JPH11345585A - Device and method using electron beam - Google Patents
Device and method using electron beamInfo
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- JPH11345585A JPH11345585A JP10154599A JP15459998A JPH11345585A JP H11345585 A JPH11345585 A JP H11345585A JP 10154599 A JP10154599 A JP 10154599A JP 15459998 A JP15459998 A JP 15459998A JP H11345585 A JPH11345585 A JP H11345585A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームを利用
して試料画像を取得し、試料の欠陥箇所を検査する検査
装置および検査方法に関し、特に、２種類の方法で試料
画像を取得する検査装置および検査方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method for acquiring an image of a sample using an electron beam and inspecting a defective portion of the sample, and more particularly to an inspection for acquiring an image of a sample by two kinds of methods. The present invention relates to an apparatus and an inspection method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年のＬＳＩの高集積化に伴い、ウェー
ハ、マスクなどの欠陥箇所を検出する際に要求される検
出感度は、より一層高度なものが望まれている。例え
ば、ＤＲＡＭのパターン寸法０.２５μｍウェーハパタ
ーンに対して欠陥検出を行う場合には、０.１μｍの検
出感度が必要とされている。そこで、従来の光より最小
分解能の高い電子ビームを利用した試料表面の観察・検
査装置が提案されている。2. Description of the Related Art With the recent increase in the degree of integration of LSIs, it is desired that the detection sensitivity required for detecting a defective portion such as a wafer or a mask be higher. For example, when performing a defect detection for a 0.25 μm wafer pattern of a DRAM, a detection sensitivity of 0.1 μm is required. Therefore, there has been proposed an apparatus for observing and inspecting a sample surface using an electron beam having a higher minimum resolution than conventional light.
【０００３】例えば、特開平４−２４２０６０号公報に
は、電子ビームを試料面上に照射し、その照射領域から
発生する反射電子の像を検出面に投影して試料画像を取
得する反射電子顕微鏡が開示されている。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-242060 discloses a reflection electron microscope that irradiates an electron beam onto a sample surface and projects an image of reflected electrons generated from the irradiated area on a detection surface to obtain a sample image. Is disclosed.
【０００４】図１６を参照してこの反射電子顕微鏡を説
明する。図１６において、電子銃７１から照射される電
子ビームは、照射レンズ系７２を通過して、ウィーンフ
ィルタ７３の中心部に入射する。詳細は後述するが、こ
のとき電子ビームは、ウィーンフィルタ７３によって軌
道が曲げられ、ステージ７４上の試料７５に垂直に入射
する。The reflection electron microscope will be described with reference to FIG. In FIG. 16, an electron beam emitted from an electron gun 71 passes through an irradiation lens system 72 and is incident on a central portion of a Wien filter 73. As will be described in detail later, at this time, the trajectory of the electron beam is bent by the Wien filter 73 and vertically incident on the sample 75 on the stage 74.
【０００５】試料７５に電子ビームが照射されると、そ
の照射領域からは、反射電子からなる二次ビームが発生
する。二次ビームは、ウィーンフィルタ７３の偏向作用
を受けずにそのまま直進し、結像レンズ系７６によって
蛍光板７７で結像する。蛍光板７７では、反射電子像が
光学像に変換され、この像をＣＣＤカメラ等で撮像し
て、試料表面を観察することができる。When the sample 75 is irradiated with an electron beam, a secondary beam composed of reflected electrons is generated from the irradiated area. The secondary beam travels straight without being deflected by the Wien filter 73, and is imaged on the fluorescent screen 77 by the imaging lens system 76. In the fluorescent plate 77, the reflected electron image is converted into an optical image, and this image can be picked up by a CCD camera or the like to observe the sample surface.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、試料の欠陥
箇所を検出する検査装置では、まず試料全面について撮
像し、次に試料全面の画像から欠陥箇所を検出し、その
欠陥箇所を観察するという手順が一般的に採られる。上
記の反射電子顕微鏡において、図１７に示すように半導
体ウェーハのチップの欠陥箇所を観察する場合を考え
る。By the way, an inspection apparatus for detecting a defective portion of a sample first takes an image of the entire surface of the sample, then detects the defective portion from the image of the entire sample and observes the defective portion. Is generally adopted. In the above-mentioned reflection electron microscope, consider a case where a defective portion of a chip of a semiconductor wafer is observed as shown in FIG.
【０００７】チップ全面の撮像は、まずチップの領域
に電子ビームを照射してこの領域の像を蛍光板７７（図
１６）に投影して撮像する。次に、ステージ７４を移動
させて、領域に電子ビームを照射して、同様にこの領
域を撮像する。以下、領域、領域・・・の順に電子
ビームを順次照射して撮像を繰り返し、チップ全面を撮
像する。[0007] To image the entire surface of the chip, first, an area of the chip is irradiated with an electron beam, and an image of this area is projected on the fluorescent screen 77 (FIG. 16) to be imaged. Next, the stage 74 is moved to irradiate the region with an electron beam, and an image of this region is similarly taken. Hereinafter, the imaging is repeated by sequentially irradiating the electron beam in the order of region, region.
【０００８】しかしながら、このとき、領域の撮像が
完了する前には、ステージ７４を動かして領域を撮像
することができないため、ワンステップずつ各領域を撮
像しなければならず、チップ全面を撮像するには、大幅
な時間を要するという問題点があった。However, at this time, before the imaging of the area is completed, the area cannot be imaged by moving the stage 74. Therefore, each area must be imaged one step at a time, and the entire chip is imaged. Has a problem that it takes a lot of time.
【０００９】また、チップ全面を撮像した後、画像処理
を施してデバイスパターンの欠陥箇所を検出し、この箇
所を撮像して観察する。このとき、欠陥箇所を拡大して
観察したい場合がある。例えば、図１７中の局所領域Ａ
が欠陥箇所とし、この箇所を拡大して観察する場合を考
える。それには、結像レンズ系７６（図１６）の焦点距
離を変えて、局所領域Ａを蛍光板７７に拡大投影すれば
よいのだが、局所領域Ａが小さい場合には拡大倍率を大
きくとる必要があるため、観察像が暗くなり低コントラ
ストの像になるという弊害が考えられた。また、このと
き結像レンズ系７６のレンズ収差の影響で像がぼけ、観
察像の画質の低下も考えられた。After imaging the entire chip, image processing is performed to detect a defective portion of the device pattern, and this portion is imaged and observed. At this time, there is a case where it is desired to magnify and observe a defective portion. For example, the local area A in FIG.
Let us consider a case where a defect is a defective portion and this portion is observed while being enlarged. To do this, the local area A may be enlarged and projected on the fluorescent screen 77 by changing the focal length of the imaging lens system 76 (FIG. 16). However, when the local area A is small, it is necessary to increase the magnification. Therefore, the adverse effect that the observed image becomes dark and the image has low contrast was considered. At this time, it was considered that the image was blurred due to the lens aberration of the imaging lens system 76 and the image quality of the observed image was deteriorated.
【００１０】このように検査装置では、試料全面のよう
な広範囲の領域を撮像する動作と、欠陥箇所のような局
所領域を撮像する動作との２つの撮像動作が要求される
ため、この２つの撮像動作を両立させなければならなか
った。特に、欠陥箇所を検出する場合には試料全面を高
速に撮像しなければならないため、撮像動作には速度が
重要視され、また、欠陥箇所を観察する場合には、その
箇所のみの画像が得られればよいので撮像動作には速度
より画質が重要視された。As described above, the inspection apparatus is required to perform two imaging operations, that is, an operation of imaging a wide area such as the entire surface of a sample and an operation of imaging a local region such as a defect. The imaging operation has to be compatible. In particular, when detecting a defective portion, the entire surface of the sample must be imaged at a high speed. Therefore, the speed of the imaging operation is important, and when observing a defective portion, an image of only that portion is obtained. Therefore, image quality was more important than speed in the imaging operation.
【００１１】そこで、請求項１〜５に記載の発明は、試
料の広範囲な領域と試料の局所領域とを撮像する場合に
おいて、その双方に的確に対応できる検査装置・検査方
法を提供することを目的とする。特に、請求項１、２に
記載の発明は、撮像動作における速度と画質とを両立さ
せることができる検査装置を提供することを目的とす
る。Accordingly, the first to fifth aspects of the present invention provide an inspection apparatus and an inspection method capable of accurately coping with the case where a wide area of a sample and a local area of the sample are imaged. Aim. In particular, an object of the present invention is to provide an inspection apparatus capable of achieving both speed and image quality in an imaging operation.
【００１２】また、請求項３に記載の発明は、局所領域
を拡大して観察する場合でも鮮明な像を取得することが
できる検査装置を提供することを目的とする。また、請
求項４、５に記載の発明は、撮像動作における速度と画
質とを両立させることができる検査方法を提供すること
を目的とする。Another object of the present invention is to provide an inspection apparatus capable of obtaining a clear image even when observing a local region while enlarging it. Another object of the present invention is to provide an inspection method capable of achieving both speed and image quality in an imaging operation.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】図１は、請求項１に記載
の発明の原理ブロック図である。請求項１に記載の電子
ビームによる検査装置は、試料が載置され、駆動可能な
ステージ１と、前記試料面上に電子ビームを照射する電
子ビーム照射手段２と、前記電子ビームの照射領域から
発生する二次電子または反射電子の少なくとも一方から
なる二次ビームを検出し、前記照射領域の画像を生成す
る二次ビーム検出手段３と、前記試料と前記二次ビーム
検出手段３との間に配置され、前記二次ビームを前記二
次ビーム検出手段３の検出面に結像させる写像電子光学
系４とを備えた電子ビームによる検査装置であって、前
記二次ビーム検出手段３は、前記検出面に配置され、前
記二次ビームを光に変換する蛍光部５と、光電変換によ
って電荷を発生し、１次元のラインセンサを２次元に配
列した構造を有し、前記ラインセンサの所定のラインに
蓄積された像の電荷と、前記ステージ１の移動に伴って
移動する前記像が位置するラインの電荷とを順次積算す
るアレイ撮像素子６と、光電変換によって電荷を発生す
る二次元撮像素子７と、前記蛍光部５により変換された
光を、前記アレイ撮像素子６と前記二次元撮像素子７と
の何れか一方の撮像素子に、選択的に照射する切替手段
８とを備えて構成される。FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the first aspect of the present invention. The inspection apparatus using an electron beam according to claim 1, wherein a sample is placed and the stage is drivable, an electron beam irradiation unit that irradiates an electron beam onto the sample surface, and an irradiation area of the electron beam. A secondary beam comprising at least one of a generated secondary electron and a reflected electron, and a secondary beam detecting means 3 for generating an image of the irradiation area, and a secondary beam detecting means 3 between the sample and the secondary beam detecting means 3 An electron beam inspection apparatus, comprising: a mapping electron optical system 4 that is arranged and forms an image of the secondary beam on a detection surface of the secondary beam detection unit 3. The secondary beam detection unit 3 includes: A fluorescent unit 5 disposed on a detection surface and converting the secondary beam into light; and a structure in which electric charges are generated by photoelectric conversion and a one-dimensional line sensor is two-dimensionally arranged. Rye Image sensor 6 that sequentially accumulates the charge of the image stored in the image and the charge of the line on which the image moves as the stage 1 moves, and the two-dimensional image sensor 7 that generates the charge by photoelectric conversion And a switching unit 8 for selectively irradiating the light converted by the fluorescent unit 5 to one of the array image sensor 6 and the two-dimensional image sensor 7. .
