JPH1140631A - パターン検査装置及び検査方法 - Google Patents

パターン検査装置及び検査方法

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JPH1140631A
JPH1140631A JP9196748A JP19674897A JPH1140631A JP H1140631 A JPH1140631 A JP H1140631A JP 9196748 A JP9196748 A JP 9196748A JP 19674897 A JP19674897 A JP 19674897A JP H1140631 A JPH1140631 A JP H1140631A
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JP
Japan
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region
inspection
pattern
scanning
electron beam
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JP9196748A
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English (en)
Inventor
Hisaya Murakoshi
久弥 村越
Mari Nozoe
真理 野副
Hiroyuki Shinada
博之 品田
Yusuke Yajima
裕介 矢島
Masaki Hasegawa
正樹 長谷川
Kaoru Umemura
馨 梅村
敦子 ▲高▼藤
Atsuko Takato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】絶縁物のパターン検査を正確に行う。 【解決手段】検査領域に蓄積された電荷が解放された後
に隣り合うパターンを検査するように、走査偏向器5に
よる電子線走査及びX−Yステージ11の移動を制御部
103が制御して検査パターンの二次元走査を行い、検
査パターンの電荷蓄積を軽減して絶縁物試料を検査す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体の検査装置及
び検査方法に係り、特に絶縁物試料を安定に検査するこ
とができるウェハ上のパターン検査装置及び検査方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】電子線を用いてウェハの回路パターンを
検査する回路パターン検査装置においては、レジスト等
の絶縁物から構成されるパターンを電子線で検査する
と、絶縁物内の電荷蓄積により検査が困難になってい
た。電子線を走査して検査する順序は、例えば特開平5
−258703 号で開示される電子線検査方法では、図3に
示すようにまず領域において、Y方向に電子線走査す
るとともにステージはX方向に連続移動して、X方向の
終端まで連続的に二次元走査を行う。次に、ステージは
Y方向にX方向の走査幅だけ移動して、次の領域の二
次元走査を行う。このように、Y方向に隣り合った検査
領域を順番に分析しているのが従来方式である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、隣り合ったパ
ターン領域を順番に走査すると、電子線照射によって絶
縁物に蓄積された電荷が放電しないうちに隣り合ったパ
ターン領域を照射することになり、特に走査領域の端部
の電荷蓄積が多くなり表面電位が変化することになる。
その結果、電子線照射により得られる二次電子,反射電
子などの発生量,エネルギー分布が変化し、検出器で検
出される信号に影響を及ぼすという現象が生じ、正確な
検査ができなくなるという問題が生じていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、あるパターン
領域を検査した直後はそのパターン領域と隣り合わない
パターン領域を検査し、検査領域に蓄積された電荷が解
放された後に隣り合うパターンを検査することを特徴と
するものである。
【0005】本発明によりパターン端部の電荷蓄積が軽
減される結果、二次電子,反射電子等の検出信号に影響
を及ぼさずにパターンの検査をすることができるので、
レジスト,酸化膜などの絶縁物から構成されるパターン
に対しても正確な検査を行うことができる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施例を図1,図
2および図4により説明する。半導体装置の製造プロセ
スは図1に示すように、多数のパターン形成工程を繰り
返している。パターン形成工程は大まかに、成膜,感光
レジスト塗布,感光,現像,エッチング,レジスト除
去,洗浄の各ステップにより構成されている。この各ス
テップにおいて製造条件が最適化されていないと、基板
上に形成する半導体装置の回路パターンが正常に形成さ
れない。
【0007】例えば、図1の成膜工程で異常が発生する
とパーティクルが発生し、ウェハ表面に付着し、孤立欠
陥などが生じる。また、レジスト感光時に焦点や露光時
間などの条件が最適でないと、レジストに照射する光の
量や強さが多すぎる箇所,足りない箇所が発生し、ショ
ートや断線,パターン細りを伴う。露光時のマスク,レ
チクル上に欠陥があると、同様のパターンの形状異常が
発生しやすい。また、エッチング量が最適化されていな
い場合やエッチング途中に生成された薄膜やパーティク
ルにより、ショートや突起,孤立欠陥を始め、開口不良
等も発生する。洗浄時には、乾燥時の水切れ条件により
パターン角部等に異常酸化を発生しやすい。
【0008】従って、ウェハ製造プロセスではこれらの
不良が発生しないように加工条件を最適化する必要があ
るとともに、異常発生を早期に検出し、当該工程にフィ
