電子線装置及び欠陥検査方法
【課題】高電圧が印加される試料と対物レンズとの間の放電による試料の破壊を防止する。
【解決手段】電子銃から放出された電子線を試料に照射し、試料の評価を行なう電子線装置であって、前記試料には負の高電圧を印加するようになっており、前記試料と対物レンズ間の放電の前駆現象を検出する測定器を有し、該測定器の信号から、試料に印加する電圧あるいは電流を放電電圧あるいは電流以下に調整できる機能を有することを特徴とする。
【解決手段】電子銃から放出された電子線を試料に照射し、試料の評価を行なう電子線装置であって、前記試料には負の高電圧を印加するようになっており、前記試料と対物レンズ間の放電の前駆現象を検出する測定器を有し、該測定器の信号から、試料に印加する電圧あるいは電流を放電電圧あるいは電流以下に調整できる機能を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は最小線幅０．１μｍ以下のパターンを有する試料の評価を高スループットで行う装置に関し、さらにそのような装置を用いてプロセス途中のウェーハを評価することにより歩留りを向上させることができるデバイス製造方法に関する。
【従来技術】
【０００３】
従来、欠陥検査装置やＣＤ測定装置等の評価装置では、ショットキーカソードを有する電子銃が使用されていた。
【０００４】
また、評価のスループットを向上させるため、直線上に並んだ複数のエミッターとラインセンサーを用いたマルチ検出器とを有する装置の提案が行われている。
【０００５】
さらに従来の電子線装置では、二次電子線を一次電子線より分離するためにＥＸＢ偏向器が用いられるが、従来のＥＸＢ偏向器では静電偏向器の偏向量と電磁偏向器の偏向量が絶対値が等しく、偏向方向が互に逆であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ショットキーカソード、例えば、Ｗ／ＺｒＯ、カソードを有する装置ではショット雑音が大きいため、大きいビーム電流を流さないと良いＳ／Ｎ比の信号が得られないという問題点があった。
【０００７】
また、線上に配置されたエミッターアレイとラインセンサーを用いたマルチビーム装置では、一次光学系と二次光学系の結像条件等を同時に満すのが困難であるため実用的な装置はまだ完成していないのが実情である。
【０００８】
さらに、従来のＥＸＢ偏向器を用いたものは、偏向色収差が大きく、精度良い評価を行うことが困難であった。
本発明が解決しようとする一つの課題は、ショット雑音が小さい電子銃を備え、また、光学設計に負担をかけないでマルチビームを形成および検出でき、さらに高いスループットで評価を行うことができる電子線装置を提供することである。
【０００９】
本発明が解決しようとする他の課題は、ＥＸＢ分離器の偏向色収差を低減することができる電子線装置を提供することである。
本発明が解決しようとする別の課題は、上記のような装置を用いて歩留りを向上させることができるデバイス製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願の請求項１に記載の発明は、電子銃から放出された電子線を試料に照射し、試料の評価を行なう電子線装置であって、上記試料には負の高電圧を印加するようになっており、試料と対物レンズ間の放電の前駆現象を検出する測定器を有し、上記測定器の信号から、試料に印加する電圧あるいは電流を放電電圧あるいは放電電流以下に調整できる機能を有する事を特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、試料と対物レンズとの間に生ずる放電の前駆現象を検出して放電の立ち上がりを回避することができるので、試料の照射領域や対物レンズを破損させるおそれが無い。
本願請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記測定器はコロナ放電を検出するホトマルからなることを特徴とする
本願請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記測定器は異常電流を検出する電流計からなることを特徴とする
【００１２】
本願の請求項４に記載の発明は、電子線を放出する電子銃を有し、前記電子銃からの電子線を検査されるべき試料面上に照射する第一次光学系と、前記試料から放出された二次電子を、二次電子検出装置に入射させる第二次光学系とを備え、前記電子銃は複数の突起が形成されたカソードと、該カソードの突起に対応して設けられた孔が設けられたウェーネルトと、該カソードの複数の突起の先端がなす面と該ウェーネルトの面との平行度を調整する調整機構とを有することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、複数のエミッターからの電子放出量の差が少なく、複数のビーム間のビーム電流あるいはビーム径を均一にすることができる。
本願請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記調整機構はねじとばねとを有することを特徴とする。
【００１４】
本願の請求項６に記載の発明は、電子銃から放出された電子線を試料に印可し、試料の評価を行なう欠陥検査方法であって、試料中の欠損チップ内の領域で該試料が放電を起こす条件を調べることを特徴とする。試料が周辺部に欠損チップを有するウェーハであり、該ウェーハの周辺部の欠損チップ領域で、試料と対物レンズ間の放電が生じない条件を調べる。
【００１５】
欠損チップは製品として用いられることはないので、破壊されても問題は無い。そこで、これらの欠損チップ領域を利用して放電を起こさない条件を把握することにより、放電を確実に防止することができる。
【００１６】
本願第一の実施例は、熱電子放出カソードを有する電子銃から放出された電子線を複数の開口に入射させ、各開口で成形された電子線を縮小し、試料面に集束し、走査し、試料から放出された２次電子像を少くとも１段のレンズで拡大して一次光学系から偏向し、二次電子検出器で検出する電子線装置において、二次電子検出器が一個の基板に集積させた複数の検出器あるいは、複数のビームを独立に検出可能なＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート）検出器である事を特徴とする。
【００１７】
熱電子放出カソードを用いることにより、ショット雑音を小さくすることができ、これにより小さいビーム電流でＳ/Ｎ比のよい評価を行うことができる。また、二次電子検出器を単一の基板、例えば、Ｓｉ基板に集積したマルチ検出器、あるいは複数のビームを独立に検出可能なＭＣＰ(マイクロチャンネルプレート)検出器は小さく作ることができるので、二次電子像をあまり大きく拡大する必要が無く、二次光学系を簡単な構成とすることができ、しかもクロストーク無しに１００％近い効率で検出することができる。さらに、検出光学系を小型化できる。
【００１８】
本願第二の実施例は、電子銃と、コンデンサレンズと、対物レンズとをほぼ鉛直方向に配置し、かつ２段の偏向器で１次電子を試料面上で走査する機能を有し、試料からの２次電子を電界と磁界によって検出器方向に向かわせる装置に於て、一段目の偏向器が発生する収差と、２段目の偏向器の内静電偏向器が発生する収差と、２段目の偏向器の内電磁偏向器が発生する収差と、対物レンズの収差との合計を最小にするように、２段目の偏向器の静電と電磁の偏向比を調整した事を特徴とする。
【００１９】
この実施例によれば、２段目の偏向器による偏向色収差をほぼゼロにすることができ、しかも一次光学系の鏡筒をほぼ鉛直にすることができる。
