WO2010137257A1 - 荷電粒子線応用装置及び試料観察方法 - Google Patents

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WO2010137257A1
WO2010137257A1 PCT/JP2010/003342 JP2010003342W WO2010137257A1 WO 2010137257 A1 WO2010137257 A1 WO 2010137257A1 JP 2010003342 W JP2010003342 W JP 2010003342W WO 2010137257 A1 WO2010137257 A1 WO 2010137257A1
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charged particle
particle beam
sample
inspection
observation
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PCT/JP2010/003342
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圓山百代
太田洋也
二宮拓
野副真理
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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    • 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
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
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    • H01J37/265—Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination
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    • 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
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    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2813—Scanning microscopes characterised by the application
    • H01J2237/2817—Pattern inspection

Definitions

  • the present invention relates to a charged particle beam application apparatus, and more particularly to a highly sensitive and highly efficient inspection and measurement technique using a charged particle beam.
  • a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam is irradiated on a sample, and secondary charged particles such as secondary electrons generated (hereinafter referred to as a secondary beam).
  • An electron beam length measuring device that acquires a beam signal and measures the shape and dimensions of a pattern formed on a sample, an electron beam inspection device that checks for the presence of defects, and the like are used.
  • a so-called scanning electron microscope (SEM) type device that scans a sample with a primary beam focused in a spot shape has been used.
  • the SEM type has a feature that it takes a long time to acquire an image in order to obtain an image by performing scanning of the primary beam two-dimensionally, and there is a problem of improving the processing speed of the sample, that is, the inspection speed.
  • a multi-beam type charged particle beam application apparatus having a plurality of beams has been proposed (see Patent Documents 1, 2, and 3).
  • Patent Document 1 a plurality of beams formed by dividing an electron beam emitted from a single electron gun into a plurality of beams and converging them individually by lenses arranged in an array form a single optical
  • a multi-beam type electron beam inspection apparatus that irradiates and scans a sample using an element is disclosed.
  • Multi-beam type charged particle beam application equipment can obtain information on the sample several times faster than SEM by using multiple beams, and the inspection speed improves as the number of multi-beams increases. it can.
  • the multi-beam type device compared to the conventional SEM type device using a single beam (hereinafter referred to as single beam type), the irradiation amount of the sample, the amount of incident energy, the size of the field of view, etc. It is difficult to freely change the conditions, and depending on the sample, a single beam type device may be more effective than a multi-beam type device.
  • the area to be inspected is limited to only the memory portion in the wafer, and it is possible to take advantage of the multi-beam type of irradiating a plurality of locations at once and acquiring an image of a wide area. Can not.
  • the irradiation conditions should be such that the amount of current to be applied is increased and the deflection width is reduced.
  • the single beam type can be changed flexibly compared to the multi-beam type. Is more effective. Thus, an efficient inspection cannot always be performed only with a multi-beam type apparatus.
  • Patent Document 2 proposes a multi-beam type apparatus that can select a plurality of primary beams for defect inspection and a high-resolution single beam for defect review.
  • Patent Document 3 proposes a multi-beam type apparatus that has a beam selection aperture that allows only a desired beam to pass downstream and selectively passes one beam.
  • the configuration is such that only one of the formed multi-beams is shielded, it is difficult to flexibly change conditions such as the amount of current to irradiate the sample and the size of the field of view. Can't take advantage of
  • the present invention pays attention to the fact that there are cases where a single beam type device is more effective than the above-mentioned multi beam type, and charged particle beam applications that can make use of the features of both the multi beam type and the single beam type. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a highly accurate and highly efficient observation method.
  • a charged particle beam application apparatus for observing a sample includes a primary optical system for irradiating a sample with a plurality of charged particle beams, and a secondary generated from the sample.
  • a first detector for detecting a charged particle beam an observation condition setting unit for setting an observation condition, a switching condition setting unit for setting a switching condition for the number of charged particle beams, and the switching condition And a switching control unit for switching the number of charged particle beams and a storage unit for storing observation conditions and switching conditions.
  • this charged particle beam application apparatus secondary charged particles generated from the sample separately from the beam detector for separating the emission direction of the charged particle beam according to the incident direction of the charged particle beam and the first detector And a second detector for detecting a line.
  • a charged particle beam application apparatus for observing a sample includes a primary optical system for irradiating a plurality of charged particle beams on the sample, and two generated from the sample.
  • the control unit includes an observation condition setting unit for setting an observation condition, a switching condition setting unit for setting a switching condition for switching the number of the plurality of charged particle beams, and a number of the plurality of charged particle beams based on the switching condition.
  • a switching control unit for switching is used.
  • the present invention provides an apparatus having switching means that can be used as a single beam type charged particle beam application apparatus in a multi beam type charged particle beam application apparatus.
  • a single beam detector is provided separately from the multi-beam secondary electron detector, and the conditions can be changed flexibly by switching the electron optical conditions.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a schematic configuration in a multi-beam mode of the electron beam inspection apparatus according to the first embodiment. It is a figure explaining schematic structure in the single beam mode of the electron beam inspection apparatus which concerns on a 1st Example.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing an example of an electron source image formed in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing another example of the electron source image formed in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing another example of the electron source image formed in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a flowchart for carrying out an inspection according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of an inspection condition setting screen according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing a flowchart of inspection execution according to a third embodiment.
  • FIG. 7B is a diagram showing details of a multi / single beam mode automatic determination step in FIG. 7A.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an inspection condition setting screen according to a third embodiment. It is a figure which shows an example of the inspection condition setting screen which concerns on a 4th Example.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of an inspection condition setting screen according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the electron beam inspection apparatus according to the first embodiment.
  • An electron gun 101 includes an electron source 102 made of a material having a low work function, an anode 105 having a high potential with respect to the electron source 102, and an electromagnetic lens 104 that superimposes a magnetic field on an acceleration electric field formed between the electron source and the anode.
  • an electron gun 101 includes an electron source 102 made of a material having a low work function, an anode 105 having a high potential with respect to the electron source 102, and an electromagnetic lens 104 that superimposes a magnetic field on an acceleration electric field formed between the electron source and the anode.
  • a Schottky cathode that can easily obtain a large current and has stable electron emission is used.
  • a lens 107 In the downstream direction from which the primary electron beam 103 is extracted from the electron gun 101, a lens 107, a beam selective aperture 141, an aperture array 108 in which a plurality of openings are arranged on the same substrate, a lens array 109 having a plurality of openings, and a beam separator 111 ,
  • An objective lens 112, a scanning deflection deflector 113, a stage 117, multibeam secondary beam detectors 121a, 121b, 121c, a single beam secondary beam detector 140, and the like are arranged. Further, a current limiting diaphragm, a primary beam center axis (optical axis) adjustment aligner, an aberration corrector, and the like are added to the electron optical system (not shown).
  • the stage 117 moves with the wafer 115 placed thereon.
  • a negative potential (hereinafter referred to as a retarding potential) is applied to the wafer 115.
  • a wafer holder is interposed between the wafer 115 and the stage 117 in a conductive state with the wafer, and a retarding power supply 118a is connected to the wafer holder to apply a desired voltage to the wafer holder and the wafer 115. It is configured to do.
  • the charging control electrode 114 is installed on the electron gun direction side from the wafer 115.
  • a scanning signal generator 137 is connected to the scanning deflection deflector 113, and a charging control power source 118b is connected to the charging control electrode 114.
  • An optical system control circuit 139 is connected to each part of the electron gun 101, the lens 107, the lens array 109, the beam separator 111, the objective lens 112, the retarding power supply 118a, and the charging control power supply 118b. Is connected to the system control unit 135.
  • a stage controller 138 is connected to the stage 117, and the secondary beam detectors 121a, 121b, and 121c for multi-beams, the secondary beam detector 140 for single beams, and the deflector 113 for scanning deflection are similarly system control units. Connected to 135. As will be described later, the optical system control circuit 139 functions as a switching control unit that switches between a multi-beam and a single beam based on the set switching condition under the control of the system control unit 135.
  • the system control unit 135 includes a storage device 132, a calculation unit 133, and a defect determination unit 134, and is connected to an input / output unit 136 including an image display device.
  • a wafer transfer system for placing the wafer on the stage from outside the vacuum is provided.
  • the apparatus includes a charge control mechanism 116 for controlling the sample to a desired charge potential, and the charge control mechanism 116 is connected to the system control unit 135.
  • the system control unit 135 is configured to include a central processing unit (Central Processing Unit: CPU) that is the calculation unit 133 and a storage unit that is the storage device 132, and this CPU is used as the calculation unit described above.
  • CPU Central Processing Unit
  • the input / output unit 136 may be configured such that an input unit such as a keyboard and a mouse and a display unit such as a liquid crystal display device are separately configured as an input unit and an output unit, or an integrated type using a touch panel or the like. It may be composed of input / output means.
  • This device can be realized as both a multi-beam type and a single beam type device by setting switching conditions. Therefore, in this specification, the condition for using as a multi-beam type apparatus according to the set switching condition is called a multi-beam mode, and the condition for using as a single beam type apparatus is called a single beam mode.
  • the primary beam 103 emitted from the electron source 102 is accelerated in the direction of the anode 105 while receiving the focusing action by the electromagnetic lens 104, and forms a first electron source image 106 (a point at which the beam diameter is minimized).
  • the electron gun 101 is provided with a diaphragm so that an electron beam in a desired current range passes through the diaphragm. If the operating conditions of the anode 105 and the electromagnetic lens 104 are changed, the current amount of the primary beam passing through the aperture can be adjusted to a desired current amount.
  • an aligner for correcting the optical axis of the primary electron beam is disposed between the electron gun 101 and the lens 107, and correction can be made when the center axis of the electron beam is deviated from the diaphragm or the electron optical system. It has a configuration. Using the first electron source image 106 as a light source, the lens 107 arranges the primary beam substantially in parallel.
  • the lens 107 is an electromagnetic lens, and is electrically controlled by an optical system control circuit 139 that receives a command from the system control unit 135.
  • the primary beam 103 is incident on the aperture array 108.
  • a beam selection aperture 141 is disposed upstream of the aperture array 108.
  • the beam selection diaphragm 141 selects and passes the beam to be used among the multi-beams to be formed by selectively controlling the aperture position and size by the optical system control circuit 139, and blocks the remaining beams.
  • one beam selection stop 141 is arranged immediately above the aperture array 108, but one or more beam selection stops 141 may be arranged further upstream or downstream.
  • An optical system control circuit 139 that receives a command from the system control unit 135 and selectively controls a plurality of beams functions as a switching control unit that switches the number of beams to be irradiated according to switching conditions.
  • the aperture position of the beam selection aperture 141 is selected according to three of the five apertures of the aperture array 108.
  • the primary beam 103 is divided into three beams by the aperture array, and is individually focused by the lens array 109 to form a multi-beam.
  • the lens array 109 is composed of three electrodes each having a plurality of apertures, and acts as an Einzel lens for the primary beam passing through the apertures by applying a voltage to the central electrode among them. .
  • the number of multi-beams is three, and a plurality of second electron source images 110a, 110b, and 110c are formed by being individually focused by the lens array 109.
  • the primary beam 103 individually focused by the lens array 109 passes through the beam separator 111.
  • the beam separator 111 is used for the purpose of separating the primary beam 103 and the secondary beam 120, and in this embodiment, generates a magnetic field and an electric field orthogonal to each other in a plane substantially perpendicular to the incident direction of the primary beam.
  • the Wien filter is used to give the deflection angle corresponding to the energy of the passing electrons.
  • the strength of the magnetic field and the electric field is set so that the primary beam goes straight, and the strength of the electromagnetic field is deflected to a desired angle with respect to the secondary electron beam incident from the opposite direction. Adjust and control.
  • the secondary electron beams are separated and arrived at a plurality of detectors corresponding to the multi-beams without being mixed.
  • the trajectory through which the secondary electron beam passes does not physically interfere with the electron optical system upstream of the beam separator 111 such as the lens array 109, so that the deflection angle of the beam separator 111 is set large. This increases the influence of aberration on the primary beam.
  • the position of the beam separator 111 is arranged according to the height of the second electron source images 110a, 110b, 110c of the primary beam.
  • the objective lens 112 is an electromagnetic lens, and projects the second electron source images 110a, 110b, and 110c on the surface of the wafer 115 as a sample in a reduced scale.
  • the deflector 113 for scanning deflection is installed in the objective lens 112.
  • the scanning signal generator 137 When a signal is input to the deflector 113 by the scanning signal generator 137, the three primary beams passing therethrough are deflected in substantially the same direction and at substantially the same angle, and the surface of the wafer 115 that is the sample is applied. Raster scan.
  • a retarding potential is applied to the wafer 115 by a retarding power source 118a, and an electric field for decelerating the primary beam is formed.
