JPH1126530A - Apparatus and method of inspecting circuit pattern - Google Patents

Apparatus and method of inspecting circuit pattern

Info

Publication number
JPH1126530A
JPH1126530A JP9183440A JP18344097A JPH1126530A JP H1126530 A JPH1126530 A JP H1126530A JP 9183440 A JP9183440 A JP 9183440A JP 18344097 A JP18344097 A JP 18344097A JP H1126530 A JPH1126530 A JP H1126530A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron beam
circuit pattern
substrate
image
electron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9183440A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
敦子 ▲高▼藤
Atsuko Takato
Mari Nozoe
真理 野副
Hiroyuki Shinada
博之 品田
Hisaya Murakoshi
久弥 村越
Yusuke Yajima
裕介 矢島
Kaoru Umemura
馨 梅村
Masaki Hasegawa
正樹 長谷川
Yasutsugu Usami
康継 宇佐見
Yutaka Kaneko
金子  豊
Katsuhiro Kuroda
勝廣 黒田
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP9183440A priority Critical patent/JPH1126530A/en
Publication of JPH1126530A publication Critical patent/JPH1126530A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a shape contrast image and potential contrast intensified image with high accuracy, using the same apparatus by comprising a select switch for intensifying desired contrast according to the material of a substrate under test or manufacturing process and a control system for changing desired conditions accompanied therewith. SOLUTION: A retarding electric field formed between a substrate 10 under test and ground electrode 40 accelerates sec. electrons 202 from the substrate 10 upwards in the normal direction to the substrate with suppressing the divergence through a sec. electron focus electrode 41, an ExB deflector 8 deflects only the sec. electrons 202 arrival thereat to a reflector 300, the electrons 202 collide against the reflector 300 to generate new sec. electrons 203 which are then caught by a attraction electric field formed between a detector 13 and attraction electrode 14 around the detector 13 while other conditions are controlled for optimized conditions to obtain a good image at a contrast varied according to the inspection mode.

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方
法に係わり、特に半導体装置製造過程のウェハ上のパタ
ーン検査技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for inspecting a semiconductor device, and more particularly, to a technique for inspecting a pattern on a wafer in a semiconductor device manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造過程においてウェハ上
に形成された回路パターンの欠陥を画像比較により検出
する検査装置として、電子線を用いたパターンの比較検
査装置が特開昭59-192943、J. Vac. Sci. Tech. B、 Vo
l. 9、 No.6、 pp. 3005 - 3009(1991)、J. Vac. Sc
i. Tech. B、 Vol. 10、 No.6、 pp. 2804-2809(199
2)、SPIE Vol.2439、 pp.174-183、および特開平5-258
703号の特許公報等に記載されている。そこでは、実用
的なスループットを得るために、非常に高速に画像を取
得する必要が有る。そして高速で取得した画像のSNを
確保するために通常の走査型電子顕微鏡の100倍以上(10
nA以上)の電流の電子ビームを用い、画像のSNを確保し
つつ実用的な検査速度を維持している。さらに、レジス
ト等の絶縁膜を伴った半導体基板が帯電の影響を受けな
いように、2keV以下の低加速電子線を照射している(電
子、イオンビームハンドブック(日刊工業新聞社)p622
-P623)。しかし、大電流でなおかつ低加速の電子線で
は空間電荷効果による収差が生じ高分解能な観察が困難
である。この問題を解決する方法として試料直前で高加
速電子線を減速し、試料上で実質的に低加速電子線とし
て照射する手法が知られている(例:特開平5-258703
号、特開平06-139985号公開広報、USP.5578821)。
2. Description of the Related Art As an inspection apparatus for detecting a defect of a circuit pattern formed on a wafer in the process of manufacturing a semiconductor device by image comparison, a pattern inspection apparatus using an electron beam is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-192943. Vac. Sci. Tech. B, Vo
l. 9, No. 6, pp. 3005-3009 (1991), J. Vac. Sc
i. Tech. B, Vol. 10, No. 6, pp. 2804-2809 (199
2), SPIE Vol.2439, pp.174-183, and JP-A-5-258
No. 703, for example. There, it is necessary to acquire an image at a very high speed in order to obtain a practical throughput. And in order to secure the SN of the image acquired at high speed, it is more than 100 times (10
Using an electron beam with a current of at least nA), the practical inspection speed is maintained while ensuring the SN of the image. Furthermore, a low-acceleration electron beam of 2 keV or less is irradiated with a low-acceleration electron beam (electron and ion beam handbook (Nikkan Kogyo Shimbun) p622) so that the semiconductor substrate with an insulating film such as a resist is not affected by charging.
-P623). However, an electron beam having a large current and a low acceleration causes an aberration due to the space charge effect, and it is difficult to perform high-resolution observation. As a method for solving this problem, there is known a method of decelerating a high acceleration electron beam immediately before a sample and irradiating the sample with a substantially low acceleration electron beam (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-258703).
No., JP-A-06-139985, public information, USP.5578821).

【0003】一方、回路パターンの欠陥を二次電子信号
の通常の形状コントラストの画像で検査するのではな
く、電位コントラストを強調した画像を用いて断線、短
絡、コンタクトホールの開口不良等を識別する検査の需
要も高まっている。電位コントラスト強調画像の取得に
ついては従来からよく知られており、例えばJournal of
Physics E、 1968、 s2、 Vol.1、 pp.902-906、SPIE V
ol.2439、 pp.174-183等に概略記載されている。
On the other hand, a defect in a circuit pattern is not inspected with an image of a normal shape contrast of a secondary electron signal, but a disconnection, a short circuit, a defective opening of a contact hole, and the like are identified by using an image in which a potential contrast is enhanced. The demand for testing is also growing. Acquisition of a potential contrast-enhanced image is well known in the related art.
Physics E, 1968, s2, Vol.1, pp.902-906, SPIE V
ol.2439, pp.174-183, etc.

【0004】以下、従来技術の電子光学系の概略を図14
により簡単に説明する。引き出し電極2の電圧により電
子銃1から出た一次電子線201はコンデンサレンズ3、走
査偏向器5、絞り6、対物レンズ9等を通過して収束、偏
向されて試料ステージ11、12上の半導体装置基板10に照
射される。この基板10には一次電子線減速用に電源58よ
り減速電圧(以下、リターディング電圧と称する)が印加
されている。基板10からは一次電子線201の照射により
二次電子202が発生する。二次電子202にはリターディン
グ電圧が加速電圧として作用し、二次電子202は数keVの
エネルギーに加速される。対物レンズ9の電子銃側には
隣接してEXB偏向器8が設けてある。このEXB偏向器8は一
次電子線201に対しては電界と磁界による偏向量が互い
に打ち消し合い、二次電子202に対しては両者の重ね合
わせで電子を偏向させる偏向器である。加速された二次
電子202はこのEXB偏向器8により偏向され、さらに検出
器13に外付けした吸引電極14と検出器13の間の吸引電圧
が形成する電界に引き寄せられて検出器13に入射する。
検出器13は半導体検出器で構成されている。二次電子20
2は半導体検出器に入射して電子正孔対を作り、これが
電流として取り出され電気信号に変換される。この出力
信号はさらにプリアンプ21で増幅されて画像信号用輝度
変調入力となる。以上の電子光学系の動作で基板上の一
領域の画像を得てから画像出力信号に一画面分の遅延を
かけ、第二の領域の画像を同様にして取得する。二つの
画像を画像比較評価回路で比較し、回路パターンの欠陥
部の検出を行う。
[0004] An outline of a conventional electron optical system is shown in FIG.
This will be described more simply. The primary electron beam 201 emitted from the electron gun 1 by the voltage of the extraction electrode 2 passes through the condenser lens 3, the scanning deflector 5, the aperture 6, the objective lens 9, and the like, and is converged and deflected, and the semiconductor on the sample stages 11, 12 The light is applied to the device substrate 10. A deceleration voltage (hereinafter, referred to as a retarding voltage) is applied to the substrate 10 from a power supply 58 for decelerating the primary electron beam. Secondary electrons 202 are generated from the substrate 10 by irradiation of the primary electron beam 201. The retarding voltage acts on the secondary electrons 202 as an acceleration voltage, and the secondary electrons 202 are accelerated to an energy of several keV. An EXB deflector 8 is provided adjacent to the electron gun side of the objective lens 9. The EXB deflector 8 is a deflector that deflects the primary electron beam 201 by the amounts of electric field and magnetic field that cancel each other, and deflects the secondary electron 202 by superimposing them. The accelerated secondary electrons 202 are deflected by the EXB deflector 8 and further attracted to an electric field formed by an attraction voltage between the attraction electrode 14 externally attached to the detector 13 and the detector 13 and incident on the detector 13 I do.
The detector 13 is constituted by a semiconductor detector. Secondary electron 20
2 enters the semiconductor detector to form an electron-hole pair, which is taken out as a current and converted into an electric signal. This output signal is further amplified by the preamplifier 21 and becomes an image signal luminance modulation input. After the image of one area on the substrate is obtained by the operation of the electron optical system described above, the image output signal is delayed by one screen, and the image of the second area is similarly obtained. The two images are compared by an image comparison and evaluation circuit to detect a defective portion of the circuit pattern.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとしている課題】しかし、本回路パ
ターン検査装置には以下で説明する問題点がある。試料
表面の形状コントラスト像を高分解能に得るためには、
試料上の一点から発生する二次電子の発生量の変化を高
精度に検出する必要がある。したがって、発生する二次
電子を可能な限り効率よく検出器へ導き、検出する必要
がある。一方、試料表面に電位分布がある場合には試料
から発生した二次電子は表面近傍の電位分布に応じた速
度分布を持って出射する。この速度分布の情報が試料表
面の電位コントラストの情報であるから、電位コントラ
スト強調画像を得るためには二次電子の発生直後の速度
情報を保存することが必要になる。すなわち、二次電子
の発生量の変化ではなく発生後に空間的なフィルタを通
過するか否かが表面電位の情報となる。
However, this circuit pattern inspection apparatus has the following problems. In order to obtain a shape contrast image of the sample surface with high resolution,
It is necessary to detect a change in the amount of secondary electrons generated from one point on the sample with high accuracy. Therefore, it is necessary to guide the generated secondary electrons to the detector as efficiently as possible to detect them. On the other hand, when there is a potential distribution on the sample surface, the secondary electrons generated from the sample are emitted with a velocity distribution according to the potential distribution near the surface. Since the information on the velocity distribution is information on the potential contrast on the sample surface, it is necessary to save the velocity information immediately after the generation of the secondary electrons in order to obtain a potential contrast enhanced image. That is, the information of the surface potential is not a change in the amount of generated secondary electrons but whether the secondary electrons pass through a spatial filter after generation.