本願第三の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、試料を保持し、かつ移動させるステージを有し、該ステージの移動を測定するレーザ測長器をさらに有し、該レーザ測長器の移動鏡をステージに取り付け、かつ固定鏡を対物レンズの外側に取り付けた事を特徴とする。
【００２０】
この実施例によれば、レーザ測長器(干渉器)の固定鏡が対物レンズの外筒に取り付けられているので、振動や温度変化があっても評価位置に誤差が入ることがなく、精度良い評価をおこなうことができる。
【００２１】
本願第四の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、上記試料には負の高電圧を印加するようになっており、試料と対物レンズ間の放電の前駆現象を検出する測定器を有し、上記測定器の信号から、試料に印加する電圧あるいは電流を放電電圧あるいは放電電流以下に調整できる機能を有する事を特徴とする。
【００２２】
この実施例によれば、試料と対物レンズとの間に生ずる放電の前駆現象を検出して放電の立ち上がりを回避することができるので、試料の照射領域や対物レンズを破損させるおそれが無い。
【００２３】
本願第五の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、上記電子銃は複数の電子線放出領域を有するカソードと、ウェーネルトと、アノードとを有し、電子線放出領域とウェーネルトとの間隔を複数の電子線放出領域について装置に組み込む前に一様に調整できる機能を有する事を特徴とする。
【００２４】
この実施例によれば、複数のエミッターからの電子放出量の差が少なく、複数のビーム間のビーム電流あるいはビーム径を均一にすることができる。
本願第六の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、上記複数の開口は偶数個であり、該開口を一つの軸方向へ投影した間隔は等間隔である事を特徴とする。
【００２５】
この実施例によれば、複数のビーム間の間隔に差が無く、光軸のまわりに対称に近いビームが得られる。また、無駄の無い走査をおこなうことができる。
本願第七の実施例は、第五の実施例に於て、光軸まわりにおける相隣るビーム間隔の最大値が４箇所で等しい事を特徴とする。
【００２６】
この実施例によれば、上記条件とすることにより、光軸まわりにおけるビーム間隔の最大値と最小値との差を最も小さくすることができる。
本願第八の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、上記カソードは放電加工によって複数の電子線放出領域を形成した事を特徴とする。
【００２７】
カソード、例えば、ＬａＢ６カソード、を放電加工で作ることにより、加工歪の無い表面を得ることができる。
本願第九の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、上記試料と同じ高さのステージ上に、２方向のライン＆スペースから成るマーカが上記複数のビームに対応する位置に複数個配置されている事を特徴とする。
【００２８】
この実施例によれば、１つのビームが対応する１つのマーカを走査する条件ですべてのビームが対応するマーカを同時に走査することができ、２方向、例えば、ｘ方向とｙ方向の走査を一回ずつ行えばすべてのビームのｘ方向とｙ方向のビーム寸法を測定することができ、したがって、一本のビームを評価する時間ですべてのビームを評価することができ、ビーム調整の時間を短くすることができる。
【００２９】
本願第十の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、試料台を一軸方向に連続移動させながら評価を行い、相隣るビームの評価領域が重複領域を含む事を特徴とする。
【００３０】
この実施例によれば、評価領域の境界付近で欠陥を見落としたり、偽の欠陥が発生する確率を低減することができる。
本願第十一の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、上記熱電子放出カソードは空間電荷制限条件で動作し、ショット雑音低減係数が０．５以下である事を特徴とする。
【００３１】
カソードを空間電荷制限条件で作動させることにより、ショット雑音を小さくすることができ、このため、小さい電流でＳ/Ｎ比の良い評価を行うことができる。
【００３２】
本願第十二の実施例は、第一の実施例に於て、試料が周辺部に欠損チップを有するウェーハであり、該ウェーハの周辺部の欠損チップ領域で、試料と対物レンズ間の放電が生じない条件を調べる機能を有する事を特徴とする。
【００３３】
欠損チップは製品として用いられることはないので、破壊されても問題は無い。そこで、これらの欠損チップ領域を利用して放電を起こさない条件を把握することにより、放電を確実に防止することができる。
【００３４】
本願第十三の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、同じ画像が得られるべき２つの画像の差から欠陥を検出する機能を有し、上記欠陥がキラー欠陥か否かを判定する機能を有する事を特徴とする。
【００３５】
この実施例によれば、欠陥をキラー欠陥と非キラー欠陥との判定を迅速かつ効率良く行うことができる。
本願第十四の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、上記マイクロチャンネルプレートの後方には上記複数のビームに対応した互に絶縁されたアノードを有する事を特徴とする。
【００３６】
検出器を上記のように構成することにより、検出器を小型化でき、したがって、検出光学系を小型化することができる。また、検出器の立上がりおよび立下り時間が、例えば、１５０ｐｓとか５５ｐｓというように短いので、高速走査することができる。
【００３７】
本願第十五の実施例は、第二の実施例に於て、２段目の偏向器の電磁偏向器の偏向量は静電偏向器の偏向量のほぼ２倍である事を特徴とする。
ＥＸＢ偏向器では、静電偏向器の偏向量と電磁偏向器の偏向量とは絶対値が等しく、偏向方向が互いに逆であるので、上記条件とすることによりＥＸＢ偏向器による偏向色収差をほぼゼロにすることができる。
【００３８】
本願第十六の実施例は、デバイス製造において、第一〜第十五の実施例の電子線装置を用いてプロセス途中のウェーハの評価を行う事を特徴とする。
【００３９】
この実施例によれば、上記第一ないし第十五の実施例の電子線装置の利点をもつ歩留まりの良いデバイス製造が可能となる。
【発明の実施の形態】
【００４０】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に沿って説明する。
図１は本発明の一実施の形態の電子線装置の説明図である。図において、電子銃は複数の電子線放出領域を有する熱電子放出カソード１、ヒータ２、支持金具３、ウェーネルト４及びアノード５から構成されている。この電子銃は空間電荷制限条件で動作していて、ショット雑音が温度制限条件の場合の１／５以下になる事が確認されており、また、カソード１の使用温度が決められている。またカソード１とウェーネルト４は、複数の電子線放出領域を有する様に加工されている。電子銃から放出された複数の電子線はコンデンサレンズ６で放出方向を拡大され、２段目のコンデンサレンズ７で集束され複数の開口を有する開口板８を照射する。この際、カソード１からの複数の電子線を、開口板８の対応する開口を通過させるようにする。開口板８は、走査方向の軸線に投影したビーム間隔がすべて等しくなるように開口位置を設けられている。開口を出た電子線はＮＡ開口９でクロスオーバを形成する様にコンデンサレンズ７の励起条件が決められている。開口を出た電子線は縮小レンズ１０と対物レンズ１４とで縮小され、試料１５に複数のプローブ電子像を作る。走査用偏向器１１と１２とでＸ方向に走査が行われ、試料台すなわち、ステージ１６をＹ方向に連続移動させることによって試料１５の全面の評価が行われるようになっている。試料１５の各走査点から放出された複数の群の２次電子は対物レンズ１４で細いビームにそれぞれが絞られ、電磁偏向器１３で図の右方向へ偏向され、一枚のＳｉ基板に作り込まれたＰＩＮダイオード群を含む検出器２４により各ビームが独立に互のクロストーク無しに検出され、増幅されてデジタル信号に変換された後、２次元画像形成装置２７へ入力される。
