JP2001210689A

JP2001210689A - 電子ビーム検査方法および装置

Info

Publication number: JP2001210689A
Application number: JP2000015921A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Tanaka; 幸浩田中
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2001-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】吸収電流を用い、高い精度で半導体デバイス
製造過程で形成されたＣＨなどのホール状の検査を行う
ことができる電子ビーム検査方法および装置を実現す
る。【解決手段】検査に必要な試料照射電流量、平行度を
有して試料１８に入射した一次電子ビームＥＢは、検査
時には、上段偏向器１９により偏向され、対物レンズ１
７の中心軸外に入射し、対物レンズ１７により収束作用
を受けると共に、試料８面上の対物レンズ中心軸上に偏
向される。レンズ制御装置２１は、一次電子ビームＥＢ
が試料１８面上で対物レンズ１７の中心軸上に照射され
るように対物レンズ１７の強度を制御する。以上の条件
で、一次電子ビームＥＢを走査することで、試料面上の
所定位置に常に電子ビームが照射され、試料１８に対す
る電子ビームの入射角度が連続的に走査される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造過程で形成されるコンタクトホール等を検査するに最
適な電子ビーム検査方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイス製造工程において、主に
エッチング処理工程におけるエッチング量およびウエハ
面内の均一性に対する安定度が生産歩留まりに大きな影
響を及ぼしている。特にコンタクトホール（ＣＨ）部に
おいては、配線の微細化にともない、アスペクト比（深
さ／穴径）が大きくなってきているため、エッチング条
件変化による開口不良を引き起こしやすくなってきた。

【０００３】このＣＨの開口不良の検査であるが、現在
主に行われている内容は、エッチング条件が変化しやす
い試料上の部位分布を経験的に求め、その部位における
数点のＣＨを測長機能を有した走査電子顕微鏡（ＣＤＳ
ＥＭ）等を用いて、ＣＨ底面（開口面）を測長し、この
測長値を管理することでエッチング条件を管理してい
る。

【０００４】図１はこのＣＤＳＥＭの概要を示してお
り、電子ビームＥＢは収束レンズ（図示せず）と対物レ
ンズ１とによって半導体試料２上に細く収束される。試
料２はシリコンウエハ３上にレジスト４が塗布され、露
光工程、エッチング工程により、ＣＨ５が形成されてい
る。

【０００５】電子ビームＥＢは偏向コイル６，７によっ
てＣＨ５を含む所定領域を走査する。この走査によって
発生した２次電子は、２次電子検出器８によって検出さ
れる。検出信号は増幅器９によって増幅された後、陰極
線管１０に供給される。この結果、増幅器１０上には、
ＣＨ５を含む試料２の所定領域の像が表示される。

【０００６】図２は陰極線管１０上のＣＨ５の像の一例
を示している。この像中外側の円形が、ＣＨ５の開口部
５ａを表しており、内側の円形が、ＣＨ５の底面部５ｂ
を表している。このような像に基づき、任意の処理回路
を用いて、ＣＨ５ｂの径ｒを測長するようにしている。

【０００７】このようなＣＤＳＥＭを用いたＣＨ５の検
査以外に、最近試料の吸収電流を用いて開口検査を行う
方式が提案されている。この検査においては、ＣＨの開
口サイズと試料に流れ込む吸収電流量に比例関係がある
ことから、吸収電流量を測定することにより、ＣＨの開
口率等を管理している。

【０００８】図３はこの方式の概略を示したもので、電
子ビームＥＢは、対物レンズ１によって平行ビームとさ
れ、ＣＨ５を含む試料２の所定の領域に一括照射され
る。ウエハ３に吸収された電子に基づく電流は、電流計
１１によって検出される。

【０００９】図４は吸収電流量Ｉａと一次電子ビームＥ
Ｂの電流量Ｉｐとの比（Ｉｐ／Ｉａ）と開口５の開口度
との関係を示したもので、開口度が小さくなるのしたが
って、Ｉｐ／Ｉａは大きくなる。そこで、基準となる開
口の大きさをＳとした場合、そのときのＩｐ／Ｉａの値
Ｒを求めておき、任意のＣＨの検査時に得られた吸収電
流量に応じ、Ｉｐ／Ｉａの値により、Ｒより小さい場合
にはＣＨの開口を良と判断し、Ｒより大きい場合には、
ＣＨの開口を不良と判定する。

