JP2000252330A - 電子ビーム検査装置 - Google Patents
電子ビーム検査装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い検出感度を維持しつつ、従来装置に比べ
てスループットを大幅に向上させることができる電子ビ
ーム検査装置を実現する。 【解決手段】 高速の静電偏向器である補助偏向器21
によって、10〜20kVに加速された2次電子を10
0MHz以上の応答速度で、一次電子ビーム1の2次元
走査に同期して偏向する。この2次電子の偏向により、
一次電子ビームの走査位置に対応して検出器20a〜2
0nのいずれかの検出器を選択する。ここで、検出器2
0a〜20nの数を512個とし、一次電子ビーム1の
ウエハ試料3上の1走査ライン分の信号が512ポイン
トであると、512ポイントの2次電子信号がそれぞれ
512個の2次電子検出器20a〜20nによって別個
に検出される。このことは、一次電子ビーム1の走査速
度を512倍高めることが可能であることを意味し、検
査のスループットは512倍改善できることになる。
てスループットを大幅に向上させることができる電子ビ
ーム検査装置を実現する。 【解決手段】 高速の静電偏向器である補助偏向器21
によって、10〜20kVに加速された2次電子を10
0MHz以上の応答速度で、一次電子ビーム1の2次元
走査に同期して偏向する。この2次電子の偏向により、
一次電子ビームの走査位置に対応して検出器20a〜2
0nのいずれかの検出器を選択する。ここで、検出器2
0a〜20nの数を512個とし、一次電子ビーム1の
ウエハ試料3上の1走査ライン分の信号が512ポイン
トであると、512ポイントの2次電子信号がそれぞれ
512個の2次電子検出器20a〜20nによって別個
に検出される。このことは、一次電子ビーム1の走査速
度を512倍高めることが可能であることを意味し、検
査のスループットは512倍改善できることになる。
Description
【0001】
【発明の属する分野】本発明は、半導体パターン付きウ
エハの歩留まり管理に用いて好適な、電子ビーム検査装
置に関する。
エハの歩留まり管理に用いて好適な、電子ビーム検査装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの製造上歩留まりを向上
させることは極めて重要である。この歩留まりを悪化さ
せる要因として、ランダム要因とプロセス要因があるこ
とが知られている。
させることは極めて重要である。この歩留まりを悪化さ
せる要因として、ランダム要因とプロセス要因があるこ
とが知られている。
【0003】ランダム要因は、半導体製造環境に関わる
クリーンルームの清潔度やウエハ搬送系、ウエハパター
ン焼き付け(ステッパ)等からの発塵、エッチャの剥離
物の除去やウエハ洗浄機の洗浄度に基づく、半導体工程
の種々の要因から不確定に予測し難く発生するゴミに基
因するものである。
クリーンルームの清潔度やウエハ搬送系、ウエハパター
ン焼き付け(ステッパ)等からの発塵、エッチャの剥離
物の除去やウエハ洗浄機の洗浄度に基づく、半導体工程
の種々の要因から不確定に予測し難く発生するゴミに基
因するものである。
【0004】プロセス要因は、半導体設計に基づく理想
のチップの線幅、チップ配列、チップ構造に対して、実
際に形成された各パターンや構造が理想のサイズ等から
異なっていることに基因するものである。このプロセス
要因の解決のために、パターン付ウハ検査装置が半導体
クリーンルームに、各プロセス工程ごとに使用されてい
る。
のチップの線幅、チップ配列、チップ構造に対して、実
際に形成された各パターンや構造が理想のサイズ等から
異なっていることに基因するものである。このプロセス
要因の解決のために、パターン付ウハ検査装置が半導体
クリーンルームに、各プロセス工程ごとに使用されてい
る。
【0005】このパターン付きウエハ検査装置は、大別
すると光検査装置と電子ビーム検査装置がある。光検査
装置で用いられている手法としては、光散乱法、空間フ
ィルタやパターンマッチング法がある。この手法の内、
前2者の手法を用いた光検査装置におけるウエハ検査時
間は2分〜5分程度、パターンマッチング法を用いた光
検査装置におけるウエハ検査時間は4分〜12分程度で
ある。
すると光検査装置と電子ビーム検査装置がある。光検査
装置で用いられている手法としては、光散乱法、空間フ
ィルタやパターンマッチング法がある。この手法の内、
前2者の手法を用いた光検査装置におけるウエハ検査時
間は2分〜5分程度、パターンマッチング法を用いた光
検査装置におけるウエハ検査時間は4分〜12分程度で
ある。
【0006】一方、電子ビーム検査装置のウエハ検査時
間は約80時間と光検査装置に比べて数1000〜50
0倍ほどスループットが劣る。しかし、光検査装置は、
使用されている光あるいはレーザーの波長(約400〜
700nm)から、0.1μmが解像度の限界となるの
に対し、電子ビーム検査装置のプロセス欠陥の検出感度
(解像度)は、0.1μm〜0.05μm程度あるいは
それ以下が可能である。
間は約80時間と光検査装置に比べて数1000〜50
0倍ほどスループットが劣る。しかし、光検査装置は、
使用されている光あるいはレーザーの波長(約400〜
700nm)から、0.1μmが解像度の限界となるの
に対し、電子ビーム検査装置のプロセス欠陥の検出感度
(解像度)は、0.1μm〜0.05μm程度あるいは
それ以下が可能である。
【0007】最近、開発された電子ビーム検査装置の概
要を図1に示す。1は図示していない電子銃から発生し
加速された電子ビームである。電子ビーム1は電磁界レ
ンズ2により半導体ウエハ試料3(8〜12インチ径)
に細く集束されると共に、静電偏向器4により走査され
る。この電子ビーム1は加速電圧0.5kV〜1.5k
Vで加速され、電磁界レンズ2によりウエハ試料3上に
形成されたパターン上に0.05μm径以下に集束され
る。
要を図1に示す。1は図示していない電子銃から発生し
加速された電子ビームである。電子ビーム1は電磁界レ
ンズ2により半導体ウエハ試料3(8〜12インチ径)
に細く集束されると共に、静電偏向器4により走査され
る。この電子ビーム1は加速電圧0.5kV〜1.5k
Vで加速され、電磁界レンズ2によりウエハ試料3上に
形成されたパターン上に0.05μm径以下に集束され
る。
【0008】静電偏向器4は、電子ビーム1を試料3上
のパターン上を図示した矢印方向に高速走査する。な
お、破線は電子ビームのブランキング期間を示してい
る。この偏向器4は、電子ビームを1走査幅を512画
素で、1画素当たり100MHzで高速偏向する。
のパターン上を図示した矢印方向に高速走査する。な
お、破線は電子ビームのブランキング期間を示してい
る。この偏向器4は、電子ビームを1走査幅を512画
素で、1画素当たり100MHzで高速偏向する。
【0009】5はステージであり、ステージ5上に試料
3が載せられると共に、ステージ5は、リニアーエンコ
ーダまたはレーザ干渉計によりその移動速度や位置を数
10nmで制御されるように構成されている。
3が載せられると共に、ステージ5は、リニアーエンコ
ーダまたはレーザ干渉計によりその移動速度や位置を数
10nmで制御されるように構成されている。
【0010】電子ビーム1を試料3に照射した結果発生
した2次電子(エネルギーは0から10eV以下)は、
電磁界レンズ2により19kVまで加速され、電磁界レ
ンズ2の上部に配置されたウイーン・フィルタ(図示せ
ず)に入射する。ウイーン・フィルタは、入射電子ビー
ム1は偏向せず、試料からの2次電子をおおよそ90°
偏向する。
した2次電子(エネルギーは0から10eV以下)は、
電磁界レンズ2により19kVまで加速され、電磁界レ
ンズ2の上部に配置されたウイーン・フィルタ(図示せ
ず)に入射する。ウイーン・フィルタは、入射電子ビー
ム1は偏向せず、試料からの2次電子をおおよそ90°
偏向する。
【0011】ウイーン・フィルタにより偏向された2次
電子は、2次電子検出器6によって検出される。検出器
6はショットキバリア・ダイオード検出器が用いられ、
1画素当たり100MHzの応答を有した高速2次電子
検出器である。検出器6の出力信号は、増幅器7によっ
て増幅されるが、増幅器7は信号を100MHzの応答
で増幅する。
電子は、2次電子検出器6によって検出される。検出器
6はショットキバリア・ダイオード検出器が用いられ、
1画素当たり100MHzの応答を有した高速2次電子
検出器である。検出器6の出力信号は、増幅器7によっ
て増幅されるが、増幅器7は信号を100MHzの応答
