), and returns to S304. This process is repeated until the contrast between the two becomes the same.

次に、オペレータは、基準とする標準試料52のミラー画像と、比較対象の標準試料52のミラー画像との倍率、回転を比較する。両者が異なる場合は(S306でNo)、投影レンズ2032の励磁を調整する(S307)。システム制御部26は、調整後の光学条件でミラー画像を撮像し(S308)、S304に戻る。この処理を、両者の倍率、回転が同じようになるまで繰り返す。   Next, the operator compares the magnification and rotation of the mirror image of the standard sample 52 as a reference and the mirror image of the standard sample 52 to be compared. If they are different (No in S306), the excitation of the projection lens 2032 is adjusted (S307). The system control unit 26 captures a mirror image under the adjusted optical conditions (S308), and returns to S304. This process is repeated until both magnifications and rotations are the same.

そして、コントラスト、倍率、回転のすべてにおいて、比較対象の標準試料52のミラー画像が基準とする標準試料52のミラー画像と同じようになったならば(S304、S306で共にYES)、そのときの光学条件を、予めメモリ等に登録されている比較対象の標準試料52の高さ情報および試料片53の大きさ情報に対応付けて登録する(S309)。   If the mirror image of the standard sample 52 to be compared becomes the same as the mirror image of the reference standard sample 52 in all of contrast, magnification, and rotation (both YES in S304 and S306), The optical conditions are registered in association with the height information of the standard sample 52 to be compared and the size information of the sample piece 53 registered in advance in a memory or the like (S309).

次に、システム制御部26は、全ての標準試料52について、光学条件の登録が終了したならば(S310でYES)、このフローを終了する。終了していないならば(S310でNO)、S303に戻って処理を続ける。   Next, the system control unit 26 ends this flow when registration of optical conditions for all the standard samples 52 is completed (YES in S310). If not completed (NO in S310), the process returns to S303 and continues.

図12は、図11に示す電子光学系補正量算出処理においてコンソール端末28が表示する光学系調節用GUI画面の一例を示す図である。   12 is a diagram showing an example of an optical system adjustment GUI screen displayed on the console terminal 28 in the electron optical system correction amount calculation process shown in FIG.

図12に示すように、光学系調節用GUI画面は、ホルダ211の大まかな位置を示すレイアウト表示窓61と、基準とする標準試料52および調整対象の標準試料52の画像を表示する試料画像表示窓62と、電子光学系20のパラメータを設定するためのパラメータ調整欄63と、標準試料52の画像モードの切替指示を受け付ける画像モード指示受付欄64と、調整対象の標準試料52の高さ、標準片53の大きさ、および電子光学系20のパラメータ設定値を表示すると共に、これらを登録するための登録指示受付欄65と、を有する。   As shown in FIG. 12, the GUI screen for adjusting the optical system has a layout display window 61 showing the approximate position of the holder 211, and a sample image display for displaying images of the standard sample 52 as a reference and the standard sample 52 to be adjusted. A window 62, a parameter adjustment column 63 for setting parameters of the electron optical system 20, an image mode instruction reception column 64 for receiving an instruction to switch the image mode of the standard sample 52, the height of the standard sample 52 to be adjusted, In addition to displaying the size of the standard piece 53 and the parameter setting values of the electron optical system 20, it has a registration instruction receiving field 65 for registering these.

レイアウト表示窓61は、標準試料51の指定に用いられる。オペレータは、マウス等のポインティングデバイスを操作してポインタ66を操作し、基準とする標準試料52の測定場所を指定すると、コンソール端末28は、ポインタ66で指定された測定場所をシステム制御部26に送信する。システム制御部26は、ステージ制御部24、光学顕微鏡213、および画像処理部27を制御し、ポインタ66で指定された測定場所の光学画像あるいはミラー画像を取得し、これをコンソール端末28に送信する。コンソール端末28は、試料画像表示窓62に、取得した基準とする標準試料52の画像データを表示する。同様に、オペレータは、マウス等のポインティングデバイスを操作してポインタ66を操作し、調整対象の標準試料52の測定場所を指定すると、コンソール端末28は、ポインタ66で指定された測定場所をシステム制御部26に送信する。システム制御部26は、ステージ制御部24、光学顕微鏡213、および画像処理部27を制御し、ポインタ66で指定された測定場所の光学画像あるいはミラー画像を取得し、これをコンソール端末28に送信する。コンソール端末28は、試料画像表示窓62に、取得した調整対象の標準試料52の画像データを表示する。   The layout display window 61 is used for specifying the standard sample 51. When the operator operates a pointing device such as a mouse to operate the pointer 66 and designates the measurement location of the standard sample 52 as a reference, the console terminal 28 sends the measurement location designated by the pointer 66 to the system control unit 26. Send. The system control unit 26 controls the stage control unit 24, the optical microscope 213, and the image processing unit 27, acquires an optical image or mirror image of the measurement location designated by the pointer 66, and transmits this to the console terminal 28. . The console terminal 28 displays the acquired image data of the standard sample 52 as a reference in the sample image display window 62. Similarly, when the operator operates a pointing device such as a mouse to operate the pointer 66 and designates the measurement location of the standard sample 52 to be adjusted, the console terminal 28 performs system control on the measurement location designated by the pointer 66. It transmits to the part 26. The system control unit 26 controls the stage control unit 24, the optical microscope 213, and the image processing unit 27, acquires an optical image or mirror image of the measurement location designated by the pointer 66, and transmits this to the console terminal 28. . The console terminal 28 displays the acquired image data of the standard sample 52 to be adjusted on the sample image display window 62.

試料画像表示窓62には、基準とする標準試料52の画像データと、調整対象の標準試料52の画像データとが並べて表示される。電子光学系20のパラメータ調整時には、調整対象の標準試料52の画像データが、パラメータ調整欄63でのパラメータ設定値が更新される毎に更新される。   In the sample image display window 62, the image data of the reference standard sample 52 and the image data of the standard sample 52 to be adjusted are displayed side by side. At the time of parameter adjustment of the electron optical system 20, the image data of the standard sample 52 to be adjusted is updated every time the parameter setting value in the parameter adjustment column 63 is updated.

パラメータ調整欄63は、電子光学系20の各種レンズのパラメータを調整するためのスケールバーを有する。オペレータがマウス等のポインティングデバイスを操作してスケールバーを操作すると、コンソール端末28は、スケールバーが示す電子光学系20の各種レンズのパラメータ値をシステム制御部26に送信する。システム制御部28はコンソール端末28から受け取ったパラメータ値を電子光学系制御部25に送信して、電子光学系制御部25に電子光学系20を調整させる。これにより、調整対象の標準試料52の画像データが調整される。オペレータはこのスケールバーを調整しながら、調整対象の標準
試料52の画像データが基準となる標準試料52の画像データと同じになるよう調整することができる。
The parameter adjustment column 63 has a scale bar for adjusting parameters of various lenses of the electron optical system 20. When the operator operates a scale bar by operating a pointing device such as a mouse, the console terminal 28 transmits parameter values of various lenses of the electron optical system 20 indicated by the scale bar to the system control unit 26. The system control unit 28 transmits the parameter value received from the console terminal 28 to the electron optical system control unit 25 and causes the electron optical system control unit 25 to adjust the electron optical system 20. Thereby, the image data of the standard sample 52 to be adjusted is adjusted. The operator can adjust the scale bar so that the image data of the standard sample 52 to be adjusted is the same as the image data of the standard sample 52 serving as a reference.