ードバックする必要がある。そこで、本実施例ではn番
目のパターン形成工程におけるレジスト感光,現像後に
検査を適用する例について記載する。
【0009】本発明の基本概念は、レジスト等の絶縁物
試料を高精度に検査することを目的に、同一箇所が短時
間に繰り返し電子線などの荷電粒子線照射をうけないよ
うに検査領域の測定順序を定めることである。これによ
り、絶縁物試料の電荷蓄積による測定精度の低下を未然
に防ぐことができる。
【0010】以下、実施例を詳細に説明する。図2に第
1の実施例の構成図を示す。検査装置は大別して、電子
光学系101,試料室102,制御部103,画像処理
部104より構成されている。電子光学系101は電子
銃1,電子線引き出し電極2,コンデンサレンズ3,ブ
ランキング用偏向器4,走査偏向器5,絞り6,シール
ドパイプ7,ExB偏向器8,対物レンズ9により構成
されている。
【0011】試料室102はX−Yステージ11,回転
ステージ12,光学式高さ測定器26,位置モニタ用測
長器27より構成されており、また、二次電子検出器1
3が対物レンズ9の上方にあり、二次電子検出器13の
出力信号はプリアンプ21で増幅されAD変換器22に
よりデジタルデータとなる。画像処理部104は画像記
憶部30a,30b,演算部33,欠陥判定部34より
構成されている。取り込まれた電子線画像及び光学画像
は、モニタ32に表示される。検査装置各部の動作命令
及び動作条件は、制御部103から入出力される。予め
制御部103に電子線発生時の加速電圧,電子線偏向
幅,偏向速度,試料台移動速度,検出器の信号取り込み
タイミング等の条件が入力されている。また、光学式高
さ測定器26,位置モニタ用測長器27の信号から補正
信号を生成し、電子線が常に正しい位置に照射されるよ
う対物レンズ電源25や走査信号発生器24に補正制御
回路に28から補正信号を送る。
【0012】電子銃1には拡散補給型の熱電界放出電子
源を用いる。これにより明るさ変動の少ない比較検査画
像が得られ、且つ電子線電流を大きくすることが可能な
ことから、高速な検査が可能となる。電子線201は引
き出し電極2に電圧を印加することで、電子銃1から引
き出される。電子線201の加速は電子銃に高圧の負の
電圧を印加することでなされる。これにより、電子線2
01はその電位に相当するエネルギー、たとえば4.5
kV で試料台11方向に進み、コンデンサレンズ3で
集束され、さらに対物レンズ9により細く絞られX−Y
ステージ11の上に搭載された被検査基板10(ウェハ
あるいはチップ等)に照射される。被検査基板10には
高圧電源23により負の電圧を印加できるようになって
いる。この高圧電源23を調節することにより、被検査
基板10への電子線照射エネルギーを最適な値に調節す
ることが容易になる。
【0013】被検査基板10の画像を取得するために
は、細く絞った電子線201を被検査基板10に照射
し、二次電子を発生させ、これらを電子線201の走査
及びステージの移動と同期して検出することで被検査基
板表面の画像を得る。本発明で述べるような自動検査に
は検査速度が速いことが必須となる。従って、通常のSE
MのようにpAオーダーのビーム電流を低速で照射した
りしない。そこで、通常のSEMに比べ約100倍以上
の例えば100nAの大電流電子線の1回のみあるいは
数回の走査により画像を形成する構成とした。例えば、
1枚の画像は1000×1000画素で10msec で取得す
るようにした。画像信号には1画像分の遅延をかけて次
の画像の取り込みと同期させて画像比較評価を行い、回
路基板上の欠陥探索を行う構成としている。
【0014】次に、本発明によるパターン検査手順につ
いて説明する。制御部103には被検査基板10の検査
パターンの材質等に基づいて、予め測定順序のデータが
入力されている。例えば、被検査パターンの電荷蓄積の
放電時間をa秒、X方向の測定時間とすると、制御部1
03に設定される隣り合う検査領域の測定順序は、少な
くとも(a/b)回後が選択される。
【0015】例えば、図4には二次元走査領域の検査の
順番を一つおきに設定する例を示すが、隣り合った領域
の検査が少なくとも2回後になる条件にしている。制御
部103は走査偏向器5によりY方向に電子線を走査さ
せるとともに、X−Yステージ11をX方向に連続移動
させて電子線201を被検査基板10に二次元走査する
命令を行う。まず、領域において二次元走査すること
により、パターン検査を開始する。X−Yステージ11
がX方向の終端まで達したら、ステージはX方向の走査
幅の2倍だけY方向に移動して、次の領域のパターン
検査を開始する。領域の検査後は、再びステージはX
方向の走査幅の2倍だけY方向に移動して領域の検査
を行う。Y方向の終端である領域の検査後、ステージ
はすでに検査した領域の隣の領域、すなわち、領域と
領域の間の領域に移動する。互いに隣り合う領域
と領域の検査間隔は3回後、領域と領域の検査間
隔は2回後となる。このように、制御部103は前回走
査領域と常に隣り合わないように領域の検査順序を定め
ている。この検査方法を用いれば、電子線照射により絶
縁物内に蓄積された電荷が放電するような時間間隔の
後、隣り合った領域を検査することができるので、走査
領域端部の電荷蓄積を防ぐことができる。
【0016】実施例2は連続的に移動する試料ステージ
を用いた実施例であり、試料ステージの移動方向と直交
方向の電子線走査幅が検査領域の幅の整数倍である場合
である。例えば、電子線のX方向の走査幅が検査領域の
幅の5倍であるとする。Y方向の検査順序を一つおき、
すなわち図5の番号の様に検査順序を選べ
ば、前回走査領域と常に隣り合わない順番でパターンを
検査することができる。なお、ステージはX方向の終端
まで達した後に、X方向の走査幅あるいはそれより大き
く、例えば2倍だけY方向に移動して、次の二次元走査
領域の検査を開始する。
【0017】実施例3は区画単位で移動し、静止して検
査するステップアンドリピート方式の試料ステージを用
