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JP5216307B2 - Semiconductor visual inspection apparatus and inspection method - Google Patents
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Description

本発明は、微細なパターンを有する半導体装置、基板、ホトマスク(露光マスク)、液晶等を検査する電子ビームを用いた検査装置および検査方法に関する。   The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method using an electron beam for inspecting a semiconductor device having a fine pattern, a substrate, a photomask (exposure mask), a liquid crystal, and the like.

半導体装置の製造過程における異常や不良発生を、早期に、あるいは、事前に検知するため、各製造工程の終了時には半導体ウエハ上のパターン検査が行われる。
この欠陥を検査する方法として、分解能の高い電子ビーム画像を用いて、パターンを検査する方法および装置が実用化されている。実用化にあたって、ウエハの口径増大と回路パターンの微細化に追随して高スループット且つ高精度な検査を行なうためには、非常に高速に、高SNな画像を取得する必要がある。さらに、基板から発生する二次電子、反射電子の高速、且つ高効率な検出が必須である。また、レジスト等の絶縁膜を伴った半導体基板が帯電の影響を受けないように2keV以下の低加速電子ビームを照射している。
In order to detect abnormalities or defects in the manufacturing process of the semiconductor device at an early stage or in advance, a pattern inspection on the semiconductor wafer is performed at the end of each manufacturing process.
As a method for inspecting this defect, a method and apparatus for inspecting a pattern using an electron beam image with high resolution have been put into practical use. In practical use, in order to perform high-throughput and high-accuracy inspection following the increase in wafer diameter and circuit pattern miniaturization, it is necessary to acquire a high SN image at a very high speed. Furthermore, high-speed and highly efficient detection of secondary electrons and reflected electrons generated from the substrate is essential. Further, a low acceleration electron beam of 2 keV or less is irradiated so that a semiconductor substrate with an insulating film such as a resist is not affected by charging.

特許文献1(特開平5−258703号公報)では、通常のSEMの100倍以上(10nA以上)の電子線電流を基板に照射し、発生する二次電子・反射電子・透過電子のいずれかを検出し、その検出信号から得られる画像により欠陥を検出する方法が提案されている。具体的には、ビーム偏向器は20極プレート2段で構成され、ビーム偏向制御回路は偏向波形発生部と、高電圧で低雑音の増幅アンプにより構成し、±180Vのランプ波形を発生することが開示されている。   In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-258703), the substrate is irradiated with an electron beam current 100 times or more (10 nA or more) of a normal SEM, and any of the generated secondary electrons, reflected electrons, or transmitted electrons is irradiated. There has been proposed a method for detecting and detecting a defect from an image obtained from the detection signal. Specifically, the beam deflector is composed of two stages of 20-pole plates, and the beam deflection control circuit is composed of a deflection waveform generator and a high-voltage, low-noise amplifier to generate a ± 180 V ramp waveform. Is disclosed.

また、特許文献2(特開2000−100362号公報)には、デジタル値を階段的に指定し、DA変換して得られる階段波を基本走査信号として用いるデジタル方式が提案されている。この方式では、走査信号の偏向位置と各種装置誤差情報、照射位置の高さ情報などから、走査制御および各種補正を、全てデジタル的な演算を用いて実施することが可能になることから、各種位置誤差の補正によるビーム照射位置の精度向上とビーム走査の自由度の向上が実現できる特徴がある。   Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-100322) proposes a digital method in which a digital value is specified stepwise and a staircase wave obtained by DA conversion is used as a basic scanning signal. In this method, scanning control and various corrections can be performed using digital operations based on the scanning signal deflection position, various apparatus error information, irradiation position height information, etc. There is a feature that it is possible to improve the accuracy of the beam irradiation position and the degree of freedom of beam scanning by correcting the position error.

上記いずれの方式でも、偏向手段からランプ波形の偏向信号により試料を移動するステージの進行方向との垂直方向に電子ビームを高速に検査始点から終点までスキャンして画像を取得する。ここのステージの進行方向との垂直方向に行なっている一回スキャンはラインスキャンと呼ぶ。
従来のラインスキャン方式は、図2(a)に示すように、各スキャンがすべて実線で示した一方向にのみ電子ビームを照射して画像を取得する一方向ラインスキャン方式である。一回のラインスキャンが終了したらビームは図2(a)の点線で示したように次のラインススキャンの開始点まで移動する。この移動にかかる時間をビームの振り戻し時間と呼び、通常、この時間中は画像を取得しない。
図2(b)は一方向スキャンモードにおけるビーム走査の偏向制御信号(偏向電圧信号)波形を示すものであり、この波形の有効偏向部分(有効スキャン時間T_valid)は、所定の偏向視野と偏向時間によって決められた傾きで変化する。一方、ビームの振り戻し時間は、偏向制御信号の電圧値を終了時点の電圧から次のラインスキャンが要求する開始電圧まで出来るだけ早く変換することが要求される。
In any of the above systems, an image is acquired by scanning the electron beam at high speed from the inspection start point to the end point in a direction perpendicular to the advancing direction of the stage that moves the sample by the deflection signal of the ramp waveform from the deflection means. The one-time scan performed in the direction perpendicular to the moving direction of the stage is called a line scan.
As shown in FIG. 2A, the conventional line scan method is a one-way line scan method in which an image is acquired by irradiating an electron beam only in one direction indicated by a solid line. When one line scan is completed, the beam moves to the start point of the next line scan as shown by the dotted line in FIG. The time required for this movement is called the beam return time, and usually no image is acquired during this time.
FIG. 2B shows a deflection control signal (deflection voltage signal) waveform of beam scanning in the unidirectional scan mode, and an effective deflection portion (effective scan time T_valid) of this waveform is a predetermined deflection field of view and deflection time. It changes with the inclination decided by. On the other hand, the beam return time is required to convert the voltage value of the deflection control signal from the voltage at the end time to the start voltage required for the next line scan as soon as possible.

しかし、電圧偏向出力回路の応答特性の影響により実際の偏向信号の振り戻しは一定の時間がかからないと、始点電圧まで戻らない現象がある。始点電圧が一定の電圧まで戻らないまま次のラインスキャンが始まると、各ラインに取得した画像の最初の部分に位置ずれが生じ、この位置ずれに起因して、取得した検査画像のスキャン開始領域の画質劣化や感度低下を招く。実際、振り戻し波形は、図2(b)の実線で示されるようなものとなり、点線で示される理想的な振り戻し波形との間でずれが生じる。
これを解消し、検査感度の要求仕様を満足するためには、振り戻し時間を延ばすことが考えられるが、図2(b)に示す無駄なスキャン時間T_invalidを増やすことになるため、新たにスループット低下の問題を招いてしまう。検査装置のスループットは単位面積あたりの検査時間の逆数で表しているため、無駄な時間T_invalidの長さ、詳しくは振り戻しに必要な整定時間の長さは装置スループット向上の支配的な障害になっている。
However, due to the influence of the response characteristics of the voltage deflection output circuit, there is a phenomenon in which the actual deflection signal does not return to the starting point voltage unless a certain period of time is taken back. When the next line scan starts without the starting point voltage returning to a certain voltage, a position shift occurs in the first part of the acquired image on each line, and due to this position shift, the scan start area of the acquired inspection image Cause degradation of image quality and sensitivity. Actually, the return waveform is as shown by the solid line in FIG. 2B, and there is a deviation from the ideal return waveform indicated by the dotted line.
In order to solve this and satisfy the required specification of the inspection sensitivity, it is conceivable to extend the turn-back time. However, the unnecessary scan time T_invalid shown in FIG. It will cause a problem of degradation. Since the throughput of the inspection device is expressed as the reciprocal of the inspection time per unit area, the length of the wasted time T_invalid, specifically, the length of the settling time required for reversion is a dominant obstacle to improving the device throughput. ing.

