JPH10339711A - Inspection equipment for semiconductor device - Google Patents

Inspection equipment for semiconductor device

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Publication number
JPH10339711A
JPH10339711A JP9148936A JP14893697A JPH10339711A JP H10339711 A JPH10339711 A JP H10339711A JP 9148936 A JP9148936 A JP 9148936A JP 14893697 A JP14893697 A JP 14893697A JP H10339711 A JPH10339711 A JP H10339711A
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JP
Japan
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sample
electron beam
electron
scanning
split
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Pending
Application number
JP9148936A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yusuke Yajima
裕介 矢島
Hiroyuki Shinada
博之 品田
Mari Nozoe
真理 野副
Hisaya Murakoshi
久弥 村越
Kaoru Umemura
馨 梅村
Masaki Hasegawa
正樹 長谷川
由夫 ▲高▼橋
Yoshio Takahashi
敦子 ▲高▼藤
Atsuko Takato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a secondary electric image having good image quality with high reproducibility by splitting an electron beam and performing the scanning simultaneously on a same path such that one split electron beam follows up the other split electron beam thereby controlling the charge up quantity precisely. SOLUTION: An electron beam 2 emitted from an electron gun 1 is passed through a deflection coil 3 and split into two through a biprism comprising a potential applicable thin wire 4 and a ground electrode 5. Two split electron beams 2 passes through an electron lens system 6 and a scanning coil 7 and reaches a sample 8 under sufficiently converged state. Secondary electrons or reflected electrons generated from the part of the sample 8 irradiated with the electron beam are detected by a secondary electron detector 10. A secondary electron image is acquired through simultaneous scanning where the other split electron beam follows up one split electron beam to scan a specified part on the sample 8. According to the arrangement, the secondary electron image of a semiconductor wafer can be acquired under best charge-up state with high reproducibility resulting in a highly reliable defect inspection.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の検査装
置技術に属するものであり、特に半導体ウエハに形成さ
れた回路パターンの欠陥検査など、大型試料上の難導電
性材料を含む形状の観察に好適な電子線による半導体装
置の検査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inspection apparatus technology for a semiconductor device, and particularly to an observation of a shape including a poorly conductive material on a large sample such as a defect inspection of a circuit pattern formed on a semiconductor wafer. The present invention relates to a preferable electron beam inspection apparatus for semiconductor devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体集積回路装置の製造にお
いては、導電性材料や難導電性材料の堆積処理,リソグ
ラフィ処理,エッチング処理などにより半導体ウエハ上
に回路パターンを形成する。半導体ウエハ上に形成され
た回路パターンの良否は、半導体集積回路装置の製造歩
留まりなどの生産性に大きな影響を及ぼすため、半導体
集積回路装置の製造工程においては、このような半導体
ウエハ上の回路パターンの検査が従来から実施されてい
る。
2. Description of the Related Art In general, in manufacturing a semiconductor integrated circuit device, a circuit pattern is formed on a semiconductor wafer by a deposition process of a conductive material or a poorly conductive material, a lithography process, an etching process, or the like. Since the quality of a circuit pattern formed on a semiconductor wafer has a great effect on productivity such as the production yield of a semiconductor integrated circuit device, the circuit pattern on such a semiconductor wafer is often used in the process of manufacturing a semiconductor integrated circuit device. Has been conventionally performed.

【0003】今日の半導体集積回路装置の高集積化に伴
い、半導体ウエハ上に形成される回路パターンは急速に
微細化している。このため、回路パターンの検査手段と
して、従来から用いられている光学式の検査装置よりも
高い分解能を有する走査型電子顕微鏡を用いる方法が提
案されている。
With today's high integration of semiconductor integrated circuit devices, circuit patterns formed on semiconductor wafers are rapidly becoming finer. For this reason, there has been proposed a method of using a scanning electron microscope having higher resolution than a conventionally used optical inspection device as a circuit pattern inspection unit.

【0004】これに関連する技術として、例えば、特開
平5−258703 号には、エックス線マスクやこれと同等の
導電性基板に形成されたパターンを走査型電子顕微鏡を
使用して検査する方法とそのシステムが開示されてい
る。
As a related technique, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-258703 discloses a method of inspecting a pattern formed on an X-ray mask or a conductive substrate equivalent thereto by using a scanning electron microscope and its method. A system is disclosed.

