JP2017123271A - Magnetic field lens, inspecting apparatus having the same, and method of manufacturing foil coil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子ビームによる像を拡大または縮小する磁場レンズおよびこれを有する検査装置、ならびに、このような磁場レンズに用いられるホイルコイルを製造する方法に関する。 The present invention relates to a magnetic lens for enlarging or reducing an electron beam image, an inspection apparatus having the same, and a method for manufacturing a foil coil used for such a magnetic lens.
従来の半導体検査装置は、100nmデザインルールに対応した装置と技術であった。しかし、検査対象の試料は、ウエハ、露光用マスク、EUVマスク、NIL(ナノインプリントリソグラフィ)マスク及び基板と多様化しており、現在は試料が5〜30nmのデザインルールに対応した装置及び技術が求められている。すなわち、パターンにおけるL/S(ライン/スペース)又はhp(ハーフピッチ)のノードが5〜30nmの世代に対する対応が求められている。このような試料を検査装置で検査する場合、高分解能を得ることが必要になる。 The conventional semiconductor inspection apparatus has been an apparatus and technology corresponding to the 100 nm design rule. However, the samples to be inspected are diversified with wafers, exposure masks, EUV masks, NIL (nanoimprint lithography) masks, and substrates, and currently, there is a need for an apparatus and technology corresponding to the design rule for samples of 5 to 30 nm. ing. That is, it is required to deal with generations in which the node of L / S (line / space) or hp (half pitch) in the pattern is 5 to 30 nm. When inspecting such a sample with an inspection apparatus, it is necessary to obtain high resolution.
ここで「試料」とは、露光用マスク、EUVマスク、ナノインプリント用マスク(及びテンプレート)、半導体ウエハ、光学素子用基板、光回路用基板等である。これらは、パターンを有するものとパターンがないものとがある。パターンが有るものは、凹凸のあるものとないものとが有る。凹凸のないパターンは、異なった材料によるパターン形成がなされている。パターンがないものには、酸化膜がコーティングされているものと、酸化膜がコーティングされていないものとが有る。 Here, “sample” refers to an exposure mask, EUV mask, nanoimprint mask (and template), semiconductor wafer, optical element substrate, optical circuit substrate, and the like. Some of these have a pattern and some have no pattern. Some of them have a pattern and some do not. Patterns with no irregularities are formed with different materials. Those without a pattern include those coated with an oxide film and those not coated with an oxide film.
本発明は、検査装置に好適な磁場レンズ、磁場レンズを有する検査装置、ならびに、そのような磁場レンズに用いられるホイルコイルを製造する方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the magnetic lens suitable for an inspection apparatus, the inspection apparatus which has a magnetic lens, and the method of manufacturing the foil coil used for such a magnetic lens.
本発明の一態様によれば、電子ビームによって形成される像を拡大または縮小する磁場レンズであって、前記電子ビームの進路と対向する位置にギャップが設けられたヨークと、巻回された薄膜から構成され、前記ヨークの内側に設けられたホイルコイルであって、前記薄膜は、金属膜と、接着剤と、前記金属膜および前記接着剤の間に設けられた絶縁膜と、を含み、内側が前記電子ビームの進路となるホイルコイルと、を備える磁場レンズが提供される。
このような構成によれば、線状コイルではなくホイルコイルを用いるため、冷却効率がよく、かつ、ホイルコイルの占積率を高くできる。よって、高い電力が用いられる検査装置にも好適である。
According to one aspect of the present invention, there is provided a magnetic lens for enlarging or reducing an image formed by an electron beam, a yoke provided with a gap at a position facing a path of the electron beam, and a wound thin film A foil coil provided inside the yoke, wherein the thin film includes a metal film, an adhesive, and an insulating film provided between the metal film and the adhesive, There is provided a magnetic field lens including a foil coil whose inside is a path of the electron beam.
According to such a configuration, since the foil coil is used instead of the linear coil, the cooling efficiency is good and the space factor of the foil coil can be increased. Therefore, it is also suitable for an inspection apparatus that uses high power.
前記電子ビームの進路を含む平面における前記ホイルコイルの断面は、同平面における前記ヨークの断面と適合する形状であるのが望ましい。
具体的には、前記電子ビームの進路を含む平面における前記ヨークおよび前記ホイルコイルの断面は略台形であってもよい。
これにより、ホイルコイルの占積率を高くできる。
It is desirable that a cross section of the foil coil in a plane including a path of the electron beam has a shape that matches a cross section of the yoke in the same plane.
Specifically, the yoke and the foil coil in a plane including the path of the electron beam may have a substantially trapezoidal cross section.
Thereby, the space factor of a foil coil can be made high.
前記ヨークには冷却機構が設けられるのが望ましい。
ホイルコイルは熱伝導性が高いため、効率よく磁場レンズを冷却できる。
The yoke is preferably provided with a cooling mechanism.
Since the foil coil has high thermal conductivity, the magnetic lens can be efficiently cooled.
前記ヨークの内側には、複数のホイルコイルが設けられ、当該磁場レンズは、あるホイルコイルと、他のホイルコイルとの間に設けられた冷却機構を備えるのが望ましい。
これにより、磁場レンズを効率よく冷却できる。
A plurality of foil coils are provided inside the yoke, and the magnetic lens preferably includes a cooling mechanism provided between a certain foil coil and another foil coil.
Thereby, a magnetic lens can be cooled efficiently.
本発明の別の態様によれば、試料を載置して連続的に移動するステージ装置と、電子ビームを前記ステージ装置上の前記試料に導く1次光学系と、前記電子ビームを前記試料に照射することで前記試料から発生した二次ビームの像を生成する検出器と、前記二次ビームを前記検出器に導く2次光学系と、備え、前記1次光学系または2次光学系は、上記の磁場レンズを含む、検査装置が提供される。
このような上記の磁場レンズは冷却効率がよく、かつ、ホイルコイルの占積率が高いため、検査装置に適用できる。
According to another aspect of the present invention, a stage device on which a sample is placed and continuously moved, a primary optical system that guides an electron beam to the sample on the stage device, and the electron beam to the sample A detector that generates an image of a secondary beam generated from the sample by irradiation; and a secondary optical system that guides the secondary beam to the detector. The primary optical system or the secondary optical system includes: There is provided an inspection apparatus including the above magnetic lens.
Such a magnetic lens has good cooling efficiency and a high space factor of the foil coil, and can be applied to an inspection apparatus.
本発明の別の態様によれば、略台形の薄膜を巻回することによって、断面が略台形であるホイルコイルを製造する方法が提供される。
この方法によれば、ヨークの断面が台形である場合に、断面が略台形であるホイルコイルを製造できる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a foil coil having a substantially trapezoidal cross section by winding a substantially trapezoidal thin film.
According to this method, when the yoke has a trapezoidal cross section, a foil coil having a substantially trapezoidal cross section can be manufactured.
本発明の別の態様によれば、長方形の薄膜を円筒形に巻回する工程と、円筒形に巻回された薄膜を斜めに切断する工程と、を備える、断面が略台形であるホイルコイルを製造する方法が提供される。
この方法によっても、ヨークの断面が台形である場合に、断面が略台形であるホイルコイルを製造できる。
According to another aspect of the present invention, a foil coil having a substantially trapezoidal cross section, comprising: a step of winding a rectangular thin film into a cylindrical shape; and a step of obliquely cutting the thin film wound into a cylindrical shape. A method of manufacturing is provided.
This method can also produce a foil coil having a substantially trapezoidal cross section when the yoke has a trapezoidal cross section.
本発明によれば、磁場レンズの冷却効率を向上でき、かつ、磁場レンズにおけるホイルコイルの占積率が高くすることができ、検査装置に好適である。また、磁場レンズにおけるヨークの形状に合わせたホイルコイルを製造できる。 According to the present invention, the cooling efficiency of the magnetic lens can be improved, and the space factor of the foil coil in the magnetic lens can be increased, which is suitable for an inspection apparatus. In addition, a foil coil that matches the shape of the yoke in the magnetic lens can be manufactured.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について、検査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エハを検査する半導体検査装置として説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の検査装置及び検査方法の例であって、これらに限定されるわけではなく、例えば露光マスクその他の任意の試料に適用可能である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as a semiconductor inspection apparatus for inspecting a substrate, that is, a wafer having a pattern formed as an inspection target, that is, a wafer. The following embodiments are examples of the inspection apparatus and the inspection method of the present invention, and are not limited to these, and can be applied to, for example, an exposure mask or any other sample.
