JP7342696B2

JP7342696B2 - 電子ビーム検査装置

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Publication number: JP7342696B2
Application number: JP2019236690A
Authority: JP
Inventors: 敏克秋葉; 義浩泉
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Current assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2023-09-12
Anticipated expiration: 2039-12-26
Also published as: JP2021106108A

Description

本発明は、電子ビーム検査装置に関する。

ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、縮小投影型露光装置を用いて、石英上に形成された高精度の原画パターンをウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。

多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。半導体ウェーハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。よって、半導体ウェーハ上に転写された超微細パターンの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。

また、歩留まりを低下させる要因の１つとして、半導体ウェーハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥が挙げられる。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。

パターン欠陥の検査手法としては、半導体ウェーハやリソグラフィマスク等の基板上に形成されているパターンを撮像した測定画像と、設計データ又は基板上の同一パターンを撮像した測定画像とを比較する方法が知られている。例えば、同一基板上の異なる場所の同一パターンを撮像した測定画像データ同士を比較する「ｄｉｅｔｏｄｉｅ（ダイ－ダイ）検査」や、パターン設計された設計データをベースに設計画像データ（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる測定画像とを比較する「ｄｉｅｔｏｄａｔａｂａｓｅ（ダイ－データベース）検査」が挙げられる。比較した画像が一致しない場合、パターン欠陥有りと判定される。

検査対象の基板上を電子ビームで走査（スキャン）し、電子ビームの照射に伴い基板から放出される２次電子を検出して、パターン像を取得する検査装置の開発が進んでいる。電子ビームを用いた検査装置は、電子ビームを放出する電子銃等が収容されたカラムと、検査対象基板が載置されたステージを収容する検査室とが連結されている。ステージが動くことにより電子ビームが基板上を走査し、検査が行われる。検査装置では、計測精度を高くすると共に、電子ビームの照射に伴う基板へのダメージを抑制する必要がある。そのため、電子ビームを高いエネルギーで加速すると共に、基板にリターディング電圧を印加して基板に入射する直前に電子ビームを減速させている。

高精度で高分解能な検査を行うためには、検査対象の基板の上面とカラムとの間隔が一定となるように、ステージ上に基板を載置する必要がある。しかし、基板によって厚みにバラツキがあるため、ステージ上に載置した基板の上面とカラムとの間隔を一定にすることが困難であった。

基板に電子ビームを照射する装置の一例である電子ビーム描画装置では、ガラス基板、クロム膜、及びレジスト膜が積層されたマスク基板（マスクブランクス）に電子ビームを照射して所望のパターンを描画する。電子ビーム描画装置では、マスク基板を接地するために、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すようなマスクカバーＨを使用している。図９（ｂ）は図９（ａ）のＩＸｂ－ＩＸｂ線断面図である。

マスクカバーＨは導電性を有し、中央部に開口部３０を有する額縁形状の枠体３１に、複数のアース機構３２が設けられたものである。枠体３１のサイズはマスク基板よりやや大きく、開口部３０のサイズはマスク基板よりやや小さくなっている。

各アース機構３２は、枠体３１に接続された板状の導電体であるアースプレート３３を有する。アースプレート３３は、一端が枠体３１の外側に突出し、他端が枠体３１の開口内側に突出するように設けられる。アースプレート３３の一端には、アースプレート３３を支持して描画中にアースを取る支持ピン３４が設けられる。アースプレート３３の他端には、下方に突出するようにアースピン３５が設けられる。図９（ａ）はアース機構３２が３つ設けられる例を示している。複数のアース機構３２は、枠体３１に等間隔に配置されている。

図９（ｃ）に示すように、ガラス基板９１上に遮光膜（例えばクロム膜）９２及びレジスト膜９３が積層されたマスク基板９０にマスクカバーＨをセットすると、マスクカバーＨの自重によりアースピン３５がレジスト膜９３を突き破って導電体である遮光膜９２に接触する。

