JPH11260302A - Pattern inspecting apparatus - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To speed up SEM type pattern inspection in a semiconductor integrated circuit device producing field by arranging a plurality of scanning electron microscope(SEM) units at equal intervals in the feeding direction and specifying a stage feeding width for feeding carried out during a continuous movement. SOLUTION: This device is provided with N=4 sets of SEM units 1 at intervals (d) in the feeding direction, and electron beams 6 are radiated onto a sample 7 fixed in a stage 8. A stage control device 10 moves the stage 8 at a fixed speed from a starting point of the continuous movement direction to a terminal point and then returns it to the starting point again, while simultaneously moving it in the feeding direction by just a fixed quantity (s). In this process, the stage control device 10 is provided with a function for controlling the fixed quantity (s) so as to satisfy the equation: (s)=N(N-1)d/(Nk-1) and allocates inspection areas, based on the respective SEM units 1 in order at intervals of s/N on the sample 7. In the equation, (k) is a natural number. As a result, inspection can be accomplished N-times faster as than the case in which a set of SEM units 1 are used.

Description

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

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、収束したビームを
試料に照射し、試料から得られる信号をビーム照射位置
と対応させて検出するパターン検査技術に係り、特に検
査を高速に、しかも精度よく行うのに有効なパターン検
査技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern inspection technique for irradiating a sample with a converged beam and detecting a signal obtained from the sample in correspondence with a beam irradiation position. It relates to a pattern inspection technology that is effective to perform.

【０００２】[0002]

【従来の技術】一般に、試料表面に形成されたパターン
の検査においては、このパターンを検出することが可能
な粒子線、光束などを収束したビームとして試料に照射
し、これに起因して試料から得られる信号をビームを試
料の観察領域内で走査状に移動させながら検出すること
により、パターンの走査像を生成する方法が用いられて
いる。そのもっとも典型的な例に、走査型電子顕微鏡
（以下ではこれをＳＥＭと称する）により得られる二次
電子の走査像（以下ではこれをＳＥＭ像と称する）を利
用した、ＳＥＭ式パターン検査がある。ＳＥＭ像は、試
料の表面形状を高分解能で画像化したものであるため、
近年これを半導体ウエハ上の回路パターンの検査に用い
る試みが盛んである。2. Description of the Related Art Generally, in the inspection of a pattern formed on the surface of a sample, the sample is irradiated with a converged beam of a particle beam, a luminous flux or the like capable of detecting the pattern. A method of generating a scan image of a pattern by detecting an obtained signal while moving a beam in a scanning manner within an observation region of a sample has been used. The most typical example is an SEM pattern inspection using a scanning image (hereinafter, referred to as an SEM image) of secondary electrons obtained by a scanning electron microscope (hereinafter, referred to as an SEM). . Since the SEM image is a high-resolution image of the surface shape of the sample,
In recent years, attempts have been made to use this for inspection of a circuit pattern on a semiconductor wafer.

【０００３】半導体集積回路装置の製造においては、導
電性材料や難導電性材料の堆積処理，リソグラフィ処
理，エッチング処理などにより半導体ウエハ上に回路パ
ターンを形成する。半導体ウエハ上に形成された回路パ
ターンの良否は、半導体集積回路装置の製造歩留まりな
どの生産性に大きな影響を及ぼすため、半導体集積回路
装置の製造工程においては、このような半導体ウエハ上
の回路パターンの検査が重要である。In manufacturing a semiconductor integrated circuit device, a circuit pattern is formed on a semiconductor wafer by a deposition process of a conductive material or a poorly conductive material, a lithography process, an etching process, or the like. Since the quality of a circuit pattern formed on a semiconductor wafer has a great effect on productivity such as the production yield of a semiconductor integrated circuit device, the circuit pattern on such a semiconductor wafer is often used in the process of manufacturing a semiconductor integrated circuit device. Inspection is important.

【０００４】今日の半導体集積回路装置の高集積化に伴
い、半導体ウエハ上に形成される回路パターンは急速に
微細化している。このため、回路パターンの検査手段と
して、従来から用いられている光学式の検査装置よりも
高い分解能を有するＳＥＭを用いる方法が着目されるこ
ととなった。With today's high integration of semiconductor integrated circuit devices, circuit patterns formed on semiconductor wafers are rapidly becoming finer. For this reason, a method of using an SEM having a higher resolution than a conventionally used optical inspection apparatus has attracted attention as a circuit pattern inspection unit.

【０００５】これに関連する技術としては、例えば、特
開平5−258703 号には、エックス線マスクやこれと同等
の導電性基板に形成されたパターンをＳＥＭを使用して
検査する方法とそのシステムが開示されている。As a technique related to this, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-258703 discloses a method and a system for inspecting an X-ray mask or a pattern formed on a conductive substrate equivalent thereto using an SEM. It has been disclosed.

【０００６】また、特開昭59−160948号には、電子線を
一方向に走査し、半導体ウエハを設置したステージをこ
れとは垂直な方向に連続的に移動させてＳＥＭ像を生成
し、これを用いて高速に回路パターンの検査を行う手段
が開示されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-160948 discloses an SEM image generated by scanning an electron beam in one direction and continuously moving a stage on which a semiconductor wafer is placed in a direction perpendicular thereto. There is disclosed a means for inspecting a circuit pattern at high speed using this.

