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Description
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に関し、詳しくは、検査対象の表面の性状に応じて変化する二次荷電粒子を捕捉して画像データを形成し、その画像データに基づいて検査対象の表面に形成されたパターン等を高いスループットで検査する検査装置に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus that inspects a defect or the like of a pattern formed on a surface of an inspection target, and more specifically, captures secondary charged particles that change according to the properties of the surface of the inspection target to form image data. The present invention relates to an inspection apparatus that inspects a pattern or the like formed on the surface of an inspection object based on the image data with high throughput.
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。 The conventional semiconductor inspection apparatus has been an apparatus and technology corresponding to the 100 nm design rule. However, the samples to be inspected are diversified with wafers, exposure masks, EUV masks, NIL (nanoimprint lithography) masks, and substrates, and currently, there is a need for an apparatus and technology corresponding to the design rule for samples of 5 to 30 nm. ing. That is, it is required to deal with generations in which the node of L / S (line / space) or hp (half pitch) in the pattern is 5 to 30 nm. When inspecting such a sample with an inspection apparatus, it is necessary to obtain high resolution.
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。 Here, the sample is an exposure mask, EUV mask, nanoimprint mask (and template), semiconductor wafer, optical element substrate, optical circuit substrate, or the like. Some of these have a pattern and some have no pattern. Some of them have a pattern and some do not. Patterns with no irregularities are formed with different materials. Those without a pattern include those coated with an oxide film and those not coated with an oxide film.
また、近年、検査装置の一次光学系として、レーザー光が照射されることにより一次ビームを発生する光電面を用いた一次光学系の開発が進められている。従来、レーザー光を発生するレーザー光源としては、ガウス分布のレーザー光を発生するものが一般的である。 In recent years, a primary optical system using a photocathode that generates a primary beam when irradiated with laser light has been developed as a primary optical system of an inspection apparatus. Conventionally, laser light sources that generate laser light are generally those that generate laser light with a Gaussian distribution.
しかしながら、ガウス分布のレーザー光を光電面に照射すると、光電面からもガウス分布の一次ビームが発生する。ガウス分布の一次ビームを用いると、試料の検査領域(ビーム照射領域)の中心部が明るく端部が暗くなり、試料の検査領域全面で均一な検査を行うことが困難であるという問題があった。 However, when a Gaussian laser beam is irradiated onto the photocathode, a Gaussian primary beam is also generated from the photocathode. When the primary beam of the Gaussian distribution is used, there is a problem that the central portion of the sample inspection region (beam irradiation region) is bright and the end portion is dark, making it difficult to perform a uniform inspection over the entire surface of the sample inspection region. .
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、試料の検査領域全面で均一な検査を行うことのできる検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an inspection apparatus capable of performing a uniform inspection over the entire inspection region of a sample.
本発明の検査装置は、試料を検査する検査装置であって、前記試料を載置するステージと、前記ステージ上の前記試料に対して一次ビームを照射する一次光学系と、前記一次ビームを前記試料に照射することにより前記試料から発生した二次ビームの像を生成する二次元センサを含む検出器と、前記二次ビームを前記二次元センサに導く2次光学系と、を備え、前記一次光学系は、ガウス分布のレーザー光を発生するレーザー光源と、前記ガウス分布のレーザー光を均一分布のレーザー光に強度分布変換するホモジナイザーと、前記均一分布のレーザー光が照射されることにより前記一次ビームを発生する光電面と、を備えている。 The inspection apparatus of the present invention is an inspection apparatus for inspecting a sample, a stage on which the sample is placed, a primary optical system that irradiates the sample on the stage with a primary beam, and the primary beam A detector including a two-dimensional sensor that generates an image of a secondary beam generated from the sample by irradiating the sample; and a secondary optical system that guides the secondary beam to the two-dimensional sensor. The optical system includes a laser light source that generates a Gaussian-distributed laser beam, a homogenizer that converts intensity distribution of the Gaussian-distributed laser beam into a uniformly-distributed laser beam, and the primary laser beam that is irradiated with the uniform-distributed laser beam And a photocathode for generating a beam.
この構成により、レーザー光源から発生したガウス分布のレーザー光が、ホモジナイザーによって均一分布のレーザー光に変換されて、光電面に照射される。均一分布のレーザー光が光電面に照射されると、光電面から均一分布の一次ビームが発生する。均一分布の一次ビームを用いることにより、試料の検査領域全面で均一な検査を行うことができる。 With this configuration, the Gaussian laser beam generated from the laser light source is converted into a uniform laser beam by the homogenizer and irradiated onto the photocathode. When the photocathode is irradiated with uniformly distributed laser light, a primary beam of uniform distribution is generated from the photocathode. By using a uniformly distributed primary beam, a uniform inspection can be performed over the entire inspection region of the sample.
また、本発明の検査装置では、前記一次光学系は、前記ホモジナイザーにより強度分布変換されたレーザー光を分割するビームスプリッターと、前記ビームスプリッターにより分割されたレーザー光の強度分布を測定するビームプロファイラと、を備えてもよい。 In the inspection apparatus of the present invention, the primary optical system includes a beam splitter that divides the laser light whose intensity distribution is converted by the homogenizer, and a beam profiler that measures the intensity distribution of the laser light divided by the beam splitter. , May be provided.
この構成により、ホモジナイザーにより強度分布変換されたレーザー光が、ビームスプリッターで分割されて、ビームプロファイラで強度分布が測定される。ビームプロファイラで強度分布を測定することにより、ホモジナイザーによって強度分布変換されたレーザー光が均一分布であるか否かを確認することができる。これにより、光電面に均一分布のレーザー光が照射されているか否かを確認することができる。 With this configuration, the laser light whose intensity distribution has been converted by the homogenizer is divided by the beam splitter, and the intensity distribution is measured by the beam profiler. By measuring the intensity distribution with a beam profiler, it can be confirmed whether or not the laser light whose intensity distribution has been converted by the homogenizer has a uniform distribution. Thereby, it can be confirmed whether the laser beam of uniform distribution is irradiated to the photocathode.
また、本発明の検査装置では、前記光電面は、真空チャンバ内に配置され、前記レーザー光源および前記ホモジナイザーは、真空チャンバ外に配置されてもよい。 In the inspection apparatus of the present invention, the photocathode may be disposed in a vacuum chamber, and the laser light source and the homogenizer may be disposed outside the vacuum chamber.
この構成により、レーザー光源とホモジナイザーが真空チャンバ外に配置されるので、レーザー光源から発生したレーザー光に対するホモジナイザーの位置の調整(微調整)を容易に行うことができる。 With this configuration, since the laser light source and the homogenizer are disposed outside the vacuum chamber, the position (fine adjustment) of the homogenizer with respect to the laser light generated from the laser light source can be easily performed.
また、本発明の検査装置では、前記一次光学系は、前記レーザー光源から発生したレーザー光のビーム径を調整するビーム径調整手段と、前記レーザー光の焦点距離を調整する焦点距離調整手段と、を備えてもよい。 In the inspection apparatus of the present invention, the primary optical system includes a beam diameter adjusting unit that adjusts a beam diameter of the laser light generated from the laser light source, a focal length adjusting unit that adjusts a focal length of the laser light, May be provided.
この構成により、レーザー光源から発生したレーザー光のビーム径と焦点距離を適切に調整することができ、ホモジナイザーによって均一分布のレーザー光を得ることができる。 With this configuration, the beam diameter and focal length of the laser light generated from the laser light source can be adjusted appropriately, and a uniformly distributed laser light can be obtained by the homogenizer.
本発明によれば、試料の検査領域全面で均一な検査を行うことができる。 According to the present invention, a uniform inspection can be performed over the entire inspection region of a sample.
以下、本発明の実施の形態の半導体検査装置について、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。 A semiconductor inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiment described below shows an example when the present invention is implemented, and the present invention is not limited to the specific configuration described below. In carrying out the present invention, a specific configuration according to the embodiment may be adopted as appropriate.
図1及び図2Aにおいて、本実施形態の半導体検査装置1の主要構成要素が立面及び平面で示されている。 1 and 2A, the main components of the semiconductor inspection apparatus 1 of the present embodiment are shown in an elevational plane and a plane.
本実施形態の半導体検査装置1は、複数枚のウエハ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、ウエハをカセットホルダ10から主ハウジング30内に配置されたステージ装置50上に装填するローダー60と、真空ハウジング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を備え、それらは図1及び図2Aに示されるような位置関係で配置されている。半導体検査装置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、ウエハ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上でのウエハ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。電子光学装置70は、鏡筒71及び光源筒7000を有している。電子光学装置70の内部構造については、後述する。 The semiconductor inspection apparatus 1 according to the present embodiment includes a cassette holder 10 that holds a cassette that stores a plurality of wafers, a mini-environment device 20, a main housing 30 that defines a working chamber, and a mini-environment device 20. A loader housing 40 disposed between the main housing 30 and defining two loading chambers; a loader 60 for loading a wafer from the cassette holder 10 onto a stage device 50 disposed in the main housing 30; An electron optical device 70 attached to a vacuum housing, an optical microscope 3000, and a scanning electron microscope (SEM) 3002 are provided and are arranged in a positional relationship as shown in FIGS. 1 and 2A. The semiconductor inspection apparatus 1 further includes a precharge unit 81 disposed in the vacuum main housing 30, a potential application mechanism that applies a potential to the wafer, an electron beam calibration mechanism, and a wafer on the stage apparatus 50. The optical microscope 871 which comprises the alignment control apparatus 87 for performing positioning is provided. The electron optical device 70 includes a lens barrel 71 and a light source tube 7000. The internal structure of the electro-optical device 70 will be described later.
<カセットホルダ>
カセットホルダ10は、複数枚(例えば25枚)のウエハ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2A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2A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。
<Cassette holder>
The cassette holder 10 includes a plurality of cassettes c (for example, closed cassettes such as SMIF and FOUP manufactured by Assist) in which a plurality of wafers (for example, 25 wafers) are stored in parallel with each other in the vertical direction. 2 in this embodiment). As this cassette holder, a cassette having a structure suitable for the case where the cassette is transported by a robot or the like and automatically loaded into the cassette holder 10, or an open cassette having a structure suitable for the manual loading is used. Each can be selected and installed. In this embodiment, the cassette holder 10 is of a type in which the cassette c is automatically loaded. For example, the cassette holder 10 includes an elevating table 11 and an elevating mechanism 12 that moves the elevating table 11 up and down. 2A can be automatically set in the state shown by the chain line in FIG. 2A, and after setting, the first conveyance unit 61 in the mini-environment apparatus 20 is automatically rotated to the state shown in the solid line in FIG. Directed to the pivot axis. Further, the lifting table 11 is lowered to the state shown by the chain line in FIG. As described above, the cassette holder used for automatic loading or the cassette holder used for manual loading may be a known structure as appropriate. Description is omitted.
別の実施の態様では、図2Bに示すように、複数の300mm基板を箱本体501の内側に固定した溝型ポケット(記載せず)に収納した状態で収容し、搬送、保管等を行うものである。この基板搬送箱500は、角筒状の箱本体501と基板搬出入ドア自動開閉装置に連絡されて箱本体501の側面の開口部を機械により開閉可能な基板搬出入ドア502と、開口部と反対側に位置し、フィルタ類及びファンモータの着脱を行うための開口部を覆う蓋体503と、基板Wを保持するための溝型ポケット(図示せず)、ULPAフィルタ505、ケミカルフィルタ506、ファンモータ507とから構成されている。この実施の態様では、ローダー60のロボット式の第1の搬送ユニット61により、基板を出し入れする。 In another embodiment, as shown in FIG. 2B, a plurality of 300 mm substrates are accommodated in a grooved pocket (not shown) fixed inside the box body 501, and are transported, stored, etc. It is. This substrate transport box 500 is connected to a rectangular tube-shaped box body 501 and a substrate loading / unloading door automatic opening / closing device, and a substrate loading / unloading door 502 capable of opening and closing a side opening of the box body 501 by a machine, A lid 503 that is positioned on the opposite side and covers an opening for attaching and detaching the filters and fan motor, a groove-type pocket (not shown) for holding the substrate W, a ULPA filter 505, a chemical filter 506, And a fan motor 507. In this embodiment, the substrate is loaded and unloaded by the robot-type first transport unit 61 of the loader 60.
なお、カセットc内に収納される基板すなわちウエハは、検査を受けるウエハであり、そのような検査は、半導体製造工程中でウエハ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基板すなわちウエハ、表面に配線パターンが形成されたウエハ、又は配線パターンが未だに形成されていないウエハが、カセット内に収納される。カセットc内に収容されるウエハ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、任意の位置のウエハと第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。 The substrate, that is, the wafer housed in the cassette c is a wafer to be inspected, and such inspection is performed after or during the process of processing the wafer in the semiconductor manufacturing process. Specifically, a substrate that has been subjected to a film forming process, CMP, ion implantation, or the like, that is, a wafer having a wiring pattern formed on the surface, or a wafer on which a wiring pattern has not yet been formed is stored in a cassette. Since a large number of wafers accommodated in the cassette c are arranged side by side in parallel in the vertical direction, the first transfer unit 61 can be held by the first transfer unit 61 and the wafer at an arbitrary position. The arm 612 can be moved up and down.
<ミニエンバイロメント装置>
図1ないし図3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基板すなわちウエハを粗位置決めするプリアライナ25とを備えている。
<Mini-environment device>
1 to 3, a mini-environment device 20 includes a housing 22 that defines a mini-environment space 21 that is controlled in atmosphere, and a gas such as clean air in the mini-environment space 21. A gas circulation device 23 for circulating and controlling the atmosphere, a discharge device 24 for collecting and discharging a part of the air supplied into the mini-environment space 21, and a mini-environment space 21 are provided. And a pre-aligner 25 for roughly positioning a substrate to be inspected, that is, a wafer.
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、図3に示されるように、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ウエハ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。ウエハ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。 The housing 22 has a top wall 221, a bottom wall 222, and a peripheral wall 223 that surrounds four sides, and has a structure that blocks the mini-environment space 21 from the outside. In order to control the atmosphere of the mini-environment space, the gas circulation device 23 is attached to the top wall 221 in the mini-environment space 21 as shown in FIG. 3, and gas (air in this embodiment) is installed. And a gas supply unit 231 for flowing clean air in a laminar flow downwardly through one or more gas outlets (not shown), and on the bottom wall 222 in the mini-environment space 21 A recovery duct 232 that is disposed and recovers air that has flowed down toward the bottom; and a conduit 233 that connects the recovery duct 232 and the gas supply unit 231 and returns the recovered air to the gas supply unit 231. ing. In this embodiment, the gas supply unit 231 takes about 20% of the supplied air from the outside of the housing 22 and cleans it. However, the ratio of the gas taken in from the outside can be arbitrarily selected. . The gas supply unit 231 includes a HEPA or ULPA filter having a known structure for producing clean air. The laminar flow of the clean air, that is, the downward flow, that is, the downflow is mainly supplied to flow through the transport surface by the first transport unit 61 disposed in the mini-environment space 21 and is generated by the transport unit. This prevents dust having a risk of adhering to the wafer. Therefore, it is not always necessary that the downflow jet outlet is located close to the top wall as shown in the drawing, and it is sufficient if it is above the transport surface of the transport unit. Moreover, there is no need to flow over the entire mini-environment space. In some cases, cleanliness can be ensured by using ion wind as clean air. Further, a sensor for observing the cleanliness can be provided in the mini-environment space, and the apparatus can be shut down when the cleanliness deteriorates. An entrance / exit 225 is formed in a portion of the peripheral wall 223 of the housing 22 adjacent to the cassette holder 10. A shutter device having a known structure may be provided in the vicinity of the doorway 225 so that the doorway 225 is closed from the mini-environment device side. The laminar flow downflow created near the wafer may be, for example, a flow rate of 0.3 to 0.4 m / sec. The gas supply unit may be provided outside the mini-environment space 21 instead of inside it.
排出装置24は、第1の搬送ユニット61のウエハ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242と、吸入ダクト241とブロワー242とを接続する導管243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243、244及びブロワー242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。 The discharge device 24 includes a suction duct 241 disposed below the first transfer unit 61 at a position below the wafer transfer surface of the first transfer unit 61, a blower 242 disposed outside the housing 22, And a conduit 243 connecting the suction duct 241 and the blower 242. The discharge device 24 flows down around the first transport unit 61, sucks the gas containing dust that may be generated by the first transport unit 61 through the suction duct 241, and the conduits 243, 244 and It discharges to the outside of the housing 22 through the blower 242. In this case, the air may be discharged into an exhaust pipe (not shown) drawn near the housing 22.
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、ウエハに形成されたオリエンテーションフラット(円形のウエハ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、ウエハ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ウエハの軸線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。 The pre-aligner 25 disposed in the mini-environment space 21 is formed on an orientation flat formed on the wafer (referred to as a flat portion formed on the outer periphery of a circular wafer, hereinafter referred to as an orientation flat) or on the outer peripheral edge of the wafer. One or more V-shaped notches or notches are detected optically or mechanically to pre-position the rotational position around the wafer axis OO with an accuracy of about ± 1 degree. It is supposed to keep. The pre-aligner 25 constitutes a part of the mechanism for determining the coordinates of the inspection object, and is responsible for the rough positioning of the inspection object. Since the pre-aligner 25 itself may have a known structure, the description of the structure and operation is omitted.