  • the retarding power supply 118a and the charging control power supply 118b are controlled by the optical system control circuit 139 in the same manner as other optical elements, that is, the electron gun 101, the lens 107, the lens array 109, the beam separator 111, and the objective lens 112.
  • the unit 135 is controlled uniformly.
  • Stage 117 is controlled by stage controller 138.
  • the system controller 135 controls the scanning signal generator 137 and the stage controller 138 in a unified manner so that a predetermined area on the surface of the wafer 115 is inspected for each stripe aligned in the stage traveling direction, and calibration is performed in advance.
  • the stage is continuously moved at the time of executing the inspection, and the primary beam is controlled so as to sequentially scan the band-like region by a combination of deflection by scanning and stage movement.
  • This band-like area is obtained by dividing a predetermined inspection area corresponding to a multi-beam, and the entire predetermined inspection area is scanned by the multi-beam scanning each of the plurality of band-like areas. Note that the above-mentioned one stripe corresponds to a range through which a plurality of band-shaped regions corresponding to multi-beams have passed.
  • the three primary beams that have reached the surface of the wafer 115 interact with substances near the surface.
  • secondary electrons such as reflected electrons, secondary electrons, Auger electrons, and the like are generated from the sample and become the secondary beam 120.
  • the charge control electrode 114 is an electrode for adjusting the electric field intensity near the surface of the wafer 115 and controlling the trajectory of the secondary beam 120. It is installed facing the wafer 115, and a positive potential, a negative potential or the same potential is applied to the wafer 115 by the charge control power supply 118b.
  • the voltage applied to the charge control electrode 114 by the charge control power supply 118b is adjusted to a value suitable for the type of the wafer 115 and the observation / inspection object. For example, when it is desired to positively return the generated secondary beam 120 to the surface of the wafer 115, a negative voltage is applied to the charging control power supply 118b. Conversely, a positive voltage can be applied to the charging control power supply 118b so that the secondary beam 120 does not return to the surface of the wafer 115.
  • the secondary beam 120 After passing through the charging control electrode 114, the secondary beam 120 is subjected to the focusing action of the objective lens 112, and further separated from the primary beam trajectory by the beam separator 111 having a deflection action for the secondary beam.
  • the secondary electron beam 120 is separated from each other by a plurality of multi-beam secondary beam detectors 121a, 121b, and 121c corresponding to each beam. Reach in state.
  • the detected signals are amplified by the amplification circuits 130a, 130b, and 130c, digitized by the A / D converter 131, and temporarily stored as image data in the storage device 132 in the system control unit 135.
  • the calculation unit 133 calculates various statistics of the image, and finally determines the presence / absence of a defect based on the defect determination condition previously determined by the defect determination unit 134. These can be realized by the above-described CPU program processing.
  • the determination result is displayed on the image display device of the input / output unit 136. With the above procedure, the area to be inspected in the wafer 115 can be inspected in order from the end.
  • FIG. 2 is a schematic diagram when the wafer pattern inspection is performed in the single beam mode by the apparatus configuration of FIG.
  • the process until the primary beam 203 is emitted from the electron source 102 and the first electron source image 206 is formed is the same as in the multi-beam mode.
  • the primary beam 203 passes through the beam selective aperture 141 while receiving a focusing action by the lens 107 electrically controlled by the optical system control circuit 139 using the first electron source image 206 as a light source.
  • the beam selection diaphragm 141 is adjusted to an aperture for selecting one beam so that the primary beam 203 becomes a single beam.
  • the primary beam 203 forms a second electron source image 201, and a third electron source image 202 is formed by the lens array 109.
  • the amount of current passing downstream can be increased in the single beam mode as compared to the multi-beam mode.
  • the amount of current passing downstream can be changed by the aperture diameter of the beam selective aperture 141.
  • the optical system control circuit 139 that receives a command from the system control unit 135 and controls to select one beam functions as a switching control unit that switches the number of beams to be irradiated according to switching conditions.
  • FIGS. 3A, 3B, and 3C are enlarged views from the first electron source image 206 to the third electron source image 202 in FIG. 2, and the amount of current increased with reference to FIG. 3A is shown in FIGS. 3B and 3C.
  • FIG. 3B shows an example in which a beam selection diaphragm 141 having a larger aperture diameter than that in FIG. 3A is selected, and the amount of current that can pass downstream is increased. All conditions other than the aperture diameter of the beam selective aperture 141 are the same. It is possible to select an appropriate amount of current according to the aperture diameter of the beam selection diaphragm.
  • 3C is an example in which the amount of current that can pass downstream from the beam selection aperture 141 is increased by increasing the strength of the lens 107 and bringing the position of the second electron source image 201 closer to the lens 107 side.
  • the configuration including the aperture diameter of the beam selective diaphragm is all the same as in FIG. 3A, and only the intensity of the lens 107 controlled by the optical system control circuit 139 is different.
  • the magnification of the entire electron optical system changes as the position of the second electron source image 201 changes, but the amount of current can be freely changed.
  • the current amount of the single beam can be freely selected by appropriately selecting the combination of FIGS. 3B and 3C.
  • the change in the current amount in the single beam mode of the present embodiment is performed by changing the intensity of the beam selection aperture 141 and the lens 107 by the optical system control circuit 139.
  • the primary beam 203 passes through the beam separator 111 and enters the objective lens 112, and the third electron source image 202 is reduced and projected onto the surface of the wafer 115 as a sample. Is done.
  • the position of the beam separator 111 is adjusted to the height of the third electron source image 202 as in the case of the multi-beam mode.
  • the single beam mode unlike the multi-beam mode, all the secondary electron beams need only be acquired by a single detector. Therefore, in the single-beam mode, the position closer to the sample than the multi-beam detector is obtained. Can be placed.
  • the single beam secondary beam detector 140 is separately provided at an azimuth angle different from that of the multi-beam secondary beam detectors 121a, 121b, and 121c, and is disposed closer to the sample.
  • the secondary electron beam is acquired in a state where the deflection angle of the separator 111 is small.
  • the deflection direction in the azimuth direction of the beam separator 111 in the single beam mode is preferably set to be a desired direction by switching to the multi-beam mode.
  • an image can be acquired with higher resolution than in the multi-beam mode.
  • the single beam mode can have a higher current per beam than the multi-beam mode, and the inspection is performed faster. It becomes possible to do.
  • FIGS. 1 and 2 are conceptual diagrams, and in order to avoid position interference with other objects in the drawings, a secondary beam detector 140 for a single beam and a secondary beam detector 121a, b for a multi-beam,
  • the deflection angle of c and the distance from the sample are described as substantially the same for convenience of drawing.
  • the single beam secondary beam detector 140 is actually much shorter.
  • the deflection angle is 3 degrees for the single beam secondary beam detector 140
  • the multibeam secondary beam detectors 121a, 121b, and 121c are 30 degrees.
  • the single beam secondary beam detector 140 is several mm to several tens mm from the center of the column, whereas the multi-beam secondary beam detectors 121a, 121b, and 121c are several hundred mm.
  • the above numerical values are examples, and the apparatus can be realized when the deflection angle for the multi-beam is in the range of 30 to 90 degrees and the deflection angle for the single beam mode is in the range of 1 to 15 degrees.
  • the detector 140 in the single beam mode is provided separately from the detector for the multi-beam mode so that an image can be acquired with high resolution.
  • a detector may not be provided. Any one of the secondary beam detectors 121a, 121b, and 121c for multi-beams may be selected. Alternatively, signals detected by a plurality of detectors may be added together in the system control unit 135. In this case, the deflection angle of the beam separator 111 in the single beam mode is the same as in the multi-beam mode.
  • the primary beam 203 is deflected by the deflector 113 and raster-scans the wafer 115 as a sample while receiving a deceleration action by the retarding potential.
  • the system controller 135 unifies the scanning signal generator 137 and the stage controller 138 so that a predetermined area on the wafer 115 is inspected for each stripe arranged in the direction of stage movement by the program processing of the CPU, which is the processor. And control is performed in advance.
  • the stage continuously moves, and the primary beam is controlled to sequentially scan the strip-shaped inspection region by a combination of deflection by scanning and stage movement.
  • this band-shaped area corresponds to a predetermined inspection area, and the entire predetermined inspection area is scanned by scanning this band-shaped area. In the case of the single beam mode, this corresponds to a range in which the above-described one stripe passes through the band-like region.
  • Secondary electrons generated by the interaction of the primary beam 203 with the substance near the sample surface become the secondary beam 220 and pass through the charge control electrode 114.
  • the secondary beam is separated from the trajectory of the primary beam by the beam separator 111 which receives the focusing action of the objective lens 112 and deflects the secondary beam, and reaches the secondary beam detector 140 for single beam.
  • the single beam secondary beam detector 140 is disposed closer to the sample than the multi-beam secondary beam detectors 121a, 121b, and 121c.
  • the deflection angle is small.
  • the detected signal is amplified by the amplifier circuit 142 and transmitted to the A / D converter 131.
  • the presence / absence of a defect and the display of the determination result are the same as in the multi-beam mode. With the above procedure, the area to be inspected in the wafer 115 can be inspected in order from the end.
  • FIG. FIG. 4 is a flowchart from when a wafer to be inspected is loaded into this apparatus to when inspection is completed.
  • the operator determines the optimum conditions based on this procedure when creating a recipe.
  • the recipe means data such as information about the electro-optical conditions, the wafer to be inspected, and the inspection result, which are necessary when performing the inspection, and is stored in the storage device 132.
  • the operator starts an inspection through the input / output unit 136 provided with the image display device, and loads a wafer to be inspected according to an instruction of the image display device (step 401 in FIG. 4).
  • an inspection condition setting screen constituting the inspection condition setting unit shown in FIG. 5 appears on the image display device.
  • FIG. 5 shows the case where the irradiation condition input tab 502 is selected from the plurality of tabs 501 to 509 on the inspection condition setting screen.
  • the precharge tab 501 is selected, and conditions for setting the wafer to a desired charging potential are input from the input / output unit 136 (step 402 in FIG. 4).
  • the set precharge condition is stored in the storage device 132 so as to be transmitted to the charge control mechanism 116 through the system control unit 135 when the precharge is executed.
  • the operator selects the irradiation condition input tab 502 and sets inspection conditions (step 403 in FIG. 4). Subsequently, either the multi-beam mode inspection or the single-beam mode inspection is selected from the multi / single beam mode selection box 514 constituting the switching condition setting unit according to the conditions of the wafer to be inspected.
  • the inspection condition input screen 510 becomes active, and the irradiation energy, beam current, charging control electrode voltage, sampling clock (signal acquisition speed per pixel), pixel size, field size, and addition Inspection conditions such as the number of times can be selected.
  • each item uses the input / output unit 136 to display a settable range in response to the selection result of the multi / single beam mode, and an appropriate value is selected by clicking the arrow on the right side.
  • OK button 511 When all items have been set and the OK button 511 has been pressed, a confirmation screen 512 appears, and setting of inspection conditions is completed by selecting OK (step 404 in FIG. 4).
  • the set inspection conditions are stored in the storage device 132 of the system control unit 135, and a control signal is transmitted from the system control unit 135 to the optical system control circuit 139 and the like based on the stored inspection conditions at the time of executing the inspection.
  • the operator selects the focus correction tab 503 and sets the focus correction amount (step 405 in FIG. 4).
  • This is a setting to correct the focal position by controlling the lens and aligner when the focal position fluctuates due to stage height fluctuations or changes in the amount of charge due to electron beam irradiation during inspection. is there.
  • a correction amount for the focus variation is measured, and when a variation occurs during the inspection, the focus is adjusted based on the correction amount.
  • the set various parameters are similarly stored in the storage device 132, and the stored various parameters are transmitted from the system control unit 135 to the optical system control circuit 139 or the like as control signals from the system control unit 135.
  • the layout input tab 504 is selected, and a layout is set according to the pattern arrangement of the wafer to be inspected (step 406 in FIG. 4).
  • the layout is used for coordinate management of inspection chips in the wafer (set by wafer display) and coordinate management of cell arrangement in the chip (set by die display).
  • the set layout is reflected in the layout display 513 and similarly stored in the storage device 132.
  • Alignment refers to a process for correcting a minute misalignment that occurs when a wafer is mounted on a wafer holder.
  • the alignment image registered in the recipe creation is stored in the storage device 132, and the device, that is, the CPU in the system control unit 135, programs the amount of positional deviation between the stored alignment image and the image acquired during the alignment process. The process automatically measures and corrects.
  • the acquired alignment image, coordinates, and the like are stored in the storage device 132 as parameters.
  • the inspection area setting tab 506 is selected to switch the inspection condition setting screen to the screen shown in FIG. 10 and set the inspection area (step 408 in FIG. 4).
  • the inspection area the inspection chip and the inspection area in the chip can be specified. Although it is possible to specify the entire area of all chips, if you want to reduce the inspection conditions, or if you do not need to inspect all the chips, or you want to inspect only a specific cell or a part of the area in the chip In this case, an arbitrary area can be specified.
