KR100280164B1 - 전자 빔을 이용한 검사방법 및 그 장치 - Google Patents

전자 빔을 이용한 검사방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 전자 빔을 이용한 검사장치는, 시료(11)에 전자 빔(31)을 조사시키는 전자 빔 조사부(1~10), 시료 표면의 형상, 재질, 전위의 변화에 따라 발생한 2차 전자 및 반사 전자(32)의 1차원상 및/또는 2차원상을 결상시키는 사상투영 광학부(16~21), 이 1차원상 및/또는 2차원상에 기초하여 검출신호를 출력하는 전자 빔 검출부(22~27), 검출신호를 부여받아서 시료 표면의 1차원상 및/또는 2차원상을 표시하는 화상 표시부(30), 전자 빔 조사부로부터 조사된 전자 빔의 시료로의 입사각도를 변화시키고, 상기 2차 전자 및 반사 전자를 부여받아서 상기 사상투영 광학부에 거두어들이게 하는 전자 빔 편향부(27, 43~44)를 갖추고 있다. 이 장치에 의하면, 종래의 장치에 있어서의 문제, 즉 전자 빔을 시료 표면에 경사지게 입사하기 때문에 패턴 측벽에 존재하는 결함의 검사가 불가능하고 또한 광축 조정이 곤란하다는 문제가 해결된다.

Description

전자 빔을 이용한 검사방법 및 그 장치
본 발명은 전자 빔을 이용한 검사방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼나 포토 마스크의 패턴을 검사하는 경우에 적합한 검사방법 및 검사장치에 관한 것이다.
반도체장치의 고집적화에 따라 반도체 웨이퍼나 포토 마스크상의 결함, 이물질 등의 검출에 요구되는 감도는 높아지고 있다. 일반적으로, 패턴의 배선폭의 1/2 이하의 검출감도가 필요하게 되기 때문에, 근년에는 광학식에 의한 패턴 결함 검사의 한계가 드러나고 있다. 그래서, 광학식 대신에 전자 빔을 이용한 검사장치의 개발이 행하여지고 있고, 일본국 특개평 제5-258703호 공보나 특개평 제7-249393호 공보 등에 제안되어 있다.
특개평 제7-249393호 공보에는, 웨이퍼 패턴의 결함 검출장치가 개시되어 있다. 이 장치는, 도 1에 나타낸 것처럼, 직사각형의 전자방출면 음극을 갖추고, 전자 빔을 시료(82)의 표면(85)에 조사(照射)하는 전자광학 경통(81; 電子光學鏡筒)과, 전자 빔이 조사된 시료(82)로부터 발생한 2차 전자(83)을 검출하는 라인 센서형 2차 전자 검출계(84), 검출신호를 처리하는 회로(87)를 구비하고 있다. 이 결함 검출장치는 시료 표면에 조사하는 직사각형 빔의 어스펙트 비를 적당히 설정하고, 또한 2차 전자 검출계(84)에 있어서 병렬로 신호처리하는 것으로, 고속으로 반도체 웨이퍼의 패턴 결함을 검사할 수 있는 점에 특징이 있다.
시료로부터 발생하는 2차/반사 전자의 1차원상(1次元像) 또는 2차원상을 결상(結像)시키는 사상투영계(寫像投影系)의 해상성능상, 시료와 사상투영 광학계를 접근시키는 것으로, 사상투영 광학계의 초단 렌즈와 시료의 사이에 발생하는 전계의 강도를 높이고, 또한 균일성을 향상시킬 수 있다. 그래서, 시료면에 대해 사상투영 광학수단의 광축이 수직이 되도록 사상투영 광학수단을 배치하고 있다.
그러나, 종래에는 이러한 구성을 실현하기 위해 시료 표면 근방에서의 1차 광학계와 사상투영 광학계의 공간 다툼 때문에, 1차 광학계에 의해 형성된 직사각형 전자 빔을 시료 표면에 대해 경사지게 입사하지 않으면 안되었다.