画像モード指示受付欄64は、光学画像を選択するための焦点ボタンと、ミラー画像を選択するための焦点ボタンと、電子光学系20の調整を受け付けるためのワブラボタンと、を有する。オペレータがマウス等のポインティングデバイスを操作して光学画像を選択するための焦点ボタンを操作すると、コンソール端末28は、光学画像取得指示をシステム制御部26に送信する。これを受けてシステム制御部28は、光学顕微鏡213を制御して光学顕微鏡213に光学画像を撮像させる。この光学画像は画像処理部27を介してシステム制御部26に送信され、システム制御部26からコンソール端末28へ送信される。また、オペレータがマウス等のポインティングデバイスを操作してミラー画像を選択するための焦点ボタンを操作すると、コンソール端末28は、ミラー画像取得指示をシステム制御部26に送信する。これを受けてシステム制御部28は、電子光学系20を制御して電子光学系20にミラー画像を撮像させる。このミラー画像は画像処理部27を介してシステム制御部26に送信され、システム制御部26からコンソール端末28へ送信される。また、オペレータがマウス等のポインティングデバイスを操作してワブラボタンを操作すると、コンソール端末28は、パラメータ調整欄63をアクティブにして、オペレータから電子光学系20のパラメータの調節を受付可能とする。   The image mode instruction reception column 64 includes a focus button for selecting an optical image, a focus button for selecting a mirror image, and a wobbler button for receiving adjustment of the electro-optical system 20. When the operator operates a focus button for selecting an optical image by operating a pointing device such as a mouse, the console terminal 28 transmits an optical image acquisition instruction to the system control unit 26. In response to this, the system control unit 28 controls the optical microscope 213 to cause the optical microscope 213 to capture an optical image. This optical image is transmitted to the system control unit 26 via the image processing unit 27, and is transmitted from the system control unit 26 to the console terminal 28. Further, when the operator operates a focus button for selecting a mirror image by operating a pointing device such as a mouse, the console terminal 28 transmits a mirror image acquisition instruction to the system control unit 26. In response to this, the system control unit 28 controls the electron optical system 20 to cause the electron optical system 20 to capture a mirror image. This mirror image is transmitted to the system control unit 26 via the image processing unit 27, and is transmitted from the system control unit 26 to the console terminal 28. When the operator operates a pointing device such as a mouse to operate a wobbler button, the console terminal 28 activates the parameter adjustment field 63 so that adjustment of the parameters of the electron optical system 20 can be accepted from the operator.

登録指示受付欄65は、調整対象の標準試料52の高さ、標準片53の大きさ、および電子光学系20のパラメータ設定値を表示するための今回値ボタンと、1つ前に登録した電子光学系20のパラメータ設定値を表示するための前回値ボタンと、調整対象の標準試料52の高さ、標準片53の大きさ、および電子光学系20のパラメータ設定値を登録するための保存ボタンと、を有する。オペレータがマウス等のポインティングデバイスを操作して保存ボタンを操作すると、コンソール端末28は、調整対象の標準試料52の高さ、標準片53の大きさ、および電子光学系20のパラメータ設定値(光学条件)をシステム制御部26に送信する。これを受けてシステム制御部28は、これらの情報を巨視的な高さ変動の補正情報としてメモリ等に記憶する。   The registration instruction reception field 65 includes a current value button for displaying the height of the standard sample 52 to be adjusted, the size of the standard piece 53, and the parameter setting value of the electron optical system 20, and the electronic device registered immediately before. A previous value button for displaying the parameter setting value of the optical system 20, a save button for registering the height of the standard sample 52 to be adjusted, the size of the standard piece 53, and the parameter setting value of the electron optical system 20 And having. When an operator operates a pointing device such as a mouse to operate a save button, the console terminal 28 causes the height of the standard sample 52 to be adjusted, the size of the standard piece 53, and parameter setting values (optical) of the electron optical system 20 to be adjusted. Condition) is transmitted to the system control unit 26. In response to this, the system control unit 28 stores these pieces of information in a memory or the like as macroscopic height fluctuation correction information.

次に、本実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置の検査レシピ作成処理、高さばらつき検出処理について説明する。   Next, an inspection recipe creation process and a height variation detection process of the mirror projection type inspection apparatus to which this embodiment is applied will be described.

本実施形態の検査レシピ作成処理は、図3に示す第1実施形態の検査レシピ作成処理のS111(高さばらつき検査用テンプレート受付・登録処理)において、高さセンサにより試料29の高さが測定され、システム制御部26が、電子光学系制御部25に、この高さおよび試料29の回路パターンの大きさに対応付けられてメモリ等に登録されている光学条件を用いて電子光学系20を制御させ、ミラー画像を撮像させる。その他は、図3に示す第1実施形態の検査レシピ作成処理と同様である。   In the inspection recipe creation process of the present embodiment, the height of the sample 29 is measured by the height sensor in S111 (the height variation inspection template reception / registration process) of the inspection recipe creation process of the first embodiment shown in FIG. Then, the system control unit 26 causes the electron optical system control unit 25 to connect the electron optical system 20 using the optical conditions registered in the memory or the like in association with the height and the size of the circuit pattern of the sample 29. Control and cause mirror image to be taken. Others are the same as the inspection recipe creation processing of the first embodiment shown in FIG.

また、本実施形態の高さばらつき検出処理は、図6に示す第1実施形態の高さばらつき検出処理のS211(高さばらつき検査)において、高さセンサにより試料29の高さが測定され、システム制御部26が、電子光学系制御部25に、この高さおよび試料29の回路パターンの大きさに対応付けられてメモリ等に登録されている光学条件を用いて電子光学系20を制御させ、ミラー画像を撮像させる。その他は、図6に示す第1実施形態の高さばらつき検出処理と同様である。   In the height variation detection process of the present embodiment, the height of the sample 29 is measured by the height sensor in S211 (height variation inspection) of the height variation detection process of the first embodiment shown in FIG. The system control unit 26 causes the electron optical system control unit 25 to control the electron optical system 20 using the optical conditions registered in the memory or the like in association with the height and the size of the circuit pattern of the sample 29. Then, a mirror image is taken. The rest is the same as the height variation detection process of the first embodiment shown in FIG.

以上、本発明の第2実施形態について説明した。   The second embodiment of the present invention has been described above.

本実施形態によれば、上記の第1実施形態の効果に加え、試料29の回路パターンの高低差以外の高さ方向の変動(例えば半導体ウェハの反り等による巨視的な高さ変動)が、高さばらつき検査結果に影響しないように補正することができる。   According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment described above, fluctuations in the height direction other than the height difference of the circuit pattern of the sample 29 (for example, macroscopic height fluctuations due to warpage of the semiconductor wafer, etc.) Correction can be made so as not to affect the height variation inspection result.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態を説明する。本実施形態では、上記の第1実施形態または第2実施形態において、試料29の回路パターンの高低差をAFMを用いて測定できるようにしている。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the height difference of the circuit pattern of the sample 29 can be measured using the AFM in the first embodiment or the second embodiment.

図13は本発明の第3実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置の概略図である。図示するように、本実施形態のミラープロジェクション式検査装置は、図2に示す第1実施形態、あるいは第2実施形態において、AFM用資料室31を追加したものである。   FIG. 13 is a schematic view of a mirror projection type inspection apparatus to which the third embodiment of the present invention is applied. As shown in the figure, the mirror projection type inspection apparatus of this embodiment is obtained by adding an AFM material chamber 31 in the first embodiment or the second embodiment shown in FIG.

