特許第6793454号(P6793454)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 株式会社荏原製作所の特許一覧
<>
  • 特許6793454-検査装置及び検査方法 図000002
  • 特許6793454-検査装置及び検査方法 図000003
  • 特許6793454-検査装置及び検査方法 図000004
  • 特許6793454-検査装置及び検査方法 図000005
  • 特許6793454-検査装置及び検査方法 図000006
  • 特許6793454-検査装置及び検査方法 図000007
  • 特許6793454-検査装置及び検査方法 図000008
  • 特許6793454-検査装置及び検査方法 図000009
  • 特許6793454-検査装置及び検査方法 図000010
  • 特許6793454-検査装置及び検査方法 図000011
  • 特許6793454-検査装置及び検査方法 図000012
  • 特許6793454-検査装置及び検査方法 図000013
  • 特許6793454-検査装置及び検査方法 図000014
  • 特許6793454-検査装置及び検査方法 図000015
  • 特許6793454-検査装置及び検査方法 図000016
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6793454
(24)【登録日】2020年11月12日
(45)【発行日】2020年12月2日
(54)【発明の名称】検査装置及び検査方法
(51)【国際特許分類】
   H01J 37/04 20060101AFI20201119BHJP
   H01J 37/29 20060101ALI20201119BHJP
   H01J 37/244 20060101ALI20201119BHJP
   H01J 37/147 20060101ALI20201119BHJP
   H01J 37/09 20060101ALI20201119BHJP
【FI】
   H01J37/04 A
   H01J37/29
   H01J37/244
   H01J37/147 Z
   H01J37/09 A
【請求項の数】13
【全頁数】40
(21)【出願番号】特願2016-4108(P2016-4108)
(22)【出願日】2016年1月13日
(65)【公開番号】特開2017-126444(P2017-126444A)
(43)【公開日】2017年7月20日
【審査請求日】2018年11月16日
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)「平成27年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「次世代半導体微細加工・評価基盤技術の開発(超低電力デバイスプロジェクト)/EUVマスク検査・レジスト材料技術開発」委託研究、産業技術力強化法第19条の適用を受ける特許出願」
(73)【特許権者】
【識別番号】000000239
【氏名又は名称】株式会社荏原製作所
(74)【代理人】
【識別番号】230104019
【弁護士】
【氏名又は名称】大野 聖二
(74)【代理人】
【識別番号】230112025
【弁護士】
【氏名又は名称】小林 英了
(74)【代理人】
【識別番号】230117802
【弁護士】
【氏名又は名称】大野 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100106840
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 耕司
(74)【代理人】
【識別番号】100131451
【弁理士】
【氏名又は名称】津田 理
(74)【代理人】
【識別番号】100167933
【弁理士】
【氏名又は名称】松野 知紘
(74)【代理人】
【識別番号】100174137
【弁理士】
【氏名又は名称】酒谷 誠一
(74)【代理人】
【識別番号】100133042
【弁理士】
【氏名又は名称】佃 誠玄
(74)【代理人】
【識別番号】100184181
【弁理士】
【氏名又は名称】野本 裕史
(72)【発明者】
【氏名】末松 健一
【審査官】 鳥居 祐樹
(56)【参考文献】
【文献】 特開平09−005498(JP,A)
【文献】 特開昭63−274890(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01J 37/00
H01L 21/66
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料を検査する検査装置であって、
前記試料に対して一次ビームを照射する1次光学系と、
前記一次ビームを前記試料に照射することで前記試料から発生した二次ビームの像を生成する検出器と、
前記二次ビームを前記検出器に導く2次光学系と、
前記1次光学系に前記一次ビームの進行方向に対して導体の延びる方向が略垂直であり且つ当該延びる方向と配置される方向が略垂直である複数の導体と、
前記導体に流れる電流を検出する電流センサと、
前記1次光学系に設けられた偏向器と、
前記一次ビームを前記偏向器で偏向させて前記一次ビームが前記導体の上に移動するようにまたは前記導体の上を通過するように前記偏向器を制御し、当該制御時に電流センサが検出した電流に基づいて、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における前記一次ビームの位置を決定する制御部と、
を備える検査装置。
【請求項2】
前記導体は、第1の導体と、前記第1の導体と導通していない第2の導体と、を有し、
前記電流センサは、前記第1の導体に流れる電流を検出する第1の電流センサと、
前記第2の導体に流れる電流を検出する第2の電流センサと、を有し、
前記制御部は、前記一次ビームを前記偏向器で偏向させて前記一次ビームが前記第1の導体の上に移動するようにまたは前記第1の導体の上を通過するように前記偏向器を制御し、当該制御時に前記第1の電流センサが検出した電流を取得し、前記一次ビームを前記偏向器で偏向させて前記一次ビームが前記第2の導体の上に移動するようにまたは前記第2の導体の上を通過するように前記偏向器を制御し、当該制御時に前記第2の電流センサが検出した電流を取得し、前記第1の電流センサが検出した電流及び前記第2の電流センサが検出した電流に基づいて、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における前記一次ビームの位置を決定する
請求項1に記載の検査装置。
【請求項3】
前記第1の導体と前記第2の導体とは、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面に投影した場合に交差する
請求項2に記載の検査装置。
【請求項4】
前記第1の導体と前記第2の導体とは、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面に投影した場合に略平行であり、
前記略垂直な面における第1の導体と前記第2の導体との距離は、前記一次ビームの直径の直径より長い
請求項2に記載の検査装置。
【請求項5】
前記導体は、第1の導体と、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で前記第1の導体と略平行に配置された第2の導体と、前記第1の導体と導通していない第3の導体であって、前記一次ビームの進行方向に対して垂直な面に前記第1の導体と前記第3の導体を投影した場合に前記第1の導体と交差する第3の導体と、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で前記第3の導体と略平行に配置された第4の導体と、を有し、
前記電流センサは、前記第1の導体に流れる電流を検出する第1の電流センサと、前記第2の導体に流れる電流を検出する第2の電流センサと、前記第3の導体に流れる電流を検出する第3の電流センサと、前記第4の導体に流れる電流を検出する第4の電流センサと、を有し、
前記一次ビームの進行方向に対して垂直な面に前記第1の導体と前記第2の導体と前記第3の導体と前記第4の導体を投影した場合に形成される四角形は、当該四角形に前記一
次ビームが収まる大きさであり、
前記制御部は、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で前記第1の導体と略垂直に前記一次ビームを第1の距離だけ移動するように前記偏向器を制御し、当該制御時に前記第1の電流センサまたは前記第2の電流センサが検出した電流に基づいて、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における前記一次ビームの前記第1の導体と略垂直な方向の位置を決定し、
前記制御部は、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で前記第3の導体と略垂直に前記一次ビームを第2の距離だけ移動するように前記偏向器を制御し、当該制御時に前記第3の電流センサまたは前記第4の電流センサが検出した電流に基づいて、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における前記一次ビームの前記第3の導体と略垂直な方向の位置を決定する
請求項1に記載の検査装置。
【請求項6】
前記第1の距離は前記第1の導体と前記第2の導体との距離であり、
前記第2の距離は前記第3の導体と前記第4の導体との距離である
請求項5に記載の検査装置。
【請求項7】
前記1次光学系には、前記一次ビームのビーム径よりも大きい開口であって前記一次ビームを通過させる開口を有する開口部が設けられ、
前記第1の導体と前記第2の導体は、前記開口部の第1の表面に設けられ、
前記第3の導体と前記第4の導体は、前記開口部の前記第1の表面の裏面である第2の表面に設けられ、
前記第1の導体と前記第2の導体とは絶縁され、前記第3の導体と前記第4の導体とは絶縁されている
請求項5または6に記載の検査装置。
【請求項8】
前記第1の表面は前記一次ビームの出射側の表面であり、前記開口部は、前記第1の導体及び前記第2の導体とは絶縁された導電性の導体部材を前記第1の表面に有し、前記導体部材は接地に接続されている
請求項7に記載の検査装置。
【請求項9】
前記導体は、前記1次光学系と前記2次光学系の共通の経路に設けられている
請求項1から5のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項10】
試料に対して一次ビームを照射する1次光学系を有し、前記一次ビームを前記試料 に照射することで前記試料から発生した二次ビームを検出器に導いて二次ビーム像を 生成する検査方法であって、
前記一次ビームを偏向器で偏向させて前記一次ビームが前記1次光学系に前記一次 ビームの進行方向に対して導体の延びる方向が略垂直であり且つ当該延びる方向と配 置される方向が略垂直である複数の導体の上に移動するようにまたは前記導体の上を 通過するように前記偏向器を制御し、当該制御時に電流センサが検出した前記導体に 流れる電流に基づいて、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における前 記一次ビームの位置を決定する
検査方法。
【請求項11】
試料を検査する検査装置であって、
前記試料に対して一次ビームを照射する1次光学系と、
前記一次ビームを前記試料に照射することで前記試料から発生した二次ビームの像 を生
成する検出器と、
前記二次ビームを前記検出器に導く2次光学系と、
前記次光学系に前記二次ビームの進行方向に対して導体の延びる方向が略垂直 あり且つ当該延びる方向と配置される方向が略垂直である複数の導体と、
前記導体に流れる電流を検出する電流センサと、
前記2次光学系に設けられた偏向器と、
前記二次ビームを前記偏向器で偏向させて前記二次ビームが前記導体の上に移動す るようにまたは前記導体の上を通過するように前記偏向器を制御し、当該制御時に電 流センサが検出した電流に基づいて、前記二次ビームの進行方向に対して略垂直な面 内における前記二次ビームの位置を決定する制御部と、
を備える検査装置。
【請求項12】
前記2次光学系には、前記二次ビームの一部を遮断し残りの部分を通過させる開口を有するNAアパーチャが設けられ、
前記導体は複数の導体を有し、当該複数の導体を前記二次ビームの進行方向に対して垂直な面に投影した場合に平行または垂直ではない角度を有し、前記複数の導体は、前記NAアパーチャと前記検出器との間で且つ前記NAアパーチャから所定の距離範囲内に設けられている
請求項11に記載の検査装置。
【請求項13】
試料に対して一次ビームを照射し、前記一次ビームを前記試料に照射することで前 記試料から発生した二次ビームを2次光学系によって検出器に導いて二次ビーム像を 生成する検査方法であって、
前記二次ビームを偏向器で偏向させて前記二次ビームが前記2次光学系に前記二次 ビームの進行方向に対して導体の延びる方向が略垂直であり且つ当該延びる方向と配 置される方向が略垂直である複数の導体の上に移動するようにまたは前記導体の上を 通過するように前記偏向器を制御し、当該制御時に電流センサが検出した前記導体に 流れる電流に基づいて、前記二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における前 記二次ビームの位置を決定する
検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、検査対象の表面に形成されたパターンの欠陥等を検査する検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の半導体検査装置は、100nmデザインルールに対応した装置と技術であった。しかし、検査対象の試料は、ウエハ、露光用マスク、EUVマスク、NIL(ナノインプリントリソグラフィ)マスク及び基板と多様化しており、現在は試料が5〜30nmのデザインルールに対応した装置及び技術が求められている。すなわち、パターンにおけるL/S(ライン/スペース)又はhp(ハーフピッチ)のノードが5〜30nmの世代に対する対応が求められている。このような試料を検査装置で検査する場合、高分解能を得ることが必要になる。
【0003】
ここで試料とは、露光用マスク、EUVマスク、ナノインプリント用マスク(及びテンプレート)、半導体ウエハ、光学素子用基板、光回路用基板等である。これらは、パターンを有するものとパターンがないものとがある。パターンが有るものは、凹凸のあるものとないものとが有る。凹凸のないパターンは、異なった材料によるパターン形成がなされている。パターンがないものには、酸化膜がコーティングされているものと、酸化膜がコーティングされていないものとが有る。
【0004】
従来の半導体検査装置として、ステージの連続的な移動に伴う試料の移動と偏向手段による二次ビームの軌道の偏向とを同期させて制御することで、二次元CCDセンサ上で二次ビームの像を停止させ、その同期期間中に試料の同じ検出領域の像を二次元CCDセンサの同じ個所に投影させるようにした電子像追従式の電子光学装置を用いた電子線検査装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第4332922号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
電子線検査装置には、アパーチャの位置を動かす機構を有する可動アパーチャを有するものがある。この可動アパーチャが有するアパーチャを動かしながら、電子ビームがこのアパーチャが通過する位置を探索することにより、電子ビームの進行方向に垂直な面における電子ビームの位置を検出することが行われている。しかしながら、アパーチャを動かすことにより、機械的な動作に伴い部材の一部が削れることにより塵などが発生し、電子線検査装置内をクリーンな状態で維持することが難しいという問題がある。
