KR100721846B1 - 패턴결함 검사방법 및 검사장치 - Google Patents

패턴결함 검사방법 및 검사장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100721846B1
KR100721846B1 KR1020050094635A KR20050094635A KR100721846B1 KR 100721846 B1 KR100721846 B1 KR 100721846B1 KR 1020050094635 A KR1020050094635 A KR 1020050094635A KR 20050094635 A KR20050094635 A KR 20050094635A KR 100721846 B1 KR100721846 B1 KR 100721846B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sample
image
electron beam
area
delete delete
Prior art date
Application number
KR1020050094635A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050103266A (ko
Inventor
히로유키 시나다
유수케 야지마
히사야 무라코시
마사키 하세가와
마리 노조에
아츠코 다카후지
가츠야 스기야마
가츠히로 구로다
가오루 우메무라
야스츠구 우사미
Original Assignee
가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 filed Critical 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Publication of KR20050103266A publication Critical patent/KR20050103266A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100721846B1 publication Critical patent/KR100721846B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/20—Bus-bar or other wiring layouts, e.g. in cubicles, in switchyards
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/225—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/29—Reflection microscopes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/56—Cooling; Ventilation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P31/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors not provided for in groups H02P1/00 - H02P5/00, H02P7/00 or H02P21/00 - H02P29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202—Movement
    • H01J2237/20221—Translation
    • H01J2237/20228—Mechanical X-Y scanning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/22—Treatment of data
    • H01J2237/221—Image processing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
    • H01J2237/2446—Position sensitive detectors
    • H01J2237/2447—Imaging plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
    • H01J2237/24475—Scattered electron detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
    • H01J2237/24485—Energy spectrometers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24592—Inspection and quality control of devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/248—Components associated with the control of the tube
    • H01J2237/2482—Optical means

Abstract

전자빔을 사용해서 반도체장치 표면의 미세한 패턴결함을 고감도, 고분해능이고 또한 고속으로 화상화해서 검사할 수 있는 검사방법 및 검사장치에 관한 것으로서, 전자빔을 사용한 패턴의 비교검사방법의 검사소요시간을 종래의 광학식 검사방법의 그것과 동등하거나 또는 그 이상으로 고속화하기 위해, 패턴결함 검사방법 및 장치로서, 전자원으로부터의 전자빔을 시료 표면의 일정 면적영역으로 확대하는 동시에 조사하고, 면적영역에서 얻어지는 후방산란전자 또는 2차전자를 결상시켜 면적영역에 대한 확대상을 형성하고, 시료 표면의 원하는 위치에 전자빔이 조사되도록 시료를 이동시키고, 형성된 면적영역에 대한 확대상을 화상신호로 변환하고, 시료 표면상의 하나의 면적영역에 대한 화상신호를 다른 면적영역에 대한 화상신호와 비교해서 하나의 면적영역에 있어서의 패턴결함을 검출하는 구성으로 하였다.
이와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 전자선에 의한 웨이퍼패턴 검사장치의 검사속도를 비약적으로 고속화할 수 있다는 효과가 얻어진다.
패턴결함, 전자빔, 시료, 표면, 면적영역, 화상신호, 웨이퍼

