JPH11132975A - 電子ビームを用いた検査方法及びその装置 - Google Patents
電子ビームを用いた検査方法及びその装置Info
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- JPH11132975A JPH11132975A JP9300275A JP30027597A JPH11132975A JP H11132975 A JPH11132975 A JP H11132975A JP 9300275 A JP9300275 A JP 9300275A JP 30027597 A JP30027597 A JP 30027597A JP H11132975 A JPH11132975 A JP H11132975A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
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- H—ELECTRICITY
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/15—Means for deflecting or directing discharge
- H01J2237/1506—Tilting or rocking beam around an axis substantially at an angle to optical axis
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/26—Electron or ion microscopes
- H01J2237/28—Scanning microscopes
- H01J2237/2813—Scanning microscopes characterised by the application
- H01J2237/2817—Pattern inspection
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子ビームが試料表面に斜めに入射されるこ
とから、パターン側壁に存在する欠陥の検査が不可能で
あること、光軸調整が困難であることなどの問題が生じ
ていた。 【解決手段】 試料１１に電子ビーム３１を照射させる
電子ビーム照射部１〜１０、試料表面の形状、材質、電
位の変化に応じて発生した二次電子及び反射電子３２の
一次元像及び／又は二次元像を結像させる写像投影光学
部１６〜２１、この一次元像及び／又は二次元像に基づ
いて検出信号を出力する電子ビーム検出部２２〜２７、
検出信号を与えられて試料表面の一次元及び／又は二次
元像を表示する画像表示部３０、電子ビーム照射部から
照射された電子ビームの試料への入射角度と、二次電子
及び反射電子の写像投影光学部への取り込み角度を変化
させる電子ビーム偏向部２７、４３〜４４を備える。
とから、パターン側壁に存在する欠陥の検査が不可能で
あること、光軸調整が困難であることなどの問題が生じ
ていた。 【解決手段】 試料１１に電子ビーム３１を照射させる
電子ビーム照射部１〜１０、試料表面の形状、材質、電
位の変化に応じて発生した二次電子及び反射電子３２の
一次元像及び／又は二次元像を結像させる写像投影光学
部１６〜２１、この一次元像及び／又は二次元像に基づ
いて検出信号を出力する電子ビーム検出部２２〜２７、
検出信号を与えられて試料表面の一次元及び／又は二次
元像を表示する画像表示部３０、電子ビーム照射部から
照射された電子ビームの試料への入射角度と、二次電子
及び反射電子の写像投影光学部への取り込み角度を変化
させる電子ビーム偏向部２７、４３〜４４を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子ビームを用いた
検査方法及びその装置に関し、特に半導体ウェーハやフ
ォトマスクのパターンを検査する場合に好適な検査方法
及び検査装置に関する。
検査方法及びその装置に関し、特に半導体ウェーハやフ
ォトマスクのパターンを検査する場合に好適な検査方法
及び検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化に伴い、半導体ウ
エーハやフォトマスク上の欠陥、異物等の検出に要求さ
れる感度は、高くなっている。一般に、パターンの配線
幅の１／２以下の検出感度が必要となることから、近年
では光学式によるパタ一ン欠陥検査の限界が見えてきて
いる。そこで、光学式に替わり電子ビームを用いた検査
装置の開発が行われており、特開平５−２５８７０３公
報や特開平７−２４９３９３号公報等に提案されてい
る。
エーハやフォトマスク上の欠陥、異物等の検出に要求さ
れる感度は、高くなっている。一般に、パターンの配線
幅の１／２以下の検出感度が必要となることから、近年
では光学式によるパタ一ン欠陥検査の限界が見えてきて
いる。そこで、光学式に替わり電子ビームを用いた検査
装置の開発が行われており、特開平５−２５８７０３公
報や特開平７−２４９３９３号公報等に提案されてい
る。
【０００３】特開平７−２４９３９３号公報には、ウェ
ーハパターンの欠陥検出装置が開示されている。この装
置は、図４に示されたように、矩形の電子放出面陰極を
有し、電子ビームを試料８２の表面８５に照射する電子
光学鏡筒８１と、電子ビームを照射された試料８２から
発生した二次電子８３を検出するラインセンサ型二次電
子検出器８６を有する二次電子検出系８４と、検出信号
を処理する回路８７とを備えている。この欠陥検出装置
は、試料表面に照射する矩型ビームのアスペクト比を適
当に設定し、かつ二次電子検出系８４において並列に信
