JP2002216698A

JP2002216698A - ウエハの欠陥検査装置及び該装置を用いたデバイス製造方法

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Publication number: JP2002216698A
Application number: JP2001010341A
Authority: JP
Inventors: Ichirota Nagahama; 一郎太長濱; Yuichiro Yamazaki; 裕一郎山崎; Toru Satake; 徹佐竹; Masaki Hatakeyama; 雅規畠山; Kenji Watanabe; 賢治渡辺
Original assignee: Ebara Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Ebara Corp; Toshiba Corp
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2002-08-02
Anticipated expiration: 2021-01-18
Also published as: JP3711244B2

Abstract

(57)【要約】【課題】欠陥検査時の電子ビーム照射によって生じるウ
エハ帯電に基づく、画像歪み、ぼやけ等を低減する。【解決手段】参照用電子銃４によってウエハ２に電子ビ
ームが照射され、該照射によって生じるウエハの帯電電
位を基板電位測定器８が測定する。基板電位は加速電圧
コントローラ７に供給され、該コントローラ７は、基板
電位と加速電圧との関係を表す関数テーブルに基づい
て、基板電位が０となる加速電圧を設定し、検査用電子
銃３及び参照用電子銃４は、加速電圧源５及び６によ
り、この設定された加速電圧で駆動される。これによ
り、ウエハ８の基板電位は約０Ｖに保持され、よって、
ウエハ８からの２次電子放出係数が約１に保持されるの
で、２次電子増倍管９、ラインセンサ１０、画像処理装
置１１を介してモニタ装置１２に表示される画像の歪
み、ぼやけ等が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、半導体デバイスの加工状
態の評価技術に関し、より詳細には、本発明は、各種工
程で加工される半導体デバイスのウエハ又はマスクの欠
陥を高スループット及び高信頼性で検出するための欠陥
検査装置、及び該装置を用いた半導体デバイス製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体デバイスの製造プロセスに
おいて、加工されたウエハ上の微細パターンの欠陥等を
電子ビーム装置を用いて検査する場合、電子銃から放出
される電子ビームすなわち荷電粒子ビームを細く絞り、
該電子ビームでウエハ表面を走査し、これにより生成さ
れる2次電子ビームに基づいてウエハ表面の画像データ
を作成し、該画像データを標準パターン画像データと比
較して、傷等の欠陥の検査を行っている。このような欠
陥検査方式を、ＳＥＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）方式と称している。欠
陥には、傷だけではなく、レジストを塗布したウエハ上
に描画された微細パターンの精密性及びマスクの精密性
等も含まれる。例えば、同様な手法で得られた画像デー
タに基づいて、微細パターンの線幅の測定を行うことに
より、線幅欠陥を検査することもできる。さらに、この
ようにして得られた画像データをモニタ装置に表示し
て、欠陥レビューすなわち人間の目で欠陥を検査するこ
ともできる。

【０００３】

【発明が解決すべき課題】このような従来例のウエハの
欠陥検査装置においては、例えばスポット径が０．１μ
ｍ程度の電子ビームをウエハ上に照射し、電子ビームを
ウエハ上でスキャンニングしており、該電子ビーム照射
によってウエハに電荷がチャージアップすなわち帯電さ
れる。このような帯電は、２次電子放出係数が１以外の
値となっていることにより、表面に電荷が残るために生
じる現象である。このような帯電が生じると、帯電によ
る電位によって照射ビームが曲げられるため、画像の歪
み及びぼけが生じ、また、最小０．１μｍ程度のライン
及びスペース・パターンによるモアレ模様（ｍｏｉｒｅ
ｆｒｉｎｇｅ）が発生する場合がある。さらに、ウエ
ハのエッジから放出される２次電子の強度が増大するこ
とに起因して、エッジ部分の検出信号の強度が増大し、
エッジ部分の画像に歪みが生じるという問題もある。さ
らにまた、ウエハから生じる２次電子の放出係数は、ウ
エハの基板材料及び配線材料によって異なり、これら材
料に応じて基板電位は＋及び−のいずれかの方向に帯電
する。基板電位が＋方向に帯電するか又は−方向に帯電
するかに応じて１次電子ビームが曲げられるので、ウエ
ハ表面の構造を適格に反映した画像が得られないという
問題点もある。