【0005】また、特公平6−16407号には、半導体ウエ
ハを所定の方向に連続して移動させた状態で、この半導
体ウエハ上の検査領域内に設定した複数の分割領域のそ
れぞれにおいて収束した電子線を走査し、得られた歪み
のない正確な二次電子像により高速に回路パターンの検
査を行う手段が開示されている。
Further, Japanese Patent Publication No. 6-16407 discloses that a semiconductor wafer is continuously moved in a predetermined direction and converges in each of a plurality of divided areas set in an inspection area on the semiconductor wafer. There is disclosed means for scanning an electron beam and inspecting a circuit pattern at a high speed by using an obtained accurate secondary electron image without distortion.

【0006】さらに、特開昭63−218803号には、像取得
時の半導体ウエハへの電子線の照射時間を精密に制御し
て半導体ウエハのチャージアップや階調ドリフトが像質
に与える影響を低減し、検査に用いる二次電子像の信頼
性および感度を向上させる手段が開示されている。ま
た、電子源から放出される電子線を2本に分割する機構
としては、例えば特開平6−333529 号に記載されてい
る。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-218803 discloses that the irradiation time of an electron beam on a semiconductor wafer at the time of image acquisition is precisely controlled so that the influence of charge-up and gradation drift of the semiconductor wafer on image quality can be reduced. Means for reducing and improving the reliability and sensitivity of secondary electron images used for inspection are disclosed. A mechanism for splitting an electron beam emitted from an electron source into two is described, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-333529.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】一般に、半導体ウエハ
上の回路パターンは、導電性材料と難導電性材料の複雑
な組み合わせにより構成されている。このような回路パ
ターンに電子線を照射すると、難導電性材料部分に電荷
が蓄積する(チャージアップ)。このため、二次電子像
の像質が電荷蓄積量に依存して変動してしまい、再現性
のある二次電子像が得られないという問題が生じる。
Generally, a circuit pattern on a semiconductor wafer is composed of a complex combination of a conductive material and a poorly conductive material. When such a circuit pattern is irradiated with an electron beam, electric charges accumulate in the poorly conductive material portion (charge up). For this reason, the image quality of the secondary electron image fluctuates depending on the charge accumulation amount, and there is a problem that a reproducible secondary electron image cannot be obtained.

【0008】ここで、二次電子像の像質は、必ずしもチ
ャージアップが全くない状態で最良となるわけではな
く、むしろ適度なチャージアップがある場合において最
良となることが多い。したがって、像質の良好な二次電
子像を再現性良く取得するためには、チャージアップ状
態を高精度に制御する必要がある。このための手段とし
ては、例えば、上述した特開昭63−218803号にあるよう
に電子線の照射時間を精密に制御する方法が知られてい
たが、実際の検査の現場で電子線照射時間を精密に制御
することは事実上困難であり、しかもチャージアップ対
策を電子線照射時間の制御のみで行うことは一般には難
しく、再現性のある二次電子像を得るための実用的手段
としては不充分なものであった。
Here, the image quality of the secondary electron image is not always the best when there is no charge-up, but is often the best when there is an appropriate charge-up. Therefore, in order to acquire a secondary electron image with good image quality with good reproducibility, it is necessary to control the charge-up state with high accuracy. As means for this, for example, a method of precisely controlling the irradiation time of an electron beam as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-218803 is known. It is practically difficult to precisely control the electron beam, and it is generally difficult to control the charge-up only by controlling the electron beam irradiation time. As a practical means for obtaining a reproducible secondary electron image, It was inadequate.

【0009】本発明の課題は、チャージアップ量の精密
な制御を行った状態で二次電子像を取得する手段を提供
し、これにより像質の良好な二次電子像を再現性良く得
ることを可能にすることである。
An object of the present invention is to provide a means for acquiring a secondary electron image in a state in which the amount of charge-up is precisely controlled, thereby obtaining a secondary electron image with good image quality with good reproducibility. Is to make it possible.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するために、チャージアップが起こると二次電子像
の再現性が低下する原因に着目する。電子線照射により
表面に生成した電荷は、ほとんどの場合生成直後の状態
を長時間保つことはなく、生成場所およびその周辺の電
気的,形状的な状態に応じて多様な時間スケールで緩和
していく。このため、チャージアップ状態は時々刻々変
化することになり、しかもその変化は試料の各場所で不
規則に異なっている。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention focuses on the cause of the deterioration of the reproducibility of a secondary electron image when charge-up occurs. In most cases, the charge generated on the surface by electron beam irradiation does not maintain the state immediately after generation for a long time, but relaxes on various time scales according to the generation and surrounding electrical and topological conditions. Go. For this reason, the charge-up state changes from moment to moment, and the change is irregularly different at each location of the sample.