【0006】上記の従来技術では、試料基板から低速(5
0eV以内)で発生した二次電子に対して上記のリターディ
ング電界(数kV)が加速電界となり、二次電子の初速度に
よらずほぼ試料表面の法線方向上方へ加速する。したが
って二次電子は初速度によらず捕捉することが可能であ
り、この動作で形状コントラスト強調画像を得ることが
できる。但し、本従来技術ではより多くの二次電子を捕
捉するための捕捉方法については考慮されておらず、高
精度な形状コントラストを得ることは困難な状況であ
る。一方、この電子光学系において電位コントラスト強
調画像を得ようとすると、リターディング電圧を下げて
表面近傍の二次電子の速度の情報を保存する必要があ
る。しかし、低リターディング電圧の場合、試料から様
々な角度で発生する二次電子がそのままの方向へ発散し
検出器へ達する前に逸脱するので、二次電子信号量その
ものが低下して良好なコントラストを得ることが困難で
ある。
In the above prior art, a low speed (5
The above-mentioned retarding electric field (several kV) becomes an accelerating electric field for the secondary electrons generated within 0 eV), and accelerates almost upward in the normal direction of the sample surface regardless of the initial velocity of the secondary electrons. Therefore, secondary electrons can be captured regardless of the initial velocity, and a shape contrast enhanced image can be obtained by this operation. However, this prior art does not consider a capturing method for capturing more secondary electrons, and it is difficult to obtain highly accurate shape contrast. On the other hand, in order to obtain a potential contrast enhanced image in this electron optical system, it is necessary to reduce the retarding voltage and store information on the velocity of secondary electrons near the surface. However, when the retarding voltage is low, secondary electrons generated at various angles from the sample diverge in the same direction and deviate before reaching the detector. Is difficult to obtain.

【0007】以上のように、従来技術では、形状コント
ラスト強調画像と電位コントラスト強調画像を同一の電
子光学系で高精度に得ることは困難であった。したがっ
て、検査対象の基板の種類や加工工程に応じて所望のコ
ントラスト像での高精度な検査を選択することも不可能
であった。
As described above, in the prior art, it was difficult to obtain a shape contrast emphasized image and a potential contrast emphasized image with the same electron optical system with high accuracy. Therefore, it has not been possible to select a high-precision inspection with a desired contrast image according to the type of the substrate to be inspected and the processing step.

【0008】本発明の課題は上記の問題を解決し、通常
の形状コントラスト強調画像だけでなく電位コントラス
ト強調画像も同一の検査装置で高精度に取得し、検査対
象の基板の種類や加工工程に応じて検査モード選択を行
い、その結果得られた画像を自動比較検査し欠陥を速や
かに誤りなく検出することである。さらにその結果を半
導体装置の製造条件に反映し、半導体装置の信頼性を高
めるとともに不良率を低減することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and obtain not only a normal shape contrast enhanced image but also a potential contrast enhanced image with high accuracy by the same inspection apparatus, and it is possible to obtain the type of substrate to be inspected and the processing steps. Inspection mode selection is performed accordingly, and the resulting image is automatically compared and inspected to detect a defect quickly and without error. It is another object of the present invention to reflect the results on the manufacturing conditions of the semiconductor device, to improve the reliability of the semiconductor device and to reduce the defect rate.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、我々は回路パターンが形成された基板の第1、第
2の領域を一次電子線で走査する工程と、上記電子線の
収束工程と、上記一次電子線を減速させ上記一次電子線
により上記領域から二次的に発生する二次電子を加速さ
せる電子線加減速工程と、上記一次電子線に対しては電
界と磁界による偏向量がキャンセルし上記二次電子に対
しては電界と磁界の重ね合わせで偏向作用を及ぼす電磁
界を発生させる偏向工程と、上記二次電子の信号を検出
する工程と、検出された信号から上記領域の画像を得る
工程と、上記第1の領域の画像と上記第2の領域の画像
を比較する工程と、比較結果から回路パターンの欠陥判
定をする工程を含むことを特徴とする回路パターン検査
方法において、上記基板上で上記加減速工程と同時に上
記二次電子を収束させる工程と、上記基板の種類と加工
工程に応じて上記加減速工程と上記二次電子収束工程の
動作電圧および電流値を選択的に変更させる選択工程
と、上記選択工程と連動して上記一次電子線の加速電圧
と上記収束工程と上記偏向工程と上記EXB偏向工程の動
作電圧および信号の全てまたは一部を所望の値に変更し
て設定する制御工程とを有し、形状コントラスト像と電
位コントラスト像とを選択的に利用した検査を行えるこ
とを特徴とする回路パターン検査方法と装置を実現し
た。なお、上記二次電子の検出においては、試料からの
二次電子を固体片に当てて、固体片から新たに発生する
二次電子を検出器へ吸引する構成を実施した。この固体
片は二次電子発生効率が異なる2種類以上の材質で構成
した。また、絶縁体を安定した帯電状態で観察するため
に上記一次電子ビームを試料上で走査する前にあらかじ
め当該領域を別の電子線で照射する予備照射手段と工程
を備える検査も実施した。
In order to solve the above problems, we have a step of scanning the first and second regions of a substrate on which a circuit pattern is formed with a primary electron beam, and the steps of: An electron beam acceleration / deceleration step of decelerating the primary electron beam and accelerating secondary electrons generated secondarily from the region by the primary electron beam; and deflecting the primary electron beam by an electric field and a magnetic field. A deflection step in which the amount is canceled and an electromagnetic field that exerts a deflection action by superposition of an electric field and a magnetic field on the secondary electrons is generated, a step of detecting a signal of the secondary electrons, and A circuit pattern inspection method comprising: a step of obtaining an image of a region; a step of comparing the image of the first region with the image of the second region; and a step of determining a defect of a circuit pattern from the comparison result. In the way, on A step of converging the secondary electrons simultaneously with the acceleration / deceleration step on the substrate; and selectively operating voltages and current values of the acceleration / deceleration step and the secondary electron convergence step according to the type and processing step of the substrate. A selecting step to be changed, and in conjunction with the selecting step, changing all or a part of an accelerating voltage of the primary electron beam, an operating voltage and a signal of the convergence step, the deflecting step, and the EXB deflecting step to a desired value. A circuit pattern inspection method and apparatus, characterized in that the inspection method selectively performs the inspection using the shape contrast image and the potential contrast image. In the detection of the secondary electrons, a configuration was employed in which the secondary electrons from the sample were applied to the solid piece and the secondary electrons newly generated from the solid piece were attracted to the detector. This solid piece was composed of two or more materials having different secondary electron generation efficiencies. Further, in order to observe the insulator in a stable charged state, an inspection including preliminary irradiation means and a step of irradiating the area with another electron beam before scanning the primary electron beam on the sample was also performed.

【0010】以上のような方法および装置を実施すれ
ば、通常の形状コントラスト像を取得したい場合には試
料に高リターディング電圧を印加し、それと連動して一
次電子線加速電圧を高くして空間電荷効果による径の拡
がりを抑えた一次電子ビームの照射を行い、発生する二
次電子を高速に加速して試料表面法線方向上方へ引き出
すことができる。このとき、試料直上に設けた二次電子
収束電極にリターディング電圧と同電圧を印加して二次
電子の発散を抑制する収束電界を形成し、最大限多数の
二次電子を上方へ引き出すことができる。一方、電位コ
ントラストを強調したい場合には試料に相対的に低いリ
ターディング電圧を印加し、低速の二次電子を発生させ
て空間フィルタをかけて表面電位情報を得ることができ
る。さらに、二次電子発生効率が異なる2種類以上の材
質で構成した反射板に二次電子を当て、反射板で生じる
新たな二次電子を検出器で捕捉するので、更なる空間フ
ィルタ効果が加わり表面電位情報はさらに強調できる。
この低リターディング電圧の場合は一次電子線の照射エ
ネルギーが相対的に増大して試料に損傷を与えることを
防ぐために、一次電子線の加速電圧も連動して下げる。
その結果空間電荷効果によるビームの拡がりも増大する
が、電位コントラストで見出すべき断線、短絡、開口不
良等の大きさはμmオーダーと通常の形状コントラスト
による欠陥検査に必要な分解能より大きく、一次電子線
のビーム径も形状コントラスト像取得時のビーム径より
大きくてよい。ビーム径の増大に合わせて走査速度を速
め、基板上を高速に検査することも可能にした。逆に、
走査速度を速めずに隣接する位置同士で二次電子信号か
ら加算平均を取るなどの演算処理を行い、高精度な電位
コントラスト像を得ることもできる。場合によっては、
ビーム径をそのまま増大させるのではなく、レンズの励
磁条件を変えて収束させてもよい。また、二次電子の加
速エネルギーが低くなるので検出器へ向けての二次電子
偏向量を変えないためにはExB偏向器の動作条件も連動
して変える必要が生じる。以上のように、リターディン
グ電圧を変えて所望のコントラストを強調して像形成す
るためには二次電子収束電極を動作させるとともに一次
ビームの加速電圧、レンズ励磁条件、走査偏向信号、Ex
B偏向器の動作条件等を連動して変える必要がある。そ
のため、本発明では観察する被検査基板の材質や加工工
程に応じて所望のコントラストを強調するための選択ス
イッチとそれに伴う所望の諸条件の変更を行う制御系を
有する構成とした。
By implementing the above-described method and apparatus, when a normal shape contrast image is to be obtained, a high retarding voltage is applied to the sample, and the primary electron beam accelerating voltage is increased in conjunction with the application of the high retarding voltage. By irradiating a primary electron beam in which the expansion of the diameter due to the charge effect is suppressed, the generated secondary electrons can be accelerated at high speed and extracted upward in the normal direction of the sample surface. At this time, the same voltage as the retarding voltage is applied to the secondary electron focusing electrode provided just above the sample to form a converging electric field that suppresses the divergence of the secondary electrons, and the maximum number of secondary electrons is drawn upward. Can be. On the other hand, when it is desired to enhance the potential contrast, a relatively low retarding voltage is applied to the sample to generate low-speed secondary electrons and apply a spatial filter to obtain surface potential information. Furthermore, since secondary electrons are applied to a reflector made of two or more materials having different secondary electron generation efficiencies and new secondary electrons generated by the reflector are captured by the detector, a further spatial filter effect is added. The surface potential information can be further enhanced.
In the case of this low retarding voltage, the acceleration voltage of the primary electron beam is also reduced in conjunction with the primary electron beam to prevent the irradiation energy of the primary electron beam from relatively increasing and damaging the sample.
As a result, the beam spread due to the space charge effect also increases.However, the size of disconnection, short circuit, opening defect, etc. to be found in the potential contrast is on the order of μm, which is larger than the resolution required for defect inspection by ordinary shape contrast, May be larger than the beam diameter at the time of acquiring the shape contrast image. The scanning speed was increased in accordance with the increase in the beam diameter, making it possible to inspect the substrate at high speed. vice versa,
It is also possible to obtain a high-precision potential contrast image by performing arithmetic processing such as averaging of secondary electron signals between adjacent positions without increasing the scanning speed. In some cases,
Instead of directly increasing the beam diameter, the beam may be converged by changing the excitation condition of the lens. In addition, since the acceleration energy of the secondary electrons decreases, the operating conditions of the ExB deflector also need to be changed in conjunction with the amount of secondary electron deflection toward the detector. As described above, in order to enhance the desired contrast and form an image by changing the retarding voltage, the secondary electron focusing electrode is operated, the primary beam acceleration voltage, the lens excitation condition, the scanning deflection signal,
It is necessary to change the operating conditions of the B deflector in conjunction with it. For this reason, the present invention has a configuration including a selection switch for enhancing desired contrast according to the material of the substrate to be inspected and a processing step, and a control system for changing desired conditions accompanying the selection switch.

