JP2004354091A

JP2004354091A - Substrate inspection apparatus, substrate inspection method, and manufacturing method of semiconductor device

Info

Publication number: JP2004354091A
Application number: JP2003149416A
Authority: JP
Inventors: Ichirota Nagahama; 濱一郎太長; Yuichiro Yamazaki; 崎裕一郎山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: JP4110042B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To acquire a detection image having the minimum distortion, the maximum S/N, and the maximum contrast. <P>SOLUTION: Reflection electrons having nearly the same radiation energy as that of the incident energy of primary beams are used for forming images. Weight coefficients k<SB>d</SB>, k<SB>s</SB>, k<SB>c</SB>adapted to an inspection purpose are set. An image total evaluation value M(n)=k<SB>d</SB>M<SB>d</SB>+k<SB>s</SB>M<SB>s</SB>+k<SB>c</SB>M<SB>c</SB>is calculated, based on an image distortion evaluation value Md, an image S/N evaluation value Ms, and an image material contrast Mc that are evaluation values determined by digitizing the evaluation characteristics of distortion, S/N, and contrast. Accordingly, inspection conditions for obtaining the optimum substrate surface image are acquired. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板検査装置、基板検査方法および半導体装置の製造方法に関し、例えば電子ビームを用いた半導体パターンの観察や検査を対象とする。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビームを用いて半導体パターンの欠陥を検査する手法が近年開発され利用されている。このような手法として、矩形状の電子ビームを電子照射手段にて生成して一次ビームとして試料に照射し、その試料表面の形状／材質／電位の変化に応じて発生した二次電子および後方散乱電子を二次ビームとして写像投影光学手段にてＭＣＰ検出器等の電子検出手段に拡大投影し、試料表面画像を得る手法がある（例えば特許文献１）。また、この手法に加えて一次ビームをウィーンフィルタ（Ｗｉｅｎｆｉｌｔｅｒ）にて偏向させ、試料表面に対して垂直に入射させ、なおかつ二次ビームを同一のウィーンフィルタ内を直進させて写像光学投影手段に導入する方法も提案されている（例えば特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２４９３９号公報
【特許文献２】
特開平１１−１３２９７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２に開示された検査工程において、試料に一次ビームを照射すると、試料の表面または表面近傍層の形状や材質に依存して、試料表面に局所的な電位差が発生する。例えば、図１６に示すように金属配線部２１２と配線間絶縁体部２１４とを備える集積回路ウェーハ試料Ｓに、絶縁体部２１４の全二次電子放出比σが１以上になる入射エネルギー（試料Ｓへの入射直前に電子が有するエネルギー）にて一次ビームを照射すると、絶縁体部２１４表面が正に帯電する。例えば、絶縁体部２１４の材質がＳｉＯ_２であれば、一次ビームの入射エネルギーは約５０〜約１ｋｅＶである。このとき、金属配線部２１２と絶縁体部２１４との境界２１６の付近に、試料Ｓの表面に対して平行でない局所的な電位勾配が発生する。この電位勾配は、金属配線部２１２内の境界２１６付近の点Ｐ２および絶縁体部２１４内の境界２１６付近の点Ｐ４から数ｅＶ以下の低い放出エネルギーでそれぞれ放出した二次電子に対し、二次光学系内でＭＣＰ検出器に結像するまでに不適切な偏向作用を及ぼし、これにより、各二次電子は、正確な写像投影を行うための理想的な電子ビーム軌道ＴＪ_ＩＰ２，ＴＪ_ＩＰ４から外れて、軌道ＴＪ_ＲＰ６，ＴＪ_ＲＰ８のような曲がった電子ビーム軌道を通過することになる。その結果、二次ビームの正確な結像が妨げられ、検出画像の歪やコントラスト低下の原因となり、欠陥検出における精度が低下するという問題が生じていた。
【０００５】
一般的に、電子ビームを用いた欠陥検査の性能を向上するためには、二次ビームの検出画像に対して主に以下の３つの特性を向上することが求められる。
【０００６】
１）歪みが小さいこと
２）Ｓ／Ｎ（試料表面上のある材質から検出器にまで到達する二次ビーム信号のうち、結像に寄与する電子と結像に寄与しないノイズ電子との比）が大きいこと
３）異種材質間でのコントラストが大きいこと
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、最小歪み、最大Ｓ／Ｎおよび最大コントラストの検出画像を実現する基板検査装置、基板検査方法および、この基板検査方法を用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手段により上記課題の解決を図る。
【０００８】
即ち、本発明によれば、
電子ビームを生成して検査対象である基板に一次ビームとして照射させる電子ビーム照射手段と、
上記一次ビームの照射により上記基板から放出する電子のうち、放出直後のエネルギーが上記一次ビームの入射エネルギーとほぼ同等である反射電子のみを検出する電子検出手段と、
上記反射電子のみを二次ビームとして投影し、一次元または二次元の検査画像として上記電子検出手段に結像させる写像投影光学手段と、
を備える基板検査装置が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、
電子ビームを生成して検査対象である基板に一次ビームとして照射させる電子ビーム照射手段と、
上記一次ビームの照射により上記基板から放出する電子のうち、放出直後のエネルギーが上記一次ビームの入射エネルギーとほぼ同等である反射電子を検出する電子検出手段と、
上記反射電子を二次ビームとして投影し、一次元像または二次元像の検査画像として上記電子検出手段に結像させる写像投影光学手段と、
上記検査画像の歪みの程度を表わす第１の評価値と、上記電子検出手段から出力された信号のＳ／Ｎを表わす第２の評価値と、上記基板の検査領域が互いに異なる複数の材質で構成されている場合に上記検査画像における上記材質間のコントラストの程度を表わす第３の評価値のうち、少なくとも一つの評価値に基づいて上記電子ビーム照射手段、上記写像投影光学手段および上記電子検出手段の少なくともいずれかを制御する制御手段と、
を備える基板検査装置が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、
電子ビームを生成して検査対象である基板に一次ビームとして照射させる工程と、
上記一次ビームの照射により上記基板から放出する電子のうち、放出直後のエネルギーが上記一次ビームの入射エネルギーとほぼ同等である反射電子のみを二次ビームとして投影して一次元または二次元の検査画像として結像させる工程と、
上記結像した二次ビームの反射電子を検出して上記検査画像を形成する画像信号を出力する工程と、
を備える基板検査方法が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、
電子ビームを生成して検査対象である基板に一次ビームとして照射させる工程と、
上記一次ビームの照射により上記基板から放出する電子のうち、放出直後のエネルギーが上記一次ビームの入射エネルギーとほぼ同等である反射電子を二次ビームとして投影して一次元または二次元の検査画像として結像させる工程と、
上記結像した二次ビームの反射電子を検出して上記検査画像を形成する画像信号を出力する工程と、
上記検査画像の歪みの程度を表わす第１の評価値と、上記画像信号のＳ／Ｎを表わす第２の評価値と、上記基板の検査領域が互いに異なる複数の材質で構成されている場合に上記検査画像における上記材質間のコントラストの程度を表わす第３の評価値のうち、少なくとも一つの評価値に基づいて上記一次ビームの照射、上記二次ビームの軌道および上記電子の検出のうち少なくともいずれかを制御する工程と、
を備える基板検査方法が提供される。
【００１２】
さらに、本発明によれば、上述した基板検査方法を備える半導体装置の製造方法が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、本発明が依拠する検査原理について説明する。
【００１４】
試料表面の電位勾配の影響を回避して高精度の欠陥検出を実行するためには、二次電子よりも放出エネルギーが高い反射電子（弾性散乱電子とも呼ばれる）を結像に用いると良い。図１は、一次ビームの入射により基板から放出する電子のエネルギー分布を示す図である。同図に示すように、電子の放出エネルギー分布は、数ｅＶ以下の領域で最大ピークを示す。従来の検査装置では、検出信号の量を増やすために、この数ｅＶ以下の放出エネルギーを持つ二次電子が検出器の検出面に結像するように二次光学系を制御していた。これとは対照的に、後方散乱電子のうちの反射電子は、一次ビームの入射エネルギーとほぼ同等のエネルギーを有するため、この反射電子を用いて像結像させることにより、前述した電位勾配からの影響を受け難くなり、例えば図１６に示す軌道ＴＪ_ＩＰ２，ＴＪ_ＩＰ４のように正確な写像投影を行うための理想的な電子ビーム軌道を通るようになる。これにより、二次ビーム検出画像の歪やコントラスト低下の問題を回避することができる。なお、図１は、一次ビームの入射エネルギーが５００ｅＶの場合と１０００ｅＶの場合について放出電子のエネルギー分布を示したが、本発明はこのような高い入射エネルギーの場合に限ることなく、一次ビームの入射エネルギーが低い場合であっても、二次電子よりも高い放出エネルギーを有する反射電子を像結像に用いることにより、検出画像の歪やコントラストの低下を回避する効果を得ることができる。
【００１５】
また、このような反射電子の結像を用いた欠陥検査においても、検査性能を向上するために、上述した３つの特性が最良になるように検査装置の光学条件を設定すれば良い。
【００１６】
しかしながら、従来、上記３つの特性を全て最良にできる条件、例えば一次ビームの最適な入射エネルギーを実現することは困難であった。図２に、ある集積回路ウェーハの表面を反射電子の結像を用いて観察した時の、一次ビーム入射エネルギーと検出画像の歪みおよびＳ／Ｎとの関係を模式的に示す。歪みに関しては、入射エネルギーを高くすればするほど反射電子の放出エネルギーが高くなるため、試料表面の局所的な電位差による影響を受けにくくなり、ある程度まで歪みは減少する。
【００１７】
しかし、Ｓ／Ｎに関しては、入射エネルギーが高い領域では、試料の深い箇所にまで入射電子が進入するため、放出される反射電子の量が減少し、その分だけ試料表面画像の結像に寄与する信号量（Ｓ／ＮのＳに当たる）が減少する。このため、検出画像のＳ／Ｎが減少してしまう。なお、入射エネルギーが低い領域では、試料から放出される反射電子および後方散乱電子の量自体は増加するが、検出器の検出面に到達してしまう結像に寄与しない電子（反射電子よりも数十〜数百ｅＶだけ低いエネルギーを有する電子）の信号量（Ｓ／ＮのＮに当たる）も増加し、Ｎ（Ｎｏｉｓｅ）の増加率はＳ（Ｓｉｇｎａｌ）の増加率よりも大きいために、結果的にＳ／Ｎが減少する。
【００１８】
以上のような理由により、従来の検査装置では、歪みが最小でＳ／Ｎが最大になるような一次ビーム入射エネルギ―を実現することはほとんど不可能であった。さらに、材質コントラストが最大になる特性をも考慮することとなると、そのような一次ビーム入射エネルギーはなおさら実現不可能であった。
【００１９】
本発明の実施の形態では、上記３つの特性を評価する評価値を用いて最適画像を取得するための条件を定量的に探索する。以下、これらの実施の形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（１）第１の実施の形態
図３は、本発明にかかる基板検査装置の第１の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示す基板検査装置１は、一次光学系１０、ウィーンフイルタ４１、二次光学系２０、電子検出部３０、画像信号処理部５８、本実施形態において特徴的なホストコンピュータ６０、記憶装置ＭＲ２、表示部５９、ステージ４３、ステージ駆動装置４７、各種制御部１６，１７、および５１〜５７を備える。
【００２１】
一次光学系１０は、電子銃部１１と複数段の四極子レンズ系１５とを含む。電子銃部１１は、長軸１００〜７００μｍ、短軸１５μｍの矩形の電子放出面をもつＬａＢ_６線状陰極１１２、ウェーネルト電極１１４、放出された電子を一次ビームＢｐとして引き出す陽極１１６、光軸調整用の偏向器１１８を有する。一次ビームＢｐの加速電圧、出射電流および光軸は、電子銃制御部１６により制御される。電子銃制御部１６は、ホストコンピュータ６０に接続されてその制御信号の供給を受ける。複数段の四極子レンズ１５は、複数段四極子レンズ制御部１７により制御され、電子銃部１１から出射した一次ビームＢｐを収束し、ウィーンフィルタ４１に対して斜めから入射するようにその軌道を制御する。複数段四極子レンズ制御部１７もホストコンピュータ６０に接続されてその制御信号の供給を受ける。
【００２２】
ウィーンフイルタ４１は、ウィーンフイルタ制御部５３を介してホストコンピュータ一６０からの制御信号を受け、一次光学系１０から入射した一次ビームＢｐを偏向し、試料Ｓの表面に対してほぼ垂直に入射させる。ウィーンフイルタ４１を通過した一次ビームＢｐは、回転対称静電レンズであるカソードレンズ２１によるレンズ作用を受け、試料Ｓの表面に垂直に照射する。
【００２３】
試料Ｓは、ステージ４３に設置され、このステージ４３を介してステージ電圧制御部５１により負電圧が印加できるようになっている。この機構は、一次ビームＢｐによる試料Ｓへの入射ダメージを低減し、一次ビームＢｐの照射によって、試料Ｓ表面の形状／材質／電位の変化に応じて発生した反射電子で構成される二次ビームＢｓのエネルギー向上を目的としたものである。ステージ４３は、ステージ駆動装置４７から制御信号の供給を受け、本実施形態において例えば図３の矢印に示す方向Ｄｓｓに移動し、これにより試料Ｓの表面が一次ビームＢｐで走査される。
【００２４】
図４にウィーンフィルタ４１のより具体的な構成を示し、その作動原理を図５におよび図６に示す。図４に示すように、ウィーンフィルタ４１の場は、二次光学系の光軸Ａｓ（Ｚ軸）に垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）内で電界Ｅと磁界Ｂとを直交させた構造になっており、入射した電子ビームＢｐに対して、ウィーン条件ｑＥ＝ｖＢ（ｑは粒子電荷、ｖは直進する電子の速度）を満たす電子のみを直進させる働きをする。基板検査装置１では、図５に示すように、一次ビームＢｐに対して磁界による力ＦＢと電界による力ＦＥが同一方向に作用して、一次ビームＢｐが試料Ｓに対して垂直に入射するように偏向される。この一方、二次ビームＢｓに対しては、図６に示すように、ＦＢとＦＥが逆方向に作用し、なおかつウィーン条件ＦＢ＝ＦＥが成立しているため、二次ビームＢｓは偏向されることなく直進して２次光学系２０内に入射する。
【００２５】
図３に戻り、二次光学系２０は、回転対称静電レンズであるカソードレンズ２１、第二レンズ２２、第三レンズ２３、第四レンズ２４と、ウィーンフィルタ４１とカソードレンズ２１との間の二次光学系の光軸Ａｓに垂直な平面９内に配置された開き角絞り２５、第二レンズ２２と第三レンズ２３間に設置された視野絞り２６とを含む。カソードレンズ２１、第二レンズ２２、第三レンズ２３および第四レンズ２４は、カソードレンズ制御部５２、第二レンズ制御部５４、第三レンズ制御部５５、第四レンズ制御部５６によってそれぞれ制御され、二次ビームＢｓの投影結像を行う。これらのカソードレンズ制御部５２、第二レンズ制御部５４、第三レンズ制御部５５および第四レンズ制御部５６は、それぞれホストコンピュータ６０に接続されて各種の制御信号の供給を受ける。図３に示す装置構成では、二次ビームＢｓの倍率色収差を抑えるために水平面９の位置に開き角絞り２５を配置し、これにより、二次ビームＢｓをカソードレンズ２１と第二レンズ２２との組み合わせで１回の結像を行うようにしている。また、この構成では、一次ビームＢｓの試料Ｓ上への照射領域が開き角絞り２５によって制限されてしまうため、その解決策として、開き角絞り２５から試料Ｓまでの空間において一次ビームＢｐが開き角絞り２５上に焦点を持つように一次ビームＢｐの軌道を制御し、カソードレンズ２１によってレンズ作用を与えた上で試料Ｓに対してほぼ垂直に照射させるというケーラー照明系を採用している。なお、本実施形態においては、写像投影光学系として、上述した二次光学系２０のみならず、ステージ４３およびステージ電圧制御部５１を含む。これは、上述したとおり、ステージ４３を介してステージ電圧制御部５１により試料Ｓに負電圧を印加でき、負電圧が印加されると、試料Ｓ自体が電極として機能するからである。
