JP2001357808A - Device and method for inspecting circuit pattern - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To apply highly resolving energy analysis to a secondary electron generated from a substrate under a high and variable retarding voltage condition, and to materialized a highly sensitive inspection by obtaining an excellent potential contrast, in a method for inspecting a defect, a foreign matter, a residue and the like in the identical design pattern of a semiconductor device by an electron beam. SOLUTION: An accelerated secondary electron generated from a substrate surface is deflected, and its energy is analyzed by an energy filter and a detector provided away from an optical axis. A shield electrode to obtain high energy resolution, a means for adjusting the converging/diverging condition of the secondary electron, a means for optimizing the uniformity coefficient of the threshold electric field distribution of the filter, and a means for converging passing electrons are provided in the energy filter, in order to carry out optimum control in accordance with the condition of the secondary electron. As a result, a potential contrast can be obtained under a desired condition in response to the process and the kind of a specimen to be inspected, a defect can be highly sensitively judged by accurately imaging a charged condition on the surface of the specimen, and a semiconductor wafer as well as an insulating material can be highly speedily and highly accurately inspected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は荷電粒子線応用装置
と方法に係わり、特に大電流かつ低加速な荷電粒子を可
変の照射条件で半導体ウェハに照射し高速・高感度にパ
ターンの欠陥を検出する検査技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for applying a charged particle beam, and more particularly to irradiating a semiconductor wafer with charged particles having a large current and a low acceleration under variable irradiation conditions to detect a pattern defect at high speed and high sensitivity. Inspection technology.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体ウェハの回路パターンの微細化、
複雑化に伴い、光学式検査装置で検査不能な欠陥に対応
するべく、荷電粒子線を用いた回路パターンの検査装置
が実用化されてきている。例えば日本国公開特許公報特
開平10-294345号に記載の技術が一般に知られている。
電子線式検査装置では、ウェハの大口径化と回路パター
ンの微細化に対応して高スループットかつ高精度な検査
を行うために、非常に高速に高SN比(信号対ノイズ比、S
ignal to Noise ratio)な画像を取得する必要が有る。
そのため、通常の走査型電子顕微鏡(SEM)の100倍以上(1
0nA以上）の大電流ビームを用いて照射電子数を確保し
高SNを保っている。さらに、基板から発生する二次電
子、反射電子の高速かつ高効率な検出を行っている。2. Description of the Related Art Miniaturization of circuit patterns on semiconductor wafers,
With the increase in complexity, circuit pattern inspection apparatuses using charged particle beams have been put to practical use in order to cope with defects that cannot be inspected by an optical inspection apparatus. For example, a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 10-294345 is generally known.
The electron beam inspection system uses a very high speed and high SN ratio (signal-to-noise ratio, S
It is necessary to acquire an image with an ignal to noise ratio).
Therefore, it is more than 100 times (1
(0nA or more) using a large current beam to secure the number of irradiated electrons and maintain a high SN. Further, high-speed and high-efficiency detection of secondary electrons and reflected electrons generated from the substrate is performed.

【０００３】また、レジスト等の絶縁膜を伴った半導体
基板が帯電の影響を受けないようにとの観点から、半導
体装置への電子線照射においては、多くの場合2keV以下
の低加速電子線を照射している（電子、イオンビームハ
ンドブック（日刊工業新聞社）p622-P623）。しかし、
大電流でなおかつ低加速の電子線では空間電荷効果によ
る電子間反発力が生じ、ビームが拡がって高分解能な観
察が困難である。この問題を解決する方法として高加速
電子線を試料直前で減速し、試料上で実質的に低加速電
子線として照射する手法が知られている(例：特開平06-
139985号公開公報)。以下、この手法をリターディング
方式と呼ぶ。電子線式検査装置では、以上述べたような
大電流ビームとリターディング方式の組合せにより、高
感度・高スループットな検査を実現している。In order to prevent a semiconductor substrate with an insulating film such as a resist from being affected by electrification, a low acceleration electron beam of 2 keV or less is often used in irradiating a semiconductor device with an electron beam. Irradiation (Electron, Ion Beam Handbook (Nikkan Kogyo Shimbun) p622-P623). But,
A high-current and low-acceleration electron beam generates a repulsive force between electrons due to the space charge effect, and the beam expands, making it difficult to perform high-resolution observation. As a method for solving this problem, there is known a method of decelerating a high acceleration electron beam immediately before a sample and irradiating the sample with a substantially low acceleration electron beam (for example, Japanese Patent Laid-Open No.
Publication No. 139985). Hereinafter, this method is called a retarding method. In the electron beam inspection apparatus, high sensitivity and high throughput inspection is realized by the combination of the large current beam and the retarding method as described above.

【０００４】次に、検査装置で取得する画像のコントラ
ストについて説明する。物質に電子線を照射して発生す
る二次電子および反射電子は、照射される試料の元素、
導電性、電位状態、形状、照射条件にしたがった量とエ
ネルギー、角度を持って発生する。検査対象は同一視野
内に導電性物質のみの場合と、絶縁性物質のみの場合
と、両者が混在している場合とがあるため、半導体を電
子線で検査する装置には、これら3つの場合ともに検査
可能なコントラストを持つ画像を得ることが要求され
る。しかし、試料表面の材質及び積層状態、形状等に応
じて、検査に最も適したコントラストを得るために必要
とされる一次電子線照射エネルギーは変化することが分
かってきている。そこで、特開平10-294345号では、リ
ターディング電圧を可変にすることで照射エネルギーを
制御する検査装置および手法が開示されている。Next, the contrast of an image obtained by the inspection apparatus will be described. Secondary electrons and reflected electrons generated by irradiating a substance with an electron beam are the elements of the sample to be irradiated,
It is generated with an amount, energy, and angle according to conductivity, potential state, shape, and irradiation conditions. Inspection targets include only conductive substances in the same field of view, only insulating substances, and cases in which both are mixed. It is required to obtain an image having a contrast that can be inspected. However, it has been found that the primary electron beam irradiation energy required to obtain the most suitable contrast for inspection changes according to the material of the sample surface, the state of lamination, the shape, and the like. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-294345 discloses an inspection apparatus and method for controlling irradiation energy by making a retarding voltage variable.

【０００５】以下、二次電子信号量について説明する。
二次電子信号量Ｓseは、二次電子の放出個数Nseと二次
電子検出効率δの積であり、Nseは一次電子線の照射量N
1と基板の被照射領域の二次電子放出効率σの積である
(Ｓse=Nse・δ=N1・σ・δ)。二次電子放出効率σは、
一次電子線の照射エネルギーに依存して図27に一例を示
すように変化する。さらに図27の曲線は、試料の材質に
応じて変化する。図示したように、二次電子放出効率σ
は、例えば一次電子線の照射エネルギーが図27中の斜線
領域内である場合は1以上となる。したがって、被照射
領域の試料が絶縁物である場合、一次電子の流入量より
多くの二次電子が放出され、試料表面が正に帯電する。
試料表面が局所的に正に帯電すると、図28に示すように
試料から放出される二次電子に対して試料近傍に電位障
壁が生じ、障壁を越えられない低エネルギーの二次電子
は引き戻される。障壁のしきい値エネルギーをEtとする
と、二次電子は図29のエネルギー分布にしたがい0〜50e
Vのエネルギーで発生し、その内Et以下のエネルギー部
分が引き戻されて検出されない。すなわち、図中の斜線
部分の積分値が実際の二次電子個数Nse'となり、実質的
な放出効率はσ'=Nse'/N1となる。絶縁物は、電子線の
照射量が増えると帯電量が増加し、引き戻される電子数
が増加する。そして、実際の二次電子放出効率σ'は最
終的に1で安定し、同時に電位障壁のしきい値エネルギ
ーEtもσ'が１となるようなしきい値Etに落ち着く。図2
9の(a)と(b)に示すように、しきい値エネルギーEtと二
次電子のエネルギー分布の相対関係が変化すると、二次
電子の障壁通過電子数が変化し、試料表面の電位状態が
電位コントラスト像として取得される。Hereinafter, the amount of the secondary electron signal will be described.
The secondary electron signal amount Sse is the product of the number Nse of emitted secondary electrons and the secondary electron detection efficiency δ, and Nse is the irradiation amount N of the primary electron beam.
It is the product of 1 and the secondary electron emission efficiency σ of the irradiated area of the substrate.
(Sse = Nse · δ = N1 · σ · δ). The secondary electron emission efficiency σ is
It changes as shown in an example in FIG. 27 depending on the irradiation energy of the primary electron beam. Further, the curve in FIG. 27 changes according to the material of the sample. As shown, the secondary electron emission efficiency σ
Is 1, for example, when the irradiation energy of the primary electron beam is within the shaded region in FIG. Therefore, when the sample in the irradiated area is an insulator, more secondary electrons are emitted than the inflow of primary electrons, and the sample surface is positively charged.
When the sample surface is locally positively charged, a potential barrier is created near the sample for secondary electrons emitted from the sample as shown in FIG. 28, and low-energy secondary electrons that cannot cross the barrier are pulled back. . Assuming that the threshold energy of the barrier is Et, the secondary electrons are 0 to 50e according to the energy distribution of FIG.
It is generated at the energy of V, of which the energy part below Et is pulled back and not detected. That is, the integrated value of the shaded portion in the figure is the actual number Nse 'of secondary electrons, and the substantial emission efficiency is σ' = Nse '/ N1. The amount of charge of the insulator increases as the amount of electron beam irradiation increases, and the number of electrons pulled back increases. Then, the actual secondary electron emission efficiency σ ′ is finally stabilized at 1, and at the same time, the threshold energy Et of the potential barrier is settled to the threshold Et at which σ ′ becomes 1. Figure 2
As shown in (a) and (b) of Fig. 9, when the relative relationship between the threshold energy Et and the energy distribution of the secondary electrons changes, the number of electrons passing through the barrier of the secondary electrons changes, and the potential state on the sample surface changes. Is obtained as a potential contrast image.

【０００６】たとえば、基板のSi上に酸化膜SiO2が形成
されたウェハにプラグを埋め込んだコンタクトホールを
形成した場合、正常部では穴底が基板Siに達しており、
導通がとれるが、欠陥部では穴底にSiO2の残膜があった
りプラグ同士が短絡するなどの状態となる。残膜があっ
て非導通なプラグでは、上述した正の帯電が起こり、二
次電子が電位障壁により一部引き戻され、しきい値Et以
上のエネルギーを持つ電子のみ検出される。一方、正常
部では電位障壁が形成されず、発生した二次電子が全て
検出される。すなわち、全放出二次電子数Ntotが検出で
きる。その結果、欠陥部と正常部では得られる二次電子
信号量に差がつき、これが電位状態を反映した電位コン
トラストとして取得され、欠陥部の検出が可能になる。For example, when a contact hole in which a plug is buried is formed in a wafer in which an oxide film SiO2 is formed on Si of a substrate, the bottom of the hole reaches the substrate Si in a normal portion.
Although conduction can be obtained, the defective portion has a state in which there is a residual film of SiO2 at the bottom of the hole or short-circuits between the plugs. In the non-conductive plug having the residual film, the positive charge described above occurs, and the secondary electrons are partially pulled back by the potential barrier, and only the electrons having energy equal to or higher than the threshold value Et are detected. On the other hand, no potential barrier is formed in the normal part, and all the generated secondary electrons are detected. That is, the total number Ntot of secondary electrons emitted can be detected. As a result, there is a difference in the amount of secondary electron signal obtained between the defective part and the normal part, and this is obtained as a potential contrast reflecting the potential state, and the defective part can be detected.

【０００７】電子線式検査装置においては、光学式検査
装置で取得不可能な電位コントラストを取得できること
は大きな特色の一つである。例として述べたコンタクト
ホールの導通、非導通や孤立したトランジスタ間のショ
ート等をウェハ製造工程において早期に検出するために
は、この電位コントラストを高感度に得ることが非常に
重要である。One of the great features of the electron beam inspection apparatus is that it can obtain a potential contrast that cannot be obtained by an optical inspection apparatus. It is very important to obtain this potential contrast with high sensitivity in order to detect the conduction and non-conduction of the contact holes and the short circuit between the isolated transistors as described in the example at an early stage in the wafer manufacturing process.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとしている課題】しかし、従来技術
には以下の問題点がある。上述の電子線式検査装置で
は、電位障壁が形成されるものの障壁のしきい値エネル
ギーEtを制御することが出来ず、電位差が十分に信号差
に反映しないサンプルが多数存在する。また、計算によ
れば、プラグや配線の寸法によってしきい値Etが変動す
る上に、電位障壁が形成されない条件があることが分か
っている。電位障壁が形成されなければ、電位コントラ
ストを得ることは不可能になる。さらに、周囲の酸化膜
の帯電状態が荷電粒子線の照射条件や被検査基板のパタ
ーン種類等により変化し、安定した電位障壁を得ること
が困難な場合がある。その場合は所望の電位コントラス
トを安定して得ることが不可能になる。However, the prior art has the following problems. In the above-described electron beam inspection apparatus, although a potential barrier is formed, the threshold energy Et of the barrier cannot be controlled, and there are many samples whose potential difference is not sufficiently reflected in the signal difference. According to the calculation, it is known that the threshold value Et varies depending on the dimensions of the plug and the wiring, and that there is a condition that a potential barrier is not formed. Unless a potential barrier is formed, it is impossible to obtain a potential contrast. Further, the charged state of the surrounding oxide film changes depending on the irradiation condition of the charged particle beam, the pattern type of the substrate to be inspected, and the like, and it may be difficult to obtain a stable potential barrier. In that case, it becomes impossible to stably obtain a desired potential contrast.

【０００９】さらに、検査装置の高スループット化に必
須な高速検査モードにおいて、十分な電位コントラスト
を得るには次の課題がある。一般に、一次電子線の発生
過程、二次電子発生過程等は確率過程であるため、二次
電子信号にはノイズが存在する。高速画像取得が必要な
検査装置においては、大電流の一次電子線を照射し得ら
れる二次電子を効率良く高速応答な検出器で検出するこ
とで検査に十分なSNを確保している。しかし、欠陥部と
正常部のコントラストが十分に得られない場合、欠陥部
の信号がノイズに埋もれて検出不可能となってしまうと
いう問題がある。欠陥検出のためにはノイズ成分より十
分大きいコントラストを得る必要がある。したがって、
電位コントラストによる高感度な欠陥検出を行うには、
高速検出においても十分な電位コントラストを安定して
得る技術が必須となる。Further, in the high-speed inspection mode essential for increasing the throughput of the inspection apparatus, there are the following problems in obtaining a sufficient potential contrast. Generally, the generation process of the primary electron beam, the generation process of the secondary electron, and the like are stochastic processes, and therefore, the secondary electron signal has noise. In an inspection apparatus that requires high-speed image acquisition, a sufficient SN for inspection is secured by efficiently detecting secondary electrons obtained by irradiating a large current primary electron beam with a detector that responds quickly. However, when the contrast between the defective portion and the normal portion cannot be sufficiently obtained, there is a problem that the signal of the defective portion is buried in noise and cannot be detected. In order to detect a defect, it is necessary to obtain a contrast sufficiently larger than the noise component. Therefore,
To perform highly sensitive defect detection using potential contrast,
Even in high-speed detection, a technique for stably obtaining a sufficient potential contrast is essential.

【００１０】一方、検査装置に限定しないならば、一般
に電位コントラストを得るために積極的に二次電子のエ
ネルギー分離検出を行うエネルギー分析器(エネルギー
アナライザ、エネルギーフィルタとも表現できる)の技
術はよく知られており、古くから多数開示されている。
特に、EBテスタの分野において、二次電子のエネルギー差
を検出するためのエネルギーフィルタ技術が多々実施さ
れている。例えばL.Reimer著、Scanning Electron Micr
oscopy(Second Ed. Springer1998、 pp.197-205等の文
献にも記載されている。試料上に同軸状の多段グリッド
を設け、二次電子を減速させてグリッドへの印加電圧を
越えるエネルギーの電子のみを通過させるフィルターつ
いて、開示されている。しかし、従来からよく知られて
いるこれらの二次電子エネルギーフィルタをそのまま電
子線式検査装置に用いた場合、高圧でかつ可変なリター
ディング電圧に対応してスループットを落とすことなく
高効率に高感度な電位コントラストを得ることは不可能
である。それは、主に、サンプルに高圧の負の電位(数k
eV〜十数keV)を印加することにより、二次電子が試料近
傍で数keV〜十数keV程度に加速され、細く絞られたビー
ム状の電子となって上昇して来ることに起因する。この
二次電子軌道の拡がりの概略を図30に示す。図30(a)に
示すように、二次電子にリターディング電圧がかからな
い場合には、二次電子は試料表面から法線方向に対し-9
0゜〜90゜の範囲で余弦則にしたがう角度分布で発生
し、そのまま発生角度方向へ進むため、大きく拡がって
上昇してくる。その結果、従来の同軸状のエネルギー分
析器に十分多くの二次電子が入り、効果的なエネルギー
分析を行うことが可能になる。しかし、図30(b)に示す
ように、リターディング電圧が印加されている場合に
は、二次電子は試料近傍で大きく加速される。例えば、
照射エネルギーを500eV程度にするために一次ビームの
加速電圧を12KV、リターディング電圧を-11.5kVにした
場合、二次電子のビーム径は最大でも試料近傍で高々10
mmφ程度であり、実際に二次電子を取得する現実的な高
さにおいては、1〜2mmφ程度のビーム径となる。この二
次電子ビームを一次電子線の光軸上に同軸状に置いた従
来のエネルギーフィルタと検出器で検出しようとする
と、二次電子の大多数は一次電子線の光軸近傍で一次電
子線通過孔を通過してしまい、二次電子が失われて効率
良く信号を取得することが出来ない。上述のように、検
査装置では高速な画像取得が必須の課題であるため、な
おさら二次電子の高効率な検出が必要であり、大量の二
次電子を検出せずに損失させることは検査装置において
は許容できない。On the other hand, unless the invention is limited to an inspection apparatus, the technique of an energy analyzer (which can also be expressed as an energy analyzer or an energy filter) which positively separates the energy of secondary electrons in order to obtain a potential contrast is generally well known. And many have been disclosed since ancient times.
In particular, in the field of EB testers, many energy filter technologies for detecting the energy difference between secondary electrons have been implemented. For example, L. Reimer, Scanning Electron Micr
oscopy (Second Ed. Springer1998, pp.197-205, etc.) A coaxial multi-stage grid is provided on the sample, secondary electrons are decelerated, and electrons with an energy exceeding the voltage applied to the grid are applied. A filter that only passes through the filter is disclosed, but if these well-known secondary electron energy filters are used as they are in an electron beam inspection apparatus, they can handle a high voltage and a variable retarding voltage. It is not possible to obtain high-efficiency and high-sensitivity potential contrast without lowering the throughput, mainly because high voltage negative potential (several k
By applying (eV to several tens keV), secondary electrons are accelerated to several keV to several tens keV in the vicinity of the sample, and rise as finely focused beam-like electrons. FIG. 30 schematically shows the spread of the secondary electron orbit. As shown in FIG. 30 (a), when the retarding voltage is not applied to the secondary electrons, the secondary electrons are -9 from the sample surface to the normal direction.
It occurs in the angle distribution according to the cosine law in the range of 0 ° to 90 °, and proceeds in the direction of the generated angle as it is, so that it spreads greatly and rises. As a result, a sufficient number of secondary electrons enter the conventional coaxial energy analyzer, and effective energy analysis can be performed. However, as shown in FIG. 30 (b), when the retarding voltage is applied, the secondary electrons are greatly accelerated near the sample. For example,
When the primary beam acceleration voltage is set to 12 KV and the retarding voltage is set to -11.5 kV in order to reduce the irradiation energy to about 500 eV, the beam diameter of the secondary electrons is at most 10 near the sample.
The diameter of the beam is about 1 mm to 2 mm at a realistic height at which secondary electrons are actually obtained. When trying to detect this secondary electron beam with a conventional energy filter and detector placed coaxially on the optical axis of the primary electron beam, the majority of the secondary electrons are found near the optical axis of the primary electron beam. It passes through the passage hole, secondary electrons are lost, and a signal cannot be obtained efficiently. As described above, a high-speed image acquisition is an essential issue in an inspection apparatus, and therefore, highly efficient detection of secondary electrons is further required. Is not acceptable.

【００１１】さらにまた、エネルギーフィルタに印加す
るしきい値電圧は、二次電子を効果的にエネルギー分析
するために、リターディング電圧と同程度に設定する必
要がある。一方、一次電子線に影響を及ぼさないように
エネルギーフィルタの電界分布を形成するためには、光
軸周りに電界シールド材も設置しなくてはならない。そ
の結果、図31(a)に示すように、フィルタ電極と一次電
子線周囲の接地したシールドパイプの間には高電圧がか
かる。そこで、放電を起こさないようにフィルタとシー
ルドパイプとの距離を一定距離離す必要がある。シール
ドパイプの内径も、一次電子線が十分に通過できる大き
さで、かつ内部の汚れが一次電子線に悪影響を与えない
よう一定以上の寸法で構成する必要がある。これら諸事
情により、フィルタおよび検出器の有効面と一次電子線
の光軸の間にはある程度の距離をおくことが必須とな
る。その結果、フィルタおよび検出器の有効面に入射せ
ず一次ビーム光軸近傍を素通りする二次電子を低減させ
ることが出来ない。すなわち、二次電子の損失が大き
く、効率の高いエネルギー分析と検出が不可能になる。Further, the threshold voltage applied to the energy filter needs to be set to be substantially equal to the retarding voltage in order to effectively analyze the energy of secondary electrons. On the other hand, in order to form an electric field distribution of the energy filter so as not to affect the primary electron beam, an electric field shielding material must be provided around the optical axis. As a result, a high voltage is applied between the filter electrode and the grounded shield pipe around the primary electron beam as shown in FIG. Therefore, it is necessary to keep the distance between the filter and the shield pipe a certain distance so as not to cause discharge. The inside diameter of the shield pipe must be large enough to allow the primary electron beam to pass therethrough, and must be at least a certain size so that the contamination inside does not adversely affect the primary electron beam. Due to these circumstances, it is essential to provide a certain distance between the effective surface of the filter and the detector and the optical axis of the primary electron beam. As a result, secondary electrons that do not enter the effective surfaces of the filter and the detector and pass through the vicinity of the primary beam optical axis cannot be reduced. That is, the loss of secondary electrons is large, and energy analysis and detection with high efficiency become impossible.

【００１２】一方、エネルギーフィルタの電界を一次電
子線に対してシールドしない場合には、図31(b)のよう
にシールド材の厚み分だけエネルギーフィルタの有効面
を光軸近傍まで接近させることが出来る。しかし、一次
電子線に対しリターディング電界と略同程度の電位がか
かると、一次電子線が途中で試料照射エネルギーと同等
程度に減速されるので、ビームの走行時間が長くなりぼ
けが大きくなるという影響が出る。すなわち、リターデ
ィング光学系にした目的が達成されなくなってしまう。
しかもエネルギーフィルタの印加電圧に応じて一次ビー
ムの調整条件が変化してしまうので、現実的に使用でき
る装置にはならない。On the other hand, when the electric field of the energy filter is not shielded from the primary electron beam, the effective surface of the energy filter must be brought close to the optical axis by the thickness of the shielding material as shown in FIG. I can do it. However, if a potential about the same as the retarding electric field is applied to the primary electron beam, the primary electron beam is decelerated halfway down to the same level as the sample irradiation energy. Affects. That is, the purpose of the retarding optical system cannot be achieved.
In addition, since the adjustment condition of the primary beam changes according to the voltage applied to the energy filter, the device cannot be used practically.

【００１３】さらにまた、数keV程度のエネルギーの二
次電子を、従来技術で数10eV程度の電子をエネルギー分
析していたフィルタと同様のフィルタで分析しても、エ
ネルギー分解能を同等程度に得ることは難しい。従来技
術では、数keV程度の高エネルギーの二次電子に対して
エネルギー分解能を向上させる方策については一切開示
がされていない。Furthermore, even if secondary electrons having an energy of about several keV are analyzed by a filter similar to a filter which has analyzed the energy of about several tens eV in the prior art, the same energy resolution can be obtained. Is difficult. The prior art does not disclose any measure for improving the energy resolution of secondary electrons having a high energy of about several keV.