Description

패턴결함 검사방법 및 검사장치{Patterned wafer inspection method and apparatus therefor}
도 1은 본 발명의 제1 실시예로 되는 검사장치의 개략구성도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 방출전자의 에너지 분포도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예로 되는 검사장치의 1구성요소인 CCD센서의 동작설명도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 검사장치의 동작설명도,
도 5는 본 발명의 제3 실시예로 되는 검사장치의 1구성요소인 TDI센서의 동작설명도,
도 6은 본 발명의 제5 실시예로 되는 검사장치의 개략구성도,
도 7은 본 발명의 제6 실시예로 되는 검사장치의 개략구성도,
도 8은 본 발명의 제7 실시예로 되는 검사장치의 개략구성도.
본 발명은 시료(반도체장치 등)의 표면상태를 검사하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 전자빔을 사용해서 반도체장치 표면의 미세한 패턴결함을 고감도, 고분해능이고 또한 고속으로 화상화해서 검사할 수 있는 검사방법 및 검사장치에 관한 것이다.
반도체장치의 제조과정에 있어서 웨이퍼상에 형성된 회로패턴의 결함을 비교검사해서 검출하는 검사방법으로서, 1개의 웨이퍼상의 2개 이상의 동종 LSI패턴의 화상을 광을 사용해서 취득하고, 이들 여러 개의 화상을 비교해서 패턴결함의 유무 등을 검사하는 방법이 있고, 이미 실용화되어 있다. 이 검사방법의 개요는 『월간 세미컨덕터 월드』1995년 8월호, pp. 114-117에 기술되어 있다. 이와 같은 광학적 검사방법에 의해 반도체장치의 제조과정에 있어서의 패턴결함을 검사한 경우, 광이 투과해 버리는 실리콘 산화막이나 감광성 레지스트 재료 등의 잔사(殘渣)는 검출할 수 없었다. 또, 광학계의 분해능 이하로 되는 에칭잔여물이나 미소 도통구멍의 비개구 불량 등도 검출할 수 없었다.
이와 같은 광학적 검사방법에 있어서의 문제점을 해결하기 위해, 전자선을 사용한 패턴의 비교검사방법이 일본국 특허공개공보 소화 59-192943호, J. Vac. Sci. Tech. B, Vol. 9, No. 6, pp. 3005-3009(1991), J. Vac. Sci. Tech. B, Vol. 10, No. 6, pp. 2804-2808(1992), SPIE Vol. 2439, pp. 174-183 및 일본국 특허공개공보 평성 05-258703호 등에 기재되어 있다. 거기에는 실용적인 검사속도를 얻기 위해 매우 고속으로 패턴의 화상을 취득할 필요가 있다. 그리고, 고속으로 취득한 화상의 S/N비를 확보하기 위해 통상의 주사형 전자현미경의 100배 이상(10㎁이상) 의 빔전류를 사용하고 있다.
상기한 전자선을 사용한 종래의 검사기술에서는 검사가능한 S/N비를 유지한 화상을 형성하기 위해 전자빔을 대전류화 하고 있다. 그러나, 전자빔을 점형상으로 집속하고 이 「점 빔」을 시료 표면상에서 평면상태(2차원적)로 주사하고 있기 때문에 고속화(검사시간의 단축)에는 한계가 있었다. 또, 사용 전자원의 휘도나 공간전하 효과 등에 의해서 사용전자빔의 대전류화에도 한계가 있다. 예를 들면, 0.1㎛정도의 분해능을 얻고자 한 경우에는 사용전자빔 전류는 수백㎁정도가 이론적 한계이고, 실제로는 100㎁정도가 사용될 수 있는데 불과하다. 화상의 S/N비는 화상을 형성하는데 사용되는 전자의 수, 즉 빔전류값과 화상취득에 필요한 시간의 곱에 의해 결정된다. 화상처리가 가능한 레벨의 S/N비를 확보할 필요가 있는 것을 고려하면, 빔전류값이 100㎁이고 0.1㎛의 분해능을 얻고자 하는 경우 시료 표면의 면적 1㎠를 검사하는데 약 100sec 이상을 필요로 한다. 한편, 상술한 종래의 광학식 검사장치에서는 검사면적 1㎠당의 검사 소요시간이 약 5sec 정도로 매우 고속이었다.
본 발명의 목적은 전자빔을 사용한 패턴의 비교검사방법의 검사소요시간을 종래의 광학식 검사방법의 그것과 동등하거나 또는 그 이상으로 고속화하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 패턴결함 검사방법 및 장치로서, 전 자원으로부터의 전자빔을 시료 표면의 일정 면적영역으로 확대하는 동시에 조사하고, 상기 면적영역에서 얻어지는 후방산란전자 또는 2차전자를 결상시켜 상기 면적영역에 대한 확대상을 형성하고, 상기 시료 표면의 원하는 위치에 상기 전자빔이 조사되도록 상기 시료를 이동시키고, 형성된 상기 면적영역에 대한 상기 확대상을 화상신호로 변환하고, 상기 시료 표면상의 하나의 면적영역에 대한 화상신호를 다른 면적영역에 대한 화상신호와 비교해서 상기 하나의 면적영역에 있어서의 패턴결함을 검출하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관한 패턴결함 검사방법 및 장치는 전자원으로부터의 전자빔을 시료 표면의 제1 표면영역으로 확대하는 동시에 조사하는 제1의 전자빔 조사, 상기 제1 면적영역에서 방출된 후방산란전자 또는 2차전자를 결상시켜 상기 제1 면적영역에 대한 제1 전자상을 형성하는 제1 전자상 형성, 상기 제1 면적영역에 대한 상기 제1 전자상의 화상신호를 취득하는 제1 화상신호 취득, 상기 전자빔의 조사위치를 상기 시료 표면의 상기 제1 면적영역에서 제2 면적영역으로 이동시키는 조사위치 이동, 상기 전자원으로부터 의 상기 전자빔을 상기 시료 표면의 상기 제2 면적영역으로 확대하는 동시에 조사하는 제2 전자빔 조사, 상기 제2 면적영역에서 방출된 후방산란전자 또는 2차 전자를 결상시켜 상기 제2 면적영역에 대한 제2 전자상을 형성하는 제2 전자상 형성, 상기 제2 면적영역에 대한 상기 제2 전자상의 화상신호를 취득하는 제2 화상신호 취득, 상기 제1 화상신호 취득에 있어서 취득된 상기 제1 면적영역에 대한 상기 제1 전자상의 화상신호와 상기 제2 화상신호 취득에 있어서 취득된 상기 제2 면적영역에 대한 상기 제2 전자상의 화상신호를 비교해 서 상기 제1 면적영역 또는 상기 제2 면적영역에 있어서의 패턴결함을 검출하는 결함 검출을 적어도 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로 기술하면, 상기한 본 발명의 목적, 즉 전자빔을 사용한 패턴비교 검사방법의 고속화는 시료 표면의 여러개의 조사영역(면적영역)에 전자빔을 「점빔(spot beam)」으로서가 아니고 2차원적인 확대을 갖는 「면적빔」으로서 순차 조사하고, 이들 여러개의 조사영역(면적영역)으로부터의 후방산란전자 또는 2차전자를 결상시켜 상기 여러개의 조사영역의 확대상을 순차 형성하고, 이들 여러개의 조사영역의 확대상을 전기적인 화상신호로 변한해서 상기 여러개의 조사영역에 대한 화상신호끼리를 비교하는 것에 의해 상기 각 조사영역에 대한 패턴결함을 검출하는 것에 의해서 달성된다.
즉, 본 발명의 패턴결함 검사방법에 있어서는 전자원으로부터의 전자빔을 소위 「면적 빔」으로 해서 반도체 시료 표면의 여러개의 조사영역(면적영역)에 순차 조사하고, 이들 여러개의 조사영역으로부터의 후방산란전자 또는 2차전자를 전자광학적으로 결상시켜 상기 여러개의 조사영역의 확대상을 순차 형성시키고, 이들 여러개의 조사영역의 확대상을 순차 전기적인 화상신호로 변환해서 기억시키고, 상기 여러개의 조사영역에 대한 기억화상 신호끼리를 비교하는 것에 의해 상기 각 조사영역에 대한 패턴결함을 검출하도록 하고 있다. 본 방법에 의하면, 종래와 같은 각 조사영역(면적영역) 내에서의 「점빔」의 2차원 주사가 불필요하므로, 조사시간의 대폭적인 단축이 가능하게 되어 결함검사의 고속화가 가능하게 된다.
또, 본 발명에 의한 패턴결함 검사장치는 전자원으로부터의 전자빔을 면적빔으로서 반도체 시료 표면에 조사하고 상기 조사영역(면적영역)으로부터의 후방산란전자 또는 2차전자를 결상시켜 상기 조사영역의 확대상을 형성하기 위한 전자광학계, 상기 반도체 시료를 탑재해서 상기 반도체 시료 표면상의 원하는 위치에 상기 전자빔이 조사되도록 상기 반도체 시료를 이동시키기 위한 시료이동스테이지, 상기 확대상을 전기적인 화상신호로 변환해서 검출하는 화상신호 검출수단 및 이 화상신호 검출수단에 의해 검출된 상기 반도체 시료 표면의 여러개의 조사영역에 대한 화상신호끼리를 비교해서 각 조사영역에 있어서의 패턴결함을 검출하기 위한 화상신호 처리수단에 의해서 구성될 수 있다.
또한, 상기 시료에 부전위를 인가하는 것에 의해 상기 시료 표면에 조사되는 전자빔을 감속하고 이 감속된 전자빔이 상기 시료 표면에 입사하도록 하거나 또는 이 감속된 전자빔이 상기 시료 표면에는 입사되지 않고 그의 최근방에서 반사되도록 하는 것이 유효하다.
또, 상기 시료이동스테이지는 상기 시료를 대략 등속도로 연속적으로 이동시키도록 동작 설정하는 것에 의해 결함검사를 더욱 고속화할 수 있다. 이 경우, 상기 시료이동스테이지의 위치를 모니터하는 스테이지 위치 모니터수단을 구비하는 것에 의해서 상기 시료 표면으로의 전자빔 조사영역이 소정 시간동안 시료 표면상의 동일 개소로 되도록 제어할 필요가 있는 것은 물론이다.
또, 상기 화상신호 검출수단은 상기 전자광학계에 의해서 결상형성된 상기 조사영역의 확대전자상을 형광판상에 투사하는 것에 의해서 광학상으로 변환하고, 이 광학상을 광학렌즈 또는 광섬유를 거쳐서 광학화상 검출소자상에 결상시 킨다. 또는, 상기 전자광학계로 결상된 확대전자상을 전자감응성을 갖는 화상 검출소자상에 직접 결상시키도록 해도 좋다. 또한, 화상검출소자로서는 전하결합형 소자(CCD센서) 또는 시간지연해서 입력한 광신호를 적분하여 출력하는 소자(TDI센서)를 사용할 수 있다. 또, 화상검출소자로부터의 검출신호의 리드는 병렬로 다채널에 의해 리드하는 방식으로 한다.
한편, 전자빔을 동시에 조사하는 것에 의해 동시에 얻어지는 반도체 시료 표면의 확대상의 크기가 화상검출소자의 수광면의 크기와 대략 동일하게 되도록 설정하는 방법이 더욱 간편하다. 한편, 반도체 시료 표면의 확대상의 크기가 화상검출소자의 수광면에 비해 작게 되도록 상기 전자빔의 조사영역의 크기를 설정하고 상기 전자빔을 상기 반도체 시료 표면상에서 주사하는 것에 의해서 상기 화상검출소자의 수광면 전체에 일정 시간동안 상기 확대상이 투사되도록 하고, 상기 전자빔의 주사신호에는 조사위치와 조사범위의 변동요인을 보정하는 신호를 중첩시키도록 하는 것에 의해서 더욱 고정밀도화를 달성할 수 있는 방법도 있다.
또, 반도체 시료에 조사하는 전자빔을 감속하고, 시료에 조사될 때의 전자빔의 에너지값을 감속전의 에너지값에 비해서 충분히 작게 하고, 이 감속후의 전자빔의 조사에 의해 시료 표면에서 발생하는 후방산란전자의 에너지 분산이 결상계의 분해능에 영향을 미치지 않는 범위로 되도록 하기 위해, 상기 반도체 시료에 부전위를 인가한다. 또는, 전자빔의 조사에 의해 발생하는 후방산란전자 또는 2차전자를 에너지 분별하기 위한 필터를 구비하고, 임의의 특정 에너지폭의 후방산란전자 또는 2차 전자만을 결상시키는 것에 의해서 고속검사의 과제를 해결함과 동시에 분 해능도 향상시킬 수 있다.
상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부도면에 의해서 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명을 실시예에 따라 상세하게 설명한다.
<실시예 1>
도 1에 본 발명의 1실시예로 되는 검사장치의 개략 구성을 도시한다. 본 실시예에 의한 검사장치는 크게 나누어 전자광학계(101), 시료실(102), 화상검출부(103), 화상처리부(104) 및 제어부(105)로 구성되어 있다.
우선, 전자광학계(101)에 대해서 설명한다. 가속전원(23)에 의해 부의 고전위가 인가되고 있는 전자원(1)에서 방출된 가속전자빔은 콘덴서렌즈(2)에 의해서 수속되고, 직사각형(矩形) 개구를 갖는 조리개(4)를 조사한다. 또한, 이 전자빔은 조리개(4)상을 조사하기 전에 전자편향기(3)에 의해서 편향을 받는다. 전자편향기(3)은 전자원(1)로부터의 입사전자빔과 시료로부터의 반사전자(후방산란전자 또는 2차전자)빔의 광로를 분리하기 위한 것이다. 조기개(4)의 직사각형 조리개 개구를 통과한 입사전자빔은 대물렌즈(6)에 의해서 결상되고 반도체시료(7)의 표면상에 직사각형 조리개 개구의 상을 형성한다. 조리개(4)상에서의 직사각형 조리개 개구의 크기는 예를들면 400㎛2이고, 대물렌즈(6)에 의해서 이것을 1/4로 축소하고, 시료(7)의 표면상에서는 100㎛2의 조리개 개구상(조사영역)이 얻어지도록 한다. 이 조리개 개구상(조사영역)은 조사계 편향기(5)에 의해서 시료(7)의 표면상의 임의의 위 치로 이동(또는 주사)될 수 있다. 전자원(1)에는 선단부가 평면형상이고 그 평면형상 부분이 10㎛Ψ 이상인 LaB6 열전자원을 사용하였다. 이것에 의해서, 시료(7)의 표면상에서의 넓은 면적(조사영역)에 걸쳐서 균일하게 전자빔을 조사할 수 있게 된다.