図1及び図2Aにおいて、本実施形態の半導体検査装置1の主要構成要素が立面及び平面で示されている。
1 and 2A, the main components of the
本実施形態の半導体検査装置1は、複数枚のウエハを収納したカセットを保持するカセットホルダ10と、ミニエンバイロメント装置20と、ワーキングチャンバを画成する主ハウジング30と、ミニエンバイロメント装置20と主ハウジング30との間に配置されていて、二つのローディングチャンバを画成するローダハウジング40と、ウエハをカセットホルダ10から主ハウジング30内に配置されたステージ装置50上に装填するローダー60と、真空ハウジングに取り付けられた電子光学装置70と、光学顕微鏡3000と、走査型電子顕微鏡(SEM)3002を備え、それらは図1及び図2Aに示されるような位置関係で配置されている。半導体検査装置1は、更に、真空の主ハウジング30内に配置されたプレチャージユニット81と、ウエハに電位を印加する電位印加機構83(図14に図示)と、電子ビームキャリブレーション機構85と、ステージ装置上でのウエハの位置決めを行うためのアライメント制御装置87を構成する光学顕微鏡871とを備えている。電子光学装置70は、鏡筒71及び光源筒7000を有している。電子光学装置70の内部構造については、後述する。
The
<カセットホルダ>
カセットホルダ10は、複数枚(例えば25枚)のウエハが上下方向に平行に並べられた状態で収納されたカセットc(例えば、アシスト社製のSMIF、FOUPのようなクローズドカセット)を複数個(この実施形態では2個)保持するようになっている。このカセットホルダとしては、カセットをロボット等により搬送してきて自動的にカセットホルダ10に装填する場合にはそれに適した構造のものを、また人手により装填する場合にはそれに適したオープンカセット構造のものをそれぞれ任意に選択して設置できるようになっている。カセットホルダ10は、この実施形態では、自動的にカセットcが装填される形式であり、例えば昇降テーブル11と、その昇降テール11を上下移動させる昇降機構12とを備え、カセットcは昇降テーブル上に図2Aで鎖線図示の状態で自動的にセット可能になっていて、セット後、図2Aで実線図示の状態に自動的に回転されてミニエンバイロメント装置内の第1の搬送ユニットの回動軸線に向けられる。また、昇降テーブル11は図1で鎖線図示の状態に降下される。このように、自動的に装填する場合に使用するカセットホルダ、或いは人手により装填する場合に使用するカセットホルダはいずれも公知の構造のものを適宜使用すれば良いので、その構造及び機能の詳細な説明は省略する。
<Cassette holder>
The
別の実施の態様では、図2Bに示すように、複数の300mm基板を箱本体501の内側に固定した溝型ポケット(記載せず)に収納した状態で収容し、搬送、保管等を行うものである。この基板搬送箱24は、角筒状の箱本体501と基板搬出入ドア自動開閉装置に連絡されて箱本体501の側面の開口部を機械により開閉可能な基板搬出入ドア502と、開口部と反対側に位置し、フィルタ類およびファンモータの着脱を行うための開口部を覆う蓋体503と、基板Wを保持するための溝型ポケット(図示せず)、ULPAフィルタ505、ケミカルフィルタ506、ファンモータ507とから構成されている。この実施の態様では、ローダー60のロボット式の第1の搬送ユニット612により、基板を出し入れする。
In another embodiment, as shown in FIG. 2B, a plurality of 300 mm substrates are accommodated in a grooved pocket (not shown) fixed inside the
なお、カセットc内に収納される基板すなわちウエハは、検査を受けるウエハであり、そのような検査は、半導体製造工程中でウエハを処理するプロセスの後、若しくはプロセスの途中で行われる。具体的には、成膜工程、CMP、イオン注入等を受けた基板すなわちウエハ、表面に配線パターンが形成されたウエハ、又は配線パターンが未だに形成されていないウエハが、カセット内に収納される。カセットc内に収容されるウエハは多数枚上下方向に隔ててかつ平行に並べて配置されているため、任意の位置のウエハと後述する第1の搬送ユニットで保持できるように、第1の搬送ユニットのアームを上下移動できるようになっている。 The substrate, that is, the wafer housed in the cassette c is a wafer to be inspected, and such inspection is performed after or during the process of processing the wafer in the semiconductor manufacturing process. Specifically, a substrate that has been subjected to a film forming process, CMP, ion implantation, or the like, that is, a wafer having a wiring pattern formed on the surface, or a wafer on which a wiring pattern has not yet been formed is stored in a cassette. Since a large number of wafers accommodated in the cassette c are arranged in parallel in the vertical direction, the first transfer unit can be held by a wafer at an arbitrary position and a first transfer unit described later. The arm can be moved up and down.
<ミニエンバイロメント装置>
図1ないし図3において、ミニエンバイロメント装置20は、雰囲気制御されるようになっているミニエンバイロメント空間21を画成するハウジング22と、ミニエンバイロメント空間21内で清浄空気のような気体を循環して雰囲気制御するための気体循環装置23と、ミニエンバイロメント空間21内に供給された空気の一部を回収して排出する排出装置24と、ミニエンバイロメント空間21内に配設されていて検査対象としての基板すなわちウエハを粗位置決めするプリアライナ25とを備えている。
<Mini-environment device>
1 to 3, a
ハウジング22は、頂壁221、底壁222及び四周を囲む周壁223を有し、ミニエンバイロメント空間21を外部から遮蔽する構造になっている。ミニエンバイロメント空間を雰囲気制御するために、気体循環装置23は、図3に示されるように、ミニエンバイロメント空間21内において、頂壁221に取り付けられていて、気体(この実施形態では空気)を清浄にして一つ又はそれ以上の気体吹き出し口(図示せず)を通して清浄空気を真下に向かって層流状に流す気体供給ユニット231と、ミニエンバイロメント空間内において底壁222の上に配置されていて、底に向かって流れ下った空気を回収する回収ダクト232と、回収ダクト232と気体供給ユニット231とを接続して回収された空気を気体供給ユニット231に戻す導管233とを備えている。この実施形態では、気体供給ユニット231は供給する空気の約20%をハウジング22の外部から取り入れて清浄にするようになっているが、この外部から取り入れられる気体の割合は任意に選択可能である。気体供給ユニット231は、清浄空気をつくりだすための公知の構造のHEPA若しくはULPAフィルタを備えている。清浄空気の層流状の下方向の流れすなわちダウンフローは、主に、ミニエンバイロメント空間21内に配置された後述する第1の搬送ユニットによる搬送面を通して流れるように供給され、搬送ユニットにより発生する虞のある塵埃がウエハに付着するのを防止するようになっている。したがって、ダウンフローの噴出口は必ずしも図示のように頂壁に近い位置である必要はなく、搬送ユニットによる搬送面より上側にあればよい。また、ミニエンバイロメント空間全面に亘って流す必要もない。なお、場合によっては、清浄空気としてイオン風を使用することによって清浄度を確保することができる。また、ミニエンバイロメント空間内には清浄度を観察するためのセンサを設け、清浄度が悪化したときに装置をシャットダウンすることもできる。ハウジング22の周壁223のうちカセットホルダ10に隣接する部分には出入り口225が形成されている。出入り口225近傍には公知の構造のシャッタ装置を設けて出入り口225をミニエンバイロメント装置側から閉じるようにしてもよい。ウエハ近傍でつくる層流のダウンフローは、例えば0.3ないし0.4m/secの流速でよい。気体供給ユニットはミニエンバイロメント空間内でなくその外側に設けてもよい。
The
排出装置24は、前記搬送ユニットのウエハ搬送面より下側の位置で搬送ユニットの下部に配置された吸入ダクト241と、ハウジング22の外側に配置されたブロワー242と、吸入ダクト241とブロワー242とを接続する導管243と、を備えている。この排出装置24は、搬送ユニットの周囲を流れ下り搬送ユニットにより発生する可能性のある塵埃を含んだ気体を、吸入ダクト241により吸引し、導管243、244及びブロワー242を介してハウジング22の外側に排出する。この場合、ハウジング22の近くに引かれた排気管(図示せず)内に排出してもよい。
The
ミニエンバイロメント空間21内に配置されたアライナ25は、ウエハに形成されたオリエンテーションフラット(円形のウエハの外周に形成された平坦部分を言い、以下においてオリフラと呼ぶ)や、ウエハの外周縁に形成された一つ又はそれ以上のV型の切欠きすなわちノッチを光学的に或いは機械的に検出してウエハの軸線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。
The
なお、図示しないが、プリアライナの下部にも排出装置用の回収ダクトを設けて、プリアライナから排出された塵埃を含んだ空気を外部に排出するようにしてもよい。 Although not shown, a recovery duct for a discharge device may be provided at the lower portion of the pre-aligner so that air containing dust discharged from the pre-aligner is discharged to the outside.