【００２６】
電子検出部３０は、ＭＣＰ（ＭｉｃｒｏＣｈａｎｎｅｌＰｌａｔｅ）検出器３１、蛍光板３２、ライトガイド３３、および、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）等の撮像素子３４を含む。ＭＣＰ検出器３１に入射した二次ビームＢｓは、ＭＣＰによって増幅されて蛍光板３２に照射する。撮像素子３４は、蛍光板３２で発生した蛍光像をライトガイド３３を介して検出し、検出信号を画像信号処理部５８へ送る。画像信号処理部５８は、検出信号を処理して一次元または二次元の検査画像を構成する画像データとしてホストコンピュータ６０に供給する。
【００２７】
記憶装置ＭＲ２は、ホストコンピュータ６０により処理された画像データを格納する他、ホストコンピュータ６０により算出された画像総合評価値Ｍ（ｎ）をステージ印加電圧Ｖｒに対応付けて格納する。これらの画像総合評価値Ｍ（ｎ）およびステージ印加電圧Ｖｒについては、後に詳述する。
【００２８】
表示部５９は、ホストコンピュータにより処理された画像データを受けてディスプレイ等の表示装置により画像表示する。
【００２９】
基板検査装置１のホストコンピュータ６０のより具体的な構成を図７のブロック図を参照しながら説明する。同図に示すように、ホストコンピュータ６０は、画像最適条件調査用条件入力部６４、画像最適条件調査指令部６２、画像総合評価値算出部６６、および画像表示処理部６８を含む。
【００３０】
ホストコンピュータ６０は、検出画像の歪み、Ｓ／Ｎおよびコントラストを総合的に評価するための値である画像総合評価値Ｍ（ｎ）を定義し、このＭ（ｎ）が最大になる条件を探索することにより、検査に最適の試料表面画像を得るための一次ビーム入射エネルギー条件を算出する。このようなホストコンピュータ６０の動作について、図８のフローチャートを参照しながら説明する。なお、本実施形態では、最適な入射エネルギー条件の調査に当たり、ステージ印加電圧を変えることにより入射エネルギーを変化させている。
【００３１】
図８に示すように、まず、ステージ印加電圧の調査範囲Ｖ_０〜Ｖ_ｅの下限値Ｖ_０および上限値Ｖ_ｅ、この調査範囲の分割数Ｎ、さらに、３つの各画像評価項目、即ち、歪み、Ｓ／Ｎおよび材質コントラストに対する重み係数ｋ_ｄ，ｋ_ｓ，ｋ_ｃを画像最適条件入力部６４に入力する（ステップＳ１）。これら３つの重み係数ｋ_ｄ，ｋ_ｓ，ｋ_ｃは、各検査において最適と思われる検出画像になるように設定する。次に、画像最適条件調査指令部６４は、ｎ＝０と設定し、ステージ印加電圧最適条件調査分解能Ｖ_ｄ＝（Ｖ_ｅ−Ｖ_０）／Ｎを算出し（ステップＳ２）、ステージ印加電圧Ｖｒ＝Ｖ_０＋ｎＶｄ（ここではｎ＝０によりＶｒ＝Ｖ_０）がステージ４３に印加されるように、ステージ印加電圧制御部５１に制御信号を出力する（ステップＳ３）。また、上記ステージ印加電圧Ｖｒに対応した各種写像光学系制御電圧または電流が与えられるように、各種写像投影光学系制御部５２〜５７に制御信号を供給し（ステップＳ４）、試料Ｓ表面の画像を取得し、その画像データを記憶装置ＭＲ２に格納させる（ステップＳ５）。試料表面画像を取得した後、画像最適条件調査指令部６４は、画像総合評価値算出部６６に試料表面画像が取得されたことを表わす制御信号を出力し、画像総合評価値算出部６６はこの制御信号を受けて記憶装置ＭＲ２から試料表面画像を引き出し、この画像に基づいて、画像歪み評価値Ｍ_ｄ、画像Ｓ／Ｎ評価値Ｍ_ｓ、画像材質コントラストＭ_ｃを算出し、さらに、画像総合評価値Ｍ（ｎ）＝ｋ_ｄＭ_ｄ＋ｋ_ｓＭ_ｓ＋ｋ_ｃＭ_ｃを算出して記憶装置ＭＲ２に格納する（ステップＳ６）。この評価値算出方法は、画像歪み評価値Ｍ_ｄ、画像Ｓ／Ｎ評価値Ｍ_ｓ、画像材質コントラストＭ_ｃの値が大きいほど検査に適した画像になるように、予め設定される。画像最適条件調査指令部６４は、画像総合評価値Ｍ（ｎ）を算出すると、ｎとＮを比較することにより調査が終了したか否かを判定する（ステップＳ７）。ｎ＜Ｎであるために調査が終了していないと判定した場合、画像最適条件調査指令部６４は、ｎにｎ＋１を代入して（ステップＳ８）、ステップＳ３〜Ｓ７の手順を繰り返す。ｎ＝Ｎとなり、調査が終了したと判定した場合（ステップＳ７）、画像最適条件調査指令部６４は、記憶装置ＭＲ２から総合画像評価値Ｍ（０）〜Ｍ（Ｎ）のうち最大の評価値を抽出し、この最大画像評価値が得られたときのステージ印加電圧値Ｖｒをステージ印加電圧最適条件と決定し、さらに、このステージ印加電圧最適条件での検出画像を最適条件画像と決定し、それぞれを記憶装置ＭＲ２に格納し（ステップＳ９）、一連の一次ビーム入射エネルギー最適条件調査手順が終了する。
【００３２】
さらに、ホストコンピュータ６０は、以上の手順により決定した最適条件画像に対して既知の各種画像処理を用いて試料Ｓの欠陥の有無を検出し、欠陥が検出された場合にその大きさ、材質等を判断してそれらの情報を出力する。
【００３３】
このように本実施形態によれば、歪み、Ｓ／Ｎおよびコントラストの評価特性をそれぞれ数値化した評価値である画像歪み評価値Ｍ_ｄ、画像Ｓ／Ｎ評価値Ｍ_ｓ、画像材質コントラストＭ_ｃを算出し、かつ、検査目的に適合した重み係数ｋ_ｄ，ｋ_ｓ，ｋ_ｃを設定して画像総合評価値Ｍ（ｎ）＝ｋ_ｄＭ_ｄ＋ｋ_ｓＭ_ｓ＋ｋ_ｃＭ_ｃを算出するので、最適の基板表面画像が得られる一次ビーム入射エネルギー条件を取得することができる。これにより、高い感度で基板表面画像を検出することができる。
【００３４】
（２）第２の実施の形態
図９は、本発明にかかる基板検査装置の第２の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示す基板検査装置２は、図３に示す構成に加え、一次ビームＢｐと二次ビームＢｓとを分離するためのウィーンフィルタ４１とは別個のウィーンフィルタ８１と、その制御部８３と、ノイズ電子トラップ電極７２，８４と、これらのノイズ電子トラップ電極の制御部７３、８５とをさらに備える。ウィーンフィルタ８１は、二次光学系内の第四レンズ２４とＭＣＰ検出器３１との間に配置される。ウィーンフィルタ４１，８１は、二次電子と比較して放出エネルギーの高く検出画像の歪やコントラスト低下が回避できる反射電子が二次ビームＢｓとして二次光学系２０を通過してＭＣＰ検出器３１で結像できるようにウイーンフィルタ制御部５３および８３よりそれぞれ制御される。また、ノイズ電子トラップ電極７２は、ウィーンフィルタ４１と第二レンズ２２の間に配置され、さらに、ノイズ電子トラップ電極８４は、ウィーンフィルタ８１とＭＣＰ検出器３１の間に設置される。基板検査装置２のその他の構成は、図３に示す基板検査装置１と実質的に同一である。
【００３５】
反射電子を試料表面画像の結像に用いる場合、図１にも示したように、この反射電子は、二次電子と比較して放出量が少なく、また、エネルギーの広がりが大きい。このため、本来結像に用いる電子の数量に対して、ＭＣＰ検出器３１にまで到達してしまうノイズ電子の数量の割合が大きいため、検出画像のＳ／Ｎを大きく低下させるという問題がある。
【００３６】
このような問題を解決するため、本実施形態では、ウィーンフィルタ４１がノイズ成分電子を除去するためのフィルタとしても機能する。さらに、ウィーンフィルタ８１が、第四レンズ２４とＭＣＰ検出器３１との間に配置される。これらのウィーンフィルタ４１，８１が、ノイズ成分電子ｅ_Ｎ２，ｅ_Ｎ４をそれぞれ偏向させてＭＣＰ検出器３１に到達できないようにする。ただし、偏向されたノイズ成分電子ｅ_Ｎ２，ｅ_Ｎ４は、最終的に二次光学系内の電極等に照射し、二次光学系内を汚染してその内部の電場に悪影響を及ぼすため、そのまま放置すると望ましくない結果を招く。本実施形態では、ノイズ電子トラップ電極７２，８４にノイズ電子トラップ電極制御部７３、８５より正電圧がそれぞれ印加され、これにより、偏向されたノイズ成分電子がノイズ電子トラップ電極７２，８４に捕獲され、二次光学系内の汚染が防止される。
【００３７】
このように、本実施形態によれば、ノイズ成分電子ｅ_Ｎ２，ｅ_Ｎ４を偏向するウィーンフィルタ４１，８１と、偏向したノイズ成分電子ｅ_Ｎ２，ｅ_Ｎ４を捕獲するノイズ電子トラップ電極７２，８４を備え、二次電子と比較して放出エネルギーの高い反射電子を二次ビームＢｓとして二次光学系２０を通過してＭＣＰ検出器３１で結像させ、この反射電子以外のノイズ電子をＭＣＰ検出器３１に到達させることなく除去できるので、二次電子ビーム検出画像の歪やコントラスト低下を回避することができる。なお、ウィーンフィルタ４１以外のウィーンフィルタとノイズ電子トラップ電極の設置場所および個数は、本実施形態に必ずしも準じる必要はない。例えば、ウィーンフィルタ４１のみでも、一次ビームＢｐと二次ビームＢｓとの分離と、結像に寄与する反射電子とその他のノイズ電子との分離が可能であれば、追加のウィーンフィルタを設ける必要は無い。
【００３８】
（３）第３の実施の形態
図１０は、本発明にかかる基板検査装置の第３の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示す基板検査装置３は、図３に示す構成に加え、ノイズ電子遮蔽電極８８、ノイズ電子遮蔽電極制御部８９、ノイズ電子トラップ電極８６およびノイズ電子トラップ電極制御部８７を備える。ノイズ電子遮蔽電極８８は、図１１の斜視図並びに図１２の平面図および断面図に示すように、二次ビームＢｓの通過を許容する円孔が中央に設けられ、二次光学系２０内の、第四レンズ２４とＭＣＰ検出器３１の間に配置され、ノイズ電子遮蔽電極制御部８９に接続されて負電圧が印加される。この負電圧の値は、二次ビームＢｓ内の結像に使用する電子のエネルギーを下回るエネルギーで試料Ｓから放出したノイズ成分電子ｅ_Ｎ６によるノイズ電子遮蔽電極８８の円孔の通過を防止する遮蔽電場をノイズ電子遮蔽電極８８が励起できる値に設定される。ノイズ電子トラップ電極８６は、第四レンズ２４とノイズ電子遮蔽電極８８との間に配置され、ノイズ電子トラップ電極制御部８７に接続されて正電圧が印加される。これにより、ノイズ電子遮蔽電極８８により励起された遮蔽電場で偏向されたノイズ成分電子ｅ_Ｎ６がノイズ電子トラップ電極８６に捕獲され、二次光学系２０内の汚染が防止される。本実施形態は、一次ビームＢｓの試料Ｓへの入射エネルギーとほぼ同じエネルギーを有する放出電子、即ち、反射電子を結像に使用する場合に好適である。なお、前述した第２の実施の形態と同様に、ノイズ電子遮蔽電極８８とノイズ電子トラップ電極８６の設置場所および個数は、図１０に示す形態に必ずしも準じる必要はない。また、本実施形態では、円孔形状のノイズ電子遮蔽電極８８を備える場合について説明したが、ノイズ電子遮蔽電極の形状はこれに限ることなく、例えば図１３の斜視図並びに図１４の平面図および断面図に示す電極９８のように、格子パターンが形成されたグリッド（メッシュ）形状であってもよい。
【００３９】
（４）第４の実施の形態
図１５は、本発明にかかる基板検査装置の第４の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示す基板検査装置４は、図３に示す構成に加え、ノイズ電子遮蔽電極１０８およびノイズ電子遮蔽電極制御部１０９を備える。ノイズ電子遮蔽電極１０８は、試料Ｓと二次光学系２０との間に配置された円孔形状の電極（図１１，１２参照）であり、ノイズ電子遮蔽電極制御部１０９に接続されて負電圧が印加される。この負電圧の値は、前述した第３の実施の形態と同様に、二次ビームＢｓ内の結像に使用する反射電子の放出エネルギーを下回るエネルギーで試料Ｓから放出したノイズ成分電子ｅ_Ｎ８によるノイズ電子遮蔽電極１０８の円孔の通過を防止する遮蔽電場をノイズ電子遮蔽電極１０８が励起できる値に設定される。これにより、ノイズ成分電子ｅ_Ｎ８は、ＭＣＰ検出器３１へ到達することができないので、ＭＣＰ検出器３１でのノイズ成分を低減することができる。
【００４０】
このように、ノイズ電子遮蔽電極１０８を試料Ｓと二次光学系２０との間に配置することにより、以下の２つの利点がさらに生じる。
【００４１】
１）上述した第２および第３の実施の形態のようにノイズ成分電子トラップ電極を設けることなくノイズ成分電子による二次光学系の汚染を防止することができる。
２）ノイズ電子遮蔽電極１０８によって追い戻されたノイズ成分電子は、試料Ｓの表面の正帯電した箇所、例えば絶縁体の領域に配分されることにより、試料表面の局所的なチャージアップが低減する。これにより、試料表面の局所的電位差が低減し、検出画像の歪みやコントラスト低下を抑制することができる。なお、ノイズ電子遮蔽電極１０８の形状は円孔形状に限ることなく、例えば図１３および１４に示すグリッド（メッシュ）形状でも良い点は上述した第３の実施の形態と同様である。
【００４２】
（５）半導体装置の製造方法
上述した基板検査方法を半導体装置の製造工程に用いることにより、高い精度で半導体装置の欠陥を検査できるので、半導体装置の製造において高歩留まりと高スループットを実現することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明は、以下の効果を奏する。
【００４４】
即ち、本発明によれば、放出直後のエネルギーが一次ビームの入射エネルギーとほぼ同等である反射電子のみを検出するので、試料表面の局所的な電位差の影響を回避することができる。これにより、歪みが小さく、かつ、コントラストが大きい検査画像を取得することができる。
【００４５】
また、本発明によれば、検査画像の歪み、検出信号のＳ／Ｎおよび材質間のコントラストの特性をそれぞれ評価する第１乃至第３の評価値のうち少なくとも一つを用いて最適画像を取得するための条件を定量的に探索するので、試料表面の局所的な電位差による歪み、Ｓ／Ｎ低下およびコントラスト低下を抑制した検査画像を取得することができる。これにより、欠陥検査の感度を向上させることが可能となる。
【００４６】
さらに、本発明によれば、上記効果を奏する基板検査方法を用いるので、高い歩留まりおよびスループットで半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】放出電子のエネルギー分布を示す図である。
【図２】一次ビームの入射エネルギーと電子画像の歪みおよびＳ／Ｎとの関係を示す図である。
【図３】本発明にかかる基板検査装置の第１の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図４】図５に示す基板検査装置が備えるウィーンフィルタの具体的構成を示す斜視図である。
【図５】図６に示すウィーンフィルタの作動原理の説明図である。
【図６】図６に示すウィーンフィルタの作動原理の説明図である。
【図７】図５に示す基板検査装置が備えるホストコンピュータのより具体的な構成を示すブロック図である。
【図８】本発明にかかる基板検査方法の第１の実施の形態の概略手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明にかかる基板検査装置の第２の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明にかかる基板検査装置の第３の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示す基板検査装置のノイズ電子遮蔽電極の斜視図である。
【図１２】（ａ）は、図１１に示すノイズ電子遮蔽電極の平面図であり、（ｂ）は、図１１に示すノイズ電子遮蔽電極の断面図である。
【図１３】グリッド（メッシュ）形状のノイズ電子遮蔽電極の一例の斜視図である。
【図１４】（ａ）は、図１３に示すノイズ電子遮蔽電極の平面図であり、（ｂ）は、図１３に示すノイズ電子遮蔽電極の断面図である。
【図１５】本発明にかかる基板検査装置の第４の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図１６】従来の技術による基板検査方法の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１〜４基板検査装置
９絞り位置面
１０一次光学系
１１電子銃部
１５複数段四極子レンズ
１６電子銃制御部
１７複数段四極子レンズ制御部
２０二次光学系
２１カソードレンズ
２２第二レンズ
２３第三レンズ
２４第四レンズ
２５開き角絞り
２６視野絞り
３０電子検出部
３１ＭＣＰ検出器
３２蛍光版
３３ライトガイド
３４撮像素子
４１，８１ウィーンフィルタ
４１ａ，４１ｂ電極
４１ｃ，４１ｄ磁極
４３ステージ
４７ステージ駆動装置
５１ステージ電圧制御部
５２カソードレンズ制御部
５３ウィーンフィルタ制御部
５４第二レンズ制御部
５５第三レンズ制御部
５６第四レンズ制御部
５７ＭＣＰ検出系制御部
５８画像信号処理部
５９表示部
６０ホストコンピュータ
６２画像最適条件調査指令部
６４画像最適条件調査用条件入力部
６６画像総合評価値算出部
６８画像表示処理部
７２，８４，８６ノイズ電子トラップ電極
７３，８５，８７ノイズ電子トラップ電極制御部
８８，９８，１０８ノイズ電子遮蔽電極
８９，１０９ノイズ電子遮蔽電極制御部
１１２線状陰極
１１４ウェーネルト電極
１１６陽極
１１８偏向器
２１２金属配線部