【0011】これらの効果があるので、本発明により、
同一の装置で形状コントラスト像だけでなく電位コント
ラスト強調画像も高精度に取得することができ、その結
果検査基板の種類と加工工程により検査モードを選択し
所望のコントラストの強調画像を得ることが可能とな
り、必要な検査を速やかに誤りなく実施可能な回路パタ
ーン検査装置と方法を得ることができた。
With these effects, according to the present invention,
With the same device, not only shape contrast images but also potential contrast enhanced images can be acquired with high accuracy, and as a result, it is possible to select an inspection mode according to the type of inspection board and processing process and obtain an image with the desired contrast enhancement As a result, a circuit pattern inspection apparatus and method capable of quickly performing the required inspection without error can be obtained.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の検査方
法、および装置の一例について、図面を参照しながら詳
細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an example of an inspection method and an apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0013】(実施例1)本発明の第1の実施例を図1
〜図9により説明する。図1に装置の構成を示し、図2
に半導体装置の製造プロセスの概要を示す。図2のよう
に、半導体装置の製造プロセスでは多数のパターン形成
工程を繰り返している。パターン形成工程は大まかに、
成膜・感光レジスト塗布・感光・現像・エッチング・レ
ジスト除去・洗浄の各ステップにより構成されている。
この各ステップにおいて製造条件が最適化されていない
と半導体装置の回路パターンが正常に形成されない。例
えば図2の成膜工程で異常が発生するとパーテイクルが
発生し、ウェハ表面に付着し、孤立欠陥等が生じる。ま
た、レジスト塗布後感光時に、焦点や露光時間等の条件
が最適でないと、レジストに照射する光の量や強さが多
すぎる箇所・足りない箇所が発生し、短絡や断線、パタ
ーン細りを伴う。露光時のマスク・レチクル上に欠陥が
あると、同様のパターンの形状異常が発生しやすい。ま
た、エッチング量が最適化されていない場合およびエッ
チング途中に生成された薄膜やパーテイクルにより、短
絡や突起、孤立欠陥を始め、開口不良等も発生する。洗
浄時には、乾燥時の水切れ条件により、パターン角部そ
の他の箇所に異常酸化を発生しやすい。従って、ウェハ
製造プロセスでは、これらの不良が発生しないよう加工
条件を最適化する必要があるとともに、異常発生を早期
に検出し、当該工程にフィードバックする必要がある。
そこで、本実施例では図2に示したn番目のパターン形
成工程におけるレジスト感光・現像後に検査を適用する
例について記載する。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows the configuration of the apparatus, and FIG.
The outline of the semiconductor device manufacturing process is shown in FIG. As shown in FIG. 2, a number of pattern forming steps are repeated in the semiconductor device manufacturing process. The pattern formation process is roughly
It is composed of steps of film formation, photosensitive resist coating, light exposure, development, etching, resist removal, and cleaning.
If the manufacturing conditions are not optimized in each of these steps, the circuit pattern of the semiconductor device will not be formed properly. For example, when an abnormality occurs in the film forming process of FIG. 2, particles are generated, adhere to the wafer surface, and an isolated defect or the like occurs. In addition, during exposure after resist application, if conditions such as focus and exposure time are not optimal, there may be places where the amount or intensity of light applied to the resist is too large or insufficient, resulting in short-circuits, disconnections, and pattern narrowing. . If there is a defect on the mask reticle at the time of exposure, similar pattern shape abnormality is likely to occur. In addition, when the etching amount is not optimized, and due to a thin film or a particle generated during the etching, a short circuit, a projection, an isolated defect, an opening defect, and the like also occur. At the time of cleaning, abnormal oxidation is likely to occur at the corners of the pattern and other places depending on the condition of running out of water during drying. Therefore, in the wafer manufacturing process, it is necessary to optimize the processing conditions so that these defects do not occur, and it is necessary to detect the occurrence of an abnormality at an early stage and feed it back to the process.
Therefore, in this embodiment, an example will be described in which the inspection is applied after resist exposure and development in the n-th pattern forming step shown in FIG.

【0014】まず、上記の不良を検出するための検査方
法および検査装置の概要について以下に述べる。
First, an outline of an inspection method and an inspection apparatus for detecting the above-described defect will be described below.

【0015】本発明の基本概念は、基板の種類と加工工
程に応じて所望の検査モードを選択して検査することを
目的に、基板から発生する二次電子を通常の形状コント
ラスト像としてだけでなく、試料近傍での二次電子の速
度分布を信号化した電位コントラスト強調画像としても
高精度に取得することである。二次電子の初速度分布は
試料基板に印加するリターディング電圧を低くすること
で保存し、リターディング電圧を下げたことで生じる二
次電子の発散による逸脱は二次電子収束電極で防ぐ。低
リターディング電圧を印加しても試料に所望のビーム径
と照射エネルギーで一次ビームを照射するよう、一次ビ
ーム引き出し電圧、レンズ条件、走査変更条件等を連動
して変える。また、二次電子の加速電圧が変わるので二
次電子偏向条件も連動して変える。
The basic concept of the present invention is to select a desired inspection mode according to the type of a substrate and a processing step, and to inspect the secondary electrons generated from the substrate only as a normal shape contrast image. In other words, a high-accuracy potential contrast-enhanced image obtained by converting the velocity distribution of secondary electrons near the sample into a signal is to be obtained. The initial velocity distribution of secondary electrons is preserved by lowering the retarding voltage applied to the sample substrate, and deviation due to secondary electron divergence caused by lowering the retarding voltage is prevented by the secondary electron focusing electrode. Even when a low retarding voltage is applied, the primary beam extraction voltage, lens conditions, scan change conditions, and the like are changed in conjunction so that the primary beam is irradiated to the sample with a desired beam diameter and irradiation energy. In addition, since the acceleration voltage of the secondary electrons changes, the secondary electron deflection conditions also change accordingly.

【0016】次に、実施例を詳細に説明する。Next, embodiments will be described in detail.

【0017】図1に第1の実施例の構成図を示す。検査
装置は大別して電子光学系101、試料室102、制御部10
3、画像処理部104より構成されている。電子光学系101
は電子銃1、電子線引き出し電極2、コンデンサレンズ
3、フ゛ランキンク゛用偏向器4、走査偏向器5、絞り6、シールド
パイプ7、EXB偏向器8、対物レンズ9、接地電極40、二次
電子収束電極41等により構成されている。シールドパイ
プ7には反射板300が設置されている。試料室102は、X
−Yステージ11、回転ステージ12、光学式高さ測定器2
3、位置モニタ用測長器24より構成されており、また2
次電子検出器13が対物レンズ9の上方にあり、二次電子
検出器13の出力信号はプリアンプ21で増幅されAD変換
器22によりデジタルデータとなる。画像処理部104は画
像記憶部30a、b、演算部33、欠陥判定部34より構成され
ている。取り込まれた電子線画像及び光学画像は、モニ
タ32に表示される。検査装置各部の動作命令および動作
条件は、制御部103から入出力される。予め制御部103に
電子線発生時の加速電圧・電子線偏向幅・偏向速度・偏向
方向・試料台移動速度・検出器の信号取り込みタイミング
等々の条件が入力されている。この制御部103には検査
モード選択スイッチ36を接続し、検査モードに応じた動
作条件で制御を行う。具体的には被検査基板印加電圧電
源58と二次電子収束電極電源57を制御し、それに伴い電
子銃電源51、電子線引き出し電圧電源52、走査偏向信号
発生器53、ExB偏向器電源系54、対物レンズ電源55を所
望の動作条件に制御する。そのために上記諸条件をあら
かじめ適切な動作条件として制御部に入力しておき必要
に応じて変更させる。また、光学式高さ測定器23、位置
モニタ用測長器24の信号から補正信号を生成し、電子線
201が常に正しい位置に照射されるよう対物レンズ電源5
5や、走査信号発生器54に補正制御回路35から補正信号
を送る。
FIG. 1 shows a configuration diagram of the first embodiment. Inspection devices are roughly divided into electron optical system 101, sample chamber 102, control unit 10
3. It is composed of an image processing unit 104. Electron optics 101
Is electron gun 1, electron beam extraction electrode 2, condenser lens
3. It is constituted by a deflector 4 for a Franking scan, a scanning deflector 5, an aperture 6, a shield pipe 7, an EXB deflector 8, an objective lens 9, a ground electrode 40, a secondary electron focusing electrode 41 and the like. A reflector 300 is provided on the shield pipe 7. The sample chamber 102
−Y stage 11, rotating stage 12, optical height measuring device 2
3. Consists of a position monitor 24, and 2
A secondary electron detector 13 is located above the objective lens 9, and an output signal of the secondary electron detector 13 is amplified by a preamplifier 21 and converted into digital data by an AD converter 22. The image processing unit 104 includes image storage units 30a and 30b, a calculation unit 33, and a defect determination unit. The captured electron beam image and optical image are displayed on the monitor 32. The operation command and operation condition of each part of the inspection device are input and output from the control unit 103. Conditions such as acceleration voltage, electron beam deflection width, deflection speed, deflection direction, sample stage moving speed, and signal acquisition timing of the detector are input to the control unit 103 in advance. An inspection mode selection switch 36 is connected to the control unit 103, and control is performed under operating conditions corresponding to the inspection mode. More specifically, it controls the voltage supply voltage 58 to be applied to the substrate to be inspected and the secondary electron focusing electrode power supply 57, and accordingly, the electron gun power supply 51, the electron beam extraction voltage power supply 52, the scanning deflection signal generator 53, and the ExB deflector power supply system 54. The objective lens power supply 55 is controlled to a desired operating condition. For this purpose, the above conditions are input to the control unit as appropriate operating conditions in advance, and are changed as necessary. In addition, a correction signal is generated from the signals of the optical height measuring device 23 and the position measuring
Objective lens power supply 5 so that 201 is always irradiated to the correct position
5, and a correction signal is sent from the correction control circuit 35 to the scanning signal generator 54.