試料室31には、AFM32と、試料29を載せるホルダ33と、AFM32の針に対して垂直方向に試料29を移動させるステージ34と、AFM用光学顕微鏡35と、試料29をホルダ211からホルダ33へ搬送する搬送部(不図示)と、ステージ34を制御するステージ制御部(不図示)と、を有する。なお、試料室31は、試料室21と異なり、真空排気されている必要はない。資料室31内は大気環境でもよい。   In the sample chamber 31, the AFM 32, the holder 33 for placing the sample 29, the stage 34 for moving the sample 29 in the direction perpendicular to the needle of the AFM 32, the AFM optical microscope 35, and the sample 29 from the holder 211 to the holder 33. And a stage control unit (not shown) for controlling the stage 34. Unlike the sample chamber 21, the sample chamber 31 does not need to be evacuated. The inside of the material room 31 may be an atmospheric environment.

AFM32は、先端曲率がサブμmの細い針を用いて被検査物の表面を走査し、針の高さ方向の移動量を走査に同期させ画像化することで、被検査物の高さ方向の形状を測定する。AFM32には、既存の装置を用いることができる。AFM用光学顕微鏡35は、AFM32による測定箇所を探索するのに用いられる。   The AFM 32 scans the surface of the object to be inspected using a thin needle having a tip curvature of sub μm, and images the image in synchronism with the movement amount of the needle in the height direction. Measure the shape. An existing device can be used for the AFM 32. The AFM optical microscope 35 is used to search for a measurement location by the AFM 32.

次に、本発明の第3実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置の検査処理について説明する。本実施形態のミラープロジェクション式検査装置の検査処理は、ミラー画像を用いた高さばらつきの検査処理と、AFMを用いた高低差のレビュー処理とに分けることができる。   Next, an inspection process of the mirror projection type inspection apparatus to which the third embodiment of the present invention is applied will be described. The inspection process of the mirror projection type inspection apparatus of the present embodiment can be divided into an inspection process for variation in height using a mirror image and a review process for difference in height using an AFM.

図14(A)は本発明の第3実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置の高さバラツキの検査処理を説明するためのフロー図であり、図14(B)は本発明の第3実施形態が適用されたミラープロジェクション式検査装置のAFMを用いた高低差のレビュー処理を説明するためのフロー図である。   FIG. 14 (A) is a flowchart for explaining the inspection process of the height variation of the mirror projection type inspection apparatus to which the third embodiment of the present invention is applied, and FIG. 14 (B) is the third embodiment of the present invention. It is a flowchart for demonstrating the review process of height difference using AFM of the mirror projection type inspection apparatus to which the embodiment is applied.

図14(A)を用いて、高さバラツキの検査処理を説明する。先ず、試料29が図示していない搬送部によって試料室21に搬入され、ホルダ211上に載置される(S401)。システム制御部26は、図6に示すフローを実施して、試料29の高さばらつきを検査する(S402)。そして、検査結果をコンソール端末28に出力すると共に、コンソール端末28を介してオペレータからAFMによるレビューの要否を受け付ける(S403)。   With reference to FIG. 14A, an inspection process for height variation will be described. First, the sample 29 is carried into the sample chamber 21 by a transport unit (not shown) and placed on the holder 211 (S401). The system control unit 26 performs the flow shown in FIG. 6 and inspects the height variation of the sample 29 (S402). Then, the inspection result is output to the console terminal 28, and the necessity of review by AFM is received from the operator via the console terminal 28 (S403).

コンソール端末28から受け取ったAFMによるレビューの要否が「要」の場合(S403でYES)、システム制御部26はコンソール端末28を介してオペレータから試料29のレビュー場所の指定(例えばレビュー場所のミラー画像の指定)を受け付ける(S404)。それから、試料29は、図示していない搬送部によって試料室21から試料室31へ搬送される(S405)。   When the necessity of review by the AFM received from the console terminal 28 is “necessary” (YES in S403), the system control unit 26 designates the review location of the sample 29 from the operator via the console terminal 28 (for example, a mirror of the review location). Image designation) is accepted (S404). Then, the sample 29 is transported from the sample chamber 21 to the sample chamber 31 by a transport unit (not shown) (S405).

一方、コンソール端末28から受け取ったAFMによるレビューの要否が「否」の場合(S403でNO)、残りの試料29があるならば(S406でYES)、S401に戻る。ないならば(S406でNO)、このフローを終了する。   On the other hand, if the necessity of review by the AFM received from the console terminal 28 is “No” (NO in S403), if there is a remaining sample 29 (YES in S406), the process returns to S401. If not (NO in S406), this flow ends.

図14(B)を用いて、高低差のレビュー処理を説明する。先ず、試料29が図示していない搬送部によって試料室31に搬入され、ホルダ33上に載置される(S411)。システム制御部26は、図示していないステージ制御部を制御してステージ34を移動させることにより、AFM32に試料29のS404で受け付けたレビュー場所の高低差を測定させる。そして、測定結果を、図14(A)のフローで取得したレビュー場所のミラー画像と共に、コンソール端末28に送信する。これを受けて、コンソール端末28は、レビュー場所のミラー画像および測定結果を表示する(S412)。なお、ステージ212の座標系と、ステージ34の座標系とは、予め対応関係がとれているものとする。   The height difference review process will be described with reference to FIG. First, the sample 29 is carried into the sample chamber 31 by a transport unit (not shown) and placed on the holder 33 (S411). The system control unit 26 controls the stage control unit (not shown) to move the stage 34, thereby causing the AFM 32 to measure the height difference of the review place received in S404 of the sample 29. Then, the measurement result is transmitted to the console terminal 28 together with the mirror image of the review place acquired in the flow of FIG. In response to this, the console terminal 28 displays the mirror image of the review location and the measurement result (S412). Note that the coordinate system of the stage 212 and the coordinate system of the stage 34 have a correspondence relationship in advance.

ここで、ステージ212の座標系とステージ34の座標系との対応関係の調整について説明する。   Here, the adjustment of the correspondence between the coordinate system of the stage 212 and the coordinate system of the stage 34 will be described.

ミラープロジェクション方式による高さばらつき検査では、ステージ212とホルダ211に載置された試料29との座標補正、および光学顕微鏡213と電子光学系20との座標補正が行われる。ステージ212とホルダ211に載置された試料29との座標補正は、試料29をホルダ211に載置する際に発生する位置ズレを補正することが目的であり、上記のアラインメント処理で座標補正値(dxiopt,dyiopt)が計測される。この処理はホルダ211に試料29を載置する都度行う必要がある。一方、光学顕微鏡213と電子光学系20との座標補正は、光学顕微鏡213と電子光学系20との相対的な距離を計測することが目的であり、試料29を交換する都度ごとに行う必要はない。この相対的な距離の計測は、光学顕微鏡213および電子光学系20の調整時に行う測定である。ステージ212とホルダ211に載置された試料29との座標補正値(dxiopt,dyiopt)は試料29の検査レシピファイルの一部として、また、光学顕微鏡213と電子光学系20との座標補正値(dxins,dyins)は、ミラープロジェクション式検査装置の調整データとして、システム制御部26のメモリ等に個別に記憶される。   In the height variation inspection by the mirror projection method, coordinate correction between the stage 212 and the sample 29 placed on the holder 211 and coordinate correction between the optical microscope 213 and the electron optical system 20 are performed. The purpose of the coordinate correction between the stage 212 and the sample 29 placed on the holder 211 is to correct a positional deviation that occurs when the sample 29 is placed on the holder 211. The coordinate correction value is obtained by the alignment process described above. (Dxiopt, dyiopt) is measured. This process needs to be performed every time the sample 29 is placed on the holder 211. On the other hand, the coordinate correction between the optical microscope 213 and the electron optical system 20 is for the purpose of measuring the relative distance between the optical microscope 213 and the electron optical system 20, and needs to be performed every time the sample 29 is replaced. Absent. This relative distance is measured when adjusting the optical microscope 213 and the electron optical system 20. The coordinate correction values (dxiopt, dyopt) between the stage 212 and the sample 29 placed on the holder 211 are used as part of the inspection recipe file of the sample 29, and the coordinate correction values between the optical microscope 213 and the electron optical system 20 ( dxins, dyins) are individually stored in the memory or the like of the system control unit 26 as adjustment data of the mirror projection type inspection apparatus.

