JP2012104836A - 低電圧粒子ビームを用いた半導体検査用の電圧コントラスト方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板22上の一部の領域を画像化する前に、その画像形成領域の周囲の領域を検査装置10で帯電させてその周囲領域の非対称帯電の悪影響を消去または軽減する。この検査装置10は周囲領域の帯電と画像形成領域からの画像形成とを交互に行って、画像化領域の複数の画像を形成し、それら画像を平均化処理する。これによって、高度に均一でコントラストの改善された画像が得られ、欠陥検出の精度を上げることができる。
【選択図】図1
Description
	12	電子光学(電子ビーム)カラム
	14	X−Yステージ
	16	真空チェンバ
	18	電子ビーム源
	20	イオンポンプ
	22	ウェーハ
	24	ウェーハチャック
	26	電子ビーム集束レンズ
	28,32,46	バイアス電圧源
	30	帯電制御板
	34	大視野(FOV)電子ビーム対物レンズ
	36	エレクトロンフラッドガン
	38	投光照明型ビーム偏光電極
	40	Wienフィルタ
	42	電子検出器
	44	平板状フィルタ電極
	48	ターボポンプ
	50	プラットフォーム
	52	ウェーハロードロックサブシステム
	54	ウェーハカセット
	56	画像処理サブシステム
	58	欠陥検出システム
	60	制御コンピュータ
	62	表示装置
Claims (47)
- パターン形成ずみの基板の欠陥を検出する方法であって、
帯電粒子ビームを前記基板に向ける過程と、
前記ビームで前記基板を走査する過程と、
形成画面の均一性およびコントラスト並びに画像捕捉速度を改善するように前記ビームのパラメータを最適化する過程と、
前記基板の第1の領域の少なくとも部分的画像を前記基板から帯電粒子経由で捕捉する過程であって、前記第1の領域を取り囲む第2の領域を帯電させることと前記第1の領域を画像化することとを含む過程と、
前記捕捉した画像を前記パターン形成ずみ基板の欠陥を検出するように基準と比較する過程と
を含む方法。 - 前記最適化する過程が、走査領域の大きさ、ビーム照射量、ビーム電流、ビームエネルギー、ビームスポットサイズ、ウェーハチャックバイアス電圧、帯電制御板バイアス電圧、エネルギーフィルタ電圧および回路パターンに対する走査方向の少なくとも一つを最適化することを含み、これらパラメータの前記第1の領域および前記第2の領域について最適化した値を互いに等しくする必要のない請求項1記載の方法。
- 前記最適化する過程が、前記画像の電圧コントラストを、前記画像の背景が画像全体にわたって同程度のコントラストを呈するように改善する請求項1記載の方法。
- 前記最適化する過程が、前記画像の電圧コントラストを、前記基板の上の回路が同一の下位接続付きの他の回路と同程度のコントラストを呈するように改善する請求項1記載の方法。
- 前記最適化する過程が、前記画像の電圧コントラストを、前記基板上の回路が前記第1の領域内の如何なる位置にあっても同一の電圧コントラスト首尾一貫性を呈するように改善する請求項1記載の方法。
- 前記最適化する過程が、前記画像の電圧コントラストを、前記画像の最も明るい領域と最も暗い領域との間により大きい変動があるように改善する請求項1記載の方法。
- 前記最適化する過程が、
画像捕捉速度を最適化する第2の領域の大きさの低値およびビーム照射量の低値から最良の電圧コントラスト画像を生成する第2の領域の大きさの高値およびビーム照射量の高値に至る範囲の第2の領域の大きさおよびビーム照射量を含む動作マトリクスであって、電圧コントラスト品質並びに各第2の領域の大きさおよびビーム照射量における帯電動作の所要時間を指示する動作マトリクスを形成することと、
所望の電圧コントラスト品質に基づき前記動作マトリクスから特定の第2の領域の大きさおよびビーム照射量を選択すること