【００１４】エネルギーフィルタのエネルギー分解能に
ついて、簡単に説明する。エネルギー分解能はエネルギ
ーフィルタで確実に見分けられる二次電子のエネルギー
差のことであり、エネルギー分析の精度を示す指標であ
る。フィルタ電極の減速電界によって二次電子のエネル
ギーを分別する減速型エネルギーフィルタでは、二次電
子のフィルタへの入射方向がフィルタの通過可否を決め
る要因になる。図32のように、しきい値電位に相当する
エネルギーを持つ二次電子がフィルタを通過するために
は、減速電界の方向に対しほぼ直交している必要があ
る。フィルタを通過するのに十分なエネルギーを持つ二
次電子であっても、フィルタへ斜めに入射すると、フィ
ルタの減速電界に直交する方向成分の速度が減少し、フ
ィルタを通過することが出来なくなる。したがって、同
一のエネルギーを持っていても入射角度によって二次電
子のフィルタの通過率が変動してしまい、エネルギー分
析の精度が低下する。すなわち、エネルギー分解能が低
下する。二次電子が低速かつほぼ同一条件で上がってく
る通常のSEMやEBテスタにおいては、二次電子の試料表
面での発生角度に垂直な減速電界を発生させるような球
面状のメッシュ電極を設置してフィルタへの斜め入射を
回避していた。しかし、前述のように検査装置における
二次電子は試料表面に垂直な方向に数keV〜十数keV、水
平方向には0から50eVのエネルギーに相当する速度を持
っている。この電子群がフィルタ手前で対物レンズを通
ることで収束・発散作用も受けるため、二次電子の軌道
は一次電子線の照射条件に応じて複雑に変化する。した
がって、全ての電子がフィルタ電界に垂直に入射するよ
うなフィルタを構成することは従来技術では不可能であ
る。The energy resolution of the energy filter will be briefly described. Energy resolution refers to the energy difference between secondary electrons that can be reliably identified by an energy filter, and is an index indicating the accuracy of energy analysis. In a deceleration type energy filter that separates the energy of secondary electrons by the deceleration electric field of the filter electrode, the direction of incidence of the secondary electrons on the filter is a factor that determines whether or not the filter can pass. As shown in FIG. 32, in order for secondary electrons having energy corresponding to the threshold potential to pass through the filter, they need to be substantially perpendicular to the direction of the deceleration electric field. Even if secondary electrons having sufficient energy to pass through the filter are obliquely incident on the filter, the speed of a component in a direction orthogonal to the deceleration electric field of the filter decreases, and the secondary electron cannot pass through the filter. Therefore, even if they have the same energy, the passing rate of the secondary electrons through the filter varies depending on the incident angle, and the accuracy of energy analysis decreases. That is, the energy resolution is reduced. In a normal SEM or EB tester where secondary electrons rise at low speed and under almost the same conditions, a spherical mesh electrode that generates a deceleration electric field perpendicular to the generation angle of secondary electrons on the sample surface is installed. To avoid oblique incidence on the filter. However, as described above, the secondary electrons in the inspection apparatus have a velocity corresponding to an energy of several keV to several tens keV in a direction perpendicular to the sample surface and 0 to 50 eV in a horizontal direction. Since the electron group also undergoes convergence and divergence when passing through the objective lens before the filter, the trajectory of the secondary electron changes in a complicated manner according to the irradiation condition of the primary electron beam. Therefore, it is impossible with the prior art to construct a filter in which all the electrons are perpendicularly incident on the filter electric field.

【００１５】また、フィルタ電極はしきい値電位の電位
分布が均一になるように、メッシュを用いることが一般
的であるが、図33に示すように、厳密にはメッシュの目
の間では電位が一様に保たれてはいない。実際に二次電
子が通過するのはこのメッシュの目の間であり、しきい
値電位よりも電位障壁が低いため、エネルギーがしきい
値より低い二次電子でもメッシュを通過してしまう。そ
の結果、メッシュに起因するエネルギー分解能の低下が
生じてしまう。この分解能低下が、高リターディング条
件下では無視できないレベルとなるため、従来技術のま
まのフィルタを用いて所望の分解能を得ることは不可能
である。In general, a mesh is used for the filter electrode so that the potential distribution of the threshold potential becomes uniform. However, as shown in FIG. Is not kept uniform. The secondary electrons actually pass between the meshes. Since the potential barrier is lower than the threshold potential, even the secondary electrons whose energy is lower than the threshold pass through the mesh. As a result, the energy resolution is reduced due to the mesh. Since this reduction in resolution becomes a level that cannot be ignored under high retarding conditions, it is impossible to obtain a desired resolution using a filter of the related art.

【００１６】さらに、エネルギーフィルタ通過後の二次
電子を、最小限の損失で効率良く高速に検出する技術に
ついても、従来は開示されていない。従来のエネルギー
フィルタは、検査装置と異なり高速画像取得の必要がな
い装置において使用されてきており、高速一回走査によ
る二次電子の高効率な取得については考慮する必要がな
かった。また、検査装置においては二次電子が数keV以
上と高エネルギーなので、エネルギーフィルタを通過し
てフィルタ外部のグランド電位部分に出てきた時点でや
はり数keV程度以上に加速されており、検出器の周囲の
電界だけでこれらの電子の軌道方向を変えて吸引・捕捉
するのは困難である。Furthermore, a technique for efficiently and quickly detecting secondary electrons after passing through an energy filter with minimal loss has not been disclosed. The conventional energy filter has been used in an apparatus that does not require high-speed image acquisition unlike an inspection apparatus, and it is not necessary to consider highly efficient acquisition of secondary electrons by high-speed single scanning. In addition, in the inspection device, the secondary electrons have a high energy of several keV or more, and when the secondary electrons pass through the energy filter and come out to the ground potential portion outside the filter, they are also accelerated to about several keV or more. It is difficult to change the orbital direction of these electrons and attract / capture them only by the surrounding electric field.

【００１７】本発明の目的は上記課題を解決し、スルー
プットと分解能を落とすことなく、高圧で可変なリター
ディング電圧条件下で高エネルギー分解能を得るエネル
ギーフィルタ機能を搭載し、高感度な電位コントラスト
欠陥検出を行う検査装置を得ること、またそのエネルギ
ーフィルタそのものを得ること、及びこの装置を用いて
効果的に行うことができる半導体欠陥検査手法を得るこ
とである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an energy filter function for obtaining a high energy resolution under a high-voltage and variable retarding voltage condition without lowering the throughput and the resolution. It is an object of the present invention to obtain an inspection apparatus for performing detection, to obtain an energy filter itself, and to obtain a semiconductor defect inspection method that can be effectively performed by using this apparatus.

【００１８】[0018]

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、我々は、エネルギーフィルタを一次電子線の光軸
外に配置し、フィルタ本体にはエネルギー分解能を向上
させるための手段、および通過二次電子を収束させる手
段を持たせた。前者、すなわちエネルギーフィルタに高
圧で可変のリターディング電圧により加速された二次電
子を入射させて良好なエネルギー分解能を得るために、
我々はエネルギーフィルタの構成と特性の関係について
検討し、エネルギー分解能を向上させる手段として、二
次電子の軌道方向、収束・発散状態の調節としきい値電
界分布の均一性の最適化が必要であることを見出し、こ
れらを実施するために必要となる装置構成と動作条件を
見出した。そして、これらの手段を持たせたエネルギー
フィルタを回路パターン検査装置に搭載し、二次電子の
エネルギー分析を実施した。In order to solve the above problems, we have arranged an energy filter off the optical axis of a primary electron beam, and have a means for improving energy resolution, and a filter for improving the energy resolution. A means for converging secondary electrons is provided. In order to obtain good energy resolution by injecting secondary electrons accelerated by a variable retarding voltage at high pressure into the energy filter,
We study the relationship between the configuration and characteristics of the energy filter, and as a means to improve the energy resolution, it is necessary to adjust the orbital direction of the secondary electrons, adjust the convergence / divergence state, and optimize the uniformity of the threshold electric field distribution. The present inventors have found out that the device configuration and operating conditions necessary for implementing the above are found. Then, an energy filter having these means was mounted on a circuit pattern inspection apparatus, and energy analysis of secondary electrons was performed.

【００１９】即ち、試料台と、前記試料台上に載置され
た基板と、前記試料台とは異なる方向に配置された電子
源と、前記電子源からの電子線をオンオフさせる第１の
偏向器と、前記第１の偏向器を通過した電子線の収差を
補正する第２の偏向器と、前記第２の偏向器より前記試
料台側に配置され電子線がその中心部を通過し電子線の
光軸に対し前記基板からの２次荷電粒子を通過させる対
構造の開口部を複数有するフイルタ部と、前記フイルタ
部を通過した電子線を前記試料台上の基板に照射するた
めの対物レンズと、前記基板上の所定の位置に電子線を
照射するための第３の偏向器と、前記対物レンズからの
電子線のエネルギーを減速する電界かつ２次荷電粒子に
対し加速する電界を発生する加減速手段と、前記基板か
ら前記加減速手段で加速された２次荷電粒子を前記フイ
ルタの開口部の方向に導く第４の偏向器と、前記フイル
タを通過した２次荷電粒子を検出する検出器と有する電
子線応用装置にある。That is, a sample stage, a substrate mounted on the sample stage, an electron source arranged in a different direction from the sample stage, and a first deflection for turning on and off an electron beam from the electron source. A deflector, a second deflector for correcting the aberration of the electron beam passing through the first deflector, and an electron beam which is disposed closer to the sample stage than the second deflector, the electron beam passes through a center portion thereof, and A filter unit having a plurality of pairs of openings for passing secondary charged particles from the substrate with respect to the optical axis of the line, and an object for irradiating the substrate on the sample stage with the electron beam passing through the filter unit A lens, a third deflector for irradiating a predetermined position on the substrate with an electron beam, and an electric field for decelerating the energy of the electron beam from the objective lens and an electric field for accelerating the secondary charged particles. Acceleration / deceleration means, and the acceleration / deceleration means from the substrate A fourth deflector guides the accelerated secondary charged particles in the direction of the opening of the filter, in an electron beam apparatus having a detector for detecting secondary charged particles that have passed through the filter.

【００２０】更にこの装置構成を用い回路パターンの検
査に適用することを具体的に述べると以下のようにな
る。我々は、回路パターンを有する基板の第１、第２の
領域へ照射させる一次電子線の発生手段と収束手段と走
査偏向手段(第３の偏向器)と、上記一次電子線を減速さ
せると共に上記基板から発生する二次電子および反射電
子を加速する加減速手段と、上記二次電子および反射電
子(二次荷電粒子)を偏向する手段(第４の偏向器)と収束
させる手段と、上記電子線の光軸から外れた位置にあっ
て上記二次電子および反射電子またはこれらの一方の電
子を検出する検出器と、上記検出器で検出した信号から
画像を形成する手段と、上記基板上の第１、第２の領域
で得た上記画像を比較する手段を有する回路パターン検
査装置において、検出器の前段にエネルギー分析手段を
設け、エネルギー分析手段には、入射二次電子の方向を
エネルギー分析手段に対して垂直にさせるための電界シ
ールド手段、入射二次電子の収束・発散状態を調整する
手段、しきい値電位分布の均一度を調節する手段、二次
電子の収束手段と、検査条件に応じてエネルギー分析手
段の設定条件を制御する制御手段とを有する構成とした
回路パターン検査装置を製作した。具体的には、一例と
して、図6に示すようにエネルギー分析手段において、
しきい値電位を与える電極と、その前後段にしきい値電
位分布の均一度調整手段として前後段電極、さらにその
前後段に二次電子の収束・発散制御を行う中間電極、お
よびしきい値電位分布の外部への染み出し防止電極等及
びこれらの電極への印加電圧制御・調整手段を有する装
置及び検査手法を実施した。Further, the application of the apparatus configuration to the inspection of a circuit pattern will be specifically described as follows. We provide a means for generating a primary electron beam for irradiating the first and second regions of the substrate having a circuit pattern, a converging means, a scanning deflecting means (third deflector), Acceleration / deceleration means for accelerating secondary electrons and reflected electrons generated from the substrate; means for deflecting the secondary electrons and reflected electrons (secondary charged particles) (fourth deflector); means for converging the electrons; A detector for detecting the secondary electrons and reflected electrons or one of these electrons at a position off the optical axis of the line, a means for forming an image from a signal detected by the detector, In a circuit pattern inspection apparatus having means for comparing the images obtained in the first and second regions, an energy analysis means is provided in front of the detector, and the energy analysis means determines the direction of incident secondary electrons by energy analysis. To the means Means for adjusting the convergence and divergence of incident secondary electrons, means for adjusting the uniformity of the threshold potential distribution, means for converging the secondary electrons, A circuit pattern inspection apparatus having a configuration including a control unit for controlling a setting condition of the energy analysis unit was manufactured. Specifically, as an example, as shown in FIG.
An electrode for applying a threshold potential, a preceding and succeeding electrode as a means for adjusting the uniformity of the threshold potential distribution before and after the electrode, an intermediate electrode for controlling convergence and divergence of secondary electrons before and after the electrode, and a threshold potential An apparatus and an inspection method having electrodes for preventing seepage of the distribution to the outside and means for controlling and adjusting the voltage applied to these electrodes were implemented.

【００２１】まず、エネルギー分析手段(以下、フィル
タとも言う)の最前段部分にグランド電極を設け、数kV
程度以上のフィルタのしきい値電位が形成する電界がフ
ィルタ外部へ大きく染み出すことを防止した。この電極
がない場合には、二次電子はフィルタのはるか手前から
フィルタの減速電界による反発作用を受けるため、軌道
方向が大きく曲げられてポテンシャルがより低い周辺の
グランド電位の部材へ引き寄せられてしまう。本発明で
はこれを防止して二次電子をフィルタ前面へ垂直に誘導
することに成功した。次に、図6に示すように、最前段
のグランド電極とフィルタのしきい値電極との間に中間
電極を設け、グランド電極、中間電極、フィルタのしき
い値電位電極とで静電レンズを形成し、レンズ作用を中
間電極への印加電圧を変えることにより調整して二次電
子の収束・発散状態を調節・制御した。二次電子はこの
中間電極によりフィルタのしきい値電界に対してほぼ垂
直に入射することが可能になった。さらに、フィルタの
しきい値電位を与える中央メッシュ電極に対し、近傍に
前後段メッシュ電極を設置し、しきい値電位よりわずか
に正の電位を印加した。前後段メッシュには、中央メッ
シュ電極でしきい値電位が均一に分布するように、中央
メッシュの両側で同一の電位分布を与えるような電位を
印加した(この電極構成により生成される電界分布の概
略を図8に示した)。具体的には、例えば中央メッシュか
ら等距離に前後段メッシュを設置し、前後段メッシュに
同電位を与えた。さらに、メッシュのワイヤ間でのしき
い値電位分布がより均一化するように、前後段メッシュ
の電位を調節できるようにした。こうして高分解能なエ
ネルギー分析を実施し、さらにフィルタ通過電子を検出
器前面へ集めるため、フィルタ後段部分に設けた中間電
極に電位を与えた。メッシュ電極、中間電極と検出器前
面のグランド電極との間で所望の静電レンズを形成さ
せ、二次電子収束効果を持たせた。First, a ground electrode is provided at the forefront of the energy analysis means (hereinafter also referred to as a filter), and several kV
The electric field formed by the threshold potential of the filter of a degree or more is prevented from seeping out of the filter. Without this electrode, the secondary electrons are repelled by the decelerating electric field of the filter from far in front of the filter, so that the orbital direction is greatly bent and is attracted to peripheral ground potential members having lower potential. . In the present invention, this was prevented and secondary electrons were successfully guided vertically to the front surface of the filter. Next, as shown in FIG. 6, an intermediate electrode is provided between the foremost ground electrode and the threshold electrode of the filter, and an electrostatic lens is formed by the ground electrode, the intermediate electrode, and the threshold potential electrode of the filter. Then, the lens action was adjusted by changing the voltage applied to the intermediate electrode to adjust and control the state of convergence and divergence of secondary electrons. This intermediate electrode allows the secondary electrons to be incident almost perpendicularly to the threshold electric field of the filter. Further, a mesh electrode before and after the central mesh electrode for providing a threshold potential of the filter was disposed in the vicinity of the center mesh electrode, and a potential slightly more positive than the threshold potential was applied. A potential was applied to the front and rear meshes so as to give the same potential distribution on both sides of the central mesh so that the threshold potential was uniformly distributed at the central mesh electrode (the electric field distribution generated by this electrode configuration). An outline is shown in FIG. 8). Specifically, for example, the front and rear meshes were installed at the same distance from the center mesh, and the same potential was applied to the front and rear meshes. Furthermore, the potential of the front and rear meshes can be adjusted so that the threshold potential distribution between the wires of the mesh becomes more uniform. In this manner, a high-resolution energy analysis was performed, and a potential was applied to an intermediate electrode provided at a stage subsequent to the filter in order to collect electrons passing through the filter to the front of the detector. A desired electrostatic lens was formed between the mesh electrode, the intermediate electrode, and the ground electrode on the front surface of the detector to have a secondary electron focusing effect.

【００２２】以上のような機能を持たせたエネルギーフ
ィルタを製作し、フィルタの特性を調べたところ、図8
に示すような特性カーブが得られた。これは横軸がエネ
ルギーフィルタへの入射電子のエネルギーであり、縦軸
が電子のフィルタ透過(通過)率を表したものである。以
下、これをＳ字カーブとも称する。図のようにエネルギ
ーに応じて透過率が変化する。このＳ字カーブの立ち上
り幅がエネルギーフィルタのエネルギー分解能を示す数
値となる。上記の前後段メッシュ電極の電位を調整する
ことにより、この立ち上り幅が最小になるように設定で
きる。また、検査条件によっては、試料表面の電位状態
を黒か白かで判定するのではなく、中間の明るさの変化
を細かく信号化して判定する場合もある。この場合には
逆にＳ字カーブの立ち上り幅を緩やかにし、ダイナミッ
クレンジを最大にするよう制御する必要がある。したが
って、検査においては条件に応じてＳ字カーブの立ち上
り幅が所望の値になるように、フィルタの電極系の印加
電位を制御した。An energy filter having the above functions was manufactured, and the characteristics of the filter were examined.
The characteristic curve shown in FIG. The horizontal axis represents the energy of the electrons incident on the energy filter, and the vertical axis represents the transmission (passing) rate of the electrons through the filter. Hereinafter, this is also referred to as an S-shaped curve. As shown in the figure, the transmittance changes according to the energy. The rising width of the S-shaped curve is a numerical value indicating the energy resolution of the energy filter. By adjusting the potential of the above-mentioned front and rear mesh electrodes, it is possible to set the rising width to be a minimum. Further, depending on the inspection conditions, instead of determining whether the potential state of the sample surface is black or white, a change in intermediate brightness may be finely signaled for determination. In this case, on the contrary, it is necessary to make the rising width of the S-shaped curve gradual and control to maximize the dynamic range. Therefore, in the inspection, the applied potential of the electrode system of the filter was controlled so that the rising width of the S-shaped curve became a desired value according to the conditions.

【００２３】このような機能、特性を有するエネルギー
フィルタを実際に製作するうえで、フィルタの電磁界が
一次電子線に対して非対称に作用しないよう、一次電子
線光軸に対して対構造とした。具体的には、フィルタの
電極系を一次電子線光軸に対して軸対称性を持たせて構
成した。一例としては、軸に対して回転対称に電極を構
成し、各電極に4回対称に設けた光軸外の開口を用いて
エネルギーフィルタを形成した。また、他の一例として
は4回対称になるよう、同じ電極系を4系統製作し、4回
対称に配置して同一の条件で電位を印加した。In actually manufacturing an energy filter having such functions and characteristics, a pair structure is formed with respect to the optical axis of the primary electron beam so that the electromagnetic field of the filter does not act asymmetrically on the primary electron beam. . Specifically, the electrode system of the filter was configured to have axial symmetry with respect to the optical axis of the primary electron beam. As an example, the electrodes were configured to be rotationally symmetric with respect to the axis, and an energy filter was formed using openings off the optical axis provided four times symmetrically for each electrode. As another example, four identical electrode systems were manufactured so as to be four-fold symmetric, arranged four-fold symmetrically, and potential was applied under the same conditions.

【００２４】さらに、検出手段においては、応答速度が
十分高い検出素子を複数個並べて設置し、拡がりを持っ
た高速二次電子の軌道群を高速に検出可能な構成及び手
法も実施した。Further, in the detecting means, a plurality of detecting elements having a sufficiently high response speed are arranged side by side, and a configuration and a method capable of detecting a trajectory group of high-speed secondary electrons having a spread at high speed have been implemented.

【００２５】さらに、エネルギー分析手段の前段に電子
偏向手段および第二の二次電子検出手段を設置し、エネ
ルギー分析手段からの戻り電子を最適な軌道方向に偏向
して第二の検出手段で検出する構成・手法も実施した。
エネルギーがフィルタのしきい値以上である二次電子を
フィルタ後段の検出器で検出するとともに、エネルギー
がしきい値より低い二次電子がフィルタから戻ってくる
ので、これをフィルタ前段の検出器でほぼ同時に検出す
る。フィルタ後段の検出器で得られる信号はハイパスフ
ィルタの出力であり、フィルタ前段の検出器ではローパ
スフィルタの出力が得られる。図9に一例を示すよう
に、二次電子のエネルギー分布に対してエネルギーフィ
ルタのＳ字カーブがカットオフ曲線となって二次電子の
一部をカットする際に、ハイパスフィルタでは十分信号
差が得られない場合がある。しかしその場合にも、図11
に示すようにローパスフィルタとしての出力信号を利用
すれば十分な信号差を得ることができた。さらにまた、
ローパスとハイパスのフィルタの出力信号を演算処理す
ることで、コントラストをさらに強調させることが可能
になった。Further, an electron deflecting means and a second secondary electron detecting means are provided in front of the energy analyzing means, and return electrons from the energy analyzing means are deflected in an optimal orbital direction and detected by the second detecting means. The configuration and method to implement were also implemented.
Secondary electrons whose energy is higher than the threshold value of the filter are detected by the detector after the filter, and secondary electrons whose energy is lower than the threshold value return from the filter. Detect almost simultaneously. The signal obtained by the detector after the filter is the output of the high-pass filter, and the detector before the filter obtains the output of the low-pass filter. As shown in an example in FIG. 9, when the S-curve of the energy filter becomes a cut-off curve with respect to the energy distribution of the secondary electrons and cuts a part of the secondary electrons, the signal difference is sufficiently reduced by the high-pass filter. May not be obtained. However, in that case, too, FIG.
As shown in (1), a sufficient signal difference could be obtained by using an output signal as a low-pass filter. Furthermore,
By processing the output signals of the low-pass and high-pass filters, the contrast can be further enhanced.

【００２６】さらに、上記回路ハ゜ターン検査装置におい
て、複数のクロック周波数により異なる速度で画像を取得す
る画像形成手段及び検出系とエネルギー分析手段を有す
る構成・手法も実施した。Further, in the above-mentioned circuit pattern inspection apparatus, a configuration / technique having an image forming means for obtaining images at different speeds by a plurality of clock frequencies, a detection system and an energy analyzing means was also implemented.

【００２７】さらに、エネルギー分析手段の上と下に、
互いに逆極性の二段の電子偏向手段を設置した検査装置
を実施した。ここで言う電子偏向手段とは、試料から発
生し上方へ向かう電子に対してのみ偏向作用を及ぼすも
のであり、一次電子線に対しては偏向作用を及ぼさない
ものである。具体的には、電界と磁界をほぼ直交させて
重畳させた偏向器で構成し、一次電子線に対しては電界
と磁界の偏向作用が相殺し、二次電子に対しては両者の
偏向作用が加算されて作用される偏向器である。二次電
子の偏向のみのために使用するが、一次電子線に対して
軌道の歪みを生じさせ、収差を発生させるという影響が
ある。しかし、その偏向器を二段搭載し、互いに逆極性
で動作させることにより、一次電子線に対する収差の影
響を打ち消しあい、低減させることが可能になった。Further, above and below the energy analyzing means,
An inspection apparatus having two stages of electron deflecting means of opposite polarities was implemented. The electron deflecting means referred to herein is one that exerts a deflecting action only on electrons generated from the sample and going upward, and does not exert a deflecting action on the primary electron beam. Specifically, it is composed of a deflector in which an electric field and a magnetic field are superimposed almost orthogonally to each other. Are the deflectors which are added and acted on. Although it is used only for the deflection of secondary electrons, it has the effect of causing orbital distortion to primary electron beams and causing aberration. However, by installing the deflectors in two stages and operating them with opposite polarities, the influence of aberration on the primary electron beam can be canceled and reduced.

【００２８】さらに、一部のサンプル、例えばコンタク
トホールのサンプルに対して、欠陥部と正常部の信号差
が強調できることを利用して、大面積ビームを形成して
複数のコンタクトホールを同時に照射し、エネルギーフ
ィルタを介して得られる検出信号量を画素ごとに比較す
る検査手法と装置を実施した。同時に照射した複数のコ
ンタクトホールの中に欠陥部が含まれているかどうかを
検出信号量から逐次判定し、照射領域内の欠陥の有無、
比率等を高速に検出するものである。Further, by utilizing the fact that the signal difference between the defective part and the normal part can be emphasized for a part of the samples, for example, the sample of the contact hole, a large area beam is formed and a plurality of contact holes are simultaneously irradiated. And an inspection method and apparatus for comparing the detection signal amount obtained through the energy filter for each pixel. It is sequentially determined from the detection signal amount whether or not a defect portion is included in a plurality of contact holes irradiated at the same time, the presence or absence of a defect in the irradiation region,
It is for detecting a ratio or the like at a high speed.