【０００４】本発明は、このような従来例の問題点を改
善するためになされたものであり、その目的は、ウエハ
の帯電によって生じる、画像歪み、ぼけ、モアレ模様の
発生、エッジ部分の信号強度の増大等が低減された画像
を得ることができるウエハの欠陥検査装置を提供するこ
とである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る、ウエハの欠陥を検査する欠陥検
査装置においては、ウエハの検査領域に１次電子ビーム
を照射する少なくとも１つの電子銃と、該電子銃からの
１次電子ビームが照射されたウエハ部分の基板電位を測
定する基板電位測定器と、基板電位測定器によって測定
された基板電位に基づき、電子銃への加速電圧あるいは
ウエハへのランディング電圧を変化させることにより、
ウエハからの２次電子放出効率を制御して、ウエハの帯
電による影響を低減又は相殺させる加速電圧コントロー
ラとを備えていることを特徴としている。なお、上記の
少なくとも１つの電子銃が、参照用電子銃及び検査用電
子銃の２つの電子銃である場合、基板電位測定器は、参
照用電子銃によって照射されたウエハ部分の基板電位を
測定するよう配置されている。また、１つの電子銃のみ
を用いる場合、基板電位参照と基板検査との両方に電子
銃を用いればよい。

【０００６】上記した本発明に係る欠陥検査装置におい
て、加速電圧コントローラはさらに、電子銃の加速電
圧あるいはウエハへのランディング電圧の変化に伴っ
て、電子銃に付随する１次電子ビームのレンズ系の連動
制御を行うことにより、１次電子ビームの焦点制御を行
い、かつ、ウエハに応じて、ウエハからの２次電子放出
効率が１近傍となるように、電子銃への初期の加速電圧
を選択するよう構成されていることが好ましい。また、
上記した本発明に係る欠陥検査装置において、好適に
は、電子銃から１次電子ビームを照射した後、基板電位
が飽和した状態で基板電位の測定が行えるよう、電子銃
と基板電位測定器とが所定の距離隔てて同一ライン上に
配置されており、加速電位コントローラはさらに、基板
電位の飽和までの時間が最短となるように、電子銃への
エミッション電流を制御可能に構成されている。

【０００７】さらに、上記した本発明に係る欠陥検査装
置において、該装置は、複数の１次電子ビームをウエハ
に照射する少なくとも１つの１次光学系と、ウエハから
放出される２次電子を少なくとも１つの検出器に導く少
なくとも１つの２次光学系とを備え、複数の１次電子ビ
ームは、相互に２次光学系の距離分解能より離間した位
置に照査されるよう制御されることが好ましい。本発明
はさらに、上記した欠陥検査装置を用いて、加工中又は
完成品のウエハの評価を行う半導体デバイス製造方法も
提供する。

【０００８】

【発明の実施の態様】まず、図1を参照して、本発明に
係る半導体デバイスのウエハの表面の欠陥を検出するた
めの欠陥検査装置の実施例を説明する。図１において、
１はＸ−Ｙステージ（以下、単に「ステージ」）、２は
ステージ１上に配置され検査試料であるウエハ、３及び
４はそれぞれ検査用及び参照用の電子ビームを放出する
検査用電子銃及び参照用電子銃であり、これら電子銃
は、所定の距離だけ離間して配置されている。５及び６
はそれぞれ、検査用電子銃３及び参照用電子銃４に加速
電圧Ｖacc及びエミッション電流Ａを供給する加速電圧
電源であり、７はこれら加速電圧源５及び６からの加速
電圧Ｖacc及びエミッション電流Ａを制御するための加
速電圧コントローラである。８は検査用電子銃３及び参
照用電子銃４の間に配置された基板電位測定器であり、
ウエハ２の表面から上方に離間して配置され、検出した
基板電位を加速電圧コントローラ７に供給する。９は検
査用電子銃３からの電子ビームによってウエハ２から放
出される２次電子ビームを増幅する２次電子増倍管、１
０はラインセンサ、１１は画像処理装置、１２はＣＲＴ
ディスプレイ等のモニタ装置である。１３、１４は電子
ビームの焦点を調整するための静電レンズである。

