JPH1151886A - 電子ビームを用いた検査方法及び検査装置 - Google Patents
電子ビームを用いた検査方法及び検査装置Info
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Abstract
用いた検査方法及び検査装置を提供する。 【解決手段】電子銃1からの電子ビーム36は対物レン
ズ9で収束され、試料13に与えられるリターディング
電圧によって減速され、試料13は移動しながら電子ビ
ームで走査され、試料13から発生した2次電子33は
リターディング電圧により加速され、ほぼ平行ビームと
なって、対物レンズ9と試料13との間に配置されたE
×B偏向器18により偏向されて2次電子発生体19を
照射し、2次電子発生体19から第2の2次電子20が
発生して荷電粒子検出器21によって検出される。検出
されたその出力信号は画像信号として記憶され、記憶さ
れた画像は演算部29及び欠陥判定部30で比較され、
欠陥が判定される。
Description
検査方法及び検査装置に係わり、特に、半導体装置の製
造過程でウエハ上の回路等のパターンを検査するのに適
した電子ビームを用いた検査方法及び検査装置に関す
る。
ては走査電子顕微鏡(以下これをSEMという)があり、
また、半導体装置の検査装置の一つとして測長用走査電
子顕微鏡(以下これを測長SEMという)がある。しか
し、通常のSEMや測長SEMは、限られた視野を高倍
率で観察するのには適しているものの、ウエハ上のどこ
に欠陥があるかを探すのには不向きである。なぜなら
ば、そのような欠陥探索のためには非常に広い領域、す
なわちウエハの全表面領域をくまなく検査する必要があ
るが、そのような広領域を上記のSEMや測長SEMで
検査する場合には非常に長い時間が必要である。したが
って、これらのSEMは半導体装置の製造過程で、製造
タクトに同期した検査装置として使用するにはとても実
用にならない。
像比較を用いてウエハ上の欠陥を検出する電子ビームを
用いた検査装置が知られている。この装置は、高電流電
子ビームが用いられること、電子ビームを試料に照射し
ながら試料ステージを連続的に移動させること、高加速
電圧が用いられること、試料には電子ビームを減速させ
て試料の帯電を防ぐリターディング電圧が印加されるこ
と、電子ビームの照射によって試料で発生する荷電粒子
が対物レンズを通過してから検出されること(TTL方
式)、といった特徴をもっている。これによれば、試料
であるマスクやウエハのパターンの欠陥検査を従来のS
EMよりも効率的に行うことができる可能性がある。な
お、この関連の技術として、たとえば、特開平5−25870
3 号公報に記載されたものがある。
粒子が対物レンズを通して検出されるといういわゆるT
TL(Through The Lens)方式によれば、対物レンズと
試料との間の距離を短くすることができる。これによっ
て、対物レンズを短焦点で用いることができ、電子ビー
ムの収差が少なく、高分解能な画像の取得が可能にな
る。しかし、一方で、検査速度の向上を阻害し、更に試
料の高さが変化するとこれに伴って電子ビームの回転が
大きく変化し、得られた画像が回転してしまうという無
視できない不具合をもたらす。また、リターディング電
圧が変化したときの荷電粒子の検出効率の変化が無視で
きないほどの影響になりうるという不利益をもたらす。
ることができる電子ビームを用いた検査方法及び検査装
置を提供することにある。
い電子ビームを用いた検査方法及び検査装置を提供する
ことにある。
率の変化が少ない電子ビームを用いた検査方法及び検査
装置を提供することにある。
から発生した電子ビームが対物レンズによって試料に収
束され、試料が電子ビームで走査され、それによって試
料から荷電粒子が発生するように電子ビームが偏向さ
れ、発生した荷電粒子が対物レンズと試料との間から荷
電粒子検出器によって検出されて電気信号に変換され、
この電気信号が画像信号として記憶され、この記憶され
た画像信号を用いて画像比較が実行され、試料の欠陥が
検出されることからなる。
電子ビームがクロスオーバを生じるように収束されると
ともに、該クロスオーバと試料との間に配置された対物
レンズによって試料に収束され、試料が電子ビームで走
査され、それによって試料から荷電粒子が発生するよう
に偏向され、発生した荷電粒子が対物レンズと試料との
間から荷電粒子検出器によって検出されて電気信号に変
換され、この電気信号が画像信号として記憶され、この
記憶された画像信号を用いて画像比較が実行され、試料
の欠陥が検出されることからなる。
電子ビームがクロスオーバを生じるように収束されると
ともに、該クロスオーバと試料との間に配置された対物
レンズによって試料に収束され、試料が電子ビームで走
査され、それによって試料から荷電粒子が発生するよう
に偏向され、同時に試料が該試料の電子ビームによる走