２１４絶縁体部
２１６境界
Ａｓ二次光学系光軸
Ｂｐ一次ビーム
Ｂｓ二次ビーム
ＩＬ４等電位線
ＭＲ２記憶装置
Ｓ試料
ＴＪ_ＩＰ２，ＴＪ_ＩＰ４理想的な電子ビーム軌道[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate inspection apparatus, a substrate inspection method, and a method for manufacturing a semiconductor device, and is directed to, for example, observation and inspection of a semiconductor pattern using an electron beam.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a technique for inspecting a semiconductor pattern for defects using an electron beam has been developed and used. As such a method, a rectangular electron beam is generated by an electron irradiating means and irradiated to a sample as a primary beam, and secondary electrons generated according to changes in the shape / material / potential of the sample surface and backscattering. There is a method of obtaining a sample surface image by enlarging and projecting an electron as a secondary beam onto an electron detecting means such as an MCP detector by a projection optical means (for example, Patent Document 1). In addition, in addition to this method, the primary beam is deflected by a Wien filter so that it is perpendicularly incident on the sample surface, and the secondary beam is made to travel straight through the same Wien filter and is transmitted to the projection optical projection means. A method of introducing the same has also been proposed (for example, Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-7-24939
[Patent Document 2]
JP-A-11-132975
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the primary beam is irradiated to the sample in the inspection process disclosed in Patent Document 2, a local potential difference is generated on the sample surface depending on the shape and material of the surface of the sample or the layer near the surface. For example, as shown in FIG. 16, an integrated circuit wafer sample S including a metal wiring portion 212 and an inter-wiring insulator portion 214 has an incident energy (sample) in which the total secondary electron emission ratio σ of the insulating portion 214 becomes 1 or more. When the primary beam is irradiated with the energy (the energy of the electrons immediately before the light enters S), the surface of the insulator portion 214 is positively charged. For example, if the material of the insulator portion 214 is SiO ₂ , The incident energy of the primary beam is from about 50 to about 1 keV. At this time, a local potential gradient not parallel to the surface of the sample S is generated near the boundary 216 between the metal wiring section 212 and the insulator section 214. This potential gradient is caused by secondary electrons emitted from a point P2 near the boundary 216 in the metal wiring portion 212 and a point P4 near the boundary 216 in the insulator portion 214 with low emission energy of several eV or less, respectively. In the optical system, an inappropriate deflecting action is exerted before the image is formed on the MCP detector, so that each secondary electron is converted into an ideal electron beam trajectory TJ for accurate projection. _IP2 , TJ _IP4 Off the track, orbit TJ _RP6 , TJ _RP8 It passes through a curved electron beam trajectory like. As a result, accurate imaging of the secondary beam is hindered, which causes distortion of the detected image and lowers the contrast, resulting in a problem that accuracy in defect detection is reduced.
[0005]
Generally, in order to improve the performance of defect inspection using an electron beam, it is required to mainly improve the following three characteristics with respect to a secondary beam detection image.
[0006]
1) Small distortion
2) Large S / N (ratio of electrons contributing to imaging to noise electrons not contributing to imaging in the secondary beam signal reaching the detector from a material on the sample surface).
3) High contrast between different materials
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a board inspection apparatus, a board inspection method, and a board inspection method for realizing a detected image with a minimum distortion, a maximum S / N, and a maximum contrast. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above problems by the following means.
[0008]
That is, according to the present invention,
Electron beam irradiation means for generating an electron beam and irradiating the substrate to be inspected as a primary beam,
Among the electrons emitted from the substrate by irradiation of the primary beam, electron detection means for detecting only reflected electrons whose energy immediately after emission is substantially equal to the incident energy of the primary beam,
A projection optical unit that projects only the reflected electrons as a secondary beam and forms an image on the electron detection unit as a one-dimensional or two-dimensional inspection image,
The board inspection apparatus provided with this is provided.
[0009]
According to the present invention,
Electron beam irradiation means for generating an electron beam and irradiating the substrate to be inspected as a primary beam,
Among the electrons emitted from the substrate by irradiation of the primary beam, electron detection means for detecting a reflected electron whose energy immediately after emission is substantially equal to the incident energy of the primary beam,
Projection of the reflected electrons as a secondary beam, a projection optical means for forming an image on the electron detection means as a one-dimensional image or a two-dimensional image inspection image,
A first evaluation value representing the degree of distortion of the inspection image, a second evaluation value representing the S / N of a signal output from the electronic detection means, and a plurality of materials having different inspection areas on the substrate. When configured, the electron beam irradiating means, the mapping projection optical means, and the electron detection based on at least one of the third evaluation values representing the degree of contrast between the materials in the inspection image. Control means for controlling at least one of the means;
The board inspection apparatus provided with this is provided.
[0010]
According to the present invention,
A step of generating an electron beam and irradiating the substrate to be inspected as a primary beam,
Of the electrons emitted from the substrate by the irradiation of the primary beam, only reflected electrons whose energy immediately after emission is substantially equal to the incident energy of the primary beam are projected as a secondary beam to produce a one-dimensional or two-dimensional inspection image. Forming an image as
A step of detecting the reflected electrons of the formed secondary beam and outputting an image signal for forming the inspection image,
There is provided a substrate inspection method comprising:
[0011]
According to the present invention,
A step of generating an electron beam and irradiating the substrate to be inspected as a primary beam,
Of the electrons emitted from the substrate by the irradiation of the primary beam, reflected electrons whose energy immediately after emission is substantially equal to the incident energy of the primary beam are projected as a secondary beam as a one-dimensional or two-dimensional inspection image. Forming an image;
A step of detecting the reflected electrons of the formed secondary beam and outputting an image signal for forming the inspection image,
A first evaluation value representing the degree of distortion of the inspection image, a second evaluation value representing the S / N of the image signal, and a case where the inspection area of the substrate is made of a plurality of different materials. At least one of irradiation of the primary beam, trajectory of the secondary beam, and detection of the electrons based on at least one of the third evaluation values representing the degree of contrast between the materials in the inspection image. Controlling the