【0007】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、検査装置内をクリーンな状態で維持しつつ電子ビームの進行方向に垂直な面における電子ビームの位置を検出することを可能とする検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の第1の態様に係る検査装置は、試料を検査する検査装置であって、前記試料に対して一次ビームを照射する1次光学系と、前記一次ビームを前記試料に照射することで前記試料から発生した二次ビームの像を生成する検出器と、前記二次ビームを前記検出器に導く2次光学系と、前記1次光学系に前記一次ビームの進行方向に対して略垂直に設けられた導体と、前記導体に流れる電流を検出する電流センサと、前記1次光学系または前記2次光学系に設けられた偏光器と、前記一次ビームを前記偏光器で偏向させて前記一次ビームが前記導体の上に移動するようにまたは前記導体の上を通過するように前記偏光器を制御し、当該制御時に電流センサが検出した電流に基づいて、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における前記一次ビームの位置を決定する制御部と、を備える。
【0009】
これにより、一次ビームが導体の上に移動するようにまたは導体の上を通過する際に、導体に一次ビームに含まれる電子があたり、導体に電流が流れ、電流センサがこの電流を検出する。この電流が検出された導体の近傍に一次ビームが位置していることが分かる。また機械的な動作が発生しないので部材の一部が削れることによる塵などの発生がない。よって、検査装置内をクリーンな状態で維持しつつ一次ビームの進行方向に垂直な面における一次ビームの位置を検出することができる。
【0010】
本発明の第2の態様に係る検査装置は、第1の態様に係る検査装置であって、前記導体は、第1の導体と、前記第1の導体と導通していない第2の導体と、を有し、前記電流センサは、前記第1の導体に流れる電流を検出する第1の電流センサと、前記第2の導体に流れる電流を検出する第2の電流センサと、を有し、前記制御部は、前記一次ビームを前記偏光器で偏向させて前記一次ビームが前記第1の導体の上に移動するようにまたは前記第1の導体の上を通過するように前記偏光器を制御し、当該制御時に前記第1の電流センサが検出した電流を取得し、前記一次ビームを前記偏光器で偏向させて前記一次ビームが前記第2の導体の上に移動するようにまたは前記第2の導体の上を通過するように前記偏光器を制御し、当該制御時に前記第2の電流センサが検出した電流を取得し、前記第1の電流センサが検出した電流及び前記第2の電流センサが検出した電流に基づいて、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における前記一次ビームの位置を決定する。
【0011】
これにより、一次ビームが第1の導体あるいは第2の導体の上に移動するかまたは第1の導体あるいは第2の導体の上を通過する際に、第1の導体あるいは第2の導体に一次ビームに含まれる電子があたり、第1の導体あるいは第2の導体に電流が流れ、第1の電流センサあるいは第2の電流センサがこの電流を検出する。この電流が検出された第1の導体あるいは第2の導体の近傍に一次ビームが位置していることが分かる。第1の導体と第2の導体の二つで一次ビームの位置を検出するので、導体が一つのときよりも位置推定精度を向上させることができる。
【0012】
本発明の第3の態様に係る検査装置は、第2の態様に係る検査装置であって、前記第1の導体と前記第2の導体とは、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面に投影した場合に交差する。
【0013】
これにより、一次ビームの進行方向に対して略垂直な面において、一次ビームについて第1の導体と垂直な第1の方向の位置と第1の方向に略垂直な第2の方向の位置とを決定することができる。
【0014】
本発明の第4の態様に係る検査装置は、上記第2の態様に係る検査装置であって、前記第1の導体と前記第2の導体とは、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面に投影した場合に略平行であり、前記略垂直な面における第1の導体と前記第2の導体との距離は、前記一次ビームの直径より長い。
【0015】
これにより、一次ビームの進行方向に対して略垂直な面において、一次ビームについて第1の導体と第2の導体の間に一次ビームの位置を限定することができる。
【0016】
本発明の第5の態様に係る検査装置は、上記第1の態様に係る検査装置であって、前記導体は、第1の導体と、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で前記第1の導体と略平行に配置された第2の導体と、前記第1の導体と導通していない第3の導体であって、前記一次ビームの進行方向に対して垂直な面に前記第1の導体と前記第3の導体を投影した場合に前記第1の導体と交差する第3の導体と、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で前記第3の導体と略平行に配置された第4の導体と、を有し、前記電流センサは、前記第1の導体に流れる電流を検出する第1の電流センサと、前記第2の導体に流れる電流を検出する第2の電流センサと、前記第3の導体に流れる電流を検出する第3の電流センサと、前記第4の導体に流れる電流を検出する第4の電流センサと、を有し、前記一次ビームの進行方向に対して垂直な面に前記第1の導体と前記第2の導体と前記第3の導体と前記第4の導体を投影した場合に形成される四角形は、当該四角形に前記一次ビームが収まる大きさであり、前記制御部は、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で前記第1の導体と略垂直に前記一次ビームを第1の距離だけ移動するように前記偏光器を制御し、当該制御時に前記第1の電流センサまたは前記第2の電流センサが検出した電流に基づいて、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における前記一次ビームの前記第1の導体と略垂直な方向の位置を決定し、前記制御部は、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で前記第3の導体と略垂直に前記一次ビームを第2の距離だけ移動するように前記偏光器を制御し、当該制御時に前記第3の電流センサまたは前記第4の電流センサが検出した電流に基づいて、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における前記一次ビームの前記第3の導体と略垂直な方向の位置を決定する。
【0017】
これにより、始めに当該四角形内に一次ビームが収まっているとすると、一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で第1の導体と略垂直に一次ビームを移動させている際に、第1の導体あるいは第2の導体に一次ビームに含まれる電子があたり、第1の導体あるいは第2の導体に電流が流れ、第1の電流センサまたは第2の電流センサがこの電流を検出する。このように、第1の導体あるいは第2の導体の電流が検出されることで、一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における一次ビームの第1の導体と略垂直な方向の位置を、第1の導体と第2の導体の間に限定することができる。
同様に、始めに当該四角形内に一次ビームが収まっているとすると、一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で第3の導体と略垂直に一次ビームを移動させている際に、第3の導体あるいは第4の導体に一次ビームに含まれる電子があたり、第3の導体あるいは第4の導体に電流が流れ、第3の電流センサまたは第4の電流センサがこの電流を検出する。このように、第3の導体あるいは第4の導体の電流が検出されることで、一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における一次ビームの第3の導体と略垂直な方向の位置を、第3の導体と第4の導体の間に限定することができる。
【0018】
本発明の第6の態様に係る検査方法は、上記第5の態様に係る検査装置であって、前記第1の距離は前記第1の導体と前記第2の導体との距離であり、前記第2の距離は前記第3の導体と前記第4の導体との距離である。
【0019】
これにより、始めに当該四角形内に一次ビームが収まっているとすると、一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で第1の導体と略垂直に第1の距離だけ一次ビームを移動させることにより、確実に第1の導体または第2の導体のいずれかの上を通過することになる。このため、第1の導体あるいは第2の導体のいずれかに確実に電流が流れ、第1の電流センサまたは第2の電流センサのいずれかで確実に電流が検出される。従って、確実に一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における一次ビームの第1の導体と略垂直な方向の位置を、第1の導体と第2の導体の間に限定することができる。
同様に、始めに当該四角形内に一次ビームが収まっているとすると、一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で第3の導体と略垂直に第2の距離だけ一次ビームを移動させることにより、確実に第3の導体または第4の導体のいずれかの上を通過することになる。このため、第3の導体あるいは第4の導体のいずれかに確実に電流が流れ、第3の電流センサまたは第4の電流センサのいずれかで確実に電流が検出される。従って、確実に一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における一次ビームの第3の導体と略垂直な方向の位置を、第3の導体と第4の導体の間に限定することができる。
【0020】
本発明の第7の態様に係る検査装置は、上記第5または6の態様に係る検査装置であって、前記1次光学系には、前記一次ビームのビーム径よりも大きい開口であって前記一次ビームを通過させる開口を有する開口部が設けられ、前記第1の導体と前記第2の導体は、前記開口部の第1の表面に設けられ、前記第3の導体と前記第4の導体は、前記開口部の前記第1の表面の裏面である第2の表面に設けられ、前記第1の導体と前記第2の導体とは絶縁され、前記第3の導体と前記第4の導体とは絶縁されている。
【0021】
これにより、第1の導体と第2の導体を導通しないようにし且つ第3の導体と第4の導体を導通しないようにしつつ、一次ビームの進行方向に対して略垂直な面における一次ビームの位置を決定することができる。
【0022】
本発明の第8の態様に係る検査装置は、上記第7の態様に係る検査装置であって、前記第1の表面は前記一次ビームの出射側の表面であり、前記開口部は、前記第1の導体及び前記第2の導体とは絶縁された導電性の導体部材を前記第1の表面に有し、前記導体部材は接地に接続されている。
【0023】
これにより、第1の導体と第2の導体を導通しないようにしつつ、導体部材は接地に接続されていることにより、散乱電子等、電子ビームからの想定外の電子が開口部に当たった際に帯電しないようにすることもできる。
【0024】
本発明の第9の態様に係る検査装置は、上記第1から5のいずれかの態様に係る検査装置であって、前記導体は、前記1次光学系と前記2次光学系の共通の経路に設けられている。
【0025】
これにより、一次ビームが試料に対して垂直に入射しているか否かを検査することができ、且つ二次ビームが試料から垂直に出射しているか否かを検査することができる。
【0026】
本発明の一態様に係る検査方法は、試料に対して一次ビームを照射し、前記一次ビームを前記試料に照射することで前記試料から発生した二次ビームを検出器に導いて二次ビーム像を生成する検査方法であって、前記一次ビームを偏向させて前記一次ビームが前記1次光学系に前記一次ビームの進行方向に対して略垂直に設けられた前記導体の上に移動するようにまたは前記導体の上を通過するように前記偏光器を制御し、当該制御時に電流センサが検出した電流に基づいて、前記一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における前記一次ビームの位置を決定する。
【0027】
これにより、一次ビームが導体の上に移動するかまたは導体の上を通過する際に、導体に一次ビームに含まれる電子があたり、導体に電流が流れ、電流センサがこの電流を検出する。この電流が検出された導体の近傍に一次ビームが位置していることが分かる。また機械的な動作が発生しないので部材の一部が削れることによる塵などの発生がない。よって、検査装置内をクリーンな状態で維持しつつ一次ビームの進行方向に垂直な面における一次ビームの位置を検出することができる。
【0028】
本発明の第11の態様に係る検査装置は、試料を検査する検査装置であって、前記試料に対して一次ビームを照射する1次光学系と、前記一次ビームを前記試料に照射することで前記試料から発生した二次ビームの像を生成する検出器と、前記二次ビームを前記検出器に導く2次光学系と、前記1次光学系に前記一次ビームの進行方向に対して略垂直に設けられた導体と、前記導体に流れる電流を検出する電流センサと、前記2次光学系に設けられた偏光器と、前記二次ビームを前記偏光器で偏向させて前記二次ビームが前記導体の上に移動するようにまたは前記導体の上を通過するように前記偏光器を制御し、当該制御時に電流センサが検出した電流に基づいて、前記二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における前記二次ビームの位置を決定する制御部と、を備える。
【0029】
これにより、二次ビームが導体の上に移動するかまたは導体の上を通過する際に、導体に二次ビームに含まれる電子があたり、導体に電流が流れ、電流センサがこの電流を検出する。この電流が検出された導体の近傍に二次ビームが位置していることが分かる。また機械的な動作が発生しないので部材の一部が削れることによる塵などの発生がない。よって、検査装置内をクリーンな状態で維持しつつ二次ビームの進行方向に垂直な面における二次ビームの位置を検出することができる。
【0030】
本発明の第12の態様に係る検査装置は、上記第11の態様に係る検査装置であって、前記2次光学系には、前記二次ビームの一部を遮断し残りの部分を通過させる開口を有するNAアパーチャが設けられ、前記導体は複数の導体を有し、当該複数の導体を前記二次ビームの進行方向に対して垂直な面に投影した場合に平行または垂直ではない角度を有し、前記複数の導体は、前記NAアパーチャと前記検出器との間で且つ前記NAアパーチャから所定の距離範囲内に設けられている。
【0031】
これにより、NAアパーチャによって二次ビームのビーム系が小さくなっているので、複数の導体間の距離を狭くすることができる。このため、二次ビームの位置を複数の導体によって挟まれた狭い領域に限定することができるので、二次ビームの位置推定精度を向上させることができる。
【0032】
本発明の第13の態様に係る検査方法は、試料に対して一次ビームを照射し、前記一次ビームを前記試料に照射することで前記試料から発生した二次ビームを検出器に導いて二次ビーム像を生成する検査方法であって、前記二次ビームを偏光器で偏向させて前記二次ビームが前記2次光学系に前記二次ビームの進行方向に対して略垂直に設けられた導体の上に移動するようにまたは前記導体の上を通過するように前記偏光器を制御し、当該制御時に電流センサが検出した電流に基づいて、前記二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における前記二次ビームの位置を決定する検査方法である。
【0033】
これにより、二次ビームが導体の上に移動するかまたは導体の上を通過する際に、導体に二次ビームに含まれる電子があたり、導体に電流が流れ、電流センサがこの電流を検出する。この電流が検出された導体の近傍に二次ビームが位置していることが分かる。また機械的な動作が発生しないので部材の一部が削れることによる塵などの発生がない。よって、検査装置内をクリーンな状態で維持しつつ二次ビームの進行方向に垂直な面における二次ビームの位置を検出することができる。
【発明の効果】
【0034】
本発明の一態様によれば、一次ビームが導体の上に移動するかまたは導体の上を通過する際に、導体に一次ビームに含まれる電子があたり、導体に電流が流れ、電流センサがこの電流を検出する。この電流が検出された導体の近傍に一次ビームが位置していることが分かる。また機械的な動作が発生しないので部材の一部が削れることによる塵などの発生がない。よって、検査装置内をクリーンな状態で維持しつつ一次ビームの進行方向に垂直な面における一次ビームの位置を検出することができる。