이 전자 빔의 경사 입사에는 다음과 같은 몇가지의 문제가 존재한다.
(1) 시료 표면의 凹凸형상이 있는 패턴에 대해, 조사 빔이 경사지게 입사됨으로써, 입사방향과 반대측에 전자 빔이 조사되지 않는 영역이 발생한다. 이 때문에, 발생한 2차 전자 및 반사 전자에는 패턴의 입사방향과 반대측의 부분이 그림자로 되어 나타난다. 이 때문에, 패턴 측벽이나 패턴 사이 등에 존재하는 결함이나 이물질 등을 관찰하여 검사하는 것은 불가능하였다.
(2) 전자 빔을 조사하는 때에는 시료에 정전압이 인가된다. 이 때문에, 조사 빔이 경사지게 시료 표면에 입사되면, 시료와 사상투영 광학계의 사이에 존재하는 전계의 영향에 의해, 전자 빔의 시료로의 입사위치가 본래의 폭으로부터 어긋나 버린다. 이러한 조사 빔계와 시료와 사상투영 광학계간의 광축조정(光軸調整)은 전계의 존재에 의해 극히 곤란하였다.
(3) 시료와 사상투영 광학계간에는 상술한 것처럼 전계가 존재하는데, 이 전계를 변화시키면, 전자 빔의 시료 표면상의 조사위치가 이동해 버리기 때문에, 광축조정이 어긋나게 된다.
(4) 전자 빔이 경사지게 입사되면, 시료로부터의 반사 전자는 조사된 전자 빔에 대해 정반사방향으로 분포를 갖는다. 이 때문에, 시료 표면에 대해 수직방향으로 설치된 사상 광학계로의 반사 전자의 투과율이 저하되고 있었다.
이와 같이, 종래에는 전자 빔이 시료 표면에 경사지게 입사되는 것 때문에, 패턴 측벽에 존재하는 결함의 검사가 불가능한 것, 광축조정이 곤란한 것 등의 문제가 생기고 있었다.
따라서 본 발명은 전자 빔의 경사 조사에 의해 생기고 있던 여러 문제를 해결할 수 있는, 전자 빔을 이용한 검사방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래의 전자 빔 검사장치의 개략적인 구성을 나타낸 외관도,
도 2는 본 발명의 제1실시형태에 의한 전자 빔 검사장치의 구성을 나타낸 블록도,
도 3은 동 전자 빔 검사장치에 있어서의 전자 빔 편향부의 상세한 구성을 나타낸 횡단면도,
도 4는 도 3에 있어서의 A-A선에 따른 종단면구조를 나타낸 단면도이다.
본 발명에 의하면, 시료에 전자 빔을 조사시키는 전자 빔 조사부와, 상기 전자 빔 조사부에 의해 시료에 전자 빔이 조사되어, 시료 표면에 따라 발생한 2차 전자 및 반사 전자의 1차원상 또는 2차원상을 전자 빔 검출부상에 결상시키는 사상투영 광학부, 상기 사상투영 광학부에 의해 결상된 상기 2차 전자 및 반사 전자의 1차원상 또는 2차원상에 기초하여 검출신호를 출력하는 상기 전자 빔 검출부, 상기 전자 빔 검출부로부터 출력된 상기 검출신호를 부여받아서 상기 시료 표면의 1차원 또는 2차원상을 표시하는 화상 표시부, 상기 전자 빔 조사부로부터 조사된 전자 빔을 부여받아서 시료로의 입사각도를 변화시키고, 상기 2차 전자 및 반사 전자를 부여받아서 상기 사상투영 광학부에 거두어들이게 하는 전자 빔 편향부를 구비한 전자 빔 검사장치가 제공된다.
