JP6193608B2 - 検査装置および検査用画像データの生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子または電磁波を検査対象に照射して、検査対象の表面に形成されたパターンの欠陥等を検査するために検査用画像データを生成する技術に関する。

半導体ウエハなどの検査対象に対して荷電粒子または電磁波を照射して、検査対象の表面の性状に応じて得られる二次荷電粒子を撮像装置で検出し、その検出結果に基づいて生成される画像データを用いて、検査対象の表面に形成されたパターン等を検査するための検査装置が広く知られている（例えば、下記の特許文献１〜３）。こうした検査装置として、検査対象を保持した移動ステージを移動させながら、検査対象に荷電粒子または電磁波を照射し、移動ステージが撮像素子１画素分の距離を移動するごとに撮像装置から受光量を取り込んで、画像データを生成する方式が多く採用されている。かかる方式では、撮像装置として、ＴＤＩ（Time Delay Integration）センサが使用される。ＴＤＩセンサは、垂直段方向（移動ステージの移動方向と一致する）に所定の段数だけ配列された撮像素子を有しており、二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって移動ステージ（検査対象）の移動に同期して垂直段方向に積算して、移動ステージが１画素移動するごとに、積算された検出量を転送する。かかる方式によれば、所定の段数分だけ二次荷電粒子の量が積算されるので、検査対象を高速に移動させる場合であっても、高感度の撮像を行うことができる。かかるＴＤＩセンサは、移動ステージの移動と、垂直段方向の転送とが同期していることが前提となる。

国際公開第２００２/００１５９６号公報 特開２００７−４８６８６号公報 特開平１１−１３２９７５号公報

しかしながら、現実的には、移動ステージを常に一定速度で移動させることは困難である。この問題は、装置の組付精度、移動ステージと固定部材（例えば、ガイドレール）との摩擦、制御精度など種々の要因に起因する。移動ステージの移動速度にムラが生じると、１画素分の距離を移動するのに要する時間に変動が生じることになる。このことは、撮像素子の露光時間に変動が生じることを意味する。露光時間の変動は、画像データの精度に影響を及ぼすこととなる。具体的には、相対的に短い時間露光されて転送された検出値は、本来有するべき輝度値よりも暗い輝度値となり、相対的に長い時間露光されて転送された検出値は、本来有するべき輝度値よりも明るい輝度値となる。つまり、得られた画像データには、検査対象の表面に形成されたパターン等に依存しない輝度ムラが移動ステージの移動方向に沿って生じることになる。かかる輝度ムラが生じると、検査精度が低下することになる。このようなことから、ＴＤＩセンサを使用した検査装置において、検査精度の向上が求められる。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

本発明の第１の形態は、検査装置として提供される。この検査装置は、荷電粒子または
電磁波のいずれか１つをビームとして照射する１次光学系と、検査対象を保持可能な移動部であって、検査対象を、１次光学系によるビームの照射位置上を所定の方向に移動させる移動部と、移動部を所定の方向に移動させながら行われるビームの検査対象への照射によって得られる二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって所定の方向に沿って積算して積算検出量として順次転送するＴＤＩセンサと、１つの転送から次の転送までの期間において、１つの転送から一定期間経過した後、次の転送までの間、ビームの検査対象側への到達、または、二次荷電粒子のＴＤＩセンサへの到達を阻止する阻止部とを備える。

かかる検査装置によれば、ＴＤＩセンサにおける１つの転送から次の転送までの期間において、検査対象が露光される時間、または、ＴＤＩセンサが二次荷電粒子を受け取る時間が一定となる。したがって、移動部の移動速度にばらつきが生じても、当該ばらつきに起因する画像データの輝度ムラを抑制できる。その結果、当該画像データを用いた検査の精度を向上できる。検査対象からＴＤＩセンサに至る二次荷電粒子の経路は、通常、真空雰囲気の鏡筒内に設けられる。このため、特に、阻止部がビームの検査対象側への到達を阻止する場合には、阻止部を大気側に設けることができる。その結果、阻止部のメンテナンスを容易に行うことができる

本発明の第２の形態として、第１の形態において、１次光学系は、荷電粒子をビームとして照射してもよい。阻止部は、ビームを偏向させてブランキングを行い、ビームの検査対象側への到達を阻止してもよい。かかる形態によれば、検査対象に照射されるビーム量が低減するので、検査対象において不均一なチャージアップが発生することを抑制できる。

本発明の第３の形態として、第１の形態において、１次光学系は、電磁波をビームとして照射してもよい。阻止部は、電磁波を遮断する開閉可能なシャッタによって、１次光学系から検査対象側へ向かうビームを遮断して、ビームの検査対象側への到達を阻止してもよい。

