JP2007042513A - Inspection device and adjustment method of irradiation beam size of inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子線ビームで試料を照射して走査し、質量に対応して多くなる反射電子を検出・増幅して反射電子線像を生成する検査装置および検査装置の照射ビームサイズ調整方法に関するものである。 The present invention relates to an inspection apparatus that scans a sample by irradiating a sample with an electron beam, and detects and amplifies reflected electrons corresponding to the mass to generate a reflected electron beam image, and an irradiation beam size adjustment method for the inspection apparatus. Is.
従来、半導体分野でＬＳＩのマスクなどのパターンの測定、検査をするために大きなマスク（例えば８インチサイズ）などをＳＥＭ（走査電子顕微鏡）のステージに搭載し、細く絞った電子線ビームで当該マスクの全面を走査して放出された２次電子を収集・検出・増幅して２次電子画像を表示し、当該２次電子画像上でパターンの測定や、検査を行っている。 Conventionally, a large mask (for example, 8 inch size) or the like is mounted on an SEM (scanning electron microscope) stage to measure and inspect patterns such as LSI masks in the semiconductor field, and the mask is applied with a finely focused electron beam. The secondary electrons emitted by scanning the entire surface are collected, detected and amplified to display a secondary electron image, and a pattern is measured and inspected on the secondary electron image.
この際、倍率が小さすぎあるいは大きすぎる場合には、電子線ビームでマスクを照射して走査する範囲を変えて、結果として２次電子画像のサイズを可変していた。 At this time, when the magnification is too small or too large, the scanning range is changed by irradiating the mask with the electron beam, and as a result, the size of the secondary electron image is varied.
上述したように、倍率を変える場合、例えば高倍率で電子線ビームをマスクに照射して走査し、２次電子画像が鮮明になるようにフォーカス合わせを行った後、低倍率に倍率変更していたため、低倍率では細くフォーカス合わせされた同一の電子線ビームのスポットサイズで走査し、走査線の間に電子線ビームで照射されない隙間ができてしまい、高倍率のときと、低倍率のときとでは同じ条件で走査した２次電子画像が得られないという問題があった。 As described above, when changing the magnification, for example, the electron beam beam is irradiated to the mask at a high magnification and scanned, the focus is adjusted so that the secondary electron image becomes clear, and then the magnification is changed to a low magnification. For this reason, scanning is performed with the same electron beam spot size that is finely focused at low magnification, and a gap that is not irradiated with the electron beam is created between the scanning lines, at high magnification and at low magnification. However, there is a problem that a secondary electron image scanned under the same conditions cannot be obtained.
また、特に、電子線ビームで試料を照射して走査する際に、試料上の質量に対応して信号量が大きくなる反射電子を検出し増幅して生成した反射電子画像の場合には、高倍率から低倍率などに倍率変更したときに同じ条件（例えば低倍率にしたときの走査線の間に電子線ビームで走査されない隙間がない、あるいは同じという条件）であることが要求されるが、上述した従来の手法ではこれを満足し得ないという問題もあった。 In particular, in the case of a backscattered electron image generated by detecting and amplifying backscattered electrons whose signal amount increases corresponding to the mass on the sample when irradiating and scanning the sample with an electron beam, the Although it is required that the same conditions are satisfied when the magnification is changed from a magnification to a low magnification (for example, there is no gap that is not scanned with an electron beam between the scanning lines when the magnification is low or the same). There is also a problem that the above-described conventional method cannot satisfy this.
本発明は、これらの問題を解決するため、電子線ビームで試料を照射して走査し、質量に対応して多くなる反射電子を検出・増幅して生成した反射電子線像を生成する際に、電子線ビームで試料を照射して走査する条件を倍率変更前と倍率変更後でほぼ同じにし、倍率可変しても適切な濃淡を持つ反射電子線像を生成することを目的としている。 In order to solve these problems, the present invention irradiates and scans a sample with an electron beam, and generates a reflected electron beam image generated by detecting and amplifying reflected electrons that increase in accordance with mass. An object of the present invention is to generate a reflected electron beam image having an appropriate gradation even if the magnification is varied by making the scanning condition by irradiating the sample with an electron beam beam substantially the same before and after the magnification change.
本発明は、電子線ビームで試料を照射して走査し、質量に対応して多くなる反射電子を検出・増幅して生成した反射電子線像を生成する際に、電子線ビームで試料を照射して走査する条件を倍率変更前と倍率変更後でほぼ同じにすることにより、倍率可変しても適切な濃淡を持つ反射電子線像を生成することが可能となる。 The present invention irradiates a sample with an electron beam when scanning the sample by irradiating the sample with an electron beam and generating a reflected electron beam image generated by detecting and amplifying reflected electrons that increase in response to mass. By making the scanning conditions substantially the same before the magnification change and after the magnification change, it is possible to generate a reflected electron beam image having an appropriate shading even if the magnification is varied.