There is provided a substrate inspection method comprising:
[0012]
Further, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device including the above-described substrate inspection method.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, the inspection principle on which the present invention is based will be described.
[0014]
In order to perform highly accurate defect detection while avoiding the influence of the potential gradient on the sample surface, reflected electrons (also called elastic scattered electrons) having higher emission energy than secondary electrons may be used for imaging. FIG. 1 is a diagram showing an energy distribution of electrons emitted from a substrate due to incidence of a primary beam. As shown in the figure, the electron emission energy distribution shows a maximum peak in a region of several eV or less. In the conventional inspection apparatus, in order to increase the amount of the detection signal, the secondary optical system is controlled such that the secondary electrons having the emission energy of several eV or less form an image on the detection surface of the detector. In contrast, reflected electrons of the backscattered electrons have almost the same energy as the incident energy of the primary beam. The trajectory TJ shown in FIG. _IP2 , TJ _IP4 It follows the ideal electron beam trajectory for performing accurate mapping projection as shown in FIG. As a result, it is possible to avoid the problem of the distortion of the secondary beam detection image and the decrease in contrast. FIG. 1 shows the energy distribution of the emitted electrons when the incident energy of the primary beam is 500 eV and when the incident energy of the primary beam is 1000 eV. However, the present invention is not limited to such a case where the incident energy of the primary beam is high. Even when the energy is low, the use of reflected electrons having higher emission energy than secondary electrons for image formation can provide an effect of avoiding distortion of a detected image and a decrease in contrast.
[0015]
Also in the defect inspection using the image of the reflected electrons, in order to improve the inspection performance, the optical conditions of the inspection apparatus may be set so that the above three characteristics are optimized.
[0016]
However, conventionally, it has been difficult to realize conditions under which all the above three characteristics can be optimized, for example, optimal incident energy of the primary beam. FIG. 2 schematically shows the relationship between the incident energy of the primary beam, the distortion of the detected image, and the S / N when the surface of a certain integrated circuit wafer is observed using reflected electron imaging. As for the distortion, the higher the incident energy is, the higher the emission energy of the reflected electrons is. Therefore, the distortion is less affected by the local potential difference on the sample surface, and the distortion is reduced to some extent.
[0017]
However, regarding the S / N, in a region where the incident energy is high, since the incident electrons enter deep portions of the sample, the amount of emitted reflected electrons decreases, and the amount contributes to the imaging of the sample surface image. Signal amount (corresponding to S in S / N) decreases. For this reason, the S / N of the detected image decreases. In the region where the incident energy is low, the amount of backscattered electrons and backscattered electrons emitted from the sample itself increases, but electrons that do not contribute to image formation that reach the detection surface of the detector (the number of backscattered electrons is smaller than the number of reflected electrons). The signal amount (equivalent to N of S / N) of the electron having an energy lower by ten to several hundreds eV also increases, and the increase rate of N (Noise) is larger than that of S (Signal). , The S / N decreases.
[0018]
For the reasons described above, it is almost impossible with the conventional inspection apparatus to realize the primary beam incident energy that minimizes distortion and maximizes S / N. Furthermore, considering the characteristic that maximizes the material contrast, such a primary beam incident energy has been even more unattainable.
[0019]
In the embodiment of the present invention, a condition for acquiring an optimum image is quantitatively searched using the evaluation values for evaluating the above three characteristics. Hereinafter, some of these embodiments will be described with reference to the drawings.
[0020]
(1) First embodiment
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the first embodiment of the board inspection apparatus according to the present invention. The substrate inspection apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a primary optical system 10, a Wien filter 41, a secondary optical system 20, an electron detection unit 30, an image signal processing unit 58, a host computer 60 characteristic of the present embodiment, and a storage device MR2. , A display unit 59, a stage 43, a stage driving device 47, various control units 16 and 17, and 51 to 57.
[0021]
The primary optical system 10 includes an electron gun unit 11 and a multi-stage quadrupole lens system 15. The electron gun section 11 is a LaB having a rectangular electron emission surface having a major axis of 100 to 700 μm and a minor axis of 15 μm. ₆ It has a linear cathode 112, a Wehnelt electrode 114, an anode 116 for extracting emitted electrons as a primary beam Bp, and a deflector 118 for optical axis adjustment. The acceleration voltage, emission current, and optical axis of the primary beam Bp are controlled by the electron gun controller 16. The electron gun controller 16 is connected to the host computer 60 and receives a control signal therefrom. The multi-stage quadrupole lens 15 is controlled by the multi-stage quadrupole lens control unit 17 and converges the primary beam Bp emitted from the electron gun unit 11 and changes its trajectory so as to be obliquely incident on the Wien filter 41. Control. The multi-stage quadrupole lens controller 17 is also connected to the host computer 60 and receives a control signal therefrom.
[0022]
The Wien filter 41 receives a control signal from the host computer 160 via the Wien filter control unit 53, deflects the primary beam Bp incident from the primary optical system 10, and makes the primary beam Bp incident substantially perpendicularly to the surface of the sample S. . The primary beam Bp that has passed through the Wien filter 41 receives a lens action by the cathode lens 21 that is a rotationally symmetric electrostatic lens, and irradiates the surface of the sample S vertically.
[0023]
The sample S is set on the stage 43, and a negative voltage can be applied by the stage voltage controller 51 via the stage 43. This mechanism reduces incident damage to the sample S due to the primary beam Bp, and secondary beams composed of reflected electrons generated according to changes in the shape / material / potential of the surface of the sample S by irradiation of the primary beam Bp. The purpose is to improve the energy of Bs. The stage 43 receives a control signal from the stage driving device 47 and moves in the present embodiment, for example, in a direction Dss indicated by an arrow in FIG. 3, whereby the surface of the sample S is scanned by the primary beam Bp.
[0024]
