JP4943733B2 - 荷電粒子ビームを用いた検査方法及び検査装置 - Google Patents
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Description
本実施例では、レビューSEMを用いて、欠陥分類を行った例について説明する。
図1に、レビューSEMの構成例を示す。本装置は、電子光学系1、ステージ機構系2、ウエハ搬送系3、真空排気系4、光学顕微鏡5、制御系6、操作部7より構成されている。
次に、第二の実施例について説明する。全体の装置構成は第一の実施例の構成である図1及び図4と同様である。この構成において、ExB偏向器221を四極の電極及び磁極で構成し、二次電子をあらゆる方位角に偏向可能となるように構成する。その結果、図7に示した反射板13の分離方向(図中のX方向)のみでなく、紙面に垂直な方向(Y方向)にも二次電子をアライメントすることが可能になる。これにより、反射板13の穴に対する二次電子の中心方向のY方向へのずれを補正できるようになる。また、反射板15に対して、二次電子が所望の当たり方をするように調整することが可能になった。このように、X,Y方向ともに二次電子の光軸をアライメントすることにより、サンプル表面から同じ仰角を持った二次電子を方位角によらず均等に反射板15又は反射板13に当てて信号を取得することができるようになった。
次に、第三の実施例について説明する。本実施例では、他の装置構成は第二の実施例と同様にし、反射板13と15を試料側から見て図9のようになるように構成した。すなわち、反射板13による二次電子分離の方向をX方向、それに垂直な方向をY方向、一次電子ビームの光軸をZ方向として、反射板13のビーム通過孔213をX方向よりY方向に長い楕円、反射板15のビーム通過孔215を、213の長軸方向より小さい径の円にした。もちろん、通過孔213は長方形やそれに類する形状にしても効果は同じであり、本発明に含まれる。これと第二の実施例の四極ExB偏向器を組み合わせて動作させる。
第四の実施例として、反射板13の穴213を図10に示すような形状にした装置を製作した。反射板の穴は、Y方向に沿って、穴の幅が変化する形状となっている。この反射板を用いて、Y方向へ二次電子を偏向することにより、反射板13と反射板15に当たる二次電子の成分を変化させることができ、所望のコントラストを得ることが可能になった。すなわち、反射板13の高さにおける二次電子の拡がり半径をrseとし、反射板13で半径rse1以上の広がりの二次電子を検出したい場合、反射板上でrse1と等しい穴径となるY方向位置へ二次電子を偏向する。取得したい二次電子の半径が変化した場合、Y方向へ二次電子を偏向することにより反射板に当たる二次電子量を調節することができる。これにより、二次電子を加速するブースティング電圧等の電子光学条件が変化した場合にも、電子光学条件に左右されず、二次電子の所望の成分を反射板13と15で分離検出することが可能になった。これにより、試料に応じて所望の加速電圧条件で電子ビームを照射することが可能になり、より好適な条件で試料への電子ビーム照射条件を選択することが可能になった。
次に、図11を用いて第五の実施例を説明する。本実施例の電子光学系では、コンデンサレンズ9を2段のレンズで構成し、間に絞り100を配置した。また、第一の実施例と比較して、陰影像形成用の反射板13と検出器11,12に対して試料20側にあった走査偏向器16を、電子源8側へ配置した。その他の構造は、図4に示した第一の実施例と同様である。この構造にすることにより、反射板13と試料面の距離が近づき、反射板13における信号電子の軸ずれは相対的に小さくなる。そこで、アライメント用ExB偏向器221の偏向量もより少なくてすみ、一次ビームに対する収差の影響も小さくすることができる。また、走査偏向器16よりも陰影像形成用の反射板13と検出器11,12が試料面に近い側にあることにより、走査偏向器16による信号電子の偏向が陰影像に影響を与えず、より均一な陰影像を取得することが可能になった。
図12を用いて第六の実施例を説明する。本実施例は、検出器14で取得する画像信号が反射板15の穴による損失の影響を受けないように、反射板15より試料側にExB偏向器223を設けて信号電子を光軸外へ偏向するものである。ExB偏向器223は、反射板13と反射板15の間に配置して、反射板13では信号電子は偏向の影響を受けないように配置している。本実施例では、反射板13は走査偏向器16より試料面よりに配置しており、反射板13における信号電子の軸ずれの影響は陰影像に大きい影響を与えないため、アライメント用ExB偏向器221を設置していない。
図13を用いて第七の実施例を説明する。本実施例の電子光学系は、第六の実施例(図12)の検出器14と反射板15を、直接信号電子を検出するように設置した検出器14で置き換えたものである。これにより、反射板から電子を引き込む際の信号電子の損失、あるいはノイズの混入を防いで高SNな信号を取得することが可能になった。
第八の実施例を図15に示す。本実施例では、反射板13をなくし、検出器11,12をExB偏向器223よりも電子源側に配置し、検出器11,12,14を全て光軸外に配置する。その他の構成は図13に示した第七の実施例と同様であるので、重複する説明を省略する。ExB偏向器223では、信号電子全体を偏向すると同時に、減速電位を印加して信号電子のエネルギーを低減させる。それにより、ExB偏向器223による偏向角度が信号電子のエネルギーに応じて大きくばらつく。偏向角の違いを利用して、信号電子の高エネルギー成分を光軸に近い検出器11,12で取得し、低エネルギー成分を光軸から遠い検出器14で取得することにより、信号電子を分類することが可能になった。これにより、飛躍的に簡単な構成で、分解能を維持しながら陰影像と物質コントラスト像を同時に効率よく均一に取得できるようになった。
第九の実施例を図16に示す。本実施例は、第七の実施例の構成に対して、下段のExB偏向器223から試料までの構成部品を電子源8の光軸と異なる軸で構成し、検出器14を電子源8の光軸と異なる軸上に配置したものである。ExB偏向器224,223で順次一次電子ビームを偏向し、一方、試料から発生した二次電子はExB偏向器でほとんど偏向しない。この構成でも、ExB偏向器が2段であることから一次電子ビームに対する収差の影響はある程度低減され、分解能劣化が少なく、検出効率の高い検出系を構成することができた。