本発明は、電子線ビームで試料を照射して走査し、質量に対応して多くなる反射電子を検出・増幅して生成した反射電子線像を生成する際に、電子線ビームで試料を照射して走査する条件を倍率変更前と倍率変更後でほぼ同じにし、倍率可変しても適切な濃淡を持つ反射電子線像を生成することを実現した。 The present invention irradiates a sample with an electron beam when scanning the sample by irradiating the sample with an electron beam and generating a reflected electron beam image generated by detecting and amplifying reflected electrons that increase in response to mass. Thus, the scanning conditions are made substantially the same before and after the magnification change, and a reflected electron beam image having an appropriate gray level can be generated even if the magnification is changed.
図１は、本発明の１実施例構成図を示す。
図１の（ａ）において、ＳＥＭ１は、走査型電子顕微鏡であって、図示の構成を持つものある。
FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of the present invention.
In FIG. 1A, a
電子銃２は、電子線ビームを発生するものである（例えばタングステン線の先端を鋭利かつ所定面を持つように形成し、高電圧をアノード３に印加して電子ビームを引き出すものである）。
The
アノード３は、高電圧を印加し、電子銃２を構成する陰極の先端を鋭利かつ所定面を持つように形成したタングステンから放出された電子を加速するものである。
The anode 3 applies a high voltage and accelerates electrons emitted from tungsten formed so that the tip of the cathode constituting the
アライメントコイル４は、電子銃２から放出される電子線ビームを偏向して軸合せするためのものである。
The alignment coil 4 is for deflecting and aligning the electron beam emitted from the
コンデンサレンズ５は、電子銃２から放出された電子線ビームを集束するものである。
偏向走査コイル６は、対物レンズ９で試料であるマスク１１上に細く絞られた電子線ビームを、Ｘ方向およびＹ方向に走査するためのものである。
The
The
反射電子検出器７は、マスク１１に電子線ビームを照射して走査したときに、当該マスク１１から反射した反射電子を検出するものである。反射電子検出器７で検出された信号をもとに、表示装置２５上に反射電子像を表示する。反射電子検出器８は、通常、円板状で中心に電子線ビームが通過する孔を開け、全周を例えば４分割した扇型であって、４分割した部分の信号の和で質量数に依存した濃淡を持つ反射電子像を表示したり、左右２つの信号の差で形状の凹凸を強調表示したりするようになっている。 The backscattered electron detector 7 detects backscattered electrons reflected from the mask 11 when the mask 11 is scanned by irradiating the mask 11 with an electron beam. Based on the signal detected by the reflected electron detector 7, a reflected electron image is displayed on the display device 25. The backscattered electron detector 8 is usually a disk-shaped hole in which an electron beam passes, and the entire circumference is, for example, a fan shape that is divided into four parts. A reflected electron image having a dependent gray level is displayed, and the unevenness of the shape is highlighted by the difference between the two left and right signals.
２次電子検出器８は、マスク１１に電子線ビームを照射して走査したときに、当該マスク１１から放出された２次電子を収集・検出・増幅するものである。２次電子検出器８で検出された信号をもとに、表示装置２５上に２次電子像を表示する。 The secondary electron detector 8 collects, detects, and amplifies secondary electrons emitted from the mask 11 when the mask 11 is scanned with an electron beam. Based on the signal detected by the secondary electron detector 8, a secondary electron image is displayed on the display device 25.
対物レンズ９は、電子線ビームをマスク１０上に細く絞るものである。
レーザ干渉計１０は、レーザを放射してステージ１２に取り付けた反射鏡で反射させて取り込んで干渉させ、超高精度にステージ１２の位置（位置座標）を計測する公知のものである。
The objective lens 9 narrows the electron beam on the
The
マスク１１は、ステージ１２の上に搭載（固定）された試料の例である。
ステージ１２は、マスク１１を搭載し、任意の座標位置に正確に移動させるものであって、モータ（あるいは超音波モータ）１３で駆動されるものである。
The mask 11 is an example of a sample mounted (fixed) on the stage 12.
The stage 12 is mounted with a mask 11 and accurately moves to an arbitrary coordinate position, and is driven by a motor (or ultrasonic motor) 13.
モータ１３は、ステージ１２を駆動（Ｘ方向、Ｙ方向）するものであって、サーボモータあるいは超音波モータなどである。 The motor 13 drives the stage 12 (X direction, Y direction), and is a servo motor or an ultrasonic motor.
ＰＣ２１は、パーソナルコンピュータであって、プログラムに従い各種処理を行うものであり、ここでは、条件記憶手段２２、調整手段２３、走査手段２４、表示装置２５、および入力装置２６などから構成されるものである。 The PC 21 is a personal computer and performs various processes according to a program. Here, the PC 21 includes a condition storage means 22, an adjustment means 23, a scanning means 24, a display device 25, an input device 26, and the like. is there.