이와 같이, 본 발명의 전자 빔을 이용한 검사방법 및 그 장치에 의하면, 시료 표면에 전자 빔을 조사시키는 때의 입사각도를 전자 빔 편향부에 의해 변화시키고, 더욱이 시료 표면에서 발생한 2차 전자 및 반사 전자를 전자 빔 편향부를 매개하여 사상투영 광학부에 거두어들이게 함으로써, 시료 표면의 패턴의 측벽 근방에 존재하는 결함이나 이물질 등의 검사를 행할 수 있게 되고, 더욱이 광축의 조정이나, 전자 빔 조사부와 시료와 사상투영 광학부간의 공간 다툼의 조정을 용이하게 할 수 있으며, 더욱이 사상투영 광학부의 광학성능도 향상시킬 수 있다.
여기에서, 상기 전자 빔 편향부는 시료에 수직인 방향으로부터 10도~40도의 각도로 상기 전자 빔 조사부로부터 조사된 상기 전자 빔을 부여받고, 상기 전자 빔을 상기 시료에 대해 90도±5도의 각도로 입사시키도록 상기 전자 빔의 각도를 변화시키는 것이어도 된다.
상기 전자 빔 조사부로부터 조사되는 전자 빔으로서, 그 단면형상이 선상(線狀), 직사각형, 또는 긴 타원인 것을 이용해도 된다. 이러한 단면형상을 갖는 전자 빔은 높은 전류밀도를 얻을 수 있으므로 검사정밀도를 향상시킬 수 있다.
상기 전자 빔 조사부로부터 조사된 전자 빔이 상기 전자 빔 편향부에 의해 편향되어 시료로 입사되는 각도와, 시료로부터 발생한 상기 2차 전자 및 반사 전자가 상기 전자 빔 편향부를 매개하여 상기 사상투영 광학부에 거두어들여지는 각도의 차이는 -5도로부터 +5도의 범위내인 것이 바람직하다.
상기 전자 빔 편향부는 상기 사상투영 광학부의 광축에 대해 직교하는 면내에 있어서 전계와 자계가 직교하는 장을 형성하여 상기 전자 빔을 편향시키는 수단을 갖는 것이어도 된다.
상기 전자 빔 조사부는 하나 또는 둘 이상의 다극자 렌즈(多極子 Lens)를 포함하는 전자광학 렌즈계를 갖는 것이어도 된다.
상기 전자 빔 조사부는 상기 전자광학 렌즈계가 4극자 렌즈를 갖는 것이어도 된다.
혹은, 상기 빔 조사부는 상기 시료 표면에 대해 경사 정보의 위치에 배치되는 것이어도 된다.
본 발명의 전자 빔을 이용한 검사방법은, 전자 빔 조사부로부터 전자 빔을 시료에 조사하고, 이 시료의 표면에 따라서 발생한 2차 전자 및 반사 전자의 1차원상 또는 2차원상을 사상투영 광학부 및 전자 빔 검출부를 매개하여 화상표시시켜서 상기 시료를 검사하는 공정을 구비하고, 상기 전자 빔 조사부로부터 조사된 전자 빔의 시료 표면으로의 입사각도를 전자 빔 편향수단을 이용하여 변화시키며, 상기 2차 전자 및 반사 전자를 상기 전자 빔 편향수단을 매개하여 상기 사상투영 광학부에 거두어들이게 한다.
여기에서, 상기 전자 빔은 상기 사상투영 광학부의 광축에 대해 직교하는 면내에 있어서 전계와 자계가 직교하는 장을 형성하여 편향되는 것이어도 된다.
또한, 상기 전자 빔 조사부는 상기 시료 표면에 대해 경사진 상방에 배치되는 것이어도 된다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 전자 빔 조사부에 의해 발생한 전자 빔을 전자 빔 편향부에서 편향시켜서, 시료 표면에 수직으로 입사시킨다. 더욱이, 시료 표면으로부터 발생한 2차 전자 및 반사 전자를, 전자 빔 편향부를 이용하여 편향시켜서, 사상투영 광학부에 도입한다. 조사 전자 빔을 시료 표면에 대해 수직으로 입사시킨 경우에는, 시료 표면에 대해 전자 빔을 경사지게 입사하고 있던 경우에 불가능하였던 패턴 측벽 또는 패턴간에 존재하는 결함의 검사를 할 수 있다.
