JP2012119704A - シートビーム式検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ウェハを静電的に吸着保持する静電チャック1410は、基板1405、電極1412板及び絶縁層1404を重ねて成り、ウェハの印加電圧が0ボルトから所定電圧まで時間とともに増大又は減少されるのに連動する電圧を静電チャックの電極板に印加することにより、ウェハとチャックの間に吸引力を発生する。
【選択図】 図32
Description
chip)のように多品種少量生産へ移行しつつある。それに伴い、製造工程数が増加し、各工程毎の歩留まり向上は必須となり、プロセス起因の欠陥検査が重要になる。本発明は、半導体プロセスにおける各工程後のウェハの検査のためのシートビーム式検査装置に好適な荷電粒子線に関し、具体的には、電子線などの荷電粒子線を用いたシートビーム式検査装置並びに該検査装置を用いた半導体デバイス製造方法及び露光方法に関する。
特定幅を有する電子線を照射するビーム発生手段と、
前記荷電粒子線を検査対象となる基板表面に到達させる一次電子光学系と、
前記基板から発生した二次電子線を補足し画像処理系へ導く二次電子光学系と、
前記基板を少なくとも一自由度の連続性をもって移送可能に保持するステージと、
前記基板の検査室と、
前記検査室に基板を搬入出する基板搬送機構と、
前記基板の欠陥を検出する画像処理解析装置と、
前記検査室の除振機構と、
前記検査室の真空を保持する真空系と、
前記基板の欠陥位置を表示又は記憶する制御系と、
を具備することを特徴とする基板検査装置、基板検査方法およびこうした基板検査装置を用いたデバイス製造方法、
を提供する。
電子線源からの一次電子線を前記検査対象に照射し、前記一次電子線の照射により放出された二次電子線の像を投影する電子光学系及び前記電子光学系により投影された二次電子線像を検出する検出器を有する電子光学装置と、
前記検査対象を保持して前記電子光学系に関して相対的に移動させるステージ装置と、
清浄気体を前記検査対象に流して前記検査対象への塵埃の付着を阻止するミニエンバイロメント装置と、
前記ステージ装置を収容しておりかつ真空雰囲気に制御可能になっているワーキングチャンバと、
前記ミニエンバイロメント装置と前記ワーキングチャンバとの間に配置されていて、それぞれ独立して真空雰囲気に制御可能になっている少なくとも二つのローディングチャンバと、
前記ミニエンバイロメント装置と前記ローディングチャンバの一つ内との間で前記検査対象を移送可能な搬送ユニット及び前記一つのローディングチャンバ内と前記ステージ装置上との間で前記検査対象を移送可能な別の搬送ユニットを有するローダーと、を備え、
前記ワーキングチャンバ及びローディングチャンバが振動遮断装置を介して支持されるよう構成されている検査装置、
を提供する。
電子線源からの一次電子線を前記検査対象に照射し、前記一次電子線の照射により放出された二次電子線を減速電界型対物レンズで加速してその像を投影する電子光学系、前記
電子光学系により投影された二次電子線像を検出する検出器及び前記減速電界型対物レンズと前記検査対象との間に配置されていて前記検査対象の前記一次電子線の照射面における電界強度を制御する電極を有する電子光学装置と、
前記検査対象を保持して前記電子光学系に関して相対的に移動させるステージ装置と、
前記ステージ装置を収容しておりかつ真空雰囲気に制御可能になっているワーキングチャンバと、
前記ワーキングチャンバ内の前記ステージ装置上に前記検査対象を供給するローダーと、
前記ワーキングチャンバ内に配置された前記検査対象に電子線を照射して前記検査対象の帯電むらを減少する、あるいは意図的に帯電させるプレチャージユニット及び前記検査対象に電位を印加する電位印加機構と、を備え、
前記ワーキングチャンバが振動遮断装置を介して支持された支持装置により支持されるよう構成されている検査装置、
を提供する。
複数の電子線源から放出された電子線を電子光学系を介して試料の面上に結像させる電子線装置であって、
前記電子線源と前記電子光学系とを分離する仕切板を備えてなり、該仕切板が前記電子線を通過させるためのアスペクト比の大きい穴を有する
ことを特徴とする電子線装置、
を提供する。
の評価を行うデバイス製造方法をも提供する。
静電レンズを含む静電光学系によって電子線を試料に入射させ、前記電子線の入射により前記試料から発生した二次電子線を検出してデータを形成し、前記データに基づいて前記試料を評価する評価装置において、
前記静電光学系内の電極を仕事関数が5eV以上の金属でコーティングしたことを特徴とする評価装置、
を提供する。
静電レンズを含む静電光学系によって電子線を試料に入射させ、前記電子線の入射により前記試料から発生した二次電子線を検出してデータを形成し、前記データに基づいて前記試料を評価する評価装置において、
前記静電レンズは、電位差のある少なくとも2つの電極と前記少なくとも2つの電極の間にあって前記少なくとも2つの電極を支持する絶縁材料とを含み、
前記少なくとも2つの電極のうち少なくとも一方の電極は、前記少なくとも2つの電極間において最短の電極間距離となる第1の電極面と、前記第1の電極面よりも電極間距離が長い第2の電極面と、前記第1の電極面と前記第2の電極面との間に前記少なくとも2つの電極間方向の段差とを有し、
前記絶縁材料は、前記少なくとも2つの電極間において前記第2の電極面と他方の電極の電極面を略垂直に支持し、前記絶縁材料の前記少なくとも2つの電極間における最短沿面距離は、支持された電極部分における電極間距離と略同じ長さであることを特徴とする評価装置、
をも提供する。