また本発明の他の態様によれば、二次ビームが導体の上に移動するかまたは導体の上を通過する際に、導体に二次ビームに含まれる電子があたり、導体に電流が流れ、電流センサがこの電流を検出する。この電流が検出された導体の近傍に二次ビームが位置していることが分かる。また機械的な動作が発生しないので部材の一部が削れることによる塵などの発生がない。よって、検査装置内をクリーンな状態で維持しつつ二次ビームの進行方向に垂直な面における二次ビームの位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
図1】第1の実施形態に係る検査装置の主要構成要素を示す立面図である。
図2図1に示す検査装置の主要構成要素の平面図であって、図1の線B−Bに沿って見た図である。
図3】第1の実施形態に係る電子光学装置の構成を示す図である。
図4図3に示す電子光学装置におけるビーム経路を説明するための図である。
図5】(a)本発明の一実施形態に係る二次ビームが試料の移動に追従するように二次ビームを偏向する高速偏向器の動作を説明する図である。 (b)本発明の一実施形態に係る照射領域と視野領域との関係を示す図である。 (c)本発明の一実施形態に係る照射領域と視野領域との関係を示す図である。
図6】本発明の一実施形態に係る高速偏向器と結像レンズと中間電極との組み合わせユニットの構成を示す図である。
図7】本発明の一実施形態に係るシミュレーション装置の動作を示すフロー図である。
図8】第1の実施形態に係るアパーチャ724の模式図である。
図9】第1の実施形態に係る導体101〜108の等価回路である。
図10】第2の実施形態に係る検査装置の主要構成要素を示す立面図である。
図11】第2の実施形態に係る電子光学装置の構成を示す図である。
図12】第2の実施形態に係る位置検出用部材751の模式図である。
図13】第2の実施形態に係る導体121〜128の等価回路である。
図14】第2の実施形態の第1の変形例に係る電子光学装置の構成を示す図である。
図15】第2の実施形態の第2の変形例に係る電子光学装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0036】
以下、本発明の実施の形態の検査装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。
【0037】
<第1の実施形態>
まず、第1の実施形態について説明する。図1及び図2において、本実施形態による検査装置1の主要構成要素が立面及び平面で示されている。
【0038】
本実施形態による検査装置1は、複数枚の試料を収納したカセットを保持するカセットホルダ10と、ミニエンバイロメント装置20と、ワーキングチャンバを画成する主ハウジング30と、ミニエンバイロメント装置20と主ハウジング30との間に配置されていて、二つのローディングチャンバを画成するローダハウジング40と、試料をカセットホルダ10から主ハウジング30内に配置されたステージ装置(以下、ステージともいう)50上に装填するローダー60と、主ハウジング30に取り付けられた電子光学装置70と、光学顕微鏡3000と、走査型電子顕微鏡(SEM)3002と、を備え、それらは図1及び図2に示されるような位置関係で配置されている。検査装置1は、更に、真空の主ハウジング30内に配置されたプレチャージユニット81と、試料に電位を印加する電位印加機構と、電子ビームキャリブレーション機構と、ステージ装置50上での試料の位置決めを行うためのアライメント制御装置87を構成する光学顕微鏡871と、を備えている。
【0039】
ここで試料とは、露光用マスク、EUVマスク、ナノインプリント用マスク(及びテンプレート)、半導体ウエハ、光学素子用基板、光回路用基板等である。これらは、パターンを有するものとパターンがないものとがある。パターンが有るものは、凹凸のあるものとないものとが有る。凹凸のないパターンは、異なった材料によるパターン形成がなされている。パターンがないものには、酸化膜がコーティングされているものと、酸化膜がコーティングされていないものとが有る。
【0040】
<カセットホルダ>
カセットホルダ10は、複数枚(例えば25枚)の試料が上下方向に平行に並べられた状態で収納されたカセットc(例えば、アシスト社製のSMIF、FOUPのようなクローズドカセット)を複数個(この実施形態では2個)保持するようになっている。このカセットホルダとしては、カセットをロボット等により搬送してきて自動的にカセットホルダ10に装填する場合にはそれに適した構造のものを、また人手により装填する場合にはそれに適したオープンカセット構造のものをそれぞれ任意に選択して設置できるようになっている。カセットホルダ10は、この実施形態では、自動的にカセットcが装填される形式であり、例えば昇降テーブル11と、その昇降テーブル11を上下移動させる昇降機構12とを備え、カセットcは昇降テーブル上に図2で鎖線図示の状態で自動的にセット可能になっていて、セット後、図2で実線図示の状態に自動的に回転されてミニエンバイロメント装置20内の第1の搬送ユニット61の回動軸線に向けられる。また、昇降テーブル11は図1で鎖線図示の状態に降下される。このように、自動的に装填する場合に使用するカセットホルダ、或いは人手により装填する場合に使用するカセットホルダはいずれも公知の構造のものを適宜使用すればよいので、その構造及び機能の詳細な説明は省略する。
【0041】
なお、カセットc内に収納される試料は、検査を受ける試料であり、そのような検査は、半導体製造工程中で試料を処理するプロセスの後、若しくはプロセスの途中で行われる。具体的には、成膜工程、CMP、イオン注入等を受けた試料、表面にパターンが形成された試料、又はパターンが未だに形成されていない試料が、カセット内に収納される。カセットc内に収容される試料は多数枚上下方向に隔ててかつ平行に並べて配置されているため、任意の位置の試料を第1の搬送ユニット61で保持できるように、第1の搬送ユニット61のアーム612を上下移動できるようになっている。
【0042】
<ミニエンバイロメント装置>
図1及び図2において、ミニエンバイロメント装置20は、雰囲気制御されるようになっているミニエンバイロメント空間21を画成するハウジング22と、ミニエンバイロメント空間21内で清浄空気のような気体を循環して雰囲気制御するための気体循環装置23と、ミニエンバイロメント空間21内に供給された空気の一部を回収して排出する排出装置24と、ミニエンバイロメント空間21内に配設されていて検査対象としての試料を粗位置決めするプリアライナ25とを備えている。
【0043】
ハウジング22は、頂壁221、底壁222及び四周を囲む周壁223を有し、ミニエンバイロメント空間21を外部から遮断する構造になっている。ミニエンバイロメント空間を雰囲気制御するために、気体循環装置23は、ミニエンバイロメント空間21内において、頂壁221に取り付けられていて、気体(この実施形態では空気)を清浄にして一つ又はそれ以上の気体吹き出し口(図示せず)を通して清浄空気を真下に向かって層流状に流す気体供給ユニット231と、ミニエンバイロメント空間21内において底壁222の上に配置されていて、底に向かって流れ下った空気を回収する回収ダクト232と、回収ダクト232と気体供給ユニット231とを接続して回収された空気を気体供給ユニット231に戻す導管233とを備えている。この実施形態では、気体供給ユニット231は供給する空気の約20%をハウジング22の外部から取り入れて清浄にするようになっているが、この外部から取り入れられる気体の割合は任意に選択可能である。気体供給ユニット231は、清浄空気をつくりだすための公知の構造のHEPA若しくはULPAフィルタを備えている。清浄空気の層流状の下方向の流れすなわちダウンフローは、主に、ミニエンバイロメント空間21内に配置された第1の搬送ユニット61による搬送面を通して流れるように供給され、搬送ユニットにより発生する虞のある塵埃が試料に付着するのを防止するようになっている。したがって、ダウンフローの噴出口は必ずしも図示のように頂壁に近い位置である必要はなく、搬送ユニットによる搬送面より上側にあればよい。また、ミニエンバイロメント空間全面に亘って流す必要もない。なお、場合によっては、清浄空気としてイオン風を使用することによって清浄度を確保することができる。また、ミニエンバイロメント空間内には清浄度を観察するためのセンサを設け、清浄度が悪化したときに装置をシャットダウンすることもできる。ハウジング22の周壁223のうちカセットホルダ10に隣接する部分には出入り口225が形成されている。出入り口225近傍には公知の構造のシャッタ装置を設けて出入り口225をミニエンバイロメント装置側から閉じるようにしてもよい。試料近傍でつくる層流のダウンフローは、例えば0.3ないし0.4m/secの流速でよい。気体供給ユニットはミニエンバイロメント空間21内でなくその外側に設けてもよい。
【0044】
排出装置24は、第1の搬送ユニット61の試料搬送面より下側の位置で第1の搬送ユニット61の下部に配置された吸入ダクト241と、ハウジング22の外側に配置されたブロワー(図示せず)と、吸入ダクト241とブロワーとを接続する導管(図示せず)と、を備えている。この排出装置24は、第1の搬送ユニット61の周囲を流れ下り、第1の搬送ユニット61により発生する可能性のある塵埃を含んだ気体を、吸入ダクト241により吸引し、導管及びブロワーを介してハウジング22の外側に排出する。この場合、ハウジング22の近くに引かれた排気管(図示せず)内に排出してもよい。
【0045】
ミニエンバイロメント空間21内に配置されたプリアライナ25は、試料に形成されたオリエンテーションフラット(円形の試料の外周に形成された平坦部分を言い、以下においてオリフラと呼ぶ)や、試料の外周縁に形成された一つ又はそれ以上のV型の切欠きすなわちノッチを光学的に或いは機械的に検出して試料の軸線O−Oの周りの回転方向の位置を約±1度の精度で予め位置決めしておくようになっている。プリアライナ25は検査対象の座標を決める機構の一部を構成し、検査対象の粗位置決めを担当する。このプリアライナ25自体は公知の構造のものでよいので、その構造、動作の説明は省略する。
【0046】
なお、図示しないが、プリアライナ25の下部にも排出装置用の回収ダクトを設けて、プリアライナ25から排出された塵埃を含んだ空気を外部に排出するようにしてもよい。
【0047】
<主ハウジング>
図1及び図2において、ワーキングチャンバ31を画成する主ハウジング30は、ハウジング本体32を備え、そのハウジング本体32は、台フレーム36上に配置された振動遮断装置すなわち防振装置37の上に載せられたハウジング支持装置33によって支持されている。ハウジング支持装置33は矩形に組まれたフレーム構造体331を備えている。ハウジング本体32はフレーム構造体331上に配設固定されていて、フレーム構造体上に載せられた底壁321と、頂壁322と、底壁321及び頂壁322に接続されて四周を囲む周壁323とを備えていてワーキングチャンバ31を外部から隔離している。底壁321は、この実施形態では、上に載置されるステージ装置50等の機器による加重で歪みの発生しないように比較的肉厚の厚い鋼板で構成されているが、その他の構造にしてもよい。この実施形態において、ハウジング本体32及びハウジング支持装置33は、剛構造に組み立てられていて、台フレーム36が設置されている床からの振動がこの剛構造に伝達されるのを防振装置37で阻止するようになっている。ハウジング本体32の周壁323のうち後述するローダハウジングに隣接する周壁には試料出し入れ用の出入り口325が形成されている。
【0048】
なお、防振装置37は、空気バネ、磁気軸受け等を有するアクティブ式のものでも、或いはこれらを有するパッシブ式のもよい。いずれも公知の構造のものでよいので、それ自体の構造及び機能の説明は省略する。ワーキングチャンバ31は公知の構造の真空装置(図示せず)により真空雰囲気に保たれるようになっている。台フレーム36の下には装置全体の動作を制御する制御装置(制御部)2が配置されている。
【0049】
<ローダハウジング>
図1及び図2において、ローダハウジング40は、第1のローディングチャンバ41と第2のローディングチャンバ42とを画成するハウジング本体43を備えている。ハウジング本体43は底壁431と、頂壁432と、四周を囲む側壁433と、第1のローディングチャンバ41と第2のローディングチャンバ42とを仕切る仕切壁434とを有していて、両ローディングチャンバを外部から隔離できるようになっている。仕切壁434には両ローディングチャンバ間で試料のやり取りを行うための開口すなわち出入り口435が形成されている。また、側壁433のミニエンバイロメント装置及び主ハウジングに隣接した部分には出入り口436及び437が形成されている。このローダハウジング40のハウジング本体43は、ハウジング支持装置33のフレーム構造体331上に載置されてそれによって支持されている。したがって、このローダハウジング40にも床の振動が伝達されないようになっている。ローダハウジング40の出入り口436とミニエンバイロメント装置20のハウジング22の出入り口226とは整合されていて、そこにはミニエンバイロメント空間21と第1のローディングチャンバ41との連通を選択的に阻止するシャッタ装置27が設けられている。シャッタ装置27は、出入り口226及び436の周囲を囲んで側壁433と密に接触して固定されたシール材271、シール材271と協働して出入り口を介しての空気の流通を阻止する扉272と、その扉を動かす駆動装置273とを有している。また、ローダハウジング40の出入り口437とハウジング本体32の出入り口325とは整合されていて、そこには第2のローディングチャンバ42とワーキングチャンバ31との連通を選択的に密封阻止するシャッタ装置45が設けられている。シャッタ装置45は、出入り口437及び325の周囲を囲んで側壁433及び323と密に接触してそれらに固定されたシール材451、シール材451と協働して出入り口を介しての空気の流通を阻止する扉452と、その扉を動かす駆動装置453とを有している。更に、仕切壁434に形成された開口には、扉461によりそれを閉じて第1及び第2のローディングチャンバ間の連通を選択的に密封阻止するシャッタ装置46が設けられている。これらのシャッタ装置27、45及び46は、閉じ状態にあるとき各チャンバを気密シールできるようになっている。これらのシャッタ装置は公知のものでよいので、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。なお、ミニエンバイロメント装置20のハウジング22の支持方法とローダハウジングの支持方法が異なり、ミニエンバイロメント装置20を介して床からの振動がローダハウジング40、主ハウジング30に伝達されるのを防止するために、ハウジング22とローダハウジング40との間には出入り口の周囲を気密に囲むように防振用のクッション材を配置しておけばよい。
【0050】
第1のローディングチャンバ41内には、複数(本実施形態では2枚)の試料を上下に隔てて水平の状態で支持するサンプルラック47が配設されている。サンプルラック47は、矩形の基板471の四隅に互いに隔てて直立状態で固定された支柱を備え、各支柱472にはそれぞれ2段の支持部が形成され、その支持部の上に試料Wの周縁を載せて保持するようになっている。そして後述する第1及び第2の搬送ユニットのアームの先端を隣接する支柱間から試料に接近させてアームにより試料を把持するようになっている。
【0051】
第1及び第2のローディングチャンバ41及び42は、図示しない真空ポンプを含む公知の構造の真空排気装置(図示せず)によって高真空状態(真空度としては10-5〜10-6Pa)に雰囲気制御され得るようになっている。この場合、第1のローディングチャンバ41を低真空チャンバとして低真空雰囲気に保ち、第2のローディングチャンバ42を高真空チャンバとして高真空雰囲気に保ち、試料の汚染防止を効果的に行うこともできる。このような構造を採用することによって第1及び第2のローディングチャンバ41及び42内に収容されていて次に欠陥検査される試料をワーキングチャンバ31内に遅滞なく搬送することができる。このような第1及び第2のローディングチャンバ41及び42を採用することによって、欠陥検査のスループットを向上させ、更に保管状態が高真空状態であることを要求されるレーザ光源周辺の真空度を可能な限り高真空度状態にすることができる。
【0052】
第1及び第2のローディングチャンバ41及び42には、それぞれ真空排気配管と不活性ガス(例えば乾燥純窒素)用のベント配管(それぞれ図示せず)が接続されている。これによって、各ローディングチャンバ内の大気圧状態は不活性ガスベント(不活性ガスを注入して不活性ガス以外の酸素ガス等が表面に付着するのを防止する)によって達成される。このような不活性ガスベントを行う装置自体は公知の構造のものでよいので、その詳細な説明は省略する。
