JP5190119B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents
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Description
(実施例1)
本実施例では、電子線(荷電粒子線)装置で、試料として被検査ウェハにホールパターンが形成されている場合の、中間層のアライメント不良を検出する一例について述べる。本実施例における電子線装置の構成例を図1に示す。電子線装置1は電子光学系2、ステージ機構系3、ウェハ搬送系4、真空排気系5、制御系6、画像処理系7、操作部8、光照射系9、光照射条件測定系10により構成されている。電子光学系2は、電子銃11、コンデンサレンズ12、対物レンズ13、検出器14、偏向器15、ウェハ上の電極16により構成されている。光照射条件測定系10は吸収率計17、表面電位計18により構成されている。ステージ機構系3はXYステージ19、ウェハホルダ(試料ホルダ)20、ウェハ21により構成されている。制御系6はビーム制御部22、検出系制御部23、偏向制御部24、電子レンズ制御部25、リターディング電圧制御部26、電極制御部27、光照射条件測定制御部28、光照射制御部29により構成されている。画像処理系7は画像処理部30、画像記憶部31により構成されている。
図5に検査フローを示す。操作部8から、あらかじめ作成、登録したウェハの基本情報、検査情報を入力する。ウェハの基本情報はレイアウトパターン等があり、検査情報は検査領域、検査条件、光照射条件がある。検査条件は照射する電子ビーム電流、入射エネルギ、走査速度、走査領域がある。光照射条件は波長、照射エネルギ、照射パルス、照射領域、検査対象となる材料の光の吸収率等がある(ステップ110)。ウェハの基本情報、検査情報の入力(検査条件設定)の後、ウェハ21は搬送系4により、予備試料室(図示せず)に導入され、真空排気された後に、検査室に導入される(ステップ111)。ウェハロード後、ステップ111で入力した検査情報である光照射条件に基づき光照射制御部29により光の照射条件が設定される(ステップ112)。
(実施例2)
本実施例では、実施例1で説明した装置を用いて、実施例1とは異なる検査対象の試料の検査について説明する。検査対象となるウェハの層構造について図10示した。表面層72、中間層73、最下層74の三層構造で構成されており、表面層72はレジスト膜、中間層73は反射防止膜(BARC)、最下層74はSiである。中間層73が開口していない点において、実施例1で説明した試料とは異なる。実施例1ではアライメント欠陥の検査について説明したが、本実施例2では開口不良の検査に適応した例である。正常部75はBARC層を残して露出され開口している状態であり、欠陥部76はレジストの膜が残存しており開口不良の状態を示している。通常の電子線による帯電ではレジスト層もBARC層も絶縁層であるため同様に帯電する。そのため、正常部、欠陥部ともに穴底が帯電することになる。開口不良の検査の場合には、穴底の帯電の有無によって正常部と欠陥部の明度差を得るため、電子線を用いた帯電制御法のみではほとんど明度差がない二次電子画像であり欠陥コントラストを得ることが困難であった。
(実施例3)
本実施例では、実施例1で説明した装置を用いて、実施例1及び2とは異なる検査対象の試料の検査について説明する。ウェハの層構造について図13に示した。表面層86、中間層87、最下層88の三層構造で構成されており、表面層86はSiO2、中間層87は拡散(接合)層、最下層88はSiである。中間(接合)層87が拡散層である点及びコンタクトホールにプラグが埋め込まれている点において、実施例1及び2で説明した試料とは異なる。実施例1ではアライメント欠陥の検査、実施例2では開口不良の検査について説明したが、実施例3ではプラグパターンが形成されているウェハのプラグショート不良の検出に適応した例である。正常部は図13左側の表面層86に埋め込まれたプラグ部分でありプラグと中間層87とが電気的に接続されている。一方、欠陥部は図右側の表面層86に埋め込まれたプラグ部分であり開口不良のコンタクトホールにプラグが埋め込まれた状態になっているためプラグと中間層87とが電気的に接続されていない。
(実施例4)
本実施例では、実施例1で説明した装置の照射する光の波長帯の選択手段について、説明する。この実施例では特に吸収率計17を用いる代わりに、層材料毎の吸収率の情報を予めデータベース化した場合における照射光の波長帯の選択フローについて説明する。データベースを用いることで、二次電子画像の取得の際に逐一所定の材料における光の吸収率を測定することなく光照射系9の制御をデータベースに蓄積された情報に基づき高いコントラストの二次電子画像の取得を行うことができる。この選択フローを図11に示す。また、操作部8に搭載されているワークステーションに登録されているGUI(Graphical User Interface)を図12に示す。