であることが好ましい。電極又は電極の一部を白金又は白金を主材料とする合金でコーティングすることにより、電極間において放電が、したがって電極間で絶縁破壊が生じることが少なくなる。また、試料が半導体ウェハであっても、半導体ウェハの表面上に、電極にコーティングされた白金が付着することがあってもデバイス性能を劣化させることもないので、半導体ウェハの検査に好適である。
上記の評価装置を用いたデバイス製造方法であって、デバイス製造途中において前記評価装置を用いて前記試料であるところの半導体ウェハのパターンを評価することを特徴とするデバイス製造方法、
をも提供する。
一次光学系によって試料に一次電子線を照射し、試料から放出された二次電子線をE×B分離器で一次光学系から分離して二次光学系に導く電子線装置において、
二次電子線の上記E×B分離器の磁場による偏向量を電場による偏向量の2倍とし、且つ、前記磁場による偏向方向と前記電場による偏向方向とを逆としたことを特徴する電子線装置、
を提供する。
一次光学系によって一次電子線を試料に照射し、該試料から放出された二次電子線をE×B分離器により一次光学系から分離して二次光学系に導く電子線装置において、一次電子線の前記分離器の磁場による偏向量を電場による偏向量の2倍とし、且つ、前記磁場による偏向方向と前記電場による偏向方向とを逆としたことを特徴とする電子線装置、
をも提供する。
電子線装置であって、
前記対物レンズの少なくとも3つの励起電圧に関して、前記第1の方向に平行なパターン・エッジを前記第2の方向に走査したときの二次電子線信号波形の立ち上がりを表す第1のデータと、前記第2の方向に平行なパターン・エッジを前記第1の方向に走査したときの二次電子線信号波形の立ち上がりを表す第2のデータとを測定する測定手段と、
前記第1のデータと前記第2のデータとをそれぞれ二次式で近似し、それぞれの前記二次式の最小値を示す前記対物レンズの励起条件を求める手段と、
前記対物レンズを、求められた前記励起条件の代数平均に合せる手段と、
を具備したことを特徴とする電子線装置、
を提供する。
対物レンズを含む電子光学系により電子線を集束させ、パターンを前記電子線で走査することにより、該パターンの評価を行う電子線装置であって、
前記対物レンズは、アースに近い電圧が印加される第1の電極と、アースから遠い電圧が印加される第2の電極とを備え、
前記第1の電極に印加される電圧を変化させることによって、前記対物レンズの焦点距離を変化させることができ、
前記励起手段が、前記対物レンズの焦点距離を大きく変化させるために前記第2の電極に印加する電圧を変える手段と、前記焦点距離を短時間で変化させるために前記第1の電極に印加する電圧を変える手段とを備える
ことを特徴とする電子線装置、
を提供する。
電子線を物質に照射することにより、該物質の加工、製造、観測及び検査のうち少なくともいずれかを実行する電子線装置であって、
物質に対する電子線の位置を定める機械構造体と、機械構造体の振動により力を受けるように該機械構造体に取り付けられた、圧電素子と、圧電素子に電気的に接続され、該圧電素子から出力された電気エネルギーを減衰させる、振動減衰用回路とを具備する電子線装置、
を提供する。
を電気エネルギーに変換して出力するが、振動減衰用回路がこの電気エネルギーを減衰させるため、圧電素子に加わる外力を相殺するように圧電素子は力を発生することになる。これにより、機械共振により発生する振動を相殺し、共振倍率を下げることが可能となる。
XYステージに試料を載置し、該試料を真空中で任意の位置に移動して試料面に電子線を照射する装置において、
該XYステージには、静圧軸受けによる非接触支持機構と差動排気による真空シール機構とを設け、
該試料面上の電子線が照射される箇所と、該XYステージの静圧軸受け支持部との間に
コンダクタンスが小さくなる仕切りを設け、
電子線照射領域と静圧軸受け支持部との間に圧力差が生じるようにしたことを特徴とする電子線装置、
を提供する。
を抑えるためには、吸着するガス分子の量を減らすことと、吸着したガス分子を速やかに排気することが必要である。
XYステージ上に載置された試料に電子線を照射する装置において、
該XYステージはハウジング内に収容されかつ静圧軸受けによりハウジングに対して非接触で支持されており、
該ステージが収容されたハウジングは真空排気され、
該電子線装置の該試料面上に電子線を照射する部分の周囲には、試料面上の該電子線が照射される領域を排気する差動排気機構が設けられたことを特徴とする電子線装置、
を提供する。
れる静圧軸受け式のステージと同様の構造を持ったステージ(差動排気機構を持たない静圧軸受け支持のステージ)を使用して、ステージ上の試料に対して電子線による処理を安定に行うことができる。
一次電子線を発生し、集束して試料上に走査させて照射させ、前記試料の電子線照射部分から放出された二次電子線を検出器で検出する光学系を複数個備えた電子線装置において、前記試料にリターディング電圧を印加するためのリターディング電圧印加装置と、前記試料に依存して最適なリターディング電圧を前記試料に印加する機能と、を備え、前記光学系は、一体の絶縁物を加工し、表面に金属コーティングして軸対称レンズとした少なくとも一つの軸対称レンズを備えて構成されていることを特徴とする電子線装置、
を提供する。
一次電子線を発生し、集束して試料上に走査させて照射する一次光学系を有し、前記試料の電子線照射部分から放出された二次電子線を加速し、E×B分離器で前記一次光学系から分離して検出器で検出する電子線装置において、前記試料にリターディング電圧を印加するためのリターディング電圧印加装置と、前記試料のチャージアップ状態を調査するチャージアップ調査機能と、前記チャージアップ調査機能からのチャージアップ状態に関する情報に基づいて最適なリターディング電圧を決定し、それを前記試料に印加する機能又は最適な電子線電流に変更する機能と、を備えて構成されていることを特徴とする電子線装置、
を提供する。