더욱이, 시료와 사상투영 광학부의 사이에 전계가 존재하면 전자 빔이 편향하거나, 왜곡이나 수차(收差)가 발생하는데, 전자 빔을 편향시키는 것으로 이들을 제어할 수 있다. 또한, 전자 빔 조사부와 시료 검사위치와 사상투영 광학부간에서의 공간 다툼의 조정 및 광축조정이 용이하다. 또한, 시료에 전압을 인가시키는 경우에 이 전압을 변화시켜도 광축의 어긋남은 발생하지 않는다. 더욱이, 전자 빔을 전자 빔 편향부에서 시료면에 대해 수직으로 편향시켜서 조사시킨 경우에는, 시료 표면으로부터 반사한 2차 전자 및 반사 전자의 분포도 시료면에 대해 수직이 되기 때문에, 반사 전자의 투과율도 대폭 향상된다.
(발명의 실시형태)
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 1실시형태에 의한 전자 빔 검사장치의 구성을 도 2에 나타냈다. 이 검사장치는 그 개략적인 구성으로서, 전자 빔 조사부와 그 제어부, 시료탑재용 스테이지(12)와 그 제어부, 2차/반사 전자 빔 사상투영 광학부와 그 제어부, 전자 빔 검출부와 그 제어부, 더욱이, 본 실시형태에 있어서의 특징인 전자 빔 편향부와 그 제어부를 구비하고 있다.
전자 빔 조사부는 스테이지(12)에 탑재된 반도체 웨이퍼 또는 포토 마스크 등의 시료(11)의 표면에 수직인 방향에 대해, 기계적으로 일정한 각도 θ(예컨대 10~40도)를 갖도록 경사진 상방향에 배치되어 있다. 이 각도 θ가 10도 이하가 되면, 전자 빔 조사부와 전자 빔 검출부가 너무 근접하여 간섭하지 않도록 배치하는 것이 곤란하게 된다. 역으로, 각도 θ가 40도를 넘으면 전자 빔 조사부로부터의 조사각도가 너무 크게 되어 검사정밀도가 저하되게 된다. 그래서, 각도 θ를 10도로부터 40도의 범위로 한다. 단, 장치의 소형화가 진척됨으로써, 각도 θ를 더욱이 작게 설정할 수 있다는 것도 생각할 수 있다.
이 전자 빔 조사부는 전자총과 2단 구성의 4극자 렌즈를 구비하고 있다. 보다 구체적인 구성으로서, 전자총은 100㎛×10㎛의 직사각형 전자방출면을 갖는 란탄헥사보라이드(이하, LaB6라 칭함) 음극(1)과, 직사각형 개구를 갖는 웨넬트 전극(2), 직사각형 개구부를 갖는 양극(3) 및 광축조정용 편향기(4)를 구비하고 있다. 여기에서, 음극(1)은 직사각형 전자방출면을 갖고 있으므로, 전자 빔의 단면형상은 직사각형으로 된다. 직사각형 이외에, 예컨대 선상(線狀), 긴 타원 등의 세장 형상(細長 形狀)을 갖는 전자 빔을 이용하면 전류밀도가 높아지므로, 검출신호의 S/N비를 높일 수 있다. 그러나, 세장 형상에 한정되지 않고 여러 단면 형상의 전자 빔을 이용해도 된다.
LaB6 음극(1), 웨넬트 전극(2), 양극(3), 편향기(4)의 동작은 제어부(7, 8, 10)에 의해 제어되어, 전자 빔(31a 및 31b)의 가속전압, 에미션 전류, 광축이 조정된다.
