JPH11297263A - Electron beam device - Google Patents

Electron beam device

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JPH11297263A
JPH11297263A JP10097233A JP9723398A JPH11297263A JP H11297263 A JPH11297263 A JP H11297263A JP 10097233 A JP10097233 A JP 10097233A JP 9723398 A JP9723398 A JP 9723398A JP H11297263 A JPH11297263 A JP H11297263A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron beam
sample
primary electron
linear
electrons
Prior art date
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Pending
Application number
JP10097233A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Inoguchi
正幸 猪口
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NIPPON DENSHI SYSTEM TECHNOLOG
NIPPON DENSHI SYSTEM TECHNOLOGY KK
Jeol Ltd
Original Assignee
NIPPON DENSHI SYSTEM TECHNOLOG
NIPPON DENSHI SYSTEM TECHNOLOGY KK
Jeol Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform the wide-ranged inspection of a sample in a short time even for a large sample. SOLUTION: A primary electron beam 5 is deflected clockwise in the drawing by a magnetic field type deflector 9 generating a magnetic field vertical to the paper surface, and thinly focused on a wafer sample 11 by an electron lens 10. A decelerating electric field to the primary electron beam is formed on the front surface of the sample 11. The secondary electron or reflected electron generated from the sample 11 is accelerated by this decelerating electric field, and taken out to the upper part. The electron 16 passed through the opening of an electrode 12 is deflected clockwise on the paper surface by a deflector 9. Therefore, the optical path of the electron 16 is separated from the optical path of the primary electron beam 5 by the deflector 9. The electron 16 deflected by the deflector 9 is detected by a detection system consisting of a MCP 18, a phosphor screen 90 and a position corresponding detector 22.

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、半導体デバイス等
の製作過程のウエハ試料の欠陥や異物を検査するに適し
た電子ビーム装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an electron beam apparatus suitable for inspecting a wafer sample for defects or foreign matter in a process of manufacturing a semiconductor device or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの製作過程では、ウエハ
上にパターンを形成しているが、このパターンが設計通
りに形成されなかったり、ウエハ上にゴミ等が付着する
と、その部分は欠陥となり、最終的なデバイスは不良と
なる。
2. Description of the Related Art In the process of manufacturing a semiconductor device, a pattern is formed on a wafer. However, if this pattern is not formed as designed or if dust or the like adheres to the wafer, that part becomes a defect and the final part is formed. The typical device becomes defective.

【0003】このため、デバイス製作過程で、欠陥部分
の検出を行い、その原因を究明することは、デバイス製
造の歩留まりを向上させるために重要である。この欠陥
検査は、デバイスに形成されるパターンの微細化にとも
ない、走査電子顕微鏡が多く使われている。
For this reason, it is important to detect a defective portion in the process of manufacturing a device and to investigate the cause thereof in order to improve the yield of device manufacturing. For this defect inspection, a scanning electron microscope is often used as a pattern formed on a device is miniaturized.

【0004】すなわち、ウエハ試料上で電子ビームを2
次元的に走査し、電子ビームの照射によって発生した2
次電子や反射電子等を検出し、試料の走査電子像を観察
したり、得られたパターンの像と設計されたパターンと
を比較することによって欠陥部分の検出や異物の観察、
分析を行っている。
That is, an electron beam is irradiated on a wafer sample by two.
2D generated by electron beam irradiation
Detecting secondary electrons and reflected electrons, observing the scanning electron image of the sample, and comparing the obtained pattern image with the designed pattern to detect defective parts, observe foreign matter,
Analyzing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記した通常の走査電
子顕微鏡では、細く絞った電子ビームを試料上で2次元
的に走査することから、ウエハ全面の検査のためには、
多大な時間が必要となる。この問題は、ウエハが大型化
し、また、ウエハ上に形成されるパターンが微細化する
につれて更に顕著となる。
In the above-described ordinary scanning electron microscope, a finely focused electron beam is two-dimensionally scanned on a sample.
A lot of time is required. This problem becomes more remarkable as the size of the wafer becomes larger and the pattern formed on the wafer becomes finer.

【0006】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、大きな試料でも短時間に試料の広
い領域の検査を行うことができる電子ビーム装置を実現
するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to realize an electron beam apparatus capable of inspecting a large area of a large sample in a short time.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】第1の発明に基づく電子
ビーム装置は、一次電子ビームをライン状に成形する手
段と、ライン状の一次電子ビームを試料に照射するため
の手段と、試料への一次電子ビームの照射によって発生
した電子を検出するためのライン状に配置された位置対
応検出器と、試料を2次元的に移動させる移動手段とを
備えたことを特徴としている。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an electron beam apparatus configured to form a primary electron beam into a line, irradiate a sample with a linear primary electron beam, A position-corresponding detector arranged in a line for detecting electrons generated by the irradiation of the primary electron beam, and a moving means for moving the sample two-dimensionally.