このようにマスクカバーＨがマスク基板９０上に載置された状態で、マスク基板９０上に電子ビームによる描画が行われる。この際、マスクカバーＨは、図示しないアースと接続されている。電子ビームの照射によりマスク基板９０に蓄積する電荷は、マスクカバーＨを介して排出される。

電子ビーム描画装置で使用されるマスクカバーＨは、単にマスク基板９０上に載せられるものであるため、マスク基板９０の上面高さは、マスク基板９０の厚みによって変わる。そのため、マスクカバーＨを検査装置に適用したとしても、ステージ上に載置した検査対象の基板の上面とカラムとの間隔を一定にすることは困難であった。

特開２００８－２７７３７号公報特開２０１６－１２７０２３号公報特開２００９－２４５９５３号公報特開２０１０－２５７９９４号公報

本発明は、基板上面が所定の基準高さとなるようにステージ上に基板を載置できる電子ビーム検査装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様による電子ビーム検査装置は、パターンが形成された検査対象の基板を載置する移動可能なステージと、前記基板に電子ビームを照射し、該基板の２次電子画像を取得する画像取得部と、前記２次電子画像と、対応する参照画像とを比較する比較部と、を備える。前記ステージは、平面方向に移動可能なＸＹステージと、前記ＸＹステージ上に設けられた台座と、前記台座上に設けられ、前記基板を昇降する昇降部と、中央部に開口が設けられた天蓋部、及び該天蓋部の外周に設けられ、該天蓋部よりも下方に延出する周壁部を含むカバーと、を有する。前記カバーの前記周壁部の下端部が前記台座に直接又は間接的に固定されており、前記昇降部によって上昇した前記基板が前記天蓋部の下面に接触し、該天蓋部が該基板の上面の周縁部を覆う状態で、該基板の検査を行う。

本発明の一態様では、前記天蓋部は、支持部と、該支持部から前記開口に向かって延出する内方延出部とを有し、該内方延出部の下面から下方に突出し、前記基板に所定のリターディング電圧を印加する電極ピンが設けられている。

本発明の一態様では、前記支持部は前記内方延出部よりも下方に張り出している。

本発明の一態様では、前記電極ピンは複数設けられている。

本発明の一態様では、前記昇降部は、前記基板が載置される昇降自在なプレートを有し、該プレートの上面に、該基板に所定のリターディング電圧を印加する電極が設けられている。

本発明によれば、基板上面が所定の基準高さとなるようにステージ上に基板を載置できる。

本発明の実施形態によるパターン検査装置の概略構成図である。成形アパーチャアレイ基板の平面図である。ステージの概略構成図である。リフトテーブルの概略構成図である。カバーの斜視図である。上下を反転したカバーの斜視図である。図５のVII-VII線断面図である。（ａ）～（ｅ）は基板の移動を説明する図である。（ａ）は比較例によるマスクカバーの平面図であり、（ｂ）はマスクカバーの断面図であり、（ｃ）はマスク基板にマスクカバーをセットした状態を示す図である。

以下、実施の形態において、被検査基板上に形成されたパターンを撮像する（被検査画像を取得する）手法の一例として、電子ビームによるマルチビームを被検査基板に照射して２次電子像を撮像する構成について説明する。但し、マルチビームに限るものではなく、シングルビームを被検査基板に照射して２次電子像を撮像してもよい。

図１は、本発明の実施形態に係るパターン検査装置の概略構成を示す。図１において、基板に形成されたパターンを検査する検査装置１００は、電子ビーム検査装置の一例である。また、検査装置１００は、マルチビーム検査装置の一例である。また、検査装置１００は、電子ビーム画像取得装置の一例である。また、検査装置１００は、マルチビーム画像取得装置の一例である。

検査装置１００は、画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備える。画像取得機構１５０は、主電子ビームカラム１０２、副電子ビームカラム１０４、検査室１０３、検出回路１０６、チップパターンメモリ１２３、駆動機構１４２、及びレーザ測長システム１２２を備えている。