AFMによる高低差の計測でも、ステージ34とホルダ33に載置された試料29との座標補正、およびAFM用光学顕微鏡35とAFM32との座標補正が行われる。ステージ34とホルダ33に載置された試料29との座標補正は、試料29をホルダ33に載置した際に発生する位置ズレを補正することが目的であり、上記のアラインメント処理と同様の処理を行うことで座標補正値(dxaopt,dyaopt)が計測される。この処理はホルダ33に試料29を搭載する都度行う必要がある。一方、AFM用光学顕微鏡35とAFM32との座標補正は、AFM用光学顕微鏡35とAFM32との相対的な距離を計測することが目的であり、試料29を交換する都度行う必要はない。この相対的な距離の計測は、AFM用光学顕微鏡213およびAFM32の調整時に行う測定である。ステージ34とホルダ33に搭載された試料29の座標補正値(dxaopt,dyaopt)は試料29の検査レシピファイルの一部として、また、AFM用光学顕微鏡35とAFM32との座標補正値(dxafm,dyafm)は、AFMの調整データとして、システム制御部26のメモリ等に個別に記憶される。   Even in the measurement of the height difference by the AFM, the coordinate correction between the stage 34 and the sample 29 placed on the holder 33 and the coordinate correction between the AFM optical microscope 35 and the AFM 32 are performed. The purpose of the coordinate correction between the stage 34 and the sample 29 placed on the holder 33 is to correct a positional shift that occurs when the sample 29 is placed on the holder 33, and the same process as the alignment process described above. As a result, the coordinate correction values (dxaopt, dyaopt) are measured. This process needs to be performed every time the sample 29 is mounted on the holder 33. On the other hand, the coordinate correction between the AFM optical microscope 35 and the AFM 32 is intended to measure the relative distance between the AFM optical microscope 35 and the AFM 32, and need not be performed every time the sample 29 is replaced. The relative distance is measured when adjusting the AFM optical microscope 213 and the AFM 32. The coordinate correction values (dxaopt, dyaopt) of the sample 29 mounted on the stage 34 and the holder 33 are part of the inspection recipe file of the sample 29, and the coordinate correction values (dxafm, dyafm) of the AFM optical microscope 35 and the AFM 32. ) Is individually stored in the memory or the like of the system control unit 26 as AFM adjustment data.

ステージ位置測定装置241は、ステージ211の座標を(Xi+dxiopt+dxins,Yi+dyiopt+dyins)と計測する。しかし、上記の補正値(dxiopt,dyiopt)、(dxins,dyins)を保存しておくことで、ステージ241の補正座標(Xi,Yi)を算出することができる。AFMでレビューを行う場合、ステージ211の補正座標(Xi,Yi)を、ステージ34の座標(Xa,Ya)とし、上記の補正値(dxaopt,dyaopt)、(dxafm,dyafm)を用いて、ステージ34の補正座標を算出する。これにより、高さばらつき検査で検知した欠陥部
の座標に基づいてAFMでレビューを行うことが可能になる。
The stage position measurement device 241 measures the coordinates of the stage 211 as (Xi + dxiopt + dxins, Yi + dyiopt + dyins). However, the correction coordinates (Xi, Yi) of the stage 241 can be calculated by storing the correction values (dxiopt, dyiopt) and (dxins, dyins). When reviewing with AFM, the correction coordinates (Xi, Yi) of the stage 211 are set to the coordinates (Xa, Ya) of the stage 34, and the above correction values (dxaopt, dyaopt), (dxafm, dyafm) are used. 34 correction coordinates are calculated. As a result, it becomes possible to perform a review with AFM based on the coordinates of the defective portion detected by the height variation inspection.

さて、試料29は、レビューが終了すると、図示していない搬送部によって試料室31から搬出される(S413)。そして、S411に戻り、新しいレビュー対象の試料29が試料室31に搬入されるのを待つ(S411)。   Now, when the review is completed, the sample 29 is unloaded from the sample chamber 31 by a transport unit (not shown) (S413). Then, the process returns to S411 and waits for a new sample 29 to be reviewed to be carried into the sample chamber 31 (S411).

図15はレビュー場所のミラー画像および測定結果を模式的に表した図である。ここで、符号71はレビュー場所のミラー画像、符号72はミラー画像71中のA1-A2区間のAFMによる高低差の測定結果を示すグラフ(ラインプロファイル)、そして、符号72はミラー画像71中のB1-B2区間のAFMによる高低差の測定結果を示すグラフ(ラインプロファイル)である。ミラー画像71のコントラストは、ラインプロファイル72、73において、試料29の表面の高低差として測定される。オペレータは、この測定結果から、高さばらつき検出処理により回路パターンの高さばらつきが検出された試料29の表面の高低差を確認することができる。   FIG. 15 is a diagram schematically showing a mirror image of a review place and a measurement result. Here, reference numeral 71 is a mirror image of the review location, reference numeral 72 is a graph (line profile) showing a measurement result of height difference by AFM in the A1-A2 section in the mirror image 71, and reference numeral 72 is a mirror image 71 It is a graph (line profile) which shows the measurement result of the height difference by AFM of a B1-B2 section. The contrast of the mirror image 71 is measured as the height difference of the surface of the sample 29 in the line profiles 72 and 73. From this measurement result, the operator can confirm the height difference of the surface of the sample 29 from which the height variation of the circuit pattern is detected by the height variation detection process.

図16は図14(A)、(B)に示す処理においてコンソール端末28が表示するレビューGUI画面の一例を示す図である。図16(A)は図14(A)のS404においてレビュー条件を設定する場合のレビュー条件設定GUI画面例を示しており、図16(B)は図14(B)のS412においてレビュー結果を表示するレビュー結果表示GUI画面例を示している。   FIG. 16 is a diagram showing an example of the review GUI screen displayed by the console terminal 28 in the processing shown in FIGS. 14 (A) and 14 (B). FIG. 16A shows an example of the review condition setting GUI screen when setting the review condition in S404 of FIG. 14A, and FIG. 16B displays the review result in S412 of FIG. 14B. The review result display GUI screen example to be shown is shown.

図16(A)に示すように、レビュー条件設定GUI画面は、レビュー対象領域の位置を示すレイアウト表示窓81と、高さばらつきの抽出方法および計測方法を指定するための画像処理指定欄82と、レビュー条件を設定するためのレビュー条件設定欄83と、結果を登録するための登録設定欄84と、を有する。   As shown in FIG. 16A, the review condition setting GUI screen includes a layout display window 81 indicating the position of the review target area, an image processing designation field 82 for designating a method for extracting and measuring a height variation. , A review condition setting field 83 for setting a review condition, and a registration setting field 84 for registering a result.

レイアウト表示窓81には、高さばらつきの検査領域811およびアラインメント場所812が表示される。画像処理指定欄82には、検査レシピ作成の際にオペレータが入力した結果がそのまま表示される。   The layout display window 81 displays a height variation inspection area 811 and an alignment location 812. In the image processing designation field 82, the result input by the operator when creating the inspection recipe is displayed as it is.

