TWI417928B - 電子線裝置、電子線檢查裝置及曝光條件決定方法 - Google Patents

電子線裝置、電子線檢查裝置及曝光條件決定方法 Download PDF

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Kenji Watanabe
Tsutomu Karimata
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Ryo Tajima
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Description

電子線裝置、電子線檢查裝置及曝光條件決定方法
本發明係關於使用電子束檢查形成於檢查對象表面之圖案之缺陷等的檢查裝置，詳細而言，本發明係關於在製造半導體的步驟中在對晶圓的缺陷進行檢查時，將電子束照射於檢查對象並依照其表面的特性捕捉變化的二次電子以形成影像資料，根據該影像資料以高處理量(through put)檢查形成於檢查對象表面之圖案等的檢查裝置，以及使用上述檢查裝置高良品率地製造裝置的裝置製造方法。更具體而言，本發明係關於使用面光束(beam)之攝像投影方式的檢查裝置以及使用該裝置之裝置的製造方法。
半導體之製程，其設計準則已邁向100nm的時代，此外，其生產型態亦逐漸由以DRAM為代表之少樣大量生產的時代轉移成以SOC(silicon on chip)為主之多樣少量生產的時代。同時，因製造步驟數的增加，各個步驟的良率有待提升，因此製程中之缺陷檢查變得十分重要。本發明係關於使用於半導體製程之各步驟後之晶圓等的檢查裝置，特別係關於使用電子束之檢查方法及裝置以及使用該檢查裝置之裝置製造方法。
隨著半導體裝置的高積體化、圖案的微細化，需要具有高辨識能力、高處理量之檢查裝置。為檢查100nm設計規格之晶圓基板的缺陷，必須觀察具有100nm以下線幅之配線的圖案缺陷或微粒子．通孔的缺陷以及前述之電性缺陷，因此必須具有100nm以下的辨識能力，由於裝置的高積體化而導致製造步驟的增加，檢查量增大，而需要高處理量。此外，隨著裝置的多層化，而要求檢查裝置需具有可檢測連接層間之配線之貫通孔之接觸不良(電性缺陷)的功能。目前大多使用光方式之缺陷檢查裝置，而在有關辨識能力以及檢查接觸不良的部分，一般預測將取代光方式的缺陷檢查裝置，而使用電子束之缺陷檢查裝置將成為今後檢查裝置的主流。但電子束方式缺陷檢查裝置也有其弱點，在處理量的效率上其仍不及光方式缺陷檢查裝置。
因此，必須開發高辨識能力、高處理量、且可進行電性缺陷檢測之檢查裝置。光方式之辨識能力一般認為以使用之光的波長的1/2為極限，在已實用化之可視光的例中約為0.2nm的程度。
另一方面，在使用電子束的方式中，通常，以掃瞄型電子束方式(SEM方式)最為實用，其辨識能力為0.1μm，檢查時間為8小時/片(200mm晶圓)。此外電子束方式尚具有可檢查電性缺陷(配線的斷線、導通不良、貫通孔的導通不良等)之特徵，但由於其檢查速度相當遲緩，因此具有快速檢查速度之缺陷檢查裝置的開發備受期待。
一般而言，檢查裝置為昂貴之裝置，且相較於其他的製程裝置其處理量偏低，因此目前其係使用於重要步驟之後，例如蝕刻、成膜或CMP(化學機械研磨)平坦化處理等之後。
說明有關使用電子束之掃瞄(SEM)方式的檢查裝置。SEM方式的檢查裝置係將電子束收束為細小的光束(該光束徑相當於辨識能力)掃瞄該電子束並以線狀方式照射於試料。另一方面，藉由使載物台朝與電子束之掃瞄方向呈直角的方向移動，即可以平面狀之方式將電子束照射於觀察領域。電子束的掃瞄寬度一般係為數100μm。藉由檢測器(閃爍器+光電倍增管(photo multiplier)或半導體方式的檢測器(PIN二極體型)等)檢出利用前述收束為細小電子束(稱之為一次電子線)之照射而發生之來自試料的二次電子。合成照射位置的座標與二次電子的量(訊號強度)使其影像化，並將其儲存於記憶裝置，或將影像輸出於CRT(陰極射線管)上。以上係為SEM(掃瞄型電子顯微鏡)的原理，由該方式所獲得的影像檢測步驟途中的半導體(通常為Si)晶圓的缺陷。檢查速度(相當於處理量)係根據一次電子線的量(電流值)、光束徑以及檢測器的應答速度來決定。光束徑0.1μm(一般認為與辨識能力相同)、電流值100nA、檢測器的應答速度100MHz為目前的最高值，在該條件下檢查速度約為一片直徑為20cm的晶圓需耗費8小時的檢查時間。相較於光方式該方式，具有檢查速度極為遲緩(1/20以下)之問題。特別是，在晶圓上所製作的100nm以下的設計規則之裝置圖案，亦即，100nm以下的線寬或直徑100nm以下的貫通孔等的形狀缺陷或電性缺陷的檢測以及100nm以下的塵埃的高速檢測是有其必要性的。
以上所說明之SEM方式的檢查裝置，一般認為上述之檢查速度為其極限，為使其為高速之檢查裝置，亦即為提升其處理量必須提出新的方式。
 (解決課題之手段)
為解決上述必要課題，本發明係關於一種電子線裝置，係具備有：使電子束對著試料照射之裝置；將藉由該電子束之對前述試料的照射而獲得前述試料之表面資訊的電子放大投影並使之成像於檢測器的裝置；以及將成像於前述檢測器之前述電子合成為影像的裝置，其中，前述電子束與前述電子，係藉由利用電場與磁場之偏向器加以分離，前述電子到達前述檢測器的比率為4至40%。
本發明復關於一種電子線檢查裝置，係使用電子線檢查基板之電子線檢查裝置，具備有：照射前述基板之被檢查區域的電子槍；檢測前述基板所放出之電子的檢測器；以及(1)照射前述電子線前，於包含前述檢查區域的區域照射前述電子線的裝置，(2)照射前述電子線前，於包含前述檢查區域的區域塗布導電性膜的裝置，(3)檢查中，於前述基板之表面噴附氬、氧等負性氣體的裝置，(4)調整為照射能量3至5keV之負帶電模式的裝置，及(5)進行調整使之能夠以照射能量0.5至3keV檢查反射電子的裝置中的至少一種之充電控制裝置。
本發明復關於一種曝光條件決定方法，係在曝光步驟中，藉由電子線檢查裝置檢查曝光後的試料，並根據該檢查結果決定曝光條件的裕度(margin)。
本發明復關於一種電子線裝置，係具備有：使電子束對著試料照射之裝置；將藉由該電子束之對前述試料的照射而獲得前述試料之表面資訊的電子放大投影並使之成像於檢測器的裝置；以及將成像於該檢測器之前述電子合成為影像的裝置，其中，前述電子束照射前述試料之照射區域的形狀，係分別相對於與前述電子束之光軸正交的二個軸呈大致對稱之形狀，前述電子束與前述電子，係藉由利用電場與磁場之偏向器加以分離，前述光軸係與前述試料大致垂直；此外，另具備有降低雜訊之裝置。
本發明復關於一種電子線裝置，係具備有：使電子束對著試料照射之電子槍；將藉由該電子束之對前述試料的照射而將獲得前述試料之表面資訊的電子放大投影並使之成像於檢測器的裝置；以及將成像於前述檢測器之前述電子合成為影像的裝置，其中，前述電子槍具有LaB6 製之陰極，前述電子槍之導出電壓係在4kV以上7kV以下，且該電子線裝置係可導出1×104 A/cm2 sr以上1×106 A/cm2 sr以下之亮度之熱電子者。
本發明復關於一種電子線裝置，係具備有：使電子束對著試料照射之電子槍；將藉由該電子束之對前述試料的照射而獲得前述試料之表面資訊的電子放大投影並使之成像於檢測器的裝置；以及將成像於前述檢測器之前述電子合成為影像的裝置，其中，前述電子槍具有肖脫基型之陰極，且前述電子槍之導出電壓係在4kV以上7kV以下，且該電子線裝置係可導出1×106 A/cm2 sr以上2×109 A/cm2 sr以下之亮度之電子者。
本發明復關於一種電子線裝置，係具備有：使電子束對著試料照射之裝置；將藉由該電子束之對前述試料的照射而獲得前述試料之表面資訊的電子放大投影並使之成像於檢測器的裝置；以及將成像於前述檢測器之前述電子合成為影像的裝置，其中，具備有：可降低地磁性之外之殘留於環境中的磁性帶給前述電子束以及前述電子的軌道之影響的磁性降低裝置。
利用本發明之檢查方法或檢查裝置，即可檢查具有100nm以下之線寬之配線的晶圓等的基板的缺陷。
以下，參照圖式並依照以下順序詳細說明本發明之半導體檢查裝置的實施例。
目次 1.整體構造
1-1)主處理室、載物台、真空搬送系外裝
1-1-1)主動除振台
1-1-2)主處理室
1-1-3)XY載物台
1-2)雷射干擾測定系統
1-3)檢查部外裝
2.實施例
2-1)搬送系統
2-1-1)晶圓匣保持具
2-1-2)小型環境裝置
2-1-3)主殼體
2-1-4)裝載器殼體
2-1-5)裝載器
2-1-6)載物台機構
2-1-7)晶圓夾盤裝置
2-1-7-1)靜電夾盤的基本構造
2-1-7-2)用於200/300橋接工具之夾盤機構
2-1-7-3)晶圓夾盤順序
2-1-8)用於200/300橋接工具的裝置構成
2-2)晶圓的搬送方法
2-3)電子光學系
2-3-1)概要
2-3-2)構造之詳細內容
2-3-2-1)電子槍(電子線源)
2-3-2-2)一次光學系
2-3-2-3)二次光學系
2-3-3)E×B裝置(維納濾波器)
2-3-4)檢測器
2-3-5)電源
2-4)預先充電裝置
2-5)真空排氣系
2-6)控制系
2-6-1)構造及功能
2-6-2)對準順序
2-6-3)缺陷檢查
2-6-4)控制系之構造
2-6-5)使用者介面之構成
2-7)其他功能及構成之說明
2-7-1)控制電極
2-7-2)電位施加方法
2-7-3)電子束校準方法
2-7-4)電極的清掃
2-7-5)對準控制方法
2-7-6)EO修正
2-7-7)影像比較方法
2-7-8)裝置製造方法
2-7-9)檢查
2-8)檢查方法
2-8-1)概要
2-8-2)檢查演算功能
2-8-2-1)陣列檢查
2-8-2-2)隨機檢查
2-8-2-3)聚焦映像
2-8-2-4)微影容限測試
3.其他實施例 3-1)載物台裝置的變形例 3-2)電子線裝置的其他實施例
3-2-1)電子槍(電子線源)
3-2-2)電極的構造
3-3)制振裝置之相關實施例 3-4)晶圓保持之相關實施例 3-5)E×B分離器之實施例 3-6)製造線之實施例 3-7)使用其他電子之實施例 3-8)使用二次電子與反射電子之實施例 1.整體構造
首先，說明有關該半導體檢查裝置的整體構造。
使用第1圖詳述裝置的整體構造。裝置係由：檢查裝置主體1.1、電源機架(rack)1.2、控制機架1.3、影像處理裝置、成膜裝置1.4、蝕刻裝置1.5等所構成。乾式泵等粗抽式泵係安置於潔淨室外。檢查裝置主體內部的主要部分，如第2圖所示，係由電子束光學鏡筒2.1、真空搬送系2.3、收容載物台的主殼體2.4、除振台2.5、渦輪分子泵2.6所構成。
控制系中係具備二台的CRT，並具備指示命令輸入功能(鍵盤等)。第3圖顯示由功能所見之構成。第3圖所示全體之構成，係由：電子束鏡筒；搬送系3.1；對準裝置3.2；電子光學系統控制電源3.3；真空XY平台3.4；真空θ工作台3.5；包含靜電夾盤及雷射干擾計的載物台21.8；包含真空室、真空泵、真空計、閥、過濾器及配管等的真空控制系3.6；系統軟體3.7；及影像處理系統3.8所構成。電子束鏡筒主要係由電子光學系統13.8、檢測系25.3、光學顯微鏡13.11、94.3、及AF機構3.9等所構成。電子光學系統13.8係由電子槍、透鏡、配線、引線等構成，而搬送系3.1係由真空搬送機器人、大氣搬送機器人、(Wafer)對準器、晶圓匣裝載器、各種位置感測器所構成。
在此，將成膜裝置以及蝕刻裝置、洗淨裝置(未圖示)排列配置於檢查裝置主體附近，但亦可將前述之裝置組裝於檢查裝置主體內。上述之裝置係使用於例如控制試料的帶電或試料表面的清洗。使用濺射方式時，可以一台裝置同時具有成膜以及蝕刻的兩種功能。
雖未顯示於圖中，視實際的使用用途可將其關連的裝置排列配置於檢查裝置主體附近，或亦可將該等關連之裝置組裝於檢查裝置主體內來使用。或亦可將檢查裝置組裝於上述之關連裝置中。例如：可將化學機械研磨裝置(CMP)與清洗裝置組裝於檢查裝置主體內，或將CVD(化學氣相沈積法：chemical vapor deposition)裝置組裝於檢查裝置，此時，即可獲得節省配置面積以及用以進行試料搬送之裝置的數量、縮短搬送時間等優點。
同樣地，亦可將鍍覆裝置等的成膜裝置組裝於檢查裝置主體內。同樣地也可與微影裝置組合來使用。
1-1)主處理室、載物台、真空搬送系外裝
在第4圖、第5圖、第6圖中，係顯示半導體檢查裝置的檢查部的主要構成要素。半導體檢查裝置的檢查部係具備：用以遮斷來自外部環境之振動之主動除振台4.1；檢查室之主處理室4.2；配置於主處理室上部之電子光學裝置4.3；搭載於主處理室內部之晶圓掃瞄用之XY載物台5.1；XY載物台動作控制用之雷射干擾測定系5.2；附隨於主處理室之真空搬送系4.4，前述之各項裝置係配置成第4圖、第5圖所示之位置。此外，半導體檢查裝置的檢查部尚具備：用以可進行檢查裝置之環境控制以及維修之外裝6.1，係以第6圖所示之位置關係配置。
1-1-1)主動除振台
主動除振台4.1，係在主動除振裝置5.3上搭載焊接平台(surface plate)5.4，且在該焊接平台上保持有檢查室之主處理室4.2；設置於主處理室上部之電子光學裝置4.3以及附隨於主處理室之真空搬送系4.4。藉此，形成可抑制檢查部中之來自於外部環境的振動。在該實施例中，固有頻率係對應X方向5Hz、Y方向5Hz、Z方向7.6Hz而收束在±25%以內，控制性能，在各軸的傳達性能中，係形成在1Hz為0dB以下、在7.6Hz為-6.4dB以下、在10Hz為-8.6dB以下、在20Hz為-17.9dB以下(以上、平台上無負載狀態)。主動除振台之其他構造，係形成垂吊保持主處理室、電子光學裝置等之構造，此外在其他構造上，則搭載石平台，以保持主處理室。
1-1-2)主處理室
主處理室4.2，為實現檢查環境之真空度(10-4 Pa以下)故將渦輪分子泵7.2直接保持於下部，且於內部具備晶圓掃描用的高精度XY載物台5.1，以形成可遮蔽來自於外部的磁氣。在該實施例中，為使高精度XY載物台的設置面的平面度達到最理想的狀態而形成以下之構造。主處理室的底板7.3，係配置固定於焊接平台上所準備之平面度最佳的部分7.4(在本實施例中，平面度係在5μm以下)。此外，在主處理室內部配置中板以做為載物台設置面。中板，相對於底板其係由3點所支撐，而不直接受到底板的平面度的影響。在該實施例中，支撐部分係由球面座7.6所構成。中板，在負載本身的重量以及載物台的重量時可使載物台設置面達到平面度5μm以下。此外，為抑制因內部之壓力變化(相較於大氣壓真空度在10-4 Pa以下)導致主處理室變形而對載物台安裝面所產生的影響，底板的中板3點支撐部分附近，係直接固定於焊接平台。
為了精確控制XY載物台，而配設運用雷射干擾計之載物台位置的測定系統。將干擾計8.1配設於真空中以抑制測定誤差，此外為將形成直接測定誤差之干擾計本身的振動降至最低之0誤差，在本實施例中係將干擾計直接固定於高剛性的室壁7.7上。此外，為消除測定位置與檢查位置的誤差，儘可能使干擾計之測定部分的延長線上與檢查部份一致。此外，在本實施例中進行載物台的XY作動之馬達8.2係藉由室壁7.7所保持，然而如必須更加抑制馬達振動對主處理室所造成之影響時，可直接將其保持於焊接平台7.1，並藉由不會傳達風箱(bellows)等振動之構造安裝於主處理室。
為遮斷外部磁場對檢查部分的影響，主處理室4.2係以磁導率高的材料構成。在本實施例中，防鏽鍍覆係在坡莫鎳鐵合金與SS400等的鐵上施加鍍Ni之材質。在其他實施例中，係形成鈷鐵合金、超導磁合金、電磁軟鐵、純鐵等。此外，直接以磁導率高的材料覆蓋處理室內部的檢查部周邊同樣具有有效之磁氣遮蔽效果。
1-1-3)XY載物台
XY載物台5.1，係形成可在真空中對晶圓進行高精度掃描之構造。X與Y的行程，例如：200mm晶圓用係分別為200至300mm，而300mm晶圓用係分別為300至600mm。本實施例之XY載物台的驅動，係藉由：固定於主處理室壁之X以及Y軸驅動用的馬達8.2；以及隔介磁性流體密封8.3安裝於上述馬達之滾珠螺桿8.5而進行。X以及Y軸用的滾珠螺桿，係在固定於處理室壁的狀態下可進行XY作動，故本實施例之載物台構造，形成以下型態。
首先在下段配設有Y載物台7.10，並設置有用以進行驅動之滾珠螺桿7.8以及十字型輥輪導軌7.11。在Y載物台上部隔介設有X軸驅動用之滾珠螺桿7.14之中間載物台7.12在其上部搭載有X載物台7.13。中間載物台與Y載物台以及X載物台，係藉由十字型輥輪導軌連接於Y軸方向。藉此，在Y軸移動時利用Y載物台以及連接部，形成使X載物台移動，而中間載物台固定不動的狀態。在其他的實施例中，中間載物台形成與上段軸並列配置的二段構造。此外，在其他實施例之XY載物台中，係以線性馬達驅動XY載物台。此外，設置高精度鏡8.4(在本實施例中，其係為平面度在λ/20以下，材質為對合成石英進行鋁蒸鍍之材質)俾使雷射干擾計得以對整體行程進行測定。
此外，為在真空中進行晶圓對準，故在XY載物台上配置θ載物台7.15。在該實施例之θ載物台中，配置有驅動用的2個超音波馬達，以及用以進行位置控制之線性標度尺。連接於進行X、Y以及θ作動之活動部的各種電纜，係利用分別保持於X載物台以及Y載物台之纜線托架而被箝住，並隔介配置於處理室壁之引線連接於主處理室的外部。
表1、表2係顯示具上述構造之本實施例的規格。
1-2)雷射干擾測定系統
雷射干擾測定系統係由：平行於X軸與Y軸，其延長線上具有等同於檢查位置之光軸的雷射光學系；以及配置於其中之干擾器8.1所構成。本實施例之光學系的配置，係以第9圖、第10圖所示之位置關係來配置，由配置於焊接平台上之雷射9.1所發射之雷射光係在彎曲器9.2垂直升起後再利用彎曲器10.1彎曲成與測定面平行。接著利用分離器(splitter)9.4分為X軸測定用與Y軸測定用後，利用彎曲器10.3與彎曲器9.6分別彎曲成與Y軸以及X軸平行，再導入主處理室中。
以下說明上述光學系起動時的調整方法。首先，由雷射所發射之雷射光，係利用彎曲器9.2使其呈垂直，並利用彎曲器10.1使其呈水平彎曲地進行調整。之後，調整彎曲器10.3，利用彎曲器10.3彎曲，使由與Y軸高精度垂直所設置的鏡8.4反射回來之光軸與入射之光軸完全一致。以不妨礙反射光的方式在拆除干擾計的狀態下，於雷射後藉由光軸的確認，即可進行高精度的調整。此外，X軸的光軸調整，可在進行Y軸的光軸調整後，利用分離器9.4與彎曲器9.6獨立進行。調整要領係與Y軸相同。此外，在調整X軸以及Y軸的入射光與反射光的光軸後，必須使各光軸的交點(以未有鏡的情況而言)與晶圓的檢查裝置一致。因此，固定彎曲器10.3的托架係以垂直於Y軸，而固定彎曲器9.6的托架係以垂直於X軸之方式使入射光與反射光得以進行一致的移動。此外，彎曲器10.1、分離器9.4、彎曲器10.3、彎曲器9.6最好在分別保持各別之位置關係的條件下進行上下移動。
此外，以下說明起動後，隨著運轉中之主裝置的雷射交換而進行之光軸調整方法。在運轉中主處理室內部保持真空狀態的裝置中，很難進行拆除干擾計後之光軸等的確認。因此，在主處理室外部之光路中設置多處標靶10.2，並準備只可在主處理室的外部判斷起動時之光路的治具。進行雷射交換後，僅藉由雷射安裝台所具有之調整功能朝著標靶10.2進行光軸的調整，即可重現起動時進行之調 整。
1-3)檢查部外裝
檢查部外裝4.7係具備維修用之框架構造的功能。在本實施例中，可收納之雙支撐吊車11.1係搭載於上部。吊車11.1係安裝於橫行軌道11.2，而橫行軌道再設置於行走軌道(縱向)11.3。行走軌道，通常如第11圖所示係呈收納狀態，但在維修時如第12圖所示可上升，並擴大吊車之上下方向的行程。藉此，在進行維修時利用內藏於外裝之吊車即可將電子光學裝置4.3、主處理室蓋板、XY工作台5.1裝卸於裝置背面。內藏於外裝之吊車的其他實施例中，包含具有可旋轉之單支撐軸的吊車構造。
此外，檢查部外裝，亦可同時具備環境處理室的功能。檢查部外裝，可在必要時進行溫度、濕度的管理，並具有磁氣遮蔽效果。
2實施例
以下，參照圖式，針對本發明之理想實施例，說明檢查作為檢查對象之表面形成有圖案之基板亦即晶圓之半導體檢查裝置。
2-1)搬送系
第13圖以及第14圖，係分別以正視圖與平面圖顯示本發明之半導體檢查裝置的主要構成要素。該半導體檢查裝置13.1，係具備：保持收藏複數片晶圓之晶圓匣之晶圓匣保持具13.2；小型環境裝置13.3；構成工作室之裝載器箱室13.5；由晶圓匣保持具13.2將晶圓裝載於配置在主箱室13.4內之載物台裝置13.6上的裝載器13.7；安裝於真空箱室之電子光學裝置13.8；上述各裝置係根據第13圖以及第14圖所示位置關係配置。
此外，半導體檢查裝置13.1，係具備：配置於真空的主箱室13.4內之預先充電裝置13.9；對晶圓施加電位之電位施加機構；電子束校準機構；構成用以進行載物台裝置上之晶圓定位之對準控制裝置13.10的光學顯微鏡13.11。
2-1-1)晶圓匣保持具
晶圓匣保持具13.2係形成為保持複數個(本實施例為2個)晶圓匣13.12(例如：ASISUTO公司(音譯)製之SMIF、FOUP閉合式晶圓匣)該晶圓匣13.12收藏有平行於上下方向且為並列狀態之複數片(例如約25片)晶圓。上述晶圓匣保持具13.2，係構成可分別任意選擇設置適合利用機器人等將晶圓匣搬送過來並自動地將其裝填於晶圓匣保持具13.2時之構造，或以手動進行裝填時適合其之開放式晶圓匣的構造。晶圓匣保持具13.2，在上述實施例中，係可使晶圓匣13.12自動裝填之形式，例如：係具備：升降工作台13.13；以及使前述升降工作台13.13得以上下移動之升降機構13.14，晶圓匣13.12在升降工作台13.13上可在第14圖所示鏈線之狀態下自動安裝，安裝後，在第14圖實線所示狀態自動旋轉而朝向小型環境裝置內之第1搬送裝置的旋轉軸線。
此外，升降工作台13.13係在第13圖之鏈線所示狀態降下。如上所述，不論是自動裝填時使用之晶圓匣保持具或手動裝填時使用之晶圓保持匣，因兩者均可適切採用公知之構造者，故省略其構造及功能的詳細說明。
在其他實施例中，如第15圖所示，係以將複數之300mm基板收納於固定在箱主體15.1內側之溝型槽(pocket)(未記載)的狀態下，進行收容、搬送、保管等工作。該基板搬送箱15.2係由：與方筒狀之箱主體15.1為連接於基板搬出入門自動開閉裝置而利用機械可開閉箱主體15.1側面之開口部的基板搬出入門15.3；位於開口部的相反側，覆蓋用以進行過濾器類或風扇馬達之裝卸的開口部的蓋體15.4；用以保持基板W(第13圖)的溝型槽(未顯示於圖)；ULPA過濾器15.5；化學過濾器15.6；風扇馬達15.7所構成。在上述實施例中，係利用裝載器13.7之機器人式第1搬送裝置15.7進行基板的搬出搬入。
此外，收藏於晶圓匣13.12內的基板亦即晶圓，為接受檢查之晶圓，上述檢查係在半導體製作步驟之處理晶圓的製程之後，或製程途中進行。具體而言，接受成膜步驟、CMP、離子植入等之基板亦即晶圓，表面形成配線圖案之晶圓，或尚未形成配線圖案之晶圓，係收納於晶圓匣內。由於收納於晶圓匣12.12內的晶圓係以多數片在上下方向隔開且並行排列配置，因此係以可利用後述之第1搬送裝置保持之方式，使任意位置之晶圓與第1搬送裝置之機械臂得以上下移動。此外，為防止製程後之晶圓的表面產生氧化等，晶圓匣中配置有用以控制卡匣內的水分的功能。例如：在卡匣中放置有矽膠等除濕劑。此時，可使用具有除濕效果的任意除濕劑。
2-1-2)小型環境裝置
在第13圖至第16圖中，小型環境裝置13.3，係具備：構成可控制氣體環境之小型環境空間16.1的殼體16.2；在小型環境空間16.1中用以使清靜空氣的氣體循環並控制氣體環境之氣體循環裝置16.3；回收並排出小型環境空間16.1內所被供給之部份空氣之排出裝置16.4；配置於小型環境空間16.1內用以使做為檢查對象之基板亦即晶圓大致定位之預先對準器16.5。
殼體16.2：係具有：環繞頂壁16.6、底壁16.7以及四周之周璧16.8，而形成可由外部進行遮斷小型環境空間16.1之構造。為對小型環境空間16.1進行氣體環境控制，氣體循環裝置16.3，如第16圖所示，係具備：安裝於小型環境空間16.1內之頂壁16.6，可進行氣體(在本實施例中為空氣)的清淨，通過一個或一個以上的氣體噴出口(未圖示)使清淨空氣朝正下方以層流狀流動之氣體供給裝置16.9；配置在小型環境空間16.1內之底壁16.7上，用以回收向下朝底部流動之空氣的回收槽16.10；連接回收槽16.10與氣體供給裝置16.9將回收之空氣傳回至氣體供給裝置16.9之導管16.11。
在本實施例中，氣體供給裝置16.9所供給之空氣係由殼體16.2的外部取入約20%的空氣再進行空氣的清淨，但取自外部之空氣的比例可任意選擇。氣體供給裝置16.9係具備：用以製作清淨空氣之一般構造的HEPA或ULPA過濾器。朝下流動之層流狀清淨空氣亦即向下流動之空氣，主要係順著配置於小型環境空間16.1內之後述的第1搬送裝置所形成之搬送面而流通供給，以防止搬送裝置所可能產生之塵埃附著於晶圓上。因此，向下流動之空氣的噴出口並不一定要位於如圖所示之接近頂壁的位置，噴出口只要配置在較搬送裝置之搬送面上方的位置即可。此外，亦未必要流通於整個小型環境空間16.1。
此外，視實際需要，可藉由使用離子風作為清淨空氣以確保清淨度。此外，在小型環境空間16.1內配設用以觀察清淨度之感測器，在清淨度惡化時可將裝置關閉。
殼體16.2周壁16.8中與晶圓匣保持具13.2鄰接的部分形成有出入口13.15。在出入口13.15近旁亦可配置有一般構造的關閉裝置，藉此可由小型環境裝置側關閉出入口13.15。於晶圓近旁形成之層流狀的向下流動氣體，其流速例如可為0.3或0.4m/sec。氣體供給裝置16.9亦可無需配置在小型環境空間16.1內，而配置於其外側。
排出裝置16.4，係具備：在前述搬送裝置之晶圓搬送面下側的位置、配置於搬送裝置下部之吸入槽16.12；配置在殼體16.2外側的風箱16.13；以及連接吸入槽16.12與風箱16.13之導管16.14。該排出裝置16.4，藉由吸入槽16.12吸引，向下流通於搬送裝置周圍、因搬送裝置而可能產生之含塵埃的氣體，得以藉由導管16.14以及風箱16.13，排出殼體16.2的外側。此時，亦可使其排出至拉至殼體16.2附近的排氣管內(未圖示)。
配置於小型環境空間16.1內的預先對準器16.5，以光學或機械之方式檢測形成於晶圓之定向平面(係指形成於圓形晶圓外周之平坦部，以下稱為定位平面)，或形成於晶圓外周緣的一個或一個以上的V型缺口亦即凹槽，以±1度的精度預先進行對晶圓之軸線0-0四周之旋轉方向的位置的定位。預先對準器16.5構成決定檢查對象之座標之機構的一部份，負責檢查對象之粗略定位。由於該預先對準器16.5本身可為一般構造之裝置，故省略其構造與作動之說明。
此外，雖未顯示於圖中，但亦可在預先對準器16.5的下部配設排出裝置用的回收槽，使預先對準器16.5所排出之含塵埃的空氣排出外部。
2-1-3)主殼體
在第13圖至第15圖中，構成工作室13.16之主箱室13.4，係具備：殼體主體13.17，該殼體主體13.17係藉由配置於台框架13.18上之振動遮斷裝置、亦即載置於防振裝置13.19上之殼體支撐裝置13.20所支撐。殼體支撐裝置13.20係具備組裝為矩形之框架構造體13.21。殼體主體13.17係固定配設於框架構造體13.21上，具備有：載置於框架構造體上之底壁13.22；頂壁13.23；連接於底壁13.22以及頂壁13.23而包圍四周之周壁13.24，而使工作室13.16與外部隔離。在本實施例中，底壁13.22係以厚度較厚之鋼板構成以避免因載置於上方之載物台裝置等機器的加重而導致歪斜之發生，但亦作成其他構造。
在本實施例中，殼體主體以及殼體支撐裝置13.20係組裝於剛構造上，藉由防振裝置13.19可阻止設置有台框架13.18的地板所產生之振動傳達至該剛構造。殼體主體13.17的周壁13.24中，鄰接後述之裝載器殼體的周壁係形成取出放入晶圓用的出入口14.1。
此外，防振裝置13.19可為具有空氣彈簧、磁性軸承等的主動式防振裝置，或具有上述構件之被動式防振裝置。由於只要具備一般構造的裝置即可，故省略其構造與功能的說明。工作室13.16係藉由一般構造的真空裝置(未圖示)保持於真空環境中。在台框架13.18的下方配置有控制整個裝置的作動之控制裝置2。主殼體的壓力通常係保持在10-4 至10-6 Pa之間。
2-1-4)裝載器殼體
在第13圖至第15圖以及第17圖中，裝載器殼體13.5，係具備：構成第1裝載室14.2以及第2裝載室14.3之殼體主體14.4。殼體主體14.4，係具有：底壁17.1；頂壁17.2；包圍四周之周壁17.3；以及分隔第1裝載室14.2以及第2裝載室14.3的分隔壁14.5，使兩裝載室得以與外部隔離。在分隔壁14.5上形成有用以在兩裝載室間進行晶圓交接之開口亦即出入口17.4。此外，在周壁17.3的與小型環境裝置以及主殼體的鄰接部分形成有出入口14.6以及14.7。
該裝載器殼體13.5的殼體主體14.4，係載置於殼體支撐裝置13.20之框架構造體13.21上並藉由該構造體支撐。故在該裝載器殼體13.5亦形成不會傳送地板之振動。裝載器殼體13.5的出入口14.6與小型環境裝置13.3的殼體16.2的出入口13.25係被整合為一，在該處配設有可選擇性阻止小型環境裝空間16.1與第1裝載室14.2連通之關閉裝置14.8。
關閉裝置14.8，係具備：圍繞出入口13.25以及14.6的周圍，緊密接觸固定在側壁17.3之密封材13.26；與密封材13.26產生共動，防止介由出入口而使空氣流通的門13.27；驅動該門之驅動裝置13.28。此外，裝載器殼體13.5的出入口14.7與殼體主體13.17的出入口14.1係整合為一，在該處配設有可選擇性密閉阻止第2裝載室14.3與工作室13.16連通之關閉裝置13.29。關閉裝置13.29，係具備：圍繞出入口14.7以及14.1的周圍，緊密接觸並固定於側壁17.3以及13.24之密封材13.30；與密封材13.30產生共動，藉此防止介由出入口使空氣流通之門14.9；以及驅動該門之驅動裝置13.31。
此外，在形成於分隔壁14.5的開口上，配設有可利用門關閉該開口並選擇性地密封阻止第1以及第2裝載室間之連通的開閉裝置14.10。上述關閉裝置14.8、13.29以及14.10在關閉狀態下各箱室即可呈氣密封閉狀態。由於上述開閉裝置可為一般裝置，故省略其構造及作動之詳細說明。
此外，小型環境裝置13.3的殼體16.2的支撐方法與裝載器殼體的支撐方法不同，為防止介由小型環境裝置13.3而由地板傳達之振動影響到裝載器殼體13.5以及主殼體13.4，可在殼體16.2與載裝器殼體13.5之間配置防振用的緩衝材俾使其密封式地包圍出入口的周圍。
在第1裝載室14.2內配設有使複數片的(在本實施例中為2片)晶圓呈上下隔開並支撐成水平狀態之晶圓架14.11。如第18圖所示，晶圓架14.11係具備：在矩形基板18.1的四個角落上相互隔開並配設成直立狀而固定之支柱18.2；各支柱18.2分別形成有2段的支撐部18.3以及18.4，使晶圓W的周緣載置保持於該支撐部之上。然後，由鄰接後述之第1以及第2搬送裝置的搬送臂前端的支柱間使之近接晶圓並利用搬送臂把持晶圓。
裝載室14.2以及14.3，係利用包含未顯示於圖中之真空泵的一般構造的真空排氣裝置(未顯示於圖中)獲得高真空狀態(真空度為10-4 至10-6 Pa)之環境控制。此時，使第1裝載室14.2保持低真空環境以做為低真空室，並使第2裝載室14.3保持高真空環境以做為高真空室，如此即可有效防止晶圓的污染。藉由採用上述構造可在無延誤的情況下將收容於裝載室，且隨後將接受缺陷檢查的晶圓搬送至工作室內。藉由採用上述裝載室，即可與後述之多束型電子裝置原理相同，提升缺陷檢查的處理量，並儘可能使保管狀態必須為高真空狀態之電子源周邊的真空度保持在高真空度的狀態。
第1以及第2裝載室14.2以及14.3，係分別連接真空排氣配管與惰性氣體(例如乾燥純氮)用的排氣配管(兩者均未顯示於圖中)。藉此，可藉由惰性氣體排氣達到各裝載室內的大氣壓狀態(注入惰性氣體以防止惰性氣體以外的氧氣等附著於表面)。進行上述惰性氣體排氣之裝置本身為一般之構造，故省略其詳細之說明。
此外，在使用電子線之本發明的檢查裝置中，將做為後述之電子光學系之電子源使用之代表性的六硼化鑭(La B6 )等加熱至可一次放出熱電子程度的高溫狀態時，為避免縮短使用壽命應盡量防止與氧氣等的接觸甚為重要，在將晶圓搬入配置電子光學系之工作室的前階段，藉由上述氣體環境的控制，即可確實執行上述動作。
2-1-5)裝載器
裝載器13.7，係具備：配置於小型環境裝置13.3之殼體16.2內的機器人式的第1搬送裝置16.14；以及配置於第2裝載室14.3內之機器人式的第2搬送裝置14.12。
第1搬送裝置16.14中，驅動部16.15在軸線01 -01 的四周具有可旋轉之多節的臂部16.16。多節之臂部可使用任意的構造，但在本實施例中，係具有裝設可相互轉動的3個部分。
第1搬送裝置16.14的臂部16.16的其中一部份亦即在最接近驅動部16.15側的第1部份，係藉由配置於驅動部16.15內之一般構造的驅動機構(未顯示於圖中)安裝於可旋轉之軸16.17上。臂部16.16，係藉由軸16.17可在軸線01 -01 的四周轉動，並藉由部份間的相對轉動使整體得以伸縮於軸線01 -01 之半徑方向。在距離臂部16.16的軸16.17最遠之第3部份的前端，配置一般構造之機械式夾盤或靜電夾盤等用以把持晶圓的把持裝置14.13。驅動部16.15係利用一般構造的升降機構16.18而形成可移動於上下方向。
該第1搬送裝置16.14，係由臂部16.16朝著保持於晶圓匣保持具之2個匣盒中的其中一個方向M1或M2伸出機械臂，將一片收容於匣盒內的晶圓載置於臂部上或藉由安裝於臂部前端之夾盤(未顯示於圖中)而加以把持取出。之後，臂部縮回(如第14圖所示之狀態)，臂部旋轉至可朝預先對準器16.5的方向M3延伸的位置並停止於該位置上。之後臂部再次伸出將保持於臂部之晶圓載置於預先對準器16.5。與前述相反由預先對準器16.5取得晶圓後，臂部再次旋轉並在可延伸至第2裝載室14.2的位置(面向M4)停止，而將晶圓移送至第2裝載室14.2內的晶圓接收部。此外，以機械方式把持晶圓時把持晶圓的周緣部(離周緣約5mm的範圍)。其理由係因除周緣部之外整個晶圓均形成有裝置(電路配線)，因此當把持晶圓該部分時會破壞裝置、而產生缺陷。
第2搬送裝置14.12的構造，基本上係與第1搬送裝置的構造相同，由於除在晶圓架與載物台裝置的載置面上之間進行晶圓之搬送這點不同外，其構造大致相同故在此省略其詳細說明。
在上述裝載器13.7中，第1以及第2搬送裝置16.14以及14.12，係在大致水平之狀態下由保持於晶圓匣保持具之晶圓匣將晶圓搬送到配置於工作室13.16內之載物台裝置13.6上，或由配置於工作室13.16內之載物台裝置13.6將晶圓搬送至保持於晶圓匣保持具之晶圓匣，搬送裝置的臂部僅在：由晶圓匣取出晶圓或將晶圓插入其中；將晶圓載置於晶圓架或由晶圓架中取出；將晶圓載置於載物台裝置或由載物台裝置取出時才會產生上下移動。因此，即使是大型的晶圓，例如直徑300mm之晶圓亦可順利進行移動。
因具有將逆偏壓施加予晶圓之機構，故載物台中具有：臂部欲將晶圓載置於載物台時，或臂部欲從中取出晶圓時，可藉由將臂部設定為與載物台相同或接近的電位，或將臂部設定為浮動電位，而避免產生因電位短路而導致放電等問題的機構。
2-1-6)載物台裝置
載物台裝置13.6，係具備：配置於主殼體13.4底壁13.22上之固定工作台13.32；在固定工作台上朝Y方向(在第1圖中係在與紙面垂直的方向)移動之Y工作台13.33；在Y工作台上朝X方向(在第1圖中之左右方向)移動之X工作台13.34；可旋轉於X工作台之旋轉工作台13.35；配置於旋轉工作台13.35上之保持具13.36。在該保持具13.36的晶圓載置面14.14上係以可解除之方式保持晶圓。保持具13.36可以是一種以機械或靜電夾盤方式解除及保持晶圓之一般構造。載物台13.6，係藉由使用伺服馬達、編碼器以及各種的感測器(未顯示於圖中)，使上述複數的工作台產生作動，而使載置面14.14上由保持具所保持之晶圓得以對著電子光學裝置所照射之電子束，精確地在X方向、Y方向以及Z方向(第13圖中之上下方向)以及在與晶圓之支撐面垂直的軸線的四周方向(θ方向)定位。
此外，Z方向之定位，例如只要能使保持具上的載置面的位置朝Z方向微幅調整即可。此時，係藉由微細徑雷射之位置測定裝置(使用干擾計原理之雷射干擾測距裝置)檢測載置面的基準位置，再利用未顯示於圖中之反饋電路進行該位置的控制，與此同時或取代該控制，可藉由測定晶圓的凹槽或定位平面之位置，檢測晶圓之對電子束之平面位置、旋轉位置，利用可進行微小角度控制之步進馬達等使旋轉工作台旋轉並進行控制。
為儘量防止工作室內產生塵埃，工作台裝置用的伺服馬達14.15、14.16以及編碼器14.17、14.18，係配置於主殼體13.4的外側。此外，載物台裝置13.6，例如可以是使用在步進機等之一般構造，故省略其構造及動作的詳細說明。此外，上述雷射干擾測距裝置亦可使用一般構造的裝置，故省略其構造、動作的詳細說明。
預先將對應電子束之晶圓的旋轉位置或X、Y位置輸入後述之訊號檢測系或影像處理系即可達到將獲得之訊號基準化之目的。此外，配置於該保持具之晶圓夾盤機構，係形成將用以夾緊晶圓之電壓供給至靜電夾盤之電極，並壓住晶圓之外周部之3點(最好以同等間隔配置於圓周方向)以定位之構造。晶圓夾盤機構係具備：2個固定定位銷；1個押壓式曲柄銷。曲柄銷係形成可實現自動夾緊與自動釋放之功能，並構成施加電壓的導通位置。
此外，在該實施例中係將第14圖之移動於左右方向之工作台視為X工作台，移動於上下方向之工作台視為Y工作台，但亦可將同圖中之移動於左右方向之工作台視為Y工作台，移動於上下方向之工作台視為X工作台。
2-1-7)晶圓夾盤機構 2-1-7-1)靜電夾盤的基本構造
為使電子光學系的焦點正確且快速地對準試料面，最好能夠儘量縮小試料面亦即晶圓面的凹凸。故，將晶圓吸附於平面度製作良好(以平面度在5μm以下者較為理想)之靜電夾盤的表面。
在靜電夾盤的電極構造中，包含單極形與雙極形。單極形係一種方法：可藉由預先與晶圓進行導通，將高電壓(一般為數10至數百V程度的電壓)施加於和1個靜電夾盤電極之間而吸附晶圓，而雙極性，則不需與晶圓進行導通，只要將正負相反的電壓施加於2個靜電夾盤電極即可吸附晶圓。但一般為獲得安定的吸附條件，必須將2個電極作成可套入梳形齒狀的形狀，故其電極形狀變得較為複雜。
另一方面，進行試料檢查時，為獲得電子光學系的成像條件，或為了使試料面的狀態為可利用電子輕易進行觀察之狀態，必須將預定電壓(遲延電壓)施加於晶圓上。為將該遲延電壓施加於晶圓、並安定晶圓表面的電位，必須將靜電夾盤作成上述之單極形(但如後述一般，直到以導通針與晶圓取得導通為止，必須使靜電夾盤發揮雙極形的功能，因此必須將靜電夾盤作成可切換為單極形與雙極形之構造。)
因此，必須機械性地接觸晶圓以獲得導通。但由於防止對於晶圓污染的需求日趨嚴格，故盡力避免與晶圓發生機械性接觸，同時也有禁止與晶圓的邊緣接觸的情況。此時，必須在晶圓的背面獲得導通。
晶圓背面，一般形成有氧化矽膜，故無法直接進行導通。因此，在晶圓背面，藉由在2處以上使其與針接觸，並在針之間施加電壓，局部性地破壞氧化膜，如此即可與晶圓母材之矽產生導通。施加於針的電壓約數百V程度的DC電壓或AC電壓。此外，針的材料，係以非磁性、具有耐磨耗性、高融點材料為佳，可考慮例如鎢。此外，為使其更具有耐久性、並防止晶圓的污染，在其表面鍍覆TiN或鑽石亦屬有效。此外，為確認是否與晶圓取得導通，較為有效的方法係於針之間施加電壓以測定電流。
根據上述背景製造之裝置係如第19圖所示之夾盤機構。靜電夾盤機構中配置有：用以使晶圓W安定地吸附，而最好插入成梳形齒狀的電極19.1、19.2；用以收受晶圓之3根推壓銷19.3；施加在晶圓用之2個以上的導通針19.4。此外，在靜電夾盤周圍配置有：修正環19.5與晶圓落入機構19.6。
推壓銷19.3係在利用機器手搬送晶圓W時，由靜電夾盤面上預先突出，藉由機器手的動作使晶圓W載置於其上方後，緩緩降下，而將晶圓載置於靜電夾盤上。欲將晶圓由靜電夾盤上取出時則進行相反的動作而達成將晶圓W轉交給機器手的使命。推壓銷19.3必須選擇不會使晶圓產生位置偏移且無污染的表面材料，推壓銷的材料以使用矽橡膠、氟橡膠、SiC或氧化鋁等陶瓷、或鐵氟龍或聚醯亞胺等樹脂較為理想。
做為推壓銷19.3之驅動機構具有幾種方法。其一係在靜電夾盤的下部配置非磁性致動器之方法。該方法可例舉：利用超音波線性馬達直接線性驅動推壓銷之方法；以及利用旋轉型超音波馬達與滾珠螺桿或齒軌＆小齒輪的組合進行推壓銷之直線驅動等方法。該方法，雖可使推壓機構在搭載靜電夾盤之XY載物台的工作台上整合成小型化，但卻會使致動器與界限感測器等之配線變得相當龐大。上述配線係由XY作動之工作台連接至試料室(主處理室或主箱室)的壁面，隨著工作台之作動，配線會產生彎曲，因此必須留有空間使之得以容納大的彎曲R。此外，因其會形成微粒子的發生源，同時又必須定期進行配線的交換，因此最好將使用次數限制在最少次數。
因此，在其他方法上，亦可例舉由外部提供驅動力之方法。載物台移動至裝卸晶圓W的位置後，介由風箱突出於真空中的軸，會利用配備於處理室外之空氣汽缸進行驅動，而推壓配設於靜電夾盤下部之推壓驅動機構的軸。在推壓驅動機構內部，軸係與齒軌、小齒輪或環機構連接，軸的來回移動係與推壓銷之上下移動產生連動。在與機器手之間進行晶圓W的收受時，藉由以控制器調整成適切的速度並利用空氣汽缸將軸推出於真空中，藉此可提升推壓銷19.3。
此外，來自外部之軸的動力源，並不限於空氣汽缸，可以是伺服馬達與齒軌、小齒輪或滾珠螺桿的組合。此外，亦可將外部之驅動源設成旋轉軸。此時，旋轉軸係介由磁性體封裝等真空封裝機構，推壓驅動機構係內建有將旋轉變換為推壓之直線運動的機構。
修正環19.5，因具有可平均保持晶圓端部之電場分布的作用，故基本上係施加與晶圓同等之電位。但為了消除晶圓與修正環間的微小縫隙，以及晶圓與修正環表面高度之微小差異的影響，可施加與晶圓端部電位有些微差異的電位。修正環具有晶圓之半徑方向10至30mm程度的寬度，可使用非磁性的導電性材料，例如：鈦、磷青銅、鍍覆有TiN或TiC的氧化鋁等。
導通針19.4係由彈簧19.7所支撐，在晶圓搭載於靜電夾盤後，藉由彈簧力輕輕推壓至晶圓的背面。在該狀態下，可如上述一般藉由電壓的施加取得與晶圓W的電性導通。
靜電夾盤主體，係由：鎢等的非磁性平面狀電極19.1、19.2；以及形成於其上之介電體所形成。介電體的材料可使用氧化鋁、氮化鋁、聚醯亞胺等。一般而言氧化鋁等的陶瓷係一種體積電阻率為1014 Ωcm程度之完全的絕緣體，因此材料內部不會發生電荷移動之情形，可做為吸附力發揮庫侖力。相對地，藉由微幅調整陶瓷的組成可將體積電阻率控制在1010 Ωcm程度，但藉由該方式材料內部會產生電荷的移動，因此在晶圓吸附力上係發揮較庫侖力更強之所謂的約翰遜‧拉具卡力。吸附力增強部分，可減低施加電壓，擴大對絕緣破壞的容限，並容易獲得安定的吸附力。此外，例如將靜電夾盤表面加工為例如凹陷之狀，藉此即使靜電夾盤的表面附著微粒子等，也會因微粒子可能掉落至凹陷的谷部，因此具有可降低對晶圓平面度所造成之影響的效果。
根據上述，將靜電夾盤材料做成，體積電阻率調整為1010 Ωcm程度之氮化鋁或氧化鋁陶瓷，並於表面形成凹陷狀等凹凸，再將該凸面之集合所形成之面的平面度加工成5μm程度最為實用。
2-1-7-2)用於200/300橋接工具之夾盤機構
一般係要求裝置可在省略機械改造的情況下進行200mm與300mm之2種類的晶圓檢查。此時，靜電夾盤必須夾緊2種不同規格的晶圓，並於晶圓周緣部載置符合晶圓規格之修正環。第19圖(A)、(B)以及第20圖係顯示為達成上述目的而形成之構造。
第19圖(A)顯示在靜電夾盤上搭載300mm之晶圓W之狀態。具有較晶圓W之尺寸略大(間隙0.5mm程度)之內徑的修正環19.1，係以內低位置定位載置在靜電夾盤外圍的金屬性環狀構件中。在該修正環19.1中有3處配置有晶圓落入機構19.2。晶圓落入機構19.2係利用與推壓銷19.3的驅動機構產生連動之上下驅動機構進行驅動，而以可旋轉於配置在修正環19.1之旋轉軸四周的方式支撐。
由機器手接收晶圓W時，推壓銷驅動機構開始作動，將推壓銷19.3推壓至上方。在配合該動作的適當時點，配置於修正環19.1的晶圓落入機構19.2，亦如第19圖(B)所示一般，接受驅動力而開始旋轉。如此一來晶圓落入機構19.2會形成將晶圓W引導至靜電夾盤中心之傾斜面。接著，將晶圓W搭載於被推至上方的推壓銷19.3後，即可降下推壓銷19.3。藉由將對應晶圓落入機構19.2之驅動力的作用時點適度調整為推壓銷19.3的下降，晶圓W可利用落入機構19.2的傾斜面進行位置修正，並以晶圓W的中心與靜電夾盤的中心幾乎一致的方式放置在靜電夾盤上。
在落入機構19.2的傾斜面上最好形成鐵氟龍等低摩擦材，或形成具導電性之低摩擦材(例如：導電性鐵氟龍、導電性金鋼石狀碳類、TIN鍍覆)。此外，圖中的符號A、B、C、D、E係用以施加電壓(後述)之端子，19.4為用以檢測晶圓W搭載於靜電夾盤上之晶圓導通針，係藉由彈簧19.5向上方推壓。
同樣地，第20圖係顯示在靜電夾盤上搭載200mm之晶圓W之狀態。相較於靜電夾盤，由於晶圓的直徑較小，靜電夾盤的表面會露出於外，故搭載有具備可完全隱藏靜電夾盤之大小的修正環20.1。修正環20.1的定位係與300mm用修正環的情形相同。
在修正環20.1的內周部設有段差，該段差係收納於靜電夾盤側的環狀溝20.2。此構造係用以在搭載200mm晶圓時，利用導體(修正環20.1)加以隱藏，使其無法由修正環20.1之內周與晶圓W之外周間的間隙中窺見靜電夾盤表面。若靜電夾盤為可窺見表面之構造時，在電子束照射時，因在靜電夾盤表面會產生電荷充電，故將導致試料表面電位產生混亂。
修正環20.1之交換，係在真空室內之預定位置配設修正環交換處，並由該處藉由機器人搬送所需大小之修正環再將其安裝於靜電夾盤上(插入內低位置)。
與300mm相同，在200mm修正環中亦配設晶圓落入機構20.2。在靜電夾盤側形成不會對該晶圓落入機構20.2造成干擾之逸退部。將晶圓搭載於靜電夾盤上之方法係與300mm晶圓的情況完全相同。此外，符號A、B、C、D、E係用以施加電壓之端子20.3為與推壓銷19.3相同之推壓銷，20.4為與晶圓導通用針19.4相同之晶圓導通針。
第20-1圖(A)以及(B)係概略顯示可對應300mm與200mm晶圓雙方之靜電夾盤的構造圖。圖(A)與圖(B)分別顯示搭載300mm的晶圓以及200mm的晶圓之狀態，由第20-1圖(A)得知，靜電夾盤具有可載置300mm的晶圓的寬度，如第20-1圖(B)所示，靜電夾盤的中央部份為可載置200mm晶圓的寬度，在修正環20.1的內周部配設有嵌入溝20.6環繞該中央部份。此外，符號A、B、C、D、E係用以施加電壓之端子。
如第20-1圖(A)以及(B)所示之靜電夾盤時，可利用光學之方法檢測晶圓是否搭載於靜電夾盤上，或晶圓是否正確搭載於靜電夾盤上，以及其是否具有修正環等。例如：在靜電夾盤上方設置光學感測器，藉由檢測光學感測器所發出之光經由晶圓反射再回到光學感測器時的光路長，即可檢測晶圓是否呈水平載置或傾斜載置。此外，可藉由配設：以傾斜方式照射載置有修正環之位置中之適當點的光送訊機；以及接收修正環之反射光的光受訊機來進行有無修正環之檢測。此外，藉由配置可以傾斜方式照射載置有200mm晶圓用之修正環之位置中之適當點的光送訊機與接收修正環之反射光的光受訊機的組合；以及以傾斜方式照射載置有300mm晶圓用之修正環之位置中之適當點之光送訊機與接收修正環之反射光之光受訊機的組合，即可檢測那一光受訊機接收反射光，並藉此檢測200mm晶圓用之修正環與300mm晶圓用之修正環中的那一個是否已搭載於靜電夾盤上。
2-1-7-3)晶圓夾盤順序
具有上述構造之晶圓夾盤機構，係以下列順序夾緊晶圓。
(1)利用機器人搬送符合晶圓尺寸之修正環，再將其搭載於靜電夾盤上。
(2)藉由機器手之晶圓搬送與推壓銷的上下移動，將晶圓載置於靜電夾盤上。
(3)以雙極形施加靜電夾盤(對端子C、D施加正負相反電壓)，吸附晶圓。
(4)對導通用針施加預定電壓，破壞晶圓背面的絕緣膜(氧化膜)。
(5)測定端子A、B間的電流，確認其是否已與晶圓取得導通。
(6)將靜電夾盤移轉至單極形吸附。(對端子A、B施加GRD，對端子C、D施加同一電壓)。
(7)在保持端子A(,B)與端子C(,D)間的電位差的同時降低端子A(,B)的電壓，並對晶圓施加預定之遲延電壓。
2-1-8)用於200/300橋接工具之裝置構成
第21圖與第22圖係顯示：在不需進行任何一個晶圓之機械改造的情況下可進行200mm晶圓與300mm晶圓的檢查之裝置的構成。以下，說明與200mm晶圓或300mm晶圓之專用裝置的相異點。
在200/300mm晶圓、FOUP、SMIF、開放式晶圓匣等各種規格交換之晶圓匣的設置位置21.1上，可設置依照使用者規格決定之符合晶圓尺寸或晶圓匣的種類之晶圓匣。大氣搬送機器人21.2具備可對應不同晶圓尺寸之手部，亦即配合晶圓的尺寸配設多數晶圓落入部，並在符合晶圓尺寸的位置搭載於手部。大氣搬送機器人21.2由設置位置21.1將晶圓傳送至預先對準器21.3並在調整晶圓的方向後，由預先對準器21.3取出晶圓，再搬送至裝載加鎖室21.4內。