【0011】以上が、チャージアップが起こると二次電
子像の再現性が低下する主原因であるが、このような原
因により二次電子像の像質に影響を与えることを回避す
るためには、チャージアップが起こったらこれが緩和す
る前に速やかに二次電子像を取得すれば良い。このため
には、チャージアップを起こすための電子線を照射した
直後に二次電子像を取得するための電子線を走査すれば
よい。しかし、例えばこのために2組の電子光学系を用
いると、装置が大型化,複雑化し、より複雑な制御が要
求されるようになると共に、操作,維持も困難になるこ
とが避けられない。
The above is the main cause of the deterioration of the reproducibility of the secondary electron image when the charge-up occurs. In order to prevent such a cause from affecting the image quality of the secondary electron image, If a charge-up occurs, a secondary electron image may be promptly obtained before the charge-up occurs. For this purpose, an electron beam for acquiring a secondary electron image may be scanned immediately after irradiation with an electron beam for causing charge-up. However, for example, when two sets of electron optical systems are used for this purpose, the device becomes large and complicated, and more complicated control is required, and it is inevitable that operation and maintenance become difficult.

【0012】そこで本発明では、同一の電子光学系にお
いて2本の電子線を生成し、これらを所定の条件で制御
しながら検査対象である半導体ウエハに照射できるよう
にすることで上記課題に解決を与えている。
The present invention solves the above problem by generating two electron beams in the same electron optical system and irradiating them on a semiconductor wafer to be inspected while controlling them under predetermined conditions. Is given.

【0013】これを実現するために、本発明では、電子
源から放出される電子線を2本に分割する機構を電子光
学系の中に設け、これら2本の電子線のそれぞれをチャ
ージアップ用と二次電子検出用として利用している。こ
の、電子源から放出される電子線を2本に分割する機構
としては、導電性細線と接地電極とから成る電子線用の
バイプリズムを用いればよい。このバイプリズムを電子
光学系中において細線が電子線経路を横切るように設置
し、この状態で細線に電位を加えることで、細線の両側
を通過する電子線に互いに逆向きの偏向を加えることが
できる。両電子線の偏向量は、細線に印加する電位を変
えることで容易に変更できる。
In order to realize this, according to the present invention, a mechanism for dividing an electron beam emitted from an electron source into two is provided in an electron optical system, and each of these two electron beams is used for charge-up. And is used for secondary electron detection. As a mechanism for dividing the electron beam emitted from the electron source into two, a biprism for an electron beam including a conductive thin wire and a ground electrode may be used. This biprism is installed in the electron optical system so that the thin wire crosses the electron beam path, and by applying a potential to the thin wire in this state, electron beams passing on both sides of the thin wire can be deflected in opposite directions. it can. The deflection amount of both electron beams can be easily changed by changing the potential applied to the fine wire.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。図1は、本発明の実施形態における装
置構成を示す図である。図1において、電子源,引き出
し電極,加速電極などで構成された電子銃1から放出さ
れた電子線2は、偏向コイル3を経た後、電位印加可能
な細線4,接地電極5から成るバイプリズムにより2本
に分割される。分割された2本の電子線2は、電子レン
ズ系6,走査コイル7を経て、充分収束された状態で試
料8である半導体ウエハに至る。この試料8は、可動式
のステージ9に設置され、その状態で図中では省略され
ている機構によりリターディング電圧が印加できるよう
になっている。そして、試料8の電子線2照射部分から
発生する二次電子または反射電子は、二次電子検出器1
0により検出される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a device configuration according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an electron beam 2 emitted from an electron gun 1 composed of an electron source, an extraction electrode, an accelerating electrode, etc., passes through a deflection coil 3 and then is formed of a thin wire 4 to which a potential can be applied and a biprism comprising a ground electrode 5. Is divided into two. The two split electron beams 2 pass through the electron lens system 6 and the scanning coil 7 and reach the semiconductor wafer as the sample 8 in a sufficiently converged state. The sample 8 is set on a movable stage 9, and in this state, a retarding voltage can be applied by a mechanism not shown in the drawing. Secondary electrons or reflected electrons generated from the portion of the sample 8 irradiated with the electron beam 2 are reflected by the secondary electron detector 1.
0 is detected.