レビュー条件設定欄83は、レビュー時間(レビューに要する時間で許容できる最大時間)を受け付けるための入力欄と、サンプリング率(高さばらつき検査処理で検出した全ての欠陥のうちのレビューする欠陥の割合)を受け付けるための入力欄と、サンプリング方法(高さばらつき検査処理で検出した欠陥のサンプリングの仕方)と、AFMモードの指定を受け付けるための入力欄と、サンプリング数(レビュー候補の欠陥数)を受け付けるための入力欄と、レビューできる最大の欠陥数(最大レビュー点数)を表示するための表示欄と、を有する。   The review condition setting field 83 includes an input field for receiving a review time (the maximum time allowed for the review) and a sampling rate (the ratio of defects to be reviewed among all defects detected in the height variation inspection process). ) Input field for receiving, sampling method (how to sample defects detected by height variation inspection processing), input field for receiving designation of AFM mode, and sampling number (number of defects of review candidates) An input field for receiving and a display field for displaying the maximum number of defects that can be reviewed (maximum number of review points) are provided.

ここで、最大レビュー点数は、レビュー時間、サンプリング率、およびサンプリング数により定まる。オペレータが決めたサンプリング率でレビュー候補の欠陥を全てレビューできる場合は、サンプリング数とサンプリング率との積が最大レビュー点数となる。一方、コンソール端末28は、レビュー時間以内にオペレータが決めたサンプリング率でサンプリング候補の欠陥を全てレビューできない場合、システム制御部26は、レビュー時間以内にサンプリング候補の欠陥を全てレビューできるように、サンプリング率を自動調整する。なお、サンプリング方法で「Random」を指定すると、システム制御部26は
、高さばらつき検査処理で検出した全ての欠陥の中から無作為にレビューする欠陥を決めレビューを行う。また、「特定ダイ」を指定すると、システム制御部26は、指定されたダイのみ規定の時間以内でレビューが終了するようにサンプリング率を自動調整する。更に、このサンプリング方法で指定するコマンドは、オペレータが自由に作成できるようになっている。サンプリング方法を適切に選ぶことによって、より短時間で、効果的なレビューを行うことができる。
Here, the maximum number of review points is determined by the review time, the sampling rate, and the number of samplings. When all the defects of review candidates can be reviewed at the sampling rate determined by the operator, the product of the number of samplings and the sampling rate is the maximum number of review points. On the other hand, if the console terminal 28 cannot review all sampling candidate defects within the review time at the sampling rate determined by the operator, the system control unit 26 performs sampling so that all sampling candidate defects can be reviewed within the review time. Automatically adjust the rate. When “Random” is designated as the sampling method, the system control unit 26 determines a defect to be randomly reviewed from all the defects detected in the height variation inspection process and performs the review. In addition, when “specific die” is designated, the system control unit 26 automatically adjusts the sampling rate so that the review is completed within a specified time for only the designated die. Furthermore, the command designated by this sampling method can be freely created by the operator. By appropriately selecting a sampling method, an effective review can be performed in a shorter time.

登録設定欄84は、高さばらつきの検査結果およびAFMによるレビュー結果の保存方法の指定を受け付けるためのチェックボタンを有する。システム制御部26は、コンソール端末28に表示されている登録設定欄84を介して、オペレータから受け付けた保存方法(データ形式)で、高さばらつきの検査結果およびAFMによるレビュー結果をメモリ等に登録する。   The registration setting field 84 has a check button for accepting designation of a method for storing the inspection result of height variation and the review result by AFM. The system control unit 26 registers the inspection result of the height variation and the review result by the AFM in the memory or the like by the storage method (data format) accepted from the operator via the registration setting field 84 displayed on the console terminal 28. To do.

図16(B)に示すように、レビュー結果表示GUI画面は、レビュー位置を示すレイアウト表示窓85と、高さばらつきの抽出方法および計測方法を指定するための画像処理指定欄86と、計測結果をリアルタイムで表示する結果表示窓87と、属性情報を表示する属性表示窓88と、を有する。   As shown in FIG. 16B, the review result display GUI screen includes a layout display window 85 indicating a review position, an image processing designation field 86 for designating a height variation extraction method and a measurement method, and a measurement result. Are displayed in real time, and an attribute display window 88 for displaying attribute information.

レイアウト表示窓85には、試料29のレビュー位置851が表示される。システム制御部26は、レビュー中の位置情報をコンソール端末28に送信する。コンソール端末28は、システム制御部26から送られてきた位置情報により特定されるレビュー位置911をレイアウト表示窓85に表示する。なお、検査レシピで指定されている領域を識別できるようにレイアウト表示窓85に表示してもよい。画像処理指定欄86には、検査レシピ作成の際にオペレータが入力した結果が表示される。   In the layout display window 85, a review position 851 of the sample 29 is displayed. The system control unit 26 transmits the position information under review to the console terminal 28. The console terminal 28 displays the review position 911 specified by the position information sent from the system control unit 26 on the layout display window 85. In addition, you may display on the layout display window 85 so that the area | region designated with the test | inspection recipe can be identified. The image processing designation field 86 displays the result input by the operator when creating the inspection recipe.

結果表示窓87は、この表示窓に表示する結果の種別を選択するための選択欄871が設けられている。この選択欄871により、オペレータは、「ミラー画像」、「逆FFT変換画像」、「光学画像」、「ヒストグラム」「AFM画像」「ラインプロファイル」の中から、任意の画像を複数選択することができる。システム制御部26は、オペレータが選択した結果を、コンソール端末28の結果表示窓87にリアルタイムで表示させる。図16(B)に示す例では、高さばらつき検査処理で取得した「逆FFT変換画像」、AFM光学顕微鏡35による「光学画像」、およびAFM33による「ラインプロファイル」の3種類の結果が表示されている。   The result display window 87 is provided with a selection column 871 for selecting the type of result to be displayed on the display window. With this selection field 871, the operator can select a plurality of arbitrary images from “mirror image”, “inverse FFT transformed image”, “optical image”, “histogram”, “AFM image”, and “line profile”. it can. The system control unit 26 displays the result selected by the operator in the result display window 87 of the console terminal 28 in real time. In the example shown in FIG. 16B, three types of results are displayed: an “inverse FFT transformed image” acquired by the height variation inspection process, an “optical image” by the AFM optical microscope 35, and a “line profile” by the AFM 33. ing.

属性表示窓88には、レビューの実施日時、検査レシピのファイル名、検査結果の保存ファイル名、およびレビューの進行状況が表示される。これらの情報は、システム制御部26からコンソール端末28へ送信される。また、属性表示窓88は、オペレータからレビュー開始および中止の指示を受け付けるための指示ボタンが設けられている。   The attribute display window 88 displays the review execution date, inspection recipe file name, inspection result storage file name, and review progress. These pieces of information are transmitted from the system control unit 26 to the console terminal 28. The attribute display window 88 is provided with an instruction button for receiving an instruction to start and stop the review from the operator.

以上、本発明の第3実施形態について説明した。   The third embodiment of the present invention has been described above.

本実施形態によれば、上記の第1実施形態の効果に加え、高さばらつきが検出された試料29の高低差を確認することができる。   According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to confirm the height difference of the sample 29 in which the height variation is detected.

<第4実施形態>
本実施形態では、上記の第1乃至3実施形態のいずれかのミラープロジェクション式検査装置をインラインプロセスモニタに適用する場合について説明する。
<Fourth embodiment>
In the present embodiment, a case where the mirror projection inspection apparatus according to any one of the first to third embodiments is applied to an inline process monitor will be described.

図17は半導体装置製造プロセスの一例を示す図である。この例では、Shallow Trench Isolation(STI)工程における基板上でのパターン形成から埋め込み後の平坦化処理までの各工程S501〜S511を簡略化して示している。本実施形態では、図17に示した半導体製造プロセス中で、パターンを形成するリソグラフィー工程(S502〜S504)と、埋め込み後の平坦化工程(S509〜S511)に、上記の第1乃至第3実施形態のいずれかのミラープロジェクション式検査装置を適用した場合を説明する。   FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a semiconductor device manufacturing process. In this example, each of steps S501 to S511 from the pattern formation on the substrate to the planarization after embedding in the Shallow Trench Isolation (STI) step is shown in a simplified manner. In the present embodiment, in the semiconductor manufacturing process shown in FIG. 17, the lithography process (S502 to S504) for forming a pattern and the planarization process (S509 to S511) after filling are performed in the first to third embodiments. A case will be described in which any one of the mirror projection type inspection apparatuses in the form is applied.