【００１４】このように本発明の検査装置では、電子ビ
ームの照射領域の像を、ライン毎に蓄積された電荷を順
次積算していく、いわゆるＴＤＩ方式のアレイ撮像素子
６と二次元撮像素子７との何れかの撮像素子で撮像する
ことができる。ここで、ＴＤＩ（Time Delay Integrati
on：時間遅延積分型）方式のアレイ撮像素子の撮像動作
について、図２を参照して説明する。As described above, in the inspection apparatus of the present invention, the so-called TDI-type array image pickup device 6 and two-dimensional image pickup device 7 that sequentially accumulate the electric charges accumulated for each line of the image of the electron beam irradiation area. An image can be picked up by any one of the image pickup devices. Here, TDI (Time Delay Integrati
The imaging operation of the array imaging element of the (on: time delay integration type) method will be described with reference to FIG.
【００１５】図２（１）に示すように、電子ビームは、
今、試料の所定箇所に照射されている。このとき、図２
（２）に示すように、電子ビームの照射領域の像は、Ｔ
ＤＩアレイ撮像素子の水平走査ラインＡにおいて撮像さ
れ、このラインに信号電荷が蓄積される。As shown in FIG. 2A, the electron beam is
Now, a predetermined portion of the sample is irradiated. At this time, FIG.
As shown in (2), the image of the irradiation area of the electron beam is T
An image is picked up on a horizontal scanning line A of the DI array image pickup device, and signal charges are accumulated in this line.
【００１６】次に、所定のタイミングで、図２（３）に
示すように、ステージおよび試料が、Ｙ方向に一水平走
査ライン分だけ移動する。このとき、図２（４）に示す
ように、ラインＡとラインＢとによって試料が撮像され
るのだが、ステージの移動と同時に、ラインＡに蓄積さ
れる信号電荷がラインＢに転送される。したがって、ラ
インＢには、前回時に得た信号電荷と今回の撮像時に得
た信号電荷が加算されて累積される。Next, at a predetermined timing, the stage and the sample move by one horizontal scanning line in the Y direction as shown in FIG. At this time, as shown in FIG. 2D, the sample is imaged by the line A and the line B. At the same time as the stage is moved, the signal charges accumulated in the line A are transferred to the line B. Therefore, the signal charge obtained at the previous time and the signal charge obtained at the time of the current imaging are added and accumulated on the line B.
【００１７】さらに、所定のタイミングで、図２（５）
に示すように、ステージおよび試料が、Ｙ方向に一水平
走査ライン分だけ移動する。このとき、図２（６）に示
すように、ラインＡ、ラインＢ、ラインＣとによって試
料が撮像されるのだが、ステージの移動と同時に、ライ
ンＢの信号電荷がラインＣに、ラインＡの信号電荷がラ
インＢに転送される。したがって、ラインＣには、前々
回、前回、今回の撮像時に得た信号電荷が加算されて蓄
積され、ラインＢには、前回、今回の撮像時に得た信号
電荷が加算されて蓄積される。Further, at a predetermined timing, FIG.
As shown in (5), the stage and the sample move by one horizontal scanning line in the Y direction. At this time, as shown in FIG. 2 (6), the sample is imaged by the line A, the line B, and the line C. At the same time, the signal charges of the line B are transferred to the line C and the line A The signal charge is transferred to line B. Therefore, the signal charges obtained during the previous and the previous imaging are added and accumulated in the line C two and three times before, and the signal charges obtained in the previous and the current imaging are added and accumulated in the line B.
【００１８】以上の動作を続けることで、水平走査ライ
ンの本数分だけ試料の同一箇所の信号電荷が、順次加算
されて積算されることになる。このようにＴＤＩアレイ
撮像素子では、撮像面に投影される試料像がステージの
移動に伴ってシフトするが、それに同期して蓄積される
信号電荷をシフトさせる。したがって、ステージの移動
と撮像動作とを並行して行うことができるため、試料全
面を撮像する際にも、短時間で撮像することができる。By continuing the above operation, the signal charges of the same portion of the sample by the number of horizontal scanning lines are sequentially added and integrated. As described above, in the TDI array imaging device, the sample image projected on the imaging surface shifts with the movement of the stage, and the signal charges accumulated in synchronization with the movement are shifted. Therefore, since the movement of the stage and the imaging operation can be performed in parallel, even when imaging the entire surface of the sample, the imaging can be performed in a short time.
【００１９】図３は、請求項２に記載の発明の原理ブロ
ック図である。請求項２に記載の発明は、請求項１に記
載の電子ビームによる検査装置において、前記アレイ撮
像素子６は、ＴＤＩアレイＣＣＤセンサであり、前記二
次元撮像素子７は、二次元ＣＣＤセンサであり、該２つ
のセンサのうち何れか一方のセンサは、前記蛍光部５に
より変換される光の光路上に配置され、前記切替手段８
は、前記蛍光部５と前記一方のセンサとの間に配置され
るミラー９と、前記ミラー９を前記光路に対して挿抜駆
動するミラー駆動部１０とから構成され、前記ミラー駆
動部１０は、前記ミラー９を前記光路上から外すことに
より、前記一方のセンサに前記光を照射し、また前記ミ
ラー９を前記光路上に挿入して前記光を反射させること
により、他方のセンサに該反射光を照射することを特徴
とする。FIG. 3 is a block diagram showing the principle of the second aspect of the present invention. According to a second aspect of the present invention, in the inspection apparatus using an electron beam according to the first aspect, the array imaging device 6 is a TDI array CCD sensor, and the two-dimensional imaging device 7 is a two-dimensional CCD sensor. , One of the two sensors is disposed on the optical path of the light converted by the fluorescent section 5, and the switching means 8
Comprises a mirror 9 disposed between the fluorescent unit 5 and the one sensor, and a mirror driving unit 10 for driving the mirror 9 to be inserted into and extracted from the optical path. The mirror driving unit 10 The mirror 9 is removed from the optical path to irradiate the one sensor with the light, and the mirror 9 is inserted into the optical path to reflect the light so that the reflected light is applied to the other sensor. Is irradiated.
【００２０】このような構成では、ミラー９を光路に対
して挿抜駆動することにより、アレイ撮像素子６と二次
元撮像素子７とに、光を切り替えて照射することができ
る。請求項３に記載の発明は、電子ビームを集束させた
スポットビームと、該スポットビームよりもビーム断面
の面積が大きい面状ビームとの何れか一方の電子ビーム
を、試料面上に照射する電子ビーム照射手段と、前記面
状ビームが前記試料面上に照射される際に、その照射領
域から発生する二次電子または反射電子の少なくとも一
方からなる二次ビームを検出し、前記照射領域の画像を
生成する二次ビーム検出手段と、前記試料と前記二次ビ
ーム検出手段との間に配置され、前記二次ビームを前記
二次ビーム検出手段の検出面に結像させる写像電子光学
系と、前記スポットビームを前記試料面上に走査させる
走査手段と、前記スポットビームが前記試料面上に照射
される際に、その照射領域から発生する二次電子または
反射電子の少なくとも一方の電子を検出して、前記走査
手段による走査領域の画像を生成する電子検出手段とを
備えて構成される。In such a configuration, by driving the mirror 9 into and out of the optical path, light can be switched and irradiated to the array image pickup device 6 and the two-dimensional image pickup device 7. According to a third aspect of the present invention, there is provided an electron beam for irradiating a sample surface with one of a spot beam obtained by focusing an electron beam and a planar beam having a larger beam cross-sectional area than the spot beam. Beam irradiating means, when the planar beam is irradiated onto the sample surface, detects a secondary beam composed of at least one of secondary electrons or reflected electrons generated from the irradiated area, and detects an image of the irradiated area. A secondary electron beam detecting means, and a mapping electron optical system arranged between the sample and the secondary beam detecting means, for imaging the secondary beam on a detection surface of the secondary beam detecting means, Scanning means for scanning the spot beam on the sample surface, when the spot beam is irradiated on the sample surface, at least secondary electrons or reflected electrons generated from the irradiation area It detects the square of the electron, and includes an electron detector means for generating an image of the scanning area by the scanning means.
【００２１】このような構成においては、面状ビームの
照射領域の像を投影して試料画像を生成する手段と、ス
ポットビームで試料面上を走査することにより試料画像
を生成する手段とを、場合に応じて使い分けることがで
きる。請求項４に記載の発明は、駆動可能なステージ上
に載置される試料に、電子ビームを照射するステップ
と、前記電子ビームの照射領域から発生する二次電子ま
たは反射電子の少なくとも一方からなる二次ビームを、
電子ビームを光に変換する蛍光面に、結像させるステッ
プと、前記蛍光面により変換された光を、光電変換によ
って電荷を発生し前記ステージの移動に応じてその電荷
を素子内でシフトさせるＴＤＩ方式のアレイ撮像素子に
より受光し、前記電子ビームの照射領域を撮像するステ
ップと、前記蛍光面により変換された光を、二次元撮像
素子により受光し、前記電子ビームの照射領域を撮像す
るステップとを有することを特徴とする。In such a configuration, means for projecting an image of the irradiation area of the planar beam to generate a sample image, and means for scanning the sample surface with a spot beam to generate the sample image include: It can be used properly depending on the case. The invention according to claim 4 includes a step of irradiating a sample placed on a drivable stage with an electron beam, and at least one of a secondary electron and a reflected electron generated from an irradiation area of the electron beam. The secondary beam,
Forming an image on a phosphor screen for converting an electron beam into light, and generating a charge by photoelectric conversion of the light converted by the phosphor screen and shifting the charge in the element according to the movement of the stage. Receiving an image of the irradiation area of the electron beam, and receiving the light converted by the phosphor screen by a two-dimensional imaging element, and imaging the irradiation area of the electron beam. It is characterized by having.
【００２２】したがって、本発明では、ＴＤＩ方式のア
レイ撮像素子と二次元撮像素子の２種類の撮像素子によ
って試料を撮像することができる。請求項５に記載の発
明は、駆動可能なステージ上に載置される試料に、電子
ビームを照射するステップと、前記電子ビームの照射領
域から発生する二次電子または反射電子の少なくとも一
方からなる二次ビームを、電子ビームを光に変換する蛍
光面に、結像させるステップと、前記蛍光面により変換
された光を、光電変換によって電荷を発生し前記ステー
ジの移動に応じてその電荷を素子内でシフトさせるＴＤ
Ｉ方式のアレイ撮像素子により受光し、前記電子ビーム
の照射領域の画像を生成するステップと、前記電子ビー
ムの照射領域の画像から試料の欠陥箇所を検出するステ
ップと、前記欠陥箇所に電子ビームを照射し、その照射
領域から発生する二次ビームを、前記蛍光面に結像させ
るステップと、前記蛍光面により変換された光を、二次
元撮像素子により受光し、前記欠陥箇所を撮像するステ
ップとを有することを特徴とする。Therefore, according to the present invention, a sample can be imaged by two types of image sensors, ie, a TDI type array image sensor and a two-dimensional image sensor. The invention according to claim 5 includes a step of irradiating a sample placed on a drivable stage with an electron beam, and at least one of secondary electrons or reflected electrons generated from an irradiation area of the electron beam. Imaging the secondary beam on a phosphor screen for converting an electron beam into light, and generating a charge by photoelectric conversion of the light converted by the phosphor screen, and transferring the charge according to the movement of the stage. TD to shift within
Receiving an image by an I-type array imaging element and generating an image of the irradiation area of the electron beam; detecting a defect portion of the sample from the image of the irradiation region of the electron beam; Irradiating, a secondary beam generated from the illuminated area, imaging the phosphor screen, light converted by the phosphor screen, received by a two-dimensional image sensor, imaging the defect location, It is characterized by having.
