JP2738686B2 - 検査装置およびそれを用いた検査方法 - Google Patents
検査装置およびそれを用いた検査方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、検査技術に関し、特に、走査型電子顕微鏡
方式の検査技術に適用して有効な技術に関する。 〔従来の技術〕 たとえば、半導体装置の製造におけるウェハ処理工程
では、半導体ウェハに形成される集積回路パターンの微
細化に伴い、その寸法測定や外観検査などに、従来の光
学顕微鏡などよりも解像度の高い走査型電子顕微鏡方式
の検査装置が用いられる場合がある。 この場合、半導体ウェハに形成されている素子の損傷
を防止するなどの観点から電子線の加速電圧を低くする
ことが一般的であり、このため、電子線源としては、熱
電子放射型に比較して、放射される電子線のエネルギ幅
が小さく、輝度が大で、しかも仮想電子源のサイズを小
さくできるなど、低加速電圧下における解像度の向上に
有利な冷陰極電界放射型のものが使用される傾向にあ
る。 すなわち、常温の針状の陰極の近傍に中央部を電子線
が通過する環状の陽極を配設し、両極間に一定の引き出
し電圧を印加することによって電子線を放射させ、放射
された電子線は、一定の引き出し電圧など応じて予め手
動操作で調整された電子光学系を経て試料表面に照射さ
れるものである。 なお、走査型電子顕微鏡を用いた集積回路パターンの
検査技術については、日経マグロウヒル社、昭和60年10
月１日発行、「日経マイクロデバイセズ」、1985年10月
号、P121〜P134に記載されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、上記のような冷陰極電界放射型の電子線源
においては、常温の陰極表面における汚染物質の吸着な
どによって電子線の放射状態が不安定となるため、装置
を連続して稼動させる場合には、定期的に冷陰極を瞬間
的に加熱するフラッシング操作を行って冷陰極の表面に
吸着していた汚染物質を除去する作業が行われる。 ところが、このフラッシング操作の直後から、陰極表
面に対する汚染物質の吸着状態が安定するのに要する数
時間は、放射電流が急激に減少するため、所定の放射電
流を得るためには引き出し電圧をその都度作業者が設定
し直す必要があり、さらに、引き出し電圧の変動に応じ
て電子光学系の設定を頻繁にやり直さねばならず、操作
者が手動操作で引き出し電圧や電子光学系の設定などを
行う場合には、フラッシング直後からの数時間は実質的
に装置の使用が不可能になるという問題があることを本
発明者は見出した。 本発明の目的は、電子線源における放射電流の変化な
どに起因する作業の中断を回避して、稼動率を向上させ
ることが可能な検査技術を提供することにある。 本発明の他の目的は、安定な検査結果を得ることが可
能な検査技術を提供することにある。 本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。 〔問題点を解決するための手段〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次の通りである。 すなわち、電子線源より放射した電子線を被測定物に
照射して、該被測定物から発生させる二次電子および反
射電子の少なくとも一方を検出して該被測定物を観察す
る検査装置において、前記電子線源から放射される前記
電子線の放射電流を、所望の周期で計測する計測手段
と、前記計測手段によって得られた前記放射電流が所定
の値になる方向に、加速電圧および引き出し電圧の少な
くとも一方を変化させる制御部とを備えたことを特徴と
する検査装置、およびそれを用いた検査方法である。 〔作用〕 上記した手段によれば、たとえば、電子線源が冷陰極
電界放射型で構成される場合のように、作業の途中で行
われるフラッシング操作などに起因して放射電流が急激
に変化し、従来では検査作業の継続が困難であった場合
でも、放射電流の変化を打ち消す方向に引き出し電圧を
自動的に変化させることで、放射電流を所定の値に安定
に維持することができ、作業を中断する必要がないの
で、装置の稼動率を向上させることができる。 また、稼動中の放射電流の値が安定に維持されるの
で、たとえば試料から発生される二次電子および反射電
子の少なくとも一方を検出して該試料の拡大像を観察す
る検査において、安定な検査結果を得ることができる。 〔実施例〕 第１図は、本発明の一実施例である検査装置の要部を
示すブロック図である。 本実施例の検査装置は、走査型電子顕微鏡として構成
されている。 すなわち、図示しない真空容器の内部には、水平面内
において移動自在なＸ−Ｙテーブル１が設けられ、この
Ｘ−Ｙテーブル１の上には、たとえば半導体ウェハなど
の試料２が着脱自在に載置されている。 図示しない真空容器の内部において、Ｘ−Ｙテーブル
１に載置された試料２の上方には、電子線源３が設けら
れている。 この電子線源３は、線状の導体を下方に屈曲させて構