で増幅する。
【0012】増幅器7によって増幅された信号は、AD
変換器8に供給されてデジタル信号に変換される。変換
された信号は高速画像処理機能系9内の信号分配器10
に供給されるが、信号分配器10は、電子ビーム1の偏
向器4とステージ5の制御系のリニアーエンコーダある
いはレーザ干渉計からの同期信号により画像収集のタイ
ミングに基づき収集されたSWASH画像(スワス画
像:ステージはY方向に連続走行し、電子ビームはこれ
に直交するX方向にのみ走査し、得られた像から512
×512画素に切り出す)を複数の高速画像処理ボード
11に分配する。
変換器8に供給されてデジタル信号に変換される。変換
された信号は高速画像処理機能系9内の信号分配器10
に供給されるが、信号分配器10は、電子ビーム1の偏
向器4とステージ5の制御系のリニアーエンコーダある
いはレーザ干渉計からの同期信号により画像収集のタイ
ミングに基づき収集されたSWASH画像(スワス画
像:ステージはY方向に連続走行し、電子ビームはこれ
に直交するX方向にのみ走査し、得られた像から512
×512画素に切り出す)を複数の高速画像処理ボード
11に分配する。
【0013】高速画像処理ボード11は複数枚設けられ
ており、それぞれは、画像分配器12、画像メモリー1
3、欠陥特徴抽出器14、欠陥検出器15を有してい
る。各画像分配器12は、電子ビーム1の偏向器4とス
テージ5の制御系のリニアーエンコーダあるいはレーザ
干渉計からの同期信号により画像収集のタイミングに基
づき収集されたスワス画像を定められた画像位置情報に
従い、画像メモリー13に収納する。
ており、それぞれは、画像分配器12、画像メモリー1
3、欠陥特徴抽出器14、欠陥検出器15を有してい
る。各画像分配器12は、電子ビーム1の偏向器4とス
テージ5の制御系のリニアーエンコーダあるいはレーザ
干渉計からの同期信号により画像収集のタイミングに基
づき収集されたスワス画像を定められた画像位置情報に
従い、画像メモリー13に収納する。
【0014】欠陥特徴抽出器14は、画像メモリー13
に収納された信号に基づき、特化したアルゴリズムを備
えており、このアルゴリズムに従い画像メモリー13に
収納された信号に基づき画像の欠陥の特徴を抽出する。
欠陥検出器15は、抽出された前後2画像の欠陥特徴を
比較(セル比較)し、あるいは、別のチップパターンと
の比較(ダイ比較)、あるいは、すでに収集された良品
のチップパターンまたはチップパターンの設計CADデ
ータと比較(データ比較)のいずれかの方法で欠陥の大
きさと欠陥位置座標を特化したアルゴリズムで検出す
る。
に収納された信号に基づき、特化したアルゴリズムを備
えており、このアルゴリズムに従い画像メモリー13に
収納された信号に基づき画像の欠陥の特徴を抽出する。
欠陥検出器15は、抽出された前後2画像の欠陥特徴を
比較(セル比較)し、あるいは、別のチップパターンと
の比較(ダイ比較)、あるいは、すでに収集された良品
のチップパターンまたはチップパターンの設計CADデ
ータと比較(データ比較)のいずれかの方法で欠陥の大
きさと欠陥位置座標を特化したアルゴリズムで検出す
る。
【0015】16は欠陥検査結果器であり、各高速画像
処理ボード11で並行高速演算処理された欠陥の大き
さ、位置座標とウエハ情報(例えば、ウエハ名、ロッ
ト、ウエハレシピィ)を統合し、結果を収納する。
処理ボード11で並行高速演算処理された欠陥の大き
さ、位置座標とウエハ情報(例えば、ウエハ名、ロッ
ト、ウエハレシピィ)を統合し、結果を収納する。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】上記第1図に示した検
査装置では、プロセス欠陥の検出感度(解像度)は、
0.1μm〜0.05μm程度あるいはそれ以下が可能
であるものの、ウエハ検査時間は約80時間と光検査装
置に比べて数1000〜500倍ほどスループットが劣
る。
査装置では、プロセス欠陥の検出感度(解像度)は、
0.1μm〜0.05μm程度あるいはそれ以下が可能
であるものの、ウエハ検査時間は約80時間と光検査装
置に比べて数1000〜500倍ほどスループットが劣
る。
【0017】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、高い検出感度を維持しつつ、従来
装置に比べてスループットを大幅に向上させることがで
きる電子ビーム検査装置を実現するにある。
もので、その目的は、高い検出感度を維持しつつ、従来
装置に比べてスループットを大幅に向上させることがで
きる電子ビーム検査装置を実現するにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に基づく
電子ビーム検査装置は、電子ビームを試料上に細く集束
するための集束手段と、試料上で電子ビームを2次元的
に走査する走査手段と、試料から放出された2次電子を
検出するための複数の検出器とを備え、電子ビームの2
次元走査に同期して複数の検出器に向かう2次電子を偏
向し、電子ビームの試料上の照射位置に応じて2次電子
を検出する検出器を選択するようにしたことを特徴とし
ている。
電子ビーム検査装置は、電子ビームを試料上に細く集束
するための集束手段と、試料上で電子ビームを2次元的
に走査する走査手段と、試料から放出された2次電子を
検出するための複数の検出器とを備え、電子ビームの2
次元走査に同期して複数の検出器に向かう2次電子を偏
向し、電子ビームの試料上の照射位置に応じて2次電子
を検出する検出器を選択するようにしたことを特徴とし
ている。
【0019】請求項1の発明では、2次電子を検出する
ための複数の検出器を備え、電子ビームの2次元走査に
同期して複数の検出器に向かう2次電子を偏向し、電子
ビームの試料上の照射位置に応じて2次電子を検出する
検出器を選択するようにした。この結果、試料上の異な
った位置からの2次電子検出信号を並列処理することが
でき、検査に要する時間を大幅に短縮することができ
る。
ための複数の検出器を備え、電子ビームの2次元走査に
同期して複数の検出器に向かう2次電子を偏向し、電子
ビームの試料上の照射位置に応じて2次電子を検出する
検出器を選択するようにした。この結果、試料上の異な
った位置からの2次電子検出信号を並列処理することが
でき、検査に要する時間を大幅に短縮することができ
る。
【0020】請求項2の発明に基づく電子ビーム検査装
置は、請求項1の発明において、複数の検出器に対応し
て複数の画像処理系が接続され、複数の画像処理系によ
って試料の検査を行うようにしたことを特徴としてお
り、試料上の異なった位置からの2次電子検出信号を並
列処理することができ、検査に要する時間を大幅に短縮
することができる。
置は、請求項1の発明において、複数の検出器に対応し
て複数の画像処理系が接続され、複数の画像処理系によ
って試料の検査を行うようにしたことを特徴としてお
り、試料上の異なった位置からの2次電子検出信号を並
列処理することができ、検査に要する時間を大幅に短縮
することができる。
【0021】請求項3の発明に基づく電子ビーム検査装
置は、請求項1の発明において、2次電子を電子ビーム
光軸から外側に導き、外側に導かれた2次電子を偏向す
る偏向手段を設け、この偏向手段を電子ビームの2次元
走査に同期して駆動し、2次電子を偏向して2次電子を
検出する検出器を選択するようにしたことを特徴として
おり、試料上の異なった位置からの2次電子検出信号を
並列処理することができ、検査に要する時間を大幅に短
縮することができる。
置は、請求項1の発明において、2次電子を電子ビーム
光軸から外側に導き、外側に導かれた2次電子を偏向す
る偏向手段を設け、この偏向手段を電子ビームの2次元
走査に同期して駆動し、2次電子を偏向して2次電子を
検出する検出器を選択するようにしたことを特徴として
おり、試料上の異なった位置からの2次電子検出信号を
並列処理することができ、検査に要する時間を大幅に短
縮することができる。
【0022】請求項4の発明に基づく電子ビーム検査装
置は、電子ビームを試料上に細く集束するための集束手
段と、試料上で電子ビームを2次元的に走査する走査手
段と、この走査手段の上部に設けられた複数の検出器と
を備え、電子ビームの2次元走査手段により2次電子を
偏向し、電子ビームの試料上の照射位置に応じて2次電
子を検出する検出器を選択するようにしたことを特徴と
している。
置は、電子ビームを試料上に細く集束するための集束手
段と、試料上で電子ビームを2次元的に走査する走査手
段と、この走査手段の上部に設けられた複数の検出器と
を備え、電子ビームの2次元走査手段により2次電子を
