JP6267445B2 - Inspection device - Google Patents

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本発明は、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検査装置に関し、詳しくは、検査対象の表面の性状に応じて変化する二次荷電粒子を捕捉して画像データを形成し、その画像データに基づいて検査対象の表面に形成されたパターン等を高いスループットで検査する検査装置、並びに検査方法に関する。   The present invention relates to an inspection apparatus that inspects a defect or the like of a pattern formed on a surface of an inspection target, and more specifically, captures secondary charged particles that change according to the properties of the surface of the inspection target to form image data. The present invention also relates to an inspection apparatus and an inspection method for inspecting a pattern or the like formed on a surface to be inspected with high throughput based on the image data.

従来の半導体検査装置は、100nmデザインルールに対応した装置と技術であった。しかし、検査対象の試料は、ウエハ、露光用マスク、EUVマスク、NIL(ナノインプリントリソグラフィ)マスク及び基板と多様化しており、現在は試料が5〜30nmのデザインルールに対応した装置及び技術が求められている。すなわち、パターンにおけるL/S(ライン/スペース)又はhp(ハーフピッチ)のノードが5〜30nmの世代に対する対応が求められている。このような試料を検査装置で検査する場合、高分解能を得ることが必要になる。   The conventional semiconductor inspection apparatus has been an apparatus and technology corresponding to the 100 nm design rule. However, the samples to be inspected are diversified with wafers, exposure masks, EUV masks, NIL (nanoimprint lithography) masks, and substrates, and currently, there is a need for an apparatus and technology corresponding to the design rule for samples of 5 to 30 nm. ing. That is, it is required to deal with generations in which the node of L / S (line / space) or hp (half pitch) in the pattern is 5 to 30 nm. When inspecting such a sample with an inspection apparatus, it is necessary to obtain high resolution.

ここで「試料」とは、露光用マスク、EUVマスク、ナノインプリント用マスク(及びテンプレート)、半導体ウエハ、光学素子用基板、光回路用基板等である。これらは、パターンを有するものとパターンがないものとがある。パターンが有るものは、凹凸のあるものとないものとが有る。凹凸のないパターンは、異なった材料によるパターン形成がなされている。パターンがないものには、酸化膜がコーティングされているものと、酸化膜がコーティングされていないものとが有る。   Here, “sample” refers to an exposure mask, EUV mask, nanoimprint mask (and template), semiconductor wafer, optical element substrate, optical circuit substrate, and the like. Some of these have a pattern and some have no pattern. Some of them have a pattern and some do not. Patterns with no irregularities are formed with different materials. Those without a pattern include those coated with an oxide film and those not coated with an oxide film.

ここで、従来技術の検査装置の課題をまとめると以下のとおりとなる。   Here, the problems of the conventional inspection apparatus are summarized as follows.

第一に、分解能とスループットの不足の問題である。写像光学系の従来技術において、ピクセルサイズは50nm、収差200nm程度であった。さらに高分解能とスループットを向上させるには、収差低減、照射電流のエネルギ幅の低減、小ピクセルサイズ、電流量の増加が必要であった。   The first is the problem of lack of resolution and throughput. In the prior art of the mapping optical system, the pixel size is about 50 nm and the aberration is about 200 nm. In order to further improve the high resolution and throughput, it is necessary to reduce aberration, reduce the energy width of the irradiation current, increase the small pixel size, and increase the amount of current.

第二に、SEM式の検査の場合、微細構造の検査になるほど、スループットの問題は大きくなる。より小さなピクセルサイズを用いないと像の解像が不足するからである。これらはSEMが主にエッジコントラストによる像形成と欠陥検査を行うことに起因する。たとえば、5nmPxサイズ、200MPPSであれば、およそ6hr/cm2となる。これは、写像投影式の20〜50倍の時間がかかり、検査において非現実的である。 Second, in the case of the SEM type inspection, the problem of throughput increases as the inspection of the fine structure is performed. This is because image resolution is insufficient unless a smaller pixel size is used. These are due to the fact that SEM mainly performs image formation and defect inspection by edge contrast. For example, in the case of 5 nm Px size and 200 MPPS, it is approximately 6 hr / cm 2 . This takes 20 to 50 times as long as the projection method, and is unrealistic in inspection.

国際公開第2002/001596号International Publication No. 2002/001596 特開2007−48686号公報JP 2007-48686 A 特開平11−132975号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-132975

また、従来の検査装置では、電子ビームが磁場の影響を受けるのを避けるために、検査対象(試料)を載せるステージをXY方向に動かすための駆動源として、非磁性材料で製造した駆動モータが使用されていた。しかし、非磁性材料の駆動モータは高価(例えば、リニアモータに比べて高価)であり、装置の低コスト化が困難であるという問題があった。   In the conventional inspection apparatus, a drive motor manufactured from a non-magnetic material is used as a drive source for moving the stage on which the inspection object (sample) is placed in the XY directions in order to avoid the influence of the electron beam on the magnetic field. It was used. However, a drive motor made of nonmagnetic material is expensive (for example, more expensive than a linear motor), and there is a problem that it is difficult to reduce the cost of the apparatus.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、装置の低コスト化を図ることのできる検査装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an inspection apparatus capable of reducing the cost of the apparatus.

本発明の検査装置は、荷電粒子又は電磁波の何れかをビームとして発生させるビーム発生手段と、ワーキングチャンバ内において可動ステージ上に保持された検査対象に、ビームを導き照射する1次光学系と、検査対象から発生した二次荷電粒子を検出する2次光学系と、検出された二次荷電粒子に基づいて画像を形成する画像処理系と、を備え、可動ステージを駆動させるリニアモータと、可動ステージを駆動させるときにリニアモータから発生する磁場を相殺するための磁場を発生させるヘルムホルツコイルと、を備えている。   The inspection apparatus of the present invention includes a beam generating means for generating either charged particles or electromagnetic waves as a beam, a primary optical system for guiding and irradiating the beam to an inspection object held on a movable stage in the working chamber, A linear motor that detects a secondary charged particle generated from an inspection target, and an image processing system that forms an image based on the detected secondary charged particle; A Helmholtz coil that generates a magnetic field for canceling the magnetic field generated from the linear motor when the stage is driven.

これにより、可動ステージを駆動させる駆動源としてリニアモータが用いられるため、装置の低コスト化を図ることができる。この場合、可動ステージを駆動させるときにリニアモータから発生する磁場は、ヘルムホルツコイルから発生する磁場により相殺される。従って、荷電粒子又は電磁波のビームが、リニアモータから発生する磁場の影響を受けるのを抑えることができる。   Thereby, since a linear motor is used as a drive source for driving the movable stage, the cost of the apparatus can be reduced. In this case, the magnetic field generated from the linear motor when driving the movable stage is canceled by the magnetic field generated from the Helmholtz coil. Accordingly, it is possible to suppress the charged particles or the electromagnetic wave beam from being affected by the magnetic field generated from the linear motor.

また、本発明の検査装置は、リニアモータを駆動させる駆動電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出された駆動電流に応じて、ヘルムホルツコイルから発生させる磁場の強度を制御する磁場制御手段と、を備えてもよい。   The inspection apparatus according to the present invention includes a current detection unit that detects a drive current for driving the linear motor, and a magnetic field control that controls the intensity of the magnetic field generated from the Helmholtz coil according to the drive current detected by the current detection unit. Means.

これにより、リニアモータを駆動させる駆動電流に応じて、ヘルムホルツコイルから発生させる磁場の強度を制御する。これにより、リニアモータから発生する磁場を相殺するように、ヘルムホルツコイルから発生させる磁場の強度を適切に制御することが可能になる。   Thus, the intensity of the magnetic field generated from the Helmholtz coil is controlled according to the drive current for driving the linear motor. Thereby, it is possible to appropriately control the intensity of the magnetic field generated from the Helmholtz coil so as to cancel the magnetic field generated from the linear motor.

また、本発明の検査装置は、可動ステージの位置を検出する位置検出手段を備え、磁場制御手段は、電流検出手段により検出された駆動電流と位置検出手段により検出された位置に応じて、ヘルムホルツコイルから発生させる磁場の強度を制御してもよい。   The inspection apparatus of the present invention further includes position detection means for detecting the position of the movable stage, and the magnetic field control means is in accordance with the driving current detected by the current detection means and the position detected by the position detection means. The intensity of the magnetic field generated from the coil may be controlled.

これにより、リニアモータを駆動させる駆動電流と可動ステージの位置に応じて、ヘルムホルツコイルから発生させる磁場の強度を制御する。これにより、リニアモータから発生する磁場を相殺するように、ヘルムホルツコイルから発生させる磁場の強度を適切に制御することが可能になる。   Thereby, the intensity of the magnetic field generated from the Helmholtz coil is controlled according to the driving current for driving the linear motor and the position of the movable stage. Thereby, it is possible to appropriately control the intensity of the magnetic field generated from the Helmholtz coil so as to cancel the magnetic field generated from the linear motor.

本発明によれば、可動ステージを駆動させる駆動源としてリニアモータを用いることができ、装置の低コスト化を図ることができる。   According to the present invention, a linear motor can be used as a drive source for driving the movable stage, and the cost of the apparatus can be reduced.

本発明の一実施形態に係る検査装置の主要構成要素を示す立面図であって、図2の線A−Aに沿って見た図である。FIG. 3 is an elevational view showing main components of an inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, viewed along line AA in FIG. 2. 図1に示す検査装置の主要構成要素の平面図であって、図1の線B−Bに沿って見た図である。It is the top view of the main components of the inspection apparatus shown in FIG. 1, Comprising: It is the figure seen along line BB of FIG. 本発明の一実施形態に係る検査装置における基板搬入装置の他の実施例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other Example of the board | substrate carrying-in apparatus in the test | inspection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1のミニエンバイロメント装置を示す断面図であって、線C−Cに沿って見た図である。It is sectional drawing which shows the mini-environment apparatus of FIG. 1, Comprising: It is the figure seen along line CC. 図1のローダハウジングを示す図であって、図2の線D−Dに沿って見た図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the loader housing of FIG. 1, as viewed along line DD in FIG. 2. ウエハラックの拡大図であって、[A]は側面図で、[B]は[A]の線E−Eに沿って見た断面図である。It is an enlarged view of a wafer rack, [A] is a side view, [B] is a sectional view taken along line EE of [A]. 主ハウジングの支持方法の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the support method of a main housing. 主ハウジングの支持方法の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the support method of a main housing. 光照射型の電子光学装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of a light irradiation type electron optical apparatus. 本発明の一実施形態に係る図であり、検査装置の全体構成を示す図である。It is a figure which concerns on one Embodiment of this invention, and is a figure which shows the whole structure of an inspection apparatus. 本発明の一実施形態に係る半導体検査装置の二重管構造を模式的に示す図である。It is a figure showing typically the double tube structure of the semiconductor inspection device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る電子線検査装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the electron beam inspection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る図であり、本発明が適用された電子線検査装置を示す図である。It is a figure which concerns on one Embodiment of this invention, and is a figure which shows the electron beam inspection apparatus with which this invention was applied. 本発明の一実施形態に係る図であり、同一のメインチャンバに、写像光学式検査装置の電子コラムと、SEM式検査装置とを設置する場合の構成の一例を示す図である。It is a figure which concerns on one Embodiment of this invention, and is a figure which shows an example of a structure in the case of installing the electronic column of a mapping optical type | mold inspection apparatus, and a SEM type | mold inspection apparatus in the same main chamber. 本発明の一実施形態に係る電子コラム系の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the electronic column type | system | group based on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る検査装置の要部の説明図(平面図)である。It is explanatory drawing (plan view) of the principal part of the inspection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る検査装置の要部の説明図(側面図)である。It is explanatory drawing (side view) of the principal part of the inspection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る磁場制御手段の説明図である。It is explanatory drawing of the magnetic field control means which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る磁場強度(リニアモータから発生する磁場強度)の説明図である。It is explanatory drawing of the magnetic field intensity (magnetic field intensity generate | occur | produced from a linear motor) which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について、検査対象として表面にパターンが形成された基板すなわちウエハを検査する半導体検査装置として説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の検査装置及び検査方法の例であって、これらに限定されるわけではない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as a semiconductor inspection apparatus for inspecting a substrate, ie, a wafer, having a pattern formed on the surface as an inspection object. The following embodiments are examples of the inspection apparatus and the inspection method of the present invention, and are not limited to these.

図1及び図2Aにおいて、本実施形態の半導体検査装置1の主要構成要素が立面及び平面で示されている。   1 and 2A, the main components of the semiconductor inspection apparatus 1 of the present embodiment are shown in an elevational plane and a plane.

本実施形態の半導体検査装置1は、複数枚のウエハを収納したカセットを保持するカセットホルダ10と、ミニエンバイロメント装置20と、ワーキングチャンバを画成する主ハウジング30と、ミニエンバイロメント装置20と主ハウジング30との間に配置されていて、二つのローディングチャンバを画成するローダハウジング40と、ウエハをカセットホルダ10から主ハウジング30内に配置されたステージ装置50上に装填するローダー60と、真空ハウジングに取り付けられた電子光学装置70と、光学顕微鏡3000と、走査型電子顕微鏡(SEM)3002を備え、それらは図1及び図2Aに示されるような位置関係で配置されている。半導体検査装置1は、更に、真空の主ハウジング30内に配置されたプレチャージユニット81と、ウエハに電位を印加する電位印加機構83(図14に図示)と、電子ビームキャリブレーション機構85と、ステージ装置上でのウエハの位置決めを行うためのアライメント制御装置87を構成する光学顕微鏡871とを備えている。電子光学装置70は、鏡筒71及び光源筒7000を有している。電子光学装置70の内部構造については、後述する。   The semiconductor inspection apparatus 1 according to the present embodiment includes a cassette holder 10 that holds a cassette that stores a plurality of wafers, a mini-environment device 20, a main housing 30 that defines a working chamber, and a mini-environment device 20. A loader housing 40 disposed between the main housing 30 and defining two loading chambers; a loader 60 for loading a wafer from the cassette holder 10 onto a stage device 50 disposed in the main housing 30; An electron optical device 70 attached to a vacuum housing, an optical microscope 3000, and a scanning electron microscope (SEM) 3002 are provided and are arranged in a positional relationship as shown in FIGS. 1 and 2A. The semiconductor inspection apparatus 1 further includes a precharge unit 81 disposed in the vacuum main housing 30, a potential application mechanism 83 (shown in FIG. 14) for applying a potential to the wafer, an electron beam calibration mechanism 85, And an optical microscope 871 constituting an alignment controller 87 for positioning the wafer on the stage device. The electron optical device 70 includes a lens barrel 71 and a light source tube 7000. The internal structure of the electro-optical device 70 will be described later.

<カセットホルダ>
カセットホルダ10は、複数枚(例えば25枚)のウエハ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2A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2A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内の第1の搬送ユニット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良いので、その構造及び機能の詳細な説明は省略する。
<Cassette holder>
The cassette holder 10 includes a plurality of cassettes c (for example, closed cassettes such as SMIF and FOUP manufactured by Assist) in which a plurality of wafers (for example, 25 wafers) are stored in parallel with each other in the vertical direction. 2 in this embodiment). As this cassette holder, a cassette having a structure suitable for the case where the cassette is transported by a robot or the like and automatically loaded into the cassette holder 10, or an open cassette having a structure suitable for the manual loading is used. Each can be selected and installed. In this embodiment, the cassette holder 10 is a type in which the cassette c is automatically loaded. The cassette holder 10 includes, for example, an elevating table 11 and an elevating mechanism 12 that moves the elevating tail 11 up and down. The cassette c is on the elevating table. 2A can be automatically set in the state shown by the chain line in FIG. 2A, and after the setting, it is automatically rotated to the state shown in the solid line in FIG. 2A to rotate the first transport unit in the mini-environment device. Directed to the axis. Further, the lifting table 11 is lowered to the state shown by the chain line in FIG. As described above, the cassette holder used for automatic loading or the cassette holder used for manual loading may be a known structure as appropriate. Description is omitted.

別の実施の態様では、図2Bに示すように、複数の300mm基板を箱本体501の内側に固定した溝型ポケット(記載せず)に収納した状態で収容し、搬送、保管等を行うものである。この基板搬送箱24は、角筒状の箱本体501と基板搬出入ドア自動開閉装置に連絡されて箱本体501の側面の開口部を機械により開閉可能な基板搬出入ドア502と、開口部と反対側に位置し、フィルタ類およびファンモータの着脱を行うための開口部を覆う蓋体503と、基板Wを保持するための溝型ポケット(図示せず)、ULPAフィルタ505、ケミカルフィルタ506、ファンモータ507とから構成されている。この実施の態様では、ローダー60のロボット式の第1の搬送ユニット612により、基板を出し入れする。   In another embodiment, as shown in FIG. 2B, a plurality of 300 mm substrates are accommodated in a grooved pocket (not shown) fixed inside the box body 501, and are transported, stored, etc. It is. The substrate transport box 24 is connected to a rectangular tube-shaped box body 501 and a substrate loading / unloading door automatic opening / closing device, and a substrate loading / unloading door 502 capable of opening and closing a side opening of the box body 501 by a machine, A lid 503 that is positioned on the opposite side and covers an opening for attaching and detaching filters and a fan motor, a groove-type pocket (not shown) for holding the substrate W, a ULPA filter 505, a chemical filter 506, And a fan motor 507. In this embodiment, the substrate is loaded and unloaded by the robot-type first transfer unit 612 of the loader 60.

なお、カセットc内に収納される基板すなわちウエハは、検査を受けるウエハであり、そのような検査は、半導体製造工程中でウエハを処理するプロセスの後、若しくはプロセスの途中で行われる。具体的には、成膜工程、CMP、イオン注入等を受けた基板すなわちウエハ、表面に配線パターンが形成されたウエハ、又は配線パターンが未だに形成されていないウエハが、カセット内に収納される。カセットc内に収容されるウエハは多数枚上下方向に隔ててかつ平行に並べて配置されているため、任意の位置のウエハと後述する第1の搬送ユニットで保持できるように、第1の搬送ユニットのアームを上下移動できるようになっている。   The substrate, that is, the wafer housed in the cassette c is a wafer to be inspected, and such inspection is performed after or during the process of processing the wafer in the semiconductor manufacturing process. Specifically, a substrate that has been subjected to a film forming process, CMP, ion implantation, or the like, that is, a wafer having a wiring pattern formed on the surface, or a wafer on which a wiring pattern has not yet been formed is stored in a cassette. Since a large number of wafers accommodated in the cassette c are arranged in parallel in the vertical direction, the first transfer unit can be held by a wafer at an arbitrary position and a first transfer unit described later. The arm can be moved up and down.

<ミニエンバイロメント装置>
図1ないし図3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基板すなわちウエハを粗位置決めするプリアライナ25とを備えている。
<Mini-environment device>
1 to 3, a mini-environment device 20 includes a housing 22 that defines a mini-environment space 21 that is controlled in atmosphere, and a gas such as clean air in the mini-environment space 21. A gas circulation device 23 for circulating and controlling the atmosphere, a discharge device 24 for collecting and discharging a part of the air supplied into the mini-environment space 21, and a mini-environment space 21 are provided. And a pre-aligner 25 for roughly positioning a substrate to be inspected, that is, a wafer.