主電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、副偏向器２０９、一括ブランキング偏向器２１２、及びビームセパレータ２１４が配置されている。縮小レンズ２０５、制限アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、副偏向器２０９、及び一括ブランキング偏向器２１２により、１次電子光学系が構成される。但し、１次電子光学系の構成は、これに限るものではない。その他の光学素子等が配置されても構わない。

副電子ビームカラム１０４内には、投影レンズ２２４，２２６、偏向器２２８、及びマルチ検出器２２２が配置されている。ビームセパレータ２１４、投影レンズ２２４，２２６、及び偏向器２２８により、２次電子光学系が構成される。但し、２次電子光学系の構成は、これに限るものではない。その他の光学素子等が配置されても構わない。マルチ検出器２２２は、副電子ビームカラム１０４の外部で検出回路１０６に接続される。検出回路１０６は、チップパターンメモリ１２３に接続される。

検査室１０３内には、ＸＹ平面方向及び高さ方向に移動可能なステージ４００が配置される。ステージ４００上には、検査対象となる基板１０１が配置される。基板１０１には、露光用マスク基板、及びシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。基板１０１が半導体基板である場合、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されている。基板１０１が露光用マスク基板である場合、露光用マスク基板には、チップパターンが形成されている。チップパターンは、複数の図形パターンによって構成される。露光用マスク基板に形成されたチップパターンが半導体基板上に複数回露光転写されることで、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されることになる。

基板１０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けてステージ４００に配置される。また、ステージ４００上には、検査室１０３の外部に配置されたレーザ測長システム１２２から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー２１６が配置されている。

制御系回路１６０では、検査装置１００全体を制御する制御計算機１１０が、バスを介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、ステージ制御回路１１４、レンズ制御回路１２４、ブランキング制御回路１２６、偏向制御回路１２８、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、モニタ１１７、メモリ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。

偏向制御回路１２８は、ＤＡＣ（デジタルアナログ変換）アンプ１４４，１４６に接続される。ＤＡＣアンプ１４６は、主偏向器２０８に接続され、ＤＡＣアンプ１４４は、副偏向器２０９に接続される。チップパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。

ステージ４００は、ステージ制御回路１１４の制御の下に駆動機構１４２により駆動される。ステージ４００は、水平方向、高さ方向及び回転方向に移動可能である。ステージ４００の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。レーザ測長システム１２２は、ミラー２１６からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でステージ４００の位置を測長する。

電子銃２０１には、図示しない高圧電源回路が接続され、電子銃２０１内の図示しないフィラメントと引出電極間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、所定の引出電極（ウェネルト）の電圧の印加と所定の温度のカソードの加熱によって、カソードから放出された電子群が加速させられ、電子ビーム２００となって放出される。

照明レンズ２０２、縮小レンズ２０５、対物レンズ２０７、及び投影レンズ２２４，２２６は、例えば電磁レンズが用いられ、共にレンズ制御回路１２４によって制御される。また、ビームセパレータ２１４もレンズ制御回路１２４によって制御される。

一括ブランキング偏向器２１２、及び偏向器２２８は、それぞれ少なくとも２極の電極群により構成され、ブランキング制御回路１２６によって制御される。主偏向器２０８、及び副偏向器２０９は、少なくとも４極の電極群により構成される。主偏向器２０８は、電極毎に配置されるＤＡＣアンプ１４６を介して、偏向制御回路１２８によって制御される。同様に、副偏向器２０９は、電極毎に配置されるＤＡＣアンプ１４４を介して、偏向制御回路１２８によって制御される。

図２に示すように、成形アパーチャアレイ基板２０３には、縦（ｙ方向）ｍ行×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の開口２２が所定の配列ピッチで形成されている。各開口２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。各開口２２は、同じ外径の円形であっても構わない。