裝載加鎖室21.4的內部的晶圓架亦為相同構造，在晶圓架的晶圓支撐部，形成複數個符合晶圓尺寸的落入部，為使搭載於大氣搬送機器人21.2手部之晶圓，搭載於符合其尺寸之落入部，藉由調整機器手之高度、將晶圓插入晶圓架後，再降下機器手，使晶圓得以搭載於晶圓支撐部的預定落入部。
搭載於裝載加鎖室21.4內的晶圓架之晶圓，接著，利用配置於搬送室21.5內的真空搬送機器人21.6由裝載加鎖室21.3中取出再搬送至試料室21.7內的載物台21.8上。真空搬送機器人21.6的手部，亦與大氣搬送機器人21.2相同，具有複數個符合晶圓尺寸的落入部。搭載於機器手的預定落入部之晶圓，在載物台21.8中，係預先載置在搭載有符合晶圓尺寸之修正環21.9的靜電夾盤上，並利用靜電夾盤吸附固定。修正環21.9係載置於配設在搬送室21.5內之修正環架21.10上。因此，真空搬送機器人21.6由修正環架21.10中取出符合晶圓尺寸之修正環21.9並將其搬送至靜電夾盤上，將修正環21.9嵌入形成於靜電夾盤外周部之定位用內低位置部後，再將晶圓載置於靜電夾盤。
交換修正環時，可進行此反向操作。亦即利用機器人21.6由靜電夾盤取下修正環21.9，使修正環返回搬送室21.5內的修正環架21.10，再由修正環架21.10將符合之後將進行檢查之晶圓尺寸的修正環搬送至靜電夾盤。
在第21圖所示檢查裝置中，因預先對準器21.3係配置於裝載加鎖室22.4的附近，因此即使在晶圓對準不夠充分而導致無法於裝載加鎖室中安裝修正環的情況下，亦可輕易地使晶圓歸位於預先對準器而再度進行對準，故具有可減少步驟時間損失之優點。
第22圖為變更修正環之設置位置之例，係省略修正環架21.10。在裝載加鎖室22.1中，係以階層方式形成晶圓架與修正環架，兩者係配置於電梯上可上下移動。首先，為將符合之後將進行檢查之晶圓尺寸的修正環設置於靜電夾盤中，真空搬送機器人21.6移動裝載加鎖室22.1之電梯，使之到達可取出該修正環的位置。接著利用真空搬送機器人21.6將修正環配置於靜電夾盤後，操作電梯使其得以搬送應檢查之晶圓，藉由真空搬送機器人21.6由晶圓架中取出晶圓後，將其載置於靜電夾盤。利用上述構成時，裝載加鎖室22.1中雖必須具備電梯，但利用該構成可形成較小的真空搬送室21.5，且在縮小裝置之軌跡(foot print)上具有良好效果。
此外，檢測靜電夾盤上是否存在有晶圓的感測器，最好設置在可同時對應不同晶圓尺寸的位置上，無法設置時，可依照不同的晶圓尺寸配置複數個可進行相同功能之感測器。
第21圖所示之檢查裝置係採取：將修正環搭載於靜電夾盤上，將晶圓定位使其與該修正環之內徑一致的順序。因此，第22圖所示之檢查裝置，係採取以下順序：在裝載加鎖室22.1中將修正環安裝於晶圓，將安裝有修正環之晶圓連同修正環一起搬送並將其導入試料室21.7後，安裝於載物台上之靜電夾盤。在實現上述目的之機構上，如第22-1圖以及第22-2圖所示，可例舉：使電梯上下移動並將晶圓由大氣搬送機器人傳送至真空搬送機器人之電梯機構。以下，說明使用該機構搬送晶圓之順序。
如第22-1圖(A)所示，配置於裝載加鎖室中的電梯機構係具有設成可上下方向移動之複數段(在圖中為2段)的修正環支撐台。上段的修正環支撐台22.2與下段的修正環22.3，係利用第1馬達22.4的旋轉固定於升降的第1的台22.5，藉此，利用第1馬達22.4的旋轉，使第1的台22.5以及上下的修正環支撐台22.2、22.3移動於上方或下方。
在各修正環支撐台中配置有符合晶圓尺寸之內徑的修正環22.6。修正環22.6準備有200mm晶圓用與300mm晶圓用的2種內徑相異的修正環，上述修正環的外徑均相同。如上所述，藉由使用外徑相同之修正環，可產生相互互換性，以自由組合之方式在裝載加鎖室中可載置200mm用以及300mm用晶圓。亦即，在200mm晶圓與300mm晶圓混合流入之檢查線上，藉由將上段設定為300mm用，下段設定為200mm用，使之不論流入何種晶圓均可靈活對應並進行檢查。此外，為可流入相同尺寸之晶圓的檢查線時，藉由將上下段設定為200mm用或300mm用，即可交互檢查上下段的晶圓，故可提升作業量。
在第1的台22.5中載置第2馬達22.7，第2的台22.8係以可升降之方式安裝於第2馬達22.7。上段晶圓支撐台22.9與下段晶圓支撐台22.10係固定於第2的台22.8。藉此，在第2馬達22.7進行轉動時，第2的台22.8與上下的晶圓支撐台22.9、22.10可朝上方或下方一體移動。
因此，如第22-1圖(A)所示，將晶圓W載置於大氣搬送機器人21.2的手部再將其搬入裝載加鎖室22.1，接著，如(B)所示，使第2馬達22.7旋轉至第1方向，晶圓支撐台22.9、22.10移動至上方，將晶圓W載置於上段的晶圓支撐台22.9之上。藉此，將晶圓由大氣搬送機器人21.2移送至晶圓支撐台22.9。之後，如(C)所示，使大氣搬送機器人21.2後退，在完成大氣搬送機器人21.2的後退後，如(D)所示，使第2馬達22.7旋轉至與第1方向相反的方向並使晶圓支撐台22.9、22.10朝下方移動。藉此即可將晶圓W載置於上段的修正環22.6。
接著，如(E)所示將真空搬送機器人21.6的手部放入裝載加鎖室22.1中使其在修正環22.6的下側停止。在該狀態下使第1馬達22.4旋轉，如(F)所示，使第1的台22.5、上下的修正環支撐台22.2、22.3、第2馬達22.7以及上下的晶圓支撐台22.9、22.10朝下方移動，藉此，即可將載置於上段的晶圓支撐台22.9的修正環21.6與晶圓W搭載於真空搬送機器人21.6的手部，並搬入試料室21.7中。
使在試料室21.7內完成檢查之晶圓返回裝載加鎖室21.4之動作，係藉由與上述相反的順序進行，利用真空搬送機器人與修正環同時被搬至晶圓支撐台上的晶圓，依序被移送至修正環支撐台、晶圓支撐台，最後再載置於大氣搬送機器人上。此外，在第22-1圖以及第22-2圖中，係說明上段之晶圓的收受動作，但藉由調整大氣搬送機器人21.2以及真空搬送機器人21.6的手部的高度，也可使下段進行相同之動作。如上所述藉由適度切換大氣搬送機器人21.2以及真空搬送機器人21.6的手部的高度，可交互地進行由一方的段將未檢查的晶圓搬入試料室，其次將檢查完畢之晶圓由試料室中搬出於另一方的段。
2-2)晶圓的搬送方法
接著，依序說明將晶圓由支撐於晶圓匣保持具13.2之晶圓匣13.12搬送至配置於工作室13.16內之載物台裝置13.6的順序(參照第14圖至第16圖)。
晶圓匣保持具13.2之使用，如前所述，以人工方式安裝於晶圓匣時係使用適於該安裝方式之構造的晶圓匣保持具，反之，以自動方式安裝於晶圓匣時係使用適於該安裝方式之構造的晶圓匣保持。在本實施例中，晶圓匣13.12被安裝於晶圓匣保持具13.2之升降台13.13上後，升降台13.13利用升降機構13.14下降使晶圓匣整合於出入口13.15。晶圓匣整合於出入口13.15後，會開啟配置於晶圓匣的罩子(未顯示於圖中)，在晶圓匣與小型環境裝置13.3的出入口13.15之間配置有筒狀的覆蓋物，使晶圓匣內以及小型環境裝置空間內得以與外部遮斷。上述構造係一般構造，故省略該構造以及動作之詳細說明。此外，在小型環境裝置13.3側安裝有用以開關出入口13.15的捲門裝置時，可藉由捲門裝置之作動開啟出入口13.15。
另一方面，第1搬送裝置16.14的臂部16.16，在面向方向M1或方向M2之其中一向的狀態下(在本說明中為M1方向)停止，開啟出入口13.15後臂部即向前伸出並以前端接受收容於晶圓匣內的其中一片晶圓。此外，臂部，以及應由晶圓匣取出之晶圓間的上下方向的位置調整，在本實施例中係利用第1搬送裝置16.14的驅動部16.15以及臂部16.16的上下移動來進行調整，但亦可利用晶圓匣保持具之升降台的上下移動進行或同時利用兩者來進行位置調整。
結束臂部16.16之晶圓收受後，縮回臂部，啟動捲門裝置關閉出入口(有捲門裝置時)，接著臂部16.16在軸線01 -01 的四周轉動形成可朝方向M3伸長之狀態。如此一來，臂部即可伸出，將載置於前端或由夾盤所把持之晶圓載置於預先對準器16.5上，利用該預先對準器16.5將晶圓旋轉方向之面向(與晶圓平面垂直之中心軸線的周圍的面向)定位在預定範圍內。完成定位後，搬送裝置16.14在臂部的前端由預先對準器16.5接受晶圓後，縮回臂部，形成可朝方向M4伸出臂部的姿勢。之後啟動捲門裝置14.8的門13.27打開出入口13.25以及13.37，臂部16.16向前伸出將晶圓載置於第1裝載置室14.2內之晶圓架14.11的上側段或下側段。此外，如前所述，在開啟捲門裝置14.8將晶圓傳至晶圓架14.11前，形成於分隔壁14.5的開口17.4係藉由捲門裝置14.10的門14.19而在氣密狀態下關閉。
在上述第1搬送裝置16.14的晶圓搬送過程中，係由配置於小型環境裝置13.3之箱室上的氣體供給裝置16.9流出層流狀(向下流動)的清淨空氣，以防止在搬送途中塵埃附著在晶圓上面。搬送裝置周邊的部分空氣(在本實施例中係指由供給裝置提供之空氣的約20%，主要為污濁之空氣)係藉由排出裝置16.4之吸入導管16.12的吸引排出箱室外部。剩餘的空氣則介由配置於箱室底部之回收導管16.10回收後再送回氣體供給裝置16.9。
利用第1搬送裝置16.14將晶圓載置於裝載器箱室13.5之第1裝載室14.2內的晶圓架14.11內後，關閉捲門裝置14.8，使裝載室14.2內形成密閉。之後，第1裝載室14.2內在充滿惰性氣體並排出空氣後，亦排出該惰性氣體使該裝載室14.2內呈真空環境。該第1裝載室14.2的真空環境可以為低真空度。裝載室14.2內在獲得一定程度的真空度後，啟動捲門裝置14.10而打開以門14.19密閉之出入口17.4的捲門14.5，第2之搬送裝置14.12的臂部14.20向前伸出並利用前端保持裝置由晶圓接收部14.11接受一片晶圓(載置於前端上或利用安裝於前端之夾盤把持該晶圓)。結束晶圓的收受後即縮回臂部，再度啟動捲門裝置14.10而以門14.16關閉出入口17.4。
此外，在捲門裝置14.10開啟前，臂部14.20係事先形成可朝晶圓架14.11之方向N1伸出的姿勢。此外，如前所述開啟捲門裝置14.10前，係利用捲門裝置13.29的門14.9關閉出入口14.7、14.1，藉由氣密狀態來阻止第2裝載室14.3內與工作室內13.16的連通，使第2裝載室14.3內得以進行真空排氣。
捲門裝置14.10關閉出入口17.4後，第2裝載室14.3內再度進行真空排氣，形成較第1裝載室14.2內更高真空度的真空。其間，第2搬送裝置16.14的臂部旋轉至可朝工作室13.16內之載物台裝置13.6方向伸出的位置。另一方面，在工作室13.16內的載物台裝置13.6中，Y工作台13.33係移動至X工作台13.34之中心線X0 -X0 與通過第2搬送裝置14.12之旋轉軸線02 -02 之X軸線X1 -X1 大致一致的位置，在第14圖中係移動至上方，此外X工作台13.34亦移動至第14圖之最接近左側位置之位置，並於該狀態下待命。第2裝載室14.3形成與工作室13.16大致相同的真空狀態後，啟動捲門裝置13.29的門14.9以打開出入口14.7、14.1，臂部向前伸出，使保持晶圓的臂部前端接近工作室13.16內之載物台裝置13.6。接著將晶圓載置於載物台裝置13.6之載置面14.14上。結束晶圓之載置後縮回臂部，而捲門裝置13.29則關閉出入口14.7、14.1。
載物台中，具有對晶圓施加逆偏壓電位(延遲電位)之機構，故具備有一種機構，在臂部欲將晶圓載置於載物台或欲由載物台中取出晶圓時，可藉由將臂部設定成與載物台相同或接近的電位，或將臂部設定成浮動電位，而防止因電位短路而導致之放電等問題的發生。此外，在其他實施例中，將晶圓搬送至載物台裝置上時亦可關閉施加於晶圓之偏壓電壓。
控制偏壓電位時，可關閉電位直到晶圓被搬送到載物台為止，而在晶圓被搬送並載置於載物台後再開啟電位施加偏壓電壓。施加偏壓電位的時機，可預先設定間隔時間，再根據間隔時間施加偏壓電壓，或利用感測器檢測載物台上是否載置有晶圓，而以該檢測訊號做為觸發(trigger)進行施加。此外，亦可檢測捲門裝置13.29是否已關閉出入口14.7、14.1，以該檢測訊號為觸發施加偏壓電壓。此外，使用靜電夾盤時，可藉由確認其是否吸著於靜電夾盤上，並以該確認作為觸發施加偏壓電位。
以上，係說明將晶圓匣13.12內的晶圓搬送至載物台裝置上為止的動作，在將載置於載物台裝置13.6並結束處理的晶圓從載物台裝置13.6送回晶圓匣13.12內時，係採用與前述相反之動作來送回。此外，為了將複數的晶圓載置於晶圓架14.11，藉由第2搬送裝置14.12在晶圓架14.11與載物台裝置13.6之間進行晶圓的搬送時，可利用第1搬送裝置16.14在晶圓匣與晶圓架14.11之間進行晶圓搬送，如此即可進行高效率之檢查處理。
具體而言，晶圓架14.11上，同時具有已完成處理之晶圓A與未完成處理之晶圓B時，首先，將未處理之晶圓B移到載置台裝置13.6。其間，利用臂部將完成處理之晶圓A由晶圓架移到晶圓匣13.12，同樣藉由臂部將未處理之晶圓C由晶圓匣13.12中取出，並以預先對準器16.5定位後，再移到裝載室14.2之晶圓架14.11。
藉由上述方式，可在晶圓架14.11中，將晶圓B置換為處理中之晶圓，而將完成處理之晶圓A置換為未處理之晶圓C。此外，根據進行檢查或評估之上述裝置的不同使用方法，可藉由並列配置複數台之載物台裝置13.6，由1個晶圓架14.11將晶圓移到各裝置，而對複數片之晶圓進行相同的處理。
第23圖係顯示主箱室12.4之支撐方法的變形例。在第23圖所示變形例中，係以具有一定厚度之矩形鋼板構成箱室支撐裝置23.1，於該鋼材上載置箱室主體23.3。因此，箱室主體23.1的底壁23.4，會形成較前述實施例之底壁薄的構造。在第24圖所示變形例中，係在藉由利用箱室支撐裝置24.1的框架構造體24.2垂吊箱室主體24.3與裝載器箱室24.4的狀態下進行支撐。
固定於框架構造體24.2之複數直立框架24.5的下端，係固定於箱室主體24.3之底壁24.6的四個角落，而藉由該底壁支撐周壁與頂壁。此外，防振裝置24.7係配置於框架構造體24.2與台框架24.8之間。此外，裝載器箱室24.4亦藉由固定於框架構造體24.2之垂吊構件24.9而得以垂吊。在箱室主體24.3之該第24圖所示變形例中，由於係利用垂吊方式支撐箱室主體，故可實現主箱室與設置於主箱室中之各種機器整體的低重心化。包含上述變形例之主箱室及裝載器箱室的支撐方法，均避免使來自地板之振動傳達至主箱室或裝載器箱室。
在未圖示之其他變形例中，僅主箱室之箱室主體係利用箱室支撐裝置由下方支撐，裝載器箱室係利用與鄰接之小型環境裝置13.3相同的方法配置於地板上。此外，在未圖示之其他變形例中，僅主箱室13.4的箱室主體係利用垂吊方式支撐於框架構造體，裝載器箱室則是利用與鄰接之小型環境裝置相同的方法配置於地板上。
根據上述實施例，可獲得以下效果。
(1)可獲得使用電子線之攝像投影方式的檢查裝置的整體構造，而以高處理量處理檢查對象。
(2)使清淨空氣流通於小型環境空間內以防止檢查對象附著塵埃，同時藉由配設觀察清淨度的感測器，可一面監視空間內的塵埃一面進行檢查對象的檢查。
(3)因裝載室與工作室係介由振動防制裝置一體支撐，因此可在不受外部環境的影響下對載物台裝置提供檢查對象並進行檢查。
2-3)電子光學系統 2-3-1)概要
電子光學系統13.8，係具備：配置於固定在箱室主體13.17之鏡筒13.38中、概略圖示於第25-1圖之一次電子光學系(以下、簡稱為一次光學系)25.1；二次電子光學系(以下、簡稱為二次光學系)25.2之電子光學系；以及檢測系25.3。一次光學系25.1，係一種將電子線照射於檢查對象之晶圓W表面的光學系，具備有：放出電子線之電子槍25.4；由用以集束電子槍25.4所放出之一次電子線的靜電透鏡所構成之透鏡系25.5；維納濾波器亦即E×B分離器25.6；對物透鏡系25.7，上述構件，如第25-1圖所示係將電子槍25.4配置於最上部而依序配置。構成本實施例之對物透鏡系25.7之透鏡係一種減速電場型對物透鏡。在本實施例中，由電子槍25.4所射出之一次電子線的光軸，係與照射在檢查對象之晶圓W的照射光軸(與晶圓表面呈垂直)呈傾斜狀。在對物透鏡系25.7與檢查對象之晶圓W間配置電極25.8。該電極25.8與一次電子的照射光軸係形成軸對稱之狀，係利用電源25.9進行電壓的控制。
二次光學系25.2，係具備：由靜電透鏡所構成之透鏡系25.10，該靜電透鏡係通過藉由E×B型偏向器25.6而從一次光學系所分離之二次電子。該透鏡系25.10係做為放大二次電子像之放大透鏡使用。
檢測系25.3係具備：配置於透鏡系25.10之成像面的檢測器25.11以及影像處理部25.12。
一次光束的入射方向一般為E×B濾波器的E方向(電場的逆方向)，該方向與積算型之線型感測器(TDI：time delay integration)的積算方向係形成相同之方向。但TDI的積算方向亦可與一次光束方向不同。
電子束光學系鏡筒係具備以下構成要素。
(1)筒狀磁性屏障
構成鏡筒之構件最好使用坡莫合金等鎳合金或鐵等之磁性體，具有可抑制磁性外亂影響的效果。
(2)檢測器旋轉機構
為使載物台的掃描軸方向與檢測器的掃描方向一致，在鏡筒13.38的上部，具有：可在維持鏡筒13.38之內部於真空狀態下使TDI等檢測器25.11能夠以±數度程度旋轉於光軸四周，而消除因組裝裝置而產生之掃描方向偏移的檢測器旋轉機構。在該機構中，旋轉辨識能力與旋轉位置重現性必須花費5至40秒左右。此乃基於，在檢測器中，在掃描一圖框分的圖像的期間，必須將載物台的掃描方向與檢測器的掃描方向之間的偏差控制在1像素之1/10的程度。根據檢測器旋轉機構，可將載物台之移動方向與TDI之積算方向的角度誤差調整在10mrad以下，或較佳之1mrad以下，或最理想之0.2mrad以下。
以下，使用第25-3圖至第25-5圖，說明檢測器旋轉機構之構成一實例。第25-3圖係顯示配設於鏡筒13.38上部之檢測器旋轉機構的全體構造圖，第25-4圖為用以旋轉上鏡筒之機構的概略圖，第25-5圖係顯示用以密封上鏡筒與下鏡筒之機構。
在第25-3圖中，鏡筒13.38的上端係由：安裝有檢測器25.11之上鏡筒25.20；以及固定於主箱室13.4之下鏡筒25.21所構成。上鏡筒25.20係隔介軸承25.22支撐於下鏡筒25.21而可旋轉於二次光學系的光軸的四周，此外，在上鏡筒25.20與下鏡筒25.21之間，配置有密封部25.23使鏡筒13.38的內部得以維持真空狀態。具體而言，係在將密封部25.23配置於上鏡筒25.20的下端與下鏡筒25.21的上端之間的同時，於下鏡筒25.21的上端配設環繞上鏡筒25.20之凸套圈部25.24，該凸套圈部25.24與上鏡筒25.20之側面之間配置有軸承25.22。
用以推壓軸承25.22之軸承推壓部25.25、25.26，係分別以螺絲固定於上鏡筒25.20與下鏡筒25.21中。此外，為使上鏡筒25.20得以旋轉於下鏡筒25.21，而配設第25-4圖所示之驅動機構。亦即，係在配置於凸套圈部5.24上端之部分軸承推壓部25.26中配設突起部25.27，另一方面，在突設於上鏡筒25.20之安裝構件(托架)25.28中固定致動裝置25.29。致動裝置25.29的軸25.30係與突起部25.27接觸，在固定有凸套圈部25.24與致動裝置29.29的安裝構件(托架)28.25之間，設有用以對突起部25.27施加牽引力之預壓彈簧25.31。藉此，使致動裝置25.29產生作動，藉由變更由致動裝置25.29突出之軸25.30的長度，可使上鏡筒25.20對應下鏡筒25.21而僅以所希望的角度往所希望之方向旋轉。
為達上述旋轉精度，致動裝置25.29的移動辨識能力最好為5至10μm的程度。此外，致動裝置25.29，只要可馬達驅動壓電致動裝置或測微計之裝置即可。此外安裝可測量固定致動裝置25.29之托架25.28與突起部25.27之間的相對距離的感測器，以測定檢測器25.11的旋轉位置。感測器可使用線性標度尺、電位計、雷射變位計、變形計等。
為使鏡筒13.38內部保持真空狀態，如第25-5圖所示，密封部25.23係以在下鏡筒25.21之上端面與上鏡筒25.20之下端面之間形成極微細小之空隙25.32(第25-5圖)的方式配置。密封部25.23係具備：固定於中央部之分隔環25.33與2個彈性密封材25.34、25.35，在各彈性密封材25.34、25.35的唇部之間，分別設有用以確保密封面的面壓、提升密封性的彈簧25.36、25.37。另在分隔環25.33的中央則配置有：與形成於下鏡筒25.21之排氣路25.38連通的排氣口25.39。彈性密封材25.34、25.35係以摩擦係數極小、具有良好滑動性之材質為佳，例如：可使用美國BYURON公司所製造之全向密封材。
如上所述，配置2層的彈性密封材，藉由使其中間的空間25.40真空排氣，即使上鏡筒25.20旋轉、大氣側的彈性密封材25.35中產生些許的漏洩，因漏洩之空氣可藉由排氣路25.38進行排氣，故空間25.40的壓力不會有明顯上升。因此，不會產生空氣自彈性密封材25.34漏洩至鏡筒內，以及鏡筒內之真空劣化的情形。空間25.40雖亦可持續進行真空排氣，但也可僅在啟動檢測器旋轉機構時才進行排氣。其原因係因漏洩較易發生於旋轉時，在不旋轉時可利用彈性密封材25.34、25.35與上鏡筒25.20之下端的面壓使其完全密封。
適度設定彈性密封材25.34、25.35與上下面之間的面壓是十分重要的，面壓的設定係藉由調整空隙25.32的大小來實現。而空隙25.32的調整，係藉由在軸承25.22與下鏡筒25.21的上端面之間插入墊片25.41來進行。在此，藉由插入墊片25.41，可變更對應下鏡筒25.21之軸承25.22的高度。相對地，在上鏡筒25.20中，由於係利用按壓部25.25、25.26夾住軸承25.22，因此軸承25.22會與上鏡筒25.20共同形成上下動之構造，僅利用墊片25.41的厚度可變更上鏡筒25.20與下鏡筒25.21之間的空隙25.32。
此外，可依照不同之鏡筒規格，如第25-5圖所示不配置2層的密封材，而只利用1層的密封材而不進行密封材間的真空排氣亦有得以達成真空的情況。但使用2層的可靠材時具有較高的可靠性，且較易獲得高真空。此外，在上述說明中係在彈性密封材25.34、25.35的內部配設彈簧25.36、25.37，但利用真空與大氣壓的差壓使彈性密封材25.34、25.25完全推壓於上下面時，或彈性密封材25.34、25.35本身具有充分之推斥力時，亦可省略彈簧25.36、25.37。
在利用上述構成之旋轉機構進行檢測器與載物台之方向對準時，可略旋轉檢測器25.11，同時進行檢測器25.11的掃描攝像，只要能夠使檢測器25.11之角度對準可獲得最清楚之影像時的角度即可。以下，說明其具體方法。
在檢測器旋轉機構的可旋轉活動範圍中，使檢測器25.11旋轉微小的角度，並進行檢測器25.11的掃描攝像，對獲得之影像進行影像處理，藉此可算出評價對比等像質的數值。藉由反覆進行該項作業算出檢測器25.11的旋轉位置與像質之間的關係，並算出像質最佳之檢測器25.11的旋轉位置。因此，藉由使檢測器25.11旋轉至該位置即可結束檢測器25.11之定位作業。
在掃描檢測器25.11的一圖框分的影像的期間，載物台與檢測器25.11之間的位置偏移的容許值，係決定於必須將載物台的掃描方向與檢測器的掃描方向間的偏差控制設定在1像素的1/10的程度。因此，掃描方向中約500段之像素並列時的容許角度偏移約為40秒。
為使載物台與檢測器間的角度偏移符合在40秒以下，可利用：如上述之利用多項式近似等之手法將檢測器的位置與像質的關係數值化，而算出形成最佳像質時之檢測器25.11的位置的方法；或是先大略旋轉檢測器25.11進行攝像，算出檢測器的位置與像質的概略關係，縮小形成最佳像質之檢測器的位置範圍，再次，在該範圍內略微旋轉檢測器進行相同操作，而以高精度之方式算出形成最佳像值之檢測器位置的方法。如此，在結束載物台與檢測器的角度對準後，為防止角度的偏移可設置加鎖機構。例如：可將板狀零件置於軸承按壓部25.25、25.26間，並以螺栓固定該板狀零件與軸承按壓部25.25、25.26。
(3)NA移動機構
NA，係由可朝著光軸方向或與光軸正交之方向移動數公分的機構所支撐，可隨著倍率的變更將NA調整成光學上之最適位置。最好在NA保持部安裝複數的NA，藉由附加上述機構，在NA劣化或欲變更透過率時，可在鏡筒內維持真空的狀態下進行NA交換。
此外，最好在NA保持部配置加熱部，具有藉由高溫保持NA使NA不易產生劣化之效果。此外，配置反應性氣體的配管部亦具有一定效果，藉此可在保持鏡筒內之真空狀態下進行NA的清洗。
(4)隔離閥
在鏡筒中，最好配置可將鏡筒內分割為複數個空間之閥。具體而言，藉由閥的設置可達到將MCP部或電子槍部的空間與載物台部的空間切割開來的目的。藉由上述構成，可在MCP部或電子槍部保持真空的狀態下進行維修載物台周邊等。此外，相反地，可在載物台部等保持真空的狀態下進行MCP部或電子槍部的維修。
(5)光軸屏蔽筒
光軸的周圍最好係由與地線接地之筒狀構件所環繞，藉由上述構成，可達到抑制電性外亂之影響的效果。
(6)MCP前方的節流板(orifice)
藉由在一連串的電子光學系與MCP部之間配置節流板狀或細長筒狀的構件，形成使連接雙方空間之路徑的電導變小之構成，即可輕易將MCP部的壓力控制在電子光學系的1/5的程度，或較佳之1/10的程度或理想之1/100的程度。
(7)電極的一體化、高精度化
對於需要以數μm以下之精度，電子光學性地配置在同心軸上的零件時，最好藉由零件間的對準加工或冷嵌合方法組裝較為理想。
(8)光學顯微鏡
為了將低倍率之試料像、或光所見時之影像與電子束影像進行比較參照，而備有光學顯微鏡。倍率為電子束影像的1/10至1/5000的程度，最好為1/20至1/1000的程度，而以位於1/20至1/100的程度最為理想。可藉由二維的固體攝像元件(CCD)檢出來自試料表面之光的影像，再將其顯示於CRT上。此外，亦可將其儲存於記憶體中。
(9)同軸離子泵
藉由將離子泵等無振動型真空排氣系以旋轉對稱狀配置於電子槍部或MCP部附近之光軸的四周，可在消彌排氣系本身之帶電粒子或磁場等所造成之影響，同時可使該位置處保持在高真空狀態。其理由係基於：利用配管將離子泵連接於電子槍部等而進行排氣時，可改善配管的電導變小的問題。
以下、說明具體的實施例。
(1)第1實施例
主要係以真空室、真空排氣系、1次光學系、2次光學系、檢測器、影像處理器、控制用電腦構成之檢查裝置的一例。係於第26圖中顯示該例。
電子光學系，具有：用以將電子束照射於試料之1次光學系26.1與用以將試料表面所放出之電子，如2次電子、反射電子、後方散亂電子等導入檢測器之2次光學系。2次光學系為攝像投影式光學系。為分離1次系與2次系，可使用E×B光束分離器26.3。此外，檢測器26.4所檢測之電子的影像訊號係變換為光訊號或/及電性訊號，而由影像處理器26.5進行處理。此外，此時入射於檢測器之電子數，在相當1像素的區域中，即使電子數在200個以下亦可形成良好的影像。當然在1像素區域中當在電子數為200個以上時亦可形成良好的影像。
1次光學系之構成要素之電子槍26.6，可使用LaB6 做為熱燈絲，並藉由圓筒狀電極(wehnelt)、拉出電極26.7將來自陰極的電子予以拉出。之後，利用2段之A透鏡(愛茵茲威透鏡)26.8，使光束收斂於開口(aperture)26.9，並形成交迭。之後，通過2段之對準器26.10、開口26.11、3段之4極子透鏡26.12、3段對準器26.13入射於光束分離器後偏向到試料面方向，再通過開口26.14與2次系的P透鏡(對物透鏡)16.16而以略垂直之狀照射於試料面。
利用開口26.9，使其具有交迭之高均一性，且，通過高亮度之光束區域，並利用開口26.11，使用以規定入射於4極子透鏡之光束入射角度的對準器(偏向器)26.10，得以使用在用以將光束入射於開口26.11與4極子透鏡26.12之光軸中心的調整上。4極子透鏡26.12，係利用在變更光束的2方向，例如，X、Y方向的軌道，使光束變形上。例如，試料照射光束的形狀上，可實現圓形、橢圓形、矩形、橢圓之x，y方向的形狀比例變更等(參照第27圖)。通過4極子透鏡後、利用對準器26.14，進行調整使其通過開口26.15、P透鏡(對物透鏡)26.16的中心，再入射於試料表面。此時，照射光束的形狀，係與2軸之至少一軸形成對稱之形狀。光束之形狀亦可呈非對稱之形狀。照射於試料表面之光束的能量，最後係由陰極與試料表面的電壓差決定。例如，陰極為5.0kV、試料表面為-4kV時，照射光束能量為1keV(參照第26圖)。
此時之電壓誤差為±10V，能量誤差為±20eV。此外，在使用2次電子做為檢測電子的情況下，光束照射能量在1.5keV±10eV至5keV±10eV時，試料會形成負帶電狀態，在該狀態下2次電子會由試料放出，利用2次系加以放大、成像再導入檢測系中。照射能量為50±10eV至1500eV±10eV時，試料表面會形成正帶電狀態，而所釋出的2次電子係被導入檢測系中。處於正帶電時，雖可在產生較少損害的狀態下進行作動，但較易受到充電之影響或因充電而導致表面電位不均所致影響。處於負帶電的動作時，較易獲得安定之影像，且相較於正帶電，其受到之充電影響或因充電導致表面電位不均而造成之影像歪斜的影響較小。
此外，有關開口26.15的位置中，會偏移2次系與1次系的交迭位置而進行作動。例如：2次系會在2次系光軸中心上形成2次電子的交迭，而1次系之交迭則形成於偏離2次系之光軸中心50至500μm的位置(X、Y之任一方均可)而進行作動。藉此，即不會產生開口26.15之1次系與2次系之2個交迭重疊的情形，並得以緩和電流密度，故在光束電流量多時可抑制因空間電荷效果所致之模糊的擴大。尤其當1次系照射光束電流密度大於1×103 A/cm2 時最為有效。藉此，為低電流密度時，即使光軸中心形成一致其影響亦不大。
由試料表面釋放之放出電子，係使用2次電子、反射電子、後方散亂電子之1種以上。由試料表面釋出之放出能量，例如當入射光束能量為1000eV±10eV時，係大致分別形成0至10eV，1000eV±10eV、10至1000eV。此外，亦使用透過薄的試料或有孔的試料(例如stencil遮罩)的電子。此時，透過前一個薄的試料時，會減少試料厚度部分之入射能量，而透過開孔試料時係使入射能量形成相同的能量。
亦可使用集束離子束(FIB)取代電子束。一般係採用液體金屬之Ga離子源做為FIB源，但亦可使用利用易產生液化之金屬之其他液體金屬離子源、不同方式之離子源，例如使用放電之雙等電漿發射器等。
試料可使用從10×10mm程度之晶片到2，4，6，8，12英吋晶圓的各種試料。特別對於具有100nm以下之線寬之配線圖案，或直徑在100nm以下的貫通孔的缺陷或塵埃檢測最為有效，此外，對上述電性缺陷的檢測亦十分有利。試料可使用，Si晶圓、在Si中加工之半導體裝置晶圓、施加微機械加工之晶圓、液晶顯示器用基板、硬碟用讀寫頭加工晶圓等。
在2次系26.2中，係說明使用：用以將由試料釋出之放出電子，例如2次電子、反射電子、後方散亂電子以及透過電子以放大倍率使之成像並導入於檢測系之攝像投影光學系的例子。關於圓柱(column)的透鏡的構成例子，係由：P透鏡(對物透鏡)26.16、開口26.15、對準器26.14、光束分離器26.3、T透鏡(中間透鏡)26.17、對準器26.18、開口26.19，P透鏡(投影透鏡)26.20、對準器26.21、微型通道板(MCP)裝置所構成。在圓柱的上部凸緣中配置有氣密式石英玻璃。在其上部係設置中繼透鏡、二維之電荷耦合元件(2D-CCD)，使形成於螢光面之影像成像於2D-CCD感測器。
由試料表面釋出之放出電子，係利用開口26.15在P透鏡(對物透鏡)26.16形成交迭，並在光束分離器26.3中心成像。根據在光束分離器中心成像之條件進行作動時，可將光束分離器26.3所發生之2次系光束的像差的影響控制在較小程度。此係例如因為當光束通過E×B時，偏向量.像差會因像高而產生差異，因此藉由成像，可將成像成分之像差控制在最小限度。該原理同樣適用於1次系，因此在1次系中，除了在試料上形成成像條件外，亦在光束分離器中心附近形成成像點，藉此可降低1次光束的像差，並將試料上之電流密度不均的情形控制在最低限度。
為了將光束調整在其上部之P透鏡(中間透鏡)26.17的中心，而使用對準器26.14。且為了將光束調整在上流部之P透鏡(投影透鏡)26.20的中心，而使用對準器26.18。為了將光束調整在其上部之MCP中心，而有對準器26.21。P透鏡(對物透鏡)26.16的倍率為1.5至3倍、P透鏡(中間透鏡)26.17的倍率為1.5至3倍、P透鏡(投影透鏡)26.20的倍率為30至50倍。為達成上述倍率，係將符合各倍率之電壓施加於各透鏡而進行調整。此外，為進行焦點之微調整，係於P透鏡(對物透鏡)系中組裝專用之焦點修正透鏡，藉由對施加於該電極之電壓進行微幅調整即可實現對焦。此外，在光圈26.15與光圈26.19的位置，雙方同時形成交迭時，光圈26.15係用以去除雜訊，而光圈26.19，則亦可使用於決定像差‧對比。
關於規格大小，例如開口26.15與開口26.19多使用ψ30以上ψ2000μm以下之規格，而以使用ψ30以上至ψ1000μm之規格為佳，但以使用ψ30以上至ψ500μm以下之規格最為理想。此時，主要以開口26.15決定像差、透過率、對比特性時，開口26.15係使用例如ψ30至ψ500μm之規格，而開口26.19則使用ψ1000至ψ2000μm之規格。主要以開口26.19決定像差、透過率、對比特性時，開口26.19係使用例如ψ30至ψ500μm之規格，而開口26.15則使用ψ1000至ψ2000μm之規格。
此外，有時會在P透鏡(中間透鏡)27.17的上下配置棒狀電極。該棒狀電極係用以修正光束分離器26.3等所發生之像散性。例如：可使用4，6，8極之電極構造的棒狀電極。例如可將不同電壓施加於8極內之各個電極而用以進行像散性、球面像差的修正。
此外，關於使用反射電子像以及後方散亂電子時之透鏡的動作，最後段之P透鏡(投影透鏡)26.20，若使用減速透鏡(施加負電壓透鏡)，對於2次電子的去除雜訊具有一定之效用。一般而言，2次電子較反射電子量多具10至1000倍程度的電子量，因此在進行使用反射電子‧後方散亂電子之成像時較為有效。例如在1次系電子源的陰極電壓為-4kV，試料電位為-3kV時，試料所釋放之反射電子能量為1keV，在檢測器電壓為設置電位時，在P電極的部位，反射電子與2次電子的能量差約為1keV。此時，在P透鏡(投影透鏡)電極之負電壓透鏡的作動中，中心電壓，可使用使反射電子通過，而切斷2次電子之條件。上述條件可藉由模擬求出。
光束分離器26.3，係使用電極與磁極直行之E×B，或僅以磁場B進行之分離器。在E×B的例子中，係由：具有形成電場分布之電極以及與該電極正交之磁極的面，並於正交方向形成磁通密度分布之磁極所構成。例如2次系的光軸為與試料表面垂直方向時，對於該2次系的軸，1次系之入射光束可設定為10至90度。此時，1次系係藉由E×B，可形成偏向垂直入射於試料面，此外，試料表面所釋放之放出電子係由光軸方向亦即由試料面垂直方向導入於E×B。其係利用施加於E電極之電壓，與形成於B電極之磁通密度來達成。例如，對一對之E電極施加±2kV±1V之電壓，由一對之B電極中以並行方式形成磁通密度分布，例如，在E×B的中心部，產生1至60G±1G之磁極方向的磁通密度(參照第26圖)。
此外，E×B亦可適用在1次系與2次系之偏向關係為相反時。亦即，可在將1次系之入射光束源配置於試料的正上方，而將2次系的檢測器配置於與1次系之軸呈10至80度之角度的方向，且在E×B不對1次系之光束施加偏向力的情況下使其垂直入射於試料，並對試料所釋出之電子(2次系光束)施加偏向力而可導向檢測器之方向。
在檢測器26.4中，係將訊號電子導入MCP等電子倍增管28.1，將放大之電子照射於螢光面，而形成螢光像。螢光面係在石英玻璃等玻璃板28.2之單面鍍覆螢光材之面。該螢光像，係利用中繼透鏡系28.3與2維CCD 28.4進行攝像。該中繼透鏡系與CCD係配置於圓柱的上部。在圓柱的上部凸緣，配置有氣密玻璃，藉由該氣密玻璃分離圓柱內的真空環境與外部大氣環境，同時降低螢光像之歪斜.對比劣化，使之成像於CCD，並以良好效率進行螢光像之攝像。
亦可取代CCD，使用累算型之線型圖像感測器(TDI-CCD)照相機。此時，試料係位在載物台中，例如可在朝著E電極方向或B電極方向移動載物台的同時進行TDI攝像。例如：TDI的累算段數為256段，每一段為2048個像素數/段，元件尺寸為15×15μm，試料面之MCP成像倍率為300倍時，當線/空間為0.1/0.1μm時，試料面尺寸在MCP面上變為30/30μm。此外，中繼透鏡倍率為1倍時，係以相當於2個元件的大小進行30μm的攝像。此時，相當於1元件的試料位置，亦即由0.05×0.05μm之試料尺寸中所釋出之電子，可在256元件段數份之載物台移動中累算，而得以增加綜合取得光量進行攝像。該種方法對應線速率為100kHz至600kHz等、載物台之速度較快時特別有效。其係因線速率較快時，每一元件的取得電子數，亦即，相當於TDI感測器之1元件的取得光強度會變小，因此可藉由累算提高最終取得光強度，來提高對比與S/N。線速率可使用0.5kHz至100MHz之線速率，最好使用1kHz至50MHz，而以使用20kHz至10MHz最為理想。相對地，視頻率可使用一分接頭1至120MHz/分接頭，最好使用10至50MHz/分接頭，但以使用10至40MHz/分接頭最為理想。此外，分接頭數最好在1個以上520個以下，而以4個以上256個以下較佳，32個以上128個以下最為理想(參照第28圖、第29圖)。
CCD、TDI感測器/照相機，可使用具低雜訊、高感度特性的類型。例如：可設定為100至100000DN/(nJ/cm2 )，其中，以1000至50000DN/(nJ/cm2 )具有較佳之效率。此外，使用10000至50000DN/(nJ/cm2 )時，即使在高線速率下，亦可獲得良好之S/N高品質影像。
此外，使用CCD或TDI感測器取得影像時，上述感測器之像素數×段數之區域，可在與1次光束之照射區域一致的狀態下使用，不但效率良好，且可降低雜訊。雜訊方面，由使用範圍外之像高較高部位釋出之電子亦做為雜訊，到達檢測器。降低雜訊的方法上，係以降低有效視野以外之部位的光束照射最有效。由CCD、TDI感測器所取得之影像資料變換為電性訊號，利用影像處理器進行資料處理。藉由該影像處理，進行晶胞到晶胞(cell to cell)、晶粒到晶粒(Die to Die)、晶粒到任何晶粒(Die to Any Die)的像比較，而可進行缺陷檢查。例如圖案缺陷、微粒子缺陷、電位對比缺陷(例如：配線或鍍覆的電性接缺陷等)。
載物台26.22，係使用以X、Y、Z、θ移動機構中之1個以上之組合設置而成的載物台。在上述電子線檢查裝置中，有關上述各要素，可使用以下機器要素。
1次系
電子源　W燈絲、LaB6 燈絲、TFE、FE
透鏡　金屬或陶瓷製金屬為磷青銅、Ti、Al、愛茵茲威透鏡、4層極透鏡
對準器　4極、6極、8極的透鏡
開口　材質、Mo、Ta、Ti、磷青銅
2次系
透鏡　金屬或陶瓷製金屬為磷青銅、Ti、Al陶瓷電極係被施以Au鍍覆等處理
愛茵茲威透鏡、4重極透鏡
對準器　4極、6極、8極的透鏡
開口　材質、Mo(鉬)、Ta、Ti、磷青銅
電子束分離器
E電極　金屬或陶瓷製金屬為磷青銅、Ti、Al陶瓷電極係被施以Au鍍覆等處理
B磁極　坡莫合金B、坡莫合金C等、飽和磷通密度與磁導率高的材質(例如為103 至107 、以104 至107 較佳、而以105 至107 最理想)
試料
係使用：Si晶圓、3-5族化合物半導體晶圓、液晶基板、硬碟之讀寫頭加工晶圓、2、4、6、8、12英吋的晶圓
檢測器
MCP/螢光板/中繼透鏡/CCD
MCP/螢光板/中繼透鏡/TDI
MCP/螢光板/FOP(光纖板：fiber optic plate)/TDI
光電倍增管 多光電倍增管
亦可使用上述組合。MCP具有可使入射之電子放大之功能，由MCP輸出之電子係藉由螢光板變換為光。入射之電子量充分且無需倍增時，即使省略MCP亦可進行操作。此外，可使用閃爍器取代螢光板。該光訊號(或像訊號)在中繼透鏡中係以所定倍率，另外，在FOP中係以1倍的倍率(以1對1傳達光訊號)，傳達至TDI中或形成影像。光電倍增管係用以放大光訊號使其變換為電性訊號之元件，而多光電倍增管則是經由排列多數之光電倍增管而形成。
影像處理器
具有進行像比較、缺陷檢測、缺陷分類、影像資料記錄等功能。
在上述電子線檢查裝置中，一次光束的照射光束形狀，對於X,Y軸，至少對1軸以上係可使用對稱之照射光束形狀。藉此，可在以光軸為中心之光束的檢測器的電子入射面上取得像差低、且歪斜度低的形成影像。
此外，使用CCD或TDI做為檢測器時，對應1像素之區域，例如在MCP上，於形成1像素時，當電子的入射量在200個/像素區域以下即可達成良好之S/N，故可使用於影像處理以及缺陷檢測。此係因為，例如在攝像投影光學系中，可藉由規定開口26.15或26.19的大小，產生削減雜訊與降低像差之效果，因此例如藉由設置直徑30μm至1000μm的開口，即可提升S/N，在200電子數/1像素區域中可取得具高辨識能力的優質影像。
TDI在載物台係於移動方向進行數段份之積分。在本實施例中係進行256段份的積分，累算段數以114段以上8192段以下為宜，而以114段以上4096段以下較佳，並以512段以上4096段以下最為適當。即使在累算方向產生若干之一次光束之照度不均，或試料中的訊號電子亦產生不均現象，亦可藉由積分效果使其不均平均化，並使檢測之電子資訊具備一定之安定度。因此，載物台之移動方向係在顧及容易產生1次電子束之照度不均之方向下，使容易產生1次電子束之照度不均的方向與TDI之積分方向一致。藉由使用TDI，可取得連續圖案，但亦可使用CCD，利用步進且重覆方式掃描載物台，而取得影像。亦即，反覆進行使載物台停止在特定位置而藉此取得圖像，再移動至下一位置，使載物台停止於該位置而取得影像。使用TDI亦可進行同樣的動作。亦即，利用TDI之靜態模式(停止取像模式，載物台係停止狀態)，或利用TDI之一般之像素取得方法取得一定區域(例如2048像素×2048像素)之像素後，再移動至下一個位置(在移動期間不取得影像)，並同樣地於該位置進行影像取得。因此，在該情況下，載物台係在不停止移動的狀況下進行檢查。
試料表面形狀經由電子擴大，而在檢測器中成像時，若將影像之辨識能力設定在CCD或TDI的1像素程度時，最好將二次光學系的像差或模糊等壓低在1像素內。在E×B中當訊號電子接收偏向時，像差、模糊會變大，因此，根據本實施例，在二次光學系中，係設定成在E×B不對二次電子、反射電子、後方散亂電子等之訊號電子施加偏向力的情況下直進的型態。亦即，形成二次光學系之中心軸通過試料之視野中心與E×B中心，以及檢測器之中心的直線構造。
此外，除上述實施例外，只要不會在二次光學系的像中產生模糊之型態，亦包含於本發明中。
(2)第2實施例
在與第1實施例相同之檢查裝置中，於檢測器中使用TDI感測器/照相機時，當像素數/段數在2048以上4096以下，分接頭數在32以上128以下，感度為10000至40000DN/(nJ/cm2 )時，即可以高速且效率良好地取得像素。此時，線速率可在100至400kHz下使用、視頻率可在10mHz至40MHz下使用。此時，8英吋Si晶圓，例如LSI裝置晶圓，可在0.1μm/像素之辨識能力下，以每塊晶圓之檢查時間為1/8至2小時的條件進行檢查。
此時，在辨識能力為0.1μm像素時，在進行試料觀察以及缺陷檢查時，即使圖案形狀為L/S：0.2/0.2μm，亦可達成3至30%的對比，故可充分使用於影像觀察及缺陷檢測。另外對於L/S以外之形狀的缺陷，則藉由對比變化之比較，只要大於1像素尺寸即可檢測。在對比上，實現5至30%，藉由像素處理，可進行觀察及缺陷檢查。此外，在LSI裝置晶圓中，亦可檢測低於設計規範以下的缺陷。在記憶體中，可檢測配線寬度的半間距、在邏輯電路中可檢測相當於閘極長的缺陷。
使用TDI感測器/照相機以及影像處理機構進行缺陷檢測時，藉由TDI之動作可連續形成影像，並進行連續的檢查。此時，試料係配置於載物台上，同樣地係藉由進行連續動作而獲得影像。載物台的速度，基本上係以v=f×D決定。但
v：載物台速度
f：線頻率
D：試料上之感測器像素對應規格(以投影倍率決定)
例如：f：300kHz、D：0.1μm時v=30mm/s
第29圖係顯示與第28圖所示之第1實施例不同構造之檢測系例。此時，係在圓柱29.1之真空狀態下設置：MCP29.2；FOP29.3；TDI感測器/封裝體29.4；連接銷29.5以及引線法蘭29.6，TDI感測器29.4的輸出係介由引線法蘭29.6而被TDI照相機29.7所接收。此外，FOP29.3上鍍覆有螢光材，利用MCP29.2的電子形成螢光像。該螢光像係藉由FOP29.3傳達至TDI感測器29.4。TDI感測器29.4的像訊號經由連接銷29.5、引線法蘭29.6傳達至TDI照相機29.7。此時，若使用FOP29.3，可降低光訊號之傳達損失。例如：較諸於中繼透鏡，係提升了5至20倍左右的透過率。此在TDI產生動作時其作用尤為有效。由於可獲取較高之取得光訊號強度，因此可進行高速動作，且光纖狀之訊號不均會藉由TDI之累算，降低至極細且可忽視的程度。在此，必須具有用以連接TDI感測器29.4與引線法蘭29.6之銷的連接銷29.5。連接銷29.5，例如，其一方係藉由緊密(fitting)接觸連接固定(例如在引線之銷側)，而在TDI感測器/封裝體的銷側，則利用彈簧等推彈力使之接觸(未顯示於圖中)。
藉此，可在低推壓力、平行位置、低阻抗下設置引線法蘭29.6的銷與TDI感測器/封裝體29.4的銷。在高速動作感測器中需要較多之銷數，例如需要超過100條以上的銷數。銷數過多時，因設置壓力(推壓力)變高，有時會導致TDI感測器/封裝體29.4產生破損。在設置方法上，係採用可克服上述問題之設置法。
如第28圖所示，CCD或TDI的設置地點一般係設置在大氣側，而MCP與螢光板則配置於真空中，藉由將CCD或TDI設置於真空中可縮短FOP等中繼光學系，並提升透過效率。
(3)第3實施例
本實施例係在與第1、第2實施例相同之檢查裝置中，於檢測器中使用EB-CCD、或EB-TDI之實施例(參照第30圖)。EB為電子束，EB-CCD或EB-TDI為用以直接輸入電子束，使之放大而變換為電性訊號者(非檢出光訊號)。
使用EB-TDI感測器/照相機時，可直接將電子入射於感測器之像素部，以蓄積電荷。該項動作，無需使用一般檢測器中所使用之螢光板、中繼透鏡、氣密玻璃，故可省略上述構件。亦即，無需事先將電子訊號像變換為光訊號像，即可直接由電子訊號獲得電性訊號，故可大幅降低其所造成之損耗。亦即，可藉此大幅降低因螢光板、氣密玻璃、中繼透鏡系所造成之影像歪斜、對比劣化、倍率變動等不良影響。此外因減少構成機器，而得以實現小型化、低成本、高速動作之目的。而在高速動作方面其理由係因，可降低訊號傳達速度損失、縮小像成形速度損失之故。
第30圖係顯示EB-TDI之裝置的一例。有關光學系可參照第1實施例。2次系圓柱的上部，亦即在P透鏡(投影透鏡)上部的成像點上配置有TDI感測器30.3的面。係由：TDI感測器/封裝體30.3、連接銷30.4、引線法蘭30.5、TDI照相機30.1、影像處理器30.6、控制PC30.7所構成。由試料表面釋出之放出電子(2次電子、反射電子、後方散亂電子中的其中之一)係藉由2次系成像並入射於TDI感測器30.3的面。對應電子量蓄積電荷，並藉由TDI照相機30.1形成影像形成之電性訊號。
感測器/封裝體30.3的銷與引線法蘭30.5的銷係藉由連接銷30.4連接。此係與第2實施例相同。此時，相較於第1第2實施例的檢測系，利用TDI感測器30.3可直接將電子像訊號變換為電性訊號，而能達到降低構成機器、零件、縮短傳達路徑之目的。並藉此降低雜訊以達到提升S/N、高速化、小型化、低成本化之目的。
上述實施例係使用EB-TDI30.1，但同樣地亦可使用EB-CCD。特別是在像素數較多或欲進行高速動作時，在必要之銷數超過100條時，上述構造係為一有效構造。引線的銷與封裝體的連接銷為必要構件。該連接銷的其中一方(例如：封裝體側)係由彈簧材與接觸板所構成，可降低接觸寬度。接觸銷的條數超過100條時，接觸時的推壓力會變大，當總推壓力超過5公斤時將會導致封裝體破壞的問題。因此係使用藉由調整彈簧力而形成50至10g/條之推壓力的連接銷。
此外，使用EB-CCD或EB-TDI時，當入射電子數不足時，亦可使用電子增陪管之MCP。此外，像素數/段數、段數、分頭數、線速率以及視頻速率，可使用與第1、第2實施例相同的條件，感度可使用0.1至10000DN/電子。
(4)第4實施例
在與第1、第2、第3實施例相同之檢查裝置中，如第31圖所示，係顯示1次系31.1為相同之構成，而2次系31.2為相異之構成的例子。為達到更理想之高辨識能力而使用2段之P透鏡(對物透鏡)31.3；2段之P透鏡(中間透鏡)31.5、2段之P透鏡(投影透鏡)31.8。此外，P透鏡(中間透鏡)之特徵在於可成為可變焦距透鏡。藉此，相較於先前之透鏡，可實現辨識能力高、視野尺寸廣闊之攝像投影型光束光學系，此外，可在可變焦距範圍內取得任意倍率之影像。
