JP2011192498A - Device and method for inspection - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体基板（半導体ウェハ）、半導体装置、ホトマスク（露光マスク）、液晶パネルなどの検査、計測、観察を行う半導体検査装置および半導体検査方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor inspection apparatus and a semiconductor inspection method for inspecting, measuring, and observing a semiconductor substrate (semiconductor wafer), a semiconductor device, a photomask (exposure mask), a liquid crystal panel, and the like.
半導体メモリ、マイコンをはじめ、種々の半導体装置（半導体集積回路）は、コンピュータや各種電気製品に使用されており、洗浄処理工程、イオン注入工程、拡散工程、露光工程、リソグラフィー工程、エッチング工程、熱処理工程などの各種工程を繰り返すことにより、ホトマスクに形成された回路パターンを転写・形成して製造される。半導体装置では、各製造工程における異物混入、パターン形状不良、非導通や短絡といった電気的特性不良などの欠陥により製造歩留まりが低下する。ここで欠陥とは、異物、パターン形状不良、電気的特性不良など各製造工程での処理異常となる要因のことである。 Various semiconductor devices (semiconductor integrated circuits) such as semiconductor memories and microcomputers are used in computers and various electrical products. Cleaning process, ion implantation process, diffusion process, exposure process, lithography process, etching process, heat treatment The circuit pattern formed on the photomask is transferred and formed by repeating various processes such as processes. In a semiconductor device, the manufacturing yield is reduced due to defects such as foreign matter contamination, pattern shape defects, and poor electrical characteristics such as non-conduction and short circuit in each manufacturing process. Here, the defect is a factor that causes processing abnormality in each manufacturing process, such as foreign matter, pattern shape defect, and electrical characteristic defect.
近年の半導体プロセスの進化に伴い、パターンの微細化、高密度化と共に欠陥サイズも微細化し、その種類も多様化してきている。このような微細かつ多種多様な欠陥を早期、或いは事前に発見するため、各製造工程においてホトマスクや半導体基板（半導体ウェハ）上または液晶パネル上に形成されたパターンの観察、計測、良否判定が実施されている。 As semiconductor processes have evolved in recent years, pattern sizes have become finer and denser, and defect sizes have become finer. In order to detect such fine and diverse defects at an early stage or in advance, observation, measurement, and pass / fail judgment of patterns formed on photomasks, semiconductor substrates (semiconductor wafers), or liquid crystal panels are carried out in each manufacturing process. Has been.
既述のように、半導体プロセスの進化に伴い検出すべき欠陥も微細化している。そのため、半導体検査装置では検査対象物に照射する一次電子ビーム径を縮小することで微細化した欠陥の検出に対応している。しかしこの方法によると、試料の走査が完了するまでの時間が増大し、検査速度の低下を引き起こす。この問題を解決する方法として、特許文献１（特開平１０−７３４２４号公報）には、「パターンが形成された試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線光学系と、前記試料からの荷電粒子線を検出する荷電粒子線検出手段とを有し、前記パターンの欠陥を検査する欠陥検査装置であって、前記荷電粒子線を複数形成する荷電粒子線形成手段と、前記複数の荷電粒子線を走査させる荷電粒子線走査手段と、前記試料を載置する試料台と、前記試料台の位置を計測する位置計測手段と、前記位置計測手段の計測結果に基づいて、前記荷電粒子線走査手段を制御する第１の制御手段とを備えていることを特徴とする欠陥検査装置（特許請求の範囲）」が開示されている。 As described above, the defects to be detected are miniaturized with the progress of the semiconductor process. For this reason, in the semiconductor inspection apparatus, it is possible to detect a fine defect by reducing the diameter of the primary electron beam irradiated to the inspection object. However, according to this method, the time until the scanning of the sample is completed increases, and the inspection speed is lowered. As a method for solving this problem, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-73424) describes “a charged particle beam optical system that irradiates a charged particle beam to a pattern-formed sample, and charged particles from the sample”. A defect inspection apparatus for inspecting a defect of the pattern, the charged particle beam forming means for forming a plurality of the charged particle beams, and the plurality of charged particle beams. A charged particle beam scanning means for scanning; a sample stage on which the sample is placed; a position measuring means for measuring the position of the sample stage; and the charged particle beam scanning means based on the measurement result of the position measuring means. And a first control means for controlling the defect inspection apparatus (claims).
マルチビーム式の走査型電子顕微鏡は、複数本の一次電子ビームを試料に照射し、試料から発生する複数本の二次電子ビームを複数の検出器で検出する。高精度に検査するためには、試料から発生する二次電子ビームを効率良く検出器で検出できるように、すべての二次電子ビームに対してビーム位置や焦点の調整が必要である。これを実現する方法として、特許文献２（特開２００３−３４６６９８号公報）には「一次電子を試料に照射する一次電子光学系と、試料面から放出される二次電子線を検出する検出系とを備え、試料面の評価を行う電子線装置であって、一次電子光学系はマルチビーム生成器、マルチビームを試料上に同時に走査させる走査用偏向器、マルチビームを減速し試料に照射すると共に二次電子線を加速する対物レンズ、および対物レンズを通過した複数の二次電子線を検出系へ偏向させる二次電子線分離器を含み、検出系は単一のシリコン基板に形成された複数の検出器を含む電子線装置（特許請求の範囲）」が開示されている。また、特許文献３（特開２００９−９８８２号公報）には二次電子ビームを調整する方法として、「ステージ上の基準マークの画像として取得した画像から、基準マークの理想状態からのずれ量を計測し、一次電子光学系他の調整によって補正し、同時に複数の二次ビームが二次ビーム検出器に照射される位置を、二次ビーム検出器の出力を用いて調整して、キャリブレーションを行う荷電粒子線応用装置（要約）」が開示されている。 A multi-beam scanning electron microscope irradiates a sample with a plurality of primary electron beams, and detects a plurality of secondary electron beams generated from the sample with a plurality of detectors. In order to inspect with high accuracy, it is necessary to adjust the beam position and the focus for all the secondary electron beams so that the secondary electron beam generated from the sample can be efficiently detected by the detector. As a method for realizing this, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-346698) describes “a primary electron optical system for irradiating a sample with primary electrons and a detection system for detecting a secondary electron beam emitted from the sample surface”. An electron beam apparatus for evaluating a sample surface, wherein the primary electron optical system is a multi-beam generator, a scanning deflector that simultaneously scans the multi-beam on the sample, and the multi-beam is decelerated and irradiated to the sample And an objective lens for accelerating the secondary electron beam, and a secondary electron beam separator for deflecting a plurality of secondary electron beams that have passed through the objective lens to the detection system, and the detection system is formed on a single silicon substrate An "electron beam device including a plurality of detectors (Claims)" is disclosed. Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-9882) discloses a method for adjusting a secondary electron beam as follows: “From the image acquired as an image of the reference mark on the stage, the amount of deviation from the ideal state of the reference mark. Measure and correct by adjusting the primary electron optical system, etc., and adjust the position where multiple secondary beams are irradiated to the secondary beam detector at the same time using the output of the secondary beam detector to perform calibration. "Applied charged particle beam application apparatus (summary)" is disclosed.
特許文献２には、マルチビーム式の走査型電子顕微鏡において、単一シリコンで形成された検出器で複数本の二次電子ビームを検出する方法が開示されており、これにより二次電子ビームの調整が容易となる。しかし、単一シリコンで形成された検出器によってすべての二次電子ビームが検出できるように、あらかじめ各ビームを調整する必要があるが、特許文献２にはその具体的な方法については開示されていない。
また、特許文献３に開示された荷電粒子線応用装置によっては、検出器出力が最大となるまで二次電子ビーム制御パラメータを変更する必要があり、調整に時間がかかることが課題である。
Further, depending on the charged particle beam application apparatus disclosed in
本願では、半導体検査装置、特にはマルチビーム式の走査型電子顕微鏡において、複数本の二次電子ビーム調整を、効率良く実施することのできる半導体検査装置および欠陥検査方法を提供することを目的とする。 An object of the present application is to provide a semiconductor inspection apparatus and a defect inspection method capable of efficiently performing a plurality of secondary electron beam adjustments in a semiconductor inspection apparatus, particularly a multi-beam scanning electron microscope. To do.
上記目的を達成するために、本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すると次のとおりである。 In order to achieve the above object, the outline of typical ones of the inventions disclosed in the present application will be described as follows.
（１）被検査対象物に複数の照射光を照射する照射光学系と、前記照射光学系により照射され、該被検査対象物から放出される複数の光を検出する検出光学系と、前記検出光学系で検出した複数の光に基づく信号の強度を比較する比較部と、前記比較部で比較された結果に基づき該複数の光の位置と前記検出光学系における該複数の光の検出位置とのずれ量を算出する補正量算出部と、該複数の光に基づく信号を処理して該被検査対象物の検査を行う処理部とを備える演算処理部と、を備え、前記検出光学系は、さらに、前記補正量算出部で算出されたずれ量に基づき前記照射光学系を調整する制御部を有することを特徴とする検査装置である。 (1) An irradiation optical system for irradiating a target object with a plurality of irradiation lights, a detection optical system for detecting a plurality of lights irradiated by the irradiation optical system and emitted from the target object, and the detection A comparison unit that compares signal intensities based on a plurality of lights detected by the optical system; a position of the plurality of lights based on a result of comparison by the comparison unit; and a detection position of the plurality of lights in the detection optical system. A correction amount calculation unit that calculates a deviation amount of the signal, and an arithmetic processing unit including a processing unit that processes the signals based on the plurality of lights and inspects the inspection target object, and the detection optical system includes: The inspection apparatus further includes a control unit that adjusts the irradiation optical system based on the deviation amount calculated by the correction amount calculation unit.
本発明によれば、複数本の二次電子ビーム調整を、効率良く実施することのできる半導体検査装置および半導体検査方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor inspection apparatus and semiconductor inspection method which can implement multiple secondary electron beam adjustment efficiently can be provided.
以下、本発明の実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。尚、実施例を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, the same symbols are attached to the same elements, and the repeated explanation thereof is omitted.
また、以下では、観察、計測、良否判定を総称して「検査」と記し、特に断りのない限り、観察、計測、良否判定のいずれかまたは全てを含む。また特に断りのない限り、半導体検査装置とは観察、計測、良否判定のいずれかまたは全てを含む装置のことを示すものとする。 In the following, observation, measurement, and pass / fail determination are collectively referred to as “inspection”, and unless otherwise noted, any or all of observation, measurement, and pass / fail determination are included. Unless otherwise specified, a semiconductor inspection apparatus refers to an apparatus including any or all of observation, measurement, and quality determination.
また、以下の実施例について、検査対象物（試料）が半導体基板の例で説明するが、検査対象物を半導体基板に限定するものでなく、半導体装置、ホトマスク（露光マスク）、液晶パネルなど、この種の検査装置で検査可能な半導体に関する対象物であれば構わない。 Further, in the following examples, the inspection object (sample) is described as an example of a semiconductor substrate. However, the inspection object is not limited to a semiconductor substrate, but a semiconductor device, a photomask (exposure mask), a liquid crystal panel, etc. Any object related to a semiconductor that can be inspected by this type of inspection apparatus may be used.
また、第一のエネルギーとして電子ビームを、第二のエネルギーとして二次電子ビームを用いた例で説明するが、第一および第二のエネルギーを限定するものではなく、例えば第一のエネルギーにレーザ、赤外線、Ｘ線、γ線などの光子ビームを用いた場合、第二のエネルギーは反射光、散乱光、透過光、光電子、オージェ電子、ルミネセンス、イオン、フォノンなどとなる。また、第一のエネルギーに電子ビームを用いた場合には、第二のエネルギーは反射電子、散乱電子、透過電子、吸収電子、二次電子、オージェ電子、二次イオン、特性Ｘ線などとなり、第一のエネルギーにイオンビームを用いた場合には、第二のエネルギーは散乱イオン、二次イオン、中性原子、中性分子、二次電子、オージェ電子などとなる。さらに、複数のエネルギーを適用した構成でも構わない。 In addition, although an example using an electron beam as the first energy and a secondary electron beam as the second energy will be described, the first and second energies are not limited. For example, the laser is applied to the first energy. When photon beams such as infrared rays, X-rays, and γ rays are used, the second energy is reflected light, scattered light, transmitted light, photoelectrons, Auger electrons, luminescence, ions, phonons, and the like. In addition, when an electron beam is used as the first energy, the second energy is reflected electrons, scattered electrons, transmitted electrons, absorbed electrons, secondary electrons, Auger electrons, secondary ions, characteristic X-rays, etc. When an ion beam is used as the first energy, the second energy is scattered ions, secondary ions, neutral atoms, neutral molecules, secondary electrons, Auger electrons, and the like. Furthermore, the structure which applied several energy may be sufficient.
また、本実施例中では検出素子の視野形状が正方形の場合で記述しているが、視野形状を正方形に限定するものではなく、任意の形状であっても構わない。 In the present embodiment, the detection element is described as having a square field of view, but the field of view is not limited to a square, and may be any shape.
ここでまず初めに、この種の半導体検査装置における半導体基板の一般的な検査方法の概要を説明する。尚、ここでは検査対象物（試料）が半導体基板の例で説明するが、検査対象物を半導体基板に限定するものでなく、半導体装置、ホトマスク（露光マスク）、液晶パネル等であっても構わない。 First, an outline of a general inspection method of a semiconductor substrate in this type of semiconductor inspection apparatus will be described. Here, the inspection object (sample) is described as an example of a semiconductor substrate. However, the inspection object is not limited to a semiconductor substrate, and may be a semiconductor device, a photomask (exposure mask), a liquid crystal panel, or the like. Absent.
まず、ビーム照射源より第一のビームを半導体基板に照射する。照射によって半導体基板より発生する第二のビームを検出器（センサ）にて検出し、電気信号に変換してデータ処理を行う。検査結果は、欠陥の種類や数、計測値などの結果のみの表示のみでなく、欠陥マップの表示や、半導体基板の形状や欠陥などを画像化（この画像を本明細書では、「検査画像」と記す）して表示する。これらの表示は、データ処理した結果をもとにしている。 First, a semiconductor substrate is irradiated with a first beam from a beam irradiation source. A second beam generated from the semiconductor substrate by irradiation is detected by a detector (sensor), converted into an electrical signal, and data processing is performed. The inspection result is not only the display of the results such as the type and number of defects and the measurement value, but also the display of the defect map, the shape and defects of the semiconductor substrate, etc. (this image is referred to as “inspection image” in this specification) ”And display. These displays are based on the results of data processing.