図17に示した半導体装置製造プロセスについて簡単に説明する。   The semiconductor device manufacturing process shown in FIG. 17 will be briefly described.

先ず、基板エッチングの際マスクとなるハードマスクを形成する(S501)。このハードマスクは、平坦化工程(S509〜S511)におけるChemical and Mechanical Polishing(以後、CMPと略す)処理の終点判定(ストッパー)としての役割も同時に果たす。次に、レジストを塗布した後(S502)、ステッパーを用いてパターンを露光し(S503)、現像処理によりエッチングする箇所のレジストを除去する(S504)。ここまで工程で基板表面にパターンが形成される。   First, a hard mask is formed as a mask during substrate etching (S501). This hard mask also serves as an end point determination (stopper) for the chemical and mechanical polishing (hereinafter abbreviated as CMP) process in the planarization step (S509 to S511). Next, after applying a resist (S502), the pattern is exposed using a stepper (S503), and the resist at a portion to be etched is removed by a development process (S504). Thus far, the pattern is formed on the surface of the substrate.

次に、レジストが除去された箇所をエッチングしてハードマスクを除去し(S505)、それから、基板のエッチングを行う(S506)。次に、酸化膜を形成した後(S507)、絶縁材料の埋め込み処理を行う(S508)。   Next, the portion where the resist is removed is etched to remove the hard mask (S505), and then the substrate is etched (S506). Next, after an oxide film is formed (S507), an insulating material embedding process is performed (S508).

最後に、CMPによる平坦化処理を経てから(S509)、ウェットエッチングでハードマスクを除去し(S510)、洗浄を経て(S511)、次の工程へとウェハが進められる。   Finally, after a planarization process by CMP (S509), the hard mask is removed by wet etching (S510), and after cleaning (S511), the wafer is advanced to the next step.

上記の第1乃至第3実施形態のいずれかのミラープロジェクション式検査装置をリソグラフィー工程(S502〜S504)に適用する場合について説明する。   The case where the mirror projection type inspection apparatus according to any one of the first to third embodiments is applied to the lithography process (S502 to S504) will be described.

リソグラフィー工程(S502〜S504)では、レジスト塗布時の微粒子混入(膜中異物)や、レジスト表面のスクラッチ、表面凹凸が問題となる。これらは露光の解像度劣化の原因になる。そこで、レジストを塗布した後、または現像後の工程において、上記の第1乃至第3実施形態のいずれかのミラープロジェクション式検査装置を用いて高さばらつきを検査することにより、膜中異物や表面凹凸を検知することができる。そして、検知結果をレジスト塗布の工程にフィードバックすることで半導体製造プロセスのモニタとしての機能を実現できる。   In the lithography process (S502 to S504), there are problems such as mixing of fine particles (foreign matter in the film) at the time of applying the resist, scratching of the resist surface, and surface unevenness. These cause deterioration of the resolution of exposure. Therefore, in the process after applying the resist or after the development, the height variation is inspected by using the mirror projection type inspection apparatus according to any one of the first to third embodiments, so that the foreign matter in the film and the surface Unevenness can be detected. A function as a monitor of the semiconductor manufacturing process can be realized by feeding back the detection result to the resist coating process.

上記の第1乃至第3実施形態のいずれかのミラープロジェクション式検査装置を平坦化工程(S509〜S511)に適用する場合について説明する。なお、本実施形態では、CMP処理による平坦化工程後の洗浄工程で、上記の第1乃至第3実施形態のいずれかのミラープロジェクション式検査装置を用いて高さばらつきを検査する場合を説明する。しかし、エッチバック等のCMP以外の平坦化工程で、上記の第1乃至第3実施形態のいずれかのミラープロジェクション式検査装置を用いて高さばらつきを検査することもできる。   The case where the mirror projection type inspection apparatus according to any of the first to third embodiments is applied to the flattening step (S509 to S511) will be described. In the present embodiment, a case will be described in which a height variation is inspected by using the mirror projection type inspection apparatus according to any one of the first to third embodiments in the cleaning step after the planarization step by the CMP process. . However, the height variation can be inspected by using the mirror projection type inspection apparatus according to any of the first to third embodiments in a planarization process other than CMP such as etch back.

さて、洗浄工程S511では、CMP処理時に用いたスラリーの洗浄残りや、CMP処理時に発生したスクラッチ、および基板のパターン形状に起因した局所的な表面凹凸が問題となる。これらは、この後のリソグラフィー工程での解像度劣化や、完成したデバイスでの電気特性不良の原因となる。上記のリソグラフィー工程の場合と同様に、平坦化工程において、上記の第1乃至第3実施形態のいずれかのミラープロジェクション式検査装置を用いて高さばらつきを検査することにより、半導体製造プロセスの高精度な管理を実現できる。例えば、スラリー残りは洗浄工程に原因があるため、これを検知した場合は洗浄工程の見直しが必要になる。一方、スクラッチや表面凹凸はCMP処理に原因があるため、これらを検知した場合はCMP処理を見直す必要がある。   In the cleaning step S511, the remaining cleaning of the slurry used during the CMP process, scratches generated during the CMP process, and local surface irregularities due to the pattern shape of the substrate become problems. These cause the resolution degradation in the subsequent lithography process and the electrical characteristic failure in the completed device. As in the case of the lithography process, in the planarization process, the height variation is inspected using the mirror projection type inspection apparatus according to any one of the first to third embodiments. Accurate management can be realized. For example, since the remaining slurry has a cause in the cleaning process, when this is detected, the cleaning process needs to be reviewed. On the other hand, since scratches and surface irregularities are caused by the CMP process, if these are detected, it is necessary to review the CMP process.

したがって、上記の第1乃至第3実施形態のいずれかのミラープロジェクション式検査装置を用いてこれらの不良を検知し、半導体製造プロセスにフィードバックすることにより、開発段階の半導体製造プロセスでは歩留りの向上を実現し、量産段階の半導体プロセスでは歩留りの劣化を早期に発見することができる。また、現在の半導体製造プロセスで用いられるレジスト材料、Low−k材料等は電子線照射による劣化が懸念されるが、ミラープロジェクション式検査装置ではウェハ表面のごく近傍で電子線を引き戻す為、材料の劣化が起こらないという利点がある。つまり、上記の第1乃至第3実施形態のいずれかのミラープロジェクション式検査装置を用いることでダメージレスインラインプロセスモニタを実現できる。   Therefore, by detecting these defects using the mirror projection inspection apparatus according to any one of the first to third embodiments described above and feeding back to the semiconductor manufacturing process, it is possible to improve the yield in the semiconductor manufacturing process at the development stage. Realized and mass production stage semiconductor processes can detect yield deterioration at an early stage. In addition, although resist materials and low-k materials used in the current semiconductor manufacturing process are concerned about deterioration due to electron beam irradiation, the mirror projection type inspection apparatus pulls back the electron beam very close to the wafer surface. There is an advantage that no deterioration occurs. That is, a damageless inline process monitor can be realized by using any one of the mirror projection type inspection apparatuses of the first to third embodiments.