2-3-2)構造之詳細內容
以下，詳細說明第25-1圖至第31圖所示之電子光學系的電子槍、1次光學系、2次光學系、E×B裝置、檢測器以及電源。
2-3-2-1)電子槍(電子線源)
使用熱電子線源做為電子線源。放出電子(射極)材為LaB6 。只要是高熔點(高溫時的蒸氣壓較低)、功函數較小的材料，亦可使用其他材料做為電子材。係使用前端呈圓錐狀之材料或削去圓錐之前端而為圓錐梯形狀之材料。圓錐梯狀前端的直徑約為100μm。在其他方式中係使用電場放出型的電子線源或熱電場放出型的電子線源，但如本發明之情形一般，以較大的電流(1μA左右)照射較寬廣的區域(例如：100×25至400×100μm)時係以使用LaB6 的熱電子源最為適合。此外，在SEM方式中，一般係使用熱電場電子線源(TFE型)以及肖特基型。熱電子線源係藉由加熱電子放出材而放出電子之方式，而熱電場放出電子線源係一種於電子放出材上施加高電場使電子放出，再藉由加熱電子線放出部，安定放出電子之方式。在上述方式中，藉由選擇溫度與電場強度，即可在稱之為肖特基條件之效率良好的條件下引出電子束，目前經常使用該種方式。
2-3-2-2)一次光學系
形成電子槍所照射之電子束，將在晶圓面上，照射具有矩形、圓形、橢圓形等二維剖面之電子束或線形電子束的部分稱為一次電子光學系。藉由控制一次電子光學系的透鏡條件，可控制光束大小以及電流密度。藉由一次/二次電子光學系之連接部之E×B濾波器(維納濾波器)，使一次電子束垂直(為±5度、而以±3度為佳、±1度最理想)入射於晶圓。
利用文納爾(wehnelt)電極、三重陽極透鏡、雙陽極或單陽極，使LaB6 陰極所放出之熱電子，在電子槍闌上成像為交迭像。藉由控制一次系靜電透鏡，使藉由照明視野闌而將對透鏡之入射角適切化的電子束，得以以旋轉非對稱之形狀成像於NA闌上，之後再面照射於晶圓面上。一次系靜電透鏡的後段係由3段4極子(QL)以及1段之開口像差修正用電極構成。4極子透鏡雖有對準精度嚴密之限制，但相較於旋轉對稱透鏡，具有較強之會聚作用的特徵，藉由對開口像差修正電極施加適當的電壓可修正相當於旋轉對稱透鏡之球面像差之開口像差。藉此，可對預定區域照射均一之面光束。此外，可利用偏向器掃瞄電子束。
試料表面上之照射電子束形狀以及面積，包含相當於試料上之TDI-CCD的攝像區域形狀以及面積的區域，該電子束照射之照射區域內的照度最好平均，且照度之不均最好在10%以下，而以5%以下為佳，3%以下最理想。
本實施例之TDI-CCD的形狀以及面積，因像素數為2048×512，像素尺寸為16μm×16μm，故全體係形成約32.8mm×8.2mm的長方形。二次光學系的倍率為160倍時試料表面之照射區域係形成上述32.8mm×8.2mm之1/160，故形成205μm×51.2μm之長方形。
因此，此時之電子束的照射區域最好是包含205μm×51.2μm之長方形的長方形，但只要可滿足上述條件之形狀以及面積，如第27-1圖所示，亦可為四角圓潤之長方形、橢圓形或圓形等。二次光學系的倍率為320倍時，因照射區域變為32.8mm×8.2mm之1/320，而形成102.4μm×25.6μm的長方形，成為160倍之1/4的照射面積。
如上所述，在本發明中，係在試料上，照射包含檢測器之TDI-CCD之攝像區域之具較寬闊面積之光束，該試料上的攝像區域係分別對應TDI-CCD之像素，藉由同時在TDI-CCD上成像可檢測由上述試料上之攝像區域所放出的電子。
電子束的照射形狀可以是線形，以此進行掃瞄以確保與面狀光束相同之照射區域。所謂的線形光束27.1，如第27-2圖的(1-1)以及(1-2)所示，係指縱向與橫向的比在1：10以上之形狀的光束，並未侷限於長方形，亦可形成橢圓形。此外，線形光束27.1，如第27-2圖的(2)所示，部分光束可於途中中斷。使光束進行掃描時，光束連續照射於試料上之相同位置的時間會變短，因此具有對試料之充電影響較少的優點。
第27-2圖之(3)以及(4)係顯示被檢查物27.2上之TDI-CCD之多像素攝像區域27.3與線形光束27.1的關係。其中，在第27-2圖的(3)中，線形光束27.1係與TDI-CCD之積分方向27.4或XY載物台之移動方向27.5大致呈直角(例如呈90度±3度，最好呈90度±1度)配置，光束的掃描方向27.6係與TDI-CCD之積分方向28.4或XY載物台之移動方向27.5呈相同方向(例如為0度±1度，以0度±1分為佳、而以0度±1秒最理想)。
第27-2圖的(4)係顯示其他例子，線形光束27.1係與TDI-CCD之積分方向27.4或XY載物台之移動方向大致平行(例如形成90度±1度，以90度±1分為佳、而以90度±3秒最理想)。
2-3-2-3)二次光學系
將照射於晶圓上之電子束所產生之二維的二次電子圖像，藉由相當於物鏡之靜電透鏡(CL、TL)成像於視野集中的位置，再藉由後段的透鏡(PL)放大投影。將該成像投影光學系稱為二次電子光學系。對晶圓施加負的偏壓電壓(減速電場電壓)。減速電場對於照射光束具有減速效果，且具有在降低試料之損傷的同時，利用CL與晶圓間的電位差使試料面上所產生之二次電子加速，而具有降低色像差的效果。以CL會聚之電子係利用TL成像於FA上，利用PL放大投影該成像，使其成像於二次電子檢測器(MCP)上。在本光學系中，係在CL-TL間配置NA，並藉由使其最適化而構成可降低軸外像差的光學系。
為修正電子光學系製造上的誤差，及通過E×B濾波器(維納濾波器)而產生之像的像散性或異方性倍率，係配置靜電8極子(STIG)以進行修正，對於軸偏移則可藉由配置於各透鏡間的偏向器(OP)進行修正。藉此可獲得一種可在視野範圍內具均一辨識能力的攝像光學系。
以下，使用一些實施例進一步說明。
(1)第5實施例
第32圖顯示電子光學系。由電子槍32.1放出之一次電子經過像形成透鏡32.2後，通過2段之放大(zoom)透鏡32.3，再通過3段之四極子透鏡32.4，並以E×B濾波器32.5使之偏向35°，在與二次光學系32.6之光軸平行的相反方向，通過對物透鏡32.7照射到試料面。此外，4極子透鏡可以是2以上之多極子，且不限於偶數，具奇數之極的多極子亦可。此外，4極子透鏡最好在3段以上20段以下，而以3段以上10段以下為佳，又以3段以上5段以下最理想。
藉由一次電子之照射由試料面放出之二次電子、反射電子、後方散亂電子，藉由對物透鏡32.7成像於E×B濾波器32.5之中心後，以中間透鏡32.8變更倍率後，在投影透鏡32.9前成像。在中間透鏡32.8成像後的像，以投影透鏡32.9放大為大約30至50倍後成像於檢測器表面32.10。
像形成透鏡32.2，即使加速電壓變動，亦可在放大透鏡32.3前形成像，在第32圖中係以1段之透鏡構成，但亦可以多數段之透鏡構成。
一次電子在試料面的照射面積與形狀，當一次電子之加速電壓一定時，可大致根據放大透鏡32.3的條件與四極子透鏡32.4的條件決定。放大透鏡32.3可在保持光束形狀下變更照射面積。四極子透鏡32.4可變更光束之大小，但主要是用於變更光束形狀(橢圓之縱橫比率)。在第32圖中，係分別以2段之放大透鏡32.3與3段之四極子透鏡32.4構成，但亦可分別增加透鏡的段數。
以下係針對檢測器之1像素之大小為16μm四方，檢測器之尺寸為2048×512像素時進行考察。二次光學系32.6之倍率為160倍時相當於試料上之一像素的大小為16μm÷160=0.1μm，觀察面積為204.8×51.2μm。由於覆蓋該範圍之照射區域為橢圓形狀，因此可根據其長軸與短軸的比率作各種變化。其狀態如第33圖所示。在第33圖中，橫軸代表長軸位置，縱軸代表短軸位置。在考慮最適當之照射形狀時，會考慮在非觀察區域33.1的位置避免照射過多之光束。因此，只要找出照射區域之面積除以觀察區域之面積的照射效率最大時的照射形狀即可。
第34圖，係描繪對應照射區域之形狀之長軸對短軸之比的照射效率圖。由此得知，照射橢圓形狀之長軸對短軸的比等於矩形之觀察區域的長軸對短軸比時係照射效率最佳的形狀。亦即完全照射觀察區域204.8×51.2μm的光束形狀係形成290×72.5μm。實際上，受到照射光學系之像差與電子槍之亮度不均的影響，照射光束形狀會多少變大。為達成該照射光束形狀，只要調整四極子透鏡32.4使四極子透鏡32.4之前方的像得以藉由包含四極子透鏡32.4與對物透鏡32.7之光學系在試料面上形成橢圓形之照射區域即可。此時，在試料面上，只要在需要之照射區域與該照射區域全面獲得十分平坦之照射電流密度即可，而毋須使照射光束成像於試料面上。為了在試料面上獲得預定之照射區域，係藉由放大透鏡32.3調節四極子透鏡32.4前的像的大小。
現在，例如，假設將二次電子光學系32.6之倍率由160倍設定成320倍。此時，試料面上之相當1像素的大小係16μm÷320=0.05μm四方，觀察面積為102.4×25.6μm。在該狀態下照射區域仍設定為160倍時，到達檢測器之1像素的訊號量係相當於面積比，因此係成為160倍時的1/4。假設在160倍時，觀察到對應1像素平均400個電子數之訊號量的像時，此時之照射雜音所導致之搖晃的標準偏差為√(400)=20個。因此S/N比為400/20=20。在320倍時為獲得同一S/N比的像，只要使同一訊號量進入1像素即可。由於相當於試料上一像素之面積為1/4，故一單位面積只需4倍之二次電子訊號量密度即可。
當一次電子之加速能量與代表試料面之電位(potential)的差的射擊能量一定時，照射電流密度與二次電子訊號量密度大致成比例。由此得知只要將照射電流密度設成4倍即可。為了將照射電流密度設成4倍，只要單純地將照射電流設成4倍，或將照射面積設成1/4即可。為了將照射面積設成1/4，可將照射尺寸之長軸短軸同時設成1/2。由於觀察區域、照射區域，係以相似形狀分別縮小1/2，因此足以照射觀察區域。
在增加照射電流密度的方法上，可增加照射電流，或減少照射面積，但根據盡量不要照射到非觀察區域的原則，而以減少照射面積為佳。
表3，係顯示二次光學系倍率分別為320倍與160倍時之一次光學系透鏡之電壓以及所得之試料上的照射尺寸。藉此，可獲得足以追隨二次光學系倍率之照射區域。表3中雖未顯示，但倍率80倍之照射尺寸係620μm×180μm的橢圓形，此外在倍率為480倍時只要是100μm×30μm的橢圓形即可。如所述一般，最好能夠隨著倍率之變化或切換來變化照射尺寸。
以電子線照明觀察區域時，除了利用具上述矩形或橢圓等覆蓋所有觀察區域之面積的電子束進行照明之方法外，亦可使用多數、光束範圍面積小於觀察區域之電子束進行掃描照明的方法。光束數為2條以上1000條以下，而以2條以上100條以下為佳，但最好在4條以上40條以下。或以連接2條以上之光束的線狀光束進行掃描亦可。此時，藉由使之進行與線之長邊方向垂直之方向的掃描，即可以一次掃描檢查更寬廣的區域。此時，檢測器中亦可使用CCD或TDI。形成線形之光束時只要使用例如LaB6 之電子源並藉由光學系使之通過線形之縫隙即可。另外亦可使用電子源之前端銳利且細長之形狀的陰極來形成線形之光束。此外，光束掃描中的載物台之移動，係以可網羅所有檢查區域之方式連續或間斷式地朝著XY平面之至少一方向進行移動。
(2)第6實施例
第35圖係顯示使用中繼透鏡之檢測系的構造。藉由二次光學系成像於MCP(微通道板)35.1的表面的二次電子，係在通過MCP35.1內之通道的同時配合施加於MCP35.1之電子入射面與出射面的電壓倍增其數量。MCP35.1之構造與動作係一般所知而不在此詳述。在本實施例中，係將MCP35.1上的像素尺寸設定為26μm，並在橫1024像素×縱512像素大小的有效區域中使用通道徑為6μm的MCP。在MCP35.1內增倍的電子係由MCP35.1的出射面射出，而與相對之厚度約4mm之玻璃板35.2上所塗布有的螢光面35.3衝突，而產生對應電子訊號量的強度的螢光。玻璃板35.2與螢光面35.3之間，塗布有薄的透明電極，且在與MCP出射面之間施加有2至3kV程度的電壓，因此可有效抑制MCP與螢光面間的電子擴散，及該處所形成之像的模糊，同時因出射MCP35.1之電子係以適度之能量與螢光面35.3衝突，故可提升發光效率。此外，塗布透明電極與螢光面35.3之玻璃板35.2之材質，只要是能夠有效透光的材質即可。
在螢光面35.3變換成電子訊號的光強度訊號，通過玻璃板35.2，再通過隔絕真空與大氣之光學性透明板35.4，通過使發生於螢光面35.3的光成像的中繼透鏡35.5，而入射至配置在該成像位置之CCD或TDI感測器的受光面35.6。在本實施例中，係使用成像倍率0.5倍、透過率2%之中繼透鏡35.5。
入射於受光面35.6的光，藉由CCD或TDI感測器變換為電性訊號，而輸出至接收影像之電性訊號的裝置。本實施例所使用的TDI感測器，係使用像素尺寸13μm，水平方向有效像素數2048像素，累算段數144段、分頭數8，線速率最大83kHz的TDI感測器，但隨著今後TDI感測器之技術的進步，亦可使用水平方向有效像素數或累算段數更大的TDI感測器。此外TDI感測器的構造或動作係一般所知而不在此詳述。
表4中，在第1實施例之欄中，係顯示本實施例之二次電子放出電流密度、二次光學系成像倍率、決定TDI線速率時所得之像素入射電子數、TDI灰階像素深淡程度值以及載物台速度。
在此所述之灰階圖像深淺程度值之全階為255DN。此係因現狀之MCP動態範圍僅2μA程度。因依現狀MCP動態範圍無法有突破性的提升，因此為獲得某程度的像素深淺程度值，確保TDI響應度(Responsivity)為最低之200DN/(nJcm2 )極為重要。
(3)第7實施例
第36圖顯示使用FOP之檢測系的構造。至螢光面36.1為止的構造與動作與第5實施例相同。但是，本實施例之MCP36.2之有效區域為像素尺寸16μm，橫2048×縱512像素。與第5實施例不同，螢光面36.1係取代玻璃板，而塗布在厚度約4mm之FOP(光纖板)36.3。在螢光面36.1上由電子訊號變換之光強度訊號，係通過FOP36.3之各光纖中。FOP36.3的光出射面中塗有透明電極，並以此形成接地電位。出射FOP36.3之光，通過無空隙連接之厚度例如約3mm的另一FOP36.4，而入射至藉由透光性黏接劑配置在該FOP36.4之光出射面的CCD或TDI感測器36.5的受光面。由於越過FOP之各光纖的光不會發散，因此只要CCD或TDI感測器36.5之像素尺寸充份大於光纖直徑便不會對畫質產生過大影響。
在本實施例中，FOP之光纖直徑為6μm、TDI感測器36.5之像素尺寸為16μm。藉由在FOP之入射側與出射側變更光纖直徑，可變化像的倍率，但會使影像之扭曲或偏移程度變大，故在本實施例中為等倍。本實施例之透過率約40%。
CCD或TDI感測器36.5係配置在真空中，光訊號所變換而成之影像的電性訊號36.6係藉由隔絕大氣與真空的引線法蘭36.7輸出至接收裝置。
可將CCD或TDI感測器36.5配置在大氣中，並以FOP隔絕大氣與真空，但基於透過率會降低，以及隨著FOP之厚度的增加會導致扭曲度增加的理由，而降低了積極採用的必要性。
本實施例所採用的TDI感測器36.5，係使用像素尺寸為16μm、水平方向有效像素數2048像素、累算段數512段、分頭數32、線速率最大之300kHz的TDI感測器，但隨著今後TDI感測器之技術的進步，亦可使用水平方向有效像素數或累算段數更大的TDI感測器。
在表4之第2實施例的欄中，係顯示本實施例之二次電子放出電流密度、二次光學系成像倍率、決定TDI線速率時所得之像素入射電子數、TDI灰階像素深淡程度值以及載物台速度。
(4)第8實施例
第37圖(A)係以概略方式顯示攝像投影方式之缺陷檢查裝置EBI之構造，(B)係概略顯示該缺陷檢查裝置EBI之二次光學系以及檢測系之構造。在第37圖中，電子槍37.1具有可利用大電流進行動作之熱電子放出型之La B6 製陰極37.2，由電子槍37.1往第1方向發射的一次電子通過包含數段之四極子透鏡37.3的一次光學系並調整光束形狀後通過維納濾波器37.4。藉由維納濾波器37.4一次電子之行進方向可朝著第2方向變更以輸入檢查對象之試料W。通過維納濾波器37.4往第2方向行進之一次電子，經由NA開口板37.5縮小光束徑，並通過對物透鏡37.6而照射試料W。
如所述一般，在一次光學系中，係使用La B6 製之具高亮度者做為電子槍37.1，因此較諸於先前之掃描型缺陷檢查裝置更能夠以低能量獲得大電流且大面積之一次光束。電子槍37.1係由La B6 形成，將形狀做成圓錐台，且直徑在50μm以上，一次電子之引出電壓為4.5kV，並以1×103 A/cm2 sr以上1×108 A/cm2 sr以下的亮度可引出電子而加以使用。最好設成引出電壓為4.5kV，亮度在1×105 A/cm2 sr以上I×107 A/cm2 sr以下。但以引出電壓為10kV，亮度在1×106 A/cm2 sr以上1×107 A/cm2 sr以下最佳。此外，電子槍37.1亦可使用肖脫基型，一次電子之引出電壓為4.5kV，並以1×106 A/cm2 sr以上2×1010 A/cm2 sr以下之亮度引出電子而可供使用。但最好設定為引出電壓為10kV，亮度在1×106 A/cm2 sr以上5×109 A/cm2 sr以下。另外，電子槍37.1亦可使用ZrO之肖特基型。
一次電子照射試料W之照射區域的形狀係與不含一次電子之光軸的其他正交的二個軸分別大致對稱，一次電子照射於試料上之區域的一次電子的照度不均在10%以下，但最好在5%以下，而以低於3%之照度不均最理想，且近乎平均。該情況，當光束形狀，如上述一般，與不含一次電子之光軸的其他正交的二個軸分別非呈大致對稱時亦可使用。
在本實施例中，試料W係經由藉由一次光學系使剖面形成例如200μm×50μm之矩形的面光束所照射，因此可照射試料W上之預定範圍的小區域。係藉由該面光束掃描試料W，故試料W例如係載置於對應300mm之晶圓的高精度XY載物台(無圖示)上，並在固定面光束之狀態下使XY載物台進行二維移動。此外，由於無需將一次電子縮小為光束點因此面光束為低電流密度，且試料之損壞較少。例如在先前之光束掃描方式的缺陷檢查裝置中光束點的電流密度為10A/cm2 至104 A/cm2 ，但在第37圖之缺陷檢查裝置中面光束之電流密度僅0.0001A/cm2 至0.1A/cm2 ，但以使用電流密度為0.001A/cm2 至1A/cm2 之面光束為佳。而以使用電流密度為0.01A/cm2 至1A/cm2 者最佳。另一方面，在用量上，在先前之光束掃描方式中為1×10-5 C/cm2 ，而在本方式中為1×10-6 C/cm2 至1×10-1 C/cm2 ，故以本方式的感度較高。但以使用1×I0-4 C/cm2 至1×10-1 C/cm2 為佳，而以使用1×10-3 C/cm2 至1×10-1 C/cm2 最佳。一次電子束之入射方向基本上係設定成由E×B37.4之E方向、亦即電場之方向入射，並使TDI之累算方向以及載物台移動方向配合該方向。一次電子束之入射方向亦可為B方向、亦即具磁場之方向。
由一次電子所照射之試料W的區域產生二次電子、反射電子、後方散亂電子。首先，說明二次電子之檢測，由試料W所放出之二次電子，係朝著上述第2之逆方向行進，使之得由對物透鏡37.6放大並在通過NA開口板37.5以及維納濾波器37.4後，經由中間透鏡37.7再度放大，並以投影透鏡37.8更加放大後入射到二次電子檢測系37.9。在引導二次電子之二次光學系37.9中對物透鏡37.6、中間透鏡37.7以及投影透鏡37.8均為高精度之靜電透鏡，並以可變更二次光學系之倍率的形式構成。由於係以大致與試料W垂直(±5度以下，最好在±3度以下，但以±1度以下最佳)的方式入射一次電子，並以大致垂直方式取出二次電子，因此不會因試料W表面之凹凸而產生陰影。維納濾波器又稱為E×B濾波器，具有電極以及磁鐵，且具有使電場與磁場正交的構造，另具有使一次電子例如彎曲35度面向試料方向(與試料垂直之方向)，並讓試料中的二次電子、反射電子、後方散亂電子中的其中一個直進的功能。
接收來自投影透鏡37.8之二次電子的二次電子檢測系37.9，具備有：使入射之二次電子增殖的微通道板(MCP)37.10；使出自MCP37.10之電子變換為光之螢幕37.11；使出自螢幕37.11之光變換為電性訊號的感測裝置37.12。感測裝置37.12，具有由配列成二維之多數的固體攝像元件所形成的高感度線感測器37.13，而螢幕37.11所發出的螢光係藉由線感測器37.13變換為電性訊號並送至影像處理部37.14，以進行並列、多段且高速的處理。
使試料W移動依照試料W上之各個區域依序照射面光束並進行掃描的期間，影像處理部37.14會依序儲存包含缺陷之區域的XY座標與影像的相關資料，並針對一個試料做成包含缺陷之檢查對象的所有區域的座標與影像的檢查結果資料夾。如此，可一並管理檢查結果。讀出該檢查結果後，於影像處理部12之顯示器上顯示該試料之缺陷分布與缺陷明細表。
實際上在缺陷檢查裝置EBI之各種構成要素中，感測器裝置37.12係放置在大氣中，但其他構成要素係配置在保持真空的鏡筒內，因此在本實施例中，係在鏡筒之適當的壁面設置光導引器，藉由光導引器將螢幕37.11所發出的光取出至大氣中並轉送到線感測器37.13。
假設試料W所放出之電子為100%時，可到達MCP37.10的電子比例(以下稱「透過率」)係以下列公式表示，
透過率(%)=(可到達MCP37.10之電子)/(試料W所放出之電子)×100
透過率係決定於NA開口板37.5之開口部面積。在例示上，係將透過率與NA開口板之開口部直徑的關係顯示於第38圖中。實際上，試料所發生的二次電子、反射電子、後方散亂電子中至少一項到達電子檢測系D的比例係1像素之約200個至1000個程度。
放大投影於檢測器並成像之影像的中心與靜電透鏡的中心係共通的軸，在偏光器與試料之間電子束係以共通的軸為光學軸，電子束的光學軸係與試料呈垂直。
第39圖，顯示第37圖之缺陷檢查裝置EBI中的電子檢測系37.9的具體構造例。藉由投影透鏡37.8在MCP37.10之入射面形成二次電子像或反射電子像39.1。MCP37.10例如辨識能力為6μm、增益為103 至104 、實行像素為2100×520，係對所形成之電子像39.1增殖電子而照射螢幕37.11。藉此，以電子照射螢幕37.11之部份會發出螢光，發出的螢光介由低失真(例如失真0.4%)的光導引器39.2放出到大氣中。所放出之螢光介由光學中繼透鏡39.3入射至線感測器37.13。例如，光學中繼透鏡39.3之倍率為1/2、透過率為2.3%、失真為0.4%、線感測器37.13具有2048×512個像素。光學中繼透鏡39.3在線感測器37.13的入射面中形成對應電子像39.1的光學像39.4。亦可使用FOP(光纖板)取代光導引器39.2以及中繼透鏡39.3，此時的倍率為1倍。此外，相當於1像素的電子數超過500個時亦可省略MCP。
第37圖所示之缺陷檢查裝置EBI，除藉由調整電子槍37.1之加速電壓以及施加在試料W的試料電壓之外，並藉由使用電子檢測系37.9，在二次電子時，可在正帶電模式與負帶電模式之任一項中進行動作。此外，藉由調整電子槍37.1之加速電壓、施加在試料W上的試料電壓以及對物透鏡條件，可使缺陷檢查裝置EBI，在檢測經由一次電子照射而由試料W發出之高能量之反射電子的反射電子攝像模式下進行動作。反射電子具有與一次電子入射於試料W時之能量相同的能量，較諸於二次電子能量較高，因此具有不易受到試料表面帶電等所致之電位的影響的特徵。電子檢測系，亦可使用用以輸出對應二次電子或反射電子之強度的電性訊號的電子衝擊型CCD、電子衝擊型TDI等電子衝擊型檢測器。此時，係不使用MCP37.10、螢幕37.11、中繼透鏡39.3(或FOP)，而在成像位置設置使用電子衝擊型檢測器。藉由以上構造，缺陷檢查裝置EBI可以適合檢查對象之模式進行動作。例如，在檢測金屬配線之缺陷、GC配線之缺陷、光阻劑圖案之缺陷時只要利用負帶電模式或反射電子攝像模式即可，而在檢測貫通孔之導通不良或蝕刻後之貫通孔底的殘渣時只要利用反射電子攝像模式即可。
第40圖(A)係以上述3種模式使第37圖之缺陷檢查裝置EBI進行動作時的要件說明圖。將電子槍37.1之加速電壓設定為VA 、施加在試料W的試料電壓設定為VW 、照射試料時之一次電子的照射能量設定為EIN 、入射於二次電子檢測系37.9的二次電子的訊號能量設定為EOUT 。電子槍37.1係構成可改變加速電壓VA 的型態，並對試料W由適當的電源(未圖示)施加可變的試料電壓VW 。因此，調整加速電壓VA 以及試料電壓VW 並使用電子檢測系37.9時，缺陷檢查裝置EBI，如第40圖(B)所示，二次電子放射係數(yield)在大於1的範圍內可以正帶電模式，而在小於1的範圍內可以負帶電模式進行動作。此外，藉由設定加速電壓VA 、試料電壓VW 以及對物透鏡條件，缺陷檢查裝置EBI可利用二次電子與反射電子之能量差區別二種類之電子，因此，可藉由只檢測反射電子的反射電子攝像模式進行動作。
用以使缺陷檢查裝置EBI在反射電子攝像模式、負帶電模式及正帶電模式下進行動作的VA 、VW 、EIN 以及EOUT 的值可舉例如下。
反射電子攝像模式
VA =-4.0kV±1度V(最好為±0.1度、而以±0.01度以下更佳)
VW =-2.5kV±1度V(最好為±0.1度、而以±0.01度以下更佳)
EIN =1.5keV±1度V(最好為±0.1度、而以±0.01度以下更佳)
EOUT =4keV以下
負帶電模式
VA =－7.0kV±1V(最好為±0.1V、而以±0.01V以下更佳)
VW =－4.0kV±1V(最好為±0.1V、而以±0.01V以下更佳)
EIN =3.0keV±1V(最好為±0.1V、而以±0.01V以下更佳)
EOUT =4keV+α(α：二次電子之能量寬度)
正帶電模式
VA =－4.5kV±1V(最好為±0.1V、而以±0.01V以下更佳)
VW =－4.0kV±1V(最好為±0.1V、而以±0.01V以下更佳)
EIN =0.5keV±1V(最好為±0.1V、而以±0.01V以下更佳)
EOUT =4keV+α(α：二次電子之能量寬度)
如上述一般，基本上在二次電子模式時試料之電位VW 不論是正帶電模式時或負帶電模式時都賦以4kV±10V(最好為4kV±1V、而以4kV±0.01V以下更佳)之一定電位。另外，在反射電子模式之情況下係將加速電位VA 設定為4kV±10V(最好為4kV±1V、而以4kV±0.01V以下更佳)，而試料電位VW 係設定並使用加速電位4kV以下之任意電位。依照上述方式，設定成可以4keV±10eV+α(最好為4kV±1V、而以4kV±0.01V更佳)之適當能量使變為訊號之二次電子或反射電子得以入射於檢測器之MCP。
以上之電位設定基本上係將通過二次光學系之訊號電子的能量設定為4keV，使試料面之電子像成像於檢測器，藉由變更該能量，可改變上述二次電子模式與反射電子模式之設定電位而獲得對應試料種類之最佳電子像。負帶電模式，可使用低於第40圖之(B)之正帶電區域的電子照射能量(例如50eV以下)之區域。
實際上，二次電子與反射電子之檢測量，會隨著試料W上之被檢查區域之表面組成、圖案形狀以及表面電位而改變。亦即，根據試料W上之被檢查對象之表面組成會使二次電子收率以及反射電子量相異，且圖案之突出部位或角的二次電子收率以及反射電子量會大於平面。此外，試料W上之被檢查對象之表面電位高時，二次電子放出量會減少。如此，由檢測系37.9所檢測之二次電子以及反射電子所得之電子訊號的強度會跟著圖案形狀與表面電位而變動。
2-3-3)E×B裝置(維納濾波器)
維納濾波器係在正交方向配置電極與磁極，係使電場與磁場正交的電磁稜鏡光學系的裝置。選擇性地賦予電磁場時由一方向入射至該處的電子束會產生偏向，由其相反方向入射之電子束，可製作出使由電場接收的力與由磁場接收的力的影響抵銷的條件(維納條件)，藉此可使一次電子束偏向，垂直照射於晶圓上，並使二次電子束直射至檢測器。
利用顯示第41圖以及同圖之A-A線之縱剖面的第42圖說明E×B裝置之電子束偏向部的詳細構造。如第41圖所示一般，E×B裝置41.1之電子束偏向部41.2的場，係在與攝像投影光學部之光軸垂直的平面內，做成電場與磁場正交的構造，亦即E×B構造。在此，電場係藉由具有凹面狀之曲面的電極41.3以及41.4產生。電極41.3以及41.4所產生之電場係分別由控制部41.5以及41.6所控制。另一方面，藉由配置電磁線圈41.7以及41.8，使之與電場發生用電極41.3以及41.4正交而產生磁場。此外雖然電場發生用電極41.3、41.4為點對象，但同心圓亦可。
此時，為提昇磁場之均一性，而使之具備平行平板狀之極片以形成磁路。沿A-A線之縱剖面的電子束的舉動，係如第42圖所示。所照射之電子束42.1以及42.2係藉由電極41.3、41.4發生的電場，與電磁線圈41.7、41.8發生的磁場形成偏向後，由垂直方向入射到試料面上。
在此，照射電子束42.1、42.2對電子束偏向部41.2的入射位置以及角度，在決定電子之能量後即可一併決定。此外，使二次電子42.3以及42.4得以直進，係分別以控制部41.5、41.6、41.9、41.10控制電場與磁場之條件，亦即控制電極41.3、41.4所產生之電場，與電磁線圈41.7、41.8所產生之磁場使v×B=E，藉此，使二次電子直進電子束偏向部41.2並入射至上述攝像投影光學部。在此v為電子之速度(m/s)、B為磁場(T)、e為電荷量(c)、E為電場(V/m)。
在此E×B濾波器41.1係使用在一次電子束與二次電子的分離，但毫無疑問地亦可使用磁場。此外亦可僅藉由電場分離一次電子束與二次電子。另外，當然亦可使用在一次電子與反射電子的分離。
在此，關於第9實施例，係藉由第43圖說明E×B濾波器之變形例。第43圖係在與光軸垂直之面上進行切斷後的剖面圖。用以產生電場的4對電極43.1與43.2、43.3與43.4、43.5與43.6、43.7與43.8，係以非磁性導電體形成，整體略呈圓筒形狀，係以螺絲(未圖示)等固定在絕緣材料所形成之電極支撐用圓筒43.9的內面。電極支撐用圓筒43.9的軸以及電極所形成之圓筒的軸，係與光軸43.10一致。各電極43.1至43.8之間的電極支撐用圓筒43.9的內面中設有與光軸43.10平行之溝43.11。此外，該內面之區域，係以導電體43.12鍍覆，並設定成接地電位。
產生電場時，係對電極43.3、43.5施加相當於「cosθ1」、對電極43.6、43.4施加相當於「-cosθ1」、對電極43.1、43.7施加相當於「cosθ2」、對電極43.8、43.2施加相當於「-cosθ2」之電壓後，即可在電極內徑之60%的程度的區域中獲得大致一樣的平行電場。第44圖中係顯示電場分布之模擬結果。此外，在本例中，係使用4對之電極，但亦可以3對在內徑之40%的程度的區域中獲得一樣的平行電場。
磁場的發生，係藉由在電極支撐用圓筒43.9之外側平行配置2個矩形白金合金永久磁鐵43.13。43.14來進行。在永久磁鐵43.13、43.14之光軸43.10側的面的周邊設有磁性材料所構成之突起物43.16。該突起物43.16，係用以補償光軸43.10側之磁力線向外側扭曲成凸狀而設。其大小與形狀可藉由模擬解析決定。
永久磁鐵43.13、43.14之外側設有強磁性體材料所構成之軛或磁性電路43.15，使得永久磁鐵43.13、43.14所致之磁力線之光軸43.10相反側的通路，得以形成與電極支撐用圓筒43.9同軸的圓筒。
第43圖所示之E×B分離器，不僅適用於第25-1圖所示之攝像投影型電子線檢查裝置，亦適用在掃描型電子線檢查裝置。
第25-2圖係顯示上述掃描型電子線檢查裝置之一例。電子線由電子槍25.14朝著試料25.15照射。一次系電子束通過E×B25.16，在入射時係直進而不施加偏向力，並經由對物透鏡25.17縮小而以幾乎垂直之狀入射至試料25.15。出自試料25.15的電子接著係經由E×B25.16施加偏向力而導入檢測器25.18。如此，藉由調整E×B25.16之電場與磁場，可使之直進1次系與2次系之帶電粒子光束之任一方，而使另一方往任意之方向直進。
此外，使用E×B25.16時，由於在施加偏向力而變更的方向產生像差之故，為了修正像差可在1次系光學系之電子槍25.14與E×B25.16之間另外設置E×B偏向器。此外，根據同一目的，亦可在2次系之檢測器25.18與E×B25.16之間設置E×B偏向器。
在掃描型電子線檢查裝置或掃描型電子顯微鏡中，以1次系之電子束縮得極細係關係到辨識能力之提升，因此為了不對1次系電子束施加過多的偏向力，一般係如第25-2圖所示使1次系電子束直進，而使2次系光束偏向。但是，相反地，若使1次系的光束偏向，而使2次系的光束直進較為適當的話，亦可採取該種方式。同樣地在攝像投影型電子線檢查裝置中，為了確實取得試料上之攝像區域與檢測器之CCD上之像素的對應，一般而言最好不要對2次系光束施加偏向力以避免產生像差。因此，如第25-1圖所示，一般係採取使1次系的光束偏向，而使2次系光束直進的構造，但以採用使1次系的光束直進，而使2次系的光束偏向的方式較為適當時，亦可採取該種構造。
此外，E×B之電場以及磁場之強度的設定，可依照2次電子模式、反射電子模式在各模式使產生變化。可設定電場以及磁場強度俾於各模式中獲得最佳影像。無須變更設定時，當然可固定在一定的強度。
由上述說明可清楚得知，根據本例，在光軸周圍電場、磁場可同時大幅取得相同的區域，即使1次電子線之照射範圍擴大，亦可將通過E×B分離器之像的像差設定成無問題的值。由於在形成磁場的磁極周邊部設置突起部43.16之同時，該磁極係設在電場發生用電極的外側，因此除可產生相同的磁場，亦可縮小磁極所致之電場的偏倚。此外，由於係使用永久磁鐵使發生磁場，因此可將E×B分離器整個收納在真空中。此外，藉由將電場發生用電極以及磁路形成用磁性電路做成以光軸為中心軸之同軸的圓筒形狀，可使E×B分離器整體小型化。
2-3-4)檢測器
來自在二次光學系成像之晶圓的二次電子影像，先在微通道板(MCP)放大後，在螢幕中變換為光的像。MCP的原理，係將數百萬根至數千萬根之直徑1至100μm、長0.2至10mm、最好直徑為2至50μm、長0.2至5mm、而以直徑為6至25μm、長0.24至1.0mm最理想之極細的導電性玻璃毛細管整形成薄板狀，因此藉由施加預定之電壓，一根一根的的毛細管會產生獨立之二次電子放大器的作用，且整體形成二次電子放大器。藉由該檢測器變換為光的影像，藉由真空透過窗於放置在大氣中的FOP系中以1對1的方式投影在TDI-CCD上。
在此，說明上述構造之電子光學裝置之動作。如第25-1圖所示，由電子槍25.4放出的一次電子線，係經由透鏡系25.5收歛。收歛之一次電子線入射至E×B型偏向器25.6，並偏向為垂直照射在晶圓W之表面，再藉由對物透鏡系25.8成像於晶圓W之表面上。
經由照射一次電子線而由晶圓放出之二次電子，係經由對物透鏡系25.8加速，入射至E×B型偏向器25.6，而往該偏向器直進再通過二次光學系之透鏡系25.10而導入檢測器25.11。接著，由該檢測器25.11檢測，而將該檢測訊號送至影像處理部25.12。另外，對物透鏡25.7係被施以10乃至20kV之高電壓，且設置有晶圓。
在此，晶圓W有貫通孔25.13時，將供給電極25.8之電壓設成－200V時，晶圓之電子線照射面的電場，會變為0至0.1V/mm(－表示晶圓側為高電位)。在該狀態下，可在對物透鏡系25.7與晶圓W之間不產生放電的情況下進行晶圓W之缺陷檢查，但二次電子之檢測效率會略為降低。因此例如進行4次之照射電子線並檢測二次電子的一連動作，對所得之4次檢測結果進行累計加算或平均化等處理而獲得預定之檢測感度。
另外，晶圓中無貫通孔25.13時，即使將供給電極25.8之電壓設為+350V，亦可在對物透鏡系25.7與晶圓之間不產生放電之情況下進行晶圓W之缺陷檢查。此時，係藉由供給電極25.8之電壓使二次電子收歛，再藉由對物透鏡25.7近一部收歛，因此可提昇檢測器25.11之二次電子之檢測效率。因此，晶圓缺陷裝置之處理也會變快，而得以以高處理率進行檢查。
2-3-5)電源
本裝置之電源部主要是藉由具有用以控制電極之數百程度之輸出通道的直流高壓精密電源所構成，根據電極之作用，位置關係會使供給電壓不同，但根據影像之辨識能力以及精度之要求，安定性對於設定值，係要求在數100ppm以下、但最好低於20ppm、而以低於數ppm之等級最佳，為盡量減少安定性之阻礙原因之電壓的經時變動、溫度變動、雜訊、跳動等，而在電路方式、零件之選定上以及安裝上進行許多改善。
電極以外的電源種類方面，有加熱器加熱用定電流源、於一次系之光束定芯時，為了在開口電極中心附近確認光束之中心定位而用以使光束形成2維偏向的高壓高速放大器用定電流源、能量濾波器之E×B用之電磁線圈用定電流源、用以對晶圓施加偏壓之延遲電源以及用以產生使晶圓吸附在晶電夾盤的電位的電源，進行E0修正之高壓高速放大器、以光速倍增管之原理使電子放大之MCP電源等。
第45圖顯示電源部之整體構造。同圖中，並未圖示鏡筒部45.1之電極，但係由電源架45.2以及高速高壓放大器45.3、45.4以及45.5經由連接電纜供給電源。高速高壓放大器45.3至45.5係寬頻之放大器，所處理之訊號頻率亦高(DC-MHz)，因此，基於必須控制電纜之靜電電容所致之特性劣化與消耗電力之增加，而設在電極附近，以防止電纜之靜電電容增加。由EO修正45.6輸出修正訊號並藉由八極變換部45.7對應8極子之各電極，變換成具有整合為向量值之相位與大小的電壓，而輸入高速高壓放大器45.4，並於放大後，供給至包含於鏡筒內的電極。
AP影像取得組塊45.8，為了在一次系之光束定心時於開口電極中心附近確認光束之中心定位，而由AP影像取得組塊45.8產生鋸齒狀波並藉由高壓高速放大器施加於鏡筒部45.1之偏向電極後，藉由使光束產生2維之偏向，而使開口電極所接收之光束電流的大小與位置產生關聯性，以進行影像顯示，因此係具備有將光束位置調整至機械性中心位置之補助功能。
由AF控制部46.9，將事先測定之相當於最佳焦點位置的電壓儲存於記憶體，根據載物台位置讀出該值，並以D/A變換器變換為類比電壓，經由高速高壓放大器45.5，施加於包含在鏡筒部45.1之焦點調整電極，而實現一面保持最佳焦點位置一面進行觀測的功能。
電源架45.2中收納有電源群1至4所形成之具有用以控制電極之數百程度之輸出通道的直流高壓精密電源。電源架45.2，係藉由控制通訊部45.10經由通訊卡45.11、和具有電性絕緣性、確保安全性與避免產生接地環路並防止混入雜訊之光纖通訊45.12等而接收來自控制CPU部45.13的指令，並構成可送出電源裝置異常等狀況的系統。UPS45.14係防止因停電、無可預測之斷電等所致之發生控制異常時的系統的脫序，而引起之裝置破損、異常放電、以及對人體造成的危險性。電源45.15係基板之受電部，包含有聯鎖、電流限制等，並形成可進行缺陷檢查裝置整體之安全協調的構造。
通訊卡45.11係連接至控制CPU部45.13之資料匯流排45.16、位址匯流排45.17，可進行即時處理。
第46圖係顯示與產生數百至數十千瓦之靜態直流電壓時之電路方式相關的靜態高壓單極性電源(透鏡用)的電路構造的一例。在第46圖中，係藉由訊號源46.1產生變壓器46.2之磁導率最佳之頻率的交流電壓，並在經過乘法器46.3後導入驅動電路46.4，再藉由變壓器46.2產生數十倍到數百倍之振幅的電壓。高壓發生電路46.5，係一面整流一面進行升壓的的電路。藉由組合變壓器46.2與高壓發生電路46.5獲得所希望之直流電壓，並藉由低通濾波器進一步達到平滑化，以降低跳動、雜訊。根據輸出電壓檢測電阻46.7、46.8之電阻比分壓高壓輸出電壓，並設定在一般電子電路可處理的電壓範圍內。由於該電阻之安定性可大致決定電壓精度，因此乃使用溫度安定度、長期變動等優良的元件，且基於分壓比極為重要，而講求於同一絕緣基板上形成薄膜、或使電阻元件近接、溫度不會產生異常等手段。
分壓的結果，係藉由運算放大器46.9與基準電壓發生用D/A變換器6.10之值進行比較，在有誤差值時增減運算放大器46.9的輸出，並由乘法器46.3輸出對應該值的振幅的交流電壓，並形成負反饋。雖無圖示，運算放大器46.9之輸出係設定為單極性，或限定乘法器46.3之應答的象限而防止飽和。運算放大器46.9需要極大的放大度(120dB以上)，且基於元件多使用於開環，而使用低雜訊之運算放大器。基準電壓發生用D/A變換器46.10基於精度之觀點必須具有與輸出電壓檢測電阻46.7、46.8同等以上的安定度。為發生該電壓，雖無圖示，但多使用在使用帶隙之定電壓二極體中組合使用加熱器之恆溫功能的基準IC，但亦可取代加熱器而使用佩爾蒂埃(Peltier)元件以進一步達到溫度之恆溫化。此外，為使輸出電壓檢測電阻46.7、46.8恆溫化，有時也以單一或多段方式使用佩爾蒂埃元件。
第47圖顯示靜態二極性電源(用於對準器等)之電路構造之一例。基本想法係以與第46圖之電路同等的電源產生V5以及V6，使用該電壓將來自47.1的指令值輸入47.1至47.6所構成的線性放大器以藉此形成二極性之高壓電源。一般而言，因運算放大器47.2係在±12V附近進行動作，因此，雖無圖示，但在47.2與47.5、47.6之間必須有個別元件所致之放大電路，而將±數V放大並由±數百變換為數千V。47.1至47.4所要求之諸特性的注意事項係與在第46圖之電路中所述事項相同。
第48圖至第50圖係顯示特殊電源之電路例，第48圖係加熱器以及電子槍用之電路例，係由48.1至48.4所形成，係在偏壓電壓源48.2重疊電壓源48.1、電阻48.3以及電源48.4。加熱器用電源48.4係藉由定電流源構成，實際流出之電流的值係由電阻48.3檢測，雖無圖示，但在變換為數位後，即藉由光纖等進行隔離並將值傳送到控制通訊部45.10。電壓源48.1之電壓值、電源48.4之電流值等的設定係以同樣的原理逆變換來自控制通訊部45.10的值，並將值設定在實際的電源設定部。
第49圖係顯示MCP用之電源電路之例，係由電壓源49.1、49.2、繼電電路49.3、49.4、電流檢測電路49.5、49.6、49.7形成。端子MCP1係根據MCP之電流的流入值的計測進行數PA起的測定，因此必須做成嚴密的屏蔽構造，避免漏電，以及雜訊之進入。端子MCP2係包含MCP之放大後的電流計測，可藉由流入電阻49.6、49.7的電流值的比算定放大度。電阻49.5計測螢光面上的電流。重疊部分之計測、設定係與加熱器及電子槍的計測、設定相同。
第50圖係由50.1和50.2所形成，顯示E×B的磁場線圈用定電流源的電路的例子，一般是輸出數百mA的電流。作為能量濾波器，磁界的安定度是重要的，所以必須要求有數ppm等級的安定度。
第51圖係顯示減速夾盤用的電源電路的一例，由51.1至51.9所形成的。在偏壓電源(減速用) 51.10的上面，具有與第46圖之靜電雙極性電源(對準器等用)相同的電源並形成重疊之狀。在重疊部份的計測、設定是與加熱器以及在電子槍(第48圖)中的計測、設定相同。
第52圖是顯示EO修正用偏向電極的硬體構成的一例，由52.1至52.7所構成的。X軸EO修正52.1及Y軸EO修正52.2將修正訊號輸入八極變換部52.4，變換後的輸出則傳送到高速放大器52.5。藉由52.5從數十放大到數百V之後，將電壓施加到在依每一45度角設置的EO修正電極52.6。△X修正52.3為在進行映射(mirror)彎曲等細微的修正時的輸入，在52.4的內部加算X訊號。
第53圖顯示八極變換部的電路構造的一例，係用於X，Y軸以外之偏移45度處所設置的電極53.1，由訊號53.2，53.3，53.4，53.5作向量運算，使其發生相同的電壓。此時的運算例是使用記載於53.6，53.7，53.8，53.9的值。此可藉由類比的電阻網，或在53.6至53.9為數位訊號時由ROM表讀出等加以實現。
第54圖是顯示高速高壓放大器的一例，由54.1至54.11所構成。在(B)中係顯示矩形波輸出時的波形例。在該例中係使用美國APEX公司製造的功率運算放大器PA85A構成放大器，可實現到達M頻帶域以及約±200V的輸出範圍，約未滿1000V/μS的轉換率(slew rate)，並實現高速高壓放大器所要求的動作特性。
2-4)預先充電裝置
如第13圖所示，預先充電裝置13.9在工作室13‧16內係配設在與電子光學裝置13.8的鏡筒13.38鄰接之處。在本檢查裝置中，係藉由將電子線照射在檢查對象的基板亦即晶圓，來檢查形成於晶圓表面之裝置圖案等形式之裝置，由電子線照射所產生的二次電子等資訊係作為晶圓表面的資訊，但因晶圓材料，照射電子的能量等條件，使得晶圓表面會帶電(充電)。而且，即使在晶圓表面也可能產生強的帶電處及弱的帶電處。晶圓表面不均的帶電量將使得二次電子資訊也產生不均，而無法得到正確的資訊。
因此，在第13圖的實施例中，為防止該不均現象產生，設置有具有帶電粒子照射部13.39的預先充電裝置13.9。在檢查之晶圓的預定位置照射檢查電子前，為消除帶電不均，係由該預先充電裝置13.9之帶電粒子照射部13.39照射帶電粒子而消除帶電不均現象。該晶圓表面的充電會預先形成檢測對像之晶圓面的圖像，藉由評估該影像進行檢測，再根據該檢測，讓預先充電裝置13.9啟動。另外，在該預先充電裝置13.9中可挪動一次電子線的焦點，亦即可將光束形打散進行照射。
第55圖顯示預先充電裝置13.9的第1實施例的要部。帶電粒子55.1係由帶電粒子照射線源55.2，以偏壓電源55.3所設定之電壓被加速並照射至試料基板W。被檢查區域55.4與區域55.5一樣係顯示已進行前處理之帶電粒子照射的區域，區域55.6是顯示進行帶電粒子照射的位置。在該圖中試料基板W往圖的箭頭方向掃描，而進行來回掃描時，則如圖示點線所示，在一次電子線源的相反側設置其他帶電粒子線源55.7，與試料基板W之掃描方向同步交互地開、關帶電粒子線源55.2、55.7即可。此時，帶電粒子的能量過高時，來自試料基板W的絕緣部的二次電子收率會超過1，表面帶正電，另外即使低於1，只要產生二次電子便會使現象變複雜，而降低照射效果，因此係以設定成二次電子之產生銳減之100eV以下(理想是0eV以上30eV以下)的射擊電壓最具效果。
第56圖顯示預先充電裝置13.9的第2實施例。本圖顯示照射帶電粒子線的電子線56.1的類型的照射線源。照射線源是由熱燈絲56.2、抽出電極56.3、屏遮罩56.4、燈絲電源56.5、電子抽出電源56.6構成。抽出電極56.3設置有厚0.1mm，寬0.2mm，長1.0mm的縫隙，與直徑0.1mm的燈絲(熱電子放出源)56.2的位置關係係形成3電極電子槍的形態。屏遮罩56.4中則設置有寬1mm長2mm的縫隙，與抽出電極56.3隔有1mm的距離，且組合成兩者之縫隙中心部為一致之狀。燈絲的材質為鎢(W)係以2A來進行通電加熱，在抽出電壓20V，偏壓電壓-30V下，可以得到數μA的電子電流。
此處所示者為其中一例，例如燈絲(熱電子放出源)的材質是可以使用Ta、Ir、Re等高融點金屬以及氧化釷鍍覆W，氧化物陰極等，當然燈絲電流會依照該材質，線徑，長度而產生變化。另外，即使其他種類的電子槍，只要電子線照射區域，電子電流，能量可以設定成適當的值，同樣可使用。
第57圖顯示預先充電裝置13.9之第3實施例。係顯示照射離子57.1類型的照射線源作為帶電粒子線。本照射線源係由：燈絲57.2；燈絲電源57.3；放電電源57.4；陽極屏遮罩57.5所構成的，在陽極57.6及屏遮罩57.5挖有1mm×2mm之相同尺寸的縫隙，以1mm的間隔組合成兩個縫隙的中心部為一致。在屏遮罩57.5的內側，藉由管子57.7導入約1Pa左右之Ar氣57.8，藉由熱燈絲57.2之電弧放電類型使其啟動。偏壓電壓係被設定為正值。
第58圖顯示預先充電裝置13.9之第4實施例之電漿照射方式的情形。構造同第57圖。動作也同上述一樣，係藉由熱燈絲57.2之電弧放電類型使之產生作動，但藉由將偏壓電位設定為0V，會因氣壓使得電漿58.1由縫隙滲出，照射到試料基板。電漿照射的情況較諸於其他方法，因具有正負兩方的電荷的粒子群，故試料基板的表面不論正負哪一表面電位都可能接近0。
配置在接近試料基板W的帶電粒子照射部，係形成第55圖到第58圖所示構造，對於試料基板W之氧化膜和氮化膜之表面構造的不同，各個不同步驟之試料基板，係以使表面電位歸零之方式，藉由適當條件，來照射帶電粒子55.1，在最適當的照射條件下對試料基板進行照射後，亦即，將試料基板W的表面的電位平均化，或是藉由帶電粒子中和後，由電子線55.8、55.9形成影像，而檢出缺陷。
如上述說明，在本實施例中，藉由利用帶電粒子照射進行測定前的處理，由於不會產生帶電所致之測定影像的偏倚，即使產生也因量少而得以正確地測出缺陷。另外，由於可照射先前使用上有問題之量的大電流(例如，1μA以上20μA，最好是1μA以上10μA，而以1μA以上5μA最理想)，來掃描載物台，故二次電子也會大量地從試料或晶圓上放出，而獲得S/N比(例如，為2以上1000以下，最好是5以上1000以下，而以10以上100以下最理想)佳的檢測訊號，並提高缺陷檢測的信賴性。另外，因為S/N比較大，即使快速掃描載物台也可以製作良好的影像資料，而得以將檢查處理量變大。