【0008】第1の発明においては、ライン状の一次電
子ビームを試料に照射すると共に、試料から発生した電
子をライン状に配置された位置対応検出器で検出する。
第2の発明に基づく電子ビーム装置は、一次電子ビーム
をライン状に成形する手段と、ライン状の一次電子ビー
ムを偏向してほぼ垂直に試料に照射するための偏向手段
と、電子ビームを試料前で減速させる減速手段と、試料
への一次電子ビームの照射によって発生し、減速手段で
加速され、偏向手段によって偏向された電子を検出する
ためのライン状に配置された位置対応検出器と、試料を
2次元的に移動させる移動手段とを備えたことを特徴と
している。
In the first invention, a linear primary electron beam is irradiated on a sample, and electrons generated from the sample are detected by a position-corresponding detector arranged in a line.
An electron beam apparatus according to a second aspect of the present invention comprises a means for shaping a primary electron beam into a line, a deflecting means for deflecting the linear primary electron beam to irradiate the sample almost vertically, and Decelerating means for decelerating before, a position correspondence detector arranged in a line for detecting electrons generated by irradiation of the primary electron beam to the sample, accelerated by the decelerating means, and deflected by the deflecting means, Moving means for moving the sample two-dimensionally.

【0009】第2の発明においては、ライン状の一次電
子ビームを偏向して試料に垂直に照射すると共に、試料
前で減速させ、試料から発生した電子を加速して上方に
取り出し、この電子をライン状に配置された位置対応検
出器で検出する。
In the second aspect of the invention, the linear primary electron beam is deflected to irradiate the sample perpendicular to the sample, decelerate in front of the sample, accelerate the electrons generated from the sample, take out the electrons upward, and extract the electrons. It is detected by the position correspondence detector arranged in a line.

【0010】第3の発明に基づく電子ビーム装置は、位
置対応検出器の出力信号に基づき、試料の欠陥を検査す
る。第4の発明に基づく電子ビーム装置は、第1または
第2の発明において、試料の2次元的な移動を、ライン
状の電子ビームに対して垂直な第1の方向への直線状の
移動と、第1の方向と垂直な第2の方向への直線状の移
動によって行う。
An electron beam apparatus according to a third aspect of the present invention inspects a sample for defects based on an output signal of a position correspondence detector. An electron beam apparatus according to a fourth aspect is the electron beam apparatus according to the first or second aspect, wherein the two-dimensional movement of the sample is performed by a linear movement in a first direction perpendicular to the linear electron beam. , By a linear movement in a second direction perpendicular to the first direction.

【0011】第5の発明に基づく電子ビーム装置は、第
1または第2の発明において、試料の2次元的な移動
を、試料を載置したステージを回転させると共に、回転
ステージを直線状に移動させることによって行う。
According to a fifth aspect of the present invention, in the electron beam apparatus according to the first or second aspect, the sample is two-dimensionally moved by rotating the stage on which the sample is mounted and moving the rotary stage linearly. By doing it.

【0012】第6の発明に基づく電子ビーム装置は、第
1または第2の発明において、位置対応検出器を、マイ
クロチャンネルプレートで増倍された電子を発光させる
スクリーンと、スクリーンの発光を検出するリニアPI
Nフォトダイオードアレイとより構成した。
According to a sixth aspect of the present invention, in the electron beam device according to the first or second aspect, the position correspondence detector detects a screen that emits electrons multiplied by the microchannel plate, and detects light emission of the screen. Linear PI
It consisted of an N photodiode array.

【0013】第7の発明に基づく電子ビーム装置は、第
1または第2の発明において、試料に照射されるライン
状の一次電子ビームを、ライン状の長手方向と垂直な方
向に偏向する。
According to a seventh aspect of the present invention, in the electron beam apparatus according to the first or second aspect, the linear primary electron beam irradiated on the sample is deflected in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the line.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に基づく欠
陥検査装置の電子光学系の一例を示しており、1は電子
銃である。電子銃1内のエミッタ2と加速電極3との間
には、加速電源4から加速電圧が印加されている。な
お、エミッタ2は紙面に垂直な方向に細長い形状とされ
ている。また、電子銃1には制御電極等が設けられてい
るが、それらは図面上から除かれている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of an electron optical system of a defect inspection apparatus according to the present invention, where 1 is an electron gun. An acceleration voltage is applied from an acceleration power supply 4 between the emitter 2 and the acceleration electrode 3 in the electron gun 1. Note that the emitter 2 has a shape that is elongated in a direction perpendicular to the paper surface. The electron gun 1 is provided with control electrodes and the like, but these are removed from the drawing.

【0015】電子銃1から発生した一次電子ビーム5
は、電子レンズ6で集められ。紙面に垂直な方向に細長
いライン状の開口を有したスリット7に照射される。ス
リット7の開口を通過したライン状の断面に成形された
一次電子ビーム5は、電子レンズ8によって平行光束と
され、磁界型偏向器9に入射する。
The primary electron beam 5 generated from the electron gun 1
Are collected by the electronic lens 6. The light is emitted to a slit 7 having a line-shaped opening elongated in a direction perpendicular to the paper surface. The primary electron beam 5 having a linear cross section that has passed through the opening of the slit 7 is converted into a parallel light beam by the electron lens 8 and enters the magnetic field type deflector 9.

【0016】磁界型偏向器9は、紙面に垂直な磁界Bを
発生しており、電子ビーム5は図中右回りに偏向され
る。偏向器9によって偏向された一次電子ビーム5は、
電子レンズ10によってウエハ試料11上に細く集束さ
れる。
The magnetic field deflector 9 generates a magnetic field B perpendicular to the plane of the drawing, and the electron beam 5 is deflected clockwise in the figure. The primary electron beam 5 deflected by the deflector 9 is
It is narrowly focused on the wafer sample 11 by the electron lens 10.