시료(7), 시료이동스테이지(8)에는 전원(9)에 의해 전자원(1)보다 낮은(절대값이 작은) 부전위 또는 약간 높은(절대값이 큰) 부전위를 인가한다. 전자원(1)의 전위보다 약간 낮은 부전위를 인가하는 것은 시료(7)로부터의 후방산란전자를 사용해서 검사하는 경우이다. 그 경우에는 입사전자빔은 상기한 부전위에 의해서 시료(7)의 바로 앞에서 감속되어 시료(7)의 표면을 향하고, 시료(7)의 표면의 원자에 의해서 후방산란된다. 이 후방산란전자를 전자편향기(3), 결상계 편향기(10)을 거쳐서 결상렌즈(11)로 유도하여 산란전자상(12)로서 결상시킨다. 또, 이 산란전자상(12)를 확대렌즈(13), (14)에 의해서 형광판(15)상에 확대투영시키는 것에 의해 시료(7)의 표면의 패턴을 반영한 형광상(현미경상)을 얻을 수 있다.
시료실(102)내에서는 2차원(X, Y, θ)방향으로 이동가능한 시료이동스테이지(8)상에 시료(7)이 탑재되고, 시료(7)에는 전원(9)에 의해 상기한바와 같은 부전위가 인가되고 있다. 시료이동스테이지(8)에는 스테이지위치측정기(27)이 부설되어 스테이지위치를 실시간으로 정확하게 계측하고 있다. 이것은 스테이지(8)을 연속이동시키면서 화상을 취득하기 위해서이다. 이 스테이지위치측정기(27)에는 예를 들면 레이저 간섭계가 사용된다. 또, 반도체시료(웨이퍼) 표면의 높이를 정확하게 계측하기 위해 광학적인 시료높이측정기(26)도 부착되어 있다. 이것에는 예를 들면 웨이퍼 표면상의 검사할 영역에 경사 방향에서 광을 입사시키고 그 반사광의 위치변화로부터 웨이퍼 표면의 높이를 계측하는 방식의 것을 사용할 수 있다. 그 밖에 시료실(102)에는 검사영역의 위치결정용으로 사용되는 광학현미경(30)도 부설되어 있다.
다음에, 화상검출부(103)에 대해서 설명한다. 화상검출시에는 산란전자상(12)의 확대상을 광학상으로 변환하기 위한 형광판(15)와 광학화상검출소자(예를 들면 CCD소자)(17)을 광섬유다발(16)에 의해 광학결상시킨다. 이것에 의해, 형광판(15)상의 광학상을 광학화상검출소자(17)의 수광면상에 결상시킨다. 광섬유다발(16)은 가느다란 광섬유를 화소수와 동일한 갯수 묶어둔 것이다. 또, 상기 광섬유다발(16) 대신에 광학렌즈를 사용하고, 이 광학렌즈에 의해서 형광판(15)상의 광학상을 광학화상 검출소자(CCD)(17)의 수광면상에 결상시키도록 해도 좋다. 형광판(15)의 양면에는 전극(300)과 투명전극(301)을 마련하고, 양 전극사이에 투명전극(301)측이 정의 고전압을 인가해서 전자빔의 산란을 방지하고 있다. 광학화상검출소자(CCD)(17)은 그의 수광면상에 결상된 광학상을 전기적인 화상신호로 변환해서 출력한다. 출력된 화상신호는 화상처리부(104)로 보내져 거기에서 화상신호처리가 실행된다.
화상처리부(104)는 화상신호기억부(18) 및 (19), 연산부(20), 결함판정부(21)로 구성되어 있다. 또한, 페치된 화상신호는 모니터(22)에 의해 화상표시된다. 장치 각부의 동작명령 및 동작조건은 제어부(105)내의 제어계산기(29)에서 입출력된다. 제어계산기(29)에는 미리 전자선 발생시의 가속전압,
전자선 편향폭 및 편향속도, 시료스테이지 이동속도, 화상검출소자로부터의 화상신호 페치타이밍 등의 모든 조건이 입력되어 있다. 빔제어계(28)은 제어계산기(29)로부터의 명령을 받고 스테이지 위치측정기(27), 시료높이측정기(26)으로부터의 신호에 따라 보정신호를 생성하고, 전자선이 항상 정확한 위치에 조사되도록 대물렌즈전원(25)나 주사신호발생기(24)로 보정신호를 보낸다.
이하, 본 검사장치의 동작조건을 설명하는 것에 의해서 종래의 전자빔에 의한 패턴검사장치에 비해 어느 정도의 검사 고속화가 도모되었는지에 대해서 기술한다. 화상비교검사법에 의해서 패턴결함의 검사를 하기 위해서는 화상의 S/N비가 10이상 필요하다. 여기에서 말하는 S/N비의 「S」는 전자의 평균 신호량, 「N」은 신호의 3σ값으로 정의된다. σ값은 조사전자수의 쇼트노이즈로 결정되고, 1화소당 조사되는 전자수S의 평방근(√S)으로 된다. 따라서, S/N비는 S/(3√S)=√S/3으로 된다. 이것에 또 시료로부터의 전자방출을 고려하면 S/N비는 √S/s√2)로 된다. 예를 들면, 약 18의 S/N비를 얻기 위해서는 S≥6250으로 되고, 1화소당 6250개의 전자를 조사할 필요가 있다. 한편, 결함검사에 필요한 분해능은 0.1㎛이하이다. 따라서, 전자빔을 점형상으로 초점맞춤(범위를 제한)하고, 이것을 시료 표면상에서 주사해 가는 종래방법에서는 전자빔을 0.1㎛이하로 초점맞춤할 필요가 있다.
이와 같은 미세한 빔을 형성하기 위해서는 전자원의 휘도와 공간전하효과에 따라 빔전류값에는 한계가 있고, 빔전류값I로서는 기껏해야 100㎁정도밖에 얻을 수 없다. 조사빔전류가 100㎁인 경우에는 1초간당 100(㎁)/(1.6× 10-19(C))=6.25× 10+11개의 전자가 조사되게 된다. 따라서, 1화소당 6250개의 전자조사를 실행하기 위해서는 10nsec의 조사시간이 필요하다. 그렇게 하면, 면적 1㎠를 검사하는데는 (1㎝/0.1㎛)2× 10nsec = 100sec의 검사시간이 필요하게 된다.
한편, 본 실시예의 검사장치의 경우에는 1변이 x인 정방형의 영역에 빔전류I의 전자빔(면적빔)을 조사한다(이것을 1쇼트라 부르기로 한다). 이것에 의해서 조사전류의 η배의 후방산란전자가 방출된 것으로 한다. 이 후방산란전자에 의해 시료 표면의 확대상을 형성하고, 분해능 0.1㎛의 화소로서 화상 검출소자(CCD)로 검출하는 경우를 고려한다. 비교조건으로서 0.1㎛2당으로부터의 필요한 신호수(후방산란전자수)는 종래예와 동일한 6250개로 한다. 1쇼트의 소요시간을 t, 면적 1㎠를 검사하는데 필요한 시간을 T로 하면, t는 다음식으로 나타내어진다.
또, T는 다음식으로 나타내어진다.
Figure 112005056938033-pat00001
상기 식에 실제의 값을 대입해서 검사소요시간T를 구한다.
Figure 112005056938033-pat00002
본 실시예에서는 1쇼트 100㎛× 100㎛의 면적영역을 100μA의 면적빔으로 조사하였다.
화상검출소자(CCD)에는 1024×1024의 화소를 갖는 것을 사용하고, 이 CCD소자상에서의 1화소가 시료상에서의 0.1㎛2에 대응하도록 소자광학계 및 CCD소자로의 결상광학계의 배율을 설정하였다. 이 경우, 화상의 주변부에서는 왜곡이 발생하므로 이 왜곡이 보정되도록 광섬유다발(16) 대신에 광학렌즈를 사용하는 경우에는 비구면렌즈를 사용하는 것으로 하였다. 또, 이것에 의해 완전히 보정할 수 없는 왜곡을 화상처리에 의해 보정한 후 사용하였다. 여기에서, 상기 식중의 η값을 0. 2로 하면 1쇼트의 소요시간t는 50μsec로 되고, 또 면적 1㎠당의 검사 소요시간 T를 계산하면 0.5sec로 된다. 이와 같이 조사전자수의 쇼트노이즈에서 요구되는 검사소요시간은 비약적으로 단축되어 고속검사가 가능하게 되는 것을 알 수 있다.
다음에, 시료이동스테이지(8)의 정정시간(setting time)에 대해서 기술한다. 스테이지(8)의 이동방법을 예를 들면 스텝 앤드 리피트(step and repeat)방식으로 하면, 스테이지(8)의 정정시간은 msec정도(order)가 필요로 되므로, 충분히 검사시간을 단축할 수 없다. 따라서, 스테이지(8)의 이동방법은 스테이지가 항상 등속으로 이동하고 있는 연속이동방식으로 하였다. 이것에 의해 스테이지의 정정시간에 의한 검사시간의 제약은 없어진다. 단, 스테이지(8)이 연속이동하고 있으면 1쇼트 시간 예를 들면 50μsec 동안에도 스테이지(8)이 이동해서 시료 표면상에서의 조사위치가 변화해 버린다.
그래서, 1쇼트 동안에 조사위치가 변화하지 않도록 편향기(5)에 의해 조사전자빔을 스테이지(8)의 이동에 추종시키도록 하였다. 또, 정지좌표계인 전자광학계 에서 보면, 전자빔 조사위치는 이동하고 있기 때문에 결상렌즈(11)에 의해 형성되는 상(12)도 이동해 버린다. 이 이동이 발생하지 않도록 하기 위해 편향기(10)을 편향기(5)와 연동 동작시키도록 하였다.
다음에, 화상검출소자(CCD)의 리드시간에 대해서 기술한다. 본 실시예에서는 CCD(17)에 축적된 전하를 32채널의 리드구(reading port)에서 1M라인/초의 리드속도로 다채널에 의해 병렬로 리드할 수 있도록 하였다. 1라인당의 화소수는 32이고, 1라인당의 리드소요시간은 1μsec이다. 따라서, 1화소당의 리드소요시간은 1(μsec)/32(화소) = 32nsec로 된다. 이것에 대해, CCD로부터의 화상데이타의 리드가 1채널방식인 경우에는 1화소당의 리드소요시간이 1nsec로 매우 고속인 리드가 필요로 되어 현재의 기술에서는 실현 불가능하다. 본 실시예에서는 CCD로부터의 화상데이타의 리드구를 32채널로 나누고, 이 32채널에 의해 병렬로 동시에 리드하는 방식으로 하는 것에 의해서 1화소당의 리드소요시간을 32nsec로 하여 충분히 실현가능한 리드속도로 하고 있다. 이것을 모식적으로 도시한 것이 도 3이다.
CCD(17)로부터의 화상데이타의 리드채널수는 32ch이고, 각 채널마다 32화소×1024라인이 있으므로 이CCD에서 1매의 화상데이타를 리드하는데 필요한 시간은 약 1msec로 된다. 즉, 100㎛2의 1쇼트영역의 화상신호를 1msec동안 페치하게 되고, 시료 표면적 1㎠당의 검사 소요시간은 10sec로 된다. 이상과 같이, 종래방식에 의한 시료면적 1㎠당의 검사 소요시간100sec에 비해 10배나 되는 고속화를 달성할 수 있었다. 또, 본 실시예에서는 검사 소요시간을 결정하고 있는 것은 CCD소자로부터 의 신호리드 속도이므로, 장래 CCD소자에 있어서의 보다 고속의 데이터 리드방식이 실현되면, 한층 더 검사의 고속화를 기대할 수 있다.
이상에서는 검사속도의 개선효과에 대해서 설명했지만, 그밖의 특장(特長)에 대해서도 기술한다. 본 실시예에서는 반도체시료(7)에 부의 고전압을 인가하고 조사전자빔을 시료 표면의 직전에 감속해서 조사하고 있다. 이것에 의해, 다음에 설명하는 바와 같은 특장이 얻어진다. 즉, 전자빔을 고체시료에 조사하면 2차전자나 반사전자가 발생한다. 2차전자는 입사전자가 고체중의 전자에 에너지를 부여하고 이 에너지가 부여된 고체중의 전자가 진공중으로 방출되는 것이다. 이 때문에 2차 전자가 갖는 에너지의 확대은 크다. 한편, 반사전자는 입사전자가 고체중의 원자핵이나 전자와 상호 작용하여 그 궤도를 변경하고, 재차 진공중으로 방출하는 전자이다. 이 때, 상호작용이 탄성산란 뿐이라면 입사에너지와 동일한 에너지의 반사전자가 방출된다. 이것을 모식적으로 도시한 것이 도 2이다. 입사전자의 에너지가 높으면 고체내부로 깊숙이 침입하는 전자가 증가하기 때문에 진공중으로 재차 방출하는 반사전자는 소수이다. 또, 비탄성산란이 증가하기 때문에 저에너지측으로 넓은 평탄면(plain)이 형성되어 에너지의 확대이 커진다(도 2a). 에너지의 확대이 큰 전자를 전자광학계에 의해 결상하는 경우에는 색수차에 의해 분해능이 저하한다는 문제가 발생한다. 한편, 저에너지의 전자를 조사하는 경우에는 탄성산란의 비율이 증가하기 때문에 저에너지측의 평탄면이 감소하고, 또 2차 전자의 방출도 감소하기 때문에 도 2b에 도시한 바와 같이 된다. 즉, 본 실시예에서는 에너지가 낮은 전자를 시료 표면에 입사시키는 것에 의해 우선 에너지의 확대이 큰 2차 전자의 방출을 억 제하고 또한 반사전자 즉 후방산란전자의 방출비율을 증가시킨다. 또, 후방산란전자의 에너지의 확대도 작게 억제할 수 있으므로 고분해능의 화상을 형성할 수 있다는 특장이 있다.
다음에, 실제의 검사에 있어서의 수순에 대해서 설명한다. 우선, 광학현미경(30)과 전자선화상을 사용한 얼라인먼트(alignment)의 방법에 대해서 설명한다. 시료(7)을 시료이동스테이지(X-Y-θ스테이지)(8)상에 탑재하고, 광학현미경(30)의 아래쪽으로 이동시킨다. 모니터(22)에 의해 시료(7)의 표면의 광학현미경 화상을 관찰하고, 화면내의 예를 들면 중앙에 나타난 임의의 패턴을 기억한다. 이 때, 선택하는 패턴은 전자선화상 상에서도 관찰가능한 패턴일 필요가 있다.