<主ハウジング>
図1及び図2Aにおいて、ワーキングチャンバ31を画成する主ハウジング30は、ハウジング本体32を備え、そのハウジング本体32は、台フレーム36上に配置された振動遮蔽装置すなわち防振装置37の上に載せられたハウジング支持装置33によって支持されている。ハウジング支持装置33は矩形に組まれたフレーム構造体331を備えている。ハウジング本体32はフレーム構造体331上に配設固定されていて、フレーム構造体上に載せられた底壁321と、頂壁322と、底壁321及び頂壁322に接続されて四周を囲む周壁323とを備えていてワーキングチャンバ31を外部から隔離している。底壁321は、この実施形態では、上に載置されるステージ装置等の機器による加重で歪みの発生しないように比較的肉厚の厚い鋼板で構成されているが、その他の構造にしてもよい。この実施形態において、ハウジング本体及びハウジング支持装置33は、剛構造に組み立てられていて、台フレーム36が設置されている床からの振動がこの剛構造に伝達されるのを防振装置37で阻止するようになっている。ハウジング本体32の周壁323のうち後述するローダハウジングに隣接する周壁にはウエハ出し入れ用の出入り口325が形成されている。
<Main housing>
1 and 2A, a
なお、防振装置は、空気バネ、磁気軸受け等を有するアクティブ式のものでも、或いはこれらを有するパッシブ式のもよい。いずれも公知の構造のものでよいので、それ自体の構造及び機能の説明は省略する。ワーキングチャンバ31は公知の構造の真空装置(図示せず)により真空雰囲気に保たれるようになっている。台フレーム36の下には装置全体の動作を制御する制御装置2が配置されている。
The vibration isolator may be an active type having an air spring, a magnetic bearing or the like, or a passive type having these. Since any of them may have a known structure, description of its own structure and function is omitted. The working
<ローダハウジング>
図1、図2A及び図4において、ローダハウジング40は、第1のローディングチャンバ41と第2のローディングチャンバ42とを画成するハウジング本体43を備えている。ハウジング本体43は底壁431と、頂壁432と、四周を囲む周壁433と、第1のローディングチャンバ41と第2のローディングチャンバ42とを仕切る仕切壁434とを有していて、両ローディングチャンバを外部から隔離できるようになっている。仕切壁434には両ローディングチャンバ間でウエハのやり取りを行うための開口すなわち出入り口435が形成されている。また、周壁433のミニエンバイロメント装置及び主ハウジングに隣接した部分には出入り口436及び437が形成されている。このローダハウジング40のハウジング本体43は、ハウジング支持装置33のフレーム構造体331上に載置されてそれによって支持されている。したがって、このローダハウジング40にも床の振動が伝達されないようになっている。ローダハウジング40の出入り口436とミニエンバイロメント装置のハウジング22の出入り口226とは整合されていて、そこにはミニエンバイロメント空間21と第1のローディングチャンバ41との連通を選択的に阻止するシャッタ装置27が設けられている。シャッタ装置27は、出入り口226及び436の周囲を囲んで側壁433と密に接触して固定されたシール材271、シール材271と協働して出入り口を介しての空気の流通を阻止する扉272と、その扉を動かす駆動装置273とを有している。また、ローダハウジング40の出入り口437とハウジング本体32の出入り口325とは整合されていて、そこには第2のローディングチャンバ42とワーキンググチャンバ31との連通を選択的に密封阻止するシャッタ装置45が設けられている。シャッタ装置45は、出入り口437及び325の周囲を囲んで側壁433及び323と密に接触してそれらに固定されたシール材451、シール材451と協働して出入り口を介しての空気の流通を阻止する扉452と、その扉を動かす駆動装置453とを有している。更に、仕切壁434に形成された開口には、扉461によりそれを閉じて第1及び第2のローディングチャンバ間の連通を選択的に密封阻止するシャッタ装置46が設けられている。これらのシャッタ装置27、45及び46は、閉じ状態にあるとき各チャンバを気密シールできるようになっている。これらのシャッタ装置は公知のものでよいので、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。なお、ミニエンバイロメント装置20のハウジング22の支持方法とローダハウジングの支持方法が異なり、ミニエンバイロメント装置を介して床からの振動がローダハウジング40、主ハウジング30に伝達されるのを防止するために、ハウジング22とローダハウジング40との間には出入り口の周囲を気密に囲むように防振用のクッション材を配置しておけば良い。
<Loader housing>
1, 2 </ b> A, and 4, the
第1のローディングチャンバ41内には、複数(本実施形態では2枚)のウエハを上下に隔てて水平の状態で支持するウエハラック47が配設されている。ウエハラック47は、図5に示されるように、矩形の基板471の四隅に互いに隔てて直立状態で固定された支柱472を備え、各支柱472にはそれぞれ2段の支持部473及び474が形成され、その支持部の上にウエハWの周縁を載せて保持するようになっている。そして後述する第1及び第2の搬送ユニットのアームの先端を隣接する支柱間からウエハに接近させてアームによりウエハを把持するようになっている。
In the first loading chamber 41, a
ローディングチャンバ41及び42は、図示しない真空ポンプを含む公知の構造の真空排気装置(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、ウエ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エ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、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。
The
第1及び第2のローディングチャンバ41及び42は、それぞれ真空排気配管と不活性ガス(例えば乾燥純窒素)用のベント配管(それぞれ図示せず)が接続されている。これによって、各ローディングチャンバ内の大気圧状態は不活性ガスベント(不活性ガスを注入して不活性ガス以外の酸素ガス等が表面に付着するのを防止する)によって達成される。このような不活性ガスベントを行う装置自体は公知の構造のものでよいので、その詳細な説明は省略する。
The first and
<ステージ装置>
ステージ装置50は、主ハウジング30の底壁321上に配置された固定テーブル51と、固定テーブル上でY方向(図1において紙面に垂直の方向)に移動するYテーブル52と、Yテーブル上でX方向(図1において左右方向)に移動するXテーブル53と、Xテーブル上で回転可能な回転テーブル54と、回転テーブル54上に配置されたホルダ55とを備えている。そのホルダ55のウエハ載置面551上にウエハを解放可能に保持する。ホルダは、ウエハを機械的に或いは静電チャック方式で解放可能に把持できる公知の構造のものでよい。ステージ装置50は、サーボモータ、エンコーダ及び各種のセンサ(図示せず)を用いて、上記のような複数のテーブルを動作させることにより、載置面551上でホルダに保持されたウエハを電子光学装置から照射される電子ビームに対してX方向、Y方向及びZ方向(図1において上下方向)に、更にウエハの支持面に鉛直な軸線の回り方向(θ方向)に高い精度で位置決めできるようになっている。なお、Z方向の位置決めは、例えばホルダ上の載置面の位置をZ方向に微調整可能にしておけばよい。この場合、載置面の基準位置を微細径レーザによる位置測定装置(干渉計の原理を使用したレーザ干渉測距装置)によって検知し、その位置を図示しないフィードバック回路によって制御したり、それと共に或いはそれに代えてウエハのノッチ或いはオリフラの位置を測定してウエハの電子ビームに対する平面位置、回転位置を検知し、回転テーブルを微小角度制御可能なステッピングモータなどにより回転させて制御したりする。ワーキングチャンバ内での塵埃の発生を極力防止するために、ステージ装置用のサーボモータ521、531及びエンコーダ522、532は、主ハウジング30の外側に配置されている。なお、ステージ装置50は、例えばステッパー等で使用されている公知の構造のもので良いので、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。また、上記レーザ干渉測距装置も公知の構造のものでよいので、その構造、動作の詳細な説明は省略する。
<Stage device>
The
電子ビームに対するウエハの回転位置やX、Y位置を予め後述する信号検出系或いは画像処理系に入力することで得られる信号の基準化を図ることもできる。更に、このホルダに設けられたウエハチャック機構は、ウエハをチャックするための電圧を静電チャックの電極に与えられるようになっていて、ウエハの外周部の3点(好ましくは周方向に等隔に隔てられた)を押さえて位置決めするようになっている。ウエハチャック機構は、二つの固定位置決めピンと、一つの押圧式クランクピンとを備えている。クランプピンは、自動チャック及び自動リリースを実現できるようになっており、かつ電圧印加の導通箇所を構成している。 It is also possible to standardize a signal obtained by inputting the rotation position of the wafer with respect to the electron beam and the X and Y positions in advance to a signal detection system or an image processing system described later. Further, the wafer chuck mechanism provided in the holder is adapted to apply a voltage for chucking the wafer to the electrode of the electrostatic chuck, and has three points (preferably equally spaced in the circumferential direction) on the outer periphery of the wafer. It is designed to press and hold (separated). The wafer chuck mechanism includes two fixed positioning pins and one pressing crank pin. The clamp pin can realize automatic chucking and automatic release, and constitutes a conduction point for voltage application.