本発明の第４の形態は、検査用画像データの生成方法として提供される。この方法は、検査対象を所定の方向に移動させながら、荷電粒子または電磁波のいずれか１つをビームとして照射する工程と、ビームの検査対象への照射によって得られる二次荷電粒子の量を、ＴＤＩセンサを使用して時間遅延積分方式によって所定の方向に沿って積算して積算検出量として順次転送させる工程と、１つの転送から次の転送までの期間において、１つの転送から一定期間経過した後、次の転送までの間、ビームの検査対象側への到達、または、二次荷電粒子のＴＤＩセンサへの到達を阻止する工程と、積算検出量に基づいて、画像データを生成する工程とを備える。かかる方法によれば、第１の形態と同様の効果を奏する。

本発明は、上述の形態のほか、検査用画像データ生成装置、検査用ビーム制御装置、検査用画像データを生成するためのプログラムなど、種々の形態で実現することができる。

本発明の実施例としての検査装置の概略立面図である。 図１に示す検査装置の概略平面図である。 電子光学装置の概略構成を示す説明図である。 検査対象の露光時間を制御するための概略構成を示す説明図である。 実施例における、検査対象にビームを照射するタイミングを示すタイミングチャートである。 比較例における、検査対象にビームを照射するタイミングを示すタイミングチャートである。

Ａ．実施例：
図１および図２は、本発明の検査装置の一実施例としての半導体検査装置（以下、単に検査装置とも呼ぶ）５の概略構成を示す。図１は、検査装置５の概略立面図（図２のＡ−Ａ矢視）であり、図２は、検査装置５の概略平面図（図１のＢ−Ｂ矢視）である。検査装置５は、検査対象の表面に形成されたパターンの欠陥、検査対象の表面上の異物の存在等を検査する装置である。検査対象としては、半導体ウエハ、露光用マスク、ＥＵＶマスク、ナノインプリント用マスク（およびテンプレート）、光学素子用基板、光回路用基板等を例示できる。異物としては、パーティクル、洗浄残物（有機物）、表面での反応生成物等を例示できる。かかる異物は、例えば、絶縁物、導電物、半導体材料、または、これらの複合体などからなる。以下では、検査装置５によって半導体ウエハ（以下、単にウエハＷとも呼ぶ）を検査するものとして説明する。ウエハの検査は、半導体製造工程においてウエハの処理プロセスが行われた後、または、処理プロセスの途中で行われる。例えば、検査は、成膜工程、ＣＭＰまたはイオン注入を受けたウエハ、表面に配線パターンが形成されたウエハ、配線パターンが未だに形成されていないウエハなどを対象として行われる。

検査装置５は、図１に示すように、カセットホルダ１０と、ミニエンバイロメント装置２０と、主ハウジング３０と、ローダハウジング４０と、ステージ装置５０と、電子光学装置７０と、画像処理装置８０と、制御装置９０とを備えている。図１および図２に示すように、カセットホルダ１０は、カセットＣを複数個（図２では２個）保持するようになっている。カセットＣには、検査対象としての複数枚のウエハＷが上下方向に平行に並べられた状態で収納される。本実施例では、カセットホルダ１０は、昇降テーブル上の図２に鎖線で示された位置にカセットＣを自動的にセットできるように構成されている。カセットホルダ１０にセットされたカセットＣは、図２に実線で示された位置、すなわち、後述するミニエンバイロメント装置２０内の第１搬送ユニット６１の回動軸線Ｏ−Ｏ（図１参照）を向いた位置まで自動的に回転される。

ミニエンバイロメント装置２０は、図１および図２に示すように、ハウジング２２と、気体循環装置２３と、排出装置２４と、プリアライナ２５とを備えている。ハウジング２２の内部には、雰囲気制御されるミニエンバイロメント空間２１が形成されている。また、ミニエンバイロメント空間２１内には、第１搬送ユニット６１が設置されている。気体循環装置２３は、清浄な気体（ここでは空気）をミニエンバイロメント空間２１内で循環させて雰囲気制御を行う。排出装置２４は、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外部に排出する。これによって、第１搬送ユニット６１によって塵埃が生じたとしても、塵埃を含んだ気体が系外に排出される。プリアライナ２５は、ウエハを粗位置決めする。プリアライナ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）や、ウエハの外周縁に形成された１つ又はそれ以上のＶ型の切欠き、すなわち、ノッチを光学的または機械的に検出して、軸線Ｏ−Ｏの周りの回転方向におけるウエハの位置を予め位置決めできるように構成されている。