画像取得機構１５０は、電子ビームによるマルチビーム２０を用いて、図形パターンが形成された基板１０１から図形パターンの被検査画像を取得する。

電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ基板２０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板２０３には、図２に示すように、矩形の複数の開口２２が形成され、電子ビーム２００は、すべての開口２２が含まれる領域を照明する。電子ビーム２００の一部が成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の開口２２をそれぞれ通過することによって、例えば矩形の複数の１次電子ビーム（マルチビーム）２０が形成される。

マルチビーム２０は、その後、クロスオーバー（Ｃ．Ｏ．）を形成し、クロスオーバー位置に配置されたビームセパレータ２１４を通過した後、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって進む。

成形アパーチャアレイ基板２０３と縮小レンズ２０５との間に配置された一括ブランキング偏向器２１２によって、マルチビーム２０全体が一括して偏向された場合には、制限アパーチャ基板２０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２０６によってマルチビーム２０が遮蔽される。

一方、一括ブランキング偏向器２１２によって偏向されなかったマルチビーム２０は、図１に示すように制限アパーチャ基板２０６の中心の穴を通過する。一括ブランキング偏向器２１２のＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが一括制御される。

このように、制限アパーチャ基板２０６は、一括ブランキング偏向器２１２によってビームＯＦＦの状態になるように偏向されたマルチビーム２０を遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ基板２０６を通過したビーム群により、検査用のマルチビーム２０が形成される。

制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０は、対物レンズ２０７により基板１０１面上に焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像（ビーム径）となり、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって、制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０全体が同方向に一括して偏向され、各ビームの基板１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。

例えば、ステージ４００を連続移動させながらスキャンを行う。そのため、主偏向器２０８は、ステージ４００の移動に追従するように、トラッキング偏向を行う。そして、副偏向器２０９によって、各ビームがそれぞれ対応する領域内を走査するようにマルチビーム２０全体を一括偏向する。

一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的には成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の開口２２の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶ。

このように、主電子ビームカラム１０２は、一度に２次元状のマルチビーム２０を基板１０１に照射する。基板１０１の所望する位置にマルチビーム２０が照射されたことに起因して基板１０１からマルチビーム２０の各ビームに対応する、反射電子を含む２次電子の束（マルチ２次電子ビーム３００）（図１の破線）が放出される。

基板１０１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００は、対物レンズ２０７によって、マルチ２次電子ビーム３００の中心側に屈折させられ、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって進む。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチ２次電子ビーム３００は、縮小レンズ２０５によって光軸とほぼ平行に屈折させられ、ビームセパレータ２１４に進む。

ビームセパレータ２１４は、マルチビーム２０が進む方向（光軸）に直交する面上において電界と磁界を直交する方向に発生させる。電界は電子の進行方向に関わりなく同じ方向に力を及ぼす。これに対して、磁界はフレミング左手の法則に従って力を及ぼす。そのため、電子の侵入方向によって電子に作用する力の向きを変化させることができる。

ビームセパレータ２１４に上側から侵入してくるマルチビーム２０（１次電子ビーム）には、電界による力と磁界による力が打ち消し合い、マルチビーム２０は下方に直進する。これに対して、ビームセパレータ２１４に下側から侵入してくるマルチ２次電子ビーム３００には、電界による力と磁界による力がどちらも同じ方向に働き、マルチ２次電子ビーム３００は斜め上方に曲げられる。

斜め上方に曲げられたマルチ２次電子ビーム３００は、投影レンズ２２４，２２６によって、屈折させられながら、マルチ検出器２２２側に一括して誘導される。誘導されたマルチ２次電子ビーム３００は、マルチ検出器２２２に投影される。マルチ検出器２２２は、投影されたマルチ２次電子ビーム３００を検出する。

マルチ検出器２２２によって検出された２次電子の検出データ（測定画像：２次電子画像：被検査画像）は、測定順に検出回路１０６に出力される。検出回路１０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ１２３に格納される。このようにして、画像取得機構１５０は、基板１０１上に形成されたパターンの測定画像を取得する。