【0017】電子レンズ10と試料11との間には、接
地電位の電極12が設けられており、電子ビームは接地
電位の電極12の開口を通過し、ウエハ試料11に垂直
に照射される。
A ground potential electrode 12 is provided between the electron lens 10 and the sample 11, and the electron beam passes through the opening of the ground potential electrode 12 and irradiates the wafer sample 11 vertically.

【0018】試料11には、電源13から負の電圧が印
加されており、試料11の前面には一次電子ビームに対
して減速電界が形成されている。試料11と電極12と
の間には、試料電位と等しい電位の補助電極14が設け
られている。この電極14にも電子ビームの通過開口が
穿たれているが、電極12、14のそれぞれの開口の形
状は、電子ビームの断面形状に合わせて紙面に垂直方向
が長手方向となる長方形に形成することが望ましい。
A negative voltage is applied from the power supply 13 to the sample 11, and a deceleration electric field is formed on the front surface of the sample 11 with respect to the primary electron beam. An auxiliary electrode 14 having a potential equal to the sample potential is provided between the sample 11 and the electrode 12. The electrode 14 also has an aperture through which an electron beam passes. The openings of the electrodes 12 and 14 are formed in a rectangular shape whose longitudinal direction is perpendicular to the plane of the drawing in accordance with the cross-sectional shape of the electron beam. It is desirable.

【0019】試料11は移動ステージ15上に載置され
ている。ステージ15はライン状の一次電子ビームの長
手方向に垂直なX方向と、X方向に垂直な(紙面に垂直
な)Y方向に移動させられる。
The sample 11 is placed on a moving stage 15. The stage 15 is moved in the X direction perpendicular to the longitudinal direction of the linear primary electron beam and in the Y direction perpendicular to the X direction (perpendicular to the plane of the drawing).

【0020】試料11への一次電子ビームの照射によっ
て発生した電子(2次電子、反射電子)は、試料11と
電極12との間の加速電界によって加速され、上方に取
り出される。電極12の開口を通った電子16は、電子
レンズ10によって平行とされ、偏向器9によって紙面
上右回りに偏向を受ける。このため、電子16の光路
は、一次電子ビーム5の光路とこの偏向器9によって分
離される。
Electrons (secondary electrons, reflected electrons) generated by the irradiation of the sample 11 with the primary electron beam are accelerated by an accelerating electric field between the sample 11 and the electrode 12, and are taken out upward. The electrons 16 that have passed through the opening of the electrode 12 are made parallel by the electron lens 10 and are deflected clockwise by the deflector 9 on the page. Therefore, the optical path of the electrons 16 is separated from the optical path of the primary electron beam 5 by the deflector 9.

【0021】偏向器9によって偏向された電子16は、
電子レンズ17によってMCP(マイクロチャンネルプ
レート)18上にライン状に集束される。MCP18
は、紙面に垂直な方向に多数のチヤンネルプレートが配
置され、各チヤンネルプレートで電子16は増倍され
る。なお、MCP18の両端には、電源19から電圧が
印加されている。なお、上記MCP18は、二次元的に
配置されたマトリックス型であってもよい。
The electrons 16 deflected by the deflector 9 are
It is converged in a line on an MCP (micro channel plate) 18 by an electron lens 17. MCP18
In this example, a number of channel plates are arranged in a direction perpendicular to the plane of the paper, and the electrons 16 are multiplied by each channel plate. A voltage is applied to both ends of the MCP 18 from a power supply 19. The MCP 18 may be a two-dimensionally arranged matrix type.

【0022】MCP18で増倍された電子は、蛍光スク
リーン20に衝突し、スクリーン20をその量に応じて
発光させる。なお、MCP18の出力端とスクリーン2
0との間には、加速電源21から加速電圧が印加され、
その結果、MCP18の出力端からの電子は加速されて
スクリーン20に衝突する。
The electrons multiplied by the MCP 18 collide with the fluorescent screen 20 and cause the screen 20 to emit light according to the amount. The output terminal of the MCP 18 and the screen 2
Between 0 and 0, an acceleration voltage is applied from the acceleration power supply 21.
As a result, the electrons from the output end of the MCP 18 are accelerated and collide with the screen 20.

【0023】スクリーン20の後方には、位置対応検出
器22が配置されている。位置対応検出器22として
は、例えば、リニアPINフォトダイオードアレイが用
いられる。
Behind the screen 20, a position correspondence detector 22 is arranged. As the position correspondence detector 22, for example, a linear PIN photodiode array is used.

【0024】図2は本発明に基づく欠陥検査装置の信号
処理回路の一例を示している。位置対応検出器としての
リニアPINフォトダイオードアレイ22からのそれぞ
れの検出信号は、検出素子ごとに設けられた演算増幅器
23によって増幅され、増幅された個々の信号はそれぞ
れAD変換器24によりディジタル信号に変換される。
なお、個々の演算増幅器23のゲインは微調整できるよ
うに構成されている。
FIG. 2 shows an example of a signal processing circuit of the defect inspection apparatus according to the present invention. Each detection signal from the linear PIN photodiode array 22 as a position correspondence detector is amplified by an operational amplifier 23 provided for each detection element, and each amplified signal is converted into a digital signal by an AD converter 24. Is converted.
The gain of each operational amplifier 23 can be finely adjusted.