FIG. 4 shows a more specific configuration of the Wien filter 41, and its operation principle is shown in FIGS. 5 and 6. As shown in FIG. 4, the field of the Wien filter 41 has a structure in which the electric field E and the magnetic field B are orthogonal to each other in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis As (Z axis) of the secondary optical system. The electron beam Bp functions to cause only electrons satisfying the Wien condition qE = vB (q is a particle charge, and v is the speed of a straight electron) to go straight. In the board inspection apparatus 1, as shown in FIG. 5, a force FB caused by a magnetic field and a force FE caused by an electric field act on the primary beam Bp in the same direction, so that the primary beam Bp is perpendicularly incident on the sample S. Is deflected. On the other hand, for the secondary beam Bs, as shown in FIG. 6, FB and FE act in opposite directions, and the Wien condition FB = FE is satisfied, so that the secondary beam Bs is deflected. The light travels straight without entering the secondary optical system 20.
[0025]
Referring back to FIG. 3, the secondary optical system 20 includes a cathode lens 21, a second lens 22, a third lens 23, and a fourth lens 24, which are rotationally symmetric electrostatic lenses, and a section between the Wien filter 41 and the cathode lens 21. It includes an aperture stop 25 disposed in a plane 9 perpendicular to the optical axis As of the secondary optical system, and a field stop 26 provided between the second lens 22 and the third lens 23. The cathode lens 21, the second lens 22, the third lens 23, and the fourth lens 24 are controlled by a cathode lens controller 52, a second lens controller 54, a third lens controller 55, and a fourth lens controller 56, respectively. , The secondary beam Bs is projected and imaged. The cathode lens control unit 52, the second lens control unit 54, the third lens control unit 55, and the fourth lens control unit 56 are connected to the host computer 60 and receive various control signals. In the apparatus configuration shown in FIG. 3, an opening angle stop 25 is arranged at a position on the horizontal plane 9 in order to suppress the chromatic aberration of magnification of the secondary beam Bs, so that the secondary beam Bs is transmitted between the cathode lens 21 and the second lens 22. One image is formed in combination. Further, in this configuration, the irradiation area of the primary beam Bs on the sample S is limited by the aperture stop 25. As a solution, the primary beam Bp opens in the space from the aperture stop 25 to the sample S. The trajectory of the primary beam Bp is controlled so as to have a focal point on the angular stop 25, and a Koehler illumination system is adopted in which a lens effect is given by the cathode lens 21 and then the sample S is irradiated almost perpendicularly. In the present embodiment, as the projection optical system, not only the above-described secondary optical system 20 but also the stage 43 and the stage voltage control unit 51 are included. This is because, as described above, a negative voltage can be applied to the sample S by the stage voltage control unit 51 via the stage 43, and when the negative voltage is applied, the sample S itself functions as an electrode.
[0026]
The electronic detection unit 30 includes an MCP (Micro Channel Plate) detector 31, a fluorescent plate 32, a light guide 33, and an imaging device 34 such as a CCD (Charge Coupled Device). The secondary beam Bs incident on the MCP detector 31 is amplified by the MCP and irradiates the fluorescent screen 32. The imaging device 34 detects a fluorescent image generated by the fluorescent plate 32 via the light guide 33 and sends a detection signal to the image signal processing unit 58. The image signal processing unit 58 processes the detection signal and supplies it to the host computer 60 as image data forming a one-dimensional or two-dimensional inspection image.
[0027]
The storage device MR2 stores the image data processed by the host computer 60 and also stores the image comprehensive evaluation value M (n) calculated by the host computer 60 in association with the stage applied voltage Vr. The image comprehensive evaluation value M (n) and the stage applied voltage Vr will be described later in detail.
[0028]
The display unit 59 receives image data processed by the host computer and displays an image on a display device such as a display.
[0029]
A more specific configuration of the host computer 60 of the board inspection apparatus 1 will be described with reference to the block diagram of FIG. As shown in the figure, the host computer 60 includes an image optimal condition investigation condition input unit 64, an image optimal condition investigation instruction unit 62, an image overall evaluation value calculation unit 66, and an image display processing unit 68.
[0030]
The host computer 60 defines an image overall evaluation value M (n), which is a value for comprehensively evaluating the distortion, S / N, and contrast of the detected image, and searches for a condition that maximizes M (n). By doing so, a primary beam incident energy condition for obtaining an optimal sample surface image for inspection is calculated. The operation of the host computer 60 will be described with reference to the flowchart of FIG. In the present embodiment, in investigating the optimum incident energy condition, the incident energy is changed by changing the stage applied voltage.
[0031]
First, as shown in FIG. ₀ ~ V _e Lower limit value V ₀ And upper limit value V _e , The number of divisions N of this investigation range, and weighting factors k for three image evaluation items, namely, distortion, S / N, and material contrast _d , K _s , K _c Is input to the image optimum condition input unit 64 (step S1). These three weighting factors k _d , K _s , K _c Is set so that a detection image considered to be optimal in each inspection is obtained. Next, the image optimal condition investigation instruction unit 64 sets n = 0, and sets the stage applied voltage optimal condition investigation resolution V _d = (V _e -V ₀ ) / N is calculated (step S2), and the stage applied voltage Vr = V ₀ + NVd (here, Vr = V due to n = 0) ₀ ) Is output to the stage applied voltage control unit 51 so that the control signal is applied to the stage 43 (step S3). Further, control signals are supplied to the various projection optical system control units 52 to 57 so that various projection optical system control voltages or currents corresponding to the stage applied voltage Vr are supplied (step S4), and an image of the surface of the sample S is obtained. Is acquired, and the image data is stored in the storage device MR2 (step S5). After obtaining the sample surface image, the image optimum condition investigation command unit 64 outputs a control signal indicating that the sample surface image has been obtained to the image overall evaluation value calculation unit 66, and the image overall evaluation value calculation unit 66 Upon receiving the control signal, the sample surface image is extracted from the storage device MR2, and based on this image, the image distortion evaluation value M _d , Image S / N evaluation value M _s , Image material contrast M _c Is calculated, and the image overall evaluation value M (n) = k _d M _d + K _s M _s + K _c M _c Is calculated and stored in the storage device MR2 (step S6). This evaluation value calculation method uses an image distortion evaluation value M _d , Image S / N evaluation value M _s , Image material contrast M _c Is set in advance so that the larger the value of is, the more suitable the image is for the inspection. After calculating the overall image evaluation value M (n), the image optimum condition investigation instruction unit 64 determines whether the investigation has been completed by comparing n with N (step S7). When it is determined that the investigation is not completed because n <N, the image optimum condition investigation instruction unit 64 substitutes n + 1 for n (Step S8), and repeats the procedures of Steps S3 to S7. When n = N and it is determined that the investigation has been completed (step S7), the image optimum condition investigation command unit 64 reads the largest evaluation value among the total image evaluation values M (0) to M (N) from the storage device MR2. Is extracted, and the stage applied voltage value Vr when the maximum image evaluation value is obtained is determined as the stage applied voltage optimum condition. Further, the detected image under the stage applied voltage optimum condition is determined as the optimum condition image, Each of them is stored in the storage device MR2 (step S9), and the procedure for investigating the optimum condition of the primary beam incident energy is completed.