ここで、第一のエネルギーおよび第二のエネルギーには複数種の適用が考えられ、半導体基板のパターン形状、材質、検査対象とする異物や欠陥の種類や大きさなどの物理的な特徴と、欠陥検査や形状観察をしたいのか、パターン幅などの半導体基板上の寸法を計測したいかといった検査目的によって異なり、製造工程毎に好適な第一エネルギーを照射して、第二のエネルギーを検出する構成の半導体検査装置を用いる。第一のエネルギーおよび第二のエネルギーの組み合わせは上述の通りである。第一のエネルギー照射により半導体基板より発生する一つまたは複数の第二のエネルギーを、一つあるいは複数の検出器で検出する。尚、電子とイオンを総称して荷電粒子と呼ぶこともある。 Here, a plurality of types of applications can be considered for the first energy and the second energy, and physical characteristics such as the pattern shape and material of the semiconductor substrate, the type and size of foreign matter and defects to be inspected, A configuration that detects the second energy by irradiating a suitable first energy for each manufacturing process, depending on the inspection purpose such as defect inspection or shape observation, or measurement of dimensions on the semiconductor substrate such as pattern width The semiconductor inspection apparatus is used. The combination of the first energy and the second energy is as described above. One or a plurality of second energy generated from the semiconductor substrate by the first energy irradiation is detected by one or a plurality of detectors. Electrons and ions are sometimes collectively referred to as charged particles.
ここで、半導体検査装置における第一のエネルギーは１つに限定されるものではなく、複数種の第一のエネルギーを半導体基板に照射できる構成であっても構わない。同様に、検出する第二のエネルギーも１つに限定されるものではなく、複数の第二のエネルギーを検出できる構成であっても構わない。 Here, the first energy in the semiconductor inspection apparatus is not limited to one, and the semiconductor substrate may be configured to irradiate the semiconductor substrate with a plurality of types of first energy. Similarly, the second energy to be detected is not limited to one, and may be configured to detect a plurality of second energies.
以下、電子ビームを第一のエネルギーとし、電子ビームの検査対象物（試料）への照射により発生する二次電子ビームを第二のエネルギーとした半導体検査装置、特に検査対象上に電子ビームを走査しながら二次電子ビームを検出する走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）を例として説明する。
＜実施例１＞
本発明における半導体検査装置の実施形態の一例について、図１を用いて説明する。図１に示す半導体検査装置は、一次電子ビーム照射源１１、一次電子ビーム用コンデンサレンズ１２、一次電子ビーム用アパチャアレイ１３、一次電子ビーム用レンズ１４、一次電子ビーム用偏向器１５、対物レンズ１６とを含む照射光学系と、二次電子ビーム用偏向器（ＥｘＢ偏向器）２１、二次電子ビーム用偏向器２２、二次電子ビーム用偏向制御部４２、二次電子ビーム用レンズ２４、二次電子ビーム用レンズ制御部４１、二次電子ビーム検出器（検出素子）２５ａ〜２５ｃとを含む検出光学系と、Ａ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換部３１ａ〜３１ｃ、信号強度比較部３３、二次電子ビーム位置・焦点算出部３４、二次電子ビーム補正量算出部３５、信号処理部３９とを含む演算処理部３２と、全体制御部５１、入力部５２および表示部５３とを備えて構成されている。
In the following, a semiconductor inspection apparatus using an electron beam as the first energy and a secondary electron beam generated by irradiating the inspection object (sample) with the electron beam as the second energy, particularly scanning the electron beam on the inspection object. A scanning electron microscope (SEM) that detects a secondary electron beam will be described as an example.
<Example 1>
An example of an embodiment of a semiconductor inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. The semiconductor inspection apparatus shown in FIG. 1 includes a primary electron beam irradiation source 11, a primary electron
図１における半導体検査装置において、被検査対象物である半導体基板１の検査は次のように行われる。まず、一次電子ビーム照射源１１より半導体基板１に対して荷電粒子ビームである一次電子ビームが照射される。照射された電子ビームは一次電子ビーム用コンデンサレンズ１２により平行なビームに変更され、一次電子ビーム用アパチャアレイ１３により複数の一次電子ビームが生成される。複数の一次電子ビームは一次電子ビーム用レンズ１４により非平行ビーム１７ａ〜１７ｃに変更され、半導体基板１に照射される一次電子ビームを走査するための一次電子ビーム用偏向器１５を通過した後、対物レンズ１６により半導体基板１に照射される。
In the semiconductor inspection apparatus in FIG. 1, the inspection of the
尚、ここで被検査対象物である半導体基板１は、一次電子ビーム照射領域が均一に形成された二次電子ビーム調整用の基板である。一次電子ビーム１７ａ〜１７ｃが照射された半導体基板１からは、照射された位置のパターンや欠陥の形状に応じた反射荷電粒子である二次電子ビームが放出される。放出された二次電子ビームは、二次電子ビームにのみに作用する二次電子ビーム用偏向器（ＥｘＢ偏向器）２１により分離され、二次電子ビーム２０となり、その後、二次電子ビーム用偏向器２２および二次電子ビーム用レンズ２４によりビーム整形されたのちに二次電子ビーム検出器（検出素子）２５（２５ａ〜２５ｃ）に入射される。
Here, the
ここでは、一次電子ビームが３本照射された例で説明したが、本発明の構成は１次電子ビームが３本の場合に限定されない。 Here, an example in which three primary electron beams are irradiated has been described, but the configuration of the present invention is not limited to the case of three primary electron beams.
半導体基板１より放出された二次電子ビーム２０は、二次電子ビーム検出器２５（２５ａ〜２５ｃ）により荷電粒子量に応じたアナログ電気信号に変換され、Ａ／Ｄ変換部３１（３１ａ〜３１ｃ）によりデジタル信号に変換される。各々のＡ／Ｄ変換器３１ａ〜３１ｃにより変換されたデジタル信号は、信号強度比較部３３により信号強度が比較される。
The
二次電子ビーム位置・焦点算出部３４では、後述の方法により、二次電子ビームの検出器２５ａ〜２５ｃに入射される二次電子ビームの位置や焦点などを算出する。
The secondary electron beam position / focus calculation unit 34 calculates the position and focus of the secondary electron beam incident on the secondary
二次電子ビーム補正量算出部３５では、二次電子ビームの検出器２５ａ〜２５ｃに入射される二次電子ビームが所望の位置あるいは焦点となるように、二次電子ビーム用偏向器２１、２２や二次電子ビーム用レンズ２４の制御補正量を算出する。
In the secondary electron beam correction
全体制御部５１は、演算処理部３２において演算された二次電子ビーム用偏向器２２や二次電子ビーム用レンズ２４の制御補正量を演算処理部３２より受け取り、それぞれ二次電子ビーム用偏向制御部４２や二次電子ビーム用レンズ制御部４１に送る。二次電子ビーム用偏向制御部４２および二次電子ビーム用レンズ制御部４１は、全体制御部５１から送信された制御補正量に基づき、それぞれ二次電子ビーム用偏向器２１、２２や二次電子ビーム用レンズ２４に入力する信号を変更し、これにより、二次電子ビームが調整される。
The
全体制御部５１は、一次電子ビームを照射する照射光学系の照射条件等の制御や半導体基板１より放出された二次電子ビームを検出する検出光学系の検出条件等の制御などのビーム制御、二次電子ビーム検出器２５ａ〜２５ｃで検出した信号を演算処理するための演算処理部３２、キーボードやマウスなどの入力部５２、検出画像や各種設定値を表示するための表示部５３などを統合制御する。
The
表示部５３には、取得した半導体基板１の検査画像だけでなく、半導体基板１の観察、計測、欠陥検査、異物検査などの目的に応じてデータ処理された結果や、場合によっては設計データや過去の検査画像との比較なども表示できる。
In the
図２は、本発明に係る半導体検査装置の第一の実施例の表示部５３の説明図であり、二次電子ビーム調整時に表示部５３に表示される二次電子ビーム調整用画面６１の例を示す。
画面には、現在の各検出素子ａ〜ｄ（検出器）の出力値の表６４や出力イメージ図６３、現在の半導体検査装置の設定パラメータ値の一覧表６５が表示されている。また、二次電子ビーム調整を開始する調整開始ボタン６２も備えられており、入力部５２からの入力により二次電子ビーム調整を開始することができる。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the
On the screen, a current output value table 64 of each of the detection elements a to d (detectors), an output image diagram 63, and a
図３は、本発明に係る半導体検査装置の第一の実施例の二次電子ビーム調整方法を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing a secondary electron beam adjusting method of the first embodiment of the semiconductor inspection apparatus according to the present invention.
表示部５３の二次電子ビーム調整用画面６１上の調整開始ボタン６２の選択により、二次電子ビーム調整が開始される（ステップ８０１）。まず、全体制御部５１にて二次電子ビームの制御値（初期値）を設定する（ステップ８０２）。このとき、二次電子ビームの制御値とあわせて一次電子ビームを照射する照射光学系の照射条件（照射角度や照射高さなどの照射位置、ビーム波長、ビーム本数、ビームの種類、等）等の制御値について設定してもよい。
次に、ステップ８０２で設定した二次電子ビームの制御値を、二次電子ビーム用レンズ制御部４１および二次電子ビーム用偏向制御部４２に転送する。そこで、二次電子ビーム用レンズ制御部４１、二次電子ビーム用偏向制御部４２は、全体制御部５１より転送された信号（制御値）を二次電子ビーム用レンズ２４あるいは二次電子ビーム用偏向器２１、２２に出力する（ステップ８０３）。
その後、全体制御部５１で設定した制御値に基づいて半導体基板１に一次電子ビームの照射を開始する（ステップ８０４）。このとき、この制御値は、一次電子ビームを照射する照射光学系の照射条件等であってもよいし、二次電子ビーム用レンズ制御部４１および二次電子ビーム用偏向制御部４２により、二次電子ビーム用レンズ２４あるいは二次電子ビーム用偏向器２１、２２に対して出力された二次電子ビームの制御値（初期値）であってもよい。
Secondary electron beam adjustment is started by selecting the
Next, the control value of the secondary electron beam set in
Thereafter, irradiation of the primary electron beam to the
そして、照射光学系により半導体基板１に一次電子ビームが照射され、半導体基板１から放出された二次電子ビームを複数の二次電子ビーム検出器２５で検出する（ステップ８０５）。このとき、複数の二次電子ビーム検出器２５では、複数の二次電子ビームのそれぞれを荷電粒子量に応じたアナログ電気信号に変換し、二次電子ビーム検出器２５から出力された複数のアナログ電気信号は、Ａ／Ｄ変換部３１（３１ａ〜３１ｃ）によりデジタル信号に変換される。この場合、Ａ／Ｄ変換部３１からの出力信号は演算処理部３２に入力されることになる。
次に、各二次電子ビーム検出器２５ａ〜２５ｃで検出された二次電子ビームに基づく信号が演算処理部３２に入力される。演算処理部３２の信号強度比較部３３では、演算処理部３２に入力された二次電子ビームに基づく信号の出力信号強度を比較する（ステップ８０６）。
Then, the
Next, a signal based on the secondary electron beam detected by each of the secondary
次に、信号強度比較部３８は二次電子ビームに基づく信号の出力信号強度の比較結果を二次電子ビーム位置・焦点算出部３４に送信し、二次電子ビーム位置・焦点算出部３４では、現在の二次電子ビームの位置（高さ、角度等）あるいは焦点位置などを算出する（ステップ８０７）。
二次電子ビーム位置・焦点算出部３４で算出された二次電子ビームの位置あるいは焦点が調整開始前に設定された適正状態を満たすかどうかを、二次電子ビーム位置・焦点算出部３４において判定する（ステップ８０８）。適正状態を満たすかどうかの判断は、二次電子ビーム補正量算出部３５で行ってもよいし、あるいは、二次電子ビーム位置・焦点算出部３４と二次電子ビーム補正量算出部３５との間に別の算出部を設けてそこで行ってもよい。
Next, the signal intensity comparison unit 38 transmits the comparison result of the output signal intensity of the signal based on the secondary electron beam to the secondary electron beam position / focus calculation unit 34. In the secondary electron beam position / focus calculation unit 34, The current position (height, angle, etc.) or focal position of the secondary electron beam is calculated (step 807).
The secondary electron beam position / focus calculation unit 34 determines whether the position or focus of the secondary electron beam calculated by the secondary electron beam position / focus calculation unit 34 satisfies an appropriate state set before the start of adjustment. (Step 808). The determination as to whether or not the appropriate state is satisfied may be made by the secondary electron beam correction
二次電子ビーム位置・焦点算出部３４において適正状態と判断された場合はその時点で調整が終了（ステップ８１２）となる。この場合は、二次電子ビーム位置・焦点算出部３４から送信された二次電子ビームに基づく信号に基づいて、信号処理部３９にて信号処理を行い、半導体基板１の検査を行う。これにより、半導体基板１の検査は終了する。
ここで、信号処理部３９にて行われた信号処理の結果を全体制御部５１に送信し、表示部５３に表示することも可能である。
If the secondary electron beam position / focus calculation unit 34 determines that the state is appropriate, the adjustment ends at that point (step 812). In this case, the signal processing unit 39 performs signal processing based on the signal based on the secondary electron beam transmitted from the secondary electron beam position / focus calculation unit 34 to inspect the
Here, the result of the signal processing performed in the signal processing unit 39 can be transmitted to the
二次電子ビーム位置・焦点算出部３４において不適正状態と判断された場合には、二次電子ビーム位置・焦点算出部３４における算出結果を二次電子ビーム補正量算出部３５に送信し、予め定められた二次電子ビームの適正状態の位置および焦点と、検出光学系により実際に検出された二次電子ビームの位置あるいは焦点とのずれ量から二次電子ビーム補正量を算出する（ステップ８０９）。
ステップ８０８において、適正状態を満たすかどうかの判断を二次電子ビーム補正量算出部３５で行う場合には、不適正状態の場合にはそのまま二次電子ビーム補正量算出部３５にて二次電子ビーム補正量を算出すればよい。また、適正状態を満たすかどうかの判断を別の算出部で行う場合には、適否の判断結果を二次電子ビーム補正量算出部３５に送信し、送信結果に基づき二次電子ビーム補正量算出部３５にて二次電子ビーム補正量を算出すればよい。
When the secondary electron beam position / focus calculation unit 34 determines that the state is inappropriate, the calculation result in the secondary electron beam position / focus calculation unit 34 is transmitted to the secondary electron beam correction
In
二次電子ビーム補正量算出部３５は、二次電子ビーム補正量算出部３５において算出された補正量に基づき変更した二次電子ビーム制御値（変更値）を全体制御部５１に送信する（ステップ８１０）。
変更された二次電子ビームの制御値は全体制御部５１から二次電子ビーム用レンズ制御部４１および二次電子ビーム用偏向制御部４２に転送され、該二次電子ビームの制御値に基づいて二次電子ビーム用レンズ２４あるいは二次電子ビーム用偏向器２１、２２への信号出力を変更する（ステップ８１１）。
その後、変更された制御値に基づき半導体基板１に再度一次電子ビームを照射し、半導体基板１から放出する二次電子ビームを二次電子ビームの検出器２５ａ〜２５ｃで再度検出する（ステップ８０５）。
The secondary electron beam correction
The changed control value of the secondary electron beam is transferred from the
Thereafter, the
これらの動作（ステップ８０５〜８１１）を演算処理部３８（二次電子ビーム位置・焦点算出部３４）において二次電子ビームが適正状態と判断されるまで繰り返すことにより、予め定めた適正状態を満たす二次電子ビームを検出光学系で検出することが可能となり、複数本の一次電子ビームを照射して得られた複数の二次電子ビームの調整を、効率良く実施することができる。
これにより、複数の二次電子ビームを検出器で検出する際に、各検出器と各二次電子ビームの中心位置とのずれや焦点のずれ等を低減し、複数の検出素子に跨った二次電子ビームの検出等による精度低下を防ぎ、高精度に検出することが可能となる。
By repeating these operations (steps 805 to 811) until the secondary electron beam is determined to be in an appropriate state in the arithmetic processing unit 38 (secondary electron beam position / focus calculation unit 34), a predetermined appropriate state is satisfied. The secondary electron beam can be detected by the detection optical system, and the adjustment of the plurality of secondary electron beams obtained by irradiating the plurality of primary electron beams can be performed efficiently.
