JP2009004610A - 欠陥観察装置及びその方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】真空チャンバ内に設けられたステージ上に載置される試料上の欠陥を光学的に再検出する光学式顕微鏡と、前記ステージを移動して前記試料上の欠陥を視野内に位置付けて観察する電子顕微鏡とを備えた欠陥観察装置であって、前記光学式顕微鏡は、更に、前記ステージ上に載置された試料の高さを光学的に検出する高さ検出光学系と、前記試料上の欠陥に対して照明を行う照明光学系と、該照明光学系により照明された前記試料上の欠陥から得られる反射光を集光して欠陥の画像信号を検出する検出光学系とを備え、前記高さ検出光学系で検出される試料の高さ情報に基づいて前記光学式顕微鏡について焦点合わせを行うように構成したことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
また、本発明は、前記照明光学系は、前記照明光を前記試料上の欠陥に対して斜方照明する暗視野照明光学系によって構成されることを特徴とする。
図1は本発明に係る欠陥観察装置の第1の実施の形態の構成を示す図である。本発明に係る欠陥観察装置は、半導体ウェハ等の試料1に対して電子ビームを走査照射して取得される高倍率の電子線像(2次電子像や反射電子像)を基に試料1上の欠陥を詳細に観察して分類する走査型電子顕微鏡(SEM)4に、試料1上の欠陥を光学的に再検出して試料上の欠陥の精位置情報等を取得する光学式顕微鏡5aを搭載して(並設して)構成される。本発明に係る欠陥観察装置は、さらに、被検査対象物である半導体ウェハ等の試料1を保持する試料ホルダ2を載置して移動するXYステージ3を設け、走査型電子顕微鏡(SEM)4の鏡筒4aを収納し、光学式顕微鏡5aの鏡筒40aの先端部を収納した真空チャンバ(真空試料室)13、光学式顕微鏡5aの検出光学系60aの2次元CCDカメラ等で構成された光検出器62から出力される画像信号に基づいて欠陥の精位置情報等を取得する信号処理系6、真空チャンバ13内に設けられ、走査型電子顕微鏡の光軸12上で試料1の高さを検出するSEM高さ検出系7、全体のシーケンスを制御する全体制御部8とから構成されている。全体制御部8には、入出力端末9、データベース10、ネットワーク11が接続されている。
次に、本発明に係る欠陥観察装置の第2の実施の形態について図11を用いて説明する。本第2の実施の形態において第1の実施の形態と相違する点は、光学式顕微鏡5b内にはOM高さ検出系70aを備えておらず、光学式顕微鏡5bで試料1の焦点合わせを行う際、走査型電子顕微鏡4に設けられたSEM高さ検出系7を用いる以外、他の処理は第1の実施の形態と同一である。
次に、本発明に係る欠陥観察装置の第3の実施の形態について図13を用いて説明する。本第3の実施の形態において、第1の実施の形態と相違する点は、光学式顕微鏡5cの先端部の鏡筒40bが真空チャンバ13内において垂直方向に真空チャンバ13の上壁に取り付けたことにある。ところで、実際には、真空チャンバ13の上壁の上方において走査型電子顕微鏡4の鏡筒4aの周囲には鏡筒4a内を制御するための部品が存在するため、第1の実施の形態に比べて光学式顕微鏡5cの垂直方向に伸びる鏡筒40bを走査型電子顕微鏡4の鏡筒4aに近付けて設置することは困難となる。しかし、鏡筒40b内に光路を曲げるミラー(光路を曲げる光学要素)等が配置されていないので、鏡筒40bの先端部にNA(開口数)の大きな対物レンズ46を設置できるスペースを確保することが可能となる。
次に、本発明に係る欠陥観察装置の第4の実施の形態について図14を用いて説明する。本第4の実施の形態において、第3の実施の形態との相違点は、光学式顕微鏡5dにおいて、OM高さ検出系70bをなくし、鏡筒40bを、真空チャンバ13の上壁137に設けられた透明窓(真空遮断ガラス)135を境にして、真空チャンバ13内に設けた対物レンズ46を含む先端部40baと、真空チャンバ13の上部に設けた上部40bbとに分離して構成することにある。これにより、光学式顕微鏡5dにおいて焦点合わせをする際、第3の実施の形態のように検出光学系60bを有する鏡筒40b全体が移動することなく、真空チャンバ13の上壁137に設置したZアクチュエータ136を駆動することにより真空チャンバ13内にある鏡筒40bの対物レンズ46を含む先端部分40baのみを移動することが可能となるため、構成が簡単になる。また、本第4の実施の形態は、光学式顕微鏡5d上で試料1の高さを光学的に検出する光学系として、第3の実施の形態のように対物レンズ46を介してスリット光を検出せず、221で示すように光軸に対して斜め方向から検出するオフアクシス方式をとる。この場合、高さ検出のためのスリット光の入射角を法線方向に対して大きくすることができ、表面に透明な膜が形成されている場合、多重反射による高さ検出誤差を小さくできる。本発明に係る欠陥観察装置の第4の実施の形態の構成は、第3の実施の形態におけるOM高さ検出系70bの代わりに、OA高さ検出系221を用い、鏡筒40bが先端部40baと上部40bbとに分離している以外、第3の実施の形態と同一である。OA高さ検出系221は、基本的には第1の実施の形態におけるSEM高さ検出系7と同一で、光源に白色光源またはレーザ、スリットにシングルスリットまたはマルチスリット、光センサにポジションセンサまたはCCDリニアセンサ等、検出精度及びスペース等を考慮して用いることができる。本第4の実施の形態は、光学式顕微鏡5dを試料1に対して焦点合わせを行う際、アクチュエータ136により、鏡筒40bにおける対物レンズ46を含む先端部40baのみZ方向に移動し、鏡筒40bにおける他の上部40bbは固定されていて移動しない。また、試料1の高さ検出をオフアクシスで行うため、より精度の高い高さ検出ができる。