条件記憶手段２２は、電子線ビームをマスク１１に照射して走査し、マスク１１から反射された反射電子を反射電子検出器７で検出して表示装置２５上に反射電子像を表示する際に、電子線ビームがマスク１１を照射する条件（例えば電子線ビームのスポットサイズ、電子線ビームの電流密度（スポットの単位面積当りの電流値）、加速電圧など）を記憶するものである。 The condition storage means 22 irradiates and scans the mask 11 with the electron beam, detects the reflected electrons reflected from the mask 11 by the reflected electron detector 7, and displays the reflected electron image on the display device 25. The conditions for irradiating the mask 11 with the electron beam (for example, the spot size of the electron beam, the current density of the electron beam (current value per unit area of the spot), the acceleration voltage, etc.) are stored.
調整手段２３は、表示装置２５上に表示するマスク１１の反射電子像の倍率を変えた場合に、変更後の倍率に応じたほぼ同一の条件に調整（例えば電子線ビームのビームスポットがほぼ同一になるように、また、電子線ビームの電流密度がほぼ同一になるように調整）するものである（図２から図５を用いて後述する）。 When the magnification of the reflected electron image of the mask 11 displayed on the display device 25 is changed, the adjusting means 23 adjusts to substantially the same conditions according to the changed magnification (for example, the beam spots of the electron beam are almost the same). Further, the current density of the electron beam is adjusted so as to be substantially the same) (to be described later with reference to FIGS. 2 to 5).
走査手段２４は、倍率が変更されたときに、調整手段２３で調整された後の条件（電子線ビームのビームスポットサイズ、電子線ビームの電流密度などの調整された後の条件）で電子線ビームを照射して走査するものである（図２から図５を用いて後述する）。
When the magnification is changed, the
表示装置２５は、反射電子像などの画像を表示するものである。
入力装置２６は、各種指示などを入力するマウス、キーボードなどである。
The display device 25 displays an image such as a reflected electron image.
The input device 26 is a mouse, a keyboard, or the like for inputting various instructions.
次に、図２のフローチャートの順番に従い、図１の構成の動作を詳細に説明する。
図２は、本発明の動作説明フローチャートを示す。
Next, the operation of the configuration of FIG. 1 will be described in detail according to the order of the flowchart of FIG.
FIG. 2 shows a flowchart for explaining the operation of the present invention.
図２において、Ｓ１は、高倍率でジャストフォーカスにし、反射電子像を表示する。これは、操作者あるいはＰＣ２１上で動く自動フォーカスプログラムが図１の対物レンズ９の電流値を調整し、電子線ビームがマスク１１を照射して走査し、反射した反射電子を反射電子検出器７で検出・増幅し、表示装置２５上に拡大して表示した反射電子像が最もシャープ（ジャストフォーカス）になるように調整する。そして、このジャストフォーカスのときの電子線ビームのスポットサイズと電流密度を記憶する（ここでは、図示のように、スポットサイズＳ０＝２ｎｍ，電流密度Ｉ０＝２Ａと記憶する）。尚、スポットサイズＳ０は、例えばＳＥＭ１について予め測定したジャストフォーカスのときのサイズ径Ｓ０＝２ｎｍを記憶しておいてこれを読み出して用いる、あるいはマスク１１上に形成した非常にシャープなエッジ部分を走査した画像中で当該エッジ部分の傾斜した幅として求める（振幅が１０％と９０％との間となる距離としてスポットサイズＳ０＝２ｎｍを自動計測する）。また、電子線ビームの電流密度は、現在流れている電子線ビームの電流と、スポットサイズとから電流密度をここではＩ０＝２Ａと算出する。
In FIG. 2, S1 displays a reflected electron image with a high magnification and a just focus. This is because an automatic focus program that moves on the operator or the
Ｓ２は、低倍率、反射電子像をジャストフォーカスで表示する。これは、Ｓ１で電子線ビームをマスク１１に照射して走査したときの同様の条件にし、倍率のみを低倍率（電子線ビームをマスク１１で走査する面積を大きく（偏向走査コイル６に流す走査電流を大きく））して指示された低倍率の反射電子像を表示装置２５に表示する。 S2 displays a low magnification, reflected electron image with just focus. This is performed under the same conditions as when scanning by irradiating the mask 11 with the electron beam in S1, and only the magnification is low (the area where the electron beam is scanned with the mask 11 is large (scanning through the deflection scanning coil 6). The low-magnification backscattered electron image instructed by increasing the current)) is displayed on the display device 25.
