JP2002141015A - 基体検査装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基体上の観察領域叉は検査領域の立体的な情
報を取得する際に、処理時間を短縮でき、これにより、
基体の観察叉は検査におけるスループットを向上できる
基体検査装置及び方法を提供する。 【解決手段】 本発明の基体検査方法においては、ま
ず、ＳＥＭ装置１に備わる筐体２内のステージ１１上に
載置された半導体ウエハＷ上に、電子源３からの電子ビ
ームＥを照射する。次に、この照射により生じた二次電
子線の異なる一部を有感部１６ａ，１６ｂに独立に且つ
略同時に入射させる。次いで、有感部１６ａ，１６ｂに
対向して設置された電極板１７ａ，１７ｂから出力され
る複数の検出信号を演算部９で処理する。その結果、電
子ビームＥが照射された半導体ウエハＷ上の領域の立体
的な形状情報が一括に取得され、従来に比して検査時間
を短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基体検査装置及び
方法に関し、特に、基体上に放射線を照射してその基体
上の観察叉は検査を行なう基体検査装置及び方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、メモリ素子等の半導体装置や液晶
装置では、微細化及び高集積化が加速されると共に、そ
れらの製造に用いられる半導体ウエハ等の基体の大口径
化が進んでおり、製造工程における歩留り管理等のプロ
セス管理がますます重要となってきた。このような半導
体装置等の微細化、高集積化に伴い、半導体装置の素子
パターン上の欠陥叉は異物の検査叉は観察に用いられる
ＤＲ−ＳＥＭ（Defect Review Scanning Electron Micr
oscope）の更なる高性能化が望まれている。

【０００３】ところで、ＤＲ−ＳＥＭにおいて、ＳＥＭ
イメージとして、観察領域の立体的な情報を取得するこ
とは、ＡＤＣ（Auto Defect Classification）を行う観
点から利点が大きい。従来より、このような立体的な形
状情報を取得するために、基体から出射される二次電子
を検出する複数の検出器を備えるＤＲ−ＳＥＭ装置が使
用されている。また、このような従来装置、例えば検出
器を二台備えるものを用いた検査方法としては、一方の
検出器で一つのＳＥＭイメージを撮像した後、他方の検
出器でもう一つのＳＥＭイメージを撮像するといった方
法が、一般的に行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のＤ
Ｒ−ＳＥＭ装置及びそれを用いた従来の検査方法では、
上述の如く、時分割で複数のＳＥＭイメージを取得する
ので、検査におけるスループットを十分に向上できない
という問題を有していた。

【０００５】そこで、本発明は、このような事情に鑑み
てなされたものであり、基体上の観察領域叉は検査領域
の立体的な情報を取得する際に、処理時間を短縮でき、
これにより、基体の観察叉は検査におけるスループット
を向上できる基体検査装置及び方法を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による基体検査装置は、基体上に放射線を照
射してその基体の観察叉は検査を行なうものであって、
放射線を発生する放射線発生源と、基体を支持する基体
支持部と、放射線の少なくとも一部を放射線発生源から
基体支持部により支持された基体上の所定の領域へ導く
放射線誘導部と、放射線の周囲に配置され、放射線が照
射された所定の領域から出射される二次放射線のうち異
なる複数の部分をそれぞれ独立に且つ同時叉は略同時に
検出する複数の検出部と、複数の検出部から出力された
複数の検出信号を用いて所定の領域の形状に関する情報
を取得する演算部と、を備えることを特徴とする。

【０００７】このような構成を有する基体検査装置にお
いては、放射線発生源で発生した放射線が、放射線誘導
部により基体上の所定の領域に導かれて照射される。こ
れにより、放射線と基体上の物質とが相互作用して二次
放射線が発生する。そして、この二次放射線の異なる複
数の部分がそれぞれ独立に且つ同時叉は略同時に検出部
に検出される。よって、各検出部からの検出信号が略同
時に得られ、これらの検出信号から、複数のＳＥＭイメ
ージが一括して得られることとなる。そして、これらの
複数の検出信号を用いた演算処理（概念的には複数のＳ
ＥＭイメージの複合等に係る演算処理）により、基体上
の所定の領域の立体的な情報が取得される。

【０００８】また、このとき、各検出部を上記所定の領
域との距離が略等しくなるように配置すると好ましく、
更には、各検出部と上記所定の領域との距離を、各検出
部における二次放射線の検出感度が過度に低下しない程
度となるように配置すると一層好ましい。こうすれば、
各検出部へ入射する二次放射線の強度を略同等とするこ
とができ、取得した画像（ＳＥＭイメージ）の画質が均
一化され易くなり、更には、それらの二次放射線の強度
が十分に高められて画像がより明瞭化され得る。この場
合、検出効率の補正等が不要となり得る。