査の方向と実質的に直交する方向に連続的に移動され、
発生した荷電粒子が対物レンズと試料との間から荷電粒
子検出器によって検出されて電気信号に変換され、この
電気信号が画像信号として記憶され、この記憶された画
像信号を用いて画像比較が実行され、試料の欠陥が検出
されることからなる。
めのものであって、試料上のある領域の画像と別の領域
の画像との比較を含むと共に、ある領域の画像と予め用
意された基準の画像との比較をも含む。
は電子ビームを減速する電圧が印加される。これは発生
する荷電粒子に対しては該荷電粒子が平行化される傾向
をもつような加速電圧として作用する。
ら発生した荷電粒子は互いに実質的に直交する偏向電界
及び偏向磁界によって同じ方向に偏向される。これらの
偏向電界及び偏向磁界による試料を照射する電子ビーム
の偏向量は、実質的に等しく、かつ、逆方向であるた
め、打消し合う。したがって、偏向電界及び偏向磁界に
よる、試料を照射する方の電子ビームの偏向障害は実質
的に存在しない。
ら発生した荷電粒子のうち2次電子は導電性の2次電子
発生体を照射し、それによって該2次電子発生体は2次
電子をさらに発生し、この発生した2次電子が荷電粒子
検出器によって検出される。本発明の望ましい実施例に
よれば、電子ビームはクロスオーバを支点としてブラン
キングされる。電子ビームがクロスオーバを持たない平
行ビームの場合、ブランキングの最中に試料上の電子ビ
ームによる照射位置が変化してしまい、照射領域に隣接
した領域を帯電させてしまうという不具合があったが、
本実施例では、ブランキングをクロスオーバを支点とし
ているので試料上の電子ビームによる照射位置が変化せ
ず、上記不具合を避けることができる。
のブロック図を示す。同図からわかるように、半導体装
置の製造に当たっては、半導体装置のウエハ上への多数
のパターン形成ステップ51〜55が繰り返され、その
各々のパターン形成ステップは大まかに成膜56,レジ
スト塗布57,感光58,現像59,エッチング60,
レジスト除去61及び洗浄62のステップからなる。各
ステップにおいて製造条件が最適化されていないと、半
導体ウエハの回路パターンが正常に形成されない。そこ
で、ステップ間に自動外観検査ステップ63及び64を
設け、回路パターンの検査が実行される。
の回路パターンを走査電子顕微鏡(SEM)で観察した
像の概略を示す。図3(a)は正常に加工されたパター
ン、図3(b)は加工不良が発生したパターンを示す。
たとえば図2の成膜56のステップで異常が発生する
と、パーティクルが半導体ウエハ表面に付着し、図3
(b)中の孤立欠陥Aとなる。また、レジスト塗布後感
光時に焦点や露光時間等の条件が最適でないと、レジス
トを照射する光の量や強さが多すぎる箇所や足りない箇
所が発生し、図3(b)中のショートCや断線E,パタ
ーン細りや欠けDを伴う。露光時のマスクやレチクル上
に欠陥があると、同様のパターンの形状異常が発生しや
すい。また、エッチング量が最適化されていない場合及
びエッチング途中に生成された薄膜やパーティクルが存
在した場合、ショートCや突起B,孤立欠陥Aをはじ
め、開口不良Gも発生する。洗浄時には、乾燥時の水切
れ条件によりパターン角部その他の箇所に異常酸化を発
生しやすい上、光学顕微鏡では観察しづらい薄膜残りF
が発生する。したがって、ウエハ製造プロセスでは、こ
れらの不良が発生しないよう加工条件を最適化する必要
があると共に、異常発生を早期発見し、当該ステップに
フイードバックする必要がある。
えば図2中の現像59のステップの後、及び、レジスト
除去61のステップの後に自動外観検査が行われる。こ
の検査に本発明による電子ビームを用いた検査装置が使
用される。
ムを用いた検査装置の構成の概略を示す縦断面図であ
る。
電極3及び加速電極4から構成される。電子源2と引出
電極3の間には引出電圧V1 が引出電源5によって印加
され、これにより電子源2からは電子ビーム36が引出
される。加速電極4はアース電位に維持され、そして加
速電極4と電子源2との間には加速電圧Vacc が加速電
源6によって印加され、したがって、電子ビーム36は
この加速電圧Vacc によって加速される。加速された電
子ビームはレンズ電源7に接続された第1収束レンズ8
によって、該第1収束レンズ8とレンズ電源7に接続さ
れた第2収束レンズである対物レンズ9との間にクロス
オーバ10が生じるように収束され、更に対物レンズ9
によって、ステージ駆動装置(図示せず)及び位置モニ
タ用測長装置11により水平移動可能にされた試料ステ
ージ12上の半導体ウエハ等の試料13に収束される。
すなわち、試料13は収束された電子ビームによって照
射される。図示していないが、以上の構成が電子ビーム
を照射するのに適するように真空を保った容器中に収納
される。
リターディング電圧として負の電圧が可変減速電源14