【0015】同じく図1において、偏向コイル3は偏向
コイル駆動装置11により駆動され、電子線2を所定量
偏向させる機能を有する。また、バイプリズムの構成要
素である細線4に印加される電位は電位制御装置12に
より制御され、これにより細線4の両側に分かれる電子
線2の成分の分離量が調整される。そして、電子レンズ
系6は、レンズ制御装置13により制御され、2本に分
割された電子線2の試料8到達時の収束状態と分割方向
とが最適に制御される。
In FIG. 1, the deflection coil 3 is driven by a deflection coil driving device 11 and has a function of deflecting the electron beam 2 by a predetermined amount. Further, the potential applied to the thin wire 4 which is a component of the biprism is controlled by the potential control device 12, whereby the amount of separation of the component of the electron beam 2 split on both sides of the thin wire 4 is adjusted. Then, the electron lens system 6 is controlled by the lens control device 13, and the convergence state and the dividing direction of the two divided electron beams 2 when reaching the sample 8 are optimally controlled.

【0016】さらに、走査コイル7は、走査制御装置1
4により駆動,制御され、電子線2を所定の速度と幅で
1次元または2次元的に走査移動させる機能を有する。
また、試料8に印加されるリターディング電圧は、リタ
ーディング制御装置15により制御され、試料8到達時
の電子線2のエネルギーを所定の値に調整する役割を担
っている。そして、ステージ9は、ステージ駆動装置1
6により駆動,制御され、観察に先立つ試料8の位置,
向きの調整、および必要に応じて、即ち走査コイル7に
よる電子線2の走査が1次元的である場合には、観察時
における試料8の一方向への連続移動などを可能にす
る。さらに、二次電子検出器10からの信号は、信号処
理装置17においてA/D変換を含む処理を受ける。
Further, the scanning coil 7 is connected to the scanning control device 1.
4, which has a function of scanning the electron beam 2 one-dimensionally or two-dimensionally at a predetermined speed and width.
The retarding voltage applied to the sample 8 is controlled by the retarding control device 15 and plays a role of adjusting the energy of the electron beam 2 when reaching the sample 8 to a predetermined value. And the stage 9 is the stage driving device 1
6 is driven and controlled by the position of the sample 8 prior to observation,
Adjustment of the direction and, if necessary, that is, when the scanning of the electron beam 2 by the scanning coil 7 is one-dimensional, enables the sample 8 to be continuously moved in one direction during observation. Further, the signal from the secondary electron detector 10 undergoes processing including A / D conversion in the signal processing device 17.

【0017】また、図1において、制御装置18は、偏
向コイル制御装置11,電位制御装置12,レンズ制御
装置13,走査制御装置14,リターディング制御装置
15,ステージ駆動装置16を統合的に制御し、信号処
理装置17からのデータにより所定の条件での二次電子
像を生成し、欠陥自動判定・記憶・表示装置19に送
る。そして、欠陥自動判定・記憶・表示装置19におい
ては、上記二次電子像から試料8である半導体ウエハ上
の回路パターンの欠陥を自動検出し、これを記憶すると
共に、必要に応じて図1においては省略されている表示
部に表示する。
In FIG. 1, a control unit 18 integrally controls a deflection coil control unit 11, a potential control unit 12, a lens control unit 13, a scanning control unit 14, a retarding control unit 15, and a stage drive unit 16. Then, a secondary electron image is generated under predetermined conditions based on data from the signal processing device 17 and sent to the automatic defect determination / storage / display device 19. Then, the defect automatic judgment / storage / display device 19 automatically detects the defect of the circuit pattern on the semiconductor wafer as the sample 8 from the secondary electron image, stores the defect, and stores it in FIG. Are displayed on the omitted display unit.