  • the layout display 513 of FIG. 10 is a wafer display
  • the inspection area is selected by clicking on the chip to be inspected from the chip arrangement on the wafer surface.
  • the layout display 513 is a die display
  • the inspection area is selected. This is performed by selecting a cell to be inspected from the cell arrangement.
  • FIG. 10 shows the case of wafer display.
  • the inspection condition setting screen shown in FIG. 10 displays the inspection condition 1001 set in step 403 in FIG. 4.
  • the total inspection time is estimated, and the inspection time estimation result 1003 is displayed. Is displayed.
  • the cell matte edge non-inspection area is set, the inspection mode is selected, and the number of stripes is input.
  • the operator determines the inspection area while checking the test time calculation result 1003.
  • the input inspection area data is stored in the storage device 132 as a parameter.
  • the brightness / contrast tab 507 is selected, and brightness / contrast calibration is set (step 409 in FIG. 4).
  • calibration in order to adjust the brightness and contrast of an image at the time of inspection, an image is acquired, and gain adjustment and brightness correction are performed according to the signal amount based on the brightness distribution. Coordinates for performing calibration, brightness gain, offset value, and the like are stored in the storage device 132 as parameters.
  • an image can be actually acquired under various conditions set up to here.
  • an image is acquired by setting image processing conditions for detecting a defect, and a threshold value for determining a defect is set (step 410 in FIG. 4).
  • the image acquisition area can be arbitrarily specified, and is a small area within one chip.
  • the small area refers to an area of an image having a length corresponding to one chip in the scanning width of an electron beam, for example.
  • display the image of the part determined to be defective from the input threshold value on the image display device check whether the defect is actually detected, whether there is a false detection, and then set the threshold value appropriately Adjust to the value.
  • the optimum inspection conditions are determined by repeating the threshold value input, image processing execution, defect detection and error detection status confirmation, and threshold value re-input. This series of operations (step 411 in FIG. 4) is called test inspection, and is performed by selecting the test inspection tab 509.
  • the image processing calculation is executed by the calculation unit 133.
  • the threshold value may be a combination of threshold values of a plurality of items, and the defect determination unit 134 executes the defect determination. Both can be realized by executing a program of the CPU that is the processing unit described above.
  • Various parameters set here are stored in the storage device 132.
  • step 412 in FIG. 4 When it is determined in step 410 in FIG. 4 that the defect is correctly detected and there is no false detection (step 412 in FIG. 4), all conditions necessary for the inspection are completed.
  • the determination in step 412 in FIG. 4 may be performed manually by an operator, or may be determined automatically by setting determination conditions in advance.
  • the image display device displays a selection screen as to whether or not to continue the inspection, and the operator makes a determination as necessary (step 413 in FIG. 4).
  • step 413 when “Yes” is selected in step 413 using a keyboard or a mouse, all the conditions set up to step 412 are read from the storage device 132 and signaled from the system control unit 135 to various control units. Is sent and the inspection is executed (step 414 in FIG. 4).
  • the inspection result is stored as a recipe file together with the above-described conditions (step 415 in FIG. 4), and the inspection is completed. If “No” is selected in step 413, the image is saved as a recipe file without including the inspection result.
  • the inspection condition setting screen constituting the inspection condition setting unit shown in FIG. 5 and FIG. 10 is not limited to the examples in FIG. 5 and FIG. .
  • the secondary beam signal in the single beam mode is directly detected by the secondary beam detector 140 for single beam.
  • the amount of acquisition of the secondary beam fluctuates due to the change of the secondary beam trajectory due to scanning deflection or the fluctuation of the secondary beam trajectory due to charging.
  • the amount of loss of the secondary beam signal varies within the field of view, and image shading occurs.
  • the secondary beam in the single beam mode, the secondary beam is once collided with the reflector and the generated secondary electrons are detected by the detector.
  • the SN ratio is degraded due to an increase in shot noise, but the above-described shading of the image is improved.
  • the multi-beam mode no reflector is used, and the configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIG. Further, since the procedure for performing the inspection is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • FIG. 6 shows an apparatus configuration in the present embodiment and an outline when a wafer pattern inspection is performed in the single beam mode in this configuration.
  • the same parts as those in the first embodiment are omitted.
  • the difference from the configuration of FIG. 1 (or FIG. 2) is that a reflection plate 601 is added, and a single beam detector is a single beam detector that can take in secondary electrons generated from the reflection plate 601. There are only two points changed to 640.
  • the primary beam 203 is emitted from the electron source 102, passes through a lens or the like, and is irradiated onto the surface of the wafer 115 as a sample, and a secondary beam 220 is generated.
  • the steps so far are the same as in the first embodiment.
  • the secondary beam 220 passes through the charging control electrode 114, is subjected to the focusing action of the objective lens 112, and is separated from the orbit of the primary beam by the beam separator 111 having a deflection action with respect to the secondary beam. Collide with.
  • the reflector 601 has an opening because it needs not to obstruct the passage of the primary beam.
  • FIG. 6 for the convenience of the drawing, it is described that the portion where the aperture array 108 and the lens array 109 are arranged is larger in the horizontal direction than the aperture diameter of the reflector 601. Even in the multi-beam mode, it is necessary not to obstruct the passage of the primary beam, and the opening diameter of the reflecting plate 601 is larger, and the opening diameter is about several mm to several hundred mm.
  • the opening diameter was 20 mm
  • the deflection angle of the beam separator 111 was 3 degrees, the same as in Example 1. This numerical value is an example, and the apparatus can be realized when the deflection angle for the single beam mode is in the range of 1 to 15 degrees, as in the first embodiment.
  • the description is omitted here, and only the procedure for performing the inspection will be described.
  • the present embodiment is the same as the inspection procedure described in the first embodiment except that the selection of the multi / single beam mode is automatically performed by the switching condition setting unit of the system control unit 135. In that case, the description is omitted.
  • FIG. 7A is a flowchart from when a wafer to be inspected is loaded into this apparatus to when inspection is completed, and optimum conditions are determined based on this procedure when creating a recipe.
  • the operator starts inspection through the input / output unit 136 equipped with an image display device, and loads a wafer to be inspected (step 401 in FIG. 7A).
  • an inspection condition setting screen constituting an inspection condition setting unit shown in FIG. 8 appears on the image display device.
  • FIG. 8 shows the case where the irradiation condition input tab 502 is selected from the plurality of tabs 501 to 509.
  • the inspection area setting tab 506 is selected, the screen shown in FIG. 10 is displayed as in the first embodiment.
  • the precharge tab 501 is selected, and conditions for setting the wafer to a desired charging potential are input using a keyboard, mouse, or the like (step 402 in FIG. 7A).
  • the operator selects the irradiation condition input tab 502 and sets inspection conditions (step 701 in FIG. 7A).
  • the operator sets inspection conditions such as irradiation energy, beam current, charge control electrode voltage, sampling clock, pixel size, field size, and number of additions in the inspection condition input box 801 according to the wafer to be inspected.
  • a judgment screen 803 appears on the image display device, and the multi-beam mode or the single beam mode is automatically set by the switching condition setting unit of the system control unit 135 depending on the combination of the conditions input from the input / output unit 136. It is determined and displayed (step 702 in FIG. 7A).
  • OK the setting of inspection conditions is completed (step 703 in FIG. 7A).
  • the set conditions are stored in the storage device 132 as in the first embodiment. Needless to say, the switching condition setting unit can be realized as a program processing of the CPU of the system control unit 135.
  • FIG. 7B shows details of the multi / single beam mode automatic determination step 702.
  • Steps 704a to 704f are inspection condition determination steps for determining whether or not the various inspection conditions set in step 701 are compatible with the multi-beam mode. If “Yes” is selected in all of steps 704a to 704f, the multi-mode is selected. It is determined as the beam mode, otherwise it is determined as the single beam mode. In the single beam mode, it is possible to take a wide range of various inspection conditions in step 701, but in the multi-beam mode, it is necessary to take each within a certain range.
  • the multi-beam mode can be selected only when conditions within the range that can be used in the multi-beam mode are set for the inspection conditions. For example, in the multi-beam mode, if the irradiation energy to the sample is changed significantly, it will be difficult to obtain the primary beam on the sample and to obtain the secondary beam. . Therefore, in the inspection condition determination step 704a, determination is made based on whether the irradiation energy is less than E eV.
  • the inspection condition determination steps 704a to 704f are sequentially determined. However, determination by parallel processing may be performed using a program in the CPU of the system control unit 135. Further, the determination may be made based on a composite result of several conditions such as a product of irradiation energy and beam current. Further, the various items listed in the inspection condition determination steps 704a to 704f are examples, and the determination may be performed based on other conditions.
  • step 405 in FIG. 7A setting of the focus correction amount (step 405 in FIG. 7A), layout setting (step 406 in FIG. 7A), alignment (step 407 in FIG. 7A), inspection area setting (step in FIG. 7A) 408), brightness / contrast calibration (step 409 in FIG. 7A) is performed. All the parameters set by these are stored in the storage device 132.
  • the operator selects the image processing tab 508, sets an image processing condition for detecting a defect, acquires an image, and sets a threshold value for determining a defect (step 410 in FIG. 7A). ).
  • the image acquisition area is a small area in one chip as in the first embodiment.
  • an image of a portion determined as a defect by the threshold value input from the input / output unit 136 is displayed on the image display device.
  • the test inspection tab 509 is selected, and the test inspection (step 411 in FIG. 7A) is performed. All the various parameters that have been set are stored in the storage device 132.
  • step 412 in FIG. 7A When the defect is correctly detected in step 411 in FIG. 7A and it is determined that there is no false detection (step 412 in FIG. 7A), all the conditions required for the inspection are completed.
  • the determination in step 412 in FIG. 7A may be performed manually by the operator, or may be determined automatically by setting determination conditions in advance.
  • step 413 in FIG. 7A Since the image display device displays a selection screen as to whether or not to continue the inspection, the operator makes a determination as necessary (step 413 in FIG. 7A).
  • step 413 in FIG. 7A When “Yes” is selected in step 413 in FIG. 7A by the input / output unit 136, all the conditions set up to step 412 in FIG. 7A are read from the storage device, a signal is sent to the control unit, and the inspection is executed. (Step 414 in FIG. 7A).
  • the inspection result is saved as a recipe file together with the above-described conditions (step 415 in FIG. 7A), and the inspection is completed. If “No” is selected in step 413 of FIG. 7A, the inspection result is not included and saved as a recipe file.
  • the inspection condition setting screen constituting the inspection condition setting unit whose example is shown in FIG. 8 is not limited to the example of FIG. 8 and can be variously modified.
  • the inspection condition is set by selecting one type in one recipe creation, and switching between the multi / single beam mode can be performed according to the set inspection conditions. Only one was selected.
  • the characteristics differ for each cell in the wafer chip, and it may be desirable to switch between the multi-beam mode and the single beam mode within the chip.
  • an example is shown in which means for selecting a different mode for each cell when setting an inspection region is shown. Since the basic apparatus configuration and the outline of each mode are the same as those in the first to third embodiments, the description thereof will be omitted, and only the procedure for carrying out the inspection will be described here.
  • this embodiment is the same as the inspection execution procedure described in Embodiments 1 to 3 except for the inspection area setting step, and the inspection execution procedure follows FIG. 4 or FIGS. 7A and 7B.
  • This embodiment will be described with reference to FIGS. 7A and 7B, but the effect of the invention is not lost even when the procedure for performing the inspection of FIG. 4 is followed.
  • the description is omitted.
  • FIG. 7A, 7B, 8 and 9 The inspection procedure in this embodiment will be described with reference to FIGS. 7A, 7B, 8 and 9.
  • FIG. Hereinafter, unless otherwise specified, refer to FIG.
  • the operator starts the inspection through the image display device, and loads the wafer to be inspected (step 401 in FIG. 7A), setting the inspection conditions that constitute the inspection condition setting unit shown in FIG. A screen appears.
  • FIG. 8 shows a case where the irradiation condition input tab 502 is selected.
  • the precharge tab 501 is selected, and conditions for setting the wafer to a desired charging potential are input (step 402 in FIG. 7A).
  • the operator selects the irradiation condition input tab 502 and sets basic inspection conditions (step 701 in FIG. 7A).
  • the operator sets inspection conditions such as irradiation energy, beam current, charging control electrode voltage, sampling clock, pixel size, and number of additions on the inspection condition input screen 801 in accordance with the wafer to be inspected.
  • the determination button 802 is pressed, a determination screen 803 appears, and the multi-beam mode or the single beam mode is determined by the CPU in the system control unit 135 or the like according to the combination of the input conditions and displayed on the display device (step in FIG. 702).
  • OK the setting of inspection conditions is completed (step 703 in FIG. 7A).
  • the set conditions are stored in the storage device 132 as in the first to third embodiments.