電子線を試料に照射する光学系と、チャージアップ調査機能とを有し、前記チャージアップ調査機能は、前記試料に一次電子線が照射されて発生した二次電子線を検出して画像を形成したとき、前記試料の特定部分のパターン歪み或いはパターンボケを評価し、その結果パターン歪み或いはパターンボケが大きい場合をチャージアップが大きいと評価するように構成されていることを特徴とする電子線装置、
をも提供する。
試料の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、試料上で部分的に重なり合いながら互いから変位された複数の被検査領域の画像を各々取得する画像取得手段と、 基準画像を記憶する記憶手段と、
画像取得手段により取得された複数の被検査領域の画像と、記憶手段に記憶された基準画像とを比較することによって試料の欠陥を判断する欠陥判断手段と、を具備することを特徴とする欠陥検査装置、
を提供する。ここで、検査対象となる試料は、欠陥を検出することができる任意のものが選択可能であるが、本発明は、半導体ウェハを対象とするとき、優れた効果を奏することができる。
本発明に係る荷電粒子線装置の第1の実施の形態は、電子線を用いた写像投影方式に関するもので、まず、写像投影方式について説明をする。
成している。
ンズ内に導くように設計されている。
レンズ作用は、カソードレンズ2008の1番目、2番目の電極に電圧を印加し、3番目の電極をゼロ電位にすることで行われる。
ソードレンズ2008とがテレセントリックな電子光学系を構成しているので、一次電子線を試料に均一に照射させることができる。すなわち、ケーラー照明を容易に実現することができる。さらに、二次電子線に対しては、試料2007からの全ての主光線がカソードレンズ2008に垂直に(レンズ光軸に平行に)入射し、開口アパーチャ2009を通過するので、周辺光がけられることがなく、試料周辺部の画像輝度が低下することがない。また、電子が有するエネルギーのばらつきによって結像位置が異なる、いわゆる倍率色収差が起こる(特に、二次電子線はエネルギーのばらつきが大きいため、倍率色収差が大きい)が、カソードレンズ2008の焦点位置に開口アパーチャ2009を配置したので、この倍率色収差を抑えることができる。
「一次電子光学系」と呼ぶ。一次電子光学系のレンズ条件を制御する事により、電子ビームのサイズや電流密度を制御できる。また、一次/二次電子光学系連結部に位置するウィーンフィルタにより、一次電子線はウェハに垂直に入射される。
(1)ウェハを製造するウェハ製造工程(又はウェハを準備するウェハ準備工程)
(2)露光に使用するマスクを製造するマスク製造工程(又はマスクを準備するマスク準備工程)
(3)ウェハに必要な加工処理を行うウェハプロセッシング工程
(4)ウェハ上に形成されたチップを1個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立工程
(5)できたチップを検査するチップ検査工程。
(A)絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、或いは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程(CVDやスパッタリング等を用いる)
(B)この薄膜層やウェハ基板を酸化する酸化工程
(C)薄膜層やウェハ基板等を選択的に加工するためにマスク(レチクル)を用いてレジストパターンを形成するリソグラフィー工程
(D)レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチング工程(例えばドライエッチング技術を用いる)
(E)イオン・不純物注入拡散工程
(F)レジスト剥離工程
(G)加工されたウェハを検査する検査工程。
なお、ウェハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
(a)前段の工程で回路パターンが形成されたウェハ上にレジストをコートするレジスト塗布工程
(b)レジストを露光する工程
(c)露光されたレジストを現像してレジストパターンを得る現像工程
(d)現像されたレジストパターンを安定化するためのアニール工程。
本発明の第2の実施の形態は、電子線を用いて検査対象の表面に形成されたパターンの欠陥等を検査するのに適した電子線装置に関し、例えば、半導体製造工程におけるウェハの欠陥を検出する場合のように、電子線を検査対象に照射してその表面の性状に応じて変化する二次電子線を捕捉して画像データを形成し、その画像データに基づいて検査対象の表面に形成されたパターン等を高いスループットで検査する検査装置に好適な電子線装置、並びにそのような電子線装置を用いて歩留まり良くデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。
電子線を用いた電子光学系を使用すると共に、その電子光学系と、装置を構成するその他の構成機器との調和を図ってスループットを向上した電子線装置、
検査対象を蓄えるカセットと電子光学系に関して検査対象を位置決めするステージ装置との間で検査対象を搬送するローダー及びそれと関連する装置を改善して検査対象を効率的にかつ精度良く検査することを可能とする電子線装置、
SEMで問題のあった帯電の問題を解決して検査対象を精度良く検査可能な電子線装置、
上記の電子線装置を用いてウェハ等の検査対象の検査を行うことにより歩留まりの良いデバイス製造方法、
を提供する。
対象として表面にパターンが形成された基板すなわちウェハを検査する半導体検査装置の全体構造、動作および該半導体検査装置を用いたデバイス製造方法を説明する。
ウェハの軸線O−Oの周りの回転方向の位置を約±1度の精度で予め位置決めしておくようになっている。プリアライナーは請求項に記載された発明の検査対象の座標を決める機構の一部を構成し、検査対象の粗位置決めを担当する。このプリアライナー自体は公知の構造のものでよいので、その構造、動作の説明は省略する。