【0018】電子銃1には拡散補給型の熱電界放出電子
源を用いた。これにより明るさ変動の少ない比較検査画
像が得られ、かつ電子線電流を大きくすることが可能な
ことから、高速な検査が可能になる。電子線201は引出
電極2に電圧を印加することで電子銃1から引き出され
る。電子線201の加速は電子銃1に高圧の負の電位を印加
することでなされる。これにより、電子線201はその電
位に相当するエネルギーで試料台11方向に進み、コンテ゛ンサ
レンス゛3で収束され、さらに対物レンズ9により細く絞られ
X−Yステージ11の上に搭載された被検査基板10(ウェ
ハあるいはチップ等)に照射される。被検査基板10には
被検査基板印加電圧電源58により負の電圧を印加できる
ようになっている。この被検査基板印加電圧電源58を調
節することにより被検査基板10への電子線照射エネルギ
ーを最適な値に調節することが容易となる。画像形成に
はXYステージ11を静止させ電子線201を二次元に走査す
る方法と、電子線は一次元のみ走査し走査方向と直交す
る方向にXYステージ11を連続的に移動する方法のいずれ
かを選択できる。ある特定の場所のみを検査する場合に
はステージを静止させて検査し、被検査基板10の広い範
囲を検査するときはステージを連続移動して検査すると
効率の良い検査が行える。
As the electron gun 1, a diffusion-supply type thermal field emission electron source was used. As a result, it is possible to obtain a comparative inspection image with a small variation in brightness and to increase the electron beam current, so that a high-speed inspection can be performed. The electron beam 201 is extracted from the electron gun 1 by applying a voltage to the extraction electrode 2. The electron beam 201 is accelerated by applying a high negative potential to the electron gun 1. As a result, the electron beam 201 travels toward the sample stage 11 with energy corresponding to the potential, is converged by the concentration 3, is further narrowed down by the objective lens 9, and is mounted on the XY stage 11. Irradiates 10 (wafer or chip, etc.). A negative voltage can be applied to the test substrate 10 by a test substrate application voltage power supply 58. By adjusting the test substrate applied voltage power supply 58, it becomes easy to adjust the electron beam irradiation energy to the test substrate 10 to an optimum value. Either a method in which the XY stage 11 is stationary and the electron beam 201 is scanned two-dimensionally for image formation, or a method in which the electron beam is scanned only one-dimensionally and the XY stage 11 is continuously moved in a direction orthogonal to the scanning direction Can be selected. When inspecting only a specific place, the stage is stopped and inspected, and when inspecting a wide range of the substrate 10 to be inspected, the stage is continuously moved to inspect, so that efficient inspection can be performed.

【0019】被検査基板10の画像を取得するためには、
細く絞った電子線201を該被検査基板10 に照射し二次電
子を発生させ、これらを電子線201の走査およびステー
ジの移動と同期して検出することで被検査基板表面の画
像を得る。本発明で述べるような自動検査では検査速度
が速いことが必須となる。したがって通常のSEMのよう
にpAオーダのビーム電流を低速で走査したり、複数回走
査は行わない。そこで、通常のSEMに比べ約100倍以上の
たとえば100nAの大電流電子線を一回のみの走査により
画像を形成する構成とした。画像信号には一画像分の遅
延をかけて次の画像の取り込みと同期させて画像比較評
価を行い、回路基板上の欠陥探索を行った。
In order to obtain an image of the substrate 10 to be inspected,
The inspection target substrate 10 is irradiated with a finely focused electron beam 201 to generate secondary electrons, and these are detected in synchronization with scanning of the electron beam 201 and movement of the stage, thereby obtaining an image of the surface of the inspection target substrate. In the automatic inspection as described in the present invention, a high inspection speed is essential. Therefore, unlike a normal SEM, a beam current of the order of pA is scanned at a low speed, and scanning is not performed a plurality of times. Therefore, a configuration is adopted in which an image is formed by scanning only once with a large current electron beam of, for example, 100 nA which is about 100 times or more that of a normal SEM. The image signal was delayed by one image, and the image comparison and evaluation were performed in synchronization with the capture of the next image, thereby searching for defects on the circuit board.

【0020】基板10からの二次電子202は二次電子収束
電極41で発散を抑制されながら被検査基板10と接地電極
40が形成するリターディング電界により基板表面法線方
向上方へ加速される。そしてExB偏向器8へ達し、二次電
子202のみが反射板300方向へ偏向される。反射板300に
二次電子202が衝突すると衝突点から新たに第2の二次
電子203が発生し、検出器13と検出器周囲の吸引電極14
が形成する吸引電界により検出器13へ捕捉される。なお
反射板300は図3に示すように二次電子発生効率が異な
る3種類の材質で構成した。以上が本装置の構成と動作
の概略である。
The secondary electrons 202 from the substrate 10 are suppressed from diverging by the secondary electron focusing electrode 41 while the inspected substrate 10 and the ground electrode
Due to the retarding electric field formed by 40, the substrate is accelerated upward in the normal direction of the substrate surface. Then, the light reaches the ExB deflector 8 and only the secondary electrons 202 are deflected in the direction of the reflection plate 300. When the secondary electrons 202 collide with the reflection plate 300, second secondary electrons 203 are newly generated from the collision point, and the detector 13 and the suction electrode 14 around the detector are generated.
Are captured by the detector 13 by the attraction electric field formed by. The reflection plate 300 was made of three types of materials having different secondary electron generation efficiencies as shown in FIG. The above is the outline of the configuration and operation of the present apparatus.

【0021】次に、上記の二次電子の性質について説明
する。一次電子線は固体に入射すると内部に進入しなが
らそれぞれの深さにおいて殻内電子を励起してエネルギ
ーを失っていく。またそれとともに一次電子線が後方に
散乱されて生じる反射電子が、やはり固体内で電子を励
起させながら表面へ向かって進む現象が生じる。これら
複数の過程を経て、殻内電子は固体表面から表面障壁を
越えて二次電子となり、0〜50eVのエネルギーを持って
真空中へ出る。一次電子線と固体表面のなす角が浅い場
合ほど、一次電子線の進入距離とその位置から固体表面
までの距離との比が小さくなり、二次電子が表面から放
出されやすくなる。したがって二次電子の発生は一次電
子線と固体表面の角度に大きく依存しており、二次電子
発生量が試料表面の形状コントラストとなる。二次電子
の検出信号量は次式のように示せる。
Next, the nature of the secondary electrons will be described. When the primary electron beam enters the solid, it enters the inside and excites electrons in the shell at each depth, losing energy. Also, there occurs a phenomenon in which the reflected electrons generated by the backscattering of the primary electron beam travel toward the surface while also exciting the electrons in the solid. Through these multiple steps, the electrons in the shell cross over the surface barrier from the solid surface to become secondary electrons, and exit into the vacuum with energy of 0 to 50 eV. The smaller the angle between the primary electron beam and the solid surface, the smaller the ratio of the entrance distance of the primary electron beam to the distance from the position to the solid surface, and the more easily secondary electrons are emitted from the surface. Therefore, the generation of secondary electrons greatly depends on the angle between the primary electron beam and the solid surface, and the amount of secondary electrons generated becomes the shape contrast of the sample surface. The detection signal amount of secondary electrons can be expressed by the following equation.

【0022】(二次電子の検出信号量)=(二次電子の発生
量)*(捕捉効率)*(検出ゲイン)(1)したがって、形状コン
トラストは、(1)式の捕捉効率を100%にした場合に理想
的な高精度で得ることができる。
(Detection signal amount of secondary electrons) = (generation amount of secondary electrons) * (capture efficiency) * (detection gain) (1) Therefore, the shape contrast is 100% of the capture efficiency of equation (1). In this case, it is possible to obtain with ideal high precision.

【0023】一方、試料表面に電位分布が存在する場合
には二次電子は試料近傍の電位分布に応じた初速度分布
を持って出射する。すなわち、表面の電位分布は(1)式
の二次電子の発生量には寄与しない。二次電子は初速度
分布に応じて電子光学系内部で空間的なフィルタリング
を受け、(1)式の二次電子の捕捉効率が変化し、その結
果が電位コントラストとなる。ただし、厳密に言えば、
通常の二次電子像では以上の形状コントラストと電位コ
ントラストは混在している。
On the other hand, when a potential distribution exists on the sample surface, the secondary electrons are emitted with an initial velocity distribution according to the potential distribution near the sample. That is, the potential distribution on the surface does not contribute to the amount of secondary electrons generated in equation (1). The secondary electrons are subjected to spatial filtering inside the electron optical system according to the initial velocity distribution, and the trapping efficiency of the secondary electrons in equation (1) changes, and the result is the potential contrast. However, strictly speaking,
In a normal secondary electron image, the above-described shape contrast and potential contrast are mixed.

【0024】以下、形状コントラストと電位コントラス
トをそれぞれ強調する手段と方法を説明する。形状コン
トラストを強調する検査モードを通常モード、電位コン
トラストを強調する場合を電位コントラストモードと称
する。図4に二次電子収束電極41周辺の電子光学系103
の一部分の拡大図を示す。接地電極40と基板10の間に設
置した二次電子収束電極41にはリターディング電圧と同
電位を印加しておく。その結果、図中に等電位線で示す
二次電子収束電界が形成される。二次電子収束電極41の
構造は図5に示すように、一次電子線の中心軸を軸とし
た中空の円錐台である。図中の中空部分は上端の口径a1
を下端の口径a2よりも大きくしてあり、また側面の母線
lを本実施例では直線とした。本実施例では、二次電子
収束電極41の寸法a1、a2は接地電極40の開口半径a0とa1
=a0+1mm、 a2=a0ー1mmの関係となるように構成し
た。接地電極40と収束電極41は放電しないよう十分離し
た。
The means and method for enhancing the shape contrast and the potential contrast will be described below. The inspection mode for enhancing the shape contrast is referred to as a normal mode, and the case for enhancing the potential contrast is referred to as a potential contrast mode. FIG. 4 shows an electron optical system 103 around the secondary electron focusing electrode 41.
2 shows an enlarged view of a part of FIG. The same potential as the retarding voltage is applied to the secondary electron focusing electrode 41 provided between the ground electrode 40 and the substrate 10. As a result, a secondary electron focusing electric field shown by equipotential lines in the figure is formed. As shown in FIG. 5, the structure of the secondary electron focusing electrode 41 is a hollow truncated cone with the central axis of the primary electron beam as an axis. The hollow part in the figure is the diameter a1 of the upper end
Is larger than the diameter a2 at the lower end, and
l is a straight line in this embodiment. In this embodiment, the dimensions a1 and a2 of the secondary electron focusing electrode 41 are the opening radii a0 and a1 of the ground electrode 40.
= A0 + 1 mm and a2 = a0-1 mm. The ground electrode 40 and the focusing electrode 41 were sufficiently separated so as not to discharge.