Claims (20)
- 試料に一次荷電粒子ビームを照射して前記一次荷電粒子ビームが照射された領域の画像を取得する荷電粒子ビームによる検査方法であって、
前記試料を前記一次荷電粒子ビームで走査する工程と、
前記試料の近傍に、前記一次荷電粒子ビームの照射により試料から発生する二次電子を上方に加速する電場を形成する工程と、
前記試料から発生する二次電子を複数の検出部によって複数の方位角成分に分離して検出する工程と、
前記二次電子の中心軸方向を前記複数の検出部で構成される検出系の中心軸とほぼ一致させるように前記検出系と対物レンズの間に電磁場を発生させる二次電子アライメント工程と
を有することを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。 - 請求項1に記載の検査方法において、欠陥データ座標を元に、当該座標での画像を取得する工程を含んでなることを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
- 請求項1に記載の検査方法において、欠陥データ座標を元に、当該座標での画像を取得し、画像の形状、コントラスト、凹凸の情報を得て分類する工程を含んでなることを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
- 請求項1に記載の検査方法において、前記二次電子を複数の仰角成分に分離する工程を含んでなることを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
- 請求項1に記載の検査方法において、前記二次電子を複数の仰角成分に分離する工程を含み、仰角の低角成分を前記複数の方位角成分に分離して検出することを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
- 請求項1に記載の検査方法において、前記二次電子アライメント工程は、電磁界による偏向場を重畳させたExB偏向工程であって、前記一次荷電粒子ビームに対しては偏向作用を及ぼさず、前記二次電子には偏向作用を及ぼす偏向工程であることを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
- 請求項6に記載の検査方法において、二次電子アライメント工程では、球状のサンプルを用い、前記二次電子を複数の方位角成分に分離して検出することによって得られた各画像において球の半分が陰になるように偏向作用を調整することを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。
- 請求項1に記載の検査方法において、前記一次荷電粒子ビームは電子ビームであることを特徴とする検査方法。
- 試料に一次荷電粒子ビームを照射して前記一次荷電粒子ビームが照射された領域の画像を取得する荷電粒子ビームによる検査装置であって、
前記試料を載置する試料台と、
前記一次荷電粒子ビームを発生するビーム源と、
前記一次荷電粒子ビームを前記試料台上の試料に収束させて照射するための対物レンズと、
前記一次荷電粒子ビームの照射によって試料から発生する二次電子を前記ビーム源の方向に加速する電場を発生する電極と、
前記二次電子を複数の方位角成分に分離して検出する複数の検出部を備える検出系と、
前記検出系と前記対物レンズの間に設けられた、前記二次電子の中心軌道を前記一次荷電粒子ビームの光軸とは独立に前記複数の検出部で構成される検出系の中心軸にほぼ一致させるように電磁場を発生させる二次電子アライメント手段と
を有することを特徴とする荷電粒子ビームによる検査装置。 - 請求項9に記載の検査装置において、前記二次電子を複数の仰角成分に分離する手段をさらに有し、前記検出系は前記二次電子の仰角の低角成分を複数の方位角成分に分離して検出することを特徴とする検査装置。
- 請求項9に記載の検査装置において、前記二次電子アライメント手段は、電磁界による偏向場を重畳させたExB偏向器であって、前記一次荷電粒子ビームに対しては偏向作用を及ぼさず、前記二次電子には偏向作用を及ぼす偏向器であることを特徴とする検査装置。
- 請求項9に記載の検査装置において、前記検出部は試料から発生する前記二次電子が衝突する反射板と、その衝突により前記反射板から発生する二次電子を検出する検出器からなることを特徴とする検査装置。
- 請求項9に記載の検査装置において、前記検出部はシンチレータ、もしくはマルチチャンネルプレートからなることを特徴とする検査装置。
- 請求項12に記載の検査装置において、前記試料から発生する二次電子が衝突する反射板もしくは検出器は、前記一次荷電粒子ビームを軸として半径0.5mm以上10mm以下の穴を有することを特徴とする検査装置。
- 請求項9に記載の検査装置において、前記検出部からの信号に基づき画像を形成し、検査されるべき画像を他の同一回路パターンの画像と比較するための比較演算回路と、前記比較演算回路での比較結果から前記回路パターン上の欠陥部を判別するための演算回路とを具備することを特徴とする検査装置。
- 請求項9に記載の検査装置において、前記検出部からの信号に基づき画像を形成し、欠陥種ごとに分類する計算機部を具備することを特徴とする検査装置。
- 請求項12に記載の検査装置において、前記反射板には、ビーム通過孔として、異なる長軸と短軸を持つ長円を有することを特徴とする検査装置。
- 請求項11に記載の検査装置において、前記ExB偏向器は直交する二方向へ二次電子を偏向可能な4極以上の電磁極で構成されていることを特徴とする検査装置。
- 請求項1に記載の検査方法において、
前記二次電子アライメント工程は少なくとも前記画像の取得の間は行われていることを特徴とする荷電粒子ビームによる検査方法。 - 請求項9に記載の検査装置において、
前記二次電子アライメント手段は少なくとも前記画像の取得時に動作することを特徴とする荷電粒子ビームによる検査装置。
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