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JP5292132B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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JP5292132B2
JP5292132B2 JP2009048719A JP2009048719A JP5292132B2 JP 5292132 B2 JP5292132 B2 JP 5292132B2 JP 2009048719 A JP2009048719 A JP 2009048719A JP 2009048719 A JP2009048719 A JP 2009048719A JP 5292132 B2 JP5292132 B2 JP 5292132B2
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Description

本発明は、半導体デバイス等の設計データに基づいて画像を形成する画像形成装置において、特に、荷電粒子線装置のレシピ作成時の条件設定、或いは欠陥検査に用いられる画像等を形成する画像形成装置に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image based on design data of a semiconductor device or the like, and in particular, an image forming apparatus that forms an image or the like used for condition setting at the time of creating a recipe for a charged particle beam apparatus or defect inspection About.

走査電子顕微鏡等に代表される荷電粒子線装置は、微細なパターンの測定,検査を行うことが可能であり、特に半導体デバイスの測定等に用いられている。特に欠陥や異物を検査する装置では、予め取得された参照画像と、電子ビーム等の走査によって得られた試料画像を比較することによって、欠陥抽出を行うことが行われている。参照画像は、試料画像と同じパターン形状を有する領域にて取得されるため、参照画像と試料画像の相違点を異物、或いは欠陥と認識することができる。   A charged particle beam apparatus typified by a scanning electron microscope or the like can measure and inspect a fine pattern, and is particularly used for measurement of a semiconductor device. In particular, in an apparatus for inspecting defects and foreign matter, defect extraction is performed by comparing a reference image acquired in advance with a sample image obtained by scanning with an electron beam or the like. Since the reference image is acquired in an area having the same pattern shape as the sample image, the difference between the reference image and the sample image can be recognized as a foreign object or a defect.

一方、半導体ウェハにパターンを露光するために用いられるフォトマスク等は、一般的に同じ形状のパターンが近接して存在しない。特許文献1には、設計データと試料画像の比較によって、欠陥抽出を行う手法が説明されている。   On the other hand, a photomask or the like used to expose a pattern on a semiconductor wafer generally does not have a pattern having the same shape in the vicinity. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes a technique for extracting defects by comparing design data and sample images.

また、電子ビームを試料上に走査すると試料が帯電することが知られている。特許文献2には、試料帯電を生じさせないよう、入射する電子ビーム量と出射する二次電子の比率を示す二次電子放出効率δが1.0に近い到達エネルギー(加速電圧)のビームによって、試料を走査することが説明されている。   It is also known that the sample is charged when the electron beam is scanned over the sample. Patent Document 2 discloses that a secondary electron emission efficiency δ indicating a ratio of an incident electron beam amount and an emitted secondary electron has a reaching energy (acceleration voltage) close to 1.0 so as not to cause sample charging. Scanning a sample is described.

特開2005−277395号公報JP 2005-277395 A 特開平7−14537号公報JP-A-7-14537

特許文献1に説明されているように、欠陥等の比較検査において、参照画像を設計データとすることによって、フォトマスク等の参照画像を取得することが困難な試料の検査や、試料製造前の設計データの段階での参照画像の形成、及び当該参照画像を用いたレシピ作成が可能となるが、設計データはパターンの理想形状を示すレイアウトデータでしかない。よって、電子顕微鏡画像とは異質のデータとなり、設計データを比較検査の参照画像として用いると、本来欠陥や異物ではない部分を、欠陥,異物として認識してしまう可能性がある。特に、電子ビームの走査等によって生じる帯電は、設計データ上には存在しない情報であり、試料が帯電していると、より誤認識の可能性が高くなる。   As described in Patent Document 1, in a comparative inspection of defects and the like, by using a reference image as design data, it is difficult to acquire a reference image such as a photomask or to inspect a sample before manufacturing the sample. Although it is possible to form a reference image at the design data stage and create a recipe using the reference image, the design data is only layout data indicating the ideal shape of the pattern. Therefore, the data is different from the electron microscope image, and if the design data is used as a reference image for comparative inspection, a portion that is not originally a defect or a foreign substance may be recognized as a defect or a foreign substance. In particular, charging caused by scanning of an electron beam or the like is information that does not exist in the design data. If the sample is charged, the possibility of erroneous recognition becomes higher.

特許文献2に説明されているように、常に二次電子放出効率δが1.0のビームを用いれば、理論的には帯電しない画像を形成することが可能となるが、帯電には種々の要因が存在し、到達エネルギーの制御だけでは、帯電の影響を完全に消し去ることは難しい。   As described in Patent Document 2, if a beam having a secondary electron emission efficiency δ of 1.0 is always used, an image that is not charged theoretically can be formed. There is a factor, and it is difficult to completely eliminate the influence of charging only by controlling the reached energy.

以下に、試料に荷電粒子ビームを照射することなく、帯電等の影響が反映された画像を形成することを目的とする画像形成装置を説明する。   Hereinafter, an image forming apparatus for forming an image reflecting the influence of charging or the like without irradiating the sample with a charged particle beam will be described.

上記目的を達成するために、半導体デバイスの設計データから、荷電粒子ビームを照射する範囲を含む領域の情報を取得し、当該情報に基づいて、前記荷電粒子ビームの照射範囲について画素単位で、試料に荷電粒子ビームを照射したときの前記画素部分にて検出される電子の量を計算し、当該電子量に基づいて求められる輝度情報を配列して、画像を形成する画像形成装置を提案する。   In order to achieve the above object, information on a region including a range irradiated with a charged particle beam is acquired from design data of a semiconductor device, and based on the information, the charged particle beam irradiation range is measured in units of pixels. The present invention proposes an image forming apparatus that calculates the amount of electrons detected in the pixel portion when a charged particle beam is irradiated to the image and arranges luminance information obtained based on the amount of electrons to form an image.

上述のような構成によれば、パターンの理想形状を示す設計データと同じレイアウト上に、電子の検出量に応じた輝度を再現することが可能となるため、理想形状に荷電粒子ビームを照射したときに得られる画像の形成が可能となる。   According to the configuration as described above, since it is possible to reproduce the luminance according to the detected amount of electrons on the same layout as the design data indicating the ideal shape of the pattern, the charged particle beam was irradiated to the ideal shape. It is possible to form images that are sometimes obtained.

半導体パターンの設計データについて、帯電を考慮したシミュレーションを実施し、そのシミュレーション結果を、デバイスの欠陥検査に適用するプロセスを説明する図である。It is a figure explaining the process which implements the simulation which considered charging about the design data of a semiconductor pattern, and applies the simulation result to a defect inspection of a device. 帯電を考慮したシミュレーション(測定前処理)を行い、当該シミュレーション結果に基づいて、測定を行うプロセスを説明する図である。It is a figure explaining the process which performs the simulation (pre-measurement process) which considered charging, and performs a measurement based on the simulation result concerned. シミュレーションのプロセスを示すフローチャート。The flowchart which shows the process of simulation. 二次電子軌道等の計算を行う範囲の一例を説明する図。The figure explaining an example of the range which calculates a secondary electron orbit. 電子ビームの照射点毎に蓄積される電荷量のシミュレーションのプロセスを説明するフローチャート。The flowchart explaining the process of the simulation of the electric charge amount accumulate | stored for every irradiation point of an electron beam. 画像比較に基づく欠陥抽出プロセスを説明するフローチャート。The flowchart explaining the defect extraction process based on an image comparison. レジストホールおよび横方向ラインの画像の一例を説明する図。The figure explaining an example of the image of a resist hole and a horizontal direction line. 電子ビームの照射エネルギーと二次電子放出効率の関係を説明するグラフ。The graph explaining the relationship between the irradiation energy of an electron beam, and secondary electron emission efficiency. 走査電子顕微鏡の概略構成図。The schematic block diagram of a scanning electron microscope.

半導体集積回路の製造過程におけるウェハのパターン検査には、近傍に同じパターンが存在する際には、半導体デバイス上のパターン(ダイ)間の比較(ダイ・ツー・ダイ比較)を用いた光学式パターン検査装置が使われている。ダイ・ツー・ダイ比較では、検査対象となる半導体デバイスとその近傍のパターンとを比較して欠陥を検出する。   Optical pattern using comparison (die-to-die comparison) between patterns (die) on a semiconductor device in the pattern inspection of a wafer in the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit when the same pattern exists in the vicinity. Inspection equipment is used. In the die-to-die comparison, a defect is detected by comparing a semiconductor device to be inspected with a pattern in the vicinity thereof.

一方、近接に同じパターンが存在しないフォトマスク等の検査では、ダイ・ツー・データベース比較と呼ばれる方法が使われる。この方法では、ダイすなわちパターンと、そのダイが本来あるべき形状を含むデータベース間で比較を行う。このデータベースはマスクデータを画像に変換したものである。   On the other hand, a method called die-to-database comparison is used for inspection of a photomask or the like in which the same pattern does not exist in the vicinity. In this method, a comparison is made between a die or pattern and a database containing the shape that the die should be. This database is obtained by converting mask data into an image.

半導体集積回路生産では、ゴミ等に起因するランダム欠陥と繰り返し発生する欠陥(システマティック欠陥)が問題となっている。繰り返し発生する欠陥(システマティック欠陥)とは、フォトマスク不良等を原因としてウェハ上の全ダイにおいて繰り返し発生する欠陥と定義され、繰り返し発生する欠陥は検査対象のダイおよびその比較対象の近接ダイの両方に発生しているため、ダイ・ツー・ダイ比較では検出できない。ゆえに、ダイ・ツー・データベース比較方式でのウェハ検査が必要とされている。   In the production of semiconductor integrated circuits, random defects caused by dust and the like and defects that occur repeatedly (systematic defects) are problematic. Repeated defects (systematic defects) are defined as defects that occur repeatedly on all dies on the wafer due to photomask defects, etc., and repeated defects are both inspected dies and adjacent dies to be compared. Therefore, it cannot be detected by die-to-die comparison. Therefore, wafer inspection by a die-to-database comparison method is required.