とを含む請求項6記載の方法。 - 前記最適化する過程が、走査領域の大きさ、ビーム照射量、ビーム電流、ビームエネルギー、ビームスポットサイズ、ウェーハチャックバイアス電圧、帯電制御板バイアス電圧、エネルギーフィルタ電圧および回路パターンに対する走査方向の少なくとも一つで構成される動作マトリクスであって、電圧コントラスト品質および各設定における帯電動作の所要時間を指示する動作マトリクスを形成することと、
所望の電圧コントラスト品質に基づき前記動作マトリクスから特定の設定を選択すること
とを含む請求項6記載の方法。 - 前記基準が、データベースに蓄積した画像、別のパターン形成ずみ基板からの画像および同一のパターン形成ずみ基板の他部分からの画像のいずれか一つである請求項1記載の方法。
- 前記ビームが電子ビーム源から供給される請求項1記載の方法。
- 前記第1の領域の画像形成のための集束ビームを一次電子銃から放射する過程と、前記第2の領域を帯電させるための投光照明型ビームをフラッドガンから放射する過程とをさらに含む請求項10記載の方法。
- 前記投光照明型ビームがオンのとき大振幅で走査を行う過程と、前記集束ビームがオンのとき小振幅で走査を行う過程とをさらに含む請求項11記載の方法。
- 前記第2の領域を帯電させることと、前記第1の領域の複数の画像を捕捉するように前記第1の領域を画像化することとを交互に行う過程と、
前記複数の画像を平均化する過程と
をさらに含む請求項1記載の方法。 - 前記複数の画像を平均化する過程が前記複数の画像を連続平均化した平均値を生成することを含む請求項13記載の方法。
- 前記複数の画像を平均化する過程が単純算術平均化を含む請求項13記載の方法。
- パターン形成ずみの基板に帯電粒子ビームを向ける過程と、 前記ビームで前記基板を走査する過程と、
画像捕捉速度、捕捉画像の均一性および電圧コントラストを改善するように前記ビームのパラメータを最適化する過程であって、動作マトリクスを形成することを含む最適化する過程と、
前記基板の第1の領域をフラッドガンからの投光照明型ビームで帯電させる過程と、
前記基板の第1の領域に取り囲まれた第2の領域の電圧コントラスト画像を捕捉するように一次電子銃からの集束ビームで前記基板の前記第2の領域を精査する過程と、
捕捉された電圧コントラスト画像を前記パターンずみの基板の欠陥を検出するように基準と比較する過程と
を含み、前記最適化する過程が、前記画像の背景が画像全体を通じて同程度のコントラストを呈し、前記基板上の回路が同一の下位接続付きのそれ以外の回路と同程度のコントラストを呈し、前記画像の最も明るい領域と最も暗い領域との間により大きい差を生ずるように前記捕捉された画像の電圧コントラストを改善する方法。 - 前記動作マトリクスを形成する過程が、
投光照明型ビームについて最良の電圧コントラスト画像を生ずる第1の領域の大きさの高値およびビーム照射量の高値を算定することと、
前記投光照明型ビームについて画像捕捉速度を最適化する前記第2の領域の低値以上の前記第1の領域の大きさの低値およびビーム照射量の低値を算定することと、
電圧コントラスト品質と、前記第1の領域の前記低値から前記高値に至る範囲および前記ビーム照射量の前記低値から前記高値に至る範囲で前記第1の領域の帯電動作を行うのに必要な所要時間とを算定する過程と
を含む請求項16記載の方法。 - 前記第1の領域の大きさの高値および電子ビーム照射量の高値を算定する過程が、
前記電圧コントラスト画像に改善が検出不可能になるまで前記ビーム照射量一定維持の下に前記第1の領域の大きさを前記第2の領域の大きさから増加させる過程と、
前記電圧コントラスト画像に改善が検出不可能になるまで前記第1の領域の大きさ一定維持の下に前記ビーム照射量を増加させる過程と、
前記電圧コントラスト画像に改善が検出不可能になるまで前記増加させる過程を繰り返す過程と