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。 Although not shown, a recovery duct for a discharge device may be provided below the pre-aligner 25 so that air containing dust discharged from the pre-aligner 25 may be discharged to the outside.
<主ハウジング>
図1及び図2A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ウエハ出し入れ用の出入り口325が形成されている。
<Main housing>
1 and 2A, a main housing 30 that defines a working chamber 31 includes a housing body 32 that is mounted on a vibration isolating device or vibration isolating device 37 disposed on a base frame 36. It is supported by the mounted housing support device 33. The housing support device 33 includes a frame structure 331 assembled in a rectangular shape. The housing main body 32 is disposed and fixed on the frame structure 331, and is connected to the bottom wall 321 mounted on the frame structure, the top wall 322, the bottom wall 321 and the top wall 322, and surrounds the circumference. 323 to isolate the working chamber 31 from the outside. In this embodiment, the bottom wall 321 is composed of a relatively thick steel plate so as not to be distorted by weighting by equipment such as the stage device 50 placed on the bottom wall 321. Also good. In this embodiment, the housing body 32 and the housing support device 33 are assembled in a rigid structure, and vibration from the floor on which the base frame 36 is installed is transmitted to the rigid structure by the vibration isolator 37. It comes to stop. Of the peripheral wall 323 of the housing body 32, an entrance / exit 325 for taking in and out the wafer is formed in a peripheral wall adjacent to a loader housing described later.
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2が配置されている。 The vibration isolator 37 may be an active type having an air spring, a magnetic bearing or the like, or a passive type having these. Since any of them may have a known structure, description of its own structure and function is omitted. The working chamber 31 is maintained in a vacuum atmosphere by a known vacuum device (not shown). A control device 2 that controls the operation of the entire apparatus is disposed under the base frame 36.
<ローダハウジング>
図1、図2A及び図4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、四周を囲む周壁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ウエハ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、周壁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。
<Loader housing>
1, 2 </ b> A, and 4, the loader housing 40 includes a housing body 43 that defines a first loading chamber 41 and a second loading chamber 42. The housing main body 43 includes a bottom wall 431, a top wall 432, a peripheral wall 433 that surrounds the four circumferences, and a partition wall 434 that partitions the first loading chamber 41 and the second loading chamber 42. Can be isolated from the outside. The partition wall 434 has an opening, that is, an entrance / exit 435 for exchanging wafers between both loading chambers. In addition, entrances 436 and 437 are formed in a portion of the peripheral wall 433 adjacent to the mini-environment device and the main housing. The housing main body 43 of the loader housing 40 is placed on and supported by the frame structure 331 of the housing support device 33. Therefore, the floor vibration is not transmitted to the loader housing 40. The entrance / exit 436 of the loader housing 40 and the entrance / exit 226 of the housing 22 of the mini-environment device 20 are aligned with each other, and there is a shutter that selectively blocks communication between the mini-environment space 21 and the first loading chamber 41. A device 27 is provided. The shutter device 27 surrounds the doorways 226 and 436 and seals 271 fixed in close contact with the side wall 433, and a door 272 that blocks air flow through the doorway in cooperation with the sealant 271. And a driving device 273 for moving the door. Further, the entrance / exit 437 of the loader housing 40 and the entrance / exit 325 of the housing main body 32 are aligned with each other, and there is a shutter device 45 that selectively blocks the communication between the second loading chamber 42 and the working chamber 31. Is provided. The shutter device 45 surrounds the entrances and exits 437 and 325, closely contacts the side walls 433 and 323, and cooperates with the sealing material 451 and the sealing material 451 that are fixed to the side walls 433 and 323. It has a door 452 for blocking and a driving device 453 for moving the door. Further, the opening formed in the partition wall 434 is provided with a shutter device 46 which is closed by a door 461 and selectively prevents communication between the first and second loading chambers. These shutter devices 27, 45 and 46 are adapted to hermetically seal each chamber when in the closed state. Since these shutter devices may be known ones, detailed description of their structure and operation will be omitted. The support method of the housing 22 of the mini-environment device 20 and the support method of the loader housing are different, and vibrations from the floor are prevented from being transmitted to the loader housing 40 and the main housing 30 via the mini-environment device 20. Therefore, an anti-vibration cushion material may be disposed between the housing 22 and the loader housing 40 so as to airtightly surround the doorway.
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)のウエハを上下に隔てて水平の状態で支持するウエハラック47が配設されている。ウエハラック47は、図5に示されるように、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472を備え、各支柱472にはそれぞれ2段の支持部473及び474が形成され、その支持部の上にウエハ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ウエハに接近させてアームによりウエハを把持するようになっている。 In the first loading chamber 41, a wafer rack 47 is disposed that supports a plurality (two in this embodiment) of wafers in a horizontal state with a vertical separation. As shown in FIG. 5, the wafer rack 47 includes support columns 472 that are fixed upright at four corners of a rectangular substrate 471, and two support portions 473 and 474 are formed on each support column 472. Then, the periphery of the wafer W is placed on and held on the support portion. Then, the tips of arms of first and second transfer units, which will be described later, are brought close to the wafer from between adjacent columns, and the wafer is held by the arm.
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、ウエハ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ウエハ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電子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。 The loading chambers 41 and 42 can be controlled in a high vacuum state (the degree of vacuum is 10 −5 to 10 −6 Pa) by an evacuation apparatus (not shown) having a known structure including a vacuum pump (not shown). It has become. In this case, the first loading chamber 41 can be maintained as a low vacuum chamber in a low vacuum atmosphere, and the second loading chamber 42 can be maintained as a high vacuum chamber in a high vacuum atmosphere to effectively prevent wafer contamination. By adopting such a structure, a wafer which is accommodated in the loading chambers 41 and 42 and to be subsequently inspected for defects can be transferred into the working chamber 31 without delay. By adopting such loading chambers 41 and 42, the throughput of defect inspection is improved, and the degree of vacuum around the electron source that is required to be kept in a high vacuum state is as high as possible. Can be.
第1及び第2のローディングチャンバ41及び42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。 The first and second loading chambers 41 and 42 are connected to a vacuum exhaust pipe and a vent pipe (not shown) for an inert gas (for example, dry pure nitrogen), respectively. Thereby, the atmospheric pressure state in each loading chamber is achieved by an inert gas vent (injecting an inert gas to prevent oxygen gas other than the inert gas from adhering to the surface). Since the apparatus for performing such an inert gas vent itself may have a known structure, a detailed description thereof will be omitted.
<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のウエハ載置面551上にウエハを解放可能に保持する。ホルダは、ウエハ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ウエハを電子光学装置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、更にウエハ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ウエハのノッチ或いはオリフラの位置を測定してウエハ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。
<Stage device>
The stage device 50 includes a fixed table 51 disposed on the bottom wall 321 of the main housing 30, a Y table 52 that moves in the Y direction (a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1) on the fixed table, and a Y table. An X table 53 that moves in the X direction (left-right direction in FIG. 1), a rotary table 54 that can rotate on the X table, and a holder 55 that is arranged on the rotary table 54 are provided. The wafer is releasably held on the wafer placement surface 551 of the holder 55. The holder may have a known structure capable of releasably gripping the wafer mechanically or by an electrostatic chuck method. The stage apparatus 50 uses a servo motor, an encoder, and various sensors (not shown) to operate the plurality of tables as described above, thereby causing the wafer held by the holder on the mounting surface 551 to be electro-optically. Positioning can be performed with high accuracy in the X direction, Y direction, and Z direction (vertical direction in FIG. 1) with respect to the electron beam emitted from the apparatus 70, and further in the direction around the vertical axis (θ direction) on the support surface of the wafer. It is like that. For positioning in the Z direction, for example, the position of the mounting surface on the holder may be finely adjusted in the Z direction. In this case, the reference position of the mounting surface is detected by a position measuring device (laser interference distance measuring device using the principle of an interferometer) using a fine-diameter laser, and the position is controlled by a feedback circuit (not shown). Instead, the position of the notch or orientation flat of the wafer is measured to detect the planar position and the rotational position of the wafer with respect to the electron beam, and the rotary table is rotated by a stepping motor capable of controlling a minute angle or the like. Servo motors 521 and 531 for the stage device 50 and encoders 522 and 532 are disposed outside the main housing 30 in order to prevent dust from being generated in the working chamber as much as possible. Note that the stage device 50 may have a known structure used in, for example, a stepper and the like, and a detailed description of the structure and operation will be omitted. Also, since the laser interference distance measuring device may have a known structure, detailed description of the structure and operation is omitted.
電子ビームに対するウエハの回転位置や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ウエハの回転位置や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ウエハチャック機構は、ウエハ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、ウエハの外周部の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。ウエハチャック機構は、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。 Standardization of signals indicating wafer rotation position and X / Y position obtained during inspection by inputting the rotation position and X / Y position of the wafer with respect to the electron beam in advance to a signal detection system or image processing system described later. Can also be planned. Further, the wafer chuck mechanism provided in the holder is adapted to apply a voltage for chucking the wafer to the electrode of the electrostatic chuck, and has three points (preferably equally spaced in the circumferential direction) on the outer periphery of the wafer. It is designed to press and hold (separated). The wafer chuck mechanism includes two fixed positioning pins and one pressing clamp pin. The clamp pin can realize automatic chucking and automatic release, and constitutes a conduction point for voltage application.
なお、この実施形態では図2A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。 In this embodiment, the table that moves in the horizontal direction in FIG. 2A is the X table and the table that moves in the vertical direction is the Y table. However, the table that moves in the horizontal direction in FIG. The moving table may be an X table.
<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。
<Loader>
The loader 60 includes a robot-type first transfer unit 61 arranged in the housing 22 of the mini-environment device 20 and a robot-type second transfer unit 63 arranged in the second loading chamber 42. I have.
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ウエハ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。 The first transport unit 61 has a multi-node arm 612 that is rotatable about the axis O 1 -O 1 with respect to the drive unit 611. As the multi-node arm, an arbitrary structure can be used, but in this embodiment, the multi-node arm has three portions which are rotatably attached to each other. One portion of the arm 612 of the first transport unit 61, that is, the first portion closest to the drive unit 611 is a shaft that can be rotated by a drive mechanism (not shown) having a known structure provided in the drive unit 611. 613 is attached. The arm 612 can be rotated around the axis O 1 -O 1 by the shaft 613, and can expand and contract in the radial direction with respect to the axis O 1 -O 1 as a whole by relative rotation between the parts. A gripping device 616 for gripping a wafer such as a mechanical chuck or an electrostatic chuck having a known structure is provided at the tip of the third portion farthest from the shaft 613 of the arm 612. The drive unit 611 can be moved in the vertical direction by an elevating mechanism 615 having a known structure.
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内に収容されたウエハ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2A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に保持されたウエハをプリアライナ25に載せる。プリアライナ25から前記と逆にしてウエハを受け取った後は、アーム612は更に回転し第2のローディングチャンバ41に向かって伸長できる位置(向きM4)で停止し、第2のローディングチャンバ41内のウエハ受け47にウエハを受け渡す。なお、機械的にウエハを把持する場合にはウエハの周縁部(周縁から約5mmの範囲)を把持する。これはウエハ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。 The first transfer unit 61 has an arm extending in one direction M1 or M2 of the two cassettes c in which the arm 612 is held by the cassette holder 10, and arms the wafers accommodated in the cassette c. On the top of the arm or gripped by a chuck (not shown) attached to the tip of the arm. Thereafter, the arm contracts (as shown in FIG. 2A), and the arm rotates to a position where it can extend in the direction M3 of the pre-aligner 25 and stops at that position. Then, the arm 612 extends again and the wafer held by the arm 612 is placed on the pre-aligner 25. After receiving the wafer from the pre-aligner 25 in the opposite direction, the arm 612 further rotates and stops at a position (direction M4) where the arm 612 can extend toward the second loading chamber 41, and the wafer in the second loading chamber 41 is stopped. The wafer is delivered to the receiver 47. When the wafer is mechanically gripped, the peripheral edge of the wafer (in the range of about 5 mm from the peripheral edge) is gripped. This is because a device (circuit wiring) is formed on the entire surface of the wafer except for the peripheral portion, and if this portion is gripped, the device is broken or a defect is generated.
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、ウエハの搬送をウエハラック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。 The second transfer unit 63 is basically the same in structure as the first transfer unit 61, and is different only in that the wafer is transferred between the wafer rack 47 and the mounting surface of the stage device 50. Therefore, detailed description is omitted.
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ウエハ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、ウエハのカセットからの取り出し及びそれへの挿入、ウエハのウエハラックへの載置及びそこからの取り出し、及び、ウエハのステージ装置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、大型のウエハ、例えば直径30cmや45cmのウエハの移動もスムースに行うことができる。 In the loader 60, the first and second transfer units 61 and 63 transfer wafers from the cassette held in the cassette holder 10 onto the stage device 50 arranged in the working chamber 31 and vice versa. The arm of the transfer unit moves up and down while keeping it in a horizontal state, simply taking out the wafer from the cassette and inserting it into the cassette, placing the wafer on the wafer rack and taking it out from the wafer rack, and the wafer. This is only at the time of mounting on the stage device 50 and taking it out from the stage device 50. Therefore, a large wafer, for example, a wafer having a diameter of 30 cm or 45 cm, can be moved smoothly.
<ウエハの搬送>
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までへのウエハの搬送について、順を追って説明する。
<Wafer transfer>
Next, the transfer of the wafer from the cassette c supported by the cassette holder 10 to the stage device 50 disposed in the working chamber 31 will be described in order.
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。 As described above, the cassette holder 10 has a structure suitable for manually setting a cassette, and has a structure suitable for automatically setting a cassette. In this embodiment, when the cassette c is set on the lifting table 11 of the cassette holder 10, the lifting table 11 is lowered by the lifting mechanism 12 and the cassette c is aligned with the entrance / exit 225.
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。 When the cassette is aligned with the entrance / exit 225, a cover (not shown) provided in the cassette c is opened, and a cylindrical cover is disposed between the cassette c and the entrance / exit 225 of the mini-environment. The inside of c and the mini environment space 21 is shut off from the outside. Since these structures are publicly known, detailed description of the structure and operation is omitted. When a shutter device that opens and closes the entrance / exit 225 is provided on the mini-environment device 20 side, the shutter device operates to open the entrance / exit 225.
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ウエハのうち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ウエハ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。 On the other hand, the arm 612 of the first transport unit 61 is stopped in a state facing in either the direction M1 or M2 (in this description, the direction of M2). One of the wafers stored in the wafer is received. In this embodiment, the vertical position adjustment of the arm 612 and the wafer to be taken out from the cassette c is performed by the vertical movement of the driving unit 611 and the arm 612 of the first transfer unit 61. You may carry out by the up-and-down movement of the raising / lowering table 11, or you may perform both.
アーム612によるウエハ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ウエハをプリアライナ25の上に載せ、プリアライナ25によってウエハの回転方向の向き(ウエハ平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からウエハを受け取った後、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が伸びてウエハを第1のローディングチャンバ41内のウエハラック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が開いてウエハラック47にウエハが受け渡される前に、仕切壁434に形成された開口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。 When the receipt of the wafer by the arm 612 is completed, the arm 612 is contracted, the shutter device is operated to close the entrance / exit (when there is a shutter device), and then the arm 612 is rotated around the axis O 1 -O 1. It will be in the state which can expand | extend toward the direction M3. Then, the arm 612 extends, and the wafer placed on the tip or held by the chuck is placed on the pre-aligner 25, and the pre-aligner 25 changes the direction of rotation of the wafer (direction around the central axis perpendicular to the wafer plane). Position within a predetermined range. When the positioning is completed, the first transfer unit 61 receives the wafer from the pre-aligner 25 at the tip of the arm 612 and then contracts the arm 612 so that the arm 612 can be extended in the direction M4. Then, the door 272 of the shutter device 27 moves to open the entrances 226 and 436 and the arm 612 extends to place the wafer on the upper stage side or the lower stage side of the wafer rack 47 in the first loading chamber 41. Note that the opening 435 formed in the partition wall 434 is closed in an airtight state by the door 461 of the shutter device 46 before the shutter device 27 is opened and the wafer is transferred to the wafer rack 47 as described above.
第1の搬送ユニット61によるウエハ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)、搬送途中で塵埃がウエハの上面に付着するのを防止する。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。 During the wafer transfer process by the first transfer unit 61, clean air flows in a laminar flow (as a down flow) from the gas supply unit 231 provided on the housing 22 of the mini-environment device 20. Dust is prevented from adhering to the upper surface of the wafer. Part of the air around the transport unit 61 (in this embodiment, air that is mainly dirty with about 20% of the air supplied from the supply unit) is sucked from the suction duct 241 of the discharge device 24 and discharged out of the housing. . The remaining air is recovered via a recovery duct 232 provided at the bottom of the housing 22 and returned to the gas supply unit 231 again.
