JP6281019B2 - Electron beam pattern inspection system - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウェーハの電子線式パターン検査装置に係り、特にアスペクト比が高い穴パターンや溝パターンの検査やレビューを行う装置に関する。 The present invention relates to an electron beam pattern inspection apparatus for semiconductor wafers, and more particularly to an apparatus for inspecting and reviewing hole patterns and groove patterns having a high aspect ratio.
本発明の第一の背景技術として、特許文献1に述べられているように,半導体パターンのデザインルールの急速な微細化,多層化が進む中,半導体デバイスメーカ各社は,より微細な欠陥や,高アスペクト工程の欠陥検出のため,光学式検査装置よりも分解能が高く,焦点深度が深い特長を持つ電子線式ウェーハ検査装置を導入している。電子線式ウェーハ検査装置の基本構成を図2に示す。 As described in Patent Document 1, as the first background art of the present invention, semiconductor device manufacturer companies have developed more detailed defects, In order to detect defects in high-aspect processes, we have introduced an electron beam wafer inspection system that has higher resolution and deeper focus than optical inspection equipment. A basic configuration of the electron beam type wafer inspection apparatus is shown in FIG.
試料であるウェーハ261に電子ビーム262を照射すると,ウェーハ261より二次電子263が発生する。検出器264は二次電子263の多少をそれぞれ明部,暗部として検出し,電子ビームをウェーハ上で走査することによって画像を取得する。パターン欠陥は,隣接のセルあるいは,ダイ部から取得した同一回路部分の画像比較によって検出され(通常,前者はセル比較,後者はダイ比較と呼ばれる),欠陥位置座標,欠陥マップ,欠陥カテゴリなどの情報が出力される。 When the
また,本発明の第二の背景技術として、特許文献2には,微細パターン中の微小なオープン欠陥やショート欠陥を検出する手法として,パターンが形成された基板に電子線を照射し,基板から発生する低エネルギーの二次電子,及び,高エネルギーの反射電子を検出してそれぞれの電子から第1および第2のSEM(Scanning Electron Microscope:走査電子顕微鏡)像を生成し,第2のSEM像から輪郭を抽出してパターン輪郭データを取得し,該輪郭データを第1のSEM像に適用して検査領域を決定し,該検査領域に対して二値化処理を行うことによりパターンまたは基板の欠陥を検出する技術が開示されている。 Further, as a second background art of the present invention,
一方,新たな検査ニーズとして,メモリ分野においては,メモリセルアレイを積み上げて3次元化する技術(3D−NAND)の開発が加速しており,超高アスペクト比(>50)の深穴や深溝パターンの穴,溝内の欠陥(穴,溝奥のパターン変形や深さ不良など)を高精度に検査する必要が生じている。 On the other hand, as a new inspection need, in the memory field, development of a technology (3D-NAND) for stacking memory cell arrays into a three-dimensional structure is accelerating, and deep holes and deep groove patterns with ultra-high aspect ratio (> 50) There is a need to inspect for defects in holes and grooves (such as pattern deformation and depth defects at the back of the grooves) with high accuracy.
上記の新ニーズに対して,特許文献1及び2に開示されている技術は,以下に示す課題を有す。 In response to the above new needs, the techniques disclosed in
第1の課題は,背景技術にて用いている電子線は数キロボルトの加速電圧の電子線であり,二次電子像(特許文献2では第1の電子線像と表記),反射電子像(特許文献2では第2電子線像と表記)のいずれでも,新ニーズである,アスペクト比20以上の深穴,深溝内の欠陥の顕在化が困難という課題である。 The first problem is that an electron beam used in the background art is an electron beam having an acceleration voltage of several kilovolts, and is a secondary electron image (referred to as a first electron beam image in Patent Document 2), a reflected electron image ( In any of Patent Documents 2 (denoted as a second electron beam image), it is a problem that it is difficult to reveal defects in deep holes and deep grooves having an aspect ratio of 20 or more, which is a new need.
第2の課題は,主に特許文献1に関わるが,セル比較あるいはダイ比較で検査を行うと,公差内のエッジ位置の局所的な揺らぎ(エッジラフネス)を欠陥として誤検出してしまうという課題である。この状況を図3に示す。280と282は,それぞれ別のダイで取得した穴パターンのSEM画像であるとする。エッジラフネスを三角形の突起で表現したが(281,283),互いに別の穴の画像なので,それぞれが有すエッジラフネスは位置も大きさも異なる。これらの画像280と282とを用いて差画像生成工程(285)で差画像286を生成し、それに対してしきい値を用いて二値化処理(287)を行うと,画像288のようにラフネスの違いも欠陥として検出されてしまう。エッジラフネスの違いを欠陥として検出しないためには,検査領域を限定する(エッジ部の検査を行わない),あるいは,欠陥検出感度を下げざるを得ず,高精度な検査を行うのが困難という問題があった。 The second problem is mainly related to Patent Document 1. However, when inspection is performed by cell comparison or die comparison, the local fluctuation (edge roughness) of the edge position within the tolerance is erroneously detected as a defect. It is. This situation is shown in FIG. Assume that 280 and 282 are SEM images of hole patterns acquired by different dies, respectively. Although the edge roughness is represented by triangular protrusions (281, 283), since the images are images of holes different from each other, each edge roughness has a different position and size. When a
また、特許文献1及び2の何れにも、一次電子ビームが照射された試料から発生した二次電子と反射電子(特許文献1では後方散乱電子と記載)とを検出する構成が記載されている。試料表面の情報は二次電子を検出した信号に含まれており二次電子画像から表面の欠陥を検出することができる。これに対して、深穴や深溝の情報は一般的に反射電子を検出した信号に多く含まれており、二次電子像よりも反射電子像の方が深穴や深溝の欠陥を検出するのに適している。しかし、特許文献1及び2の何れにも、反射電子像から深穴や深溝の欠陥を検出することについては記載されていない。 In addition, both
本発明は、上記課題を解決してアスペクト比が20以上の深穴、深溝内の欠陥を顕在化させることができ、かつ、エッジラフネスの影響を受けずに高精度な検査を行うことを可能にする電子線式パターン検査装置を提供するものである。 The present invention solves the above-described problems and can reveal defects in deep holes and deep grooves having an aspect ratio of 20 or more, and can perform high-precision inspection without being affected by edge roughness. An electron beam pattern inspection apparatus is provided.
上記課題を解決するために、本発明では、電子線式パターン検査装置を、収束させた電子ビームをパターンが形成された試料に照射する電子ビーム照射部と、電子ビーム照射部により収束させた電子ビームが照射された試料から発生した比較的エネルギが高い反射電子を検出する反射電子検出部と、電子ビーム照射部により収束させた電子ビームが照射された試料から発生した比較的エネルギが低い二次電子を検出する二次電子検出部と、反射電子検出部で反射電子を検出して得た信号から反射電子像を生成する反射電子像生成部と、二次電子検出部で二次電子を検出して得た信号から二次電子像を生成する二次電子像生成部と、反射電子像生成部で生成した反射電子像と二次電子像生成部で生成した二次電子像とを処理して試料の欠陥を検出する演算部とを備えて構成し、演算部は、二次電子像から検査領域を抽出する検査領域抽出部と、反射電子像を用いて検査領域抽出部で抽出した検査領域に対応する領域を設定してこの設定した領域を検査して欠陥を検出する欠陥検出部とを備えて構成した。 In order to solve the above problems, in the present invention, an electron beam pattern inspection apparatus includes an electron beam irradiation unit that irradiates a sample on which a pattern is formed with a converged electron beam, and an electron that is converged by the electron beam irradiation unit. A backscattered electron detector for detecting backscattered electrons having a relatively high energy generated from the sample irradiated with the beam, and a secondary having a relatively low energy generated from the sample irradiated with the electron beam focused by the electron beam irradiator. A secondary electron detector that detects electrons, a reflected electron image generator that generates a reflected electron image from a signal obtained by detecting reflected electrons at the reflected electron detector, and a secondary electron that is detected by the secondary electron detector The secondary electron image generation unit that generates a secondary electron image from the signal obtained in this way, the reflected electron image generated by the reflected electron image generation unit, and the secondary electron image generated by the secondary electron image generation unit are processed. To check for sample defects. And a calculation unit that includes an inspection region extraction unit that extracts an inspection region from the secondary electron image, and a region corresponding to the inspection region extracted by the inspection region extraction unit using the reflected electron image. And a defect detection unit configured to inspect the set area and detect a defect.