この無駄時間T_invalidを短縮するための技術として、双方向スキャンモードがある。この双方向スキャンモードとは、図3(a)のように、例えば、(i)‘番目のスキャンでは左から右へ、(ii)’番目は右から左へ、(iii)‘番目はまだ左から右へ、というようにスキャン方向の切替を繰り返してスキャンを行なうものである。
双方向スキャンモードにおけるビーム走査の偏向制御信号(偏向電圧信号)波形は、図3(b)で示される通りであり、画像を取得する有効偏向部分(有効スキャン時間T_valid)は、一方向スキャンと同様、所定の偏向視野と偏向時間によって決められた傾きで変化する。一つのラインスキャンが終了後、偏向電圧を次のラインスキャンの始点が要求する電圧まで変化する。ただし、双方向スキャンの場合には、スキャン方向に沿って前のラインの終点と次のラインの始点位置が基本的に同じ領域であり、その差が微小であるため、ラインスキャン間に要求される偏向電圧の変化は小さく、無駄な時間T_invalidの短縮を図ることができる。すなわち、一方向スキャンと比較し、全体の検査時間が低減でき、スループット向上を図ることができる。
As a technique for shortening the dead time T_invalid, there is a bidirectional scan mode. As shown in FIG. 3 (a), for example, (i) 'th scan from left to right, (ii)' th from right to left, and (iii) 'th still Scanning is performed by repeatedly switching the scanning direction from left to right.
The beam scanning deflection control signal (deflection voltage signal) waveform in the bidirectional scan mode is as shown in FIG. 3B, and an effective deflection part (effective scan time T_valid) for acquiring an image is a unidirectional scan. Similarly, it changes with an inclination determined by a predetermined deflection visual field and deflection time. After one line scan is completed, the deflection voltage is changed to a voltage required by the start point of the next line scan. However, in the case of bidirectional scanning, the end point of the previous line and the start point of the next line are basically the same area along the scanning direction, and the difference between them is very small. The change in deflection voltage is small, and the useless time T_invalid can be shortened. That is, compared with the unidirectional scan, the entire inspection time can be reduced, and the throughput can be improved.

しかし、一方向スキャンではラインスキャン時の各始点での試料の帯電状況はほぼ同じであったのに対し、双方向スキャンの場合には、検査試料の帯電特性により、前後ライン間のビームスキャン方向の違いに起因する帯電状況が異なり、取得した画像の画質が一致しない問題が新たに生じてしまう。この画質の違いはノイズとして見られるため、結果として検査感度に影響を及ぼすこととなる。
また、双方向スキャンの場合、前後ラインの終点・始点間の電圧値変換は小さいが、電圧の変化方向は逆であり、各点間の変化率が大きく異なることもある。アナログ電圧の変化率は連続的に変わるしかないため、やはりラインスキャンの間に一定の休止時間も必要となる。
However, in the unidirectional scan, the charging condition of the sample at each starting point at the time of line scanning was almost the same. In the case of bidirectional scanning, the beam scanning direction between the front and rear lines depends on the charging characteristics of the inspection sample. The charging situation resulting from the difference between the images differs, and a new problem arises that the image quality of the acquired images does not match. Since this difference in image quality is seen as noise, it will affect the inspection sensitivity as a result.
In the case of bidirectional scanning, the voltage value conversion between the end points and start points of the front and rear lines is small, but the direction of voltage change is reversed, and the rate of change between the points may differ greatly. Since the rate of change of the analog voltage can only change continuously, a certain pause time is also required between line scans.

一方、特許文献3(特開2002−251975号公報)には、走査速度可変の走査形電子ビーム装置において、走査速度が速い場合走査領域の両端部付近の画質変化や偏向歪などによる性能劣化を防止するため、走査領域の両端部付近を、ブランキング信号の制御によって削除した画像信号に基づいて、欠陥を比較検査する手段技術が開示されているが、この技術でも、ラインスキャン間の余分な休止時間を要求する。   On the other hand, in Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-251975), in a scanning electron beam apparatus with a variable scanning speed, when the scanning speed is high, performance deterioration due to image quality change or deflection distortion near both ends of the scanning area is described. In order to prevent this, a technique for comparing and inspecting defects based on an image signal that has been deleted by controlling the blanking signal at both ends of the scanning area has been disclosed. Request downtime.

特開平5−258703号公報JP-A-5-258703 特開2000−100362号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-10032 特開2002−251975号公報JP 2002-251975 A

そこで、検査装置の高感度・高スループット化を実現するには、各スキャンモードに対して、ラインスキャン間の余分な休止時間を最小化することが必要である。特に、偏向制御信号の振り戻し時間は検査時間の高速化・検査画像の画質向上の障害になり、短縮することは必須である。
また、実検査を行なう場合、一方向ラインスキャン方式と双方向ラインスキャン方式の各利点を有用に使用すべく、検査対象である試料の特性に応じて、スキャンモードの切り替えができるものが有効である。
Therefore, in order to achieve high sensitivity and high throughput of the inspection apparatus, it is necessary to minimize the extra downtime between line scans for each scan mode. In particular, the turn-back time of the deflection control signal is an obstacle to increasing the inspection time and improving the image quality of the inspection image, and it is essential to shorten it.
For actual inspection, it is effective to be able to switch the scan mode according to the characteristics of the sample to be inspected in order to use each advantage of the unidirectional line scan method and bidirectional line scan method effectively. is there.

さらに、この休止時間に基づいて電子ビームの走査を制御する走査シーケンスやステージ速度等の設定は検査のスループットまたは検査感度に大きく影響するため、できるだけ精度良く設定することが必要である。従来、休止時間をできるだけ少なく設定するためには、休止時間をある値に設定して実際にスキャンを行い、開始部分のノイズ量が許容値内かどうかを確認して、同ノイズ量に余裕があれば休止時間を短く、許容値を越えていれば休止時間を長く再設定するという作業を何度も繰り返して行なう必要があったが、スキャンモードの切り替えに伴い、ユーザはオンラインでこの休止時間を正確に設定することが必要であるが、休止時間は検査条件毎に違うため、従来のような設定方法では設定に膨大な時間が必要という問題があった。   Furthermore, since the setting of the scanning sequence for controlling the scanning of the electron beam based on this pause time, the stage speed, etc. greatly affects the inspection throughput or inspection sensitivity, it is necessary to set it as accurately as possible. Conventionally, in order to set the pause time as small as possible, the scan is actually performed with the pause time set to a certain value, and it is checked whether the noise amount at the start part is within the allowable value. If so, it was necessary to repeat the work of shortening the pause time and resetting the pause time longer if the allowable value was exceeded. However, since the pause time is different for each inspection condition, the conventional setting method has a problem that a huge amount of time is required for setting.

本発明は、電子ビームの走査を制御する偏向信号に対して、各スキャンライン間の偏向信号の整定時間を短縮し、同整定時間に起因するスループットの低下および画質劣化の問題を改善して、電子ビーム式走査装置の高スループット化と高感度を提供するものである。
また、本発明は、スキャンモードを切替を行なった時に、様々な検査条件に応じて必要な休止時間をGUI画面上で視認する手段を提供するものである。
さらに、本発明は、各スキャンモードに対して、様々な検査条件に応じて休止時間の長さとスキャン開始領域発生可能なずれ量の関係を定量的に計算および表示し、これに基づいて、ユーザに検査感度とスループットについて、効率よく最適値に設定する方法を提供するものである。
The present invention reduces the settling time of the deflection signal between the scan lines with respect to the deflection signal for controlling the scanning of the electron beam, and improves the problem of throughput reduction and image quality degradation due to the settling time, The present invention provides a high throughput and high sensitivity of an electron beam scanning device.
In addition, the present invention provides means for visually recognizing a necessary rest time on a GUI screen according to various inspection conditions when the scan mode is switched.
Furthermore, the present invention quantitatively calculates and displays the relationship between the length of the pause time and the amount of deviation that can be generated in the scan start area according to various inspection conditions for each scan mode. In addition, a method for efficiently setting the inspection sensitivity and throughput to optimum values is provided.