【００２９】以上のような手法および装置を実施したこ
とにより、試料表面の状態に応じた所望の検査条件で、
二次電子を高いエネルギー分解能で最適なダイナミック
レンジにおいてエネルギー分析し、一次電子線照射位置
における試料状態を高速に信号化し、高コントラストな
電位情報を取得して高感度な検査を行うことが可能にな
った。特に、フィルタ手前の接地電極、しきい値電位分
布の均一度の最適化、二次電子の収束・発散状態の調
整、収束手段、及びそれらの制御調整手段により、二次
電子を所望のエネルギー分解能、所望のダイナミックレ
ンジでエネルギー分析することが出来た。この制御調整
の手法は、後で詳述するように検査対象に応じた所望の
検査条件を設定することにより、最大限に効果を得るこ
とが出来た。さらに、検出手段を複数素子で構成したこ
とにより、エネルギー分析器を通過した二次電子が十分
に収束されていない状態であっても、損失を最小限に抑
えた高効率な高速二次電子検出が可能となった。また、
エネルギー分析器を動作させない場合等において、二次
電子の方向成分を分析することが可能になった。さら
に、エネルギー分析器からの戻り電子を第二の検出器で
取得することにより、ハイパスフィルターのみでは感度
が十分でなかった検査対象に対しても、ローパスフィル
タとして機能してコントラストを強調し十分な電位情報
を得ることが出来るようになった。さらにまた、複数の
異なる速度で画像を形成する手段と、それらにそれぞれ
エネルギー分析器と検出系を付加させて構成した装置に
おいては、一つの画像で見出した二次電子信号の特徴を
異なる照射モード条件下で再度画像化することが出来、
より視認性の高い欠陥検出、確認が可能になった。さら
にまた、互いに逆極性の電子偏向器をエネルギーフィル
タの上下に設置したことにより、二次電子を大角度に偏
向しても一次電子線に対して収差が小さい偏向条件を選
択することが可能になった。さらに、大面積ビームで複
数ホールを同時に照射しエネルギーフィルタにかけるこ
とで、飛躍的に高速にコンタクトホールの欠陥の有無、
比率等を検出することが出来た。By implementing the above-described method and apparatus, under the desired inspection conditions according to the state of the sample surface,
Energy analysis of secondary electrons in the optimal dynamic range with high energy resolution, high-speed signalization of the sample state at the primary electron beam irradiation position, acquisition of high-contrast potential information, and high-sensitivity inspection. became. In particular, the ground electrode before the filter, the optimization of the uniformity of the threshold potential distribution, the adjustment of the convergence / divergence state of the secondary electrons, the convergence means, and the control and adjustment means for the secondary electrons, the desired energy resolution Energy analysis could be performed in a desired dynamic range. This control adjustment technique was able to obtain the maximum effect by setting desired inspection conditions according to the inspection object as described later in detail. Furthermore, the detection means is composed of a plurality of elements, so that even when the secondary electrons passing through the energy analyzer are not sufficiently converged, a high-efficiency high-speed secondary electron detection that minimizes the loss. Became possible. Also,
In the case where the energy analyzer is not operated, the directional component of secondary electrons can be analyzed. Furthermore, by acquiring the return electrons from the energy analyzer with the second detector, even for an inspection target whose sensitivity is not sufficient with the high-pass filter alone, it functions as a low-pass filter to enhance the contrast and enhance the contrast. Potential information can be obtained. Furthermore, in a device configured to form an image at a plurality of different speeds and an energy analyzer and a detection system added to each of them, the characteristics of the secondary electron signal found in one image can be changed in different irradiation modes. Can be imaged again under conditions,
Defect detection and confirmation with higher visibility became possible. Furthermore, by installing electron deflectors of opposite polarities above and below the energy filter, it is possible to select a deflection condition with small aberration with respect to the primary electron beam even if the secondary electrons are deflected to a large angle. became. Furthermore, by simultaneously irradiating multiple holes with a large area beam and applying it to an energy filter, the presence or absence of defects in contact holes can be dramatically increased,
The ratio etc. could be detected.

【００３０】以上に述べたように、本発明により、高速
・高SNで分解能を落とすことなく試料表面の主に電位状
態を反映する所望のコントラストの画像信号を得て絶縁
物を含む半導体基板の鮮明で安定かつ高感度な画像を取
得でき、高速で正確な半導体パターンの欠陥検査が可能
な回路パターン検査装置と方法を得ることができ、欠陥
の早期発見と製造工程へのフィードバックが可能になっ
た。As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an image signal of a desired contrast that mainly reflects the potential state of the sample surface at a high speed and a high SN without lowering the resolution and obtain a semiconductor substrate including an insulator. Obtain clear, stable and highly sensitive images, obtain circuit pattern inspection equipment and methods capable of high-speed and accurate semiconductor pattern defect inspection, and enable early detection of defects and feedback to the manufacturing process. Was.

【００３１】[0031]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の検査方
法、および装置の一例について、図面を参照しながら詳
細に説明する。本発明の基本概念は、回路パターンの形
成された基板に対し検査に適した照射条件で一次電子線
を照射し、その結果試料基板から発生する二次電子およ
び反射電子を高速に効率よく検出し、画像信号化して高
精度の回路パターン検査を実行することを目的に、二次
電子および反射電子またはその一方、多くの場合は二次
電子を対象として、エネルギーに応じて分離して検出
し、その結果得られる信号を高速に画像化することであ
る。これにより、検出器で高効率に二次電子を所望のし
きい値でエネルギー分析し、試料基板の表面電位状態を
反映した情報として取得することが出来る。その結果、
分解能とSN、スループットを低下させることなく、試料
表面で発生した主に電位状態を高コントラストで取得
し、高速、高感度な欠陥検査画像を取得することができ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an example of an inspection method and an apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The basic concept of the present invention is to irradiate a substrate on which a circuit pattern is formed with a primary electron beam under irradiation conditions suitable for inspection, thereby detecting secondary electrons and reflected electrons generated from a sample substrate at high speed and efficiently. For the purpose of performing high-precision circuit pattern inspection by converting to an image signal, secondary electrons and reflected electrons or one of them, in many cases, secondary electrons are targeted, and separated and detected according to energy, The purpose is to image the resulting signal at high speed. Thereby, the secondary electrons can be energy-analyzed at a desired threshold value with high efficiency by the detector, and can be obtained as information reflecting the surface potential state of the sample substrate. as a result,
A high-speed, high-sensitivity defect inspection image can be obtained by acquiring mainly the potential state generated on the sample surface with high contrast without lowering the resolution, SN, and throughput.

【００３２】（実施例１）本発明の第１の実施例を図2
〜図14により説明する。本実施例の装置の基本構成を図
2に示す。ここでは、荷電粒子線として電子線を用いた
実施例について述べる。Embodiment 1 FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIGS. Diagram showing the basic configuration of the device of this embodiment
See Figure 2. Here, an embodiment using an electron beam as a charged particle beam will be described.

【００３３】図2に第１の実施例の構成図を示す。ま
ず、装置構成について説明する。検査装置は大別して電
子光学系101、試料室102、制御部103、画像処理部104、
及び電子検出系105により構成されている。電子光学系1
01は電子銃1、コンデンサレンズ3、ブランキング用偏向
器4、走査偏向器5、絞り6、シールドパイプ7、EXB偏向
器8a、8b、対物レンズ9により構成されている。試料室1
02は、試料台(試料ホルダ、パレットとも称する)11、Ｘ
−Ｙステージ12a、回転ステージ12b、光学式高さ測定器
26、位置モニタ用測長器27より構成されている。試料台
11には、一次電子線減速用の負の高圧電位(リターディ
ング電位)を可変に印加できるよう、電圧可変のリター
ディング電圧電源23が設置されている。電子検出系105
は、エネルギーフィルタ17、２次電子検出器13aで構成
され、対物レンズ9の上方に設置されている。二次電子
検出器の出力信号はプリアンプ21で増幅されＡＤ変換器
22によりデジタルデータとなる。ExB偏向器8a、8bは8極
の静電、磁界型偏向器の組み合わせで形成し、上下2段
に設置した。画像処理部104は画像記憶部30a、b、演算
部33、欠陥判定部34より構成されている。取り込まれた
電子線画像及び光学画像は、モニタ32に表示される。検
査装置各部の動作命令および動作条件は、制御部103か
ら入出力される。予め制御部103には電子線発生時の加
速電圧・電子線偏向幅・偏向速度・試料台移動速度・検出器
の信号取り込みタイミング、検出器電圧やエネルギーフ
ィルタ電源への印加電圧等の条件が入力されている。ま
た、光学式高さ測定器26、位置モニタ用測長器27の信号
から補正信号を生成し、電子線が常に正しい位置に照射
されるよう対物レンズ電源25や、走査信号発生器24に補
正制御回路28から補正信号を送る。FIG. 2 shows a configuration diagram of the first embodiment. First, the device configuration will be described. The inspection apparatus is roughly divided into an electron optical system 101, a sample chamber 102, a control unit 103, an image processing unit 104,
And an electron detection system 105. Electron optical system 1
Reference numeral 01 denotes an electron gun 1, a condenser lens 3, a blanking deflector 4, a scanning deflector 5, an aperture 6, a shield pipe 7, EXB deflectors 8a and 8b, and an objective lens 9. Sample room 1
02 is a sample stage (also called sample holder or pallet) 11, X
-Y stage 12a, rotary stage 12b, optical height measuring instrument
26, comprising a length monitor 27 for position monitoring. Sample table
A variable voltage retarding voltage power supply 23 is provided in the power supply 11 so as to variably apply a negative high voltage (retarding potential) for primary electron beam deceleration. Electron detection system 105
Is composed of an energy filter 17, a secondary electron detector 13a, and is installed above the objective lens 9. The output signal of the secondary electron detector is amplified by the preamplifier 21 and converted to an AD converter.
22 becomes digital data. The ExB deflectors 8a and 8b were formed by a combination of eight-pole electrostatic and magnetic deflectors, and were installed in two upper and lower stages. The image processing unit 104 includes image storage units 30a and 30b, a calculation unit 33, and a defect determination unit. The captured electron beam image and optical image are displayed on the monitor 32. The operation command and operation condition of each part of the inspection device are input and output from the control unit 103. In advance, conditions such as acceleration voltage, electron beam deflection width, deflection speed, sample stage moving speed, detector signal capture timing, detector voltage and applied voltage to the energy filter power supply when generating an electron beam are input to the control unit 103. Have been. In addition, a correction signal is generated from the signals of the optical height measuring device 26 and the position measuring length measuring device 27, and the correction is made to the objective lens power supply 25 and the scanning signal generator 24 so that the electron beam is always irradiated to the correct position. A correction signal is sent from the control circuit.

【００３４】なお、図示しないが、本検査装置には予備
排気室として試料交換室、ウェハ搬送手段、真空ハ゛ルフ゛
も具備されており、真空度を落とすことなくウェハの出
し入れを可能にしている。電子光学系101の部分は、試
料交換室と区別する意味で検査室部分とも称する。さら
に、本装置には位置合わせ用に光学顕微鏡部分が備えて
ある。また、ユーザーが本装置を操作するための操作画
面とモニタ画面を有するターミナル装置が具備されてい
る。Although not shown, the inspection apparatus is also provided with a sample exchange chamber, a wafer transfer means, and a vacuum chamber as a preliminary exhaust chamber, so that a wafer can be taken in and out without reducing the degree of vacuum. The portion of the electron optical system 101 is also referred to as an inspection room portion to distinguish it from the sample exchange room. Further, the apparatus is provided with an optical microscope part for alignment. Further, a terminal device having an operation screen and a monitor screen for a user to operate the apparatus is provided.

【００３５】電子銃1の電子源には拡散補給型の熱電界
放出電子源を用いた。これにより明るさ変動の少ない比
較検査画像が得られ、かつ電子線電流を大きくすること
が可能なことから、高速な検査が可能になる。また、電
子銃1は引き出し電極2を備えており、電子線201は引出
電極2に電圧を印加することで電子源から引き出され
る。電子線201の加速は電子源に高圧の負の電位-V0(加
速電圧)を印加することでなされる。これにより、電子
線201はその電位に相当するエネルギー、例えば本実施
例では12keVで試料台11方向に進み、コンデンサレンズ3
で収束され、さらに対物レンズ9により細く絞られ試料
台11の上に搭載された被検査基板10（ウェハあるいはチ
ップ等）に照射される。被検査基板10及び試料台11には
リターディング用高圧電源23により負の電圧Vr(リター
ディング電圧)を印加している。したがって、電子線201
はe(Vo+Vr)(Vr＜0)のエネルギーで試料10に照射され
る。被検査基板10と対物レンズ9の間には接地電極29を
設け、基板10との間にリターディング電界を形成させ
た。基板10に接する試料台11にリターディング電源23の
電圧を調節して印加することにより、被検査基板10への
電子線照射エネルギーを最適な値に調節することが容易
となった。本実施例では例えばV0＝12kVの一次電子線を
Vr=-11.5kVで減速させ、試料に500eVの電子線を照射さ
せた。The electron source of the electron gun 1 was a diffusion-supply type thermal field emission electron source. As a result, it is possible to obtain a comparative inspection image with a small variation in brightness and to increase the electron beam current, so that a high-speed inspection can be performed. The electron gun 1 has an extraction electrode 2, and the electron beam 201 is extracted from an electron source by applying a voltage to the extraction electrode 2. The acceleration of the electron beam 201 is performed by applying a high negative potential -V0 (acceleration voltage) to the electron source. As a result, the electron beam 201 travels toward the sample stage 11 at energy corresponding to the potential, for example, 12 keV in this embodiment, and the condenser lens 3
Then, the light is converged by the objective lens 9 and irradiates a substrate 10 (a wafer or a chip) mounted on the sample stage 11 which is narrowed down. A negative voltage Vr (retarding voltage) is applied to the substrate to be inspected 10 and the sample table 11 by the high voltage power supply 23 for retarding. Therefore, the electron beam 201
Irradiates the sample 10 with energy of e (Vo + Vr) (Vr <0). A ground electrode 29 was provided between the substrate 10 to be inspected and the objective lens 9, and a retarding electric field was formed between the substrate 10 and the substrate 10. By adjusting and applying the voltage of the retarding power supply 23 to the sample stage 11 which is in contact with the substrate 10, it becomes easy to adjust the electron beam irradiation energy to the substrate 10 to be inspected to an optimum value. In this embodiment, for example, a primary electron beam of V0 = 12 kV
The sample was decelerated at Vr = -11.5 kV, and the sample was irradiated with an electron beam of 500 eV.

【００３６】画像形成にはXYステージ12aを静止させ電
子線201を二次元に走査する方法と、電子線201は一次元
のみ走査し走査方向と直交する方向にXYステージ12aを
連続的に移動する方法のいずれかを選択できる。ある特
定の場所のみを検査する場合にはステージ12aを静止さ
せて検査し、被検査基板10の広い範囲を検査するときは
ステージ12aを連続移動して検査すると効率の良い検査
が行える。For image formation, the XY stage 12a is stationary and the electron beam 201 is scanned two-dimensionally. The electron beam 201 scans only one dimension and moves the XY stage 12a continuously in a direction orthogonal to the scanning direction. You can choose one of the methods. When inspecting only a specific place, the stage 12a is stopped and inspected, and when inspecting a wide range of the substrate 10 to be inspected, the stage 12a is continuously moved to inspect, so that efficient inspection can be performed.

【００３７】被検査基板10の画像を取得するためには、
細く絞った電子線201を該被検査基板10 に照射し二次電
子202および反射電子(図示せず)を発生させ、これらを
電子線201の走査およびステージ12aの移動と同期して検
出することで被検査基板表面の画像を得る。本発明で述
べるような自動検査では検査速度が速いことが必須とな
る。したがって通常のSEMのようにpAオーダのビーム電
流を低速で走査したり、複数回走査は行わない。通常の
SEMに比べ約100倍以上のたとえば100nAの大電流電子線
を一回のみの走査により画像を形成する構成とした。一
画素の信号取込は約10nsecで行い、順次同一パターン部
の画像と画像比較評価を行って被検査基板10上の欠陥探
索を行った。In order to obtain an image of the substrate 10 to be inspected,
Irradiating the inspection target substrate 10 with a finely focused electron beam 201 to generate secondary electrons 202 and reflected electrons (not shown), and to detect these in synchronization with the scanning of the electron beam 201 and the movement of the stage 12a. To obtain an image of the surface of the substrate to be inspected. In the automatic inspection as described in the present invention, a high inspection speed is essential. Therefore, unlike a normal SEM, a beam current of the order of pA is scanned at a low speed, and scanning is not performed a plurality of times. Normal
The configuration is such that an image is formed by scanning only once with a large current electron beam of, for example, 100 nA, which is about 100 times or more that of the SEM. The signal capture of one pixel was performed in about 10 nsec, and an image of the same pattern portion was sequentially compared with an image to evaluate the defects on the substrate to be inspected 10.

【００３８】試料から発生した二次電子のエネルギーを
分別するために、エネルギーフィルタ17を搭載した。装
置構成の部分拡大図を図3に示す。エネルギーフィルタ1
7の電子線入射部分をフィルタの有効面と呼ぶとする
と、本エネルギーフィルタはフィルタの有効面が一次電
子線201の光軸から外した位置に傾けて設置してある。
二次電子202は被検査基板10から接地電極29までの間に
リターディング電位Vrに相当するエネルギーに加速され
る。そして、図3に示すように、エネルギーフィルタ17
へ向け、下段ExB偏向器8bで偏向される。ExB偏向器8bの
偏向角度は、二次電子202がエネルギーフィルタ17に対
して垂直に入射するように高精度に制御する。上下のEX
B偏向器8a、8bには、それぞれ電源38a、38bが接続され
ている。本実施例の特徴として、エネルギーフィルタ17
の電磁界が一次電子線に対して与える影響を最小限に抑
えるために、一次電子線の光軸に対して回転対称な形状
の電極でエネルギーフィルタを形成した。但し、フィル
タの有効面は一次電子線201の光軸から離し、傾けて設
置しているのは前述の通りである。一次電子線201に対
して傾きをもって電極を構成するために、図4に示すよ
うに電極板は球面状に構成して一次電子線通過孔を中央
に設けている。さらに、図3に示すようにエネルギーフ
ィルタ17には、二次電子202のエネルギー分析を行う所
望のしきい値電位Vm0を与えるしきい値電位電極51があ
る。本実施例では、しきい値電位Vm0を出来るだけ空間
に均一に印加させる目的で、しきい値電位電極51にはメ
ッシュを張った電極を用いた。さらに、しきい値電位電
極51の前後段には、しきい値電位近傍の電界分布の均一
度を最適化するための調節用に前後段メッシュ電極52、
53を設け、電位Vm1を印加した。さらにまた、メッシュ
電極52、53の前後段には、二次電子202の収束・発散状
態を調節するためのフィルタ前段の中間電極54、二次電
子を検出器へ集めるための後段中間電極55を配置し、さ
らに中間電極54、55の前後段にはフィルタ前段接地電極
56とフィルタ後段接地電極57を設けた。前後段の中間電
極54、55には、それぞれ電位Vi1、Vi2を印加する。各電
極の機能と制御方法は後で詳述する。二次電子202は、
しきい値電位電極51のしきい値電位Vm0を越えるのに十
分なエネルギーを持つ場合のみフィルタを通過できる。
フィルタを通過するのに不十分なエネルギーの電子は、
しきい値電極51の手前までの電界によりはね返される。An energy filter 17 was mounted to separate the energy of secondary electrons generated from the sample. FIG. 3 shows a partially enlarged view of the device configuration. Energy filter 1
Assuming that the electron beam incident portion 7 is called an effective surface of the filter, the present energy filter is installed with the effective surface of the filter inclined at a position off the optical axis of the primary electron beam 201.
The secondary electrons 202 are accelerated to energy corresponding to the retarding potential Vr between the substrate to be inspected 10 and the ground electrode 29. Then, as shown in FIG.
Is deflected by the lower ExB deflector 8b. The deflection angle of the ExB deflector 8b is controlled with high accuracy so that the secondary electrons 202 enter the energy filter 17 perpendicularly. EX up and down
Power supplies 38a and 38b are connected to the B deflectors 8a and 8b, respectively. As a feature of this embodiment, the energy filter 17
In order to minimize the effect of the electromagnetic field on the primary electron beam, an energy filter was formed with electrodes that were rotationally symmetric with respect to the optical axis of the primary electron beam. However, the effective surface of the filter is separated from the optical axis of the primary electron beam 201 and installed at an angle as described above. In order to form the electrodes with an inclination with respect to the primary electron beam 201, the electrode plate is formed in a spherical shape and a primary electron beam passage hole is provided at the center as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 3, the energy filter 17 has a threshold potential electrode 51 for giving a desired threshold potential Vm0 for performing energy analysis of the secondary electrons 202. In this embodiment, a meshed electrode is used as the threshold potential electrode 51 in order to apply the threshold potential Vm0 to the space as uniformly as possible. Further, before and after the threshold potential electrode 51, mesh electrodes 52 for adjustment before and after the threshold potential electrode in order to optimize the uniformity of the electric field distribution near the threshold potential,
53 were provided and a potential Vm1 was applied. Furthermore, before and after the mesh electrodes 52 and 53, an intermediate electrode 54 in front of the filter for adjusting the convergence and divergence state of the secondary electrons 202, and a rear intermediate electrode 55 for collecting the secondary electrons to the detector are provided. Arranged, and before and after the intermediate electrodes 54 and 55, the ground electrode before the filter
56 and a post-filter ground electrode 57 were provided. The potentials Vi1 and Vi2 are applied to the front and rear intermediate electrodes 54 and 55, respectively. The function and control method of each electrode will be described later in detail. Secondary electrons 202
The filter can be passed only when the energy has enough energy to exceed the threshold potential Vm0 of the threshold potential electrode 51.
Electrons of insufficient energy to pass through the filter
It is repelled by the electric field up to just before the threshold electrode 51.

【００３９】二次電子検出器13およびエネルギーフィル
タ17の近傍には、検出器13やエネルギーフィルタ17が発
生する電磁界を一次電子線201に対してシールドする一
次ビームシールドパイプ7を配置した。シールドパイプ7
の最小内径は4mmφとした。In the vicinity of the secondary electron detector 13 and the energy filter 17, the primary beam shield pipe 7 for shielding the electromagnetic field generated by the detector 13 and the energy filter 17 from the primary electron beam 201 is arranged. Shield pipe 7
Has a minimum inner diameter of 4 mmφ.

【００４０】本実施例のフィルタ電極51〜57の形状を図
4に示す。電極板は球面状に構成して一次電子線通過孔
を中央に設けた。周囲の球面部分に4回対称に穴を設
け、必要な個所にメッシュをはってエネルギーフィルタ
17を構成した。メッシュ電極同士は放電しない範囲で出
来るだけ接近させてしきい値電位の分布の乱れを低減さ
せるように、本実施例では1mm間隔で構成した。前段、
後段の中間電極54、55はメッシュ電極52、53から10mm程
度離して設置した。本実施例の電極の実装構造は、図5
に示すように、各電極に導体の柱を立て、上下と周囲を
絶縁物の空洞円筒で固定して構成したものである。各々
の柱は4種の電位Vmo、Vm1、Vi1、Vi2を電源から供給さ
れ、各々の電位を供給するべき電極板に対してのみ接点
を持ち、他の電極板に対しては大きい穴を素通りさせる
構成とした。絶縁物の空洞円筒内部には、電子線から直
接絶縁物が見えないように導電体の筒が内包されている
(図示せず)。The shapes of the filter electrodes 51 to 57 of this embodiment are shown in FIG.
See Figure 4. The electrode plate was formed in a spherical shape, and a primary electron beam passage hole was provided at the center. Holes are provided four times symmetrically in the surrounding spherical part, mesh is placed where necessary, and energy filter
17 was constructed. In the present embodiment, the mesh electrodes are arranged at intervals of 1 mm so that the mesh electrodes are brought as close as possible to each other in a range where no discharge occurs and the disturbance of the threshold potential distribution is reduced. The first stage,
The intermediate electrodes 54 and 55 in the latter stage were set apart from the mesh electrodes 52 and 53 by about 10 mm. The mounting structure of the electrode of this embodiment is shown in FIG.
As shown in (1), a pillar of a conductor is provided on each electrode, and the upper and lower sides and the periphery are fixed by hollow cylinders made of an insulator. Each pillar is supplied with four potentials Vmo, Vm1, Vi1 and Vi2 from the power supply, has contacts only to the electrode plates to which each potential is to be supplied, and passes through large holes for the other electrode plates The configuration was adopted. Inside the hollow cylinder of the insulator, a conductor tube is included so that the insulator is not directly visible from the electron beam
(Not shown).