なお、この実施形態では図2Aで左右方向に移動するテーブルをXテーブルとし、上下方向に移動するテーブルをYテーブルとしたが、同図で左右方向に移動するテーブルをYテーブルとし、上下方向に移動するテーブルをXテーブルとしてもよい。 In this embodiment, the table that moves in the horizontal direction in FIG. 2A is the X table and the table that moves in the vertical direction is the Y table. However, the table that moves in the horizontal direction in FIG. The moving table may be an X table.
<ローダー>
ローダー60は、ミニエンバイロメント装置20のハウジング22内に配置されたロボット式の第1の搬送ユニット61と、第2のローディングチャンバ42内に配置されたロボット式の第2の搬送ユニット63とを備えている。
<Loader>
The
第1の搬送ユニット61は、駆動部611に関して軸線O1−O1の回りで回転可能になっている多節のアーム612を有している。多節のアームとしては任意の構造のものを使用できるが、この実施形態では、互いに回動可能に取り付けられた三つの部分を有している。第1の搬送ユニット61のアーム612の一つの部分すなわち最も駆動部611側の第1の部分は、駆動部611内に設けられた公知の構造の駆動機構(図示せず)により回転可能な軸613に取り付けられている。アーム612は、軸613により軸線O1−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エ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。
The
この第1の搬送ユニット61は、アーム612がカセットホルダに保持された二つのカセットcの内いずれか一方の方向M1又はM2に向かってアームが伸び、カセットc内に収容されたウエハを1枚アームの上に載せ或いはアームの先端に取り付けたチャック(図示せず)により把持して取り出す。その後アームが縮み(図2Aに示すような状態)、アームがプリアライナ25の方向M3に向かって伸長できる位置まで回転してその位置で停止する。するとアームが再び伸びてアームに保持されたウエハをプリアライナ25に載せる。プリアライナから前記と逆にしてウエハを受け取った後は、アームは更に回転し第2のローディングチャンバ41に向かって伸長できる位置(向きM4)で停止し、第2のローディングチャンバ41内のウエハ受け47にウエハを受け渡す。なお、機械的にウエハを把持する場合にはウエハの周縁部(周縁から約5mmの範囲)を把持する。これはウエハには周縁部を除いて全面にデバイス(回路配線)が形成されており、この部分を把持するとデバイスの破壊、欠陥の発生を生じさせるからである。
In the
第2の搬送ユニット63も第1の搬送ユニットと構造が基本的に同じであり、ウエハの搬送をウエハラック47とステージ装置の載置面上との間で行う点でのみ相違するだけであるから、詳細な説明は省略する。
The
上記ローダー60では、第1及び第2の搬送ユニット61及び63は、カセットホルダに保持されたカセットからワーキングチャンバ31内に配置されたステージ装置50上への及びその逆のウエハの搬送をほぼ水平状態に保ったままで行い、搬送ユニットのアームが上下動するのは、単に、ウエハのカセットからの取り出し及びそれへの挿入、ウエハのウエハラックへの載置及びそこからの取り出し及びウエハのステージ装置への載置及びそこからの取り出しのときだけである。したがって、大型のウエハ、例えば直径30cmのウエハの移動もスムースに行うことができる。
In the
<ウエハの搬送>
次にカセットホルダに支持されたカセットcからワーキングチャンバ31内に配置されたステージ装置50までへのウエハの搬送について、順を追って説明する。
<Wafer transfer>
Next, the transfer of the wafer from the cassette c supported by the cassette holder to the
カセットホルダ10は、上述したように人手によりカセットをセットする場合にはそれに適した構造のものが、また自動的にカセットをセットする場合にはそれに適した構造のものが使用される。この実施形態において、カセットcがカセットホルダ10の昇降テーブル11の上にセットされると、昇降テーブル11は昇降機構12によって降下されカセットcが出入り口225に整合される。
As described above, the
カセットが出入り口225に整合されると、カセットに設けられたカバー(図示せず)が開きまたカセットcとミニエンバイロメントの出入り口225との間には筒状の覆いが配置されてカセット内及びミニエンバイロメント空間内を外部から遮蔽する。これらの構造は公知のものであるから、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。なお、ミニエンバイロメント装置20側に出入り口225を開閉するシャッタ装置が設けられている場合にはそのシャッタ装置が動作して出入り口225を開く。
When the cassette is aligned with the entrance /
一方、第1の搬送ユニット61のアーム612は方向M1又はM2のいずれかに向いた状態(この説明ではM1の方向)で停止しており、出入り口225が開くとアームが伸びて先端でカセット内に収容されているウエハのうち1枚を受け取る。なお、アームと、カセットから取り出されるべきウエハとの上下方向の位置調整は、この実施形態では第1の搬送ユニット61の駆動部611及びアーム612の上下移動で行うが、カセットホルダの昇降テーブルの上下動行っても或いはその両者で行ってもよい。
On the other hand, the
アーム612によるウエハの受け取りが完了すると、アームは縮み、シャッタ装置を動作して出入り口を閉じ(シャッタ装置がある場合)、次にアーム612は軸線O1−O1の回りで回動して方向M3に向けて伸長できる状態になる。すると、アームは伸びて先端に載せられ或いはチャックで把持されたウエハをプリアライナ25の上に載せ、そのプリアライナによってウエハの回転方向の向き(ウエハ平面に垂直な中心軸線の回りの向き)を所定の範囲内に位置決めする。位置決めが完了すると搬送ユニット61はアームの先端にプリアライナ25からウエハを受け取ったのちアームを縮ませ、方向M4に向けてアームを伸長できる姿勢になる。するとシャッタ装置27の扉272が動いて出入り口226及び436を開き、アーム612が伸びてウエハを第1のローディングチャンバ41内のウエハラック47の上段側又は下段側に載せる。なお、前記のようにシャッタ装置27が開いてウエハラック47にウエハが受け渡される前に、仕切壁434に形成された開口435はシャッタ装置46の扉461により気密状態で閉じられている。
When the reception of the wafer by the
上記第1の搬送ユニットによるウエハの搬送過程において、ミニエンバイロメント装置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エ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。
In the wafer transfer process by the first transfer unit, clean air flows in a laminar flow (as a downflow) from the
ローダハウジング40の第1のローディングチャンバ41内のウエハラック47内に第1の搬送ユニット61によりウエハが載せられると、シャッタ装置27が閉じて、ローディングチャンバ41内を密閉する。すると、第1のローディングチャンバ41内には不活性ガスが充填されて空気が追い出された後、その不活性ガスも排出されてそのローディングチャンバ41内は真空雰囲気にされる。この第1のローディングチャンバの真空雰囲気は低真空度でよい。ローディングチャンバ41内の真空度がある程度得られると、シャッタ装置46が動作して扉461で密閉していた出入り口434を開き、第2の搬送ユニット63のアーム632が伸びて先端の把持装置でウエハ受け47から1枚のウエハを受け取る(先端の上に載せて或いは先端に取り付けられたチャックで把持して)。ウエハの受け取りが完了するとアームが縮み、シャッタ装置46が再び動作して扉461で出入り口435を閉じる。なお、シャッタ装置46が開く前にアーム632は予めウエハラック47の方向N1に向けて伸長できる姿勢になる。また、前記のようにシャッタ装置46が開く前にシャッタ装置45の扉452で出入り口437、325を閉じていて、第2のローディングチャンバ42内とワーキングチャンバ31内との連通を気密状態で阻止しており、第2のローディングチャンバ42内は真空排気される。
When a wafer is loaded on the