【０００７】さらに、特開昭63−218803号には、像取得
時の半導体ウエハへの電子線照射時間を精密に制御して
半導体ウエハのチャージアップや階調ドリフトが像質に
与える影響を低減し、検査に用いるＳＥＭ像の信頼性お
よび感度を向上させる手段が開示されている。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-218803 discloses that the time for irradiating a semiconductor wafer with an electron beam during image acquisition is precisely controlled to reduce the influence of charge-up and gradation drift of the semiconductor wafer on image quality. Means for improving the reliability and sensitivity of SEM images used for inspection are disclosed.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】今日の半導体集積回路
装置の製造技術分野においては、上述したような回路パ
ターンの微細化と歩調を合わせて半導体ウエハの大型化
が進展している。したがって、回路パターンの検査に
は、より高い分解能でより広い領域を検査することが要
求されている。このためには、検査の高速化が必須であ
る。In today's field of manufacturing semiconductor integrated circuit devices, the size of semiconductor wafers has been increasing in step with the miniaturization of circuit patterns as described above. Therefore, inspection of a circuit pattern requires inspection of a wider area with higher resolution. For this purpose, it is necessary to speed up the inspection.

【０００９】上述したように、特開昭59−160948号に
は、電子線走査とステージの連続移動を併用することに
より、ＳＥＭ像を用いた回路パターン検査を高速化する
手段が開示されている。しかし、このような高速化手段
を講じても、現在半導体集積回路装置の製造に用いられ
ている８インチウエハの全面を検査するには２０時間程
度を要する。さらに、数年後にはより大型の１２インチ
ウエハが本格的に利用されるようになることは確実であ
り、現状の検査速度では対応することが非常に困難にな
ると見込まれる。As described above, JP-A-59-160948 discloses a means for speeding up a circuit pattern inspection using an SEM image by using both electron beam scanning and continuous movement of a stage. . However, even if such high-speed measures are taken, it takes about 20 hours to inspect the entire surface of an 8-inch wafer currently used for manufacturing a semiconductor integrated circuit device. Further, it is certain that a larger 12-inch wafer will be used in earnest in a few years, and it is expected that it will be very difficult to cope with the current inspection speed.

【００１０】本発明の課題は、このような半導体集積回
路装置の製造分野における動向に対応すべく、ＳＥＭ式
パターン検査をさらに高速化することである。An object of the present invention is to further speed up the SEM pattern inspection in order to cope with the trend in the field of manufacturing such semiconductor integrated circuit devices.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するために複数の電子線を利用する。各電子線から
同時にＳＥＭ像を生成すれば電子線の数の分だけパター
ン検査を高速化できることは容易に想像できる。しか
し、複数の電子線を用いる場合には単独の電子線を用い
る場合にはなかった新たな問題が発生するため、実際に
はこれを解決しなければ複数の電子線を利用してもその
利点を生かすことができない。この問題とは、試料上で
各電子線が受け持つ検査領域の分配の問題である。本発
明では、各電子線の配置、およびステージ駆動の条件を
規定することでこの検査領域の分配を最適化している。
以下にこれを図により説明する。According to the present invention, a plurality of electron beams are used to solve the above-mentioned problems. It is easy to imagine that if a SEM image is generated simultaneously from each electron beam, the pattern inspection can be speeded up by the number of electron beams. However, when using a plurality of electron beams, there is a new problem that did not occur when a single electron beam was used. Can not take advantage of. This problem is a problem of the distribution of the inspection area which each electron beam covers on the sample. In the present invention, the distribution of the inspection area is optimized by defining the arrangement of the electron beams and the conditions for driving the stage.
This will be described below with reference to the drawings.

【００１２】図３は、従来の単独電子線によるステージ
連続移動方式のＳＥＭ式パターン検査の概要を説明する
ための図である。図３において、ＳＥＭ部１は、電子発
生装置２，走査装置３，収束装置４，検出装置５から構
成される。６は電子線である。ＳＥＭ部１より、収束さ
れた電子線６が一方向に走査されて試料７に照射され
る。試料７はステージ８に固定されており、ステージ駆
動装置９によりステージ８がステージ８面内で移動する
のに応じて、ＳＥＭ部１に対して二次元に移動する。こ
こで、ステージ８の移動方向のうちで、電子線６の走査
方向と垂直な移動方向を連続移動方向、電子線６の走査
方向と平行な移動方向を送り方向と称する。ステージ８
の移動は、ステージ制御装置１０により以下のように制
御される。FIG. 3 is a diagram for explaining an outline of a conventional SEM pattern inspection of a stage continuous movement system using a single electron beam. In FIG. 3, the SEM unit 1 includes an electron generating device 2, a scanning device 3, a converging device 4, and a detecting device 5. 6 is an electron beam. The SEM unit 1 scans the focused electron beam 6 in one direction and irradiates the sample 7. The sample 7 is fixed to the stage 8, and moves two-dimensionally with respect to the SEM unit 1 as the stage 8 moves in the plane of the stage 8 by the stage driving device 9. Here, among the moving directions of the stage 8, a moving direction perpendicular to the scanning direction of the electron beam 6 is referred to as a continuous moving direction, and a moving direction parallel to the scanning direction of the electron beam 6 is referred to as a feeding direction. Stage 8
Is controlled by the stage controller 10 as follows.