【００１０】なお、この検査方式において、一次電子ビ
ームＥＢを試料のＣＨを含む所定領域に一括照射する光
学系を用いたが、細い電子ビームによって所定領域を２
次元走査し、この走査に基づいた吸収電流を積算するよ
うにしても良い。また、一括照射の場合、複数のＣＨを
含む領域に平行電子ビームを一括照射し、複数のＣＨを
同時に検査するようにしても良い。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前記ＣＤＳＥＭによる
検査方式では、ＣＨのアスペクト比が大きくなると、Ｃ
Ｈ底面からの情報信号を十分に検出することが困難とな
り、ＣＨの良否判定に支障を来すようになってきた。ま
た、試料全面に対する計測サンプル数が少ないため、試
料（ウエハ）全体に対する条件判定が困難となる問題も
有する。

【００１２】前記吸収電流を用いた検査方式では、電子
ビームの照射面積に対するＣＨの開口率と吸収電流量に
比例関係があるので、１回の測定で多数のＣＨの検査が
行える反面、判定基準値に対する測定値を絶対値で管理
することが困難という問題を有する。また、電子ビーム
の照射領域の大きさが変化すると、測定絶対値が変化し
てしまうため、電子ビームの照射系の精度が高度に要求
される。

【００１３】上記した問題は、ＣＨの検査のみならず、
ベアホールなどの半導体デバイス製造過程で形成される
ホール状の検査においても同様に生じる。

【００１４】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、吸収電流を用い、高い精度で半導
体デバイス製造過程で形成されたＣＨなどのホール状の
検査を行うことができる電子ビーム検査方法および装置
を実現するにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に基づく電子ビー
ム検査方法は、ホールを有した試料に所定の断面積を有
し平行な一次電子ビームを照射し、この一次電子ビーム
の試料上の照射位置を固定した状態で試料への一次電子
ビームの入射角を走査し、この走査にともなって得られ
た試料の吸収電流を検出するようにしたことを特徴とし
ている。

【００１６】また、本発明に基づく他の電子ビーム検査
方法は、ホールを有した試料に所定の断面積を有し平行
な一次電子ビームを照射し、この一次電子ビームの試料
上の照射位置を固定した状態で試料への一次電子ビーム
の入射角を２次元的に走査し、この走査にともなって得
られた試料の吸収電流を検出し、この検出信号を電子ビ
ームの２次元走査に同期して表示するようにしたことを
特徴としている。

【００１７】更に、本発明に基づく電子ビーム検査装置
は、電子ビームを所定の断面積で平行ビームとして半導
体試料上に照射する手段、電子ビームの試料上の照射位
置を固定した状態で試料への電子ビームの入射角を走査
するための手段、試料に吸収された電流を検出する手
段、上記電子ビームの走査にともなって得られた試料の
吸収電流データに基づき、半導体試料に形成された形状
の評価を行う手段とよりなることを特徴としている。

【００１８】上記した各発明では、半導体試料に形成さ
れたホール状の形状の底面の開口の面積や径を高い精度
で検査することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図５は本発明に基づく電子
ビーム検査装置の一例を示しており、一次電子ビームＥ
Ｂは、図示していない電子銃から発生して加速され、対
物レンズ絞り１５の開口を通過し開き角制御レンズ１６
に入射する。

【００２０】開き角制御レンズ１６によって収束された
電子ビームは、更に、対物レンズ１７によって収束さ
れ、試料１８に照射される。開き角制御レンズ１６と対
物レンズ１７との間には、２段の偏向器１９，２０が配
置されている。

【００２１】開き角制御レンズ１６と対物レンズ１７と
は、レンズ制御装置２１によって制御され、偏向器１９
と２０とは、偏向器制御装置２２によって制御される。
また、偏向器制御装置２２は、走査信号制御装置２３か
らの信号により制御される。