ローダハウジング40の第1のローディングチャンバ41内のウエハラック47内に第1の搬送ユニット61によりウエハが載せられると、シャッタ装置27が閉じて、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。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434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ウエハ受け47から1枚のウエハを受け取る(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)。ウエハ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は予めウエハラック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。 When a wafer is loaded on the wafer rack 47 in the first loading chamber 41 of the loader housing 40 by the first transfer unit 61, the shutter device 27 is closed and the loading chamber 41 is sealed. Then, after the inert gas is expelled in the first loading chamber 41 and the air is expelled, the inert gas is also discharged and the inside of the loading chamber 41 is made a vacuum atmosphere. The vacuum atmosphere in the first loading chamber 41 may be a low degree of vacuum. When the degree of vacuum in the loading chamber 41 is obtained to some extent, the shutter device 46 operates to open the doorway 434 that has been sealed by the door 461, the arm 632 of the second transfer unit 63 extends, and the wafer is held by the gripping device at the tip. One wafer is received from the receiver 47 (mounted on the tip or held by a chuck attached to the tip). When the receipt of the wafer is completed, the arm 632 contracts, and the shutter device 46 operates again to close the doorway 435 with the door 461. Note that before the shutter device 46 is opened, the arm 632 can be extended in advance in the direction N1 of the wafer rack 47. In addition, as described above, the doors 437 and 325 are closed by the door 452 of the shutter device 45 before the shutter device 46 is opened, thereby preventing communication between the second loading chamber 42 and the working chamber 31 in an airtight state. The inside of the second loading chamber 42 is evacuated.
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2Aで上方に移動し、また、Xテーブル53は図2A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が伸びてウエハを保持したアーム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上にウエハを載置する。ウエハ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。 When the shutter device 46 closes the entrance / exit 435, the inside of the second loading chamber 42 is evacuated again, and is evacuated at a higher degree of vacuum than in the first loading chamber 41. Meanwhile, the arm 632 of the second transfer unit 63 is rotated to a position where it can extend toward the stage device 50 in the working chamber 31. On the other hand, in the stage apparatus 50 in the working chamber 31, the Y table 52 has an X axis line X 1 − that passes through the rotation axis O 2 −O 2 of the second transport unit 63 with the center line X 0 -X 0 of the X table 53. X 1 and up to approximately match the position, moves upward in FIG. 2A, Further, X table 53 is moved to a position close to the leftmost position in FIG. 2A, waiting in this state. When the second loading chamber 42 becomes substantially the same as the vacuum state of the working chamber 31, the door 452 of the shutter device 45 moves to open the entrances 437 and 325, the arm 632 extends and the tip of the arm 632 holding the wafer is the working. The stage device 50 in the chamber 31 is approached. Then, a wafer is placed on the placement surface 551 of the stage apparatus 50. When the placement of the wafer is completed, the arm 632 contracts and the shutter device 45 closes the entrances 437 and 325.
以上は、カセットc内のウエハをステージ装置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ウエハをステージ装置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、ウエハラック47に複数のウエハを載置しておくため、第2の搬送ユニット63でウエハラック47とステージ装置50との間でウエハの搬送を行う間に、第1の搬送ユニット61でカセットcとウエハラック47との間でウエハ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。 The operation until the wafer in the cassette c is transferred onto the stage device 50 has been described above. To return the wafer that has been placed on the stage device 50 and completed processing from the stage device 50 into the cassette c, The reverse operation is performed. Further, in order to place a plurality of wafers on the wafer rack 47, the first transfer unit 61 performs the transfer of the wafers between the wafer rack 47 and the stage apparatus 50 by the second transfer unit 63. Wafers can be transferred between the cassette c and the wafer rack 47, and inspection processing can be performed efficiently.
具体的には、第2の搬送ユニット63のウエハラック47に、既に処理済のウエハAと未処理のウエハBがある場合、(1)まず、ステージ装置50に未処理のウエハBを移動し、処理を開始し、(2)この処理中に、処理済ウエハAを、アーム632によりステージ装置50からウエハラック47に移動し、未処理のウエハCを同じくアーム632によりウエハラック47から抜き出し、プリアライナ25で位置決めした後、ローディングチャンバ41のウエハラック47に移動する。このようにすることで、ウエハラック47の中は、ウエハBを処理中に、処理済のウエハAが未処理のウエハCに置き換えることができる。 Specifically, when the wafer rack 47 of the second transfer unit 63 includes the already processed wafer A and the unprocessed wafer B, (1) First, the unprocessed wafer B is moved to the stage apparatus 50. (2) During this process, the processed wafer A is moved from the stage device 50 to the wafer rack 47 by the arm 632, and the unprocessed wafer C is extracted from the wafer rack 47 by the arm 632, After positioning by the pre-aligner 25, the wafer moves to the wafer rack 47 of the loading chamber 41. In this way, in the wafer rack 47, the processed wafer A can be replaced with the unprocessed wafer C while the wafer B is being processed.
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ウエハラック47からウエハを移動することで、複数枚のウエハを同時処理することもできる。 Further, depending on how to use such an apparatus for performing inspection and evaluation, a plurality of stage apparatuses 50 are placed in parallel, and a plurality of wafers are transferred by moving wafers from one wafer rack 47 to each apparatus. Simultaneous processing is also possible.
図6において、主ハウジングの支持方法の変形例が示されている。図6に示された変形例では、ハウジング支持装置33aを厚肉で矩形の鋼板331aで構成し、その鋼板の上にハウジング本体32aが載せられている。したがって、ハウジング本体32aの底壁321aは、前記実施形態の底壁に比較して薄い構造になっている。図7に示された変形例では、ハウジング支持装置33bのフレーム構造体336bによりハウジング本体32b及びローダハウジング40bを吊り下げて状態で支持するようになっている。フレーム構造体336bに固定された複数の縦フレーム337bの下端は、ハウジング本体32bの底壁321bの四隅に固定され、その底壁により周壁及び頂壁を支持するようになっている。そして防振装置37bは、フレーム構造体336bと台フレーム36bとの間に配置されている。また、ローダハウジング40もフレーム構造体336に固定された吊り下げ部材49bによって吊り下げられている。ハウジング本体32bのこの図7に示された変形例では、吊り下げ式に支えるので主ハウジング及びその中に設けられた各種機器全体の低重心化が可能である。上記変形例を含めた主ハウジング及びローダハウジングの支持方法では主ハウジング及びローダハウジングに床からの振動が伝わらないようになっている。 FIG. 6 shows a modification of the main housing support method. In the modification shown in FIG. 6, the housing support device 33a is formed of a thick and rectangular steel plate 331a, and the housing body 32a is placed on the steel plate. Therefore, the bottom wall 321a of the housing body 32a has a thin structure as compared with the bottom wall of the above embodiment. In the modification shown in FIG. 7, the housing body 32b and the loader housing 40b are suspended and supported by the frame structure 336b of the housing support device 33b. Lower ends of the plurality of vertical frames 337b fixed to the frame structure 336b are fixed to four corners of the bottom wall 321b of the housing main body 32b, and the peripheral wall and the top wall are supported by the bottom wall. The vibration isolator 37b is disposed between the frame structure 336b and the base frame 36b. The loader housing 40 is also suspended by a suspension member 49b fixed to the frame structure 336. In the modification shown in FIG. 7 of the housing main body 32b, since it is supported in a suspended manner, the center of gravity of the main housing and the various devices provided therein can be lowered. In the main housing and loader housing support methods including the above-described modifications, vibrations from the floor are not transmitted to the main housing and the loader housing.
図示しない別の変形例では、主ハウジングのハウジング本外のみがハウジング支持装置によって下から支えられ、ローダハウジングは隣接するミニエンバイロメント装置20と同じ方法で床上に配置され得る。また、図示しない更に別の変形例では、主ハウジングのハウジング本体のみがフレーム構造体に吊り下げ式で支持され、ローダハウジングは隣接するミニエンバイロメント装置20と同じ方法で床上に配置され得る。 In another variant not shown, only the main housing outside the main housing is supported from below by the housing support device, and the loader housing can be placed on the floor in the same way as the adjacent mini-environment device 20. In yet another modification, not shown, only the housing body of the main housing is supported in a suspended manner on the frame structure, and the loader housing can be placed on the floor in the same manner as the adjacent mini-environment device 20.
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。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(A) An overall configuration of a mapping projection type inspection apparatus using an electron beam is obtained, and an inspection object can be processed with high throughput.
(B) Inspecting the inspection object while monitoring the dust in the space by providing a sensor for observing the cleanliness by supplying a clean gas to the inspection object in the mini-environment space to prevent the adhesion of dust. Can do.
(C) Since the loading chamber and the working chamber are integrally supported via the vibration preventing device, it is possible to supply and inspect the inspection target to the stage device 50 without being affected by the external environment.
「電子検査装置」
図8は、本発明を適用した電子線検査装置の構成を示した図である。上述においては、異物検査方法の原理的な部分について主に説明した。ここでは、上述の異物検査方法を実行するのに適用される異物検査装置について説明する。従って、上述のすべての異物検査方法は、下記の異物検査装置に適用することができる。
"Electronic inspection equipment"
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of an electron beam inspection apparatus to which the present invention is applied. In the above description, the principle part of the foreign matter inspection method has been mainly described. Here, a foreign substance inspection apparatus applied to execute the above-described foreign substance inspection method will be described. Therefore, all the foreign substance inspection methods described above can be applied to the following foreign substance inspection apparatus.
電子線検査装置の検査対象は試料20である。試料20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20の表面上の異物10の存在を検出する。異物10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10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。電子線検査装置は、SEM方式装置でもよく、写像投影式装置でもよい。この例では、写像投影式検査装置に本発明が適用される。 The inspection object of the electron beam inspection apparatus is the sample 20. The sample 20 is a silicon wafer, a glass mask, a semiconductor substrate, a semiconductor pattern substrate, a substrate having a metal film, or the like. The electron beam inspection apparatus according to the present embodiment detects the presence of the foreign matter 10 on the surface of the sample 20 made of these substrates. The foreign material 10 is an insulator, a conductive material, a semiconductor material, or a complex thereof. The types of the foreign matter 10 are particles, cleaning residues (organic matter), reaction products on the surface, and the like. The electron beam inspection apparatus may be an SEM system apparatus or a mapping projection apparatus. In this example, the present invention is applied to a mapping projection inspection apparatus.
写像投影方式の電子線検査装置は、電子ビームを生成する1次光学系40と、試料20と、試料を設置するステージ30と、試料からの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60と、それらの電子を検出する検出器70と、検出器70からの信号を処理する画像処理装置90(画像処理系)と、位置合わせ用の光学顕微鏡110と、レビュー用のSEM120とを備える。検出器70は、本発明では2次光学系60に含まれてよい。また、画像処理装置90は本発明の画像処理部に含まれてよい。 The projection type electron beam inspection apparatus forms a primary optical system 40 that generates an electron beam, a sample 20, a stage 30 on which the sample is placed, and an enlarged image of secondary emission electrons or mirror electrons from the sample. Secondary optical system 60 to be detected, a detector 70 for detecting those electrons, an image processing device 90 (image processing system) for processing a signal from the detector 70, an optical microscope 110 for alignment, and a review SEM120. The detector 70 may be included in the secondary optical system 60 in the present invention. Further, the image processing apparatus 90 may be included in the image processing unit of the present invention.
1次光学系40は、電子ビームを生成し、試料20に向けて照射する構成である。1次光学系40は、電子銃41と、レンズ42、45と、アパーチャ43、44と、E×Bフィルタ46と、レンズ47、49、50と、アパーチャ48とを有する。電子銃41により電子ビームが生成される。レンズ42、45及びアパーチャ43、44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46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46に入射して、鉛直下方向に偏向され、試料20の方に向かう。レンズ47、49、50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。 The primary optical system 40 is configured to generate an electron beam and irradiate the sample 20. The primary optical system 40 includes an electron gun 41, lenses 42 and 45, apertures 43 and 44, an E × B filter 46, lenses 47, 49 and 50, and an aperture 48. An electron beam is generated by the electron gun 41. The lenses 42 and 45 and the apertures 43 and 44 shape the electron beam and control the direction of the electron beam. In the E × B filter 46, the electron beam is affected by the Lorentz force due to the magnetic field and the electric field. The electron beam enters the E × B filter 46 from an oblique direction, is deflected vertically downward, and travels toward the sample 20. The lenses 47, 49, and 50 adjust the landing energy LE by controlling the direction of the electron beam and appropriately decelerating.
1次光学系40は、電子ビームを試料20へ照射する。前述したように、1次光学系40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。 The primary optical system 40 irradiates the sample 20 with an electron beam. As described above, the primary optical system 40 irradiates both the precharge charging electron beam and the imaging electron beam. According to the experimental results, the difference between the precharge landing energy LE1 and the imaging electron beam landing energy LE2 is preferably 5 to 20 eV.
この点に関し、異物10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10の上方の位置(検出器70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。本発明は、このLE1とLE2との差異が望ましくは5〜20〔eV〕であることを見い出した。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。 In this regard, it is assumed that when there is a potential difference between the foreign material 10 and the surrounding area, the precharge landing energy LE1 is irradiated in the negatively charged region. The charge-up voltage varies depending on the value of LE1. This is because the relative ratio of LE1 and LE2 changes (LE2 is the landing energy of the imaging electron beam as described above). When LE1 is large, the charge-up voltage becomes high, whereby a reflection point is formed at a position above the foreign material 10 (position closer to the detector 70). Depending on the position of this reflection point, the trajectory and transmittance of the mirror electrons change. Therefore, an optimum charge-up voltage condition is determined according to the reflection point. On the other hand, if LE1 is too low, the efficiency of forming mirror electrons decreases. The present invention has found that the difference between LE1 and LE2 is preferably 5 to 20 [eV]. The value of LE1 is preferably 0 to 40 [eV], more preferably 5 to 20 [eV].
また、写像投影光学系の1次光学系40では、E×Bフィルタ46が特に重要である。E×Bフィルタ46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20に対して、ほぼ垂直に入射するように、E×Bフィルタ46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20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。 In the primary optical system 40 of the mapping projection optical system, the E × B filter 46 is particularly important. The primary electron beam angle can be determined by adjusting the electric field and magnetic field conditions of the E × B filter 46. For example, the condition of the E × B filter 46 can be set so that the primary electron beam and the secondary electron beam are incident on the sample 20 substantially perpendicularly. In order to further increase the sensitivity, for example, it is effective to tilt the incident angle of the primary electron beam with respect to the sample 20. An appropriate inclination angle is 0.05 to 10 degrees, preferably about 0.1 to 3 degrees.
このように、異物10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10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10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。 As described above, by irradiating the foreign material 10 with the electron beam at a predetermined angle θ, the signal from the foreign material 10 can be strengthened. As a result, it is possible to form a condition in which the orbit of the mirror electrons does not deviate from the center of the secondary system optical axis, and therefore it is possible to increase the transmittance of the mirror electrons. Therefore, when the foreign material 10 is charged up and the mirror electrons are guided, the tilted electron beam is very advantageously used.
ステージ30は、試料20を載置する手段であり、x−yの水平方向及びθ方向に移動可能である。また、ステージ30は、必要に応じてz方向に移動可能であってもよい。ステージ30の表面には、静電チャック等の試料固定機構が備えられていてもよい。 The stage 30 is a means for placing the sample 20 and is movable in the xy horizontal direction and the θ direction. Further, the stage 30 may be movable in the z direction as necessary. A sample fixing mechanism such as an electrostatic chuck may be provided on the surface of the stage 30.
ステージ30上には試料20があり、試料20の上に異物10がある。1次系光学系40は、ランディングエネルギーLE−5〜−10〔eV〕で試料表面21に電子ビームを照射する。異物10がチャージアップされ、1次光学系40の入射電子が異物10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60により検出器70に導かれる。このとき、二次放出電子は、試料表面21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10で形成される。したがって、異物10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。周囲の二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。 The sample 20 is on the stage 30, and the foreign material 10 is on the sample 20. The primary optical system 40 irradiates the sample surface 21 with an electron beam with landing energy LE-5 to -10 [eV]. The foreign material 10 is charged up, and incident electrons of the primary optical system 40 are bounced back without contacting the foreign material 10. Thereby, the mirror electrons are guided to the detector 70 by the secondary optical system 60. At this time, secondary emission electrons are emitted in a direction extending from the sample surface 21. Therefore, the transmittance of secondary emission electrons is a low value, for example, about 0.5 to 4.0%. On the other hand, since the direction of the mirror electrons is not scattered, the mirror electrons can achieve a high transmittance of almost 100%. The mirror electrons are formed by the foreign material 10. Therefore, only the signal of the foreign material 10 can cause high luminance (a state in which the number of electrons is large). The brightness difference / ratio with the surrounding secondary emission electrons is increased, and high contrast can be obtained.
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。 Further, as described above, the mirror electron image is magnified at a magnification larger than the optical magnification. The enlargement ratio ranges from 5 to 50 times. Under typical conditions, the magnification is often 20 to 30 times. At this time, foreign matter can be detected even if the pixel size is three times or more the foreign matter size. Therefore, it can be realized at high speed and high throughput.