成される基体部3aと、この基体部3aに固定され、針状の
先端部を下方の試料２の方向に突出させた陰極3bとから
なる冷陰極電界放射型として構成されている。 電子線源３から試料２に至る方向には、第１陽極４お
よび第２陽極５が順に配設されている。 電子線源３と、第２陽極５との間には、加速電源６
（直流電源）が介設されており、該電子線源３と第２陽
極５との間に所定の直流電圧が加速電圧Ｖ0として印加
されるように構成されている。 さらに、第１陽極４と第２陽極５との間には、該第１
陽極４と第２陽極５との間に可変直流電圧Ｖaを印加す
る引き出し電源７（直流電源）が設けられており、電子
線源３の陰極3bと第１陽極４との間には、引き出し電源
７による可変直流電圧Ｖaと、加速電源６による加速電
圧Ｖ0との差が引き出し電圧Ｖ1として印加される構造と
されている。 そして、電子線源３の陰極3bと第１陽極４との間に印
加される引き出し電圧Ｖ1によって該陰極3bから電子線
Ｅが放射され、放射された電子線Ｅは陰極3bと第２陽極
５との間に印加される加速電圧Ｖ0によって加速された
後にＸ−Ｙテーブル１に載置された試料２に照射される
ものである。 電子線源３の線状の基体部3aには、フラッシング電源
８および該フラッシング電源８の基体部3aに対する接続
の有無を制御する開閉器９が接続されている。 そして、随時、開閉器９を閉じフラッシング電源８か
ら線状の基体部3aに通電することにより発生するジュー
ル熱によって陰極3bが所定の温度に加熱され、陰極3bに
吸着したガス原子などの汚染物質を排除するフラッシン
グ操作が可能にされている。 前記第２陽極５とＸ−Ｙテーブル１に載置された試料
２との間における電子線Ｅの経路には、たとえば、図示
しない偏向コイルなどによる電子線Ｅの試料２に対する
到達位置の誤差を補正するビームアライメント補正コイ
ル10aと、電子線Ｅを収束させて試料２に照射する図示
しない対物レンズにおける非点収差補正などを行うステ
ィグマアライメント補正コイル10bと、電子線Ｅの経路
を曲げることによって、該電子線Ｅを試料２から逸らせ
るビームブランキング操作を行うビームブランキングコ
イル10cなどとからなる電子光学系10が設けられてい
る。 この場合、ビームブランキングコイル10cの下方にお
ける電子線Ｅの経路の近傍には、ビームブランキング操
作時に試料２から逸れた電子線Ｅを捕捉することによっ
て、該電子線Ｅの放射電流Ｉeを計測する計測手段11
と、この計測手段11を介して得られた放射電流Ｉeの変
化に応じて前記引き出し電源７における可変直流電圧Ｖ
aを制御することにより、電子線源３と第１陽極４との
間に印加される引き出し電圧Ｖ1を制御する制御部12と
を備えており、たとえば、放射電流Ｉeの変化を打ち消
す方向に可変直流電圧Ｖaを制御することにより、放射
電流Ｉeが所定の値に一定に制御されるように構成され
ている。 さらに、この制御部12には、加速電圧Ｖ0および引き
出し電圧Ｖ1の種々の値における、ビームアライメント
補正コイル10aおよびスティグマアライメント補正コイ
ル10bなどの電子光学系10の最適な制御データを保持す
る制御データ格納部13が接続されている。 そして、制御部12は、該制御部12が放射電流Ｉeを一
定の値に制御すう際に変化する引き出し電圧Ｖ1および
加速電圧Ｖ0などに応じて、制御データ格納部13から電
子光学系10の最適な制御データを読み出し、この読み出
された最適な制御データに基づいてビームアライメント
補正コイル10aおよびスティグマアライメント補正コイ
ル10bなどの電子光学系10が最適に制御されるものであ
る。 また、Ｘ−Ｙテーブル１に載置された試料２の近傍に
は、この試料２に電子線Ｅが照射される際に発生する二
次電子および反射電子ｅの強度変化を検出して電気的な
信号に変換する検出器14と、この検出器14からの信号と
電子線Ｅの試料２に対する入射位置などとに基づいて、
試料２の電子線Ｅによる走査領域の画像を構成する画像
処理部15と、この画像処理部15から得られる画像データ
を保持する画像メモリ16と、この画像メモリ16に格納さ
れた画像データに基づいて試料２の電子線Ｅの走査領域
における拡大画像を表示する陰極線管などの表示部17と
を備えている。 以下、本実施例の作用について説明する。 まず、Ｘ−Ｙテーブル１を適宜移動させることによっ
て、半導体ウェハなどの試料２の所望の部位が電子線源
３の直下に位置決めされる。 次に、電子線源３と第１陽極４および第２陽極５との
間に加速電源６から所定の加速電圧Ｖ0を印加するとと
もに、第１陽極４と第２陽極５との間に引き出し電源７
から可変直流電圧Ｖaを印加することにより、電子線源
３の陰極3bと第１陽極４との間には、引き出し電圧Ｖ1
（＝Ｖa−Ｖ0）が印加される。 このとき、引き出し電圧Ｖ1に応じた放射電流Ｉeの電
子線Ｅが陰極3bから放射され、さらに放射された電子線
Ｅは、加速電圧Ｖ0によって所定の速度に加速され、電