【０００９】なお、本発明における「放射線」とは、Ｊ
ＩＳ Ｚ ４００５に規定されるものであり、具体的に
は、（１）周波数叉は発生源で決められる電磁放射線、
例えば、ＲＦ波、赤外線、可視光線、紫外線、Ｘ線、ガ
ンマ線等、及び（２）粒子叉は発生源で決められる粒子
放射線、例えば、アルファ線、ベータ線、電子線、中性
子線等を示す。また、本発明における「二次放射線」と
は、「放射線」とこの「照射線」が照射された領域にあ
る物質との相互作用によって基体から放出される放射線
を示し、この放射線は上述した「放射線」と同様であ
る。

【００１０】また、各検出部は、二次放射線の入射によ
り電子が放出される少なくとも一つの電子増倍器を有す
る有感部と、その電子が収集叉は捕集される電極部と、
を有するものであると好適である。

【００１１】こうすれば、二次放射線が有感部に入射す
ると、有感部において電子が放出され、この電子が電子
増倍器により十分に増倍されて電極部に収集叉は捕集さ
れる。これにより、基体上の所定の領域から発生する二
次放射線が微小であっても、十分な検出感度が実現され
得る。また、複数の電子増倍器を備える場合には、検出
感度を更に向上でき、二次放射線の入射位置検出をも行
ない得る。また、有感部に対応する電極部において独立
に電荷収集が行われるので、各検出部で検出される異な
る二次放射線の弁別性が高められる。

【００１２】なお、このような有感部を構成するものと
しては、電子増倍管、マイクロチャネルプレート（Micr
o-Channel Plate；以下、「ＭＣＰ」という）、ＣＣＤ
（Charge coupled devise）、シンチレータと光電子増
倍管（Photomultiplier）叉はフォトダイオード等とを
組み合わせたもの、等が挙げられる。また、ＭＣＰを用
いた場合には、画像増強管（Image Intensifier；Ｉ．
Ｉ)を後段に設置してもよい。

【００１３】このようなＭＣＰ、ＣＣＤ、叉は、ＭＣＰ
及びＩ．Ｉを用いると、二次放射線の入射位置検出を行
う際の位置分解能の向上に優位であり、特にＭＣＰは、
例えばガラスマトリックスに微細径の電子増倍管が複数
設けられており、高感度且つ取扱性にも優れた検出部を
実現し得る。さらに、シンチレータのみを有感部として
用いた場合には、このシンチレータに光学的に接続され
た光ファイバを介して光子を導出してもよく、シンチレ
ーションファイバを用いて上記光ファイバの機能を兼用
してもよい。

【００１４】さらに、複数の有感部が集合して叉は一体
に構成されており、各有感部に対向する各電極部がそれ
ぞれ独立して設けられたものであると好ましい。こうす
れば、各電極が電気的に分割されるので、有感部が一体
化されたものでも、実質的に複数の検出部が構成され
る。この場合、電極部を適宜の数量設ければ、任意の数
の検出部を簡易に形成できる利点がある。しかも、各検
出部が互いに近接して配置されるので、それらの検出部
からの検出信号に基づいて得られるＳＥＭイメージ等の
画像の均一化が一層図られる。

【００１５】またさらに、上記の各有感部が、単一のＭ
ＣＰが仮想的に分割された各部位から成るものであると
有用である。上述の如く、ＭＣＰは、例えばガラスマト
リックスに微細径の電子増倍管が二次元的に複数設けら
れた構成を有しており、平板状叉は円盤状に成形され易
い。よって、電極部を対向配置させ易く、これにより、
複数の検出部への仮想的な分割を平易に実現し得る。

【００１６】さらにまた、複数の検出部が放射線の出射
軸叉は光軸の周囲に、より好ましくは出射軸叉は光軸の
周囲に且つ近傍に、略環状に配置されて成るとより好適
である。こうすることにより、複数の検出部は、基体に
向けて出射される（導かれる）放射線の影響を殆ど叉は
全く受けることがない。また、複数の検出部が、放射線
が照射される所定の領域のより近傍に且つ集合して配置
され得る。さらに、各検出部と基体上の所定の領域との
距離を同等にし易い。これらのことにより、各検出部に
対する幾何学的効率が実質的に等しくされ易くなると共
に、検出効率が十分に高められ得る。しかも、複数の検
出部の設置スペースを削減できる点からも好ましい。

