JPS6269527A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は検査技術、特に、半導体装置の製造においてウ
ェハの表面に形成されたパターンの検査に適用して効果
のある技術に関する。

［背景技術］ 近年、半導体装置の製造において、たとえばシリコンな
どからなる半導体基板すなわちウェハ上番ε形成される
集積回路パターンは、集積回路素子に対する高密度化、
高集積化などの要求に伴って、より微細化、複雑化の傾
向を強めている。

このため、半導体装置の製造技術、とりわけ微細パター
ンの加工に直接関係するりソグラフィ技術においては、
微細パターンの寸法やパターン相互の距離および欠陥に
対して、回路素子の製作精度を上回る高い精度で計測す
る必要が生じ、たとえば走査電子顕微鏡が上記のような
微細パターンの検査に用いられる場合がある。

すなわち、電子銃などの電子ビーム源から所定の加速電
圧で放射される所定の強度の電子ビームによって測定対
象のウェハ表面の一定領域を所定の速度で走査し、この
ときウェハ表面から放出される二次電子をウェハ表面近
傍の位置に置かれた二次電子検出器によって検出し、こ
の二次電子検出器で観測される二次電子の強度変化を前
記の電子ビームの走査と同期して構成される陰極線管の
画面における輝度の変化として表示させることによって
、陰極線管の画面」二に所定の倍率で拡大されたウェハ
表面の所定の領域のパターンの像が観察されるものであ
る。

この場合、電子ビームの照射によって発生される二次電
子の量は電子ビームが照射される物質の種類および電子
ビームの加速電圧などによって異なるものであり、電子
ビームの加速電圧が不適当な状態においては照射される
電子ビームの量に対する二次電子の発生量に過不足を生
じ、電子ビームが照射されるウェハに形成されたパター
ンや下地部分が正または負に帯電されることとなる。

そして、ウェハがたとえば正に帯電された場合には、電
子ビームの照射によって発生されるべき二次電子がウェ
ハ表面の正電荷に捕捉されるため本来検出されるべき二
次電子の量が減少して観察視野が黒くなり、逆に負に帯
電された場合には二次電子の発生量が極端に増加され、
観察視野が白くなるなどして、いずれの場合においても
観察すべきパターンの輪部が不明瞭となったり観察が不
能になるなどの不具合があることを本発明者は見いだし
た。

さらに、半導体装置の製造過程において、ウェハに形成
されるパターンと下地を構成する物質の組み合わせは数
十種類にも及び、さらにパターンの膜厚などによっても
帯電量が変化されるため、個々の場合について手動操作
などによって最適の加速電圧に調整することは実際上困
難である。

なお、走査電子顕微鏡を用いる検査技術について述べら
れている文献としては、株式会社工業調査会１９８３年
９月１日発行「電子材料」１９８３年９月号、Ｐ５２〜
Ｐ５７がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、高精度の検査を迅速に行うことが可能
な検査技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

［発明の概要］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、つぎの通りである。

すなわち、被検査物を走査する電子ビームによって発生
される二次電子を検出することによって該被検査物の検
査を行う検査装置に、前記二次電子に基づいて形成され
た被検査物の像を保持する記憶部と、該記憶部に保持さ
れた像に暴づいて前記被検査物における帯電状態を判別
する判定部と、該判定部における判定結果に基づいて前
記電子ビームの加速電圧を制御する加速電圧制御部とを
設けることにより、前記被検査物に照射される前記電子
ビームの加速電圧の過不足に起因する被検査物の帯電を
防止し、被検査物の鮮明な像が迅速に得られるようにし
て、高精度の検査を迅速に行うことを可能にしたもので
ある。

［実施例１］ 第１図は本発明の一実施例である検査装置の要部を取り
出して示す説明図である。

水平面内において移動自在なＸＹテーブル１の上には、
ウェハ２　（被検査物）が着脱自在に載置されるように
構成されている。

さらに、ＸＹテーブル１に載置されるウェハ２の上方に
は、ウェハ２の平面に対して軸が垂直となるように電子
銃３が設けられ、この電子銃３に接続される加速電圧印
加部４によって所定の速度に加速された電子群で構成さ
れる電子ビーム５が偏向レンズ６などからなる電子光学
系をへてウェハ２の表面に到達されるように構成されて
いる。

なお、上記の一連の機構は、所定の真空度の真空室（図
示せず）内に収納される構造とされている。

そして、前記偏向レンズ６の作用によって、電子ビーム
５のウェハ２における到達位置が時間的に変化され、ウ
ェハ２の表面の所定の領域内が電子ビーム５によって走
査されるとともに、ウェハ２において電子ビーム５が到
達される部位から発生される二次電子７は、検出器８に
捕捉されるように構成されている。

さらに、偏向レンズ６によって時間的に変化される電子
ビーム５の走査位置および、その時検出器８によって検
出される二次電子７の量は、信号処理部９を介して、た
とえば陰極線管などから構成される表示部１０に同期し
て入力され、表示部１０における明暗の変化としてウェ
ハ２の所定の部位の拡大像が観察されるものである。