号処理することで、高速に半導体ウェーハのパターン欠
陥を検査することができる点に特徴がある。
ーハパターンの欠陥検出装置が開示されている。この装
置は、図４に示されたように、矩形の電子放出面陰極を
有し、電子ビームを試料８２の表面８５に照射する電子
光学鏡筒８１と、電子ビームを照射された試料８２から
発生した二次電子８３を検出するラインセンサ型二次電
子検出器８６を有する二次電子検出系８４と、検出信号
を処理する回路８７とを備えている。この欠陥検出装置
は、試料表面に照射する矩型ビームのアスペクト比を適
当に設定し、かつ二次電子検出系８４において並列に信
号処理することで、高速に半導体ウェーハのパターン欠
陥を検査することができる点に特徴がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】試料から発生する二次
／反射電子の一次元像又は二次元像を結像させる写像投
影系の解像性能上、試料と写像投影光学系を接近するこ
とで、写像投影光学系の初段レンズと試料との間に発生
する電界の強度を高め、かつ均一性を向上させることが
できる。そこで、試料面に対して写像投影光学手段の光
軸が垂直になるように写像投影光学手段を配置してい
る。
／反射電子の一次元像又は二次元像を結像させる写像投
影系の解像性能上、試料と写像投影光学系を接近するこ
とで、写像投影光学系の初段レンズと試料との間に発生
する電界の強度を高め、かつ均一性を向上させることが
できる。そこで、試料面に対して写像投影光学手段の光
軸が垂直になるように写像投影光学手段を配置してい
る。
【０００５】しかし、従来はこのような構成を実現する
ためには、試料表面近傍での一次光学系と写像投影光学
系との空間の取り合いから、一次光学系によって形成さ
れた矩形電子ビームを試料表面に対して斜めに入射せざ
るを得なかった。
ためには、試料表面近傍での一次光学系と写像投影光学
系との空間の取り合いから、一次光学系によって形成さ
れた矩形電子ビームを試料表面に対して斜めに入射せざ
るを得なかった。
【０００６】この電子ビームの斜め入射には、次のよう
な幾つかの問題が存在する。 （１） 試料表面の凹凸形状があるパタ一ンに対して、
斜めから照射ビームが入射されることにより、入射方向
と反対側に電子ビームが照射されない領域が発生する。
このため、発生した二次電子及び反射電子には、パター
ンの入射方向と反対側の部分が影となって現われる。こ
のため、パターン側壁やパタ一ン間等に存在する欠陥や
異物等を観察し検査することは不可能であった。 （２） 電子ビームを照射するときは、試料には正電圧
が印加される。このため、照射ビームが斜めに試料表面
に入射すると、試料と写像投影光学系との間に存在する
電界の影響により、電子ビームの試料ヘの入射位置が本
来の軸からずれてしまう。このような照射ビーム系と試
料と写像投影光学系との間の光軸調整は、電界の存在に
より極めて困難であった。 （３） 試料と写像投影光学系と間には上述したように
電界が存在するが、この電界を変化させると、電子ビー
ムの試料表面上の照射位置が移動してしまうため、光軸
調整がずれることとなる。 （４） 電子ビームが斜めに入射されると、試料からの
反射電子は照射された電子ビームに対して正反射方向に
分布を持つ。このため、試料表面に対して垂直方向に設
置された写像光学系への反射電子の透過率が低下してい
た。
な幾つかの問題が存在する。 （１） 試料表面の凹凸形状があるパタ一ンに対して、
斜めから照射ビームが入射されることにより、入射方向
と反対側に電子ビームが照射されない領域が発生する。
このため、発生した二次電子及び反射電子には、パター
ンの入射方向と反対側の部分が影となって現われる。こ
のため、パターン側壁やパタ一ン間等に存在する欠陥や
異物等を観察し検査することは不可能であった。 （２） 電子ビームを照射するときは、試料には正電圧
が印加される。このため、照射ビームが斜めに試料表面
に入射すると、試料と写像投影光学系との間に存在する
電界の影響により、電子ビームの試料ヘの入射位置が本
来の軸からずれてしまう。このような照射ビーム系と試
料と写像投影光学系との間の光軸調整は、電界の存在に
より極めて困難であった。 （３） 試料と写像投影光学系と間には上述したように
電界が存在するが、この電界を変化させると、電子ビー
ムの試料表面上の照射位置が移動してしまうため、光軸
調整がずれることとなる。 （４） 電子ビームが斜めに入射されると、試料からの
反射電子は照射された電子ビームに対して正反射方向に
分布を持つ。このため、試料表面に対して垂直方向に設
置された写像光学系への反射電子の透過率が低下してい
た。
【０００７】このように、従来は電子ビームが試料表面
に斜めに入射されることから、パターン側壁に存在する
欠陥の検査が不可能であること、光軸調整が困難である
ことなどの問題が生じていた。
に斜めに入射されることから、パターン側壁に存在する
欠陥の検査が不可能であること、光軸調整が困難である
ことなどの問題が生じていた。
【０００８】本発明は上記事情に鑑み、電子ビームの斜
め照射により生じていた種々の問題を解決し得る電子ビ
ームを用いた検査方法及びその装置を提供することを目
的とする。
め照射により生じていた種々の問題を解決し得る電子ビ
ームを用いた検査方法及びその装置を提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の電子ビーム検査
装置は、試料に電子ビームを照射させる電子ビーム照射
部と、前記電子ビーム照射部により試料に電子ビームが
照射されて、試料表面に応じて発生した二次電子及び反
射電子の一次元像又は二次元像を電子ビーム検出部上に
結像させる写像投影光学部と、前記写像投影光学部によ