【0018】ここで、図1における偏向コイル3、およ
び細線4,接地電極5から成るバイプリズムの機能を図
2によりさらに詳しく説明する。図2において、偏向コ
イル3は電子線2を細線4と垂直方向に偏向させるよう
配置されている。細線4は、電子線2の経路中に置かれ
ているが、偏向コイル3により電子線2を偏向させるこ
とで、細線4の両側を通過する電子線2の分割比(電流
比)を変えることができる。図2においては、電子線2
の各分割成分を、それぞれプリチャージビーム20,主
ビーム21と称しており、両ビームの分割比をa:1−
aとしてある。上に述べたように、偏向コイル3により
電子線2を細線4と垂直方向に偏向させることで、aを
任意に変えることができる。
Here, the function of the biprism composed of the deflection coil 3 and the thin wire 4 and the ground electrode 5 in FIG. 1 will be described in more detail with reference to FIG. In FIG. 2, a deflection coil 3 is arranged to deflect the electron beam 2 in a direction perpendicular to the thin wire 4. The thin wire 4 is placed in the path of the electron beam 2, but the deflection coil 3 deflects the electron beam 2 to change the division ratio (current ratio) of the electron beam 2 passing on both sides of the thin wire 4. Can be. In FIG. 2, the electron beam 2
Are referred to as a precharge beam 20 and a main beam 21, respectively, and the split ratio of both beams is a: 1−1.
a. As described above, a can be arbitrarily changed by deflecting the electron beam 2 in the direction perpendicular to the thin wire 4 by the deflection coil 3.

【0019】次に、図1,図2により説明した本発明の
実施形態における欠陥検査の方法を説明する。本発明で
は、プリチャージビーム20と主ビーム21を、間隔お
よび前述したaを一定に保ちつつ、しかもプリチャージ
ビーム20が通過した部分を、その直後に引き続き主ビ
ーム21が通過するような条件を保ちつつ、同時に走査
する。このような走査は、レンズ系6の調整によりプリ
チャージビーム20と主ビーム21の相対的方向を調整
することで容易に実現できる。さらにこれは、プリチャ
ージビーム20と主ビーム21を2次元的に走査する場
合であっても、プリチャージビーム20と主ビーム21
は1次元的に走査し、この走査方向と垂直な方向にステ
ージ9を連続的に移動する場合であっても、共に実現可
能であることは言うまでもない。
Next, a method of defect inspection according to the embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 1 and 2 will be described. In the present invention, a condition is set such that the distance between the precharge beam 20 and the main beam 21 is kept constant and the above-mentioned a is kept constant, and that the main beam 21 passes immediately after the portion where the precharge beam 20 has passed. Scan simultaneously while keeping. Such scanning can be easily realized by adjusting the relative direction between the precharge beam 20 and the main beam 21 by adjusting the lens system 6. Further, even when the precharge beam 20 and the main beam 21 are two-dimensionally scanned, the precharge beam 20 and the main beam 21
Is one-dimensionally scanned, and it is needless to say that both can be realized even when the stage 9 is continuously moved in a direction perpendicular to the scanning direction.

【0020】次に、以上のような条件でプリチャージビ
ーム20と主ビーム21を同時走査した際に得られる二
次電子信号について説明する。試料8中の場所Xに単位
電流量の電子ビームが照射されたときに発生する二次電
子量から得られる信号の強度をInc(X),Ic(X)
とする。ここで、Inc(X)は場所Xがチャージアップ
していない場合の信号強度であり、Ic(X)は場所X
を電子ビームが通過した直後のチャージアップした状態
での信号強度である。プリチャージビーム20と主ビー
ム21を上述のように走査する場合には、主ビーム21
はプリチャージビーム20が通過した直後に同じ場所を
通過する。したがって、主ビーム21が試料8中の場所
Xを照射している際の全信号強度Itotal(X)は、数1
となる。
Next, a secondary electron signal obtained when the precharge beam 20 and the main beam 21 are simultaneously scanned under the above conditions will be described. The intensity of a signal obtained from the amount of secondary electrons generated when an electron beam having a unit current amount is irradiated on a place X in the sample 8 is represented by Inc (X) and Ic (X).
And Here, Inc (X) is the signal intensity when the location X is not charged up, and Ic (X) is the location X
Is the signal intensity in the charged-up state immediately after the electron beam has passed. When the precharge beam 20 and the main beam 21 are scanned as described above, the main beam 21
Pass through the same location immediately after the precharge beam 20 has passed. Therefore, the total signal intensity Itotal (X) when the main beam 21 irradiates the place X in the sample 8 is given by the following equation.
Becomes