【００１３】即ち、まず一定速度で連続移動方向の始点
から終点まで移動した後、再び連続移動方向の始点に戻
ると同時に送り方向に一定量（送り量）だけ送られる。
この移動動作を繰り返すことにより、試料７の検査部分
が隈無くＳＥＭ部１の直下を通過することになる。That is, first, after moving from the start point to the end point in the continuous movement direction at a constant speed, the sheet is returned to the start point in the continuous movement direction again and is fed in the feed direction by a fixed amount (feed amount).
By repeating this moving operation, the inspection portion of the sample 7 passes immediately below the SEM unit 1 without fail.

【００１４】ＳＥＭ部１直下の電子線６照射部分で発生
する二次電子は検出装置５により検出され、二次電子信
号が画像生成装置１１に送られる。画像生成装置１１
は、ステージ８が連続移動方向に移動中の二次電子信号
の内、ステージ８の送り量だけの電子線６の走査幅に対
応する信号からその領域の二次電子像（ＳＥＭ像）を生
成する。そして、画像解析装置１２は、このＳＥＭ像を
利用して所望のパターン検査など一連のデータ処理を行
う。また、これらの装置の動作はシステム制御装置１３
により最適に制御される。Secondary electrons generated in the area irradiated with the electron beam 6 immediately below the SEM unit 1 are detected by the detector 5, and a secondary electron signal is sent to the image generator 11. Image generation device 11
Generates a secondary electron image (SEM image) of the region from a signal corresponding to the scanning width of the electron beam 6 corresponding to the feed amount of the stage 8 among the secondary electron signals while the stage 8 is moving in the continuous movement direction. I do. Then, the image analysis device 12 performs a series of data processing such as a desired pattern inspection using the SEM image. The operation of these devices is controlled by the system controller 13.
Is optimally controlled by

【００１５】以上が従来の単独電子線によるステージ連
続移動方式のＳＥＭ式パターン検査の本質的な部分であ
る。それでは次に、ステージ連続移動方式のＳＥＭ式パ
ターン検査において、ＳＥＭ部１を複数にした場合に発
生する問題を図４，図５により説明する。簡単のため
に、これらの図ではＳＥＭ部１が２組の場合を示すが、
説明の内容はＳＥＭ部が３組以上の場合にも全く同様に
あてはまる。The above is the essential part of the conventional SEM pattern inspection of the stage continuous movement system using a single electron beam. Next, a problem that occurs when a plurality of SEM units 1 are provided in the SEM pattern inspection of the stage continuous movement method will be described with reference to FIGS. For simplicity, these figures show the case where the SEM unit 1 is two sets,
The contents of the description apply to the case where there are three or more SEM units.

【００１６】まず、ＳＥＭ部１をステージ８の送り方向
に並べた場合を図４に示す。２組のＳＥＭ部１の間隔を
電子線６の走査幅よりも狭くすることはできないから、
ステージ８の送り量を図３で説明した従来の単独電子線
６によるパターン検査の場合と同様に電子線６の走査幅
と同程度とすると、始点から終点へのステージ８の移動
を何回か繰り返すと一方のＳＥＭ部１で検査した領域が
他方のＳＥＭ部１で検査した領域にぶつかってしまう。First, FIG. 4 shows a case where the SEM units 1 are arranged in the feed direction of the stage 8. Since the interval between the two SEM units 1 cannot be made smaller than the scanning width of the electron beam 6,
Assuming that the feed amount of the stage 8 is substantially the same as the scanning width of the electron beam 6 as in the case of the conventional pattern inspection using the single electron beam 6 described with reference to FIG. 3, the movement of the stage 8 from the start point to the end point is performed several times. If it repeats, the area | region inspected by one SEM part 1 will collide with the area | region inspected by the other SEM part 1.

【００１７】これを避けるためには、ステージ８の積算
送り量が両ＳＥＭ部１の間隔になる毎にステージ８の送
り量を両ＳＥＭ部１の間隔に増やすような例外動作を行
う必要がある。しかし、このような例外動作を行うこと
は、同一の動作を繰り返し行う場合に比べてステージ８
の制御を著しく困難にする。即ち、制御機構が複雑にな
るだけでなく移動精度も低下するのが一般的である。In order to avoid this, it is necessary to perform an exceptional operation such that the feed amount of the stage 8 is increased to the interval between the two SEM units 1 every time the integrated feed amount of the stage 8 becomes the interval between the two SEM units 1. . However, performing such an exceptional operation is more difficult than performing the same operation repeatedly.
Control becomes extremely difficult. That is, not only is the control mechanism complicated, but also the movement accuracy is generally reduced.

【００１８】例外動作を回避する一方法として、２組の
ＳＥＭ部１の間隔を試料７の検査領域の送り方向の長さ
の半分（ＳＥＭ部１がＮ組であればＮ分の１）に設定す
ることが考えられる。なぜならば、このようにすれば検
査開始から終了まで、異なるＳＥＭ部１の検査領域がぶ
つかることはないからである。しかし、このような設定
は検査領域の長さが常に一定であることが前提であり、
装置の用途を極端に限定してしまう。また、装置の安定
動作，保守の容易さ等の観点から考えると、ＳＥＭ部１
間の間隔はできるだけ狭くして装置全体の小型化を図る
ことが要求される。したがって、上記回避策は装置の実
用性の観点からも受け入れ難いものである。As a method for avoiding the exceptional operation, the interval between the two sets of SEM parts 1 is set to half the length of the inspection area of the sample 7 in the feed direction (1 / N if the number of SEM parts 1 is N). It can be set. This is because, in this way, the inspection areas of different SEM units 1 do not collide from the start to the end of the inspection. However, such a setting assumes that the length of the inspection area is always constant,
The use of the device is extremely limited. Further, from the viewpoints of stable operation of the apparatus, ease of maintenance, etc., the SEM unit 1
It is required that the space between them is made as small as possible to reduce the size of the entire apparatus. Therefore, the above workaround is also unacceptable from the viewpoint of practicality of the device.