り結像された前記二次電子及び反射電子の一次元像又は
二次元像に基づいて検出信号を出力する前記電子ビーム
検出部と、前記電子ビーム検出部から出力された前記検
出信号を与えられて、前記試料表面の一次元又は二次元
像を表示する画像表示部と、前記電子ビーム照射部から
照射された電子ビームの試料への入射角度と、前記二次
電子及び反射電子の前記写像投影光学部への取り込み角
度を変化させる電子ビーム偏向部とを備えることを特徴
とする。
装置は、試料に電子ビームを照射させる電子ビーム照射
部と、前記電子ビーム照射部により試料に電子ビームが
照射されて、試料表面に応じて発生した二次電子及び反
射電子の一次元像又は二次元像を電子ビーム検出部上に
結像させる写像投影光学部と、前記写像投影光学部によ
り結像された前記二次電子及び反射電子の一次元像又は
二次元像に基づいて検出信号を出力する前記電子ビーム
検出部と、前記電子ビーム検出部から出力された前記検
出信号を与えられて、前記試料表面の一次元又は二次元
像を表示する画像表示部と、前記電子ビーム照射部から
照射された電子ビームの試料への入射角度と、前記二次
電子及び反射電子の前記写像投影光学部への取り込み角
度を変化させる電子ビーム偏向部とを備えることを特徴
とする。
【００１０】前記電子ビーム照射部から照射される電子
ビームとして、その断面形状が線状、矩形、又は長楕円
であるものを用いてもよい。このような断面形状を有す
る電子ビームは、高い電流密度が得られるので検査精度
を向上させることができる。前記電子ビーム照射部から
照射された電子ビームが前記電子ビーム偏向部により偏
向されて試料へ入射される角度と、試料から発生した前
記二次電子及び反射電子が前記電子ビーム偏向部により
偏向されて前記写像投影光学部に取り込まれる角度との
差は、−５度から＋５度の範囲内であることが望まし
い。
ビームとして、その断面形状が線状、矩形、又は長楕円
であるものを用いてもよい。このような断面形状を有す
る電子ビームは、高い電流密度が得られるので検査精度
を向上させることができる。前記電子ビーム照射部から
照射された電子ビームが前記電子ビーム偏向部により偏
向されて試料へ入射される角度と、試料から発生した前
記二次電子及び反射電子が前記電子ビーム偏向部により
偏向されて前記写像投影光学部に取り込まれる角度との
差は、−５度から＋５度の範囲内であることが望まし
い。
【００１１】前記電子ビーム偏向部は、前記写像投影光
学部の光軸に対して直交する面内において電界と磁界と
が直交する場を形成して前記電子ビームを偏向させる手
段を有するものであってもよい。
学部の光軸に対して直交する面内において電界と磁界と
が直交する場を形成して前記電子ビームを偏向させる手
段を有するものであってもよい。
【００１２】前記電子ビーム照射部は、１つ又は２つ以
上の多極子レンズを含む電子光学レンズ系を有するもの
であってもよい。
上の多極子レンズを含む電子光学レンズ系を有するもの
であってもよい。
【００１３】前記電子ビーム照射部は、前記電子光学レ
ンズ系が四極子レンズを有するものであってもよい。
ンズ系が四極子レンズを有するものであってもよい。
【００１４】あるいは、前記ビーム照射部は、前記試料
表面に対して斜め情報の位置に配置されるものであって
もよい。
表面に対して斜め情報の位置に配置されるものであって
もよい。
【００１５】本発明の電子ビームを用いた検査方法は、
電子ビーム照射部より電子ビームを試料に照射し、この
試料の表面に応じて発生した二次電子及び反射電子の一
次元像または二次元像を、写像投影光学部および電子ビ
ーム検出部を介して画像表示させて前記試料を検査する
工程を備え、前記電子ビーム照射部から照射された電子
ビームの試料表面への入射角度と、前記二次電子及び反
射電子の写像投影光学部への取り込み角度は電子ビーム
偏向手段を用いて変化させることを特徴とする。
電子ビーム照射部より電子ビームを試料に照射し、この
試料の表面に応じて発生した二次電子及び反射電子の一
次元像または二次元像を、写像投影光学部および電子ビ
ーム検出部を介して画像表示させて前記試料を検査する
工程を備え、前記電子ビーム照射部から照射された電子
ビームの試料表面への入射角度と、前記二次電子及び反
射電子の写像投影光学部への取り込み角度は電子ビーム
偏向手段を用いて変化させることを特徴とする。
【００１６】ここで、前記電子ビームは、前記写像投影
光学部の光軸に対して直交する面内において電界と磁界
とが直交する場を形成して偏向されるものであってもよ
い。
光学部の光軸に対して直交する面内において電界と磁界
とが直交する場を形成して偏向されるものであってもよ
い。
【００１７】また、前記電子ビーム照射部は、前記試料
表面に対して斜め上方に配置されるものであってもよ
い。
表面に対して斜め上方に配置されるものであってもよ
い。
【００１８】このように、本発明によれば、電子ビーム
照射部により発生した電子ビームを電子ビーム偏向部で
偏向させて、試料表面に垂直に入射させる。さらに、試
料表面から発生した二次電子及び反射電子を、電子ビー
ム偏向部を用いて偏向させて、写像投影光学部に導入す
る。照射電子ビームを試料表面に対して垂直に入射させ
た場合には、試料表面に対して電子ビームを斜めに入射
していた場合に不可能であったパターン側壁又はパター
ン間に存在する欠陥の検査を行うことができる。
照射部により発生した電子ビームを電子ビーム偏向部で
偏向させて、試料表面に垂直に入射させる。さらに、試
料表面から発生した二次電子及び反射電子を、電子ビー
ム偏向部を用いて偏向させて、写像投影光学部に導入す
る。照射電子ビームを試料表面に対して垂直に入射させ
た場合には、試料表面に対して電子ビームを斜めに入射