例えば、異物10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。 For example, when the size of the foreign material 10 is 20 [nm] in diameter, the pixel size may be 60 [nm], 100 [nm], 500 [nm], or the like. As in this example, it is possible to image and inspect a foreign object using a pixel size that is three times or more that of the foreign object. This is a feature that is remarkably superior for increasing the throughput as compared with the SEM method or the like.
2次光学系60は、試料20から反射した電子を、検出器70に導く手段である。2次光学系60は、レンズ61、63と、NAアパーチャ62と、アライナ64と、検出器70とを有する。電子は、試料20から反射して、対物レンズ50、レンズ49、アパーチャ48、レンズ47及びE×Bフィルタ46を再度通過する。そして、電子は2次光学系60に導かれる。2次光学系60においては、レンズ61、NAアパーチャ62、レンズ63を通過して電子が集められる。電子はアライナ64で整えられて、検出器70に検出される。 The secondary optical system 60 is a means for guiding the electrons reflected from the sample 20 to the detector 70. The secondary optical system 60 includes lenses 61 and 63, an NA aperture 62, an aligner 64, and a detector 70. The electrons are reflected from the sample 20 and pass through the objective lens 50, the lens 49, the aperture 48, the lens 47 and the E × B filter 46 again. Then, the electrons are guided to the secondary optical system 60. In the secondary optical system 60, electrons are collected through the lens 61, the NA aperture 62, and the lens 63. The electrons are arranged by the aligner 64 and detected by the detector 70.
NAアパーチャ62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10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62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10からの信号の割合が大きくなるように、NAアパーチャ62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。 The NA aperture 62 has a role of defining the transmittance and aberration of the secondary system. The size and position of the NA aperture 62 are selected so that the difference between the signal from the foreign object 10 (mirror electron etc.) and the signal at the surrounding (normal part) becomes large. Alternatively, the size and position of the NA aperture 62 are selected so that the ratio of the signal from the foreign object 10 to the surrounding signal is increased. Thereby, S / N can be made high.
例えば、φ50〜φ3000〔μm〕の範囲で、NAアパーチャ62が選択可能であるとする。検出される電子には、ミラー電子と二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、二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62のサイズを選択することが好適である。 For example, it is assumed that the NA aperture 62 can be selected in the range of φ50 to φ3000 [μm]. It is assumed that mirror electrons and secondary emission electrons are mixed in the detected electrons. In order to improve the S / N of the mirror electron image in such a situation, the selection of the aperture size is advantageous. In this case, it is preferable to select the size of the NA aperture 62 so as to reduce the transmittance of secondary emission electrons and maintain the transmittance of mirror electrons.
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62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。 For example, when the incident angle of the primary electron beam is 3 °, the reflection angle of the mirror electrons is approximately 3 °. In this case, it is preferable to select a size of the NA aperture 62 that allows the trajectory of mirror electrons to pass. For example, a suitable size is φ250 [μm]. Since it is limited to the NA aperture (diameter φ250 [μm]), the transmittance of secondary emission electrons is lowered. Therefore, the S / N of the mirror electron image can be improved. For example, when the aperture diameter is changed from φ2000 to φ250 [μm], the background gradation (noise level) can be reduced to ½ or less.
検出器70は、2次光学系60により導かれた電子を検出する手段である。検出器70は、その表面に複数のピクセルを有する。検出器70には、種々の二次元型センサを適用することができる。例えば、検出器70には、CCD(Charge Coupled Device)及び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。 The detector 70 is means for detecting electrons guided by the secondary optical system 60. The detector 70 has a plurality of pixels on its surface. Various two-dimensional sensors can be applied to the detector 70. For example, a CCD (Charge Coupled Device) and a TDI (Time Delay Integration) -CCD may be applied to the detector 70. These are sensors that detect signals after converting electrons to light. Therefore, means such as photoelectric conversion are necessary. Therefore, electrons are converted into light by using photoelectric conversion or scintillator. The image information of light is transmitted to TDI that detects light. In this way, electrons are detected.
ここでは、検出器70にEB−TDIを適用した例について説明する。EB−TDIは、光電変換機構・光伝達機構を必要としない。電子がEB−TDIセンサ面に直接に入射する。したがって、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10の検出が不安定であった。これに対して、EB−TDIを用いると、小さい異物10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。 Here, an example in which EB-TDI is applied to the detector 70 will be described. EB-TDI does not require a photoelectric conversion mechanism / light transmission mechanism. Electrons enter the EB-TDI sensor surface directly. Therefore, there is no deterioration in resolution, and a high MTF (Modulation Transfer Function) and contrast can be obtained. Conventionally, detection of the small foreign material 10 has been unstable. On the other hand, when EB-TDI is used, it is possible to increase the S / N of the weak signal of the small foreign material 10. Therefore, higher sensitivity can be obtained. The improvement in S / N reaches 1.2 to 2 times.
図9は、本発明が適用された電子線検査装置を示す。ここでは、全体的なシステム構成の例について説明する。 FIG. 9 shows an electron beam inspection apparatus to which the present invention is applied. Here, an example of the overall system configuration will be described.
図9において、異物検査装置は、試料キャリア190と、ミニエンバイロメント180と、ロードロック162と、トランスファーチャンバ161と、メインチャンバ160と、電子線コラム系100と、画像処理装置90を有する。ミニエンバイロメント180には、大気中の搬送ロボット、試料アライメント装置、クリーンエアー供給機構等が設けられる。トランスファーチャンバ161には、真空中の搬送ロボットが設けられる。常に真空状態のトランスファーチャンバ161にロボットが配置されるので、圧力変動によるパーティクル等の発生を最小限に抑制することが可能である。 In FIG. 9, the foreign matter inspection apparatus includes a sample carrier 190, a mini-environment 180, a load lock 162, a transfer chamber 161, a main chamber 160, an electron beam column system 100, and an image processing apparatus 90. The mini-environment 180 is provided with a transfer robot in the atmosphere, a sample alignment device, a clean air supply mechanism, and the like. The transfer chamber 161 is provided with a transfer robot in vacuum. Since the robot is always placed in the transfer chamber 161 in a vacuum state, it is possible to minimize the generation of particles and the like due to pressure fluctuations.
メインチャンバ160には、x方向、y方向及びθ(回転)方向に移動するステージ30が設けられ、ステージ30の上に静電チャックが設置されている。静電チャックには試料20そのものが設置される。または、試料20は、パレットや冶具に設置された状態で静電チャックに保持される。 The main chamber 160 is provided with a stage 30 that moves in the x direction, the y direction, and the θ (rotation) direction, and an electrostatic chuck is installed on the stage 30. The sample 20 itself is installed on the electrostatic chuck. Or the sample 20 is hold | maintained at an electrostatic chuck in the state installed in the pallet or the jig.
メインチャンバ160は、真空制御系150により、チャンバ内を真空状態が保たれるように制御される。また、メインチャンバ160、トランスファーチャンバ161及びロードロック162は、除振台170上に載置され、床からの振動が伝達されないように構成されている。 The main chamber 160 is controlled by the vacuum control system 150 so that a vacuum state is maintained in the chamber. Further, the main chamber 160, the transfer chamber 161, and the load lock 162 are placed on the vibration isolation table 170 so that vibration from the floor is not transmitted.
また、メインチャンバ160には電子コラム100が設置されている。この電子コラム100は、1次光学系40及び2次光学系60のコラムと、試料20からの2次放出電子またはミラー電子等を検出する検出器70を備えている。検出器70からの信号は、画像処理装置90に送られて処理される。オンタイムの信号処理及びオフタイムの信号処理の両方が可能である。オンタイムの信号処理は、検査を行っている間に行われる。オフタイムの信号処理を行う場合、画像のみが取得され、後で信号処理が行われる。画像処理装置90で処理されたデータは、ハードディスクやメモリなどの記録媒体に保存される。また、必要に応じて、コンソールのモニタにデータを表示することが可能である。表示されるデータは、例えば、検査領域、異物数マップ、異物サイズ分布/マップ、異物分類、パッチ画像等である。このような信号処理を行うため、システムソフト140が備えられている。また、電子コラム系に電源を供給すべく、電子光学系制御電源130が備えられている。また、メインチャンバ160には、光学顕微鏡110や、SEM式検査装置120が備えられていてもよい。 In addition, an electronic column 100 is installed in the main chamber 160. The electron column 100 includes columns of the primary optical system 40 and the secondary optical system 60 and a detector 70 that detects secondary emission electrons or mirror electrons from the sample 20. The signal from the detector 70 is sent to the image processing device 90 for processing. Both on-time signal processing and off-time signal processing are possible. On-time signal processing is performed during the inspection. When performing off-time signal processing, only an image is acquired and signal processing is performed later. Data processed by the image processing apparatus 90 is stored in a recording medium such as a hard disk or memory. Moreover, it is possible to display data on the monitor of the console as necessary. The displayed data includes, for example, an inspection area, a foreign matter number map, a foreign matter size distribution / map, a foreign matter classification, a patch image, and the like. In order to perform such signal processing, system software 140 is provided. An electron optical system control power supply 130 is provided to supply power to the electron column system. Further, the main chamber 160 may be provided with the optical microscope 110 and the SEM type inspection device 120.
図10は、同一のメインチャンバ160に、写像光学式検査装置の電子コラム100と、SEM式検査装置120とを設置する場合の構成の一例を示している。図10に示すように、写像光学式検査装置と、SEM式検査装置120が同一のチャンバ160に設置されていると、大変有利である。同一のステージ30に試料20が搭載されており、試料20に対して、写像方式とSEM方式の両方での観察又は検査が可能となる。この構成の使用方法と利点は、以下の通りである。 FIG. 10 shows an example of the configuration when the electronic column 100 of the mapping optical inspection apparatus and the SEM inspection apparatus 120 are installed in the same main chamber 160. As shown in FIG. 10, it is very advantageous that the mapping optical inspection device and the SEM inspection device 120 are installed in the same chamber 160. The sample 20 is mounted on the same stage 30, and the sample 20 can be observed or inspected by both the mapping method and the SEM method. The usage and advantages of this configuration are as follows.
まず、試料20が同一のステージ30に搭載されているので、試料20が写像方式の電子コラム100とSEM式検査装置120との間を移動したときに、座標関係が一義的に求まる。したがって、異物の検出箇所等を特定するときに、2つの検査装置が同一部位の特定を高精度で容易に行うことができる。 First, since the sample 20 is mounted on the same stage 30, when the sample 20 moves between the mapping type electronic column 100 and the SEM type inspection apparatus 120, the coordinate relationship is uniquely obtained. Therefore, when specifying a foreign matter detection location or the like, the two inspection devices can easily specify the same location with high accuracy.
上記構成が適用されなかったとする。例えば、写像式光学検査装置とSEM式検査装置120が別々の装置として分離して構成される。そして、分離された別々の装置間で、試料20が移動される。この場合、別々のステージ30に試料20の設置を行う必要があるので、2つの装置が試料20のアライメントを別個に行う必要がある。また、試料20のアライメントが別々に行われる場合、同一位置の特定誤差は、5〜10〔μm〕となってしまう。特に、パターンのない試料20の場合には、位置基準が特定できないので、その誤差は更に大きくなる。 Assume that the above configuration is not applied. For example, the mapping optical inspection device and the SEM inspection device 120 are configured separately as separate devices. Then, the sample 20 is moved between the separated devices. In this case, since it is necessary to place the sample 20 on different stages 30, it is necessary for the two apparatuses to perform alignment of the sample 20 separately. Further, when the alignment of the sample 20 is performed separately, the specific error at the same position is 5 to 10 [μm]. In particular, in the case of the sample 20 having no pattern, since the position reference cannot be specified, the error is further increased.
一方、本実施の形態では、図10に示すように、2種類の検査において、同一のチャンバ160のステージ30に試料20が設置される。写像方式の電子コラム100とSEM式検査装置120との間でステージ30が移動した場合でも、高精度で同一位置を特定可能である。よって、パターンのない試料20の場合でも、高精度で位置の特定が可能となる。例えば、1〔μm〕以下の精度での位置の特定が可能である。 On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, the sample 20 is placed on the stage 30 of the same chamber 160 in two types of inspection. Even when the stage 30 moves between the mapping-type electronic column 100 and the SEM inspection apparatus 120, the same position can be specified with high accuracy. Therefore, even in the case of the sample 20 without a pattern, the position can be specified with high accuracy. For example, the position can be specified with an accuracy of 1 [μm] or less.
このような高精度の特定は、以下の場合に大変有利である。まず、パターンの無い試料20の異物検査が写像方式で行われる。それから、検出した異物10の特定及び詳細観察(レビュー)が、SEM式検査装置120で行われる。正確な位置の特定ができるので、異物10の存在の有無(無ければ疑似検出)が判断できるだけでなく、異物10のサイズや形状の詳細観察を高速に行うことが可能となる。 Such high-precision identification is very advantageous in the following cases. First, the foreign substance inspection of the sample 20 without a pattern is performed by a mapping method. Then, identification and detailed observation (review) of the detected foreign matter 10 are performed by the SEM type inspection apparatus 120. Since an accurate position can be specified, it is possible not only to determine the presence or absence of the foreign material 10 (pseudo detection if there is no foreign material), but also to perform detailed observation of the size and shape of the foreign material 10 at high speed.
前述したように、異物検出用の電子コラム100と、レビュー用のSEM式検査装置120が別々に設けられると、異物10の特定に多くの時間を費やしてしまう。また、パターンのない試料の場合は、その困難度合いが高まる。このような問題が本実施の形態により解決される。 As described above, if the electronic column 100 for foreign matter detection and the SEM inspection device 120 for review are provided separately, it takes a lot of time to identify the foreign matter 10. In the case of a sample having no pattern, the degree of difficulty increases. Such a problem is solved by this embodiment.
以上に説明したように、本実施の形態では、写像光学方式による異物10のアパーチャ結像条件を用いて、超微小な異物10が高感度で検査される。さらに、写像光学方式の電子コラム100とSEM式検査装置120が同一チャンバ160に搭載される。これにより、特に、30〔nm〕以下の超微小な異物10の検査と、異物10の判定及び分類を、大変効率良く、高速に行うことができる。なお、本実施形態は、前述した実施形態1〜28、及び番号を付していない実施形態にも適用できる。 As described above, in the present embodiment, the ultra-fine foreign matter 10 is inspected with high sensitivity using the aperture imaging condition of the foreign matter 10 by the mapping optical method. Further, the mapping optical type electronic column 100 and the SEM type inspection device 120 are mounted in the same chamber 160. Thereby, in particular, the inspection of the ultrafine foreign material 10 of 30 [nm] or less and the determination and classification of the foreign material 10 can be performed very efficiently and at high speed. In addition, this embodiment is applicable also to Embodiment 1-28 mentioned above and embodiment which does not attach | subject the number.
次に、写像投影型検査装置とSEMの両方を用いる検査の別の例について説明する。 Next, another example of inspection using both the projection type inspection apparatus and the SEM will be described.
上述では、写像投影型検査装置が異物を検出し、SEMがレビュー検査を行う。しかし、本発明はこれに限定されない。2つの検査装置が別の検査方法に適用されてよい。それぞれの検査装置の特徴を組み合わせることにより、効果的な検査が可能となる。別の検査方法は、例えば、以下の通りである。 In the above description, the projection type inspection apparatus detects a foreign object, and the SEM performs a review inspection. However, the present invention is not limited to this. Two inspection devices may be applied to different inspection methods. By combining the characteristics of each inspection apparatus, an effective inspection can be performed. Another inspection method is as follows, for example.
この検査方法では、写像投影型検査装置とSEMが、異なる領域の検査を行う。更に、写像投影型検査装置に「セルtoセル(cell to cell)」検査が適用され、SEMに「ダイtoダイ(die to die)」検査が適用され、全体として効率よく高精度の検査を実現される。 In this inspection method, the projection type inspection apparatus and the SEM inspect different areas. Furthermore, "cell to cell" inspection is applied to the projection type inspection apparatus, and "die to die" inspection is applied to the SEM, so that high-accuracy inspection can be realized efficiently as a whole. Is done.
より詳細には、写像投影型検査装置が、ダイの中で繰返しパターンが多い領域に対して、「セルtoセル」の検査を行う。そして、SEMが、繰返しパターンが少ない領域に対して、「ダイtoダイ」の検査を行う。それら両方の検査結果が合成されて、1つの検査結果が得られる。「ダイtoダイ」は、順次得られる2つのダイの画像を比較する検査である。「セルtoセル」は、順次得られる2つのセルの画像を比較する検査であり、セルは、ダイの中の一部である。 More specifically, the mapping projection inspection apparatus performs “cell-to-cell” inspection on an area having a large number of repeated patterns in the die. Then, the SEM performs “die-to-die” inspection on an area where there are few repetitive patterns. Both of the inspection results are combined to obtain one inspection result. “Die-to-die” is an inspection in which images of two dies obtained sequentially are compared. A “cell to cell” is an inspection that compares images of two cells obtained sequentially, and the cell is a part of the die.