【００２３】したがって、本発明では、ＴＤＩ方式のア
レイ撮像素子により高速に試料全面を撮像することがで
きる。また、欠陥箇所に対しては、二次元撮像素子を用
いて撮像することで、高画質の画像を取得することがで
きる。Therefore, in the present invention, the entire surface of the sample can be imaged at high speed by the TDI type array imaging device. In addition, a high-quality image can be obtained by imaging a defective portion using a two-dimensional image sensor.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２５】（第１の実施形態）図４は、第１の実施形
態の全体構成図である。なお、第１の実施形態は、請求
項１、２、４、５に記載の発明に対応する。以下、本実
施形態の構成について図面を参照して説明する。(First Embodiment) FIG. 4 is an overall configuration diagram of the first embodiment. The first embodiment corresponds to the first, second, fourth, and fifth aspects of the present invention. Hereinafter, the configuration of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
【００２６】図４において、検査装置は、一次コラム２
１、二次コラム２２およびチャンバー２３を有してい
る。一次コラム２１は、二次コラム２２の側面に斜めに
取り付けられており、二次コラム２２の下部に、チャン
バー２３が配置される。一次コラム２１の内部には、電
子銃２４が配置され、電子銃２４から照射される電子ビ
ーム（一次ビーム）の光軸上に一次光学系２５および偏
向器２６が配置される。In FIG. 4, the inspection device is a primary column 2
1, a secondary column 22 and a chamber 23. The primary column 21 is obliquely attached to a side surface of the secondary column 22, and a chamber 23 is disposed below the secondary column 22. An electron gun 24 is arranged inside the primary column 21, and a primary optical system 25 and a deflector 26 are arranged on the optical axis of an electron beam (primary beam) emitted from the electron gun 24.
【００２７】一方、チャンバー２３の内部には、ステー
ジ２７が設置され、ステージ２７上には試料２８が載置
される。また、二次コラム２２の内部には、試料２８か
ら発生する二次ビームの光軸上に、カソードレンズ２
９、ニューメニカルアパーチャ３０、ウィーンフィルタ
３１、第２レンズ３２、フィールドアパーチャ３３、第
３レンズ３４、第４レンズ３５および検出器３６が配置
される。なお、カソードレンズ２９、第２レンズ３２〜
第４レンズ３５は、二次光学系を構成している。On the other hand, a stage 27 is provided inside the chamber 23, and a sample 28 is placed on the stage 27. Further, inside the secondary column 22, the cathode lens 2 is placed on the optical axis of the secondary beam generated from the sample 28.
9, a numerical aperture 30, a Wien filter 31, a second lens 32, a field aperture 33, a third lens 34, a fourth lens 35, and a detector 36 are arranged. In addition, the cathode lens 29, the second lens 32 to
The fourth lens 35 forms a secondary optical system.
【００２８】検出器３６は、画像処理ユニット３７と接
続され、画像処理ユニット３７は、ＣＲＴ３８、ＣＰＵ
３９と接続される。ＣＰＵ３９は、一次コラム制御ユニ
ット４０、二次コラム制御ユニット４１、ステージ駆動
機構４２、ミラー駆動部４９と接続される。一次コラム
制御ユニット４０は、一次光学系２５のレンズ電圧およ
び偏向器２６に供給する電流（電圧）を制御し、二次コ
ラム制御ユニット４１は、カソードレンズ２９および第
２レンズ３２〜第４レンズ３５の各レンズ電圧を制御
し、ステージ駆動機構４２は、ステージ２７をＸＹ方向
に駆動制御する。The detector 36 is connected to an image processing unit 37. The image processing unit 37 includes a CRT 38 and a CPU.
39 is connected. The CPU 39 is connected to a primary column control unit 40, a secondary column control unit 41, a stage driving mechanism 42, and a mirror driving unit 49. The primary column control unit 40 controls the lens voltage of the primary optical system 25 and the current (voltage) supplied to the deflector 26, and the secondary column control unit 41 controls the cathode lens 29 and the second to fourth lenses 32 to 35. And the stage drive mechanism 42 controls the drive of the stage 27 in the XY directions.
【００２９】チャンバー２３の外側にはレーザ干渉計５
１が設置され、ステージ２７の位置を読み取り、ステー
ジ位置情報を画像処理ユニット３７に伝達する。一次コ
ラム２１、二次コラム２２、チャンバー２３は、真空排
気系（不図示）と繋がっており、真空排気系のターボポ
ンプにより排気されて、内部は真空状態を維持してい
る。Outside the chamber 23, a laser interferometer 5
1 is installed, the position of the stage 27 is read, and stage position information is transmitted to the image processing unit 37. The primary column 21, the secondary column 22, and the chamber 23 are connected to a vacuum exhaust system (not shown), and are exhausted by a vacuum pump of a vacuum exhaust system, so that the inside maintains a vacuum state.
【００３０】図５は、検出器３６の構成を示す図であ
る。図５おいて、二次ビームのビーム軸上に、ＭＣＰ
（マイクロチャネルプレート）４３と、蛍光板４４と、
ビューポート４５と、リレーレンズ４６と、ＴＤＩアレ
イＣＣＤセンサ４７とが配置される。リレーレンズ４６
とＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７との間には、ミラー４
８ａが、リレーレンズ４６の光軸に対して斜めに位置し
て配置される。ミラー４８ａは、ミラー駆動部４９と接
続されており、リレーレンズ４６の光軸に対して挿抜
（左右に）駆動される。FIG. 5 is a diagram showing the structure of the detector 36. In FIG. 5, the MCP is placed on the beam axis of the secondary beam.
(Micro channel plate) 43, fluorescent plate 44,
A view port 45, a relay lens 46, and a TDI array CCD sensor 47 are arranged. Relay lens 46
The mirror 4 is located between the TDI array CCD sensor 47 and the
8 a is disposed obliquely with respect to the optical axis of the relay lens 46. The mirror 48a is connected to the mirror drive unit 49, and is driven to be inserted into and removed from the optical axis of the relay lens 46 (left and right).
【００３１】ミラー４８ａの反射光軸上には、ミラー４
８ｂが、ミラー４８ａと同様に斜めに位置して配置され
る。また、ミラー４８ｂの反射光軸上には、二次元ＣＣ
Ｄセンサ５０が配置される。なお、請求項１、２に記載
の発明と本実施形態との対応関係については、ステージ
１はステージ２７に対応し、電子ビーム照射手段２は、
電子銃２４、一次光学系２５に対応し、二次ビーム検出
手段３は、検出器３６、画像処理ユニット３７に対応
し、写像電子光学系４は、カソードレンズ２９、第２レ
ンズ３２〜第４レンズ３５に対応し、蛍光部５は蛍光板
４４に対応し、アレイ撮像素子６はＴＤＩアレイＣＣＤ
センサ４７に対応し、二次元撮像素子７は二次元ＣＣＤ
センサ５０に対応し、ミラー９はミラー４８ａ、４９ｂ
に対応し、ミラー駆動部１０はミラー駆動部４９に対応
する。The mirror 4a is located on the reflection optical axis of the mirror 48a.
8b is disposed obliquely like the mirror 48a. The two-dimensional CC is located on the reflection optical axis of the mirror 48b.
The D sensor 50 is provided. In addition, regarding the correspondence between the invention described in claims 1 and 2 and the present embodiment, the stage 1 corresponds to the stage 27, and the electron beam irradiation unit 2
The electron beam 24 and the primary optical system 25 correspond, the secondary beam detecting means 3 corresponds to the detector 36 and the image processing unit 37, and the mapping electron optical system 4 includes the cathode lens 29, the second lens 32 to the fourth lens. The lens 35 corresponds to the fluorescent part 5, the fluorescent part 44 corresponds to the fluorescent plate 44, and the array imaging element 6 is a TDI array CCD.
The two-dimensional image sensor 7 is a two-dimensional CCD corresponding to the sensor 47.
Mirror 9 corresponds to sensor 50 and mirrors 48a, 49b
, And the mirror driving unit 10 corresponds to the mirror driving unit 49.
【００３２】次に、本実施形態における試料画像の取得
動作について説明する。図６に示すように、電子銃２４
から出射する一次ビームは、電子銃２４の加速電圧よっ
て加速されて視野絞り２４ａを通過し、一次光学系２５
のレンズ作用および偏向器２６の偏向作用を受けてウィ
ーンフィルタ３１の中心に入射する。ここでは電子銃の
陰極として、矩形陰極で大電流を取り出すことができる
ランタンヘキサボライト（ＬａＢ6）を用いる。Next, the operation of acquiring a sample image in the present embodiment will be described. As shown in FIG.
Primary beam emitted from the electron beam 24 is accelerated by the accelerating voltage of the electron gun 24, passes through the field stop 24a, and passes through the primary optical system 25.
Is incident on the center of the Wien filter 31 under the action of the lens and the deflection action of the deflector 26. Here, as the cathode of the electron gun, lanthanum hexaborite (LaB 6 ) capable of extracting a large current with a rectangular cathode is used.
【００３３】また、一次光学系２５は、回転軸非対称の
四重極（または八重極）の静電レンズ（または電磁レン
ズ）を使用する。このレンズは、いわゆるシリンドリカ
ルレンズと同様に、矩形陰極の長軸（Ｘ軸）、短軸（Ｙ
軸）各々で集束と発散とを引き起こすことができる。図
６では、矩形陰極のＸ方向断面に放出された電子の軌道
とＹ方向断面に放出された電子の軌道とを示している。The primary optical system 25 uses a quadrupole (or octupole) electrostatic lens (or electromagnetic lens) having an asymmetrical rotation axis. This lens has a long axis (X-axis) and a short axis (Y-axis) of the rectangular cathode similarly to a so-called cylindrical lens.
Axis) can cause convergence and divergence in each. FIG. 6 shows the trajectories of the electrons emitted in the X-direction section and the electrons emitted in the Y-direction section of the rectangular cathode.
【００３４】具体的なレンズ構成は、図７に示すよう
に、静電レンズを用いた場合、４つの円柱ロッドを使用
する。対向する電極同士を等電位に設定し、互いに逆の
電圧特性（ａとｂに＋Ｖｑ、ｃとｄに−Ｖｑ）を与え
る。このレンズを３段（図６の２５ａ、２５ｂ、２５
ｃ）で構成し、各レンズ条件を最適化することによっ
て、照射電子を損失することなく、試料面上のビーム照
射領域を、任意の矩形状、または楕円形状に成形するこ
とができる。As a specific lens configuration, as shown in FIG. 7, when an electrostatic lens is used, four cylindrical rods are used. The opposing electrodes are set at the same potential, and voltage characteristics opposite to each other (+ Vq for a and b and −Vq for c and d) are given. This lens has three stages (25a, 25b, 25 in FIG. 6).
By arranging in c) and optimizing each lens condition, the beam irradiation area on the sample surface can be formed into an arbitrary rectangular or elliptical shape without losing irradiation electrons.