【0053】
<ステージ装置>
ステージ装置50は、主ハウジング30の底壁321上に配置された固定テーブル51と、固定テーブル上でY方向(図1において紙面に垂直の方向)に移動するYテーブル52と、Yテーブル上でX方向(図1において左右方向)に移動するXテーブル53と、Xテーブル上で回転可能な回転テーブル54と、回転テーブル54上に配置されたホルダ55とを備えている。そのホルダ55の載置面551上に試料を解放可能に保持する。ホルダは、試料を機械的に或いは静電チャック方式で解放可能に把持できる公知の構造のものでよい。ステージ装置50は、サーボモータ、エンコーダ及び各種のセンサ(図示せず)を用いて、上記のような複数のテーブルを動作させることにより、載置面551上でホルダに保持された試料を電子光学装置70から照射される電子ビームに対してX方向、Y方向及びZ方向(図1において上下方向)に、更に試料の支持面に鉛直な軸線の回り方向(θ方向)に高い精度で位置決めできるようになっている。なお、Z方向の位置決めは、例えばホルダ上の載置面の位置をZ方向に微調整可能にしておけばよい。この場合、載置面の基準位置を微細径レーザによる位置測定装置(干渉計の原理を使用したレーザ干渉測距装置)によって検知し、その位置を図示しないフィードバック回路によって制御したり、それと共に或いはそれに代えて試料のノッチ或いはオリフラの位置を測定して試料の電子ビームに対する平面位置、回転位置を検知し、回転テーブルを微小角度制御可能なステッピングモータなどにより回転させて制御したりする。ワーキングチャンバ内での塵埃の発生を極力防止するために、ステージ装置50用のサーボモータ521、531及びエンコーダ522、532は、主ハウジング30の外側に配置されている。なお、ステージ装置50は、例えばステッパー等で使用されている公知の構造のものでよいので、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。また、上記レーザ干渉測距装置も公知の構造のものでよいので、その構造、動作の詳細な説明は省略する。
【0054】
電子ビームに対する試料の回転位置やX、Y位置を後述する信号検出系或いは画像処理系に予め入力することで、検査の際に得られる試料の回転位置やX、Y位置を示す信号の基準化を図ることもできる。更に、このホルダに設けられた試料チャック機構は、試料をチャックするための電圧を静電チャックの電極に与えられるようになっていて、試料の外周部の3点(好ましくは周方向に等隔に隔てられた)を押さえて位置決めするようになっている。試料チャック機構は、二つの固定位置決めピンと、一つの押圧式クランプピンとを備えている。クランプピンは、自動チャック及び自動リリースを実現できるようになっており、かつ電圧印加の導通箇所を構成している。
【0055】
なお、この実施形態では図2で左右方向に移動するテーブルをXテーブルとし、上下方向に移動するテーブルをYテーブルとしたが、同図で左右方向に移動するテーブルをYテーブルとし、上下方向に移動するテーブルをXテーブルとしてもよい。
【0056】
<ローダー>
ローダー60は、ミニエンバイロメント装置20のハウジング22内に配置されたロボット式の第1の搬送ユニット61と、第2のローディングチャンバ42内に配置されたロボット式の第2の搬送ユニット63とを備えている。
【0057】
第1の搬送ユニット61は、駆動部611に関して軸線O1−O1の回りで回転可能になっている多節のアーム612を有している。多節のアームとしては任意の構造のものを使用できるが、この実施形態では、互いに回動可能に取り付けられた三つの部分を有している。第1の搬送ユニット61のアーム612の一つの部分すなわち最も駆動部611側の第1の部分は、駆動部611内に設けられた公知の構造の駆動機構(図示せず)により回転可能な軸613に取り付けられている。アーム612は、軸613により軸線O1−O1の回りで回動できると共に、部分間の相対回転により全体として軸線O1−O1に関して半径方向に伸縮可能になっている。アーム612の軸613から最も離れた第3の部分の先端には、公知の構造の機械式チャック又は静電チャック等の試料を把持する把持装置616が設けられている。駆動部611は、公知の構造の昇降機構615により上下方向に移動可能になっている。
【0058】
この第1の搬送ユニット61は、アーム612がカセットホルダ10に保持された二つのカセットcの内いずれか一方の方向M1又はM2に向かってアームが伸び、カセットc内に収容された試料をアームの上に載せ、或いはアームの先端に取り付けたチャック(図示せず)により把持して取り出す。その後アームが縮み(図2に示すような状態)、アームがプリアライナ25の方向M3に向かって伸長できる位置まで回転してその位置で停止する。するとアーム612が再び伸びてアーム612に保持された試料をプリアライナ25に載せる。プリアライナ25から前記と逆にして試料を受け取った後は、アーム612は更に回転し第2のローディングチャンバ42に向かって伸長できる位置(方向M4)で停止し、第2のローディングチャンバ42内のサンプルラック47に試料を受け渡す。なお、機械的に試料を把持する場合には試料の周縁部(周縁から約5mmの範囲)を把持する。これは試料には周縁部を除いて全面にデバイス(回路配線)が形成されており、この部分を把持するとデバイスの破壊、欠陥の発生を生じさせるからである。
【0059】
第2の搬送ユニット63も第1の搬送ユニット61と構造が基本的に同じであり、試料の搬送をサンプルラック47とステージ装置50の載置面上との間で行う点でのみ相違するだけであるから、詳細な説明は省略する。
【0060】
上記ローダー60では、第1及び第2の搬送ユニット61及び63は、カセットホルダ10に保持されたカセットからワーキングチャンバ31内に配置されたステージ装置50上への及びその逆の試料の搬送をほぼ水平状態に保ったままで行い、搬送ユニットのアームが上下動するのは、単に、試料のカセットからの取り出し及びそれへの挿入、試料のサンプルラックへの載置及びそこからの取り出し、及び、試料のステージ装置50への載置及びそこからの取り出しのときだけである。したがって、大型の試料、例えば直径30cmや45cmの試料の移動もスムースに行うことができる。
【0061】
<試料の搬送>
次にカセットホルダ10に支持されたカセットcからワーキングチャンバ31内に配置されたステージ装置50までへの試料の搬送について、順を追って説明する。
【0062】
カセットホルダ10は、上述したように人手によりカセットをセットする場合にはそれに適した構造のものが、また自動的にカセットをセットする場合にはそれに適した構造のものが使用される。この実施形態において、カセットcがカセットホルダ10の昇降テーブル11の上にセットされると、昇降テーブル11は昇降機構12によって降下されカセットcが出入り口225に整合される。
【0063】
カセットが出入り口225に整合されると、カセットcに設けられたカバー(図示せず)が開き、また、カセットcとミニエンバイロメントの出入り口225との間には筒状の覆いが配置されてカセットc内及びミニエンバイロメント空間21内を外部から遮断する。これらの構造は公知のものであるから、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。なお、ミニエンバイロメント装置20側に出入り口225を開閉するシャッタ装置が設けられている場合にはそのシャッタ装置が動作して出入り口225を開く。
【0064】
一方、第1の搬送ユニット61のアーム612は方向M1又はM2のいずれかに向いた状態(この説明ではM2の方向)で停止しており、出入り口225が開くとアームが伸びて先端でカセット内に収容されている試料のうち1枚を受け取る。なお、アーム612と、カセットcから取り出されるべき試料との上下方向の位置調整は、この実施形態では第1の搬送ユニット61の駆動部611及びアーム612の上下移動で行うが、カセットホルダ10の昇降テーブル11の上下動で行ってもよいし、或いはその両者を行ってもよい。
【0065】
アーム612による試料の受け取りが完了すると、アーム612は縮み、シャッタ装置を動作して出入り口を閉じ(シャッタ装置がある場合)、次にアーム612は軸線O1−O1の回りで回動して方向M3に向けて伸長できる状態になる。すると、アーム612は伸びて、先端に載せられ或いはチャックで把持された試料をプリアライナ25の上に載せ、プリアライナ25によって試料の回転方向の向き(試料表面に垂直な中心軸線の回りの向き)を所定の範囲内に位置決めする。位置決めが完了すると第1の搬送ユニット61はアーム612の先端にプリアライナ25から試料を受け取った後、アーム612を縮ませ、方向M4に向けてアーム612を伸長できる姿勢になる。するとシャッタ装置27の扉272が動いて出入り口226及び436を開き、アーム612が伸びて試料を第1のローディングチャンバ41内のサンプルラック47の上段側又は下段側に載せる。なお、前記のようにシャッタ装置27が開いてサンプルラック47に試料が受け渡される前に、仕切壁434に形成された出入り口435はシャッタ装置46の扉461により気密状態で閉じられている。
【0066】
第1の搬送ユニット61による試料の搬送過程において、ミニエンバイロメント装置20のハウジング22の上に設けられた気体供給ユニット231からは清浄空気が層流状に流れ(ダウンフローとして)、搬送途中で塵埃が試料の上面に付着するのを防止する。第1の搬送ユニット61周辺の空気の一部(この実施形態では供給ユニットから供給される空気の約20%で主に汚れた空気)は排出装置24の吸入ダクト241から吸引されてハウジング外に排出される。残りの空気はハウジング22の底部に設けられた回収ダクト232を介して回収され再び気体供給ユニット231に戻される。
【0067】
ローダハウジング40の第1のローディングチャンバ41内のサンプルラック47内に第1の搬送ユニット61により試料が載せられると、シャッタ装置27が閉じて、第1のローディングチャンバ41内を密閉する。すると、第1のローディングチャンバ41内には不活性ガスが充填されて空気が追い出された後、その不活性ガスも排出されてその第1のローディングチャンバ41内は真空雰囲気にされる。この第1のローディングチャンバ41の真空雰囲気は低真空度でよい。第1のローディングチャンバ41内の真空度がある程度得られると、シャッタ装置46が動作して扉461で密閉していた出入り口435を開き、第2の搬送ユニット63のアーム632が伸びて先端の把持装置でサンプルラック47から1枚の試料を受け取る(先端の上に載せて或いは先端に取り付けられたチャックで把持して)。試料の受け取りが完了するとアーム632が縮み、シャッタ装置46が再び動作して扉461で出入り口435を閉じる。なお、シャッタ装置46が開く前にアーム632は予めサンプルラック47の方向N1に向けて伸長できる姿勢になる。また、前記のようにシャッタ装置46が開く前にシャッタ装置45の扉452で出入り口437、325を閉じていて、第2のローディングチャンバ42内とワーキングチャンバ31内との連通を気密状態で阻止しており、第2のローディングチャンバ42内は真空排気される。
【0068】
シャッタ装置46が出入り口435を閉じると、第2のローディングチャンバ42内は再度真空排気され、第1のローディングチャンバ41内よりも高真空度で真空にされる。その間に、第2の搬送ユニット63のアーム632はワーキングチャンバ31内のステージ装置50の方向に向いて伸長できる位置に回転される。一方ワーキングチャンバ31内のステージ装置50では、Yテーブル52が、Xテーブル53の中心線X0−X0が第2の搬送ユニット63の回動軸線O2−O2を通るX軸線X1−X1とほぼ一致する位置まで、図2で上方に移動し、また、Xテーブル53は図2で最も左側の位置に接近する位置まで移動し、この状態で待機している。第2のローディングチャンバ42がワーキングチャンバ31の真空状態と略同じになると、シャッタ装置45の扉452が動いて出入り口437、325を開き、アーム632が伸びて試料を保持したアーム632の先端がワーキングチャンバ31内のステージ装置50に接近する。そしてステージ装置50の載置面551上に試料を載置する。試料の載置が完了するとアーム632が縮み、シャッタ装置45が出入り口437、325を閉じる。
【0069】
以上は、カセットc内の試料をステージ装置50上に搬送するまでの動作について説明したが、ステージ装置50に載せられて処理が完了した試料をステージ装置50からカセットc内に戻すには前述と逆の動作を行う。また、サンプルラック47に複数の試料を載置しておくため、第2の搬送ユニット63でサンプルラック47とステージ装置50との間で試料の搬送を行う間に、第1の搬送ユニット61でカセットcとサンプルラック47との間で試料の搬送を行うことができ、検査処理を効率良く行うことができる。
【0070】
具体的には、サンプルラック47に、既に処理済の試料Aと未処理の試料Bがある場合、(1)まず、ステージ装置50に未処理の試料Bを移動し、処理を開始し、(2)この処理中に、処理済の試料Aを、アーム632によりステージ装置50からサンプルラック47に移動し、未処理の試料Cを同じくアーム632によりサンプルラック47から抜き出し、プリアライナ25で位置決めした後、第1のローディングチャンバ41のサンプルラック47に移動する。このようにすることで、サンプルラック47の中は、試料Bを処理中に、処理済の試料Aが未処理の試料Cに置き換えることができる。
【0071】
また、検査や評価を行うこのような装置の利用の仕方によっては、ステージ装置50を複数台並列に置き、それぞれの装置に一つのサンプルラック47から試料を移動することで、複数枚の試料を同時処理することもできる。
【0072】
上記の実施形態によれば、次のような効果を奏することが可能である。
(A)電子線を用いた写像投影方式の検査装置の全体構成が得られ、高いスループットで検査対象を処理することができる。
(B)ミニエンバイロメント空間内で検査対象に清浄気体を流して塵埃の付着を防止すると共に清浄度を観察するセンサを設けることによりその空間内の塵埃を監視しながら検査対象の検査を行うことができる。
(C)ローディングチャンバ及びワーキングチャンバを、一体的に振動防止装置を介して支持したので、外部の環境に影響されずにステージ装置50への検査対象の供給及び検査を行うことができる。
【0073】
<電子光学装置>
図3は、電子光学装置70の構成を示す図である。図4は、電子光学装置70におけるビーム経路を説明するための図である。電子光学装置70の検査対象(試料)は、試料Wである。試料Wは、シリコンウエハ、ガラスマスク、半導体基板、半導体パターン基板、又は、金属膜を有する基板等である。本実施の形態に係る電子線検査装置は、これらの基板からなる試料Wの表面上の異物の存在を検出する。異物は、絶縁物、導電物、半導体材料、又はこれらの複合体等である。異物の種類は、パーティクル、洗浄残物(有機物)、表面での反応生成物等である。
【0074】
図3及び図4に示すように、電子光学装置70は、電子ビームを生成する1次光学系72と、試料Wからの2次放出電子又はミラー電子の拡大像を結像させる2次光学系74と、それらの電子を検出する検出器761と、検出器761からの信号を処理する画像処理部763と、を備えている。
【0075】
1次光学系72は、電子ビームを生成し、試料Wに向けて照射する構成である。1次光学系72は、電子銃721と、レンズ722、725と、アパーチャ723、724と、E×Bフィルタ726と、レンズ727、729、730と、アパーチャと、偏光器728と、を有している。電子銃721は、レーザ光源7211と電光面カソード7212とを有しており、電子銃721により電子ビーム(一次ビームもいう)が生成される。偏光器728は、一次ビームを偏向して、一次ビームの方向を制御する。レンズ722、725及びアパーチャ723、724は、電子ビームを整形するとともに、電子ビームの方向を制御する。そして、E×Bフィルタ726にて、電子ビームは、磁界と電界によるローレンツ力の影響を受ける。電子ビームは、斜め方向からE×Bフィルタ726に入射して、鉛直下方向に偏向され、試料Wの方に向かう。レンズ727、729、730は、電子ビームの方向を制御するとともに、適切な減速を行って、ランディングエネルギーLEを調整する。
【0076】
1次光学系72は、電子ビームを試料Wへ照射する。1次光学系72は、プレチャージの帯電用電子ビームと撮像電子ビームの双方の照射を行う。実験結果では、プレチャージのランディングエネルギーLE1と、撮像電子ビームのランディングエネルギーLE2との差異は、好適には5〜20〔eV〕である。