また、上記課題を解決するために、本発明では、電子線式パターン検査装置を用いたパターン検査方法において、収束させた電子ビームをパターンが形成された試料に照射して走査し、収束させた電子ビームが照射されて走査された試料から発生した比較的エネルギが高い反射電子を検出して反射電子像を生成し、収束させた電子ビームが照射されて走査された試料から発生した比較的エネルギが低い二次電子を検出して二次電子像を生成し、生成した二次電子像から検査領域を抽出し、生成した反射電子像を用いて二次電子像から抽出した検査領域に対応する領域を検査して欠陥を検出するようにした。 In order to solve the above problems, in the present invention, in a pattern inspection method using an electron beam pattern inspection apparatus, a focused electron beam is irradiated to a sample on which a pattern is formed, scanned, and converged. A reflected electron generated from a sample scanned by scanning with an electron beam is detected to generate a reflected electron image, and a relatively high energy generated from a scanned sample irradiated by a focused electron beam. A secondary electron image is generated by detecting a secondary electron with a low level, an inspection region is extracted from the generated secondary electron image, and a corresponding reflected inspection region is extracted from the secondary electron image using the generated reflected electron image The area was inspected to detect defects.
本発明によれば,高加速電圧の電子線照射によって得られるBSE像を検査に用いる。この構成によれば,深穴,深溝内の欠陥の顕在化が可能であるため,従来の数キロボルトの加速電圧の電子線照射では検出不可だった,深穴,深溝内の欠陥検出が可能となる。さらに,同一のエッジラフネスを有す,同一箇所で取得したSE像をリファレンスとするので,従来のセル比較方式やダイ比較方式で問題となったエッジラフネスを欠陥と誤検出してしまう問題が発生しなくなる。 According to the present invention, a BSE image obtained by electron beam irradiation at a high acceleration voltage is used for inspection. According to this configuration, defects in deep holes and deep grooves can be made obvious, so defects in deep holes and deep grooves that can not be detected by electron beam irradiation with an acceleration voltage of several kilovolts can be detected. Become. Furthermore, since SE images acquired at the same location with the same edge roughness are used as a reference, there is a problem that the edge roughness, which is a problem in the conventional cell comparison method and die comparison method, is erroneously detected as a defect. No longer.
すなわち、本発明によれば、アスペクト比が20以上の深穴、深溝内の欠陥を顕在化させることができ、かつ、エッジラフネスの影響を受けずに高精度な検査を行うことを可能にした。 That is, according to the present invention, defects in deep holes and deep grooves having an aspect ratio of 20 or more can be made visible, and high-precision inspection can be performed without being affected by edge roughness. .
本発明は、電子線式パターン検査装置において、アスペクト比が20以上の深穴や深溝が形成された試料に収束させた電子ビームを照射し、試料から発生した比較的エネルギが高い反射電子と,比較的エネルギが低い二次電子を別検出器で同時検出して,反射電子像と二次電子像を生成し,反射電子像にのみ欠陥が顕在化する特性を利用して,反射電子像と二次電子像の比較により欠陥を検出するようにしたものである。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。The present invention provides an electron beam pattern inspection apparatus that irradiates a sample having a deep hole or deep groove having an aspect ratio of 20 or more with a focused electron beam, and generates reflected electrons with relatively high energy generated from the sample. Secondary electrons with relatively low energy are simultaneously detected by a separate detector to generate a backscattered electron image and a secondary electron image. By utilizing the characteristic that defects appear only in the backscattered electron image, A defect is detected by comparing secondary electron images.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1Aは本発明が適用される電子線式パターン検査装置100の基本構成を示す図である。電子線式パターン検査装置100は、一次電子ビーム102を発射する電子銃101、一次電子ビーム102を収束させるコンデンサレンズ103、一次電子ビーム102を偏向させる偏光レンズ104、一次電子ビーム102を収束させる対物レンズ105、試料200を搭載して平面内で移動可能なステージ108、一次電子ビーム102が照射された試料200から発生した反射電子110を検出する環状シンチレータ106、環状シンチレータ106から出力された光信号を伝達する光ファイバ111、光ファイバ111から送られてきた光信号を入力する光電子増倍管112、光電子増倍管112から出力された信号を処理して反射電子(Back Scattered Electron: BSE)による画像を生成するBSE像生成部113、一次電子ビーム102が照射された試料200から発生した二次電子114の軌道を変えるE×B偏向器107、E×B偏向器107で軌道が変えられた二次電子を検出する光電子増倍管115、光電子増倍管115から出力された信号を処理して二次電子(Secondary Electron: SE)による画像を生成するSE像生成部116、データを記憶する記憶部021、比較演算部022、入出力部024、全体を制御する制御部023を備えている。 FIG. 1A is a diagram showing a basic configuration of an electron beam
発射する電子銃101、コンデンサレンズ103、偏光レンズ104、対物レンズ105、ステージ108、環状シンチレータ106、光ファイバ111、光電子増倍管112、及び光電子増倍管115は、図示していない内部が真空排気可能なカラムの中に設置されている。 An
このような構成において、電子銃101にて発生した高加速電圧(例えば15キロボルト以上)の一次電子ビーム102は,コンデンサレンズ103で集束され、さらに対物レンズ105にて試料200の表面に集束され,偏向器104により試料上を2次元的に走査される。本発明が対象とする試料は,穴/溝の径50nm程度に対して,穴/溝の深さが,数ミクロン程度の深穴/溝パターンである。 In such a configuration, the
一次電子ビーム102が照射された試料200から放出された反射電子(BSE)110は、環状シンチレータ106で検出されて光信号に変換され,光ファイバ111により高電子増倍管112に導かれ,高電子増倍管112から出力された信号からBSE像生成部113にてデジタル画像が形成される。反射電子を検出する環状シンチレータ106として,環状のYAGシンチレータ,環状の半導体検出器,あるいは,ロビンソン型検出器が適用可能である。また,環状の代わりに,複数方位に検出器を配置するような構成でもよい。 The backscattered electrons (BSE) 110 emitted from the
一次電子ビーム102が照射された試料200から放出された二次電子(SE)114は,E×B偏向器107で軌道が変えられて高電子増倍管115に導かれ,高電子増倍管115から出力された信号からSE像生成部116にてデジタル画像が形成される。試料200上の同一箇所のBSE像とSE像が同時に撮像されるのが本構成の特徴である。ステージ108を移動することにより,試料の任意の位置で画像が撮像される。撮像された画像は、記憶部021に保存される。 The secondary electrons (SE) 114 emitted from the
制御部022は、電子銃101周辺に印加する電圧、コンデンサレンズ103および対物レンズ105の焦点調整、偏向電極104による一次電子ビーム02の試料200表面上の走査、ステージ108の移動、画像生成部113,116の動作タイミング等を制御する。比較演算部022では,画像生成部113,116で生成された撮像画像を用いて欠陥検出処理を行う。試料情報の入力,撮像条件の入力,検査結果の出力等は入出力部024により行われる。 The
図1Bに、比較演算部022の構成を示す。比較演算部022は、SE像生成部116で得られた画像から検査領域を抽出する領域抽出部0221、検査領域設定部0221で設定した検査領域の画像を処理して欠陥を検出する欠陥検出部0223、欠陥検出部0223で検出した欠陥の特徴量を算出する特徴量算出部0224を備え、特徴量算出部0224で算出した欠陥の特徴量に関する情報を、記憶部021と入出力部024へ出力する。 FIG. 1B shows the configuration of the
図4Aは,内部欠陥を有す穴パターンのSE像の模式図、図4Bは、内部欠陥を有する穴パターンのBSE像の模式図である(図の詳細な説明は後述する)。図4BのBSE像では欠陥部(253)が顕在化するが,図4AのSE像では欠陥が顕在化しないので,比較演算部022において,SE像を正常形状のリファレンスとして用い,これとBSE像を比較することにより欠陥を検出することができる。 4A is a schematic diagram of an SE image of a hole pattern having an internal defect, and FIG. 4B is a schematic diagram of a BSE image of a hole pattern having an internal defect (detailed description of the drawing will be described later). In the BSE image of FIG. 4B, the defect portion (253) becomes apparent, but since the defect does not become apparent in the SE image of FIG. 4A, the
以下,図5〜図8を参照して,本実施の形態の詳細を説明する。
図5Aは,SE像による穴観察を示し,図5BはBSE像による穴観察の状況を模式的に表す図である。図5Aにおいて、試料200には上層膜201と下層膜202が形成されており、上層膜201にアスペクト比が比較的高い穴203が形成されている状態の断面図を示している。SE像で穴内の欠陥が顕在化しないのは,図5Aに示すように、穴203内で発生した二次電子114のほとんどが,穴側壁204に当たって吸収され消滅してしまうからである。Details of the present embodiment will be described below with reference to FIGS.