【００２２】試料１８の上部には、反射電子検出器２４
が配置されており、検出器２４からの信号は、増幅器２
５、ＡＤ変換器２６を介してデータ保管装置２７に供給
され記憶される。また、試料１８の吸収電流は、吸収電
流取込装置２８によって取り込まれ、この吸収電流信号
は、データ保管装置２７に供給されて記憶される。

【００２３】データ保管装置２７に記憶されたデータ
は、データ解析装置２９に供給され、所定の解析が実行
される。データ解析装置２９で得られた解析結果は、陰
極線管あるいはプリンターなどの結果出力装置３０に供
給されて表示される。このような構成の動作を図６以下
の図面を参照して次に説明する。

【００２４】対物レンズ絞り１５で検査に必要な電流量
に制限された一次電子ビームＥＢは、対物レンズ絞り１
５と前段のレンズ（図示せず）の物点までの距離、およ
び、対物レンズ絞りの開口径によって決まる電子ビーム
開き角を有して開き角制御レンズ１６に入射する。

【００２５】開き角制御レンズ１６では、入射した電子
ビームＥＢが対物レンズ１７を透過した後、試料１８に
入射するまでのビーム開き角が、検査精度に必要な程度
の平行ビームとなるように制御を行う。具体的には、開
き角制御レンズ１６の像点（Ｉ）を対物レンズ１７の前
方焦点面に作る（図６参照）。図７は、一つのコンタク
トホール５を含む半導体試料１８に入射する平行ビーム
とされた一次電子ビームＥＢの様子を示している。

【００２６】ここで、開き角制御レンズ１６が作る像点
Ｉの半径をｄ、対物レンズ１７の焦点距離をｆとする
と、試料１８に照射される電子ビームの平行度は、ｄ／
ｆとなる。また、試料１８上のビーム径は、対物レンズ
１７の倍率をｍ、対物レンズ絞り１７の直径をＤとする
とき、ｍ・Ｄとなる。

【００２７】絞り１５の開口としては、数段階の大きさ
の開口を複数用意し、例えば、照射電子ビームがコンタ
クトホールを１つだけ含むもの、１０個、１００個含む
ものを選べるようにすると、検査に好適である。なお、
各絞りサイズに対応する照射電子ビームの径をナイフエ
ッジ法で測定できるようにしておくことは有意義であ
る。

【００２８】以上のような制御により、一次電子ビーム
ＥＢは検査に必要な試料照射電流量、平行度を有して試
料１８に入射する。更に、検査時には、一次電子ビーム
は試料上の所定の位置でロッキング走査が行われる。即
ち、開き角制御レンズ１６を通過した一次電子ビームＥ
Ｂは、走査信号制御装置２３と偏向器制御装置２２によ
り発生する制御量により、上段偏向器１９を制御するこ
とによって、偏向される。このとき、下段偏向器２０は
動作させないので、一次電子ビームは対物レンズ１７の
中心軸外に入射されることになる。なお、下段偏向器２
０の動作については後述する。

【００２９】対物レンズ１７の中心軸外に入射した一次
電子ビームＥＢは、対物レンズ１７により収束作用を受
けると共に、試料１８面上の対物レンズ中心軸上に偏向
される。このとき、レンズ制御装置２１は、一次電子ビ
ームＥＢが試料１８面上で対物レンズ１７の中心軸上に
照射されるように対物レンズ１７の強度を制御する。

【００３０】以上の条件で、走査信号制御装置２３によ
り、偏向器制御装置２２を介して上段偏向器１９を制御
し、一次電子ビームＥＢを走査することで、一次電子ビ
ームは試料面上の所定位置でロッキング走査が行われ
る。すなわち、試料面上の所定位置に常に電子ビームが
照射され、試料１８に対する電子ビームの入射角度が連
続的に走査される。

【００３１】図８はこのようなロッキング走査の様子を
示している。この図では、一次電子ビームＥＢの中心線
のみ表示しており、上段の偏向器１９により電子ビーム
は実線の状態から点線の状態まで、角度２θの範囲で走
査される。偏向器制御装置２２では、走査信号制御装置
２３からの信号量を制御することで、一次電子ビームＥ
Ｂの走査幅を変え、試料１８面上でのロッキング角を制
御することができる。なお、図９は、一つのコンタクト
ホール５を含む半導体試料１８に入射する平行ビームと
された一次電子ビームＥＢのロッキング走査の様子を示
している。

