JP6581783B2 - Electron beam inspection equipment - Google Patents
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本発明は、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する電子光学装置を用いて検査対象の表面に形成されたパターンの欠陥等を検査する電子線検査装置に関する。 The present invention relates to an electron that inspects a defect or the like of a pattern formed on a surface of an inspection object using an electron optical device that captures secondary charged particles that change in accordance with the property of the surface of the inspection object and forms image data. The present invention relates to a line inspection apparatus.
電子線を用いて試料表面を検査する電子線検査装置のプロセスチャンバにおいて、ステージ駆動や電子ビーム照射などによって発生したパーティクルがチャンバ内に堆積し、搬送時や検査時に試料表面に付着し、その後のプロセスに影響を与える事があった。そこで、従来は、定期的にプロセスチャンバを大気開放し、チャンバ内の拭取り作業を行なうことで、チャンバの内壁やステージ上に堆積したパーティクルを除去するクリーニングを行っていた。 In the process chamber of an electron beam inspection apparatus that inspects the sample surface using an electron beam, particles generated by stage driving or electron beam irradiation accumulate in the chamber, adhere to the sample surface during transport or inspection, and then The process could be affected. Therefore, conventionally, the process chamber is periodically opened to the atmosphere, and the inside of the chamber is wiped to perform cleaning to remove particles accumulated on the inner wall of the chamber and the stage.
プロセスチャンバを大気開放してチャンバ内の拭き取り作業を行う従来の方法は、その作業に時間がかかるという課題があった。プロセスチャンバのクリーニングに関するものではないが、試料の汚染防止に関する装置として、特許文献1に記載された装置が知られていた。特許文献1に記載された装置では、搬送機構上の試料に気体を吹き付けることによって試料に付着したゴミを舞い上げて試料を清浄に保つものである。 The conventional method of performing the wiping operation in the chamber by opening the process chamber to the atmosphere has a problem that the operation takes time. Although not related to cleaning of the process chamber, an apparatus described in Patent Document 1 has been known as an apparatus related to sample contamination prevention. The apparatus described in Patent Document 1 keeps the sample clean by blowing up dust attached to the sample by blowing gas onto the sample on the transport mechanism.
しかし、プロセスチャンバ内に発生したパーティクルは、チャンバの内壁やステージ上に静電気によって付着することがあるため、気体を吹き付けてもパーティクルを適切に除去することは困難であることが予想される。 However, since particles generated in the process chamber may adhere to the inner wall or stage of the chamber due to static electricity, it is expected that it is difficult to remove the particles properly even if gas is blown.
そこで、本発明は、上記の背景に鑑み、大気開放して拭き取り作業を行うことなく、プロセスチャンバ内のパーティクルを除去することができる電子線検査装置を提供することを目的とする。 In view of the above background, an object of the present invention is to provide an electron beam inspection apparatus capable of removing particles in a process chamber without performing a wiping operation by opening to the atmosphere.
本発明の電子線検査装置は、電子線を用いて試料表面を検査する電子線検査装置において、イオン化されたガスを生成するイオン化ガス発生器と、前記イオン化ガス発生器にて生成されたガスを前記プロセスチャンバに導入する導入管と、前記導入管上に設けられた開閉バルブと、前記プロセスチャンバを真空引きする真空ポンプと、前記開閉バルブ及び前記真空ポンプを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記プロセスチャンバに前記イオン化されたガスをパージした後、前記プロセスチャンバを真空引きする制御を行う。ここで、ガスとして、クリーンドライエアーまたは窒素を用いてもよい。 An electron beam inspection apparatus according to the present invention is an electron beam inspection apparatus that inspects a sample surface using an electron beam, and an ionized gas generator that generates ionized gas, and a gas generated by the ionized gas generator. An introduction pipe to be introduced into the process chamber; an on-off valve provided on the introduction pipe; a vacuum pump for evacuating the process chamber; and a control unit for controlling the on-off valve and the vacuum pump, The control unit performs control to evacuate the process chamber after purging the ionized gas into the process chamber. Here, clean dry air or nitrogen may be used as the gas.