【００１７】また、本発明による基体検査方法は、本発
明の基体検査装置を用いて有効に実施される方法であ
り、放射線を基体上の所定の領域に照射する照射工程
と、所定の領域から出射される二次放射線のうち異なる
複数の部分をそれぞれ独立に且つ同時叉は略同時に検出
する検出工程と、二次放射線の複数の部分に応じた複数
の検出信号を用いて所定の領域の形状に関する情報を取
得する演算工程と、を備えることを特徴とする。

【００１８】加えて、上記の演算工程においては、
（Ａ）複数の検出信号のうち最大の信号強度を選択する
演算、叉は、（Ｂ）複数の検出信号から選択される任意
の二つの検出信号の差の絶対値を求める演算を実施し、
この演算の結果に基づいて上記の所定の領域の形状に関
する情報を取得することが望ましい。このような（Ａ）
叉は（Ｂ）の演算を実施すると、基体上の所定の領域に
凹部叉は凸部のように立体的な形状を有する部位がある
ときに、その部位のエッジ等の縁部が強調されたＳＥＭ
イメージが得られる。特に、（Ｂ）の演算では、バック
グラウンドを顕著に軽減でき、ＳＥＭイメージの鮮明さ
や明瞭さが向上される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る基体検査装置
及び基体検査方法の好適な実施形態について添付図面を
参照しながら詳細に説明する。なお、同一の要素には同
一の符号を用い、重複する説明を省略する。また、上下
左右等の位置関係は、特に断りのない限り、図面に示す
位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率
は図示の比率に限られるものではない。

【００２０】図１は、本発明による基体検査装置の好適
な一実施形態の構成を模式的に示す概略断面図である。
ＳＥＭ装置１（基体検査装置）は、真空容器である筐体
２の内部に、電子ビームＥ（放射線）の発生源であるシ
ョットキエミッタ等の電子源３（放射線発生源）と、検
査試料である半導体ウエハＷ（基体）が載置されるステ
ージ１１（基体支持部）とを備えるものである。このス
テージ１１には図示しない駆動機構が備えられており、
これにより、ステージ１１に載置された半導体ウエハＷ
が図示水平方向に移動且つ停止され、所望の検査領域に
電子ビームＥが照射される。なお、この半導体ウエハＷ
は、チャック等の固着方法によりステージ１１上に固定
される。

【００２１】また、電子源３とステージ１１との間に
は、電子源３から発生する電子を電子ビームＥとして半
導体ウエハＷ上の所定の領域に導く電子線誘導部５（放
射線誘導部）が設けられている。この電子線誘導部５
は、電子ビームＥを半導体ウエハＷに向かって加速させ
る陽極５１、及びアパーチャを兼ねる最終段電極である
陽極５２と備えている。さらに、この電子線誘導部５に
は、陽極５２を通過した電子ビームＥの光路の周囲に配
置された略筒状を成すリニアチューブ６１と、このリニ
アチューブ６１の側壁の周囲叉は側周面上に多段に設け
られたアライメントコイル６２と、アライメントコイル
６２の側方の周囲に設けられたコンデンサコイル６３と
が設けられている。

【００２２】また、電子線誘導部５は、リニアチューブ
６１の下方に設置され且つリニアチューブ６１内を通過
した電子ビームＥを更に集束叉は偏向させる磁場レンズ
７及び静電レンズ８を有している。このように構成され
た電子線誘導部５により、電子源３から発生した電子ビ
ームＥが半導体ウエハＷ上の所定の領域に照射されると
共に走査される。

【００２３】また、リニアチューブ６１と磁場レンズ７
との間には、電子ビームＥが通過可能な中空部を有する
略環状の電子線検出部１０が設置されている。この電子
線検出部１０は、円環状のＭＣＰ１５（有感部）の一方
面１５ａに対向して、半円環状を成す二つの電極板１７
ａ，１７ｂ（電極部）が略平行に配置されたものであ
る。さらに、これらの電極板１７ａ，１７ｂには、高圧
電源１９が接続されている。このように、電極板１７
ａ，１７ｂは、単一のＭＣＰ１５に対して独立に且つ電
気的に分割されて設けられている。

【００２４】また、電極板１７ａ，１７ｂは、略同面積
を有しており、このような電極板１７ａ，１７ｂの配置
により、単一のＭＣＰ１５が、略相似な形状を有する二
つの有感部１６ａ，１６ｂに仮想的に分割されている。
すなわち、有感部１６ａ及び電極板１７ａ、並びに、有
感部１６ｂ及び電極板１７ｂにより、電子線検出部１０
に二つの検出部が構成されている。