子光学系10を経て試料２に入射する。 ここで、本実施例では、随時ビームブランキングコイ
ル10cを作動させることにより電子線Ｅが計測手段11に
入射される。 そして、制御部12は、計測手段11において検出された
電子線Ｅの放射電流Ｉeが所定の値に一定となるように
引き出し電源７の可変直流電圧Ｖaを制御して、加速電
圧Ｖ0および引き出し電圧Ｖ1を制御し、さらに、制御部
12は、この変化する加速電圧Ｖ0および引き出し電圧Ｖ1
に応じて、当該加速電圧Ｖ0および引き出し電圧Ｖ1に最
適な制御データを制御データ格納部13から読み出し、電
子光学系10のビームアライメント補正コイル10aおよび
スティグマアライメント補正コイル10bにおける補正動
作が最適となるように制御する。 この状態で、電子光学系10を構成する図示しない偏向
コイルなどによって電子線Ｅは試料２の表面の所定の領
域を走査し、この時試料２の走査部位から発生する二次
電子および反射電子ｅが検出器14によって検出される。 画像処理部15は、検出器14から得られる二次電子およ
び反射電子ｅの少なくとも一方の強度と、その時の試料
２における電子線Ｅの走査位置とから、試料２の電子線
Ｅによる走査領域の画像を構成し、この画像は画像メモ
リ16に格納され、表示部17は画像メモリ16に格納された
画像データを参照することにより、試料２の電子線Ｅに
よる走査領域の拡大画像を表示する。 作業者は、この表示部17に表示された拡大画像を観察
することにより、たとえば半導体ウェハなどの試料２に
形成されている集積回路パターンなどの寸法の測定や外
観形状の観察などの評価を行う。 このとき、試料２に照射していた電子線Ｅは、ビーム
ブランキングコイル10cの作用によって該試料２から逸
れるように経路が制御され、計測手段11に入射する。 また、電子線源３において、定期的に開閉器９を閉
じ、フラッシング電源８から電子線源３の線状の基体部
3aに通電して陰極3bを所定の温度に加熱し、該陰極3bの
表面に吸着したガス原子などの汚染物質を除去するフラ
ッシング操作が行われる。 ここで、通常このフラッシング操作の直後には、陰極
3bの表面における汚染物質の吸着状態が経時的に大きく
変化することに起因して放射電流Ｉeが急激に変化する
が、本実施例では前述のように、この放射電流Ｉeの変
化を打ち消す方向に加速電圧Ｖ0および引き出し電圧Ｖ1
を適宜制御することにより、放射電流Ｉeが所望の値に
一定に維持されるとともに、加速電圧Ｖ0および引き出
し電圧Ｖ1に応じた最適の状態に電子光学系10が制御さ
れる。 これにより、放射電流Ｉeの急激な変動によって従来
では使用不能であったフラッシング操作の直後からの数
時間においても、試料２の画像を観察することが可能と
なり、検査装置の稼動率が向上されるとともに、通常の
検査作業においても放射電流Ｉeの値および電子光学系1
0が最適の状態に安定に制御されるので、二次電子およ
び反射電子ｅに基づいて表示部17に構成される試料２の
画像の表示状態が、放射電流Ieの変動に起因してばらつ
きを生じることが回避され、試料２の安定な検査を行う
ことができる。 このように、本実施例においては以下の効果を得るこ
とができる。 （１）．電子線Ｅの電子線源３からの放射電流Ieを計測
する計測手段11と、この計測手段11において得られた放
射電流Ieの値の変動に応じて引き出し電源７における可
変直流電圧Vaを制御することにより、引き出し電圧Ｖ1
および加速電圧Ｖ0を制御する制御部12とを備えている
ので、放射電流Ｉeの値の変化を打ち消す方向に引き出
し電圧Ｖ1および加速電圧Ｖ0を制御することで、放射電
流Ieを所定の値に安定に維持することができる。 これにより、たとえば電子線源３のフラッシング操作
の直後などのように、通常では放射電流Ｉeが急激に変
化し、二次電子および反射電子ｅを検出することによる
試料２の画像の観察が困難な場合などでも、放射電流Ｉ
eを安定に維持して試料２の観察を継続することがで
き、検査装置の稼働率を向上させることができる。 （２）．制御部12に、種々の引き出し電圧Ｖ1および加
速電圧Ｖ0における電子光学系10の最適な制御データを
保持する制御データ格納部13が接続され、制御部12は、
引き出し電圧Ｖ1および加速電圧Ｖ0の変動に応じて制御
データ格納部13から読み出された最適の制御データに基
づいて電子光学系10を制御するように構成されているこ
とにより、安定な精度で試料２の拡大画像の観察を行う
ことができる。 （３）．前記（１）および（２）の結果、半導体ウェハ
などの試料２の検査における生産性を向上させることが
できる。 以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。 たとえば、計測手段11としては、ビームブランキング
時における電子線Ｅを捕捉する方式のものに限らず、試
料２に入射しつつある電子線Ｅの電流を電磁相互作用な
どによって間接的に検出する方式などいかなるものであ