偏向し、電子ビームの試料上の照射位置に応じて2次電
子を検出する検出器を選択するようにしたことを特徴と
している。
【0023】請求項4の発明では、試料上で電子ビーム
を2次元的に走査する走査手段の上部に複数の検出器を
設け、電子ビームの2次元走査手段により2次電子を偏
向し、電子ビームの試料上の照射位置に応じて2次電子
を検出する検出器を選択するようにした。この結果、試
料上の異なった位置からの2次電子検出信号を並列処理
することができ、検査に要する時間を大幅に短縮するこ
とができる。
を2次元的に走査する走査手段の上部に複数の検出器を
設け、電子ビームの2次元走査手段により2次電子を偏
向し、電子ビームの試料上の照射位置に応じて2次電子
を検出する検出器を選択するようにした。この結果、試
料上の異なった位置からの2次電子検出信号を並列処理
することができ、検査に要する時間を大幅に短縮するこ
とができる。
【0024】請求項5の発明に基づく電子ビーム検査装
置は、請求項4の発明において、複数の検出器と電子ビ
ーム集束手段との間に補助偏向器を配置し、電子ビーム
の加速電圧に応じて補助偏向器を制御するようにしたこ
とを特徴としており、試料上の異なった位置からの2次
電子検出信号を並列処理することができ、検査に要する
時間を大幅に短縮することができると共に、加速電圧の
変化によっても試料位置と複数の検出器内の各検出器の
位置との関係を一定に維持することができる。
置は、請求項4の発明において、複数の検出器と電子ビ
ーム集束手段との間に補助偏向器を配置し、電子ビーム
の加速電圧に応じて補助偏向器を制御するようにしたこ
とを特徴としており、試料上の異なった位置からの2次
電子検出信号を並列処理することができ、検査に要する
時間を大幅に短縮することができると共に、加速電圧の
変化によっても試料位置と複数の検出器内の各検出器の
位置との関係を一定に維持することができる。
【0025】請求項6の発明に基づく電子ビーム検査装
置は、請求項4の発明において、複数の検出器と電子ビ
ーム集束手段との間に2次電子フォーカスレンズを配置
し、電子ビームの加速電圧に応じて2次電子フォーカス
レンズを制御するようにしたことを特徴としており、電
子ビームの加速電圧の変化によっても常に2次電子を検
出器にフォーカスさせることができる。
置は、請求項4の発明において、複数の検出器と電子ビ
ーム集束手段との間に2次電子フォーカスレンズを配置
し、電子ビームの加速電圧に応じて2次電子フォーカス
レンズを制御するようにしたことを特徴としており、電
子ビームの加速電圧の変化によっても常に2次電子を検
出器にフォーカスさせることができる。
【0026】請求項7の発明に基づく電子ビーム検査装
置は、請求項4の発明において、複数の検出器は電子ビ
ームの2次元走査手段の上部の電子ビーム光軸上に配置
されており、その中心部には電子ビームの通過部が設け
られていることを特徴としており、請求項4の発明と同
様な効果が達成される。
置は、請求項4の発明において、複数の検出器は電子ビ
ームの2次元走査手段の上部の電子ビーム光軸上に配置
されており、その中心部には電子ビームの通過部が設け
られていることを特徴としており、請求項4の発明と同
様な効果が達成される。
【0027】請求項8の発明に基づく電子ビーム検査装
置は、請求項4の発明において、複数の検出器は電子ビ
ームの2次元走査手段の上部の電子ビーム光軸から離れ
て配置されており、複数の検出器と電子ビーム集束手段
との間に設けられた補助偏向器と電子ビームの2次元走
査手段とによって電子ビームの試料上の照射位置に応じ
て2次電子を検出する検出器を選択するようにしたこと
を特徴としており、請求項4の発明と同様な効果が達成
される。
置は、請求項4の発明において、複数の検出器は電子ビ
ームの2次元走査手段の上部の電子ビーム光軸から離れ
て配置されており、複数の検出器と電子ビーム集束手段
との間に設けられた補助偏向器と電子ビームの2次元走
査手段とによって電子ビームの試料上の照射位置に応じ
て2次電子を検出する検出器を選択するようにしたこと
を特徴としており、請求項4の発明と同様な効果が達成
される。
【0028】請求項9の発明に基づく電子ビーム検査装
置は、電子ビームを試料上に細く集束するための集束手
段と、試料上で電子ビームを2次元的に走査する走査手
段と、試料から放出された2次電子を検出するための第
1と第2の検出器とを備え、検査モードでは第2の検出
器に2次電子を導くと共に、電子ビームの2次元走査に
同期して第2の検出器の複数の検出器に向かう2次電子
を偏向し、電子ビームの試料上の照射位置に応じて2次
電子を検出する検出器を選択し、観察モードでは2次電
子を表示手段に接続された第1の検出器に導くように構
成したことを特徴としている。
置は、電子ビームを試料上に細く集束するための集束手
段と、試料上で電子ビームを2次元的に走査する走査手
段と、試料から放出された2次電子を検出するための第
1と第2の検出器とを備え、検査モードでは第2の検出
器に2次電子を導くと共に、電子ビームの2次元走査に
同期して第2の検出器の複数の検出器に向かう2次電子
を偏向し、電子ビームの試料上の照射位置に応じて2次
電子を検出する検出器を選択し、観察モードでは2次電
子を表示手段に接続された第1の検出器に導くように構
成したことを特徴としている。
【0029】請求項9の発明では、試料から放出された
2次電子を検出するための第1と第2の検出器とを備
え、検査モードでは第2の検出器に2次電子を導くと共
に、電子ビームの2次元走査に同期して第2の検出器の
複数の検出器に向かう2次電子を偏向し、電子ビームの
試料上の照射位置に応じて2次電子を検出する検出器を
選択し、観察モードでは2次電子を第1の検出器に導
く。この結果、検査モードでは、試料上の異なった位置
からの2次電子検出信号を並列処理することができ、検
査に要する時間を大幅に短縮することができ、また、観
察モードでは、この検査装置を用いて通常の走査電子顕
微鏡像の観察も行うことができる。
2次電子を検出するための第1と第2の検出器とを備
え、検査モードでは第2の検出器に2次電子を導くと共
に、電子ビームの2次元走査に同期して第2の検出器の
複数の検出器に向かう2次電子を偏向し、電子ビームの
試料上の照射位置に応じて2次電子を検出する検出器を
選択し、観察モードでは2次電子を第1の検出器に導
く。この結果、検査モードでは、試料上の異なった位置
からの2次電子検出信号を並列処理することができ、検
査に要する時間を大幅に短縮することができ、また、観
察モードでは、この検査装置を用いて通常の走査電子顕
微鏡像の観察も行うことができる。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図2は本発明に基づく電子
ビーム検査装置を示しており、図1の従来装置と同一な
いしは類似の構成要素には同一番号が付されている。1
は図示していない電子銃から発生し加速された電子ビー
ムである。電子ビーム1は電磁界レンズ2により半導体
ウエハ試料3に細く集束されると共に、静電偏向器4に
より走査される。この電子ビーム1は加速電圧0.5k
V〜1.5kVで加速され、電磁界レンズ2によりウエ
ハ試料3上に形成されたパターン上に0.05μm径以
下に集束される。
施の形態を詳細に説明する。図2は本発明に基づく電子
ビーム検査装置を示しており、図1の従来装置と同一な
いしは類似の構成要素には同一番号が付されている。1
は図示していない電子銃から発生し加速された電子ビー
ムである。電子ビーム1は電磁界レンズ2により半導体
ウエハ試料3に細く集束されると共に、静電偏向器4に
より走査される。この電子ビーム1は加速電圧0.5k
V〜1.5kVで加速され、電磁界レンズ2によりウエ
ハ試料3上に形成されたパターン上に0.05μm径以
下に集束される。
【0031】静電偏向器4は、電子ビーム1を試料3上
のパターン上を図示した矢印方向に高速走査する。な
お、破線は電子ビームのブランキング期間を示してい
る。この偏向器4は、電子ビームを1走査幅を512画
素で、1画素当たり100MHzで高速偏向する。
のパターン上を図示した矢印方向に高速走査する。な
お、破線は電子ビームのブランキング期間を示してい
る。この偏向器4は、電子ビームを1走査幅を512画
素で、1画素当たり100MHzで高速偏向する。
【0032】5はステージであり、ステージ5上に試料
3が載せられると共に、ステージ5は、リニアーエンコ
ーダまたはレーザ干渉計によりその移動速度や位置を数
10nmで制御されるように構成されている。
3が載せられると共に、ステージ5は、リニアーエンコ