Thus, when a plurality of secondary electron beams are detected by the detector, a shift between each detector and the center position of each secondary electron beam, a focus shift, and the like are reduced, so that the two straddles a plurality of detection elements. It is possible to prevent the deterioration of accuracy due to detection of the secondary electron beam and the like and to detect with high accuracy.
図４乃至図９は、二次電子ビームの検出素子への入射範囲と検出素子視野の関係を示す図である。これらの図は検出素子（ａ〜ｄ）の視野７２ａ〜７２ｄと二次電子ビームが検出素子に入射される入射範囲７１ａ〜７１ｄ、７１２ａ〜７１２ｄ、７１３ａ〜７１３ｄとの関係を示した図である。ここで、図４は二次電子ビームの位置および焦点等が適正状態の例、図５乃至９は不適正な状態を示している。
尚、以下の説明では、４本の円形状の二次電子ビームが、４つの正方形視野を持つ検出素子の視野７２ａ〜７２ｂに入射される場合を例とする。また、４つの検出素子７２ａ〜７２ｂは、上下左右にそれぞれ２個ずつ配置した場合であり、二次電子ビームも上下左右にそれぞれ二本ずつ配置している。図４乃至９ではすべて二次電子ビームおよび検出素子が４つの場合を示しているが、本実施の形態は４つに限られない。
4 to 9 are diagrams illustrating the relationship between the incident range of the secondary electron beam to the detection element and the field of view of the detection element. These figures show the relationship between the
In the following description, an example is described in which four circular secondary electron beams are incident on the fields of
図４は、各検出素子の視野７２ａ〜７２ｄの中心と入射される二次電子ビーム７１ａ〜７１ｄの中心軸とがそれぞれ一致しており、さらに二次電子ビームの検出素子への入射範囲が検出素子の視野７２ａ〜７２ｄ内に収まっている、つまり二次電子ビームの焦点が合った場合を示しており、このときに二次電子ビームは適正な状態であるといえる。この場合、各二次電子ビームが持つ荷電粒子を漏れなく各検出素子ですべて検出することができ、高精度な検出が可能となる。さらにすべての二次電子ビームが隣接素子に混入することもなく、各二次電子ビーム７１ａ〜７１ｄと検出素子ａ〜ｄとが１対１に対応しており、各検出素子間での分離精度も高い状態であるといえる。
In FIG. 4, the centers of the
図５は、４本の二次電子ビーム７１ａ〜７１の中心軸と４つの検出素子の視野７２ａ〜７２ｄの中心とが不一致の場合の、不適正な状態を示す。このとき二次電子ビームが持つ荷電粒子の一部については検出素子の視野７２ａ〜７２ｄ内になく、荷電粒子の一部を検出できないだけでなく、１本の二次電子ビームが複数の検出素子に入射されるため検出素子間の分離度も悪く、検出精度が悪化する。
例えば、二次電子ビーム７１ａは検出素子の視野７２ａの内外にわたっており、二次電子ビーム７１ｃは検出素子の視野７２ａ〜７２ｄのすべてをまたがって検出されることになる。このため、図５に示すように二次電子ビーム７１ａ〜７１ｄの中心位置と検出素子ａ〜ｄの領域の中心とが不一致の場合、高精度な二次電子ビームの検出のために二次電子ビームを調整することが必要である。
FIG. 5 shows an inappropriate state in the case where the central axes of the four
For example, the
図６は、４本の二次電子ビーム７１ａ〜７１ｄの中心軸位置が４つの検出素子７２ａ〜７２ｄの中心に対して回転した不適正な状態を示す。この場合、すべての二次電子ビーム７１ａ〜７１ｄが４つの検出素子の視野７２ａ〜７２ｄ内に収まってはいるが、隣接検出素子への混入が発生している。
例えば、二次電子ビーム７１ａは適正状態であれば検出素子ａの視野７２ａ内にすべて収まる必要があるが、二次電子ビームの一部が検出素子ｂの視野７２ｂに入射されている。このように隣接検出素子への混入が起きている場合にも、二次電子ビームの調整が必要となる。
FIG. 6 shows an inappropriate state in which the center axis positions of the four
For example, if the
図７は、４本の二次電子ビーム７１ａ〜７１ｄの中心軸間隔が、４つの検出素子視野７２ａ〜７２ｄの中心間隔と不一致の場合を示しており、不適正な状態である。
二次電子ビーム７１２ａ〜７１２ｄは、二次電子ビームのの中心軸間隔が検出素子視野７２ａ〜７２ｄの中心間隔よりも広い例である。この場合は、図６のような隣接検出素子への二次電子ビームの混入は無いが、検出素子の視野７２ａ〜７２ｄ外になる二次電子ビームもあり、二次電子ビーム全体を検出素子ａ〜ｄで検出することができず、検出素子出力が低下し、測定精度が悪化する。つまり、測定精度の悪化を防ぐために、検出素子視野内に収まるように二次電子ビームの中心軸間隔を狭くする必要がある。
また二次電子ビーム７１３ａ〜７１３ｄは、二次電子ビーム中心軸間隔が検出素子視野７２ａ〜７２ｄの中心間隔よりも狭い例である。この場合は、図６と同様に隣接検出素子への二次電子ビームの混入が発生し、二次電子ビームの分離度が低下するため、測定精度が悪化する。つまり隣接素子への混入が無くなるように二次電子ビームの中心軸間隔を広げる必要がある。
FIG. 7 shows a case where the center axis intervals of the four
The
The
図８は、４本の二次電子ビーム７１ａ、７１４ｂ、７１ｃ、７１ｄのうち、１本の二次電子ビーム７１４ｂの中心軸がずれた場合を示している。二次電子ビーム７１４ｂはビーム中心軸位置が検出素子視野７２ｂから外れた場合を示している。この場合には検出素子ｂの検出信号が低下し、検出精度の悪化を引き起こす。
また二次電子ビーム７１５ｂはビーム中心軸位置が検出素子視野７２ｂから外れ、二次電子ビーム７１５ｂの一部が検出素子ｃの視野７２ｃに混入した場合を示している。この場合には検出素子ｃへの二次電子ビーム７１５ｂの混入により、検出精度の悪化を引き起こす。
FIG. 8 shows a case where the center axis of one
Further, the
図９は、二次電子ビーム７１ａ〜７１ｄの焦点が合っていない場合を示す。この図では、各二次電子ビームの中心軸は各検出素子視野７２ａ〜７２ｄの中心と一致しているが、焦点が合っていないため検出素子視野よりも二次電子ビーム入射範囲が広く、各二次電子ビームを対応する検出器ですべてを検出することができず、また隣接素子への混入も発生しているため、検出精度が悪化することになる。
FIG. 9 shows a case where the
次に、二次電子ビーム中心軸の位置ずれ量を算出する方法に関して、図１０乃至図１３を用いて説明する。ここでは、１本の二次電子ビームが４つの検出素子ａ〜ｄに入射された例で説明する。 Next, a method of calculating the positional deviation amount of the secondary electron beam central axis will be described with reference to FIGS. Here, an example in which one secondary electron beam is incident on four detection elements a to d will be described.
図１０は、二次電子ビームの異なる入射位置を示した図である。二次電子ビーム７１８はビームが４つの検出素子の視野７２ａ〜７２ｄのすべてに入射された例である。各検出素子の出力値は、各検出素子で検出する荷電粒子量に比例して変化するため、この例では、検出素子出力値が大きい方から、検出素子ａ、検出素子ｂ、検出素子ｄ、検出素子ｃの順となる。
次に、二次電子ビーム７１７は、ビーム中心位置が検出素子ａの左上に位置した例である。このときの検出素子ｂ〜ｄの出力はゼロであり、検出素子ａのみに出力が発生する。ただし、二次電子ビーム入射領域が検出素子ａの視野７２ａ外にはみ出しているため、検出素子ａの出力値は、二次電子ビーム７１６のようにビームが検出素子ａの視野内に収まった場合（二次電子ビーム７１８の場合に検出素子ａ〜ｄで検出された出力値の総和）と比べ減少する。つまり、各検出素子の検出出力値を比較することで、二次電子ビームの中心軸位置を推定することが可能となる。
FIG. 10 is a diagram showing different incident positions of the secondary electron beam. The
Next, the
図１１は隣接素子への混入状態を示す図であり、二次電子ビーム７１が検出素子視野７２ａと検出素子視野７２ｂとを跨って入射された例を示す。
FIG. 11 is a diagram showing a mixed state in adjacent elements, and shows an example in which the
図１２は隣接素子へ混入した二次電子ビームの混入面積を求めるための説明図であり、二次電子ビーム半径をｒとし、二次電子ビーム中心軸に対してｘ軸方向にｓだけずれた位置に検出素子ａと検出素子ｂの境界があるとする。このとき検出素子ｂに入射される二次電子ビームの面積７１１ｂと全ビーム面積とを比較する。面積７１１ｂは半径ｒで角度２θの扇形の面積から、底辺長さ２ｔで高さｓの三角形の面積を引けば良いので、
（数１）
で計算できる。
FIG. 12 is an explanatory diagram for obtaining the mixed area of the secondary electron beam mixed into the adjacent element, where the radius of the secondary electron beam is r, and it is shifted by s in the x-axis direction with respect to the central axis of the secondary electron beam. It is assumed that there is a boundary between the detection element a and the detection element b at the position. At this time, the
(Equation 1)
It can be calculated with
図１３は、二次電子ビーム半径ｒに対する二次電子ビームの中心から検出素子ａおよびｂの境界までの距離ｓの比と、全ビーム面積Ｓ７１に対する検出素子ｂに入射される二次電子ビームのビーム面積Ｓ７１１ｂの比との関係を示す図である。ここでは、二次電子ビームの中心から検出素子ａおよびｂの境界までの距離を境界位置ｓとし、１本の二次電子ビームの面積を全ビーム面積Ｓ７１とする。 FIG. 13 shows the ratio of the distance s from the center of the secondary electron beam to the boundary between the detection elements a and b with respect to the secondary electron beam radius r and the secondary electron beam incident on the detection element b with respect to the total beam area S71. It is a figure which shows the relationship with the ratio of beam area S711b. Here, the distance from the center of the secondary electron beam to the boundary between the detection elements a and b is the boundary position s, and the area of one secondary electron beam is the total beam area S71.
ここで、二次電子ビーム内の荷電粒子密度分布を一定と仮定すると、検出素子で検出される二次電子ビーム強度は検出素子に入射される二次電子ビーム面積に比例するため、全ビームを一つの素子で検出したときの検出素子出力値（信号強度）と、位置ずれがあるときの検出素子出力値（信号強度）の比を取ることで、二次電子ビームの中心軸位置を算出することが可能である。
例えば、出力比が０．５の場合にはｓ／ｒ＝０、つまり検出素子境界が二次電子ビーム中心にあることを意味し、出力比が０．２の場合にはｓ／ｒ＝０．５、つまり検出素子境界は二次電子ビーム中心軸位置からｒ／２だけずれた位置にあることが分かる。
Here, assuming that the charged particle density distribution in the secondary electron beam is constant, the intensity of the secondary electron beam detected by the detection element is proportional to the area of the secondary electron beam incident on the detection element. The center axis position of the secondary electron beam is calculated by taking the ratio of the detection element output value (signal intensity) when detected by one element and the detection element output value (signal intensity) when there is a positional shift. It is possible.
For example, when the output ratio is 0.5, it means that s / r = 0, that is, the detection element boundary is at the center of the secondary electron beam, and when the output ratio is 0.2, s / r = 0. .5, that is, the detection element boundary is located at a position shifted by r / 2 from the center axis position of the secondary electron beam.
以上のように、各検出素子に入射された二次電子ビームに基づく出力信号の強度（検出素子出力値）の比較から、二次電子ビーム位置を算出することが可能である。 As described above, it is possible to calculate the secondary electron beam position from the comparison of the intensity of the output signal (detection element output value) based on the secondary electron beam incident on each detection element.
尚、図１に示す本発明による半導体検査装置の一構成例は、本発明に係る必要不可欠な構成要素のみを記載した構成図であり、図示する構成に限定されるものではない。例えばエネルギー照射源１や検出器２５の配置場所は装置内のどの場所に設置してもよく、更にエネルギー照射源１や検出器２５の数を限定するものではない。また、複数の一次電子ビームおよび二次電子ビームの配置や、検出器２５の配置も限定するものではない。図２も同様に本発明に係る必要な表示要素のみを記載した図であり、図示するものに限定されるものではなく、表示配置は異なっていても構わず、更に検査結果として必要な図示しない要素が表示されていても構わない。
Note that the configuration example of the semiconductor inspection apparatus according to the present invention shown in FIG. 1 is a configuration diagram describing only indispensable components according to the present invention, and is not limited to the illustrated configuration. For example, the
また図２は検出素子数が４つの場合を示しているが、検出素子の数を４つに限定するものではなく、検出素子数に応じて表示を変えても構わない。
図３に示す二次電子ビーム調整手順も、これに限定するものではなく、同目的のためであれば、ステップ順やステップの追加などの変更することは構わない。
図４乃至１２に示す二次電子ビームと検出素子視野を示す図においても、二次電子ビーム本数や検出素子数を限定するものではなく、またそれらの配置も限定しない。また図１１乃至１３に示す二次電子ビーム中心軸位置算出方法も二次電子ビーム数や検出素子数を限定するものではなく、これらの配置も限定しない。二次電子ビームが入射される検出素子の数も四素子に限定するものではなく、それ以上の場合においても同様に中心軸位置を算出可能である。以上の構成に関しては、以後説明する実施例についても同様である。
2 shows the case where the number of detection elements is four, the number of detection elements is not limited to four, and the display may be changed according to the number of detection elements.