在第59圖中係以模式顯示具備本實施例之預先充電裝置的攝像裝置。該攝像裝置59.1具備有：一次光學系59.2；二次光學系59.3；檢測系59.4；將攝像對象中帶電的電荷均一化或降低化的電荷控制裝置59.5。一次光學系59.2為對檢查對象(以下稱對象)W之表面照射電子線的光學系，具備有：放出電子線之電子槍59.6；使電子槍59.6所放出的一次電子束59.7偏向的靜電透鏡59.8；使一次電子束偏向而使該光軸能與對象之面呈垂直的維納濾波器亦即E×B偏向器59.9；以及使電子線偏向的靜電透鏡59.10，該等裝置如第59圖所示，係以電子槍59.6在最上部依序排列，而由電子槍放出的一次電子線59.7的光軸沿著與對象W的表面(試料面)垂直的線傾斜配置。E×B偏向器59.9是由電極59.11及電磁鐵59.12所構成。
二次光學系59.3具備有配置在一次光學系的E×B型偏向器49.9上側的靜電透鏡59.13。檢測系59.4具備有：將二次電子59.14變換成光訊號的閃爍器及微通道板(MCP)的組合59.15；將光訊號變換成電氣訊號的CCD59.16；影像處理裝置59.17。上述一次光學系59.2、二次光學系59.3及檢測系59.4的各構成要素的構造及功能與先前相同，故省略相關之詳細說明。
使帶電於對象的電荷均一化或降低化的電荷控制裝置59.5，在本實施例中，具備有：在對象W與最接近該對象W之一次光學系59.2的靜電透鏡59.10之間，與對象W近接配置的電極59.18；和電極59.18電性連接的切換開關59.19；與該切換開關59.19的一方的端子59.20電性連接的電壓發生器59.21；與切換開關59.19的另一方端子59.22電性連接的電荷檢測器59.23。電荷檢測器59.23具有高阻抗。電荷減低裝置59.5另具有：配置在一次光學系59.2的電子槍59.6與靜電透鏡59.8之間的柵極(grid)59.24；與柵極59.24電性連接的電壓發生器59.25。時序產生器59.26係對檢測系59.4的CCD59.16及影像處理裝置59.17、電荷降低裝置59.5的切換開關59.19、電壓發生器59.21及電荷檢測器59.23和59.25下達動作時序的指令。
接著，說明上述構成之電子線裝置的動作。由電子槍59.6所放出的一次電子束59.7，經由一次光學系59.2的靜電透鏡59.8到達E×B偏向器59.9，藉由該E×B偏向器59.9使其偏向而與對象W的面形成垂直，並藉由靜電透鏡59.10照射對象w的表面(對象面)WF。由對象W的表面WF係依照對象的性狀放出二次電子59.14。該二次電子59.14係介由二次光學系59.3的靜電透鏡59.13被送到檢測系59.4的閃爍器以及MCP的組合59.15，由該閃爍器變換成光，該光藉由CCD59.16進行光電變換，而影像處理裝置59.17則藉由該所變換之電性訊號，形成二維影像(具有階調)。另外，與一般之該種檢查裝置一樣，照射在對象的一次電子束，係藉由眾所皆知的偏向裝置(無圖示)使一次電子束進行掃描，或者，藉由使支撐對象之工作台T往X，Y的二維方向移動，或藉由該等組合，照射對象面WF上之所有必要位置而得以收集該對象面的資料。
經由照射在對象的一次電子線59.7於對象W表面附近產生電荷而形成正帶電。結果，由對象W的表面WF所產生的二次電子59.14，藉由與該電荷之庫侖力，會根據電荷的狀況，使軌道產生變化。其結果造成影像處理裝置59.17所形成之影像產生歪斜。對象面WF的帶電，因隨對象W的性狀而變化，故使用晶圓作為對象時，即使是同一晶圓也不盡相同，在時間上也會產生變化。因此比較晶圓上2處之圖案時，可能產生誤檢的情況。
因此，根據本發明之本實施例，檢測系59.4的CCD59.16係利用捕捉1掃描分之影像後的多餘時間，藉由具有高阻抗的電荷檢測器59.23，來計測配置在對象W附近的電極59.18的帶電量。然後使電壓發生器59.21產生可照射符合所測量之帶電量的電子的電壓，並於計測後啟動切換開關59.19，將電極59.18連接在電壓發生器59.21，並藉由將電壓發生器所產生的電壓施加在電極59.18而抵銷帶電電荷。藉此，形成於影像處理裝置59.17的影像將不會產生歪斜現象。具體而言，將一般的電壓施加在電極59.18時係將收歛的電子線照射於對象W，但以其他電壓施加在電極59.18時，對焦條件會產生大幅偏差，故藉由以小的電流密度對預測帶電之大區域進行照射，使帶正電之對象的正電荷中和，而將預測帶電之大區域的電壓均一化為特定的正(負)電壓，或藉由均一化且降低化而得以形成更低的正(負)電壓(也包含零伏特)。如上所述帶電電荷的抵銷動作，會在每一次之掃描中實施。
文納爾(wehnelt)電極亦即柵極59.24是在空的時序中，使電子槍59.6所照射的電子束停止，具有可安定實施帶電量之計測與帶電之抵銷動作的功能。上述動作的時序是由時序產生器59.26所指示，如第60圖所示時序圖之時序。另外，帶電量在使用晶圓為對象的情況下，會因為其位置不同而不同，因此在CCD的掃描方向，係將電極59.18、切換開關59.19、電壓發生器59.21以及電荷檢測器59.23等設置成多組並予以細分化，而能夠進行更高精度的控制。
根據本實施例，可達到以下效果。
(1)可降低因帶電而產生影像的歪斜，不會受檢查對象的特性影響。
(2)因為利用先前的計測時序的空檔時間，實行帶電均一化、抵銷，而不會對處理量造成任何影響。
(3)由於可即時處理，所以不需要事後處理的時間、及記憶體等。
(4)可以高速觀測高精度的影像並檢測缺陷。
第61圖，顯示與本發明之其他實施例相關，具有預先充電裝置之缺陷檢查裝置的概略構造圖。該缺陷檢查裝置由以下各項構成：放出一次電子線的電子槍59.6；使放出的一次電子線偏向、成形的靜電透鏡59.8；可藉由無圖示的泵在真空中排氣的試料室61.1；配置於該試料室內，可在載置有半導體晶圓W等試料的狀態下，在水平面內移動的載物台61.2；將藉由一次電子線之照射而由晶圓W放出的二次電子線及/或者反射電子線，以預定的倍率進行攝像投影，並使其成像的攝像投影系的靜電透鏡59.13；將成像的像作為晶圓的二次電子影像檢測的檢測器61.3；以及控制全體裝置並根據由檢測器61.3所檢測的二次電子影像，來進行檢測晶圓W缺陷處理的控制部61.4。另外，上述二次電子影像中，除二次電子外也包含反射電子之貢獻，在此稱之為二次電子影像。
在試料室61.1內，晶圓W的上方，設有可發出含紫外光波長區域光的UV燈61.5。該UV燈61.5的玻璃表面鍍覆有光電子放出材61.6，可藉由UV燈61.5所放射之光線產生光電效果導致之光電子e- 。該UV燈61.5，只要是可放射具有可將光電子從光電子放出材61.6放出之能力之波長區域之光線的光源，即可任意選擇。一般來說，使用放射254nm紫外線的低壓水銀燈可以降低成本。另外，光電子放出材61.6，只要具有放出光電子的能力，可由任意之金屬中選擇，例如以Au等為佳。
以上所述光電子，係與一次電子線相異的能量，亦即係低於一次電子線的能量。在此，低能量是指數eV至數十eV的等級，最好是0至10eV。本發明，可以使用任意的裝置來產生該種低能量的電子。例如，取代UV燈61.5而具備無圖示之低能量電子槍亦可達成。
而且，在控制該電子槍的能量時，本實施例的缺陷檢查裝置具備有電源61.7。該電源61.7的負極和光電子放出材61.6相接，而該正極則與載物台61.2相接。因此，光電子放出材61.6，係在對載物台61.2亦即晶圓W的電壓施加負電壓的狀態。根據預定的電壓，可以控制低能量電子槍的能量。
檢測器61.3，只要是能夠將由靜電透鏡59.13所成像的二次電子影像變換為可進行後處理的訊號，即可隨意構成。例如，在第62圖中所顯示之內容，檢測器61.3可以經由包含有：微通道板(MCP)62.1；螢光面62.2；中繼光學系62.3及多數之CCD素子所形成的攝像感測器62.4而構成。微通道板62.1在板內具備有多數的通道，由靜電透鏡59.13所成像的二次電子或反射電子在通過該通道內時，會產生更多的電子。亦即，將二次電子放大。螢光面62.2根據放大後的二次電子產生螢光來將二次電子變換成光。中繼透鏡62.3將該螢光導向CCD攝像感測器62.4，CCD攝像感測器62.4將晶圓W表面上的二次電子的強度分布變換成各元件之電性訊號亦即數位影像資料，而輸出到控制部61.4。
控制部61.4，如第61圖之例所示，可由廣泛使用的個人電腦61.8構成。該電腦61.8具備有：依照預定程式來進行各種控制、運算處理的控制部本體61.9；顯示本體61.9的處理結果的CRT 61.10；操作者用來輸入命令的鍵盤或滑鼠等輸入部61.11，當然，也可以由缺陷檢查裝置專用的硬體或工作站等來構成控制部61.4。
控制部本體61.9是由無圖示的CPU、RAM、ROM、硬碟、視訊基板等各種控制基板構成。在RAM或硬碟等記憶體上包含有，儲存由檢測器61.3所接收之電性訊號亦即晶圓W之二次電子影像的數位影像資料的二次電子影像記憶區域。另外，在硬碟中，除控制全體缺陷檢查裝置的控制程式外，亦收納有由記憶區域61.12讀取二次電子影像資料，再以該影像資料為基準，依照預定演算法自動檢測晶圓W缺陷的缺陷檢測程式61.13。該缺陷檢測程式61.13具有，例如，比較晶圓W的該檢查部位與其他檢查部位，將與其他大部份之部位相異的圖案當作缺陷而向操作者進行報告顯示的功能。此外，亦可在CRT61.10的顯示部中顯示二次電子影像61.14，而由操作者經由目測來檢查晶圓W的缺陷。
接著，以第63圖的流程圖為例，說明與第61圖所示實施例相關之電子線裝置的作用。首先，將檢查對象的晶圓W設置在載物台61.2上(步驟63.1)。此步驟，亦可形成使收納於無圖示之裝載器中的多數晶圓W逐片自動設置於載物台61.2的型態。接著，由電子槍59.6放出一次電子線，通過靜電透鏡59.8，照射在所設置之晶圓W表面上之預定檢查區域(步驟63.2)。一次電子線從被照射的晶圓W放出二次電子以及/或是反射電子(以下僅稱做「二次電子」)，其結果會使晶圓W充電成帶正電位。
接著，將所產生的二次電子線藉由放大投影系的靜電透鏡59.13以預定的倍率使其成像於檢測器61.3(步驟63.3)。此時，在光電子放出材65.1中係在對載物台61.2施加負電壓的狀態下，使UV燈61.5發光(步驟63.4)。其結果，由UV燈61.5發生振動數ν的紫外線，藉由該能量量子hν(h為普朗克常數)由光電子放出材65.1放出光電子。該些光電子e- 是由帶負電的光電子放出材61‧6朝著正充電的晶圓W照射，而使該晶圓W電性中和。如此，二次電子線藉由晶圓W的正電位，可在不受實質影響下，成像於檢測器61.3上。
檢測器61.3檢測上述經電性中和之由晶圓W所放出的(減輕像障礙)二次電子線的影像，變換成數位影像資料輸出(步驟63.5)。接著，控制部61.4依照缺陷檢測程式61.13，根據所檢測的影像資料，進行晶圓W的缺陷檢測處理(步驟63.6)。在該缺陷檢測處理中，控制部61.4，在具有多個相同晶粒的晶圓時，如上所述，藉由比較所檢測之晶粒間的檢測影像而抽出缺陷部份。比較對照預先儲存於記憶體之無缺陷的晶圓的基準二次電子影像與實際檢測之二次電子線影像，亦可自動檢測缺陷部份。此時，可在將檢測影像顯示於CRT61，10的同時，以記號顯示判定為缺陷部份之部份，藉此，操作者可對晶圓W實際上是否具有缺陷作出最後的確認、評估。關於該缺陷檢測方法的具體例係如後述。
步驟63.5的缺陷檢測處理的結果，當判定晶圓W為有缺陷時(步驟63.7的肯定判斷)，警告操作者存在有缺陷(步驟63.8)。作為警告方法，例如係在CRT61.10的顯示部中，顯示告知缺陷存在的訊息，同時亦可顯示存在缺陷的圖案的放大影像61.14。可立即將該種缺陷晶圓由試料室61.1取出，而與無缺陷的晶圓分開儲存在不同的保管處(步驟63.9)。
步驟63.5的缺陷檢測處理結果，當判定晶圓W為無缺陷時(步驟63.7的否定判斷)，針對目前成為檢查對象的晶圓W，進行是否尚有應檢查區域的判斷(步驟63.10)。尚有應檢查區域時(步驟63.10的肯定判斷)，則驅動載物台61.2，以移動晶圓W使之後應檢查之其他區域得已進入一次電子線的照射區域內(步驟63.11)。之後，回到步驟61.2重複對該其他檢查區域進行相同處理。
無殘留應檢查區域時(步驟63.10的否定判斷)，或在缺陷晶圓的拔除步驟(步驟63.9)後，判斷目前成為檢查對象的晶圓W是否為最後的晶圓，亦即判斷在無圖示之裝載器中是否殘留未檢查之晶圓(步驟63.12)。非最後晶圓時(步驟63.12的否定判斷)，將檢查完畢的晶圓放在規定存放處保管，相對地將新的未經檢查的晶圓設置在載物台61.2(步驟63.13)。之後，回到步驟63.2對該晶圓重複相同處理。為最後晶圓時(步驟63.12的肯定判斷)，將檢查完畢的晶圓放在規定存放處保管，並結束所有步驟。將各晶圓匣的識別號碼，晶圓的識別號碼，例如批量號碼等也都予以儲存管理。
在能迴避晶圓W之正充電，且降低像障礙之狀態下，可檢測二次電子影像(步驟63.5)的話，就可在任意的時間點，任意的期間內進行UV光電子照射(步驟63.4)。在繼續第63圖的處理期間中，亦可使UV燈61.5一直保持點燈的狀態，但亦可依照每1片的晶圓固定期間使其重複發光，熄光。後者的情況，其發光的時間點，除第63圖所示的時間點外，亦可在進行二次電子線成像(步驟63.3)前，或進行一次電子線照射(步驟63.2)前開始。最好是至少在二次電子檢測期間內繼續照射UV光電子，但不論在二次電子影像檢測前或是檢測中，若能充份將晶圓電性中和，則亦可停止UV光電子的照射。
步驟63.6的缺陷檢測方法的具體例係如第64圖(a)至(c)所示。首先，在第64圖(a)中，顯示第1個被檢出的晶粒的影像64.1及第2個被檢出的其他晶粒的影像64.2。第3個被檢出的其他的晶粒的影像與第1個的影像64.1被判斷為相同或是類似時，則判定第2個晶粒的影像64.2的64.3的部份為有缺陷，而得以檢測缺陷部份。
在第64圖(b)中顯示測定形成於晶圓上之圖案的線寬的例子。朝著64.5方向掃描晶圓上之實際圖案64.4時的實際的二次電子的強度訊號為64.6，該訊號連續超過預先校正而訂定之定限位準64.7的部分寬度64.8可測定為圖案64.4的線寬。當該測定之線寬不在規定範圍內時，可以判定該圖案具有缺陷。
在第64圖(c)中顯示測定形成於晶圓上之圖案的電位對比的例子。在第61圖所示構成中，在晶圓W的上方設置有軸對稱的電極64.9，例如，對於晶圓電位0V施加-10V的電位。此時的-2V的等電位面係64.10所顯示的形狀。在此，形成於晶圓上的圖案64.11及64.12，各自為-4V和0V的電位。在該情形下，由於圖案64.11所放出的二次電子為-2V在等電位面64.10具有相當於2eV之運動能量的向上速度，因此會超過該電位障壁64.10，並如軌道64.13所示，由電極64.9脫出，而在檢測器61.3檢出。另一方面，由圖案64.12所放出的二次電子未超過-2V的電位障壁，如軌道64.14所示，係被驅回晶圓面，故未被檢出。因此，圖案64.11的檢測影像變亮，而圖案64.12的檢測影像則變暗。如此，即可得到電位對比。事先校正檢測影像的亮度和電位時，可測定來自檢測影像的圖案的電位。然後，由該電位分布可評估圖案的缺陷部份。
另外，當晶粒內有浮動部份時，藉由預先充電裝置賦予電荷，使該浮動部位帶電，而可產生與電性導通接地部份之電位差。取得分析該狀態的電位對比資料，亦可發現浮動部位。可利用作為有抑制(killer)缺陷等時的缺陷發現方法。亦可將電位對比資料變換為電位對比影像，並與其他晶粒的圖案的電位對比影像作比較，或與經由CAD等設計資料取得的電位對比影像作比較。
第65圖顯示本發明之其他實施例之具備預先充電裝置之缺陷檢查裝置的概略構造。另外，與第61圖之實施例相同構成要素，係賦予相同符號而省略詳細說明。在本實施例中，如第65圖所示，在UV燈61.5的玻璃表面，並未鍍覆光電子放出材。取而代之，光電子放出板65.1係配置在試料室61.1內晶圓W的上方，UV燈61.5係配置在放射之紫外線照射在光電子放出板65.1的位置。在光電子放出板65.1中，連接有電源71.7的負極，而載物台61.2則與電源的正極相接。該光電子放出板65.1可由Au等金屬所作成，或作成鍍覆有該種金屬之光電子放出板。
第65圖的實施例的作用與第61圖的實施例相同。由於在該第65圖之實施例中，亦可將光電子適時地照射在晶圓W的表面上，故可達到與第61圖之實施例相同的效果。
第66圖顯示本發明之其他實施例之具備預先充電裝置之缺陷檢查裝置的概略構造圖。另外，與第61圖及第65圖之實施例相同的構成要素，係賦予同一符號而省略詳細說明。在第66圖之實施例中，如圖所示，在試料室61.1的側面壁設置有透明的窗材66.1，並將UV燈61.5配置在試料室61.2的外部，使UV燈61.5所放射之紫外線得以通過該窗材66.1，而照射在配置於試料室61.1內之晶圓W上方的光電子放出板65.1。在第66圖之實施例中，在真空的試料室61.1的外部因配置有UV燈61.5，因此無須考慮UV燈61.5的耐真空性能，和第61圖及第65圖的實施例相比，而可擴大UV燈61.5的選擇範圍。
第66圖之實施例的其他作用與第61圖及第65圖的實施例相同。在第66圖之實施例中，亦可將光電子適時的照射在晶圓W的表面上，故可得到與第61圖及第65圖之實施例相同的效果。
以上為上述各實施例之型態，但具備本發明之預先充電裝置的缺陷檢查裝置，並不限於上述例子，可在本發明的主旨範圍內，做任意適當的變更。例如，被檢查試料係列舉半導體晶圓W為例，但本發明之被檢查試料並不限於此，只要是可藉由電子線檢測缺陷的任何物體均可選擇。例如形成晶圓之曝光用圖案的遮罩與透過型遮罩(圖遮罩：stencile mask)等亦可作為檢查對象。另外，除半導體製程外，當然亦可使用在與微型機械相關，或與液晶相關的檢查或評估。
另外，在缺陷檢查用之電子線裝置方面，係顯示第61圖至第66圖之構成，但電子光學系等可做任意之適當變更。例如，圖示之缺陷檢查裝置的電子線照射裝置(59.6、59.8)，係由斜上方將一次電子線入射於晶圓W表面的形式，但亦可在靜電透鏡59.13下方，設置一次電子線的偏向裝置，而將一次電子線垂直地入射於晶圓W的表面。作為該種偏向裝置，例如有藉由電場和磁場正交處E×B，使一次電子線偏向的維納濾波器等。
此外，放射光電子的裝置，如第61圖到第66圖所示，當然亦可採用UV燈61.5以及光電子放出構件61.6或光電子放出板65.1的組合以外的任何裝置。
第63圖之流程圖的流程也不限定於此。例如，對於在步驟63.7中被判定為有缺陷的試料，雖不進行其他區域的缺陷檢查，但亦可變更處理流程以涵蓋整個區域而檢測缺陷。另外，如能放大一次電子線的照射區域，而藉由一次照射覆蓋試料的全部檢查區域，即可省略步驟63.10及步驟63.11。
此外，在第63圖之步驟63.7中，判定晶圓有缺陷時，即在步驟63.8進行對操作者警告有缺陷存在並作事後處理(步驟63.9)，但亦可變更流程為在記錄缺陷資訊完成成批處理後(步驟63.12的肯定判斷後)，再報告具有缺陷晶圓之缺陷資訊。
如上詳述一般，根據第61圖到第66圖的實施例的缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法，係對試料供給與一次電子線不同的能量，亦即供給具有低於一次電子線之能量的電子，因此會減低伴隨二次電子放出所導致之試料表面的正充電，進而可解除隨著充電所導致之二次電子線的像障礙，而達到可更高精度進行試料之缺陷檢查的良好效果。
此外，將第61圖到第66圖的缺陷檢查裝置使用於裝置製造方法時，由於係使用上述缺陷檢查裝置來進行試料的缺陷檢查，故可獲得提升製品的良率並防止缺陷製品出貨的良好效果。
以上係說明預先充電用電子能量主要以低於100eV的低能量溫和照射於試料表面時的情形，但以2kV以上20kV以下，最好以3至10kV，而理想係以3至5kV以下來進行預先充電後，在正帶電或負帶電模式，或反射電子模式下進行像取得處理。在負帶電模式下，可利用與檢查時之電子束的射擊能量相同的能量來進行預先充電。
另外，為抑制帶電，在試料表面覆蓋導電性薄膜亦具效果。此時的薄膜厚度為1至100mm，最好是1至10mm，而以1至3mm最為適當。此外，藉由濺射蝕刻等將試料表面清洗後再進行像取得時，可得到較清晰的像。導電性薄膜層及濺射蝕刻亦可分別獨立使用，或與充電並用。例如，可在濺射蝕刻後進行預先充電後再進行像取得，或在濺射蝕刻後覆蓋導電性薄膜後再進行預先充電。
2-5)真空排氣系
真空排氣系是由真空泵，真空閥，真空計，真空配管等所構成，電子光學系，檢測器部，試料室，裝戴加鎖室將依照規定順序進行真空排氣。於各部中控制真空閥以達成必要之真空度。經常進行真空度的監測，異常時，藉由聯鎖功能進行隔離閥等之緊急控制以確保真空度。在真空泵方面係在主排氣上使用渦輪分子泵，而粗抽吸則使用羅茨(Roots)式之乾式泵。檢查場所(電子線照射部)的壓力是10-3 至10-5 Pa，但以小一位數之10-4 至10-6 Pa較為實用。
2-6)控制系
控制系主要是由主控制器，操控控制器，載物台控制器所構成。主控制器具備有人-機介面，操作者係透過該介面來進行操作(各種指示/命令，製程處理程式(recipe)等的輸入，檢查開始的指示，自動與手動檢查模式的切換，手動檢查模式時所需之全部指令的輸入等)。其他，與工廠之主電腦的溝通，真空排氣系的控制，晶圓等試料的搬送，定位的控制，以及對其他操控控制器和載物台控制器的指令的傳達與資料收取等也在主控制器中進行。另外，具備有：取得光學顯微鏡之影像訊號，將載物台的變動訊號反饋給電子光學系以修正像之惡化的載物台振動修正功能；檢測試料觀察位置之Z方向(二次光學系的軸方向)的變位，反饋給電子光學系，而自動修正焦點之自動焦點修正功能。反饋給電子光學系的訊號等的收受，及來自載物台的訊號的收受，係分別藉由操控控制器及載物台控制器來進行。
操控控制器主要是負責控制電子線光學系(控制電子槍，透鏡，對準器，維納濾波器用等的高精度電源等)。具體而言，係進行以下控制(連動控制)：亦即在照射區域中，當倍率變更時，亦可使一定之電子電流經常維持照射；對應各倍率之各透鏡系與對準器的自動電壓設定等；對應各操作模式之各透鏡系與對準器的自動電壓設定等。
載物台控制器主要是進行控制載物台的移動，使其得以進行X方向及Y方向之μm等級的精密性移動(誤差在±5μm以下，最好在±1μm以下，而以±0.5μm以下的程度最佳)。另外，本載物台，亦以±10秒之程度以內，最好在±1秒以內，而以±0.3秒以內為最佳之誤差精度內進行旋轉方向的控制(θ控制)。以下，具體說明控制系的構造。
2-6-1)構造及功能
本裝置，提供以下功能：利用電子顯微鏡或光學顯微鏡攝影顯示晶圓的指定位置的功能；利用電子顯微鏡攝影晶圓之指定位置進行缺陷檢測與缺陷分類的功能；利用電子顯微鏡或光學顯微鏡攝影顯示檢測到的缺陷位置之功能。另外，為了上述功能的實現及維修，具備有：電子光學系控制；真空系控制及晶圓搬送控制；構成機器單體操作；攝像功能；自動缺陷檢查處理；裝置異常檢知；及裝置啟動/停止處理功能。
補助功能如下。
(1)電子光學系控制功能
(a)透鏡電壓施加控制
(a-1)　連動控制
(a-2)　根據施加函數之電壓施加
(a-3)　多極子透鏡連動電壓施加
(a-4)　擺動控制
(b)電子束輸出調整
(b-1)　預熱(Gun)
(b-2)　熱度提高(Gun)
(b-3)　放射電流控制(BIAS控制)
(2)真空系控制功能
(a)處理室個別真空排氣/大氣開放
(b)指定處理室整體真空排氣/大氣開放
(3)晶圓搬送控制功能
下述動作之步驟動作/全自動動作
(a)晶圓裝載
(b)晶圓卸載
(4)構成機器單體操作功能 (5)攝像機能
選擇以下的2個輸入系統來進行攝像
(a)CCD相機
‧低倍光學顯微鏡(像素尺寸：2.75μm/pix)
‧高倍光學顯微鏡(像素尺寸：0.25μm/pix)
(b)TDI相機
(b-1)TDI-Still
(b-2)TDI-Scan
EB×80(像素尺寸：0.2μm/pix)
EB×160(像素尺寸：0.1μm/pix)
EB×320(像素尺寸：0.05μm/pix)
EB×480(像素尺寸：0.03μm/pix)
此外，為了防止不當操作所引起的事故，而具備有：依照操作者的技術、知識水準來限制可操作項目之功能的使用者模式指定功能。該使用者模式係由啟動GUI(圖形使用者介面)時所輸入之使用者ID及密碼指定。
使用者模式有：維修模式，製程處理程式(recipe)作成模式，操作模式，裝置設置後進行啟動作業及維修作業時，依照維修模式進行操作，製作製程處理程式時依照製程處理程式作成模式支援必要的操作及順序，自動檢查缺陷時依照操作模式並使用製作完成之製程加工程式進行檢查。各使用者模式和裝置運用型態的關係如第67圖。在此，
‧維修模式……構成機器單體操作、晶圓搬送、真空系控制、電子光學系控制、觀察(光學顯微鏡攝像、TDI攝像)、缺陷檢查、複檢(review)
‧製程處理程式作成模式……晶圓搬送、觀察(光學顯微鏡攝像、TDI攝像)、缺陷檢查、複檢
‧操作模式……自動缺陷檢查(晶圓搬送等必要功能的自動控制)、複檢
本裝置中存在有運用時所需之可變參數的裝置常數及製程處理程式。係設定裝置常數做為吸收裝置固有(安裝誤差等的)誤差的參數，且為了自動進行缺陷檢查而規定製程處理程式以作為規定各種條件的參數。裝置常數係在啟動作業時，維修作業後設定，之後則基本上是不變更的。
製程處理程式係分類為：搬送處理程式；對準處理程式；晶粒圖(map)處理程式；聚焦圖處理程式；檢查處理程式，為了依照該等處理程式來進行缺陷檢查，設定作業係在實施檢查處理前進行，並保存多數圖案設定。
製程處理程式作成時的步驟，如第68圖所示，最初的步驟是將晶圓搬送到載物台(晶圓裝載器)。將晶圓匣設置於裝置後，為檢測晶圓匣內的各槽中有無晶圓，而進行晶圓搜尋，對於檢測的晶圓，指定晶圓尺寸，凹槽/定位平面類別，(裝載於載物台後的)凹槽方向，如第69圖，第70圖所示順序裝載晶圓。在搬送處理程式中，保留該等條件。載物台上裝載的晶圓之晶粒的配置方向，與TDI相機的掃描方向並不一定一致(第71圖)。為使其一致，必須使晶圓在θ載物台上旋轉的操作，該操作稱為對準(第72圖)。在對準處理程式中，係保留裝載於載物台後之對準實行條件。
此外，進行對準時作成顯示晶粒配列的晶粒圖(第73圖)，在晶粒圖處理程式中係保留晶粒尺寸以及(形成顯示晶粒位置之起點)原點晶粒的位置等。
2-6-2)　對準順序
對準(定位)順序，開始時係以低倍光學顯微鏡來進行粗略定位，接著藉由高倍光學顯微鏡，最後再藉由EB像進行更詳細定位。
A.使用低倍光學顯微鏡之攝像
(1)＜指定第1，2，3搜尋晶粒及指定模板＞
(1-1)　指定第1搜尋晶粒及指定模板
依照使用者之操作來移動載物台，使位在晶圓下方的晶粒的左下角位於相機中央附近的位置，定位後，取得圖案匹配用模板圖像。該晶粒係形成定位之基準的晶粒，左下角的座標是特徵點的座標。之後，藉由該模板影像來進行圖案匹配，以測定基板上之任意晶粒的正確位置座標。該模板影像，必須選擇在搜尋區域內形成獨特圖案的影像。
另外，在本實施例中，係以左下角作為圖案匹配用模板影像的取得位置，但並不限定於此，可選擇晶粒內之任意位置作為特徵點。但是，一般而言，較諸於晶粒的內部和邊上的點，角落較容易特定座標，故最好選擇四個角中的任一角。另外，同樣的，在本實施例中，針對位於晶圓下方的晶粒，雖取得圖案匹配用模板影像，但當然亦可選擇任意晶粒以便容易進行對準。
(1-2)　指定第2搜尋晶粒
以第1搜尋晶粒的右側的晶粒作為第2搜尋晶粒，依照使用者之操作來移動載物台，使第2搜尋晶粒的左下角位於相機中央附近的位置，定位後，藉由使用上述(1-1)所取得之模板影像，自動進行圖案匹配，而取得與第1搜尋晶粒所指定之模板影像一致之第2搜尋晶粒之圖案的嚴密座標值。
另外，在本實施例中，係說明了以第1搜尋晶粒之右側的晶粒作為第2搜尋晶粒的例子，但當然本發明的第2搜尋晶粒並不限定於此。重點係在於，只要能選擇基於掌握正確特徵點之位置座標的基準點，而能夠藉由圖案匹配正確掌握列方向之晶粒的位置關係的點即可。因此，例如亦可以第1搜尋晶粒左側的晶粒作為第2搜尋晶粒。
(1-3)　指定第3搜尋晶粒
以第2搜尋晶粒的上方的晶粒作為第3搜尋晶粒，依照使用者之操作移動載物台，使第3搜尋晶粒之左下角位於相機中央附近的位置，定位後，藉由使用上述(1-1)所取得之模板影像自動進行圖案匹配，而取得與第1搜尋晶粒所指定之模板影像一致的第3搜尋晶粒的圖案的嚴密座標值。
此外，在本實施例中，已說明以第2搜尋晶粒上方之晶粒作為第3搜尋晶粒的例子，但本發明的第3搜尋晶粒當然並不限定於此。重點係在於，能夠以掌握特徵點之正確座標的晶粒為基準，而掌握包含行方向之晶粒之特定點座標的距離的位置關係即可。因此，第1搜尋晶粒上方的晶粒亦可適度地替代使用。
(2)＜低倍光學顯微鏡Y方向圖案匹配＞
(2-1)根據第2搜尋晶粒之圖案匹配座標(X2,Y2)和第3搜尋晶粒之圖案匹配座標(X3,Y3)的關係，算出到達上方晶粒之圖案的移動量(dX,dY)
dX=X3-X2
dY=Y3-Y2
(2-2)利用所算出的移動量(dX,dY)，朝著存在有(以及預測)第1搜尋晶粒之上方之晶粒的圖案的座標(XN,YN)移動載物台。
XN=X1+dX
YN=Y1+dY
※(X1,Y1)：第1搜尋晶粒的圖案座標
(2-3)移動載物台後，以低倍光學顯微鏡進行攝像，再利用模板影像進行圖案匹配，藉此取得目前觀察中的圖案的嚴密座標值(XN,YN)，再將晶粒的檢測個數(DN)的初期值設定為1。
(2-4)由第1搜尋晶粒的圖案座標(X1,Y1)，算出往目前攝像中的圖案座標(XN,YN)的移動量(dX,dY)
dX=XN－X1
dY=YN－Y1
(2-5)以第1搜尋晶粒為起點，而以所算出之移動量(dX,dY)的2倍的移動量(2*dX,2*dY)移動載物台。
(2-6)移動載物台後，以低倍光學顯微鏡進行攝像，再利用模板影像進行圖案匹配，而更新目前觀察中的圖案的嚴密座標值(XN，YN)，使晶粒的檢測個數變為2倍。相關內容請參照第74圖。
(2-7)直到超過預先指定之Y座標值為止，朝著晶圓上部，重複進行(2-4)至(2-6)。
另外，在本實施例中，已舉例說明為提高精度，及降低處理次數(重複次數)，並縮短處理時間，而重複2倍之移動量的型態，只要精度沒有問題，為進一步縮短處理時間，亦可以3倍，4倍等2倍以上的整數倍的高倍率進行。另外，相反的，在沒有問題之前提下，為更加提高精度，即使以固定移動量重複移動亦可。不論何種情形，在檢測之個數中均會有所反映。
(3)＜低倍光學顯微鏡θ旋轉＞
(3-1)使用由第1搜尋晶粒的圖案座標(X1,Y1)到最後搜尋的晶粒的圖案的嚴密座標值(XN,YN)為止的移動量以及目前為止所檢測出之晶粒的個數(DN)，算出旋轉量(θ)以及Y方向晶粒尺寸(YD)(參照第75圖)。
dX=XN-X1
dY=YN-Y1
θ=tan-1 (dX/dY)
YD=sqrt((dX)2 +(dY)2 )/DN
※sqrt(A)=A
(3-2)以所算出之旋轉量(θ)旋轉θ載物台。
B.利用高倍光學顯微鏡進行攝像
(1)利用高倍光學顯微鏡像進行與低倍光學顯微鏡的(1)相同的順序
(2)利用高倍光學顯微鏡像進行與低倍光學顯微鏡的(2)相同的順序
(3)進行與低倍光學顯微鏡的(3)相同的順序
(4)＜核對高倍光學顯微鏡θ旋轉後的容許值＞
(4-1)[指定第1搜尋晶粒、高倍光學顯微鏡的模板]
由旋轉前座標(X1,Y1)以及旋轉量(θ)算出旋轉後的第1搜尋晶粒的座標(X’1,Y’1)，移動載物台往座標(X’1,Y’1)，決定位置後，取得圖案匹配用模板影像。
X’1=X1 *cosθ-y1 *sinθ
Y’1=X1 *sinθ+y1 *cosθ
(4-2)高倍光學顯微鏡Y方向圖案匹配
由旋轉後的第1搜尋晶粒的座標(X’1,Y’1)往Y方向只移動dY，藉由進行圖案匹配來取得目前觀察中的圖案的嚴密座標值(XN,YN)。
(4-3)算出由旋轉後的第1搜尋晶粒的座標(X’1,Y’1)往目前攝像中的圖案座標(XN,YN)的移動量(dX,dY)。
dX=XN-X’1
dY=YN-Y’1
(4-4)以第1搜尋晶粒為起點，而以所算出之移動量(dX,dY)2倍的移動量(2*dX,2*dY)移動載物台。
(4-5)載物台移動後，以高倍光學顯微鏡進行攝像，並藉由使用模板影像進行圖案匹配，而更新目前觀察中之圖案的嚴密座標值(XN,YN)。
(4-6)到超過事先指定的Y座標值為止，往晶圓的上部，重複進行(4-3)至(4-5)。
(4-7)算出θ的旋轉量
利用旋轉後之第1搜尋晶粒之座標(X’1,Y’1)到最後搜尋之晶粒之圖案的嚴密座標值(XN,YN)為止的移動量，而算出旋轉量(θ)。
dX=XN-X1
dY=YN-Y1
θ=tan-1 (dX/dY)
(4-8)核對高倍光學顯微鏡θ容許值
確定(4-7)所算出的旋轉量(θ)在既定值以內。不在範圍內時，利用所算出的旋轉量(θ)旋轉θ載物台後，再次執行(4-1)至(4-8)。但是，即使以規定次數重複進行(4-1)至(4-8)仍無法使其控制在容許範圍內時，則視為錯誤處理，並中斷處理。
C.利用EB像之對準
(1)＜指定Y搜尋第一晶粒、EB之模板＞
使用EB像進行與高倍光學顯微鏡之(1)相同的順序。
(2)＜EB　Y方向圖案匹配＞
使用EB像進行與高倍光學顯微鏡之(2)相同的順序。
(3)＜EB　θ旋轉＞
使用EB像進行與高倍光學顯微鏡之(3)相同的順序。
(4)＜核對EB　θ旋轉後的容許值＞
使用EB像進行與高倍光學顯微鏡之(4)相同的順序。
(5)依照必要，使用高倍率的EB像來進行(1)至(4)
(6)由第1搜尋晶粒的座標(X1,Y1)與第2搜尋晶粒的座標(X2,Y2)，算出X方向晶粒尺寸(XD)的概略值。
dX=X2-X1
dY=Y2-Y1
XD=sqrt((dX)2 +(dY)2 )
※sqrt(A)=A
D.晶粒圖處理程式作成
(1)＜指定X搜尋第一晶粒，EB之模板＞
依照使用者之操作移動載物台，使位於晶圓左側的晶粒的左下角位於TDI相機中央附近的位置，決定位置後，取得圖案匹配用模板影像。該模板影像，必須選擇能夠在搜尋區域內形成獨特圖案的影像。
(2)＜EB　X方向圖案匹配＞
(2-1)利用X方向晶粒尺寸概略值(XD)，使載物台往存在有(所預測之)X搜尋第1晶粒之右側的晶粒的圖案的座標(X1+XD,Y1)移動。
(2-2)移動載物台後，利用TDI相機拍攝EB像，並使用模板影像來進行圖案匹配，而取得目前觀察中之圖案的嚴密座標值(XN,YN)，再將所檢測出之晶粒個數(DN)的初期值設定為1。
(2-3)算出X搜尋第1晶粒之圖案座標(X1,Y1)到目前攝像中之圖案的座標(XN,YN)為止的移動量(dX,dY)。
dX=XN－X1
dY=YN－Y1
(2-4)以X搜尋第1晶粒為起點，使載物台以所算出之移動量(dX,dY)2倍的移動量(2*dX,2*dY)移動。
(2-5)移動載物台後，使用TDI相機拍攝EB像，並使用模板影像來進行圖案匹配，而更新目前觀察中的圖案的嚴密座標值(XN,YN)，使晶粒的檢測個數變為2倍。
(2-6)到超過預先指定之X座標值為止，朝著晶圓右方重複進行(2-3)至(2-5)。
(3)＜算出X方向傾斜度＞
利用X搜尋第1晶粒之圖案座標(X1,Y1)到最後搜尋之晶粒之圖案之嚴密座標(XN,YN)為止的移動量，以及目前為止所檢出之晶粒的個數(DN)，算出載物台直行誤差(Φ)以及X方向晶粒尺寸(XD)。
dX=XN－X1
dY=YN-Y1
Φ=tan-1 (dY/dX)
XD=sqrt((dX)2 +(dY)2 )/DN
※Sqrt(A)=√A
(4)＜晶粒圖作成＞
如此，求出X方向晶粒尺寸(XD)，加上預先算出旋轉量(θ)時所求出的Y方向晶粒尺寸(YD)一同作成晶粒圖(理想上之晶粒的配置資訊)。藉由晶粒圖，可知道晶粒的理想配置。另一方面，所有基板上的晶粒，受到例如載物台之機械性誤差(導件等零件和組裝的誤差)，干擾計的誤差(例如鏡等組裝的問題)以及充電所造成之像歪斜的影響，有時不一定能將在利用上的配置觀察得到，故掌握該實際晶粒的位置與晶粒圖上之理想配置的誤差，並在考慮誤差的同時一面自動修正誤差一面進行檢查。
E.聚焦處理程式作成順序
接著，說明聚焦處理程式作成順序。聚焦處理程式係基板等試料之平面上之標示位置中最適當的聚焦位置，或以表等規定的形式儲存之與聚焦位置相關之諸條件的資訊。在聚焦圖處理程式中，只有晶圓上的指定位置設定有聚焦條件，指定位置間的聚焦值係以直線補充(參照第76圖)。聚焦處理程式作成順序係如下所述。
(1)由晶粒圖來選擇聚焦測定對象晶粒
(2)在晶粒內設定聚焦測定點
(3)使載物台往各測定點移動，並以影像及對比值為根據，以手動來調整聚焦值(CL12電壓)。
在對準處理中作成的晶粒圖，係由晶圓兩端的晶粒座標算出理想的位置資訊，基於各種不同的因素，晶粒圖上的晶粒位置和實際的晶粒位置會產生誤差(參照第77圖)。作成用以吸收該誤差的參數的順序稱為精密對準，在精密對準處理程式中，保存有晶粒圖(理想上的晶粒配置資訊)與實際晶粒位置之誤差資訊。在此所設定的資訊，係在檢查缺陷時使用。在精密對準處理程式中，係僅測定晶粒圖上所指定之晶粒的誤差，而指定晶粒間的誤差係以直線補充。
F.精密對準順序
(1)　由晶粒圖指定精密對準用誤差測定對象晶粒
(2)　由誤差測定對象晶粒選擇基準晶粒，並將該晶粒的位置設定成與晶粒圖的誤差為零的點
(3)　使用TDI相機拍攝基準晶粒的左下角，以取得圖案匹配用模板影像
※在搜尋區域內選擇獨特圖案作為模板影像
(4)　取得鄰近之誤差測定對象晶粒左下的(在晶粒圖上的)座標(X0,Y0)，移動載物台。移動後，使用TDI相機拍攝，並使用(3)的模板影像來進行圖案匹配，而取得嚴密座標值(X,Y)。
(5)　保存在圖案匹配中所取得之座標值(X,Y)與晶粒圖上的座標值(X0,Y0)的誤差
(6)　對全部的誤差測定對象晶粒進行(4)至(5)
2-6-3)缺陷檢查
缺陷檢查，如第78圖所示，進行電子光學系之條件設定(攝像倍率等的設定)，一邊照射電子束一邊移動載物台，以進行TDI掃描攝像(第79圖)，依照所設定之檢查條件(陣列檢查條件，隨機檢查條件，檢查區域)，藉由專用檢查處理裝置(IPE)即時進行缺陷檢查。
在檢查處理程式，設定有電子光學系之條件，檢查對象晶粒，檢查區域以及檢查方法(隨機/陣列)等。(第80圖的A，B)另外，為取得用以檢查缺陷之安定的影像，而以即時方式同時進行：抑制位置偏移與速度不均所造成之攝像影像偏移的EO修正；吸收理想之晶粒圖上的配置與實際之晶粒位置的誤差的晶粒位置修正，使用以有限之測定點預先測定之聚焦值，來補充晶圓全區域之聚焦值的聚焦調整。
在缺陷檢查的掃描動作中，除了檢查檢查對象晶粒的全區域(第81圖)之外，如第82圖所示，藉由調整掃描方向和直角方向的步進移動量，也可進行中間去除檢查(縮短檢查時間)。
檢查結束後，檢查結果之缺陷個數，包含缺陷的晶粒位置，缺陷的尺寸，各晶粒內的缺陷位置，缺陷類別，缺陷影像，比較影像，係顯示在顯示器上，並藉由將該等資訊以及處理程式資訊等保存在檔案中，即可確認、重現過去的檢查結果。
自動缺陷檢查時藉由選擇指定各種處理程式，而依照搬送處理程式裝載晶圓，依照對準處理程式在載物台上進行晶圓的對準，依照聚焦圖處理程式進行聚焦條件的設定，依照檢查處理程式進行檢查，依照搬送處理程式卸載晶圓(第83圖的A，B)。
2-6-4)控制系之構造
本裝置，如第84圖所示係由多個控制器構成。主控制器係掌管裝置(EBI)的GUI部/序列動作，接收工廠主電腦或GUI的動作指令，傳達必要之指示給VME控制器和IPE控制器。VME控制器掌管裝置(EBI)構成機器的動作，依照主控制器的指示，並對載物台控制器和PLC控制器傳達指令。IPE控制器係依照主控制器的指示取得IPE節點電腦的缺陷檢查資訊，而進行所取得之缺陷的分類以及影像顯示。IPE節點電腦，取得TDI相機所輸出的影像並進行缺陷檢查。
PLC控制器接收VME控制器的指示，驅動閥等機器及取得感測器資訊，並進行需經常監視真空度異常等的異常監視。載物台控制器接收VME控制器的指示，進行往XY方向之移動及設置於載物台上之晶圓的旋轉。
藉由構成上述分散控制系，於末端之裝置構成機器變更時，藉由將各控制器間的介面保持相同，即無需變更上位控制器的軟體以及硬體。此外，在追加、修正順序動作時，也藉由將上位軟體以及硬體的變更控制到最小限度，即可靈活對應構成變更。
2-6-5)使用者介面之構成
第85圖顯示使用者介面部的機器構成。
(1)　輸入部
接收使用者之輸入的機器係由「鍵盤」、「滑鼠」、「JOY桿墊」構成
(2)　顯示部
對使用者顯示資訊的機器，由2台監視器構成。
監視器1：顯示由CCD相機或是TDI相機所取得的影像
監視器2：顯示GUI
關於座標系
在本裝置中係規定以下3個座標系
(1)　載物台座標系[Xs,Ys]
控制載物台位置時之位置指示用基準座標系
以處理室左下角為原點，往右方增加X座標值，往上方增加Y座標值。
本座標系在本裝置只存在一個。
在載物台座標系所示位置(座標值)為載物台的中心(晶圓中心)。
亦即，在載物台座標系中指定座標值為[0,0]時，載物台中心(晶圓中心)將移動到與載物台座標系之原點重疊的位置。
單位為[μm]，但最小辨識能力為λ/1024(≒0.618[μm])。
※λ：雷射干擾計所使用之雷射波長(λ≒632.991[μm])
(2)晶圓座標系[Xw,Yw]
用以指示晶圓上的觀察(攝像、顯示)位置的基準座標
以晶圓中心為原點，往右方增加X座標值，往上方增加Y座標值。
晶圓座標系所示之位置(座標值)，為當時所選擇之攝像機器(CCD相機，TDI相機)的攝像中心。
本座標系在本裝置只存在一個。
單位為[μm]，但最小辨識能力為λ/1024(≒0.618[μm])。
※λ：雷射干擾計所用之雷射波長(λ≒632.991[μm])
(3)　晶粒座標系[XD ,YD ]
用以規定各晶粒之觀察(攝像、顯示)位置的基準座標
以各晶粒左下角為原點，往右方增加X座標值，往上方增加Y座標值。本座標系存在於每一晶粒。單位為[μm]，但最小辨識能力為λ/1024(≒0.618[μm])。
※λ：雷射干擾計所用之雷射波長(λ≒632.991[μm])
另外，在晶圓上的晶粒係經由編號(numbering)，成為編號基準的晶粒稱為原點晶粒。在預設(default)時係以最接近晶圓座標系原點的晶粒為原點晶粒，但亦可由使用者指定選擇原點晶粒的位置。
各座標系的座標值，與被觀察(顯示)位置的關係如第86圖所示。※經由使用者介面所指示之座標及載物台移動方向的關係如下所述。
(1)　搖桿& GUI箭頭按鈕
由搖桿及GUI箭頭按鈕所指示的方向為操作者想觀測的方向，朝著與指示方向相反的方向移動載物台例)
指示方向：右…　載物台移動方向：左(影像往左移動=視野往右移動)
指示方向：上…　載物台移動方向：下(影像往下移動=視野往上移動)
(2)　在GUI上直接輸入座標
在GUI上直接輸入的座標，為在晶圓座標系上操作者想觀測的位置，如顯示於攝像影像中心的該晶圓座標一般移動載物台。
2-7)其他功能及構成的說明
第87圖顯示本實施型態之全體構造圖。但係省略部份構造圖而圖示。在同圖中，檢查裝置具有一次圓柱87.1、二次圓柱87.2及處理室87.3。在一次圓柱87.1內部，設置有電子槍87.4，在電子槍87.4所照射的電子束(一次光束)的光軸上配置有一次光學系87.5。另外在處理室87.3的內部設置有載物台87.6，在載物台87.6上則載有試料W。
另外，在二次圓柱87.2內部，於由試料W所產生之二次光束的光軸上配置有：對物透鏡87.7；數值開口87.8；維納濾波器87.9；第2透鏡87.10；圖場開口87.11；第3透鏡87.12；第4透鏡87.13以及檢測器87.14。另外，數值開口87.12相當於開口光圈，係開有圓形孔的金屬製(Mo等)薄板。此外，係配置成開口部可形成一次光束之收歛位置以及對物透鏡87.7之焦點位置的型態。因此，對物透鏡87.7與數值開口87.8係構成遠心的電子光學系。
另一方面，檢測器87.14的輸出係被輸入到控制裝置87.15，而控制裝置87.15的輸出係被輸入到CPU 87.16。CPU 87.16的控制訊號係被輸入到一次圓柱控制裝置87.17，二次圓柱控制裝置87.18及載物台驅動機構87.19。一次圓柱控制裝置87.17執行一次光學系87.5的透鏡電壓控制，二次圓柱控制裝置87.18，執行對物透鏡87.7、第2透鏡87.10至第4透鏡87.13之透鏡電壓控制以及施加於維納濾波器之電磁場控制。
此外，載物台驅動機構87.19是將載物台的位置資訊傳達到CPU 87.16。此外，一次圓柱87.1，二次圓柱87.2，處理室87.3係與真空排氣系(無圖示)相連，而藉由真空排氣系的渦輪分子泵來排氣，以維持內部之真空狀態。
來自(一次光束)電子槍87.4的一次光束係藉由一次光學系87.5一邊接受透鏡作用，一邊入射到維納濾波器87.9。在此，電子槍的晶片係使用可在矩形陰極取出大量電流的LaB6 。另外，一次光學系72，是使用旋轉軸非對稱的四層極或是八層極的靜電(或是電磁)透鏡。此與被稱為圓筒形透鏡一樣可在X軸，Y軸上引起收歛與發散。該透鏡由2段，3段，或者4段所構成，根據各透鏡條件的最適化，在不損失照射電子之情況下，可將試料面上的光束照射區域，形成任意之矩形，或橢圓形狀。
具體而言，使用靜電型的四層極透鏡時，將4個圓柱桿配置在光軸四周。使相對的電極彼此形成等電位，在與光軸四周偏移90度的相位賦以相反的電壓特性。
另外，四層極透鏡並非圓柱體，亦可使用作為靜電偏向器經常使用之圓形板之4分割形狀的透鏡。藉此可達到將透鏡小型化。通過一次光學系72的一次光束，藉由維納濾波器87.9的偏向作用使軌道彎曲。維納濾波器87.9，使磁場與電場正交，設定電場為B，磁場為B，帶電粒子的速度為V時，只讓符合E=vB的維納條件的帶電粒子直進，而使其他的帶電粒子的軌道彎曲。對於一次光束，會產生磁場之力FB與電場之力FE，並使光束軌道彎曲。另一方面，對於二次光束，因力FB和力FE呈反方向動作，使得彼此產生抵銷，故二次光束會繼續直進。
一次光學系87.5的透鏡電壓係預設成一次光束可在數值開口87.8的開口部成像。該數值開口87.8，阻止裝置內散亂多餘的電子束到達試料面，並防止試料W的充電和污染。而且，由於數值開口87.8和對物透鏡87.7構成遠心的電子光學系，故透過對物透鏡87.7的一次光束會形成平行光束，均一且相同地照射試料W。亦即，可實現光學顯微鏡所說的克拉(koehler)照明。
當(二次光束)一次光束照射至試料時，由試料之光束照射面會產生作為二次粒子的，二次電子，反射電子或後方散亂電子。
二次粒子一邊接受對物透鏡87.7的透鏡作用一邊通過透鏡。但是，對物透鏡87.7是由3片的電極所構成。最下面的電極係在與試料W側的電位之間形成正的電場，吸入電子(特別是指向性小的二次電子)，設計成可有效導入透鏡內。另外，透鏡的作用係藉由對對物透鏡87.7的第1個及第2個的電極施加電壓，並使第3個的電極成為零電位而進行。另一方面，數值開口87.8配置在對物透鏡87.7的焦點位置，亦即配置在來自試料W的背照聚焦位置。因此，由視野中心外(軸外)放出的電子束的光束也是變成平行光束，而毫不偏倚地通過該數值開口87.8的中心位置。
另外，數值開口87.8係對二次光束執行可抑制第2透鏡87.10至第4透鏡87.13的透鏡像差的功能。通過數值開口87.8的二次光束，不會受維納濾波器87.9偏向作用的影響，而持續直進通過。另外藉由變更施加於維納濾波器87.9的電磁場，由二次光束，只將具有特定能量的電子(例如2次電子，或反射電子，或後方散亂電子)導入檢測器87.14。
二次電子只成像在對物透鏡87.7時，會使透鏡作用增強而容易產生像差。故與第2透鏡結合使其進行一次的成像。二次粒子係藉由對物透鏡87.7以及第2透鏡87.10，在圖場開口87.11中獲得中間成像。此時，一般因二次光學系所需之放大倍率不足的情況較多，因此形成加入第3透鏡87.12，第4透鏡87.13的構成以做為放大中間像的透鏡。二次粒子是藉由第3透鏡87.12，第4透鏡87.13分別放大成像，在此共成像3次。另外，亦可結合第3透鏡87.12與第4透鏡87.13使之1次(共2次)成像。
另外，第2透鏡87.10至第4透鏡87.13全部是被稱為等電位透鏡或愛因茲威透鏡的旋轉軸對稱型透鏡。各透鏡是由3片電極構成，通常將外側的2電極設成零電位，並以施加於中央電極的電壓，使之進行及控制透鏡作用。另外，在中間的成像點，配置有圖場開口87.11。圖場開口87.11與光學顯微鏡的視野光圈相同，係將視野限制在必要範圍內，但在電子束的情況下，係將多餘的光束與後段的第3透鏡87.12以及第4透鏡87.13共同遮斷，以防止檢測器87.14的充電和污染。另外，放大倍率係以改變該第3透鏡87.12以及第4透鏡87.13的透鏡條件(焦點距離)而設定。
二次粒子係藉由二次光學系放大投影，並在檢測器87.14的檢測面上成像。檢測器87.14是由放大電子的MCP；將電子變換成光的螢光板；用以中繼真空系與外部並傳達光學像的透鏡或其他光學元件；以及攝像元件(CCD等)所構成。二次粒子在MCP檢測面成像，放大，藉由螢光板使電子變換成光訊號，再藉由攝像元件變換成光電訊號。
控制裝置87.15是由檢測器87.14讀取試料的影像訊號，傳達到CPU 87.16。CPU 87.16係由影像訊號藉由模板匹配等來實施圖案的缺陷檢查。此外，載物台87.6是藉由載物台驅動機構87.19得以往XY方向移動。CPU 87.16讀取載物台87.6的位置，將驅動控制訊號輸出到載物台驅動機構87.19，使驅動載物台87.6，並依序進行影像的檢測、檢查。
如此，在本實施例的檢查裝置中，數值開口87.8和對物透鏡87.7係構成遠心的電子光學系，因此對於一次光束，可使光束均一地照射在試料。亦即較容易實現克拉照明。