【００３５】一次光学系２５により矩形状に成形された
一次ビームは、ウィーンフィルタ３１の中心箇所に入射
するように偏向器２６によって偏向される。ウィーンフ
ィルタ３１に入射した一次ビームは、ウィーンフィルタ
３１の偏向作用により軌道が曲げられ、ニューメニカル
アパーチャ３０の開口部で結像する。ウィーンフィルタ
３１は、磁界と電界とを直交させ、電界をＥ、磁界を
Ｂ、荷電粒子の速度をｖとした場合、Ｅ＝ｖＢのウィー
ン条件を満たす荷電粒子のみを直進させ、それ以外の荷
電粒子の軌道を曲げる偏向装置である。The primary beam shaped into a rectangular shape by the primary optical system 25 is deflected by the deflector 26 so as to be incident on the center of the Wien filter 31. The trajectory of the primary beam that has entered the Wien filter 31 is bent by the deflection action of the Wien filter 31, and forms an image at the opening of the numerical aperture 30. When the magnetic field and the electric field are orthogonal to each other, and the electric field is E, the magnetic field is B, and the velocity of the charged particles is v, only the charged particles satisfying the Wien condition of E = vB are allowed to travel straight, and the other charged particles are charged. A deflection device that bends the trajectory of particles.
【００３６】また、ニューメニカルアパーチャ３０は、
開口絞りに相当するものでカソードレンズ２９の開口角
を決定する。その形状は、円形の穴が開いた金属製（Ｍ
ｏ等）の薄膜板であり、装置内に散乱する余計な電子ビ
ームが試料面に到達することを阻止し、試料２８のチャ
ージアップやコンタミネーションを防いでいる。ニュー
メニカルアパーチャ３０の開口部で結像した一次ビーム
は、カソードレンズ２９を介して、試料２８面上に垂直
に照射される。試料面上に一次ビームが照射されると、
そのビーム照射領域からは、二次電子または反射電子の
少なくとも一方を含む二次ビームが発生する。Further, the new mechanical aperture 30 is
The aperture angle of the cathode lens 29 is determined by an aperture stop. Its shape is made of metal (M
o), which prevents extra electron beams scattered in the apparatus from reaching the sample surface, thereby preventing charge-up and contamination of the sample 28. The primary beam imaged at the aperture of the numerical aperture 30 is irradiated perpendicularly onto the surface of the sample 28 via the cathode lens 29. When the primary beam is irradiated on the sample surface,
A secondary beam including at least one of secondary electrons and reflected electrons is generated from the beam irradiation area.
【００３７】この二次ビームは、ビーム照射領域の二次
元画像情報を有していることになるが、特に、一次ビー
ムが試料２８に垂直に照射されるので、二次ビームは影
のない鮮明な像を有することができる。図８に示すよう
に、二次ビームは、カソードレンズ２９によって集束作
用を受ける。カソードレンズ２９は、通常、２〜４枚の
電極で構成されている。ここでは、３枚の電極（２９
ａ、２９ｂ、２９ｃ）の構成例を示す。通常、レンズと
して機能させるには、カソードレンズ２９の下から１番
目の電極２９ａ、２番目の電極２９ｂに電圧を印加し、
３番目の電極２９ｃをゼロ電位に設定することで行う。This secondary beam has two-dimensional image information of the beam irradiation area. In particular, since the primary beam is irradiated perpendicularly to the sample 28, the secondary beam is sharp and has no shadow. Image. As shown in FIG. 8, the secondary beam is focused by the cathode lens 29. The cathode lens 29 is usually composed of 2 to 4 electrodes. Here, three electrodes (29
a, 29b, and 29c). Normally, in order to function as a lens, a voltage is applied to the first electrode 29a and the second electrode 29b from the bottom of the cathode lens 29,
This is performed by setting the third electrode 29c to zero potential.
【００３８】電極２９ａとステージ２７には電圧（リタ
ーディング電圧）が印加されており、電極−試料面間に
は、一次ビームに対しては負の電界、二次ビームに対し
ては正の電界が形成されている。リターディング電圧に
よって、カソードレンズ２９は、一次ビームに対して
は、減速させて試料のチャージアップや破壊を防ぎ、二
次ビームに対しては、電子（特に、指向性の低い二次電
子）を引き込み、加速させて、効率よくレンズ内に導く
ように作用する。A voltage (retarding voltage) is applied to the electrode 29a and the stage 27, and a negative electric field is applied to the primary beam and a positive electric field is applied to the secondary beam between the electrode and the sample surface. Are formed. Due to the retarding voltage, the cathode lens 29 decelerates the primary beam to prevent charge-up or destruction of the sample, and emits electrons (particularly secondary electrons having low directivity) for the secondary beam. It acts to draw in, accelerate, and guide efficiently into the lens.
【００３９】カソードレンズ２９およびニューメニカル
アパーチャ３０を通過した二次ビームは、ウィーンフィ
ルタ３１の偏向作用を受けずに、そのまま直進する。こ
のとき、ウィーンフィルタ３１に印加する電磁界を変え
ることで、二次ビームから、特定のエネルギー帯を持つ
電子（例えば二次電子、または反射電子）のみを検出器
３６に導くことができる。The secondary beam that has passed through the cathode lens 29 and the numerical aperture 30 proceeds straight without being deflected by the Wien filter 31. At this time, by changing the electromagnetic field applied to the Wien filter 31, only electrons having a specific energy band (for example, secondary electrons or reflected electrons) can be guided to the detector 36 from the secondary beam.
【００４０】また、ニューメニカルアパーチャ３０は、
二次ビームに対しては、後段の第２レンズ３２〜第４レ
ンズ３５のレンズ収差を抑える役割を果たしている。と
ころで、二次ビームを、カソードレンズ２９のみで結像
させると、レンズ作用が強くなり収差が発生しやすい。
そこで、第２レンズ３２と合わせて、１回の結像を行わ
せる。二次ビームは、カソードレンズ２９および第２レ
ンズ３２により、フィールドアパーチャ３３上で中間結
像を得る。Further, the new mechanical aperture 30 is
For the secondary beam, it plays the role of suppressing the lens aberration of the second to fourth lenses 32 to 35 at the subsequent stage. By the way, if the secondary beam is imaged only by the cathode lens 29, the lens action becomes strong and aberration is likely to occur.
Therefore, one image formation is performed together with the second lens 32. The secondary beam obtains an intermediate image on the field aperture 33 by the cathode lens 29 and the second lens 32.
【００４１】また、後段には中間像を投影するためのレ
ンズが配置されるが、二次光学系として必要な投影倍率
を確保するため、第３レンズ３４、第４レンズ３５の２
つのレンズを加えた構成にする。二次ビームは、第３レ
ンズ３４、第４レンズ３５各々により結像し、ここで
は、合計３回結像する。なお、第３レンズ３４と第４レ
ンズ３５とを合わせて１回（合計２回）結像させてもよ
い。A lens for projecting an intermediate image is arranged at the subsequent stage. In order to secure a projection magnification required as a secondary optical system, a third lens 34 and a fourth lens 35 are required.
A configuration that adds two lenses. The secondary beam forms an image with each of the third lens 34 and the fourth lens 35, and here forms a total of three times. Note that the third lens 34 and the fourth lens 35 may be combined to form an image once (two times in total).
【００４２】第２レンズ３２〜第４レンズ３５はすべ
て、ユニポテンシャルレンズまたはアインツェルレンズ
と呼ばれる回転軸対称型のレンズであり、各レンズは、
３枚の電極で構成されている。通常は外側の２電極をゼ
ロ電位とし、中央の電極に印加する電圧を変えることで
レンズ作用を制御する。また、中間の結像点には、フィ
ールドアパーチャ３３が配置されているが、このフィー
ルドアパーチャ３３は光学顕微鏡の視野絞りと同様に、
視野を必要範囲に制限している。特に電子ビームの場
合、余計なビームを、後段の第３レンズ３４および第４
レンズ３５と共に遮断して、検出器３６のチャージアッ
プやコンタミネーションを防いでいる。The second lens 32 to the fourth lens 35 are all rotationally symmetric lenses called unipotential lenses or Einzel lenses.
It is composed of three electrodes. Normally, the outer two electrodes are set to zero potential, and the lens action is controlled by changing the voltage applied to the center electrode. In addition, a field aperture 33 is disposed at an intermediate image forming point, and this field aperture 33 is similar to a field stop of an optical microscope.
The field of view is limited to the necessary range. Particularly, in the case of an electron beam, an unnecessary beam is supplied to the third lens 34 and the fourth
It is cut off together with the lens 35 to prevent the detector 36 from being charged up or contaminated.
【００４３】二次ビームは、第３レンズ３４と第４レン
ズ３５とによって集束発散を繰り返し、検出器３６の検
出面で再結像し、ビーム照射領域の像が検出面に投影さ
れる。図５に示すように、二次ビームは、ＭＣＰ４３に
入射し、ＭＣＰ４３を通過する際に加速増幅されて、蛍
光板４４に衝突する。蛍光板４４では、二次ビームを光
に変換し、投影される電子像を光学像に変換する。The secondary beam is repeatedly focused and diverged by the third lens 34 and the fourth lens 35, re-images on the detection surface of the detector 36, and the image of the beam irradiation area is projected on the detection surface. As shown in FIG. 5, the secondary beam enters the MCP 43, is accelerated and amplified when passing through the MCP 43, and collides with the fluorescent screen 44. The fluorescent plate 44 converts the secondary beam into light, and converts the projected electronic image into an optical image.
【００４４】光学像は、真空室と大気室とを遮断するビ
ューポート４５を通過し、リレーレンズ４６を介して、
ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７または二次元ＣＣＤセン
サ５０の何れか一方のセンサに投影される。この動作を
以下に具体的に説明する。The optical image passes through a view port 45 that shuts off the vacuum chamber and the atmosphere chamber, and passes through a relay lens 46.
The image is projected on one of the TDI array CCD sensor 47 and the two-dimensional CCD sensor 50. This operation will be specifically described below.
【００４５】ミラー駆動部４９は、ＣＰＵ３９の指示に
従って、ミラー４８ａをリレーレンズ４６の光軸に対し
て挿抜駆動する。このとき、ミラー４８ａが光軸からは
ずれた場合（図５）には、リレーレンズ４６からの光
は直接ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７に入射する。ま
た、ミラー４８ａが光軸上に位置する場合（図５）に
は、リレーレンズ４６からの光は、ミラー４８ａおよび
ミラー４８ｂで反射して、二次元ＣＣＤセンサ５０に入
射する。The mirror driving section 49 drives the mirror 48a to be inserted into and removed from the optical axis of the relay lens 46 in accordance with an instruction from the CPU 39. At this time, if the mirror 48a is off the optical axis (FIG. 5), the light from the relay lens 46 directly enters the TDI array CCD sensor 47. When the mirror 48a is located on the optical axis (FIG. 5), the light from the relay lens 46 is reflected by the mirror 48a and the mirror 48b and enters the two-dimensional CCD sensor 50.