この構成により、ステージ駆動や電子ビーム照射などによって発生したパーティクルをイオン化されたガスで中和させ、その後に真空排気を行なうことでプロセスチャンバ内のパーティクルを除去することができる。また、プロセスチャンバを大気にさらすことなくクリーニングを行えるのでメンテナンス時間を大幅に短縮できる。 With this configuration, particles in the process chamber can be removed by neutralizing particles generated by stage driving, electron beam irradiation, or the like with ionized gas, and then performing vacuum evacuation. In addition, since the cleaning can be performed without exposing the process chamber to the atmosphere, the maintenance time can be greatly shortened.
本発明の電子線検査装置において、前記制御部は、前記パージと前記真空引きを粘性流領域で繰り返してもよい。 In the electron beam inspection apparatus of the present invention, the control unit may repeat the purge and the evacuation in a viscous flow region.
粘性流領域とは、圧力が高く、分子どうしの衝突が支配的な状態であり、クヌーセン数(粘性流/分子流を示す指数)をKとすると、例えば、K<0.01の状態である。分子流領域ではプロセスチャンバ内に導入したイオン化ガスは分子レベルで発散してしまうのに対し、粘性流領域ではイオン化ガスの流れができる。粘性流領域でパージと真空引きを繰り返すことにより、帯電したパーティクルを適切に中和させ、除去することができる。 The viscous flow region is a state in which the pressure is high and the collision between molecules is dominant. When Knudsen number (index indicating viscous flow / molecular flow) is K, for example, the state is K <0.01. . In the molecular flow region, the ionized gas introduced into the process chamber diverges at the molecular level, whereas in the viscous flow region, the ionized gas can flow. By repeating the purge and evacuation in the viscous flow region, the charged particles can be appropriately neutralized and removed.
本発明の電子線検査装置において、前記イオン化ガスの導入、および、前記真空引きのためのポートを複数箇所に有してもよい。ここで、複数のポートは、前記プロセスチャンバ内において前記イオン化ガスの溜まりがなくなるように配置してもよいし、前記プロセスチャンバの内壁に沿って前記イオン化ガスが流れるように配置してもよい。 In the electron beam inspection apparatus of the present invention, ports for introducing the ionized gas and evacuating may be provided at a plurality of locations. Here, the plurality of ports may be arranged so that the ionized gas does not accumulate in the process chamber, or may be arranged so that the ionized gas flows along the inner wall of the process chamber.
複数のポートを用いることで、効率良くパージ及び真空引きを行える。また、イオン化ガスの溜まりをなくす、あるいは内壁に沿ってイオン化ガスが流れるように、ポートの配置を設計することにより、プロセスチャンバ内のパーティクルを効率良く除去することができる。 By using a plurality of ports, purging and evacuation can be performed efficiently. In addition, particles in the process chamber can be efficiently removed by designing the arrangement of the ports so that the accumulation of ionized gas is eliminated or the ionized gas flows along the inner wall.
本発明の電子線検査装置において、前記制御部は、前記開閉バルブの開度を制御して前記イオン化ガスの流速を制御してもよい。 In the electron beam inspection apparatus of the present invention, the control unit may control the flow rate of the ionized gas by controlling the opening degree of the open / close valve.
イオン化ガスをパージする際の流速を制御し、例えば、パーティクルを巻き上げることにより、パーティクルを効率良く除去することができる。 By controlling the flow rate at the time of purging the ionized gas, for example, by rolling up the particles, the particles can be efficiently removed.
本発明の電子線検査装置において、前記イオン化ガス発生器は、正に帯電したイオン化ガスと負に帯電したイオン化ガスを生成し、前記制御部は、正に帯電したイオン化ガスと負に帯電したイオン化ガスを前記プロセスチャンバに交互に導入してもよい。 In the electron beam inspection apparatus of the present invention, the ionized gas generator generates a positively charged ionized gas and a negatively charged ionized gas, and the control unit generates a positively charged ionized gas and a negatively charged ionized gas. Gas may be alternately introduced into the process chamber.