  • the condition set at this time becomes a basic inspection condition, and in the inspection region setting step, the region not designated as another region is inspected under the condition set in step 703 in FIG. 7A. Details will be described later.
  • the focus correction amount setting (step 405 in FIG. 7A), the layout setting (step 406 in FIG. 7A), and the alignment (step 407 in FIG. 7A) are performed.
  • the parameters set by these are stored in the storage device 132.
  • the inspection area setting tab 506 is selected, the inspection condition setting screen is switched to the screen shown in FIG. 9, and the inspection area is set (step 408 in FIG. 7A).
  • the inspection area is set (step 408 in FIG. 7A).
  • the inspection chip and an arbitrary inspection area in the chip can be designated.
  • the layout display 513 is a wafer display in FIG. If the chip to be inspected is selected by clicking, and the layout display 513 is a die display, the cell to be inspected is selected from the cell arrangement in the chip. In addition to this, in this embodiment, it is possible to input different inspection conditions for each cell.
  • the layout display 513 selects die display for setting for each cell.
  • the inspection condition 901 in FIG. 9 the basic inspection condition set in step 701 in FIG. 7A is displayed, and a plurality of different inspection conditions can be added and input here. In this example, “Condition B” was added separately from the basic inspection conditions.
  • a plurality of area setting sections 904 are displayed at the bottom of the layout display 513 in FIG.
  • Check the area setting condition click the cell to be set as the condition, and set the inspection area for each inspection condition.
  • the total inspection time is estimated and displayed in the inspection time calculation result 903.
  • a cell mat edge non-inspection area is set, an inspection mode is selected, and the number of stripes is input for each inspection condition.
  • the operator determines the inspection area while confirming the test time estimation result 903 shown in FIG.
  • the input inspection area data is stored in the storage device 132 as a parameter.
  • brightness / contrast calibration (step 409 in FIG. 7A) is performed.
  • the parameters set by these are stored in the storage device 132.
  • the operator selects the image processing tab 508, sets an image processing condition for detecting a defect, acquires an image, and sets a threshold value for determining a defect (in FIG. 7A).
  • the image acquisition area is a small area in one chip as in the first to third embodiments.
  • an image of a portion determined as a defect by the input threshold value is displayed on the image display device of the input / output unit 136.
  • the test inspection tab 509 is selected, and the test inspection (step 411 in FIG. 7A) is performed. All the various parameters that have been set are stored in the storage device 132.
  • step 411 When the defect is correctly detected in step 410 of FIG. 7A and it is determined that there is no false detection (step 411 in FIG. 7A), all the conditions required for the inspection are completed.
  • the determination in step 411 may be performed manually by an operator, or may be determined automatically by setting a determination condition in advance.
  • Step 412 in FIG. 7A Since the image display device displays a selection screen as to whether or not to continue the inspection, the operator makes a determination as necessary (step 412 in FIG. 7A).
  • Step 412 all the conditions set up to Step 411 are read from the storage device, a signal is sent to each control unit, and an inspection is executed (Step 413 in FIG. 7A).
  • the inspection result is saved as a recipe file together with the above-described conditions (step 414 in FIG. 7A), and the inspection is completed. If “No” is selected in step 412 in FIG. 7A, the inspection result is not included and saved as a recipe file.
  • the inspection condition setting screen whose example is shown in FIG. 9 is not limited to the example of FIG. 9 and can be variously modified.
  • the effect of the present invention can be achieved even in the case of a measurement device or a general electron microscope. I will not lose.
  • the wafer is taken as an example of the sample to be observed and inspected.
  • the sample is a part of the wafer cut out or a structure other than a semiconductor such as a magnetic disk or a biological sample. Even in this case, the effect of the present invention is not lost.
  • the present invention is useful as a charged particle beam application apparatus, in particular, as a highly sensitive and highly efficient observation / inspection and measurement technique using a charged particle beam.
  • secondary beam detector for multibeam 121c ... secondary beam detector for multibeam, 130a ... amplifier circuit, 130b ... amplifier circuit, 130c ... amplifier circuit, 131 ... A / D converter, 132 ... storage device, 133 ... calculation unit, 134 ... defect determination unit, 135 ... system control unit, 136 ... image display device 137 ... Scanning signal generation device, 138 ... Stage control device, 139 ... Optical system control circuit, 140 ... Secondary beam detector for single beam, 141 ... Beam selection diaphragm, 142 ... Amplification circuit, 201 ... second electron source image, 202 ... third electron source image, 202 ... primary beam, 206 ... first electron source image, 220 ...
  • Focus correction amount setting step 406 ... Layout setting step, 407 ... Alignment step, 408 ... Inspection region setting step, 409 ... Brightness / contrast calibration step, 410 ... Image processing condition / threshold setting step, 411 ... Test inspection step, 412 ... False detection confirmation step, 413 ... Inspection continuation confirmation step, 414 ... Inspection execution step 415 ... Recipe storage step 501 ... Precharge tab, 502 ... Illumination condition input tab, 503 ... Focus correction tab, 504 ... Layout input tab, 505 ... Alignment setting tab, 506 ... Inspection area setting tab, 507 ... Brightness / contrast tab, 508 ... Image processing Tab, 509 ... Test inspection tab, 510 ...
  • Inspection condition input screen 511 ... Confirm button, 512 ... Confirmation screen, 513 ... Layout display, 514 ... Multi / single beam mode selection box, 601 ... Reflector, 602 ... Secondary electron, 640 ... Secondary electron detector, 701 ... Inspection condition setting step, 702 ... Multi / single beam mode automatic determination step, 703 ... Inspection condition setting completion step, 704a ... Inspection condition determination step, 704b ... Inspection condition determination step, 704c ... Inspection condition determination step, 704d ... Inspection Condition determination step, 704e ... Inspection condition determination step, 704f ... Inspection condition determination step, 801 ... Inspection condition input screen, 802 ... Decision button, 803 ... Determination screen, 901 ... Inspection conditions, 902 ... Inspection method, 903 ... Inspection time estimation result, 904 ... Area setting section 1001 ... Inspection conditions, 1002 ... Inspection method, 1003 ... Inspection time estimation result.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