【0021】[0021]

【数1】 Itotal(X)=a・Inc(X+D)+(1−a)・Ic(X) (1) ここで、Dはプリチャージビーム20と主ビーム21
の、試料8上での間隔である。一般に、最良の二次電子
像を得るために必要なチャージアップ量はわずかであ
る。したがって、多くの場合にはaは1より充分小さく
するのがよい。このような場合には、上式は近似的に、
数2となるから、全信号強度が最良の二次電子像を与え
る信号強度になっていると見なすことができ、信頼性の
高い欠陥検査が可能となる。
Itotal (X) = a · Inc (X + D) + (1−a) · Ic (X) (1) where D is the precharge beam 20 and the main beam 21
Are the intervals on the sample 8. Generally, the amount of charge-up required to obtain the best secondary electron image is small. Therefore, in many cases, a should be sufficiently smaller than 1. In such a case, the above equation is approximately
From Equation 2, it can be considered that the total signal intensity is the signal intensity that gives the best secondary electron image, and a highly reliable defect inspection can be performed.

【0022】[0022]

【数2】 Itotal(X)=Ic(X) (2) 試料8が回路パターンの形成された半導体ウエハである
場合にも上記近似式に基づく二次電子取得が可能である
ことは言うまでもないが、この場合には試料8の特徴を
生かしたさらに高精度な二次電子像取得が可能であるの
で、以下にこれを説明する。
## EQU2 ## It goes without saying that even when the sample 8 is a semiconductor wafer on which a circuit pattern is formed, secondary electrons can be obtained based on the above approximate expression. In this case, it is possible to obtain a more accurate secondary electron image utilizing the characteristics of the sample 8, which will be described below.

【0023】対象となる半導体ウエハがDRAM製造工
程のものである場合、回路パターンは図3に模式的に示
したような規則正しく配置された同一形状のメモリセル
22の集合から成っている。このような周期的なパター
ンの検査を行う場合には、プリチャージビーム20と主
ビーム21の間隔Dを、パターンの走査方向の周期Tと
一致させるのが良い。この周期Tはできるだけ短いこと
が望ましく、このためには、あらかじめ走査方向をパタ
ーンの向きと合わせておくことが有効である。このよう
な向きの調整は、図1におけるステージ駆動装置16に
よりステージ9を駆動することで容易に行える。以上の
ような調整を行えば、図3に模式的に示したように、プ
リチャージビーム20と主ビーム21は常に隣り合うメ
モリセル22の等価な部分に照射されることになる。
When the target semiconductor wafer is a DRAM manufacturing process, the circuit pattern is composed of a group of memory cells 22 of the same shape arranged regularly as schematically shown in FIG. When such a periodic pattern inspection is performed, it is preferable that the interval D between the precharge beam 20 and the main beam 21 coincides with the period T in the pattern scanning direction. It is desirable that the period T be as short as possible. For this purpose, it is effective to previously match the scanning direction with the pattern direction. Such adjustment of the direction can be easily performed by driving the stage 9 by the stage driving device 16 in FIG. By performing the above adjustment, as shown schematically in FIG. 3, the precharge beam 20 and the main beam 21 are always applied to an equivalent part of the adjacent memory cell 22.

【0024】このような場合の全信号強度は、数1にお
いてD=Tとして、数3となるが、回路パターンは周期
Tで繰り返すのであるから、数4が成立し、数3は数5
となる。
In such a case, the total signal strength is given by Equation 3 where D = T in Equation 1, but since the circuit pattern repeats with a period T, Equation 4 holds, and Equation 3 becomes Equation 5
Becomes

【0025】[0025]

【数3】 Itotal(X)=a・Inc(X+T)+(1−a)・Ic(X) (3)Itotal (X) = a · Inc (X + T) + (1−a) · Ic (X) (3)

【0026】[0026]

【数4】 Inc(X+T)=Inc(X) (4)Inc (X + T) = Inc (X) (4)

【0027】[0027]

【数5】 Itotal(X)=a・Inc(X)+(1−a)・Ic(X) (5) この場合には、全信号強度Itotal(X)には隣接する
メモリセル22からの二次電子信号が含まれているにも
かかわらず、得られる二次電子像はaの大きさによらず
場所Xから発生する二次電子のみから得られる像と同様
なものとなる。
## EQU00005 ## Ital (X) = a.Inc (X) + (1-a) .Ic (X) (5) In this case, the total signal strength Itotal (X) is not equal to Although the secondary electron signal is included, the obtained secondary electron image is similar to the image obtained only from the secondary electrons generated from the place X regardless of the size of a.