排気系(図示せず)によって高真空状態(真空度としては10-5〜10-6Pa)に雰囲気制御され得るようになっている。この場合、第1のローディングチャンバ41を低真空チャンバとして低真空雰囲気に保ち、第2のローディングチャンバ42を高真空チャンバとして高真空雰囲気に保ち、ウェハの汚染防止を効果的に行うこともできる。このような構造を採用することによってローディングチャンバ内に収容されていて次に欠陥検査されるウェハをワーキングチャンバ内に遅滞なく搬送することができる。このようなローディングチャンバを採用することによって、後述するマルチビーム型電子線装置原理と共に、欠陥検査のスループットを向上させ、更に保管状態が高真空状態であることを要求される電子線源周辺の真空度を可能な限り高真空度状態にすることができる。
で高温状態に加熱された場合には、酸素等に可能な限り接触させないことがその寿命を縮めないために肝要であるが、電子光学系が配置されているワーキングチャンバにウェハを搬入する前段階で上記のような雰囲気制御を行うことにより、より確実に実行できる。
タなどにより回転させて制御する。
O1の回りで回動できると共に、部分間の相対回転により全体として軸線O1−O1に関し
て半径方向に伸縮可能になっている。アーム612の軸613から最も離れた第3の部分の先端には、には公知の構造の機械式チャック又は静電チャック等のウェハを把持する把持装置616が設けられている。駆動部611は、公知の構造の昇降機構615により上下方向に移動可能になっている。
のハウジングの上に設けられた気体供給ユニット231からは清浄空気が層流状に流れ(ダウンフローとして)、搬送途中で塵埃がウェハの上面に付着するのを防止する。搬送ユニット周辺の空気の一部(この実施の形態では供給ユニットから供給される空気の約20%で主に汚れた空気)は排出装置24の吸入ダクト241から吸引されてハウジング外に排出される。残りの空気はハウジングの底部に設けられた回収ダクト232を介して回収され再び気体供給ユニット231に戻される。
ェハラック47に移動し、未処理のウェハCを同じくアームによりウェハラック47から抜き出し、プリアライナで位置決めした後、ローディングチャンバ41のウェハラック47に移動する。このようにすることで、ウェハラック47の中は、ウェハBを処理している期間に、処理済みのウェハAを未処理のウェハCに置き換えることができる。
子線発生率)が、ウェハの電位に依存すると言う事実に基づいて、ウェハを載置するステージの設置台に±数Vの電位を印加することにより二次電子線の発生を制御するものである。また、この電位印加機構は、照射電子線が当初有しているエネルギーを減速し、ウェハに100〜500eV程度の照射電子線エネルギーとするための用途も果たす。
位置ずれしているものとするが、Y軸方向及びY軸方向に位置ずれしていてもよい)δxは予めわかっているのでその値δxだけ移動させれば被観察点を視認位置に移動させることができる。電子光学装置の視認位置への被観察点の移動が完了した後、電子光学系により高倍率で被観察点をSEM撮像して画像を記憶したり又はCCD761を介してモニタ765に表示させる。
ここで、図15を用いて、本発明に係る電子線装置の第3の実施の形態である電子線装置を説明する。この電子線装置は、最小線幅が0.1ミクロン以下のパターンを有するウェハ、マスク等の試料の評価や検査を高スループット、高信頼性で行うのに適しており、デバイス製造に用いることができる。
ように固定すべきかという問題に、明確な解答が出されていないのが実状である。
線源部Xと電子光学系Yとを収納する鏡筒(図示せず)の内部を真空に保つためのポンプによって各パイプ909の内部も真空に保たれる。また、コンデンサ・レンズ912、マルチ開口板913、縮小レンズ914、偏向器915及び対物レンズ916には、図15に点線で例示するリード線を介して、所要の電圧が印加される。必要に応じて、コンデンサ・レンズ912、マルチ開口板913、縮小レンズ914、偏向器915及び対物レンズ916は、絶縁スペーサ918を介してパイプ909の内壁に取り付けられる。
本発明の第4の実施の形態は、電子線を試料に照射する静電レンズを用いた電子光学系において絶縁破壊を防止する電極構造を備える電子線装置、および該装置を用いてたデバイス製造方法に関する。
物レンズ系1005の電界によって検出器1008の方向に加速され(図16の点線)、E×B型偏向器1003に入射される。E×B型偏向器1003は、加速された二次電子線を静電中間レンズ系1007方向に向かわせ、次に、静電中間レンズ系1007によって二次電子線を検出器1008に入射させることによって二次電子線が検出される。検出器1008によって検出された二次電子線はデータに変換されて表示装置1009に送信され、表示装置1009に二次電子線の画像を表示し、半導体ウェハ1006のパターンを検査する。
1020の通過孔1024の開口端部1020aと、電極1022の通過孔1024の開口端部1022aとのコーナー部に曲率を持たせたので、両コーナー部に電界が集中することがなくなり、電極間の絶縁破壊がより防止できる。また更に、電極1022の段差1022dの電極間側のコーナー部に曲率を持たせたので、コーナー部に電界が集中することがなく、電極間の絶縁破壊がより防止できる。
本発明の第5の実施の形態は、最小線幅が0.2マイクロメートル以下のパターンの欠陥検査、線幅測定、合わせ精度測定、つなぎ測定及び高時間分解能電位コントラスト測定等を高スループット、高信頼性で行なうことができる電子線装置および該装置を用いたデバイス製造方法に関する。
α/(1−△V/Vo)=β
だけ、光軸Xから左へ、即ち光軸Xに近づくように偏向されることになり、同時に、Voよりも△Vだけ小さいエネルギーを持つ二次電子線1111は磁石1107によって角度