The secondary electron beam adjustment procedure shown in FIG. 3 is not limited to this. For the same purpose, the order of steps, addition of steps, etc. may be changed.
Also in the diagrams showing the secondary electron beam and the detection element field of view shown in FIGS. 4 to 12, the number of secondary electron beams and the number of detection elements are not limited, and the arrangement thereof is not limited. Also, the secondary electron beam central axis position calculation method shown in FIGS. 11 to 13 does not limit the number of secondary electron beams and the number of detection elements, and the arrangement thereof is not limited. The number of detection elements to which the secondary electron beam is incident is not limited to four elements, and the center axis position can be calculated in the same manner even in the case of more than four detection elements. The same applies to the embodiments described below.
次に、図５に示すように、二次電子ビーム７１ａ〜７１ｄの中心軸位置が検出素子の視野７２ａ〜７２ｄの中心に対し上下左右に平行にずれた場合の二次電子ビーム調整手順を説明する。
Next, as shown in FIG. 5, the secondary electron beam adjustment procedure when the center axis positions of the
図１４は、二次電子ビームに平行な位置ずれがある場合の、各検出素子の視野７２ａ〜７２ｄと二次電子ビームの検出素子入射範囲を示した図である。左上の検出素子ａには４本の二次電子ビームの一部７１１ａが入射され、ここでは、４本の二次電子ビームが検出素子の視野７２ａ〜７２ｄの中心に対し左上方向に平行にずれているため、入射される二次電子ビーム面積の合計は１本分の二次電子ビーム面積に等しい。一方、右上の検出素子ｂには、右側２本の二次電子ビームの一部７１１ｂが入射される。ここで、左右の検出素子の境界が二次電子ビーム中心軸から左方向に距離ｓずれた場合について考えると、検出素子ｂに入射される二次電子ビームの面積７１１ｂは、図１２に斜線で示す検出素子ｂに入射される二次電子ビームの面積に等しい。ここで、ｒは二次電子ビームの半径である。ビーム面積と検出素子出力値が比例すると仮定すると、検出素子ａの出力値と検出素子ｂの出力値の比を取ることで、図１３に示す境界位置と出力比のグラフより、左右方向の二次電子ビームずれ量を算出することができる。また、検出素子ｄに入射される二次電子ビーム７１１ｄによる検出素子ｄの出力値と検出素子ａの出力値の比を取ることで、上下方向のずれ量も同様に算出することができる。
FIG. 14 is a diagram showing the field of
図１５は、上述したずれ量算出手順をまとめたフローチャートである。
まず４本の二次電子ビームを各検出素子で検出する（ステップ８２２）。ここでは、図１に示す照射光学系により半導体基板１に一次電子ビームを照射し、半導体基板１から放出される二次電子ビームを複数の検出素子で検出する。
ステップ８２２で二次電子ビームを検出した各検出素子のうち、二次電子ビームの検出出力が最大となる検出素子を探す（ステップ８２３）。これは、演算処理部３２の信号強度比較部３３で行ってもよいし、Ａ／Ｄ変換部３１と信号強度比較部３３との間に最大検出素子探索部を設けて、検出出力が最大となる検出素子を探してもよい。このとき、最大検出素子探索部は演算処理部３２に含まれる。
FIG. 15 is a flowchart summarizing the above-described deviation amount calculation procedure.
First, four secondary electron beams are detected by each detection element (step 822). Here, the
Of the detection elements that have detected the secondary electron beam in step 822, the detection element that maximizes the detection output of the secondary electron beam is searched for (step 823). This may be performed by the signal
次に、ステップ８２３で抽出された、検出出力が最大となる検出素子の左右方向に隣接する検出素子の出力値を、出力最大の検出素子の出力値と比較する（ステップ８２４）。上述の通り、隣接する検出素子の出力値（信号強度）を比較することによって、二次電子ビームの中心軸位置や焦点を検出することができる。つまり、（数１）に記載した数式によりビーム面積Ｓ７１１ｂを算出し、計算結果に基づいて作成した図１３のような対応表を用いて、比較した隣接検出素子の出力値（信号強度）から二次電子ビーム位置を算出する。このステップは、例えば検出素子の出力値の比較処理を信号強度比較部３３にて行い、二次電子ビーム位置の算出処理を二次電子ビーム位置・焦点算出部３４にて行う。
Next, the output value of the detection element adjacent in the left-right direction of the detection element with the maximum detection output extracted in step 823 is compared with the output value of the detection element with the maximum output (step 824). As described above, by comparing the output values (signal intensity) of adjacent detection elements, the center axis position and focus of the secondary electron beam can be detected. In other words, the beam area S711b is calculated by the mathematical formula described in (Equation 1), and using the correspondence table shown in FIG. 13 created based on the calculation result, the output value (signal intensity) of the adjacent detection element compared is calculated as two. Next electron beam position is calculated. In this step, for example, the output value comparison processing of the detection element is performed by the signal
次に、ステップ８２４による比較結果に基づいて、左右方向の二次電子ビームのずれ量を算出する（ステップ８２５）。具体的には、予め定めた理想の二次電子ビーム位置（検出素子の中心と二次電子ビームの中心軸との相対関係）と、ステップ８２４にて算出した実際の二次電子ビーム位置とを比較してその差分をとり、二次電子ビームの左右方向のずれ量を算出する。このステップは、例えば二次電子ビーム補正量算出部３５にて行う。ここで、理想の二次電子ビーム位置は予め定めたものでなくてもよく、例えば検出素子の位置から任意のタイミングで算出したものを用いてもよい。これにより、左右方向の二次電子ビームのずれ量を算出することができる。
Next, based on the comparison result in step 824, the amount of deviation of the secondary electron beam in the left-right direction is calculated (step 825). Specifically, the ideal secondary electron beam position (relative relationship between the center of the detection element and the central axis of the secondary electron beam) determined in advance and the actual secondary electron beam position calculated in step 824 are obtained. The difference is calculated and the amount of deviation of the secondary electron beam in the left-right direction is calculated. This step is performed by, for example, the secondary electron beam correction
次に、ステップ８２３で抽出した検出出力が最大の検出素子の上下方向に隣接する検出素子の出力値を、出力最大の検出素子の出力値と比較する（ステップ８２６）。ステップ８２４と同様に、（数１）に記載した数式によりビーム面積Ｓ７１１ｂを算出し、計算結果に基づいて作成した図１３のような対応表を用いて、比較した隣接検出素子の出力値（信号強度）から二次電子ビーム位置を算出する。このステップは、例えば検出素子の出力値の比較処理を信号強度比較部３３にて行い、二次電子ビーム位置の算出処理を二次電子ビーム位置・焦点算出部３４にて行う。
Next, the output value of the detection element adjacent in the vertical direction of the detection element having the maximum detection output extracted in step 823 is compared with the output value of the detection element having the maximum output (step 826). Similar to step 824, the beam area S711b is calculated by the mathematical expression described in (Equation 1), and the output values (signals) of the adjacent detection elements compared with each other using the correspondence table shown in FIG. 13 created based on the calculation result. The secondary electron beam position is calculated from the intensity. In this step, for example, the output value comparison processing of the detection element is performed by the signal
そして、ステップ８２６による比較結果に基づいて、上下方向の二次電子ビームのずれ量を算出する（ステップ８２７）。ステップ８２５と同様に、予め定めた理想の二次電子ビーム位置（検出素子の中心と二次電子ビームの中心軸との相対関係）と、ステップ８２６にて算出した実際の二次電子ビーム位置とを比較してその差分をとり、二次電子ビームの上下方向のずれ量を算出する。このステップは、例えば二次電子ビーム補正量算出部３５にて行う。ここで、理想の二次電子ビーム位置は予め定めたものでなくてもよく、例えば検出素子の位置から任意のタイミングで算出したものを用いてもよい。これにより、上下方向の二次電子ビームのずれ量を算出することができる。
Based on the comparison result in step 826, the amount of deviation of the secondary electron beam in the vertical direction is calculated (step 827). As in step 825, the ideal secondary electron beam position (relative relationship between the center of the detection element and the central axis of the secondary electron beam) determined in advance and the actual secondary electron beam position calculated in step 826 And the difference is calculated and the amount of vertical displacement of the secondary electron beam is calculated. This step is performed by, for example, the secondary electron beam correction
ここでは、ステップ８２４において二次電子ビームの左右方向のずれ量を算出した後に、ステップ８２７において上下方向のずれ量を算出しているが、先に上下方向のずれ量を算出してから左右方向のずれ量を算出しても良い。また、ステップ８２４とステップ８２６の信号比較処理を同一の信号強度比較部３３にて並列処理し、同一の二次電子ビーム位置焦点算出部３４にて並列処理した後に、ステップ８２５とステップ８２７のずれ量算出工程を同一の二次電子ビーム補正量算出部３５にて並列処理してもよい。
また、検出素子の左右方向および上下方向それぞれの二次電子ビームずれ量を算出するために、演算処理部を複数個備えた構成としてもよい。その場合は、二次電子ビームの検出出力が最大となる検出素子を探す最大検出素子探索部を共通させて、他の信号強度比較部、二次電子ビーム位置・焦点算出部および二次電子ビーム補正量算出部を２つずつ備えた演算処理部としてもよい。
Here, after calculating the amount of displacement of the secondary electron beam in the left-right direction in step 824, the amount of displacement in the up-down direction is calculated in step 827. The amount of deviation may be calculated. Further, after the signal comparison processing in step 824 and step 826 is processed in parallel by the same signal
Further, in order to calculate the amount of secondary electron beam deviation in each of the horizontal direction and the vertical direction of the detection element, a configuration may be provided in which a plurality of arithmetic processing units are provided. In that case, the maximum detection element search unit that searches for the detection element that maximizes the detection output of the secondary electron beam is shared, and the other signal intensity comparison unit, the secondary electron beam position / focus calculation unit, and the secondary electron beam It is good also as an arithmetic processing part provided with two correction amount calculation parts.
次に、検出素子に入射される二次電子ビームの本数を変更する方法を説明する。 Next, a method for changing the number of secondary electron beams incident on the detection element will be described.
図１６は、検出素子２５ａ〜２５ｃに入射される二次電子ビームの本数を変更する半導体検査装置の概略構成例である。図１との違いは、任意の二次電子ビームを検出素子の視野外に移動させるための二次電子ビーム用偏向器２３を追加した点である。図では二次電子ビーム２０１および２０２のうち、２０１のみが検出素子２５ｂに入射されるように、二次電子ビーム用偏向器２３を二次電子ビーム用変更制御部４２により制御し、２本の二次電子ビーム２０２を検出素子外に移動させる。尚、二次電子ビーム用偏向器２２は主として二次電子ビームを微調整するために使用する。
FIG. 16 is a schematic configuration example of a semiconductor inspection apparatus that changes the number of secondary electron beams incident on the
図１７は、検出素子２５ａ〜２５ｃに入射される二次電子ビームの本数を変更する半導体検査装置の変形例の概略構成図である。図１との違いは、複数の一次電子ビーム１７２、１７２のうち、任意の一次電子ビーム１７１のみを選択して透過させることができるように開口数を変更可能な一次電子ビーム用アパチャアレイ１３１を用いた点である。
これにより半導体基板１に照射される一次電子ビームの本数を変更することができ、半導体基板から発生する二次電子ビームの本数を変更することが可能である。その結果、二次電子ビーム検出素子２５ａ〜２５ｃに入射される二次電子ビームの本数を変更することが可能となる。図では一次電子ビーム１７１のみがアパチャアレイ１３１を透過でき、２本の一次電子ビーム１７２はアパチャアレイ１３１で遮断され、二次電子ビーム２０１のみが検出素子２５ｂに入射される。
＜実施例２＞
本実施例では、図６に示すように、二次電子ビームの中心軸位置が４つの検出素子ａ〜ｂの中心に対して回転している場合の二次電子ビーム調整手順を説明する。
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a modified example of the semiconductor inspection apparatus that changes the number of secondary electron beams incident on the
As a result, the number of primary electron beams applied to the
<Example 2>
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the secondary electron beam adjustment procedure when the center axis position of the secondary electron beam is rotated with respect to the centers of the four detection elements a and b will be described.
図６に示す回転ずれを調整するために、二次電子ビームの中心軸位置をそれぞれ算出し、その結果を基に回転ずれ量を算出することにより、回転ずれ量を補正することができる。
図６に示す二次電子ビーム７１ａを１本のみ検出素子に入射させ、各検出素子ａ〜ｂでそれぞれ検出する。二次電子ビームの中心軸位置は実施例１で説明したように、各検出素子の出力強度を比較することで算出できる。そのため、すべての二次電子ビーム７１ａ〜７１ｄの中心軸位置を算出することで、検出素子に対して回転ずれがあるかどうか判断することができ、回転ずれがある場合には、回転量（回転角度）を算出することができる。
In order to adjust the rotational deviation shown in FIG. 6, the central axis position of the secondary electron beam is calculated, and the rotational deviation amount is calculated based on the result, whereby the rotational deviation amount can be corrected.
Only one
図１８は、二次電子ビームが回転ずれを起こしている場合の回転ずれ量の算出手順を示すフローチャートである。 FIG. 18 is a flowchart showing a calculation procedure of the rotational deviation amount when the secondary electron beam causes rotational deviation.
まず、各二次電子ビームの検出素子への入射位置を算出するために、例えば上述した方法で二次電子ビームの本数を調整し、１本の二次電子ビームのみ検出素子に入射させる（ステップ８３２）。
次に、ステップ８３２により入射された二次電子ビームを各検出素子で検出する（ステップ８３３）。
ステップ８３３において各検出素子で検出した二次電子ビームの信号出力が最大となる検出素子を探す（ステップ８３４）。
ステップ８３４で探した信号出力が最大の検出素子の左右方向に隣接する検出素子の出力値を、信号出力最大の検出素子出力値と比較する（ステップ８３５）
左右方向の二次電子ビームの位置を算出する（ステップ８３６）。ここで、左右方向の二次電子ビームの位置の代わりに、理想的な二次電子ビームの位置と実際の二次電子ビームの位置の左右方向のずれ（相対的な位置関係）を算出してもよい。
次に、信号出力が最大となる検出素子の上下方向に隣接する検出素子の出力値を、信号出力最大の検出素子出力値と比較する（ステップ８３７）。
上下方向の二次電子ビームの位置を算出する（ステップ８３８）。ここで、上下方向の二次電子ビームの位置の代わりに、理想的な二次電子ビームの位置と実際の二次電子ビームの位置の上下方向のずれ（相対的な位置関係）を算出してもよい。
First, in order to calculate the incident position of each secondary electron beam to the detection element, for example, the number of secondary electron beams is adjusted by the method described above, and only one secondary electron beam is incident on the detection element (step 832).