によって印加され、更に、試料13と対物レンズ9との
間に設けられた電極34に、試料13に対して正の方向
の電圧が印加され、したがって、電子ビーム36はリタ
ーディング電圧によって減速される。通常、電極34は
アース電位とされ、リターディング電圧は可変減速電源
14を調整することによって任意に変えることができ
る。
間には絞り15が配置されている。この絞り15は余分
な電子を遮断し、更に電子ビーム36の開口角を決める
のに役立つ。クロスオーバ10と対物レンズ9との間に
は電子ビーム走査用偏向器16が配置され、これは収束
された電子ビーム36で試料13を走査するように電子
ビーム36を偏向させる機能をもつ。電子ビーム走査用
偏向器16は対物レンズ9の中に設けられ、その偏向の
支点と対物レンズ9の磁極ギャップの中心とが実質的に
一致するようにしており、これにより、偏向歪を低減す
ることができる。絞り15と電子ビーム走査用偏向器1
6との間には、電子ビーム36をクロスオーバ10が形
成される位置において偏向してブランキングする、走査
信号発生装置24に接続されたブランキング用偏向器1
7が配置されている。
に、クロスオーバ10以外の点を支点として偏向する
と、その偏向時に試料13上の電子ビーム照射位置が移
動してしまう。また、電子ビームが平行ビームである場
合にブランキングすると、ブランキングの最中に絞り1
5で遮断できない電子ビームが存在し、照射したくない
隣接した領域をわずかながら照射してしまう。このよう
に、ブランキングが始まって完了までの間中、本来電子
ビームで照射されては好ましくない箇所が電子ビームで
照射されることになる。これに対して、本発明の実施例
では、ブランキング時には電子ビーム36はクロスオー
バ10を支点として偏向されるので、試料13上の電子
ビーム照射位置は変化せず、したがって上述したような
問題は生じない。
射され、走査されると、試料13からは荷電粒子である
2次電子及び反射電子が発生する。そのうちの2次電子
33は50eV以下のエネルギーをもったものとして定
義される。試料13を照射する電子ビーム36に対する
リターディング電圧は、発生した2次電子に対しては正
負の方向が逆になるため、加速電圧として作用する。し
たがって、発生した2次電子33はリターディング電圧
によって加速されるため、方向がほぼそろい、ほぼ平行
ビームとなって、試料13と対物レンズ9の間に配置さ
れたE×B(イー・クロス・ビー)偏向器18に入射す
る。E×B偏向器18は2次電子33を偏向する偏向電
界を発生させる偏向電界発生器を含むと共に、試料13
を照射する電子ビームの前記偏向電界による偏向を打ち
消す、前記偏向電界と直交する偏向磁界を発生させる偏
向磁界発生器を含んでいる。この偏向磁界は2次電子3
3に対しては前記偏向電界と同一方向への偏向作用をも
つ。したがって、E×B偏向器18によって発生される
偏向電界及び偏向磁界は、試料13を照射する電子ビー
ムに悪影響を与えることなしに、加速された2次電子3
3を偏向する。この偏向角をほぼ一定に維持するため
に、E×B偏向器18によって発生される偏向電界及び
偏向磁界をリターディング電圧の変更に連動して変える
ことができる。E×B偏向器18は偏向電界及び偏向磁
界を発生するものであるため、偏向電界及び偏向磁界発
生器と呼ばれる場合もある。
によって偏向された2次電子33は導電性の2次電子発
生体19を衝撃ないしは照射する。2次電子発生体19
は対物レンズ9とE×B偏向器18の間において電子ビ
ームの軸の周りに配置され、かつその軸に沿って電子銃
1の方に向かうにしたがって末広がりの円錐形状にされ
ている。この2次電子発生体19はCuBeOで作られ
ていて、入射電子数の約5倍の2次電子発生能をもつ。
2次電子発生体19から発生した第2の2次電子20
(これは50eV以下のエネルギーをもつ)は荷電粒子
検出器21によって検出され、電気信号に変換される。
22によりリアルタイムで測定されて、その測定結果は
補正制御回路23からレンズ電源7にフイードバックさ
れ、それによって対物レンズ9の焦点距離がダイナミッ
クに補正される。また、電子ビームの試料照射位置は位
置モニタ用測長装置11によって検出されて、その結果
が補正制御回路23から走査信号発生装置24にフィー
ドバックされ、それによって電子ビームの試料照射位置
が制御される。
よりX−Y座標のY方向に連続的に移動され、一方、電
子ビーム36による試料13の走査はX方向に、走査と
ブランキングとが交互に繰り返し行われる。試料13が
始点位置から終点位置まで連続移動し終わると、試料1
3が電子ビームによる走査の幅に相当する量だけX方向
に移動され、続けて試料13の−Y方向への連続移動が
再開され、そしてその連続移動の間中、試料13の電子
ビーム36によるX方向への走査とブランキングとが交
互に繰り返される。このような動作が繰り返されること