っても良い。 以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である半導体ウェハの走
査電子顕微鏡方式による検査に適用した場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、試料の精密
な観察を行うことが必要とされる技術に広く適用するこ
とができる。 ［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。 すなわち、電子線源と、この電子線源から放射される
電子線の引き出し電圧および加速電圧の少なくとも一方
を可変に制御する直流電源と、前記電子線源から試料に
照射される前記電子線の制御を行う電子光学系と、前記
電子線源からの前記電子線の放射電流を計測する計測手
段と、この計測手段と前記直流電源との間に介設され、
前記計測手段によって得られた前記放射電流が所定の値
になるように前記直流電源を制御する制御部とを備えて
いるので、たとえば、電子線源が冷陰極電界放射型で構
成される場合のように、作業の途中で行われるフラッシ
ング操作などに起因して放射電流が急激に変化し、従来
では検査作業の継続が困難であった場合でも、放射電流
の変化を打ち消す方向に引き出し電圧を自動的に変化さ
せることで、放射電流を所定の値に安定に維持すること
ができ、作業を中断する必要がないので、装置の稼動率
を向上させることができる。 また、稼動中の放射電流の値が安定に維持されるの
で、たとえば試料から発生される二次電子および反射電
子の少なくとも一方を検出して該試料の拡大像を観察す
る検査において、安定な検査結果を得ることができる。
方式の検査技術に適用して有効な技術に関する。 〔従来の技術〕 たとえば、半導体装置の製造におけるウェハ処理工程
では、半導体ウェハに形成される集積回路パターンの微
細化に伴い、その寸法測定や外観検査などに、従来の光
学顕微鏡などよりも解像度の高い走査型電子顕微鏡方式
の検査装置が用いられる場合がある。 この場合、半導体ウェハに形成されている素子の損傷
を防止するなどの観点から電子線の加速電圧を低くする
ことが一般的であり、このため、電子線源としては、熱
電子放射型に比較して、放射される電子線のエネルギ幅
が小さく、輝度が大で、しかも仮想電子源のサイズを小
さくできるなど、低加速電圧下における解像度の向上に
有利な冷陰極電界放射型のものが使用される傾向にあ
る。 すなわち、常温の針状の陰極の近傍に中央部を電子線
が通過する環状の陽極を配設し、両極間に一定の引き出
し電圧を印加することによって電子線を放射させ、放射
された電子線は、一定の引き出し電圧など応じて予め手
動操作で調整された電子光学系を経て試料表面に照射さ
れるものである。 なお、走査型電子顕微鏡を用いた集積回路パターンの
検査技術については、日経マグロウヒル社、昭和60年10
月１日発行、「日経マイクロデバイセズ」、1985年10月
号、P121〜P134に記載されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、上記のような冷陰極電界放射型の電子線源
においては、常温の陰極表面における汚染物質の吸着な
どによって電子線の放射状態が不安定となるため、装置
を連続して稼動させる場合には、定期的に冷陰極を瞬間
的に加熱するフラッシング操作を行って冷陰極の表面に
吸着していた汚染物質を除去する作業が行われる。 ところが、このフラッシング操作の直後から、陰極表
面に対する汚染物質の吸着状態が安定するのに要する数
時間は、放射電流が急激に減少するため、所定の放射電
流を得るためには引き出し電圧をその都度作業者が設定
し直す必要があり、さらに、引き出し電圧の変動に応じ
て電子光学系の設定を頻繁にやり直さねばならず、操作
者が手動操作で引き出し電圧や電子光学系の設定などを
行う場合には、フラッシング直後からの数時間は実質的
に装置の使用が不可能になるという問題があることを本
発明者は見出した。 本発明の目的は、電子線源における放射電流の変化な
どに起因する作業の中断を回避して、稼動率を向上させ
ることが可能な検査技術を提供することにある。 本発明の他の目的は、安定な検査結果を得ることが可
能な検査技術を提供することにある。 本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。 〔問題点を解決するための手段〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次の通りである。 すなわち、電子線源より放射した電子線を被測定物に
照射して、該被測定物から発生させる二次電子および反
射電子の少なくとも一方を検出して該被測定物を観察す
る検査装置において、前記電子線源から放射される前記
電子線の放射電流を、所望の周期で計測する計測手段
と、前記計測手段によって得られた前記放射電流が所定
の値になる方向に、加速電圧および引き出し電圧の少な