一方、SEMでは電子ビームを試料表面に照射して、試料を観察しているため、電子照射により試料自体が帯電する。この試料の帯電により、画像の歪みや移動(ドリフト),影の発生,倍率変動,輝度の低下等、画像に様々な影響が現れることが問題となっている。このように、帯電した試料を測定して得られた画像と帯電の影響を含まない設計データとの比較を行っても、パターンが必要とされる裕度内で一致する可能性は低い。このため、帯電の影響が顕著に現れた画像と設計データとの比較では、実際の形状にかかわらず、欠陥として分類されるという問題がある。この場合は、本来はウェハ上に正常なパターンができているにもかかわらず、帯電により欠陥と分類されたパターンと、構造上に欠陥があるため、欠陥として分類されたパターンとが同一に取り扱われることとなる。このため、検査後の再度の確認が必要となり、検査精度が低下することによって検査効率も低下する。   On the other hand, in the SEM, the sample surface is irradiated with an electron beam and the sample is observed, so that the sample itself is charged by the electron irradiation. Due to the charging of the sample, various effects appear on the image such as image distortion and movement (drift), generation of shadows, variation in magnification, and decrease in luminance. As described above, even if the image obtained by measuring the charged sample is compared with the design data not including the influence of charging, the possibility that the patterns match within the required tolerance is low. For this reason, there is a problem that the comparison between the image in which the influence of charging appears significantly and the design data is classified as a defect regardless of the actual shape. In this case, the pattern classified as a defect due to charging and the pattern classified as a defect are handled in the same way even though a normal pattern is originally formed on the wafer. Will be. For this reason, it is necessary to confirm again after the inspection, and the inspection efficiency also decreases due to the decrease in inspection accuracy.

一般の欠陥検査システムでは、測定データと比較する対象に帯電の影響が考慮されていないために、比較の際に帯電の影響を除去できず、比較精度が低下する場合がある。この原因の1つとして、本来検出しなくてはならない欠陥と、帯電による画像の歪みとの区別が困難であることが挙げられる。帯電の影響が一方にのみ含まれる場合、両者の一致精度が低下すると共に、帯電による不一致か、構造上の欠陥による不一致かが不明であるため、原因解明に労力がかかり、検査のスループットも低下する。画像の取得条件によって帯電の程度等も異なるため、帯電状況に応じた画像形成を行うことが望ましい。   In a general defect inspection system, since the influence of charging is not considered in the object to be compared with measurement data, the influence of charging cannot be removed at the time of comparison, and the comparison accuracy may be lowered. One of the causes is that it is difficult to distinguish between defects that should be detected originally and image distortion due to charging. If only one of the effects of charging is included, the matching accuracy of the two decreases, and it is unclear whether there is a mismatch due to charging or due to a structural defect. To do. Since the degree of charging differs depending on the image acquisition conditions, it is desirable to perform image formation according to the charging state.

本実施例では、特に、設計データ(レイアウトデータ)とSEM画像に基づく情報を比較するに当たり、その際の測定条件(装置条件)の設定、或いは欠陥抽出のための比較対象となる画像形成の際に、帯電の影響を抑制しつつ、これらの設定及び画像形成を可能とする画像形成装置を説明する。   In this embodiment, in particular, when comparing information based on design data (layout data) and SEM images, measurement conditions (apparatus conditions) at that time are set, or an image to be compared for defect extraction is formed. Next, an image forming apparatus that enables these settings and image formation while suppressing the influence of charging will be described.

本実施例では、測定前あるいは測定中に設計パターンに対して、帯電を考慮したシミュレーションを実施し、それに基づき測定画像との比較を行う手法を説明する。これにより、帯電が含まれたパターン間での比較が可能となり、画像比較精度向上が見込める。また、複数条件でシミュレーションを行うことにより、測定箇所毎に帯電の起きにくい走査条件を事前に求め、それを測定レシピに反映させることが可能となる。   In the present embodiment, a method will be described in which a simulation considering charging is performed on a design pattern before or during measurement, and a comparison with a measurement image is performed based on the simulation. As a result, it is possible to compare between patterns including charge, and an improvement in image comparison accuracy can be expected. In addition, by performing simulation under a plurality of conditions, it is possible to obtain in advance a scanning condition in which charging is difficult to occur for each measurement point, and reflect it in the measurement recipe.

帯電の影響を考慮した画像を測定前あるいは測定中に準備し、測定画像と比較を行うことにより、帯電の影響を考慮した欠陥抽出が可能となる。これにより、区別が困難であった帯電歪みと欠陥を明確に分離でき、欠陥検出精度が向上する。また、それぞれのパターンに対して、測定前に複数条件での測定を検討することにより、帯電の起こりにくい条件を求めることができ、画像の一致精度向上が見込める。   By preparing an image in consideration of the influence of charging before or during the measurement and comparing it with the measurement image, defect extraction in consideration of the influence of charging becomes possible. Thereby, it is possible to clearly separate the charge distortion and the defect, which are difficult to distinguish, and the defect detection accuracy is improved. In addition, by examining the measurement under a plurality of conditions before each measurement for each pattern, it is possible to obtain a condition in which charging is unlikely to occur, and an improvement in image matching accuracy can be expected.

以下に、帯電シミュレーションの概要を、図面を用いて説明する。図9は、荷電粒子線装置の1種である走査形電子顕微鏡(以下、Scanning Electron Microscope:SEMと呼ぶ場合がある)の概略を説明する図である。陰極1と第一陽極2の間には、制御プロセッサ30で制御される高圧制御電源20により電圧が印加され、所定のエミッション電流で一次電子線4が陰極1から引き出される。陰極1と第二陽極3の間には、制御プロセッサ30で制御される高圧制御電源20により加速電圧が印加され、陰極1から放出された一次電子線4が加速されて後段のレンズ系に進行する。   Below, the outline | summary of a charging simulation is demonstrated using drawing. FIG. 9 is a diagram for explaining an outline of a scanning electron microscope (hereinafter sometimes referred to as a scanning electron microscope: SEM) which is one type of charged particle beam apparatus. A voltage is applied between the cathode 1 and the first anode 2 by a high-voltage control power source 20 controlled by the control processor 30, and the primary electron beam 4 is drawn from the cathode 1 with a predetermined emission current. An acceleration voltage is applied between the cathode 1 and the second anode 3 by a high-voltage control power source 20 controlled by the control processor 30, and the primary electron beam 4 emitted from the cathode 1 is accelerated and proceeds to the subsequent lens system. To do.

一次電子線4は、制御プロセッサ30で制御されるレンズ制御電源21により電流制御された収束レンズ5で収束され、絞り板8で一次電子線4の不要な領域が除去された後に、制御プロセッサ30で制御されるレンズ制御電源22により電流制御された収束レンズ6、および制御プロセッサ30で制御される対物レンズ制御電源23により電流制御された対物レンズ7により試料10に微小スポットとして収束される。対物レンズ7は、インレンズ方式,アウトレンズ方式、およびシュノーケル方式(セミインレンズ方式)等、種々の形態をとることができる。また、試料10に負の電圧を印加して一次電子線を減速させるリターディング方式も可能である。さらに、各々のレンズは、制御された電圧を印加した複数の電極で構成される静電型レンズで構成してもよい。   The primary electron beam 4 is converged by the converging lens 5 that is current-controlled by the lens control power source 21 controlled by the control processor 30, and after the unnecessary region of the primary electron beam 4 is removed by the diaphragm plate 8, the control processor 30. Are converged as a fine spot on the sample 10 by the converging lens 6 whose current is controlled by the lens control power source 22 controlled by the above and the objective lens 7 whose current is controlled by the objective lens control power source 23 which is controlled by the control processor 30. The objective lens 7 can take various forms such as an in-lens system, an out-lens system, and a snorkel system (semi-in-lens system). Further, a retarding method in which a negative voltage is applied to the sample 10 to decelerate the primary electron beam is also possible. Further, each lens may be composed of an electrostatic lens composed of a plurality of electrodes to which a controlled voltage is applied.

一次電子線4は、制御プロセッサ30で制御される走査コイル制御電源24により電流制御される走査コイル9で試料10上を二次元的に走査される。なお、図9の装置例では、走査偏向器として磁界型の偏向器を採用しているが、静電型の偏向器であっても良い。一次電子線の照射で試料10から発生した二次電子等の二次信号12は、対物レンズ7の上部に進行した後、二次信号分離用の直交電磁界発生装置11により、一次電子と分離されて二次信号検出器13に検出される。二次信号検出器13で検出された信号は、信号増幅器14で増幅された後、画像メモリ25に転送されて画像表示装置26に試料像として表示される。走査コイル9と同じ位置に制御プロセッサ30で制御される対物レンズ用アライナー制御電源27により電流制御される2段の偏向コイル(対物レンズ用アライナー)16が配置されており、対物レンズ7に対する一次電子4の通過位置を二次元的に制御できる。ステージ15は、少なくとも一次電子線と垂直な面内の2方向(X方向,Y方向)に試料10を移動することができ、それによって試料10上の一次電子4の走査領域を変更することができる。   The primary electron beam 4 is scanned two-dimensionally on the sample 10 by a scanning coil 9 that is current-controlled by a scanning coil control power source 24 controlled by a control processor 30. In the example of FIG. 9, a magnetic field type deflector is employed as the scanning deflector, but an electrostatic type deflector may be used. The secondary signal 12 such as secondary electrons generated from the sample 10 by the irradiation of the primary electron beam travels to the upper part of the objective lens 7 and is then separated from the primary electrons by the orthogonal electromagnetic field generator 11 for secondary signal separation. And detected by the secondary signal detector 13. The signal detected by the secondary signal detector 13 is amplified by the signal amplifier 14 and then transferred to the image memory 25 and displayed on the image display device 26 as a sample image. A two-stage deflection coil (objective lens aligner) 16 that is current-controlled by an objective lens aligner control power supply 27 controlled by the control processor 30 is disposed at the same position as the scanning coil 9, and primary electrons for the objective lens 7 are arranged. The four passing positions can be controlled two-dimensionally. The stage 15 can move the sample 10 in at least two directions (X direction and Y direction) in a plane perpendicular to the primary electron beam, thereby changing the scanning region of the primary electrons 4 on the sample 10. it can.

ポインティング装置31は、画像表示装置26に表示された試料像の位置を指定してその情報を得ることができる。入力装置32からは、画像の取り込み条件(走査速度,画像積算枚数)や視野補正方式等の指定、および画像の出力や保存等を指定することができる。   The pointing device 31 can specify the position of the sample image displayed on the image display device 26 and obtain the information. From the input device 32, it is possible to specify an image capturing condition (scanning speed, total number of images), a visual field correction method, and the like, and output and storage of the image.