本発明の一つの形態は、検査試料の帯電特性に応じてGUI画面上スキャンモードの切り替えを行ない、スキャンモードと検査視野、画素サイズ、光学条件等具体的な検査条件に応じて、従来においては画像を取得していなかった偏向信号の振り戻し時間についても、登録したパターンを有する試料に照射することによって得られた画像を取得するものである。そして、この取得した偏向信号から振り戻しのアナログ波形を換算し、このアナログ波形と理想的な振り戻し波形とを比較して抽出された補正データを偏向波形データ生成部に入力して、実際の波形が理想の波形に近づくように偏向波形データ生成を行なうことで、振り戻し時の整定時間を短縮させ、高スループットを実現するものである。   One aspect of the present invention switches the scan mode on the GUI screen according to the charging characteristics of the test sample, and conventionally, according to the specific test conditions such as the scan mode and the inspection field of view, pixel size, optical conditions, etc. As for the return time of the deflection signal for which no image has been acquired, an image obtained by irradiating a sample having a registered pattern is acquired. Then, the analog waveform of the return is converted from the obtained deflection signal, the correction data extracted by comparing the analog waveform with the ideal return waveform is input to the deflection waveform data generation unit, and the actual waveform is input. By generating the deflection waveform data so that the waveform approaches the ideal waveform, the settling time at the time of reversing can be shortened and high throughput can be realized.

また、本発明の他の形態は、まず、各スキャンモードに対して、各具体的な検査条件に応じて登録したパターンを有する試料を照射することにより従来を削除した画像を取得し、GUI画面上に表示される。続いて、取得した画像から偏向電圧信号の振り戻すアナログ波形信号を換算して、そのアナログ出力波形に基づいて、ユーザが設定した光学条件、画素サイズ、画素数、スキャン周期ばらつき等情報毎に休止時間により発生可能なスキャン開始領域ノイズ量を計算してGUI画面上に表示される。この表示された休止時間とスキャン開始領域ノイズの関係に基づいて、検出感度とスループットの最適な検査条件を選ぶことが可能となる。   According to another aspect of the present invention, first, an image in which a conventional image is deleted is obtained by irradiating a sample having a registered pattern in accordance with each specific inspection condition for each scan mode, and a GUI screen is obtained. Displayed above. Subsequently, an analog waveform signal to which the deflection voltage signal is returned is converted from the acquired image, and based on the analog output waveform, the information is paused for each information such as optical conditions, pixel size, number of pixels, and scan cycle variation set by the user. The amount of scan start area noise that can be generated with time is calculated and displayed on the GUI screen. Based on the relationship between the displayed pause time and scan start area noise, it is possible to select the optimum inspection conditions for detection sensitivity and throughput.

その他、本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば次の通りである。
(1)被検査試料を保持する試料台と、前記被検査試料に電子ビームを照射する照射手段と、前記電子ビームを偏向する偏向手段と、前記偏向手段に偏向制御信号を出力して前記偏向手段を制御する偏向制御手段と、前記制御された偏向手段により偏向された電子ビームによる前記被検査試料からの二次的な電子を検出する検出手段と、を有する検査装置であって、前記偏向制御手段は、偏向制御信号波形の電子ビームの振り戻し時間に対応する部分が補正された偏向制御信号により前記偏向手段を制御することを特徴とする検査装置である。
(2)被検査試料を保持するステージと、前記被検査試料に電子ビームを照射する電子源と、前記照射された電子ビームを集束するレンズ手段と、前記集束された電子ビームを偏向させる偏向手段と、前記偏向手段を制御する偏向制御手段と、前記照射された電子ビームにより前記被検査試料から二次的に発生する電子を検出する検出手段と、前記検出手段で得られた検出信号を画像信号に変換する変換手段と、前記画像信号に基づいた検査結果を表示する表示手段とを備え、前記偏向制御手段は、特定の登録パターンを有する試料に前記電子ビームを照射して取得した画像信号から偏向制御信号を換算する波形換算手段と、換算された前記偏向制御信号の波形から補正データを抽出する補正データ抽出手段と、抽出された補正データを用いて振り戻しの整定時間を短縮した偏向制御信号を生成する偏向波形データ生成手段を有することを特徴とする検査装置である。
In addition, the outline of a representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
(1) A sample stage for holding a sample to be inspected, an irradiating unit for irradiating the sample to be inspected with an electron beam, a deflecting unit for deflecting the electron beam, and outputting a deflection control signal to the deflecting unit to output the deflection. An inspection apparatus comprising: deflection control means for controlling the means; and detection means for detecting secondary electrons from the specimen to be inspected by the electron beam deflected by the controlled deflection means, wherein the deflection The control means is an inspection apparatus characterized in that the deflection means is controlled by a deflection control signal in which a portion of the deflection control signal waveform corresponding to the return time of the electron beam is corrected.
(2) A stage for holding the sample to be inspected, an electron source for irradiating the sample to be inspected with an electron beam, lens means for focusing the irradiated electron beam, and deflecting means for deflecting the focused electron beam A deflection control means for controlling the deflection means, a detection means for detecting electrons secondarily generated from the sample to be inspected by the irradiated electron beam, and a detection signal obtained by the detection means as an image. An image signal obtained by irradiating the sample having a specific registered pattern with the electron beam, the conversion means for converting into a signal and a display means for displaying the inspection result based on the image signal. Using a waveform conversion means for converting a deflection control signal from the correction data, a correction data extraction means for extracting correction data from the converted waveform of the deflection control signal, and the extracted correction data An inspection apparatus characterized by having a deflection waveform data generating means for generating a deflection control signal having a reduced settling time of the return swing.

本発明によれば、電子ビームの走査を制御する偏向信号の振り戻し波形を検出・補正を行って、振り戻しの整定時間を短縮することで、整定時間に起因するスループット低下と画質劣化の問題を改善することが可能となり、電子ビーム式走査装置の高感度・高スループット化を提供することができる。
また、各スキャンモードの様々な検査条件に応じて休止時間の長さとスキャン開始領域発生可能なずれ量の関係を定量的に計算と表示し、ユーザはこの表示結果に基づいて、検査感度とスループットの最適な設定を簡単に行なうことができる。
According to the present invention, the return waveform of the deflection signal that controls the scanning of the electron beam is detected and corrected, and the settling time of the return is reduced, thereby reducing the throughput and image quality degradation caused by the settling time. Can be improved, and high sensitivity and high throughput of the electron beam scanning apparatus can be provided.
In addition, the relationship between the length of the pause time and the amount of deviation that can occur in the scan start area is quantitatively calculated and displayed according to various inspection conditions in each scan mode. Based on the display result, the user can check the inspection sensitivity and throughput. It is possible to easily perform the optimal setting.

以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.

本発明に係る検査装置の第一の実施の形態について、図1を用いて説明する。図1は電子ビーム走査式装置の構成例を示す概略ブロック図であり、ウエハ等の自動検査装置への適用例であって、各種システム制御を行なう全体制御部1と、全体制御部1からの指令に従って、電子銃30から集束レンズ36と静電電極板32で構成された偏向手段と対物レンズ37とを通ってステージ34上に設置された試料33に照射される電子ビーム31の偏向を制御する偏向制御部2と、試料33に照射された電子ビーム31によって発生する生成物を検出する検出器35と、検出器35により得られた生成物による信号を処理する信号処理部4と、得られた検査結果を表示するGUI画面5とを有して構成される。   A first embodiment of an inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration example of an electron beam scanning apparatus, which is an application example to an automatic inspection apparatus for wafers and the like. In accordance with the command, the deflection of the electron beam 31 irradiated from the electron gun 30 to the specimen 33 placed on the stage 34 through the deflecting means constituted by the focusing lens 36 and the electrostatic electrode plate 32 and the objective lens 37 is controlled. The deflection controller 2, the detector 35 for detecting the product generated by the electron beam 31 irradiated on the sample 33, the signal processor 4 for processing the signal from the product obtained by the detector 35, And a GUI screen 5 for displaying the inspection result.