　本発明の荷電粒子線応用装置は、マルチビーム用二次電子検出器（１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ）とシングルビーム用検出器（１４０；６４０）とを備え、システム制御部（１３５）の制御下で光学系制御回路（１３９）がレンズ及びビーム選択絞り（１４１）を制御してマルチビームモード対応とシングルビームモード対応の電子光学条件を切替えることによって、一台の装置をマルチビーム型荷電粒子線応用装置とシングルビーム型荷電粒子線応用装置とに切り替えて動作させることが可能な荷電粒子線応用装置である。　これにより、観察対象に応じて、観察条件を柔軟に変化させ、高精度、高効率の試料観察を行うことが可能になった。

Description

荷電粒子線応用装置及び試料観察方法
　本発明は荷電粒子線応用装置、特に荷電粒子線を利用した高感度、高効率な検査および計測技術に係る。
　半導体や磁気ディスクの製造プロセスにおいて、試料上に電子ビームやイオンビームなどの荷電粒子線(以下、一次ビームと呼ぶ)を照射し、発生した二次電子等の二次荷電粒子(以下、二次ビーム)の信号を取得し、試料上に形成されたパターンの形状や寸法を測定する電子線測長装置、欠陥の有無を調べる電子線検査装置などが用いられている。このような荷電粒子先応用装置としては、従来、点状に絞った一次ビームを試料上で走査する、いわゆる走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope：SEM)式の装置が使用されてきた。SEM式は、一次ビームの走査を二次元的に実施して像を得るために画像取得に長い時間を要するという特徴を持ち、試料を処理する速度、即ち検査速度の向上が課題である。この課題を克服するため、ビームの本数を複数にしたマルチビーム型の荷電粒子線応用装置が提案されている（特許文献１、２、３参照）。
　例えば特許文献1では、単一の電子銃から放出される電子線を複数のビームに分割し、アレイ状に並べられたレンズにより個々に集束させることによって形成した複数のビームを、単一の光学素子を用いて試料上に照射、走査するマルチビーム型の電子線検査装置が開示されている。
　マルチビーム型荷電粒子線応用装置は、複数本のビームを使用することにより、SEM式の数倍の速さで試料上の情報を得ることができ、マルチビームの本数が増えるほど検査速度が向上できる。しかしながら、マルチビーム型の装置では、従来の1本のビームを用いたSEM式の装置(以下、シングルビーム型)に比べて、試料に照射する電流量や入射エネルギー、視野の大きさなどの照射条件を自由に変化させることが難しく、試料によっては、マルチビーム型よりもシングルビーム型の装置の方が有効な場合がある。例えばメモリ検査では、検査すべき領域がウェハ内のメモリ部分のみに制限されており、一度に複数の箇所にビームを照射し、広い領域の画像を取得するというマルチビーム型の長所を活かすことができない。この場合に検査速度を向上するには、照射する電流量を大きく、偏向幅を狭くするような照射条件とすべきであり、マルチビーム型と比較して条件を柔軟に変化させられるシングルビーム型の方が有効となる。このように、マルチビーム型の装置だけでは必ずしも効率的な検査を実施できない。
特開2007-317467号公報 特開2005-251440号公報 特開2008-215969号公報
　上述した従来技術のなかでも、形成したマルチビームのうち1本を選び、シングルビーム型の装置として使用する装置が提案されている。例えば、特許文献2には、欠陥検査用の複数の一次ビームと、欠陥レビュー用の高分解能な1本ビームを選択できるマルチビーム型の装置が提案されている。また、例えば特許文献3には、所望のビームのみを下流に通過させるビーム選択アパーチャーを持ち、1本のビームを選択して通過させるマルチビーム型の装置が提案されている。しかしながら、これらの例では、形成したマルチビームのうち1本以外を遮蔽する構成をとるため、試料に照射する電流量や視野サイズなどの条件を柔軟に変化させることは難しく、上述のシングルビーム型の長所を活かすことができない。
　本発明は、上述したマルチビーム型よりシングルビーム型の装置の方が有効である場合が存在することに着目し、マルチビーム型とシングルビーム型両方の特徴を活かすことが可能な荷電粒子線応用装置、及び高精度、高効率な観察方法を提供することを課題とする。
　上記の課題を解決するため、本発明においては、試料の観察を行う荷電粒子線応用装置を、試料上に複数の荷電粒子線を照射するための一次光学系と、試料上から発生した二次荷電粒子線を検出するための第一の検出器と、観察条件を設定するための観察条件設定部と、複数の荷電粒子線の数の切替え条件を設定する切替え条件設定部と、この切替え条件に基づき複数の荷電粒子線の数を切替えるための切替え制御部と、観察条件と切替え条件を記憶するための記憶部とを備える構成とする。
　また、この荷電粒子線応用装置に、更に荷電粒子線の入射方向に応じて荷電粒子線の出射方向を分離するビームセパレーターと、第一の検出器とは別に試料上から発生した二次荷電粒子線を検出するための第二の検出器とを備える構成とする。
　更に、本発明においては、上記課題を解決するため、試料の観察を行う荷電粒子線応用装置を、試料上に複数の荷電粒子線を照射するための一次光学系と、試料上から発生した二次荷電粒子線を検出するための第一の検出器と、一次光学系を制御し、複数の荷電粒子線の数を切換え、マルチビームモード及びシングルビームモードを選択する制御部とを備え、この制御部は、観察条件を設定するための観察条件設定部と、複数の荷電粒子線の数を切替える切換え条件を設定する切替え条件設定部と、切替え条件に基づき、複数の荷電粒子線の数を切替えるための切替え制御部を有する構成とする。
　すなわち、上記の課題を解決するため、本発明においては、マルチビーム型荷電粒子線応用装置に、シングルビーム型荷電粒子線応用装置として使用できる切替え手段を有する装置を提供する。また、好適な構成においては、マルチビーム用二次電子検出器とは別途、シングルビーム用検出器を配置し、電子光学条件を切替えることにより、条件を柔軟に変化させることを可能とする。
　本発明によれば、高い欠陥検出感度と高い検査速度を両立させ得る荷電粒子線応用装置を実現できる。
第1の実施例に係る電子線検査装置のマルチビームモードにおける概略構成を説明する図である。 第1の実施例に係る電子線検査装置のシングルビームモードにおける概略構成を説明する図である。 図2において形成される電子源像の一例を示す拡大図である。 図2において形成される電子源像の他の一例を示す拡大図である。 図2において形成される電子源像の他の一例を示す拡大図である。 第1の実施例に係る検査実施のフローチャートを示す図である。 第1の実施例に係る検査条件設定画面の一例を示す図である。 第2の実施例に係る電子線検査装置のシングルビームモードにおける概略構成を説明する図である。 第3の実施例に係る検査実施のフローチャートを示す図である。 図7Aにおけるマルチ/シングルビームモード自動判定ステップの詳細を示す図である。 第3の実施例に係る検査条件設定画面の一例を示す図である。 第4の実施例に係る検査条件設定画面の一例を示す図である。 第1の実施例に係る検査条件設定画面の一例を示す図である。
　以下、本発明の数々の実施例について、図面に基づき詳細に説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、電子線を使用した試料の観察・検査装置における実施例を示すが、イオンビームを使用する場合、また、計測装置や一般的な電子顕微鏡の場合においても本発明の効果は失わない。更に、明細書の記載中、試料の検査という場合、試料の観察との意味をも含まれているものとし、「検査条件」は「観察条件」の意味を含んでいるものとする。
　図1は、第1の実施例に係る電子線検査装置の概略構成を示す図である。
　まず、装置構成について説明する。電子銃101は、仕事関数の低い物質よりなる電子源102、電子源102に対して高い電位を持つ陽極105、電子源と陽極の間に形成される加速電界に磁場を重畳する電磁レンズ104からなる。本実施例では、大きな電流が得やすく電子放出も安定したショットキー型の陰極を用いた。電子銃101から一次電子ビーム103が引出される下流方向には、レンズ107、ビーム選択絞り141、同一基板に複数の開口を配列したアパーチャーアレイ108、複数の開口を有するレンズアレイ109、ビームセパレーター111、対物レンズ112、走査偏向用偏向器113、ステージ117、マルチビーム用二次ビーム検出器121a,121b,121c、シングルビーム用二次ビーム検出器140等を配置して構成している。さらに、電子光学系には、電流制限用絞り、一次ビームの中心軸(光軸)調整用アライナ、収差補正器等も付加されている(図示せず)。ステージ117は上にウェハ115を載置して移動する。
　ウェハ115には後述するように負の電位(以下、リターディング電位と称する)を印加する。図示していないが、ウェハ115とステージ117の間にはウェハと導通の取れた状態でウェハホルダが介在し、このウェハホルダにリターディング電源118aを接続してウェハホルダ、およびウェハ115に所望の電圧を印加する構成としている。
　ウェハ115から電子銃方向側には、帯電制御電極114を設置している。走査偏向用偏向器113には走査信号発生装置137、帯電制御電極114には帯電制御電源118bを接続している。電子銃101、レンズ107、レンズアレイ109、ビームセパレーター111、対物レンズ112、リターディング電源118a、及び帯電制御電源118bの各部には、光学系制御回路139が接続し、さらに光学系制御回路139にはシステム制御部135が接続している。ステージ117にはステージ制御装置138が接続し、さらに、マルチビーム用二次ビーム検出器121a,121b,121c、シングルビーム用二次ビーム検出器140、走査偏向用偏向器113も同様にシステム制御部135に接続している。光学系制御回路139は、後で説明するように、システム制御部135の制御の下、設定された切替え条件に基づき、マルチビーム、シングルビームの切替えを行う切替え制御部として機能する。
　システム制御部135は、機能的には記憶装置132、演算部133、欠陥判定部134が配置され、画像表示装置を備えた入出力部136が接続されている。また、図示していないが、制御系、回路系以外の構成要素は真空容器内に配置しており、真空排気して動作させていることは言うまでもない。また、真空外からウェハをステージ上に配置するウェハ搬送系が具備されていることも言うまでもない。また、本装置には、試料を所望の帯電電位に制御するための帯電制御機構116が備わっており、帯電制御機構116はシステム制御部135に接続されている。
　なお、システム制御部135は、より具体的には、演算部133である中央処理部（Central Processing Unit:CPU）や記憶装置132である記憶部を備えた構成とし、このCPUを上述の演算部133として記憶装置132に記憶されたプログラム等を実行させることにより、欠陥判定部134の機能、あるいは帯電制御機構116、走査信号発生装置137、ステージ制御装置138、光学系制御回路139等の制御を行うことができる。本明細書において、このシステム制御部、システム制御部と入出力部136、更にはシステム制御部によって制御される走査信号発生装置137、ステージ制御装置138、光学系制御回路139や帯電制御機構116等をも含め、制御部と総称する場合がある。更に、入出力部136は、キーボードやマウス等の入力手段と、液晶表示デバイスなどの表示手段が、入力部、出力部として別構成とされていても良いし、タッチパネルなどを利用した一体型の入出力手段で構成されていても良い。
　続いて、本実施例の装置におけるウェハパターン検査について説明する。本装置は、切替え条件を設定することで、マルチビーム型、シングルビーム型の両方の装置として実現することができる。そこで、本明細書においては、設定された切替え条件によってマルチビーム型装置として使用する場合の条件をマルチビームモード、シングルビーム型装置として使用する場合の条件をシングルビームモードと呼ぶことにする。
　まず、マルチビームモードについて説明する。電子源102から放出された一次ビーム103は、電磁レンズ104による集束作用を受けながら陽極105の方向に加速され、第一の電子源像106(ビーム径が極小になる点)を形成する。図示しないが、電子銃101には絞りを配置しており、所望の電流範囲の電子ビームが絞りを通過するように構成している。陽極105、電磁レンズ104の動作条件を変えれば、絞りを通過する一次ビームの電流量を所望の電流量に調節することが可能となっている。また、図示しないが電子銃101とレンズ107の間には一次電子ビームの光軸を補正するアライナが配置され、電子ビームの中心軸が絞りや電子光学系に対してずれている場合に補正できる構成となっている。第一の電子源像106を光源としてレンズ107は一次ビームを略平行に整える。
　本実施例においてレンズ107は電磁レンズであり、システム制御部135から指令を受けた光学系制御回路139によって電気的に制御される。一次ビーム103はアパーチャーアレイ108に入射する。アパーチャーアレイ108の上流には、ビーム選択絞り141を配置する。ビーム選択絞り141は、開口位置や大きさを光学系制御回路139により選択制御することにより、形成するマルチビームのうち、使用するビームを選択して通過させ、残りのビームを遮蔽する。尚、本実施例においては、ビーム選択絞り141をアパーチャーアレイ108の直上に一つ配置したが、更に上流、或いは下流に、一つ或いは複数個配置してもよい。システム制御部135から指令を受け、複数本のビームを選択制御する光学系制御回路139は、切替え条件によって照射するビームの数を切替える切替え制御部として機能している。
　本実施例のマルチビームモードにおいては、ビーム選択絞り141の開口位置を、アパーチャーアレイ108の5つの開口のうち3つに合わせて選択する。アパーチャーアレイにより一次ビーム103は3本に分割され、レンズアレイ109により個別に集束してマルチビームとなる。レンズアレイ109は、それぞれ複数の開口を有する3枚の電極からなり、このうち中央の電極に電圧を印加することにより、開口部を通過する一次ビームに対してアインツェルレンズとして作用するものである。本実施例のマルチビームモードにおいては、マルチビームの本数は3本であり、レンズアレイ109により個別に集束して複数の第二の電子源像110a,110b,110cが形成される。
　レンズアレイ109により個別に集束された一次ビーム103は、ビームセパレーター111内を通過する。ビームセパレーター111は、一次ビーム103と二次ビーム120を分離する目的で使用され、本実施例においては、一次ビームの入射方向に対して概略垂直な面内に互いに直交する磁場と電場を発生させ、通過する電子に対してそのエネルギーに対応した偏向角度を与えるウィーンフィルターを採用した。本実施例においては、一次ビームが直進するように磁場と電場の強さを設定し、さらに、反対方向から入射する二次電子ビームに対しては所望の角度に偏向するように電磁場の強さを調節・制御する。マルチビームモードの場合、後述するように、各マルチビームと対応する複数の検出器に、各二次電子ビームを、混在させずに分離して到達させる。このためには、二次電子ビームが通過する軌道を長くとり、検出器の位置を試料から遠ざける必要がある。このとき、二次電子ビームが通過する軌道を、例えばレンズアレイ109などのビームセパレーター111より上流の電子光学系と物理的に干渉させないため、ビームセパレーター111の偏向角度は大きく設定する。これにより、一次ビームに与える収差の影響が大きくなる。そこで、この一次ビームに対する収差の影響を低減するために、ビームセパレーター111の位置は、一次ビームの第二の電子源像110a,110b,110cの高さに合わせて配置した。対物レンズ112は電磁レンズであり、第二の電子源像110a,110b,110cを試料であるウェハ115の表面に縮小投影する。