【００１９】次に、ＳＥＭ部１をステージ８の連続移動
方向に並べた場合を図５に示す。この場合には図４の場
合のようにステージ８の送り量を電子線６の走査幅と同
程度としても、一方のＳＥＭ部１で検査した領域が他方
のＳＥＭ部１で検査した領域にぶつかることはない。し
かし、送り方向の始点から終点まで検査が終了した後
に、連続移動方向と送り方向の移動を合わせた例外動作
が必要となる。このような例外動作が加わることの弊害
は、図４にて説明した場合と同様である。さらにこの場
合には、ステージ８の連続移動方向の移動の終点と始点
が検査領域の内部に存在するという一層深刻な問題があ
る。Next, FIG. 5 shows a case where the SEM units 1 are arranged in the direction of continuous movement of the stage 8. In this case, as in the case of FIG. 4, even if the feed amount of the stage 8 is almost equal to the scanning width of the electron beam 6, the region inspected by one SEM unit 1 hits the region inspected by the other SEM unit 1. Never. However, after the inspection is completed from the start point to the end point in the feed direction, an exceptional operation that combines the continuous movement direction and the movement in the feed direction is required. The adverse effect of adding such an exceptional operation is the same as that described in FIG. Further, in this case, there is a more serious problem that the end point and the start point of the movement of the stage 8 in the continuous movement direction exist inside the inspection area.

【００２０】即ちこのようなＳＥＭ部１の配置では、ス
テージ８移動の始点と終点を正確に制御できないと検査
領域内部に重複検査領域や非検査領域が発生してしま
う。ところが、ステージ８移動の始点と終点を正確に制
御する技術は、移動中のステージ８を正しく制御する技
術とは全く異なるものであり、しかも遥かに困難な技術
である。上述した例外動作については、図４の場合と同
様に、２組のＳＥＭ部１の間隔を試料７の検査領域の連
続移動方向の長さの半分（ＳＥＭ部１がＮ組であればＮ
分の１）に設定することで、図４の場合と同様に発生す
る利用範囲限定の問題、および実用性における問題を容
認すれば回避可能である。しかし、こうした場合であっ
ても、ステージ８の連続移動方向の移動の終点と始点が
検査領域の内部に発生するという問題を回避することは
できない。That is, in such an arrangement of the SEM unit 1, if the starting point and the ending point of the movement of the stage 8 cannot be accurately controlled, an overlapping inspection area and a non-inspection area will occur in the inspection area. However, the technique of accurately controlling the start point and the end point of the movement of the stage 8 is completely different from the technique of correctly controlling the moving stage 8, and is a much more difficult technique. Regarding the above-described exceptional operation, the interval between the two sets of SEM units 1 is set to half the length of the inspection area of the sample 7 in the continuous movement direction (N if the number of SEM units 1 is N, as in the case of FIG. 4).
By setting the value to (1/1), it is possible to avoid the problem of limiting the use range and the problem in practicality that occur as in the case of FIG. However, even in such a case, it is not possible to avoid the problem that the end point and the start point of the movement of the stage 8 in the continuous movement direction occur inside the inspection area.

【００２１】このように、ステージ連続移動方式のＳＥ
Ｍ式パターン検査においては、SEM部１を複数にして検
査の高速化を図ろうとすると、従来の単独のＳＥＭ部１
による検査の場合には無かった問題に遭遇する。これを
解決しない限り、ＳＥＭ部１を複数にすることの有効性
は発揮できない。本発明では、複数のＳＥＭ部１の配置
とステージ８移動の条件を規定することでこの問題を解
決している。以下にこの解決法を説明する。As described above, the SE of the continuous stage moving system
In the M-type pattern inspection, if the speed of the inspection is increased by using a plurality of SEM units 1, a conventional single SEM unit 1 is used.
A problem that was not found in the case of the inspection by the operator is encountered. Unless this is solved, the effectiveness of providing a plurality of SEM units 1 cannot be exhibited. In the present invention, this problem is solved by defining the arrangement of the plurality of SEM units 1 and the conditions for moving the stage 8. The following describes this solution.

【００２２】本発明では、この問題を複数（Ｎとする）
のＳＥＭ部１を送り方向の隔たり（ｄとする）が等しく
なるように配し、連続移動の間に行うステージ８送りの
幅（ｓとする）をｓ＝Ｎ（Ｎ−１）ｄ／（Ｎｋ−１)(ｋ
は自然数）となるように制御することで解決する。ステ
ージ８が上記条件を満たす送り幅ｓでの連続移動を例外
動作なく繰り返すことで、幅ｓ／Ｎの領域毎の検査を検
査領域全体に渡り隈なく行うことができる。これを図２
により説明する。図２においては、ＳＥＭ部１が４組
（Ｎ＝４）でｋ＝４の場合を示してあるが、Ｎ，ｋが他
の値である場合にもまったく同様に当てはまる。In the present invention, this problem is solved by a plurality (N).
Are arranged so that the gap (referred to as d) in the feeding direction is equal, and the width (referred to as s) of the stage 8 feeding performed during the continuous movement is s = N (N-1) d / ( Nk-1) (k
Is a natural number). The stage 8 repeats the continuous movement with the feed width s satisfying the above condition without exceptional operation, so that the inspection for each area of the width s / N can be performed over the entire inspection area. Figure 2
This will be described below. FIG. 2 shows a case where k = 4 in four sets (N = 4) of SEM units 1, but the same applies to a case where N and k are other values.