以下、検査装置の簡単な検査動作を示しながら、各部の詳細な説明と具体的な動作を示す。図1において、全体制御部1の中に設けられたシステム制御手段10は、検査シーケンスの決定を行い、各種走査パラメータおよびコマンドを偏向走査制御部11を通じて、偏向制御部2に転送する。偏向制御部2では、前記パラメータに従い、静電電極板32で構成された偏向手段に与える電圧を制御することで電子ビーム31を偏向し、ウエハやマスク等の試料33上の目標位置をスキャンする。そのとき発生する生成物が、検出器35並びに信号処理部4中に設けられた検出回路41とにより試料33の情報として取り込まれ、更に画像処理手段42がこの生成物の情報をビーム偏向位置の画素データとして処理することにより、試料33の画像データが得られる。取得した画像データは、画像処理手段42において、試料上の同パターンを持つ画像もしくは設計データと比較され、その結果を用いてシステム制御手段10によりパターンに差異のある個所の評価やプロセス管理の為のデータ処理を行なうことで検査を行い、検査結果をGUI画面5に表示する。   Hereinafter, detailed explanations and specific operations of each part will be described while showing a simple inspection operation of the inspection apparatus. In FIG. 1, the system control means 10 provided in the overall control unit 1 determines an inspection sequence, and transfers various scanning parameters and commands to the deflection control unit 2 through the deflection scanning control unit 11. In the deflection control unit 2, the electron beam 31 is deflected by controlling the voltage applied to the deflecting means composed of the electrostatic electrode plate 32 according to the parameters, and the target position on the sample 33 such as a wafer or mask is scanned. . The product generated at that time is taken in as information on the sample 33 by the detector 35 and the detection circuit 41 provided in the signal processing unit 4, and the image processing means 42 further sends the information on this product to the beam deflection position. By processing as pixel data, image data of the sample 33 is obtained. The acquired image data is compared with the image or design data having the same pattern on the sample in the image processing means 42, and the result is used for evaluation of the difference in pattern and process management by the system control means 10. Inspection is performed by performing the above data processing, and the inspection result is displayed on the GUI screen 5.

偏向制御部2の偏向波形データ生成手段21は、全体制御部1の偏向走査制御部11からの走査制御パラメータにより、電子ビーム31を走査ラインの始点から終点まで直線的に走査できるようにランプ形の波形を有する偏向制御信号のデジタルデータを生成する。偏向波形発生手段22では前記生成した波形データからアナログ波形を変換し、その後、出力回路23で増幅された偏向制御信号に基づき、静電電極板32で構成される偏向手段を制御して電子ビーム31の偏向を制御する。同時にシステム制御部10からのコマンド指示に基づいて、試料が乗っているステージ34は電子ビーム31との垂直方向で低速移動する。電子ビーム31がラインの始点から終点まで一ラインのスキャンが完了したら、その間にステージ34の移動させて試料33上の次の走査目標ラインに走査開始領域を配置し、連続的に次のラインをスキャン始まる。   The deflection waveform data generating means 21 of the deflection control unit 2 is a ramp type so that the electron beam 31 can be linearly scanned from the start point to the end point of the scan line according to the scan control parameter from the deflection scan control unit 11 of the overall control unit 1. The digital data of the deflection control signal having the following waveform is generated. The deflection waveform generation means 22 converts an analog waveform from the generated waveform data, and then controls the deflection means constituted by the electrostatic electrode plate 32 based on the deflection control signal amplified by the output circuit 23 to control the electron beam. Controls 31 deflections. At the same time, the stage 34 on which the sample is placed moves at a low speed in the direction perpendicular to the electron beam 31 based on a command instruction from the system control unit 10. When the scanning of one line from the start point to the end point of the electron beam 31 is completed, the stage 34 is moved during that time, and the scanning start area is arranged on the next scanning target line on the sample 33, and the next line is continuously moved. The scan starts.

ラインの連続的なスキャンモードとして、図1の上に示したように一方向スキャンモードと双方向スキャンモードがある。実検査を行なう時、検査対象の試料帯電特性に応じて、スキャンモードの切り替え機能が必要であるところ、本検査装置においては、ユーザの指示によりスキャンモードの切り替えが可能なスキャンモード制御手段13を全体制御部1中に配置することでこれを実現し、その結果はGUI画面5上で確認を行なう。   As the line continuous scan mode, there are a one-way scan mode and a two-way scan mode as shown in FIG. When an actual inspection is performed, a scan mode switching function is required according to the specimen charging characteristics of the inspection object. In this inspection apparatus, the scan mode control means 13 capable of switching the scan mode according to a user instruction is provided. This is realized by arranging in the overall control unit 1, and the result is confirmed on the GUI screen 5.

一方、高速検査実現のためには、ビームができるだけ早くスキャンの始点に戻らせる必要があり、偏向系回路の応答特性の整定時間を考慮した上で、振り戻し信号の補正が必要である。さらに、検査条件により偏向信号の振幅や周期等は変化するため、それらの走査条件、例えば、スキャンモードを双方向スキャンから一方向スキャンに切り替えた時などの条件変化に応じて、正確かつ適切に補正を行なうことができる補正手段が必要となる。   On the other hand, in order to realize high-speed inspection, it is necessary to return the beam to the scanning start point as soon as possible, and it is necessary to correct the return signal in consideration of the settling time of the response characteristic of the deflection system circuit. Furthermore, since the amplitude, period, etc. of the deflection signal change depending on the inspection conditions, the scanning signal, for example, when the scan mode is switched from bidirectional scan to unidirectional scan, accurately and appropriately. A correction means capable of performing correction is required.

ここで、上記動作において、偏向制御信号の振り戻し補正の処理は大きく2つの段階からなる。第1の段階は、振り戻し波形の実波形の測定して理想の振り戻し波形との比較から補正データを抽出する段階である。通常の検査モードでは偏向信号の振り戻す間は画像を取得しないためにON状態とされるブランキング信号をOFF状態にし、予め登録した既知のパターンを有する試料を対象として振り戻す時間の画像データを取得することで、変更制御信号の振り戻し波形を測定し、整定時間の補正に用いる補正パラメータの抽出を行なう。
第2の段階は、抽出された補正パラメータを用いて通常の検査時における振り戻しの補正を行なう段階であり、走査毎の走査パラメータとの関係から適切な補正を行い、各検査条件にあった偏向制御信号を生成する。
Here, in the above operation, the deflection control signal swing-back correction processing is roughly divided into two stages. The first stage is a stage of measuring the actual waveform of the swing-back waveform and extracting correction data from the comparison with the ideal swing-back waveform. In the normal inspection mode, the blanking signal that is turned on because the image is not acquired during turning back of the deflection signal is turned off, and image data of the time for turning back the sample having a known pattern registered in advance is stored. By acquiring, the return waveform of the change control signal is measured, and the correction parameter used to correct the settling time is extracted.
The second stage is a stage in which the extracted correction parameters are used to correct the back-up during normal inspection, and appropriate corrections are made based on the relationship with the scanning parameters for each scan, and each inspection condition is met. A deflection control signal is generated.

振り戻し波形の実波形の測定し、補正データを抽出する第1の段階では、まず、偏向系回路の振り戻し特性を測定する目的で、予め登録したパターンを有する試料(専用ウエハであっても通常検査に使用するウエハ中に専用のパターンを埋め込んだものでもよい)を利用して画像データを取得する。通常の検査と同様にシステム制御手段10から偏向制御手段2に各種走査パラメータを転送し、通常検査と同様にランプ偏向制御信号を生成する。但し、前述した通り、図4に示すように通常検査の場合は、偏向制御信号のランプ部分でブランキング信号をOFFにしてビームを試料に照射して画像を取得し、偏向信号の振り戻しの間はブランキング信号がONにして画像取らないが、上記の振り戻し波形を測定するモードでは通常検査とは逆に、偏向信号の振り戻し時にブランキング信号をOFFにして画像を取得する必要がある。一方、偏向信号のランプ部分でブランキング信号がONにして画像を取得しない。   In the first step of measuring the actual waveform of the return waveform and extracting the correction data, first, for the purpose of measuring the return characteristic of the deflection circuit, a sample having a pre-registered pattern (even if it is a dedicated wafer). Image data may be acquired using a special pattern embedded in a wafer used for normal inspection. Similar to the normal inspection, various scanning parameters are transferred from the system control means 10 to the deflection control means 2, and a lamp deflection control signal is generated as in the normal inspection. However, as described above, in the case of a normal inspection as shown in FIG. 4, the blanking signal is turned off at the ramp portion of the deflection control signal, the beam is irradiated onto the sample, an image is acquired, and the deflection signal is returned. In the meantime, the blanking signal is turned on and no image is taken, but in the above-mentioned mode of measuring the return waveform, contrary to the normal inspection, it is necessary to turn off the blanking signal when acquiring the deflection signal and acquire the image. is there. On the other hand, the blanking signal is turned on at the ramp portion of the deflection signal and no image is acquired.