【００４１】
２次元画像形成装置２７へは走査電源２６より走査信号が入力され、複数のＳＥＭ画像が作られる。ＳＥＭ画像からの欠陥検査等の評価はＣＰＵ２８で制御され、欠陥検査等の評価が行われ、表示部で表示される。ＣＰＵ２８で評価等を行う際の一連の制御は、オペレータコンソール２９でオペレータとのインタフェースが行われる。ＳＥＭ画像は画像メモリ３０にストアーされ、また必要に応じて設計データから作られた画像が画像メモリ３１から供給される。
【００４２】
２次電子検出器２４は、図２に示す様に、単一の基板、例えば、Ｓｉ基板に複数のＰＩＮダイオードを光軸まわりに形成したもので、これらの感電子面２４−１〜２４−６の配置は開口板８の開口位置に対応している。なお、図２で２４−７はボンディングパッド、２４−８はアルミ配線、２４−９はＳｉＯ２パッシベーション、２４−１０は共通アースである。この二次電子検出器２４の前面には感電子面２４−１〜２４−６位置に対応して開口を設けられたマルチ開口板２３を有し、互のクロストークを防いでいる。また、Ｒ−θステージ２５で出力が最大になる様に検出器位置が調整される。
【００４３】
またＰＩＮダイオードの代りに、図３に示す様に、ＭＣＰ基板内２４ａに複数の独立したＭＣＰ群２４ａ−１〜２４ａ−６を形成し、これらの複数のＭＣＰに対応して複数のアノード２４ｂ−１〜２４ｂ−６を組み合せた検出器２４’を用いてもよい。
【００４４】
ステージ１６の移動はレーザ発振器２１からのレーザをステージに取り付けた移動鏡１９と、対物レンズ１４の外側に取り付けた固定鏡１８に入射させ、これらの移動鏡１９および固定鏡１８からの反射ビームの干渉光をレシーバで検出することにより、測定すなわち、ステージのＸＹ座標位置が算出されるようになっている。このため、対物レンズ１４が振動や熱膨張によって位置が変動してもその変動が測定されるので画像にその影響は出ない。
【００４５】
試料１５には負の高電圧が印加されるので試料によっては対物レンズとの間で放電を起す恐れがある。放電が生じる前にその前駆現象としてコロナ放電の光が出たりあるいは試料に異常な電流が流れたりする。このため、発光をフォトマル３２で検出したり、異常電流を図示しない電流計で検出することによってこの前駆現象を検出し、これに基づきビームが放電を起こさないようにビーム電流や減速電界の電圧を調整することにより放電による試料の局部的な破壊を防止できる。
【００４６】
図４は本発明のカソード１とウェーネルト４の実施の形態である。カソード１には複数の突起３−５が形成され、その先端４−５から電子線が放出される。この時、先端４−５とウェーネルト穴７−５とのＺ方向距離が各エミッター間で差があると、放出電子の強度に差が出て、一様なビーム強度を得ることができない。従ってウェーネルトの面６−５と複数のエミッターの先端４−５が作る面との平行度を調整する機能を設けた。すなわち、カソード１は、円筒状の支持体８−５内に配置された絶縁体のベースプレート１１−５上に支持されており、支持体８−５の底板９−５に螺合された複数のネジ１２ａ−５、１２ｂ−５上に載せられている。ベースプレート１１−５と支持体８−５に固定されたバネ受け１５−５との間には板バネ１４−５が配置され、ベースプレート１１−５は、そのバネにより常時調整ネジ１２ａ−５，１２ｂ−５に押圧されている。ネジ１２ａ−５、１２ｂ−５を調整することによってエミッターの先端４−５が形成する面とウェーネルト４の面の平行度を調整できる様にした。ネジ１３ａ−５と１３ｂ−５はエミッターの先端４−５と開口７−５とのセンタリングを調整するためのネジである。なお、図において１８−５は加熱用ヒータであり、１７−５はヒータを支える金具である。
【００４７】
図５はカソード１を下から見た図である。エミッター１２−６は偶数個だと対称性が良いので非点収差等の発生は少ない。また各エミッター１２−６のＸ軸方向(走査方向)へ投影した隣接エミッター間の距離Ｌｘをすべて等しくすると、無駄な領域を走査することがない。図で光軸Ｏを通って対象エミッター間を結ぶ線とＸ軸とのなす角θの値を適切な値にすると、エミッター間の最大値Ｌ1と最小値Ｌ2の差を最も小さくできる条件がある。エミッター間間隔の相隣る値の最大値Ｌ1 が４個所で等しくなる条件の場合、Ｌ1とＬ2の差が最も小さくなる。図５〔Ｂ〕は１個のエミッター１２−６の先端を拡大したものであり、先端に強い電子ビームを放出できる放出領域１３−６を形成している。
【００４８】
図６，図７はカソード１の加工方法を説明した図である。図６はカソード先端の全体図であり、図７〔Ａ〕は１個のエミッターの突起を放電加工で形成するための電極の平面図であり、同図〔Ｂ〕は同電極の側面図である。電極ａ−６の中央にｅ−６に示した１００μｍφの小穴を設けておくと、エミッター先端に図５に１３−６で示す強いビームを発する平面部分が形成される。ｃ−６の円錘形状の穴を有する電極を用いるとその頂角に対応する円錘状の突起が加工できる。なお、図７においてｂ−６は電極の端面、ｄ−６は電極の取り付け部分を示す。
【００４９】
図８は一次光学系の複数のビームを調整するためのビームとマーカとの関係を示す図である。試料と同一面上に複数の一次ビーム(図では９つのビーム)と同じ配置でＸ軸に平行なラインアンドスペースのマーカとＹ軸に平行なラインアンドスペースのマーカからなるマーカ２１−５，２２−５，・・・・・・２ｎ−５が接近して配置されている。一つのビームが特定の一つのマーカを走査する条件ですべてのビームがすべてのマーカを同時に走査することができる。一つのビームについてＸ方向の走査とＹ方向の走査を１回ずつ行えば、すべてのビームのＸ方向のビーム寸法及びＹ方向のビーム寸法をすべて測定できる。従って一本のビームを評価する時間ですべてのビームを評価できるので、ビーム調整の時間は短くできる。
【００５０】
図９は欠陥検査等のパターン評価を行う際に、各ビームによって走査される視野ＳＡ１〜ＳＡ９の境界における評価をどの様に扱うかを説明した図である。図でＹ方向に試料台を連続移動させ、Ｘ方向には複数のビームＥＢ１〜ＥＢ９を同時に走査して評価を行う場合である。図に示した様に、複数のビーム位置をＸ軸に投影した場合に等間隔となる隣接するビーム間の間隔をＬｘとし、各ビームによる走査幅をＬｘ＋Δとした。即ち、各走査幅にはΔだけ重複走査の領域が生じるようにした。そしてもし同図〔Ｂ〕に示した様に幅Δの間で、右側の視野ＳＡ２と接続されているパターンＰｔ−１と左側の視野ＳＡ１から接続されているパターンＰｔ−２が混在している場合、同図〔Ｂ〕の点線で示した境界Ｂｏｌを考え、Ｂｏｌの右側のパターンは右の視野で評価を行い、Ｂｏｌの左側のパターンは左の視野で評価を行う様にした。すなわち、境界線Ｂｏｌの右側の領域はビームＥＢ２に対応する検出器からの画像データを採用し、左側の領域はビームＥＢ１に対応する検出器からの画像データを採用して、画像データ処理を行い、これに基づき欠陥検査等の評価を行う。この結果、視野の境界付近で欠陥を見落したり、ニセの欠陥が発生する確率が低くなった。
【００５１】