【００２５】さらに、電極板１７ａ，１７ｂは、ケーブ
ル１８ａ，１８ｂを介して、例えば、プリアンプ、リニ
アアンプ、ＡＤコンバータ、マルチチャネルアナライザ
ー等を有する回路系９０に接続されている。この回路系
９０は、ディスプレイ、プリンタ等の表示装置９５が接
続された演算部９に接続されており、演算部９に備わる
ＣＰＵ９１には、回路系９０で波形整形等が行われた電
極板１７ａ，１７ｂからの検出信号が入力インターフェ
イス９２を介して入力される。またさらに、演算部９で
は、これらの入力信号を用いた後述する所定の演算処理
が行なわれ、その処理信号が出力インターフェイス９３
を介して表示装置９５へ出力されるようになっている。

【００２６】このように構成されたＳＥＭ装置１を用い
た本発明による基体検査方法の一例について説明する。
まず、半導体ウエハＷをＳＥＭ装置１の筐体２内へ搬入
し、ステージ１１上に載置した後、真空ポンプ（図示せ
ず）により筐体２内の圧力が所定の圧力となるように筐
体２の内部を減圧する。次に、ステージ１１を移動し
て、半導体ウエハＷ上の観察対象領域が所望の位置とな
るように半導体ウエハＷの位置決めを行なう。

【００２７】次いで、電子源３から電子を発生させ、陽
極５１，５２で加速且つコリメートして電子ビームＥと
し、これをリニアチューブ６１内へ導入する。さらに、
コンデンサコイル６３により電子ビームＥを全体として
集束させると共に、複数のアライメントコイル６２によ
り電子ビームＥの光路調整、偏向、ビーム形状の修正等
を行なう。

【００２８】ここで、図２は、図１におけるＳＥＭ装置
１及び半導体ウエハＷのそれぞれの一部を示す模式図
（一部斜視）であり、電子ビームＥの照射によって半導
体ウエハＷから放出された二次電子線Ｓａ，Ｓｂ（二次
放射線）が電子線検出部１０に入射している状態を示す
図でもある。なお、図２には、磁場レンズ７及び静電レ
ンズ８をまとめて示した。

【００２９】アライメントコイル６２により光路調整
（出射軸調整）等が行われた電子ビームＥは、電子線検
出部１０の中空部の略中心部を通過する。換言すれば、
電子線検出部１０は、電子ビームＥの光軸、つまり出射
軸と略同軸状に配置されており、有感部１６ａ，１６ｂ
は、この光軸に対して略対称に配設されている。

【００３０】次いで、電子線検出部１０を通過した電子
ビームＥを磁場レンズ７及び静電レンズ８により更に集
束し、観察対象領域へその電子ビームＥを照射する（図
１参照；照射工程）。このとき、静電レンズ８等を調節
して電子ビームＥを微小幅で走査させると共に、観察対
象領域（例えば、図２に示すＡｌ配線部Ｌを含む領域）
から二次電子線を放出させる。このように生じた二次電
子線のうちの異なる一部、例えば、図２における二次電
子線Ｓａ，Ｓｂは、磁場レンズ７及び静電レンズ８によ
って形成された静電場（例えば、８ｋＶ）で加速され、
さらに、磁場によって偏向等が行われた後、ＭＣＰ１５
上に仮想的に分割形成された有感部１６ａ，１６ｂにそ
れぞれ入射する。

【００３１】また、ＭＣＰ１５は、筒状の電子増倍器が
複数設けられた無機部材から成っており、有感部１６
ａ，１６ｂに入射した二次電子線Ｓａ，Ｓｂは、有感部
１６ａ，１６ｂ内の複数の電子増倍器でそれぞれ増倍さ
れる。このような電子増倍は、電極板１７ａ，１７ｂに
正電位を印加することによって有効に行なわれる。ま
た、この正電位により、増倍された各々の増倍電子（二
次電子）を電極板１７ａ，１７ｂに入射させて補集する
（検出工程）。このように電極板１７ａ，１７ｂに補集
された電子は、それらの各電荷量に応じた電気信号、具
体的には電圧信号、電流信号、叉は、それらの複合信号
として、ケーブル１８ａ，１８ｂを通して回路系９０へ
出力される。

【００３２】回路系９０では、必要に応じて電気信号の
整形、増幅等の処理が行われ、その処理信号が二次電子
線Ｓａ，Ｓｂの検出信号として出力され、それらの検出
信号が入力インターフェイス９２を介して演算部９のＣ
ＰＵ９１に入力される。次いで、演算部９において、こ
れらの検出信号を用いた所定の処理演算が実施される。
以下に、その処理演算について、図２、図３（Ａ）〜
（Ｃ）及び図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。