Ｓ３は、低倍率に対応した歯抜けにならない状態にディフォーカスする。これは、Ｓ２で倍率のみを低倍率に変更した反射電子線像は、例えば図３の（ｂ）のように電子線ビームのスポットが飛び飛びに照射して走査するため（歯抜け状態になるため）、図３の（ｃ）に示すように、電子線ビームのスポットサイズを当該低倍でも歯抜けにならないようにディフォーカス（対物レンズ９の電流を調整あるいは図示外のフォーカスコイルに電流を流して電子線ビームのスポットをディフォーカス（合焦点から外れた位置にフォーカス））し、結果としてマスク１１を照射する電子線ビームのスポットサイズを大きくすると共に、電流密度がほぼ同じとなるように電子銃２のバイアス電圧を調整（あるいはコンデンサレンズ５の電流を調整）する。
In S3, defocusing is performed so as not to cause missing teeth corresponding to the low magnification. This is because the reflected electron beam image in which only the magnification is changed to the low magnification in S2 is scanned with the spot of the electron beam radiated as shown in FIG. 3), as shown in FIG. 3C, defocusing (adjusting the current of the objective lens 9 or passing a current through a focus coil not shown in the figure) is performed so as not to cause tooth loss even when the spot size of the electron beam is low. The electron beam spot is defocused (focused at a position out of focus)). As a result, the spot size of the electron beam to irradiate the mask 11 is increased and the current density is substantially the same. The bias voltage of the
Ｓ４は、像を取得する。これは、Ｓ３でディフォーカスして歯抜け状態を無くした状態で、反射電子線像を表示装置２５上に表示すると共に、測長、検査用の反射電子線像を取得して図示外の記憶装置に記憶する。 In S4, an image is acquired. This is because the reflected electron beam image is displayed on the display device 25 in a state where the tooth missing state is eliminated by defocusing in S3, and a reflected electron beam image for length measurement and inspection is acquired and stored outside the figure. Store in the device.
Ｓ５は、基準（ＣＡＤ）像と取得した像とを比較する。これは、基準となるＬＳＩのＣＡＤデータの像と、Ｓ４で取得した歯抜け状態を無くした後の電子線ビームでマスク１１を照射して走査し、取得した反射電子線像とを比較する（例えば、検査対象のパターンの幅などを比較する）。 In step S5, the reference (CAD) image is compared with the acquired image. This compares the image of the CAD data of the reference LSI with the acquired reflected electron beam image by irradiating the mask 11 with the electron beam after eliminating the tooth-missing state acquired in S4, and scanning. For example, the widths of patterns to be inspected are compared).
Ｓ６は、評価する。Ｓ５の比較の結果を評価し、所定許容範囲内であればＳ７の良品と判定し、所定許容範囲外であればＳ８の不良品と判定し、終了する。 S6 evaluates. The result of the comparison in S5 is evaluated. If it is within the predetermined allowable range, it is determined as a non-defective product in S7, and if it is outside the predetermined allowable range, it is determined as a defective product in S8, and the process ends.
尚、上記比較する場合、マスク１１上の基準となる固定パターンの反射電子線像を取得し、当該取得した反射電子線像を２値化するときの閾値を変えて、当該固定パターンのＣＡＤデータ上の画像（設定データの画像）と比較し、一致するときの２値化した閾値を記憶し、以降の比較時には当該閾値で取得した反射電子線像を２値化した後の反射電子線像（閾値で２値化後）とＣＡＤデータ上のパターンの画像とを比較し、許容範囲内のときに良品、許容範囲外のときに不良品と判定する。 In the case of the comparison, CAD data of the fixed pattern is obtained by obtaining a reflected electron beam image of a fixed pattern serving as a reference on the mask 11 and changing the threshold value when the acquired reflected electron beam image is binarized. Compared with the upper image (image of setting data), the binarized threshold value when matching is stored, and the reflected electron beam image obtained by binarizing the reflected electron beam image acquired with the threshold value in subsequent comparisons (After binarization with a threshold value) is compared with the pattern image on the CAD data, and it is determined as a non-defective product when it is within the allowable range and as a defective product when outside the allowable range.
