JP2017126432A - 電子銃及びこれを備える検査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この態様によれば、光偏向器を設けて光源からの光を偏向し、かつ、その偏向量が時間変調されるため、光電変換面の広い位置に分散して光が照射される。そのため、光電変換面の照射効率が均一でない場合であっても電子ビームが均一に照射される。
これにより、2方向に光を変調できる。
これにより、第1電子ビーム偏向器によって第1方向に光が偏向された分を、第1電子ビーム偏向器でキャンセルでき、第2電子ビーム偏向器によって第2方向に光が偏向された分を、第2電子ビーム偏向器でキャンセルでき、電子ビームを精度よく所定点に導くことができる。
このような同期制御を行うことにより、電子ビームを精度よく所定点に導くことができる。
第1基準信号を用いて第1光変調器および第1電子ビーム偏向器の両方を制御することで両者を同期制御でき、第2基準信号を用いて第2光変調器および第2電子ビーム偏向器の両方を制御することで両者を同期制御できる。
この構成によれば、第1光変調器からの信号に基づいて第1電子ビーム偏向器を制御するため、両者を同期させることができる。同様に、第2光変調器からの信号に基づいて第2電子ビーム偏向器を制御するため、両者を同期させることができる。
このような電子銃を用いることで電子ビームが均一に照射されるため、検査精度が向上する。
図1及び図2において、本実施形態による検査装置1の主要構成要素が立面及び平面で示されている。
カセットホルダ10は、複数枚(例えば25枚)の試料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、その昇降テーブル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2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2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20内の第1の搬送ユニット61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よいので、その構造及び機能の詳細な説明は省略する。
図1及び図2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試料を粗位置決めするプリアライナ25とを備えている。
図1及び図2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断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50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32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試料出し入れ用の出入り口325が形成されている。
図1及び図2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試料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20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の周囲を囲んで周壁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の周囲を囲んで周壁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20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よい。
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の試料載置面551上に試料を解放可能に保持する。ホルダは、試料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試料を電子光学装置70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、更に試料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試料のノッチ或いはオリフラの位置を測定して試料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50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よいので、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。
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。
次にカセットホルダ10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までへの試料の搬送について、順を追って説明する。
(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50への検査対象の供給及び検査を行うことができる。
図3は、電子光学装置70の構成を示す図である。図4は、電子光学装置70におけるビーム経路を説明するための図である。電子光学装置70の検査対象(試料)は、試料Wである。試料Wは、シリコンウエハ、ガラスマスク、半導体基板、半導体パターン基板、又は、金属膜を有する基板等である。本実施の形態に係る電子線検査装置は、これらの基板からなる試料Wの表面上の異物の存在を検出する。異物は、絶縁物、導電物、半導体材料、又はこれらの複合体等である。異物の種類は、パーティクル、洗浄残物(有機物)、表面での反応生成物等である。
あるいは、NAアパーチャ742の位置と検出器761の検出面の位置とが共役の関係