上記の検査方法は、繰返しパターン部分では、写像投影方式を用いて高速な検査を実行し、一方、繰返しパターンが少ない領域では、高精度で疑似が少ないSEMで検査を実行する。SEMは高速な検査に向かない。しかし、繰返しパターンが少ない領域は比較的狭いので、SEMの検査時間が長くなりすぎずにすむ。したがって、全体の検査時間を少なく抑えられる。こうして、この検査方法は、2つの検査方式のメリットを最大に活かし、高精度な検査を短い検査時間で行うことができる。 In the inspection method described above, a high-speed inspection is performed using a mapping projection method in a repetitive pattern portion, while an inspection is performed with an SEM with high accuracy and less pseudo in an area where the repetitive pattern is small. SEM is not suitable for high-speed inspection. However, since the region with few repeating patterns is relatively narrow, the SEM inspection time does not become too long. Therefore, the entire inspection time can be reduced. Thus, this inspection method can make the most of the merit of the two inspection methods and perform a highly accurate inspection in a short inspection time.
ここで、図14を参照して、試料20の搬送機構について説明する。 Here, the transport mechanism of the sample 20 will be described with reference to FIG.
ウエハ、マスクなどの試料20は、ロードポートより、ミニエンバイロメント180中に搬送され、その中でアライメント作業がおこなわれる。試料20は、大気中の搬送ロボットにより、ロードロック162に搬送される。ロードロック162は、大気から真空状態へと、真空ポンプにより排気される。圧力が、一定値(1〔Pa〕程度)以下になると、トランスファーチャンバ161に配置された真空中の搬送ロボットにより、ロードロック162からメインチャンバ160に、試料20が搬送される。そして、ステージ30上の静電チャック機構上に試料20が設置される。 A sample 20 such as a wafer or mask is transferred from the load port into the mini-environment 180, and alignment work is performed therein. The sample 20 is transferred to the load lock 162 by a transfer robot in the atmosphere. The load lock 162 is exhausted from the atmosphere to a vacuum state by a vacuum pump. When the pressure becomes a certain value (about 1 [Pa]) or less, the sample 20 is transferred from the load lock 162 to the main chamber 160 by the transfer robot in vacuum arranged in the transfer chamber 161. Then, the sample 20 is placed on the electrostatic chuck mechanism on the stage 30.
ウエハ、マスクなどの試料20は、ロードポートより、ミニエンバイロメント180中に搬送され、その中でアライメント作業がおこなわれる。試料20は、大気中の搬送ロボットにより、ロードロック162に搬送される。ロードロック162は、大気から真空状態へと、真空ポンプにより排気される。圧力が、一定値(1〔Pa〕程度)以下になると、トランスファーチャンバ161に配置された真空中の搬送ロボットにより、ロードロック162からメインチャンバ160に、試料20が搬送される。そして、ステージ30上の静電チャック機構上に試料20が設置される。 A sample 20 such as a wafer or mask is transferred from the load port into the mini-environment 180, and alignment work is performed therein. The sample 20 is transferred to the load lock 162 by a transfer robot in the atmosphere. The load lock 162 is exhausted from the atmosphere to a vacuum state by a vacuum pump. When the pressure becomes a certain value (about 1 [Pa]) or less, the sample 20 is transferred from the load lock 162 to the main chamber 160 by the transfer robot in vacuum arranged in the transfer chamber 161. Then, the sample 20 is placed on the electrostatic chuck mechanism on the stage 30.
図11は、メインチャンバ160内と、メインチャンバ160の上部に設置された電子コラム系100を示している。図8と同様の構成要素については、図8と同様の参照符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 11 shows the electron column system 100 installed in the main chamber 160 and in the upper part of the main chamber 160. The same components as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
試料20は、x、y、z、θ方向に移動可能なステージ30に設置される。ステージ30と光学顕微鏡110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20の異物検査及びパターン欠陥検査を行う。ここで、試料表面21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20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60aにおいてフォーカス制御が行われる。試料20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、精度の良い安定した画像取得及び検査を行うことが可能となる。 The sample 20 is placed on a stage 30 that can move in the x, y, z, and θ directions. High precision alignment is performed by the stage 30 and the optical microscope 110. Then, the mapping projection optical system performs foreign matter inspection and pattern defect inspection of the sample 20 using the electron beam. Here, the potential of the sample surface 21 is important. In order to measure the surface potential, a surface potential measuring device capable of measuring in vacuum is attached to the main chamber 160. This surface potential measuring device measures a two-dimensional surface potential distribution on the sample 20. Based on the measurement result, focus control is performed in the secondary optical system 60a that forms an electronic image. A focus map of the two-dimensional position of the sample 20 is produced based on the potential distribution. Using this map, the inspection is performed while changing and controlling the focus during the inspection. As a result, blurring and distortion of the image due to changes in the surface circular potential depending on the location can be reduced, and accurate and stable image acquisition and inspection can be performed.
ここで、2次光学系60aが、NAアパーチャ62、検出器70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62の位置にEB−CCDが設置できるように構成れている。このような構成は大変有利であり、効率的である。図11では、NAアパーチャ62とEB−CCD65が、開口67、68を有する一体の保持部材66に設置されている。そして、NAアパーチャ62の電流吸収とEB−CCD65の画像取得を夫々、独立に行える機構を、2次光学系60aが備えている。この機構を実現するために、NAアパーチャ62、EB−CCD65は、真空中で動作するX、Yステージ66に設置されている。したがって、NAアパーチャ62及びEB−CCD65についての位置制御及び位置決めが可能である。そして、ステージ66には開口67、68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62又はEB−CCD65を通過可能である。 Here, the secondary optical system 60 a is configured to be able to measure the detection current of electrons incident on the NA aperture 62 and the detector 70, and further configured to be able to install an EB-CCD at the position of the NA aperture 62. Yes. Such a configuration is very advantageous and efficient. In FIG. 11, the NA aperture 62 and the EB-CCD 65 are installed on an integral holding member 66 having openings 67 and 68. The secondary optical system 60a includes a mechanism that can independently perform the current absorption of the NA aperture 62 and the image acquisition of the EB-CCD 65, respectively. In order to realize this mechanism, the NA aperture 62 and the EB-CCD 65 are installed on an X and Y stage 66 operating in a vacuum. Therefore, the position control and positioning of the NA aperture 62 and the EB-CCD 65 are possible. Since the stage 66 is provided with openings 67 and 68, mirror electrons and secondary emission electrons can pass through the NA aperture 62 or the EB-CCD 65.
このような構成の2次光学系60aの動作を説明する。まず、EB−CCD65が、2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61、63及びアライナ64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62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。 The operation of the secondary optical system 60a having such a configuration will be described. First, the EB-CCD 65 detects the spot shape of the secondary electron beam and its center position. Then, voltage adjustments of the stigmeter, the lenses 61 and 63, and the aligner 64 are performed so that the spot shape is circular and minimized. With respect to this point, conventionally, the spot shape and astigmatism at the position of the NA aperture 62 cannot be directly adjusted. Such direct adjustment is possible in the present embodiment, and astigmatism can be corrected with high accuracy.
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62の孔中心を配置するように、NAアパーチャ62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62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62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。 In addition, the center position of the beam spot can be easily detected. Therefore, the position of the NA aperture 62 can be adjusted so that the hole center of the NA aperture 62 is arranged at the beam spot position. In this regard, conventionally, the position of the NA aperture 62 cannot be directly adjusted. In the present embodiment, the position of the NA aperture 62 can be directly adjusted. This enables highly accurate positioning of the NA aperture, reduces the aberration of the electronic image, and improves uniformity. Further, the transmittance uniformity is improved, and an electronic image with high resolution and uniform gradation can be acquired.
また、異物10の検査では、異物10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62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62の位置に鈍感である。これに対し、ミラー電子の場合、試料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62に到達する。例えば、ミラー電子の広がり領域は、二次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62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62の中心位置を配置することが、大変有利であり、重要である。 In the inspection of the foreign material 10, it is important to efficiently acquire the mirror signal from the foreign material 10. The position of the NA aperture 62 is very important because it defines the transmittance and aberration of the signal. Secondary emission electrons are emitted from the sample surface in a wide angle range according to the cosine law, and reach a uniformly wide region (for example, φ3 [mm]) at the NA position. Therefore, the secondary emission electrons are insensitive to the position of the NA aperture 62. On the other hand, in the case of mirror electrons, the reflection angle on the sample surface is approximately the same as the incident angle of the primary electron beam. Therefore, the mirror electrons show a small spread and reach the NA aperture 62 with a small beam diameter. For example, the spreading region of mirror electrons is 1/20 or less of the spreading region of secondary electrons. Therefore, the mirror electrons are very sensitive to the position of the NA aperture 62. The spreading region of the mirror electrons at the NA position is usually a region of φ10 to 100 [μm]. Therefore, it is very advantageous and important to obtain the position where the mirror electron intensity is the highest and arrange the center position of the NA aperture 62 at the obtained position.
このような適切な位置へのNAアパーチャ62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62が、電子コラム100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62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62の中心が設置される。 In order to realize the installation of the NA aperture 62 at such an appropriate position, in the preferred embodiment, the NA aperture 62 is x, y with an accuracy of about 1 [μm] in the vacuum of the electron column 100. Moved in the direction. The signal intensity is measured while the NA aperture 62 is moved. Then, the position with the highest signal intensity is obtained, and the center of the NA aperture 62 is set at the obtained coordinate position.
信号強度の計測には、EB−CCD65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70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。 The EB-CCD 65 is very advantageously used for signal intensity measurement. Thereby, two-dimensional information of the beam can be known, and the number of electrons incident on the detector 70 can be obtained, so that quantitative signal strength evaluation can be performed.
あるいは、NAアパーチャ62の位置と検出器70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、アパーチャと検出器の間にあるレンズ63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62の位置のビームの像を、検出器70の検出面に結像される。したがって、NAアパーチャ62の位置におけるビームプロファイルを、検出器70を用いて観察することができる。 Alternatively, the aperture arrangement may be determined so that the position of the NA aperture 62 and the position of the detection surface of the detector 70 are conjugated, and the condition of the lens 63 between the aperture and the detector is May be set. This configuration is also very advantageous. Thereby, an image of the beam at the position of the NA aperture 62 is formed on the detection surface of the detector 70. Therefore, the beam profile at the position of the NA aperture 62 can be observed using the detector 70.
また、NAアパーチャ62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。 The NA size (aperture diameter) of the NA aperture 62 is also important. Since the signal region of the mirror electrons is small as described above, the effective NA size is about 10 to 200 [μm]. Further, the NA size is preferably a size larger by +10 to 100% than the beam diameter.
この点に関し、電子の像は、ミラー電子と二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10のコントラストを高めることができる。 In this regard, an electron image is formed by mirror electrons and secondary emission electrons. By setting the aperture size, the ratio of mirror electrons can be further increased. Thereby, the contrast of mirror electrons can be increased, that is, the contrast of the foreign material 10 can be increased.
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10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10のコントラストを大きくでき、より高いS/Nが得られる。 More specifically, when the aperture hole is made smaller, the secondary emission electrons decrease in inverse proportion to the aperture area. Therefore, the gradation of the normal part becomes small. However, the mirror signal does not change and the gradation of the foreign material 10 does not change. Therefore, the contrast of the foreign material 10 can be increased by the reduction of the surrounding gradation, and a higher S / N can be obtained.
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。 Further, an aperture or the like may be configured so that the position of the aperture can be adjusted not only in the x and y directions but also in the z axis direction. This configuration is also advantageous. The aperture is preferably installed at a position where the mirror electrons are most narrowed. Thereby, the aberration of the mirror electrons can be reduced and the secondary emission electrons can be reduced very effectively. Therefore, higher S / N can be obtained.
上述のように、ミラー電子は、NAサイズと形状に非常に敏感である。よって、NAサイズと形状と適切に選択することは、高いS/Nを得るために大変重要である。以下、そのような適切なNAサイズと形状の選択を行うための構成の例を説明する。ここでは、NAアパーチャ62のアパーチャ(孔)の形状についても説明する。 As mentioned above, mirror electrons are very sensitive to NA size and shape. Therefore, proper selection of the NA size and shape is very important to obtain a high S / N. Hereinafter, an example of a configuration for selecting such an appropriate NA size and shape will be described. Here, the shape of the aperture (hole) of the NA aperture 62 will also be described.
ここで、NAアパーチャ62は、孔(開口)を有する部材(部品)である。一般に、部材がアパーチャと呼ばれることもあり、孔(開口)がアパーチャと呼ばれることもある。以下のアパーチャ関連の説明において、部材(部品)とその孔を区別するため、部材をNAアパーチャと呼ぶ。そして、部材の孔を、アパーチャという。アパーチャ形状は、一般に、孔の形状を意味する。 Here, the NA aperture 62 is a member (part) having a hole (opening). Generally, the member is sometimes called an aperture, and the hole (opening) is sometimes called an aperture. In the following description related to the aperture, the member is referred to as an NA aperture in order to distinguish the member (part) from its hole. And the hole of a member is called an aperture. The aperture shape generally means the shape of the hole.
つづいて、図12および図13を用いて、NA結像条件でのフォーカス調整について説明する。図12は、ミラー電子と二次放出電子のアパーチャでのクロスオーバーポイントの状態を横から見た図である。図12では、ミラー電子の軌道が破線で示されており、二次放出電子の軌道が実線で示されている。 Next, focus adjustment under the NA imaging condition will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. 12 is a side view of the state of the crossover point at the aperture of the mirror electrons and the secondary emission electrons. In FIG. 12, the trajectory of mirror electrons is indicated by a broken line, and the trajectory of secondary emission electrons is indicated by a solid line.
図12に示すように、ミラー電子と二次放出電子では、ベストフォーカス位置に差(フォーカス値差:例えば、約0.5mm)がある。そして、フォーカスを変えていくと、二次放出電子の領域は、フォーカスがプラスになるに従って大きくなるのに対して、ミラー電子の領域は、あるフォーカス点て縦に長く横に細くなり、そのフォーカス点を境にして、フォーカスをプラス方向に変更すると、縦方向はつぶれて横方向は延びる、また、フォーカスをマイナス方向に変更すると、ピークが二つに分裂するように変化していく。 As shown in FIG. 12, the mirror electrons and the secondary emission electrons have a difference in the best focus position (focus value difference: about 0.5 mm, for example). When the focus is changed, the area of secondary emission electrons becomes larger as the focus becomes positive, while the area of mirror electrons becomes longer and narrower at a certain focus point. When the focus is changed to the plus direction at the point, the vertical direction is collapsed and the horizontal direction is extended, and when the focus is changed to the negative direction, the peak is changed so as to be divided into two.
図13には、フォーカスを変更して異物を撮像した場合の見え方が示されている。図13(a)に示すように、フォーカスをマイナス方向にした場合、異物は黒く見える。一方、フォーカスをプラス方向にした場合、異物は白く見える。図13(b)では、試料表面からのミラー電子が破線で示されており、異物(欠陥)からのミラー電子が実線で示されている。図13(b)に示すように、フォーカスをマイナスからプラスに変更すると、アパーチャを透過する異物(欠陥)からのミラー電子の量が増える。 FIG. 13 shows how the object looks when the focus is changed and a foreign object is imaged. As shown in FIG. 13A, when the focus is in the minus direction, the foreign matter appears black. On the other hand, when the focus is set in the plus direction, the foreign matter appears white. In FIG. 13B, the mirror electrons from the sample surface are indicated by broken lines, and the mirror electrons from the foreign matter (defect) are indicated by solid lines. As shown in FIG. 13B, when the focus is changed from minus to plus, the amount of mirror electrons from foreign matters (defects) that pass through the aperture increases.
本実施の形態では、図14に示すように、一次ビームをE×Bを経由して照射している。すなわち、一次ビームはY軸方向の斜め上方からE×Bに入射している。この場合、X軸方向の入射角の調整は、一次系アライナのX軸方向の電極電圧を調整することにより行うことができる。また、Y軸方向の入射角の調整は、E×Bを用いて調整することができる。 In this embodiment, as shown in FIG. 14, the primary beam is irradiated via E × B. That is, the primary beam is incident on E × B from obliquely above in the Y-axis direction. In this case, the incident angle in the X-axis direction can be adjusted by adjusting the electrode voltage in the X-axis direction of the primary aligner. The incident angle in the Y-axis direction can be adjusted using E × B.
<1次光学系における光電子発生装置の変形例>
1次光学系における光電子発生装置の他の例を示す。図15及び図16は、1次系の途中位置から、コラム内に設置されたミラーにより、光電子面に光またはレーザが導かれるときの例である。
<Modification of Photoelectron Generator in Primary Optical System>
The other example of the photoelectron generator in a primary optical system is shown. FIG. 15 and FIG. 16 are examples when light or laser is guided to the photoelectron surface from a midway position of the primary system by a mirror installed in the column.
