JP2012023398A - 荷電粒子ビームを用いた検査方法及び検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高分解能化可能な電磁界重畳型対物レンズにおいて、試料20から発生する二次電子38を加速して対物レンズ10による回転作用の二次電子エネルギー依存性を抑制し、電子源8と対物レンズ10の間に設けた環状検出器で二次電子の発生箇所から見た仰角の低角成分と、高角成分を選別、さらに方位角成分も選別して検出する際、加速によって細く収束された二次電子の中心軸を低仰角信号検出系の中心軸に合わせると共に、高仰角信号検出系の穴を避けるようにExBで二次電子を調整・偏向する。
【選択図】図13
Description
本実施例では、レビューSEMを用いて、欠陥分類を行った例について説明する。
図1に、レビューSEMの構成例を示す。本装置は、電子光学系1、ステージ機構系2、ウエハ搬送系3、真空排気系4、光学顕微鏡5、制御系6、操作部7より構成されている。
次に、第二の実施例について説明する。全体の装置構成は第一の実施例の構成である図1及び図4と同様である。この構成において、ExB偏向器221を四極の電極及び磁極で構成し、二次電子をあらゆる方位角に偏向可能となるように構成する。その結果、図7に示した反射板13の分離方向(図中のX方向)のみでなく、紙面に垂直な方向(Y方向)にも二次電子をアライメントすることが可能になる。これにより、反射板13の穴に対する二次電子の中心方向のY方向へのずれを補正できるようになる。また、反射板15に対して、二次電子が所望の当たり方をするように調整することが可能になった。このように、X,Y方向ともに二次電子の光軸をアライメントすることにより、サンプル表面から同じ仰角を持った二次電子を方位角によらず均等に反射板15又は反射板13に当てて信号を取得することができるようになった。
次に、第三の実施例について説明する。本実施例では、他の装置構成は第二の実施例と同様にし、反射板13と15を試料側から見て図9のようになるように構成した。すなわち、反射板13による二次電子分離の方向をX方向、それに垂直な方向をY方向、一次電子ビームの光軸をZ方向として、反射板13のビーム通過孔213をX方向よりY方向に長い楕円、反射板15のビーム通過孔215を、213の長軸方向より小さい径の円にした。もちろん、通過孔213は長方形やそれに類する形状にしても効果は同じであり、本発明に含まれる。これと第二の実施例の四極ExB偏向器を組み合わせて動作させる。
第四の実施例として、反射板13の穴213を図10に示すような形状にした装置を製作した。反射板の穴は、Y方向に沿って、穴の幅が変化する形状となっている。この反射板を用いて、Y方向へ二次電子を偏向することにより、反射板13と反射板15に当たる二次電子の成分を変化させることができ、所望のコントラストを得ることが可能になった。すなわち、反射板13の高さにおける二次電子の拡がり半径をrseとし、反射板13で半径rse1以上の広がりの二次電子を検出したい場合、反射板上でrse1と等しい穴径となるY方向位置へ二次電子を偏向する。取得したい二次電子の半径が変化した場合、Y方向へ二次電子を偏向することにより反射板に当たる二次電子量を調節することができる。これにより、二次電子を加速するブースティング電圧等の電子光学条件が変化した場合にも、電子光学条件に左右されず、二次電子の所望の成分を反射板13と15で分離検出することが可能になった。これにより、試料に応じて所望の加速電圧条件で電子ビームを照射することが可能になり、より好適な条件で試料への電子ビーム照射条件を選択することが可能になった。
次に、図11を用いて第五の実施例を説明する。本実施例の電子光学系では、コンデンサレンズ9を2段のレンズで構成し、間に絞り100を配置した。また、第一の実施例と比較して、陰影像形成用の反射板13と検出器11,12に対して試料20側にあった走査偏向器16を、電子源8側へ配置した。その他の構造は、図4に示した第一の実施例と同様である。この構造にすることにより、反射板13と試料面の距離が近づき、反射板13における信号電子の軸ずれは相対的に小さくなる。そこで、アライメント用ExB偏向器221の偏向量もより少なくてすみ、一次ビームに対する収差の影響も小さくすることができる。また、走査偏向器16よりも陰影像形成用の反射板13と検出器11,12が試料面に近い側にあることにより、走査偏向器16による信号電子の偏向が陰影像に影響を与えず、より均一な陰影像を取得することが可能になった。