参照画像作成回路１１２は、基板１０１にパターンを形成する基になった設計データ、又は基板１０１に形成されたパターンの露光イメージデータに定義された設計パターンデータに基づいて、マスクダイ毎に、参照画像を作成する。例えば、記憶装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。

設計パターンデータに定義される図形は、例えば長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。

図形データとなる設計パターンデータが参照画像作成回路１１２に入力されると、図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計パターンの画像データに展開し、出力する。

言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データを出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２^８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、８ビットの占有率データとして参照回路１１２に出力する。マス目（検査画素）は、測定データの画素に合わせればよい。

次に、参照画像作成回路１１２は、図形のイメージデータである設計パターンの設計画像データに適切なフィルタ処理を施す。測定画像としての光学画像データは、光学系によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にある。そのため、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである設計パターンの画像データにもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。作成された参照画像の画像データは比較回路１０８に出力される。

比較回路１０８は、基板１０１から測定された測定画像と、対応する参照画像とを比較する。具体的には、位置合わせされた被検査画像と参照画像とを、画素毎に比較する。所定の判定閾値を用いて所定の判定条件に従って画素毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎の階調値差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥候補と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置１０９やメモリ１１８に格納されてもよいし、モニタ１１７に表示されてもよいし、プリンタ１１９からプリント出力されてもよい。

上述したダイ－データベース検査の他に、ダイ－ダイ検査を行っても良い。ダイ－ダイ検査を行う場合、同一基板１０１上の異なる場所の同一パターンを撮像した測定画像データ同士を比較する。そのため、画像取得機構１５０は、マルチビーム２０（電子ビーム）を用いて、同じ図形パターン同士（第１と第２の図形パターン）が異なる位置に形成された基板１０１から一方の図形パターン（第１の図形パターン）と他方の図形パターン（第２の図形パターン）のそれぞれの２次電子画像である測定画像を取得する。この場合、取得される一方の図形パターンの測定画像が参照画像となり、他方の図形パターンの測定画像が被検査画像となる。取得される一方の図形パターン（第１の図形パターン）と他方の図形パターン（第２の図形パターン）の画像は、同じチップパターンデータ内にあっても良いし、異なるチップパターンデータに分かれていてもよい。検査の仕方は、ダイ－データベース検査と同様で構わない。

次に、ステージ４００の構成について説明する。図３に示すように、ステージ４００は、検査室１０３の底面上にスペーサ４０２を介して設置されたＸＹステージ４０４と、ＸＹステージ上にアダプタプレート４０６を介して設置されたＺステージ４０８と、Ｚステージ４０８上に設けられた台座４１０と、台座４１０上に固定されたリフトテーブル４２０と、リフトテーブル４２０上に設けられたカバー４３０とを備える。

図４に示すように、リフトテーブル４２０（昇降部）は、本体４２１と、本体４２１から垂直方向に延びるロッド４２２と、ロッド４２２の上端に設けられたプレート４２３とを有する。プレート４２３上に基板１０１が載置される。ロッド４２２は、プレート４２３を昇降自在に支持する。垂直アクチュエータ（図示略）によりロッド４２２が上下動（又は伸縮）することで、プレート４２３と共に基板１０１が昇降する。基板１０１にビームを照射する際、リフトテーブル４２０は、基板１０１を上昇させ、カバー４３０の天蓋部４３１（図５～図７参照）の下面側に設けられた電極ピン４３５（図７参照）に基板１０１の上面を押し当てる。

図５はカバー４３０の斜視図であり、図６はカバー４３０の上下を反転した斜視図であり、図７は図５のVII-VII線断面図である。

カバー４３０は、例えばチタン製であり、中央部に略矩形状の開口４３２が設けられた階段状（断面Ｌ字形状）の天蓋部４３１（天井部）と、天蓋部４３１の外周に設けられ、天蓋部４３１よりも下方に延出する周壁部４３３とを有する。周壁部４３３の下面が、リフトテーブル４２０の本体４２１の上面に固定され、リフトテーブル４２０の本体４２１とカバー４３０とが連結される。天蓋部４３１の上面と周壁部４３３の上面とは面一（略面一）になっている。