【００４６】何れかのセンサによって光電変換が行われ
ると、画像処理ユニット３７は、光電信号を順次読み出
し、Ａ／Ｄ変換して内部のＶＲＡＭに格納し、試料画像
を生成する。画像処理ユニット３７は、ＣＰＵ３９の指
示に従い、この試料画像をＣＲＴ３８に表示させる。こ
のように本実施形態の検査装置では、試料面上に電子ビ
ームを照射し、ビーム照射領域の像を検出器３６の検出
面に投影して一括して試料画像を取得する。When photoelectric conversion is performed by any of the sensors, the image processing unit 37 sequentially reads out the photoelectric signals, A / D converts them, stores them in an internal VRAM, and generates a sample image. The image processing unit 37 displays the sample image on the CRT 38 according to the instruction of the CPU 39. As described above, in the inspection apparatus of the present embodiment, the sample surface is irradiated with the electron beam, and the image of the beam irradiation area is projected on the detection surface of the detector 36 to collectively obtain the sample image.
【００４７】次に、本実施形態による欠陥箇所の検出お
よび欠陥箇所の観察動作について説明する。 （欠陥箇所の検出動作）図５において、ミラー駆動部４
９は、ＣＰＵ３９からのミラー駆動命令に従い、ミラー
４８ａをの位置に駆動し、使用するセンサをＴＤＩア
レイＣＣＤセンサ４７に切り替える。Next, the operation of detecting a defective portion and observing the defective portion according to the present embodiment will be described. (Detection of Defect Location) In FIG.
9 drives the mirror 48a to the position according to the mirror driving command from the CPU 39, and switches the sensor to be used to the TDI array CCD sensor 47.
【００４８】欠陥箇所の検出動作では、まずチップ全面
をＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７によって撮像し、次に
撮像された試料画像から欠陥箇所を検出する。以下、Ｔ
ＤＩアレイＣＣＤセンサ４７の撮像動作を具体的に説明
する。図９に示すように、（Ｘ１,Ｙ１）から（Ｘ５１
２,Ｙ２５６）までの領域がチップ上に定められてお
り、この領域に電子ビームを照射し、照射領域の像を
ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７に投影して撮像する。こ
のとき、ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７は、５１２×２
５６の画素数を有しており、領域は、ＴＤＩアレイＣ
ＣＤセンサ４７に適合するように投影される。In the operation of detecting a defective portion, the entire surface of the chip is first imaged by the TDI array CCD sensor 47, and then the defective portion is detected from the sampled image. Hereinafter, T
The imaging operation of the DI array CCD sensor 47 will be specifically described. As shown in FIG. 9, (X1, Y1) to (X51
An area up to (2, Y256) is defined on the chip, and this area is irradiated with an electron beam, and an image of the irradiated area is projected on the TDI array CCD sensor 47 and imaged. At this time, the TDI array CCD sensor 47 has 512 × 2
It has 56 pixels and the area is the TDI array C
The image is projected so as to match the CD sensor 47.
【００４９】今、領域の（Ｘ１,Ｙ１）から（Ｘ５１
２,Ｙ１）に一次ビームが照射されているとする。この
とき、この１ラインの像がＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４
７に投影され、撮像される。信号電荷は、図１０に示す
ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７のＲＯＷ１に蓄積され
る。次に、ＣＰＵ３９はステージ駆動機構４２に駆動制
御信号を出力し、ステージ駆動機構４２はステージ２７
をＹ方向に駆動する。すると、ビーム照射領域がＴＤＩ
アレイＣＣＤセンサ４７の一水平走査ライン分だけ走査
方向に移動する。それと同時に、レーザ干渉計ユニット
５１は、垂直クロック信号を画像処理ユニット３７に送
出する。Now, from (X1, Y1) to (X51)
2, Y1) is irradiated with a primary beam. At this time, the image of this one line is
7 is projected and imaged. The signal charges are stored in ROW1 of the TDI array CCD sensor 47 shown in FIG. Next, the CPU 39 outputs a drive control signal to the stage drive mechanism 42, and the stage drive mechanism 42
Is driven in the Y direction. Then, the beam irradiation area becomes TDI
The array CCD sensor 47 moves in the scanning direction by one horizontal scanning line. At the same time, the laser interferometer unit 51 sends a vertical clock signal to the image processing unit 37.
【００５０】画像処理ユニット３７は、垂直クロック信
号が入力されると、ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７に転
送パルスを送出する。ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７
は、転送パルスに同期して、ＲＯＷ１に蓄積されていた
信号電荷をＲＯＷ２に転送する。このとき、ＲＯＷ２に
は、（Ｘ１,Ｙ１）から（Ｘ５１２,Ｙ１）までの像が撮
像され、既に信号電荷が蓄積されているため、ＲＯＷ１
から転送されてきた信号電荷が加算されて蓄積されるこ
とになる。また、このとき、ＲＯＷ１では、（Ｘ１,Ｙ
２）から（Ｘ５１２,Ｙ２）までの像が撮像され、新た
に信号電荷が蓄積される。When the vertical clock signal is input, the image processing unit 37 sends a transfer pulse to the TDI array CCD sensor 47. TDI array CCD sensor 47
Transfers the signal charge stored in ROW1 to ROW2 in synchronization with the transfer pulse. At this time, images from (X1, Y1) to (X512, Y1) are captured in ROW2, and signal charges have already been accumulated.
Are added and accumulated. At this time, in ROW1, (X1, Y
Images from 2) to (X512, Y2) are captured, and signal charges are newly stored.
【００５１】さらに、ステージ２７が一水平走査ライン
分駆動すると、ＲＯＷ３には、（Ｘ１,Ｙ１）から（Ｘ
５１２,Ｙ１）までの像が撮像されて信号電荷が蓄積さ
れる。ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７に転送パルスが入
力されると、ＲＯＷ３には、ＲＯＷ２から転送されてき
た信号電荷が加算されて蓄積される。また、ＲＯＷ２に
は、（Ｘ１,Ｙ２）から（Ｘ５１２,Ｙ２）までの像が撮
像され、信号電荷が蓄積されているが、前述の転送パル
スが入力されると、ＲＯＷ１から転送されてきた信号電
荷が加算されて蓄積される。また、ＲＯＷ１では、（Ｘ
１,Ｙ３）から（Ｘ５１２,Ｙ３）までの像が撮像され、
新たに信号電荷が蓄積される。Further, when the stage 27 is driven by one horizontal scanning line, ROW3 stores (X1, Y1) to (X
Images up to 512, Y1) are captured and signal charges are accumulated. When a transfer pulse is input to the TDI array CCD sensor 47, the signal charge transferred from ROW2 is added to ROW3 and accumulated. Further, an image from (X1, Y2) to (X512, Y2) is captured in ROW2, and signal charges are accumulated. When the above-described transfer pulse is input, the signal transferred from ROW1 is input. The charges are added and accumulated. In ROW1, (X
Images from (1, Y3) to (X512, Y3) are captured,
New signal charges are accumulated.
【００５２】このようにステージ２７がＹ方向に順次駆
動することによって、ビーム照射領域が領域を走査
し、ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７は、ステージ２７の
駆動に応じて、蓄積する信号電荷を隣接するＲＯＷへ順
次転送する。この動作が繰り返され、領域の（Ｘ１,
Ｙ２５６）から（Ｘ５１２,Ｙ２５６）までの像が撮像
されて、その信号電荷がＲＯＷ１に蓄積されるとき、
（Ｘ１,Ｙ１）から（Ｘ５１２,Ｙ１）までの信号電荷
は、水平走査ラインの本数分加算累積されて、ＲＯＷ２
５６に蓄積される。As the stage 27 is sequentially driven in the Y direction, the beam irradiation area scans the area, and the TDI array CCD sensor 47 transfers the accumulated signal charges to the adjacent ROW in accordance with the driving of the stage 27. Sequentially. This operation is repeated, and (X1,
When images from (Y256) to (X512, Y256) are captured and the signal charges are stored in ROW1,
The signal charges from (X1, Y1) to (X512, Y1) are added and accumulated by the number of horizontal scanning lines, and ROW2
56.
【００５３】この状態で、ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４
７に転送パルスが入力されると、ＲＯＷ２５６に蓄積さ
れている信号電荷は、転送ゲート（不図示）を介して、
ＣＣＤシフトレジスタに転送され、ＴＤＩアレイＣＣＤ
センサ４７から一水平走査ラインずつ取り出され、画像
処理ユニット３７に転送される。画像処理ユニット３７
は、順次転送されてくる信号電荷を、Ａ／Ｄ変換してＶ
ＲＡＭに格納し、領域の画像を生成する。In this state, the TDI array CCD sensor 4
7, when the transfer pulse is input, the signal charge stored in the ROW 256 is transferred through a transfer gate (not shown).
Transferred to CCD shift register, TDI array CCD
The horizontal scanning lines are taken out of the sensor 47 one by one and transferred to the image processing unit 37. Image processing unit 37
A / D converts the signal charges sequentially transferred to V
The image is stored in the RAM and an image of the area is generated.
【００５４】以下、同様にステージ２７を移動させなが
ら、領域、領域・・・についてもＴＤＩアレイＣＣ
Ｄセンサ４７によって撮像を行い、チップ全面を撮像す
る。このようにＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７では、ス
テージ２７の移動に合わせて信号電荷をシフトさせて撮
像するため、ステージ２７の移動と撮像動作とを並行し
て実行することができる。したがって、チップ全面を極
めて短時間に撮像することができる。また、ＴＤＩアレ
イＣＣＤセンサ４７では、水平走査ラインの本数分だけ
試料の同一箇所の信号電荷を加算して積算することがで
きるため、画像のＳ／Ｎの向上を図ることができる。Similarly, while moving the stage 27, the TDI array CC
An image is taken by the D sensor 47, and the entire surface of the chip is imaged. As described above, in the TDI array CCD sensor 47, the signal charge is shifted in accordance with the movement of the stage 27 and the imaging is performed, so that the movement of the stage 27 and the imaging operation can be performed in parallel. Therefore, the entire surface of the chip can be imaged in a very short time. Further, in the TDI array CCD sensor 47, the signal charges of the same portion of the sample can be added and integrated by the number of horizontal scanning lines, so that the S / N of the image can be improved.
【００５５】次に、チップ全面の画像の取得が完了する
と、画像処理ユニット３７は、各領域の画像と、設計デ
ータに基づいて予め作成されたテンプレート画像とを比
較して欠陥箇所を特定する。具体的には、画像処理ユニ
ット３７は、取得画像に対して、エッジ保存平滑化フィ
ルタによるノイズの低減を行った後、テンプレート画像
と各領域の画像とについて、対応する画素出力同士の差
分二乗を求め、その値が所定のしきい値を超えたか否か
を判別し、超えた箇所については欠陥箇所であると判断
する。Next, when the acquisition of the image of the entire chip is completed, the image processing unit 37 specifies the defective portion by comparing the image of each area with a template image created in advance based on the design data. Specifically, the image processing unit 37 performs noise reduction on the acquired image by the edge-preserving smoothing filter, and then calculates the difference square between corresponding pixel outputs of the template image and the image of each region. Then, it is determined whether or not the value exceeds a predetermined threshold value, and a portion where the value exceeds the threshold value is determined to be a defective portion.