図12を用いて第六の実施例を説明する。本実施例は、検出器14で取得する画像信号が反射板15の穴による損失の影響を受けないように、反射板15より試料側にExB偏向器223を設けて信号電子を光軸外へ偏向するものである。ExB偏向器223は、反射板13と反射板15の間に配置して、反射板13では信号電子は偏向の影響を受けないように配置している。本実施例では、反射板13は走査偏向器16より試料面よりに配置しており、反射板13における信号電子の軸ずれの影響は陰影像に大きい影響を与えないため、アライメント用ExB偏向器221を設置していない。
図13を用いて第七の実施例を説明する。本実施例の電子光学系は、第六の実施例(図12)の検出器14と反射板15を、直接信号電子を検出するように設置した検出器14で置き換えたものである。これにより、反射板から電子を引き込む際の信号電子の損失、あるいはノイズの混入を防いで高SNな信号を取得することが可能になった。
第八の実施例を図15に示す。本実施例では、反射板13をなくし、検出器11,12をExB偏向器223よりも電子源側に配置し、検出器11,12,14を全て光軸外に配置する。その他の構成は図13に示した第七の実施例と同様であるので、重複する説明を省略する。ExB偏向器223では、信号電子全体を偏向すると同時に、減速電位を印加して信号電子のエネルギーを低減させる。それにより、ExB偏向器223による偏向角度が信号電子のエネルギーに応じて大きくばらつく。偏向角の違いを利用して、信号電子の高エネルギー成分を光軸に近い検出器11,12で取得し、低エネルギー成分を光軸から遠い検出器14で取得することにより、信号電子を分類することが可能になった。これにより、飛躍的に簡単な構成で、分解能を維持しながら陰影像と物質コントラスト像を同時に効率よく均一に取得できるようになった。
第九の実施例を図16に示す。本実施例は、第七の実施例の構成に対して、下段のExB偏向器223から試料までの構成部品を電子源8の光軸と異なる軸で構成し、検出器14を電子源8の光軸と異なる軸上に配置したものである。ExB偏向器224,223で順次一次電子ビームを偏向し、一方、試料から発生した二次電子はExB偏向器でほとんど偏向しない。この構成でも、ExB偏向器が2段であることから一次電子ビームに対する収差の影響はある程度低減され、分解能劣化が少なく、検出効率の高い検出系を構成することができた。
Claims (7)
- 試料に一次電子線を照射して生成された二次電子又は反射電子を検出することで画像を取得するレビュー装置であって、
前記一次電子線を生成する電子源と、
前記一次電子線を走査する走査偏向器と、
前記一次電子線を偏向する第一の偏向器と、
前記電子源と前記走査偏向器との間に配置され、前記一次電子線から前記二次電子又は前記反射電子を分離する第二の偏向器と、
前記第一の偏向器と前記第二の偏向器との間に配置された第一の検出器と、
前記第一の偏向器と前記第二の偏向器と前記走査偏向器とより前記試料に近い側に配置された複数の第二の検出器と、
前記試料に前記一次電子線を収束する対物レンズと
を有することを特徴とするレビュー装置 - 請求項1に記載のレビュー装置において、
前記第一の偏向器と前記第二の偏向器は、E×B偏向器である
ことを特徴とするレビュー装置。 - 請求項1に記載のレビュー装置において、
前記複数の第二の検出器は、軸対称な検出器配置となっている
ことを特徴とするレビュー装置。 - 請求項1に記載のレビュー装置において、
前記第一の偏向器は、前記第二の偏向器の電磁場と逆極性の電磁場を発生する
ことを特徴とするレビュー装置。 - 請求項1に記載のレビュー装置において、
前記複数の第二の検出器は、中心軸を対物レンズの光軸とする方位角方向に配置されている
ことを特徴とするレビュー装置。 - 請求項5に記載のレビュー装置において、
前記方位角方向は前記試料の法線周りの回転方向である
ことを特徴とするレビュー装置。 - 請求項1に記載のレビュー装置において、
前記第一の検出器は、前記対物レンズの光軸の延長線上に配置される
ことを特徴とするレビュー装置。
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