【００３２】ここで、何等かの理由により、試料面高さ
が変化した場合、前記したロッキング条件が満たされな
くなる。この結果、試料面上にロッキングの中心が位置
しなくなる。図１０はこのような状況の場合の補正の様
子を示している。試料１８がロッキング条件を満たした
高さＳ１から外れた高さＳ２に位置した場合、下段の偏
向器２０を動作させ、点線で示すように電子ビームを偏
向することにより、試料面上にロッキング中心を合わせ
ることができる。

【００３３】図５において、試料１８に入射した一次電
子ビームＥＢは、吸収電流として試料内を通過し、吸収
電流信号取込装置２８でデータ化される。また、試料１
８からの反射電子は、反射電子検出器２４で検出され、
増幅器２５で増幅された後、ＡＤ変換器２６でＡＤ変換
され、データ化される。

【００３４】データ化された吸収電流信号と反射電子検
出信号は、データ保管装置２７に供給され、走査信号制
御装置２３からの走査信号に同期して記憶・保管され
る。データ保管装置２７に保管されたデータは、データ
解析装置２９に供給されて解析動作が行われる。解析結
果は、結果出力装置３０に供給され、解析されたデータ
全てもしくは一部が出力される。

【００３５】さて、図５における試料１８としては、表
面に同一形状やパターンが形成されたウェハが用いら
れ、この形状やパターンの欠陥が検査される。上記した
ように、一次電子ビームＥＢは、吸収電流として試料１
８内部を通過し、接地部へと流れる。この際、試料内に
流れ込む吸収電流量は、試料表面付近の組成により変化
することが知られている。

【００３６】一例としてあげると、半導体試料における
コンタクトホールは、主に半導体回路における配線部も
しくは蓄電部として用いられることが多い。そのため、
コンタクトホールの底部では、低抵抗値を、コンタクト
ホールを構成する層では、高抵抗値を示す組成が用いら
れている。

【００３７】図１１は、試料１８としての半導体のコン
タクトホール部を示している。コタンクトホール部の単
純な構成としては、シリコンウェハの層Ｌ１と、比較的
高い抵抗値を有した反射膜層Ｌ２と、比較的高い抵抗値
を有したレジスト層Ｌ３とを有している。

【００３８】このようなことから、一次電子ビームＥＢ
がコンタクトホールＣＨの底部に照射されたとき（ＥＢ
１）には、大きな吸収電流（ＡＣ１）が得られ、コンタ
クトホール構成層に一次電子ビームが照射されたとき
（ＥＢ２，ＥＢ３，ＥＢ４）には、比較的小さな吸収電
流（ＡＣ２，ＡＣ３，ＡＣ４）が得られる。

【００３９】このことから、コンタクトホールＣＨの底
部の開口面積が大きい場合には、面積と比例した吸収電
流の増加が測定されることになる。逆に、コンタクトホ
ールＣＨの底部に反射膜層Ｌ２やレジスト層Ｌ３が残存
していると、コンタクトホールの開口底部における吸収
電流量が減少する。

【００４０】この結果、一次電子ビームＥＢの照射面積
が、ある範囲内に一定に照射される場合、一次電子ビー
ム照射面積内に一つ以上のコンタクトホールＣＨが存在
していれば、一次電子ビーム照射面積内に存在するコン
タクトホールの開口部の総面積と吸収電流量は比例関係
を示すことになる。

【００４１】次に、一次電子ビームＥＢがコンタクトホ
ールＣＨに対して傾斜して入射する場合について考察す
る。傾斜して入射とは、図１１におけるＥＢ３，ＥＢ４
のケースである。この場合、コンタクトホール構成部の
壁面に一次電子ビームが吸収されることにより、コンタ
クトホール開口底面への一次電子ビームの入射量が減少
する。