【０００９】図２は、ステージ１、ウエハ２の検査領
域、検査用電子銃３からの電子ビームＢ３及びその照射
スポットＳ３、参照用電子銃４からの電子ビームＢ４及
びその照射スポットＳ４、並びに、基板電位測定器８の
相対的位置関係を模式的に表したものであり、（ａ）は
上面図、（ｂ）は正面図を示している。

【００１０】図２から明らかなように、参照用電子銃
４、基板電位測定器８、及び検査用電子銃３は、この順
で、Ｘ方向すなわちライン方向に一列に配置され、これ
ら電子銃による電子ビームＢ３及びＢ４のビーム・スポ
ットＳ３及びＳ４が、同一ライン上に形成されるよう構
成されている。参照用電子銃４が最もスキャンニング開
始点に近く配置されている。また、これら電子ビームＢ
３及びＢ４はそれぞれ、ウエハ２に垂直に照射されるよ
う調整され、また、ビーム・スポットＳ３及びＳ４の間
は離間（光軸と光軸との間）されている。基板電位測定
器８は、所定の測定領域を有し、ウエハ２の表面から、
上方に離間して配置される。

【００１１】ステージ１は、検査用電子銃３からの電子
ビームＢ３がウエハ２の検査領域Ｄ（図２（ａ）参照）
の全面をラスタ・スキャンニングするように、ウエハ２
を載置した状態でＸ方向及びＹ方向に移動される。すな
わち、参照用電子銃４の電子ビームＢ４がウエハ２の検
査領域Ｄの検査開始点（−Ｘ_m，Ｙ_n）からＹ_nライン上
をＸ方向に順次走査し、その後を検査用電子銃３の電子
ビームＢ３が走査する。そして、電子ビームＢ３が点
（Ｘ_m，Ｙ_n）到達した時点で−Ｘ_mに戻るとともにＹ方
向に１ピッチ進行し、点（−Ｘ_m，Ｙ_n-1）からＹ_n-1ラ
イン上を走査し、同様にして、Ｙ_n-2ライン、Ｙ_n-3ライ
ン、……、−Ｙ_nライン上を走査し、検査領域Ｄの検査
終了点（Ｘ_m，−Ｙ_n）に検査用電子銃３の電子ビームＢ
３が到達した時点で、ステージ１の移動を停止させる。
この説明からも明らかなように、ステージ１は、Ｘ方向
に、検査領域ＤのＸ方向の距離（２Ｘ_m）に、Ｓ３とＳ
４との距離だけ加算した距離だけ移動することになる。

【００１２】加速電圧電源５及び６は、例えば最大１０
ＫＶ程度の加速電圧Ｖａｃｃで２００μＡ程度のエミッ
ション電流Ａを検査用電子銃３及び参照用電子銃４に供
給するよう構成され、これら加速電圧及びエミッション
電流は、加速電圧コントローラ７によって制御される。
このとき、電子銃のカソードに、−２０ＫＶの電圧が印
加され、ウエハに−１９．８ＫＶの電圧が印加される
と、ウエハのランディング電圧は、−１９．８ＫＶ−
（−２０ＫＶ）＝２００Ｖとなる。なお、加速電圧は電
子銃とグランドとの間の電圧であり、ランディング電圧
はウエハと電子銃との間の電圧である。検査用電子銃３
及び参照用電子銃４からの電子ビームＢ３及びＢ４が、
ウエハ２上に、適宜の直径のスポットを照射するよう、
静電レンズ１３、１４等の光学系が調整される。なお、
スポット径は、ＳＥＭ方式の欠陥検査装置においては、
０．１μｍ程度であり、写像投影型の欠陥検査装置であ
れば、数１００μｍ程度に調整される。