【００５６】ＣＰＵ３９は、その欠陥箇所がチップ上の
どの位置にあるかを算出し、そのアドレス情報を内部メ
モリに記憶する。 （欠陥箇所の観察動作）ところで、ＴＤＩアレイＣＣＤ
センサ４７による撮像では、オペレータが欠陥箇所を常
時観察したい場合には、絶えずステージ２７の駆動を繰
り返す必要があった。例えば、領域を常時観察したい
場合には、ステージ２７をスタート地点に合わせ、ステ
ージ２７をＹ方向に順次移動させて、領域を走査す
る。走査が終了すると、再びステージ２７をスタート地
点に合わせ、再び領域の走査を繰り返す。CPU 39 calculates the position of the defective portion on the chip, and stores the address information in the internal memory. (Observation of defect location) By the way, TDI array CCD
In the imaging by the sensor 47, when the operator wants to always observe the defective portion, it is necessary to constantly drive the stage 27 repeatedly. For example, when it is desired to constantly observe the area, the stage 27 is moved to the start point, the stage 27 is sequentially moved in the Y direction, and the area is scanned. When the scanning is completed, the stage 27 is again set to the start point, and the scanning of the area is repeated again.
【００５７】このようにＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７
で、欠陥箇所を常時観察しようとすると、ステージ２７
が絶えず移動停止動作を繰り返すため、ステージ２７に
軽微な振動（ハンチング）が生じる可能性があった。こ
のハンチングのため、ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７に
よって撮像すると、画像にぶれが生じ、観察画像の画質
（Ｓ／Ｎ）が低下するという懸念があった。As described above, the TDI array CCD sensor 47
In order to constantly observe the defect, the stage 27
However, since the movement stop operation is constantly repeated, slight vibration (hunting) may occur on the stage 27. Due to this hunting, when an image is picked up by the TDI array CCD sensor 47, there is a concern that the image will be blurred and the image quality (S / N) of the observed image will be reduced.
【００５８】そこで、欠陥箇所の観察には、二次元ＣＣ
Ｄセンサ５０を使用する。図５において、ミラー駆動部
４９は、ＣＰＵ３９のミラー駆動命令に従い、ミラー４
８ａをの位置に駆動し、使用するセンサを二次元ＣＣ
Ｄセンサ５０に切り替える。ＣＰＵ３９は、欠陥箇所の
アドレス情報に基づいて、ステージ駆動機構４２に駆動
制御信号を出力し、ステージ駆動機構４２は、ステージ
２７を駆動して、欠陥箇所に電子ビームが当たるように
位置合わせを行う。In order to observe the defect, two-dimensional CC
The D sensor 50 is used. In FIG. 5, the mirror driving unit 49 controls the mirror 4 in accordance with a mirror driving command from the CPU 39.
8a is driven to the position, and the sensor to be used
Switch to D sensor 50. The CPU 39 outputs a drive control signal to the stage driving mechanism 42 based on the address information of the defective portion, and the stage driving mechanism 42 drives the stage 27 to perform positioning such that the electron beam hits the defective portion. .
【００５９】位置合わせが完了すると、欠陥箇所に電子
ビームを照射して、欠陥箇所の像を二次光学系を介して
検出器３６の検出面に投影させ、この像を二次元ＣＣＤ
センサ５０によって撮像し、ＣＲＴ３８に表示する。こ
れにより、オペレータは、常時、欠陥箇所を観察するこ
とができる。When the alignment is completed, the defective portion is irradiated with an electron beam, and an image of the defective portion is projected on a detection surface of the detector 36 via a secondary optical system.
An image is taken by the sensor 50 and displayed on the CRT 38. Thereby, the operator can always observe the defective portion.
【００６０】このように本実施形態の検査装置では、チ
ップ全面に対しては、ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７で
撮像することによって短時間で撮像することが可能とな
る。一方、欠陥箇所に対しては、二次元ＣＣＤセンサ５
０で撮像することにより、画質低下のない高精細な画像
を常時観察することができる。 （第２の実施形態）図１１は、第２の実施形態の全体構
成図である。なお、第２の実施形態は、請求項３に記載
の発明に対応する。As described above, in the inspection apparatus according to the present embodiment, the entire surface of the chip can be imaged in a short time by imaging with the TDI array CCD sensor 47. On the other hand, a two-dimensional CCD sensor 5
By imaging at 0, a high-definition image without image quality degradation can always be observed. (Second Embodiment) FIG. 11 is an overall configuration diagram of a second embodiment. The second embodiment corresponds to the third aspect of the present invention.
【００６１】図１１に示すように、第２の実施形態の構
成上の特徴点は、チャンバー２３内部にシンチレータ５
５が設けられ、シンチレータ５５の後段に光電子増倍管
５６と、プリアンプ５７とが設けられた点と、図１２に
示すように、ミラー駆動部４９、ミラー４８ａ、４８
ｂ、二次元ＣＣＤセンサ５０が省かれた点である。な
お、その他の構成要素については、図４、図５と同じ参
照番号を付与して示し、ここでの説明は省略する。As shown in FIG. 11, the structural feature of the second embodiment is that the scintillator 5
5, a photomultiplier tube 56 and a preamplifier 57 are provided after the scintillator 55, and as shown in FIG. 12, a mirror driver 49, mirrors 48a and 48
b, in that the two-dimensional CCD sensor 50 is omitted. The other components are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 4 and 5, and description thereof is omitted here.
【００６２】また、請求項３と第２の実施形態との対応
関係については、電子ビーム照射手段は、電子銃２４、
一次光学系２５、一次コラム制御ユニット４０に対応
し、二次ビーム検出手段は、検出器３６に対応し、写像
電子光学系は、カソードレンズ２９、第２レンズ３２〜
第４レンズ３５に対応し、走査手段は、偏向器２６に対
応し、電子検出手段は、シンチレータ５５、光電子増倍
管５６、プリアンプ５７に対応する。Further, regarding the correspondence between the third embodiment and the second embodiment, the electron beam irradiating means comprises an electron gun 24,
The primary optical system 25 corresponds to the primary column control unit 40, the secondary beam detecting means corresponds to the detector 36, and the mapping electron optical system includes the cathode lens 29, the second lens 32 to
The scanning means corresponds to the deflector 26, and the electron detecting means corresponds to the scintillator 55, the photomultiplier tube 56, and the preamplifier 57.
【００６３】次に、本実施形態による欠陥箇所の検出お
よび欠陥箇所の観察動作について説明する。 （欠陥箇所の検出動作）欠陥箇所の検出動作について
は、第１の実施形態で既に説明しており、ここでは省略
する。Next, the operation of detecting a defective portion and observing the defective portion according to the present embodiment will be described. (Detection of Defect Location) The detection operation of the defect location has already been described in the first embodiment, and is omitted here.
【００６４】（欠陥箇所の観察動作）本実施形態では、
欠陥箇所の観察には、矩形ビームを絞ったスポットビー
ムによって欠陥箇所を走査して、欠陥箇所の画像を取得
する。具体的には、まず、ＣＰＵ３９は、欠陥箇所のア
ドレス情報に基づいて、ステージ駆動機構４２に駆動制
御信号を出力する。ステージ駆動機構４２は、欠陥箇所
に電子ビームが当たるようにステージ２７の位置合わせ
を行う。(Observation of Defect Location) In this embodiment,
In observing the defect, the defect is scanned by a spot beam obtained by narrowing a rectangular beam, and an image of the defect is acquired. Specifically, first, the CPU 39 outputs a drive control signal to the stage drive mechanism 42 based on the address information of the defective portion. The stage driving mechanism 42 adjusts the position of the stage 27 so that the electron beam hits the defective portion.
【００６５】ＣＰＵ３９は、一次コラム制御ユニット４
０を介して一次光学系２５のレンズ電圧値を制御し、ま
た二次コラム制御ユニット４１を介してカソードレンズ
２９のレンズ電圧値を制御し、一次ビームを矩形ビーム
からスポットビームに成形する。このときの各レンズに
印加する具体的な電圧値（単位 kＶ）を以下の表に示
す。但し、一次ビームのエネルギーは、４.８kｅＶとす
る。また、矩形ビーム（実際には矩形よりも楕円形に近
い）からスポットビームに切り替える際には、リターデ
ィング電圧（単位 kＶ）の変更と、視野絞り２４ａの視
野絞り径の切り替えが必要になる。この値も以下の表に
示す。The CPU 39 controls the primary column control unit 4
By controlling the lens voltage value of the primary optical system 25 via 0 and the lens voltage value of the cathode lens 29 via the secondary column control unit 41, the primary beam is formed from a rectangular beam into a spot beam. The specific voltage value (unit: kV) applied to each lens at this time is shown in the following table. However, the energy of the primary beam is 4.8 keV. Further, when switching from a rectangular beam (actually closer to an elliptical shape than a rectangular shape) to a spot beam, it is necessary to change the retarding voltage (unit: kV) and switch the field stop diameter of the field stop 24a. This value is also shown in the table below.
【００６６】 矩形ビーム スポットビーム （１５００μｍ×２９２μｍ） （径５μｍ） レンズ２５ａ ±２.２ ±１.３ レンズ２５ｂ ±０.２３ ±０.２２ レンズ２５ｃ ±０.１７ ±０.１７ カソードレンズ２９ａ ＋１６ ＋１６ カソードレンズ２９ｂ −１.７ −４.５ リターディング電圧 −４ ０ 視野絞り径 １６０μｍ １０μｍ 偏向器２６は、一次コラム制御ユニット４０からの水平
走査信号および垂直走査信号に従って、スポットビーム
を偏向制御し、スポットビームで欠陥箇所を繰り返し走
査する。その際に発生する二次電子または反射電子の少
なくとも一方の電子をシンチレータ５５によって検出
し、検出信号は、光電子増倍管５６およびプリアンプ５
７で増幅され、画像処理ユニット３７に伝達される。Rectangular beam Spot beam (1500 μm × 292 μm) (diameter 5 μm) Lens 25 a ± 2.2 ± 1.3 Lens 25b ± 0.23 ± 0.22 Lens 25c ± 0.17 ± 0.17 Cathode lens 29a +16 +16 Cathode lens 29b -1.7 -4.5 Retarding voltage -40 Field stop diameter 160 m 10 m Deflector 26 deflects the spot beam according to the horizontal scanning signal and vertical scanning signal from primary column control unit 40. And the spot is repeatedly scanned with the spot beam. At least one of secondary electrons and reflected electrons generated at that time is detected by the scintillator 55, and the detection signal is transmitted to the photomultiplier tube 56 and the preamplifier 5
7 and transmitted to the image processing unit 37.
【００６７】画像処理ユニット３７では、水平走査信号
および垂直走査信号に同期して、検出信号をＡ／Ｄ変換
し、順次ＶＲＡＭに格納して欠陥箇所の画像を生成し、
ＣＲＴ３８に表示する。このように第２の実施形態で
は、試料全面をＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７によって
高速に撮像して欠陥個所を検出する。そして、欠陥箇所
に対しては、スポットビームを走査させ、その際に発生
する電子に基づいて欠陥箇所の画像を生成し取得する。In the image processing unit 37, the detection signal is A / D converted in synchronization with the horizontal scanning signal and the vertical scanning signal, and is sequentially stored in the VRAM to generate an image of a defective portion.
It is displayed on the CRT 38. As described above, in the second embodiment, the entire surface of the sample is imaged at high speed by the TDI array CCD sensor 47 to detect a defective portion. Then, the defective portion is scanned with a spot beam, and an image of the defective portion is generated and acquired based on electrons generated at that time.