以上にように、高倍率でジャストフォーカスで反射電子線像を表示すると共にそのときの電子線ビームのスポットサイズＳ０、および電流密度Ｉ０を記憶し、次に、低倍率にしたときに当該低倍率のときに歯抜けが生じないように、電子線ビームをディフォーカスして適切なスポットサイズに調整すると共に電流密度をほぼ同じ値になるように電子線ビームの電流を調整する。これにより、倍率変更前の高倍率と、倍率変更後の低倍率とで同じ走査条件にでき（電子線ビームをマスク１１に照射して走査する際に、ビームスポットの走査が歯抜けにならないと共に、電子線ビームのスポットがマスク１１を照射する電流密度がほぼ同じにでき）、反射電子ビームをマスク１１に照射して走査して得た反射電子線像について、当該反射電子がマスク１１の質量（平均原子番号）の増加に伴い反射率が大きくなるという特質を充分に活かし、かつ倍率変更前と倍率変更後で同じ条件であるので反射電子線像の濃淡をほぼ同じにし、評価、検査（良品、不良品）を精度良好に行うことが可能となった。以下詳細に説明する。 As described above, a reflected electron beam image is displayed with high magnification and just focus, and the spot size S0 and current density I0 of the electron beam at that time are stored. At this time, the electron beam is defocused and adjusted to an appropriate spot size so that tooth loss does not occur, and the current of the electron beam is adjusted so that the current density becomes substantially the same value. As a result, the same scanning conditions can be used for the high magnification before the magnification change and the low magnification after the magnification change (when the electron beam is applied to the mask 11 for scanning, the scanning of the beam spot is not lost). The current density at which the electron beam spot irradiates the mask 11 can be made substantially the same), and for the reflected electron beam image obtained by irradiating the mask 11 with the reflected electron beam and scanning, the reflected electron is the mass of the mask 11. Taking full advantage of the characteristic that the reflectivity increases as the (average atomic number) increases, and the conditions are the same before and after the magnification change, the density of the reflected electron beam image is almost the same, and evaluation and inspection ( Good products and defective products) can be performed with good accuracy. This will be described in detail below.
図３は、本発明の説明図を示す。
図３の（ａ）は、高倍率の反射電子線像の電子線ビームのスポットサイズを示す。ここでは、例として、電子線ビームのスポットサイズ０．１μｍφで、０．８μｍ×１．０μｍの矩形範囲を走査する場合を模式的に示す。横は、０．８μｍであるので、８個の電子線ビームのスポットを順次横方向にシフトすることで走査する。そして、縦は、１．０μｍであるので、１０回の電子線ビームのスポットを横方向に順次走査することを繰り返すことで走査する。今、２００ｎｍ×８００ｎｍのマスク１１上のパターンについては、図示のように、丁度、合計１６個のビームスポットで走査され、それに対応した反射電子線像を表示できる。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the present invention.
FIG. 3A shows the spot size of the electron beam of the high-magnification reflected electron beam image. Here, as an example, a case where a rectangular range of 0.8 μm × 1.0 μm is scanned with an electron beam beam spot size of 0.1 μmφ is schematically shown. Since the horizontal is 0.8 μm, scanning is performed by sequentially shifting the spots of eight electron beam beams in the horizontal direction. Since the vertical length is 1.0 μm, scanning is performed by repeating sequential scanning of the spot of the
図３の（ｂ）は、低倍率（調整前）の例を模式的に示す。これは、図３の（ａ）の高倍率の状態で調整した後、低倍率に倍率のみを変更した場合の様子を模式的に示す。図示の低倍率では、電子線ビームのビームスポットが高倍率のままであるので、歯抜けが発生し、矩形の部分（２００ｎｍ×８００ｎｍの矩形の部分）には、電子線ビームが左上では５個しか照射されず、図３の（ａ）の１６個から５個になって大幅に少なくなり、当該矩形の部分の濃度が大幅に暗くなってしまう欠点がある。これを解決したのが、本発明の図３の（ｃ）である。 FIG. 3B schematically shows an example of low magnification (before adjustment). This schematically shows a state in which only the magnification is changed to the low magnification after the adjustment in the high magnification state of FIG. At the low magnification shown in the figure, the beam spot of the electron beam remains at a high magnification, so that tooth loss occurs, and there are five electron beam beams at the upper left in the rectangular portion (rectangular portion of 200 nm × 800 nm). However, there is a disadvantage that the density is greatly reduced from 16 in FIG. 3 (a) to 5 and the density of the rectangular portion is greatly darkened. FIG. 3C of the present invention solves this.
図３の（ｃ）は、低倍率（調整後）の例を模式的に示す。これは、図３の（ｂ）で歯抜けとなった状態を解消したものであって、全体が電子線ビームのスポットサイズを大きく（図示では、０．２μｍφ）かつ電流密度をほぼ同一（電流を４倍にして電流密度をほぼ同一）にして走査したものであって、矩形の部分（２００ｎｍ×８００ｎｍ）に照射されて走査される電子線ビームの量は、図４の（ａ）の矩形の部分（２００ｎｍ×８００ｎｍ）とほぼ同じであり、反射電子線像上で倍率を低くしても矩形の部分はほぼ同じ濃度で表示させることが可能となる。 FIG. 3C schematically shows an example of low magnification (after adjustment). This is a solution to the state in which the tooth is missing in FIG. 3B, and the overall spot size of the electron beam is large (in the drawing, 0.2 μmφ) and the current density is substantially the same (current 4 and the current density is substantially the same), and the amount of the electron beam scanned by irradiating the rectangular portion (200 nm × 800 nm) is the rectangular shape in FIG. The rectangular portion can be displayed with substantially the same density even if the magnification is lowered on the reflected electron beam image.