いた実施例である。区画内の検査領域が16個に分割さ
れる場合を図6に示すが、図中の丸数字の順に検査順序
を選べば、前回走査領域と常に隣り合わない順番でパタ
ーンを検査することができる。なお、ステージはX方向
の終端まで達した後に、X方向の走査幅あるいはそれよ
り大きく、例えば2倍だけY方向に移動して、次の二次
元走査領域の検査を開始する。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のパターン
検査装置では試料への二次元走査を分散させることによ
り絶縁物の特定箇所の電荷蓄積を抑えることができるの
で、絶縁物から構成されるパターンに対しても、正確に
検査をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体装置製造プロセスフローの説明図。
【図2】本発明の実施例1の装置構成の説明図。
【図3】従来技術の検査順序の説明図。
【図4】本発明の実施例1の検査順序の説明図。
【図5】本発明の実施例2の検査順序の説明図。
【図6】本発明の実施例3の検査順序の説明図
【符号の説明】
1…電子銃、2…引き出し電極、3…コンデンサレン
ズ、4…ブランキング用偏向器、5…走査偏向器、6…
絞り、7…シールドパイプ、8…ExB偏向器、9…対
物レンズ、10…被検査基板、11…X−Yステージ、
12…回転ステージ、13…二次電子検出器、14…吸
引電極、21…プリアンプ、22…AD変換器、23…
高圧電源、24…走査信号発生器、25…対物レンズ電
源、26…光学式試料高さ測定器、27…位置モニタ用
測長器、30a,30b…画像記憶部、31…遅延回
路、32…モニタ、33…演算部、34…欠陥判定部、
101…電子光学系、102…試料室、103…制御
部、104…画像処理系、201…一次電子線、202
…第1の二次電子、203…第2の二次電子、300…
反射板、301…接地電極。
フロントページの続き (72)発明者 矢島 裕介 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 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 ▲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

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回路パターンが形成された基板に電子線を
    二次元走査する手段と、該回路パターンから発生する二
    次電子を画像化する手段と、上記画像を比較して上記回
    路パターンの欠陥判定をするパターン検査装置におい
    て、二次元走査した走査領域と隣り合う領域の二次元走
    査を上記走査領域に蓄積した電荷が十分放電した後に行
    うことを特徴とするパターン検査装置。
  2. 【請求項2】回路パターンが形成された基板に電子線を
    二次元走査する工程と、上記回路パターンから発生する
    二次電子を画像化する工程と、上記画像を比較して上記
    回路パターンの欠陥判定をするパターン検査方法におい
    て、二次元走査した走査領域と隣り合う領域の二次元走
    査を上記走査領域に蓄積した電荷が十分放電した後に行
    うことを特徴とするパターン検査方法。
  3. 【請求項3】回路パターンが形成された基板に電子線を
    二次元走査する手段と、上記回路パターンから発生する
    二次電子を画像化する手段と、上記画像を比較して上記
    回路パターンの欠陥判定をするパターン検査装置におい
    て、二次元走査した走査領域と次に二次元走査する走査
    領域との間隔を上記二次元走査の幅より大きくすること
    を特徴とするパターン検査装置。
  4. 【請求項4】回路パターンが形成された基板に電子線を
    二次元走査する工程と、上記回路パターンから発生する
    二次電子を画像化する工程と、上記画像を比較して上記
    回路パターンの欠陥判定をするパターン検査方法におい
    て、二次元走査した走査領域と次に二次元走査する走査
    領域との間隔を上記二次元走査の幅より大きくすること
    を特徴とするパターン検査方法。
JP9196748A 1997-07-23 1997-07-23 パターン検査装置及び検査方法 Pending JPH1140631A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7256400B2 (en) 2004-04-09 2007-08-14 Hitachi High-Technologies Corporation Electron beam inspection apparatus
JP2014163775A (ja) * 2013-02-25 2014-09-08 Nuflare Technology Inc パターン検査方法及びパターン検査装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7256400B2 (en) 2004-04-09 2007-08-14 Hitachi High-Technologies Corporation Electron beam inspection apparatus
US7504627B2 (en) 2004-04-09 2009-03-17 Hitachi High-Technologies Corporation Electron beam inspection apparatus
JP2014163775A (ja) * 2013-02-25 2014-09-08 Nuflare Technology Inc パターン検査方法及びパターン検査装置

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