を含む請求項17記載の方法。 - 前記ビーム照射量を増加させる過程が前記投光照明型ビームのビーム電流を増加させることを含む請求項18記載の方法。
- 前記ビーム照射量を増加させる過程が前記投光照明型ビームのオン状態の時間を長くすることを含む請求項18記載の方法。
- 前記第1の領域の大きさの前記低値および前記ビーム照射量の前記低値を算定する過程が、
前記電圧コントラスト画像の品質が受容不可能になるまで前記ビーム照射量の前記高値一定維持の下に前記第1の領域の大きさを前記高値から減少させる過程と、
前記電圧コントラスト画像の品質が受容不可能になるまで前記第1の領域の大きさの前記高値一定維持の下に前記ビーム照射量を前記高値から減少させる過程と
を含む請求項17記載の方法。 - 前記ビーム照射量を減少させる過程が前記投光照明型ビームのビーム電流を減少させることを含む請求項21記載の方法。
- 前記ビーム照射量を減少させる過程が前記投光照明型ビームのオン状態の時間を短くすることを含む請求項21記載の方法。
- 前記パラメータを最適化する過程が、前記所望の電圧コントラスト画像で前記帯電動作を行うための最短所要時間に対応する前記第1の領域の大きさおよび前記ビーム照射量を前記動作マトリクスから選択する過程を含む請求項17記載の方法。
- 前記第1の領域が前記第2の領域の少なくとも2倍である請求項16記載の方法。
- 前記投光照明型ビームが前記集束ビームのビーム電流の少なくとも4倍の大きさの電流を有する請求項16記載の方法。
- 前記帯電粒子ビームを電子ビーム源から発生する請求項16記載の方法。
- 前記第1の領域を帯電させるとき大振幅で走査するとともに、前記第2の領域を精査するとき小振幅で走査する過程をさらに含む請求項16記載の方法。
- 前記第1の領域を帯電させることと前記第2の領域の複数の画像を捕捉するようにその第2の領域を精査することとを交互に行う過程
をさらに含む請求項16記載の方法。 - パターン形成ずみの基板の欠陥を検出する方法であって、電圧コントラスト画像および画像取得速度を最適化することが
最良の電圧コントラスト画像を生ずる第1の領域の大きさの高値および帯電粒子ビームのビーム照射量の高値を算定する過程と、
前記画像捕捉速度を最適化する第2の領域の大きさ低値以上の第1の領域の大きさ低値およびビーム線量低値を算定する過程と、
前記第1の領域の大きさ低値から前記第1の大きさ高値に至る範囲の前記第1の領域の大きさおよび前記ビーム照射量低値から前記ビーム照射量高値に至る範囲の前記ビーム照射量を含む動作マトリクスであって、電圧コントラスト品質と前記各第1の領域の大きさおよびビーム照射量における帯電動作所要時間とを指示する動作マトリクスを形成する過程と、
所望の電圧コントラスト品質に基づき特定の第1の領域の大きさおよびビーム照射量を前記動作マトリクスから選択する過程であって、それら特定の第1の領域の大きさおよびビーム照射量によって均一な電圧コントラスト画像を生ずるように選択する過程と
を含む方法。 - 前記第1の領域の大きさ高値および前記ビーム照射量高値を算定する過程が
前記電圧コントラスト画像の改善が受容不可能になるまで前記ビーム照射量一定維持の下に前記第1の領域の大きさを前記第2の領域から増加させることと、 前記電圧コントラスト画像の改善が受容不可能になるまで前記第1の領域の大きさ一定維持の下に前記ビーム照射量を増加させることと、
前記電圧コントラスト画像の改善が受容不可能になるまで前記増加させる過程を繰り返すことと
を含む請求項30記載の方法。 - 前記ビーム照射量を増加させる過程が前記投光照明型ビームのビーム電流を増加させることを含む請求項31記載の方法。
- 前記ビーム照射量を増加させる過程が前記投光照明型ビームのオン状態の時間を長くすることを含む請求項31記載の方法。
- 前記第1の領域の大きさの前記低値および前記ビーム照射量の前記低値を算定する過程が、
前記電圧コントラスト画像の品質が受容不可能になるまで前記ビーム照射量の前記高値一定維持の下に前記第1の領域の大きさを前記高値から減少させる過程と、