FIG. 5A shows hole observation by an SE image, and FIG. 5B is a diagram schematically showing the state of hole observation by a BSE image. FIG. 5A shows a cross-sectional view of the
一方,図5Bに示したBSE像により穴観察をする場合,一次電子ビーム102が高加速(高エネルギー)の場合は,反射電子110のエネルギも高いので,一部は穴側壁204を透過する。穴側壁204を透過した反射電子110は低角(=天頂角が大きい)なので,低角の反射電子を検出する環状シンチレータ106が有利に機能し,これにより,穴203の内部の欠陥の顕在化が可能となる。 On the other hand, when observing a hole with the BSE image shown in FIG. 5B, when the
図6A乃至図6Dは,BSE像では欠陥が顕在化するがSE像では欠陥が顕在化しないことを,電子線シミュレーション(モンテカルロシミュレーション)によって確認した結果である。図6Aに示した試料200に相当するサンプル600の断面形状は,上層膜601と下層膜602が形成されて上層膜601に穴603が形成されている。穴603は、穴入口6031の径であるトップ径70nm,穴底6032の径であるボトム径6032が70nm,穴深さ6033が3.2umのホール(以下,t70b70ホールと記す)である。 FIG. 6A to FIG. 6D are the results of confirming by electron beam simulation (Monte Carlo simulation) that defects appear in the BSE image but defects do not appear in the SE image. In the cross-sectional shape of the
一方,図6Bに示したサンプル600の断面形状は、上層膜601と下層膜602が形成されて上層膜601に穴604が形成されている。穴604は、穴入口6041の径であるトップ径6041が70nm,ボトム径6042が30nm,穴深さ6043が3.2umのホール(以下,t70b30ホールと記す)の2種である。 On the other hand, in the cross-sectional shape of the
図6Cには図6Aに示したような断面形状を有するサンプル600をSEMで撮像したときに得られる画像の信号波形を、図6Dには図6Bに示したような断面形状を有するサンプル600をSEMで撮像したときに得られる画像の信号波形を示す。一次電子ビーム102の加速電圧は30kVとし,図6Cは、図1の構成における高電子増倍管115で検出されるSE信号波形を示し,エネルギが50eV以下の電子を検出することによって得られた波形である。 6C shows a signal waveform of an image obtained when the
一方、図6Dは、図1の構成における環状シンチレータ106で検出される低角BSE信号波形を示し,エネルギが5000eV以上,放出電子の天頂角が15−65度の電子を検出することによって得られた波形である。 On the other hand, FIG. 6D shows a low-angle BSE signal waveform detected by the
図6C及び図6Dのグラフの横軸は穴603又は604の中心からの距離(x)である。x=35nmがt70b70ホール(穴603)の穴底6032のエッジに,x=15nmがt70b30ホール(穴604)の穴底6042のエッジ端に相当する。図6C及び図6Dのグラフの縦軸は、高電子増倍管115又は環状シンチレータ106で検出された信号の検出信号強度(Yield)である。 The horizontal axis of the graphs in FIGS. 6C and 6D is the distance (x) from the center of the
図6Cと図6Dを比較すると,図6Dの低角BSE信号波形では,t70b70ホール(穴603)とt70b30ホール(穴604)の波形に明らかな違いがあるが,図6CのSE信号波形での波形の差は僅かである。この結果は,SE信号波形では,穴底6032と6042の形状の違いを捉えられない,すなわち,BSE信号波形から得られるBSE像では穴奥の欠陥が顕在化するが,SE信号波形から得られるSE像では顕在化しないことを意味している。 Comparing FIG. 6C and FIG. 6D, in the low-angle BSE signal waveform of FIG. 6D, there is a clear difference in the waveform of the t70b70 hole (hole 603) and the t70b30 hole (hole 604), but the SE signal waveform of FIG. The difference in waveform is slight. This result can be obtained from the SE signal waveform, although the SE signal waveform cannot capture the difference in shape between the
図7A乃至図7Cは,図1Aに示した,本実施の形態の電子光学系構成の必要性を示すシミュレーション結果である。図7Aは,図7Bに示したようなサンプル710に形成した断面形状の穴701について、穴径50nm,深さ3.2ミクロンと、同じ穴径で深さ5.1ミクロンと設定した二通りの場合について,一次電子ビーム102の加速電圧と穴底711から発生する反射電子110を環状シンチレータ106で検出したときの検出信号強度(Yield)の関係をシミュレーションにて求めた結果である。 7A to 7C are simulation results showing the necessity of the configuration of the electron optical system of the present embodiment shown in FIG. 1A. FIG. 7A shows two types of
同図が示すように,穴701の内部の欠陥を検出するには,穴701の深さに応じた加速電圧が必要である。本発明のメインターゲットであるアスペクト比が20以上の深穴が形成された試料を検査するためには,一次電子ビーム102の加速電圧として少なくとも15キロボルト以上が必要であることがわかる。 As shown in the figure, in order to detect a defect inside the
図7Cは,試料から放出された電子の天頂角分布をシミュレーションにて求めた結果である。ここで、天頂角を、図7Bに示したように、一次電子ビーム102の入射方向をからの角度として定義する。図の横軸は放出電子の天頂角、縦軸は検出信号強度を示す。検出信号強度(Yield)が大きいのは天頂角が30-50度付近であり,これを取りこぼしなく検出するためには,全方位について低角の反射電子検出が可能な環状シンチレータが好適であることを示している。 FIG. 7C shows the result of calculating the zenith angle distribution of electrons emitted from the sample by simulation. Here, the zenith angle is defined as an angle from the incident direction of the
図8は,比較演算部(図1の022)における,具体的な演算内容である。入力は,図4A,図4Bに示した,SE像とBSE像である。図4Aにおいて,221は穴部,222は穴外部,224は穴エッジ部である。SE像ではエッジ部がエッジ効果により明るく検出される。同図では,エッジラフネスを三角形の突起で表現した。 FIG. 8 shows specific calculation contents in the comparison calculation unit (022 in FIG. 1). The input is the SE image and BSE image shown in FIGS. 4A and 4B. In FIG. 4A, 221 is a hole, 222 is the outside of the hole, and 224 is a hole edge. In the SE image, the edge portion is detected brightly by the edge effect. In the figure, edge roughness is represented by triangular protrusions.
図4Bは,同時取得されたBSE像で,251は穴部,252は穴外部,254は穴エッジ部,253は穴内欠陥である。図5A,図5Bおよび図6A乃至図6Dで説明したように,穴内欠陥は,BSE像では顕在化するが,SE像では顕在化しない。図1に示した構成の電子線式パターン検査装置100で得られるSE像とBSE像は,試料上の同一箇所にて同時に取得したものであるため,両者は等しいエッジラフネスを有すという特徴がある。 FIG. 4B is a BSE image acquired simultaneously.