第１搬送ユニット６１は、ミニエンバイロメント空間２１内に設置されている。この第１搬送ユニット６１は、軸線Ｏ−Ｏの周りを回転可能な多節のアームを有している。このアームは、半径方向に伸縮可能に構成されている。アームの先端には、ウエハＷを把持する把持装置、例えば、機械式チャック、真空式チャックまたは静電チャックが設けられている。かかるアームは、上下方向に移動可能になっている。第１搬送ユニット６１は、カセットホルダ１０内に保持された複数のウエハのうちの所要のウエハＷを把持し、後述するローダハウジング４０内のウエハラック４１に受け渡す。

ローダハウジング４０の内部には、図１および図２に示すように、ウエハラック４１と第２搬送ユニット６２とが設置されている。ミニエンバイロメント装置２０のハウジング２２と、ローダハウジング４０とは、シャッタ装置２７によって区切られており、シャッタ装置２７は、ウエハＷの受け渡し時のみに開かれる。ウエハラック４１は、複数（図１では２枚）のウエハＷを上下に隔てて水平の状態で支持する。第２搬送ユニット６２は、上述の第１搬送ユニットと基本的に同じ構成を有している。第２搬送ユニット６２は、ウエハラック４１と、後述するステージ装置５０のホルダ５５との間で、ウエハＷの搬送を行う。かかるローダハウジング４０の内部は、高真空状態（真空度としては１０^−５〜１０^−６Ｐａ）に雰囲気制御されるとともに、不活性ガス（例えば、乾燥純窒素）が注入される。

主ハウジング３０内には、図１および図２に示すように、ウエハＷを移動させる移動部の一例としてのステージ装置５０が設けられている。ステージ装置５０は、底壁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（第２の方向Ｄ２とも呼ぶ）に移動するＹテーブル５２と、Ｙテーブル上でＸ方向（第１の方向Ｄ１とも呼ぶ）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。Ｙテーブル５２は、任意の形式のアクチュエータ（ここでは、不図示のリニアモータ）によって、第２の方向Ｄ２に移動される。Ｘテーブル５３は、任意の形式のアクチュエータ（ここでは、不図示のリニアモータ）によって、第１の方向Ｄ１に移動される。ホルダ５５は、機械的に或いは静電チャック方式で解放可能にウエハＷをその載置面上に保持する。ホルダ５５に保持されたウエハＷの第１の方向Ｄ１の位置は、位置測定装置５６によって検知される。位置測定装置５６は、干渉計の原理を使用したレーザ干渉測距装置であり、ホルダ５５の載置面の基準位置を微細径レーザによって検知する。なお、図１および図２において、位置測定装置５６の位置は、概略的に示している。

電子光学装置７０は、荷電粒子または電磁波のいずれか１つをビームとして、第１の方向Ｄ１（図２参照）に移動中のウエハＷに照射し、それによって得られる二次荷電粒子の量を検出する。ウエハＷの移動は、ステージ装置５０によって行われる。電子光学装置７０の詳細については、後述する。

図１に示す画像処理装置８０は、電子光学装置７０によって検出された二次荷電粒子の量に基づいて、画像データを生成する。生成される画像データは、輝度値を階調値として有する。画像処理装置８０は、本実施例では、メモリとＣＰＵとを備え、予め記憶されたプログラムを実行することによって、画像データ生成機能を実現する。なお、画像処理装置８０の各機能部の少なくとも一部は、専用のハードウェア回路で構成されていてもよい。

画像処理装置８０によって生成された画像データは、任意の方法によって、ウエハＷの表面に形成されたパターンの欠陥や異物の有無等の検査に用いられる。この検査は、情報処理装置などを用いて自動的に行われてもよい。例えば、情報処理装置は、輝度値が閾値以上に高い領域を検出してもよいし、生成された画像データと、予め用意された基準画像データとのパターンマッチングを行ってもよい。あるいは、検査は、画像データが表す画像、または、画像データを構成する各画素の階調値に基づいて、検査員によって行われてもよい。

図１に示す制御装置９０は、検査装置５の動作全般を制御する。例えば、制御装置９０は、ステージ装置５０に移動指令を送出して、ウエハＷを保持するホルダ５５を所定の移動速度で第１の方向Ｄ１に移動させる。制御装置９０は、メモリとＣＰＵとを備え、予め
記憶されたプログラムを実行することによって、所要の機能を実現してもよい。あるいは、制御装置９０は、ソフトウェアでの機能の実現に加えて、または、代えて、所要の機能の少なくとも一部を専用のハードウェア回路で実現してもよい。