【0025】この構成における通常モードでの動作を説
明する。検査モード選択スイッチ36で通常モードを選択
し、電子銃1への印加電圧を-12kVとして引き出し電極2
までの加速電界で一次電子線201を12kVまで加速する。
制御部103からの入力値に従い、偏向系5、レンズ系3、E
xB偏向器8も同時に適切な条件で動作する。一次電子線2
01は試料基板10へ照射され、まず第1の二次電子202を
発生させる。第1の二次電子202の発生時のエネルギー
は50eV以下であり、リターディング電圧-11.5kVを印加
した基板10と接地電極40の間で形成される二次電子加速
電界で急激に加速されて基板表面法線方向へ進む。具体
的には図6のように表面から-90°〜90°の拡がりを持
って出射した初期エネルギー2eVの二次電子202が表面か
ら高さ2mmまでに-10°〜10°の角度分布となり、拡が
り幅はおよそ1mm以内となる。さらに、より高い初期エ
ネルギーで表面から浅い角度で出射した二次電子202も
二次電子収束電極41と基板10が形成する収束電界によっ
て中心軸へと収束する力を受ける。こうして効率よく法
線方向へ引き出された二次電子202をExB偏向器8で検出
器13方向へ3°曲げ、反射板300に衝突させる。反射板30
0からは0〜50eVのエネルギーを持つ第2の二次電子203
が発生する。この第2の二次電子203は検出器13と検出
器に外付けした吸引電極14により生成される吸引電界に
よって検出器前面へ吸引される。検出器13はSiの半導体
検出器で構成し検出器および検出回路系全体を6kVにフ
ローティングし、吸引電極14は0V、検出器13の有効検出
面積は4πmm2として構成した。この動作により、試料か
ら生じた二次電子203の90%以上を捕捉することができ
る。第二の二次電子203は半導体検出器に入射して電気
信号化される。この電気信号はプリアンプ21でさらに増
幅されて画像輝度信号として取り込まれる。
The operation in the normal mode in this configuration will be described. The normal mode is selected with the inspection mode selection switch 36, and the voltage applied to the electron gun 1 is set to -12 kV,
The primary electron beam 201 is accelerated to 12 kV with an accelerating electric field of up to 12 kV.
According to the input value from the control unit 103, the deflection system 5, the lens system 3, E
The xB deflector 8 also operates under appropriate conditions at the same time. Primary electron beam 2
01 is applied to the sample substrate 10 to generate first secondary electrons 202 first. The energy at the time of generation of the first secondary electrons 202 is 50 eV or less, and is rapidly accelerated by a secondary electron acceleration electric field formed between the substrate 10 and the ground electrode 40 to which the retarding voltage -11.5 kV is applied. Proceed in the direction normal to the substrate surface. Specifically, as shown in FIG. 6, the secondary electrons 202 having an initial energy of 2 eV emitted from the surface with a spread of -90 ° to 90 ° have an angle distribution of -10 ° to 10 ° from the surface to 2 mm in height. The spreading width is within about 1 mm. Further, the secondary electrons 202 emitted from the surface at a shallow angle with a higher initial energy also receive a force converging to the central axis by the converged electric field formed by the secondary electron focusing electrode 41 and the substrate 10. The secondary electrons 202 thus efficiently extracted in the normal direction are bent by 3 degrees toward the detector 13 by the ExB deflector 8 and collide with the reflector 300. Reflector 30
From 0, a second secondary electron 203 having an energy of 0 to 50 eV
Occurs. The second secondary electrons 203 are attracted to the front surface of the detector by the attraction electric field generated by the detector 13 and the attraction electrode 14 attached to the detector. The detector 13 was constituted by a semiconductor detector of Si, the detector and the entire detection circuit system were floated at 6 kV, the suction electrode 14 was set to 0 V, and the effective detection area of the detector 13 was set to 4πmm 2. By this operation, 90% or more of the secondary electrons 203 generated from the sample can be captured. The second secondary electrons 203 enter the semiconductor detector and are converted into an electric signal. This electric signal is further amplified by the preamplifier 21 and taken in as an image luminance signal.

【0026】次に、電位コントラスト強調モードについ
て説明する。一次電子線201の照射エネルギーを通常モ
ードと同じ500eVとさせることにし、電子銃電源28から
一次電子線201を2kVで引き出し、リターディング電圧を
1.5kV印加した。一次電子線201は低速大電流ビームとな
るため空間電荷効果によりビーム径が拡がり、基板10上
で0.4mm程度に拡がるが、電位コントラストモードにお
ける被検査欠陥である断線、短絡、開口不良等もμmオ
ーダーと大きく、検査に支障はない。通常モードに比べ
電子ビーム径が2倍以上になるので本実施例では図7に
示すようにこれと連動させて走査速度を2倍にし検査の
高速化を図った。二次電子収束電極41には通常モード同
様リターディング電圧を印加する。二次電子202は図8
に示すように基板10表面から表面電位分布に応じた初速
度で出射する。リターディング電界により法線方向にも
加速されるがリターディング電圧が相対的に低いため、
二次電子202の初速度分布は一定の割合で保存されたま
ま上方へ導かれる。基板10表面に対して斜めに高エネル
ギーで出射する二次電子202は二次電子収束電極41近傍
の電界により反射され、斜め上方へ導かれる。また、リ
ターディング電圧が低いために二次電子202の速度の大
きさの分布も相対的に拡大される。したがって、図9に
示すようにこれらの二次電子202を上方へ引き出し、ExB
偏向器8で偏向するとExB偏向器8がエネルギーフィルタ
の役割を果たし、特定のエネルギーと軌道の傾きを持つ
二次電子202のみが通過できる。さらに、反射板300に衝
突して出てくる二次電子203は反射板上の出射位置に応
じて検出器13へ捕捉される場合と捕捉されない場合とに
分かれ、さらなる空間フィルタ効果を受けて信号化され
る。さらに、反射板300が図3に示すように二次電子発
生効率の異なる3種類の材質で構成してあるので、二次
電子の反射板への衝突位置により検出二次電子信号が変
化する。したがって更なるエネルギーフィルタの効果が
生じる。具体的には材質ごとの二次電子発生効率を10:1
00:1とし、図3の真ん中の部分に衝突した二次電子が最
も信号量が増幅されるような構成にした。また、二次電
子202の加速エネルギーが低くなることに対応して、二
次電子202の偏向量を変えないためにExB偏向器8への動
作条件も連動して変える。すなわち、低リターディング
電圧にし、二次電子収束電極41を動作させることと同時
に、一次電子ビーム201の加速エネルギー、照射エネル
ギー、照射ビーム径、走査偏向信号、二次電子偏向量を
所望の値で動作させるよう連動して諸条件を変える。こ
の動作条件は被検査基板10の種類と加工工程に応じて最
適な条件をあらかじめ入力しておいた。
Next, the potential contrast enhancement mode will be described. The irradiation energy of the primary electron beam 201 is set to 500 eV, which is the same as that in the normal mode, the primary electron beam 201 is extracted from the electron gun power supply 28 at 2 kV, and the retarding voltage is reduced.
1.5 kV was applied. Since the primary electron beam 201 becomes a low-speed large-current beam, the beam diameter expands due to the space charge effect and expands to about 0.4 mm on the substrate 10. The order is large and does not hinder the inspection. Since the electron beam diameter becomes twice or more as compared with the normal mode, in this embodiment, the scanning speed is doubled and the inspection speed is increased in conjunction with this as shown in FIG. A retarding voltage is applied to the secondary electron focusing electrode 41 as in the normal mode. Fig. 8 shows secondary electrons 202
As shown in FIG. 6, light is emitted from the surface of the substrate 10 at an initial speed according to the surface potential distribution. Although it is accelerated in the normal direction by the retarding electric field, the retarding voltage is relatively low.
The initial velocity distribution of the secondary electrons 202 is guided upward while being stored at a constant rate. The secondary electrons 202 obliquely emitted with high energy to the surface of the substrate 10 are reflected by the electric field near the secondary electron focusing electrode 41 and guided obliquely upward. Further, since the retarding voltage is low, the distribution of the magnitude of the velocity of the secondary electrons 202 is relatively widened. Therefore, as shown in FIG. 9, these secondary electrons 202 are pulled out upward, and ExB
When deflected by the deflector 8, the ExB deflector 8 plays a role of an energy filter, and only the secondary electrons 202 having specific energy and orbital inclination can pass. Further, the secondary electrons 203 that collide with the reflector 300 and are emitted are separated into a case where the secondary electrons 203 are captured by the detector 13 and a case where they are not captured according to the emission position on the reflector 300. Be transformed into Further, as shown in FIG. 3, since the reflecting plate 300 is made of three types of materials having different secondary electron generation efficiencies, the detected secondary electron signal changes depending on the position where the secondary electrons collide with the reflecting plate. Therefore, the effect of a further energy filter is generated. Specifically, the secondary electron generation efficiency for each material is 10: 1
The ratio is set to 00: 1 so that the secondary electron colliding with the middle part of FIG. 3 has the largest signal amount. In addition, in response to the decrease in the acceleration energy of the secondary electrons 202, the operating conditions for the ExB deflector 8 are also changed in conjunction with the amount of deflection of the secondary electrons 202 so as not to change. That is, the acceleration energy, irradiation energy, irradiation beam diameter, scanning deflection signal, and secondary electron deflection amount of the primary electron beam 201 are set to desired values while the secondary electron focusing electrode 41 is operated at a low retarding voltage. Change various conditions in conjunction with operation. For the operating conditions, optimal conditions have been input in advance according to the type of the substrate to be inspected 10 and the processing steps.

【0027】以上のような構成と動作を実現させ、検査
モードを選択して良質の画像を高精度に得られるように
なった。すなわち、同一の構成の電子光学系において通
常の形状コントラスト像による検査と電位コントラスト
強調画像による検査を検査モード選択して速やかに誤り
なく検査を行う検査装置が得られた。
By realizing the above-described configuration and operation, a high-quality image can be obtained with high accuracy by selecting an inspection mode. That is, an inspection apparatus is provided which selects an inspection using a normal shape contrast image and an inspection using a potential contrast enhanced image in an electron optical system having the same configuration and performs an inspection without error immediately.

【0028】(実施例2)次に、図10に示す第2の実
施例について説明する。第2の実施例は第1の実施例に
加えて被検査基板10に別の電子線302で予備照射を行う
装置である。絶縁体を含む基板ではあらかじめ一定量の
ビーム照射により安定した帯電状態を作っておくことで
二次電子信号が安定して得られるようになる。そこで予
備照射室105と予備照射用電子銃15、ステージ43等を設
置して一度大口径ビームで照射する。その他の動作は第
1の実施例と同じである。
(Embodiment 2) Next, a second embodiment shown in FIG. 10 will be described. The second embodiment is an apparatus for performing preliminary irradiation with another electron beam 302 on the substrate to be inspected 10 in addition to the first embodiment. In the case of a substrate containing an insulator, a stable charge state is created in advance by irradiating a fixed amount of beam, so that a secondary electron signal can be obtained stably. Therefore, the pre-irradiation chamber 105, the pre-irradiation electron gun 15, the stage 43, and the like are installed and once irradiated with a large-diameter beam. Other operations are the same as in the first embodiment.