ーダまたはレーザ干渉計によりその移動速度や位置を数
10nmで制御されるように構成されている。
【0033】電子ビーム1を試料3に照射した結果発生
した2次電子(エネルギーは0から10eV以下)は、
電磁界レンズ2により10〜20kVまで加速され、電
磁界レンズ2の上部に配置されたウイーン・フィルタ
(図示せず)に入射する。ウイーン・フィルタは、入射
電子ビーム1は偏向せず、試料からの2次電子をおおよ
そ90°偏向する。
した2次電子(エネルギーは0から10eV以下)は、
電磁界レンズ2により10〜20kVまで加速され、電
磁界レンズ2の上部に配置されたウイーン・フィルタ
(図示せず)に入射する。ウイーン・フィルタは、入射
電子ビーム1は偏向せず、試料からの2次電子をおおよ
そ90°偏向する。
【0034】ウイーン・フィルタにより偏向された2次
電子は、電子ビーム1の光軸から外側に導かれるが、こ
の外側には複数の2次電子検出器20a〜20nが配置
されている。この2次電子検出器の数は、例えば512
個とされている。各検出器20a〜20nはショットキ
バリア・ダイオード検出器が用いられ、1画素当たり1
00MHzの応答を有した高速2次電子検出器である。
電子は、電子ビーム1の光軸から外側に導かれるが、こ
の外側には複数の2次電子検出器20a〜20nが配置
されている。この2次電子検出器の数は、例えば512
個とされている。各検出器20a〜20nはショットキ
バリア・ダイオード検出器が用いられ、1画素当たり1
00MHzの応答を有した高速2次電子検出器である。
【0035】複数の2次電子検出器20a〜20nの前
面には、2次電子偏向器21が設けられている。2次電
子偏向器21は、一次電子ビーム1の偏向と同期して駆
動されており、試料3における一次電子ビーム1の照射
位置に応じて2次電子は2次電子偏向器21によって偏
向を受け、選択的に20a〜20nのいずれかの検出器
に入射して検出される。
面には、2次電子偏向器21が設けられている。2次電
子偏向器21は、一次電子ビーム1の偏向と同期して駆
動されており、試料3における一次電子ビーム1の照射
位置に応じて2次電子は2次電子偏向器21によって偏
向を受け、選択的に20a〜20nのいずれかの検出器
に入射して検出される。
【0036】各検出器20a〜20nの出力信号は、そ
れぞれの検出器に接続された増幅器22a〜22nによ
って増幅されるが、各増幅器22a〜22nは信号を1
00MHzの応答で増幅する。増幅器22a〜22nに
よって増幅された信号は、AD変換器23a〜23nに
供給されてデジタル信号に変換される。
れぞれの検出器に接続された増幅器22a〜22nによ
って増幅されるが、各増幅器22a〜22nは信号を1
00MHzの応答で増幅する。増幅器22a〜22nに
よって増幅された信号は、AD変換器23a〜23nに
供給されてデジタル信号に変換される。
【0037】変換された信号はa〜nユニットある高速
画像処理機能系24a〜24nの対応した高速画像処理
機能系に供給される。各高速画像処理機能系24a〜2
4nには、それぞれ信号分配器10、高速画像処理ボー
ド11(画像配分器12、画像メモリー13、欠陥特徴
検出器14、欠陥検出器15から成る)、欠陥検査結果
器16が備えられている。
画像処理機能系24a〜24nの対応した高速画像処理
機能系に供給される。各高速画像処理機能系24a〜2
4nには、それぞれ信号分配器10、高速画像処理ボー
ド11(画像配分器12、画像メモリー13、欠陥特徴
検出器14、欠陥検出器15から成る)、欠陥検査結果
器16が備えられている。
【0038】各高速画像処理機能系24a〜24nは、
それぞれが図1の従来装置で説明した高速画像処理機能
系9と同様の機能を有している。すなわち、信号分配器
10は、電子ビーム1の偏向器4とステージ5の制御系
のリニアーエンコーダあるいはレーザ干渉計からの同期
信号により画像収集のタイミングに基づき収集されたS
WASH画像(スワス画像:ステージはY方向に連続走
行し、電子ビームはこれに直交するX方向にのみ走査
し、得られた像から512×512画素に切り出す)を
複数の高速画像処理ボード11に分配する。
それぞれが図1の従来装置で説明した高速画像処理機能
系9と同様の機能を有している。すなわち、信号分配器
10は、電子ビーム1の偏向器4とステージ5の制御系
のリニアーエンコーダあるいはレーザ干渉計からの同期
信号により画像収集のタイミングに基づき収集されたS
WASH画像(スワス画像:ステージはY方向に連続走
行し、電子ビームはこれに直交するX方向にのみ走査
し、得られた像から512×512画素に切り出す)を
複数の高速画像処理ボード11に分配する。
【0039】高速画像処理ボード11は複数枚設けられ
ており、それぞれは、画像分配器12、画像メモリー1
3、欠陥特徴抽出器14、欠陥検出器15を有してい
る。各画像分配器12は、電子ビーム1の偏向器4とス
テージ5の制御系のリニアーエンコーダあるいはレーザ
干渉計からの同期信号により画像収集のタイミングに基
づき収集されたスワス画像を定められた画像位置情報に
従い、画像メモリー13に収納する。
ており、それぞれは、画像分配器12、画像メモリー1
3、欠陥特徴抽出器14、欠陥検出器15を有してい
る。各画像分配器12は、電子ビーム1の偏向器4とス
テージ5の制御系のリニアーエンコーダあるいはレーザ
干渉計からの同期信号により画像収集のタイミングに基
づき収集されたスワス画像を定められた画像位置情報に
従い、画像メモリー13に収納する。
【0040】欠陥特徴抽出器14は、画像メモリー13
に収納された信号に基づき、特化したアルゴリズムを備
えており、このアルゴリズムに従い画像メモリー13に
収納された信号に基づき画像の欠陥の特徴を抽出する。
欠陥検出器15は、抽出された前後2画像の欠陥特徴を
比較(セル比較)し、あるいは、別のチップパターンと
の比較(ダイ比較)、あるいは、すでに収集された良品
のチップパターンまたはチップパターンの設計CADデ
ータと比較(データ比較)のいずれかの方法で欠陥の大
きさと欠陥位置座標を特化したアルゴリズムで検出す
る。
に収納された信号に基づき、特化したアルゴリズムを備
えており、このアルゴリズムに従い画像メモリー13に
収納された信号に基づき画像の欠陥の特徴を抽出する。
欠陥検出器15は、抽出された前後2画像の欠陥特徴を
比較(セル比較)し、あるいは、別のチップパターンと
の比較(ダイ比較)、あるいは、すでに収集された良品
のチップパターンまたはチップパターンの設計CADデ
ータと比較(データ比較)のいずれかの方法で欠陥の大
きさと欠陥位置座標を特化したアルゴリズムで検出す
る。
【0041】欠陥検査結果器16は、各高速画像処理ボ
ード11で並行高速演算処理された欠陥の大きさ、位置
座標とウエハ情報(例えば、ウエハ名、ロット、ウエハ
レシピィ)を統合し、結果を収納する。
ード11で並行高速演算処理された欠陥の大きさ、位置
座標とウエハ情報(例えば、ウエハ名、ロット、ウエハ
レシピィ)を統合し、結果を収納する。
【0042】このように、図2で示した構成では、高速
の静電偏向器である補助偏向器21によって、10〜2
0kVに加速された2次電子を100MHz以上の応答
速度で、一次電子ビーム1の2次元走査に同期して偏向
する。この2次電子の偏向により、一次電子ビームの走
査位置に対応して検出器20a〜20nのいずれかの検
出器を選択する。
の静電偏向器である補助偏向器21によって、10〜2
0kVに加速された2次電子を100MHz以上の応答
速度で、一次電子ビーム1の2次元走査に同期して偏向
する。この2次電子の偏向により、一次電子ビームの走
査位置に対応して検出器20a〜20nのいずれかの検
出器を選択する。
【0043】ここで、検出器20a〜20nの数を51
2個とし、その検出器を1列に並べるか2次元的に束ね
た場合、一次電子ビーム1のウエハ試料3上のウエハチ
ップパターンの1走査ライン分の信号が512ポイント
であると、512ポイントの2次電子信号がそれぞれ5
12個の2次電子検出器20a〜20nによって別個に
検出される。
2個とし、その検出器を1列に並べるか2次元的に束ね
た場合、一次電子ビーム1のウエハ試料3上のウエハチ
ップパターンの1走査ライン分の信号が512ポイント
であると、512ポイントの2次電子信号がそれぞれ5
12個の2次電子検出器20a〜20nによって別個に
検出される。
【0044】このことは、一次電子ビーム1の走査速度
を512倍高めることが可能であることを意味する。各
2次電子検出器20a〜20nの検出信号は、それぞれ