図12に示す欠陥種類の設定ウィンドウ79で、検査する欠陥の種類を入力することができるようになっている。例えば開口不良やアライメント不良などである。また、検査する試料の層構造が入力することができるようになっている。例えば三層構造、四層構造などである。また、検査対象となる層を入力することができるようになっている。例えば表面層、中間層などである。このように、検査する欠陥の種類と層の指定ができるようになっている。そして、その欠陥の種類や工程に応じて、層構造や誘起現象が登録されており、層構造の設定ウィンドウ80に自動的に呼び出される(ステップ140)。なお、「光電子」は対応する層で光が吸収されることを示し、「透過」は対応する層で光が透過することを示す。そして、予め装置と接続され、材料毎の吸収率が登録されているデータベースから吸収率データを呼び出し(ステップ141)、波長選択フィルタ36、37のフィルタ角度を光照射制御部29からの信号により変更する(ステップ142)。エネルギ調整はデータベースに登録されている量子効率と各波長帯の照射面積から照射量を算出し、光照射制御部29から光のエネルギ制御素子38、39を回転させ、エネルギを決定する(ステップ143)。さらに二次電子画像84を取得し、所望のパターンコントラストが得られていることを画像解析により確認する。
設定時の結果は帯電量データ表示ウィンドウ82、パターンコントラストデータ表示ウィンドウ83に表示される。帯電量データ表示ウィンドウのより、層の帯電量が把握できるようになっている。また、パターンコントラストデータ表示ウィンドウにより、コントラストの光のエネルギの依存性が分かるようになっており、調整された光のエネルギにおけるコントラストが適切なコントラストとなっているか、さらにコントラストを向上させる光のエネルギが存在するかを把握できるようになっている。また、帯電量のデータ表示やパターンコントラストのデータ表示によって、照射エネルギ量の増加や、異常な特性カーブから光源や光学系の劣化を確認することができ、帯電量データとパターンコントラストデータのどちらに異常があるかによって、劣化している光路を特定することができる。照射する光の条件は条件結果表示ウィンドウ85に表示され、検査フローの中に組み込まれる。
Claims (20)
- 荷電粒子銃と、
互いに異なる材料からなる第1層および第2層が積層された構造を有する試料を載置するための試料ホルダと、
前記試料ホルダに載置された該試料に前記荷電粒子銃から照射される荷電粒子線を照射する荷電粒子光学系と、
該荷電粒子線が該試料に照射されることにより発生する二次電子を検出する検出器と、
前記検出器により検出される該二次電子の信号を画像処理する画像処理部と、
前記試料ホルダに載置された該試料の同一領域に互いに波長帯の異なる第1の波長帯の光と第2の波長帯の光とを同時に照射可能な光照射系とを備え、
前記第1の波長帯の光は、前記第2の波長帯の光と比較して、前記第1層に吸収され易い光であり、前記第2の波長帯の光は、前記第1の波長帯の光と比較して、前記第1層に吸収され難い光であり、前記第2層に吸収され易い光であることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1記載の荷電粒子線装置において、
前記光照射系は、前記第1の波長帯の光と前記第2の波長帯の光の光路を統合するビームスプリッタを備えることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1記載の荷電粒子線装置において、
前記第1の波長帯と前記第2の波長帯との波長帯の組み合わせは、変更可能であることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1記載の荷電粒子線装置において、
前記第1の波長帯の光と前記第2の波長帯の光は、それぞれの光のピーク出力に対し1/e以上の出力で互いに重ならない波長帯の光であることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項4記載の荷電粒子線装置において、
前記第1の波長帯の光と前記第2の波長帯の光は、それぞれ133nm以上180nm以下、200nm以上266nm以下の波長帯の光であることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1記載の荷電粒子線装置において、
前記光照射系は、光源と、前記光源から放出された光の光路を分岐する第1のビームスプリッタと、前記第1のビームスプリッタにより分岐された夫々の光の光路に設けられた波長帯の変更を行うフィルタと、前記夫々の光の光路を統合する第2のビームスプリッタとを備え、前記第1の波長帯の光と前記第2の波長帯の光は、前記第2のビームスプリッタから照射される光であることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項6記載の荷電粒子線装置において、
前記第1のビームスプリッタと前記第2のビームスプリッタとの間の前記第1の波長帯の光と前記第2の波長帯の光の光路の夫々に、光の出力エネルギを調節するフィルタと、
光を遮蔽するシャッタとを備えることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1記載の荷電粒子線装置において、
さらに、前記光照射系から照射される光により該試料の所定の層における光の吸収率を測定する吸収率計を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1記載の荷電粒子線装置において、