【００１３】加速電圧コントローラ７は、図３の（ａ）
に示すように、関数発生器７１及び加速電圧指令器７
２、エミッション電流指令器７３、及び初期値設定器７
４を備え、関数発生器７１は、電子ビームの照射によっ
て生じる帯電を最小にするために、図３の（ｂ）に示す
ような関数テーブルを備えている。すなわち、図３の
（ｃ）に示すように、電子銃とウエハとの間のランディ
ング電圧Ｖldが約２００Ｖのとき、基板からの２次電子
放出係数γが１となる。しかしながら、ランディング電
圧Ｖld＝２００Ｖの場合の電子ビームの照射によって基
板に帯電が生じると、図３の（ｂ）に示すように、ウエ
ハ材質に依存して、基板電位が上昇又は下降する。例え
ば、図３の（ｂ）の曲線ｆ１で示される特性のウエハ材
質を検査する場合、Ｖld＝２００Ｖのランディング電圧
となるような電圧を電子銃に供給すると、２次電子放出
係数γが１よりも大きく、基板電位Ｖsubが＋０．５Ｖ
になる。そこで、関数発生器７１は、基板電位測定器８
からの基板電位Ｖsubに応じて、基板電位が０となるよ
うな加速電圧を選択して、ランディング電圧Ｖld＝２０
０−ΔＶ＝１９０Ｖとなるようにする。これにより、２
次電子放出係数γを約１とすることができ、基板電位Ｖ
subをほぼ０とすることができる。基板電位Ｖsubが負で
ある場合には、関数発生器７１が、加速電圧を増大する
よう指示し、これにより、基板電位を０にすることがで
きる。

【００１４】したがって、本発明によれば、どのような
帯電特性を有するウエハであっても、その帯電を最小に
することができ、しかも、その際、ウエハ材質によって
相違する帯電特性を、欠陥検査前に測定する必要がな
い。加速電圧コントローラ７は、検査の初期段階におい
ては、初期値設定器７４に設定されたデータにもとづい
た加速電圧Ｖacc及びエミッション電流Ａをそれぞれ加
速電圧指令器７２及びエミッション電流指令器７３から
加速電圧電源５及び６に指令し、その後、基板電位測定
器８からの基板電位を表す信号を受け取ると、図３の
（ｃ）に示される関数テーブルに基づいて加速電圧Ｖac
cを決定し、その値を加速電圧指令器７２を介して加速
電圧電源５及び６に指令する。

【００１５】検査用電子銃３によって生成された電子ビ
ームによりウエハ８の検査領域Ｄから発生された２次電
子は、２次電子増倍管９よって増幅された後、ラインセ
ンサ１０によって検出され、該検出信号に基づいて画像
処理装置１１が画像を生成し、モニタ装置１２に表示す
る。これにより、オペレータがモニタ装置１２上に表示
された画像を監視して、ウエハに欠陥があるか否かを検
査することができる。また、必要に応じて、基準となる
画像と検査画像とを対応するピクセル毎に電子的に対比
することにより、ウエハの欠陥を自動的に検出するよう
構成することもできる。

【００１６】このような構成を有する欠陥検査装置にお
いて、ＤＲＡＭウエハの約１３０ｍｍｘ約１３０ｍｍの
検査領域の全面を検査する場合を一例として、具体的に
説明する。上記したように、検査用電子銃３、基板電位
測定器８、参照用電子銃４は、ステージ１上でウエハの
検査領域Ｄを走査するためのライン方向すなわちＸ方向
に沿って配置されている。参照用電子銃３及び検査用電
子銃４は、それぞれの光軸中心で１０ｍｍ隔てて設置さ
れており、またこれら電子銃３及び４からの電子ビーム
は、静電レンズ１３等のレンズ系により、ウエハ２の表
面に直径φ＝０．１μｍのスポット・ビームが生じるよ
う調整される。また、基板電位測定器８は、ウエハ２の
表面から１ｍｍ上方に設置され、３ｍｍｘ３ｍｍの測定
領域を有し、ウエハの基板電位を−５Ｖ〜＋５Ｖの範囲
で測定することができるものを使用する。なお、電子ビ
ーム照射の前後でそれぞれ電位を測定し、それらの電位
差を求めることにより、電子ビーム照射によるウエハの
帯電量を算出することもできる。