登録した専用パターンは、走査方向に沿って検出できる画像データの諧調値・位置及び画像データの取り込み周波数等の情報からビームの偏向電圧を換算できることを特徴とする。例えば、図5に示す走査始点からの距離に応じて唯一的な諧調値または走査始点からの距離に応じて周期的な諧調値を持つパターン等である。   The registered dedicated pattern is characterized in that the deflection voltage of the beam can be converted from information such as the gradation value / position of the image data that can be detected along the scanning direction and the image data capture frequency. For example, a pattern having a unique gradation value according to the distance from the scanning start point or a periodic gradation value according to the distance from the scanning start point shown in FIG.

本発明に係る検査装置では、振り戻し波形の実波形を測定すべく、図1に示す通り、信号処理部4中に偏向波形換算手段43が設けられており、上記手法により検出された予め登録した既知のパターンの画像データから、図6に示した手順により波形データを求める。具体的には、画像処理手段42より得られた画像データ諧調値を調べ(ステップ601)、この諧調値と既知パターンを走査したときに設計上得られるべき画像データの位置情報から、実際に画像を取得する時の偏向位置の算出を行い(ステップ602)、対応する偏向振り戻し信号の電圧量を算出する(ステップ603)。さらに、画像データのID番号と画像の取り込み周波数からその偏向電圧に対応するタイミングを計算して(ステップ604)、偏向振り戻し信号の電圧・時間情報を得る。この時点で未処理の画像データがあれば、ステップ601に戻って、他の画像データについても同様の処理を繰り返し(ステップ605)、全ての画像データの処理が終了した時点で、近似・内挿処理を行い、偏向振り戻し波形を求める(ステップ606)。   In the inspection apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 1, a deflection waveform conversion means 43 is provided in the signal processing unit 4 to measure the actual waveform of the return waveform, and is registered in advance detected by the above method. Waveform data is obtained from the image data of the known pattern obtained by the procedure shown in FIG. Specifically, the gradation value of the image data obtained from the image processing means 42 is checked (step 601), and the actual image is obtained from the gradation value and the positional information of the image data that should be obtained when the known pattern is scanned. Is calculated (step 602), and the voltage amount of the corresponding deflection return signal is calculated (step 603). Further, the timing corresponding to the deflection voltage is calculated from the ID number of the image data and the image capture frequency (step 604), and voltage / time information of the deflection return signal is obtained. If there is unprocessed image data at this time, the process returns to step 601 and the same processing is repeated for other image data (step 605). When all the image data has been processed, approximation / interpolation is performed. Processing is performed to obtain a deflection return waveform (step 606).

また、上記して得られた偏向振り戻し波形と理想の振り戻し波形との比較から補正データを抽出すべく、図1に示すように、全体制御部1中に補正データ抽出手段12が設けられており、図7のステップに従って補正データの抽出・登録が実行される。具体的には、GUI画面で測定条件、パラメータを設定し(ステップ701)、当該条件下で上記のように振り戻し波形を測定する(ステップ702)。ここで得られた振り戻し波形が最短であるかどうかを確認し(ステップ703)、最短で無ければその整定時間を測定して(ステップ704)再度振り戻し波形と理想な振り戻し波形との比較から差分データを抽出し(ステップ705)、差分データを一定の重み係数により加工して本来の振り戻し波形データに加算し、偏向波形データを更新する(ステップ706)。この更新後の偏向波形データを使用して再度偏向信号を生成し、振り戻し波形の測定を行って(ステップ702)、再度整定時間が最短であるかを確認する(ステップ703)。このように、測定した実振り戻し波形情報と理想の振り戻し波形の差を帰還入力信号として補正データを生成し、偏向データの振り戻し部分の調整を行なって、測定した振り戻し波形と理想の振り戻し波形とが一番近い場合、もしくは主要な整定時間が最小となる場合の補正データを最終の補正データとして登録する(ステップ707)。他の検査条件の補正データも必要な場合には同様のステップを繰り返すことで(ステップ708)、各検査条件において最適な補正データをそれぞれ抽出・登録することができる。   Further, in order to extract correction data from the comparison between the deflection return waveform obtained as described above and the ideal return waveform, correction data extraction means 12 is provided in the overall control unit 1 as shown in FIG. The correction data is extracted and registered according to the steps of FIG. Specifically, measurement conditions and parameters are set on the GUI screen (step 701), and the return waveform is measured as described above under the conditions (step 702). It is confirmed whether the return waveform obtained here is the shortest (step 703). If it is not the shortest, the settling time is measured (step 704), and the comparison between the return waveform and the ideal return waveform is performed again. The difference data is extracted from (step 705), the difference data is processed with a constant weighting factor and added to the original return waveform data, and the deflection waveform data is updated (step 706). Using the updated deflection waveform data, a deflection signal is generated again, and the return waveform is measured (step 702), and it is confirmed again whether the settling time is the shortest (step 703). In this way, correction data is generated using the difference between the measured actual return waveform information and the ideal return waveform as a feedback input signal, the adjustment of the return part of the deflection data is performed, and the measured return waveform and the ideal return waveform are adjusted. Correction data when the return waveform is closest or when the main settling time is minimized is registered as final correction data (step 707). When correction data for other inspection conditions is also necessary, the same steps are repeated (step 708), whereby optimum correction data for each inspection condition can be extracted and registered.

以上の振り戻し波形の測定と補正データの抽出は、スキャンのモードの切り替え作業に伴い、ユーザからGUI画面上指定した検査条件、パラメータ等のコマンドに基づいて実施され、算出された補正データを、各検査条件毎に対応する装置定数としてシステム制御手段10又は偏向走査制御手段11に登録する(図1では偏向走査制御手段11に登録する例を示す)。
このように、登録するパターンを有する試料の画像データから振り戻し波形を測定し、補正データを抽出する偏向波形換算手段43、補正データ抽出手段12を備えることで、容易に振り戻し波形の測定が可能となり、しかもこの測定は、検査時と同じ動作状態において偏向回路の特性を測定することとなるので、正確な値を得ることが可能となる。
The above-described measurement of the return waveform and the extraction of the correction data are performed based on commands such as inspection conditions and parameters designated on the GUI screen by the user in accordance with the scan mode switching work, and the calculated correction data is An apparatus constant corresponding to each inspection condition is registered in the system control means 10 or the deflection scanning control means 11 (FIG. 1 shows an example of registration in the deflection scanning control means 11).
In this way, by providing the deflection waveform conversion means 43 and the correction data extraction means 12 for measuring the return waveform from the image data of the sample having the pattern to be registered and extracting the correction data, it is possible to easily measure the return waveform. In addition, this measurement can measure the characteristics of the deflection circuit in the same operating state as that at the time of inspection, and thus an accurate value can be obtained.

なお、振り戻し波形測定法として上記では画像データを用いた例を示したが、これは振り戻し時の偏向電圧量が算出可能なものであれば、別の形態に置き換えることも可能である。例えば、前記既知パターンを等間隔に配置した直線パターンまたはドットパターンとし、走査時検出される信号を基にパターン間を横切る時間を測定するものであっても、そのタイミングでの偏向電圧差が近似的に算出可能であり、これらの特徴を有するパターンを登録パターンとして使用してもよい。   In addition, although the example which used image data was shown above as a return waveform measurement method, if this can calculate the deflection voltage amount at the time of return, it can also be replaced with another form. For example, even if the known pattern is a linear pattern or dot pattern arranged at equal intervals and the time crossing between the patterns is measured based on a signal detected during scanning, the difference in deflection voltage at that timing is approximate. A pattern having these characteristics may be used as a registered pattern.