【0025】AD変換器24により変換された信号は、
デュアルポートメモリー25に供給されて高速に書き込
まれる。メモリー25に書き込まれた信号は、取り出さ
れてパターン認識エンジン26に供給される。パターン
認識エンジン26は、予め学習された内容に基づいて、
試料の欠陥部分の検出や異物の検出を行い、欠陥、異物
部分の位置やサイズ等を出力する。このような構成の動
作を次に説明する。
The signal converted by the AD converter 24 is
The data is supplied to the dual port memory 25 and written at a high speed. The signal written in the memory 25 is extracted and supplied to the pattern recognition engine 26. The pattern recognition engine 26, based on the content learned in advance,
It detects a defect portion of the sample and foreign matter, and outputs the position and size of the defect and the foreign matter portion. The operation of such a configuration will now be described.

【0026】電子銃1内のエミッタ2から発生した電子
は、エミッタ2と加速電極3との間に加速電源4から印
加された加速電圧により加速される。ここで、エミッタ
2は紙面に垂直な方向に細長い形状とされており、その
結果細長い断面形状の一次電子ビーム5が発生する。
Electrons generated from the emitter 2 in the electron gun 1 are accelerated by an acceleration voltage applied between the emitter 2 and the acceleration electrode 3 from an acceleration power supply 4. Here, the emitter 2 is elongated in a direction perpendicular to the plane of the drawing, and as a result, a primary electron beam 5 having an elongated cross section is generated.

【0027】電子銃1から発生した一次電子ビーム5
は、電子レンズ6で集められ。紙面に垂直な方向に細長
いライン状の開口を有したスリット7に照射される。ス
リット7の開口を通過したライン状の断面に成形された
一次電子ビーム5は、電子レンズ8によって平行光束と
され、磁界型偏向器9に入射する。
Primary electron beam 5 generated from electron gun 1
Are collected by the electronic lens 6. The light is emitted to a slit 7 having a line-shaped opening elongated in a direction perpendicular to the paper surface. The primary electron beam 5 having a linear cross section that has passed through the opening of the slit 7 is converted into a parallel light beam by the electron lens 8 and enters the magnetic field type deflector 9.

【0028】なお、細長い断面形状の一次電子ビームを
作成するために、ライン状のエミッタ2とライン状のス
リット7を用いたが、エミッタは一般の点状のものを使
用し、ライン状のスリットのみで細長い断面形状の一次
電子ビームを形成しても良く、ライン状に一次電子ビー
ムを成形する手段は適宜変更することができる。
Although a linear emitter 2 and a linear slit 7 are used to produce a primary electron beam having an elongated cross section, a general point-like emitter is used, and a linear slit is used. A primary electron beam having an elongated cross-sectional shape may be formed by using only the primary electron beam, and the means for forming the primary electron beam in a line shape can be appropriately changed.

【0029】一次電子ビーム5は、紙面に垂直な磁界B
を発生している磁界型偏向器9によって図中右回りに偏
向され、そして、電子レンズ10によってウエハ試料1
1上に細く集束される。
The primary electron beam 5 has a magnetic field B perpendicular to the paper surface.
The wafer sample 1 is deflected clockwise by a magnetic field deflector 9 that generates the
1 is narrowly focused.

【0030】ここで、電子レンズ10と試料11との間
には、接地電位の電極12が設けられており、また、試
料11には、電源13から負の電圧が印加されている。
この結果、試料11の前面には一次電子ビームに対して
減速電界が形成されている。例えば、加速電源4による
一次電子ビーム5の加速電圧が−10kVで、電源13
から試料11に−9kVを印加すると、試料11には1
kVのエネルギーの電子ビームが照射される。
Here, a ground potential electrode 12 is provided between the electron lens 10 and the sample 11, and a negative voltage is applied to the sample 11 from a power supply 13.
As a result, a deceleration electric field is formed on the front surface of the sample 11 with respect to the primary electron beam. For example, when the acceleration voltage of the primary electron beam 5 by the acceleration power source 4 is -10 kV,
When -9 kV is applied to sample 11 from
An electron beam having an energy of kV is irradiated.

【0031】試料11への一次電子ビームの照射によっ
て試料11から2次電子や反射電子が発生するが、これ
らの電子に対して、試料11と電極12との間の電界が
加速電界として働く。したがって、試料からの電子16
はこの加速電界により加速され、上方に取り出されるこ
とになる。
Irradiation of the sample 11 with the primary electron beam generates secondary electrons and reflected electrons from the sample 11, and an electric field between the sample 11 and the electrode 12 acts as an acceleration electric field for these electrons. Therefore, electrons 16 from the sample
Is accelerated by this accelerating electric field and is taken out upward.

【0032】なお、試料11と電極12との間には、試
料電位と等しい電位の補助電極14が設けられている
が、この補助電極14がない場合には、試料11と電極
12との間の電界分布は、試料からの電子が発散する分
布となり、試料からの電子は電極12に吸収されてしま
う。
An auxiliary electrode 14 having a potential equal to the sample potential is provided between the sample 11 and the electrode 12. Is a distribution in which electrons from the sample diverge, and the electrons from the sample are absorbed by the electrode 12.