図３は、電子光学装置７０の概略構成を示す。図示するように、電子光学装置７０は、一次光学系７２と、二次光学系７３と、ＴＤＩセンサ７５と、阻止部７８とを備えている。一次光学系７２は、荷電粒子または電磁波のいずれか１つをビームとして生成し、当該ビームをホルダ５５に保持されたウエハＷに照射する。この一次光学系７２は、光源７１と、レンズ７２ａ，７２ｄと、アパーチャ７２ｂ，７２ｃと、Ｅ×Ｂフィルタ７２ｅと、レンズ７２ｆ，７２ｈ，７２ｉと、アパーチャ７２ｇとを備えている。光源７１は、本実施例では、電子ビームを生成する電子銃である。ただし、光源７１は、荷電粒子または電磁波のいずれかを発生させる任意の手段、例えば、ＵＶ（Ultraviolet）レーザ、ＤＵＶ（Deep Ultraviolet）レーザ、ＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）レーザ、Ｘ線レーザなどとすることができる。なお、一次光学系７２の構成、および、後述する二次光学系７３の構成は、光源７１の種類に応じて適宜変更される。

荷電粒子または電磁波をウエハＷに照射することによって、ウエハＷの状態（パターンの形成状態、異物の付着状態など）に応じた二次荷電粒子が得られる。二次荷電粒子は、二次放出電子、ミラー電子および光電子のいずれか、または、これらのうちの少なくとも２つが混在したものである。二次放出電子とは、二次電子、反射電子および後方散乱電子のいずれか、または、これらのうちの少なくとも２つが混在したものである。二次放出電子は、ウエハＷの表面に電子線などの荷電粒子を照射したときに、ウエハＷの表面に荷電粒子が衝突して発生する。ミラー電子は、ウエハＷの表面に電子線などの荷電粒子を照射したときに、照射した荷電粒子がウエハＷの表面に衝突せずに、当該表面近傍にて反射することによって発生する。光電子は、ウエハＷの表面に電磁波を照射したときに、当該表面から発生する。以下では、特に断る場合を除き、ウエハＷ上の異物を検査するものとして説明する。

レンズ７２ａ，７２ｄおよびアパーチャ７２ｂ，７２ｃは、光源７１によって生成された電子ビームを整形するとともに、電子ビームの方向を制御し、電子ビームを、阻止部７８（詳細は後述）を通って斜め方向から入射するようにＥ×Ｂフィルタ７２ｅに導く。Ｅ×Ｂフィルタ７２ｅに入射された電子ビームは、磁界と電界によるローレンツ力の影響を受けて、鉛直下方向に偏向され、レンズ７２ｆ，７２ｈ，７２ｉおよびアパーチャ７２ｇを介してウエハＷに向けて導かれる。レンズ７２ｆ，７２ｈ，７２ｉは、電子ビームの方向を制御するとともに、適切な減速を行って、ランディングエネルギーを調整する。

ウエハＷへの電子ビームの照射によって、ウエハＷ上の異物がチャージアップされ、それによって、入射電子の一部がウエハＷに接触せずに跳ね返される。これによって、ミラー電子が二次光学系７３を介して、ＴＤＩセンサ７５に導かれる。また、入射電子の一部がウエハＷ上に接触することによって、二次放出電子が放出される。

電子ビームの照射によって得られた二次荷電粒子（ここでは、ミラー電子および二次放出電子）は、対物レンズ７２ｉ、レンズ７２ｈ、アパーチャ７２ｇ、レンズ７２ｆおよびＥ×Ｂフィルタ７２ｅを再度通過した後、二次光学系７３に導かれる。二次光学系７３は、電子ビームの照射によって得られた二次荷電粒子を、ＴＤＩセンサ７５に導く。二次光学系７３は、レンズ７３ａ，７３ｃと、ＮＡアパーチャ７３ｂと、アライナ７３ｄとを備えている。二次光学系７３においては、レンズ７３ａ、ＮＡアパーチャ７３ｂおよびレンズ７３ｃを通過することによって二次荷電粒子が集められ、アライナ６４によって整えられる。ＮＡアパーチャ７３ｂは、二次系の透過率・収差を規定する役割を有している。