なお、画像メモリのメモリ位置に対応したアドレス信号が、制御プロセッサ30内、或いは別に設置された制御コンピューター内で生成され、アナログ変換された後に、走査コイル制御電源24に供給される。X方向のアドレス信号は、例えば画像メモリが512×512画素(pixel)の場合、0から512を繰り返すデジタル信号であり、Y方向のアドレス信号は、X方向のアドレス信号が0から512に到達したときにプラス1される0から512の繰り返しのデジタル信号である。これがアナログ信号に変換される。   An address signal corresponding to the memory location of the image memory is generated in the control processor 30 or in a control computer installed separately, converted to analog, and then supplied to the scanning coil control power supply 24. The address signal in the X direction is a digital signal that repeats 0 to 512, for example, when the image memory has 512 × 512 pixels (pixels), and the address signal in the Y direction reaches the address signal in the X direction from 0 to 512. It is a digital signal repeated from 0 to 512 that is sometimes incremented by one. This is converted into an analog signal.

画像メモリ25のアドレスと電子線を走査するための偏向信号のアドレスが対応しているので、画像メモリには走査コイル9による電子線の偏向領域の二次元像が記録される。なお、画像メモリ25内の信号は、読み出しクロックで同期された読み出しアドレス生成回路で時系列に順次読み出すことができる。アドレスに対応して読み出された信号はアナログ変換され、画像表示装置26の輝度変調信号となる。   Since the address of the image memory 25 corresponds to the address of the deflection signal for scanning the electron beam, a two-dimensional image of the deflection region of the electron beam by the scanning coil 9 is recorded in the image memory. Note that signals in the image memory 25 can be sequentially read out in time series by a read address generation circuit synchronized with a read clock. The signal read corresponding to the address is converted into an analog signal and becomes a luminance modulation signal of the image display device 26.

また本例で説明する装置は、検出された二次電子或いは反射電子等に基づいて、ラインプロファイルを形成する機能を備えている。ラインプロファイルは一次電子線4を試料10上を一次元、或いは二次元走査したときの電子検出量、或いは試料像の輝度情報等に基づいて形成されるものであり、得られたラインプロファイルは、例えば半導体ウェハ上に形成されたパターンの寸法測定等に用いられる。   The apparatus described in this example has a function of forming a line profile based on detected secondary electrons or reflected electrons. The line profile is formed based on the amount of detected electrons when the primary electron beam 4 is scanned one-dimensionally or two-dimensionally on the sample 10, or the luminance information of the sample image, etc. For example, it is used for measuring a dimension of a pattern formed on a semiconductor wafer.

なお、図9の説明は制御プロセッサ30が走査電子顕微鏡と一体、或いはそれに準ずるものとして説明したが、無論それに限られることはなく、走査電子顕微鏡鏡体とは別に設けられたプロセッサで以下に説明するような処理を行っても良い。その際には二次信号検出器13で検出される検出信号を画像として制御プロセッサ30に伝達したり、制御プロセッサ30から走査電子顕微鏡の対物レンズ制御電源23や走査コイル制御電源24等に信号を伝達する伝達媒体と、当該伝達媒体経由で伝達される信号を入出力する入出力端子が必要となる。   In the description of FIG. 9, the control processor 30 is described as being integrated with or equivalent to the scanning electron microscope. However, the control processor 30 is not limited to this, and is described below with a processor provided separately from the scanning electron microscope body. Such processing may be performed. At that time, the detection signal detected by the secondary signal detector 13 is transmitted to the control processor 30 as an image, or a signal is sent from the control processor 30 to the objective lens control power source 23, the scanning coil control power source 24, etc. of the scanning electron microscope. A transmission medium for transmission and an input / output terminal for inputting / outputting a signal transmitted via the transmission medium are required.

更に、本例装置は、例えば半導体ウェハ上の複数点を観察する際の条件(測定個所,走査電子顕微鏡の光学条件等)を予めレシピとして記憶しておき、そのレシピの内容に従って、測定や観察を行う機能を備えている。   Furthermore, the apparatus of this example stores in advance, for example, conditions for observing a plurality of points on a semiconductor wafer (measurement locations, optical conditions of a scanning electron microscope, etc.) as a recipe, and measures and observes according to the contents of the recipe. The function to perform.

また、以下に説明する処理を行うプログラムを記憶媒体に登録しておき、走査電子顕微鏡等に必要な信号を供給するプロセッサで、当該プログラムを実行するようにしても良い。即ち、以下に説明する例は画像を取得可能な走査電子顕微鏡等の荷電粒子線装置に採用可能なプログラム、或いはプログラムプロダクトとしての説明でもある。   Further, a program for performing the processing described below may be registered in a storage medium, and the program may be executed by a processor that supplies necessary signals to a scanning electron microscope or the like. That is, the example described below is also a description as a program or a program product that can be used in a charged particle beam apparatus such as a scanning electron microscope capable of acquiring an image.

更に、制御プロセッサ30には、GDSフォーマットやOASISフォーマット等で表現された半導体デバイスの回路パターン設計データを記憶し、SEMの制御に必要なデータに変換するデータ管理装置33が接続される。当該データ管理装置33は、入力されたデザインデータに基づいて、上記SEMを制御するレシピを作成する機能を備えている。   Further, the control processor 30 is connected to a data management device 33 that stores circuit pattern design data of the semiconductor device expressed in the GDS format, OASIS format, etc., and converts it into data necessary for SEM control. The data management device 33 has a function of creating a recipe for controlling the SEM based on the input design data.

また、得られたSEM画像のエッジ部分を輪郭線化すると共に、当該輪郭線をベクトルデータ化し、GDS形式等の所定のファイル形式にて保存する機能をも備えている。輪郭線は、例えばエッジの線分方向に対し、垂直な方向の輝度分布の所定の輝度を持つ部分を、異なる位置間で繋ぎ合せるようにして形成する。当該処理は制御プロセッサ30で行うようにしても良いし、データ管理装置33で行うようにしても良い。また、制御プロセッサ30に代わってデータ管理装置33内に設けられたプロセッサによって、走査電子顕微鏡を制御するようにしても良い。また、制御プロセッサ30、或いはデータ管理装置33は、走査電子顕微鏡本体、或いは制御プロセッサ30より、SEM画像や輪郭線情報を受信するためのインターフェースを備えており、後述するようなSEM画像に基づく各種測定,検査を可能としている。   In addition, the edge portion of the obtained SEM image is contoured, and the contour line is also converted into vector data and stored in a predetermined file format such as GDS format. The contour line is formed, for example, by connecting portions having a predetermined luminance in the luminance distribution in a direction perpendicular to the line segment direction of the edge between different positions. This processing may be performed by the control processor 30 or may be performed by the data management device 33. Further, the scanning electron microscope may be controlled by a processor provided in the data management device 33 instead of the control processor 30. Further, the control processor 30 or the data management device 33 includes an interface for receiving SEM images and contour information from the scanning electron microscope main body or the control processor 30, and various types based on SEM images as described later. Measurement and inspection are possible.

なお、本例の説明ではデータ管理装置33が、制御プロセッサ30と別体のものとして説明するが、これに限られることはなく、例えばデータ管理装置33が制御プロセッサ30と一体であっても良い。   In the description of this example, the data management device 33 is described as a separate unit from the control processor 30, but the present invention is not limited to this. For example, the data management device 33 may be integrated with the control processor 30. .

データ管理装置33等は、当該制御プロセッサ30内に設けられた記憶媒体、或いは図示しない外部記憶媒体に記憶された半導体デバイスの設計データに基づいて、以下に説明する帯電シミュレーションを実行し、シミュレーションに基づいて画像を形成するプログラムを備えている。また、シミュレーションによって得られる画像を用いた、測定,検査を行うための処理装置としても機能する。   The data management device 33 or the like executes a charging simulation described below on the basis of design data of a semiconductor device stored in a storage medium provided in the control processor 30 or an external storage medium (not shown), and performs the simulation. A program for forming an image is provided. It also functions as a processing device for performing measurement and inspection using an image obtained by simulation.

図1は、半導体パターンの設計データについて帯電を考慮したシミュレーションを実施し、そのシミュレーション結果を、デバイスの欠陥検査に適用するプロセスを説明する図である。設計データに含まれる半導体デバイスのレイアウトデータは、パターンの輪郭を示すベクトルデータであり、走査電子顕微鏡等によってもたらされる帯電等によって変動する輝度情報等が含まれていない。   FIG. 1 is a diagram for explaining a process in which a simulation considering charging is performed on design data of a semiconductor pattern and the simulation result is applied to a defect inspection of a device. The layout data of the semiconductor device included in the design data is vector data indicating the contour of the pattern, and does not include luminance information that varies due to charging or the like provided by a scanning electron microscope or the like.

このようなレイアウトデータに対し、走査電子顕微鏡にて取得されるSEM画像の特徴を加味できれば、パターンの変形や異物等の混入のない理想形状のSEM画像を再現することができる。本実施例では、二次元的に表現されるレイアウトデータの各ピクセルについて、輝度情報を求め、レイアウトデータ上に、当該輝度情報を付加することで、理想形状のSEM画像を再現する手法を説明する。   If the characteristics of the SEM image acquired by the scanning electron microscope can be added to such layout data, an ideal-shaped SEM image free from pattern deformation or contamination can be reproduced. In the present embodiment, a method for reproducing an ideal SEM image by obtaining luminance information for each pixel of layout data expressed two-dimensionally and adding the luminance information to the layout data will be described. .

本実施例における帯電を考慮したシミュレーションとは、試料表面への1次電子の照射,照射により試料表面から発生した2次電子軌道の追跡,検出,表面および内部蓄積電荷の移動等に基づく、各ピクセルの輝度情報等の計算を含んでいる。また、実験と同条件で照射点を移動(走査)させ、各照射点(ピクセル)での検出電子数を得ることで、走査型電子顕微鏡と同様の画像を得る部分を含んでいる。   The simulation in consideration of charging in this embodiment is based on irradiation of primary electrons to the sample surface, tracking and detection of secondary electron trajectories generated from the sample surface by irradiation, movement of the surface and internal accumulated charges, etc. It includes calculations such as pixel brightness information. Moreover, the part which acquires the image similar to a scanning electron microscope is included by moving an irradiation point on the same conditions as experiment (scanning), and obtaining the number of detection electrons in each irradiation point (pixel).