【0033】その一方、試料電位と等しい電位の補助電
極14を設けることにより、試料11の上方には、試料
からの電子を集束する電界分布が形成され、試料からの
電子は効率良く電極12の上部に取り出すことができ
る。
On the other hand, by providing the auxiliary electrode 14 having a potential equal to the sample potential, an electric field distribution for focusing the electrons from the sample is formed above the sample 11, and the electrons from the sample are efficiently transferred to the electrode 12. Can be taken out at the top.

【0034】上記したように、試料11にはライン状の
一次電子ビーム5が照射されるが、試料11は移動ステ
ージ15上に載置されており、ステージ15はライン状
の一次電子ビームの長手方向に垂直なX方向(紙面の左
右方向)と、X方向に垂直な(紙面に垂直な)Y方向に
移動させられる。
As described above, the sample 11 is irradiated with the linear primary electron beam 5, and the sample 11 is mounted on the moving stage 15, and the stage 15 is arranged on the longitudinal side of the linear primary electron beam. It is moved in the X direction (perpendicular to the paper surface) perpendicular to the direction and the Y direction perpendicular to the X direction (perpendicular to the paper surface).

【0035】この結果、試料の観察表面はステージ15
の2次元移動により一次電子ビームによって走査される
ことになる。なお、この際、ステージのY方向の移動
は、一次電子ビームの長手方向の長さ分ごとに間欠的に
行われる。
As a result, the observation surface of the sample
Is scanned by the primary electron beam. At this time, the movement of the stage in the Y direction is intermittently performed every length of the primary electron beam in the longitudinal direction.

【0036】試料11への一次電子ビームの照射によっ
て発生した電子(2次電子、反射電子)は、試料11と
電極12との間の加速電界によって加速され、上方に取
り出される。電極12の開口を通った電子16は、電子
レンズ10によって平行とされ、偏向器9によって紙面
上右回りに偏向を受ける。このため、電子16の光路
は、一次電子ビーム5の光路とこの偏向器9によって分
離される。
Electrons (secondary electrons, reflected electrons) generated by the irradiation of the sample 11 with the primary electron beam are accelerated by an accelerating electric field between the sample 11 and the electrode 12, and are taken out upward. The electrons 16 that have passed through the opening of the electrode 12 are made parallel by the electron lens 10 and are deflected clockwise by the deflector 9 on the page. Therefore, the optical path of the electrons 16 is separated from the optical path of the primary electron beam 5 by the deflector 9.

【0037】偏向器9によって偏向された電子16は、
電子レンズ17によってMCP18上にライン状に集束
される。MCP18で増倍された電子は、蛍光スクリー
ン20に衝突し、スクリーン20をその量に応じて発光
させる。スクリーン20の発光は、位置対応検出器22
によって検出される。
The electrons 16 deflected by the deflector 9 are
The light is focused on the MCP 18 in a line by the electronic lens 17. The electrons multiplied by the MCP 18 collide with the fluorescent screen 20 and cause the screen 20 to emit light according to the amount. The light emission of the screen 20 is detected by the position corresponding detector 22.
Is detected by

【0038】位置対応検出器としてのリニアPINフォ
トダイオードアレイ22からのそれぞれの検出信号は、
検出素子ごとに設けられた演算増幅器23によって増幅
され、増幅された個々の信号はそれぞれAD変換器24
によりディジタル信号に変換される。
Each detection signal from the linear PIN photodiode array 22 as a position correspondence detector is
Each signal amplified by an operational amplifier 23 provided for each detection element and amplified
Is converted into a digital signal.

【0039】AD変換器24により変換された信号は、
デュアルポートメモリー25に供給されて高速に書き込
まれる。メモリー25に書き込まれた信号は、取り出さ
れてパターン認識エンジン26に供給される。
The signal converted by the AD converter 24 is
The data is supplied to the dual port memory 25 and written at a high speed. The signal written in the memory 25 is extracted and supplied to the pattern recognition engine 26.

【0040】このメモリー26への信号の書き込みと取
り出しをステージ15の移動に同期して行い、試料11
の所定の検査表面部分からの信号をパターン認識エンジ
ン26に供給する。パターン認識エンジン26は、予め
学習された内容に基づいて、試料の欠陥部分の検出や異
物の検出を行い、欠陥、異物部分の位置やサイズ等を出
力する。
The writing and taking out of signals to and from the memory 26 are performed in synchronization with the movement of the stage 15,
Are supplied to the pattern recognition engine 26. The pattern recognition engine 26 detects a defective portion or a foreign substance of the sample based on the content learned in advance, and outputs the position and size of the defect or the foreign substance part.

【0041】なお、このパターン認識エンジン26の動
作としては、例えば、取り込んだ画像情報から、異物、
欠陥部分の輪郭を抽出する。輪郭は、例えば、各画素の
信号量に対して、あるしきい値で定まる囲まれた部分と
する。
The operation of the pattern recognition engine 26 includes, for example,
Extract the contour of the defective part. The outline is, for example, an enclosed portion determined by a certain threshold value with respect to the signal amount of each pixel.