다음에, 상기한 광학현미경 화상을 사용해서 시료(반도체 웨이퍼)(7)의 표면상의 회로패턴이 스테이지 이동방향과 평행 또는 직교로 되도록 X-Y-θ스테이지(8)에 의해 회전보정을 실행한다. 회전보정시에는 임의의 스테이지위치에 있어서의 웨이퍼(7)의 표면상의 회로패턴의 임의의 칩내의 임의의 패턴부분의 광학화상을 페치하여 모니터(22)에 표시시키고 표시화면내의 임의의 개소에 마크를 부가한다. 그리고, 그 광학화상신호를 기억부(18)에 기억시킨다. 다음에, 웨이퍼(7)의 표면상의 회로패턴의 수칩분의 거리만큼 스테이지(8)을 x방향 또는 y방향으로 이동시키고, 새로운 칩내의 이전과 동일한 패턴부분의 광학화상을 페치하여 모니터(22)에 표시시킨다. 그리고, 이전의 마킹(marking)개소에 대응하는 개소에 역시 마크를 부가한 후, 그 새로운 광학화상신호를 기억부(19)에 기억시킨다. 다음에, 연산부(20)에 있어서 기억부(18), (19)에 기억된 광학화상 신호끼리를 비교 연산하고 양 화상 사이 에서의 마킹개소의 위치 어긋남량을 산출한다. 이 마킹개소의 위치 어긋남량과 양 화상사이에서의 스테이지 이동량으로부터 웨이퍼(7)의 회전각도 오차를 산출하고, 그 분만큼 스테이지(8)을 회전시켜 회전각도를 보정한다. 이상의 회전보정조작을 수회 반복해서 회전각도 오차가 소정값 이하로 되도록 한다.
또, 광학현미경 화상을 사용해서 웨이퍼(7)의 표면상의 회로패턴을 관찰하고, 웨이퍼상에서의 칩의 위치나 칩 사이의 거리(예를들면, 메모리셀과 같은 반복패턴의 반복피치)를 미리 측정하고, 그 값을 제어계산기(29)에 입력한다. 그리고, 웨이퍼(7)의 표면상의 피검사칩 및 그 칩내의 피검사영역을 모니터(22)의 광학현미경 화상상에서 설정한다. 광학현미경 화상은 비교적 저배율로 관찰할 수 있고, 또 웨이퍼(7)의 표면의 회로패턴이 예를 들면 실리콘산화막과 같은 투명한 막으로 피복되어 있는 경우에도 그 하지까지 관찰할 수 있다. 따라서, 칩내 회로패턴의 레이아웃 등을 간편하게 관찰할 수 있고, 검사영역의 설정을 간편하게 실행할 수 있다.
다음에, 시료(웨이퍼)(7)을 전자광학계의 아래쪽으로 이동시킨다. 그 후, 이전에 광학현미경 화상상에서 설정한 피검사 영역을 포함하는 것으로 예상되는 영역에 전자선을 조사해서 전자선 화상을 취득한다. 이 때, 1쇼트의 전자선 조사영역내에 상기한 피검사 영역이 포함되도록 한다. 이 전자선 화상상에 있어서도 이전의 광학현미경 화상상에 있어서 마킹한 것과 동일한 화면내에 이전에 마킹한 개소의 패턴이 나타나도록 스테이지(8)을 이동시킨다. 이것에 의해, 미리 검사 개시전에 전자선 조사위치와 광학현미경 관찰위치를 상호 대응시키고 또한 전자선 조사위치를 교정할 수 있게 된다. 그리고, 이 전자선 화상상에 있어서 이전에 광학현미경 상에서 실행한 것과 마찬가지의 조작을 실시한다.
이것에 의해, 광학현미경을 사용한 간편한 관찰위치의 확인이나 위치맞춤 및 전자선 조사위치의 조정이 가능하게 된다. 또한, 어느 정도의 회전보정도 실시한 후에 광학현미경 화상에 비해 분해능이 높고 고배율 화상을 얻을 수 있는 전자선 화상을 사용해서 더욱 고정밀도의 회전보정을 할 수 있게 된다.
게다가, 이 전자선 화상을 사용해서 피검사 영역 또는 동일 패턴영역을 고배율로 또한 고정밀도로 관찰확인 및 보정할 수 있다. 단, 반도체 웨이퍼(7)의 표면의 전부(또는 일부)가 절연물로 피복되어 있는 경우에는 전자선을 조사하면 이 절연물이 대전되어 한번 전자선을 조사한 장소는 검사할 수 없게 되어 버리는 경우가 있다. 그래서, 상기와 같은 검사에 앞선 검사조건설정을 위한 전자빔 조사는 실제로는 검사를 실행할 예정이 없는 영역으로서 피검사영역과 동일한 패턴을 갖는 장소를 선택해서 실행하도록 하면 좋다.
상기한 검사조건의 설정이 완료하면 반도체 웨이퍼(7)의 표면상의 피검사 영역의 일부를 실제의 검사조건과 완전히 동일한 조건으로 전자선 화상화하고, 피검사 영역의 재질이나 형상에 의존한 화상의 밝기의 정보 및 그 편차 범위를 산출하고 테이블에 기억한다. 그리고, 후의 검사공정에 있어서 상기 기억테이블을 참조해서 실제로 화상화 검출된 피검사 영역내의 패턴부분이 결함인지의 여부를 판정할 때의 판정조건을 결정한다.
상기한 수순에 의해서 피검사 영역 및 결함판정조건의 설정이 완료하면 실제로 검사를 개시한다. 검사시에는 시료(반도체 웨이퍼)(7)을 탑재한 스테이 지(8)은 X방향으로 일정 속도로 연속 이동한다.
그 동안, 전자선은 각 1쇼트동안 웨이퍼(7)의 표면상의 동일 조사영역(면적 영역)을 일정 쇼트시간(본 실시예에서는 50μsec이상) 조사한다. 스테이지(8)은 연속 이동하고 있으므로 전자빔은 편향기(5)에 의해서 스테이지(8)의 이동에 추종해서 편향주사시킨다.
전자선의 조사영역 또는 조사위치는 스테이지(8)에 마련된 스테이지 위치측정기(27), 시료높이측정기(26) 등에 의해 상시 모니터된다. 이들의 모니터정보가 제어계산기(29)로 전송되어 상세하게 위치 어긋남량이 파악되고 또한 이 위치 어긋남량은 빔제어계(28)에 의해서 정확하게 보정된다.
이것에 의해, 패턴의 비교검사에 필요한 정확한 위치맞춤을 고속, 고정밀도로 실행할 수 있다.
또, 반도체 웨이퍼(7)의 표면 높이를 전자빔 이외의 수단에 의해 실시간으로 측정하고, 전자빔을 조사하기 위한 대물렌즈(6)이나 결상렌즈(11)의 초점거리를 동적으로 보정한다. 전자빔 이외의 수단으로서는 예를 들면 레이저간섭방식이나 반사광의 위치변화를 계측하는 방식 등에 의한 광학식의 높이측정기(26)이 있다. 이것에 의해, 항상 피검사영역의 표면에 초점이 있던 전자빔상을 형성할 수 있다. 또, 미리 검사전에 웨이퍼(7)의 휘어짐을 측정해 두고, 그 측정데이타에 따라서 상기한 초점거리 보정을 실행하도록 해서 실검사시에는 웨이퍼(7)의 표면높이측정을 실행할 필요가 없도록 해도 좋다.
전자선을 반도체 웨이퍼(7)의 표면에 조사하고 반사전자(후방산란전 자)에 의해 웨이퍼(7)의 표면상의 원하는 피검사영역(면적영역)에 대한 확대광학상을 형광판(15)상에 형성한다. 이 확대광학상을 CCD소자(17)에 의해 전기적인 화상신호로 변환하고 이 화상신호를 화상처리부(104)에 페치한다. 그리고, 제어계산기(29)로부터의 명령을 받고 제어계(28)에 의해 인가된 전자선 조사위치에 대응한 면적영역에 대한 전자선 화상신호로서 기억부(18)(또는 (19))에 저장한다.
반도체 웨이퍼(7)의 표면상에 형성된 동일 설계패턴을 갖는 인접 칩A, B사이에서의 패턴의 비교검사를 실행하는 경우에는 우선 칩A내의 피검사영역에 대한 전자선 화상신호를 페치하고, 기억부(18)내에 기억시킨다. 다음에, 인접하는 칩B내의 상기와 대응하는 피검사영역에 대한 화상신호를 페치하고 기억부(19)내에 기억시키면서 그것과 동시에 기억부(18)내의 기억화상신호와 비교한다. 또, 다음의 칩C내의 대응하는 피검사영역에 대한 화상신호를 취득하고, 그것을 기억부(18)에 오버라이트 기억시키면 서 그것과 동시에 기억부(19)내의 칩B내의 피검사영역에 대한 기억화상신호와 비교한다. 이와 같은 동작을 반복해서 모든 피검사칩내의 서로 대응하는 피검사영역에 대한 화상신호를 순차 기억시키면서 비교해 간다.
상기한 방법 이외에 미리 표준으로 되는 양품(결함이 없는)시료에 대한 원하는 검사영역의 전자선 화상신호를 기억부(18)내에 기억시켜 두는 방법을 채용하는 것도 가능하다. 그 경우에는 미리 제어계산기(29)에 상기 양품시료에 대한 검사영역 및 검사조건을 입력해 두고, 이들 입력데이타에 따라 상기 양품시료에 대한 검사를 실행하고, 원하는 검사영역에 대한 취득화상신호를 기억부(18)내에 기억한다.
다음에, 검사대상으로 되는 시료(7)을 스테이지(8)상으로 로드하고 이전과 마찬가지의 수순으로 검사를 실행한다. 그리고, 상기와 대응하는 검사영역에 대한 취득화상신호를 기억부(19)내에 페치함과 동시에 이 검사대상 시료에 대한 화상신호와 이전에 기억부(18)내에 기억된 상기 양품시료에 대한 화상신호를 비교한다. 이것에 의해, 상기 검사대상시료의 상기 원하는 검사영역에 대한 패턴결함의 유무를 검출한다. 또한, 상기 표준(양품)시료로서는 상기 검사대상 시료와는 별개의 미리 패턴결함이 없다고 판명된 시료(웨이퍼)를 사용해도 좋고, 상기 검사대상 시료 표면의 미리 패턴결함이 없다고 판명된 영역(칩)을 사용해도 좋다. 예를 들면, 반도체시료(웨이퍼) 표면에 패턴을 형성할 때 웨이퍼 전면에 걸쳐 하층패턴과 상층패턴 사이에서의 맞춤어긋남 불량이 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는 비교대상이 동일 웨이퍼내 또는 동일 칩내의 패턴끼리이면 상기와 같은 웨이퍼 전면에 걸쳐 발생한 불량(결함)은 빠뜨리고 지나쳐 버리게 된다. 그러나, 본 실시예에 의하면 미리 양품(무결함)이라고 판명된 영역의 화상신호를 기억해 두고, 이 기억화상신호와 검사대상영역의 화상신호를 비교하므로, 상기한 바와 같은 웨이퍼 표면에 걸쳐 발생한 불량도 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
기억부(18), (19)내에 기억된 양 화상신호는 각각 연산부(20)내에 페치되고, 그 후 이미 구한 결함판정 조건에 따라 각종 통계량(구체적으로는 화상농도의 평균값, 분산 등의 통계량), 주변화소 사이에서의 차분값 등이 산출된다. 이들 처리가 실시된 양 화상신호는 결함판정부(21)내로 전송되고 그곳에서 비교되어 양 화상신호 사이에서의 차신호가 추출된다. 이 차신호와 이미 구해서 기억하고 있는 결함판 정 조건을 비교해서 결함판정이 이루어지고, 결함이라 판정된 패턴영역의 화상신호와 그 이외의 영역의 화상신호가 분별된다.
지금까지 기술한 검사방법 및 검사장치에 의해 반도체시료(7)에서 발생하는 반사전자(후방산란전자나 2차전자)에 의한 화상을 형성하고, 대응하는 패턴영역에 대한 화상신호를 비교검사하는 것에 의해서 패턴결함의 유무를 검출하는 것이 가능하게 되었다. 이것에 의해, 종래의 전자선에 의한 검사장치에 비해 매우 고속의 검사가 가능하게 되었다.
<실시예 2>
상기한 실시예 1에서는 1쇼트의 전자빔 조사영역의 면적이 100㎛× 100㎛로 매우 크므로 반도체 시료의 확대상의 주변부에 왜곡이 발생한다는 문제나 조사영역 내에서의 빔전류밀도의 균일성에 문제가 발생하는 경우가 있다. 화상왜곡이나 전류밀도의 불균일성이 고정적으로 발생하고 있는 경우에는 광섬유다발(16)의 섬유스트랜드(strand) 배열에 변화를 주는 것에 의해 보정할 수 있다. 또, 화상신호의 취득감도나 화상처리에 무게(weight)를 부여하는 것에 의해서도 보정할 수 있지만, 그들이 시간적으로 변동하는 경우에는 그들의 방법으로는 대응이 곤란하게 된다. 본 실시예에서는 1쇼트의 조사영역을 5㎛2으로 하고 1쇼트의 조사영역내에서는 왜곡이나 전류밀도의 불균일성의 문제가 발생하지 않도록 하였다. 조사 전자빔 전류는 1쇼트당 5㎂이다. 이 때, 전자빔의 조사시간은 전자의 산란효율η을 0.2로 하면 상기 식 1에 의해 1쇼트당의 조사시간t는 2.5μsec로 된다. 쇼트시간 2.5μsec동안 1 개의 조사영역(5㎛2)을 조사한 후 전자빔은 편향기(5)에 의해 인접하는 다음의 조사영역(5㎛2)상으로 이동된다. 이와 같이 해서 차례로 조사위치를 이동시켜 x방향 100㎛ y방향 100㎛의 범위 전체를 20×20= 400쇼트로 조사한다.
이 때, CCD소자(17)상에는 각 1쇼트마다 그 때의 전자빔 조사위치에 대응한 위치에 확대상이 얻어지고, 전자빔의 주사에 의한 전자빔 조사위치의 이동에 따라서 CCD소자에 얻어지는 확대상 위치도 이동해 간다. 그 상태를 도시한 것이 도 4이다. CCD소자(17)에는 1024×1024화소의 것을 사용하였다.
CCD소자상에서의 1화소는 시료(7)의 표면상에서의 0.1㎛2의 영역에 상당하고, 따라서 시료(7)의 표면상에서의 1쇼트의 조사영역(5㎛2)은 CCD소자 수광면상에서의 50× 50화소의 영역(CCD소자 수광면 전체의 1/400에 상당한다)으로 된다. 그리고, CCD소자의 수광면 전체에서 시료 표면상의 100㎛2의 영역을 커버할 수 있도록 하였다. 따라서, 시료 표면상에서의 100㎛2의 영역의 확대상을 얻기 위해서는 2. 5(μsec)×400(쇼트)=1(msec)를 필요로 하게 된다.