ＴＤＩセンサ７５は、第１の方向Ｄ１（Ｘ方向）に所定の段数だけ配列された撮像素子を有しており、二次光学系７３によって導かれた二次荷電粒子の量を検出する。本実施例では、ＴＤＩセンサ７５の撮像素子は、第２の方向Ｄ２（Ｙ方向）にも配列される。撮像素子の配列数は、任意であるが、例えば、（Ｘ方向の画素数，Ｙ方向の画素数）＝（２０４８，５１２）、（２０４８，１０２４）、（２０４８，２０４８）、（４０９６，１０２４）、（４０９６，２０４８）、（４０９６，４０９６）などとすることができる。ＴＤＩセンサ７５での検出は、ステージ装置５０によってウエハＷを第１の方向Ｄ１に沿って移動させつつ、ウエハＷに電子ビームを照射し、それによって得られる二次荷電粒子の量（電荷）を時間遅延積分方式によって第１の方向Ｄ１に沿って第１の方向Ｄ１の段数分だけ積算することによって行われる。ウエハＷの移動方向と、ＴＤＩセンサ７５による積算の方向は、同一の方向である。二次荷電粒子の量は、ウエハＷが第１の方向Ｄ１の方向に１画素分移動するごとに、１段分ずつ積算される。換言すれば、ＴＤＩセンサ７５の１つの画素に蓄積された電荷は、ウエハＷが１画素分移動するごとに、隣の画素に転送される。そして、第１の方向Ｄ１の段数分だけ積算された検出量、すなわち、最終段まで積算された検出量（積算検出量とも呼ぶ）は、ホルダ５５が第１の方向Ｄ１に１画素分移動するごとに、画像処理装置８０に転送される。ウエハＷの移動量は、上述した位置測定装置５６によって検出される。すなわち、位置測定装置５６によって、ウエハＷが１画素分移動したことが検出されるたびに、ＴＤＩセンサ７５に転送パルスが送出され、ＴＤＩセンサ７５は、当該パルスを受け取ったタイミングで電荷の転送を行う。

このようにして得られる輝度データは、ウエハＷ上の異物の有無の状況を好適に反映したものとなる。これは、上述したミラー電子は、散乱しないのに対して、二次放出電子は、散乱するので、ウエハＷ上の異物が存在する領域から得られた二次荷電粒子の量は、その他の領域から得られた二次荷電粒子の量よりも大幅に多くなるからである。つまり、異物が存在する領域は、異物が存在しない領域と比べて、輝度が高い領域として撮像される。ただし、ＴＤＩセンサ７５での二次荷電粒子の量の積算中におけるウエハＷの移動速度を厳密に一定に保つことは、現実的には困難である。このため、ＴＤＩセンサ７５から転送される積算検出量は、それぞれ異なる露光時間で検出されたものとなる。このため、ＴＤＩセンサ７５によって得られる輝度データは、異物の存在の有無に依存しない輝度ムラが生じることになる。

本実施例では、このような輝度ムラを抑制するために、レンズ７２ｄとＥ×Ｂフィルタ７２ｅとの間に、阻止部７８が設けられている。阻止部７８は、所定のタイミングで、電子ビームのウエハＷ側への到達を阻止する。本実施例では、阻止部７８は、ブランキング電極７６とブランキングアパーチャ７７とを備えている。ブランキング電極７６は、光源７１から照射され、レンズ７２ｄを通過した電子ビームをブランキングする。具体的には、ブランキング電極７６は、静電偏向によって、電子ビームをブランキングアパーチャ７７の開口部の外側まで高速で偏向させて、電子ビームがＥ×Ｂフィルタ７２ｅまで届かないように制御する。かかる阻止部７８によれば、ウエハＷの移動速度が一定でない場合であっても、ＴＤＩセンサ７５から積算検出量が転送される間隔ごとのウエハＷの露光時間を均一に制御できる。

Ｅ×Ｂフィルタ７２ｅからＴＤＩセンサ７５に至る電子ビームまたは二次荷電粒子の経路は、真空雰囲気の鏡筒内に設けられる。本実施例のように、電子ビームが光源７１からウエハＷに至る前の経路上に、より具体的には、光源７１とＥ×Ｂフィルタ７２ｅとの間に阻止部７８が設けられる場合には、阻止部７８を鏡筒の外部である大気側に設けることができる。このような位置に阻止部７８を設ければ、阻止部７８のメンテナンスを容易に行うことができる。また、電子ビームが光源７１からウエハＷに至る前の経路上に阻止部７８を設けることによって、ウエハＷに照射される電子ビームの量が低減される。このため、ウエハＷにおける不均一なチャージアップの発生を抑制でき、その結果、プレチャー
ジの負担を軽減できる。

検査装置５におけるウエハＷの露光時間の制御を行うための構成の一例を図４に示す。図４では、上述したステージ装置５０および電子光学装置７０の構成は、簡略化して図示している。図示するように、ウエハＷは、Ｘテーブル５３がリニアモータ５７によって移動されることによって、第１の方向Ｄ１に移動する。このウエハＷの移動量は、上述の通り、位置測定装置５６によって測定される。具体的には、位置測定装置５６は、光源としてのレーザ発振器５６ａと、レーザ干渉計５６ｂと、Ｘテーブル５３（またはホルダ５５）に固定されたミラープレート５６ｃと、座標検出部５６ｄとを備えている。レーザ発振器５６ａから照射された光は、レーザ干渉計５６ｂを通ってミラープレート５６ｃに照射され、その反射光は、レーザ干渉計５６ｂに戻る。レーザ干渉計５６ｂは、レーザ発振器５６ａからの入射波と、ミラープレート５６ｃからの反射波との位相差を検出し、座標検出部５６ｄに入力する。座標検出部５６ｄは、入力された位相差に基づいて、ウエハＷ、厳密には、Ｘテーブル５３（またはホルダ５５）の座標を検出する。