【００４１】二次電子検出器13は、信号取得応答速度が
高く高速画像取得に適した半導体検出器を用いた。半導
体検出器の応答速度は検出素子の表面層の接合容量に反
比例しており、所望の応答速度を得るための最大面積は
素子特性から一意的に決定される。例えば100MHzの信号
取り込みに追随するためには、現実的には数mm角程度以
下という限られた面積の素子を使用する必要がある。本
実施例では、4mm角の半導体検出素子を使用した。検出
器13には、二次電子202を吸引・加速するために最適な
電界を形成する必要があるので、検出器電源42を接続し
て高電圧を印加し、さらに検出面を囲む形状でグランド
電位の検出器キャップ15を設けた。検出信号は、真空導
入端子を介してプリアンプ回路系を接続して真空外へ引
き出した。信号はプリアンプで増倍して取り出し、A/D
変換回路でデジタル信号に変換する。As the secondary electron detector 13, a semiconductor detector having a high signal acquisition response speed and suitable for high-speed image acquisition was used. The response speed of the semiconductor detector is inversely proportional to the junction capacitance of the surface layer of the detection element, and the maximum area for obtaining a desired response speed is uniquely determined from the element characteristics. For example, in order to follow a signal of 100 MHz, it is necessary to use an element having a limited area of about several mm square or less in reality. In this embodiment, a 4 mm square semiconductor detection element was used. The detector 13 needs to form an optimal electric field to attract and accelerate the secondary electrons 202. A potential detector cap 15 was provided. The detection signal was drawn out of vacuum by connecting a preamplifier circuit system via a vacuum introduction terminal. The signal is multiplied and extracted by the preamplifier, and A / D
The signal is converted into a digital signal by a conversion circuit.

【００４２】以上の装置構成で良好なコントラストを得
るための動作手法について以下説明する。図2に概略を
示したように、電子銃1から出た一次電子線201は、所定
のエネルギー(eV0)に加速される。本実施例では、一次
電子線をV0=12kVまで加速した。その後、高速に動作す
るブランキング用偏向器4を経て、上段のExB偏向器8a、
一次電子線シールドパイプ7、下段のExB偏向器8b、対物
レンズ9、走査偏向器5、接地電極29を通過して試料10の
表面へ到達する。ブランキング用偏向器4では、電子線2
01を試料10に照射するべきタイミングにおいてのみ電子
線201を通過させ、それ以外の場合には電子線201を偏向
して遮断させる。具体的には、例えば検査時の水平走査
中は電子線201を通過させ、帰線時間にブランキングを
かける等の動作を行う。これにより、試料10の余分な帯
電や汚れの付着を防ぐ働きがある。また、ExB偏向器8
a、8bは、電界(E)と磁界(B)をほぼ直交させて動作させ
る偏向器で、一次電子線201に対してEによる偏向方向
と、Bによる偏向方向が相殺するよう動作させ、一次電
子線201に対して実質的に偏向作用を及ぼさない条件で
動作させる。さらに、上段と下段のExB偏向器8a、8bで
偏向方向の極性を正反対の極性となる条件で動作させ
る。その結果、一次電子線201は下段のExB偏向器8bにお
いて発生する電子線の収差が上段のExB偏向器8aにおい
て打ち消されて低減するという効果が生じる。一次電子
線201はさらに、対物レンズ9で細く収束されるとともに
走査偏向器5で所望の照射領域内をスキャンされ、最後
に接地電極29と試料10および試料台11の間に生成された
リターディング電界(リターディング電圧Vr)により減速
されて所望のエネルギーe(Vo+Vr)(Vr<0)で試料10に照射
される。本実施例では、リターディング電位Vrとして-1
1.7kV〜-3kVを印加し、一次電子線201のエネルギーを30
0eV〜9keVの間で調節して照射させた。An operation method for obtaining good contrast with the above-described device configuration will be described below. As schematically shown in FIG. 2, the primary electron beam 201 emitted from the electron gun 1 is accelerated to a predetermined energy (eV0). In this example, the primary electron beam was accelerated to V0 = 12 kV. After that, through the high-speed blanking deflector 4, the upper ExB deflector 8a,
The light passes through the primary electron beam shield pipe 7, the lower ExB deflector 8b, the objective lens 9, the scanning deflector 5, and the ground electrode 29 to reach the surface of the sample 10. In the deflector 4 for blanking, the electron beam 2
The electron beam 201 is passed only at the timing at which 01 is to be applied to the sample 10, and otherwise, the electron beam 201 is deflected and cut off. Specifically, for example, an operation such as passing the electron beam 201 during horizontal scanning at the time of inspection and blanking the retrace time is performed. Thus, the sample 10 has a function of preventing the sample 10 from being excessively charged and adhered with dirt. Also, ExB deflector 8
a and 8b are deflectors for operating the electric field (E) and the magnetic field (B) almost orthogonally, and operating the primary electron beam 201 so that the direction of deflection by E and the direction of deflection by B cancel each other. The electron beam 201 is operated under a condition that does not substantially exert a deflecting action. Furthermore, the upper and lower ExB deflectors 8a and 8b are operated under the condition that the polarities in the deflecting directions are opposite to each other. As a result, the primary electron beam 201 has an effect that the aberration of the electron beam generated in the lower ExB deflector 8b is canceled and reduced in the upper ExB deflector 8a. The primary electron beam 201 is further narrowed and converged by the objective lens 9 and is scanned in a desired irradiation area by the scanning deflector 5. Finally, the retarding generated between the ground electrode 29 and the sample 10 and the sample stage 11 is performed. The sample 10 is decelerated by the electric field (retarding voltage Vr) and irradiated with the desired energy e (Vo + Vr) (Vr <0). In this embodiment, the retarding potential Vr is -1.
1.7 kV to -3 kV is applied to reduce the energy of the primary electron beam 201 to 30
Irradiation was adjusted between 0 eV and 9 keV.

【００４３】一次電子線201は固体に入射すると内部に
進入しながらそれぞれの深さにおいて殻内電子を励起し
てエネルギーを失っていく。またそれとともに一次電子
線が後方に散乱された反射電子が、やはり固体内で電子
を励起させながら表面へ向かって進む現象が生じる。こ
れら複数の過程を経て、殻内電子は固体表面から表面障
壁を越えて二次電子202となって0〜50eVのエネルギーを
持って真空中へ出る。試料10に電子線201を照射して発
生させた二次電子202は、基板10に印加されたリターデ
ィング電圧Vrにより3keV〜11.7keVに加速される。その
後、図2、図3に示すように、対物レンズ9において収束
され、下段のEXB偏向器8bに入射する。EXB偏向器8bで
は、上記のように一次電子線201に対してはEとBによる
偏向量がキャンセルし、二次電子202に対しては所望の
偏向量が得られるようExB偏向器電源38bから電圧と電流
を印加する。一方、上段のExB偏向器8aには、上述の通
り電源38bと逆極性の電圧と電流を電源38aから与える。
二次電子202を検出器13の方向へ約8゜偏向し、エネルギ
ーフィルタ17の前面まで垂直に到達させる。フィルタ前
面における二次電子202の拡がりは、例えばVr=-9kVでは
1mmφ、Vr=-6kVでは3mmφ程度になった。エネルギーフ
ィルタ17では、まずはじめに10mmφの開口径を持つ接地
電極56があり、二次電子202はこれをほぼ損失なく通過
する。接地電極29は、エネルギーフィルタ17の二次電子
減速電界がフィルタ近傍の領域内から外へ染み出すのを
防ぐ目的で設置されている。この接地電極56がない場
合、エネルギーフィルタ17のしきい値電極が形成する斥
力場が大きく染み出し、斥力場の影響を受けて二次電子
202は軌道方向が大きく曲げられ、他方向にあるポテン
シャルの低いグランド電位の部材(例えば一次電子線の
シールドパイプ等)に引き寄せられてしまう。When the primary electron beam 201 enters the solid, it enters the inside and excites electrons in the shell at each depth and loses energy. Also, there occurs a phenomenon in which the reflected electrons, in which the primary electron beam is scattered backward, travel toward the surface while also exciting the electrons in the solid. Through these multiple processes, the electrons in the shell cross the surface barrier from the solid surface to become secondary electrons 202 and exit into the vacuum with energy of 0 to 50 eV. Secondary electrons 202 generated by irradiating the sample 10 with the electron beam 201 are accelerated to 3 keV to 11.7 keV by the retarding voltage Vr applied to the substrate 10. Thereafter, as shown in FIGS. 2 and 3, the light is converged by the objective lens 9 and enters the lower EXB deflector 8b. In the EXB deflector 8b, the deflection amount due to E and B is canceled for the primary electron beam 201 as described above, and from the ExB deflector power supply 38b, a desired deflection amount is obtained for the secondary electron 202. Apply voltage and current. On the other hand, to the ExB deflector 8a in the upper stage, a voltage and a current having a polarity opposite to that of the power supply 38b are supplied from the power supply 38a as described above.
The secondary electrons 202 are deflected by about 8 ° toward the detector 13 and vertically reach the front surface of the energy filter 17. The spread of the secondary electrons 202 on the front surface of the filter is, for example, at Vr = -9 kV.
At 1mmφ and Vr = -6kV, it became about 3mmφ. In the energy filter 17, first, there is a ground electrode 56 having an opening diameter of 10 mmφ, and the secondary electrons 202 pass through this almost without loss. The ground electrode 29 is provided for the purpose of preventing the secondary electron deceleration electric field of the energy filter 17 from seeping out of the region near the filter. If the ground electrode 56 is not provided, the repulsive field formed by the threshold electrode of the energy filter 17 seeps greatly, and the secondary electrons are affected by the repulsive field.
The orbital direction 202 is largely bent, and is attracted to a member having a low ground potential (for example, a shield pipe for a primary electron beam) in the other direction.

【００４４】その後、電子202は順次エネルギーフィル
タ内の電極を通過する。エネルギーフィルタ17の電極に
より形成されるしきい値電界分布の概略と機能を図6に
示す。しきい値電位がリターディング電位Vrに連動して
変化するように、エネルギーフィルタ電源40はリターデ
ィング電圧電源23に接続し、フィルタのしきい値電圧Vm
0をリターディング電圧Vrを基準にしてVrとの差分を印
加させる構成にしてある。例えば、リターディング電位
がVr=-11.5kVの場合、しきい値電位Vm0も-11.5kVを中心
にしてプラスマイナス500Vの範囲で最適な値を設定す
る。この電源構成は、リターディング電源23の電圧が微
小な時間変動を有していても、エネルギーフィルタ17の
電圧がリターディング電源23に連結してあることからフ
ィルタ17のしきい値が試料電位に対して相対的に変化せ
ず、一定の電位を保てるという利点がある。さらに、フ
ィルタ17の他の電極電位Vm1、Vi1、Vi2は簡単化のためV
m0を基準にしてVm0との差分を印加させる構成にした。
フィルタ10のしきい値の設定は、装置使用者が検査対象
の基板の状態に合わせてあらかじめ保持しているテーブ
ル値を選択して設定する。最適値設定の手法の詳細につ
いては、後述する。しきい値電位とリターディング電位
に合わせて、前後段のメッシュ電極52、53および中間電
極54、55の電位Vm1、Vi1、Vi2も最適値に設定する。図6
に示したように、エネルギーフィルタ17の内部は二次電
子202の減速空間と加速空間に大別できる。また、別の
観点から、次の3つの機能的な部分に分けられる。(1)二
次電子収束・発散調整手段、(2)しきい値近傍電界分布
の均一度最適化手段、(3)二次電子収束手段である。(1)
は接地電極56、第一の中間電極54、前段メッシュ電極52
で生成するレンズ電界で二次電子202がメッシュに対し
て垂直に入射するよう制御するものである。(2)は、し
きい値電極51と前後段メッシュ電極52、53で生成する電
界分布の均一度を制御するものであり、(3)はフィルタ
通過二次電子を検出器へ高効率に入射するよう収束させ
るものである。図5に印加電圧の一例を示すように、Vr=
-11.5kVの場合、二次電子202は接地電極56を約11.5keV
のエネルギーで通過する。第一の中間電極54には、レン
ズ電界を生成させるために、グランド電位よりもメッシ
ュ電位に近い電位(ここでは-7kV)を与えた。メッシュの
前後段52、53には(しきい値Vm0+数10)V程度の電位を与
えた。通過した二次電子202を収束させるレンズを形成
させるため、第2の中間電極55にはしきい値よりの電位
(ここでは-8kV)、検出器キャップ15は0Ｖにし、検出器1
3には+2kVを印加した。二次電子202は、第一の中間電極
54の前後で収束・発散状態が最適化され、メッシュ52、
51に対して略垂直に入射する。はじめの2枚のメッシュ
電極が形成する電界で二次電子202のエネルギーはほぼ
ゼロになり、しきい値Vm0を越えられる電子だけがしき
い値電極51を越えて後段のメッシュ53、さらに第2の中
間電極55へと入射していく。しきい値電極51を越えた後
は、二次電子202にとって加速電界になり、加速されて
検出器13へ向かう。しきい値電極51近傍ではエネルギー
がゼロに近い状態であり、電子は電界のわずかな乱れに
よって容易に偏向される。そして、偏向されながら急速
に加速されるため、何もしなければ二次電子202の軌道
方向は非常に大きく拡がった状態になる。そこで、第2
の中間電極55と検出器キャップ15、検出器13で集束レン
ズ電界を生成し、フィルタ通過二次電子の拡がりを抑制
させ、収束させている。エネルギーフィルタ17通過後の
電子は半導体検出器13で吸引、捕捉され、信号化され
る。この結果、フィルタ17は二次電子202のハイパスフ
ィルタとして機能する。Thereafter, the electrons 202 sequentially pass through the electrodes in the energy filter. FIG. 6 shows the outline and function of the threshold electric field distribution formed by the electrodes of the energy filter 17. The energy filter power supply 40 is connected to the retarding voltage power supply 23 and the filter threshold voltage Vm is changed so that the threshold potential changes in conjunction with the retarding potential Vr.
The configuration is such that 0 is applied with the difference from Vr based on the retarding voltage Vr. For example, when the retarding potential is Vr = -11.5 kV, the optimum value of the threshold potential Vm0 is set within a range of ± 500 V centered at -11.5 kV. In this power supply configuration, even when the voltage of the retarding power supply 23 has a small time variation, the threshold value of the filter 17 is set to the sample potential because the voltage of the energy filter 17 is connected to the retarding power supply 23. On the other hand, there is an advantage that a constant potential can be maintained without relatively changing. Further, the other electrode potentials Vm1, Vi1, and Vi2 of the filter 17 are V
The difference between Vm0 and Vm0 was applied based on m0.
The threshold value of the filter 10 is set by the user of the apparatus by selecting a table value held in advance according to the state of the substrate to be inspected. Details of the method for setting the optimum value will be described later. In accordance with the threshold potential and the retarding potential, the potentials Vm1, Vi1, and Vi2 of the front and rear mesh electrodes 52 and 53 and the intermediate electrodes 54 and 55 are also set to optimal values. Figure 6
As shown in (2), the inside of the energy filter 17 can be roughly divided into a deceleration space and an acceleration space of the secondary electrons 202. From another perspective, it is divided into the following three functional parts. (1) means for adjusting the convergence / divergence of secondary electrons; (2) means for optimizing the uniformity of the electric field distribution near the threshold; and (3) means for converging secondary electrons. (1)
Is the ground electrode 56, the first intermediate electrode 54, the former mesh electrode 52
The secondary electron 202 is controlled so as to be perpendicularly incident on the mesh by the lens electric field generated in the step (1). (2) controls the uniformity of the electric field distribution generated by the threshold electrode 51 and the front and rear mesh electrodes 52 and 53, and (3) efficiently injects the secondary electrons passing through the filter to the detector. To converge. As shown in FIG. 5, an example of the applied voltage, Vr =
In the case of -11.5 kV, the secondary electrons 202 cause the ground electrode 56 to
Pass with the energy of. A potential (here, -7 kV) closer to the mesh potential than the ground potential was applied to the first intermediate electrode 54 in order to generate a lens electric field. A potential of about (threshold value Vm0 + several tens) V was applied to stages 52 and 53 before and after the mesh. In order to form a lens for converging the passed secondary electrons 202, the second intermediate electrode 55 has a potential higher than the threshold value.
(Here -8 kV), the detector cap 15 is set to 0 V, and the detector 1
To +3, +2 kV was applied. Secondary electron 202 is the first intermediate electrode
Convergence and divergence are optimized around 54, mesh 52,
It is incident almost perpendicularly to 51. In the electric field formed by the first two mesh electrodes, the energy of the secondary electrons 202 becomes almost zero, and only electrons that can exceed the threshold value Vm0 exceed the threshold electrode 51, and the mesh 53 in the subsequent stage, Incident on the intermediate electrode 55. After passing through the threshold electrode 51, the electric field becomes an accelerating electric field for the secondary electrons 202, and is accelerated toward the detector 13. The energy is close to zero near the threshold electrode 51, and electrons are easily deflected by slight disturbance of the electric field. Then, since it is rapidly accelerated while being deflected, if nothing is done, the orbital direction of the secondary electrons 202 becomes very large. So the second
A focusing lens electric field is generated by the intermediate electrode 55, the detector cap 15, and the detector 13, and the spread of secondary electrons passing through the filter is suppressed and converged. The electrons after passing through the energy filter 17 are attracted and captured by the semiconductor detector 13 and converted into a signal. As a result, the filter 17 functions as a high-pass filter for the secondary electrons 202.

【００４５】次に、エネルギーフィルタ17の二次電子エ
ネルギー分析特性について詳しく説明する。二次電子20
2は、上述したように試料表面から0〜50eVのエネルギー
を持って出てくるので、例えばリターディング電圧Vrが
-11.5kVの場合、エネルギーフィルタ入射直前には11.5k
eV〜11.55keVのエネルギーを持っている。一方、非導通
部で、局所的にΔVだけ正に帯電している場所があると
すると、その場所から出てくる二次電子は(11.5-ΔV)ke
V〜(11.55-ΔV)keVのエネルギーをもって出てくる。こ
れらの二次電子に対し、エネルギー分離するために最適
なしきい値を設定するわけである。しかし、これから述
べるように、二次電子は理想的にしきい値電位で完全に
エネルギー分類できるものではない。Next, the secondary electron energy analysis characteristics of the energy filter 17 will be described in detail. Secondary electron 20
2 comes out of the sample surface with energy of 0 to 50 eV as described above, so for example, the retarding voltage Vr
In the case of -11.5kV, 11.5k immediately before the energy filter
It has an energy of eV ~ 11.55keV. On the other hand, if there is a place in the non-conducting area that is locally positively charged by ΔV, the secondary electrons coming out of that place are (11.5−ΔV) ke
It comes out with energy of V ~ (11.55-ΔV) keV. For these secondary electrons, an optimum threshold value for energy separation is set. However, as will be described below, secondary electrons cannot ideally be completely classified into energy at a threshold potential.

【００４６】しきい値電極51、前後段メッシュ52、53の
形成する電界分布の概略を図7に示す。図のように、し
きい値電極51の電位Vm0はメッシュのワイヤに印加され
ているものであり、ワイヤから離れた場所、すなわちメ
ッシュの目の間ではしきい値電位が一様に保たれてはい
ない。実際に二次電子202が通過するのはこのメッシュ
の目の間であり、しきい値電位Vm0よりもポテンシャル
の低い状態であるため、エネルギーがしきい値よりも低
い二次電子でもメッシュを通過してしまう。しきい値エ
ネルギーをEtとし、エネルギーがΔEtだけ低い電子もフ
ィルタを通過すると仮定すると、メッシュ間の電位不均
一性が大きい場合、メッシュの通過場所に応じてエネル
ギーの不足分ΔEtが大きい場合にも通過電子として許容
してしまう。その結果、通過場所によって二次電子202
の通過エネルギー値にばらつきが生じ、エネルギー分析
の精度が低下する。さらに、図7に軌道の一例を示すよ
うに、エネルギーフィルタ17のしきい値電位分布に対す
る二次電子202の入射角度が垂直でない場合には、エネ
ルギーを十分に持ちながら、しきい値を越える方向成分
に十分な速度がないためにフィルタを通過できない場合
が生じる。一方、二次電子202は一定の割合でワイヤに
当たり通過できなくなるため、十分なエネルギーを持ち
ながら通過できない電子が存在する。ここでも、エネル
ギー分析の精度は低下する。また、ワイヤの占める面積
比が高いほど、フィルタへの入射二次電子が通過する割
合は低くなる。したがって、エネルギーフィルタのしき
い値が十分低く、入射電子が全て通過可能なエネルギー
であっても、最大透過率δFは100%にならない。δFが低
いと、試料の表面電位の違いを信号化できても、信号の
ノイズ成分にコントラスト差が埋もれ、欠陥検出に至ら
ない場合がある。そこで、最大透過率δFを大きくする
ようにフィルタを構成する必要がある。以上、(i)ワイ
ヤ間の電位不均一性、(ii)二次電子の入射方向の非垂直
性、(iii)ワイヤによる電子通過妨害が主な原因で、現
実のエネルギーフィルタではエネルギー分析の精度(エ
ネルギー分解能)および最大透過率が劣化してしまう。
これを考慮し、本実施例では、(i)の解決策としてしき
い値電極51の近傍の電位変化を緩和させる前後段メッシ
ュ52、53を設置し、印加電圧を制御した。(ii)は、メッ
シュの前段に中間電極54を設け、フィルタ最前段の接地
電極56と合わせて静電レンズを形成し、2次電子202の軌
道方向を制御した。(iii)についてはワイヤの線幅を細
くし、メッシュのワイヤの面積比を低減させた。FIG. 7 shows an outline of the electric field distribution formed by the threshold electrode 51 and the front and rear meshes 52 and 53. As shown in the figure, the potential Vm0 of the threshold electrode 51 is applied to the wire of the mesh, and the threshold potential is kept uniform at a location away from the wire, that is, between the eyes of the mesh. Not. The secondary electrons 202 actually pass between the eyes of this mesh and are in a state having a potential lower than the threshold potential Vm0, so that the secondary electrons whose energy is lower than the threshold also pass through the mesh. Resulting in. Assuming that the threshold energy is Et and electrons whose energy is lower by ΔEt also pass through the filter, if the potential non-uniformity between the meshes is large, even if the energy shortage ΔEt is large depending on where the mesh passes, Allowed as passing electrons. As a result, secondary electrons 202
Of the passing energy of the laser beam, the accuracy of the energy analysis is reduced. Further, as shown in FIG. 7, when the incident angle of the secondary electrons 202 with respect to the threshold potential distribution of the energy filter 17 is not perpendicular, as shown in FIG. A component may not pass through the filter due to insufficient speed. On the other hand, since the secondary electrons 202 hit the wire at a fixed rate and cannot pass, there are electrons that cannot pass while having sufficient energy. Again, the accuracy of the energy analysis is reduced. Further, the higher the area ratio occupied by the wire, the lower the ratio of secondary electrons incident on the filter. Therefore, even if the threshold value of the energy filter is sufficiently low and the energy is such that all the incident electrons can pass through, the maximum transmittance ΔF does not become 100%. If δF is low, even if the difference in the surface potential of the sample can be signalized, the contrast difference may be buried in the noise component of the signal and defect detection may not be performed. Therefore, it is necessary to configure the filter so as to increase the maximum transmittance ΔF. As described above, (i) potential non-uniformity between wires, (ii) non-perpendicularity of the incident direction of secondary electrons, and (iii) interference of electron passage by wires are the main causes. (Energy resolution) and the maximum transmittance are degraded.
In consideration of this, in the present embodiment, as a solution to (i), the meshes 52 and 53 in the front and rear stages for reducing the potential change near the threshold electrode 51 are provided, and the applied voltage is controlled. In (ii), an intermediate electrode 54 is provided at the front stage of the mesh, an electrostatic lens is formed in combination with the ground electrode 56 at the front stage of the filter, and the orbital direction of the secondary electrons 202 is controlled. Regarding (iii), the line width of the wire was reduced, and the area ratio of the wire of the mesh was reduced.