此外，對於二次粒子，來自試料W的所有主光線，係垂直入射於對物透鏡87.7(平行於透鏡光軸)，並通過數值開口87.8，因此不會漏掉周邊光，而試料周邊部的影像亮度也不會降低。另外，因電子能量之不均，成像位置會有不同，而發生所謂的倍率色像差(特別是，二次電子，能量不均較嚴重，因此倍率色像差大)，在對物透鏡87.7的焦點位置，藉由配置數值開口87.8，可抑制該倍率色像差。
另外，放大倍率的變更，是在通過數值開口87.8之後進行，因此第3透鏡87.10，第4透鏡87.13的透鏡條件的設定倍率即使改變，亦可在檢測側視野全面獲得均一的像。另外，在本實施例，可獲得平均的像，但一般在提高放大倍率時，會產生像的亮度降低的問題。因此，為改善此點，改變二次光學系的透鏡條件並變更放大倍率時，必須將一次光學系的透鏡條件加以設定，俾使隨著放大倍率之變更而決定之試料面上的有效視野，以及照射在試料面上的電子束形成同樣大小。
亦即，提高倍率時，雖然視野會隨著變窄，但藉由同時提高電子束的照射密度，在二次光學系下即使放大投影，檢測電子的訊號密度亦可經常保持一定，且像的亮度不會降低。
此外，在本實施例之檢查裝置中，係使用將一次光束的軌道彎曲，並使二次光束直進的維納濾波器87.9，但並不限定於此，亦可使用使一次光束的軌道直進，並使二次光束之軌道彎曲之維納濾波器構造的檢查裝置。在此係使用E×B，但亦可只使用磁場。此時例如亦可採用使一次電子的入射方向以及訊號電子的朝向檢測器的方向相同之Y字型構造。
另外，在本實施例中，係由矩形陰極和四極子透鏡形成矩形光束，但不限定於此，例如亦可由圓形光束作出矩形光束和橢圓形光束，或使圓形光束通過縫隙而取出矩形光束。另外，不論線形光束，多數的光束，亦可掃描使用該等光束。
2-7-1)控制電極
在對物透鏡87.7與晶圓W之間，配置有與電子線的照射光軸形成略軸對稱形狀的電極(第25-1圖的25.8)。該電極的形狀例係顯示於第88圖，第89圖。第88圖，第89圖為電極88.1、89.1的斜視圖，第88圖顯示電極88.1為軸對稱之圓筒形狀時的斜視圖，第89圖顯示電極89.1為軸對稱之圓盤形狀時的斜視圖。
在本實施例中，如第88圖所示，係就電極88.1為圓筒形狀時進行說明，但與電子線之照射光軸形成略軸對稱時，亦可採用第89圖所示之圓盤形狀的電極89.1。此外，為在對物透鏡87.7(第25-1圖的25.7)與晶圓W之間產生防止放電的電場，故藉由電源25.9，對電極88.1施加低於對晶圓W之施加電壓(在本實施例中因接地之故，電位為0V)的所定電壓(負電位)。此時之晶圓W與對物透鏡97.7之間的電位分布，係參照第90圖進行說明。
第90圖顯示晶圓W和對物透鏡87.7間的電壓分布圖。在同圖中，係將電子線的照射光軸的位置設定為橫軸，顯示晶圓W到對物透鏡87.7之位置為止的電壓分布。在無電極88.1之先前的電子線裝置中，對物透鏡87.7到晶圓W的電壓分布，係以施加於對物透鏡87.7的電壓為最大值，直到接地的晶圓W為止緩緩變化。(第90圖之細線)另一方面，在本實施例的電子線裝置中，對物透鏡87.7和晶圓W之間配置有電極88.1，而且電極88.1係藉由電源25.9而被施加以低於對晶圓W之施加電壓的規定電壓(負電壓)，因此晶圓W的電場會被減弱(第90圖之粗線)。因此，在本實施例之電子線裝置中，在晶圓W之貫通孔25.13(第25-1圖)附近不會集中電場也不會形成高電場。此外，即使電子線照射於貫通孔25.13而放出2次電子，該被放出之2次電子，因為不會被加速至使殘留氣體離子化的程度，故可防止對物透鏡87.7與晶圓W之間產生放電。
另外，由於可防止對物透鏡87.7與貫通孔25.13(第25-1圖)之間產生放電，因此不會使晶圓W之圖案等產生放電破損。另外，在上述之實施例中，可防止對物透鏡87.7與具有貫通孔25.13之晶圓W間的放電，但因對電極88.1施加負電位，故依照負電位的大小，有時會降低檢測器87.14對2次電子的檢測感度。因此，檢測感度降低時，如上所述，係可進行多次照射電子線並檢出2次電子之一連串的動作，將所得之複數的檢測結果累積加總並施以平均化等的處理而獲得規定之檢測感度(訊號的S/N比)。作為本實施例之一例係將檢測感度作為訊號雜音比(S/N比)說明。
在此，關於上述的2次電子檢測動作，係參照第91圖進行說明。同圖係顯示電子線裝置之2次電子檢測動作的流程圖。首先，藉由檢測器87.14，檢測被檢查試料的2次電子(步驟91.1)。接著，判斷訊號對雜音比(S/N比)是否大於所指定的值(步驟91.2)。在步驟91.2中，訊號對雜音比在所指定之值以上時，表示檢測器87.14已充分檢出2次電子，而結束2次電子檢測動作。
另一方面，在步驟91.2中，訊號對雜音比未達所指定之值時，進行4N次照射電子線，檢測2次電子的一連串動作，並進行平均化處理(步驟91.3)。在此，因N的初期值係被設定為「1」，在步驟91.3中初次，係進行4次之2次電子的檢測動作。
接著，於N中加算「1」並往上計數(步驟91.4)，在步驟91.2中再度判斷訊號對雜音比是否大於指定值。在此，當訊號對雜音比未達指定值時，再度進入步驟91.3，此次則進行8次之2次電子的檢測動作。然後，向上計算N，並重複步驟91.2至步驟91.4直到訊號對雜音比大於指定值。
另外，在本實施例中，已說明過藉由對電極88.1施加低於對晶圓W施加之電壓的規定電壓(負電位)，而防止對具有貫通孔25.13之晶圓W產生放電，但會有2次電子之檢測效率降低的情形。因此，被檢查試料為不具貫通孔之晶圓等、與對物透鏡87.7間不易產生放電的被檢查試料時，可控制對電極88.1的施加電壓，使檢測器87.14之2次電子的檢測效率提高。
具體而言，即使被試驗試料在接地的情形下，亦將施加於電極88.1的電壓設定成高於被試驗試料之施加電壓的規定電壓，例如+10V。另外，此時，電極88.1與被檢查試料的距離係配置成不會在電極88.1與被檢查試料之間產生放電的距離。
此時，經由對被檢查試料照射電子線而發生的2次電子，會藉由施加於電極88.1之電壓所發生的電場，在檢測器84.14側被加速。此外，藉由施加於對物透鏡87.7之電壓所發生的電場，將進一步在檢測器84.14側被加速並接受收歛作用，因此可使許多之2次電子射入檢測器84.14而提高檢測效率。
另外，因為電極88.1為軸對稱，故具有收歛照射在被檢查試料之電子線的透鏡作用。因此，藉由施加於電極88.1的電壓，可將1次電子線收歛得更細。另外，可藉由電極88.1將1次電子線收歛成更細，因此藉由與對物透鏡87.7的組合，可構成像差更低之對物透鏡系。電極88.1最好呈略軸對稱使之得以達到該種透鏡作用的程度。
根據上述實施例的電子線裝置，被檢查試料與對物透鏡之間，係對電子線的照射軸呈略軸對稱的形狀，在上述被檢查試料之上述電子線的照射面中因具備有控制電場強度的電極，故可以制被檢查試料與對物透鏡間的電場。
被檢查試料與物鏡之間，係對電子線的照射軸呈略軸對稱的形狀，且具備有減弱上述被檢查試料的上述電子線的照射面中之電場強度的電極，故可消除被檢查試料與物鏡之間的放電。此外，未進行降低對對物透鏡之施加電壓等變更，故2次電子能有效通過對物透鏡，提高檢測效率，而能獲得S/N比良好的訊號。
依照被檢查試料的種類，可控制用以削弱被檢查試料之電子線之照射面中的電場強度的電壓。例如被檢查試料為容易在與對物透鏡之間產生放電的被檢查試料時，可藉由變化電極的電壓，更加減弱被檢查試料之電子線之照射面中的電場強度來防止放電。
依照半導體晶圓之貫通孔的有無，來變更供給電極的電壓。亦即，可變更用以減弱半導體晶圓之電子線之照射面之電場強度的電壓。例如，被檢查試料，為容易在與對物透鏡間產生放電的被檢查試料時，藉由變化電極所致電場，更加減弱被檢查試料之電子線之照射面的電場強度，尤其可防止貫通孔與貫通孔周邊的放電。另外由於可防止貫通孔與對物透鏡間的放電，所以半導體晶圓的圖案等不會產生放電破損的事情。另外，因施加給電極的電位係低於施加給被檢查試料的電荷，故可減弱被檢查試料之電子線之照射面的電場強度，並能防止對被檢查試料的放電。將施加於電極的電位設為負電位時，因被檢查試料接地，故可減弱被檢查試料之電子線之照射面的電場強度，並能防止對被檢查試料的放電。
目前為止，主要是說明以防止放電為目的之控制電極的利用法，但控制電極可用於晶圓所放出之二次電子的能量選擇。亦即，為了得到解像度高的影像，在訊號檢測效率最佳，或僅檢測具有一定水準以上之能量的二次電子時，可對控制電極施加規定之負電壓，並作為二次電子的能量障壁使用。控制電極因施加有負電電位，而發揮使二次電子返回試料的作用。無法超越該電位障壁的二次電子則返回試料，而只有可超過電位障壁的二次電子被檢測器檢出，而能夠獲得所希望之解析度的影像。
2-7-2)電位施加方法
在第92圖中，電位施加機構92.1係由晶圓放出的二次電子資訊(二次電子發生率)，係根據依存於晶圓之電位的事實，藉由將±數V的電位施加在載置有晶圓之載物台的設置台，而控制二次電子的發生。此外，該電位施加機構，係發揮使照射電子當初所具有的能量減速，並在晶圓上形成約100至500eV程度之照射電子能量的功能。
電位施加機構92.1，如第92圖所示，具備有：與載物台裝置92.2的載置面92.3電性連接的電壓施加裝置92.4；充電調查和電壓決定系統(以下稱為調查及決定系統)92.5。調查及決定系統92.5，具備有：與電子光學裝置13.8(第13圖)之檢測系的影像形成部92.6電性連接的監視器92.7；與監視器92.7連接的操作器92.8；與操作器92.84連接的CPU 92.9。CPU 92.9係用以對電壓施加裝置92.4供給訊號。
上述電位施加機構係設計成：搜尋檢查對象之晶圓不易帶電的電位，並施加該電位。
在檢查試料之電性缺陷的檢查方法上，在原本電性絕緣的部份與該部份通電狀態時，可利用該部份電壓不同的方式。
該方法，首先，係藉由事先對試料賦予電荷，使在本來電性絕緣部份的電壓，以及原本電性絕緣的部份，因某種原因形成通電狀態之部份的電壓間產生電壓差，然後藉由照射本發明的光束，取得電壓差的資料，並解析該取得之資料，而檢測形成通電的狀態。
2-7-3)電子束校準方法
在第93圖中，電子束校準機構93.1係設置在旋轉工作台93.2上之晶圓載置面93.3的側部的數個位置，具備有光束電流測定用之多數個法拉第杯93.4及93.5。法拉第杯93.4係用於細的光束(約ψ2μm)，而法拉第杯93.5係用於粗的光束(約ψ30μm)。用於細的光束的法拉第杯93.4係藉由步進運送旋轉工作台93.2來測定光束分佈(profile)。用於粗的光束的法拉第杯93.5係計測光束的總電流量。法拉第杯93.4、93.5係配置成，其上表面與搭載於載置面93.3上之晶圓W的上表面為同一水平的形式。如此，可持續監視由電子槍放出的一次電子線。此乃因為電子槍不僅可持續放出一定的電子線，且在使用中其放出量會產生變化。
2-7-4)電極的清掃
本發明之電子束裝置在動作時，因近接相互作用(表面附近之粒子的帶電)會使標的物質浮游，並被吸引到高壓區域，因此在使用於電子束之形成與偏向的各種電極上會堆積有機物質。由於表面的帶電而漸漸堆積的絕緣體，會導致對電子束的形成與偏向機構不良影響，因此必須定期清掃堆積的絕緣體。絕緣體定期清除是利用絕緣體堆積區域附近的電極，在真空中作出氫或氧或氟以及包含該些化合物HF，O2 ，H2 O，CM FN 等之電漿，使空間內的電漿電位維持在會在電極面產生濺射的電位(數kV，例如20V至5kV)，藉由利用氧化，氫化，氟化來僅去除有機物。此外，藉由流通具清淨效果之氣體，可將電極與絕緣物表面的污染物質除去。
2-7-5)對準控制方法
第94圖的對準控制裝置94.1係利用載物台裝置將晶圓W定位於電子光學裝置94.2的裝置，而進行利用光學顯微鏡94.3廣視野觀察晶圓之概略對準(低於電子光學系之倍率的測定)，使用電子光學裝置94.2之電子光學系之高倍率對準，焦點調整，檢查區域設定，圖案對準等控制。如此使用光學系並以低倍率來檢查晶圓，係因為為了自動進行晶圓圖案之檢查，而藉由使用電子線之狹窄視野觀察晶圓圖案並進行晶圓對準時，需要較容易藉由電子線檢測對準記號之故。
光學顯微鏡94.3設置在箱體(亦可設置成可移動於箱體)，用以使光學顯微鏡動作之光源雖無圖示但是設置在箱體內。另外進行高倍率觀察的電子光學系是共用電子光學裝置94.2的電子光學系(一次光學系及二次光學系)。概略表示其構造，係如第94圖所示。以低倍率觀察晶圓上的被觀察點時，係藉由使載物台裝置的X載物台往X方向移動而使晶圓的被觀察點移動於光學顯微鏡的視野內。利用光學顯微鏡94.3在廣域之視野下辨認晶圓，然後藉由CCD94.4將該晶圓上之應觀察位置顯示於監視器94.5，大致決定觀察位置。此時可使光學顯微鏡的倍率由低倍率變化為高倍率。
接著，僅在相當於電子光學裝置94.2之光軸與光學顯微鏡94.3之光軸的間隔δx的距離間使載物台裝置移動，將光學顯微鏡事先所決定之晶圓上的被觀察點移動到電子光學裝置的視野位置。此時，由於已預先知道電子光學裝置的軸線O3 -O3 與光學顯微鏡94.3的光軸O4 -O4 之間的距離(在本實施例中，兩者只在沿著X軸線方向產生偏差，但亦可往Y軸方向及Y軸方向偏離)δx，因此只需移動該δx值便可將被觀察點移動到視認位置。將被觀察點移往電子光學裝置的視認位置後，藉由電子光學系以高倍率對被觀察點進行SEM攝像並儲存圖像，或藉由CCD94.6顯示在監視器94.7。
如此，由電子光學系以高倍率將晶圓的觀察點顯示在監視器後，以一般的方法，檢出與載物台裝置之旋轉工作台的旋轉中心相關的晶圓的旋轉方向位置偏移，電子光學系之光軸O3 -O與晶圓旋轉方向的偏離δθ，另外又檢出與電子光學裝置相關之所定之圖案的X軸及Y軸方向的位置偏移。然後根據該檢測值及另外獲得之設置在晶圓之檢查記號的資料或晶圓的圖案的形狀等相關資料，控制載物台裝置94.8的動作以進行晶圓的對準。對準的範圍在XY座標中係在±10像素以內。最好在±5像素以內，而以±2像素以內最佳。
2-7-6)EO修正 A.　概要
利用TDI攝影來自晶圓的光束時，必須決定晶圓的正確位置，實際上晶圓係位在X-Y載物台上，藉由進行機械式定位，其現實精度為數100μ到數10nm，應答速度為數秒到數ms之值。
另一方面，設計規範是朝著10nm之程度細微化，因此，必須檢查線寬為數10nm的配線，及直徑數為10nm貫通孔，且必需進行該等的形狀缺陷與電性缺陷的檢測，以及直徑數為10nm之雜質的檢出。只依賴上述機械式定位進行拍攝，會使應答時間及定位精度之等級偏離設計規範及攝像精度的等級，而對正確之像的取得上形成一種顯著的障礙。
攝像的順序係藉由組合步進(x軸)與定速度掃描(y軸)而實行，進行較動態之控制(y軸)，基於控制殘差一般而言會較大為了避免產生像模糊，而要求更高度之控制。
有鑒於上述項目，而必須具有高精度且應答性佳的X-Y載物台，此外為了實現在載物台無法實現之對攝像部之光束的控制精度、速度，而具備有EO修正之功能。
基本方式是，載物台上之晶圓的位置係藉由雷射干擾計系統及設置在x-y軸上的毛鏡，以次nm的等級在延遲數微秒的時間內正確辨識該位置，再藉由自動控制迴路來驅動機械式致動器，伴隨時間性延遲與殘差定位在目標位置。藉由該控制定位之結果的控制殘差係經由控制裝置內部所發生之目標位置與雷射干擾計系統所獲得之現在位置的差異部份而求得。另一方面光束在經過數個電極後，經由修正用偏向電極被引導至攝像裝置。修正用偏向電極，具有：換算成晶圓上的距離，約在數百μm以下，最好在百μm以下，而以數十μm以下最佳之可偏向的感度，藉由對此施加電壓，可以二維方式使光束偏向至任意位置。控制殘差係以運算裝置執行運算後，藉由D/A變換器變換電壓，往抵銷殘差之方向施加於修正用偏向電極。藉由上述構成，可實現接近雷射干擾計之辨識能力的校正。
在其他方式上係考慮採用：X軸(步進方向)係使用上述裝置，Y軸(掃描方向)係使攝像元件之TDI之傳送時脈與載物台之移動速度形成同步而進行傳送的方式。
第95圖表示EO修正的概念。指示95.1被輸出到目標位置，而傳送給含機械致動器的控制反饋迴路95.2。該部份相當於載物台。經驅動，而產生位置變位的結果會藉由位置檢測器95.3反饋，驅動系的位置變位，係收歛向來自位置指示的目標位置，因控制系的增益有限，而產生殘差。現在位置係藉由位置輸出系95.4(在此用雷射干擾計)以次nm之等級檢出，並藉由殘差檢測器95.5檢測與位置指示裝置95.1的差分，使用高壓高速放大器95.6對偏向電極95.7施加，並往抵銷殘差之方向施加電壓，具有：原本在沒有該項功能時，將如95.9一般所發生之變動分減低成像95.8的功能。
於第96圖提示具體之機器構成。XY載物台96.1係藉由X軸驅動用之伺服馬達96.2及編碼器96.3進行X軸的驅動與檢測大致位置及速度而實現圓滑的伺服特性。在本例中，係使用伺服馬達，但線性馬達、超音波馬達等致動裝置中亦可作成相同構造。96.6是驅動該馬達的電力放大器。X軸的精密位置資訊係藉由組合鏡96.7、干擾計96.8、接受器96.9、雷射光源96.10、干擾計板96.11實現具有次nm辨識能力的位置檢測機能。
Y軸也與正交的X軸具有同樣的功能，係由伺服馬達96.12、放大器96.13、鏡96.14，干擾計9.5，接受器96.16構成。
X-Y載物台控制器96.17係藉由統合控制該等機器，而實現載物台之二維的動作，並達成1000μm至1nm的精度，較佳之100μm至2nm的精度，更好之1μm至2nm的精度，或最理想之0.1μm至2nm的精度，並實現應答速度在數1000ms以下，較佳之數10ms以下，最理想之數ms以下的性能。另一方面，由X-Y載物台控制器96.17將X基準值，Y基準值輸出到EO修正器96.18，使出自干擾計96.11之以32位元二進制形式輸出的位置資訊經由高速緩衝埠96.19，由EO修正器96.18接收現在位置。在內部進行運算後，由高壓高速放大器96.20、96.21將電壓放大後，施加到偏向電極96.22，而進行應修正殘差分的偏向。將位置偏移極小的影像資訊電子束導入TDI(攝像元件)96.23。96.24係如後文所述，係用以產生決定TDI96.23之轉送速度的時序訊號的部份。
接著敘述本裝置之掃描方向之目標位置的產生功能。EO修正是在求目標位置和實際位置的差分，係為了抵銷差分而使電子束偏向，並進行位置修正的功能，但修正範圍限定在大約數十μm的範圍。該範圍係由電極感度，高壓高速放大器的動態範圍，雜訊位準，D/A變換器的位元數等決定。但是掃描時的載物台的實際位置，相較於因控制迴路之增益有限而導致停止時的情況，會與目標位置產生大幅的偏移。以20mm/s行進時，與目標位置的乖離約400μm的程度，即使直接運算並輸出該差分，也會大幅超越修正範圍而造成系統飽和。
為防止該現象，在本裝置中係使用以下的裝置，來迴避該問題，係於第97圖中表示該概念。
97.1為載物台的目標位置，由於掃描時為等速度運動，因此與時間一起呈直線性增加。另一方面，實際控制結果之載物台的機械性位置97.2包含數微米的機械的振動，具有大約400μm程度的定常偏差97.3。在去除該定常偏差的裝置上，可考慮使用濾波器，使實際行走時的位置資訊得以平滑化，此時，由於濾波器的時間常數必然會產生延遲，當其具有可無視於跳動程度的時間常數時，則有測試開始區域受到大幅限定，而使整體計測時間大幅增加的缺點。因此本案為了檢測該定常偏差，在本實施例中至少將前次掃描時點之現在位置和目標位置的差分，至少累計2之16次方程度，再除以樣本次數，而求出目標位置和現在位置的定常偏差的平均值97.4，在本次掃描時係以由目標位置97.5減去平均值97.4而合成的目標位置97.6進行運算。如第98圖的98.1所示，實現可在動態範圍內進行EO修正的構成。另外，累計數只要可得到目標精度即可，並不限於該值，較少之累積段數亦無妨。
第99圖顯示組塊圖。目標值99.1與現在位置99.2相減，在99.3的組塊內於掃描時進行前期之累算運算。另一方面，在99.3中同前次一樣求出之定常偏差的平均值係由99.4輸出。藉由減算器99.5由99.1減去99.4而作為合成目標位置99.6，再將該值與來自干擾計的現在位置99.7相減，而實現不會產生應答延遲及跳動的EO修正資料。
第100圖中顯示第99圖之99.3的組塊差分平均檢測時的構造。以100.1、100.2進行累計，根據累積器100.3的值選擇資料選擇器100.4的字元進行除算，而實現輸出定常偏差的平均值。
第101圖記述關於TDI傳送時脈的概念。TDI係一種攝像元件，係將光電元件以多段方式連接在掃描方向，並藉由將各攝像元件的電荷傳送到後續元件而達成提昇感度並減低隨機雜訊之目的，如第101圖所示，載物台上的攝像對象，與TDI上的像素以一對一方式對應係極為重要，當關係不成立時，會產生像的模糊。其同步關係的情形係顯示在1-1、1-2、2-1、2-2中，非同步時的情形係顯示在3-1、3-2、4-1、4-2中。TDI的傳送係與外部的脈衝同步而往下一段進行傳送，因此只要在載物台移動1像素分時，產生傳輸脈衝即可實現該關係。
但是，現在主流的雷射干擾計的位置資訊輸出係形成使32位元之二進制輸出與10MHz本身之內部時脈同步輸出的形式，因此無法直接輕易地實現。另外，當將辨識能力訂為數十nm時，傳送脈衝的精度極為重要，而必須進行高速高精度的數位處理。本案所思考之方式係如第102圖所示。在同圖中，干擾計的位置資訊及10MHz的同步訊號是由緩衝器102.1導入本電路。10MHz時脈102.2係藉由PLL102.3產生同步之100MHz的時脈，並供給至各電路。係採取依照該同步訊號102.4之每10個狀態分別進行運算處理的方式。在102.5中，保留本次之位置資訊，前次的值保留在102.6。在102.7中運算兩者的差分，每10狀態之位置的差分係由102.8輸出。該差分值係被視為並行值而搭載於並行串聯變換器102.9，與100MHz的時脈同步將差分由102.10作為串聯脈衝的個數輸出。102.11也具有相同之功能，係與102.12、102.13組合，構成可依照每10狀態持續動作的形式。結果，每10MHz之對應位置差分的串聯脈衝會由或電路102.10輸出到計算器102.14。將雷射干擾計的辨識能力設定成0.6nm、而將1像素設定成48nm時，若將比較器102.15設定為80，則計算器會在等於1像素的時間點輸出19的脈衝。藉由將該信號設定為來自TDI之外部的傳送脈衝，即使載物台速度產生變化，亦可進行與其同步的動作，而實現防止產生影像模糊、晃動。
第103圖中係顯示時間圖。1為干擾計座標(位置)資訊，數字係以位置為例表示。2為PLL所作成之100MHz的同步訊號。資料庫A為並行串聯變換器102.9的動作時間點，資料庫B同樣地為102.11的動作時間點。在儲存位置資訊的拴鎖時序7後，開始差分運算時序8，將該值搭載於並行串聯變換器102.9，利用下一10M時脈3的1循環的時間進行4的輸出。資料庫B在10M時脈3之後1循環的時間點進行相同動作，而輕鬆產生6個脈衝。
2-7-7)影像比較方法
第104圖為本發明之變形例之缺陷檢查裝置的概略構造圖。該缺陷檢查裝置為上述影像投影型的檢查裝置，係包含以下各裝置而構成：放出一次電子線之電子槍104.1；使放出之一次電子線偏向，成形的靜電透鏡104.2；將成形的一次電子線偏向而在電場E及磁場B之正交處，與半導體晶圓W呈略垂直照射之E×B偏向器104.3；將偏向之一次電子線成像於晶圓W上的對物透鏡104.4；設置在可進行真空排氣之無圖示的試料室內，可在載置晶圓W之狀態下移動於水平面內的載物台104.5；將藉由一次電子線之照射而由晶圓W放出的二次電子線及/或反射電子線，以規定倍率攝像投影並使其成像的影像投影系的靜電透鏡104.6；以成像之像作為晶圓之二次電子影像加以檢測的檢測器104.7；及在控制整體裝置的同時，根據檢測器104.7所檢出的二次電子影像，進行檢測晶圓W之缺陷的處理的控制部104.8。另外，在上述二次電子影像中除二次電子之外亦包含有散亂電子和反射電子所致之圖像，在此稱之為二次電子影像。
另外，對物透鏡104.4和晶圓W之間，存在有藉由電場等使一次電子線之晶圓W的入射角度偏向的偏向電極104.9。該偏向電極104.9係連接控制該偏向電極之電場的偏向控制器104.10。該偏向控制器104.10係連接控制部104.8，以控制該偏向電極，使對應控制部104.8之指令的電場得以在偏向電極104.9生成。另外，偏向控制器104.10可構成用以控制對偏向電極104.9供給電壓的電壓控制裝置。
檢測器104.7，只要能夠將靜電透鏡104.6所成像的二次電子影像變換成可進行後處理的訊號，任意構造均可。如第62圖所示詳細內容，檢測器104.7，係可由：微道通板62.1；螢光面62.2；中繼光學系62.3；以及包含多數CCD元件之攝像感測器62.4所構成。微道通板62.1在板內具備有多數的通道，係在靜電透鏡104.6所成像之二次電子通過該通道時，生成更多的電子。亦即，將二次電子放大。螢光面62.2藉由放大的二次電子發出螢光而將二次電子變換成光。中繼透鏡62.3將該螢光導向CCD攝像感測器62.4，CCD攝像感測器62.4則將晶圓W表面上的二次電子的強度分布，變換成每一元件的電氣訊號、亦即數位影像資料並輸出到控制部104.8。在此，亦可省略微道通板62.1，此時可降低因微道通板62.1與螢光面之間的放大而造成的模糊。例如可在MTF中將0.2的像提高到0.3至0.6。
控制部104.8如第104圖所例示一般，可由一般的個人電腦來構成。該電腦，具備有：依照規定程式執行各種控制，運算處理的控制部本體104.11；顯示本體104.11處理結果的CRT104.12；操作者用以輸入命令的鍵盤與滑鼠等的輸入部104.13，當然，亦可由缺陷檢查裝置專用的硬體，或工作站等來構成控制部104.8。
控制部本體104.11係由無圖示之CPU，RAM，ROM，硬碟，視訊基板等各種控制基板構成。在RAM或是硬碟等的記憶體上，係配置有二次電子影像儲存區域104.14，用以儲存由檢測器104.7接收之電氣訊號、亦即晶圓W之二次電子影像的數位影像資料。另外，在硬碟上，存在有事先儲存無缺陷之晶圓之基準影像資料的基準影像記憶部104.15。此外，在硬碟上，除了控制整體缺陷檢查裝置的控制程式外，還收納有：由記憶區域104.14讀取二次電子影像資料，並以該影像資料為根據而依照規定演算法，自動檢測晶圓W之缺陷的缺陷檢測程式104.16。該缺陷檢測程式104.16如後詳述一般，具有以下功能：對從基準影像記憶部104.15讀取之基準影像，與實際檢測之二次電子線影像進行匹配，自動檢測缺陷部份，在判定為有缺陷時，對操作者顯示警告的功能。此時，亦可在CRT104.12的顯示部中顯示二次電子影像104.17。
接著，以第105圖到第107圖的流程圖為例，說明該實施例之缺陷檢查裝置的作用。首先，如第105圖所示之主常式的流程，將檢查對象的晶圓W設置在載物台104.5上(步驟105.1)。亦可如前述一般，形成將所有存放在裝載器中的多數晶圓逐片自動地安裝在載物台104.5的型態。
接著，各自取得在晶圓W表面的XY平面上部份重疊且相互移位之複數的被檢查區域的影像(步驟105.2)。該些應取得影像之複數的被檢查區域，如第108圖所示，係晶圓檢查表面108.1上以參照號碼108.2a、108.2b…108.2k…標示的矩形區域，藉此得知在晶圓之檢查圖案108.3的周圍，一面形成部份重疊一面進行移位。例如，如第109圖所示，可取得16個被檢查區域的影像109.1(被檢查影像)。在此第109圖所示影像，矩形格子相當於1像素(或是亦可為大於像素方塊單位)，其中塗黑的格子相當於晶圓W上之圖案的影像部份。該步驟105.2的詳細內容係根據第106圖的流程圖於後文敘述。
接著，分別比對步驟105.2所取得之複數之被檢查區域的影像資料與儲存在記憶部104.15的基準影像資料(第105圖的步驟105.3)，判定上述複數之被檢查區域所網羅之晶圓檢查面上是否有缺陷。在此步驟，進行所謂的影像資料的匹配處理，其詳細內容係根據第107圖的流程圖於後文敘述。
根據步驟105.3的比較結果，判定上述複數之被檢查區域所網羅的晶圓檢查面上有缺陷時(步驟105.4肯定判斷)，對操作者警告有缺陷存在(步驟105.5)。警告方法例如，在CRT104.12的顯示部中顯示告知缺陷存在的訊息，亦可同時顯示缺陷存在之圖案的放大影像104.17。如此，立即由試料室取出該缺陷的晶圓，或將其存放在與無缺陷晶圓不同的保管處(步驟105.6)。
步驟105.5的比較處理結果，當晶圓W判斷為沒有缺陷時(步驟105.4否定判斷)，對形成現在檢查對象之晶圓W，判定是否仍存在有應檢查的區域(步驟105.7)。仍有應檢查的區域時(步驟105.7肯定判斷)，驅動載物台104.5，以移動晶圓W使隨後應檢查之其他區域進入一次電子線的照射區域內(步驟105.8)。之後，回到步驟105.2對該其他之檢查區域重複相同處理。
無應檢查區域存在時(步驟105.7否定判斷)，或在缺陷晶圓之拔除步驟(步驟105.6)後，判斷現在正成為檢查對象之晶圓W，是否為最後晶圓，亦即判斷在無圖示之裝載器中，是否仍有未檢查的晶圓(步驟105.9)。非最後之晶圓時(步驟105.9否定判斷)，將完成檢查的晶圓放在規定儲存處保管，相對地，將新的未檢查晶圓安置在載物台104.5(步驟105.10)。然後，回到步驟105.2對該晶圓重複相同的處理。為最後之晶圓時(步驟105.9肯定判斷)，將完成檢查的晶圓放回規定之儲存處保管，並結束所有步驟。晶圓係在每一晶圓匣或各晶圓中設定識別號碼，使之得以辨識，監視檢查中的晶圓，例如可避免重複檢查晶圓等。
接著，根據第106圖的流程圖來說明步驟105.2的處理流程。同圖中，首先將影像號碼i設定為初期值1(步驟106.1)。該影像號碼係依序標示在複數之被檢查區域影像的識別號碼。接著，在所設定之影像號碼i的被檢查區域中決定影像位置(Xi ,Yi )(步驟106.2)。該影像位置，係被定義為用以劃分被檢查區域之該區域內的特定位置，例如該區域內的中心位置。在現時點中因i=1，故形成影像位置為(X1 ,Y1 )，該位置相當於例如第108圖所示之被檢查區域108.2a的中心位置。所有被檢查影像區域的影像位置係事先決定，例如係被儲存在控制部104.8的硬碟上，而在步驟106.2中讀出。
接著，由偏向控制器104.10對偏向電極104.9施加電位(第106圖之步驟106.3)，使通過第104圖的偏向電極104.9的一次電子線得以照射在步驟106.2所決定之影像位置(Xi ,Yi )的被檢查影像區域。
接著，由電子槍104.1放出一次電子線，經由靜電透鏡104.2，E×B偏向器104.3，對物透鏡104.4以及偏向電極104.9，照射到所設置之晶圓W表面上(步驟106.4)。此時，一次電子線，會根據偏向電極104.9之作出電場偏向，而照射在晶圓檢查表面108.1上之影像位置(Xi ,Yi )之整個被檢查影像區域。影像號碼為i=1時，被檢查區域為108.2a。
由一次電子線所照射之被檢查區域，放出二次電子以及反射電子(以下，僅稱「二次電子」)。接著，所產生的二次電子線，藉由放大投影系之靜電透鏡104.6以規定倍率成像於檢測器104.7。檢測器104.7檢測成像之二次電子線，變換輸出為各檢測元件的電氣訊號、亦即數位影像資料(步驟106.5)。然後，所檢測之影像號碼i的數位影像資料會被轉送到二次電子影像記憶區域104.14(步驟106.6)。
接著，將影像號碼i只增加1(步驟106.7)，判定增加之影像號碼(i+1)是否超過一定值imax (步驟106.8)。該imax 為應取得之被檢查影像的數目，在第109圖之上述例中為「16」。
影像號碼i未超過一定值imax 時(步驟106.8否定判斷)，再次回到步驟106.2，針對所增加的影像號碼(i+1)再次決定影像位置(Xi+1 ,Yi+1 )。該影像位置係由之前的程序所決定的影像位置(Xi ,Yi )往X方向以及/或Y方向僅移動規定距離(△Xi ,△Yi )的位置。根據第108圖的例子，被檢查區域係由(X1 ,Y1 )只往Y方向移動的位置(X2 ,Y2 )，形成點線所示之矩形區域108.2b。另外，(△Xi ,△Yi )(i=1、2、…imax )的值，可根據晶圓檢查面108.1之圖案108.3在藉由檢測器104.7之視野觀察時，實際在經驗上產生多少偏移的資料，及被檢查區域的數目與面積適當地進行設定。
然後，針對imax 個被檢查區域依序反覆進行步驟106.2到106.7的處理。該等被檢查區域，如第108圖所示，移動k次後的影像位置(Xk ,Yk )將形成被檢查區域108.2k一般，在晶圓的檢查面108.1上，會在部份重疊的情況下產生位置偏移。如此，會在影像記憶區域104.1上取得第109圖所例示的16個被檢查影像資料。所取得之複數的被檢查區域的影像109.1(被檢查影像)，如第109圖所示，可知係部份或完全包含晶圓檢查面108.1上的圖案108.3的影像109.2。
增加的影像號碼i超過imax 時(步驟106.8肯定判斷)，返回該副常式並移行到主常式之比較步驟。
另外，在步驟106.6中傳送所儲存之影像資料，係由檢測器104.7所檢測之每一像素之二次電子的強度值(所謂的完整資料)所構成，在後段的比較步驟(步驟105.3)中，為了進行與基準影像的匹配運算，可在進行過各式運算處理的狀態下，儲存在記憶區域104.14中。該種運算處理，例如有：使影像資料的尺寸以及/或濃度與基準影像資料的尺寸以及/或濃度一致的正規化處理；將低於規定像素之孤立的像素群作為雜訊去除的去除處理等。此外，除單純之完整資料之外，亦可在不降低高精細圖案之檢測精度的範圍下資料壓縮變換成抽出檢測圖案特徵之特徵矩陣。該種特徵矩陣可列舉m×n特徵矩陣等，例如係將M×N像素所形成之2維的被檢查區域分割成m×n(m＜M，n＜N)的方塊，並以包含於各方塊的像素的二次電子強度值的總和(或以被檢查區域全體的總像素數除該總和值得正規化值)構成各矩陣成分。此時，基準影像資料也以和其相同的表現進行儲存。本發明之實施例所言之影像資料除完整資料之外，尚包含上述以任意的演算法抽出特徵之影像資料。
接著，依照第107圖的流程圖說明步驟105.3的處理流程。首先，控制部104.8的CPU係由基準影像記憶部104.15(第104圖)將基準影像資料讀出至RAM等工作記憶體上(步驟107.1)。該基準影像，在第109圖中係以參照號碼109.3表示。然後，將影像號碼i重新設為1(步驟107.2)，從記憶區域104.14中將影像號碼i的被檢查影像資料讀出至工作記憶體上(步驟107.3)。
接著，對讀出之基準影像資料與影像i的資料進行匹配，算出兩者間的距離值Di (步驟107.4)。該距離值Di 表示基準影像與被檢查影像i之間的類似度，距離值愈大表示基準影像和被檢查影像i之間的差異愈大。該距離值Di 只要為表示類似度的量時，可採用任意值。例如當影像資料係由M×N像素形成時，可將各像素的二次電子強度(或是特徵量)視為M×N次元空間之各位置向量成分，而運算該M×N次元空間上之基準影像向量以及影像i向量之間的歐基里得距離或相關係數。當然，亦可運算歐基里得距離以外的距離，例如，所謂的市街距離等。此外，因像素數大時，運算量會變大，因此如上述一般，亦可運算以m×n特徵向量表示的影像資料間的距離值。
接著，判定算出的距離值Di 是否小於規定閥值Th(步驟107.5)。該閥值Th，係實驗性地求出以作為判定基準影像與被檢查影像之間完全一致時的基準。距離值Di 小於規定閥值Th時(步驟107.5肯定判斷)，判定該晶圓W的該檢查面1034上為「無缺陷」(步驟107.6)，並返回本副常式。亦即只要被檢查影像中的其中一個，與基準影像略為一致，即判定為「無缺陷」。如此，由於不需與所有的被檢查影像進行匹配，故可快速判定。在第109圖之例子的情況下，可得知第3行第3列的被檢查影像，與基準影像未產生位置偏移且略呈一致。
距離值Di 大於規定閥值Th時(步驟107.5否定判斷)，只將影像號碼i增加1(步驟107.7)，並判斷增加後的影像號碼(i+1)是否超過一定值imax (步驟107.8)。
影像號碼i未超過一定值imax 時(步驟107.8否定判斷)，再次回到步驟107.3，由增加後的影像號碼(i+1)讀取影像資料，並重複相同處理。
影像號碼i超過一定值imax 時(步驟107.8肯定判斷)，判定該晶圓W的該檢查面1034為「有缺陷」(步驟107.9)，而返回本副常式。亦即只要所有的被檢查影像與基準影像不呈略一致即判定為「有缺陷」。
以上為載物台裝置之各實施例，但本發明並不限定於上述例子，可在本發明之主旨範圍內做任意適當之變更。
例如係列舉以半導體晶圓W作為被檢查試料的例子，但本發明的被檢查試料未受限於此，只要可藉由電子線檢測缺陷者可選擇任意被檢查試料。例如可使用在晶圓形成曝光用圖案的遮罩等作為檢查對象。
另外本發明，不僅適用於使用電子以外之帶電粒子線來進行缺陷檢測的裝置，也適用於可取得能夠檢查試料缺陷之影像的任意裝置。
此外，偏向電極104.9，除對物透鏡104.4與晶圓W之間外，只要可變更一次電子線之照射區域的位置，任何位置都可設置。例如，設置於E×B偏向器104.3與對物透鏡104.4之間，電子槍104.1與E×B偏向器104.3之間。此外，藉由控制E×B偏向器104.3生成的場，可控制其偏向方向。亦即，E×B偏向器104.3可兼用偏向電極104.9的功能。
另外，在上述實施例中，在進行影像資料間之匹配時，係進行像素間的匹配及特徵向量間的匹配中的其中一種，亦可將兩者組合。例如，先以運算量較少的特徵向量來進行高速匹配，結果，對於類似度高的被檢查影像，可藉由根據更詳細之像素資料來進行匹配的2階段處理，而同時達到高速化及精度。
另外，在本發明之實施例中，係僅以一次電子線的照射區域的位置偏移來對應被檢查影像的位置偏移，但亦可將：在匹配處理前或在其間，在影像資料上搜尋最佳匹配區域的處理(例如檢測相關係數高的區域們使之進行匹配)與本發明加以組合。藉此，除了可藉由本發明之一次電子線的照射區域的位置偏移來對應被檢查影像較大之位置偏移，還可藉由後段之數位影像處理來吸收比較小的位置偏移，因此可提高缺陷檢測精度。
此外，缺陷檢查用電子線裝置係如第104圖所示構造，電子光學系等可任意做適當的變更。例如，顯示於第104圖中的缺陷檢查裝置的電子線照射裝置(104.1、104.2、104.3)，係形成使一次電子由垂直上方入射至晶圓W之表面的形式，亦可省略E×B偏向器104.3，將一次電子線傾斜入射在晶圓w表面。
另外，第105圖的流程圖的流程亦不受此限。例如，對於在步驟105.4被判定為有缺陷的試料，則不進行其他區域的缺陷檢查，但亦可變更處理流程以網羅全區域檢測缺陷。另外，如能將一次電子線的照射區域放大，以一次的照射涵蓋試料之幾乎整個檢查區域，即可省略步驟105.7及步驟105.8。
如上詳述一般，根據本實施例之缺陷檢查裝置，可藉由取得在試料上部份重疊且相互變位之複數的被檢查區域的影像，並比較該等被檢查區域的影像與基準影像，而檢查試料的缺陷，因此可防止因被檢查影像與基準影像之位置偏移而導致之缺陷檢查精度的下降，而獲得優良的效果。
此外，根據本發明的裝置製造方法，係使用上述缺陷檢查裝置來進行試料的缺陷檢查，因此具有可提高製品良率並防止缺陷製品之出貨的優點。
2-7-8)裝置製造方法
接著，參照第110圖及第111圖說明本發明之半導體裝置之製造方法的實施例。第110圖顯示本發明之半導體裝置之製造方法之其中一個實施例的流程圖。本實施例的製造步驟包含以下主步驟。
(1)製造晶圓的晶圓製造步驟(或準備晶圓的晶圓準備步驟)(步驟110.1)
(2)製造使用於曝光之遮罩的遮罩製作步驟(或準備遮罩之遮罩準備步驟)(步驟110.2)
(3)進行晶圓所需加工處理的晶圓加工步驟(步驟110.3)
(4)將形成於晶圓上的晶片逐一切出使之得以進行動作之晶片組裝步驟(步驟110.4)
(5)檢查完成之晶片的晶片檢查步驟(步驟110.5)
另外上述各主步驟係由幾個副步驟所組成。該些主步驟中，對半導體裝置之性能有決定性影響的是(3)的晶圓加工步驟。在該步驟中，形成有多數將設計之電路圖案依序積層在晶圓上，而作為記憶體或MPU動作之晶片。晶圓加工步驟包含以下各步驟。
(A)形成成為絕緣層之介電體薄膜與配線部，或形成電極部之金屬薄膜等的薄膜形成步驟(使用CVD或濺射等)
(B)使該薄膜層或晶圓基板氧化的氧化步驟
(C)　用以選擇性地加工薄膜層或晶圓基板等，而使用遮罩(光罩)形成阻劑圖案的微影步驟
(D)　依照阻劑圖案加工薄膜層與基板的蝕刻步驟(例如使用乾蝕刻技術)
(E)　離子雜質植入擴散步驟
(F)　阻劑剝離步驟
(G)　檢查加工過之晶圓的步驟
另外，晶圓加工步驟，係反覆進行必要之層數，而製造依照設計動作的半導體裝置。
第111圖顯示形成第110圖之晶圓加工步驟核心的微影步驟的流程圖。該微影步驟包含以下各步驟。
(a)　在前段步驟形成電路圖案之晶圓上，塗布阻劑的阻劑塗布步驟(步驟111.1)
(b)　使阻劑曝光的步驟(步驟111.2)
(c)　使曝光的阻劑顯影而得到阻劑圖案的顯影步驟(步驟111.3)
(d)　使顯影之阻劑圖案安定化的退火步驟(步驟111.4)
關於上述半導體裝置製造步驟，晶圓加工步驟，微影步驟，均為眾所周知，而無需多作說明。
在上述(G)的檢查步驟中使用本發明之缺陷檢查方法，缺陷檢查裝置時，即使具有微細圖案的半導體裝置，亦可以良好之處理量進行檢查，故可全數檢查，提昇製品良率，並防止缺陷製品的出貨。
2-7-9)檢查
關於上述(G)之檢查步驟的檢查順序係以第112圖來作說明。一般而言，使用電子線的缺陷檢查裝置價格高昂，且處理量也低於其他加工裝置，故在現狀下，係被利用在最需要檢查之重要步驟(例如蝕刻、成膜、或CMP(化學機械研磨)平坦化處理等)之後，或在配線步驟中係被利用在更細微之配線步驟部份，亦即配線步驟之1到2的步驟，以及前步驟之閘極配線步驟等。尤其最重要地係用於：發現設計規範在100 nm以下，亦即具有100nm以下之線寬的配線與直徑在100nm以下的貫通孔等形狀缺陷與電性缺陷，以及於製程中的反饋。
被檢查的晶圓通過空氣搬送系與真空搬送系，而定位在超精密X-Y載物台上後，藉由靜電夾盤機構等加以固定，然後，依照(第112圖)的順序來進行缺陷檢查等。開始，藉由光學顯微鏡，依照需要進行各晶粒的位置確認，與進行各部位的高度檢測與儲存。光學顯微鏡亦使用在：取得其他欲發現缺陷等之位置的光學顯微鏡像，以及和電子線像的比較等。接著，進行設定電子光學系的條件，並使用電子線像，進行光學顯微鏡所設定之資訊的修正，以提升精確度。
接著將對應晶圓種類(某一程序後，或晶圓的尺寸為200mm或300mm等)的處理程式資訊輸入裝置，進行以下檢查位置之指定，電子光學系之設定，檢查條件之設定等後，一面取得影像一面即時進行缺陷檢查。晶胞間的比較，晶粒比較等，係藉由具備演算法的高速資訊處理系統來進行檢查，依照必要可將結果輸出到CRT等或儲存到記憶體中。
缺陷有微粒子缺陷，形狀異常(圖案缺陷)，以及電性(配線或貫通孔等之斷線及導電不良等)缺陷等，亦可自動地即時區別該等缺陷，或將缺陷之大小，致命缺陷(無法使用晶片之重大缺陷等)予以分類。在分類線寬為100nm以下的配線以及直徑為100nm以下的貫通孔等前述缺陷時特別有效。電性缺陷的檢出可藉由檢測對比異狀來達成。例如導通不良的位置會藉由電子線照射(500eV程度)，通常形成帶正電，並降低對比，因此可與正常的位置作區別。此時的電子線照射裝置係指，在一般檢查用之電子線照射裝置之外，為凸顯電位差所致之對比而設置的低電位(能量)的電子線產生裝置(產生熱電子，UV/光電子)。在檢查對象區域中照射檢查用電子線之前，會發生並照射該低電位(能量例如為100eV以下)之電子線。在照射檢查用電子線時本身會形成帶正電的影像投影方式，依照規格，無須另外設置低電位之電子線產生裝置。此外，可根據藉由對晶圓等試料之基準電位施加正或負的電位等(因元件之順方向或逆方向，其流通之容易度不同)而形成之對比不同來檢測缺陷。
電位差所致之對比，亦可變換為有利於顯示電位對比資料的訊號影像而進行顯示。可解析電位對比影像，辨識高於或低於期待值之電壓中的構造體，亦即識別絕緣不良或導電不良，或缺陷。例如可藉由從晶圓上之不同的晶粒分別取得電位對比影像並檢測其差異來認識缺陷。另外，由CAD資料等設計資料生成與被檢查晶粒之電位對比影像等效的影像資料，並藉由檢測由該影像資料與晶圓上之被檢查晶粒所取得之電位對比影像的差異來辨識缺陷。
亦可利用於線寬測定裝置及定位精度測定。將被檢查之晶圓的資訊，例如晶圓匣的號碼，晶圓的號碼(又稱批號)等目前到底位於何種位置或狀態，全部儲存管理。因此，不會發生因執行錯誤而進行2次以上之檢查，或漏掉檢查的問題。
2-8)檢查方法 2-8-1)概要
檢查的基本流程係如第113圖所示。首先在進行包含對準動作113.1之晶圓搬送後，作成設定檢查相關條件的處理程式(recipe)(113.2)。處理程式是在被檢查晶圓中至少需有一種，為對應多數的檢查條件，可針對一片被檢查晶圓，作成多數個處理程式。另外有多片同一圖案之被檢查晶圓時，亦可利用一種處理程式來檢查多數個晶圓。第113圖的路徑113.3，如上述一般，係以過去作成之處理程式來進行檢查時，係在檢查動作前顯示無需作成處理程式。以下，在第113圖中檢查動作113.4係根據記載於處理程式的條件、順序來執行晶圓的檢查。缺陷抽出係在檢查動作中一發現缺陷便立即進行，
a)　進行缺陷分類(113.5)，於結果輸出檔案中追加抽出缺陷資訊及缺陷分類資訊的動作
b)　將抽出缺陷影像追加到影像專用結果輸出檔案或檔案中的動作
c)　將抽出缺陷之位置等缺陷資訊顯示在操作畫面上的動作以上動作係大致並列進行。
以被檢查晶圓單位結束檢查時，
a)　關閉結果輸出檔案並進行保存的動作
b)　外部之通訊要求檢查結果時，送出檢查結果的動作
c)　排出晶圓的動作
以上動作係大致並列進行。
有連續檢查晶圓之設定時，則搬送下一被檢查晶圓，並重複上述一連串的動作。
以下，進一步詳細說明第113圖的流程。
(1)處理程式作成
處理程式係指與檢查相關之條件等的設定檔案，亦可加以保存者。在檢查時或檢查前，使用處理程式來進行裝置設定，與記載於處理程式之檢查相關的條件係指
a)　檢查對象晶粒
b)　晶粒內部檢查區域
c)　檢查演算法
d)　檢測條件(檢查感度等、缺陷抽出時所需條件)
e)　觀察條件(倍率、透鏡電壓、載物台速度、檢查順序等、觀察時所需條件)
等。具體的c)檢查演算法係如後述。
其中，檢查對象晶粒的設定，如第114圖所示，係由操作者對顯示在操作畫面的晶粒圖畫面指定檢查的晶粒。在第114圖的例子中，係將晶圓端面的晶粒1以及在前一步驟中明確被判定為不良的晶粒2挑出並由檢查對象中刪除，其餘則作為檢查對象晶粒。此外，亦具備有根據與晶圓端面的距離或由前一步驟中所檢測之晶粒的好壞資訊，自動指定檢查晶粒的功能。
此外，晶粒內部檢查區域的設定，如第115圖所示針對顯示於操作畫面之晶粒內部檢查區域設定畫面，由操作員經由光學顯微鏡或是EB顯微鏡取得的影像為基準將檢查區域以滑鼠等輸入機器來進行指定。在第115圖的例子中，係設定以實線表示的區域115.1與以虛線表示的區域115.2。
區域115.1幾乎以全部晶粒作為其設定區域。檢查演算法為鄰接晶粒比較法(晶粒-晶粒檢查)而對該區域之檢測條件、觀察條件的詳細內容則另外設定。區域115.2之檢查演算法為陣列檢查(檢查)，而針對該區域之檢測條件、觀察條件的詳細內容則另外設定。亦即可設定複數的檢查區域，且各個檢查區域可設定不同的檢查演算法或檢查感度等條件。另外檢查區域也可以重疊，也可針對同一區域，使用不同的檢查演算法來同時進行處理。
(2)檢查動作
如第116圖所示，檢查為針對被檢查晶圓上經過細分的掃描寬度進行掃描。掃描寬度幾乎均以線感測器的長度來決定，且設定為線感測器的端部會有少許重疊部分。這是為了對檢測出的缺陷進行最終統合處理時判斷線間的連續性，以及在進行比較檢查時確保影像對準的容限。而其重疊量以2048點的線感測器來說為16點左右。
將掃描方向以及順序，模式性地顯示於第117圖。亦即，該構造中為了縮短檢查時間雙向動作A，或是受機械限制的單向動作B，可由操作員來進行選擇。
另外也具有以處理程式的檢查對象晶粒之設定為基準自動計算減少掃描量的動作來進行檢查的功能。第118-1圖為檢查晶粒118.1為一個時的掃描例，不進行不必要的掃描。
2-8-2)檢查演算法
本裝置所進行的檢查演算法，大致分為
1.陣列檢查(晶胞檢查)
2.隨機檢查(晶粒檢查)
兩種。如第118.2圖所示，晶粒主要係分為用在記憶體呈週期構造之晶胞部118.2，與非週期構造之隨機部118.3。採用週期構造的晶胞部118.2，在相同的晶粒中有複數個比較對象，因此可經由與相同晶粒中的其他晶胞比較來進行檢查。另一方面，隨機部118.3因為在相同晶粒中沒有比較對象，所以必須和其他晶粒作比較。隨機檢查隨著比較對象不同，可再細分如下：
a)鄰接晶粒比較法(晶粒-晶粒檢查)
b)基準晶粒比較法(晶粒-任意晶粒檢查)
c)CAD數據比較法(CAD data-任意晶粒檢查)
一般稱為金模板方式的方式，主要是指b)與c)，在基準晶粒比較法中將基準晶粒作為金模板，而在CAD數據比較法中則將CAD數據作為金模板。接著說明各演算法的動作。
2-8-2-1)陣列檢查(晶胞檢查)
陣列檢查適用於週期構造的檢查。DRAM晶胞等即其中一例。
檢查係比較作為基準的參考影像與被檢查影像，其差分則作為缺陷抽出。參考影像與被檢查影像，可為二值化影像或是為了提高檢測精確度而採多值影像。
缺陷可為參考影像與被檢查影像的差分，也可以所檢測之差分的差分量或有差分之像素合計面積等的差分資訊為基準，進行防止檢測錯誤的二次判定。