図8に戻って,比較演算部(図1の022)における演算内容(処理フロー)を説明する。
まず,領域抽出部0221において、SE像生成部116で作成したSE像220を用いて領域抽出を行い(S301),検査領域データ225を作成する。SE像では穴部の輝度が穴外やエッジ部よりも十分に低いので,2値化により暗領域を抽出して,これを検査領域とする。エッジ部の輝度が高いことを利用して,輪郭線を抽出して,輪郭線が囲む領域を検査領域としても良い。検査領域データ225は,検査対象領域を指定するデータであるが,図8においては,検査対象領域を白,それ以外を黒の2色で示した。Returning to FIG. 8, the calculation contents (processing flow) in the comparison calculation unit (022 in FIG. 1) will be described.
First, the
次に,検査領域設定部0222において、BSE像生成部113で生成したBSE像250と領域抽出部0221で作成した検査領域データ225の論理積をとることにより(S302),BSE像に検査領域(226)を設定する。図8においては,検査領域226をグレーで、検査領域外を黒で示した。 Next, in the inspection
次に、欠陥検出部0223において、検査領域設定部0222で設定した検査領域226に対して,予め設定したしきい値(実施例5に,設定方法を示す)を作用させて(S303)欠陥(227)を検出する。そして,特徴量算出部0224において、欠陥検出部0223で検出した欠陥部の位置,欠陥部の輝度(二値化する前の輝度),面積などの特徴量を算出する(S304)。 Next, the
最後に、算出した欠陥の特徴量に関する情報を記憶部021に記憶させると共に、入出力部024へ出力する(S305)。 Finally, information on the calculated feature amount of the defect is stored in the storage unit 021 and is output to the input / output unit 024 (S305).
以上述べた実施の形態は本発明の基本構成である。本実施の形態によれば,従来の数キロボルトの加速電圧の電子線式検査装置では検出できなかった,深穴内の欠陥検出が可能となる。これには,15キロボルト以上の加速電圧と,低角のBSE検出が有効に機能している。さらに,同一のエッジラフネスを有す,同一箇所で取得したSE像をリファレンスとするので,図3で示したような,エッジラフネスを欠陥と誤検出する問題が解決されるため,より高精度な検査が実現できる。 The embodiment described above is the basic configuration of the present invention. According to the present embodiment, it becomes possible to detect a defect in a deep hole, which could not be detected by a conventional electron beam inspection apparatus having an acceleration voltage of several kilovolts. For this purpose, acceleration voltage of 15 kV or more and low-angle BSE detection function effectively. Furthermore, since the SE image acquired at the same location having the same edge roughness is used as a reference, the problem of erroneously detecting edge roughness as a defect as shown in FIG. Inspection can be realized.
また,本実施の形態は,図9に示した処理フローにより、深穴の形状不良の検査にも有効である。
図9は,深穴の奥において,偏心および穴径の縮小が起こっている試料を比較演算部022で検査する処理の流れを示す。穴奥の形成不良はSE像220には現れないが,BSE像260には,穴底の位置ずれ,および,穴底径の寸法が小さいことが顕在化される。図9のフローにて,S301からS305までの工程は図8で説明した各ステップと同じ処理を行う。The present embodiment is also effective for inspecting deep hole shape defects by the processing flow shown in FIG.
FIG. 9 shows the flow of processing for inspecting the sample in which the eccentricity and the reduction of the hole diameter occur in the back of the deep hole by the
すなわち、図9に示した処理フローにおいて、領域抽出部0221においてS301の領域抽出処理の結果として検査領域データ901が得られ、検査領域設定部0222においてS302の処理で論理積を取った結果として検査領域の画像902が得られる。更にS303において、欠陥抽出部0223で予め記憶部021に記憶させておいた閾値を用いて画像902をしきい値処理することにより、欠陥を顕在化させた二値化画像903が得られる。最後に、S304で特徴量算出部0224において欠陥の特徴量を算出する。ここで、SE像をリファレンスとして,BSE像の検査を行えば,S304で特徴量算出部0224において抽出する欠陥特徴量として、偏心,および,穴径の変化を定量的に検出することが可能である。 That is, in the processing flow shown in FIG. 9, the
さらにまた,本実施の形態は,図10のような深溝の形成不良の検査にも有効である。図10は,深溝パターンの角部において,溝が変形している(溝の部分的な深さ不足など)ケースである。溝奥の形成不良はSE像270には現れないが,BSE像280には,溝底のパターン変形1010として顕在化される。図10のフローにて,S301からS305までの工程は図8で説明した各ステップと同じ処理を行う。 Furthermore, the present embodiment is also effective for inspecting deep groove formation defects as shown in FIG. FIG. 10 shows a case where the groove is deformed at the corner of the deep groove pattern (for example, a partial depth of the groove is insufficient). The formation defect at the back of the groove does not appear in the
すなわち、図10に示した処理フローにおいて、領域抽出部0221においてS301の領域抽出処理の結果として検査領域データ1001が得られ、検査領域設定部0222においてS302の処理で論理積を取った結果として検査領域の画像1002が得られる。更にS303において、欠陥抽出部0223で予め記憶部021に記憶させておいた閾値を用いて画像1002をしきい値処理することにより、欠陥1011を顕在化させた二値化画像1003が得られる。最後に、S304で特徴量算出部0224において欠陥の特徴量を算出する。ここで、SE像をリファレンスとして,BSE像の検査を行えば,パターン形成不良を定量的に検出することが可能である。 That is, in the processing flow shown in FIG. 10, inspection region data 1001 is obtained as a result of the region extraction processing in S301 in the
本発明に係る第2の実施例を図11A及び図11Bに示す。本実施例は,実施例1で説明した比較演算部(図1の022)を図11Aに示すような比較演算部022−1と置き換えたものである。比較演算部022−1以外の構成は、実施例1において図1Aを用いて説明したものと同じであるので、説明を省略する。 A second embodiment according to the present invention is shown in FIGS. 11A and 11B. In the present embodiment, the comparison operation unit (022 in FIG. 1) described in the first embodiment is replaced with a comparison operation unit 022-1 as shown in FIG. 11A. Since the configuration other than the comparison calculation unit 022-1 is the same as that described with reference to FIG. 1A in the first embodiment, the description thereof is omitted.
図11Aに示した本実施例に係る比較演算部022−1は、SE像生成部116で得られたSE画像から検査領域を抽出する領域抽出部0221、SE像生成部116で得られたSE画像とBSE画像生成部113で生成した画像との差画像を生成する差画像生成部0225、領域抽出部0221で抽出した検査領域と差画像生成部0225で生成した差画像を用いて欠陥を検出する欠陥検出部0226、欠陥検出部0226で検出した欠陥の特徴量を算出する特徴量算出部0224を備え、特徴量算出部0224で算出した欠陥の特徴量に関する情報を、記憶部021と入出力部024へ出力する。 The comparison calculation unit 022-1 according to the present embodiment illustrated in FIG. 11A extracts an inspection region from the SE image obtained by the SE
次に、この比較演算部022−1で行う処理について説明する。入力は,第1の実施例と同様,図4A,図4Bに示した,SE像とBSE像である。領域抽出部0221でSE像から領域抽出(S301)を行って,検査領域データ225を作成するのも第1の実施例と同じである。 Next, processing performed in the comparison operation unit 022-1 will be described. The input is the SE image and BSE image shown in FIGS. 4A and 4B, as in the first embodiment. The
次に、本実施の形態においては,差画像生成部0225においてSE像220とBSE像250の差画像401を生成し(S305),欠陥検出部0226において差画像401と,検査領域データ225との論理積をとって(S306),この結果得られる画像402に対して,予め設定したしきい値を作用させて二値化処理して欠陥403を検出する(S307)。そして,特徴量算出部0224で欠陥部の位置,欠陥部の輝度(二値化する前の輝度),面積などの特徴量を算出し(S308),欠陥の特徴量に関する情報を、記憶部021と入出力部024へ出力する(S309)。 Next, in the present embodiment, the difference
BSE像とSE像は同時取得しているので,照射光量の変化による画像の輝度の変化が同期する。よって,照射光量が変化しても差画像の輝度は変化しない。本実施の形態では,差画像に対してしきい値を作用させるので,検査感度が照射光量変化の影響を受けないというメリットがある。 Since the BSE image and the SE image are acquired simultaneously, changes in the luminance of the image due to changes in the amount of irradiation light are synchronized. Therefore, the luminance of the difference image does not change even if the irradiation light quantity changes. In this embodiment, since a threshold value is applied to the difference image, there is an advantage that the inspection sensitivity is not affected by the change in the amount of irradiation light.