このように正に帯電したイオン化ガスと負に帯電したイオン化ガスを用いることにより、プロセスチャンバ内のパーティクルが正負のいずれに帯電しているかによらず、プロセスチャンバ内のパーティクルの帯電を中和させることができる。 By using a positively charged ionized gas and a negatively charged ionized gas in this way, the charging of the particles in the process chamber is neutralized regardless of whether the particles in the process chamber are positively or negatively charged. be able to.
本発明のクリーニング装置は、チャンバをクリーニングする装置であって、イオン化されたガスを生成するイオン化ガス発生器と、前記イオン化ガス発生器にて生成されたガスを前記チャンバに導入する導入管と、前記導入管上に設けられた開閉バルブと、前記チャンバを真空引きする真空ポンプと、前記開閉バルブ及び前記真空ポンプを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記チャンバに前記イオン化されたガスをパージした後、前記チャンバを真空引きする制御を行う。 The cleaning device of the present invention is a device for cleaning a chamber, an ionized gas generator for generating ionized gas, an introduction pipe for introducing the gas generated by the ionized gas generator into the chamber, An opening / closing valve provided on the introduction pipe, a vacuum pump for evacuating the chamber, and a control unit for controlling the opening / closing valve and the vacuum pump, wherein the control unit is ionized in the chamber. After purging the gas, the chamber is controlled to be evacuated.
この構成により、チャンバ内のパーティクルをイオン化されたガスで中和させ、その後に真空排気を行なうことでプロセスチャンバ内のパーティクルを除去することができる。また、チャンバを大気にさらすことなくクリーニングを行えるのでメンテナンス時間を大幅に短縮できる。なお、上記した電子線検査装置の各種の構成を本発明のクリーニング装置に適用することが可能である。 With this configuration, the particles in the process chamber can be removed by neutralizing the particles in the chamber with ionized gas and then performing evacuation. Further, since the chamber can be cleaned without exposing it to the atmosphere, the maintenance time can be greatly shortened. Note that various configurations of the electron beam inspection apparatus described above can be applied to the cleaning apparatus of the present invention.
本発明は、ステージ駆動や電子ビーム照射などによって発生したパーティクルをイオン化されたガスで中和させ、その後に真空排気を行なうことでプロセスチャンバを大気開放して拭き取り作業を行うことなく、プロセスチャンバ内のパーティクルを除去することができるという効果を有する。 The present invention neutralizes particles generated by stage driving or electron beam irradiation with ionized gas, and then evacuates to open the process chamber to the atmosphere without wiping work. It is possible to remove the particles.
以下、本発明の実施の形態の半導体検査装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。 A semiconductor inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiment described below shows an example when the present invention is implemented, and the present invention is not limited to the specific configuration described below. In carrying out the present invention, a specific configuration according to the embodiment may be adopted as appropriate.
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、プロセス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と、電子ビームキャリブレーション機構と、ステージ装置50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
<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、その昇降テーブル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20内の第1の搬送ユニット61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よいので、その構造及び機能の詳細な説明は省略する。
<Cassette holder>
The
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、フィルタ類及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61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
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第1の搬送ユニット61で保持できるように、第1の搬送ユニット61のアーム612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 side by side in parallel in the vertical direction, the
<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
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21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内に配置された第1の搬送ユニット61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21内でなくその外側に設けてもよい。
The
排出装置24は、第1の搬送ユニット61のウエハ搬送面より下側の位置で第1の搬送ユニット61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、第1の搬送ユニット61の周囲を流れ下り、第1の搬送ユニット61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
ミニエンバイロメント空間21内に配置されたプリアライナ25は、ウエハに形成されたオリエンテーションフラット(円形のウエハの外周に形成された平坦部分を言い、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25は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25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 pre-aligner 25 disposed in the
なお、図示しないが、プリアライナ25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25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 below the pre-aligner 25 so that air containing dust discharged from the pre-aligner 25 may be discharged to the outside.