シャッタ装置46が出入り口435を閉じると、第2のローディングチャンバ内は再度真空排気され、第1のローディングチャンバ内よりも高真空度で真空にされる。その間に、第2の搬送ユニット61のアームはワーキングチャンバ31内のステージ装置50の方向に向いて伸長できる位置に回転される。一方ワーキングチャンバ31内のステージ装置では、Yテーブル52が、Xテーブル53の中心線X0−X0が第2の搬送ユニット63の回動軸線O2−O2を通るX軸線X1−X1とほぼ一致する位置まで、図2Aで上方に移動し、また、Xテーブル53は図2Aで最も左側の位置に接近する位置まで移動し、この状態で待機している。第2のローディングチャンバがワーキングチャンバの真空状態と略同じになると、シャッタ装置45の扉452が動いて出入り口437、325を開き、アームが伸びてウエハを保持したアームの先端がワーキングチャンバ31内のステージ装置に接近する。そしてステージ装置50の載置面551上にウエハを載置する。ウエハの載置が完了するとアームが縮み、シャッタ装置45が出入り口437、325を閉じる。
When the shutter device 46 closes the entrance /
以上は、カセットc内のウエハをステージ装置上に搬送するまでの動作に付いて説明したが、ステージ装置に載せられて処理が完了したウエハをステージ装置からカセットc内に戻すには前述と逆の動作を行って戻す。また、ウエハラック47に複数のウエハを載置しておくため、第2の搬送ユニットでウエハラックとステージ装置との間でウエハの搬送を行う間に、第1の搬送ユニットでカセットとウエハラックとの間でウエハの搬送を行うことができ、検査処理を効率良く行うことができる。
The above description is about the operation until the wafer in the cassette c is transported onto the stage device. However, in order to return the wafer that has been placed on the stage device and has been processed into the cassette c from the stage device, the reverse of the above. Perform the operation and return. Further, in order to place a plurality of wafers on the
具体的には、第2の搬送ユニットのウエハラック47に、既に処理済のウエハAと未処理のウエハBがある場合、
(1)まず、ステージ装置50に未処理のウエハBを移動し、処理を開始する。(2)この処理中に、処理済ウエハAを、アームによりステージ装置50からウエハラック47に移動し、未処理のウエハCを同じくアームによりウエハラックから抜き出し、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のウエハラック47に移動する。
このようにすることで、ウエハラック47の中は、ウエハBを処理中に、処理済のウエハAが未処理のウエハCに置き換えることができる。
Specifically, when there are already processed wafers A and unprocessed wafers B in the
(1) First, an unprocessed wafer B is moved to the
In this way, in the
また、検査や評価を行うこのような装置の利用の仕方によっては、ステージ装置50を複数台並列に置き、それぞれの装置に一つのウエハラック47からウエハを移動することで、複数枚のウエハを同じ処理することもできる。
Further, depending on how to use such an apparatus for performing inspection and evaluation, a plurality of
図6において、主ハウジングの支持方法の変形例が示されている。図6に示された変形例では、ハウジング支持装置33aを厚肉で矩形の鋼板331aで構成し、その鋼板の上にハウジング本体32aが載せられている。したがって、ハウジング本体32aの底壁321aは、前記実施形態の底壁に比較して薄い構造になっている。図7に示された変形例では、ハウジング支持装置33bのフレーム構造体336bによりハウジング本体32b及びローダハウジング40bを吊り下げて状態で支持するようになっている。フレーム構造体336bに固定された複数の縦フレーム337bの下端は、ハウジング本体32bの底壁321bの四隅に固定され、その底壁により周壁及び頂壁を支持するようになっている。そして防振装置37bは、フレーム構造体336bと台フレーム36bとの間に配置されている。また、ローダハウジング40もフレーム構造体336に固定された吊り下げ部材49bによって吊り下げられている。ハウジング本体32bのこの図7に示された変形例では、吊り下げ式に支えるので主ハウジング及びその中に設けられた各種機器全体の低重心化が可能である。上記変形例を含めた主ハウジング及びローダハウジングの支持方法では主ハウジング及びローダハウジングに床からの振動が伝わらないようになっている。
FIG. 6 shows a modification of the main housing support method. In the modification shown in FIG. 6, the
図示しない別の変形例では、主ハウジングのハウジング本外のみがハウジング支持装置によって下から支えられ、ローダハウジングは隣接するミニエンバイロメント装置と同じ方法で床上に配置され得る。また、図示しない更に別の変形例では、主ハウジングのハウジング本体のみがフレーム構造体に吊り下げ式で支持され、ローダハウジングは隣接するミニエンバイロメント装置と同じ方法で床上に配置され得る。 In another variant not shown, only the main housing exterior of the main housing is supported from below by the housing support device, and the loader housing can be placed on the floor in the same way as the adjacent mini-environment device. In yet another variant, not shown, only the housing body of the main housing is supported in a suspended manner on the frame structure, and the loader housing can be placed on the floor in the same manner as the adjacent mini-environment device.
上記の実施形態によれば、次のような効果を奏することが可能である。
(A)電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。
(B)ミニエンバイロメント空間内で検査対象に清浄気体を流して塵埃の付着を防止すると共に清浄度を観察するセンサを設けることによりその空間内の塵埃を監視しながら検査対象の検査を行うことができる。
(C)ローディングチャンバ及びワーキングチャンバを、一体的に振動防止装置を介して支持したので、外部の環境に影響されずにステージ装置への検査対象の供給及び検査を行うことができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(A) An overall configuration of a mapping projection type inspection apparatus using an electron beam is obtained, and an inspection object can be processed with high throughput.
(B) Inspecting the inspection object while monitoring the dust in the space by providing a sensor for observing the cleanliness by supplying a clean gas to the inspection object in the mini-environment space to prevent the adhesion of dust. Can do.
(C) Since the loading chamber and the working chamber are integrally supported via the vibration preventing device, it is possible to supply and inspect the inspection target to the stage device without being affected by the external environment.