長時間にわたって検査装置を稼働させる場合,照射光量が変動することもあり得るが,本実施の形態では,検査感度がその影響を受けないので,より安定な検査を実現することが可能である。 When the inspection apparatus is operated for a long time, the amount of irradiation light may fluctuate. However, in this embodiment, since the inspection sensitivity is not affected by this, a more stable inspection can be realized.
なお,本実施の形態は,実施例1で説明した図9のような深穴の形成不良の検査,図10のような深溝の形成不良の検査にも有効である。 The present embodiment is also effective for the inspection of defective formation of deep holes as shown in FIG. 9 and the inspection of defective formation of deep grooves as shown in FIG.
本発明に係る第3の実施例を図12A及び図12Bに示す。本実施例は,実施例1で説明した比較演算部(図1の022)を図12Aに示すような比較演算部022−2と置き換えたものである。比較演算部022−2以外の構成は、実施例1において図1Aを用いて説明したものと同じであるので、説明を省略する。 A third embodiment according to the present invention is shown in FIGS. 12A and 12B. In this embodiment, the comparison operation section (022 in FIG. 1) described in the first embodiment is replaced with a comparison operation section 022-2 as shown in FIG. 12A. Since the configuration other than the comparison calculation unit 022-2 is the same as that described with reference to FIG. 1A in the first embodiment, the description thereof is omitted.
図12Aに示した本実施例に係る比較演算部022−2は、SE像生成部116で生成されたSE画像を穴の内側である穴内領域の画像411と穴の外である穴外領域の画像414とに分割する画像分割部0227、画像分割部0227で分割された穴内領域の画像411とBSE像生成部113で生成されたBSE像との論理積を取って第1の検査領域を設定する第1の検査領域設定部0228、画像分割部0229で分割された穴外領域の画像414とBSE像生成部113で生成されたBSE像との論理積を取って第2の検査領域を設定する第2の検査領域設定部0229、第1の検査領域設定部0228で設定された第1の検査領域に対してしきい値処理をして穴内の欠陥を検出する穴内欠陥検出部02210、第2の検査領域設定部0229で設定された第2の検査領域に対してしきい値処理をして穴外の欠陥を検出する穴外欠陥検出部02211、穴内欠陥検出部02210で検出した穴内の欠陥の特徴量を算出する穴内欠陥特徴量算出部02212、穴外欠陥検出部02211で検出した穴外の欠陥の特徴量を算出する穴外欠陥特徴量算出部02213を備え、穴内欠陥特徴量算出部02212と穴外欠陥特徴量算出部02213とで算出した欠陥の特徴量に関する情報を、記憶部021と入出力部024へ出力する。 The comparison operation unit 022-2 according to the present embodiment illustrated in FIG. 12A uses the SE image generated by the SE
次に、この比較演算部022−2で行う処理について説明する。入力は,第1の実施例と同様,図1Aに示す光学系にて,同一箇所を同時撮像した,SE像220とBSE像410である。BSE像上の421は穴内欠陥,422は穴外領域の内部欠陥(表面に露出していない欠陥)である。いずれも,SE像では顕在化しない。 Next, processing performed by the comparison operation unit 022-2 will be described. As in the first embodiment, the input is an
まず,画像分割部0227SE像220を用いて領域分割行い(S310),穴内領域データ411と穴外領域データ414を作成する。画像分割部0227による領域分割は,SE像220における輝度の関係,穴内<穴外<エッジ部を利用して,三値化処理を行ってもよいし,エッジ部の輝度が高いことを利用して,輪郭線を抽出して,輪郭線が囲む領域を穴内領域,輪郭線外の領域を穴外領域としても良い。 First, region division is performed using the image dividing unit 0227SE image 220 (S310), and in-
次に,穴内欠陥検出部02210で穴内領域データ411とBSE像410の論理積をとることにより(S311),BSE像に対して第1の検査領域412を設定する。図12Bにおいては,検査領域外を黒で示した。この第1の検査領域412に対して,予め設定したしきい値aを作用させて二値化して欠陥413を検出する(S312)。 Next, the first inspection area 412 is set for the BSE image by taking the logical product of the
そして,欠陥部の位置,欠陥部の二値化前の輝度,面積などの特徴量を選出し(S313),出力する。また,穴外領域データ414とBSE像410の論理積をとることにより(S314),BSE像に対して第2の検査領域415を設定する。図12Bにおいては,検査領域外を黒で示した。この第2の検査領域415に対して,予め設定したしきい値bを作用させて二値化して,欠陥410を検出する(S315)。そして,欠陥部の位置,欠陥部の輝度(二値化する前の輝度),面積などの特徴量を算出し(S316)出力する。 Then, feature amounts such as the position of the defect portion, the luminance before the binarization of the defect portion, and the area are selected (S313) and output. Further, the second inspection region 415 is set for the BSE image by taking the logical product of the out-of-
本実施の形態によれば,穴内,穴外の欠陥を,それぞれに適した感度で検出することが可能である。
なお,本実施の形態は,図9のような深穴の形成不良の検査,図10のような深溝の形成不良の検査にも有効である。According to this embodiment, it is possible to detect defects inside and outside the hole with sensitivity suitable for each.
Note that this embodiment is also effective for the inspection of deep hole formation defects as shown in FIG. 9 and the inspection of deep groove formation defects as shown in FIG.
本発明に係る第4の実施例を図13A乃至図13Cに示す。本実施例は,実施例1で説明した比較演算部(図1の022)を図13Aに示すような比較演算部022−3と置き換えたものである。比較演算部022−3以外の構成は、実施例1において図1Aを用いて説明したものと同じであるので、説明を省略する。 A fourth embodiment according to the present invention is shown in FIGS. 13A to 13C. In the present embodiment, the comparison operation unit (022 in FIG. 1) described in the first embodiment is replaced with a comparison operation unit 022-3 as illustrated in FIG. 13A. Since the configuration other than the comparison calculation unit 022-3 is the same as that described with reference to FIG. 1A in the first embodiment, the description thereof is omitted.
図13Aに示した本実施例に係る比較演算部022−3は、実施例1と同様に、SE画像生成部116で生成したSE像から検査領域を抽出する領域抽出部0221、領域抽出部0221で抽出した検査領域とBSE画像生成部113で生成されたBSE画像とから検査領域を設定する検査領域設定部0222、検査領域設定部0222で設定した検査領域内におけるBSE像の輝度の平均値と標準偏差を求める輝度平均値・標準偏差算出部02214、輝度平均値・標準偏差算出部02214で求めたBSE像の輝度の平均値と標準偏差の情報を用いて欠陥を検出する欠陥検出部02215、欠陥検出部02215で検出した欠陥の特徴量を算出する特徴量算出部0224を備えている。 Similar to the first embodiment, the comparison operation unit 022-3 according to the present embodiment illustrated in FIG. 13A extracts a
次に、この比較演算部022−3で行う処理について説明する。入力は,第1の実施例と同様,図4A,図4Bに示した,SE像とBSE像である。領域抽出部0221でSE像に対して領域抽出を行って(S301),検査領域データ225を作成し,検査領域設定部0222でBSE像250との論理積を求めてBSE像に検査領域251を設定する(S302)までは第1の実施例と共通である。 Next, processing performed by the comparison operation unit 022-3 will be described. The input is the SE image and BSE image shown in FIGS. 4A and 4B, as in the first embodiment. The
本実施の形態においては,輝度平均値・標準偏差値算出部02214において、S302で設定したBSE像の検査領域部251において,輝度ヒストグラム(図13C)を計算し,輝度の平均値(avg)と標準偏差(σ)を算出する。そして、この算出した輝度の平均値(avg)と標準偏差(σ)とを用いてしきい値が,(数1)にて計算される(S321)。次に、欠陥検出部02215において、BSE像の検査領域251に対して式1で計算して求めたしきい値を用いて二値化して欠陥411を検出する(S322)。しきい値=avg+r×σ ・・・(数1)
ここでrは,予め設定した分散値に乗ずる係数である。In the present embodiment, the luminance average value / standard deviation value calculation unit 02214 calculates the luminance histogram (FIG. 13C) in the BSE image
Here, r is a coefficient by which a preset dispersion value is multiplied.