図15は、1次光学系2000の基準電圧が高電圧、例えば、40kV時の例である。このとき基準電圧を形成するため高電圧が印加される管10071にV2=40kVの電圧が印加されている。管10071内は同一電圧空間である。よってこの例では、中心部に光電子の通る穴の開いたミラー、例えば三角ミラー2170を用いてDUV光または、UVレーザを、図示されない管100071に設けられた穴を通して導入し、この三角ミラー2170によって反射させて光電子面2121に照射する。そして、照射された面から光電子が発生し、この光電子がEXレンズ2120およびNA2125、そして、下流のアライナを通過して、試料面に照射される。このとき、発生した光電子が1次系の軌道を形成するために、光電子面2121には規定値の電圧が印加されている。LE=RTD電圧−V1で決まる。 FIG. 15 is an example when the reference voltage of the primary optical system 2000 is a high voltage, for example, 40 kV. At this time, a voltage of V2 = 40 kV is applied to the tube 10071 to which a high voltage is applied in order to form a reference voltage. The inside of the tube 10071 is the same voltage space. Therefore, in this example, DUV light or a UV laser is introduced through a hole provided in a tube 100071 (not shown) using a mirror having a hole through which photoelectrons pass in the center, for example, a triangular mirror 2170, and this triangular mirror 2170 The photoelectron surface 2121 is irradiated after reflection. Then, photoelectrons are generated from the irradiated surface, and the photoelectrons pass through the EX lens 2120 and NA 2125 and the downstream aligner and are irradiated onto the sample surface. At this time, a specified voltage is applied to the photoelectron surface 2121 in order for the generated photoelectrons to form a primary orbit. LE = RTD voltage −V1.
一方、図16は、図15で示した例と同様に、三角ミラー2070によって光電子を発生させる光又はレーザを光電子面に照射するものであり、1次光学系2000の基準電圧がGNDの例である。このとき、例えば、V2、V4とV5がGNDで、その付近が基準電圧空間とする。そして、図15と同様のミラーを設置して、光・レーザを導入することが可能となる。このとき、発生する光電子の量は、光またはレーザの照射強度にて決まるので、照射する強度の制御が行われる。これは前述した強度の制御方法が用いられる。この時、ミラーはミラー表面と構造体全体が導体または、導体でコートされている。そして、その電位は基準電位と同じ電位になっている。空間電位を乱さないように同電位となっているのである。また、1次ビームがミラーの影響を受けずに通過できるように、ミラーの光軸中心部には穴が開いており、その穴を1次ビームが通過する。この穴内部においても基準電圧と同電位となるように、導体材料または導体がコートされ基準電圧部に接続されている。 On the other hand, FIG. 16 shows an example in which the photoelectron surface is irradiated with light or a laser that generates photoelectrons by the triangular mirror 2070 as in the example shown in FIG. 15, and the reference voltage of the primary optical system 2000 is GND. is there. At this time, for example, V2, V4, and V5 are GND, and the vicinity thereof is a reference voltage space. Then, it becomes possible to install a mirror similar to that shown in FIG. At this time, since the amount of generated photoelectrons is determined by the irradiation intensity of light or laser, the irradiation intensity is controlled. For this, the above-described intensity control method is used. At this time, the mirror surface and the entire structure are coated with a conductor or a conductor. The potential is the same as the reference potential. They are the same potential so as not to disturb the space potential. Further, a hole is formed in the center of the optical axis of the mirror so that the primary beam can pass without being affected by the mirror, and the primary beam passes through the hole. A conductor material or a conductor is coated and connected to the reference voltage portion so that the same potential as the reference voltage is provided inside the hole.
また、光電子発生の形状については2つの方法を示す。図16を用いて説明する。1つは、コラム内にあるミラーの入射前に、ビーム系状を規定するFAアパーチャ2010を用いる。フィールドアパーチャ(FA)2010の形状のビーム形成を行い、そのビームを光電面に照射して、その形状の光電子を発生させる。このとき、フィールドアパーチャ(FA)2010の投影サイズは、フィールドアパーチャ(FA)2010上流にあるレンズ位置により制御される。 In addition, two methods are shown for the shape of photoelectron generation. This will be described with reference to FIG. One is to use an FA aperture 2010 that defines the beam system before the incidence of the mirror in the column. A beam having a shape of a field aperture (FA) 2010 is formed, and the photocathode is irradiated with the beam to generate photoelectrons having the shape. At this time, the projection size of the field aperture (FA) 2010 is controlled by the lens position upstream of the field aperture (FA) 2010.
<1次光学系:ホモジナイザーによる均一化>
(実施の形態)
本実施の形態の検査装置の構成を、図面を参照して説明する。ここでは特に、一次光学系を中心に説明する。図17は、本実施の形態の検査装置の一次光学系を示す説明図である。図17に示すように、検査装置の一次光学系は、ガウス分布のレーザー光を発生するレーザー光源1701と、レーザー光が照射されることにより一次ビームを発生する光電面1702を備えている。レーザー光源1701と光電面1702との間には、ガウス分布のレーザー光を均一分布のレーザー光に変換(強度分布変換)するホモジナイザー1703が設けられている。したがって、この場合、光電面1702には均一分布のレーザー光が照射される。
<Primary optical system: homogenization by homogenizer>
(Embodiment)
The configuration of the inspection apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. Here, the description will focus on the primary optical system. FIG. 17 is an explanatory diagram showing a primary optical system of the inspection apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 17, the primary optical system of the inspection apparatus includes a laser light source 1701 that generates a Gaussian laser beam and a photocathode 1702 that generates a primary beam when irradiated with the laser beam. A homogenizer 1703 is provided between the laser light source 1701 and the photocathode 1702 to convert a Gaussian laser beam into a uniform laser beam (intensity distribution conversion). Therefore, in this case, the photocathode 1702 is irradiated with a uniformly distributed laser beam.
ホモジナイザー1703は、ガウス分布のビームが入射されると、均一分布のビームに変換(強度分布変換)して出射する機能を有する光学素子である。本実施の形態のホモジナイザー1703としては、公知のものを利用することができる。例えば、非球面レンズで構成されたホモジナイザー1703や、回折格子素子で構成されたホモジナイザー1703が用いられる。非球面レンズのホモジナイザー1703の場合、単一の非球面レンズを用いても良く、複数の非球面レンズを組み合わせて用いてもよい。 The homogenizer 1703 is an optical element having a function of converting a Gaussian distribution beam into a uniform distribution beam (intensity distribution conversion) and emitting the beam. As the homogenizer 1703 of the present embodiment, a known one can be used. For example, a homogenizer 1703 configured with an aspheric lens or a homogenizer 1703 configured with a diffraction grating element is used. In the case of the aspherical lens homogenizer 1703, a single aspherical lens may be used, or a plurality of aspherical lenses may be used in combination.
また、図17に示すように、一次光学系は、ホモジナイザー1703により均一分布に変換されたレーザー光を分割するビームスプリッター1704と、ビームスプリッター1704により分割されたレーザー光の強度分布を測定するビームプロファイラ1705を備えている。ビームプロファイラ1705は、例えば、CCD式のビームプロファイラを使用することができる。 As shown in FIG. 17, the primary optical system includes a beam splitter 1704 that divides the laser light converted into a uniform distribution by the homogenizer 1703, and a beam profiler that measures the intensity distribution of the laser light divided by the beam splitter 1704. 1705. As the beam profiler 1705, for example, a CCD beam profiler can be used.
さらに、一次光学系は、レーザー光の照射をオン/オフ制御するためのメカシャッター1706と、レーザー光の透過率(強度)を調整するバリアブルアッテネータ1707と、レーザー光源1701から発生したレーザー光のビーム径を調整するビーム径調整レンズ1708と、レーザー光の焦点距離を調整する非点補正レンズ1709を備えている。 Further, the primary optical system includes a mechanical shutter 1706 for controlling on / off of laser light irradiation, a variable attenuator 1707 for adjusting the transmittance (intensity) of the laser light, and a beam of laser light generated from the laser light source 1701. A beam diameter adjustment lens 1708 for adjusting the diameter and an astigmatism correction lens 1709 for adjusting the focal length of the laser light are provided.
この場合、光電面1702は、真空チャンバ1710の内部に配置され、レーザー光源1701およびホモジナイザー1703は、真空チャンバ1710の外部に配置されている。図17に示すように、レーザー光源1701から出射されたレーザー光は、ミラー1711で反射された後、メカシャッター1706を通って、バリアブルアッテネータ1707で強度が調整される。その後、ビーム径調整レンズ1708でビーム径が調整され、非点補正レンズ1709で焦点距離が調整された後、ホモジナイザー1703に入射される。 In this case, the photocathode 1702 is disposed inside the vacuum chamber 1710, and the laser light source 1701 and the homogenizer 1703 are disposed outside the vacuum chamber 1710. As shown in FIG. 17, the laser light emitted from the laser light source 1701 is reflected by a mirror 1711, passes through a mechanical shutter 1706, and the intensity is adjusted by a variable attenuator 1707. Thereafter, the beam diameter is adjusted by the beam diameter adjusting lens 1708, the focal length is adjusted by the astigmatism correcting lens 1709, and then incident on the homogenizer 1703.
そして、ホモジナイザー1703でガウス分布から均一分布に強度分布が変換されたレーザー光は、ミラー1712で反射され、ビームスプリッター1704で2つに分割される。ビームスプリッター1704で分割された一方のレーザー光は、ビームプロファイラ1705で強度分布(ビームプロファイル)が測定される。もう一方のレーザー光は、ミラー1713で反射され、ビューポート1714から真空チャンバ1710内に導かれ、三角ミラー1715で反射された後、光電面1702に照射される。 The laser light whose intensity distribution is converted from a Gaussian distribution to a uniform distribution by the homogenizer 1703 is reflected by the mirror 1712 and divided into two by the beam splitter 1704. The intensity distribution (beam profile) of one laser beam divided by the beam splitter 1704 is measured by a beam profiler 1705. The other laser beam is reflected by the mirror 1713, guided from the view port 1714 into the vacuum chamber 1710, reflected by the triangular mirror 1715, and then irradiated on the photocathode 1702.
このような本実施の形態の検査装置によれば、レーザー光源1701から発生したガウス分布のレーザー光が、ホモジナイザー1703によって均一分布のレーザー光に変換(強度分布変換)されて、光電面1702に照射される。均一分布のレーザー光が光電面1702に照射されると、光電面1702から均一分布の一次ビームが発生する。均一分布の一次ビームを用いることにより、試料の検査領域全面で均一な検査を行うことができる。 According to such an inspection apparatus of the present embodiment, the Gaussian laser beam generated from the laser light source 1701 is converted into a uniform laser beam (intensity distribution conversion) by the homogenizer 1703 and irradiated onto the photocathode 1702. Is done. When the uniformly distributed laser light is irradiated onto the photocathode 1702, a primary beam of uniform distribution is generated from the photocathode 1702. By using a uniformly distributed primary beam, a uniform inspection can be performed over the entire inspection region of the sample.
また、本実施の形態では、ホモジナイザー1703により強度分布変換されたレーザー光が、ビームスプリッター1704で分割されて、ビームプロファイラ1705で強度分布が測定される。ビームプロファイラ1705で強度分布を測定することにより、ホモジナイザー1703によって強度分布変換されたレーザー光が均一分布であるか否かを確認することができる。これにより、光電面1702に均一分布のレーザー光が照射されているか否かを確認することができる。 In the present embodiment, the laser light whose intensity distribution has been converted by the homogenizer 1703 is divided by the beam splitter 1704, and the intensity distribution is measured by the beam profiler 1705. By measuring the intensity distribution with the beam profiler 1705, it is possible to confirm whether or not the laser light whose intensity distribution has been converted by the homogenizer 1703 has a uniform distribution. Thereby, it can be confirmed whether or not the photocathode 1702 is irradiated with a uniformly distributed laser beam.
また、本実施の形態では、レーザー光源1701とホモジナイザー1703が真空チャンバ1710外に配置されるので、レーザー光源1701から発生したレーザー光に対するホモジナイザー1703の位置の調整(微調整)を容易に行うことができる。 In this embodiment mode, since the laser light source 1701 and the homogenizer 1703 are disposed outside the vacuum chamber 1710, the position (fine adjustment) of the homogenizer 1703 with respect to the laser light generated from the laser light source 1701 can be easily adjusted. it can.
また、本実施の形態では、レーザー光源1701から発生したレーザー光のビーム径と焦点距離を適切に調整することができ、ホモジナイザー1703によって均一分布のレーザー光を得ることができる。 In this embodiment mode, the beam diameter and focal length of the laser light generated from the laser light source 1701 can be adjusted appropriately, and the homogenizer 1703 can obtain laser light with a uniform distribution.
<1次光学系:デフォーカスによる均一化、回転光電面>
(背景)
近年、検査装置の一次光学系として、レーザー光が照射されることにより一次ビームを発生する光電面を用いた一次光学系の開発が進められている。従来、レーザー光を発生するレーザー光源としては、ガウス分布のレーザー光を発生するものが一般的である。
<Primary optical system: homogenization by defocusing, rotating photocathode>
(background)
In recent years, a primary optical system using a photocathode that generates a primary beam when irradiated with laser light has been developed as a primary optical system of an inspection apparatus. Conventionally, laser light sources that generate laser light are generally those that generate laser light with a Gaussian distribution.
(課題)
しかしながら、ガウス分布のレーザー光を光電面に照射すると、光電面からもガウス分布の一次ビームが発生する。ガウス分布の一次ビームを用いると、試料の検査領域(ビーム照射領域)の中心部が明るく端部が暗くなり、試料の検査領域で均一な検査を行うことが困難であるという問題があった。
(Task)
However, when a Gaussian laser beam is irradiated onto the photocathode, a Gaussian primary beam is also generated from the photocathode. When the primary beam of the Gaussian distribution is used, there is a problem that the central portion of the sample inspection region (beam irradiation region) is bright and the end portion is dark, and it is difficult to perform a uniform inspection in the sample inspection region.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、試料の検査領域でより均一な検査を行うとのできる検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an inspection apparatus capable of performing a more uniform inspection in an inspection region of a sample.
(解決手段)
本発明の検査装置は、試料を検査する検査装置であって、前記試料を載置するステージと、前記ステージ上の前記試料に対して一次ビームを照射する一次光学系と、前記一次ビームを前記試料に照射することにより前記試料から発生した二次ビームの像を生成する二次元センサを含む検出器と、前記二次ビームを前記二次元センサに導く2次光学系と、を備え、前記一次光学系は、レーザー光を発生するレーザー光源と、前記レーザー光が照射されることにより前記一次ビームを発生する光電面と、フォーカス位置からずらされたデフォーカス位置で前記一次ビームが前記試料に照射されるように、前記一次ビームの焦点位置を調整する焦点位置調整手段と、を備えている。
(Solution)
The inspection apparatus of the present invention is an inspection apparatus for inspecting a sample, a stage on which the sample is placed, a primary optical system that irradiates the sample on the stage with a primary beam, and the primary beam A detector including a two-dimensional sensor that generates an image of a secondary beam generated from the sample by irradiating the sample; and a secondary optical system that guides the secondary beam to the two-dimensional sensor. The optical system includes a laser light source that generates laser light, a photocathode that generates the primary beam when irradiated with the laser light, and the sample that is irradiated with the primary beam at a defocus position shifted from a focus position. As described above, a focus position adjusting means for adjusting the focus position of the primary beam is provided.
この構成により、レーザー光源からのレーザー光が光電面に照射されると光電面から一次ビームが発生し、光電面から発生した一次ビームがフォーカス位置からずらされたデフォーカス位置で試料に照射される。一次ビームをデフォーカス位置で試料に照射すると、一次ビームの均一性が向上する。均一分布の一次ビームを用いることにより、試料の検査領域でより均一な検査を行うことができる。 With this configuration, when the photocathode is irradiated with laser light from a laser light source, a primary beam is generated from the photocathode, and the primary beam generated from the photocathode is irradiated to the sample at a defocus position shifted from the focus position. . When the sample is irradiated with the primary beam at the defocus position, the uniformity of the primary beam is improved. By using a uniformly distributed primary beam, a more uniform inspection can be performed in the inspection region of the sample.
また、本発明の検査装置では、前記デフォーカス位置で、前記一次ビームの透過率が所定の基準透過率より高く、かつ、前記一次ビームの均一率が所定の基準均一率より低くてもよい。 In the inspection apparatus of the present invention, at the defocus position, the primary beam transmittance may be higher than a predetermined reference transmittance, and the primary beam uniformity may be lower than a predetermined reference uniformity rate.
この構成により、一次ビームをデフォーカス位置で試料に照射すると、一次ビームの透過率が所定の基準透過率(例えば8.0%)より高く、かつ、一次ビームの均一率が所定の基準均一率(例えば2.5%)より低くなる。これにより、一次ビームの均一性が向上し、試料の検査領域でより均一な検査を行うことができる。ここで、「均一率」は、一次ビームの強度のばらつき度合いを示す値であり、均一率の値が小さいほど均一性が高い。 With this configuration, when the sample is irradiated with the primary beam at the defocus position, the transmittance of the primary beam is higher than a predetermined reference transmittance (for example, 8.0%), and the uniformity ratio of the primary beam is a predetermined reference uniformity ratio. (For example, 2.5%). Thereby, the uniformity of the primary beam is improved, and a more uniform inspection can be performed in the inspection region of the sample. Here, the “uniformity” is a value indicating the degree of variation in the intensity of the primary beam, and the smaller the uniformity ratio, the higher the uniformity.