していた場合に不可能であったパターン側壁又はパター
ン間に存在する欠陥の検査を行うことができる。
【００１９】さらに、試料と写像投影光学部との間に電
界が存在すると電子ビームが偏向したり、歪や収差が発
生するが、電子ビームを偏向することでこれらを抑制す
ることができ、また、電子ビーム照射部と試料検査位置
と写像投影光学部との間での空間の取り合いの調整、及
び光軸調整が容易である。また、試料に電圧を印加させ
る場合にこの電圧を変化させても光軸のずれは発生しな
い。さらに、電子ビームを電子ビーム偏向部で試料面に
対して垂直に偏向させて照射させた場合には、試料表面
から反射した二次電子及び反射電子の分布も試料面に対
して垂直になるため、反射電子の透過率も大幅に向上す
る。
界が存在すると電子ビームが偏向したり、歪や収差が発
生するが、電子ビームを偏向することでこれらを抑制す
ることができ、また、電子ビーム照射部と試料検査位置
と写像投影光学部との間での空間の取り合いの調整、及
び光軸調整が容易である。また、試料に電圧を印加させ
る場合にこの電圧を変化させても光軸のずれは発生しな
い。さらに、電子ビームを電子ビーム偏向部で試料面に
対して垂直に偏向させて照射させた場合には、試料表面
から反射した二次電子及び反射電子の分布も試料面に対
して垂直になるため、反射電子の透過率も大幅に向上す
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
いて図面を参照して説明する。
【００２１】本発明の一実施の形態による電子ビーム検
査装置の構成を図１に示す。この検査装置は、その概略
構成として、電子ビーム照射部とその制御部、試料搭載
用のステージ１２とその制御部、二次／反射電子ビーム
写像投影光学部とその制御部、電子ビーム検出部とその
制御部、さらに、本実施の形態における特徴である電子
ビーム偏向部とその制御部を備えている。
査装置の構成を図１に示す。この検査装置は、その概略
構成として、電子ビーム照射部とその制御部、試料搭載
用のステージ１２とその制御部、二次／反射電子ビーム
写像投影光学部とその制御部、電子ビーム検出部とその
制御部、さらに、本実施の形態における特徴である電子
ビーム偏向部とその制御部を備えている。
【００２２】電子ビーム照射部は、ステージ１２に搭載
された半導体ウェーハ又はフォトマスク等の試料１１の
表面に垂直な方向に対し、機械的に一定の角度θ（例え
ば３０〜４０度）を有するように斜め上方向に配置され
ている。
された半導体ウェーハ又はフォトマスク等の試料１１の
表面に垂直な方向に対し、機械的に一定の角度θ（例え
ば３０〜４０度）を有するように斜め上方向に配置され
ている。
【００２３】この電子ビーム照射部は、電子銃と、２段
構成の四極子レンズとを備えている。より具体的な構成
として、電子銃は、１００ｕｍｘ１０ｕｍの矩形の電子
放出面を有するランタンヘキサボライド（以下、ＬａＢ
６という）陰極１と、矩形開口を有するウエーネルト電
極２、矩形開口部を有する陽極３、及び光軸調整用の偏
向器４を備えている。ここで、陰極１は矩形の電子放出
面を有しているので、電子ビームの断面形状は矩形とな
る。矩形の他に、例えば線状、長楕円等の細長形状の断
面を有する電子ビームを用いると、電流密度が高くなる
ので、検出信号のＳ／Ｎ比を高くすることができる。し
かし、細長形状に限らず様々な断面形状の電子ビームを
用いてもよい。
構成の四極子レンズとを備えている。より具体的な構成
として、電子銃は、１００ｕｍｘ１０ｕｍの矩形の電子
放出面を有するランタンヘキサボライド（以下、ＬａＢ
６という）陰極１と、矩形開口を有するウエーネルト電
極２、矩形開口部を有する陽極３、及び光軸調整用の偏
向器４を備えている。ここで、陰極１は矩形の電子放出
面を有しているので、電子ビームの断面形状は矩形とな
る。矩形の他に、例えば線状、長楕円等の細長形状の断
面を有する電子ビームを用いると、電流密度が高くなる
ので、検出信号のＳ／Ｎ比を高くすることができる。し
かし、細長形状に限らず様々な断面形状の電子ビームを
用いてもよい。
【００２４】ＬａＢ６陰極１、ウエールネルト電極２、
陽極３、偏向器４の動作は、制御部７、８、１０により
制御され、電子ビーム３１ａ及び３１ｂの加速電圧、エ
ミッション電流、光軸が調整される。
陽極３、偏向器４の動作は、制御部７、８、１０により
制御され、電子ビーム３１ａ及び３１ｂの加速電圧、エ
ミッション電流、光軸が調整される。
【００２５】また、２段構成の静電型四極子レンズ５及
び６と、このレンズ５及び６の動作を制御する制御部１
０とが設けられている。陰極１から放出された電子ビー
ム３１ａ及び３１ｂが、試料１１面上で約１００ｕｍｘ
２５ｕｍの矩形ビームを形成するように、レンズ５及び
６によって収束される。収束された電子ビームは、電子
ビーム偏向部２７に入射する。このように、電子ビーム
照射部から照射された電子ビームは、試料１１面に対し
て斜めの角度θ方向から電子ビーム偏向部２７に入射さ
れる。ここで、四極子レンズに限らず、１つのレンズ、
あるいは２つ以上の多極子レンズで電子光学レンズ系が
構成されていてもよい。
び６と、このレンズ５及び６の動作を制御する制御部１
０とが設けられている。陰極１から放出された電子ビー
ム３１ａ及び３１ｂが、試料１１面上で約１００ｕｍｘ
２５ｕｍの矩形ビームを形成するように、レンズ５及び
６によって収束される。収束された電子ビームは、電子
ビーム偏向部２７に入射する。このように、電子ビーム
照射部から照射された電子ビームは、試料１１面に対し
て斜めの角度θ方向から電子ビーム偏向部２７に入射さ
れる。ここで、四極子レンズに限らず、１つのレンズ、
あるいは２つ以上の多極子レンズで電子光学レンズ系が
構成されていてもよい。