ハウジング22は、頂壁221、底壁222及び四周を囲む周壁223を有し、ミニエンバイロメント空間21を外部から遮断する構造になっている。ミニエンバイロメント空間を雰囲気制御するために、気体循環装置23は、図3に示されるように、ミニエンバイロメント空間21内において、頂壁221に取り付けられていて、気体(この実施形態では空気)を清浄にして一つ又はそれ以上の気体吹き出し口(図示せず)を通して清浄空気を真下に向かって層流状に流す気体供給ユニット231と、ミニエンバイロメント空間内において底壁222の上に配置されていて、底に向かって流れ下った空気を回収する回収ダクト232と、回収ダクト232と気体供給ユニット231とを接続して回収された空気を気体供給ユニット231に戻す導管233とを備えている。この実施形態では、気体供給ユニット231は供給する空気の約20%をハウジング22の外部から取り入れて清浄にするようになっているが、この外部から取り入れられる気体の割合は任意に選択可能である。気体供給ユニット231は、清浄空気をつくりだすための公知の構造のHEPA若しくはULPAフィルタを備えている。清浄空気の層流状の下方向の流れすなわちダウンフローは、主に、ミニエンバイロメント空間21内に配置された後述する第1の搬送ユニットによる搬送面を通して流れるように供給され、搬送ユニットにより発生する虞のある塵埃がウエハに付着するのを防止するようになっている。したがって、ダウンフローの噴出口は必ずしも図示のように頂壁に近い位置である必要はなく、搬送ユニットによる搬送面より上側にあればよい。また、ミニエンバイロメント空間全面に亘って流す必要もない。なお、場合によっては、清浄空気としてイオン風を使用することによって清浄度を確保することができる。また、ミニエンバイロメント空間内には清浄度を観察するためのセンサを設け、清浄度が悪化したときに装置をシャットダウンすることもできる。ハウジング22の周壁223のうちカセットホルダ10に隣接する部分には出入り口225が形成されている。出入り口225近傍には公知の構造のシャッタ装置を設けて出入り口225をミニエンバイロメント装置側から閉じるようにしてもよい。ウエハ近傍でつくる層流のダウンフローは、例えば0.3ないし0.4m/secの流速でよい。気体供給ユニットはミニエンバイロメント空間内でなくその外側に設けてもよい。   The housing 22 has a top wall 221, a bottom wall 222, and a peripheral wall 223 that surrounds the four circumferences, and has a structure that blocks the mini-environment space 21 from the outside. In order to control the atmosphere of the mini-environment space, the gas circulation device 23 is attached to the top wall 221 in the mini-environment space 21 as shown in FIG. 3, and gas (air in this embodiment) is installed. And a gas supply unit 231 for flowing clean air in a laminar flow downwardly through one or more gas outlets (not shown) and disposed on the bottom wall 222 in the mini-environment space A recovery duct 232 that recovers air that has flowed down toward the bottom, and a conduit 233 that connects the recovery duct 232 and the gas supply unit 231 and returns the recovered air to the gas supply unit 231. Yes. In this embodiment, the gas supply unit 231 takes about 20% of the supplied air from the outside of the housing 22 and cleans it. However, the ratio of the gas taken in from the outside can be arbitrarily selected. . The gas supply unit 231 includes a HEPA or ULPA filter having a known structure for producing clean air. The laminar flow of the clean air, that is, the downward flow, is mainly supplied to flow through the transfer surface of the first transfer unit, which will be described later, disposed in the mini-environment space 21, and is generated by the transfer unit. This prevents dust that may be adhered to the wafer. Therefore, it is not always necessary that the downflow jet outlet is located close to the top wall as shown in the drawing, and it is sufficient if it is above the transport surface of the transport unit. Moreover, there is no need to flow over the entire mini-environment space. In some cases, cleanliness can be ensured by using ion wind as clean air. Further, a sensor for observing the cleanliness can be provided in the mini-environment space, and the apparatus can be shut down when the cleanliness deteriorates. An entrance / exit 225 is formed in a portion of the peripheral wall 223 of the housing 22 adjacent to the cassette holder 10. A shutter device having a known structure may be provided in the vicinity of the doorway 225 so that the doorway 225 is closed from the mini-environment device side. The laminar flow downflow created near the wafer may be, for example, a flow rate of 0.3 to 0.4 m / sec. The gas supply unit may be provided outside the mini-environment space.

排出装置24は、前記搬送ユニットのウエハ搬送面より下側の位置で搬送ユニットの下部に配置された吸入ダクト241と、ハウジング22の外側に配置されたブロワー242と、吸入ダクト241とブロワー242とを接続する導管243と、を備えている。この排出装置24は、搬送ユニットの周囲を流れ下り搬送ユニットにより発生する可能性のある塵埃を含んだ気体を、吸入ダクト241により吸引し、導管243、244及びブロワー242を介してハウジング22の外側に排出する。この場合、ハウジング22の近くに引かれた排気管(図示せず)内に排出してもよい。   The discharge device 24 includes a suction duct 241 disposed below the transfer unit at a position below the wafer transfer surface of the transfer unit, a blower 242 disposed outside the housing 22, a suction duct 241, and a blower 242. And a conduit 243 for connecting the two. The discharge device 24 sucks a gas containing dust that may flow around the transport unit and may be generated by the transport unit through the suction duct 241, and the outside of the housing 22 through the conduits 243 and 244 and the blower 242. To discharge. In this case, the air may be discharged into an exhaust pipe (not shown) drawn near the housing 22.

ミニエンバイロメント空間21内に配置されたアライナ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を言い、以下においてオリフラと呼ぶ)や、ウエハの外周縁に形成された一つ又はそれ以上のV型の切欠きすなわちノッチを光学的に或いは機械的に検出してウエハの軸線O−Oの周りの回転方向の位置を約±1度の精度で予め位置決めしておくようになっている。プリアライナは請求項に記載された発明の検査対象の座標を決める機構の一部を構成し、検査対象の粗位置決めを担当する。このプリアライナ自体は公知の構造のものでよいので、その構造、動作の説明は省略する。   The aligner 25 disposed in the mini-environment space 21 is formed on an orientation flat formed on the wafer (referred to as a flat portion formed on the outer periphery of a circular wafer, hereinafter referred to as an orientation flat) or on the outer peripheral edge of the wafer. One or more V-shaped notches or notches are detected optically or mechanically to pre-position the rotational position around the wafer axis OO with an accuracy of about ± 1 degree. It is supposed to keep. The pre-aligner constitutes a part of the mechanism for determining the coordinates of the inspection object of the invention described in the claims, and is responsible for the rough positioning of the inspection object. Since this pre-aligner itself may have a known structure, description of its structure and operation is omitted.

なお、図示しないが、プリアライナの下部にも排出装置用の回収ダクトを設けて、プリアライナから排出された塵埃を含んだ空気を外部に排出するようにしてもよい。   Although not shown, a recovery duct for a discharge device may be provided at the lower portion of the pre-aligner so that air containing dust discharged from the pre-aligner is discharged to the outside.

<主ハウジング>
図1及び図2A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ウエハ出し入れ用の出入り口325が形成されている。
<Main housing>
1 and 2A, a main housing 30 that defines a working chamber 31 includes a housing body 32 that is mounted on a vibration isolating device or vibration isolating device 37 disposed on a base frame 36. It is supported by the mounted housing support device 33. The housing support device 33 includes a frame structure 331 assembled in a rectangular shape. The housing main body 32 is disposed and fixed on the frame structure 331, and is connected to the bottom wall 321 mounted on the frame structure, the top wall 322, the bottom wall 321 and the top wall 322, and surrounds the circumference. 323 to isolate the working chamber 31 from the outside. In this embodiment, the bottom wall 321 is made of a relatively thick steel plate so as not to be distorted by weighting by a device such as a stage device placed on the bottom wall 321. Good. In this embodiment, the housing body and the housing support device 33 are assembled in a rigid structure, and vibrations from the floor on which the base frame 36 is installed are prevented from being transmitted to the rigid structure by the vibration isolator 37. It is supposed to be. Of the peripheral wall 323 of the housing body 32, an entrance / exit 325 for taking in and out the wafer is formed in a peripheral wall adjacent to a loader housing described later.

なお、防振装置は、空気バネ、磁気軸受け等を有するアクティブ式のものでも、或いはこれらを有するパッシブ式のもよい。いずれも公知の構造のものでよいので、それ自体の構造及び機能の説明は省略する。ワーキングチャンバ31は公知の構造の真空装置(図示せず)により真空雰囲気に保たれるようになっている。台フレーム36の下には装置全体の動作を制御する制御装置2が配置されている。   The vibration isolator may be an active type having an air spring, a magnetic bearing or the like, or a passive type having these. Since any of them may have a known structure, description of its own structure and function is omitted. The working chamber 31 is maintained in a vacuum atmosphere by a known vacuum device (not shown). A control device 2 that controls the operation of the entire apparatus is disposed under the base frame 36.

<ローダハウジング>
図1、図2A及び図4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ウエハ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の周囲を囲んで側壁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の周囲を囲んで側壁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良い。
<Loader housing>
1, 2 </ b> A, and 4, the loader housing 40 includes a housing body 43 that defines a first loading chamber 41 and a second loading chamber 42. The housing main body 43 includes a bottom wall 431, a top wall 432, a peripheral wall 433 that surrounds the four circumferences, and a partition wall 434 that partitions the first loading chamber 41 and the second loading chamber 42. Can be isolated from the outside. The partition wall 434 has an opening, that is, an entrance / exit 435 for exchanging wafers between both loading chambers. In addition, entrances 436 and 437 are formed in a portion of the peripheral wall 433 adjacent to the mini-environment device and the main housing. The housing main body 43 of the loader housing 40 is placed on and supported by the frame structure 331 of the housing support device 33. Therefore, the floor vibration is not transmitted to the loader housing 40. A shutter device for selectively preventing communication between the mini-environment space 21 and the first loading chamber 41 is aligned with the entrance / exit 436 of the loader housing 40 and the entrance / exit 226 of the housing 22 of the mini-environment device. 27 is provided. The shutter device 27 surrounds the doorways 226 and 436 and seals 271 fixed in close contact with the side wall 433, and a door 272 that blocks air flow through the doorway in cooperation with the sealant 271. And a driving device 273 for moving the door. Further, the entrance / exit 437 of the loader housing 40 and the entrance / exit 325 of the housing main body 32 are aligned with each other, and there is a shutter device 45 that selectively blocks the communication between the second loading chamber 42 and the working chamber 31. Is provided. The shutter device 45 surrounds the entrances and exits 437 and 325, closely contacts the side walls 433 and 323, and cooperates with the sealing material 451 and the sealing material 451 that are fixed to the side walls 433 and 323. It has a door 452 for blocking and a driving device 453 for moving the door. Further, the opening formed in the partition wall 434 is provided with a shutter device 46 which is closed by a door 461 and selectively prevents communication between the first and second loading chambers. These shutter devices 27, 45 and 46 are adapted to hermetically seal each chamber when in the closed state. Since these shutter devices may be known ones, detailed description of their structure and operation will be omitted. The support method of the housing 22 of the mini-environment device 20 and the support method of the loader housing are different, and in order to prevent vibration from the floor from being transmitted to the loader housing 40 and the main housing 30 via the mini-environment device. In addition, an anti-vibration cushion material may be disposed between the housing 22 and the loader housing 40 so as to airtightly surround the doorway.

第1のローディングチャンバ41内には、複数(本実施形態では2枚)のウエハを上下に隔てて水平の状態で支持するウエハラック47が配設されている。ウエハラック47は、図5に示されるように、矩形の基板471の四隅に互いに隔てて直立状態で固定された支柱472を備え、各支柱472にはそれぞれ2段の支持部473及び474が形成され、その支持部の上にウエハWの周縁を載せて保持するようになっている。そして後述する第1及び第2の搬送ユニットのアームの先端を隣接する支柱間からウエハに接近させてアームによりウエハを把持するようになっている。   In the first loading chamber 41, a wafer rack 47 is disposed that supports a plurality (two in this embodiment) of wafers in a horizontal state with a vertical separation. As shown in FIG. 5, the wafer rack 47 includes support columns 472 that are fixed upright at four corners of a rectangular substrate 471, and two support portions 473 and 474 are formed on each support column 472. Then, the periphery of the wafer W is placed on and held on the support portion. Then, the tips of arms of first and second transfer units, which will be described later, are brought close to the wafer from between adjacent columns, and the wafer is held by the arm.

ローディングチャンバ41及び42は、図示しない真空ポンプを含む公知の構造の真空排気装置(図示せず)によって高真空状態(真空度としては10-5〜10-6Pa)に雰囲気制御され得るようになっている。この場合、第1のローディングチャンバ41を低真空チャンバとして低真空雰囲気に保ち、第2のローディングチャンバ42を高真空チャンバとして高真空雰囲気に保ち、ウエハの汚染防止を効果的に行うこともできる。このような構造を採用することによってローディングチャンバ内に収容されていて次に欠陥検査されるウエハをワーキングチャンバ内に遅滞なく搬送することができる。このようなローディングチャンバを採用することによって、欠陥検査のスループットを向上させ、更に保管状態が高真空状態であることを要求される電子源周辺の真空度を可能な限り高真空度状態にすることができる。 The loading chambers 41 and 42 can be controlled in a high vacuum state (the degree of vacuum is 10 −5 to 10 −6 Pa) by an evacuation apparatus (not shown) having a known structure including a vacuum pump (not shown). It has become. In this case, the first loading chamber 41 can be maintained as a low vacuum chamber in a low vacuum atmosphere, and the second loading chamber 42 can be maintained as a high vacuum chamber in a high vacuum atmosphere to effectively prevent wafer contamination. By adopting such a structure, a wafer which is accommodated in the loading chamber and to be inspected next can be transferred into the working chamber without delay. By adopting such a loading chamber, the throughput of defect inspection is improved, and the degree of vacuum around the electron source that is required to be kept in a high vacuum state is made as high as possible. Can do.

第1及び第2のローディングチャンバ41及び42は、それぞれ真空排気配管と不活性ガス(例えば乾燥純窒素)用のベント配管(それぞれ図示せず)が接続されている。これによって、各ローディングチャンバ内の大気圧状態は不活性ガスベント(不活性ガスを注入して不活性ガス以外の酸素ガス等が表面に付着するのを防止する)によって達成される。このような不活性ガスベントを行う装置自体は公知の構造のものでよいので、その詳細な説明は省略する。   The first and second loading chambers 41 and 42 are connected to a vacuum exhaust pipe and a vent pipe (not shown) for an inert gas (for example, dry pure nitrogen), respectively. Thereby, the atmospheric pressure state in each loading chamber is achieved by an inert gas vent (injecting an inert gas to prevent oxygen gas other than the inert gas from adhering to the surface). Since the apparatus for performing such an inert gas vent itself may have a known structure, a detailed description thereof will be omitted.

<ステージ装置>
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のウエハ載置面551上にウエハを解放可能に保持する。ホルダは、ウエハ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ウエハを電子光学装置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、更にウエハ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ウエハのノッチ或いはオリフラの位置を測定してウエハ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良いので、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。
<Stage device>
The stage device 50 includes a fixed table 51 disposed on the bottom wall 321 of the main housing 30, a Y table 52 that moves in the Y direction (a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1) on the fixed table, and a Y table. An X table 53 that moves in the X direction (left-right direction in FIG. 1), a rotary table 54 that can rotate on the X table, and a holder 55 that is arranged on the rotary table 54 are provided. The wafer is releasably held on the wafer placement surface 551 of the holder 55. The holder may have a known structure capable of releasably gripping the wafer mechanically or by an electrostatic chuck method. The stage apparatus 50 uses a servo motor, an encoder, and various sensors (not shown) to operate the plurality of tables as described above, thereby causing the wafer held by the holder on the mounting surface 551 to be electro-optically. It can be positioned with high accuracy in the X direction, Y direction, and Z direction (up and down direction in FIG. 1) with respect to the electron beam irradiated from the apparatus, and in the direction around the vertical axis (θ direction) on the wafer support surface. It has become. For positioning in the Z direction, for example, the position of the mounting surface on the holder may be finely adjusted in the Z direction. In this case, the reference position of the mounting surface is detected by a position measuring device (laser interference distance measuring device using the principle of an interferometer) using a fine-diameter laser, and the position is controlled by a feedback circuit (not shown). Instead, the position of the notch or orientation flat of the wafer is measured to detect the planar position and the rotational position of the wafer with respect to the electron beam, and the rotary table is rotated by a stepping motor capable of controlling a minute angle or the like. In order to prevent the generation of dust in the working chamber as much as possible, the servomotors 521 and 531 for the stage device and the encoders 522 and 532 are arranged outside the main housing 30. Note that the stage device 50 may have a known structure used in, for example, a stepper, and the detailed description of the structure and operation is omitted. Also, since the laser interference distance measuring device may have a known structure, detailed description of the structure and operation is omitted.

電子ビームに対するウエハの回転位置やX、Y位置を予め後述する信号検出系或いは画像処理系に入力することで得られる信号の基準化を図ることもできる。更に、このホルダに設けられたウエハチャック機構は、ウエハをチャックするための電圧を静電チャックの電極に与えられるようになっていて、ウエハの外周部の3点(好ましくは周方向に等隔に隔てられた)を押さえて位置決めするようになっている。ウエハチャック機構は、二つの固定位置決めピンと、一つの押圧式クランクピンとを備えている。クランプピンは、自動チャック及び自動リリースを実現できるようになっており、かつ電圧印加の導通箇所を構成している。   It is also possible to standardize a signal obtained by inputting the rotation position of the wafer with respect to the electron beam and the X and Y positions in advance to a signal detection system or an image processing system described later. Further, the wafer chuck mechanism provided in the holder is adapted to apply a voltage for chucking the wafer to the electrode of the electrostatic chuck, and has three points (preferably equally spaced in the circumferential direction) on the outer periphery of the wafer. It is designed to press and hold (separated). The wafer chuck mechanism includes two fixed positioning pins and one pressing crank pin. The clamp pin can realize automatic chucking and automatic release, and constitutes a conduction point for voltage application.

なお、この実施形態では図2Aで左右方向に移動するテーブルをXテーブルとし、上下方向に移動するテーブルをYテーブルとしたが、同図で左右方向に移動するテーブルをYテーブルとし、上下方向に移動するテーブルをXテーブルとしてもよい。   In this embodiment, the table that moves in the horizontal direction in FIG. 2A is the X table and the table that moves in the vertical direction is the Y table. However, the table that moves in the horizontal direction in FIG. The moving table may be an X table.

<ローダー>
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。
<Loader>
The loader 60 includes a robot-type first transfer unit 61 arranged in the housing 22 of the mini-environment device 20 and a robot-type second transfer unit 63 arranged in the second loading chamber 42. I have.

