TWI545317B - 檢查裝置 - Google Patents

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TWI545317B
TWI545317B TW101107431A TW101107431A TWI545317B TW I545317 B TWI545317 B TW I545317B TW 101107431 A TW101107431 A TW 101107431A TW 101107431 A TW101107431 A TW 101107431A TW I545317 B TWI545317 B TW I545317B
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白田山雅規
吉川省二
村上武司
渡邊賢治
內藤儀彥
當間康
狩侯努
林丈英
塚本究
小濱達也
小林登
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荏原製作所股份有限公司
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Description

檢查裝置
本發明係關於一種用於檢查形成在檢查對象表面之圖案缺陷等的檢查裝置。詳言之，係關於用以捕捉因應檢查對象表面的性狀而變化的二次帶電粒子以形成圖像資料，並根據其圖像資料以高通過量(Through put)來檢查形成在檢查對象表面之圖案等的檢查裝置以及檢查方法。
習知的半導體檢查裝置為對應100nm設計規則的裝置與技術。然而，檢查對象的試樣有晶圓、曝光用遮罩、EUV(極紫外光)遮罩、NIL(奈米印刻微影技術)遮罩及基板等，樣式繁多。現在則要求要對應試樣為5至30nm之設計規則的裝置及技術。亦即，要求要對應圖案的L/S(線條/空間)或hp(半節距)的節點為5至30nm的世代。以檢查裝置來檢查這種試樣時，就必須取得高解析度。
在此，所謂試樣，係指曝光用遮罩、EUV遮罩、奈米刻印用遮罩(及模板)、半導體晶圓、光學元件用基板、光迴路用基板等。這些試樣，有的有圖案，有的沒圖案。有圖案者中，還有有凹凸的和沒凹凸的。沒凹凸的圖案是用不同的材料來形成。沒圖案者中，有被覆氧化膜的、和沒被覆氧化膜的。
茲將習知技術之檢查裝置的課題歸納如下。
第一，係解析度與通過量不足的問題。映像光學系統的習知技術中，像素規格為50nm、像差為200nm左右。為 了再提升高解析度和通過量，必須減少像差、減少照射電流的能量寬度、小像素規格、增加電流量。
第二，在SEM(掃描型電子顯微鏡)式檢查的情形中，越是微細構造的檢查，通過量的問題越大。因為，若不用更小的像素規格，則像的解析度會不足。這些問題是導因於SEM主要是利用邊緣對比來執行像的形成和缺陷檢查。 例如，若為5nmPx規格、200MPPS，大約是6hr/cm2。這種時間是映像投影式的20至50倍，在檢查上很不實際。
〔專利文獻〕
(先前技術文獻)
(專利文獻1)國際公開WO2002/001596號
(專利文獻2)日本特開2007-48686號公報
(專利文獻3)日本特開平11-132975號公報
因此，本發明乃有鑑於上述習知檢查裝置的缺失，而以提供一種得提升檢查精密度，且可適用於5至30nm之設計規則的檢查方法及檢查裝置為課題。
再者，依據本發明之一實施形態，係提供一種檢查裝置，其特徵在具備：射束產生手段，以射束的形態產生帶電粒子或電磁波之任一者；1次光學系統，將前述射束引導並照射到作業室內所保持的檢查對象；2次光學系統，具有：活動式數值光闌、及對從前述檢查對象產生並通過 該數值光闌的二次帶電粒子進行檢測的第1檢測器；圖像處理系統，根據透過前述第1檢測器所檢測的二次帶電粒子來形成圖像；及第2檢測器，設於前述活動式數值光闌與前述第1檢測器之間，以檢測從前述檢查對象所產生的二次帶電粒子在縮聚位置之位置及形狀。
前述第1檢測器亦可在前述活動式數值光闌的位置已根據前述第2檢測器之檢測結果而調整的狀態下，檢測前述二次帶電粒子。
前述射束為帶電粒子射束，而前述射束產生手段亦可具備：光電元件，對由具有平面部的透光元件所成之基質材的前述平面部被覆光電子材料而形成，以接受照射於該光電子材料的光而產生光電子；1片以上的透鏡，分別以預定的間隔配置於前述光電元件的後段，使從前述光電元件所產生的光電子加速；數值光闌，配置於前述透鏡的後段；及陰極透鏡，配置於前述數值光闌的後段。
前述射束為電磁波射束，而前述射束產生手段亦可產生波長不同的多數道前述射束。
前述第1檢測器亦可檢測從前述檢查對象之前述射束照射面所產生的二次帶電粒子。
前述第1檢測器亦可檢測從前述檢查對象之前述射束照射面所產生的二次帶電粒子。
前述第1檢測器亦可檢測從前述檢查對象之與前述射束照射面相反側之面所產生的二次帶電粒子。
前述第1檢測器亦可使用TDI。
前述第2檢測器亦可使用EB-CCD。
前述活動式數值光闌亦可為開口部係以十字孔狀或狹縫所形成者。
本發明復具備用以觀察前述檢查對象的光學顯微鏡及SEM(掃描型電子顯微鏡)，而前述射束產生手段、前述1次光學系統、前述2次光學系統、前述圖像處理系統、前述光學顯微鏡及前述SEM亦可配設於前述作業室。
上述二次帶電粒子為2次放出電子、鏡反射電子、光電子的一部分或混合體。照射電磁波時，是從試樣表面產生光電子。對試樣表面照設電子射線等帶電粒子時，是從試樣表面產生2次放出電子。此外，也會形成鏡反射電子。電子射線碰撞到試樣表面所產生的是2次放出電子。亦即，所謂2次放出電子是表示2次電子、反射電子、後方散射電子的一部分或混合體。再者，照射的電子射線不碰撞到試樣表面，而在表面附近進行反射者稱為鏡反射電子。
依據本發明，可提供檢查精密度獲得提升的檢查方法及檢查裝置。
(發明的實施形態)
以下，就本發明的實施形態參照圖面說明用以檢查作為檢查對象而在表面形成有圖案之基板(亦即晶圓)的半導體檢查裝置。此外，以下的實施形態係為本發明檢查裝置及檢查方法的例子，但本發明並不受其限定。
在第1圖及第2A圖中，本實施形態的半導體檢查裝置1的主要構成要素係以立面圖及平面圖來顯示。
本實施形態的半導體檢查裝置1係具備：用以將收容有多數片晶圓之卡匣予以保持的卡匣保持箱10、小型環境裝置20、隔成作業室的主機殼30、配置於小型環境裝置20和主機殼30之間且隔成兩個裝載室的裝載機機殼40、將晶圓從卡匣保持箱10裝填於配置在主機殼30內的平台裝置50上的裝載機60、裝設於真空機殼的電子光學裝置70、光學顯微鏡3000、及掃描型電子顯微鏡(SEM)3002。這些設備係以第1圖及第2A圖所示的位置關係配置。半導體檢查裝置1還具備有：配置於真空之主機殼30內的預充電單元81、對晶圓施加電位的電位施加機構83(圖示於第14圖)、電子射束校準機構85(圖示於第15圖)、及構成用以在平台裝置上進行晶圓定位之對準控制裝置87的光學顯微鏡871。電子光學裝置70具有鏡筒71及光源筒7000。關於電子光學裝置70的內部構造，容後述。
-卡匣保持箱-
卡匣保持箱10中保持有多數個(在該實施形態中為2個)卡匣c(例如，雅西斯多公司(Ashisuto Co.)製的SMIF(標準機械界面)、FOUP(前開式晶圓搬運盒)之類的封閉式卡匣)，該卡匣中則以朝上下方向平行並排狀態收容了多數片(例如25片)晶圓。以卡匣保持箱的形態而言，有適於利用機器人等搬運卡匣並自動裝填於卡匣保持箱10時的構造，亦有適於利用手動裝填時的開放式卡匣構造，可 以分別任意選擇設置。在該實施形態中，卡匣保持箱10是為自動裝填卡匣c的形式，具備有例如昇降台11、及使該昇降台11上下移動的昇降機構12。卡匣c可以第2A圖鏈線所示的狀態自動地安置於昇降台上。安置後，自動地旋轉為第2A圖實線所示的狀態，並朝向小型環境裝置內的第1搬運單元之轉動軸線。又，昇降台11會下降到第1圖鏈線所示的狀態。如此，自動裝填時使用的卡匣保持箱、或以手動裝填時使用的卡匣保持箱均為公知的構造，只要適當選用即可，其構造及功能的詳細說明容予省略。
在另一實施態樣中，如第2B圖所示，多數片的300mm基板是以收納在箱本體501內側所固定的溝型袋子(Pocket)(未記載)的狀態予以收容，以進行搬運、保管等。該基板搬運箱24是由：四角筒狀的箱本體501；連接於基板搬出搬入門自動開閉裝置，可用機械將箱本體501的側面開口部進行開閉的基板搬出搬入門502；位在開口部之相反側，以覆蓋用於進行過濾網類及風扇馬達之裝卸的開口部的蓋體503；及用來保持基板W的溝型袋子(未圖示)、ULPA(超低穿透空氣)過濾網505、化學過濾網506、風扇馬達507所構成。在該實施態樣中，是藉由裝載機60的機器人式第1搬運單元612將基板搬入搬出。
此外，收納在卡匣c內的基板，亦即晶圓，是為待接受檢查的晶圓。這種檢查，是在半導體製造過程中，於處理晶圓的程序之後，或在程序中途進行。具體而言，已接受成膜程序、化學機械研磨(CMP)、離子注入等的基板(亦 即晶圓)、表面形成有佈線圖案的晶圓、或尚未形成佈線圖案的晶圓是收納於卡匣內。收容於卡匣c內的晶圓，是多數片朝上下方向相隔開且平行地排列配置。為了能用後述的第1搬運單元來保持任意位置的晶圓，而將第1搬運單元的臂部設成能夠上下移動。
-小型環境裝置-
第1圖至第3圖中，小型環境裝置20具備有：用以構成得施行氛圍控制的小型環境空間21的機殼22；在小型環境空間21內，使乾淨空氣之類的氣體進行循環俾施行氛圍控制的氣體循環裝置23；將供應到小型環境空間21內的空氣的一部分予以回收並排出的排出裝置24；及配設於小型環境空間21內，用以將作為檢查對象的基板(亦即晶圓)實施概略定位的預對準器25。
機殼22具有頂壁221、底壁222及圍繞四周的周壁223，且形成將小型環境空間21和外部隔開的構造。為了對小型環境空間進行氛圍控制，氣體循環裝置23係如第3圖所示，在小型環境空間21內具備有：安裝於頂壁221，使氣體(本實施形態中為空氣)淨化，且通過一個或一個以上的氣體吹出口(未圖示)使乾淨空氣向正下方流動成層流狀的氣體供應單元231；在小型環境空間內，配置於底壁222上，用以將朝向底部流動的下吹空氣予以回收的回收導管232；及用以連接回收導管232和氣體供應單元231，使所回收的空氣回流至氣體供給單元231的導管233。在本實施形態中，氣體供應單元231係將供給空氣的大約20% 從機殼22外部取入，加以淨化。該從外部取入氣體的比例可任意選擇。氣體供應單元231具有用以製造乾淨空氣的公知構造型HEPA(高效粒子空氣)或ULPA濾網。乾淨空氣的層流狀下向氣流(亦即，下吹氣流)，主要是以通過配置於小型環境空間21內的後述第1搬運單元所產生之搬運面流動的方式供應，藉以防止有因搬運單元而產生之虞的塵粒附著在晶圓上。因此，下吹氣流的吹出口不一定要像圖示那樣位於接近頂壁的位置，只要在搬運單元所產生的搬運面的上側即可。而且，也不必流動於小型環境空間的整面。此外，也可看情況而透過將離子風當作乾淨空氣來使用以確保乾淨度。而且，小型環境空間內也可設置用以觀察乾淨度的感測器，俾在乾淨度惡化時，將裝置關掉。機殼22之周壁223中，鄰接卡匣保持箱10的部分形成有出入口225。出入口225附近亦可設置公知構造式關閉裝置，可以將出入口225自小型環境裝置側封閉。晶圓附近所產生的層流狀下吹氣流，只要用例如0.3至0.4m/sec的流速即可。氣體供應單元不僅是設在小型環境空間內，設在其外側亦可。
排出裝置24具備：在比前述搬運單元的晶圓搬運面更下側的位置，配置於搬運單元下部的吸入導管241；配置於機殼22之外側的送風機242；及連接吸入導管241與送風機242的導管243。該排出裝置24係將向下游動於搬運單元的周圍而含有可能會因搬運單元而產生之塵粒的氣體藉吸入導管241予以抽吸，並經由導管243、244及送風 機242排出於機殼22的外側。在此情形中，亦可排出於拉到機殼22附近的排氣管(未圖示)內。
配置於小型環境空間21內的預對準器25係用以將形成於晶圓的定向平坦部(意指形成於圓形晶圓外周的平坦部分，以下稱為定平部)或形成於晶圓外周緣的一個或一個以上V型缺口(亦即凹槽)以光學方式或機械方式進行檢測，藉以將繞著晶圓軸線O-O的轉動方向位置以約±1度之精密度預先定位。預對準器是構成申請專利範圍所述發明之檢查對象的座標決定機構之一部分，以擔任檢查對象的概略定位。該預對準器自體可為公知型構造，其構造、動作之說明容予省略。
此外，雖未予圖示，預對準器的下部亦可設置排出裝置用的回收導管，藉以將從預對準器排出的含塵粒空氣排出於外部。
-主機殼-
在第1圖及第2圖中，構成作業室31的主機殼30具備有機殼本體32。該機殼本體32係利用配置於台架36上的振動阻斷裝置(亦即防振裝置37)上所載設的機殼支持裝置33予以支持。機殼支持裝置33具有組裝成矩形的框架型構造體331。機殼本體32係配設固定於框架型構造體331上，且具備：載設於框架型構造體上的底壁321、頂壁322、連接於底壁321及頂壁322並包圍四周的周壁323，而將作業室31和外部隔離。底壁321，在該實施形態中，為了不會因載置於上方的平台裝置等機器所導致的重量增 加而產生變形，係用較厚的厚鋼板來構成，但亦可採用其他構造。該實施形態中，機殼本體32及機殼支持裝置33係組裝成剛性構造，使來自設置台架36之地板的振動得以用防振裝置37阻止其傳遞到剛性構造。機殼本體32的周壁323中，與後述的裝載機機殼鄰接的周壁形成有晶圓進出用出入口325。
此外，防振裝置可用具有空氣彈簧、磁性軸承等的主動式裝置、或具有此等組件的被動式裝置。由於任一種公知構造均可使用，故其本身的構造及功能說明容予省略。作業室31是利用公知構造的真空裝置(未圖示)來保持真空氛圍。台架36之下面配置有用以控制裝置整體動作的控制裝置2。
-裝載機機殼-
第1圖、第2圖及第4圖中，裝載機機殼40具備用以構成第1裝載室41和第2裝載室42的機殼本體43。機殼本體43具有：底壁431、頂壁432、圍繞四周的周壁433、及分隔第1裝載室41與第2裝載室42的分隔壁434，使兩裝載室和外部隔離。分隔壁434形成有用以在兩裝載室間進行晶圓之受授的開口，亦即出入口435。又，周壁433在與小型環境裝置及主機殼鄰接的部分形成有出入口436及437。該裝載機機殼40的機殼本體43係載置於機殼支持裝置33之機架構造體331上以藉其支持。因此，地板的振動也不會傳遞至該裝載機機殼40。裝載機機殼40之出入口436和小型環境裝置之機殼22的出入口226係經整 合，並在此處設有選擇性阻止小型環境空間21和第1裝載室41之連通的關閉裝置27。關閉裝置27具有：圍繞出入口226及436之周圍，且和側壁433密接固定的密閉件271；和密閉件271配合以阻止空氣經由出入口流通的門扉272；及驅動該門扉的驅動裝置273。又，裝載機機殼40的出入口437和機殼本體32的出入口325係經整合，並在此處設有選擇性密封並阻止第2裝載室42和作業室31連通的關閉裝置45。關閉裝置45具有：圍繞出入口437及325周圍，且和側壁433及323密接並固定於該等的密閉件451；和密閉件451配合以阻止空氣經由出入口流通的門扉452；及驅動該門扉的驅動裝置453。此外，形成於分隔壁434的開口設有利用門扉461將其關閉，以選擇性密閉阻止第1及第2裝載室間之連通的關閉裝置46。這些關閉裝置27、45及46在關閉狀態時，可將各室氣密封閉。這些關閉裝置用公知設備即可，故其構造及動作的詳細說明容予省略。另外，小型環境裝置20之機殼22的支持方法和裝載機機殼40的支持方法不同，為了防止來自地板的振動經由小型環境裝置而傳遞至裝載機機殼40與主機殼30，在機殼22和裝載機機殼40之間，只要將出入口之周圍以氣密包圍方式配置防振用緩衝材即可。
第1裝載室41內，配設有將多數片(本實施形態為2片)晶圓以上下隔開方式呈水平狀態支持的晶圓架47。晶圓架47係如第5圖所示，具備有支柱472相互隔開地以直立狀態固定於矩形基板471之四個角落，各支柱472分別 形成有2段的支持部473及474，用以將晶圓W之周緣安放保持於該支持部上面。然後，後述的第1及第2搬運單元的臂部前端即可從鄰接的支柱間接近晶圓，利用臂部拿取晶圓。
裝載室41及42得藉由包含未圖示之真空幫浦的公知構造型真空排氣裝置(未圖示)施以氛圍控制在高真空狀態(以真空度而言，係10-5至10-6Pa)。在此情形中，可將第1裝載室41作為低真空室而保持在低真空氛圍，第2裝載室42則作為高真空室而保持在高真空氛圍以有效地施行晶圓的污染防止。透過採用這種構造，收容於裝載室內要施行缺陷檢查的下一片晶圓即得以無遲滯地搬運至作業室內。透過採用這種裝載室，得以使缺陷檢查的通過量提升，而且使保管狀態要求保持在高真空狀態的電子源週邊真空度盡可能的形成高真空度狀態。
第1及第2裝載室41及42係分別連接有真空排氣配管和惰性氣體(例如乾燥純氮氣)用通氣配管(皆未圖示)。藉此，各裝載室內的大氣壓狀態得以藉由惰性氣體通氣配管(注入惰性氣體，以防止惰性氣體之外的氧氣等附著於表面)來達成。執行這種惰性氣體通氣的裝置本身可為公知構造品，其詳細說明從略。
-平台裝置-
平台裝置50具備：配置於主機殼30之底壁321上的固定平台51；在固定平台上朝Y方向(第1圖中，垂直於紙面的方向)移動的Y平台52；在Y平台上朝X方向(第1 圖中，朝左右方向)移動的X平台53；可在X平台上轉動的轉動平台54；及配置於轉動平台54上的保持箱55。晶圓是以可釋放方式保持在該保持箱55的晶圓載置面551上。保持箱為可將晶圓以機械方式或靜電夾盤方式釋放拿取的公知構造即可。平台裝置50是用伺服馬達、編碼器及各種感測器(未圖示)使上述的多數平台動作，將載置面551上保持於保持箱的晶圓，相對於從電子光學裝置照射的電子射束，朝X方向、Y方向及Z方向(第1圖中，朝上下方向)以高精密度定位，而且繞著相對於晶圓支持面成垂直的軸線方向(θ方向)以高精密度定位。此外，Z方向的定位，只要可預先將例如保持箱上的載置面位置朝Z方向微調整即可。此時，係將載置面的基準位置利用細徑雷射的位置測定裝置(使用干擾儀原理的雷射干擾測距裝置)來檢測，並透過未圖示的回授電路控制其位置；並與此同時(或取而代之)地測定晶圓之凹槽或定平部之位置，以檢測晶圓相對於電子射束的平面位置、轉動位置，且利用可進行微角度控制的步進馬達等將轉動平台施以轉動控制。為了極力防止作業室內產生塵埃，平台裝置用的伺服馬達521、531及編碼器522、532係配置在主機殼30外側。此外，平台裝置50只要是使用例如步進器等的公知構造品即可，其構造及動作之詳細說明容予省略。再者，上述雷射干擾測距裝置亦可為公知構造品，故其構造、動作的詳細說明從略。
藉由將晶圓相對於電子射束的轉動位置或X、Y位置 預先輸入於後述的訊號檢測系統或圖像處理系統，可謀求所得訊號的基準化。而且，設於該保持箱的晶圓夾盤機構是將用以夾持晶圓的電壓輸入於靜電夾盤的電極，以按住晶圓外周部的3個點(較佳為朝圓周方向等間隔地隔開)實施定位。晶圓夾盤機構具備兩個固定定位銷和一個推壓式曲柄銷。曲柄銷是構成可實現自動夾持及自動釋放的方式，且構成有施加電壓的導通部位。
此外，該實施形態中，在第2圖是將朝左右方向移動的平台作為X平台，朝上下方向移動的平台作為Y平台，但亦可在該圖中將朝左右方向移動的平台作為Y平台，朝上下方向移動的平台作為X平台。
-裝載機-
裝載機60具備：配置於小型環境裝置20之機殼22內的機器人式第1搬運單元61；及配置於第2裝載室42內的機器人式第2搬運單元63。
第1搬運單元61具有可對於驅動部611繞著軸線O1-O1轉動的多節式臂部612。以多節式臂部而言，雖可使用任意的構造品，但在該實施形態中，係具有以可相互轉動的方式裝設的三個部分。第1搬運單元61的臂部612的一個部分，亦即最靠近驅動部611側的第1部分，是安裝在可藉由設於驅動部611內的公知構造式驅動機構(未圖示)來轉動的軸613。臂部612係透過軸613繞著軸線O1-O1轉動，並可利用部分間的相對轉動而在整體上對於軸線O1-O1朝半徑方向伸縮。離臂部612之軸613最遠的第3部分前端 設有公知構造型機械式夾盤或靜電夾盤等用以拿取晶圓的拿取裝置616。驅動部611是構成為可利用公知構造式昇降機構615朝上下方向移動。
該第1搬運單元61，其臂部612係朝保持在卡匣保持箱的兩個卡匣c中任一個的方向M1或M2伸出，將收容於卡匣c內的1片晶圓安放於臂部上或利用安裝於臂部前端的夾盤(未圖示)拿取並取出。然後，臂部會縮回(如第2圖所示之狀態)，且一直轉動到可向預對準器25之方向M3伸長的位置為止，並在此位置停止。如此，臂部將再度伸出，且將保持於臂部的晶圓安放在預對準器25。和前述相反地從預對準器接受晶圓之後，臂部又再轉動，並在可向第2裝載室41伸長之位置(方向M4)停止，且將晶圓交付到第2裝載室41內的晶圓座47。此外，以機械方式拿取晶圓時，係拿取晶圓的周緣部(距周緣約5mm的範圍)。這是因為晶圓中除了周緣部以外，整面都形成有裝置(電路配線)，若拿取該部分，會導致裝置的破壊、缺陷的產生。
第2搬運單元63，其構造亦和第1搬運單元基本上相同，僅是在晶圓架47和平台裝置的載置面上之間進行晶圓的搬運方面相異，故其詳細說明從略。
上述裝載機60中，在第1及第2搬運單元61及63上，晶圓從保持於卡匣保持箱的卡匣到配置於作業室31內的平台裝置50上的搬運及晶圓的反向搬運，係在保持於大致水平之狀態下進行。搬運單元臂部的上下動作，只是在將晶圓從卡匣取出及向其插入、晶圓向晶圓架載置及從 此處取出及晶圓向平台裝置載置及從此處取出的時候。因此，大型晶圓，例如直徑30cm晶圓的移動亦可順利進行。
-晶圓的搬運-
其次，就將晶圓從支持於卡匣保持箱的卡匣c搬運到配置於作業室31內的平台裝置50之動作依序說明之。
卡匣保持箱10以上述方式利用手動安置卡匣時，係使用適於此方式的構造設計，而以自動方式安置卡匣時，則使用適於該方式的構造設計。於本實施形態中，卡匣c一安置於卡匣保持箱10的昇降平台11上，昇降平台11就會藉由昇降機構12下降，使卡匣c整合於出入口225。
卡匣一整合於出入口225，設於卡匣的蓋子(未圖示)就會打開，且在卡匣c和小型環境裝置的出入口225之間配置筒狀覆蓋件，將卡匣內部及小型環境空間內部和外部隔斷。這些構造為公知技術，其構造及動作的詳細說明容予省略。此外，小型環境裝置20側設有用以將出入口225開閉的關閉裝置時，該關閉裝置就進行動作而將出入口225打開。
另一方面，第1搬運單元61之臂部612係在朝M1或M2方向之任一種狀態下(本說明中為M1方向)停止，出入口225一打開，臂部就伸出，並以前端將收容於卡匣內的晶圓中拾取1片。此外，臂部和應從卡匣取出之晶圓的上下方向位置調整，在本實施形態中，係以第1搬運單元61之驅動部611及臂612的上下移動來達成，也可以卡匣保持箱之昇降平台的上下動作或以其兩者來進行。
以臂部612拾取晶圓的動作結束時，臂部就縮回，並使關閉裝置動作而將出入口關閉(有關閉裝置時)，然後臂部612繞著軸線O1-O1轉動，而成為可朝M3方向伸長的狀態。於是，臂部伸出而將載置於前端或由夾盤夾持的晶圓載置於預對準器25上，利用該預對準器將晶圓轉動方向的朝向(繞著垂直於晶圓平面之中心軸線的朝向)定位在預定範圍內。定位結束時，第1搬運單元61從預對準器25將晶圓接受到臂部前端後，使臂部縮回，成為可使臂部朝方向M4伸長的姿勢。於是，關閉裝置27的門扉227動作，將出入口226及436打開，然後臂部612伸出，將晶圓安置於第1裝載室41內之晶圓架47的上段側或下段側。此外，如前所述，在關閉裝置27打開以使晶圓交放到晶圓架47之前，形成於分隔壁434的開口435係利用關閉裝置46的門扉461封閉成氣密狀態。
利用上述第1搬運單元進行晶圓搬運的過程中，乾淨空氣係從設於小型環境裝置之機殼上的氣體供應單元231流動成層流狀(呈下吹氣流的形式)，而在搬運途中防止塵粒附著於晶圓上面。搬運單元週邊的一部分空氣(本實施形態中，為從供應單元供應之空氣的約20%，主要是已污染的空氣)是由排出裝置24之吸入導管241抽吸並排出機殼外。剩下的空氣則經由設於機殼底部的回收導管232予以回收，再回到氣體供應單元231。
晶圓透過第1搬運單元61而安置於裝載機機殼40之第1裝載室41內的晶圓架47內時，關閉裝置27即行關閉， 而將裝載室41內密閉。繼之，對第1裝載室41內填充惰性氣體而將空氣排出，然後，該惰性氣體亦被排出，使該裝載室41內成為真空氛圍。該第1裝載室的真空氛圍只要低真空度即可。裝載室41內的真空度到達某種左右時，關閉裝置46就進行動作，將已經被門扉461密閉的出入口434打開，讓第2搬運單元63之臂部632伸出並用前端的夾持裝置從晶圓座47拾取1片晶圓(安置於前端上或用安裝於前端的夾盤夾持)。晶圓的拾取結束時，臂部就縮回，且關閉裝置46再度動作，以門扉461將出入口435封閉。此外，關閉裝置46打開前，臂部632係可預先成為朝晶圓架47的方向N1伸長的姿勢。而且，如前所述，關閉裝置46打開前，係已以關閉裝置45的門扉452封閉出入口437、325，且以氣密狀態阻止第2裝載室42內和作業室31內的連通，使第2裝載室42內得以施行真空排氣。
關閉裝置46將出入口435封閉時，第2裝載室內再度施以真空排氣，且設成較第1裝載室內更高的真空度。在此期間，第2搬運單元61的臂部係被轉動至可向作業室31內的平台裝置50之方向伸長的位置。另一方面，作業室31內的平台裝置上，Y平台52會移動至第2圖的上方，直到X平台53之中心線X0-X0和通過第2搬運單元63之轉動軸線O2-O2的X軸線X1-X1大致一致的位置，而且X平台53會移動到接近第2圖中最左側的位置，並在此狀態下待機。第2裝載室到達和作業室之真空狀態大致相同時，關閉裝置45的門扉452就進行動作，打開出入口437、325， 已伸出且保持有晶圓的臂部前端於是接近作業室31內的平台裝置。然後將晶圓載置於平台裝置50的載置面551上。晶圓之載置結束時，臂部縮回，關閉裝置45乃將出入口437、325關閉。
以上係就卡匣c內的晶圓搬運到平台裝置上為止的動作加以說明，而安置於平台裝置且結束處理的晶圓要從平台裝置回到卡匣c內時，係進行和前述相反的動作。而且，晶圓架47預先載置有多數片晶圓，因此，用第2搬運單元在晶圓架和平台裝置之間進行晶圓搬運之期間，可用第1搬運單元在卡匣和晶圓架之間進行晶圓之搬運，從而可以良好效率進行檢查處理。
具體而言，第2搬運單元的晶圓架47有已經處理完畢的晶圓A和未處理的晶圓B時，
(1)首先，將未處理的晶圓B移動到平台裝置50，開始進行處理。
(2)於該處理中，將已處理完畢的晶圓A利用臂部從平台裝置50移動到晶圓架47，未處理的晶圓C亦同樣利用臂部從晶圓架抽出並以預對準器施行定位之後，移動到裝載室41的晶圓架47。
透過這樣的操作，晶圓架47之中，在晶圓B處理期間，即可使已經處理完畢的晶圓A置換為未處理的晶圓C。
此外，依進行檢查或評估之此種裝置的利用方式，藉由將平台裝置50並列放置多數台，將晶圓從一個晶圓架47移動到各個裝置，即可將多數片晶圓進行相同處理。
第6圖係顯示主機殼支持方法的變化例。第6圖所示之變化例中，機殼支持裝置33a是用厚的矩形鋼板331a構成，機殼本體32a則載設於該鋼板上。因此，相較於前述實施形態的底壁，機殼本體32a的底壁321a係形成較薄的構造。第7圖所示的變化例中，係利用機殼支持裝置33b之框架構造體336b將機殼本體32b及裝載機機殼40b以吊掛狀態支持。固定於框架構造體336b的多數縱框架337b之下端係固定在機殼本體32b之底壁321b的四個角落，成為利用其底壁支持周壁及頂壁的形態。其次，防振裝置37b係配置在框架構造體336b和台架36b之間。此外，裝載機機殼40亦利用固定於框架構造體336的吊掛部件49b予以吊掛。顯示於第7圖的變化例中，由於機殼本體32b係支持成吊掛式，故主機殼及設於其中的各種設備整體可以降低重心。包含上述變化例之主機殼及裝載機機殼的支持方法中，係構成為來自地板的振動不會傳遞到主機殼及裝載機機殼的形態。
未圖示的其他變化例中，只有主機殼的機殼本體是利用機殼支持裝置從下方支持，裝載機機殼得用和鄰接的小型環境裝置相同的方法配置在地板上。而且，未圖示的另外其他變化例中，只有主機殼的機殼本體以吊掛方式支持在框架構造體，裝載機機殼得用和鄰接的小型環境裝置相同的方法配置在地板上。
依上述實施形態，可以達成以下的功效。
(A)可以獲得使用電子射線的映像投影式檢查裝置之 整體構成，且得以高通過量處理檢查對象。
(B)可在小型環境空間內對檢查對象沖洗乾淨氣體以防止塵埃之附著，同時藉由設置感測器來觀察乾淨度，而得以一面監視該空間內的塵埃，一面進行檢查對象的檢查。
(C)由於藉由振動防止裝置以一體方式支持裝載室及作業室，故不會受外部環境的影響，而能對平台裝置進行檢查對象的供給及檢查。
-電子光學裝置-
電子光學裝置70具備固定於機殼本體32的鏡筒71，其中設有：具備如第8圖概略顯示的一次光源光學系統(以下簡稱為「1次光學系統」)72、2次電子光學系統(以下簡稱為「2次光學系統」)74的光學系統；及檢測系統76。1次光學系統72為使光線對作為檢查對象的晶圓W表面進行照射的光學系統，具備有：射出光線的光源10000、及改變光線之角度的反射鏡10001。在該實施形態中，從光源射出之光線10000A的光軸係相對於由檢查對象之晶圓W所放出之光電子的光軸(垂直於晶圓W之表面)呈傾斜狀態。
檢測系統76具備：配置於透鏡系統741之成像面的檢測器761及圖像處理部763。
-光源(光線源)-
本實施形態中，光源10000係使用DUV(深紫外光)雷射光源。從DUV雷射光源10000會射出DUV雷射光。此外，UV、DUV、EUV(極紫外光)之光及雷射、以及X射線及X射 線雷射等，只要是被來自光源10000的光所照射的基板會放出光電子的光源，則其他光源亦可使用。
-1次光學系統-
利用從光源10000所射出之光線來形成一次光線，且在晶圓W面上照射矩形、或圓形(亦可為楕圓)射束的部分稱為1次光學系統。從光源10000所射出之光線係通過物鏡光學系統724照射於平台裝置50上的晶圓WF作為一次光線。
-2次光學系統-
使利用照射於晶圓W上的光線所產生的光電子而形成的二維圖像，穿過形成於反射鏡10001的孔洞，藉由靜電透鏡(傳輸透鏡)10006及10009通過數值光闌10008而在視野歛縮位置成像，並以後段的透鏡741放大投影，用檢測系統76進行檢測。該成像投影光學系統稱為2次光學系統74。
此時，晶圓上施加有負的偏壓。透過靜電透鏡724(透鏡724-1及724-2)和晶圓間的電位差，會使從試樣面上產生的光電子加速，而具有減低色像差的功效。該物鏡光學系統724的抽出電場為3kV/mm至10kV/mm，是很高的電場。抽出電場增加時，具有像差減低功效，會關係到解析度的提升。另一方面，抽出電場增加時，電壓梯度變大，容易產生放電。因此，抽出電場選用適當值甚為重要。經透鏡724(CL)放大至規定倍率的電子會經透鏡(TL1)10006縮斂，而在數值光闌(Numerical Aperture，NA)10008上 形成縮聚(Crossover，CO)。此外，透過透鏡(TL1)10006和透鏡(TL2)10009的組合，可以進行倍率的放大。之後，用透鏡(PL)741放大投影，而成像於檢測器761的MCP(微通道板，Micro Channel Plate)上。本光學系統中，TL1-TL2間配置有NA，透過將其最佳化，而構成軸外像差可減低之光學系統。
-檢測器-
以2次光學系統成像之晶圓所送出的光電子圖像，首先用微通道板(MCP)予以放大後，碰撞到螢光幕上變換為光像。以MCP之原理而言，係將直徑6至25μm、長度0.24至1.0mm的非常細的導電性玻璃毛細管數百萬條束紮並整形為薄板狀，經由施加預定的電壓，使一條一條的毛細管當作獨立的電子放大器來產生作用，而在整體上形成電子放大器。
透過該檢測器變換為光的圖像，係經由真空穿透窗以置於大氣中的FOP(光纖板，Fiber Optical Plate)系統以1對1投影到TDI(時延積分器，Time Delay Integration)-CCD(電荷耦合元件，Charge Coupled Device)上。此外，以其他方法而言，有時係使被覆有螢光材的FOP連接到TDI感測器面，使在真空中施以電子/光變換的訊號導入至TDI感測器。這種方式，相較於置於大氣中的情形，透過率或MTF(調變轉移函數，Modulation Transfer Function)的效率較佳。在例如透過率及MTF上，可以獲得×5至×10的高度值。此時，作為檢測器而言，如上所述， 雖然有使用MCP+TDI的情形，但亦可用EB(電子撞擊，Electron Bombardment)-TDI或EB-CCD來取代。使用EB-TDI時，從試樣表面產生且形成二維像的光電子，係直接射入EB-TDI感測器面，故可以形成像訊號，而無解析度的劣化。例如，為MCP+TDI時，用MCP進行電子放大後，會因螢光材或閃爍器等而施行電子/光變換，其光像的資訊則到達TDI感測器。與此相對地，用EB-TDI、EB-CCD時，沒有電子/光變換、光增資訊的傳遞組件/損失，故沒有像的劣化，訊號會到達感測器。例如，使用MCP+TDI時，相較於用EB-TDI或EB-CCD時，MTF或對比度變成1/2至1/3。
此外，在此實施形態中，係設為對物鏡系統724施加10至50kV的高電壓，且設置有晶圓W。
-映像投影方式的主要功能之關係及其整體像之說明-
第9圖顯示本實施形態的整體構成圖。但，一部分構成之圖示已經省略。
第9圖中，檢查裝置具有鏡筒71、光源筒7000、及室32。光源筒7000內部設有光源10000，從光源10000照射出之光線(一次光線)的光軸上配置有1次光學系統72。此外，室32的內部設置有平台裝置50，平台裝置50上則載置晶圓W。
另一方面，鏡筒71之內部，從晶圓W放出之二次射束的光軸上，係配置有陰極透鏡724(724-1及724-2)、傳輸透鏡(Transfer Lens)10006及10009、數值光闌(NA)10008、透鏡741及檢測器761。而且，數值光闌 (NA)10008係相當於開口光圈，其為開設有圓形孔的金屬製(Mo等)薄板。
另一方面，檢測器761之輸出係輸入於控制單元780，控制單元780之輸出則輸入於CPU(中央處理單元)781。CPU781之控制訊號係輸入於光源控制單元71a、鏡筒控制單元71b及平台驅動機構56。光源控制單元71a係執行光源10000之電源控制，鏡筒控制單元71b則執行陰極透鏡(Cathod Lens)724、透鏡10006及10009、透鏡741的透鏡電壓控制、和對準器(未圖示)的電壓控制(偏向量控制)。
又，平台驅動機構56係將平台的位置資訊傳輸到CPU781。而且，光源筒7000、鏡筒71、室32則和真空排氣系統(未圖示)連接，並透過真空排氣系統的渦輪幫浦予以排氣，使內部維持真空狀態。又，渦輪幫浦的下游側設置有利用一般乾式幫浦或迴轉幫浦進行概略抽吸的真空排氣裝置系統。
一次光線照射於試樣時，從晶圓W的光線照射面會產生光電子作為二次射束。
二次射束係通過陰極透鏡724、TL透鏡群10006與10009、透鏡(PL)741而被導至檢測器成像。
不過，陰極透鏡724是由3片電極所構成。最下面的電極係設計成在其與試樣W側的電位間形成正電場，以拉入電子(特別是指向性較小的2次電子)，使之以優異效率導入透鏡內。因此，陰極透鏡若形成兩個遠心(Teleccentric)，則甚具功效。透過陰極透鏡成像的二次 射束係通過反射鏡10001的孔。
陰極透鏡724只用1段使二次射束成像時，透鏡作用變強，容易產生像差。因而設成2段的雙重(Doublet)透鏡系統，使之執行一次的成像。此時，其中間成像位置是在透鏡(TL1)10006和陰極透鏡724之間。此時，如上所述，若設成兩個遠心，則對像差之減少非常有效。二次射束會透過陰極透鏡724及透鏡(TL1)10006而縮斂在數值光闌(NA)10008上，形成縮聚(Crossover)，並在透鏡724和透鏡(TL1)10006之間進行一次成像，之後，利用透鏡(TL1)10006和透鏡(TL2)10009決定中間倍率，藉透鏡(PL)741放大並成像於檢測器761。亦即，在本例中，合計成像3次。
再者，透鏡10006和10009、透鏡741皆為被稱為單電位透鏡(Unipotential lens)或單透鏡(Einzel Lens)的轉動軸對稱型之透鏡。各透鏡為3片電極之構成，通常，外側的2片電極是設在零電位，利用施加於中央電極的電壓產生透鏡作用並加以控制。此外，也有不限於此種透鏡構造，而在透鏡724的第1段或第2段、或兩段皆具有焦距調整用電極的構造、或具備動態地運作之焦距調整用電極，而屬於4極的情形或屬於5極的情形。此外，關於PL透鏡741，為了附加場透鏡功能以進行軸外像差之減低，且進行放大倍率，而設成4極或5極的作法，亦有效果。
二次射束是利用2次光學系統予以放大投影，並成像於檢測器761之檢測面。檢測器761是由：將電子放大的 MCP、將電子變換成光的螢光板、用於真空系統和外部之中繼及傳遞光學像用的透鏡或其他光學元件、及拍攝元件(CCD等)所構成。二次射束是在MCP檢測面成像、放大，藉由螢光板使電子變換為光訊號，並藉由拍攝元件變換為光電訊號。
控制單元780是從檢測器761讀取晶圓W之圖像訊號，並傳遞至CPU781。CPU781則從圖像訊號利用樣本比對(Template matching)等實施圖案的缺陷檢查。此外，平台裝置50可利用平台驅動機構56而朝XY方向移動。CPU781會讀取平台裝置50之位置，並將驅動控制訊號輸出到平台驅動機構56，使平台裝置50驅動，依序進行圖像之檢測、檢查。
又，放大倍率的改變，即使透鏡10006及10009之透鏡條件的設定倍率有變更，在檢測側的視野整面亦可得到均勻的像。此外，本實施形態中，雖可取得沒有參差的均勻像，但通常把放大倍率設在高倍率時，會發生像的明度降低的問題。因此，為了改善這個問題，在變更2次光學系統之透鏡條件以改變放大倍率時，係以每單位像素放出的電子量成為固定的方式來設定1次光學系統之透鏡條件。
-預充電單元-
預充電單元81係如第1圖所示，在作業室31內，與電子光學裝置70之鏡筒71鄰接配設。就本檢查裝置而言，係透過對作為檢查對象的基板(亦即晶圓)照射電子射線， 將晶圓表面所形成之裝置圖案等施以檢查形式的裝置，所以是將利用光線照射所生之光電子的資訊作為晶圓表面之資訊。但因晶圓材料、照射光線或雷射之波長與能量等的條件，而有使晶圓表面帶電(Charged-up)的情形。而且，在晶圓表面也有產生帶電較強部位、帶電較弱部位的可能。晶圓表面的帶電量有參差時，光電子資訊也會產生參差，而不能獲得正確的資訊。因此，在本實施形態中，為了防止這種帶電量的參差，而設有具備帶電粒子照射部811的預充電單元(Precharge unit)81。在對要檢查之晶圓的預定部位照射光或雷射之前，為了消除帶電的參差，而從該預充電單元之帶電粒子照射部811照射帶電粒子，以消除帶電之參差。該晶圓表面的帶電，會預先形成作為檢測對象之晶圓面的圖像，透過其圖像評估而進行檢測，並根據該檢測使預充電單元81動作。
第10圖係顯示本發明預充電單元一實施形態的主要部分。
帶電粒子818係從帶電粒子照射線源819往晶圓W方向射出，且以偏壓電源820設定之電壓加速後進行照射。被檢查區域815和區域816皆顯示業經實施前處理的帶電粒子照射的部位，區域817則顯示正在進行帶電粒子照射的部位。在該圖中，是對試樣基板W朝圖中箭頭方向掃描，但進行往復掃描時，則如圖中點線所示那樣，只要在一次電子射線源的相反側再設一台帶電粒子射線源819，朝試樣基板W之掃描方向同步地將帶電粒子線源819、819交替 ON、OFF即可。此時，帶電粒子的能量若太高，則來自試樣基板W之絕緣部的2次電子產率會超過1，使表面帶正電。再者，若能量在此之下而會產生2次電子時，現象變得複雜，照射效果會減少，故入射電壓(Landing voltage)以設定在2次電子之產生會劇減的100eV以下(以0eV以上、30eV以下較理想)比較有效。
第11圖顯示本實施形態之預充電單元的第2實施形態。本圖揭示了以照射電子射線825作為帶電粒子線之形態的照射線源。照射線源係由：熱絲821、抽出電極824、屏蔽箱826、熱絲(Filament)電源827、電子抽出電源823所構成。抽出電極824設有厚0.1mm、寬度0.2mm、長度1.0mm的狹縫，其與直徑0.1mm之熱絲821的位置關係係形成3電極電子槍的形態。屏蔽箱826設有寬度1mm、長度2mm的狹縫，其與抽出電極824的距離有1mm的間隔，並以兩個狹縫之中心形成一致的方式組構而成。熱絲材質為鎢(W)，流通2A的電流、抽出電壓20V、偏電壓-30V，即可獲得數μA的電子電流。
此處所示之例僅為一個例子，例如，熱絲材質亦可使用Ta、Ir、Re等高融點金屬或氧化釷被覆鎢(Thoria-coated)、氧化物陰極等，根據其材質、線徑、長度，熱絲電流會改變，當無庸贅言。至於其他種類的電子槍，只要是電子射線照射區域、電子電流、能量能夠設定在適當值者，皆可使用。
第12圖揭示第3實施形態，其係顯示照射離子829 作為本帶電粒子線類型的照射線源。本照射線源是由熱絲821、熱絲電源822、放電電源827、陽極屏蔽箱826所構成。陽極828和屏蔽箱826開設有1mm×2mm之相同規格狹縫，並以1mm間隔使兩狹縫之中心形成一致的方式組構。屏蔽箱826內，經由配管831導入1Pa左右的Ar氣體830，以利用熱絲821產生電弧放電的方式動作。偏壓係設定在正值。
第13圖顯示屬於第4實施形態的電漿照射方式的情形。其構造和第20圖相同，動作亦和上述相同，以熱絲821進行電弧放電的方式動作，藉由偏壓電位設於0V，利用氣壓使電漿832從狹縫射出，照射在試樣基板。電漿照射的情形中，相較於其他方法，由於具有正負兩方電荷的粒子集團，故試樣基板表面之正負任一方的表面電位均可接近於0。
接近晶圓W配置之帶電粒子照射部819，其構造係如第10圖至第13圖所示，其係藉由晶圓W之氧化膜或氮化膜之表面構造的差異，在每次不同步驟後分別對晶圓W賦以適當的條件，將帶電粒子818進行照射。對晶圓W以最佳照射條件進行照射後，亦即，使晶圓W之表面電位平滑化，或以帶電粒子使之飽和後，利用照射光或雷射、或藉由電子射線711和二次帶電粒子712形成圖像，就可檢測缺陷。
如以上所說明者，本實施形態中，藉由帶電粒子照射進行測定之前處理，故不會因帶電產生測定圖像畸變，或 者即使產生畸變，其程度也很輕微，故可以正確測定有無缺陷。
此外，以往照射量會在使用上造成問題的光、雷射、或1次電子射線，可以用來大量照射及掃描平台，光電子、2次放出電子、鏡反射電子等二次帶電粒子也可大量檢測出來，且能夠獲得S/N比良好的檢測訊號，缺陷檢測的可靠性得以提升。
而且，由於S/N比很大，所以即使更快速掃描平台，也可製作出良好的圖像資訊，檢查的通過量得以擴大。
-電位施加機構-
第14圖中，電位施加機構83係根據從晶圓放出之二次帶電粒子的產生率或2次系統的透過率為依存於晶圓電位的事實，而透過對載置晶圓之平台的設置台施加±數V的電位，以控制二次帶電粒子之產生者。對1次系統施行電子射線的照射時，藉由該電位施加機構，將照射電子當初就有的能量予以減速，發揮對晶圓設定0至500eV左右的照射電子能量的用途。又，能形成作為試樣晶圓的基準電壓，且決定移動於2次系統之電子的能量。
電位施加機構83係如第14圖所示，具備：和平台裝置50之載置面541電性連接的電壓施加裝置831；及帶電調查及電壓決定系統(以下稱為調查及決定系統)832。調查及決定系統832具備：和電子光學裝置70之檢測系統76的圖像形成部763電性連接的監視器833；連接於監視器833的操控器834；及連接於操控器834的CPU835。CPU835 則對前述電壓施加裝置831供應訊號。
上述電位施加機構係以找尋作為檢查對象之晶圓難以帶電的電位，並將該電位施加於晶圓的方式設計。
以作為試樣之電性缺陷的檢查方法而言，在本來已電性絕緣的部分和該部分處於通電狀態的情形時，亦可利用該部分之電壓不同的現像。
這種方法是，首先，利用事前對試樣賦予電荷，使本來已電性絕緣之部分的電壓、和本來雖為已電性絕緣的部分但由於某種原因而處於通電狀態之部分的電壓間產生電壓差，之後利用照射本發明之射束，取得有電壓差的資料，並解析該取得資料，以檢測其通電狀態。
-照射射束校準機構-
第15圖中，照射射束校準機構85具備有：射束電流測定用之分別多數個法拉第杯(Faraday cup)851、852及標準試樣853。這些元件是在前述轉動平台54上設置於晶圓載置面541之側部的多數部位。標準試樣853是使用包含沒有圖案之素平面部位和形成有點陣圖案之基準間距的點陣圖案(Lattice pattern)者。素平面是使用導電性材料。對該等部位照射光或雷射時，為了能夠計測射束的照射區域，而對以低倍照射之部位所生之光電子像進行拍照，從其深淡程度變化輪廓(Gradation profile)來求得。若屬導電性，則表面電位安定，故可獲得穩定的測定。此外。若有點陣圖案，則可了解其間距，例如2μm間距，故可從照射部位的光電子像變化輪廓依照射部位大小和間距 之關係來測定照射部位之規格與強度之變化輪廓。而且，也可使用法拉第杯。使用法拉第杯時，係對有孔的部位照射光或雷射，以取得所得照射區域之光電子像。而且，法拉第杯之孔的規格係為已知，故藉由將其規格與照射區域之規格加以比較，即可測定照射區域之規格和座標。再者，照射射束係用電子射束時，可以使用本來的法拉第杯。電子射線射入法拉第杯時，即可測定電子射束之電流。法拉第杯851為細射束用(約φ 2μm)、法拉第杯852為大射束用(約φ 30μm)，共有2種。細射束用法拉第杯851，是用步進推動轉動平台54，以測定射束變化輪廓，大射束用法拉第杯852，則是計測射束之總電流量。法拉第杯851及852係以其上表面和安置於載置面541上之晶圓W的上表面成為相同水平的方式配置。以此方式，得以經常監視從電子槍射出之一次電子射線。這是因為電子槍並不是經常射出固定的電子射線，而是在使用中改變其射出量的緣故。
-對準控制裝置-
對準控制裝置87係使用平台裝置50將晶圓W相對於電子光學裝置70實施定位之裝置。包括使用光學顯微鏡871將晶圓施行廣闊視野觀察之概略對準(所用倍率比電子光學系統為低的測定)、使用電子光學裝置70之電子光學系統的高倍率對準、焦點調整、檢查區域設定、圖案對準等控制。之所以用光學系統以低倍率檢查晶圓，是為了要以自動方式實施晶圓的圖案檢查，而利用光或雷射照射所生的光電子像以狹窄視野觀察晶圓圖案而進行晶圓對準 時，必須容易透過光電子像檢測對準標記的緣故。此時，亦可使用電子射線作為照射射束來取代光電子。
光學顯微鏡871係設在機殼(亦得設成可在機殼內移動)，用以使光學顯微鏡動作的光源雖未圖示，但亦設在機殼內。而且，施行高倍率觀察之電子光學系統係共用電子光學裝置70之電子光學系統(1次光學系統72及2次光學系統74)。若將其構成概略圖示，則成為第16圖所示之型態。要以低倍率觀察晶圓上的被觀察點時，係將平台裝置50之X平台53朝X方向移動，使晶圓的被觀察點移動到光學顯微鏡之視野內。先利用光學顯微鏡871在廣闊視野辨識晶圓，然後將其晶圓上的應觀察位置經由CCD872顯示於監視器873，而大略決定觀察位置。此時，光學顯微鏡之倍率亦可從低倍率改變為高倍率。
其次，使平台裝置50僅移動相當於電子光學裝置70之光軸和光學顯微鏡871之光軸的間隔δ x的距離，將以光學顯微鏡預先決定之晶圓上的被觀察點移動到電子光學裝置之視野位置。此時，電子光學裝置之軸線O3-O3和光學顯微鏡871之光軸O4-O4間的距離(本實施形態中，兩者僅朝沿X軸線之方向偏位，但亦可沿Y軸方向及Y軸方向偏位)δ x係為預先已知者，故只要移動該值δ x，即可使被觀察點移動到辨識位置。被觀察點往電子光學裝置之辨識位置之移動結束後，即透過電子光學系統以高倍率拍攝被觀察點，將圖像予以記憶或透過檢測器761顯示於監視器765。此時，作為1次系統，可照射光或雷射射束並利用光 電子像。又，作為1次系統而使用電子射線時，可獲得2次放出電子或鏡反射電子像，並利用於對準。
依此方式，利用電子光學系統以高倍率將晶圓之觀察點顯示於監視器後，透過公知方法，將晶圓相對於平台裝置50之轉動平台54之轉動中心在轉動方向之偏位，亦即，晶圓相對於電光學系統之光軸O3-O3在轉動方向之偏移δ θ檢測出來，且將預定圖案相對於電子光學裝置在X軸及Y軸方向的偏位檢測出來。然後，根據該檢測值以及另外獲得之設於晶圓的檢查標記之資料或有關晶圓圖案之形狀等資料，控制平台裝置50之動作，以進行晶圓之對準。
-真空排氣系統-
真空排氣系統是由真空幫浦、真空閥、真空計、真空配管等所構成，電子光學系統、檢測器部、試樣室、裝載鎖定室(Load lock chamber)依預定順序進行真空排氣。在各部中，係對真空閥施以控制，以獲得必要的真空度。且經常進行真空度的監視，有異常時，利用互鎖功能執行隔離閥等之緊急控制，以確保真空度。作為真空幫浦而言，主排氣可以使用渦輪分子幫浦。
粗抽用幫浦可使用羅茲(Roots)式的乾式幫浦。檢查部位(電子射線照射部)之壓力為10-3至10-5Pa，較佳為低其1位數的10-4至10-6Pa較實用。
-控制系統-
控制系統主要由主控制器、操控用控制器、平台控制器所構成。
主控制器具備有人機介面，操作員之操作是透過這裡來執行(各種指示/命令、程序步驟等之輸入、檢查開始之指示、自動和手動檢查模式之切換、手動檢查模式時所必要的全部指令之輸入等)。其他方面，和工廠主電腦之通訊、真空排氣系統之控制、晶圓等試樣之搬運、位置對準之控制、對其他操控控制器或平台控制器之指令傳遞或資訊接收等，亦在主控制器執行。此外，又具備：取得來自光學顯微鏡之圖像訊號，而將平台變動訊號回授到電子光學系統，以修正像的惡化的平台振動修正功能；將試樣觀察位置在Z方向(2次光學系統之軸方向)的位移加以檢測，並朝電子光學系統回授，以自動修正焦點的自動焦點修正功能。回授訊號等朝電子光學系統之授受、及來自平台之訊號的授受，則分別經由操控控制器及平台控制器進行。
操控控制器主要係擔任1次光學系統及2次電子光學系統之控制(光源或雷射光源、反射鏡、光學系統透鏡、電子光學系統透鏡、對準器、Wien過濾器等之高精密度電源的控制等)。具體而言，在照射區域，倍率改變時，為了得以始終保持一定的照射射束密度，而對與各倍率對應之各透鏡系統或對準器進行自動電壓設定等，且對與各操作模式對應之各透鏡系統或對準器之自動電壓設定等進行控制(連動控制)。而且，倍率改變時，若進行使照射射束密度變化的控制，檢測器所取得之每個Px的電子數(電子數/Px)達到一定，甚具功效，可以一定的亮度獲得倍率不同的電 子像。
平台控制器主要是執行與平台移動相關的控制，俾可在X方向及Y方向獲得μm等級的精密移動(±0.05μm左右之誤差)。再者，本平台亦在誤差精密度±0.1秒左右以內進行轉動方向之控制(θ控制)。
-電極之清掃-
本發明之電子射束裝置動作時，透過相互接近作用(表面附近粒子之帶電)，標的物質會浮遊而被吸引到高壓區域，故使用於電子射束之形成或偏向的各種電極上會堆積有機物質。因表面帶電而徐徐堆積的絕緣體會對電子射束之形成或偏向機構帶來不良的影響，所以，堆積的絕緣體必須周期性的將其去除。絕緣體的周期性去除，是利用絕緣體堆積區域附近的電極，在真空中造出含氫或氧或氟及含有該等元素之化合物HF、O2、H2O、CMFN等之電漿，將空間內之電漿電位維持在電極面會產生濺鍍的電位(數kV，例如20V至5kV)，透過氧化、氫化、氟化而僅將有機物質去除。
-平台裝置之變化例-
第17圖顯示本發明檢測裝置之平台裝置的一個變化例。平台93之Y方向活動部95的上面，安裝有朝+Y方向與-Y方向(第17圖〔B〕之左右方向)大致水平地大幅突出之分隔板914，在與X方向活動部96之上面間始終構成有傳導性很小的窄縮部950。而且，X方向活動部96之上面亦構成有同樣的分隔板912朝±X方向(第17圖〔A〕之左 右方向)突出，在與平台承台97之上面間則始終形成窄縮部951。平台承台97在機殼98內係以公知方法固定在底壁上。
因此，即使試樣台94移動到任何位置，窄縮部950與951始終均可形成，故活動部95及96移動時，縱使從導引面96a與97a放出氣體，也會因窄縮部950與951而使放出氣體之移動受到妨礙，所以，受到帶電射束照射之試樣附近的空間924的壓力上昇可以抑制得非常小。
平台之活動部95的側面及下面以及活動部96的下面，於靜壓軸承90之周圍，形成有如第18圖所示之差動排氣用溝，且透過該溝得以施行真空排氣。故形成有窄縮部950、951時，來自導引面之放出氣體主要會透過該等差動排氣部而進行排氣。因此，平台內部之空間913與915之壓力乃形成較室C內之壓力更高的狀態。因而，空間913與915不僅用差動排氣溝917與918排氣，欲真空排氣的部位若另外設置的話，空間913與915的壓力可以降低，試樣附近924之壓力上昇可以更為減少。故設有真空排氣通路91-1和91-2以達成此目的。排氣通路係貫穿平台承台97及機殼98並通到機殼98之外部。此外，排氣通路91-2係形成於X方向活動部96，並開口於X方向活動部96之下面。
此外，設置分隔板912及914時，雖為了使室C和分隔板不會相互干擾而產生將室加大的必要，但亦可透過分隔板採用可伸縮材料或構造的作法來改善這點。作為這種 實施例，可考慮分隔板用橡膠構成，或形成伸縮管狀，使其移動方向之端部，在分隔板914之情形中固定於X方向活動部96，而在分隔板912之情形中固定於機殼98之內壁的構成。
第19圖中顯示有平台裝置的第2變化例。
該實施態樣中，鏡筒前端部，亦即，帶電射束照射部72之周圍構成有圓筒狀分隔件916，而在與試樣W上面之間能形成窄縮部。以此種構造而言，即使從XY平台放出氣體而使室C內之壓力上昇，分隔件之內部924已用分隔件916予以分隔，而用真空配管710排氣，故室C內和分隔件之內部924之間會產生壓力差，使分隔件內部之空間924的壓力上昇抑制得很低。分隔件916和試樣面之間隙，雖會因室C內和照射部72週邊之壓力維持在何等程度而變化，但大約數十μm至數mm左右就很適當。此外，分隔件916內和真空配管係透過公知方法予以連通。
再者，帶電射束照射裝置中，有對試樣W施加數kV左右之高電壓的情形，若將導電性材料設置在試樣附近，有發生放電之虞。在此情形中，若將分隔件916之材質採用陶瓷或被覆聚醯亞胺(10至50μm左右)於導電材料等的表面之絕緣物來構成，試樣W和分隔件916之間就不會有發生放電的情形。
此外，配置於試樣W(晶圓)周圍的環狀部件94-1係固定於試樣台94的板狀調整部件。即使是在對晶圓之類的試樣端部照射帶電射束的情形中，為了在分隔件916的整個 前端部周圍形成微小間隙952，該部件乃設定在和晶圓相同的高度。藉此方式，即使對試樣W的任何位置照射帶電射束，分隔件916的前端部始終形成有一定的微小間隙952，使鏡筒前端部周圍空間924之壓力得以保持穩定。
第20圖中顯示有另一變化例。
鏡筒71之帶電射束照射部72的周圍設有內建差動排氣構造的分隔件919。分隔件919之形狀是成圓筒狀，其內部形成有圓周溝920，排氣通路921從該圓周溝延伸至上方，該排氣通路則經由內部空間922而與真空配管923連接。分隔件919之下端在與試樣W上面之間形成有數十μm至數mm左右的微小間隙。
在這種構造中，隨著平台之移動，會從平台放出氣體，使室C內之壓力上昇，故縱使氣體欲流入前端部(亦即帶電射束照射部72)，但由於分隔件919已將和試樣W之間隙縮窄，使傳導性減得非常小，氣體之流入受到阻礙，使流入量減少。而且，流入之氣體會從圓周溝920往真空配管923排放，故幾乎沒有氣體會往帶電射束照射部72周圍之空間924流入，帶電射束照射部72之壓力可以維持在所期望的高真空狀態。
第21圖係顯示又一變化例。
室C和帶電射束照射部72的周圍設有分隔件926，將帶電射束照射部72和室C隔開。該分隔件926係透過銅或鋁等熱傳導性良好的材料所成的支持件929而連結於冷凍機930，使之冷卻到-100℃至-200℃左右。部件927是用 來阻礙冷卻中的分隔件926和鏡筒之間的熱傳導者，其係由陶瓷或樹脂材料等熱傳導性不良的材料所製成。此外，部件928是由陶瓷等非絕緣體所構成，且形成於分隔件926之下端，具有防止試樣W和分隔件926放電的作用。
透過這種構造，欲從室C內流入帶電射束照射部的氣體分子就會因分隔件926而受到阻礙流入，而且，即使流入，也會被凍結捕集在分隔件926之表面，故帶電射束照射部924之壓力可以保持得很低。以此方式，若使用凍結氣體補修器或凝縮板(Cryo panel)實施真空排氣，對局部排氣就非常有效。
此外，以冷凍機而言，可以使用液態氮之冷卻，或He冷凍機、脈衝管(pulse tube)式冷凍機等各色各樣的冷凍機。
第22圖係顯示又另一其他變化例。