また、本発明の検査装置では、前記一次光学系は、前記光電面上において前記レーザー光の照射位置が変わるように、前記光電面に沿った平面上で前記光電面を回転させる回転機構を備えてもよい。 In the inspection apparatus of the present invention, the primary optical system includes a rotation mechanism that rotates the photocathode on a plane along the photocathode so that an irradiation position of the laser beam changes on the photocathode. May be.
この構成により、光電面に沿った平面上で光電面が回転して、光電面上においてレーザー光の照射位置が変わる。これにより、光電面上においてレーザー光が同じ位置に照射され続けるのを避けることができ、一次ビームのエミッションが安定化するとともに、光電面の寿命を延ばすことができる。 With this configuration, the photocathode rotates on a plane along the photocathode, and the irradiation position of the laser light changes on the photocathode. Thereby, it is possible to prevent the laser beam from being continuously irradiated on the same position on the photocathode, so that the emission of the primary beam is stabilized and the lifetime of the photocathode can be extended.
また、本発明の検査装置では、前記回転機構は、前記レーザー光の照射位置が前記光電面の全面にわたってらせん状の軌跡を描くように、前記光電面に沿った平面上で前記光電面をらせん状に回転させてもよい。 In the inspection apparatus of the present invention, the rotating mechanism spirals the photocathode on a plane along the photocathode so that the irradiation position of the laser beam draws a spiral trajectory over the entire surface of the photocathode. It may be rotated in a shape.
この構成により、光電面に沿った平面上で光電面がらせん状に回転し、光電面の全面にわたってらせん状の軌跡を描くように、レーザー光の照射位置が変わる。これにより、光電面上においてレーザー光が同じ位置に照射され続けるのを避けることができ、一次ビームのエミッションが安定化するとともに、光電面の寿命を延ばすことができる。 With this configuration, the photocathode rotates in a spiral shape on a plane along the photocathode, and the irradiation position of the laser light changes so as to draw a spiral trajectory over the entire surface of the photocathode. Thereby, it is possible to prevent the laser beam from being continuously irradiated on the same position on the photocathode, so that the emission of the primary beam is stabilized and the lifetime of the photocathode can be extended.
(実施の形態)
本実施の形態の検査装置の構成を、図面を参照して説明する。ここでは特に、一次光学系を中心に説明する。図18は、本実施の形態の検査装置の一次光学系を示す説明図である。図18に示すように、検査装置の一次光学系は、ガウス分布のレーザー光を発生するレーザー光源1801と、レーザー光が照射されることにより一次ビームを発生する光電面1802を備えている。
(Embodiment)
The configuration of the inspection apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. Here, the description will focus on the primary optical system. FIG. 18 is an explanatory diagram showing a primary optical system of the inspection apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 18, the primary optical system of the inspection apparatus includes a laser light source 1801 that generates laser light with a Gaussian distribution and a photocathode 1802 that generates a primary beam when irradiated with the laser light.
本実施の形態で、光電面1802は、光電面1802に沿った平面上で回転可能とされている。この場合、一次光学系は、光電面1802に沿った平面上で光電面1802を回転させる回転機構1803と、光電面1802の回転を制御する回転制御部1804を備えている。なお、光電面1802の回転のさせ方については、図面を参照しながら後で詳しく説明する。 In this embodiment mode, the photocathode 1802 is rotatable on a plane along the photocathode 1802. In this case, the primary optical system includes a rotation mechanism 1803 that rotates the photocathode 1802 on a plane along the photocathode 1802 and a rotation control unit 1804 that controls the rotation of the photocathode 1802. The method of rotating the photocathode 1802 will be described in detail later with reference to the drawings.
図18に示すように、一次光学系は、ガンレンズ(GL)1805と、E×Bフィルタ1806を備えている。光電面1802から発生した一次ビームは、フォーカス位置からずらされた位置で一次ビームが試料に照射されるように、ガンレンズ1805によって焦点位置が調整される。ガンレンズ1805の出力(磁場強度)は、GL制御部1807により制御されている。一次ビームの焦点位置の調整は、GL制御部1807でガンレンズ1805の出力を制御することによって行うことができる。また、E×Bフィルタ1806は、磁界と電界によるローレンツ力により、一次ビームの進む向きを変える機能を備えている。一次ビームは、斜め方向からE×Bフィルタ1806に入射して、鉛直下方向に偏向され、ステージ1808上の試料1809に向けられる。 As shown in FIG. 18, the primary optical system includes a gun lens (GL) 1805 and an E × B filter 1806. The focal position of the primary beam generated from the photocathode 1802 is adjusted by the gun lens 1805 so that the sample is irradiated with the primary beam at a position shifted from the focus position. The output (magnetic field strength) of the gun lens 1805 is controlled by the GL control unit 1807. The focal position of the primary beam can be adjusted by controlling the output of the gun lens 1805 with the GL control unit 1807. Further, the E × B filter 1806 has a function of changing the traveling direction of the primary beam by the Lorentz force due to the magnetic field and the electric field. The primary beam is incident on the E × B filter 1806 from an oblique direction, deflected vertically downward, and directed toward the sample 1809 on the stage 1808.
図19は、ガンレンズ1805の出力(GL出力)に対する一次ビームの透過率・均一率の説明図である。本実施の形態では、一次ビームの透過率が所定の基準透過率(例えば8.0%)より高く、かつ、一次ビームの均一率が所定の基準均一率(例えば2.5%)より低くなるように、一次ビームの焦点位置が調整される。このように調整された焦点位置を、本実施の形態では「デフォーカス位置」という。 FIG. 19 is an explanatory diagram of the transmittance / uniformity of the primary beam with respect to the output (GL output) of the gun lens 1805. In the present embodiment, the transmittance of the primary beam is higher than a predetermined reference transmittance (for example, 8.0%), and the uniformity ratio of the primary beam is lower than a predetermined reference uniformity ratio (for example, 2.5%). As described above, the focal position of the primary beam is adjusted. The focus position adjusted in this way is referred to as a “defocus position” in the present embodiment.
図19の例では、GL出力が830AT、840ATのときが「デフォーカス位置」に該当する。なお、GL出力が850AT以上の場合には、一次ビームの透過率は向上するものの均一率が高くなってしまう(均一性が低くなってしまう)。一方、GL出力が820以下の場合には、一次ビームの均一率は低くなる(均一性は高くなる)ものの透過率が低下してしまう。 In the example of FIG. 19, when the GL output is 830AT or 840AT, it corresponds to the “defocus position”. When the GL output is 850 AT or higher, the transmittance of the primary beam is improved, but the uniformity rate is increased (the uniformity is decreased). On the other hand, when the GL output is 820 or less, the uniformity of the primary beam decreases (the uniformity increases), but the transmittance decreases.
図20は、本実施の形態における光電面の回転の説明図である。図20に示すように、本実施の形態では、光電面2001が平面視で円形であり、レーザー光の照射領域2002も平面視で円形(光電面より小径の円形)である。回転機構(図20では図示せず)は、光電面2001に沿った平面上で光電面2001をらせん状に回転させる。これにより、レーザー光の照射位置2002は、光電面2001の全面にわたってらせん状の軌跡を描くようになる。回転機構は、例えば1回転/10時間の回転速度で、光電面2001を回転させる。 FIG. 20 is an explanatory diagram of the rotation of the photocathode in the present embodiment. As shown in FIG. 20, in the present embodiment, the photocathode 2001 is circular in a plan view, and the laser light irradiation region 2002 is also circular in a plan view (a circle having a smaller diameter than the photocathode). A rotating mechanism (not shown in FIG. 20) rotates the photocathode 2001 in a spiral shape on a plane along the photocathode 2001. Thereby, the irradiation position 2002 of the laser beam draws a spiral trajectory over the entire surface of the photocathode 2001. For example, the rotation mechanism rotates the photocathode 2001 at a rotation speed of 1 rotation / 10 hours.
このような本実施の形態の検査装置によれば、レーザー光源1801からのレーザー光が光電面1802に照射されると光電面1802から一次ビームが発生し、光電面1802から発生した一次ビームがフォーカス位置からずらされたデフォーカス位置で試料に照射される。一次ビームをデフォーカス位置で試料に照射すると、一次ビームの均一性が向上する。均一分布の一次ビームを用いることにより、試料の検査領域でより均一な検査を行うことができる。 According to such an inspection apparatus of this embodiment, when the photocathode 1802 is irradiated with laser light from the laser light source 1801, a primary beam is generated from the photocathode 1802, and the primary beam generated from the photocathode 1802 is focused. The sample is irradiated at a defocus position shifted from the position. When the sample is irradiated with the primary beam at the defocus position, the uniformity of the primary beam is improved. By using a uniformly distributed primary beam, a more uniform inspection can be performed in the inspection region of the sample.
この場合、一次ビームをデフォーカス位置で試料に照射すると、一次ビームの透過率が所定の基準透過率(例えば8.0%)より高く、かつ、一次ビームの均一率が所定の基準均一率(例えば2.5%)より低くなる。これにより、一次ビームの均一性が向上し、試料の検査領域でより均一な検査を行うことができる。なお、「均一率」は、一次ビームの強度のばらつき度合いを示す値であり、均一率の値が小さいほど均一性が高い。 In this case, when the sample is irradiated with the primary beam at the defocus position, the transmittance of the primary beam is higher than a predetermined reference transmittance (for example, 8.0%), and the uniformity ratio of the primary beam is a predetermined reference uniformity ratio ( For example, 2.5%). Thereby, the uniformity of the primary beam is improved, and a more uniform inspection can be performed in the inspection region of the sample. The “uniformity” is a value indicating the degree of variation in the intensity of the primary beam. The smaller the uniformity ratio, the higher the uniformity.
また、本実施の形態では、光電面1802に沿った平面上で光電面1802が回転して、光電面上においてレーザー光の照射位置が変わる。これにより、光電面上においてレーザー光が同じ位置に照射され続けるのを避けることができ、一次ビームのエミッションが安定化するとともに、光電面1802の寿命を延ばすことができる。 Further, in this embodiment mode, the photocathode 1802 rotates on a plane along the photocathode 1802, and the irradiation position of the laser light changes on the photocathode. Thereby, it is possible to avoid the laser beam from being continuously irradiated on the photocathode, to stabilize the emission of the primary beam and to prolong the lifetime of the photocathode 1802.
この場合、光電面1802に沿った平面上で光電面1802がらせん状に回転し、光電面1802の全面にわたってらせん状の軌跡を描くように、レーザー光の照射位置が変わる。これにより、光電面上においてレーザー光が同じ位置に照射され続けるのを避けることができ、一次ビームのエミッションが安定化するとともに、光電面1802の寿命を延ばすことができる。 In this case, the irradiation position of the laser beam is changed so that the photocathode 1802 rotates in a spiral shape on a plane along the photocathode 1802 and draws a spiral trajectory over the entire surface of the photocathode 1802. Thereby, it is possible to avoid the laser beam from being continuously irradiated on the photocathode, to stabilize the emission of the primary beam and to prolong the lifetime of the photocathode 1802.
<SEM:偏向補正>
(背景)
従来、写像投影式の検査装置が知られている。写像投影式の検査装置では、ステージ上の試料を検査することができる。検査の結果、試料に異物などの欠陥がみつかると、検査装置のステージ上から走査型電子顕微鏡(SEM)のステージに試料を移し、走査型電子顕微鏡を用いて試料の欠陥(異物)の画像を撮影する。走査型電子顕微鏡では、ステップアンドリピート方式が採用される。すなわち、ステージを目標位置まで移動させた後、ステージをブレーキで固定し(ナノ単位のステージ揺動も生じないように固定して)、試料表面を電子ビームで走査して試料の画像を撮影する。
<SEM: deflection correction>
(background)
Conventionally, a mapping projection type inspection apparatus is known. In the projection type inspection apparatus, the sample on the stage can be inspected. As a result of inspection, if a defect such as a foreign object is found in the sample, the sample is transferred from the stage of the inspection apparatus to the stage of a scanning electron microscope (SEM), and an image of the defect (foreign material) of the sample is obtained using the scanning electron microscope. Take a picture. In the scanning electron microscope, a step-and-repeat method is adopted. That is, after moving the stage to the target position, the stage is fixed with a brake (fixed so as not to cause nano-stage swing), and the sample surface is scanned with an electron beam to take an image of the sample. .
(課題)
しかしながら、従来の走査型電子顕微鏡においては、試料の画像を撮影する都度、ステージを固定する必要があるため、試料の検査後から画像取得までに長時間を要するという問題があった。試料の検査後から画像取得までに長時間を要すると、試料の欠陥が変質するおそれがあり、画像による欠損確認の再現性が低下するという問題があった。
(Task)
However, in the conventional scanning electron microscope, it is necessary to fix the stage each time an image of the sample is taken, and thus there is a problem that it takes a long time from image inspection to image acquisition. If a long time is required from the inspection of the sample to the acquisition of the image, the defect of the sample may be deteriorated, and there is a problem that the reproducibility of the defect confirmation by the image is lowered.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、ステージを移動させながら試料の画像を撮影することができ、試料の検査後から短時間で試料の画像を取得することのできる検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an inspection apparatus that can take an image of a sample while moving the stage and can acquire an image of the sample in a short time after the inspection of the sample. The purpose is to provide.
(解決手段)
本発明の検査装置は、試料を載置するステージと、前記ステージ上の前記試料を検査する写像投影式検査装置と、前記ステージを移動させながら前記試料の画像を撮影する走査型電子顕微鏡と、を備えた検査装置であって、前記写像投影式検査装置は、前記ステージ上の前記試料に対して一次ビームを照射する一次光学系と、前記一次ビームを前記試料に照射することにより前記試料から発生した二次ビームの像を生成する二次元センサを含む検出器と、前記二次ビームを前記二次元センサに導く2次光学系と、を備え、前記走査型電子顕微鏡は、前記ステージの移動を制御するステージ移動制御部と、前記ステージを移動させているときに、前記ステージの現在位置の目標位置からのずれを位置変動として検出する位置変動検出部と、前記画像を撮影するための電子ビームを前記位置変動を相殺する方向に偏向させて、前記ステージの位置のずれを補正する偏向制御を行う偏向制御部と、を備えている。
(Solution)
The inspection apparatus of the present invention includes a stage on which a sample is placed, a projection type inspection apparatus that inspects the sample on the stage, a scanning electron microscope that captures an image of the sample while moving the stage, The mapping projection type inspection apparatus comprises: a primary optical system that irradiates the sample on the stage with a primary beam; and the sample that is irradiated with the primary beam from the sample. A detector including a two-dimensional sensor that generates an image of the generated secondary beam, and a secondary optical system that guides the secondary beam to the two-dimensional sensor, wherein the scanning electron microscope moves the stage A stage movement control unit for controlling the position, a position fluctuation detection unit for detecting a deviation of the current position of the stage from a target position as a position fluctuation when the stage is moved, and And an electron beam is deflected in a direction to cancel the positional variation for photographing an image, and a, and a deflection control unit for performing deflection control for correcting the deviation of the position of the stage.
この構成により、写像投影式検査装置でステージ上の試料を検査することができるとともに、走査型電子顕微鏡で試料の画像を撮影することができる。この場合、ステージを移動させながら試料の画像を撮影することができるので、試料の検査後から短時間で試料の画像を取得することができる。したがって、試料の欠陥の変質を防ぐことができるとともに、撮影した画像による欠損確認の再現性が向上する。 With this configuration, the sample on the stage can be inspected with the projection projection inspection apparatus, and an image of the sample can be taken with the scanning electron microscope. In this case, since the sample image can be taken while moving the stage, the sample image can be acquired in a short time after the sample is inspected. Therefore, alteration of the defect of the sample can be prevented and the reproducibility of the defect confirmation by the photographed image is improved.
しかも、単に、ステージを移動させながら試料の画像を撮影すると、ステージの位置変動(ステージの目標位置からのずれ)の影響によって、画像の分解能が低下してしまうが、本発明では、位置変動を相殺する方向に電子ビームを偏向させて、ステージの位置のずれを補正することができ、高分解能の画像を取得することができる。 Moreover, if the image of the sample is simply taken while moving the stage, the resolution of the image decreases due to the influence of the stage position fluctuation (deviation from the target position of the stage). By deflecting the electron beam in the canceling direction, the shift of the stage position can be corrected, and a high-resolution image can be acquired.