座標検出部５６ｄによって検出された座標値は、ステージ装置５０の制御を行うステージ制御部９２にフィードバックされるとともに、座標差分値検出部９３に入力される。座標差分値検出部９３は、新たに入力された座標値と、前回入力された座標値との差分を演算し、パラレル・シリアル変換部９４に入力する。パラレル・シリアル変換部９４は、パラレルデジタル値として入力された座標値に基づいて、ＴＤＩセンサ７５の１画素に相当する距離だけウエハＷが移動したタイミングで、シリアル転送パルスをＴＤＩセンサ７５に入力する。この転送パルスは、一定パルス発生部９５にも入力される。

一定パルス発生部９５は、転送パルスの入力を受けるたびに、ブランキング信号をアンプ９６に入力する。ブランキング信号は、一定時間のパルス幅を有する１つのパルスである。このブランキング信号は、アンプ９６によってハイ（Ｈ）レベルと、ロウ（Ｌ）レベルとが反転されて、ブランキング電極７６に入力される。ブランキング電極７６にハイレベルが印可されると、ブランキング電極７６は、ブランキングアパーチャ７７の開口部の外側に電子ビームを偏向させる。つまり、ブランキング信号がハイレベルである期間の間は、電子ビームがウエハＷに向けて照射されるが、ブランキング信号がロウレベルである期間は、ブランキング電極７６およびブランキングアパーチャ７７によって、電子ビームのウエハＷ側への到達が阻止される。なお、本実施例では、ステージ制御部９２、座標差分値検出部９３、パラレル・シリアル変換部９４および一定パルス発生部９５は、制御装置９０に含まれる。ただし、これらの機能の少なくとも一部は、制御装置９０とは別体であってもよい。

図５は、検査装置５において、ウエハＷに電子ビームを照射するタイミングを示す。ここでのウエハＷは、欠陥や異物の付着がないものとする。つまり、ウエハＷから得られる二次荷電量は、ウエハＷの全領域にわたって均一であるものとする。図示するように、第１の転送クロックが発生して、それに続く第２の転送クロックが発生するまでの期間Ｔ１、すなわち、ウエハＷが１画素に相当する距離だけ移動する期間において、第１の転送クロックが立ち上がるタイミングから期間Ｔ１１の間、ブランキング信号がハイレベルになる。この期間Ｔ１１では、ウエハＷに向けて電子ビームが照射されるので、ＴＤＩセンサ７５の第１の画素に蓄積される電荷量は、ゼロから電荷Ｑ１まで一定の速度で増加する。その後、期間Ｔ１の残りの期間Ｔ１２では、ブランキング信号がロウレベルになるので、電子ビームのウエハＷ側への到達が阻止される。このため、期間Ｔ１２では、ＴＤＩセンサ７５の第１の画素に蓄積される電荷量は、電荷Ｑ１のまま維持される。この電荷Ｑ１は、第２の転送クロックが発生すると、第１の画素に隣接する第２の画素に転送されるので、第２の転送クロックが発生して、それに続く第３の転送クロックが発生するまでの期間Ｔ２の開始とともに、電荷量は、ゼロにリセットされる。この例では、期間Ｔ２は、期間
Ｔ１よりも短い。すなわち、ウエハＷの移動速度には、ばらつきが生じている。

次に、期間Ｔ２において、第２の転送クロックが立ち上がるタイミングから期間Ｔ２１の間、ブランキング信号がハイレベルになる。上述の通り、ブランキング信号のパルス幅は一定であるから、期間Ｔ１１と期間Ｔ２１とは、同じ時間である。このため、期間Ｔ１２においては、期間Ｔ１１と同様に、第１の画素に蓄積される電荷量は、ゼロから電荷Ｑ１まで一定の速度で増加する。その後、期間Ｔ２の残りの期間Ｔ２２では、ブランキング信号がロウレベルになるので、電子ビームのウエハＷ側への到達が阻止される。このため、第１の画素に蓄積される電荷量は、電荷Ｑ１のまま維持され、期間Ｔ２の経過時に第２の画素に転送される。説明は省略するが、期間Ｔ２に続く、期間Ｔ２よりも短い期間Ｔ３においても、第１の画素には、電荷Ｑ１が蓄積される。なお、上述の例では、転送クロックの立ち上がりと、ブランキング信号の立ち上がりとは、同一であるものとして説明したが、転送クロックの立ち上がりから一定の期間遅れて、ブランキング信号が立ち上がってもよい。