상술한 바와 같이 해서 시료(7)의 표면상의 100㎛2의 영역의 화상을 1msec동안 CCD상에 형성시키면 이 CCD에 축적된 화상신호를 디지탈신호로서 화상기억부(18)에 기억시킨다. 시료 표면상의 인접하는 다음 영역의 화상신호를 취득하기 위해서는 스테이지(8)을 100㎛ 이동시킬 필요가 있다. 이 스테이지 이동에는 상기 실 시예1의 경우와 마찬가지로 스테이지(8)을 일정 속도로 연속 이동시키는 방식을 채용하였다. 그 때, 조사전자빔에 대해서 스테이지(8)이 마치 정지되어 있는 것과 같은 상태로 되도록 편향기(5)에 의해서 조사전자빔을 스테이지(8)의 이동에 추종시켜 편향 주사하도록 하였다. 이것에 의해, 스테이지(8)을 이동 및 정지시킬 때 발생하는 낭비(불필요) 시간을 0으로 하였다. 이 스테이지(8)의 연속 이동으로의 조사전자빔의 추종 주사에 있어서는 빔제어계(28)내에서 스테이지위치측정기(27)로부터의 신호를 참조해서 편향보정신호를 계산하고, 이 편향보정신호를 편향기(5)로 보내고 조사전자빔의 편향을 제어시킨다. 또, 전자선에 의한 시료확대상의 왜곡이나 위치 드리프트(이동) 등에 관한 보정분도 상기한 편향보정신호와 중첩시키는 것에 의해 이들의 보정도 실행하도록 하였다. 또, 편향기(5)와 연동해서 편향기(10)도 동작시키고 CCD상에서의 시료확대상의 위치가 상기한 스테이지 추종에 의한 빔위치 이동의 영향을 받지 않도록 하였다. 이것에 의해, 스테이지이동에 의한 낭비 시간을 없애고, 고속, 고정밀도의 검사를 실현할 수 있었다. 또한, 상기 이후의 결함검사를 위한 화상처리 등에 대해서는 상기 실시예 1의 경우와 마찬가지이다.
이상 설명한 수순에 의해 검사를 진행해 가면, 시료 표면 1㎠당에 대한 확대상을 CCD상에 순차 형성하는 데 필요한 시간T는 10sec로 된다. 한편, 상기 실시예 1의 경우와 마찬가지로 CCD에서 1M라인/초의 리드속도로 화상신호를 리드하므로 1매의 화상(시료 표면 100㎛2에 대한 화상)을 리드하는데 1msec가 필요하기 때문에 시료 표면적 1㎠당 10sec가 필요하게 된다. CCD소자에 있어서의 화상형성과 화상신호의 리드는 병행해서 실행되기 때문에 검사에 필요한 시간은 화상형성에 필요한 시간과 화상신호 리드에 필요한 시간 중 어느쪽이든 긴 쪽의 시간으로 된다. 본 실시예에서는 화상형성 소요시간과 화상신호 리드소요시간이 쌍방 모두 시료 표면적 1㎠당 10sec로 서로 동일하게 되어 있고, 따라서 본 실시예에 있어서의 시료 표면적 1㎠당에 대한 검사소요시간은 10sec로 된다.
본 실시예에서는 상기 실시예 1의 경우에 비해 1쇼트당의 전자빔 조사면적이 작다. 따라서, 조사빔 전류도 작아도 좋으므로 전자원(1)로서는 상기 실시예 1의 경우의 선단부를 넓힌 LaB6전자원에 비해서 보다 선단이 뾰족한 LaB6전자원을 사용하였다. 또한, 본 실시예에서는 LaB6전자원 대신에 열전계 방출형의 전자원 예를 들면 Zr/O/W 전자원을 사용할 수도 있다.
이상의 설명에서는 1쇼트의 전자빔 조사영역을 5㎛2의 크기로 고정시킨 경우에 대해서 예시하였지만, 반도체시료(7)의 표면에서의 패턴 반복피치에 따라서 이 전자빔 조사영역의 크기를 가변할 수 있도록 해도 좋다. 상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 1쇼트의 전자빔 조사영역을 더욱 작게 설정하고 있다.
따라서, 각 조사영역간의 연결부분에 다소의 왜곡이 발생했다고 하더라도 항상 동일 개소에 동일 정도의 왜곡이 발생하게 되고 상호 비교할 2개의 화상상에서의 왜곡도 동일하게 나타나게 되므로, 왜곡에 의한 오검출의 문제가 없어진다. 이것에 의해, 신뢰성이 높은 패턴결함검사를 실현할 수 있다.
<실시예 3>
본 실시예에서는 시료 표면화상을 전기신호로 변환하는 소자로서 시간 축적형 CCD센서를 사용하였다.
이 소자는 TDI센서라 불리는 것으로서 광학식 검사장치에 있어서 일반적으로 사용되고 있다. 그 이외에는 상기 실시예2의 경우와 마찬가지이다. 이 TDI센서의 동작개념을 도 5를 참조해서 설명한다.
TDI센서에서는 각 수광영역에서 수광한 광의 강도에 따라서 생성된 전하를 x방향의 라인으로 이동시켜 감과 동시에 그의 이동지에서 수광한 광의 강도에 따라서 생성된 전하를 순차 가산해 가도록 동작한다.
그리고, 수광면의 최종라인에 도달한 시점에서 전기신호로서 외부로 출력한다. 따라서, x방향의 전하의 이동속도와 수광면상의 화상의 x방향의 이동속도를 동일하게 하는 것에 의해 화상이 센서상을 이동하는 동안의 신호를 적분해서 출력하게 된다.
본 실시예에서는 상기 실시예 1, 실시예 2의 경우의 CCD센서와 마찬가지로 신호리드를 32채널로 분할하고 각각 병행해서 리드하는 것에 의해 리드속도를 1M라인/초로 하였다. 또, 수광영역의 크기는 x방향으로 64화소, y방향으로 1024화소의 것을 사용하였다. 1라인의 x방향 길이는 시료 표면상의 0.1㎛, y방향 길이는 약 100㎛에 상당한다. 이 때, 종 0.1㎛, 횡 100㎛의 화소가 1M/초의 속도로 출력되게 되므로 스테이지의 연속 이동속도도 그것과 동일한 속도(0.1㎛/1μsec=100㎜/sec)로 하고 있다.
이와 같이, 검사영역의 x방향 이동은 스테이지(8)을 이동시키는 것에 의해 실행한다. 한편, 1쇼트의 조사영역은 5㎛2이므로 도 5와 같이 조사영역의 Y방향 이동은 전자선을 주사해서 실행할 필요가 있게 된다. 즉, 스테이지(8)이 x방향으로 1쇼트분(5㎛)만큼 이동하는 동안 전자빔을 y방향으로 100㎛주사할 필요가 있다. 1쇼트의 소요시간을 2.5μsec로 하면 y방향으로 100㎛(20쇼트분)을 주사하기 위해서는 50μsec가 필요하게 된다. 한편, 스테이지(8)의 x방향 이동속도는 100㎜/sec이므로 스테이지(8)이 x방향으로 정확히 1쇼트분(5㎛) 이동하는데 필요한 시간은 50μsec로 된다. 이와 같이, x방향으로 1쇼트분(5㎛)의 스테이지이동에 필요한 시간과 Y방향으로 20쇼트분(100㎛)의 전자빔 주사에 필요한 시간을 일치시켜 낭비 시간이 발생하는 것을 방지하고 있다. 이러한 방법에 의해서 시료 표면적 1㎠의 화상을 취득하기 위해서는 상술한 5㎛× 100㎛의 단위주사영역에 대한 주사 소요시간(50μsec)의 2×105배를 필요로 하게 되므로 시료 표면적 1㎠당의 검사 소요시간은 10sec로 된다. 또한, TDI센서로부터의 신호출력속도가 상기한 예의 2배인 2M라인/초를 실현할 수 있으면 검사소요시간은 그의 1/2인 5sec로 된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 TDI센서의 신호출력속도에 의해 결정되는 스테이지의 이동속도가 100㎜/sec이므로 충분히 스테이지이동에 의한 검사영역의 x방향 이동이 가능하다. 또, 그동안 전자빔의 검사영역상의 y방향 주사를 위한 충분한 시간을 확보할 수 있다. 또, 본 실시예에서는 검사속도를 결정하고 있는 것은 TDI센서의 신호출력속도이므로 이 신호출력속도가 개선되면 더욱 고속의 검사를 실현할 수 있다.
<실시예 4>
상기 실시예 1~3에서는 반도체 시료 표면에 감속된 전자선을 조사하였지만, 본 실시예에서는 전자선이 시료 표면에 입사되지 않고 시료 표면 직전에서 반사되어 버리도록 시료 표면에 전자선의 가속전압보다 약간 높은 부전위를 인가한다. 시료 표면화상의 형성에는 이 시료 직전에서 반사된 전자를 사용한다.
그밖에는 상기 실시예 1의 경우와 완전히 동일하다. 근래, 반도체 프로세스에 CMP, CML 등의 표면연마 가공프로세스가 도입되고 있고, 반도체 시료 표면의 오목볼록이 평탄화되는 경향에 있다. 본 실시예에서는 이와 같은 평탄화 프로세스 후의 표면의 미묘한 오목볼록을 상기 실시예 1의 경우에 비해 매우 고감도로 검출할 수 있다. 즉, 본 실시예의 특징은 상기 실시예 1, 2, 3에 비해 시료에 인가하는 부전압을 더욱 높게 한다. 이것에 의해, 조사전자가 실제로는 반도체 시료내로 입사되지 않고 시료 표면에 존재하고 있는 원자핵이나 전자와 상호 작용해서 시료 표면의 직전에서 반사되어 버리는 조건으로 설정하고 있다. 이러한 조건하에서 검사하는 것에 의해 표면의 미묘한 오목볼록의 변화로서 나타나는 프로세스의 결함을 실시예 1의경우보다 더욱 고감도로 검출하는 등의 이점이 얻어진다.
<실시예 5>
상기 실시예 1~4에 있어서는 형광판을 사용해서 전자선 화상을 광학상으로 변환한 후에 광센서(CCD나 TDI)에 의해 화상검출하고 있었다. 본 실시예에서는 전자선에 대해서 직접 감도가 좋은 센서(57)을 사용하는 것에 의해 상기 실시예 1~4에 있어서의 형광판과 광섬유다발을 생략한 것이다. 그 구성도를 도 6에 도시한다. 센서(57)의 단면구조는 통상의 광센서의 수광면의 최표면에 수백Å의 도전막 을 실시한 것이다. 이것에 의해, 시료 표면의 전자선에 의한 화상을 직접 검출할 수 있으므로 상기 실시예 1~4에 있어서와 같은 광섬유다발(또는 그것에 대신하는 광학 렌즈)이나 광학판 등이 불필요하게 되어 장치구성이 간단하게 된다. 그 때문에, 오차요인이 감소하여 더욱 신뢰성이 높은 검사가 가능하게 된다.
<실시예 6>
상기 실시예 1~3 및 5에서는 반도체시료(7)에 부의 전위를 인가하고, 시료에 조사되는 전자의 에너지를 작게하는 것에 의해 시료에서 방출되는 후방산란전자의 에너지분산을 작게하는 효과가 얻어지도록 하였다. 본 실시예에서는 새로 에너지필터(31)을 반도체시료(7)에서 결상렌즈(11)에 이르는 사이에 마련하고, 검사화상을 형성하는 전자의 에너지분산을 더욱 작게 하고 있다. 그 장치구성예를 도 7에 도시한다. 에너지필터(31)로서는 정전편향과 전자편향을 조합한 빈필터(Wien filter)라 불리는 것을 사용하였다. 이 빈필터는 어느 특정 에너지의 전자빔에 대해서 정전편향작용과 전자편향작용이 서로 상쇄되어 빔을 편향시키지 않고 직진시키도록 기능하다. 따라서, 이 에너지필터(31)의 후단의 결상렌즈(11)의 후방에 조리개(32)를 마련하는 것에 의해 특정 에너지의 전자빔만이 이 조리개(32)의 개구를 통과해서 시료전자선상을 형성하도록 할 수 있다. 따라서, 결상렌즈(11)이나 확대렌즈(13), (14)에서의 색수차가 저감되고, 센서(57)(또는 형광판(15))상에 형성되는 화상의 분해능이 향상한다는 효과가 있다.
<실시예 7>
본 실시예에서는 상기 실시예 5(도 6), 실시예 6(도 7)에 있어서 이용한 센서(57)과 마찬가지의 기능을 갖고, 중심에 빔 통과구멍이 마련된 조리개겸 센서(204)를 정확히 반도체시료(7)에 있어서의 전자선 조사영역의 역공간상(푸리에변환상)이 형성되는 위치에 설치하였다. 이 조리개겸 센서(204)로부터의 전자선 강도분포상(신호)는 신호전환장치(205)를 거쳐서 화상처리부(104)내의 화상기억부(18), (19)에 입력되도록 하고 있다. 즉, 이 신호전환장치(205)는 제어계산기(29)로부터의 제어신호를 받아서 조리개겸 센서(204)로부터의 화상신호 및 CCD(17)로부터의 화상신호중의 어느 한쪽을 선택해서 화상처리부(104)내의 화상기억부(18), (19)로 공급하도록 기능한다.
반도체시료(7)의 표면의 전자선 조사영역의 역공간상(푸리에변환상)은 시료 표면에서 동일 산란각으로 방출된 후방산란전자가 대물렌즈(6)에 의해 1점에 결상되는 면에 형성된다. 일반적으로, 반도체 시료 표면에 형성된 회로패턴은 규칙적인 반복구조를 기본으로 하고 있으므로 그의 역공간상은 소수의 스폿이나 선으로 이루어지는 단순한 것이다. 따라서, 서로 다른 영역의 역공간상간의 비교는 각각 대응하는 실공간상간의 비교보다 용이하다. 그래서, 이 역공간상 비교를 사용하는 것에 의해 실공간상 비교를 이용하는 경우에 비해서 전자선 조사영역내에 있어서의 결함의 유무의 판정을 더욱 효율적이고 또한 고신뢰도로 실행할 수 있다. 그러나, 물론 상술한 바와 같은 역공간상의 비교에 의해서는 전자선 조사영역내의 어느 위치에 결함이 존재하고 있는지를 특정할 수는 없다. 그래서, 본 실시예에서는 우선 조리개겸 센서(204)로부터의 역공간상 신호를 사용한 비교검사에 의해서 간편하고 또한 신속하게 검사대상영역 내에서의 결함의 유무를 판정한다. 다음에, CCD센서(17)로부터의 실공간상신호를 사용한 비교검사에 의해서 그의 결함 존재위치를 정확하게 동정(identify)할 수 있도록 하였다. 이것에 의해, 실공간상 비교에 의한 상세한 결함위치 동정에 앞서서 결함발생영역의 개략을 간편하게 알 수 있어 결함검사의 효율화가 달성된다.
여기에서, 조리개겸 센서(204)를 설치하는 위치는 전자선 조사영역의 역공간상이 형성되는 위치이기만 하면, 반드시 본 실시예와 같이 대물렌즈의 후단 위치에만 한정되지 않는 것은 물론이다. 또, 상기 실시예 1~6에 있어서도 본 실시예와 마찬가지의 구성변경을 실행하는 것에 의해 본 실시예와 마찬가지의 효과를 실현할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 전자선에 의한 웨이퍼패턴 검사장치의 검사속도를 비약적으로 고속화할 수 있다.