【００２３】また、図２では、上下方向を連続移動方
向，左右方向を送り方向としてステージ８の移動に伴う
検査領域生成の様子を示してあるが、説明の便のためス
テージ８が一度終点に達した後に再び始点に戻る動作は
省略してある。図２において明らかなように、各連続移
動の間でのステージ８の送りを上記条件（ｓ＝Ｎ（Ｎ−
１）ｄ／（Ｎｋ−１）（ｋは自然数））にて規定すれ
ば、試料７上には各ＳＥＭ部１による検査領域が順番に
ｓ／Ｎの間隔で現れる。逆に、上記条件を満たさない送
り幅ｓでステージ８を送る動作を繰り返すと、試料７上
での隣接する検査領域の間隔が一定ではなくなるので、
検査領域の間に未検査領域が発生したり、同一領域を複
数回検査したりすることになる。FIG. 2 shows a state in which the inspection area is generated in accordance with the movement of the stage 8 with the vertical direction as the continuous movement direction and the horizontal direction as the feed direction. The operation of returning to the starting point after reaching is omitted. As is clear from FIG. 2, the feed of the stage 8 during each continuous movement is performed under the above condition (s = N (N−
1) d / (Nk-1) (k is a natural number)), the inspection areas of the SEM units 1 appear on the sample 7 at an interval of s / N in order. Conversely, if the operation of sending the stage 8 at a feed width s that does not satisfy the above condition is repeated, the interval between adjacent inspection areas on the sample 7 is not constant.
An untested area may occur between the checked areas, or the same area may be checked a plurality of times.

【００２４】したがって、図３により説明した従来の単
独のＳＥＭ部１によるステージ連続移動方式の検査の場
合と同様に、ステージ８を常に上記条件を満たす一定の
幅で送りながら連続移動を繰り返すことで、検査領域全
体を隈なく検査することが可能となり、検査精度を維持
したまま検査速度を従来のＮ倍にすることができる。Therefore, as in the case of the inspection of the stage continuous movement method by the conventional single SEM unit 1 described with reference to FIG. 3, continuous movement is repeated while always moving the stage 8 at a constant width satisfying the above conditions. In addition, the entire inspection area can be inspected, and the inspection speed can be increased by a factor of N while maintaining the inspection accuracy.

【００２５】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。図１は、本発明の実施形態における装
置構成を示す図である。図１において、ＳＥＭ部１は、
電界放出型電子源を含む電子発生装置２，静電偏向系を
含む走査装置３，静電レンズ系を含む収束装置４，半導
体検出器を含む検出装置５から構成される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a device configuration according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the SEM unit 1
It comprises an electron generating device including a field emission type electron source, a scanning device including an electrostatic deflection system, a converging device including an electrostatic lens system, and a detecting device 5 including a semiconductor detector.

【００２６】ＳＥＭ部１はＮ組（図１に示した本実施形
態においては４組；Ｎ＝４）備えられており、その夫々
より収束された電子線６が一方向に走査されて試料７に
照射される。試料７は、リターディング電圧を印加可能
なステージ８に固定されており、ステージ駆動装置９に
よりステージ８がステージ８面内で移動するのに応じ
て、ＳＥＭ部１に対して二次元に移動する。ここで、ス
テージ８の移動方向のうちで、電子線６の走査方向と垂
直な移動方向を連続移動方向、電子線６の走査方向と平
行な移動方向を送り方向と称する。Ｎ組のＳＥＭ部１
は、その送り方向の間隔が一定値（ｄとする）となるよ
うに設置されている。The SEM unit 1 is provided with N sets (4 sets in the present embodiment shown in FIG. 1; N = 4), and the converged electron beam 6 is scanned in one direction and the sample 7 is set. Is irradiated. The sample 7 is fixed to a stage 8 to which a retarding voltage can be applied, and moves two-dimensionally with respect to the SEM unit 1 as the stage 8 moves in the plane of the stage 8 by the stage driving device 9. . Here, among the moving directions of the stage 8, a moving direction perpendicular to the scanning direction of the electron beam 6 is referred to as a continuous moving direction, and a moving direction parallel to the scanning direction of the electron beam 6 is referred to as a feeding direction. N sets of SEM part 1
Are set so that the interval in the feed direction becomes a constant value (d).