<電子光学装置>
電子光学装置70は、ハウジング本体32に固定された鏡筒71を備え、その中には、一次光源光学系(以下単に「1次光学系」という。)72と、二次電子光学系(以下単に「2次光学系」という。)74とを備える光学系と、検出系76とが設けられている。図8は、「光照射型」の電子光学装置の概略構成を示す模式図である。図8の電子光学装置(光照射型の電子光学装置)では、1次光学系72は、光線を検査対象であるウエハWの表面に照射する光学系で、光線を放出する光源10000と、光線の角度を変更するミラー10001とを備えている。この光照射型の電子光学装置では、光源から出射される光線10000Aの光軸は、検査対象のウエハWから放出される光電子の光軸(ウエハWの表面に垂直)に対して斜めになっている。
<Electronic optical device>
The electron
検出系76は、レンズ系741の結像面に配置された検出器761及び画像処理部763を備えている。
The
<光源(光線光源)>
図8の電子光学装置においては、光源10000には、DUVレーザ光源を用いている。DUVレーザ光源10000からは、DUVレーザ光が出射される。なお、UV、DUV、EUVの光及びレーザ、そしてX線及びX線レーザ等、光源10000からの光が照射された基板から光電子が放出される光源であれば他の光源を用いても良い。
<Light source (light source)>
In the electro-optical device of FIG. 8, a DUV laser light source is used as the
<1次光学系>
光源10000より出射される光線によって一次光線を形成し、ウエハW面上に矩形、又は円形(楕円であってもよい)ビームを照射する部分で1次光学系と呼ぶ。光源10000より出射される光線は、対物レンズ光学系724を通ってステージ装置50上のウエハWFに一次光線として照射される。
<Primary optical system>
A portion where a primary light beam is formed by a light beam emitted from the
<2次光学系>
ウエハW上に照射された光線により発生する光電子による二次元の画像を、ミラー10001に形成された穴を通り抜け、静電レンズ(トランスファーレンズ)10006及び10009によりニューメリカルアパーチャ10008を通して視野絞り位置で結像させ、後段のレンズ741で拡大投影し、検出系76で検知する。この結像投影光学系を2次光学系74と呼ぶ。
<Secondary optical system>
A two-dimensional image by photoelectrons generated by light rays irradiated on the wafer W passes through a hole formed in the
このとき、ウエハにはマイナスのバイアス電圧が印加されている。静電レンズ724(レンズ724−1及び724−2)とウエハ間の電位差で試料面上から発生した光電子を加速させ、色収差を低減させる効果を持つ。この対物レンズ光学系724における引き出し電界は、3kV/mm〜10kV/mmであり、高い電界になっている。引き出し電界を増加させると、収差の低減効果があり、分解能が向上するという関係にある。一方で、引き出し電界を増加させると、電圧勾配が大きくなり放電が発生しやすくなる。したがって、引き出し電界は、適切な値を選んで用いることが重要である。レンズ724(CL)によって規定倍率に拡大された電子はレンズ(TL1)10006により収束され、ニューメリカルアパーチャ10008(NA)上にクロスオーバ(CO)を形成する。また、レンズ(TL1)10006とレンズ(TL2)10009の組み合わせにより、倍率のズームを行うことが可能である。その後レンズ(PL)741で拡大投影し、検出器761におけるMCP(Micro Channel Plate)上に結像させる。本光学系ではTL1−TL2間にNAを配置し、これを最適化することで軸外収差低減が可能な光学系を構成している。
At this time, a negative bias voltage is applied to the wafer. Photoelectrons generated from the sample surface are accelerated by the potential difference between the electrostatic lens 724 (lenses 724-1 and 724-2) and the wafer, and the effect of reducing chromatic aberration is obtained. The extraction electric field in the objective lens
<検出器>
2次光学系で結像されるウエハからの光電子画像は、まずマイクロチャンネルプレート(MCP)で増幅されたのち、蛍光スクリーンにあたり光の像に変換される。MCPの原理としては直径6〜25μm、長さ0.24〜1.0mmという非常に細い導電性のガラスキャピラリを数百万本束ね、薄い板状に整形したもので、所定の電圧印加を行うことで、一本一本のキャピラリが、独立した電子増幅器として働き、全体として電子増幅器を形成する。
<Detector>
A photoelectron image from a wafer imaged by the secondary optical system is first amplified by a microchannel plate (MCP) and then converted to a light image by hitting a fluorescent screen. The principle of MCP is a bundle of millions of very thin conductive glass capillaries having a diameter of 6 to 25 μm and a length of 0.24 to 1.0 mm, which are shaped into a thin plate and applied with a predetermined voltage. Thus, each capillary functions as an independent electronic amplifier and forms an electronic amplifier as a whole.
この検出器により光に変換された画像は、真空透過窓を介して大気中に置かれたFOP(Fiber Optical Plate)系でTDI(Time Delay integration)−CCD(Charge Coupled Device)上に1対1で投影される。また、他の方法としては蛍光材のコートされたFOPがTDIセンサ面に接続されて真空中にて電子/光変換された信号がTDIセンサに導入される場合がある。このほうが、大気中に置かれた場合よりも、透過率やMTF(Modulation Transfer Function)の効率がよい。例えば透過率およびMTFにおいて×5〜×10の高い値が得られる。このとき、検出器としては、上述したように、MCP+TDIを用いることがあるが、その代わりに、EB(Electron Bombardment)−TDIまたは、EB−CCDを用いてもよい。EB−TDIを用いると、試料表面から発生し、2次元像を形成している光電子が、直接EB−TDIセンサ面に入射するので、分解能の劣化がなく像信号の形成ができる。例えば、MCP+TDIであると、MCPで電子増幅した後、蛍光材やシンチレータ等により電子/光変換が行われ、その光像の情報がTDIセンサに届けられることになる。それに対して、EB−TDI、EB−CCDでは、電子/光変換、光増情報の伝達部品/損失がないので、像の劣化がなく、センサに信号が届くのである。例えば、MCP+TDIを用いたときは、EB−TDIやEB−CCDを用いたときと比べて、MTFやコントラストが1/2〜1/3になる。 The image converted into light by this detector is one-to-one on a TDI (Time Delay integration) -CCD (Charge Coupled Device) in a FOP (Fiber Optical Plate) system placed in the atmosphere through a vacuum transmission window. Is projected. As another method, a fluorescent material-coated FOP is connected to the TDI sensor surface, and a signal that has been subjected to electronic / optical conversion in a vacuum is introduced into the TDI sensor. This is more efficient for transmittance and MTF (Modulation Transfer Function) than when placed in the atmosphere. For example, high values of x5 to x10 can be obtained in transmittance and MTF. At this time, as described above, MCP + TDI may be used as the detector, but EB (Electron Bombardment) -TDI or EB-CCD may be used instead. When EB-TDI is used, photoelectrons generated from the sample surface and forming a two-dimensional image are directly incident on the EB-TDI sensor surface, so that an image signal can be formed without degradation in resolution. For example, in the case of MCP + TDI, after electronic amplification by MCP, electron / light conversion is performed by a fluorescent material, a scintillator or the like, and information on the optical image is delivered to the TDI sensor. On the other hand, in EB-TDI and EB-CCD, there are no electronic / optical conversion and light-enhanced information transmission parts / losses, so there is no image degradation and the signal reaches the sensor. For example, when MCP + TDI is used, the MTF and contrast are ½ to 1 / compared to when EB-TDI or EB-CCD is used.
なお、この実施形態において、対物レンズ系724は、10ないし50kVの高電圧が印加され、ウエハWは設置されているものとする。
In this embodiment, it is assumed that a high voltage of 10 to 50 kV is applied to the
<写像投影方式の主な機能の関係とその全体像の説明>
図9に本実施の形態の全体構成図を示す。但し、一部構成を省略図示している。
<Relationship between main functions of map projection method and explanation of its overall image>
FIG. 9 shows an overall configuration diagram of the present embodiment. However, a part of the configuration is omitted.
図9において、検査装置は鏡筒71、光源筒7000およびチャンバ32を有している。光源筒7000内部には、光源10000が設けられており、光源10000から照射される光線(一次光線)の光軸上に1次光学系72が配置される。また、チャンバ32の内部には、ステージ装置50が設置され、ステージ装置50上にはウエハWが載置される。
In FIG. 9, the inspection apparatus has a
一方、鏡筒71の内部には、ウエハWから放出される二次ビームの光軸上に、カソードレンズ724(724−1及び724−2)、トランスファーレンズ10006及び10009、ニューメリカルアパーチャ(NA)10008、レンズ741および検出器761が配置される。なお、ニューメリカルアパーチャ(NA)10008は、開口絞りに相当するもので、円形の穴が開いた金属製(Mo等)の薄板である。
On the other hand, inside the
一方、検出器761の出力は、コントロールユニット780に入力され、コントロールユニット780の出力は、CPU781に入力される。CPU781の制御信号は、光源制御ユニット71a、鏡筒制御ユニット71bおよびステージ駆動機構56に入力される。光源制御ユニット71aは、光源10000の電源制御を行い、鏡筒制御ユニット71bは、カソードレンズ724、レンズ10006及び10009、レンズ741のレンズ電圧制御と、アライナ(図示せず)の電圧制御(偏向量制御)を行う。
On the other hand, the output of the
また、ステージ駆動機構56は、ステージの位置情報をCPU781に伝達する。さらに、光源筒7000、鏡筒71、チャンバ32は、真空排系(図示せず)と繋がっており、真空排気系のターボポンプにより排気されて、内部は真空状態を維持している。また、ターボポンプの下流側には、通常ドライポンプまたはロータリーポンプによる粗引き真空排気装置系が設置されている。
The
一次光線が試料に照射されると、ウエハWの光線照射面からは、二次ビームとして光電子が発生する。 When the sample is irradiated with the primary light, photoelectrons are generated as a secondary beam from the light irradiation surface of the wafer W.