この際、倍率,電流量,照射エネルギー,電極電圧等の測定パラメータ(電子顕微鏡の装置条件)に対して複数の条件でシミュレーションを行った場合には、複数の結果が得られるため、その結果に応じてユーザが求める走査条件を決めることが可能である。   At this time, if simulation is performed under multiple conditions for measurement parameters (electron microscope apparatus conditions) such as magnification, current amount, irradiation energy, and electrode voltage, multiple results are obtained. Accordingly, it is possible to determine the scanning conditions required by the user.

本実施例では、帯電の影響(設計データからのずれ,歪み)が小さい条件を最適条件とし、後述するような測定レシピを作成する。また、この際得られた帯電の影響を含んだ画像は測定で得られた画像と比較を行うべく、上述した記憶媒体の一形態であるメモリまたはハードディスクドライブ等に格納しておく。   In the present embodiment, a measurement recipe as described later is created with the optimum condition being a condition in which the influence of charging (deviation from design data, distortion) is small. In addition, an image including the effect of charging obtained at this time is stored in a memory or a hard disk drive, which is one form of the above-described storage medium, for comparison with an image obtained by measurement.

次に、帯電考慮のシミュレーションで決定した走査条件に従って試料の測定を行う。得られた測定画像には、測定によって試料が帯電した影響を含んでおり、これを測定前に導出し、メモリまたはハードディスクドライブ等の記憶媒体に格納しておいた帯電を考慮したシミュレーション画像と比較する。ここでは両画像から得られるパターンの輪郭で比較を行い、ユーザ指定の裕度以内で一致しない場合には、測定箇所に欠陥が存在するものとして分類する。   Next, the sample is measured according to the scanning conditions determined by the simulation considering charging. The obtained measurement image includes the effect that the sample was charged by the measurement, and this was derived before measurement and compared with the simulation image considering the charge stored in the storage medium such as memory or hard disk drive. To do. Here, a comparison is made with the contours of the patterns obtained from both images, and if they do not match within the tolerance specified by the user, they are classified as having a defect at the measurement location.

図2は、帯電を考慮したシミュレーション(測定前処理)を行い、当該シミュレーション結果に基づいて、測定を行うプロセスを説明する図である。本実施例では、測定の前処理として、設計データ(ステップ7)から測定箇所の帯電度合いを事前評価する(ステップ8)。ここでの事前評価では、評価箇所の形状と材料等の試料情報を設計データから抽出し、当該情報をもとに判断する。表面に凹凸があり、材料がレジストや酸化膜等の絶縁体である場合には、電子照射により帯電が発生しやすい。また、走査条件によっても帯電の度合いが変わるため、特に、表面の凹凸情報,表面材料の種類(絶縁体の存在)、及び走査方向に対して平行となるパターンが存在するか否か、を確認する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a process for performing a measurement (pre-measurement process) in consideration of charging and performing a measurement based on the simulation result. In this embodiment, as a pre-processing for measurement, the degree of charging at the measurement location is preliminarily evaluated from the design data (step 7) (step 8). In the pre-evaluation here, sample information such as the shape and material of the evaluation portion is extracted from the design data, and the determination is made based on the information. When the surface is uneven and the material is an insulator such as a resist or an oxide film, charging is likely to occur due to electron irradiation. In addition, since the degree of electrification varies depending on the scanning conditions, check the surface unevenness information, the type of surface material (existence of insulators), and whether or not there is a pattern parallel to the scanning direction. To do.

各測定場所の帯電度合いがユーザの指定する条件を満たす場合には、帯電を考慮したシミュレーションを実施する(ステップ10,12)。この際、複数の走査条件でシミュレーションを実施すれば、シミュレーション結果からより帯電の発生しにくい条件を求めることができ、その走査条件を実際の測定に反映することができる。   When the degree of electrification at each measurement location satisfies the conditions specified by the user, a simulation considering the electrification is performed (steps 10 and 12). At this time, if a simulation is performed under a plurality of scanning conditions, conditions under which charging is less likely to occur can be obtained from the simulation results, and the scanning conditions can be reflected in actual measurement.

図3は、シミュレーションのプロセスを示すフローチャートである。まず測定箇所に応じて計算を行う範囲を決定する(ステップ24)。当該範囲としては、図4に示すように水平方向には観察領域(SEMの視野(Field Of View:FOV))+α、垂直方向には表面より上の空間領域β、及び表面以下の領域γを選択する。   FIG. 3 is a flowchart showing a simulation process. First, the calculation range is determined according to the measurement location (step 24). As shown in FIG. 4, the horizontal range includes an observation region (field of view (FOV)) + α in the horizontal direction, a spatial region β above the surface, and a region γ below the surface in the vertical direction. select.

ここで、α,β,γはユーザが指定する範囲であり、本実施例では、α:5μm,β:2μm,γ:2μmとしている。これは、αおよびβは1次電子を照射することで、試料から出てきた2次電子や後方散乱電子の挙動(表面戻り等)を追跡するのに必要な領域である。   Here, α, β, and γ are ranges designated by the user, and in this embodiment, α: 5 μm, β: 2 μm, and γ: 2 μm. This is an area necessary for tracking the behavior (such as surface return) of secondary electrons and backscattered electrons emitted from the sample by irradiating primary electrons with α and β.

試料から放出される電子の挙動を考慮する場合、αは観察領域の10倍程度を確保することが望ましい。また、図4に示すように、構造は3次元情報を含んでいる。例えば、半導体デバイスでは、異なる材料の積層や、内部への別材料の埋め込みがあり、材料や膜厚,形状によって帯電状態が異なってくる。   In consideration of the behavior of electrons emitted from the sample, it is desirable to secure α about 10 times the observation region. As shown in FIG. 4, the structure includes three-dimensional information. For example, in a semiconductor device, different materials are stacked and another material is embedded inside, and the charged state varies depending on the material, film thickness, and shape.

本実施例では、3次元情報やFOV外部のパターン構成も踏まえて構造を定義し、シミュレーションを行うため、下地の影響や試料内部の状態等も考慮することが可能である。更に、照射する1次電子のエネルギーによって電子の侵入長も異なるため、これらを考慮してγは設定する必要がある。また、試料上部の空間を、試料から出た2次電子が拡散するが、試料の帯電に伴い、空間の電界が変化する。このため空間部も数μm程度の領域を考慮する必要がある。   In this embodiment, since the structure is defined and simulated based on the three-dimensional information and the pattern configuration outside the FOV, it is possible to take into account the influence of the groundwork and the state inside the sample. Furthermore, since the penetration depth of electrons differs depending on the energy of the primary electrons to be irradiated, it is necessary to set γ in consideration of these. In addition, secondary electrons emitted from the sample diffuse in the space above the sample, but the electric field in the space changes as the sample is charged. For this reason, it is necessary to consider an area of about several μm in the space portion.

次に測定(走査)条件(装置条件)の設定を行う(ステップ25)。ここでユーザが指定する条件としては、観察の際の倍率がある。指定された倍率で観察する際の、走査の順番や電流量,1次電子の加速電圧条件を数種類用意し、各条件でシミュレーションを実施する(ステップ26)。   Next, measurement (scanning) conditions (apparatus conditions) are set (step 25). Here, the condition designated by the user includes a magnification at the time of observation. Several types of scanning order, current amount, and primary electron acceleration voltage conditions for observation at a specified magnification are prepared, and a simulation is performed under each condition (step 26).

各材料の物性パラメータは、可能であればシミュレーションの前に、1ラインあるいは平面のみを走査し、実験結果(輝度の変化)から帯電の時間変化(電子,ホールの移動度)や収率を求めても良い。   For physical properties of each material, if possible, scan only one line or plane before simulation, and obtain the time change (electron and hole mobility) and yield from the experimental results (change in luminance). May be.

同じ材料でも、供給元を変更すると帯電の影響が異なることがあるが、上記実験からパラメータを用意することで、材料間のばらつきを減らすことが可能である。シミュレーションの手法としては、有限要素法(FEM),境界要素法(BEM),モンテカルロ法(MC)のいずれかを用いる。ここでの計算で行う処理内容を図5に示す。図5ではFEMの例を示す。まず、ステップ24で設定した範囲に対して電界計算(ステップ38)を実施し、各領域の電界を用意する。得られた電界内で、1次電子を発生(ステップ39)させ、指定した条件(角度,エネルギー)で試料表面に照射する。   Even if the same material is used, the influence of charging may be different when the supply source is changed. However, by preparing parameters from the above-described experiment, it is possible to reduce variations among materials. As a simulation method, any one of a finite element method (FEM), a boundary element method (BEM), and a Monte Carlo method (MC) is used. FIG. 5 shows the contents of processing performed in this calculation. FIG. 5 shows an example of FEM. First, electric field calculation (step 38) is performed on the range set in step 24 to prepare electric fields in each region. In the obtained electric field, primary electrons are generated (step 39), and the sample surface is irradiated under specified conditions (angle, energy).

試料表面に1次電子が到達した際(ステップ40)には、1次電子の加速エネルギー,入射角度、および電子が到達した表面の形状,材質(試料情報)に応じて、異なる状態にて2次電子を発生させる(ステップ41)。発生させる2次電子数およびエネルギー,角度は、文献等で公知となっている値をパラメータとして用いる。表面から発生した2次電子は、出射時のエネルギーおよび角度に応じて再び真空中を飛散するため、真空中における二次電子軌道の追跡を行う(ステップ43)。また、試料内に侵入した電子が試料内で拡散し、その上で真空中に飛び出すこともあるため、その点も考慮に入れた軌道追跡を行う(ステップ42)。   When primary electrons reach the surface of the sample (step 40), 2 in different states depending on the acceleration energy of the primary electrons, the incident angle, and the shape and material (sample information) of the surface on which the electrons have reached. Next electrons are generated (step 41). As the number of secondary electrons to be generated, energy, and angle, values known in literature are used as parameters. Since the secondary electrons generated from the surface are scattered again in the vacuum according to the energy and angle at the time of emission, the secondary electron trajectory is traced in the vacuum (step 43). In addition, since electrons that have entered the sample diffuse in the sample and then jump out into the vacuum, the trajectory is tracked in consideration of this point (step 42).