Next, the secondary electron beam incident in
A detection element that maximizes the signal output of the secondary electron beam detected by each detection element in
The output value of the detection element adjacent in the left-right direction of the detection element with the maximum signal output found in
The position of the secondary electron beam in the left-right direction is calculated (step 836). Here, instead of the position of the secondary electron beam in the horizontal direction, the horizontal displacement (relative positional relationship) between the ideal secondary electron beam position and the actual secondary electron beam position is calculated. Also good.
Next, the output value of the detection element adjacent in the vertical direction of the detection element with the maximum signal output is compared with the detection element output value with the maximum signal output (step 837).
The position of the secondary electron beam in the vertical direction is calculated (step 838). Here, instead of the vertical secondary electron beam position, the vertical displacement (relative positional relationship) between the ideal secondary electron beam position and the actual secondary electron beam position is calculated. Also good.
ここで、ステップ８３４〜８３８の工程は図１５のステップ８２３〜８２７の工程とほぼ同じ内容である。
Here, the
ステップ８３２からステップ８３８までのステップをすべての二次電子ビームに対して行い、すべての二次電子ビームに対して位置算出が終了しているかどうか判定する（ステップ８３９）。
完了している（すべての二次電子ビームに対して二次電子ビーム位置の算出が終了している）場合には、ステップ８３６およびステップ８３８にて算出した二次電子ビーム位置から二次電子ビームの回転ずれ量を算出する（ステップ８４０）。
これらのステップにより、回転ずれ量算出を終了する（ステップ８４１）。
ステップ８３９にて未完了と判定された場合には、検出素子に入射させる二次電子ビームを変更し（ステップ８３２）、すべての二次電子ビームの入射位置算出が終了するまでステップ８３２〜８３９を繰り返す。以上の手順により、二次電子ビームが回転した場合の回転ずれ量が算出できる。
If completed (calculation of secondary electron beam positions for all secondary electron beams), the secondary electron beam is calculated from the secondary electron beam positions calculated in step 836 and
Through these steps, calculation of the rotational deviation amount is completed (step 841).
If it is determined in
尚、上記の説明は検出素子に１本ずつ二次電子ビームを入射させる場合について説明したが、同時に複数の二次電子ビームを検出素子に入射させながら二次電子ビーム位置を算出しても構わない。
また、二次電子ビームの左右方向の位置ずれを算出した後に上下方向の位置ずれを算出する方法を説明したが、先に上下方向の位置ずれを算出してから左右方向の位置ずれを算出しても良い。また、ステップ８３６の左右方向の位置ずれとステップ８３８の上下方向の位置ずれの算出とを並列処理してもよい。
In the above description, the case where the secondary electron beam is incident on the detection element one by one has been described. However, the secondary electron beam position may be calculated while a plurality of secondary electron beams are simultaneously incident on the detection element. Absent.
In addition, the method of calculating the vertical position shift after calculating the horizontal position shift of the secondary electron beam has been described. However, the vertical position shift is calculated first, and then the horizontal position shift is calculated. May be. Further, the horizontal position shift in step 836 and the vertical position shift calculation in
また、図１５と同様に、ステップ８３５および８３７の隣接検出素子の信号出力強度を比較する処理は、図１の信号強度比較部３３にて行い、ステップ８３６および８３８の二次電子ビームの位置を算出する処理は、図１の二次電子ビーム位置・焦点算出部３４または二次電子ビーム位置・焦点算出部３５にて行ってもよい。
＜実施例３＞
本実施例では、図7に示すように、二次電子ビームの中心軸の間隔が検出素子の視野中心間隔からずれた場合の二次電子ビーム調整手順を説明する。調整は二次電子ビームを１本ずつ検出素子に照射し、各検出素子の出力値を比較することで可能である。
Similarly to FIG. 15, the processing for comparing the signal output intensities of the adjacent detection elements in
<Example 3>
In this embodiment, as shown in FIG. 7, the secondary electron beam adjustment procedure when the distance between the central axes of the secondary electron beams is deviated from the visual field center distance of the detection element will be described. Adjustment is possible by irradiating the detection elements one by one with the secondary electron beam and comparing the output values of the detection elements.
まず図７に示す二次電子ビーム７１２ａ〜７１２ｄのように、二次電子ビーム中心軸間隔が検出素子の視野中心間隔よりも広い場合についてのビーム調整方法を説明する。この場合、４本の二次電子ビームのすべてについて、二次電子ビームの一部が検出素子の視野外に外れるため、検出素子出力は低下する。検出素子外へのずれ量を算出するために、図１２においてビームに対応する検出素子を検出素子ｂとし、素子に入射される二次電子ビーム領域を領域７１１ｂ（斜線部）とする。
また、検出素子外の領域を図１２における検出素子ａの視野とし、検出素子外の二次電子ビーム領域を領域７１１ａとして考える。このときビームに対応する検出素子に入射される二次電子ビーム領域７１１ｂの面積は、（数１）で計算でき、これは二次電子ビーム密度が一定と仮定すると検出素子出力値に比例する。これより、二次電子ビームがすべて検出素子で検出された時の検出素子出力の最大値と、検出素子外に二次電子ビームがずれた時の検出素子出力値の比を取ることで、図１３を用いて二次電子ビームの検出素子外へのずれ量を算出可能である。
First, a description will be given of a beam adjustment method in the case where the secondary electron beam center axis interval is wider than the visual field center interval of the detection element as in the
Further, an area outside the detection element is considered as a field of view of the detection element a in FIG. 12, and a secondary electron beam area outside the detection element is considered as an
次に図７に示す二次電子ビーム７１３ａ〜７１３ｄのように、二次電子ビーム中心軸間隔が検出素子の視野中心間隔よりも狭い場合についてビームを調整する方法を説明する。この場合、４本の二次電子ビームのすべてについて、ビームの一部が隣接する検出素子に混入するため、隣接する検出素子に出力が発生する。二次電子ビームの隣接検出素子へのずれ量を算出するために、図１２において、ビームに対応する検出素子を検出素子ａとし、素子に入射される二次電子ビーム領域を領域７１１ａとする。
また、隣接素子を図の検出素子ｂとし、二次電子ビーム混入領域を領域７１１ｂ（斜線部）として考える。このとき隣接素子に入射される二次電子ビーム領域７１１ｂの面積は、（数１）で計算でき、これは二次電子ビーム密度が一定と仮定すると検出素子出力値と比例する。これより、二次電子ビームがすべて検出素子ａで検出された時の検出素子出力の最大値と、二次電子ビーム混入により発生する隣接検出素子の出力値の比を取ることで、図１３を用いて二次電子ビームの隣接素子方向へのずれ量を算出可能である。
Next, a description will be given of a method of adjusting the beam when the secondary electron beam center axis interval is narrower than the visual field center interval of the detection element as in the
Further, an adjacent element is considered as a detection element b in the figure, and a secondary electron beam mixed region is considered as a
図１９は、二次電子ビームの中心間隔ずれ量を算出する手順を示すフローチャートである。 FIG. 19 is a flowchart showing a procedure for calculating the center interval deviation amount of the secondary electron beam.
まず、１本ずつ二次電子ビームを検出素子に入射させる（ステップ８５２）。
各検出素子で検出した出力値を保存する（ステップ８５３）。これは、例えば図１の演算処理部３２にて保存してもよいし、演算処理部３２以外に検出素子２５ａ〜２５ｃからの出力を保存する保存部を備えた構成としてもよい。
すべての二次電子ビームに対して検出が完了したかどうか判定する（ステップ８５４）。未完了の（検出が完了していない二次電子ビームがある）場合には、完了（すべての二次電子ビームについて検出が終了）するまで、ステップ８５２〜８５４を繰り返す。完了の場合にはステップ８５５に進む。
First, a secondary electron beam is incident on the detection element one by one (step 852).
The output value detected by each detection element is stored (step 853). This may be stored, for example, in the
It is determined whether the detection is completed for all the secondary electron beams (step 854). If incomplete (there are secondary electron beams for which detection has not been completed), steps 852 to 854 are repeated until completion (detection is completed for all secondary electron beams). If completed, go to
次に、すべての二次電子ビームに対して、隣接検出素子への混入があるかどうかを判定する（ステップ８５５）。検出素子ａに入射される二次電子ビーム領域７１１ａと検出素子ｂに入射される二次電子ビーム領域７１１ｂとを算出し、二次電子ビームがすべて検出素子ａで検出された時の検出素子出力の最大値と比較することで、隣接検出素子への混入の有無を判断することができる。このステップは、例えば図１の二次電子ビーム位置・焦点算出部３４で行う。
すべての二次電子ビームが隣接素子に混入している場合には、二次電子ビーム中心軸が内側方向にずれているため、隣接素子への二次電子ビーム混入の割合から二次電子ビーム中心軸の内側へのずれ量を算出する（ステップ８５６）。具体的には、（数１）で計算した二次電子ビーム領域７１１ｂの面積に基づき算出する隣接検出素子の出力値と二次電子ビームがすべて検出素子ａで検出されたときの検出素子出力の最大値とを比較して、比を取ることで、二次電子ビームの隣接素子方向へのずれ量を算出することができる。このステップは、例えば図１の二次電子ビーム補正量算出部３５にて行う。
Next, it is determined whether or not all the secondary electron beams are mixed into adjacent detection elements (step 855). The secondary
When all the secondary electron beams are mixed in the adjacent element, the secondary electron beam center axis is shifted inward, so the secondary electron beam center is calculated from the ratio of the secondary electron beam mixed into the adjacent element. The amount of deviation to the inside of the shaft is calculated (step 856). Specifically, the output value of the adjacent detection element calculated based on the area of the secondary
一方、ステップ８５５において少なくとも１本以上の二次電子ビームに対して隣接検出素子への混入がない場合には、ステップ８５７にて次の判定を行う。ステップ８５７では、それぞれの二次電子ビームに対応する検出素子で、二次電子ビームが検出素子内にすべて入射されたときの出力値と比べ現在の出力値が低下しているかどうか判定する。すべての二次電子ビームの該検出素子出力が低下している場合には、二次電子ビーム中心軸が外側にずれているため、検出素子出力の低下の割合から二次電子ビーム中心軸の外側へのずれ量を算出する（ステップ８５８）。このステップは、例えば図１の二次電子ビーム補正量算出部３５にて行う。
On the other hand, if at least one or more secondary electron beams are not mixed in the adjacent detection element in
ステップ８５７にて少なくとも一個以上の検出素子出力が低下していない場合には、ステップ８５９にて二次電子ビーム中心軸間隔のずれは無い、あるいは中心軸間隔以外のずれがあると判断される。以上の手順により、二次電子ビーム中心軸の間隔ずれ量を算出することが可能である。
If the output of at least one detection element has not decreased in
尚、上記の説明は検出素子に１本ずつ二次電子ビームを入射させる場合について説明したが、同時に複数の二次電子ビームを検出素子に入射させながら二次電子ビーム位置を算出しても構わない。
＜実施例４＞
本実施例では、図８に示すように、１本の二次電子ビームのみ中心軸位置がずれた場合の二次電子ビーム調整手順を説明する。調整は二次電子ビームを１本ずつ検出素子に照射し、各検出素子の出力値を比較することで可能である。
In the above description, the case where the secondary electron beam is incident on the detection element one by one has been described. However, the secondary electron beam position may be calculated while a plurality of secondary electron beams are simultaneously incident on the detection element. Absent.
<Example 4>
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the secondary electron beam adjustment procedure when the center axis position is shifted by only one secondary electron beam will be described. Adjustment is possible by irradiating the detection elements one by one with the secondary electron beam and comparing the output values of the detection elements.
図８において、１本の二次電子ビーム７１４ｂが検出素子７２ｂの視野外にずれた場合のビーム調整方法を説明する。この場合には、該当する検出素子の出力のみが低下するため、低下量から二次電子ビーム中心軸のずれ量を算出できる。検出素子外へのずれ量を算出するために、図１２において、ビームに対応する検出素子を検出素子ｂとし、素子に入射される二次電子ビーム領域を領域７１１ｂ（斜線部）とする。
また、検出素子外の領域を図１２における検出素子ａの視野とし、検出素子外の二次電子ビーム領域を領域７１１ａとして考える。このときビームに対応する検出素子に入射される二次電子ビーム領域７１１ｂの面積は、（数１）で計算でき、これは二次電子ビーム密度が一定と仮定すると検出素子出力値に比例する。これより、二次電子ビームがすべて検出素子で検出された時の検出素子出力の最大値と、検出素子外に二次電子ビームがずれた時の検出素子出力値の比を取ることで、図１３を用いて二次電子ビームの検出素子外へのずれ量を算出可能である。
In FIG. 8, a beam adjustment method when one
Further, an area outside the detection element is considered as a field of view of the detection element a in FIG. 12, and a secondary electron beam area outside the detection element is considered as an
次に図８において、１本の二次電子ビーム７１５ｂが隣接する検出素子７２ｃに混入した場合のビーム調整方法を説明する。この場合には、二次電子ビーム７１５ｂに対応する検出素子７２ｂの出力が低下し、かつビームが混入した隣接検出素子７２ｃにおいて出力値が発生する。この低下量あるいは隣接素子の混入量から二次電子ビーム中心軸のずれ量を算出できる。二次電子ビームの隣接検出素子へのずれ量を算出するために、図１２において、ビームに対応する検出素子に入射される二次電子ビーム領域を領域７１１ａとする。
また、隣接素子の二次電子ビーム混入領域を領域７１１ｂ（斜線部）として考える。このとき該検出素子に入射される二次電子ビーム領域７１１ｂの面積は、（数１）で計算でき、これは二次電子ビーム密度が一定と仮定すると、検出素子出力値に比例する。これより、二次電子ビームがすべて検出素子ａで検出されたときの検出素子出力の最大値と、二次電子ビーム混入により発生する隣接検出素子の出力値の比を取ることで、図１３を用いて二次電子ビームの隣接素子方向へのずれ量を算出可能である。
Next, referring to FIG. 8, a beam adjustment method when one
Further, a secondary electron beam mixed region of an adjacent element is considered as a
図２０は、二次電子ビームの中心軸位置ずれ量を算出する手順を示すフローチャートである。 FIG. 20 is a flowchart showing a procedure for calculating the amount of deviation of the center axis position of the secondary electron beam.