2α/{1―(△V/Vo)}1/2=γ
だけ、光軸Xに関して右へ、即ち光軸Xから遠ざかるように偏向される。第一次近似では、
(1―△V/Vo)−1=(1+△V/Vo)
であり、
2{1−(△V/Vo)}―1/2=2{1+(1/2)(△V/Vo)}
であるから、
γ−β=2α{1+(1/2)(△V/Vo)}―α(1+△V/Vo)=α
が成り立つ。換言すると、ウィーンフィルタ1105の静電偏向作用と電磁偏向作用との相殺により二次電子線のエネルギ幅に関する項が消去され、二次電子線1111はウィーンフィルタ1105によって光軸Xに関して右へ、即ち光軸Xから遠ざかるように角度αだけ偏向されるのみであるので、ウィーンフィルタ1105による色収差を無視することができる。
磁石1107の電磁偏向作用により角度2αだけ左へ、即ち、光軸Xに近づくように偏向する。その結果、ウィーンフィルタ1105に入射した一次電子線1102は、全体として左へ角度αだけ偏向される。この場合には、一次電子線1102の持つエネルギー幅の影響を無視することができる。具体的には、一次電子線1102のエネルギー幅の広がりに起因する色収差は解消される。
α/(1―△V/Vo)=δ
だけ偏向される。この値はαより大きいので、余分に右へ、即ち光軸Xから遠ざかるように偏向されることになり、同時に、Voよりも△Vだけ小さいエネルギーを持つ一次電子線は磁石1107によって角度
2α(1―△V/Vo)−1/2=θ
だけ偏向される。この値は2αより大きいので、余分に左へ、即ち光軸Xに近づくように偏向される。そこで、これらの角度の差として、
θ−δ=2α(1―△V/Vo)―1/2−α(1―△V/Vo)−1
が求まる。△VはVoに比べて極めて小さいので、第一次近似として、
(1―△V/Vo)―1/2≒(1+△V/2Vo)
が成り立つので、結局、
θ−δ≒2α(1―△V/2Vo)−α(1―△V/Vo)
=α
が成立する。こうして、一次電子線1102がウィーンフィルタ1105によって光軸Xに近づくように角度αだけ偏向されるとき、一次電子線の持つエネルギー幅を無視することができるので、ウィーンフィルタ1105による色収差を解消することができる。
本発明の第6の実施の形態は、0.1ミクロン以下の線幅を持つパターンの欠陥検査、CD測定、合わせ精度測定、高時間分解能での電位測定等の諸評価を高スループット、高精度且つ高信頼性で行うことができる電子線装置および該装置を用いたデバイス製造方法
に関する。
1211によって光軸Lから逸れるように偏向されて一次電子線から分離される。こうして二次電子線は二次電子線検出部1085によって検出される。二次電子線検出部1215は、入射した二次電子線の強度を表す電気信号を出力する。この電気信号は、その対応の増幅器(図示せず)によって増幅された後、画像処理される。
タ1211を用いて一次電子線により上記第1の方向に走査し、その結果放出された二次電子線の強度を表す電気信号を二次電子線検出部1215から取り出し、その電気信号の立上り幅を測定する。この操作を電圧±△Voの値を変える毎に行う。こうして、図25の(a)に示すグラフA及びBが求まる。
(p2/a2)−(q−c)2/b2=1
と表せる。そこで、3つのqの値q1、q2、q3とそれらに対応するpの値p1、p2、p3を上式に代入すると、次の3つの式が得られる。
(p2 2/a2)−(q2−c)2/b2=1 (2)
(p3 2/a2)−(q3−c)2/b2=1 (3)
これらの式(1)〜(3)からa,b及びcの値が算出され、q=cのとき、最小値となる。即ち、立ち上がり幅が最小となる対物レンズ電圧−△Vo(x)を3つのレンズ条件で求めることができたことになる。全く同様にして、+△Vo(y)を求めることができる。
焦点合わせは略同時に行うことが可能であるので、スループット・バジェットは僅かな値でしかない。
本発明の第7の実施の形態は、電子線を物質の目標位置に照射することにより、当該物質の加工、製造、観測及び検査のうち少なくともいずれかを実行する電子線装置に係り、より詳しくは、電子線を位置決めする機械構造体に生じる不要な機械的振動を減少させた電子線装置、その制振方法および該装置を用いた半導体デバイスの加工、製造、観測及び検査のうち少なくともいずれかを実行する工程を備えた半導体製造プロセスに関する。
長方形開口1302a、及び、一次電子線を縮小結像させる4極子レンズ1302bを備える。Aブロックの下部には、縮小された一次電子線を電場E及び磁場Bの直交する場で半導体ウェハ1305に略垂直に当たるように偏向させるE×B偏向器1306、開口アパーチャ(NA)1307、及び、該開口アパーチャを通過した一次電子線をウェハ1305上に結像させる対物レンズ1308が配置される。
なく散乱電子線や反射電子線も発生するが、ここでは一括して二次電子線と称することにする。
像のボケ等の有害な事象を発生させる。
0は電気容量Cを有するため、直列接続された圧電素子1350及び振動減衰用回路1327は、参照番号1360により示される直列共振回路と等価となる。この直列共振回路の共振周波数f0’は、
fo’=1/{2π(LC)1/2}
で表される。本発明では、直列共振回路の共振周波数f0’が鏡筒1346の共振周波数
f0に略一致するように、各パラメータが設定される。即ち、与えられた圧電素子135
0の電気容量Cに対して、
fo=1/{2π(LC)1/2}
が成立するように、可変インダクタンス1358のインダクタンスLが調整される。実際には、圧電素子1350の容量Cは、機械的共振周波数に合わせて共振回路を形成する上では小さく、このため非常に大きなインダクタンスLを必要とする場合が多いが、この場合には演算増幅器等を用いて等価的に大きなインダクタンスを形成することで共振回路を実現することができる。
うにして作られた直列共振回路1360は、図29の参照番号1384により示される電気的周波数特性を有する。