表面の帯電等により、再び試料表面に到達した際(ステップ44)には、電子のエネルギー、角度,到達場所(形状,材料)に応じて、2次電子放出,反射、あるいは表面付着する。このような再付着によって、試料上の電荷の移動が生ずる。   When the surface of the sample is reached again due to surface charging or the like (step 44), secondary electrons are emitted, reflected, or attached to the surface depending on the energy, angle, and location (shape, material) of the electrons. Such redeposition causes charge transfer on the sample.

表面に付着した場合(ステップ45)には、表面の電荷を変更(ステップ46)し、次の1次電子を照射する。また、表面に付着せず、計算構造から出た場合や、電極等に到達した場合にも次の1次電子の照射に戻る。ここで、ある条件(例えば、表面からの高さ数μmに達した2次電子等)を満たした2次電子をカウントし、メモリあるいはハードディスク上に記憶しておく。この条件を満たす電子を、実際の測定で検出される電子として取り扱い、電子のカウント数を画像の輝度に対応させることが可能である。この場合、電子のカウント数と輝度情報を予め対応付けて記憶し、求められたカウント数に応じた輝度情報を読み出すようにしても良い。   When attached to the surface (step 45), the surface charge is changed (step 46) and the next primary electron is irradiated. In addition, when it comes out of the calculation structure without reaching the surface, or when it reaches the electrode or the like, it returns to the irradiation of the next primary electron. Here, secondary electrons that satisfy certain conditions (for example, secondary electrons that have reached a height of several μm from the surface) are counted and stored in a memory or a hard disk. Electrons that satisfy this condition can be handled as electrons detected in actual measurement, and the count of electrons can be made to correspond to the luminance of the image. In this case, the electronic count number and the luminance information may be stored in association with each other, and the luminance information corresponding to the calculated count number may be read.

1ピクセル分の1次電子をすべて照射し終えた段階で、表面および試料内に蓄積された電荷の移流拡散をシミュレートする(ステップ47)。試料表面及び内部に蓄積された電荷は材料ごとに、周囲の電界状態に応じて表面および内部を移動する。ここでの移流拡散計算のタイミングは、1電子照射毎,1ピクセル毎,10ピクセル毎や1ライン毎といったように変更可能である。次に1次電子の照射点を移動し、電界計算後、次のピクセルへの1次電子照射を実施する(ステップ49)。   When all the primary electrons for one pixel have been irradiated, the advection diffusion of charges accumulated on the surface and the sample is simulated (step 47). The charge accumulated on the sample surface and inside moves for each material on the surface and inside depending on the surrounding electric field state. The timing of the advection diffusion calculation here can be changed such as every electron irradiation, every pixel, every 10 pixels, or every line. Next, the irradiation point of the primary electrons is moved, and after the electric field calculation, the primary electrons are irradiated to the next pixel (step 49).

図5ではFEMのフローを示したが、電界計算の箇所をBEMに置き換えることが可能である。また、3次元の構造で内部材料の帯電の影響を考慮する場合には、電子の試料内拡散を検討する必要がある。MCを用いることにより、1次電子の表面到達後の試料内拡散を検討可能である。   Although the FEM flow is shown in FIG. 5, it is possible to replace the electric field calculation part with BEM. In addition, when considering the influence of internal material charging in a three-dimensional structure, it is necessary to consider the diffusion of electrons in the sample. By using MC, it is possible to study the diffusion in the sample after the primary electrons reach the surface.

なお、ピクセルごとの二次電子量、或いは当該二次電子量から求められる輝度情報の計算法として、以下のような手法がある。以下に、本実施例における帯電の取り扱いと併せて説明する。   There are the following methods as a method of calculating the secondary electron amount for each pixel or the luminance information obtained from the secondary electron amount. A description will be given below together with the handling of charging in this embodiment.

まず、帯電現象を帯電が付着する領域の大きさで分類すると、数10mm程度のグローバル帯電、100μm程度のローカル帯電、10μm以下のマイクロ帯電に分かれると考えられており、次のように説明される。
(a)グローバル帯電
主に、SEMによる測定や検査の前工程等で蓄積される帯電、或いは二次電子等が、試料上に配置された対面電極が形成する電界によって試料に戻され、試料に再付着することによって形成される帯電の内,比較的広範囲に形成される帯電である。空間的変化が穏やかであり、静電電位計による直接計測やリターディング電圧を変えてフォーカスの合う電圧値から求められる。オートフォーカス後の対物レンズ電流から光学倍率を推測し、測長値の補正を実施できる。
(b)ローカル帯電
周囲のデバイス観察時の戻り電子の影響や磁場や電極によって戻される電子が関連し、非点(電子軌道の曲がりのため検出されない結果、観察されない点)に影響する。偏向倍率の変化率を検知し、これを基にローカル帯電の影響を補正している。エネルギーフィルタを用いれば測定できるが、次に示すマイクロ帯電の重畳があり、空間分布の特定は困難な状況にある。
(c)マイクロ帯電
LSIパターン等の小さいスケールで、デバイス構造や画素スケールで起こる試料帯電である。電子が作り出す試料帯電によって、1次電子や試料から脱出した2次電子の軌道が曲げられることによる画像歪みや、コントラスト異常が得られる場合があり、測長値やパターンの輪郭抽出精度が低下する原因となる。ビーム走査は帯電現象をさらに複雑化する。画素に電子が照射されると、2次電子の抜けた部分が正帯電し、2次電子は試料に戻るようになる。照射位置が正帯電する一方、その周辺は戻り電子のために負帯電する。次の画素に移ると、隣りの正帯電と周辺の負帯電の影響を受ける。別の走査ラインに移ると、既に照射された場所の帯電の影響を受ける。その際、周囲の帯電が時間変化しているので、空間変化だけでなく時間変化の影響を受ける。
First, if the charging phenomenon is classified by the size of the area where the charge adheres, it is considered that it is divided into a global charge of about several tens of millimeters, a local charge of about 100 μm, and a micro charge of 10 μm or less. .
(A) Global electrification Mainly, the charge accumulated in the pre-processes of measurement and inspection by SEM, or secondary electrons are returned to the sample by the electric field formed by the facing electrode placed on the sample. Among the charges formed by reattachment, the charges are formed in a relatively wide range. The spatial change is moderate, and it can be obtained from the voltage value that is in focus by changing the retarding voltage directly measured by the electrostatic potentiometer. The optical magnification can be estimated from the objective lens current after autofocus, and the length measurement value can be corrected.
(B) Local charging The influence of return electrons at the time of observing surrounding devices and the electrons returned by the magnetic field and the electrodes are related, and the astigmatism (the point that is not detected as a result of being detected due to the bending of the electron orbit) is affected. The rate of change of deflection magnification is detected, and the influence of local charging is corrected based on this. Although it can be measured by using an energy filter, it is difficult to specify the spatial distribution due to the following supercharging of the micro charge.
(C) Microcharging Sample charging that occurs on a device structure or pixel scale on a small scale such as an LSI pattern. The sample charging produced by the electrons may cause distortion of the image due to bending of the trajectory of the primary electrons or the secondary electrons escaped from the sample, and contrast anomalies. Cause. Beam scanning further complicates the charging phenomenon. When the pixel is irradiated with electrons, the portion from which the secondary electrons are missing is positively charged, and the secondary electrons return to the sample. While the irradiation position is positively charged, its periphery is negatively charged due to return electrons. When moving to the next pixel, it is affected by the adjacent positive charge and the peripheral negative charge. When moving to another scan line, it is affected by the charging of the already irradiated location. At that time, since the surrounding charging changes with time, it is affected not only by space change but also time change.

また、帯電には試料表層にあって電荷が比較的早く広がっていくものと、試料深くに電子が打ち込まれ、数分にもわたって電荷が消失しないものがある。以上のように平坦試料を扱うだけでも、マイクロ帯電は複雑な現象である。解明するには、計測手段に加え定量解析ツールを用いる必要がある。電位分布を求めて電界計算するために、ポアソン方程式を有限要素法を用いて離散化する。   In addition, there are two types of electrification, in which the charge spreads relatively quickly on the surface of the sample and in other cases, the electrons are injected deep into the sample and the charge does not disappear for several minutes. As described above, micro-charging is a complicated phenomenon even by handling a flat sample. To elucidate, it is necessary to use a quantitative analysis tool in addition to the measurement means. In order to calculate the electric field by obtaining the potential distribution, the Poisson equation is discretized using the finite element method.

△φ=−ρ/ε …(1)     Δφ = −ρ / ε (1)

ここで、φはポテンシャル,ρは電荷密度、εは誘電率である。はじめに、φを形状関数Ni(x,y,z)を用いて次のように表す。   Here, φ is a potential, ρ is a charge density, and ε is a dielectric constant. First, φ is expressed as follows using a shape function Ni (x, y, z).

φ=ΣNiφi …(2)     φ = ΣNiφi (2)

重み関数として次に示すδφ(x)を、あわせて残差Rを定義する。   A residual R is defined by combining the following δφ (x) as a weighting function.

δφ(x)=ΣδφiNi …(3)
R=ε△φ+ρ …(4)
δφ (x) = ΣδφiNi (3)
R = εΔφ + ρ (4)

重み関数を用いた積分式Iを次のように定義する。   The integral formula I using the weight function is defined as follows.

I=∫Rδφ(x)dV …(5)     I = ∫Rδφ (x) dV (5)

上式に式(3),(4)を代入して部分積分すると、次式が得られる。   Substituting the equations (3) and (4) into the above equation and performing partial integration gives the following equation.

I=∫(ε△φδφ(x)+ρδφ(x))dV
=∫(ε▽φ)・nδφ(x)dS−∫ε▽φi▽iδφ(x)dV+∫ρδφ(x)dV
…(6)
I = ∫ (εΔφδφ (x) + ρδφ (x)) dV
= ∫ (ε ▽ φ) · nδφ (x) dS-∫ε ▽ φi ▽ iδφ (x) dV + ∫ρδφ (x) dV
... (6)

さらに、行列表示すると次式を得る。   Further, when the matrix is displayed, the following equation is obtained.