<主ハウジング>
図1及び図2Aにおいて、プロセスチャンバ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とを備えていてプロセスチャンバ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50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32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
なお、防振装置37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。プロセスチャンバ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
<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20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20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よい。
<Loader housing>
1, 2 </ b> A, and 4, the
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
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41及び42内に収容されていて次に欠陥検査されるウエハをプロセスチャンバ31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41及び42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
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
<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70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。プロセス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50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よいので、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
電子ビームに対するウエハの回転位置やX、Y位置を後述する信号検出系或いは画像処理系に予め入力することで、検査の際に得られるウエハの回転位置やX、Y位置を示す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プ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。 Standardization of signals indicating wafer rotation position and X / Y position obtained during inspection by inputting the rotation position and X / Y position of the wafer with respect to the electron beam in advance to a signal detection system or image processing system described later. Can also be planned. 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 clamp 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
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、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
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10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612が再び伸びてアーム612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25から前記と逆にしてウエハを受け取った後は、アーム612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内のウエハラック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。
The
第2の搬送ユニット63も第1の搬送ユニット61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50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
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10に保持されたカセットからプロセスチャンバ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50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や45cmのウエハの移動もスムースに行うことができる。
In the
<ウエハの搬送>
次にカセットホルダ10に支持されたカセットcからプロセスチャンバ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
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
カセットが出入り口225に整合されると、カセットc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c内及びミニエンバイロメント空間21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 /
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M2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612と、カセットc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10の昇降テーブル11の上下動で行ってもよいし、或いはその両者を行ってもよい。
On the other hand, the
アーム612によるウエハの受け取りが完了すると、アーム612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612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、プリアライナ25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第1の搬送ユニット61はアーム612の先端にプリアライナ25からウエハを受け取った後、アーム612を縮ませ、方向M4に向けてアーム612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 receipt of the wafer by the
第1の搬送ユニット61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20のハウジング22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61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22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。
During the wafer transfer process by the
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41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435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ラック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632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内とプロセスチャンバ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
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42内は再度真空排気され、第1のローディングチャンバ41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63のアーム632はプロセスチャンバ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、プロセスチャンバ31内のステージ装置50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42がプロセスチャンバ31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632が伸びてウエハを保持したアーム632の先端がプロセスチャンバ31内のステージ装置50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632が縮み、シャッタ装置45が出入り口437、325を閉じる。
When the
以上は、カセットc内のウエハをステージ装置50上に搬送するまでの動作について説明したが、ステージ装置50に載せられて処理が完了したウエハをステージ装置50からカセットc内に戻すには前述と逆の動作を行う。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63でウエハラック47とステージ装置50との間でウエハの搬送を行う間に、第1の搬送ユニット61でカセットcとウエハラック47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 operation until the wafer in the cassette c is transferred onto the