図１０は一枚のウェーハＷ内におけるデバイスの配置を示したものである。円形のウェーハＷから複数の長方形のチップ３１−１２を取るのであるが、符号３２−１２，３３−１２で示すような欠損チップが周辺領域にある。３１−１２で示した欠損の無いチップは勿論すべてのプロセスが行われる。そして３２−１２、３３−１２で示した欠損チップもすべてのプロセスが同様に行われる。そこで、評価中にウェーハＷと対物レンズ１４間で放電が起こる条件、あるいは放電が起こらない条件を調べる時、その条件を欠損チップ３２−１２、３３−１２内の領域で調べれば、たとえ放電が起きて、パターンを破壊させても、最終的に良品が得られるチップではないので、歩留りを悪化させる事はない。
【００５２】
図１１は欠陥検査において、欠陥がキラー欠陥であるか、あるいはキラー欠陥で無いかの識別を行う場合の評価例を示す図である。この例は配線パターンの中の導線性材料が欠陥候補として検出された場合について示している。同図〔Ａ〕、〔Ｂ〕に示した様に、配線パターンＰｔｎ間をショートさせない欠陥Ｐｔｎ−１，Ｐｔａ−１はキラー欠陥にはならない。しかし、同図〔Ｃ〕に示した様に配線パターンＰｔｎ間をまたぐ欠陥Ｐｔａ−２はキラー欠陥となる。このように、欠陥検査の評価を行う場合に、欠陥候補のパターンと本来のパターンとの関係を調べることによってキラー欠陥かそうでないかを識別する機能を持たせるこことができる。
【００５３】
図１２は本発明の第２の実施例の説明図である。
電子銃はＬａＢ６カソード９１、ウェーネルト９２、アノード９３から構成され、空間電荷制限領域で動作する。電子銃から放出された電子線は開口９５でＮＡを決められ、コンデンサレンズ９４と対物レンズ９９でクロスオーバーを縮小され試料１００を照射する。ビームを静電偏向器９６、９７の２段で偏向し走査することにより試料上で走査が行われる。これと並行して、２次電子検出のために静電偏向器９６、９７および電磁偏向器９８には次の様な直流信号が与えられる。すなわち、一次ビームを静電偏向器９６で角度γだけ偏向し、さらに静電偏向器９７と電磁偏向器９８とで角度αだけ偏向し、対物レンズ９９の近傍で主光線が光軸と交る様にすることにより、対物レンズ９９で発生する収差を小さくする。電磁偏向器９８と静電偏向器９７の偏向方向は互に逆方向であり、したがって、偏向器９８の偏向量−偏向器９７の偏向量＝αとなり、また、２次電子の偏向量は偏向器９８の偏向量＋偏向器９７の偏向量＝βとなる。偏向色収差については、偏向器９６による試料上での偏向色収差＋偏向器９７による試料上での偏向色収差＝（偏向器９８による偏向色収差）×２であれば、試料上での偏向色収差は最小となる。何故ならば、電磁偏向器による偏向色収差は静電偏向器の色収差の半分であり、偏向方向が互に逆であるからである。一般には、３つの偏向器９６、９７、９８と対物レンズ９９を含むモデルを作り、シュミレーションによってすべての収差の合計が最小になる条件でしかもβが５〜１０°以上取れる様にするとよい。
【００５４】
なお、上記第２実施例は、単一ビームを発生する電子銃を使用する例について説明したが、先の実施例と同様に複数のビームを使用することもできる。すなわち、複数のビームを発生するカソードを用いても良く、或いは単一のビームを複数の開口を有する開口板を照射して複数のビームを形成所定も良い。この場合は、先の実施例と同様に、図２，３に示した検出器を使用することができる。
〔発明の効果〕
【００５５】
以上のように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
１） 試料と対物レンズとの間に生ずる放電の前駆現象を検出して放電の立ち上がりを回避することができるので、試料の照射領域や対物レンズを破損させるおそれが無い。
２） 複数のエミッターからの電子放出量の差が少なく、複数のビーム間のビーム電流あるいはビーム径を均一にすることができる。
３） 欠損チップは製品として用いられることはないので、破壊されても問題は無い。そこで、これらの欠損チップ領域を利用して放電を起こさない条件を把握することにより、放電を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の電子線装置を用いた評価装置の一実施の形態を示す概略図である。
【図２】図１に示した二次電子検出器の一実施例を示す図で、同図〔Ａ〕は平面図、同図〔Ｂ〕は同図〔Ａ〕のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】図１に示した二次電子検出器の他の実施例を示す図で、同図〔Ａ〕は平面図、同図〔Ｂ〕は同図〔Ａ〕のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の電子線装置に適用可能なカソードのエミッターとウェーネルトの開口との位置合わせ機構を説明する断面図である。
【図５】本発明の電子線装置に適用可能な電子銃のカソード先端部を示す図で、同図〔Ａ〕は平面図、同図〔Ｂ〕は同カソードのエミッターの側面図である。
【図６】図５に示したカソードの側面図である。
【図７】図５および図６に示したカソードのエミッターを放電加工するための電極を示す図で、同図〔Ａ〕は平面図、同図〔Ｂ〕は側面図である。
【図８】本発明の電子線装置における一次光学系の複数のビームを評価するためのビームとマーカとの関係を示す図である。
【図９】欠陥検査等のパターン評価を行う際の視野の境界領域におけるデータ処理を説明するための図である。
【図１０】一枚のウェーハ上におけるデバイスの配置を示す平面図である。
【図１１】本発明の電子線装置を使用して行う欠陥検査におけるキラー欠陥と非キラー欠陥との識別を説明するための図である。
【図１２】本発明の第２の実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１，９１：カソード ４，９２：ウェーネルト
５，９３：アノード ６，７，９４：コンデンサ・レンズ
８：開口板 １０：縮小レンズ
１１，１２，９６，９７：静電偏向器
１３，９８：電磁偏向器 １４，９９：対物レンズ
１５，１００：試料 １８：固定鏡
１９：移動鏡 ２１：レーザ発振器
２３：マルチ開口板 ２４，１０３：二次電子検出器
２４−１〜２４−６：感電子面
２４ａ−１〜２４ａ−６：ＭＣＰ
２４ｂ−３，２４ｂ−６：アノード
２７：画像形成装置 ２８：ＣＰＵ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は最小線幅０．１μｍ以下のパターンを有する試料の評価を高スループットで行う装置に関し、さらにそのような装置を用いてプロセス途中のウェーハを評価することにより歩留りを向上させることができるデバイス製造方法に関する。
【従来技術】
【０００３】
従来、欠陥検査装置やＣＤ測定装置等の評価装置では、ショットキーカソードを有する電子銃が使用されていた。
【０００４】
また、評価のスループットを向上させるため、直線上に並んだ複数のエミッターとラインセンサーを用いたマルチ検出器とを有する装置の提案が行われている。
【０００５】
さらに従来の電子線装置では、二次電子線を一次電子線より分離するためにＥＸＢ偏向器が用いられるが、従来のＥＸＢ偏向器では静電偏向器の偏向量と電磁偏向器の偏向量が絶対値が等しく、偏向方向が互に逆であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ショットキーカソード、例えば、Ｗ／ＺｒＯ、カソードを有する装置ではショット雑音が大きいため、大きいビーム電流を流さないと良いＳ／Ｎ比の信号が得られないという問題点があった。
【０００７】
また、線上に配置されたエミッターアレイとラインセンサーを用いたマルチビーム装置では、一次光学系と二次光学系の結像条件等を同時に満すのが困難であるため実用的な装置はまだ完成していないのが実情である。
【０００８】
さらに、従来のＥＸＢ偏向器を用いたものは、偏向色収差が大きく、精度良い評価を行うことが困難であった。