この場合、前記表示部１０には画像メモリ１１（記憶部
）を介して判定部１２が接続され、画像メモリ１１に保
持された前記ウェハ２の観察視野において前記電子銃３
に加速電圧印加部４から印加される電子ビーム５の加速
電圧の過不足に起因して発生される正または負の帯電状
態が、該観察視野の一部の黒白の状態を検知することに
よって判定されるものである。

すなわち、ウェハ２の観察部位がたとえば正に帯電され
た場合には、電子ビーム５の照射によって発生されるべ
き二次電子７がウェハ２の表面の正電荷に捕捉されるた
め本来検出されるべき二次電子７の量が減少して観察視
野が黒くなり、逆に負に帯電された場合には検出器８に
よって検知される二次電子７の計が過度に増加され、観
察視野が白くなるものである。

さらに、判定部１２には、加速電圧印加部４における加
速電圧を増減させる加速電圧制御部１３が接続されてお
り、判定部１２において検知されたウェハ２の観察視野
における正または負の帯電状態に応じて加速電圧印加部
４から電子銃３に印加される加速電圧が上昇または降下
され、観察視野が最適の状態となるように加速電圧が設
定されるように構成されている。

以下、本実施例の作用について説明する。

始めに、ＸＹテーブル１が適宜駆動され、ＸＹテーブル
１に載置されたウェハ２の所定の部位が、偏向レンズ６
などからなる電子光学系の軸に一致される。

次に、電子銃３には加速電圧印加部４から所定の値の加
速電圧が印加され、電子ビーム５によるウェハ２の所定
の部位の走査が開始され、電子ビーム５の到達位置から
発生され、検出器８によって捕捉される二次電子７の量
とその時の電子ビーム５の走査位置とに基づいて、ウェ
ハ２の所定の部位の拡大像が表示部１０に表示されると
ともに画像メモリ１１に保持される。

そして、判定部１２は、前記画像メモリ１１に保持され
たウェハ２の観察視野において、前記電子銃３に加速電
圧印加部４から印加される電子ビーム５の加速電圧の過
不足に起因して発生されるウェハ２の観察部位の正また
は負の帯電状態を、該観察視野の一部の黒白の状態を検
知することによって判定し、加速電圧制御部１３を介し
て加速電圧印加部４から電子銃３に印加される加速電圧
が適宜上昇または降下される。

前記の加速電圧制御部１３による加速電圧の昇降操作は
、ウェハ２の観察部位における帯電状態が解消され、画
像メモリＩＩ、すなわち表示部１０における観察視野が
最適の状態となるまで繰り返される。

その後、最適の加速電圧による電子ビーム５の走査によ
って表示部１０に得られるウェハ２の所定の部位の明瞭
な観察像に基づいて、たとえば寸法測定などが正確に行
われる。

このように、電子ビーム５の加速電圧の過不足に起因す
るウェハ２の観察部位の帯電状態が、表示部１０におけ
るウェハ２の観察部位の像に基づいて検知され、電子ビ
ーム５によって走査されるウェハ２の所定の部位に帯電
状態を生じない最適の加速電圧が自動的に設定されるよ
うに構成されているため、表示部１０におけるウェハ２
の所定の部位の明瞭な拡大像が迅速に得られ、高精度の
検査を迅速に行うことが可能となる。

［効果］ （１）、被検査物を走査する電子ビームによって発生さ
れる二次電子を検出することによって該被検査物の検査
を行う検査装置に、前記二次電子に基づいて形成された
被検査物の像を保持する記憶部と、該記憶部に保持され
た像に基づいて前記被検査物における帯電状態を判別す
る判定部と、該判定部における判定結果に基づいて前記
電子ビームの加速電圧を制御する加速電圧制御部とが設
けられているため、前記被検査物を走査する前記電子ビ
ームの加速電圧の過不足に起因する被検査物の帯電が防
止され、被検査物の鮮明な像が得られる最適な加速電圧
を迅速に設定することが可能となり、高精度の検査を迅
速に行うことができる。

（２）、前記＋１１の結果、半導体装置の製造における
生産性が向上される。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

［利用分野］ 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるウェハの検査技術に
適用した場合について説明したが、それに限定されるも
のではなく、電子ビームを用いて被検査物の像を得る検
査技術に広く適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である検査装置の要部を取り
出して示す説明図である。 ■・・・ＸＹテーブル、２・・・ウェハ（被検査物）、
３・・・電子銃、４・・・加速電圧印加部、５・・・電
子ビーム、６・・・偏向レンズ、７・・・二次電子、８
・・・検出器、９・・・信号処理部、１０・・・表示部
、１１・・・画像メモリ（記憶部）、１２・・・判定部
、１３・・・加速電圧制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査物を走査する電子ビームによって発生される
   二次電子を検出することによって該被検査物の検査を行
   う検査装置であって、前記二次電子に基づいて形成され
   た被検査物の像を保持する記憶部と、該記憶部に保持さ
   れた像に基づいて前記被検査物における帯電状態を判別
   する判定部と、該判定部における判定結果に基づいて前
   記電子ビームの加速電圧を制御する加速電圧制御部とか
   らなることを特徴とする検査装置。 ２、前記被検査物がウェハであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の検査装置。