二次ビームは、カソードレンズ724、TLレンズ群10006と10009、レンズ(PL)741を通って検出器に導かれ結像する。
The secondary beam passes through the
ところで、カソードレンズ724は、3枚の電極で構成されている。一番下の電極は、試料W側の電位との間で、正の電界を形成し、電子(特に、指向性が小さい二次電子)を引き込み、効率よくレンズ内に導くように設計されている。そのため、カソードレンズは両テレセントリックとなっていると効果的である。カソードレンズによって結像した二次ビームは、ミラー10001の穴を通過する。
Incidentally, the
二次ビームを、カソードレンズ724が1段のみで結像させると、レンズ作用が強くなり収差が発生しやすい。そこで、2段のダブレッドレンズ系にして、1回の結像をおこなわせる。この場合、その中間結像位置は、レンズ(TL1)10006とカソードレンズ724の間である。また、このとき上述したように、両テレセントリックにすると収差低減に大変効果的である。二次ビームは、カソードレンズ724およびレンズ(TL1)レンズ10006により、ニューメリカルアパーチャ(NA)10008上に収束されクロスオーバを形成する。レンズ724とレンズ(TL1)10006との間で一回結像し、その後、レンズ(TL1)10006とレンズ(TL2)10009によって中間倍率が決まり、レンズ(PL)741で拡大されて検出器761に結像される。つまり、この例では合計3回結像する。
If the secondary beam is imaged with only one stage of the
また、レンズ10006、10009、レンズ741はすべて、ユニポテンシャルレンズまたはアインツェルレンズとよばれる回転軸対称型のレンズである。各レンズは、3枚電極の構成で、通常は外側の2電極をゼロ電位とし、中央の電極に印加する電圧で、レンズ作用を行わせて制御する。また、このレンズ構造に限らず、レンズ724の1段目または2段目、または両方にフォーカス調整用電極を所持する構造、またはダイナミックにおこなうフォーカス調整用電極を備え、4極である場合や5極である場合がある。また、PLレンズ741についても、フィールドレンズ機能を付加して、軸外収差低減を行い、かつ、倍率拡大を行うために、4極または5極とすることも有効である。
The
二次ビームは、2次光学系により拡大投影され、検出器761の検出面に結像する。検出器761は、電子を増幅するMCPと、電子を光に変換する蛍光板と、真空系と外部との中継および光学像を伝達させるためのレンズやその他の光学素子と、撮像素子(CCD等)とから構成される。二次ビームは、MCP検出面で結像し、増幅され、蛍光板によって電子は光信号に変換され、撮像素子によって光電信号に変換される。
The secondary beam is enlarged and projected by the secondary optical system, and forms an image on the detection surface of the
コントロールユニット780は、検出器761からウエハWの画像信号を読み出し、CPU781に伝達する。CPU781は、画像信号からテンプレートマッチング等によってパターンの欠陥検査を実施する。また、ステージ装置50は、ステージ駆動機構56により、XY方向に移動可能となっている。CPU781は、ステージ装置50の位置を読み取り、ステージ駆動機構56に駆動制御信号を出力し、ステージ装置50を駆動させ、順次画像の検出、検査を行う。
The
また、拡大倍率の変更は、レンズ10006及び10009のレンズ条件の設定倍率を変えても、検出側での視野全面に均一な像が得られる。なお、本実施形態では、むらのない均一な像を取得することができるが、通常、拡大倍率を高倍にすると、像の明るさが低下するという問題点が生じた。そこで、これを改善するために、2次光学系のレンズ条件を変えて拡大倍率を変更する際、単位ピクセルあたり放出される電子量を一定になるように1次光学系のレンズ条件を設定する。
Further, when the magnification is changed, a uniform image can be obtained on the entire field of view on the detection side even if the set magnification of the lens conditions of the
<プレチャージユニット>
プレチャージユニット81は、図1に示されるように、ワーキングチャンバ31内で電子光学装置70の鏡筒71に隣接して配設されている。本検査装置では検査対象である基板すなわちウエハに電子線を照射することによりウエハ表面に形成されたデバイスパターン等を検査する形式の装置であるから、光線の照射により生じる光電子の情報をウエハ表面の情報とするが、ウエハ材料、照射する光やレーザの波長やエネルギ等の条件によってウエハ表面が帯電(チャージアップ)することがある。更に、ウエハ表面でも強く帯電する箇所、弱い帯電箇所が生じる可能性がある。ウエハ表面の帯電量にむらがあると光電子情報もむらを生じ、正確な情報を得ることができない。そこで、本実施形態では、このむらを防止するために、荷電粒子照射部811を有するプレチャージユニット81が設けられている。検査するウエハの所定の箇所に光やレーザを照射する前に、帯電むらをなくすためにこのプレチャージユニットの荷電粒子照射部811から荷電粒子を照射して帯電のむらを無くす。このウエハ表面のチャージアップは予め検出対象であるウエハ面の画像を形成し、その画像を評価することで検出し、その検出に基づいてプレチャージユニット81を動作させる。
<Precharge unit>
As shown in FIG. 1, the
1次光学系72または2次光学系74に含まれるレンズ724は、像を拡大(または縮小)するズームレンズであり、磁場レンズを適用することができる。通常の磁場レンズには、銅線を巻回した線状コイルが用いられる。しかしながら、検査装置に用いるレンズ724には、時に300Wに及ぶ高い電力が与えられる。この場合、線状コイルには熱がこもり、特性が安定するまでに時間がかかるという問題がある。そこで、本実施形態ではレンズ724をホイルコイルを用いた磁場レンズとする。以下、磁場レンズ724について詳しく説明する。
The
(第1の実施形態)
図10Aは、第1の実施形態に係る磁場レンズ724の概略上面図である。なお、符号90は電子ビームの進路を示している。図10Bは、電子ビームの進路90を含む平面(図10AのA−A線)における、磁場レンズ724の断面図である。磁場レンズ724は、ホイルコイル91と、ヨーク92とを有する。ホイルコイル91は薄膜を同軸状に巻回して形成された円筒形状であり、その内側の空洞が電子ビームの進路90となる。ヨーク92は、例えば鉄などの磁性体で形成された磁路であり、その内側にホイルコイル91が設けられる。ヨーク92の断面はほぼ矩形であるが、その一部には電子ビームの進路90と対向するギャップ92aが設けられている。
(First embodiment)
FIG. 10A is a schematic top view of the
外部の制御装置(不図示)からホイルコイル91に電流を流すことで、ヨーク92に磁場が発生する。ヨーク92のギャップ92aから磁場が漏れ出し、これが電子ビームに対してレンズ作用をもたらす。磁場の大きさによって倍率を調整できる。
A magnetic field is generated in the
図11は、ホイルコイル91を説明する図である。図示のようにホイルコイル91は長方形の薄膜91aを同軸状に巻回したものである。薄膜91aは、高さ(短辺)が11mm程度、長さ(長辺)が数十m程度である。また、薄膜91aは、銅などの金属膜91b、ポリイミドなどの絶縁膜91cおよび接着剤91dから構成される。金属膜91b、絶縁膜91cおよび接着剤91dの厚さは、それぞれ63〜65μm、3〜4μm、2〜3μm程度であり、薄膜91a全体の厚さは70μm程度である。すなわち、このような薄膜91aを巻回して得られるホイルコイル91を用いることで、占積率(ヨーク92内部おける金属膜91bの割合)は90%程度となる。
FIG. 11 is a diagram for explaining the
線状コイルの場合、銅線と銅線との間に隙間があり、かつ、銅線の被覆が大きな面積を占めるため、その占積率は75%程度である。本実施形態ではホイルコイル91を用いるため、線状コイルに比べて占積率を高くすることができる。
In the case of a linear coil, since there is a gap between the copper wires and the copper wire occupies a large area, the space factor is about 75%. In this embodiment, since the
このような薄膜91aを巻回すると、ある周回における金属膜91bと、その外側の周回における金属膜91bとが、絶縁膜92cによって絶縁されつつ、接着剤91dによって強固に接着される。
When such a
図10Bに示すように、ヨーク92の外側(例えば上面)に冷却機構93を設けてもよい。冷却機構93は、放熱プレートであってもよいし、冷却水を循環させる機構であってもよい。ホイルコイル91においては、金属膜91bがヨーク92の下部から上部まで面状につながっている。また、一般に金属膜の熱伝導率は高く、例えば銅の場合、400W/K・m程度である。そのため、ヨーク92内で生じた熱は効率よく冷却機構93に移動し、冷却機構93によって冷却される。
As shown in FIG. 10B, a
線状コイルの場合、被覆の熱伝導率は低く、0.1W/K・m程度であるので、冷却効率が低く、熱がこもりがちである。本実施形態ではホイルコイル91を用いることで、冷却効率が高くなり、結果として、磁場レンズ724としての特性が安定する。
In the case of a linear coil, since the thermal conductivity of the coating is low, about 0.1 W / K · m, the cooling efficiency is low and the heat tends to be trapped. In the present embodiment, the use of the
このように、第1の実施形態では、ホイルコイル91を用いて磁場レンズ724を構成する。そのため、大きな電力が与えられる検査装置に本磁場レンズ724を用いる場合でも、高い冷却効率と高い占積率を実現できる。
Thus, in the first embodiment, the
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態は、ヨーク92の断面が矩形であった。しかしながら、発生させる磁場によってはヨークの断面を台形など非矩形にすることもある。以下に説明する第2の実施形態では、そのようなヨークに好適なホイルコイルを有する磁場レンズについて説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the