さらに、該試料を構成する層情報を入力する表示装置と、前記第1の波長帯と前記第2の波長帯との組み合わせを制御する光照射制御部を有し、前記表示装置により入力された層情報に基づき、前記光照射制御部は、前記第1の波長帯と前記第2の波長帯とが所望の組み合わせとなるよう前記光照射系を制御することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項9記載の荷電粒子線装置において、
さらに、所定の層材料と光の波長に対する吸収率との情報を蓄積されたデータベースを有し、前記光照射系の制御は、前記データベースに蓄積された該情報に基づき行われることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1記載の荷電粒子線装置において、
前記第1の波長帯の光と前記第2の波長帯の光の一方は、該試料に含まれる所定の層に対して負帯電させる光であることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 荷電粒子銃と、
試料を載置するための試料ホルダと、
前記試料ホルダに載置された該試料に前記荷電粒子銃から照射される荷電粒子線を照射する荷電粒子光学系と、
該荷電粒子線が該試料に照射されることにより発生する二次電子を検出する検出器と、
前記検出器により検出される該二次電子の信号を画像処理する画像処理部と、
前記試料ホルダに載置された該試料に光を照射する光照射系とを備え、
前記光照射系は、互いに波長帯の異なる第1波長帯の光と第2波長帯の光との光路を統合するビームスプリッタを備えることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項12記載の荷電粒子線装置において、
前記光照射系は、光源と、前記光源から放出された光の光路を分岐する前記ビームスプリッタとは異なる第2のビームスプリッタと、前記第2のビームスプリッタにより分岐された夫々の光の光路に設けられた波長帯の変更を行うフィルタと、を備え、前記光照射系は、前記第1の波長帯の光と前記第2の波長帯の光とを統合して該試料に光を照射することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項12記載の荷電粒子線装置において、前記ビームスプリッタと前記第2のビームスプリッタとの間の前記第1の波長帯の光と前記第2の波長帯の光の光路の夫々に、光の出力エネルギを調節するフィルタと、光を遮蔽するシャッタとを備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
- 請求項12記載の荷電粒子線装置において、
前記第1の波長帯の光と前記第2の波長帯の光は、それぞれの光のピーク出力に対し1/e以上の出力で互いに重ならない波長帯の光であることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項12記載の荷電粒子線装置において、
前記第1の波長帯の光と前記第2の波長帯の光の一方は、該試料に含まれる所定の層に対して負帯電させる光であることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 少なくとも第1層、第2層、第3層が上方から順に積層された構造を有する試料を検査する荷電粒子線装置において、
荷電粒子銃と、
該試料を載置するための試料ホルダと、
該第1層に吸収される第1の波長帯の光と、該第1層および該第2層を透過し、かつ、該第3層に吸収される第2の波長帯の光とを同時に照射する光照射系と、
前記第1の波長帯の光の照射により正に帯電した該第1層と、前記第2の波長帯の光の照射により該第3層に光電子が発生し該光電子により負に帯電した該第2層とに前記荷電粒子銃から照射される荷電粒子線を照射する荷電粒子光学系と、
該荷電粒子線が該第1層および該第2層に照射されることにより発生する二次電子を検
出する検出器と、
前記検出器により検出される該二次電子の信号を画像処理する画像処理部とを有することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項17記載の荷電粒子線装置において、
さらに、該第1層〜第3層を構成する材料を夫々入力する表示装置と、前記第1の波長帯と前記第2の波長帯との組み合わせを制御する光照射制御部を有し、前記表示装置により入力された該材料の情報に基づき、前記光照射制御部は、前記第1の波長帯と前記第2の波長帯とが所望の組み合わせとなるよう前記光照射系を制御することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項17記載の荷電粒子線装置において、
前記画像処理部により画像処理された画像により欠陥検査を行うことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項17記載の荷電粒子線装置において、
前記第1の波長帯の光と前記第2の波長帯の光は、それぞれの光のピーク出力に対し1/e以上の出力で互いに重ならない波長帯の光であることを特徴とする荷電粒子線装置。
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