【００２６】電子ビーム３１ａ、３２ｂが電子ビーム偏
向部２７に入射すると、試料１１の表面に対してほぼ垂
直になるように偏向された後、電子ビーム偏向部２７を
出射する。出射した電子ビームは、電源１５により所定
の電圧を印加された回転対称静電レンズ１４によって縮
小されて、試料１１表面上に垂直に照射される。後述す
るように、試料１１表面から発生する二次電子及び反射
電子が写像投影光学系に取り込まれる角度は、試料１１
表面に対して垂直である。よって、試料１１への電子ビ
ームの入射角と、試料１１表面から発生する二次電子及
び反射電子が写像投影光学系に取り込まれる角度とは、
共に試料１１表面に対して垂直である。しかし、この二
つの角度は必ずしも完全に一致している必要はなく、−
５度から＋５度の範囲内に納まっていればよい。
向部２７に入射すると、試料１１の表面に対してほぼ垂
直になるように偏向された後、電子ビーム偏向部２７を
出射する。出射した電子ビームは、電源１５により所定
の電圧を印加された回転対称静電レンズ１４によって縮
小されて、試料１１表面上に垂直に照射される。後述す
るように、試料１１表面から発生する二次電子及び反射
電子が写像投影光学系に取り込まれる角度は、試料１１
表面に対して垂直である。よって、試料１１への電子ビ
ームの入射角と、試料１１表面から発生する二次電子及
び反射電子が写像投影光学系に取り込まれる角度とは、
共に試料１１表面に対して垂直である。しかし、この二
つの角度は必ずしも完全に一致している必要はなく、−
５度から＋５度の範囲内に納まっていればよい。
【００２７】試料１１には、電源１３により所定の電圧
が印加されている。ステージ１２は、制御部４５によっ
てＸ−Ｙ平面上の移動が制御される。ここで、試料１１
に印加すべき電圧値は、後述する写像投影光学部の解像
性能に基づいて決定する必要がある。例えば、０．１μ
ｍ以下の解像度を得るためには、二次／反射電子ビーム
は５ｋＶ程度の電圧を有することが要求されるので、試
料に印加する電圧として約５ｋＶが望ましい。しかし、
一方で電子ビームのエネルギーは試料１１に印加する電
圧と、試料１１へ入射される電子ビームが有する電圧と
の差によって決定される。試料１１として半導体ウェー
ハを検査する場合には、電子ビームの照射ダメージの低
減及び帯電防止の観点から、半導体ウェーハへの入射電
圧は８０ＯＶ程度が一般に用いられている。従って、電
子ビームの電圧は５．８ｋＶ程度が望ましいことにな
る。
が印加されている。ステージ１２は、制御部４５によっ
てＸ−Ｙ平面上の移動が制御される。ここで、試料１１
に印加すべき電圧値は、後述する写像投影光学部の解像
性能に基づいて決定する必要がある。例えば、０．１μ
ｍ以下の解像度を得るためには、二次／反射電子ビーム
は５ｋＶ程度の電圧を有することが要求されるので、試
料に印加する電圧として約５ｋＶが望ましい。しかし、
一方で電子ビームのエネルギーは試料１１に印加する電
圧と、試料１１へ入射される電子ビームが有する電圧と
の差によって決定される。試料１１として半導体ウェー
ハを検査する場合には、電子ビームの照射ダメージの低
減及び帯電防止の観点から、半導体ウェーハへの入射電
圧は８０ＯＶ程度が一般に用いられている。従って、電
子ビームの電圧は５．８ｋＶ程度が望ましいことにな
る。
【００２８】電子ビーム３１ａ及び３１ｂが試料１１の
表面上に照射されると、試料１１の表面からウェーハ表
面の形状／材料／電位情報をもった二次／反射電子３２
ａ及び３２ｂが放出される。この電子は、上述したよう
に電源１３により試料１１に印加された電圧により試料
１１と静電レンズ１４との間に発生している加速電界に
よって加速され、さらに静電レンズ１４によって無限遠
に焦点をもつ軌道を描きながら、電子ビーム偏向部２７
に入る。
表面上に照射されると、試料１１の表面からウェーハ表
面の形状／材料／電位情報をもった二次／反射電子３２
ａ及び３２ｂが放出される。この電子は、上述したよう
に電源１３により試料１１に印加された電圧により試料
１１と静電レンズ１４との間に発生している加速電界に
よって加速され、さらに静電レンズ１４によって無限遠
に焦点をもつ軌道を描きながら、電子ビーム偏向部２７
に入る。
【００２９】ここで、電子ビーム偏向部２７は、制御部
４３ａ及び４３ｂ、４４ａ及び４４ｂの制御によって、
試料１１側から入射された二次／反射電子ビーム３２ａ
及び３２ｂが直進するように動作する。この結果、電子
ビームは電子ビーム偏向部２７の中を直進して写像投影
光学部に入射される。
４３ａ及び４３ｂ、４４ａ及び４４ｂの制御によって、
試料１１側から入射された二次／反射電子ビーム３２ａ
及び３２ｂが直進するように動作する。この結果、電子
ビームは電子ビーム偏向部２７の中を直進して写像投影
光学部に入射される。
【００３０】この写像投影光学部は、その光軸が試料１
１の表面に対して垂直方向になるように配置されてお
り、３段構成の回転対称静電レンズを備えている。電子
ビーム３２ａ及び３２ｂは静電レンズ１６、１８及び２
０によって拡大される。ここで、静電レンズ１６、１８
及び２０の電圧は、それぞれ制御部１７、１９及び２１
により制御される。
１の表面に対して垂直方向になるように配置されてお
り、３段構成の回転対称静電レンズを備えている。電子
ビーム３２ａ及び３２ｂは静電レンズ１６、１８及び２
０によって拡大される。ここで、静電レンズ１６、１８
及び２０の電圧は、それぞれ制御部１７、１９及び２１
により制御される。
【００３１】拡大された電子ビーム３２ａ及び３２ｂ
は、電子ビーム検出部により検出される。電子ビーム検
出部は、ＭＣＰ検出器２２、蛍光面２３、ライトガイド
２４及びＣＣＤカメラ２５を備えている。ＭＣＰ検出器