【００６８】特に、本実施形態では、欠陥箇所が非常に
小さい局所領域であったとしても、ビーム径を絞ってこ
の領域を走査すれば、欠陥箇所を拡大した観察像が簡単
に取得できる。したがって、拡大倍率を上げても、観察
像が暗くなる、また不鮮明になることがないため、オペ
レータは、拡大倍率に関わらず、常時、高精細な画像を
観察することができる。In particular, in the present embodiment, even if the defect portion is a very small local region, an enlarged observation image of the defect portion can be easily obtained by narrowing the beam diameter and scanning this region. Therefore, even if the magnification is increased, the observed image does not become dark or unclear, so that the operator can always observe a high-definition image regardless of the magnification.
【００６９】なお、第１の実施形態では、二次元ＣＣＤ
センサ５０を欠陥箇所の観察のために使用したが、それ
に限定されず、装置の調整用に使用することも可能であ
る。例えば、欠陥箇所の検出動作を行う前に、テストパ
ターンを二次元ＣＣＤセンサ５０によって撮像すれば、
その像を見ながら一次光学系２５や二次光学系のフォー
カス調整、収差調整、検出器３６における輝度調整な
ど、事前に装置の調整を行うことができる。また、第２
の実施形態においても、テストパターンの画像をスポッ
トビームによる走査で取得することができるため、一次
光学系２５やカソードレンズ２９のレンズ調整、偏向器
２６による電子ビームの軸合わせ調整等を行うことがで
きる。In the first embodiment, a two-dimensional CCD is used.
Although the sensor 50 is used for observing a defective portion, the present invention is not limited to this, and can be used for adjusting the apparatus. For example, if the test pattern is imaged by the two-dimensional CCD sensor 50 before performing the operation of detecting a defective portion,
The apparatus can be adjusted in advance, such as focus adjustment of the primary optical system 25 and the secondary optical system, aberration adjustment, and luminance adjustment of the detector 36, while observing the images. Also, the second
Also in the embodiment, since the image of the test pattern can be obtained by scanning with the spot beam, the lens adjustment of the primary optical system 25 and the cathode lens 29, the alignment adjustment of the electron beam by the deflector 26, and the like can be performed. it can.
【００７０】また、第１の実施形態では、切替手段とし
てミラー４８ａを使用して光学的に切り替えたが、それ
に限定されるものではない。例えば、図１３に示すよう
に、ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７と二次元ＣＣＤセン
サ５０とを有するセンサ部を駆動するセンサ駆動部５８
を設けた構成でもよい。そして、このセンサ駆動部５８
によってセンサ部を左右に駆動して、何れかのセンサに
リレーレンズ４６からの光が入射するように切り替えて
もよい。このとき、ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７が選
択されると、端子４７ａを介して信号電荷が読み出さ
れ、二次元ＣＣＤセンサ５０が選択されると、端子５０
ａを介して信号電荷が読み出される。In the first embodiment, the mirror is optically switched using the mirror 48a as the switching means. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 13, a sensor drive unit 58 that drives a sensor unit having a TDI array CCD sensor 47 and a two-dimensional CCD sensor 50
May be provided. The sensor driving unit 58
, The sensor unit may be driven left and right to switch so that light from the relay lens 46 enters one of the sensors. At this time, when the TDI array CCD sensor 47 is selected, signal charges are read out via the terminal 47a, and when the two-dimensional CCD sensor 50 is selected, the terminal 50a is read.
The signal charge is read out via a.
【００７１】また、図１４に示すように、円柱状の回転
部５９の側面に、ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７と二次
元ＣＣＤセンサ５０とを設けた構成にしてもよい。この
構成においては、センサ駆動部５８によって回転部５９
が回転軸ａを中心に回転することで、２つのセンサの何
れかに光が入射するように切り替わる。このとき、ＴＤ
ＩアレイＣＣＤセンサ４７が選択されると、端子４７ａ
を介して信号電荷が読み出され、二次元ＣＣＤセンサ５
０が選択されると、端子５０ａを介して信号電荷が読み
出される。Further, as shown in FIG. 14, a configuration in which a TDI array CCD sensor 47 and a two-dimensional CCD sensor 50 are provided on the side surface of a cylindrical rotating part 59 may be adopted. In this configuration, the rotation of the rotation unit 59 is performed by the sensor driving unit 58.
Is rotated around the rotation axis a so that light is switched to one of the two sensors. At this time, TD
When the I-array CCD sensor 47 is selected, the terminal 47a
Signal charges are read out via the two-dimensional CCD sensor 5
When 0 is selected, signal charges are read out via the terminal 50a.
【００７２】また、上記の回転部は、図１５に示すよう
な円盤状であってもよい。このとき、回転部５９ａの回
転軸は、リレーレンズ４６の光軸と平行であり、回転部
５９ａが、この回転軸を中心に１８０度回転すること
で、２つのセンサの何れかに光が入射するように切り替
わる。さらに、図５において、ミラー４８ａをハーフミ
ラーにすることで、リレーレンズ４６からの光を分割
し、ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ４７と二次元ＣＣＤセン
サ５０との両者に光を振り分ける構成にしてもよい。Further, the above-mentioned rotating portion may have a disk shape as shown in FIG. At this time, the rotation axis of the rotation section 59a is parallel to the optical axis of the relay lens 46, and the rotation section 59a rotates 180 degrees around the rotation axis, so that light is incident on one of the two sensors. Switch to Further, in FIG. 5, a configuration may be adopted in which the light from the relay lens 46 is divided by dividing the mirror 48a into a half mirror, and the light is distributed to both the TDI array CCD sensor 47 and the two-dimensional CCD sensor 50.
【００７３】また、第２の実施形態では、シンチレータ
５５を、チャンバー２３内部に配置したが、それに限定
されず、二次電子等が検出できれば二次コラム２２内部
のどの位置に配置してもよい。Further, in the second embodiment, the scintillator 55 is arranged inside the chamber 23. However, the present invention is not limited to this. The scintillator 55 may be arranged at any position inside the secondary column 22 as long as secondary electrons and the like can be detected. .
【００７４】また、ＴＤＩ方式のアレイ撮像素子として
は、ＣＣＤ撮像素子以外にＢＢＤ撮像素子を利用しても
よい。また、二次元撮像素子としては、ＣＣＤ撮像素子
以外にＢＢＤ撮像素子やＭＯＳ形撮像素子を利用しても
よい。As a TDI array image pickup device, a BBD image pickup device other than a CCD image pickup device may be used. Further, as the two-dimensional image sensor, a BBD image sensor or a MOS image sensor may be used in addition to the CCD image sensor.
【００７５】[0075]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
電子ビームによる検査装置では、いわゆるＴＤＩ方式の
アレイ撮像素子と二次元撮像素子とを備えているため、
例えば、広範囲の領域の画像を取得する際には、アレイ
撮像素子を使用して高速に撮像することができ、局所領
域の画像を取得する際には、二次元撮像素子を使用して
高精細に撮像することができる。したがって、この両者
を適宜切り替えて使用することで、撮像動作の速度と画
質の両立を実現することができる。As described above, the inspection apparatus using an electron beam according to the first aspect has a so-called TDI type array imaging device and a two-dimensional imaging device.
For example, when acquiring an image of a wide area, high-speed imaging can be performed using an array imaging element, and when acquiring an image of a local area, a high-definition image can be acquired using a two-dimensional imaging element. Image. Therefore, by switching between the two as appropriate, it is possible to achieve both the speed of the imaging operation and the image quality.
【００７６】請求項２に記載の電子ビームによる検査装
置では、ミラーを光路に対して挿抜駆動することによ
り、アレイ撮像素子と二次元撮像素子とを簡単に切り替
えて使用することができる。請求項３に記載の電子ビー
ムによる検査装置では、写像電子光学系により二次ビー
ムを結像させて試料画像を生成する手段と、スポットビ
ームにより走査して試料画像を生成する手段とを併せ持
っている。したがって、例えば、広範囲の像を観察する
場合には、前者を利用し、局所領域を観察する場合には
後者を利用する。特に、局所領域が極端に小さい場合に
は、拡大した画像を取得する必要があるが、スポットビ
ームによる走査では、ビーム径を絞ることで高精細な拡
大画像を簡単に取得することができる。In the inspection apparatus using an electron beam according to the second aspect, by driving the mirror into and out of the optical path, the array image pickup device and the two-dimensional image pickup device can be easily switched and used. In the inspection apparatus using an electron beam according to the third aspect, a unit that forms a sample image by forming a secondary beam by a mapping electron optical system and a unit that generates a sample image by scanning with a spot beam are provided. I have. Therefore, for example, when observing a wide range of images, the former is used, and when observing a local region, the latter is used. In particular, when the local region is extremely small, it is necessary to acquire an enlarged image. However, in scanning with a spot beam, it is possible to easily acquire a high-definition enlarged image by narrowing the beam diameter.
【００７７】請求項４に記載の電子ビームによる検査方
法では、ＴＤＩ方式のアレイ撮像素子と二次元撮像素子
とを備えているため、この両者を適宜使い分けること
で、撮像動作の速度と画質の両立を実現することができ
る。請求項５に記載の電子ビームによる検査方法では、
広範囲の領域の画像を取得する際には、ＴＤＩ方式のア
レイ撮像素子を使用して高速に撮像することができ、ま
た、欠陥箇所の画像を取得する際には、二次元撮像素子
を使用して高精細に撮像することができる。In the inspection method using an electron beam according to the fourth aspect, since the TDI type array image pickup device and the two-dimensional image pickup device are provided, by appropriately using both of them, it is possible to achieve both the speed of the image pickup operation and the image quality. Can be realized. In the inspection method using an electron beam according to claim 5,
When acquiring an image of a wide area, high-speed imaging can be performed using an array imaging device of the TDI method. When acquiring an image of a defective portion, a two-dimensional imaging device is used. And high-resolution imaging.
【００７８】このように本発明を適用した電子ビームに
よる検査装置および検査方法では、撮像動作の速度と画
質とを両立させることができるため、検査速度および検
査の信頼性の向上を図ることができる。As described above, in the inspection apparatus and the inspection method using an electron beam to which the present invention is applied, since both the speed of the imaging operation and the image quality can be compatible, the inspection speed and the reliability of the inspection can be improved. .
【図１】請求項１に記載の発明の原理ブロック図であ
る。FIG. 1 is a principle block diagram of the invention according to claim 1;
【図２】ＴＤＩアレイ撮像素子の撮像動作を説明する図
である。FIG. 2 is a diagram illustrating an imaging operation of a TDI array imaging device.
【図３】請求項２に記載の発明の原理ブロック図であ
る。FIG. 3 is a principle block diagram of the invention according to claim 2;
【図４】第１の実施形態の全体構成図である。FIG. 4 is an overall configuration diagram of the first embodiment.
【図５】第１の実施形態の検出器の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a detector according to the first embodiment.
【図６】一次ビームの軌道を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a trajectory of a primary beam.
【図７】一次光学系の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a primary optical system.
【図８】二次ビームの軌道を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a trajectory of a secondary beam.
【図９】ＴＤＩアレイＣＣＤセンサの動作を説明する図
である。FIG. 9 is a diagram illustrating the operation of a TDI array CCD sensor.
【図１０】ＴＤＩアレイＣＣＤセンサの構成ブロック図
である。FIG. 10 is a configuration block diagram of a TDI array CCD sensor.
【図１１】第２の実施形態の全体構成図である。FIG. 11 is an overall configuration diagram of a second embodiment.
【図１２】第２の実施形態の検出器の構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram of a detector according to the second embodiment.
【図１３】検出器の別の構成例を示す図（１）である。FIG. 13 is a diagram (1) illustrating another configuration example of the detector.