まず１本ずつ二次電子ビームを検出素子に入射させる（ステップ８６２）。
各検出素子で検出した出力値を保存する（ステップ８６３）。これは、例えば図１の演算処理部３２にて保存してもよいし、演算処理部３２以外に検出素子２５ａ〜２５ｃからの出力を保存する保存部を備えた構成としてもよい。
保存された出力値のうち、隣接検出素子への二次電子ビーム混入があるかどうか判定する（ステップ８６４）。二次電子ビームの隣接検出素子への混入の有無は、図１９のステップ８５５と同様に行えばよい。これは例えば、図１の二次電子ビーム位置・焦点算出部３４にて行う。
First, a secondary electron beam is incident on the detection element one by one (step 862).
The output value detected by each detection element is stored (step 863). This may be stored, for example, in the
It is determined whether there is a secondary electron beam mixed in the adjacent detection element among the stored output values (step 864). Whether or not the secondary electron beam is mixed into the adjacent detection element may be determined in the same manner as in
混入がある場合には、二次電子ビームの隣接検出素子方向へのずれ量を算出し（ステップ８６５）、次のステップ８６９に進む。二次電子ビームの隣接検出素子方向へのずれ量の算出は、図１５のステップ８２５および８２７と同様に行えばよい。これは例えば、図１の二次電子ビーム補正量算出部３５にて行う。
ステップ８６４にて隣接検出素子への混入がないと判定された場合には、二次電子ビームに対応する検出素子の出力が、二次電子ビームが検出素子内にすべて入射された時の出力値と比べて低下しているかどうか判定する（ステップ８６６）。
If there is contamination, the amount of deviation of the secondary electron beam toward the adjacent detection element is calculated (step 865), and the process proceeds to the
If it is determined in
素子出力が低下している場合には、検出素子出力の低下の割合から二次電子ビーム中心軸の外側へのずれ量を算出する（ステップ８６７）。これは例えば、図１の二次電子ビーム補正量算出部３５にて行う。
次のステップ８６９に進む。一方、ステップ８６６にて検出素子出力が低下していないと判定された場合には、二次電子ビームのずれは無いと判断され（ステップ８６８）、次のステップ８６９に進む。
If the element output has decreased, the amount of deviation to the outside of the secondary electron beam central axis is calculated from the rate of decrease in the detection element output (step 867). This is performed, for example, by the secondary electron beam
Proceed to the
ステップ８６９では、すべての二次電子ビームに対してずれ量の算出が完了したかどうか判定し、未完了の場合には完了するまで、ステップ８６２〜８６９を繰り返す。完了の場合には二次電子ビーム中心軸ずれ量算出が終了となる（ステップ８７０）。以上の手順により、二次電子ビーム中心軸のずれ量を算出することが可能である。
In
尚、上記の説明は検出素子に１本ずつ二次電子ビームを入射させる場合について説明したが、同時に複数の二次電子ビームを検出素子に入射させながら二次電子ビーム位置を算出しても構わない。
＜実施例５＞
本実施例では、図９に示すように、二次電子ビームの焦点がずれた場合の二次電子ビーム調整手順を説明する。
In the above description, the case where the secondary electron beam is incident on the detection element one by one has been described. However, the secondary electron beam position may be calculated while a plurality of secondary electron beams are simultaneously incident on the detection element. Absent.
<Example 5>
In this embodiment, as shown in FIG. 9, the secondary electron beam adjustment procedure when the focus of the secondary electron beam is shifted will be described.
焦点ずれがある場合には、図９に示すように、二次電子ビームは隣接した検出素子に混入し、かつ検出素子外にもはみ出す。焦点ずれ量の算出は、これらを判定して行う。 When there is a defocus, as shown in FIG. 9, the secondary electron beam is mixed in the adjacent detection element and protrudes outside the detection element. The defocus amount is calculated by determining these.
図２１および図２２は、焦点ずれと検出素子との関係を示す説明図である。図２１および図２２に示すように、二次電子ビームの検出素子入射面における半径をｒ、検出素子の視野長を縦横共に２Ｌとする。Ｌとｒの関係から、Ｌ≦ｒ≦２１／２Ｌと２１／２Ｌ＜ｒの二つの場合に分け、焦点ずれ算出をビームの隣接素子への混入面積から求める方法を説明する。 21 and 22 are explanatory diagrams showing the relationship between the defocus and the detection element. As shown in FIGS. 21 and 22, the radius of the secondary electron beam at the incident surface of the detection element is r, and the field length of the detection element is 2L in both length and width. Based on the relationship between L and r, a method of obtaining the defocus calculation from the area where the beam is mixed into the adjacent element will be described by dividing into two cases of L ≦ r ≦ 2 1/2 L and 2 1/2 L <r.
まず、Ｌ≦ｒ≦２１／２Ｌの場合には、焦点ずれは図２１に示すようになる。つまり、各検出素子の４隅は二次電子ビームが入射されない領域が残る。ここで左上の二次電子ビームａを代表として、二次電子ビームａが隣接する検出素子ｂに混入するビームの面積を求める。 First, in the case of L ≦ r ≦ 2 1/2 L, the defocus is as shown in FIG. That is, regions where no secondary electron beam is incident remain at the four corners of each detection element. Here, using the upper left secondary electron beam a as a representative, the area of the beam mixed with the adjacent detection element b by the secondary electron beam a is obtained.
図２３は、二次電子ビームａと検出素子視野の関係を示す説明図である。検出素子ｂの視野７２ｂに混入するビーム領域７１１ｂの面積（斜線部）をＳ７１１ｂと表記すると、Ｓ７１１ｂは数１においてｓ＝Ｌとした場合に等しく、次式となる。
（数２）
次に、２１／２Ｌ＜ｒの場合には、焦点ずれは図２２に示すようになり、二次電子ビームは一つの検出素子視野をはみ出して入射される。ここで左上の二次電子ビームａを代表として、二次電子ビームａが隣接する検出素子ｂに混入するビームの面積を求める。
FIG. 23 is an explanatory diagram showing the relationship between the secondary electron beam a and the detection element field of view. If the area of the
(Equation 2)
Next, in the case of 2 1/2 L <r, the defocus becomes as shown in FIG. 22, and the secondary electron beam enters one detection element field of view and enters. Here, using the upper left secondary electron beam a as a representative, the area of the beam mixed with the adjacent detection element b by the secondary electron beam a is obtained.
図２４、図２５は、二次電子ビームａと検出素子視野の関係を示す説明図である。検出素子ｂの視野７２ｂに混入する二次電子ビームａの領域は、図２４の斜線部７１１ｂとなる。ここで、この面積をＳ７１１ｂと表記し、この面積を求める。面積を求めるために、図２５のように、二次電子ビームａのビーム領域を二つに分けて考える。まず図２５の格子模様で示したビーム領域７４の面積Ｓ７4を求める。この面積Ｓ７4は、数１においてｓ＝Ｌとした場合に等しく、次式となる。
（数３）
次に、図２５の横縞模様で示したビーム領域７５の面積Ｓ７５を求める。この面積はビーム半円の面積から数３で求めたＳ７4の面積を引き、さらにそれを半分にして求めることができ、
（数４）
となる。検出素子ｂに混入するビーム面積をＳ７１１ｂは、数４で求めた面積Ｓ７５から一辺長Ｌの正方形面積を引き、さらにそれを倍にすれば求めることができ、
（数５）
で計算することができる。
24 and 25 are explanatory diagrams showing the relationship between the secondary electron beam a and the detection element field of view. A region of the secondary electron beam a mixed in the
(Equation 3)
Next, an area S 75 of the
(Equation 4)
It becomes. The beam area mixed in the detection element b S 711 b can be obtained by subtracting a square area of one side length L from the area S 75 obtained by Equation 4 and further doubling it.
(Equation 5)
Can be calculated with
二次電子ビーム内の荷電粒子密度を一定とすると、検出素子出力は検出素子に入射される二次電子ビームの面積に比例する。二次電子ビームの全領域が検出素子で検出された時に得られる検出素子出力を１とすると、検出素子にビームの一部が入射されたときの出力は、全ビーム面積と検出素子に入射された面積の比で算出できる。つまり、図２３および図２４で示したように、二次電子ビームａが、検出素子ｂに混入したときの検出素子ｂの出力Ｖｂは、数２あるいは数５で求めたビーム混入面積Ｓ７１１ｂと全ビーム面積の比となる。
（数６）
図２６は、二次電子ビーム半径と隣接素子への混入率の関係を示す図である。二次電子ビーム半径ｒに対する検出素子の一辺の半分の長さＬの比と、検出素子ｂに入射されるビームの面積と全ビーム面積との比、あるいは、検出素子ｂの出力とビーム全領域が検出された時の最大出力の比である。
このグラフより、検出素子ｂで検出される出力からビーム半径を求めることができる。例えば、出力比０．１のときのビーム半径ｒは１．４５Ｌであることがグラフより読み取れる。以上より、隣接検出素子への混入の割合からビーム半径を求めることができ、これより焦点ずれ量を算出できる。
When the charged particle density in the secondary electron beam is constant, the detection element output is proportional to the area of the secondary electron beam incident on the detection element. When the detection element output obtained when the entire area of the secondary electron beam is detected by the detection element is 1, the output when a part of the beam is incident on the detection element is incident on the entire beam area and the detection element. It can be calculated by the ratio of the area. That is, as shown in FIG. 23 and FIG. 24, the output V b of the detection element b when the secondary electron beam a is mixed into the detection element b is the beam mixing area S 711b obtained by Expression 2 or Expression 5. And the ratio of the total beam area.
(Equation 6)
FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the radius of the secondary electron beam and the mixing rate into adjacent elements. The ratio of the length L of the half of one side of the detection element to the secondary electron beam radius r and the ratio of the area of the beam incident on the detection element b to the total beam area, or the output of the detection element b and the entire beam area Is the ratio of the maximum output when is detected.
From this graph, the beam radius can be obtained from the output detected by the detection element b. For example, it can be seen from the graph that the beam radius r when the output ratio is 0.1 is 1.45L. From the above, the beam radius can be obtained from the mixing ratio into the adjacent detection element, and the defocus amount can be calculated from this.
図２７は、二次電子ビームの焦点ずれ量を算出する手順を示すフローチャートである。 FIG. 27 is a flowchart showing a procedure for calculating the defocus amount of the secondary electron beam.
まず１本ずつ二次電子ビームを検出素子に入射させ（ステップ８７２）、各検出素子で検出した出力値を保存する（ステップ８７３）。これは、例えば図１の演算処理部３２にて保存してもよいし、演算処理部３２以外に検出素子２５ａ〜２５ｃからの出力を保存する保存部を備えた構成としてもよい。
次に、すべての二次電子ビームに対して検出が完了したかどうか判定し（ステップ８７４）、未完了の場合にはすべての二次電子ビームにおいて検出が完了するまで、ステップ８７２〜８７４を繰り返す。完了の場合にはステップ８７５に進む。
First, a secondary electron beam is incident on the detection elements one by one (step 872), and the output value detected by each detection element is stored (step 873). This may be stored, for example, in the
Next, it is determined whether or not the detection is completed for all the secondary electron beams (step 874). If the detection is not completed, steps 872 to 874 are repeated until the detection is completed for all the secondary electron beams. . If completed, go to
ステップ８７５では、二次電子ビームの隣接検出素子への混入があるかどうか、すべての二次電子ビームに対して判定する。混入がある場合にはステップ８７６、無い場合にはステップ８７７に進む。二次電子ビームの隣接検出素子への混入の有無は、図１９のステップ８５５と同様に行えばよい。これは例えば、図１の二次電子ビーム位置・焦点算出部３４にて行う。
In
ステップ８７６では、各二次電子ビームに対して、各検出素子の出力合計を計算し、その合計が１であるかどうか判定する。ここで出力１とは、二次電子ビームをすべて検出素子で検出した際に発生する出力である。出力合計が１のときはステップ８７７、合計が１ではない時はステップ８７８に進む。これは例えば、図１の信号強度比較部３３または二次電子ビーム位置・焦点算出部３４で行えばよい。
In
ステップ８７８では、焦点ずれが発生している場合であり、二次電子ビームの隣接素子への混入の割合から二次電子ビームの半径および焦点ずれ量を算出し、処理を終了する（ステップ８７９）。二次電子ビームの半径および焦点ずれ量の算出は上述の方法により行えばよく、このステップは例えば図１の二次電子ビーム補正量算出部３５にて行う。
Step 878 is a case where a defocus has occurred. The radius of the secondary electron beam and the amount of defocus are calculated from the mixing ratio of the secondary electron beam to the adjacent elements, and the process is terminated (step 879). . The radius of the secondary electron beam and the defocus amount may be calculated by the above-described method, and this step is performed by, for example, the secondary electron beam correction
一方ステップ８７７は、焦点ずれが無い場合であり、そのまま焦点ずれ算出を終了する（ステップ８７９）。以上の手順により、二次電子ビームの焦点ずれ量を算出することが可能である。
On the other hand,
尚、上記の説明は検出素子に１本ずつ二次電子ビームを入射させる場合について説明したが、同時に複数の二次電子ビームを検出素子に入射させながら二次電子ビーム位置を算出しても構わない。
＜実施例６＞
本実施例は二次電子ビームの中心軸位置を算出する方法を提供する。実施例１において図１０〜図１３を用いて説明した中心軸位置算出方法は、隣接素子への二次電子ビームの混入量から現在の中心軸ずれ量を算出し、そのずれ量から検出素子中心と一致するように二次電子ビーム中心軸の位置を移動させる方法である。
In the above description, the case where the secondary electron beam is incident on the detection element one by one has been described. However, the secondary electron beam position may be calculated while a plurality of secondary electron beams are simultaneously incident on the detection element. Absent.
<Example 6>
The present embodiment provides a method for calculating the center axis position of the secondary electron beam. The center axis position calculation method described with reference to FIGS. 10 to 13 in the first embodiment calculates the current center axis deviation amount from the amount of secondary electron beam mixed into the adjacent element, and detects the center of the detection element from the deviation amount. This is a method of moving the position of the central axis of the secondary electron beam so as to match.
図２８は、二次電子ビームの中心軸位置を算出する方法の変形例である。図２８に示すように、すべての検出素子の出力が等しくなる位置（４つの検出素子の中心位置）に二次電子ビーム中心軸位置を移動させ、その移動量から中心軸位置を算出する方法であり、高精度な位置算出が可能となる。 FIG. 28 is a modification of the method for calculating the center axis position of the secondary electron beam. As shown in FIG. 28, the secondary electron beam central axis position is moved to a position where the outputs of all the detection elements are equal (center positions of the four detection elements), and the central axis position is calculated from the movement amount. Yes, highly accurate position calculation is possible.