【0077】
この点に関し、試料Wの表面上の異物と周囲との電位差があるときに、プレチャージのランディングエネルギーLE1を負帯電領域で照射したとする。LE1の値に応じて、チャージアップ電圧は異なる。LE1とLE2の相対比が変わるからである(LE2は上記のように撮像電子ビームのランディングエネルギーである)。LE1が大きいとチャージアップ電圧が高くなり、これにより、異物の上方の位置(検出器761により近い位置)で反射ポイントが形成される。この反射ポイントの位置に応じて、ミラー電子の軌道と透過率が変化する。したがって、反射ポイントに応じて、最適なチャージアップ電圧条件が決まる。また、LE1が低すぎると、ミラー電子形成の効率が低下する。このLE1とLE2との差異は、望ましくは5〜20〔eV〕である。また、LE1の値は、好ましくは0〜40〔eV〕であり、更に好ましくは5〜20〔eV〕である。
【0078】
E×Bフィルタ726の電界と磁界の条件を調整することにより、1次電子ビーム角度を定めることができる。例えば、1次系の照射電子ビームと、2次系の電子ビームとが、試料Wに対して、ほぼ垂直に入射するように、E×Bフィルタ726の条件を設定可能である。更に感度を増大するためには、例えば、試料Wに対する1次系の電子ビームの入射角度を傾けることが効果的である。適当な傾き角は、0.05〜10度であり、好ましくは0.1〜3度程度である。
【0079】
このように、異物に対して所定の角度θの傾きを持って電子ビームを照射させることにより、異物からの信号を強くすることができる。これにより、ミラー電子の軌道が2次系光軸中心から外れない条件を形成することができ、したがって、ミラー電子の透過率を高めることができる。したがって、異物をチャージアップさせて、ミラー電子を導くときに、傾いた電子ビームが大変有利に用いられる。
【0080】
ステージ装置50上には試料Wがあり、試料Wの上に異物がある。1次光学系72は、ランディングエネルギーLE−5〜−10〔eV〕で試料Wの表面に電子ビームを照射する。異物がチャージアップされ、1次光学系72の入射電子が異物に接触せずに跳ね返される。これにより、ミラー電子が2次光学系74により検出器761に導かれる。このとき、2次放出電子は、試料Wの表面から広がった方向に放出される。そのため、2次放出電子の透過率は、低い値であり、例えば、0.5〜4.0%程度である。これに対し、ミラー電子の方向は散乱しないので、ミラー電子は、ほぼ100%の高い透過率を達成できる。ミラー電子は異物で形成される。したがって、異物の信号だけが、高い輝度(電子数が多い状態)を生じさせることができる。周囲の2次放出電子との輝度の差異・割合が大きくなり、高いコントラストを得ることが可能である。
【0081】
また、ミラー電子の像は、前述したように、光学倍率よりも大きい倍率で拡大される。拡大率は5〜50倍に及ぶ。典型的な条件では、拡大率が20〜30倍であることが多い。このとき、ピクセルサイズが異物サイズの3倍以上であっても、異物を検出可能である。したがって、高速・高スループットで実現できる。
【0082】
例えば、異物のサイズが直径20〔nm〕である場合に、ピクセルサイズが60〔nm〕、100〔nm〕、500〔nm〕等でよい。この例ように、異物の3倍以上のピクセルサイズを用いて異物の撮像及び検査を行うことが可能となる。このことは、SEM方式等に比べて、高スループット化のために著しく優位な特徴である。
【0083】
2次光学系74は、試料Wから反射した電子を、検出器761に導く手段である。2次光学系74は、レンズ740、743と、NAアパーチャ742と、アライナ744と、検出器761と、を有している。電子は、試料Wから反射して、対物レンズ、レンズ727、アパーチャ、レンズ727及びE×Bフィルタ726を再度通過する。そして、電子は2次光学系74に導かれる。2次光学系74においては、レンズ740、NAアパーチャ742、レンズ743を通過して電子が集められる。電子はアライナ744で整えられて、検出器761に検出される。
【0084】
NAアパーチャ742は、2次系の透過率・収差を規定する役目を持っている。異物からの信号(ミラー電子等)と周囲(正常部)の信号の差異が大きくなるようにNAアパーチャ742のサイズ及び位置が選択される。あるいは、周囲の信号に対する異物からの信号の割合が大きくなるように、NAアパーチャ742のサイズ及び位置が選択される。これにより、S/Nを高くすることができる。
【0085】
例えば、φ50〜φ3000〔μm〕の範囲で、NAアパーチャ742が選択可能であるとする。検出される電子には、ミラー電子と2次放出電子が混在しているとする。このような状況でミラー電子像のS/Nを向上するために、アパーチャサイズの選択が有利である。この場合、2次放出電子の透過率を低下させて、ミラー電子の透過率を維持できるようにNAアパーチャ742のサイズを選択することが好適である。
【0086】
例えば、1次電子ビームの入射角度が3°であるとき、ミラー電子の反射角度がほぼ3°である。この場合、ミラー電子の軌道が通過できる程度のNAアパーチャ742のサイズを選択することが好適である。例えば、適当なサイズはφ250〔μm〕である。NAアパーチャ(径φ250〔μm〕)に制限されるために、2次放出電子の透過率は低下する。したがって、ミラー電子像のS/Nを向上することが可能となる。例えば、アパーチャ径をφ2000からφ250〔μm〕にすると、バックグランド階調(ノイズレベル)を1/2以下に低減できる。
【0087】
異物は、任意の種類の材料で構成されてよく、例えば半導体、絶縁物、金属等でよく、又はそれらが混在してもよい。異物表面には自然酸化膜等が形成されるので、異物は絶縁材料で覆われることになる。よって、異物の材料が金属であっても、酸化膜にてチャージアップが発生する。このチャージアップが本例に好適に利用される。
【0088】
検出器761は、2次光学系74により導かれた電子を検出する手段である。検出器761は、二次元センサ7611を含んでいる。二次元センサ7611には、二次元方向に複数の画素が配列されている。
【0089】
二次元センサ7611には、EB(Electron Bombardment)半導体センサを適用することができる。例えば、二次元センサ7611には、EB−CMOSセンサが適用されてよい。EB−CMOSセンサは、電子ビーム(二次ビーム)をそれに直接入射させることができる。したがって、光電変換機構や光伝達機構による分解能の劣化が無く、高いMTF(Modulation Transfer Function)及びコントラストを得ることが可能となる。従来は、小さい異物の検出が不安定であった。これに対して、EB−CMOSを用いると、小さい異物の弱い信号のS/Nを上げることが可能である。したがって、より高い感度を得ることができる。S/Nの向上は1.2〜2倍に達する。なお、二次元センサとして、EB−CCDセンサが用いられてもよく、EB−TDIセンサが用いられてもよい。
【0090】
また、二次元センサ7611には、CCD(Charge Coupled Device)またはTDI(Time Delay Integration)−CCDが適用されてよい。これらは、電子を光に変換してから信号検出を行うセンサである。そのため、光電変換等の手段が必要である。よって、光電変換やシンチレータを用いて、電子が光に変換される。光の像情報は、光を検知するTDIに伝達される。こうして電子が検出される。
【0091】
なお、二次元センサ7611の画素数は、2k×2k〜10k×10kとすることができる。また、二次元センサ7611のデータレートは、10GPPS以下とすることができる。さらに、二次元センサ7611の画素サイズは1〜15μmとすることができる。
【0092】
画像処理部763は、検出器761で得られた二次ビーム像に対して、ノイズリダクション処理、積算処理、サブピクセルアライメント等の画像処理を行う。この画像処理部763の処理速度は、10GPPS以下とすることができる。
【0093】
電子光学装置70について、さらに説明する。試料Wは、x、y、z、θ方向に移動可能なステージ装置50に設置される。ステージ装置50と光学顕微鏡871により、高精度のアライメントが行われる。そして、写像投影光学系が電子ビームを用いて試料Wの異物検査及びパターン欠陥検査を行う。ここで、試料Wの表面の電位が重要である。表面電位を測定するために、真空中で測定可能な表面電位測定装置がメインチャンバ160に取り付けられている。この表面電位測定器が、試料W上の2次元の表面電位分布を測定する。測定結果に基づき、電子像を形成する2次光学系74においてフォーカス制御が行われる。試料Wの2次元的位置のフォーカスマップが、電位分布を元に製作される。このマップを用いて、検査中のフォーカスを変更制御しながら、検査が行われる。これにより、場所による表面円電位の変化に起因する像のボケや歪みを減少でき、精度のよい安定した画像取得及び検査を行うことが可能となる。
【0094】
図4に示す例では、2次光学系74は、NAアパーチャ742に入射する電子の検出電流を測定可能に構成され、更に、NAアパーチャ742の位置にEB−CCD745が設置できるように構成されている。このような構成は大変有利であり、効率的である。NAアパーチャ742とEB−CCD745とは、開口747、748を有する一体の保持部材であるXYステージ746に設置されている。そして、NAアパーチャ742の電流吸収とEB−CCD745の画像取得を夫々、独立に行える機構を、2次光学系74が備えている。この機構を実現するために、NAアパーチャ742、EB−CCD745は、真空中で動作するXYステージ746に設置されている。したがって、NAアパーチャ742及びEB−CCD745についての位置制御及び位置決めが可能である。そして、XYステージ746には開口747、748が設けられているので、ミラー電子及び2次放出電子がNAアパーチャ742又はEB−CCD745を通過可能である。
【0095】
このような構成の2次光学系74の動作を説明する。まず、EB−CCD745が、二次電子ビームのスポット形状とその中心位置を検出する。そして、そのスポット形状が円形であって最小になるように、スティグメーター、レンズ740、743及びアライナ744の電圧調整が行われる。この点に関し、従来は、NAアパーチャ742の位置でのスポット形状及び非点収差の調整を直接行うことはできなかった。このような直接的な調整が本実施の形態では可能となり、非点収差の高精度な補正が可能となる。
【0096】
また、ビームスポットの中心位置が容易に検出可能となる。そこで、ビームスポット位置に、NAアパーチャ742の孔中心を配置するように、NAアパーチャ742の位置調整が可能となる。この点に関し、従来は、NAアパーチャ742の位置の調整を直接行うことができなかった。本実施の形態では、直接的にNAアパーチャ742の位置調整を行うことが可能となる。これにより、NAアパーチャ742の高精度な位置決めが可能となり、電子像の収差が低減し、均一性が向上する。そして、透過率均一性が向上し、分解能が高く階調が均一な電子像を取得することが可能となる。
【0097】
また、異物の検査では、異物からのミラー信号を効率よく取得することが重要である。NAアパーチャ742の位置は、信号の透過率と収差を規定するので、大変に重要である。2次放出電子は、試料Wの表面から広い角度範囲で、コサイン則に従い放出され、NA位置では均一に広い領域(例えば、φ3〔mm〕)に到達する。したがって、2次放出電子は、NAアパーチャ742の位置に鈍感である。これに対し、ミラー電子の場合、試料Wの表面での反射角度が、1次電子ビームの入射角度と同程度となる。そのため、ミラー電子は、小さな広がりを示し、小さなビーム径でNAアパーチャ742に到達する。例えば、ミラー電子の広がり領域は、2次放出電子の広がり領域の1/20以下となる。したがって、ミラー電子は、NAアパーチャ742の位置に大変敏感である。NA位置でのミラー電子の広がり領域は、通常、φ10〜100〔μm〕の領域となる。よって、ミラー電子強度の最も高い位置を求めて、その求められた位置にNAアパーチャ742の中心位置を配置することが、大変有利である。
【0098】
このような適切な位置へのNAアパーチャ742の設置を実現するために、好ましい実施の形態では、NAアパーチャ742が、電子コラムの真空中で、1〔μm〕程度の精度で、x、y方向に移動される。NAアパーチャ742を移動させながら、信号強度が計測される。そして、信号強度が最も高い位置が求められ、その求められた座標位置にNAアパーチャ742の中心が設置される。
【0099】
信号強度の計測には、EB−CCD745が大変有利に用いられる。これにより、ビームの2次元的な情報を知ることができ、検出器761に入射する電子数を求めることができるので、定量的な信号強度の評価が可能となるからである。
【0100】
あるいは、NAアパーチャ742の位置と検出器761の検出面の位置とが共役の関係
を実現するように、アパーチャ配置が定められてよく、また、NAアパーチャ742と検出器761の間にあるレンズ743の条件が設定されてよい。この構成も大変有利である。これにより、NAアパーチャ742の位置のビームの像を、検出器761の検出面に結像される。したがって、NAアパーチャ742の位置におけるビームプロファイルを、検出器761を用いて観察することができる。
【0101】
また、NAアパーチャ742のNAサイズ(アパーチャ径)も重要である。上述のようにミラー電子の信号領域が小さいので、効果的なNAサイズは、10〜200〔μm〕程度である。更に、NAサイズは、好ましくは、ビーム径に対して+10〜100〔%〕大きいサイズである。
【0102】
この点に関し、電子の像は、ミラー電子と2次放出電子により形成される。上記のアパーチャサイズの設定により、ミラー電子の割合をより高めることが可能となる。これにより、ミラー電子のコントラストを高めることができ、つまり、異物のコントラストを高めることができる。
【0103】
更に詳細に説明すると、アパーチャの孔を小さくすると、アパーチャ面積に反比例して2次放出電子が減少する。そのため、正常部の階調が小さくなる。しかし、ミラー信号は変化せず、異物の階調は変化しない。よって、周囲の階調が低減した分だけ、異物のコントラストを大きくでき、より高いS/Nが得られる。
【0104】
また、x、y方向だけでなく、z軸方向にアパーチャの位置調整を行えるように、アパーチャ等が構成されてよい。この構成も有利である。アパーチャは、ミラー電子が最も絞られる位置に好適に設置される。これによりミラー電子の収差の低減、及び、2次放出電子の削減を、大変効果的に行うことができる。したがって、より高いS/Nを得ることが可能となる。
【0105】
<電子像追従方式>
電子光学装置70について、さらに説明する。図3に示すように、1次光学系72は、一次ビームの経路に沿って、その経路を囲うように設けられた第1の高圧基準管701を備えている。なお、1次光学系72において、エミッション電流は10μA〜10mAとすることができ、透過率は20〜50%とすることができ、スポットサイズはφ1〜φ100μmとすることができ、照射領域のサイズ(照野サイズ)はφ10〜φ1000μmとすることができ、光学系倍率は1/1〜1/10とすることができる。
【0106】
2次光学系74における二次ビームの経路の途中には、高速偏向器749が設けられている。具体的には、高速偏向器749は、NAアパーチャ742よりも検出器761側に設けられている。この高速偏向器749は、多極子(本実施の形態では、12極)から構成され、8極子場及び6極子場を生成し、二次ビームを任意の方向に偏向する。この偏向方向(偏向量)は、偏向制御部90として機能する制御装置2によって制御される。高速偏向器749の構成についてはさらに後述する。なお、高速偏向器749に用いる多極子は、8極、4極等の多極子であってもよい。また、多極子は、6極子場のみを生成するものであっても、8極子場のみを生成するものであってもよい。
【0107】
なお、2次光学系74において、倍率は10〜10000倍とすることができ、二次元センサ7611の1画素で捉える試料のサイズを3〜100nm(3〜100nmPx)とすることができ、NAアパーチャ742の透過率を10〜50%とすることができ、欠陥感度を1〜50nmとすることができる。
【0108】
制御装置2は、上述のように高速偏向器749の偏向方向を制御する偏向制御装置として機能するとともに、電子光学装置70のその他の動作を制御する電子光学制御装置、ステージ装置50を制御するステージ制御装置、試料Wを搬送するための構成を制御する搬送制御装置、二次元センサ7611の撮像を制御する撮像制御装置等としても機能する。特に、本実施の形態では、検査中にステージ装置50によって試料Wが一定速度で移動するが、制御装置2は、ステージ装置50を制御して、この試料Wの移動制御を行う。なお、図3では、図1及び図2における固定テーブル51、Yテーブル52、Xテーブル53及び回転テーブル54の組に符号56を付して示している。