【図１４】検出器の別の構成例を示す図（２）である。FIG. 14 is a diagram (2) illustrating another configuration example of the detector.
【図１５】検出器の別の構成例を示す図（３）である。FIG. 15 is a diagram (3) illustrating another configuration example of the detector.
【図１６】反射電子顕微鏡の構成図である。FIG. 16 is a configuration diagram of a reflection electron microscope.
【図１７】反射電子顕微鏡の撮像動作を説明する図であ
る。FIG. 17 is a diagram illustrating an imaging operation of the reflection electron microscope.
１ ステージ ２ 電子ビーム照射手段 ３ 二次ビーム検出手段 ４ 写像電子光学系 ５ 蛍光部 ６ アレイ撮像素子 ７ 二次元撮像素子 ８ 切替手段 ９ ミラー １０ ミラー駆動部 ２１ 一次コラム ２２ 二次コラム ２３ チャンバー ２４ 電子銃 ２５ 一次光学系 ２６ 偏向器 ２７ ステージ ２８ 試料 ２９ カソードレンズ ３０ ニューメニカルアパーチャ ３１ ウィーンフィルタ ３２ 第２レンズ ３３ フィールドアパーチャ ３４ 第３レンズ ３５ 第４レンズ ３６ 検出器 ３７ 画像処理ユニット ３８ ＣＲＴ ３９ ＣＰＵ ４０ 一次コラム制御ユニット ４１ 二次コラム制御ユニット ４２ ステージ駆動機構 ４３ ＭＣＰ ４４ 蛍光板 ４５ ビューポート ４６ リレーレンズ ４７ ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ ４８ａ、４８ｂ ミラー ４９ ミラー駆動部 ５０ 二次元ＣＣＤセンサ ５１ レーザ干渉計 ５５ シンチレータ ５６ 光電子増倍管 ５７ プリアンプ ５８ センサ駆動部 ５９ 回転部 Reference Signs List 1 stage 2 electron beam irradiation means 3 secondary beam detection means 4 mapping electron optical system 5 fluorescent unit 6 array imaging device 7 two-dimensional imaging device 8 switching unit 9 mirror 10 mirror driving unit 21 primary column 22 secondary column 23 chamber 24 electron Gun 25 Primary optical system 26 Deflector 27 Stage 28 Sample 29 Cathode lens 30 Numerical aperture 31 Wien filter 32 Second lens 33 Field aperture 34 Third lens 35 Fourth lens 36 Detector 37 Image processing unit 38 CRT 39 CPU 40 Primary Column control unit 41 Secondary column control unit 42 Stage drive mechanism 43 MCP 44 Fluorescent screen 45 View port 46 Relay lens 47 TDI array CCD sensor 48a, 48b Mirror 49 Mirror drive unit 50 Secondary Original CCD sensor 51 Laser interferometer 55 Scintillator 56 Photomultiplier tube 57 Preamplifier 58 Sensor driving unit 59 Rotating unit
Claims (5)
と、 前記試料面上に電子ビームを照射する電子ビーム照射手
段と、 前記電子ビームの照射領域から発生する二次電子または
反射電子の少なくとも一方からなる二次ビームを検出
し、前記照射領域の画像を生成する二次ビーム検出手段
と、 前記試料と前記二次ビーム検出手段との間に配置され、
前記二次ビームを前記二次ビーム検出手段の検出面に結
像させる写像電子光学系とを備えた電子ビームによる検
査装置であって、 前記二次ビーム検出手段は、 前記検出面に配置され、前記二次ビームを光に変換する
蛍光部と、 光電変換によって電荷を発生し、１次元のラインセンサ
を２次元に配列した構造を有し、前記ラインセンサの所
定のラインに蓄積された像の電荷と、前記ステージの移
動に伴って移動する前記像が位置するラインの電荷とを
順次積算するアレイ撮像素子と、 光電変換によって電荷を発生する二次元撮像素子と、 前記蛍光部により変換された光を、前記アレイ撮像素子
と前記二次元撮像素子との何れか一方の撮像素子に、選
択的に照射する切替手段とを備えてなることを特徴とす
る電子ビームによる検査装置。A stage on which a sample is placed and drivable; an electron beam irradiating means for irradiating the sample surface with an electron beam; and at least one of secondary electrons or reflected electrons generated from an irradiation area of the electron beam. A secondary beam detecting unit configured to detect a secondary beam composed of one side and generate an image of the irradiation area, and disposed between the sample and the secondary beam detecting unit;
An electron beam inspection apparatus comprising: a mapping electron optical system that forms an image of the secondary beam on a detection surface of the secondary beam detection unit, wherein the secondary beam detection unit is disposed on the detection surface, A fluorescent portion that converts the secondary beam into light; and a structure in which electric charges are generated by photoelectric conversion and a one-dimensional line sensor is two-dimensionally arranged, and an image stored in a predetermined line of the line sensor is formed. An array image pickup element for sequentially integrating the electric charge and the electric charge of the line on which the image is moved with the movement of the stage; a two-dimensional image pickup element for generating electric charge by photoelectric conversion; An inspection apparatus using an electron beam, comprising: switching means for selectively irradiating one of the array image sensor and the two-dimensional image sensor with light.
装置において、 前記アレイ撮像素子は、ＴＤＩアレイＣＣＤセンサであ
り、前記二次元撮像素子は、二次元ＣＣＤセンサであ
り、該２つのセンサのうち何れか一方のセンサは、前記
蛍光部により変換される光の光路上に配置され、 前記切替手段は、 前記蛍光部と前記一方のセンサとの間に配置されるミラ
ーと、 前記ミラーを、前記光路に対して挿抜駆動するミラー駆
動部とから構成され、 前記ミラー駆動部は、 前記ミラーを前記光路上から外すことにより、前記一方
のセンサに前記光を照射し、また前記ミラーを前記光路
上に挿入して前記光を反射させることにより、他方のセ
ンサに該反射光を照射することを特徴とする電子ビーム
による検査装置。2. The inspection apparatus using an electron beam according to claim 1, wherein the array imaging device is a TDI array CCD sensor, the two-dimensional imaging device is a two-dimensional CCD sensor, and One of the sensors is disposed on an optical path of light converted by the fluorescent unit, and the switching unit includes: a mirror disposed between the fluorescent unit and the one sensor; and the mirror, A mirror driving unit configured to drive the one of the sensors by irradiating the one of the sensors with the light by removing the mirror from the optical path. An inspection device using an electron beam, wherein the inspection device is configured to irradiate the other sensor with the reflected light by reflecting the light by inserting the light into a road.
と、該スポットビームよりもビーム断面の面積が大きい
面状ビームとの何れか一方の電子ビームを、試料面上に
照射する電子ビーム照射手段と、 前記面状ビームが前記試料面上に照射される際に、その
照射領域から発生する二次電子または反射電子の少なく
とも一方からなる二次ビームを検出し、前記照射領域の
画像を生成する二次ビーム検出手段と、 前記試料と前記二次ビーム検出手段との間に配置され、
前記二次ビームを前記二次ビーム検出手段の検出面に結
像させる写像電子光学系と、 前記スポットビームを前記試料面上に走査させる走査手
段と、 前記スポットビームが前記試料面上に照射される際に、
その照射領域から発生する二次電子または反射電子の少
なくとも一方の電子を検出して、前記走査手段による走
査領域の画像を生成する電子検出手段とを備えたことを
特徴とする電子ビームによる検査装置。3. An electron beam irradiating means for irradiating a sample surface with one of a spot beam obtained by focusing an electron beam and a planar beam having a larger beam cross-sectional area than the spot beam. When the planar beam is irradiated on the sample surface, a secondary beam generated from at least one of secondary electrons or reflected electrons generated from the irradiated area is detected, and an image of the irradiated area is generated. Secondary beam detection means, disposed between the sample and the secondary beam detection means,
A mapping electron optical system that forms the secondary beam on a detection surface of the secondary beam detection unit; a scanning unit that scans the spot beam on the sample surface; and the spot beam is irradiated on the sample surface. When
An electron detecting means for detecting at least one of secondary electrons or reflected electrons generated from the irradiation area and generating an image of a scanning area by the scanning means. .
に、電子ビームを照射するステップと、 前記電子ビームの照射領域から発生する二次電子または
反射電子の少なくとも一方からなる二次ビームを、電子
ビームを光に変換する蛍光面に、結像させるステップ
と、 前記蛍光面により変換された光を、光電変換によって電
荷を発生し前記ステージの移動に応じてその電荷を素子
内でシフトさせるＴＤＩ方式のアレイ撮像素子により受
光し、前記電子ビームの照射領域を撮像するステップ
と、 前記蛍光面により変換された光を、二次元撮像素子によ
り受光し、前記電子ビームの照射領域を撮像するステッ
プとを有することを特徴とする電子ビームによる検査方
法。4. A step of irradiating a sample placed on a drivable stage with an electron beam, and a step of irradiating a secondary beam comprising at least one of a secondary electron and a reflected electron generated from an irradiation area of the electron beam. Forming an image on a phosphor screen for converting an electron beam into light, generating a charge by photoelectric conversion of the light converted by the phosphor screen, and shifting the charge in the element according to the movement of the stage. Receiving the TDI-type array imaging element and imaging the electron beam irradiation area; and receiving the light converted by the phosphor screen with a two-dimensional imaging element and imaging the electron beam irradiation area. An inspection method using an electron beam, comprising:
に、電子ビームを照射するステップと、 前記電子ビームの照射領域から発生する二次電子または
反射電子の少なくとも一方からなる二次ビームを、電子
ビームを光に変換する蛍光面に、結像させるステップ
と、 前記蛍光面により変換された光を、光電変換によって電
荷を発生し前記ステージの移動に応じてその電荷を素子
内でシフトさせるＴＤＩ方式のアレイ撮像素子により受
光し、前記電子ビームの照射領域の画像を生成するステ
ップと、 前記電子ビームの照射領域の画像から試料の欠陥箇所を
検出するステップと、 前記欠陥箇所に電子ビームを照射し、その照射領域から
発生する二次ビームを、前記蛍光面に結像させるステッ
プと、 前記蛍光面により変換された光を、二次元撮像素子によ
り受光し、前記欠陥箇所を撮像するステップとを有する
ことを特徴とする電子ビームによる検査方法。5. A step of irradiating a sample placed on a drivable stage with an electron beam, and a step of irradiating a secondary beam comprising at least one of secondary electrons or reflected electrons generated from an irradiation area of the electron beam. Forming an image on a phosphor screen for converting an electron beam into light, generating a charge by photoelectric conversion of the light converted by the phosphor screen, and shifting the charge in the element according to the movement of the stage. Receiving a TDI-type array imaging element and generating an image of the irradiation area of the electron beam; detecting a defect portion of the sample from the image of the irradiation region of the electron beam; Irradiating and imaging a secondary beam generated from the irradiated area on the phosphor screen; and two-dimensional imaging of the light converted by the phosphor screen Inspection method according to the electron beam, characterized by a step of receiving by the child, imaging the defective portions.
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|---|---|---|---|
| JP10154599A JPH11345585A (en) | 1998-06-03 | 1998-06-03 | Device and method using electron beam |
| US09/324,896 US6670602B1 (en) | 1998-06-03 | 1999-06-03 | Scanning device and scanning method |
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|---|---|
| JPH11345585A true JPH11345585A (en) | 1999-12-14 |
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