を実現するように、アパーチャ配置が定められてよく、また、NAアパーチャ742と検出器761の間にあるレンズ743の条件が設定されてよい。この構成も大変有利である。これにより、NAアパーチャ742の位置のビームの像を、検出器761の検出面に結像される。したがって、NAアパーチャ742の位置におけるビームプロファイルを、検出器761を用いて観察することができる。
電子光学装置70について、さらに説明する。図3に示すように、1次光学系72は、一次ビームの経路に沿って、その経路を囲うように設けられた第1の高圧基準管701を備えている。なお、1次光学系72において、エミッション電流は10μA〜10mAとすることができ、透過率は20〜50%とすることができ、スポットサイズはφ1〜φ100μmとすることができ、照射領域のサイズ(照野サイズ)はφ10〜φ1000μmとすることができ、光学系倍率は1/1〜1/10とすることができる。
する必要があり、二次ビームの高速な偏向が困難でとなる。そこで、第4の高圧基準管704を第3の高圧基準管とは切り離して設けて、第4の高圧基準管704に印加する電圧を例えば5kV程度にまで落として、高速偏向器749に入射する二次ビームの電子エネルギーを小さくする必要がある。一方で、このような第3の電圧から第4の電圧への急激な変化によって、二次ビームに湾曲収差が生じ、検出器761に形成される二次ビームの像(二次ビーム像)に歪が生じてしまう。
図3に戻って、上述したように、電子光学装置70は、ステージ装置50に保持された試料である試料Wに面ビームである一次ビームを照射して、それによって試料Wから発生した二次ビームを検出器761に導く。検出器761は、図示しない二次元センサによって二次ビームを捕捉して二次ビーム像の画像を生成し、画像処理部763に出力する。
図3に示すように、電子銃721はレーザ光源7211および電光面カソード7212を有する。図示されないが光電面カソード7212には電子放出に適切なバイアス電圧が与えられているものとする。電光面カソード7212は、レーザ光源7211から照射されたレーザ光を電子ビームに変換する光電変換面として機能する。電光面カソード7212の一定箇所にレーザ光が照射され続けると、その箇所にエネルギーが集中して短時間で劣化してしまう。また、電光面カソード7212の照射効率は必ずしも均一でないため、電光面カソード7212に均一にレーザ光を照射したとしても、電子ビームの密度分布が不均一となることも考えられる。
Claims (8)
- 光を照射する光源と、
前記光源からの光を偏向する光偏向器であって、偏向量が時間変調される光偏向器と、
前記偏向された光を電子ビームに変換する光電変換面と、
前記光電変換面からの電子ビームを所定点に向かって偏向する電子ビーム偏向器と、を備えることを特徴とする電子銃。 - 前記光偏向器は、
前記光を第1方向に偏向する第1光変調器と、
前記光を第2方向に偏向する第2光変調器と、を有し、
前記電子ビーム偏向器は、
前記電子ビームを前記第1方向に偏向する第1電子ビーム偏向器と、
前記電子ビームを前記第2方向に偏向する第2電子ビーム偏向器と、を有することを特徴とする請求項1に記載の電子銃。 - 前記第1電子ビーム偏向器は、前記第1光変調器による光の偏向がキャンセルされるよう、前記電子ビームを前記第1方向に偏向し、
前記第2電子ビーム偏向器は、前記第2光変調器による光の偏向がキャンセルされるよう、前記電子ビームを前記第2方向に偏向することを特徴とする請求項2に記載の電子銃。 - 前記第1光変調器による偏向量と、前記第1電子ビーム偏向器による偏向量と、を同期して制御するとともに、
前記第2光変調器による偏向量と、前記第2電子ビーム偏向器による偏向量と、を同期して制御する制御部を備えることを特徴とする請求項2または3に記載の電子銃。 - 前記制御部は、
所定周波数の第1基準信号に基づいて、前記第1光変調器による偏向量および前記第1電子ビーム偏向器による偏向量の両方を同期制御し、
所定周波数の第2基準信号に基づいて、前記第2光変調器による偏向量および前記第2電子ビーム偏向器による偏向量の両方を同期制御することを特徴とする請求項4に記載の電子銃。 - 前記制御部は、
前記第1光変調器から、その偏向量に対応する信号を受信し、この信号に基づいて前記第1電子ビーム偏向器の偏向量を制御し、
前記第2光変調器から、その偏向量に対応する信号を受信し、この信号に基づいて前記第2電子ビーム偏向器の偏向量を制御することを特徴とする請求項4に記載の電子銃。 - 前記光偏向器は、ガルバノミラー、ポリゴンミラーおよびAO偏向器のいずれかを含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の電子銃。
- 試料を載置して連続的に移動するステージ装置と、
電子ビームを照射する請求項1乃至7のいずれかに記載の電子銃と、
前記電子銃からの電子ビームを一次ビームとして、前記ステージ装置上の前記試料に導く1次光学系と、
前記一次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二次元センサを含む検出器と、
前記二次ビームを前記二次元センサに導く2次光学系と、備えることを特徴とする検査装置。
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JPH05182622A (ja) * | 1992-01-08 | 1993-07-23 | Toshiba Corp | 光電変換型電子顕微鏡 |
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JP4332922B2 (ja) * | 1999-01-21 | 2009-09-16 | 株式会社ニコン | 検査装置 |
-
2016
- 2016-01-12 JP JP2016003796A patent/JP6664223B2/ja active Active
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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