【００３３】図３（Ａ）は、図２に示す半導体ウエハＷ
のＡｌ配線部Ｌを含む一部を模式的に示す断面図であ
り、図３（Ｂ）及び（Ｃ）は、図３（Ａ）に示す半導体
ウエハＷ上に電子ビームＥをＡｌ配線部Ｌの延在方向と
交差する方向に走査したときに得られる二次電子線Ｓ
ａ，Ｓｂの検出信号の変化をそれぞれ模式的に示すグラ
フである。なお、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すグラフの
横軸は、上記の交差する方向に沿う位置を、縦軸は上記
の検出信号の強度を表し、「Ａ．Ｕ．」は任意単位（Ar
bitrary Unit）であることを示す。

【００３４】このような電子ビームＥの走査を行なう
と、ＣＰＵ９１において各走査位置における検出信号の
強度が算出される。有感部１６ａは、Ａｌ配線部Ｌのエ
ッジ部Ｌａとの距離が、同エッジ部Ｌｂとの距離よりも
短い。逆に、有感部１６ｂは、エッジ部Ｌｂとの距離
が、エッジ部Ｌａとの距離よりも短い。よって、有感部
１６ａ，１６ｂに入射した二次電子線Ｓａ，Ｓｂの検出
信号の強度は、それぞれ図３（Ｂ）及び（Ｃ）のように
変化する。つまり、二次電子線Ｓａの検出信号強度は、
エッジ部Ｌａに対応する位置Ｐａにおける方が、エッジ
部Ｌｂに対応する位置Ｐｂにおける値よりも大きい。ま
た、二次電子線Ｓｂについては、その逆となる。

【００３５】また、図２に示す各部材の配置では、電子
線検出部１０がＡｌ配線部Ｌの幅員方向の中心部と同軸
上に設けられると共に、Ａｌ配線部Ｌの断面が良好な矩
形状を成している。よって、有感部１６ａ，１６ｂが軸
対称に配置されることと相まって、図３（Ａ）及び
（Ｂ）にそれぞれ示す曲線Ｓ_R，Ｓ_Lの形状は、Ａｌ配線
部Ｌに有意な欠陥等がなければ、略左右対称となる。す
なわち、信号強度の変化度合叉はその傾向が略同等とな
る。そして、演算部９のＣＰＵ９１では、得られた検出
信号の強度データを、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示す位置
情報に関連させて、例えば以下のように演算処理する
（演算工程）。

【００３６】図４（Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示すＣＰＵ
９１においてそれぞれ下記式（１）〜（３）； Ｓ（Ｌ＋Ｒ）＝Ｓ（Ｌ）＋Ｓ（Ｒ） …（１） Ｓｍax（Ｌ，Ｒ）＝ｍａｘ（Ｓ（Ｌ），Ｓ（Ｒ）） …（２） Ａｂｓ（Ｓ（Ｌ−Ｒ））＝｜Ｓ（Ｌ）−Ｓ（Ｒ）｜ …（３） で表される演算を行なった結果の一例を示すグラフであ
る。

【００３７】ここで、式中、Ｓ（Ｒ）及びＳ（Ｌ）は、
それぞれ電極板１７ａで補集された二次電子線Ｓａ由来
の検出信号強度、及び、電極板１７ｂで補集された二次
電子線Ｓｂ由来の検出信号強度を示す。また、各式の左
辺は関数を示し、（Ｌ＋Ｒ）は加算を、ｍａｘ（Ｌ＋
Ｒ）は最大値を選択することを、（Ｌ−Ｒ）は減算を、
Ａｂｓは絶対値を求めることを示す。なお、図中の曲線
Ａ，Ｂ，Ｃは、上記各演算の結果として得られる信号強
度の走査位置に対する変化を示す。

【００３８】式（１）で表される演算を行なった場合、
言わばいずれの検出信号も取捨されることなく用いら
れ、図４（Ａ）の曲線Ａに示すように、信号強度は全体
的に大きくなる。この曲線Ａに示す信号強度の変化から
得られるＳＥＭイメージは、Ａｌ配線部Ｌを人が目視で
観察したときに認識される自然な印象を与えるイメージ
となる傾向にある。

【００３９】一方、式（２）で表される演算によると、
図４（Ｂ）の曲線Ｂに示す如く、図３（Ａ）に示すエッ
ジ部Ｌａ，Ｌｂに対応する信号の相対強度が、図４
（Ａ）に示す曲線Ａに比して大きくなる傾向にある。こ
の曲線Ｂに示す信号強度の変化から得られるＳＥＭイメ
ージは、Ａｌ配線部Ｌの各エッジ部Ｌａ，Ｌｂが強調さ
れたものとなる。