[0032]
Further, the host computer 60 detects the presence or absence of a defect in the sample S using various known image processing on the optimum condition image determined by the above procedure, and when a defect is detected, the size, material, etc. And outputs the information.
[0033]
As described above, according to the present embodiment, the image distortion evaluation value M is an evaluation value obtained by quantifying the evaluation characteristics of distortion, S / N, and contrast. _d , Image S / N evaluation value M _s , Image material contrast M _c And a weighting coefficient k suitable for the inspection purpose. _d , K _s , K _c Is set, and the image overall evaluation value M (n) = k _d M _d + K _s M _s + K _c M _c Is calculated, it is possible to acquire the primary beam incident energy condition that provides an optimal substrate surface image. Thereby, a substrate surface image can be detected with high sensitivity.
[0034]
(2) Second embodiment
FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the board inspection apparatus according to the present invention. In addition to the configuration shown in FIG. 3, the board inspection apparatus 2 shown in FIG. 3 includes a Wien filter 81 separate from the Wien filter 41 for separating the primary beam Bp and the secondary beam Bs, a control unit 83 thereof, The system further includes noise electron trap electrodes 72 and 84 and control units 73 and 85 for these noise electron trap electrodes. The Wien filter 81 is arranged between the fourth lens 24 and the MCP detector 31 in the secondary optical system. The Wien filters 41 and 81 receive reflected electrons having higher emission energy than secondary electrons and capable of avoiding distortion of the detected image and lowering the contrast as a secondary beam Bs, pass through the secondary optical system 20 and pass through the MCP detector 31. Controlled by the Wien filter controllers 53 and 83, respectively, so that an image can be formed. The noise electron trap electrode 72 is disposed between the Wien filter 41 and the second lens 22, and the noise electron trap electrode 84 is disposed between the Wien filter 81 and the MCP detector 31. Other configurations of the board inspection apparatus 2 are substantially the same as those of the board inspection apparatus 1 shown in FIG.
[0035]
When the reflected electrons are used for imaging the sample surface image, as shown in FIG. 1, the reflected electrons have a smaller emission amount and a larger energy spread than the secondary electrons. For this reason, since the ratio of the number of noise electrons reaching the MCP detector 31 to the number of electrons originally used for imaging is large, there is a problem that the S / N of the detected image is greatly reduced.
[0036]
In order to solve such a problem, in the present embodiment, the Wien filter 41 also functions as a filter for removing noise component electrons. Further, a Wien filter 81 is arranged between the fourth lens 24 and the MCP detector 31. These Wien filters 41 and 81 are used for noise component electrons e. _N2 , E _N4 Are deflected so that they cannot reach the MCP detector 31. However, the deflected noise component electrons e _N2 , E _N4 Is finally irradiated on an electrode or the like in the secondary optical system to contaminate the secondary optical system and adversely affect the electric field inside the secondary optical system. In the present embodiment, a positive voltage is applied to the noise electron trap electrodes 72 and 84 from the noise electron trap electrode control units 73 and 85, respectively, whereby the deflected noise component electrons are captured by the noise electron trap electrodes 72 and 84. In addition, contamination in the secondary optical system is prevented.
[0037]
As described above, according to the present embodiment, the noise component electrons e _N2 , E _N4 Filters 41 and 81 for deflecting the noise component electron e _N2 , E _N4 , The reflected electrons having a higher emission energy than the secondary electrons pass through the secondary optical system 20 as a secondary beam Bs and are imaged by the MCP detector 31; Since noise electrons other than the reflected electrons can be removed without reaching the MCP detector 31, it is possible to avoid distortion and lowering of the contrast of the secondary electron beam detection image. The locations and the number of Wien filters other than the Wien filter 41 and the number of noise electron trap electrodes do not necessarily have to conform to the present embodiment. For example, if only the Wien filter 41 is capable of separating the primary beam Bp and the secondary beam Bs and separating the reflected electrons contributing to the imaging and other noise electrons, it is not necessary to provide an additional Wien filter. There is no.
[0038]
(3) Third embodiment
FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of a third embodiment of the board inspection apparatus according to the present invention. The board inspection apparatus 3 shown in FIG. 3 includes a noise electron shield electrode 88, a noise electron shield electrode control unit 89, a noise electron trap electrode 86, and a noise electron trap electrode control unit 87 in addition to the configuration shown in FIG. As shown in the perspective view of FIG. 11 and the plan view and the cross-sectional view of FIG. 12, the noise electron shielding electrode 88 is provided with a circular hole that allows the passage of the secondary beam Bs at the center. , Disposed between the fourth lens 24 and the MCP detector 31 and connected to the noise electron shielding electrode control unit 89 to apply a negative voltage. The value of this negative voltage is the noise component electron e emitted from the sample S with an energy lower than the energy of the electron used for imaging in the secondary beam Bs. _N6 Is set to a value at which the noise electron shielding electrode 88 can be excited. The noise electron trap electrode 86 is disposed between the fourth lens 24 and the noise electron shield electrode 88, and is connected to the noise electron trap electrode control unit 87 to apply a positive voltage. As a result, the noise component electron e deflected by the shielding electric field excited by the noise electron shielding electrode 88 _N6 Is captured by the noise electron trap electrode 86, and contamination in the secondary optical system 20 is prevented. This embodiment is suitable for the case where emitted electrons having almost the same energy as the incident energy of the primary beam Bs to the sample S, that is, reflected electrons are used for imaging. Note that, similarly to the above-described second embodiment, the locations and numbers of the noise electron shielding electrodes 88 and the noise electron trap electrodes 86 do not necessarily have to conform to the embodiment shown in FIG. Further, in the present embodiment, the case has been described in which the noise electron shielding electrode 88 having a circular hole shape is provided. However, the shape of the noise electron shielding electrode is not limited to this. For example, the perspective view of FIG. 13 and the plan view of FIG. Like an electrode 98 shown in a cross-sectional view, a grid (mesh) shape in which a grid pattern is formed may be used.