によって電子ビーム36による試料13の全面の走査が
完了する。試料13の電子ビーム36による照射を時間
的,空間的に均一にするために、各走査の帰線期間中、
電子ビーム36が試料13に向けられないように、電子
ビーム36をブランキング用偏向器17を用いて偏向し
てブランキングする。
2の2次電子20の電気信号は、増幅器25により増幅
され、A/D変換器26によりディジタル化される。そ
のディジタル化された信号は画像信号として記憶部27
及び28に記憶される。具体的には、まず第1の検査領
域の2次電子画像信号を記憶部27に記憶する。次いで
隣接する同一回路パターンの第2の検査領域の2次電子
画像信号を記憶部28に記憶しながら同時に記憶部27
の第1の検査領域の2次電子画像信号と比較する。更
に、第3の検査領域の2次電子画像信号は記憶部27に
上書き記憶され、同時に記憶部28の第2の検査領域の
画像と比較する。これを繰り返し、すべての検査領域に
ついて画像信号の記憶及び比較を実行する。なお、記憶
部28に記憶された画像信号はモニタ32に表示され
る。
において行われる。すなわち、記憶部27及び28に記
憶された2次電子画像信号については、すでに求めてあ
る欠陥判定条件にもとづき、演算部29で各種統計量,
具体的には画像濃度値の平均,分散等の統計量,周辺画
素間の差分値,ラングレス統計量,共起行列等を算出す
る。これらの処理が実行された後、その処理が施された
画像信号は欠陥判定部30に転送され、比較されて差分
信号が抽出され、すでに求めて記憶してある欠陥判定条
件を参照して欠陥信号とそれ以外の信号が分離される。
領域の2次電子画像信号を記憶部27に記憶しておき、
試料13の回路パターンの検査領域の2次電子画像信号
を記憶部28に記憶しながら、記憶部27の記憶画像信
号と比較するようにしてもよい。すなわち、まず、予め
制御部31より良品の半導体装置について検査領域及び
検査条件を入力し、そのデータにもとづき良品の検査を
実行し、所望の領域の2次電子画像信号を記憶部27に
取り込んで記憶する。次に、検査対象である試料13に
ついて同様の方法で検査し、その2次電子画像を記憶部
28に取り込み、記憶する。同時に、これと記憶部27
に記憶された良品の2次電子画像とを位置合わせ後比較
することにより欠陥のみを検出する。この際、良品の半
導体装置としては、試料13における良品の部分あるい
は試料13とは別の良品ウエハあるいはチップを用い
る。たとえば、試料13において、回路パターンを形成
する際に下層パターンと上層パターンが合わせずれを生
じて形成したような不良を発生することがある。比較対
象が同一ウエハあるいは同一チップ内の回路パターン同
士であると、上記のようなウエハ全体に同様に発生した
不良は見落としてしまうが、予め良品の画像信号を記憶
し、それと試料13の画像信号を比較することにより上
記のような全体に発生した不良も検出することができる
ようになる。検査装置各部に対する動作命令及び条件設
定は制御部31から行われる。したがって、制御部31
には加速電圧,電子ビームの偏向幅(走査幅)及び偏向
速度(走査速度),試料ステージの移動速度,検出器の
出力信号取り込みタイミング等々の条件が予め入力され
ている。
た検査装置と通常の走査電子顕微鏡(SEM)との違い
について、特に高速性の観点から説明する。
十μm角の領域、を高倍率で時間をかけて観察する装置
である。半導体検査装置の一つである測長用走査電子顕
微鏡(測長SEM)でさえもウエハ上の複数点のみの観
察及び測定を高倍率で行うにすぎない。これに対して、
本発明の対象である画像比較にもとづく電子ビーム検査
装置はウエハのような試料上のどこに欠陥があるかを探
し出す装置である。したがって、非常に広い領域をくま
なく検査しなければならないから、検査の高速性が極め
て重要である。
は、試料を照射する電子ビームの単位画素当たりの照射
電子数の平方根の値と相関がある。試料上の検出される
べき欠陥は、画素比較による検査が望ましい程度の微小
欠陥であり、検査対象のパターンの大きさから検査装置
に要求される分解能を0.1μm 程度としたとき、この
観点からと発明者らの経験とから、画像処理前の生画像
のS/N比は10以上、望ましくは18以上であること
が望ましい。また、そのような微小欠陥を検出対象とす
るためには、画素サイズは0.1μm 程度であることが
望ましい。一方、ウエハの回路パターンの検査に要求さ
れる検査時間は、製造プロセスのタクトを考慮すると、
おおよそ200sec/cm2程度であり、画像取得のみに要
する時間は検査時間の約半分の100sec/cm2程度であ
る。これらの値から1画素当たりの所要時間は10nse
c となり、1画素当たりの必要電子数は約6000個と
なり、これは電子ビーム電流が100nAであることに
対応する。
施例では、試料を照射する電子ビーム電流を100n