　走査偏向用の偏向器113は対物レンズ112中に設置されている。走査信号発生装置137により偏向器113に信号が入力されると、中を通過する3本の一次ビームは、略同一方向に且つ略同一角度だけ偏向作用を受け、試料であるウェハ115の表面をラスタ走査する。
　ウェハ115にはリターディング電源118aによりリターディング電位が印加されており、一次ビームを減速させる電界が形成される。リターディング電源118a、および帯電制御電源118bは他の光学素子、即ち、電子銃101、レンズ107、レンズアレイ109、ビームセパレーター111、対物レンズ112と同様に、光学系制御回路139を介してシステム制御部135により統一的に制御される。ステージ117はステージ制御装置138により制御される。システム制御部135はウェハ115の表面の所定の領域を、ステージ進行方向に並んだ1ストライプずつ検査すべく、走査信号発生装置137およびステージ制御装置138を統一的に制御し、予めキャリブレーションが施される。なお、本実施例の検査装置では、検査実行時にはステージが連続に移動していて、走査による偏向とステージ移動の組合せにより、一次ビームが帯状の領域を順次走査するように制御される。この帯状領域は所定の検査領域をマルチビームに対応して分割したものであり、マルチビームが複数の帯状領域のそれぞれを走査することによって所定の検査領域全体が走査される。なお、上述の１ストライプとは、マルチビームに対応した複数の帯状領域が通過した範囲に相当する。
　ウェハ115の表面に到達した3本の一次ビームは、表面付近の物質と相互に作用する。これにより、反射電子、二次電子、オージェ電子等の二次的な電子が試料から発生し、二次ビーム120となる。
　帯電制御電極114は、ウェハ115の表面付近の電界強度を調整し、二次ビーム120の軌道を制御するための電極である。ウェハ115に対向して設置され、ウェハ115に対して正電位または負電位または同電位が帯電制御電源118bにより印加される。帯電制御電源118bにより帯電制御電極114に印加される電圧は、ウェハ115の種類や観察・検査対象に応じて適した値に調整する。例えば、発生した二次ビーム120を積極的にウェハ115の表面に戻したい場合には、帯電制御電源118bには負電圧を印加する。逆に、二次ビーム120がウェハ115の表面に戻らないよう、帯電制御電源118bには正電圧を印加することもできる。
　帯電制御電極114の通過後、二次ビーム120は、対物レンズ112の集束作用を受け、さらに二次ビームに対しては偏向作用を持つビームセパレーター111により、一次ビームの軌道と分離される。各マルチビームによる信号を混在させずに取得するため、二次電子ビーム120は、各ビームと対応する複数のマルチビーム用二次ビーム検出器121a、121b、121cに、混在せず、それぞれ分離した状態で到達する。検出された信号は増幅回路130a、130b、130cにより増幅され、A/D変換機131によりデジタル化され、システム制御部135内の記憶装置132に画像データとして一旦格納される。その後、演算部133が画像の各種統計量の算出を行い、最終的には欠陥判定部134が予め求めておいた欠陥判定条件に基づき欠陥の有無を判定する。これらは、上述したCPUのプログラム処理で実現可能である。判定結果は入出力部136の画像表示装置に表示される。以上の手順で、ウェハ115内の検査すべき領域を端から順にパターン検査できる。
　次に、本実施例のシングルビームモードに関して、図2及び図3A、3B、3Cを用いて説明する。尚、図１に示したマルチビームモードと同様の場合に関しては説明を省略する。
　シングルビームモードで装置を使用する際には、マルチビームと比較して、試料に照射する電流量や入射エネルギー、視野の大きさなどの照射条件を柔軟に変化させることが可能である。入射エネルギーの変化はリターディング電源118aによって定められるリターディング電位の変化により、視野の大きさは走査信号発生装置137が偏向器113に入力する信号の変化により実現可能であるので、説明を省略する。ここでは、試料に照射する電流量を変化させる方法に関して説明する。
　図2は、図1の装置構成により、シングルビームモードでウェハパターン検査を実施した場合の概略図である。電子源102から一次ビーム203が放出され、第一の電子源像206を形成するまではマルチビームモードの場合と同様である。一次ビーム203は、第一の電子源像206を光源として、光学系制御回路139により電気的に制御されるレンズ107により集束作用を受けながら、ビーム選択絞り141を通過する。このとき、一次ビーム203がシングルビームとなるように、システム制御部135から指令を受けた光学系制御回路139の指示により、ビーム選択絞り141は1本のビームを選択する開口に合わせる。一次ビーム203は第二の電子源像201を形成し、レンズアレイ109により、第三の電子源像202が形成される。この第二の電子源像201を形成することにより、シングルビームモードにおいては、マルチビームモードの場合と比較して、下流に通過する電流量を増加することができる。また、ビーム選択絞り141の開口径により下流に通過する電流量を変更できる。システム制御部135から指令を受け、1本のビームを選択するよう制御する光学系制御回路139は、切替え条件によって照射するビームの数を切替える切替え制御部として機能する。
　これを図3A、3B、3Cを用いて説明する。図3A、3B、3Cは、図2における第一の電子源像206から第三の電子源像202までの拡大図であり、図3Aを基準として電流量を増加させたものが図3B及び3Cである。図3Bは、図3Aと比較してビーム選択絞り141の開口径の大きいものを選び、下流に通過できる電流量を増加させた例である。ビーム選択絞り141の開口径以外の条件は全て同一である。ビーム選択絞りの開口径により適切な電流量を選択することが可能である。また、図3Cは、レンズ107の強度を強くして第二の電子源像201の位置をレンズ107側に近づけることにより、ビーム選択絞り141より下流に通過できる電流量を増加させた例である。ビーム選択絞りの開口径を含め、構成は全て図3Aと同一であり、異なるのは光学系制御回路139によって制御されるレンズ107の強度だけである。図3Bと比較すると、図3Cの例は、第二の電子源像201の位置が変動することにより、電子光学系全体の倍率が変化するが、電流量を自由に変化させることができる。このように、図3Bと3Cの組み合わせを適切に選択することにより、シングルビームの電流量を自由に選択できる。
　つまり、本実施例のシングルビームモードにおける電流量の変化は、光学系制御回路139によりビーム選択絞り141及びレンズ107の強度を変化させることで実施する。これは、言い換えるなら観察条件に基づくマルチビーム／シングルビームモードの切替え制御は、システム制御部135の指令により、光学系制御回路139が実行することが可能であることを示している。
　第三の電子源像202が形成されたあと、一次ビーム203はビームセパレーター111内を通過して対物レンズ112に入射し、第三の電子源像202が試料であるウェハ115の表面に縮小投影される。一次ビームに対する収差の影響を低減するため、ビームセパレーター111の位置を第三の電子源像202の高さに合わせるのはマルチビームモードの場合と同様である。ここで、シングルビームモードでは、マルチビームモードとは異なり、全ての二次電子ビームを単一の検出器で取得すればよいので、シングルビームモードではマルチビーム用の検出器より試料に近い位置に配置できる。そこで、本実施例においては、シングルビーム用二次ビーム検出器140をマルチビーム用二次ビーム検出器121a、121b、121cとは異なる方位角に別途設け、より試料に近い位置に配置し、ビームセパレーター111の偏向角度が小さい状態で二次電子ビームを取得する構成とした。
　尚、シングルビームモードにおけるビームセパレーター111の方位角方向の偏向方向は、マルチビームモードと切替えて、所望の方向となるように設定しておくと好適である。これにより、シングルビームモードにおける検査では、マルチビームモードに比べて高い分解能で画像が取得できる。すなわち、シングルビームモードの検査でマルチビームモードと同等の分解能の画像を取得するとき、ビーム1本あたりでは、マルチビームモードよりシングルビームモードの方が大電流とすることができ、速く検査を実施することが可能となる。
　尚、図1及び図2は概念図であり、図中の他の物体との位置の干渉を避けるため、シングルビーム用二次ビーム検出器140とマルチビーム用二次ビーム検出器121a、b、cの偏向角度及び試料からの距離は、図面の都合上ほぼ同一のように記載した。上述のとおり、実際にはシングルビーム用二次ビーム検出器140の方が遥かに短い。例えば、本実施例においては、偏向角度は、シングルビーム用二次ビーム検出器140は3度であるのに対して、マルチビーム用二次ビーム検出器121a,121b,121cは30度であり、距離は、シングルビーム用二次ビーム検出器140はカラムの中心から数mmから数10mmであるのに対して、マルチビーム用二次ビーム検出器121a,121b,121cは数100mmである。尚、上述の数値は一例であり、マルチビーム用の偏向角度は30度から90度の範囲、シングルビームモード用の偏向角度は、1度から15度の範囲で装置の実現が可能である。
　尚、本実施例においては、高い分解能で画像が取得できるように、シングルビームモードにおける検出器140はマルチビームモード用の検出器とは別途設けたが、このような検出器を設けなくても、マルチビーム用二次ビーム検出器121a,121b,121cのうちのいずれかひとつを選択してもよい。あるいは、複数の検出器により検出された信号をシステム制御部135において足し合わせて使用してもよい。この場合には、シングルビームモードにおけるビームセパレーター111の偏向角度はマルチビームモードと同様とする。
　マルチビームモードの場合と同様に、一次ビーム203は偏向器113により偏向作用を受け、リターディング電位による減速作用を受けながら試料であるウェハ115をラスタ走査する。システム制御部135は、処理部であるCPUのプログラム処理により、ウェハ115上の所定の領域を、ステージ進行方向に並んだ1ストライプずつ検査すべく、走査信号発生装置137およびステージ制御装置138を統一的に制御し、予めキャリブレーションが施される。検査実行時にはステージが連続に移動していて、走査による偏向とステージ移動の組合せにより、一次ビームが帯状の検査領域を順次走査するように制御される。シングルビームモードの場合においては、この帯状領域が所定の検査領域に対応し、この帯状領域を走査することによって所定の検査領域全体が走査される。また、シングルビームモードの場合には、上述の１ストライプが帯状領域を通過した範囲に相当する。
　一次ビーム203が試料表面付近の物質と相互に作用して発生した二次的な電子は二次ビーム220となり、帯電制御電極114を通過する。対物レンズ112の集束作用を受け、さらに二次ビームに対しては偏向作用を持つビームセパレーター111により、一次ビームの軌道と分離され、シングルビーム用二次ビーム検出器140に到達する。ここで、上述のとおり、シングルビーム用二次ビーム検出器140はマルチビーム用二次ビーム検出器121a,121b,121cと比較して試料と近い位置に配置し、シングルビームモードではビームセパレーター111の偏向角度は小さい。検出された信号は増幅回路142により増幅されてA/D変換機131に伝達される。A/D変換機131を通過した後の信号処理から欠陥の有無の判定、判定結果の表示はマルチビームモードの場合と同様である。以上の手順で、ウェハ115内の検査すべき領域を端から順にパターン検査できる。
　次に、本実施例の装置によって観察・検査を実施する手順を図4、図5、図10を使用して説明する。図4は、検査対象であるウェハを本装置にロードしてから検査を終了するまでのフローチャートである。オペレーターはレシピ作成の際、この手順に基づき最適条件を決める。レシピとは、検査を実施する際必要となる電子光学条件や検査対象であるウェハの情報及び検査結果等のデータを意味し、記憶装置132に格納される。
　オペレーターは、画像表示装置を備えた入出力部136を介して検査を開始し、画像表示装置の指示に従い、検査対象であるウェハをロードする(図4中ステップ401)。ロードが完了すると、画像表示装置には図5に示す検査条件設定部を構成する検査条件設定画面が現れる。尚、図5には、検査条件設定画面の複数のタブ501～509のうち、照射条件入力タブ502を選択した場合について示した。以下、特に断らない場合には図5を参照する。まず、プリチャージタブ501を選択し、ウェハを所望の帯電電位に設定するための条件を入出力部136より入力する(図4中ステップ402)。設定したプリチャージ条件は、プリチャージ実行時にシステム制御部135を通じて帯電制御機構116に伝えられるべく、記憶装置132に格納される。
　続いて、オペレーターは照射条件入力タブ502を選択し、検査条件を設定する(図4中ステップ403)。続いて、切替え条件設定部を構成するマルチ/シングルビームモード選択ボックス514から、検査対象であるウェハの条件に合わせて、マルチビームモード検査かシングルビームモード検査のいずれかを選択する。マルチ/シングルビームモードの選択を終了すると、検査条件入力画面510がアクティブとなり、照射エネルギー、ビーム電流、帯電制御電極電圧、サンプリングクロック(1画素辺りの信号取得速度)、画素サイズ、視野サイズ、加算回数などの検査条件が選択できるようになる。入出力部136を用いて、各項目はマルチ/シングルビームモードの選択結果を受けて設定可能な範囲が表示され、右側の矢印部分をクリックして適切な値を選択する。全ての項目の設定を終了して決定ボタン511を押すと確認画面512が現れ、OKを選択することで検査条件の設定が完了する(図4中ステップ404)。設定した検査条件はシステム制御部135の記憶装置132に格納され、検査実行時には格納された検査条件に基づき、システム制御部135から光学系制御回路139等に制御信号が伝えられる。
　照射条件の決定後、オペレーターは焦点補正タブ503を選択し、焦点補正量の設定を行う(図4中ステップ405)。これは、検査中に、ステージの高さ変動や、電子線の照射による帯電量変化などが原因で焦点位置が変動した場合に、レンズやアライナ等の制御により焦点位置を補正するための設定である。焦点変動に対する補正量を測定し、検査中に変動が発生した場合には、その補正量に基づいて焦点を合わせる。設定した各種パラメータは、同様に記憶装置132に格納され、検査実行時には格納された各種パラメータは、システム制御部135から制御信号として、光学系制御回路139等に伝えられる。
　次に、レイアウト入力タブ504を選択し、検査対象であるウェハのパターン配列に合わせてレイアウトを設定する(図4中ステップ406)。レイアウトはウェハ内の検査チップの座標管理(ウェハ表示で設定)及び、チップ内のセル配置の座標管理(ダイ表示で設定)ために使用される。設定したレイアウトは、レイアウト表示513に反映され、同様に記憶装置132に格納される。