【００４７】以上説明したエネルギーフィルタの特徴か
ら、フィルタ17に入射する二次電子202の軌道を入射エ
ネルギー、入射位置、角度等を入力パラメータとして検
討した結果、入射エネルギーに応じてフィルタ透過率が
変化する図8のようなフィルタ特性曲線が得られること
が分かった。以下、この曲線のことをS字カーブと称す
る。フィルタ17のメッシュ間隔や前後段メッシュ52、53
の電位を変えてS字カーブを比較検討したところ、S字の
立ち上り幅が破線のように変化することが分かった。そ
こで、メッシュ51、52、53のワイヤ線幅やピッチについ
ては最大透過率δFを最大にし、かつS字カーブの立ち上
り幅Hを最小にする条件で実現可能な数値のものを採用
した。本実施例では、ワイヤの線幅20um、ピッチ1:20の
メッシュを用いた。前後段メッシュ52、53の電位につい
ては、同一の電位Vm1を与え、中央メッシュ51のしきい
値電位(Vm0)+200V程度の範囲で調節制御可能な構成とし
た。すなわち、前後段メッシュ52、53の電位条件によっ
てS字カーブの立ち上り幅Hを制御できることを見出し、
これを実施した。Based on the characteristics of the energy filter described above, the trajectory of the secondary electrons 202 incident on the filter 17 was examined using the input energy, the incident position, the angle, and the like as input parameters. As a result, the filter transmittance changed according to the incident energy. It was found that a filter characteristic curve as shown in FIG. Hereinafter, this curve is referred to as an S-shaped curve. Filter 17 mesh spacing and front and rear mesh 52, 53
When the S-shaped curve was compared and examined by changing the potential of the S, it was found that the rising width of the S-shaped changed as shown by the broken line. Therefore, for the wire line widths and pitches of the meshes 51, 52, and 53, numerical values achievable under the condition of maximizing the maximum transmittance ΔF and minimizing the rising width H of the S-shaped curve were adopted. In this embodiment, a mesh having a wire width of 20 μm and a pitch of 1:20 was used. The same potential Vm1 was applied to the potentials of the front and rear meshes 52 and 53, and the configuration was such that the control could be performed in the range of the threshold potential (Vm0) of the central mesh 51 + 200V. That is, they found that the rising width H of the S-shaped curve can be controlled by the potential conditions of the front and rear meshes 52 and 53,
This was implemented.

【００４８】S字カーブの立ち上り幅Hとエネルギー分解
能の関係は、次に述べる通りである。図9に二次電子の
エネルギー分布曲線を示す。ハイパスのエネルギーフィ
ルタを通過する電子は、フィルタのS字カーブで表され
る透過率で透過する。したがって、二次電子のエネルギ
ー分布曲線にS字カーブを乗じた曲線(カットオフ曲線と
呼ぶ)で二次電子が分けられ、カットオフ曲線を越える
エネルギーの電子がフィルタを通過する。そのため、二
次電子の検出信号量Sは図の斜線部分の積分値に等しく
なる。ここでは、便宜上しきい値エネルギーEtを図9のS
字カーブで透過率が最大値δFに達するエネルギー値と
定義した(これは定義の問題であり、例えば透過率が最
大透過率δF×50％となるエネルギーをしきい値エネル
ギーEtと定義してもよい)。ここで、試料表面の一部が
正に帯電して電位が正にΔV変化している場合、二次電
子のエネルギー分布曲線はΔVだけずれる。帯電なしの
場合の二次電子のエネルギー分布曲線を図9(a)、正に帯
電している場合を図9(b)に示す。図のように、ΔVだけ
ずれたエネルギー分布の二次電子が同一のＳ字カーブで
カットされることにより、斜線部分の積分値は変化す
る。一方、二次電子信号には一次電子線の電子数の揺ら
ぎや二次電子発生個数の揺らぎ等から必然的に生じる一
定のノイズ成分が含まれる。ノイズに埋もれない信号差
を持つ場合に、検出信号の差を確実に検出することが可
能になる。例えば、ノイズが信号に対して10%乗ってい
ると、正常部の信号量S0に対して、欠陥部の信号Saが(S
a-S0)/S0>10%である必要がある。したがって、上記の二
次電子検出個数(積分値)の差が10%を越えるようなΔＶ
がエネルギーフィルタのエネルギー分解能となる。一例
として、図6に示す印加電圧を各電極に与えた場合、Ｓ
字カーブの立ち上り幅H、エネルギー分解能ΔＶは共に
ほぼ最小となり、約2Ｖ程度になることを見出した。The relationship between the rising width H of the S-shaped curve and the energy resolution is as described below. FIG. 9 shows an energy distribution curve of secondary electrons. Electrons passing through the high-pass energy filter are transmitted at a transmittance represented by an S-shaped curve of the filter. Therefore, secondary electrons are divided by a curve obtained by multiplying the energy distribution curve of the secondary electrons by an S-shaped curve (referred to as a cutoff curve), and electrons having an energy exceeding the cutoff curve pass through the filter. Therefore, the detection signal amount S of the secondary electrons becomes equal to the integral value of the hatched portion in the figure. Here, for convenience, the threshold energy Et is set to S in FIG.
Is defined as the energy value at which the transmittance reaches the maximum value ΔF in the shape curve (this is a matter of definition. For example, even if the energy at which the transmittance becomes the maximum transmittance ΔF × 50% is defined as the threshold energy Et Good). Here, when a part of the sample surface is positively charged and the potential changes positively by ΔV, the energy distribution curve of the secondary electrons shifts by ΔV. FIG. 9 (a) shows an energy distribution curve of secondary electrons in the case of no charging, and FIG. 9 (b) shows a case of positive charging. As shown in the figure, when the secondary electrons having the energy distribution shifted by ΔV are cut by the same S-shaped curve, the integrated value in the hatched portion changes. On the other hand, the secondary electron signal contains a certain noise component inevitably generated due to fluctuation of the number of electrons of the primary electron beam, fluctuation of the number of generated secondary electrons, and the like. When there is a signal difference that cannot be buried in noise, it is possible to reliably detect a difference between detection signals. For example, if the noise is 10% higher than the signal, the signal Sa of the defective part becomes (S
a-S0) / S0> 10%. Therefore, ΔV such that the difference in the number of detected secondary electrons (integral value) exceeds 10%
Is the energy resolution of the energy filter. As an example, when the applied voltage shown in FIG.
It has been found that the rise width H of the U-shaped curve and the energy resolution ΔV are both substantially minimum, and about 2 V.

【００４９】エネルギー分解能が高い(ΔＶが小さい)ほ
ど、試料上の微小な電位差を電位コントラストとして検
出しやすくなる。すなわち、試料上の電位差に対して信
号が急峻に変わることが利点である。一方、幅広い電位
差を検出するためには、信号変化が余りにも急峻である
と、明部と暗部の二値化信号となってしまい、電位差を
明るさの変化として示すには適さない。幅広い電位差を
明るさの変化として検出するためには、Ｓ字カーブの立
ち上りを意図的に緩やかにさせる必要がある。そのため
に、フィルタ17の各電極51〜55の電位を制御して二次電
子のエネルギーとフィルタ透過率の関係を変えた。具体
的には、前後段メッシュ電極52、53の印加電圧Vm1をた
とえば(Vm0＋5)Ｖ程度にし、ワイヤ間の電位分布の緩和
効果を弱めて電位分布の凹凸を大きくさせ、エネルギー
がしきい値より低い二次電子の透過率を高める。また、
前段中間電極54、55のレンズ効果を減じて、二次電子の
軌道を意図的にメッシュに非垂直に入射させ、エネルギ
ーが十分であるがフィルタを通過できない電子を増や
す。このようなフィルタの動作条件の調節を行うことに
より、行いたい検査に応じて、所望の電位差を信号化す
るのに最適なエネルギーフィルタ17の動作を実現させる
ことができた。The higher the energy resolution (the smaller ΔV), the easier it is to detect a minute potential difference on the sample as a potential contrast. That is, there is an advantage that the signal changes sharply with respect to the potential difference on the sample. On the other hand, in order to detect a wide potential difference, if the signal change is too steep, it becomes a binary signal of a bright part and a dark part, which is not suitable for indicating the potential difference as a change in brightness. In order to detect a wide potential difference as a change in brightness, it is necessary to intentionally make the rising of the S-shaped curve gentle. For this purpose, the relationship between the energy of the secondary electrons and the filter transmittance was changed by controlling the potentials of the electrodes 51 to 55 of the filter 17. Specifically, the applied voltage Vm1 of the front and rear mesh electrodes 52 and 53 is set to, for example, about (Vm0 + 5) V, the effect of relaxing the potential distribution between the wires is weakened, and the unevenness of the potential distribution is increased. Increase the transmittance of low secondary electrons. Also,
By reducing the lens effect of the first-stage intermediate electrodes 54 and 55, the trajectories of the secondary electrons are intentionally made non-perpendicularly incident on the mesh to increase the electrons that have sufficient energy but cannot pass through the filter. By adjusting the operating conditions of such a filter, it was possible to realize an optimal operation of the energy filter 17 for converting a desired potential difference into a signal in accordance with an inspection to be performed.

【００５０】また、本実施例の装置を、エネルギーフィ
ルタ17の電極全てに対し接地電位を与えて動作させる
と、エネルギーフィルタがない検査装置と類似した動作
を実現させることができる。When the apparatus of this embodiment is operated by applying a ground potential to all the electrodes of the energy filter 17, an operation similar to the inspection apparatus without the energy filter can be realized.

【００５１】次に、上記検査装置を用いて、被検査基板
(以下、被検査ウェハとも称する)10を検査する手順につ
いて以下に述べる。図10に検査のフローを示す。まず、
被検査ウエハ10をカセットにセットする（図10の30
1）。操作画面より被検査ウエハ10を選択し、また、予
め登録された検査条件ファイルを指定（図10の302）
し、検査をスタートする（図10の303）。被検査ウエハ1
0は、ウエハ搬送手段により試料交換室にロードされ
る。そこで、この被検査ウエハ10は試料台(以下、試料
ホルダとも称する)11に搭載、保持固定された後に真空
排気され、試料交換室がある程度の真空度に達したら検
査のための検査室に移載される。検査室では、X-Yステ
ージ12aの上に試料ホルダ11ごと載せられ、保持固定さ
れる。試料ホルダ11には、電子ビーム照射条件である焦
点や非点を調整するための校正用試料410が搭載されて
いる（図11）。前記校正用試料410が搭載された位置
は、予め装置パラメータとしてメモリに記憶されてい
る。被検査ウエハ10が検査室にロードされたら、上記予
め記憶された位置座標に基づき、校正用試料410が電子
光学系101の下に配置されるようX-Yステージ12aが移動
する。そして、該校正用試料410の電子線画像を取得
し、手動あるいは自動で焦点および非点の調整を実施す
る（図10の304）。この時、既に入力・設定された検査
条件ファイルの内容に基づき、電子線照射エネルギー、
電子ビームのビーム電流、画素サイズ、エネルギーフィ
ルタ17の設定値、検出系のゲインおよび明るさ調整用パ
ラメータ、画像処理におけるフィルタおよび欠陥判定の
ためのしきい値等が設定され、これらのパラメータが入
力された後に各種画像を取得表示する。次に、該検査条
件ファイルにより被検査ウエハ10は予め登録された光学
顕微鏡部下の、所定の第一の座標に配置され、操作画面
内のモニタに被検査ウエハ10上に形成された回路パター
ンの光学顕微鏡画像が表示され、位置回転補正用に予め
記憶された同じ位置の同等回路パターンの光学顕微鏡画
像と比較され、第一の座標の位置補正値が算出される。
次に、該第一の座標において、光学顕微鏡画像から電子
線画像に切り替える。光学顕微鏡と電子光学系101は所
定の距離だけ離れた位置に配置されており、該距離は既
知のパラメータとして装置内に記憶されているため、光
学顕微鏡画像と電子線画像は任意に切り替えすることが
できる。電子線画像についても、光学顕微鏡画像と同様
に予め位置回転補正用に回路パターンの画像を記憶して
あり、該記憶された電子線画像と取得した電子線画像と
を比較することにより、光学顕微鏡より精密な第一の座
標の位置補正値が算出される。次に、第一の座標から一
定距離離れ第一の座標と同等の回路パターンが存在する
第二の座標に移動し、同様に光学顕微鏡画像が取得さ
れ、位置回転補正用に記憶された回路パターン画像と比
較され、第二の座標より位置補正値および第一の座標に
対する回転ずれ量が算出される。さらに、第二の座標に
おいても同様に電子線画像に切り替え、予め記憶された
回路パターンの電子線画像と比較され、精密な第二の座
標の位置補正値が算出される（図10の305）。この算出
された回転ずれ量および位置ずれ量に基づき、この後制
御部103により電子ビームの走査偏向位置は回路パター
ンの座標に対応するように補正される。このようにし
て、被検査ウエハ10のアライメントが完了したら、被検
査ウエハ10の電子線画像を取得し、明るさの調整を実施
する（図10の306）。上記検査条件ファイルに基づき、
電子線画像を取得する際には電子ビーム電流や電子ビー
ム照射エネルギー、エネルギーフィルタ17に印加する電
圧や使用する検出器、検出系のゲインが設定されてお
り、これらのパラメータを設定して電子線画像を取得す
るが、検査装置のばらつきあるいは被検査ウエハ10のば
らつきが原因で、電子線画像の明るさをヒストグラム等
で表示した場合に、所定の範囲の明るさ分布を示さない
場合がある。このような場合には検出系のゲインおよび
オフセット、取得階調等を再設定することにより適切な
明るさ分布になるようにする。ここでは、検出器13を用
いて各種調整がなされる。この明るさ調整が完了した
ら、検査を実行する（図10の307）。検査領域は、該検
査条件ファイルにおいて予め指定されている。検査時に
は、X-Yステージ12aを連続的に移動しながら電子線201
を被検査ウエハ10の所定の領域に照射し、電子線画像を
逐次形成しながら画像信号を記憶部30aに記憶された信
号と比較しながら、第二の記憶部30bに逐次画像を記憶
する。該検査においては、予め検査条件ファイルにより
検出器13が設定され検出器13の前方に配置されているエ
ネルギーフィルタ17の各電極に電圧が印加されている。
したがって、電子線画像の明暗が強調されているため、
被検査ウエハ10上にパターンのショート等の欠陥が発生
している場合には、正常な回路パターン部に対する画像
明暗の差が大きくなり、欠陥判定部34においては、欠陥
部を見落とすことなく検出することができる。本願の検
査装置を用いた回路パターンの各種欠陥検出について
は、後の実施例で詳細に述べる。欠陥判定部34で欠陥と
判定された箇所は、該欠陥箇所の座標、信号値および欠
陥のサイズ等が自動的に記録され、操作画面内のウエハ
マップ上の相当する箇所に欠陥有りのマークが表示され
る。検査終了後に欠陥箇所の画像を確認し、必要な画像
保存や欠陥の分類等を実施したら、検査を終了しウエハ
をアンロードする（図10の309）。Next, the substrate to be inspected is
The procedure for inspecting (hereinafter also referred to as a wafer to be inspected) 10 will be described below. FIG. 10 shows a flow of the inspection. First,
The wafer to be inspected 10 is set in a cassette (30 in FIG. 10).
1). Select the wafer 10 to be inspected from the operation screen and specify the inspection condition file registered in advance (302 in FIG. 10).
Then, the inspection is started (303 in FIG. 10). Inspection wafer 1
0 is loaded into the sample exchange chamber by the wafer transfer means. Therefore, the wafer to be inspected 10 is mounted on a sample stage (hereinafter also referred to as a sample holder) 11, held and fixed, evacuated, and moved to an inspection room for inspection when the sample exchange chamber reaches a certain degree of vacuum. Will be posted. In the inspection room, the sample holder 11 is placed on the XY stage 12a and held and fixed. The sample holder 11 is mounted with a calibration sample 410 for adjusting focus and astigmatism, which are electron beam irradiation conditions (FIG. 11). The position where the calibration sample 410 is mounted is stored in the memory in advance as an apparatus parameter. When the wafer 10 to be inspected is loaded into the inspection room, the XY stage 12a moves so that the calibration sample 410 is arranged below the electron optical system 101 based on the previously stored position coordinates. Then, an electron beam image of the calibration sample 410 is obtained, and the focus and the astigmatism are adjusted manually or automatically (304 in FIG. 10). At this time, based on the contents of the inspection condition file already entered and set, the electron beam irradiation energy,
The beam current of the electron beam, the pixel size, the set value of the energy filter 17, the parameters for adjusting the gain and brightness of the detection system, the filter for image processing, and the threshold value for defect determination are set, and these parameters are input. After that, various images are acquired and displayed. Next, the inspection target file 10 is placed at a predetermined first coordinate under the optical microscope section registered in advance by the inspection condition file, and the monitor of the operation screen displays a circuit pattern formed on the inspection target wafer 10. An optical microscope image is displayed and compared with an optical microscope image of an equivalent circuit pattern at the same position stored in advance for position rotation correction, and a position correction value of the first coordinate is calculated.
Next, at the first coordinates, switching from the optical microscope image to the electron beam image is performed. The optical microscope and the electron optical system 101 are arranged at positions separated by a predetermined distance, and the distance is stored in the apparatus as a known parameter, so that the optical microscope image and the electron beam image can be arbitrarily switched. Can be. As for the electron beam image, an image of the circuit pattern is stored in advance for position rotation correction in the same manner as the optical microscope image, and the stored electron beam image is compared with the acquired electron beam image to obtain an optical microscope image. A more precise position correction value of the first coordinate is calculated. Next, the circuit pattern moves to a second coordinate where a circuit pattern equivalent to the first coordinate exists at a predetermined distance from the first coordinate, and an optical microscope image is similarly acquired and stored for position rotation correction. Compared with the image, the position correction value and the amount of rotational displacement with respect to the first coordinate are calculated from the second coordinate. Further, the second coordinate is similarly switched to the electron beam image, compared with the electron beam image of the circuit pattern stored in advance, and a precise position correction value of the second coordinate is calculated (305 in FIG. 10). . On the basis of the calculated rotational deviation and positional deviation, the control unit 103 corrects the scanning deflection position of the electron beam so as to correspond to the coordinates of the circuit pattern. When the alignment of the wafer 10 to be inspected is completed in this way, an electron beam image of the wafer 10 to be inspected is acquired, and the brightness is adjusted (306 in FIG. 10). Based on the above inspection condition file,
When acquiring the electron beam image, the electron beam current, the electron beam irradiation energy, the voltage applied to the energy filter 17, the detector to be used, and the gain of the detection system are set. Although an image is acquired, when the brightness of an electron beam image is displayed as a histogram or the like due to a variation in an inspection apparatus or a variation in a wafer to be inspected, a brightness distribution in a predetermined range may not be shown. In such a case, an appropriate brightness distribution is obtained by resetting the gain and offset of the detection system, the acquired gradation, and the like. Here, various adjustments are made using the detector 13. When the brightness adjustment is completed, an inspection is performed (307 in FIG. 10). The inspection area is specified in advance in the inspection condition file. During inspection, the electron beam 201 is moved while the XY stage 12a is continuously moved.
Is irradiated onto a predetermined region of the wafer to be inspected 10, and while sequentially forming an electron beam image, the image signal is sequentially stored in the second storage unit 30b while comparing the image signal with the signal stored in the storage unit 30a. In the inspection, the detector 13 is set in advance by the inspection condition file, and a voltage is applied to each electrode of the energy filter 17 disposed in front of the detector 13.
Therefore, since the contrast of the electron beam image is emphasized,
When a defect such as a short circuit of a pattern occurs on the inspected wafer 10, the difference in image brightness from a normal circuit pattern portion increases, and the defect determination unit 34 detects the defect portion without overlooking it. be able to. Detection of various defects in a circuit pattern using the inspection apparatus of the present application will be described in detail in a later embodiment. For the location determined as a defect by the defect determination unit 34, the coordinates of the defective location, the signal value, the size of the defect, and the like are automatically recorded, and a mark indicating the presence of a defect at a corresponding location on the wafer map in the operation screen. Is displayed. After completion of the inspection, the image of the defective portion is checked, and after necessary image storage and defect classification are performed, the inspection is terminated and the wafer is unloaded (309 in FIG. 10).

【００５２】これまで、予め検査条件が設定された場合
の自動検査の手順について述べてきたが、以下に検査条
件を設定するための手順について説明する。The procedure of the automatic inspection when the inspection conditions are set in advance has been described above. The procedure for setting the inspection conditions will be described below.

【００５３】図12に検査条件を設定するためのフローを
示す。検査と同様、まず被検査ウエハ10をカセットにセ
ットする（図12の501）。そして、操作画面から被検査
ウエハ10用に作成するもととなる既存の検査ファイルを
選択し、入力する（図12の502）。入力後、操作画面か
らウエハロードを選択すると、被検査ウエハ10は、ウエ
ハ搬送手段により試料交換室にロードされる（図12の50
3）。該被検査ウエハ10は検査時と同様に、試料ホルダ1
1に搭載、保持固定された後に真空排気され、試料交換
室がある程度の真空度に達したら検査のための検査室に
移載される。検査室では、X-Yステージ12aの上に試料ホ
ルダ11ごと載せられ、保持固定される。被検査ウエハ10
が検査室にロードされたら、上記予め記憶された位置座
標に基づき、校正用試料410が電子光学系101の下に配置
されるようX-Yステージ12aが移動する。そして、該校正
用試料410の電子線画像を取得し、手動あるいは自動で
焦点および非点の調整を実施する（図12の504）。この
時、選択した既存の検査ファイルに基づき、電子線照射
エネルギー、電子ビームのビーム電流、画素サイズ、エ
ネルギーフィルタ17の各電極電位の設定値、検出系のゲ
インおよび明るさ調整用パラメータ、画像処理における
フィルタおよび欠陥判定のためのしきい値等が設定さ
れ、これらのパラメータが入力された後に各種画像を取
得表示する。FIG. 12 shows a flow for setting the inspection conditions. As in the inspection, first, the wafer to be inspected 10 is set in a cassette (501 in FIG. 12). Then, an existing inspection file to be created for the inspected wafer 10 is selected and input from the operation screen (502 in FIG. 12). After the input, when wafer load is selected from the operation screen, the wafer to be inspected 10 is loaded into the sample exchange chamber by the wafer transfer means (50 in FIG. 12).
3). The wafer 10 to be inspected is placed in the same
After being mounted, held and fixed in 1, it is evacuated, and when the sample exchange chamber reaches a certain degree of vacuum, it is transferred to an inspection room for inspection. In the inspection room, the sample holder 11 is placed on the XY stage 12a and held and fixed. Inspection wafer 10
Is loaded into the inspection room, the XY stage 12a moves so that the calibration sample 410 is arranged below the electron optical system 101 based on the previously stored position coordinates. Then, an electron beam image of the calibration sample 410 is obtained, and the focus and the astigmatism are adjusted manually or automatically (504 in FIG. 12). At this time, based on the selected existing inspection file, the electron beam irradiation energy, the electron beam beam current, the pixel size, the set value of each electrode potential of the energy filter 17, the detection system gain and the brightness adjustment parameters, the image processing Are set, threshold values and the like for defect determination are set, and after these parameters are input, various images are acquired and displayed.