周壁部４３３の下縁部の一部に切欠き４３４が設けられている。後述するように、この切欠き４３４が、基板１０１をカバー４３０内に搬入したり、カバー４３０内から基板１０１を搬出したりするための搬出入口となる。

天蓋部４３１の下面の開口４３２近傍には、下方に突出するように複数の電極ピン４３５が設けられている。例えば、開口４３２の周縁に安定自立させる３個の電極ピン４３５ａ、４３５ｂ、４３５ｃ（図示しない）が設けられる。図８（ｃ）に示すように、リフトテーブル４２０により基板１０１が上昇して電極ピン４３５に接触すると、カバー４３０内部に設けられた導線（図示略）を介して電極ピン４３５から基板１０１に所定のリターディング電圧が印加できるようになっている。

また、検査対象の基板１０１が図９（ｃ）に示すようなガラス基板９１、クロム膜９２、及びレジスト膜９３が積層されたマスク基板９０である場合には、絶縁膜であるレジスト膜を突き破って導電膜であるクロム膜と電極ピン４３５の導通をとり、リターディング電圧を印加する必要がある。本実施形態では、リフトテーブル４２０で基板１０１を電極ピン４３５に押し付けることで、絶縁膜を突き破りリターディング電圧を印加する構成としているが、例えば、電極ピン４３５ａ、４３５ｂ、４３５ｃのうち、電極ピン４３５ａを、他の電極ピン４３５ｂ、４３５ｃ及び内方延出部４３１ａから絶縁する構造として、他の電極電圧と異なる電圧を電極ピン４３５ａに印加することで、その電位差で基板１０１の絶縁膜に絶縁破壊を生じさせ、導通をとることも可能となる。

天蓋部４３１は、支持部４３１ｂと、支持部４３１ｂから内側の開口４３２に向かって延出する内方延出部４３１ａとから構成される。内方延出部４３１ａの上面と支持部４３１ｂの上面とは面一（略面一）になっている。内方延出部４３１ａは、支持部４３１ｂよりも厚みが薄く、支持部４３１ｂは内方延出部４３１ａよりも下方に張り出している。電極ピン４３５は内方延出部４３１ａの下面から下方に突出して設けられている。なお、内方延出部４３１ａと支持部４３１ｂは、接着結合されていてもよいし、一体加工されていてもよい。また、天蓋部４３１は、周壁部４３３と接着結合されたものでもよいし、一体加工されていてもよい。

開口４３２の幅をＷ１、内方延出部４３１ａの幅をＷ２、基板１０１のサイズ（幅）をＤとした場合、Ｗ１＜Ｄ＜Ｗ１＋２×Ｗ２となる。Ｗ１は１２０～１５０ｍｍ程度であり、Ｗ２は１～３ｍｍ程度である。

図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、検査対象の基板１０１が切欠き４３４を介してカバー４３０内に搬入され、プレート４２３上に載置される。図８（ｃ）に示すように、プレート４２３が上昇して、基板１０１が天蓋部４３１の下面側に押し当てられ、電極ピン４３５に接触する。リフトテーブル４２０は、ロッド４２２にかかる荷重を監視し、基板１０１がカバー４３０（電極ピン４３５）に接触することによる荷重変化を検出し、プレート４２３の上昇を止める。電極ピン４３５を介して基板１０１にリターディング電圧が印加される。