平台93之兩活動部係和第17圖所示者同樣地設有分隔板912、914。即使試樣台94移動到任意位置，亦可利用該等分隔件使平台內之空間913和室C內透過窄縮部950、951而予以分隔。再者，帶電射束照射部72的周圍亦形成有和第19圖所示者相同的分隔件916，使室C內和帶電射束照射部72所具有的空間924利用窄縮部952予以分隔。因此，平台移動時，即使吸附於平台的氣體放出至空間913，使該部分之壓力上昇，室C的壓力上昇也會抑制得很低，空間924之壓力上昇被抑制得更低。藉此，帶電射束照射空間924的壓力得以保持在很低的狀態。而 且，透過採用像分隔件916所示內建差動排氣機構的分隔件919(參照第20圖)或像第21圖所那樣用冷凍機施以冷卻的分隔件926，空間924可以更低壓力穩定維持。
依據該等實施例，可以達成下列功效。
(A)平台裝置可以在真空內發揮高精密度的定位性能，而且帶電射束照射位置之壓力難以上昇。亦即，對於試樣的帶電射束處理可以高精密度地進行。
(B)從靜壓軸承支持部所放出之氣體幾乎無法通過分隔件而達到帶電射束照射區域側。藉此，使帶電射束照射位置的真空度得以更為穩定。
(C)放出氣體難以達到帶電射束照射區域側，使帶電射束照射區域的真空度容易保持穩定。
(D)真空室內隔著小傳導度(Conductance)而分割為帶電射束照射室、靜壓軸承室及其中間室等3個室的形態。然後，以各室之壓力依較低順序為帶電射束照射室、中間室、靜壓軸承室的方式構成真空排氣系統。往中間室的壓力變動因分隔件而抑制得更低，往帶電射束照射室的壓力變動則因多一段的分隔件而更為減低，壓力變動可以減低到實質上沒問題的程度。
(E)平台移動時的壓力上昇可以抑制得很低。
(F)平台移動時的壓力上昇可以抑制得更低。
(G)可以實現平台具高精密度定位性能且帶電射束照射區域之真空度穩定的檢查裝置，故可提供檢查性能高，無試樣污染之虞的檢查裝置。
(H)可以實現平台具高精密度定位性能且帶電射束照射區域之真空度穩定的曝光裝置，故可提供曝光精密度高，無試樣污染之虞的曝光裝置。
(I)可以利用平台具高精密度定位性能且帶電射束照射區域之真空度穩定的裝置來製造半導體，故可形成微細的半導體電路。
此外，第17圖至第22圖的平台裝置可以應用於第1圖的平台裝置50應屬無庸置疑。
再參照第23圖至第25圖說明本發明之XY平台的其他實施形態。
再者，本說明書中，所謂「真空」係指該技術領域所稱之真空，不一定是指絕對真空。
第23圖係顯示XY平台的其他實施態樣。
將帶電射束朝試樣照射之鏡筒71的前端部(亦即帶電射束照射部72)，係安裝於用以構成真空室C的機殼98。載置於XY平台93之X方向(第23圖中為左右方向)可動平台上的試樣W則配置於鏡筒71之正下方。該試樣W係透過高精密度的XY平台93，使帶電射束相對於其試樣面上的任意位置正確地進行照射。
XY平台93之台座906係固定於機殼98之底壁，朝Y方向(第23圖中，為垂直於紙面的方向)移動之Y平台95係載設於台座906上。Y平台95之兩側面(第23圖中，為左右側面)形成有突出於凹溝內的突部，該凹溝則形成於載置在台座906的一對Y方向導件907a及907b面向Y平台 之側，且該凹溝係朝Y方向延伸於Y方向導件的大致全長。突出於凹溝內之突部的上、下面及側面分別設有公知構造的靜壓軸承911a、909a、911b、909b。利用透過這些靜壓軸承吹出高壓氣體，Y平台95會相對於Y方向導件907a、907b以非接觸方式受到支持，而能朝Y方向順暢地往復運動。此外，台座906和Y平台95之間配置有公知構造的線性馬達932，使Y方向之驅動以該線性馬達來執行。Y平台透過高壓氣體供給用撓性配管934供應高壓氣體，並通過形成於Y平台內的氣體通路(未圖示)對上述靜壓軸承909a至911a及909b至911b供給高壓氣體。供給到靜壓軸承的高壓氣體係噴出到形成於與Y方向導件相對向的引導面之間的數微米至數十微米的間隙，發揮將Y平台相對於引導面朝X方向和Z方向(第23圖中，為上下方向)正確定位的作用。
Y平台上，以可朝X方向(第23圖中，為左右方向)移動之方式載置有X平台96。Y平台95上，以將X平台96夾在中間的方式，設有和Y平台用之Y方向導件907a、907b相同構造的一對X方向導件908a、908b(僅圖示908a)。X方向導件面向X平台之側亦形成有凹溝。X平台之側部(面向X方向導件的側部)形成有突出於凹溝內的突部。該凹溝係延伸於X方向導件的大致全長。突出於凹溝內的X方向平台96的突部之上面、下面及側面，以同樣的配置設有和前述靜壓軸承911a、909a、910a、911b、909b、910b同樣的靜壓軸承(未圖示)。Y平台95和X平台96之 間配置有公知構造的線性馬達933，X平台之X方向驅動即以該線性馬達執行。然後，X平台96係透過撓性配管931供應高壓氣體，且對靜壓軸承供給高壓氣體。透過該高壓氣體從靜壓軸承對X方向導件之引導面噴出，X平台96即相對於Y方向導件高精密度地以非接觸方式予以支持。真空室C係透過連接於公知構造之真空幫浦等的真空配管919、920a、920b予以排氣。配管920a、920b之入口側(真空室內側)係貫穿台座906，而在其上面，從XY平台93排出高壓氣體的位置附近，設置有開口，俾儘可能防止真空室內之壓力因從靜壓軸承噴出之高壓氣體而上昇。
鏡筒71前端部(亦即帶電射束照射部72之周圍)，設有差動排氣機構925。即使真空室C內的壓力很高，帶電射束照射空間930之壓力也可以充分的降低。亦即，安裝於帶電射束照射部72周圍的差動排氣機構925的環狀元件926，係以其下面(試樣W側之面)和試樣之間得形成微小間隙(數微米至數百微米)940的方式，而相對於機殼98予以定位，其下面則形成有環狀溝927。環狀溝927則透過排氣管928而連接於未圖示的真空幫浦等。因此，微小間隙940得透過環狀溝927及排氣口928而予以排氣，即使氣體分子欲從真空室C侵入由環狀元件926所圍繞的空間930內，也會被排掉。藉此構造，帶電射束照射空間930內之壓力可以保持得很低，帶電射束可以毫無問題地進行照射。
該環狀溝，依據室內之壓力、帶電射束照射空間930 內之壓力，可以形成雙重構造或三重構造。
供給到靜壓軸承的高壓氣體，一般可使用乾式氮氣。但是，可能的話，較佳為更高純度的惰性氣體。這是因為氣體中含有水分或油分等雜質時，這些雜質分子會附著於構成真空室的機殼內面或平台構成部件的表面，使真空度惡化，且附著於試樣表面而使帶電射束照射空間之真空度惡化。而且，在工廠的使用方面，成本也是很大的運轉重要因素，故有用乾淨乾空氣之情形。此時，為了去除雜質，而使用各種化學過濾網，且為了減少微粒，而有使用超高精密度過濾網的情形。例如，將1μm過濾網和3nm過濾網串聯使用，以導入乾淨乾空氣等。
此外，在以上說明中，試樣W通常並不是直接載置於X平台上，而是將試料載置於具有以可卸下方式保持、或可相對於XY平台93進行些微位置改變等功能的試樣台上。試樣台之有無及其構造，和本實施例的要旨並無關係，故為了簡化說明而予以省略。
以上說明之帶電射束裝置中，大氣中使用的靜壓軸承式平台機構可以大致直接使用，故和曝光裝置等所用的大氣用高精密度平台同等的高精密度XY平台，可以大致同等的成本及大小，實現在帶電射束裝置用的XY平台上。
再者，以上說明之靜壓導件的構造或配置及致動器(線性馬達)充其量僅為一實施例，只要是可在大氣中使用之靜壓導件或致動器，任一種皆得適用。例如，y方向為線性馬達而x方向為超音波馬達之組合、y方向為線性馬 達而x方向為空氣驅動定位平台之組合、y方向為線性馬達而x方向為滾珠螺桿式脈衝馬達驅動之組合等皆可適用。
其次，差動排氣機構的環狀元件926及形成於該元件之環狀溝的大小數值例係標示於第24圖。此外，在該例子中，環狀溝具有927a及927b的雙重構造。這些構件係朝半徑方向隔開。
供給到靜壓軸承之高壓氣體流量，通常大約為20L/min(換算成大氣壓)左右。假定將真空室C透過內徑50mm、長度2m的真空配管用排氣速度20000L/min的乾式幫浦實施排氣時，真空室內的壓力成為約160Pa(約1.2Torr)。此時，差動排氣機構之環狀元件926及環狀溝等的尺寸，若設成第24圖所示的方式，則帶電射束照射空間930內的壓力可設在10-4Pa(10-6Torr)。
第25圖中係顯示XY平台的其他實施態樣。由機殼98所構成的真空室C透過真空配管974、975連接有乾式真空幫浦953。而且，差動排氣機構925之環狀溝927透過連接於排氣口928的真空配管970而連接有屬於超高真空幫浦的渦輪分子幫浦951。再者，鏡筒71之內部透過連接於排氣口710的真空配管971而連接有渦輪分子幫浦952。這些渦輪分子幫浦951、952係透過真空配管972、973而連接於乾式真空幫浦953(該圖中，渦輪分子幫浦的概略抽吸幫浦和真空室的真空排氣用幫浦是以1台乾式真空幫浦來兼用。按照供給到XY平台之靜壓軸承的高壓氣體之流 量、真空室之容積或內表面積、真空配管之內徑或長度，這些排氣亦可考慮用其他系統的乾式真空幫浦來進行。)
XY平台93之靜壓軸承係通過撓性配管921、922來供給高純度的惰性氣體(N2氣體、Ar氣體等)。由靜壓軸承噴出的這些氣體分子係擴散到真空室內，通過排氣口919、920a、920b，利用乾式真空幫浦953進行排放。而侵入差動排氣機構或帶電射束照射空間的這些氣體分子則從環狀溝927或鏡筒71之前端部予以抽吸，並通過排氣口928及710藉渦輪分子幫浦951及952予以排出。從渦輪分子幫浦排出後，利用乾式真空幫浦953排放。
如此，供應到靜壓軸承的高純度惰性氣體係集中於乾式真空幫浦並排出。
另一方面，乾式真空幫浦953之排氣口係透過配管976而連接於壓縮機954，壓縮機954之排氣口則透過配管977、978、979及調節器961、962而連接於撓性配管931、932。因此，從乾式真空幫浦953排出之高純度惰性氣體會藉由壓縮機954再度加壓，且以調節器961、962調整到適當壓力後，再供應到XY平台之靜壓軸承。
此外，供應到靜壓軸承的氣體必須像上述那樣儘量為高純度，且極力不要含有水分或油分。因此，渦輪分子幫浦、乾式幫浦及壓縮機乃要求屬於氣體流路中不會混入水分或油分的那種構造。而且，壓縮機之排出側配管977的中途設置冷阱(Cold trap)或過濾器960等，將混入於循環氣體中的水分或油分等雜質予以捕集，使之不會供應到靜 壓軸承的作法亦屬有效。
透過這種設計，高純度惰性氣體得以循環再利用，故高純度惰性氣體得以節約。又，設置有本裝置的房間不會溢流惰性氣體，可以消除因惰性氣體導致窒息等事故發生之虞。
此外，循環配管系統連接有高純度惰性氣體供給系統963。於氣體開始循環時，對包含真空室C、真空配管970至975及加壓側配管976至980的整個循環系統提供充滿高純度惰性氣體的效用、及由於某種原因使循環氣體之流量減少時提供給不足部分的效用。
此外，藉由使乾式真空幫浦953具有壓縮至大氣壓以上的功能，乾式真空幫浦953和壓縮機954亦可以1台幫浦來兼用。
而且，用於鏡筒之排氣的超高真空幫浦亦可使用離子幫浦或抽氣幫浦等幫浦來取代渦輪分子幫浦。然而，使用這些積存式幫浦時，此部分不能用來構築循環配管系統。此外，當然可使用隔板(diaphram)型乾式幫浦等、其他方式的乾式幫浦來取代乾式真空幫浦。
(實施形態2)
茲參照第26A圖。第26A圖係為本實施形態之本發明檢查裝置1的電子光學裝置70所使用的光學系統之概略構成圖。本實施形態之電子光學裝置70具有；光源10000、反射鏡10002及10004、透鏡光學系統724(724-1及724-2)、靜電透鏡10006及10009、數值光闌10008、靜電 透鏡光學系統741以及檢測系統76。本實施形態中，光源10000係用UV雷射光源，但也可和實施形態1同樣，使用UV光、DUV光、EUV光、X光線及該等光之雷射等，只要是光源10000之光所照射的基板會產生光電子的光源，則其他光源也可使用。此外，和實施形態1相同的構成係標註相同的符號。
從光源10000產生2個系統的雷射光且分別射入反射鏡10002及1004，並從這些反射鏡的反射面進行反射，朝著平台裝置50上之晶圓WF使光的行進方向彎曲。在反射鏡10002及10004之反射面進行反射之雷射光，係通過物鏡光學系統724作為一次射束照射在平台裝置50上之晶圓WF。利用照射在晶圓上的一次射束產生的2次放出光電子所形成的二維圖像，係穿過反射鏡10002及10004間，藉由靜電透鏡10006及10009通過數值光闌10008，在視野窄縮位置成像，再用後段的透鏡741放大投影，以檢測系統76施行檢測。
第27A圖係為本實施形態之本發明檢查裝置1之電子光學裝置70的概略構成圖。本實施形態中，除了一次透鏡系統之構造和實施形態1不同外，其它和實施形態1相同，只要參照第9圖有關實施形態1之說明即可。再者，第26、27圖中，上述之例係雷射屬於2系統導入之形態，但1系統導入亦可。例如，第26B圖、第27B圖中，係從光源10000產生光或雷射，1系統之光10000A係透過2次光學系統之反射鏡10002反射，而到達試樣面(1000B則無)。此時， 例如，2次光學系統內所設置的反射鏡是位在偏離2次光學系統中心軸的位置，1至10mm等，該反射鏡所形成的反射位置也是在偏離2次光學系統軸中心的位置。因而，對試樣的照射角度並不是垂直，而是帶有角度。相對於2次光學系統軸(z軸)之角度，若設為θ p，則照射光會以該角度θ p照射於試樣面。依該使用方法，凹凸的單側邊緣雖然照射得到，另一側邊緣部卻成為陰背面，而難以被照射到。藉此，單側邊緣的對比度會提高，而可進行凹凸圖案之拍攝。再者，並不限於2系統，多數系統也可以。此時，如採用多數系統，角度θ p不同的雷射或光也可導入，可施行均勻性更高的射束照射。此外，也可施行偏向較強的射束照射。雷射或光之射束系統，例如3至20系統雖可使用，但亦可更多。施行2次光學系統之中心軸對稱照射時，均勻性會更佳，而可獲得均勻性高的光電子像。再者，以非對稱方式照射雷射或光的多數射束系統時，會形成偏向較強的射束照射。此時，所形成的像可以局部性獲得較高的對比度。又，關於反射鏡方面，如第26C圖所示，可以在1個系統或多數個系統中作為反射鏡來使用的一個構造體也可運用。例如，三角構造體，其中心部開設有孔洞，其斜面則形成具有反射鏡功能的構造。此時，表面用導電材料予以被覆或用導電材料製成就很重要。中心部的孔洞，是供來自試樣表面的光電子通過。因而，若有絕緣材料，則因帶電作用所導致的電位變化，會產生軌道的變化或像差劣化等不良影響。孔洞的剖面形狀以圓形較多，但 四方形亦可。軸對稱之形狀較佳。在形狀上，可以是表面全部為四方形的5面體，也可為斜面和上面為平面，而側面為曲面者亦可。重要的是，具有反射鏡功能之斜面的表面粗度(例如平均表面粗度Ra)，要比所照射的雷射或光的波長為小。較佳為1/2至1/16左右。波長若較表面粗度大，會發生散射光增加與反射率降低，使效率變低。又，該反射鏡的構造上，即使在第26、27、29圖的2系統射束照射或多數系統射束照射中，以部件而言，這種反射鏡一片就可以。反射鏡部10002和反射鏡部10004可以為一體的反射鏡。具體而言，可以使用基質材為玻璃，而鏡面和其他部位為鍍鋁的製品。此時，鏡面的表面粗度，如上所述，其值較射束波長為小。此外，亦可用Au、Ru、Os、碳、Pt、Ti、Cr之任一者或多數材料以極薄膜狀態被覆在鏡面的鍍鋁層上。
(實施形態3)
本實施形態，是在實施形態2之本發明檢查裝置1的電子光學裝置70所用之光學系統上，與來自光源10000的光照射在基板所用的光學系統有所不同。關於其他的構成要素，則和實施形態2相同，在此將其說明省略。
參照第28圖。第28圖係本實施形態之本發明檢查裝置1的電子光學裝置70所用之光學系統的概略構成圖。本實施形態之電子光學裝置70具有：光源10000、光纖板11000A及11000B、孔部11002、物鏡光學系統724(724-1及724-2)、靜電透鏡10006及10009、數值光闌10008、 靜電透鏡光學系統741以及檢測系統76。本實施形態中，光源10000是用UV雷射光源，但亦可和實施形態1同樣地使用UV光、DUV光、EUV光、X射線等，只要是來自光源10000的光所照射的基板可以產生光電子者，則其他光源亦可使用。此外，對於和實施形態1相同的構造，係標註相同的符號。
從光源10000產生雷射光，並分別射入光纖板11000A及11000B。射入光纖板11000A及11000B的光係朝平台裝置50上之晶圓WF彎曲其行進方向，並通過物鏡光學系統724作為一次射束照射在平台裝置50上之晶圓WF。使藉由照射在晶圓上的一次射束所產生之光電子的二維圖像穿過孔部11002，利用靜電透鏡10006及10009而通過數值光闌10008，在視野窄縮位置成像，並以後段之透鏡741放大投影，用檢測系統76進行檢測。
(實施形態4)
本實施形態，是和實施形態2之本發明檢查裝置1的電子光學裝置70所用之光學系統中，於照射在晶圓上之一次射束所產生的二維2次電子圖像導至檢測器的光學系統有所不同。至於其他的構成要素，則和實施形態2相同，故在此將其說明省略。
參照第29A圖。第29A圖是本實施形態之本發明檢查裝置1的電子光學裝置70所用之光學系統的概略構成圖。本實施形態之電子光學裝置70具有：光源10000、反射鏡10002及10004、物鏡光學系統724、修正透鏡12000、數 值光闌10008、場透鏡12002、放大透鏡12004、放大透鏡12006、靜電透鏡光學系統741以及檢測系統76。本實施形態中，光源10000是用DUV雷射光源，但亦可和實施形態1同樣使用UV光、EUV光、X射線等，只要是從來自光源10000之光所照射的基板會產生光電子者，則其他光源亦可使用。此外，和實施形態1同樣的構成，係標註相同的符號。
從光源10000產生2系統的雷射光(1000A及10000B)，並分別射入反射鏡10002及1004，在該等反射鏡的反射面進行反射，且朝平台裝置50上之晶圓WF彎曲其行進方向。在反射鏡10002及10004的反射面反射的雷射光，係通過透鏡光學系統724作為一次射束照射在平台裝置50上的晶圓WF。將藉由照射在晶圓上的一次射束所產生的2次放出光電子之二維光電子圖像穿過反射鏡10002及10004之間，利用修正透鏡12000斂縮於數值光闌(NA)10008位置，形成縮聚。在後段之場透鏡12002、放大透鏡12004、放大透鏡12006、靜電透鏡光學系統741予以放大投影，並用檢測系統76進行檢測。用場透鏡12002進行軸外像差之修正。透過放大透鏡可以進行連續倍率設定，用靜電透鏡741在檢測器成像並放大投影。此外，本實施形態中，如第29B圖所示，亦可將雷射以1系統導入。此情形下之功效，其功效是和第26B圖、第27B圖說明者相同。
(實施形態5)
本實施形態和實施形態4之本發明檢查裝置1的電子光學裝置70所用的光學系統，在將來自於光源10000的光照射於基板用的光學系統方面有所不同。至於其他的構成要素，則與實施形態4相同，故在此省略其說明。
參照第30圖。第30圖是本實施形態之本發明檢查裝置1之電子光學裝置70所用的光學系統之概略構成圖。本實施形態之電子光學裝置70具有：光源10000、光纖板11000A及11000B、孔部11002、透鏡光學系統724(陰極透鏡724-1及724-2(未圖示))、修正透鏡12000、數值光闌(NA)10008、場透鏡12002、放大透鏡12004、放大透鏡12006、靜電透鏡光學系統741以及檢測系統76。本實施形態中，光源10000雖使用DUV雷射光源，但亦可和實施形態1同樣地使用UV光、DUV光、EUV光、X射線等、燈光源或雷射光源等，只要是來自光源10000的光所照射的基板會產生光電子者，則其他光源亦可使用。此外，關於和實施形態1相同的構成，均標註相同的符號。
從光源10000產生2系統的雷射光，並分別射入光纖板11000A及11000B。射入光纖板11000A及11000B的光，係通過透鏡光學系統724作為一次射束照射於平台裝置50上之晶圓WF。藉由照射於晶圓上的一次射束所產生之2次放出光電子的二維圖像，係利用修正透鏡12000在視野窄縮位置成像，並以後段的場透鏡12002、放大透鏡12004、放大透鏡12006、靜電透鏡光學系統741放大投影，而在檢測系統76進行檢測。
(實施形態6)
本實施形態和實施形態2之本發明檢查裝置1之電子光學裝置70所用的光學系統，是在將不同波長的多數光照射在基板的光學系統方面有所不同。至於其他的構成要素，則和實施形態2相同，故在此省略其說明。
參照第31圖。第31圖是本實施形態之本發明檢查裝置1的電子光學裝置70所用之光學系統的概略構成圖。本實施形態之電子光學裝置70具有：光源10000A(波長λ 1)及10000B(波長λ 2)、反射鏡10002及10004、透鏡光學系統724(陰極透鏡724-1及724-2)、靜電透鏡10006及10009、數值光闌10008、靜電透鏡光學系統741以及檢測系統76。本實施形態中，光源10000A及10000B雖係使用DUV雷射光源，但亦可和實施形態1同樣地使用UV光、DUV光、EUV光、X射線等、燈光源或雷射光源等，只要是來自光源10000A及10000B的光所照射的基板會產生光電子者，則其他光源亦可使用。此外，至於和實施形態1相同樣的構成，係標註相同的符號。
光源10000A和光源10000B係產生不同波長的雷射光A(波長λ 1)及B(波長λ 2)，並分別射入反射鏡10002及10004，且在該等反射鏡的反射面進行反射，並朝平台裝置50上的晶圓WF彎曲行進方向。在反射鏡10002及10004的反射面進行反射的雷射光，係通過物鏡光學系統724作為一次射束照射在平台裝置50上的晶圓WF。該不同波長的雷射光A(波長λ 1)及B(波長λ 2)可以同時照射在晶圓 W，也可以交替照射。使藉由照射在晶圓上的一次射束所產生的二維2次電子圖像穿過反射鏡10002及10004間，利用靜電透鏡10006及10009通過數值光闌10008而在視野窄縮位置成像，再用後段的透鏡741放大投影，而在檢測系統76進行檢測。
此外，本實施形態中，雖使用兩個不同波長的光源，但也可使用兩個以上不同波長的光源。
(實施形態7)
本實施形態和實施形態1之本發明檢查裝置1之電子光學裝置70所用的光學系統，在來自光源之光線相對於晶圓基板的入射方向有所不同，至於其他構成要素，則和實施形態2相同，故在此將其說明省略。
參照第32A圖。第32A圖為本實施形態之本發明檢查裝置1的電子光學裝置70所用之光學系統的概略構成圖。本實施形態之電子光學裝置70具有：光源10000、透鏡光學系統724(陰極透鏡724-1及724-2)、靜電透鏡10006及10009、數值光闌10008、靜電透鏡光學系統741以及檢測系統76。本實施形態中，光源10000是使用DUV雷射光源，但亦可和實施形態1同樣地使用UV光、DUV光、EUV光、X射線等、燈光源或雷射光源等，只要是來自光源10000之光所照射的基板會產生光電子者，則其他光源亦可使用。此外，有關和實施形態1同樣的構成，均標註相同的符號。
第32A圖(a)中，是從光源10000產生雷射10000A， 作為一次射束照射在平台裝置50上之試樣W背面。作為一次射束照射的雷射10000A照射在試樣W時，會產生依晶圓上之圖案的二維2次電子圖像，並使該光電子的二維圖像通過陰極透鏡724-1和陰極透鏡724-2，以靜電透鏡10006斂縮，且在數值光闌(NA)10008位置附近形成縮聚，而且，靜電透鏡10006及靜電透鏡10009具有放大功能，可以進行倍率控制。然後，在後段的透鏡741進行放大投影，並成像於檢測系統76。
第32A圖(b)係顯示從晶圓W之表面P1及P2放出光電子的態樣。此時，若P1為容易產生光電子的材料，且P2為難以產生光電子材料時，藉由來自背面的雷射照射，P1雖會產生很多光電子，但P2則只產生少量光電子。因此，就由P1和P2所構成之圖案形狀，可以大幅取得光電子所生圖案的對比度。
上述第32A圖所示之例係為從試樣背面照射雷射或光的例子，朝表面照射雷射或光的實施形態例，係揭示於第32B圖、第32C圖、第32D圖、第32E圖。所用的雷射或光是使用DUV雷射光源，但亦可和實施形態1同樣地使用UV光、DUV光、EUV光、X射線等、燈光源或雷射光源等，只要是來自光源之光所照射的基板會產生光電子者，則其他光源亦可使用。
第32B圖、第32C圖具有和前述第8、9、26A、27A、29A圖同樣的裝置與照射系統以及2次光學系統。再者，第32B圖、第32C圖係為在試樣有凹凸時，從凹部和凸部 所生的光電子量不相同，會因此而形成對比度，而可進行高解析度拍攝之例。由於試樣凹凸部的材質差異、及1次射束照射之波長，會有來自凹部之光電子量比凸部多、或相反的情況。這種因光電子放出量之差異而達成高解析度之例，其詳細例子容後陳述。
此外，第32D圖、第32E圖係為在來自具有凹凸之試樣表面的光電子量差異所產生的像形成方面，顯示出和第32B圖、第32C圖同樣的形態，而揭示一次射束照射系統以不同的角度照射時的例子。第32B圖、第32C圖為大致對於試樣面近乎垂直之角度的情形，第32D圖、第32E圖則為斜角時的例子。在此情形中，雖有使用雷射與反射鏡、透鏡導入的情形，但亦可使用光纖等對試樣表面照射。用UV、DUV、EUV、X射線等短波長射束時，若用通常的石英光纖，則雷射或光的傳輸效率會有很差的情形。若用中空光纖或中空管，則傳輸效率會很好。
又，如上所述，關於1次射束之照射角度，特別是在有圖案的試樣上，會有受角度影響的情形。所以，在此情形中，將要照射之光或雷射之角度進行最佳化，亦即，可選擇圖案或缺陷之S/N與對比度達最高的條件，並選擇照射角度，非常重要。
(實施形態8)
本實施形態是具備使用電子照射之1次光學系統來替代使用光照射之1次系統的電子光學裝置。
在此之前所述之內容中，是敘述照射於試樣表面者為 光或雷射等，藉以從試樣表面產生光電子的形態。在此，就照射電子射束來取代照射光的1次系統之形態加以陳述。首先，將具備一般型電子槍的檢查裝置例顯示於第33圖。第33圖(a)係顯示整體構造，第33圖(b)為電子槍之部分放大示意圖。但將其一部分構造之圖示予以省略。
第33圖(a)中，檢查裝置具有一次柱筒(Column)71-1、二次柱筒71-2及室32。一次柱筒71-1之內部設有電子槍721，從電子槍721照射之電子射束(一次射束)的光軸上配置有1次光學系統72。又，室32之內部設置有平台裝置50，試樣W則載置於平台裝置50上。另一方面，二次柱筒71-2之內部，在從試樣W產生之二次射束的光軸上，配置有：陰極透鏡724、數值光闌NA-2、Wien過濾器723、第2透鏡741-1、數值光闌NA-3、第3透鏡741-2、第4透鏡741-3及檢測器761。此外，數值光闌NA-3係相當於開口闌，係為開設有圓形孔的金屬(Mo等)製薄板。而且，數值光闌NA-2係配置成其開口部位在一次射束的聚焦位置及陰極透鏡724的焦點位置。因此陰極透鏡724和數值光闌NA-2係構成遠心式電子光學系統。尤其是，陰極透鏡724為2段的雙重透鏡，而有構成第1中間成像點形成於E×B中心附近的兩遠心式電子光學系統的情形。這種構造，相較於單遠心或非遠心的情形，可以縮小像差，可達成視野寬廣的二維電子像的高解析成像。總之，可以實現1/2至1/3的像差。
再者，檢測器761之輸出係輸入於控制單元780，控 制單元780之輸出則輸入於CPU781。CPU781之控制訊號係輸入於一次柱筒控制單元71a、二次柱筒控制單元71b及平台驅動機構56。一次柱筒控制單元71a是執行1次光學系統72之透鏡電壓控制，二次柱筒控制單元71b則執行施加於陰極透鏡724、第2透鏡741-1至第4透鏡741-3之透鏡電壓控制及Wien過濾器723的電磁場控制。又，平台驅動機構56是將平台之位置資訊傳輸到CPU781。而且，一次柱筒71-1、二次柱筒71-2、室32是和真空排氣系統(未圖示)連繫，並藉真空排氣系統之渦輪分子幫浦實施排氣，使內部維持真空狀態。
-一次射束-
來自電子槍721之一次射束係一面透過1次光學系統72接受透鏡作用，一面射入Wien過濾器723。在此，以電子槍之射出頭(Tip)而言，可以利用具有矩形、圓扁形、曲面形(例如，r=50μm左右)者，並用可以取出大電流之LaB6。再者，1次光學系統72係使用轉動軸非對稱型之四極或八極之靜電(或電磁)透鏡。這樣，會和所謂筒型透鏡(Cylindricals lens)同樣地，分別在X軸、Y軸產生會聚和發散。用2段或3段構成這種透鏡，並透過將各透鏡條件最佳化，即可將試樣面上的射束照射區域整型為任意的矩形、或楕圓形，而不會使照射電子損失。具體而言，使用靜電透鏡時，係使用4根圓柱桿條(Rod)，使相對向的電極彼此間形成相等電位，且賦予彼此相反的電壓特性。此外，作為四極透鏡，亦可非為圓柱形，而是用靜電偏向器 將一般使用的圓形板作4分割形狀的透鏡。此時，可以謀求透鏡的小型化。
通過1次光學系統72的一次射束係透過Wien過濾器723的偏向作用而使軌道彎曲。Wien過濾器723係使磁場和電場正交，將電場設為E、磁界設為B、帶電粒子之速度設為v時，只有滿足E=vB之Wien條件的帶電粒子會直線前進，之外的帶電粒子之軌道則被彎曲。對於一次射束而言，會產生磁場所生之力FB和電場所生之力FE，而使射束軌道彎曲。另一方面，對於二次射束，因為力FB和力FE是朝相反方向作用，所以會相互抵消，故二次射束得以保持直線前進。1次光學系統72之透鏡電壓係預先設定，以使一次射束在數值光闌NA-2之開口部成像。該數值光闌NA-2係用來阻止散射於裝置內的多餘電子射束到達試樣面，並防止試樣W的帶電(Charged up)或污染。而且，場光闌(Field Aperture)NA-2和陰極透鏡724(未圖示的2段式雙重透鏡)係構成兩遠心式電子光學系統，故穿過陰極透鏡724的一次射束係為平行射束，可以均勻且一樣地照射在試樣W。亦即，可以實現光學顯微鏡所稱的蓋勒照明(Koehler illumination)。
-二次射束-
一次射束照射於試樣時，從試樣的射束照射面會產生2次電子、反射電子或後方散射電子作為二次射束。又依照射能量，會形成鏡反射電子。二次射束係一面接受陰極透鏡724之透鏡作用，一面穿過透鏡。不過，陰極透鏡724 是用3或4片電極所構成。最下面的電極是設計成在和試樣W側的電位之間形成正的電場，而將電子(特別是指向性較小的2次放出電子及鏡反射電子)拉入，以良好效率導入透鏡內。其次，透鏡作用是以對陰極透鏡724的第1、第2電極施加電壓，將第3電極設在零電位的方式進行。而且，以對第1、第2、第3電極施加電壓，將第4電極設在零電位的方式進行。4片電極時的第3電極係使用於焦距調整。再者，數值光闌NA-2是配置於陰極透鏡724之焦點位置，亦即，從試樣W的後焦點位置。因此，超出視野中心外(軸外)的電子射束之光束亦形成平行射束，而通過該數值光闌NA-2之中心位置，不會產生角隅隱蔽的情形。此外，數值光闌NA-3係對於二次射束發揮抑制陰極透鏡724、第2透鏡741-1至第4透鏡741-3之透鏡像差的作用。通過數值光闌NA-2的二次射束，即不受Wien過濾器723的偏向作用，能保持直線前進通過。此外，透過改變施加於Wien過濾器723的電磁場，可以只將具有特定能量的電子(例如2次電子、或反射電子、或後方散射電子)從二次射束導引到檢測器761。陰極透鏡724是決定從試樣表面產生的2次放出電子之像差的重要透鏡。因此，不能期待過大的倍率。從而，為了減少像差，2段的雙重透鏡構造式陰極透鏡就作成兩遠心構造。而且，為了減低藉E×B所形成的Wien過濾器產生之像差(非點像差等)，乃將中間成像設定在該E×B中間位置附近。透過這種作法，抑制像差增大的效果非常大。再者，透過第2透鏡741-1將射束予以收斂，會 在數值光闌NA-3附近形成縮聚。此外，在第2透鏡741-1和第3透鏡741-2具有放大透鏡功能，可以進行倍率控制。在此後段有第4透鏡741-3，會在檢測器面放大成像。第4透鏡為5段式透鏡構造，1、3、5段為GND，2段和4段施加有正的高電壓，而得以形成透鏡。此時，第2段具有場透鏡功能，會在其附近進行第2中間成像。此時，透過該場透鏡功能，可以進行軸外像差之修正。然後，透過第4段的透鏡功能執行放大成像。以此方式，此處合計成像3次。此外，也可將陰極透鏡和第2透鏡741-1組合而在檢測面成像(合計2次)。此外，第2透鏡741-1至第4透鏡741-3可以是稱為單電位透鏡或單透鏡(Einzel lens)的轉動軸對稱型透鏡。各透鏡可以是3片電極的構造。一般而言，是將外側的2電極設在零電位，以施加於中央電極的電壓進行並控制透鏡作用。而且，也可在中間的成像點配置場光闌FA-2(未圖示)。該場光闌FA-2，在第4透鏡741-3為5段透鏡時，係設置在第2段附近；為3段透鏡時，則設置在第1段附近。該場光闌FA-2是和光學顯微鏡之野光圈同樣地，將視野限制在必要範圍。電子射束的情形中，則將多餘的射束遮蔽，以防止檢測器761之帶電或污染。二次射束是透過2次光學系統施以放大投影，並成像於檢測器761之檢測面。檢測器761係由：將電子放大的MCP；將電子變換為光的螢光板；作為真空系統和外部之中繼及光學像傳遞用之透鏡與其他光學元件；及拍攝元件(CCD等)等所構成。二次射束是在MCP檢測面成像、放大，電子則 利用螢光板變換為光訊號，且透過拍攝元件變換為光電訊號。控制單元780是從檢測器761讀取試樣之圖像訊號，並傳遞到CPU781。CPU781則透過樣本比對等從圖像訊號實施圖案的缺陷檢查。此外，平台裝置50可以利用平台驅動機構56朝XY方向移動。CPU781會讀取平台裝置50的位置，將驅動控制訊號輸出到平台驅動機構56，以驅動平台裝置50，而依序進行圖像之檢測、檢查。
如此，在本實施形態之檢查裝置中，數值光闌NA-2和陰極透鏡724係構成遠心式電子光學系統，故對於一次射束，可以將射束均勻的照射在試樣上。亦即，可以容易實現蓋勒照明。而且，對於二次射束而言，來自試樣W的全部主光線係垂直(平行於透鏡光軸)入射於陰極透鏡724，並通過數值光闌NA-2，週邊光不會被遮蔽，試樣週邊部之圖像亮度沒有降低的情形。此外，由於電子所具有的能量參差，成像位置會有不同，雖會發生所謂倍率色像差的情形(特別是2次電子的能量參差度很大，故倍率色像差亦大)，但藉由在陰極透鏡724之焦點位置配置數值光闌NA-2，即得以抑制該倍率色像差。
再者，放大倍率的改變是在通過數值光闌NA-2後進行，故即使改變第3透鏡741-2、第4透鏡741-3的透鏡條件設定倍率，也可在檢測側的全面視野獲得均勻的像。此外，本實施形態中，雖可取得無參差的均勻像，但通常將放大倍率設在高倍率時，會發生像的明度降低下的問題。因此，為了改善這點，乃在改變2次光學系統之透鏡 條件以改變放大倍率時，設定1次光學系統之透鏡條件，使伴隨放大倍率改變而決定之試樣面上有效視野、和照射在試樣面上之電子射束達到同一大小。
亦即，若將倍率一直提高的話，則視野會隨之變得狹窄，但藉由與此同時地提升電子射束照射能量密度，即使在2次光學系統施以放大投影，檢測電子的訊號密度也會始終保持一定，像的明度不會降低。而且，本實施形態之檢查裝置中，雖使用了將一次射束之軌道彎曲，使二次射束直線前進的Wien過濾器723，但並非限定於此形態，也可使用使一次射束之軌道直線行進，將二次射束之軌道彎曲的Wien過濾器來構成檢查裝置。此外，在本實施形態中，是由矩形陰極和四極透鏡形成矩形射束，但也不受此限定，亦可從例如圓形射束作出矩形射束或楕圓形射束，或使圓形射束穿過狹縫以取得矩形射束。
在此例子中，設置有數值光闌NA-2和數值光闌NA-3等2個數值光闌。這是因為如此可以因應照射電子量而分開使用。對試樣的照射電子量較少的情形中，例如0.1至10nA，為了透過數值光闌NA-2使1次射束和2次射束之像差減低，故選擇使用適當射束直徑，例如φ 30至φ 300μm。但是，照射電子量增加時，該數值光闌NA-2會因污物附著而產生帶電，反而有使像質劣化的情形。此時，就採用較大的孔徑，例如φ 500至φ 3000μm的數值光闌NA-2，俾消除週邊的雜散電子。此外，也為了依據數值光闌NA-3決定二次射束之像差和透過率之限定而使用。數值光闌 NA-3，因為一次射束不會照射，所以污物附著少，不會因帶電而導致像的劣化。從而，依據照射電流量的大小來選擇使用數值光闌徑時，非常有效率。
對這種形態的1次射束執行電子照射時，使用電子槍作為電子光學裝置70之1次光學系統72的半導體檢查裝置1中，欲獲得大照射電流的情形時，有電子能量寬度擴大的問題。以下使用圖示詳細說明。第33圖(b)為具有一般型電子槍2300之電子光學裝置70的1次光學系統72之示意圖。
電子槍2300中，是使加熱電流從用以產生熱電子的加熱電源2313流到陰極2310，且透過加速電源2314對陰極2310設定加速電壓Vacc。另一方面，相對於陰極2310，對陽極2311施加電壓，使之相對的具有正電壓，且具有例如3000至5000V之電壓差。陰極2310為-5000V時，陽極2311可為0V。此時之電子發射量係透過施加於韋乃特極(Wehnelt)2312的電壓來控制。韋乃特極2312係重疊於加速電壓Vacc。例如，重疊電壓：0至-1000V。和加速電壓Vacc的電壓差較大時，發射量變小；較小時，發射量變大。再者，由於韋乃特極電壓，使最初產生的縮聚(第一縮聚：1ST CO)位置會朝軸方向偏移。而且，陰極中心和韋乃特極、陽極中心偏移時，和z軸垂直的x、y方向也會發生偏位，使放出的發射電子擴散。其中，用以選擇有效的射束且決定射束形狀者為場光闌FA2320。相對於此時發射量的透過率，通常為0.1至0.5%。例如，發射為5μA，照射電流為 5至25nA。因此，欲獲得例如1μA的照射電流時，需要200μA至1mA的發射。此時，透過發射變大，從陰極到第一縮聚、從第一縮聚到場光闌FA的軌道中，由於維爾斯效應(Boersch effect)，電子的能量寬度會擴大。例如，在FA位置，會從1.2eV擴大到10至50eV。
能量寬度特別是在低LE時會造成問題，因為試樣表面附近的電子軌道在z方向的擴大變得很大。茲根據圖式來說明。第34圖為顯示照射於試樣表面之電子射束的照射電流強度(量)與能量狀態、及照射於試樣表面的射束狀態之圖。第34圖(a)顯示照射於試樣表面之射束的照射電流強度與能量狀態，第34圖(b)顯示照射於試樣表面的射束狀態。對試樣照射之射束的照射電流能量達到最佳時的射束設為射束c，射束之照射電流能量較低時的射束設為射束a，射束之照射電流達最大時的射束設為射束b。此外，射束之照射電流能量較高時的射束設為射束d。電子射束之能量和照射電流強度(量)之關係，以LaB6等的熱電子形成方式而言，係依循麥克斯偉分配(Maxwell distribution)，如第34圖(a)所示之分布方式。此時，如上所述，具有對應能量高低之特徵的電子射束係設為射束a至射束d。
茲以較高能量之射束d剛好碰撞到試樣表面的情形作為一例，並顯示於第34圖(b)。此時，射束d碰撞到表面，但不反射(未形成鏡反射電子)。另一方面，射束c、射束b、射束a分別在反射電位點進行反射，亦即，形成鏡反射電 子。而且，能量不同的射束c、射束b、射束a所反射的軸方向位置，亦即Z位置也不相同。該Z位置之差異產生了△Z。該△Z越大，在2次光學系統所成像的像模糊度越大。這是因為在相同表面位置形成的鏡反射電子會在成像面產生位置偏移。特別是，在鏡反射電子中，能量偏移會產生反射點的偏移、中途軌道的偏移，所以影響很大。這些現象，在因鏡反射電子所形成的像、或因鏡反射電子+2次放出電子所形成的像而言，可說是同樣的情形。此外，照射的電子射束能量寬度較大時，這種不良影響也變大(△Z變大)。從而，若有在能量寬度窄縮的狀態下可照射在試樣表面的1次射束，就非常有效。為此而發明的技術，即為下文中所說明的第35圖至第41圖所示的電子產生源和1次光學系統。這些技術，相較於習知型技術，不僅可窄縮電子射束之能量寬度，1次系統的射束透過率也可飛躍性地提高，故可以狹窄的能量寬度將大電流照射於試樣表面。亦即，因為上述的△Z可以很小，故2次光學系統的成像面處之偏位變小，可以實現低像差、高解像度、大電流化、高通過量。一般在LaB6等的熱電子方式電子源(Gun)中，在電子產生部具有2eV左右的能量寬度。所以，隨著增加產生電流量，由於因庫輪反斥力等所致的維爾斯效應等，能量寬度會再增加。例如，電子源之發射電流從5μA往50μA增加時，能量寬度會從例如0.6eV往8.7eV擴大。亦即，電流值設為10倍時，能量寬度會擴大到15倍左右。而且，在通過中途的1次光學系統中，空間電荷效應等之 能量寬度會擴大。有鑑於這種特徵，為了使狹窄能量寬度的電子射束到達試樣，縮小電子產生源處的能量寬度、及提高1次光學系統之透過率而減低電子產生源的發射電流乃至為重要。上文中雖未有實現這種目的之手段，但本發明就是要實現這些種特性。有關這些技術的功效、說明，將以後述第35圖至第41圖所示之實施例來說明。
又，電子射束之強度(量較高的情況，射束b)對拍攝並不一定是最適當的。例如，具有準麥克斯偉分配之能量分布情況中，能量較低的部位具有最大射束強度(量)的情形很多(射束b)。此時，因為能量較射束b為高的射束有很多，所以有和由該等射束所形成之像變成不同像質的情形。亦即，射束d碰撞到試樣，而因此形成2次放出電子像的情形，而且，相對地，射束b的能量很低，所以對試樣表面凹凸影響很小，容易形成鏡反射電子，亦即，對表面的凹凸或電位差影響很小，會形成鏡反射電子，就像質而言，容易變成全體性對比度較低的像或閃耀的像。經驗上，難以獲得解像度較高的像。尤其是，表面最上部有氧化膜時，碰撞到表面的電子量的影響會變大，例如，相較於發射電流較小的情形，發射電流變大時(例如10倍)，能量寬度會因此擴大10倍以上。此時，若以同一的入射能量LE對試樣表面照射電子射束，在能量較射束b為高的部位，例如射束d碰撞到試樣表面的絕對量會增加，因而氧化膜之帶電變大。因該帶電之影響，鏡反射電子之軌道或成像條件會亂掉，而有變成無法正常拍攝的情形。這種現 象是無法增加照射電流的原因之一。在此狀況下，可將射束d碰撞到試樣表面的量減低，而使用其能量可將氧化膜的電位變化抑制得較小的射束c(最佳能量之射束)。以此方式，即可將碰撞到試樣的射束量予以抑制而獲得穩定的像。但由第34圖(a)可知，射束c的強度(量)較射束b為低。若能將最佳能量的射束c靠近最大強度的射束b，則有助於像形成的電子量會因靠近之量而增加，從而增加檢測通過量。因此，窄縮能量寬度，以減低碰撞到試樣表面的電子乃甚為重要。本發明即是為實現此目的者。以下將依第35圖至第41圖陳述其實施例。
此外，第34圖(b)中，若將LE持續徐徐升高，則射束d會碰撞試樣表面，射束c接著碰撞，碰撞的電子射束增加時，因此而產生的2次放出電子也增加。這種鏡反射電子和2次放出電子混合的區域稱為過渡區域。全部的1次射束碰撞試樣表面時，鏡反射電子消失，只有2次放出電子。又，沒有碰撞電子時，則全部成為鏡反射電子。
而且，改變韋乃特極電壓以改變發射量時，第一縮聚位置也會變化，所以每次都必須將位於下游的對準器或透鏡進行調整。
又，在半導體之檢查中，必須因應新的技術，而進行EUV遮罩檢查(極紫外線微影法用遮罩的檢查)或NIL檢查(奈米印刻微影技術用遮罩檢查)等10nm級的缺陷檢查。因此，半導體檢查裝置乃有減少像差以提升解析度的需求。
要減少像差以提升解析度時，必須特別減低2次光學 系統之像差。映像系統惡化的主要原因在於所謂能量像差(亦稱色像差)及。因此，為了改良2次光學系統之像差，乃要求在短時間內提高加速能量。
因此，為了解決這種問題，本案發明人乃發明了具備新穎光電子產生裝置的1次光學系統及具有該1次光學系統的電子光學裝置。該1次光學系統係使用DUV光或DUV雷射作為光源。但光源並不僅限於此，亦可使用UV、EUV或X射線。以下根據第35圖說明其內容。
如第35圖所示，本1次光學系統2000概略具備：光源(未圖示)、場光闌(FA)2010、光電子產生裝置2020、對準器2030、E×B偏向器(Wien過濾器)(未圖示)、光闌(Aperture)2040、陰極透鏡(CL)2050。
場光闌2010設有：後述光電子產生裝置2020之光電子面2021；及配置於光電子面和光源之間，具有預定形狀的孔。從光源向場光闌2010照射的光或雷射，係通過場光闌2010的孔，對光電子面2021照射孔狀的光或雷射。亦即，從光源照射的光或雷射係藉此而從光電子面2021產生形狀和孔形狀相同的光電子。此外，作為光源，係使用會產生光電子之波長的DUV(深紫外線)、UV(紫外線)、EUV(極紫外線)、X射線等光或雷射。
光電子產生裝置2020係用：光電子面2021、屬於3段式抽出透鏡的第1段透鏡2022、第2段透鏡2023、第3段透鏡2024來構成一個抽出透鏡。而且，具備數值光闌2025。該抽出透鏡是用磁場透鏡或靜電透鏡，但用磁場透 鏡時，係將磁場修正器設在後述數值光闌2025附近。此外，設在2次光學系統之場透鏡(未圖示)下游附近或物鏡(未圖示)附近亦為有效。這是因為像有時會受磁場影響而彎曲，故藉此將其修正。又，抽出透鏡之段數並不限定於此。
光電子面2021是在石英、石英玻璃、石英類玻璃、氟化鎂玻璃等透光元件所成之基質材上被覆光電子材料者，且具有平面部。作為光電子材料，適用釕、金等功函數(Working function)低的材料(光電子產生效率佳的材料)。本實施形態中，是在基質材上以1至10nm之厚度被覆釕、金等光電子材料者。光電子面2021之形狀雖用例如10μm至50mm的圓形或矩形，但並不限定於此。光或雷射係穿過基質材的窗口(Viewport)導入而到達光電面，並在光電面產生光電子。
由第1段透鏡2022、第2段透鏡2023、第3段透鏡2024所組成的抽出透鏡(抽出電極)係執行將自光電子面2021產生的光電子從光源朝相反方向抽出，且將抽出的光電子加速的作用。該等抽出透鏡係用靜電透鏡。又，抽出透鏡2022、2023及2024並不用韋乃特極，抽出電場會保持一定。此外，第1抽出電極2022、第2抽出電極2023、第3抽出電極2024以使用單側遠心或兩遠心構造為佳。因為可以形成非常均勻的抽出電場區域，所產生的光電子可用低損失來輸送。
各抽出透鏡之施加電壓，係將光電子面之電壓設為 V1、第1抽出電極2022、第2抽出電極2023、第3抽出電極2024之電壓分別設為V2、V3、V4時，舉一例而言，V2及V4設定為V1+3000至30000V，V3則設定為V4+10000至30000V。但，並不應限定於此。
光電子產生裝置2020之第3抽出電極2024和後述的對準器2030之間配置有數值光闌2025。數值光闌2025是用來執行縮聚形成位置、射束量、像差等有效射束之選擇。
對準器2030具有：第1對準器2031、第2對準器2032、及第3對準器2033，其係用於光軸條件之調整等。第1對準器2031、第2對準器2032為進行靜態動作的對準器，在調整光軸條件時用以執行傾斜(Tilt)、移位(shift)的任務。再者，第3對準器2033為以動態偏向器進行高速動作時所用之對準器，使用於例如動態的消隱(Blanking)動作等。
對準器2030之下游(試樣側。以下，在和各部件的位置關係上，將光源側稱為上游，試樣側稱為下游)配置有光闌2040。光闌2040用於接受消隱時之射束、消除雜散電子、及定射束之中心等。而且，藉由測定光闌2040之吸收電流，而得以進行電子射束量之測定。
光闌2040之下游有E×B區域，該區域為和2次光學系統交叉之區域，在此設有E×B偏向器(Wien過濾器)(未圖示)。E×B偏向器會將一次電子射束偏向，使其光軸垂直於試樣面。
E×B區域之下游設有陰極透鏡2050。陰極透鏡2050 為1次光學系統和2次光學系統共存的透鏡。陰極透鏡2050亦可由第1陰極透鏡2051及第2陰極透鏡2052之2段所構成，也可由1片構成。陰極透鏡2050由2段構成時，第1陰極透鏡2051和第2陰極透鏡2052之間會形成縮聚。陰極透鏡為1片時，則在陰極透鏡2050和試樣之間形成縮聚。
此外，光電子量是由照射於光電子面的光或雷射的強度所決定。從而，本1次光學系統2000亦可再應用對光源或雷射光源之輸出進行調整的方式。而且，在圖中雖未予顯示，也可再於光源或雷射光源與基質材之間設置例如減衰器(Attenuator)或射束分離器等輸出調整機構。
關於本發明之1次光學系統2000的縮聚形成，茲使用圖示來說明。第36圖係本案發明之1次光學系統2000之縮聚形成示意圖。第36圖中，係示意性地將光電子面所產生的光電子以對試樣垂直照射的方式來表現，但實際上是透過E×B偏向器予以偏向。
如第36圖所示，光或雷射光係從光源或雷射光源通過場光闌2010照射於光電子面2021。藉此而在光電子面2021產生的光電子會在數值光闌2025之位置形成第一縮聚，再經由光闌2040利用E×B偏向器朝試樣垂直偏向，且在第1陰極透鏡2051和第2陰極透鏡2052之間形成縮聚。繼之，形成該縮聚的光電子以面射束之形態照射於試料面。因此，光電子面2021之電子放出形狀和照射於試樣面之電子射束形狀會成為共軛。另一方面，在具備一般型電 子槍的1次光學系統中，如第33圖(b)所示，從陰極2310產生的光電子是在陰極2310和陽極2311之間形成第一縮聚，再經由陽極2311、場光闌2320而照射於試樣面。因此，場光闌2320之形狀和照射於試樣面之電子射束形狀乃成為共軛。
有關本案發明之1次光學系統2000的施加電壓設定說明如下。本案發明和一般型電子槍在構造設計之上不同點，係用後段的抽出透鏡將光或雷射照射在光電子面2021所產生的光電子予以抽出並加速。沒有韋乃特極或抑制器(Suppressor)，而是用均勻電場加速，故對於各構成要素之施加電壓設定也和一般型電子槍不同。
以下根據第35圖來說明。對於各構成要素所施加的電壓分別設定如下。光電子面2021之電壓設為V1；而構成抽出透鏡之電極的電壓中，第1抽出電極2022之電壓為V2、第2抽出電極2023之電壓為V3、第3抽出電極之電壓2024為V4、數值光闌2025之電壓為V5、光闌2040之電壓為V6。再者，晶圓表面電壓(亦稱為減速(Retarding)電壓)係設為RTD。本案發明之1次光學系統2000中，根據光電子面2021之電壓V1來表示時，係以下述方式對各構成要素施加電壓。亦即，低LE時，V1=RTD-10V至RTD+5V，V2、V4=V1+3000至30000V，V3=V4+10000至30000V，V5、V6=基準電位。在本案發明之1次光學系統之一實施形態中，係設定為RTD=-5000V，V1=-5005V，V2、V4=GND，V3=+20000V。藉由以上方式的電壓施加，在低LE時，可以 高解析度實現高通過量。但，這僅為一例，對於各構成要素的施加電壓並不限定於此。
此外，將基準電位以V0來表示，檢測器之電子進入面之電壓以DV來表示時，本案發明之1次光學系統2000中，和RTD之施加電壓關係適用如下列之表1所示之設定。
具備以上所述構成之本案發明1次光學系統2000及具備本案發明1次光學系統2000的電子光學裝置，可以獲得如下的功效。
第1，本案發明之1次光學系統2000可以實現非常高的透過率。透過率為5至50%，相對於具備一般型電子槍之1次光學系統透過率0.1至0.5%，得以確保10至100倍的透過率。這是因為：第1，利用平面陰極面和新穎抽出透鏡之構成，可以形成非常均勻的抽出電場區域，故所形成之光電子可以低度損失來輸送。藉由產生光電子量之增減亦實現了抽出電場分布保持一定之構成。藉此，得以高透過率實現穩定的動作。具備一般型電子槍之1次光學系統中，因為必須要有韋乃特極或抑制機構，所以會因產生電子量(亦即，發射量)使電場分布改變，均勻抽出電場 部變小，有效射束區域變得狹窄，故難以提高透過率。本案發明之1次光學系統2000，因為不需要韋乃特極或抑制機構，故得以獲得高透過率。第2，本案發明之1次光學系統2000中，第一縮聚位置是位在透鏡下游，數值光闌等之設置很容易，故容易執行射束之像差減低、維爾斯效應之減低的光學系統得以實現。具備一般型電子槍之1次光學系統中，第一縮聚位置位在韋乃特極附近，所以要在該位置設置數值光闌等有其困難。而且，位置會因發射量而偏移，縱使可在該位置設置數值光闌等，亦難以有效使用。本案發明之1次光學系統2000，由於第一縮聚之位置係置於透鏡下游，故可解決此問題。
第2，本案發明之1次光學系統2000可以高解析度實現高通過量。由於可如上所述地實現高透過率，所以要獲得高通過量，例如1μA的電子照射量時，只要極少量的陰極放出電流量2至10μA即可。從而，維爾斯效應非常小即得以解決。例如數值光闌位置上，能量寬度為0.5至1.2eV。因此，以小能量寬度就可增加電子照射量，在2次光學系統成像之射束偏移很小，可以維持高解像度。依以上之結果，可以高解析度實現高通過量。
第3，本案發明之1次光學系統2000可以維持始終穩定狀態的光學系統。其理由在，本案發明之1次光學系統2000不會發生第一縮聚之位置偏移。
其次，就具備本案發明之1次光學系統2000的電子光學裝置之功效詳述如下。
第1，因為使用上述構成之1次光學系統2000，所以相對於光電子面之電子放出形狀，照射於試樣面的電子射束形狀可以設成“倍率×10倍至×0.1倍”。特別是可以使用倍率×1以下的縮小比例，光電子面的規格不需要縮小，所產生的光電子密度可以抑制得很低。藉此，具備本案發明之1次光學系統2000的電子光學裝置得以減低維爾斯效應，能量寬度的擴大得以抑制。
第2，針對光電子面之電子產生部的軸中心，可容易在以抽出透鏡形成的中心位置形成光電子產生部。這種效應可藉由將光或雷射照射在該軸中心位置來達成。第35圖及第36圖中，雖未將光源之位置圖標示出來，但無論光源之位置如何，用透鏡及反射鏡等即可容易達成。本案發明之1次光學系統2000雖是配置在固定於主機殼的鏡筒內，但因光電子之產生係使用光或雷射，故光源不一定要配置在鏡筒內，光源設置於例如鏡筒外部時，亦可用反射鏡、透鏡等引導至光電子面之電子產生部的軸中心。因此，因為可以配置在大氣側，使用本案發明之1次光學系統2000的電子光學裝置，其中心位置之調整很容易。第33圖(b)所示之使用一般型電子槍的檢查裝置中，陰極2310、韋乃特極2312、陽極2311及場光闌2320之中心位置會因組裝而偏移。而且，大氣開放之後所實施的烘烤(Baking)也會導致偏位，亦即，因承受熱膨張和冷卻工序的温度變化，組裝後也會發生位置變動。為了修正這些偏位，一般是在場光闌2320之上游設置對準器，利用該對準 器進行修正。偏位嚴重時，必須重複進行分解、組裝、調整、烘烤。另一方面，使用本案發明之1次光學系統2000的電子光學裝置中，由於僅將光或雷射照射於其軸中心位置，即可在靜電透鏡所形成的中心位置輕易形成光電子產生部，故即使發生因組裝導致的偏位，也可簡易地調整。此外，因為可將光源配置在大氣側，不易受到組裝後的位置變動，而且即使發生組裝後的位置變動時，也容易調整。因此，作業工序得以大幅縮短和減低成本。而且，用以決定光電子面的電子產生形狀的場光闌2010可以配置在大氣側，故容易進行場光闌2010之更換作業。由於這項特點，作業工序得以謀求大幅縮短和減低成本。真空側設置場光闌時，為了更換作業，必須進行破壞真空、柱筒之分解、組裝、調整、真空廢棄、烘烤、光軸調整等作業，但本發明不需這些作業。
第3，具備本案發明1次光學系統2000的電子光學裝置，射束規格之自由度得以提升。光電子面之電子產生形狀係由場光闌2010所決定，故不限於圓形或矩形，長方形或非軸對稱之形狀也可使用。具備本發明1次光學系統2000的檢查裝置，舉例而言，光電子面上φ 100μm的圓形，在試樣面上可為φ 50μm至100μm的圓形；光電子面上100×100μm的矩形，在試樣面上可為50×50μm至100×100μm的矩形。
第4，具備本案發明1次光學系統2000的電子光學裝置，位在真空中之部件數可以大幅減少。具備一般型電子 槍的電子光學裝置中，因為陰極中心、韋乃特極、陽極及場光闌中心的偏移修正，第33圖(b)所示之場光闌2320之前方需要對準器。再者，為了要將光闌2320所形成之射束形狀成像在試樣面上，需要1至3段的透鏡。具備本案發明之1次光學系統2000的電子光學裝置，因為不需要這些部件，故位在真空中之部件數可以大幅減少。
若將具備以上說明之本案發明1次光學系統的電子光學裝置應用在半導體檢查裝置，由於可以高解析度達成高通過量，故很適用於EUV遮罩檢查或NIL遮罩檢查。而且，即使是低LE(入射能量)的情形，也可達成高解析度。
(實施形態9) -1次光學系統之第2實施形態-
茲針對本案發明之1次光學系統的第2實施形態加以說明。第37圖為顯示本案發明1次光學系統的第2實施形態之圖。本1次光學系統2100，概略而言，具備：光源(未圖示)、場光闌(FA)2110、光電子產生裝置2120、對準器2130、E×B偏向器(Wien過濾器)(未圖示)、光闌2140、陰極透鏡(CL)2150、第1管10071及用以收容該等1次光學系統的第2管(未圖示)。本案發明之1次光學系統的第2實施形態，在將基準電位設在高電壓方面具有特徵。以下以本實施形態和上述本案發明1次光學系統的差異點為中心加以說明。
本實施形態具有具備第1管10071和第2管的雙層構造，光電子產生裝置2120具備光電子面2121、1片抽出透 鏡2122及數值光闌2125。