える、勿論、電子線検査装置専用のハードウェア、或いは、ワークステーションなどから制御部1316を構成してもよい。
0Hz)の振動成分を含む外力が加わると、鏡筒1346は、その伝達関数で定まる共振倍率(30dB)でこの振動成分を増幅させて固有振動する。この振動1388は、圧電素子1350に正負の圧力を印加する。圧電素子1350は、鏡筒1346の振動エネルギーを一旦電気エネルギーに変換して出力する。圧電素子1350の両電極1352a、1352bには、インダクタンス1358(L)及び抵抗1356(RD)が直列接続さ
れて共振回路を形成しているため、共振周波数f0において、圧電素子1350の容量性
インピーダンスと、インダクタンス1358の誘導性インピーダンスLとは相殺され、共振回路のインピーダンスは、事実上、抵抗2056(RD)のみとなる。従って、共振時
には、圧電素子1350から出力される電気エネルギーは、抵抗1356(RD)により
ほぼ全部消費される。
本発明の第8の実施の形態は、電子線装置においてウェハを静電的に吸着保持する静電チャック、ウェハと静電チャックとの組合わせ、特に減速電界対物レンズを用いた電子線装置で使用可能な静電チャックとウェハとの組合わせ、ならびに、静電チャックとウェハとの組合わせを備える電子線装置を使用するデバイス製造方法に関する。
要である。
着されるので、ウェハに0電位又は低い電位を与えようとするとき、電圧が印加されない問題があった。更に静電チャック側へ中央が凸に歪んだウェハは、比較的容易に吸着固定できるが、チャック側に中央が凹に歪んだウェハは、単極の静電チャックでは、周辺部のみがチャックされ、中央部はチャックされないまま保持される問題があった。
t=t1でウェハの電圧Cが少しずつ深くされ(下げられ)、時刻t=t2で−4kVに達するように制御される。第1電極及び第2電極は、時刻t=t1から時刻t=t2において、少しずつ電圧が下げられ、時刻t=t2で、0Vにされる。
Vにされ、ウェハが外部へ取出される。
本発明の第9の実施の形態は、XYステージ上に載置された試料に電子線を照射する装置、その装置を利用した欠陥検査装置又は露光装置、および、それらの装置を使用したデバイス製造方法に関する。
真空度の低下を防止して電子線による検査や加工等の処理を安定して行える電子線装置、
静圧軸受けによる非接触支持機構と差動排気による真空シール機構を有し、電子線の照射領域と静圧軸受けの支持部との間に圧力差を発生させるようにした電子線装置、
静圧軸受けに面する部品表面から放出するガスを低減した電子線装置、
上記の電子線装置を用いて試料表面を検査する欠陥検査装置、或いは試料の表面にパターンを描画する露光装置、
上記のような電子線装置を用いて半導体デバイスを製造する半導体製造方法、
を提供する。
間に常に絞り部1551が形成されるようになっている。ステージ台1507は、ハウジング1508内において底壁の上に公知の方法で固定されている。
であり、必要に応じて任意の光学系、検出器を使用できる。電子線装置の光学系1560は、電子線をステージ1503上に載置された試料Sに照射する一次光学系1561と、試料から放出された二次電子線が投入される二次光学系1571とを備えている。一次光学系1561は、電子線を放出する電子線源1562と、電子線源1562から放出された電子線を集束する2段の静電レンズからなるレンズ系1563、1564と、偏向器1565と、電子線をその光軸が対象の面に垂直になるように偏向するウイーンフィルタ1566と、2段の静電レンズからなるレンズ系1567、1568とを備え、それらは、図36に示されるように電子線源1562を最上部にして順に、電子線の光軸が試料Sの表面(試料面)に鉛直な線に対して傾斜して配置されている。ウィーンフィルタ1566は電極1566−1及び磁石1566−2を備えている。
本発明の第10の実施の形態は、XYステージ上に載置された試料に電子線を照射する装置に関し、更に詳しくは、XYステージに差動排気機構を設けることなく鏡筒周りに差動排気機構を設けた電子線装置、その装置を利用した欠陥検査装置又は露光装置、および、それらの装置を使用したデバイス製造方法に関する。
XYステージの差動排気機構をなくして構造が簡単でコンパクト化が可能な電子線装置、
XYステージを収容しているハウジング内を真空排気すると共に該試料面上の電子線が照射される領域を排気する差動排気機構を設けた電子線装置、
上記の電子線装置を用いて試料表面を検査する欠陥検査装置、或いは試料の表面にパターンを描画する露光装置、
上記のような電子線装置を用いて半導体デバイスを製造する半導体製造方法、
を提供する。
X方向の駆動をそのリニアモータで行うようにしている。そして、Xテーブル1604にはフレキシブル配管1621によって高圧ガスが供給され、静圧軸受けに高圧ガスを供給するようになっている。この高圧ガスが静圧軸受けからX方向ガイドの案内面に対して噴出されることによって、Xテーブル1604がY方向ガイドに対して高精度に非接触で支持されている。真空チャンバCは公知の構造の真空ポンプ等に接続された真空配管1619、1620a、1620bによって排気されている。配管1620a、1620bの入口側(真空チャンバ内側)は台座1606を貫通してその上面において、XYステージ1603から高圧ガスが排出される位置の近くで開口しており、真空チャンバ内の圧力が静圧軸受けから噴出される高圧ガスにより上昇するのを極力防止している。
プで排気すると仮定すると、真空チャンバ内の圧力は、約160Pa(約1.2Torr)となる。この時、差動排気機構の環状部材1626及び環状溝等の寸法を、図45に示すようにすれば、電子線照射空間1630内の圧力を10-4Pa(10-6Torr)にすることができる。