例えば,r=3を設定すれば,平均的な輝度との差が,標準偏差の3倍以上の領域が欠陥として検出される。すなわち,本実施の形態では,検査領域内の輝度の特異領域が欠陥として検出される。検査領域内の全域の輝度が一律に変化している場合には,欠陥とはならない。 For example, if r = 3 is set, a region where the difference from the average luminance is three times the standard deviation or more is detected as a defect. That is, in the present embodiment, a singular region of brightness within the inspection region is detected as a defect. If the brightness of the entire area in the inspection area changes uniformly, it does not become a defect.
そして,特徴量算出部0224で、検出した欠陥部の位置,欠陥部の輝度(二値化する前の輝度),面積などの特徴量を算出し(S323),欠陥の特徴量に関する情報を、記憶部021と入出力部024へ出力する(S324)。 The feature
本実施の形態によれば,全体的な輝度変化に追随してしきい値が自動調整されるので,検査領域内の局所的な輝度変化として出現するような欠陥を検出するのに有利である。 According to the present embodiment, the threshold value is automatically adjusted following the overall luminance change, which is advantageous for detecting a defect that appears as a local luminance change in the inspection region. .
なお,本実施の形態は,図9のような深穴の形成不良の検査,図10のような深溝の形成不良の検査にも有効である。 Note that this embodiment is also effective for the inspection of deep hole formation defects as shown in FIG. 9 and the inspection of deep groove formation defects as shown in FIG.
本発明に係る第5の実施例を図14に示す。本実施例は,検査条件を設定するためのユーザ・インタフェース500である。欠陥判定モードを501にて選択する。「差画像」を選択すると,SE像をリファレンスとして,BSE像とSE像の差画像を検査対象とするモード(実施例2参照)となる。「BSE像」を選択すると,SE像をリファレンスとして,BSE像を検査対象とするモード(実施例1,3,4参照)となる。図14では,差画像モードが選択されている。 FIG. 14 shows a fifth embodiment according to the present invention. This embodiment is a
画面には,BSE像(502),SE像(505),BSE像とSE像の差画像(503),SE像から作成した検査領域(506),差画像と検査領域の重ね合わせ(504),欠陥検出結果(507)が表示される。ユーザは,SE像から検査領域を作成するためのしきい値をスライダ506にて,作用の結果を確認しながら調整することが可能である。また,欠陥検出のためのしきい値をスライダ509にて作用の結果を確認しながら調整することが可能である。 The screen includes a BSE image (502), an SE image (505), a difference image between the BSE image and the SE image (503), an inspection area (506) created from the SE image, and an overlay of the difference image and the inspection area (504). , The defect detection result (507) is displayed. The user can adjust the threshold value for creating the inspection region from the SE image with the
図15に、本実施例における電子線式パターン検査装置800の概略の構成を示す。実施例1において図1Aで説明した電子線式パターン検査装置100と同じ部品には、同じ番号を付してある。 FIG. 15 shows a schematic configuration of an electron beam pattern inspection apparatus 800 in the present embodiment. The same parts as those in the electron beam
図1Aの実施例1における電子線式パターン検査装置100は、検出器として環状シンチレータ106と光電子増倍管115の2つを用いた構成であったが、図15に示した本実施例における電子線式パターン検査装置800は、上記2つの検出器に加えて、試料200から一次電子ビーム102の光軸方向(垂直方向)に発生した反射電子の軌道を曲げるE×B偏向器117と、E×B偏向器117で軌道を曲げられた反射電子120を検出する上方検出器118と、この上方検出器118の検出信号を処理してBSE像を生成する上方BSE像生成部119を設けた点にある。 The electron beam
本実施例における電子線式パターン検査装置800を用いて試料200を検査する処理の仕方は、実施例1で説明した方法と基本的には同じであるが、図8で説明した処理フローのS304における欠陥特徴量算出の工程が異なる。 The method of inspecting the
上方BSE像生成部119で生成された上方BSE像の輝度情報と試料200の一次電子ビーム102が照射された領域の材料との間には関連性がある場合がある。そこで、本実施例では、予め、試料200上に存在する可能性がある種類が既知の種々の材料について、一次電子ビーム102を照射して反射電子を上方検出器118で検出し上方BSE像生成部119で生成したBSE像の輝度情報を予めデータベースに記憶しておく。実際の検査の場合には、試料からの反射電子を上方検出器118で検出し上方BSE像生成部119で生成したBSE像から輝度情報を抽出し、この抽出した輝度情報をデータベースと照合して、欠陥の材料(材質)を特定することができる。 There may be a relationship between the luminance information of the upper BSE image generated by the upper BSE
すなわち、本実施例においては、図8で説明した実施例1における処理フローのS304における欠陥特徴量算出の工程において、欠陥部の位置,欠陥部の輝度(二値化する前の輝度),面積などの特徴量に加えて、欠陥の材料(材質)の情報も得ることができる。 That is, in this embodiment, in the defect feature amount calculation step in S304 of the processing flow in Embodiment 1 described in FIG. 8, the position of the defect portion, the luminance of the defect portion (luminance before binarization), and the area In addition to the feature quantities such as, it is also possible to obtain information on the material (material) of the defect.
本実施例によれば、欠陥の特徴として欠陥の材質情報も得られるので、従来と比べてより短い時間で欠陥の発生工程や発生原因を特定することができる。 According to the present embodiment, since the defect material information is also obtained as a feature of the defect, it is possible to specify the defect generation process and the cause of occurrence in a shorter time than in the past.
本発明に係る第7の実施例では,穴内部の曲がり(ベンディング)を検出する。図16Aと図16Dに,それぞれ,試料1610に正常な穴801,ベンディングが生じている穴802の模式図を示す。上から順に,穴部の断面図(図16A,図16D),SE像(図16B,図、図16E),BSE像(図16C,図16F)である。 In the seventh embodiment according to the present invention, bending (bending) inside the hole is detected. FIGS. 16A and 16D are schematic views of a
ベンディングは,深部での穴の曲がりであるためSE像図16Bと図16Eには変化は現れないが(図16Bの802図16Eのと812参照),BSE像にはパターン変形や位置ずれが生じる(図16Cの803と図16Fの813参照)。本実施例では,この特性を利用して,ベンディングを検出する。なお,実施例1〜6の説明図ではエッジラフネスを三角形の突起として示したが,図16A乃至図16Fでは説明を簡略化するため省略した。 Since bending is a bending of a hole at a deep part, there is no change in the SE image FIGS. 16B and 16E (see 802 in FIG. 16B and 812 in FIG. 16E), but pattern deformation and displacement occur in the BSE image. (See 803 in FIG. 16C and 813 in FIG. 16F). In this embodiment, bending is detected using this characteristic. In the explanatory diagrams of the first to sixth embodiments, the edge roughness is shown as a triangular protrusion, but is omitted in FIGS. 16A to 16F for the sake of simplicity.
本実施例は,実施例1で説明した比較演算部(図1の022)での演算内容を,図17に示す演算内容に置き換えたものである。比較演算部以外の構成は、実施例1において図1Aを用いて説明したものと同じであるので、説明を省略する。 In this embodiment, the calculation contents in the comparison calculation section (022 in FIG. 1) described in the first embodiment are replaced with the calculation contents shown in FIG. Since the configuration other than the comparison operation unit is the same as that described with reference to FIG. 1A in the first embodiment, the description thereof is omitted.