図２９は、中心軸位置算出手順を示すフローチャートである。 FIG. 29 is a flowchart showing a central axis position calculation procedure.
まず１本ずつ二次電子ビームを検出素子に入射させる（ステップ８８２）。
各検出素子で検出した出力値を保存する（ステップ８８３）。これは、例えば図１の演算処理部３２にて保存してもよいし、演算処理部３２以外に検出素子２５ａ〜２５ｃからの出力を保存する保存部を備えた構成としてもよい。
次に各検出素子の信号出力強度がすべて等しいかどうか判定する（ステップ８８４）。信号出力強度の比較は、例えば図１の信号強度比較部３３にて行う。
First, a secondary electron beam is incident on the detection element one by one (step 882).
The output value detected by each detection element is stored (step 883). This may be stored, for example, in the
Next, it is determined whether or not the signal output intensities of the detection elements are all equal (step 884). The comparison of the signal output intensity is performed by, for example, the signal
ステップ８８４にて等しくないと判断された場合には、二つ以上の検出素子で二次電子ビームを検出したかどうかを判定する（ステップ８８５）。これは、例えば図１の信号強度比較部３３にて行う。
If it is determined in step 884 that they are not equal, it is determined whether or not a secondary electron beam has been detected by two or more detection elements (step 885). This is performed, for example, by the signal
二つ以上の素子で検出された場合には、図１０のビーム７１８で示すように、二次電子ビームが複数の検出素子に入射されている状態であるため、検出素子間の出力比から二次電子ビームを４つの素子の中心に移動するための移動量を算出する（ステップ８８６）。この移動量は、二次電子ビームを検出した複数の検出素子の検出結果に基づいて、図１３のような対応表を用いることで算出できる。これは、例えば図１の二次電子ビーム補正量算出部３５にて行う。
When two or more elements are detected, as indicated by a
ステップ８８５にて、二つ以上の素子で検出していないと判断された場合には、現在の二次電子ビームは図１０のビーム７１７で示ように、一つの検出素子からビームがはみ出す位置にあることが分かる。このときは二次電子ビームを４つの素子の中心に近付けるために、検出素子視野の１辺の長さの１／２を移動量に設定する（ステップ８８７）。これは例えば、図１の二次電子ビーム補正量算出部３５にて、移動量を設定すればよい。
If it is determined in
ステップ８８６あるいは８８７で設定された二次電子ビームの移動量を基にビームを移動させ、再びステップ８８３にて各検出素子の出力を検出する。これらのステップ８８２〜８８７までの動作を、ステップ８８４にて各検出素子の出力が等しいと判断されるまで繰り返す。ステップ８８４にて等しいと判断された場合には、図２８に示すように、現在の二次電子ビーム位置は４つの素子の中心に位置しているため、この位置からビーム位置補正後の目標位置までの移動量を算出する（ステップ８８８）。これは例えば、図１の二次電子ビーム補正量算出部３５にて、移動量を算出すればよい。
The beam is moved based on the movement amount of the secondary electron beam set in
ステップ８８９では、すべての二次電子ビームに対して移動量が算出されたかどうか判定し、未完了の場合にはステップ８８２〜８８９の動作を繰り返す。完了の場合にはこれで算出終了となる（ステップ８９０）。以上の手順により、二次電子ビームの位置ずれを補正する。
In
尚上記の説明は検出素子に１本ずつ二次電子ビームを入射させる場合について説明したが、同時に複数の二次電子ビームを検出素子に入射させながら二次電子ビーム位置を算出しても構わない。
＜実施例７＞
本実施例では、図４〜９に示す二次電子ビームずれが混在した場合の、二次電子ビーム調整方法を提供する。まず二次電子ビームごとに位置合わせを行い、その後焦点合わせを行う。これをすべての二次電子ビームに対して実施する。
In the above description, the case where the secondary electron beam is incident on the detection element one by one has been described. However, the secondary electron beam position may be calculated while simultaneously causing a plurality of secondary electron beams to be incident on the detection element. .
<Example 7>
The present embodiment provides a secondary electron beam adjusting method in the case where the secondary electron beam deviations shown in FIGS. First, alignment is performed for each secondary electron beam, and then focusing is performed. This is performed for all secondary electron beams.
図３０は、二次電子ビーム調整手順を示すフローチャートである。図のステップ９０２〜９０８はビーム位置合わせの手順であり、ステップ９０９〜９１２はビーム焦点合わせの手順である。
FIG. 30 is a flowchart showing a secondary electron beam adjustment procedure.
まず１本ずつ二次電子ビームを検出素子に入射させ（ステップ９０２）、各検出素子で検出した出力値を保存する（ステップ９０３）。次に各検出素子の出力がすべて等しいかどうか判定し（ステップ９０４）、等しくないと判断された場合には、二つ以上の検出素子で二次電子ビームを検出したかどうか判定する（ステップ９０５）。ここで二つ以上の素子で検出された場合には、図１０の二次電子ビーム７１８で示すように、二次電子ビームが複数の検出器に入射されている状態であるため、検出素子間の出力比から二次電子ビームを４つの素子の中心に移動するための移動量を算出する（ステップ９０６）。
ステップ９０５の判定で、二つ以上の素子で検出していないと判断された場合には、図１０のビーム７１７で示すように、一つの検出素子からビームがはみ出す位置にある。このときは二次電子ビームを４つの素子の中心に近付けるために、検出素子視野の１辺の長さの１／２を移動量に設定する（ステップ９０７）。ステップ９０６あるいは９０７で設定された二次電子ビームの移動量を基にビームを移動させ、再びステップ９０３にて各検出素子の出力を検出する。これらのステップ９０２〜９０７までの動作を、ステップ９０４にて各検出素子の出力が等しいと判断されるまで繰り返す。
ステップ９０４にて等しいと判断された場合には、図２８に示ように、現在の二次電子ビーム位置は４つの素子の中心に位置しているため、この位置から検出素子中心位置にまでの移動量を算出しビームを移動させる（ステップ９０８）。このとき二次電子ビームは図１０のビーム７１６で示す位置となる（ビームａの場合）。
First, a secondary electron beam is incident on the detection elements one by one (step 902), and the output value detected by each detection element is stored (step 903). Next, it is determined whether or not the outputs of the detection elements are all equal (step 904). If it is determined that they are not equal, it is determined whether or not secondary electron beams are detected by two or more detection elements (step 905). ). When two or more elements are detected, the secondary electron beams are incident on a plurality of detectors as indicated by the
If it is determined in
If it is determined in step 904 that they are equal, the current secondary electron beam position is located at the center of the four elements as shown in FIG. The amount of movement is calculated and the beam is moved (step 908). At this time, the secondary electron beam is at a position indicated by a
次に、再び各検出素子で検出した出力値を保存する（ステップ９０９）。その後、二次電子ビームの隣接検出素子への混入があるかどうか判定し（ステップ９１０）、混入がある場合には二次電子ビームの隣接素子への混入の割合から二次電子ビームの半径を算出し、検出素子内に収まるようにビーム半径を調整する（ステップ９１１）。その後、各検出素子の出力を再度検出し保存する（ステップ９０９）。これらのステップ９０９〜９１１を、ステップ９１０で隣接素子への混入が無いと判断されるまで繰り返す。
混入が無いと判断された場合には、焦点が合ったと判定され（ステップ９１２）、次のステップ９１３に進む。
Next, the output value detected by each detection element is stored again (step 909). Thereafter, it is determined whether or not the secondary electron beam is mixed into the adjacent detection element (step 910). If there is mixing, the radius of the secondary electron beam is determined from the ratio of the secondary electron beam mixed into the adjacent element. The beam radius is calculated and adjusted so as to be within the detection element (step 911). Thereafter, the output of each detection element is detected again and stored (step 909). These
If it is determined that there is no contamination, it is determined that the image is in focus (step 912), and the process proceeds to the
ステップ９１３では、すべての二次電子ビームに対して調整が完了したかどうか判定し、未完了の場合には完了するまで、ステップ９０２〜９１３の動作を繰り返す。完了の場合にはこれで調整終了となる（ステップ９１４）。以上の手順により、一般的な様々な二次電子ビームずれが混在する際の、二次電子ビーム調整が行える。
In
尚、上記の説明は検出素子に１本ずつ二次電子ビームを入射させる場合について説明したが、同時に複数の二次電子ビームを検出素子に入射させながら二次電子ビーム位置を算出しても構わない。 In the above description, the case where the secondary electron beam is incident on the detection element one by one has been described. However, the secondary electron beam position may be calculated while a plurality of secondary electron beams are simultaneously incident on the detection element. Absent.
また、ここでは、ビーム位置合わせとビーム焦点合わせの一例を組み合わせてビーム調整を行う一例を示したが、例えば、図６の二次電子ビームの中心軸位置が回転する場合の調整フローである図１８、図７の二次電子ビームの中心軸の間隔が検出素子の視野中心間隔からずれた場合調整フローである図１９、図８の１本の二次電子ビームのみ中心軸位置がずれた場合の二次電子ビーム調整フローである図２０、図２１の二次電子ビームの焦点ずれが起きた場合の調整フローである図２７等の各二次電子ビーム調整フローを組み合わせた二次電子ビーム調整を行ってもよい。この場合の調整フローの組み合わせ方は、ユーザ教示により行ってもよいし、より致命度の高い二次電子ビームずれの種類を選択して、該二次電子ビームずれの種類に応じた調整フローに基づき調整を行ってもよい。
＜実施例８＞
本実施例では、検出素子表面に付着したコンタミネーション（異物、欠陥等）による検出感度低下を抑制する方法を提供する。
Also, here, an example of performing beam adjustment by combining an example of beam alignment and beam focusing has been shown. For example, FIG. 6 is an adjustment flow when the central axis position of the secondary electron beam in FIG. 6 rotates. 18. When the distance between the center axes of the secondary electron beams in FIG. 7 is shifted from the center distance of the visual field of the detection element. When the position of the center axis is shifted in only one secondary electron beam in FIGS. 20 and FIG. 21, which is the secondary electron beam adjustment flow of FIG. 21, and the secondary electron beam adjustment in which the secondary electron beam adjustment flows of FIG. May be performed. In this case, the adjustment flow may be combined according to user instruction, or the type of secondary electron beam deviation having a higher fatality is selected, and the adjustment flow according to the type of secondary electron beam deviation is selected. Adjustments may be made based on this.
<Example 8>
The present embodiment provides a method for suppressing a decrease in detection sensitivity due to contamination (foreign matter, defects, etc.) adhering to the detection element surface.
図３１は、二次電子ビームと検出素子とコンタミネーションの関係を示した図である。図３１に示すように、検出素子表面７２に付着したコンタミネーション７３を避けた位置に二次電子ビーム７１を移動させ、検出感度低下を抑制する。以下、コンタミネーションを避ける方法を説明する。コンタミネーションを避けるために二次電子ビームを移動させ、検出素子の出力が最大となるビーム照射位置を決定する。この際、移動させる二次電子ビームは隣接検出素子への混入が発生しない範囲で移動させることが望ましいが、コンタミネーションが素子中央付近にあり隣接素子への混入が避けられない場合には、混入量も考慮したうえで、検出器出力を最大とするために隣接素子への混入する位置にビームを移動させたとしても構わない。
FIG. 31 is a diagram showing a relationship between a secondary electron beam, a detection element, and contamination. As shown in FIG. 31, the
また、事前にコンタミネーションの位置が分かっていれば、本発明の二次電子ビーム調整において、コンタミネーションを避けた位置にビームを調整することも可能である。
＜実施例９＞
本実施例では、検出素子からＡ／Ｄ変換部までの別の構成例、およびその構成における二次電子ビーム調整方法について説明する。
Further, if the position of contamination is known in advance, it is possible to adjust the beam to a position avoiding contamination in the secondary electron beam adjustment of the present invention.
<Example 9>
In this embodiment, another configuration example from the detection element to the A / D conversion unit and a secondary electron beam adjusting method in the configuration will be described.
図３２は、半導体検査装置の検出系の変形例である。検出素子２５イ〜２５ニの出力にスイッチ３６イ〜３６ニを接続し、これらを加算器３７に接続したのちにＡ／Ｄ変換部３１に信号を入力させる構成である。本構成において、一本あるいは複数本の二次電子ビームを検出素子２５イ〜２５ニに入射させ検出信号の出力値を得る。
FIG. 32 is a modification of the detection system of the semiconductor inspection apparatus. The
ここで、検出精度をノイズ対雑音比（ＳＮ比）の関係で考察する。すべての検出素子に十分な量のビームが入射されている場合には、すべての検出素子が発生する出力は大きくＳＮ比が良い状態である。しかし、ビーム入射量が少ない検出素子の出力は、ビームによる信号成分より、検出素子などが持つノイズ成分の方が支配的となり、ＳＮ比が悪化する。
このような場合では、ＳＮ比の悪い検出素子出力も含め、すべての検出素子の出力を加算するため、加算された信号のＳＮ比が悪化することが予想される。その結果、検出精度が悪化するため問題となる。この問題を解決するために、検出素子の出力に接続されたスイッチを切り替え、加算される検出素子の出力を選択することで精度劣化を抑制でき、高精度な検出が可能となる。
例えば、図１０の二次電子ビーム７１６で示すように、左上の検出素子のみにビームが入射されている場合を考える。図１０の左上に対応する検出素子が図３２の検出素子２５イとすると、その他の検出素子２５ロ〜２５ニの出力はノイズ成分のみであり、これらのノイズが加算されるために測定精度が悪化する。
そこで、これらのノイズを取り除くためにスイッチ３６ロ〜３６ニを開放させ、加算器の出力に検出素子ロ〜ニのノイズが加算されないようにする。
Here, the detection accuracy is considered in relation to the noise-to-noise ratio (S / N ratio). When a sufficient amount of beams are incident on all the detection elements, the output generated by all the detection elements is large and the SN ratio is good. However, in the output of the detection element with a small amount of beam incidence, the noise component of the detection element or the like is more dominant than the signal component of the beam, and the SN ratio is deteriorated.
In such a case, since the outputs of all the detection elements including the detection element output having a poor SN ratio are added, it is expected that the SN ratio of the added signal is deteriorated. As a result, the detection accuracy deteriorates, which causes a problem. In order to solve this problem, by switching the switch connected to the output of the detection element and selecting the output of the detection element to be added, accuracy degradation can be suppressed, and highly accurate detection is possible.