次に、上記のように抽出・登録された補正データを用いて通常検査時の振り戻し波形の補正を行なう第2段階では、偏向制御部2に含まれる偏向波形データ生成手段21に対して、システム制御手段10及び偏向走査制御手段11により走査毎の走査パラメータとその走査パラメータに対応する補正用データが与えられることで、検査条件にあった補正がなされた偏向制御信号が形成される。   Next, in the second stage in which the correction waveform extracted and registered as described above is used to correct the return waveform during the normal inspection, the deflection waveform data generating means 21 included in the deflection control unit 2 is The system control means 10 and the deflection scanning control means 11 provide scanning parameters for each scan and correction data corresponding to the scanning parameters, thereby forming a deflection control signal that has been corrected according to the inspection conditions.

次に、本発明に係る検査装置の第二の実施形態について、図8、図9、図10を用いて説明する。
本発明に係る第二の実施形態の装置に関する基本構成は、図8に示す通り、第一の実施形態とほぼ同様であるため、一部説明を省略し、ここでは第一の実施形態と異なる部分を主として説明する。この異なる部分は、偏向制御信号の振り戻し波形を換算した後、スキャン開始領域ノイズ計算手段14により検査条件毎にノイズの予測値を計算し、GUI画面5上に表示する点であり、以下にその詳細を説明する。
Next, a second embodiment of the inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 8, FIG. 9, and FIG.
The basic configuration of the apparatus of the second embodiment according to the present invention is substantially the same as that of the first embodiment as shown in FIG. The part will be mainly described. This different part is that, after converting the return waveform of the deflection control signal, the predicted noise value is calculated for each inspection condition by the scan start area noise calculation means 14 and displayed on the GUI screen 5 as follows. Details will be described.

まず、第一の実施形態と同様に、偏向制御信号の振り戻しアナログ波形を換算し、換算された偏向波形の形状により一定の休止時間毎に発生可能なスキャン開始領域ノイズの大きさを予測する。
ここで、スキャン開始領域ノイズの発生原因について図9及び図10を用いて説明する。スキャン開始領域のノイズの原因は各ラインスキャンの開始位置ずれである。各ラインスキャンの開始位置は対応偏向電圧波形の始点電圧により決まるため、ノイズの原因は各ラインスキャン開始点の始点電圧のばらつきにより発生する。この開始点の始点電圧は、偏向振り戻し波形収束時の傾きと各ライスキャン開始タイミング(ラインスキャン周期)のばらつきにより決定する。図9はその偏向振り戻し波形収束時の傾きと各ライスキャン開始タイミングばらつきと取得画像の開始領域ノイズの関係を示すものであり、同図の左に、横軸を時間、縦軸を電圧で表したスキャンを制御する偏向電圧信号の波形を表示する。同図の右は、横方向にステージの移動方向、縦方向にビームのラインスキャン方法を表して、同図左に示す偏向信号に基づいてビームをスキャンして取得した画像である。このパターンは、ステージ移動方向に対して平行に、ラインスキャン方向に対して垂直に、等間隔で配置されたライン&スペースの標準パターンである。
First, as in the first embodiment, the conversion analog waveform of the deflection control signal is converted, and the magnitude of the scan start area noise that can be generated at every fixed pause time is predicted based on the converted deflection waveform shape. .
Here, the cause of occurrence of the scan start area noise will be described with reference to FIGS. The cause of noise in the scan start area is the start position shift of each line scan. Since the start position of each line scan is determined by the start voltage of the corresponding deflection voltage waveform, the cause of noise occurs due to variations in the start voltage of each line scan start point. The starting point voltage of the starting point is determined based on the inclination at the time of convergence of the deflection return waveform and the variation in the start timing (line scan period) of each of the scans. FIG. 9 shows the relationship between the tilt at the time of convergence of the deflection return waveform, the variation in the start timing of each of the scans, and the start area noise of the acquired image. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage. The waveform of the deflection voltage signal for controlling the represented scan is displayed. The right side of the figure shows the image obtained by scanning the beam based on the deflection signal shown on the left side, with the stage moving direction in the horizontal direction and the line scanning method of the beam in the vertical direction. This pattern is a standard pattern of lines and spaces arranged at equal intervals parallel to the stage moving direction and perpendicular to the line scanning direction.

図9に示す偏向電圧信号(偏向制御信号)の波形は次の開始電圧に収束せず、かつラインスキャンの開始時間にばらつきがあるケースを示す。同図に示すように、次のスキャン開始時間となる時に、偏向波形は次の開始電圧まで収束していない為、異なる開始タイミングで始めたラインラインスキャンは、そのスキャンの開始電圧値の違いから、試料上の照射位置も異なってしまい、スキャン方向に沿って各ラインの位置ずれが生じる。   The waveform of the deflection voltage signal (deflection control signal) shown in FIG. 9 does not converge to the next start voltage, and the line scan start time varies. As shown in the figure, when the next scan start time comes, the deflection waveform does not converge to the next start voltage, so line line scans started at different start timings are due to differences in the start voltage values of the scans. The irradiation position on the sample is also different, and the position of each line is displaced along the scanning direction.

そこで、本実施の形態では、偏向波形が次の開始電圧に向けの収束程度(傾き)とラインスキャン開始時間のばらつき範囲に基づき、ラインスキャン開始領域に発生するノイズの大きさを決定する。試料の帯電特性に応じて双方向スキャンから一方向スキャンにスキャンモードの切り替えを行なった時点で、ビーム電流、加速電圧等光学条件、及び検査画素サイズ、検査画素数、画像を取得するサンプリング速度等検査条件をGUI画面から入力した上、登録したパターンを使用して、実検査条件での偏向電圧振り戻し時間中の画像を取得する。取得した画像と事前に使用していたパターンの登録情報から波形換算手段で偏向電圧の振り戻し波形を換算する。換算した振り戻し波形の形状(収束前の傾き)に基づいて、想定するラインスキャン開始時間のばらつき範囲毎に発生可能なスキャン開始領域ノイズを計算する。   Therefore, in the present embodiment, the magnitude of noise generated in the line scan start region is determined based on the degree of convergence (slope) of the deflection waveform toward the next start voltage and the range of variation in the line scan start time. Optical conditions such as beam current and acceleration voltage, inspection pixel size, number of inspection pixels, sampling speed for acquiring images, etc. when the scan mode is switched from bidirectional scanning to unidirectional scanning according to the charging characteristics of the sample After inputting the inspection conditions from the GUI screen, an image during the deflection voltage return time under the actual inspection conditions is acquired using the registered pattern. The return waveform of the deflection voltage is converted by the waveform conversion means from the acquired image and the registered information of the pattern used in advance. Based on the converted shape of the return waveform (slope before convergence), the scan start area noise that can be generated for each variation range of the assumed line scan start time is calculated.

ここで、以下にその計算方法について具体的に説明する。図10の左側に示すように、偏向電圧制御信号の収束波形上に、所定の休止時間tを中心として、スキャン周期のばらつき範囲ΔTに対応する一定の時間内、その収束波形の電圧変化量ΔV(t、ΔT)を計算する。検査画素数と検査視野に対応する偏向電圧の振り範囲から、以下の(式1)で一画素当りの偏向電圧感度を換算できる。   Here, the calculation method will be specifically described below. As shown on the left side of FIG. 10, on the convergence waveform of the deflection voltage control signal, the voltage change amount ΔV of the convergence waveform within a certain time corresponding to the variation range ΔT of the scan cycle centered on the predetermined pause time t. Calculate (t, ΔT). From the deflection voltage range corresponding to the number of inspection pixels and the inspection visual field, the deflection voltage sensitivity per pixel can be converted by the following (Equation 1).

(式1) δV_per_pixel= V_pp/画素数
さらに、ある休止時間tとあるスキャン開始時間のばらつき範囲ΔTに対して、発生可能な開始領域ずれノイズδN_startについては、以下の(式2)で計算可能である。
(Expression 1) δV_per_pixel = V_pp / number of pixels Further, the start region deviation noise δN_start that can be generated with respect to a variation range ΔT between a certain pause time t and a certain scan start time can be calculated by the following (Expression 2). is there.