【0109】
図5(a)は、二次ビームが試料Wの移動に追従するように二次ビームを偏向する高速偏向器749の動作を説明する図である。図5(a)に示すように、試料Wが右方向に連続的に移動している場合において、高速偏向器749は、試料W上の位置A1からの二次ビームが二次元センサ7611に二次ビーム像を結像するように二次ビームを偏向し、この試料Wが右方向に移動していく間、その移動に伴って、位置A1にあった試料Wの部分の二次ビーム像が常に二次元センサ7611に結像するように、二次ビームの偏向方向を変更する。即ち、高速偏向器749は、二次元センサ7611に二次ビーム像が結像される空間上の絶対位置を、試料Wの移動に追従して移動させる。なお、高速偏向器749の偏向周期は100kHz〜100MHzとすることができる。
【0110】
このような二次ビームの偏向方向の変更(追従)によって、位置A1にあった試料Wの部分が移動によって位置A2の位置に到達するまでの間、二次元センサ7611には、常に、最初に位置A1にあった試料Wの部分からの二次ビームが入射することになり、この期間(一周期)は、二次元センサ7611は試料Wの同じ領域について、二次ビーム像を撮影することになる。位置A1にあった試料Wの部分が位置A2に達すると、高速偏向器749は、視野領域を再び位置A1に戻す。これによって、試料Wの新たな部分の二次ビーム像を撮影することができる。二次元センサ7611の視野領域が位置A2から位置A1に戻った後は、同様にして、高速偏向器749によって二次ビームの偏向方向が変更されることによって、試料Wの移動に追従して、二次元センサ7611の視野領域が位置A1から位置A2に向けて移動する。
【0111】
上記のように二次元センサ7611の視野領域は、位置A1と位置A2との間を往復するが、視野領域には常に一次ビームが照射されていなければならない。これを実現するためには、図5(b)に示すように、一次ビームの照射領域EFが、位置A1における視野領域VF1と位置A2における視野領域VF2とをすべてカバーするように一次ビームを試料Wに照射すればよく、すなわち、照射領域EFが視野領域2個分の大きさを有していればよい。この場合には、一次ビームの照射領域EFは常にこの位置に固定しておくことができる。
【0112】
また、図5(c)に示すように、一次ビームの照射領域を試料W及び視野領域の移動に追従させて、位置A1における照射領域EF1から位置A2における照射領域EF2まで移動させてもよい。このときの1次ビームの照射領域の変更は、E×Bフィルタ726によって一次ビームの偏向方向を変更することによって行うことができる。
【0113】
2次光学系74には、試料である試料Wに近い方から順に第2の高圧基準管702、第3の高圧基準管703、及び第4の高圧基準管704が、それぞれ二次ビームの経路に沿って、この経路を囲うように設けられている。第2の高圧基準管702は、試料Wとビーム分離器としてのE×Bフィルタ726との間に設けられ、第3の高圧基準管703は、E×Bフィルタ726よりも二次元センサ7611側に設けられ、第4の高圧基準管704は、第3の高圧基準管703と検出器761との間に設けられる。NAアパーチャ742は第3の高圧基準管703の内部に設けられ、高速偏向器749は第4の高圧基準管704の内部に設けられる。
【0114】
第1の高圧基準管701、第2の高圧基準管702、第3の高圧基準管703、第4の高圧基準管704には、それぞれ第1の電圧V1、第2の電圧V2、第3の電圧V3、第4の電圧V4が印加される。実施の形態では、検出器761における検出電圧をV5とすると、これらの電圧は、V1=V2=V3、V3>V4、V4=V5の関係にある。すなわち、高速偏向器749で二次ビームを高速に偏向するために、第4の高圧基準管704に印加する第4の電圧V4を第3の電圧V3より小さくして、二次ビームの電子エネルギーを小さくしている。ここで、第3の電圧V3は、例えば40kVであり、第4の電圧V4は、例えば5kVである。
【0115】
上述のように高速偏向器749で二次ビームを偏向するが、そのときの二次ビームの電子エネルギーが例えば10kVより大きいと、高速偏向器749における偏向電圧を高く
する必要があり、二次ビームの高速な偏向が困難でとなる。そこで、第4の高圧基準管704を第3の高圧基準管とは切り離して設けて、第4の高圧基準管704に印加する電圧を例えば5kV程度にまで落として、高速偏向器749に入射する二次ビームの電子エネルギーを小さくする必要がある。一方で、このような第3の電圧から第4の電圧への急激な変化によって、二次ビームに湾曲収差が生じ、検出器761に形成される二次ビームの像(二次ビーム像)に歪が生じてしまう。
【0116】
そこで、本実施の形態では、第3の高圧基準管703と第4の高圧基準管704との間に、中間電極(緩和電極)750を設けて、この中間電極に、第3の電圧V3より大きく、第4の電圧V4より小さい中間電圧を印加する。これによって、上述の湾曲収差の発生を抑えることができ、よって二次ビーム像の歪を抑えることができる。
【0117】
図6は、高速偏向器と結像レンズと中間電極との組み合わせユニットの構成を示す図である。中間電極750は、例えば40kVの第3の電圧を印加される第3の高圧基準管703と、例えば5kVの第4の電圧を印加される第4の高圧基準管704との間に、第3の高圧基準管703及び第4の高圧基準管704に接することなく配置され、例えば10kV〜13kVの中間電圧を印加される。
【0118】
高速偏向器749は、二次ビームの偏向を高精度で行うため、上述のように12極子構造を用いている。12極は、等角度間隔で配置されており、制御装置2によって個別に電圧を印加することが可能である。第4の高圧基準管によって第4の電圧V4に重畳された高速偏向用の電源及びアンプを用いることで、高速偏向器749の電圧精度を向上させている。
【0119】
結像レンズ741には、2重の磁場レンズ方式を採用している。上側コイル7411と下側コイル7412の磁束方向を逆にすることで、二次ビーム像を回転させることができる。また、この磁場レンズ用コイルである上側コイル7411及び下側コイル7412は、2配線方式であり、これによって一定電力で温度を安定化させることができる。第3の高圧基準管703による第3の電圧V3から第4の高圧基準管704による第4の電圧V4に電子エネルギーが変化した状態で結像を行うため、電位が変化した付近に結像レンズ741を配置し、その前段に電界変化によるレンズ効果の影響を緩和するための中間電極(電界緩和用電極)750を配置する。これにより、急激な電位変化による二次ビーム像の歪を抑えることができる。
【0120】
二次ビーム像は、結像レンズ741による拡大結像を行う検出器761に近づくと、像が大きくなる。よって、二次ビーム像が小さい状態の結像レンズ741に近い位置で高速偏向を行うために、結像レンズ付近に高速偏向器749を設置する。即ち、二次ビーム像が大きくなると、二次ビームを偏向するのに要する偏向電圧が大きくなり、偏向感度が低下するため、高速偏向が困難になり、上述の歪補正精度が低下し、後述の振動補正精度も低下してしまう。よって、中間電極750、結像レンズ741、高速偏向器749は、二次ビームの進行方向にこの順でなるべく近く配置されることが望ましく、これらが一体となったユニットとして構成されるのが望ましい。
【0121】
高速偏向器749は、試料Wの移動に追従するための偏向だけでなく、上述のような二次ビーム像の歪補正や、後述の振動補正も行うが、これらの機能は制御装置2によって12極に個別に電圧を印加することで実現される。
【0122】
図3に戻って、振動補正について説明する。上述のように、試料Wはステージ装置50によって連続的に一定速度で移動し、高速偏向器749は、この試料Wの移動に追従して視野領域が移動するように二次ビームの偏向方向を変更するが、このとき、ステージ装置50による試料Wの移動に、意図しない振動が与えられることがある。上述のように、視野領域の移動の一周期の間には、二次元センサ7611は常に試料Wの同一の部分の二次ビーム像を撮像しているが、試料Wに意図しない振動が加わると、二次元センサ7611の各画素に、試料Wの他の部分からの二次ビームが入射するというコンタミネーションが生じる。
【0123】
上述のように、ステージ装置50は、サーボモータ、エンコーダ及び各種のセンサ(図示せず)を用いて、複数のテーブルを動作させることにより、ホルダ55に保持された試料WをX方向、Y方向及びZ方向(図1において上下方向)に、更に試料の支持面に垂直な軸線の回り方向(θ方向)に高い精度で位置決めする。このための構成として、ホルダ55にはミラー571が固定され、主ハウジング30の内壁にはミラー571にレーザビームを照射して、ミラー571から反射して戻ってきたレーザが入射されるレーザ干渉計572が設けられる。
【0124】
本実施の形態の検査装置1では、このホルダ55に固定されたミラー571とレーザ干渉計572を振動検出手段として用いて、振動補正を行う。レーザ干渉計572にて検出された試料Wの意図しない振動は、制御装置2に入力される。制御装置2には、試料Wが意図しない振動をせずに移動した場合の高速偏向器749による二次ビームの偏向方向の変更が指示されているが、制御装置2は、本来の試料Wの移動だけでなく、レーザ干渉計572にて検出された試料Wの意図しない振動も考慮して、高速偏向器749による二次ビームの偏向方向を決定して、高速偏向器749を制御する。なお、制御装置2に、試料Wが意図しない振動をせずに移動した場合の高速偏向器749による二次ビームの偏向方向の変更が指示されていなくてもよく、この場合には、制御装置2は、レーザ干渉計572にて検出された、試料Wの意図しない振動も含む試料W(を保持したホルダ55)の位置を検出して、この位置に基づいて高速偏向器749による二次ビームの偏向方向を決定して、高速偏向器749を制御してもよい。
【0125】
以上のように、本実施の形態の電子光学装置70を含む検査装置1では、試料Wが移動している間に、試料Wの移動に同期して、試料Wの同じ部分の二次ビームが二次元センサ7611の同じ部分に入射するように、二次ビームを偏向する高速偏向器749が、二次ビーム像の歪を補正する歪み補正器、及び試料Wの意図しない振動によるコンタミネーションを補正する振動補正器としても機能するので、二次元センサ7611では精度の高い二次ビーム像が得られる。
【0126】
なお、第1の電圧V1、第2の電圧V2、第3の電圧V3、第4の電圧V4、検出電圧V5は、上記の例に限られず、例えば、V1<V2、V2=V3、V3>V4、V4=V5の関係であってもよく、すなわち、第1の電圧V1を第2の電圧V2及び第3の電圧V3より小さくしてもよい。1次光学系72における第1の高圧基準管701に印加する第1の電圧V1を小さくすると、第1の高圧基準管701における放電リスクを低減できる。即ち、1次光学系は、第1の高圧基準管701内にアパーチャ723があり、このアパーチャ723において電子銃721からのエミッションの50%以上を吸収するので、リーク電流量は大きく、また、リーク電流量の変動も大きい。これに対して、第1の高圧基準管701に印加する第1の電圧V1を小さくすることで、放電のリスクを低減ないし解消できる。
【0127】
また、上記の検査装置1において、第4の高圧基準管704に印加する第4の電圧V4を調整する電圧制御装置を設け、第4の電圧V4を可変としてもよい。このとき、第4の電圧V4は、例えば、±1kVの範囲で調整可能としてよい。このように第4の電圧V4を調整することで、検出器761への入射する二次ビームの電子エネルギー(入射エネルギー)を調整できることになる。これによって、二次元センサ7611のゲイン(すなわち、二次ビーム像の輝度)を調整できる。
<ソフトウェアによる再検査シミュレーション>
【0128】
図3に戻って、上述したように、電子光学装置70は、ステージ装置50に保持された試料である試料Wに面ビームである一次ビームを照射して、それによって試料Wから発生した二次ビームを検出器761に導く。検出器761は、図示しない二次元センサによって二次ビームを捕捉して二次ビーム像の画像を生成し、画像処理部763に出力する。
【0129】
画像処理部763は、検査処理装置として、検出器761から入力された二次ビーム像に対して、画像処理フィルタ(平均値(Mean)フィルタ、ガウシアン(Gaussian)フィルタ、中央値(Median)フィルタ等)を用いて画像処理を施し、シェーディング補正をした上で、セル−セル比較、ダイ−ダイ比較、ダイ−データベース比較等の比較処理によって検査を行う。具体的には、画像処理部763は、比較処理において差分が所定の閾値を超える部分を欠陥として検出して、欠陥画像を生成する。
【0130】
画像処理部763は、設定された検査条件パラメータに従って検査を行う。この検査条件パラメータには、セル−セル比較の場合のセル周期、ダイ−ダイ比較の場合のエッジ許容値、欠陥を検出するための閾値、画像処理フィルタ、シェーディング補正値、ダイ−データベース比較のパラメータ、検出したくない欠陥の分類情報が含まれる。なお、この検出したくない欠陥の分類情報は、検査後にSEMでの撮像を行って分類した結果として得られる。
【0131】
ところで、試料に生じている欠陥を検査する検査装置において、真の欠陥を確実に検出し、かつ、欠陥でない箇所(疑似欠陥)を検出しないようにするためには、検出閾値等の検査条件を変えながら何度も検査を繰り返し、最適な検査条件を決定する必要がある。
【0132】
しかしながら、検査を繰り返すと、検査条件の最適化に時間がかかるという問題がある。また、検査を繰り返すことで、試料にダメージが蓄積したり、試料が汚染されたりするといった問題も生じる。
【0133】
そこで、試料に与えるダメージや試料の汚染を回避して少ない検査回数で検査条件を決定するために、本実施の形態の検査装置1には、シミュレーション装置200が設けられている。画像処理部763は、欠陥画像とそれを生成するのに用いた未処理画像(二次ビーム像)をシミュレーション装置200に出力する。
【0134】
シミュレーション装置200は、シミュレーション処理部201と、入力部202と、モニタ203と、を備えており、例えば入力手段とモニタと演算処理ユニット、メモリ、記憶装置、入出力ポート等を備えた汎用のコンピュータによって構成される。シミュレーション処理部201は、本実施の形態の検査結果レビュープログラムが演算処理ユニットによって実行されることで実現される。この検査結果レビュープログラムは、ネットワークを通じてシミュレーション装置200に提供されてもよく、シミュレーション装置200が記憶媒体に記憶された検索結果レビュープログラムを読み出すことでシミュレーション装置200に提供されてもよい。このようにして提供された検索結果レビュープログラムは、シミュレーション装置200の記憶装置に記憶され、そこから読み出されて実行されることで、シミュレーション処理部201が構成される。
【0135】
シミュレーション処理部201は、検査装置100から入力した二次ビーム像に対して、検査条件パラメータを変更しながら、再検査シミュレーションを行い、最適な検査条件パラメータを決定する。シミュレーション処理部201が再検査シミュレーションのために変更する検査条件パラメータには、セル−セル比較の場合のセル周期、ダイ−ダイ比較の場合のエッジ許容値、欠陥を検出するための閾値、画像処理フィルタ、シェーディング補正値、ダイ−データベース比較のパラメータ、検出したくない欠陥の分類情報等が含まれる。
【0136】
図7は、シミュレーション装置200の動作を示すフロー図である。まず、電子光学装置70は検査を行い、画像処理部763は検査結果をシミュレーション装置200に出力する(ステップS331)。このとき、画像処理部763は、検査結果とともに、その検査結果を得るのに用いた未処理画像(二次ビーム像)、及び検出したくない欠陥の分類情報もシミュレーション装置200に出力する。シミュレーション装置200では、シミュレーション処理部201がこの検査結果を読み込んで、欠陥画像を生成し、モニタ203に表示する(ステップS332)。
【0137】
次に、シミュレーション処理部201は、検査条件を変更して再検査シミュレーションを実行し(ステップS333)、それによって得られた再検査結果を出力する(ステップS334)。この再検査シミュレーションでは、電子光学装置70における検査と同様に、検出したくない欠陥の分類情報にある欠陥については検出しないようにする。シミュレーション処理部201は、ステップS334で得られた再検査結果を読み込んで、欠陥画像を生成し、モニタ203に出力する(ステップS335)。