第1の搬送ユニット61は、駆動部611に関して軸線O1−O1の回りで回転可能になっている多節のアーム612を有している。多節のアームとしては任意の構造のものを使用できるが、この実施形態では、互いに回動可能に取り付けられた三つの部分を有している。第1の搬送ユニット61のアーム612の一つの部分すなわち最も駆動部611側の第1の部分は、駆動部611内に設けられた公知の構造の駆動機構(図示せず)により回転可能な軸613に取り付けられている。アーム612は、軸613により軸線O1−O1の回りで回動できると共に、部分間の相対回転により全体として軸線O1−O1に関して半径方向に伸縮可能になっている。アーム612の軸613から最も離れた第3の部分の先端には、には公知の構造の機械式チャック又は静電チャック等のウエハを把持する把持装置616が設けられている。駆動部611は、公知の構造の昇降機構615により上下方向に移動可能になっている。 The first transport unit 61 has a multi-node arm 612 that is rotatable about the axis O 1 -O 1 with respect to the drive unit 611. As the multi-node arm, an arbitrary structure can be used, but in this embodiment, the multi-node arm has three portions which are rotatably attached to each other. One portion of the arm 612 of the first transport unit 61, that is, the first portion closest to the drive unit 611 is a shaft that can be rotated by a drive mechanism (not shown) having a known structure provided in the drive unit 611. 613 is attached. The arm 612 can be rotated around the axis O 1 -O 1 by the shaft 613, and can expand and contract in the radial direction with respect to the axis O 1 -O 1 as a whole by relative rotation between the parts. A gripping device 616 for gripping a wafer such as a mechanical chuck or an electrostatic chuck having a known structure is provided at the tip of the third portion farthest from the shaft 613 of the arm 612. The drive unit 611 can be moved in the vertical direction by an elevating mechanism 615 having a known structure.

この第1の搬送ユニット61は、アーム612がカセットホルダに保持された二つのカセットcの内いずれか一方の方向M1又はM2に向かってアームが伸び、カセットc内に収容されたウエハを1枚アームの上に載せ或いはアームの先端に取り付けたチャック(図示せず)により把持して取り出す。その後アームが縮み(図2Aに示すような状態)、アームがプリアライナ25の方向M3に向かって伸長できる位置まで回転してその位置で停止する。するとアームが再び伸びてアームに保持されたウエハをプリアライナ25に載せる。プリアライナから前記と逆にしてウエハを受け取った後は、アームは更に回転し第2のローディングチャンバ41に向かって伸長できる位置(向きM4)で停止し、第2のローディングチャンバ41内のウエハ受け47にウエハを受け渡す。なお、機械的にウエハを把持する場合にはウエハの周縁部(周縁から約5mmの範囲)を把持する。これはウエハには周縁部を除いて全面にデバイス(回路配線)が形成されており、この部分を把持するとデバイスの破壊、欠陥の発生を生じさせるからである。   In the first transfer unit 61, the arm extends in one direction M1 or M2 of the two cassettes c in which the arm 612 is held by the cassette holder, and one wafer is stored in the cassette c. It is taken out by holding it on an arm or holding it with a chuck (not shown) attached to the tip of the arm. Thereafter, the arm contracts (as shown in FIG. 2A), and the arm rotates to a position where it can extend in the direction M3 of the pre-aligner 25 and stops at that position. Then, the arm extends again and the wafer held by the arm is placed on the pre-aligner 25. After receiving the wafer from the pre-aligner in the reverse direction, the arm further rotates and stops at a position (direction M4) where the arm can extend toward the second loading chamber 41, and the wafer receiver 47 in the second loading chamber 41. Deliver the wafer. When the wafer is mechanically gripped, the peripheral edge of the wafer (in the range of about 5 mm from the peripheral edge) is gripped. This is because a device (circuit wiring) is formed on the entire surface of the wafer except for the peripheral portion, and if this portion is gripped, the device is broken or a defect is generated.

第2の搬送ユニット63も第1の搬送ユニットと構造が基本的に同じであり、ウエハの搬送をウエハラック47とステージ装置の載置面上との間で行う点でのみ相違するだけであるから、詳細な説明は省略する。   The second transfer unit 63 is basically the same in structure as the first transfer unit, and is different only in that the wafer is transferred between the wafer rack 47 and the mounting surface of the stage apparatus. Therefore, detailed description is omitted.

上記ローダー60では、第1及び第2の搬送ユニット61及び63は、カセットホルダに保持されたカセット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上への及びその逆のウエハの搬送をほぼ水平状態に保ったままで行い、搬送ユニットのアームが上下動するのは、単に、ウエハのカセットからの取り出し及びそれへの挿入、ウエハのウエハラックへの載置及びそこからの取り出し及びウエハのステージ装置への載置及びそこからの取り出しのときだけである。したがって、大型のウエハ、例えば直径30cmのウエハの移動もスムースに行うことができる。   In the loader 60, the first and second transfer units 61 and 63 transfer the wafer from the cassette held in the cassette holder onto the stage device 50 disposed in the working chamber 31 and vice versa. The arm of the transfer unit is moved up and down while maintaining the state. The wafer unit is simply taken out from the cassette and inserted into the cassette, placed on the wafer rack and taken out from the wafer rack, and the wafer stage device. Only when placed on and taken out of. Therefore, a large wafer, for example, a wafer having a diameter of 30 cm can be moved smoothly.

<ウエハの搬送>
次にカセットホルダ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までへのウエハの搬送について、順を追って説明する。
<Wafer transfer>
Next, the transfer of the wafer from the cassette c supported by the cassette holder to the stage device 50 disposed in the working chamber 31 will be described in order.

カセットホルダ10は、上述したように人手によりカセットをセットする場合にはそれに適した構造のものが、また自動的にカセットをセットする場合にはそれに適した構造のものが使用される。この実施形態において、カセットcがカセットホルダ10の昇降テーブル11の上にセットされると、昇降テーブル11は昇降機構12によって降下されカセットcが出入り口225に整合される。   As described above, the cassette holder 10 has a structure suitable for manually setting a cassette, and has a structure suitable for automatically setting a cassette. In this embodiment, when the cassette c is set on the lifting table 11 of the cassette holder 10, the lifting table 11 is lowered by the lifting mechanism 12 and the cassette c is aligned with the entrance / exit 225.

カセットが出入り口225に整合されると、カセットに設けられたカバー(図示せず)が開きまたカセットcとミニエンバイロメントの出入り口225との間には筒状の覆いが配置されてカセット内及びミニエンバイロメント空間内を外部から遮断する。これらの構造は公知のものであるから、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側に出入り口225を開閉するシャッタ装置が設けられている場合にはそのシャッタ装置が動作して出入り口225を開く。   When the cassette is aligned with the entrance / exit 225, a cover (not shown) provided on the cassette is opened, and a cylindrical cover is disposed between the cassette c and the entrance / exit 225 of the mini-environment, so Block the environment space from the outside. Since these structures are publicly known, detailed description of the structure and operation is omitted. When a shutter device that opens and closes the entrance / exit 225 is provided on the mini-environment device 20 side, the shutter device operates to open the entrance / exit 225.

一方、第1の搬送ユニット61のアーム612は方向M1又はM2のいずれかに向いた状態(この説明ではM1の方向)で停止しており、出入り口225が開くとアームが伸びて先端でカセット内に収容されているウエハのうち1枚を受け取る。なお、アームと、カセットから取り出されるべきウエハとの上下方向の位置調整は、この実施形態では第1の搬送ユニット61の駆動部611及びアーム612の上下移動で行うが、カセットホルダの昇降テーブルの上下動行っても或いはその両者で行ってもよい。   On the other hand, the arm 612 of the first transport unit 61 is stopped in a state facing in either the direction M1 or M2 (in this description, the direction of M1). One of the wafers stored in the wafer is received. In this embodiment, the vertical position adjustment between the arm and the wafer to be taken out from the cassette is performed by the vertical movement of the driving unit 611 and the arm 612 of the first transfer unit 61. It may be performed up and down or both.

アーム612によるウエハの受け取りが完了すると、アームは縮み、シャッタ装置を動作して出入り口を閉じ(シャッタ装置がある場合)、次にアーム612は軸線O1−O1の回りで回動して方向M3に向けて伸長できる状態になる。すると、アームは伸びて先端に載せられ或いはチャックで把持されたウエハをプリアライナ25の上に載せ、そのプリアライナによってウエハの回転方向の向き(ウエハ平面に垂直な中心軸線の回りの向き)を所定の範囲内に位置決めする。位置決めが完了すると搬送ユニット61はアームの先端にプリアライナ25からウエハを受け取ったのちアームを縮ませ、方向M4に向けてアームを伸長できる姿勢になる。するとシャッタ装置27の扉272が動いて出入り口226及び436を開き、アーム612が伸びてウエハを第1のローディングチャンバ41内のウエハラック47の上段側又は下段側に載せる。なお、前記のようにシャッタ装置27が開いてウエハラック47にウエハが受け渡される前に、仕切壁434に形成された開口435はシャッタ装置46の扉461により気密状態で閉じられている。   When the reception of the wafer by the arm 612 is completed, the arm contracts and operates the shutter device to close the entrance / exit (if there is a shutter device), and then the arm 612 rotates around the axis O1-O1 in the direction M3. It will be in the state where it can extend toward. Then, the arm extends and is placed on the tip or held by the chuck, the wafer is placed on the pre-aligner 25, and the pre-aligner sets the rotation direction of the wafer (the direction around the central axis perpendicular to the wafer plane) to a predetermined value. Position within range. When the positioning is completed, the transfer unit 61 receives the wafer from the pre-aligner 25 at the tip of the arm and then contracts the arm so that the arm can be extended in the direction M4. Then, the door 272 of the shutter device 27 moves to open the entrances 226 and 436 and the arm 612 extends to place the wafer on the upper stage side or the lower stage side of the wafer rack 47 in the first loading chamber 41. Note that the opening 435 formed in the partition wall 434 is closed in an airtight state by the door 461 of the shutter device 46 before the shutter device 27 is opened and the wafer is transferred to the wafer rack 47 as described above.

上記第1の搬送ユニットによるウエハの搬送過程において、ミニエンバイロメント装置のハウジングの上に設けられた気体供給ユニット231からは清浄空気が層流状に流れ(ダウンフローとして)、搬送途中で塵埃がウエハの上面に付着するのを防止する。搬送ユニット周辺の空気の一部(この実施形態では供給ユニットから供給される空気の約20%で主に汚れた空気)は排出装置24の吸入ダクト241から吸引されてハウジング外に排出される。残りの空気はハウジングの底部に設けられた回収ダクト232を介して回収され再び気体供給ユニット231に戻される。   In the wafer transfer process by the first transfer unit, clean air flows in a laminar flow (as a downflow) from the gas supply unit 231 provided on the housing of the mini-environment device, and dust is generated during transfer. Prevents adhesion to the upper surface of the wafer. A part of the air around the transport unit (in this embodiment, air mainly contaminated with about 20% of the air supplied from the supply unit) is sucked from the suction duct 241 of the discharge device 24 and discharged out of the housing. The remaining air is recovered via a recovery duct 232 provided at the bottom of the housing and returned to the gas supply unit 231 again.

ローダハウジング40の第1のローディングチャンバ41内のウエハラック47内に第1の搬送ユニット61によりウエハが載せられると、シャッタ装置27が閉じて、ローディングチャンバ41内を密閉する。すると、第1のローディングチャンバ41内には不活性ガスが充填されて空気が追い出された後、その不活性ガスも排出されてそのローディングチャンバ41内は真空雰囲気にされる。この第1のローディングチャンバの真空雰囲気は低真空度でよい。ローディングチャンバ41内の真空度がある程度得られると、シャッタ装置46が動作して扉461で密閉していた出入り口434を開き、第2の搬送ユニット63のアーム632が伸びて先端の把持装置でウエハ受け47から1枚のウエハを受け取る(先端の上に載せて或いは先端に取り付けられたチャックで把持して)。ウエハの受け取りが完了するとアームが縮み、シャッタ装置46が再び動作して扉461で出入り口435を閉じる。なお、シャッタ装置46が開く前にアーム632は予めウエハラック47の方向N1に向けて伸長できる姿勢になる。また、前記のようにシャッタ装置46が開く前にシャッタ装置45の扉452で出入り口437、325を閉じていて、第2のローディングチャンバ42内とワーキングチャンバ31内との連通を気密状態で阻止しており、第2のローディングチャンバ42内は真空排気される。   When a wafer is loaded on the wafer rack 47 in the first loading chamber 41 of the loader housing 40 by the first transfer unit 61, the shutter device 27 is closed and the loading chamber 41 is sealed. Then, after the inert gas is expelled in the first loading chamber 41 and the air is expelled, the inert gas is also discharged and the inside of the loading chamber 41 is made a vacuum atmosphere. The vacuum atmosphere of the first loading chamber may be a low vacuum level. When the degree of vacuum in the loading chamber 41 is obtained to some extent, the shutter device 46 operates to open the doorway 434 that has been sealed by the door 461, the arm 632 of the second transfer unit 63 extends, and the wafer is held by the gripping device at the tip. One wafer is received from the receiver 47 (mounted on the tip or held by a chuck attached to the tip). When the receipt of the wafer is completed, the arm contracts, and the shutter device 46 operates again to close the doorway 435 with the door 461. Note that before the shutter device 46 is opened, the arm 632 can be extended in advance in the direction N1 of the wafer rack 47. In addition, as described above, the doors 437 and 325 are closed by the door 452 of the shutter device 45 before the shutter device 46 is opened, thereby preventing communication between the second loading chamber 42 and the working chamber 31 in an airtight state. The inside of the second loading chamber 42 is evacuated.

シャッタ装置46が出入り口435を閉じると、第2のローディングチャンバ内は再度真空排気され、第1のローディングチャンバ内よりも高真空度で真空にされる。その間に、第2の搬送ユニット61のアームはワーキングチャンバ31内のステージ装置50の方向に向いて伸長できる位置に回転される。一方ワーキングチャンバ31内のステージ装置では、Yテーブル52が、Xテーブル53の中心線X0−X0が第2の搬送ユニット63の回動軸線O2−O2を通るX軸線X1−X1とほぼ一致する位置まで、図2Aで上方に移動し、また、Xテーブル53は図2Aで最も左側の位置に接近する位置まで移動し、この状態で待機している。第2のローディングチャンバがワーキングチャンバの真空状態と略同じになると、シャッタ装置45の扉452が動いて出入り口437、325を開き、アームが伸びてウエハを保持したアームの先端がワーキングチャンバ31内のステージ装置に接近する。そしてステージ装置50の載置面551上にウエハを載置する。ウエハの載置が完了するとアームが縮み、シャッタ装置45が出入り口437、325を閉じる。 When the shutter device 46 closes the entrance / exit 435, the inside of the second loading chamber is evacuated again, and is evacuated at a higher degree of vacuum than in the first loading chamber. Meanwhile, the arm of the second transfer unit 61 is rotated to a position where it can extend toward the stage device 50 in the working chamber 31. On the other hand, in the stage apparatus in the working chamber 31, the Y table 52 has an X axis X 1 -X in which the center line X 0 -X 0 of the X table 53 passes through the rotation axis O 2 -O 2 of the second transport unit 63. 2 moves upward in FIG. 2A to a position substantially coincident with 1, and the X table 53 moves to a position closest to the leftmost position in FIG. 2A and stands by in this state. When the second loading chamber becomes substantially the same as the vacuum state of the working chamber, the door 452 of the shutter device 45 moves to open the entrances 437 and 325, and the tip of the arm that holds the wafer by extending the arm is in the working chamber 31. Approach the stage device. Then, a wafer is placed on the placement surface 551 of the stage apparatus 50. When the placement of the wafer is completed, the arm contracts and the shutter device 45 closes the entrances 437 and 325.

以上は、カセットc内のウエハをステージ装置上に搬送するまでの動作に付いて説明したが、ステージ装置に載せられて処理が完了したウエハをステージ装置からカセットc内に戻すには前述と逆の動作を行って戻す。また、ウエハラック47に複数のウエハを載置しておくため、第2の搬送ユニットでウエハラックとステージ装置との間でウエハの搬送を行う間に、第1の搬送ユニットでカセットとウエハラックとの間でウエハの搬送を行うことができ、検査処理を効率良く行うことができる。   The above description is about the operation until the wafer in the cassette c is transported onto the stage device. However, in order to return the wafer that has been placed on the stage device and has been processed into the cassette c from the stage device, the reverse of the above. Perform the operation and return. Further, in order to place a plurality of wafers on the wafer rack 47, the cassette and the wafer rack are used in the first transfer unit while the wafer is transferred between the wafer rack and the stage apparatus in the second transfer unit. The wafer can be transferred between the two and the inspection process can be performed efficiently.

具体的には、第2の搬送ユニットのウエハラック47に、既に処理済のウエハAと未処理のウエハBがある場合、
(1)まず、ステージ装置50に未処理のウエハBを移動し、処理を開始する。(2)この処理中に、処理済ウエハAを、アームによりステージ装置50からウエハラック47に移動し、未処理のウエハCを同じくアームによりウエハラックから抜き出し、プリアライナで位置決めした後、ローディングチャンバ41のウエハラック47に移動する。
このようにすることで、ウエハラック47の中は、ウエハBを処理中に、処理済のウエハAが未処理のウエハCに置き換えることができる。
Specifically, when there are already processed wafers A and unprocessed wafers B in the wafer rack 47 of the second transfer unit,
(1) First, an unprocessed wafer B is moved to the stage apparatus 50, and processing is started. (2) During this process, the processed wafer A is moved from the stage device 50 to the wafer rack 47 by the arm, and the unprocessed wafer C is extracted from the wafer rack by the arm and positioned by the pre-aligner. The wafer rack 47 is moved.
In this way, in the wafer rack 47, the processed wafer A can be replaced with the unprocessed wafer C while the wafer B is being processed.

また、検査や評価を行うこのような装置の利用の仕方によっては、ステージ装置50を複数台並列に置き、それぞれの装置に一つのウエハラック47からウエハを移動することで、複数枚のウエハを同じ処理することもできる。   Further, depending on how to use such an apparatus for performing inspection and evaluation, a plurality of stage apparatuses 50 are placed in parallel, and a plurality of wafers are transferred by moving wafers from one wafer rack 47 to each apparatus. The same processing can be performed.