Claims (33)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 시료에 대하여 면상의 전자빔을 조사하는 조사광학계와,
    상기 시료를 유지하는 시료스테이지와,
    상기 면 빔 조사영역으로부터 발생하는 2차 하전(荷電)입자를 검출기상에 결상하여 상기 조사영역의 화상 신호를 형성하는 결상광학계와,
    상기 화상신호를 처리하여 상기 시료의 결함을 검출하고, 형성화상 주변부의 왜곡을 보정하는 화상처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  20. 시료를 유지하는 시료스테이지와,
    상기 시료에 대하여 면상의 전자빔을 조사하는 수단과,
    상기 면상 전자 빔의 조사영역으로부터 발생하는 2차 하전입자를 검출하는 검출수단과,
    상기 검출수단의 출력신호를 근원으로 상기 면 빔 조사영역의 화상을 형성하는 화상 형성수단과,
    상기 화상 형성수단에 의해 형성된 화상데이터를 이용하여 상기 시료의 결함을 검출하고, 해당 형성 화상주변부의 왜곡을 보정하는 화상신호처리수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  21. 삭제
  22. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 결상 광학계 또는 화상형성수단이, 상기 형성 화상주변부의 왜곡보정을 행하는 비구면(非球面)렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 면상의 전자 빔과, 상기 면상 전자빔의 조사영역으로부터 발생하는 2차하전입자를 분리하는 분리수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 면상의 전자빔을 형성하기 위한 콘덴서 렌즈 및 대물렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 시료에 조사된 면상 전자빔이 시료에 입사하지 않고 반사되는 전압을 상기 시료스테이지에 인가하는 전원을 구비하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 시료에 마이너스의 전위를 인가함으로써, 상기 면상 전자빔을 상기 시료에 입사시키지 않고 반사시켜, 상기 반사된 전자를 검출하여 상기 결함검출을 행하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  27. 시료에 대하여 면상의 전자빔을 조사하여,
    상기 조사에 의해 발생하는 2차 하전입자를 검출하여, 상기 면상 전자빔의 조사영역의 화상을 형성하고,
    상기 형성 화상주변부의 왜곡을 보정하며,
    상기 보정후의 화상신호를 사용하여, 상기 시료의 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 결함검사방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 형성 화상주변부의 왜곡보정을 화상신호처리에 의해 실행하는 것을 특징으로 하는 결함검사방법.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 형성 화상주변부의 왜곡보정을 비구면(非球面)렌즈에 의해 실행하는 것을 특징으로 하는 결함검사방법.
  30. 제27항 내지 제29항중 어느 한 항에 있어서,
    시료에 조사된 면상 전자빔이 시료에 입사하지 않고 반사되는 전압을 상기 시료에 인가하고, 상기 반사된 전자를 검출하여 상기 결함검출을 행하는 것을 특징으로 하는 결함검사방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 면상의 전자빔과 상기 2차 하전입자, 또는 상기 면상의 전자빔과 상기 시료에 입사하지 않고 반사한 전자를 분리하는 것을 특징으로 하는 결함검사방법.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 시료상의 하나의 면상 전자빔 조사영역으로부터 얻어지는 화상신호와, 다른 면상 전자빔 조사영역으로부터 얻어지는 화상신호를 비교하여, 상기 하나의 면상 전자빔 조사영역에 존재하는 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 결함검사방법.
  33. 시료에 대하여 면상의 전자빔을 조사하는 조사 광학계와,
    상기 시료를 유지하는 시료스테이지와,
    상기 면 빔 조사영역에서 발생하는 2차 하전입자를 검출기상에 결상하여 상기 조사영역의 화상신호를 형성하는 결상광학계와,
    상기 화상신호를 처리하여 상기 시료의 결함을 검출하는 화상처리부를 가지며,
    상기 화상 광학계는, 상기 형성 화상주변부의 왜곡보정을 행하는 비구면(非球面)렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
KR1020050094635A 1997-10-02 2005-10-08 패턴결함 검사방법 및 검사장치 KR100721846B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-1997-00269500 1997-10-02
JP26950097A JP3534582B2 (ja) 1997-10-02 1997-10-02 パターン欠陥検査方法および検査装置