【0138】
次に、この再検査によって得られた欠陥画像を評価することで、検査条件が最適であるかが判断され(ステップS336)、検査条件が最適でなければ(ステップS336でNO)、ステップS333に戻って、検査条件を変更して再検査シミュレーションを実行する(ステップS333)。このように検査条件パラメータを変えながらの再検査シミュレーションを繰り返して、検査条件が最適になったときは(ステップS336でYES)、その最適になった検査条件を電子光学装置70で採用する検査条件として決定し(ステップS337)、処理を終了する。シミュレーション処理部201は、検索条件が最適であるか否かは、例えば、入力部202からの入力に基づいて判断してよい。
【0139】
以上のように、本実施の形態によれば、電子光学装置70において実際の検査を行ったうえで、シミュレーション装置200で電子光学装置70から出力された欠陥画像及び未処理画像を用いて、検査条件を変えながら検査結果レビューソフトウェアによって再検査シミュレーションを行うので、少ない検査回数で検査条件の最適化が可能となり、検査条件を最適化するための時間を短縮できる。また、電子光学装置70による実際の検査を繰り返す必要がないので、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【0140】
図8は、本発明の一実施形態に係るアパーチャ724の模式図である。図8(A)は、アパーチャ724を第1の表面の方から見た場合のアパーチャ724の模式図である。図8(A)に示すように、アパーチャ(開口部)724は、一次ビームのビーム径よりも大きい開口であって一次ビーム(ここでは一例として一次ビームの全て)を通過させる開口7241を有するベース部材109を有する。図8(A)に示すように、ベース部材109(すなわちアパーチャ724)の一次ビーム出射側の第1の表面には、導体101〜104が略平行に設けられている。具体的には、導体101〜104は、接着剤等でアパーチャ724の第1の表面に固定されている。導体101〜104同士は絶縁されている。なお、導体の数は、一例であって、これに限ったものではない。
【0141】
図8(B)は、アパーチャ724を第1の表面の裏面である第2の表面の方から見た場合のアパーチャ724の模式図である。図8(B)に示すように、ベース部材109(すなわちアパーチャ724)の第2の表面には、導体105〜108が略平行に設けられている。具体的には、導体105〜108は、接着剤等でアパーチャ724の第2の表面に固定されている。導体105〜108同士は絶縁されている。なお、導体の数は、一例であって、これに限ったものではない。
【0142】
アパーチャ724のベース部材109は、絶縁性の材料(例えば、セラミックス)から形成されている。このベース部材109には、導体101〜104とは絶縁された導電性の導体部材(例えば、導電膜または導電板)が第1の表面に設けられ、この導体部材は接地に接続されている。これにより、導体101〜104同士が導通することを防止しつつ、導体部材は接地に接続されていることにより、散乱電子等、電子ビームからの想定外の電子がアパーチャ724に当たった際に帯電しないようにすることもできる。
【0143】
なお、本実施形態では、一例としてアパーチャ724のベース部材109は、絶縁性の材料から形成されているとしたが、これに限らず、アパーチャ724のベース部材109の第1の表面及び第2の表面が絶縁性を有すればよい。これにより、導体101〜104同士が導通することを防止することができ、且つ導体105〜108同士が導通することを防止することができ、更にベース部材109の第1の表面に導体101〜104とは絶縁された導電性の導体部材を設けることにより不要な帯電を防ぐことができる。
【0144】
図8(C)は、開口7241に対して垂直にみた場合の開口7241の拡大図である。図8(C)に示すように、一次ビームの進行方向に対して垂直な面に導体101〜108を投影した場合、導体101〜108が格子状に並んでいる。導体101と導体102間の距離、導体102と導体103間の距離、及び導体103と導体104間の距離はl1である。導体105と導体106間の距離、導体106と導体107間の距離、及び導体107と導体108間の距離はl2である。なお、第1の距離l1と第2の距離l2は同じであっても、異なっていてもよい。ここでは一例として第1の距離l1は第2の距離l2と等しい(l1=l2)。
【0145】
一次ビームの進行方向に対して垂直な面に導体102、103、106、107(第1〜第4の導体に相当)を投影した場合に形成される四角形は、当該四角形に一次ビームが収まる大きさである。具体的には例えば、当該四角形の最も短い辺の長さ(例えば、第1の距離l1)が一次ビームの断面の直径(一次ビーム径ともいう)より長い。例えば、一次ビーム径が200μmの場合、導体101〜108によって形成される格子間隔(すなわち第1の距離l1または第2の距離l2は例えば500μmである。この関係は、他の導体の組み合わせで形成される四角形についても成り立つ。
【0146】
図9は、第1の実施形態に係る導体101〜108の等価回路である。図9に示すように、導体101は、導体101に流れる電流を検出する電流センサ111に接続されている。同様に、導体102〜108はそれぞれ、導体102〜108に流れる電流を検出する電流センサ112〜118に接続されている。電流センサ111〜118は、制御装置2に接続されており、電流センサ111〜118は計測により得られた電流値を示す電流値信号を制御装置2に出力する。
【0147】
制御装置2は、一次ビームを偏向させて一次ビームが導体の上に移動するようにまたは導体の上を通過するように偏光器728を制御する。制御装置2は、当該制御時に電流センサが検出した電流に基づいて、一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における一次ビームの位置を決定する。
【0148】
具体的には例えば、図9に示すように、偏光器728を制御して一次ビームの現在の位置が位置PPであるものとする。図9に示すように、制御装置2は、一次ビームを位置PPから図9のx軸の正方向に第1の距離l1だけ移動させる。これにより、一次ビームが矢印AR方向に導体103を超えて第1の距離l1だけ移動して位置PRに移動する。移動する途中で一次ビームが導体103に当たり、一次ビームの電子の一部が導体103に流れ、電流センサ113はこの電流を検出する。電流センサ113は、検出した電流値を示す電流値信号を制御装置2に出力する。電流値信号を受信した制御装置2は例えば、電流センサ112が検出した電流が予め決められた閾値を超えた場合、一次ビームの元の位置PPが、導体102と導体103との間に位置すると判断することができる。その後、制御装置2は、一次ビームを元の位置PPに戻す。
【0149】
また例えば、図9に示すように、制御装置2は、偏光器728を制御して一次ビームを位置PPから図9のx軸の負方向に第1の距離l1だけ移動させる。これにより、一次ビームが矢印AL方向に導体102を超えて第1の距離l1だけ移動して位置PLに移動する。移動する途中で一次ビームが導体102に当たり、一次ビームの電子の一部が導体102に流れ、電流センサ112はこの電流を検出する。電流センサ116は、検出した電流値を示す電流値信号を制御装置2に出力する。電流値信号を受信した制御装置2は例えば、電流センサ112が検出した電流が予め決められた閾値を超えた場合、一次ビームの元の位置PPが、導体102と導体103との間に位置すると判断することができる。その後、制御装置2は、一次ビームを元の位置PPに戻す。
【0150】
このように、制御装置2は、偏光器728を制御して一次ビームを図9のx軸の正方向または負方向または双方向に第1の距離l1だけ移動させることにより、x軸方向の一次ビームの位置を検出することができる。
【0151】
また例えば、図9に示すように、制御装置2は、偏光器728を制御して一次ビームを位置PPから図9のy軸の正方向に第2の距離l2だけ移動させる。これにより、一次ビームが矢印PU方向に導体106を超えて第2の距離l2だけ移動して位置PUに移動する。移動する途中で一次ビームが導体106に当たり、一次ビームの電子の一部が導体106に流れ、電流センサ116はこの電流を検出する。電流センサ116は、検出した電流値を示す電流値信号を制御装置2に出力する。電流値信号を受信した制御装置2は例えば、電流センサ112が検出した電流が予め決められた閾値を超えた場合、一次ビームの元の位置PPが、導体106と導体107との間に位置すると判断することができる。その後、制御装置2は、一次ビームを元の位置PPに戻す。
【0152】
また例えば、図9に示すように、制御装置2は、偏光器728を制御して一次ビームを位置PPから図9のy軸の負方向に第2の距離l2だけ移動させる。これにより、一次ビームが矢印PD方向に導体107を超えて第2の距離l2だけ移動して位置PDに移動する。移動する途中で一次ビームが導体107に当たり、一次ビームの電子の一部が導体107に流れ、電流センサ117はこの電流を検出する。電流センサ117は、検出した電流値を示す電流値信号を制御装置2に出力する。電流値信号を受信した制御装置2は例えば、電流センサ112が検出した電流が予め決められた閾値を超えた場合、一次ビームの元の位置PPが、導体106と導体107との間に位置すると判断することができる。その後、制御装置2は、一次ビームを元の位置PPに戻す。
【0153】
このように、制御装置2は、偏光器728を制御して一次ビームを図9のy軸の正方向または負方向または双方向に第2の距離l2だけ移動させることにより、y軸方向の一次ビームの位置を検出することができる。
【0154】
以上、本実施形態に係る検査装置1は、1次光学系に一次ビームの進行方向に対して略垂直に設けられた導体と、導体に流れる電流を検出する電流センサと、1次光学系に設けられた偏光器728と、制御装置2と、を備える。制御装置2は、一次ビームを偏光器728で偏向させて一次ビームが導体の上に移動するようにまたは導体の上を通過するように偏光器728を制御する。そして、制御装置2は、当該制御時に電流センサが検出した電流に基づいて、一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における一次ビームの位置を決定する。
【0155】
これにより、一次ビームが導体の上に移動するかまたは導体の上を通過する際に、導体に一次ビームに含まれる電子があたり、導体に電流が流れ、電流センサがこの電流を検出する。この電流が検出された導体の近傍に一次ビームが位置していることが分かる。また機械的な動作が発生しないので部材の一部が削れることによる塵などの発生がない。よって、検査装置内をクリーンな状態で維持しつつ一次ビームの進行方向に垂直な面における一次ビームの位置を検出することができる。
【0156】
<第2の実施形態>
続いて、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では導体を1次光学系に設けたが、第2の実施形態では導体を1次光学系だけでなく2次光学系にも設ける。これにより、一次ビームの進行方向に対して略垂直な面における一次ビームの位置を検出することができ、且つ二次ビームの進行方向に対して略垂直な面における二次ビームの位置を検出することができる。図10は、第2の実施形態に係る検査装置1bの主要構成要素を示す立面図である。第2の実施形態に係る検査装置1bは、第1の実施形態に係る電子光学装置70が電子光学装置70bに変更されたものになっている。
【0157】
図11は、第2の実施形態に係る電子光学装置70bの構成を示す図である。図11に示すように、図3の電子光学装置70に比べて、2次光学系には位置検出用部材751が更に設けられている。後述する導体121〜128を有する位置検出用部材751は、NAアパーチャ742と検出器761との間で且つNAアパーチャ742から所定の距離範囲内に設けられている。これにより、NAアパーチャ742によって二次ビームのビーム系が小さくなっているので、略平行に隣り合う導体間の距離を狭くすることができる。このため、二次ビームの位置を略平行に隣り合う導体間の狭い範囲に限定することができるので、二次ビームの位置推定精度を向上させることができる。このような観点から、位置検出用部材751の位置は、NAアパーチャ742と検出器761との間で且つNAアパーチャ742になるべく近いほうが好ましい。ここで、NAアパーチャは、上述したように二次ビームの一部を遮断し残りの部分を通過させる開口を有する。
【0158】
図12は、第2の実施形態に係る位置検出用部材751の模式図である。図12(A)は、位置検出用部材751を第1の表面の方から見た場合の位置検出用部材751の模式図である。図12(A)に示すように、位置検出用部材751は、二次ビームの一部を遮断し残りの部分を通過させる開口7511を有するベース部材129を有する。図12(A)に示すように、ベース部材129(すなわち位置検出用部材751)の第1の表面には、導体121〜124が略平行に設けられている。具体的には、導体121〜124は、接着剤等でベース部材129の第1の表面に固定されている。導体121〜124同士は絶縁されている。なお、導体の数は、一例であって、これに限ったものではない。
【0159】
図12(B)は、位置検出用部材751を第1の表面の裏面である第2の表面の方から見た場合の位置検出用部材751の模式図である。図12(B)に示すように、ベース部材129(すなわち位置検出用部材751)の第2の表面には、導体125〜128が略平行に設けられている。具体的には、導体125〜128は、接着剤等でベース部材129の第2の表面に固定されている。導体125〜128同士は絶縁されている。なお、導体の数は、一例であって、これに限ったものではない。
【0160】
位置検出用部材751のベース部材129は、絶縁性の材料(例えば、セラミックス)から形成されている。このベース部材129には、導体121〜124とは絶縁された導電性の導体部材(例えば、導電膜または導電板)が第1の表面に設けられ、この導体部材は接地に接続されている。これにより、導体121〜124同士が導通することを防止しつつ、導体部材は接地に接続されていることにより、散乱電子等、電子ビームからの想定外の電子が位置検出用部材751に当たった際に帯電しないようにすることもできる。
【0161】
なお、本実施形態では、一例として位置検出用部材751のベース部材129は、絶縁性の材料から形成されているとしたが、これに限らず、位置検出用部材751のベース部材129の第1の表面及び第2の表面が絶縁性を有すればよい。これにより、導体121〜124同士が導通することを防止することができ、且つ導体125〜128同士が導通することを防止することができ、更にベース部材129に導電性を持たせることで不要な帯電を防ぐことができる。
【0162】
図12(C)は、開口7511に対して垂直にみた場合の開口7511の拡大図である。図12(C)に示すように、二次ビームの進行方向に対して垂直な面に導体121〜128を投影した場合、導体121〜128が格子状に並んでいる。図12(C)に示すように、導体121と導体122間の距離、導体122と導体123間の距離、及び導体123と導体124間の距離はl3である。導体125と導体126間の距離、導体126と導体127間の距離、及び導体127と導体128間の距離はl4である。なお、第3の距離l3と第4の距離l4は同じであっても、異なっていてもよい。ここでは一例として第3の距離l3は第4の距離l4と同じである(l3=l4)。
【0163】
二次ビームの進行方向に対して垂直な面に導体122、123、126、127(第1〜第4の導体に相当)を投影した場合に形成される四角形は、当該四角形に二次ビームが収まる大きさである。具体的には例えば、当該四角形の最も短い辺の長さ(例えば、第3の距離l3)が二次ビームの断面の直径より長い。この関係は、他の導体の組み合わせで形成される四角形についても成り立つ。
【0164】
図13は、第2の実施形態に係る導体121〜128の等価回路である。図13に示すように、導体121は、導体121に流れる電流を検出する電流センサ131に接続されている。同様に、導体122〜128はそれぞれ、導体122〜128に流れる電流を検出する電流センサ132〜138に接続されている。電流センサ131〜138は、制御装置2に接続されており、電流センサ131〜138は計測により得られた電流値を示す電流値信号を制御装置2に出力する。