XYステージ1603の静圧軸受けには、フレキシブル配管1621、1622を通して高純度の不活性ガス(N2ガス、Arガス等)が供給される。静圧軸受けから噴出したこれらのガス分子は真空チャンバ内に拡散し、排気口1619、1620a、1620bを通してドライ真空ポンプ2353によって排気される。また、差動排気機構や電子線照射空間に侵入したこれらのガス分子は環状溝1627或いは鏡筒1601の先端部から吸引され、排気口1628及び1618を通ってターボ分子ポンプ1651及び1652によって排気され、ターボ分子ポンプから排出された後ドライ真空ポンプ1653によって排気される。
この部分には循環配管系を構築することはできないことになる。また、ドライ真空ポンプの代わりに、ダイヤフラム式ドライポンプ等、他方式のドライポンプを使用することももちろん可能である。
本発明の第11の実施の形態は、試料の表面に形成されたパターン等を評価する電子線装置及びその電子線装置を用いてプロセス途中又は終了後の試料の評価を行うデバイス製造方法に関し、詳しくは、最小線幅0.1μm以下のパターンを有する、試料上のデバイス等の欠陥検査、CD測定、電位コントラストの測定、高時間分解電位測定等の評価を高いスループットで且つ高い信頼性のもとで行える電子線装置及びそのような電子線装置を用いてプロセス途中又は終了後の試料の評価を行うデバイス製造方法に関するものである。
能になる。例えば、レンズ外径(直径)を40mmにしたとすると、図48に示されるように、X方向に4個の鏡筒1702を並べたものをY方向に2列、合計で8個の鏡筒1702を一枚の試料に対して配置できる。そして、資料Sを保持しているステージ(図示せず)をY方向に連続移動させ、X方向に各鏡筒で走査して評価を行えば、1電子線のみを使用して評価する場合の7ないし8倍のスループットが得られる。
763を介して印加装置1750に与え、或いは最適なビーム電流の値が見出されたらそれらの値で試料すなわちウェハの評価を行う。
本発明の第12の実施の形態は、半導体ウェハ等の試料の画像を予め用意された基準画像と比較することにより該試料の欠陥を検査するための欠陥検査装置及びこのような欠陥検査装置を用いて半導体デバイスを製造する半導体デバイス製造方法に関するものである。
電レンズ21806、結像された像をウェハの二次電子線画像として検出する検出器1807、及び、装置全体を制御すると共に、検出器1807により検出された二次電子線画像に基づいてウェハ1805の欠陥を検出する処理を実行する制御部1816を備える。なお、二次電子線画像には、二次電子線による寄与ばかりでなく反射電子による寄与も含まれている。
ないローダーに多数格納されたウェハ1805を一枚毎に自動的にステージ1804にセットする形態であってもよい。
2)。この画像位置は、被検査領域を画定させるための該領域内の特定位置、例えば該領域内の中心位置として定義される。現時点では、i=1であるから画像位置(X1,Y1)となり、これは例えば図16に示された被検査領域1832aの中心位置に該当する。全ての被検査画像領域の画像位置は予め定められており、例えば制御部1816のハードディスク上に記憶され、ステップ1932で読み出される。
処理を繰り返す。
1.荷電粒子線を用いた写像投影方式の検査装置の全体構成が得られ、高いスループットで検査対象を処理することができる。
等の格別の効果を奏することができる。
1.荷電粒子線源と電子光学系とを仕切板により分離するので、各部毎に独立に所要の真空度を達成することが可能である、
2.荷電粒子線源と電子光学系とをコンダクタンスの小さい穴で結合するようにしたので、荷電粒子線源と電子光学系との間の圧力差を大きく取ることが可能である、
3.仕切板には、それぞれの荷電粒子線源の光軸から離れた位置に穴が形成されるので
、試料又は電子光学系の方から光軸上を正イオンが荷電粒子線源のカソードの方へ戻って来ても、この仕切板によって遮られるため、正イオンによってカソードが損傷されることがない、
等の格別の効果を奏する。
1.電極又は電極の一部を仕事関数が5eV以上の金属でコーティングしたので、電極から二次荷電粒子線が放出されることが少なく、電極間において放電が生じにくくなり、電極間で絶縁破壊されることが少なくなる、
2.電極又は電極の一部を白金(仕事関数:5、3[eV])又は白金を主材料とする合金でコーティングしたので、電極から二次荷電粒子線が放出されることが少なく、電極間において放電が生じにくくなり、電極間で絶縁破壊されることが少なくなる、
3.試料が半導体ウェハであっても、半導体ウェハのパターン上に、電極にコーティングされた白金が付着することがあってもデバイスの性能を劣化させることもないので、半導体ウェハの検査に好適である、
4.絶縁材料によって電極を支持することによって、電極間の放電が、したがって電極間の絶縁破壊が生じにくい、
5.少なくとも一方の電極の形状を、第1の電極面と第2の電極面と、これら電極面の間に段差を設けるようにすることによって、絶縁材料表面をヒダ形状等に加工することがなく、加工費用が安価になる、
6.絶縁材料の電極間における最短沿面距離は、支持された電極部分における電極間距離と略同じ長さであるので、電極間における絶縁材料表面にはほとんと凹凸部分が無く、絶縁材料からの放出ガスが多くなることも無いので、装置のビーム通路の真空度を下げることもない、
等の格別の効果を奏する。
1.試料面の高さを測定するための光学式センサを使用する必要がないので、対物レンズと試料との間を電子光学系のみで最適設計することが可能になる、
2.荷電粒子線走査・検出系の焦点合わせは低電圧の調整のみで可能であるので、整定時間を短縮することができる、即ち、短時間で焦点合わせを行うことができる、
3.必要に応じて、焦点合わせの操作の中で、非点補正をも短時間で行うことが可能である、
4.プロセス途中の試料を短時間で評価することができることになるので、デバイス製造の歩留まりを向上させることができる、