本発明が解決しようとする一つの課題は、ショット雑音が小さい電子銃を備え、また、光学設計に負担をかけないでマルチビームを形成および検出でき、さらに高いスループットで評価を行うことができる電子線装置を提供することである。
【０００９】
本発明が解決しようとする他の課題は、ＥＸＢ分離器の偏向色収差を低減することができる電子線装置を提供することである。
本発明が解決しようとする別の課題は、上記のような装置を用いて歩留りを向上させることができるデバイス製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願の請求項１に記載の発明は、電子銃から放出された電子線を試料に照射し、試料の評価を行なう電子線装置であって、上記試料には負の高電圧を印加するようになっており、試料と対物レンズ間の放電の前駆現象を検出する測定器を有し、上記測定器の信号から、試料に印加する電圧あるいは電流を放電電圧あるいは放電電流以下に調整できる機能を有する事を特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、試料と対物レンズとの間に生ずる放電の前駆現象を検出して放電の立ち上がりを回避することができるので、試料の照射領域や対物レンズを破損させるおそれが無い。
本願請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記測定器はコロナ放電を検出するホトマルからなることを特徴とする
本願請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記測定器は異常電流を検出する電流計からなることを特徴とする
【００１２】
本願の請求項４に記載の発明は、電子線を放出する電子銃を有し、前記電子銃からの電子線を検査されるべき試料面上に照射する第一次光学系と、前記試料から放出された二次電子を、二次電子検出装置に入射させる第二次光学系とを備え、前記電子銃は複数の突起が形成されたカソードと、該カソードの突起に対応して設けられた孔が設けられたウェーネルトと、該カソードの複数の突起の先端がなす面と該ウェーネルトの面との平行度を調整する調整機構とを有することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、複数のエミッターからの電子放出量の差が少なく、複数のビーム間のビーム電流あるいはビーム径を均一にすることができる。
本願請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記調整機構はねじとばねとを有することを特徴とする。
【００１４】
本願の請求項６に記載の発明は、電子銃から放出された電子線を試料に印可し、試料の評価を行なう欠陥検査方法であって、試料中の欠損チップ内の領域で該試料が放電を起こす条件を調べることを特徴とする。試料が周辺部に欠損チップを有するウェーハであり、該ウェーハの周辺部の欠損チップ領域で、試料と対物レンズ間の放電が生じない条件を調べる。
【００１５】
欠損チップは製品として用いられることはないので、破壊されても問題は無い。そこで、これらの欠損チップ領域を利用して放電を起こさない条件を把握することにより、放電を確実に防止することができる。
【００１６】
本願第一の実施例は、熱電子放出カソードを有する電子銃から放出された電子線を複数の開口に入射させ、各開口で成形された電子線を縮小し、試料面に集束し、走査し、試料から放出された２次電子像を少くとも１段のレンズで拡大して一次光学系から偏向し、二次電子検出器で検出する電子線装置において、二次電子検出器が一個の基板に集積させた複数の検出器あるいは、複数のビームを独立に検出可能なＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート）検出器である事を特徴とする。
【００１７】
熱電子放出カソードを用いることにより、ショット雑音を小さくすることができ、これにより小さいビーム電流でＳ/Ｎ比のよい評価を行うことができる。また、二次電子検出器を単一の基板、例えば、Ｓｉ基板に集積したマルチ検出器、あるいは複数のビームを独立に検出可能なＭＣＰ(マイクロチャンネルプレート)検出器は小さく作ることができるので、二次電子像をあまり大きく拡大する必要が無く、二次光学系を簡単な構成とすることができ、しかもクロストーク無しに１００％近い効率で検出することができる。さらに、検出光学系を小型化できる。
【００１８】
本願第二の実施例は、電子銃と、コンデンサレンズと、対物レンズとをほぼ鉛直方向に配置し、かつ２段の偏向器で１次電子を試料面上で走査する機能を有し、試料からの２次電子を電界と磁界によって検出器方向に向かわせる装置に於て、一段目の偏向器が発生する収差と、２段目の偏向器の内静電偏向器が発生する収差と、２段目の偏向器の内電磁偏向器が発生する収差と、対物レンズの収差との合計を最小にするように、２段目の偏向器の静電と電磁の偏向比を調整した事を特徴とする。
【００１９】
この実施例によれば、２段目の偏向器による偏向色収差をほぼゼロにすることができ、しかも一次光学系の鏡筒をほぼ鉛直にすることができる。
本願第三の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、試料を保持し、かつ移動させるステージを有し、該ステージの移動を測定するレーザ測長器をさらに有し、該レーザ測長器の移動鏡をステージに取り付け、かつ固定鏡を対物レンズの外側に取り付けた事を特徴とする。
【００２０】
この実施例によれば、レーザ測長器(干渉器)の固定鏡が対物レンズの外筒に取り付けられているので、振動や温度変化があっても評価位置に誤差が入ることがなく、精度良い評価をおこなうことができる。
【００２１】
本願第四の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、上記試料には負の高電圧を印加するようになっており、試料と対物レンズ間の放電の前駆現象を検出する測定器を有し、上記測定器の信号から、試料に印加する電圧あるいは電流を放電電圧あるいは放電電流以下に調整できる機能を有する事を特徴とする。
【００２２】
この実施例によれば、試料と対物レンズとの間に生ずる放電の前駆現象を検出して放電の立ち上がりを回避することができるので、試料の照射領域や対物レンズを破損させるおそれが無い。
【００２３】
本願第五の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、上記電子銃は複数の電子線放出領域を有するカソードと、ウェーネルトと、アノードとを有し、電子線放出領域とウェーネルトとの間隔を複数の電子線放出領域について装置に組み込む前に一様に調整できる機能を有する事を特徴とする。
【００２４】
この実施例によれば、複数のエミッターからの電子放出量の差が少なく、複数のビーム間のビーム電流あるいはビーム径を均一にすることができる。
本願第六の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、上記複数の開口は偶数個であり、該開口を一つの軸方向へ投影した間隔は等間隔である事を特徴とする。
【００２５】
この実施例によれば、複数のビーム間の間隔に差が無く、光軸のまわりに対称に近いビームが得られる。また、無駄の無い走査をおこなうことができる。
本願第七の実施例は、第五の実施例に於て、光軸まわりにおける相隣るビーム間隔の最大値が４箇所で等しい事を特徴とする。
【００２６】
この実施例によれば、上記条件とすることにより、光軸まわりにおけるビーム間隔の最大値と最小値との差を最も小さくすることができる。