또한, 2단 구성의 정전형 4극자 렌즈(5 및 6)와, 이 렌즈(5 및 6)의 동작을 제어하는 제어부(10)가 설치되어 있다. 음극(1)으로부터 방출된 전자 빔(31a 및 31b)이 시료(11)면상에서 약 100㎛×25㎛의 직사각형 빔을 형성하도록 렌즈(5 및 6)에 의해 수속된다. 수속된 전자 빔은 전자 빔 편향부(27)에 입사된다. 이와 같이 전자 빔 조사부로부터 조사된 전자 빔은 시료(11)면에 대해 경사진 각도 θ방향으로부터 전자 빔 편향부(27)에 입사된다. 여기에서, 4극자 렌즈에 한정되지 않고, 하나의 렌즈, 혹은 둘 이상의 다극자 렌즈로 전자광학 렌즈계가 구성되어 있어도 된다.
전자 빔(31a, 31b)이 전자 빔 편향부(27)에 입사되면, 시료(11)의 표면에 대해 거의 수직이 되도록 편향된 후, 전자 빔 편향부(27)를 출사한다. 출사한 전자 빔은 전원(15)에 의해 소정의 전압을 인가받은 회전대칭 정전 렌즈(14)에 의해 축소되어, 시료(11)의 표면상에 수직으로 조사된다.
나중에 설명하는 바와 같이, 시료(11)의 표면으로부터 발생하는 2차 전자 및 반사 전자가 사상투영 광학계로 거두어들여지는 각도는 시료(11)표면에 대해 수직이다. 따라서, 시료(11)로의 전자 빔의 입사각과, 시료(11)의 표면으로부터 발생하는 2차 전자 및 반사 전자가 사상투영 광학계에 거두어들여지는 각도는 공히 시료(11)의 표면에 대해 수직이다. 그러나, 이 2개의 각도는 반드시 완전히 일치하고 있을 필요는 없고, -5도로부터 +5도의 범위내에 들어가 있으면 된다.
시료(11)에는 전원(13)에 의해 소정의 전압이 인가되고 있다. 스테이지(12)는 제어부(45)에 의해 X-Y평면상의 이동이 제어된다. 여기에서, 시료(11)에 인가해야 할 전압값은 후술할 사상투영 광학부의 해상 성능에 기초하여 결정할 필요가 있다.
예컨대, 0.1㎛ 이하의 해상도를 얻기 위해서는 2차/반사 전자 빔은 5kV 정도의 전압을 갖는 것이 요구되므로, 시료에 인가하는 전압으로서 약 5kV가 바람직하다. 그러나, 한편으로, 전자 빔의 에너지는 시료(11)에 인가하는 전압과, 시료(11)로 입사되는 전자 빔이 갖는 전압의 차이에 의해 결정된다. 시료(11)로서 반도체 웨이퍼를 검사하는 경우에는, 전자 빔의 조사 데미지의 저감 및 대전 방지의 관점에서, 반도체 웨이퍼로의 입사전압은 800V 정도가 일반적으로 이용되고 있다. 따라서, 전자 빔의 전압은 5.8kV 정도가 바람직하게 된다.
전자 빔(31a 및 31b)이 시료(11)의 표면상에 조사되면, 시료(11)의 표면으로부터 웨이퍼 표면의 형상/재료/전위정보를 가진 2차/반사 전자(32a 및 32b)가 방출된다. 이 전자는 상술한 것처럼 전원(13)에 의해 시료(11)에 인가된 전압에 의해 시료(11)와 정전 렌즈(14)의 사이에 발생하고 있는 가속전계에 의해 가속되고, 더욱이 정전 렌즈(14)에 의해 무한원(無限遠)에 초점을 갖는 궤도를 그리면서, 전자 빔 편광부(27)로 들어간다.