【００１７】欠陥検査が開始されると、加速電圧コント
ローラ７により、初期値設定器７４に設定されたデータ
に基づき、加速電圧電源５及び６に対して指令信号が供
給され、これにより、検査用電子銃３及び参照用電子銃
４に、初期の加速電圧Ｖacc＝２００Ｖ及びエミッショ
ン電流Ａ＝２００μＡを供給するよう設定がなされる。
なお、Ｖld＝２００Ｖは、図３の（ｂ）に示したよう
に、基板電位Ｖsubがほぼゼロの場合に２次電子放出係
数が１となる加速電圧の値である。それとともに、ステ
ージ１は、ラスタ・スキャンが開始され、該ラスタ・ス
キャンは、Ｘ方向すなわちライン方向に１０ｍｍ／ｓｅ
ｃのスキャン速度、Ｙ方向に５００μｍのスキャン幅、
２．５ＫＨｚの周波数で行う。これにより、ウエハ２の
検査領域Ｄのピクセル上には、まず、参照用電子銃４に
よって直径０．１μｍのビーム・スポットＳ４が順次形
成され、次いで、ビーム・スポットが形成されたピクセ
ル群が基板電位測定器８の下に到達した時点で、基板電
位測定器８よりその基板電位が測定される。

【００１８】このような条件で実機テストを行ったとこ
ろ、基板電位測定器８で測定された基板電位は、検査開
始時点から２〜３秒後に、＋０．５Ｖ程度となった。こ
の＋０．５Ｖの基板電位が加速電圧コントローラ７に供
給され、その結果、加速電圧電源５から検査用電子銃３
に供給されたランディング電圧Ｖldが、２００Ｖから１
９０Ｖに変化した。すなわち、基板電位０．５Ｖを相殺
するための加速電圧Ｖaccが１９０Ｖであることが、関
数発生器７１によって示され、その値が、加速電圧指令
器７３を介して、加速電圧電源５に指令された。その
後、加速電圧電源６から参照用電子銃４に供給された加
速電圧も１９０Ｖに変更される。

【００１９】参照用電子銃４への加速電圧の変化により
基板電位も変化するが、該基板電位の変化を加速電圧コ
ントローラ７にフィードバックし、このような動作を反
復実行することにより、基板電位を約０Ｖに収束させる
ことができる。上記した実機テストでは、上記動作を数
回繰り返しただけで、基板電位がほぼ０Ｖに収束した。
基板電位が収束した段階で加速電圧も一定値となり、こ
の加速電圧でウエハ２の残りの検査領域Ｄが検査され
る。必要に応じて、１つの検査領域Ｄに付き、数カ所で
加速電圧のフィードバック調整を行ってもよい。加速電
圧を基板電位を相殺又は低減するように調整した結果、
検査領域Ｄの電位はほぼ均一となったため、モニタ装置
１２に、歪み、ぼけ等が低減された画像を表示すること
ができた。

【００２０】このような検査装置において、参照用及び
検査用電子銃の初期の加速電圧Ｖaccを２次電子放出係
数γが１（図３の（ｃ）参照）となるように選択したこ
とにより、基板電位の電子ビーム照射による変動を押さ
えることができ、従って、加速電圧の増減の制御範囲を
狭めることができる。また、このような欠陥検査は、全
てのウエハについて実行してもよいが、同一材料等のウ
エハであればほぼ同一の帯電特性を示すため、１つのウ
エハについてサンプル検査を行い、その結果に基づいて
加速電圧を決定すれば、他の同一材料のウエハについて
は、加速電圧のフィードバック制御を行う必要がない。

【００２１】また、加速電圧の変化に伴って電子ビーム
の焦点位置が変化する。したがって、加速電圧の変化に
も拘わらず焦点位置がほぼ一定となるようにするため
に、加速電圧コントローラ７に、静電レンズ１３、１４
を調整する制御機能を持たせてもよい。さらに、検査用
電子銃３、基板電位測定器８、及び参照用電子銃４の配
置関係は、上記した同一ライン上の配列に限らず、任意
の配置関係でもよい。