本願第八の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、上記カソードは放電加工によって複数の電子線放出領域を形成した事を特徴とする。
【００２７】
カソード、例えば、ＬａＢ６カソード、を放電加工で作ることにより、加工歪の無い表面を得ることができる。
本願第九の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、上記試料と同じ高さのステージ上に、２方向のライン＆スペースから成るマーカが上記複数のビームに対応する位置に複数個配置されている事を特徴とする。
【００２８】
この実施例によれば、１つのビームが対応する１つのマーカを走査する条件ですべてのビームが対応するマーカを同時に走査することができ、２方向、例えば、ｘ方向とｙ方向の走査を一回ずつ行えばすべてのビームのｘ方向とｙ方向のビーム寸法を測定することができ、したがって、一本のビームを評価する時間ですべてのビームを評価することができ、ビーム調整の時間を短くすることができる。
【００２９】
本願第十の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、試料台を一軸方向に連続移動させながら評価を行い、相隣るビームの評価領域が重複領域を含む事を特徴とする。
【００３０】
この実施例によれば、評価領域の境界付近で欠陥を見落としたり、偽の欠陥が発生する確率を低減することができる。
本願第十一の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、上記熱電子放出カソードは空間電荷制限条件で動作し、ショット雑音低減係数が０．５以下である事を特徴とする。
【００３１】
カソードを空間電荷制限条件で作動させることにより、ショット雑音を小さくすることができ、このため、小さい電流でＳ/Ｎ比の良い評価を行うことができる。
【００３２】
本願第十二の実施例は、第一の実施例に於て、試料が周辺部に欠損チップを有するウェーハであり、該ウェーハの周辺部の欠損チップ領域で、試料と対物レンズ間の放電が生じない条件を調べる機能を有する事を特徴とする。
【００３３】
欠損チップは製品として用いられることはないので、破壊されても問題は無い。そこで、これらの欠損チップ領域を利用して放電を起こさない条件を把握することにより、放電を確実に防止することができる。
【００３４】
本願第十三の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、同じ画像が得られるべき２つの画像の差から欠陥を検出する機能を有し、上記欠陥がキラー欠陥か否かを判定する機能を有する事を特徴とする。
【００３５】
この実施例によれば、欠陥をキラー欠陥と非キラー欠陥との判定を迅速かつ効率良く行うことができる。
本願第十四の実施例は、第一又は第二の実施例に於て、上記マイクロチャンネルプレートの後方には上記複数のビームに対応した互に絶縁されたアノードを有する事を特徴とする。
【００３６】
検出器を上記のように構成することにより、検出器を小型化でき、したがって、検出光学系を小型化することができる。また、検出器の立上がりおよび立下り時間が、例えば、１５０ｐｓとか５５ｐｓというように短いので、高速走査することができる。
【００３７】
本願第十五の実施例は、第二の実施例に於て、２段目の偏向器の電磁偏向器の偏向量は静電偏向器の偏向量のほぼ２倍である事を特徴とする。
ＥＸＢ偏向器では、静電偏向器の偏向量と電磁偏向器の偏向量とは絶対値が等しく、偏向方向が互いに逆であるので、上記条件とすることによりＥＸＢ偏向器による偏向色収差をほぼゼロにすることができる。
【００３８】
本願第十六の実施例は、デバイス製造において、第一〜第十五の実施例の電子線装置を用いてプロセス途中のウェーハの評価を行う事を特徴とする。
【００３９】
この実施例によれば、上記第一ないし第十五の実施例の電子線装置の利点をもつ歩留まりの良いデバイス製造が可能となる。
【発明の実施の形態】
【００４０】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に沿って説明する。
図１は本発明の一実施の形態の電子線装置の説明図である。図において、電子銃は複数の電子線放出領域を有する熱電子放出カソード１、ヒータ２、支持金具３、ウェーネルト４及びアノード５から構成されている。この電子銃は空間電荷制限条件で動作していて、ショット雑音が温度制限条件の場合の１／５以下になる事が確認されており、また、カソード１の使用温度が決められている。またカソード１とウェーネルト４は、複数の電子線放出領域を有する様に加工されている。電子銃から放出された複数の電子線はコンデンサレンズ６で放出方向を拡大され、２段目のコンデンサレンズ７で集束され複数の開口を有する開口板８を照射する。この際、カソード１からの複数の電子線を、開口板８の対応する開口を通過させるようにする。開口板８は、走査方向の軸線に投影したビーム間隔がすべて等しくなるように開口位置を設けられている。開口を出た電子線はＮＡ開口９でクロスオーバを形成する様にコンデンサレンズ７の励起条件が決められている。開口を出た電子線は縮小レンズ１０と対物レンズ１４とで縮小され、試料１５に複数のプローブ電子像を作る。走査用偏向器１１と１２とでＸ方向に走査が行われ、試料台すなわち、ステージ１６をＹ方向に連続移動させることによって試料１５の全面の評価が行われるようになっている。試料１５の各走査点から放出された複数の群の２次電子は対物レンズ１４で細いビームにそれぞれが絞られ、電磁偏向器１３で図の右方向へ偏向され、一枚のＳｉ基板に作り込まれたＰＩＮダイオード群を含む検出器２４により各ビームが独立に互のクロストーク無しに検出され、増幅されてデジタル信号に変換された後、２次元画像形成装置２７へ入力される。
【００４１】
２次元画像形成装置２７へは走査電源２６より走査信号が入力され、複数のＳＥＭ画像が作られる。ＳＥＭ画像からの欠陥検査等の評価はＣＰＵ２８で制御され、欠陥検査等の評価が行われ、表示部で表示される。ＣＰＵ２８で評価等を行う際の一連の制御は、オペレータコンソール２９でオペレータとのインタフェースが行われる。ＳＥＭ画像は画像メモリ３０にストアーされ、また必要に応じて設計データから作られた画像が画像メモリ３１から供給される。
【００４２】
２次電子検出器２４は、図２に示す様に、単一の基板、例えば、Ｓｉ基板に複数のＰＩＮダイオードを光軸まわりに形成したもので、これらの感電子面２４−１〜２４−６の配置は開口板８の開口位置に対応している。なお、図２で２４−７はボンディングパッド、２４−８はアルミ配線、２４−９はＳｉＯ２パッシベーション、２４−１０は共通アースである。この二次電子検出器２４の前面には感電子面２４−１〜２４−６位置に対応して開口を設けられたマルチ開口板２３を有し、互のクロストークを防いでいる。また、Ｒ−θステージ２５で出力が最大になる様に検出器位置が調整される。
【００４３】
またＰＩＮダイオードの代りに、図３に示す様に、ＭＣＰ基板内２４ａに複数の独立したＭＣＰ群２４ａ−１〜２４ａ−６を形成し、これらの複数のＭＣＰに対応して複数のアノード２４ｂ−１〜２４ｂ−６を組み合せた検出器２４’を用いてもよい。
【００４４】
ステージ１６の移動はレーザ発振器２１からのレーザをステージに取り付けた移動鏡１９と、対物レンズ１４の外側に取り付けた固定鏡１８に入射させ、これらの移動鏡１９および固定鏡１８からの反射ビームの干渉光をレシーバで検出することにより、測定すなわち、ステージのＸＹ座標位置が算出されるようになっている。このため、対物レンズ１４が振動や熱膨張によって位置が変動してもその変動が測定されるので画像にその影響は出ない。
【００４５】