【0029】(実施例3)次に、図11に第3の実施例
を示す。第1、第2の実施例では対物レンズ9を反射板3
00、二次電子検出器13、ExB偏向器8よりも被検査基板10
に近い位置に設置したが、本実施例では反射板300の上
方に設置し、長焦点のレンズとした。本構成によれば、
一次ビーム201を所望の径に収束させるための対物レン
ズ9の励磁条件によらずに二次電子202を一定条件で引き
出し、捕捉することが可能になる。その他の動作は第1
の実施例と同じである。
(Embodiment 3) FIG. 11 shows a third embodiment. In the first and second embodiments, the objective lens 9 is connected to the reflecting plate 3.
00, the substrate to be inspected 10 than the secondary electron detector 13 and the ExB deflector 8
However, in this embodiment, the lens is installed above the reflector 300 to provide a long focal length lens. According to this configuration,
Secondary electrons 202 can be extracted and captured under certain conditions regardless of the excitation conditions of the objective lens 9 for converging the primary beam 201 to a desired diameter. Other operations are first
This is the same as the embodiment.

【0030】以上、本発明の実施例について説明をした
が要はリターディング電圧を変化させても基板上で発生
した二次電子202を二次電子収束電極41で発散・逸脱を
抑えて検出器13で捕捉し、同時に他の条件を最適条件に
制御し、検査モードに応じて異なるコントラストによる
良好な画像が得られる検査装置または方法であればよ
く、二次電子収束電極41の構成は実施例に記載した構成
に限らない。発散する二次電子202を集めるために好適
な形状であればよい。上下端の開口径もほんの一例にす
ぎず、また側面の母線も直線である必要はなく、曲線で
構成してもよい。上記の実施例では二次電子収束電極41
を固定して用いたが、移動可能に設置してもよく、基板
10の状態に応じて最適な場所で収束電界を形成するもの
であればよい。このときの構成は図12に示すように円錐
台を周囲8点でローラー部材42により支持し、このロー
ラーを水平方向へ移動させることで電極41を上下方向へ
移動させる構成などが考えられる。二次電子収束電極41
に印加する電位も収束に好適な数値であればよく、被検
査基板10に応じてあらかじめテーブル化しておいてもよ
いし手で入力してもよい。また、本実施例では電位コン
トラスト強調画像を単独で用いたが、近辺のセルにおい
て高精度な形状コントラストを得ておいて、電位コント
ラスト強調画像を加減算して真の電位コントラスト画像
を得る検査手法であってもよい。また、電位コントラス
ト強調モードで欠陥検出された位置を記憶し、再度その
位置のみ通常検査を行い画像を格納する手法であっても
よい。また、実施例では電子ビームを太くしてその分高
速走査を行ったが、これも図13のように走査速度を早く
しないで隣接するビーム照射位置が重なり合うような走
査を行い、得られる信号値をそのまままたは加算平均し
て用い、高精度な電位コントラスト強調画像を得る手法
であってもよい。また、二次電子を捕捉する方法は反射
板方式に限らず、直接捕捉する方式であってもよい。も
ちろん、反射板を有して構成しながら二次電子を直接吸
引しても構わないし、検査モードに応じて捕捉方式をも
選択できるように動作させることもできる。また、検査
モードに応じて二次電子検出器の電圧を所望の値に変え
る動作を行ってもよい。さらに、本実施例では被検査基
板に負の高電圧をかけ、接地電極との間にリターディン
グ電界を形成したが、リターディング電界を形成できれ
ば他の構成にしてももちろん構わない。動作条件の制
御、選択手段も一部または全てを手で入力、調節する手
段であっても構わない。実施例に記した数値もほんの一
例であり、これに限らず実施できることは言うまでもな
い。
The embodiment of the present invention has been described above. The point is that the secondary electrons 202 generated on the substrate are suppressed by the secondary electron focusing electrode 41 so as to suppress the divergence and departure even if the retarding voltage is changed. 13 and simultaneously control the other conditions to the optimum conditions, and may be any inspection device or method capable of obtaining a good image with different contrast depending on the inspection mode.The configuration of the secondary electron focusing electrode 41 is the same as that of the embodiment. The configuration is not limited to the above. Any shape suitable for collecting the diverging secondary electrons 202 may be used. The opening diameters of the upper and lower ends are only an example, and the generatrix of the side surface does not need to be a straight line, and may be constituted by a curved line. In the above embodiment, the secondary electron focusing electrode 41
Is fixed, but it may be installed movably.
What is necessary is just to form a converging electric field at an optimum place according to the state of 10. As a configuration at this time, as shown in FIG. 12, a configuration in which the truncated cone is supported at eight points around the roller member 42, and the electrode 41 is moved in the vertical direction by moving the roller in the horizontal direction, or the like can be considered. Secondary electron focusing electrode 41
The potential applied to the substrate may be a numerical value suitable for convergence, and may be stored in a table in advance according to the substrate to be inspected 10 or may be input manually. Further, in the present embodiment, the potential contrast enhanced image is used alone. However, a high accuracy shape contrast is obtained in the neighboring cells, and the potential contrast enhanced image is added or subtracted to obtain a true potential contrast image. There may be. Alternatively, a method may be used in which a position where a defect is detected in the potential contrast emphasis mode is stored, a normal inspection is performed again only at that position, and an image is stored. Further, in the embodiment, the electron beam is widened and the high-speed scanning is performed by that amount. However, as shown in FIG. 13, the scanning is performed so that the adjacent beam irradiation positions overlap without increasing the scanning speed, and the obtained signal value is obtained. May be used as is or by averaging to obtain a highly accurate potential contrast enhanced image. The method of capturing secondary electrons is not limited to the reflection plate method, but may be a method of directly capturing secondary electrons. Of course, the secondary electrons may be directly sucked while being configured with the reflection plate, or the operation may be performed so that the capture method can be selected according to the inspection mode. Further, an operation of changing the voltage of the secondary electron detector to a desired value according to the inspection mode may be performed. Further, in the present embodiment, a negative high voltage is applied to the substrate to be inspected, and a retarding electric field is formed between the substrate and the ground electrode. However, other structures may be used as long as the retarding electric field can be formed. The operation condition control and selection means may be a means for manually inputting and adjusting a part or all of the operation conditions. The numerical values described in the embodiments are merely examples, and it goes without saying that the present invention is not limited to these and can be implemented.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明により、半導体装置の製造過程に
あるウェハ上の半導体装置の同一設計パターンの欠陥、
異物、残渣等を電子線により検査する方法において、半
導体ウェハの多種類の高精度かつ速やかな検査が可能と
なった。
According to the present invention, defects of the same design pattern of a semiconductor device on a wafer in the process of manufacturing the semiconductor device can be obtained.
In the method of inspecting foreign matter, residue, and the like by an electron beam, various kinds of high-precision and quick inspection of a semiconductor wafer can be performed.

【0032】これにより、製造過程で発生した従来装置
で検出できない欠陥を早期に発見可能にし、半導体プロ
セスにフィードバックすることにより半導体装置の不良
率を低減し、信頼性を向上した。
As a result, a defect which cannot be detected by the conventional device, which has occurred in the manufacturing process, can be found at an early stage, and the defect rate of the semiconductor device is reduced by feeding back to the semiconductor process, thereby improving the reliability.

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

【図1】実施例1の装置構成の説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of an apparatus configuration according to a first embodiment.

【図2】半導体装置製造プロセスフローの説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a semiconductor device manufacturing process flow.

【図3】実施例1の装置で用いる一部材の構成説明図。FIG. 3 is a configuration explanatory view of one member used in the apparatus of the first embodiment.

【図4】実施例1の装置の部分構成の拡大説明図。FIG. 4 is an enlarged explanatory diagram of a partial configuration of the apparatus according to the first embodiment.

【図5】実施例1の装置で用いる一部材の構成説明図。FIG. 5 is a configuration explanatory view of one member used in the apparatus of the first embodiment.

【図6】実施例1の装置における二次電子軌道の説明
図。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a secondary electron trajectory in the device of the first embodiment.

【図7】実施例1の装置における電子ビーム走査の説明
図。
FIG. 7 is an explanatory diagram of electron beam scanning in the apparatus according to the first embodiment.

【図8】実施例1の装置における二次電子軌道の説明
図。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a secondary electron trajectory in the device of the first embodiment.

【図9】実施例1の部分構成および二次電子軌道の説明
図。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a partial configuration and a secondary electron orbit of the first embodiment.

【図10】実施例2の部分構成説明図。FIG. 10 is a partial configuration explanatory view of a second embodiment.

【図11】実施例3の部分構成説明図。FIG. 11 is a diagram illustrating a partial configuration of a third embodiment.

【図12】その他の実施形態における一部材の構成説明
図。
FIG. 12 is a configuration explanatory view of one member in another embodiment.

【図13】その他の実施形態における電子ビーム走査の
説明図。
FIG. 13 is an explanatory diagram of electron beam scanning in another embodiment.

【図14】従来技術の説明図。FIG. 14 is an explanatory diagram of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:電子銃 2引き出し電極 3:コンデンサレンズ 4:ブランキング用偏向器 5:走査偏向器 6:絞り 7:シールドパイプ 8:EXB偏向器 9:対物レンズ 10:被検査基板 11:X-Yステージ 12:回転ステージ 13:二次電子検出器 14:吸引電極 15:予備照射用電子銃 16:予備照射用レンズ 17:予備照射用偏向器 21:プリアンプ 22:AD変換器 23:光学式試料高さ測定器 24:位置モニタ用測長器 30a、b:画像記憶部 31:遅延回路 32:モニタ 33:演算部 34:欠陥判定部 35:補正制御回路 36:検査モード選択スイッチ 40:接地電極 41:二次電子収束電極 42:ローラー部材 43:予備照射用ステージ 51:電子銃電源 52:引き出し電極電源 53:走査信号発生器 54:ExB偏向器電源系 55:対物レンズ電源 57:二次電子収束電極電源 58:被検査基板印加電圧電源 101:電子光学系 102:試料室 103:制御部 104:画像処理系 105:予備照射室 201:一次電子線 202:第1の二次電子 203:第2の二次電子 300:反射板 301:予備照射室 302:予備照射用電子線。 1: electron gun 2 extraction electrode 3: condenser lens 4: blanking deflector 5: scanning deflector 6: aperture 7: shield pipe 8: EXB deflector 9: objective lens 10: substrate to be inspected 11: XY stage 12: Rotating stage 13: Secondary electron detector 14: Suction electrode 15: Pre-irradiation electron gun 16: Pre-irradiation lens 17: Pre-irradiation deflector 21: Preamplifier 22: AD converter 23: Optical sample height measuring instrument 24: Length monitor for position monitor 30a, b: Image storage unit 31: Delay circuit 32: Monitor 33: Operation unit 34: Defect judgment unit 35: Correction control circuit 36: Inspection mode selection switch 40: Ground electrode 41: Secondary Electron focusing electrode 42: Roller member 43: Pre-irradiation stage 51: Electron gun power supply 52: Extraction electrode power supply 53: Scan signal generator 54: ExB deflector power supply system 55: Objective lens power supply 57: Secondary electron focusing electrode power supply 58 : Applied voltage power supply for substrate to be inspected 101: Electronic optical system 102: Sample chamber 103: Control unit 104: Image processing system 105: Pre-irradiation chamber 201: Primary electron 202: The first secondary electron 203: second secondary electron 300: reflector 301: preliminary irradiation chamber 302: pre-irradiation electron beam.