I={δφ}T∫[N]T[N]{(ε▽φ)n}dS+{δφ}T∫[B]T[E][B]dV{φ}
+{δφ}T∫[N]T[N]{ρ}dV …(7)
I = {δφ} T∫ [N] T [N] {(ε ▽ φ) n} dS + {δφ} T∫ [B] T [E] [B] dV {φ}
+ {Δφ} T∫ [N] T [N] {ρ} dV (7)

ここで[E]は単位行列、[N]は形状関数の行列表示、[B]は[N]の導関数であり、
{dφ(x)/dx}=[B]{φ} …(8)
の関係がある。∂I/∂{δφ}=0とすると
∫[N]T[N]{(ε▽φ)n}dS+{δφ}T∫[B]T[E][B]dV{φ}
=−∫[N]T[N]{ρ}dv …(9)
となる。これが解くべき有限要素式である。
Here, [E] is a unit matrix, [N] is a matrix representation of a shape function, [B] is a derivative of [N],
{dφ (x) / dx} = [B] {φ} (8)
There is a relationship. When ∂I / ∂ {δφ} = 0, ∫ [N] T [N] {(εεφ) n} dS + {δφ} T∫ [B] T [E] [B] dV {φ}
= −∫ [N] T [N] {ρ} dv (9)
It becomes. This is the finite element formula to be solved.

以上のような演算式に基づいて、
∫[N]T[N]{(ε▽φ)n}dS′+{δφ}T∫[B]T[E][B]dV′{φ}
=−∫[N]T[N]{ρ}dV′ …(10)
を得る。さらに、積分の部分をGauss−Legendre積分に置き換えて計算する。
Based on the above formula,
∫ [N] T [N] {(ε ▽ φ) n} dS ′ + {δφ} T∫ [B] T [E] [B] dV ′ {φ}
= −∫ [N] T [N] {ρ} dV ′ (10)
Get. Further, calculation is performed by replacing the integral part with Gauss-Legendre integral.

∫[N]T[N]{ρ}dV′
=ΣiΣjΣk[N]T[N]ρ(ξi,ηj,ζk)wiwjwk …(11)
∫ [N] T [N] {ρ} dV '
= ΣiΣjΣk [N] T [N] ρ (ξi, ηj, ζk) wiwjwk (11)

ここで、ξi,ηj,ζkは要素内のサンプリングポイントの座標値で、wiwjwkは重み因子である。荷電粒子(電子,イオン)の軌道は次の運動方程式を用いて追跡する。   Here, ξi, ηj, ζk are the coordinate values of the sampling points in the element, and wiwjwk is a weighting factor. The trajectory of charged particles (electrons, ions) is tracked using the following equation of motion.

mdv/dt=q(E+v×B),dx/dt=v …(12)     mdv / dt = q (E + v × B), dx / dt = v (12)

これを4段4次のルンゲクッタ法を用いて、荷電粒子の位置及び速度(x,v)の時間変化を求める。粒子は空間の任意の場所を移動するが、それに働くクーロン力やローレンツ力を求めるために、電界や磁界を粒子位置に対して補間する。電子が試料に衝突した時に発生する反射電子及び2次電子の効率については、イールドの対エネルギー曲線の実験値を用いる。入射電子の角度依存性については、次の経験式を用いる。試料表面の法線となす角度をφとすると、反射電子イールドη及び2次電子イールドは
η=B(η(φ=0)/B)cosφ,δ=δ(φ=0)/cosφ …(13)
と表される。電子が1個試料に入射すると,試料は差し引きで(1−η−δ)帯電することになる。2次電子の放出角度θについては‘cos則’に従う。反射電子については次の経験式を用いる。
Using this, a four-stage fourth-order Runge-Kutta method is used to determine temporal changes in the position and velocity (x, v) of the charged particles. Particles move anywhere in space, but in order to obtain the Coulomb force and Lorentz force acting on them, an electric field or a magnetic field is interpolated with respect to the particle position. For the efficiency of reflected electrons and secondary electrons generated when the electrons collide with the sample, experimental values of the yield versus energy curve are used. The following empirical formula is used for the angle dependence of the incident electrons. If the angle formed with the normal of the sample surface is φ, the reflected electron yield η and the secondary electron yield are η = B (η (φ = 0) / B) cosφ, δ = δ (φ = 0) / cosφ (( 13)
It is expressed. When one electron is incident on the sample, the sample is charged by (1-η−δ) by subtraction. The secondary electron emission angle θ follows the 'cos rule'. The following empirical formula is used for reflected electrons.

δ(θ)∝cosθ,η(θ)∝cos[(π/2)(φ−θ)/(π/2−φ)] …(14)     δ (θ) ∝cosθ, η (θ) ∝cos [(π / 2) (φ−θ) / (π / 2−φ)] (14)

ここでφは1次電子の入射角である。また、試料に蓄積された電荷が時間的,空間的に変化することが帯電現象を複雑にしている。電子照射によって生じた帯電は、電界による移動や密度勾配による拡散によって拡がっていく。そこで、キャリア移動を、以下のようにキャリア密度が移流と拡散で移動するというマクロモデルを用いて記述する。   Here, φ is the incident angle of primary electrons. In addition, the charge phenomenon is complicated by the fact that the charge accumulated in the sample changes temporally and spatially. Charging caused by electron irradiation spreads by movement due to an electric field and diffusion due to a density gradient. Therefore, carrier movement is described using a macro model in which carrier density moves by advection and diffusion as follows.

∂n/∂t+▽j=0,j=μnE−D▽n …(15)     ∂n / ∂t + ▽ j = 0, j = μnE−D ▽ n (15)

ここでnはキャリア密度(電子,ホール)、jは電流密度、μは移動度、Dは拡散係数である。電流密度jの第1項は移流項であり、そのまま定式化すると不安定や振動が生ずることになるので、μnEの符号に応じた風上差分を用いて安定化させる。μ及びDは試料によって異なるため、実験結果から各材料ごとにパラメータを推定する必要がある。   Here, n is the carrier density (electrons, holes), j is the current density, μ is the mobility, and D is the diffusion coefficient. The first term of the current density j is an advection term, and if it is formulated as it is, instability and vibration will occur. Therefore, it is stabilized using the upwind difference corresponding to the sign of μnE. Since μ and D differ from sample to sample, it is necessary to estimate the parameters for each material from the experimental results.

プログラムは、主に、下記の(a),(b),(c)のモジュールから構成される。
(a)前処理部(Pre):体系作成,境界条件入力とビーム/走査条件入力計算体系となる3次元体系を作成し、境界条件及び初期条件を入力する。各材料に対して物性データや2次電子放出データを用意する。ビームの電流値・エネルギー値・スポット径,ピクセル数や走査順序等をファイル入力する。
(b)帯電計算部:電界,軌道計算による帯電分布と電荷移動計算による時間的空間的変化の追跡部分。ピクセル毎に電界,軌道及び電荷移動のループを計算する。粒子はN次電子まで追跡するとし、その数だけ電界−軌道計算を繰り返し、その後電荷移動を求める。その間に試料部の電荷密度は空間的・時間的に変化し、その後に照射及び発生する電子の軌道が変化する。その際、電子の到達位置や電位分布等を記録する。N=1は入射電子でN≧2は試料表面からの電子である。
(c)後処理部(Post):2次電子分布の等高線化による画像出力や電位分布等の出力一連のループが終了すると、記録された電子軌道のデータ等を条件毎に出力する。例えばピクセル毎、或いは複数のピクセルを含む領域ごとに条件を満足する2次電子の個数を数え、その二次電子量を反映した輝度情報を配列するとSEM画像が得られる。このプログラムを用いて、ビームや走査条件等による帯電分布の変化や電子軌道を解析し、帯電がSEM像に及ぼす影響を調べることが可能である。
The program is mainly composed of the following modules (a), (b), and (c).
(A) Pre-processing unit (Pre): Creates a three-dimensional system as a system creation, boundary condition input and beam / scanning condition input calculation system, and inputs boundary conditions and initial conditions. Physical property data and secondary electron emission data are prepared for each material. Input the beam current value, energy value, spot diameter, number of pixels, scanning order, etc. as a file.
(B) Charging calculation part: A tracking part of temporal and spatial change by charge distribution and charge transfer calculation by electric field and orbit calculation. Calculate electric field, trajectory and charge transfer loops for each pixel. It is assumed that the particles are traced to the N-order electrons, and the electric field-orbit calculation is repeated for the number, and then charge transfer is obtained. In the meantime, the charge density of the sample part changes spatially and temporally, and thereafter the trajectory of the irradiated and generated electrons changes. At that time, the arrival position of electrons, potential distribution, and the like are recorded. N = 1 is an incident electron, and N ≧ 2 is an electron from the sample surface.
(C) Post-processing section (Post): When a series of output loops such as image output and potential distribution by contouring the secondary electron distribution is completed, the recorded electron orbit data and the like are output for each condition. For example, an SEM image can be obtained by counting the number of secondary electrons satisfying the condition for each pixel or each region including a plurality of pixels and arranging luminance information reflecting the amount of secondary electrons. Using this program, it is possible to analyze the change in charge distribution and electron trajectory due to the beam, scanning conditions, etc., and investigate the effect of charging on the SEM image.

次に図3のステップ27において、シミュレーションによって求められた検出2次電子を画像に変換する。これは、上述の各ピクセルで記憶した2次電子のカウント数をピクセルの輝度として画像化する。次に、各ピクセルの輝度の差からパターンの輪郭を抽出(ステップ28)し、設計データとのマッチングを行う(ステップ29,図2のステップ13)。複数の走査条件でシミュレーションした場合には、各条件での設計データとの一致率が求まり、より一致率が高いものほど、帯電の影響が少ない走査条件となる(ステップ30)。   Next, in step 27 in FIG. 3, the detected secondary electrons obtained by simulation are converted into an image. This images the secondary electron count stored in each pixel as the luminance of the pixel. Next, the contour of the pattern is extracted from the luminance difference of each pixel (step 28), and matching with the design data is performed (step 29, step 13 in FIG. 2). When the simulation is performed under a plurality of scanning conditions, the matching rate with the design data under each condition is obtained, and the higher the matching rate, the scanning condition is less affected by charging (step 30).

帯電の影響は、現在観察している画像の歪みだけでなく、帯電箇所の周辺を測定した際にも1次電子軌道の曲がりによる照射点ずれや2次電子の表面戻りによる輝度の低下等に影響を及ぼすことがあるため、できるだけ帯電は発生させないことが望ましい。このため、複数条件下でシミュレーションを行った場合には、より帯電の少ない条件を選択することが望ましい。   The influence of charging is not only the distortion of the image currently being observed, but also when measuring the periphery of the charged part, the irradiation point shifts due to the bending of the primary electron trajectory, and the brightness decreases due to the surface return of secondary electrons. It is desirable that charging is not generated as much as possible because it may have an influence. For this reason, when a simulation is performed under a plurality of conditions, it is desirable to select a condition with less charge.