【００４０】他方、式（３）表される演算を行なえば、
図４（Ｃ）の曲線Ｃに示す如く、エッジ部Ｌａ，Ｌｂに
対応する相対的な信号強度が更に増大し、且つ、バック
グラウンドレベルを十分に低減できる。この曲線Ｃに示
す信号強度の変化から得られるＳＥＭイメージは、Ａｌ
配線部Ｌの各エッジ部Ｌａ，Ｌｂがより強調され、しか
も一層明瞭な或いは鮮明なイメージとなり得る。

【００４１】上述のように構成されたＳＥＭ装置１及び
これを用いた本発明による基体検査方法によれば、電子
源３で発生した電子が電子ビームＥとして半導体ウエハ
Ｗ上の所定の領域に照射されて二次電子線が発生し、こ
の二次電子線の異なる２つの部分、つまり二次電子線Ｓ
ａ，Ｓｂを、有感部１６ａ及び電極板１７ａ、並びに、
有感部１６ｂ及び電極板１７ｂから構成される２つの検
出部によって独立に検出する。

【００４２】そして、これらの二次電子線Ｓａ，Ｓｂ由
来の検出信号を用いて演算処理することにより、所定の
領域の立体的な形状の情報を取得できる。このとき、二
次電子線Ｓａ，Ｓｂの検出を略同時に行うので、同一の
所定の領域に対する二つのＳＥＭイメージが一括で取得
される。よって、その所定の領域の立体的な形状情報を
取得するための所用時間を十分に短縮できる。したがっ
て、従来のＤＲ-ＳＥＭ装置及び方法を用いた場合に比
して、検査における処理時間を格段に短縮できる。その
結果、検査全体のスループットを十分に向上することが
可能となる。

【００４３】また、有感部１６ａ，１６ｂが、半導体ウ
エハＷ上の所定の領域、具体的にはＡｌ配線部Ｌとの距
離がそれぞれ略等しくなるように配置されるので、有感
部１６ａ，１６ｂへ入射する二次電子線Ｓａ，Ｓｂの幾
何学的効率が略同等とされる。よって、有感部１６ａ，
１６ｂと観察対象領域との距離が異なる場合に必要な検
出効率の補正等を行わなくても、取得したＳＥＭイメー
ジ等の画質を均一化叉は均質化できる。しかも、そのよ
うな補正を要しないので、処理時間の増大を抑制できる
と共に、補正に必要な補正用回路、ソフトウェア等が不
要であり、装置構成を簡略化できる。

【００４４】さらに、電子線検出部１０の有感部１６
ａ，１６ｂは、単一のＭＣＰ１５が仮想的に分割した各
部位から成るので、両者が極めて近接して配置される。
よって、有感部１６ａ，１６ｂへ入射する二次電子線Ｓ
ａ，Ｓｂの幾何学的効率をより等しくでき、取得される
ＳＥＭイメージ等の画質を一層均一化叉は均質化でき
る。

【００４５】またさらに、電子線検出部１０が略環状を
成し、その中空部を電子ビームＥが通過するように配置
されるので、半導体ウエハＷ上の観察領域、つまり、二
次電子線Ｓａ，Ｓｂが出射される部位と、有感部１６
ａ，１６ｂとの距離が十分に短くされる。よって、二次
電子線Ｓａ，Ｓｂの検出効率を十分に高めることがで
き、これにより、得られるＳＥＭイメージ等の画像をよ
り明瞭なものとできる。

【００４６】さらにまた、電子線検出部１０が略環状を
成し、その中空部を電子ビームＥが通過するように配置
されるので、電子線検出部１０の設置スペースの増大を
有効に防止できる。よって、ＳＥＭ装置１の小型化を図
ることができ、ＳＥＭ装置１の設置スペースを削減可能
である。

【００４７】また、電子線検出部１０の有感部１６ａ，
１６ｂとして、複数の電子増倍管が形成されたＭＣＰ１
５を仮想的に分割した各部位を用いているので、二次電
子線Ｓａ，Ｓｂが十分に増倍された検出信号が得られ
る。よって、二次電子線Ｓａ，Ｓｂが微小であっても、
二次電子線の弁別性が高められ、十分な明瞭度及び解像
度を有するＳＥＭイメージを取得できる。その結果、観
察領域の検査性能、例えば分解能、欠陥等が存在する場
合の識別判定性を向上できる。