【００５４】次に、被検査ウエハ10が光学顕微鏡下の所
定箇所にくるように移動し、操作画面内の画像モニタに
光学顕微鏡画像を表示し、同時に被検査ウエハ10内の光
学顕微鏡画像視野座標を、ウエハマップ上の点として表
示する。被検査ウエハ10内の任意の箇所に移動し、操作
画面のボタンをマウス等でクリックすることにより光学
顕微鏡画像から電子線画像に切り替える。光学顕微鏡と
電子光学系101は所定の距離だけ離れた位置に配置され
ており、該距離は既知のパラメータとして装置内に記憶
されているため、光学顕微鏡画像と電子線画像は任意に
切り替えすることができる。被検査ウエハ10の電子線画
像を、操作画面内のモニタに表示し、現在設定された条
件での画像明暗を確認し、明暗を適切にするために電子
ビーム照射および検出の各種条件を調整する（図12の50
5）。まず、電子ビーム照射エネルギーを調整する。本
実施例の検査装置では、照射エネルギーは300eVから9ke
Vまで設定することが可能である。次に、ビーム電流を
調整する。本検査装置では、ビーム電流は20nAから200n
Aまで設定することができる。次に、エネルギーフィル
タ17に印加する電圧を設定する。印加する電圧の値は、
以下の方法で設定することができる。第一の方法は、予
め照射エネルギーに応じて推奨値が装置パラメータとし
て装置内に複数ファイル化されており、該ファイル群か
ら選択する方法である。この場合は、パラメータファイ
ルを選択し電子線画像を観察して、最終的に適切な明暗
となるファイルを選択する。第二の方法は、操作台に設
置されたつまみに印加電圧調整機能が割り付けられてお
り、操作画面に表示された電子線画像を観察しながらつ
まみを動かして適切な明暗となるように調整する方法で
ある。第三の方法は、上記第一あるいは第二の方法で被
検査ウエハ10上の回路パターンの電子線画像により明暗
を調整した後に、試料台に搭載された、予め抵抗値が既
知の回路パターン(図11の413)が存在する箇所にステー
ジ12aが移動し、該既知抵抗値の回路パターン413の電子
線画像を取得し、検査を目的とする抵抗値が認識できる
ように、さらに操作台のつまみを調整し明暗の条件を設
定する方法である。図13に上記試料台に搭載された回路
パターン413の構成図を示す。このようにして、電子線
画像の明暗を設定し、さらに被検査ウエハ10上の回路パ
ターンに戻り、該回路パターンの電子線画像を取得して
焦点および非点を調整し、検出系のゲインおよびオフセ
ットを調整することにより画面表示明るさも調整して各
種画像取得条件の設定を終了する。次に、被検査ウエハ
に形成された回路パターンのダイサイズおよび配列を設
定する（図12の506）。ダイサイズおよび配列の第一の
設定方法は、予め入手してあるダイサイズの数値を操作
画面より入力する方法である。また、配列についても同
様に、行、列(カラム、ロー)の数値を入力し、実際にウ
エハ上に配列されている状態に編集する。第二の方法
は、被検査ウエハ10の光学顕微鏡画像を表示させ、ダイ
に相当する繰り返し性を観察し、ダイサイズ相当で同等
の繰り返し性のある回路パターン箇所を選択し画面から
入力することにより自動的にダイサイズを算出する方法
である。配列については、画面でウエハエッジを観察し
ながら、ダイの有無を画面より入力する。上記第一ある
いは第二の方法でダイサイズおよび配列を入力したら、
アライメント条件を設定する（図12の507）。アライメ
ント条件設定においては、まずアライメントを実施する
ためのダイを少なくとも２つ以上選択する。そして、該
選択された第一のダイに存在する特定の回路パターンを
選択し、光学顕微鏡画像および電子線画像を取得し、各
画像を保存・登録する。この登録された画像が、後にア
ライメント用の画像となり、位置補正および回転補正さ
れることになる。アライメント用に選択された回路パタ
ーンの座標位置および光学顕微鏡画像・電子線画像が登
録されたら、引き続きアライメントを実行する。アライ
メントの実行方法については、検査時と同様であるの
で、ここでは省略する。アライメント実行により、今後
の位置補正のために第一の座標、光学顕微鏡画像観察に
よる第一の回路パターンの位置ずれ量、電子線画像によ
る第一の回路パターンの位置ずれ量、第二の座標、光学
顕微鏡画像観察による第二の回路パターンの位置ずれ
量、電子線画像による第二の回路パターンの位置ずれ量
が記憶され、制御部６に転送される。このアライメント
が完了したら、次に、検査領域を設定する（図12の50
8）。被検査ウエハ10上に形成された回路パターンによ
り、検査領域の設定方法は異なる。被検査ウエハ10が、
たとえばメモリセルのような微細で多数の繰り返しパタ
ーンで構成されている場合には、メモリセル領域を設定
する（図14(1)）。また、ダイ内部で繰り返し性が少な
い回路パターンで構成されている場合には、所望のパタ
ーン領域、たとえばダイ全体を選択する（図14(2)）。
検査領域を設定したら、電子線画像の明るさが所定の分
布となるように、検出器13のゲインおよび画像信号入力
後のオフセットや階調を調整する（図12の509）。そし
て、これらの調整が完了したら、実際に被検査ウエハ10
の所定の箇所を選択し、これまで設定した各種パラメー
タに基づき、検査と同じ条件で画像を取得し、画像処理
部のフィルタおよび欠陥判定しきい値を設定する（図12
の510）。そして、被検査ウエハ10上の回路パターン
で、特に欠陥が発生していない領域を検査して、欠陥が
あると判定しないように欠陥判定条件を調整する（図12
の511）。これら電子線画像形成条件および欠陥判定条
件の設定および調整、誤検出が無いことが確認できた
ら、結果を検査ファイルとして保存する（図12の51
2）。保存後、続けて検査を実行することも可能であり
（図12の513）、また検査条件を終了することも可能で
ある。検査を実行する場合の動作は、既に述べた検査時
と同様であるので、ここでは省略する。検査を終了する
場合には、操作画面より終了を支持するボタンを選択
し、ウエハアンロードを選択する（図12の514）。Next, the wafer 10 to be inspected is moved so as to be at a predetermined position under the optical microscope, and an optical microscope image is displayed on an image monitor in the operation screen. Is displayed as a point on the wafer map. The user moves to an arbitrary position in the inspected wafer 10, and switches from an optical microscope image to an electron beam image by clicking a button on the operation screen with a mouse or the like. The optical microscope and the electron optical system 101 are arranged at positions separated by a predetermined distance, and the distance is stored in the apparatus as a known parameter, so that the optical microscope image and the electron beam image can be arbitrarily switched. Can be. An electron beam image of the wafer to be inspected 10 is displayed on a monitor in the operation screen, the image brightness under the currently set conditions is confirmed, and various conditions of electron beam irradiation and detection are adjusted to make the brightness appropriate. (50 in Fig. 12
Five). First, the electron beam irradiation energy is adjusted. In the inspection apparatus of this embodiment, the irradiation energy is 300 keV to 9 ke.
It is possible to set up to V. Next, the beam current is adjusted. In this inspection device, the beam current is 20nA to 200n
You can set up to A. Next, a voltage to be applied to the energy filter 17 is set. The value of the applied voltage is
It can be set in the following way. The first method is a method in which recommended values are previously stored in the apparatus as a plurality of files as apparatus parameters according to the irradiation energy, and are selected from the file group. In this case, a parameter file is selected, an electron beam image is observed, and a file that finally becomes appropriate light and dark is selected. In the second method, an applied voltage adjusting function is assigned to a knob installed on the operation console, and the knob is moved while observing the electron beam image displayed on the operation screen so as to adjust to an appropriate brightness. Is the way. The third method is to adjust the brightness by the electron beam image of the circuit pattern on the inspection target wafer 10 by the first or second method, and then mounted on the sample stage, and the circuit pattern having a known resistance value in advance. The stage 12a is moved to a position where 413) of FIG. 11 is present, an electron beam image of the circuit pattern 413 having the known resistance value is obtained, and the knob of the operation console is further adjusted so that the resistance value for inspection can be recognized. Is adjusted to set the light and dark conditions. FIG. 13 shows a configuration diagram of the circuit pattern 413 mounted on the sample stage. In this manner, the brightness of the electron beam image is set, and the circuit pattern on the inspection target wafer 10 is further returned, the electron beam image of the circuit pattern is acquired to adjust the focus and the astigmatism, and the gain and the gain of the detection system are adjusted. The screen display brightness is also adjusted by adjusting the offset, and the setting of various image acquisition conditions is completed. Next, the die size and arrangement of the circuit pattern formed on the wafer to be inspected are set (506 in FIG. 12). The first method for setting the die size and array is a method of inputting a die size numerical value obtained in advance from the operation screen. Similarly, for the array, the numerical values of the rows and columns (columns, rows) are input, and edited so as to be actually arranged on the wafer. The second method is to display an optical microscope image of the wafer to be inspected 10, observe the repeatability corresponding to the die, select a circuit pattern portion equivalent to the die size and having the same repeatability, and input the same from the screen. This is a method for automatically calculating the die size. Regarding the arrangement, the presence or absence of a die is input from the screen while observing the wafer edge on the screen. After entering the die size and array using the first or second method,
The alignment conditions are set (507 in FIG. 12). In setting the alignment conditions, first, at least two or more dies for performing the alignment are selected. Then, a specific circuit pattern existing on the selected first die is selected, an optical microscope image and an electron beam image are obtained, and each image is stored and registered. The registered image is later used as an image for alignment, and is subjected to position correction and rotation correction. After the coordinate position of the circuit pattern selected for alignment and the optical microscope image / electron beam image are registered, alignment is subsequently performed. The method of performing the alignment is the same as that at the time of the inspection, and thus the description is omitted here. By performing the alignment, the first coordinates for future position correction, the amount of displacement of the first circuit pattern by optical microscope image observation, the amount of displacement of the first circuit pattern by the electron beam image, the second coordinate, The displacement amount of the second circuit pattern by the optical microscope image observation and the displacement amount of the second circuit pattern by the electron beam image are stored and transferred to the control unit 6. After this alignment is completed, the inspection area is set (50 in FIG. 12).
8). The method of setting the inspection area differs depending on the circuit pattern formed on the inspection target wafer 10. The inspected wafer 10 is
For example, when the memory cell is configured by a large number of repetitive patterns like a memory cell, a memory cell area is set (FIG. 14A). In the case where a circuit pattern having a low repeatability is formed inside the die, a desired pattern region, for example, the entire die is selected (FIG. 14 (2)).
After the inspection area is set, the gain of the detector 13 and the offset and gradation after inputting the image signal are adjusted so that the brightness of the electron beam image has a predetermined distribution (509 in FIG. 12). When these adjustments are completed, the inspection target wafer 10 is actually
12 is selected, an image is acquired under the same conditions as the inspection based on the various parameters set up to now, and the filter of the image processing unit and the defect determination threshold are set (FIG. 12).
510). Then, the circuit pattern on the inspection target wafer 10 is inspected particularly in a region where no defect has occurred, and the defect determination condition is adjusted so as not to determine that there is a defect (FIG. 12).
511). When it is confirmed that there is no setting, adjustment, and erroneous detection of these electron beam image forming conditions and defect determination conditions, the results are saved as an inspection file (51 in FIG. 12).
2). After the storage, the inspection can be executed continuously (513 in FIG. 12), and the inspection conditions can be ended. The operation when the inspection is performed is the same as that at the time of the inspection described above, and thus the description is omitted here. To end the inspection, a button for supporting the end is selected from the operation screen, and wafer unloading is selected (514 in FIG. 12).

【００５５】以上、本願の検査装置における検査および
検査ファイル設定の動作手順について説明してきたが、
本実施例に記載した内容以外にも、たとえばエネルギー
フィルタ17に電圧を印加する方法等、各種パラメータを
設定する方法については、同様の動作を実施できる方法
を含むものである。The operation procedure of the inspection and the setting of the inspection file in the inspection apparatus of the present application has been described above.
In addition to the contents described in the present embodiment, a method of setting various parameters such as a method of applying a voltage to the energy filter 17 includes a method capable of performing the same operation.

【００５６】(第二の実施例)第二の実施例の構成を図15
に示す。本実施例は、第一の実施例に対し、フィルタ17
の前段に第2の検出器13bと反射板18bを配置し、さら
に、エネルギーフィルタ17の前段部分に電磁偏向器(以
下、B偏向器と称する)16a、16bを設置したものである。
以下、第一の実施例で説明した検出器13は第一の検出器
13aと称する。さらに、第1と第2の検出器の出力結果に
所望の演算処理を行う演算回路36aを付加した。また、
エネルギーフィルタ17のフィルタ面を第一の実施例と異
なる傾きを持たせて構成してある。B偏向器16a、16bへ
の印加電流はB偏向器電流電源43a、43b(図示せず)で印
加される。(Second Embodiment) The configuration of the second embodiment is shown in FIG.
Shown in This embodiment is different from the first embodiment in that the filter 17
A second detector 13b and a reflection plate 18b are arranged at the front stage of the first embodiment, and electromagnetic deflectors (hereinafter, referred to as B deflectors) 16a and 16b are installed at a front stage of the energy filter 17.
Hereinafter, the detector 13 described in the first embodiment is a first detector
Called 13a. Further, an arithmetic circuit 36a for performing desired arithmetic processing on the output results of the first and second detectors is added. Also,
The filter surface of the energy filter 17 is configured to have a different inclination from that of the first embodiment. The current applied to the B deflectors 16a and 16b is applied by B deflector current power supplies 43a and 43b (not shown).

【００５７】エネルギーフィルタ17で、しきい値電極51
の電位Vm0に相当するエネルギーを持つ電子はフィルタ
を透過し、第一の検出器13aで検出される。一方、エネ
ルギーがしきい値より低い二次電子は、フィルタの電位
によりはね返され、フィルタ入口から戻って出てくる。
第二の実施例は、この戻り電子を第二の検出器13bで検
出するものである。そのために、フィルタ入口にB偏向
器16aを設置し、フィルタ17 へ入射する電子とフィルタ
からの戻り電子の軌道を分離させた。すなわち、フィル
タ17からの戻り電子は2゜検出器側(一次電子線201の光
軸から離れる方向)へ偏向し、検出器下側に設けた反射
板18bに当て、そこから破線で示すように新たに発生す
る二次電子を検出器13bで吸引し、捕捉するものであ
る。したがって、第2の検出器13bの検出結果はしきい値
より低いエネルギーの二次電子の情報であり、二次電子
のローパスフィルタの検出結果となる。一方、フィルタ
17への入射電子は逆に一次電子線の光軸方向へ2゜偏向
される。エネルギーフィルタ17のフィルタ面は2゜偏向
された二次電子の入射方向に対して垂直となるようには
じめから傾きを持たせた構成としてある。In the energy filter 17, the threshold electrode 51
Electrons having energy corresponding to the potential Vm0 pass through the filter and are detected by the first detector 13a. On the other hand, secondary electrons whose energy is lower than the threshold value are repelled by the potential of the filter and return from the filter entrance.
In the second embodiment, the return electrons are detected by the second detector 13b. To this end, a B deflector 16a was installed at the filter entrance to separate the trajectories of the electrons entering the filter 17 and the electrons returning from the filter. That is, the return electrons from the filter 17 are deflected to the 2 ゜ detector side (in the direction away from the optical axis of the primary electron beam 201), hit the reflector 18b provided on the lower side of the detector, and as indicated by a broken line therefrom. The newly generated secondary electrons are attracted and captured by the detector 13b. Therefore, the detection result of the second detector 13b is information on secondary electrons having an energy lower than the threshold value, and is a detection result of the low-pass filter of the secondary electrons. Meanwhile, the filter
Conversely, the electrons incident on 17 are deflected by 2 ° in the optical axis direction of the primary electron beam. The filter surface of the energy filter 17 is configured to have a tilt from the beginning so as to be perpendicular to the incident direction of the secondary electron deflected by 2 °.

【００５８】二次電子検出器13aおよびエネルギーフィ
ルタ17の近傍に設置した一次ビームシールドパイプ7
は、本実施例では、磁界のシールドも行うために、一部
分磁性体を用いて構成した。シールドパイプ7の内径は4
mmφとした。また、B偏向器16aの磁界の影響を減少させ
るために、一次電子線201を挟んで対向する位置に同じB
偏向器16ｂを配置し、一次電子線201への影響をキャン
セルさせるように動作させた。The primary beam shield pipe 7 installed near the secondary electron detector 13a and the energy filter 17
In this embodiment, a magnetic material is partially used to shield the magnetic field. The inner diameter of the shield pipe 7 is 4
mmφ. In order to reduce the influence of the magnetic field of the B deflector 16a, the same B
The deflector 16b was arranged and operated to cancel the influence on the primary electron beam 201.

【００５９】ハイパスとローパスフィルタの検出結果
は、後述するように演算処理を行ってコントラストの強
調処理に用いることが可能な構成とした。ローパスとハ
イパスのフィルタの出力信号に対しては、二次電子の軌
道の距離の差により生じる時間差を補正するために、遅
延回路も設置してあり(図示せず)、タイミングを最適化
できる構成にしてある。The detection results of the high-pass and low-pass filters are processed so as to be described later and can be used for contrast enhancement. For the output signals of the low-pass and high-pass filters, a delay circuit is also installed (not shown) to correct the time difference caused by the difference in the orbital distance of the secondary electrons, so that the timing can be optimized. It is.

【００６０】本実施例のローパスフィルタの出力を用い
れば、図16に示すように、エネルギー分布における低エ
ネルギー部分(斜線部)を検出できるので、適切なしきい
値を設定することによって図のように斜線部分の面積が
大きく変わる条件を与えることが出来、試料表面上の電
位差を信号化するのに非常に有効に使用することができ
た。すなわち、帯電なしの場合にほとんどの電子をフィ
ルタで通過できるようしきい値を設定し、正に帯電して
いる場合の二次電子のみ一部分を戻り電子として第二の
検出器で検出すると、正常部と欠陥部の電位コントラス
トが大きくつく。この場合、正に帯電した部分が明部と
して検出される。By using the output of the low-pass filter of this embodiment, as shown in FIG. 16, a low-energy portion (hatched portion) in the energy distribution can be detected. The condition under which the area of the shaded portion changes greatly could be given, and it could be used very effectively to signal the potential difference on the sample surface. That is, a threshold value is set so that most of the electrons can pass through the filter when there is no charge, and when only a part of the secondary electrons when positively charged is detected by the second detector as return electrons, the normal state is obtained. The potential contrast between the defective part and the defective part is large. In this case, a positively charged portion is detected as a bright portion.

【００６１】ローパスとハイパスのフィルタの検出結果
を使った画像の処理手法についてさらに説明する。全放
出電子数をNtot、ローパスフィルタとハイパスフィルタ
の検出結果をそれぞれNseL、Nsehであるとすると、Ntot
はNseL+Nsehにほぼ等しく、また、NseL/Nseh、NseL/Nto
t=NseL/(NseL+Nseh)等の演算処理を行うことでフィルタ
の結果をさらに強調することができる。具体的には、帯
電がない場所aと帯電個所bの検出結果がそれぞれNseL_
a:Nseh_a=0.1:0.9、NseL_b:Nseh_b=0.6:0.4である場
合、全二次電子数Ntotがほぼ同等である場合にハイパス
フィルタの結果同士の比較では場所aとbの信号差は9:4
で約55％であり、ローパスフィルタの結果同士の比較で
は1：6で約83％である。これに対し、NseL/Nsehの結果
同士は93％と信号差の大きい結果が得られる。また、全
電子数 Ntotで検出結果を除算する場合、全電子数と検
出結果Nseとの両方に含まれるノイズ成分が除算により
相殺され、二次電子発生量のノイズ成分を除去した信号
を得ることができる。その結果、同一のコントラストで
あってもノイズ成分がない分検査において高感度な検査
が可能な信号を得ることができた。An image processing method using the detection results of the low-pass and high-pass filters will be further described. If the total number of emitted electrons is Ntot, and the detection results of the low-pass filter and the high-pass filter are NseL and Nseh, respectively,
Is almost equal to NseL + Nseh, and NseL / Nseh, NseL / Nto
By performing arithmetic processing such as t = NseL / (NseL + Nseh), the result of the filter can be further emphasized. Specifically, the detection results of the uncharged place a and the charged place b are NseL_
When a: Nseh_a = 0.1: 0.9 and NseL_b: Nseh_b = 0.6: 0.4, when the total number of secondary electrons Ntot is almost equal, the signal difference between the places a and b is 9: Four
Is about 55%, and the comparison between the results of the low-pass filter is about 83% at 1: 6. On the other hand, the result of NseL / Nseh has a large signal difference of 93%. When dividing the detection result by the total number of electrons Ntot, the noise component included in both the total number of electrons and the detection result Nse is canceled by the division, and a signal from which the noise component of the secondary electron generation amount is removed is obtained. Can be. As a result, it was possible to obtain a signal that can be inspected with high sensitivity in the inspection because of the absence of noise components even with the same contrast.

【００６２】さらにまた、フィルタを使わない場合につ
いて説明する。本実施例の装置を、エネルギーフィルタ
17の電極全てに対し接地電位を与えて動作させると、エ
ネルギーフィルタ17がない検査装置と類似した動作を実
現させることができる。メッシュに当たらずにフィルタ
17を通過した電子は第一の検出器13aが捕捉し、メッシ
ュにあたって反射した電子は第二の検出器13bで取得す
る。上下の検出器13a、13bの信号を加算することによ
り、通常の二次電子信号を得ることができる。また、第
一の検出器13aのみの信号で検査することもできる。The case where no filter is used will be described. The device of the present embodiment is
When the operation is performed by applying a ground potential to all of the 17 electrodes, an operation similar to that of the inspection device without the energy filter 17 can be realized. Filter without hitting the mesh
The electrons passing through 17 are captured by the first detector 13a, and the electrons reflected on the mesh are obtained by the second detector 13b. A normal secondary electron signal can be obtained by adding the signals of the upper and lower detectors 13a and 13b. In addition, the inspection can be performed using only the signal of the first detector 13a.

【００６３】検査手法については、第一の実施例とほと
んど同様である。但し、本実施例の場合、検査に用いる
検出器をあらかじめ第一、第二の検出器、または両者を
演算処理した出力の中から所望のものを選択しておく。
あるいはまた、単体の検出器で検査しておき、結果を再
度確認する際に二個の検出器の出力を用いて確認する手
法をとることもできる。あるいはまた、その反対に二個
の検出器の出力を用いて検査し、その後、所望の単体の
検出器で像を確認することもできる。The inspection method is almost the same as in the first embodiment. However, in the case of the present embodiment, a detector to be used for inspection is selected in advance from the first and second detectors or an output obtained by performing an arithmetic operation on both detectors.
Alternatively, it is also possible to adopt a method in which inspection is performed by a single detector, and when the result is checked again, the output is checked using the outputs of the two detectors. Alternatively, on the contrary, the inspection can be performed using the outputs of the two detectors, and thereafter, the image can be confirmed with the desired single detector.

【００６４】(第3の実施例)本実施例では、第2の実施例
に加えて、第3、第4の検出器を図1、図17のように配置
し、異なるクロック周波数によって検出器での画像信号
取込を行った。すなわち、第一、第二の検出器13a、13b
は検査用に高速画像取得を目的として設置し、第3、第4
の検出器14a、14bはレビュー用に低速で高分解能な画像
取得を目的として設置した。以下、第一、第二の検出器
13a、13bを高速モード系、第三、第四の検出器14a、14b
を低速モード系と呼ぶ。高速モード系と低速モード系の
各検出器は、一次電子線201の光軸を挟んでほぼ軸対称
に配置した。高速モード系検出器13a、13bには、第一、
第二の実施例と同様に信号取得応答速度が高い半導体検
出器を用いた。低速モード系14a、14bには、シンチレー
タとライトガイド、光電子増倍管(ホトマル)からなる電
子検出系を用いた。表面に高電圧を印加したシンチレー
タに電子を加速して衝突させ、光に変換させて光をライ
トガイドで外部へ誘導し、ホトマルにて光を増倍して信
号化する構成である。信号はプリアンプで増倍されて取
り出され、A/D変換回路でデジタル信号に変換される。
それぞれの検出器13a、13b、14a、14bには、二次電子を
吸引・加速するために最適な電界を形成する必要がある
ので、検出器電源42a、42b、42c、42dを接続して高電圧
を印加し、それぞれの検出面を囲む形状の検出器キャッ
プ(接地電位)15a、15b、15c、15dを設けた。また、第2
の検出器13bの近傍には下に反射板18b、第4の検出器14b
の近傍には下に反射板18dを設けた。エネルギーフィル
タ17には、高速モード用の電子入射有効面と低速モード
用の有効面が形成してあり、モードに合わせて二次電子
の偏向方向をExB偏向器8bで制御してそれぞれの有効面
を使い分ける構成である。フィルタの高速モード用有効
面部分を17a、低速用有効面部分を17bとする。なお、Ex
B偏向器8aの動作条件もExB偏向器8bの動作条件に連動し
て変化させた。(Third Embodiment) In this embodiment, in addition to the second embodiment, third and fourth detectors are arranged as shown in FIG. 1 and FIG. The image signal was captured at That is, the first and second detectors 13a, 13b
Are installed for high-speed image acquisition for inspection, and the third and fourth
Detectors 14a and 14b were installed for the purpose of acquiring low-speed and high-resolution images for review. Hereinafter, the first and second detectors
13a, 13b is a high-speed mode system, the third and fourth detectors 14a, 14b
Is called a low-speed mode system. The detectors of the high-speed mode system and the low-speed mode system are arranged almost axially symmetric with respect to the optical axis of the primary electron beam 201. The high-speed mode detectors 13a and 13b include the first,
As in the second embodiment, a semiconductor detector having a high signal acquisition response speed was used. As the low-speed mode systems 14a and 14b, an electron detection system including a scintillator, a light guide, and a photomultiplier (photomultiplier) was used. In this configuration, electrons are accelerated and collided with a scintillator having a high voltage applied to its surface, converted into light, guided to the outside by a light guide, and photomultiplied by a photomultiplier to signal. The signal is multiplied and taken out by a preamplifier and converted into a digital signal by an A / D conversion circuit.
Each detector 13a, 13b, 14a, 14b needs to form an optimal electric field for attracting and accelerating the secondary electrons, so that the detector power supplies 42a, 42b, 42c, 42d are connected to A voltage was applied, and detector caps (ground potentials) 15a, 15b, 15c, and 15d each surrounding a detection surface were provided. Also, the second
In the vicinity of the detector 13b, a reflection plate 18b and a fourth detector 14b are provided below.
A reflector 18d is provided below in the vicinity of. The energy filter 17 has an effective electron incidence surface for the high-speed mode and an effective surface for the low-speed mode.The ExB deflector 8b controls the deflection direction of the secondary electrons in accordance with the mode, and controls each effective surface. Are used properly. The high-speed mode effective surface portion of the filter is 17a, and the low-speed effective surface portion is 17b. Ex
The operating conditions of the B deflector 8a were also changed in conjunction with the operating conditions of the ExB deflector 8b.