【００２２】ただし、参照用電子銃４からの電子ビーム
の照射から、ウエハ２の基準電位は、ある傾きを持って
変化し、所定時間後に飽和する。これは、ウエハに形成
される浮遊容量に電荷がチャージされて基板電位が上昇
するためである。したがって、参照用の電子ビームを照
射してから最大すなわち飽和状態の基板電位になるま
で、基板電位の測定を行わないように、基板電位測定器
８の位置を決定することが必要である。一方、加速電圧
のフィードバック制御は、短時間で行うことが好まし
く、このため、基板電位が飽和するまでの時間を最短に
する必要がある。このような観点から、少なくとも基板
電位測定器８及び参照用電子銃４を同一ライン上に配置
し、しかも、基板電位が最大となる時点で基板電位を測
定するよう位置決めすることが好適である。検査用電子
銃３も基板電位測定器８及び参照電子銃４と同一ライン
にしかも近接して配置することにより、ステージ２の移
動範囲を最小とすることができる。

【００２３】また、基板電位の飽和時間は、ビーム照射
量すなわちエミッション電流によって変更されるので、
該飽和時間が最短となるように、加速電圧電源５及び６
からの初期のエミッション電流を、加速電圧コントロー
ラ７によって設定することが好ましい。上記した実施例
においては、検査用電子銃と参照用電子銃との２つの電
子銃を用いているが、検査用電子銃のみを用い、該電子
銃から照射される電子ビームによる帯電を基板電位測定
器８によって測定するよう構成してもよい。したがっ
て、電子銃を必ずしも２つ用いる必要がない。

【００２４】図４の（Ａ）は、本発明に係る一実施形態
の欠陥検出装置の光学系を示す概略図である。図４にお
いて、電子銃２１から放出された電子ビームは、コンデ
ンサ・レンズ２２によって集束されて、点２４において
クロスオーバを形成する。コンデンサ・レンズ２２の下
方には、複数の開口を有する第１のマルチ開口板２３が
配置され、これによって複数の１次電子ビームが形成さ
れる。形成された複数の１次電子ビームはそれぞれ、縮
小レンズ２５によって縮小されて３５に投影される。そ
して、点３５で合焦した後、対物レンズ２７によって試
料であるウエハ２８に合焦される。第１のマルチ開口板
２３からの複数の１次電子ビームは、縮小レンズ２５と
対物レンズ２７との間に配置された偏向器３９により、
同時にウエハ２８面上を走査するよう偏向される。

【００２５】縮小レンズ２５と対物レンズ２７の像面湾
曲収差が発生しないようにするために、第１のマルチ開
口板２３は、図４の（Ｂ）に示すように、円周上に小さ
な開口が複数配置され、そのｘ軸上に投影した点は、等
間隔となる構造となっている。合焦された複数の１次電
子ビームによって、ウエハ２８の複数の点が照射され、
該照射された複数の点から放出された２次電子ビーム
は、対物レンズ２７の電界に引かれて細く集束され、Ｅ
ＸＢ分離器２６で偏向され、２次光学系に投入される。
２次電子ビームによる像は、点３５より対物レンズ７に
近い点３６に焦点を結ぶ。これは、複数の１次電子ビー
ムがそれぞれウエハ２８面上で約５００ｅＶのエネルギ
を有しているのに対して、２次電子ビームは数ｅＶのエ
ネルギしか有していないためである。

【００２６】２次光学系は、拡大レンズ２９、３０を有
しており、これら拡大レンズを通過した２次電子ビーム
は、第２のマルチ開口板３１に結像する。そして、該第
２のマルチ開口板の複数の開口を通過して、複数の検出
器３２で検出される。なお、検出器３２の前に配置され
た第２のマルチ開口板３１の複数の開口と、第１のマル
チ開口板２３の複数の開口とは、図４の（Ｂ）に示すよ
うに、１対１に対応している。検出器３２はそれぞれ、
受け取った２次電子ビームを、その強度を表す電気信号
へ変換する。各検出器３２からの電気信号は増幅器３３
で増幅された後、画像処理装置３４において画像データ
に変換される。画像処理装置３４には、偏向器３９から
の１次電子ビームを偏向させるための走査信号も供給さ
れており、これにより、画像処理装置３４は、ウエハ２
８の表面の画像を表す画像データを得る。得られた画像
データを標準パターンと比較することにより、ウエハ２
８の欠陥を検出することができ、また、レジストレーシ
ョンによってウエハ２８上の被評価パターンを１次光学
系の光軸近傍に移動させ、ライン走査することによって
線幅評価信号を取り出し、これを適宜構成することによ
って、ウエハ２８上のパターンの線幅を測定することが
できる。