【００２７】ステージ８の移動は、ステージ制御装置１
０により以下のように制御される。即ち、まず一定速度
で連続移動方向の始点から終点まで移動した後、再び連
続移動方向の始点に戻ると同時に送り方向に一定量（送
り量；ｓとする）だけ送られる。ここで、ステージ制御
装置１０は、この送り量ｓを、ｓ＝Ｎ（Ｎ−１）ｄ／
（Ｎｋ−１)(ｋは自然数）となるよう制御する機能を備
えている。ステージ８がこの条件で移動動作を繰り返す
ことにより、既に図２により説明したように、試料７上
に各ＳＥＭ部１による検査領域が順番にｓ／Ｎの間隔で
割り振られる。The movement of the stage 8 is controlled by the stage controller 1
0 is controlled as follows. That is, first, after moving from the starting point to the end point in the continuous moving direction at a constant speed, the sheet is returned to the starting point in the continuous moving direction again, and at the same time, is fed by a fixed amount (feed amount; s) in the feed direction. Here, the stage control device 10 calculates the feed amount s as s = N (N−1) d /
It has a function of controlling to be (Nk-1) (k is a natural number). By repeating the moving operation of the stage 8 under this condition, the inspection areas by the respective SEM units 1 are sequentially allocated on the sample 7 at intervals of s / N as described with reference to FIG.

【００２８】本実施形態においては、ｄ＝１５mmであ
り、ｋの値は言うまでもなく任意に可変であるが、多く
の場合ｋ＝５０〜６０付近の値を使う。この結果、検査
領域の間隔ｓ／Ｎ（本実施形態ではｋ＝４）は０.２mm
程度となる。ＳＥＭ部１直下の電子線６照射部分で発生
する二次電子は検出装置５により検出され、二次電子信
号が画像生成装置１１に送られる。画像生成装置１１
は、ステージ８が連続移動方向に移動中の二次電子信号
の内、各ＳＥＭ部１で受け持つ検査領域幅ｓ／Ｎの分だ
けの信号からその領域の二次電子像（ＳＥＭ像）を生成
する。そして、画像解析装置１２は、このＳＥＭ像を利
用して所望のパターン検査など一連のデータ処理を行
う。In the present embodiment, d = 15 mm and the value of k is, of course, arbitrarily variable, but in many cases, a value near k = 50-60 is used. As a result, the inspection area interval s / N (k = 4 in this embodiment) is 0.2 mm.
About. Secondary electrons generated in a portion irradiated with the electron beam 6 immediately below the SEM unit 1 are detected by the detection device 5, and a secondary electron signal is sent to the image generation device 11. Image generation device 11
Generates a secondary electron image (SEM image) of the inspection area width s / N covered by each SEM unit 1 among the secondary electron signals that the stage 8 is moving in the continuous movement direction. I do. Then, the image analysis device 12 performs a series of data processing such as a desired pattern inspection using the SEM image.

【００２９】また、これらの装置の動作はシステム制御
装置１３により最適に制御される。特に、システム制御
装置１３においては、各ＳＥＭ部１における電子線６の
走査幅と試料７上での検査領域の間隔ｓ／Ｎが最適な関
係となるような送り量ｓ（即ちｋの値）が決定される。
以上の装置構成により、試料７上の検査領域を隈なく、
しかも１組のＳＥＭ部１を利用する場合のＮ倍（本実施
形態の場合は４倍）の速度で検査することができる。The operation of these devices is optimally controlled by the system controller 13. In particular, in the system controller 13, the feed amount s (that is, the value of k) is such that the scanning width of the electron beam 6 in each SEM unit 1 and the interval s / N between the inspection areas on the sample 7 have an optimal relationship. Is determined.
With the above device configuration, the inspection area on the sample 7 is
In addition, the inspection can be performed at a speed N times (in the case of the present embodiment, four times) that when one set of SEM units 1 is used.

【００３０】なお、ここで述べた実施形態に留まらず、
ＳＥＭ部１が、電界放出型以外の電子源を含む電子発生
装置２，静電型以外の偏向系を含む走査装置３，静電型
以外のレンズ系を含む収束装置４，半導体以外の検出器
を含む検出装置５から構成されている場合、さらには上
記構成、あるいは本実施形態の構成をその一部として含
む装置であれば、他にどのような構成，機能が備わって
いる場合（例えば、試料７にリターディング電圧が印加
可能となっている場合）であっても本発明を上記実施形
態と全く同様に実施できることは言うまでもない。そし
て、ＳＥＭ部１の数（Ｎ）、各ＳＥＭ部１の送り方向の
間隔（ｄ）、またｋの値の典型的な範囲が本実施形態と
は異なっている場合であっても、それらとステージ８の
送り量ｓとの間にｓ＝Ｎ（Ｎ−１）ｄ／（Ｎｋ−１)(ｋ
は自然数）の関係が成り立っているならば、本発明はそ
の本質を何ら損なうことなく実現可能なことも言を待た
ない。The present invention is not limited to the embodiment described here.
An SEM unit 1 includes an electron generator 2 including an electron source other than a field emission type, a scanner 3 including a deflection system other than an electrostatic type, a converging device including a lens system other than an electrostatic type 4, and a detector other than a semiconductor. , Or any other configuration and function provided that the device includes the above configuration or the configuration of the present embodiment as a part thereof (for example, It is needless to say that the present invention can be implemented in exactly the same manner as in the above embodiment even when the retarding voltage can be applied to the sample 7). Even when the number (N) of the SEM units 1, the interval (d) in the feed direction of each SEM unit 1, and the typical range of the value of k are different from those of the present embodiment, these are different from each other. S = N (N-1) d / (Nk-1) (k)
It is needless to say that the present invention can be realized without deteriorating its essence if the relationship of (a) is a natural number.