入力は,図16Eに示した図16DのSE像812と図16Fに示した図16DのBSE像813である。処理の流れは、図17Bに示すように、はじめに,図16EのSE像812,図16FのBSE像813のパターン領域抽出を行い(S321,S331),SEパターン8121,BSEパターン8131を抽出する。図ではパターンを白,背景を黒で表した。領域抽出方法は,実施例1のパターン領域抽出と同様である。 The inputs are the
次に,抽出したSEパターン8121とBSEパターン8131の特徴量を算出する(S322,S332)。ベンディング検出において重要な特徴量は,パターン中心(8122,8132)である。そして,これらの特徴量に基づき,図17Cに示したようなベンディング特徴量を算出する(S333)。 Next, feature quantities of the extracted
図17Cにおいて,dx,dyは,SE像のパターン中心8122に対する,BSE像のパターン中心8132のずれである。これが,ベンディングの向きと大きさを表す指標となる。これ以外に,詳細情報として,図17Cに示すように、SE像のパターン中心8122からBSEパターンエッジ8100までの各方向の距離(L1〜L8)を算出しても良い。ベンディングがない場合はL1〜L8は概ね等しい値となるが,ベンディングが生じている場合には,ベンディングの向きに応じて,L1〜L8の値に大小が生じる。 In FIG. 17C, dx and dy are deviations of the
さらに,図17Dに示したように,SEパターン8200とBSEパターン8100を比較して(S342),差画像8140を生成し,S343において図17Cに示したような,各方向のエッジ間距離(t1〜t8)を算出しても良い。 Further, as shown in FIG. 17D, the SE pattern 8200 and the
SE像のパターンエッジ8200は,穴811のトップエッジ8111に相当し,BSE像のパターンエッジ8100は,穴811のボトムエッジ8112に相当するので,t1〜t8は,各方向のテーパ幅に相当する。図17CのL1〜L8と同様,図17Dにおいて、ベンディングがない場合は,t1〜t8は概ね等しい値となるが,ベンディングが生じている場合には,ベンディングの向きに応じて,値の大小が生じる。
本実施例によれば、ベンディングの定量的な検査が可能となる。Since the pattern edge 8200 of the SE image corresponds to the top edge 8111 of the hole 811 and the
According to the present embodiment, quantitative inspection of bending can be performed.
本発明に係る第8の実施例は,実施例7と同じく,ベンディングがBSE像でのみ顕在化する特性を利用した,別のベンディング検出方法である。比較演算部以外の構成は、実施例1において図1Aを用いて説明したものと同じであるので、説明を省略する。 The eighth embodiment according to the present invention is another bending detection method using the characteristic that the bending becomes apparent only in the BSE image, as in the seventh embodiment. Since the configuration other than the comparison operation unit is the same as that described with reference to FIG. 1A in the first embodiment, the description thereof is omitted.
比較演算部における処理フローを図18Aに示す。入力は,図16Eに示した図16Dの穴1602のSE像812と、図16Fに示したBSE像813である。 The processing flow in the comparison operation unit is shown in FIG. 18A. The inputs are the
本実施例では,パターン領域を抽出する代わりに,画像プロファイルを用いてエッジ検出を行う(S351,S361)。エッジ検出には,様々な方法が適用可能であるが,具体例として,「しきい値法」を適用した場合を図18B乃至図18Eに示す。 In this embodiment, instead of extracting a pattern area, edge detection is performed using an image profile (S351, S361). Various methods can be applied to the edge detection. As a specific example, the case where the “threshold method” is applied is shown in FIGS. 18B to 18E.
図18Cのプロファイル1801は図18Bに示したSE像812のエッジ検出,図18Eのプロファイル1802は図18Dに示したBSE像813のエッジ検出である。しきい値法は,波形のMax1811,1812,Min1821,1822を検出し,これらの適当な比率の内分値をしきい値1831,1832として算出し,しきい値1831,1832とプロファイル1801,1802との交差点1841,1842をエッジ点とする方法である。 The profile 1801 in FIG. 18C is the edge detection of the
図18B及び図18Dに示したように,画像812及び813、から各方向(図18B及び図18Dでは直線で示した16方向)のプロファイルを1811,1812生成し,各プロファイル1811,1812にてエッジ検出を行うことによって,図18Aの815,816のようなパターン形状に即したエッジ点列を得ることができる。エッジ点列から,実施例7と同様,パターン中心等の特徴量を算出し(S322,S332),ベンディング特徴量を算出する(S333)。本実施の形態は,図4Bに示したようなイレギュラーな形の欠陥を検出するのには不向きであるが,ベンディングの他,図10に示したような,エッジ位置がシフトするようなタイプの不良に対して有効である。 As shown in FIGS. 18B and 18D, profiles 1811 and 1812 in each direction (16 directions indicated by straight lines in FIGS. 18B and 18D) are generated from the
本実施例は,ユーザが検査結果をレビューするのに好適な合成画像の生成方法に関する。 This embodiment relates to a composite image generation method suitable for a user to review inspection results.
例えば,ベンディングが生じている穴パターンのBSE像(図16Fの813)が画面に表示されても,ユーザが目視でパターンの変形や,位置ずれ(偏心)を確認するのは難しい。SE像(図16Eの812)と並べて表示されれば,変形や位置ずれの程度が大きい場合については目視でも確認できるが,程度が軽微な場合は,依然,目視確認が容易とは言い難い。本実施例の目的は,SE像とBSE像のパターンの位置関係が,一目で分かるような観察用画像の生成である。 For example, even if the BSE image (813 in FIG. 16F) of the hole pattern in which bending occurs is displayed on the screen, it is difficult for the user to visually confirm the deformation of the pattern and the positional deviation (eccentricity). If displayed side by side with the SE image (812 in FIG. 16E), it can be visually confirmed if the degree of deformation or displacement is large, but if the degree is slight, it is still difficult to visually confirm. The object of the present embodiment is to generate an observation image so that the positional relationship between the pattern of the SE image and the BSE image can be understood at a glance.
図19Aに合成画像生成のフローを示す。入力は,SE像812と,BSE像813である。始めに,SE像では穴内に相当する部分の輝度が穴外やエッジ部よりも十分に低いことを利用して,二値化で暗部領域を抽出する等の方法で,穴内に相当する領域を抽出する(S321)。穴を抽出した画像8120では、穴内領域を白,それ以外を黒で示した。 FIG. 19A shows a composite image generation flow. The input is an
次に,この画像8120の穴の領域情報を用い,穴内領域には,BSE像を,それ以外にはSE像をはめ込む画像合成を行い(S350),合成画像817を生成する。画像合成の際は,視認性を考慮して,各画像の明るさ調整(オフセット調整,コントラスト調整)を行うほか,画像の継ぎ目がより自然になるよう,境界付近での両画像のブレンド比率を段階的に変化させるようにしても良い。あるいは,エッジ強調処理を施してもよい。 Next, using the hole area information of the
本実施例によって生成した合成画像817によれば,パターンの変形や,位置ずれ(偏心)を容易に目視確認することができるので,検査結果のレビューを効率的に行うことが可能となる。なお,本実施例は,図4,図10に示したような,ベンディング以外の欠陥検出結果のレビューにも有効であることは言うまでもない。 According to the
図19Bに検査結果レビュー用画面1900の一例を示す。画面には,SE像(812),BSE像(813),合成画像(817)が表示されるとともに,検査結果として,各種の特徴量が一覧表示される(900,901,902)。画像上に複数のパターンが存在する場合は,個々のパターンの特徴量(タブ1〜6)910乃至912の他,平均値(タブAvg.)920乃至922も表示される。 FIG. 19B shows an example of the inspection
一覧表示902の「偏心(x)」9121は図17Cのdx,「偏心(y)」9122は図17Cのdy,「偏心距離」9123はdx2+dy2の平方根,「偏心角」9124はtan-1(dy/dx),「方向別エッジ幅」9125は,図17Dのt1〜t8である。本実施例によれば,合成画像と共に、定量的な検査結果が表示されるので,容易に検査結果をレビューすることが可能となる。“Eccentricity (x)” 9121 of the
本実施例は実施例6で説明した比較演算部(図15の022)での処理内容を,図20に示した処理内容に置き換えたものである。実施例7では,SE像812とBSE像813を用いてベンディング検査を行ったが,実施例10では,これに加えて,図15の上方BSE生成部で生成した高角BSE像814とSE像812を用いたベンディング検査を実施する。 In the present embodiment, the processing contents in the comparison operation unit (022 in FIG. 15) described in the sixth embodiment are replaced with the processing contents shown in FIG. In the seventh embodiment, the bending inspection is performed using the
図20のSE像812とBSE像813を用いた検査は,図17Bで説明した検査と共通であり,SE像812とBSE像813のパターン特徴量を用いて第1のベンディング特徴量を算出する(S333)。本実施例では、さらに,高角BSE像814とSE像812のパターン特徴量を算出し(S342),この算出したパターン特徴量を用いて第2のベンディング特徴量を算出し(S343),S333で算出した第1のベンディング特徴量とS343で算出した第2のベンディング特徴量を統合して最終的な出力とする(S344)。 The inspection using the
統合は,第1のベンディング特徴量と第2のベンディング特徴量の平均値を求めても良いし,第1のベンディング特徴量と第2のベンディング特徴量が共に基準値を超えた場合にのみ不良と判定するというように用いても良い。 For the integration, the average value of the first bending feature value and the second bending feature value may be obtained, or defective only when both the first bending feature value and the second bending feature value exceed the reference value. It may be used as such.