第1管10071係基準電壓為高電壓時用以形成基準電壓的管，高電壓係施加於該第1管。第1管10071係配置於分別設在抽出透鏡2122、數值光闌2125及對準器2130之使1次射束通過的孔的內側，且和該孔形成內切的方式，然後在光闌2140之後段形成大直徑，並在該形成大直徑之部位的內側配設陰極透鏡2150。
第1管10071之材質只要不是磁性體，並無特別限定，但以使用薄銅管或薄鈦管、塑膠鍍銅或鍍鈦製品較合適。藉此，對第1管10071施加高電壓時，第1管10071之內部會形成磁場，照射了光或雷射光之光電子面2121所產生的1次電子射束會受到高度加速。
另一方面，第37圖中雖未予圖示，但第2管係包覆了上述場光闌(FA)2110、光電子產生裝置2120、對準器2130、E×B偏向器(Wien過濾器)(未圖示)、光闌2140、陰極透鏡(CL)2150、第1管10071，並設定在GND(接地)。這種構造是因為其係屬於柱筒裝置之最外部構成，故將該部位保持在GND，以防止和其他裝置形成導體連接、及人體接觸時發生觸電等。
抽出透鏡係使用1片，在本案發明1次光學系統之第2實施形態中，抽出透鏡係用電磁透鏡。關於其他構成，係和上述實施形態相同，其說明容予省略。
透過構成為這種雙層構造管，本案發明之1次光學系統2100乃藉由將試樣表面電壓設在GND，且對屬於雙層管 構造之內側管的第1管10071施加高電壓，可以使光電子面2121產生的電子射束高度加速。從而，本案發明之1次光學系統可稱為高加速柱筒(Column)。
本案發明(參照第37圖)之1次光學系統2100中，對各構成要素施加的電壓係分別設定如下。光電子面2121之電壓設為V1，第1管10071之電壓為V2，數值光闌NA2025之電壓為V5，光闌2140之電壓為V6。此外，晶圓表面電壓(亦稱減速電壓)設為RTD。在低LE條件下，V1=RTD-10V至RTD+5V。V2、V5、V6為基準電位。在本案發明一實施例中，係設定為RTD=0，V1=-5V，基準電位=40000V。透過以上的電壓施加，就可在低LE下以高解析度實現高通過量。
此時，若用磁場透鏡，則會因所衍生的縱向磁場(光軸方向之殘留磁場)而發生射束之轉動。因此，光電子面所形成的二維光電子產生形狀會在通過產生部和磁場透鏡後發生轉動的情形。為了修正這種情形，乃將轉動修正透鏡設置在NA附近或磁場透鏡之下游位置，以修正這種影響。磁場透鏡下游位置之修正透鏡以設置在盡量接近磁場透鏡的位置(正後面)，俾進行轉動修正即可。
再者，靜電透鏡在本案發明之1次光學系統2000(參照第35圖)中，以雙層管構造之例子而言，若根據光電子面2021之電壓V1來表示，係依以下方式對各構成要素施加電壓。亦即，低LE時，V1=RTD-10V至RTD+5V。V2、V5、V6為基準電位，V3=基準電壓+10至100kV。而在本案發明之一實施例中，係設定為：RTD=0，V1=-5V，V2=基準電位 +40000V，V3=65000V。此外，為使基準電壓成為基準空間電壓，乃具有內建該透鏡之管1，而第35圖之透鏡、光闌、對準器即為內建於施加有該基準電壓之管1中。而且，在其外側設置了具有GND電位之管2。管1和管2之間是用絕緣部件予以固定(管1和管2未圖示)。透過以上方式的電壓施加，即可在低LE下以高解析度實現高通過量。
本案發明之1次光學系統2100可以獲得在試樣表面電壓RTD設為0V的狀態下實施檢查的功效。而且，本案發明之1次光學系統2100可以獲得和上述本案發明之1次光學系統2000同樣的功效。此外，具備本案發明之1次光學系統的電子光學裝置之功效也相同，其說明容予省略。
-1次光學系統之光電子產生裝置變化例-
茲揭示本案發明1次光學系統的光電子產生裝置之其他例子。第38及39圖係利用柱筒內所設置的反射鏡使光或雷射從1次系統之中途位置傳輸到光電子面的例子。
第38圖為基準電壓係高電壓，例如40kV時的例子。亦即，本案發明之1次光學系統2000應用於第2實施形態的例子。此時，為了形成基準電壓，而對要施加高電壓的管10071施加了V2=40kV的電壓。管10071內為同一電壓空間。因此，在此例中，係使用中心部開設有光電子通過孔的反射鏡，例如三角反射鏡2170，將DUV光或UV雷射通過設在管100071的未圖示孔予以導入，並透過該三角反射鏡2170使之反射，而照射於光電子面2121。接著，從被照射面產生光電子，然後該光電子通過EX透鏡2120、 NA2125、以及下游的對準器，而照射在試樣面。此時，為使所產生的光電子形成1次系統之軌道，而對光電子面2121施加規定值的電壓，並以LE=RTD電壓-V1的方式來決定。
再者，第39圖係和第38圖所示之例同樣地將利用三角反射鏡2070產生光電子的光或雷射照射於光電子面者，其為基準電壓GND的例子。亦即，本案發明之1次光學系統2000應用於一實施形態的例子。此時，例如V2、V4和V5為GND，其附近則作為基準電壓空間。然後設置和第38圖同樣的反射鏡，即可導入光-雷射。此時，所產生的光電子量係由光或雷射的照射強度來決定，故要執行照射強度的控制。此處是使用前述的強度控制方法。此時，反射鏡係使其鏡面和構造體整體形成為導體或用導體施以被覆者。然後使其電位成為和基準電位相同的電位。這是為了使空間電位不會紊亂而形成相同電位。此外，為了使1次射束不受反射鏡的影響而能順利通過，反射鏡的光軸中心部開設有孔，使1次射束通過該孔。為使該孔內部也和基準電壓形成相同電位，而使用導體材料或以導體被覆，且連接於基準電壓部。
再者，關於光電子產生的形狀，揭示了2個方法。茲用第39圖來說明。其一為，於入射到位在柱筒內的反射鏡之前，使用用以規定射束形狀的FA光闌2010，以形成進行具有場光闌(FA)2010之形狀的射束，並將該射束照射到光電子面，以產生該形狀的光電子。此時，場光闌(FA)2010 之投影規格係利用位於場光闌(FA)2010上游之透鏡位置來控制。
再一種方法就是在光電子面被覆圖案之遮罩材料。第40圖顯示將光電子面被覆圖案遮罩材料的例子使用於本案發明1次光學系統之第2實施形態的1次光學系統2100之例子。如第40圖所示，在光電子面2121被覆有遮罩材料2122。該遮罩材料2122具有圖案形狀的孔。該孔部分則未被覆遮罩材料。利用該被覆，不會從該部位產生光電子，而從沒有遮罩材料的部位則會產生光電子。亦即，DUV光照射時，會從未遮罩的圖案狀光電子面部位產生圖案形狀的光電子。此時，作為遮罩材料，只要預先被覆不會產生光電子之材料即可。使用功函數大的材料，或產生效率低的材料即可。例如，碳、Pt、Cr等。但遮罩材料若帶電，則會形成電位不均勻，使放出電子的軌道彎曲，帶來不良影響，故使用導電性材料。
第41圖係顯示為了更進一步提升效率而使透過之光或雷射反射再度照射於光電子面的方法。從光電子面2121側入射之光、雷射會在具有反射面構造(反射面2123)的光、雷射穿透元件而反射，並回到光電子面2121進行再度照射。若以該方法，光或雷射係多數次照射於光電子面2121，故效率會提高。例如，光電子面2121之光/雷射透過率設為60%，藉由將透過之60%的光/雷射再度進行照射，就可對應照射次數而獲得光電子產生量之增加。而且，也不限於這個例子，只要最多數次照射的方法就有效。特 別是，2至5次的照射即可獲得有效性。超過此數，光/雷射強度會降低，有效性就大為減低。如此，若能多數次照射，則入射之光、雷射的強度，只要一次照射時的1/2至1/5，就可期待達到功效。例如，照射光/雷射強度必須1W時，只要0.2至0.5W即可。特別是在需要大輸出光源時、缺少光源本身時、或其運轉管理成本較大時。此時，若能利用低輸出光源，則其成本、效率、熱之影響、光導入系統之元件劣化等影響均可減低，非常有效。
此外，第40圖及第41圖說明的例子係顯示使用於本案發明1次光學系統之第2實施形態的1次光學系統2100之例。但並非僅限定於此種形式，也可使用於其他實施形態的1次光學系統2000。
(實施形態10) -具有雙層管構造鏡筒之半導體檢查裝置-
如上所述，具備本案發明1次光學系統之第2實施形態所示之1次光學系統2100的電子光學裝置70，其對各構成要素所施加之電壓設定和一般型電子槍並不相同。亦即，將基準電位V2設為高電壓(例如，+40000V)。因此，具備本案發明之電子光學裝置70的半導體檢查裝置1，第1點即在設成雙層管構造。
使用第42圖來說明。第42圖係為示意性顯示本發明一實施形態之半導體檢查裝置的雙層管構造的圖。第42圖中，第1管及第2管係予以強調顯示，實際上，第1管及第2管的剖面與此並不相同。如第42圖所示，具備本案 發明之1次光學系統2000的電子光學裝置70係由：第1管10071、和設於第1管10071外部的第2管10072等兩支管子所構成。換言之，是構成雙層管構造。而且，該雙層管構造之內部收容有光源、1次光學系統、2次光學系統及檢測器。此外，對第1管10071係施加高電壓(例如，+40000V)，第2管10072則設成GND。以第1管10071確保高電壓的空間基準電位V0，再用第2管形成GND加以圍繞。藉此，實現裝置設置方式之GND連接及防止觸電。管10071係藉絕緣部件固定於管10072。該管10072為GND，並安裝於主機殼30。第1管10071之內部配設有1次光學系統2000或2次光學系統及檢測系統76等。
第1管10071及第2管10072的內部分隔壁乃至於螺釘等元件，為了不對磁場造成影響，係用非磁性材料構成，使磁場不會作用於電子射線。此外，第42圖中雖未予圖示，但第2管10072之側面係設有空間，配設有光源及光電子產生部等1次光學系統2000之一部分突出部則連接於其內部。同樣地，第1管10071亦設有和設於第2管10072之空間同樣的空間。供光電子產生部產生的光電子通過該等空間而照射於試樣。此外，光源不一定要設於第2管10072之內部，也可配置於大氣側，且將照射光導入於收容在真空側之第2管10072內的光電子產生部。然而，1次光學系統、2次光學系統則必須收容在雙層管構造之內部。檢測器有設置於第1管10071內的情形、和用與第1管及第2管無關的獨立電位來設置的情形。這是以將檢測 器之檢測面電位任意設定，將入射於檢測器的電子能量控制在適當值為其特徵。利用絕緣部件對管1和管2施以電位分離的狀態下，將檢測器之檢測感測器表面電位施加任意電壓即可動作。此時，感測器表面電位若設為VD，入射於感測器表面的能量係以VD-RTD來決定。檢測器使用EB-CCD或EB-TDI時，為了減少感測器的傷損以利長期間使用，入射能量以使用1至7keV較有效。
再進一步就具備本案發明之電子光學裝置70的半導體檢查裝置1之其他構成加以說明。第43圖是本案發明一實施形態之半導體檢查裝置1的整體構成圖。如第43圖所示，本案發明一實施形態之半導體檢查裝置1，第2點在於具有第2真空室900。亦即，半導體檢查裝置1配設有第2真空室900，第2真空室900內配設有產生高電壓用之電源910，收容第1管及第2管的鏡筒71和第2真空室900則用連接管920連接，並將配線配設在連接管920內。其理由在，如上所述，本案發明之電子光學裝置70和習知品不同，基準電位V0係設為高電壓之故。由於基準電位V0設為高電壓，具有本案發明之電子光學裝置70的半導體檢查裝置1係將管構成為雙層管構造。並且，對內側之第1管10071施加高電壓。施加這種高電壓的情形中，大氣和真空間之饋通件(Feed-through)，由於大氣側之耐壓較低，為了確保沿面耐壓，而需要很大的饋通件。例如，設耐壓為1kV/mm，在40kV時，就需要有40mm以上絕緣沿面距離的絕緣部件和與其相應的大型連接器。這種大型連 接器具有多數時，在鏡筒內，配置設置部的空間就佔了很大的比例，使鏡筒規格及其成本變得很大。因此，在本發明中，乃設有電源專用的真空室。因此，來自於輸出的饋通件就不需要，只要將配線連接到電極即可。此時，來自於電源的產生氣體會成為污染的主要因素。故為了在配線途中切斷真空導通，對絕緣部件施以將電源用真空室和鏡筒進行真空絕緣的方法很有效。此外，用高電壓時，配線會變粗。半導體檢查裝置1中，若提高試樣施加電壓，就產生需要在平台周圍設置多數粗配線。在作業室內部配置這種大徑配線時，因平台動作時配線會隨之移動，故須要巨大的轉矩。例如，配線和壁面的摩擦力變大，故有顆粒產生，而形成大問題。因此，將試樣電位設為GND，將基準電壓設為高電壓的方式，非常有效。此時，將檢測器表面之電壓施以控制，使感測器之傷損減低時，更為有效。試樣電位、基準空間電位、感測器表面電位係設在不同的值。這時，例如，若將試樣電位設為GND、基準電壓為10至50kV、感測器表面電位為3至7kV，就非常有效。再者，如上述方式配設第2真空室900以收容電源910，並用連接管920來和鏡筒等連接，且將配線配設在連接管920內以實現真空配線。至於電源，則從外部導入供應電源(AC100V或DC24V等)，通訊係使用光通訊方式。如果是這種供應電源程度，用小饋通件就可解決，從大氣側連接變得很容易。
再者，如上所述，因為具有雙層管構造，內側管(管 1)為高真空，外側管(管2)和內側管(管1)間亦可為大氣壓狀態。在此種時候，在管1內設置靜電電極的作法，因配線在管1之壁上連接的數量較多，且真空/大氣之饋通件會變大，有時並不是很實際。此時，透鏡、對準器、修正器係使用有磁場的透鏡、對準器、修正器。藉此，即不需要在管1設置饋通件，在形成高電壓之基準空間時很有效。使用這種構造的作法，亦可應用在前述實施形態1至9中。
透過將以上鏡筒、電源用第2真空室及用以連接鏡筒與第2真空室的真空配線用連接管之構成均設成雙層構造，即得以提供具備上述本案發明之1次光學系統2000的半導體檢查裝置1。但其僅為一個例子，具備本案發明之1次光學系統2000的半導體檢查裝置1不應限定於此。而且，上文所述之實施形態，例如實施形態1至9所示之1次系統及2次系統之實施形態，均可使用本實施形態之雙層管構造。
(實施形態11) -在縮聚位置之射束測定方法及使用該方法之1次照射電子射束及NA位置的調整方法以及使用該調整方法之半導體檢查裝置-
茲就使用具備有上述本案發明1次光學系統之電子光學裝置的半導體檢查方法加以說明。此外，以下之方法亦可應用於使用具備有一般型電子槍之電子光學裝置的半導體檢查裝置。
本實施形態中，係使用映像投影型觀察裝置(具有映 像投影光學系統的電子射線觀察裝置)來觀察試樣。這種電子射線觀察裝置具備1次光學系統及2次光學系統。1次光學系統2000係將光電子產生部所射出之電子射束照射於試樣，以生成取得有試樣構造等資訊的電子。2次光學系統具有檢測器，以生成利用電子射束照射所產生的電子像。在映像投影型觀察裝置，係使用大徑的電子射束，且可獲得寬廣範圍的像。亦即，並非像通常的SEM那樣縮成點(Spot)射束，而是以面射束進行照射。
將電子射束照射於試樣時，可用2次光學系統來檢測多種電子。所稱多種電子，係指鏡反射電子、2次電子、反射電子、後方散射電子。本實施形態中，係將2次電子、反射電子及後方散射電子稱為2次放出電子。然後，利用鏡反射電子和2次放出電子之特性來觀察試樣。所謂鏡反射電子，係指沒有碰撞到試樣，而在即將到達試樣之前就反彈回來的電子。鏡反射電子現象是因試樣表面的電場作用而產生者。
如上所述，2次電子、反射電子及後方散射電子係稱為2次放出電子。這3種電子混合的情況也使用「2次放出電子」之用語。2次放出電子中，「2次電子」具有代表性。因此，2次電子有時係作為2次放出電子之代表來說明。關於鏡反射電子和2次放出電子這兩者，也可用「從試樣放出」、「從試樣反射」、「利用電子射束照射來生成」等表現方式。
第44圖係顯示對試樣照射電子射束時的入射能量LE 和深淡程度(Gradation)DN的關係圖。所稱入射能量LE，係對要照射於試樣之電子射束所賦予的能量。而且，設成對電子槍施加加速度電壓Vacc，對試樣施加減速電壓Vrtd。在此情形中，入射能量LE係以加速電壓和減速電壓之差來表示。
再者，第44圖中，縱軸之深淡程度DN係表示從2次光學系統之檢測器所檢測的電子生成的圖像之亮度。亦即，深淡程度DN係表示所檢測之電子數。檢測到的電子越多，深淡程度DN越大。
第44圖顯示了0〔eV〕附近的小能量區域之深淡程度特性。如圖所示，LE比LEB大的區域(LEB<LE)中，深淡程度DN顯示出較小的一定值。LE在LEB以下、LEA以上的區域(LEA≦LE≦LEB)中，LE越小，深淡程度DN越增大。LE較LEA小的區域(LE<LEA)中，深淡程度DN則顯示出較大的一定值。
上述的深淡程度特性係和所檢測的電子種類有關。LEB<LE的區域中，所檢測的幾乎全部電子皆為2次放出電子。該區域可稱之為2次放出電子區域。另一方面，LE<LEA的區域中，所檢測的幾乎全部電子皆為鏡反射電子。該區域可稱之為鏡反射區域。如圖所示，鏡反射電子區域之深淡程度係較2次放出電子區域之深淡程度為大。其理由在，和2次放出電子相比，鏡反射電子的分布範圍較小的緣故。由於分布範圍較小，故有較多的電子可以到達檢測器，深淡程度就變大。
此外，LEA≦LE≦LEB的區域係為從2次放出電子區域過渡到鏡反射區域(或相反)的過渡區域。該區域為鏡反射電子和2次放出電子相混合之區域，亦可稱為混合區域。過渡區域(混合區域)中，LE越小，鏡反射電子的產生量越增大，深淡程度也越增大。
LEA及LEB意指過渡區域之最低入射能量及最高入射能量。LEA及LEB之具體值說明如次。就本發明人之研究結果而言，LEA為-5〔eV〕以上，LEB為5〔eV〕以下(亦即，-5〔eV〕≦LEA≦LEB≦5〔eV〕)。
過渡區域之優點係如下述。鏡反射電子區域(LE<LEA)中，因射束照射所產生之全部電子均是鏡反射電子。因此，和試樣之形狀並無關係，所檢測之電子全部為鏡反射電子，不論是試樣之凹部或凸部，深淡程度之差均變小，圖案與缺陷之S/N及對比度皆變小。從而，有時候很難將鏡反射電子區域使用於檢查。相對於此，過渡區域中，在形狀之邊緣部位會特徵性且特異性地產生鏡反射電子，其他部位則產生2次放出電子。所以，邊緣之S/N及對比度得以提高。因此，過渡區域在進行檢查時，非常有效。以下就此點詳加說明。
第45圖顯示了上述過渡區域的現象。第45圖係為顯示過渡區域之現象的圖。第45圖中，在鏡反射電子區域(LE<LEA)，所有的電子均未碰撞到試樣，而是成為鏡反射電子。相對於此，過渡區域中，係一部分電子碰撞到試樣，試樣則放出2次放出電子。LE越大，2次放出電子之比例 越多。此外，雖未有圖示，LE超過LEB時，僅有2次放出電子被檢測到。
本發明的發明點，包括2次放出電子區域、過渡區域、鏡反射電子區域，且包括有凹凸構造之圖案、無凹凸之圖案，照射電子射束和形成圖像之2次光學系統之電子射束條件製作與調整方法。依本發明，效率得以飛躍性的提升，能夠達成高精密度的調整與條件製作成。茲陳述如下。
本發明中，將來到位於2次光學系統中途之縮聚位置(以下記載為CO位置)的射束之位置和形狀進行測定為一大特徵。習知技術中，來到CO位置的射束並不作測定，而是移動NA，以取得圖像，將該圖像的對比度加以評估，這種作法需耗用大量時間。習知作法的操作順序如下。
a.用位於CO位置和檢測器之間的透鏡形成成像條件。
b.若有NA時，則設成大口徑，或將其卸除。
CO整體以能夠觀察到為佳。例如，φ 1000至φ 5000μm。
c.拍攝CO位置之射束。
本發明中，為了以良好效率進行拍攝及調整，或為了提升污染導致的劣化或更換、維修性，設備的構成將於後陳述。惟就特徵而言，係具備活動式數值光闌(NA)10008。藉此，在相對於LE之CO位置的射束形狀之測定例係顯示於第46圖。第46圖為在相對於LE之CO位置的射束形狀之測定例圖示。第46圖中，來到CO位置之射束的形狀顯 示於上段，照射於試樣表面之射束的鏡反射區域、過渡區域、2次放出電子區域之現象則顯示於下段。此外，在上段中，係將鏡反射電子以黑點表示，2次放出電子以圓形表示。相對於LE，在鏡反射電子區域只能觀察到鏡反射電子。在過渡區域，可以觀察到鏡反射電子和2次放出電子。在2次放出電子區域就只能觀察到2次放出電子，但觀察不到鏡反射電子。使用藉此拍攝所得之像資料，來測定鏡反射電子之位置、規格、強度、以及2次放出電子之規格、強度。
此外，藉此觀察，照射電子射束碰到作為對象之試樣時，可以即時判斷是在3種狀態中的哪一種狀態。習知技術中，只能從照射條件和所得到的像作模糊的預測，而無法作這樣正確的狀況判斷。此外，因電源設定精密度所致的誤差、因光軸條件所致的影響亦無法正確判斷。這是因為鏡反射電子區域、過渡區域之形成對LE、光軸條件很敏感，控制其的設備或條件之誤差也受影響。例如，電源之設定精密度一般為0.1%左右，5000V設定電源之設定誤差就會達到5V。發生5V的變化時，從過渡區域→鏡反射區域、或從過渡區域→2次放出電子區域已經很充分。由於無法進行其確認，不管是藉設定值預測鏡反射區域、或過渡區域等，都只能作模糊預測。
再者，茲就本發明中使用進行這種測定的方法，對1次照射電子射束之調整和圖像形成的NA位置之設定方法加以陳述。遮罩、晶圓等試樣之方向係假設為2次光學系 統(柱筒)之座標與位置調整已經完成。
第47圖為顯示本發明一實施形態之檢查方法中1次射束相對於試樣之入射角度的圖示。如第47圖所示，入射電子射束之照射角度設為θ，對於試樣(或柱筒座標)之照射方向設為α。亦即，相對於試樣表面，和垂直方向(Z方向，和2次光學系統之光軸方向相同)之角度係設為θ。例如，θ=0時，對於試樣表面為呈垂直入射。θ=90度時，對於試樣為呈水平入射。以屬於斜方向之θ=45度時，對於試樣表面為呈45度入射。而且，θ可表示從Z軸起算之絕對值。相對於Z軸，若右側或左側皆為相同角度，則θ為相同值。通常，θ可用0至45度範圍之角度。以α的例子而言，在試樣(或柱筒座標)上，係將E×B的E方向作為Y方向，B方向作為X方向。例如，E×B的E+側(1次光學系統具有之方向)作為Y+，E-側作為Y-。此時，若從檢出器側觀察試樣，相對於Y+，右90度方向為X+，X-為左90度方向。而且，例如，試樣具有縱線/空間(L/S)和橫線/空間(L/S)之圖案區域時，以縱線為Y方向，橫線為X方向的方式設置X、Y方向就可了解。此時，例如第47圖(a)所示，可決定成X+方向為0度的試樣入射角度α。若α=0時，1次電子射束之入射方向成為X+方向。屬於斜方向例之α=45度時，即成為朝X+、Y+之中間方向傾斜入射之45度。這樣可對於縱L/S和橫L/S形成同樣的1次電子射束照射方向。而且，可形成來自同樣的線與空間的電子訊號，而獲得同樣的對比度和S/N。上述之θ和α值經調整時， 若對來到2次光學系統之NA光闌所具有之CO位置的射束進行觀察時，則形成第48圖所示之情形。第48圖係顯示CO位置之射束觀察例圖，此例為在過渡區域之調整例。
2次放出電子之射束在CO位置係成為圓形。這是電子射束碰撞到試樣所形成之表面放出電子，由於從表面放出之方向為等向性，故在CO位置成為圓形。相對於此，反射鏡會朝受前述θ和α影響之方向在表面附近進行反射，故在CO位置，得以在反映θ和α的位置形成鏡反射電子。
例如，對於試樣之入射角度為α時，以CO位置而言，相對於2次放出電子之圓形，會朝α的角度方向形成其位置。而且，試樣表面之垂直方向設為Z，檢測器方向設為Z+時，相對於Z之入射角度則設為θ。依據θ之大小，CO位置之鏡反射位置會受到影響。亦即，如第48圖所示，θ(絕對值)較大時，自2次放出電子之CO中心起算之距離Lm會變大。亦即，傾斜入射時，若入射角度θ較大，則鏡反射位置會形成於偏離2次放出電子之CO中心的位置。此外，將1次電子射束垂直入射時，會在2次放出電子之CO中心位置形成鏡反射位置。
茲將該例子顯示於第49圖。第49圖為顯示依據1次電子射束之入射角度所形成之鏡反射位置圖。照射X方向之電子射束時，相對於2次放出電子之CO，鏡反射電子位置會形成於X軸上。照射Y方向之電子射束時，相對於2次放出電子之CO，鏡反射電子位置為形成於Y軸上。自傾斜方向α照射時，相對於2次放出電子之CO，係朝α方向 形成鏡反射電子位置。常用之角度α為0度、30度、45度、60度、90度、120度、150度、180度、210度、240度、270度。又，θ角以0至45度之範圍使用較多。再者，以具有能獲致高對比度、S/N之凹凸表面者而言，於例如EUV遮罩或奈米印刻遮罩或半導體晶圓中，在0至20度之範圍使用的情形很多。
關於該1次系統之入射角度控制，可用1次系統之射束對準器來進行。此外，X方向可用1次系統之射束對準器，Y方向則可利用E×B來進行調整。而且，在Y方向，亦可用射束對準器來取代E×B。
本發明中，為了形成對比度、S/N較高的電子圖像條件，而進行了NA位置之調整。這是因為依據鏡反射電子位置和NA位置之關係，所得之圖像資訊會有不同，像質會大幅變化之故。例如，
a.含多量鏡反射電子之圖像：在鏡反射電子位置附近設置NA
b.為凹凸圖案，而在凹部具有較多鏡反射電子之凹白/凸黑圖像
c.為凹凸圖案，而在凹部具有較少鏡反射電子之凹黑/凸白圖像
d.對比度為非對稱之圖像、縱/橫圖案等
e.凹凸之邊緣部形成有鏡反射電子之圖像等。
從而，為了獲得所要求之圖像，必需求得鏡反射位置和NA位置之關係並加以設定。習知技術中，由於對所發生 現象之理解不足、及不知調整方法，乃胡亂移動NA來取得圖像並決定條件。依據本發明，作業效率得以提升，可以大幅減少時間-成本。此時，為了調整並設置NA位置，必須有NA活動機構。而且，若是二維移動機構則更適合。其理由在，若是一維移動，則MC(鏡反射電子位置)相對於2次放出電子之CO中心位在斜方向或不能移動之軸方向(例如只能朝x方向移動、或朝y方向移動)時，無法在MC和CO中心位置之間設置NA。
第50圖及第51圖係顯示鏡反射電子位置和NA位置的例子。第50圖及第51圖為顯示鏡反射電子位置和NA位置例的圖。而且，不限於有凹凸圖案的試樣，表面平坦之試樣也可適用同樣的條件調整方法。即使為平坦之試樣，想在此形成能掌握電位之變化或材料之變化的圖像時，可依據本發明求得並製作容易取得變化之條件。例如，可適用在位於平坦試樣面的微小異物、洗淨殘餘物、污染等之檢測、或導電材料和絕緣材料之混合圖案檢測等。此時，也和前述同樣地，為了求取缺陷或圖案之對比度、S/N較高之條件，可以用上述的條件製作方法。而且可以實現習知技術無法達到的高靈敏度檢測。藉由可以實現這種調整，相較於以往一面觀看圖像一面進行檢測的方法，可以獲得對比度×1.2至×2、S/N×1.5至×5的事實業經確認，而且對調整時間Tc和再現性非常有效，例如，與習知技術相比，可以得到Tc=1/2至1/10。
以NA設置位置的分類而言，可以大致分為設置在鏡 反射電子位置周圍的情形、和設置於分離位置的情形。越遠離的位置，鏡反射電子之影響越小。
以下揭示像的形成例。
1)為凹凸圖案，呈凹部白/凸部黑訊號之像
局部發生鏡反射形成，透過該部位的電子量增加，而獲得高對比度、高S/N的例子。
第52圖係顯示試樣表面之凹凸構造邊緣部的入射能量LE和深淡程度(Gradation)DN之關係圖。邊緣部係位於凹部之兩端，屬於試樣高度有變化的部分。第52圖中，虛線表示邊緣部之深淡程度特性，實線表示其他部分之深淡程度特性。其他部分之特性係對應於第44圖之特性。
如第52圖所示，在邊緣部和其他部分，特性線不相同。邊緣部之特性線係偏向入射能量變大的方向。亦即，在邊緣部，過渡區域之上下限較大，過渡區域之上限為LEB+5〔eV〕。在此，LEB為邊緣以外部位之過渡區域的上限。之所以產生這種特性線之移位，是由於在邊緣部和其他部分在形狀、構造及材料等方面相異之故。而且，由於特性線之偏移，在邊緣部和其他部分產生了深淡程度差△DN。
其次，依第52圖所示，就邊緣部之特性和其他部位相異的理由，乃至產生深淡程度差△DN理由加以檢討。
第53圖為試樣之凹凸構造例，係顯示微細之線/空間形狀的剖面圖。例如，凸部為線，凹部為空間。線寬及空間寬為100μ以下。第53圖(a)之形狀中，導體(Si)具有 凹凸形狀，而凸部之最上部形成有氧化膜(SiO2等)。同樣地，第53圖(b)之形狀中，在凸部之最上部形成有TaBO。
第54圖為顯示對第53圖(a)之構造照射電子射束時，在凹凸構造之邊緣部產生鏡反射電子之現象圖。第54圖中，形成有縱條紋之圖案。電子射束照射時，照射電子在凹部(溝)一方邊緣附近改變了軌道，朝橫方向彎曲，且向溝的相反側邊緣行進。然後，照射電子又在相反側之邊緣附近再度改變軌道，而回到上方。如此，照射電子不會碰撞試樣，而是變成鏡反射電子。這種在邊緣產生的鏡反射電子可稱為邊緣鏡反射電子。邊緣鏡反射電子是從兩端之邊緣產生對稱。第55圖也和第54圖同樣地，係顯示在第53圖(a)之構造所產生的邊緣鏡反射電子的圖。第55圖中，形成有橫條紋圖案。此時，因為係在過渡區域進行者，故邊緣鏡反射電子產生部以外的電子，會碰撞表面而產生2次放出電子。因此，可依據例如邊緣部之鏡反射電子和其他部位之2次放出電子來決定圖案之對比度及S/N。由於鏡反射電子之透過率較高，故可獲得高對比度及S/N。此外，依據圖案形狀或2次光學系統之性能，而有邊緣鏡反射完全分解而無法形成圖像的情形。例如，由於2次光學系統之像差減少程度不足，邊緣鏡反射電子會成為一體而被觀察到。因而，有空間部以邊緣鏡反射所形成之白訊號、線部以2次放出電子所形成之黑訊號被觀察到的情形。此外，依據1次電子射束之入射方向，而有僅邊緣部之1方向產生邊緣鏡反射的情形。此時，會有空間部以 邊緣鏡反射所形成之白訊號、線部以2次放出電子所形成之黑訊號被觀察到的情形。
其次，第56圖係顯示照射電子變化為邊緣鏡反射電子之又一電子軌道例圖。此例中，照射電子係向凹部之一方邊緣入射，再沿著通過一方邊緣附近之弧形軌道進入凹部內，但未碰撞凹部之底部就改變行進方向，且通過凹部之另一方邊緣附近，而成為鏡反射電子。這種鏡反射電子也是邊緣鏡反射電子。就邊緣構造上，可認為是各照射電子通過第54圖或第56圖之軌道，或通過第54圖及第56圖之中間式軌道，而成為邊緣鏡反射電子。
其次，就電子軌道在邊緣附近容易彎曲的理由加以說明。第53圖係顯示導體之凸部表面形成有氧化膜之例圖。第53圖之構造中，導體之凸部表面形成有氧化膜。該構造中，試樣表面之氧化膜是帶負電。而且，凹部內之導體電位比起氧化膜之電位是相對變高。由於邊緣附近的電位會變化，故電子軌道會如上述地易於彎曲，結果產生了邊緣鏡反射電子。
本實施形態中，也適合進行預充電。預充電是在試樣觀察之前進行的電子射束照射。透過預充電，試樣的絕緣區域會帶負電(在第54圖等之例子中，是試樣表面之氧化膜帶負電)。透過進行預充電，絕緣區域之電位得以穩定。藉此，邊緣鏡反射電子會穩定產生，而可穩定獲得第52圖之特性。因此，可以詳細地進行試樣觀察，使用試料觀察結果的檢查精密度亦可提升。
預充電之電子射束照射可使用試樣觀察用電子光學系統。或者，也可以為了預充電而另外設置電子槍。
第57圖顯示了關於試樣之凹凸構造的其他例子。第57圖亦為線/空間形狀之剖面。第57圖中，在Si面形成有氧化膜(SiO2等)之凸部。此種構造，在凹部之兩側邊緣，等電位面呈曲折狀。由於等電位面曲折之影響，照射電子之軌道會彎曲。結果，在第57圖之構造上，照射電子乃通過第54圖至第56圖所示之軌道，成為邊緣鏡反射電子。第57圖之構造也很適於進行預充電，藉此，可使凸部之氧化膜電位穩定。
此外，亦有僅利用導電材形成凹凸構造的情形。這種情形也會沿著凹凸形成等電位面。而且，在凹部之兩側邊緣，等電位面會曲折。由於該等電位面曲折之影響，照射電子之軌道會彎曲。結果，照射電子乃通過上述那種軌道而成為邊緣鏡反射電子。此外，在第53圖(b)之構造中，無TaBO時之構造遮罩，也可作同樣的考量。這是EUV遮罩的情形。
再者，即使為僅以導電材形成凹凸面的情形，導電膜之表面也存在有自然氧化膜。因此，適於進行預充電，藉此可以使電位穩定。
如以上所詳細說明，在試樣之凹部，電子會通過兩端之邊緣附近作U形轉彎，而成為邊緣鏡反射電子。因此，邊緣鏡反射電子會比一般部位的鏡反射電子容易產生。結果，如第52圖所示，在邊緣部，相較於邊緣以外的部分， 過渡區域會往高能量側擴大。
此外，在上述區域中，鏡反射電子和2次放出電子係混合存在。如前所述，2次放出電子為2次電子、反射電子或後方散射電子(或這些電子的混合)。2次放出電子係等向性地擴大放出。因此，最多也只有數%的電子會到達檢測器。相對於此，邊緣鏡反射電子可透過照射電子直接反射而產生。因此，就邊緣鏡反射電子而言，透過率(往檢測器之到達率)幾乎是100%。所以，可獲得高亮度(深淡程度)，與周圍之深淡程度差△N就會增大。
如上所述，在邊緣部，容易產生鏡反射電子，而且，鏡反射電子之透過率較大。結果，如第52圖所示，邊緣部之深淡程度特性線會往入射能量LE較大的方向偏移，而在邊緣部和其他部位間產生深淡程度差△DN。
本實施形態係利用上述的現象以產生解像度高、對比度亦大的圖案圖像。上述說明之凹構造係相當於本發明之凹圖案。本實施形態中，係以使用凹圖案以優異的效率產生邊緣鏡反射電子的方式來設定入射能量LE。如圖所示，相較於習知一般的觀察技術，入射能量LE可設定在非常低的值。透過這種能量設定，圖案和周圍之深淡程度差△DN會變大，可獲得高解像度和高對比度的圖像。
具體而言，係以形成LEA≦LE≦LEB、或LEA≦LE≦LEB+5〔eV〕的方式來設定入射能量LE。藉此，得以對鏡反射電子和2次電子混合之區域設定入射能量LE。
如前所述，依本發明人之研究，結果為-5〔eV〕≦LEA ≦LEB≦5〔eV〕，且設為例如LEA=-5〔eV〕、LEB=5〔eV〕。此時，入射能量LE係設定在-5〔eV〕≦LE≦5+5〔eV〕=10〔eV〕。更詳細而言，依據入射能量LE，鏡反射電子和2次放出電子之混合狀況會產生變化，深淡程度差也會變化。故可認為藉由對鏡反射電子產生數較小的區域設定入射能量LE，即能獲得很大的功效。
2)為凹凸圖案，卻形成凹部黑/凸部白訊號之像
這是局部產生鏡反射形成，由於該鏡反射未能到達檢測器而成為黑訊號，從而獲得高對比度、高S/N的例子。
在凹部形成之鏡反射電子碰撞到側壁等、或者軌道偏移而未能到達上方之CO位置或檢測器位置，使凹部之訊號減少，被當作黑訊號來檢測。
此時，在第52圖，凹部之訊號特性為(b)，而其他部位為(c)。凸部之訊號有：鏡反射電子之情形、鏡反射電子+2次放出電子之情形、及2次放出電子之情形。此時，在凹部之鏡反射電子碰撞到側壁面的情形中，會從該處產生來自側面材料之2次放出電子。相對地，凸部之鏡反射電子由於到達電子量較多而被當作白訊號來形成圖像。此時，2次放出電子即形成黑訊號。透過該凹部黑訊號、凸部白訊號，可以獲得凹凸圖案(亦即線/空間構造)之對比度及S/N均較高的條件，而可以進行靈敏度較高的缺陷檢查。此外，從凸部亦有因包含鏡反射電子和1次電子射束之一部分碰撞到試樣表面而產生之2次放出電子的情形。此時，因為來自凸部之電子往檢測器的到達電子量較多， 故可藉由凹部黑訊號、凸部白訊號而獲得凹凸圖案(亦即，線/空間構造)之對比度及S/N均較高的條件，而可進行靈敏度較高的缺陷檢查。此時，也會受最表面層材料之影響。相較於側面材料，會有SiO2或TaBO等氧化膜的2次放出電子量較多的情形。這時，可以獲得更高的對比度及S/N。再者，這時凹部所形成之鏡反射電子會有軌道大幅偏移、或軌道偏移到無法通過NA之位置、或很多電子碰撞到側壁的情形。這時，和上述同樣地，來自凹部的電子，會成為往凹部入射的一次射束之一部分碰撞到側壁而產生的2次放出電子，因為在量上係屬少量，故形成黑訊號。相對於此，凸部雖有鏡反射電子、鏡反射電子和2次放出電子之混合、或2次放出電子之情形，但不論是哪一種，入射一次射束之全量都會有影響，故凸部之電子量可以比凹部取得相對較多，而可獲得較高的對比度及S/N。
在此情形中，也由於上述之1次照射電子射束之入射角度θ和α及2次光學系統之鏡反射電子位置NA位置的相對關係而大受影響。也可利用NA位置之條件，來消除凹部之鏡反射電子。亦即，進行這種調整，求取獲得凹凸圖案之高對比度、S/N的條件並加以設定。
-在CO位置之射束測定機構．．．第2檢測器-
透過測定CO位置之射束的位置、形狀，可對於多樣圖案進行電子射束之條件製作與高精密度之調整。為了進行這種調整，若能具備活動式數值光闌會很有效。特別是，必須為可朝2軸(x、y方向)方向活動的光闌。而且，會有 因透鏡條件而使CO位置朝z方向變化的情形，故若能朝x、y、z的3軸方向移動時更適合。
然而，即使具備活動式數值光闌，檢測器為一個時，每次調整都要使用檢測器。在2次光學系統成像之遮罩或來自晶圓之電子圖像，以檢測器之微通道板(MCP)放大之後，係碰到螢光幕上變換成光像。透過該檢測器變換成光之圖像，係經由真空穿透窗而以置於大氣中的FOP系統在TDI-CCD上按1對1施行投影。每次調整時若頻繁的使用檢測器，微通道板(MCP)等會受到損傷，而必須頻繁的更換檢測器。這在進行2次光學系統之光軸調整或電子像之調整時，因為要使用靜態像，所以靜態像中的電子強度分布需要保持長時間。亦即，在電子量較多的部位和較少的部位保持一定時間以上的狀態下進行拍攝。此時，由於電子量較多部位和較少部位的元件劣化不同，會局部性產生增益(Gain)之差異，而持續發生檢測器本身的增益參差。這在下一階段進行檢查時，會成為虛擬性缺陷量增加等檢測性能惡化的主要因素。因此，拍攝靜態像時，若有再一個檢測器較合適。檢查時，檢測器係一邊移動平台，一邊在短時間內將取得電子分布不同的部位改變而連續進行拍攝，故因增益之參差所導致的劣化較少。
因此，檢測器不需要頻繁的更換，而且，作為測定CO位置之射束位置、形狀的手段及進行光軸調整的設備，還可在檢查用檢測器之正前面設置第2檢測器作為CO位置之射束測定用檢測器。第58圖為顯示本案發明第2檢測器之 原理圖。第58圖(a)為顯示本案發明2次光學系統的圖，第58圖(b)為顯示將在數值光闌(NA)10008位置之2次放出電子及鏡反射電子之電子射束通過透鏡而成像在第2檢測器76-2的圖。在第58圖(b)所示之數值光闌10008和檢測系統76之間設有本案發明一實施形態之第2檢測器76-2，使活動式數值光闌(NA)10008移動，並用第2檢測器拍攝CO位置之射束位置及形狀即可。在此，CO位置(或NA位置)之射束形狀、位置，只要用靜態畫拍攝即可。根據以第2檢測器76-2拍攝之資訊，重覆進行調整，並在調整後進行檢查。
經由數值光闌(NA)10008的2次放出電子或鏡反射電子係在檢測器之感測器面成像。用第2檢測器76-2取得該成像所得之二維電子圖像，且變換為電性訊號傳送到圖像處理單元。為了能用第2檢出器76-2拍攝CO位置之電子射束像，數值光闌10008和第2檢測器76-2之間亦可使用傳輸透鏡(Transfer lens)或放大投影用靜電透鏡。
可使用EB-CCD或C-MOS型EB-CCD作為第2檢測器76-2。元件規格可為當作第1檢測器(檢測器761)之EB-TDI的元件規格的1/2至1/3大小。藉此，即可進行比第1檢測器為小的Px規格拍攝。所謂Px規格，係為元件規格除以光學倍率之值，即試樣表面上的圖像分割規格之意。例如，元件規格為10μm□，倍率為1000倍時，Px規格=10μm/1000倍=10nm。若為具有比第1檢測器為小之元件規格的第2檢測器，即可以較第1檢測器為小的Px規格作表 面觀察。第1檢測器之EB-TDI、第2檢測器之EB-CCD或C-MOS型EB-CCD不需要光電子變換機構及光傳遞機構。電子會直接射入於EB-TDI感測器面或EB-CCD感測器面。因此，沒有解析度之惡化，可獲得高MTF(調變轉移函數，Modulation Transfer Function)及對比度。相較於習知的EB-CCD，因C-MOS型之EB-CCD可以顯著減低背景之雜訊，所以對因檢測器所生雜訊之減低非常有效果。在進行相同條件之拍攝時，相較於習知技術，可以進行對比度之提升、S/N之提升。特別是，取得電子數較少時很有效。在雜訊減低方面，具有習知型EB-CCD之1/3至1/20左右之功效。
將通過數值光闌(NA)10008而在檢測器面成像之射束使用第2檢測器76-2進行檢測，並根據已檢測之射束的位置及形狀，調整電子射束之條件製作和數值光闌(NA)10008等之位置。依據第2檢測器76-2所得之檢測結果進行各種調整後，進行使用檢測系統76的試樣檢查。因此，由於檢測系統76僅在檢查時使用，故可抑制檢測系統76之更換頻率。而且，第2檢測器76-2只拍攝靜態畫，故即使產生劣化，對檢查也不影響。為了達成這種成像條件，例如，在第1檢測器使電子像成像的條件、在第2檢測器成像的條件、為了觀察CO位置之射束而將來到CO位置之射束形狀在第2檢測器成像之條件等，這些調整，若參照第33圖(a)之例子，則有將傳輸透鏡10009之透鏡強度加以調整，以求取第1檢出器用和第2檢測器用之最佳條件而使用某種成像條件的情形。此外，亦可使用透鏡741取代傳 輸透鏡10009。由於透鏡中心-檢測器間之距離會改變，因此，使用傳輸透鏡10009和透鏡741時，倍率也會改變，故選擇合適的透鏡和倍率來進行即可。
上述之第2檢測器76-2可以和上述測定CO位置之射束位置、形狀以進行電子射束之條件製作與高精密度調整的本案發明調整方法併用而獲得功效。此外，該第2檢測器76-2不只適用於具備本案發明之新穎光電子產生部的電子光學裝置，亦可適用於具備一般型電子槍的電子光學裝置。本實施例也可適用於上述實施形態1至實施形態11中所述之裝置。在上述之射束、NA位置之調整方法例中，雖是敘述1次射束為電子射束時的例子，但照射系統為光或雷射時亦可適用。照射雷射或光，使光電子從試樣表面產生，以適切進行該光電子之縮聚規格或其中心位置和NA設置位置之關係時也可使用。藉此，可形成具有優良解像度之光電子像。
此外，作為其他例子，如第58圖(c)所示，在NA位置也可以具有和NA連動而朝x、y方向移動的第3檢測器76-3。例如，在NA之設置板上可一體設有第3檢測器76-3。此時，為了觀察來到NA位置的射束之形狀-位置，可移動該設置板，使第3檢測器76-3之移動到其中心和光軸中心一致的座標，直接用第3檢測器76-3觀察所來到的射束，藉此，就不需要進行後段的透鏡調整。
(實施形態12) -同一室內具備光學顯微鏡及SEM的檢查裝置-
此外，用上述檢測器進行試樣檢查時，還有必須用SEM觀察的情況。因此，若映像光學式檢查裝置和SEM設置在同一室就非常有效(參照第59圖)。例如，在EUV遮罩、NIL(奈米印刻微影技術)遮罩等微細圖案之檢查中，就要求使用映像光學方式之圖案和圖案缺陷之拍攝條件以高靈敏度進行超微小圖案之檢查。映像光學式檢查裝置和SEM設置在同一室時，試樣係搭載於同一平台上，而可對該試樣進行映像方式和SEM兩種方式的觀察及檢查。此時之使用方法與優點如下述。
第一，因為搭載於同一平台，試樣在與映像方式之間移動時，座標關係係以無歧義方式求取，故可容易以高精密度來定義同一部位。用分離的各個裝置進行試樣之移動時，為了對另一平台進行設置，必須分別進行試樣之對準，或即使進行對準，同一部位之特定誤差也會達5至10μm以上。在現行的裝置中，由於這種位置誤差，會發生檢視到和缺陷部位偏離的部位，導致誤拍攝無缺陷部位而誤判為無缺陷的情形。特別是，無圖案的試樣時，因為位置基準無法界定，其誤差會更大。相較於有圖案的情況，誤差為2至10倍左右。
第二，由於是設置於同一個室與平台，即使試料經過映像方式和SEM的移動，也可用高精密度將同一部位加以界定，故可以高精密度進行部位之界定。其精密度可達例如1μm以下，欲觀察之異物或缺陷之位置可在0.05至1μm的範圍內移動。藉此，以映像方式進行圖案及圖案缺 陷之檢查的情形中，在以SEM進行該經檢測之缺陷的界定及詳細觀察(Review)時，非常有效。由於可進行部位之界定，不僅可判斷缺陷存在之有無(若無則為虛擬檢測)，亦可高速判斷缺陷之正確規格-形狀。若為其他裝置，圖案缺陷及其界定，要耗費許多時間。
以上所述使用映像光學方式之圖案和圖案缺陷之拍攝條件以高靈敏度進行超微小圖案的檢查、使用這種映像光學方式和SEM搭載於同一室的裝置系統，特別是，100nm以下的超微小圖案之檢查及其判定-分類，可以非常高效率、且高速地進行。以下詳述其實施例。
(實施例1)
以上所說明之光學顯微鏡、映像光學系統、SEM設置在一個室內時，以具有以下功能和機構為其特徵。
預先求取上述光學顯微鏡、映像光學系統、SEM各者的光學系統中心；其次，將各中心之座標關係記憶在記憶體；及可以移動到所記憶的各光學系統中心座標等，至為重要。故以具備可達成這些需求的機構為佳。在一個室內，針對設置於相同平台的試樣，觀察同一部位時，利用按鈕或點選(click)操作就可簡單地從PC的控制畫面在該所記憶之光學中心間移動。至於其精密度，由於是設置在同一平台上，故可以高精密度進行移動、位置靜止，其可達例如0.05至1μm的精密度。而且，若精心設計停止時之控制，還可達0.05至0.1μm之精密度。以其控制例而言，可舉出使用複數次的停止容許值使之靜止的方式。例如使 用容許值A≦1μm、容許值B≦0.1μm的2種容許值。第1個停止控制係使用容許值A，之後則使用容許值B使之停止。以此方式使用多數容許值，且階段性地使用容許值較小之值時，即可順利地以高效率、高精密度執行停止作業。
(對準程序)
為了得以進行這些動作，所需要者為，在各個光學系統(亦即光學顯微鏡、映像光學系統、SEM)中，試樣的對準、映像光學系統中之檢測器感測器的對準、和SEM之像形成的對準間之關係。依據如何預先決定這些因素，對作業工序、其時間或位置精密度、虛擬判定-缺陷種類之分類性能會造成影響。本件中，為了有效率地以高精密度進行決定，係依以下的程序來進行。
a)利用光學顯微鏡決定試樣之對準(參照第60圖)。
這個程序係進行使平台之移動方向和試樣之方向一致的作業而決定試樣之方向。例如，利用轉動平台等使試樣轉動，且決定試樣之轉動角θ s，俾使平台之移動方向(y方向)和試樣之y方向一致。例如，代表性圖案之標記在試樣之y方向上有2部位以上時，就使用例如2部位中在y方向相距10至300mm左右的圖案或標記。此時，就求取並決定資料之轉動角θ s，以使符合的2個圖案或標記來到光學顯微鏡之光學中心上。這時，透過進行圖案匹配(matching)等圖像處理，對準精密度可以獲得1/10至1/100Px。
b)決定用以檢測映像光學系統之電子圖像的檢測器 之轉動角θ t(參照第60圖、第61圖)。
該角度係為了使TDI感測器(時間積分型CCD-TDI感測器)或CCD感測器之y方向(各畫素朝y方向排列之方向)和平台之移動方向一致而調整轉動角θ t而決定者。以其具體例而言，係進行如下的作業。圖案或標記則使用y方向相距之距離為10至300mm左右者。透過上述a)，使平台移動方向和試樣之轉動角θ s得以調整，再以高精密度使平台移動方向y和試樣之y方向獲得調整，例如1/1000至1/100000rad，或者，以高精密度調整到1/10000至1/100000rad內。在此狀態下，使平台朝y方向移動，並與此同步地取得TDI圖像，就可求得圖案或標記之TDI圖像的解像度為最佳狀態，例如對比度達最大時的轉動角θ t。就所用之圖案而言，可在Y方向使用一維的L/S圖案等。若轉動角θ t偏移，則L/S圖案會模糊，對比度降低。轉動角θ t達適當值時，對比度就上昇，可以求得最佳值。透過進行該作業，平台移動方向y和TDI或CCD感測器之y方向偏移可以設到1/1000至1/100000rad。而且，透過高精密度地調整，可以達到1/10000至1/100000rad。
c)其次，求取TDI之圖框中心座標(參照第62圖、第63圖)。
TDI圖像為二維的連續像，故透過圖像處理，將連續像分割為圖框。例如，以1000×1000Px、2000×2000Px、4000×4000Px等為1圖框。以該等各圖框之中心成為目標位置之方式予以調整-決定。茲列舉目標座標之決定方法例。
A)例如，使用具有特徵的圖案部或標記部。將這些設置在光學顯微鏡之光學中心位置，並記憶這些座標值。然後，以這些圖案部或標記部成為TDI像之圖框中心的方式，決定TDI像之取得開始位置或結束位置。該y方向位置之調整，可進行圖像處理上(亦即圖框分割開始位置)的參數調整。由於可將圖框分割開始位置以1Px單位進行調整，故其調整可容易進行。例如，若為1Px50nm，則可以50nm之精密度進行調整，而通常係用10至500nm/Px。
B)x方向位置之調整，係以目標圖案或標記來到感測器之x方向中心位置的方式，對光學中心之座標位置關係施行微調整。或者，也可藉由最末段偏向器進行微調整。此時，可用1/10Px至10Px之精密度來調整，或者1/10至1Px之調整也經常使用。
C)繼之，確認目標圖案或標記是否來到SEM(掃描型電子顯微鏡)之光學中心。有偏移時，則修正光學中心間之座標關係。亦即，確認目標圖案或標記是否位於光學顯微鏡之中心和映像光學系統之TDI像圖框中心與SEM圖像之中心，且確認並決定其係在容許值以內。確認目標圖案或標記已從光學顯微鏡、映像光學系統之TDI像圖框、SEM像之中心進入容許值以內後，就決定各光學中心位置間之距離，並儲存在記憶體等。容許值可設在1μm以下。而且，透過高精密度之調整，亦可設在0.1μm以下的容許值。
D)其他方面，如果映像光學系統所用之檢測器為CCD或令電子直接入射於感測器面來形成像的EB-CCD時，由於 平台係在靜止狀態取得圖像，故以光學中心來到其靜態像中心的方式進行調整與決定，使之調整-決定到光學顯微鏡、映像光學系統之EB-CCD像、SEM像之光學中心，俾圖案或標記進入容許值以內。其程序或容許值係和上述同樣。
如上述所述，本發明之特徵為具有：A)用光學顯微鏡進對準之步驟、B)用映像光學系統進行檢測器感測器方向(y方向：感測器之累計方向)之對準的步驟、C)求得光學顯微鏡-映像光學系統-SEM之光學中心並記憶相關座標的步驟。再者，使用映像光學系統之TDI像時，求得TDI像之圖框中心的步驟在B)步驟中為必要的步驟。
而且，在C)步驟中，關於SEM像，要再進一步求取精密度時，可以進行以下的作法。調整並決定形成SEM像之像圖框之x方向和y方向。目標之方向為在上述A)、B)結束之階段，進行取得圖案或標記之SEM像，抽出並修正x、y方向之偏移。修正之手段為將x和y之偏移方向以微少量連續而不間斷地使之一致。為了能夠達到此一目的，形成SEM圖像所需(亦即，掃描所需)之偏向器可用8極以上者。藉此，偏向角度之控制可以達到1/1000至1/100000rad之角度調整。該作業內容亦可在C)步驟中行之。
本發明裝置系統之使用例中，上述檢查前作業之步驟完畢後，便在映像光學系統使用TDI像進行缺陷檢查。接著，將該檢查結果之差分(patch)圖像和座標值輸出並記憶於記憶體等，其次，用SEM進行詳細檢查時，將以TDI像檢測出缺陷之部位用SEM詳細拍攝，進行缺陷或虛擬判定。
這時，可利用圖像處理裝置透過SEM像進行缺陷判定和虛擬判定。關於該步驟，有下述的方法。
第一，SEM圖像彼此間的比較：透過SEM和參考部圖像比較。
第二，SEM像和TDI像(差分像)之比較。所謂差分像，係屬於檢查途中所取得之缺陷圖像，將從TDI掃描圖像所檢測到的缺陷部附近予以切取，並保存於記憶體者。通常係以50至200Px左右來進行。該值為圖像之長邊時，短邊以使用1至1/3較合適。
特別是，第二方法中，SEM像之x、y方向已偏移時，圖案匹配等圖像處理無法順利進行，故有預先進行SEM像之x、y方向之調整-決定作業的必要。例如，由於圖案之位置偏移會發生圖案之不整合。
再者，在SEM像之x、y方向偏移修正上，亦有用圖像處理來執行之方法。預先求取SEM像之x、y修正量，而在和TDI像作圖像比較時進行修正比較之方法亦屬可行。
(實施例2)
在本實施例中，用SEM進行詳細檢查時，可將附著之污物予以清除。
進行SEM觀察時，有碳等污物附著之現象已為眾所周知。在進行SEM詳細觀察時，由於有污物之附著，污物本身就有以缺陷之形態產生的情形。尤其是在射束掃描之端部區域，會有許多污物產生。
為了解決這種問題，本發明使用了兩個方法。
第一，在進行SEM觀察時，導入污物反應氣體，一面進行SEM觀察，一面同時進行試樣表面之淨化的方法。
第二，SEM觀察後，用映像光學系統進行淨化的方法。其中，可有導入和污物有反應性之氣體的情況和不導入的情況。
上述第一方法中，係以一面導入氧氣、氧氣+Ar等惰性氣體、SF6等氟系氣體，一面進行SEM詳細觀察為其特徵。藉此方法，雖會在SEM觀察中產生污物，但透過導入上述氣體，會和所產生之污物反應而能以昇華等氣體狀態予以除去。此時，將氣體導入量調整到對SEM圖像之解像度沒有影響的左右就很重要。其作用敘述如下。真空容器內之殘留氣體粒子會因電子射束而被激發，和C或H聚合而成為碳或DLC等污物附著於表面。其產生量係以和射束照射量或時間成比例的關係而成長。此時，如導入和污物具有反應性之氧氣等上述氣體，則透過電子射線之照射，該氣體粒子會被激發而成為活性氣體粒子，形成為和氧自由基等污物有反應性的氣體粒子。接著，該活性氣體粒子和污物反應，成為例如CO、CO2等氣體粒子而被去除。結果，即可在污物附著少的狀態下進行SEM觀察。
上述第二方法係為在進行過SEM詳細觀察後，高速地實現污物去除的淨化方法。作為電子射線照射，係用面射束照射的映像光學系統進行射束照射。這時，係導入上述反應性氣體，透過對該氣體粒子進行面射束照射，使之成為活性氣體粒子，而形成氧自由基等氣體粒子，將污物去 除。污物去除作用和上述相同。使用該面射束的優點在於可高速進行處理。作為面射束，例如為200×200μm之射束，以30mm/s之速度移動平台時，可在約30分鐘左右照射淨化100mm□的面積區域。這種方式可用SEM式的2至3倍以上的高速進行污物除去處理。此時，為了有效率地進行污物去除，若對進行過SEM詳細觀察的交界部區域進行污物去除就很有效率。該區域中，由於產生的污物很多，故透過進行該區域的污物去除，可大幅地減低污物的缺陷，實用上，該區域的淨化大多很充分。
以上所說明之光學顯微鏡、映像光學系統、SEM設在一個室內的半導體檢查裝置之整體圖示，為前已說明之第43圖。詳細之構成業已分別說明，其說明容予割愛惟透過採用這種構成，如上所述，可以高精密度取得部位之界定，對準調整甚為簡易。而且，100nm以下的超微小圖案之檢查與其判定-分類可以非常高效率且高速地進行。此外，該實施形態亦可適用於前述實施形態1至11之裝置形態。對具有同樣映像光學系統的裝置，將本實施形態之SEM及光學顯微鏡設置在相同裝置系統進行檢查、詳細觀察時，非常有效。
(實施形態13) -顆粒對策-
隨著微細化技術的進展，顆粒之影響日益增大，防止顆粒附著的對策要求也日益強烈。在實現如本技術對5至30nm之異物或圖案規格進行缺陷檢查的裝置之同時，在防 止顆粒之附著方面，也必須有相同水平之顆粒附著防止規格。關於這點，習知的任一裝置皆欠充分。但依本發明可以實現這點。茲參照第64圖及第65圖，就本發明之檢查裝置及檢查方法所用的顆粒對策加以說明。以下僅就和習知對策不同的改變點予以陳述。
-頂棚蓋安裝- (功效)
．從頂棚落下之顆粒的保護
頂棚蓋係以將平台之試樣移動區域覆蓋的方式安裝。藉此，就可獲得從柱筒上部落下到具有試樣之主室的顆粒不會附著於試樣的功效。而且，遮罩等試樣表面的周圍有導體式導通蓋，而形成和遮罩表面相同之電位。而且，該導通蓋之前端部厚度為10μm至300μm左右，背面則接觸並導通至試樣表面具有導電膜之區域。這是為了儘量縮小導通蓋附近的遮罩表面電位變化之影響而設成上述的厚度。此時，導通蓋的寬度，從試樣起算朝外側方向有10至30mm左右。採用這種構造時，透過減少導通蓋和頂棚蓋的距離，會使進入到該空間的顆粒碰撞-附著於導通蓋和頂棚蓋的機率增加，而得以防止顆粒侵入到試樣表面。而且，藉由用GND電位的頂棚蓋覆蓋RTD電壓施加於其上的試樣表面，可以防止頂棚蓋上方的顆粒被電場吸引過來。
-集塵器- (功效)
配備有集塵器，而在RTD電壓施加於其上的試樣之周 圍配置施加有相同電壓的電極，可將從周圍靠過來的顆粒予以吸引-附著。該集塵器之例子中，有電極為1段的情形和有多數段的情形。例如，2段的例子中，亦可用內側-外側之電極施加不同的電壓，以增加集塵功效。例如，施加電位較試樣表面電位為高電位或為低電位的任一種電壓，使具有正電荷的顆粒被吸附於施加電壓較低的集塵電極，具有負電荷的顆粒則被吸附於施加電壓較高的集塵電極。依此方式，可使顆粒不會到達試樣表面。
-超音速馬達蓋- (特徵)
在真空室內所用的活動部件，例如超音波馬達等上面，係用蓋子將真空室內成為塵粒發生源的部件予以覆蓋。再進一步對該蓋子施加電壓，即可用蓋子積極地將顆粒吸引-附著。
利用在移動板活動部配置移動板蓋，即可將附著於移動板的顆粒予以捕集。
-平台電纜- (特徵)
透過將真空室內運作的平台電纜採用一體型扁平電纜(特氟龍(註冊商標))，可將因電纜彼此間的摩擦所產生的顆粒減少。
扁平電纜接觸面設有電纜座(特氟龍(註冊商標))，以消除電纜和金屬間之摩擦。這是因為通常的電纜，剖面呈圓形的芯線大多用樹脂包覆。這種電纜有多數時，係將多 數電纜束在一起，再用束綁帶(INSULOK)捆束。此時，因為隨著平台之移動，使束綁狀態的電纜移動-變形，導致電纜彼此間摩擦而產生顆粒。此外，本實施形態亦可應用於前述實施形態1至12之裝置。
(實施形態14) (光電子像特有之軸調)
茲就本發明檢查裝置及檢查方法的光電子像特有的軸調加以說明。