試料１５には負の高電圧が印加されるので試料によっては対物レンズとの間で放電を起す恐れがある。放電が生じる前にその前駆現象としてコロナ放電の光が出たりあるいは試料に異常な電流が流れたりする。このため、発光をフォトマル３２で検出したり、異常電流を図示しない電流計で検出することによってこの前駆現象を検出し、これに基づきビームが放電を起こさないようにビーム電流や減速電界の電圧を調整することにより放電による試料の局部的な破壊を防止できる。
【００４６】
図４は本発明のカソード１とウェーネルト４の実施の形態である。カソード１には複数の突起３−５が形成され、その先端４−５から電子線が放出される。この時、先端４−５とウェーネルト穴７−５とのＺ方向距離が各エミッター間で差があると、放出電子の強度に差が出て、一様なビーム強度を得ることができない。従ってウェーネルトの面６−５と複数のエミッターの先端４−５が作る面との平行度を調整する機能を設けた。すなわち、カソード１は、円筒状の支持体８−５内に配置された絶縁体のベースプレート１１−５上に支持されており、支持体８−５の底板９−５に螺合された複数のネジ１２ａ−５、１２ｂ−５上に載せられている。ベースプレート１１−５と支持体８−５に固定されたバネ受け１５−５との間には板バネ１４−５が配置され、ベースプレート１１−５は、そのバネにより常時調整ネジ１２ａ−５，１２ｂ−５に押圧されている。ネジ１２ａ−５、１２ｂ−５を調整することによってエミッターの先端４−５が形成する面とウェーネルト４の面の平行度を調整できる様にした。ネジ１３ａ−５と１３ｂ−５はエミッターの先端４−５と開口７−５とのセンタリングを調整するためのネジである。なお、図において１８−５は加熱用ヒータであり、１７−５はヒータを支える金具である。
【００４７】
図５はカソード１を下から見た図である。エミッター１２−６は偶数個だと対称性が良いので非点収差等の発生は少ない。また各エミッター１２−６のＸ軸方向(走査方向)へ投影した隣接エミッター間の距離Ｌｘをすべて等しくすると、無駄な領域を走査することがない。図で光軸Ｏを通って対象エミッター間を結ぶ線とＸ軸とのなす角θの値を適切な値にすると、エミッター間の最大値Ｌ1と最小値Ｌ2の差を最も小さくできる条件がある。エミッター間間隔の相隣る値の最大値Ｌ1 が４個所で等しくなる条件の場合、Ｌ1とＬ2の差が最も小さくなる。図５〔Ｂ〕は１個のエミッター１２−６の先端を拡大したものであり、先端に強い電子ビームを放出できる放出領域１３−６を形成している。
【００４８】
図６，図７はカソード１の加工方法を説明した図である。図６はカソード先端の全体図であり、図７〔Ａ〕は１個のエミッターの突起を放電加工で形成するための電極の平面図であり、同図〔Ｂ〕は同電極の側面図である。電極ａ−６の中央にｅ−６に示した１００μｍφの小穴を設けておくと、エミッター先端に図５に１３−６で示す強いビームを発する平面部分が形成される。ｃ−６の円錘形状の穴を有する電極を用いるとその頂角に対応する円錘状の突起が加工できる。なお、図７においてｂ−６は電極の端面、ｄ−６は電極の取り付け部分を示す。
【００４９】
図８は一次光学系の複数のビームを調整するためのビームとマーカとの関係を示す図である。試料と同一面上に複数の一次ビーム(図では９つのビーム)と同じ配置でＸ軸に平行なラインアンドスペースのマーカとＹ軸に平行なラインアンドスペースのマーカからなるマーカ２１−５，２２−５，・・・・・・２ｎ−５が接近して配置されている。一つのビームが特定の一つのマーカを走査する条件ですべてのビームがすべてのマーカを同時に走査することができる。一つのビームについてＸ方向の走査とＹ方向の走査を１回ずつ行えば、すべてのビームのＸ方向のビーム寸法及びＹ方向のビーム寸法をすべて測定できる。従って一本のビームを評価する時間ですべてのビームを評価できるので、ビーム調整の時間は短くできる。
【００５０】
図９は欠陥検査等のパターン評価を行う際に、各ビームによって走査される視野ＳＡ１〜ＳＡ９の境界における評価をどの様に扱うかを説明した図である。図でＹ方向に試料台を連続移動させ、Ｘ方向には複数のビームＥＢ１〜ＥＢ９を同時に走査して評価を行う場合である。図に示した様に、複数のビーム位置をＸ軸に投影した場合に等間隔となる隣接するビーム間の間隔をＬｘとし、各ビームによる走査幅をＬｘ＋Δとした。即ち、各走査幅にはΔだけ重複走査の領域が生じるようにした。そしてもし同図〔Ｂ〕に示した様に幅Δの間で、右側の視野ＳＡ２と接続されているパターンＰｔ−１と左側の視野ＳＡ１から接続されているパターンＰｔ−２が混在している場合、同図〔Ｂ〕の点線で示した境界Ｂｏｌを考え、Ｂｏｌの右側のパターンは右の視野で評価を行い、Ｂｏｌの左側のパターンは左の視野で評価を行う様にした。すなわち、境界線Ｂｏｌの右側の領域はビームＥＢ２に対応する検出器からの画像データを採用し、左側の領域はビームＥＢ１に対応する検出器からの画像データを採用して、画像データ処理を行い、これに基づき欠陥検査等の評価を行う。この結果、視野の境界付近で欠陥を見落したり、ニセの欠陥が発生する確率が低くなった。
【００５１】
図１０は一枚のウェーハＷ内におけるデバイスの配置を示したものである。円形のウェーハＷから複数の長方形のチップ３１−１２を取るのであるが、符号３２−１２，３３−１２で示すような欠損チップが周辺領域にある。３１−１２で示した欠損の無いチップは勿論すべてのプロセスが行われる。そして３２−１２、３３−１２で示した欠損チップもすべてのプロセスが同様に行われる。そこで、評価中にウェーハＷと対物レンズ１４間で放電が起こる条件、あるいは放電が起こらない条件を調べる時、その条件を欠損チップ３２−１２、３３−１２内の領域で調べれば、たとえ放電が起きて、パターンを破壊させても、最終的に良品が得られるチップではないので、歩留りを悪化させる事はない。
【００５２】
図１１は欠陥検査において、欠陥がキラー欠陥であるか、あるいはキラー欠陥で無いかの識別を行う場合の評価例を示す図である。この例は配線パターンの中の導線性材料が欠陥候補として検出された場合について示している。同図〔Ａ〕、〔Ｂ〕に示した様に、配線パターンＰｔｎ間をショートさせない欠陥Ｐｔｎ−１，Ｐｔａ−１はキラー欠陥にはならない。しかし、同図〔Ｃ〕に示した様に配線パターンＰｔｎ間をまたぐ欠陥Ｐｔａ−２はキラー欠陥となる。このように、欠陥検査の評価を行う場合に、欠陥候補のパターンと本来のパターンとの関係を調べることによってキラー欠陥かそうでないかを識別する機能を持たせるこことができる。
【００５３】
図１２は本発明の第２の実施例の説明図である。
電子銃はＬａＢ６カソード９１、ウェーネルト９２、アノード９３から構成され、空間電荷制限領域で動作する。電子銃から放出された電子線は開口９５でＮＡを決められ、コンデンサレンズ９４と対物レンズ９９でクロスオーバーを縮小され試料１００を照射する。ビームを静電偏向器９６、９７の２段で偏向し走査することにより試料上で走査が行われる。これと並行して、２次電子検出のために静電偏向器９６、９７および電磁偏向器９８には次の様な直流信号が与えられる。すなわち、一次ビームを静電偏向器９６で角度γだけ偏向し、さらに静電偏向器９７と電磁偏向器９８とで角度αだけ偏向し、対物レンズ９９の近傍で主光線が光軸と交る様にすることにより、対物レンズ９９で発生する収差を小さくする。電磁偏向器９８と静電偏向器９７の偏向方向は互に逆方向であり、したがって、偏向器９８の偏向量−偏向器９７の偏向量＝αとなり、また、２次電子の偏向量は偏向器９８の偏向量＋偏向器９７の偏向量＝βとなる。偏向色収差については、偏向器９６による試料上での偏向色収差＋偏向器９７による試料上での偏向色収差＝（偏向器９８による偏向色収差）×２であれば、試料上での偏向色収差は最小となる。何故ならば、電磁偏向器による偏向色収差は静電偏向器の色収差の半分であり、偏向方向が互に逆であるからである。一般には、３つの偏向器９６、９７、９８と対物レンズ９９を含むモデルを作り、シュミレーションによってすべての収差の合計が最小になる条件でしかもβが５〜１０°以上取れる様にするとよい。