【００２７】なお、第１のマルチ開口板２３の開口を通
過した１次電子ビームをウエハ２８の面上に合焦させ
て、ウエハ２８から放出された２次電子ビームを検出器
３２に結像させる際、１次光学系及び２次光学系により
生じる歪み、像面湾曲及び視野非点という３つの収差に
よる影響を最小にするように、配慮した方がよい。ま
た、複数の１次電子ビームの照射位置間隔の最小値を、
２次光学系の収差よりも大きい距離だけ離間させれば、
複数のビーム間のクロストークを無くすことができる。
図４に示した光学系を、図１に示した検査用光学系及び
参照用光学系として用い、先に説明したように、加速電
圧コントローラ７により加速電圧を制御することによ
り、ウエハの帯電による影響を低減させることができ
る。

【００２８】次に、本発明の半導体デバイス製造方法に
ついて説明する。本発明の半導体デバイス製造方法は、
上記した欠陥検査装置を用いて行われるものであるが、
該方法を説明する前に、一般的な半導体デバイス製造方
法について、図５及び図６のフローチャートを参照して
説明する。図５に示すように、半導体デバイス製造方法
は、概略的に分けると、ウエハを製造するウエハ製造工
程Ｓ１、ウエハに必要な加工処理を行うウエハ・プロセ
ッシング工程Ｓ２、露光に必要なマスクを製造するマス
ク製造工程Ｓ３、ウエハ上に形成されたチップを１個づ
つに切り出し、動作可能にするすチップ組立工程Ｓ４、
及び完成したチップを検査するチップ検査工程Ｓ５によ
って構成されている。これら工程はそれぞれ、幾つかの
サブ工程を含んでいる。

【００２９】上記した工程の中で、半導体デバイスの製
造に決定的な影響を及ぼす工程は、ウエハ・プロセッシ
ング工程である。これは、この工程において、設計され
た回路パターンをウエハ上に形成し、かつ、メモリやＭ
ＰＵとして動作するチップを多数形成するからである。
このように半導体デバイスの製造に影響を及ぼすウエハ
・プロセッシング工程のサブ工程において実行されたウ
エハの加工状態を評価することが重要であり、該サブ工
程について、以下に説明する。

【００３０】まず、絶縁層となる誘電体薄膜を形成する
とともに、配線部及び電極部を形成する金属薄膜を形成
する。薄膜形成は、ＣＶＤやスパッタリング等により実
行される。次いで、形成された誘電体薄膜及び金属薄
膜、並びにウエハ基板を酸化し、かつ、マスク製造工程
Ｓ３によって作成されたマスク又はレチクルを用いて、
リソグラフィ工程において、レジスト・パターンを形成
する。そして、ドライ・エッチング技術等により、レジ
スト・パターンに従って基板を加工し、イオン及び不純
物を注入する。その後、レジスト層を剥離し、ウエハを
検査する。このようなウエハ・プロセッシング工程は、
必要な層数だけ繰り返し行われ、チップ組立工程Ｓ４に
おいてチップ毎に分離される前のウエハが形成される。

【００３１】図６は、図５のウエハ・プロセッシング工
程のサブ工程であるリソグラフィ工程を示すフローチャ
ートである。図５に示したように、リソグラフィ工程
は、レジスト塗布工程Ｓ２１、露光工程Ｓ２２、現像工
程Ｓ２３、及びアニール工程Ｓ２４を含んでいる。レジ
スト塗布工程Ｓ２１において、ＣＶＤやスパッタリング
を用いて回路パターンが形成されたウエハ上にレジスト
を塗布し、露光工程Ｓ２２において、塗布されたレジス
トを露光する。そして、現像工程Ｓ２３において、露光
されたレジストを現像してレジスト・パターンを得、ア
ニール工程Ｓ２４において、現像されたレジスト・パタ
ーンをアニールして安定化させる。これら工程Ｓ２１〜
Ｓ２４は、必要な層数だけ繰り返し実行される。