以上にように、倍率を変えた場合には、倍率変更後の電子線ビームでマスク１１を照射して走査するビームスポットが歯抜けとならないように大きく（あるいは重畳しないように小さく）すると共に電流密度をほぼ同じにするように電流を大きくする（あるいは小さくする）ことにより、倍率変更後の反射電子線像上で図示の矩形部分の濃度をほぼ同じにし、ＣＡＤデータ上のパターン画像と、倍率を変えたときの反射電子線像との比較を容易にし、良品、不良品の検査を精度良好かつ容易に行うことが可能となる。 As described above, when the magnification is changed, the beam spot to be scanned by irradiating the mask 11 with the electron beam after the magnification change is made large (or small so as not to overlap) and the current is changed. By increasing (or decreasing) the current so that the densities are substantially the same, the density of the rectangular portion shown in the figure is reflected on the reflected electron beam image after the magnification change, and the pattern image on the CAD data and the magnification It is possible to easily compare with the reflected electron beam image when changing, and to inspect non-defective products and defective products with good accuracy and ease.
尚、走査線方向にデジタルでドット単位に走査してマスク１１上の点を電子線ビームの所定スポットで順次照射する場合について説明したが、走査線方向にアナログ的に走査する場合には、デジタルでドット単位に走査するとほぼ同じように、電子線ビームの所定スポットでアナログの一定の走査速度で走査するようにする。 In the above description, a case is described in which scanning is performed in dot units digitally in the scanning line direction and points on the mask 11 are sequentially irradiated with a predetermined spot of the electron beam. However, in the case of analog scanning in the scanning line direction, digital scanning is performed. As in the case of scanning in dot units, scanning is performed at a predetermined analog scanning speed at a predetermined spot of the electron beam.
また、倍率を高倍率から低倍率に変更する場合について図３の（ｃ），（ｃ）で記載したが、図３の（ｃ）の低倍から図３の（ｂ）の高倍にする場合には逆にすればよい（倍率が高くなるに従い、電子線ビームのスポットサイズを重複がないように小さくすると共に、電流密度をほぼ同じとなるように電流を小さく調整すればよい）。 In addition, the case where the magnification is changed from the high magnification to the low magnification is described in FIGS. 3C and 3C. However, the case where the magnification is changed from the low magnification in FIG. 3C to the high magnification in FIG. 3B. In other words, the spot size of the electron beam is reduced so as not to overlap, and the current is adjusted to be small so that the current density is substantially the same.
図４は、本発明のスポットサイズと、対物レンズ電流の関係図を示す。
図４の（ａ）は、スポットサイズと対物レンズ電流の関係曲線の例を示す。横軸は対物レンズの電流であり、縦軸はマスク１１上の電子線ビームのビームスポットサイズである。対物レンズの電流を小さい方からジャストフォーカス、更に大きい方に調整すると、図示のように、スポットサイズ（マスク１１上の電子線ビームのスポットサイズ）は大きいサイズからほぼジャストフォーカスのときに最も小さいスポットサイズとなり、再び大きなスポットサイズへの変化する。図示の対物レンズ電流とスポットサイズの関係を正確に測定し、以降はジャストフォーカスを起点に、図示の曲線をもとに必要なスポットサイズに調整するときに必要な電流変化量を求めて対物レンズに流せばよい。尚、横軸を対物レンズ９としたが、対物レンズ９に同軸に空芯の別の独立したシフトコイルを設け当該シフトコイルに倍率変更時に必要な電流変化量を求めて流すことで、ヒステリシスなどの影響を低減することが可能となる。
FIG. 4 shows the relationship between the spot size of the present invention and the objective lens current.
FIG. 4A shows an example of a relationship curve between the spot size and the objective lens current. The horizontal axis represents the current of the objective lens, and the vertical axis represents the beam spot size of the electron beam on the mask 11. When the current of the objective lens is adjusted from the smaller one to the just focus and further larger, as shown in the figure, the spot size (spot size of the electron beam on the mask 11) is the smallest spot from the large size to the just focus. It becomes a size and changes to a larger spot size again. Measure the relationship between the objective lens current shown in the figure and the spot size accurately, and then use the just focus as the starting point to find the amount of current change required when adjusting to the required spot size based on the curve shown in the figure. Just flow into it. Although the horizontal axis is the objective lens 9, the objective lens 9 is provided with another independent shift coil coaxially with an air core, and a current change amount necessary for changing the magnification is passed through the shift coil so that hysteresis or the like can be obtained. It becomes possible to reduce the influence of.