２２に入射された電子ビーム３２ａ及び３２ｂは、１０
4倍から１０6倍に増幅されて蛍光面２３を照射する。蛍
光面２３に電子ビームが照射されると蛍光像が発生し、
ライトガイド２４を介してＣＣＤカメラ２５がこの蛍光
像を検出する。さらにＣＣＤカメラ２５は、制御部２７
の制御に従い、検出した蛍光像を画像データとして信号
制御部２８を介して画像データホストコンピュータ２９
に転送する。画像データホストコンピュータ２９は、表
示器３０上への画像表示と、画像データ保存及び画像処
理等の処理を行う。
は、電子ビーム検出部により検出される。電子ビーム検
出部は、ＭＣＰ検出器２２、蛍光面２３、ライトガイド
２４及びＣＣＤカメラ２５を備えている。ＭＣＰ検出器
２２に入射された電子ビーム３２ａ及び３２ｂは、１０
4倍から１０6倍に増幅されて蛍光面２３を照射する。蛍
光面２３に電子ビームが照射されると蛍光像が発生し、
ライトガイド２４を介してＣＣＤカメラ２５がこの蛍光
像を検出する。さらにＣＣＤカメラ２５は、制御部２７
の制御に従い、検出した蛍光像を画像データとして信号
制御部２８を介して画像データホストコンピュータ２９
に転送する。画像データホストコンピュータ２９は、表
示器３０上への画像表示と、画像データ保存及び画像処
理等の処理を行う。
【００３２】次に、電子ビーム偏向部２７の詳細な構造
について、図２、及び図２のＡ−Ａ線に沿う縦断面を示
した図３を用いて説明する。図２に示すように、電子ビ
ーム偏向部の場は、上記写像投影光学部の光軸に垂直な
平面内において、電界と磁界とを直交させた構造、即ち
ＥｘＢ構造とする。
について、図２、及び図２のＡ−Ａ線に沿う縦断面を示
した図３を用いて説明する。図２に示すように、電子ビ
ーム偏向部の場は、上記写像投影光学部の光軸に垂直な
平面内において、電界と磁界とを直交させた構造、即ち
ＥｘＢ構造とする。
【００３３】ここで、電界は平行平板電極４０ａ及び４
Ｏｂにより発生させる。平行平板電極４０ａ及び４０ｂ
が発生する電界は、それぞれ制御部４３ａ及び４３ｂに
より制御される。一方、電界発生用の平行平板電極４０
ａ及び４０ｂと直交するように、電磁コイル４１ａ及び
４１ｂを配置させることにより、磁界を発生させてい
る。
Ｏｂにより発生させる。平行平板電極４０ａ及び４０ｂ
が発生する電界は、それぞれ制御部４３ａ及び４３ｂに
より制御される。一方、電界発生用の平行平板電極４０
ａ及び４０ｂと直交するように、電磁コイル４１ａ及び
４１ｂを配置させることにより、磁界を発生させてい
る。
【００３４】磁界の均一性を向上させるために、平行平
板形状を有するポールピースを持たせて、磁路４２を形
成している。Ａ−Ａ線に沿う縦断面における電子ビーム
の挙動は、図３に示されるようである。照射された電子
ビーム３１ａ及び３１ｂは、平行平板電極４０ａ及び４
０ｂが発生する電界と、電磁コイル４１ａ及び４１ｂが
発生する磁界とによって偏向された後、静電レンズ１４
を通過して試料１１面上に対して垂直方向に入射する。
一方、試料１１面で発生した二次／反射電子ビーム３２
ａ及び３２ｂは、試料１１と静電レンズ１４との間にお
いて発生した加速電界で加速された後、試料１１面に対
して垂直な方向に進み、静電レンズ１４を通過した後に
電子ビーム偏向部２７に入射する。
板形状を有するポールピースを持たせて、磁路４２を形
成している。Ａ−Ａ線に沿う縦断面における電子ビーム
の挙動は、図３に示されるようである。照射された電子
ビーム３１ａ及び３１ｂは、平行平板電極４０ａ及び４
０ｂが発生する電界と、電磁コイル４１ａ及び４１ｂが
発生する磁界とによって偏向された後、静電レンズ１４
を通過して試料１１面上に対して垂直方向に入射する。
一方、試料１１面で発生した二次／反射電子ビーム３２
ａ及び３２ｂは、試料１１と静電レンズ１４との間にお
いて発生した加速電界で加速された後、試料１１面に対
して垂直な方向に進み、静電レンズ１４を通過した後に
電子ビーム偏向部２７に入射する。
【００３５】ここで、照射電子ビーム３１ａ及び３１ｂ
の電子ビーム偏向部２７への入射位置及び角度は、電子
のエネルギーが決定されると一義的に決定される。さら
に、二次／反射電子３２ａ及び３２ｂが直進するよう
に、電界及び磁界の条件、即ちｖＢ＝ｅＥとなるように
平行平板電極４０ａ及び４０ｂが発生する電界と、電磁
コイル４１ａ及び４１ｂが発生する磁界とを、それぞれ
の制御部４３ａ及び４３ｂ、４４ａ及び４４ｂが制御す
ることで、二次／反射電子は電子ビーム偏向部２７を直
進して、上記写像投影光学部に入射する。ここで、Ｖは
電子３２の速度（ｍ／ｓ）、Ｂは磁場（Ｔ）、ｅは電荷
量（Ｃ）、Ｅは電界（Ｖ／ｍ）である。
の電子ビーム偏向部２７への入射位置及び角度は、電子
のエネルギーが決定されると一義的に決定される。さら
に、二次／反射電子３２ａ及び３２ｂが直進するよう
に、電界及び磁界の条件、即ちｖＢ＝ｅＥとなるように
平行平板電極４０ａ及び４０ｂが発生する電界と、電磁
コイル４１ａ及び４１ｂが発生する磁界とを、それぞれ
の制御部４３ａ及び４３ｂ、４４ａ及び４４ｂが制御す
ることで、二次／反射電子は電子ビーム偏向部２７を直
進して、上記写像投影光学部に入射する。ここで、Ｖは
電子３２の速度（ｍ／ｓ）、Ｂは磁場（Ｔ）、ｅは電荷
量（Ｃ）、Ｅは電界（Ｖ／ｍ）である。
【００３６】上述したように、本実施の形態によれば、
照射電子ビーム３１ａ及び３１ｂを試料１１の表面に対
して斜め方向から入射するのではなく、垂直に入射させ
ることができる。従って、試料１１表面に電子ビームを
斜め方向に照射していた場合に存在していた上述のよう
な各種問題が解決されるので、パターンの側壁およびそ
の近傍、またはパターン間に存在する欠陥や異物の観
察、検査が可能となる。また、電子ビーム照射部、試