【0028】さらに、aが数2が成立するほど充分に小
さくなっていないにしても、ある程度小さければ、全信
号強度Itotal(X)の主要な部分は場所Xでの最良なチ
ャージアップ状態での信号Ic(X)が占めることにな
り、実効的に最良なチャージアップ状態での二次電子像
が得られることになる。したがって、欠陥検査の信頼性
は、近似的な式である数2を用いる場合よりも向上す
る。
Further, even if a is not small enough to satisfy Equation 2, if it is small to some extent, the main part of the total signal intensity Itotal (X) will be at the best charge-up state at location X. The signal Ic (X) is occupied, and a secondary electron image in the best charge-up state is obtained effectively. Therefore, the reliability of the defect inspection is improved as compared with the case where the approximate expression (2) is used.

【0029】なお、ここで述べた実施形態に留まらず、
所望の電流比で、しかも試料8上に所望の間隔で到達す
るように電子線2を2本に分割し、さらに、試料8上の
特定の場所を、その一方が通過した直後に他方が通過す
るように同時に走査して二次電子像を取得することが可
能であれば、そのための手段,装置構成がいかなるもの
であっても、本発明の本質を損なうことなくこれを実施
できることは言うまでもない。
The present invention is not limited to the embodiment described here.
The electron beam 2 is divided into two so that the electron beam 2 reaches the sample 8 at a desired current ratio and at a desired interval, and further passes through a specific place on the sample 8 immediately after one of them passes through the other. As long as it is possible to simultaneously scan and acquire a secondary electron image as described above, it goes without saying that this can be carried out without impairing the essence of the present invention, regardless of the means and device configuration therefor. .