【００６５】本実施例の検査装置を用いた検査手法は、
第一、第二の実施例とほぼ同様である。ただし、検査結
果の確認工程では、レビュー用の第3、第4の検出器14
a、14bを用いた高分解能な画像を用いたレビューが可能
である。The inspection method using the inspection apparatus of this embodiment is as follows.
This is almost the same as the first and second embodiments. However, in the inspection result confirmation process, the third and fourth detectors 14 for review are used.
Review using high resolution images using a and 14b is possible.

【００６６】以下、検査動作終了後のレビュー工程につ
いてのみ説明する。検査の手法については、実施例1と
同様であるので省略する。検査条件ファイルで指定され
た領域の検査を終了したら、欠陥箇所を再度画像取得し
欠陥のレビューを実施する（図10の308）。欠陥をレビ
ューする方法は、予め条件設定時に選択することができ
る。第一の方法は、検査時と同じ条件で欠陥箇所の電子
線画像を自動的に取得および保存する方法である。取得
する画像の数および欠陥は、予め全部あるいは所定の数
で指定することができ、該画像による自動分類有無も指
定することができる。第二の方法は、検査時と同じ条件
で、操作者が欠陥を選択しながら欠陥箇所の電子線画像
を取得し、分類等を実施する方法である。第三の方法
は、レビューを実施する際に、電子ビーム電流を絞り、
画像形成速度を変え、低速モード用の検出器14a、14bを
用いて、高分解能になるように電子ビーム照射条件を設
定してからレビューを行う方法である。以下、このよう
にビーム電流や画像形成速度を変えて分解能を高くする
条件を「高分解能モード」または低速モードとよぶ。こ
の高分解能モードで第一の方法と同様に、指定された欠
陥箇所の電子線画像を自動的に取得および保存する。第
四の方法は、上記高分解能モードで操作者が欠陥を選択
しながら欠陥箇所の電子線画像を取得し、分類や保存を
実施する方法である。これらの欠陥箇所レビュー方法に
おいて、第一および第二の方法では、検査時と同じ条件
で電子ビームを照射するのだが、第三および第四の方法
では電子ビーム電流や画像形成速度、検出器が検査時と
異なる。したがって、検出系のゲインや明るさのパラメ
ータおよび低速モード用検出器14a前方のエネルギーフ
ィルタ17に所定の電圧を印加し、検査時と類似の明暗コ
ントラストを表示させることが可能となっている。高分
解能モードにおける第三の検出器14aおよびエネルギー
フィルタ17の設定条件は、検査条件と同様に検査条件フ
ァイルに設定されている。このようにして、検査終了後
に欠陥箇所の画像を確認し、必要な画像保存や欠陥の分
類等を実施したら、検査を終了しウエハをアンロードす
る（図10の309）。Hereinafter, only the review process after the inspection operation will be described. The inspection method is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. When the inspection of the area specified by the inspection condition file is completed, the image of the defective portion is acquired again and the defect is reviewed (308 in FIG. 10). The method of reviewing a defect can be selected in advance when setting conditions. The first method is a method of automatically acquiring and storing an electron beam image of a defective portion under the same conditions as those at the time of inspection. The number of images to be acquired and the number of defects can be specified in advance or by a predetermined number, and the presence or absence of automatic classification based on the images can also be specified. The second method is a method in which an operator acquires an electron beam image of a defective portion while selecting a defect under the same conditions as those at the time of inspection, and performs classification and the like. The third method is to reduce the electron beam current during the review,
This is a method in which the image forming speed is changed and electron beam irradiation conditions are set so as to obtain high resolution using the low-speed mode detectors 14a and 14b, and then a review is performed. Hereinafter, such a condition that the resolution is increased by changing the beam current or the image forming speed is referred to as a “high resolution mode” or a low speed mode. In this high-resolution mode, an electron beam image of a designated defect location is automatically acquired and stored as in the first method. The fourth method is a method in which the operator obtains an electron beam image of a defective portion while selecting a defect in the high resolution mode, and performs classification and storage. In these defect location review methods, the first and second methods irradiate the electron beam under the same conditions as the inspection, but the third and fourth methods use the electron beam current, image forming speed, and detector. Different from the time of inspection. Therefore, it is possible to apply a predetermined voltage to the gain and brightness parameters of the detection system and the energy filter 17 in front of the low-speed mode detector 14a to display a light-dark contrast similar to that at the time of inspection. The setting conditions of the third detector 14a and the energy filter 17 in the high resolution mode are set in the inspection condition file in the same manner as the inspection conditions. In this way, after the inspection, the image of the defective portion is confirmed, and if necessary image storage and defect classification are performed, the inspection is terminated and the wafer is unloaded (309 in FIG. 10).

【００６７】（実施例４）本実施例では、第3の実施例
における第一の検出器13aを4分割素子で構成し、それぞ
れの素子の検出信号を独立に増幅させる4式のプリアン
プ21と増幅結果を演算処理する演算回路36とを持たせ、
その他の構成は第3の実施例と同様な構成の装置を実施
した。(Embodiment 4) In the present embodiment, the first detector 13a in the third embodiment is composed of four divided elements, and four preamplifiers 21 for independently amplifying the detection signals of the respective elements are provided. And an arithmetic circuit 36 for arithmetically processing the amplification result.
In other respects, an apparatus having the same configuration as that of the third embodiment was implemented.

【００６８】高速モード用の半導体検出器の応答速度は
前述のように検出素子の表面層の接合容量に反比例して
おり、例えば100MHzの信号取り込みに追随するために
は、現実的には数mm角程度以下という限られた面積の素
子を使用する必要がある。それに対し、フィルタ17を通
過した二次電子は、後段の中間電極55により収束作用を
受けて検出器13aへ集められるものの、リターディング
電圧Vrを大きく変えた場合に二次電子の収束・発散状態
が大きく変化し、幅広いVrの変化に対応して二次電子を
損失なく高効率に検出することが困難な場合がある。例
えば、リターディング電圧Vr=-11.5kVの場合には二次電
子は比較的開き角の小さい状態で上がってくるが、Vr=-
3kVの場合には開き角が3倍以上と大きく、検出器13aの
検出面では二次電子の広がり範囲が数mm角を越えてしま
う。そこで、エネルギーフィルタ17aを通過して出て来
る二次電子の検出用に、図18に示すように4mm角の検出
素子を4個並べた複数素子型検出器を用いて、応答速度
を落とすことなく、広範囲に拡がった二次電子を捕捉可
能な構成にした。さらに、それぞれの検出素子の取得し
た二次電子信号を独立して取得できるよう、それぞれに
プリアンプ回路系21を接続して信号線を真空外へ引き出
した。信号はプリアンプ21で増倍されて取り出され、A/
D変換回路22でデジタル信号に変換される。The response speed of the semiconductor detector for the high-speed mode is inversely proportional to the junction capacitance of the surface layer of the detection element, as described above. It is necessary to use an element having a limited area of about an angle or less. On the other hand, the secondary electrons that have passed through the filter 17 are converged by the intermediate electrode 55 in the subsequent stage and collected by the detector 13a, but when the retarding voltage Vr is greatly changed, the secondary electrons are converged and diverged. Is greatly changed, and it may be difficult to detect secondary electrons with high efficiency without loss in response to a wide range of Vr change. For example, when the retarding voltage Vr = -11.5 kV, the secondary electrons rise with a relatively small opening angle, but Vr =-
In the case of 3 kV, the opening angle is as large as three times or more, and the spread range of the secondary electrons on the detection surface of the detector 13a exceeds several mm square. Therefore, in order to detect secondary electrons coming out through the energy filter 17a, the response speed is reduced by using a multi-element detector in which four 4 mm square detection elements are arranged as shown in FIG. Instead, the configuration is such that secondary electrons spread over a wide area can be captured. Further, a preamplifier circuit system 21 was connected to each of the detection elements so that the signal lines were drawn out of the vacuum so that the secondary electron signals obtained by the respective detection elements could be obtained independently. The signal is multiplied by the preamplifier 21 and taken out.
The digital signal is converted by the D conversion circuit 22.

【００６９】さらに、4素子型にした効果として、下記
の効果が得られる。本実施例の装置を、エネルギーフィ
ルタ17の電極全てに対し接地電位を与えて動作させる
と、エネルギーフィルタ17がない検査装置と類似した動
作を実現させることができる。メッシュに当たらずにフ
ィルタを通過した電子は第一の検出器13aが捕捉し、メ
ッシュにあたって反射した電子は第二の検出器13bで取
得する。上下の検出器の信号を加算することにより、通
常の二次電子信号を得ることができる。また、第一の検
出器13aのみの信号で検査することもできる。第一の検
出器13aは4分割素子であるから、4個に分割して二次電
子信号を取得でき、図19に示すように検出結果の加減算
処理によって二次電子の軌道方向の偏り具合を検出する
ことができる。サンプルの表面に凹凸があれば、これを
反映したコントラストを強調して得ることが可能にな
る。また、除算処理を行えば、加減算と同様の効果があ
るうえ、ノイズ成分が相殺され高SNな画像形成が可能に
なる。その結果、この検査モードでは試料表面の凹凸を
示す形状コントラストが強調された画像を得ることがで
きる。すなわち、本実施例の装置を使えば、電位コント
ラストを得たい場合にはエネルギーフィルタ17の各電極
に所定の電位を与え、形状コントラストを得たい場合に
はエネルギーフィルタ17に接地電位を与え、検出器13a
の出力信号を取得すればよい。Further, the following effects can be obtained as the effects of the four-element type. When the apparatus of the present embodiment is operated by applying a ground potential to all the electrodes of the energy filter 17, an operation similar to the inspection apparatus without the energy filter 17 can be realized. Electrons that have passed through the filter without hitting the mesh are captured by the first detector 13a, and electrons reflected on the mesh are obtained by the second detector 13b. A normal secondary electron signal can be obtained by adding the signals of the upper and lower detectors. In addition, the inspection can be performed using only the signal of the first detector 13a. Since the first detector 13a is a four-divided element, the secondary electron signal can be obtained by dividing the element into four parts, and as shown in FIG. Can be detected. If there are irregularities on the surface of the sample, it is possible to emphasize and obtain a contrast reflecting this. Further, if the division process is performed, the same effect as the addition and subtraction is obtained, and the noise component is canceled, so that an image with high SN can be formed. As a result, in this inspection mode, it is possible to obtain an image in which the shape contrast indicating the unevenness of the sample surface is enhanced. That is, by using the apparatus of this embodiment, a predetermined potential is applied to each electrode of the energy filter 17 to obtain a potential contrast, and a ground potential is applied to the energy filter 17 to obtain a shape contrast. Tableware 13a
May be obtained.

【００７０】本実施例では、検出器13aの4素子にほぼ均
等に二次電子の個数を分散させて入射させることで、上
記の4素子の出力結果の演算処理による強調効果を最大
限に得ることができる。また、4素子間に電子の検出が
不可能な無効領域が有限の幅で存在する(本実施例では
数10um程度)ため、入射電子を4素子の検出面に最大限に
広げて入射させて検出無効領域での二次電子の損失を最
小限に抑制させる必要がある。この2つの観点から、本
実施例ではフィルタの中間電極54、55、検出器13aの電
圧Vi1、Vi2、Vd1を制御してフィルタ通過後の二次電子
を発散させるよう動作させた。In the present embodiment, the number of secondary electrons is almost uniformly dispersed and incident on the four elements of the detector 13a, thereby maximizing the emphasis effect by the arithmetic processing of the output results of the four elements. be able to. In addition, there is an ineffective area where electrons cannot be detected with a finite width between the four elements (in the present embodiment, about several tens of μm). It is necessary to minimize the loss of secondary electrons in the detection invalid region. From these two viewpoints, in the present embodiment, the intermediate electrodes 54 and 55 of the filter and the voltages Vi1, Vi2 and Vd1 of the detector 13a are controlled to operate so as to diverge the secondary electrons after passing through the filter.

【００７１】(第5の実施例)第５の実施例では、上記第
一の実施例における第一の検出器13aの前方に配置され
たエネルギーフィルタ17に印加する電圧を設定する方法
について述べる。第一の実施例では、検査条件ファイル
を作成する手順において、被検査ウエハ10上回路パター
ンの電子線画像を観察しながら、操作者がファイルを選
択あるいはつまみを動かし、目視により印加電圧を調整
していた。それに対して本実施例では、図13に示す既知
抵抗値のパターンを用いて、自動的に条件を設定するも
のである。(Fifth Embodiment) In a fifth embodiment, a method of setting a voltage to be applied to the energy filter 17 disposed in front of the first detector 13a in the first embodiment will be described. In the first embodiment, in the procedure for creating an inspection condition file, an operator selects a file or moves a knob and visually adjusts an applied voltage while observing an electron beam image of a circuit pattern on the inspection target wafer 10. I was On the other hand, in the present embodiment, the conditions are automatically set using the pattern of the known resistance value shown in FIG.

【００７２】図20に、本実施例におけるエネルギーフィ
ルタ17への印加電圧設定の手順を示す。電子ビーム照射
エネルギーおよび電子ビーム電流が確定し、設定された
時点で、まず試料ホルダ11に搭載された校正用パターン
により焦点および非点が調整される。次に、図13に示す
既知の抵抗値の回路パターン位置に移動する。該回路パ
ターンは、プラグが形成されており、場所毎に容量およ
び抵抗が既知である。設定された電子ビーム照射条件に
より該各パターンの電子線画像を取得し、この際にエネ
ルギーフィルタ17の印加電圧値を段階的に変化させて、
検査を目的とする抵抗のパターンを検出可能な明暗にな
るようにする。例えば、電子ビーム電流50nAで照射エネ
ルギーが300eVに設定し、エネルギーフィルタの印加電
圧を最初に-11.7kVに設定して該回路パターン上の抵抗
値が10の9乗オームの箇所と10の3乗オームの箇所で電子
線画像を取得したところ、抵抗が10の9乗オームである
パターンの明るさと10の3乗オームである箇所のコント
ラストは5%であった。次に印加電圧を-11.75kVに変えた
ところ、該パターンののコントラストは30%になった。
さらに印加電圧を-11.8kVにしたところ、いずれのパタ
ーンも信号を検出しなくなりコントラストは0%になっ
た。従って、エネルギーフィルタに印加する電圧は-11.
75kVに設定された。FIG. 20 shows a procedure for setting a voltage applied to the energy filter 17 in this embodiment. When the electron beam irradiation energy and the electron beam current are determined and set, the focus and the astigmatism are first adjusted by the calibration pattern mounted on the sample holder 11. Next, it moves to the circuit pattern position of a known resistance value shown in FIG. In the circuit pattern, a plug is formed, and the capacitance and resistance are known for each location. Obtain an electron beam image of each pattern according to the set electron beam irradiation conditions, at this time by changing the applied voltage value of the energy filter 17 step by step,
The pattern of the resistor to be inspected is made to be light and dark so that it can be detected. For example, the irradiation energy is set to 300 eV at an electron beam current of 50 nA, the applied voltage of the energy filter is first set to -11.7 kV, and the resistance value on the circuit pattern is 10 9 ohms and 10 3 ohms. When an electron beam image was obtained at the ohms, the brightness of the pattern having a resistance of 10 9 ohms and the contrast at the location of 10 3 ohms were 5%. Next, when the applied voltage was changed to -11.75 kV, the contrast of the pattern became 30%.
Further, when the applied voltage was set to -11.8 kV, no signal was detected in any of the patterns, and the contrast became 0%. Therefore, the voltage applied to the energy filter is -11.
It was set to 75kV.

【００７３】このようにして、エネルギーフィルタに印
加する電圧値を段階的に変化させながら既知抵抗の回路
パターンの電子線画像を複数回取得し、所望の抵抗にお
いてもっともコントラストが高くなる条件を自動的に計
算し設定することにより、電子ビーム照射条件であるビ
ーム電流や照射エネルギーが変化した場合においてもユ
ーザに負担をかけることなく最適な条件のエネルギーフ
ィルタを選択することが可能になった。As described above, the electron beam image of the circuit pattern of the known resistance is acquired a plurality of times while the voltage value applied to the energy filter is changed stepwise, and the condition under which the desired resistance has the highest contrast is automatically determined. Thus, even when the beam current or the irradiation energy, which is the electron beam irradiation condition, changes, it is possible to select an energy filter with optimum conditions without imposing a burden on the user.

【００７４】（実施例６）本実施例は、第一の実施例で
説明した検査装置と第５の実施例で説明した条件設定方
法をもとに、検査を実行する際に検出された欠陥部に対
して、電気抵抗を算出し、結果を出力するものである。(Embodiment 6) This embodiment is based on the inspection apparatus explained in the first embodiment and the condition setting method explained in the fifth embodiment, and the defect detected when the inspection is executed. It calculates the electrical resistance for the unit and outputs the result.

【００７５】例えば、半導体でシリコン酸化膜上に形成
された穴パターンに、金属あるいはイオンをドープされ
たポリシリコンが埋め込まれたプラグパターンを検査す
る場合には、電子ビーム照射条件と、リターディング電
圧等の条件をもとに、被検査ウエハ10表面の帯電電圧が
求まると、画像の信号量からプラグパターンの抵抗を算
出することができる。従って、エネルギーフィルタ17に
印加した電圧によりウエハ表面の帯電レベル、特にコン
トラストが変動するプラグパターンの帯電レベルを把握
することが可能になるので、欠陥として検出されたプラ
グパターンの抵抗値をより正確に求めることが可能にな
る。本検査方法を用いることにより、欠陥判定部で欠陥
と判定された箇所について抵抗値のデータを付加するこ
とが可能になる。従って、検査と同時にリアルタイムで
欠陥の抵抗を算出し、欠陥の種類、例えば本実施例のプ
ラグパターンの場合には導通不良あるいはショートのよ
うな欠陥の種類と不良のレベルを求め、欠陥サイズや位
置とともに表示したり出力したりすることができるよう
になる。For example, when inspecting a plug pattern in which a metal or ion-doped polysilicon is embedded in a hole pattern formed on a silicon oxide film of a semiconductor, the electron beam irradiation conditions and the retarding voltage When the charging voltage on the surface of the inspection target wafer 10 is determined based on the conditions such as the above, the resistance of the plug pattern can be calculated from the signal amount of the image. Therefore, the charge level on the wafer surface, in particular, the charge level of the plug pattern whose contrast fluctuates can be grasped by the voltage applied to the energy filter 17, so that the resistance value of the plug pattern detected as a defect can be more accurately determined. It is possible to ask. By using this inspection method, it is possible to add resistance value data to a portion determined to be defective by the defect determination unit. Therefore, the resistance of the defect is calculated in real time simultaneously with the inspection, and the type of the defect, for example, in the case of the plug pattern of the present embodiment, the type and level of the defect such as a conduction defect or a short circuit are obtained, and the defect size and position are determined. It can be displayed and output together with.

【００７６】（実施例７）本実施例では、検査を終了し
た後の欠陥レビュー時に、エネルギーフィルタ17を用い
ることにより欠陥の内容を解析する方法について述べ
る。(Embodiment 7) In this embodiment, a method of analyzing the content of a defect by using the energy filter 17 at the time of defect review after the inspection is completed will be described.

【００７７】本実施例の第一の方法は、検査終了後に検
査と同じ電子線照射条件で欠陥部を観察する場合に、図
21（b）に示すような特性になるようにエネルギーフィ
ルタの電極電位を設定する。すなわち、二次電子のエネ
ルギーに応じて、段階的に透過率が変化するように設定
する。そして、実施例６と同様に、被検査ウエハ10上の
回路パターンにおける電子線画像の明るさから、回路パ
ターンの抵抗値を算出する。図21（a）で示した従来の
エネルギーフィルタ設定値では図21（C）に示すように
ある所定の抵抗範囲で明暗に差がつき、その他の抵抗範
囲では明るい領域と暗い領域になってしまい、例えば10
の9乗オームの抵抗と10の12乗オームの抵抗が混在した
場合にいずれも暗くなってしまい、判別することができ
ない。しかし、本実施例の第一の方法では、図21（d）
に示すように、広い抵抗範囲で明暗に差がつくようにな
るため、電子線画像を取得し明るさから抵抗を求める際
に、従来よりも広い範囲の抵抗測定が可能になった。本
方法により、従来の欠陥レビュー方法では欠陥部の画像
を取得するさい、操作者が分類したり、予め学習してあ
る画像情報および特徴に基づき自動的に分類したりして
いたが、これに加えて、欠陥部の抵抗を求めることが可
能になり、かつ広範囲の抵抗を1回の画像取得で算出す
ることが可能になった。The first method of this embodiment is a method for observing a defective portion under the same electron beam irradiation conditions as the inspection after the inspection.
The electrode potential of the energy filter is set so that the characteristics as shown in FIG. That is, the transmittance is set to change stepwise according to the energy of the secondary electrons. Then, similarly to the sixth embodiment, the resistance value of the circuit pattern is calculated from the brightness of the electron beam image in the circuit pattern on the inspection target wafer 10. With the conventional energy filter setting values shown in FIG. 21 (a), there is a difference in brightness between a certain resistance range as shown in FIG. 21 (C), and a bright region and a dark region in other resistance ranges. , For example, 10
When a resistance of 9th ohm and a resistance of 1012 ohm are mixed, both become dark and cannot be distinguished. However, in the first method of this embodiment, FIG.
As shown in (1), since a difference in lightness and darkness occurs in a wide resistance range, a resistance measurement in a wider range than before can be performed when acquiring an electron beam image and obtaining the resistance from the brightness. According to this method, in the conventional defect review method, when an image of a defective portion is acquired, the operator classifies the image or automatically classifies the image based on previously learned image information and features. In addition, it has become possible to obtain the resistance of a defective portion, and it is possible to calculate a wide range of resistance by one image acquisition.

【００７８】本実施例の第二の方法は、第一の方法と同
様、検査終了後に検査と同じ条件で欠陥部を観察する場
合に、図21（a）に示すエネルギーフィルタの電位設定
で画像を取得し、このエネルギーフィルタ17の印加電圧
を段階的に変化させて画像を取得することにより、欠陥
部の抵抗を求める方法である。エネルギーフィルタの電
極電位の設定条件を変えて画像を取得し、欠陥部の明暗
が変化する条件を求める。これにより、明るいパターン
が暗くなる条件、あるいは暗いパターンが明るくなる条
件を正確に把握することができ、より明確に抵抗を求め
ることが可能である。上記第一の方法では、明暗が徐々
に変化するので、抵抗を算出する際に値に幅を有する。
これに対し、第二の方法によると、明暗の変化点が急峻
であるので、高精度に抵抗を算出することができる。In the second method of this embodiment, as in the first method, when observing a defective portion under the same conditions as the inspection after the inspection is completed, the image is set using the potential setting of the energy filter shown in FIG. This is a method of obtaining the resistance of the defective portion by obtaining the image and changing the applied voltage of the energy filter 17 to obtain an image. An image is acquired by changing the setting condition of the electrode potential of the energy filter, and a condition for changing the brightness of the defective portion is obtained. As a result, it is possible to accurately grasp the condition under which a bright pattern becomes dark or the condition under which a dark pattern becomes bright, and it is possible to more clearly obtain the resistance. In the first method, since the brightness changes gradually, the value has a range when calculating the resistance.
On the other hand, according to the second method, since the change point of the brightness is steep, the resistance can be calculated with high accuracy.

【００７９】このように、上記第一の方法あるいは第二
の方法で欠陥部をレビューすることにより、欠陥内容を
解析することが可能となり、また、解析結果を欠陥自動
分類項目に追加することが可能になるので、効率よく欠
陥の内容を把握できるようになる。As described above, the defect content can be analyzed by reviewing the defective portion by the first method or the second method, and the analysis result can be added to the automatic defect classification item. As a result, the contents of the defect can be grasped efficiently.