料、写像投影光学部の光軸調整が容易であり、空間に占
めるそれぞれの機械的な取り合いも簡略化される。
照射電子ビーム３１ａ及び３１ｂを試料１１の表面に対
して斜め方向から入射するのではなく、垂直に入射させ
ることができる。従って、試料１１表面に電子ビームを
斜め方向に照射していた場合に存在していた上述のよう
な各種問題が解決されるので、パターンの側壁およびそ
の近傍、またはパターン間に存在する欠陥や異物の観
察、検査が可能となる。また、電子ビーム照射部、試
料、写像投影光学部の光軸調整が容易であり、空間に占
めるそれぞれの機械的な取り合いも簡略化される。
【００３７】さらに、斜めに電子ビームが入射される場
合に問題であった矩形ビームの照射位置のずれやビーム
形状の歪、収差によるぼけなどの問題も同時に回避する
ことができる。さらには、二次電子及び反射電子の検出
効率も、大幅に向上させることが可能である。
合に問題であった矩形ビームの照射位置のずれやビーム
形状の歪、収差によるぼけなどの問題も同時に回避する
ことができる。さらには、二次電子及び反射電子の検出
効率も、大幅に向上させることが可能である。
【００３８】上述したように、試料表面近傍における電
子ビーム照射部、試料、写像投影光学部の機械的な空間
の取り合いが簡略化されることにより、試料表面での電
界強度の向上及び電界強度の均一性を高めることができ
るので、写像投影光学部の解像性能が向上する。
子ビーム照射部、試料、写像投影光学部の機械的な空間
の取り合いが簡略化されることにより、試料表面での電
界強度の向上及び電界強度の均一性を高めることができ
るので、写像投影光学部の解像性能が向上する。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子ビー
ムを用いた検査方法及びその装置によれば、試料表面に
電子ビームを照射させるときの入射角度と、試料表面で
発生した二次電子及び反射電子の写像投影光学部への取
り込み角度を、電子ビーム偏向部により偏向させること
により、試料表面のパターンの側壁近傍に存在する欠陥
や異物等の検査を行うことが可能になり、さらに光軸の
調整や、電子ビーム照射部と試料と写像投影光学部との
間の空間の取り合いの調整を容易に行うことができ、さ
らに写像投影光学部の光学性能も向上させることができ
る。
ムを用いた検査方法及びその装置によれば、試料表面に
電子ビームを照射させるときの入射角度と、試料表面で
発生した二次電子及び反射電子の写像投影光学部への取
り込み角度を、電子ビーム偏向部により偏向させること
により、試料表面のパターンの側壁近傍に存在する欠陥
や異物等の検査を行うことが可能になり、さらに光軸の
調整や、電子ビーム照射部と試料と写像投影光学部との
間の空間の取り合いの調整を容易に行うことができ、さ
らに写像投影光学部の光学性能も向上させることができ
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態による電子ビーム検
査装置の構成を示したブロック図。
査装置の構成を示したブロック図。
【図２】同電子ビーム検査装置における電子ビーム偏向
部の詳細な構成を示した横断面図。
部の詳細な構成を示した横断面図。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線に沿う縦断面構造を示し
た断面図。
た断面図。
【図４】従来の電子ビーム検査装置の概略構成を示した
外観図。
外観図。
１ ＬａＢ６ 陰極 ２ ウエーネルト電極 ３ 陽極 ４ 偏向器 ５、６ 静電型四極子レンズ ７〜１０、１７、１９、２１、２６、２７、４３ａ、４
３ｂ、４４ａ、４４ｂ制御部 １１ 試料 １２ ステージ １３、１５ 電源 １４ 回転対称静電レンズ １６、１８、２０ 静電レンズ ２２ ＭＣＰ検出器 ２３ 蛍光面 ２４ ライトガイド ２５ ＣＣＤカメラ ２８ 信号制御部 ２９ 画像データホストコンピュータ ３０ 表示器 ４０ａ、４０ｂ 平行平板電極 ４１ａ、４１ｂ 電磁コイル ４２ 磁路
３ｂ、４４ａ、４４ｂ制御部 １１ 試料 １２ ステージ １３、１５ 電源 １４ 回転対称静電レンズ １６、１８、２０ 静電レンズ ２２ ＭＣＰ検出器 ２３ 蛍光面 ２４ ライトガイド ２５ ＣＣＤカメラ ２８ 信号制御部 ２９ 画像データホストコンピュータ ３０ 表示器 ４０ａ、４０ｂ 平行平板電極 ４１ａ、４１ｂ 電磁コイル ４２ 磁路
Claims (10)
- 【請求項１】試料に電子ビームを照射させる電子ビーム
照射部と、 前記電子ビーム照射部により試料に電子ビームが照射さ
れて、試料表面に応じて発生した二次電子及び反射電子
の一次元像又は二次元像を電子ビーム検出部上に結像さ
せる写像投影光学部と、 前記写像投影光学部により結像された前記二次電子及び
反射電子の一次元像又は二次元像に基づいて検出信号を
出力する前記電子ビーム検出部と、 前記電子ビーム検出部から出力された前記検出信号を与
えられて、前記試料表面の一次元又は二次元像を表示す
る画像表示部と、 前記電子ビーム照射部から照射された電子ビームの試料
への入射角度と、前記二次電子及び反射電子の前記写像
投影光学部への取り込み角度を変化させる電子ビーム偏
向部と、 を備えることを特徴とする電子ビーム検査装置。 - 【請求項２】前記電子ビーム照射部から照射される電子
ビームの断面形状が、線状、矩形、又は長楕円であるこ
とを特徴とする請求項１記載の電子ビーム検査装置。 - 【請求項３】前記電子ビーム照射部から照射された電子
ビームが前記電子ビーム偏向部により偏向されて試料へ
入射される角度と、試料から発生した前記二次電子及び
反射電子が前記電子ビーム偏向部により偏向されて前記
写像投影光学部に取り込まれる角度との差は、−５度か