次に図2のステップ14において、測定場所に応じた測定レシピを作成する。この際、作成した測定レシピに対応した画像も合わせて、メモリあるいはハードディスクに格納(ステップ15,16)する。すべての測定点に対して上述の処理を実施する。   Next, in step 14 of FIG. 2, a measurement recipe corresponding to the measurement location is created. At this time, the image corresponding to the created measurement recipe is also stored in the memory or the hard disk (steps 15 and 16). The above-described processing is performed for all measurement points.

次に、作成した測定レシピを用いて測定を行う。そして、実際にSEMを用いて取得した画像データ(ステップ17,18)と、上述のシミュレーションに基づいて形成された画像を比較する(ステップ19)。ここでは2つの画像比較によって欠陥抽出を行う。当該ステップ19について、図6を用いて更に詳細に説明する。上記欠陥抽出のために、SEM画像とシミュレーションによって得られた画像を比較する手法は、以下の2通りが考えられる。   Next, measurement is performed using the created measurement recipe. Then, the image data actually obtained using the SEM (steps 17 and 18) is compared with the image formed based on the above simulation (step 19). Here, defect extraction is performed by comparing two images. Step 19 will be described in more detail with reference to FIG. In order to extract the defect, the following two methods are conceivable for comparing the SEM image and the image obtained by the simulation.

第一の方法は、シミュレーション画像と測定画像を比較するものであり、第二の方法は測定画像から帯電の影響を除去した後、設計データと比較するものである。第一の方法では、帯電の影響を含んだ画像間での比較となる。画像間での一致が取れるため、帯電歪みを除いた欠陥検出が可能だが、元の形状が画像からは明確には分からない可能性がある。   The first method is to compare the simulation image with the measurement image, and the second method is to compare with the design data after removing the influence of charging from the measurement image. The first method is a comparison between images including the influence of charging. Since it is possible to match the images, it is possible to detect defects without charge distortion, but the original shape may not be clearly understood from the images.

一方、第二の方法では、測定画像と比較を行う前に、シミュレーション結果と設計データを比較し、帯電が原因で現れる不一致箇所(例えば、シェーディングや尾引き,ライン消失等)を抽出しておく。ここで抽出される不一致箇所は帯電によって画像上に現れたものであるため、この不一致情報に基づき測定画像を補正(不一致箇所を除去)する。これにより測定画像と設計データを比較することができ、元の形状も画像から判断可能である。   On the other hand, in the second method, before the comparison with the measurement image, the simulation result and the design data are compared, and a mismatched portion (for example, shading, tailing, line disappearance, etc.) that appears due to charging is extracted. . Since the mismatched portion extracted here appears on the image due to charging, the measurement image is corrected (the mismatched portion is removed) based on the mismatch information. As a result, the measurement image and the design data can be compared, and the original shape can also be determined from the image.

例えば、図7の左上図は、絶縁体であるレジストに孔(ホール)が形成されている試料の画像である。本来の孔の周りに暗い影(シェーディング)が確認できる。輪郭抽出アルゴリズムでは、画像中の輝度のコントラスト変化から輪郭を抽出しているため、周辺のシェーディングもパターンとして認識されてしまう可能性がある。   For example, the upper left diagram of FIG. 7 is an image of a sample in which holes (holes) are formed in a resist which is an insulator. A dark shadow (shading) can be confirmed around the original hole. In the contour extraction algorithm, since the contour is extracted from a change in luminance contrast in the image, the surrounding shading may be recognized as a pattern.

上述の第一の方法(シミュレーション結果との比較)では、どちらの画像にも孔周辺のシェーディングが確認できるため、帯電の影響を含んだ画像として一致が取れる。また、第二の方法(測定画像から帯電の影響を除去)では、シミュレーション結果と設計データとの比較で、孔周辺に帯電起因のシェーディングが現れることが分かる。この不一致部分を測定画像から除去する(図7左下図の点線部分)ことにより、設計データと測定画像の比較が可能となり、欠陥が発生していないことを確認できる。   In the above-described first method (comparison with simulation results), shading around the hole can be confirmed in both images, and therefore, coincidence can be obtained as an image including the influence of charging. Further, in the second method (removing the influence of charging from the measurement image), it is found that shading due to charging appears around the hole by comparing the simulation result with the design data. By removing the inconsistent portion from the measurement image (dotted line portion in the lower left diagram in FIG. 7), the design data can be compared with the measurement image, and it can be confirmed that no defect has occurred.

また、図7の右上図は、横方向に形成されたラインを、ラインに対して平行に走査を行った際の画像である。ラインに対して平行に走査をした場合には、帯電の影響によりラインのエッジ(角)が検出しにくくなることが分かっている。図7の右上図からわかるように、得られた画像からはラインのエッジを明確に読み取れず、パターンの輪郭抽出が困難である。このような場合、パターンが形成されていないものとして判断され、欠陥として分類される。一方、本発明では、事前のシミュレーションにより、横ラインが検出されにくいことが分かるため、この画像の輪郭抽出パラメータを変更する、等の設定が可能である。   In addition, the upper right diagram in FIG. 7 is an image when a line formed in the horizontal direction is scanned in parallel to the line. It has been found that when scanning is performed parallel to the line, it is difficult to detect the edge (corner) of the line due to the influence of charging. As can be seen from the upper right diagram in FIG. 7, the edge of the line cannot be clearly read from the obtained image, and it is difficult to extract the contour of the pattern. In such a case, it is determined that the pattern is not formed and is classified as a defect. On the other hand, in the present invention, it is understood from the prior simulation that it is difficult to detect the horizontal line, and therefore it is possible to make settings such as changing the contour extraction parameter of this image.

ただし、完全にラインが見えないような場合には、パターンが形成されていないのか、帯電でエッジが消失しているかの判断は困難ではあるが、事前に複数のシミュレーションを行うことにより、より帯電の起こりにくい(より横ラインエッジが検出可能な)条件を求めることができる。   However, if the line is completely invisible, it is difficult to determine whether the pattern is formed or whether the edge disappears due to charging, but it is more charged by performing multiple simulations in advance. It is possible to obtain a condition in which the occurrence of (a horizontal line edge is more detectable) is less likely to occur.

以上の比較方法は、ユーザが選択可能であり、どちらの場合も欠陥検出における、帯電由来の誤判定を減らすことができる。また、ここでの一致裕度等の欠陥判定基準は従来の値を用いる。   The above comparison method can be selected by the user, and in either case, erroneous determination derived from charging in defect detection can be reduced. In addition, conventional values are used as defect determination criteria such as matching tolerance.

以上の処理を通して得られた一致率と測定者が事前に指定する閾値との関係からパターンが正常か欠陥かの判定が行われる。本実施例により、帯電の影響を考慮した欠陥検出が可能となる。また、本実施例では、欠陥検出に関して示したが、ラインやホールの幅を管理する等、測長SEMに利用しても良い。   Whether the pattern is normal or defective is determined from the relationship between the coincidence rate obtained through the above processing and the threshold value designated in advance by the measurer. According to this embodiment, it is possible to detect a defect in consideration of the influence of charging. Further, in the present embodiment, the defect detection has been described, but it may be used for the length measurement SEM such as managing the width of the line or hole.

次に、試料表面を、電子ビームや電子ビームを放出する電子源とは別の電子源(例えばフラッドガン等)にて、検査,測定前に帯電させる手法(プリチャージ)、或いは検査,測定後に試料を帯電させる手法(ポストチャージ)の帯電条件決定法として、上述のシミュレーションを適用する手法を説明する。   Next, the sample surface is charged with an electron source (e.g., a flood gun) other than the electron beam or the electron source that emits the electron beam before the inspection and measurement (precharge), or after the inspection and measurement. A method of applying the above simulation will be described as a charging condition determination method of a method of charging a sample (post-charge).

観察したい試料の表面形状によっては、SEM測定の準備として、あらかじめ試料表面を正帯電させておくことがある。このような事前帯電条件も本発明によって決定することができる。観察する表面の形状,材質,倍率等をシミュレーションの結果から求めることが可能である。必要とする表面帯電の値を入力パラメータとすれば、その値を得るための倍率,電流量,入射エネルギー等をシミュレーションで求めることが可能である。   Depending on the surface shape of the sample to be observed, the sample surface may be positively charged in advance in preparation for SEM measurement. Such pre-charging conditions can also be determined by the present invention. The shape, material, magnification, etc. of the surface to be observed can be obtained from the simulation results. If the required surface charge value is used as an input parameter, the magnification, current amount, incident energy, etc. for obtaining the value can be obtained by simulation.

また、他の手法として、測定対象パターンがコンタクトホール等の深孔である場合、深孔底部を選択的に測定するには、底部から放出される電子を高効率に検出する必要がある。そこで、底部から放出される電子量を計算し、当該値が所定値以上となる装置条件(倍率,ビーム電流,ビームの到達エネルギー等)を、複数の装置条件から選択するようにすると良い。表面帯電の大きさや、深孔底部からの電子量の評価によって、適切な予備帯電条件を見出すことが可能となる。   As another method, when the measurement target pattern is a deep hole such as a contact hole, in order to selectively measure the bottom of the deep hole, it is necessary to detect the electrons emitted from the bottom with high efficiency. Therefore, it is preferable to calculate the amount of electrons emitted from the bottom and to select the device conditions (magnification, beam current, beam arrival energy, etc.) at which the value is a predetermined value or more from a plurality of device conditions. Appropriate preliminary charging conditions can be found by evaluating the magnitude of surface charging and the amount of electrons from the bottom of the deep hole.