舉例而言，第26圖及第27圖及該等實施形態可以適用，並作為參考。對試料表面照射DUV雷射，使之從試樣表面產生光電子，且用2次光學系統放大成像於檢測器，並拍攝其二維光電子像。在該光電子像之成像條件設定中，對2次光學系統之RTD條件，例如-4000V，利用光電子放出使表面電位帶正電。因為該表面電位，RTD會從-4000V偏移，故透過改變RTD之電位以修正該偏移量。
(同時照射波長不同的光)
就本發明之檢查裝置及檢查方法中對試樣W同時照射波長不同的光的例子加以說明。
在屬於EUV遮罩，且具有凹凸構造式圖案之試樣的情形、屬於凸部的最表面層為TaBO而凹部為Ru之情形中，依波長之不同，會使TaBO和Ru之對比度成為TaBO>Ru(λ=266nm)，或TaBO<Ru(λ=244nm)。亦即，將該二種波長同時對由TaBO和Ru構成圖案的試樣表面進行照射時，圖案會消失，使圖案構成材料以外的部分(例如異物)獲得檢 測。這種方式可以提升顆粒檢查、或圖案凹部(Ru)之缺陷(異物)檢測靈敏度。
將波長不同的光同時進行照射時，其各者的量子效率(Quantum efficiency)並不相同，為了使TaBO和Ru之對比度消失，而有將各者的DUV光強度或DUV雷射強度加以調整的必要。此時，在雷射照射的情形中，係用偏光過濾片，透過雷射之偏光面和偏光過濾片之偏光面的角度調整，即得以調整對試樣表面的雷射照射強度。此外，依據光的波長，量子效率會有不同，故依試樣表面之材料，其表面電位之變化量亦不相同。
在前述的RTD-4000V下，檢測器表面電位為GND時，光電子之能量為4000eV。將此時之2次光學系統透鏡條件以RTD之調整作最佳化時，為了和想預先作為白訊號(光電子產生量相對較多)觀察的材料一致，其他材料則從透鏡條件大幅錯開，透過照射波長和預先檢查用波長不同的光(Laser)，可擴大對比度差，而加強訊號強度。以第33圖(a)和第35圖至第42圖作為對象例，對光電面晶片照射雷射，將此處產生之光電子透過1次光學系統衍生到試樣表面，作為1次射束對試樣表面進行光電子照射，使來自該試樣表面之2次放出電子透過2次光學系統在檢測器予以放大-成像。此時，照射在光電面晶片之雷射波長以大於構成光電面之材料的功函數，且能量無限接近的光為佳。這是為透過這種作法可以將光電子具有的運動能量分散量縮到極小。亦即，1次電子射束之能量寬度可以比習知方式 縮小。藉此，對試樣表面照射1次射束(光電子)所產生的2次放出電子或鏡反射電子之能量分散也會變小，在其成像系統上，可以獲得像差小而鮮明的畫質。光電面晶片構造方面，雷射透過性較佳的基質材之單側表面被覆有光電材料。例如，Ru、Au、Ag等。從被覆面之背側照射雷射，而從被覆面產生光電子，使光電子朝雷射照射的相反方向放出。藉由如此作法，就不必使雷射照射軸和光電子軸形成角度，Gun的構造可以簡潔化。
(實施形態15) -搬運2層POD的大氣搬運-
茲參照第66圖就本發明之檢查裝置及檢查方法中搬運2層POD之大氣搬運加以說明。
(動作-條件)
2層POD係指包覆遮罩等之試樣的箱子形成2層構造的情形。因內層POD有間隙或孔洞，故在裝載鎖定中，外層POD打開即可。此時，內層POD係為下板和上板之構成。EUV遮罩圖案表面係接近下板設置。此時，動作流程係如下述。外層POD打開器內層POD打開器轉動單元反轉單元除電單元托盤搭載單元裝載鎖定室。
(作用-功效-優點)
本實施形態係以2層POD來因應，但動作流程係用內層POD打開器以單體方式取出遮罩，故亦可將1層POD和2層POD併用方式來使用。此外，本實施形態亦可應用於實施形態1至實施形態14。
(實施形態16) -和小型SEM之相關關係-
關於用在本發明檢查裝置及檢查方法之小型SEM，茲參照第67圖來說明。
該實施形態係以在和缺陷檢測裝置(映像型電子射線檢查裝置)同一室內，利用掃描電子顯微鏡(以下稱SEM)將所檢測到的缺陷以較高倍率進行詳細檢查為特徵。
(功效)
由於可在同一室內進行詳細檢查，故沒有試樣的裝置間移動，時間效率優異，亦無污染試樣的情形。
本實施形態係以根據上述SEM詳細觀察的結果，對所檢測到的缺陷進行實際缺陷或虛擬缺陷的判定為特徵。
(功效)
使用經詳細觀察的圖像資料進行自動缺陷分類(ADC)而提高缺陷檢測結果的可靠性。
上述為了進行詳細觀察而使用的SEM，係以全部電子透鏡皆由靜電透鏡所構成為特徵。
由靜電透鏡所構成之SEM即使在低倍觀察時，圖像的失真也很小，故該SEM也可用於對準標記之觀察。
(功效)
電磁透鏡之情形中，為了以低倍獲得低失真的圖像，需要用以修正射束之掃描形狀的系統，但不需要靜電透鏡，系統可以很單純。而且，在電磁透鏡而言，會有電流流通於構成透鏡之線圈，而產生磁場並形成透鏡場。因此， 從裝置起用至温度安定、電阻安定狀態為止，亦即，到形成安定的透鏡動作狀態為止，通常要花1至5小時左右。相對於此，靜電透鏡因為使用定電壓電源，若進行預定的電壓輸出設定，數分鐘左右就會到達安定狀態。由此可知，條件安定性或改變的對應性很優異。此外，本實施形態可應用於前述實施形態1至15。
(實施形態17) -雷射射束調整方法-
茲就本發明檢查裝置及檢查方法所用之雷射射束之調整方法加以說明。該調整方法係適用於第26圖至第31圖及相關之實施形態，並以這些實施形態為對象例。
為了使從試樣面放出之光電子的解像度提高，需要將2次系統之透鏡等的電壓設定在最適當值，亦即所謂的光軸調整作業。光軸調整通常是按照觀察最初低倍率之像，再作好概略的軸調整，慢慢的提高倍率，以進行高精密度的軸調整的程序。
有助於像觀察的光電子量，係倍率越高越少。亦即，若光電子密度為一定，而倍率越高則Px規格越小時，每1Px的光電子量會隨著Px規格縮小而減少。因此，在不改變功率的情況下，從低倍率變為高倍率時，則訊號量會不足而只能得到陰暗的像。相反的，以高倍率保持在最佳雷射功率的狀態下用低倍率觀察時，光電子數會過多而呈飽和，就會無法取得所需要的對比度。因此，必須調整雷射光的功率。就雷射本身而言，有很多無法進行功率調整的 情形。在此種情形中，可利用可變射束分離器、衰減器、偏光元件、透鏡等光學元件將到達試樣面之雷射射束功率調整。
可變射束分離器是利用以平板狀光學元件將相對於雷射射束的角度加以調整，使穿透光的比例改變者。
衰減器可將多數可變射束分離器等光學元件組入其中形成一體，俾容易處理者。
偏光元件是依據射束之偏光狀態來改變透過率，或改變相位而使偏光狀態變化者。有偏光板或波長板、偏光解除板等。透過將這些元件加以組合，僅使特定的偏光狀態穿過，即可控制光的功率。
關於透鏡，透過改變例如聚光用平凸透鏡之位置來使焦點距離變化，令功率的變化輪廓(Profile)改變，即可使觀察範圍的局部功率密度變化，而控制光電子量的多/少。此外，也可將透鏡或石英玻璃等透光物質的厚度或數量加以調整，或增減反射鏡的反射次數來調整功率。
調整雷射功率的方法，除了如上所述地利用元件以外，亦有下述的方法。例如，改變反射鏡之角度，以變更射束的照射位置時，觀察面的功率密度會產生變化。將功率密度較高的部分照射到觀察部分時，可得到多量的光電子，而功率密度較低的部分照射到觀察部分時，可得到少量的光電子。
亦可考慮使用功率不同的2種以上光源的方法。例如，低倍率觀察時，使用紫外區域之功率較少的水銀氙氣 燈，高倍率觀察用時，可使用YAG4倍波的固體雷射或Ar離子雷射2倍波的氣體雷射。此時，水銀氙氣燈可用光纖導入真空中，再從光纖出口直接或經由反射鏡等光學元件照射到試樣面。
從雷射射出之雷射射束利用第一反射鏡、聚光透鏡、第二反射鏡穿過合成石英製觀視窗而導入真空室內。穿過觀視窗後，以設置在柱筒之軸中心附近的三角反射鏡予以反射，以偏離電子射束之軸中心約0.1至30度之角度照射在試樣面。
三角反射鏡是為了使電子射束能夠通過軸中心而開設有直徑0.5至5.0mm之孔的反射鏡。在合成石英或磷青銅之表面被覆有鋁。三角反射鏡之電位係設成和接地電位等之空間電位相同，使通過三角反射鏡之孔的電子射束不會因電場而彎曲。以合成石英製作反射鏡時，孔內亦必須用鋁被覆以確保導電性。
為了調整雷射之功率，亦可在例如透鏡後段配置偏光元件或射束分離器、衰減器等。
上文係說明反射鏡或透鏡配置在大氣側的方法，這些透鏡或反射鏡亦可全部配置在真空室內。
(實施形態18) -控制射束朝試樣面之入射角θ、入射方向α之檢查裝置-
就本發明檢查裝置及檢查方法用以控制1次電子射束朝試樣面之入射角θ、入射方向α的方法加以說明。
(和習知技術差異)
映像投影型之電子射束裝置中，把電子射束之LE做為包含鏡反射電子和2次放出電子雙方的過渡區域，將NA位置最佳化，將從導電材料放出的電子取出並以高對比度觀察線及空間(Line And Space)或接點插塞(Contact plug)的技術，已揭示於國際公開公報WO2009/125603號中。
此外，日本特願第2010-091297號申請案之段落〔0205〕亦有揭示以使NA面成像於檢測器的透鏡條件一面觀察NA面上的電子分布一面將NA位置最佳化的方法。本案中，則發現了控制1次射束之入射角和朝試樣面的入射方向而進一步獲得高對比度圖像的方法。
日本特願第2010-091297號申請案之第6圖(B)顯示了NA面之觀察示意圖(第68圖)。
發明人等了解，該NA成像光學條件之縮聚(CO)像中，即使將1次射束之LE設為2次放出電子和鏡反射電子的過渡區域，ec之分布中，在碰到試樣的2次電子之分布(CO)之外，另存在有未碰到試樣即反彈回去的鏡反射電子之分布(MC)(第69圖)。
將以上述NA成像條件使LE變化所得之像，和日本特願第2010-091297號申請案之第3圖示意圖相對應時，NA成像之示意圖係顯示於第70圖。此時，較LEA為低的入射能量時為鏡反射電子區域，LEA≦LE≦LEB時為鏡反射電子和2次放出電子混合之過渡區域，LEB<LE時為2次放出電子區域。茲舉LEA=0eV時的一個例子，在以下說明之。因為1次射束中，其能量分布，例如LaB6晶片時，會存在 2eV左右，故入射能量LE=0eV時，就有負LE的電子亦存在不少的情形。例如在第70圖中，有時會同時發現CO和MC。
茲將其例子顯示於第70圖。最右邊的圖為2次放出電子之CO剖面，因為隨著向左移動，鏡反射電子之放出量增加，2次放出電子量減少，因此CO變小，MC出現且逐漸增大其強度。LE變成負時，只有MC存在。此電子分布之大小有時是表示鏡反射電子或2次放出電子之放出角度分布。
就鏡反射電子而言，有時1次射束會依據試樣面之電位而描成拋物線並朝相反方向改變軌道，而在NA面形成MC。亦即，可以根據射束之入射角來控制MC之位置。
另一方面，碰到試樣而放出的2次放出電子，因為和一次射束(電子)有所不同，故不受入射角之影響。
不改變照射位置而僅改變入射角之方法，可使用載設於1次柱筒之2段偏向器(BA1、2)來實現(第71圖)。
X方向或Y方向的2段偏向器之電壓和入射角之資料係顯示於第72圖。
為了提高解析度而欲縮小NA徑時，對於CO，MC位置變得很重要。
欲得到高解析度而將NA配置在CO中心時，在1次射束為垂直入射之情形中，MC主要是通過NA來形成像(第73圖)。MC因為沒有試樣面之資訊，故無法獲得良好的圖像。
因而，乃設法藉著改變1次射束之入射角，將MC朝 上下左右偏移配置的方式來獲得高解析度圖像。
觀察L&S圖案時，在上下配置的情形中，因MC之光的影響，橫圖案之凸(線)部容易發光；左右配置的情形中，縱圖案之凸(線)部的電子密度容易變高。而且，縱圖案和橫圖案之對比度容易不均勻。將射束入射角θ在X、Y均移動相同角度，而形成入射方向為45°方向的情形中，MC位置亦在NA面內成為45°方向，而獲得縱與橫之圖案皆為相同對比度之良好圖像。
第74圖的例子中，入射方向係將X+方向設為0°，以朝反時鐘旋轉方式來定義角度。
在第72圖中，電壓只要設定在會成為所期望之入射角的偏向器電壓即可。第74圖係以軌道A來表示NA成像之示意圖和鏡反射電子的軌道示意圖。
有時候，將MC靠近NA時，圖案之SN雖會提升，但對比度會惡化，相反地，從NA遠離時，SN會惡化，但對比度則減少。實驗上已經確認，MC在從中心算起NA徑之2至3倍的距離中存在著最佳的位置關係。
MC位置之調整方法，可以一面觀察NA成像一面簡單而確實地實施。
再者，實驗上已經確認，觀察試樣上的顆粒時，相較於左右方向(X方向)，有時上下方向(X方向)可以獲的較高的靈敏度。
此外，將MC配置在左或在右(X方向)時，像的左右會變得較鮮明，朝Y方向掃描拍攝時，左右某一方會變得較 鮮明。此時，以將MC配置在從CO中心算起NA徑之2至3倍之處較理想。
在這些觀察、檢查中使用EB-CCD或EB-TDI的優點，可參考國際公開公報WO2009/125603之段落〔0403〕、〔0404〕。此外，本實施例亦可應用於前述之實施形態1至17。
(實施例1) 〔第1步驟〕
試樣：Cu/SiO2配線圖案(參照第75圖)
加速電壓：-4005〔V〕
試樣面電位：-4002.6〔V〕
LE=2.4〔eV〕
電流密度：1〔mA/cm2〕
2次光學系統NA成像TL2-2；5550〔V〕
檢測器使用EB-CCD攝像機，以NA成像條件觀察MC和CO。
對試樣面以入射角θ=100〔mrad〕從照射方向α=45〔°〕入射的方式設定對準器BA1、2之值(第76圖)。
〔第2步驟〕
電子光學系統之倍率設定29nm□(像素)
NA孔徑設為30至100um，以觀察晶圓上的25nmL&S圖案。
將BA1、2和NA位置進行微調整，使L&S(線及空間)之圖案縱橫皆同等。
〔第3步驟〕
將MC位置設為試樣面上45°，將入射角在20至200〔mrad〕之範圍變化，以測定L&S圖案之對比度和S/N。S/N係以對比度除以W面之平均深淡程度的標準偏差σ所得之結果來定義。
相對於NA徑的MC相對位置顯示於第77圖。從第77圖可以得到在相對位置2.5附近之對比度及S/N均良好的圖像。
MC相對位置和對比度、S/N之相關關係顯示於第78圖。
〔第4步驟〕
平台速度：1至20mm/s
資訊傳輸率：50至1000MPPS
使用TDI攝像機，一面掃描一面實施晶圓上之檢查動作，結果產生相當於25nm的缺陷檢測。
(實施例2) 〔第1步驟〕
試樣：有關φ 30nm φ W接點插塞/SiO2構造，請參照日本特願第2010-091297號申請案之第7圖。
加速電壓：-4005〔eV〕
試樣面電位：-4002〔eV〕
LE=2.4〔eV〕
電流密度：1〔mA/cm2〕
光學系統NA成像TL2-2；5550〔V〕
用EB-CCD攝像機確認以NA成像之鏡反射電子(MC)和縮聚(CO)，使用2段式偏向器BA1、2依以下方式配置(參照第79圖)。
調整BA1、2之值，以入射角100〔mrad〕對試樣面從0〔°〕Y方向入射(參照第80圖)。
〔第2步驟〕
電子光學系統之倍率設定29nm□(像素)
NA孔徑設為30至100um，觀察晶圓上之W插塞，並測定上述〔第3步驟〕之對比度和SN之相關關係。於此情形中，在相對位置2.5附近亦可獲得最佳的像。
〔第3步驟〕
平台速度：1至20mm/s
資訊傳輸率：50至1000MPPS
使用TDI攝像機，一面掃描拍攝一面實施晶圓上之插塞檢查，結果可達成φ 30nm之插塞構造缺陷檢查。使用日本特願第2010-091297號申請案中圖19之射束劑量或圖22之對比度反轉原理，可更進一步達成高對比度之檢查。
(實施例3) 〔第1步驟〕
試樣：Si上之顆粒
以和實施例2之〔第1步驟〕相同之條件進行入射角之調整。
〔第2步驟〕
電子光學系統之倍率設定100nm□(像素)
NA孔徑設為30至100um，觀察晶圓上之顆粒，並測定上述〔第3步驟〕之對比度和SN的相關關係。於此情形中，在相對位置2.5附近亦可獲得最佳的像。
〔第3步驟〕
平台速度：1至20mm/s
資訊傳輸率：50至1000MPPS
在該條件下使用TDI攝像機，一面掃描拍攝一面實施晶圓上之顆粒檢查，結果可達成φ 10至30nm規格之檢查。
(實施形態19)
使用於本發明檢查裝置及檢查方法的高壓電源係顯示於第81圖。
第81圖(a)、第81圖(b)係顯示重疊型高電壓產生裝置和應用例。關於第81圖(a)的高電壓產生部，高電壓產生部係以高壓絕緣變壓器接收20kHz的交流訊號，使不同的電位可以重疊。絕緣變壓器之輸出側係用整流電路變換為直流。20kHz之交流訊號，從防止產生過渡性雜訊的意義上，以正弦波或非急遽上升之矩形波較為理想。直流輸出為獲得高電壓輸出所需之能量源，且用變流器將其變換為交流訊號。在此，亦如前述，從防止產生過渡性雜訊的意義上，以正弦波或非急遽上升之矩形波較為理想。變換為交流訊號後，利用昇壓變壓器變換為數kV，且變換為經昇壓整流電路昇壓為標的電壓後之直流電壓。昇壓整流電路一般為克羅夫特-沃爾頓(Cockcroft．Walton)型電路。昇壓後的直流高電壓輸出係施以分壓，並在電壓控制功能 的組塊(Block)中和電壓指令值進行比較，且使比較值回授控制到最小，將輸出電壓保持為一定。將電壓指令值及監視器輸出作光電變換，並透過光纖予以輸入或輸出。光電變換之手段，變換為和電壓值成比例的頻率，處理成光的2值訊號來傳送，在接收側則作逆向變換而回復到電壓值的方法，以往已經在使用。但該方法係屬於廣義的A/D、D/A變換，故亦可適用其他公知手段。
高壓電源和柱筒分離的情形中，其連接需要高壓連接器、高壓電纜、高壓真空導入端子。這些元件都需要在大氣中具有耐電壓性，故從保持充分的沿面距離之必然性考量，就會和使用電壓成比例而必須大型化。因此，成為裝置小型化的巨大阻礙因素。附帶一提，通常的市售連接器，以30kV耐壓而言，需要長度200mm直徑50mm左右。另一方面，在1×10-4Pa以下的真空壓力中，作為媒質的氣體分子之密度很稀疏，和大氣中相比較，空間的耐電壓顯著提升。在本發明中，就活用了這個優點，將產生高電壓的組塊設置在和光學系統相鄰接的空間內，而在高真空中實現高電壓的產生與供給。基於光學系統要求更高真空及極度嫌厭污物附著的事實，乃用隔壁將光學系統和高電壓產生部分離，高電壓則通過該隔壁來供給，且用各別的排氣系統實施排氣。對該高電壓產生單元而言，從大氣側供應高壓產生用低壓交流或直流電壓、和施行電壓控制等的控制通信系統所用的光纖或訊號電纜雖然需要連接，但電位上顯著降低，大約數十V以下，故可用小型真空導入端子毫 無問題的謀求裝置的小型化。此外，本實施形態亦可應用於前述實施形態1至18。
(實施形態20) -EO修正-
茲就本發明檢查裝置及檢查方法之EO修正例加以說明。
(概要)
雖以晶圓作為試樣例來說明，但不限於晶圓，曝光遮罩、EUV遮罩、奈米印刻用遮罩及樣板(Template)亦可同樣使用。
用TDI拍攝來自晶圓上的射束時，晶圓的位置雖必須正確定位，但實際上晶圓是在X-Y平台上，由於係實施機械式定位，其實際上的精密度值為數100μm至數10nm，響應速度值為數秒至數ms。
再者，由於設計規則係朝著數10nm之方向微細化，故僅依賴上述機械式定位來拍攝，其響應時間與定位精密度的等級和設計規則及拍攝精密度的等級相差太懸殊，就取得正確的像來說，已成為顯著的障礙。
拍攝的程序上，係以步驟(x軸)和定速掃描(y軸)之組合來實施，而進行比較動態式控制的(y軸)，控制殘差通常較大，若從防止像的模糊的意義考量，就須講究更高度的控制。
有鑑於這些要求題目，當然要有高精密度且響應性優異的X-Y平台，還有，為了實現對拍攝部的射束控制精密 度、速度要求，也將EO修正之功能加以創新，而這些功能是無法以平台達成的。
基本方式上，平台上的晶圓位置係藉由雷射干擾計系統和設置於x-y軸上的特殊石英鏡(Bar mirror)，以次nm等級(Sub-nm order)在數微秒的延遲時間內正確辨識其位置，利用自動控制迴路驅動機械式致動器，一面伴隨著時間性延遲與殘差一面就位於目標位置。利用該控制定位結果的控制殘差，可藉由控制裝置內部產生之目標位置和透過雷射干擾計系統所得現在位置的差分來求得。另一方面，射束在經過許多電極之後，經由修正用偏向電極而導引至拍攝裝置。修正用偏向電極具有換算成晶圓上距離可偏向大約數十μm左右的靈敏度，透過對其施加電壓，可將射束偏向到二維的任意位置。控制殘差在以運算裝置進行運算後，利用D/A變換器變換成電壓，朝抵銷殘差的方向施加於修正用偏向電極。透過以上的構成，可以實行接近雷射干擾計之解析度的修正。
在其他方式上，亦研發了一種x軸(步驟方向)係用上述手段，Y軸(掃描方向)方面則將作為拍攝元件的TDI之傳送時脈(clock)和平台的移動速度同步傳送的方式。
第82圖顯示EO修正之概念。輸出從1往目標位置的指示，傳送到包含機械致動器的控制回授迴路2、4、5。該部分係相當於平台。經施以驅動，產生位置變動後的結果係透過5的位置檢測器實施回授，驅動系統之位置變動雖然會持續收斂到位置指示的目標位置，但因控制系統之 增益有限，所以會產生殘差。將現在位置利用6的位置輸出系統(此處係用雷射干擾計)以次nm等級進行檢測，並利用殘差檢測器檢測和1的位置指示裝置的差分，且使用7的高壓高速放大器施加於9、10的偏向電極，而朝抵銷殘差的方向施加電壓。若本來無此功能時，則具有將如13那樣產生的變動量減成14那樣的功能。
第83圖係提示具體的設備構成。
XY平台係利用X軸驅動用伺服馬達2以及1編碼器進行X軸的驅動和大略位置、及速度的檢測，而實現圓滑的伺服特性。在本例中，係用伺服馬達，但在線性馬達、超音波馬達等致動器中也可有同樣的構成。20為驅動該馬達之電力放大器。X軸的精密位置資訊則可利用7反射鏡、11干擾計、12接收器、13雷射光源、14干擾計儀板的組合來實現具有次nm解析度的位置檢測功能。
Y軸亦為直線行動的同樣功能，而由10、22、4、5、6所構成。
19X-Y平台控制器係透過統合控制該等設備，使平台可作二維式動作，而實現精密度數由100μ到數10nm，響應速度由數秒到數ms的性能。另一方面，X基準值、Y基準值係由19輸出到23EO修正器，來自14之以32位元二進制形式輸出的位置資訊則經由高速之15緩衝器板(Buffer board)，而由23EO修正器接收現在位置。在內部進行演算後，利用25、24的高壓高速放大器施以電壓放大，然後施加於由28、29、30、31組成的偏向電極，進行 偏向以修正殘差分，並將位置偏移已修正到極少的圖像資訊電子射束導至26TDI(拍攝元件)。27將於後述，其為產生用以決定26之傳送速度之時序訊號的部分。
其次，陳述有關本裝置產生掃描方向之目標位置的功能。
EO修正係求取目標位置和實際位置的差分，以抵銷差分的方式將電子射束偏向而進行位置修正的功能，其修正範圍限定在數十μm的範圍。
這是由電極靈敏度、高壓高速放大器之動態範圍、雜訊位準、D/A變換器之位元數等所決定。然而，掃描時之平台實際位置，和因控制迴路之增益有限而停止時相比較，相對於目標位置，會產生大幅的偏移。以20mm/s移動時，和目標位置之偏離達約400μm左右，即使直接將該差分進行演算並輸出，也會大幅超越修正範圍而使系統達到飽和。
本裝置中，為了防止這種現象，乃用如下的手段以避開此問題。
第84圖中顯示了此一概念。1為平台之目標位置，掃描時為等速運動，故隨時間而直線性增加。另一方面，實際控制結果的平台機械性位置3係包含數微米的機械性振動，而有約400μm左右的固定偏差2。作為該固定偏差的除去手段，雖可考量使用過濾器，將實際移動時之位置資訊平滑化，但此時由於過濾器時間常數，一定會產生遲延，若使之具有可以忽視漣波之左右的時間常數，則測定開始 範圍會大幅受到限定，有導致整體計測時間大幅增加的缺點。因此，在本案中，為了檢測該固定偏差，乃至少將前次掃描之時間點的現在位置和目標位置之差分至少累計2的16次方左右，再將此數值除以取樣次數，以求取目標位置和現在位置之固定偏差的平均值5，而在這次掃描時則進行運算，從目標位置4減去5作為合成目標位置6，而實現第85圖之5所示之可在動態範圍內進行EO修正之構成。
第86圖係顯示方塊圖。目標值1係和現在位置2進行減算，掃描時在3的方塊內實施前期的累積計運算。另一方面，以和前次同樣方式求得之固定偏差的平均值則從4輸出至3。透過減法器5從1減去4作為合成目標位置6，將該值和來自干擾計之現在位置7減除，而實現無響應延遲或漣波之EO修正資料8。
第87圖係圖示有關第86圖中之3的方塊差分平均檢測的構造。在3、4施行累積計算，藉6的累計數器之值選擇5的資訊選擇器之字元以進行除算相等，而實現固定偏差平均值之輸出。
第88圖係描述TDI之一傳送時脈例。TDI係將光電元件朝掃描方向多段連接，透過將各拍攝元件之電荷傳送到後續之元件以達靈敏度提升和不規則雜訊減低為目的之拍攝元件。如第88圖所示，平台上之拍攝對象和TDI上之畫素形成一對一的對應關係非常重要，這種關係崩散時，會產生像的模糊。在同步關係中，為1-1、1-2、2-1、2-2， 偏離同步時，為3-1、3-2、4-1、4-2。由於TDI之傳送係和來自外部之脈衝同步地朝下一段傳送，故平台移動1畫素分時，若使之產生傳送脈衝就能實現其目的。
然而，現在主流的雷射干擾計之位置資訊輸出，係將32位元的二進制輸出和10MHz的自身內部時脈同步地輸出的形式，故無法直接清實現。而且，解析度設為數十nm時，傳送脈衝的精密度也很重要，而需要高速高精密度的數位處理。本件所設計的方式揭示於H-1。
進行第89圖之說明。雷射干擾計之位置資訊及同步訊號10M係從1導入本電路。2之10MCLOCK(時脈)係透過4之PLL而產生同步的100MHz時脈，供給至各電路，並採取依該同步訊號10之每個狀態(State)進行運算處理的方式。這次的位置資訊保持於22，前次的值則保持於24。以26計算該兩者之差分，並從27輸出同步訊號10之每個狀態的位置差分。將該差分值作為並聯值(Parallel value)載入並串聯變換器(Parallel serial converter)14，且和100MHZ之時脈同步地將差分作為串聯脈衝之個數從16輸出。15也具有同樣的功能，但係為和11、12、13、6、7、8組合，而可在同步訊號10的每個狀態立即動作的構成。結果，對應每10M的位置差分的串聯脈衝乃從16之和電路輸出到計數器17。雷射干擾計之解析度設為0.6nm，1畫素設為48nm時，若比較器18預設在80，計數器則以相等1畫素之時序輸出脈衝19。藉由將該訊號當作來自TDI外部之傳送脈衝，則即使平台速度有變動時，亦可與其同步 動作，而可實現防止像之模糊、晃動。
第90圖係揭示時序圖。
1為干擾計座標(位置)資訊，數字係以位置為例來表示。2為藉PLL製作之100MHZ同步訊號。A組(Bank)為並串聯變換器(第89圖之14)系列的動作時序，B組同為第89圖之15的動作時序。在記憶位置資訊之閂鎖時序7之後，執行差分演算時序8，將其值載入並串聯變換器(第89圖之14)，利用下一個10M時脈3之1循環的時間，執行4之輸出。B組係以10M時脈3之延遲1循環的時序執行同樣的動作，而順利地實現時脈6之產生。此外，本實施例亦可適用於前述實施形態1至19。
(實施形態21)
關於本發明檢查裝置及檢查方法所用之托盤例子，茲參照第91圖說明之。
(構成、構造)
〔底板〕鋁或鈦製。靜電夾盤吸附面(需要有平面度)。設有RTD接點部，並設有遮罩支持銷。
〔運搬部〕鋁或鈦製。用大氣及真空機器人時之運搬位置。
〔框部〕磷青銅或鈦製。從端部覆蓋遮罩上面1.2mm左右。
〔施加銷〕磷青銅。將RTD施加於遮罩上面。用配線從底板之施加部拉到施加銷。
(動作條件)
在托盤內設置遮罩時，使用別的驅動機構使框部上下動作。
(作用功效優點)
不使用遮罩單體，而使用托盤時，可獲得下述的功效。
使用本發明之托盤時，係支持遮罩背面的一部分，沒有和圖案形成部接觸。因此可以防止靜電夾盤對遮罩之傷損及附著異物。亦即，遮罩直接設置於靜電夾盤機構上，會對遮罩背面造成傷損或異物附著的不良影響。尤其是，EUV遮罩或奈米印刻遮罩時，有高精密度的設置條件要求，故顆粒規格方面亦必須防止小顆粒的附著。例如，EUV遮罩背面防止規格為30至50nm，奈米印刻時因為會造成曝光不良，故異物防止必須為3至20nm。
本發明之托盤在框部的一部分內周部具有用以對遮罩表面執行電壓施加的接觸機構。因此，框部係設成和遮罩施加電壓相同電位，可以達成遮罩端部的電位均勻性，而且透過框部之設置可以對遮罩表面(表面之導電膜)施加穩定的電壓。亦即，可以從遮罩上部施加穩定的RTD電壓。
透過使框部具有修正環的功效免除了真空中運作部。亦即，藉由托盤之設置而得以在真空中移動，而遮罩及其設置部件不用移動，從而沒有發生摩擦的情形，對防止異物附著甚有效。此外，本實施形態亦可適用於前述實施形態1至20。
(實施形態22)
對真空活動部施加高電壓的方法
茲就本發明檢查裝置及檢查方法所用之對真空活動部施加高電壓的方法參照第92圖說明之。
-施加-
將試樣搬運到真空室內，透過對該試樣施加電壓以達到功能的裝置中，映像光學式電子射線檢查裝置上對試樣施加的電壓為-4000〔V〕±5〔V〕，此外，前述第42圖之例中，有將施加於試樣的電壓-20至-50〔kV〕的高電壓電源施加於活動部的情形。此時，乃在真空室的平台上(例如x、y平台上)設置高電壓電源，以避免使用高電壓線作為可動電纜，亦即，係以不可動的電纜配線將高電壓施加於試樣。再者，透過將來自大氣側的電性導入線限定為低壓訊號線，可使高電壓容易使用。來自高電壓電源之配線電纜很粗，透過使之不可動，不僅可減低顆粒之產生，也不需要大型的饋通件，設計製作可以效率化，而得以減低成本。
再者，如上所述地施加在試樣之高電壓電源係設置於平台等活動部上，活動部並未存在有高電壓配線。而且，形成低電壓電源從外部重疊在施加於試樣的高電壓上的形態，而可在此執行高電壓的電壓值控制。此外，本實施形態亦可適用於前述實施形態1至21。
(實施形態23) -缺陷檢查裝置之提升缺陷檢測率之方法-
關於使用本發明之檢查裝置及檢查方法的缺陷檢查裝置中提升缺陷檢測率之方法，茲參照第93圖及第94圖 說明之。在各該圖中，(a)係顯示電子顯微鏡照片，(b)為其示意圖。該電子顯微鏡照片係在映像投影方式下拍攝NA位置之射束形狀所得者。其為利用位於NA和檢測器間的透鏡形成使NA位置之射束形狀的像成像於檢測器面的條件而進行拍攝。藉此，可以獲得射束之形狀變化輪廓中心位置等資訊，可將所期望的射束位置(鏡反射電子)調整到所期望的位置，且能將NA設定到最佳的位置。
利用映像投影方式的缺陷檢查裝置係為在使用2次放出電子和鏡反射電子雙方取得圖像的條件下，透過將垂直入射之一次電子射束之入射角加以改變，以提升缺陷檢測靈敏度的方法。
上述裝置中，係透過將垂直入射之一次電子射束之入射角加以改變，使投影至檢測器的缺陷比實際的缺陷規格大以提升缺陷檢測靈敏度的方法。
作為鏡反射電子之射束中心的反射鏡中心位置，在取得NA成像圖像時，相對於縮聚中心朝掃描方向側在100至800μm範圍內作位置調整。
從反射鏡中心之位置和縮聚中心對準時開始，若自縮聚中心朝掃描方向遠離的方向調整時，從缺陷發出來的高亮度區域乃被持續放大。
在沒有缺陷之部位產生2次放出電子，有缺陷的部位則形成鏡反射電子之情形中，透過進行上述之調整使鏡反射電子區域放大，利用高亮度區域之擴大，微小缺陷之檢測靈敏度即得以提升。
(實施形態24) -試樣表面電位均勻穩定供給化-
有關本發明檢查裝置及檢查方法之試樣表面電位均勻穩定供給化的例子，茲參照第95圖及第96A圖、第96B圖說明之。
利用映像投影方式之缺陷檢查裝置中，必須對試樣表面施加電壓。
透過使供應到試樣表面的電壓變化，而調整了試樣表面狀態的表觀缺陷的表觀等。
亦即，試樣表面之電壓分布若不一樣，因電壓分布之差異，條件會改變，而形成再現性的問題。
因此，為了使試樣表面之電壓分布達到均勻，而有施加方法之提案。
目前係在遮罩表面設置一個接觸部分，透過將來自高電壓電源的輸出連通到該部分，使高電壓施加到試樣表面將接觸試樣的面積擴大。
安裝有試樣施加電極部分稱為框部，透過使其上下昇降，試樣即可搬入內部。
在框部下降的狀態下，試樣施加電極會接觸試樣表面，可均勻地對試樣供給電壓(參照第96A圖)。
再者，若使用其他的框部構造，對均勻且穩定的施加甚有效。該情況的例子顯示於第96B圖。茲參考第96B圖所示之框部底視圖(第96B圖(b))和上視圖(第96B圖(c))，其為上面沒有突起的平滑狀精加工面之框部構造， 由例如195×195mm□之鈦或磷青銅之板材製成，內部開有146×146mm之孔。此外，如背面所示，在3個部位具有突起部。突起部之突起高度為10至200μm左右。該突起之前端亦可為尖形。用該框部(蓋子)對遮罩之表面層施加規定值之電壓。本發明中，遮罩係設置於托盤，托盤具有遮罩支持銷，其上設有EUV遮罩等曝光用遮罩。遮罩支持銷係用顆粒產生程度少的部件。所用之材料為被覆有聚醯亞胺、特氟龍(註冊商標)、氟樹脂等樹脂之金屬部件或部件本身為樹脂者等。該支持銷之遮罩設置位置可在遮罩內部142×142mm之外側產生接觸。若更靠內部，則在曝光裝置等單元設有遮罩時，若有異物或顆粒附著，會有遮罩發生傾斜的影響，故該區域之設定係為了防止異物或顆粒之附著。此外，亦可使支持銷接觸固定於遮罩之側面和下面所成之角部。此情形中，接觸部係具有呈規定角度之傾斜的面構造。而且，為了防止平台移動時之遮罩位置變動，亦可設置位置固定用之遮罩固定導銷使接觸狀態固定。
假設EUV遮罩係以此種方式設置。通常EUV遮罩在最表面具有絕緣膜，在其下部具有導電膜。因此，為了要往遮罩表面施加穩定且均勻的電壓施加，需要破壞最表面的絕緣膜以施加於導電膜。此時，具有第96B圖所示突起部的框部(蓋子)就有其效用。框部具有應施加於遮罩表面的規定電壓。而且，如第96A圖所示，框部係從遮罩上方設置。此時，該突起部就能刺破絕緣膜而達到下部的導電膜以進行穩定的電壓施加。有該突起部時，由於該部位會成 為往遮罩的施加部，故施加部位得以定義，亦即，可以控制施加部位。而且，由於係形成3點接觸，故可獲得遮罩上面和框部之平行度能以良好精密度設置的優點。因為在2點設置的情況中，框部會傾動，4點以上設置時，實際上是哪一個突起破壞絕緣膜對導電膜施加電壓，很難界定。再者，同樣的，沒有突起部時，是在哪一部位接觸遮罩，也難以界定。故每次更換遮罩時有形成不同接觸狀態的可能性。此時，EUV遮罩的絕緣膜厚度由於通常為10至20nm，故只要預先設定適於破壞絕緣膜的框部重量即可。
再者，框部接觸時，必須縮小遮罩面和框部的段差。因為會因段差而產生電場分布不均勻的情形。在遮罩端部，亦即接近框部之部位進行檢查時，因為電場分布的不均勻性，有電子軌道偏移而產生座標和電子圖像之中心位置偏移的情形。因此，框部和遮罩面的段差必須縮小到最小限度。本發明中，係形成抑制在10至200μm的構造。較理想是設在10至100μm的段差為佳。此外，亦可採用在框部的遮罩接觸面附近將板厚薄化的手法。此外，本實施形態亦可適用於前述實施形態1至23。
(實施形態25) -利用光/雷射照射之光電子像形成-
有關本發明檢查裝置及檢查方法中利用光/雷射照射形成光電子像之技術，茲容說明如下。作為對象之試樣有第53圖(a)(b)、第57圖所示之具有凹凸的試料。這些試料有曝光用遮罩、EUV遮罩、奈米印刻用遮罩及樣本、以 及半導體晶圓等。
(饋通件+利用三角反射鏡對試樣之照射)
作為参考之圖式為可適用第26圖至第32圖之形態的實施例。三角反射鏡在真空中、其他反射鏡-透鏡在大氣中之說明已如上述。光源以外亦有設置於真空中的形態。照射UV、DUV、EUV、X射線等能量較高的光時，在其路徑中若有大氣、灰塵、塵土等，會發生光散射或閃爍，使照射系統增加不穩定性。此外，也會導致透鏡或反射鏡等光學元件表面之劣化。亦即，產生元件表面之氧化膜形成、光接觸部位之膜質劣化、因灰塵、塵土附著導致之面劣化。本發明為透過將光學件設置於真空中，而將這些問題大幅減低之方法及裝置。此時，係將光學系統設在和主柱筒相接的其他室，在大氣中完成光軸調整後，進行光學系統之真空排氣。若僅光學系統設在其他室，可以輕易執行大氣開放/真空排氣。電子光學系統和柱筒有真空導通時，主柱筒、主室也必須一起進行大氣開放，無關係之部位也無法不進行真空排氣及大氣開放。這些作業會造成巨大成本與時間損失。
(利用大氣側反射鏡透鏡系統之光軸調整、利用透鏡位置之照射規格調整)
在主柱筒外側之反射鏡-透鏡系統中，可進行主柱筒內之光軸及光照射位置規格之調整。在光導入主柱筒之前，係用2具以上的反射鏡進行光軸之調整，亦即，進行移位、傾斜。藉以進行調整，使照射光之中心來到試樣之 照射位置。這時，亦可進行相對於試樣面之垂直方向的角度(亦即，入射角)之調整。
此外，照射光規格可透過將透鏡位置朝光軸方向改變設置而獲得調整。例如，焦距若為f300mm，可藉由將從透鏡位置到試樣面位置為止的距離設成較f為短、或為長，而調整照射光之規格，由φ 5至φ 1000μm，其為雷射射出光徑之1/200至×1倍左右。
(以衰減器進行對應2次系統倍率之光輸出調整、2次系統光學調整)
在主柱筒之光軸調整中，亦即，光電子之軸調整中，進行光照射以使用其光電子時，必須按照主柱筒之光軸倍率而控制光的照射量。這是因為使用同一光照射密度(量)時，在低倍率之情況中，到達檢測器的電子量會變多，高倍率之情況中，電子量會變少。進行配合高倍率之光密度照射時，在低倍中，檢測電子量變得過多，在檢測器有飽和的情形。因此，為了要改變照射光的密度，可以在主柱筒外側的光學路徑中設置衰減器或射束分離器，以調整照射光的功率。光源本身，為了要穩定動作，以不使輸出變化為佳。而且，不改變照射規格的方式進行調整時特別有效。再者，為了改變照射光的密度，可以改變光的照射規格。低倍時，使光照射密度減低以進行調整，高倍率中，則縮小照射之規格以提高光密度來進行圖像調整。此外，導入之光輸出的調整和照射光的規格控制亦可併用以進行像調整。
(λ<264nm：Ru白訊號、TaBO黑訊號、λ>264nm：Ru黑訊號、TaBO白訊號)
材料之功函數WF為對該材料照射能量大於其值之能量時，材料放出光的固有值。對應於該WF的光波長設為λ WF。其中具有：選擇能量較試樣之WF為高的波長，以多量產生光電子量的拍攝方法；與選擇能量較Wf為低的波長而以光電子量較少的狀況拍攝的方法。
再者，多數材料混合之試樣中，本發明可以使用具有下列特徵的拍攝方法。此時，例如有2種材料1和材料2時，功函數分別設為WF1、λ WF1、WF2、λ WF2。照射光之波長設為λ。
A：λ<λ WF1<λ WF2之情形
材料1和材料2上，可觀察到光電子之放出效率較高者為白訊號、較低者為黑訊號的對比度。
B：λ WF1<λ<λ WF2之情形
材料1方面，由於是光能量<WF1，故來自材料1的光電子大幅減少。因此，可觀察到材料1為黑、材料2為白(電子量相對較多者稱為白訊號，較少者稱為黑訊號)。
C：λ WF1<λ WF2<λ之情形
由於是光能量<WF1、WF2，故材料1、材料2雙方的光電子量大幅減少。因此，雙方皆形成難以判別白、黑的狀況。
依此方式，透過選擇光的波長，照射能量較多數材料之功函數為高的光或雷射，可獲得因光電子量差異而產生 的對比度，而且，光電子的能量寬度和2次電子等相比甚小(例如，1/5至1/20)，故像差小，可以達成高解像度。
上述A的情形中，若材料1選擇光電子放出效率較高的材料，材料2選擇光電子放出效率較低的材料時，可用高對比度進行拍攝(對比度0.5至1.0)。
上述B的情形中，材料1會提供能量較λ WF1為低的波長，故材料1之光電子量較低，材料2則照射能量較WF2為高的波長光(或雷射)，故材料2會產生多量的光電子。因而，可相對的以材料2為白訊號、材料1為黑訊號的高對比度拍攝圖案。
上述C的情形中，材料1亦照射能量比材料2之功函數為低的波長，故光電子為較少的狀態。此時，若有功函數較低之異物等缺陷，則該缺陷會產生光電子，可加以檢測。
如此，對於遮罩、EUV遮罩、半導體晶圓、奈米印刻遮罩等以多種材料構成的試樣，針對各材料之功函數，選擇照射之光或雷射的波長(選擇雷射之能量)，挑選會發生多量光電子量的波長進行拍攝時，非常有效率而且有效。可以進行高解像度的圖案拍攝及高靈敏度的異物拍攝。此時，在2種材料的情形中，若使用形成光電子量相對較多/少的方法，就很有效。再者，如為3種以上，若形成僅1種光電子量較多的狀態就有效。此時，在上述遮罩、EUV遮罩、半導體晶圓、奈米印刻遮罩等試樣的情形中，形成有凹凸構造的情況很多。此時就特別有效。這些試樣僅有 最上段的頂(top)層形成光電子量較多的條件，可以進行拍攝或缺陷檢查。此時，圖案形狀可以清晰拍攝，故對圖案缺陷拍攝及檢查很有效。而且，選擇凹部底面材料之光電子量較多的條件時，對凹部缺陷之觀察或檢查非常有效。此時，如再使圖案規格，例如線/空間、半間距(hp)規格、或孔形狀之規格比光波長更小時，就特別有效。例如為光檢查裝置時，使用照射光之散射光來觀察或檢查圖案等之缺陷，在較波長為小的規格下，會因波長界限而使解析度大幅降低，且因散射光而導致圖案解析度大為降低，使圖案之觀察或檢查變得很困難。相對於此，在本發明使用光電子的方式中，即使圖案規格較波長為短的情況中，就可以高解像度進行圖案之觀察或檢查。其理由在，如上所述，1)針對材料之功函數選擇波長，可以提高對比度；及2)即使在較波長為小的圖案之情形下，也可用近接場之形成進行光電子之產生，故反映圖案形狀的光電子得以產生，而可以達成高對比度及高解析度。因為，例如若要形成僅頂層的光電子量較多的狀態，可以形成頂部(亦即，線部(凸部))為白的圖案的緣故。再者，若要形成僅凹部底面的光電子較多的條件，可將凹部(空間部)以白訊號及高解像度進行觀察或檢查。要形成這些條件時，可選擇上述A、B、C的方式來進行。此外，這時若有3種以上材料時，例如有頂層、凹部、壁部時，亦可同樣的形成僅頂層為光電子量較多的條件。僅凹部(空間部)為光電子量較多的狀態、及僅壁部為光電子量較多的狀態。
此外，將這些狀態的拍攝及檢查組合使用時，更為有效。例如對僅頂層(凸部)光電子量較多的狀態和僅凹部(空間)光電子較多的狀態進行觀察或檢查，從雙方的結果分別抽出缺陷時，因可以檢測出圖案形狀缺陷、位於凹部之微小異物缺陷或膜異常等之圖案缺陷，所以能夠毫無遺漏的進行觀察或檢查。而且，可以同時形成上述之頂層光電子較多的狀態和凹部光電子較多的狀態，以進行觀察或檢查。此時，由於會成為組合式圖像，圖案之解像變差，而呈現灰(白黑之中間色的色調)狀態。而且，有缺陷的部位會從該色調大幅偏離，而變白或變黑，故僅能準備用來檢測異物或圖案缺陷。特別是，在圖案上的異物缺陷，若為落於頂層上的異物，雖其檢測很容易，但對於凹凸圖案之凹部的微小異物可就非常有效。因為僅有該微小異物會變白或變黑，可以高對比度來檢測。這在材料不同時，因功函數不同會導致之光電子量不同的效應，而且若為同質的材料，會因微小異物導致凹部內電位分布產生變化，使光電子之軌道產生變化，而在到達的光電子較多時，相對的以白訊號被觀察到，較少時以黑訊號被觀察到。此外，該微小異物之光電子量較少時以黑訊號被觀察到，較多時以白訊號被觀察到。並且，可利用這些特性進行檢查。
例如，EUV遮罩的情形中，頂層為TaBO、凹部為Ru之構造的情形經常使用。所以，Ru的功函數為4.7eV，相當的波長為264nm。
此時，透過依上述A、B、C的條件來選擇或組合照射 光或雷射之波長λ，而可選擇形成頂層以白訊號、凹部以白訊號來觀察或檢查的情況。
可在例如λ<264nm、凹部之Ru的光訊號較多的狀態下(亦即白訊號)進行觀察或檢查。而且，λ>264nm之情形中，可以白訊號觀察及檢查頂層之TaBO。
此時，在光或(及)雷射的照射上，透過從多方向進行照射，在具有縱、橫、斜方向的線/空間圖案等上，可以形成具有對象性的圖像。此時，可從4方向或8方向進行照射等。而且，選擇或組合T/M方向而進行光或雷射之照射時，非常有效。
這是因為依圖案方向、與其相對之光或雷射的照射方向與偏光方向，形成於圖案面的近接場(在小於波長的圖案規格區域傳遞的能量場)之分布有很大的差異，故可以選擇使用可獲得高對比度的條件。
亦即，亦可選擇在頂層可獲得強近接場的條件或在凹部可獲得強近接場的條件，並進行觀察或檢查。
此時，如使用單一波長的雷射，會有受到干擾或繞射影響的情形。由於這些影響會有形成不需要的白/黑圖案的情形。為了避免這個影響，而將波長寬度加大。例如±1至2nm。此外，同時照射波長不同的雷射等亦有效果。
再者，關於這個問題，將偏光方向不設成單一方向，而是設成多個方向時，非常有效。可以大幅減低干擾或繞射的影響。連續地一面改變偏光方向一面拍攝的做法也很有效。在進行1圖框的拍攝時間內，透過使偏光方向改變， 則在曝光時間內完成的圖像係為經積分之圖像，可以獲得繞射干擾影響很小的圖像。此外，本實施例亦可適用於前述實施形態1至24。
-使用EUV光照射所生散射光之檢查方法裝置-
和敘述有關裝置系統之第1圖至第25圖同樣的方法及裝置可用來進行EUV遮罩之檢查。在該例子中，往試樣照射的是EUV光。然後，將從EUV遮罩之凹凸圖案反射的光(或EUV光)所形成的圖案形狀在反射鏡系統成像並用檢測器進行檢測。缺陷檢測可在其後的訊號處理程序進行。檢查可為晶胞/晶胞、晶粒/晶粒、晶粒/資料庫等。EUV曝光係用波長13.5nm的光。但不限於此，對於軟X射線區域的波長，可用同樣的方法及裝置系統。
EUV其波長較短，故在大氣中傳遞及照射、檢查像形成時損失很大，而且，會因大氣粒子形成離子而導致污染或雜訊增加等，很沒效率。因此必須在真空裝置系統中進行光傳遞-照射-像形成。此時，可適用本發明之真空裝置系統。
關於EUV照射，係和參照第8圖、第9圖、第26圖至第32圖說明之實施例一樣。和上文陳述之實施例不同之處是，利用來自EUV遮罩反射或散射之光或EUV光之圖案係用1次光學系統形成。由於2次系統並不是鏡反射電子或2次放出電子，故使用EUV用反射鏡的放大光學系統，以取代電子用靜電透鏡或電磁透鏡，透過該光學系統在檢測器成像並放大投影。光學倍率為500至3000倍左右，此 時，針對例如L/S圖案可達成3至4Px/線。EUV光照射之長處在於凹凸圖案之凹部反射率較高。而且，對於EUV光，側壁部或凸部會成為吸收層，故凹部之反射光強度較高，凸部之反射光強度較低，故可達成較高的對比度與S/N。此時，可使用EB-TDI或EB-CCD作為檢測器。EUV光因為其能量較高，故即使不是電子入射，仍有其靈敏度。再者，透過EB-CCD，可以進行光學系統或像形成條件之調整。
此外，在檢查時，可以使用EB-TDI形成連續的檢查像，並高速地進行檢查。此時，平台和EB-TDI係進行連動動作，可以透過像的累積算來增加取得光量，以進行高度S/N之檢查像取得和高速檢查。EB-TDI、EB-CCD係在真空中設置有感測器部。但並不限於該等檢測器，只要是感測器部可設置在真空中的檢測器，且為可形成二維像的元件均可適用。例如，閃爍器+TDI等。再者，關於作為EUV反射光之光學系統的1次光學系統，為了利用EUV之反射或利用光電子產生以減低雜訊，可以在柱筒表面或反射鏡以外的部件表面進行TaBN或碳薄膜被覆。
再者，EUV遮罩頂層有氧化膜時，為了抑制因EUV光照射所產生的EUV遮罩表面帶電，可在第192圖之試樣附近設置控制電極，以控制試樣表面之電位。
例如，EUV遮罩本身在GND接地狀態時，若對頂層之氧化膜照射EUV光，則會從氧化膜放出光電子，使該氧化膜帶正電。為了抑制這種情形，而使遮罩方面附近產生負電場，亦即，使遮罩方面相對的設成正電位。藉此，所產 生的光電子會再回到氧化膜而得以抑制帶電。此外，將EUV遮罩表面之電位設在3至10V左右，而預先施加負電位的方法亦有效。此外，前述實施形態1至25，除了2次光學系統以外，本實施例可同樣適用。
(利用治具調整照射光軸之方法)
這種方法之特徵係使用：進行拍攝或檢查時所用之第1形態之光或雷射照射機構；及該機構之外的調整用第2形態之光或雷射。該第2形態之光或雷射係用於調整。此時，第2形態之光為組入透鏡或柱筒，且照射位置為固定者，照射位置係預先測定，照射光則位於大致電子光學系統之中心。此外，依導入機構之機械組裝精密度，係使用其位置在例如±100μm以內者。這時，光或雷射射束之規格係用較設置誤差為大者。例如，組裝精密度為+200至2000μm左右。使用例中，為φ 1mm(亦可為楕圓，1×1.5mm之楕圓等)。此時，可用由光纖和透鏡所成之導入機構。如依該方式，可依設置之機械精密度決定照射位置，操作容易，且設置位置之再現性佳。將第2形態之光導入系統用於調整時，非常有效率。
調整1：用於電子光學系統之光軸調整。光電子從試樣表面放出，該光電子則透過I次電子光學系統引導至檢測器。該情形中，係以光或雷射之面狀射束照射，並放出二維面狀光電子，再經2次電子光學系統引導至檢測器。面狀光電子係形成二維光電子像，該像則透過2次光學系統放大投影至檢測器。此時，可透過第2形態之光導入形 成光電子像，求取2次光學系統之光軸中心條件。事前求得預求之光軸條件及物鏡之中心位置(物面位置)。藉此，在該位置設置標記(可使用具有特徵之圖案、法拉第杯等)。藉此決定物鏡中心位置。其次，對第1形態之光或雷射的導入系統進行調整，使射束得以照射於該標記之位置。此時，系統係由反射鏡、透鏡、光源所構成，可透過2個以上的反射鏡和透鏡，進行照射位置和規格之調整。這時，由於具有以第1形態求得之物鏡中心標記，故只要在此進行第2形態之光或雷射的明射即可。透過具有該標記，可以非常有效率的調整第1光或雷射之導入系統的光軸。假使沒有第2光學系統時，則必須在第1光學系統組裝後，於第1光導入系統進行光軸調整，所以初期要在物鏡中心不明的狀態下找到該位置。亦即，大略地形成可看見光電子像的狀況，並在該狀態下調整2次光學系統，亦即，求取物鏡中心位置，在該處設置標記，然後進行第1光導入系統之光軸調整。因此，必須求出來自大略狀況的物鏡中心和進行第1形態之光導入系統的大略光軸調整，一面交替進行雙方的軸調整，一面進行最終2次光學系統之軸調整和第1形態之光導入系統之軸調整。從而，透過第2形態之光導入系統，始終對事先形成2次光學系統之完成軸調整之狀況，非常有效率。
此外，亦可使用治具進行第1光導入系統之軸調整。設置開孔式導板，且在其下設置功率錶。進行第1光導入系統之光軸調整，使通過導板之孔的量達到最大。此時， 預先求取導板之孔位置會來到物鏡中心位置的座標。
(光+EB照射式)
茲陳述有關具有2種1次系統時之實施形態。
利用光或雷射照射所成之光電子像和電子射束照射所生之2次放出電子及/或鏡反射電子(有具鏡反射電子的情形與無鏡反射電子的情形)的組合進行像形成的作法亦甚有效。在此，所謂2次放出電子係指2次電子、反射電子、後方散射電子之一部分或混合狀態。尤其是低LE時，要區別這些電子有其困難。
本實施形態係將第7圖至第9圖、第26圖至第31圖之以光或雷射照射試樣之形態和第33圖(a)至第42圖之1次系統中以電子射束照射試樣之形態加以融合者。實施形態之例子係顯示於第196圖、第197圖、第198圖。以下陳述試樣為凹凸形狀之情形例。
此例為雷射照射(或光)和電子射束照射同時進行作為1次射束時的例子。在照射方式上，可為同時或時間上交替照射等。茲分別陳述此時進行雷射照射和電子射束照射時的特徵，並陳述融合時所產生之功效作用。
進行雷射照射時，頂層(凸部)之光電子量較多，呈白訊號，電子射束照射時，頂層之2次放出電子較多，亦呈白訊號時，透過光電子像和2次放出電子像之組合，可以增加頂層之電子量(光電子白+2次放出電子及/或鏡反射電子白)，亦即，可以形成頂層(凸部)為白、凹部為黑的像，而得以增加對比度及S/N。
相反的，在觀察到凹部之光電子較多，凹部呈白訊號，而2次放出電子之凹部電子量較多，凹部呈白訊號的情形中，若同時進行雷射照射與電子射束照射(組合)，可以增加凹部為白(光電子白+2次放出電子及/或鏡反射電子白)，而頂層(凸部)為黑所形成之像的對比度及S/N。此時，所謂白訊號，係指相較於其他部位，檢測到的電子數較多，亮度相對較高，亦即，可呈白訊號拍攝。
如第33圖(a)所示，使用電子射束時，由於執行2次射束之分離(使用使2次射束直進的Wien過濾器條件等)，故必須要E×B等之電子射束分離器。所以，在電子射束和雷射或光射束融合之形態中，也需要那種電子射束分離器。第196圖、第197圖、第198圖即顯示此例子。
第196圖、第197圖和第198圖之差異如下。第196圖和第197圖中，係相較於E×B在試樣側具有雷射(或光)導入機構；而第198圖則相較於E×B在檢測器側具有雷射(或光)導入機構。例如，第196圖、第197圖中，在陰極透鏡設有雷射導入用孔，可在室外部用反射鏡等予以對準調整之狀態下將雷射照射於試樣的方式、或將光纖+透鏡等導入至陰極透鏡，以進行雷射照射等。而且，第198圖係在2次系統之柱筒中設置和第26圖所說明者同樣的反射鏡部件，而可從柱筒外部導入雷射以對試樣照射雷射(或光)。第198圖係顯示利用雷射照射和電子射束照射使凸部之電子量較多(白訊號)的情形。相反的，其凹部之電子量較多(白訊號)的情形中，亦可和第196圖同樣地進行。
再者，關於1次系統之電子射束，如使用第35圖至第41圖所示之實施形態中說明的電子射束，則更為有效。由於可以大電流照射狹窄範圍能量之電子射束，故所形成之2次放出電子或鏡反射電子的能量範圍較狹窄，可以實現像差與模糊度均較低的高解像度之像。而且，由於利用雷射照射之光電子能量範圍比2次放出電子狹窄，故即使實施融合/組合，能量之狹窄範圍狀態也能保持，而有電子量雖會增加但能量寬度不會擴大的優點。這種優點在為了提高通過量而將照射雷射或電子射束增加時，不用使像質劣化就可實現，非常有效且有用。
此外，相反地，也可能是光電子為白、2次放出電子為黑的組合。該情形中，所組合之像為灰，亦即，白和黑的中間色，其圖案之解像度、對比度均降低。此時，可以觀察到只有缺陷之白訊號變強或黑訊號變強。這時，例如，若為對光照射之靈敏度較高的缺陷，就可透過光電子量之增減形成白或黑的訊號。而且，若為對電子照射之靈敏度較高的缺陷，則可透過2次放出電子之電子量增減來形成白或黑訊號。
再者，同樣也可能為光電子為黑、2次放出電子為白的組合。在EUV遮罩的例子中，相對於頂層的TaBO和凹部的Ru，可進行下列的組合。
(Ru白/TaBO黑的光電子像和2次放出電子及/或鏡反射電子所成之像的組合Ru黑/TaBO白的光電子像和2次放出電子及/或鏡反射電子所成之像的組合)
藉此，可以實現較高的對比度和S/N，可進行靈敏度較高的圖案缺陷檢查及異物檢查。
對於低LE像，以光照射進行氧化膜電位之穩定化。這對於電子照射能量為-5eV<LE<10eV的低LE像，特別是頂層之材質為氧化膜時非常有效。頂層為氧化膜時，透過低LE電子射線照射，氧化膜會產生帶負的電壓。因為其影響，會產生像質劣化，而且發生電流密度無法提升的情形。此時，可進行UV、DUV、EUV、X射線等光或雷射照射，而控制該氣化膜之電位。照射這些光，透過產生光電子，可產生正的帶電。因而，透過低LE和同時或間歇的進行這些光或雷射之明射，可將氧化膜之電位控制在一定程度。又，透過氧化膜電位保持在一定，像質得以穩定，即使增加電流密度也可以形成穩定的像，而可提升通過量。
(光電子陰極1次系統)
用於基準電壓非為GND，而是高電壓時的例子係揭示於第37圖。在此例中，基準電壓為+40000V。為了使該基準電壓在柱筒內得以統一地形成電場，而設有筒狀管。將該管設為管1。然後，施加40000V而形成基準電壓。再者，接近光電子面之處係和等電位線(分布)光電面成平行，而且，透鏡也因此而用磁場透鏡。同時，對準器係用電磁對準器。此外，NA與其他光闌為在基準電位，且設置成管構造。該管1因要施加高電壓，故在其外側另有一管2。該管2係設成GND，可作為裝置而形成GND連接。管1和管2係用具有耐電壓的絕緣物予以絕緣，俾得以保持必要的施 加電壓。未在此提及的是，為了使2次光學系統之基準電壓成為高電壓，而將1次系統之基準電壓加以控制。因此，2次光學系統係和1次光學系統同樣的使其管體形成2層構造的柱筒。內側管係施加高電壓，外側管則為GND。其電壓差係保持成和1次系統同樣。再者，管1為導體，該管1之外周部可被覆有聚醯亞胺或環氧樹脂等樹脂材料。此外，該樹脂材料之外周部被覆有導電材料，該被覆的導電材料亦可呈GND。藉此，該樹脂材料之內側即為高電壓式的基準電壓，外側則為GND，亦可組裝得設置其他GND連接及GND之部件。而且，其外側之管2亦可為導體式屏蔽管。該管2為玻莫合金(Permalloy)或純鐵的磁性體，可遮斷外部磁場。此外，本實施形態亦可適用於前述實施形態1至25及未賦予編號的實施形態。
(實施形態26) -EO修正-
茲就本發明檢查裝置及檢查方法所用之EO修正例加以說明。
A.概要
用TDI拍攝來自晶圓上的射束時，晶圓的位置必須予以正確定位，但實際上晶圓係位在X-Y平台上，從機械式定位而言，其實際上的精密度值是從數100μ至數10nm，響應速度是從數秒至數ms。
另一方面，設計規則正朝數10nm微細化中，因此，必須檢查線寬為數10nm之配線或直徑為數10nm之孔洞， 且實施這些線孔之形狀缺陷或電性缺陷的檢測及直徑為數10nm之污物的檢測。但僅依賴上述機械式定位進行拍攝時，響應時間和定位精密度之等級會和設計規則及拍攝精密度等級相去太懸殊，在取得正確之像上造成顯著障礙。
拍攝之次序係以步進(x軸)和定速度掃描(y軸)之組合來實行，而較動態的控制(y軸)方面，由於控制殘差一般都很大，從防止像之模糊的意義上來看，乃要求要有更高度的控制。
有鑒於這些考量，要具有高精密度且響應性優異的X-Y平台應屬當然之事，而且，為了實現射束相對於拍攝部的控制精密度、速度，就要具備有EO修正之功能，但這種功能並非平台所能勝任。