ら＋５度の範囲内であることを特徴とする請求項１又は
２記載の電子ビーム検査装置。 - 【請求項４】前記電子ビーム偏向部は、前記写像投影光
学部の光軸に対して直交する面内において電界と磁界と
が直交する場を形成して前記電子ビームを偏向させる手
段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
に記載された電子ビーム検査装置。 - 【請求項５】前記電子ビーム照射部は、１つ又は２つ以
上の多極子レンズを含む電子光学レンズ系を有すること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載された電
子ビーム検査装置。 - 【請求項６】前記電子ビーム照射部が有する前記電子光
学レンズ系は、多極子レンズとして四極子レンズである
ことを特徴とする請求項５記載の電子ビーム検査装置。 - 【請求項７】前記ビーム照射部は、前記試料表面に対し
て斜め情報の位置に配置されることを特徴とする請求項
１乃至５記載の電子ビーム検査装置。 - 【請求項８】電子ビーム照射部より電子ビームを試料に
照射し、この試料の表面に応じて発生した二次電子及び
反射電子の一次元像または二次元像を、写像投影光学部
および電子ビーム検出部を介して画像表示させて前記試
料を検査する工程を備え、 前記電子ビーム照射部から照射された電子ビームの試料
表面への入射角度と、前記二次電子及び反射電子の写像
投影光学部への取り込み角度は電子ビーム偏向手段を用
いて変化させることを特徴とする電子ビームを用いた検
査方法。 - 【請求項９】前記電子ビームは、前記写像投影光学部の
光軸に対して直交する面内において電界と磁界とが直交
する場を形成して偏向されることを特徴とする請求項８
記載の電子ビームを用いた検査方法。 - 【請求項１０】前記電子ビーム照射部は、前記試料表面
に対して斜め上方に配置されることを特徴とする請求項
８又は９記載の電子ビームを用いた検査方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9300275A JPH11132975A (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 電子ビームを用いた検査方法及びその装置 |
| US09/182,415 US6265719B1 (en) | 1997-10-31 | 1998-10-30 | Inspection method and apparatus using electron beam |
| KR1019980046598A KR100280164B1 (ko) | 1997-10-31 | 1998-10-31 | 전자 빔을 이용한 검사방법 및 그 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9300275A JPH11132975A (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 電子ビームを用いた検査方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11132975A true JPH11132975A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=17882839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9300275A Pending JPH11132975A (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 電子ビームを用いた検査方法及びその装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6265719B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11132975A (ja) |
| KR (1) | KR100280164B1 (ja) |
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| KR20150115679A (ko) | 2014-04-04 | 2015-10-14 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 검사 장치 |
| KR20150116416A (ko) | 2014-04-07 | 2015-10-15 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 검사 장치에 있어서 촬상 장치용 타이밍 신호를 생성하기 위한 제어 장치, 촬상 장치에 타이밍 신호를 송출하는 방법 |
| US9960010B2 (en) | 2011-12-26 | 2018-05-01 | Toshiba Memory Corporation | Signal processing method and signal processing apparatus |
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| US10074510B2 (en) | 2013-08-09 | 2018-09-11 | Ebara Corporation | Inspection system and inspection image data generation method |
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