図４の（ｂ）は、高倍率の場合の例を示す。高倍率では、ジャストフォーカスにしたとき、通常は、図示のように電子線ビームのスポットサイズは歯抜けがない状態になっている。 FIG. 4B shows an example in the case of high magnification. At high magnification, when the just focus is set, the spot size of the electron beam is normally in a state where there is no missing teeth as shown in the figure.
図５は、本発明の反射電子線像の説明図を示す。
図５の（ａ）は、反射電子信号の強度を表す。横軸は原子番号（質量）であり、縦軸は電子線ビームをマスク１１に照射したときに当該マスク１１上の照射された位置の物質の原子番号に対応する反射電子信号（点線は２次電子信号）の強度を模式的に表す。反射電子信号は、照射した物質の原子番号が大きくなると、その反射率が大きくなって図示の実線の曲線のように反射電子信号の強度が大きくなるので、原子番号の違う物質を濃淡として検出することが可能となる。特に、上述したように取得した反射電子像を２値化するときの閾値を適切に設定することで、原子番号の大きな物質の区別を画像上で行うことが可能となる。この際、倍率を変更したときに、本発明で倍率変更前の反射電子像と、倍率変更後の反射電子像とをほぼ同じ濃度で生成した後、適切な閾値で２値化した２値画像と、設計データ（ＣＡＤデータ）上の画像とを比較し、許容範囲内のときに良品、許容範囲外のときに不良品と自動判定することが可能となる。
FIG. 5 is an explanatory view of the reflected electron beam image of the present invention.
FIG. 5A shows the intensity of the reflected electron signal. The horizontal axis represents the atomic number (mass), and the vertical axis represents the reflected electron signal corresponding to the atomic number of the substance at the irradiated position on the mask 11 when the electron beam is irradiated on the mask 11 (the dotted line is the secondary). The intensity of the electronic signal) is schematically represented. As the reflected electron signal increases in atomic number of the irradiated material, the reflectivity increases and the intensity of the reflected electron signal increases as shown by the solid curve in the figure, so that substances with different atomic numbers are detected as light and shade. It becomes possible. In particular, by appropriately setting a threshold value when binarizing the acquired backscattered electron image as described above, it becomes possible to distinguish a substance having a large atomic number on the image. At this time, when the magnification is changed, a binary image obtained by generating a reflected electron image before the magnification change and a reflected electron image after the magnification change with substantially the same density in the present invention and binarizing with an appropriate threshold value. And the image on the design data (CAD data) can be compared, and it can be automatically determined as a non-defective product when it is within the allowable range and as a defective product when outside the allowable range.
一方、点線で示す２次電子信号の場合には、原子番号が小さい番号のときは原子番号の増加に従い強度が大きくなるがすぐに飽和していまうので、原子番号が大きい物質ではその強度がほぼ同じとなり、２次電子線像の濃度でこれら原子番号の大きい物質を区別すること不可である。 On the other hand, in the case of a secondary electron signal indicated by a dotted line, when the atomic number is small, the intensity increases as the atomic number increases, but it is saturated immediately. It becomes the same, and it is impossible to distinguish these substances having a large atomic number by the density of the secondary electron beam image.
図５の（ｂ）は、反射電子線像とＣＡＤ（設計データ）像との比較を説明する図を示す。 FIG. 5B illustrates a comparison between a reflected electron beam image and a CAD (design data) image.
図５の（ｂ−１）は反射電子線像の例を示し、図５の（ｂ−２）はＣＡＤデータ像の例を示す。反射電子線像は、上述したように、倍率変更してもほぼ同じ条件（電子線ビームのビームスポットサイズ、ビームスポットの電流密度がほぼ同一の条件）で取得して左側に示すようにほぼ濃度を同一にして表示するので当該左側の反射電子像と、右側に示すＣＡＤデータ像とをマッチングし易く、簡易かつ精度良好に良品、不良品を評価（判定）することが可能となる。 FIG. 5B-1 shows an example of a reflected electron beam image, and FIG. 5B-2 shows an example of a CAD data image. As described above, the reflected electron beam image is acquired under substantially the same conditions (conditions where the beam spot size of the electron beam beam and the current density of the beam spot are substantially the same) even when the magnification is changed, and the density is substantially as shown on the left side. Are displayed in the same manner, the reflected electron image on the left side and the CAD data image shown on the right side can be easily matched, and it is possible to evaluate (determine) a non-defective product and a defective product easily and accurately.