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050033960A Division KR20050047054A (ko) 1997-10-02 2005-04-25 패턴결함 검사방법 및 검사장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050103266A KR20050103266A (ko) 2005-10-28
KR100721846B1 true KR100721846B1 (ko) 2007-05-28

Family

ID=17473299

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980041319A KR19990036747A (ko) 1997-10-02 1998-10-01 패턴결함 검사방법 및 검사장치
KR1020050033960A KR20050047054A (ko) 1997-10-02 2005-04-25 패턴결함 검사방법 및 검사장치
KR1020050094635A KR100721846B1 (ko) 1997-10-02 2005-10-08 패턴결함 검사방법 및 검사장치

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980041319A KR19990036747A (ko) 1997-10-02 1998-10-01 패턴결함 검사방법 및 검사장치
KR1020050033960A KR20050047054A (ko) 1997-10-02 2005-04-25 패턴결함 검사방법 및 검사장치

Country Status (4)

Country Link
US (4) US20020117635A1 (ko)
JP (1) JP3534582B2 (ko)
KR (3) KR19990036747A (ko)
TW (1) TW392071B (ko)

Families Citing this family (96)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3534582B2 (ja) * 1997-10-02 2004-06-07 株式会社日立製作所 パターン欠陥検査方法および検査装置
JP4069545B2 (ja) * 1999-05-19 2008-04-02 株式会社日立製作所 電子顕微方法及びそれを用いた電子顕微鏡並び生体試料検査方法及び生体検査装置
JP3820806B2 (ja) * 1999-07-21 2006-09-13 三菱電機株式会社 レーザ検査装置
JP2001093455A (ja) * 1999-09-21 2001-04-06 Nikon Corp 電子ビーム装置
JP3993094B2 (ja) * 2000-07-27 2007-10-17 株式会社荏原製作所 シートビーム式検査装置
JP4596351B2 (ja) * 2000-08-31 2010-12-08 株式会社ホロン 電子ビーム画像生成装置
JP2002093359A (ja) * 2000-09-18 2002-03-29 Horon:Kk 電子ビーム画像生成装置
EP1271605A4 (en) * 2000-11-02 2009-09-02 Ebara Corp ELECTRON BEAM APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE COMPRISING SAID APPARATUS
EP1273907A4 (en) * 2000-11-17 2006-08-30 Ebara Corp METHOD AND INSTRUMENT FOR WAFER INSPECTION AND ELECTRON BEAM
US6909930B2 (en) * 2001-07-19 2005-06-21 Hitachi, Ltd. Method and system for monitoring a semiconductor device manufacturing process
JP3996774B2 (ja) 2002-01-09 2007-10-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン欠陥検査方法及びパターン欠陥検査装置
US20050103272A1 (en) * 2002-02-25 2005-05-19 Leo Elektronenmikroskopie Gmbh Material processing system and method
US6943350B2 (en) * 2002-08-27 2005-09-13 Kla-Tencor Technologies Corporation Methods and apparatus for electron beam inspection of samples
US7157703B2 (en) 2002-08-30 2007-01-02 Ebara Corporation Electron beam system
US6759654B1 (en) * 2003-01-07 2004-07-06 Kla-Tencor Technologies Corporation High contrast inspection and review of magnetic media and heads
WO2004068529A2 (en) * 2003-01-27 2004-08-12 Ebara Corporation Mapping-projection-type electron beam apparatus for inspecting sample by using electrons reflected from the sample
US7138629B2 (en) * 2003-04-22 2006-11-21 Ebara Corporation Testing apparatus using charged particles and device manufacturing method using the testing apparatus
CN1820346B (zh) * 2003-05-09 2011-01-19 株式会社荏原制作所 基于带电粒子束的检查装置及采用了该检查装置的器件制造方法
JP2004363085A (ja) 2003-05-09 2004-12-24 Ebara Corp 荷電粒子線による検査装置及びその検査装置を用いたデバイス製造方法
US7211796B2 (en) * 2003-05-27 2007-05-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Substrate inspection apparatus, substrate inspection method and method of manufacturing semiconductor device
JP2005083948A (ja) 2003-09-10 2005-03-31 Hitachi High-Technologies Corp 検査装置及び検査方法並びにプロセス管理方法
US7212017B2 (en) * 2003-12-25 2007-05-01 Ebara Corporation Electron beam apparatus with detailed observation function and sample inspecting and observing method using electron beam apparatus
DE102004030122B4 (de) * 2004-06-22 2007-03-29 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Charakterisieren einer auf einem Tägersubstrat ausgebildeten regelmäßigen Struktur
EP1619495A1 (en) * 2004-07-23 2006-01-25 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Method and Apparatus for inspecting a specimen surface and use of fluorescent materials
FR2874124B1 (fr) * 2004-08-04 2006-10-13 Centre Nat Rech Scient Cnrse Dispositif pour l'acquisition d'images et/ou de spectres de pertes d'energie
JP2006101462A (ja) * 2004-09-30 2006-04-13 Sanyo Electric Co Ltd 画像信号処理装置
JP2006156134A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Hitachi Ltd 反射結像型電子顕微鏡
US8167393B2 (en) * 2005-01-14 2012-05-01 Cabot Corporation Printable electronic features on non-uniform substrate and processes for making same
US9390886B2 (en) 2005-02-17 2016-07-12 Ebara Corporation Electro-optical inspection apparatus using electron beam
JP2006226833A (ja) * 2005-02-17 2006-08-31 Ebara Corp 欠陥検査装置及び欠陥検査装置を用いたデバイス製造方法
DE102005014793B4 (de) * 2005-03-31 2007-11-29 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Verfahren und Inspektionssystem zur CD-Messung auf der Grundlage der Bestimmung von Flächenanteilen
JP5089865B2 (ja) * 2005-04-14 2012-12-05 株式会社リコー 表面電位分布測定方法及び表面電位分布測定装置
JP4790324B2 (ja) * 2005-06-15 2011-10-12 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン欠陥検査方法および装置
JP4520426B2 (ja) * 2005-07-04 2010-08-04 株式会社ニューフレアテクノロジー 電子ビームのビームドリフト補正方法及び電子ビームの描画方法
JP5403852B2 (ja) * 2005-08-12 2014-01-29 株式会社荏原製作所 検出装置及び検査装置
JP2009505368A (ja) * 2005-08-18 2009-02-05 シーイービーティー・カンパニー・リミティッド 電子カラムの電子ビームエネルギー変換方法
US7205542B1 (en) 2005-11-14 2007-04-17 Kla-Tencor Technologies Corporation Scanning electron microscope with curved axes
JP5058489B2 (ja) * 2006-01-25 2012-10-24 株式会社荏原製作所 試料表面検査装置及び検査方法
JP4825530B2 (ja) 2006-02-06 2011-11-30 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン欠陥検査方法および装置
JP4870450B2 (ja) 2006-02-27 2012-02-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ 検査装置、および検査方法
JP4734148B2 (ja) * 2006-03-14 2011-07-27 株式会社日立ハイテクノロジーズ 試料観察方法，画像処理装置、及び荷電粒子線装置
US7576851B2 (en) * 2006-03-30 2009-08-18 Tokyo Electron Limited Creating a library for measuring a damaged structure formed on a wafer using optical metrology
US7324193B2 (en) * 2006-03-30 2008-01-29 Tokyo Electron Limited Measuring a damaged structure formed on a wafer using optical metrology
US7623978B2 (en) * 2006-03-30 2009-11-24 Tokyo Electron Limited Damage assessment of a wafer using optical metrology
US7619731B2 (en) * 2006-03-30 2009-11-17 Tokyo Electron Limited Measuring a damaged structure formed on a wafer using optical metrology
JP4548432B2 (ja) * 2007-02-26 2010-09-22 株式会社日立製作所 電子顕微方法及びそれを用いた電子顕微鏡並び生体試料検査方法及び生体検査装置
JP4638896B2 (ja) * 2007-06-05 2011-02-23 株式会社日立製作所 磁気記録媒体の欠陥検査装置及び欠陥検査方法
JP4988444B2 (ja) 2007-06-19 2012-08-01 株式会社日立製作所 検査方法および装置
US8401272B2 (en) * 2007-08-02 2013-03-19 Asti Holdings Limited Patterned wafer defect inspection system and method
JP4659004B2 (ja) * 2007-08-10 2011-03-30 株式会社日立ハイテクノロジーズ 回路パターン検査方法、及び回路パターン検査システム
JP4451475B2 (ja) * 2007-10-03 2010-04-14 株式会社荏原製作所 試料面観察方法
KR100944535B1 (ko) * 2007-12-26 2010-03-05 주식회사 에이디피엔지니어링 웨이퍼 범핑 공정에서 전자빔을 이용하여 솔더 범프 형성및 전이 상태를 검사하는 장치 및 방법
JP4597207B2 (ja) * 2008-03-31 2010-12-15 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査電子顕微鏡
TWI585806B (zh) 2008-04-11 2017-06-01 荏原製作所股份有限公司 試料觀察方法與裝置，及使用該方法與裝置之檢查方法與裝置
US8232522B2 (en) * 2008-06-25 2012-07-31 Hitachi High-Technologies Corporation Semiconductor inspecting apparatus
JP5250350B2 (ja) 2008-09-12 2013-07-31 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線応用装置
JP5492409B2 (ja) * 2008-12-26 2014-05-14 株式会社堀場製作所 電子顕微鏡装置
JP5374167B2 (ja) 2009-01-20 2013-12-25 株式会社日立製作所 荷電粒子線装置
KR101030637B1 (ko) * 2009-02-02 2011-04-20 포항공과대학교 산학협력단 표면 결함 검사장치
JP5379571B2 (ja) 2009-06-19 2013-12-25 株式会社アドバンテスト パターン検査装置及びパターン検査方法
JP5606791B2 (ja) * 2010-05-20 2014-10-15 株式会社日立製作所 荷電粒子線装置
JP5502612B2 (ja) * 2010-06-17 2014-05-28 日本電子株式会社 荷電粒子ビーム装置
JP5770434B2 (ja) 2010-06-24 2015-08-26 株式会社堀場製作所 電子顕微鏡装置
JP5690086B2 (ja) * 2010-07-02 2015-03-25 株式会社キーエンス 拡大観察装置
JP5517790B2 (ja) * 2010-07-02 2014-06-11 株式会社キーエンス 拡大観察装置
KR101842101B1 (ko) 2010-08-03 2018-03-26 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 이물질 부착 방지 기능을 구비한 전자선 검사 장치 및 방법
JP5228080B2 (ja) * 2011-05-11 2013-07-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン欠陥検査方法および装置
JP6078234B2 (ja) * 2012-04-13 2017-02-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
US9478692B1 (en) 2012-05-10 2016-10-25 Lackheed Martin Corporation X-ray multiband emission and conversion
US9432587B1 (en) 2012-05-10 2016-08-30 Lockheed Martin Corporation Near-field enhanced photon conversion
US9157872B1 (en) 2012-05-10 2015-10-13 Lockheed Martin Corporation X-ray multiband emission and conversion
US9521336B1 (en) 2012-05-10 2016-12-13 Lockheed Martin Corporation Multi-spectral photon converting imaging apparatus
US9110292B1 (en) 2012-05-10 2015-08-18 Lockheed Martin Corporation Multiple filter photon conversion assembly
TWI617805B (zh) * 2012-09-14 2018-03-11 Ebara Corp Inspection device
US9105273B1 (en) * 2013-02-01 2015-08-11 Lockheed Martin Corporation Electron-activated photon emission material and use thereof
US8779357B1 (en) * 2013-03-15 2014-07-15 Fei Company Multiple image metrology
JP5623590B2 (ja) * 2013-05-13 2014-11-12 株式会社堀場製作所 電子顕微鏡装置
JP2014238962A (ja) * 2013-06-07 2014-12-18 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 電子線装置
US10410338B2 (en) * 2013-11-04 2019-09-10 Kla-Tencor Corporation Method and system for correlating optical images with scanning electron microscopy images
US9595419B1 (en) * 2013-11-27 2017-03-14 Multibeam Corporation Alignment and registration targets for multiple-column charged particle beam lithography and inspection
KR102223164B1 (ko) 2014-02-28 2021-03-05 삼성메디슨 주식회사 무선 프로브 및 그에 따른 무선 프로브의 전원 제어 방법
JP6310864B2 (ja) 2015-01-13 2018-04-11 株式会社日立ハイテクノロジーズ 検査装置
JP6433515B2 (ja) 2015-02-09 2018-12-05 株式会社日立製作所 ミラーイオン顕微鏡およびイオンビーム制御方法
JP2016173247A (ja) * 2015-03-16 2016-09-29 株式会社東芝 パターン検査装置およびパターン検査方法
JP2017126476A (ja) * 2016-01-14 2017-07-20 株式会社荏原製作所 ズームレンズ及び検査装置
JP6737598B2 (ja) * 2016-01-14 2020-08-12 株式会社荏原製作所 検査装置及び検査方法
WO2017158742A1 (ja) 2016-03-16 2017-09-21 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 欠陥検査装置
DE112016006424T5 (de) * 2016-03-16 2018-11-15 Hitachi High-Technologies Corporation Defektinspektionsverfahren und Defektinspektionsvorrichtung
KR20180076592A (ko) 2016-12-28 2018-07-06 삼성전자주식회사 반도체 장치의 계측 방법
US10770262B1 (en) * 2018-05-30 2020-09-08 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Apparatus, method and system for imaging and utilization of SEM charged particles
US10957571B2 (en) 2018-08-30 2021-03-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Apparatus and methods for determining wafer characters
EP3633718A1 (en) * 2018-10-01 2020-04-08 Infineon Technologies AG Detection of adhesive residue on a wafer
JP2020187876A (ja) * 2019-05-13 2020-11-19 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置
DE102019005364B3 (de) 2019-07-31 2020-10-08 Carl Zeiss Multisem Gmbh System-Kombination eines Teilchenstrahlsystem und eines lichtoptischen Systems mit kollinearer Strahlführung sowie Verwendung der System-Kombination
US11379972B2 (en) * 2020-06-03 2022-07-05 Applied Materials Israel Ltd. Detecting defects in semiconductor specimens using weak labeling
US20220301133A1 (en) * 2021-03-16 2022-09-22 Kla Corporation Segmentation of design care areas with a rendered design image