───────────────────────────────────────────────────── 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 矢島 裕介 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 宇佐見 康継 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 金子 豊 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 黒田 勝廣 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 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Hisaya Murakoshi 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Kaoru Umemura 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji, Tokyo, Japan Inside the Central Research Laboratory of Hitachi, Ltd. 72) Inventor Yasuteru Usami 882 Ma, Hitachinaka-shi, Ibaraki Pref., Hitachi, Ltd.Measurement Instruments Business Division Inventor Katsuhiro Kuroda Tokoi, Kokubunji, Tokyo Kubo chome 280 address Hitachi, Ltd. center within the Institute

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一次電子線を発生させる電子銃と上記電子
線を収束させるレンズ手段と上記電子線を基板で走査さ
せる偏向手段と、基板を保持する試料台と、上記一次電
子線を減速し上記一次電子線により上記基板から二次的
に生じる第1の二次電子の速度を変化させる電子線加減
速手段と、上記一次電子線に対しては電界と磁界による
偏向量がキャンセルし上記二次電子に対しては電界と磁
界の重ね合わせで偏向作用を及ぼす電磁界を発生させる
EXB偏向手段と、上記二次電子を衝突させる固体片と、
上記固体片から発生する第2の二次電子を検出する検出
器と、上記検出器で得た第2の二次電子信号を画像化す
る手段と、当該領域の画像を他の領域の画像と比較評価
する信号処理系を含む回路パターン検査装置において、
上記加減速手段の内部に上記二次電子を収束させる収束
電極と、上記加減速手段と上記二次電子収束電極とに印
加する電圧および電流値を選択的に変更させる選択手段
と、上記選択手段と連動して上記一次電子線の加速電圧
と上記レンズ手段と上記偏向手段と上記EXB偏向手段に
印加する電圧および信号の全てまたは一部を所望の値に
変更して設定する制御手段とを有し、形状コントラスト
像と電位コントラスト像とを選択的に利用した検査を行
う機能を備えたことを特徴とする回路パターン検査装
置。
An electron gun for generating a primary electron beam, a lens means for converging the electron beam, a deflecting means for scanning the electron beam with a substrate, a sample stage for holding the substrate, a deceleration means for decelerating the primary electron beam An electron beam accelerating / decelerating means for changing a speed of a first secondary electron secondaryly generated from the substrate by the primary electron beam; and For the secondary electron, an electromagnetic field that produces a deflection action by superposing an electric field and a magnetic field is generated
EXB deflecting means, a solid piece that collides with the secondary electrons,
A detector for detecting a second secondary electron generated from the solid piece; a means for imaging a second secondary electron signal obtained by the detector; and an image of the area and an image of another area. In a circuit pattern inspection device including a signal processing system for comparative evaluation,
A converging electrode for converging the secondary electrons inside the accelerating / decelerating means, a selecting means for selectively changing a voltage and a current value applied to the accelerating / decelerating means and the secondary electron converging electrode, and the selecting means Control means for changing and setting all or part of the voltages and signals applied to the primary electron beam acceleration voltage, the lens means, the deflecting means, and the EXB deflecting means to desired values. A circuit pattern inspection apparatus having an inspection function selectively using a shape contrast image and a potential contrast image.
【請求項2】請求項1記載の回路パターン検査装置にお
いて、上記第1の二次電子衝突用固体片が二次電子発生
効率が少なくとも2種類有している材質から構成されて
いることを特徴とする回路パターン検査装置。
2. The circuit pattern inspection apparatus according to claim 1, wherein said first solid piece for secondary electron collision is made of a material having at least two types of secondary electron generation efficiencies. Circuit pattern inspection device.
【請求項3】一次電子線を発生させる電子銃と上記電子
線を収束させるレンズ手段と上記電子線を回路パターン
を有する基板の一領域上で走査させる偏向系と、上記一
次電子線を減速し上記一次電子線により上記基板から二
次的に生じる二次電子を加速する電子線加減速手段と、
上記一次電子線に対しては電界と磁界による偏向量がキ
ャンセルし上記二次電子に対しては電界と磁界の重ね合
わせで偏向作用を及ぼす電磁界を発生させるEXB偏向手
段と、上記二次電子を検出する検出器と、上記検出器で
得た二次電子信号を画像化する手段と、当該領域の画像
を他の領域の画像と比較評価する信号処理系を有して構
成した回路パターン検査装置において、上記基板上で上
記加減速手段の内部に位置を可変にして設置して上記二
次電子を収束させる電極と、上記基板の種類と加工工程
に応じて上記加減速手段と上記二次電子収束電極とに印
加する電圧および電流値を選択的に変更させる選択手段
と、上記選択手段と連動して上記一次電子線の加速電圧
と上記レンズ手段と上記偏向系と上記EXB偏向手段に印
加する電圧および信号と上記二次電子収束電極の位置の
全てまたは一部を所望の値に変更して設定する制御手段
とを有し、形状コントラスト像と電位コントラスト像と
を選択的に利用した検査を行う機能を備えたことを特徴
とする回路パターン検査装置。
3. An electron gun for generating a primary electron beam, a lens means for converging the electron beam, a deflection system for scanning the electron beam on one area of a substrate having a circuit pattern, and a deceleration system for decelerating the primary electron beam. Electron beam acceleration / deceleration means for accelerating secondary electrons secondary generated from the substrate by the primary electron beam,
EXB deflecting means for generating an electromagnetic field that cancels the amount of deflection due to an electric field and a magnetic field with respect to the primary electron beam and generates a deflection action by superimposing the electric field and the magnetic field with respect to the secondary electron; Circuit pattern inspection configured to include a detector for detecting an image, a means for imaging a secondary electron signal obtained by the detector, and a signal processing system for comparing and evaluating an image in the area with an image in another area. In the apparatus, an electrode for changing the position inside the acceleration / deceleration means on the substrate and converging the secondary electrons, and the acceleration / deceleration means and the secondary Selecting means for selectively changing the voltage and current applied to the electron focusing electrode; and applying the accelerating voltage of the primary electron beam, the lens means, the deflection system, and the EXB deflection means in conjunction with the selection means. Voltage and signal Control means for changing and setting all or a part of the position of the secondary electron focusing electrode to a desired value, and having a function of performing an inspection selectively using a shape contrast image and a potential contrast image. Circuit pattern inspection apparatus.
【請求項4】請求項1記載の回路パターン検査装置にお
いて、上記一次電子線が上記基板の一領域を走査する前
に、当該領域をあらかじめ照射する別の電子線源を有し
て構成した回路パターン検査装置。
4. A circuit pattern inspection apparatus according to claim 1, further comprising another electron beam source for previously irradiating an area of the substrate before the primary electron beam scans the area. Pattern inspection device.
【請求項5】請求項1記載の回路パターン検査装置にお
いて、上記二次電子収束電極が上記基板と略同電位に印
加されていることを特徴とする回路パターン検査装置。
5. The circuit pattern inspection apparatus according to claim 1, wherein said secondary electron focusing electrode is applied at substantially the same potential as said substrate.
【請求項6】請求項1記載の回路パターン検査装置にお
いて、上記二次電子収束電極が上記一次電子線の中心軸
を軸とした中空の円錐台に類する回転体形状であること
を特徴とする回路パターン検査装置。
6. The circuit pattern inspection apparatus according to claim 1, wherein the secondary electron focusing electrode has a shape of a rotary body similar to a hollow truncated cone with the central axis of the primary electron beam as an axis. Circuit pattern inspection equipment.
【請求項7】請求項1記載の回路パターン検査装置にお
いて、上記制御手段が上記二次電子検出器への印加電圧
および上記二次電子信号のゲインも制御可能であること
を特徴とする回路パターン検査装置。
7. The circuit pattern inspection apparatus according to claim 1, wherein said control means can control a voltage applied to said secondary electron detector and a gain of said secondary electron signal. Inspection equipment.
【請求項8】一次電子線を発生させる電子銃と上記電子
線を収束させるレンズ手段と上記電子線を試料の一領域
上で走査させる偏向系と、上記一次電子線を減速し上記
一次電子線により上記試料から二次的に生じる二次電子
を加速する電子線加減速手段と、上記一次電子線に対し
ては電界と磁界による偏向量がキャンセルし上記二次電
子に対しては電界と磁界の重ね合わせで偏向作用を及ぼ
す電磁界を発生させるEXB偏向手段と、上記二次電子を
検出する検出器と、上記検出器で得た二次電子信号を画
像化する手段を有する試料観察装置であって、上記試料
上で上記加減速手段の内部に設けた上記二次電子を収束
させる電極を有し、上記二次電子収束電極が位置および
印加電圧可変であることを特徴とする試料観察装置。
8. An electron gun for generating a primary electron beam, a lens means for converging the electron beam, a deflection system for scanning the electron beam on an area of a sample, and a deceleration device for decelerating the primary electron beam. Electron beam acceleration / deceleration means for accelerating secondary electrons secondary from the sample, and canceling the amount of deflection due to an electric field and a magnetic field for the primary electron beam and an electric field and a magnetic field for the secondary electron EXB deflecting means for generating an electromagnetic field exerting a deflecting action by superimposing, a detector for detecting the secondary electrons, and a sample observation apparatus having means for imaging a secondary electron signal obtained by the detector. A sample observation apparatus, comprising: an electrode provided on the sample inside the acceleration / deceleration means for focusing the secondary electrons, wherein the secondary electron focusing electrode is variable in position and applied voltage. .
【請求項9】回路パターンが形成された基板の第1、第
2の領域を一次電子線で走査する工程と、上記一次電子
線収束工程と、上記一次電子線を減速させ上記一次電子
線により上記領域から二次的に発生する第1の二次電子
を加速させる加減速工程と、上記一次電子線に対しては
電界と磁界による偏向量がキャンセルし上記第1の二次
電子に対しては電界と磁界の重ね合わせで偏向作用を及
ぼす電磁界を発生させる偏向工程と、上記第1の二次電
子を固体片に当てて第2の二次電子を発生させる工程
と、上記第2の二次電子の信号を検出する工程と、検出
された信号から上記領域の画像を得る工程と、上記第1
の領域の画像と上記第2の領域の画像を比較する工程
と、比較結果から回路パターンの欠陥判定をする工程を
含むことを特徴とする回路パターン検査方法において、
上記基板上で上記加減速工程と同時に上記第1の二次電
子を収束させる工程と、上記基板の種類と加工工程に応
じて上記加減速工程と上記二次電子収束工程の動作電圧
および電流値を選択的に変更させる選択工程と、上記選
択工程と連動して上記一次電子線の加速電圧と上記収束
工程と上記偏向工程と上記EXB偏向工程の動作電圧およ
び信号の全てまたは一部を所望の値に変更して設定する
制御工程とを有し、形状コントラスト像と電位コントラ
スト像とを選択的に利用した検査を行えることを特徴と
する回路パターン検査方法。
9. A step of scanning the first and second regions of the substrate on which a circuit pattern is formed with a primary electron beam, the step of converging the primary electron beam, the step of decelerating the primary electron beam, and the step of decelerating the primary electron beam. An acceleration / deceleration step of accelerating a first secondary electron secondaryly generated from the region, and an amount of deflection of the primary electron beam due to an electric field and a magnetic field canceling the first secondary electron. A deflecting step of generating an electromagnetic field having a deflecting action by superposition of an electric field and a magnetic field, a step of applying the first secondary electron to a solid piece to generate a second secondary electron, Detecting a signal of a secondary electron; obtaining an image of the region from the detected signal;
A step of comparing the image of the area with the image of the second area, and a step of determining a defect of the circuit pattern based on the comparison result.
Converging the first secondary electrons simultaneously with the acceleration / deceleration step on the substrate; operating voltages and current values of the acceleration / deceleration step and the secondary electron convergence step according to the type and processing step of the substrate A selection step of selectively changing the operating voltage and all or a part of the operating voltage and signals of the acceleration voltage of the primary electron beam, the convergence step, the deflection step, and the EXB deflection step in conjunction with the selection step. A circuit pattern inspection method, comprising: a control step of changing and setting a value, and performing an inspection selectively using a shape contrast image and a potential contrast image.
【請求項10】請求項9記載の回路パターン検査方法に
おいて、上記第2の二次電子発生工程が上記固体片を二
次電子発生効率が異なる2種類以上の材質から構成する
ことにより上記第1の二次電子軌道に応じて上記第二の
二次電子の発生個数が変化する工程であることを特徴と
する回路パターン検査方法。
10. The circuit pattern inspection method according to claim 9, wherein the second secondary electron generation step comprises forming the solid pieces from two or more materials having different secondary electron generation efficiencies. A step of changing the number of generated second secondary electrons according to the secondary electron orbit.
【請求項11】回路パターンが形成された基板の第1、
第2の領域を一次電子線で走査する工程と、上記一次電
子線を減速させ上記一次電子線により上記領域から二次
的に発生する二次電子を加速させる電子線加減速工程
と、上記一次電子線に対しては電界と磁界による偏向量
がキャンセルし上記二次電子に対しては電界と磁界の重
ね合わせで偏向作用を及ぼす電磁界を発生させる偏向工
程と、上記二次電子の信号を検出する工程と、検出され
た信号から上記領域の画像を得る工程と、上記第1の領
域の画像と上記第2の領域の画像を比較する工程と、比
較結果から回路パターンの欠陥判定をする工程を含むこ
とを特徴とする回路パターン検査方法において、上記基
板上で上記加減速工程と同時に上記第1の二次電子を収
束させる工程と、上記基板の種類と加工工程に応じて上
記加減速工程と上記二次電子収束工程の動作電圧および
電流値を選択的に変更させる選択工程と、上記選択工程
と連動して上記一次電子線の加速電圧と上記収束工程と
上記偏向工程と上記EXB偏向工程の動作電圧および信号
の全てまたは一部を所望の値に変更して設定する制御工
程とを有し、形状コントラスト像と電位コントラスト像
とを選択的に利用した検査を行えることを特徴とする回
路パターン検査方法。
11. A first substrate on which a circuit pattern is formed.
Scanning a second region with a primary electron beam, accelerating and decelerating the primary electron beam to accelerate secondary electrons generated secondary from the region by the primary electron beam, A deflection process in which the amount of deflection due to an electric field and a magnetic field is canceled for an electron beam, and an electromagnetic field that exerts a deflection action by superimposing the electric field and the magnetic field on the secondary electrons is generated. A detecting step, a step of obtaining an image of the area from the detected signal, a step of comparing the image of the first area and the image of the second area, and determining a defect of the circuit pattern from the comparison result. A circuit pattern inspection method, comprising the steps of: converging the first secondary electrons on the substrate at the same time as the acceleration / deceleration step; and accelerating / decelerating the substrate according to the type and processing step of the substrate. Process and above A selection step of selectively changing an operating voltage and a current value of a secondary electron convergence step; an acceleration voltage of the primary electron beam in conjunction with the selection step; and an operating voltage of the convergence step, the deflection step, and the EXB deflection step. And a control step of changing and setting all or a part of the signal to a desired value, and performing an inspection selectively using the shape contrast image and the potential contrast image. .
【請求項12】請求項9から11までのいずれかに記載
の回路パターン検査装置において、上記基板の第1また
は第2の領域を上記一次電子線が走査する前にあらかじ
め他の電子線が照射する工程を有することを特徴とする
回路パターン検査方法。
12. The circuit pattern inspection apparatus according to claim 9, wherein another electron beam is irradiated before the primary electron beam scans the first or second region of the substrate. A circuit pattern inspection method, comprising:
【請求項13】請求項9から12のいずれかに記載の回
路パターン検査装置において、上記選択工程が上記一次
電子線のビーム径が大きい場合には上記走査工程での走
査速度を高速にし、ビーム径が小さい場合には走査速度
を低速にさせる工程であることを特徴とする回路パター
ン検査方法。
13. The circuit pattern inspection apparatus according to claim 9, wherein the selecting step increases the scanning speed in the scanning step when the beam diameter of the primary electron beam is large. A circuit pattern inspection method characterized by a step of reducing the scanning speed when the diameter is small.
【請求項14】請求項9から13のいずれかに記載の回
路パターン検査装置において、上記画像信号取得工程が
上記一次電子線のビーム径が大きい場合には隣接する上
記一次電子線照射位置同士の上記二次電子信号を演算処
理して用い、ビーム径が小さい場合には上記一次電子線
照射位置の上記二次電子信号をそのまま用いる工程であ
ることを特徴とする回路パターン検査方法。
14. The circuit pattern inspection apparatus according to claim 9, wherein in the image signal acquiring step, when the beam diameter of the primary electron beam is large, the positions of the adjacent primary electron beam irradiation positions are different. A circuit pattern inspection method, wherein the secondary electron signal is subjected to arithmetic processing, and when the beam diameter is small, the secondary electron signal at the primary electron beam irradiation position is used as it is.
【請求項15】パターンを有する基板からの2次電子を
加速する手段と、前記2次電子を増幅し分離する反射板
と、前記反射板からの2次電子を検出する検出器を含む
ことを特徴する電子線を用いた検査装置。
15. A system comprising: means for accelerating secondary electrons from a substrate having a pattern; a reflector for amplifying and separating the secondary electrons; and a detector for detecting secondary electrons from the reflector. Inspection equipment using the characteristic electron beam.
JP9183440A 1997-07-09 1997-07-09 Apparatus and method of inspecting circuit pattern Pending JPH1126530A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9183440A JPH1126530A (en) 1997-07-09 1997-07-09 Apparatus and method of inspecting circuit pattern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9183440A JPH1126530A (en) 1997-07-09 1997-07-09 Apparatus and method of inspecting circuit pattern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1126530A true JPH1126530A (en) 1999-01-29