基本方式上，平台上的晶圓位置係藉由雷射干擾計系統和設置於x-y軸上的特殊石英鏡，以次nm等級(Sub-nm order)在數微秒的延遲時間內正確辨識其位置，並利用自動控制迴路驅動機械式致動器，一面伴隨著時間性延遲與殘差一面就位於目標位置。利用該控制施行定位之結果的控制殘差，可藉由控制裝置內部產生之目標位置和透過雷射干擾計系統所得之現在位置的差分來求得。另一方面，射束在經過許多電極之後，經由修正用偏向電極而引導至拍攝裝置。修正用偏向電極具有靈敏度，換算成晶圓上距離，可偏向大約數百μm以下，較佳為百μm以下，更佳為數十μm以下，透過對其施加電壓，可將射束偏向到二維的任意位置。控制殘差在以運算裝置進行運算後，利用D/A 變換器變換成電壓，朝抵銷殘差的方向施加於修正用偏向電極。透過以上的構成，可以執行和雷射干擾計之解析度相近的修正。
在其他方式上，亦研發了一種x軸(步進方向)係用上述手段，Y軸(掃描方向)方面則將作為拍攝元件的TDI之傳送組塊和平台的移動速度同步傳送的方式。
第97圖顯示EO修正之概念。輸出往目標位置的指示95‧1，傳送到包含機械致動器的控制回授迴路95‧2。該部分係相當於平台。經施以驅動，位置變動後的結果係透過位置檢測器95‧3實施回授，驅動系統之位置變動雖然會持續收斂到來自位置指示的目標位置，但因控制系統之增益有限，會產生殘差。將現在位置利用位置輸出系統95‧4(此處係用雷射干擾計)以次nm等級進行檢測，並利用殘差檢測器95‧5檢測和位置指示裝置95‧1的差分，且使用高壓高速放大器95‧6施加於偏向電極95‧7，而朝抵銷殘差的方向施加電壓。若本來無此功能時，則具有將如95‧8那樣產生的變動量減成95‧9那樣的功能。
第98圖係提示具體的設備構成。XY平台96‧1係利用X軸驅動用伺服馬達96‧2以及編碼器96‧3進行X軸的驅動和大略位置、及速度的檢測，而實現圓滑的伺服特性。在本例中，係用伺服馬達，但在線性馬達、超音波馬達等致動器中也可採同樣的構成。96‧6為驅動該馬達之電力放大器。X軸的精密位置資訊則可利用反射鏡96‧7、干擾計96‧8、接收器96‧9、雷射光源96‧10、干擾計 儀板96‧11的組合來實現具有次nm解析度的位置檢測功能。
Y軸之功能亦和正交的X軸同樣，係由伺服馬達96‧12、放大器96‧13、反射鏡96‧14、干擾計96‧15、接收器96‧16所構成。X-Y平台控制器96‧17可透過總括地控制這些設備，使平台可作二維的動作，達成1000μm至1nm之精密度、較佳為100μm至2nm之精密度、更佳為1μm至2nm之精密度、再更佳為0.1μm至2nm之精密度；而實現響應速度為數1000ms以下、較佳為數10ms以下、更佳為數ms以下的性能。另一方面，從X-Y平台控制器96‧17輸出X基準值、Y基準值到EO修正器96‧18，來自干擾計96‧11之以32位元二進制形式輸出之位置資訊則經由高速緩衝器板96‧19，由EO修正器96‧18接收現在位置。在內部進行運算後，透過高壓高速放大器96‧20、96‧21實施電壓放大，然後施加於偏向電極96‧22，進行偏向以修正殘差分，將位置偏移達到極少的圖像資訊電子射束往TDI(拍攝元件)96‧23引導。96‧24將陳述於後，其為用以產生決定TDI96‧23之傳送速度的時序訊號的部分。
其次陳述有關本裝置之掃描方向目標位置之產生功能。EO修正係求得目標位置和實際位置的差分，將電子射束偏向以進行位置之補正俾抵銷差分的功能。修正範圍係限定在數十μm的範圍。該範圍係由電極靈敏度、高壓高速放大器之動態範圍、雜訊位準、D/A變換器之位元數等 所決定。然而，掃描時之平台實際位置，和因控制迴路之增益有限而停止時相比較，會相對於目標位置產生大幅的偏移。以20mm/s移動時，和目標位置的偏離為大約400μm左右，即使直接將其差分計算並輸出，也會大幅超越修正範圍而使系統飽和。為了防止這種情形，本裝置係採用如下的手段來避開這個問題。第99圖即圖示此一概念。
97‧1為平台之目標位置，因掃描時為等速運動，故隨時間而直線性增加。另一方面，實際控制結果的平台機械性位置97‧2係包含數微米的機械性振動，而有約400μm左右的固定偏差97‧3。作為該固定偏差的除去手段，雖可考量使用過濾器，將實際移動時之位置資訊平滑化，但此時由於過濾器時間常數，一定會產生遲延，若使之具有可以忽視漣波(成為雜訊之電壓變動)之程度的時間常數，則測定開始範圍會大幅受到限定，而有導致整體計測時間大幅增加的缺點。因此，在本案中，為了檢測該固定偏差，乃將至少前次掃描時間點的現在位置和目標位置之差分至少累計2的16次方左右，再將此數值除以取樣次數，以求取目標位置和現在位置之固定偏差的平均值97‧4，這次掃描時則進行運算，從目標位置97‧5減去平均值97‧4作為合成目標位置97‧6，而實現第100圖之98‧1所示之可在動態範圍內進行EO修正之構成。此外，累計數目只要可獲得目標精密度即可，並不限於此數值，亦可為更少的累計段數。
第101圖係顯示方塊圖。目標值99‧1係和現在位置 99‧2相減，而在掃描時於99‧3之方塊內實行前期之累計運算。另一方面，將與前次同樣地求得之固定偏差平均值從99‧4輸出至99‧3中。利用減法器99‧5從99‧1減去99‧4作為合成目標位置99‧6。將此值和來自干擾計之現在位置99‧7相減，而實現沒有響應遲延或漣波之EO修正資訊。
第102圖係圖示第101圖中有關99‧3之方塊差分平均檢測之構造。在100‧1、100‧2進行累積計算，利用累積計數器100‧3之值選擇資料選擇器100‧4之字元，實施除算相等，而實現固定偏差平均值之輸出。
第103圖係陳述有關TDI之傳送時脈之構想。TDI係將光電元件朝掃描方向作多段連接，透過將各拍攝元件之電荷傳送到後續之元件以達到靈敏度之提升與不規則雜訊之減低為目的的拍攝元件。如第101圖所示，平台上的拍攝對象和TDI上的畫素具有一對一的對應關係甚為重要，若此關係破壞，會產生像的模糊。具有同步關係時的情形顯示於1-1、1-2、2-1、2-2，偏離同步關係之情形顯示於3-1、3-2、4-1、4-2。因TDI之傳送動作係與來自外部之脈衝同步而朝次段傳送，故在平台移動移動1畫素分時，若能產生傳送脈衝，就可實現其目的。
然而，現在主流之雷射干擾計之位置資訊輸出形式係將32位元之二進制輸出和10MHz的本身內部時脈同步而輸出，故無法直接輕易實現。而且，將解析度設為數十nm時，傳送脈衝之精密度也很重要，必須要高速高精密度之 數位處理。茲將本件所研發的方式顯示於第104圖。在該圖中，干擾計之位置資訊及10MHz之同步訊號係從緩衝器102‧1導入本電路。10MHz時脈102‧2係透過PLL102‧3產生同步的100MHz時脈，傳送到各電路。且採取該同步訊號102‧4的每10個狀態就實行演算處理的方式，使這次的位置資訊保持於102‧5，前次之值則保持於102‧6。以102‧7計算該兩者之差分，且將每10個狀態之位置差分從102‧8輸出。將該差分值作為並聯值載入並串聯變換器102‧9，並和100MHz之時脈同步將差分作為串聯脈衝之個數從102‧10輸出。102‧11亦屬同樣的功能，但是和102‧12、102‧13組合，可依每10個狀態不間斷地連續動作的構成。結果，依每10MHz和位置差分對應之串聯脈衝就從和電路102‧10輸出到計數器102‧14。將雷射干擾計之解析度設為0.6nm，1畫素設為48nm時，只要將比較器102‧15預設在80，計數器就可按相當1畫素的時序輸出19之脈衝。透過將該訊號作為來自TDI之外部的傳送脈衝，即使平台速度有改變時，亦可與其同步動作，而可防止像之模糊、晃動。
第105圖係顯示時序圖。1為干擾計座標(位置)資訊，數字則顯示位置例。2為透過PLL製作成之100MHZ同步訊號。其中，A組為並串聯變換器102‧9之動作時序，B組為同為102‧11之動作時序。記憶位置資訊之閂鎖時序7之後，實行差分運算時序8之運算，且將其值載入並串聯變換器102‧9，利用下一個10M時脈3之循環時間，進行 4之輸出。B組係依10M時脈3遲延1個循環之時序進行同樣的動作，順利地產生6之脈衝。此外，本實施形態亦可適用於前述實施形態1至26及未賦予編號的實施形態。
(實施形態27) -異物(顆粒)附著防止方法及電子射線檢查裝置-
茲就本發明檢查裝置及檢查方法之異物附著防止方法加以說明。
以下參照圖面(第106圖及第107圖)詳細說明本發明之實施形態。以下之例子中，係使用表面層具有導電性薄膜，例如Si(包含摻雜)、Cr、TaN、TaBN、CrN、Ru、Ta、W或Cu等之薄膜的矩形遮罩或圓形之半導體晶圓作為試樣，並以防止顆粒等異物附著於試樣表面為目的。薄膜之最表面亦可有TaBO、TaO或SiO2等之絕緣膜。，並使用例如石英或石英質基板上形成有薄膜者、Si晶圓上形成有LSI用電路圖案膜構造者作為遮罩。此外，在以下各例子中，相同或相當部件係標註相同符號，並省略重複之說明。
第106圖為顯示本發明實施形態之電子射線檢查裝置之重要部分概要的縱剖正面圖，第107圖為第106圖之橫剖平面圖。如第106圖及第107圖所示，電子射線檢查裝置10具備有可實施真空排氣之真空室12，真空室12之內部配置有朝X方向及Y方向移動自如之X-Y平台14。XY平台14之上面，在本例子中，藉由靜電夾盤20設置有保持箱18，其中保持有由矩形遮罩所成之試樣16。
X-Y平台14具有試樣16之有效距離+助走距離(檢查 最高速度*速度穩定化時間)的行程移動區域，俾供試樣(遮罩)16可在有效區域進行拍攝或缺陷檢查。例如，X方向及Y方向之試樣16之有效距離為300mm，助走距離為100mm/s×0.5s=50mm時，X-Y平台14具有400mm的行程移動區域。
和設置在X-Y平台14上之試樣16隔開預定間隔並包圍該試樣16之整個周圍的位置處，配置有連續延伸成矩形框狀而其橫剖面則呈矩形的集塵電極22。再者，在設置於X-Y平台14之試樣(遮罩)16及集塵電極22之上方，水平配置有其中央具備貫通孔24a的間隙控制板24，該間隙控制板與真空室12之內周面保持著些微的間隙。電子射線檢查裝置之光學系統元件26係位於該貫通孔24a內，電子射線則通過該光學系統元件26而照射在設置於X-Y平台14上的試樣16之表面。該貫通孔24a之大小係設定成稍大於光學系統元件26之外形。
為了消除因磁場而導致電子射線彎曲或軌道變化，集塵電極22係由磷青銅或Ti等非磁性材料構成。電子射線包含1次系統之照射電子射線、從試樣16放出之2次放出電子射線、及在試樣16附近反射之鏡反射電子射線等。
間隙控制板24係由例如磷青銅、Ti或SUS材等之平板構成，其板厚為例如0.3至5mm。為了使電位穩定以及防止污染，間隙控制板24亦可使用被覆有Au、Pt、Ru或Os等者。間隙控制板24之大小係設定在即使X-Y平台14在其移動區域內移動，集塵電極22也可函蓋到未超出間隙控制板21之外側的區域。藉此，X-Y平台14移動到設置 於X-Y平台14的試樣16也移動到真空室12內最偏倚的位置時，得以防止電場分布破壞、顆粒之軌道變化的情形，而可防止顆粒飛至試樣16且附著於試樣16之表面。此外，間隙控制板24並非一定需要。這點在以下各例中均相同。
在該例子中，如第107圖所示，係使用連續成矩形框狀的集塵電極22，以該集塵電極22將設置於X-Y平台14上的試樣16整個周圍作一體式包圍，藉此，即得以防止顆粒從沿著集塵電極22長度方向的位置所生間隙而產生之電場不均勻部位，亦即所謂電場間隙，入侵到被集塵電極22包圍之內部。
集塵電極22並不一定要包圍試樣16的整個周圍，只要集塵電極22所形成之電場能包圍試樣16的周圍即可。例如，如第108圖所示，亦可將直線狀延伸之集塵電極22a配置成沿著試樣16各邊之大致全長延伸，而以集塵電極22a將試樣16之大致整個外周包圍的方式。此外，雖未予圖示，也可使直線狀延伸之集塵電極形成中途彼此分離的方式，此時，相互鄰接之集塵電極之間雖會產生電場之畸變，但只要能獲得集塵電極所需之電位分布即可。例如，以二維來考量時，設集塵電極之寬度為D，集塵電極之電極間距離為L時，只要是D/L≧4就沒問題。這點在以下各例中均相同。
在上述例子中，係使用矩形遮罩作為試樣16。在使用圓形半導體晶圓作為試料16a時，如第109圖所示，以圓形保持箱18a保持之試樣(半導體晶圓)16a係設置於X-Y 平台14上，透過在試樣16a之周圍配置連續成圓形環狀之集塵電極22b，可將試樣16a的整個周圍作一體式包圍。在此情形中，如第110圖所示，亦可使半圓狀之一對集塵電極22c以形成正圓之方式相互對峙配置，而形成以集塵電極22c將設置於X-Y平台14上的試樣(半導體晶圓)16a之大致整個周圍予以包圍的方式。此外，雖未予以圖式，亦可形成將多數集塵電極沿著圓周方向延伸且相互分離配置之方式。
第111圖為將試樣16、集塵電極22及間隙控制板24放大顯示之圖。如第111圖所示，試樣16連接有用以對試樣16之表面施加預定電壓之第1電源28，集塵電極22則連接有用以對集塵電極22施加預定電壓的第2電源30。集塵電極22之厚度為例如0.1至5mm。集塵電極22之寬度W1雖然越寬越好，但寬度越大，集塵電極22佔據真空室12內之體積會越大，故一般為5至50mm。試樣16和集塵電極22之距離L1，從與集塵電極22之寬度W1之關係上，以滿足例如0.5L1<W1<5L1之關係的範圍內使用為佳。
在該例子中，係通過第1電源28而對試樣16之表面施加例如-1至-5kV的電壓，通過第2電源30對集塵電極22施加電壓，而該電壓之極性係和施加於試樣16的電壓相同，且其絕對值比施加於試樣16之電壓大例如0.5至5kV。亦即，例如對試樣16施加-3kV之電壓時，對集塵電極22則施加-3.5至-8kV的電壓，例如-5kV之電壓。
真空室12為鐵或鋁等金屬材料製成，且為接地電位。 而且，存在於真空室12內部之顆粒等異物因靜電等而帶電時，在試樣16之電位為負的情形中，帶正電之顆粒等異物會被電場吸引而飛向試樣16。
若依據該例子，以集塵電極22包圍被施加負電位的試樣16的整個周圍，透過對該集塵電極22施加比對試樣16施加之電壓為大的負電壓，將被電場吸引而飛來的顆粒等異物之大部分用集塵電極18捕捉，使顆粒等異物則飛向試樣16並附著於該試樣16表面的機率得以大幅減低。藉此，即得以防止異物附著於試樣16表面的情形。
在此例子中，具備有防止顆粒等異物通過偏離集塵電極22的軌道而附著於試樣16表面的間隙控制板24。如此具備間隙控制板24時，集塵電極22對通過偏離集塵電極22之軌道的顆粒等異物的吸引力就會降低，因此，顆粒等異物被集塵電極22捕捉的機率則與距離成反比地降低。從而，對試樣16施加負電壓時，利用使試樣16和集塵電極22之間的電場強度A成為負(A<0)，就可提升集塵電極22之吸引力，而提高顆粒等異物被集塵電極22捕捉的機率。而且，透過使間隙控制板24和集塵電極22之間的電場強度(絕對值)B具有0.1≦B(絕對值)≦10kV/mm之關係，顆粒等異物被集塵電極22捕捉的機率就得以更為提高。
例如，對試樣16施加-1至-5kV的負電壓，對集塵電極22施加比施加於試樣16的負電壓大負值之-0.5至-5kV的-1.5至-10kV負電壓。間隙控制板24為接地電位時，試樣16和集塵電極22之距離設為L1=10mm，間隙控制板24 和集塵電極22之距離為Z1=8mm，試樣16和集塵電極22之間的電場強度A為負(A<0)，間隙控制板24和集塵電極22之間的電場強度(絕對值)B=0.19至1.25kV/mm(=1.5至10kV/8mm)，特別是，對集塵電極22施加-5kV之電壓時，電場強度(絕對值)就成為B=0.625kV/mm(=5kV/8mm)，而為有效之條件。此時，作為空間之耐電壓，透過使之不超過10kV/mm，就可防止發生空間放電的情形。
第112圖係顯示X-Y平台14之詳細構成。如第112圖所示，X-Y平台14係由X平台32和Y平台34相互層疊所構成，X平台32和Y平台34之間介裝有超音波馬達36。在包圍X-Y平台14上面之集塵電極22的外方位置，配置有其上端到達集塵電極22上方之第1防塵蓋40，超音波馬達36之外側方則配置有用以閉塞該超音波馬達36之收納部開口端的第2防塵蓋42。
透過如此地設置第1防塵蓋40，可以防止顆粒等異物向試樣16表面飛散而附著於該表面。而且，透過在成為顆粒產生源之超音波馬達36的外側方配置第2防塵蓋42，可防止從超音波馬達36飛散之顆粒等異物飛散至真空室12之內部。如此，得以防止顆粒等異物從其產生源飛散到真空室12之內部的特點，在使用壓電致動器(Piezoactuator)等摩擦壁面而驅動型的馬達時特別有效。
該例子中，如第113圖所詳細顯示，在真空室12之內部配置有密閉構造式配線箱50。該配線箱50係用以防止因電纜之彎曲或摩擦而從該電纜產生之顆粒等異物飛散 到真空室12內部者。在該例子中，伴隨著X-Y平台14之移動等而致電纜52產生彎曲的部位係全部收入於配線箱50之中。亦即，電纜52之一端係連接於固定在X-Y平台14的固定板54，而且電纜52係從X-Y平台14向著配線箱50作直線狀延伸，並通過設於配線箱50的狹縫50a而到達配線箱50之內部，然後，朝下方曲折180°再反轉。電纜52之另一端則連接於移動板58，該移動板58則設置在配線箱50之內部所配置的端子台56。藉此，X-Y平台14朝X方向移動時，只有電纜52在配線箱50內之曲折部52a會產生彎曲。
配線箱50之內部配置有沿著Y方向延伸而作為電纜52之引導的導輪60，X-Y平台14朝Y方向移動時，移動板58會沿著導輪60朝Y方向移動。藉此，Y方向之應力不會作用在移動板58之前的電纜52上。從端子台56延伸之電纜係通過設於配線箱50之配線孔，而連接於設置在真空室12的饋通件，但未予圖示。
如此，電纜52之彎曲部全部皆位於配線箱50內時，由於連通到配線箱50之外部的孔很小，配線箱50內所產生之顆粒等異物飛出到配線箱50之外的機率就大幅減少，其大部分係附著於配線箱50之內壁。再者，在該例子中，透過將配線箱用集塵電極62配置於配線箱50之內部，且對配線箱用集塵電極62施加用以捕捉顆粒等異物之電壓，而使顆粒等異物從配線箱50飛散到外側的機率大幅降低。
此外，透過施以：(1)將電纜長度拉齊、(2)用電纜帶(束綁帶)等將電纜固定並修正、(3)採用扁平電纜作為電纜等對策，可以減低因多數電纜摩擦而產生顆粒的情形。亦即，若將多數電纜之長度拉齊並固定時，電纜束會形成一體，X-Y平台移動時，電纜雖會產生彎曲，但可使電纜此時相互摩擦之情形減低，而減少顆粒等異物之產生。再者，透過採用扁平電纜作為電纜，多數配線可設成一條電纜，電纜相互摩擦的情形會消除。此外，無法直接使用具有多數配線之扁平電纜時，將上述對策(1)和(2)加以組合很有效果。
上述例子中，係使用橫剖面呈矩形之集塵電極22，但亦可如第114圖所示地使用橫剖面呈圓形之集塵電極22d。該集塵電極22d之直徑D若以試樣16和集塵電極22d之距離L2的關係，滿足例如0.5L2<D<5L2之關係的範圍來使用較佳。集塵電極22d之直徑D若較此範圍為小，集塵電極22d之捕捉機率會降低，若較此範圍為大，則集塵電極22d之捕捉機率不會改變，反而會導致多餘地捕捉顆粒等異物。
而且，上述之例子中，係在和試樣16離開預定間隔之位置配置集塵電極22，並以其極性和施加於試樣16之電壓相同而其絕對值比施加於試樣16之電壓更大的電壓施加於集塵電極22，但亦可如第115圖所示，以一邊使內周緣部接觸於試樣16之外周緣部，一邊包圍該試樣16之整個周圍的方式，配置連續成矩形框狀且橫剖面呈矩形之 集塵電極22e，並將和通過第1電源28而施加於試樣16之電壓相同的電壓經由第2電源施加於集塵電極22e。該集塵電極22e之厚度為例如0.1至5mm，寬度W2係和前述集塵電極22相同，例如為5至50mm。
該例子中，係使用其所具有之內形較試樣16之外形為小的集塵電極22e，使集塵電極22e之內周緣部接觸試樣16之外周緣部，但亦可如第116圖所示地使用例如為矩形框狀，內形較試樣16之外形稍大的集塵電極22f，並使集塵電極22f以保留微小間隙S的形態包圍試樣16之整個周圍，而配置該集塵電極22f。該間隙S為例如1至500μm。
該例子中，係通過第1電源28對試樣16施加例如-1至-5kV的負電壓，且通過第2電源30對集塵電極22e施加和對試樣16施加之電壓相同的電壓，亦即，例如對試樣16施加-3kV之電壓時，亦對集塵電極22e施加-3kV之電壓。
和前述同樣地，試樣16之電位為負時，帶正電之顆粒等異物會被電場吸引而飛向試樣16。若依該例子，因電位和試樣16之電位相同之集塵電極22e係配置於包圍試樣16之整個周圍的位置，故被電場吸引飛來的顆粒等異物的大部分會被集塵電極22e捕捉。如此，透過以配置於試樣16之周圍的集塵電極22e捕捉顆粒等異物之大部分，使飛到試樣16之表面而附著於該表面的顆粒等異物減少，而得以防止試樣16之表面附著異物。
該例子中，集塵電極22e和間隙控制板24之距離設為Z2時，在和集塵電極22e之寬度W2的關係上，於W2>4Z2時，特別有效。再者，集塵電極22e和間隙控制板24之間的電壓密度B之大小(絕對值)比0.1kV/mm為大時(B(絕對值)>0.1kV/mm)，更為有效。
第117圖係顯示使前述主要顯示於第111圖之例子和顯示於第115圖之例子相組合之再一其他例子。該例子中，係以內周緣部接觸於試樣16外周緣部且包圍該試樣16之整個周圍的方式，配置連續成例如矩形框狀且橫剖面呈矩形之第1集塵電極70，並以包圍該第1集塵電極70之整個周圍的方式，在和第1集塵電極70離開預定間隔的位置，配置連續成例如矩形框狀且橫剖面呈矩形的第2集塵電極72。而且，將第2電源74連接於第1集塵電極70，將第3電源76連接於第2集塵電極72。
此外，和前述同樣地，也可將直線狀延伸之第2集塵電極配置成涵蓋第1集塵電極各邊的大致全長而延伸，且以第2集塵電極包圍第1集塵電極的大致整個外周，或亦可使直線狀延伸之第2集塵電極於中途彼此分離。
該例子中，和前述同樣地，通過第1電源28對試樣16施加例如-1至-5kV的電壓，對第1集塵電極70施加和施加於試樣16之電壓相同的電壓，例如對試樣16施加-3eV時，即施加-3eV。而且，對第2集塵電極72施加其極性和施加於試樣16之電壓相同且絕對值比施加於試樣16的電壓高出例如0.5至5kV的電壓。亦即，例如對試樣16施加 -3kV之電壓時，就對第2集塵電極72施加-3.5至-8kV，例如-5kV之電壓。
在此例中，和揭示於前述第111圖等之例子大致同樣地，對試樣16施加負電壓時，透過使試樣16和第2集塵電極72之間的電場強度A成為負(A<0)的方式，提升第2集塵電極72的吸引力，可使顆粒等異物被第2集塵電極72捕捉的機率提高。而且，透過將間隙控制板24和第2集塵電極72之間的電場強度(絕對值)B設成具有0.1≦B(絕對值)≦10kV/mm之關係的方式，可使顆粒等異物被第2集塵電極72捕捉的機率更為提高。
第1集塵電極70係和前述第115圖所示之集塵電極22e同樣，厚度為例如0.1至5mm，寬度W3為例如5至50mm。再者，第2集塵電極72則和前述第111圖所示之集塵電極22同樣，厚度為例如0.1至50mm，寬度W4為例如5至50mm左右。
然後，對例如試樣16及第1集塵電極70施加-1至-5kV的負電壓，對第2集塵電極72施加比施加於試樣16及第1集塵電極70之負電壓高出負值的-0.5至-5kV而成為-1.5至-10kV的負電壓。間隙控制板24為接地電位時，間隙控制板24和第2集塵電極72之距離設為Z8=8mm時，試樣16和第2集塵電極72之間的電場強度A就成為負值(A<0)，間隙控制板24和第2集塵電極72之間的電場強度(絕對值)成為B=0.19至1.25kV/mm(=1.5至10kV/8mm)，特別是對集塵電極22施加-5kV之電壓時，電場強度(絕對 值)為B=0.625kV/mm(=5kV/8mm)，而成為有效的條件。此時，透過使空間的耐電壓不超過10kV/mm，可以防止發生空間放電的情形。
第118圖為顯示電子射線檢查裝置之其他實施形態的概要圖。該例子係將設置試樣16之X-Y平台16配置於真空室12的內部，且將映像式光學檢查裝置80、SEM式檢查裝置82及光學顯微鏡84設置於真空室12，而對真空室12內之X-Y平台14上所設置的試樣16，可用映像光學式檢查裝置80和SEM式檢查裝置82兩者進行觀察及檢查。
依據該例子，因為映像光學式檢查裝置80和SEM式檢查裝置82共用的X-Y平台14上搭載有試樣16，故試樣16在映像光學式檢查裝置80和SEM式檢查裝置82之間移動時，座標關係係以無歧義方式求取，而容易以高精密度進行同一部位之界定。
亦即，在分離的各別檢查裝置之間執行試樣之移動時，因為必須將試樣設置在各別的平台，故必須分別進行試樣之對準。依此方式，即使是進行試樣之對準，同一部位之界定誤差就會達到5至10μm以上。尤其是，在試樣無圖案時，因為無法界定位置基準，其誤差自然會更大。
依據該例子，即使在映像光學式檢查裝置80和SEM式檢查裝置82之間執行試樣16之移動的情形中，也可以高精密度界定同一部位，故可以達成高精密度的部位界定，其精密度可達例如1μm以下。藉此，以映像光學式檢查裝置80進行圖案及圖案缺陷之檢查時，對以SEM式檢查 裝置82進行其檢測缺陷之界定及詳細觀察(Review)之情況也非常有效。亦即，由於可作部位之界定，不僅可判斷缺陷存在之有無(若無則作虛擬檢測)，對於缺陷之正確大小與形狀之判定也可高速進行。若為個別的裝置，則圖案缺陷之檢測及其界定要耗費許多時間。
如上文所述，透過一邊防止顆粒等異物附著於試樣16之表面，一邊使用映像光學式檢查裝置和SEM式檢查裝置載設於同一室之裝置系統，對於特別是100nm以下的超微小圖案之檢查及其判定與分類，得以良好效率高速地進行。
如第119圖所示，在由平行之平板所形成之電極間產生的平等電場中(q+=q-)，即使有絕緣物所成之顆粒存在，這些顆粒雖會因電場所生之靜電感應而極化，但不會飛散。然而，電場為不平等電場時，因介質極化所生之電荷會使顆粒飛散。同樣地，如第120圖所示，在一邊為平板之一對電極間的不平等電場中(q+≠q-)，若有由絕緣物所成之顆粒存在，其顆粒會因電場所生靜電感應而極化飛散，但如第121圖所示，在一邊為平板之一對電極間產生的平等電場中(q+=q-)，即使有由絕緣物所成之顆粒存在，這些顆粒雖會因電場而產生靜電感應而極化，但不會飛散。
亦即，如第120圖及第121圖所示，顆粒等異物飛散的機率可認為會大受顆粒等異物在介質極化前就有的初期電荷q0所左右。該殘留物具有的初期電荷q0可認為是主要由真空排氣時之空氣流所生靜電賦予者。
第122圖顯示設於電子檢查裝置之其他真空室12a。 該真空室12a之內部配置有設置了試樣16的X-Y平台14。真空室12a連接有2台真空幫浦90a、90b，該2台真空幫浦90a、90b則連接於共通之乾式幫浦92。此外，為了使無法藉清掃真空室12a來除去的顆粒等異物(殘留物)不因靜電而帶電，真空室12a之內部設置了除電裝置94，而用軟X射線或UV線使氣體電離，利用該電離氣體使該電離氣體中的物體表面靜電予以除去。
若依該例子，可在真空室12a內開始真空排氣之同時、或在開始真空排氣之前，使除電裝置94運作，或在真空室12a內進行真空排氣的真空排氣中亦使除電裝置94持續運作。亦即，在真空室12a內之空氣流消失、不會因空氣流而產生靜電之前，使除電裝置94持續運作。依此方式，可以防止真空室12a內之顆粒等異物(殘留物)帶電，且透過使其初期電荷q0=0(參照第121圖)，因不平等電場所生介質極化而引起飛散之機率得以減少。
而且，無法藉真空室之清掃去除而殘留在真空室內之顆粒等異物，即使很微小輕量，也會因重力作用而沈澱在真空室內之平面構造上。
第123圖係顯示壁之一例的斜視圖，該壁係用以構成例如第106圖等所示之真空室12或第122圖所示之真空室12a的平面構造者。第124圖為第123圖之剖面圖。如第123圖及第124圖所示，用以構成例如真空室12或12a(參照第106圖及第122圖等)之平面構造的壁係以內面設有多數點陣狀孔96a的壁體96所構成。依此方式，透過在壁體 96內面設有多數點陣狀的孔96a，殘留於真空室內之顆粒等異物P則因其重力而沈澱於該孔96底部。透過點陣狀孔96之靜電屏蔽效應，電場不會進入到點陣狀孔96a之底部。因此，沈澱至點陣狀孔96之底部的異物(殘留物)P，不會受到靜電吸引力之作用，也不會飛散。因此，可以防止殘留於真空室12或12a內之顆粒等異物附著於例如真空室12或12a內部所配置之試樣16之表面。
第125圖係顯示壁之其他例子的斜視圖，該壁係用以構成例如第106圖等所示真空室12或第122圖所示真空室12a的平面構造者。第126圖為第125圖之剖面圖。如第125圖及第126圖所示，構成真空室12或12a(參照第106圖及第122圖等)之平面構造的壁係由平板狀之壁體98及和該壁體98離開預定間隔平行鋪設之網孔狀構造的平板100所構成，網孔狀構造之平板100係連接獨立的電源102。
藉此，可使殘留於例如真空室12或12a內之顆粒等異物P利用其重力通過網孔構造之平板100而到達壁體98之表面。因為壁體98係由網孔構造之平板100所覆蓋，電場會被網孔構造之平板100所遮蔽而不會到達壁體98之表面。因此，到達壁體98之表面的異物(殘留物)P不會受到靜電引力而飛散。藉此，可以防止殘留於真空室12或12a內之顆粒等異物附著於例如真空室12或12a內部所配置之試樣16的表面。
特別是，透過設成可對該網孔構造之平板100獨立地施加電壓，將殘留於真空室內之顆粒等異物P積極的誘引 到網孔構造式平板100，並配合異物P之重力作用，可使該異物P沈澱且附著到構成例如真空室12或12a之平面構造之壁體98的表面。
以上雖已就本發明之一實施形態加以說明，但本發明並不限定於上述實施形態，在本技術思想的範圍內可以種種不同形態來實施，應屬無庸贅言。此外，本實施形態亦可適用於前述實施形態1至27及未賦予編號的實施形態。
(實施形態28) -將基板搭載於托盤之基板搭載裝置及基板相對於托盤之定位方法-
以下就本發明之檢查裝置及檢查方法中，基板搭載於托盤之基板搭載裝置及基板相對於托盤之定位方法加以說明。
以下使用圖面就本發明實施形態之基板搭載裝置加以說明。
本實施形態中，基板為例如EUV曝光裝置所使用之遮罩，而基板搭載裝置則裝設於例如遮罩用之基板檢查裝置。
第127圖及第128圖係顯示具備基板搭載裝置之檢查裝置。在詳細說明基板搭載裝置之前，先說明檢查裝置之概要。
第127圖係從上方觀察檢查裝置1的圖。如第127圖所示，檢查裝置1係大分為大氣搬運部3和真空搬運部5。大氣搬運部3係在大氣中處理基板，真空搬運部5係在真空中處理基板。大氣搬運部3和真空搬運部5則用可開關 之分隔壁予以分隔。
大氣搬運部3亦稱為小型環境室。鄰接於大氣搬運部3處設有標準機械介面(SMIF)盒7。而且，大氣搬運部3設有大氣搬運機器人9、基板轉動反轉單元11、基板搭載單元13、除電單元15及風扇過濾網單元(FFU，Fan Filter Unit)。
標準機械介面盒7係為用以保持檢查前後之基板(遮罩)的構造。大氣搬運機器人9為用以在大氣中搬運基板之機器人。基板轉動反轉單元11可從大氣搬運機器人9接受基板，並使之轉動及反轉。基板搭載單元13係將基板搭載於托盤。基板搭載單元13為本實施形態之基板搭載裝置。除電單元15係在檢查前後進行基板之除電處理。風扇過濾網單元(FFU)雖未予圖示，唯係設於大氣搬運部3之小型環境室內之上部。更詳細而言，FFU係在大氣搬運機器人9、基板轉動反轉單元11、基板搭載單元13、除電單元15等之上方，設於頂棚或其附近。
此外，真空搬運部5設有裝載鎖定室17、轉運室19、第1渦輪分子幫浦21、主室23、檢查鏡筒25及第2渦輪分子幫浦27。
裝載鎖定室17配置有2台CCD攝像機29。CCD攝像機29係如後述方式用於基板之定位。轉運室19係為用於將基板從裝載鎖定室17往主室23搬運之室。轉運室19具備真空搬運機器人31。真空搬送機器人31為在真空內搬運基板之機器人。此外，第1渦輪分子幫浦21係使裝載 鎖定室17及轉運室19設成真空狀態。主室23及檢查鏡筒25係為對基板照射帶電粒子射束，以檢查基板之構造。第2渦輪分子幫浦27係使主室23及檢查鏡筒25設成真空狀態。
第128圖係為從橫方向觀察主室23及檢查鏡筒25的圖。主室23具備平台33。保持有基板之托盤係載置於平台33。平台33為將托盤朝水平方向移動之構成，用以將托盤朝X、Y、θ方向移動。X、Y方向為沿著相互正交之軸的方向，θ為繞著轉動軸轉動之角度，亦即，也進行轉動式移動。
檢查鏡筒25係連接於主室23之上側。檢查鏡筒25具備：電子槍35、一次透鏡系統37、二次透鏡系統39及檢測器41。電子槍35為帶電粒子射束源。電子槍35及一次透鏡系統37為電子射束照射系統，用以將電子射束往基板照射。電子射束係藉Wien過濾器43而偏向，並透過物鏡系統45而照射於基板。電子射束照射到基板時，基板會放出具有基板資訊之訊號。訊號為例如2次放出電子(2次電子、反射電子、後方散射電子)或鏡反射電子。該訊號係通過物鏡系統45、Wien過濾器43、二次透鏡系統39而到達檢測器41，並以檢測器41進行檢測。
檢測器41係連接於圖像處理部47，並將檢測到的訊號供給至圖像處理部47。圖像處理部47為以具有圖像處理功能之電腦所構成，以進行缺陷檢查之處理。亦即，圖像處理部47係從檢測器41所檢測到的訊號形成試樣之 像，再進一步將試樣之像予以處理後，進行缺陷之檢測及判定。
此外，如第128圖所示，檢查裝置1具備控制部49。控制部49為以電腦構成，為對檢查裝置1之整體進行控制以施行檢查之構成。如圖所示，控制部49係控制主室23、檢查鏡筒25及圖像處理部47。藉此，控制部49會使基板(托盤)移動，將電子射束照射於基板，使基板圖像生成於圖像處理部47。
控制部49可控制檢查條件，具體而言，係控制電子射束之能量、倍率、劑量等。射束能量，具體而言，係為電子射束照射於基板時之入射能量。
本實施形態中，檢查裝置1為映像投影式之檢查裝置。映像投影式之檢查裝置中，電子射束具有對應二維畫素群之射束規格(射束徑)，亦即，具有某種程度之規格。試樣上之照射區域亦具有對應二維畫素群之面積。檢測器41所檢測之訊號也對應二維畫素群。此外，檢測器41具有對應二維畫素群之檢測能力，例如以具有二維檢測面之CCD所構成。
茲比較映像投影式之檢查裝置和SEM式之檢查裝置。SEM中，電子射束較細，係對應1畫素。在SEM中，係以電子射束進行掃描，重複執行1畫素之計測，然後將計測值累積，而獲得試樣之像。，相對於SEM式檢查裝置中電子射束具有1畫素之射束規格，映像投影型檢查裝置之電子射束具有對應複數畫素群之射束規格。映像投影型之檢 查裝置可以檢查微細的缺陷。而且，映像投影型之檢查裝置不限於檢查圖案缺陷，亦可以進行多種檢查。例如，映像投影型之檢查裝置也可使用於顆粒等異物之檢查，還可使用於多層膜中之缺陷檢查。
回到第127圖，說明檢查裝置1之整體性動作。大氣搬運機器人9從標準機械介面盒7取出基板，並搬運到除電單元15。除電單元15乃進行基板之除電。而且，基板透過大氣搬運機器人9搬送到基板轉動反轉單元11，依需要而進行基板之反轉及轉動。接著，大氣搬運機器人9將基板搬運到基板搭載單元13。基板搭載單元13中，基板係搭載於預先準備的托盤。
基板搭載於托盤時，大氣搬運機器人9就保持著托盤搬運到裝載鎖定室17。此時，大氣搬運部3和真空搬運部5之隔壁就被打開。於裝載鎖定室17中，由CCD攝像機29將基板之標記進行拍攝。藉此檢測標記位置。真空搬運機器人31將托盤從裝載鎖定室17往主室23搬運，並將托盤載置於主室23之平台33。此時，基板即根據標記檢測結果而獲得定位。
基板往托盤搭載時，係藉基板搭載單元13予以定位。接著，在如上所述地往平台33搭載時，即根據CCD攝像機29之檢測結果使基板定位。前者之定位可稱為「臨時定位」，後者之定位可稱為「正式定位」。在實際的基板檢查過程中，正式定位之後，可用光學顯微鏡再進一步進行定位。光學顯微鏡係和電子射線檢查裝置一起配置於主室 23，且使用光學顯微鏡之光學像將基板和托盤一起定位，然後用電子射線檢查基板。在此，係以例如電子射線往光學顯微鏡所檢測之缺陷位置照射之方式使基板定位。
在主室23中，如使用第128圖所說明者，基板為透過電子射束照射來檢查。檢查結束後之基板則藉真空搬運機器人31從主室23通過轉運室19往裝載鎖定室17搬運。
其次，大氣搬運機器人9將基板從裝載鎖定室17往基板搭載單元13搬運。在基板搭載單元13使基板從托盤卸下。基板再搬運到基板轉動反轉單元11，視需要而使之轉動及反轉。接著，基板被搬運到除電單元15進行除電。之後，基板乃藉大氣搬運機器人9回到標準機械介面盒7。
在上文中說明了檢查裝置1之整體性構成及動作。唯上述構成係為典型的系統構成例，而且，上述動作為典型的動作形態例。因此，以上說明之檢查裝置部亦可置換為第9圖之1次射束為光，二次射束則利用光電子之檢查裝置。只要在本發明之範圍內，檢查裝置之構成及動作並不限定於上述例子。
「基板搭載裝置」
其次，詳細說明有關本實施形態之基板搭載裝置。基板搭載裝置係相當於如前述之第127圖之基板搭載單元13，其係和大氣搬運機器人9共同發揮功能而將基板搭載於托盤。基板係例如為遮罩，更詳細而言，為例如一邊長度6吋之正方形，厚度為6.35mm的玻璃製遮罩。
第129圖至第138圖顯示本實施形態之基板搭載裝 置。第129圖至第132圖顯示無托盤狀態的基板搭載裝置51，第133圖至第136圖顯示基板搭載裝置51和托盤。第129圖為基板搭載裝置51之平面圖，第130圖為從箭頭A之方向觀察第129圖之基板搭載裝置51的圖，第131圖為從箭頭B之方向觀察第129圖之基板搭載裝置51的圖，第132圖為從箭頭C之方向觀察第129圖之基板搭載裝置51的圖，亦為沿著托盤T及基板S之對角線剖開的圖。同樣的，第133圖為基板搭載裝置51之平面圖，第134圖為從箭頭D之方向觀察第133圖之基板搭載裝置51的圖。第135圖為從箭頭E之方向觀察第133圖之基板搭載裝置51的圖。第136圖為從箭頭F之方向觀察第133圖之基板搭載裝置51的圖，亦為沿著托盤T及基板S之對角線剖開的圖。此外，第137圖及第138圖係為了說明而示意性顯示基板搭載裝置51的簡圖。
基板搭載裝置51為用以將基板S搭載於托盤T的裝置。概略而言，基板搭載裝置51係以平台53、升降機構55、夾持機構57、托盤保持機構59及框部落下機構61所構成。以下首先說明托盤T之構成，然後說明有關基板搭載裝置51之各種構成。
「托盤T」
參照第133圖至第138圖說明托盤T之構成。如第137圖等所示，托盤T係以托盤本體71和框部73所構成。托盤T為例如陶瓷製。
托盤本體71為平板狀，具有對應四角形基板S之略 四角形狀。複數支基板搭載銷75從托盤本體71突出，基板S則支持於該等基板搭載銷75。銷的支數為4支。藉由這種構成，基板S係以很小的接觸面積和基板搭載銷75接觸，而且，以懸浮狀態保持於托盤本體71，並沒有直接接觸。再者，基板搭載銷75具有基板S難以滑動的表面，藉此，得以防止搬運中之基板S偏移。
框部73係支持於托盤本體71，並圍繞基板S。框部73係為用以在檢查時對基板S之上面賦予電位之構成，且經由端子部77賦予電位。再者，透過框部73圍繞基板S而發揮虛擬基板之功能。使基板S端部之等電位面曲折性得以減輕，而使端部附近的電位得以均勻，結果，使包含端部之基板整體之電位能夠均勻化，而可提升檢查精密度。此外，框部73可相對於托盤本體71進行昇降。如第137圖所示，框部73下降時，框部表面和基板表面係位在相同高度，框部73會圍繞基板S。如第134圖及第135圖所示，，框部73上昇時，托盤本體71和框部73之間會形成插入口79。插入口79為托盤本體71和框部73之間的間隙或開口，也可稱為插入間隙。插入口79可供基板S插入及拔出，而且可供進出而達對基板S定位之目的。
更詳細說明框部73之構成。框部73具有：框部本體81、及從框部本體81延伸至下方的複數框腳部83。
如第133圖及第138圖所示，框部本體81為四角形之平板，且具有四角形之開口85。框部本體81之材質可為絕緣體，例如陶瓷等。開口85具有對應基板S之大小。 基板S係配置於開口85內，藉此，基板S會被框部73包圍。框部本體81和基板S並不直接接觸。框部本體81和基板S在整周形成大致一定的間隙。
框部73之上面設置有框部蓋86。若參照第134圖，框部73之上端寬度較框部本體83略寬，而框部73之上端部分係略突出於內側，該上端部分係相當於框部蓋86。第143圖係以示意方式顯示框部蓋86。如第143圖所示，框部蓋86為薄平板。框部蓋86在外側端部向下折曲成L字狀，且如圖所示地以螺釘等固定在框部本體81之側面(框部蓋86亦可固定在框部本體81之上面等其他部位)。框部蓋86之材質為導電材料，例如銅。框部蓋86之外周形狀和框部本體81係大致相同。但框部蓋86之開口係小於框部本體81之開口85，因此，框部蓋86係較框部本體81突出於內側。搭載基板S時，框部蓋86之內周緣係和基板S之外周緣重疊並接觸。為了產生這種重疊，框部蓋86之開口規格係有所規定。因此，從上方觀察時，框部蓋86係將框部73(框部本體81)和基板S之間隙覆蓋。透過設置這種框部蓋86，基板S邊緣部之等電位面折曲得以減輕。框部蓋86在第137圖、第138圖等之示意圖係予以省略。
框部本體81設有2個端子部77。端子部77係突出於開口85。而在基板S配置於開口85內時，端子部77係接觸於基板S之上面。如上所述，端子部77係為了檢查基板時用以對基板S之上面賦予電位者。再者，在框部整周，除了這些端子部77之外，上述框部蓋86係將基板S和框 部73之間隙予以覆蓋。
框腳部83之數目為4支，該等4支框腳部83係分別配置於框部本體81之4角隅附近。如第137圖所示，下降時，框腳部83係支持於托盤本體71，框部本體81係位於托盤本體71之上方，而且，框部上面係和基板搭載銷75上之基板S之上面位於大致相同高度(如第143圖所示，詳細而言，框部本體81之上面係位於和基板上面相同高度。框部蓋86之上面雖位於和基板上面大致相同高度，但詳細而言，係較基板上面稍微高出蓋子厚度。以下相同)。框部73上昇時，托盤本體71和框部本體81之間形成插入口79，可供基板S出入、或朝基板S進接。
此外，如第134圖及第135圖所示，為了引導框部73之昇降動作，設有昇降導件87。昇降導件87為從托盤本體71突出之導桿。該昇降導件87係插入於框腳部83之導孔。藉此，框部73只能相對於托盤平面朝垂直方向移動。
再者，如第133圖等所示，托盤本體71具有複數個突出緣部89。本實施形態中，4個突出緣部89係分別設於托盤本體71之4個角隅。突出緣部89為較框部73向外側突出的部分。更詳言之，托盤本體71之各角隅設有壁部，突出緣部89則從壁部之上端朝外側突出。如後所述，突出緣部89係用於透過搬運機器人支持托盤T，且在框部73上昇時用以保持托盤本體71。
「平台」
平台53係為用以保持托盤T之構成。如第129圖及 第130圖等所示，平台53具有平台底板91。平台底板91立設有複數支平台柱93。本實施形態中，在對應托盤T之4個角隅的位置，設有4支平台柱93。托盤本體71之4個角隅即藉由該等4支平台柱93而獲得支持。托盤T係以可朝水平方向移動的方式保持，而可在利用後述之夾持機構57定位時移動。
如第129圖等所示，平台53復設有：基板有無檢測感測器95、托盤有無檢測感測器97、基板斜置檢測感測器99及托盤斜置檢測感測器101。該等感測器係安裝於平台底板91。
「升降機構」
升降機構55為將框部73及基板S相對於托盤平面朝垂直方向移動，而使這些框部73及基板S昇降的構成。
如第130圖、第134圖、第137圖等所示，升降機構55具有屬於平板狀升降構件的升降板111。升降板111係利用升降機構55所用之昇降壓力缸113來驅動，而在較托盤T下方的預定範圍內進行昇降。
複數支框部保持銷115及複數支基板保持銷117係從升降板111向上突出。基板保持銷117和框部保持銷115係大致相同高度。
框部保持銷115係相當於本發明之框部保持部件，配置在對應框部73之下面的位置，且和升降板111一起昇降。本實施形態中，4支框部保持銷115係配置在分別對應框部73之4支框腳部83的位置。如第134圖及第135 圖所示，升降機構55上昇時，框部保持銷115會穿過托盤本體71之孔而抵接於框腳部83之下面，將框部73往上抬，並且在托盤本體71和框部73之間形成插入口79。
此外，基板保持銷117係相當於本發明之基板保持部件，配置在對應定位時之基板S3的下面位置，且和升降板111一起昇降。如第133圖所示，本實施形態中，4支基板保持銷117係和托盤T之4支基板搭載銷75偏離配置。而且，如第134圖及第135圖所示，升降機構55上昇時，基板保持銷117也和框部保持銷115同樣地穿過托盤本體71之孔而上昇。基板保持銷117之前端係達到較托盤T之基板搭載銷75之前端稍上方。藉此，基板S在搭載於基板搭載銷75之前係保持於基板保持銷117。
此處，托盤T搭載於基板搭載銷75時在高度方向之基板S位置稱為基板搭載高度。再者，保持於上述升降機構55之基板保持銷117時在高度方向之基板S位置稱為基板保持高度。如上所述，基板保持高度係比基板搭載高度更上面。而且，基板保持高度係在對應上述插入口79之高度。在基板保持銷117到達該基板保持高度，且基板S搭載於基板搭載銷75之前，係藉基板保持銷117保持在基板保持高度，然後基板S以後述方式予以夾持。
此外，基板保持銷117係用容易滑動的材質，例如聚氯三氟乙烯(PCTFE，註冊商標)所成。藉此，基板S之定位就很容易。
再者，如第130圖等所示，升降機構55具有：用以 調節框部保持銷115之高度的框部保持高度調節機構119、及用以調節基板保持銷117之高度的基板保持高度調節機構121。框部保持高度調節機構119具有螺紋構造。框部保持銷115之外周設有公螺紋，該公螺紋係螺合於升降板111之母螺紋，透過轉動框部保持銷115，即可調節銷之高度。基板保持高度調節機構121亦具有同樣的螺紋構造。透過這種構成，框部保持高度調節機構119及基板保持高度調節機構121可以獨立地調節框部保持銷115及基板保持銷117之高度。
「夾持機構」
夾持機構57係為用以將基板S相對於托盤T實施定位之構成。本實施形態中，夾持機構57係朝平行於托盤平面之方向移動，接著將基板S和托盤T雙方以一次夾持動作予以夾持。以下說明夾持機構57之詳細內容。
如第133圖、第136圖、第137圖及第138圖等所示，夾持機構57係由多數個夾持體所構成。本實施形態例中，夾持體的數目為2個，而設有固定側夾持體131及被動側夾持體133。固定側夾持體131和被動側夾持體133係沿著基板S及托盤T之對角線相對向配置。
固定側夾持體131及被動側夾持體133係分別連結於固定側壓力缸135及被動側壓力缸137。固定側夾持體131係利用固定側壓力缸135而直線狀驅動，同時，被動側夾持體133則利用被動側壓力缸137而直線狀驅動。藉此，夾持機構57得以開閉。該等固定側壓力缸135及被動側壓 力缸137係相當於本發明之夾持移動機構。
固定側夾持體131具有固定側的2支托盤夾持臂139、及2支基板夾持臂141。托盤夾持臂139及基板夾持臂141係向著托盤T延伸。托盤夾持臂139之高度為和托盤本體71之高度相對應。基板夾持臂141之高度係和支持於升降機構55之基板保持銷117時的基板保持高度相對應，因此，基板夾持臂141係位於比托盤夾持臂139更上方的位置。
2支托盤夾持臂139係如圖示地朝水平方向分開，各托盤夾持臂139在前端附近具有托盤夾持部143。托盤夾持部143係以保持銷構成，其係為了定位而夾持時用以接觸托盤T之部位。夾持機構57之移動方向係沿著托盤T之對角線，因此，相對於接觸面係構成斜向狀態。因而，托盤夾持部143之銷係從托盤夾持臂139向著托盤對角線斜斜的突出。
基板夾持臂部141亦具有和托盤夾持臂139同樣的構成。亦即，2支基板夾持臂141係朝水平方向分開，各基板夾持臂141在前端附近具有基板夾持部145。基板夾持部145為以保持銷所構成，其係為了定位而進行夾持時用以接觸基板S的部位。夾持機構57之移動方向係沿著基板S之對角線，因此，相對於接觸面係構成斜向狀態。因而，基板夾持部145之銷係從基板夾持臂141向著基板對角線斜斜的突出。
此外，基板S之外形係較托盤T為小。因此，如第132 圖所示，基板夾持臂141係較托盤夾持臂139突出許多。
其次，就被動側夾持體133加以說明。相較於固定側夾持體131，被動側夾持體133具有寬度較窄之形狀。
被動側夾持體133係和固定側夾持體131同樣具有：向托盤T突出之托盤夾持臂147、及基板夾持臂149，托盤夾持臂147之高度係和托盤本體71之高度對應，基板夾持臂149之高度係和支持於升降機構55之基板保持銷117時的基板S之高度對應。托盤夾持臂147之支數和固定側同樣為2支。另一方面，基板夾持臂149之支數和固定側不同，只有1支。
2支托盤夾持臂147，除了在臂間隔較窄之點和臂長度較短之點外，係具有和固定側同樣的構成。亦即，2支托盤夾持臂147係朝水平方向分開，各托盤夾持臂147在前端附近具有托盤夾持部151。托盤夾持部151係由保持銷所構成，夾持時則接觸托盤T。托盤夾持部151之銷係向著托盤對角線斜斜的突出。
基板夾持臂149係如上述為1支。臂前端設有基板夾持部153。基板夾持部153為藉由將臂前端凹切形成的凹部。基板夾持部153在夾持時係以凹部之兩側緣部分別抵接於基板S端面之2個部位。
本實施形態中，配置有托盤夾持臂147及基板夾持臂149，俾在被動側之托盤夾持部151接觸托盤T之前，先使基板夾持部153接觸基板S。再者，如第132圖所示，基板夾持臂149係配置於直動導件155上，可沿著夾持之移 動方向直線式移動。此外，基板夾持臂149之背後配置有彈簧式推動件157。彈簧式推動件157係相當於本發明之彈推部。基板夾持臂149與其基板夾持部153係利用彈簧式推動件157朝基板S彈性推壓。而且，在基板夾持部153因基板S之夾持反作用力而推向基板S時，基板夾持部153會一邊朝基板S彈性推壓，一邊可在被動側夾持體133上後退。關於上述彈性構造之功能，容後陳述。
此外，夾持機構57中，固定側夾持體131設有托盤夾持位置調節機構159及基板夾持位置調節機構161。
托盤夾持位置調節機構159係為設於各個托盤夾持部143，用以調節托盤夾持部143向托盤T之突出量的機構。托盤夾持位置調節機構159具有螺紋構造。托盤夾持部143之保持銷的外周設有公螺紋，該公螺紋則螺合於托盤夾持臂部139之母螺紋，藉由轉動保持銷，可以調節銷之高度。基板夾持位置調節機構161係為設於各個基板夾持部145，用以調節基板夾持部145向基板S之突出量的機構。基板夾持位置調節機構161亦具有和托盤夾持位置調節機構159同樣的螺紋構造。透過此種構成，固定側夾持體131之托盤夾持部143及基板夾持部145之突出量得以獨立地調節。
再者，被動側夾持體133也和固定側夾持體131同樣的具有托盤夾持位置調節機構163。托盤夾持位置調節機構163係設於各個托盤夾持部151，具有和固定側同樣的螺紋構造。
此外，本實施形態例中，托盤T係以4個部位夾持，基板S亦以4個部位夾持。但是，夾持點之數目，並不限定於上述。夾持點之最少需要數目係依托盤及基板之形狀而異。例如，基板為圓形時，亦可以3點來夾持基板。
「托盤保持機構」
如第130圖、第131圖、第134圖及第137圖等所示，托盤保持機構59為相對於托盤平面呈垂直方向的驅動機構。托盤保持機構59具有向托盤本體71下降而和托盤本體71抵接之複數支托盤保持銷171。托盤保持銷171係相當於本發明之托盤保持部件。如第131圖所示，托盤保持銷171係安裝於銷安裝臂173，銷安裝臂173係連結於托盤保持機構59用之昇降壓力缸175，利用昇降壓力缸175使托盤保持銷171得以昇降。
托盤保持機構59具有在框部73上昇時防止托盤本體71上昇的功能。亦即，托盤保持機構59在升降機構55提升框部73時會使托盤保持銷171下降而抵接於托盤本體71，藉此拘束托盤本體71而防止其上昇。
本實施形態中，托盤保持銷171的數目為4支。該等4支托盤保持銷171係配置成分別對應托盤本體71之4個角隅的突出緣部89，而在下降時抵接及推壓突出緣部89。如此，突出緣部89之上面係具備作為托盤保持銷171之抵接部位的功能。而且，突出緣部89之下面亦具備搬運托盤時之機器人支持面的功能。
再者，如第131圖所示，托盤保持機構59具有用以 調節托盤保持銷171之高度的高度調節機構177。高度調節機構177具有和升降機構55之調節機構同樣的螺紋構造。亦即，托盤保持銷171之外周設有公螺紋，該公螺紋係螺合於銷安裝臂173之母螺紋，透過轉動托盤保持銷171，即得以調節銷之高度。
「框部落下機構」
如第130圖、第131圖、第134圖及第137圖等所示，框部落下機構61係為相對於托盤平面呈垂直方向的驅動機構。框部落下機構61具有向框部73下降而推壓框部73之複數支框部落下銷181。框部落下銷181係相當於本發明之框部落下部件。如第131圖所示，框部落下銷181係安裝於銷安裝臂183，銷安裝臂183則連結於框部落下機構61用之昇降壓力缸185，以利用昇降壓力缸185使框部落下銷181昇降。
本實施形態中，框部落下銷181之數目為4支，分別配置於框部73之上方。在透過夾持機構57施行定位結束後之框部上昇解除時，框部落下機構61會使框部落下銷181下降，推壓框部73，令框部73確實落座到托盤本體71。框部73之落座可予以檢測，藉以保證下降動作之確實。
此外，如第131圖所示，框部落下機構61具有用以調節框部落下銷181之高度的高度調節機構187。高度調節機構187亦具有和升降機構55之調節機構同樣的螺紋構造。亦即，框部落下銷181之外周設有公螺紋，該公螺紋係和銷安裝臂183之母螺紋螺合，透過轉動框部落下銷181 即得以調節銷之高度。
以上係就本實施形態之基板搭載裝置51的各部構成加以說明。其次說明基板搭載裝置51之動作。
第139圖及第140圖係示意性顯示基板搭載裝置51之動作概要。如第139圖所示，在基板S搭載前，托盤T就已配置於平台53。框部73下降，並以框腳部83支持於托盤本體71。
升降機構55下降，框部保持銷115及基板保持銷117亦位於下方。夾持機構57打開，固定側夾持體131及被動側夾持體133則後退並處於預定之退避位置。而且，托盤保持機構59及落下機構61上昇，托盤保持銷171及框部落下銷181係位於托盤T之上方。
搭載動作開始時，首先，托盤保持機構59會使托盤保持銷171下降。托盤保持銷171則抵接於托盤本體71之突出緣部89，壓住托盤本體71。
接著，升降機構55使框部保持銷115及基板保持銷117上昇。框部保持銷115會穿過托盤本體71之孔，並抵接於框腳部83之下面，將框部73上抬。此時，框部73係由設於框腳部83之直動型昇降導桿87(第135圖)引導而朝鉛直方向上昇。
再者，基板保持銷117也和框部保持銷115同樣的穿過托盤本體71之孔而上昇。基板保持銷117之前端則達到比托盤T之基板搭載銷75之前端稍上方。
透過框部保持銷115將框部73上抬，在托盤本體71 和框部本體81之間得以形成插入口79。藉由屬於基板搬運部(基板搬運手段)的機器人將基板S從該插入口79插入，並置於基板保持高度之基板保持銷117上。基板S係從第133圖之箭頭D方向插入。由於基板保持銷117比托盤T之基板搭載銷75更突出，因此基板S係保持在基板保持銷117上，而不是在基板搭載銷75上。上述機器人為第127圖之大氣搬運機器人9。搬運機器人具有例如叉型臂，其係以臂前端支持基板S之下面，將臂伸出即可插入基板S。
在此，本實施形態中，框部保持銷115之前端高度和基板保持銷117之前端高度係大致相同。不過，框腳部83之下面係位於較基板S之下面更下方。在基板保持銷117抵接基板S的下面之前，框部保持銷115已先抵接於框腳部83的下面。因而，升降機構55可以將框部73提高框腳部83之高度分量。結果，框部本體81會達到比基板保持銷117之前端的基板保持高度更上方，而可形成充分大的插入口79。
其次，如第140圖所示，夾持機構57係用以將基板S相對於托盤T實施定位。本實施形態中，係藉由夾持機構57同時夾持托盤T及基板S即將基板S正確定位。
第141圖係說明夾持動作之圖。如圖所示，開始夾持之前，固定側夾持體131及被動側夾持體133係和托盤T及基板S分開。開始夾持時(定位開始時)，首先，由固定側壓力缸135(第136圖)驅動固定側夾持體131，移動至預 定之固定側夾持位置才停止。
接著，藉由被動側壓力缸137驅動被動側夾持體133，而抵接於托盤T之端部及基板S之端部，將托盤T及基板S向固定側夾持體131推壓。被動側之托盤夾持部151則將托盤本體71向固定側之托盤夾持部143推壓，而被動側之基板夾持部153則將基板S向固定側之基板夾持部145推壓。
藉此，即得以將托盤本體71和基板S以一次夾持動作予以夾持。托盤本體71及基板S係在抵接於固定側夾持體131位置獲得定位，藉以決定基板S和托盤T之相對的位置關係，因此，基板S就相對於托盤T獲得定位。