図18は検査結果のデータ管理において、コンソール端末28が表示するデータ管理GUI画面の一例を示す図である。図18(A)は一つ検査結果をデータ解析するためのGUI画面であり、半導体製造プロセスの開発段階のように、ウェハを大量に検査するよりも、検査結果を詳細に解析して、製造プロセスの問題点を早期に発見する場合に適している。一方、図18(B)は同一工程の検査結果を統計的に解析するためのGUI画面であり、量産段階での半導体製造プロセスのプロセスモニタとして検査結果を解析するのに適している。なお、これらのデータ解析は、コンソール端末28あるいはシステム制御部26が行う。   FIG. 18 is a diagram showing an example of a data management GUI screen displayed on the console terminal 28 in data management of inspection results. FIG. 18A is a GUI screen for analyzing the data of one inspection result. As in the development stage of the semiconductor manufacturing process, the inspection result is analyzed in detail rather than inspecting a lot of wafers. Suitable for finding process problems early. On the other hand, FIG. 18B is a GUI screen for statistically analyzing the inspection result of the same process, and is suitable for analyzing the inspection result as a process monitor of the semiconductor manufacturing process in the mass production stage. The data analysis is performed by the console terminal 28 or the system control unit 26.

図18(A)に示すように、一つ検査結果をデータ解析するためのGUI画面は、検査対象領域の位置を示すレイアウト表示窓91と、検査結果を選択するための検査結果指定欄92と、レビューの結果を表示するためのレビュー結果表示窓93と、検査結果の解析結果を表示するための解析結果表示窓94と、を有する。   As shown in FIG. 18A, a GUI screen for analyzing data of one inspection result includes a layout display window 91 indicating the position of the inspection target area, and an inspection result designation field 92 for selecting the inspection result. And a review result display window 93 for displaying the result of the review, and an analysis result display window 94 for displaying the analysis result of the inspection result.

レイアウト表示窓91には、検査結果である欠陥のウェハ面内分布が表示される。オペレータがレイアウト表示窓91に設けられている選択ボタンを操作して「ウェハ」および「ダイ」のどちらかを選択することで、ウェハ全体を表示したり、1つのダイを表示したり切り替えることができる。   In the layout display window 91, the distribution of defects as inspection results in the wafer surface is displayed. When the operator operates the selection button provided on the layout display window 91 and selects either “wafer” or “die”, the entire wafer can be displayed or one die can be displayed. it can.

検査結果指定欄92は、オペレータより表示する検査結果のファイルの選択を受け付ける。検査結果指定欄92内のプルダウンボタンを選択すると過去の検査結果の一覧が表示され、オペレータは任意に検査結果を選択することができる。   The inspection result designation field 92 accepts selection of a file of inspection results to be displayed from the operator. When a pull-down button in the inspection result designation field 92 is selected, a list of past inspection results is displayed, and the operator can arbitrarily select an inspection result.

レビュー結果表示窓93には、欠陥レビューの結果が、上述のレビュー条件設定GUI画面で選択した項目と共に表示される。図18(A)では、レビュー条件として、ミラー画像の保存とAFMによるラインプロファイルが選択された場合を示している。レビュー結果表示窓93内のプルダウンボタンを選択することで、システム制御部26に保存されたレビューの結果の一覧がIDナンバーごとに表示され、オペレータはこの一覧の表示から任意に表示したい欠陥を選択することができる。   The review result display window 93 displays the result of the defect review together with the item selected on the review condition setting GUI screen described above. FIG. 18A shows a case where a mirror image storage and a line profile by AFM are selected as the review conditions. By selecting a pull-down button in the review result display window 93, a list of review results stored in the system control unit 26 is displayed for each ID number, and the operator selects a defect to be arbitrarily displayed from this list display. can do.

解析結果表示窓94には、オペレータが検査結果の解析を行うのに必要な情報が表示される。図18(A)では、解析に用いる情報としてヒストグラムの半値幅と発生頻度の関係を表示している。ここで、ヒストグラム半値幅は上記のフィルタパターン方法による検査結果のヒストグラム半値幅を示しており、取得した画像領域のコントラストのバラつきを示す。また、発生頻度とは、ヒストグラム半値幅が同じ領域がどれだけあるかを示している。さらに、検査時に得られたミラー画像から、欠陥判定を行う機能を有効にしている場合、各欠陥の分布も重ねて表示される仕組みになっている。オペレータは、この解析結果表示窓94とレビュー結果表示窓93とを見ながら、欠陥判定の閾値を、グラフ上のマーカをスライドさせるか、プルダウンボタンで選択することで、任意に設定でき、その結果、欠陥発生箇所がレイアウト表示窓91内の欠陥のウェハ面内分布に反映される仕組みになっている。   The analysis result display window 94 displays information necessary for the operator to analyze the inspection result. In FIG. 18A, the relationship between the half width of the histogram and the occurrence frequency is displayed as information used for analysis. Here, the histogram half width indicates the histogram half width of the inspection result obtained by the above-described filter pattern method, and indicates the variation in contrast of the acquired image region. The occurrence frequency indicates how many regions with the same half width of the histogram exist. Furthermore, when the function of performing defect determination is enabled from the mirror image obtained at the time of inspection, the distribution of each defect is displayed in a superimposed manner. The operator can arbitrarily set the defect determination threshold by sliding the marker on the graph or selecting it with the pull-down button while looking at the analysis result display window 94 and the review result display window 93. The defect occurrence location is reflected in the distribution of the defects in the layout display window 91 on the wafer surface.

図18(B)に示すように、検査結果を統計的に解析するためのGUI画面は、検査結果のファイル構成を示すファイル構成表示窓95と、検査結果を表示するための検査結果表示窓96と、解析結果を表示するための解析結果表示窓97と、統計・解析方法を選択するための統計・解析方法選択欄98と、を有する。   As shown in FIG. 18B, the GUI screen for statistically analyzing the inspection result includes a file structure display window 95 for displaying the file structure of the inspection result, and an inspection result display window 96 for displaying the inspection result. And an analysis result display window 97 for displaying the analysis result, and a statistics / analysis method selection column 98 for selecting a statistics / analysis method.

ファイル構成表示窓95には、システム制御部26のメモリ等に保存されている検査結果ファイルが階層表示される。図18(B)では、Root階層951、品種フォルダ952、工程フォルダ953のように品種、工程別にフォルダが設けられており。工程フォルダ953の下に同一品種、同一工程の検査結果ファイル954が保存されている。オペレータは、ファイル構成表示窓95から解析したい所望の検査結果ファイル954を選択することができる。図18(B)では、検査欠陥ファイル954の「A」から「D」までが選択されており、その解析結果が解析結果表示窓97に表示されている。   In the file structure display window 95, the inspection result files stored in the memory or the like of the system control unit 26 are hierarchically displayed. In FIG. 18B, folders are provided for each product type and process, such as a root layer 951, a product type folder 952, and a process folder 953. An inspection result file 954 of the same product type and the same process is stored under the process folder 953. The operator can select a desired inspection result file 954 to be analyzed from the file structure display window 95. In FIG. 18B, “A” to “D” of the inspection defect file 954 are selected, and the analysis result is displayed in the analysis result display window 97.

検査結果表示窓96には、ファイル構成表示窓95で選択した検査結果ファイル954のうちの一つを選択するためのプルダウンボタンが設けられている。オペレータが検査結果ファイルをプルダウンボタンで選択すると、その内容が表示される。   The inspection result display window 96 is provided with a pull-down button for selecting one of the inspection result files 954 selected in the file structure display window 95. When the operator selects an inspection result file with a pull-down button, the contents are displayed.