くとも一方を変化させる制御部とを備えたことを特徴と
する検査装置、およびそれを用いた検査方法である。 〔作用〕 上記した手段によれば、たとえば、電子線源が冷陰極
電界放射型で構成される場合のように、作業の途中で行
われるフラッシング操作などに起因して放射電流が急激
に変化し、従来では検査作業の継続が困難であった場合
でも、放射電流の変化を打ち消す方向に引き出し電圧を
自動的に変化させることで、放射電流を所定の値に安定
に維持することができ、作業を中断する必要がないの
で、装置の稼動率を向上させることができる。 また、稼動中の放射電流の値が安定に維持されるの
で、たとえば試料から発生される二次電子および反射電
子の少なくとも一方を検出して該試料の拡大像を観察す
る検査において、安定な検査結果を得ることができる。 〔実施例〕 第１図は、本発明の一実施例である検査装置の要部を
示すブロック図である。 本実施例の検査装置は、走査型電子顕微鏡として構成
されている。 すなわち、図示しない真空容器の内部には、水平面内
において移動自在なＸ−Ｙテーブル１が設けられ、この
Ｘ−Ｙテーブル１の上には、たとえば半導体ウェハなど
の試料２が着脱自在に載置されている。 図示しない真空容器の内部において、Ｘ−Ｙテーブル
１に載置された試料２の上方には、電子線源３が設けら
れている。 この電子線源３は、線状の導体を下方に屈曲させて構
成される基体部3aと、この基体部3aに固定され、針状の
先端部を下方の試料２の方向に突出させた陰極3bとから
なる冷陰極電界放射型として構成されている。 電子線源３から試料２に至る方向には、第１陽極４お
よび第２陽極５が順に配設されている。 電子線源３と、第２陽極５との間には、加速電源６
（直流電源）が介設されており、該電子線源３と第２陽
極５との間に所定の直流電圧が加速電圧Ｖ0として印加
されるように構成されている。 さらに、第１陽極４と第２陽極５との間には、該第１
陽極４と第２陽極５との間に可変直流電圧Ｖaを印加す
る引き出し電源７（直流電源）が設けられており、電子
線源３の陰極3bと第１陽極４との間には、引き出し電源
７による可変直流電圧Ｖaと、加速電源６による加速電
圧Ｖ0との差が引き出し電圧Ｖ1として印加される構造と
されている。 そして、電子線源３の陰極3bと第１陽極４との間に印
加される引き出し電圧Ｖ1によって該陰極3bから電子線
Ｅが放射され、放射された電子線Ｅは陰極3bと第２陽極
５との間に印加される加速電圧Ｖ0によって加速された
後にＸ−Ｙテーブル１に載置された試料２に照射される
ものである。 電子線源３の線状の基体部3aには、フラッシング電源
８および該フラッシング電源８の基体部3aに対する接続
の有無を制御する開閉器９が接続されている。 そして、随時、開閉器９を閉じフラッシング電源８か
ら線状の基体部3aに通電することにより発生するジュー
ル熱によって陰極3bが所定の温度に加熱され、陰極3bに
吸着したガス原子などの汚染物質を排除するフラッシン
グ操作が可能にされている。 前記第２陽極５とＸ−Ｙテーブル１に載置された試料
２との間における電子線Ｅの経路には、たとえば、図示
しない偏向コイルなどによる電子線Ｅの試料２に対する
到達位置の誤差を補正するビームアライメント補正コイ
ル10aと、電子線Ｅを収束させて試料２に照射する図示
しない対物レンズにおける非点収差補正などを行うステ
ィグマアライメント補正コイル10bと、電子線Ｅの経路
を曲げることによって、該電子線Ｅを試料２から逸らせ
るビームブランキング操作を行うビームブランキングコ
イル10cなどとからなる電子光学系10が設けられてい
る。 この場合、ビームブランキングコイル10cの下方にお
ける電子線Ｅの経路の近傍には、ビームブランキング操
作時に試料２から逸れた電子線Ｅを捕捉することによっ
て、該電子線Ｅの放射電流Ｉeを計測する計測手段11
と、この計測手段11を介して得られた放射電流Ｉeの変
化に応じて前記引き出し電源７における可変直流電圧Ｖ
aを制御することにより、電子線源３と第１陽極４との
間に印加される引き出し電圧Ｖ1を制御する制御部12と
を備えており、たとえば、放射電流Ｉeの変化を打ち消
す方向に可変直流電圧Ｖaを制御することにより、放射
電流Ｉeが所定の値に一定に制御されるように構成され
ている。 さらに、この制御部12には、加速電圧Ｖ0および引き
出し電圧Ｖ1の種々の値における、ビームアライメント
補正コイル10aおよびスティグマアライメント補正コイ
ル10bなどの電子光学系10の最適な制御データを保持す
る制御データ格納部13が接続されている。 そして、制御部12は、該制御部12が放射電流Ｉeを一
定の値に制御すう際に変化する引き出し電圧Ｖ1および
加速電圧Ｖ0などに応じて、制御データ格納部13から電
子光学系10の最適な制御データを読み出し、この読み出
された最適な制御データに基づいてビームアライメント
補正コイル10aおよびスティグマアライメント補正コイ
ル10bなどの電子光学系10が最適に制御されるものであ