【0030】[0030]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば試料
となる半導体ウエハの二次電子像を最良のチャージアッ
プ状態で再現性良く取得することが可能なので、信頼性
の高い欠陥検査を行うことができる。しかも、最良のチ
ャージアップ状態を実現するためのプリチャージを二次
電子像取得と同時に行うため、高い検査効率を達成でき
る。さらに、プリチャージを行うための機構は標準的な
電子光学系の中に容易に組み込める構成であるため、装
置が大型化することもない。
As described above, according to the present invention, a secondary electron image of a semiconductor wafer as a sample can be obtained with good reproducibility in the best charge-up state. It can be carried out. Moreover, since the precharge for realizing the best charge-up state is performed simultaneously with the acquisition of the secondary electron image, high inspection efficiency can be achieved. Further, since the mechanism for performing the precharge has a configuration that can be easily incorporated into a standard electron optical system, the apparatus does not increase in size.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態の検査装置の構成を示すブ
ロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態に用いる電子線バイプリズ
ムの機能の説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of functions of an electron biprism used in one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態の動作および機能を説明す
るための被検査物の平面図。
FIG. 3 is a plan view of the inspection object for explaining the operation and functions of the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電子銃、2…電子線、3…偏向コイル、4…細線、
5…接地電極、6…電子レンズ系、7…走査コイル、8
…試料、9…ステージ、10…二次電子検出器、11…
偏向コイル駆動装置、12…電位制御装置、13…レン
ズ制御装置、14…走査制御装置、15…リターディン
グ制御装置、16…ステージ駆動装置、17…信号処理
装置、18…制御装置、19…欠陥自動判定・記憶・表
示装置、20…プリチャージビーム、21…主ビーム、
22…メモリセル。
1. Electron gun, 2. Electron beam, 3. Deflection coil, 4. Fine wire,
5 ground electrode, 6 electron lens system, 7 scanning coil, 8
... sample, 9 ... stage, 10 ... secondary electron detector, 11 ...
Deflection coil driving device, 12: electric potential control device, 13: lens control device, 14: scanning control device, 15: retarding control device, 16: stage driving device, 17: signal processing device, 18: control device, 19: defect Automatic judgment / storage / display device, 20: precharge beam, 21: main beam,
22 memory cells.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村越 久弥 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 梅村 馨 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 長谷川 正樹 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 ▲高▼橋 由夫 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 ▲高▼藤 敦子 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Hisaya Murakoshi 1-280 Higashi-Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Within the Central Research Laboratory (72) Inventor Masaki Hasegawa 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji City, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor ▲ Taka ▼ Atsuko Fuji 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電子銃,上記電子銃から出た電子線を収束
して試料に照射するための電子光学系,上記収束電子線
を上記試料の観察領域で走査させるための走査機構,上
記試料の上記収束電子線照射部分から放出される電子を
検出するための検出機構,上記走査機構を制御して上記
検出機構からの信号またはそれに所定の演算を施した信
号の走査像を生成するための走査像生成機構,上記走査
像をもとに上記試料上に形成されたパターンの欠陥検査
を行う機構から構成された半導体装置の検査装置におい
て、上記電子線を所定の電流比で2本の分割電子線に分
割するための機構,上記分割電子線の上記試料到達時に
おける相対的な分割方向を所望の条件に設定するための
機構を備え、上記分割電子線を、一方が他方を追跡する
ように同一経路で同時走査して上記走査像を生成するこ
とを特徴とする半導体装置の検査装置。
1. An electron gun, an electron optical system for converging an electron beam emitted from the electron gun and irradiating the electron beam on a sample, a scanning mechanism for scanning the converged electron beam in an observation area of the sample, and the sample A detection mechanism for detecting electrons emitted from the convergent electron beam irradiation portion, and a scanning mechanism for controlling the scanning mechanism to generate a scanned image of a signal from the detection mechanism or a signal obtained by performing a predetermined operation on the signal. In the inspection apparatus for a semiconductor device, comprising a scanning image generating mechanism and a mechanism for performing a defect inspection of a pattern formed on the sample based on the scanning image, the electron beam is divided into two at a predetermined current ratio. A mechanism for splitting the split electron beam into a desired condition for setting a relative splitting direction of the split electron beam upon arrival at the sample so that one of the split electron beams tracks the other; On the same route Inspection apparatus for a semiconductor device and generates the scanned image by scanning at.
【請求項2】請求項1記載の半導体装置の検査装置にお
いて、上記分割電子線の上記試料到達時における間隔を
所望の条件に設定するための機構を備え、上記試料上に
形成されたパターンの全体または一部が周期的に同一構
造を繰り返す周期的パターンとなっている場合に、上記
分割電子線の上記試料到達時における間隔を上記周期的
パターンの周期に一致させた状態に維持しながら上記走
査像を生成することを特徴とする半導体装置の検査装
置。
2. An apparatus for inspecting a semiconductor device according to claim 1, further comprising a mechanism for setting an interval between said divided electron beams upon arrival at said sample to a desired condition, wherein said pattern is formed on said sample. When the whole or a part has a periodic pattern that repeats the same structure periodically, the interval between the divided electron beams at the time of arrival at the sample is maintained while being matched with the period of the periodic pattern. An inspection device for a semiconductor device, which generates a scanned image.
【請求項3】請求項2記載の半導体装置の検査装置にお
いて、上記試料にリターディング電圧を印加するための
リターディング電圧印加機構を備えたことを特徴とする
半導体装置の検査装置。
3. The semiconductor device inspection apparatus according to claim 2, further comprising a retarding voltage applying mechanism for applying a retarding voltage to the sample.
【請求項4】請求項3記載の半導体装置の検査装置にお
いて、上記試料を連続的に一方向に移動させることの可
能な移動機構を備え、上記移動機構を上記走査機構と合
わせて用いることにより、上記分割電子線の一方向への
走査とこれと垂直方向への上記試料の連続的移動とによ
り走査像を形成することを特徴とする半導体装置の検査
装置。
4. A semiconductor device inspection apparatus according to claim 3, further comprising a moving mechanism capable of continuously moving said sample in one direction, wherein said moving mechanism is used in combination with said scanning mechanism. An inspection apparatus for a semiconductor device, wherein a scanning image is formed by scanning the divided electron beam in one direction and continuously moving the sample in a direction perpendicular thereto.
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