【００４８】加えて、演算部９において、二次電子線Ｓ
ａ，Ｓｂ由来の検出信号に対して、式（２）叉は式
（３）で表される演算を行うと、Ａｌ配線部Ｌのエッジ
部Ｌａ，Ｌｂが強調された画像を取得できる。よって、
断面凸状を成すＡｌ配線部Ｌの識別性が向上され、欠陥
等が存在する場合の欠陥判定性及び確度若しくは精度を
改善できる利点がある。特に、式（３）で表される演算
を行うと、Ａｌ配線部Ｌのエッジ部Ｌａ，Ｌｂが一層強
調され、且つ、バックグラウンドレベルを有意に低減で
きる。したがって、取得画像がより明瞭化され、これに
よりＡｌ配線部Ｌの形状識別性がより向上される。その
結果、欠陥等が存在する場合の欠陥判定性及び確度若し
くは精度を更に改善できる。

【００４９】図５（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明による基
体検査装置の他の実施形態の一部である検出部を模式的
に示す斜視図である。図５（Ａ）に示す検出部は、単一
のＭＣＰ１５に対向して、略同面積を有する三つの電極
板２０ａ，２０ｂ，２０ｃが設けられたものである。こ
れにより、ＭＣＰ１５が略相似形を成す三つの有感部２
１ａ，２１ｂ，２１ｃに仮想的に分割され、その結果、
三つの検出部が構成される。

【００５０】また、図５（Ｂ）に示す検出部は、単一の
ＭＣＰ１５に対向して、略同面積を有する四つの電極板
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが設けられたものであ
る。これにより、ＭＣＰ１５が略相似形を成す四つの有
感部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄに仮想的に分割さ
れ、その結果、四つの検出部が構成される。

【００５１】このようにすれば、観察対象領域を三つ叉
は四つの方向から同時叉は略同時に観察叉は検査できる
ので、処理時間の増大を招くことなく、その領域の形状
に関する情報量を増大でき、検査精度をより高めること
ができる。また、このようにＭＣＰ１５の仮想的な分割
数の増大により感度の低下が懸念されるが、ＭＣＰ１５
の厚みを増大し叉はＭＣＰ１５に形成される電子増倍管
の数量を増大することにより、このような感度低下を十
分に補償可能である。さらに、電子ビームＥの走査回数
を低減できるので、更なる検査時間の短縮が達成され、
検査におけるスループットを一層向上できる。

【００５２】なお、上述した各実施形態においては、Ｍ
ＣＰ１５の仮想的な分割数、すなわち電極板の数量は複
数であれば特に限定されず、五つ以上であってもよい。
ＭＣＰ１５の代わりに、電子線に感度を有する他の有感
部を用いてもよく、例えば、先に述べたように、電子増
倍管、ＣＣＤ、シンチレータと光電子増倍管叉はフォト
ダイオードとを組み合わせたもの、等を用いてもよい。
さらに、ＭＣＰ１５の後段に画像増強管を設置してもよ
い。

【００５３】また、電極板１７ａ，１７ｂに代えて、複
数のピン状の電極を配置してもよい。このとき、各ピン
状電極への高電圧の印加を制御すれば、電極の仮想的な
分割数、ひいては検出部の仮想的な分割数を平易に所望
の値とすることができる。またさらに、シンチレータの
みを有感部として用いた場合には、このシンチレータに
光学的に接続された光ファイバを介して光子を導出して
もよく、シンチレーションファイバを用いてその光ファ
イバの機能を兼用してもよい。

【００５４】さらにまた、回路系９０の一部叉は全部は
必ずしも必要ではなく、インターフェイス９２が回路系
９０の機能を有していても構わず、或いは、演算部９１
が、回路系９０の少なくとも一部と同等の機能、例え
ば、電気信号積分、計数、マルチチャネルアナライジン
グ（波高分析）等の機能を有する処理プログラムを格納
する記憶媒体部を兼ねてもよい。

【００５５】またさらに、演算部９で実施される演算と
しては、式（１）〜（３）で表される演算に限られず、
例えば所定の重み付けを行なうようにしてもよい。こう
すれば、観察領域の形状をより強調することも可能であ
る。さらにまた、これらの各種演算を適宜選択して、叉
は、複数組み合わせて実施してもよい。また、本発明に
よる基体検査装置及び方法は、ＤＲ−ＳＥＭ装置以外、
叉は、一般的なＳＥＭ装置以外にも適用可能である。さ
らに、放射線及び二次放射線としては、電子線に限定さ
れない。また、基体は、半導体ウエハＷに限定されず、
他の基体としては、例えば液晶装置が形成される基板等
を例示できる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の基体検査
装置及び方法によれば、基体上の観察領域叉は検査領域
の立体的な情報を十分に取得できる。また、その際に、
処理時間を短縮でき、これにより基体の観察叉は検査に
おけるスループットを向上できると共に、得られる画像
及び検査性能の改善を図ることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による基体検査装置の好適な一実施形態
の構成を模式的に示す概略断面図である。