A、画素サイズを0.1μm 、試料上での電子ビームの
スポットサイズを0.08μm 、試料ステージ12の連
続移動速度を10mm/sec にそれぞれ設定し、そしてこ
れらの条件下で、試料の同じ領域を電子ビームで一回だ
け走査することで、200sec/cm2程度の高速度検査を
可能にしている。従来のSEMや測長SEMでは、試料
を照射する電子ビーム電流は数pAから数百pA程度で
あるから、1cm2 当たりの検査時間は数百時間にもな
り、したがってSEMや測長SEMは実質的に実用になら
ない。
ームが得られ、高速度検査ができるように電子銃1の電
子源2としては拡散補給型の熱電界放出電子源(Zr/
O/W)が用いられている。更に、1画素当たりの所要
時間が10nsec であることはサンプリング時間が10
0MHzであることに相当し、したがって荷電粒子検出
器21はそれに対応する高速応答速度をもつものである
ことが必要である。この条件を満たすように荷電粒子検
出器21はPIN型半導体検出器からなっている。
試料は電子ビームで照射されることによって帯電する。
この帯電量は電子ビームの加速電圧に依存し、そのエネ
ルギーを低くすることによって解決される。しかし、画
像比較にもとづく電子ビーム検査装置では、100nA
という大電流電子ビームが用いられるため、加速電圧を
低くすると、空間電荷効果により収差(電子ビームの径
方向への広がり)が増大し、0.08μm という試料上
での電子ビームスポットサイズを得ることが困難とな
り、したがって分解能の低下は避けがたい。本発明の実
施例では、空間電荷効果による分解能の低下及び変化を
防止して0.08μm という試料上での電子ビームスポ
ットサイズを安定に得るために、加速電圧Vacc は10
kV一定に設定されている。
ネルギーによって大きく左右され、そしてそのエネルギ
ーは試料の種類によって異なる。帯電しにくい試料や画
像のコントラストを強調して回路パターンのエッジ部を
特に知りたい試料の場合はエネルギーを大きくし、帯電
しやすい試料の場合はエネルギーを小さくする。このた
め、検査されるべき試料の種類が変わるごとに最適な電
子ビーム照射エネルギーを見つけ出して、設定する必要
がある。
ビームの最適照射エネルギーは、加速電圧Vacc を変え
ずに試料13に印加される負の電圧、すなわち、リター
ディング電圧を変えることによって設定される。このリ
ターディング電圧は可変減速電源14によって変えるこ
とができる。
物レンズ9を通して検出されていた。これは既述のよう
に、TTL(Through The Lens)方式と呼ばれる。TT
L方式によれば、対物レンズを短焦点で働かせることに
よって分解能をあげることができる。これに対して、本
発明の実施例では、試料から発生する荷電粒子は、対物
レンズ9の下で、具体的には対物レンズ9と試料13の
間で検出される。このため、対物レンズ9の焦点距離は
TTL方式に比べて長い。すなわち、通常のTTL方式
では対物レンズの焦点距離は5mm程度(短焦点)である
のに対して、本発明の実施例ではその値は40mm(長焦
点)に設定されている。このため、本発明の実施例によ
れば、試料13の画像を取得するために行われる電子ビ
ーム36の偏向幅、すなわち、電子ビームによる走査幅
を大きくすることができる。例えば、TTL方式のビー
ム偏向幅は100μm程度であるのに対して、本発明の
実施例ではそれは500μmに設定されている。
点位置まで連続移動し終わると、試料13は該試料の電
子ビーム36による走査幅に相当する量だけ移動され、
再び連続移動を開始する。この移動に伴い、試料ステー
ジが整定するまで検査を行うことができない時間が生じ
る。
の積算値(単位sec )と電子ビーム36の偏向幅(単位
μm)との関係を示す。この図から、偏向幅が100μ
mであるか500μmであるかによって試料ステージ整
定時間の積算値に極端な差があることがわかる。すなわ
ち、本発明の実施例によれば、試料ステージ整定時間を
小さくすることができ、その分だけ検査速度の向上を図
ることができる。
め、検査する領域が移動すると試料の高さも変化する。
したがって、対物レンズ9の励磁を変化させて、常に試
料13に焦点を合わせる動作が必要である。従来のTT
L方式では、対物レンズを短焦点で働かせるように強励
磁する必要がある。しかし、強励磁の対物レンズでは試
料の高さの変化に伴い、電子ビームの水平方向の回転に
よって画像の回転が生じるので、その補正が必要とな
る。これに対して本発明の実施例では、対物レンズ9は
長焦点で作動されるように弱励磁される。例えば、Iを
対物レンズの電流値(単位A)、Nを対物レンズのコイ
ルのターン数、Eを電子ビームのエネルギー(単位e
V)とすると、IN/√E=9程度に励磁される。この
ため、試料13の高さの変化に伴い、焦点を微調整して
も電子ビーム36の回転,画像の回転は実質的に無視で