夾持動作結束時，被動側夾持體133會後退而從基板S及托盤T分開，接著，固定側夾持體131後退而從基板S及托盤T分離，如此，夾持動作即告解除。
依上述方式，根據本實施形態，托盤T和基板S係以一次夾持動作同時獲得定位。固定側夾持體131具有托盤夾持部143和基板夾持部145一體設置的構成，故此等位置關係經固定。托盤T及基板S係由該等固定側夾持體131所推壓。結果，托盤T及基板S的個別位置以及基板S相對於托盤T之位置，係對應於托盤夾持部143與基板夾持部145之位置關係而決定。因而，可獲得高定位精密度。
此外，本實施形態中，固定側夾持體131係依上述方式前進，然後，被動側夾持體133才前進。透過以此方式構成夾持機構57，可以獲致托盤移動量得以減少的優點。
而且，在夾持動作中，係以固定側之夾持力比被動側之夾持力小的方式控制固定側壓力缸135及被動側壓力缸137。固定側夾持力為固定側壓力缸135將固定側夾持體131固定之力量，被動側夾持力為被動側壓力缸137移動被動側夾持體133的力量。透過這種夾持力之設定，可以防止固定側夾持體131之偏移，而獲得高定位精密度。
再者，本實施形態中，如前已說明者，基板保持銷117係較托盤T之基板搭載銷75突出於更上方。因此，如第140圖所示，基板S定位時係保持於基板保持銷117上，而不是保持於基板搭載銷75上。相對於基板搭載銷75因考慮到後續的搬運而具有不易滑動的表面，基板保持銷117卻具有容易滑動的表面。因此，基板S係置於容易朝水平方向移動的狀態。藉此，得以防止基板S定位時之損傷。而且，因基板S會確實地往適當位置移動，故定位精密度亦得以提升。
此外，如前所述，本實施形態中，被動側夾持體133係將基板夾持臂149設於直動導件155上，且彈簧式推動件157係配置於基板夾持臂149之後方側。該構成在夾持時會以下述方式產生功能。
茲參照第142圖，本實施形態中，托盤夾持臂147及基板夾持臂149之配置方式為，在被動側之托盤夾持部151接觸托盤T之前，基板夾持部153先接觸基板S。
因此，被動側夾持體133持續移動時，基板夾持部153最初係抵接基板S，並施以推壓。基板S之相反側則抵接 於固定側夾持體131，利用來自基板S反作用力使彈簧式推動件157收縮，基板夾持臂149則在直動導件155上後退。在此時間點上，基板S係由彈簧式推動件157之彈力所夾持。繼之，托盤夾持部151抵接於托盤T，並施以推壓。接著，基板S和托盤T雙方都受到夾持、定位。
此處，若假設未設有直動導件155及彈簧式推動件157。此時，由於尺寸誤差，使托盤夾持部151和基板夾持部153之一方無法抵接於對象物，因此，定位精密度會降低。本實施形態中，透過上述之構成，托盤夾持部151和基板夾持部153能夠確實抵接於托盤T及基板S，故定位精密度得以提升。
此外，本實施形態係在基板S上使用彈性構造，而不是在托盤T上。相較於托盤T，基板S之重量較小，而且，基板S在定位時係保持於升降機構55之基板保持銷117。因此，基板S容易移動，而且即使在利用彈簧等施以推壓時，更能確實移動以達定位之目的，使定位精密度得以進一步提升。
再回到第140圖。定位結束並解除夾持後，升降機構55即下降，框部保持銷115及基板保持銷117亦下降。框部73下降，框腳部83就支持於托盤本體71，框部73則回到原來的位置。而且，基板S下降，並支持於基板搭載銷75。基板S之上面和框部73之上面則在相同高度(如前所述，詳細而言，框部本體81之上面係位於和基板上面相同之高度，框部蓋86之上面則位於比基板上面稍高的位 置)。框部73之端子部77係接觸於基板S之上面。而且，框部蓋86係沿著基板S之整個周圍(除了2個端子部77的部分)將框部73和基板S之間隙覆蓋。
升降機構55下降時，框部落下機構61就使框部落下銷181下降。框部落下銷181則抵接於框部73之上面，並施以推壓。藉此，框部落下機構61會輔助框部73下降。框部73則除了自重之外，亦受框部落下銷181之作用，而確實地下降到原來的位置。
其次，框部落下機構61會使框部落下銷181上昇，托盤保持機構59則令托盤保持銷171上昇。藉此，一連串的搭載動作即告完成。搭載動作結束時，機器人就將搭載有基板S之托盤T進行搬運。機器人具有手臂，會以手臂部支持托盤本體71之突出緣部89的下面。如前所述，該機器人係為第127圖之大氣搬運機器人9，會將托盤T往裝載鎖定室17搬運。
以上係將基板S一面定位於托盤T一面進行搭載之動作加以說明。其次，說明從托盤T卸下基板S時之動作。
本實施形態中，基板搭載裝置51設有檢查裝置。檢查結束時，托盤S乃藉機器人搬運，而置放於基板搭載裝置51之平台53。此時，基板搭載裝置51係處在和上述搭載完成時相同的狀態。亦即，在基板搭載裝置51，升降機構55係下降中，框部保持銷115及基板保持銷117亦位於下方。夾持機構57則打開，固定側夾持體131及被動側夾持體133後退，並處於預定之退避位置。而且，托盤保持 機構59及落下機構61係在上昇狀態，托盤保持銷171及框部落下銷181則位於托盤T之上方。
首先，托盤保持機構59使托盤保持銷171下降，並壓住托盤本體71。接著，升降機構55令框部保持銷115及基板保持銷117上昇。框部73亦上昇，且在托盤本體71和框部本體81之間形成插入口79。框部73之端子部77從基板S之上面脫離。框部蓋86亦朝基板S之上方移動。此外，基板S係藉升降機構55之基板保持銷117上抬。藉此，基板S乃從托盤上之基板搭載銷75脫離並上浮。
接著，機器人伸出手臂，從插入口79到達基板S，並支持基板S之下面，將基板S從插入口79取出。基板S係朝和第133圖之箭頭D相反方向取出。
在此，上述之基板取出動作之前，可實施再度定位。具體而言，框部上昇之後，即利用夾持機構57實施定位。定位動作可和基板搭載過程之定位相同。然後透過機器人，基板S即得以取出。透過以此方式進行再度定位，可提增搬運之確實性。
基板S取出時，升降機構55即下降，框部73則回到原來的位置。此時，框部落下機構61就使框部落下銷181下降，以輔助框部73之下降。接著，框部落下機構61令框部落下銷181上昇，托盤保持機構59則使托盤保持銷171上昇。藉此，一連串的基板取下動作即告完成。此外，本實施形態可適用於前述實施形態1至28及未賦予編號之實施形態。
「其他實施形態」
上述係就本發明之基板搭載裝置加以說明。本發明之其他實施形態係例如下所述。
使用上述之基板搭載裝置或方法，對搭載於托盤之遮罩照射帶電粒子射束以檢查遮罩之遮罩檢查裝置或方法。
使用上述之基板搭載裝置或方法，對搭載於托盤之遮罩照射帶電粒子射束，以進行遮罩製作步驟之檢查的遮罩製造裝置或方法。
利用上述之遮罩檢查裝置或方法所檢查之遮罩。利用上述之遮罩製造裝置或方法所製造之遮罩。
使用上述之遮罩來製造半導體裝置的半導體製造裝置或方法。
使用上述之遮罩所製造的半導體裝置。利用上述之半導體製造裝置或方法所製造之半導體裝置。
以遮罩之種類，舉例而言，為例如Cr遮罩、EUV遮罩、奈米印刻用遮罩。Cr遮罩係用於光線曝光，EUV遮罩則用於EUV曝光，奈米印刻遮罩係用於藉由奈米印刻形成阻劑圖案。有關各該等遮罩，形成有圖案之遮罩即可為檢查對象。而且，在圖案形成之前就形成有膜之狀態的遮罩(素材)即可為檢查對象。
以下陳述可應用透過上述實施形態所得之遮罩的半導體裝置之製造方法。該製造方法包括下述步驟(1)至(5)。
(1)製造晶圓之晶圓製造步驟(或準備晶圓之晶圓準備步驟)
(2)製造曝光用遮罩之遮罩製造步驟(或準備遮罩之遮罩準備步驟)
(3)對晶圓實施必要之加工處理的晶圓處理步驟
(4)將形成於晶圓上的晶片1片1片的切出，並使之可以動作的晶片組裝步驟
(5)檢查晶片之晶片檢查步驟
上述(3)之晶圓處理步驟中，所設計的電路圖案係依次層疊於晶圓上，形成作為記憶體、MPU(微處理器，Micro Processing Unit)等而動作的多數晶片。該晶圓處理步驟包含以下的多數步驟。
(A)形成作為絕緣層之介電質薄膜、配線部及電極部的形成金屬薄膜等的薄膜形成步驟(使用CVD、濺鍍等)
(B)使薄膜層及晶圓基板氧化的氧化步驟
(C)為了選擇性加工薄膜層及晶圓基板等而使用光罩(Rectile)以形成阻劑圖案的微影印刻步驟
(D)依據阻劑圖案加工薄膜層及基板的蝕刻步驟(使用例如乾蝕刻技術)
(E)離子雜質注入擴散步驟
(F)阻劑剝離步驟
(G)對已加工晶圓進行檢查之步驟
晶圓處理步驟係僅重復進行必要的層數。(C)之微影印刻步驟則如下所述。
(a)在已於前段步驟中已形成電路圖案的晶圓上塗覆阻劑的阻劑塗布步驟
(b)使阻劑曝光的步驟
(c)使已曝光之阻劑顯像而獲得阻劑圖案之顯像步驟
(d)用以使已顯像之阻劑圖案穩定化的退火步驟
以上已就本發明之較佳實施形態加以說明。如上所述，依據本發明，夾持機構係以一次夾持動作夾持托盤及基板雙方。該夾持動作係為用複數夾持片從不同方向推壓托盤及基板之動作。由於係使用和基板平面平行地移動的夾持機構，故得以進行定位而不會使基板傾斜。而且，使用托盤夾持部和基板夾持部設成一體的夾持體以一次動作夾持托盤和基板，故可按照托盤夾持部和基板夾持部的位置關係來使基板相對於托盤對施行定位，托盤和基板之位置關係得以正確的決定。因而，基板得以相對於托盤以高精度定位。
而且，若依本發明，係如上所述地以一次動作來夾持基板和托盤，故能獲致不僅是基板之定位，托盤之定位也能同時進行的優點。
再者，若依本發明，由於係以夾持接近基板，故能儘量避免朝基板之接觸。很適於在定位結束後解除夾持，而能減少接觸時間。因此，若依本發明，能夠在儘量不接觸基板之狀態下適切地實施定位。
特別是，在上述實施形態例中，基板為遮罩，基板搭載裝置係設於帶電粒子型之檢查裝置(尤其是映像投影型之檢查裝置)。在此情況下，有依次檢查遮罩兩面之情形，必須極力避免對遮罩之兩面接觸。因此，基板搭載也好， 遮罩之定位也好，均要求以高精度進行，而儘量不要接觸遮罩。若依本發明，就能夠適當地因應這種遮罩檢查要求。
此外，使用於本發明之遮罩，係例如一邊為6吋之正方形，厚度為6.35mm之玻璃製遮罩，相較於晶圓，重量較大，若依上述之基板搭載裝置，這種遮罩也可以適當的定位。
而且，適用本發明之檢查裝置，雖係如上述實施形態所示地在真空室中進行遮罩檢查，但在這種情形中，本發明能夠適當地將遮罩實施定位。
此外，於上述實施形態例中，由檢查裝置整體觀之，基板搭載裝置係先行基板之臨時定位。正式定位則在後段行之。亦即，在裝載鎖定室用CCD攝像機檢測基板之標記，再根據標記位置控制托盤在主室中之設定位置，藉此即得以進行正式定位。該正式定位之精度會受臨時定位精度之影響。例如，因為臨時定位精度較低而使CCD攝像機之視野擴大時，CCD攝像機之倍率會減低，而使正式定位精度下降。若依本發明，這種正式定位精度之下降亦得以防止，檢查精度能夠提升。
繼說明本發明之其他優點。若依本發明，可設置固定側夾持體和被動側夾持體作為複數夾持體。首先，固定側夾持體可配置於預定之固定側夾持位置，然後使被動側夾持體移動而將托盤及基板向固定側夾持體推壓。固定側夾持體之托盤夾持部和基板夾持部之位置關係在夾持時可予以固定。藉此，固定側夾持體和被動側夾持體係相連繫， 基板得以正確地朝透過固定側夾持體之托盤夾持部和基板夾持部之位置關係所規定之預定位置定位。而且，固定側夾持體前進後，被動側夾持體才前進，故可獲得定位過程中之托盤移動量能夠減少之優點。
再者，就被動側夾持體而言，托盤夾持部及基板夾持部可配置成在托盤夾持部接觸托盤之前，基板夾持部先接觸基板的方式，而且設置有夾持時使基板夾持部向基板彈性推壓的彈壓部。彈壓部可以設成被動側之基板夾持部因基板之夾持反作用力而被基板推壓時，基板夾持部可以後退的形態。彈壓部例如為彈性元件，可配置於被動側之基板夾持部背後。彈性元件例如為彈簧。透過這種構成，可以防止托盤夾持部和基板夾持部之尺寸誤差所導致的定位精度下降，而得以高精度定位基板。又，透過使相比於托盤其重量較小而容易移動之基板應用彈性構造，得以進一步提升定位精度。
而且，若依本發明，夾持體可具有：用以調節托盤夾持部向托盤之突出量的托盤夾持位置調節機構；及用以調節基板夾持部向基板之突出量的基板夾持位置調節機構。托盤夾持部之突出量和基板夾持部之突出量可以獨立地調節。透過此種構成，可以調節夾持體之托盤夾持部及基板夾持部的突出量，定位精度可以更為提升。
此外，若依本發明，基板搭載裝置可具有配置在與定位時之基板對應的位置且可昇降的複數基板保持部件。在基板藉由複數基板保持部件保持在比托盤之基板搭載高度 更上方之基板保持高度的狀態下，夾持機構可夾持基板。 藉此，在基板從托盤脫離之狀態下，基板得以被夾持，故可避免定位時之托盤和基板之滑動。因此，得以在儘量不接觸基板之狀態下進行定位，而且，可以防止因滑動而導致定位精度降低，還可進一步防止因滑動而導致基板損傷。
又，若依本發明，托盤可包含：托盤本體；及可從托盤本體上昇且包圍基板之框部。基板搭載裝置可具有配置在對應於框部之位置且可昇降之複數框部保持部件。透過框部保持部件將框部上抬，可以在框部和托盤本體之間形成插入基板及插入夾持體所需之插入口。藉此，可從基板周圍之框部對基板上面賦予電位。而且，藉由以框部包圍基板，基板緣部附近之電位得以均勻化。框部以適當接觸基板緣部為佳，藉此，可使電位適當地均勻化。上述實施形態中，係以覆蓋框部和基板之間隙的方式設置框部蓋，且框部蓋接觸於基板緣部。此外，本發明中，係將框部上抬，故即使在為了對基板上面賦予電位而設置框部時，亦可防止夾持機構和框部之干擾，可以適當地進行夾持之定位。
更具體而言，可如上述實施形態說明的方式設置升降機構。升降機構可具有：配置在對應框部之位置的複數框部保持部件；及配置在對應基板之位置的複數基板保持部件，且可使複數框部保持部件及複數基板保持部件連動昇降。此外，升降機構可透過使框部保持部件上昇而將框部上抬，而將插入基板及插入夾持體所需之插入口形成在框 部和托盤本體之間。而且，升降機構可使基板保持部件上昇，令基板保持部件往較托盤之基板搭載高度更上面且對應插入口之高度的基板保持高度突出。基板可通過插入口插入，而在基板保持高度保持於基板保持部件。夾持體亦可通過插入口順暢無干擾地插入。
透過這種構成，可以為了形成插入口而將框部適當地上抬。而且，可將基板適當地保持在定位時從托盤脫離的上方位置。因此，恰好可以得到上述本發明之優點。再者，透過將框部保持部件和基板保持部件設在共通的升降機構，可以簡單的完成組構。
再者，若依本發明，框部可具有：包圍基板之框部本體；及從框部本體延伸至下方的框腳部。框腳部之下面可位於較基板之下面更下方。框部保持部件可配置於對應框腳部的位置。透過支持框腳部，可使框部本體位於比基板保持部件所保持的基板保持高度更上面而形成插入口。藉此構成，即使基板保持部件和框部保持部件同時上昇相同距離時，也可將框部本體往高於基板保持高度的位置上抬，框部本體和托盤本體之間可適當地形成基板及夾持用之插入口。因此，升降機構之組構可以簡單地完成。
而且，若依本發明，基板搭載裝置可具備：用以調節框部保持部件之高度的框部保持高度調節機構；及用以調節基板保持部件之高度的基板保持高度調節機構。框部保持部件之高度和基板保持部件之高度可以獨立地調節。透過此構成，可以調節框部保持部件之高度及基板保持部件 之高度，框部和基板之位置關係得以適當地調節。
此外，若依本發明，亦可設有托盤保持機構。托盤保持機構可在對應托盤本體之位置配置托盤保持部件，以使托盤保持部件昇降。升降機構將框部上抬時，托盤保持機構可使托盤保持部件下降，並抵接於托盤本體，俾防止托盤本體之上昇。透過這種構成，可以防止托盤本體隨著框部上昇而上昇，而利用托盤與基板之同時夾持適切地進行定位。
而且，若依本發明，托盤本體可以具有較框部更突出於外側之突出緣部，突出緣部之上面可為托盤保持部件之抵接面，突出緣部之下面可為搬運托盤之搬運機器人的支持面。透過這種構成，托盤本體之突出緣部可用於基板搭載時之托盤保持和搭載結束後之托盤搬運兩方面。這2種功能可用簡單的構成來實現。
再者，若依本發明，亦可設有框部落下機構。框部落下機構可以在和框部對應之位置配置有框部落下部件，可使框部落下部件昇降。框部升降解除時，框部落下機構可使框部落下部件下降以推壓框部。透過這種構成，可使為了防止和基板及夾持之干擾而上抬之框部確實的回到包圍基板之位置。
此外，本發明中，基板可為半導體製造用之遮罩。而且，基板可為四角形。習知技術中，一般係使用圓形基板之定位機構，對四角形遮罩之定位並不適用。若依本發明，很適合進行四角形遮罩定位。但在本發明之範圍內，基板 不限定於遮罩，亦可為晶圓。此外，基板形狀不限定於四角形，亦可為圓形。第144圖即是顯示基板形狀為圓形時之基板搭載裝置例，其圓形基板為例如晶圓。如圖所示，托盤形狀亦配合基板而改變為圓形。除了適應基板及托盤之形狀改變所需之改變外，第144圖之基板搭載裝置201亦可具有和上述實施形態概略相同的構成。第144圖之基板搭載裝置201可同樣具備上述之本發明各種構成，亦即平台、升降機構、夾持機構、托盤保持機構、落下機構等。從橫方向觀察的構成(包含剖面之構成)亦可和上述四角形基板之實施形態概略相同。
以上已就本發明之較佳實施形態加以說明。然而，本發明並不限定於上述實施形態，本行業者可在本發明之範圍內將上述實施形態加以變更，應無庸置疑。此外，本實施形態亦可適用於前述實施形態1至28以及未賦予編號之實施形態。
依上所陳，就以高精度使基板相對於托盤定位的基板搭載技術而言，本發明實甚為有用。
(實施形態29) -試樣觀察方法及裝置、以及使用該等觀察方法與裝置的檢查方法及裝置-
茲說明本發明檢查裝置及檢查方法的試樣觀察方法及裝置例。
〔第1觀點〕
第1觀點係關於異物之觀察，特別是關於檢查異物之 技術。
本發明之目的是在提供能夠高速且確實地檢測試樣表面之異物的電子射線檢查方法及電子射線檢查裝置。
本發明之電子射線檢查方法係為透過對試樣表面照射具有預定照射區域的拍攝電子射束，利用檢測器檢測所反射之電子，以取得前述試樣表面及前述試樣表面上之異物的圖像之電子射線檢查方法，其特徵在具有：異物帶電步驟，利用帶電用電子射束之照射使前記異物帶電，而在前述異物週邊形成和前述試樣表面不同的電位分布；及放大像取得步驟，將利用前述拍攝電子射束之照射而從前述異物反射，並通過藉前述電位分布之作用而彎曲之軌道而到達前述檢測器之前述電子加以檢測，以取得前述異物之倍率已較前述試樣表面之倍率增大的前述異物之放大像。
藉此，由於使用具有預定照射區域之電子射束進行電子射線檢查，故可以高速檢查廣闊面積。而且，由於可取得相較於周圍之試樣表面其異物之像已經放大之放大像，故得以確實檢測異物。
此外，本發明中，前述異物帶電步驟可藉由前述帶電用電子射束之照射使前述異物帶負極性的電，而前述放大像取得步驟可將前述拍攝電子射束之入射能量設在10eV以下，且可檢測在前述異物之正前面反射之鏡反射電子，以取得前述異物之前述放大像。
藉此，可以使用容易在低入射能量帶產生之鏡反射電子，以確實檢測異物之放大像。
再者，本發明中，前述異物帶電步驟可以透過前述帶電用電子射束之照射而提高前述異物之電位絕對值。
藉此，可以加大作為背景之試樣表面和異物之電位差，提高異物放大像之對比度，使電子射線檢查變得容易。
而且，本發明中，前述帶電用電子射束之入射能量，可較前述拍攝電子射束之入射能量大。
藉此，透過較高入射能量之帶電用電子射束之照射，可以提高異物之負電位絕對值。因此，拍攝電子射束照射時，能夠容易產生鏡反射電子。
此外，本發明中，前述帶電用電子射束之入射能量，可較前述拍攝電子射束之入射能量小。
該構成適於拍攝電子射束之適當入射能量為已知的情況。透過上述構成，使用拍攝電子射束取得異物之放大像時，可以防止異物表面之電位變化增大的情形。因此，可以確實檢測放大像。
再者，本發明中，前述帶電用電子射束和前述拍攝電子射束，入射能量係相等，而劑量則可不同。
藉此，不用使電子射束之入射能量變化，即可透過劑量來控制異物之帶電。因此，可用簡易的控制來檢測異物之放大像。
而且，本發明之方法可將前述拍攝電子射束以非垂直方式入射於前述試樣表面。
藉此，拍攝電子射束之入射角度可適當調整，以取得解像度更高的異物放大像。
再者，本發明中，前述放大像取得步驟可將前述拍攝電子射束之入射能量設在10eV以上，以檢測從前述異物放出並反射之2次放出電子，而取得前述異物之放大像。
藉此，可使2次放出電子從異物產生，並根據2次放出電子取得異物之放大像，以進行電子射線檢查。
此外，本發明中，前述拍攝電子射束之入射能量可為從前述試樣表面反射之電子全部成為鏡反射電子時之最高入射能量以上，從前述試樣表面反射之電子全部成為2次放出電子時之最低入射能量加上5eV所得之值以下之入射能量。
換言之，本發明中，前述拍攝電子射束之入射能量LE可設定在LEA≦LE≦(LEB+5eV)。在此，LEA為從前述試樣表面反射之電子全部成為鏡反射電子時之最高入射能量，LEB為從前述試樣表面反射之電子全部成為2次放出電子時之最低入射能量。
藉此，可以使用異物和周圍之試樣表面之深淡程度差較大的入射能量帶來進行電子射線檢查。因此，透過取得對比度較大的圖像，即得以容易且確實地執行電子射線檢查。在此，深淡程度係表示圖像之亮度，深淡程度差則表示亮度差。
而且，本發明中，前述拍攝電子射束之入射能量係在從前述試樣表面反射之電子為鏡反射電子和2次放出電子之混合或僅為2次放出電子時之入射能量帶中，且在從前述異物反射之電子為反射鏡電子和2次放出電子混合時之 入射能量帶中，且設定為前述試樣表面之像和前述異物之放大像的深淡程度差達到最大時之入射能量。
藉此，周圍之背景和異物的深淡程度差達到最大。因此，可以在容易檢測異物之狀態下進行異物之檢測。
本發明之電子射線檢查裝置具備：平台，用以載置試樣；1次光學系統，用以產生具有預定照射區域之電子射束，並將該電子射束向前述試樣照射；及2次光學系統，具有將從前述試樣反射之電子加以檢測的檢測器，以取得前述試樣之預定視野區域的圖像；前述1次光學系統係透過帶電用電子射束之照射使前述異物帶電，令前述異物之電位分布和試樣表面不同，然後將拍攝電子射束照射於前述試樣；前述2次光學系統係將從前述異物反射，且通過受到前述電位分布之作用而彎曲之軌道而到達前述檢測器之電子加以檢測，而取得前述異物之倍率已較前述試樣表面之倍率增大的前述異物之放大像。
藉此，可以利用具有預定大小之照射區域的電子射束將試樣表面整體快速地加以檢查。而且，可以將異物之像放大得比周圍之像還大，以確實進行異物之檢測。
再者，本發明中，前述1次光學系統可利用前述帶電用電子射束之照射使前述異物帶電，然後對前述試樣照射入射能量為10eV以下之前述拍攝電子射束，前述2次光學系統可利用前述檢測器對在前述異物之正前面反射之鏡反射電子加以檢測，以取得前述異物之放大像。
藉此，可以使用低入射能量使異物形成容易產生鏡反 射電子之狀態。透過使用鏡反射電子，而容易取得異物之放大像。因此，異物之檢測可以更為確實。
此外，本發明中，前述平台上可載置法拉第杯、基準試樣晶片、及EBCCD之至少一種。
藉此，可以直接檢測電子射束之變化輪廓，而能夠適切進行電子射束之調整。
又，本發明中，前述平台上可載置基準試樣晶片，前述基準試樣晶片可具有圓形、十字形或矩形之任一種形狀圖案。
藉此，可以進行電子射束的射束變化輪廓之調整，俾適合產生鏡反射電子。鏡反射電子適於異物放大像之檢測，而上述構成可以適當地產生鏡反射電子。
而且，本發明中，前述1次光學系統可將前述拍攝電子射束之入射能量設在10eV以上，前述2次光學系統可將從前述異物放出並到達前述檢測器之2次放出電子加以檢測，而取得前述異物之放大像。
藉此，即使透過從異物產生2次放出電子，亦可進行異物之檢測。
此外，本發明中，前述2次光學系統可具有可和NA光闌交換之EB-CCD。
藉此，可針對通過2次光學系統之2次電子射束直接測定其變化輪廓。因此，可進行適當的調整。
再者，本發明中，前述2次光學系統可具有NA光闌。該NA光闌可以前述鏡反射電子之強度中心和光闌中心位 置一致的方式配置。
藉此，可將NA光闌之位置作適當配置，以順利地檢測鏡反射電子訊號，同時相對的減小2次放出電子之檢測量。因此，可取得高對比度的圖像。
而且，本發明中，前述2次光學系統可具有NA光闌，該NA光闌之形狀可為在與前述鏡反射電子強度分布之長度方向對應的方向具有長軸的楕圓形。
藉此，得以使用和鏡反射電子強度分布一致之楕圓形光闌。因此，可以檢測到更多的鏡反射電子訊號，以取得高對比度之圖像。
又，本發明中，前述2次光學系統可具有具備複數光闌之NA光闌，該NA光闌可配置成使前述複數光闌位於前述鏡反射電子強度中心之週邊的方式。
此處，NA光闌係為光闌元件，複數光闌係為設於光闌元件之複數開口。透過上述構成，可以配合鏡反射電子之散射方向進行光闌之配置。因而可以進行因應用途或性質的鏡反射電子之適當檢測。
再者，本發明中，前述2次光學系統可具備具有複數光闌之NA光闌，該NA光闌可配置成使前述複數光闌中之任一者和前述鏡反射電子之強度中心一致的方式。
此處，NA光闌係為光闌元件，而複數光闌係為設於光闌元件之複數開口。透過上述構成，對於在散射方向具有特徵之異物可以進行有效的檢查。也可進行有益於異物分類之檢查。
而且，本發明中，前述2次光學系統可復具備使前述NA光闌移動之移動機構。
藉此，可容易使用移動機構進行NA光闌之位置調整。
此外，本發明中，前述1次光學系統及前述2次光學系統可為已經使用散布於前述試樣上而其規格為已知的微小球體進行過靈敏度校正的光學系統。
藉此，可以進行高精度之靈敏度校正。因而可以良好條件進行圖像之取得。
再者，本發明之電子射線檢查裝置可具有：用於收容前述平台之室；及設於該室之SEM式檢查裝置。可根據前述檢測器所取得之前述異物放大像之位置資訊使前述平台移動，而以前述SEM式檢查裝置對前述異物進行詳細檢查。
藉此，可以迅速且高精度地進行異物之詳細檢查，並使異物檢查以高速且高精度方式進行。
如以上所說明，若依本發明，可以迅速地進行異物檢查，同時確實且容易地進行異物之檢測。
以下再進一步詳細說明本發明。但以下的詳細說明和附圖並非用來限定本發明。相對的，發明之範圍係由後附的申請求專利範圍來界定。
第145A圖係顯示利用本實施形態之電子射線檢查方法所得之圖像。茲參照第145圖說明本發明之概略性原理。
第145A圖顯示利用本實施形態之映像投影法所得之異物10的圖像80。異物規格為40〔nm〕。第145A圖之圖像中，異物10之大小為大約滿足像素規格2×2〔μm〕之 區域的程度。此處，所稱像素規格係指和檢測器之1畫素相對應的試樣上實際規格。像素規格意指可觀察之試樣規格之最小單位。因此，第145A圖中，實際的異物規格不論是否為40〔nm〕，所顯示之圖像80均放大到接近2×2〔μm〕大小的程度。這就是說，像素規格即使為例如1〔μm〕、1.5〔μm〕左右之大小，亦可發現40〔nm〕左右的異物10。
第145A圖中，拍攝用電子射束之入射能量為1〔eV〕。像素規格為100〔nm〕。習知技術認為異物的實際規格為40〔nm〕時，像素規格必須比40〔nm〕小。相對於此，本實施形態可以取得放大得比光學倍率更大的異物10放大像。
第145B圖係顯示以習知SEM型(掃描型電子顯微鏡，Scanning Electron Microscope)異物檢查裝置所得之異物10的圖像280。異物規格為40〔nm〕。第145B圖中，像素規格為和第145A圖同樣的2×2〔μm〕。但和第145A圖相比較可知，第145B圖中之異物10的圖像規格變得相當小。
如此，本實施形態之電子射線檢查方法和習知SEM方式相比較時，可以取得異物10之規格已大幅增大的圖像。亦即，來自異物10之檢測訊號可以放大得比光學倍率更大。對於超微小規格之異物，亦可以較高的靈敏度來實現。而且，不僅如此，還可用比實際異物更大的像素規格來檢測異物。
第145C圖係為顯示在試樣20上有異物10存在之狀 態的側面圖。第145C圖中，異物10之表面為球面狀。因此，從表面反射之電子不會通過垂直的軌道，而是以擴展的方式改變軌道。這是因以下的理由所致。由於異物10具有球面型的表面形狀，故異物10之電位分布係處在和試樣表面21不同之狀態。因此，從宏觀角度來看試樣表面21時，異物10存在部分之電位分布產生了畸變。從而使電子的軌道改變。關於這點容後詳述。
第146A圖及第146B圖係為了比較之目的而顯示習知的電子射線檢查方法。第146A圖顯示習知光線方式的電子射線檢查方法。光線方式中，係利用所謂暗視野散射方式來檢測異物10。亦即，對試樣20之試樣表面21照射光、雷射，散射光並用檢測器170來檢測。然而，習知的光線方式中，異物10之規格為50至100〔nm〕以下的超微小異物、或有機物之附著等方面，檢測靈敏度會降低。因而越來越難以適用。靈敏度降低的重大主因可認為是異物10比光的波長還小，使S/N降低的緣故。
第146B圖顯示利用習知SEM方式之電子射線檢查方法。SEM方式中，係透過將電子射束歛縮以縮小像素規格，而能檢測超微小圖案缺陷22等。由於使用例如較對象異物規格為小的像素規格，故可以高解析度進行異物10之檢查。然而，因像素規格較小，故檢查時間變得很冗長，難以用合乎現實的時間來檢查，並不實用。
如此，習知技術對於超微小規格50至100〔nm〕以下的異物檢查，並不存在有得以實現高靈敏度、高速及高通 過量之異物檢查方法及異物檢查裝置。
第147A圖及第147B圖係顯示透過異物檢查方法所取得之異物10的放大像80和放大像之剖面深淡程度例。此處，深淡程度係表示圖像之亮度，深淡程度差即為亮度差。深淡程度越大，亮度亦越大。第147A圖為放大像80之一例，更詳細而言，中央的白區域為異物10的放大像81，黑區域表示試樣20的表面像82。在此，異物規格(直徑)為40〔nm〕，光學倍率為300倍。此時，若依習知的異物檢查方法，異物10之像的規格為40〔nm〕×光學倍率300=12〔μm〕。第147A圖之本實施形態中，異物10之放大像81的規格為190〔μm〕，而檢測器之像素規格為15〔μm〕。
第147B圖係顯示像素位置之剖面深淡程度。其中，橫軸為像素位置座標，縱軸為剖面深淡程度。第147B圖中，三角形標記(△)係表示山形狀(凸形狀)的部分。該部分為深淡程度較高的區域，其係對應第147A圖之白色放大像81之部分。亦即，圖像80上之放大像81的橫寬(三角形標記△)為190〔μm〕。
此處，檢測器65之像素規格為15〔μm〕。因此，若依習知方法，異物規格在圖像80上係以12〔μm〕來顯示。因而，異物10之圖像係成為1像素以下之訊號。但以1像素並無法正確表現異物10。
另一方面，若依本實施形態之異物檢查方法，異物10之放大像81可形成像素數=12.7之像來檢測。從而，可以更低倍率之大像素規格來拍攝。如能以大像素規格來拍 攝，則試樣表面21整體就可以高速來檢查。因而可以實現高速且高通過量之異物檢查。例如，異物規格為10至30〔nm〕時，像素規格可為100至1000〔nm〕。如此，即可使用較異物規格為大的像素規格，可以獲得高速的異物檢查。
應用本實施形態之電子射線檢查方法的電子射線檢查裝置具有映像投影方式之電子射線柱筒(1次光學系統)。SEM方式中，電子射束係予以歛縮。電子射束之光點規格為1像素分的像素規格。另一方面，在映像投影方式中，電子射束具有包含複數像素之預定面積區域。以這種電子射束照射於試樣20。檢測器係同時檢測對應複數像素的電子。形成複數像素分之像，並當作圖像訊號來取得。如此，映像投影光學系統具有：將電子照射於試樣表面21之電子照射系統；將從試樣表面21反射之電子的像形成為放大倍率之光學系統；檢測器70；及將來自檢測器70之訊號施以處理的圖像處理裝置系統。
第148A圖顯示照射於試樣之電子射束的入射能量和從試樣放出之電子的關係。更詳細而言，第148A圖係顯示一面使入射能量變化一面將電子射束照射於試樣20時的2次放出電子產生量。
第148A圖中，橫軸表示入射能量LE〔keV〕，縱軸表示2次放出電子產生量相對於入射電子量之比。
第148A圖，2次放出電子產生量大於1時，放出之電子量係較射入之電子量多。因此，試樣係帶正電。第148A 圖中，帶正電區域係入射能量LE為10〔eV〕以上、1.5〔keV〕以下的區域。
相反地，2次電子放出量小於1的區域中，射入試樣20之電子量係較從試樣20放出之電子量多。因此，試樣20係帶負電。第148A圖中，帶負電區域係入射能量LE為10〔eV〕以下之區域、和入射能量LE為1.5〔keV〕以上之區域。
第148B圖係顯示鏡反射電子。第148B圖中，試樣表面21上存在有異物10，異物10係為帶負極性之電。電子射束在一定條件下照射於試樣20時，電子射束之電子不會碰撞異物10，而是在即將到達異物之前改變方向而行反射。如此，不和照射對象碰撞，而在即將到達之前反彈回去的電子稱為鏡反射電子。所照射之電子成為鏡反射電子與否，係依存於異物10之電位分布(電荷狀態)、和照射於異物10之電子射束的入射能量。例如，異物10為負極性帶電之狀態，且入射能量不甚高的話，電子射束會被異物10所具有的負電場反彈，不和異物10碰撞就行反射，而成為鏡反射電子。
第148C圖係顯示2次放出電子。第148C圖中，電子射束照射於試樣20，碰撞到試樣表面21，結果，從試樣放出2次放出電子。在異物10方面也同樣，電子射束會碰撞到異物10，而從異物10放出2次放出電子。
本實施形態之電子射線檢查方法係使用鏡反射電子及2次放出電子來檢測試樣表面21上所存在的異物10。
第149A圖及第149B圖係顯示照射於試樣20及異物10的電子射束之入射能量LE和從試樣20反射之電子的訊號強度/平均深淡程度的關係例。此處，所謂「反射」係指因電子射束之照射而來自試樣20或異物10的電子朝著和電子射束大致相反方向返回之意。因此，「反射」包含了不碰撞試樣20或異物10就反射的電子、和碰撞到試樣20或異物10再放出而反射的2次放出電子雙方。而且，「放出」、「產生」亦同樣。
第149A圖係顯示所照射之電子射束的入射能量LE和反射電子的訊號強度/平均深淡程度之一關係例。第149A圖中，橫軸表示電子射束之入射能量LE，縱軸表示訊號強度/平均深淡程度。平均深淡程度表示圖像之亮度，且和訊號強度對應。第149圖為入射能量LE在0〔eV〕附近的特性，其係顯示遠較第148圖為低的能量帶之特性。第149A圖中，入射能量為LE=10〔eV〕以下的區域為可取得鏡反射電子所生訊號(白)的區域。另一方面，入射能量為LE=10〔eV〕以上的區域為可取得2次放出電子所生訊號(黑)的區域。在鏡反射電子的區域可知，入射能量LE越下降，訊號強度越增加。
第149B圖係顯示和第149A圖不同之例。第149B圖亦顯示所照射之電子射束的入射能量和反射電子的訊號強度/平均深淡程度之關係。第149B圖中，入射能量為LE=5〔eV〕以下的區域為可取得反射鏡電子所生訊號(白)之區域；入射能量為LE=5〔eV〕以上的區域為可取得2次放出 電子所生訊號(黑)之區域。
第149B圖之特性線和第149A圖之特性線，在鏡反射電子之訊號和2次放出電子之訊號的邊界入射能量LE為5〔eV〕方面有所不同。鏡反射電子和2次放出電子之入射能量LE的邊界，係依試樣20之特性或電子射束之變化輪廓等而變化，可取得種種的值。以下，本實施形態之電子射線檢查方法及電子射線檢查裝置中，係就第149A圖之例(邊界之入射能量LE為10〔eV〕之例)加以說明。但並不意味著本發明係受其限制。如第149B圖所示，本發明可適用於邊界入射能量為10〔eV〕以下之情形，例如邊界入射能量可為5〔eV〕。
此外，第149A圖及第149B圖中，入射能量在邊界以下之區域係相當於本發明之過渡區域，呈鏡反射電子和2次放出電子混合存在之型態。而且，入射能量在邊界以上之區域則相當於本發明之2次放出電子區域。如上所述，邊界入射能量在第149A圖之例子中為10〔eV〕，第149B圖之例子中為5〔eV〕。
第150圖係顯示異物10存在於試樣20之試樣表面21的狀態。如圖所示，透過電子射束之照射會產生電子。入射能量LE≦10〔eV〕時，異物10係充負電。電子射束入射至異物10時，電子射束之電子成為鏡反射電子me。因而，電子不會碰撞到異物10，而是反射並到達檢測器70。另一方面，異物10不存在的正常部位(試料表面21)，透過1次電子射束之照射，會產生2次放出電子se。
此處，所稱「2次放出電子se」係意指2次電子、反射電子、後方散射電子之任一種。這些電子混合存在時，係相當於「2次放出電子se」。
關於這種2次放出電子，通常其放出率η較小。特別是，入射能量LE為約50〔eV〕以下時，放出率為η<1.0。入射能量LE越接近0，放出率越降低；入射能量LE=0時，放出率大致為0。
此外，電子之放出角度亦帶有分布性。例如，2次電子係依循餘弦定律(Cosine law)來分布。因此，到達檢測器70之電子的透過率在映像光學投影系統中為數%以下。
另一方面，鏡反射電子me係入射電子在即將碰撞異物10之瞬前進行反射所生者。鏡反射電子me係以和入射之1次電子射束之角度大致對稱的角度從異物10反射並往2次系統之透鏡系統射入。因此，其散射或放射分布較小，鏡反射電子me會以大約100%之透過率到達檢測器70。
第151A圖係顯示入射能量LE為10〔eV〕以下時所取得之試料表面21上之異物10的圖像80。第151B圖顯示圖像80之深淡程度值。
參照第151A圖。試樣表面21及異物10之圖像中，異物10之放大像81係以白區域表示，試樣表面21之表面像82則以黑區域表示。在此情形中，得到鏡反射電子me的部位，其亮度(深淡程度)非常高。
第151B圖係檢測器70之圖像80上的方向剖面位置和深淡程度值之一關係例。y方向之範圍中含有異物10之 放大像81。如第151B圖所示，相較於例如未獲得鏡反射電子me之部位，鏡反射電子部分之深淡程度高達3倍左右。因而可實現高亮度及高S/N。
第151B圖之例子中，得到鏡反射電子me的部位，相較於未得到之部位，顯示出高達3倍左右的深淡程度值DN。但是，深淡程度值之關係會依條件等而有不同。鏡反射電子部分之深淡程度值可取得2至10倍左右之值。
第152圖顯示藉由電子射束對異物10之照射，而從異物10產生鏡反射電子me之狀態。由於異物10之形狀，會產生鏡反射電子me之反射點偏移或帶電電壓之不均勻性。因此，鏡反射電子me會在軌道及能量上產生弱偏移。結果，鏡反射電子me通過2次系統之透鏡、射束過濾器等時，訊號區域之規格變大。
第152圖中，由於異物10之表面電位的影響，鏡反射電子me之反射方向係呈放射狀擴展。結果，到達檢測器70之異物10的訊號上，訊號規格放大得比電子光學系統之光學倍率還大。放大率為例如5至50倍。
例如，假設有光學倍率為100倍的2次系統。關於來自異物10之2次電子，若以理想方式計算，在檢測器70之訊號規格為100倍×0.1〔μm〕=10〔μm〕。
另一方面，異物10之鏡反射電子me之訊號規格可被放大例如30倍。因此，入射到檢測器70之訊號規格會達300〔μm〕。這種現象係和單純將100〔nm〕(0.1〔μm〕)放大至300〔μm〕的放大光學系統等效。亦即，可達成3000 倍的放大光學系統。這意指可使用比異物10更大的像素規格。若異物10為100〔nm〕，則像素規格可比100〔nm〕更大，而可使用300至1000〔nm〕的像素規格。
藉由使用比對象異物大的像素規格，試樣20之試樣表面21的大區域以一次就能夠檢查。因而，在高速檢查方面非常有效。例如，相較於像素規格為100〔nm〕之情形，像素規格300〔nm〕的檢查速度可以高達9倍。像素規格為500〔nm〕時，檢查速度可為25倍。亦即，假設習知技術對一個檢查要花25小時，依本實施形態，1小時就可完成檢查。相對於此，SEM方式就必須以較異物規格為小的像素規格來拍攝。這是因為SEM方式係為形成高精度的形狀圖像，再透過和正常部的圖像比較來檢測異物的方式。
如此，映像投影光學系統不僅可將鏡反射電子me和2次放出電子se的亮度差(對比度)擴大，亦可實現高速化。
而且，入射能量為LE≦10〔eV〕的情形中，正可適合使用預充電。預充電係在拍攝前透過照射帶電用電子射束而實現。
預充電可用來提高異物10之帶電電壓。而且，預充電可於拍攝時用來減小異物10之電位變化。本異物檢查方法中，可利用帶電用射束之入射能量LE1來控制帶電電壓變動量。例如，有種種規格、種種容量的異物10存在。此時，帶電至某電壓以下的帶電異物10可藉由使用鏡反射電子來檢測。此外，透過帶電電壓和周圍之試樣電壓的差異，使鏡反射電子之軌道變得很適當。藉此，可以形成鏡反射 電子之透過率較高的狀態。關於這點，將於後文中詳細說明。
其次，說明有關預充電之方法。預充電有3種方法。
〔預充電-1〕
第153A圖及第153B圖為用以說明第1種預充電模式(預充電-1)之圖。此處，帶電用電子射束之入射能量設為LE1，拍攝電子射束之入射能量設為LE2。預充電-1係將入射能量設定在LE2<LE1，藉此容易產生鏡反射電子。
第153A圖中，試樣表面21上存在有異物10，對其照射入射能量為LE1之帶電用電子射束，藉此施行預充電。預充電之入射能量LE1係大於拍攝電子射束之入射能量LE2。藉此，使異物10之帶電電壓變大，而在拍攝時，電子容易成為鏡反射電子。亦即，透過將異物10之負電位絕對值增大，得以在異物10之瞬前形成藉充電而產生電場分布之反射點。因此，入射之拍攝電子射束在和異物10碰撞之前成為鏡反射電子me而反射。
第153B圖中係顯示已對試樣表面21之異物10照射拍攝電子射束之狀態。第153B圖中，異物10係帶負電，具有負的電壓電位分布。拍攝電子射束係如上述地具有入射能量LE2。入射電子受到異物10表面電位之作用，不會和異物10碰撞，而在碰撞之瞬前成為鏡反射電子me進行反射。另一方面，從試樣表面21放出有2次放出電子se。
如此，若依第153A圖及第153B圖所示之構成，帶電用電子射束之入射能量LE1可設定為大於拍攝電子射束之 入射能量LE2。藉此，適於從照射於異物10之拍攝電子射束產生鏡反射電子me，而可取得異物10之放大像81。
〔預充電-2〕
第154圖為有關第2預充電模式(預充電-2)的說明用圖。預充電-2中，係設定成拍攝電子射束之入射能量LE2大於帶電用電子射束之入射能量LE1。本異物檢查方法中，在拍攝時，可一面適當的使電位產生變動，一面進行拍攝。
第154圖中，橫軸為電子射束之入射能量，縱軸表示異物10之表面電位。帶電用電子射束之入射能量LE1係較拍攝電子射束之入射能量LE2小。異物10之表面電位係在LE1和LE2之間變化。如圖所示，電位差△V很小。
第154圖之預充電-2係適於拍攝時已預知適當的拍攝電子射束之入射能量LE2的情形。單純的使用適當入射能量LE2之拍攝電子射束進行拍攝時，異物10之表面電位在拍攝中會變動，而有得不到正確的放大像81之可能性。這種情況在預充電-2中得以避免。預充電-2之構成係透過預充電來控制異物10之表面電位，一直到最佳點附近之值為止。藉此方式，拍攝時，異物10之表面電位之電位變化△V可以很小。
〔預充電-3〕
第155圖係有關第3預充電模式(預充電-3)之說明用圖。預充電-3中，帶電用電子射束之入射能量LE1係設定成和拍攝電子射束之入射能量LE2相等。而且，使帶電用 電子射束之劑量和拍攝電子射束不同。第155圖中，橫軸為照射劑量，縱軸表示異物10之表面電位。
預充電-3對使異物10之帶電電壓穩定，實現穩定的拍攝及靈敏度之目的甚有效。第155圖中顯示了異物10之表面電位會依照射劑量之變化而變動。為了給予接近必要劑量的劑量D1，而施行預充電。之後，再給予劑量D2而進行拍攝。這種構成甚具功效。藉此，可將在以劑量D2拍攝中的異物表面之電位變動△V抑制得很小。因此，可以實現穩定的像質(形狀、焦距等)。
第153圖至第155圖的3種預充電中，預充電帶電用電子射束之射束源可和拍攝電子射束之射束源相同，為了得以執行上述之預充電，射束源之條件可予以控制。此外，預充電用之預充電單元亦可獨立設置。藉此，可以提升檢查通過量。
預充電單元可使用以例如LaB6、W熱絲、空心陰極、碳奈米管等構成之陰極。預充電單元亦可使用用以拉出電子射束之韋乃特極、或抽出電極、照射區域控制用透鏡。預充電單元之射束規格可和柱筒系統中通常照射之射束規格相等或稍大。電子射束之入射能量係由陰極和試樣之電壓差來決定。例如，假設對試樣20施加負電壓-3000〔V〕，而且，電子射束之入射能量設定為10〔eV〕。此時，若對陰極施加陰極電壓-3010〔V〕，就可產生電子射束。
「其他檢查方法(LE>10〔eV〕的情形)」
第156圖係顯示電子射束之入射能量LE為大於10 〔eV〕時，檢測器70所取得之圖像80a。第156圖中，異物10之放大像81a係以黑訊號表示，試樣20之表面像82a則以白訊號表示。
第157A圖至第157C圖係顯示利用拍攝電子射束之照射而使2次放出電子se從異物10放出之情況。
第157A圖係顯示在異物10帶電，而異物10和周圍之試樣表面21之電位差增大的狀態中，2次放出電子se之舉動。第157A圖中，異物10係帶負電，而來自異物10之2次放出電子se之軌道已經彎曲。因此，透過率(到達檢測器70之電子比率)乃極端降低。結果，在觀察像中，異物部分之亮度比周圍還低，亦即，異物10係被檢測成黑訊號。
第157B圖係顯示2次放出電子se在異物10和周圍之試樣表面21的電位差很小之狀態中的舉動。第157B圖中，由於異物10和周圍之電位差很小，故不論是從異物10或從試樣表面21都會大致同樣的產生電子。因此，異物10很難和周圍有所區別。亦即，很難從所取得之圖像來檢測異物10。這種情況咸望能夠避免。因此，即使從異物10檢測2次放出電子se時，透過帶電用電子射束之照射使異物10帶電就很適合。帶電後，利用拍攝電子射束之照射，可以如前所述地使異物10之檢測變得容易。
第157C圖係顯示帶正電區域之2次放出電子se的舉動。在帶正電區域中，2次放出電子se一旦被異物10拉靠過去，之後就會形成向上昇之軌道。如圖所示，受到異 物10之電位分布所產生的影響，2次放出電子se的軌道變彎曲，使到達檢測器70的電子數減少。這種現象係和第157A圖同樣。因而，即使帶正電時，也可觀察到同樣的現象，異物10之放大像81a可以黑訊號之像的型態而獲得。
再者，本實施形態之異物檢查方法及異物檢查裝置中，為了再提高通過量，而使用了電子射線映像投影方式。透過使用映像光學系統，使用來自試樣表面21之2次放出電子se或鏡反射電子me，即得以用高速及高通過量進行晶圓、遮罩等之異物檢測，而適於實施例如試樣洗浄後之異物檢測。如上所述，來自異物10之檢測訊號可放大到比光學倍率還大，故可以大像素規格獲得超微小異物10的訊號，藉此即可實現高速、高檢測通過量。
例如，異物訊號之規格可放大至實際規格之5至50倍。可以適用檢測對象之異物規格的3倍以上的像素規格。這對於特別是規格為50至100〔nm〕以下的異物10甚有效。這種規格的異物10，難以用光方式來檢測。此外，SEM方式必須使用較異物規格為小的像素規格。因此，欲檢測小異物時，檢測通過量會顯著下降。若依本實施形態之電子射線檢查方法，透過使用映像投影方式，製程中途的晶圓上異物10可以高速地實施檢測。而且，可利用放大像81、81a之獲得而確實的檢測異物10。
「電子檢查裝置」
第158圖為顯示應用本發明之電子射線檢查裝置之構成圖。上述中，係就異物檢查方法之原理性部分為主來說 明。在此，就適用於執行上述異物檢查方法的異物檢查裝置加以說明。因而，上述之全部異物檢查方法可適用於下述之異物檢查裝置。
電子射線檢查裝置之檢查對象為試樣20。試樣20為矽晶圓、玻璃遮罩、半導體基板、半導體圖案基板、或具有金屬膜之基板等。本實施形態之電子射線檢查裝置係用來檢測由該等基板所成之試樣20之表面上有無異物10的存在。異物10為絕緣物、導電物、半導體材料或這些的複合體等。異物10的種類為顆粒、清洗殘留物(有機物)、表面的反應生成物等。電子射線檢查裝置可為SEM方式裝置，也可為映像投影式裝置。以該例子而言，係在映像投影式檢查裝置中應用本發明。
映像投影方式之電子射線檢查裝置係具備：用於產生電子射束的1次光學系統40；試樣20；用於設置試樣的平台30；使來自試樣之2次放出電子或鏡反射電子之放大像成像的2次光學系統60；用於檢測這些電子的檢測器70；用於處理來自檢測器70之訊號的圖像處理裝置90(圖像處理系統)；對準位置用之光學顯微鏡110；及詳細檢查用之SEM120。本發明中，檢測器70可包含於2次光學系統60。此外，圖像處理裝置90也可包含於本發明之圖像處理部。
1次光學系統40係為用於產生電子射束，並向試樣20照射之構成。1次光學系統40具有：電子槍41、透鏡(42、45)、光闌(43、44)、E×B過濾器46、透鏡(47、49、50)、及光闌48。利用電子槍41可產生電子射束。透鏡42、 45及光闌43、44係用於將電子射束整形，同時控制電子射束之方向。此外，在E×B過濾器46，電子射束會受磁場與電場所生羅仁茲力的影響。電子射束係從斜方向射入E×B過濾網46且朝鉛直下方偏向，而朝向試樣20這邊。透鏡47、49、50係控制電子射束之方向，且進行適當的減速，以調整入射能量LE。
1次光學系統40係將電子射束往試樣20照射。如前所述，1次光學系統40係進行預充電之帶電用電子射束和拍攝電子射束雙方的照射。按照實驗結果，預充電之入射能量LE1和拍攝電子射束之入射能量LE2的差異以5至20〔eV〕較合適。
關於這點，異物10和周圍有電位差時，係當作以預充電之入射能量LE1在負帶電區域照射。依照LE1之值，充電電壓會有不同。因為LE1和LE2之相對比會改變(如上所述，LE2係為拍攝電子射束之入射能量)。LE1較大時，充電電壓變高，藉此，異物10之上方位置(更接近檢測器70的位置)會形成反射點。按照該反射點之位置，鏡反射電子之軌道和透過率會產生變化。因而，按照反射點，最佳的充電電壓條件得以決定。此外，LE1過低時，鏡反射電子之形成效率會降低。本發明發現，該LE1和LE2之差異較佳為5至20〔eV〕。而且，LE1之值較佳為0至40〔eV〕，更佳為5至20〔eV〕。
而且，映像投影光學系統之1次光學系統40中，E×B過濾器46特別重要。透過調整E×B過濾器46之電場和磁 場的條件，可以確定1次電子射束角度。例如，可以設定E×B過濾器46之條件，使1次系統之照射電子射束和2次系統之電子射束對於試樣20大致垂直地入射。為了再提高靈敏度，例如，使1次系統之電子射束對於試樣20之入射角度傾斜的作法就很有效。0.05至10度為適當的傾斜角，較佳為0.1至3度左右。
第159圖中，係對存在於試樣表面21上的異物10照射1次系統電子射束。電子射束之傾斜角為θ。角度θ可在例如±0.05至10°的範圍內，而較佳可為±0.1至±3°之範圍。
如此，透過相對於異物10帶有預定角度θ之傾斜來照射電子射束，則來自異物10之訊號可以加強。藉此，可以形成鏡反射電子之軌道不會從2次系統光軸中心偏移的條件。因而，可以提高鏡反射電子之透過率。因此，使異物10充電，並引導鏡反射電子時，使用傾斜的電子射束可以非常有利。
回到第158圖。平台30為載置試樣20之手段，其可朝x-y之水平方向及θ方向移動。此外，平台30亦可視需要而朝z方向移動。平台30之表面也可設置靜電夾盤等試樣固定機構。
平台30上有試樣20，試樣20上有異物10。1次光學系統40係以入射能量LE-5至-10〔eV〕將電子射束照射到試樣表面21。異物10係經充電，1次光學系統40之入射電子未接觸到異物10就被彈回。藉此，鏡反射電子乃透過 2次光學系統60而被引導至檢測器70。此時，2次放出電子係從試樣表面21朝擴展的方向被放出。因此，2次放出電子之透過率係為較低值，例如，0.5至4.0%左右。相對於此，鏡反射電子之方向並未形成散射，故鏡反射電子可以達成大致100%的高透過率。鏡反射電子得以在異物10形成。因而，只有異物10之訊號可以產生高亮度(電子數較多的狀態)。其和周圍之2次放出電子的亮度差異比例變大，可以獲得高對比度。
此外，如前所述，鏡反射電子之像可以較光學倍率為大的倍率予以放大。放大率達到5至50倍。在典型的條件上，放大率多為20至30倍。此時，即使像素規格為異物規格之3倍以上，異物也可加以檢測。因而，可實現高速高通過量。
例如，異物10之規格為直徑20〔nm〕時，像素規格可為60〔nm〕、100〔nm〕、500〔nm〕等。如該例子所示，可以使用異物之3倍以上的像素規格來進行異物之拍攝及檢查。相較於SEM方式等，這種作法對於提高通過量目的而言，為顯著優異的特徵。
2次光學系統60為將反射自試樣20之電子引導至檢測器70的手段。2次光學系統60具有：透鏡(61、63)、NA光闌62、對準器64、及檢測器70。電子係從試樣20反射，再通過物鏡50、透鏡49、光闌48、透鏡47及E×B過濾器46。接著，電子被引導至2次光學系統60。在2次光學系統60中，電子會通過透鏡61、NA光闌62、透鏡 63而被聚集。電子會在對準器64施以整形，並以檢測器70施行檢測。
NA光闌62具有規定2次系統之透過率像差的作用。NA光闌62之規格及位置可加以選擇，使來自異物10之訊號(鏡反射電子等)和周圍(正常部)之訊號的差異變大。或者，可選擇NA光闌62之規格及位置，使來自異物10之訊號相對於周圍之訊號的比例變大。藉此，可以提高S/N。
設NA光闌62d可在例如φ 50至φ 3000〔μm〕的範圍內進行選擇，且設所檢測之電子中混合存在有鏡反射電子和2次放出電子。為了要在這種狀況下提升鏡反射電子像之S/N，而選擇光闌規格時甚為有利。此時，選擇NA光闌62之規格，使2次放出電子之透過率降低，並維持鏡反射電子之透過率的作法就很適合。
例如，1次電子射束之入射角度為3°時，鏡反射之反射角度為大約3°。此情況下，選擇鏡反射電子之軌道能通過之程度的NA光闌62之規格就很適合。例如，適當的規格為φ 250〔μm〕。因為被限制在NA光闌(徑φ 250〔μm〕)，2次放出電子之透過率會降低。因而，鏡反射電子像之S/N可以提升。例如，光闌徑從φ 2000設為φ 250〔μm〕時，背景深淡程度(雜訊位準)可以減低到1/2以下。
異物10可為任意種類之材料所構成，例如半導體、絕緣物、金屬等。第160A圖及第160B圖係顯示試樣表面21上的金屬材料之異物10a。第160B圖為金屬材料異物10a之放大圖。第160B圖中，異物10a可為金屬或半導體 等，或這些物質的混合體。如圖所示，異物表面會形成自然氧化膜11等，故異物10會被絕緣材料覆蓋。所以，即使異物10之材料為金屬，也會因氧化膜11而產生充電。這種充電很適合利用在本發明。
回到第158圖。檢測器70為將利用2次光學系統60所引導的電子予以檢測的手段。檢測器70在其表面具有複數個像素。檢測器70可應用種種的二維型感測器。例如，檢測器70可應用CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合元件)及TDI(Time Delay Integration，時延積分)-CCD。這些裝置是將電子變換為光後進行訊號檢測之感測器。因此，需要光電變換等手段。所以，使用光電變換或衰減器即可使電子變換為光。光的像資訊會將光傳遞到檢測之TDI，以此方式，電子即得以被檢測。
在此，就有關檢測器70應用EB-TDI的例子加以說明。EB-TDI不需要光電變換機構光傳遞機構。電子係直接射入EB-TDI感測器面。因而，沒有解析度之劣化，可以獲致高MTF(Modulation Transfer Function，調變轉移函數)及對比度。習知技術中，小異物10之檢測不穩定。相對於此，若使用EB-TDI，小異物10之微弱訊號之S/N可以提高。因而，可以獲得更高的靈敏度。S/N之提升會達到1.2至2倍。
再者，EB-TDI之外，亦可設置EB-CCD。EB-TDI和EB-CCD可以交換，且可任意切換。使用這種構成也有效。例如，可應用第161圖所示之使用方法。
第161圖係顯示EB-TDI72和EB-CCD71可切換之檢測器70。2個感測器可按照用途而交換，兩方的感測器皆可以使用。
第161圖中，檢測器70具備設置於真空容器75之EB-CCD71及EB-TDI72。EB-CCD71及EB-TDI72為接受電子射束之電子感測器。電子射束e係直接入射於檢測面。在此構成中，EB-CCD71係為了進行電子射束之光軸調整而使用，且為了進行圖像拍攝條件之調整與最佳化而使用。另一方面，使用EB-TDI72時，EB-CCD71會透過移動機構M而移動到離開光軸的位置。然後，使用或參考透過應用EB-CCD71而求得之條件，利用EB-TDI72進行拍攝，再用圖像進行評估或測定。此外，移動機構M不是只移動EB-CCD71的方向(X方向)，也構成為可3軸(例如X、Y、Z方向)移動，也可構成為將EB-CCD71之中心相對於電子光學系統之光軸中心作微調整。
該檢測器70中，可使用或參考應用EB-CCD71所求得之電子光學條件，利用EB-TDI72進行半導體晶圓之異物檢測。
透過EB-TDI72作異物檢查後，可使用EB-CCD71進行詳細檢查之拍攝，也可進行異物種類或異物規格等之缺陷評估。EB-CCD71中，可作圖像之累計。透過累計，可減低雜訊。因而可以高S/N進行缺陷檢測部位之詳細檢查拍攝。而且，EB-CCD71之畫素比EB-TDI72之畫素小較有效。亦即，相對於以映像投影光學系統放大的訊號規格，拍攝 元件之像素數可以增多。因此，可獲得具有更高解析度之圖像。該圖像係用於檢查或缺陷種類等之分類判定。