基板１０１の検査が終了すると、図８（ｄ）、図８（ｅ）に示すように、プレート４２３が下降し、基板１０１が切欠き４３４を介してカバー４３０外へ搬出される。

上述したように、開口４３２の径Ｗ１が基板１０１のサイズＤよりも小さいため、基板１０１の検査時、基板１０１の上面の周縁部が、カバー４３０の天蓋部４３１の内方延出部４３１ａによって覆われる。また、基板１０１が電極ピン４３５に接触した状態で、基板１０１は、支持部４３１ｂの内側に配置されるため、平面方向の位置ずれを抑えることができる。

上述したように、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すようなマスクカバーＨを使用した場合、ステージ上に載置した基板の上面とカラムとの間隔を一定にすることは困難であった。一方、本実施形態では、基板１０１をカバー４３０の天蓋部４３１の下面側に押し当てて基板１０１の検査が行われる。カバー４３０は、リフトテーブル４２０の本体４２１に固定されている。検査時の基板１０１の上面高さは、基板１０１の厚みによらず一定となり、基板１０１の上面と主電子ビームカラム１０２との間隔を一定に保ち、放電リスクを下げることができる。また、基板１０１を天蓋部４３１の下面側に押し当てるという簡易な構造で、リターディング電圧印加電極構造の剛性を高くできるため、基板１０１の上方の構造物を薄くすることが容易で、基板１０１の上面と主電子ビームカラム１０２との間隔を小さくすることができる。その結果、高精度で高分解能な検査が可能となる。

上記実施形態では、電極ピン４３５から基板１０１にリターディング電圧を印加する例について説明したが、リフトテーブル４２０のプレート４２３の上面に、基板１０１の下面側からリターディング電圧を印加する平板状の電極を設けてもよい。検査対象の基板１０１は、例えばＥＵＶマスクである。この場合、カバー４３０に設けられた電極ピン４３５は、電圧を印加するための導線が接続されている必要はなく、単に基板１０１の上面に接触させるためのピンとしてもよいし、ピンを省略してもよい。

上記実施形態では、カバー４３０（周壁部４３３の下端部）がリフトテーブル４２０の本体４２１に連結される、すなわちカバー４３０が本体４２１を介して台座４１０に間接的に固定される構成について説明したが、カバー４３０（周壁部４３３の下端部）を台座４１０に直接的に固定してもよい。

上記実施形態では、電子ビームを用いる例について説明したが、イオンビーム等の他の荷電粒子ビームを用いてもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

２０１次電子ビーム
１００検査装置
１０１基板
１０２主電子ビームカラム
１０３検査室
１０４副電子ビームカラム
２０１電子銃
２２２マルチ検出器
３００マルチ２次電子ビーム
４００ステージ
４０２スペーサ
４０４ＸＹステージ
４０６アダプタプレート
４０８Ｚステージ
４１０台座
４２０リフトテーブル
４３０カバー

Claims

パターンが形成された検査対象の基板を載置する移動可能なステージと、
前記基板に電子ビームを照射し、該基板の２次電子画像を取得する画像取得部と、
前記２次電子画像と、対応する参照画像とを比較する比較部と、
を備え、
前記ステージは、
平面方向に移動可能なＸＹステージと、
前記ＸＹステージ上に設けられた台座と、
前記台座上に設けられ、前記基板を昇降する昇降部と、
中央部に開口が設けられた天蓋部、及び該天蓋部の外周に設けられ、該天蓋部よりも下方に延出する周壁部を含むカバーと、
を有し、
前記カバーの前記周壁部の下端部が前記台座に直接又は間接的に固定されており、
前記昇降部によって上昇した前記基板が前記天蓋部の下面側に接触し、該天蓋部が該基板の上面の周縁部を覆う状態で、該基板の検査を行い、
前記天蓋部は、支持部と、該支持部から前記開口に向かって延出する内方延出部とを有し、該内方延出部の下面から下方に突出し、前記基板に所定のリターディング電圧を印加する電極ピンが設けられていることを特徴とする電子ビーム検査装置。
前記支持部は前記内方延出部よりも下方に張り出していることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム検査装置。
前記電極ピンは複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子ビーム検査装置。