図12は、第2の実施形態に係る磁場レンズ724’の断面図であり、図10Bと同様、電子ビームの進路90を含む平面における断面図である。本実施形態では、ヨーク92’の断面が台形であることに合わせて、ホイルコイル91’の断面も台形となっている。より具体的には、ヨーク92’の下部が傾斜していることに合わせて、ホイルコイル91’の断面は、電子ビームの進路90とほぼ平行な短辺91Aおよび長辺91B、電子ビームの進路90と直交する方向に延びて短辺91Aおよび長辺91Bの上端どうしを結ぶ上辺91C、短辺91Aおよび長辺91Bの下端どうしを結ぶ下辺91Dから構成される台形となっている。下辺91Dは電子ビームの進路90に近づくほど上辺91Cから離れる方向に傾斜している。
FIG. 12 is a cross-sectional view of the
このように、ホイルコイル91’を円筒形状ではなく、下面が傾斜した形状とすることで、ヨーク92’内部の隙間を減らし、ホイルコイル91’の占積率を高くすることができる。
As described above, the
図13Aおよび図13Bは、図12のホイルコイル91’の製造方法の一例を示す図である。第1の実施形態と同様、長方形の薄膜を同軸状に巻回することで、円筒形(断面が長方形)のホイルコイル91が形成される(図13A)。次いで、ホイルコイル91の断面が図12に示す台形となるよう、その内側を図13Aの破線に沿って斜めに切断する。これにより、図13Bに示すホイルコイル91’が形成される。具体的には、微細金属繊維の加工手法を応用できる。すなわち、図13Aの破線の下部を切れ刃94を用いた旋盤切削などにより切削して、図13Bのようにテーパ状とすることができる。
13A and 13B are diagrams showing an example of a method for manufacturing the foil coil 91 'of FIG. As in the first embodiment, a rectangular thin film is wound coaxially to form a cylindrical (coil having a rectangular cross section) foil coil 91 (FIG. 13A). Next, the inside of the
図14Aおよび図14Bは、図12のホイルコイル91’の製造方法の別の例を示す図である。本例では、図14Aに示すように、下辺91a’Dが傾斜した台形の薄膜91a’を用いる。薄膜の短辺91a’A、長辺91a’B、上辺91a’Cおよび下辺91’aDが、それぞれホイルコイル91’の短辺91A、短辺91B、上辺91Cおよび下辺91Dに対応する。このような薄膜91a’を巻回することで、図12に示すホイルコイル91’が形成される。なお、下辺91a’Dは必ずしも直線状に傾斜していなくてもよく、図14Bに示すように、階段状に傾斜していてもよい。
14A and 14B are diagrams showing another example of the manufacturing method of the foil coil 91 'of FIG. In this example, as shown in FIG. 14A, a trapezoidal
このように、第2の実施形態では、ホイルコイル91’の断面を台形とする。そのため、ヨーク92’の断面が台形である場合でも、占積率を高くすることができる。 Thus, in the second embodiment, the cross section of the foil coil 91 'is trapezoidal. Therefore, even when the yoke 92 'has a trapezoidal cross section, the space factor can be increased.
(第3の実施形態)
次に説明する実施形態は、複数のホイルコイルがヨークの内部に設けられた磁場レンズである。
図15は、第3の実施形態に係る磁場レンズ724’’の断面図であり、図10Bと同様、電子ビームの進路90を含む平面における断面図である。本実施形態でも、ヨーク92’の断面が台形である。磁場レンズ724’’は、ヨーク92’の内側に設けられた、断面が矩形のホイルコイル911a、911bおよび断面が台形のホイルコイル91’を備えている。ヨーク92’の下部が傾斜していることに合わせて、断面が台形のホイルコイル91’が最下段に配置される。
(Third embodiment)
The embodiment described next is a magnetic lens in which a plurality of foil coils are provided inside a yoke.
FIG. 15 is a cross-sectional view of a
また、磁場レンズ724’’は、ホイルコイル911aとホイルコイル911bとの間に設けられた冷却機構94aと、ホイルコイル911bとホイルコイル91’との間に設けられた冷却機構94bとをさらに備えている。冷却機構94bは、例えば冷却機構93と同様の構成であってもよい。
The magnetic lens 724 '' further includes a
このように、第3の実施形態では、ヨーク92’内に複数のホイルコイルを設け、その間に冷却機構を設ける。そのため、磁場レンズ724’’をより効率よく冷却できる。
Thus, in the third embodiment, a plurality of foil coils are provided in the yoke 92 ', and a cooling mechanism is provided therebetween. Therefore, the
なお、上述した第2および第3の実施形態において、ヨークの断面は台形に限らず任意の形状でよく、ホイルコイルの断面をヨークの断面と適合する形状とすればよい。 In the second and third embodiments described above, the cross section of the yoke is not limited to a trapezoid, but may be any shape, and the cross section of the foil coil may be a shape that matches the cross section of the yoke.
50:ステージ装置、72:1次光学系、74:2次光学系、724,724’:磁場レンズ、91,91’:ホイルコイル、91a,91a’:薄膜、91b:金属膜、91c:絶縁膜、91d:接着剤、
92,92’:ヨーク、92a:ギャップ、93:冷却機構、761:検出器、W:試料
50: stage device, 72: primary optical system, 74: secondary optical system, 724, 724 ′: magnetic lens, 91, 91 ′: foil coil, 91a, 91a ′: thin film, 91b: metal film, 91c: insulation Membrane, 91d: adhesive,
92, 92 ': York, 92a: Gap, 93: Cooling mechanism, 761: Detector, W: Sample
Claims (8)
前記電子ビームの進路と対向する位置にギャップが設けられたヨークと、
巻回された薄膜から構成され、前記ヨークの内側に設けられたホイルコイルであって、前記薄膜は、金属膜と、接着剤と、前記金属膜および前記接着剤の間に設けられた絶縁膜と、を含み、内側が前記電子ビームの進路となるホイルコイルと、を備える磁場レンズ。 A magnetic lens for enlarging or reducing an image formed by an electron beam,
A yoke provided with a gap at a position facing the path of the electron beam;
A foil coil comprising a wound thin film and provided inside the yoke, the thin film comprising a metal film, an adhesive, and an insulating film provided between the metal film and the adhesive And a foil coil having an inner side serving as a path of the electron beam.
当該磁場レンズは、あるホイルコイルと、他のホイルコイルとの間に設けられた冷却機構を備える、請求項1乃至4のいずれかに記載の磁場レンズ。 A plurality of foil coils are provided inside the yoke,
The magnetic field lens according to claim 1, further comprising a cooling mechanism provided between a certain foil coil and another foil coil.
電子ビームを前記ステージ装置上の前記試料に導く1次光学系と、
前記電子ビームを前記試料に照射することで前記試料から発生した二次ビームの像を生成する検出器と、
前記二次ビームを前記検出器に導く2次光学系と、備え、
前記1次光学系または2次光学系は、請求項1乃至5のいずれかに記載の磁場レンズを含む、検査装置。 A stage device for continuously moving a sample placed thereon;
A primary optical system for guiding an electron beam to the sample on the stage device;
A detector for generating an image of a secondary beam generated from the sample by irradiating the sample with the electron beam;
A secondary optical system for guiding the secondary beam to the detector;
The primary optical system or the secondary optical system is an inspection apparatus including the magnetic field lens according to claim 1.
円筒形に巻回された薄膜を斜めに切断する工程と、を備える、断面が略台形であるホイルコイルを製造する方法。 Winding a rectangular thin film into a cylindrical shape;
A method of manufacturing a foil coil having a substantially trapezoidal cross section.
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