る。 また、Ｘ−Ｙテーブル１に載置された試料２の近傍に
は、この試料２に電子線Ｅが照射される際に発生する二
次電子および反射電子ｅの強度変化を検出して電気的な
信号に変換する検出器14と、この検出器14からの信号と
電子線Ｅの試料２に対する入射位置などとに基づいて、
試料２の電子線Ｅによる走査領域の画像を構成する画像
処理部15と、この画像処理部15から得られる画像データ
を保持する画像メモリ16と、この画像メモリ16に格納さ
れた画像データに基づいて試料２の電子線Ｅの走査領域
における拡大画像を表示する陰極線管などの表示部17と
を備えている。 以下、本実施例の作用について説明する。 まず、Ｘ−Ｙテーブル１を適宜移動させることによっ
て、半導体ウェハなどの試料２の所望の部位が電子線源
３の直下に位置決めされる。 次に、電子線源３と第１陽極４および第２陽極５との
間に加速電源６から所定の加速電圧Ｖ0を印加するとと
もに、第１陽極４と第２陽極５との間に引き出し電源７
から可変直流電圧Ｖaを印加することにより、電子線源
３の陰極3bと第１陽極４との間には、引き出し電圧Ｖ1
（＝Ｖa−Ｖ0）が印加される。 このとき、引き出し電圧Ｖ1に応じた放射電流Ｉeの電
子線Ｅが陰極3bから放射され、さらに放射された電子線
Ｅは、加速電圧Ｖ0によって所定の速度に加速され、電
子光学系10を経て試料２に入射する。 ここで、本実施例では、随時ビームブランキングコイ
ル10cを作動させることにより電子線Ｅが計測手段11に
入射される。 そして、制御部12は、計測手段11において検出された
電子線Ｅの放射電流Ｉeが所定の値に一定となるように
引き出し電源７の可変直流電圧Ｖaを制御して、加速電
圧Ｖ0および引き出し電圧Ｖ1を制御し、さらに、制御部
12は、この変化する加速電圧Ｖ0および引き出し電圧Ｖ1
に応じて、当該加速電圧Ｖ0および引き出し電圧Ｖ1に最
適な制御データを制御データ格納部13から読み出し、電
子光学系10のビームアライメント補正コイル10aおよび
スティグマアライメント補正コイル10bにおける補正動
作が最適となるように制御する。 この状態で、電子光学系10を構成する図示しない偏向
コイルなどによって電子線Ｅは試料２の表面の所定の領
域を走査し、この時試料２の走査部位から発生する二次
電子および反射電子ｅが検出器14によって検出される。 画像処理部15は、検出器14から得られる二次電子およ
び反射電子ｅの少なくとも一方の強度と、その時の試料
２における電子線Ｅの走査位置とから、試料２の電子線
Ｅによる走査領域の画像を構成し、この画像は画像メモ
リ16に格納され、表示部17は画像メモリ16に格納された
画像データを参照することにより、試料２の電子線Ｅに
よる走査領域の拡大画像を表示する。 作業者は、この表示部17に表示された拡大画像を観察
することにより、たとえば半導体ウェハなどの試料２に
形成されている集積回路パターンなどの寸法の測定や外
観形状の観察などの評価を行う。 このとき、試料２に照射していた電子線Ｅは、ビーム
ブランキングコイル10cの作用によって該試料２から逸
れるように経路が制御され、計測手段11に入射する。 また、電子線源３において、定期的に開閉器９を閉
じ、フラッシング電源８から電子線源３の線状の基体部
3aに通電して陰極3bを所定の温度に加熱し、該陰極3bの
表面に吸着したガス原子などの汚染物質を除去するフラ
ッシング操作が行われる。 ここで、通常このフラッシング操作の直後には、陰極
3bの表面における汚染物質の吸着状態が経時的に大きく
変化することに起因して放射電流Ｉeが急激に変化する
が、本実施例では前述のように、この放射電流Ｉeの変
化を打ち消す方向に加速電圧Ｖ0および引き出し電圧Ｖ1
を適宜制御することにより、放射電流Ｉeが所望の値に
一定に維持されるとともに、加速電圧Ｖ0および引き出
し電圧Ｖ1に応じた最適の状態に電子光学系10が制御さ
れる。 これにより、放射電流Ｉeの急激な変動によって従来
では使用不能であったフラッシング操作の直後からの数
時間においても、試料２の画像を観察することが可能と
なり、検査装置の稼動率が向上されるとともに、通常の
検査作業においても放射電流Ｉeの値および電子光学系1
0が最適の状態に安定に制御されるので、二次電子およ
び反射電子ｅに基づいて表示部17に構成される試料２の
画像の表示状態が、放射電流Ieの変動に起因してばらつ
きを生じることが回避され、試料２の安定な検査を行う
ことができる。 このように、本実施例においては以下の効果を得るこ
とができる。 （１）．電子線Ｅの電子線源３からの放射電流Ieを計測
する計測手段11と、この計測手段11において得られた放
射電流Ieの値の変動に応じて引き出し電源７における可
変直流電圧Vaを制御することにより、引き出し電圧Ｖ1
および加速電圧Ｖ0を制御する制御部12とを備えている
ので、放射電流Ｉeの値の変化を打ち消す方向に引き出
し電圧Ｖ1および加速電圧Ｖ0を制御することで、放射電