(式2) δN_start(t,ΔT) = ΔV(t,ΔT)/δV_per_pixel
休止時間tと開始時間ばらつき範囲を選択可能な領域に振って計算すれば、これらのパラメータに対応するスキャン開始領域のノイズを定量的に計算できる。
(Formula 2) δN_start (t, ΔT) = ΔV (t, ΔT) / δV_per_pixel
If calculation is performed by shifting the pause time t and the start time variation range to selectable regions, the noise in the scan start region corresponding to these parameters can be calculated quantitatively.

この結果は、図10の右側に示すようにGUI画面上に表示され、ユーザはスキャンモードの切り替えに伴ってステージ速度等検査条件を設定する際に、各検査条件に対応する発生可能なスキャン開始領域のノイズ量を視覚的に予測することが可能となる。このノイズ量を要求する検査感度を満足するために、休止時間またはステージの移動速度を効率よく最適値に設定することが可能である。   The result is displayed on the GUI screen as shown on the right side of FIG. 10, and when the user sets the inspection condition such as the stage speed in accordance with the switching of the scan mode, the scan start that can be generated corresponding to each inspection condition is started. It becomes possible to visually predict the amount of noise in the region. In order to satisfy the inspection sensitivity that requires this amount of noise, it is possible to efficiently set the pause time or stage moving speed to an optimum value.

次に本発明に係る検査装置の第三の実施形態について、図11を用いて説明する。本実施形態の検査装置の構成は、ほぼ第一の実施形態と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。
双方向スキャンを行なう場合、休止時間中の破線に示したようにフラットな電圧レベルを有する偏向電圧波形が理想であるが、実際には実線のような波形がなっている。同図に示すように、通常、目標終点電圧と始点電圧との間の時間では、走査領域の両端部付近の画質変化や偏向歪などによる性能低下を防止するため、走査領域の両端部付近を、ブランキング信号の制御によって削除した画像信号に基づいて、欠陥を比較検査している。但し、走査領域の両端部付近の画質変化や偏向ひずみ等範囲は光学条件、検査視野等検査条件によりか変わるため、各条件に応じて適切な領域を削除することが必要である。
Next, a third embodiment of the inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. Since the configuration of the inspection apparatus of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, only different points will be described.
When bi-directional scanning is performed, a deflection voltage waveform having a flat voltage level is ideal as shown by a broken line during a pause time, but in reality, a waveform like a solid line is obtained. As shown in the figure, normally, in the time between the target end point voltage and the start point voltage, in order to prevent deterioration in performance due to image quality change or deflection distortion near the both ends of the scanning area, The defect is comparatively inspected based on the image signal deleted by the control of the blanking signal. However, since the range of image quality change and deflection distortion near the both ends of the scanning region changes depending on the inspection conditions such as the optical conditions and the inspection visual field, it is necessary to delete an appropriate region according to each condition.

本実施形態は事前に登録したパターンを利用して、図11中のケース1のようなブランキング信号制御によって検査領域の両端部分を適切に削除し、有効な画像領域中のブランキング信号はONであり休止時間中はOFFであるケース2の制御により画像を取得して、GUI画面上に表示する。登録したパターンの画像情報と実際に取得した画像を比較すれば、正確に取得できる画像領域が分けられ、ブランキング信号により削除すべき信号領域も分かれる。画像を取得するサンプリング速度と事前に登録したパターンの画像情報より、必要なブランキング信号タイミングを計算することで、スキャンモードを切り替えた際、双方向スキャン時検査画像両端にカットが必要な領域とタイミングを視覚的に確認することができる。   In this embodiment, by using a previously registered pattern, both end portions of the inspection area are appropriately deleted by blanking signal control as in case 1 in FIG. 11, and the blanking signal in the effective image area is turned on. The image is acquired by the control of Case 2 which is OFF during the downtime, and is displayed on the GUI screen. If the image information of the registered pattern is compared with the actually acquired image, the image area that can be accurately acquired is divided, and the signal area to be deleted is also divided by the blanking signal. By calculating the necessary blanking signal timing based on the sampling speed to acquire the image and the image information of the pattern registered in advance, when the scan mode is switched, the areas that need to be cut at both ends of the inspection image during bidirectional scanning The timing can be confirmed visually.

ここで、図11では一例として元々ケース1に削除された領域より若干広い領域の休止時間中の画像を取得すようなケース2のブランキング信号を示したが、その利点は視覚的に休止期間を確認しやすい点である。休止時間中の画像部分を確認できる範囲であれば、他の形のブランキング信号を用いてもよい。例えば、全走査領域にブランキング信号をOFFし、全走査領域の画像を取得してもよい。   Here, FIG. 11 shows the blanking signal of case 2 that obtains an image during a pause time in an area slightly larger than the area originally deleted in case 1 as an example. It is easy to check. Other forms of blanking signals may be used as long as the image portion during the pause time can be confirmed. For example, the blanking signal may be turned OFF for all scanning areas, and an image of all scanning areas may be acquired.

次に、本発明に係る検査装置の第4の実施形態について図12を用いて説明する。本実施形態についても、第1の実施形態と共通する部分については一部説明を省略し、異なる点を主として説明する。
本実施形態において第1の実施形態と異なる部分は、振り戻し波形の測定手段の構成であり、本実施形態では、図12に示すように、増幅した偏向制御信号の出力部にて、デジタイザー、アナログ・デジタル変換回路等の偏向波形検出部61を用いて波形を直接検出する構成をとる。高電圧信号そのままで測定することが困難な場合には、抵抗分圧を利用して、検出手段が測定可能な範囲に縮小すればよい。
Next, a fourth embodiment of the inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. Also in this embodiment, part of the description common to the first embodiment is omitted, and different points are mainly described.
In this embodiment, the part different from the first embodiment is the configuration of the measuring means for the swing back waveform. In this embodiment, as shown in FIG. 12, at the output part of the amplified deflection control signal, the digitizer, A configuration is adopted in which a waveform is directly detected using a deflection waveform detector 61 such as an analog / digital conversion circuit. If it is difficult to measure the high voltage signal as it is, the resistance voltage may be used to reduce the detection means to a measurable range.

振り戻し波形測定後の処理は、実施形態1と同様に、測定できた振り戻し波形と理想な波形信号とを比較し、整定時間を短縮するように補正データを計算して偏向波形と加算処理し、再度測定という測定フローを繰り返して、整定時間が一番短いか、あるいは所定の仕様を満たす補正データを抽出し、同検査条件の補正パラメータとして装置のデータベースに登録する。そして、実検査時には同値を用いることで、振り戻しの整定時間を短縮でき、高スループット化を実現することが可能となる。
上記測定方法は第1の実施形態1の画像データ換算方法と比較すると、波形を直接計測して補正できる点で有効である。
Similar to the first embodiment, the processing after the measurement of the return waveform is performed by comparing the measured return waveform with the ideal waveform signal, calculating correction data so as to shorten the settling time, and adding the deflection waveform and the addition processing. Then, the measurement flow of measurement is repeated again, and correction data that has the shortest settling time or satisfies a predetermined specification is extracted and registered in the apparatus database as a correction parameter for the same inspection condition. In addition, by using the same value during actual inspection, it is possible to shorten the settling time for the swingback and realize high throughput.
Compared with the image data conversion method of the first embodiment, the measurement method is effective in that the waveform can be directly measured and corrected.

以上のように、本発明を用いて偏向制御システムを構成することにより、電子ビームの走査を制御する偏向信号の振り戻し波形を検出・補正を行って、振り戻しの整定時間を短縮し、同整定時間に起因するスループット低下と画質劣化の問題を改善することが可能となり、電子ビーム式走査装置の高感度・高スループット化を提供することができる。   As described above, by configuring the deflection control system using the present invention, the return waveform of the deflection signal that controls the scanning of the electron beam is detected and corrected, and the settling time of the return is shortened. It is possible to improve the problem of throughput reduction and image quality deterioration due to settling time, and provide high sensitivity and high throughput of the electron beam scanning apparatus.