また,図20では,図17Bの処理を2式持つようにしたが,この代わりに,図18Aの処理を2式持つようにしても良い。 Further, in FIG. 20, two processes of FIG. 17B are provided, but instead of this, two processes of FIG. 18A may be provided.
本実施例によれば,2式の欠陥判定が行われるため,より信頼性の高い検査を実現することが可能となる。 According to the present embodiment, since two types of defect determination are performed, it is possible to realize a more reliable inspection.
021・・・記憶部 022、022−1,022−2,022−3・・・比較演算部 023・・・制御部 024・・・入出力部 101・・・電子銃 103・・・コンデンサレンズ 104・・・偏向器 105・・・対物レンズ 106・・・低角BSE検出用環状シンチレータ 108・・・ステージ 111・・・光ファイバ 112・・・光電子増倍管 113・・・BSE像生成部 115・・・光電子増倍管 200・・・試料 0221・・・領域抽出部 0222・・・検査領域設定部 0223、0226・・・欠陥検出部 0224・・・特徴量算出部 0225・・・差画像生成部 0227・・・画像分割部 0228・・・第1の検査領域設定部 0229・・・第2の検査領域設定部 02210・・・穴内欠陥検出部 02211・・・穴外欠陥検出部 02212・・・穴内欠陥特徴量算出部 02213・・・穴外欠陥特徴量算出部。 021:
Claims (14)
前記電子ビーム照射部により収束させた電子ビームが照射された前記試料から発生した比較的エネルギが高い反射電子を検出する反射電子検出部と、
前記電子ビーム照射部により収束させた電子ビームが照射された前記試料から発生した比較的エネルギが低い二次電子を検出する二次電子検出部と、
前記反射電子検出部で反射電子を検出して得た信号から反射電子像を生成する反射電子像生成部と、
前記二次電子検出部で二次電子を検出して得た信号から二次電子像を生成する二次電子像生成部と、
前記反射電子像生成部で生成した反射電子像と前記二次電子像生成部で生成した二次電子像とを処理して前記試料の欠陥を検出する演算部と
を備えた電子線式パターン検査装置であって、
前記演算部は、
前記二次電子像から検査領域を抽出する検査領域抽出部と、
前記反射電子像を用いて前記検査領域抽出部で抽出した検査領域に対応する領域を設定して前記設定した領域を検査して欠陥を検出する欠陥検出部と
を有することを特徴とする電子線式パターン検査装置。An electron beam irradiation unit that irradiates the sample on which the pattern is formed with the converged electron beam; and
A reflected electron detector for detecting reflected electrons having a relatively high energy generated from the sample irradiated with the electron beam converged by the electron beam irradiation unit;
A secondary electron detector that detects secondary electrons with relatively low energy generated from the sample irradiated with the electron beam focused by the electron beam irradiator;
A backscattered electron image generation unit that generates a backscattered electron image from a signal obtained by detecting backscattered electrons with the backscattered electron detection unit;
A secondary electron image generation unit that generates a secondary electron image from a signal obtained by detecting secondary electrons in the secondary electron detection unit;
An electron beam pattern inspection comprising: an operation unit that detects a defect of the sample by processing the reflected electron image generated by the reflected electron image generation unit and the secondary electron image generated by the secondary electron image generation unit A device,
The computing unit is
An inspection region extraction unit for extracting an inspection region from the secondary electron image;
An electron beam comprising: a defect detection unit that sets an area corresponding to the inspection area extracted by the inspection area extraction unit using the reflected electron image and inspects the set area to detect a defect Expression pattern inspection device.
収束させた電子ビームを試料に照射する電子ビーム照射部と、
前記電子ビームが照射された前記試料から発生した比較的エネルギが高い反射電子と,比較的エネルギが低い二次電子を同時に取得する,反射電子検出部,および,二次電子検出部と,
前記反射電子検出部で反射電子を検出して得た信号から反射電子像を生成する反射電子像生成部と、
前記二次電子検出部で二次電子を検出して得た信号から二次電子像を生成する二次電子像生成部と、
前記反射電子像と,前記二次電子像の画像間の比較により,差異を検出する演算部を有すことを特徴とする。A system for inspecting a deep hole or deep groove pattern formed on a substrate,
An electron beam irradiation unit for irradiating the sample with the converged electron beam;
A backscattered electron detector, a backscattered electron detector, and a backscattered electron detector that simultaneously acquire a relatively high energy backscattered electron generated from the sample irradiated with the electron beam and a relatively low energy secondary electron;
A backscattered electron image generation unit that generates a backscattered electron image from a signal obtained by detecting backscattered electrons with the backscattered electron detection unit;
A secondary electron image generation unit that generates a secondary electron image from a signal obtained by detecting secondary electrons in the secondary electron detection unit;
An arithmetic unit for detecting a difference by comparing the reflected electron image and the secondary electron image is provided.
収束させた電子ビームを試料に照射する電子ビーム照射部と、
前記電子ビームが照射された前記試料から発生した比較的エネルギが高い反射電子のうち低い天頂角成分と,比較的エネルギが高い反射電子のうち高い天頂角成分と,比較的エネルギが低い二次電子を同時に取得する,それぞれ,第1の反射電子検出部,および,第2の反射電子検出部,および,二次電子検出部と
前記第1の反射電子検出部で反射電子を検出して得た信号から第1の反射電子像を生成する第1の反射電子像生成部と、
前記第2の反射電子検出部で反射電子を検出して得た信号から第2の反射電子像を生成する第2の反射電子像生成部と、
前記二次電子検出部で二次電子を検出して得た信号から二次電子像を生成する二次電子像生成部と、
前記第1の反射電子像と,前記第2の反射電子像と前記二次電子像の画像間の比較により,差異を検出する演算部を有すことを特徴とする。A system for inspecting a deep hole or deep groove pattern formed on a substrate,
An electron beam irradiation unit for irradiating the sample with the converged electron beam;
The low zenith angle component of the relatively high energy reflected electrons generated from the sample irradiated with the electron beam, the high zenith angle component of the relatively high energy reflected electrons, and the relatively low energy secondary electrons. Obtained by detecting reflected electrons with the first reflected electron detector, the second reflected electron detector, the secondary electron detector and the first reflected electron detector, respectively. A first reflected electron image generation unit that generates a first reflected electron image from the signal;
A second backscattered electron image generation section that generates a second backscattered electron image from a signal obtained by detecting backscattered electrons with the second backscattered electron detection section;
A secondary electron image generation unit that generates a secondary electron image from a signal obtained by detecting secondary electrons in the secondary electron detection unit;
An arithmetic unit for detecting a difference by comparing the first reflected electron image, the second reflected electron image, and the secondary electron image is provided.
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