きる程度にしか発生しないので、その補正が不要とな
る。
ターディング電圧(単位kV)との関係を示す。同図中
の曲線(1)は本発明の実施例によるもの、曲線(2)
はTTL方式によるものである。既述のように、リター
ディング電圧は試料の種類によって変えられるべきであ
る。また、リターディング電圧は2次電子に対して加速
させる作用がある。図5において、2次電子検出効率
は、リターディング電圧を変えると、TTL方式の場合
は大幅に変化してしまうのに対して、本発明の実施例の
場合は、あまり変化しない。TTL方式の場合は、試料
から発生する2次電子が対物レンズの磁場を通り収束さ
れるが、その軸方向の収束位置はリターディング電圧を
変えることによって変化する。これが2次電子検出効率
を大きく変えてしまう主たる原因である。本発明の実施
例では2次電子33が対物レンズ9の磁場を通らないの
で影響が小さい。したがって、本発明の実施例では、画
像の回転が少なく、2次電子検出効率の変動が小さいの
で、検査画像の安定化をもたらす。
電子33は、リターディング電圧によって加速されてほ
ぼ平行ビームとなるので、2次電子33の収集率が向上
する。その平行化された2次電子33は、更に、E×B
偏向器18の偏向電界及び偏向磁界によってある角度、
たとえば5°だけ偏向されて2次電子発生体19を衝撃
し、それによって更に第2の2次電子20が大量に発生
する。このように、2次電子の検出効率は、平行ビーム
と、2次電子発生体19の衝撃によって、大幅に向上す
る。
試料13をY方向に連続移動しながら電子ビーム36を
X方向に偏向させるが、走査とブランキングとを交互に
繰り返すのでなく、走査を往復偏向させてもよい。この
場合は、行きの偏向時の偏向速度(走査速度)と帰りの
偏向時の偏向速度(走査速度)とが同じにされる。この
ようにすれば、ブランキング用偏向器17を省略するこ
とができ、ブランキング時間分の節約が可能となる。し
かし、この場合、以下に注意する必要がある。試料13
の、電子ビーム36の往復偏向の始めの部分と終わりの
部分とが電子ビーム36によって短時間に集中して照射
される。すなわち、例えば、左から右へのX方向の走査
の場合、照射領域の端部では電子ビームのX方向への移
動が停止し、試料13がY方向に走査幅だけ移動するの
を待ってから、次の列を右から左へX方向へ移動して走
査する。このY方向への移動を待っている間に、試料1
3の端部がY方向に照射が続けられる。このため、帯電
現象の時定数が非常に短い試料の場合は、その画像を取
得したとき、その画像の明るさが不均一になってしま
う。そこで、電子ビーム36による照射量を試料13の
全面にわたってほぼ同じにするために、電子ビーム36
の偏向速度が走査の端部では走査の中心部よりも速くな
るように、その偏向速度を制御するとよい。
試料13から発生した2次電子33を用いているが、電
子ビーム36の照射によって試料から後方散乱された反
射電子を用いても、同様の効果を得ることが出来る。
を図ることができる電子ビームを用いた検査方法及び検
査装置を提供することができる。
用いた検査方法及び検査装置を提供することができる。
い電子ビームを用いた検査方法及び検査装置を提供する
ことができる。
いた検査装置の構成の概念を示す縦断面図。
示すブロック図。
ンの一例をSEMで観察した像の概略図。
関係を示す相関図。
係を示す相関図。
源、8…第1収束レンズ、9…対物レンズ、10…クロ
スオーバ、11…位置モニタ用測長装置、12…試料ス
テージ、13…試料、14…可変減速電源、15…絞
り、16…電子ビーム走査用偏向器、17…ブランキン
グ用偏向器、18…E×B偏向器、19…2次電子発生
体、20…第2の2次電子、21…荷電粒子検出器、2
2…光学式試料高さ測定装置、23…補正制御回路、2
4…走査信号発生装置、29…演算部、30…欠陥判定
部、31…制御部、33…2次電子、36…電子ビー
ム。
Claims (24)
- 【請求項1】電子ビームを発生し、その発生した電子ビ
ームを対物レンズによって試料に収束し、その収束され
た電子ビームで前記試料を走査,偏向し、前記試料から
発生した荷電粒子を前記対物レンズと前記試料との間か
ら検出して電気信号に変換し、その電気信号を画像信号
として記憶し、その記憶された画像信号を用いて画像比
較を実行し、前記試料の欠陥を検出することを特徴とす
る電子ビームを用いた検査方法。 - 【請求項2】請求項1の記載において、前記電子ビーム
を減速する電圧を前記試料に印加す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3】請求項1又は2の記載において、前記荷電
粒子を予め定められた方向に偏向する偏向電界と、その
方向に前記荷電粒子を偏向し、かつ、前記偏向電界にも
とづく前記電子ビームの偏向を打ち消す偏向磁界とを発