さらに表面が帯電した状態で走査したときの画像も求めることが可能である。また、観察後の電位がシミュレーションで確認できるため、測定箇所の帯電を抑制させる処理を行うことが可能である。例えば、表面が正に帯電している場合には、帯電している材料の電子の収率が1以下となるエネルギーで電子照射を実施すればよい。この際、図8に示す1次電子エネルギーと収率分布のうちEp1以下を用いることが望ましい。Ep2以上でも収率は1以下であるため正帯電を抑えることはできるが、高エネルギーを与えて照射した場合には、表面だけでなく試料内部を負帯電させてしまう。このため低エネルギー電子を照射させることで、表面の帯電を緩和させる。これらの照射条件も、観察直後の表面電位からシミュレーションで求めることが可能である。   Furthermore, it is possible to obtain an image when the surface is scanned in a charged state. In addition, since the potential after observation can be confirmed by simulation, it is possible to perform processing for suppressing charging at the measurement location. For example, when the surface is positively charged, the electron irradiation may be performed with an energy such that the yield of electrons of the charged material is 1 or less. At this time, it is desirable to use Ep1 or less of the primary electron energy and yield distribution shown in FIG. Even at Ep2 or higher, the yield is 1 or less, so that positive charging can be suppressed. However, when irradiated with high energy, not only the surface but also the inside of the sample is negatively charged. For this reason, surface charge is relieved by irradiating with low energy electrons. These irradiation conditions can also be obtained by simulation from the surface potential immediately after observation.

なお、上述の実施例では、シミュレーションによって、各画素の輝度情報を計算する手法について説明したが、装置条件,試料条件等の組み合わせ毎に、輝度情報を予め求めた上で、データベース化し、装置条件や試料条件等の組み合わせに応じて、当該データベースより輝度情報を読み出し、当該情報を配列するようにして、画像形成を行うようにしても良い。   In the above-described embodiment, the method for calculating the luminance information of each pixel by simulation has been described. However, the luminance information is obtained in advance for each combination of the apparatus conditions, the sample conditions, etc. Depending on the combination of the sample conditions and the like, the luminance information may be read from the database, and the information may be arranged to form an image.

1 陰極
2 第一陽極
3 第二陽極
4 一次電子線(電子ビーム)
5,6 収束レンズ
7 対物レンズ
8 絞り板
9 走査コイル
10 試料
11 直交電磁界発生装置(二次電子用偏向器)
12 二次信号(二次電子,後方散乱電子)
13 二次信号検出器
14 信号増幅器
15 ステージ
16 偏向コイル
26 画像表示装置
30 制御プロセッサ
33 データ管理装置
1 Cathode 2 First anode 3 Second anode 4 Primary electron beam (electron beam)
5, 6 Converging lens 7 Objective lens 8 Diaphragm plate 9 Scanning coil 10 Sample 11 Orthogonal electromagnetic field generator (deflector for secondary electrons)
12 Secondary signal (secondary electrons, backscattered electrons)
13 Secondary signal detector 14 Signal amplifier 15 Stage 16 Deflection coil 26 Image display device 30 Control processor 33 Data management device

Claims (10)

半導体デバイスの設計データを記憶する記憶媒体と、当該記憶媒体に記憶された設計データを用いて、試料の測定、或いは検査を実行する処理装置を備えた画像形成装置において、
前記処理装置は、前記記憶媒体に記憶された設計データから、荷電粒子ビームを照射する範囲を含む領域の情報を取得し、当該情報に基づいて、前記荷電粒子ビームの照射範囲について画素単位で、mdv/dt=q(E+v×B),dx/dt=v(mは電子の質量、vは電子の速度、qは電荷、Eは電界、Bは磁界)に基づいて電子の軌道dx/dtを求め、当該電子の軌道に基づいて、試料に荷電粒子ビームを照射したときの前記画素部分にて検出される電子の量を求め、当該電子量に基づいて得られる輝度情報を配列して、画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
A storage medium for storing design data of a semiconductor device, using the design data stored in the storage medium, the measurement of the specimen, or an image forming apparatus having a processor for executing inspection,
The processing device acquires information on a region including a range irradiated with a charged particle beam from design data stored in the storage medium, and based on the information, the irradiation range of the charged particle beam in units of pixels. ddv / dt = q (E + v × B), dx / dt = v (where m is the mass of the electron, v is the velocity of the electron, q is the charge, E is the electric field, and B is the magnetic field). Obtaining the amount of electrons detected in the pixel portion when the sample is irradiated with a charged particle beam based on the trajectory of the electrons, and arranging luminance information obtained based on the amount of electrons, An image forming apparatus for forming an image.
請求項1において、
前記処理装置は、前記試料上の電位分布に基づいて、前記電子の量を求めることを特徴とする画像形成装置。
In claim 1,
The image forming apparatus, wherein the processing device obtains the amount of electrons based on a potential distribution on the sample.
請求項1において、
前記処理装置は、前記試料から放出される電子の軌道計算に基づいて、前記電子の量を求めることを特徴とする画像形成装置。
In claim 1,
The image forming apparatus, wherein the processing device obtains the amount of the electrons based on a trajectory calculation of electrons emitted from the sample.
半導体デバイスの設計データを記憶する記憶媒体と、当該記憶媒体に記憶された設計データを用いて、試料の測定、或いは検査を実行する処理装置を備えた画像形成装置において、
前記処理装置は、前記記憶媒体に記憶された設計データから、荷電粒子ビームの照射範囲を含む領域の情報を取得し、当該情報に基づいて、前記荷電粒子ビームの照射範囲について画素単位で、試料に荷電粒子ビームを照射したときの前記画素部分にて検出される電子の量を求め、当該電子量に基づいて求められる輝度情報を配列して、荷電粒子線装置の装置条件ごとに、画像を形成し、当該複数の画像と、前記設計データを比較し、一致率が最大となる装置条件を、前記荷電粒子線装置の装置条件として選択することを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus comprising a storage medium for storing design data of a semiconductor device, and a processing apparatus for performing measurement or inspection of a sample using the design data stored in the storage medium.
The processing apparatus acquires information on a region including a charged particle beam irradiation range from the design data stored in the storage medium, and based on the information, the charged particle beam irradiation range is a pixel unit and a sample. The amount of electrons detected in the pixel portion when the charged particle beam is irradiated to the image, and luminance information obtained based on the amount of electrons is arranged , and an image is obtained for each device condition of the charged particle beam device. form shape, an image forming apparatus and the plurality of images, and comparing the design data, the apparatus condition matching rate is maximum, and selecting as a device condition of the charged particle beam device.
請求項1において、
前記処理装置は、前記形成された画像と、荷電粒子線装置から得られる画像を比較することによって、欠陥抽出を行うことを特徴とする画像形成装置。
In claim 1,
The image processing apparatus, wherein the processing device performs defect extraction by comparing the formed image with an image obtained from a charged particle beam device.
請求項5において、
前記画像比較では、前記画像のエッジ部を輪郭線化した画像を用いることを特徴とする画像形成装置。
In claim 5,
In the image comparison, an image in which an edge portion of the image is contoured is used.
請求項1において、
前記処理装置は、荷電粒子線装置から得られる画像と、前記形成された画像との不一致点を抽出し、当該不一致点を補正した前記荷電粒子線装置から得られる画像と、前記設計データを比較することによって、欠陥抽出を行うことを特徴とする画像形成装置。
In claim 1,
The processing device extracts a mismatch point between an image obtained from a charged particle beam device and the formed image, and compares the design data with an image obtained from the charged particle beam device in which the mismatch point is corrected. An image forming apparatus characterized in that defect extraction is performed.
請求項7において、
前記画像比較では、前記画像のエッジ部を輪郭線化した画像を用いることを特徴とする画像形成装置。
In claim 7,
In the image comparison, an image in which an edge portion of the image is contoured is used.
請求項1において、
前記処理装置は、荷電粒子の照射によって試料に蓄積する電荷の時間変化を∂n/∂t+▽j=0,j=μnE−D▽n(nは電荷の密度、jは電流密度、μは電荷の移動度、Dは電荷の拡散係数、Eは電界)に基づいて求め、得られた電荷の分布に基づき電界E’を再導出し、それに基づく電子の軌道から、前記電子の量を求めることを特徴とする画像形成装置
In claim 1,
The processing apparatus calculates the time change of the charge accumulated in the sample by irradiation of charged particles by ∂n / ∂t + ▽ j = 0, j = μnE-D ▽ n (n is the charge density, j is the current density, μ is The charge mobility, D is the charge diffusion coefficient, E is the electric field), the electric field E ′ is derived again based on the obtained charge distribution, and the amount of the electrons is determined from the electron trajectory based thereon. An image forming apparatus .
半導体デバイスの設計データを用いて、試料の測定、或いは検査を実行する画像形成方法において、In an image forming method for performing measurement or inspection of a sample using design data of a semiconductor device,
前記設計データから、荷電粒子ビームを照射する範囲を含む領域の情報を取得し、当該情報に基づいて、前記荷電粒子ビームの照射範囲について画素単位で、mdv/dt=q(E+v×B),dx/dt=v(mは電子の質量、vは電子の速度、qは電荷、Eは電界、Bは磁界)に基づいて電子の軌道dx/dtを求め、当該電子の軌道に基づいて、試料に荷電粒子ビームを照射したときの前記画素部分にて検出される電子の量を求め、当該電子量に基づいて求められる輝度情報を配列して、画像を形成することを特徴とする画像形成方法。  From the design data, information on a region including a range in which the charged particle beam is irradiated is acquired, and based on the information, mdv / dt = q (E + v × B), dx / dt = v (m is the mass of the electron, v is the velocity of the electron, q is the electric charge, E is the electric field, and B is the magnetic field) to determine the electron trajectory dx / dt, and based on the electron trajectory, Image formation characterized in that an amount of electrons detected at the pixel portion when a charged particle beam is irradiated onto a sample is obtained, and luminance information obtained based on the amount of electrons is arranged to form an image. Method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5797446B2 (en) * 2011-04-25 2015-10-21 株式会社リコー Surface charge distribution measuring method and surface charge distribution measuring apparatus
JP5880134B2 (en) * 2012-02-28 2016-03-08 凸版印刷株式会社 Pattern measuring method and pattern measuring apparatus
JP6272487B2 (en) * 2014-07-28 2018-01-31 株式会社日立製作所 Charged particle beam apparatus, simulation method, and simulation apparatus
KR102606686B1 (en) * 2018-11-12 2023-11-29 주식회사 히타치하이테크 Image forming method and image forming system
JP7173937B2 (en) 2019-08-08 2022-11-16 株式会社日立ハイテク Charged particle beam device
JP7159128B2 (en) 2019-08-08 2022-10-24 株式会社日立ハイテク Charged particle beam device
JP7351812B2 (en) * 2020-07-27 2023-09-27 株式会社日立製作所 Charged particle beam device and charging evaluation method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3166845B2 (en) * 1998-09-10 2001-05-14 日本電気株式会社 Secondary electron image alignment method
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