여기에서, 전자 빔 편향부(27)는 제어부(43a 및 43b, 44a 및 44b)의 제어에 의해, 시료(11)측으로부터 입사된 2차/반사 전자 빔(32a 및 32b)이 직진하도록 동작한다. 그 결과, 전자 빔은 전자 빔 편향부(27)의 안을 직진하여 사상투영 광학부에 입사된다.
이 사상투영 광학부는 그 광축이 시료(11)의 표면에 대해 수직방향이 되도록 배치되어 있고, 3단 구성의 회전대칭 정전 렌즈를 구비하고 있다. 전자 빔(32a 및 32b)은 정전 렌즈(16, 18 및 20)에 의해 확대된다. 여기에서, 정전 렌즈(16, 18 및 20)의 전압은 각각 제어부(17, 19 및 21)에 의해 제어된다.
확대된 전자 빔(32a 및 32b)은 전자 빔 검출부에 의해 검출된다. 전자 빔 검출부는 MCP 검출기(22), 형광면(23), 라이트 가이드(24) 및 CDD 카메라(25)를 구비하고 있다. MCP 검출기(22)에 입사된 전자 빔(32a 및 32b)은 104배로부터 106배로 증폭되어 형광면(23)을 조사한다. 형광면(23)에 전자 빔이 조사되면 형광상이 발생하고, 라이트 가이드(24)를 매개하여 CCD 카메라(25)가 이 형광상을 검출한다.
더욱이 CCD 카메라(25)는 제어부(27)의 제어에 따라, 검출한 형광상을 화상 데이터로서 신호제어부(28)를 매개하여 화상 데이터 호스트 컴퓨터(29)로 전송한다. 화상 데이터 호스트 컴퓨터(29)는 표시기(30)상으로의 화상표시와, 화상 데이터 보존 및 화상처리 등의 처리를 한다.
다음으로, 전자 빔 편향부(27)의 상세한 구조에 대해, 도 3 및 도 3의 A-A선에 따른 종단면을 나타낸 도 4를 이용하여 설명한다. 도 3에 나타낸 것처럼, 전자 빔 편향부의 장은 상기 사상투영 광학부의 광축에 수직인 평면내에 있어서, 전계와 자계를 직교시킨 구조, 즉 ExB 구조로 한다.
여기에서, 전계는 평행평판전극(40a 및 40b)에 의해 발생시킨다. 평행평판전극(40a 및 40b)이 발생시키는 전계는 각각 제어부(43a 및 43b)에 의해 제어된다. 한편, 전계발생용 평행평판전극(40a 및 40b)과 직교하도록 전자코일(41a 및 41b)을 배치시킴으로써, 자계를 발생시키고 있다.
자계의 균일성을 향상시키기 위해, 평행평판형상을 갖는 폴 피즈를 갖게 해서, 자계를 형성하고 있다. A-A선에 따른 종단면에 있어서의 전자 빔의 거동은 도 4에 도시된대로이다. 조사된 전자 빔(31a 및 31b)은 평행평판전극(40a 및 40b)이 발생시키는 전계와, 전자코일(41a 및 41b)이 발생시키는 자계에 의해 편향된 후, 정전 렌즈(14)를 통과하여 시료(11)면상에 대해 수직방향으로 입사된다.
한편, 시료(11)면에서 발생한 2차/반사 전자 빔(32a 및 32b)은 시료(11)와 정전 렌즈(14)의 사이에 있어서 발생한 가속전계에서 가속된 후, 시료(11)면에 대해 수직인 방향으로 나아가고, 정전 렌즈(14)를 통과한 후에 전자 빔 편향부(27)로 입사된다.
여기에서, 조사 전자 빔(31a 및 31b)의 전자 빔 편향부(27)로의 입사위치 및 각도는 전자의 에너지가 결정되면 일의적으로 결정된다. 더욱이, 2차/반사 전자(32a 및 32b)가 직진하도록, 전계 및 자계의 조건, 즉 vB=eE로 되도록 평행평판전극(40a 및 40b)이 발생시키는 전계와, 전자코일(41a 및 41b)이 발생시키는 자계를 각각의 제어부(43a 및 43b, 44a 및 44b)가 제어하는 것으로, 2차/반사 전자는 전자 빔 편향부(27)를 직진하여, 상기 사상투영 광학부에 입사된다.