本発明の電子ビーム走査式装置の構成例を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of the electron beam scanning-type apparatus of this invention. 一方向スキャンモード及び偏向走査信号の時間内訳の説明図である。It is explanatory drawing of the time breakdown of a unidirectional scanning mode and a deflection | deviation scanning signal. 双方向スキャンモード及び偏向走査信号の時間内訳の説明図である。It is explanatory drawing of the time breakdown of a bidirectional | two-way scan mode and a deflection | deviation scanning signal. 一方向スキャン時通常検査と振り戻し波形測定時の制御ブランキング信号を示す図である。It is a figure which shows the control blanking signal at the time of a normal test | inspection at the time of a one-way scan, and a turning-back waveform measurement. 登録パターンの検出画像データから振り戻し波形の換算例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of conversion of the return waveform from the detection image data of a registration pattern. 振り戻し波形の換算手順の説明図である。It is explanatory drawing of the conversion procedure of a return waveform. 振り戻し波形補正データの抽出手順の説明図である。It is explanatory drawing of the extraction procedure of the return waveform correction data. 本発明に係る検査装置の第2の実施形態の構成例を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of 2nd Embodiment of the inspection apparatus which concerns on this invention. 振り戻し波形収束状態及びスキャン開始時間ばらつきとノイズの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of a return waveform convergence state, scan start time dispersion | variation, and noise. 本発明に係る第2の実施形態の検査装置での検出結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the detection result in the test | inspection apparatus of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 双方向スキャン時通常検査と休止時間を確認時の制御ブランキング信号を示す図である。It is a figure which shows the control blanking signal at the time of confirming a normal test | inspection and rest time at the time of a bidirectional | two-way scan. 本発明に係る検査装置の第4の実施形態の構成例を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of 4th Embodiment of the inspection apparatus which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 全体制御部、2 偏向制御部、4 信号処理部、5 GUI画面、10 システム制御手段、11 偏向走査制御手段、12 補正データ抽出手段、13 スキャンモード制御手段、14 スキャン開始領域ノイズ計算手段、21 偏向波形データ生成手段、22 偏向波形発生手段、23 出力回路、30 電子銃、31 電子ビーム、32 静電電極板、33 試料、34 ステージ、35 検出器、36 集束レンズ、37 対物レンズ、41 検出回路、42 画像処理手段、43 偏向波形換算手段、61 偏向波形検出手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 General control part, 2 Deflection control part, 4 Signal processing part, 5 GUI screen, 10 System control means, 11 Deflection scanning control means, 12 Correction data extraction means, 13 Scan mode control means, 14 Scan start area | region noise calculation means, 21 deflection waveform data generation means, 22 deflection waveform generation means, 23 output circuit, 30 electron gun, 31 electron beam, 32 electrostatic electrode plate, 33 sample, 34 stage, 35 detector, 36 focusing lens, 37 objective lens, 41 Detection circuit, 42 Image processing means, 43 Deflection waveform conversion means, 61 Deflection waveform detection means

Claims (7)

被検査試料を保持するステージと、
前記被検査試料に電子ビームを照射する電子源と、
前記照射された電子ビームを集束するレンズ手段と、
前記集束された電子ビームを偏向させる偏向手段と、
前記偏向手段を制御する偏向制御手段と、
前記照射された電子ビームにより前記被検査試料から二次的に発生する電子を検出する検出手段と、
前記検出手段で得られた検出信号を画像信号に変換する変換手段と、
前記画像信号に基づいた検査結果を表示する表示手段とを備え、
前記偏向制御手段は、
前記電子ビームを照射して取得した画像信号から偏向制御信号を換算する波形換算手段と、換算された前記偏向制御信号の波形から補正データを抽出する補正データ抽出手段と、抽出された補正データを用いて振り戻しの整定時間を短縮した偏向制御信号を生成する偏向波形データ生成手段とを有し、
特定の登録パターンを有する試料のスキャンにおける電子ビーム移動時の振り戻し時間中に電子ビームを照射して取得した画像信号を用いて、前記波形換算手段、前記補正データ抽出手段、及び前記偏向波形データ生成手段によって偏向制御信号を生成することを特徴とする検査装置。
A stage for holding a sample to be inspected;
An electron source that irradiates the specimen with an electron beam;
Lens means for focusing the irradiated electron beam;
Deflection means for deflecting the focused electron beam;
Deflection control means for controlling the deflection means;
Detecting means for detecting electrons secondarily generated from the sample to be inspected by the irradiated electron beam;
Conversion means for converting the detection signal obtained by the detection means into an image signal;
Display means for displaying the inspection result based on the image signal,
The deflection control means includes
Waveform conversion means for converting a deflection control signal from the image signal acquired by irradiating the electron beam, correction data extraction means for extracting correction data from the converted waveform of the deflection control signal, and extracted correction data And a deflection waveform data generating means for generating a deflection control signal that shortens the settling time of the swingback using,
The waveform conversion means, the correction data extraction means, and the deflection waveform data using an image signal acquired by irradiating the electron beam during the retraction time when moving the electron beam in scanning a sample having a specific registered pattern An inspection apparatus characterized in that a deflection control signal is generated by a generation means .
請求項1に記載の検査装置であって、
制御部を有し、前記制御部で前記試料スキャンにおける電子ビーム移動時の振り戻し時間中にブランギング信号をオフにし、電子ビーム移動時の振り戻し時間中に電子ビームを照射して画像信号を取得することを特徴とする検査装置。
The inspection apparatus according to claim 1,
It has a control unit, and the control unit turns off the blanking signal during the back-up time when moving the electron beam in the sample scan, and irradiates the electron beam during the back-up time when moving the electron beam to acquire the image signal An inspection apparatus characterized by:
請求項1記載の検査装置であって、
前記偏向制御手段は偏向電圧を換算可能な明確な物理境界がある専用ウエハ又はユーザのウエハ中に埋め込んだ専用パターンを用いて電子ビームを照射して取得した画像信号から偏向制御信号を換算することを特徴とする検査装置。
The inspection device according to claim 1,
The deflection control means converts a deflection control signal from an image signal obtained by irradiating an electron beam using a dedicated wafer having a clear physical boundary capable of converting a deflection voltage or a dedicated pattern embedded in a user's wafer. Inspection device characterized by
請求項1記載の検査装置であって、
さらに、前記波形換算手段で換算したアナログ波形と走査スキャン周期のばらつきタイムにより休止時間の長さに対応する検査画像の開始領域に発生可能なノイズ量を計算する手段を備えたことを特徴とする検査装置。
The inspection device according to claim 1,
And a means for calculating the amount of noise that can be generated in the start area of the inspection image corresponding to the length of the pause time based on the analog waveform converted by the waveform conversion means and the variation time of the scanning scan period. Inspection device.
請求項4記載の検査装置であって、
前記補正データ抽出手段は、一定な振り戻しの整定時間中に発生可能なノイズ量が所要な目標に以下になるように最適な補正データを抽出することを特徴とする検査装置。
The inspection device according to claim 4,
The inspection apparatus is characterized in that the correction data extraction means extracts optimal correction data so that the amount of noise that can be generated during a fixed setback time is less than a required target .
請求項1乃至5のいずれかに記載の検査装置であって、
さらに、前記電子ビームを一方向に走査して前記被検査対象に基づく画像を取得する一方向走査モードと、二つの方向を交互に走査して前記被検査対象に基づく画像を取得する双方向走査モードとを切り替えるモード制御手段を有することを特徴とする検査装置。
The inspection apparatus according to any one of claims 1 to 5,
Furthermore, a one-way scanning mode in which the electron beam is scanned in one direction to acquire an image based on the object to be inspected, and a bidirectional scanning in which an image based on the object to be inspected is alternately scanned in two directions. inspection apparatus characterized by have a mode control means for switching a mode.
請求項6記載の検査装置であって、
前記一方向走査モードと前記双方向走査モードとはGUI画面上で切り替え可能であることを特徴とする検査装置。
The inspection apparatus according to claim 6,
The inspection apparatus, wherein the one-way scanning mode and the bidirectional scanning mode can be switched on a GUI screen .
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