【0042】上記した処理によって求めた輪郭で囲まれ
た部分(すなわち異物、欠陥部分)の特徴量としての、
サイズ、形状に伴う係数、信号量、信号のばらつき等の
係数を算出する。これと予め与えられた識別のための係
数あるいは学習して得られた係数と比較し、異物、欠落
等の欠陥部分を特定する。
The feature amount of the portion surrounded by the outline (ie, foreign matter or defect portion) obtained by the above processing is
Calculate coefficients such as size, shape, signal amount, and signal variation. This is compared with a predetermined identification coefficient or a coefficient obtained by learning, and a defective portion such as a foreign substance or a missing part is specified.

【0043】上記は、パターン認識エンジン26の動作
の一例であるが、更に、次のような動作をエンジン26
で行わせることもできる。すなわち、異物、欠陥部分の
ない試料と、サイズ、内容が既知である異物、欠陥部分
とから信号量を実測し、基準値として記憶しておく。
The above is an example of the operation of the pattern recognition engine 26.
Can also be performed. That is, the signal amount is actually measured from a sample having no foreign matter or defect and a foreign matter or defect having a known size and content, and stored as a reference value.

【0044】次に、取り込んだ画像データを上記基準値
と比較し、異物、欠陥部分の有無の判断をし、同時に位
置およびサイズ情報を得る。 このように、上記した実
施の形態では、ライン状の一次電子ビームを試料に照射
し、このライン状の一次電子ビームで試料表面の走査を
行うことができるので、ポイント状の電子ビームによる
走査に比べ、高速で広い試料表面の検査を行うことが可
能となる。
Next, the fetched image data is compared with the above-mentioned reference value to determine the presence or absence of a foreign substance or a defective portion, and to obtain position and size information at the same time. As described above, in the above-described embodiment, the sample is irradiated with the linear primary electron beam, and the sample surface can be scanned with the linear primary electron beam. In comparison, it is possible to inspect a wide sample surface at high speed.

【0045】上記は一実施例として、偏向器9を備え
て、一次電子ビームの照射軸と、それによって発生した
電子の軸が分離された装置としたが、偏向器9と電極1
2、電源13、補助電極14を省き、MCP18、スク
リーン20および検出器22等の検出系に、一次電子ビ
ームが通る貫通孔を穿ち、一次電子ビームの照射軸とそ
れによって発生した電子の軸を同軸とすることもでき
る。勿論このとき、検出系に穿つ一次電子ビームが通る
貫通孔は出来るだけ小さくして、検出信号に与える影響
を軽減する必要がある。
In the above-described embodiment, the deflector 9 is provided to separate the irradiation axis of the primary electron beam from the axis of the generated electrons.
2. The power supply 13 and the auxiliary electrode 14 are omitted, and a through-hole through which the primary electron beam passes is formed in the detection system such as the MCP 18, the screen 20, and the detector 22, so that the irradiation axis of the primary electron beam and the axis of the electron generated by it are adjusted It can be coaxial. Of course, at this time, it is necessary to make the through hole through which the primary electron beam passes through the detection system as small as possible to reduce the influence on the detection signal.

【0046】なお、AD変換された信号は、デュアルポ
ートメモリー25へ高速に書き込まれるが、このように
ダブルバッファにすることにより、一つのバッファへデ
ータを書き込んでいる最中に、同時に別のバッファから
データを取り出し、パターン認識エンジン26で処理す
ることができる。したがって、ステージを高速移動させ
た場合でも、十分に対応することができる。
The AD-converted signal is written to the dual port memory 25 at a high speed. By forming a double buffer in this way, while data is being written to one buffer, another buffer is simultaneously written. , And can be processed by the pattern recognition engine 26. Therefore, even when the stage is moved at a high speed, it is possible to sufficiently cope with it.

【0047】上記した実施の形態で、ステージの直線移
動にともなって、ライン状の一次電子ビームが照射され
ている場所が移動するので、画像の分解能が幾分劣化す
る。この分解能の劣化を防止するためには、一次電子ビ
ームの光路に偏向器を設け、この偏向器によりステージ
の移動速度に合わせて、画像の1ピクセル分移動する時
間だけ、ライン状の一次電子ビームをステージの移動方
向に、ステージの移動速度と同一速度で偏向すれば良
い。
In the above-described embodiment, the position where the linear primary electron beam is irradiated moves with the linear movement of the stage, so that the resolution of the image is somewhat deteriorated. In order to prevent the resolution from deteriorating, a deflector is provided in the optical path of the primary electron beam, and the linear electron beam is moved by one pixel of the image according to the moving speed of the stage by the deflector. May be deflected in the moving direction of the stage at the same speed as the moving speed of the stage.

【0048】すなわち、一次電子ビームをステージの移
動と同期して鋸歯状波で偏向するとことにより、偏向し
ている時間だけライン状一次電子ビームを試料上の1点
に停止させることができる。したがって、画像の分解能
を高く維持することが可能となる。
That is, by deflecting the primary electron beam with the sawtooth wave in synchronization with the movement of the stage, the linear primary electron beam can be stopped at one point on the sample for the time of the deflection. Therefore, it is possible to maintain high image resolution.

【0049】なお、ライン状の一次電子ビームの偏向に
より、検出器上の像が縦方向(画素が隣接していない方
向)へ移動する。しかし、移動幅は高々1ピクセル分で
あるので、各検出素子の大きさに比較して十分に小さい
ので、像の移動による検出器側の影響は無視できる。
The image on the detector moves in the vertical direction (direction in which no pixels are adjacent) due to the deflection of the linear primary electron beam. However, since the movement width is at most one pixel, it is sufficiently smaller than the size of each detection element, so that the influence of the movement of the image on the detector side can be ignored.