図6において、主ハウジングの支持方法の変形例が示されている。図6に示された変形例では、ハウジング支持装置33aを厚肉で矩形の鋼板331aで構成し、その鋼板の上にハウジング本体32aが載せられている。したがって、ハウジング本体32aの底壁321aは、前記実施形態の底壁に比較して薄い構造になっている。図7に示された変形例では、ハウジング支持装置33bのフレーム構造体336bによりハウジング本体32b及びローダハウジング40bを吊り下げて状態で支持するようになっている。フレーム構造体336bに固定された複数の縦フレーム337bの下端は、ハウジング本体32bの底壁321bの四隅に固定され、その底壁により周壁及び頂壁を支持するようになっている。そして防振装置37bは、フレーム構造体336bと台フレーム36bとの間に配置されている。また、ローダハウジング40もフレーム構造体336に固定された吊り下げ部材49bによって吊り下げられている。ハウジング本体32bのこの図7に示された変形例では、吊り下げ式に支えるので主ハウジング及びその中に設けられた各種機器全体の低重心化が可能である。上記変形例を含めた主ハウジング及びローダハウジングの支持方法では主ハウジング及びローダハウジングに床からの振動が伝わらないようになっている。   FIG. 6 shows a modification of the main housing support method. In the modification shown in FIG. 6, the housing support device 33a is formed of a thick and rectangular steel plate 331a, and the housing body 32a is placed on the steel plate. Therefore, the bottom wall 321a of the housing body 32a has a thin structure as compared with the bottom wall of the above embodiment. In the modification shown in FIG. 7, the housing body 32b and the loader housing 40b are suspended and supported by the frame structure 336b of the housing support device 33b. Lower ends of the plurality of vertical frames 337b fixed to the frame structure 336b are fixed to four corners of the bottom wall 321b of the housing main body 32b, and the peripheral wall and the top wall are supported by the bottom wall. The vibration isolator 37b is disposed between the frame structure 336b and the base frame 36b. The loader housing 40 is also suspended by a suspension member 49b fixed to the frame structure 336. In the modification shown in FIG. 7 of the housing main body 32b, since it is supported in a suspended manner, the center of gravity of the main housing and the various devices provided therein can be lowered. In the main housing and loader housing support methods including the above-described modifications, vibrations from the floor are not transmitted to the main housing and the loader housing.

図示しない別の変形例では、主ハウジングのハウジング本外のみがハウジング支持装置によって下から支えられ、ローダハウジングは隣接するミニエンバイロメント装置と同じ方法で床上に配置され得る。また、図示しない更に別の変形例では、主ハウジングのハウジング本体のみがフレーム構造体に吊り下げ式で支持され、ローダハウジングは隣接するミニエンバイロメント装置と同じ方法で床上に配置され得る。   In another variant not shown, only the main housing exterior of the main housing is supported from below by the housing support device, and the loader housing can be placed on the floor in the same way as the adjacent mini-environment device. In yet another variant, not shown, only the housing body of the main housing is supported in a suspended manner on the frame structure, and the loader housing can be placed on the floor in the same manner as the adjacent mini-environment device.

上記の実施形態によれば、次のような効果を奏することが可能である。
(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への検査対象の供給及び検査を行うことができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(A) An overall configuration of a mapping projection type inspection apparatus using an electron beam is obtained, and an inspection object can be processed with high throughput.
(B) Inspecting the inspection object while monitoring the dust in the space by providing a sensor for observing the cleanliness by supplying a clean gas to the inspection object in the mini-environment space to prevent the adhesion of dust. Can do.
(C) Since the loading chamber and the working chamber are integrally supported via the vibration preventing device, it is possible to supply and inspect the inspection target to the stage device without being affected by the external environment.

<電子光学装置>
電子光学装置70は、ハウジング本体32に固定された鏡筒71を備え、その中には、一次光源光学系(以下単に「1次光学系」という。)72と、二次電子光学系(以下単に「2次光学系」という。)74とを備える光学系と、検出系76とが設けられている。図8は、「光照射型」の電子光学装置の概略構成を示す模式図である。図8の電子光学装置(光照射型の電子光学装置)では、1次光学系72は、光線を検査対象であるウエハWの表面に照射する光学系で、光線を放出する光源10000と、光線の角度を変更するミラー10001とを備えている。この光照射型の電子光学装置では、光源から出射される光線10000Aの光軸は、検査対象のウエハWから放出される光電子の光軸(ウエハWの表面に垂直)に対して斜めになっている。
<Electronic optical device>
The electron optical device 70 includes a lens barrel 71 fixed to the housing main body 32, and includes a primary light source optical system (hereinafter simply referred to as “primary optical system”) 72 and a secondary electron optical system (hereinafter referred to as “first optical system”). An optical system provided with a "secondary optical system" 74) and a detection system 76 are provided. FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a “light irradiation type” electron optical device. In the electron optical device of FIG. 8 (light irradiation type electron optical device), the primary optical system 72 is an optical system that irradiates the surface of the wafer W to be inspected, a light source 10000 that emits light, and a light beam. And a mirror 10001 for changing the angle of. In this light irradiation type electro-optical device, the optical axis of the light beam 10000A emitted from the light source is inclined with respect to the optical axis of the photoelectrons emitted from the wafer W to be inspected (perpendicular to the surface of the wafer W). Yes.

検出系76は、レンズ系741の結像面に配置された検出器761及び画像処理部763を備えている。   The detection system 76 includes a detector 761 and an image processing unit 763 arranged on the image plane of the lens system 741.

<光源(光線光源)>
図8の電子光学装置においては、光源10000には、DUVレーザ光源を用いている。DUVレーザ光源10000からは、DUVレーザ光が出射される。なお、UV、DUV、EUVの光及びレーザ、そしてX線及びX線レーザ等、光源10000からの光が照射された基板から光電子が放出される光源であれば他の光源を用いても良い。
<Light source (light source)>
In the electro-optical device of FIG. 8, a DUV laser light source is used as the light source 10000. A DUV laser beam is emitted from the DUV laser light source 10000. Other light sources may be used as long as they emit light electrons from a substrate irradiated with light from the light source 10000, such as UV, DUV, EUV light and laser, and X-ray and X-ray laser.

<1次光学系>
光源10000より出射される光線によって一次光線を形成し、ウエハW面上に矩形、又は円形(楕円であってもよい)ビームを照射する部分で1次光学系と呼ぶ。光源10000より出射される光線は、対物レンズ光学系724を通ってステージ装置50上のウエハWFに一次光線として照射される。
<Primary optical system>
A portion where a primary light beam is formed by a light beam emitted from the light source 10000 and is irradiated with a rectangular or circular (may be elliptical) beam on the wafer W surface is referred to as a primary optical system. The light beam emitted from the light source 10000 passes through the objective lens optical system 724 and is irradiated on the wafer WF on the stage apparatus 50 as a primary light beam.

<2次光学系>
ウエハW上に照射された光線により発生する光電子による二次元の画像を、ミラー10001に形成された穴を通り抜け、静電レンズ(トランスファーレンズ)10006及び10009によりニューメリカルアパーチャ10008を通して視野絞り位置で結像させ、後段のレンズ741で拡大投影し、検出系76で検知する。この結像投影光学系を2次光学系74と呼ぶ。
<Secondary optical system>
A two-dimensional image by photoelectrons generated by light rays irradiated on the wafer W passes through a hole formed in the mirror 10001, and is connected at a field stop position through a numerical aperture 10008 by electrostatic lenses (transfer lenses) 10006 and 10009. The image is magnified and projected by the lens 741 at the subsequent stage, and detected by the detection system 76. This imaging projection optical system is called a secondary optical system 74.

このとき、ウエハにはマイナスのバイアス電圧が印加されている。静電レンズ724(レンズ724−1及び724−2)とウエハ間の電位差で試料面上から発生した光電子を加速させ、色収差を低減させる効果を持つ。この対物レンズ光学系724における引き出し電界は、3kV/mm〜10kV/mmであり、高い電界になっている。引き出し電界を増加させると、収差の低減効果があり、分解能が向上するという関係にある。一方で、引き出し電界を増加させると、電圧勾配が大きくなり放電が発生しやすくなる。したがって、引き出し電界は、適切な値を選んで用いることが重要である。レンズ724(CL)によって規定倍率に拡大された電子はレンズ(TL1)10006により収束され、ニューメリカルアパーチャ10008(NA)上にクロスオーバ(CO)を形成する。また、レンズ(TL1)10006とレンズ(TL2)10009の組み合わせにより、倍率のズームを行うことが可能である。その後レンズ(PL)741で拡大投影し、検出器761におけるMCP(Micro Channel Plate)上に結像させる。本光学系ではTL1−TL
2間にNAを配置し、これを最適化することで軸外収差低減が可能な光学系を構成している。
At this time, a negative bias voltage is applied to the wafer. Photoelectrons generated from the sample surface are accelerated by the potential difference between the electrostatic lens 724 (lenses 724-1 and 724-2) and the wafer, and the effect of reducing chromatic aberration is obtained. The extraction electric field in the objective lens optical system 724 is 3 kV / mm to 10 kV / mm, which is a high electric field. Increasing the extraction electric field has the effect of reducing aberrations and improving the resolution. On the other hand, when the extraction electric field is increased, the voltage gradient becomes large and discharge is likely to occur. Therefore, it is important to select an appropriate value for the extraction electric field. The electrons expanded to the specified magnification by the lens 724 (CL) are converged by the lens (TL1) 10006 to form a crossover (CO) on the numerical aperture 10008 (NA). Further, zooming at a magnification can be performed by combining the lens (TL1) 10006 and the lens (TL2) 10009. Thereafter, the image is magnified and projected by a lens (PL) 741 and formed on an MCP (Micro Channel Plate) in the detector 761. In this optical system, TL1-TL
An optical system capable of reducing off-axis aberrations is configured by arranging an NA between the two and optimizing the NA.

<検出器>
2次光学系で結像されるウエハからの光電子画像は、まずマイクロチャンネルプレート(MCP)で増幅されたのち、蛍光スクリーンにあたり光の像に変換される。MCPの原理としては直径6〜25μm、長さ0.24〜1.0mmという非常に細い導電性のガラスキャピラリを数百万本束ね、薄い板状に整形したもので、所定の電圧印加を行うことで、一本一本のキャピラリが、独立した電子増幅器として働き、全体として電子増幅器を形成する。
<Detector>
A photoelectron image from a wafer imaged by the secondary optical system is first amplified by a microchannel plate (MCP) and then converted to a light image by hitting a fluorescent screen. The principle of MCP is a bundle of millions of very thin conductive glass capillaries having a diameter of 6 to 25 μm and a length of 0.24 to 1.0 mm, which are shaped into a thin plate and applied with a predetermined voltage. Thus, each capillary functions as an independent electronic amplifier and forms an electronic amplifier as a whole.

この検出器により光に変換された画像は、真空透過窓を介して大気中に置かれたFOP(Fiber Optical Plate)系でTDI(Time Delay integration)−CCD(Charge Coupled Device)上に1対1で投影される。また、他の方法としては蛍光材のコートされたFOPがTDIセンサ面に接続されて真空中にて電子/光変換された信号がTDIセンサに
導入される場合がある。このほうが、大気中に置かれた場合よりも、透過率やMTF(Modulation Transfer Function)の効率がよい。例えば透過率およびMTFにおいて×5〜×10の高い値が得られる。このとき、検出器としては、上述したように、MCP+TDIを用いることがあるが、その代わりに、EB(Electron Bombardment)−TDIまたは、EB−CCDを用いてもよい。EB−TDIを用いると、試料表面から発生し、2次元像を形成している光電子が、直接EB−TDIセンサ面に入射するので、分解能の劣化がなく像信号の形成ができる。例えば、MCP+TDIであると、MCPで電子増幅した後、蛍光材やシンチレータ等により電子/光変換が行われ、その光像の情報がTDIセンサに届けられることになる。それに対して、EB−TDI、EB−CCDでは、電子/光変換、光増情報の伝達部品/損失がないので、像の劣化がなく、センサに信号が届くのである。例えば、MCP+TDIを用いたときは、EB−TDIやEB−CCDを用いたときと比べて、MTFやコントラストが1/2〜1/3になる。
The image converted into light by this detector is one-to-one on a TDI (Time Delay integration) -CCD (Charge Coupled Device) in a FOP (Fiber Optical Plate) system placed in the atmosphere through a vacuum transmission window. Is projected. As another method, a fluorescent material-coated FOP is connected to the TDI sensor surface, and a signal that has been subjected to electronic / optical conversion in a vacuum is introduced into the TDI sensor. This is more efficient for transmittance and MTF (Modulation Transfer Function) than when placed in the atmosphere. For example, high values of x5 to x10 can be obtained in transmittance and MTF. At this time, as described above, MCP + TDI may be used as the detector, but EB (Electron Bombardment) -TDI or EB-CCD may be used instead. When EB-TDI is used, photoelectrons generated from the sample surface and forming a two-dimensional image are directly incident on the EB-TDI sensor surface, so that an image signal can be formed without degradation in resolution. For example, in the case of MCP + TDI, after electronic amplification by MCP, electron / light conversion is performed by a fluorescent material, a scintillator or the like, and information on the optical image is delivered to the TDI sensor. On the other hand, in EB-TDI and EB-CCD, there are no electronic / optical conversion and light-enhanced information transmission parts / losses, so there is no image degradation and the signal reaches the sensor. For example, when MCP + TDI is used, the MTF and contrast are ½ to 1 / compared to when EB-TDI or EB-CCD is used.

なお、この実施形態において、対物レンズ系724は、10ないし50kVの高電圧が印加され、ウエハWは設置されているものとする。   In this embodiment, it is assumed that a high voltage of 10 to 50 kV is applied to the objective lens system 724 and the wafer W is installed.

<写像投影方式の主な機能の関係とその全体像の説明>
図9に本実施の形態の全体構成図を示す。但し、一部構成を省略図示している。
<Relationship between main functions of map projection method and explanation of its overall image>
FIG. 9 shows an overall configuration diagram of the present embodiment. However, a part of the configuration is omitted.

図9において、検査装置は鏡筒71、光源筒7000およびチャンバ32を有している。光源筒7000内部には、光源10000が設けられており、光源10000から照射される光線(一次光線)の光軸上に1次光学系72が配置される。また、チャンバ32の内部には、ステージ装置50が設置され、ステージ装置50上にはウエハWが載置される。   In FIG. 9, the inspection apparatus has a lens barrel 71, a light source cylinder 7000, and a chamber 32. A light source 10000 is provided inside the light source tube 7000, and the primary optical system 72 is disposed on the optical axis of the light beam (primary light beam) emitted from the light source 10000. A stage device 50 is installed inside the chamber 32, and a wafer W is placed on the stage device 50.

一方、鏡筒71の内部には、ウエハWから放出される二次ビームの光軸上に、カソードレンズ724(724−1及び724−2)、トランスファーレンズ10006及び10009、ニューメリカルアパーチャ(NA)10008、レンズ741および検出器761が配置される。なお、ニューメリカルアパーチャ(NA)10008は、開口絞りに相当するもので、円形の穴が開いた金属製(Mo等)の薄板である。   On the other hand, inside the lens barrel 71, on the optical axis of the secondary beam emitted from the wafer W, a cathode lens 724 (724-1 and 724-2), transfer lenses 10006 and 10009, and a numerical aperture (NA). 10008, a lens 741 and a detector 761 are arranged. The numerical aperture (NA) 10008 corresponds to an aperture stop, and is a thin plate made of metal (such as Mo) having a circular hole.

一方、検出器761の出力は、コントロールユニット780に入力され、コントロールユニット780の出力は、CPU781に入力される。CPU781の制御信号は、光源制御ユニット71a、鏡筒制御ユニット71bおよびステージ駆動機構56に入力される。光源制御ユニット71aは、光源10000の電源制御を行い、鏡筒制御ユニット71bは、カソードレンズ724、レンズ10006及び10009、レンズ741のレンズ電圧制御と、アライナ(図示せず)の電圧制御(偏向量制御)を行う。   On the other hand, the output of the detector 761 is input to the control unit 780, and the output of the control unit 780 is input to the CPU 781. The control signal of the CPU 781 is input to the light source control unit 71a, the lens barrel control unit 71b, and the stage drive mechanism 56. The light source control unit 71a controls the power source of the light source 10000, and the lens barrel control unit 71b controls the lens voltage of the cathode lens 724, the lenses 10006 and 10009 and the lens 741, and the voltage control (deflection amount) of the aligner (not shown). Control).

また、ステージ駆動機構56は、ステージの位置情報をCPU781に伝達する。さらに、光源筒7000、鏡筒71、チャンバ32は、真空排系(図示せず)と繋がっており、真空排気系のターボポンプにより排気されて、内部は真空状態を維持している。また、ターボポンプの下流側には、通常ドライポンプまたはロータリーポンプによる粗引き真空排気装置系が設置されている。   The stage driving mechanism 56 transmits stage position information to the CPU 781. Further, the light source cylinder 7000, the lens barrel 71, and the chamber 32 are connected to a vacuum exhaust system (not shown), and are exhausted by a vacuum pump of a vacuum exhaust system to maintain a vacuum state inside. In addition, a roughing vacuum exhaust system using a dry pump or a rotary pump is installed downstream of the turbo pump.

一次光線が試料に照射されると、ウエハWの光線照射面からは、二次ビームとして光電子が発生する。   When the sample is irradiated with the primary light, photoelectrons are generated as a secondary beam from the light irradiation surface of the wafer W.

二次ビームは、カソードレンズ724、TLレンズ群10006と10009、レンズ(PL)741を通って検出器に導かれ結像する。   The secondary beam passes through the cathode lens 724, the TL lens groups 10006 and 10009, and the lens (PL) 741 and is guided to the detector to form an image.

ところで、カソードレンズ724は、3枚の電極で構成されている。一番下の電極は、試料W側の電位との間で、正の電界を形成し、電子(特に、指向性が小さい二次電子)を引き込み、効率よくレンズ内に導くように設計されている。そのため、カソードレンズは両テレセントリックとなっていると効果的である。カソードレンズによって結像した二次ビームは、ミラー10001の穴を通過する。   Incidentally, the cathode lens 724 is composed of three electrodes. The bottom electrode is designed to form a positive electric field with the potential on the sample W side, draw electrons (especially secondary electrons with small directivity), and efficiently guide them into the lens. Yes. Therefore, it is effective that the cathode lens is both telecentric. The secondary beam imaged by the cathode lens passes through the hole of the mirror 10001.

二次ビームを、カソードレンズ724が1段のみで結像させると、レンズ作用が強くなり収差が発生しやすい。そこで、2段のダブレッドレンズ系にして、1回の結像をおこなわせる。この場合、その中間結像位置は、レンズ(TL1)10006とカソードレンズ724の間である。また、このとき上述したように、両テレセントリックにすると収差低減に大変効果的である。二次ビームは、カソードレンズ724およびレンズ(TL1)レンズ10006により、ニューメリカルアパーチャ(NA)10008上に収束されクロスオーバを形成する。レンズ724とレンズ(TL1)10006との間で一回結像し、その後、レンズ(TL1)10006とレンズ(TL2)10009によって中間倍率が決まり、レンズ(PL)741で拡大されて検出器761に結像される。つまり、この例では合計3回結像する。   If the secondary beam is imaged with only one stage of the cathode lens 724, the lens action becomes strong and aberrations are likely to occur. Therefore, a two-stage doubled lens system is used to form an image once. In this case, the intermediate image formation position is between the lens (TL 1) 10006 and the cathode lens 724. At this time, as described above, using both telecentrics is very effective in reducing aberrations. The secondary beam is converged on the numerical aperture (NA) 10008 by the cathode lens 724 and the lens (TL1) lens 10006 to form a crossover. An image is formed once between the lens 724 and the lens (TL1) 10006, and then the intermediate magnification is determined by the lens (TL1) 10006 and the lens (TL2) 10009, and is magnified by the lens (PL) 741 and is enlarged to the detector 761. Imaged. That is, in this example, the image is formed three times in total.