このように、本実施例では、ウエハＷの移動速度にかかわらず、ウエハＷに電子ビームを照射する時間が一定となる。その結果、ウエハＷの表面特性に領域分布が存在しない場合には、ＴＤＩセンサ７５の画素に蓄積される電荷量は、常に一定となる。したがって、画像データに輝度ムラが生じることが抑制され、ウエハＷの検査精度が向上する。

一方、阻止部７８を有していない場合には、図６に示すように、期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３において第１の画素に蓄積される電荷Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４は、露光時間に比例して、Ｑ２＞Ｑ３＞Ｑ４となる。つまり、ウエハＷの表面特性に領域分布が存在しない場合であっても、ウエハＷの移動速度がばらつくことによって、電荷量が一定しない。

上述した検査装置５において、ブランキング信号のパルス幅は、ウエハＷがＴＤＩセンサ７５の１画素に相当する距離だけ移動するのに要する時間の変動を考慮し、当該変動範囲の最小値を超えない範囲で極力大きく設定することが望ましい。こうすれば、ウエハＷの各位置における露光時間を均一に保つことができる範囲内で露光時間を長くすることができ、その結果、ＴＤＩセンサ７５で感度の良い撮像を行える。通常、ステージ装置５０の速度変動は１％〜０．１％の範囲である。この速度変動の値は、最大速度で規定される事が多く、低速になった場合には増大する。例えば、移動速度が３０ｍｍ／ｓであり、速度変動率が１％である場合には、多くのステージ装置においては、移動速度が３ｍｍ／ｓのときに概ね１０％の速度変動率になってしまう。これは、速度にかかわらずサーボのループゲインが一定である事が要因の一つに挙げられる。この速度変動率よらず、輝度を一定に保つ為には、ブランキング信号のパルス幅は、速度変動により短縮されるＴＤＩセンサ７５の転送パルスの周期を考慮して決定することが望ましい。また、検出する二次電荷数を確保する為には、１周期の中の照射時間を出来るだけ長くする方が望ましい。低速時の平均転送パルス周期をｔ１とすると、ｔ１±１０％が転送パルス周期の範囲となる。転送パルス周期が長い場合は問題ないが、短くなった場合には変動を吸収出来ない可能性が出てくる。また、パルスの立上りおよび立下り時間や、ブランキング機構の応答時間等を考慮することが望ましい。そこで、例えば、平均転送パルス周期の概ね８０％程度を１周期の中の照射時間に割り当て、すなわち、ブランキング信号のパルス幅とし、残りの２０％程度を変動吸収代に割り当てる事が考えられる。もちろんこれは変動を吸収する事を可能とする上で、ステージ速度変動率等を所定の例として当てはめた値であり、速度変動率がさらに小さいステージを用いる場合には同様の考え方で夫々の値を当てはめればよい。

Ｂ．変形例：
Ｂ−１．変形例１：

検査装置５は、ウエハＷ、換言すれば、ホルダ５５またはＸテーブル５３の移動速度を監視する監視部を備えていてもよい。当該移動速度は、位置測定装置５６の測定結果を使用して容易に把握可能である。また、検査装置５は、監視部による移動速度の監視結果に基づいて、ブランキング信号のパルス幅を設定する設定部を備えていてもよい。この設定部は、ウエハＷの撮像を行う前にＸテーブル５３を試験的に移動させ、その際の監視部による監視結果に基づいて、ブランキング信号のパルス幅を設定してもよい。かかる構成とすれば、検査装置５を量産する際に、Ｘテーブル５３の移動特性の個体差に応じて、ブランキング信号のパルス幅を好適な値に設定できる。あるいは、所定のタイミング、例えば、所定期間ごと、所定数のウエハＷの撮像を行うごとに、それまでの監視部による監視結果に基づいて、ブランキング信号のパルス幅を設定し直してもよい。かかる構成とすれば、Ｘテーブル５３の移動特性に変動が生じた場合にも、ブランキング信号のパルス幅を好適な値に設定できる。監視部や設定部は、制御装置９０の一部として構成されていてもよい。

Ｂ−２．変形例２：
阻止部７８の位置は、上述の例に限るものではなく、ビームのウエハＷ側への到達、または、二次荷電粒子のＴＤＩセンサ７５への到達のいずれかを実現できる位置であればよい。例えば、阻止部７８は、ＴＤＩセンサ７５と二次光学系７３との間に設けられてもよいし、ステージ装置５０と二次光学系７３との間に設けられてもよい。