　次に、アライメントを実施する(図4中ステップ407)。アライメント設定タブ505を選択し、検査の前に検査対象であるウェハの座標を補正するためのアライメント画像を登録する。アライメントとは、ウェハをウェハホルダに搭載した際に発生する微小な配置ずれを補正するための処理を示す。このレシピ作成で登録したアライメント画像は記憶装置132に格納され、記憶されたアライメント画像とアライメント処理の際取得される画像の位置のずれの量を、装置、すなわちシステム制御部135内のCPUがプログラム処理により、自動的に測定して補正する。取得されたアライメント画像及び座標などはパラメータとして記憶装置132に格納される。
　次に、検査領域設定タブ506を選択して検査条件設定画面を図10に示す画面に切り替え、検査領域を設定する(図4中ステップ408)。検査領域の指定では、検査チップ及びチップ内の検査領域が指定できる。全チップの全領域を指定することも可能であるが、検査条件を短縮したい場合や、全チップを検査する必要がない場合、また、チップ内の特定のセルや一部の領域のみを検査したい場合、任意の領域を指定することができる。検査領域の選択は、図10のレイアウト表示513がウェハ表示の場合には、ウェハ面内のチップ配置から検査するチップをクリックして選択し、レイアウト表示513がダイ表示の場合には、チップ内のセル配置から検査するセルを選択することで実施する。図10にはウェハ表示の場合を示した。
　図10の検査条件設定画面には図4のステップ403で設定した検査条件1001が表示されており、更に検査方法1002を設定することで、総合の検査時間が試算され、検査時間試算結果1003に表示される。検査方法1002には、セルマットエッジ非検査エリアの設定、検査モードの選択、ストライプ数の入力を実施する。操作者は検査時間試算結果1003を確認しながら検査領域を決定する。入力された検査領域データは、パラメータとして記憶装置132に格納される。
　次に、明るさ・コントラストタブ507を選択し、明るさ・コントラストのキャリブレーション設定を行う(図4中ステップ409)。キャリブレーションは、検査時の画像の明るさとコントラストを調整するために、画像を取得し、その明るさの分布により信号量に応じてゲイン調整及び明るさ補正を実施するものである。キャリブレーションを実施するための座標や、明るさのゲイン及びオフセット値などはパラメータとして記憶装置132に格納される。
　図4におけるキャリブレーションステップ409までが完了したら、画像処理タブ508を選択すると、ここまでに設定された各種条件で実際に画像が取得できる。ここで、欠陥を検出するための画像処理条件を設定して画像を取得し、欠陥と判定する閾値を設定する(図4中ステップ410)。このとき、画像取得領域は任意に指定することができ、1チップ内の小領域とする。小領域とは、例えば電子線の走査幅で1チップ分の長さの画像の領域を指す。取得画像内で、入力した閾値より欠陥と判定された箇所の画像を画像表示装置に表示させ、実際に欠陥を検出しているかどうか、誤検出があるかどうかを確認の上、閾値を適切な値に調整する。閾値の入力、画像処理実行、欠陥検出及び誤検出状況の確認、閾値の再入力を繰り返し、最適な検査条件を決定する。この一連の作業(図4中ステップ411)をテスト検査と呼び、テスト検査タブ509を選択して実施する。尚、画像処理演算は演算部133が実行する。閾値は複数の項目の閾値の組み合わせとする場合もあり、欠陥の判定は欠陥判定部134が実行する。いずれも上述した処理部であるCPUのプログラムの実行によって実現できる。ここで設定した各種パラメータは、記憶装置132に格納される。
　図4におけるステップ410において欠陥が正しく検出され、誤検出なしと判断されると(図4中ステップ412)、検査に必要な全ての条件出しが完了となる。図4におけるステップ412の判断は、オペレーターが手動で実施してもよいし、あらかじめ判定条件を定めておき、自動的に判定してもよい。
　画像表示装置には、そのまま続けて検査を実施するかどうかの選択画面が表示されるので、オペレーターは必要に応じて判断する(図4中ステップ413)。図4において、キーボードやマウスなどを用いて、ステップ413で「はい」を選択すると、ステップ412までに設定した全ての条件が記憶装置132より読み出されてシステム制御部135から各種制御部に信号が送られ、検査が実行される(図4中ステップ414)。検査結果は、上述の条件と合わせてレシピファイルとして保存され(図4中ステップ415)、検査終了となる。尚、ステップ413において「いいえ」を選択した場合においては、検査結果を含まない状態でレシピファイルとして保存される。
　尚、図5、図10にその一例を示した検査条件設定部を構成する検査条件設定画面は、図5、図10の例に限定されることなく、色々な変形を取りうることは言うまでもない。
　第一の実施例において、シングルビームモードの二次ビーム信号は、シングルビーム用二次ビーム検出器140で直接検出する形とした。ここで、検査速度を向上するためには、信号検出速度も同様に向上させる必要があり、検出器の応答速度の観点から、検出器の検出面積は広くすることは難しい。このため、走査偏向による二次ビーム軌道の変化や帯電による二次ビーム軌道の変動により、二次ビームの取得量が変動する。この結果、二次ビーム信号の損失量が視野内で変動し、画像のシェーディングが発生する。
　そこで、第二の実施例においては、シングルビームモードでは二次ビームを一度反射板に衝突させ、発生した二次電子を検出器で検出する構成とした。これにより、ショット雑音の増加のためSN比が劣化するが、上述の画像のシェーディングは改善される。尚、マルチビームモードでは反射板を使用せず、図1に示す実施例1と同様の構成であるので、マルチビームモードの説明は省略する。また、検査を実施する手順は実施例1と同様であるので説明を省略する。
　図6は、本実施例における装置構成と、本構成においてシングルビームモードでウェハパターン検査を実施した場合の概略を示したものである。以下のシングルビームモードの説明において、実施例1と同様の部分は省略する。図1(或いは図2)の構成と異なる点は、反射板601を追加した点と、シングルビーム用の検出器を、反射板601から発生した二次電子を取り込むことができるシングルビーム用検出器640に変更した点の2点のみである。
　一次ビーム203は、電子源102から放出されてレンズ等を通過し、試料であるウェハ115の表面に照射され、二次ビーム220が発生する。ここまでは実施例1と同様である。
　二次ビーム220は、帯電制御電極114を通過し、対物レンズ112の集束作用を受け、二次ビームに対しては偏向作用を持つビームセパレーター111により、一次ビームの軌道と分離されて反射板601に衝突する。反射板601は、一次ビームの通過を阻害しない必要があるため、開口を有する。図6においては、図面の都合上、反射板601の開口径と比較して、アパーチャーアレイ108、レンズアレイ109が配列された部分の方が横方向に大きいように記述したが、実際には、マルチビームモードにおいても一次ビームの通過を阻害しない必要があり、反射板601の開口径の方が大きく、数mm~数100mm程度の開口径となる。本実施例において開口径は20mmとし、ビームセパレーター111の偏向角度は実施例１と同様の3度とした。尚、この数値は一例であり、シングルビームモード用の偏向角度が1度から15度の範囲で装置の実現が可能であることは実施例1と同様である。
　二次ビーム220が反射板601に到達することにより、二次電子602が発生する。これをシングルビーム用の二次電子検出器640により検出する。信号の損失を少なくするために、この二次電子検出器640には正の電圧を印加し、二次電子602を二次電子検出器640の方へ積極的に引き寄せる。検出された信号は、実施例1と同様に増幅回路142により増幅され、A/D変換機131に伝達され、システム制御部135により、信号処理、欠陥の有無、判定結果の表示が実施される。以上の手順で、ウェハ115内の検査すべき領域を端から順にパターン検査できる。
　第一、第二の実施例では、検査を実施する手順において、マルチ/シングルビームモードをオペレーターが照射条件入力の際に、切替え条件設定部により選択する例について述べた。本実施例では、観察・検査条件を入力することにより、マルチ/シングルビームモードの選択を、切替え条件設定部が自動的に判定する装置に関して説明する。
　装置構成及びシングルビームモード及びマルチビームモードの概略は実施例1或いは2のいずれかと同様であるのでここでは説明を省略し、検査を実施する手順に関してのみ説明する。尚、本実施例は、マルチ/シングルビームモードの選択が、システム制御部135の切替え条件設定部により自動的に実施されること以外は実施例1で説明した検査の実施手順と同様であり、その場合においては説明を省略する。
　図7Aは、検査対象であるウェハを本装置にロードしてから検査を終了するまでのフローチャートであり、レシピ作成の際、この手順に基づき最適条件を決める。
　オペレーターは、画像表示装置を備えた入出力部136を介して検査を開始し、検査対象であるウェハをロードする(図7A中ステップ401)。ロードが完了すると、画像表示装置には図8に示す検査条件設定部を構成する検査条件設定画面が現れる。尚、図8には、複数のタブ501～509のうち、照射条件入力タブ502を選択した場合について示した。検査領域設定タブ506を選択した場合においては、実施例1と同様に図10の画面となる。以下、特に断らない場合には図8を参照する。まず、実施例1と同様に、プリチャージタブ501を選択し、ウェハを所望の帯電電位に設定するための条件を、キーボードやマウス等により入力する(図7A中ステップ402)。
　続いて、オペレーターは照射条件入力タブ502を選択し、検査条件を設定する(図7A中ステップ701)。オペレーターは、検査対象であるウェハに応じて、検査条件入力ボックス801に照射エネルギー、ビーム電流、帯電制御電極電圧、サンプリングクロック、画素サイズ、視野サイズ、加算回数などの検査条件を設定する。決定ボタン802を押すと、画像表示装置に判定画面803が現れ、入出力部136より入力した条件の組み合わせにより、システム制御部135の切換え条件設定部によりマルチビームモードかシングルビームモードが自動的に判定されて表示される(図7A中ステップ702)。OKを選択することで検査条件の設定が完了する(図7A中ステップ703)。設定された条件は実施例１と同様に記憶装置132に格納される。なお、切換え条件設定部は、システム制御部135のCPUのプログラム処理として実現可能であることは言うまでも無い。
　ここで、本実施例における、切替え条件設定部によるマルチ/シングルビームモード自動判定ステップ702の判定方法に関して説明する。図7Bにマルチ/シングルビームモード自動判定ステップ702の詳細を示した。ステップ704a～704fは、ステップ701において設定した各種検査条件がマルチビームモードに適合するか否かの検査条件判定ステップであり、ステップ704a～704fのすべてにおいて「はい」が選択された場合にはマルチビームモードとして判定され、それ以外の場合はシングルビームモードとして判定される。これは、シングルビームモードでは、ステップ701における各種検査条件の範囲を広くとることが可能であるが、マルチビームモードにおいては、それぞれある一定の範囲内にとる必要があり、ステップ701において、すべての検査条件に関してマルチビームモードで使用可能な範囲内の条件が設定された場合のみマルチビームモードを選択することが可能だからである。たとえば、マルチビームモードにおいては、試料への照射エネルギーを大幅に変化させると、一次ビームの試料上到達位置のずれや、二次ビームの取得が困難となるため、E eV未満とする必要がある。このため、検査条件判定ステップ704aにおいては照射エネルギーがE eV未満かにより判定する。
　尚、図7Bにおいては、検査条件判定ステップ704a～704fは順次判定していく構成としたが、システム制御部135のCPUにおけるプログラムを用い、並列処理による判定を実施してもよい。更に、たとえば照射エネルギーとビーム電流の積など、いくつかの条件の複合結果により判定してもよい。また、検査条件判定ステップ704a～704fに挙げた各種項目は一例であり、これ以外の条件により判定を実施してもよい。
　続いて、実施例1と同様に、焦点補正量の設定(図7A中ステップ405)、レイアウト設定(図7A中ステップ406)、アライメント(図7A中ステップ407)、検査領域設定(図7A中ステップ408)、明るさ・コントラストのキャリブレーション(図7A中ステップ409)を実施する。これらで設定されたパラメータは全て記憶装置132に格納される。
　オペレーターは、実施例1と同様に、画像処理タブ508を選択し、欠陥を検出するための画像処理条件を設定して画像を取得し、欠陥と判定する閾値を設定する(図7A中ステップ410)。画像取得領域は実施例１と同様に1チップ内の小領域である。取得画像内で、入出力部136より入力した閾値より欠陥と判定された箇所の画像を画像表示装置に表示させる。実施例1と同様に、テスト検査タブ509を選択し、テスト検査(図7A中ステップ411)を実施する。設定した各種パラメータは、全て記憶装置132に格納される。
　図7Aのステップ411において欠陥が正しく検出され、誤検出なしと判断されると(図7A中ステップ412)、検査に必要な全ての条件出しが完了となる。図7Aのステップ412の判断は、オペレーターが手動で実施してもよいし、あらかじめ判定条件を定めておき、自動的に判定してもよい。
　画像表示装置には、そのまま続けて検査を実施するかどうかの選択画面が表示されるので、オペレーターは必要に応じて判断する(図7A中ステップ413)。入出力部136により図7Aのステップ413で「はい」を選択すると、図7Aのステップ412までに設定した全ての条件が記憶装置より読み出され、制御部に信号が送られ、検査が実行される(図7A中ステップ414)。検査結果は、上述の条件と合わせてレシピファイルとして保存され(図7A中ステップ415)、検査終了となる。尚、図7Aのステップ413において「いいえ」を選択した場合においては、検査結果を含まない状態でレシピファイルとして保存される。
　尚、図8にその一例を示した検査条件設定部を構成する検査条件設定画面は、図8の例に限定されることなく、色々な変形を取りうることは言うまでもない。
　第一から第三の実施例では、検査を実施する手順において、検査条件の設定は、1つのレシピ作成において1種類を選択し、マルチ/シングルビームモードの切り替えも、設定した検査条件に従いいずれか一方のみを選択した。しかしながら、検査対象であるウェハの種類によっては、ウェハのチップ内のセルごとに特性が異なり、チップ内でマルチビームモードとシングルビームモードで切り替えた方が望ましい場合がある。そこで、本実施例においては、検査領域設定時に、セルごとに異なるモードを選択できる手段を有する例を示す。基本的な装置構成及び各モードの概略は実施例1～3と同様であるので説明を省略し、ここでは検査を実施する手順に関してのみ説明する。
　また、本実施例は、検査領域設定ステップ以外は実施例1～3で説明した検査の実施手順と同様であり、検査を実施する手順は図4或いは図7A,7Bに従う。本実施例においては、図7A,7Bを使用して説明するが、図4の検査を実施する手順に従う場合においても発明の効果は失わない。以下、実施例1～3と同様である場合においては説明を省略する。
　本実施例における検査の実施手順を図7A,7B、図8及び図9を使用して説明する。以下、特に断らない場合には図8を参照する。
　オペレーターは、先の実施例同様、画像表示装置を介して検査を開始し、検査対象であるウェハをロードすると(図7A中ステップ401)、図8に示す検査条件設定部を構成する検査条件設定画面が現れる。図8は照射条件入力タブ502を選択した場合である。実施例1～3と同様に、プリチャージタブ501を選択し、ウェハを所望の帯電電位に設定するための条件を入力する(図7A中ステップ402)。