[0039]
(4) Fourth embodiment
FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration of a fourth embodiment of the board inspection apparatus according to the present invention. The board inspection apparatus 4 shown in the figure includes a noise electron shielding electrode 108 and a noise electron shielding electrode control unit 109 in addition to the configuration shown in FIG. The noise electron shielding electrode 108 is a circular electrode (see FIGS. 11 and 12) disposed between the sample S and the secondary optical system 20, and is connected to the noise electron shielding electrode control unit 109 and has a negative voltage. Is applied. The value of this negative voltage is equal to the noise component electron e emitted from the sample S with energy lower than the emission energy of the reflected electrons used for imaging in the secondary beam Bs, as in the third embodiment described above. _N8 Is set to a value at which the noise electron shielding electrode 108 can be excited. Thereby, the noise component electron e _N8 Cannot reach the MCP detector 31, so that the noise component in the MCP detector 31 can be reduced.
[0040]
By arranging the noise electron shielding electrode 108 between the sample S and the secondary optical system 20, the following two advantages are further obtained.
[0041]
1) Contamination of the secondary optical system by noise component electrons can be prevented without providing a noise component electron trap electrode as in the second and third embodiments described above.
2) The noise component electrons repelled by the noise electron shielding electrode 108 are distributed to a positively charged portion on the surface of the sample S, for example, an insulator region, thereby reducing local charge-up on the sample surface. . As a result, the local potential difference on the sample surface is reduced, and the distortion of the detected image and the decrease in contrast can be suppressed. The shape of the noise electron shielding electrode 108 is not limited to the circular hole shape, but may be, for example, a grid (mesh) shape shown in FIGS. 13 and 14 as in the third embodiment described above.
[0042]
(5) Manufacturing method of semiconductor device
By using the above-described substrate inspection method in a semiconductor device manufacturing process, a defect of the semiconductor device can be inspected with high accuracy, so that a high yield and a high throughput can be realized in the manufacture of the semiconductor device.
[0043]
【The invention's effect】
As described in detail above, the present invention has the following effects.
[0044]
That is, according to the present invention, only reflected electrons whose energy immediately after emission is substantially equal to the incident energy of the primary beam are detected, so that the influence of a local potential difference on the sample surface can be avoided. Thus, an inspection image with small distortion and high contrast can be obtained.
[0045]
Further, according to the present invention, an optimal image is obtained by using at least one of the first to third evaluation values for evaluating the distortion characteristics of the inspection image, the S / N of the detection signal, and the contrast characteristics between the materials. Since a condition for performing the search is quantitatively searched, it is possible to obtain an inspection image in which distortion due to a local potential difference on the sample surface, reduction in S / N, and reduction in contrast are suppressed. This makes it possible to improve the sensitivity of the defect inspection.
[0046]
Furthermore, according to the present invention, a semiconductor device can be manufactured with a high yield and a high throughput because a substrate inspection method having the above-described effects is used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an energy distribution of emitted electrons.
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between incident energy of a primary beam, distortion of an electronic image, and S / N.
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of the board inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing a specific configuration of a Wien filter included in the substrate inspection apparatus shown in FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation principle of the Wien filter shown in FIG.
FIG. 6 is an explanatory view of the operation principle of the Wien filter shown in FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing a more specific configuration of a host computer provided in the board inspection apparatus shown in FIG.
FIG. 8 is a flowchart showing a schematic procedure of the first embodiment of the substrate inspection method according to the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the board inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of a third embodiment of the substrate inspection apparatus according to the present invention.
11 is a perspective view of a noise electron shielding electrode of the substrate inspection device shown in FIG.
12A is a plan view of the noise electron shield electrode shown in FIG. 11, and FIG. 12B is a cross-sectional view of the noise electron shield electrode shown in FIG.
FIG. 13 is a perspective view of an example of a grid (mesh) -shaped noise electron shielding electrode.
14A is a plan view of the noise electron shield electrode shown in FIG. 13, and FIG. 14B is a cross-sectional view of the noise electron shield electrode shown in FIG.
FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration of a fourth embodiment of the board inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 16 is an explanatory diagram of a problem of a conventional board inspection method.
[Explanation of symbols]
1-4 Board inspection device
9 Aperture position surface
10. Primary optical system
11 electron gun
15 Multi-stage quadrupole lens
16 electron gun controller
17 Multi-stage quadrupole lens controller
20 Secondary optics
21 Cathode lens
22 Second lens
23 Third lens
24 Fourth lens
25 Aperture angle aperture
26 Field stop
30 electron detector
31 MCP detector
32 fluorescent plate
33 Light Guide
34 Image sensor
41,81 Wien filter
41a, 41b electrodes
41c, 41d Magnetic pole
43 stages
47 Stage drive
51 Stage voltage controller
52 Cathode lens controller
53 Wien filter controller
54 Second lens control unit
55 Third lens control unit
56 Fourth lens control unit
57 MCP detection system controller
58 Image signal processing unit
59 Display
60 Host computer
62 Image optimum condition investigation command section
64 Image input section for image optimum condition investigation
66 Image total evaluation value calculation unit
68 Image display processing unit
72,84,86 Noise electron trap electrode
73, 85, 87 Noise electron trap electrode control unit
88,98,108 Noise electron shielding electrode
89,109 Noise electron shielding electrode control unit
112 linear cathode
114 Wehnelt electrode
116 anode
118 deflector
212 metal wiring
214 Insulator
216 border
As Secondary optical system optical axis
Bp primary beam
Bs secondary beam
IL4 equipotential line
MR2 storage device
S sample
TJ _IP2 , TJ _IP4 Ideal electron beam orbit