【0050】図1に示した実施の形態では、ステージを
X方向とY方向に直線状に移動させ、試料表面のライン
状の電子ビームの走査を行ったが、ステージの回転移動
を用いることもできる。図3は回転ステージを用いた実
施の形態を示している。
In the embodiment shown in FIG. 1, the stage is moved linearly in the X and Y directions to scan a linear electron beam on the sample surface. However, the rotational movement of the stage may be used. it can. FIG. 3 shows an embodiment using a rotary stage.

【0051】図3において、30は回転ステージであ
り、回転ステージ30上には例えば3枚の検査すべきウ
エハ試料31,32,33が載置されている。この回転
ステージ30は、回転軸34の回りに回転できるように
構成されると共に、回転ステージ30全体が、例えば、
図中上下方向に移動されるように構成されると共に、回
転ステージ30の半径方向を、図1の紙面に垂直な方向
すなわちライン状の一次電子ビームの長手方向と一致す
るよう配置される。このようにすれば、前記のステージ
15ではX方向が往復運動による駆動であったのに比
べ、回転ステージ30ではより高速化が容易となる。な
お、この回転ステージ方式では、欠陥座標位置はR−θ
座標で求められるが、適宜X−Y座標に変換すればよ
い。
In FIG. 3, reference numeral 30 denotes a rotary stage on which, for example, three wafer samples 31, 32, 33 to be inspected are mounted. The rotating stage 30 is configured to be able to rotate around a rotating shaft 34, and the entire rotating stage 30 is, for example,
The rotary stage 30 is configured to be moved in the vertical direction in the figure, and is arranged so that the radial direction of the rotary stage 30 coincides with the direction perpendicular to the paper surface of FIG. This makes it easier to increase the speed of the rotary stage 30 as compared with the case where the stage 15 is driven by reciprocating motion in the X direction. In this rotary stage system, the defect coordinate position is R-θ
Although it is obtained by coordinates, it may be appropriately converted to XY coordinates.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、第1の発明におい
ては、ライン状の一次電子ビームを試料に照射すると共
に、試料から発生した電子をライン状に配置された位置
対応検出器で検出するようにしたので、広い面積の試料
表面の電子ビームによる走査を高速で行うことができ
る。
As described above, in the first aspect of the present invention, the sample is irradiated with the linear primary electron beam, and the electrons generated from the sample are detected by the position-corresponding detectors arranged in a line. As a result, scanning of the sample surface over a wide area by the electron beam can be performed at high speed.

【0053】第2の発明においては、ライン状の一次電
子ビームを偏向して試料に垂直に照射すると共に、試料
前で減速させ、試料から発生した電子を加速して上方に
取り出し、この電子をライン状に配置された位置対応検
出器で検出するようにしたので、広い面積の試料表面の
電子ビームによる走査を高速で行うことができる。
In the second aspect of the present invention, the linear primary electron beam is deflected to irradiate the sample perpendicular to the sample, decelerate in front of the sample, accelerate the electrons generated from the sample, take out the electrons upward, and extract the electrons. Since the detection is performed by the position-corresponding detectors arranged in a line, a wide area of the sample surface can be scanned with the electron beam at a high speed.

【0054】第3の発明に基づく電子ビーム装置は、位
置対応検出器の出力信号に基づき、試料の欠陥を検査す
るようにしたので、試料の欠陥検査を高速で行うことが
できる。
In the electron beam apparatus according to the third invention, the defect of the sample is inspected based on the output signal of the position correspondence detector, so that the defect inspection of the sample can be performed at a high speed.

【0055】第4の発明に基づく電子ビーム装置は、第
1または第2の発明において、試料の2次元的な移動
を、ライン状の電子ビームに対して垂直な第1の方向へ
の直線状の移動と、第1の方向と垂直な第2の方向への
直線状の移動によって行うようにしたので、第1の発明
と同様の効果が得られる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the electron beam apparatus according to the first or second aspect, the two-dimensional movement of the sample is performed in a linear manner in a first direction perpendicular to the linear electron beam. And a linear movement in a second direction perpendicular to the first direction, so that the same effect as in the first invention can be obtained.

【0056】第5の発明に基づく電子ビーム装置は、第
1または第2の発明において、試料の2次元的な移動
を、試料を載置したステージを回転させると共に、回転
ステージを直線状に移動させることによって行うように
したので、第1の発明と同様の効果が得られる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the electron beam apparatus according to the first or second aspect, the sample is moved two-dimensionally by rotating the stage on which the sample is mounted and moving the rotary stage linearly. By doing so, the same effect as in the first invention can be obtained.

【0057】第6の発明に基づく電子ビーム装置は、第
1または第2の発明において、位置対応検出器を、マイ
クロチャンネルプレートで増倍された電子を発光させる
スクリーンと、スクリーンの発光を検出するリニアPI
Nフォトダイオードアレイとより構成したので、第1の
発明と同様の効果が得られる。。
According to a sixth aspect of the present invention, in the electron beam apparatus according to the first or second aspect, the position correspondence detector detects a screen for emitting the electrons multiplied by the microchannel plate and light emission of the screen. Linear PI
Since it is configured with the N photodiode array, the same effect as that of the first invention can be obtained. .