具体的には、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、処理を開始し、(2)この処理中に、処理済ウエハAを、アーム632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632によりウエハラック47から抜き出し、プリアライナ25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
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時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
図6及び図7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。
6 and 7 show a modified example of the method for supporting the main housing. In the modification shown in FIG. 6, the
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体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20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20と同じ方法で床上に配置され得る。
In another variant not shown, only the housing body 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
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プロセスチャンバを、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50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 process chamber are integrally supported via the vibration preventing device, it is possible to supply and inspect the inspection target to the
<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、図8に概略図示するような、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。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。この実施形態では、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。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。
<Electronic optical device>
The electro-
<光源(光線光源)>
本実施形態においては、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よい。
<Light source (light source)>
In this embodiment, a DUV laser light source is used as the
<1次光学系>
1次光学系72は、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。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Wに一次光線として照射される。
<Primary optical system>
The primary
<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
このとき、ウエハW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Wとの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、引き出し電界を高くすると、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−TL2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 W. 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 W, and the chromatic aberration is reduced. The extraction electric field in the objective lens
<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MCPで増幅されたのち、蛍光スクリーンに当たって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>
The photoelectron image from the wafer imaged by the secondary optical system is first amplified by the MCP, and then hits the fluorescent screen to be converted into a light image. 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。例えば透過率及び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又は、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。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 obtained by 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 “× 5” to “× 10” are obtained in the 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
<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。図9において、電子光学装置は鏡筒71、光源筒7000及びチャンバ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。電子光学装置70は、電子ビームの軌道形成を行う際に、基準電圧場を設定するための管701を有し、一次光線の光軸は管701の中を通る。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。
<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. In FIG. 9, the electro-optical device has a
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及び検出器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。電子光学装置は、ウェハWから放出される二次荷電粒子を取り出し、検出器761へ運ぶ基準電圧場を設定するための管702〜704を有し、二次荷電粒子は管702〜704の中を通る。
Inside the
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及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。
The output of the
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、通常ドライポンプ又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
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。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。
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. The secondary beam passes through the
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、ウエハ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724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724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。
The
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回の結像を行わせる。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及びレンズ(TL1)10006により、ニューメリカルアパーチャ(NA)10008上に収束してクロスオーバを形成する。カソードレンズ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
レンズ10006、10009、レンズ741はすべて、ユニポテンシャルレンズ又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段目又は2段目、又は両方にフォーカス調整用電極を所持する構造、又はダイナミックに行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極又は5極とすることも有効である。
The