生す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4】請求項1ないし3のいずれかの記載におい
て、前記荷電粒子で2次電子発生体を照射し、該2次電
子発生体から2次電子が発生す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5】電子ビームを発生し、その発生した電子ビ
ームを対物レンズによって試料に収束し、その収束され
た電子ビームで前記試料を走査,偏向するとともに、該
走査の方向と実質的に直交する方向に前記試料を連続的
に移動し、前記試料から発生した荷電粒子を前記対物レ
ンズと前記試料との間から検出して電気信号に変換し、
その電気信号を画像信号として記憶し、その記憶された
画像信号を用いて画像比較を実行し、前記試料の欠陥を
検出す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6】請求項5の記載において、前記電子ビーム
を減速する電圧を前記試料に印加す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7】請求項5又は6の記載において、前記荷電
粒子を予め定められた方向に偏向する偏向電界と、その
方向に前記荷電粒子を偏向し、かつ、前記偏向電界にも
とづく前記電子ビームの偏向を打ち消す偏向磁界とを発
生す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8】請求項5ないし7のいずれかの記載におい
て、前記荷電粒子で2次電子発生体を照射し、該2次電
子発生体から2次電子が発生す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】電子ビームを発生し、その発生した電子ビ
ームを収束レンズによって該収束レンズと試料の間にク
ロスオーバが生じるように収束すると共に、その収束さ
れた電子ビームを前記クロスオーバと前記試料との間に
配置された対物レンズによって試料に収束し、その収束
された電子ビームで前記試料を走査,偏向するととも
に、前記走査の方向と実質的に直交する方向に前記試料
を連続的に移動し、前記試料から発生した荷電粒子を前
記対物レンズと前記試料との間から検出して電気信号に
変換し、その電気信号を画像信号として記憶し、その記
憶された画像信号を用いて画像比較を実行し、前記試料
の欠陥を検出す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10】請求項9の記載において、前記電子ビー
ムを前記クロスオーバを支点としてブランキングするこ
とを特徴とする電子ビームを用いた検査方法。 - 【請求項11】請求項9又は10の記載において、前記
電子ビームを減速する電圧を前記試料に印加することを
特徴とする電子ビームを用いた検査方法。 - 【請求項12】請求項9ないし11のいずれかの記載に
おいて、前記荷電粒子を予め定められた方向に偏向する
偏向電界と、その方向に前記荷電粒子を偏向し、かつ、
前記偏向電界にもとづく前記電子ビームの偏向を打ち消
す偏向磁界とを発生す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13】請求項9ないし12のいずれかの記載に
おいて、前記荷電粒子で2次電子発生体を照射し、該2
次電子発生体から2次電子が発生す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14】試料の欠陥を検出する電子ビームを用い
た検査装置であって、電子ビームを発生する電子源と、
その発生した電子ビームを試料に収束させる対物レンズ
と、その収束された電子ビームで前記試料を走査すると
ともに、前記試料から荷電粒子を発生させるように前記
電子ビームを偏向する電子ビーム偏向器と、前記荷電粒
子を前記対物レンズと前記試料との間から検出して電気
信号に変換する荷電粒子検出器と、前記電気信号を画像
信号として記憶する記憶装置と、前記画像信号にもとづ
いて画像比較を実行する比較器とを備えたことを特徴と
する電子ビームを用いた検査装置。 - 【請求項15】請求項14の記載において、前記電子ビ
ームを減速する減速電圧を前記試料に印加する可変電源
を備えたことを特徴とする電子ビームを用いた検査装
置。 - 【請求項16】請求項15の記載において、前記減速電
圧に対して正方向の電位に保たれた電極を前記試料と前
記荷電粒子検出器との間に設けたことを特徴とする電子
ビームを用いた検査装置。 - 【請求項17】請求項14ないし16のいずれかの記載
において、前記荷電粒子を予め定められた方向に偏向す
る偏向電界と、その方向に前記荷電粒子を偏向し、か
つ、前記偏向電界にもとづく前記電子ビームの偏向を打
ち消す偏向磁界とを発生する電子ビーム偏向器を備えた