また、レンズ10006、10009、レンズ741はすべて、ユニポテンシャルレンズまたはアインツェルレンズとよばれる回転軸対称型のレンズである。各レンズは、3枚電極の構成で、通常は外側の2電極をゼロ電位とし、中央の電極に印加する電圧で、レンズ作用を行わせて制御する。また、このレンズ構造に限らず、レンズ724の1段目または2段目、または両方にフォーカス調整用電極を所持する構造、またはダイナミックにおこなうフォーカス調整用電極を備え、4極である場合や5極である場合がある。また、PLレンズ741についても、フィールドレンズ機能を付加して、軸外収差低減を行い、かつ、倍率拡大を行うために、4極または5極とすることも有効である。   The lenses 10006, 10009 and the lens 741 are all rotationally symmetric lenses called unipotential lenses or einzel lenses. Each lens has a configuration of three electrodes. Usually, the outer two electrodes are set to zero potential, and the lens action is performed with a voltage applied to the center electrode. In addition to this lens structure, the lens 724 has a focus adjustment electrode on the first stage, the second stage, or both, or a focus adjustment electrode that performs dynamically, and has four poles or 5 May be poles. It is also effective to use a 4-pole or 5-pole for the PL lens 741 in order to add a field lens function to reduce off-axis aberrations and enlarge magnification.

二次ビームは、2次光学系により拡大投影され、検出器761の検出面に結像する。検出器761は、電子を増幅するMCPと、電子を光に変換する蛍光板と、真空系と外部との中継および光学像を伝達させるためのレンズやその他の光学素子と、撮像素子(CCD等)とから構成される。二次ビームは、MCP検出面で結像し、増幅され、蛍光板によって電子は光信号に変換され、撮像素子によって光電信号に変換される。   The secondary beam is enlarged and projected by the secondary optical system, and forms an image on the detection surface of the detector 761. The detector 761 includes an MCP that amplifies electrons, a fluorescent plate that converts electrons into light, a relay between the vacuum system and the outside, and a lens and other optical elements for transmitting an optical image, and an image sensor (CCD or the like). It consists of. The secondary beam forms an image on the MCP detection surface and is amplified, and the electrons are converted into an optical signal by the fluorescent plate and converted into a photoelectric signal by the imaging device.

コントロールユニット780は、検出器761からウエハWの画像信号を読み出し、CPU781に伝達する。CPU781は、画像信号からテンプレートマッチング等によってパターンの欠陥検査を実施する。また、ステージ装置50は、ステージ駆動機構56により、XY方向に移動可能となっている。CPU781は、ステージ装置50の位置を読み取り、ステージ駆動機構56に駆動制御信号を出力し、ステージ装置50を駆動させ、順次画像の検出、検査を行う。   The control unit 780 reads the image signal of the wafer W from the detector 761 and transmits it to the CPU 781. The CPU 781 performs a pattern defect inspection from the image signal by template matching or the like. The stage device 50 can be moved in the XY directions by a stage drive mechanism 56. The CPU 781 reads the position of the stage device 50, outputs a drive control signal to the stage drive mechanism 56, drives the stage device 50, and sequentially detects and inspects images.

また、拡大倍率の変更は、レンズ10006及び10009のレンズ条件の設定倍率を変えても、検出側での視野全面に均一な像が得られる。なお、本実施形態では、むらのない均一な像を取得することができるが、通常、拡大倍率を高倍にすると、像の明るさが低下するという問題点が生じた。そこで、これを改善するために、2次光学系のレンズ条件を変えて拡大倍率を変更する際、単位ピクセルあたり放出される電子量を一定になるように1次光学系のレンズ条件を設定する。   Further, when the magnification is changed, a uniform image can be obtained on the entire field of view on the detection side even if the set magnification of the lens conditions of the lenses 10006 and 10009 is changed. In the present embodiment, a uniform image without unevenness can be acquired. However, usually, when the enlargement magnification is increased, the brightness of the image is lowered. Therefore, in order to improve this, when changing the magnification ratio by changing the lens condition of the secondary optical system, the lens condition of the primary optical system is set so that the amount of electrons emitted per unit pixel becomes constant. .

<プレチャージユニット>
プレチャージユニット81は、図1に示されるように、ワーキングチャンバ31内で電子光学装置70の鏡筒71に隣接して配設されている。本検査装置では検査対象である基板すなわちウエハに電子線を照射することによりウエハ表面に形成されたデバイスパターン等を検査する形式の装置であるから、光線の照射により生じる光電子の情報をウエハ表面の情報とするが、ウエハ材料、照射する光やレーザの波長やエネルギ等の条件によってウエハ表面が帯電(チャージアップ)することがある。更に、ウエハ表面でも強く帯電する箇所、弱い帯電箇所が生じる可能性がある。ウエハ表面の帯電量にむらがあると光電子情報もむらを生じ、正確な情報を得ることができない。そこで、本実施形態では、このむらを防止するために、荷電粒子照射部811を有するプレチャージユニット81が設けられている。検査するウエハの所定の箇所に光やレーザを照射する前に、帯電むらをなくすためにこのプレチャージユニットの荷電粒子照射部811から荷電粒子を照射して帯電のむらを無くす。このウエハ表面のチャージアップは予め検出対象であるウエハ面の画像を形成し、その画像を評価することで検出し、その検出に基づいてプレチャージユニット81を動作させる。
<Precharge unit>
As shown in FIG. 1, the precharge unit 81 is disposed adjacent to the lens barrel 71 of the electron optical device 70 in the working chamber 31. Since this inspection apparatus is a type of apparatus that inspects the device pattern formed on the wafer surface by irradiating the substrate to be inspected, that is, the wafer, with the electron beam, the photoelectron information generated by the irradiation of the light beam As information, the wafer surface may be charged (charged up) depending on conditions such as the wafer material, the light to be irradiated, the wavelength and energy of the laser, and the like. In addition, there may be places where the wafer surface is strongly charged and weakly charged. If the charge amount on the wafer surface is uneven, the photoelectron information is also uneven, and accurate information cannot be obtained. Therefore, in this embodiment, in order to prevent this unevenness, a precharge unit 81 having a charged particle irradiation unit 811 is provided. Before irradiating light or a laser to a predetermined portion of a wafer to be inspected, charged particles are irradiated from the charged particle irradiation unit 811 of the precharge unit to eliminate uneven charging, thereby eliminating uneven charging. This charge-up of the wafer surface is detected by forming an image of the wafer surface to be detected in advance, evaluating the image, and operating the precharge unit 81 based on the detection.

(実施形態1)
<二重管構造鏡筒を有する半導体検査装置>
上述したように、本願発明に係る1次光学系の第2の実施形態に示した1次光学系2100を備える電子光学装置70は、各構成要素に印加する電圧の設定が、一般的な電子銃とは異なる。すなわち、基準電位V2を高電圧(一例として、+40000V。)としている。そこで、本願発明に係る電子光学装置70を備える半導体検査装置1は、第1に二重管構造としている。
(Embodiment 1)
<Semiconductor inspection device with double tube structure>
As described above, in the electro-optical device 70 including the primary optical system 2100 shown in the second embodiment of the primary optical system according to the present invention, the voltage applied to each component is set as a general electron. Different from a gun. That is, the reference potential V2 is set to a high voltage (for example, +40000 V). Therefore, the semiconductor inspection apparatus 1 including the electron optical device 70 according to the present invention has a double tube structure first.

図10を用いて説明する。図10は、本発明の一実施形態に係る半導体検査装置の二重管構造を模式的に示す図である。図10においては、第1の管及び第2の管を強調して示しているが、実際の第1の管及び第2の管の断面はこれと異なる。図10に示すように、本願発明に係る1次光学系2000を備える電子光学装置70は、第1の管10071と第1の管10071の外部に設けられた第2の管10072の2つの管から構成される。言い換えれば、2重管構造としている。そして二重管構造の内部に、光源、1次光学系、2次光学系及び検出器が収容される。そして、第1の管10071に高電圧(一例として、+40000V。)を印加して、第2の管10072はGNDとする。第1の管10071にて高電圧の空間基準電位V0を確保し、第2管でGNDにして囲う。それにより、装置設置のGND接続の実現及び感電を防ぐ。管10071は絶縁部品により管10072に固定されている。この管10072はGNDであり、主ハウジング30に取り付けられる。第1の管10071の内部に1次光学系2000又、2次光学系及び検出系76等が配設される。   This will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram schematically showing a double tube structure of a semiconductor inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 10, the first tube and the second tube are shown in an emphasized manner, but the actual cross sections of the first tube and the second tube are different. As shown in FIG. 10, the electro-optical device 70 including the primary optical system 2000 according to the present invention includes two tubes, a first tube 10071 and a second tube 10072 provided outside the first tube 10071. Consists of In other words, a double pipe structure is used. A light source, a primary optical system, a secondary optical system, and a detector are accommodated in the double tube structure. Then, a high voltage (for example, +40000 V.) is applied to the first tube 10071, and the second tube 10072 is set to GND. A high-voltage space reference potential V0 is secured by the first tube 10071, and GND is enclosed by the second tube. Thereby, the implementation of the GND connection of the apparatus and the electric shock are prevented. The tube 10071 is fixed to the tube 10072 with insulating parts. This tube 10072 is GND and is attached to the main housing 30. A primary optical system 2000, a secondary optical system, a detection system 76, and the like are disposed inside the first tube 10071.

第1の管10071及び第2の管10072との、内部の隔壁は、ねじ等の部材に至るまで、磁場に影響を与えないように、非磁性材料で構成され、電子線に磁場が作用しないようにしている。なお図10において図示はしていないが、第2の管10072の側面には空間が設けられ、内部に、光源及び光電子発生部等1次光学系2000の一部が配設された突出部が接続される。同様に第1の管10071にも第2の管10072に設けられた空間と同様の空間が設けられ、光電子発生部で発生した光電子がこれらの空間を通して試料に照射される。なお、光源は、必ずしも第2の管10072の内部に設ける必要はなく、大気側に配置して、真空側の第2の管10072内に収容された光電子発生部に導入してもよい。しかし、1次光学系、2次光学系は、二重管構造の内部に必ず収容される。検出器は、第1の管10071内に設置される場合と第1と第2の管とは関係ない独立した電位にて設置される場合がある。これは、検出器の検出面の電位を任意に設定して、検出器に入射する電子のエネルギを適切な値に制御することを特徴としている。管1と管2に対して絶縁部品により電位分離された状態において、検出器の検出センサ表面電位を任意の電圧を印加して動作可能とする。このとき、センサ表面電位VDとすると、センサ表面に入射するエネルギはVD−RTDで決まる。検出器にEB−CCDまたはEB−TDIを用いた場合、センサのダメージを低減して長期間使用するために、入射エネルギを1〜7keVで用いると有効である。   The internal partition walls of the first tube 10071 and the second tube 10072 are made of a non-magnetic material so as not to affect the magnetic field until reaching a member such as a screw, and the magnetic field does not act on the electron beam. I am doing so. Although not shown in FIG. 10, a space is provided on the side surface of the second tube 10072, and a protruding portion in which a part of the primary optical system 2000 such as a light source and a photoelectron generator is disposed is provided. Connected. Similarly, the first tube 10071 is provided with a space similar to the space provided in the second tube 10072, and the sample is irradiated with the photoelectrons generated in the photoelectron generator through these spaces. Note that the light source is not necessarily provided inside the second tube 10072, and may be disposed on the atmosphere side and introduced into a photoelectron generator housed in the second tube 10072 on the vacuum side. However, the primary optical system and the secondary optical system are necessarily accommodated in the double tube structure. The detector may be installed in the first tube 10071 or may be installed at an independent potential independent of the first and second tubes. This is characterized in that the potential of the detection surface of the detector is arbitrarily set and the energy of electrons incident on the detector is controlled to an appropriate value. In a state where the potential is separated from the tube 1 and the tube 2 by an insulating component, the detection sensor surface potential of the detector can be operated by applying an arbitrary voltage. At this time, assuming that the sensor surface potential is VD, the energy incident on the sensor surface is determined by VD-RTD. When EB-CCD or EB-TDI is used for the detector, it is effective to use incident energy at 1 to 7 keV in order to reduce damage to the sensor and use it for a long time.

「電子検査装置」
図11は、本発明を適用した電子線検査装置の構成を示した図である。上述においては、異物検査方法の原理的な部分について主に説明した。ここでは、上述の異物検査方法を実行するのに適用される異物検査装置について説明する。従って、上述のすべての異物検査方法は、下記の異物検査装置に適用することができる。
"Electronic inspection equipment"
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an electron beam inspection apparatus to which the present invention is applied. In the above description, the principle part of the foreign matter inspection method has been mainly described. Here, a foreign substance inspection apparatus applied to execute the above-described foreign substance inspection method will be described. Therefore, all the foreign substance inspection methods described above can be applied to the following foreign substance inspection apparatus.

電子線検査装置の検査対象は試料20である。試料20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20の表面上の異物10の存在を検出する。異物10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10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。電子線検査装置は、SEM方式装置でもよく、写像投影式装置でもよい。この例では、写像投影式検査装置に本発明が適用される。   The inspection object of the electron beam inspection apparatus is the sample 20. The sample 20 is a silicon wafer, a glass mask, a semiconductor substrate, a semiconductor pattern substrate, a substrate having a metal film, or the like. The electron beam inspection apparatus according to the present embodiment detects the presence of the foreign matter 10 on the surface of the sample 20 made of these substrates. The foreign material 10 is an insulator, a conductive material, a semiconductor material, or a complex thereof. The types of the foreign matter 10 are particles, cleaning residues (organic matter), reaction products on the surface, and the like. The electron beam inspection apparatus may be an SEM system apparatus or a mapping projection apparatus. In this example, the present invention is applied to a mapping projection inspection apparatus.

写像投影方式の電子線検査装置は、電子ビームを生成する1次光学系40と、試料20と、試料を設置するステージ30と、試料からの2次放出電子又はミラー電子の拡大像を結像させる2次光学系60と、それらの電子を検出する検出器70と、検出器70からの信号を処理する画像処理装置90(画像処理系)と、位置合わせ用の光学顕微鏡110と、レビュー用のSEM120とを備える。検出器70は、本発明では2次光学系60に含まれてよい。また、画像処理装置90は本発明の画像処理部に含まれてよい。   The projection type electron beam inspection apparatus forms a primary optical system 40 that generates an electron beam, a sample 20, a stage 30 on which the sample is placed, and an enlarged image of secondary emission electrons or mirror electrons from the sample. Secondary optical system 60 to be detected, a detector 70 for detecting those electrons, an image processing device 90 (image processing system) for processing a signal from the detector 70, an optical microscope 110 for alignment, and a review SEM120. The detector 70 may be included in the secondary optical system 60 in the present invention. Further, the image processing apparatus 90 may be included in the image processing unit of the present invention.

1次光学系40は、電子ビームを生成し、試料20に向けて照射する構成である。1次光学系40は、電子銃41と、レンズ42、45と、アパーチャ43、44と、E×Bフィルタ46と、レンズ47、49、50と、アパーチャ48とを有する。電子銃41により電子ビームが生成される。レンズ42、45及びアパーチャ43、44は、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する。そして、E×Bフィルタ46にて、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る。電子ビームは、斜め方向からE×Bフィルタ46に入射して、鉛直下方向に偏向され、試料20の方に向かう。レンズ47、49、50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LEを調整する。   The primary optical system 40 is configured to generate an electron beam and irradiate the sample 20. The primary optical system 40 includes an electron gun 41, lenses 42 and 45, apertures 43 and 44, an E × B filter 46, lenses 47, 49 and 50, and an aperture 48. An electron beam is generated by the electron gun 41. The lenses 42 and 45 and the apertures 43 and 44 shape the electron beam and control the direction of the electron beam. In the E × B filter 46, the electron beam is affected by the Lorentz force due to the magnetic field and the electric field. The electron beam enters the E × B filter 46 from an oblique direction, is deflected vertically downward, and travels toward the sample 20. The lenses 47, 49, and 50 adjust the landing energy LE by controlling the direction of the electron beam and appropriately decelerating.

1次光学系40は、電子ビームを試料20へ照射する。前述したように、1次光学系40は、プレチャージの帯電用電子ビームと撮像電子ビームの双方の照射を行う。実験結果では、プレチャージのランディングエネルギーLE1と、撮像電子ビームのランディングエネルギーLE2との差異は、好適には5〜20〔eV〕である。   The primary optical system 40 irradiates the sample 20 with an electron beam. As described above, the primary optical system 40 irradiates both the precharge charging electron beam and the imaging electron beam. According to the experimental results, the difference between the precharge landing energy LE1 and the imaging electron beam landing energy LE2 is preferably 5 to 20 eV.

この点に関し、異物10と周囲との電位差があるときに、プレチャージのランディングエネルギーLE1を負帯電領域で照射したとする。LE1の値に応じて、チャージアップ電圧は異なる。LE1とLE2の相対比が変わるからである(LE2は上記のように撮像電子ビームのランディングエネルギーである)。LE1が大きいとチャージアップ電圧が高くなり、これにより、異物10の上方の位置(検出器70により近い位置)で反射ポイントが形成される。この反射ポイントの位置に応じて、ミラー電子の軌道と透過率が変化する。したがって、反射ポイントに応じて、最適なチャージアップ電圧条件が決まる。また、LE1が低すぎると、ミラー電子形成の効率が低下する。本発明は、このLE1とLE2との差異が望ましくは5〜20〔eV〕であることを見い出した。また、LE1の値は、好ましくは0〜40〔eV〕であり、更に好ましくは5〜20〔eV〕である。   In this regard, it is assumed that when there is a potential difference between the foreign material 10 and the surrounding area, the precharge landing energy LE1 is irradiated in the negatively charged region. The charge-up voltage varies depending on the value of LE1. This is because the relative ratio of LE1 and LE2 changes (LE2 is the landing energy of the imaging electron beam as described above). When LE1 is large, the charge-up voltage becomes high, whereby a reflection point is formed at a position above the foreign material 10 (position closer to the detector 70). Depending on the position of this reflection point, the trajectory and transmittance of the mirror electrons change. Therefore, an optimum charge-up voltage condition is determined according to the reflection point. On the other hand, if LE1 is too low, the efficiency of forming mirror electrons decreases. The present invention has found that the difference between LE1 and LE2 is preferably 5 to 20 [eV]. The value of LE1 is preferably 0 to 40 [eV], more preferably 5 to 20 [eV].