流Ieを所定の値に安定に維持することができる。 これにより、たとえば電子線源３のフラッシング操作
の直後などのように、通常では放射電流Ｉeが急激に変
化し、二次電子および反射電子ｅを検出することによる
試料２の画像の観察が困難な場合などでも、放射電流Ｉ
eを安定に維持して試料２の観察を継続することがで
き、検査装置の稼働率を向上させることができる。 （２）．制御部12に、種々の引き出し電圧Ｖ1および加
速電圧Ｖ0における電子光学系10の最適な制御データを
保持する制御データ格納部13が接続され、制御部12は、
引き出し電圧Ｖ1および加速電圧Ｖ0の変動に応じて制御
データ格納部13から読み出された最適の制御データに基
づいて電子光学系10を制御するように構成されているこ
とにより、安定な精度で試料２の拡大画像の観察を行う
ことができる。 （３）．前記（１）および（２）の結果、半導体ウェハ
などの試料２の検査における生産性を向上させることが
できる。 以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。 たとえば、計測手段11としては、ビームブランキング
時における電子線Ｅを捕捉する方式のものに限らず、試
料２に入射しつつある電子線Ｅの電流を電磁相互作用な
どによって間接的に検出する方式などいかなるものであ
っても良い。 以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である半導体ウェハの走
査電子顕微鏡方式による検査に適用した場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、試料の精密
な観察を行うことが必要とされる技術に広く適用するこ
とができる。 ［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。 すなわち、電子線源と、この電子線源から放射される
電子線の引き出し電圧および加速電圧の少なくとも一方
を可変に制御する直流電源と、前記電子線源から試料に
照射される前記電子線の制御を行う電子光学系と、前記
電子線源からの前記電子線の放射電流を計測する計測手
段と、この計測手段と前記直流電源との間に介設され、
前記計測手段によって得られた前記放射電流が所定の値
になるように前記直流電源を制御する制御部とを備えて
いるので、たとえば、電子線源が冷陰極電界放射型で構
成される場合のように、作業の途中で行われるフラッシ
ング操作などに起因して放射電流が急激に変化し、従来
では検査作業の継続が困難であった場合でも、放射電流
の変化を打ち消す方向に引き出し電圧を自動的に変化さ
せることで、放射電流を所定の値に安定に維持すること
ができ、作業を中断する必要がないので、装置の稼動率
を向上させることができる。 また、稼動中の放射電流の値が安定に維持されるの
で、たとえば試料から発生される二次電子および反射電
子の少なくとも一方を検出して該試料の拡大像を観察す
る検査において、安定な検査結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例である検査装置の要部を示す
ブロック図である。 １……Ｘ−Ｙテーブル、２……試料、３……電子線源、
3a……基体部、3b……陰極、４……第１陽極、５……第
２陽極、６……加速電源、７……引き出し電源、８……
フラッシング電源、９……開閉器、10……電子光学系、
10a……ビームアライメント補正コイル、10b……スティ
グマアライメント補正コイル、10c……ビームブランキ
ングコイル、11……計測手段、12……制御部、13……制
御データ格納部、14……検出器、15……画像処理部、16
……画像メモリ、17……表示部、Ｅ……電子線、ｅ……
二次電子および反射電子。
ブロック図である。 １……Ｘ−Ｙテーブル、２……試料、３……電子線源、
3a……基体部、3b……陰極、４……第１陽極、５……第
２陽極、６……加速電源、７……引き出し電源、８……
フラッシング電源、９……開閉器、10……電子光学系、
10a……ビームアライメント補正コイル、10b……スティ
グマアライメント補正コイル、10c……ビームブランキ
ングコイル、11……計測手段、12……制御部、13……制
御データ格納部、14……検出器、15……画像処理部、16
……画像メモリ、17……表示部、Ｅ……電子線、ｅ……
二次電子および反射電子。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．電子線源より放射した電子線を被測定物に照射し
て、該被測定物から発生される二次電子および反射電子
の少なくとも一方を検出して該被測定物を観察する検査
装置において、 前記電子線源から放射される前記電子線を所望のタイミ
ングで前記被測定物から逸らせるビームブランキング操
作を行うビームブランキング操作用電子光学系と、 前記ビームブランキング操作用電子光学系の下流で前記
電子線の放射電流を計測する計測手段と、 前記計測手段によって得られた前記放射電流が所定の値