ことを特徴とする電子ビームを用いた検査装置。 - 【請求項18】請求項14ないし17のいずれかの記載
において、前記荷電粒子によって照射されて2次電子を
発生する2次電子発生体を備えたことを特徴とする電子
ビームを用いた検査装置。 - 【請求項19】試料の欠陥を検出する電子ビームを用い
た検査装置であって、電子ビームを発生する電子源と、
その発生した電子ビームをクロスオーバが生じるように
収束する収束レンズと、その収束された電子ビームを試
料に収束する対物レンズと、その収束された電子ビーム
で前記試料を走査するとともに、前記試料から荷電粒子
を発生させるように前記電子ビームを偏向する電子ビー
ム偏向器と、前記電子ビームによる走査の方向と実質的
に直交する方向に前記試料を連続的に移動する試料移動
装置と、前記荷電粒子を前記対物レンズと前記試料との
間から検出して電気信号に変換する荷電粒子検出器と、
前記電気信号を画像信号として記憶する記憶装置と、前
記画像信号にもとづいて画像比較を実行する比較器とを
備えたことを特徴とする電子ビームを用いた検査装置。 - 【請求項20】請求項19の記載において、前記電子ビ
ームを前記クロスオーバを支点としてブランキングする
ブランキング用偏向器を備えたことを特徴とする電子ビ
ームを用いた検査装置。 - 【請求項21】請求項19又は20の記載において、前
記電子ビームを減速する減速電圧を前記試料に印加する
可変電源を備えたことを特徴とする電子ビームを用いた
検査装置。 - 【請求項22】請求項19又は20の記載において、前
記減速電圧に対して正方向の電位に保たれた電極を前記
試料と前記荷電粒子検出器との間に設けたことを特徴と
する電子ビームを用いた検査装置。 - 【請求項23】請求項19ないし22のいずれかの記載
において、前記荷電粒子を予め定められた方向に偏向す
る偏向電界と、その方向に前記荷電粒子を偏向し、か
つ、前記偏向電界にもとづく前記電子ビームの偏向を打
ち消す偏向磁界とを発生する電子ビーム偏向器を備えた
ことを特徴とする電子ビームを用いた検査装置。 - 【請求項24】請求項19ないし23のいずれかの記載
において、前記荷電粒子によって照射されて2次電子を
発生する2次電子発生体を備えたことを特徴とする電子
ビームを用いた検査装置。
Priority Applications (9)
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JP21290897A JP3564958B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 電子ビームを用いた検査方法及び検査装置 |
US09/131,383 US6348690B1 (en) | 1997-08-07 | 1998-08-07 | Method and an apparatus of an inspection system using an electron beam |
US09/883,184 US6452178B2 (en) | 1997-08-07 | 2001-06-19 | Method and an apparatus of an inspection system using an electron beam |
US10/083,481 US6987265B2 (en) | 1997-08-07 | 2002-02-27 | Method and an apparatus of an inspection system using an electron beam |
US11/108,877 US7012252B2 (en) | 1997-08-07 | 2005-04-19 | Method and an apparatus of an inspection system using an electron beam |
US11/319,279 US7232996B2 (en) | 1997-08-07 | 2005-12-29 | Method and an apparatus of an inspection system using an electron beam |
US11/798,239 US7439506B2 (en) | 1997-08-07 | 2007-05-11 | Method and an apparatus of an inspection system using an electron beam |
US12/211,343 US8134125B2 (en) | 1997-08-07 | 2008-09-16 | Method and apparatus of an inspection system using an electron beam |
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