在陣列檢查中，參考影像與被檢查影像的比較係以構造週期單位來進行。亦即，亦可以CCD等讀取一併取得的影像同時以1構造週期單位進行比較，參考影像若為n個的構造週期單位，則可將n個的構造週期單位同時進行比較。
參考影像的產生方法之一例如第119圖所示。在此係說明以1構造週期單位來進行比較的例，故所示為1構造週期單位之產生。可以相同方法將週期數設為n。
其前提為在第119圖中檢查方向為A。另外以週期4為被檢查週期。週期大小係由操作員邊看影像邊進行輸入，故在第119圖中可簡單地辨識週期1至6。
參考週期影像，乃是將各像素中被檢查週期前的1至3週期加總平均而產生。即使1至3中任一者存在有缺陷但是因為受到平均處理故影響不大。該形成的參考週期影像會與被檢查週期影像4作比較並進行缺陷抽出。
接著檢查被檢查週期影像5時，將週期2至4加總平均產生參考週期影像。以下同樣地經由取得被檢查週期影像前所得的圖像，來產生被檢查週期影像並連續進行檢查。
2-8-2-2)隨機檢查(晶粒檢查)
隨機檢查的適用範圍不受晶粒構造限制。檢查係比較作為基準之參考影像與被檢查影像來進行，將其差分當作缺陷抽出。參考影像與被檢查影像可為二值化影像或是為了提高檢測精確度可採多值影像。缺陷可為參考影像與被檢查影像的差分，亦可以所檢測的差分的差分量或有差分的像素合計面積等差分資料為基準，進行防止檢測錯誤的二次判定。隨機檢查則可依求得參考影像的方法來進行分類，其動作如下述。
A.鄰接晶粒比較法(晶粒-晶粒檢查)
參考影像為與被檢查影像鄰接之晶粒。比較鄰接於被檢查影像的兩個晶粒進行缺陷判斷。亦即在第120圖與第121圖中，在設定開關121.4、開關121.5使影像處理裝置的記憶體121.1與記憶體121.2得以連接由照相機121.3延伸而出的通路121.41的狀況下，會有以下的步驟。
a)沿掃描方向S將晶粒影像1自通路121.41收納至記憶體121.1之步驟。
b)自通路121.41將晶粒影像2收納至記憶體121.2之步驟。
c)與上述b)步驟同時，一邊自通路121.42取得晶粒影像2，一邊比較所取得之影像2與晶粒中之相對位置相同之儲存於記憶體121.1的影像資料，求出差分之步驟。
d)　保存上述c)步驟之差分之步驟。
e)　自通路121.41將晶粒影像3儲存於記憶體121.1之步驟。
f)　與上述e)步驟同時，一邊自通路121.42取得晶粒影像3，一邊比較所取得之影像3與晶粒中之相對位置相同之儲存於記憶體121.2的影像資料，求出差分之步驟。
g)　保存上述f)步驟之差分之步驟。
h)　經由上述d)與g)步驟所儲存的結果，判斷晶粒影像缺陷的步驟。
i)　以下在連續的晶粒中重複a)至h)步驟之步驟。
經由設定，於上述c)、f)步驟中求出差分前，進行比較之2個影像位置的對準：亦即進行修正以消除位置差。另外也可進行濃度對準：進行修正以消除濃度差。或同時進行兩者。
B.基準晶粒比較法(晶粒-任意晶粒檢查)
由操作員指定基準晶粒。基準晶粒可為存在於晶圓上之晶粒或是在檢查前所保存的晶粒影像，首先掃描或傳送基準晶粒將影像並保存於記憶體，作為參考影像。亦即在第121圖與第122圖中，會有以下的步驟。
a)操作員由被檢查晶圓、或是檢查前所保存的晶粒影像來選擇基準晶粒之步驟。
b)基準晶粒存在於被檢查晶圓時，設定開關121.4、開關121.5使影像處理裝置的記憶體121.1或記憶體121.2中的至少一個會連接至自照相機121.3所延伸出來的通路121.41。
c)基準晶粒為檢查前便保存好的晶粒影像時，設定開關121.4與開關121.5使影像處理裝置的記憶體121.1或121.2的至少一個會與保存晶粒影像亦即參考影像之記憶體121.6所延伸出的通路121.7連接之步驟。
d)基準晶粒存在於被檢查晶圓時，掃描基準晶粒，將基準晶粒影像亦即參考影像傳送至影像處理裝置之記憶體之步驟。
e)基準晶粒為檢查前已保存好的晶粒影像時，無須經由掃描，即將基準晶粒影像亦即參考影像傳送至影像處理裝置的記憶體之步驟。
f)比較依序掃描被檢查影像所得的影像，與所被傳送的基準影像之參考影像的記憶體影像，在晶粒中相對位置相同之影像資料以求出差分之步驟。
g)根據上述f)步驟所得差分進行缺陷判定之步驟。
h)如第124圖所示以下連續針對整體晶圓對基準晶粒124.1掃描位置以及被檢查晶粒124.2之晶粒原點為相同的部分進行檢查，例如掃描2的情形，掃描晶圓 全部之掃描2的部分，在完成整體晶粒檢查前邊變更基準晶粒124.1掃描位置邊重複上述d)至g)之步驟。
經由設定，可於上述f)步驟在求出差分之前，進行比較之2個影像位置的對準：亦即進行修正以消除位置差。或者也可進行濃度對準：進行修正以消除濃度差。或同時進行兩者之處理。
在上述d)或e)步驟中儲存於影像處理裝置記憶體的基準晶粒影像，可作為基準晶粒的全部，或基準晶粒的一部分一面進行更新一面檢查。
C. CAD資料比較法(CAD Data-Any Die檢查)
第123圖中所示之半導體製造的步驟中，由CAD所致之半導體圖案設計步驟輸出的CAD資料製作參考影像以作為基準影像。基準影像可為晶粒整體或是包含檢查部分之部分。
另外，該CAD資料通常為向量資料，如不轉換為與經由掃描動作所得之影像資料為等效之光域(raster)資料則無法作為參考影像使用。而關於該種CAD資料加工作業，需經過下述變換動作。
a)將CAD資料之向量資料變換為光域資料。
b)上述a)步驟，在檢查時係以掃描被檢查晶粒所得之影像掃描寬度的單位來進行。
c)上述b)步驟，係變換掃描被檢查晶粒而獲得之預定的影像與晶粒之相對位置相同的影像資料。
d)上述c)步驟，係重疊進行檢查掃描與變換作業。
上述a)至d)步驟乃為了達到高速化而進行變換影像 掃描寬度單位的例子，但是即使變換單位不固定於影像掃描寬度亦可進行檢查。另外，在將向量資料變換為光域資料之作業中，至少會有下述其中一項附加功能。
a)光域資料的多值化功能。
b)關於上述a)功能，依檢查裝置的感度設定多值化之階調權重、補償(offset)的功能。
c)將向量資料變換為光域資料後，進行膨脹、收縮等像素加工之影像處理功能。
在第121圖中，係顯示利用CAD比較法的檢查步驟。
a)以計算機1將CAD資料變換為光域資料且藉由上述附加功能產生參考影像並保存於記憶體121.6之步驟。
b)設定開關121.4與開關121.5使影像處理裝置之記憶體121.1或121.2的至少一個會與自記憶體121.6所延伸出的通路121.7連接之步驟。
c)將記憶體121.6之參考影像傳送至影像處理裝置記憶體的步驟。
d)比較依序掃描被檢查影像所得之影像，與轉送參考影像之記憶體的影像，之晶粒中之相對位置相同的影像資料，以求出差分之步驟。
e)根據上述d)步驟所得差分進行缺陷判定之步驟。
f)以下連續如第124圖所示一般，以基準晶粒124.1之掃描位置為參照影像針對被檢查晶粒124.2之相同部分進行晶圓整體檢查，例如掃描2的情形，掃描晶圓全部之掃描2的部分，直到完成晶粒整體檢查為 止邊變更基準晶粒124.1掃描位置邊重複上述a)至e)之步驟。
經由設定，可在上述d)步驟中求出差分之前，進行比較之2個影像位置的對準：亦即進行修正以消除位置差。或者也可進行濃度調整：進行修正以消除濃度差。或同時進行兩種處理。
g)步驟中保存於影像處理裝置記憶體的基準晶粒影像，可作為基準晶粒的全部，或基準晶粒的一部分在更新的同時進行檢查。
2-8-2-2’)同時進行晶胞檢查與晶粒檢查之方法
至此已針對檢查週期構造之陣列檢查(晶胞檢查)與隨機檢查間之演算法進行說明，不過也可以同時進行晶胞檢查與晶粒檢查。亦即，將晶胞部與隨機部分開處理，在晶胞部進行晶粒內晶胞間的比較，同時在隨機部進行與鄰接晶粒、基準晶粒或是CAD資料的比較。如此可大幅縮短檢查時間，提高生產量。
另外，在此情況下晶胞部的檢查電路最好個別獨立。另外，如不進行同時檢查，則可設定成具有1個檢查電路，可切換晶胞檢查用與隨機檢查用之軟體的構造，而藉由軟體的切換來實行比較檢查。亦即，套用複數的處理演算法來進行圖案檢查處理時，該等演算法可經由準備別的電路來同時進行處理，也可設定對應該等處理的演算法在一個電路中經由切換來進行處理。無論如何，在晶胞部類型為複數，分別在各個晶胞中進行比較，甚或是針對隨機部進行晶粒間或晶粒與CAD資料之比較時，亦可適用本發明。
2-8-2-3)聚焦映像
第125圖中所示為聚焦功能的基本流程。首先在進行包含對準動作的晶圓運送後，製作設定有與檢查相關條件等處理程式。聚焦映像處理程式即為該處理程式之一，根據其中所設定的聚焦資訊進行檢查動作以及複檢動作時的自動聚焦。以下說明製作聚焦映像處理程式的順序以及自動聚焦動作順序。
聚焦映像處理程式的製作步驟
聚焦映像處理程式，在本例中具有獨立的輸入畫面，操作員執行下述的步驟來製作處理程式，但亦可附加在以其他目的設置的輸入畫面。
a)　將輸入聚焦值之晶粒位置或晶粒中的圖案等聚焦映像座標輸入之步驟。第126圖中之開關126.1。
b)　自動測量聚焦值時所必要之設定晶粒圖案的步驟。在不自動測量聚焦值的情況下，此步驟可省略。
c)　設定上述a)步驟中所決定之聚焦映像座標之最佳聚焦值之步驟。
其中在a)步驟中操作員可指定任意的晶粒，但是也可設定選擇所有的晶粒或是每n個的晶粒之選擇等。另外輸入畫面，不論是將晶圓內的晶粒配列以模式顯示之圖，或使用實際影像之影像均可由操作員選擇。
其中在c)步驟中操作員可採手動選擇、設定以與聚焦用電極電壓值連動之聚焦開關126.2進行設定之模式(第126圖之開關126.3)，或自動在求出聚焦值之模式(第126圖之開關126.4)下進行選擇、設定。
聚焦值自動測量步驟
上述c)步驟中自動求出聚焦值的步驟，舉例來說在第127圖中
a)　求取聚焦位置Z=1之影像計算其對比。
b)　亦以Z=2、3、4來進行上述a)步驟。
c)　由上述a)、b)步驟中所求出的對比值回歸而求出對比函數。(第127圖)
d)　計算可得到最大對比函數之Z值，將其定為最佳聚焦值。
舉例來說，進行聚焦值之自動測量時所需的晶粒圖案若選擇如第128圖所示之線條與空間時，可得到好結果，但是對比只要有黑白圖案不論形狀皆可進行計算。
藉由進行a)至d)步驟求出一點的最佳聚焦值。此時數據形式為(X，Y，Z)。XY：求取聚焦用之座標，Z：最佳聚焦值之數據，亦即有經由聚焦映像處理程式決定之聚焦映像座標(X，Y，Z)。此為聚焦映像處理程式之一部分，稱為聚焦映像資料(map file)。
自動聚焦的動作步驟
由聚焦映像處理程式取得影像之檢查動作，複檢(review)動作時將聚焦設定為最佳聚焦的方法步驟如下。
a)　在製作聚焦映像處理程式時以製作完成之聚焦映像資料1為基準將其位置資訊再細分化，此時藉由計算求出最佳聚焦並製作完成細分化之聚焦映像資料2。
b)　上述a)步驟的計算，係以內插函數進行。
c)　上述b)步驟的內插函數，可為線性內插或樣條內插等，由操作員在製作聚焦映像處理程式時指定。
d)　監視操作台上的XY位置，將聚焦用電極電壓變更為紀錄於聚焦映像資料2中可適用現在XY位置之聚焦值。
進一步具體說明。在第129圖中，黑色圓圈為聚焦映像資料1的聚焦值，白色圓圈為聚焦映像資料2的聚焦值。
1.　在聚焦映像資料的聚焦值之間以聚焦映像資料的聚焦值進行內插。
2.　隨著掃描變更聚焦位置Z以維持最佳聚焦。此時聚焦映像資料(白色圓圈)之間，到下一次變更位置為止均保持相同值。
2-8-2-4)微影容限測量
以下說明關於微影容限測量的實施例。
(1)第10實施例(微影容限測量1)
概要
1.　求出曝光機的條件範圍以及最佳條件。目標為聚焦。
2.　係一種檢查裝置的應用方法，並不限定為電子束攝影方式或掃描方式。亦即，可以是運用使用光的方式、電子束的方式、以及將其等與攝影方式或掃描方式任意組合而成的方式。
3.　基準晶粒比較法(晶粒-任意晶粒檢查)的應用。
第130圖為表示第1實施例之動作之流程圖。以下根據此圖進行說明。
在步驟130.1中舉例來說如第131圖所示，係以聚焦條件與曝光時間條件作為參數來變化條件而於晶圓上進行2維曝光。另外，將其設定為1次照射=1晶粒之影像圖案。
大多數的步進曝光機，均具有一般稱作TEST曝光之可使參數自動變化曝光的功能，故在此也可直接使用該功能。
在步驟130.2中，考慮顯影、光阻剝離、蝕刻、CVD、CMP、鍍覆等的步驟，特別是在藉由電子束進行觀察時，由於光阻充電不易觀察，在本實施例中，只進行到顯影、光阻剝離、鍍覆之步驟。而最好能夠進行光阻觀察較為理想。
以第132圖詳細說明步驟130.3。該步驟係使用由進行步驟130.4之檢查裝置的操作員所設定之影像對比測量功能，將晶粒圖案的最小線與空間部登錄為計算對比的區域並進行以下作業。
首先求出曝光時間的上限Db與下限Da。在Db以上或Da以下的曝光時間下對比值過低故不視為檢查對象。第132圖之挑出部分。
接著，求出聚焦值的上限Fb與下限Fa。在Fb以上或Fa以下的聚焦值下對比值過低故不視為檢查對象。第133圖之挑出部分。
接著，選擇Da與Db正中央的晶粒列Ds，以及Fa與Fb正中央的晶粒列Fs之交叉點的晶粒做為最佳曝光條件照射。這些選擇最佳曝光條件照射的步驟均為自動進行。
在步驟130.4中以第132圖中的基準晶粒作為參考影像，以白色晶粒作為被檢查影像，並以基準晶粒比較法(晶粒-任意晶粒檢查)進行檢查。
步驟130.5係使用130.4的檢查結果進行判定曝光條件。亦即：當曝光條件不適當時，例如因無法解析出晶粒圖案的線及空間、或因圖案邊緣部形成鈍角，而發生與基準影像的差額，結果形成利用所檢測的效果作為圖案缺陷。當然也可能發生肇因自曝光條件以外之曝光失誤等所造成之圖案缺陷或粒子被檢測的情況，此時可再度檢查。但是發生機率相當低故並不造成問題。
步驟130.5的具體步驟為：
1)因為以求出聚焦容限為優先，所以曝光時間固定為第132圖中之Ds，以求出聚焦值與缺陷數量的關係。(第133圖)
2)此時聚焦值的判定基準係以在曝光條件下不發生任何缺陷作為條件，因此結論上，容許作為曝光條件的聚焦值為F1至F2。
3)F1與F2具體上為何種曝光機表現之數值、單位，若由曝光機透過Rs232c或Enternet所連接之通訊通路，傳送晶粒的位置與其曝光條件，便可簡單進行計算。在本裝置中除了可判斷曝光條件的優劣外，亦具有變換為可直接輸入曝光機而顯示的數值。
4)另外，如使用專用通訊通路或SEMI規格等通訊通路，亦可將本檢查裝置之結果送回曝光機。可進一步變更曝光條件(曝光時間)進行上述步驟，並決定聚焦與曝光的容限。
(2)實施例11(微影容限測量2) 概要
求出曝光機的條件範圍以及最佳條件。目標為聚焦。
1.　係一種檢查裝置的應用方法，並不限定為電子束攝影方式或掃描方式。亦即，可利用光方式、電子束方式、以及該等方式與攝影方式或掃描方式任意組合而成的方式。
2. CAD資料比較法(CAD資料-任意晶粒檢查)的應用
第134圖顯示第2實施例動作之流程圖。以下根據此圖進行說明。
在步驟134.1中，舉例而言，如第135圖所示，係以聚焦條件與曝光時間條件為參數使變化條件而於晶圓上進行2維曝光。另外，將其設定為1次照射=1晶粒之影像圖案。
在大多數之步進曝光機中，具有一般稱作TEST曝光之使參數自動變化而曝光的功能，在此亦可直接使用該功能。
在步驟134.2中，考慮顯影、光阻剝離、蝕刻、CVD、CMP、鍍覆等的步驟，特別是以電子束進行觀察時，由於光阻充電不易觀察，在本實施例中，只進行到顯影、光阻剝離、鍍覆之步驟。而最好能夠在完成光阻階段的觀察較為理想。
在步驟143.3中，係由曝光後的照射圖案的CAD資料產生盡量維持在最佳狀態的基準影像。此時進行影像資料之光域資料的多值化。如第136圖所示，例如在圖案A、圖案B、圖案C三種線寬不同的圖案中，圖案C較圖案B細密，但根據經驗在比較圖案白色等級時，與圖案B相較圖案C的白色等級較接近黑色，比較圖案黑色等級時，與圖案B相較圖案C的黑色等級較接近白色，因此並非單純地以被視為黑與被視為白的兩個數值作為影像，亦加入圖案形狀或粗密程度，以及在晶圓上的圖案位置等考慮，來進行影像資料的多值化。
另外同時考量觀察系的設定條件或充電、磁場等所造成的影響，進行CAD資料所產生的影像資料的影像處理，使其在比較實際觀察所得之影像與CAD資料所產生之影像資料時不會被視為疑似缺陷。
在步驟134.4中，係以134.3中產生的影像為參考影像，以軟體上的晶粒為被檢查圖像，比較檢查晶粒。
步驟134.5係利用134.4的檢查結果進行曝光條件的判定。亦即：當曝光條件不適當時，例如因無法解析出晶粒圖案的線與空間、或因圖案邊緣部形成鈍角，而發生與基準影像的差分，結果形成利用所檢測的效果作為圖案缺陷。當然也可能發生肇因自曝光條件以外之曝光失誤所造成的圖案缺陷或粒子被檢測的情況，此時可再度檢查。但是發生機率相當低故並不造成問題。
步驟134.5的具體步驟為：
1)係以求出聚焦容限為優先，因此將曝光時間定在經驗所得之固定值，在此情況下求出聚焦值與缺陷數量的關係。(第137圖)
2)　此時聚焦值的判定基準為在曝光條件下不會發生任何缺陷的條件，因此結論上，曝光條件所容許的聚焦值為F1至F2。
3)F1與F2具體上為何種曝光機表現之數值、單位，若由曝光機透過Rs232c或Enternet所連接之通訊通路，傳送晶粒的位置與其曝光條件，便可簡單進行計算。在本裝置中除了可判斷曝光條件的優劣外，亦具有變換為可直接輸入曝光機而顯示的數值。
4)另外，如使用專用通訊通路或SEMI規格等通訊通路，亦可將本檢查裝置之結果送回曝光機。
以上，係說明曝光條件之微影容限測定，但亦可檢查曝光用遮罩之光柵或模板遮罩。此時，可簡化決定曝光條件之檢查。
3)其他實施例 3-1)載物台裝置之變形例
第138圖所示為本發明檢測裝置中之載物台裝置之一變形例。
載物台138.1之Y方向活動部138.2上面，安裝有大幅朝+Y方向與-Y方向(第139圖中為左右方向)且幾乎呈水平延伸之間隔板138.4，在與X方向活動部138.4上面之間則形成有經常保持低導電性之縮小部138.5。另外，X方向活動部138.4上面亦同樣形成有向+-X方向(第138圖中(A)為基準之左右方向)延伸的間隔板138.6，在與載物台138.7上面之間則經常形成有縮小部138.8。載物台138.7在箱體138.9中以一般所知的方法固定於底壁上。
因此，試料台138.10不論移動至哪個位置均會經常形成有縮小部138.5以及138.8，故即使活動部138.2以及138.4移動時從引導面138.11、138.12放出氣體，也可經由縮小部138.5以及138.8妨礙放出氣體的移動，而可壓制受到帶電光束照射的試料周邊空間138.13之壓力上升在一個非常小的範圍。
載物台活動部138.2側面、下面以及活動部138.4的下面，於靜壓軸承138.14周圍，形成有如第140圖所示之差動排氣用溝藉由此溝可進行真空排氣，故形成有縮小部138.5、138.8時，由引導面所放出的氣體會主要經由這些差動排氣部被排出。因此載物台內部的空間138.15或138.16的壓力，會形成較處理室C內的壓力為高的狀態。因此，空間138.15、138.16並非只透過差動排氣溝140.1或140.2進行排氣，如將真空排氣的部分另外設置則可降低空間138.15、138.16的壓力，也可更加降低試料週邊138.13壓力上升的程度。因此設有真空排氣通路138.17與138.18。排氣通路貫通載物台138.7以及箱體138.9通往箱體138.9外部。另外，排氣通路138.18形成於X方向活動部138.4，開口則在X方向活動部138.4的下面。
另外，如設置間隔板138.3、138.6，則需將處理室增大使處理室與間隔板不會互相干涉，但若使用可伸縮的材料或構造作為間隔板則可改善此問題。在此實施例中，可考慮將間隔板以橡膠形成作成蛇腹狀，將其移動方向的端部，在間隔板138.3的情形下係固定於X方向活動部138.4，在間隔板138.6的情況下係固定於箱體138.9內壁。此外，138.19為鏡筒。
第141圖所示為載物台裝置的第2變形例。在此實施例中，在鏡筒前端部亦即帶電光束照射部141.1周圍，構成有圓筒狀間隔部141.2使其與試料W上面之間會形成縮小部。在該構造中，即使從XY載物台放出氣體處理室C內的壓力上升，間隔的內部141.3會受到間隔部14.1.2隔開並由真空管路141.4進行排氣，故在處理室C內與間隔的內部141.3之間產生壓力差，而可抑制間隔的內部141.3的壓力上升。間隔部141.2與試料面間的間隙，會隨處理室C與照射部141.1周邊的壓力維持在何種程度而變化，但是大致上來說以數十μm至數mm程度較佳。此外，間隔部141.2內與真空管路係以一般所知的方法進行連通。
另外，在帶電光束照射裝置中，會對試料W施加數kV左右的高電壓，如在試料附近設置導電性材料可能會引起放電。在該情況下間隔部141.2的材質如以陶瓷等的絕緣物來構成，則試料W與間隔部141.2間便不會發生放電情形。
此外，配置於試料W(晶圓)周圍的環構件141.5為固定於試料台141.6的板狀調整零件，設定為與晶圓同一高度，使如晶圓等試料端部受到帶電光束的照射時，也會在間隔部141.2的前端部全周圍形成微小間隙141.7。藉此試料W在任何位置受到帶電光束照射，在間隔部141.2前端部也均會形成一定的微小間隙952，可使鏡筒前端部周圍空間141.3的壓力保持安定。
第142圖所示為另一個變形例。在鏡筒138.19的帶電光束照射部141.2周圍設置內藏有差動排氣構造的間隔部142.1。間隔部142.1為圓筒狀，其內部形成有圓周溝142.2，由此圓周溝朝上方延伸有排氣通路142.3。此排氣通路經由內部空間142.4與真空管路142.5相連。間隔部142.1下端與試料W上面之間形成有數十μm至數mm左右的微小間隙。
在此種構造中，隨載物台移動由載物台會放出氣體而使處理室C內的壓力上升，而即使氣體欲流入前端部亦即帶電光束照射部141.2，間隔部142.1縮小其與試料W間的間隙並將導電性降到極低，故氣體的流入會受到干擾使流入量減少。再者，因流入的氣體會自圓周溝142.2排向真空管路142.5，故流入帶電光束照射部141.2周圍的空間141.6的氣體會幾乎消失，而將帶電光束照射部141.2的壓力維持在所希望的高真空狀態下。
第143圖中所示為其他變形例。在處理室C與帶電光束照射部141.1周圍設有間隔部143.1，間隔帶電光束照射部141.1與處理室C。此間隔部143.1透過由銅或鋁等導熱性佳的材料所構成的支撐構件143.2與冷凍機143.3相連，冷卻至-100℃至-200℃左右。構件143.4為阻礙被冷卻的間隔部143.1與鏡筒138.19間的熱傳導物，由陶瓷或樹脂等導熱性差的材料構成。另外，構件143.5由陶瓷等非絕緣體構成，形成於間隔部143.1下端具有防止試料W與間隔部143.1放電的功能。
使用此種構造，欲從處理室C內流入帶電光束照射部的氣體分子，會在間隔部143.1受到阻礙流入，且即使流入也會在間隔部143.1的表面被凍結捕捉，故可將帶電光束照射部143.6的壓力保持在較低的狀態。
此外，可使用經由液化氮的冷卻、He冷凍機、脈衝管式冷凍機等各種冷凍機作為冷凍機。
第144圖所示為其他變形例。在載物台的兩活動部中與第138圖所示一般同樣設有間隔板144.1、144.2，即使試料台144.3移動至任意位置，仍可經由該等間隔使載物台內空間144.4與處理室C內得以透過縮小部144.5、144.6而區隔。再者，於帶電光束照射部141.1周圍與第141圖所示相同形成有間隔部144.7，故處理室C內與帶電光束照射部141.1的部分空間會透過縮小部144.8隔開。因此，在載物台移動時，即使吸附於載物台的空氣被放出至空間144.4使該部分的壓力上升，處理室C內的壓力上升仍會受到抑制，空間144.9的壓力上升會被抑制得更低。藉此可使帶電光束照射空間144.9的壓力維持在低壓的狀態。另外如間隔部144.7所示可經由使用內建差動排氣機構的間隔部142.1，或如第142圖所示使用經由冷卻機來冷卻的間隔部，使空間144.9能安定維持在壓力更低的狀態。
經由上述的實施例，可得到以下的效果。
(1)載物台裝置可在真空內發揮高精度的定位性能，且帶電光束照射位置的壓力不易上升。亦即，可對試料進行高精度的帶電光束處理。
(2)由靜壓軸承支撐部所放出的氣體通過間隔部並通過帶電光束照射區域側的情形幾乎不會發生。藉此可使帶電光束照射位置的真空度更為安定。
(3)放出氣體難通過帶電光束照射區域側，可使帶電光束照射區域的真空度更易保持為安定。
(4)真空室內透過小的導電體分割為帶電光束照射室、靜壓軸承室以及中間室之3室，而各室的壓力並以由低到高的順序構成帶電光束照射室、中間室、靜壓軸承室之真空排氣系。中間室的壓力變動會因間隔部被壓得更低，而帶電光束照射室的壓力變動則又受到另一層的間隔部壓制，可使壓力變動降低到不會發生問題的水準。
(5)可抑制載物台移動時的壓力上升。
(6)可強力抑制載物台移動時的壓力上升。
(7)因為可實現高精度之載物台定位，且帶電光束照射區域真空度安定之檢查裝置，故可提供檢查性能高，且試料不會受到污染的檢查裝置。
(8)因為可實現高精度之載物台定位，且帶電光束照射區域真空度安定之曝光裝置，故可提供曝光精度高，且試料不會受到污染的曝光裝置。
(9)因為可使用高精度之載物台定位，且帶電光束照射區域真空度安定之裝置製造半導體，故可形成微細的半導體電路。
此外，很明顯的第138至第144圖的載物台裝置可適用於第13圖之載物台13.6。
參照第145圖至第147圖，說明本發明中XY載物台的其他實施例。在第148圖之先前例以及實施例中共通的構成構件，其參考號碼相同。另外，此說明書中之「真空」為該技術領域中所稱之真空，並非指絕對真空。
第145圖所示為XY載物台的其他實施例。將帶電光束對著試料照射的鏡筒145.1前端部亦即帶電光束照射部145.2，係安裝於規劃成真空室C的箱體145.1。鏡筒145.1的正下方，配置有載置於XY載物台145.4之X方向(第145圖中為左右方向)活動工作台上的試料W。該試料W經由高精度的XY載物台145.4，可在該試料面上之任意位置受到正確之帶電光束的照射。
XY載物台145.4的台座145.5固定於箱體145.3的底壁，朝Y方向(第145圖中為紙面垂直方向)移動的Y工作台145.6放置於台座145.5之上。Y工作台145.6的兩側面(第145圖中左右側面)，形成有突出部，該突出部突出於形成在面向載置於台座145.5之一對Y方向引導部145.7、145.8之Y工作台側之凹溝內。該凹溝係沿著幾乎整個Y方向引導部的全長往Y方向延伸。突出凹溝內的突出部之上、下面以及側面各自設置有一般所知構造之靜壓軸承145.9、145.10、145.11、145.12。經由透過該等靜壓軸承所噴出的高壓氣體，Y工作台145.6會以非接觸方式支撐於Y方向引導部145.7、145.8，使其可圓滑進行Y方向的往返運動。另外，台座145.5與Y工作台145.6之間，配置有一般所知構造的線性馬達145.13，以該線性馬達進行Y方向的驅動。Y工作台經由供給高壓氣體用的彈性管線145.14得到高壓器體的供給，透過形成於Y工作台內的氣體通路(未圖示)對上述靜壓軸承145.10與145.9、以及145.12與145.11供給高壓氣體。供給至靜壓軸承的高壓氣體，係噴出至形成於與Y方向引導部相對之引導面間的數微米至數十微米的間隙，而發揮將Y工作台正確地定位在引導面之X方向與Z方向(第145圖中為上下方向)的作用。
Y工作台上載置有可往X方向(第145圖中為左右方向)移動的X工作台145.14。Y工作台145.6上設置有與Y工作台用Y方向引導部145.7、145.8相同構造之一對X方向引導部145.15(145.16)(僅145.15有圖示)，其係把X工作台145.14夾在其間。X方向引導部在面向X工作台側也形成有凹溝，在X工作台的側部(面向X方向引導部的側部)形成有突出於凹溝內的突出部。此凹溝沿幾乎整個X方向引導部的全長向X方向延伸。向凹溝內突出的X方向工作台145.14的突出部之上、下面以及側面同樣設置有與前述相靜壓軸承145.9、145.10、145.11、145.12、145.18相同的靜壓軸承(未圖示)。Y工作台145.6與X工作台145.14之間，配置有一般所知構造之線性馬達145.19，以該線性馬達進行X工作台的X方向的驅動。而X工作台145.14透過彈性管路145.20得到高壓氣體供給，並將高壓氣體供給至靜壓軸承。經由將該高壓氣體由靜壓軸承噴出至X方向引導部的引導面，可以高精度之非接觸方式將X工作台145.14支撐於Y方向引導部。
真空室C經由連接於一般所知構造之真空泵等的真空管路145.21、145.22、145.23進行排氣。管路145.22、145.23的入口側(真空室內側)貫通台座145.5並在其上面，於由XY載物台145.4排出高壓氣體的位置的附近開口，以極力防止真空室內的壓力因為靜壓軸承所噴出之高壓氣體而上升。
在鏡筒145.1前端部亦即帶電光束照射部145.2周圍，設有差動排氣機構145.24，即使真空室C內的壓力較高，帶電光束照射空間145.25的壓力也能保持相當低的狀態。亦即，安裝於帶電光束照射部145.2周圍的差動排氣機構145.24環狀構件145.26，係被定位在箱體145.3使其下面(試料W側之面)與試料間得以形成微少間隙(數微米至數百微米)145.27，其下面形成有環狀溝145.28。環狀溝145.28經由排氣管145.29與無圖示之真空泵等相連。因此，微少間隙145.27透過環狀溝145.28以及排氣口145.29進行排氣，即使氣體分子欲從真空室C侵入至環狀構件145.26所包圍的空間145.25內，也會被排出。藉此可保持帶電光束照射空間145.25內的壓力在較低的狀態，帶電光束照射也不會發生問題。該環狀溝隨處理室內壓力、帶電光束照射空間145.25內壓力不同，也可為雙重構造或三重構造。
供給至靜壓軸承的高壓氣體，一般使用乾式氮。但是可能的話最好使用更高純度的惰性氣體。這是因為如氣體中含有水分或油等雜質，這些雜質分子會附著於構成真空室的箱體內面或載物台構成元件的表面使真空度惡化，或是附著於試料表面使帶電光束照射空間的真空度惡化。此外，在上述說明中，試料W通常並非直接載置於X工作台上，而是載置於具有可使試料自由裝卸地保持並對於XY載物台145.4進行細微位置變更等功能的試料台上，但是試料台的有無以及其構造與本實施例要旨無關，為簡化說明故在此省略。
在以上說明之帶電光束裝置中，幾乎可直接使用在大氣中使用之靜壓軸承的載物台機構，故可以大致相同的成本以及大小在帶電光束裝置用XY載物台上實現與曝光裝置等所使用之大氣用高精度載物台相同的高精度XY載物台。此外，以上所說明的靜壓引導構造或配置以及致動器(線性馬達)僅為一實施例，只要是可在大氣中使用之靜壓引導或致動器皆可適用。
接著，第146圖所示為差動排氣機構之環狀構件145.26以及形成於其上之環狀溝大小的數值例。另外，在本例中環狀溝為具有146.1以及146.2之雙重構造，該等係以半徑方向相隔。
供給至靜壓軸承的高壓氣體流量，一般大約為20L/min(大氣壓換算)左右。假定真空室C透過內徑50mm長2m的真空管路以排氣速度為20000L/min的乾式泵進行排氣，則真空室內的壓力約為160Pa(約1.2Torr)。此時如將差動排氣機構環狀構件146.3以及環狀溝等的尺寸定為第146圖中所示尺寸，則可將帶電光束照射空間141.1內壓力降為0.0001Pa(0.000001Torr)。
第147圖所示為XY載物台之其他實施例。經由箱體147.1構成的真空室C，透過真空管路147.2、147.3與乾式真空泵147.4連接。另外，差動排氣機構147.5之環狀溝147.6透過連接至排氣口147.7的真空管路147.8與超高真空泵之渦輪分子泵147.9連接。再來，鏡筒147.10內部，透過連接至排氣口147.11之真空管路147.12與渦輪分子泵147.13連接。這些渦輪分子泵147.9、147.13，經由真空管路147.14、147.15與乾式真空泵147.4連接。在圖中，渦輪分子泵的粗抽泵與真空室之真空排氣用泵乃共用1台乾式真空泵，因應供給至XY載物台的靜壓軸承之高壓氣體的流量、真空室的容積與內表面積、真空管路的內徑與長度，也可考慮以不同系統的乾式真空泵來進行該等之排氣。
XY載物台之靜壓軸承，透過彈性管路147.16、147.17接受高純度惰性氣體(N2氣體、Ar氣體等)的供給。這些由靜壓軸承噴出的氣體分子會在真空室內擴散，經由乾式真空泵147.4透過排氣口147.18、147.19、147.20排出。另外，侵入差動排氣機構或帶電光束照射空間的該等氣體分子會自環狀溝147.6或鏡筒147.10的前端部被吸引，經由渦輪分子泵147.9以及147.13透過排氣口147.7以及147.11排出，從渦輪分子泵被排出之後經由乾式真空泵147.4排氣。如此供給至靜壓軸承的高純度惰性氣體會集中於乾式真空泵並被排出。
另一方面，乾式真空泵147.4的排氣口，介由管路147.21與壓縮機147.22相連，壓縮機147.22的排氣口則介由管路147.23、147.24、147.25以及調節裝置147.26、147.27與彈性管路147.16、147.17連接。因此，由乾式真空泵147.4所排出的高純度惰性氣體，會經由壓縮機147.22進行再加壓並於調節裝置147.26、147.27中調整至適當的壓力後再度供給至XY工作台的靜壓軸承。
此外，供給至靜壓軸承的氣體如上述必須盡可能的提高純度，並使其盡量不要含有水分或油，因此渦輪分子泵、乾式泵以及壓縮機，必須具有使氣體通路中不會混入水分或油的構造。另外，在壓縮機的排出側管路147.23途中設置低溫捕集器或過濾器(147.28)等，捕集混入循環氣體中的水分或油等雜質使其不會供給至靜壓軸承也是有效的方法。
經由上述動作，可進行高純度惰性氣體的循環再利用，可節省高純度惰性氣體，另外惰性氣體不會外流至設置有本裝置之房間，也不會發生惰性氣體造成窒息等事故。
此外，循環管路系與高純度惰性氣體供給系147.29相連，在開始氣體循環時，具有使包括真空室C、真空管路147.8、147.12、147.14、147.15、147.2、147.3以及加壓側管路147.21、147.23、147.24、147.25、147.30全部的循環系充滿惰性氣體的功能，以及因某種原因循環氣體的流量減少時供給不足部分的功能。另外，經由使乾式真空泵147.4具有壓縮至大氣壓力以上的功能，可以1台泵兼作乾式真空泵147.4與壓縮機147.22。
再者，鏡筒排氣用之超高真空泵，也可使用離子泵或吸氣泵等泵來代替渦輪分子泵。但是，使用該種存積式泵時，該部分無法構築循環管路系。另外，當然也可使用隔膜式乾式泵等其他方式之乾式泵來代替乾式真空泵。第149圖，係本實施例之帶電光束裝置的光學系以及檢測器之模式圖。光學系設置於鏡筒內，但是該光學系以及檢測器僅為例示，可依需要使用任意的光學系以及檢測器。帶電光束裝置的光學系149.1，具備有：將帶電光束照射於載置於載物台149.2上之試料W的一次光學系149.3；以及投入試料所放出之二次電子的二次光學系149.4。一次光學系149.3備有：放出帶電光束的電子槍149.5；由兩段靜電透鏡所構成之用以收歛電子槍149.5所放出之帶電光束的透鏡系149.6；偏向器149.7；使帶電光束偏向使其光軸可與對象面呈垂直之維納濾波器亦即E×B分離器149.8；以及由兩段靜電透鏡所構成之透鏡系149.9，該等裝置如第149圖所示，係將電子槍149.5設在最上部，使帶電光束光軸對著試料W表面(試料面)而與垂直線呈傾斜依序向下配置。E×B偏向器149.8備有電極149.10以及磁鐵149.11。
二次光學系149.4為投入有從試料W放出之二次電子的光學系，具備有：由兩段靜電透鏡組成，配置於一次光學系之E×B型偏向器149.8上側之透鏡系149.12。檢測器149.13，檢測經由二次光學系149.4所傳送的二次電子。上述光學系149.1以及檢測器149.13的各構成要素構造以及功能與現行物相同，故在此省略其詳細說明。
電子槍149.5所放出的帶電光束，經由電子槍正方形開口整形，並經由兩段透鏡系149.6縮小，再藉由偏光器149.7調整光軸而於E×B偏向器149.8的偏向中心面成像為邊長1.925mm的正方形。E×B偏向器149.8係在與試料法線垂直的平面內，形成電場與磁場正交的構造，當電場、磁場、電子的能量關係如滿足一定條件時可使電子直進，其餘情況則依電場、磁場以及電場能量的相互關係使其偏向至既定方向。第149圖中，假設帶電光束由電子槍垂直入射至試料W，而試料所放出之二次電子則會朝檢測器149.13方向直進。於E×B偏光器偏向的成形光束會在透鏡系149.9縮小至1/5而投影在試料W上。帶有試料W所放出之圖案影像資訊的二次電子經由透鏡系149.9、149.4放大，在檢測器149.13形成二次電子影像。該4段放大透鏡，是由透鏡系149.9形成對稱雙合透鏡，透鏡系149.12也形成對稱雙合透鏡，故為無歪曲透鏡。
經由本實施例可達到以下效果：
(1)可使用構造與一般在大氣中使用之靜壓軸承式載物台相同的載物台(無差動排氣機構之靜壓軸承支撐載物台)，對載物台上的試料進行安定的帶電光束處理。
(2)可將對帶電光束照射區域之真空度的影響壓到最低，使帶電光束對試料的處理更加安定。
(3)可以低成本提供載物台定位性能精度高，且帶電光束照射區域之真空度安定的檢查裝置。
(4)可以低成本提供載物台定位性能精度高，且帶電光束照射區域之真空度安定的曝光裝置。
(5)可藉由利用載物台定位性能精度高，且帶電光束照射區域之真空度安定的裝置製造半導體，而形成微細的半導體電路。
3-2)電子線裝置之其他實施例
此外，考量該攝像投影方式之課題解決的另一種方式，係將一次電子線設為複數，於進行前述複數電子線之二維(X-Y方向)掃描的同時(光域掃描)照射試料表面觀察區域，二次電子光學係採用攝像投影方式。
該方式不但具有前述攝像投影方式的優點，且針對該投影方式之課題之(1)為了能夠一併照射電子線，而容易在試料表面充電；(2)本方式可得之電子線電流有上限(約1.6μA)會妨礙提升檢查速度等，可經由掃描複數電子線來解決。亦即，因電子線照射點會移動使電荷容易逃逸，減少充電情形。另外經由增加複數的電子線之條數，可簡單地增加電流值。在實施例中使用4條電子線時，1條電子線電流為500nA(電子線徑為10μm)合計可得2μA。可簡單地將電子線數量增加到16條左右，在該情況下理論上可得到8μA。複數電子線的掃描只要照射區域中複數電子線的照射量能夠均一照射即可，故掃描圖形不限於前述的光域掃描，亦可為李沙育圖形等其他掃描形狀。因此，載物台掃描方向也不需與複數電子線的掃描方向垂直。
3-2-1)電子槍(電子線源)
在本實施例中電子線源係使用熱電子線源。電子放出(射極)材為LaB6 。只要是高熔點(高溫下的蒸氣壓低)且功函數小，其他材料也可使用。為了得到複數電子線，使用兩種方法。一種為由一條射極(一個突起)導出一條電子線，使其通過有複數個開口的薄板(開口板)，而得到複數電子線、另一種方法係在一條射極上形成複數突起並由該突起直接導出複數電子線的方法。兩種方法均利用電子線容易從突起前端被放出的特性。其他方式之電子線源，例如熱電場放出型之電子線或肖特基(Schottky)型也可使用。再者電子槍可為放出矩形、線形光束，為了製作該種形狀，可以開口形狀來決定，亦可將電子源的電子生成部(晶片或燈絲)形狀設定為矩形或線狀。
另外，熱電子線源係藉由加熱電子放出材而放出電子之方式，熱電場放出電子線源則是藉由對電子放出材施加高電場使其放出電子，再加熱電子線放出部，使電子放出安定的方式。
第150圖A為其他實施例之電子線裝置概略圖。另一方面，第150圖B係顯示以複數一次電子線掃描試料時之情況的概略平面T圖。在空間電荷限制條件下可進行動作的電子槍150.1，形成第150圖B中符號150.2所示之複數光束。複數光束150.2，由配置於圓周上之8個圓形光束亦即一次電子線150.3所構成。
於電子槍150.1產生的複數一次電子線150.3，經由透鏡150.6收歛，透過由電極150.7以及磁鐵150.8所構成之E×B分離器150.9直角入射至試料W。藉由包含該等要素150.4、150.5、150.6、150.9與透鏡150.10以及對物透鏡150.11之一次光學系收歛於試料W上之由複數之一次電子線150.3所構成的複數光束150.2，係藉由設於透鏡150.6下流側的2段偏向器(未圖示，包含一次光學系)進行試料W上的掃描。
試料W的掃描，係以對物透鏡150.11主面為偏向中心，朝x軸方向進行。如第150圖B所示，複數光束150.2之各個一次電子線150.3，在圓周上互相分離配置，在投影於與掃描方向之X方向正交之y軸上時，彼此鄰接的一次電子線150.3間之距離(在各一次電子線的中心進行測量)為等距之設計。此時彼此鄰接的一次電子線150.3間可分離、連接或是部分重疊。
重疊間距可設定為100μm以下的任意值，理想為50μm以下，10μm以下更為理想。亦可藉由設定為光束形之間距以下，使光束彼此接觸形成線狀形狀。另外亦可使用一開始便成形為矩形或線狀的光束。
如第150圖B所示，藉由將構成複數光束150.2的各個一次電子線150.3彼此分離配置，可使各個一次電子線150.3的電流密度極限值亦即不會使試料W產生帶電的最大電流密度值，維持在與使用單一圓形光束時相同的水準，藉此可防止S/N比降低。另外因為各一次電子線150.3彼此分離，空間電荷效果也較小。
另一方面，複數光束150.2可藉由一次之掃描於視野150.12整面之範圍內以一樣的密度掃描試料W。藉此可以高處理量形成影像，縮短檢查時間。在第150圖B中，如設定符號150.2所示為掃描起點之複數光束，符號150.3所示為掃描終點之複數光束。
試料W係放置於試料台(未圖示)。該台在進行X方向的掃描時(例如以200μm寬進行掃描)，會沿著與掃描方向x正交之y方向連續移動。藉此可進行光域掃描。為了使載置有試料的試料台移動而設置有驅動裝置(未圖示)。
掃描時自試料W產生並往各方向放出的二次電子，在對物透鏡150.11朝光軸方向加速，結果由各點朝各方向放出的二次電子會一一細小收歛，並藉由透鏡150.10、150.11、150.14、150.15使像之間隔放大。經由包含該等透鏡150.10、150.11、150.14、150.15之二次光學系形成的二次電子線150.16，會投影至檢測器150.17的受光面，形成視野上的放大影像。
包含於光學系的檢測器150.17，以MCP(微通道板)將二次電子線倍增，於閃爍器變換為光訊號，再於CCD檢測器變換為電訊號。經由CCD發出的電訊號，可形成試料W的二維影像。各個一次電子線150.3係設定成至少有CCD像素之2像素以上的大小。
藉由以空間電荷限制條件作動電子槍150.1，可使一次電子線150.3的照射雜音較在溫度限制條件下作動時少約10倍。因此，二次電子訊號的照射雜音也會減少10倍，故可得到S/N比佳的訊號。
根據本實施例之電子線裝置，可將不使試料產生帶電的一次電子線之電流密度極限值維持在與使用單一圓形光束時相同的水準，藉此可防止S/N比降低，並可藉由以高處理量來形成影像而縮短檢查時間。
另外本實施例之裝置製造方法，可藉由使用電子線裝置在完成各晶圓製程後再進行晶圓評估來提高良率。
第151圖所示為第150圖A中實施例之電子線裝置之詳細圖面。由電子槍151.1放出的4條電子線151.2(151.3至151.6)經由開口縮小部整形，藉由2段透鏡151.8、151.9在維納濾波器151.10之偏向中心面形成10μm×12μm的橢圓狀影像，藉由偏向器151.11沿著附圖紙面垂直方向進行光域掃描，形成影像使其可均一覆蓋4條電子線整體之1mm×0.25mm矩形區域。在E×B151.10偏向之複數電子線會於NA縮小部結合成跨接狀態，並由透鏡151.11縮小至1/5以200μ×50μm的範圍覆蓋試料W，並與試料面呈垂直般地進行照射投影(稱為克勒照明)。由試料所放出帶有圖案影像(試料像F)資訊的4條二次電子線151.12經由透鏡151.11、151.13、151.14放大，並於MCP151.15上形成整體由4條電子線151.12合成之矩形影像(放大投影像F’)。該二次電子線151.12所生成之放大投影像F’會於MCP151.15增感一萬倍，經由螢光部變換為光，於TDI-CCD151.16形成與試料連續移動速度同步的電訊號，而在影像顯示部151.17中取得連續影像，並輸出至CRT等。
電子照射部需盡量對試料表面進行均一照射，減少照射不均，並以電子線照射成矩形或橢圓狀。另外，為提高產率必須使用更大電流對照射區域進行電子線照射。現行的電子線照射不均情況約為±10%左右且影像的對比不均極大，而電子線照射電流在照射區域也在500nA左右很小，故無法提高處理量。而與掃描型電子線顯微鏡(SEM)方式相較，本方式可一次對較廣的影像觀察區域進行電子線照射，因此容易因充電而產生不易成像的問題。
第152圖顯示本實施例之一次電子線照射方法。一次電子線152.1由4條電子線152.2至152.5所構成，各個光束為2μm×2.4μm之橢圓狀，平均每條對200μm×12.5μm的矩形區域進行光域掃描，使其彼此不重疊地合計可對整體之200μm×50μm的矩形區域進行照射。光束151.2在有限時間內到達151.2’，並在幾乎不損失時間的情況下接著回到相差光束點徑分(10μm)的151.2正下方，再度與上述相同以有限時間以與151.2至151.2’呈平行地移動至151.2’正下方(151.3’方向)，重複該動作進行圖中虛線所示之矩形照射區域的1/4(200μm×12.5μm)後，回到起點152.1再高速重複上述動作。
其他電子線152.3至152.5也與電子線152.2相同係以同樣速度重複掃描，整體來說係以均一高速之方式照射圖中之矩形照射區域(200μm×50μm)。
如可均一進行照射，則可無須使用前述之光域掃描，例如亦可以李沙育圖形進行掃描。如此一來載物台移動方向並不限定於圖示之A方向。亦即，不需與掃描方向(圖之橫向的高速掃描方向)垂直。
根據本實施例，可以電子線照射不均為±3%左右進行照射。照射電流，平均1條電子線為250nA而試料表面整體，則可以4條電子束獲得合計1.0μA(以往的2倍)。經由增加電子線數量，可增加電流得到高處理量。且照射點較以往小(面積來說約1/80)加上會進行移動故充電量可降低至以往之1/20以下。
雖未圖示，但本裝置在透鏡之外，另備有限制視野縮小部；用以調整電子線之軸之具有4極或是更多極數的偏向器(對準器)；像散性補正器(像散修正裝置)；另外，將光束形狀整形之複數個4層極透鏡(4極子透鏡)等電子線照明、成像所需之裝置。
3-2-2)電極構造
第153圖顯示在使用將電子線照射至試料之靜電透鏡的電子光學系中，具備有防止絕緣破壞之電極構造的電子線裝置。
為了檢查目前僅依賴光學性檢查而無法得到充分感度與解析度之微細試料的表面狀態，而使用利用電子線之高感度、高解析度的電子線裝置的議題係在上述中加以廣泛檢討。
該種電子線裝置，係藉由電子線源放出電子線，並藉由靜電透鏡等靜電光學系，將該放出的電子線加速或收歛等，使其入射至檢查對象之試料。接著，藉由檢測出經由電子線之入射而由試料放出之二次電子線，產生對應被檢測出之二次電子線之訊號，依據此訊號，例如形成試料的資料。根據該被形成之資料進行試料表面狀態的檢查。
採用使用該種電子線裝置之靜電透鏡等靜電透鏡之電子光學系，於電子線的光軸方向多段配設有可產生使電子線加速或收歛用之電場的電極。該些電極各自被施加特定電壓，經由該種電極的電位差所產生的電場，使電子線加速，或是使其收歛於光軸上的指定點。
在先前的電子線裝置中，由電子線源所放出之電子線的一部分，不論使用靜電透鏡之電子光學系中的電場均可能發生與電極衝突的情形。在此情況下，經由電子線與電極的衝突，使電極本身放出二次電子線。由此電極放出之二次電子線的量，會隨電極材料或是塗布於電極的材料而產生變化。由該電極放出之二次電子線較多時，該二次電子線會因電極電場而加速，將裝置內的殘留氣體離子化，該離子與電極衝突，會再由電極放出二次電子線。因此，如二次電子線被大量放出時，則電極間容易產生放電，增加電極間絕緣破壞的發生率。
舉例而言，比較電極以鋁塗布的情況下以及以金塗布的情況下的絕緣破壞機率，則在鋁的情況下電極間絕緣破壞的機率較高。鋁之功函數為4.2[eV]，金之功函數為4.9[eV]。在此，該功函數為將金屬中的一個電子線取出至真空中所需的最小能量(單位：eV)。
另外，在電極係以金塗布的情況下且電子線裝置之試料為半導體晶圓時，塗布的金會因為與電子線衝突造成金的濺射，而造成金附著於半導體晶圓表面的情形。半導體表面如有金附著時，則在之後的熱步驟中金會擴散至矽結晶之中而造成電晶體性能惡化。因此在該情況下，電子線裝置無法用於半導體晶圓的檢查。
另一方面，使用靜電透鏡的電子光學系，例如在靜電透鏡中，可經由縮短電極間距離得到焦點距離短的靜電透鏡。焦點距離短則靜電透鏡的像差係數會變小而成為低像差，故靜電透鏡會變為高辨識能力，且評估裝置的辨識能力會提升。
此外，亦可藉由增加供給靜電透鏡電極間的電位差，得到焦點距離短的靜電透鏡。如此，與將電極間距離縮短的情況相同，靜電透鏡會變為低像差且辨識能力高，而提升了電子線裝置的辨識能力。因此，只要將電極間距離縮短並加大電極間的電位差，在相乘效果上可得到低像差且辨識能力高的靜電透鏡。但是當將電極間距離縮短並增大電極間的電位差時，會在電極間容易產生放電，並增加在電極間引起絕緣破壞的機率。