また、写像投影光学系の1次光学系40では、E×Bフィルタ46が特に重要である。E×Bフィルタ46の電界と磁界の条件を調整することにより、1次電子ビーム角度を定めることができる。例えば、1次系の照射電子ビームと、2次系の電子ビームとが、試料20に対して、ほぼ垂直に入射するように、E×Bフィルタ46の条件を設定可能である。更に感度を増大するためには、例えば、試料20に対する1次系の電子ビームの入射角度を傾けることが効果的である。適当な傾き角は、0.05〜10度であり、好ましくは0.1〜3度程度である。   In the primary optical system 40 of the mapping projection optical system, the E × B filter 46 is particularly important. The primary electron beam angle can be determined by adjusting the electric field and magnetic field conditions of the E × B filter 46. For example, the condition of the E × B filter 46 can be set so that the primary electron beam and the secondary electron beam are incident on the sample 20 substantially perpendicularly. In order to further increase the sensitivity, for example, it is effective to tilt the incident angle of the primary electron beam with respect to the sample 20. An appropriate inclination angle is 0.05 to 10 degrees, preferably about 0.1 to 3 degrees.

このように、異物10に対して所定の角度θの傾きを持って電子ビームを照射させることにより、異物10からの信号を強くすることができる。これにより、ミラー電子の軌道が2次系光軸中心から外れない条件を形成することができ、したがって、ミラー電子の透過率を高めることができる。したがって、異物10をチャージアップさせて、ミラー電子を導くときに、傾いた電子ビームが大変有利に用いられる。   As described above, by irradiating the foreign material 10 with the electron beam at a predetermined angle θ, the signal from the foreign material 10 can be strengthened. As a result, it is possible to form a condition in which the orbit of the mirror electrons does not deviate from the center of the secondary system optical axis, and therefore it is possible to increase the transmittance of the mirror electrons. Therefore, when the foreign material 10 is charged up and the mirror electrons are guided, the tilted electron beam is very advantageously used.

図25に戻る。ステージ30は、試料20を載置する手段であり、x−yの水平方向及びθ方向に移動可能である。また、ステージ30は、必要に応じてz方向に移動可能であってもよい。ステージ30の表面には、静電チャック等の試料固定機構が備えられていてもよい。   Returning to FIG. The stage 30 is a means for placing the sample 20 and is movable in the xy horizontal direction and the θ direction. Further, the stage 30 may be movable in the z direction as necessary. A sample fixing mechanism such as an electrostatic chuck may be provided on the surface of the stage 30.

ステージ30上には試料20があり、試料20の上に異物10がある。1次系光学系40は、ランディングエネルギーLE−5〜−10〔eV〕で試料表面21に電子ビームを照射する。異物10がチャージアップされ、1次光学系40の入射電子が異物10に接触せずに跳ね返される。これにより、ミラー電子が2次光学系60により検出器70に導かれる。このとき、二次放出電子は、試料表面21から広がった方向に放出される。そのため、2次放出電子の透過率は、低い値であり、例えば、0.5〜4.0%程度である。これに対し、ミラー電子の方向は散乱しないので、ミラー電子は、ほぼ100%の高い透過率を達成できる。ミラー電子は異物10で形成される。したがって、異物10の信号だけが、高い輝度(電子数が多い状態)を生じさせることができる。周囲の二次放出電子との輝度の差異・割合が大きくなり、高いコントラストを得ることが可能である。   The sample 20 is on the stage 30, and the foreign material 10 is on the sample 20. The primary optical system 40 irradiates the sample surface 21 with an electron beam with landing energy LE-5 to -10 [eV]. The foreign material 10 is charged up, and incident electrons of the primary optical system 40 are bounced back without contacting the foreign material 10. Thereby, the mirror electrons are guided to the detector 70 by the secondary optical system 60. At this time, secondary emission electrons are emitted in a direction extending from the sample surface 21. Therefore, the transmittance of secondary emission electrons is a low value, for example, about 0.5 to 4.0%. On the other hand, since the direction of the mirror electrons is not scattered, the mirror electrons can achieve a high transmittance of almost 100%. The mirror electrons are formed by the foreign material 10. Therefore, only the signal of the foreign material 10 can cause high luminance (a state in which the number of electrons is large). The brightness difference / ratio with the surrounding secondary emission electrons is increased, and high contrast can be obtained.

また、ミラー電子の像は、前述したように、光学倍率よりも大きい倍率で拡大される。拡大率は5〜50倍に及ぶ。典型的な条件では、拡大率が20〜30倍であることが多い。このとき、ピクセルサイズが異物サイズの3倍以上であっても、異物を検出可能である。したがって、高速・高スループットで実現できる。   Further, as described above, the mirror electron image is magnified at a magnification larger than the optical magnification. The enlargement ratio ranges from 5 to 50 times. Under typical conditions, the magnification is often 20 to 30 times. At this time, foreign matter can be detected even if the pixel size is three times or more the foreign matter size. Therefore, it can be realized at high speed and high throughput.

例えば、異物10のサイズが直径20〔nm〕である場合に、ピクセルサイズが60〔nm〕、100〔nm〕、500〔nm〕等でよい。この例ように、異物の3倍以上のピクセルサイズを用いて異物の撮像及び検査を行うことが可能となる。このことは、SEM方式等に比べて、高スループット化のために著しく優位な特徴である。   For example, when the size of the foreign material 10 is 20 [nm] in diameter, the pixel size may be 60 [nm], 100 [nm], 500 [nm], or the like. As in this example, it is possible to image and inspect a foreign object using a pixel size that is three times or more that of the foreign object. This is a feature that is remarkably superior for increasing the throughput as compared with the SEM method or the like.

2次光学系60は、試料20から反射した電子を、検出器70に導く手段である。2次光学系60は、レンズ61、63と、NAアパーチャ62と、アライナ64と、検出器70とを有する。電子は、試料20から反射して、対物レンズ50、レンズ49、アパーチャ48、レンズ47及びE×Bフィルタ46を再度通過する。そして、電子は2次光学系60に導かれる。2次光学系60においては、レンズ61、NAアパーチャ62、レンズ63を通過して電子が集められる。電子はアライナ64で整えられて、検出器70に検出される。   The secondary optical system 60 is a means for guiding the electrons reflected from the sample 20 to the detector 70. The secondary optical system 60 includes lenses 61 and 63, an NA aperture 62, an aligner 64, and a detector 70. The electrons are reflected from the sample 20 and pass through the objective lens 50, the lens 49, the aperture 48, the lens 47 and the E × B filter 46 again. Then, the electrons are guided to the secondary optical system 60. In the secondary optical system 60, electrons are collected through the lens 61, the NA aperture 62, and the lens 63. The electrons are arranged by the aligner 64 and detected by the detector 70.

NAアパーチャ62は、2次系の透過率・収差を規定する役目を持っている。異物10からの信号(ミラー電子等)と周囲(正常部)の信号の差異が大きくなるようにNAアパーチャ62のサイズ及び位置が選択される。あるいは、周囲の信号に対する異物10からの信号の割合が大きくなるように、NAアパーチャ62のサイズ及び位置が選択される。これにより、S/Nを高くすることができる。   The NA aperture 62 has a role of defining the transmittance and aberration of the secondary system. The size and position of the NA aperture 62 are selected so that the difference between the signal from the foreign object 10 (mirror electron etc.) and the signal at the surrounding (normal part) becomes large. Alternatively, the size and position of the NA aperture 62 are selected so that the ratio of the signal from the foreign object 10 to the surrounding signal is increased. Thereby, S / N can be made high.

例えば、φ50〜φ3000〔μm〕の範囲で、NAアパーチャ62が選択可能であるとする。検出される電子には、ミラー電子と二次放出電子が混在しているとする。このような状況でミラー電子像のS/Nを向上するために、アパーチャサイズの選択が有利である。この場合、二次放出電子の透過率を低下させて、ミラー電子の透過率を維持できるようにNAアパーチャ62のサイズを選択することが好適である。   For example, it is assumed that the NA aperture 62 can be selected in the range of φ50 to φ3000 [μm]. It is assumed that mirror electrons and secondary emission electrons are mixed in the detected electrons. In order to improve the S / N of the mirror electron image in such a situation, the selection of the aperture size is advantageous. In this case, it is preferable to select the size of the NA aperture 62 so as to reduce the transmittance of secondary emission electrons and maintain the transmittance of mirror electrons.

例えば、1次電子ビームの入射角度が3°であるとき、ミラー電子の反射角度がほぼ3°である。この場合、ミラー電子の軌道が通過できる程度のNAアパーチャ62のサイズを選択することが好適である。例えば、適当なサイズはφ250〔μm〕である。NAアパーチャ(径φ250〔μm〕)に制限されるために、2次放出電子の透過率は低下する。したがって、ミラー電子像のS/Nを向上することが可能となる。例えば、アパーチャ径をφ2000からφ250〔μm〕にすると、バックグランド階調(ノイズレベル)を1/2以下に低減できる。   For example, when the incident angle of the primary electron beam is 3 °, the reflection angle of the mirror electrons is approximately 3 °. In this case, it is preferable to select a size of the NA aperture 62 that allows the trajectory of mirror electrons to pass. For example, a suitable size is φ250 [μm]. Since it is limited to the NA aperture (diameter φ250 [μm]), the transmittance of secondary emission electrons is lowered. Therefore, the S / N of the mirror electron image can be improved. For example, when the aperture diameter is changed from φ2000 to φ250 [μm], the background gradation (noise level) can be reduced to ½ or less.

図25に戻る。検出器70は、2次光学系60により導かれた電子を検出する手段である。検出器70は、その表面に複数のピクセルを有する。検出器70には、種々の二次元型センサを適用することができる。例えば、検出器70には、CCD(Charge Coupled
Device)及びTDI(Time Delay Integration)−CCDが適用されてよい。これらは
、電子を光に変換してから信号検出を行うセンサである。そのため、光電変換等の手段が必要である。よって、光電変換やシンチレータを用いて、電子が光に変換される。光の像情報は、光を検知するTDIに伝達される。こうして電子が検出される。
Returning to FIG. The detector 70 is means for detecting electrons guided by the secondary optical system 60. The detector 70 has a plurality of pixels on its surface. Various two-dimensional sensors can be applied to the detector 70. For example, the detector 70 includes a CCD (Charge Coupled).
Device) and TDI (Time Delay Integration) -CCD may be applied. These are sensors that detect signals after converting electrons to light. Therefore, means such as photoelectric conversion are necessary. Therefore, electrons are converted into light by using photoelectric conversion or scintillator. The image information of light is transmitted to TDI that detects light. In this way, electrons are detected.

ここでは、検出器70にEB−TDIを適用した例について説明する。EB−TDIは、光電変換機構・光伝達機構を必要としない。電子がEB−TDIセンサ面に直接に入射する。したがって、分解能の劣化が無く、高いMTF(Modulation Transfer Function)及びコントラストを得ることが可能となる。従来は、小さい異物10の検出が不安定であった。これに対して、EB−TDIを用いると、小さい異物10の弱い信号のS/Nを上げることが可能である。したがって、より高い感度を得ることができる。S/Nの向上は1.2〜2倍に達する。   Here, an example in which EB-TDI is applied to the detector 70 will be described. EB-TDI does not require a photoelectric conversion mechanism / light transmission mechanism. Electrons enter the EB-TDI sensor surface directly. Therefore, there is no deterioration in resolution, and a high MTF (Modulation Transfer Function) and contrast can be obtained. Conventionally, detection of the small foreign material 10 has been unstable. On the other hand, when EB-TDI is used, it is possible to increase the S / N of the weak signal of the small foreign material 10. Therefore, higher sensitivity can be obtained. The improvement in S / N reaches 1.2 to 2 times.

図12は、本発明が適用された電子線検査装置を示す。ここでは、全体的なシステム構成の例について説明する。   FIG. 12 shows an electron beam inspection apparatus to which the present invention is applied. Here, an example of the overall system configuration will be described.

図12において、異物検査装置は、試料キャリア190と、ミニエンバイロメント180と、ロードロック162と、トランスファーチャンバ161と、メインチャンバ160と、電子線コラム系100と、画像処理装置90を有する。ミニエンバイロメント180には、大気中の搬送ロボット、試料アライメント装置、クリーンエアー供給機構等が設けられる。トランスファーチャンバ161には、真空中の搬送ロボットが設けられる。常に真空状態のトランスファーチャンバ161にロボットが配置されるので、圧力変動によるパーティクル等の発生を最小限に抑制することが可能である。   In FIG. 12, the foreign matter inspection apparatus includes a sample carrier 190, a mini-environment 180, a load lock 162, a transfer chamber 161, a main chamber 160, an electron beam column system 100, and an image processing apparatus 90. The mini-environment 180 is provided with a transfer robot in the atmosphere, a sample alignment device, a clean air supply mechanism, and the like. The transfer chamber 161 is provided with a transfer robot in vacuum. Since the robot is always placed in the transfer chamber 161 in a vacuum state, it is possible to minimize the generation of particles and the like due to pressure fluctuations.

メインチャンバ160には、x方向、y方向及びθ(回転)方向に移動するステージ30が設けられ、ステージ30の上に静電チャックが設置されている。静電チャックには試料20そのものが設置される。または、試料20は、パレットや冶具に設置された状態で静電チャックに保持される。   The main chamber 160 is provided with a stage 30 that moves in the x direction, the y direction, and the θ (rotation) direction, and an electrostatic chuck is installed on the stage 30. The sample 20 itself is installed on the electrostatic chuck. Or the sample 20 is hold | maintained at an electrostatic chuck in the state installed in the pallet or the jig.

メインチャンバ160は、真空制御系150により、チャンバ内を真空状態が保たれるように制御される。また、メインチャンバ160、トランスファーチャンバ161及びロードロック162は、除振台170上に載置され、床からの振動が伝達されないように構成されている。   The main chamber 160 is controlled by the vacuum control system 150 so that a vacuum state is maintained in the chamber. Further, the main chamber 160, the transfer chamber 161, and the load lock 162 are placed on the vibration isolation table 170 so that vibration from the floor is not transmitted.

また、メインチャンバ160には電子コラム100が設置されている。この電子コラム100は、1次光学系40及び2次光学系60のコラムと、試料20からの2次放出電子またはミラー電子等を検出する検出器70を備えている。検出器70からの信号は、画像処理装置90に送られて処理される。オンタイムの信号処理及びオフタイムの信号処理の両方が可能である。オンタイムの信号処理は、検査を行っている間に行われる。オフタイムの信号処理を行う場合、画像のみが取得され、後で信号処理が行われる。画像処理装置90で処理されたデータは、ハードディスクやメモリなどの記録媒体に保存される。また、必要に応じて、コンソールのモニタにデータを表示することが可能である。表示されるデータは、例えば、検査領域、異物数マップ、異物サイズ分布/マップ、異物分類、パッチ画像等である。このような信号処理を行うため、システムソフト140が備えられている。また、電子コラム系に電源を供給すべく、電子光学系制御電源130が備えられている。また、メインチャンバ160には、光学顕微鏡110や、SEM式検査装置120が備えられていてもよい。   In addition, an electronic column 100 is installed in the main chamber 160. The electron column 100 includes columns of the primary optical system 40 and the secondary optical system 60 and a detector 70 that detects secondary emission electrons or mirror electrons from the sample 20. The signal from the detector 70 is sent to the image processing device 90 for processing. Both on-time signal processing and off-time signal processing are possible. On-time signal processing is performed during the inspection. When performing off-time signal processing, only an image is acquired and signal processing is performed later. Data processed by the image processing apparatus 90 is stored in a recording medium such as a hard disk or memory. Moreover, it is possible to display data on the monitor of the console as necessary. The displayed data includes, for example, an inspection area, a foreign matter number map, a foreign matter size distribution / map, a foreign matter classification, a patch image, and the like. In order to perform such signal processing, system software 140 is provided. An electron optical system control power supply 130 is provided to supply power to the electron column system. Further, the main chamber 160 may be provided with the optical microscope 110 and the SEM type inspection device 120.

図13は、同一のメインチャンバ160に、写像光学式検査装置の電子コラム100と、SEM式検査装置120とを設置する場合の構成の一例を示している。図13に示すように、写像光学式検査装置と、SEM式検査装置120が同一のチャンバ160に設置されていると、大変有利である。同一のステージ30に試料20が搭載されており、試料20に対して、写像方式とSEM方式の両方での観察又は検査が可能となる。この構成の使用方法と利点は、以下の通りである。   FIG. 13 shows an example of the configuration when the electronic column 100 of the mapping optical inspection apparatus and the SEM inspection apparatus 120 are installed in the same main chamber 160. As shown in FIG. 13, it is very advantageous if the mapping optical inspection device and the SEM inspection device 120 are installed in the same chamber 160. The sample 20 is mounted on the same stage 30, and the sample 20 can be observed or inspected by both the mapping method and the SEM method. The usage and advantages of this configuration are as follows.

まず、試料20が同一のステージ30に搭載されているので、試料20が写像方式の電子コラム100とSEM式検査装置120との間を移動したときに、座標関係が一義的に求まる。したがって、異物の検出箇所等を特定するときに、2つの検査装置が同一部位の特定を高精度で容易に行うことができる。   First, since the sample 20 is mounted on the same stage 30, when the sample 20 moves between the mapping type electronic column 100 and the SEM type inspection apparatus 120, the coordinate relationship is uniquely obtained. Therefore, when specifying a foreign matter detection location or the like, the two inspection devices can easily specify the same location with high accuracy.

上記構成が適用されなかったとする。例えば、写像式光学検査装置とSEM式検査装置120が別々の装置として分離して構成される。そして、分離された別々の装置間で、試料20が移動される。この場合、別々のステージ30に試料20の設置を行う必要があるので、2つの装置が試料20のアライメントを別個に行う必要がある。また、試料20のアライメントが別々に行われる場合、同一位置の特定誤差は、5〜10〔μm〕となってしまう。特に、パターンのない試料20の場合には、位置基準が特定できないので、その誤差は更に大きくなる。   Assume that the above configuration is not applied. For example, the mapping optical inspection device and the SEM inspection device 120 are configured separately as separate devices. Then, the sample 20 is moved between the separated devices. In this case, since it is necessary to place the sample 20 on different stages 30, it is necessary for the two apparatuses to perform alignment of the sample 20 separately. Further, when the alignment of the sample 20 is performed separately, the specific error at the same position is 5 to 10 [μm]. In particular, in the case of the sample 20 having no pattern, since the position reference cannot be specified, the error is further increased.

一方、本実施の形態では、図13に示すように、2種類の検査において、同一のチャンバ160のステージ30に試料20が設置される。写像方式の電子コラム100とSEM式検査装置120との間でステージ30が移動した場合でも、高精度で同一位置を特定可能である。よって、パターンのない試料20の場合でも、高精度で位置の特定が可能となる。例えば、1〔μm〕以下の精度での位置の特定が可能である。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, the sample 20 is set on the stage 30 of the same chamber 160 in two types of inspection. Even when the stage 30 moves between the mapping-type electronic column 100 and the SEM inspection apparatus 120, the same position can be specified with high accuracy. Therefore, even in the case of the sample 20 without a pattern, the position can be specified with high accuracy. For example, the position can be specified with an accuracy of 1 [μm] or less.