【００４２】ここで、コンタクトホールの壁面がその底
面に垂直である場合、一次電子ビームの入射角度が、次
の式で示す角度θa を越えると、全ての一次電子ビーム
がコンタクトホール底面に入射しなくなる。なお、ａは
コンタクトホールの底部の直径、ｂはコンタクトホール
の壁部の高さである。

【００４３】θa ＝ｔａｎ^-1（ａ／ｂ）したがって、θa 以上の角度でコンタクトホールに入射
した一次電子ビームは、その吸収電流量は大幅に減少す
る。図１２は、一次電子ビームの試料照射領域を固定
（ロッキング）した状態で、試料への入射角度を走査し
た結果得られた吸収電流の変化を示している。図１２に
おいて横軸はロッキング角度を縦軸は吸収電流量を示し
ている。ロッキング角度が０度θ0 （コンタクトホール
に対して垂直入射）のとき、吸収電流量は最大となる。
また、角度θa 以上のときと角度−θa 以下のときで
は、吸収電流量は急激に減少する。

【００４４】次に、図１３に示すように、コンタクトホ
ールＣＨの開口部がテーパー角を有する場合、一次電子
ビームの入射角が以下の角度θc までの間は、吸収電流
の減少は見られず、その入射角がθc から以下の角度θ
acまで吸収電流が徐々に減少し、入射角がθac以上とな
ると、吸収電流が大幅に減少する。

【００４５】θc ＝ｔａｎ^-1（ｃ／ｂ） θac＝ｔａｎ^-1｛（ａ＋ｃ）／ｂ｝図１４は、コンタクトホールＣＨの開口部が逆テーパー
角を有する場合を示している。この場合でも、一次電子
ビームの入射角が以下の角度θc までの間は、吸収電流
の減少は見られず、その入射角がθc から以下の角度θ
acまで吸収電流が徐々に減少し、入射角がθac以上とな
ると、吸収電流が大幅に減少する。

【００４６】θc ＝ｔａｎ^-1（ｃ／ｂ） θac＝ｔａｎ^-1｛（ａ＋ｃ）／ｂ｝図１５はこのようなテーパー角を有したコンタクトホー
ルに対して、一次電子ビームのロッキング角度を走査し
た結果得られた吸収電流の変化を示している。図１５に
おいて横軸はロッキング角度を縦軸は吸収電流量を示し
ている。ロッキング角度がθc から−θc までは一定の
吸収電流量で最大の吸収電流量が得られる。また、角度
θc から角度θacまで、および、角度−θc から角度−
θacまでの間は、吸収電流量が徐々に減少し、更に、角
度θac以上のときと角度−θac以下のときでは、吸収電
流量は急激に減少する。

【００４７】このような一次電子ビームのロッキング走
査と吸収電流量の変化の現象を用い、図５のデータ解析
装置２９では、例えば、次のようなコンタクトホール等
に関する情報を抽出することができる。

【００４８】まず第１に、一次電子ビームのロッキング
走査時に得られた最大吸収電流量Ｉａにより、コンタク
トホールやベアホール等のホールの底面の開口面積Ｓを
求めることができる。この開口面積Ｓは、一次電子ビー
ムの照射面積をＳｏ、一次電子ビームの電流量をＩｐと
すると、次の式により求めることができる。

【００４９】Ｉａ／Ｉｐ＝Ｓ／ＳｏＳ＝（Ｉａ／Ｉｐ）・Ｓｏ第２に、テーパー角を有したホールの傾斜角度θc を測
定することができる。この場合、一次電子ビームのロッ
キング走査を行い、図１５に示すデータが得られたら、
得られたデータの折り曲り点の角度θc を求めれば良
い。

【００５０】第３に、図１３に示した形状のホールの場
合、そのホールの底面径ａを測定することができる。こ
の場合、上記で求めた角度と、更に急激に吸収電流量が
減少する変曲点に対応する角度θacから、次の式に基づ
いて径ａが求められる。

【００５１】ａ＝ｂ（θac−θc ）第４に、通常の走査電子顕微鏡像から、ホールの上部の
直径（ａ＋２ｃ）を測定し、上記求めた角度θacと組み
合わせて、次の式に基づき、ホールの深さｂを算出する
ことができる。なお、この求められたホールの径や深さ
（ａ，ａ＋２ｃ，ｂ）を用いて、ホールの断面形状をグ
ラフィック表示させることができる。