【００８０】（実施例８）本実施例では、第３の実施例
におけるエネルギーフィルタ17のメッシュ電極の構成を
変え、2種類の異なるメッシュを添付し4回対称系のエネ
ルギーフィルタを形成した(図22)。また、4系統それぞ
れに上方、下方に検出系を設けた。それぞれのメッシュ
の種類の選択は、ExB偏向器で90゜二次電子軌道を回転
させて選択した。メッシュは、ワイヤ線幅とピッチを変
えてあり、最大透過率やS字カーブの立ち上り幅等を変
えてある。これにより、検査対象に応じて異なる最適な
メッシュを用いてフィルタ処理を行うことが可能になっ
た。(Embodiment 8) In this embodiment, the configuration of the mesh electrode of the energy filter 17 in the third embodiment is changed, and two types of different meshes are attached to form a four-fold symmetrical energy filter. twenty two). A detection system was provided above and below each of the four systems. Each mesh type was selected by rotating the 90 ° secondary electron orbit with an ExB deflector. In the mesh, the wire width and pitch are changed, and the maximum transmittance, the rising width of the S-shaped curve, and the like are changed. As a result, it has become possible to perform a filtering process using a different optimum mesh depending on the inspection object.

【００８１】（実施例９）本実施例では、第２から第８
の実施例を用いて、特定種類のサンプルに対して検査速
度を飛躍的に向上させる検査手法を提供する。すなわ
ち、図23のように、複数のコンタクトホールを１度に大
面積ビームで照射し、発生する二次電子をエネルギーフ
ィルタ17にかける。エネルギーフィルタ17の結果で特に
ローパスフィルタを用いると、正に帯電した部分が明部
になることは上述の通りである。例えば図23のように8
個のホールを照射し、全てが帯電なしの場合には得られ
る信号は暗部の信号の8回加算結果と同程度になる。し
かし、8個中に一つでも正に帯電した場所がある場合、
信号には明部の信号が加算されるので信号量に大きな差
が生じる。エネルギーフィルタのしきい値を適切に与え
れば、明部の信号量の大きさによって、照射範囲におけ
る帯電ホールの数が判明する。したがって、照射領域毎
の信号量の絶対値をモニタすることにより、一つの照射
領域中の欠陥存在率を取得することができる。これは、
正の帯電に限らず、逆の場合であってもよく、フィルタ
の使い方もハイパスフィルタとして使用してもよい。要
は、正常部の信号量に対して欠陥部の信号量を大きく変
える(例えば1:10)ように制御したエネルギーフィルタを
用いて、複数のコンタクトホール毎に欠陥の割合を検出
する検査装置と検査手法であればよい。この検査モード
は実施例2から8の検査と共存可能であり、検査モード切
替手段によりビーム径、偏向信号等々を連動して変える
制御系を持つ構成にして実現させたものである。(Embodiment 9) In this embodiment, the second to eighth embodiments
The present embodiment provides an inspection method for dramatically improving the inspection speed for a specific type of sample. That is, as shown in FIG. 23, a plurality of contact holes are irradiated at once with a large area beam, and the generated secondary electrons are applied to the energy filter 17. As described above, particularly when a low-pass filter is used as a result of the energy filter 17, the positively charged portion becomes a bright portion. For example, as shown in Fig. 23
When all the holes are irradiated and all the electrodes are not charged, the obtained signal is almost equal to the result of adding the signal of the dark part eight times. However, if there is a positively charged place in any one of the eight,
Since the bright signal is added to the signal, a large difference occurs in the signal amount. If the threshold value of the energy filter is appropriately given, the number of charged holes in the irradiation range can be determined from the magnitude of the signal amount in the bright portion. Therefore, by monitoring the absolute value of the signal amount for each irradiation area, it is possible to obtain the defect existence rate in one irradiation area. this is,
The filter is not limited to the positive charging, but may be in the opposite case. The filter may be used as a high-pass filter. In short, an inspection device that detects the defect ratio for each of a plurality of contact holes using an energy filter controlled so that the signal amount of the defective portion is largely changed with respect to the signal amount of the normal portion (for example, 1:10). Any inspection method may be used. This inspection mode can coexist with the inspections of the second to eighth embodiments, and is realized by a configuration having a control system that changes the beam diameter, the deflection signal, and the like in conjunction with the inspection mode switching means.

【００８２】（実施例１０）本実施例では、図24に示す
ように、第3の実施例に加えて第二の検出器13bに上側の
反射板18aを、第四の検出器14bに上側の反射板18cを持
たせる構成を実施した。本構成で、試料からの二次電子
をExB偏向器8bで4゜偏向し、上側反射板18aに当て、反
射板18aから新たに二次電子を発生させて第二の検出器1
3bで検出する。この場合はエネルギーフィルタ17を使用
していない。この場合には、ExB偏向器8bによる偏向角
度が小さくて済み、より収差の小さい検査画像を得るこ
とが出来る。その結果、本実施例では、エネルギーフィ
ルタ17を使用したいサンプルについてはフィルタを使用
し、エネルギーフィルタ17を使用しないで検査するサン
プルについては第二の検出器13bで上側反射板18aを用い
てより高分解能な検査画像を得るという検査が可能にな
った。(Embodiment 10) In this embodiment, as shown in FIG. 24, in addition to the third embodiment, an upper reflector 18a is provided on the second detector 13b and an upper reflector 18a is provided on the fourth detector 14b. The configuration in which the reflecting plate 18c is provided was implemented. In this configuration, the secondary electrons from the sample are deflected by 4 ° by the ExB deflector 8b, hit the upper reflecting plate 18a, and newly generate secondary electrons from the reflecting plate 18a, and the second detector 1
Detect in 3b. In this case, the energy filter 17 is not used. In this case, the deflection angle by the ExB deflector 8b may be small, and an inspection image with smaller aberration can be obtained. As a result, in the present embodiment, a filter is used for a sample for which the energy filter 17 is desired to be used, and a sample to be inspected without using the energy filter 17 is higher in the second detector 13b using the upper reflector 18a. Inspection to obtain inspection images with high resolution has become possible.

【００８３】（実施例１１)本実施例では、図25のよう
に、エネルギーフィルタの電極部分を１枚のメッシュと
それを取り囲む導電体の円筒で構成した。その他の部分
は第1の実施例と同様である。このように電極を構成す
ることで、メッシュ電極近傍に電子の収束・発散状態を
最適化する電界と、通過電子を収束させる収束電界とが
発生する。前後段の中間電極54、55の電位Vi1、Vi2とメ
ッシュ電極51の電位を制御することにより、電子の軌道
調節としきい値電界分布の最適化、電子の収束とを実施
する実施例である。(Embodiment 11) In this embodiment, as shown in FIG. 25, the electrode portion of the energy filter was constituted by one mesh and a conductor cylinder surrounding the mesh. Other parts are the same as in the first embodiment. By configuring the electrodes in this manner, an electric field that optimizes the convergence / divergence state of electrons and a converged electric field that converges passing electrons are generated near the mesh electrode. In this embodiment, the orbital adjustment of the electrons, the optimization of the threshold electric field distribution, and the convergence of the electrons are performed by controlling the potentials Vi1 and Vi2 of the intermediate electrodes 54 and 55 in the front and rear stages and the potential of the mesh electrode 51.

【００８４】(実施例１２)本実施例では、図26に示すよ
うに、エネルギーフィルタ17の後段の検出系13に反射板
18eを持たせて構成した。その他の部分はやはり第1の実
施例と同様である。本構成によれば、二次電子が拡がっ
てフィルタを出てきた後、反射板18eに当たって新たに
発生する二次電子を検出器13の吸引電界で吸引して検出
する。(Embodiment 12) In this embodiment, as shown in FIG.
It has 18e. Other parts are the same as in the first embodiment. According to this configuration, after the secondary electrons have spread and come out of the filter, secondary electrons newly generated upon hitting the reflector 18e are attracted and detected by the attracting electric field of the detector 13.

【００８５】（実施例１３）本実施例では、第一の実施
例のエネルギーフィルタ17とExB偏向器8a、8bを検査装
置以外の荷電粒子線応用装置に搭載させた。ここでは、
荷電粒子線応用装置としていわゆる測長SEMを用いた。
半導体サンプルを良好なコントラストで観察、測長する
ために、測長SEMにおいても試料に相対的に負の数kV程
度の電位を印加して二次電子を加速して引きだす使用条
件が存在する。その場合に、本実施例のようにExB偏向
器8bで二次電子のみを光軸外に偏向し、光軸外に有効面
を設置したエネルギーフィルタ17に入射させることで、
二次電子の損失の少ない、高分解能なエネルギー分析を
行うことが可能になった。測長SEMは荷電粒子線応用装
置の一例であり、例えばレビューSEMでも類似した使用
条件において有効性を発揮することが可能になる。(Embodiment 13) In this embodiment, the energy filter 17 and the ExB deflectors 8a and 8b of the first embodiment are mounted on a charged particle beam application apparatus other than the inspection apparatus. here,
A so-called length measurement SEM was used as a charged particle beam application device.
In order to observe and measure a semiconductor sample with good contrast, there is also a use condition in which a negative electron potential of about several kV is applied to a sample to accelerate and extract secondary electrons even in a length measurement SEM. In this case, as in the present embodiment, only the secondary electrons are deflected off the optical axis by the ExB deflector 8b, and incident on the energy filter 17 having an effective surface disposed off the optical axis,
It has become possible to perform high-resolution energy analysis with little loss of secondary electrons. A length measurement SEM is an example of a charged particle beam application device, and for example, a review SEM can exhibit effectiveness under similar use conditions.

【００８６】以上、１３件の実施例について述べてきた
が、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、
たとえばエネルギーフィルタを複数個で構成し、一次電
子線に対して回転対称に配置して同一条件で動作させる
ことでも本発明は達成できる。また、数値はほんの一例
でありこれに限定されるものではない。Although the thirteen embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments.
For example, the present invention can also be achieved by configuring a plurality of energy filters, arranging them in rotational symmetry with respect to the primary electron beam, and operating them under the same conditions. Also, the numerical values are just examples, and the present invention is not limited to these.

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

【図１】実施例３の装置構成の説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of an apparatus configuration according to a third embodiment.

【図２】実施例１の装置構成の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of an apparatus configuration according to the first embodiment.

【図３】実施例１の装置の部分構成の拡大説明図。FIG. 3 is an enlarged explanatory view of a partial configuration of the apparatus according to the first embodiment.

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

【図５】実施例１の装置の部分構成の拡大説明図。FIG. 5 is an enlarged explanatory diagram of a partial configuration of the device according to the first embodiment.

【図６】実施例１の装置の部分構成の拡大説明図。FIG. 6 is an enlarged explanatory diagram of a partial configuration of the apparatus according to the first embodiment.

【図７】実施例１の装置の部分構成の拡大説明図。FIG. 7 is an enlarged explanatory diagram of a partial configuration of the apparatus according to the first embodiment.

【図８】実施例１の装置の動作特性の説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of operation characteristics of the device of the first embodiment.

【図９】実施例１の装置の動作特性の説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of operation characteristics of the device of the first embodiment.

【図１０】実施例１の検査手法の説明図。FIG. 10 is a diagram illustrating an inspection method according to the first embodiment.

【図１１】実施例１の装置の部分構成の拡大説明図。FIG. 11 is an enlarged explanatory diagram of a partial configuration of the apparatus according to the first embodiment.

【図１２】実施例１の検査手法の説明図。FIG. 12 is an explanatory diagram of the inspection method according to the first embodiment.

【図１３】実施例１の説明図。FIG. 13 is an explanatory diagram of the first embodiment.

【図１４】実施例１の説明図。FIG. 14 is an explanatory diagram of the first embodiment.

【図１５】実施例２の装置構成の説明図。FIG. 15 is an explanatory diagram of an apparatus configuration according to a second embodiment.

【図１６】実施例２の装置の動作特性の説明図。FIG. 16 is an explanatory diagram of operation characteristics of the device of the second embodiment.

【図１７】実施例３の装置構成の説明図。FIG. 17 is an explanatory diagram of an apparatus configuration according to a third embodiment.

【図１８】実施例４の装置の部分構成の拡大説明図。FIG. 18 is an enlarged explanatory diagram of a partial configuration of an apparatus according to a fourth embodiment.

【図１９】実施例４の説明図。FIG. 19 is an explanatory diagram of the fourth embodiment.

【図２０】実施例５の説明図。FIG. 20 is an explanatory diagram of the fifth embodiment.

【図２１】実施例７の説明図。FIG. 21 is an explanatory diagram of the seventh embodiment.

【図２２】実施例８の説明図。FIG. 22 is an explanatory diagram of the eighth embodiment.

【図２３】実施例９の説明図。FIG. 23 is an explanatory diagram of the ninth embodiment.

【図２４】実施例１０の説明図。FIG. 24 is an explanatory diagram of the tenth embodiment.

【図２５】実施例１１の説明図。FIG. 25 is an explanatory diagram of the eleventh embodiment.

【図２６】実施例１２の説明図。FIG. 26 is an explanatory diagram of the twelfth embodiment.

【図２７】二次電子放出効率の説明図。FIG. 27 is an explanatory diagram of secondary electron emission efficiency.

【図２８】試料近傍電界の説明図。FIG. 28 is an explanatory diagram of an electric field near a sample.

【図２９】二次電子信号量の説明図。FIG. 29 is an explanatory diagram of a secondary electron signal amount.

【図３０】二次電子発生方向の説明図。FIG. 30 is an explanatory diagram of a secondary electron generation direction.

【図３１】フィルタ近傍電位の説明図。FIG. 31 is an explanatory diagram of a potential near a filter.

【図３２】エネルギーフィルタの特性説明図。FIG. 32 is a diagram illustrating characteristics of an energy filter.

【図３３】従来のエネルギーフィルタの説明図。FIG. 33 is an explanatory view of a conventional energy filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:電子銃 2:引き出し電極 3:コンデンサレンズ 4:ブランキング用偏向器 5:走査偏向器 6:絞り 7:シールドパイプ 8、8a、8b:EXB偏向器 9:対物レンズ 10:被検査基板(被検査ウェハ) 11:試料台(試料ホルダ) 12aX-Yステージ 12b:回転ステージ 13、13a、13b:高速モード用二次電子検出器 14、14a、14b:低速モード用二次電子検出器 15、15a、15b、15c、15d:キャップ電極 16a、16b:B偏向器 17、17a、17b:エネルギーフィルタ 18a、18b、18c、18d、18e:反射板 21、21a、21b、21c、21d:プリアンプ 22、22a、22b、22c、22d:AD変換器 23:リターディング電圧電源 24:走査信号発生器 25:対物レンズ電源 26:光学式試料高さ測定器 27:位置モニタ用測長器 28:補正制御回路 29:接地電極 30a、b:画像記憶部 31:遅延回路 32:モニタ 33:演算部 34:欠陥判定部 35a、35b、35c、35d:増幅器 36:検出信号演算処理回路 37:コンデンサレンズ電源 38、38a、38b:ExB偏向器電源 40:エネルギーフィルタ電源 42、42a、42b、42c、42d:検出器電源 43a、43b:B偏向器電流電源 45;検査モード選択スイッチ 51:しきい値電位電極 52:前段メッシュ電極 53:後段メッシュ電極 54:前段中間電極 55:後段中間電極 56:フィルタ前段接地電極 57:フィルタ後段接地電極 101:電子光学系 102:試料室 103:制御部 104:画像処理部 105:電子検出系 201:一次電子線 202:二次電子 204:反射電子 410、411、412、413:校正用試料。 1: electron gun 2: extraction electrode 3: condenser lens 4: blanking deflector 5: scanning deflector 6: aperture 7: shield pipe 8, 8a, 8b: EXB deflector 9: objective lens 10: substrate to be inspected ( Inspection wafer) 11: Sample stage (sample holder) 12a X-Y stage 12b: Rotary stage 13, 13a, 13b: Secondary electron detector for high-speed mode 14, 14a, 14b: Secondary electron detector for low-speed mode 15, 15a, 15b, 15c, 15d: Cap electrodes 16a, 16b: B deflectors 17, 17a, 17b: Energy filters 18a, 18b, 18c, 18d, 18e: Reflectors 21, 21a, 21b, 21c, 21d: Preamplifier 22, 22a, 22b, 22c, 22d: AD converter 23: Retarding voltage power supply 24: Scanning signal generator 25: Objective lens power supply 26: Optical sample height measuring instrument 27: Position monitor length measuring instrument 28: Correction control circuit 29: ground electrode 30a, b: image storage unit 31: delay circuit 32: monitor 33: calculation unit 34: defect determination unit 35a, 35b, 35c, 35d: amplifier 36: detection signal calculation processing circuit 37: capacitor Power supply 38, 38a, 38b: ExB deflector power supply 40: energy filter power supply 42, 42a, 42b, 42c, 42d: detector power supply 43a, 43b: B deflector current power supply 45; inspection mode selection switch 51: threshold Potential electrode 52: Pre-stage mesh electrode 53: Post-stage mesh electrode 54: Pre-stage intermediate electrode 55: Post-stage intermediate electrode 56: Pre-filter ground electrode 57: Filter post-stage ground electrode 101: Electro-optical system 102: Sample chamber 103: Control unit 104: Image 104 Processing unit 105: electron detection system 201: primary electron beam 202: secondary electron 204: reflected electron 410, 411, 412, 413: sample for calibration.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 豊 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 野副 真理 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 品田 博之 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 戸所 秀男 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 福原 悟 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 小瀬 洋一 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 西山 英利 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 2G001 AA03 AA09 BA07 BA15 CA03 EA04 EA20 FA01 FA06 GA01 GA06 GA09 GA12 GA13 HA01 HA13 JA03 JA13 JA14 KA03 LA11 MA05 4M106 AA01 BA02 CA16 CA39 DB05 DB11 DB21 DB30 5C033 AA02 AA05 FF03 NN01  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Yutaka Kaneko 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory of Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Hiroyuki Shinada 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Hitachi Central Research Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Hideo Todori 882 Ma, Hitachinaka City, Ibaraki Pref. (72) Inventor Satoru Fukuhara 882 Ma, Hitachinaka-shi, Ibaraki Pref.Hitachi, Ltd.Measurement Instruments Group, Inc. 72) Inventor Hidetoshi Nishiyama, Higashi Koikebo Kuichi, Kokubunji, Tokyo 280-chome F-term in Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory Co., Ltd. (reference) FF03 NN01

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】試料台と、前記試料台上に載置された基板
と、前記試料台とは異なる方向に配置された電子源と、
前記電子源からの電子線をオンオフさせる第１の偏向器
と、前記第１の偏向器を通過した電子線の収差を補正す
る第２の偏向器と、前記第２の偏向器より前記試料台側
に配置され電子線がその中心部を通過し電子線の光軸に
対し前記基板からの２次荷電粒子を通過させる対構造の
開口部を複数有するフイルタ部と、前記フイルタ部を通
過した電子線を前記試料台上の基板に照射するための対
物レンズと、前記基板上の所定の位置に電子線を照射す
るための第３の偏向器と、前記対物レンズからの電子線
のエネルギーを減速する電界かつ２次荷電粒子に対し加
速する電界を発生する加減速手段と、前記基板から前記
加減速手段で加速された２次荷電粒子を前記フイルタの
開口部の方向に導く第４の偏向器と、前記フイルタを通
過した２次荷電粒子を検出する検出器と、を具備するこ
とを特徴する電子線応用装置。A sample stage, a substrate mounted on the sample stage, an electron source arranged in a different direction from the sample stage,
A first deflector for turning on and off an electron beam from the electron source, a second deflector for correcting aberration of the electron beam passing through the first deflector, and the sample stage from the second deflector. A filter portion having a plurality of pairs of openings arranged so that an electron beam passes through a central portion thereof and passes secondary charged particles from the substrate with respect to an optical axis of the electron beam; and an electron which has passed through the filter portion. An objective lens for irradiating the substrate with the beam on the sample stage, a third deflector for irradiating a predetermined position on the substrate with the electron beam, and a decelerating energy of the electron beam from the objective lens Accelerating and decelerating means for generating an electric field to be generated and an electric field for accelerating the secondary charged particles, and a fourth deflector for guiding the secondary charged particles accelerated by the accelerating and decelerating means from the substrate toward the opening of the filter. And the secondary charged particles that have passed through the filter Electron beam apparatus which characterized by comprising a detector for detecting a. 【請求項２】前記フイルタは複数の電極部を有し２次荷
電粒子の入射側から前記検出器側にかけて減速部と加速
部とを有することを特徴する請求項１記載の電子線応用
装置。2. The electron beam application apparatus according to claim 1, wherein said filter has a plurality of electrode parts, and has a deceleration part and an acceleration part from a secondary charged particle incident side to said detector side. 【請求項３】前記電極部は複数の球面状電極板から成る
ことを特徴する請求項１又は２記載の電子線応用装置。3. The electron beam application apparatus according to claim 1, wherein said electrode portion is composed of a plurality of spherical electrode plates. 【請求項４】前記第２の偏向器と前記第４の偏向器はＥ
ＸＢ偏向器であることを特徴する請求項１記載の電子線
応用装置。4. The apparatus according to claim 1, wherein said second deflector and said fourth deflector are E
2. The electron beam application apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is an XB deflector. 【請求項５】回路パターンを有する基板の第一、第二の
領域を一次荷電粒子線で走査する工程と、上記一次荷電
粒子線を可変の条件で減速させる減速工程と、上記荷電
粒子線の照射により上記基板から発生する二次荷電粒子
を検出する工程と、上記二次荷電粒子を上記一次荷電粒
子線の光軸から異なる方向へ偏向する工程と、上記偏向
された二次荷電粒子を上記二次荷電粒子の有するエネル
ギーによって弁別する工程と、上記第一、第二の領域の
画像を形成する工程と、上記画像を比較する工程と、欠
陥判定を行う工程と、上記回路パターンの種類と状態に
応じて所望の上記一次荷電粒子線の照射エネルギーを選
択する工程と、上記エネルギー弁別のエネルギー値を選
ぶ工程とを有し、所望のエネルギーを持つ二次荷電粒子
を相対的に多数検出することにより上記基板の一次荷電
粒子線照射位置における電位状態を信号化して欠陥判定
を行うことを特徴とする上記回路パターン検査方法。5. A step of scanning first and second areas of a substrate having a circuit pattern with a primary charged particle beam, a deceleration step of decelerating the primary charged particle beam under variable conditions, Detecting the secondary charged particles generated from the substrate by irradiation, and deflecting the secondary charged particles in different directions from the optical axis of the primary charged particle beam, and setting the deflected secondary charged particles to The step of discriminating by the energy of the secondary charged particles, the step of forming an image of the first and second regions, the step of comparing the images, the step of performing defect determination, and the type of the circuit pattern A step of selecting a desired irradiation energy of the primary charged particle beam according to a state, and a step of selecting an energy value of the energy discrimination, and detecting a relatively large number of secondary charged particles having a desired energy. The circuit pattern inspection method characterized by determining the defect by signaling a potential state in the primary charged particle beam irradiation position of the substrate by. 【請求項６】回路パターンを有する基板の第１、第２の
領域へ照射させる一次電子線の発生手段と収束手段と走
査偏向手段(第３の偏向器)と、上記一次電子線を減速さ
せると共に上記基板から発生する二次電子および反射電
子を加速する加減速手段と、上記二次電子および反射電
子(二次荷電粒子)を偏向する手段(第４の偏向器)と収束
させる手段と、上記電子線の光軸から外れた位置にあっ
て上記二次電子および反射電子またはこれらの一方の電
子を検出する検出器と、上記検出器で検出した信号から
画像を形成する手段と、上記基板上の第１、第２の領域
で得た上記画像を比較する手段を有する回路パターン検
査装置において、検出器の前段にエネルギー分析手段を
設け、エネルギー分析手段には、入射二次電子の方向を
エネルギー分析手段に対して垂直にさせるための電界シ
ールド手段、入射二次電子の収束・発散状態を調整する
手段、しきい値電位分布の均一度を調節する手段、二次
電子の収束手段と、検査条件に応じてエネルギー分析手
段の設定条件を制御する制御手段とを有する構成とした
ことを特徴とする回路パターン検査装置。6. A primary electron beam generating means for irradiating first and second regions of a substrate having a circuit pattern, a converging means, a scanning deflecting means (third deflector), and a deceleration of said primary electron beam. Acceleration / deceleration means for accelerating secondary electrons and reflected electrons generated from the substrate, and means for deflecting the secondary electrons and reflected electrons (secondary charged particles) (fourth deflector) and means for converging, A detector for detecting the secondary electrons and the reflected electrons or one of these electrons at a position off the optical axis of the electron beam, means for forming an image from a signal detected by the detector, and the substrate In a circuit pattern inspection apparatus having a means for comparing the images obtained in the first and second regions, an energy analysis means is provided in front of the detector, and the energy analysis means has a direction of incident secondary electrons. Energy analysis means Depending on the inspection conditions, electric field shielding means for making it perpendicular to the vertical direction, means for adjusting the convergence and divergence of incident secondary electrons, means for adjusting the uniformity of the threshold potential distribution, and secondary electron convergence means And a control means for controlling a setting condition of the energy analysis means.