この際、上述したように、マスク１１上の固定パターンについて取得した反射電子像を、各種閾値で２値化した複数の２値画像と、当該固定パターンのＣＡＤデータ上の２値画像とを比較して一致する閾値を算出し、算出した閾値で以降、マスク１１上から取得した反射電子線像を２値化した画像（図５の（ｂ−１）の反射電子像の２値化した画像）と、ＣＡＤデータ上の２値化した該当画像とを比較し、許容範囲内のときに良品、許容範囲外のときに不良品と判定することにより、反射電子像を使って、高精度にパターンの良品の判定を行うことが可能となる。 At this time, as described above, a comparison is made between a plurality of binary images obtained by binarizing the backscattered electron image acquired for the fixed pattern on the mask 11 with various threshold values and a binary image on the CAD data of the fixed pattern. Then, a matching threshold value is calculated, and an image obtained by binarizing the backscattered electron beam image acquired from the mask 11 with the calculated threshold value (a binarized image of the backscattered electron image of (b-1) in FIG. 5). ) And the corresponding binarized image on the CAD data, and when it is within the allowable range, it is determined to be a non-defective product and when it is out of the allowable range, the reflected electron image is used for high accuracy. It is possible to determine whether the pattern is non-defective.
本発明は、電子線ビームで試料を照射して走査し、質量に対応して多くなる反射電子を検出・増幅して生成した反射電子線像を生成する際に、電子線ビームで試料を照射して走査する条件を倍率変更前と倍率変更後でほぼ同じにし、倍率可変しても適切な濃淡を持つ反射電子線像を生成する検査装置および検査装置の照射ビームサイズ調整方法に関するものである。 The present invention irradiates a sample with an electron beam when scanning the sample by irradiating the sample with an electron beam and generating a reflected electron beam image generated by detecting and amplifying reflected electrons that increase in response to mass. Thus, the present invention relates to an inspection apparatus for generating a reflected electron beam image having an appropriate gray level even when the magnification is changed, and a method for adjusting the irradiation beam size of the inspection apparatus. .
１：ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）
２：電子銃
３：アノード
４：アライメントコイル
５：コンデンサレンズ
６：偏向走査コイル
７：反射電子検出器
８：２次電子検出器
９：対物レンズ
１０：レーザ干渉計
１１：マスク
１２：ステージ
１３：モータ
２１：ＰＣ（パソコン）
２２：条件記憶手段
２３：調整手段
２４：走査手段
２５：表示装置
２６：入力装置
1: SEM (scanning electron microscope)
2: Electron gun 3: Anode 4: Alignment coil 5: Condenser lens 6: Deflection scanning coil 7: Reflected electron detector 8: Secondary electron detector 9: Objective lens 10: Laser interferometer 11: Mask 12: Stage 13: Motor 21: PC (PC)
22: Condition storage means 23: Adjustment means 24: Scanning means 25: Display device 26: Input device
Claims (7)
倍率の変更指示があったときに、当該変更指示された倍率にしたときに変更前の条件がほぼ同一となるように電子線ビームのスポットサイズを調整する手段と、
前記調整された後の電子線ビームで前記変更指示された倍率に対応して前記試料を照射して走査する手段と
を備えたことを特徴とする検査装置。 In an inspection device that irradiates and scans a sample with an electron beam, and detects and amplifies the number of reflected electrons corresponding to the mass to generate a reflected electron beam image.
Means for adjusting the spot size of the electron beam so that the conditions before the change are substantially the same when the magnification is instructed to change when the magnification is instructed;
An inspection apparatus comprising: means for irradiating and scanning the sample in accordance with the magnification instructed to change with the adjusted electron beam.
前記算出した閾値で、取得した反射電子線像を２値化した２値化画像を生成する手段と
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の検査装置。 A binary image obtained by changing a threshold value for binarizing the reflected electron beam image acquired for a predetermined pattern on the mask is compared with a binary image of the pattern on the design data of the predetermined pattern on the mask. Means for calculating a matching threshold;
The inspection apparatus according to claim 1, further comprising: a unit that generates a binarized image obtained by binarizing the acquired reflected electron beam image with the calculated threshold value.
倍率の変更指示があったときに、当該変更指示された倍率にしたときに変更前の条件がほぼ同一となるように電子線ビームのスポットサイズおよび必要に応じて電子線ビームの電流密度を調整するステップと、
前記調整された後の電子線ビームで前記変更指示された倍率に対応して前記試料を照射して走査するステップと
を有する検査装置の照射ビームサイズ調整方法。 In the irradiation beam size adjustment method of the inspection apparatus that irradiates and scans the sample with an electron beam and detects and amplifies the reflected electrons that increase in response to the mass to generate a reflected electron beam image
When a magnification change instruction is given, the electron beam spot size and, if necessary, the electron beam beam current density are adjusted so that the conditions before the change are almost the same when the magnification is specified. And steps to
An irradiation beam size adjustment method for an inspection apparatus, the method comprising: irradiating and scanning the sample in accordance with the magnification instructed to change with the adjusted electron beam beam.
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