【図２】図１におけるＳＥＭ装置及び半導体ウエハのそ
れぞれの一部を示す模式図（一部斜視）である。

【図３】図３（Ａ）は、図２に示す半導体ウエハの一部
を模式的に示す断面図であり、図３（Ｂ）及び（Ｃ）
は、図３（Ａ）に示す半導体ウエハ上に電子ビームを走
査したときに得られる二次電子線の検出信号の変化をそ
れぞれ模式的に示すグラフである。

【図４】図４（Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示すＣＰＵにお
いてそれぞれ所定の演算を行なった結果の一例を示すグ
ラフである。

【図５】図５（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明による基体検
査装置の他の実施形態の一部である検出部を模式的に示
す斜視図である。

【符号の説明】

１…ＳＥＭ装置（基体検査装置）、３…電子源（放射線
発生源）、５…電子線誘導部（放射線誘導部）、９…演
算部、１０…電子線検出部、１１…ステージ（基体支持
部）、１５…ＭＣＰ、１６ａ，１６ｂ，２１ａ，２１
ｂ，２１ｃ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ…有感部
（検出部）、１７ａ，１７ｂ，２０ａ，２０ｂ，２０
ｃ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ…電極板（検出
部）、Ｅ…電子ビーム（放射線）、Ｓａ，Ｓｂ…二次放
射線（二次電子線）、Ｗ…半導体ウエハ（基体）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 恒岡 正年 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 小河 慶子 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 Ｆターム(参考） 2G001 AA03 BA07 CA03 DA01 DA02 DA06 DA09 DA10 GA04 JA02 JA14 KA03 LA11 MA05 PA07 PA11 QA03 5C033 NN01 NP05 NP06 UU04 UU05

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体上に放射線を照射して該基体の観察
   叉は検査を行なう基体検査装置であって、 前記放射線を発生する放射線発生源と、 前記基体を支持する基体支持部と、 前記放射線の少なくとも一部を前記放射線発生源から前
   記基体支持部により支持された前記基体上の所定の領域
   へ導く放射線誘導部と、 前記放射線の周囲に配置され、前記放射線が照射された
   前記所定の領域から出射される二次放射線のうち異なる
   複数の部分をそれぞれ独立に且つ略同時に検出する複数
   の検出部と、 前記複数の検出部から出力された複数の検出信号を用い
   て前記所定の領域の形状に関する情報を取得する演算部
   と、を備えることを特徴とする基体検査装置。
2. 【請求項２】 前記各検出部は、前記二次放射線の入射
   により電子が放出される少なくとも一つの電子増倍器を
   有する有感部と、該電子が収集される電極部とを有する
   ものである、ことを特徴とする請求項１記載の基体検査
   装置。
3. 【請求項３】 前記複数の有感部が集合して叉は一体に
   構成されており、該各有感部に対向する前記各電極部が
   それぞれ独立して設けられたものである、ことを特徴と
   する請求項２記載の基体検査装置。
4. 【請求項４】 前記各有感部は、単一のマイクロチャネ
   ルプレートが仮想的に分割された各部位から成るもので
   ある、ことを特徴とする請求項２叉は３に記載の基体検
   査装置。
5. 【請求項５】 前記複数の検出部が前記放射線の出射軸
   の周囲に略環状に配置されて成る、ことを特徴とする請
   求項１〜４のいずれか一項に記載の基体検査装置。
6. 【請求項６】 基体上に放射線を照射して該基体の観察
   叉は検査を行なう基体検査方法であって、 前記放射線を、前記基体上の所定の領域に照射する照射
   工程と、 前記所定の領域から出射される二次放射線のうち異なる
   複数の部分をそれぞれ独立に且つ略同時に検出する検出
   工程と、 前記二次放射線の複数の部分に応じた複数の検出信号を
   用いて前記所定の領域の形状に関する情報を取得する演
   算工程と、を備えることを特徴とする基体検査方法。
7. 【請求項７】 前記演算工程においては、前記複数の検
   出信号のうち最大の信号強度を選択する演算、叉は、該
   複数の検出信号から選択される任意の二つの検出信号の
   差の絶対値を求める演算を実施し、該演算の結果に基づ
   いて前記所定の領域の形状に関する情報を取得する、こ
   とを特徴とする請求項６記載の基体検査方法。