여기에서, V는 전자(32)의 속도(m/s), B는 자장(T), e는 전하량(C), E는 전계(V/m)이다.
상술한 것처럼, 본 실시형태에 의하면, 조사 전자 빔(31a 및 31b)을 시료(11)의 표면에 대해 경사진 방향으로부터 입사하는 것이 아니라, 수직으로 입사시킬 수 있다.
따라서, 시료(11)의 표면에 전자 빔을 경사진 방향으로 조사하고 있던 경우에 존재하고 있던 상술한 것과 같은 각종 문제가 해결되므로, 패턴의 측벽 및 그 근방, 또는 패턴간에 존재하는 결함이나 이물질의 관찰, 검사가 가능하게 된다. 또한, 전자 빔 조사부, 시료, 사상투영 광학부의 광축조정이 용이하고, 공간에 점하는 각각의 기계적인 다툼도 간소화된다.
더욱이, 경사지게 전자 빔이 입사되는 경우에 문제였던 직사각형 빔의 조사 위치의 어긋남이나 빔 형상의 왜곡, 수차에 의한 지각 둔화 등의 문제도 동시에 회피할 수 있다. 더욱이는 2차 전자 및 반사 전자의 검출효율도 대폭 향상시킬 수 있다.
상술한 것처럼, 시료 표면 근방에 있어서의 전자 빔 조사부, 시료, 사상투영 광학부의 기계적인 공간 다툼이 간소화됨으로써, 시료 표면에서의 전계강도의 향상 및 전계강도의 균일성을 높일 수 있으므로, 사상투영 광학부의 해상 성능이 향상된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 시료 표면에 전자 빔을 조사시키는 때의 입사각도를 전자 빔 편향부에 의해 변화시키고, 더욱이 시료 표면에서 발생한 2차 전자 및 반사 전자를 전자 빔 편향부를 매개하여 사상투영 광학부에 부여함으로써, 시료 표면의 패턴의 측벽 근방에 존재하는 결함이나 이물질 등의 검사를 행할 수 있게 되고, 더욱이 광축의 조정이나, 전자 빔 조사부와 시료와 사상투영 광학부간의 공간 다툼의 조정을 용이하게 할 수 있으며, 더욱이 사상투영 광학부의 광학성능도 향상시킬 수 있다.

Claims (19)

  1. 시료에 전자 빔을 조사시키는 전자 빔 조사부와,
    상기 전자 빔 조사부에 의해 시료에 전자 빔이 조사되어, 시료 표면에 따라서 발생한 2차 전자 및 반사 전자의 1차원상 또는 2차원상을 전자 빔 검출부상에 결상시키는 사상투영 광학부,
    상기 사상투영 광학부에 의해 결상된 상기 2차 전자 및 반사 전자의 1차원상 또는 2차원상에 기초하여 검출신호를 출력하는 상기 전자 빔 검출부,
    상기 전자 빔 검출부로부터 출력된 상기 검출신호를 부여받아서 상기 시료 표면의 1차원 또는 2차원상을 표시하는 화상 표시부,
    상기 전자 빔 조사부로부터 조사된 전자 빔을 부여받아서 시료로의 입사각도를 변화시키고, 상기 2차 전자 및 반사 전자를 부여받아서 상기 사상투영 광학부에 거두어들이게 하는 전자 빔 편향부를 구비한 전자 빔 검사장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자 빔 편향부는 상기 시료에 수직인 방향으로부터 10도~40도의 각도로 상기 전자 빔 조사부로부터 조사된 상기 전자 빔을 부여받고, 상기 전자 빔을 상기 시료에 대해 90도±5도로 입사시키도록 상기 전자 빔의 각도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전자 빔 조사부로부터 조사되는 전자 빔의 단면형상이 선상, 직사각형, 또는 긴 타원인 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 전자 빔 조사부로부터 조사되는 전자 빔의 단면형상이 선상, 직사각형, 또는 긴 타원인 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전자 빔 조사부로부터 조사된 전자 빔이 상기 전자 빔 편향부에 의해 편향되어 시료로 입사되는 각도와, 시료로부터 발생한 상기 2차 전자 및 반사 전자가 상기 전자 빔 편향부를 매개하여 상기 사상투영 광학부에 거두어들여지는 각도의 차이는 -5도로부터 +5도의 범위내인 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 전자 빔 조사부로부터 조사된 