【００３１】さらに、電子線６の代わりに他の粒子線，
光線などのビームを使う場合、あるいは、信号が二次電
子や反射電子ではなく、透過電子，放出粒子，放出イオ
ン，放出電磁波，誘起電流、もしくはビーム照射に伴い
試料７に生じる任意の状態変化に伴う信号である場合で
も、ビームの走査条件，ステージ８移動の制御条件、お
よび信号の取り扱い手順が上の説明に合致していれば、
本発明の本質を損なうことなくこれを実施できることも
言うまでもない。Further, instead of the electron beam 6, another particle beam,
When using a beam such as a light beam, or when the signal is not a secondary electron or a reflected electron, but is a transmitted electron, an emitted particle, an emitted ion, an emitted electromagnetic wave, an induced current, or an arbitrary state change generated in the sample 7 due to beam irradiation. Even in the case of the accompanying signal, if the beam scanning condition, the control condition of the movement of the stage 8 and the procedure for handling the signal match the above description,
It goes without saying that this can be done without impairing the essence of the invention.

【００３２】また、ビームの数（Ｎ）、各ビームの送り
方向の間隔（ｄ）、Ｎ本のビームとステージ８の相対的
な送り量ｓとの間にｓ＝Ｎ（Ｎ−１)ｄ／(Ｎｋ−１)(ｋ
は自然数）の関係が成り立っているならば、連続移動と
送りの両方をステージ８の駆動で実現する必要がないこ
とも明らかである。具体的には、上記実施形態のように
ステージ８が連続移動と送りの両方を行う場合の他に、
連続移動はステージ８が行い上記条件を満たす送りはＮ
本のビームで行う場合、逆に連続移動はビームが行い送
りのみをステージ８で行う場合、あるいは連続移動と送
りの両方をビームが行う場合、さらには上記条件を満た
すようにステージ８とビームの両方が連続移動と送りを
行う場合の何れであっても、本発明はその本質を何ら損
なうことなく実現可能である。Further, the number of beams (N), the interval in the feed direction of each beam (d), and the distance s = N (N-1) d between the N beams and the relative feed amount s of the stage 8 / (Nk-1) (k
It is also clear that if the relationship of (1) is satisfied, both the continuous movement and the feed need not be realized by driving the stage 8. Specifically, in addition to the case where the stage 8 performs both continuous movement and feed as in the above-described embodiment,
The continuous movement is performed by the stage 8 and the feed that satisfies the above conditions is N
On the other hand, when performing with a single beam, on the other hand, when continuous movement is performed by the beam and only feed is performed on the stage 8, or when both continuous movement and feed are performed by the beam, the stage 8 and the beam The present invention can be realized without impairing the essence of any case where both perform continuous movement and feed.

【００３３】さらに、本発明の本質は複数のビームとそ
れらのビームを照射する部分の相対的な送りを所定の条
件に規定することである点に着目すれば、本発明が、単
にパターン検査に止まらず、描画，エッチング，デポジ
ション、等を始めとする試料７の処理、あるいは化学・
物理分析や異物検査、また画像表示などを複数のビーム
を利用して行う場合において、パターン検査の場合と全
く同様に適用できることは明らかである。Further, noting that the essence of the present invention is to define the relative feed of a plurality of beams and a portion to be irradiated with the beams under predetermined conditions, the present invention is simply applicable to pattern inspection. Without stopping, processing of sample 7 including drawing, etching, deposition, etc.
It is apparent that the present invention can be applied in exactly the same way as in the case of pattern inspection when performing physical analysis, foreign substance inspection, image display, and the like using a plurality of beams.

【００３４】[0034]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によればステ
ージ連続移動方式のＳＥＭ式パターン検査を検査精度を
維持したまま従来のＮ倍（ＮはＳＥＭ部１の数）にする
ことが可能である。As described above, according to the present invention, it is possible to increase the number of N times (N is the number of the SEM parts 1) of the SEM type pattern inspection of the continuous stage moving system while maintaining the inspection accuracy. It is.

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

【図１】本発明の一実施形態のパターン検査装置の構成
の説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of a pattern inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図２】本発明の動作原理の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation principle of the present invention.

【図３】従来例のパターン検査装置の構成の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a configuration of a conventional pattern inspection apparatus.

【図４】複数のＳＥＭ部を用いたときの問題点の説明
図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a problem when a plurality of SEM units are used.