For example, consider a case where the beam is incident only on the upper left detection element as indicated by the
Therefore, in order to remove these noises, the
このような構成において、二次電子ビームを調整する手順を説明する。スイッチ３６イ〜３６ニを切り替えることで、任意の検出素子の出力を得ることが可能である。つまり、検出素子ごとの二次電子ビームによる検出素子出力を得ることが可能である。この特徴を利用し、スイッチを切り替えながら測定した各検出素子の出力値を比較することで、二次電子ビームの入射位置が算出できる。また同様に焦点合わせも可能である。
A procedure for adjusting the secondary electron beam in such a configuration will be described. By switching the
尚、図３２に示す検出系を用いた半導体検査装置において、１本の二次電子ビームに対して一組の検出系で構成しても良いし、複数の検出系を設けて構成しても良い。また二次電子ビームの本数も１本に限定するものではない。
図３３は検出素子視野と二次電子ビームの位置関係を示す図、図３４は、４組の検出系の実施例の説明図である。例えば、４本の二次電子ビームを四組の検出系で構成した場合、図３３のように４つの検出素子を一組の検出系とし、図３４のように四組の測定系で構成する。
二次電子ビームａの検出素子面における入射範囲７１ａであり、これを４つの検出素子２５ａイ〜２５ニの視野７２ａイ〜７２ニで検出する。検出された信号はスイッチ３６ａイ〜３６ニを経由したのちに加算器３７ａで加算され、Ａ／Ｄ変換器３１ａに入力される。同様にビーム７１ｂ〜７１ｄもそれぞれ検出素子２５ｂ〜２５ｄで検出され、スイッチ３６ｂ〜３６ｄを経由したのちに加算器３７ｂ〜３７ｄで加算され、Ａ／Ｄ変換器３１ｂ〜３１ｄで検出される。
Note that in the semiconductor inspection apparatus using the detection system shown in FIG. 32, a single detection system may be configured for one secondary electron beam, or a plurality of detection systems may be provided. good. Further, the number of secondary electron beams is not limited to one.
FIG. 33 is a diagram showing the positional relationship between the detection element field of view and the secondary electron beam, and FIG. 34 is an explanatory diagram of an example of four detection systems. For example, when four secondary electron beams are configured by four sets of detection systems, four detection elements are configured as one set of detection systems as shown in FIG. 33, and four sets of measurement systems are configured as shown in FIG. .
The
このように、４組の検出系を備えた構成を有することにより、検出信号のＳ／Ｎ比向上を実現することができる。 以上述べた種々の半導体検査装置においては、二次電子ビームの中心軸と検出素子の検出視野中心を一致させたり、あるいは検出素子表面に焦点を一致させることで、検出器出力を向上できる。また、隣接検出素子へのビーム混入を抑制でき、検出素子間の分離度向上が可能となる。また検出素子表面に付着したコンタミネーションを避けた位置に二次電子ビームを移動させることで、コンタミネーションによる検出感度低下も抑制できる。これらにより、二次電子ビームを効率良く検出器で受信することが可能となり、検査画像のコントラスト向上などにより検出精度を向上できる。 Thus, by having a configuration including four sets of detection systems, it is possible to improve the S / N ratio of the detection signal. In the various semiconductor inspection apparatuses described above, the detector output can be improved by making the center axis of the secondary electron beam coincide with the center of the detection field of the detection element, or by making the focal point coincide with the surface of the detection element. In addition, mixing of beams into adjacent detection elements can be suppressed, and the degree of separation between the detection elements can be improved. Further, by moving the secondary electron beam to a position avoiding contamination adhered to the detection element surface, it is possible to suppress a decrease in detection sensitivity due to contamination. Accordingly, the secondary electron beam can be efficiently received by the detector, and the detection accuracy can be improved by improving the contrast of the inspection image.
１ 半導体基板、１１ 一次電子ビーム照射源、１２ 一次電子ビーム用コンデンサレンズ、１３ 一次電子ビーム用アパチャアレイ、１４ 一次電子ビーム用レンズ、１５ 一次電子ビーム用偏向器、１６ 対物レンズ、１７ 一次電子ビーム、２０ 二次電子ビーム、２１ 二次電子ビーム用偏向器（ＥｘＢ偏向器）、２２、２３ 二次電子ビーム用偏向器、２４ 二次電子ビーム用レンズ、２５ 二次電子ビーム検出器（検出素子）、３１ Ａ／Ｄ変換部、３２ 演算処理部、３３ 信号強度比較部、３４ 二次電子ビーム位置・焦点算出部、３５ 二次電子ビーム補正量算出部、４１ 二次電子ビーム用レンズ制御部、４２ 二次電子ビーム用偏向制御部、５１ 全体制御部、５２ 入力部、５３ 表示部、６１ 二次電子ビーム調整用画面、６２ 調整開始ボタン、６３ 検出素子出力イメージ図、６４ 検出素子出力値の表、６５ 設定パラメータ値一覧表、７１ 二次電子の検出素子への入射範囲、７２ 検出素子の視野
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記照射光学系により照射され、該被検査対象物から放出される複数の光を検出する検出光学系と、
前記検出光学系で検出した複数の光に基づく信号の強度を比較する比較部と、前記比較部で比較された結果に基づき該複数の光の位置と前記検出光学系における該複数の光の検出位置とのずれ量を算出する補正量算出部と、該複数の光に基づく信号を処理して該被検査対象物の検査を行う処理部とを備える演算処理部と、を備え、
前記検出光学系は、さらに、前記補正量算出部で算出されたずれ量に基づき前記照射光学系を調整する制御部を有することを特徴とする検査装置。 An irradiation optical system for irradiating the object to be inspected with a plurality of irradiation lights;
A detection optical system for detecting a plurality of lights emitted by the irradiation optical system and emitted from the inspection object;
A comparison unit that compares signal intensities based on a plurality of lights detected by the detection optical system, and a position of the plurality of lights and a detection of the plurality of lights in the detection optical system based on the comparison result of the comparison unit An arithmetic processing unit including a correction amount calculating unit that calculates a deviation amount from the position, and a processing unit that processes signals based on the plurality of lights and inspects the inspection target object,
The inspection optical system further includes a control unit that adjusts the irradiation optical system based on a deviation amount calculated by the correction amount calculation unit.
前記演算処理部は、さらに、前記比較部の比較結果に基づき、該複数の光の位置または焦点の少なくともいずれかを算出するビーム位置・焦点算出部を備え、
前記ビーム補正量算出部では、前記ビーム位置・焦点算出部により算出された該複数の光の位置または焦点の少なくともいずれかと予め定めた検出位置である前記検出光学系の検出位置とを比較して、ずれ量を算出することを特徴とする検査装置。 The inspection device according to claim 1,
The arithmetic processing unit further includes a beam position / focus calculation unit that calculates at least one of the position or the focus of the plurality of lights based on the comparison result of the comparison unit,
The beam correction amount calculation unit compares at least one of the plurality of light positions or focal points calculated by the beam position / focus calculation unit with a detection position of the detection optical system that is a predetermined detection position. An inspection apparatus characterized by calculating a deviation amount.
前記制御部では、該被検査対象物から放出される複数の光を整形するためのビーム偏向と該複数の光の焦点を調整するビームレンズとを制御することを特徴とする検査装置。 The inspection apparatus according to claim 1 or 2,
The inspection apparatus controls the beam deflection for shaping a plurality of lights emitted from the object to be inspected and a beam lens for adjusting the focal points of the plurality of lights.
前記検出光学系では、複数の検出器により該複数の光を検出することを特徴とする検査装置。 The inspection apparatus according to claim 1, wherein
The inspection optical system detects the plurality of lights by a plurality of detectors.
さらに、前記複数の検出器で検出された検出信号の出力イメージ、または、前記照射光学系の照射条件を定めた設定パラメータ、または、前記複数の検出器で検出された検出信号の出力値のいずれかを表示する表示部を備えたことを特徴とする検査装置。 The inspection device according to claim 4,
Further, either an output image of detection signals detected by the plurality of detectors, a setting parameter that determines irradiation conditions of the irradiation optical system, or an output value of detection signals detected by the plurality of detectors. An inspection apparatus comprising a display unit for displaying the above.
さらに、前記演算処理部からの出力結果を受信して、前記検出光学系の前記制御部に制御信号を送信する全体制御部を備えることを特徴とする検査装置。 The inspection apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The inspection apparatus further includes an overall control unit that receives an output result from the arithmetic processing unit and transmits a control signal to the control unit of the detection optical system.
前記演算処理部の比較部では、前記複数の検出器によりそれぞれ検出された光に基づく信号の出力強度を比較し、
前記演算処理部の補正量算出部では、前記比較部での比較結果に基づき前記複数の検出器から選択した任意の検出器により検出された信号の出力強度から、前記複数の検出器の位置に対する該複数の光の位置ずれ量を算出することを特徴とする検査装置。 The inspection device according to claim 4,
The comparison unit of the arithmetic processing unit compares the output intensity of the signal based on the light detected by each of the plurality of detectors,
In the correction amount calculation unit of the arithmetic processing unit, from the output intensity of the signal detected by an arbitrary detector selected from the plurality of detectors based on the comparison result in the comparison unit, the position of the plurality of detectors An inspection apparatus that calculates a positional deviation amount of the plurality of lights.
前記補正量算出部では、該複数の光の左右方向のずれ量および上下方向のずれ量を算出することを特徴とする検査装置。 The inspection device according to claim 7,
2. The inspection apparatus according to claim 1, wherein the correction amount calculation unit calculates a horizontal shift amount and a vertical shift amount of the plurality of lights.
前記補正量算出部では、前記複数の検出器の位置に対する該複数の光の回転ずれ量を算出することを特徴とする検査装置。 The inspection device according to claim 7,
The inspection apparatus according to claim 1, wherein the correction amount calculation unit calculates rotational deviation amounts of the plurality of lights with respect to the positions of the plurality of detectors.
前記照射工程において照射され、該被検査対象物から放出される複数の光を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出した複数の光に基づく信号の強度を比較する比較工程と、前記比較工程で比較された結果に基づき該複数の光の位置と前記検出光学系における該複数の光の検出位置とのずれ量を算出する補正量算出工程と、該複数の光に基づく信号を処理して該被検査対象物の検査を行う処理工程とを含む演算処理工程を備え、
さらに、前記演算処理工程は、前記補正量算出工程で算出されたずれ量に基づき前記照射工程における照射条件を調整する制御工程を有することを特徴とする検査方法。 An irradiation step of irradiating the object to be inspected with a plurality of irradiation lights;
A detection step of detecting a plurality of lights emitted in the irradiation step and emitted from the inspection object;
A comparison step for comparing signal intensities based on a plurality of lights detected in the detection step, and a position of the plurality of lights and a detection position of the plurality of lights in the detection optical system based on a result of comparison in the comparison step An arithmetic processing step including a correction amount calculating step for calculating a deviation amount and a processing step for processing the signals based on the plurality of lights to inspect the object to be inspected,
Furthermore, the said arithmetic processing process has a control process which adjusts the irradiation conditions in the said irradiation process based on the deviation | shift amount calculated by the said correction amount calculation process, The inspection method characterized by the above-mentioned.
前記比較工程における該信号の強度の比較結果に基づき、該複数の光の位置または焦点の少なくともいずれかを算出するビーム位置・焦点算出工程を備え、
前記補正量算出工程では、前記ビーム位置・焦点算出工程により算出された該複数の光の位置または焦点の少なくともいずれかと、予め定めた理想的な検出位置とを比較して、ずれ量を算出することを特徴とする検査方法。 The inspection method according to claim 10, wherein
A beam position / focus calculation step of calculating at least one of the position and the focus of the plurality of light based on the comparison result of the intensity of the signal in the comparison step;
In the correction amount calculating step, a deviation amount is calculated by comparing at least one of the plurality of light positions or focal points calculated in the beam position / focus calculating step with a predetermined ideal detection position. Inspection method characterized by that.
前記制御工程では、該被検査対象物から放出される複数の光を整形するためのビーム偏向と該複数の光の焦点を調整するビームレンズとを制御することを特徴とする検査方法。 The inspection method according to claim 10 or 11,
In the control step, a beam deflection for shaping a plurality of lights emitted from the object to be inspected and a beam lens for adjusting the focus of the plurality of lights are controlled.
前記検出工程では、複数の検出器により該複数の光を検出することを特徴とする検査方法。 The inspection method according to any one of claims 10 to 12,
In the detection step, the plurality of lights are detected by a plurality of detectors.
前記複数の検出器で検出された検出信号の出力イメージ、または、前記照射工程における照射条件を定めた設定パラメータ、または、前記複数の検出器で検出された検出信号の出力値のいずれかを表示する表示工程を備えたことを特徴とする検査方法。 The inspection method according to claim 13,
Display either the output image of the detection signals detected by the plurality of detectors, the setting parameter that determines the irradiation conditions in the irradiation step, or the output value of the detection signals detected by the plurality of detectors An inspection method characterized by comprising a display step.
前記補正量算出工程において算出されたずれ量を受信して、前記制御部に送信する全体制御工程を備え、
前記制御工程では、前記全体制御工程において送信された該ずれ量を受信して該照射条件を調整することを特徴とする検査方法。 The inspection method according to any one of claims 10 to 14,
Receiving an amount of deviation calculated in the correction amount calculating step, and transmitting to the control unit, the overall control step,
In the control step, the amount of deviation transmitted in the overall control step is received and the irradiation condition is adjusted.
前記比較工程では、前記複数の検出器によりそれぞれ検出された光に基づく信号の出力強度を比較し、
前記補正量算出工程では、前記比較工程における比較結果に基づき前記複数の検出器から選択した任意の検出器により検出された信号の出力強度に基づき、前記複数の検出器の位置に対する該複数の光の位置ずれ量を算出することを特徴とする検査方法。 The inspection method according to claim 13,
In the comparison step, the output intensity of the signal based on the light detected by each of the plurality of detectors is compared,
In the correction amount calculating step, the plurality of lights with respect to the positions of the plurality of detectors based on an output intensity of a signal detected by an arbitrary detector selected from the plurality of detectors based on a comparison result in the comparison step. An inspection method characterized by calculating the amount of positional deviation.
前記補正量算出工程では、該複数の光の左右方向のずれ量および上下方向のずれ量を算出することを特徴とする検査方法。 The inspection method according to claim 16, wherein
In the correction amount calculating step, the amount of shift in the left-right direction and the amount of shift in the up-down direction of the plurality of lights are calculated.
前記補正量算出工程では、前記複数の検出器の位置に対する該複数の光の回転ずれ量を算出することを特徴とする検査方法。 The inspection method according to claim 16, wherein
In the correction amount calculating step, an amount of rotational deviation of the plurality of lights with respect to the positions of the plurality of detectors is calculated.
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