このような高精度の特定は、以下の場合に大変有利である。まず、パターンの無い試料20の異物検査が写像方式で行われる。それから、検出した異物10の特定及び詳細観察(レビュー)が、SEM式検査装置120で行われる。正確な位置の特定ができるので、異物10の存在の有無(無ければ疑似検出)が判断できるだけでなく、異物10のサイズや形状の詳細観察を高速に行うことが可能となる。   Such high-precision identification is very advantageous in the following cases. First, the foreign substance inspection of the sample 20 without a pattern is performed by a mapping method. Then, identification and detailed observation (review) of the detected foreign matter 10 are performed by the SEM type inspection apparatus 120. Since an accurate position can be specified, it is possible not only to determine the presence or absence of the foreign material 10 (pseudo detection if there is no foreign material), but also to perform detailed observation of the size and shape of the foreign material 10 at high speed.

前述したように、異物検出用の電子コラム100と、レビュー用のSEM式検査装置120が別々に設けられると、異物10の特定に多くの時間を費やしてしまう。また、パターンのない試料の場合は、その困難度合いが高まる。このような問題が本実施の形態により解決される。   As described above, if the electronic column 100 for foreign matter detection and the SEM inspection device 120 for review are provided separately, it takes a lot of time to identify the foreign matter 10. In the case of a sample having no pattern, the degree of difficulty increases. Such a problem is solved by this embodiment.

以上に説明したように、本実施の形態では、写像光学方式による異物10のアパーチャ結像条件を用いて、超微小な異物10が高感度で検査される。さらに、写像光学方式の電子コラム100とSEM式検査装置120が同一チャンバ160に搭載される。これにより、特に、30〔nm〕以下の超微小な異物10の検査と、異物10の判定及び分類を、大変効率良く、高速に行うことができる。なお、本実施形態は、前述した実施形態1〜28、及び番号を付していない実施形態にも適用できる。   As described above, in the present embodiment, the ultra-fine foreign matter 10 is inspected with high sensitivity using the aperture imaging condition of the foreign matter 10 by the mapping optical method. Further, the mapping optical type electronic column 100 and the SEM type inspection device 120 are mounted in the same chamber 160. Thereby, in particular, the inspection of the ultrafine foreign material 10 of 30 [nm] or less and the determination and classification of the foreign material 10 can be performed very efficiently and at high speed. In addition, this embodiment is applicable also to Embodiment 1-28 mentioned above and embodiment which does not attach | subject the number.

次に、写像投影型検査装置とSEMの両方を用いる検査の別の例について説明する。   Next, another example of inspection using both the projection type inspection apparatus and the SEM will be described.

上述では、写像投影型検査装置が異物を検出し、SEMがレビュー検査を行う。しかし、本発明はこれに限定されない。2つの検査装置が別の検査方法に適用されてよい。それぞれの検査装置の特徴を組み合わせることにより、効果的な検査が可能となる。別の検査方法は、例えば、以下の通りである。   In the above description, the projection type inspection apparatus detects a foreign object, and the SEM performs a review inspection. However, the present invention is not limited to this. Two inspection devices may be applied to different inspection methods. By combining the characteristics of each inspection apparatus, an effective inspection can be performed. Another inspection method is as follows, for example.

この検査方法では、写像投影型検査装置とSEMが、異なる領域の検査を行う。更に、写像投影型検査装置に「セルtoセル(cell to cell)」検査が適用され、SEMに「ダイtoダイ(die to die)」検査が適用され、全体として効率よく高精度の検査を実現される。   In this inspection method, the projection type inspection apparatus and the SEM inspect different areas. Furthermore, "cell to cell" inspection is applied to the projection type inspection apparatus, and "die to die" inspection is applied to the SEM, so that high-accuracy inspection can be realized efficiently as a whole. Is done.

より詳細には、写像投影型検査装置が、ダイの中で繰返しパターンが多い領域に対して、「セルtoセル」の検査を行う。そして、SEMが、繰返しパターンが少ない領域に対して、「ダイtoダイ」の検査を行う。それら両方の検査結果が合成されて、1つの検査結果が得られる。「ダイtoダイ」は、順次得られる2つのダイの画像を比較する検査である。「セルtoセル」は、順次得られる2つのセルの画像を比較する検査であり、セルは、ダイの中の一部である。   More specifically, the mapping projection inspection apparatus performs “cell-to-cell” inspection on an area having a large number of repeated patterns in the die. Then, the SEM performs “die-to-die” inspection on an area where there are few repetitive patterns. Both of the inspection results are combined to obtain one inspection result. “Die-to-die” is an inspection in which images of two dies obtained sequentially are compared. A “cell to cell” is an inspection that compares images of two cells obtained sequentially, and the cell is a part of the die.

上記の検査方法は、繰返しパターン部分では、写像投影方式を用いて高速な検査を実行し、一方、繰返しパターンが少ない領域では、高精度で疑似が少ないSEMで検査を実行する。SEMは高速な検査に向かない。しかし、繰返しパターンが少ない領域は比較的狭いので、SEMの検査時間が長くなりすぎずにすむ。したがって、全体の検査時間を少なく抑えられる。こうして、この検査方法は、2つの検査方式のメリットを最大に活かし、高精度な検査を短い検査時間で行うことができる。   In the inspection method described above, a high-speed inspection is performed using a mapping projection method in a repetitive pattern portion, while an inspection is performed with an SEM with high accuracy and less pseudo in an area where the repetitive pattern is small. SEM is not suitable for high-speed inspection. However, since the region with few repeating patterns is relatively narrow, the SEM inspection time does not become too long. Therefore, the entire inspection time can be reduced. Thus, this inspection method can make the most of the merit of the two inspection methods and perform a highly accurate inspection in a short inspection time.

次に、図27に戻り、試料20の搬送機構について説明する。   Next, returning to FIG. 27, the transport mechanism of the sample 20 will be described.

ウエハ、マスクなどの試料20は、ロードポートより、ミニエンバイロメント180中に搬送され、その中でアライメント作業がおこなわれる。試料20は、大気中の搬送ロボットにより、ロードロック162に搬送される。ロードロック162は、大気から真空状態へと、真空ポンプにより排気される。圧力が、一定値(1〔Pa〕程度)以下になると、トランスファーチャンバ161に配置された真空中の搬送ロボットにより、ロードロック162からメインチャンバ160に、試料20が搬送される。そして、ステージ30上の静電チャック機構上に試料20が設置される。   A sample 20 such as a wafer or mask is transferred from the load port into the mini-environment 180, and alignment work is performed therein. The sample 20 is transferred to the load lock 162 by a transfer robot in the atmosphere. The load lock 162 is exhausted from the atmosphere to a vacuum state by a vacuum pump. When the pressure becomes a certain value (about 1 [Pa]) or less, the sample 20 is transferred from the load lock 162 to the main chamber 160 by the transfer robot in vacuum arranged in the transfer chamber 161. Then, the sample 20 is placed on the electrostatic chuck mechanism on the stage 30.

ウエハ、マスクなどの試料20は、ロードポートより、ミニエンバイロメント180中に搬送され、その中でアライメント作業がおこなわれる。試料20は、大気中の搬送ロボットにより、ロードロック162に搬送される。ロードロック162は、大気から真空状態へと、真空ポンプにより排気される。圧力が、一定値(1〔Pa〕程度)以下になると、トランスファーチャンバ161に配置された真空中の搬送ロボットにより、ロードロック162からメインチャンバ160に、試料20が搬送される。そして、ステージ30上の静電チャック機構上に試料20が設置される。   A sample 20 such as a wafer or mask is transferred from the load port into the mini-environment 180, and alignment work is performed therein. The sample 20 is transferred to the load lock 162 by a transfer robot in the atmosphere. The load lock 162 is exhausted from the atmosphere to a vacuum state by a vacuum pump. When the pressure becomes a certain value (about 1 [Pa]) or less, the sample 20 is transferred from the load lock 162 to the main chamber 160 by the transfer robot in vacuum arranged in the transfer chamber 161. Then, the sample 20 is placed on the electrostatic chuck mechanism on the stage 30.

図14は、メインチャンバ160内と、メインチャンバ160の上部に設置された電子コラム系100を示している。図11と同様の構成要素については、図11と同様の参照符号を付し、その説明を省略する。   FIG. 14 shows the electron column system 100 installed in the main chamber 160 and in the upper part of the main chamber 160. Constituent elements similar to those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

試料20は、x、y、z、θ方向に移動可能なステージ30に設置される。ステージ30と光学顕微鏡110により、高精度のアライメントが行われる。そして、写像投影光学系が電子ビームを用いて試料20の異物検査及びパターン欠陥検査を行う。ここで、試料表面21の電位が重要である。表面電位を測定するために、真空中で測定可能な表面電位測定装置がメインチャンバ160に取り付けられている。この表面電位測定器が、試料20上の2次元の表面電位分布を測定する。測定結果に基づき、電子像を形成する2次光学系60aにおいてフォーカス制御が行われる。試料20の2次元的位置のフォーカスマップが、電位分布を元に製作される。このマップを用いて、検査中のフォーカスを変更制御しながら、検査が行われる。これにより、場所による表面円電位の変化に起因する像のボケや歪みを減少でき、精度の良い安定した画像取得及び検査を行うことが可能となる。   The sample 20 is placed on a stage 30 that can move in the x, y, z, and θ directions. High precision alignment is performed by the stage 30 and the optical microscope 110. Then, the mapping projection optical system performs foreign matter inspection and pattern defect inspection of the sample 20 using the electron beam. Here, the potential of the sample surface 21 is important. In order to measure the surface potential, a surface potential measuring device capable of measuring in vacuum is attached to the main chamber 160. This surface potential measuring device measures a two-dimensional surface potential distribution on the sample 20. Based on the measurement result, focus control is performed in the secondary optical system 60a that forms an electronic image. A focus map of the two-dimensional position of the sample 20 is produced based on the potential distribution. Using this map, the inspection is performed while changing and controlling the focus during the inspection. As a result, blurring and distortion of the image due to changes in the surface circular potential depending on the location can be reduced, and accurate and stable image acquisition and inspection can be performed.

ここで、2次光学系60aが、NAアパーチャ62、検出器70に入射する電子の検出電流を測定可能に構成され、更に、NAアパーチャ62の位置にEB−CCDが設置できるように構成れている。このような構成は大変有利であり、効率的である。図14では、NAアパーチャ62とEB−CCD65が、開口67、68を有する一体の保持部材66に設置されている。そして、NAアパーチャ62の電流吸収とEB−CCD65の画像取得を夫々、独立に行える機構を、2次光学系60aが備えている。この機構を実現するために、NAアパーチャ62、EB−CCD65は、真空中で動作するX、Yステージ66に設置されている。したがって、NAアパーチャ62及びEB−CCD65についての位置制御及び位置決めが可能である。そして、ステージ66には開口67、68が設けられているので、ミラー電子及び2次放出電子がNAアパーチャ62又はEB−CCD65を通過可能である。   Here, the secondary optical system 60 a is configured to be able to measure the detection current of electrons incident on the NA aperture 62 and the detector 70, and further configured to be able to install an EB-CCD at the position of the NA aperture 62. Yes. Such a configuration is very advantageous and efficient. In FIG. 14, the NA aperture 62 and the EB-CCD 65 are installed on an integral holding member 66 having openings 67 and 68. The secondary optical system 60a includes a mechanism that can independently perform the current absorption of the NA aperture 62 and the image acquisition of the EB-CCD 65, respectively. In order to realize this mechanism, the NA aperture 62 and the EB-CCD 65 are installed on an X and Y stage 66 operating in a vacuum. Therefore, the position control and positioning of the NA aperture 62 and the EB-CCD 65 are possible. Since the stage 66 is provided with openings 67 and 68, mirror electrons and secondary emission electrons can pass through the NA aperture 62 or the EB-CCD 65.

このような構成の2次光学系60aの動作を説明する。まず、EB−CCD65が、2次電子ビームのスポット形状とその中心位置を検出する。そして、そのスポット形状が円形であって最小になるように、スティグメーター、レンズ61、63及びアライナ64の電圧調整が行われる。この点に関し、従来は、NAアパーチャ62の位置でのスポット形状及び非点収差の調整を直接行うことはできなかった。このような直接的な調整が本実施の形態では可能となり、非点収差の高精度な補正が可能となる。   The operation of the secondary optical system 60a having such a configuration will be described. First, the EB-CCD 65 detects the spot shape of the secondary electron beam and its center position. Then, voltage adjustments of the stigmeter, the lenses 61 and 63, and the aligner 64 are performed so that the spot shape is circular and minimized. With respect to this point, conventionally, the spot shape and astigmatism at the position of the NA aperture 62 cannot be directly adjusted. Such direct adjustment is possible in the present embodiment, and astigmatism can be corrected with high accuracy.

また、ビームスポットの中心位置が容易に検出可能となる。そこで、ビームスポット位置に、NAアパーチャ62の孔中心を配置するように、NAアパーチャ62の位置調整が可能となる。この点に関し、従来は、NAアパーチャ62の位置の調整を直接行うことができなかった。本実施の形態では、直接的にNAアパーチャ62の位置調整を行うことが可能となる。これにより、NAアパーチャの高精度な位置決めが可能となり、電子像の収差が低減し、均一性が向上する。そして、透過率均一性が向上し、分解能が高く階調が均一な電子像を取得することが可能となる。   In addition, the center position of the beam spot can be easily detected. Therefore, the position of the NA aperture 62 can be adjusted so that the hole center of the NA aperture 62 is arranged at the beam spot position. In this regard, conventionally, the position of the NA aperture 62 cannot be directly adjusted. In the present embodiment, the position of the NA aperture 62 can be directly adjusted. This enables highly accurate positioning of the NA aperture, reduces the aberration of the electronic image, and improves uniformity. Further, the transmittance uniformity is improved, and an electronic image with high resolution and uniform gradation can be acquired.

また、異物10の検査では、異物10からのミラー信号を効率よく取得することが重要である。NAアパーチャ62の位置は、信号の透過率と収差を規定するので、大変に重要である。2次放出電子は、試料表面から広い角度範囲で、コサイン則に従い放出され、NA位置では均一に広い領域(例えば、φ3〔mm〕)に到達する。したがって、2次放出電子は、NAアパーチャ62の位置に鈍感である。これに対し、ミラー電子の場合、試料表面での反射角度が、1次電子ビームの入射角度と同程度となる。そのため、ミラー電子は、小さな広がりを示し、小さなビーム径でNAアパーチャ62に到達する。例えば、ミラー電子の広がり領域は、二次電子の広がり領域の1/20以下となる。したがって、ミラー電子は、NAアパーチャ62の位置に大変敏感である。NA位置でのミラー電子の広がり領域は、通常、φ10〜100〔μm〕の領域となる。よって、ミラー電子強度の最も高い位置を求めて、その求められた位置にNAアパーチャ62の中心位置を配置することが、大変有利であり、重要である。   In the inspection of the foreign material 10, it is important to efficiently acquire the mirror signal from the foreign material 10. The position of the NA aperture 62 is very important because it defines the transmittance and aberration of the signal. Secondary emission electrons are emitted from the sample surface in a wide angle range according to the cosine law, and reach a uniformly wide region (for example, φ3 [mm]) at the NA position. Therefore, the secondary emission electrons are insensitive to the position of the NA aperture 62. On the other hand, in the case of mirror electrons, the reflection angle on the sample surface is approximately the same as the incident angle of the primary electron beam. Therefore, the mirror electrons show a small spread and reach the NA aperture 62 with a small beam diameter. For example, the spreading region of mirror electrons is 1/20 or less of the spreading region of secondary electrons. Therefore, the mirror electrons are very sensitive to the position of the NA aperture 62. The spreading region of the mirror electrons at the NA position is usually a region of φ10 to 100 [μm]. Therefore, it is very advantageous and important to obtain the position where the mirror electron intensity is the highest and arrange the center position of the NA aperture 62 at the obtained position.

このような適切な位置へのNAアパーチャ62の設置を実現するために、好ましい実施の形態では、NAアパーチャ62が、電子コラム100の真空中で、1〔μm〕程度の精度で、x、y方向に移動される。NAアパーチャ62を移動させながら、信号強度が計測される。そして、信号強度が最も高い位置が求められ、その求められた座標位置にNAアパーチャ62の中心が設置される。   In order to realize the installation of the NA aperture 62 at such an appropriate position, in the preferred embodiment, the NA aperture 62 is x, y with an accuracy of about 1 [μm] in the vacuum of the electron column 100. Moved in the direction. The signal intensity is measured while the NA aperture 62 is moved. Then, the position with the highest signal intensity is obtained, and the center of the NA aperture 62 is set at the obtained coordinate position.

信号強度の計測には、EB−CCD65が大変有利に用いられる。これにより、ビームの2次元的な情報を知ることができ、検出器70に入射する電子数を求めることができるので、定量的な信号強度の評価が可能となるからである。   The EB-CCD 65 is very advantageously used for signal intensity measurement. Thereby, two-dimensional information of the beam can be known, and the number of electrons incident on the detector 70 can be obtained, so that quantitative signal strength evaluation can be performed.

あるいは、NAアパーチャ62の位置と検出器70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、アパーチャと検出器の間にあるレンズ63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62の位置のビームの像を、検出器70の検出面に結像される。したがって、NAアパーチャ62の位置におけるビームプロファイルを、検出器70を用いて観察することができる。   Alternatively, the aperture arrangement may be determined so that the position of the NA aperture 62 and the position of the detection surface of the detector 70 are conjugated, and the condition of the lens 63 between the aperture and the detector is May be set. This configuration is also very advantageous. Thereby, an image of the beam at the position of the NA aperture 62 is formed on the detection surface of the detector 70. Therefore, the beam profile at the position of the NA aperture 62 can be observed using the detector 70.

また、NAアパーチャ62のNAサイズ(アパーチャ径)も重要である。上述のようにミラー電子の信号領域が小さいので、効果的なNAサイズは、10〜200〔μm〕程度である。更に、NAサイズは、好ましくは、ビーム径に対して+10〜100〔%〕大きいサイズである。   The NA size (aperture diameter) of the NA aperture 62 is also important. Since the signal region of the mirror electrons is small as described above, the effective NA size is about 10 to 200 [μm]. Further, the NA size is preferably a size larger by +10 to 100% than the beam diameter.

この点に関し、電子の像は、ミラー電子と二次放出電子により形成される。上記のアパーチャサイズの設定により、ミラー電子の割合をより高めることが可能となる。これにより、ミラー電子のコントラストを高めることができ、つまり、異物10のコントラストを高めることができる。   In this regard, an electron image is formed by mirror electrons and secondary emission electrons. By setting the aperture size, the ratio of mirror electrons can be further increased. Thereby, the contrast of mirror electrons can be increased, that is, the contrast of the foreign material 10 can be increased.

更に詳細に説明すると、アパーチャの孔を小さくすると、アパーチャ面積に反比例して2次放出電子が減少する。そのため、正常部の階調が小さくなる。しかし、ミラー信号は変化せず、異物10の階調は変化しない。よって、周囲の階調が低減した分だけ、異物10のコントラストを大きくでき、より高いS/Nが得られる。   More specifically, when the aperture hole is made smaller, the secondary emission electrons decrease in inverse proportion to the aperture area. Therefore, the gradation of the normal part becomes small. However, the mirror signal does not change and the gradation of the foreign material 10 does not change. Therefore, the contrast of the foreign material 10 can be increased by the reduction of the surrounding gradation, and a higher S / N can be obtained.