以往電極間的絕緣乃是在電極間插入絕緣材料，藉由該絕緣材料支撐電極，如此來保持電極間的絕緣。另外，可藉由增加電極間絕緣材料的最短沿面距離(絕緣表面長度)，來提高絕緣材料表面的絕緣性能。舉例來說，藉由將絕緣材料的表面設定為電極間方向的皺形，來加長電極間的最短沿面距離。
但是一般而言，絕緣材料表面的加工較金屬加工更困難，加工費用也更高。另外如將絕緣材料表面作成皺形等，因為絕緣材料的表面面積增加，在電子線裝置內為真空時，可能增加由絕緣材料放出氣體的情形。因此常會有導致真空度的惡化，反而造成電極間的耐壓下降之情形。
第153圖之實施例乃為了解決該問題而提案之設計，以下針對將本實施例之防止靜電光學系之電極間絕緣破壞的電子線裝置，適用於具有靜電光學系之攝像投影型評估裝置時，該攝像投影型評估裝置之構造、動作以及使用該裝置的裝置(device)製造方法進行說明。
第153圖中，攝像投影型評估裝置153.1，其照射試料之電子線具有既定的放射面，經由電子線照射由試料放出之二次電子線也具有既定之放射面。由電子線源153.2，放射具有二維區域、例如具有矩形之放射面的電子線，並經由靜電透鏡系153.3放大為指定倍數。放大後的電子線由斜上方入射至E×B型偏向器153.4，經由E×B型偏向器153.4之電場與磁場正交的部位，偏向至試料亦即半導體晶圓153.5的方向。(第153圖的實線)
經由E×B型偏向器153.4偏向至半導體晶圓153.5方向的電子線，經由施加於靜電對物透鏡系153.6內之電極的電壓所產生的電場減速，而透過靜電對物透鏡系153.6成像於半導體晶圓153.5。
接著，藉由電子線對半導體晶圓153.5之照射而產生的二次電子線，會藉由靜電對物透鏡153.6的電場往檢測器153.7方向加速(第153圖點線)，而入射至E×B型偏向器153.4。E×B型偏向器153.4，會使被加速的二次電子線朝向靜電中間透鏡系153.8方向，然後藉由靜電中間透鏡系153.8使二次電子線入射至檢測器153.7而檢測二次電子線。經由檢測器153.7完成檢測的二次電子線會變換為資料傳送至顯示裝置153.9，顯示裝置153.9則顯示二次電子線的影像，以進行半導體晶圓153.5的圖案檢查。
接著，詳細說明攝像投影型評估裝置153.1中之靜電透鏡系153.3；靜電對物透鏡系153.6；靜電中間透鏡系153.8以及E×B型偏向器153.4的構造。電子線通過之靜電透鏡系153.3；靜電對物透鏡系153.6；二次電子線通過之靜電中間透鏡系153.8係包含用以產生特定電場之複數電極。另外，該等所有電極的表面均塗布有白金。而E×B型偏向器153.4之電極153.10表面也塗布有白金。
在此，參照第154圖說明塗布電極之不同金屬的絕緣破壞發生機率。絕緣破壞發生機率係依照各種金屬之相對性大小關係來表示。另外，在攝像投影型評估裝置中，除了塗布於電極的金屬種類外其他檢查條件均定為相同。
首先，比較塗布於電極之金屬為鋁，以及為金時之絕緣破壞發生機率，在金的情況下電極的絕緣破壞發生機率稍低。因此金較有防止絕緣破壞的效果。另外，比較塗布電極之金屬為金時，與為白金時之絕緣破壞發生機率，則在白金的情況下電極的絕緣破壞發生機率更低。
在此，各金屬的功函數，鋁為4.2[eV]、金為4.9[eV]、白金為5.3[eV]。所謂金屬之功函數為從金屬中取出某一個電子線至真空中所需的最小能量(單位：eV)。亦即，功函數值越大越不容易取出電子線。
因此，在攝像投影型評估裝置153.1中，由電子線源153.2放射出的電子線與電極衝突時，如塗布於電極的為功函數值較大的金屬(包含主材料為功函數值較大的金屬之合金)，因為由電極放出的二次電子線較少，故電極絕緣破壞的發生機率也會降低。因此，只要是功函數大的金屬，就會較好一些。具體來說，塗布於電極的金屬功函數只要為5[eV]，便可壓低電極絕緣破壞的發生機率。
另外在本實施例中，檢查對象之試料為半導體晶圓153.5，而塗布於電極的金屬為金時，經由電子線與金發生衝突，會發生金附著於半導體晶圓153.5圖案上的情形。因此在本實施例中，如電極上塗布的金屬為白金，則半導體晶圓153.5圖案上便不會發生白金附著的情形，而即使有白金附著也不會使裝置性能惡化。且可降低電極絕緣破壞的發生機率，故更為理想。
接著參考第155圖與第156圖，說明電極之構造與形狀的一例。第155圖中的電極155.1，係包含於靜電透鏡系153.3、靜電對物透鏡系153.6以及靜電中間透鏡系153.8之靜電透鏡電極。
電極155.1呈圓盤狀，約在中央部有通過孔可使電子線或二次電子線得以通過，在本實施例中之攝像投影型評估裝置153.1中，電極155.1上經由未圖示的電源裝置施加有指定的電壓。
第156圖為電極155.1表面部的部分剖面圖。另外，E×B型偏向器153.4之電極153.10表面構造也可與電極155.1表面相同。電極155.1的材料，由矽銅(矽青銅)156.1所構成，在加工為必要尺寸形狀的矽銅156.1上濺射塗布約50nm厚的鈦156.2，再於鈦156.2上濺射塗布約200nm厚的白金156.3形成電極155.1。
在此參照第157圖以及第158圖，詳細說明在本實施例中，在電極間之電位差大時防止電極間絕緣破壞的電極構造。第157圖之電極157.1、157.2，例如，係包含於靜電對物透鏡系153.6之電極，如上述電極上塗布有白金。另外，電極157.1、157.2上經由未圖示之電源裝置施加有指定電壓。在該實施例中，半導體晶圓153.5側的電極157.2施加有高電壓，例如為15kV的電壓，電極157.1則施加有5kV的電壓。
電子線或二次電子線通過之通過孔157.3，位於電極157.1、157.2的中央部，經由電極157.1、157.2的電位差形成電場於通過孔157.3內。經由此電場，電子線會減速且收歛照射至半導體晶圓153.5。此時由於電極間的電位差大，故靜電對物透鏡系153.6可為焦點距離短之靜電對物透鏡。因此，靜電對物透鏡系153.6可達低收像且高辨識能力。
電極157.1、157.2間插入有絕緣間隔片157.4，絕緣間隔片157.4係略垂直地支撐電極157.1、157.2。絕緣間隔片157.4在電極間的最短沿面距離，為大約與受支撐電極部分之電極間距離相同的長度。亦即，電極間絕緣間隔片157.4的表面，在電極間方向並不會形成皺狀等，幾乎為一直線。
電極157.2，具有在電極間距離最短之第1電極面157.5；電極間距離較該第1電極面157.5長的第2電極面157.6；以及在第1電極面157.5與第2電極面157.6之間具有該等2種電極間方向的段差157.7(第158圖)。絕緣間隔片157.4於第2電極面157.6支撐電極157.2。
因為將電極157.2設計為上述形狀，故可確保電極間最短距離為指定距離，不需在電極間方向將絕緣間隔片157.4表面進行皺狀等加工，便可使絕緣間隔片157.4的最短沿面距離較電極間最短距離為長。另外，因為絕緣間隔片157.4的表面不會施加大電場，故也可將其設計為不易產生沿面放電的構造。
因此，可將靜電對物透鏡系135.6定為焦點距離短的靜電對物透鏡，且可以低像差達到高辨識能力，再者因為絕緣間隔片157.4的電極間絕緣性能不會降低，故可防止電極間的絕緣破壞。另外，因為對金屬之電極157.2進行加工使其產生段差157.7，故較諸於加工絕緣間隔片157.4，其加工費用更為便宜。加上在電極間方向之絕緣間隔片157.4的表面幾乎無凹凸部分，而且由絕緣間隔片157.4放出的氣體也不會增加。此外，因電極157.1通過孔157.3之開口端部157.8、電極157.2通過孔157.3之開口端部157.9、以及角落部有曲率，故電場不會集中在兩個角落部，可更加防止電極間的絕緣破壞。此外因電極157.2段差157.7之電極間側的角落部有曲率，故電場不會集中在角落部，可更加防止電極間的絕緣破壞。
另外，在本實施例中係於電極157.2設有段差157.7，但是亦可加工成使電極157.1得以在電極157.2方向設置段差，亦可代替電極157.2僅在電極157.1於電極157.2方向加工設置段差。此外已說明過在靜電對物透鏡系153.6中，插入有絕緣間隔片157.4之電極，在其他靜電透鏡系中如有電位差大的電極時，則可經由套用該靜電透鏡系，防止電極間絕緣破壞。
第153圖至第158圖所說明之實施例，係藉由使用已說明過之裝置製造方法之檢查步驟，而得以在不發生靜電透鏡系的電極間絕緣破壞的情形下進行半導體晶圓評估。
3-3)制振裝置之相關實施例
本實施例係關於藉由對物質目標位置照射電子線，實行對該物質之加工、製造、觀測以及檢查等至少一種動作之電子線裝置，更詳細來說，係關於用以減少決定電子線定位之機械構造體上所產生的不必要機械性振動的電子線裝置，與具備有使用該制振方法以及該裝置之半導體裝置而進行加工、製造、觀測以及檢查之至少一種動作之步驟的半導體製程。
一般而言，使用電子線觀察物質細微構造之手法，有檢查形成於晶圓等的圖案缺陷之檢查裝置或掃描型電子線顯微鏡(SEM)等，但是因為其觀測辨識能力為μm至數十nm，故必須充分去除來自外部的振動而觀測。另外，在使用電子線進行曝光的裝置中，為使電子線偏向並正確對準目標位置照射光束，而使用可充分去除來自外部的振動之除振裝置，且為了盡可能縮小鏡筒部分因構造所產生的機械性共振之搖晃，必須提高其剛性。為提高構造體的剛性，基於電子光學系受到的物理性尺寸限制，無法經由小型化提高剛性，因此導致藉由將鏡筒部分厚壁化或是大型化等來提高剛性的情況較多。但是，藉由該種方法達到的剛性提升，會產生包括裝置重量化、形狀限制、除振台大型化等設計自由度上的限制，以及包含經濟面等諸多不利的因素。
鑑於上述事實，本實施例之目的，係提供一種針對定位光束之機械構造體的共振所產生之不必要振動，不一定需經由提高機械構造體的剛性，也可以藉由適當地衰減其振動而能高精度的維持光束定位，並可實現緩和設計上的制約、裝置小型輕量化、並提高經濟性之電子線裝置，以及將該裝置用於半導體裝置製程可以高效率進行製造、檢查、加工、觀測等之半導體製程。
第159圖所示，為將本實施例套用於使用電子線進行半導體晶圓缺欠檢查之電子線檢查裝置時之構造。同圖所示之電子線檢查裝置159.1為所謂的攝像投影型，擁有A區塊以及從此A區塊向斜上方突出之B區塊之機械構造體。B區塊內配置有照射一次電子線之一次電子線照射裝置，A區塊則包含有攝像投影二次電子線用之攝像投影光學系，以及檢測二次電子線強度之攝像裝置。A區塊連接至最下方之固定台159.2。
配置於B區塊的一次電子線照射裝置，備有用以放出、加速一次電子線之陰極以及陽極所構成之電子線源159.3；將一次電子線整形成長方形之長方形開口159.4；以及將一次電子線縮小成像之4極子透鏡159.5。A區塊之下部，配置有使縮小之一次電子線在電場E以及磁場B正交之處偏向而得以約略垂直射到半導體晶圓159.6的E×B型偏向器159.7；開口口徑(NA)159.8；以及使通過該開口口徑之一次電子線成像於晶圓159.6上的對物透鏡159.9。
在此，藉由4極子透鏡159.5縮小的一次電子線，於E×B偏向器159.7之偏向主面例如形成500μm×250μm的影像，同時於開口口徑159.8形成電子線源159.3之交迭像，使其能符合克勒照明條件。藉由對物透鏡159.9，於晶圓159.6上例如形成100μm×50μm的影像，照明該區域。
晶圓159.6係配置於可進行真空排氣之未圖示之試料室內，且配置於可在X-Y水平面內移動之載物台159.10上。在此，第160圖(a)所示為A區塊以及B區塊與XYZ直交座標系的關係圖。X-Y水平面上有晶圓面，Z軸與攝像投影光學系的光軸大致呈平行。藉由使載物台159.10在載置有晶圓159.6的狀態下移動於X-Y水平面內，晶圓159.6的檢查面可藉由一次電子線依序接受掃描。另外，載物台159.10係載置於固定台159.2上。
配置在A組塊之上部的攝像投影光學系，具備有：中間靜電透鏡159.11以及投影靜電透鏡159.12、配置在該等透鏡之間的光圈159.13。經由一次電子線之照射而自晶圓159.6放出的二次電子線、反射電子線以及散亂電子線，係藉由該攝像投影光學系以既定之倍率(例如200至300倍)放大投影，並成像於後述之微通道板159.14之下面。
配置在A組塊之最上部的攝像裝置，具備有：微通道板159.14；螢幕159.15；中繼透鏡159.16；攝像部159.17。微通道板159.14，在其板內具備有多數之通道，經由靜電透鏡159.11以及159.12成像之二次電子線通過該通道內時，會產生更多電子線。亦即將二次電子線放大。螢幕159.15，係藉由照射放大之二次電子線，而發出對應二次電子線之強度的螢光。亦即，二次電子線之強度會變換為光的強度。中繼透鏡159.16係被配置成可將該螢光引導至攝像部159.17。攝像部159.17係由：用以將中繼透鏡159.16所引導之光變換為電訊號的多數CCD攝像元件所構成。為提升檢測訊號之S/N比，最好使用所謂的TD1檢測器。此外藉由一次電子線之照射，不僅會產生二次電子線也會產生散亂電子線與反射電子線，在此一併稱為二次電子線。
然而，由A組塊以及與其連結之B組塊的機械構造體所形成之鏡筒160.1，一般具有一個或一個以上之固有振動模式，各固有振動模式之共振頻率以及共振方向係由形狀、質量分布、尺寸、內部之機械的配置型態等所決定。例如，如第160圖(b)所示，鏡筒160.1至少具有固有振動160.2的模式1。在該模式1中，鏡筒160.1例如係大致沿著Y方向以150Hz之頻率搖動。此時的鏡筒的傳達函數的一例係顯示於第161圖中。在第161圖中橫軸為頻率、縱軸為振動振幅A之對數。根據該傳達函數，在共振頻率150Hz下，具有共振倍率30dB(約30倍)之增益。因此，即使由外部施加些微之振動，當該振動中含有150Hz附近的頻率成分時，該頻率成分在本例中會被放大至30倍而使鏡筒產生振動。結果，會產生攝像模糊等有害現象。
先前技術，為避免上述情形發生，乃將整個鏡筒放置於除振台上而去除來自外部的振動，以及/或重新評估鏡筒之壁厚及構造，而進行降低共振倍率等煩雜的對策。
根據本實施例，為避免上述作法，乃如第160圖(c)所示，於A組塊之基部設置對鏡筒施加壓力振動160.3的致動裝置160.4以打消振動160.2。該致動裝置160.4係與振動衰減用電路159.18電性連接。
致動裝置160.4以及振動衰減用電路159.18的概略構造係如第162圖所示。如同圖所示，致動裝置160.4，具有：以電極162.2、162.3挾持具壓電效果之介電體162.1而形成之壓電元件162.4；為了由電極162.3側支撐該壓電元件而固定在固定台159.2之支撐台162.5。壓電元件162.4係夾在鏡筒160.1之A組塊與支撐台162.5之間，電極162.2係接在A組塊之外壁，電極162.3係接在支撐台162.5。藉此壓電元件162.4可藉由來回振動160.2，在鏡筒160.1接近時接收正的壓力，而在鏡筒160.1遠離時接收負的壓力。壓電元件162.4為了抑制鏡筒160.1之振動160.2而設置在有效的位置。例如，振動160.2的方向，最好配置成電極162.2以及162.3呈正交的方向。
振動衰減用電路159.18，係由串聯連接於壓電元件162.4之兩電極162.2、162.3之間的可變電感162.6以及電阻162.7所構成。由於可變電感162.6具有電感L、電阻162.7具有電阻值RD 、壓電元件162.4具有電容量C，因此串聯連接的壓電元件162.4以及振動衰減用電路159.18，會與參照號碼162.8所示之串聯共振電路形成等效。該串聯共振電路之共振頻率fo’，係以
fo’=1/{2π(LC)1/2 }
來表示。在本實施例中，係設定各參數使串聯共振電路之共振頻率fo’與鏡筒160.1之共振頻率fo略一致。亦即，調整可變電感162.6之電感L，使
fo=1/{2π(LC)1/2 }
得以對應所被供給之壓電元件162.4的電容量C而成立。實際上壓電元件162.4之電容C，在配合機械性共振頻率而形成共振電路時較小，因此經常需要極大之電感L，在該情況下，可藉由使用運算放大器等來形成等效性大的電感而實現共振電路。
此外，串聯共振電路之共振頻率成分之Q值，在第161圖所示之傳達函數中選擇電阻162.7之值RD 使之與具峰值之共振成份的Q值略一致，依上述方式構成之串聯共振電路162.8，具有第161圖之參照號碼161.1所示之電性頻率特性。
第159圖所示之電子線檢查裝置159.1係由控制部159.19控制管理。控制部159.19，如第159圖所例示一般，可由一般使用之個人電腦等構成。該電腦具備有：根據既定之程式進行各種控制、運算處理的控制部主體159.20；顯示主體159.20之處理結果的CRT159.21；用以使操作者輸入命令之鍵盤或滑鼠等輸入部159.22。當然亦可由電子線檢查裝置專用之硬體、或工作站等構成控制部159.19。
控制部主體159.20係由未圖示之CPU、RAM、ROM、硬碟、視頻基板等各種控制基板等所構成。在RAM或硬碟等記憶體上，分配有用以儲存攝像部159.17所接收之電訊號亦即晶圓159.6之二次電子線影像之數位影像資料的二次電子線影像記憶區域159.23。此外，在硬碟上，存在有用以預先儲存無缺陷存在之晶圓之基準影像資料的基準影像記憶部159.24。此外，在硬碟中，除控制整個電子線檢查裝置之控制程式外還儲存有缺陷檢測程式159.25。該缺陷檢測程式159.25具備有：在控制載物台159.10之XY平面內之移動的同時，於該期間內進行與攝像部159.17所接收之數位影像資料相關之加算等各種運算處理，並根據該結果所得之資料於記憶區域159.32上再構成二次電子線影像的功能。此外，該缺陷檢測程式159.25，讀取構成於記憶區域159.23上的二次電子線影像資料，再根據該影像資料依照既定之演算法自動檢測晶圓159.6的缺陷。
接著，說明本實施例之作用。由電子線源159.3放出一次電子線，使之通過長方形開口159.4、4極子透鏡159.5、E×B偏向器159.7以及對物透鏡159.9，而照射於所安裝的晶圓159.6表面上。如上述一般，於晶圓159.6上照明例如100μm×50μm之被檢查區域，並放出二次電子線。該二次電子線係藉由中間靜電透鏡159.11以及投影靜電透鏡159.12在多通道板159.14的下面放大投影，再經由攝像部159.17攝像，而獲得晶圓159.6上之投影區域的二次電子線影像。驅動載物台159.10使晶圓159.6依照每一既定寬度在X-Y水平面內逐次移動並進行上述步驟，藉此即可獲得檢查面整體之影像。
於攝像被放大之二次電子線影像的期間，若對鏡筒160.1施加包含共振頻率fo(150Hz)之振動成份的外力時，鏡筒160.1會根據該傳達函數所規定之共振倍率(30dB)放大其振動成分而進行固定之振動。該振動160.2，係對壓電元件162.4施加正負之壓力。壓電元件162.4會先將鏡筒160.1之振動能量變換為電能再輸出。由於在壓電元件162.4之兩電極162.2、162.3係串聯連接電感162.6(L)以及電阻162.7(RD )而形成共振電路，因此在共振頻率fo中，壓電元件162.4之電容性阻抗與電感162.6之誘導性阻抗L相抵，而共振電路之阻抗實際上僅形成電阻RD 。因此在共振時，壓電元件162.4所輸出之電能，會經由電阻162.7(RD )全部被消耗。
如此，為抵消由鏡筒160.1加諸於壓電元件162.4的外力，會使壓電元件162.4產生力量，抵銷由機械共振所產生之振動160.2，而可降低共振倍率。由於二次電子線經放大攝像之故，因震動所致之攝像的晃動會更加劇烈，但根據本實施例可預先防範起因於該種晃動之攝像的模糊。
如第163圖所示，機械構造體之鏡筒160.1之傳達函數161.1(相當於第161圖)的共振成分，係被具有電性頻率特性163.1之串聯共振電路162.8之共振成分所抵消，而使鏡筒160.1整體具有共振倍率較低之綜合傳達函數163.2。
如上述一般，在獲得無攝像模糊之良好之二次電子線影像後，本實施例之電子線檢查裝置159.1即可進行由該影像中檢查晶圓159.6之缺陷的處理。該缺陷檢查處理，可使用所謂的圖案匹配法等。根據該方法，係取得由基準影像記憶部159.24所讀出之基準影像，以及實際測出之二次電子線影像的匹配運算代表兩者之類似度的距離值。該距離值小於既定之閾值時，則可判斷其類似度高而判定為「無缺陷」。相對地，該距離值大於既定閾值時，則判斷其類似度低而判定為「有缺陷」。判定為有缺陷時，可向操作者警告顯示。此時，亦可在CRT159.21之顯示部顯示二次電子線圖像159.26。此外，亦可在各個二次電子線影像之部分區域使用上述之圖案匹配法。
除圖案匹配法外，例如亦有第164圖(a)至(c)所示之缺陷檢查方法。在第164圖(a)中係顯示第1個檢測之晶粒的影像164.1以及第2個檢測之另一晶粒影像164.2。第3個檢測之其他晶粒影像被判斷為與第1個影像164.1相同或類似時，即判定第2個晶粒影像164.2的部份164.3有缺陷，而得以檢測缺陷部份。
第164圖(b)係顯示測試形成於晶圓上之圖案的線寬的例子。於方向164.5掃描晶圓上之實際圖案164.4時的實際的二次電子線的強度訊號為164.6，可將連續超過預先校正該訊號而決定之定限訊號位準164.7的部份之寬度164.8測定為圖案164.4之線寬。當所測定之線寬不在既定範圍內時，則可判斷該圖案具有缺陷。
在第164圖(c)中，係顯示測試晶圓上所形成之圖案之電位對比的例子。在第159圖所示之構造中，係在晶圓159.6之上方設置軸對稱之電極164.9，例如對晶圓電位0V供給-10V之電位。此時之-2V之等電位面係設成164.10所示之形狀。在此，形成於晶圓之圖案164.11以及164.12係分別設成-4V與0V之電位。此時，圖案164.11所放出之二次電子線在-2V等電位面164.10上具有相當於2eV之動能的向上速度，因此可超越該電位障壁164.10，並如軌道164.13所示一般由電極164.9脫出並經由檢測器檢測。另一方面，由圖案164.12所放出之二次電子線因無法超越-2V之電位障壁，而如軌道164.14所示一般被推回到晶圓面，故無法被檢測出來。因此圖案164.11之檢測影像較亮，而圖案164.12之檢測影像則較暗。如此可獲得電位對比。預先校正檢測影像之明亮度與電位，即可由檢測影像測定圖案之電位。此外亦可由該電位分布評估圖案之缺陷部份。
如以上說明一般，藉由對本實施例所得之無攝像模糊之良好的二次電子線影像進行上述各種測試，即可實現具更高精確度之缺陷檢查。
將本實施例之上述說明的電子線檢查裝置使用在裝置製造方法中的晶圓檢查步驟時，可預先防範機械構造體之振動所導致之檢測影像的劣化，因此可有效進行具高精確度之檢查，並實現避免缺陷產品之出貨。
此外，本實施例並不受限於以上說明之型態，可在本發明之主旨範圍內進行任何適度的變更。例如機械式共振頻率與模式並非僅限於一個，一般多發生有數個，故此時，可藉由將所需個數之致動裝置160.4設置在鏡筒之各必要位置來加以因應。例如，第160圖(b)所示之機械構造体組塊A產生Y方向之振動160.2的同時又產生X方向的振動時，則可設置另外的致動裝置來抵消X方向的振動。另外，當B組塊或D組塊亦有獨立的固有振動時，亦可在該等組塊中設置致動裝置。
振動衰減用電路159.18，無須與串聯共振電路162.8形成等效，當機械式固有振動在同一振動方向具有多數共振頻率時，可利用該電路之電性頻率特性具有多數之共振頻率來加以制衡。
致動裝置之設置處，除鏡筒外，亦適用於用以正確定出光束位置的必要零件，例如X-Y載物台159.10，或各種光學機械之光學零件。
做為本實施例之電子線檢查裝置之被檢查試料係列舉半導體晶圓159.6為例，但被檢查試料並不受其所限定，只要可利用電子線檢測缺陷者均可選擇作為被檢查試料。例如形成對晶圓之曝光用圖案的遮罩等亦可做為檢查對象。
此外，本實施例，可適用於所有將光束照射於物質之目標位置的電子線應用裝置。此時，除該物質之檢查外，亦可擴大適用範圍，使之適用於可進行加工、製造以及觀測之至少其中一項的裝置。當然此處所言之物質的概念，除晶圓與上述遮罩外，係指可利用光束進行其檢查、加工、製造以及觀測之其中任一項的任意對象物。裝置之製造方法，同樣地，除半導體裝置之製造步驟中的檢查外，亦可將半導體裝置適用於以光束製造之製程本身。
此外，本實施例之電子線檢查裝置，係顯示第159圖所示之構造，但電子光學系可做任意之適度變更。例如電子線檢查裝置159.1的電子線照射裝置，係構成使一次電子線由垂直上方入射於晶圓159.6表面的形式，但亦可省略E×B偏向器159.7而以傾斜方式使一次電子線入射於晶圓159.6之表面。
3-4)晶圓保持之相關實施例
本實施例係關於一種使用電子線裝置的裝置製造方法，該電子線裝置具備有：以靜電方式吸住保持晶圓的靜電夾盤；晶圓與靜電夾盤之組合，特別是可用於使用減速電場對物透鏡之電子線裝置的靜電夾盤與晶圓的組合；以及靜電夾盤與晶圓之組合。
在以靜電方式吸住固定晶圓的一般所熟知的靜電夾盤中，具備有：藉由多數相互絕緣之電極形成配置於基板的電極層，並由一方的電極朝另一方的電極依序施加電壓的電源裝置。此外使用減速電場對物透鏡之電子線裝置亦為一般所熟知。
利用使用減速電場對物透鏡之電子線裝置評估製程途中之晶圓時，必須對晶圓施加負的高電壓。此時，若急速施加負的高電壓恐有破壞製程途中之裝置的可能，因此必須緩緩施加電壓。
另一方面，大部份的晶圓，因晶圓之側面以及背面附著有SiO2 或氮化膜等絕緣膜，因此欲對晶圓供給0電位或低電位時會發生無法施加電壓的問題。此外中央往靜電夾盤側凸出之歪扭晶圓可較容易吸附固定，但使用單極之靜電夾盤時中央朝夾盤側凹陷的歪扭晶圓僅周邊部會被夾置，而產生未夾住中央部而固定的問題。
本實施例，為解決上述問題，除提供一種可使用在減速電場對物透鏡、側面及背面由絕緣膜所包覆，可朝夾盤側夾住中央凹陷之歪扭晶圓的靜電夾盤，以及晶圓與靜電夾盤的組合外，亦提供一種裝置製造方法，可使用上述靜電夾盤或晶圓與靜電夾盤的組合而進行製程途中之晶圓的評估。
第165圖係本實施例之靜電夾盤1410的平面圖，係去除晶圓後露出電極板165.1的圖。第166圖係沿著第165圖之靜電夾盤的線M-M的垂直方向的概略剖面圖，顯示載置有晶圓而未施加電壓的狀態。靜電夾盤165.2如第165圖所示，具有由基板166.1、電極板166.2、絕緣層166.3所構成之積層構造。電極板166.2含有第1電極165.2以及第2電極165.3。第1電極165.2以及第2電極165.3，係以薄膜形成，使之分離成可個別施加電壓，並在磁場中不發生渦流的情況下進行高速移動。
第1電極165.2在平面圖中係由圓形的電極板166.2的中央部份以及周邊部分的一部分所構成，第2電極165.3，係由電極板所剩餘之馬蹄形周邊部分所形成。電極板166.2的上方配置有絕緣層166.3，絕緣層166.3係由厚度為1mm之藍寶石基板所形成。藍寶石係鋁的單結晶，由於如鋁陶瓷般完全沒有小孔，因此絕緣破壞電壓大。例如1mm厚度之藍寶石基板，即可充分承受104 V以上的電位差。
對晶圓166.4之電壓的施加，係藉由具刀緣狀之金屬部份的接觸子166.5進行。如第166圖所示，2個接觸子166.5係與晶圓166.4之側面接觸。使用2個接觸子166.5的理由，係因只使用1個接觸子時，恐會產生無法導通的問題，以及會產生使晶圓166.4往單側推壓的力量。係破壞絕緣層(未圖示)而達到導通，但在放電時會有產生粒子飛散的問題，因此接觸子166.5係介由電阻166.6與電源166.7接觸以避免產生大的放電。該電阻166.6過大時則不會形成導通孔，過小時則會引起大放電導致粒子飛散，因此乃於每一絕緣層(未圖示)決定電阻之容許值。此係因絕緣層的厚度會隨著晶圓的履歷而改變，故需要依照各晶圓決定電阻之容許值。
第167圖(a)顯示施加電壓的時間圖。對第1電極，如線A所示一般，於時刻t=0時，施加4kV。在晶圓之中央部以及周邊部同時被夾住的時刻t=t0 時，對第2電極，如線B所示一般施加4kV。係控制成在時刻t=t1 時晶圓的電壓C逐漸加深(降低)、而在時刻t=t2 時達到-4kV。第1電極與第2電極，在時刻t=t1 至時刻t=t2 時，係逐漸降低電壓，而在時刻t=t2 時變為0V。
到達結束吸附保持於夾盤之晶圓的評估的時刻t=t8 時，將晶圓之電壓C設成0V，並將晶圓取出至外部。
靜電夾盤即使無4kV之電位差而以2kV之電位差吸附保持晶圓時，在第167圖中如1點鏈線所示係分別對第1電極與第2電極施加2kV之電壓A’、B’。對晶圓施加-4kV時，係對第1電極與第2電極分別施加-2kV。藉此，可避免因施加電壓而將超過需要之電壓施加到絕緣層2104，因此可避免破壞絕緣層。
第168圖，係顯示具備上述說明之靜電夾盤的電子線裝置的塊狀圖。由電子線源168.1放出的電子線，係在決定開口口徑(NA)之陽極168.2的開口去除不要的光束，並藉由電容器透鏡168.7與對物透鏡168.13加以縮小，而成像於施加有-4kV的晶圓166.4，同時藉由偏向器168.8以及168.12在晶圓166.4上進行掃描。晶圓166.4所放出之二次電子線，經由對物透鏡168.13捕集，而藉由E×B分離器168.12朝右側彎曲35°左右，而由二次電子線檢測器168.10檢測，並獲得晶圓上之SEM像。在第168圖之電子線裝置中，符號168.3、168.5係軸對準器具、168.4係像散修正器具、168.6係開口板、168.11係屏蔽、168.14為電極。在晶圓166.4之下方配置有第166圖以及第167圖所說明之靜電夾盤。
藉由在裝置製造方法的檢查步驟中使用本實施例即使是具有細微之圖案的半導體裝置亦可在產量良好狀況下進行檢查，並可全數進行檢查，提升產品良率，並避免缺陷產品之出貨。
此外，在增加或減少對靜電夾盤所施加之電壓的方法上，並不受第167圖(a)所示方法所限。例如，亦可如第167圖(b)所示一般，為依照指數函數變化的電壓。反正只要是可在時間內到達規定電壓的電壓，任何電壓均適用。
以上，係詳述本發明之第1實施例至第12實施例，不論在哪一實施例中，「規定電壓」的用語係指進行檢查等測試之電壓。
此外上述說明之各種實施例係使用電子線做為帶電粒子線，但並不受此所限，亦可使用電子線以外的帶電粒子線、不具電荷之中性子線、雷射光、電磁波等非帶電粒子線。
此外，當本發明之帶電粒子線裝置作動時，由於近接相互作用(位於表面附近的粒子的帶電)會導致標的物質產生浮游而被吸引到高壓區域，因此使用於帶電粒子線之形成與偏向的各種電極中會堆積有機物質。經由表面帶電緩緩堆積而成的有機物質會對帶電粒子線之形成與偏向機構造成不良影響，因此必須週期性地去除所堆積之有機物質。因此為了週期性地去除所堆積之有機物質，最好利用堆積有該有機物質之區域附近的電極，於真空中製做出氫、氧或氟以及包含該等氣體之替代物HF、H2 O、CM FN 等電漿，並藉由將空間內的電漿電位維持在於電極面產生濺射的電位(數kV、例如20V至5kV)，而利用氧化、氫化、氟化僅去除有機物質為佳。
3-5)E×B分離器之實施例
第169圖顯示本實施例之E×B分離器169.1。E×B分離器169.1係由靜電偏向器與電磁偏向器構成，在第169圖中，係以與光軸(與圖面垂直的軸：z軸)正交的x-y平面上的剖面圖顯示。其在x軸方向以及y軸方向亦呈正交。
靜電偏向器，具備有設於真空容器中的一對電極(靜電偏向電極)169.2，並在x軸方向產生電場E。該等靜電偏向電極169.2，係隔介絕緣間隔片169.3安裝於真空容器之真空壁169.4，該等電極間距離D係設定為小於靜電偏向電極169.2之y軸方向的長度2L。藉由該種設定，可將形成於z軸周圍之電場強度相同的範圍設得較大，理想上，當D＜L時可更加擴大電場強度相同的範圍。
亦即，電極之端緣起D/2之範圍，因電場強度不同，故電場強度大致相同的區域，會形成除去電場強度不同之端部區域的中心部的2L-D領域。因此，為使電場強度相同之區域存在，必須設定為2L＞D，此外，藉由設定為L＞D可使電場強度相同之區域變得更大。
在真空壁169.4的外側，設有用以在y軸方向產生磁場M的電磁偏向器。電磁偏向器，具備有電磁電圈169.5以及電磁線圈169.6，該等線圈係分別在x軸方向以及y軸方向產生磁場。此外，僅線圈169.6亦可產生y軸方向之磁場M，但為了提升電場E與磁場M的正交度，乃於x軸方向設置產生磁場之線圈。亦即，藉由利用線圈169.6所生成之-x軸方向的磁場成分來抵銷線圈169.6所生成之+x軸方向，即可維持良好之電場與磁場的正交度。
由於該等電場生成用線圈169.5以及168.6係設在真空容器外部，因此可加以對分而構成各個線圈，並由真空壁169.4兩側進行安裝，而在部分169.7中利用螺絲固定器等加以鎖緊使之一體化。
E×B分離器之最外層169.8，係構成坡莫合金或鐵氧體製的軛，最外層169.8與線圈169.5，169.6一樣係經由對分而由兩側安裝在線圈169.6的外圍，並於部分169.7中藉由螺絲固定器等使之一体化。
第170圖，顯示與本實施例之E×B分離器170.1之光軸(z軸)正交的剖面。第170圖之E×B分離器170.1與第169圖所示之實施例之E×B分離器的相異點係在於靜電偏向電極170.1係以6極設置。將連結各電極之中央及光軸(z軸)之線與電場方向(x軸方向)的角度設定成θi (i=0、1、2、3、4、5)時，係對該等靜電偏向電極170.1供給比例於cosθi 的電壓k‧cosθi (k為常數)。但是，θi 係任意之角度。
在第170圖所示之實施例中，亦只能製作x軸方向的電場E，因此設置產生x以及y軸方向之磁場的線圈169.5以及169.6，以進行正交度的修正。根據本實施例，相較於第169圖所示之實施例，可更加擴大電場強度相同的區域。
在第169圖以及第170圖所示之實施例之E×B分離器中，係以鞍型形成生成磁場的線圈，但亦可使用螺旋型之線圈。
在第169圖之E×B分離器169.1中，係使用與光軸呈直角方向之大小較電極間之間隔長的平行平板型電極做為產生電場之靜電偏向器的一對電極，因此在光軸之周圍會擴大以相同強度生成平行之電場的區域。
此外，在第169圖以及第170圖之E×B分離器中，係在電磁偏向器中使用鞍型線圈，並於單側將由光軸估算線圈的角度設定成2π/3，因此不會產生3θ成分，藉此，在光軸的周圍會擴大以相同生成平行之電場的區域。此外，由於係介由電磁顯圈產生磁場，因此可在線圈中重疊偏向電流，並藉此使之具備掃描功能。
第169圖以及第170圖之E×B分離器，係以靜電偏向器與電磁偏向器之組合而構成，因此藉由計算靜電偏向器以及透鏡系之像差，此外並計算電磁偏向器以及透鏡系的像差，再合計該等像差，即可獲得光學系之像差。
3-6)製造線之實施例
第171圖，係顯示使用本發明之裝置的製造線。可由SMIF或FOUP171.2所具備之記憶體中，讀取檢查裝置171.1所檢查之晶圓的批號、經由製造所得之製造裝置履歷等的資訊，或藉由讀取SMIF、FOUP或晶圓匣之ID號碼來辨識該批號。在搬運晶圓時係控制水分的量以防止金屬配線的氧化等。
缺陷檢查裝置171.1可與生產線之網路系統連接，經由該網路系統171.3，可將被檢查物之晶圓的批號等資訊及其檢查結果送到控制生產線的生產線控制電腦171.4、各製造裝置171.5以及其他檢查裝置。製造裝置中，包含有：相關微影裝置例如曝光裝置、塗布裝置、硬化裝置、顯影裝置等，或蝕刻裝置、濺射裝置以及CVD裝置等成膜裝置、CMP裝置、各種計測裝置、其他檢查裝置、複檢裝置等。
3-7)使用其它電子之實施例
本發明之主要目的，係對形成具有100nm以下的線寬之配線圖案的基板等試料照射電子線，以檢測出獲得基板表面資訊的電子，並由所檢測之電子取得基板表面之影像而進行試料表面檢查。本發明特別提出一種檢查方法與裝置，可在對試料照射電子線時，照射包含一定之攝像區域之面積的電子線，並利用CCD或CCD-TDI等使該基板上之攝像區域所放出之電子成像於檢測器上以取得攝像區域之影像，接著，將所得之影像依照晶粒之圖案，適當組合晶胞檢查、晶粒比較檢查以進行檢查，以藉此實現較SEM方式更快的生產量。亦即，使用本發明之電子線的檢查方法以及檢查裝置，可解決：在光學式檢查裝置中因辨識能力較低而無法充分檢查出具有100nm以下之線幅的配線的圖案缺陷，另一方面，在SEM型檢查裝置中因花費過多之檢查時間而無法符合高生產量之要求等兩方面的問題，並可以充份的辨視能力及高生產量檢查具有100nm以下線寬之配線圖案。
在試料之檢查中，就辨識能力的觀點而言，最好使電子線與基板產生衝突，以檢測由基板所放出之電子，而獲得基板表面的影像。因此，在本發明之實施例中，主要係以基板所放出之二次電子、反射電子、後方散亂電子為中心舉例說明。但是，所檢測之電子，只要可獲得基板表面之資訊的電子即可，例如亦可是藉由在基板附近形成逆電場，使之無法直接與基板衝突，而在基板附近反射之映射(mirror)電子(廣義而言亦稱為反射電子)，或透過基板的透過電子等。特別在使用映射電子時，由於電子不會直接衝突試料，故具有充電之影響極小的優點。
利用映射電子時，係對試料施加低於加速電壓的負電位，而在試料附近形成逆電場。該負的電位最好設定成大部份的電子線可返回基板表面附近的程度的值。具體而言，只要設定成較電子槍之加速電壓低0.5至1.0V以上的低電位即可。例如，在本發明之情況下，當加速電壓為-4kV時對試料施加的電壓最好設定在-4.000kV至4.050kV。但以-4.0005kV至4.020kV較好，而以設定為-4.0005kV至4.010kV最為理想。
此外，利用透過電子時，當加速電壓設定為-4kV時，最好將施加於試料的電壓設定為0至-4kV、而以0至-3.9kV較佳、0至-3.5kV最理想。
此外除電子線外亦可利用X線。本發明之二次系或晶粒比較等均可充分適用。
在使用映射電子、或透過電子之任一項的情況下，亦使用前述之電子槍、一次光學系、用以分離一次電子線與檢測電子線的偏向器、使用CCD或CCD-TDI之檢測器、影像處理裝置、用以比較晶粒之運算器等。電子線係使用具有橢圓等一定區域之電子線，但亦可使用用於SEM型之縮得極細的電子線。電子線當然可以是單數亦可以是複數。用以分離一次電子線與檢測電子線的偏向器，可以是形成電場與磁場雙方的維納濾波器，或使用僅有磁場的偏向器。檢測器將攝像區域成像於檢測器上，雖使用可進行迅速檢查之CCD或CCD-TDI，但在使用SEM型之電子槍時，當然使用對應其之半導體檢測器等。取得基板表面之影像，進行晶粒之比較檢查時，可適度利用依照晶粒之圖案，適用於具週期性之圖案的晶胞檢查；以及適用於隨機式圖案之晶粒間的比較檢查。當然，亦可全部以晶粒間之比較檢查進行處理。但是，進行晶粒間之比較檢查時，可比較同一基板上之各晶粒，或比較不同基板上之各晶粒，亦或比較晶粒與CAD資料。可使用任何適當的比較方法。此外，檢查前，係先進行基板之定位。測定基板之位置誤差修正旋轉角的誤差。此時作成聚焦圖，於檢查時，以此為根據一面修正平面上之基板的位置與聚焦的誤差一面進行檢查。
此外，在本發明之裝置利用在製造步驟中，最好連接網路系統，由控制生產線的電腦中取得檢查對象之晶圓資訊，並送出檢查結果，以反映在生產線之各裝置的生產條件上。
3-8)使用二次電子與反射電子之實施例
本實施例，係關於一種具高辨識能力且高處理量的攝像投影式電子線裝置，可利用面光束照射檢查對象，並根據檢查對象切換使用二次電子與反射電子。如此，至少可將電子束照射在朝一維方向擴大的視野而非試料上的一點，而形成該視野之影像的方式係稱為「攝像投影方式」。該攝像投影方式電子線裝置，係一種可迴避空間電荷效果，訊號對雜音比高，又可提升並列處理之影像處理速度的具高辨識能力且高生產量的裝置。
以下，參照第172圖至第181圖，詳述將本實施例之攝像投影方式電子線裝置具體化為缺陷檢查裝置時的情形。此外，在該等圖中，同一參照數字或參照符號係指相同或對應之構成要素。
在第172圖(A)以及(B)中，缺陷檢查裝置EBI之電子槍EG具有可以大電流進行動作之熱電子放出型之LaB6 製陰極，由電子槍EG往第1方向發射的一次電子係在通過包含數段之四極子透鏡2的一次光學系並調整光束形狀後通過維納濾波器172.1。藉由維納濾波器172.1，一次電子之行進方向會變更為第2方向而輸入檢查對象之晶圓W。通過維納濾波器172.1往第2方向行進之一次電子，係藉由NA開口板172.2限制光束徑，通過對物透鏡172.3照射晶圓W。對物透鏡172.3為高精度之靜電透鏡。
如此，在一次光學系中，電子槍EG係使用LaB6 製之高亮度的電子槍，因此較諸於先前之掃描型缺陷檢查裝置更可利用低能量獲得大電流且大面積之一次光束。
晶圓W係藉由利用一次光學系使剖面形成例如200μm×50μm之矩形的面光束照射，因此可照射晶圓W上之既定寬度的小型區域。為了藉由該面光束掃描晶圓W，晶圓W係被載置在例如對應300mm之高精度XY載物台(未圖示)上，並在固定面光束之狀態下以2維方式移動XY載物台。此外，因一次電子無須縮小為光束點因此面光束為低電流密度，且晶圓W之損害少。例如，在先前之光束掃描方式的缺陷檢查裝置中光束點的電流密度為103 A/cm2 ，但在圖之缺陷檢查裝置EBI中面光束之電流密度只有0.1 A/cm2 至0.01 A/cm2 。另一方面，劑量，在先前的光束掃描方式中為1×10-5 C/cm2 ，相對地在本方式中則為1×10-4 C/cm2 至3×10-5 C/cm2 ，本方式會形成高感度。
藉由面光束狀之一次電子所照射之晶圓W的區域中會放出二次電子與反射電子。關於反射電子將於文後敘述，先說明二此電子之檢測，由晶圓W放出之二次電子，以朝著前述第2之逆方向行進的方式，經由對物透鏡172.3放大並通過NA開口板172.2以及維納濾波器172.1後，再度藉由中間透鏡172.4放大，接著再藉由投影透鏡172.5放大而入射至二次電子檢測系D。在引導二次電子之二次光學系中，不論是對物透鏡172.3、中間透鏡172.4以及投影透鏡172.5均為高精度之靜電透鏡、並構成二次光學系之倍率為可變動之構造。以大致垂直之方式使一次電子入射至晶圓W，並以大致垂直方式取出二次電子，因此不會因晶圓W之表面的凹凸產生陰影。
接收來自投影透鏡172.5之二次電子的二次電子檢測系D具備有：增加入射之二次電子的微通道板172.6；將出自微通道板172.6的電子變換為光的螢幕192.7；將出自螢幕172.6的光變換為電訊號的感測器裝置172.8。感測器裝置172.8具有由配列成二維之多數的固體攝像元件所形成的高感度線感測器172.9，螢幕172.7所發出的螢光係藉由線感測器172.9變換為電訊號再送到影像處理部172.10，而以並列、多段且高速之方法處理。
使晶圓W移動並以面光束依序照射晶圓W上之各個區域以進行掃描，在該期間中影像處理部172.10，會依序儲存包含缺陷之區域的XY座標與影像的相關資料，並針對一個晶圓形成包含有含缺陷之檢查對象之所有區域的座標與影像的檢查結果資料夾。如此一來即可一併管理檢查結果。在讀出該檢查結果資料夾後，會在影像處理部172.10之顯示器上顯示該晶圓之缺陷分布與缺陷詳細明细。
實際上，在缺陷檢查裝置FBI之各種構成要素中，感測器裝置172.8係被配置在大氣中，其他構成要素係配置在保持真空之鏡筒內，因此在本實施型態中，係在鏡筒之適當的壁面上設置光引導器，介由光引導器將螢幕172.7所發出的光取出到大氣中並導入線感測器172.9。
第173圖，顯示第172圖中之缺陷檢查裝置EBI之二次電子檢測系D的具體構造例。藉由投影透鏡172.5於微通道板172.6之入射面形成二次電子像或反射電子像173.1。微通道板172.6例如辨識能力為16μm、增益為103 至104 ，有效像素為2100×520，係對應所形成之電子像173.1增加電子並照射螢幕172.7。藉此會由螢幕172.7經電子照射之部分發出螢光，而發出之螢光則藉由低歪曲(歪曲例如為0.4%)的光引導器173.2放出至大氣中。所放出之螢光藉由光學中繼透鏡173.3入射到線感測器172.9。例如，光學中繼透鏡之倍率為1/2、透過率為2.3%，歪曲為0.4%，則線感測器172.9具有2048×512個的像素。光學中繼透鏡173.3係於線感測器172.9之入射面形成對應電子像173.1的光學像173.4。亦可取代光引導器173.2以及中繼透鏡173.3而使用FOP(光纖面板：fiber optic plate)，此時的倍率為1倍。
第172圖所示之缺陷檢查裝置EBI，藉由調整電子槍EG之加速電壓以及施加於晶圓W的晶圓電壓並使用電子檢測系D，在二次電子的情況下，可以正帶電模式與負帶電模式之其中一種進行作動。此外，藉由調整電子槍EG之加速電壓、施加於晶圓W的晶圓電壓以及對物透鏡條件，可藉由：利用一次電子照射檢測出晶圓W所發出之高能量反射電子的反射電子攝像模式，使缺陷檢查裝置EBI產生作動。反射電子，具有與一次電子入射至晶圓W等試料時的能量相同的能量，較諸於二次電子能量較高，因此具有不易受試料表面之帶電等所導致之電位影響的特徵。電子檢測系，亦可使用輸出對應二次電子或反射電子之強度的電訊號的電子衝擊型CCD、電子衝擊型TDI等電子衝擊型檢測器。此時，不使用微通道板172.6、螢幕172.7、中繼透鏡173.3(或EOP)，而在成像位置設置使用電子衝擊型檢測器。藉由上述構造缺陷檢查裝置EBI可藉由適合檢查對象之模式進行動作。例如，在檢測金屬配線之缺陷、GC配線之缺陷、阻劑圖案之缺陷時只要利用負帶電模式或反射電子攝像模式即可，而在檢測貫通孔之導通不良或蝕刻後之貫通孔底之殘渣時則可利用反射電子攝像模式。
第174圖之(A)圖係說明利用上述3種模式使第1圖之缺陷檢查裝置EBI產生作動時所需要件的圖。將電子槍EG之加速電壓設成VA 、施加於晶圓w之晶圓電壓設成VW 、照射晶圓W時之一次電子的照射能量設成EIN 、入射於電子檢測系D之二次電子的訊號能量設定成EOUT 。電子槍EG係構成可變更加速電壓VA 之形式，對晶圓W係由適當之電源(未圖示)施加可變的晶圓電壓VW 。因此，調整加速電壓VA 以及晶圓電壓VW 並使用電子檢測系D時，缺陷檢查裝置EBI，如第174圖之(B)所示一般，二次電子輸出(yield)在大於1的範圍內可以正帶電模式進行作動，在小於1的範圍內可以負帶電模式進行作動。此外，藉由調整加速電壓VA 晶圓電壓VW 以及對物透鏡條件，缺陷檢查裝置EBI可利用二次電子與反射電子之能量差並藉由反射電子攝像模式進行作動。此外在第174圖之(B)中，正帶電區域與負帶電區域之交界中的電子照射能量EIN 之值，實際上係因試料而異。
藉由反射電子攝像模式、負帶電模式以及正帶電模式使缺陷檢查裝置EBI進行作動用的VA 、VW 、EIN 以及EOUT 之值可舉例如下，
在反射電子攝像模式下
VA =－4.0kV
VW =－2.5kV
EIN =1.5keV
EOUT =4keV
在負帶電模式下
VA =-7.0kV
VW =-4.0kV
EIN =3.0keV
EOUT =4keV+α(α=二次電子之能量寬)
在正帶電模式下
VA =-4.5kV
VW =-4.0kV
EIN =0.5keV
EOUT =4keV+α(α=二次電子之能量寬)
實際上，二次電子與反射電子之檢測量，係根據晶圓w上之被檢查區域之表面組成、圖案形狀以及表面電位而產生變化。亦即，根據晶圓W上之被檢查對象之表面組成二次電子收率以及反射電子量會有不同，在圖案之凸出處及角部其二次電子收率以及反射電子量會大於平面。此外，晶圓W上之被檢查對象的表面電位高時，二次電子放出量會減少。如此，由檢測系D所檢測到之二次電子以及反射電子所獲得之電子訊號強度會依照材料、圖案形狀以及表面電位而產生變動。
第175圖，係顯示使用在第172圖所示之缺陷檢查裝置EBI之電子光學系的靜電透鏡的各電極的剖面形狀。如第175圖所示，由晶圓W到達微通道板172.6的距離例如為800mm，對物透鏡172.3、中間透鏡172.4以及投影透鏡172.5係具有多片形狀特殊之電極的靜電透鏡。現在，當對晶圓W施加-4kV後，對對物透鏡172.3之最接近晶圓W的電極施加+20kV，而對剩下的電極施加-1476V。同時對中間透鏡172.4施加-2450V，對投影透鏡172.5施加-4120V。結果，在二次光學系所得之倍率，會藉由對物透鏡172.5達到2.4倍、藉由中間透鏡172.4會達到2.8倍、藉由投影透鏡172.5會達到37倍，合計共達260倍。此外，第175圖之參照數字175.1、175.2係用以限制光束徑的場開口(field aperture)，參照數字175.3為偏光器。
第176圖(A)，係攝像投影方式電子線裝置之其他實施例之多光束多像素型之缺陷檢查裝置EBI構造之概略圖。該缺陷檢查裝置EBI的電子槍EGm具有LaB6 製之陰極，係可發射多條一次電子束176.1的多光束型電子槍。由電子槍EGm所發出之多條一次電子束176.1，係藉由在對應各一次電子束之位置形成小孔的開口板176.2調整光束徑後，藉由2段之軸對稱透鏡176.3、176.4調整各光束之位置而朝著第1方向前進，通過維納濾波器172.1使行進方向由第1方向變更為第2方向而以入射至晶圓W的方式行進。之後，各一次電子束176.1會通過NA開口板172.2、對物透鏡172.3而照射晶圓W之規定區域。
藉由多條一次電子束176.1之照射而由晶圓W放出之二次電子以及反射電子176.5，如在第172圖(A)所說明過一般係往第2方向之相反方向行進並通過對物透鏡172.3、NA開口板172.2、維納濾波器172.1、中間透鏡172.4、投影透鏡172.5入射至檢測系D，再藉由感測器裝置172.8予以電訊化。