Claims

電子ビームを生成して検査対象である基板に一次ビームとして照射させる電子ビーム照射手段と、
前記一次ビームの照射により前記基板から放出する電子のうち、放出直後のエネルギーが前記一次ビームの入射エネルギーとほぼ同等である反射電子のみを検出する電子検出手段と、
前記反射電子のみを二次ビームとして投影し、一次元または二次元の検査画像として前記電子検出手段に結像させる写像投影光学手段と、
を備える基板検査装置。Electron beam irradiation means for generating an electron beam and irradiating the substrate to be inspected as a primary beam,
Among the electrons emitted from the substrate by the irradiation of the primary beam, electron detection means for detecting only reflected electrons whose energy immediately after emission is substantially equal to the incident energy of the primary beam,
A projection optical unit that projects only the reflected electrons as a secondary beam and forms an image on the electron detection unit as a one-dimensional or two-dimensional inspection image,
A substrate inspection device comprising:

電子ビームを生成して検査対象である基板に一次ビームとして照射させる電子ビーム照射手段と、
前記一次ビームの照射により前記基板から放出する電子のうち、放出直後のエネルギーが前記一次ビームの入射エネルギーとほぼ同等である反射電子を検出する電子検出手段と、
前記反射電子を二次ビームとして投影し、一次元像または二次元像の検査画像として前記電子検出手段に結像させる写像投影光学手段と、
前記検査画像の歪みの程度を表わす第１の評価値と、前記電子検出手段から出力された信号のＳ／Ｎを表わす第２の評価値と、前記基板の検査領域が互いに異なる複数の材質で構成されている場合に前記検査画像における前記材質間のコントラストの程度を表わす第３の評価値のうち、少なくとも一つの評価値に基づいて前記電子ビーム照射手段、前記写像投影光学手段および前記電子検出手段の少なくともいずれかを制御する制御手段と、
を備える基板検査装置。Electron beam irradiation means for generating an electron beam and irradiating the substrate to be inspected as a primary beam,
Among the electrons emitted from the substrate by irradiation of the primary beam, electron detection means for detecting a reflected electron whose energy immediately after emission is substantially equal to the incident energy of the primary beam,
A projection optical unit that projects the reflected electrons as a secondary beam and forms an image on the electron detection unit as a one-dimensional image or a two-dimensional inspection image.
A first evaluation value representing the degree of distortion of the inspection image, a second evaluation value representing the S / N of a signal output from the electronic detection means, and a plurality of materials having different inspection areas of the substrate. When configured, the electron beam irradiating means, the mapping projection optical means, and the electron detection based on at least one of the third evaluation values representing the degree of contrast between the materials in the inspection image. Control means for controlling at least one of the means;
A substrate inspection device comprising:

前記制御手段は、前記第１乃至第３の評価値のうちの少なくとも一つに基づいて前記一次ビームの入射エネルギーを制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の基板検査装置。3. The substrate inspection apparatus according to claim 2, wherein the control unit controls incident energy of the primary beam based on at least one of the first to third evaluation values. 4.

前記反射電子以外のノイズ電子を偏向して前記電子検出手段への入射を妨げるノイズ電子偏向手段をさらに備える、請求項１乃至３のいずれかに記載の基板検査装置。The substrate inspection apparatus according to claim 1, further comprising a noise electron deflecting unit that deflects noise electrons other than the reflected electrons to prevent the electron from being incident on the electron detection unit.

前記ノイズ電子偏向手段は電界磁界重畳型分離器を含む、請求項４に記載の基板検査装置。The substrate inspection apparatus according to claim 4, wherein the noise electron deflecting unit includes an electric field / magnetic field superimposed separator.

前記反射電子以外のノイズ電子を遮蔽して前記電子検出手段への入射を妨げるノイズ電子遮蔽手段をさらに備える、請求項１乃至３のいずれかに記載の基板検査装置。The substrate inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a noise electron blocking unit that blocks noise electrons other than the reflected electrons and prevents the electrons from being incident on the electron detection unit.

前記ノイズ電子遮蔽手段は、前記ノイズ電子の通過を遮断する負の電場を形成する第１の電極を含む、請求項６に記載の基板検査装置。The substrate inspection apparatus according to claim 6, wherein the noise electron shielding unit includes a first electrode that forms a negative electric field that blocks passage of the noise electrons.

前記第１の電極は、円孔形状またはメッシュ形状を有する、請求項７に記載の基板検査装置。The substrate inspection apparatus according to claim 7, wherein the first electrode has a circular hole shape or a mesh shape.

前記偏向したノイズ電子または前記遮断されたノイズ電子を捕獲するノイズ電子捕獲手段をさらに備える、請求項３乃至８のいずれかに記載の基板検査装置。The substrate inspection apparatus according to claim 3, further comprising a noise electron capturing unit configured to capture the deflected noise electrons or the blocked noise electrons.

前記ノイズ電子捕獲手段は、正の電圧が印加された第２の電極を含む、請求項９に記載の基板検査装置。The substrate inspection apparatus according to claim 9, wherein the noise electron capturing unit includes a second electrode to which a positive voltage is applied.

電子ビームを生成して検査対象である基板に一次ビームとして照射させる工程と、
前記一次ビームの照射により前記基板から放出する電子のうち、放出直後のエネルギーが前記一次ビームの入射エネルギーとほぼ同等である反射電子のみを二次ビームとして投影して一次元または二次元の検査画像として結像させる工程と、
前記結像した二次ビームの反射電子を検出して前記検査画像を形成する画像信号を出力する工程と、
を備える基板検査方法。A step of generating an electron beam and irradiating the substrate to be inspected as a primary beam,
A one-dimensional or two-dimensional inspection image by projecting, as a secondary beam, only reflected electrons whose energy immediately after emission is substantially equal to the incident energy of the primary beam among electrons emitted from the substrate by irradiation of the primary beam. Forming an image as
A step of detecting the reflected electrons of the formed secondary beam and outputting an image signal for forming the inspection image,
A board inspection method comprising:

電子ビームを生成して検査対象である基板に一次ビームとして照射させる工程と、
前記一次ビームの照射により前記基板から放出する電子のうち、放出直後のエネルギーが前記一次ビームの入射エネルギーとほぼ同等である反射電子を二次ビームとして投影して一次元または二次元の検査画像として結像させる工程と、
前記結像した二次ビームの反射電子を検出して前記検査画像を形成する画像信号を出力する工程と、
前記検査画像の歪みの程度を表わす第１の評価値と、前記画像信号のＳ／Ｎを表わす第２の評価値と、前記基板の検査領域が互いに異なる複数の材質で構成されている場合に前記検査画像における前記材質間のコントラストの程度を表わす第３の評価値のうち、少なくとも一つの評価値に基づいて前記一次ビームの照射、前記二次ビームの軌道および前記電子の検出のうち少なくともいずれかを制御する工程と、
を備える基板検査方法。A step of generating an electron beam and irradiating the substrate to be inspected as a primary beam,
Of the electrons emitted from the substrate by the irradiation of the primary beam, reflected electrons whose energy immediately after emission is substantially equal to the incident energy of the primary beam are projected as a secondary beam as a one-dimensional or two-dimensional inspection image. Forming an image;
A step of detecting the reflected electrons of the formed secondary beam and outputting an image signal for forming the inspection image,
A first evaluation value representing the degree of distortion of the inspection image, a second evaluation value representing the S / N of the image signal, and a case where the inspection area of the substrate is made of a plurality of different materials. At least one of irradiation of the primary beam, trajectory of the secondary beam, and detection of the electrons based on at least one of the third evaluation values representing the degree of contrast between the materials in the inspection image. Controlling the
A board inspection method comprising:

前記一次ビームの入射エネルギーは、前記第１乃至第３の評価値のうちの少なくとも一つに基づいて制御される、請求項１２に記載の基板検査方法。The substrate inspection method according to claim 12, wherein the incident energy of the primary beam is controlled based on at least one of the first to third evaluation values.

前記反射電子以外のノイズ電子を偏向して前記ノイズ電子の検出を妨げるノイズ電子偏向工程をさらに備える請求項１１乃至１３のいずれかに記載の基板検査方法。14. The substrate inspection method according to claim 11, further comprising a noise electron deflection step of deflecting noise electrons other than the reflected electrons to prevent detection of the noise electrons.

前記ノイズ電子は、重畳するように形成された電界および磁界により偏向される、請求項１４に記載の基板検査方法。The substrate inspection method according to claim 14, wherein the noise electrons are deflected by an electric field and a magnetic field formed to overlap.

前記反射電子以外のノイズ電子を遮蔽して前記ノイズ電子の検出を妨げるノイズ電子遮蔽工程をさらに備える、請求項１１乃至１３のいずれかに記載の基板検査方法。14. The substrate inspection method according to claim 11, further comprising a noise electron blocking step of blocking noise electrons other than the reflected electrons to prevent detection of the noise electrons.

前記ノイズ電子遮蔽工程は、負の電場を形成して前記ノイズ電子の通過を遮断する工程を含む、請求項１６に記載の基板検査方法。17. The substrate inspection method according to claim 16, wherein the noise electron blocking step includes a step of forming a negative electric field to block the passage of the noise electrons.

前記偏向したノイズ電子または前記遮断されたノイズ電子を捕獲するノイズ電子捕獲工程をさらに備える、請求項１４乃至１７のいずれかに記載の基板検査方法。The substrate inspection method according to any one of claims 14 to 17, further comprising a noise electron capturing step of capturing the deflected noise electrons or the blocked noise electrons.

前記ノイズ電子捕獲工程は、導体に正の電圧を印加して前記導体により前記ノイズ電子を捕獲する工程を含む、請求項１８に記載の基板検査方法。19. The substrate inspection method according to claim 18, wherein the noise electron capturing step includes a step of applying a positive voltage to a conductor to capture the noise electrons by the conductor.

請求項１１乃至１９のいずれかに記載の基板検査方法を備える半導体装置の製造方法。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the substrate inspection method according to claim 11.