【0165】
これにより、二次ビームが導体の上に移動するかまたは導体をまたいで移動した際に、導体に二次ビームに含まれる電子があたり、導体に電流が流れ、電流センサがこの電流を検出する。制御装置2は、この電流が検出された導体の近傍に二次ビームが位置していることが分かる。また機械的な動作が発生しないので部材の一部が削れることによる塵などの発生がない。よって、検査装置内をクリーンな状態で維持しつつ二次ビームの進行方向に垂直な面における二次ビームの位置を検出することができる。
【0166】
なお、本実施形態では、位置検出用部材751に導体を八つ設けたが、導体は7つ以下であってもよいし、9つ以上であってもよい。例えば、導体は複数の導体を有し、当該複数の導体を二次ビームの進行方向に対して垂直な面に投影した場合に平行または垂直ではない角度を有する場合二を想定する。この場合、これら複数の導体は、NAアパーチャ742と検出器761との間で且つNAアパーチャ742から所定の距離範囲内に設けられている。これにより、NAアパーチャ742によって二次ビームのビーム系が小さくなっているので、複数の導体間の距離を狭くすることができる。このため、二次ビームの位置を複数の導体によって挟まれた狭い領域に限定することができるので、二次ビームの位置推定精度を向上させることができる。このような観点から、第1の導体〜第4の導体の位置は、NAアパーチャ742と検出器761との間で且つNAアパーチャ742になるべく近いほうが好ましい。
【0167】
図14は、第2の実施形態の第1の変形例に係る電子光学装置の構成を示す図である。図14に示すように、位置検出用部材751は、レンズ743と検出器761との間で且つレンズ743から所定の距離範囲内に設けられていてもよい。
【0168】
図15は、第2の実施形態の第2の変形例に係る電子光学装置の構成を示す図である。図15に示すように、位置検出用部材751は、高速偏向器749と検出器761との間で且つ高速偏向器749から所定の距離範囲内に設けられていてもよい。
【0169】
図15の場合、制御装置2は、第1の実施形態における制御に加えて以下の制御も実行する。すなわち制御装置2は、二次ビームを高速偏向器749で偏向させて二次ビームが導体の上に移動するようにまたは導体の上を通過するように高速偏向器749を制御する。制御装置2は、当該制御時に電流センサが検出した電流に基づいて、二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における二次ビームの位置を決定する。具体的な二次ビームの位置の決定の仕方は、第1の実施形態における一次ビームの位置の決定の仕方と同様であり、制御装置2が制御する対象が偏光器728から高速偏向器749に変更しただけであるので、その詳細な説明を省略する。
【0170】
以上、第2の実施形態の第2の変形例に係る検査装置は、2次光学系に二次ビームの進行方向に対して略垂直に設けられた導体と、導体に流れる電流を検出する電流センサと、2次光学系に設けられた高速偏向器749と、制御装置2と、を備える。制御装置2は、二次ビームを偏向させて二次ビームが導体の上に移動するようにまたは導体の上を通過するように高速偏向器749を制御する。そして、制御装置2は、当該制御時に電流センサが検出した電流に基づいて、二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内におけるニ次ビームの位置を決定する。なお、本実施形態に係る高速偏向器749は、高速に偏向する偏光器でなくてもよい。
【0171】
なお、第2の実施形態では、導体を1次光学系と2次光学系の両方に設けたが、これに限らず、導体を2次光学系に設けてもよい。
また、位置検出用部材751は、1次光学系と2次光学系の共通の経路であるE×Bフィルタ726と試料Wとの間に設けてもよい。すなわち、導体は、1次光学系と2次光学系の共通の経路に設けられていてもよい。これにより、一次ビームが試料Wに対して垂直に入射しているか否かを検査することができ、且つ二次ビームが試料Wから垂直に出射しているか否かを検査することができる。
【0172】
なお、各実施形態では、導体は八つ設けたが、導体は7つ以下であってもよいし、9つ以上であってもよい。例えば、導体が二つの場合には、導体は、第1の導体と、第1の導体と導通していない第2の導体と、を有し、電流センサは、第1の導体に流れる電流を検出する第1の電流センサと、第2の導体に流れる電流を検出する第2の電流センサと、を有していてもよい。この場合、制御装置2は、一次ビームを偏光器728で偏向させて一次ビームが第1の導体の上に移動するようにまたは第1の導体の上を通過するように偏光器728を制御し、当該制御時に第1の電流センサが検出した電流を取得してもよい。そして制御装置2は、一次ビームを偏光器728で偏向させて一次ビームが第2の導体の上に移動するようにまたは第2の導体の上を通過するように偏光器728を制御し、当該制御時に第2の電流センサが検出した電流を取得してもよい。そして制御装置2は、第1の電流センサが検出した電流及び第2の電流センサが検出した電流に基づいて、一次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における一次ビームの位置を決定してもよい。なお、これらの一連の処理を、一次ビームではなく二次ビームを対象として行ってもよい。
【0173】
これにより、一次ビームが第1の導体あるいは第2の導体の上に移動するかまたは第1の導体あるいは第2の導体の上を通過する際に、第1の導体あるいは第2の導体に一次ビームに含まれる電子があたり、第1の導体あるいは第2の導体に電流が流れ、第1の電流センサまたは第2の電流センサがこの電流を検出する。この電流が検出された第1の導体あるいは第2の導体の近傍に一次ビームが位置していることが分かる。第1の導体と第2の導体の二つで一次ビームの位置を検出するので、導体が一つのときよりも位置推定精度を向上させることができる。
【0174】
また本実施形態では、複数の導体を略水平に設け、且つ一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面に投影した場合に複数の導体同士が略垂直になるように設けたが、略水平に設けるか、または一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面に投影した場合に複数の導体同士が略垂直になるかのいずれか一方だけであってもよい。また、略垂直ではない角度で交差するようにしてもよい。
【0175】
例えば、導体が二つの場合、例えば第1の導体と第2の導体とは、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面に投影した場合に交差してもよい。これにより、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面において、一次ビームと二次ビームについて第1の導体と垂直な第1の方向の位置と第1の方向に略垂直な第2の方向の位置とを決定することができる。
【0176】
一方、例えば、導体が二つの場合、第1の導体と第2の導体とは、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面に投影した場合に略平行であってもよい。この略垂直な面における第1の導体と第2の導体との距離は、一次ビームまたは二次ビームの直径より長い。これにより、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面において、一次ビームまたは二次ビームについて第1の導体と第2の導体の間に一次ビームまたは二次ビームの位置を限定することができる。
【0177】
また、例えば、導体が四つであってもよく、これら四つの導体を一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面に投影した場合に四角形になるように導体が配置されていてもよい。
その場合、導体は、第1の導体と、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で第1の導体と略平行に配置された第2の導体と、第1の導体と導通していない第3の導体であって、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して垂直な面に第1の導体と第3の導体を投影した場合に第1の導体と交差する第3の導体と、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で第3の導体と略垂直に配置された第4の導体と、を有する。
この場合、電流センサは、第1の導体に流れる電流を検出する第1の電流センサと、第2の導体に流れる電流を検出する第2の電流センサと、第3の導体に流れる電流を検出する第3の電流センサと、第4の導体に流れる電流を検出する第4の電流センサと、を有する。
そして、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して垂直な面に第1の導体と第2の導体と第3の導体と第4の導体を投影した場合に形成される四角形は、当該四角形に一次ビームまたは二次ビームが収まる大きさである。
【0178】
この場合に、制御装置2は、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で第1の導体と略垂直に一次ビームまたは二次ビームを第1の距離(または第3の距離)だけ移動するように偏光器728を制御し、当該制御時に第1の電流センサまたは第2の電流センサが検出した電流に基づいて、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における一次ビームまたは二次ビームの第1の導体と略垂直な方向の位置を決定する。
これにより、始めに当該四角形内に一次ビームまたは二次ビームが収まっているとすると、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で第1の導体と略垂直に一次ビームまたは二次ビームを移動させている際に、第1の導体あるいは第2の導体に一次ビームまたは二次ビームに含まれる電子があたり、第1の導体あるいは第2の導体に電流が流れ、第1の電流センサまたは第2の電流センサがこの電流を検出する。このように、第1の導体あるいは第2の導体の電流が検出されることで、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における一次ビームまたは二次ビームの第1の導体と略垂直な方向の位置を、第1の導体と第2の導体の間に限定することができる。
【0179】
ここで、第1の距離は例えば第1の導体(例えば、導体102)と第2の導体(例えば、導体103)との距離である(図8(c)の第1の距離l1参照)。第3の距離は例えば第1の導体(例えば、導体122)と第2の導体(例えば、導体123)との距離である(図12(c)の第3の距離l3参照)。
これにより、始めに当該四角形内に一次ビームまたは二次ビームが収まっているとすると、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で第1の導体と略垂直に第1の距離だけ一次ビームまたは二次ビームを移動させることにより、確実に第1の導体または第2の導体のいずれかの上を通過することになる。このため、第1の導体あるいは第2の導体のいずれかに確実に電流が流れ、第1の電流センサまたは第2の電流センサのいずれかで確実に電流が検出される。従って、確実に一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における一次ビームまたは二次ビームの第1の導体と略垂直な方向の位置を、第1の導体と第2の導体の間に限定することができる。
【0180】
また、制御装置2は、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で第3の導体と略垂直に一次ビームまたは二次ビームを第2の距離(または第4の距離)だけ移動するように偏光器728を制御し、当該制御時に電流センサが検出した電流に基づいて、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における一次ビームまたは二次ビームの第3の導体と略垂直な方向の位置を決定する。
これにより、始めに当該四角形内に一次ビームまたは二次ビームが収まっているとすると、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で第3の導体と略垂直に一次ビームまたは二次ビームを移動させている際に、第3の導体あるいは第4の導体に一次ビームまたは二次ビームに含まれる電子があたり、第3の導体あるいは第4の導体に電流が流れ、電流センサがこの電流を検出する。このように、第3の導体あるいは第4の導体の電流が検出されることで、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における一次ビームまたは二次ビームの第3の導体と略垂直な方向の位置を、第3の導体と第4の導体の間に限定することができる。
【0181】
ここで、第2の距離は第3の導体(例えば、導体106)と第4の導体(例えば、導体107)との距離である(図8(c)の第2の距離l2参照)。第4の距離は例えば第3の導体(例えば、導体126)と第4の導体(例えば、導体127)との距離である(図12(c)の第4の距離l4参照)。
これにより、始めに当該四角形内に一次ビームまたは二次ビームが収まっているとすると、一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内で第3の導体と略垂直に第2の距離だけ一次ビームまたは二次ビームを移動させることにより、確実に第3の導体または第4の導体のいずれかの上を通過することになる。このため、第3の導体あるいは第4の導体のいずれかに確実に電流が流れ、第3の電流センサまたは第4の電流センサのいずれかで確実に電流が検出される。従って、確実に一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面内における一次ビームまたは二次ビームの第3の導体と略垂直な方向の位置を、第3の導体と第4の導体の間に限定することができる。
【0182】
この場合、第1の導体と第2の導体は、アパーチャ724の第1の表面に設けられ、第3の導体と第4の導体は、アパーチャ724の第1の表面の裏面である第2の表面に設けられていてもよい。ここで、アパーチャ724の第1の表面及び第2の表面は絶縁性を有する。これにより、第1の導体と第2の導体を導通しないようにし且つ第3の導体と第4の導体を導通しないようにしつつ、一次ビームの進行方向に対して略垂直な面における一次ビームまたは二次ビームの位置を決定することができる。
【0183】
なお、各実施形態において、ある四つの導体を一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面に投影した場合に四角形になるように導体が配置されるようにしたが、これに限ったものではない。ある三つの導体を一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面に投影した場合に三角形になるように導体が配置されるようにしてもよい。また、あるN個(Nは5以上数)の導体を一次ビームまたは二次ビームの進行方向に対して略垂直な面に投影した場合にN角形になるように導体が配置されるようにしてもよい。
【0184】
以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0185】
1、1b:検査装置、2:制御装置(制御部)、30:主ハウジング、50:ステージ装置、55:ホルダ、101〜108、121〜128:導体、111〜118、131〜138:電流センサ、571:ミラー、572:レーザ干渉計、70:電子光学装置、761:検出器、7611:二次元センサ、763:画像処理部、72:1次光学系、74:2次光学系、7211:レーザ光源、7212:電光面カソード、722:レンズ、701:第1の高圧基準管、702:第2の高圧基準管、703:第3の高圧基準管、704:第4の高圧基準管、723、724:アパーチャ(開口部)、728:偏光器、749:高速偏向器、742:NAアパーチャ、726:E×Bフィルタ、750:中間電極、751:位置検出用部材、90:偏向制御部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15