【0058】第7の発明に基づく電子ビーム装置は、第
1または第2の発明において、試料に照射されるライン
状の一次電子ビームを、ライン状の長手方向と垂直な方
向に偏向するようにしたので、第1または第2の発明と
同様な効果が得られると共に、取得する像の分解能を高
めることができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the electron beam apparatus according to the first or second aspect, the linear primary electron beam irradiated on the sample is deflected in a direction perpendicular to the linear longitudinal direction. Therefore, the same effect as that of the first or second invention can be obtained, and the resolution of the acquired image can be increased.

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

【図1】本発明に基づく電子ビーム欠陥検査装置の電子
光学系の一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of an electron optical system of an electron beam defect inspection device according to the present invention.

【図2】本発明に基づく電子ビーム欠陥検査装置の信号
処理回路の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a signal processing circuit of the electron beam defect inspection device according to the present invention.

【図3】ウエハ試料のステージを回転と移動させるよう
にした実施の形態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment in which a stage of a wafer sample is rotated and moved.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子銃 2 エミッタ 3 加速電極 5 電子ビーム 6,8,10,17 電子レンズ 7 スリット 9 偏向器 11 ウエハ試料 12 電極 14 補助電極 15 ステージ 16 電子 18 MCP 20 スクリーン 22 検出器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron gun 2 Emitter 3 Acceleration electrode 5 Electron beam 6, 8, 10, 17 Electron lens 7 Slit 9 Deflector 11 Wafer sample 12 Electrode 14 Auxiliary electrode 15 Stage 16 Electron 18 MCP 20 Screen 22 Detector

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一次電子ビームをライン状に成形する手
段と、ライン状の一次電子ビームを試料に照射するため
の手段と、試料への一次電子ビームの照射によって発生
した電子を検出するためのライン状に配置された位置対
応検出器と、試料を2次元的に移動させる移動手段とを
備えた電子ビーム装置。
1. A means for shaping a primary electron beam into a line, a means for irradiating a sample with a linear primary electron beam, and a means for detecting electrons generated by irradiation of the sample with the primary electron beam. An electron beam apparatus comprising: a position correspondence detector arranged in a line; and a moving means for moving a sample two-dimensionally.
【請求項2】 一次電子ビームをライン状に成形する手
段と、ライン状の一次電子ビームを偏向してほぼ垂直に
試料に照射するための偏向手段と、電子ビームを試料前
で減速させる減速手段と、試料への一次電子ビームの照
射によって発生し、減速手段で加速され、偏向手段によ
って偏向された電子を検出するためのライン状に配置さ
れた位置対応検出器と、試料を2次元的に移動させる移
動手段とを備えた電子ビーム装置。
2. A means for shaping a primary electron beam into a line, a deflecting means for deflecting the linear primary electron beam to irradiate the sample almost vertically, and a deceleration means for decelerating the electron beam in front of the sample. A position-corresponding detector arranged in a line for detecting electrons generated by irradiation of the primary electron beam onto the sample, accelerated by the deceleration means, and deflected by the deflecting means; An electron beam device comprising: a moving unit that moves the electron beam.
【請求項3】 位置対応検出器の出力信号に基づき、試
料の欠陥を検査するようにした請求項1または2記載の
電子ビーム装置。
3. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein a defect of the sample is inspected based on an output signal of the position correspondence detector.
【請求項4】 試料の2次元的な移動は、ライン状の電
子ビームに対して垂直な第1の方向への直線状の移動
と、第1の方向と垂直な第2の方向への直線状の移動に
よって行われる請求項1または2記載の電子ビーム装
置。
4. A two-dimensional movement of the sample includes a straight movement in a first direction perpendicular to the linear electron beam and a straight movement in a second direction perpendicular to the first direction. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the electron beam apparatus is moved by a shape movement.
【請求項5】 試料の2次元的な移動は、試料を載置し
たステージを回転させると共に、回転ステージを直線状
に移動させることによって行われる請求項1または2記
載の電子ビーム装置。
5. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the two-dimensional movement of the sample is performed by rotating a stage on which the sample is mounted and moving the rotary stage linearly.
【請求項6】 位置対応検出器は、マイクロチャンネル
プレートで増倍された電子を発光させるスクリーンと、
スクリーンの発光を検出するリニアPINフォトダイオ
ードアレイとより構成される請求項1または2記載の電
子ビーム装置。
6. A position correspondence detector comprising: a screen for emitting electrons multiplied by a microchannel plate;
3. The electron beam apparatus according to claim 1, further comprising a linear PIN photodiode array for detecting light emission of a screen.
【請求項7】 試料に照射されるライン状の一次電子ビ
ームを、ライン状の長手方向と垂直な方向に偏向するよ
うにした請求項1または2記載の電子ビーム装置。
7. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the linear primary electron beam applied to the sample is deflected in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the line.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002042712A (en) * 2000-07-21 2002-02-08 Hitachi Ltd Pattern inspection method using electron beam and device therefor
WO2002091421A1 (en) * 2001-05-01 2002-11-14 Nikon Corporation Electron beam apparatus and device manufacturing method using the electron beam apparatus
JP2008309506A (en) * 2007-06-12 2008-12-25 Shimadzu Corp Array inspection device

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