になる方向に、加速電圧および引き出し電圧の少なくと
も一方を変化させる制御部とを備え、 前記制御部には、種々の前記加速電圧および引き出し電
圧の値における電子光学系の最適な制御データを保持す
る制御データ格納部が接続され、 前記制御部は、前記加速電圧および引き出し電圧の変動
に応じて、変動後の前記加速電圧および引き出し電圧の
値に対応する制御データを前記制御データ格納部から読
み出し、読み出した前記制御データに基づいて前記電子
光学系を制御することを特徴とする検査装置。 ２．前記電子源が、冷陰極電界放射型であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の検査装置。 ３．被測定物に電子線を照射し、該被測定物から発生さ
れる二次電子および反射電子の少なくとも一方を検出し
て該被測定物の拡大画像を得る検査方法において、 測定手段によって、前記電子線の放射電流を所望のタイ
ミングでビームブランキング操作により測定し、 前記計測手段によって得られた前記放射電流が所定の値
になる方向に、制御部が加速電圧および引き出し電圧の
少なくとも一方を変化させ、 前記制御部が、前記変化させた加速電圧および引き出し
電圧の値に対応する電子光学系の制御データを制御デー
タ格納部から読み出し、読み出した前記制御データに基
づいて前記電子光学系を制御することを特徴とする検査
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62196201A JP2738686B2 (ja) | 1987-08-07 | 1987-08-07 | 検査装置およびそれを用いた検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62196201A JP2738686B2 (ja) | 1987-08-07 | 1987-08-07 | 検査装置およびそれを用いた検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6441159A JPS6441159A (en) | 1989-02-13 |
| JP2738686B2 true JP2738686B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=16353877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62196201A Expired - Fee Related JP2738686B2 (ja) | 1987-08-07 | 1987-08-07 | 検査装置およびそれを用いた検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2738686B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0493298U (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-13 | ||
| NL2013014A (en) * | 2013-06-18 | 2014-12-22 | Asml Netherlands Bv | Lithographic method. |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55155454A (en) * | 1979-05-22 | 1980-12-03 | Jeol Ltd | Scanning electron microscope equipped with electromagnetic radiation type electron gun |
| JPS56133824A (en) * | 1980-03-21 | 1981-10-20 | Toshiba Corp | Electron beam device |
| JPS59203353A (ja) * | 1983-05-06 | 1984-11-17 | Sony Corp | 電子ビ−ム発生装置 |
| JPS62110241A (ja) * | 1985-11-07 | 1987-05-21 | Univ Osaka | 電子顕微鏡のプロ−ブ電流制御方法及び装置 |
-
1987
- 1987-08-07 JP JP62196201A patent/JP2738686B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6441159A (en) | 1989-02-13 |
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|---|---|---|---|
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