別個に高速画像処理機能系24a〜24nによって処理
されるので、検査のスループットは512倍改善できる
ことになる。また、2次電子検出器20a〜20nの数
が10個以上であれば、検査のスループットを1桁以上
高めることができる。
を512倍高めることが可能であることを意味する。各
2次電子検出器20a〜20nの検出信号は、それぞれ
別個に高速画像処理機能系24a〜24nによって処理
されるので、検査のスループットは512倍改善できる
ことになる。また、2次電子検出器20a〜20nの数
が10個以上であれば、検査のスループットを1桁以上
高めることができる。
【0045】なお、図2の構成で、高速画像処理機能系
24a〜24nのそれぞれに欠陥検査結果器16を設け
るようにしたが、欠陥検査結果器は共通の構成としても
良い。また、高速画像処理系を2次電子検出器20a〜
20nと同じ数だけ設けるようにしたが、信号分配器1
0が次の応答速度、512×100MHz=51.2G
Hzの能力を有していれば、高速画像処理系24は1枚
で良く、2次電子検出器20a〜20nの検出信号を単
一の信号分配器10に供給すれば良い。更に、高速画像
処理ボード11を構成する各ユニットの応答速度が51
2倍あれば、高速画像処理ボード11を1枚とすること
ができる。
24a〜24nのそれぞれに欠陥検査結果器16を設け
るようにしたが、欠陥検査結果器は共通の構成としても
良い。また、高速画像処理系を2次電子検出器20a〜
20nと同じ数だけ設けるようにしたが、信号分配器1
0が次の応答速度、512×100MHz=51.2G
Hzの能力を有していれば、高速画像処理系24は1枚
で良く、2次電子検出器20a〜20nの検出信号を単
一の信号分配器10に供給すれば良い。更に、高速画像
処理ボード11を構成する各ユニットの応答速度が51
2倍あれば、高速画像処理ボード11を1枚とすること
ができる。
【0046】図3は本発明の他の実施の形態を示してお
り、図2に示した実施の形態と同一ないしは類似の構成
要素には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
この図3においては、図2の補助偏向器21と複数の検
出器20a〜20nに代え、偏向器4の上部にドーナツ
状の検出器25が配置されている。この検出器25は、
ショットキーバリアー、ピンダイオード、アバランシュ
等の高速2次電子検出器であり、中心部分に円形の一次
電子ビーム1の通過開口26が設けられている。この開
口26は円形である必要はなく、矩形等の他の形状であ
っても良い。
り、図2に示した実施の形態と同一ないしは類似の構成
要素には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
この図3においては、図2の補助偏向器21と複数の検
出器20a〜20nに代え、偏向器4の上部にドーナツ
状の検出器25が配置されている。この検出器25は、
ショットキーバリアー、ピンダイオード、アバランシュ
等の高速2次電子検出器であり、中心部分に円形の一次
電子ビーム1の通過開口26が設けられている。この開
口26は円形である必要はなく、矩形等の他の形状であ
っても良い。
【0047】検出器25は複数の検出素子25a〜25
nに分割されており、それぞれの検出素子25a〜25
nは、増幅器22a〜22nに接続されている。各増幅
器の出力信号は、図2の実施の形態と同様にAD変換器
23a〜23nを介して高速画像処理機能系24a〜2
4nに供給される。
nに分割されており、それぞれの検出素子25a〜25
nは、増幅器22a〜22nに接続されている。各増幅
器の出力信号は、図2の実施の形態と同様にAD変換器
23a〜23nを介して高速画像処理機能系24a〜2
4nに供給される。
【0048】このような構成において、電子ビーム1に
よって励起されたウエハ試料3からの2次電子は、電磁
界レンズ2で10kVから20kV程度に加速され、偏
向器4を通過して検出器25に到達して検出される。こ
の2次電子は、偏向器4を通過する際に一次電子ビーム
1の偏向方向と異なった方向、すなわち、大方逆方向に
偏向され検出器25に到達する。
よって励起されたウエハ試料3からの2次電子は、電磁
界レンズ2で10kVから20kV程度に加速され、偏
向器4を通過して検出器25に到達して検出される。こ
の2次電子は、偏向器4を通過する際に一次電子ビーム
1の偏向方向と異なった方向、すなわち、大方逆方向に
偏向され検出器25に到達する。
【0049】検出器25は多数の検出素子25a〜25
nに分割されているが、2次電子がそのうちのどの検出
素子に検出されるかは、一次電子ビーム1の偏向によ
る。すなわち、ウエハ試料3上の電子ビームの走査に対
応して2次電子が入射する検出素子が変わることにな
る。言い換えると、2次電子は、一次電子ビームの走査
に同期して検出器25上で走査されることになる。
nに分割されているが、2次電子がそのうちのどの検出
素子に検出されるかは、一次電子ビーム1の偏向によ
る。すなわち、ウエハ試料3上の電子ビームの走査に対
応して2次電子が入射する検出素子が変わることにな
る。言い換えると、2次電子は、一次電子ビームの走査
に同期して検出器25上で走査されることになる。
【0050】この結果、分割された2次電子検出器25
面上には、ウエハ試料3上の一次電子ビームで走査され
たチップパターン像が、時系列的に投影される。なお、
このチップパターン像は、電磁界レンズ2で拡大される
ことになるが、その拡大率は100倍から数100倍と
なる。
面上には、ウエハ試料3上の一次電子ビームで走査され
たチップパターン像が、時系列的に投影される。なお、
このチップパターン像は、電磁界レンズ2で拡大される
ことになるが、その拡大率は100倍から数100倍と
なる。
【0051】この図3の構成では、分割検出器25の検
出素子25a〜25nの数が512個あり、増幅器2
2、AD変換器23、高速画像処理機能系24がそれぞ
れ512あれば、図1に示した従来の装置に比べ検査の
スループットを512倍向上させることができる。ま
た、2次電子検出器25の分割数が10以上であれば、
検査のスループットを1桁以上高めることができる。
出素子25a〜25nの数が512個あり、増幅器2
2、AD変換器23、高速画像処理機能系24がそれぞ
れ512あれば、図1に示した従来の装置に比べ検査の
スループットを512倍向上させることができる。ま
た、2次電子検出器25の分割数が10以上であれば、
検査のスループットを1桁以上高めることができる。
【0052】なお、図3の構成で、高速画像処理機能系
24a〜24nのそれぞれに欠陥検査結果器16を設け
るようにしたが、欠陥検査結果器は共通の構成としても
良い。また、高速画像処理系を2次電子検出素子25a
〜25nと同じ数だけ設けるようにしたが、信号分配器
10が次の応答速度、512×100MHz=51.2
GHzの能力を有していれば、高速画像処理機能系24
は1枚で良く、2次電子検出素子25a〜25nの検出
信号を単一の信号分配器10に供給すれば良い。更に、
高速画像処理ボード11を構成する各ユニットの応答速
度が512倍あれば、高速画像処理ボード11を1枚と
することができる。
24a〜24nのそれぞれに欠陥検査結果器16を設け
るようにしたが、欠陥検査結果器は共通の構成としても
良い。また、高速画像処理系を2次電子検出素子25a
〜25nと同じ数だけ設けるようにしたが、信号分配器
10が次の応答速度、512×100MHz=51.2
GHzの能力を有していれば、高速画像処理機能系24
は1枚で良く、2次電子検出素子25a〜25nの検出
信号を単一の信号分配器10に供給すれば良い。更に、
高速画像処理ボード11を構成する各ユニットの応答速
度が512倍あれば、高速画像処理ボード11を1枚と
することができる。
【0053】上記図3で示した実施の形態で、一次電子
ビーム1の加速電圧を変化させたとき、電磁界レンズ2
の励磁条件が変化する。この現象により、ウエハ試料3
から発生した2次電子が、電磁界レンズ2を通過する軌
道が変化し、検出器25に到達する位置が加速電圧変化
以前と異なってしまう。
ビーム1の加速電圧を変化させたとき、電磁界レンズ2
の励磁条件が変化する。この現象により、ウエハ試料3
から発生した2次電子が、電磁界レンズ2を通過する軌
道が変化し、検出器25に到達する位置が加速電圧変化
以前と異なってしまう。
【0054】このため、ウエハ試料3上のチップパター
ンの一次電子ビーム1の走査開始位置に対応する検出器
25における2次電子の走査開始検出素子が異なる問題
が生じる。このため、図3の構成では、加速電圧に応じ