EB-TDI72具有將畫素作二維排列之構成，具有例如矩形之形狀。藉此，EB-TDI172可直接接受電子射束e而形成電子像。畫素規格為例如12至16〔μm〕。另一方面，EB-CCD71之畫素規格為例如6至8〔μm〕。
而且，EB-TDI72係形成封裝體(Package)的形態。封裝體本身係用以達成饋入件(Feed-through)FT之作用。封裝體之接腳(Pin)73係在大氣側連接於攝像機74。
第161圖所示之構成可以解除種種的缺點。所解除之缺點為FOP(光纖板，Fiber Optical Plate)、密封用之光學玻璃、光學透鏡等所導致的光變換損失、光傳遞時之像差及畸變、因此而導致的圖像解析度劣化、檢測不良、高成本、大型化等。
第162A圖及第162B圖為關於以良好效率決定電子射束軌道條件之方法說明圖。該方法在欲獲致鏡反射電子像甚有效。電子射束軌道條件為1次光學系統40、2次光學系統60之透鏡(42、45、47、49、50、61、63)之透鏡條件、及對準器64之對準器條件。
第162A圖係顯示矽基板試樣20之試樣表面21上設有多晶矽層23及二氧化矽膜24之積層構造的構成。積層構造之接縫形成有凹溝25。第162B圖中，矽基板試樣20之試樣表面21上形成有二氧化矽層24a。層之接縫形成有凹溝25a。
第162A圖係顯示鏡反射電子me之訊號強度分布圖mes。對產生鏡反射電子me之區域設定入射能量，入射電子之軌道容易彎曲，而在圖案之邊緣部26容易產生鏡反射電子me，使凹溝25之邊緣部26的訊號強度升高。
第162B圖為顯示電子射束EB射入，鏡反射電子me反射的軌道。電子入射於試樣20，並在一方邊緣部26a進行反射而大略水平地行進，然後移動到凹溝25a的相反側，且在相反側之邊緣部26a反射並且上昇。如此，在凹溝25a之邊緣部容易產生鏡反射電子。
這種現象在凹狀的對稱構造時特別顯著。對稱構造為例如法拉第杯或十字溝構造等。此時，在邊緣部26、26a產生的鏡反射電子的對稱性對圖像之解像度會造成影響。為了使圖像上兩邊緣的深淡程度差達到±5%以下，咸望能夠達成深淡程度之對稱性。深淡程度為圖像之亮度，深淡程度差即為亮度差。將透鏡條件及對準器條件予以調整以獲得這種對稱性時，可將使用鏡反射電子的透鏡及對準器條件最佳化。從而可實現解像度優異的鏡反射電子像。和不用該調整方法時相比，S/N可提升10至30%，且調整時間可縮短10至5%左右。
第163圖為顯示法拉第杯31的側方剖面圖。法拉第杯31具備：導體之開口32、和杯狀之金屬電極33。法拉第杯31係利用電流計34來測定通過開口32的電子量。開口32可為例如直徑30〔μm〕左右之大小。由於法拉第杯31具有凹溝形狀，故如上述在邊緣部容易產生鏡反射電 子。因而，對於進行調整，法拉第杯31能夠有所助益。
其次，就本發明之異物檢查方法應用於第158圖之異物檢查裝置的例子加以說明。
前述第148A圖係顯示“2次電子產率(Yield)”-“入射能量LE”之相關性。此相關性係顯示使用LE>10〔eV〕之電子射束來檢測異物10的機理(Machanism)。依照照射於異物10的入射能量LE，2次電子放出率會有不同。因此會形成帶負電狀態和帶正電狀態。例如，絕緣物為SiO2時，可見到下列的帶電狀態。
50〔eV〕≧LE：帶負電
50<LE≦1500〔eV〕：帶正電
1500〔eV〕<LE：帶負電
任一情況中，異物10帶電時，異物和其周圍之電位就成為不同的值，異物週邊之電位分布也形成畸變狀態。該畸變之電場會將來自異物10之2次電子軌道大幅彎曲，使透過率降低。因而，和異物之周圍相比較，從異物到達檢測器之電子數變得極端的少。所以，異物之亮度比周圍小(黑訊號)，而可以高對比度檢測異物10。異物之黑訊號之規格可放大得比光學倍率還大。可以捕捉放大5至20倍的異物訊號。在上述3種能量區域，這種現象和檢測同樣可以實現。
其次揭示使用電子射束之映像投影方式的電子射線柱筒系統例。試樣20可為晶圓、曝光用遮罩、記錄媒體等。試樣為晶圓時，可在8至12吋的矽晶圓形成LSI製程中途 之電路圖案。而且，晶圓亦可無圖案。晶圓可為成膜後之無圖案狀態。此外，晶圓可為成膜後經研磨或CMP等平坦化處理之狀態。再者，晶圓亦可為施以成膜等處理前之狀態的Si基板。
該試樣20係設置於x、y、θ的控制平台30。電子射束係從電子槍41射出，且藉由透鏡42、光闌(43、44)、4極透鏡45、E×B過濾器46等控制射束照射區域和照射能量，再使電子射束照射試樣表面。射束徑為例如φ 300〔μm〕(或270×80〔μm〕左右的楕圓)。映像光學系統會將來自試樣表面21的放出電子的像以放大倍率50至500倍成像在檢測器70。試樣20施加有負電壓。1次光學系統40之第一透鏡50之主面電位為正。因而，試樣20附近形成有正電場。正電場可為例如1至3〔kV/mm〕。檢測器70係由MCP(Micro Channel Plate，微通道板)、螢光板、FOP(Fiber Optical Plate，光纖板)、TDI構成。(內部構成請參照例如第219圖)。MCP係施行檢測電子量之增倍，螢光板則將電子變換成光訊號。該二維光訊號透過FOP傳遞，而以TDI感測器形成像，並檢測訊號。使用TDI之情形中，係一面將試樣連續的移動，一面取得二維圖像訊號。因而可以高速進行圖像訊號之取得。圖像處理機構係將來自TDI之訊號加以處理，並進行電子像形成及異物檢出、異物分類判別。
接著陳述使用這種電子射線柱筒系統進行試樣20上之異物10之檢查的例子。照射於試樣20之1次系統電子 射束的入射能量LE係設定於2〔eV〕。入射能量LE為1次光學系統40之電子槍41之陰極電壓和試樣電壓(施加電壓)的差。利用該電子射束之照射，異物10會充電。然後，只有照射於異物10之射束會形成鏡反射電子。鏡反射電子會藉由2次光學系統60而引導至檢測器70。無異物10的正常部，射束照射所生之2次放出電子亦引導至檢測器70。2次放出電子為2次電子、反射電子或後方散射電子。也可為這些電子之混合。
此處，LE越接近0，2次放出電子之放出率η越低。而且，電子從表面的放出方向係顯示出發散分布(2次電子之分布係依循例如餘弦定律)。因此，用2次光學系統60進行有關到達檢測器70之2次放出電子之設計計算時，2次放出電子的到達率為數%左右。依此，鏡反射電子的到達率較高，周圍部位之電子的到達率及放出率較低。因此，會產生相對較大的電子數比，亦即會產生亮度差。因而，可獲得較大的對比度及S/N。例如，像素規格為100〔nm〕，異物10之徑為φ=20〔nm〕時，S/N可達5至10。通常為S/N≧3，可以充分進行檢測及檢查。因而，若依本發明，像上述例子之極微小異物10的檢查，可以用比異物規格大的像素規格來實現。
茲說明有關上述裝置系統中使用預充電之帶電用電子射束的例子。
LE1為預充電之帶電用電子射束之入射能量，LE2為拍攝及檢查時之電子射束的入射能量。在LE1=14〔eV〕、 LE2=1〔eV〕之條件下，絕緣物之異物10可以良好效率予以檢查。Si、SiO2膜、金屬膜、SOI、玻璃遮罩等面上之異物10均可檢查。在該程序中，可對檢查區域全面以LE1=14〔eV〕照射帶電用電子射束。接著以LE2=1〔eV〕照射拍攝電子射束，而施行異物10之拍攝及檢查。該步驟之實施係依存於預充電效應之時間可維持到什麼程度而定。通常，若未施以除電處理等，可維持預充電效應之時間為10至30小時左右，有些情況則達150小時以上。
有進行這種預充電之情況和未施行預充電之情況相比較，形成鏡反射電子之效應可以增大。而且，S/N可以提升3至10倍左右。
在入射能量為LE≦10〔eV〕，特別是在LE≦0〔eV〕之區域時，可在正常部形成鏡反射電子。即使該條件已經設定，本發明也可形成來自異物10之鏡反射電子會到達檢測器70，正常部之鏡反射電子不會到達檢測器70之狀況，而可以高S/N進行異物10之檢查。更詳細言之，試樣表面21係平坦狀，電子射束會大致垂直入射。正常部之入射射束則會在試樣表面21被減速。因此，電子之軌道會彎曲，而從2次光學系統60之中心偏離。結果，此現象會使從正常部引導到檢測器70之電子數減少。另一方面，來自異物10之鏡反射電子會從異物10之曲面或斜面上昇，並通過2次光學系統60中心附近的軌道引導到檢測器70。因而，來自異物10之鏡反射電子訊號會以高透過率引導到檢測器。而且，可達成高S/N。關於此點，將使用第164圖詳 細說明之。
第164圖為從異物10及週邊之正常部產生鏡反射電子時之過濾作用(Filtering)的說明圖。第164圖中，係在異物10存在於試樣20上之狀態下照射電子射束，並從異物10及試樣表面21雙方反射產生鏡反射電子。此種情形中，本發明會發生從異物10反射之鏡反射電子會到達檢測器70，而來自正常部之試樣表面21之鏡反射電子不會到達檢測器70的現象。亦即，異物10受到充電，使異物和周圍之正常部(試樣表面21)間產生電位差。藉此，可將來自異物10之鏡反射電子和來自周圍之正常部之試樣表面21的鏡反射電子分離。
例如在第159圖所說明者，1次電子射束之入射角度會從垂直稍微傾斜，而從中心偏離。藉此，可形成鏡反射電子之軌道通過2次光學系統60中心附近之條件。在平坦之正常部，鏡反射電子之軌道會偏離，來自正常部之鏡反射電子之軌道則從2次光學系統60之中心部偏離，結果，使到達檢測器70之電子的數量、機率均降低。或者，來自正常部之鏡反射電子會因和2次光學系統60之柱筒碰撞而成為雜散電子等。因而，在異物10和周圍之試樣表面21間，到達檢測器70之電子數量或電子密度產生差異。藉此，可以形成大的深淡程度差(亦即，對比度)。
此時，對軌道的偏離帶來影響之主要因素為透鏡(47、49、50、61、63)之強度、焦點，以及E×B過濾器46及NA光闌62。關於透鏡47、49、50、61、63，其焦點及 強度係經調整，俾獲得來自異物10之鏡反射電子軌道通過2次光学系統60之中心的條件。對來自周圍之正常部(試樣表面21)的鏡反射電子和來自異物10之鏡反射電子而言，其透鏡入射角度及焦點並不相同。因此，來自正常部之鏡反射電子係通過偏離2次光學系統60之中心的軌道。再者，NA光闌62會將通過偏離中心之軌道的鏡反射電子遮斷，而使電子往檢測器70的到達量及到達機率減低。而且，鏡反射電子通過E×B過濾器46時，E×B過濾器46業經調整，使來自異物10之鏡反射電子能通過到達後段NA光闌62及檢測器70之軌道。藉此，鏡反射電子在通過E×B過濾器46時獲得適當的調整。在來自異物10之鏡反射電子和來自周圍之正常部(試樣表面21)的反射鏡電子而言，往E×B過濾器46的入射角度及軸方向(Z軸方向)之能量並不相同。因此，從正常部之試樣表面21反射的鏡反射電子會偏離後段之NA光闌62、透鏡61、63之中心。因而，入射於檢測器70之機率會降低。
通常可有效使用之LE區域為-30至0〔eV〕。但在2次光學系統60之光軸和試樣面的角度從垂直偏離時，即使LE為0〔eV〕以上，也會有形成鏡反射電子的情形。而且，在有圖案之晶圓等表面有微小凹凸的試樣中，LE即使為0〔eV〕以上，也有形成鏡反射電子的情形。例如，在-30至10〔eV〕之LE區域，就有形成這種狀況的可能性。
此外，透過有效利用預充電，即使在SEM也可應用本發明之電子射線檢查方法。例如，即使在SEM中，透過按 以下的條件進行預充電後進行拍攝及檢查，亦可施行異物檢查。
預充電LE1：0至30〔eV〕
拍攝LE2：-5至20〔eV〕
例如，以預充電LE1=25〔eV〕、拍攝LE2=5〔eV〕之條件進行拍攝。於是，異物(絕緣物、或包含絕緣物之物體)就被充電，表面電位成為帶負電(例如-7V)。然後，使拍攝電子射束(LE2=5〔eV〕)進行照射。藉此，就只在異物之充電部位會形成鏡反射電子，且可在檢測器70取得鏡反射電子。無異物10的正常部位則產生2次放出電子(2次放出電子為2次電子、反射電子、後方散射電子之任一種，或亦可為這些電子之混合)。由於2次放出電子之放出率較低，故正常部之亮度較低。異物10之鏡反射電子和正常部之2次放出電子的亮度差(對比度)較大，故可以高靈敏度檢測異物10。
為了有效率地進行預充電，可在拍攝部之前設置預充電裝置。
此外，在SEM方式中不施行預充電時，可想像到會發生以下的缺點。通常，在SEM式中，為了適當進行圖案或異物10之圖像形成及形狀變辨識，電子射束之光點規格係設定得比欲檢測之圖案缺陷或異物規格等對象物規格為小。因而，因為射束之光點規格和異物規格之差異，會發生異物10之局部性及時間性帶電的電位變化。所以不能獲得穩定的訊號，或者，難以獲得穩定的鏡反射電子。因此， 透過預充電使異物10之表面電位狀態穩定，或者，使異物10之帶電狀態及電位穩定，之後在進行拍攝的方式非常重要。
而且，習知的SEM式中，因施行射束掃描，對於試樣20之射束入射角度會因應掃描位置而大幅變化。形成鏡反射電子之射束時，射束之反射角度會依入射角度而異。結果，有電子進入檢測器70之機率會按照掃描位置而大幅不同的缺點。因此，難以取得均勻且精度優良的像。為了克服這欠點，乃適當的進行對準器及透鏡電壓的連動調整，俾使電子射束相對於試樣之入射角度達到近乎垂直。
如此，本發明之電子射線檢查方法，透過適當的設定條件，也可應用在SEM式。
第165圖係顯示應用本發明之電子射線檢查裝置。此處，係就整體性系統構成例加以說明。
第165圖中，異物檢查裝置具有：試樣載送器190；小型環境裝置180；裝載鎖定室162；轉運室161；主室160；電子射線柱筒系統100；及圖像處理裝置90。小型環境裝置180設有大氣搬運機器人、試樣對準裝置、乾淨空氣供給機構等。轉運室161設有真空中搬運機器人。始終設置在真空狀態之轉運室161配置有機器人，故可將因壓力變動而產生之顆粒等抑制到最小限度。
主室160設有朝x方向、y方向及θ(轉動)方向移動之平台30，平台30上方設置有靜電夾盤。試料20本身為設置於靜電夾盤。或者，試樣20係以設置於托盤或治具之 狀態保持於靜電夾盤。
主室160係利用真空控制系統150施行控制，俾使室內得以保持在真空狀態。此外，主室160、轉運室161及裝載鎖定室162係以載置於除振台170上，使來自地板之振動不會傳遞的方式構成。
再者，主室160設置有電子柱筒100。該電子柱筒100具備：1次光學系統40及2次光學系統60之柱筒；及用於檢測來自試樣20之2次放出電子或鏡反射電子等之檢測器70。來自檢測器70之訊號係傳送到圖像處理裝置90加以處理。按時(on time)訊號處理及離時(off time)訊號處理兩方均可進行。按時訊號處理係在施行檢查期間進行。進行離時訊號處理時，係僅取得圖像，事後再進行訊號處理。以圖像處理裝置90處理過的資料係保存於硬碟或記憶體等記錄媒體。而且可視需要必要將資料顯示於控制台之監視器。所顯示之資料為例如檢查區域、異物數地圖、異物規格分布/地圖、異物分類、差分圖像等。為了要施行這種訊號處理，備有系統軟體140。而且，備有電子光學系統控制電源130，俾對電子柱筒系統供給電源。此外，主室160亦可備有光學顯微鏡110、或SEM式檢查裝置120。
第166圖係顯示在同一主室160設置有映像光學式檢查裝置之電子柱筒100和SEM式檢查裝置120時的一個構成例。如第166圖所示，映像光學式檢查裝置和SEM式檢查裝置120設置於同一室160時，非常有利。試樣20搭載於同一平台30可對於試料20進行映像方式和SEM方式雙 方的觀察或檢查。該構成之使用方法和優點如以下所述。
首先，由於試樣20係搭載於同一平台30，故在試樣20移動於映像方式之電子柱筒100和SEM式檢查裝置120之間時，座標關係可以無歧義的求得。因此，要定義異物之檢測部位等時，2個檢查裝置可以高精度容易地進行同一部位之定義。
假設上述構成不適用時，例如，映像式光學檢查裝置和SEM式檢查裝置120為分開的各別裝置構成，則使試料20在分開的各別裝置間移動。此時，因為必須在各別的平台30進行試樣20之設置，故2個裝置必須個別進行試樣20之對準。而且，分別進行試樣20之對準時，同一位置之特定誤差會達到5至10〔μm〕。特別是，試樣20無圖案的情形中，由於位置基準無法定義，其誤差會更大。
另一方面，本實施形態中，如第166圖所示，在2種檢查中，試樣20係設置於同一室160之平台30。即使在平台30移動於映像方式之電子柱筒100和SEM式檢查裝置120之間的情形中，也可以高精度定義同一位置。從而即便在試樣20無圖案時，也可以高精度進行位置之定義，例如可以1〔μm〕以下之精度進行位置之定義。
這種高精度的定義對以下的情況非常有利。首先，可以映像方式進行無圖案試樣20之異物檢查。然後，經檢測之異物10的定義及詳細觀察可在SEM式檢查裝置120施行。由於可作正確的位置定義，不僅可判斷異物10存在之有無(若無則為虛擬檢測)，也可高速進行異物10之規格或 形狀的詳細觀察。
如前所述，異物檢測用之電子柱筒100和詳細檢查用之SEM式檢查裝置120分別設置時，異物10之界定會耗費許多時間。而且，無圖案試樣之情形中，其困難程度會增高。這種問題可透過本實施形態予以解決。
如以上所說明，本實施形態中，係使用映像光學方式之異物10之拍攝條件，以高靈敏度檢查超微小異物10。而且，映像光學方式之電子柱筒100和SEM式檢查裝置120係搭載於同一室160。藉此，特別是30〔nm〕以下的超微小異物10的檢查和異物10的判定及分類，可以非常良好效率高速地進行。此外，本實施形態可適用於前述實施形態1至28以及未賦予編號之實施形態。
接著，就使用映像投影型檢查裝置和SEM兩方的其他檢查例加以說明。
上述中，係以映像投影型檢查裝置檢測異物，由SEM進行詳細檢查。但本發明並不限定於這種型態。2種檢查裝置亦可應用其他檢查方法。也可組合各個檢查裝置之特徵進行有效的檢查。其他檢查方法為例如以下所述者。
該檢查方法中，映像投影型檢查裝置和SEM係進行不同區域之檢查。而且，映像投影型檢查裝置應用「晶胞對晶胞(cell to cell)」檢查，SEM則應用「晶粒對晶粒(die to die)」檢查，整體上得以良好效率實現高精度的檢查。
更詳言之，映像投影型檢查裝置係對於晶粒中重複圖案較多的區域進行「晶胞對晶胞」的檢查。而SEM則對於 重複圖案較少的區域進行「晶粒對晶粒」的檢查。將該等兩方的檢查結果予以合成可得到1個檢查結果。「晶粒對晶粒」係為將依序獲得之2個晶粒之圖像加以比較的檢查。「晶胞對晶胞」則為將依序獲得之2個晶胞之圖像加以比較的檢查。晶胞為晶粒中之一部分。
上述之檢查方法，係對重複圖案部分係用映像投影方式實行高速檢查，另一方面，對重複圖案較少的區域係以高精度用虛擬較少的SEM實施檢查。SEM不適於高速檢查。但重複圖案較少的區域比較狹窄，故SEM檢查時間不用很長就可完成，因而整體的檢查時間可以抑制得很短。這種檢查方法是將2種檢查方式之優點作最大的活用，而可以在很短的檢查時間內進行高精度的檢查。
接下來，回到第165圖，說明有關試樣20之搬運機構。
晶圓、遮罩等試樣20係從裝載盒搬運到小型環境裝置180中，並在其中執行對準作業。試樣20藉由大氣中搬運機器人搬運到裝載鎖定室162。裝載鎖定室162係透過真空幫浦從大氣狀態向真空狀態施行排氣。壓力到達一定值(1〔Pa〕左右)以下時，即利用配置於轉運室161之真空中搬運機器人將試樣20從裝載鎖定室162搬運到主室160。然後將試樣20設置於平台30上之靜電夾盤機構上。
第167圖顯示主室160內部、及設置於主室160上部之電子柱筒系統100。和第158圖相同之構成要素，係標註和第158圖同樣的元件符號，並省略其說明。
試樣20係設置於可朝x、y、z、θ方向移動的平台30。透過平台30和光學顯微鏡110即得以進行高精度的對準。然後，映像投影光學系統使用電子射束進行試樣20之異物檢查及圖案缺陷檢查。此處，試樣表面21之電位甚為重要。為了要測定表面電位，主室160安裝有可在真空中測定表面電位之測定裝置。該表面電位測定器係測定試樣20上之二維表面電位分布。根據測定結果，在形成電子像之2次光學系統60a進行焦點控制。試樣20之二維式位置的焦點地圖係依據電位分布來製作。使用該地圖，一面變化控制檢查中的焦點，一面進行檢查。藉此，導因於部位所致表面圓電位變化的像模糊或失真得以減少，可進行精度優良且穩定之圖像取得及檢查。
此處，2次光學系統60a係以可將入射於NA光闌62、檢測器70之電子的檢測電流予以測定的方式構成，而且以可在NA光闌62之位置設置EB-CCD的方式構成。這種構成非常有利，而且很有效率。第167圖中，NA光闌62和EB-CCD65係設置於具有開口67、68之一體式保持部件66。此外，2次光學系統60a具備有可獨立進行NA光闌62之電流吸收和EB-CCD65之圖像取得的機構。為了實現該機構，NA光闌62、EB-CCD65係設置於真空中動作之X、Y平台66。因此，可執行有關NA光闌62及EB-CCD65之位置控制及定位。再者，平台66設有開口67、68，故鏡反射電子及2次放出電子可通過NA光闌62或EB-CCD65。
繼說明這種構成之2次光學系統60a之動作。首先， EB-CCD65對2次電子射束之光點形狀及其中心位置加以檢測。然後，以其光點形狀為圓形且直徑達最小之方式進行像差補償器(Stigmater)、透鏡61、63及對準器64之電壓調整。關於這點，習知技術在NA光闌62之位置的光點形狀及像散像差之調整並不能直接進行。這種直接式調整在本實施形態就有可能，也可進行像散像差之高精度修正。
而且，射束光點之中心位置容易檢測。因此，NA光闌62之位置可以調整，俾將NA光闌62之孔中心配置在射束光點位置。關於這點，習知技術就無法直接進行NA光闌62之位置調整。本實施形態中，NA光闌62之位置調整可以直接進行。藉此，NA光闌可以高精度定位，電子像之像差得以減低，而均勻性會提升。而且，透過率均勻性得以提升，可以取得解析度高且深淡程度均勻的電子像。
又，在異物10之檢查中，以良好效率取得來自異物10之鏡反射電子訊號甚為重要。NA光闌62之位置會限定訊號之透過率與像差，故非常重要。2次放出電子則在從試樣表面寬闊的角度範圍內依循餘弦定律放出，而在NA位置到達均勻寬闊的區域(例如，φ 3〔mm〕)。因而，2次放出電子對NA光闌62之位置不敏感。相對於此，鏡反射電子之情形中，在試樣表面之反射角度，其程度和1次電子射束之入射角度相同。因此，鏡反射電子會顯示小幅擴展，並以小射束徑到達NA光闌62。例如，鏡反射電子之擴展區域為2次電子之擴展區域的1/20以下。因而，鏡反射電子對NA光闌62之位置非常敏感。鏡反射電子在NA 位置的擴展區域通常為φ 10至100〔μm〕之區域。從而，求取鏡反射電子強度最高的位置，並將NA光闌62之中心位置配置在該求取的位置就非常有利，非常重要。
為了實現NA光闌62設置到這種適當位置之目的，在較佳實施形態中，NA光闌62可在電子柱筒100之真空中以1〔μm〕左右的精度朝x、y方向移動，且一面使NA光闌62移動，一面計測訊號強度。然後，求得訊號強度最高的位置，使NA光闌62之中心設置於該求得的座標位置。
在訊號強度的計測上使用EB-CCD65非常有利。因為，藉此可以知悉射束的二維資訊。並可求得入射於檢測器70之電子數，故可進行訊號強度的定量評估。
或者，為了實現NA光闌62之位置和檢測器70之檢測面位置形成共軛關係，光闌配置可予以規定，且可設定光闌和檢測器之間的透鏡63之條件。這種構成也非常有利。藉此，NA光闌62之位置的射束像可在檢測器70之檢測面成像。因而，可用檢測器70觀察NA光闌62之位置的射束變化輪廓。
此外，NA光闌62之NA規格(光闌徑)也很重要。如上所述，由於鏡反射電子的訊號區域較小，故有效的NA規格為10至200〔μm〕左右。而且NA規格較佳為相對於射束徑為+10至100〔%〕的大規格。
關於這點，電子之像係藉由鏡反射電子和2次放出電子所形成。透過上述光闌規格之設定，鏡反射電子之比例可以更高。藉此，鏡反射電子之對比度可以提高，亦即， 可以提高異物10之對比度。
若更詳細說明，則光闌之孔縮小時，2次放出電子會和光闌面積反比例地減少。因而，正常部之深淡程度變小。但是，鏡反射訊號不會變化，異物10之深淡程度也不變化。所以，異物10之對比度會按周圍深淡程度之減低量而變大，而可獲得更高的S/N。
再者，為了使光闌之位置不僅可朝x、y方向，也可朝z軸方向進行調整，可再構成光闌等。該構成也很有利。光闌以設置在鏡反射電子可以最聚縮的位置較合適。藉此，可以非常有效的進行鏡反射電子像差之減低、及2次放出電子之減少。因而可獲得更高的S/N。
如上所述，鏡反射電子對NA規格和形狀非常敏感。所以，為了獲得高S/N，適當選擇NA規格和形狀就非常重要。以下說明用以進行這種適當NA規格和形狀之選擇的構成例。此處，亦就NA光闌62之光闌(孔)形狀加以說明。
此處，NA光闌62為具有孔的元件(部件)。一般而言，有時係將部件稱為光闌，有時亦將孔稱為光闌。在以下與光闌相關連之說明中，參照第168圖至第172圖時，為了區別元件(部件)和設於其中之孔，而將元件稱為NA光闌，而元件中之孔稱為光闌。以下的說明中，符號62、62a至62d為NA光闌，而符號169、69、69a、69b為光闌(孔)。光闌形狀，一般係指孔的形狀。
第168圖為顯示習知光闌169的參考例。如第168圖所示，習知技術係將圓形光闌169設置在固定位置。因而， 無法選擇上述的適當NA規格和形狀。
另一方面，本實施形態之試樣檢查裝置係構成為NA光闌62之位置可作二維式或三維式移動，且可進行位置設定。NA光闌62之移動可使用依據第167圖說明之X-Y平台66來進行。而且，可從複數光闌中適當地選擇適用的光闌，並行定位。此外，一個NA光闌62可設有複數光闌孔69。為了選擇其中之一光闌，NA光闌62可以移動(該構成亦相當於從複數光闌中選擇)。也可使用其他動機構。例如，可利用線性馬達來移動NA光闌62，以取代X-Y平台66。再者，也可用轉動支持部件來支持NA光闌62，通常的轉動式馬達也可用來執行NA光闌62之位置移動。以下就NA光闌62之孔的相關形狀具體例加以說明。
第169圖顯示光闌69之一形狀例。第169圖中，光闌69具有楕圓形的孔狀。該孔之形狀係設定成可配合鏡反射電子訊號的強度分布。該例子中，在光闌之鏡反射電子強度分布之測定結果上，強度分布為y方向較長之楕圓形。此處，所謂y方向係為因E×B過濾器46而偏向之方向。y方向係和1次電子射束之光軸方向一致。亦即，朝y方向呈楕圓形之原因，可認為是E×B過濾器46之偏向成分。因而，為了以良好效率捕捉鏡反射電子，y方向具有長軸之光闌形狀非常有利。藉此，鏡反射電子之產率可以較習知技術提高，且可獲得高S/N(例如，×2以上)。例如，2次放出電子射束之強度分布設為y方向100〔μm〕、x方向50〔μm〕(這些值為全寬半值)。楕圓形光闌69可相對 於2次放出電子射束徑在正值(Plus)10至100〔%〕的範圍內選擇。例如，可依光闌規格為y方向150〔μm〕、x方向75〔μm〕的方式選擇光闌。
接著，使用第170圖乃至第173圖，就具有複數光闌69之NA光闌62的構成加以說明。此處，NA光闌62a至62c為光闌部件，光闌69a為設於光闌部件之開口。
第170圖係顯示具有複數光闌69a之NA光闌62a之一構成例。第170圖中，NA光闌62a具有2個圓形的光闌69a。該例子中，係以鏡反射電子之強度中心為基準，2個孔配置於朝±y方向偏離的位置。偏離量為例如50〔μm〕左右。該構成可將從異物10散射之+y側和-y側雙方的鏡反射電子加以捕捉。因此，該構成可將散射之鏡反射電子訊號和背景之2次放出電子訊號量之差擴大，而可獲得高S/N。其理由說明如次。2次放出電子之情形中，朝散射方向飛散之量限於少量。因此，背景電子量減少，而可使S/N相對的提升。
第171圖顯示具有4個光闌69a之NA光闌62a之一構成例。第171圖中，4個圓形光闌69a係對稱配置於x軸及y軸。亦即，2個光闌69a配置在x軸上，2個光闌69a配置於y軸上，4個光闌69a係位於與中心(原點)等距離之處。換句話說，4個光闌69a係繞著原點等間隔配置。更簡言之，4個光闌69a係配置成菱形。藉此，即使有從異物10朝x方向和y方向雙方散射的鏡反射電子存在時，仍可以高S/N取得電子。
第172圖顯示具有4個光闌69a之NA光闌62c。第172圖之構成為和第171圖之構成相異的一個例子。第172圖中，4個圓形光闌69a係分別配置於xy平面中的第1象限至第4象限。該例中，4個光闌69a係對稱配置於x軸及y軸，且和中心(原點)等距離配置。換句話說，4個光闌69a係繞著原點等間隔配置。即使在這種形狀之NA光闌62c中，亦可將光闌69a設於鏡反射電子訊號強度會升高的位置，而可取得高S/N的訊號。
如第171圖及第172圖所示，光闌69a之數目雖相同，而該等之配置可相異。藉此，可按照用途使用適當的NA光闌62b、62c。藉此，可以針對各種用途取得高S/N。
第173圖係顯示具有8個光闌69b之NA光闌62d之一構成例圖。如第173圖所示，光闌69d之數目也可比4個更多。在第173圖所示之NA光闌62d中，繞著鏡反射電子強度中心的圓周上，等間隔配置有複數個光闌69b。該構成在圓周上的某處光闌69b之位置具有散射特異性較強的鏡反射電子時很有利。那種鏡反射電子可予以適當捕捉。
此外，第170圖乃至第173圖中，在鏡反射電子訊號強度中心和光闌69a、69b之關係上，光闌位置係與強度中心偏離。但本發明並不限定於此，光闌位置可和強度中心一致。亦即，可設置成一個光闌69a、69b和鏡反射電子強度中心一致的方式。在此情況中，其他的光闌69a、69b會進行散射鏡反射電子之捕捉。這些電子係和強度中心的鏡反射電子一起包含在電子像中，而在檢測器70中獲得這 種合成像。依此方式，即可取得較強之鏡反射電子和特異地散射之鏡反射電子的合成像。因而，可以獲得高S/N，同時可有效的檢測在散射方向具有特徵的異物10。而且，亦可使散射方向的特徵有助於異物10之分類。
再者，若依本實施形態，可針對所使用之入射能量LE，選擇適當形狀之光闌69、69a、69b。這種選擇亦可提供非常有利的功效。鏡反射電子之強度分布會依據入射能量LE而變化。因此，本實施形態之檢查裝置可構成為運用規格及形狀係與所使用之入射能量LE對應的光闌69、69a、69b。藉此，可以對應強度分布來調整光闌，非常有利。例如，可考量鏡反射電子具有y方向較長之楕圓形強度分布的情形。此時，假設係以相異的2個條件進行拍攝或檢查。例如，第1個拍攝檢查條件中，入射能量設為第1值，亦即LE=3〔eV〕。第2個拍攝檢查條件中，入射能量設為第2值，亦即LE=2〔eV〕。此處，入射能量LE若變小，則NA光闌62、62a至62d之位置上，鏡反射電子強度分布會變大。NA光闌62、62a至62d可適當加以選擇，以適應這種分布變化。例如，使用第1入射能量時，可選擇y方向為100〔μm〕、x方向為50〔μm〕之楕圓形光闌69。使用第2入射能量時，鏡反射電子強度分布會大2倍左右。因此，可使用y方向為200〔μm〕、x方向為100〔μm〕之楕圓形光闌69。透過以此方式選擇光闌，可以非常有效的檢測鏡反射電子。
接著，就第162圖中說明之法拉第杯等的構成再度加 以說明。這些構成可設置於第167圖之電子射線檢查裝置。
第174圖係顯示第167圖之平台30。平台30上設置有：法拉第杯31；具有凹溝25、25a之基準試樣晶片26、及EB-CCD37。藉此，可以高精度監視(Monitoring)1次電子射束之均勻性及照射位置，而且，可以高精度監視1次電子射束隨著時間的變動。
關於這點，習知技術並沒有直接監視1次電子射束的手段。因此，習知技術係定期的在同一試樣20上的複數個點載置法拉第杯31，利用法拉第杯31取得電子射束照射之像。該像可用於射束之評估及調整。但是，習知技術只能得到1次光學系統40和2次光學系統60a之變動相重疊所成之圖像。將這2種光學系統之主要因素分離並加以評估及調整的操作甚為繁雜，精度也低劣。本實施形態可以解決這種問題。
而且，若依本實施形態，1次電子射束之電流密度分布也可以高精度測定。對於1次光學系統之透鏡(42、45)、對準器、電子槍41之電子放出控制系統，可進行精度優良的回授。因而，可形成更均勻的射束變化輪廓。例如，在習知的電流密度分布測定中，係用直徑φ 30〔μm〕左右的法拉第杯。然後，以30〔μm〕之間距測定5個點左右。這種測定會因法拉第杯31之孔規格而使解析度受到限制。而且，由於係一點一點的進行測定，很花時間。因而無法測定電子射束照射的瞬間分布。
若依本實施形態之異物檢查裝置，可以直接測定1次 電子射束之射束變化輪廓。然後，可根據測定結果，適當調整1次電子射束。
再者，這種1次電子射束之調整中，為了求得異物10之規格和訊號強度或S/N之關係，本實施形態可製作規格化的樣品來使用。透過這種樣品之使用，可以得到很大的優點。例如，在試樣之單一膜上散布其規格為已知的規格化微小球體。用這種試樣很適合進行靈敏度校正。
第175圖係顯示散布有樣品15之試樣20。樣品15係示意性替代異物10。因此，較佳為使用具有接近異物10之規格，且接近異物10之材質所成之樣品。例如，樣品15為經規格化之微小球體，材料為PSL(聚苯乙烯乳膠，Polystyrene Latex)。超微粒子亦可使用。試樣20可為Si等半導體晶圓。半導體晶圓上可予以成膜。試樣20亦可為形成有膜之玻璃基板。試樣20上之膜可為導電膜、絕緣膜之任一種。例如，半導體晶圓上之膜可為SiO2、Ta、Cu、Al、W等之薄膜。而且，玻璃基板上之膜可為例如Cr、CrN、Ta、TaN、TaBN、TaBO、Si、Al、Mo等之膜。
第175圖中，樣品15之大小為已知。因而，透過取得樣品15之圖像，可求得樣品15之規格和訊號強度或S/N之關係。
第176圖係顯示取得第175圖所示之樣品15的圖像時所得之測定結果。第176圖係樣品15和訊號強度之一關係例。第176圖中，橫軸為樣品15之規格，縱軸為訊號強度。縱軸亦可為S/N。透過使樣品15之規格作種種變化， 可求得與樣品規格對應之訊號強度。如第176圖所示，從訊號強度可作出曲線圖。藉此，可以掌握到異物10之規格和訊號強度或S/N之關係。
上述中，係使用微小球體作為樣品15。特別是，適當的球體規格為100〔nm〕以下。亦即，使用φ 1至φ 100〔nm〕之微小球體很有利。
如以上所說明，本實施形態之電子射線檢查裝置及電子射線檢查方法，對於奈米等級之超微小異物10亦具有靈敏度。像上述之微小樣品15，對用以檢查微小異物10特別有利。
關於這點，習知光線式的異物檢查方式中，解析度會因光之波長而受到限制，小於100〔nm〕之小規格異物10的檢測甚為困難。若依本實施形態之電子射線檢查裝置及電子射線檢查方法，可得到充分的靈敏度，以實施微小異物10之檢測。
其次，參照第177圖，就實現入射能量之適當設定的實施形態進一步加以說明。
第177圖顯示本實施形態之電子射線檢查方法中，相對於射束入射能量之深淡程度特性。該異物檢查方法可適用於具有素平面(素平面係指無圖案之面。以下相同)或圖案面之試樣20。本實施形態在取得第177圖所示之特性，使用第177圖之特性來選擇入射能量LE之區域方面具有特徵。深淡程度特性(相對於入射能量LE的深淡程度值變化)和所要檢測之電子種類有關係。以下顯示電子之種類： LE<LEA：鏡反射電子
LEA≦LE≦LEB：2次放出電子和鏡反射電子混合存在之狀態
LEB≦LE：2次放出電子
此處，透過在LEA≦LE≦LEB+5〔eV〕之區域設定LE，可以取得高S/N的像，而可實現高靈敏度之缺陷檢查及異物檢查。茲說明該設定之理由。例如，假設Si或W等之素平面上有異物10。本實施形態中，異物10會帶電而形成鏡反射電子。此時，乃希望作為背景之素平面(無圖案之面)的深淡程度較小。因為S/N會變高。為了縮小素平面之深淡程度，2次放出電子區域及混合區域之能量條件設在適當值。混合區域為鏡反射電子和2次放出電子混合之區域。混合區域係在2次放出電子區域和鏡反射電子區域之間，相當於過渡區域。
混合區域為第177圖之LEA≦LE≦LEB。該區域中，可認為係從異物10產生鏡反射電子，從背景之試樣20產生2次放出電子。在LE<LEA之鏡反射電子區域中，也會從背景產生鏡反射電子。因而，背景之深淡程度變高，異物10之深淡程度和背景之深淡程度的差異變小。亦即，S/N變小。而且，LE比LEB大很多的能量區域，也會從異物10產生2次放出電子。在此情形中，S/N也變小。
為了容易檢測異物10，異物10之放大像81和背景試樣表面21之表面像82的深淡程度差以達到最大為宜。深淡程度差係依存於與第177圖所示之入射能量LE相對之深 淡程度特性。再者，第177圖中，顯示有一條特性曲線。相對於此，本實施形態係適當地使用例如異物10之特性曲線和純粹的試樣20之特性曲線等2條特性曲線。將這2種特性相比較，本實施形態可使用深淡程度差範圍最大之入射能量LE。藉此，入射能量得以適當的決定。
關於上述情況，依據異物10之特性曲線和試樣表面21之特性曲線的組合，深淡程度差較大的能量帶會變化。因此，可使用檢查對象之特性曲線適當地設定入射能量。
此外，依據以往實驗的經驗，LEA≦LE≦LEB+5〔eV〕區域的LE可以非常有利地使用，且可獲得甚大功效。應用該能量區域之方法及構成，得在可能範圍內就以上所說明之任意方法及構成予以應用。藉此，可取得高S/N，以實現高靈敏度且高速之缺陷檢查及異物檢查。
其次，使用第178圖，就異物10之檢測或檢查中有效率的1次系統電子射束入射能量LE更詳細地說明。第178圖係顯示1次系統電子射束之入射能量LE和圖像之深淡程度的關係。第178圖中，顯示了試樣20之深淡程度特性和異物10之深淡程度特性來表現試樣20和異物10之關係。
如第177圖之說明所提及者，入射能量LE比LEA小的區域係表示鏡反射電子區域。所謂鏡反射電子區域，係為從試樣20上不存在異物10的正常部僅檢測到大致全部皆為鏡反射電子之能量區域。
再者，入射能量LE大於LEB之區域係顯示為2次放 出電子區域。2次放出電子區域為從試樣20之正常部僅檢測到大致全部皆為2次電子之區域。如前所述，2次放出電子包含2次電子、反射電子、及後方散射電子。
此外，入射能量LE在LEA以上、LEB以下之區域為混合區域。混合區域係顯示出從試樣20正常部可檢測到鏡反射電子和2次放出電子雙方混合存在的區域。混合區域為鏡反射電子區域和2次放出電子區域之間的過渡區域。
如上所述，所照射的1次系統之電子射束入射能量LE以設定在LEA≦LE≦LEB、或LEA≦LE≦LEB+5〔eV〕的能量區域為佳。茲使用第178圖就此點更加詳細地說明。
第178圖係針對異物10和試樣20上之正常部各者相對於1次系統電子射束之入射能量LE的深淡程度DN之變化。深淡程度DN(螢幕數字，Digital Number)係對應於檢測器70所檢測之電子數。異物10和試樣20之接觸電阻較高時，或異物10帶電時，異物10會顯示和周圍的正常部不同的深淡程度變化。這是因為異物10產生電位變化，變成容易產生鏡反射電子之故。依發明人等之發現，已多次確認到LEA至LEB之範圍為-5〔eV〕至+5〔eV〕之情況。而且，如上所述，和正常部相比較，異物10即使在1次系統電子射束之入射能量LE較高之狀態下，也會產生鏡反射電子。(此處，鏡反射電子可和2次放出電子混合存在)。因此，在拍攝或檢查異物10時，LEA至LEB+5〔eV〕適合作為所使用之入射能量LE區域。例如，假設LEA至LEB為-5〔eV〕至+5〔eV〕。此時，入射能量LE區域最佳為-5 〔eV〕至+10(=5+5)〔eV〕。
此外，入射能量範圍“LEA至LEB+5〔eV〕”，不論基板之材料為何，對於所有種類之基板均屬有效。例如，入射能量範圍“LEA至LEB+5〔eV〕”，對於形成有圖案等之基板、或對表面存在有異物之基板等，均為有效。而且，不論基板或異物之材料為何，該LE範圍皆屬有效。例如，在玻璃基板之觀察中，入射能量範圍“LEA至LEB+5〔eV〕”甚為合用。藉此，可獲得良好的圖像。
此處，異物10能以高對比度拍攝之理由，從第178圖可得以明瞭。如第178圖所示，異物10和周圍之正常部，亮度變化並不相同。其次，和正常部相比，異物10係以高入射能量LE(=LEB+5〔eV〕)產生鏡反射電子。因此，如圖所示，可以取得較大的異物10和正常部之深淡程度差△DN。例如，假設正常部之深淡程度DN為50DN，正常部之亮度變動(雜訊)為3DN。而且，假設異物10之深淡程度DN為100DN。此時，深淡程度差為△DN=50DN(=100DN-50DN)，而S/N則為50/3=16.7。依此方式，即可獲得高S/N值。這的確是在上述LEA至LEB+5〔eV〕之入射能量LE區域產生的現象。透過利用這種現象，可以高對比度進行拍攝或檢查。在其他入射能量LE區域則無法僅將異物10形成鏡反射電子產生狀態。因而，如上所述，也無法提高異物10和周圍之正常部的對比度。從而，在異物10之檢測中，以在LEA≦LE≦LEB+5〔eV〕之範圍進行檢測為佳。此外，關於在該實施例所陳述之事項，係使用第45圖至第50圖相 關之實施形態所陳述之調整方法，亦即，將鏡反射電子(鏡反射中心MC)和NA光闌位置(x、y方向)相對於NA光闌位置之2次放出電子縮聚中心位置的相對關係位置予以調整控制並決定之方法。藉此，可以有效率的有功效的獲得高對比度、及缺陷之S/N。
以上係就目前所能想到的本發明較佳實施形態加以說明。但應理解，本實施形態可作多種型態變化，而且本發明之真實技術精神和範圍內的各種型態變化應包含在附後的申請專利範圍中。
本發明可應用於使用電子射線來檢查半導體晶圓等試樣上有無異物之存在、或檢查有無缺陷等之電子射線檢查裝置。此外，本實施形態可適用於前述實施形態1至28以及未賦予編號之實施形態。
(實施形態30) -載台(Platform)-
繼就本發明檢查裝置及檢查方法之載台例加以說明。
茲針對本實施形態中，有關本發明檢查裝置及檢查方法使用於遮罩(EUV遮罩、NIL遮罩)之例子，和上述實施形態中用於晶圓之本發明檢查裝置及檢查方法不同的部分(反轉、轉動單元、托盤搭載單元、除電單元)為中心進行說明。
參照第179圖及第180圖。置於SMIF等卡匣之遮罩係利用大氣搬運機器人來搬運。檢查遮罩之表面、背面之任一面。而且，選擇設置於平台之方向並加以檢查。若在 卡匣中與某狀態相同，則不用反轉。將遮罩之方向改變90度、180度等再進行檢查時，係以轉動單元選擇、設置方向。若和位於卡匣之方向相同，則不用作業。然後，利用機器人設置於托盤搭載單元，使遮罩搭載於托盤和托盤一起搬運。搭載托盤時，有定位機構。其係使用例如決定設置於對角上之角的方向之方向適配器等。藉此，決定概略的方向，例如、±1至10mrad(弧度)。除電單元係用以解除遮罩之帶電。靜電或前步驟之程序與檢查中，若受到光或電子等之電性影響，會在表面殘留帶電。為了將其解除，係經常保持均質的表面電位狀態，以進行穩定的檢查，乃在大氣搬運部進行除電。除電係使用X射線照射型、UV照射型、離子照射型等。之後，搬送到LL室。在LL室施以真空排氣，形成真空狀態。此時，係在初期進行緩慢排氣，然後藉由提高排氣速度，進行附著顆粒之減少與真空形成時間之縮短。在LL室時，為了求得遮罩之對準修正量，而設置有CCD攝像機。藉以測定轉動方向是否有任何程度的偏移，以求出平台上之轉動台的修正量。若修正量超過修正量，則再度回到托盤搭載單元，重新設置遮罩。真空搬運機器人係在運轉室。透過始終設置在真空狀態室，以防止顆粒附著於機器人及防止來自機器人之塵埃。LL室達到規定之真空度時，將閘閥打開，由真空搬運機器人將托盤及遮罩進行搬運，然後設置於位在主室之平台上。平台可施行X、Y、θ之3軸控制。為了保持精度，θ平台之轉動角很小，最大為±1至3度。該角度只要在預對準所能達成 之範圍內就可以。藉此，可以提高θ平台之精度、剛性。轉動角較大時，需要較大的餘隙。因為角度控制精度和剛性會劣化。設置於平台上之托盤係藉由靜電夾盤予以設置固定。平台上有法拉第杯、校正試樣、標準試樣。平台位置檢測係和晶圓之情形相同，利用雷射干擾計進行位置檢測與控制。此外，本實施形態亦可適用於前述實施形態1至29以及未賦予編號之實施形態。
(實施形態31)
再就本發明檢查裝置及檢查方法的其他異物檢查例子予以說明。
(EO調整方法)
如上述之圖案EO調整方法所述者，用於異物檢查之EO條件亦可透過對來到NA位置之射束的分布進行測定，且進行鏡反射電子之位置控制，而實現高靈敏度之異物檢查。圖案檢查之實施例係參照得以進行NA位置之射束觀察、及調整並決定入射角度θ、α的第181圖。異物檢查之情形多為無圖案之素平面之情形。因此，對於α並不太要求精度。但是必須能夠對準檢測缺陷之座標。此時，和NA之相關關係亦可和圖案檢查同樣地決定。
尤其是，為了提高對規格5至30nm之微小異物的靈敏度，若將鏡反射電子位置設在離開2次放出電子之CO中心的距離就很有效。亦即，擴大入射電子角度θ時很有功效。(將垂直軸從試樣設為z軸、0度)。這是因為以較垂直入射為大的角度入射時，容易受到表面電位不均一的 影響之故。亦即，相對於z方向之能量的表面電位差雖會影響，但相較於垂直入射越接近水平入射，對z方向之速度成分容易受到影響，因而會大幅發生和周邊正常部之電子軌道的差。再一重要因素為，容易發生異物帶電之不均勻性。簡言之，容易產生射束明射之影，有照射之部位和未照射之部位的電位差變得很大，異物附近會形成急劇的電位分布變化。從而，會受其影響，而有軌道容易變化等情況。透過這樣的作用，靈敏度得以提高。茲將其概念圖顯示於第182圖。從試驗結果得知，在規格5至30nm之微小異物的檢測中以高靈敏度進行檢查時，入射角度10至30度左右很有效。而且，此時，係採儘量不取得來自正常部位之鏡反射電子訊號的方式，並為了僅取得來自異物之反射鏡電子而決定NA位置。具體而言，係將NA設置在2次放出電子之CO中心和MC位置之中間。而且，較佳為將NA設置在不會達到MC位置(鏡反射電子位置)之程度的極限位置。此外，較佳為MC端部和NA端部之距離為1至100μm，更佳為10至50μm。這種距離在進行大面積之檢查時，由於種種的重要因素，會發生MC位置之變動，故為了在此時能夠穩定地以高S/N達成異物檢測，保持上述距離甚為重要。此外，MC之方向雖可為任何方向，但以該方向較容易產生訊號。亦即，在球狀異物之情形下，可在該方向獲得楕圓訊號。這意味著訊號可經放大而獲得。亦即，因為能夠以大於異物規格之規格獲得訊號，故可用較異物為大的Px規格進行檢查。這對於特別微小異物檢查之通過 量非常有效。例如，異物規格為10nm時，本發明亦可以100nmPx進行檢測。這相較於使用10nmPx之情形，能產生×100倍之通過量差。本發明中，可使用大約為欲檢測之最小異物規格之×5至50倍的Px規格。此外，特別是在難檢測之超微小異物：5至30nm規格時，使用×2至×10很有效。而在以SEM式檢測異物時，Px規格必須為異物之1/3至1/10，和本發明之差僅在Px規格就會產生×6至×100之差異，而產生龐大的通過量之差。而且，在光線式中，1/2波長程度之規格為其異物檢測界限，對於本發明中作為對象之微小異物已經無法檢測。
再者，關於方向，如將MC和NA朝Y方向、或X方向設置時，則可獲得對於x、y軸呈對稱之訊號，斜向就會成非對稱。這些方向係依據作為對象之試樣或異物而選擇靈敏度較高者分開使用。此外，本實施形態可適用於前述實施形態1至30以及未賦以編號的實施形態。
(實施形態32)
本實施形態係說明有關使用本發明檢查裝置及檢查方法的NA(數值光闌)例子。
(NA形狀)
在圖案檢查及異物檢查上，相較於通常常用之圓形孔狀NA，若使用183圖及第184圖所示形狀之NA會更有效。其可獲得高對比度、S/N、及電子量，可以提升靈敏度，並增大通過量。
於圖案檢查上，在y方向和x方向有縱橫圖案之對比 度不同的情形。此時，若使用十字孔狀，就可將縱的對比度較強的電子訊號和橫的對比度較強的電子訊號之資訊予以合成，而可以高對比度增加電子量，且獲致高S/N。
使用狹縫時，若能取得在更強力獲得縱訊號之資訊、或在獲得更多量橫方向資訊等方向上具有特徵的電子資訊就很有效。若為圖案時，會有例如因E×B等而使x和y方向之縮聚點(COx、COy)朝z方向偏移之情形。此時，可使用x方向之COx朝y方向開設有長孔之狹縫來限定y方向電子資訊之量和像差，並使用於y方向之COy朝x方向開設有長孔的狹縫來限定x方向電子資訊之量與像差。依此方式，即可進行電子量與像差之控制，獲得高對比度及S/N，且可增加電子量，相對於圓形孔，可以提升靈敏度，且增加通過量。
依據上述之NA，靈敏度可提升×1.4至×5，電子量可增加×1.5至×10，非常有效。
此外，第184圖所示之NA形狀在異物檢查時特別有效，亦即，具有凹曲部之形狀A和狹縫型的NA。異物檢查時，將NA設置在達不到鏡反射電子之位置雖很有效，但設置在與鏡反射電子強度較高的MC位置相近的位置時，有時可獲得較高異物訊號的S/N。此時，若使用如第184圖所示之NA就非常有效。為圓形孔時，因為是凸形孔，故有無法取得許多MC附近之電子資訊、及MC位置一有變動馬上容易受到其影響的問題。作為解決該問題之方法，有第184圖所示之形狀。若為狹縫及具有凹曲部之形狀，則容易接 近MC，且可取得許多MC附近之電子資訊。再者，對於MC位置之變動，順沿C形狀之凹曲形狀、或狹縫(線狀)孔形狀係位在接近MC之側，故對於MC位置之變動，即使設置於不受其影響的距離，也會比凸狀孔之圓形獲得較多的週邊電子資訊。這是利用異物之鏡反射電子訊號和周圍正常部位之2次放出電子訊號混合存在的電子資訊中，只有異物會因鏡反射電子而使亮度增高的作用。此時，若MC之電子資訊混入，鏡反射電子會加入到整個圖像區域，使異物和周圍之深淡程度差(亮度差、電子量差的意思亦相同)降低，S/N亦降低。
揭示於第184圖之下方者為顯示這種狀態之概念圖，其係顯示MC和NA之設置狀態例。MC通常為圓形。此時，各NA係設置成其孔端部位於和MC端部相同距離L1之處。而且，孔之寬度、直徑(L2)係假設為相同。此時，相較於圓形，凹曲型和狹縫型之面積較大及接近MC之位置的面積較大，故可取得接近MC之電子訊號。
此外，第185圖及第186圖為MC和NA之設置位置關係例。使用這種設置位置關係可使用於圖案檢查、異物檢查。再者，關於照射之電子射束條件或預充電條件等，可用前述實施形態29之使用形態，非常有效。
(實施形態33)
本實施形態係就第8圖所示之本發明檢查裝置的變化實施形態加以說明。除了再具備電極725以外，其餘係和第8圖所示之本發明檢查裝置相同，故其重複說明容予省 略。如第187圖所示，晶圓W有貫孔(via)b時，設施加於電極725之電壓為4000V至-400V，則晶圓之電子射線照射面之電場可設在2.0kV至-0.2kV/mm(-表示晶圓W側為高電位)。依此方式，即可將試樣表面之電場強度(從表面朝垂直方向，Z軸方向)昇高或降低。亦即，試樣容易放電時，可將電場強度放低，使之不會產生放電。在該狀態下，物鏡系統724和晶圓W之間不會產生放電，雖可進行晶圓W之缺陷檢查，但光電子之檢測效率多少會降低。因而，將照射光線並檢測光電子的一連串動作進行例如4次，將所得4次分之檢測結果施以累計加算與平均化等處理，以得到預定的檢測靈敏度。
再者，晶圓沒有貫孔b時，可用較高的電場強度。施加於電極725之電壓即使設到+3000V，物鏡系統724和晶圓之間也不會產生放電，而可進行晶圓W之缺陷檢查。此時，因為可透過施加於電極725之電壓使啟動電場增加，且可減低物鏡之像差，故解析度可提升，且可達成高對比度及S/N。因而可以高靈敏度及高通過量進行檢查。
(電極)
物鏡724和晶圓W之間配置有相對於電子射線之照射光軸大致成軸對稱狀的電極725。第188圖及第189圖係顯示電極725之一形狀例。
第188圖及第189圖為電極725之斜視圖，第188圖係顯示電極725為軸對稱狀的圓筒形時的斜視圖，第189圖則為顯示電極725為軸對稱狀圓盤形時的斜視圖。
本實施形態中，如第188圖所示，電極725係採圓筒狀來說明，但只要相對於電子射線之照射光軸大致成軸對稱，亦可為第189圖所示之圓盤形。
而且，電極725透過電源726施加有預定電壓(負電位)，而為了產生用以防止物鏡724和晶圓W之間發生放電的電場，該預定電壓係比施加到晶圓W之電壓(本實施形態中，係處於接地狀態，故電位為0V)為低。有關此時之晶圓W和物鏡724之間的電位分布，茲參照第190圖來說明。
第190圖係顯示晶圓W和物鏡724間之電壓分布的曲線圖
第190圖中，係以電子射線之照射光軸的位置作為橫軸，而顯示從晶圓W到物鏡724之位置為止的電壓分布。
未設有電極725之習知電子射線裝置中，從物鏡724到晶圓W為止的電壓分布係以施加於物鏡724的電壓作為最大值，一直到接地中之晶圓W為止皆順暢地變化(第190圖所示之「習知技術」)。
另一方面，本實施形態之電子射線裝置，物鏡724和晶圓W之間配置有電極725，且電極725透過電源726施加有低於對晶圓W施加的電壓的預定電壓(負電位)，使晶圓W之電場弱化。(第190圖所示之「有電極」)
從而，本實施形態之電子射線裝置中，電場不會集中於晶圓W之貫孔b附近，不會形成高電場。而且，即使電子射線照射於貫孔b而放出2次電子，該放出的2次電子也不會被加速到使殘留氣體離子化的程度，故可防止物鏡 724和晶圓W之間發生放電。
此外，由於可防止物鏡724和貫孔b間的放電，故不會有晶圓W之圖案等因放電而破損。
再者，上述實施形態中，物鏡724和具有貫孔b之晶圓W間的放電雖可防止，但由於對電極725施加有負電位，故會有依負電位之大小而使檢測器761之2次電子檢測靈敏度降低的情形。所以，檢測靈敏度降低時，只要如上所述地以多數次進行照射電子射線並檢測2次電子的一連串動作，將所得之複數個檢測結果施以累計加算與平均化等處理，以獲得預定的檢測靈敏度(訊號之S/N比)即可。
本實施形態中，係以一個例子將檢測靈敏度作為訊號對雜音比(S/N比)來說明。
茲參照第191圖就上述之2次電子檢測動作加以說明。
第191圖為顯示電子射線裝置之2次電子檢測動作的流程圖。
首先，透過檢測器761檢測來自被檢查試樣之2次電子(步驟1)。其次，進行訊號對雜音比(S/N比)是否在預定值以上的判斷(步驟2)。步驟2中，訊號對雜音比在預定值以上時，因利用檢測器761執行之2次電子檢測很充分，故2次電子檢測動作就結束。
另一方面，在步驟2，訊號對雜音比未達預定值時，就將照射電子射線以檢測2次電子的一連串動作進行4N次，並進行平均化處理(步驟3)。此處，N之初期值係設定 為「1」，故在步驟3中，初次就使2次電子之檢測動作進行4次。
其次，對N加算「1」進行計數(步驟4)，於步驟2再度進行訊號對雜音比是否在預定值以上之判斷。此處，訊號對雜音比未達預定值時，再度進到步驟3，這次則將2次電子之檢測動作進行8次。然後，遞增計算N之數目，直到訊號對雜音比達預定值以上為止，重複步驟2至4。
此外，本實施形態中，係就透過對電極725施加比對晶圓W施加之電壓更低的預定電壓(負電位)以防止有貫孔b之晶圓W放電加以陳述，但有2次電子之檢測效率降低之情形。
因而，被檢查試樣為無貫孔之晶圓等，且為在與物鏡724之間難以產生放電之類的被檢查試樣時，可將施加於電極725之電壓進行控制，俾使檢測器761之2次電子檢測效率提高。
具體而言，被檢查試樣施以接地之情形中，施加於電極725之電壓係設在比對被檢查試樣所施加之電壓為高的預定電壓，例如，設在+10V。而且，此時，電極725和被檢查試樣之距離係設在電極725和被檢查試樣之間不會產生放電之距離。
此時，對被檢查試樣照射電子射線所產生的2次電子，會因施加於電極725之電壓所產生的電場而向電子射線源721側加速。而且因施加於物鏡724之電壓所產生的電場而更朝電子射線源721側加速並受到收歛作用，故可 使多量2次電子入射於檢測器761而提高檢測效率。
再者，因電極725為軸對稱，故也具有將照射於被檢查試樣之電子射線收歛的透鏡作用。從而，利用施加於電極725的電壓而可將1次電子射線縮斂得更細。而且，由於可利用電極725將1次電子射線縮斂得較細，故可透過和物鏡724之組合而構成像差更低的物鏡系統。在這種透鏡可能作用的程度內，電極725呈大致軸對稱即可。
若依上述實施例之電子射線裝置，被檢查試樣和物鏡之間具備有電極，其係相對於電子射線照射軸成大致軸對稱之形狀，以控制前述被檢查試樣之前述電子射線照射面之電場強度，故可控制被檢查試樣和物鏡之間的電場。
而且，被檢查試樣和物鏡之間設有電極，其係相對於電子射線照射軸成大致軸對稱之形狀，以減弱前述被檢查試樣之前述電子射線照射面之電場強度，故可消除被檢查試樣和物鏡之間的放電。
此外，由於未進行使施加於物鏡之電壓減低等的改變，可使2次電子有效率地通過物鏡，故檢測效率得以提升，可獲得S/N比良好的訊號。
再者，可依被檢查試樣之種類而控制用以減弱被檢查試樣之電子射線照射面的電場強度之電壓。
例如，被檢查試樣為與物鏡之間容易放電之類的被檢查試樣時，透過使電極之電壓變化，令被檢查試樣之電子射線照射面的電場強度更為弱化，可以防止放電。
而且，可依半導體晶圓有無貫孔而改變施加於電極之 電壓，亦即，改變用以減弱半導體晶圓之電子射線照射面之電場強度的電壓。
例如，被檢查試樣為與物鏡之間容易放電之類的被檢查試樣時，透過使電極所生電場變化，令被檢查試樣之電子射線照射面的電場強度更為減弱，得以防止特別是貫孔或貫孔週邊之放電。