【００３２】本発明の半導体デバイス製造方法において
は、図１〜図４に関連して説明した欠陥検査装置を、ウ
エハ・プロセッシング行程Ｓ２におけるウエハ検査工
程、及び完成したチップを検査するチップ検査工程Ｓ５
において用いることにより、微細なパターンを有する半
導体デバイスであっても、歪み、ぼけ等が低減された画
像を得ることができるので、ウエハの欠陥を確実に検出
することができる。なお、欠陥検査装置が近傍に配置さ
れる加工装置は、評価を必要とする加工を行うものであ
れば、どのような加工装置であってもよい。

【００３３】本発明の欠陥検査装置は、以上のように構
成されているので、電子ビーム照査によって生じるウエ
ハの帯電による画像の歪み、ぼけ等を低減することがで
き、よって、ウエハの欠陥検出を高精度で実行すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る欠陥検査装置の実施形態を示す概
略ブロック図である。

【図２】図１に示した本発明に係る欠陥検査装置に具備
される構成要素の配置関係を示すブロック図である。

【図３】本発明に係る欠陥検査装置に具備される加速電
圧コントローラの構成を示したブロック図である。

【図４】本発明に係る欠陥検出装置の光学系の構成を説
明するための模式図である。

【図５】本発明に係る欠陥検査装置を適用して半導体デ
バイスを製造する方法のフローチャートである。

【図６】図５に示したウエハ・プロセッシング工程のサ
ブ工程であるリソグラフィ工程を示したフローチャート
である。

【符号の説明】

１…Ｘ−Ｙステージ２…ウエハ３…検査用電子
銃４…参照用電子銃５、６…加速電圧電源７…加
速電圧コントローラ８…基板電位測定器９…２次電子増倍管１０…
ラインセンサ１１、３４…画像処理装置１２…モニタ装置２
１…電子銃２２…コンデンサ・レンズ２３…第１のマルチ開口
板２８…対物レンズ２６…ＥＸＢ分離器２８…ウエハ面３１…第２
のマルチ開口板３２…検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山崎裕一郎神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番株式会社東芝セミコンダクター社内 (72)発明者佐竹徹東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者畠山雅規東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者渡辺賢治東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内Ｆターム(参考） 2F067 AA54 AA62 BB01 BB04 CC16 CC17 EE04 HH06 HH13 JJ05 KK04 LL16 PP12 QQ03 QQ11 RR24 RR30 RR35 SS13 2G001 AA03 AA10 BA07 CA03 DA02 DA08 FA01 GA01 GA06 GA09 GA12 HA02 HA07 HA13 JA02 JA13 KA03 LA11 MA05 4M106 AA01 BA02 CA38 DB05 DJ04 DJ11 DJ18 5C001 AA08 BB07 CC04 5C033 UU02 UU03 UU04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエハ表面の欠陥を検査する欠陥検査装
置において、ウエハの検査領域に１次電子ビームを照射する少なくと
も１つの電子銃と、該電子銃からの１次電子ビームが照射されたウエハ部分
の基板電位を測定する基板電位測定器と、基板電位測定器によって測定された基板電位に基づき、
電子銃への加速電圧あるいはウエハへのランディング電
圧を変化させることにより、ウエハからの２次電子放出
効率を制御して、ウエハの帯電による影響を低減又は相
殺させる加速電圧制御コントローラとを備えていること
を特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】請求項１記載の欠陥検査装置において、
加速電圧コントローラはさらに、電子銃の加速電圧あるいはウエハへのランディング電圧
の変化に伴って、電子銃に付随する１次電子ビームのレ
ンズ系の連動制御を行うことにより、１次電子ビームの
焦点制御を行うよう構成されていることを特徴とする欠
陥検査装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の欠陥検査装置にお
いて、電子銃から１次電子ビームを照射した後、基板電位が飽
和した状態で基板電位の測定が行えるよう、電子銃と基
板電位測定器とが所定の距離隔てて同一ライン上に配置
されていることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項４】半導体デバイスの製造方法において、請
求項１〜３いずれかに記載の欠陥検査装置を用いて、加
工中又は完成品のウエハの評価を行うことを特徴とする
半導体デバイス製造方法。