Family

ID=16135815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9183440A Pending JPH1126530A (en) 1997-07-09 1997-07-09 Apparatus and method of inspecting circuit pattern

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1126530A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7098455B2 (en) 1999-09-01 2006-08-29 Hitachi, Ltd. Method of inspecting a circuit pattern and inspecting instrument
JP2009092673A (en) * 2008-12-26 2009-04-30 Hitachi Ltd Review sem
US8558173B2 (en) 1999-12-02 2013-10-15 Hitachi, Ltd. Method of inspecting pattern and inspecting instrument
JP2015064289A (en) * 2013-09-25 2015-04-09 凸版印刷株式会社 Pattern measurement method and device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7098455B2 (en) 1999-09-01 2006-08-29 Hitachi, Ltd. Method of inspecting a circuit pattern and inspecting instrument
US7397031B2 (en) 1999-09-01 2008-07-08 Hitachi, Ltd. Method of inspecting a circuit pattern and inspecting instrument
US8558173B2 (en) 1999-12-02 2013-10-15 Hitachi, Ltd. Method of inspecting pattern and inspecting instrument
JP2009092673A (en) * 2008-12-26 2009-04-30 Hitachi Ltd Review sem
JP2015064289A (en) * 2013-09-25 2015-04-09 凸版印刷株式会社 Pattern measurement method and device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8604430B2 (en) Method and an apparatus of an inspection system using an electron beam
US6803572B2 (en) Apparatus and methods for secondary electron emission microscope with dual beam
JP3791095B2 (en) Circuit pattern inspection method and inspection apparatus
JP2001522054A (en) Apparatus and method for secondary electron emission microscopy
JP3906866B2 (en) Charged particle beam inspection system
US6512227B2 (en) Method and apparatus for inspecting patterns of a semiconductor device with an electron beam
JPH0868772A (en) Apparatus and method for automatic mask inspection by using electron beam microscopy
JP2002118158A (en) Method and apparatus for inspecting circuit pattern
US6710342B1 (en) Method and apparatus for scanning semiconductor wafers using a scanning electron microscope
JPH1126530A (en) Apparatus and method of inspecting circuit pattern
JPH11260306A (en) Electron beam inspection apparatus and method therefor, apparatus applying charged particle beam and method therefor
JP4274247B2 (en) Circuit pattern inspection method and inspection apparatus
JP3728956B2 (en) Circuit pattern inspection device
JP4178003B2 (en) Semiconductor circuit pattern inspection system
JP4759146B2 (en) Apparatus and method for secondary electron emission microscope with double beam
JP2001124713A (en) Device and method for inspecting circuit pattern
JP4853581B2 (en) Inspection method and inspection apparatus using electron beam
JP4548537B2 (en) Inspection method and inspection apparatus using electron beam
JP2000223542A (en) Inspection method and inspection apparatus using electron beam
JPH1173905A (en) Pattern inspection device
JP4702472B2 (en) Inspection method and inspection apparatus using electron beam
JP4090173B2 (en) Circuit pattern inspection device
JP2005024564A (en) Test method and test apparatus using electron beam
JP2005223355A (en) Circuit pattern inspection device
JP4062196B2 (en) Inspection method and inspection apparatus using electron beam