という格別の効果を奏する。
1.機械構造体の振動により力を受けるように該機械構造体に圧電素子を取り付け、該圧電素子から出力された電気エネルギーを減衰させる振動減衰用回路を該圧電素子に電気的に接続したので、ビームを位置決めする構造体の共振による不要な振動を、必ずしも構造体の剛性を向上させなくても、ビームの位置決めを高精度に維持できるよう適切に減衰可能となる、
2.したがってって、設計上の制約の緩和、装置の小型軽量化、経済性の向上を実現させることができる、
3.半導体デバイスの製造工程において、上記のような荷電粒子線装置を用いることに
より、半導体デバイスの効率良い製造、検査、加工、観測等が可能となる、
という優れた効果を奏する。
1.静電チャック及びウェハと静電チャックの組合わせにより、ウェハの吸着保持に必要な電圧がウェハの印加電圧に連動して印加されるので、ウェハの検査が終了する迄確実にウェハを吸着保持することができる、
2.チャック側に中央が凹に歪んだウェハでも確実にウェハ前面が吸着保持される。更にまたウェハに形成される放電跡が必要最小限の大きさにされ、放電時のパーティクルの発生が極めて少ない、
3.本発明の静電チャック及びウェハと静電チャックの組合わせをデバイス製造方法に使用することにより、ウェハが移動台の静電チャックに検査中確実に吸着保持され、微細なパターンを有する半導体デバイスでも高いスループットで検査可能となり、それ故全数検査が可能であり、製品の歩留まり向上、欠陥製品の出荷防止が可能である、
等の格別の効果を奏する。
1.ステージ装置が真空内で高精度な位置決め性能を発揮することができ、更に、荷電粒子線照射位置の圧力が上昇しにくい。すなわち、試料に対する荷電粒子線による処理を高精度に行うことができる、
2.静圧軸受け支持部から放出されたガスが仕切りを通過して荷電粒子線照射領域側に通過することがほとんどできない。これによって荷電粒子線照射位置の真空度を更に安定させることができる、
3.荷電粒子線照射領域側に放出ガスが通過することが困難になり、荷電粒子線照射領域の真空度を安定に保ち易くなる、
4.真空チャンバ内が、荷電粒子線照射室、静圧軸受け室及びその中間室の3室に小さいコンダクタンスを介して分割された形になり、それぞれの室の圧力を、低い順に荷電粒子線照射室、中間室、静圧軸受け室となるように真空排気系を構成するので、中間室への圧力変動は仕切りによって更に低く抑えられ、荷電粒子線照射室への圧力変動は、もう一段の仕切りによって更に低減され、圧力変動を実質的に問題ないレベルまで低減することが可能となる、
5.ステージが移動した時の圧力上昇を低く抑えることが可能になる。
7.ステージの位置決め性能が高精度で、かつ荷電粒子線の照射領域の真空度が安定した検査装置を実現することができるので、検査性能が高く、試料を汚染する恐れのない検査装置を提供することができる、
8.ステージの位置決め性能が高精度で、かつ荷電粒子線照射領域の真空度が安定した露光装置を実現することができるので、露光精度が高く、試料を汚染する恐れのない露光装置を提供することができる、
9.ステージの位置決め性能が高精度で、かつ荷電粒子線照射領域の真空度が安定した装置によって半導体を製造することにより、微細な半導体回路を形成できる、
等の格別の効果を奏する。
1.大気中で一般に用いられる静圧軸受け式のステージと同様の構造を持ったステージ(差動排気機構を持たない静圧軸受け支持のステージ)を使用して、ステージ上の試料に対して荷電粒子線による処理を安定に行うことができる、
2.荷電粒子線照射領域の真空度に対する影響を最小限に抑えることが可能になり、荷電粒子線による試料への処理を安定化させることができる、
3.ステージの位置決め性能が高精度で、かつ荷電粒子線の照射領域の真空度が安定した検査装置を安価に提供することができる、
4.ステージの位置決め性能が高精度で、かつ荷電粒子線照射領域の真空度が安定した露光装置を安価に提供することができる、
5.ステージの位置決め性能が高精度で、かつ荷電粒子線照射領域の真空度が安定した装置によって半導体を製造することにより、微細な半導体回路を形成できる、
等の格別の効果を奏する。
1.スループットが光学系の数に比例した倍数に向上できる、
2.チャージアップ状態が最も少ない状態でウェハの評価が行われるので、信頼性の高い評価ができる、
3.チャージアップ性能を、各種の電流を測定して行うのでなく、実際の画像で評価しているので、より正しい評価結果が得られる、
等の格別の効果を奏する。
1.試料上で部分的に重なり合いながら互いから変位された複数の被検査領域の画像を各々取得し、これらの被検査領域の画像と基準画像とを比較することによって、試料の欠陥を検査するようにしたので、被検査画像と基準画像との位置ずれによる欠陥検査精度の低下を防止できる、
2.上記のような欠陥検査装置を用いて試料の欠陥検査を行うようにしたので、製品の歩留まりの向上及び欠陥製品の出荷防止が図れる、
という格別の効果を奏する。
Claims (1)
- ウエハを静電的に吸着保持する静電チャックであって、ウエハの印加電圧が0ボルトから所定電圧まで時間とともに増大又は減少されるものであり、静電チャックは、基板、電極板及び絶縁層を重ねて成り、ウエハの印加電圧に連動する電圧が静電チャックの電極板に印加されることによりウエハとチャックの間に吸引力が発生することを特徴とする静電チャック。
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---|---|---|---|
JP2012006612A JP5302423B2 (ja) | 2000-07-27 | 2012-01-16 | シートビーム式検査装置 |
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