【図５】複数のＳＥＭ部を用いたときの問題点の説明
図。FIG. 5 is an explanatory diagram of a problem when a plurality of SEM units are used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…ＳＥＭ部、２…電子発生装置、３…走査装置、４…
収束装置、５…検出装置、６…電子線、７…試料、８…
ステージ、９…ステージ駆動装置、１０…ステージ制御
装置、１１…画像生成装置、１２…画像解析装置、１３
…システム制御装置。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... SEM part, 2 ... Electron generation device, 3 ... Scanning device, 4 ...
Focusing device, 5 ... Detector, 6 ... Electron beam, 7 ... Sample, 8 ...
Stage 9 stage drive device 10 stage control device 11 image generation device 12 image analysis device 13
... System control unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｖ (72)発明者 村越 久弥 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 ▲高▼藤 敦子 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 牧野 浩士 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 梅村 馨 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 長谷川 正樹 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 嶋瀬 朗 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 久邇 朝宏 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 宍戸 千絵 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 高木 裕治 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification code FI H01L 21/66 H01L 21/30 502V (72) Inventor Hisaya Murakoshi 1-280 Higashi-Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor ▲ Taka ▼ Atsuko Fuji 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hiroshi Makino 1-1280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. 72) Inventor Kaoru Umemura 1-280 Higashi-Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Masaki Hasegawa 1-280 Higashi-Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Akira Shimase 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Pref. Inside the Ritsumeikan Manufacturing Technology Research Laboratory (72) Inventor Asahiro Kuni 292, Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Hitachi, Ltd.Production Technology Research Laboratory (72) Inventor Chie Shishido 292, Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Inside Hitachi, Ltd.Production Technology Laboratory (72) Inventor Yuji Takagi Inside Hitachi, Ltd.Production Technology Laboratory, 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】ビーム発生装置と該ビームを一方向に走査
するビーム走査装置とビーム収束装置と信号検出装置と
からなるビーム部、試料を設置可能なステージと上記ス
テージを上記ステージ面内で移動させるステージ移動装
置と上記ステージ移動装置を制御して上記ステージにス
テージ面内で上記ビームの走査方向と垂直な方向（連続
移動方向と称する）の始点から終点に一定速度で移動さ
せる動作と終点到着後に上記連続移動方向と垂直な方向
（送り方向と称する）に一定量（送り量と称しこれをｓ
とする）送りつつ上記始点に戻す動作とを繰り返し行わ
せるステージ制御装置とからなるステージ部、上記ステ
ージが上記連続移動方向に移動中の上記信号検出装置か
らの信号よりその領域の走査像を生成する画像生成部、
上記走査像を利用して所望のパターン検査など一連のデ
ータ処理を行う画像解析部、これらの動作を行うべく装
置全体を制御するシステム制御部から構成されたパター
ン検査装置において、Ｎ組の上記ビーム部が、その送り
方向の間隔が一定値（ｄとする）となるように設置され
ており、かつ上記ステージ制御装置が上記ステージを送
り量ｓがｓ＝Ｎ（Ｎ−１）ｄ／（Ｎｋ−１)(ｋは自然
数）となるように制御する機能を備え、かつ上記画像生
成装置が、上記ステージが連続移動方向に移動中の二次
電子の信号の内、それぞれの上記ビーム部で受け持つ検
査領域幅ｓ／Ｎの分だけの信号からその領域の走査像を
生成する機能を備えたことを特徴とするパターン検査装
置。1. A beam section comprising a beam generating device, a beam scanning device for scanning the beam in one direction, a beam converging device, and a signal detecting device, a stage on which a sample can be placed, and the stage moving in the stage plane. An operation of controlling a stage moving device to be moved and the stage moving device to move the stage at a constant speed from a start point to an end point in a direction perpendicular to the scanning direction of the beam (referred to as a continuous movement direction) within the stage plane, and arrive at an end point Later, a fixed amount (referred to as a feed amount, which is referred to as s
And a stage control device for repeatedly performing the operation of returning to the starting point while feeding, and generating a scan image of the area from a signal from the signal detection device while the stage is moving in the continuous movement direction. Image generation unit,
In a pattern inspection apparatus including an image analysis unit that performs a series of data processing such as a desired pattern inspection using the scanning image and a system control unit that controls the entire apparatus to perform these operations, The stage controller is installed such that the interval in the feed direction is a constant value (d), and the stage control device moves the stage by s = N (N-1) d / (Nk -1) (where k is a natural number), and the image generation device is responsible for each of the beam portions of the secondary electron signals in which the stage is moving in the continuous movement direction. A pattern inspection apparatus having a function of generating a scan image of an area from a signal corresponding to an inspection area width s / N. 【請求項２】請求項１記載のパターン検査装置におい
て、上記ビームが電子線であることを特徴とするパター
ン検査装置。2. A pattern inspection apparatus according to claim 1, wherein said beam is an electron beam. 【請求項３】請求項２記載のパターン検査装置におい
て、上記信号検出装置が上記試料の上記電子線照射部か
ら発生する電子（二次電子と称する）を検出する機能を
備えたことを特徴とするパターン検査装置。3. The pattern inspection apparatus according to claim 2, wherein said signal detection device has a function of detecting electrons (referred to as secondary electrons) generated from said electron beam irradiation section of said sample. Pattern inspection equipment. 【請求項４】請求項２記載のパターン検査装置におい
て、上記ビーム発生装置が電界放出型電子源を含むこと
を特徴とするパターン検査装置。4. A pattern inspection apparatus according to claim 2, wherein said beam generator includes a field emission type electron source. 【請求項５】請求項２記載のパターン検査装置におい
て、上記ビーム走査装置が静電偏向器を含むことを特徴
とするパターン検査装置。5. The pattern inspection apparatus according to claim 2, wherein said beam scanning device includes an electrostatic deflector. 【請求項６】請求項２記載のパターン検査装置におい
て、上記ビーム収束装置が静電レンズ系を含むことを特
徴とするパターン検査装置。6. A pattern inspection apparatus according to claim 2, wherein said beam converging device includes an electrostatic lens system. 【請求項７】請求項３記載のパターン検査装置におい
て、上記信号検出装置が半導体検出器を含むことを特徴
とするパターン検査装置。7. The pattern inspection apparatus according to claim 3, wherein said signal detection device includes a semiconductor detector.