　続いて、オペレーターは照射条件入力タブ502を選択し、基本となる検査条件を設定する(図7A中ステップ701)。オペレーターは、検査対象であるウェハに応じて、検査条件入力画面801に照射エネルギー、ビーム電流、帯電制御電極電圧、サンプリングクロック、画素サイズ、加算回数などの検査条件を設定する。決定ボタン802を押すと、判定画面803が現れ、入力した条件の組み合わせによりシステム制御部135内のCPUなどによりマルチビームモードかシングルビームモードが判定され、表示装置に表示される(図7A中ステップ702)。OKを選択することで検査条件の設定が完了する(図7A中ステップ703)。設定された条件は実施例1～3と同様に記憶装置132に格納される。このとき設定された条件が基本となる検査条件となり、検査領域設定ステップにおいて、別領域として指定されなかった領域は図7A中ステップ703で設定された条件で検査が実施される。詳細は後述する。
　続いて、実施例1と同様に、焦点補正量の設定(図7A中ステップ405)、レイアウトの設定(図7A中ステップ406)、アライメント(図7A中ステップ407)を実施する。これらで設定されたパラメータは記憶装置132に格納される。
　次に、検査領域設定タブ506を選択して検査条件設定画面を図9に示す画面に切り替え、検査領域を設定する(図7A中ステップ408)。検査領域の指定では、実施例1～3と同様に、検査チップ及びチップ内の任意の検査領域が指定でき、図9においてレイアウト表示513がウェハ表示の場合には、ウェハ面内のチップ配置から検査するチップをクリックして選択し、レイアウト表示513がダイ表示の場合には、チップ内のセル配置から検査するセルを選択することで実施する。これに加えて、本実施例においては、セルごとに異なる検査条件を入力することが可能である。セルごとの設定のため、レイアウト表示513はダイ表示を選択する。図9の検査条件901には、図7Aのステップ701で設定した基本となる検査条件が表示されており、ここに複数の異なる検査条件を追加して入力することが可能である。本実施例においては、基本となる検査条件とは別に「条件B」を追加した。
　追加した検査条件に応じて、図9のレイアウト表示513の下部に複数の領域設定部904が表示される。領域設定する条件にチェックを入れ、その条件として設定するセルをクリックし、検査条件ごとに検査領域を設定する。更に、図9において検査方法902を設定することで、総合の検査時間が試算され、検査時間試算結果903に表示される。図9の検査方法902には、それぞれの検査条件ごとに、セルマットエッジ非検査エリアの設定、検査モードの選択、ストライプ数の入力を実施する。オペレーターは図9に示された検査時間試算結果903を確認しながら検査領域を決定する。入力された検査領域データは、パラメータとして記憶装置132に格納される。
　検査領域の設定が終了すると、明るさ・コントラストのキャリブレーション(図7A中ステップ409)を実施する。これらで設定されたパラメータは記憶装置132に格納される。
　オペレーターは、実施例1～3と同様に、画像処理タブ508を選択し、欠陥を検出するための画像処理条件を設定して画像を取得し、欠陥と判定する閾値を設定する(図7A中ステップ410)。画像取得領域は実施例1～3と同様に1チップ内の小領域である。取得画像内で、入力した閾値より欠陥と判定された箇所の画像を入出力部136の画像表示装置に表示させる。実施例1～3と同様に、テスト検査タブ509を選択し、テスト検査(図7A中ステップ411)を実施する。設定した各種パラメータは、全て記憶装置132に格納される。
　図7Aのステップ410において欠陥が正しく検出され、誤検出なしと判断されると(図7A中ステップ411)、検査に必要な全ての条件出しが完了となる。図7Aにおいて、ステップ411の判断は、オペレーターが手動で実施してもよいし、あらかじめ判定条件を定めておき、自動的に判定してもよい。
　画像表示装置には、そのまま続けて検査を実施するかどうかの選択画面が表示されるので、オペレーターは必要に応じて判断する(図7A中ステップ412)。ステップ412で「はい」を選択すると、ステップ411までに設定した全ての条件が記憶装置より読み出され、各制御部に信号が送られ、検査が実行される(図7A中ステップ413)。検査結果は、上述の条件と合わせてレシピファイルとして保存され(図7A中ステップ414)、検査終了となる。尚、図7A中ステップ412において「いいえ」を選択した場合においては、検査結果を含まない状態でレシピファイルとして保存される。
　尚、図9にその一例を示した検査条件設定画面は、図9の例に限定されることなく、色々な変形を取りうることは言うまでもない。
　以上に示した実施例においては、荷電粒子線として電子線を使用した検査に関する例を示したが、イオンビームを使用する場合、計測装置や一般的な電子顕微鏡の場合においても本発明の効果は失わない。また、以上に示した実施例においては、観察・検査対象である試料としてウェハを例にとりあげたが、ウェハの一部分を切り出したもの、あるいは磁気ディスクや生物試料等の半導体以外の構造物である場合においても、本発明の効果は失わない。
　本発明は、荷電粒子線応用装置、特に荷電粒子線を利用した高感度、高効率な観察・検査および計測技術として有用である。
101…電子銃、102…電子源、103…一次ビーム、104…電磁レンズ、105…陽極、106…第一の電子源像、107…レンズ、108…アパーチャーアレイ、109…レンズアレイ、110a…第二の電子源像、110b…第二の電子源像、110c…第二の電子源像、111…ビームセパレーター、112…対物レンズ、113…偏向器、114…帯電制御電極、115…ウェハ、116…帯電制御機構、117…ステージ、118a…リターディング電源、118b…帯電制御電源、
120…二次ビーム、121a…マルチビーム用二次ビーム検出器、121b…マルチビーム用二次ビーム検出器、121c…マルチビーム用二次ビーム検出器、
130a…増幅回路、130b…増幅回路、130c…増幅回路、131…A/D変換機、132…記憶装置、133…演算部、134…欠陥判定部、135…システム制御部、136…画像表示装置を備えた入出力部、137…走査信号発生装置、138…ステージ制御装置、139…光学系制御回路、140…シングルビーム用二次ビーム検出器、141…ビーム選択絞り、142…増幅回路、
201…第二の電子源像、202…第三の電子源像、202…一次ビーム、206…第一の電子源像、220…二次ビーム、
401…ウェハロードステップ、402…プリチャージ条件出しステップ、403…検査条件設定ステップ、404…検査条件設定完了ステップ、405…焦点補正量設定ステップ、406…レイアウト設定ステップ、407…アライメントステップ、408…検査領域設定ステップ、409…明るさ・コントラストキャリブレーションステップ、410…画像処理条件・閾値設定ステップ、411…テスト検査ステップ、412…誤検出確認ステップ、413…検査続行確認ステップ、414…検査実行ステップ、415…レシピ保存ステップ、
401…ウェハロードステップ、402…プリチャージ条件出しステップ、403…検査条件設定ステップ、404…検査条件設定完了ステップ、405…焦点補正量設定ステップ、406…レイアウト設定ステップ、407…アライメントステップ、408…検査領域設定ステップ、409…明るさ・コントラストキャリブレーションステップ、410…画像処理条件・閾値設定ステップ、411…テスト検査ステップ、412…誤検出確認ステップ、413…検査続行確認ステップ、414…検査実行ステップ、415…レシピ保存ステップ、
501…プリチャージタブ、502…照射条件入力タブ、503…焦点補正タブ、504…レイアウト入力タブ、505…アライメント設定タブ、506…検査領域設定タブ、507…明るさ・コントラストタブ、508…画像処理タブ、509…テスト検査タブ、510…検査条件入力画面、511…決定ボタン、512…確認画面、513…レイアウト表示、514…マルチ/シングルビームモード選択ボックス、
601…反射板、602…二次電子、640…二次電子検出器、
701…検査条件設定ステップ、702…マルチ/シングルビームモード自動判定ステップ、703…検査条件設定完了ステップ、704a…検査条件判定ステップ、704b…検査条件判定ステップ、704c…検査条件判定ステップ、704d…検査条件判定ステップ、704e…検査条件判定ステップ、704f…検査条件判定ステップ、
801…検査条件入力画面、802…決定ボタン、803…判定画面、
901…検査条件、902…検査方法、903…検査時間試算結果、904…領域設定部、
1001…検査条件、1002…検査方法、1003…検査時間試算結果。

Claims (20)

  1. 試料の観察を行う荷電粒子線応用装置であって、
    試料上に複数の荷電粒子線を照射するための一次光学系と、
    前記試料上から発生した二次荷電粒子線を検出するための第一の検出器と、
    観察条件を設定するための観察条件設定部と、
    前記複数の荷電粒子線の数の切替え条件を設定する切替え条件設定部と、
    前記切替え条件に基づき、前記複数の荷電粒子線の数を切替えるための切替え制御部と、
    前記観察条件と前記切替え条件を記憶するための記憶部とを備える、
    ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
  2. 請求項1に記載の荷電粒子線応用装置であって、
    前記荷電粒子線の入射方向に応じて前記荷電粒子線の出射方向を分離するビームセパレーターと、
    前記第一の検出器とは別に前記試料上から発生した二次荷電粒子線を検出するための第二の検出器とを更に備える、
    ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
  3. 請求項2に記載の荷電粒子線応用装置であって、
    前記第一の検出器と前記第二の検出器は、前記一次光学系の中心軸に対して異なる方位角に配置される、
    ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
  4. 請求項2に記載の荷電粒子線応用装置であって、
    前記試料上から発生した前記二次荷電粒子線が衝突する反射板を更に備え、
    前記第二の検出器は、前記二次荷電粒子線が前記反射板に衝突して発生した二次荷電粒子を検出する、
    ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
  5. 請求項1に記載の荷電粒子線応用装置であって、
    前記切替え条件設定部は、前記観察条件に応じて前記切替え条件を自動的に設定する、
    ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
  6. 請求項1に記載の荷電粒子線応用装置であって、
    前記観察条件及び前記切替え条件を、前記試料を複数の小領域に分類した、当該小領域ごとに設定する、
    ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
  7. 試料の観察を行う荷電粒子線応用装置であって、
    試料上に複数の荷電粒子線を照射するための一次光学系と、
    前記試料上から発生した二次荷電粒子線を検出するための第一の検出器と、
    前記一次光学系を制御し、複数の前記荷電粒子線の数を切換え、マルチビームモード及びシングルビームモードを選択する制御部とを備え、
    前記制御部は、観察条件を設定するための観察条件設定部と、複数の前記荷電粒子線の数を切替える切換え条件を設定する切替え条件設定部と、前記切替え条件に基づき、複数の前記荷電粒子線の数を切替える切替え制御部とを有する、
    ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
  8. 請求項7に記載の荷電粒子線応用装置であって、
    前記荷電粒子線の入射方向に応じて前記荷電粒子線の出射方向を分離するビームセパレーターと、前記試料上から発生した前記二次荷電粒子線を検出するための第二の検出器を更に備える、
    ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
  9. 請求項8に記載の荷電粒子線応用装置であって、
    前記第一の検出器と前記第二の検出器は、前記一次光学系の中心軸に対して異なる方位角に配置される、
    ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
  10. 請求項8に記載の荷電粒子線応用装置であって、
    前記試料上から発生した前記二次荷電粒子線を反射する反射板を更に備え、
    前記第二の検出器は、前記試料上から発生した前記二次荷電粒子線が前記反射板に衝突して発生した二次荷電粒子を検出する、
    ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
  11. 請求項7に記載の荷電粒子線応用装置であって、
    前記制御部は、前記観察条件と前記切替え条件を記憶する記憶部を更に有する、
    ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
  12. 請求項11に記載の荷電粒子線応用装置であって、
    前記切替え条件設定部は、前記観察条件設置部で設定された前記観察条件に基づき、前記切替え条件を自動的に設定する、
    ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
  13. 請求項7に記載の荷電粒子線応用装置であって、
    前記制御部は、前記試料を複数の小領域に分類し、前記分類された小領域ごとに前記観察条件及び前記切替え条件を設定する、
    ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
  14. 請求項12に記載の荷電粒子線応用装置であって、
    前記制御部は、前記試料を複数の小領域に分類し、前記分類された小領域ごとに前記観察条件及び前記切替え条件を設定する、
    ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
  15. 試料上に複数の荷電粒子線を照射するための一次光学系と、前記試料上から発生した二次荷電粒子線を検出するための検出器と、前記一次光学系を制御する制御部とを備え、前記試料の観察を行う荷電粒子線応用装置を用いた試料観察方法であって、
    前記試料の観察条件を設定し、
    マルチビームモード及びシングルビームモードを選択するため、複数の前記荷電粒子線の数を切替える切替え条件を設定し、
    前記制御部は、設定された前記切換え条件により、前記一次光学系を制御し、複数の前記荷電粒子線の数を切替えて、前記試料の観察を行う、
    ことを特徴とする試料観察方法。
  16. 請求項15に記載の試料観察方法であって、
    前記制御部は、前記観察条件に応じて前記切替え条件を自動的に設定することを特徴とする試料観察方法。
  17. 請求項15に記載の試料観察方法であって、
    前記制御部は、画像表示装置を更に備え、前記画像表示装置に前記観察条件を設定する観察条件設定画面を表示することを特徴とする試料観察方法。
  18. 請求項15に記載の試料観察方法であって、
    前記制御部は、画像表示装置を更に備えており、前記画像表示装置に前記観察条件を設定する観察条件設定画面を表示し、
    前記観察条件設定画面から設定された前記観察条件に基づき、前記切換え条件を自動的に設定することを特徴とする試料観察方法。
  19. 請求項18に記載の試料観察方法であって、
    前記制御部は、前記画像表示装置に自動的に設定された前記切換え条件を表示することを特徴とする試料観察方法。
  20. 請求項15に記載の試料観察方法であって、
    前記制御部は、前記試料を複数の小領域に分類し、前記観察条件及び前記切替え条件を分類された前記小領域ごとに設定することを特徴とする試料観察方法。
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