由電子槍EGm觀察時下流側之軸對稱透鏡176.4與維納濾波器172.1之間，配置有用以使多條一次電子束176.1偏向之偏向器176.6。因此，為了藉由多條一次電子束176.1掃描晶圓W上之某區域R，如第176圖(B)所示一般，使晶圓W一面往Y軸方向移動、一面藉由偏向器176.6使多條之一次電子束176.1同時偏向與Y軸垂直之X軸方向。藉此，藉由多條一次電子束176.1進行區域R之光域掃描。
第177圖(A)，顯示攝像投影方式電子線裝置之另一實施例之多光束單一像素型之缺陷檢查裝置EBI之概略構造。同圖中，電子槍EGm可發射多條一次電子束176.1，所發射之多條一次電子束176.1，如第176圖(A)所說明一般，係由開口板176.2、軸對稱透鏡176.3、176.4、偏向器176.6、維納濾波器172.1、對物透鏡172.3所引導朝第1方向行進以照射晶圓W。
經由多條一次電子束176.1之照射由晶圓W放出之二次電子或反射電子176.5，通過對物透鏡172.3後，經由維納濾波器172.1僅改變一定角度之行進方向後，通過中間透鏡172.4，投影透鏡172.5而入射至多檢測系D’。圖中之多檢測系D’係二次電子檢測系，具備有：形成有與形成於開口電極176.2之n個小孔同數量之孔的多開口板177.1；為捕捉通過開口板177.1之n個孔的二次電子使之變換為顯示該二次電子強度之電訊號而對應多開口板177.1之各孔而設置的n個檢測器177.2；用以放大各檢測器177.2所輸出之電訊號的n個放大器177.3；將經由各個放大器177.3放大之電訊號變換為數位訊號而進行晶圓W上之被掃描區域R之影像訊號之儲存、顯示、比較等的影像處理部172.10’。
在第177圖(A)所示之缺陷檢查裝置EBI中，由多條一次電子束176.1所進行之區域R的掃描，係如第177圖(B)所示一般進行。亦即，如第177圖(B)所示，將區域R依照一次電子束176.1之條數往Y軸方向分割而設定為小區域r1、r2、r3、r4，並將各條一次電子束176.1分配至上述各小區域r1至r4。之後使晶圓W一面朝Y軸方向移動，一面藉由偏向器176.6使各一次電子束176.1同時朝X軸方向偏向，使各一次電子束176.1掃描其所被分配之小區域r1至r4。藉此，可藉由多條一次電子束176.1掃描區域R。
此外，多光束之一次光學系，並不限定為第176圖的光學系，只要在照射於試料上的時點上為多光束即可，例如亦可使用單一之電子槍。
在以上說明之缺陷檢查裝置EBI中，最好使用可將晶圓W載置於載物台上，並精確地將該載物台定位在真空處理室中的機構。為精確定位該載物台，例如係採用藉由靜壓軸承非接觸支撐載物台的構造。此時，最好將排除高壓氣體之差動排氣機構形成於靜壓軸承的範圍以維持真空處理室的真空度，使靜壓軸承所供給之高壓氣體不會被排出至真空處理室中。
第178圖係顯示用以將載置晶圓W之載物台精確地定位在真空處理室的機構構造的一例以及惰性氣體之循環配管系。在第178圖中，對著晶圓W照射一次電子之鏡筒178.1的前端部亦即一次電子照射部178.2係安裝在劃分為真空處理室C的箱室178.3中。在鏡筒178.1之正下方，配置有載置於高精度之XY載物台178.4之X方向(第178圖中的左右方向)的活動台上的晶圓W。藉由使XY載物台178.4往X方向以及Y方向(第178圖中與紙面垂直的方向)移動，可正確地對晶圓W之面上的任意位置照射一次電子。
XY載物台178.4之台座178.5係固定在箱室178.2之底壁，往Y方向移動之Y工作台178.6係載置於台座178.5上。Y工作台178.6之兩側面(第178圖之左右側面)形成有突部，該等突部係分別與設置在台座178.5之一對的Y方向引導器178.7a以及178.7b上所形成的凹溝分別嵌合。各凹溝係沿著Y方向引導器178.7a、178.7b的約全長往Y方向延伸。凸出於凹溝內之突部上方、下面以及側面係分別設有一般構造之靜壓軸承(未圖示)。藉由該等靜壓軸承噴出高壓且高純度之惰性氣體(N2氣體、Ar氣體等)，Y工作台178.6得以藉由非接觸之方式支撐於Y方向引導器上178.7a、178.7b，並往Y方向進行平滑的來回運動。此外，台座178.5與Y工作台178.6之間，配置有一般構造之線性馬達178.8用以使Y工作台178.6往Y方向驅動。
Y工作台178.6之上側係以可往X方向移動之方式載置X工作台。設置一對X方向引導器178.10a、178.10b(第178圖中僅顯示178.10a)以夾住X工作台178.9，其構造係與為Y工作台178.6而設之Y方向引導器178.7a、178.7b相同。在面對該等X方向引導器之X工作台178.9的一側形成有凹溝，而在面對X工作台178.9之X方向引導器的側部，則形成有突出於上述凹溝內的突部。該等凹溝係沿著X方向引導器之大致全長延伸。凸出於凹溝內的X方向工作台178.9的突部的上、下面以及側面，設有與用以非接觸支撐Y工作台之靜壓軸承相同的靜壓軸承(未圖示)。藉由對該等靜壓軸承供給高壓且高純度之惰性氣體並由靜壓軸承對X方向引導器178.10a、178.10b的引導面噴出，可使X工作台178.9被精確地非接觸支撐於X方向引導器178.10a、178.10b。Y工作台178.6中，配置有一般構造之線性馬達178.11，用以使X工作台178.9往X方向驅動。
在XY載物台178.4方面，由於可直接使用可在大氣中使用的具備靜壓軸承的載物台機構，因此，可以大致同等的成本以及大小，實現具有與曝光裝置等所使用之大氣用之高精度載物台同等精度之XY載物台以作為缺陷檢查裝置用之XY載物台。此外，晶圓W並非直接載置於X工作台178.9上，一般係載置於以可拆除晶圓W之方式支撐且具有可對XY載物台178.4進行微幅之位置變更的功能的試料台上。
上述惰性氣體係介由形成於可撓性配管178.12、178.13以及XY載物台178.4內的氣體通路(未圖示)供給至上述靜壓軸承。供給至靜壓軸承之高壓惰性氣體，係噴出至形成於Y方向引導器178.7a、178.7b以及X方向引導器178.10a、178.10b之相對的引導面之間的數微米到數十微米的間隙，Y工作台178.6以及X工作台178.9往X方向、Y方向以及Z方向(第178圖中的上下方向)正確地定位於引導面上。由靜壓軸承噴出之惰性氣體的氣體分子擴散於真空處理室C中，並通過排氣口178.14、178.15a、178.15b以及真空配管178.16、178.17而藉由乾式真空泵178.18排氣。排氣口178.15a、178.15b之吸入口，係貫穿台座178.5並設於其上。藉此，吸入口係開口於由XY載物台178.4排出高壓氣體之位置的附近，因此可防止由靜壓軸承噴出之高壓氣體所導致真空處理室C內之壓力上升。
乾式真空泵178.18的排氣口，係介由配管178.19連接壓縮機178.20，壓縮機178.20之排氣口係介由配管178.21、178.22、178.23以及調整器178.24、178.25連接可撓性配管178.12、178.13。因此，乾式真空泵178.18所排出的惰性氣體，藉由壓縮機178.20再度被加壓，並以調整器178.24、178.25調整為適當壓力後，再度供給至XY載物台之靜壓軸承。藉此，可使高純度之惰性氣體環再利用，故可節約惰性氣體，此外由於不會從缺陷檢查裝置EBI放出惰性氣體，因此可防止惰性氣體所致之窒息等事故的發生。另外，在壓縮機178.20之排出側的配管178.21的途中最好設置低溫捕集器或過濾器等去除裝置178.26，以捕集混入循環氣體中之水分或油分等雜質物質使之無法被供給至靜壓軸承。
在鏡筒178.1之前端部亦即一次電子照射部178.2的周圍，設有差動排氣機構178.27。該設置是為了使一次電子照射空間178.28之壓力即使在真空處理室C內之壓力變高時亦可降至極低。安裝在一次電子照射部178.2之周圍的差動排氣機構178.27的環狀構件178.29係以可在其下面(與晶圓W相對的面)與晶圓W之間形成數微米到數百微米之些微空間的方式定位在箱室178.3中。
於環狀構件178.29之下面形成環狀溝178.30、環狀溝178.30係連接排氣口178.31。排氣口178.31係介由真空配管178.32連接超真空泵之渦輪分子泵178.33。此外，在鏡筒178.1之適當位置設置排氣口178.34，排氣口178.34係介由真空配管178.35連接渦輪分子泵178.36。該等渦輪分子泵178.33、178.36係藉由真空配管178.37、178.38連接乾式真空泵178.18。因此，侵入差動排氣機構178.27或荷電光束照射空間178.26之惰性氣體的氣體分子可介由環狀溝178.30、排氣口178.31以及真空配管178.32而由渦輪分子泵178.33進行排氣，因此由真空處理室C侵入環狀構件178.29所圍住的空間178.28內的氣體分子會被排除。藉此，由於可保持較低之一次電子照射空間178.28內的壓力，故可毫無問題地照射一次電子。此外，由鏡筒178.1之前端部吸引的氣體分子係通過排氣口178.34、真空配管178.35而由渦輪分子泵178.36進行排氣。渦輪分子泵178.33、178.36所排出之氣體分子經由乾式真空泵178.18收集並供給至壓縮機178.20。
此外，環狀溝178.30，根據真空處理室C內之壓力或一次電子照射空間178.28內的壓力，可作成雙重或三重構造。此外在第178圖所示之檢查裝置中，係以一台之乾式真空泵兼做為渦輪分子泵之粗抽吸泵與真空處理室之真空排氣用泵，但亦可根據供給至XY載物台之靜壓軸承的高壓氣體流量、真空處理室之容積或內表面積、真空配管之內徑或長度等，而以其他系統之乾式真空泵進行排氣。
供給至XY載物台178.4之靜壓軸承的高壓氣體，一般係使用乾式氮。但是，能夠的話最好使用更高純度之惰性氣體。因為當氣體中含有水分或油分等雜質時，該等雜質分子會附著在隔成真空處理室C之箱室178.3之內面或載物台構成零件之表面而使真空度惡化，或附著於晶圓W之表面而使一次電子照射空間178.28之真空度惡化。此外，由於必須盡量避免水分或油分包含在氣體中，因此渦輪分子泵178.33、178.36、乾式真空泵178.18以及壓縮機178.20，必須具備水分或油分不會混入氣體流路的構造。
此外，如第178圖所示，在惰性氣體之循環配管系中連接有高純度惰性氣體供給系178.19，係用以在開始氣體之循環時，實行對包含真空處理室C和真空配管178.16、178.15、178.32、178.35、178.37以及加壓側配管178.19、178.21、178.22、178.23、178.39之所有循環系加滿高純度惰性氣體之功能，以及因某種原因導致循環之氣體流量減少時可供給不足量的功能。此外，藉由使乾式真空泵178.18具備有壓縮到大氣壓以上之壓縮功能，亦可使乾式真空泵178.18兼用壓縮機178.20之功能。此外，用於鏡筒178.1之排氣的超高真空泵，亦可代之以渦輪分子泵78.36而使用離子泵或吸氣泵等泵。但是，在使用該等儲存式泵時，無法建構循環配管系。亦可代之以乾式真空泵178.18而使用膜片式乾式泵等其他方式的乾式泵。
第179圖係顯示差動排氣機構178.27之環狀構件178.29以及形成於該環狀構件之環狀溝178.30之大小的數值例。在此，係採用往半徑方向隔開的雙重構造的環狀溝。供給至靜壓軸承之高壓氣體的流量一般約為20L/min(換算大氣壓)程度。假設真空處理室C係介由內徑為50mm、長2m之真空配管而以具有20000L/min之排氣速度的乾式泵進行排氣，真空處理室內之壓力會達到約160Pa(約1.2Torr)。此時，差動排氣機構178.27、環狀構件178.29以及環狀溝178.30等之尺寸若設定成第179圖所示之尺寸，則可將一次電子照射空間56內之壓力設定成10-4 Pa(10-6 Torr)。
第180圖係概略顯示搭載第172圖至第179所說明之缺陷檢查裝置EBI之檢查系統的整體構造。如圖示一般，由缺陷檢查裝置EBI之一次光學系經過晶圓W、二次光學系到達檢測系D之路徑的構成要素，係收容於具備磁性密封功能之鏡筒178.1之內部，鏡筒178.1係設置於由主動除震裝置所支撐之除振台180.1之上面以防止來自外部之振動傳入。鏡筒178.1的內部係藉由真空排氣系180.2保持真空。對於鏡筒178.1之內部之一次光學系以及二次光學系的各構成要素，係由控制電源180.3介由高壓電纜180.4供給所需電壓。
在鏡筒178.1之適當位置設置具備有光學顯微鏡與自動聚焦裝置之對準機構180.5，除了將構成一次光學系以及二次光學系的各要素正確地配置在既定之光軸上外，並進行調整使電子槍所發射之一次電子得以自動地聚焦於晶圓W上。
在除振台180.1之上面設置用以載置固定晶圓W之夾盤(未圖示)的XY載物台178.4，掃描期間中的XY載物台178.4的位置係根據規定間隔由雷射干擾計檢測。此外，在除振台180.1之上面係設置：用以儲存檢查對象之多數片晶圓W的裝載裝置180.6；把持裝載裝置180.6內的晶圓W使之載置於鏡筒178.1內的XY載物台178.4，並於檢查結束後用以由鏡筒178.1內取出晶圓W之搬運機器人180.7。
系統整體之動作，係由安裝有所需程式之主控制器180.8所控制。主控制器180.8具備有顯示器180.9，並介由電纜180.10與檢測系D連接。藉此，主控制器180.8得以由檢測系D介由電纜180.10接收數位影像訊號並由影像處理部172.10處理，而將掃描晶圓W所得之檢查結果資料夾之內容與晶圓W之缺陷分布等顯示於顯示器180.9上。另外，主控制器180.8為了控制系統整體之動作而將系統之動作狀態顯示於顯示器180.9。
此外，前文係說明載置晶圓W之載物台可在XY平面內移動，但除此之外，載物台亦可在與XY平面垂直或通過XY平面之任意軸的周圍旋轉。此外，檢查對象並不陷於晶圓，而包含遮罩等可藉由電子線進行檢查之試料。此外藉由以LAN相互結合本實施例之攝像投影型電子線裝置與先前之光束掃描方式之缺陷檢查裝置與伺服器及主控制器，即可架構分散型之缺陷檢查網。
如上述說明所能理解一般，本實施例可獲得以下各項特別效果，
(1)由於係藉由面光束照射試料，因此可提升產量，例如可將平均每片晶圓的缺陷檢查時間縮短為先前之光束掃描方式之檢查裝置的約1/7。
(2)由於無需將一次電子縮聚為光束點，因此可迴避空間電荷效果，並以低電流密度照射試料，故試料之損壞較小。
(3)由於係藉由面光束照射試料，因此可檢查到小於一像素的尺寸。
(4)藉由選定電子槍之加速電壓以及施加於試料之電壓，以及調整對物透鏡，即可以正帶電模式、負帶電模式以及反射電子攝像模式中的任何一種動作模式進行動作，因此可依照試料之檢查部位進行適當的檢查。
(5)藉由使用靜電透鏡，可使一次光學系以及/或二次光學系小型並高精度化。
1.1‧‧‧檢查裝置本體
1.2‧‧‧電源機架
1.3‧‧‧控制機架
1.4‧‧‧成膜裝置
1.5‧‧‧蝕刻裝置
2‧‧‧控制裝置
2.1‧‧‧電子束光學鏡筒
2.2‧‧‧真空搬送系(轉送室)
2.3‧‧‧真空搬送系(裝載加鎖室)
2.4‧‧‧主箱體、主殼體
2.5‧‧‧除振台
2.6‧‧‧渦輪分子泵
3.1‧‧‧搬送系
3.2‧‧‧對準裝置
3.3‧‧‧電子光學系統控制電源
3.4‧‧‧真空XY平台
3.5‧‧‧真空θ工作台
3.6‧‧‧真空控制系統
3.7‧‧‧系統軟體
3.8‧‧‧影像處理系統
3.9‧‧‧AF機構
4.1‧‧‧主動除振台
4.2‧‧‧主處理室
4.3‧‧‧電子光學裝置
4.4‧‧‧真空搬送系
4.7‧‧‧檢查部外裝
5.1‧‧‧XY載物台
5.2‧‧‧雷射干擾測定系
5.3‧‧‧主動除振裝置
5.4、7.1‧‧‧焊接平台
6.1‧‧‧外裝
7.2‧‧‧渦輪分子泵
7.3‧‧‧底板
7.6‧‧‧球面座
7.7‧‧‧室壁
7.10‧‧‧Y載物台
7.11‧‧‧十字型輥輪導軌
7.12‧‧‧中間載物台
7.13‧‧‧X載物台
7.14、8.5‧‧‧滾珠螺桿
8.1‧‧‧干擾計
8.2‧‧‧馬達
8.3‧‧‧磁性流體密封
8.4‧‧‧鏡
9.1‧‧‧雷射
9.2、9.6、10.1、10.3．．．彎曲器
9.4．．．分離器
10.2．．．標靶
11.1．．．吊車
11.2．．．橫行軌道
11.3．．．行走軌道
13.1．．．半導體檢查裝置
13.2．．．晶圓匣保持具
13.3．．．小型環境裝置
13.4．．．主箱室
13.5．．．裝載器箱室(殼體)
13.6．．．載物台裝置
13.7．．．裝載器
13.8．．．電子光學裝置
13.9．．．預先充電裝置
13.10．．．對準控制裝置
13.11．．．光學顯微鏡
13.12．．．晶圓匣
13.13．．．升降工作台
13.14、16.18．．．升降機構
13.15、13.25、14.1、14.6、14.7．．．出入口
13.16．．．工作室
13.17、14.4．．．殼體主體
13.18．．．台框架
13.19．．．防振裝置
13.20．．．殼體支撐裝置
13.21．．．框架構造體
13.22、16.7、17.1．．．底壁
13.23、16.6、17.2．．．頂壁
13.24．．．側壁
13.26、13.30．．．密封材
13.27、14.9．．．門
13.28、13.31．．．驅動裝置
13.29、14.8．．．關閉裝置
13.32．．．固定工作台
13.33．．．Y工作台
13.34．．．X工作台
13.35．．．旋轉工作台
13.36．．．保持具
13.38．．．鏡筒
14.2．．．第1裝載室
14.3．．．第2裝載室
14.5．．．分隔壁
14.10．．．開關裝置
14.11．．．晶圓架
14.12．．．第2搬送裝置
14.14．．．載置面
14.15、14.16．．．伺服馬達
14.17、14.18．．．編碼器
15.1．．．箱主體
15.2．．．基板搬送箱
15.3．．．基板搬出入門
15.4．．．蓋體
15.5．．．ULPA過濾器
15.6．．．化學過濾器
15.7．．．風扇馬達或第1搬送裝置
16.1．．．小型環境空間
16.2．．．殼體
16.3．．．氣體循環裝置
16.4．．．排出裝置
16.5．．．預先對準器
16.8．．．周壁
16.9．．．氣體供給裝置
16.10．．．回收槽
16.11．．．導管
16.12．．．吸入槽
16.13．．．風箱
16.14．．．導管或第1搬送裝置
16.15．．．驅動部
16.16．．．臂部
16.17、25.30．．．軸
17.3．．．周(側)壁
17.4．．．出入口
18.1．．．矩形基板
18.2．．．支柱
18.3、18.4．．．支撐部
19.1、19.2、25.8．．．電極
19.1、19.5、20.1、21.9、22.3、22.6．．．修正環
19.2、19.6．．．晶圓落入機構
19.3．．．推壓銷
19.4、20.4．．．導通針
19.7．．．彈簧
20.2．．．環狀溝或晶圓落入機構
20.3．．．端子
20.6．．．嵌入溝
21.2．．．大氣搬送機器人
21.3．．．預先對準器
21.4‧‧‧裝載加鎖室
21.5‧‧‧搬送室
21.6‧‧‧真空搬送機器人
21.7‧‧‧試料室
21.8‧‧‧載物台
21.10‧‧‧修正環架
22.1、22.4‧‧‧裝載加鎖室
22.2‧‧‧修正環支撐台
22.4‧‧‧第1馬達
22.5‧‧‧第1的台
22.7‧‧‧第2馬達
22.8‧‧‧第2的台
22.9、22.10‧‧‧晶圓支撐台
25.1‧‧‧一次光學系
25.11‧‧‧檢測器
25.2‧‧‧二次光學系
25.3‧‧‧檢測系
25.4‧‧‧電子槍
25.5、25.10‧‧‧透鏡系
25.6‧‧‧E×B分離器
25.7‧‧‧對物透鏡系
25.9‧‧‧電源
25.11‧‧‧檢測器
25.12‧‧‧影像處理部
25.13‧‧‧貫通孔
25.14‧‧‧電子槍
25.15‧‧‧試料
25.16‧‧‧E×B
25.17‧‧‧對物透鏡
25.18‧‧‧檢測器
25.20‧‧‧上鏡筒
25.21‧‧‧下鏡筒
25.22‧‧‧軸承
25.23‧‧‧密封部
25.24‧‧‧凸套圈
25.25、25.26‧‧‧軸承推壓部
25.27‧‧‧突起部
25.28‧‧‧安裝構件
25.29‧‧‧致動裝置
25.31‧‧‧預壓彈簧
25.32‧‧‧空隙
25.33‧‧‧分隔環
25.34、25.35‧‧‧密封材
25.36、25.37‧‧‧彈簧
25.38‧‧‧排氣路
25.39‧‧‧排氣口
25.40‧‧‧空間
25.41‧‧‧墊片
26.10‧‧‧對準器
26.6‧‧‧電子源
26.11‧‧‧開口2
26.12‧‧‧四層極透鏡
26.13‧‧‧對準器3
26.14‧‧‧對準器21
26.15‧‧‧開口21
26.16‧‧‧P透鏡
26.17‧‧‧P透鏡
26.18‧‧‧對準器22
26.19‧‧‧開口22
26.20‧‧‧P透鏡
26.21‧‧‧對準器23
26.22‧‧‧X,Y,Z,θ平台
26.5‧‧‧影像處理裝置
26.7‧‧‧拉出電極
26.8‧‧‧A透鏡
26.9‧‧‧開口1
26.4‧‧‧檢測器
28.1‧‧‧MCP
28.2‧‧‧石英玻璃
28.3‧‧‧中繼透鏡
28.4‧‧‧CCD或TDI相機
28.5‧‧‧二次系圓筒
28.6‧‧‧引線法蘭
29.1‧‧‧二次系圓筒
29.2‧‧‧MCP
29.3‧‧‧FOP
29.4‧‧‧TDI感測器
29.5‧‧‧連接銷
29.6‧‧‧引線法蘭
29.7‧‧‧TDI相機
30.1‧‧‧EB-TDI相機
30.2‧‧‧二次系圓筒
30.3‧‧‧EB-TDI感測器
30.4‧‧‧連接銷
30.5‧‧‧引線法蘭
30.6‧‧‧影像處理器
30.7‧‧‧控制PC
31.3‧‧‧P透鏡
31.4‧‧‧C透鏡
31.5‧‧‧P透鏡
31.6‧‧‧P透鏡
31.7‧‧‧P透鏡
31.8‧‧‧P透鏡
32.1‧‧‧電子槍
32.2‧‧‧影像形成透鏡
32.3‧‧‧影像電子放大透鏡
32.4‧‧‧四極子透鏡
32.7‧‧‧物鏡
32.5‧‧‧ExB濾光器(第一成像面)
32.8‧‧‧中間透鏡
32.9‧‧‧投影透鏡(第二成像面)
32.10‧‧‧檢測器表面(最終成像面)
35.1‧‧‧MCP
35.2‧‧‧玻璃板(t=4)
35.3‧‧‧螢光面
35.4‧‧‧石英玻璃(t=10)
35.5‧‧‧中繼透鏡
35.6‧‧‧CCD攝像面
36.1‧‧‧螢光面
36.2‧‧‧MCP
36.3‧‧‧FOP(t=4)
36.5‧‧‧TDI感測器
36.6‧‧‧影像訊號
36.7‧‧‧引線法蘭
45.1‧‧‧鏡筒部
45.2‧‧‧電源架
45.3‧‧‧BA3
45.4‧‧‧OP6
45.5‧‧‧CL1-3,2-1
45.6‧‧‧EO修正
45.7‧‧‧八極變換部
45.8‧‧‧AP影像取得部
46.9‧‧‧AF控制
45.10‧‧‧控制通訊部
45.11‧‧‧通訊卡
45.12‧‧‧光纖通訊
45.13‧‧‧控制CPU部
45.14‧‧‧UPS
45.15‧‧‧電源
45.16‧‧‧資料匯流排
45.17‧‧‧位址匯流排
70.1‧‧‧L/UL部
70.2‧‧‧晶圓對準
70.3‧‧‧大氣搬送部
70.4‧‧‧上夾具
70.5‧‧‧下夾具
84.1‧‧‧客戶工廠電腦主機
84.2‧‧‧裝置控制系
84.3‧‧‧VME控制器
84.4‧‧‧IPE控制器
84.5‧‧‧PLC控制器
84.6‧‧‧裝置構成機器
84.8‧‧‧晶圓對準器
84.9‧‧‧閥
84.10‧‧‧TMP
84.11‧‧‧真空計
84.12‧‧‧IPE節點電腦
84.13‧‧‧CCD相機
85.1‧‧‧裝置
85.2‧‧‧使用者介面部
85.3‧‧‧輸入部
85.4‧‧‧鍵盤
85.5‧‧‧滑鼠
85.6‧‧‧JOY桿墊
85.7‧‧‧監視器1
85.8‧‧‧監視器2
87.3‧‧‧箱室
87.4‧‧‧電子槍
87.6‧‧‧載物台
87.10‧‧‧第2透鏡
87.11‧‧‧圖場開口
87.12‧‧‧第3透鏡
87.13‧‧‧第4透鏡
87.15‧‧‧控制裝置
87.14‧‧‧檢測器
87.16‧‧‧CPU
87.17‧‧‧一次圓筒控制裝置
87.18‧‧‧二次圓筒控制裝置
87.19‧‧‧載物台驅動機構
96.1‧‧‧XY載物台
96.2‧‧‧伺服馬達
96.3‧‧‧編碼器
96.6‧‧‧放大器
96.7‧‧‧鏡
96.8‧‧‧干擾計
96.9‧‧‧接收器
96.10‧‧‧雷射光源
96.11‧‧‧干擾計
96.12‧‧‧伺服馬達
96.13‧‧‧放大器
96.14‧‧‧鏡
96.15‧‧‧干擾計
96.16‧‧‧接受器
96.17‧‧‧載物台控制器
96.18‧‧‧EO修正
96.19‧‧‧緩衝器
96.20‧‧‧高壓高速放大器
96.21‧‧‧高壓高速放大器
96.23‧‧‧TDI
96.24‧‧‧時序控制器
124.1‧‧‧基準晶粒
124.2‧‧‧被檢查晶粒
172.10‧‧‧影像處理部
178.1‧‧‧鏡筒
178.4‧‧‧XY載物台
180.1‧‧‧除振台
180.2‧‧‧真空排氣系
180.3‧‧‧控制電源
180.4‧‧‧高壓電纜
180.5‧‧‧對準機構
180.6‧‧‧裝載裝置
180.7‧‧‧搬運機器人
180.8‧‧‧主控制器
180.9‧‧‧顯示器
180.10‧‧‧電纜
第1圖為顯示半導體檢查裝置的整體構造圖。
第2圖(a)及(b)為顯示第1圖之裝置的整體構造圖。
第3圖為由功能角度所見之第1圖之裝置的整體構造圖。
第4圖為顯示第1圖之裝置之檢查部的主要構成要素圖。
第5圖為顯示第1圖之裝置之檢查部的主要構成要素圖。
第6圖為顯示第1圖之裝置之檢查部的主要構成要素圖。
第7圖為顯示第1圖之裝置之檢查部的主要構成要素圖。
第8圖為顯示第1圖之裝置之檢查部的主要構成要素圖。
第9圖為顯示第1圖之裝置之檢查部的主要構成要素圖。
第10圖為顯示第1圖之裝置之檢查部的主要構成要素圖。
第11圖為顯示第1圖之裝置之檢查部外裝圖。
第12圖為顯示第1圖之裝置之檢查部外裝圖。
第13圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之主要構成要素之正視圖。
第14圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之主要構成要素之正視圖。
第15圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之晶圓匣架構造的例圖。
第16圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之小型環境裝置的構造圖。
第17圖為顯示本發明之半導體檢查裝置的裝載殼體裝置的構造圖。
第18圖(A)及(B)為顯示本發明之半導體檢查裝置的裝載殼體裝置的構造圖。
第19圖(A)以及第19圖(B)為說明使用於本發明之半導體檢查裝置之靜電夾盤之圖。
第20圖為說明使用於本發明之半導體檢查裝置之靜電夾盤之圖。
第20-1圖(A)以及第20-1圖(B)為說明使用於本發明之半導體檢查裝置之靜電夾盤之其他實例圖。
第21圖為說明使用於本發明之半導體檢查裝置之橋接工具之圖。
第22圖為說明使用於本發明之半導體檢查裝置之橋接工具之其他實例圖。
第22-1圖為說明第22圖之裝載加鎖室中之電梯機構之構造與動作順序(A)至(C)之圖。
第22-2圖為說明第22圖之裝載加鎖室中之電梯機構之構造與動作順序(D)至(F)之圖。
第23圖為顯示本發明之半導體檢查裝置中之主殼體之支撐方法之變形例圖。
第24圖為顯示本發明之半導體檢查裝置中之主殼體之支撐方法之變形例圖。
第25-1圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之中之攝像投影型電子線檢查裝置之電子光學系之構造圖。
第25-2圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之中之掃瞄型電子線檢查裝置之電子光學系之構造圖。
第25-3圖為概略顯示本發明之半導體檢查裝置之檢測器旋轉機構的一實例構造圖。
第25-4圖為概略顯示本發明之半導體檢查裝置之檢測器旋轉機構的一實例構造圖。
第25-5圖為概略顯示本發明之半導體檢查裝置之檢測器旋轉機構的一實例構造圖。
第26圖為顯示本發明之半導體檢查裝置的第1實施例圖。
第27-1圖的(1)至(6)為說明試料照射射束的形狀圖。
第27-2圖之(1-1)至(4)為用以說明線形射束的照射形狀圖。
第28圖為說明由本發明之半導體裝置中之鏡筒取出二次電子圖。
第29圖為顯示本發明之半導體檢查裝置的第2實施例圖。
第30圖為顯示本發明之半導體檢查裝置的第3實施例圖。
第31圖為顯示本發明之半導體檢查裝置的第4實施例圖。
第32圖為顯示本發明之半導體檢查裝置的第5實施例圖。
第33圖為說明覆蓋觀察區域之照射區域圖。
第34圖為說明照射形狀與照射效率圖。
第35圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之第6實施例圖，顯示使用中繼透鏡之檢測系的構造圖。
第36圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之第6實施例圖，顯示使用FOP之檢測系的構造圖。
第37圖(A)以及第37圖(B)為顯示本發明之半導體檢查裝置的第8實施例圖。
第38圖為顯示透過率的開口部直徑依存性之圖表。
第39圖為顯示第37圖之裝置之電子檢測系的具體構成例圖。
第40圖(A)以及第40圖(B)為用以說明利用3種模式使第37圖的裝置的電子檢測系進行作動的要件圖。
第41圖為顯示本發明之半導體檢查裝置的E×B單元的構造圖。
第42圖為沿著第41圖的線A之剖面圖。
第43圖為顯示本發明之半導體檢查裝置的第9實施例圖。
第44圖為顯示電場分布的模擬之圖。
第45圖為顯示本發明之半導體檢查裝置的電源部的構造圖。
第46圖為顯示發生第45圖所示之電源部的直流電壓的電路方式圖。
第47圖為顯示第45圖所示之電源部之靜電雙極性電源之電路構成的一實例圖。
第48圖為顯示第45圖所示之電源部的特殊電源圖。
第49圖為顯示第45圖所示之電源部的特殊電源圖。
第50圖為顯示第45圖所示之電源部的特殊電源圖。
第51圖為顯示第45圖所示之電源部的減速夾盤用之電源電路的一實例圖。
第52圖為顯示第45圖所示之電源部之EO修正用偏向電壓的硬體構成的一實例圖。
第53圖為顯示第45圖所示之電源部之八極變換部之電路構造的一實例圖。
第54圖(A)為顯示第45圖所示之電源部之高速高壓放大器之電路構造的一實例圖，第54圖(B)為顯示輸出波形圖。
第55圖為顯示第13圖所示之半導體檢查裝置之預先充電裝置的第1實施例圖。
第56圖為顯示第13圖所示之半導體檢查裝置之預先充電裝置的第2實施例圖。
第57圖為顯示第13圖所示之半導體檢查裝置之預先充電裝置的第3實施例圖。
第58圖為顯示第13圖所示之半導體檢查裝置之預先充電裝置的第4實施例圖。
第59圖為顯示具備第55圖至第58圖所示之預先充電裝置之攝像裝置圖。
第60圖為說明第60圖之裝置之作動。
第61圖為顯示具備預先充電裝置之缺陷檢查裝置的其他構造例圖。
第62圖為顯示在第61圖所示裝置中，將二次電子影像訊號變換為電性訊號之裝置圖。
第63圖為說明第61圖所示之裝置之作動的流程圖。
第64圖(a)、第64圖(b)、第64圖(c)為說明第63圖之流程圖的缺陷檢查方法圖。
第65圖為顯示具備預先充電裝置之缺陷檢查裝置的其他構造例圖。
第66圖為顯示具備預先充電裝置之缺陷檢查裝置的其他構造例圖。
第67圖為說明本發明之半導體檢查裝置的控制系之作動圖。
第68圖為說明本發明之半導體檢查裝置的控制系之作動圖。
第69圖為說明本發明之半導體檢查裝置的控制系之作動圖。
第70圖為說明本發明之半導體檢查裝置的控制系之作動圖。
第71圖為說明本發明之半導體檢查裝置的控制系之作動圖。
第72圖為說明本發明之半導體檢查裝置的控制系之作動圖。
第73圖為說明本發明之半導體檢查裝置的控制系之作動圖。
第74圖為說明本發明之半導體檢查裝置的對準順序圖。
第75圖為說明本發明之半導體檢查裝置的對準順序圖。
第76圖為說明本發明之半導體檢查裝置的對準順序圖。
第77圖為說明本發明之半導體檢查裝置的缺陷檢查順序圖。
第78圖為說明本發明之半導體檢查裝置的缺陷檢查順序圖。
第79圖為說明本發明之半導體檢查裝置的缺陷檢查順序圖。
第80圖(A)以及第80圖(B)為說明本發明之半導體檢查裝置的缺陷檢查順序圖。
第81圖為說明本發明之半導體檢查裝置的缺陷檢查順序圖。
第82圖為說明本發明之半導體檢查裝置的缺陷檢查順序圖。
第83圖為說明本發明之半導體檢查裝置的缺陷檢查順序圖。
第84圖為說明本發明之半導體檢查裝置的控制系之構造圖。
第85圖為說明本發明之半導體檢查裝置的使用者介面的構造圖。
第86圖為說明本發明之半導體檢查裝置的使用者介面的構造圖。
第87圖為說明本發明之半導體檢查裝置的其他功能與構造圖。
第88圖為顯示本發明之半導體檢查裝置的其他功能與構造的電極圖。
第89圖為顯示本發明之半導體檢查裝置的其他功能與構造的電極圖。
第90圖為顯示晶圓與物鏡之間的電壓分佈之圖表。
第91圖為說明在本發明之半導體檢查裝置的其他功能與構造中之二次電子檢測動作的流程圖。
第92圖為顯示第91圖所示之裝置中之電位施加機構圖。
第93圖(A)以及第93圖(B)為說明在第91圖所示裝置中之電子束校準方法之圖。
第94圖為說明第91圖所示之裝置的對準控制方法之圖。
第95圖(A)以及第95圖(B)為說明第91圖所示之裝置之EO修正的概念圖。
第96圖為說明第91圖所示裝置之用以進行EO修正之具體機械構造圖。
第97圖(A)以及第97圖(B)為說明第91圖所示裝置之EO修正圖。
第98圖為說明第91圖所示裝置之EO修正圖。
第99圖為說明第91圖所示裝置之EO修正圖。
第100圖為說明第91圖所示裝置之EO修正圖。
第101圖為說明TDI傳送時脈的概念圖。
第102圖為說明TDI傳送時脈的概念圖。
第103圖為說明第102圖之電路的作動的時序流程圖。
第104圖為顯示本發明之缺陷檢查裝置的變形例圖。
第105圖為說明第104圖所示裝置的作動流程圖。
第106圖為說明第104圖所示之裝置的作動流程圖。
第107圖為說明第104圖所示之裝置的作動流程圖。
第108圖為說明第104圖所示之裝置的作動圖。
第109圖為說明第104圖所示之裝置的作動圖。
第110圖為說明本發明之半導體裝置的製造方法圖。
第111圖為說明本發明之半導體裝置的製造方法圖。
第112圖為說明本發明之半導體裝置製造方法的檢查順序圖。
第113圖為說明本發明之半導體裝置製造方法之檢查順序的基本流程圖。
第114圖為顯示檢查對象晶粒的設定圖。
第115圖為說明晶粒內部之檢查區域的設定圖。
第116圖為說明本發明之半導體裝置製造方法的檢查順序圖。
第117圖(A)以及第117圖(B)為說明本發明之半導體裝置製造方法的檢查順序圖。
第118-1圖為顯示本發明之半導體裝置製造方法的檢查順序中，檢查晶粒為1個時之掃瞄例圖。
第118-2圖為顯示檢查晶粒的一實例圖
第119圖為說明本發明之半導體裝置製造方法之檢查順序中之參照影像的生成方法的圖。
第120圖為說明本發明之半導體裝置製造方法之檢查順序中之鄰接晶粒比較方法的圖。
第121圖為說明本發明之半導體裝置製造方法之檢查順序中之鄰接晶粒比較方法的圖。
第122圖為說明本發明之半導體裝置製造方法之檢查順序中之基準晶粒比較方法的圖。
第123圖為說明本發明之半導體裝置製造方法之檢查順序中之基準晶粒比較方法的圖。
第124圖為說明本發明之半導體裝置製造方法之檢查順序中之基準晶粒比較方法的圖。
第125圖為說明本發明之半導體裝置製造方法之檢查順序之聚焦描繪之圖。
第126圖為說明本發明之半導體裝置製造方法的檢查順序之聚焦描繪之圖。
第127圖為說明本發明之半導體裝置製造方法的檢查順序之聚焦描繪之圖。
第128圖為說明本發明之半導體裝置製造方法的檢查順序之聚焦描繪之圖。
第129圖為說明本發明之半導體裝置製造方法的檢查順序之聚焦描繪之圖。
第130圖為說明本發明之半導體裝置製造方法的檢查順序之聚焦描繪之圖。
第131圖為說明本發明之半導體裝置製造方法之檢查順序之微影邊限測定之圖。
第132圖為說明本發明之半導體裝置製造方法的檢查順序之微影邊限測定之圖。
第133圖為說明本發明之半導體裝置製造方法的檢查順序之微影邊限測定之圖。
第134圖為說明本發明之半導體裝置製造方法的檢查順序之微影邊限測定之圖。
第135圖為說明本發明之半導體裝置製造方法的檢查順序之微影邊限測定之圖。
第136圖為說明本發明之半導體裝置製造方法的檢查順序之微影邊限測定之圖。
第137圖為說明本發明之半導體裝置製造方法的檢查順序之微影邊限測定之圖。
第138圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之載物台裝置的一實例圖。
第139圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之載物台裝置的一實例圖。
第140圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之載物台裝置的一實例圖。
第141圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之載物台裝置的其他實例圖。
第142圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之載物台裝置的其他實例圖。
第143圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之載物台裝置的另一其他例圖。
第144圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之載物台裝置的另一其他例圖。
第145圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之載物台裝置的其他例圖。
第146圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之載物台裝置的其他例圖。
第147圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之載物台裝置的其他例圖。
第148圖(A)以及第148圖(B)為顯示先前之載物台裝置之圖。
第149圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之光學系以及檢測器之圖。
第150圖(a)以及第150圖(b)為顯示本發明之半導體檢查裝置之其他實施例圖。
第151圖為詳細顯示第150圖之電子線裝置之圖。
第152圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之一次電子照射方法之圖。
第153圖為顯示本發明之半導體檢查裝置之實施例圖，具備防止絕緣破壞之電極構造。
第154圖為說明第153圖之裝置動作之圖表。
第155圖為顯示第153圖之裝置的電極構造圖。
第156圖為顯示第153圖之裝置的電極構造圖。
第157圖為顯示第153圖之裝置的電極構造圖。
第158圖為顯示第153圖之裝置的電極構造圖。
第159圖為顯示本發明之半導體檢查裝置的實施例圖，係具備制振裝置。
第160圖(a)至第160圖(c)為說明第159圖之裝置之圖。
第161圖為說明第159圖之裝置之圖。
第162圖為說明第159圖之裝置之圖。
第163圖為說明第159圖之裝置之圖。
第164圖(a)至第164圖(c)為說明第159圖之裝置之圖案匹配法之圖。
第165圖為說明本發明之半導體檢查裝置之晶圓之保持之圖。
第166圖為說明本發明之半導體檢查裝置之晶圓之保持之圖。
第167圖(a)以及第167圖(b)為說明本發明之半導體檢查裝置之晶圓之保持之圖。
第168圖為顯示具備第166圖所說明之夾盤之電子線裝置之圖。
第169圖為顯示第168圖所示裝置之E×B分離器之圖。
第170圖為顯示第168圖所示裝置之E×B分離器之圖。
第171圖為顯示將本發明之檢查裝置連接於製造線之實施例圖。
第172圖(A)為概略顯示可切換使用二次電子與反射電子之攝像投影方式電子線裝置的實施例圖。
第173圖為顯示第172圖(A)之二次電子檢測系的具體構造圖。
第174圖(A)以及第174圖(B)為說明第172圖(A)所示之缺陷檢查裝置之不同作動模式圖。
第175圖為顯示第172圖(A)所示之缺陷檢查裝置的二次光學系的透鏡的具體構造圖。
第176圖(A)為概略顯示第172圖(A)所示攝像投影方式電子線裝置的變形例的構造圖。
第176圖(B)為說明第176圖(A)之裝置之掃瞄方法之圖。
第177圖(A)為概略顯示第172圖(A)所示攝像投影方式電子線裝置的其他變形例的構造圖。
第177圖(B)為說明第177圖(A)之裝置之掃瞄方法之圖。
第178圖為顯示第172圖(A)所示之攝像投影方式電子 線裝置之真空室與XY載物台之構造以及其使用的惰性氣體循環配管系之圖。
第179圖為顯示第178圖之差動排氣機構的一實例圖。
第180圖為概略顯示檢查系統的整體構造圖。
25.1‧‧‧一次光學系
25.2‧‧‧二次光學系
25.3‧‧‧檢測系
25.4‧‧‧電子槍
25.5、25.10‧‧‧透鏡系
25.6‧‧‧E×B分離器
25.7‧‧‧對物透鏡系
25.9‧‧‧電源
25.11‧‧‧檢測器
25.12‧‧‧影像處理部
25.13‧‧‧貫通孔
25.14‧‧‧電子槍
25.15‧‧‧試料
25.16‧‧‧E×B
25.17‧‧‧對物透鏡
25.18‧‧‧檢測器
25.20‧‧‧上鏡筒
25.21‧‧‧下鏡筒
25.22‧‧‧軸承
25.23‧‧‧密封部
25.24‧‧‧凸套圈
25.25、25.26‧‧‧軸承推壓部
25.27‧‧‧突起部
25.28‧‧‧安裝構件
25.29‧‧‧致動裝置
25.30‧‧‧軸
25.31‧‧‧預壓彈簧
25.38‧‧‧排氣路
25.32‧‧‧空隙
25.33‧‧‧分隔環
25.34、25.35‧‧‧密封材
25.36、25.37‧‧‧彈簧
25.38‧‧‧排氣路
25.39‧‧‧排氣口
25.40‧‧‧空間
25.41‧‧‧墊片

Claims (34)

  1. 一種電子線裝置，係具備有：使電子束對著試料照射之裝置；將藉由該電子束之對前述試料的照射而獲得前述試料之表面資訊的電子放大投影並使之成像於檢測器的裝置；以及將成像於前述檢測器之前述電子合成為影像的裝置，其中，前述電子束與前述電子，係藉由利用電場與磁場之偏向器加以分離，前述電子到達前述檢測器的比率為4至40%。
  2. 如申請專利範圍第1項之電子線裝置，其中，獲得前述試料之表面資訊的電子，係前述試料所發生之二次電子、反射電子、後方散亂電子之其中至少一種。
  3. 如申請專利範圍第1項之電子線裝置，其中，前述電子，係在前述試料之表面附近反射的映射電子。
  4. 如申請專利範圍第1項之電子線裝置，其中，前述電子的數量係平均每1像素200個以上20000個以下。
  5. 如申請專利範圍第1項之電子線裝置，其中，進行合成之前述裝置具備有TDI-CCD，該TDI之像素數為2048以上4096以下，累積段數為512以上4096以下，接頭數為32以上128以下，線頻率為300kHz以上1.2MHz以下。
  6. 如申請專利範圍第1項之電子線裝置，其中，平均每片200mm晶圓的檢查時間係在1/4小時以下。
  7. 如申請專利範圍第5項之電子線裝置，其中，前述TDI-CCD之平均每1像素之電子束照射時間，係根據前述TDI之累積段數與前述TDI之線頻率決定。
  8. 一種電子線檢查裝置，係使用電子線檢查基板之電子線檢查裝置，具備有：照射前述基板之被檢查區域的電子槍；檢測前述基板所放出之電子的檢測器；以及(1)照射前述電子線前，於包含前述檢查區域的區域照射前述電子線的裝置，(2)照射前述電子線前，於包含前述檢查區域的區域塗布導電性膜的裝置，(3)檢查中，於前述基板之表面噴附氬、氧等負性氣體的裝置，(4)調整為照射能量3至5keV之負帶電模式的裝置，及(5)進行調整使之能夠以照射能量0.5至3keV檢查反射電子的裝置中的至少一種之充電控制裝置。
  9. 一種曝光條件決定方法，係在曝光步驟中，藉由電子線檢查裝置檢查曝光後的試料，並根據該檢查結果決定曝光條件的裕度(margin)。
  10. 如申請專利範圍第9項之曝光條件決定方法，其中，前述電子線檢查裝置，係於檢測器上使前述試料之面的像成像的攝像型電子線檢查裝置。
  11. 如申請專利範圍第9項之曝光條件決定方法，其中，前述電子線檢查裝置，具備有：將導電性膜塗布1至10nm後進行檢查之前述裝置；以照射能量3至5keV之負帶電模式進行檢查之前述裝置；於前述試料表面噴附氬、氧等負性氣體以進行檢查之前述裝置；以及以照射能量0.5至3keV檢查反射電子之前述裝置中之至少一種之充電控制裝置。
  12. 如申請專利範圍第9項之曝光條件決定方法，其中，係藉由與基準晶圓之比較檢查，決定前述照射量與前述裕度。
  13. 如申請專利範圍第9項之曝光條件決定方法，其中，係與事先儲存之最佳曝光條件的圖案做比較而進行前述檢查。
  14. 如申請專利範圍第9項之曝光條件決定方法，其中，係藉由與電腦輔助設計(CAD)資料的比較而進行前述檢查。
  15. 如申請專利範圍第9項之曝光條件決定方法，其中，係由前述檢查結果所獲得之資料導出缺陷原因，並反饋至前述裝置中的既定構件，以進一步提升良率。
  16. 一種電子線裝置，係具備有：使電子束對著試料照射之裝置；將藉由該電子束之對前述試料的照射而獲得前述試料之表面資訊的電子放大投影並使之成像於檢測器的裝置；以及將成像於該檢測器之前述電子合成為影像的裝置，其中，前述電子束照射前述試料之照射區域的形狀，係分別相對於與前述電子束之光軸正交的二個軸呈大致對稱之形狀，前述電子束與前述電子，係藉由利用電場與磁場之偏向器加以分離，前述光軸係與前述試料大致垂直；此外，另具備有降低雜訊之裝置。
  17. 如申請專利範圍第16項之電子線裝置，其中，前述電子，係前述試料所發生之二次電子、反射電子、後方散亂電子之其中至少一種。
  18. 如申請專利範圍第16項之電子線裝置，其中，前述電子，係在前述試料之表面附近反射的映射電子。
  19. 如申請專利範圍第16項之電子線裝置，其中，降低雜訊之前述裝置係在1點接地，且具備有配置在接地線與AC電源線之間的雜訊消除器。
  20. 如申請專利範圍第16項之電子線裝置，其中，降低雜訊之前述裝置，係具備有配置在真空用粗抽配管與粗抽泵之間的絕緣構件。
  21. 如申請專利範圍第16項之電子線裝置，其中，降低雜訊之前述裝置，係具備有：在變更使前述電子線裝置接地之位置的同時評鑑前述試料之影像以求出最佳接地位置的裝置。
  22. 一種電子線裝置，係具備有：使電子束對著試料照射之電子槍；將藉由該電子束之對前述試料的照射而將獲得前述試料之表面資訊的電子放大投影並使之成像於檢測器的裝置；以及將成像於前述檢測器之前述電子合成為影像的裝置，其中，前述電子槍具有LaB6 製之陰極，前述電子槍之導出電壓係在4kV以上7kV以下，且該電子線裝置係可導出1×104 A/cm2 sr以上1×106 A/cm2 sr以下之亮度之熱電子者。
  23. 如申請專利範圍第22項之電子線裝置，其中，前述電子，係前述試料所發生之二次電子、反射電子、後方散亂電子之其中至少一種。
  24. 如申請專利範圍第22項之電子線裝置，其中，前述電子，係在前述試料之表面附近反射的映射電子。
  25. 如申請專利範圍第22項之電子線裝置，其中，前述電子槍之前述LaB6 製之陰極的形狀為圓錐台，該圓錐台之直徑係在50μm以上。
  26. 一種電子線裝置，係具備有：使電子束對著試料照射之電子槍；將藉由該電子束之對前述試料的照射而獲得前述試料之表面資訊的電子放大投影並使之成像於檢測器的裝置；以及將成像於前述檢測器之前述電子合成為影像的裝置，其中，前述電子槍具有肖脫基型之陰極，且前述電子槍之導出電壓係在4kV以上7kV以下，且該電子線裝置係可導出1×106 A/cm2 sr以上2×109 A/cm2 sr以下之亮度之電子者。
  27. 如申請專利範圍第26項之電子線裝置，其中，前述電子，係前述試料所發生之二次電子、反射電子、後方散亂電子之其中至少一種。
  28. 如申請專利範圍第26項之電子線裝置，其中，前述電子，係在前述試料之表面附近反射的映射電子。
  29. 如申請專利範圍第26項之電子線裝置，其中，前述陰極係ZrO製之肖脫基型陰極。
  30. 一種電子線裝置，係具備有：使電子束對著試料照射之裝置；將藉由該電子束之對前述試料的照射而獲得前述試料之表面資訊的電子放大投影並使之成像於檢測器的裝置；以及將成像於前述檢測器之前述電子合成為影像的裝置，其中，具備有：可降低地磁性之外之殘留於環境中的磁性帶給前述電子束以及前述電子的軌道之影響的磁性降低裝置。
  31. 如申請專利範圍第30項之電子線裝置，其中，前述電子，係前述試料所發生之二次電子、反射電子、後方散亂電子之其中至少一種。
  32. 如申請專利範圍第30項之電子線裝置，其中，前述電子，係在前述試料之表面附近反射的映射電子。
  33. 如申請專利範圍第30項之電子線裝置，其中，前述磁性降低裝置具備有由強磁性體所構成的鏡筒。
  34. 如申請專利範圍第30項之電子線裝置，其中，前述磁性降低裝置具備有由強磁性體所構成的真空容器。
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