前記電圧コントラスト画像の品質が受容不可能になるまで前記第1の領域の大きさの前記高値一定維持の下に前記ビーム照射量を前記高値から減少させる過程と
を含む請求項30記載の方法。 - 前記ビーム照射量を減少させる過程が前記投光照明型ビームのビーム電流を減少させることを含む請求項34記載の方法。
- 前記ビーム照射量を減少させる過程が前記投光照明型ビームのオン状態の時間を短くすることを含む請求項34記載の方法。
- 前記第1の領域の大きさおよびビーム照射量を選択する過程が、前記所望の電圧コントラスト品質で前記帯電動作を行うのに必要な時間に対応する前記第1の領域の大きさおよびビーム照射量を選択することを含む請求項30記載の方法。
- パターン形成ずみの基板の欠陥を検出する装置において、
走査器を含む帯電粒子ビームカラム、すなわち前記基板の第1の領域を帯電させるとともに前記基板の前記第1の領域の大きさ以下の大きさの第2の領域をその第2の領域の画像を捕捉するように走査する帯電粒子ビームを放射する帯電粒子ビームカラムであって、前記走査器が前記帯電粒子ビームにより前記第1の領域を帯電させているときは大振幅で動作し前記帯電粒子ビームにより前記第2の領域を走査しているときは小振幅で動作する帯電粒子ビームカラムと、
前記カラムの内部に配置され、前記第2の領域の画像を捕捉するように前記基板からの二次電子信号を偏向させる偏向器と、
前記パターン形成ずみ基板の欠陥を検出するように前記捕捉された画像を基準と比較する少なくとも一つのプロセッサと
を含み、前記帯電粒子ビームが前記第2の領域の走査前に前記第1の領域を帯電させて全体にわたり一様なコントラストの画像を生ずる装置。 - 前記カラムが電子ビーム源を含む請求項38記載の装置。
- 前記カラムが、前記第1の領域を帯電させる投光照明型ビームを放射するフラッドガンと、前記第2の領域を画像化する低電圧集束ビームを放射する一次電子銃とを含む請求項39記載の装置。
- 前記カラムが大視野対物レンズを含む請求項39記載の装置。
- 前記カラムがグローバル電荷制御モジュールおよびローカル電荷制御モジュールを含む請求項39記載の装置。
- パターン形成ずみの基板の欠陥を検出する装置において、
走査器を含む帯電粒子ビームカラム、すなわち前記基板の第1の領域を帯電させる投光照明型ビームを放射するフラッドガンと、前記基板の前記第1の領域の大きさ以下の大きさの第2の領域をその領域の画像を捕捉するように走査する集束ビームを放射する一次電子銃とを含む帯電粒子ビームカラムであって、前記走査器が前記帯電粒子ビームにより前記第1の領域を帯電させているときは大振幅で動作し前記集束ビームにより前記第2の領域を走査しているときは小振幅で動作する帯電粒子カラムと、
前記カラムの内部に配置され、前記第2の領域の画像を捕捉するように前記基板からの二次電子信号を偏向させる偏向器と、
前記検出器に接続され前記パターン形成ずみ基板の欠陥を検出するように前記捕捉された画像を基準と比較する少なくとも一つのプロセッサと
を含み、前記集束ビームによる前記第2の領域の画像化の前に前記投光照明型ビームが前記第1の領域を帯電させて全体にわたり同程度のコントラストの背景を有する均一電圧コントラスト画像を生じ、前記基板上の回路が同一下位接続付きのそれ以外の回路と同程度のコントラストを呈し、前記画像の最も明るい領域と最も暗い領域との間に大きい差を生ずる装置。 - 前記フラッドガンおよび一次電子銃が電子源である請求項43記載の装置。
- 前記カラムが大視野対物レンズを含む請求項43記載の装置。
- 前記カラムがグローバル電荷制御モジュールおよびローカル電荷制御モジュールを含む請求項43記載の装置。
- 前記カラムがエネルギーフィルタを含む請求項43記載の装置。
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