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及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
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
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
<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、プロセスチャンバ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
<プロセスチャンバのクリーニング>
図10は、プロセスチャンバ31のクリーニングを行うための構成を示す図である。電子線検査装置1は、イオン化されたガスを生成するイオン化ガス発生器340と、イオン化ガス発生器340にて生成されたガスをプロセスチャンバ31に導入する導入管341と、導入管341上に設けられた開閉バルブ342と、プロセスチャンバ31を真空引きする真空ポンプ343と、真空ポンプ343への導管344上にある開閉バルブ345と、イオン化ガス発生器340、開閉バルブ342、345及び真空ポンプ343を制御する制御部346とを備えている。
<Process chamber cleaning>
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration for cleaning the
イオン化ガス発生器340は、イオン化されたガスを発生させる。本実施の形態では、ガスとして、クリーンドライエアーまたは窒素を用いる。制御部346は、開閉バルブ342の開度を調整して、プロセスチャンバ31にイオン化されたガスをパージする。続いて、制御部346は、導入管341上の開閉バルブ345を閉じ、真空ポンプ343への開閉バルブ342を開いて、真空ポンプ343にて真空引きする。
The ionized
このようにプロセスチャンバ31内にイオン化されたガスをパージすることにより、プロセスチャンバ31内の帯電したパーティクルを中和させ、その後に真空排気を行なうことでプロセスチャンバ31内のパーティクルを除去してクリーニングを行なうことができる。プロセスチャンバ31を大気にさらすことなくクリーニングを行えるのでメンテナンス時間を大幅に短縮できる。
By purging the ionized gas in the
制御部346は、パージと真空引きを複数回繰り返し行ってもよく、これにより、プロセスチャンバ31内のパーティクルをより多く除去することができる。なお、パージ及び真空引きを粘性流領域で行うこととしてもよい。粘性流領域でパージと真空引きを行うことにより、帯電したパーティクルを適切に中和させ、除去することができる。
The
図11は、プロセスチャンバ31のクリーニングを行うための別の例を示す図である。図10に示す構成では、イオン化ガスの導入管341が3つに分岐しており、イオン化ガスを導入するポートが3箇所に設けられている。同様に、真空ポンプ343につながる導管344も3つに分岐しており、真空引きのためのポートが3箇所に設けられている。このように、3箇所からイオン化ガスを導入することで、プロセスチャンバ31全体を均一に中和できる。また、3箇所で真空引きを行うことにより、近傍のポートからパーティクルを吸い出すことができるので、クリーニングの効率を高めることができる。
FIG. 11 is a diagram illustrating another example for cleaning the
図12は、プロセスチャンバ31のクリーニングを行うための別の例を示す図である。図12に示す構成では、プロセスチャンバ31の上部の鏡筒71付近にイオン化ガスを導入するポートが配置されていると共に、プロセスチャンバ31の下部のステージ装置50の側方に真空引きを行うポートが配置されている。
FIG. 12 is a diagram showing another example for cleaning the
このような配置とすることにより、プロセスチャンバ31に供給されたイオン化ガスは、図に矢印Gで示すように、ステージ装置50上を経由して下に向かって流れる。これにより、イオン化ガスの溜まりがなくなると共に、ステージ装置50上のパーティクルを中和させることができ、ステージ装置50上のパーティクルを効率良く除去できる。
With this arrangement, the ionized gas supplied to the
図13は、プロセスチャンバ31のクリーニングを行うための別の例を示す図である。図13は、プロセスチャンバ31を上から見た図である。図13に示す構成では、プロセスチャンバ31の一の側壁にイオン化ガスを導入するためのポートと、同じ側壁の反対側に真空引きのポートを配置している。
FIG. 13 is a diagram showing another example for cleaning the
このような配置とすることにより、プロセスチャンバ31に供給されたイオン化ガスは図に矢印Gで示すように、プロセスチャンバ31の内壁に沿って流れる。これにより、イオン化ガスの溜まりがなくなると共に、内壁に付着したパーティクルを中和させることができ、内壁に付着したパーティクルを効率良く除去できる。
With this arrangement, the ionized gas supplied to the
以上、プロセスチャンバ31をクリーニングするための構成について説明した。上記の構成において、制御部346は、開閉バルブ342の開度を大きくして、イオン化ガスの流速を上げてもよい。これにより、ステージ装置50や内壁に付着したパーティクルを舞い上がらせることで、パーティクルを除去することができる。
The configuration for cleaning the
また、制御部346は、イオン化ガス発生器340を制御し、正に帯電したイオン化ガスと負に帯電したイオン化ガスを交互に生成し、プロセスチャンバ31に導入することとしてもよい。これにより、プロセスチャンバ31内のパーティクルが正負のいずれに帯電しているかによらず、プロセスチャンバ31内のパーティクルの帯電を中和させることができる。
The
本実施の形態では、プロセスチャンバ31内のパーティクルを除去する例を挙げて説明したが、本発明は、プロセスチャンバ31だけではなく、別のチャンバにも適用することができる。例えば、本発明は、ローディングチャンバ41,42のクリーニングに適用することができる。
In the present embodiment, an example in which particles in the
本発明によれば、プロセスチャンバを大気開放して拭き取り作業を行うことなく、パーティクルを除去することができるという効果を有し、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電子線検査装置等に有用である。 According to the present invention, there is an effect that particles can be removed without performing a wiping operation by opening the process chamber to the atmosphere, and an electron beam for inspecting a defect or the like of a pattern formed on the surface to be inspected Useful for inspection devices.
1 半導体検査装置
10 カセットホルダ
20 ミニエンバイロメント装置
30 主ハウジング
40 ローダハウジング
50 ステージ装置
60 ローダ
70 電子光学装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
イオン化されたガスを生成するイオン化ガス発生器と、
前記イオン化ガス発生器にて生成されたガスをプロセスチャンバに導入する導入管と、
前記導入管上に設けられた開閉バルブと、
前記プロセスチャンバを真空引きする真空ポンプと、
前記開閉バルブ及び前記真空ポンプを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記プロセスチャンバに前記イオン化されたガスをパージした後、前記プロセスチャンバを真空引きする制御を行い、
前記イオン化ガス発生器は、正に帯電したイオン化されたガスと負に帯電したイオン化されたガスを生成し、
前記制御部は、正に帯電したイオン化されたガスと負に帯電したイオン化されたガスを前記プロセスチャンバに交互に導入する電子線検査装置。 In an electron beam inspection apparatus that inspects the sample surface using an electron beam,
An ionized gas generator for generating ionized gas;
An introduction pipe for introducing the gas generated in the ionized gas generator flop Rosesuchanba,
An on-off valve provided on the introduction pipe;
A vacuum pump for evacuating the process chamber;
A controller for controlling the on-off valve and the vacuum pump;
With
Wherein the control unit, the after purging the ionized gas into the process chamber, have row control evacuating the process chamber,
The ionized gas generator produces a positively charged ionized gas and a negatively charged ionized gas;
The control unit is an electron beam inspection apparatus that alternately introduces a positively charged ionized gas and a negatively charged ionized gas into the process chamber .
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