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63118643A (ja) * 1986-11-07 1988-05-23 Jeol Ltd 結晶方位分布像を得る走査電子顕微鏡又は類似装置
JPH05258703A (ja) * 1991-05-30 1993-10-08 Nippon K L Ee Kk 電子ビーム検査方法とそのシステム
JPH07249393A (ja) * 1994-03-11 1995-09-26 Toshiba Corp ウェーハパターンの欠陥検出方法及び同装置
JPH08212955A (ja) * 1995-11-22 1996-08-20 Hitachi Ltd 荷電粒子線応用装置
JPH09171791A (ja) * 1995-10-19 1997-06-30 Hitachi Ltd 走査形電子顕微鏡

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7100609A (ko) * 1970-02-07 1971-08-10
JPS57178340A (en) * 1981-04-28 1982-11-02 Toshiba Corp Defect detecting method for semiconductor memory cell
JPS59192943A (ja) 1983-04-15 1984-11-01 Hitachi Ltd 繰返しパタ−ンの欠陥検査装置
JPS6147047A (ja) * 1984-08-13 1986-03-07 Jeol Ltd 試料結晶性組織の分析方法
DE3904032A1 (de) 1989-02-10 1990-08-16 Max Planck Gesellschaft Elektronenmikroskop zur untersuchung von festkoerperoberflaechen
JP3730263B2 (ja) 1992-05-27 2005-12-21 ケーエルエー・インストルメンツ・コーポレーション 荷電粒子ビームを用いた自動基板検査の装置及び方法
JP2927627B2 (ja) * 1992-10-20 1999-07-28 株式会社日立製作所 走査電子顕微鏡
JPH06347405A (ja) * 1993-06-10 1994-12-22 Hitachi Ltd ラマンスペクトル測定装置及びその測定方法
JP3503124B2 (ja) * 1995-05-24 2004-03-02 株式会社島津製作所 表面分析画像表示方法
JPH08313544A (ja) 1995-05-24 1996-11-29 Hitachi Ltd 電子顕微鏡及びこれを用いた試料観察方法
JPH09171100A (ja) 1995-12-20 1997-06-30 Hitachi Ltd Ｘ線分析顕微鏡
US6172363B1 (en) * 1996-03-05 2001-01-09 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for inspecting integrated circuit pattern
US6184526B1 (en) 1997-01-08 2001-02-06 Nikon Corporation Apparatus and method for inspecting predetermined region on surface of specimen using electron beam
JP2951609B2 (ja) 1997-01-20 1999-09-20 株式会社日立製作所 電子ビーム検査装置
JP3534582B2 (ja) * 1997-10-02 2004-06-07 株式会社日立製作所 パターン欠陥検査方法および検査装置
EP1271604A4 (en) * 2001-01-10 2005-05-25 Ebara Corp EXAMINATION DEVICE AND INVESTIGATION METHOD WITH ELECTRON BEAM AND COMPONENT MANUFACTURING METHODS WITH THE INVESTIGATION DEVICE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63118643A (ja) * 1986-11-07 1988-05-23 Jeol Ltd 結晶方位分布像を得る走査電子顕微鏡又は類似装置
JPH05258703A (ja) * 1991-05-30 1993-10-08 Nippon K L Ee Kk 電子ビーム検査方法とそのシステム
JPH07249393A (ja) * 1994-03-11 1995-09-26 Toshiba Corp ウェーハパターンの欠陥検出方法及び同装置
JPH09171791A (ja) * 1995-10-19 1997-06-30 Hitachi Ltd 走査形電子顕微鏡
JPH08212955A (ja) * 1995-11-22 1996-08-20 Hitachi Ltd 荷電粒子線応用装置

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
05258703
07249393
08212955
09171791
63118643

Also Published As

Publication number Publication date
KR19990036747A (ko) 1999-05-25
US20060017014A1 (en) 2006-01-26
US6979823B2 (en) 2005-12-27
US6797954B2 (en) 2004-09-28
US7242015B2 (en) 2007-07-10
KR20050103266A (ko) 2005-10-28
US20030164460A1 (en) 2003-09-04
JP3534582B2 (ja) 2004-06-07
KR20050047054A (ko) 2005-05-19
US20020117635A1 (en) 2002-08-29
US20040222377A1 (en) 2004-11-11
JPH11108864A (ja) 1999-04-23
TW392071B (en) 2000-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100721846B1 (ko) 패턴결함 검사방법 및 검사장치
JP3996774B2 (ja) パターン欠陥検査方法及びパターン欠陥検査装置
US7276693B2 (en) Inspection method and apparatus using charged particle beam
US20060284088A1 (en) Focus correction method for inspection of circuit patterns
US7420167B2 (en) Apparatus and method for electron beam inspection with projection electron microscopy
JP5286004B2 (ja) 基板の検査装置、および、基板の検査方法
US20090309022A1 (en) Apparatus for inspecting a substrate, a method of inspecting a substrate, a scanning electron microscope, and a method of producing an image using a scanning electron microscope
US20090194690A1 (en) Inspection Method And Inspection System Using Charged Particle Beam
JP2003007243A (ja) レーザ欠陥検出機能を備えた走査型電子顕微鏡のオートフォーカス方式
KR20130111617A (ko) 하전 입자선 장치
JP2005292157A (ja) ウェハ欠陥検査方法及びウェハ欠陥検査装置
JP3984870B2 (ja) ウェハ欠陥検査方法及びウェハ欠陥検査装置
JP2000161948A (ja) 回路パターン検査装置、および回路パターン検査方法
US7514683B2 (en) Scanning electron microscope
JP2007280614A (ja) 反射結像型電子顕微鏡、及びそれを用いた欠陥検査装置
JP2000286310A (ja) パターン欠陥検査方法および検査装置
US8309922B2 (en) Semiconductor inspection method and device that consider the effects of electron beams
JP4028864B2 (ja) パターン欠陥検査方法および検査装置
JP3950891B2 (ja) パターン欠陥検査方法及びパターン欠陥検査装置
JP2001093950A (ja) 半導体パターン検査装置および半導体パターン検査方法
JP3765988B2 (ja) 電子線式外観検査装置
JP5372445B2 (ja) 走査型電子顕微鏡装置およびその焦点あわせ方法
JP3608451B2 (ja) 走査電子顕微鏡を用いた検査装置および検査方法
JP2004151119A (ja) パターン欠陥検査方法および検査装置
JP2005129546A (ja) パターン欠陥検査方法及びパターン欠陥検査装置

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]
LAPS Lapse due to unpaid annual fee