【００５２】ｂ＝（ａ＋２ｃ）／θac 第５に、データ保管装置２９に保管された各検査試料デ
ータを各々比較することにより、ホール開口度の良否判
定の精度を向上させることができる。この場合、例え
ば、ある一定試料領域内の各ホール（あるいはホール
群）の角度θc とそのときの吸収電流量を集め、この吸
収電流量を比較する。

【００５３】第６に、反射電子信号によるコンタクトホ
ールの上部開口の信号と、吸収電流によるコンタクトホ
ール底面の信号とを比較することで、コンタクトホール
の逆テーパー状態を判定することができる。

【００５４】以上本発明の実施の形態を詳述したが、本
発明はこの形態に限定されない。例えば、所定断面積を
有した平行一次電子ビームを単一のホールを含む試料領
域に照射する場合について説明したが、試料に照射する
平行一次電子ビームの断面積を大きくし、複数個のホー
ルＨ１〜ｎまでを含む領域に、その電子ビームを照射す
るようにし、その状態で電子ビームのロッキング走査を
行うようにしても良い。その場合、得られた吸収電流に
基づく情報Ｄは、次のように表される。なお、この情報
Ｄは、一次電子ビームの照射面積内に存在する全てのホ
ールの平均的情報を有することになる。

【００５５】Ｄ＝（Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３＋・・・・＋Ｈｎ）／ｎまた、一次電子ビームのロッキング走査において、ロッ
キング走査位置を制御する補助レンズを追加することは
望ましい。更に、一次電子ビームの試料に対するロッキ
ング角θは、θ≦ｔａｎ^-1（ｃ／ｂ）が望ましいが、こ
の角度以上であっても良い。

【００５６】また、電子ビームのロッキング中心は、試
料面上であることが望ましいが、被検査試料における連
続同一パターン範囲内にロッキングビーム照射範囲が限
定されれば、ロッキング中心はどこにあっても良い。

【００５７】また、被検査試料として主としてコンタク
トホールの検査について述べたが、上下層配線間のビア
ホール（ｖｉａｈｏｌｅ）等のホールや繰り返し形状
を有した試料についても本発明を適用することができ
る。

【００５８】また、ロッキング走査のための収束手段
は、電磁レンズを用いても良いし、静電レンズを用いて
も、更に試料に電位を印加する方式でも良い。そして、
電子ビームのロッキング中心を調整する方法として、電
子ビームを偏向する以外に、試料自体を機械的に上下動
させるようにしても良い。

【００５９】また、データ解析装置のデータ解析には、
データ分岐点認識を行う方式のほかに、データ集合体分
類による解析方式を用いても良いし、それ以外の分類、
例えば、分割されたデータの標準偏差、データの傾き、
データ比などを解析しても良い。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく電
子ビーム検査方法は、ホールを有した試料に所定の断面
積を有し平行な一次電子ビームを照射し、この一次電子
ビームの試料上の照射位置を固定した状態で試料への一
次電子ビームの入射角を走査し、この走査にともなって
得られた試料の吸収電流を検出するようにした。

【００６１】また、本発明に基づく他の電子ビーム検査
方法は、ホールを有した試料に所定の断面積を有し平行
な一次電子ビームを照射し、この一次電子ビームの試料
上の照射位置を固定した状態で試料への一次電子ビーム
の入射角を２次元的に走査し、この走査にともなって得
られた試料の吸収電流を検出し、この検出信号を電子ビ
ームの２次元走査に同期して表示するようにした。

【００６２】更に、本発明に基づく電子ビーム検査装置
は、電子ビームを所定の断面積で平行ビームとして半導
体試料上に照射する手段、電子ビームの試料上の照射位
置を固定した状態で試料への電子ビームの入射角を走査
するための手段、試料に吸収された電流を検出する手
段、上記電子ビームの走査にともなって得られた試料の
吸収電流データに基づき、半導体試料に形成された形状
の評価を行う手段とよりなる。