解析結果表示窓97には、後述する解析方法選択欄98で選択した統計・解析方法に従って、ファイル構成表示窓95で選択された検査結果ファイル954の統計・解析結果が表示される。図18(B)では、上段、下段に分離して2種類の統計・解析結果が表示されている。上段では、欠陥分類結果が検査結果ごとにテーブル表示され、下段では検査日時と欠陥分類との関係がグラフ表示されている。   The analysis result display window 97 displays the statistics / analysis results of the inspection result file 954 selected in the file structure display window 95 in accordance with the statistics / analysis method selected in the analysis method selection field 98 described later. In FIG. 18B, two types of statistics / analysis results are displayed separated into an upper stage and a lower stage. In the upper part, the defect classification results are displayed in a table for each inspection result, and in the lower part, the relationship between the inspection date and the defect classification is displayed in a graph.

統計・解析方法選択欄98には、上記の統計・解析結果表示窓97へ表示する検査結果ファイルの統計・解析方法を指定するためのプルダウンボタン、チェックリストが設けられている。オペレータは、プルダウンボタンで統計・解析結果表示画面97の窓数を任意に決めることができる。また、結果の表示方法として、テーブル表示およびグラフ表示のいずれかをチェックボックスで選択することができる。   The statistic / analysis method selection column 98 is provided with a pull-down button and a check list for designating the statistic / analysis method of the inspection result file to be displayed on the statistic / analysis result display window 97. The operator can arbitrarily determine the number of windows on the statistics / analysis result display screen 97 with a pull-down button. As a result display method, either a table display or a graph display can be selected with a check box.

以上、本発明の実施の形態について説明した。   The embodiment of the present invention has been described above.

なお、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。例えば、図16や図18で説明したGUI画面は、実施形態1〜4で説明した各装置に対して適用しても良い。また、上記の各実施形態で説明したGUI画面は一例に過ぎず、他の要素によりGUI画面を構成してもよい。あるいは、上記の各実施形態のミラープロジェクション式検査装置の各制御部は、1つのコンピュータシステムで実現してもよいし、あるいはまた、複数台のコンピュータシステムをネットワークで連携させることで実現するようにしてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the gist. For example, the GUI screen described with reference to FIGS. 16 and 18 may be applied to each device described in the first to fourth embodiments. Further, the GUI screen described in each of the above embodiments is merely an example, and the GUI screen may be configured by other elements. Alternatively, each control unit of the mirror projection type inspection apparatus of each of the above embodiments may be realized by one computer system, or may be realized by linking a plurality of computer systems via a network. May be.

20:電子光学系、21:試料室、23:帯電制御部、24:ステージ制御部、25:電子光学系制御部、26:システム制御部、27:画像処理部、28:コンソール端末、29:試料、31:試料室、32:AFM、33:ホルダ、34:ステージ、35:AFM用光学顕微鏡、201:照射光学系、202:結像光学系、203:投影光学系、211:ホルダ、212:ステージ、213:光学顕微鏡、231:帯電制御電極、241:主制御装置、242:リターディング電源、243:ステージ位置測定装置、244:ステージ駆動装置、251:主制御装置、252:照射光学系制御装置、253:投影光学
系制御装置、271:画像形成装置、272:画像処理演算装置
20: Electron optical system, 21: Sample chamber, 23: Charge control unit, 24: Stage control unit, 25: Electron optical system control unit, 26: System control unit, 27: Image processing unit, 28: Console terminal, 29: Sample: 31: Sample chamber, 32: AFM, 33: Holder, 34: Stage, 35: Optical microscope for AFM, 201: Irradiation optical system, 202: Imaging optical system, 203: Projection optical system, 211: Holder, 212 : Stage, 213: optical microscope, 231: charging control electrode, 241: main control device, 242: retarding power supply, 243: stage position measuring device, 244: stage drive device, 251: main control device, 252: irradiation optical system Control device, 253: Projection optical system control device, 271: Image forming device, 272: Image processing arithmetic device

Claims (5)

試料の高さ方向のばらつきを検査する検査装置であって、
試料を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された試料を帯電処理する帯電処理手段と、
前記保持手段に保持された試料に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段により電圧が印加された試料に向けて電子線を照射して、試料の表面近傍で引き戻されたミラー電子を結像させる電子光学系と、
前記ミラー電子を結像させることで得られたミラー画像を画像処理する画像処理手段と、を有し、
前記画像処理手段は、
前記ミラー電子を結像することで得られたミラー画像と、前記標準品のミラー画像との差分を表す差画像を生成する処理と、
前記差画像を構成する各画素を2値化して2値化画像を生成し、前記2値化画像を構成する2値の画素の割合を計算し、当該2値化画像の前記画素の割合を前記差画像に応じた前記試料の高さ方向のばらつきの情報として出力する処理と、を行うこと
を特徴とする検査装置。
An inspection apparatus for inspecting variation in the height direction of a sample,
Holding means for holding the sample;
Charging processing means for charging the sample held in the holding means;
Voltage applying means for applying a voltage to the sample held in the holding means;
An electron optical system that irradiates an electron beam toward a sample to which a voltage is applied by the voltage applying unit, and forms an image of mirror electrons pulled back near the surface of the sample;
Image processing means for image processing a mirror image obtained by imaging the mirror electrons,
The image processing means includes
A process of generating a difference image representing a difference between a mirror image obtained by imaging the mirror electrons and a mirror image of the standard product;
Each pixel constituting the difference image is binarized to generate a binarized image, the ratio of the binary pixels constituting the binarized image is calculated, and the ratio of the pixels of the binarized image is calculated. And a process of outputting the information as variation information in the height direction of the sample according to the difference image.
請求項1に記載の検査装置であって、
前記画像処理手段は、
前記2値化画像を構成する白画素と黒画素との割合を計算して出力する処理をさらに行うこと
を特徴とする検査装置。
The inspection apparatus according to claim 1,
The image processing means includes
An inspection apparatus further comprising a process of calculating and outputting a ratio of white pixels and black pixels constituting the binarized image.
請求項1または2に記載の検査装置であって、
前記電子光学系の光学条件を試料の高さ情報に対応付けて記憶する記憶手段と、
前記差に応じた情報から識別可能な高さ方向のばらつきがある試料の領域よりも低い解像度で試料の高さを計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された高さに対応付けられて前記記憶手段に記憶されている光学条件を前記電子光学系に設定する設定手段と、をさらに有すること
を特徴とする検査装置。
The inspection apparatus according to claim 1 or 2,
Storage means for storing the optical conditions of the electron optical system in association with the height information of the sample;
Measuring means for measuring the height of the sample at a resolution lower than the region of the sample having a variation in the height direction that can be identified from the information according to the difference;
An inspection apparatus, further comprising: a setting unit that sets an optical condition stored in the storage unit in association with the height measured by the measurement unit in the electron optical system.
請求項3に記載の検査装置であって、
異なる高さを持つ試料片からなる高さ補正用標準品をさらに有し、
前記保持手段は、
前記高さ補正用標準品をさらに保持し、
前記記憶手段には、
前記保持手段に保持された高さ補正用標準品の各試料片のミラー画像を前記電子光学系で撮像した場合の光学情報が、各試料片に高さに対応付けられて記憶されること
を特徴とする検査装置。
The inspection apparatus according to claim 3,
It also has a standard product for height correction consisting of sample pieces with different heights,
The holding means is
Further holding the standard product for height correction,
In the storage means,
Optical information when a mirror image of each sample piece of the standard product for height correction held by the holding means is captured by the electron optical system is stored in association with the height of each sample piece. Characteristic inspection device.
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の検査装置であって、
前記試料を保持するAFM用保持手段と、
前記AFM用保持手段に保持された試料の高さ方向の形状を測定するAFMと、をさらに有すること
を特徴とする検査装置。
The inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4,
AFM holding means for holding the sample;
Inspection apparatus characterized by further having a AF M measuring the height direction of the shape of the sample held by the holding means for the AFM.
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