Claims (9)
- 真空チャンバ内に設けられたステージ上に載置される試料上の欠陥を光学的に再検出して少なくとも欠陥の位置情報を取得する光学式顕微鏡と、該光学式顕微鏡により取得した試料上の欠陥の位置情報に基づいて予め他の光学式検査装置で検出された試料上の欠陥の位置情報を補正する補正手段と、該補正手段で補正された試料上の欠陥の補正位置情報に基づいて前記ステージを移動して前記試料上の欠陥を視野内に位置付けて観察する電子顕微鏡とを備えた欠陥観察装置であって、
前記光学式顕微鏡は、更に、前記ステージ上に載置された試料の高さを光学的に検出する高さ検出光学系と、前記試料上の欠陥に対して照明を行う照明光学系と、該照明光学系により照明された前記試料上の欠陥から得られる反射光または散乱光を集光して欠陥の画像信号を検出する検出光学系とを備え、
前記高さ検出光学系で検出される試料の高さ情報に基づいて前記光学式顕微鏡について焦点合わせを行うように構成したことを特徴とする欠陥観察装置。 - 前記高さ検出光学系は、前記試料に対して前記光学式顕微鏡の対物レンズを介してスリット光を投影し、該投影によって前記試料から得られるスリット反射光を前記対物レンズを介して光学センサで検出し、該検出される前記光学センサ上の検出位置から前記試料の高さを検出するように構成することを特徴とする請求項1記載の欠陥観察装置。
- 前記照明光学系は、前記照明光を前記試料上の欠陥に対して斜方照明する暗視野照明光学系によって構成されることを特徴とする請求項1記載の欠陥観察装置。
- 前記検出光学系は、前記暗視野照明光学系による暗視野照明光の偏光方向と異なる偏光方向を検出できる偏光検出器を有することを特徴とする請求項3記載の欠陥観察装置。
- 真空チャンバ内に設けられたステージ上に載置される試料上の欠陥を光学的に再検出して少なくとも欠陥の位置情報を取得する光学式顕微鏡と、該光学式顕微鏡により取得した試料上の欠陥の位置情報に基づいて予め他の光学式検査装置で検出された試料上の欠陥の位置情報を補正する補正手段と、該補正手段で補正された試料上の欠陥の補正位置情報に基づいて前記ステージを移動して前記試料上の欠陥を視野内に位置付けて観察する電子顕微鏡とを備えた欠陥観察装置であって、
更に、前記ステージ上に載置された試料の高さを光学的に検出する高さ検出光学系を備え、
前記光学式顕微鏡は、更に、前記試料上の欠陥に対して照明を行う照明光学系と、該照明光学系により照明された前記試料上の欠陥から得られる反射光または散乱光を集光して欠陥の画像信号を検出する検出光学系とを備え、
前記高さ検出光学系で検出される試料の高さ情報に基づいて前記光学式顕微鏡について焦点合わせを行うように構成したことを特徴とする欠陥観察装置。 - 前記高さ検出光学系は、前記試料に対して斜め上方からスリット光を投影し、該投影されたスリット光の試料からのスリット反射光を斜め上方の光学センサで検出し、該検出されるスリット反射光の前記光学センサの検出位置から前記試料の高さを検出するように構成したことを特徴とする請求項5記載の欠陥観察装置。
- 前記照明光学系は、前記照明光を前記試料上の欠陥に対して斜方照明する暗視野照明光学系によって構成されることを特徴とする請求項5記載の欠陥観察装置。
- 真空チャンバ内に設けられたステージ上に載置される試料上の欠陥を光学式顕微鏡により光学的に再検出して少なくとも欠陥の精位置情報を取得し、該取得した試料上の欠陥の精位置情報に基づいて予め他の光学式検査装置で検出された試料上の欠陥の粗位置情報を補正し、該補正された試料上の欠陥の補正位置情報に基づいて前記ステージを移動して前記試料上の欠陥を電子顕微鏡の視野内に位置付けて該電子顕微鏡により観察する欠陥観察方法であって、
前記光学式顕微鏡により前記試料上の欠陥を再検出して少なくとも欠陥の精位置情報を取得する際、前記ステージ上に載置された試料の高さを高さ検出光学系により光学的に検出し、該検出される試料の高さ情報に基づいて前記光学式顕微鏡について焦点合わせを行うことを特徴とする欠陥観察方法。 - 真空チャンバ内に設けられたステージ上に載置される試料上の欠陥を光学式顕微鏡により光学的に再検出して少なくとも欠陥の精位置情報を取得し、該取得した試料上の欠陥の精位置情報に基づいて予め他の光学式検査装置で検出された試料上の欠陥の粗位置情報を補正し、該補正された試料上の欠陥の補正位置情報に基づいて前記ステージを移動して前記試料上の欠陥を電子顕微鏡の視野内に位置付けて該電子顕微鏡により観察する欠陥観察方法であって、
前記光学式顕微鏡により試料上の欠陥を再検出して少なくとも欠陥の精位置情報を取得する際、照明光の偏光方向と異なる偏光方向を検出することを特徴とする欠陥観察方法。
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