Ｂ−３．変形例３：
阻止部７８は、ブランキング手段に限らず、ビームのウエハＷ側への到達、または、二次荷電粒子のＴＤＩセンサ７５への到達を阻止することができる任意の構成とすることができる。例えば、光源７１から電磁波が照射される場合には、阻止部７８は、電磁波を遮断する開閉可能なシャッタであってもよい。

Ｂ−４．変形例４：
ＴＤＩセンサ７５の積算方向は、第１の方向Ｄ１に限らず、第２の方向Ｄ２であってもよい。この場合、ウエハＷを第２の方向Ｄ２に移動させながら、ウエハＷに荷電粒子または電磁波を照射すればよい。

以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の組み合わせ、または、省略が可能である。

５…検査装置
１０…カセットホルダ
２０…ミニエンバイロメント装置
２１…ミニエンバイロメント空間
２２…ハウジング
２３…気体循環装置
２４…排出装置
２５…プリアライナ
２７…シャッタ装置
３０…主ハウジング
４０…ローダハウジング
４１…ウエハラック
５０…ステージ装置
５１…固定テーブル
５２…Ｙテーブル
５３…Ｘテーブル
５４…回転テーブル
５５…ホルダ
５６…位置測定装置
５６ａ…レーザ発振器
５６ｂ…レーザ干渉計
５６ｃ…ミラープレート
５７…リニアモータ
６１…第１搬送ユニット
６２…第２搬送ユニット
６４…アライナ
７０…電子光学装置
７１…光源
７２…一次光学系
７２ａ，７２ｄ，７２ｆ，７２ｈ，７２ｉ…レンズ
７２ｂ，７２ｃ，７２ｇ…アパーチャ
７２ｅ…Ｅ×Ｂフィルタ
７３…二次光学系
７３ａ，７３ｃ…レンズ
７３ｂ…ＮＡアパーチャ
７３ｄ…アライナ
７５…ＴＤＩセンサ
７６…ブランキング電極
７７…ブランキングアパーチャ
８０…画像処理装置
９０…制御装置
９１…座標検出部
９２…ステージ制御部
９３…座標差分値検出部
９４…パラレル・シリアル変換部
９５…一定パルス発生部
９６…アンプ
Ｗ…ウエハ
Ｃ…カセット
Ｄ１…第１の方向
Ｄ２…第２の方向

Claims (5)

1. 検査装置であって、
   荷電粒子または電磁波のいずれか１つをビームとして照射する１次光学系と、
   検査対象を保持可能な移動部であって、前記検査対象を、前記１次光学系による前記ビームの照射位置上を所定の方向に移動させる移動部と、
   前記移動部を前記所定の方向に移動させながら行われる前記ビームの前記検査対象への照射によって得られる二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって前記所定の方向に沿って積算して積算検出量として順次転送するＴＤＩセンサと、
   １つの前記転送から次の前記転送までの期間において、前記１つの転送から一定期間経過した後、前記次の転送までの間、前記ビームの前記検査対象側への到達、または、前記二次荷電粒子の前記ＴＤＩセンサへの到達を阻止する阻止部と
   を備えた検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記１次光学系は、前記荷電粒子を前記ビームとして照射し、
   前記阻止部は、前記ビームを偏向させてブランキングを行い、前記ビームの前記検査対象側への到達を阻止する
   検査装置。
3. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記１次光学系は、前記電磁波を前記ビームとして照射し、
   前記阻止部は、前記電磁波を遮断する開閉可能なシャッタによって、前記１次光学系から前記検査対象側へ向かう前記ビームを遮断して、前記ビームの前記検査対象側への到達を阻止する
   検査装置。
4. 検査用画像データの生成方法であって、
   検査対象を所定の方向に移動させながら、荷電粒子または電磁波のいずれか１つをビームとして照射する工程と、
   前記ビームの前記検査対象への照射によって得られる二次荷電粒子の量を、ＴＤＩセンサを使用して時間遅延積分方式によって前記所定の方向に沿って積算して積算検出量として順次転送させる工程と、
   １つの前記転送から次の前記転送までの期間において、前記１つの転送から一定期間経過した後、前記次の転送までの間、前記ビームの前記検査対象側への到達、または、前記二次荷電粒子の前記ＴＤＩセンサへの到達を阻止する工程と、
   前記積算検出量に基づいて、画像データを生成する工程と
   を備えた検査用画像データの生成方法。
5. 請求項４に記載の検査用画像データの生成方法であって、
   前記阻止する工程では、前記ビームを偏向させてブランキングを行い、前記ビームの前記検査対象側への到達、または、前記二次荷電粒子の前記ＴＤＩセンサへの到達を阻止する、検査用画像データの生成方法。

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