て、信号分配器12による画像分配の順番を入れ替える
必要がある。更に、検出器25までの2次電子の軌道変
化で、検出器25面上の2次電子の結像の大きさが変わ
り、加速電圧によっては、2次電子が検出素子の境界に
跨がって入射する問題も生じる。
ンの一次電子ビーム1の走査開始位置に対応する検出器
25における2次電子の走査開始検出素子が異なる問題
が生じる。このため、図3の構成では、加速電圧に応じ
て、信号分配器12による画像分配の順番を入れ替える
必要がある。更に、検出器25までの2次電子の軌道変
化で、検出器25面上の2次電子の結像の大きさが変わ
り、加速電圧によっては、2次電子が検出素子の境界に
跨がって入射する問題も生じる。
【0055】図4は上記した問題点を解決する実施の形
態を示す図であり、図3の構成と同一ないしは類似の構
成要素には同一番号を付し、その詳細な説明は省略す
る。この実施の形態では、電磁界レンズ2と偏向器4と
の間にフォーカスレンズ26と補助偏向器27を配置し
ている。
態を示す図であり、図3の構成と同一ないしは類似の構
成要素には同一番号を付し、その詳細な説明は省略す
る。この実施の形態では、電磁界レンズ2と偏向器4と
の間にフォーカスレンズ26と補助偏向器27を配置し
ている。
【0056】補助偏向器27は、静電型あるいは電磁型
いずれでも良く、ウエハ試料3から発生した2次電子
を、検出器25内の所定の位置の検出素子に入射するよ
うに、2次電子を偏向するために設けられている。この
補助偏向器27は電磁界レンズ2と偏向器4との間に設
けられているが、電磁界レンズ2とウエハ試料3との間
であっても良く、電磁界レンズ2の中に組み込んでも良
い。この補助偏向器27は、一次電子ビーム1の加速電
圧Vaに対し、(Va)1/2の関係で連動して駆動され
る。
いずれでも良く、ウエハ試料3から発生した2次電子
を、検出器25内の所定の位置の検出素子に入射するよ
うに、2次電子を偏向するために設けられている。この
補助偏向器27は電磁界レンズ2と偏向器4との間に設
けられているが、電磁界レンズ2とウエハ試料3との間
であっても良く、電磁界レンズ2の中に組み込んでも良
い。この補助偏向器27は、一次電子ビーム1の加速電
圧Vaに対し、(Va)1/2の関係で連動して駆動され
る。
【0057】検出器25は、一例として述べると、各検
出素子25a〜25nの大きさが0.9mm2〜0.5
mm2で、例えば、10mm角に100×100個配置
され、中心位置に3mm角の一次電子ビーム1の開口2
6を有したピンダイオードあるいはアバランシュダイオ
ードなどの検出器であり、100MHz以上の応答速度
を有している。この開口6の形状は正方形としたが、円
形であっても良い。
出素子25a〜25nの大きさが0.9mm2〜0.5
mm2で、例えば、10mm角に100×100個配置
され、中心位置に3mm角の一次電子ビーム1の開口2
6を有したピンダイオードあるいはアバランシュダイオ
ードなどの検出器であり、100MHz以上の応答速度
を有している。この開口6の形状は正方形としたが、円
形であっても良い。
【0058】上記した寸法では、検出器25は、(10
0×100)−9=約1万〜8千個の検出素子からな
る。もしこの数の検出素子を仮想的に512に分割した
場合、1画素当たりの検出素子の数は、 1万〜8千/0.5千=20〜16個=20mm2〜1
6mm2 となる。この大きさ4〜3mm径の中心位置精度4〜3
/10=約0.5mm以内に、加速電圧が変化されて
も、2次電子が到達するように、補助偏向器27は動作
する。
0×100)−9=約1万〜8千個の検出素子からな
る。もしこの数の検出素子を仮想的に512に分割した
場合、1画素当たりの検出素子の数は、 1万〜8千/0.5千=20〜16個=20mm2〜1
6mm2 となる。この大きさ4〜3mm径の中心位置精度4〜3
/10=約0.5mm以内に、加速電圧が変化されて
も、2次電子が到達するように、補助偏向器27は動作
する。
【0059】フォーカスレンズ26は、電磁界レンズ2
と偏向器4との間に設けられているが、電磁界レンズ2
とウエハ試料3との間であっても良く、電磁界レンズ2
の中に組み込んでも良い。このフォーカスレンズ26
は、一次電子ビーム1の加速電圧の{f=k(Va/i
2)1/2=一定}の関係に連動して制御される。例えば、
上記した約1万〜8千個の検出素子を仮想的に512に
分割した場合、1画素当たり20〜16個の検出素子群
が対応するが、この検出素子群の面積は20mm2〜1
6mm2となる。フォーカスレンズ26は、2次電子を
この面積内に集束するように動作する。
と偏向器4との間に設けられているが、電磁界レンズ2
とウエハ試料3との間であっても良く、電磁界レンズ2
の中に組み込んでも良い。このフォーカスレンズ26
は、一次電子ビーム1の加速電圧の{f=k(Va/i
2)1/2=一定}の関係に連動して制御される。例えば、
上記した約1万〜8千個の検出素子を仮想的に512に
分割した場合、1画素当たり20〜16個の検出素子群
が対応するが、この検出素子群の面積は20mm2〜1
6mm2となる。フォーカスレンズ26は、2次電子を
この面積内に集束するように動作する。
【0060】このような構成とすることにより、ウエハ
試料3から発生した2次電子は、一次電子ビーム1の加
速電圧が変化しても、常にウエハ試料上の走査位置と対
応した検出器25内の検出素子の位置にフォーカスされ
て入射し検出されることになる。
試料3から発生した2次電子は、一次電子ビーム1の加
速電圧が変化しても、常にウエハ試料上の走査位置と対
応した検出器25内の検出素子の位置にフォーカスされ
て入射し検出されることになる。
【0061】図5は本発明の他の実施の形態を示してお
り、図4の実施の形態と同一ないしは類似の構成要素に
は同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。この実
施の形態で、偏向器4の上部には、2種の2次電子検出
器30、31が配置されている。
り、図4の実施の形態と同一ないしは類似の構成要素に
は同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。この実
施の形態で、偏向器4の上部には、2種の2次電子検出
器30、31が配置されている。
【0062】2次電子検出器30は、ドーナツ状に形成
されており、中心の開口は一次電子ビーム1を通過させ
るために設けられている。この2次電子検出器は、従来
のTVスキャン(15.7MHz)の速度に応答するP
47(40nsec)、YAG(80nsec)、YA
P(30nsec)より成るシンチレータと、フォトマ
ルチプライアー(光電子増倍管)より構成されている。
この検出器30は、図示していないが、増幅器と増幅さ
れた信号が供給される陰極線管に接続されている。
されており、中心の開口は一次電子ビーム1を通過させ
るために設けられている。この2次電子検出器は、従来
のTVスキャン(15.7MHz)の速度に応答するP
47(40nsec)、YAG(80nsec)、YA
P(30nsec)より成るシンチレータと、フォトマ
ルチプライアー(光電子増倍管)より構成されている。
この検出器30は、図示していないが、増幅器と増幅さ
れた信号が供給される陰極線管に接続されている。
【0063】2次電子検出器31は、一次電子ビームの
光軸から離れた位置に設けられ、長方形あるいは円弧状
で多数の検出素子から構成されており、図4の実施の形
態の検出器25と同様の目的で配置されている。
光軸から離れた位置に設けられ、長方形あるいは円弧状
で多数の検出素子から構成されており、図4の実施の形
態の検出器25と同様の目的で配置されている。
【0064】この検出器31は多数の検出素子に分割さ
れており、一例として述べると、各検出素子の大きさが
0.9mm2〜0.5mm2で、例えば、長方形2×20
mm角に20×200個=4千個配置されているピンダ
イオードあるいはアバランシュダイオードなどの検出器
であり、100MHz以上の応答速度を有している。こ
の寸法では、4千個の検出素子を仮想的に512に分割
した場合、1画素当たりの検出素子の数は、4千/0.
5千=8個=7mm2となる。
れており、一例として述べると、各検出素子の大きさが
0.9mm2〜0.5mm2で、例えば、長方形2×20
mm角に20×200個=4千個配置されているピンダ
イオードあるいはアバランシュダイオードなどの検出器
であり、100MHz以上の応答速度を有している。こ
の寸法では、4千個の検出素子を仮想的に512に分割
した場合、1画素当たりの検出素子の数は、4千/0.