また、x、y方向だけでなく、z軸方向にアパーチャの位置調整を行えるように、アパーチャ等が構成されてよい。この構成も有利である。アパーチャは、ミラー電子が最も絞られる位置に好適に設置される。これによりミラー電子の収差の低減、及び、2次放出電子の削減を、大変効果的に行うことができる。したがって、より高いS/Nを得ることが可能である。   Further, an aperture or the like may be configured so that the position of the aperture can be adjusted not only in the x and y directions but also in the z axis direction. This configuration is also advantageous. The aperture is preferably installed at a position where the mirror electrons are most narrowed. Thereby, the aberration of the mirror electrons can be reduced and the secondary emission electrons can be reduced very effectively. Therefore, it is possible to obtain a higher S / N.

上述のように、ミラー電子は、NAサイズと形状に非常に敏感である。よって、NAサイズと形状と適切に選択することは、高いS/Nを得るために大変重要である。以下、そのような適切なNAサイズと形状の選択を行うための構成の例を説明する。ここでは、NAアパーチャ62のアパーチャ(孔)の形状についても説明する。   As mentioned above, mirror electrons are very sensitive to NA size and shape. Therefore, proper selection of the NA size and shape is very important to obtain a high S / N. Hereinafter, an example of a configuration for selecting such an appropriate NA size and shape will be described. Here, the shape of the aperture (hole) of the NA aperture 62 will also be described.

ここで、NAアパーチャ62は、孔(開口)を有する部材(部品)である。一般に、部材がアパーチャと呼ばれることもあり、孔(開口)がアパーチャと呼ばれることもある。以下のアパーチャ関連の説明において、部材(部品)とその孔を区別するため、部材をNAアパーチャと呼ぶ。そして、部材の孔を、アパーチャという。アパーチャ形状は、一般に、孔の形状を意味する。   Here, the NA aperture 62 is a member (part) having a hole (opening). Generally, the member is sometimes called an aperture, and the hole (opening) is sometimes called an aperture. In the following description related to the aperture, the member is referred to as an NA aperture in order to distinguish the member (part) from its hole. And the hole of a member is called an aperture. The aperture shape generally means the shape of the hole.

<検査装置>
以下、本発明の実施の形態の検査装置について、図面を参照して説明する。本実施の形態では、半導体検査装置等に適用される場合を例示する。
<Inspection device>
Hereinafter, an inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a case where the present invention is applied to a semiconductor inspection apparatus or the like is illustrated.

上述のとおり、本実施の形態の検査装置は、荷電粒子又は電磁波の何れかをビームとして発生させるビーム発生手段と、ワーキングチャンバ内において可動ステージ上に保持された検査対象にビームを照射する1次光学系と、検査対象から発生した二次荷電粒子を検出する2次光学系と、検出された二次荷電粒子に基づいて画像を形成する画像処理系を備えている。   As described above, the inspection apparatus according to the present embodiment includes a beam generation unit that generates either charged particles or electromagnetic waves as a beam, and a primary that irradiates the inspection target held on a movable stage in the working chamber. An optical system, a secondary optical system that detects secondary charged particles generated from the inspection target, and an image processing system that forms an image based on the detected secondary charged particles are provided.

ここで、まず、二次荷電粒子やミラー電子などの用語について説明しておく。「二次荷電粒子」には、2次放出電子、ミラー電子、光電子の一部または混在したものが含まれる。電磁波を照射したときは、試料表面からは光電子が発生する。試料表面に電子線などの荷電粒子を照射したときは、試料表面から「二次放出電子」が発生する、または、「ミラー電子」が形成される。試料表面に電子線が衝突して発生するのが「二次放出電子」である。つまり、「二次放出電子」とは、2次電子、反射電子、後方散乱電子の一部または混在したものを示す。また、照射した電子線が試料表面に衝突しないで表面近傍にて反射したものを「ミラー電子」という。   First, terms such as secondary charged particles and mirror electrons will be described. “Secondary charged particles” include secondary emission electrons, mirror electrons, and some or a mixture of photoelectrons. When an electromagnetic wave is irradiated, photoelectrons are generated from the sample surface. When the sample surface is irradiated with charged particles such as an electron beam, “secondary emission electrons” are generated from the sample surface or “mirror electrons” are formed. “Secondary emission electrons” are generated when an electron beam collides with the sample surface. That is, “secondary emission electrons” indicate a part or a mixture of secondary electrons, reflected electrons, and backscattered electrons. Also, what is reflected by the irradiated electron beam in the vicinity of the surface without colliding with the sample surface is called “mirror electron”.

つぎに、図15および図16を参照して、本実施の形態の検査装置の構成を詳しく説明する。図15および図16に示すように、検査装置1501は、可動ステージ1502をX方向に移動させるリニアモータ1503と、可動ステージ2をY方向に移動させるリニアモータ1504を備えている。また、検査装置1501は、可動ステージ2を駆動させるときにリニアモータ3、4から発生する磁場を相殺(キャンセル)するために、X方向の磁場を発生させるヘルムホルツコイル1505と、Y方向の磁場を発生させるヘルムホルツコイル1506と、Z方向の磁場を発生させるヘルムホルツコイル1507を備えている。   Next, the configuration of the inspection apparatus according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 15 and 16. As shown in FIGS. 15 and 16, the inspection apparatus 1501 includes a linear motor 1503 that moves the movable stage 1502 in the X direction and a linear motor 1504 that moves the movable stage 2 in the Y direction. Further, the inspection apparatus 1501 uses a Helmholtz coil 1505 that generates a magnetic field in the X direction and a magnetic field in the Y direction in order to cancel (cancel) the magnetic field generated from the linear motors 3 and 4 when the movable stage 2 is driven. A Helmholtz coil 1506 to be generated and a Helmholtz coil 1507 to generate a magnetic field in the Z direction are provided.

また、検査装置1501は、X方向のリニアモータ1503を駆動させる駆動電流を検出する電流検出部1508と、Y方向のリニアモータ1504を駆動させる駆動電流を検出する電流検出部1509を備えている。   The inspection apparatus 1501 includes a current detection unit 1508 that detects a drive current that drives the linear motor 1503 in the X direction, and a current detection unit 1509 that detects a drive current that drives the linear motor 1504 in the Y direction.

さらに、検査装置1501は、可動ステージのX方向のステージ位置を検出するための構成として、レーザ発振器1510と、ミラー1511と、X方向のステージミラー1512と、干渉計1513を備えている。また、この検査装置1501は、可動ステージのY方向のステージ位置を検出するための構成として、レーザ発振器1510と、ミラー1514と、Y方向のステージミラー1515と、干渉計1516を備えている。   Further, the inspection apparatus 1501 includes a laser oscillator 1510, a mirror 1511, an X-direction stage mirror 1512, and an interferometer 1513 as a configuration for detecting the X-direction stage position of the movable stage. Further, the inspection apparatus 1501 includes a laser oscillator 1510, a mirror 1514, a stage mirror 1515 in the Y direction, and an interferometer 1516 as a configuration for detecting the stage position in the Y direction of the movable stage.

そして、この検査装置1501は、磁場制御部1517を備えている。磁場制御部1517は、電流検出部1508、1509により検出された駆動電流と干渉計1513、1516により検出されたステージ位置に応じて、ヘルムホルツコイル1505、1506、1507から発生させる磁場の強度を制御する。   The inspection apparatus 1501 includes a magnetic field control unit 1517. The magnetic field control unit 1517 controls the strength of the magnetic field generated from the Helmholtz coils 1505, 1506, 1507 according to the drive current detected by the current detection units 1508, 1509 and the stage position detected by the interferometers 1513, 1516. .

ここで、図17を参照して、磁場制御部1517の構成を詳しく説明する。磁場制御部1517には、ルックアップテーブル1518が備えられている。ルックアップテーブル1518には、電流検出部1508、1509により検出された駆動電流IX、IYと、干渉計1513、1516により検出されたステージ位置PX、PYが入力される。ルックアップテーブル1518には、駆動電流IX、IYとステージ位置PX、PYに応じた補償値CX、CY、CZが記憶されている。   Here, the configuration of the magnetic field control unit 1517 will be described in detail with reference to FIG. The magnetic field controller 1517 is provided with a lookup table 1518. The lookup table 1518 receives the drive currents IX and IY detected by the current detectors 1508 and 1509 and the stage positions PX and PY detected by the interferometers 1513 and 1516. The lookup table 1518 stores compensation values CX, CY, and CZ corresponding to the drive currents IX and IY and the stage positions PX and PY.

補償値CX、CY、CZは、可動ステージ1502上のビーム中心位置の近傍に3軸(3次元)の磁場センサを設置し、可動ステージ1502を移動させて、リニアモータから発生する磁場強度(相殺すべき磁場強度)を測定することにより予め求められる(図18参照)。   The compensation values CX, CY, and CZ are obtained by installing a three-axis (three-dimensional) magnetic field sensor in the vicinity of the beam center position on the movable stage 1502, moving the movable stage 1502, and generating a magnetic field intensity (phase It is obtained in advance by measuring the magnetic field intensity to be killed (see FIG. 18).

例えば、補償値CX、CY、CZは、下記の式により表される。ここで、±A〜±Fは、ステージ位置PX、PYに応じて可変な係数(混合比)である。
CX=±A・IX±B・IY
CY=±C・IX±D・IY
CZ=±E・IX±F・IY
For example, the compensation values CX, CY, and CZ are expressed by the following equations. Here, ± A to ± F are coefficients (mixing ratios) that are variable according to the stage positions PX and PY.
CX = ± A ・ IX ± B ・ IY
CY = ± C ・ IX ± D ・ IY
CZ = ± E ・ IX ± F ・ IY

次に、ルックアップテーブルの作り方(ルックアップテーブルの値の決定の仕方)について説明する。   Next, how to create a lookup table (how to determine a lookup table value) will be described.

観測中心における磁場の強さは、磁場の発生源であるリニアモータのコイル電流の大きさ、リニアモータの磁力(リニアモータの磁石が有する磁力)、および、リニアモータの磁石からの位置により決められる。   The strength of the magnetic field at the observation center is determined by the magnitude of the coil current of the linear motor that is the source of the magnetic field, the magnetic force of the linear motor (the magnetic force of the linear motor magnet), and the position from the magnet of the linear motor. .

リニアモータの磁力は、時間や温度などによりマクロ的に変化するものの、その場合にはその都度校正を行えば良いため、ほぼ一定と考えられる。一方、コイル電流は、速度や負荷状況に応じて変化する。また、コイルから発生する磁場は、コイル電流と比例関係にある。   Although the magnetic force of the linear motor changes macroscopically depending on time, temperature, etc., in that case, the calibration may be performed each time, so it is considered to be almost constant. On the other hand, the coil current varies depending on the speed and load conditions. The magnetic field generated from the coil is proportional to the coil current.

そして、観測点に作用する磁場は、リニアモータの磁石から発生するものと、コイルから発生するものとの総和となる。   The magnetic field acting on the observation point is the sum of the magnetic field generated from the magnet of the linear motor and the magnetic field generated from the coil.

例えば、観測中心の近傍に、XYZ方向に感度を有する磁場センサを配置する。そして、まず、ステージ座標をXY方向に多点で区切り、その位置にステージを移動させ、停止させる。そして、コイル電流を遮断した状態で、XYZ方向の磁界を測定する。この測定a)により、リニアモータの磁場による各点の磁場強度a’が求められる。   For example, a magnetic field sensor having sensitivity in the XYZ directions is arranged near the observation center. First, the stage coordinates are divided at multiple points in the XY directions, and the stage is moved to that position and stopped. And the magnetic field of XYZ direction is measured in the state which interrupted | blocked coil current. From this measurement a), the magnetic field strength a 'at each point due to the magnetic field of the linear motor is obtained.

次に、XY方向に一定の速度でステージを移動させる、あるいは、上記多点位置で加減速を行う。そして、XYリニアモータに駆動電流を流し、各点(各座標)での磁場を測定する。この測定b)において、上記の測定a)と同一の座標での磁場の測定結果には、測定a)で求められた結果にコイル電流による影響が重畳されることになる。したがって、測定b)で求められた値から測定a)で求められた値を引いた結果が、各点におけるコイル電流の影響となる。これにより、コイル電流の影響による各点の磁場強度b’が求められる。同時に、このときのコイル電流I’を記録しておく。磁場強度b’は、コイル電流I’に比例する(b’=b”×I’)。   Next, the stage is moved at a constant speed in the XY directions, or acceleration / deceleration is performed at the multipoint positions. Then, a drive current is passed through the XY linear motor, and the magnetic field at each point (each coordinate) is measured. In this measurement b), the influence of the coil current is superimposed on the result obtained in measurement a) in the measurement result of the magnetic field at the same coordinates as in measurement a). Therefore, the result of subtracting the value obtained in measurement a) from the value obtained in measurement b) is the influence of the coil current at each point. Thereby, the magnetic field intensity b 'at each point due to the influence of the coil current is obtained. At the same time, the coil current I 'at this time is recorded. The magnetic field strength b ′ is proportional to the coil current I ′ (b ′ = b ″ × I ′).

以上のようにして、ステージ各点の磁場X、Y、Zが求められ、各点での補正値が求められる。例えば、座標X0,Y0における補正値は、a’X0,Y0±I・b”X0,Y0である。ここで、a’X0,Y0は、座標X0,Y0におけるa’の値であり、Iは、コイル電流値(現在値)、b”X0,Y0は、座標X0,Y0におけるb”の値である。ルックアップテーブルには、これらのa’X0,Y0やb”X0,Y0の値が記憶されている。 As described above, the magnetic fields X, Y, and Z of the respective points on the stage are obtained, and correction values at the respective points are obtained. For example, the correction value at the coordinates X0, Y0 is a ′ X0, Y0 ± I · b ″ X0, Y0 . Here, a ′ X0, Y0 is the value of a ′ at the coordinates X0, Y0, Is the coil current value (current value), b ″ X0, Y0 is the value of b ″ at the coordinates X0, Y0. The lookup table shows these values of a ′ X0, Y0 and b ″ X0, Y0 . Is remembered.

そして、実際の測定を行う場合には、ステージ座標毎に、ルックアップテーブルの値を読み出し、リニアモータに流れる電流値をIに代入し、その磁場を相殺するようにヘルムホルツコイルに電流を流す。   When actual measurement is performed, the value of the lookup table is read for each stage coordinate, the current value flowing through the linear motor is substituted into I, and the current is passed through the Helmholtz coil so as to cancel the magnetic field.

なお、予め磁場を測定した点(測定点)以外の座標においては、その点に近接する観測点のデータをもとに補完してもよい。また、磁場の測定は、例えば、検査装置の出荷時やメンテナンス時などに行うことができる。   In addition, in coordinates other than the point (measurement point) where the magnetic field is measured in advance, the coordinates may be supplemented based on the data of the observation point close to that point. Moreover, the measurement of a magnetic field can be performed at the time of shipment of an inspection apparatus, a maintenance, etc., for example.

このような本発明の実施の形態の検査装置によれば、可動ステージを駆動させる駆動源としてリニアモータが用いられるため、装置の低コスト化を図ることができる。この場合、可動ステージを駆動させるときにリニアモータから発生する磁場は、ヘルムホルツコイルから発生する磁場により相殺される。従って、荷電粒子又は電磁波のビームが、リニアモータから発生する磁場の影響を受けるのを抑えることができる。   According to such an inspection apparatus of the embodiment of the present invention, since a linear motor is used as a drive source for driving the movable stage, the cost of the apparatus can be reduced. In this case, the magnetic field generated from the linear motor when driving the movable stage is canceled by the magnetic field generated from the Helmholtz coil. Accordingly, it is possible to suppress the charged particles or the electromagnetic wave beam from being affected by the magnetic field generated from the linear motor.

また、本発明の実施の形態では、リニアモータを駆動させる駆動電流と可動ステージの位置に応じて、ヘルムホルツコイルから発生させる磁場の強度を制御する。これにより、リニアモータから発生する磁場を相殺するように、ヘルムホルツコイルから発生させる磁場の強度を適切に制御することが可能になる。   In the embodiment of the present invention, the strength of the magnetic field generated from the Helmholtz coil is controlled according to the drive current for driving the linear motor and the position of the movable stage. Thereby, it is possible to appropriately control the intensity of the magnetic field generated from the Helmholtz coil so as to cancel the magnetic field generated from the linear motor.

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。   The embodiments of the present invention have been described above by way of example, but the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and can be changed or modified according to the purpose within the scope of the claims. is there.

以上のように、本発明にかかる検査装置は、装置の低コスト化を図ることができるという効果を有し、半導体検査装置等として有用である。   As described above, the inspection apparatus according to the present invention has an effect that the cost of the apparatus can be reduced, and is useful as a semiconductor inspection apparatus or the like.

Claims (2)

荷電粒子又は電磁波の何れかをビームとして発生させるビーム発生手段と、
ワーキングチャンバ内において可動ステージ上に保持された検査対象に、前記ビームを導き照射する1次光学系と、
前記検査対象から発生した二次荷電粒子を検出する2次光学系と、
検出された前記二次荷電粒子に基づいて画像を形成する画像処理系と、
前記可動ステージを駆動させるリニアモータと、
前記可動ステージを駆動させるときに前記リニアモータから発生する磁場を相殺するための磁場を発生させるヘルムホルツコイルと、
前記可動ステージを駆動させるための前記リニアモータ駆動電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された前記リニアモータの駆動電流に応じて、前記ヘルムホルツコイルから発生させる磁場の強度を制御する磁場制御手段と、
を備えることを特徴とする検査装置。
Beam generating means for generating either charged particles or electromagnetic waves as a beam;
A primary optical system for directing and irradiating the beam onto an inspection object held on a movable stage in a working chamber;
A secondary optical system for detecting secondary charged particles generated from the inspection object;
An image processing system for forming an image based on the detected secondary charged particles;
A linear motor for driving the movable stage;
A Helmholtz coil for generating a magnetic field for canceling the magnetic field generated from the linear motor when driving the movable stage;
Current detection means for detecting a driving current of the linear motor for driving the movable stage,
Magnetic field control means for controlling the intensity of the magnetic field generated from the Helmholtz coil in accordance with the drive current of the linear motor detected by the current detection means;
An inspection apparatus comprising:
前記可動ステージの位置を検出する位置検出手段を備え、
前記磁場制御手段は、前記電流検出手段により検出された駆動電流と前記位置検出手段により検出された位置に応じて、前記ヘルムホルツコイルから発生させる磁場の強度を制御する、請求項1に記載の検査装置。
Comprising position detecting means for detecting the position of the movable stage;
The inspection according to claim 1, wherein the magnetic field control means controls the intensity of the magnetic field generated from the Helmholtz coil according to the drive current detected by the current detection means and the position detected by the position detection means. apparatus.
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