전자 빔이 상기 전자 빔 편향부에 의해 편향되어 시료로 입사되는 각도와, 시료로부터 발생한 상기 2차 전자 및 반사 전자가 상기 전자 빔 편향부를 매개하여 상기 사상투영 광학부에 거두어들여지는 각도의 차이는 -5도로부터 +5도의 범위내인 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 전자 빔 조사부로부터 조사된 전자 빔이 상기 전자 빔 편향부에 의해 편향되어 시료로 입사되는 각도와, 시료로부터 발생한 상기 2차 전자 및 반사 전자가 상기 전자 빔 편향부를 매개하여 상기 사상투영 광학부에 거두어들여지는 각도의 차이는 -5도로부터 +5도의 범위내인 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전자 빔 편향부는 상기 사상투영 광학부의 광축에 대해 직교하는 면내에 있어서 전계와 자계가 직교하는 장을 형성하여 상기 전자 빔을 편향시키는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 전자 빔 편향부는 상기 사상투영 광학부의 광축에 대해 직교하는 면내에 있어서 전계와 자계가 직교하는 장을 형성하여 상기 전자 빔을 편향시키는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전자 빔 조사부는 하나 또는 둘 이상의 다극자 렌즈를 포함하는 전자광학 렌즈계를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사장치.
  11. 제2항에 있어서, 상기 전자 빔 조사부는 하나 또는 둘 이상의 다극자 렌즈를 포함하는 전자광학 렌즈계를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 전자 빔 조사부가 갖는 상기 전자광학 렌즈계는 다극자 렌즈로서 4극자 렌즈인 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 전자 빔 조사부가 갖는 상기 전자광학 렌즈계는 다극자 렌즈로서 4극자 렌즈인 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 빔 조사부는 상기 시료 표면에 대해 경사 정보의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사장치.
  15. 제2항에 있어서, 상기 빔 조사부는 상기 시료 표면에 대해 경사 정보의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사장치.
  16. 전자 빔 조사부로부터 전자 빔을 시료에 조사하고, 이 시료의 표면에 따라서 발생한 2차 전자 및 반사 전자의 1차원상 또는 2차원상을 사상투영 광학부 및 전자 빔 검출부를 매개하여 화상표시시켜서 상기 시료를 검사하는 공정을 구비하고,
    상기 전자 빔 조사부로부터 조사된 전자 빔의 시료 표면으로의 입사각도를 전자 빔 편향수단을 이용하여 변화시키며, 상기 2차 전자 및 반사 전자를 상기 전자 빔 편향수단을 매개하여 상기 사상투영 광학부에 거두어들이게 하는 검사방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 전자 빔은 상기 사상투영 광학부의 광축에 대해 직교하는 면내에 있어서 전계와 자계가 직교하는 장을 형성하여 편향되는 것을 특징으로 하는 전자 빔을 이용한 검사방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 전자 빔 조사부는 상기 시료 표면에 대해 경사진 상방에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 빔을 이용한 검사방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 전자 빔 조사부는 상기 시료 표면에 대해 경사진 상방에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 빔을 이용한 검사방법.
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