5千=8個=7mm2となる。
【0065】図5においては、更に、電磁界レンズ2と
偏向器4との間にフォーカスレンズ32と補助偏向器3
3を配置している。補助偏向器33は、静電型あるいは
電磁型いずれでも良く、ウエハ試料3から発生した2次
電子を、検出器31内の所定の位置の検出素子に入射す
るように、2次電子を偏向するために設けられている。
この補助偏向器33は電磁界レンズ2と偏向器4との間
に設けられているが、電磁界レンズ2とウエハ試料3と
の間であっても良く、電磁界レンズ2の中に組み込んで
も良い。この補助偏向器33は、一次電子ビーム1の加
速電圧Vaに対し、(Va)1/2の関係で連動して駆動
される。
偏向器4との間にフォーカスレンズ32と補助偏向器3
3を配置している。補助偏向器33は、静電型あるいは
電磁型いずれでも良く、ウエハ試料3から発生した2次
電子を、検出器31内の所定の位置の検出素子に入射す
るように、2次電子を偏向するために設けられている。
この補助偏向器33は電磁界レンズ2と偏向器4との間
に設けられているが、電磁界レンズ2とウエハ試料3と
の間であっても良く、電磁界レンズ2の中に組み込んで
も良い。この補助偏向器33は、一次電子ビーム1の加
速電圧Vaに対し、(Va)1/2の関係で連動して駆動
される。
【0066】例えば、前記した2次電子検出器31の大
きさの場合、大きさ2mm径の中心位置精度2/10=
約0.2mm以内に、加速電圧が変化されても、2次電
子が到達するように、補助偏向器33は動作する。
きさの場合、大きさ2mm径の中心位置精度2/10=
約0.2mm以内に、加速電圧が変化されても、2次電
子が到達するように、補助偏向器33は動作する。
【0067】フォーカスレンズ32は、電磁界レンズ2
と偏向器4との間に設けられているが、電磁界レンズ2
とウエハ試料3との間であっても良く、電磁界レンズ2
の中に組み込んでも良い。このフォーカスレンズ32
は、一次電子ビーム1の加速電圧の{f=k(Va/i
2)1/2=一定}の関係に連動して制御される。例えば、
上記した約1万〜8千個の検出素子を仮想的に512に
分割した場合、1画素当たり8個の検出素子群が対応す
るが、この検出素子群の面積は7mm2となる。フォー
カスレンズ32は、2次電子をこの面積内に集束するよ
うに動作する。この図5の構成で、検査モードのとき、
ステージ5は連続的に移動され、この移動に同期して偏
向器4により一次電子ビーム1をステージ5の移動方向
と垂直な方向に走査する。このようなステージ5の移動
と一次電子ビーム1の走査は、図2〜4の構成と同じで
ある。
と偏向器4との間に設けられているが、電磁界レンズ2
とウエハ試料3との間であっても良く、電磁界レンズ2
の中に組み込んでも良い。このフォーカスレンズ32
は、一次電子ビーム1の加速電圧の{f=k(Va/i
2)1/2=一定}の関係に連動して制御される。例えば、
上記した約1万〜8千個の検出素子を仮想的に512に
分割した場合、1画素当たり8個の検出素子群が対応す
るが、この検出素子群の面積は7mm2となる。フォー
カスレンズ32は、2次電子をこの面積内に集束するよ
うに動作する。この図5の構成で、検査モードのとき、
ステージ5は連続的に移動され、この移動に同期して偏
向器4により一次電子ビーム1をステージ5の移動方向
と垂直な方向に走査する。このようなステージ5の移動
と一次電子ビーム1の走査は、図2〜4の構成と同じで
ある。
【0068】電子ビーム1によって励起されたウエハ試
料3からの2次電子は、電磁界レンズ2で10kVから
20kV程度に加速され、補助偏向器33と偏向器4を
通過して検出器31に到達して検出される。この2次電
子は、補助偏向器33によって検出器31方向に偏向さ
れると共に、偏向器4を通過する際に一次電子ビーム1
の偏向方向と異なった方向、すなわち、大方逆方向に偏
向され検出器31に到達する。
料3からの2次電子は、電磁界レンズ2で10kVから
20kV程度に加速され、補助偏向器33と偏向器4を
通過して検出器31に到達して検出される。この2次電
子は、補助偏向器33によって検出器31方向に偏向さ
れると共に、偏向器4を通過する際に一次電子ビーム1
の偏向方向と異なった方向、すなわち、大方逆方向に偏
向され検出器31に到達する。
【0069】検出器31は多数の検出素子に分割されて
いるが、2次電子がそのうちのどの検出素子に検出され
るかは、一次電子ビーム1の偏向による。すなわち、ウ
エハ試料3上の電子ビームの走査に対応して2次電子が
入射する検出素子が変わることになる。言い換えると、
2次電子は、一次電子ビームの走査に同期して検出器3
1上で走査されることになる。
いるが、2次電子がそのうちのどの検出素子に検出され
るかは、一次電子ビーム1の偏向による。すなわち、ウ
エハ試料3上の電子ビームの走査に対応して2次電子が
入射する検出素子が変わることになる。言い換えると、
2次電子は、一次電子ビームの走査に同期して検出器3
1上で走査されることになる。
【0070】この結果、分割された2次電子検出器31
面上には、ウエハ試料3上の一次電子ビームで走査され
たチップパターン像が、時系列的に投影される。なお、
このチップパターン像は、電磁界レンズ2で拡大される
ことになるが、その拡大率は4mm/0.1〜0.02
5mm=40倍から100倍となる。
面上には、ウエハ試料3上の一次電子ビームで走査され
たチップパターン像が、時系列的に投影される。なお、
このチップパターン像は、電磁界レンズ2で拡大される
ことになるが、その拡大率は4mm/0.1〜0.02
5mm=40倍から100倍となる。
【0071】観察モードのときには、ステージ5の連続
移動が停止され、一次電子ビーム1は偏向器4により、
試料3の所定領域で2次元的に走査される。この走査に
ともなって発生した2次電子は、補助偏向器33、偏向
器4によって2次電子検出器30に導かれて検出され
る。
移動が停止され、一次電子ビーム1は偏向器4により、
試料3の所定領域で2次元的に走査される。この走査に
ともなって発生した2次電子は、補助偏向器33、偏向
器4によって2次電子検出器30に導かれて検出され
る。
【0072】検出器30の検出信号は、図示していない
増幅器を介して、一次電子ビーム1の走査に同期した陰
極線管に供給されることから、陰極線管には試料の所定
領域の2次電子像が表示される。このとき、偏向器4に
同期して検出器30に入射する2次電子は、検出器30
面上を走査(振れる)するので、2次電子を検出器30
内に制限するように、偏向器4に同期して補助偏向器3
3を制御することが望ましい。
増幅器を介して、一次電子ビーム1の走査に同期した陰
極線管に供給されることから、陰極線管には試料の所定
領域の2次電子像が表示される。このとき、偏向器4に
同期して検出器30に入射する2次電子は、検出器30
面上を走査(振れる)するので、2次電子を検出器30
内に制限するように、偏向器4に同期して補助偏向器3
3を制御することが望ましい。
【0073】図6は、図5の実施の形態における2種の
検出器30、31に変えて使用し得る検出器の他の例を
示したものである。この例では、ドーナツ状の検出器3
5を2つに分割し、その一方の検出器36を検出器30
と同様のシンチレータと光電子増倍管との組み合わせの
検出器とし、他方の検出器37を多数分割された検出器
31と同様の検出器としたものである。
検出器30、31に変えて使用し得る検出器の他の例を
示したものである。この例では、ドーナツ状の検出器3
5を2つに分割し、その一方の検出器36を検出器30
と同様のシンチレータと光電子増倍管との組み合わせの
検出器とし、他方の検出器37を多数分割された検出器
31と同様の検出器としたものである。
【0074】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明で
は、2次電子を検出するための複数の検出器を備え、電
子ビームの2次元走査に同期して複数の検出器に向かう
2次電子を偏向し、電子ビームの試料上の照射位置に応
じて2次電子を検出する検出器を選択するようにした。
この結果、試料上の異なった位置からの2次電子検出信
号を並列処理することができ、検査に要する時間を大幅
に短縮することができる。
は、2次電子を検出するための複数の検出器を備え、電
子ビームの2次元走査に同期して複数の検出器に向かう
2次電子を偏向し、電子ビームの試料上の照射位置に応
じて2次電子を検出する検出器を選択するようにした。
この結果、試料上の異なった位置からの2次電子検出信
号を並列処理することができ、検査に要する時間を大幅
に短縮することができる。
【0075】請求項2の発明に基づく電子ビーム検査装
置は、請求項1の発明において、複数の検出器に対応し
て複数の画像処理系が接続され、複数の画像処理系によ
って試料の検査を行うようにしたことを特徴としてお
り、試料上の異なった位置からの2次電子検出信号を並
列処理することができ、検査に要する時間を大幅に短縮
することができる。
置は、請求項1の発明において、複数の検出器に対応し
て複数の画像処理系が接続され、複数の画像処理系によ
って試料の検査を行うようにしたことを特徴としてお
り、試料上の異なった位置からの2次電子検出信号を並
列処理することができ、検査に要する時間を大幅に短縮
することができる。
【0076】請求項3の発明に基づく電子ビーム検査装
置は、請求項1の発明において、2次電子を電子ビーム
光軸から外側に導き、外側に導かれた2次電子を偏向す
る偏向手段を設け、この偏向手段を電子ビームの2次元
走査に同期して駆動し、2次電子を偏向して2次電子を
検出する検出器を選択するようにしたことを特徴として
おり、試料上の異なった位置からの2次電子検出信号を
並列処理することができ、検査に要する時間を大幅に短
縮することができる。
置は、請求項1の発明において、2次電子を電子ビーム
光軸から外側に導き、外側に導かれた2次電子を偏向す
る偏向手段を設け、この偏向手段を電子ビームの2次元
走査に同期して駆動し、2次電子を偏向して2次電子を
検出する検出器を選択するようにしたことを特徴として
おり、試料上の異なった位置からの2次電子検出信号を
並列処理することができ、検査に要する時間を大幅に短
縮することができる。
【0077】請求項4の発明に基づく電子ビーム検査装
置は、電子ビームを試料上に細く集束するための集束手
段と、試料上で電子ビームを2次元的に走査する走査手
段と、この走査手段の上部に設けられた複数の検出器と
を備え、電子ビームの2次元走査手段により2次電子を
偏向し、電子ビームの試料上の照射位置に応じて2次電
子を検出する検出器を選択するようにしたことを特徴と
している。
置は、電子ビームを試料上に細く集束するための集束手
段と、試料上で電子ビームを2次元的に走査する走査手
段と、この走査手段の上部に設けられた複数の検出器と
を備え、電子ビームの2次元走査手段により2次電子を
偏向し、電子ビームの試料上の照射位置に応じて2次電
子を検出する検出器を選択するようにしたことを特徴と