【００６３】上記した各発明では、半導体試料に形成さ
れたホール状の形状の底面の開口の面積や径、あるいは
ホールの壁部の角度などを、アスペクト比が大きい場合
であっても、高い精度で検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の細く収束された電子ビームを走査する方
式の検査装置の概略を示す図である。

【図２】図１の検査装置で得られた試料像の一例を示す
図である。

【図３】試料に平行電子ビームを照射し、試料の吸収電
流を測定する検査装置の概略を示す図である。

【図４】試料に形成されたホールの開口度と吸収電流と
の関係を示す図である。

【図５】本発明に基づく電子ビーム検査装置の一例を示
す図である。

【図６】試料に平行ビームを照射する電子光学系の一例
を示す図である。

【図７】試料に形成されたホールに対して照射される平
行ビームを示す図である。

【図８】電子ビームのロッキング走査を示す図である。

【図９】試料に形成されたホールに対して平行ビームが
ロッキング走査される様子を示す図である。

【図１０】試料に対する電子ビームの照射位置の補正動
作を説明するための図である。

【図１１】半導体試料に形成されたホールに対する電子
ビームの吸収電流の増減を説明するための図である。

【図１２】電子ビームのロッキング角度に対する吸収電
流量の変化を示す図である。

【図１３】壁面が角度を有する半導体試料のホールを示
す図である。

【図１４】壁面が逆テーパー角を有した半導体試料のホ
ールを示す図である。

【図１５】電子ビームのロッキング角度に対する吸収電
流量の変化を示す図である。

【符号の説明】

１５対物レンズ絞り１６開き角制御レンズ１７対物レンズ１８試料１９，２０偏向器２１レンズ制御装置２２偏向器制御装置２３走査信号制御装置２４反射電子検出器２５増幅器２６ＡＤ変換器２７データ保管装置２８吸収電流取込装置２９データ解析装置３０結果出力装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホールを有した試料に所定の断面積を有
し平行な一次電子ビームを照射し、この一次電子ビーム
の試料上の照射位置を固定した状態で試料への一次電子
ビームの入射角を走査し、この走査にともなって得られ
た試料の吸収電流を検出するようにした電子ビーム検査
方法。
【請求項２】試料上に形成された単一のホールを含む
領域に電子ビームが照射される請求項１記載の電子ビー
ム検査方法。
【請求項３】試料上に形成された複数のホールを含む
領域に電子ビームが照射される請求項１記載の電子ビー
ム検査方法。
【請求項４】得られた吸収電流値に基づいて、ホール
の底面の径を求めるようにした請求項１記載の電子ビー
ム検査方法。
【請求項５】得られた吸収電流値に基づいて、ホール
の底面の面積を求めるようにした請求項１記載の電子ビ
ーム検査方法。
【請求項６】得られた吸収電流値に基づいて、ホール
の壁面の底面に対する角度を求めるようにした請求項１
記載の電子ビーム検査方法。
【請求項７】ホールを有した試料に所定の断面積を有
し平行な一次電子ビームを照射し、この一次電子ビーム
の試料上の照射位置を固定した状態で試料への一次電子
ビームの入射角を２次元的に走査し、この走査にともな
って得られた試料の吸収電流を検出し、この検出信号を
電子ビームの２次元走査に同期して表示するようにした
電子ビーム検査方法。
【請求項８】電子ビームを所定の断面積で平行ビーム
として半導体試料上に照射する手段、電子ビームの試料
上の照射位置を固定した状態で試料への電子ビームの入
射角を走査するための手段、試料に吸収された電流を検
出する手段、上記電子ビームの走査にともなって得られ
た試料の吸収電流データに基づき、半導体試料に形成さ
れた形状の評価を行う手段とよりなる電子ビーム検査装
置。
【請求項９】電子ビームの試料上の照射領域の高さ方
向のずれを補正するための偏向器が設けられた請求項８
記載の電子ビーム検査装置。
【請求項１０】評価を行う半導体試料に形成された形
状はホールである複数のホールを含む領域に電子ビーム
が照射される請求項８記載の電子ビーム検査装置。
【請求項１１】ホールの底面の径を求めるようにした
請求項８記載の電子ビーム検査装置。