【００５４】
なお、上記第２実施例は、単一ビームを発生する電子銃を使用する例について説明したが、先の実施例と同様に複数のビームを使用することもできる。すなわち、複数のビームを発生するカソードを用いても良く、或いは単一のビームを複数の開口を有する開口板を照射して複数のビームを形成所定も良い。この場合は、先の実施例と同様に、図２，３に示した検出器を使用することができる。
〔発明の効果〕
【００５５】
以上のように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
１） 試料と対物レンズとの間に生ずる放電の前駆現象を検出して放電の立ち上がりを回避することができるので、試料の照射領域や対物レンズを破損させるおそれが無い。
２） 複数のエミッターからの電子放出量の差が少なく、複数のビーム間のビーム電流あるいはビーム径を均一にすることができる。
３） 欠損チップは製品として用いられることはないので、破壊されても問題は無い。そこで、これらの欠損チップ領域を利用して放電を起こさない条件を把握することにより、放電を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の電子線装置を用いた評価装置の一実施の形態を示す概略図である。
【図２】図１に示した二次電子検出器の一実施例を示す図で、同図〔Ａ〕は平面図、同図〔Ｂ〕は同図〔Ａ〕のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】図１に示した二次電子検出器の他の実施例を示す図で、同図〔Ａ〕は平面図、同図〔Ｂ〕は同図〔Ａ〕のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の電子線装置に適用可能なカソードのエミッターとウェーネルトの開口との位置合わせ機構を説明する断面図である。
【図５】本発明の電子線装置に適用可能な電子銃のカソード先端部を示す図で、同図〔Ａ〕は平面図、同図〔Ｂ〕は同カソードのエミッターの側面図である。
【図６】図５に示したカソードの側面図である。
【図７】図５および図６に示したカソードのエミッターを放電加工するための電極を示す図で、同図〔Ａ〕は平面図、同図〔Ｂ〕は側面図である。
【図８】本発明の電子線装置における一次光学系の複数のビームを評価するためのビームとマーカとの関係を示す図である。
【図９】欠陥検査等のパターン評価を行う際の視野の境界領域におけるデータ処理を説明するための図である。
【図１０】一枚のウェーハ上におけるデバイスの配置を示す平面図である。
【図１１】本発明の電子線装置を使用して行う欠陥検査におけるキラー欠陥と非キラー欠陥との識別を説明するための図である。
【図１２】本発明の第２の実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１，９１：カソード ４，９２：ウェーネルト
５，９３：アノード ６，７，９４：コンデンサ・レンズ
８：開口板 １０：縮小レンズ
１１，１２，９６，９７：静電偏向器
１３，９８：電磁偏向器 １４，９９：対物レンズ
１５，１００：試料 １８：固定鏡
１９：移動鏡 ２１：レーザ発振器
２３：マルチ開口板 ２４，１０３：二次電子検出器
２４−１〜２４−６：感電子面
２４ａ−１〜２４ａ−６：ＭＣＰ
２４ｂ−３，２４ｂ−６：アノード
２７：画像形成装置 ２８：ＣＰＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃から放出された電子線を試料に照射し、試料の評価を行なう電子線装置であって、
前記試料には負の高電圧を印可するようになっており、前記試料と対物レンズ間の放電の前駆現象を検出する測定器を有し、該測定器の信号から、試料に印可する電圧あるいは電流を放電電圧あるいは電流以下に調整できる機能を有することを特徴とする電子線装置。
【請求項２】
前記測定器は、コロナ放電を検出するホトマルからなることを特徴とする請求項１記載の電子線装置。
【請求項３】
前記測定器は、異常電流を検出する電流計からなることを特徴とする請求項１記載の電子線装置。
【請求項４】
電子線を放出する電子銃を有し、前記電子銃からの電子線を検査されるべき試料面上に照射する第一次光学系と、
前記試料から放出された二次電子を、二次電子検出装置に入射させる第二次光学系とを備え、
前記電子銃は複数の突起が形成されたカソードと、該カソードの突起に対応して設けられた孔が設けられたウェーネルトと、該カソードの複数の突起の先端がなす面と該ウェーネルトの面との平行度を調整する調整機構とを有することを特徴とする電子線装置。
【請求項５】
前記調整機構はねじとばねとを有することを特徴とする請求項４記載の電子線装置。
【請求項６】
電子銃から放出された電子線を試料に印可し、試料の評価を行なう欠陥検査方法であって、試料中の欠損チップ内の領域で該試料が放電を起こす条件を調べることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１】
電子銃から放出された電子線を試料に照射し、試料の評価を行なう電子線装置であって、
前記試料には負の高電圧を印可するようになっており、前記試料と対物レンズ間の放電の前駆現象を検出する測定器を有し、該測定器の信号から、試料に印可する電圧あるいは電流を放電電圧あるいは電流以下に調整できる機能を有することを特徴とする電子線装置。
【請求項２】
前記測定器は、コロナ放電を検出するホトマルからなることを特徴とする請求項１記載の電子線装置。
【請求項３】
前記測定器は、異常電流を検出する電流計からなることを特徴とする請求項１記載の電子線装置。
【請求項４】
電子線を放出する電子銃を有し、前記電子銃からの電子線を検査されるべき試料面上に照射する第一次光学系と、
前記試料から放出された二次電子を、二次電子検出装置に入射させる第二次光学系とを備え、
前記電子銃は複数の突起が形成されたカソードと、該カソードの突起に対応して設けられた孔が設けられたウェーネルトと、該カソードの複数の突起の先端がなす面と該ウェーネルトの面との平行度を調整する調整機構とを有することを特徴とする電子線装置。
【請求項５】
前記調整機構はねじとばねとを有することを特徴とする請求項４記載の電子線装置。
【請求項６】
電子銃から放出された電子線を試料に印可し、試料の評価を行なう欠陥検査方法であって、試料中の欠損チップ内の領域で該試料が放電を起こす条件を調べることを特徴とする欠陥検査方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１９０３４（Ｐ２００７−１９０３４Ａ）
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４７４７０（Ｐ２００６−２４７４７０）
【出願日】平成１８年９月１３日（２００６．９．１３）
【分割の表示】特願２００２−９４２６８（Ｐ２００２−９４２６８）の分割
【原出願日】平成１４年３月２９日（２００２．３．２９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１３日（２００６．９．１３）
【分割の表示】特願２００２−９４２６８（Ｐ２００２−９４２６８）の分割
【原出願日】平成１４年３月２９日（２００２．３．２９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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