している。
【0078】請求項4の発明では、試料上で電子ビーム
を2次元的に走査する走査手段の上部に複数の検出器を
設け、電子ビームの2次元走査手段により2次電子を偏
向し、電子ビームの試料上の照射位置に応じて2次電子
を検出する検出器を選択するようにした。この結果、試
料上の異なった位置からの2次電子検出信号を並列処理
することができ、検査に要する時間を大幅に短縮するこ
とができる。
を2次元的に走査する走査手段の上部に複数の検出器を
設け、電子ビームの2次元走査手段により2次電子を偏
向し、電子ビームの試料上の照射位置に応じて2次電子
を検出する検出器を選択するようにした。この結果、試
料上の異なった位置からの2次電子検出信号を並列処理
することができ、検査に要する時間を大幅に短縮するこ
とができる。
【0079】請求項5の発明に基づく電子ビーム検査装
置は、請求項4の発明において、複数の検出器と電子ビ
ーム集束手段との間に補助偏向器を配置し、電子ビーム
の加速電圧に応じて補助偏向器を制御するようにしたこ
とを特徴としており、試料上の異なった位置からの2次
電子検出信号を並列処理することができ、検査に要する
時間を大幅に短縮することができると共に、加速電圧の
変化によってもも試料位置と複数の検出器内の各検出器
の位置との関係を一定に維持することができる。
置は、請求項4の発明において、複数の検出器と電子ビ
ーム集束手段との間に補助偏向器を配置し、電子ビーム
の加速電圧に応じて補助偏向器を制御するようにしたこ
とを特徴としており、試料上の異なった位置からの2次
電子検出信号を並列処理することができ、検査に要する
時間を大幅に短縮することができると共に、加速電圧の
変化によってもも試料位置と複数の検出器内の各検出器
の位置との関係を一定に維持することができる。
【0080】請求項6の発明に基づく電子ビーム検査装
置は、請求項4の発明において、複数の検出器と電子ビ
ーム集束手段との間に2次電子フォーカスレンズを配置
し、電子ビームの加速電圧に応じて2次電子フォーカス
レンズを制御するようにしたことを特徴としており、電
子ビームの加速電圧の変化によっても常に2次電子を検
出器にフォーカスさせることができる。
置は、請求項4の発明において、複数の検出器と電子ビ
ーム集束手段との間に2次電子フォーカスレンズを配置
し、電子ビームの加速電圧に応じて2次電子フォーカス
レンズを制御するようにしたことを特徴としており、電
子ビームの加速電圧の変化によっても常に2次電子を検
出器にフォーカスさせることができる。
【0081】請求項7の発明に基づく電子ビーム検査装
置は、請求項4の発明において、複数の検出器は電子ビ
ームの2次元走査手段の上部の電子ビーム光軸上に配置
されており、その中心部には電子ビームの通過部が設け
られていることを特徴としており、請求項4の発明と同
様な効果が達成される。
置は、請求項4の発明において、複数の検出器は電子ビ
ームの2次元走査手段の上部の電子ビーム光軸上に配置
されており、その中心部には電子ビームの通過部が設け
られていることを特徴としており、請求項4の発明と同
様な効果が達成される。
【0082】請求項8の発明に基づく電子ビーム検査装
置は、請求項4の発明において、複数の検出器は電子ビ
ームの2次元走査手段の上部の電子ビーム光軸から離れ
て配置されており、複数の検出器と電子ビーム集束手段
との間に設けられた補助偏向器と電子ビームの2次元走
査手段とによって電子ビームの試料上の照射位置に応じ
て2次電子を検出する検出器を選択するようにしたこと
を特徴としており、請求項4の発明と同様な効果が達成
される。
置は、請求項4の発明において、複数の検出器は電子ビ
ームの2次元走査手段の上部の電子ビーム光軸から離れ
て配置されており、複数の検出器と電子ビーム集束手段
との間に設けられた補助偏向器と電子ビームの2次元走
査手段とによって電子ビームの試料上の照射位置に応じ
て2次電子を検出する検出器を選択するようにしたこと
を特徴としており、請求項4の発明と同様な効果が達成
される。
【0083】請求項9の発明では、試料から放出された
2次電子を検出するための第1と第2の検出器とを備
え、検査モードでは第2の検出器に2次電子を導くと共
に、電子ビームの2次元走査に同期して第2の検出器の
複数の検出器に向かう2次電子を偏向し、電子ビームの
試料上の照射位置に応じて2次電子を検出する検出器を
選択し、観察モードでは2次電子を第1の検出器に導
く。この結果、検査モードでは、試料上の異なった位置
からの2次電子検出信号を並列処理することができ、検
査に要する時間を大幅に短縮することができ、また、観
察モードでは、この検査装置を用いて通常の走査電子顕
微鏡像の観察も行うことができる。
2次電子を検出するための第1と第2の検出器とを備
え、検査モードでは第2の検出器に2次電子を導くと共
に、電子ビームの2次元走査に同期して第2の検出器の
複数の検出器に向かう2次電子を偏向し、電子ビームの
試料上の照射位置に応じて2次電子を検出する検出器を
選択し、観察モードでは2次電子を第1の検出器に導
く。この結果、検査モードでは、試料上の異なった位置
からの2次電子検出信号を並列処理することができ、検
査に要する時間を大幅に短縮することができ、また、観
察モードでは、この検査装置を用いて通常の走査電子顕
微鏡像の観察も行うことができる。
【図1】従来の電子ビーム検査装置の概略を示す図であ
る。
る。
【図2】本発明に基づく電子ビーム検査装置を示す図で
ある。
ある。
【図3】本発明に基づく電子ビーム検査装置を示す図で
ある。
ある。
【図4】本発明に基づく電子ビーム検査装置を示す図で
ある。
ある。
【図5】本発明に基づく電子ビーム検査装置を示す図で
ある。
ある。
【図6】図5に用いた検出器の他の例を示す図である。
1 一次電子ビーム 2 電磁界レンズ 3 ウエハ試料 4 偏向器 5 ステージ 10 信号分配器 11 高速画像処理ボード 12 画像分配器 13 画像メモリー 14 欠陥特徴抽出器 15 欠陥検出器 16 欠陥検査結果器 20 2次電子検出器 21 静電偏向器 22 増幅器 23 AD変換器 24 高速画像処理機能系
Claims (9)
- 【請求項1】 電子ビームを試料上に細く集束するため
の集束手段と、試料上で電子ビームを2次元的に走査す
る走査手段と、試料から放出された2次電子を検出する
ための複数の検出器とを備え、電子ビームの2次元走査
に同期して複数の検出器に向かう2次電子を偏向し、電
子ビームの試料上の照射位置に応じて2次電子を検出す
る検出器を選択するようにした電子ビーム検査装置。 - 【請求項2】 複数の検出器に対応して複数の画像処理
系が接続され、複数の画像処理系によって試料の検査を
行うようにした請求項1記載の電子ビーム検査装置。 - 【請求項3】 2次電子を電子ビーム光軸から外側に導
き、外側に導かれた2次電子を偏向する偏向手段を設
け、この偏向手段を電子ビームの2次元走査に同期して
駆動し、2次電子を偏向して2次電子を検出する検出器
を選択するようにした請求項1記載の電子ビーム検査装
置。 - 【請求項4】 電子ビームを試料上に細く集束するため
の集束手段と、試料上で電子ビームを2次元的に走査す
る走査手段と、この走査手段の上部に設けられた複数の
検出器とを備え、電子ビームの2次元走査手段により2
次電子を偏向し、電子ビームの試料上の照射位置に応じ
て2次電子を検出する検出器を選択するようにした電子
ビーム検査装置。 - 【請求項5】 複数の検出器と電子ビーム集束手段との
間に補助偏向器を配置し、電子ビームの加速電圧に応じ
て補助偏向器を制御するようにした請求項4記載の電子
ビーム検査装置。 - 【請求項6】 複数の検出器と電子ビーム集束手段との
間に2次電子フォーカスレンズを配置し、電子ビームの
加速電圧に応じて2次電子フォーカスレンズを制御する
ようにした請求項4記載の電子ビーム検査装置。 - 【請求項7】 複数の検出器は電子ビームの2次元走査
手段の上部の電子ビーム光軸上に配置されており、その
中心部には電子ビームの通過部が設けられている請求項
4記載の電子ビーム検査装置。 - 【請求項8】 複数の検出器は電子ビームの2次元走査
手段の上部の電子ビーム光軸から離れて配置されてお
り、複数の検出器と電子ビーム集束手段との間に設けら
れた補助偏向器と電子ビームの2次元走査手段とによっ
て電子ビームの試料上の照射位置に応じて2次電子を検
出する検出器を選択するようにした請求項4記載の電子
ビーム検査装置。 - 【請求項9】 電子ビームを試料上に細く集束するため
の集束手段と、試料上で電子ビームを2次元的に走査す
る走査手段と、試料から放出された2次電子を検出する
ための第1と第2の検出器とを備え、検査モードでは第
2の検出器に2次電子を導くと共に、電子ビームの2次
元走査に同期して第2の検出器の複数の検出器に向かう
2次電子を偏向し、電子ビームの試料上の照射位置に応
じて2次電子を検出する検出器を選択し、観察モードで
は2次電子を表示手段に接続された第1の検出器に導く
ように構成した電子ビーム検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11052168A JP2000252330A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | 電子ビーム検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11052168A JP2000252330A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | 電子ビーム検査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000252330A true JP2000252330A (ja) | 2000-09-14 |
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ID=12907308
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11052168A Withdrawn JP2000252330A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | 電子ビーム検査装置 |
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JP (1) | JP2000252330A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1999
- 1999-03-01 JP JP11052168A patent/JP2000252330A/ja not_active Withdrawn
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