而且，由於可以防止貫孔和物鏡之間的放電，故不會有半導體晶圓之圖案等因放電而破損之情形。
再者，由於使供給到電極之電位比供給到被檢查試樣的電荷低，故可將被檢查試樣之電子射線照射面的電場強度減弱，能防止朝被檢查試樣之放電。
此外，由於供給到電極之電位係設為負電位，而被檢查試樣為接地，故可減弱被檢查試樣之電子線照射面的電場強度，得以防止朝被檢查試樣放電。此外，本實施形態亦可適用於前述實施形態1至33以及未賦予編號之實施形態。
(實施形態34)
本實施形態中，將就第8圖所示之本發明檢查裝置的變化實施形態加以說明。第192圖中係示意性顯示具備本實施形態之預充電單元的拍攝裝置。該拍攝裝置具備：1次光學系統72、2次光學系統74、檢測系統76、及將對象所帶電荷均勻化或減低的電荷控制手段840。本實施形態中，有關與上述實施形態1相同之構成，其說明容予省略。
將對象所帶電荷均勻化或減低之電荷控制手段840， 以該實施例而言，係具備：電極841，在對象W和最接近該對象W之1次光學系統72的靜電透鏡724之間，接近對象W而配置；切換開關842，電性連接於電極841；電壓產生器844，電性連接於該切換開關842之一方端子843；及電荷檢測器846，電性連接於切換開關842之另一方端子845。電荷檢測器846具有高阻抗。定時信號振盪器(timing generator)849係形成為對檢測系統76之CCD762及圖像處理部763、電荷減低手段840之切換開關842、電壓產生器844以及電荷檢測器846及848發出動作時序命令。此外，本實施形態亦可適用於前述實施形態1至33以及未賦予編號之實施形態。
(實施形態35) -裝置(Device)製造方法-
接著，參照第193圖及第194圖說明本發明半導體裝置之製造方法的實施形態。
第193圖為顯示本發明一實施例之半導體裝置製造方法的流程圖。該實施例之製造步驟包含下述的主要步驟。
(1)製造晶圓之晶圓製造步驟(或準備晶圓之晶圓準備步驟)(步驟1400)
(2)製造曝光用遮罩之遮罩製造步驟(或準備遮罩之遮罩準備步驟)(步驟1401)
(3)對晶圓進行必要之加工處理的晶圓處理步驟(步驟1402)
(4)將形成在晶圓上之晶片1片1片切出，使之可以 動作之晶片組裝步驟(步驟1403)
(5)將完成的晶片進行檢查的晶片檢查步驟(步驟1404)
此外，上述各個主步驟係再包含幾個次步驟。
這些主步驟之中，對半導體裝置之性能有決定性影響的是(3)的晶圓處理步驟。在該步驟中，係將所設計的電路圖案依序疊層在晶圓上，形成多數作為記憶體或微處理器而動作之晶片。該晶圓加工處理步驟包含下述各步驟。
(A)作為絕緣層之介電質薄膜或配線部、或者形成作為電極部之金屬薄膜等的薄膜形成步驟(使用CVD或濺鍍等)
(B)使該薄膜層或晶圓基板氧化的氧化步驟
(C)為了對薄膜層或晶圓基板等作選擇性加工而使用光罩(Rectile)以形成阻劑圖案的微影印刻步驟
(D)依照阻劑圖案將薄膜層或基板加工的蝕刻步驟(使用例如乾蝕刻技術)
(E)離子雜質注入擴散步驟
(F)阻劑剝離步驟
(G)檢查已加工晶圓的步驟
此外，晶圓處理步驟係僅重複進行必要的層數，以製造能依設計需求動作之半導體裝置。
第194A圖係顯示作為第193圖之晶圓處理步驟之核心的微影印刻步驟之流程圖。該微影印刻步驟包含下述各步驟。
(a)於前段步驟形成有電路圖案之晶圓上塗佈阻劑之阻劑塗佈步驟(步驟1500)
(b)使阻劑曝光之步驟(步驟1501)
(c)將已曝光之阻劑顯像以獲得阻劑圖案之顯像步驟(步驟1502)
(d)用以使已顯像之阻劑圖案穩定之退火步驟(步驟1503)
關於上述之半導體裝置製造步驟、晶圓處理步驟、微影印刻步驟，係屬公知技術，應無須更多的說明。
在上述(G)之檢查步驟使用本發明之缺陷檢查方法、缺陷檢查裝置時，具有微細圖案之半導體裝置亦能以良好通過量施以檢查，也可作全數檢查，能夠達成製品產率之提升、缺陷製品交貨之防止。
-檢查程序-
有關上述(G)之檢查步驟中的檢查程序陳述如次。
一般使用電子射線之缺陷檢查裝置甚為價昂，而且通過量亦較其他加工裝置為低，故現階段中，係在認為最需要檢查的重要之步驟(例如蝕刻、成膜、或CMP(化學機械研磨)平坦化處理等)之後才使用缺陷檢查裝置。
要施以檢查之晶圓係通過大氣搬運系統及真空搬運系統對正於超精密X-Y平台上之後，利用靜電夾盤機構等予以固定，之後再依據(第194B圖)之程序進行缺陷檢查等。首先，以光學顯微鏡依需要進行各晶粒之位置確認或各部位之高度檢測，並加以記憶。光學顯微鏡係取得其他 缺陷等欲觀察部位的光學顯微鏡像，也使用於和電子射線像之比較等。其次，將對應晶圓種類(哪一步驟之後或晶圓規格為20cm或30cm等)的加工手冊資訊輸入裝置，進行以下檢查部位之指定、電子光學系統之設定、檢查條件之設定等後，通常係一面進行圖像取得，一面進行即時缺陷檢查。晶胞彼此間之比較、晶粒比較等係透過具備運算法則之高速資訊處理系統進行檢查，且視需要將結果輸出到CRT等，並往記憶體執行記憶。缺陷有顆粒缺陷、形狀異常(圖案缺陷)、及電性缺陷(配線或貫孔等之斷線及導通不良等)等。亦可又區別這些缺陷，又自動的即時進行缺陷大小、致命性缺陷(晶片達到不可能使用之重大缺陷等)之分類。電性缺陷之檢測可藉由檢測對比度異狀而達成。例如導電不良之部位可藉由電子射線照射(500eV左右)通常會帶正電，且對比度降低，故可和正常部位區別。這時，所謂的電子射線照射手段，除了通常檢查用之電子射線照射手段以外，係指另外為了使電位差所生對比度顯目而設置的低電位(能量)式電子射線產生手段(產生熱電子、UV/光電子)。對檢查對象區域照射檢查用電子射線之前，先產生-照射該低電位(能量)之電子射線。照射檢查用電子射線本身即能帶正電之映像投影方式時，可視其形式而不需另外設置低電位之電子線產生手段。此外，透過對晶圓等試樣施加相對於基準電位為正或負之電位等(因為依元件之順向或逆向而使流動容易度不同所產生)使對比度不同，可以進行缺陷檢測。也可利用於線寬測定裝置及對正精度測定。
在進行上述製程中所必要的檢查及檢查程序時，可應用以上所述的全部實施例。再者，亦可應用於作為裝置系統而陳述之具有第1圖至第25圖之功能機構特徵的全部裝置系統。藉此，可在晶圓或遮罩之製程步驟中實施非常有效率的檢查。此外，本實施形態亦可適用於前述實施形態1至34以及未賦予編號的實施形態。
(實施形態36) HDD(硬碟驅動器)用基板、磁頭元件之檢查
本發明並不限於晶圓、曝光用遮罩，亦可應用於HDD用基板之檢查。以下雖陳述應用例，但在功效作用上則和使用於半導體晶圓或遮罩者相同。
以例如HDD用基板而言，通常玻璃製或鋁製基板之磁性層頂層為磁性體，其上具有薄潤滑層。對於該基板可實施2種檢查。其一為基板製造時針對異物、顆粒附著和傷痕之檢查。再一為形成於表面之膜質異常之檢查。
鋁製或玻璃製基板本身有傷痕、或者製造或洗浄後有異物-顆粒附著時，形成於上部之磁性膜等就無法正常成膜。因為平坦度會變差或產生凹凸。但就近年之高密度媒體而言，基板和磁頭之浮起量已達5nm左右，凹凸程度必須小於該浮起量。亦即，必須防止≧5nm之規格的異物附著。傷痕之凹凸也是一樣。因而，可藉本發明之檢查裝置應用於該等異物或傷痕之檢查，而以高速、高靈敏度實施檢查。其原理功效作用則如同前述內容。
再者，基板形成時若發生不良情形，例如，保護膜有 針孔或磁性膜成分不均勻等缺失時，會產生膜上電位分布呈負均勻性的情形。例如，以不造成損傷之程度將一定的電荷供給到基板表面時，若為均質的磁性層，就會形成均勻的表面電位。但保護膜有針孔，或磁性層不均質時，表面電位就會不均勻。此時，透過提高解析度(縮小Px規格)進行檢查，就可觀察測定和表面電位相對應之鏡反射電子及2次放出電子之分量比。亦即，應用晶胞/晶胞檢查，若具均勻性，則依部位所生之電子訊號之分量比變化會很小，若不具均勻性，則分量比會產生差異，而可將其作為缺陷加以檢測。
關於方式手段方面，可使用本發明之方法及裝置，以進行HDD用基板之缺陷檢查，但並不限於此。相較於習知技術，本發明之方法及裝置可以高速且高靈敏度來進行檢查。因為對象缺陷已達到超微小之程度，使用習知光學式檢查裝置會靈敏度不足，使用解析度較高的SEM則要耗費龐大的時間。
而且，同樣的，磁頭製程中也可進行缺陷檢查。在磁頭製程中，也採行和半導體晶圓之製程相同的步驟程序，故針對形狀缺陷及膜質不良，可實施如上所述的高效率的缺陷檢查。此外，本實施形態亦可應用於前述實施形態1至35以及未賦予編號的實施形態。
(實施形態37) -平台裝置-
繼就本發明檢查裝置及檢查方法所用之平台裝置加 以說明。
第195A圖、第195B圖係顯示平台裝置之構成。
如第195A圖、第195B圖所示，本發明檢查裝置之平台裝置1係具備：Y軸底板盤2，配置於機殼4之底壁上；Y平台5，透過朝Y軸方向平行配置於該Y軸底板盤2上的導軌3之引導而朝Y軸方向移動；及遮罩板8，利用可朝XY軸方向移動自如的X平台7而搭載於該X平台7，該X平台7則透過和Y軸方向垂直的X軸方向平行地配置於該Y平台5上之X導軌6的引導而朝X軸方向移動。本平台裝置1之主要功能係以檢查搭載遮罩板8之遮罩22為目的，而相對於從電子光學系統裝置之柱筒21照射的電子射束檢查光26，使該遮罩22藉由X平台7之X軸方向掃描移動和藉由Y平台5之Y軸方向步進移動的重複動作，而在規定區域內移動。X平台7係依照帶有規定移動方向之速度與移動距離而朝X軸方向掃描移動，Y平台5則依照規定的移動方向和移動距離而朝Y軸方向步進移動。此處，遮罩22係固定於托盤(圖示省略)上，且透過設於遮罩板8之靜電夾盤(圖示省略)固定該托盤。而且，配置本平台裝置1之機殼4係透過設置於利用除振台23之4部位來支持之平板24的面上，使來自地板25之外部振動的影響得以減低。再者，本平台裝置1係藉機殼4覆蓋，並在10-4Pa左右真空度的周遭氛圍下使用。因而，為了盡力防止產生氣體、熱能或塵埃，驅動系統之X伺服馬達9、Y伺服馬達11係配置於機殼4之外側。X平台7、Y平台5係藉著該機 殼4之側壁和設有真空密封的X傳動軸10、Y傳動軸12來驅動，該X伺服馬達9之控制管理系使用編碼器27，同樣地，該Y伺服馬達11之控制管理係使用編碼器28。此外，對於搭載遮罩22之遮罩板8的位置計測，係備有雷射干擾計系統，該系統則由：配置於該遮罩板8之X軸側的X平台反射鏡19和X干涉儀(Interferometer)13；支持該X干涉儀13的X干涉儀台15；配置於Y軸側的Y平台反射鏡20和Y干涉儀14；支持該Y干涉儀14的Y干涉儀台16；及其他雷射頭等光學元件(圖示省略)及進行光電訊號變換的AXIS板(圖示省略)等所構成，利用X測長光17和Y測長光18之計測而高精度地計測X平台7、Y平台5之各個位置。對於驅動系統之X伺服馬達9、Y伺服馬達11，平台控制系統(圖示省略)係透過藉前述雷射干擾計系統所得之XY軸方向位置訊號而將各軸執行回授控制，以進行次微米程度的高精度平台定位控制。
本實施例中，係將遮罩檢查之掃描移動設為X軸方向，步進移動設為Y軸方向。但也可配合遮罩檢查方向而將掃描移動設為Y軸方向，步進移動設為X軸方向。此外，平台裝置1之驅動系統亦可利用從處理電子射束檢查光之方式而經考慮到高度非磁性的空氣壓驅動機構、或保持真空氛圍的差動排氣方式，將平台導軌設成氣體靜壓軸承，將各平台設成非接觸式的平台裝置1。
(實施形態38) -雷射照射位置控制-
例如第35圖所示之構成中，必須將雷射之光點中心照射在光電子面2021之預定位置。這是因為從該光點位置會產生電子(光電子)，使該位置成為電子產生位置。從該位置產生之電子(光電子)係通過1次系統之中而照射於試樣面。此時，若電子(光電子)要入射於就近的透鏡時，則必須通過透鏡之中心位置。若從透鏡中心偏離，電子(光電子)之軌道會歪曲。該軌道之歪曲較大時，電子(光電子)會碰到柱筒壁、或超出對準器(偏向器)所形成的軌道修正範圍而有無法獲得軌道修正之情形。透鏡和光電子產生部之間若無對準器時，係由光電子產生部之位置來決定透鏡內之通過軌道。亦即，雷射照射於偏離之位置，並從偏離位置產生光電子時，電子射束不會通過透鏡中心。
本實施形態中，為了解決此一問題，乃使用第199圖來說明有關可將雷射光點中心照射在第35圖所示之光電子面2021之預定位置的構成例。如第199(a)圖之光電子面2021的剖面示意圖所示，光電子面2021具備有：基質材20211、光電子材料20212、導電材料20213、保持部件20214、及雷射照射用光闌20215。基質材20211為石英、石英玻璃、石英類玻璃、氟化鎂玻璃等透光部件。光電子材料20212以使用釕、金等功函數較低之材料(光電子產生效率好的材料)較合適，並為基質材20211所被覆。導電材料20213以使用鉻等導電性較低的材料較合適。保持部件20214係由導電性材料構成，用以保持基質材20211等。如第199(a)圖所示。光電子材料20212、導電材料20213 及保持部件20214係電性連接。雷射照射用光闌20215也可電性連接於這些元件。
雷射照射用光闌20215以使用鉬、鉭等反射材料較合適，且設於基質材20211之雷射入射側。雷射照射用光闌20215之表面以使用表面粗度優良者較理想，俾使雷射之反射強度比光電子材料20212強(高)。例如以鏡面研磨、或表面粗度Ra1μm以下較理想。此外，該例子中，如第199(b)圖之雷射照射用光闌20215之上方圖所示，雷射照射用光闌20215在直徑d1(3至5mm左右)的圓盤狀部件之中心部設有直徑d2之內徑區域20216。所照射之雷射在雷射照射用光闌20215反射時，其反射光之反射強度係較下文要陳述之光電子材料20212所反射之反射光強度更強。另一方面，雷射通過內徑區域20216並為光電子材料20212所反射時，其反射光強度係比在雷射照射用光闌20215反射之情況為弱。此外，反射光強度只要藉設置在反射光之光路上的光量計來測定即可。
雷射為DUV雷射，可用例如波長266nm或波長244nm之雷射。也可使用固體雷射或氣體雷射。也不限於雷射，亦可使用能發出270nm以下波長之燈光。以固體雷射而言，可用例如YAG雷射之4倍波或5倍波等高次諧波雷射。而且，以氣體雷射而言，可用Ar離子雷射或準分子雷射。
雷射通過雷射照射用光闌20215之內徑區域20216時，會到達光電子材料20212，而產生光電子。雷射照射位置會從位於內徑區域20216之狀態(例如，首先，將雷射 照射位置適當的改變，從下述所示之反射光強度變化求得雷射照射位置變成內徑區域20216的位置)，透過控制系統對反射鏡等光學系統施以控制，使照射位置朝+X方向移動。雷射照射位置到達內徑區域20216之端部(雷射照射用光闌20215之內徑側端部)時，如第199(c)圖所示，藉由光量計等所測定之反射光強度會上昇。該端部之位置(x1,y1)可利用控制系統予以記錄。透過控制系統對反射鏡等光學系統施以控制，使照射位置朝-X方向移動。雷射照射位置到達內徑區域20216之相反側端部(雷射照射用光闌20215之內徑側端部)時，透過光量計等所測定之反射光強度就上昇。該端部之位置(x2,y2)可利用控制系統予以記錄。藉該動作而從(x1、y1)移動到(x2、y2)時之反射鏡角度移動量可利用控制系統予以記錄。第199(c)圖所示之例子中，(x1、y1)係對應PL，(x2、y2)則對應PR。反射鏡移動調整之每個最小記憶單位(最小調整量或控制量)的座標移動量可由控制系統算出。x方向為△x，y方向為△y。例如，每個最小調整量(記憶單位)為5μm等。
此時，雷射照射用光闌20215之內徑側端部4部位之座標可藉控制系統之控制予以記錄。例如，上下左右位置(PL、PR、PU、PD)等之座標可予以記錄。藉此，得以確定內徑區域20216之中心C(0,0)。此外，即使不是PL、PR、PU、PD之座標，若能求得使照射位置朝x方向移動時之端部2部位、使照射位置朝y方向移動時之端部2部位的座標，則中心C(0,0)就可確定。x方向的2部位之座標設為 (xa,y0)、(xb,y0)，y方向的2部位之座標設為(x0,ya)、(x0,yb)時，中心C可決定成((xa+xb)/2,(ya+yb)/2)。
之後，控制系統即可辨識內徑區域20216內，亦即，該等4個座標內之位置上，電子射束通過透鏡中心之雷射照射位置，亦即，透鏡中心軸上之光電子材料20212的位置P(x,y)之座標。依此方式，制御系統可進行雷射照射位置之掌握，亦即，求取照射位置之座標並予以記錄。藉此，即使在雷射、反射鏡、透鏡(光電產生裝置2020)之位置關係有改變時，控制系統可再度將雷射照射於位置P(x,y)。此雷射照射位置之控制係在檢查試樣前行之。此外，本實施形態亦可應用於前述實施形態1至37以及未賦予編號之實施形態。
而且，光電子面2021也可形成為如第200圖所示之其他構成例。如第199(a)圖所示之基質材20211的光電子材料20212所在位置之側，其形狀雖具有藉助保持部件20214保持所需之段差，但本實施形態之第200圖之例中，則形成為平面。此外，保持部件20214係利用螺絲等元件20217將基質材20211等從兩側夾住保持。
(實施形態39) -1次系統之軸調整-
前述實施形態38所述者，為雷射照射位置調整為位置P(x,y)時，使電子射束之軌道通過透鏡中心之設定方法說明。例如第35圖所示之光電產生裝置2020中，電子射束之軌道通過透鏡中心時，係如第201圖之EB1所示， 即使將透鏡2022、2023、2024之功率(透鏡功率)改變，通過透鏡後之電子射束軌道也不會改變。另一方面，電子射束之軌道通過偏離透鏡中心之位置時，若改變透鏡功率，則如第201圖之EB2、EB3所示，通過透鏡後之電子射束軌道會改變。本實施形態之構成就是利用此一特性。
第201圖所示之本實施形態的光電產生裝置2020係和第35圖相同之形態。使用光闌2040和對準器2030進行測定作為計測之用。可使用對準器2030中之一式，例如2031，也可使用2032、2033。(此時，數值光闌2025也可使用對測定不會有問題的大規格光闌，例如φ 500至φ 2000μm)。測定用光闌2040係構成為可測定電子射束照射結果所生之吸收電流。
為了使用對準器2030(第35圖中為例如2031)求得電子射束軌道從測定光闌2040之孔端部成為相反側端部之偏向量(例如偏向電壓或偏向所需電流等)，控制系統會進行控制。亦即，如第201圖所示，改變對準器2030之偏向電壓，將電子射束軌道持續挪移，而從電子射束軌道碰到測定用光闌2040(電子射束未通過測定用光闌2040之孔)之狀態(EB3)→電子射束軌道通過測定用光闌2040之孔的狀態(EB1，EB2)→電子射束軌道再碰到測定用光闌2040的狀態(EB4)，以測定測定用光闌2040相對於對準器2030之偏向電壓的吸收電流。施行此一測定時，如第202圖所示，測定用光闌2040之吸收電流即得以測定，而形成「電子射束全量吸收(吸收電流大)」→「因通過孔所致之電子 射束吸收減少(吸收電流小)」→「電子射束全量吸收(吸收電流大)」。將透鏡功率(GL功率)變更複數次以施行測定。
如第202(a)圖所示，在GL功率大、小方面，吸收電流減少最多的偏向量(吸收電流達最小的BA電壓(偏向電壓，以下同。))若相同，則為電子射束通過測定用光闌2040之孔中心的軌道。另一方面，如第202(b)圖所示，在GL功率大、小方面，吸收電流達到最小之BA電壓不同時，軌道係從透鏡中心偏移。控制系統係一面改變雷射照射位置，一面求取在GL功率大、小上吸收電流達到最小之BA電壓成為相同電壓的位置，亦即，電子射束軌道通過透鏡中心之雷射照射位置，並將其座標作為電子射束通過透鏡中心的雷射照射位置P(x,y)予以記錄。此外，本實施形態亦可應用於前述實施形態1至38以及未賦予編號之實施形態。
(實施形態40) -雷射照射規格控制-
如前述實施形態38、39所述，除了照射於光電子面2021之雷射照射位置的控制外，雷射照射規格(光點徑)為影響照射於試樣之電子射束規格的重要參數。在光點徑之調整方面，有時從光源輸出之雷射僅用透鏡、反射鏡並不能調整到所期望的規格。光點徑2 ω 0係以2 ω 0=(4 λ/π)(F/D)來表示。此處，λ為光的波長，F為透鏡的焦距，D為在透鏡位置的雷射直徑。由此式可知，光點徑係和焦距成比例，和透鏡位置的雷射直徑成反比。因而，為了要 縮小光點徑，有利用射束擴大器將來自光源的雷射擴大其直徑後射入透鏡之方法、及使用短焦點透鏡的方法。用以縮小光點徑的方法和前述雷射照射位置之控制方法相組合，對適當調整雷射之照射位置、光點徑很有效。
茲參照第203圖來說明使用射束擴大器時的例子。如第203圖所示，從光源10000輸出之直徑Φ d1的雷射係在射束擴大器810放大A倍而成為直徑Φ d2的雷射，入射至透鏡焦點F1的透鏡820。雷射在反射鏡830進行反射，通過用以維持真空之真空容器850所設置的透明窗840，而到達設置在透鏡焦點F1之對應位置的光電子材料20212。此處，光電子材料20212之雷射光點徑，最小為2 ω 0=(4 λ/π)(F1/Φ d2)。該例子中，雷射係設為λ=266nm之CW(連續波，Continuous wave)。此外，實施形態38之雷射照射位置之調整可用改變該反射鏡830之角度等來調整。而且，亦可設有使透鏡820沿雷射光軸移動之移動機構825。透過透鏡820藉由該移動機構825而移動，也可使光電子材料20212之雷射光點徑改變。
有關在此例中有射束擴大器之情況或沒有射束擴大器之情況，其透鏡之焦距和最小光點徑之關係係顯示於第204圖。如第204圖所示，透鏡焦距越長，光點徑越大，有射束擴大器的情況中，相較於沒有射束擴大器的情況，光點徑較小。
接著，使用第205圖來說明反射鏡830和真空容器850之間使用短焦點透鏡時的例子。如第205圖所示，從光源 10000輸出之直徑Φ d1的雷射係在反射鏡830進行反射，並射入到透鏡焦點F2之透鏡821。雷射係通過用以維持真空之真空容器850所設置的透明窗840，並到達設置在透鏡焦點F2之對應位置的光電子材料20212。
此外，也可設有使透鏡821沿著雷射光軸移動的移動機構825。透過透鏡821藉由該移動機構825而移動，也可使光電子材料20212之雷射光點徑改變。而且，因為該透鏡821為短焦點透鏡，其位置會比反射鏡830更靠近光電子材料20212側。因此，透過反射鏡830調整雷射照射位置時，雷射會有偏離透鏡821之中心的情況。從而，為了修正此偏離，移動機構825可設成使透鏡821在以光軸為法線之面內移動。此外，也可併用以第203圖說明之射束擴大器810(第205圖中未圖示)。
而且，也可使用焦點比透鏡821短的透鏡822(其透鏡焦點為F3)。上述透鏡820、821雖係設於真空容器850之外部大氣側，但此時亦可如第206圖所示，在真空容器850之內部設置透鏡822。該透鏡822也可如前述方式設有移動機構825。在此情況下，也可併用以第203圖說明之射束擴大器810(第205圖中未圖示)。此外，本實施形態也可應用於前述實施形態1至39以及未賦予編號之實施形態。
(實施形態41)
茲使用第207圖來說明在第35圖所示之光電產生裝置2020中，於透鏡群2022、2023、2024之後段追加設置 對準器2060之構成。本實施形態中，有關和第35圖所示之構成相同之部分，其說明省略。對準器2060具有第1對準器2061及第2對準器2062。第1對準器2061、第2對準器2062係設置於第3段透鏡2024和數值光闌2025之間，係屬於和第1對準器2031、第2對準器2032同樣的進行靜態動作的對準器。但是，如前所述者，第1對準器2031、第2對準器2032係為了控制朝試樣照射之電子射束位置而使用，而第1對準器2061、第2對準器2062則是為了控制電子射束通過數值光闌2025之孔中心而使用者。此外，本實施形態亦可應用於前述實施形態1至40以及未賦予編號之實施形態。
(實施形態42) -附有放大(Zoom)功能之光電面1次系統-
第35圖、第207圖等所示之構成中，亦可具有用以對照射於試樣之電子射束規格進行控制的放大功能。此處，係使用第208圖來說明在實施形態41所述之第207圖的構成具有放大功能之情形。本實施形態中，和第207圖所示構成相同的部分，其說明容予省略。
第208圖所示之構成係除了第207圖所示構成之外，在數值光闌2025和第1對準器2031之間設置有透鏡群2091、2092、2093(以3片電極構成1個透鏡)。在第35圖、第207圖、第208圖中，電極2022、2023、2024係以這種構成來組成1個透鏡群。第208圖之該實施形態中，係將透鏡2022、2023、2024稱為EL1(EL為Electrostatic Lens(靜電透鏡)之簡稱，以下同)，透鏡2091、2092、2093稱為EL2，對準器2060稱為對準器1，對準器2030稱為對準器2。此外，亦可再於透鏡2093和第1對準器2031之間設置有數值光闌。此時，1次光學系統2000即具有2個數值光闌。
透過採用本實施形態之放大透鏡構成，即可進行對照射於試樣之電子射束規格之控制。這是利用照射於光電子面2021之雷射照射規格在同一條件下，透過EL1及EL2之放大功能，就可控制照射於試樣之電子射束規格。例如，對照射於光電子面2021之雷射規格可實施×0.1至×30左右之控制。
改變試樣面上之電子射束規格之必要性，係對應2次系統(形成試樣之電子像的光學系統)之倍率而成為必要。2次系統之倍率變動時，試樣面上之視野(用檢測器當作電子像而拍攝之區域)規格也會變化。因此，電子射束之規格也對應倍率之變動而產生改變的必要。例如，將視野從30×15μm改變到200×100μm時，電子射束之規格也有改變成將其涵蓋之規格的必要。例如，必須將以60×30μm之楕圓形或矩形照射的電子射束改變成300×150μm之楕圓形或矩形之電子射束。
此時，雖然也可以光電子面2021之雷射照射規格之改變來對應，但為了進行雷射照射規格之改變，必須更換、調整雷射光學系統，很耗時間，而且，要形成對應小視野之小雷射光點徑時，雷射密度會變化，因而產生光電子量 之變化。再者，光電子量也有產生不穩定性的情形。此時，若使用前述1次系統之放大功能，則即使為相同的雷射照射規格，亦可進行試樣面上之電子射束照射區域之控制。因而，具有此放大功能之構成實非常有效。
該實施形態之構成係為設有對準器1及對準器2等2個對準器之例子。對準器1係為了要使電子射束之軌道通過數值光闌2025及EL2之中心而使用。對於透鏡中心，也有和2次系統中之對準器併用之情形。
茲顯示對第208圖所示之各構成要素施加的電壓例。將光電子面2021之電壓設為V1，且在構成抽出透鏡之電極的電壓中，分別將第1抽出電極2022之電壓設為V2，第2抽出電極2023之電壓設為V3，第3抽出電極之電壓2024設為V4，(此處，係以電極2022、2023、2024之構成來形成1個靜電透鏡)、數值光闌2025之電壓設為V5、第3對準器2033之電壓設為V6、透鏡電極2091之電壓設為V6、透鏡電極2092之電壓設為V7、透鏡電極2093之電壓設為V8、光闌2040之電壓設為V9。再者，晶圓表面電壓(亦稱減速電壓)則設為RTD。本實施形態之1次光學系統2000中，如以光電子面2021之電壓V1為基礎予以記載時，係以如下方式對各構成要素施加電壓。亦即，低LE時，V1=RTD-10V至RTD+5V，V2、V4、V6、V8=V1+3000至30000V，V3、V7=V4+10000至30000V，V5、V9=基準電位。而且，就本實施形態之1次光學系統例而言，設定方式為：RTD=-5000V，V1=-5005V，V2、V4、V6、V8=GND，V3=+20000V， V7=+17000V。透過以上的電壓施加，即可在低LE下以高解析度實現高通過量。但這僅為一個例子，對各構成要素施加之電壓並不限定於此。此外，本實施形態亦可應用於前述實施形態1至41以及未賦予編號之實施形態。
(實施形態43) -防止放電隔開件形狀-
透鏡724等各透鏡之抽出電極，其電極間距離會受到限制。因此，夾在電極間之絕緣體隔開件的壁面為平面狀(剖面為直線狀)時，會有沿面耐壓性不足的情形。此時，採用第209圖所示之構成很有效。第209圖所示之例中，設在電極7241、7242之間的隔開件7245係為3個弦碼狀的隔開件相連的構成，其表面形成為波狀。而且，隔開件7245係以表面電阻為108至1012Ω‧cm之陶瓷等絕緣體所構成，會因流通微量洩漏電流而減少充電。此外，弦碼狀的隔開件不限於3個，可以更多，也可更少，也有採用4個至12個左右之情形。
沿面耐壓性不足的情形中，達1kV/mm以上之值(例如，電極7241、7242之電位差在20kV、D=20mm以下之情形)時，就用第209圖(a)之形狀的隔開件7245。該隔開件之側面係成凹凸形狀，在沿面距離之電場為1kV/mm以下。此時，和電極7241、7242之連接面，以凹部連接者為第209圖(a)所示之隔開件7245，以凸部連接者為第209圖(b)所示之隔開件7246。
此時，以凹部和電極連接之隔開件7245、和以凸部和 相連接之連接之隔開件7246間，耐放電性大不相同。優良者為第209圖(a)所示之隔開件7245。例如，在a點發生放電時，若L/d較大，則凹部之放電會收歛，和外側發生放電的機率下降。這是因為在凹部的電場變動小，亦即，因屬於同樣的電位空間，故電子不易飛散到外部。從而，在電極間之放電難以產生之狀態下，很安定。相對於此，在第209圖(b)所示之隔開件7246而言，由於以凸部和電極7241、7242連接，在b點產生放電時，容易和隔開件7246外部發生放電。這是因隔開件7246之外部空間就緊臨其側，和第209圖(a)所示之隔開件7245相比，電子往外部空間飛散之機率有所增加。而且，即使從b點向附近發生放電，由此產生的電子向周圍飛散，再產生放電等2次性因素也很大。通常，電位變動大的部位，即此時之a點、b點，發生放電的可能性較高。第209圖(a)所示之隔開件7245的情況中，特別是L/d較大者較佳。例如，L/d≧4時，耐放電性會提高，而且，對満足製造上可能性來說，L/d≧4至10左右非常合適。
採用該隔開件7245之透鏡係在例如第209圖(c)所示之構成使用。此外，本實施形態亦可應用於前述實施形態1至42以及未賦予編號之實施形態。
(實施形態44) -防止污染-
如前述實施形態13、27所示，用以防止顆粒之構成，也可從其他構成取得。例如，如第210圖所示，在透鏡724 之周圍，隔著防止放電所需之間隔G，設置有電壓遮蔽屏障VB。第210圖(a)係以示意方式顯示通過透鏡724之中心軸之面的剖面圖，第210圖(b)則為從試樣W觀看透鏡724之方向時的各構成圖。在該第210圖之構成中，對透鏡724施加高壓電壓時，會有對應間隔G之部分的試樣W表面(污染區域CA)堆積有異物而受到污染之情形。
作為防止該污染方法，本實施形態中說明了二種構成(第211圖、第212圖)。第211圖(a)、第212圖(a)為以示意方式顯示通過透鏡724之中心軸之面的剖面圖，第211圖(b)、第212圖(b)為顯示從試樣W觀看透鏡724之方向時的各構成圖。
如第211圖所示，第1構成例係將間隔G用中心開口之圓盤狀絕緣體屏蔽IS1封塞之構成。絕緣體IS1係以陶瓷、SiO2等構成，並藉由安裝於電壓遮蔽屏障VB而將間隔G封塞的方式構成。該例子中，絕緣體IS1係安裝於電壓遮蔽屏障VB之試樣W側。此外，也可不用絕緣體IS1將間隔完全封塞，而在間隔和絕緣體IS1之間設置間隙，藉以將間隔G窄化。如此，透過將間隔G封塞或窄化之方式設置絕緣體屏蔽IS1，即可消除或減少試樣W之污染區域CA的異物堆積。
如第212圖所示，第2構成例為設置有形成包圍透鏡724之側面的筒狀絕緣體屏蔽IS2之構成。絕緣體屏蔽IS2為由陶瓷、SiO2等構成，且固定於透鏡724。絕緣體屏蔽IS2和透鏡724之熱膨張率不同。利用此一熱膨張率之不 同，運用先將透鏡冷卻後插入絕緣體屏蔽IS2，再回到常温時即得以固定之冷嵌(ooling fit)操作，即可使絕緣體屏蔽IS2和透鏡724固定。若用螺絲等固定時，由於公差之存在，雖會招致定位精度之降低下，但透過如本實施形態之密接固定，就容易進行透鏡中心軸之對正。
若依此構成，由於來自透鏡724之電場的影響而使異物到達試樣W的情況，可透過絕緣體屏蔽IS2之存在而予以電性抑制，以消除或減低試樣W之污染區域CA的異物堆積。而且，透過絕緣體屏蔽IS1、IS2兩者之表面電阻皆為108至1012Ω‧cm，可以減低表面流通微量洩漏電流或帶電之情形。此外，本實施形態亦可應用於前述實施形態1至43以及未賦予編號之實施形態。
(實施形態45) -防止放電-
使用雷射干擾測距裝置來執行前述平台裝置50之位置控制時，係利用第213圖所示之構成行之。有關透鏡724和平台裝置50之各構成的位置關係，從側面方向觀察時的情形係顯示於第213圖(a)，從上面方向觀察時的情形則顯示於第213圖(b)。平台裝置50設置有：用以進行x軸方向之位置控制的雷射干擾計用反射鏡510x、和用以進行y軸方向之位置控制的雷射干擾計用反射鏡510y。對於雷射干擾計用反射鏡510x，雷射係從雷射干擾計511x照射。對於雷射干擾計用反射鏡510y，係從雷射干擾計511y照射雷射。
雷射干擾計用反射鏡510x、510y以和試樣W相同之高度(試樣W之表面位置)反射雷射較理想。這是因為如阿貝(Abbe)原理所顯示，和試樣W之高度越不相同，測定位置之誤差越大。如第214圖所示，雷射干擾計用反射鏡510x傾斜Φ角度時，在雷射b位置之誤差就成為雷射b之高度Hb和試樣W之高度Hw的差(Hb-Hw)×tan Φ。Φ若非常小，tan Φ≒Φ。因此，就誤差來說，雷射b之高度Hb和試料W之高度Hw的差(Hb-Hw)越大，誤差就越大。因而，雷射b之高度Hb和試樣W之高度Hw的差(Hb-Hw)=0，亦即，雷射a以試樣W之高度照射於雷射干擾計用反射鏡510x較理想。
因此，雷射干擾計用反射鏡510x、510y必須比試樣W之高度Hw為高。其理由在，特別是為了提升組裝精度，而在雷射干擾計用反射鏡510x、510y使用陶瓷時，即將陶瓷表面施以鏡面加工以形成反射鏡。此時，因加工時之要求，從上端部起數mm(例如3mm左右)之範圍須要作為規格外區域。如第215圖所示，雷射干擾計用反射鏡510x、510y之高度Hr，相較於雷射所照射之高度Hw(試樣W之高度(試樣W表面之位置))，須加長例如3mm。而且，試樣W之表面和鏡筒最下部電極72D的距離，為光學設計時所決定之距離，以本實施形態而言，為4mm。因而，本實施形態中，鏡筒最下部電極72D和雷射干擾計用反射鏡510x、510y的距離為1mm。因此，依據平台裝置50之位置，雷射干擾計用反射鏡510x、510y之上端部，會有和施加有高壓電壓 之透鏡724過於接近而放電的情形。所以，為了不產生這種放電，平台裝置50有加以定位之必要。
如第216圖之從側面觀察的示意圖所示，鏡筒最下部電極72D和施加高壓電壓(本例中為20kV)的透鏡724係隔著絕緣體IS而予以固定，並使之接地(GND)。本實施形態中，絕緣耐壓之設計值係設為4kV/mm。因此，如第216圖所示，施加有20kV電壓之透鏡724從下端部起5mm之範圍，就必須不讓平台裝置50、試樣W、雷射干擾計用反射鏡510x、510y等(特別是雷射干擾計用反射鏡)進入。
因此，如第217圖之從上面觀察的示意圖所示，從透鏡724之下端部到雷射干擾計用反射鏡510x、510y為止，水平方向之間隔Gd若不預設成相隔4.58mm以上之狀態，就會有產生4kV/mm以上電場之狀況。因此，以該間隔Gd達4.58mm以上之範圍來限制平台裝置50之可動範圍。平台裝置50可透過控制系統在此可動範圍控制其位置。第217圖所示之例為在間隔Gd達4.58mm以上之範圍，使平台裝置50最接近雷射干擾計511x、511y的狀態。亦即，將試樣W從裝載室40交到位於主機殼30內之平台裝置50時，或將試樣W從位於主機殼30內之平台裝置50交到裝載室40時，就進行位置控制，使平台裝置50移動到雷射干擾計之上部不因透鏡而放電之位置(前述可動範圍之位置)。因為必須在第217圖所示之平台裝置50的位置(和設置有雷射干擾計511x或511y之壁側相對向之主機殼30的壁側)進行試樣W之交接，作為對裝載室40之出入口的 關閉裝置45就有設置於第217圖所示之2個部位之任一個(和設置有雷射干擾計511x或511y之壁側相對向之主機殼30的壁側)的必要。此外，本實施形態亦可應用於前述實施形態1至44以及未賦予編號之實施形態。
(實施形態46)
關於照射在光電子面2021之光的光源10000種類，前文雖已述及，但亦可為其他光源。例如，FUV燈、準分子燈、氘氣燈、氙氣燈等。而且，也可使用將LD(雷射二極體，Laser Diode)施以聚光而形成光點電漿，並以其激發光作為光源的LD激發光源燈。該激發光也可使用透鏡及反射鏡之至少一方予以導入光電子面2021。此外，該激發光也可用透鏡及反射鏡之至少一方導入光纖，再從該光纖導入光電子面2021。再者，也可用磁場進行電漿之控制。此外，本實施形態亦可應用於前述實施形態1至45以及未賦予編號之實施形態。
(實施形態47)
第161圖之說明中，係就檢測系統70中使用EB-TDI之例予以說明，使用TDI時之其他構成例亦予以說明。本實施形態中，關於和上述第161圖所示構成相同之部分，其說明從略。
首先，第161圖所示之檢測系統70之構成為，使用EB-TDI72時，EB-CCD71係利用移動機構M移動到偏離光軸之位置。其第1例係如第218圖所示，移動機構M可連結有轉動軸S。第218圖(a)中，轉動軸S之一端係連結於內 建有必要之電路或基板等之平板狀EB-CCD71之一端，轉動軸S之另一端則連結於移動機構M。第218圖(b)、(c)為從移動機構M方面觀察第218圖(a)所示構成的圖。使用EB-CCD73時，如第218圖(b)所示，為使電子射束e射入於EB-CCD73，EB-CCD73之感測器面會移動到垂直於電子射束e。另一方面，使用EB-TDI72時，如第218圖(c)所示，透過移動機構M令轉動軸21轉動，將EB-CCD73移動到和電子光學系統之光軸平行。因而，電子射束e不會入射於EB-CCD73，而是入射於EB-TDI72。
第218圖所示之利用轉動的移動機構M，和第161圖所說明之利用1軸方向移動之移動機構相較，有規格及重量可以減低至例如1/2至1/10的優點。
第2例中，檢測系統70非為EB-TDI72，而是如第219圖所示，亦可為使用形成於1個封裝體的TDI感測器721、FOP(光纖板)722、螢光板723及MCP(微通道板)724的構成。TDI感測器721之輸出導腳係運用線接合(Wire bonding)等其他連接手段而連接於饋通件FT之導腳73。在此情況中，如前所述，MCP724係進行檢測電子量之增倍，螢光板723則將電子變換為光訊號。該二維之光訊號係透過FOP722傳遞，經TDI感測器721形成為像，並檢測訊號。第219圖中，關於移動機構M，雖將使EB-CCD71轉動之情形a及移動到偏離電子射束光軸之位置的場合b並列敘述，但只要採用任一方即可。第219圖(b)、(c)係為從移動機構M方面觀察採用了使EB-CCD71轉動之移動機構 M時的第219圖(a)所示構成之圖。此外，不需要電子放大時，如第220圖所示，檢測系統70亦可不用MCP724。
再者，檢測系統70亦可為使用第221圖(a)所示之EB-TDI72之構成和使用第221圖(b)所示之EB-CCD71之構成得以切換使用之構成。此時，檢測系統70可為使用第222圖(a)所示之構成或第222圖(b)所示之構成，以取代第221圖(a)所示之使用EB-TDI72之構成。
接著，說明EB-TDI72之動作。第223圖為顯示EB-TDI72之感測器面72S中之畫素P11至Pij的平面圖。該圖中，箭號T1表示感測器面72S之累計方向，T2表示和累計方向T1垂直之方向，亦即，平台裝置50之連續移動方向。本實施形態中，EB-TDI72之畫素P11至Pij係朝累計方向T1配置500段(累計段數i=500)，朝平台裝置50之連續移動方向T2配置4000個(j=4000)。
第224圖係概略顯示EB-TDI72和二次帶電粒子之位置關係的圖。第224圖中，從試樣W放出之二次帶電粒子EB僅在某時間從試樣W之同一部位放出時，二次帶電粒子EB會伴隨著平台裝置50之連續移動而對映像投影型光學系統MO上的一連串部位a、b、c、d、e、．．．、i從a到i的順序依序射入。往映像投影型光學系統MO入射之二次帶電粒子EB則從映像投影型光學系統MO上之一連串部位A、B、C、D、E、．．．、I依序放出。此時，若使朝EB-TDI72之累計方向T1的入射電荷(Charge)累計移動和平台裝置50之連續移動同步，則從映像投影型光學系統 MO之部位A、B、C、D、E、．．．、I放出之二次帶電粒子EB會朝感測器面72S之同一部位依序入射，並按預定累計段數i累計入射電荷。依此方式，感測器面72S之各畫素P11至Pij即可取得更多放射電子之訊號。藉此，可以實現高S/N比，且可高速獲得二維電子像。映像投影型光學系統MO具有例如300倍的倍率。
關於前述之EB-CCD、EB-TDI，具有以下的特徵。
(A)增益係根據電子之入射能量無歧義地決定
(B)電子之入射能量升高時，感測器增益亦上昇。
(C)相對於電子之入射能量帶，會形成有效的感測器厚度(容易蓄積電子之厚度)。厚度過薄時，電子之蓄積量變少，過厚時，電子難以蓄積。
(D)屬於電子可直接入射的感測器。
(E)不僅可使用表面照射型感測器，也可使用背面(裏面)照射型感測器。
(F)可對感測器表面施加電壓(GND或固定電壓)。
(G)感測器周圍可具有雜訊遮斷蓋。
(H)感測器及攝像機之至少一方的電壓可設成浮動式(設成可從外部控制基準電位之構成)。
(I)感測器增益=最大蓄積電荷量/最大取得電子數
此外，本實施形態亦可應用於前述實施形態1至46以及未賦予編號之實施形態。
1‧‧‧半導體檢查裝置
10‧‧‧卡匣保持箱
11‧‧‧昇降台
12‧‧‧昇降機構
20‧‧‧小型環境裝置
21‧‧‧小型環境空間
22‧‧‧機殼
23‧‧‧氣體循環裝置
24‧‧‧排出裝置
25‧‧‧預對準器
27‧‧‧關閉裝置
30‧‧‧主機殼
31‧‧‧作業室
32‧‧‧機殼本體
32a‧‧‧機殼本體
32b‧‧‧機殼本體
33‧‧‧機殼支持裝置
33a‧‧‧機殼支持裝置
33b‧‧‧機殼支持裝置
36‧‧‧設置台架
36b‧‧‧台架
37‧‧‧防振裝置
37b‧‧‧防振裝置
40‧‧‧裝載機機殼
40b‧‧‧裝載機機殼
41‧‧‧第1裝載室
42‧‧‧第2裝載室
43‧‧‧機殼本體
45‧‧‧關閉裝置
46‧‧‧關閉裝置
47‧‧‧晶圓架
49b‧‧‧吊掛部件
50‧‧‧平台裝置
51‧‧‧固定平台
52‧‧‧Y平台
53‧‧‧X平台
54‧‧‧轉動平台
55‧‧‧保持箱
56‧‧‧平台驅動機構
60‧‧‧裝載機
61‧‧‧機器人式第1搬運單元
63‧‧‧機器人式第2搬運單元
70‧‧‧電子光學裝置
71‧‧‧鏡筒
71a‧‧‧光源控制單元
71b‧‧‧鏡筒控制單元
72‧‧‧1次光學系統
76‧‧‧檢測系統
76-2‧‧‧第2檢測器
76-3‧‧‧第3檢測器
81‧‧‧預充電單元
83‧‧‧電位施加機構
85‧‧‧電子射束校準機構
87‧‧‧對準控制裝置
91-1‧‧‧真空排氣通路
91-2‧‧‧真空排氣通路
93‧‧‧平台
94‧‧‧試樣台
95‧‧‧Y方向活動部
95‧‧‧Y平台
96‧‧‧X方向活動部
96‧‧‧X平台
96a‧‧‧導引面
97‧‧‧平台承台
97a‧‧‧導引面
98‧‧‧機殼
221‧‧‧頂壁
222‧‧‧底壁
223‧‧‧周壁
225‧‧‧出入口
226‧‧‧出入口
231‧‧‧氣體供應單元
232‧‧‧回收導管
233‧‧‧導管
241‧‧‧吸入導管
242‧‧‧送風機
243‧‧‧導管
244‧‧‧導管
271‧‧‧密閉件
272‧‧‧門扉
273‧‧‧驅動裝置
321‧‧‧底壁
321a‧‧‧底壁
321b‧‧‧底壁
322‧‧‧頂壁
323‧‧‧周壁
323‧‧‧側壁
325‧‧‧出入口
331‧‧‧框架型構造體
331a‧‧‧矩形鋼板
336‧‧‧框架構造體
336b‧‧‧框架構造體
337b‧‧‧縱框架
431‧‧‧底壁
432‧‧‧頂壁
433‧‧‧周壁
433‧‧‧側壁
434‧‧‧分隔壁
435‧‧‧出入口
436‧‧‧出入口
437‧‧‧出入口
451‧‧‧密閉件
452‧‧‧門扉
453‧‧‧驅動裝置
461‧‧‧門扉
471‧‧‧矩形基板
472‧‧‧支柱
473‧‧‧支持部
474‧‧‧支持部
501‧‧‧箱本體
502‧‧‧基板搬出搬入門
503‧‧‧蓋體
505‧‧‧ULPA(超低穿透空氣)過濾網
506‧‧‧化學過濾網
507‧‧‧風扇馬達
521‧‧‧伺服馬達
522‧‧‧編碼器
531‧‧‧伺服馬達
532‧‧‧編碼器
551‧‧‧晶圓載置面
611‧‧‧驅動部
612‧‧‧多節式臂部
612‧‧‧第1搬運單元
615‧‧‧昇降機構
616‧‧‧拿取裝置
632‧‧‧臂部
724‧‧‧物鏡光學系統
724‧‧‧陰極透鏡
724‧‧‧靜電透鏡
724-1‧‧‧透鏡
724-2‧‧‧透鏡
741‧‧‧透鏡
761‧‧‧檢測器
763‧‧‧圖像處理部
780‧‧‧控制單元
781‧‧‧CPU(中央處理單元)
821‧‧‧熱絲
822‧‧‧熱絲電源
823‧‧‧電子抽出電源
824‧‧‧抽出電極
825‧‧‧照射電子射線
826‧‧‧屏蔽箱
827‧‧‧放電電源
828‧‧‧陽極
830‧‧‧Ar氣體
831‧‧‧配管
840‧‧‧電荷控制手段
841‧‧‧電極
842‧‧‧切換開關
843‧‧‧端子
844‧‧‧電壓產生器
845‧‧‧端子
846‧‧‧電荷檢測器
849‧‧‧定時信號振盪器
871‧‧‧光學顯微鏡
873‧‧‧監視器
906‧‧‧台座
907a‧‧‧Y方向導件
907b‧‧‧Y方向導件
908a‧‧‧X方向導件
908b‧‧‧X方向導件
909a‧‧‧靜壓軸承
909b‧‧‧靜壓軸承
911a‧‧‧靜壓軸承
911b‧‧‧靜壓軸承
912‧‧‧分隔板
913‧‧‧空間
914‧‧‧分隔板
915‧‧‧空間
917‧‧‧差動排氣溝
918‧‧‧差動排氣溝
924‧‧‧空間
931‧‧‧撓性配管
932‧‧‧線性馬達
933‧‧‧線性馬達
934‧‧‧撓性配管
950‧‧‧窄縮部
951‧‧‧窄縮部
952‧‧‧渦輪分子幫浦
972‧‧‧真空配管
973‧‧‧真空配管
2000‧‧‧1次光學系統
2020‧‧‧光電產生裝置
2021‧‧‧光電子面
2022‧‧‧透鏡
2022‧‧‧電極
2023‧‧‧透鏡
2023‧‧‧電極
2024‧‧‧透鏡
2024‧‧‧電極
2025‧‧‧數值光闌
2030‧‧‧對準器
2031‧‧‧第1對準器
2032‧‧‧第2對準器
2040‧‧‧光闌
2060‧‧‧對準器
2061‧‧‧第1對準器
2062‧‧‧第2對準器
2091‧‧‧透鏡
2091‧‧‧透鏡群
2092‧‧‧透鏡
2092‧‧‧透鏡群
2093‧‧‧透鏡
2093‧‧‧透鏡群
3000‧‧‧光學顯微鏡
3002‧‧‧掃描型電子顯微鏡(SEM)
7000‧‧‧光源筒
7241‧‧‧電極
7242‧‧‧電極
7245‧‧‧隔開件
10000‧‧‧光源
10000A‧‧‧光線
10001‧‧‧反射鏡
10002‧‧‧反射鏡
10004‧‧‧反射鏡
10006‧‧‧透鏡(TL1)
10008‧‧‧數值光闌(NA)
10009‧‧‧透鏡(TL2)
12000‧‧‧修正透鏡
12002‧‧‧場透鏡
12004‧‧‧放大透鏡
12006‧‧‧放大透鏡
20211‧‧‧基質材
20212‧‧‧光電子材料
20213‧‧‧導電材料
20214‧‧‧保持部件
20215‧‧‧雷射照射用光闌
20216‧‧‧內徑區域
c‧‧‧卡匣
W‧‧‧保持基板
W‧‧‧晶圓
W‧‧‧對象
第1圖為顯示有關本發明一實施形態的檢查裝置的主 要構成要素之立面圖，其為沿第2圖的A-A線觀察的圖。
第2A圖為第1圖所示檢查裝置之主要構成要素的平面圖，其為沿第1圖的B-B線觀察的圖。
第2B圖為顯示有關本發明一實施形態之檢查裝置的基板搬入裝置之其他實施例的概略剖面圖。
第3圖為顯示第1圖之小型環境裝置的剖面圖，其為沿C-C線觀察的圖。
第4圖為顯示第1圖之裝載機機殼的圖，其為沿第2圖的D-D線觀察的圖。
第5圖(A)及(B)為晶圓架的放大圖，其中，(A)為側面圖，(B)為沿(A)的E-E線觀察的剖面圖。
第6圖為顯示主機殼之支持方法變化例的圖。
第7圖為顯示主機殼之支持方法變化例的圖。
第8圖為顯示第1圖所示檢查裝置之電子光學裝置概略構成的示意圖。
第9圖為本發明一實施形態的相關圖。
第10圖為本發明一實施形態的相關圖。
第11圖為本發明一實施形態的相關圖。
第12圖為本發明一實施形態的相關圖。
第13圖為本發明一實施形態的相關圖。
第14圖為本發明一實施形態的相關圖。
第15圖(A)及(B)為本發明一實施形態的相關圖。
第16圖為本發明一實施形態的相關圖。
第17圖(A)及(B)為本發明一實施形態的相關圖。
第18圖為本發明一實施形態的相關圖。
第19圖為本發明一實施形態的相關圖。
第20圖為本發明一實施形態的相關圖。
第21圖為本發明一實施形態的相關圖。
第22圖為本發明一實施形態的相關圖。
第23圖為本發明一實施形態的相關圖。
第24圖為本發明一實施形態的相關圖。
第25圖為本發明一實施形態的相關圖。
第26A圖為本發明一實施形態的相關圖。
第26B圖為本發明一實施形態的相關圖。
第26C圖為本發明一實施形態的相關圖。
第27A圖為本發明一實施形態的相關圖。
第27B圖為本發明一實施形態的相關圖。
第28圖為本發明一實施形態的相關圖。
第29A圖為本發明一實施形態的相關圖。
第29B圖為本發明一實施形態的相關圖。
第30圖為本發明一實施形態的相關圖。
第31圖為本發明一實施形態的相關圖。
第32A圖(a)及(b)為本發明一實施形態的相關圖。
第32B圖為本發明一實施形態的相關圖。
第32C圖為本發明一實施形態的相關圖。
第32D圖為本發明一實施形態的相關圖。
第32E圖為本發明一實施形態的相關圖。
第33圖(a)及(b)為本發明一實施形態的相關圖。
第34圖(a)及(b)為本發明一實施形態的相關圖。
第35圖為本發明一實施形態的相關圖。
第36圖為本發明一實施形態的相關圖。
第37圖為本發明一實施形態的相關圖。
第38圖為本發明一實施形態的相關圖。
第39圖為本發明一實施形態的相關圖。
第40圖為本發明一實施形態的相關圖。
第41圖為本發明一實施形態的相關圖。
第42圖為本發明一實施形態的相關圖。
第43圖為本發明一實施形態的相關圖。
第44圖為本發明一實施形態的相關圖。
第45圖為本發明一實施形態的相關圖。
第46圖為本發明一實施形態的相關圖。
第47圖(a)及(b)為本發明一實施形態的相關圖。
第48圖為本發明一實施形態的相關圖。
第49圖為本發明一實施形態的相關圖。
第50圖為本發明一實施形態的相關圖。
第51圖為本發明一實施形態的相關圖。
第52圖為本發明一實施形態的相關圖。
第53圖(a)及(b)為本發明一實施形態的相關圖。
第54圖為本發明一實施形態的相關圖。
第55圖為本發明一實施形態的相關圖。
第56圖為本發明一實施形態的相關圖。
第57圖為本發明一實施形態的相關圖。
第58圖(a)至(c)為本發明一實施形態的相關圖。
第59圖為本發明一實施形態的相關圖。
第60圖為本發明一實施形態的相關圖。
第61圖為本發明一實施形態的相關圖。
第62圖為本發明一實施形態的相關圖。
第63圖為本發明一實施形態的相關圖。
第64圖(a)及(b)為本發明一實施形態的相關圖。
第65圖(a)及(b)為本發明一實施形態的相關圖。
第66圖為本發明一實施形態的相關圖。
第67圖為本發明一實施形態的相關圖。
第68圖為本發明一實施形態的相關圖。
第69圖為本發明一實施形態的相關圖。
第70圖為本發明一實施形態的相關圖。
第71圖為本發明一實施形態的相關圖。
第72圖為本發明一實施形態的相關圖。
第73圖為本發明一實施形態的相關圖。
第74圖為本發明一實施形態的相關圖。
第75圖為本發明一實施形態的相關圖。
第76圖為本發明一實施形態的相關圖。
第77圖為本發明一實施形態的相關圖。
第78圖為本發明一實施形態的相關圖。
第79圖為本發明一實施形態的相關圖。
第80圖為本發明一實施形態的相關圖。
第81圖(a)及(b)為本發明一實施形態的相關圖。
第82圖為本發明一實施形態的相關圖。
第83圖為本發明一實施形態的相關圖。
第84圖為本發明一實施形態的相關圖。
第85圖為本發明一實施形態的相關圖。
第86圖為本發明一實施形態的相關圖。
第87圖為本發明一實施形態的相關圖。
第88圖為本發明一實施形態的相關圖。
第89圖為本發明一實施形態的相關圖。
第90圖為本發明一實施形態的相關圖。
第91圖為本發明一實施形態的相關圖。
第92圖為本發明一實施形態的相關圖。
第93圖(a)及(b)為本發明一實施形態的相關圖。
第94圖(a)及(b)為本發明一實施形態的相關圖。
第95圖(a)及(b)為本發明一實施形態的相關圖。
第96A圖為本發明一實施形態的相關圖。
第96B圖(a)至(c)為本發明一實施形態的相關圖。
第97圖(A)及(B)為本發明一實施形態的相關圖。
第98圖為本發明一實施形態的相關圖。
第99圖(A)及(B)為本發明一實施形態的相關圖。
第100圖為本發明一實施形態的相關圖。
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50‧‧‧平台裝置
76‧‧‧檢測系統
76-2‧‧‧第2檢測器
76-3‧‧‧第3檢測器
724‧‧‧透鏡
741‧‧‧透鏡
10000A‧‧‧光線
10001‧‧‧反射鏡
10006‧‧‧透鏡(TL1)
10008‧‧‧數值光闌(NA)
10009‧‧‧透鏡(TL2)
W‧‧‧晶圓

Claims (10)

  1. 一種檢查裝置，係具備；射束產生手段，將帶電粒子或電磁波之任一者以射束的形態產生；1次光學系統，將前述射束引導並照射到作業室內所保持的檢查對象；2次光學系統，具有：活動式數值光闌、及對從前述檢查對象產生並通過該數值光闌的二次帶電粒子進行檢測的第1檢測器；圖像處理系統，根據透過前述第1檢測器所檢測的二次帶電粒子來形成圖像；及第2檢測器，設於前述活動式數值光闌與前述第1檢測器之間，以檢測從前述檢查對象所產生的二次帶電粒子在縮聚位置的位置及形狀。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之檢查裝置，其中，前述第1檢測器係在前述活動式數值光闌的位置已根據前述第2檢測器之檢測結果而調整的狀態下，檢測前述二次帶電粒子。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之檢查裝置，其中，前述射束為帶電粒子射束，前述射束產生手段則具備：光電元件，對由具有平面部的透光元件所成之基質材的前述平面部鍍覆光電子材料而形成，以接受照射於該光電子材料的光而產生光電子； 1片以上的透鏡，分別以預定的間隔配置於前述光電元件的後段，使從前述光電元件所產生的光電子加速；數值光闌，配置於前述透鏡之後段；及陰極透鏡，配置於前述數值光闌之後段。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之檢查裝置，其中，前述射束為電磁波射束，前述射束產生手段為產生波長不同的多數道前述射束。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之檢查裝置，其中，前述第1檢測器係檢測從前述檢查對象之前述射束照射面所產生的二次帶電粒子。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之檢查裝置，其中，前述第1檢測器係檢測從前述檢查對象之與前述射束照射面相反側之面所產生的二次帶電粒子。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之檢查裝置，其中，前述第1檢測器係使用TDI。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之檢查裝置，其中，前述第2檢測器係使用EB-CCD。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之檢查裝置，其中，前述活動式數值光闌為開口部係以十字孔狀或狹縫形成者。
  10. 如申請專利範圍第1項至申請專利範圍第9項中任一項所述之檢查裝置，其中，復具備用以觀察前述檢查 對象的光學顯微鏡及SEM(掃描型電子顯微鏡)，而前述射束產生手段、前述1次光學系統、前述2次光學系統、前述圖像處理系統、前述光學顯微鏡及前述SEM則配設於前述作業室。
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