本発明の制御方法は、試料を載置するステージと、前記ステージ上の前記試料を検査する写像投影式検査装置と、前記ステージを移動させながら前記試料の画像を撮影する走査型電子顕微鏡と、を備えた検査装置の制御方法であって、前記写像投影式検査装置は、前記ステージ上の前記試料に対して一次ビームを照射する一次光学系と、前記一次ビームを前記試料に照射することにより前記試料から発生した二次ビームの像を生成する二次元センサを含む検出器と、前記二次ビームを前記二次元センサに導く2次光学系と、を備え、前記制御方法は、前記ステージを移動させているときに、前記ステージの現在位置の目標位置からのずれを位置変動として検出し、前記画像を撮影するための電子ビームを前記位置変動を相殺する方向に偏向させて、前記ステージの位置のずれを補正する偏向制御を行う。 The control method of the present invention includes a stage on which a sample is placed, a projection type inspection apparatus that inspects the sample on the stage, a scanning electron microscope that captures an image of the sample while moving the stage, The projection projection type inspection apparatus comprises: a primary optical system for irradiating the sample on the stage with a primary beam; and irradiating the sample with the primary beam. A detector including a two-dimensional sensor that generates an image of a secondary beam generated from the sample, and a secondary optical system that guides the secondary beam to the two-dimensional sensor, and the control method includes: While moving, the deviation of the current position of the stage from the target position is detected as a position variation, and the electron beam for photographing the image is deflected in a direction to cancel the position variation. Te, it performs deflection control for correcting the deviation of the position of the stage.
この方法によっても、上記と同様に、写像投影式検査装置でステージ上の試料を検査することができるとともに、走査型電子顕微鏡で試料の画像を撮影することができる。この場合、ステージを移動させながら試料の画像を撮影することができるので、試料の検査後から短時間で試料の画像を取得することができる。したがって、試料の欠陥の変質を防ぐことができるとともに、撮影した画像による欠損確認の再現性が向上する。 Also by this method, the sample on the stage can be inspected with the projection type inspection apparatus, and an image of the sample can be taken with the scanning electron microscope, as described above. In this case, since the sample image can be taken while moving the stage, the sample image can be acquired in a short time after the sample is inspected. Therefore, alteration of the defect of the sample can be prevented and the reproducibility of the defect confirmation by the photographed image is improved.
また、上記と同様に、単に、ステージを移動させながら試料の画像を撮影すると、ステージの位置変動(ステージの目標位置からのずれ)の影響によって、画像の分解能が低下してしまうが、本発明では、位置変動を相殺する方向に電子ビームを偏向させて、ステージの位置のずれを補正することができ、高分解能の画像を取得することができる。 Similarly to the above, if an image of the sample is simply taken while moving the stage, the resolution of the image is lowered due to the influence of the stage position fluctuation (shift from the target position of the stage). Then, the deviation of the stage position can be corrected by deflecting the electron beam in the direction to cancel the position fluctuation, and a high-resolution image can be acquired.
(実施の形態)
本実施の形態の検査装置の構成を、図面を参照して説明する。図21は、本実施の形態の検査装置の説明図である。図21に示すように、本実施の形態の検査装置は、試料2101を載置するステージ2102と、ステージ上の試料2101を検査する写像投影式検査装置2103と、ステージ2102を移動させながら試料2101の画像を撮影する走査型電子顕微鏡(SEM)2104を備えている。この場合、写像投影式検査装置2104は、ステージ2102をXY方向に移動させながら試料2101の画像を撮影することができる。
(Embodiment)
The configuration of the inspection apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 21 is an explanatory diagram of the inspection apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 21, the inspection apparatus according to the present embodiment includes a stage 2102 on which a sample 2101 is placed, a projection type inspection apparatus 2103 that inspects a sample 2101 on the stage, and a sample 2101 while moving the stage 2102. A scanning electron microscope (SEM) 2104 for taking the image is provided. In this case, the mapping projection type inspection apparatus 2104 can take an image of the sample 2101 while moving the stage 2102 in the XY directions.
図22は、検査装置に備えられる走査型電子顕微鏡の説明図である。図22に示すように、走査型電子顕微鏡は、電子ビームを発生する電子ビーム源2201と、試料表面を走査するように電子ビームを偏向する偏向電極2202と、試料2203が載置されるステージ2204の移動を制御するステージ移動制御部2205と、ステージ2204を移動させているときの位置変動を検出する位置変動検出部2206と、位置変動を相殺する方向に電子ビームを偏向させる偏向制御を行う偏向制御部2207を備えている。 FIG. 22 is an explanatory diagram of a scanning electron microscope provided in the inspection apparatus. As shown in FIG. 22, the scanning electron microscope includes an electron beam source 2201 that generates an electron beam, a deflection electrode 2202 that deflects the electron beam so as to scan the surface of the sample, and a stage 2204 on which the sample 2203 is placed. A stage movement control unit 2205 that controls the movement of the stage, a position variation detection unit 2206 that detects a position variation when the stage 2204 is moved, and a deflection that performs deflection control to deflect the electron beam in a direction that cancels the position variation. A control unit 2207 is provided.
位置変動検出部2206は、ステージ2204の現在位置を検出する位置センサ機能を備えている。また、位置変動検出部2206には、ステージ移動制御部2205からステージ2204を移動させるときの目標位置が入力される。位置変動検出部2206は、ステージ2204の現在位置の目標位置からのずれを位置変動として検出する。偏向制御部2207は、位置変動を相殺する方向に電子ビームを偏向させて、ステージ2204の位置のずれを補正する。 The position variation detection unit 2206 has a position sensor function that detects the current position of the stage 2204. In addition, a target position when the stage 2204 is moved from the stage movement control unit 2205 is input to the position variation detection unit 2206. The position fluctuation detection unit 2206 detects a deviation of the current position of the stage 2204 from the target position as a position fluctuation. The deflection control unit 2207 corrects the position shift of the stage 2204 by deflecting the electron beam in a direction that cancels the position variation.
このような本実施の形態の検査装置によれば、写像投影式検査装置2103でステージ上の試料2101を検査することができるとともに、写像投影式検査装置2104で試料2101の画像を撮影することができる。この場合、ステージ2102を移動させながら試料2101の画像を撮影することができるので、試料2101の検査後から短時間で試料2101の画像を取得することができる。したがって、試料2101の欠陥の変質を防ぐことができるとともに、撮影した画像による欠損確認の再現性が向上する。 According to such an inspection apparatus of the present embodiment, the projection projection inspection apparatus 2103 can inspect the sample 2101 on the stage, and the projection projection inspection apparatus 2104 can take an image of the sample 2101. it can. In this case, since the image of the sample 2101 can be taken while moving the stage 2102, the image of the sample 2101 can be acquired in a short time after the inspection of the sample 2101. Therefore, alteration of the defect of the sample 2101 can be prevented and the reproducibility of the defect confirmation by the photographed image is improved.
しかも、単に、ステージ2102を移動させながら試料2101の画像を撮影すると、ステージ2102の位置変動(ステージ2102の目標位置からのずれ)の影響によって、画像の分解能が低下してしまうが、本発明では、位置変動を相殺する方向に電子ビームを偏向させて、ステージ2102の位置のずれを補正することができ、高分解能の画像を取得することができる。 Moreover, if the image of the sample 2101 is simply taken while moving the stage 2102, the resolution of the image is reduced due to the influence of the position fluctuation of the stage 2102 (deviation from the target position of the stage 2102). The position of the stage 2102 can be corrected by deflecting the electron beam in a direction that cancels the position variation, and a high-resolution image can be acquired.
<複数極子電極によるクロスオーバー位置調整>
(背景)
ところで、近年、検査装置の一次光学系として、レーザー光が照射されることにより一次ビームを発生する光電面を用いた一次光学系の開発が進められている。
<Crossover position adjustment with multipole electrodes>
(background)
By the way, in recent years, development of a primary optical system using a photocathode that generates a primary beam when irradiated with laser light has been advanced as a primary optical system of an inspection apparatus.
(課題)
しかしながら、光電面を一次光学系に用いた検査装置では、シミュレーションで決定された光学条件(カメラサイズに適した光学条件)を用いると、二次光学系のクロスオーバー位置(アパーチャ位置における二次ビームのクロスオーバー位置)がずれてしまうことがあるという問題があった。
(Task)
However, in an inspection apparatus using a photocathode for a primary optical system, if the optical conditions determined by simulation (optical conditions suitable for the camera size) are used, the crossover position of the secondary optical system (secondary beam at the aperture position) There is a problem that the crossover position) may shift.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、一次光学系の複数極子電極の電圧を調整することにより、二次光学系のクロスオーバー位置を調整することのできる検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides an inspection apparatus capable of adjusting the crossover position of the secondary optical system by adjusting the voltage of the multipole electrode of the primary optical system. With the goal.
(解決手段)
本発明の検査装置は、試料を検査する検査装置であって、前記試料を載置するステージと、前記ステージ上の前記試料に対して一次ビームを照射する一次光学系と、前記一次ビームを前記試料に照射することにより前記試料から発生した二次ビームの像を生成する二次元センサを含む検出器と、前記二次ビームを前記二次元センサに導く2次光学系と、を備え、前記一次光学系は、レーザー光が照射されることにより前記一次ビームを発生する光電面と、前記一次ビームの照射領域の縦横比を調整するための複数極子電極と、を備え、前記二次光学系は、前記二次ビームの光路上に配置されるアパーチャと、前記アパーチャを通過した前記二次ビームを前記二次元センサの像面に結像させるレンズと、を備え、前記一次光学系の前記複数極子電極の電圧を調整することにより、前記二次光学系のアパーチャ位置における前記二次ビームのクロスオーバー位置が調整される。
(Solution)
The inspection apparatus of the present invention is an inspection apparatus for inspecting a sample, a stage on which the sample is placed, a primary optical system that irradiates the sample on the stage with a primary beam, and the primary beam A detector including a two-dimensional sensor that generates an image of a secondary beam generated from the sample by irradiating the sample; and a secondary optical system that guides the secondary beam to the two-dimensional sensor. The optical system includes a photocathode that generates the primary beam when irradiated with laser light, and a multipole electrode for adjusting an aspect ratio of an irradiation region of the primary beam, and the secondary optical system includes: An aperture disposed on the optical path of the secondary beam; and a lens that forms an image of the secondary beam that has passed through the aperture on the image plane of the two-dimensional sensor, the multipole element of the primary optical system By adjusting the poles of the voltage crossover position of the secondary beam in the aperture position of the secondary optical system is adjusted.
この構成により、光電面で一次ビームを発生させる一次光学系において複数極子電極(例えば4極子電極)の電圧を調整することにより、二次光学系のクロスオーバー位置(アパーチャ位置における二次ビームのクロスオーバー位置)を調整することができる。これにより、例えばシミュレーションで決定された光学条件を用いた結果、二次光学系のクロスオーバー位置(アパーチャ位置における二次ビームのクロスオーバー位置)がずれてしまう場合であっても、一次光学系の複数極子電極の電圧を調整することにより、二次光学系のクロスオーバー位置を調整することができる。 With this configuration, by adjusting the voltage of the multipole electrode (for example, quadrupole electrode) in the primary optical system that generates the primary beam on the photocathode, the crossover position of the secondary optical system (the crossing of the secondary beam at the aperture position) is performed. Over position) can be adjusted. Thus, for example, even when the crossover position of the secondary optical system (the crossover position of the secondary beam at the aperture position) is shifted as a result of using the optical conditions determined by the simulation, the primary optical system By adjusting the voltage of the multipole electrode, the crossover position of the secondary optical system can be adjusted.
また、本発明の検査装置では、前記二次ビームは、前記一次ビームを前記試料に照射することにより前記試料から発生したミラー電子であり、前記一次光学系の前記複数極子電極の電圧を調整することにより、前記二次光学系のアパーチャ位置における前記ミラー電子のクロスオーバー位置が調整されてもよい。 In the inspection apparatus of the present invention, the secondary beam is a mirror electron generated from the sample by irradiating the sample with the primary beam, and adjusts the voltage of the multipole electrode of the primary optical system. Thereby, the crossover position of the mirror electrons at the aperture position of the secondary optical system may be adjusted.
この構成により、一次ビームを試料に照射することによりミラー電子を発生させ、ミラー電子を用いて試料を検査する。その場合に、シミュレーションで決定された光学条件を用いた結果、アパーチャ位置におけるミラー電子のクロスオーバー位置(二次光学系のクロスオーバー位置)がずれても、一次光学系の複数極子電極の電圧を調整することにより、二次光学系のクロスオーバー位置を調整することができる。 With this configuration, mirror electrons are generated by irradiating the sample with the primary beam, and the sample is inspected using the mirror electrons. In this case, as a result of using the optical conditions determined in the simulation, even if the mirror electron crossover position at the aperture position (the crossover position of the secondary optical system) is shifted, the voltage of the multipole electrode of the primary optical system is changed. By adjusting, the crossover position of the secondary optical system can be adjusted.
また、本発明の検査装置では、前記一次光学系は、前記一次ビームの照射領域の大きさを調整する静電レンズを備え、前記クロスオーバー位置の調整のために前記複数極子電極の電圧が調整されて前記一次ビームの照射領域のサイズが変更されたときに、前記静電レンズにより前記一次ビームの照射領域のサイズが調整されてもよい。 In the inspection apparatus of the present invention, the primary optical system includes an electrostatic lens that adjusts the size of the irradiation region of the primary beam, and the voltage of the multipole electrode is adjusted to adjust the crossover position. When the size of the irradiation region of the primary beam is changed, the size of the irradiation region of the primary beam may be adjusted by the electrostatic lens.
この構成により、クロスオーバー位置の調整のために複数極子電極の電圧が調整されて一次ビームの照射領域のサイズが変わって目標サイズでなくなってしまう場合であっても、静電レンズにより一次ビームの照射領域のサイズを調整して目標サイズにすることができる。 With this configuration, even when the voltage of the multipole electrode is adjusted to adjust the crossover position and the size of the irradiation region of the primary beam changes to become the target size, the electrostatic lens causes the primary beam to be The size of the irradiation area can be adjusted to a target size.
(実施の形態)
本実施の形態の検査装置の構成を、図面を参照して説明する。図23は、本実施の形態における検査装置の説明図である。図23に示すように、検査装置は、一次光学系の鏡筒2301と、二次光学系の鏡筒2302を備えている。一次光学系の鏡筒2301には、レーザー光が照射されることにより一次ビームを発生する光電面2303と、一次ビームの照射領域の大きさを調整する静電レンズ2304と、一次ビームの光路上に配置される一次系アパーチャ2305およびアライナ電極2306と、一次ビームの照射領域の縦横比を調整するための4極子電極2307と、一次ビームの照射位置をXY方向に変更するための電極2308が備えられている。また、二次光学系の鏡筒2302には、二次元センサとしてのTDIカメラ2309と、二次ビームの光路上に配置される二次系アパーチャ2310と、二次系アパーチャ2310を通過した二次ビームをTDIカメラ2309の像面に結像させるレンズ2311が備えられている。なお、説明の便宜上、図23では、試料を載置したステージは図示が省略されている。
(Embodiment)
The configuration of the inspection apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 23 is an explanatory diagram of the inspection apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 23, the inspection apparatus includes a lens barrel 2301 of a primary optical system and a lens barrel 2302 of a secondary optical system. The lens barrel 2301 of the primary optical system has a photocathode 2303 that generates a primary beam when irradiated with laser light, an electrostatic lens 2304 that adjusts the size of the irradiation region of the primary beam, and an optical path of the primary beam. Are provided with a primary system aperture 2305 and an aligner electrode 2306, a quadrupole electrode 2307 for adjusting the aspect ratio of the primary beam irradiation area, and an electrode 2308 for changing the irradiation position of the primary beam in the XY direction. It has been. Further, a secondary optical system barrel 2302 includes a TDI camera 2309 as a two-dimensional sensor, a secondary aperture 2310 disposed on the optical path of the secondary beam, and a secondary that has passed through the secondary aperture 2310. A lens 2311 for forming an image of the beam on the image plane of the TDI camera 2309 is provided. For convenience of explanation, the stage on which the sample is placed is not shown in FIG.
また、ここでは、複数極子電極として4極子電極2307を用いる例について説明するが、そのほかにも、2極子電極や8極子電極や12極子電極などを用いることができる。すなわち、複数極子電極としては、2n極子電極(n=1,2,4,・・・)を用いることができる。また、複数極子電極として、N極子電極(N=12以上の2n倍)を用いることができる。 Here, an example in which a quadrupole electrode 2307 is used as a multipole electrode will be described. However, a dipole electrode, an octupole electrode, a twelve pole electrode, or the like can also be used. That is, 2n pole electrodes (n = 1, 2, 4,...) Can be used as the multipole electrodes. Further, as the multipole electrode, an N-pole electrode (N = 12 or more 2n times) can be used.
ここで、図24を参照して、二次光学系のクロスオーバー位置のずれ(シフト)について説明する。図24に示すように、光電面2303を一次光学系に用いた検査装置では、シミュレーションで決定された光学条件(カメラサイズに適した光学条件)を用いると、二次光学系のクロスオーバー位置(アパーチャ位置における二次ビームのクロスオーバー位置)がずれてしまうことがある。図24の例では、ステージ2401上の試料2402から発生した二次ビームが、対物レンズ2403と中間レンズ2404で屈折された後、二次系アパーチャ2405を通過し、投影レンズ2406で屈折されてTDIカメラ2407の像面に結像しているが、この場合に、二次光学系のクロスオーバー位置がTDIカメラ側(図24における上側)にシフトしている。 Here, with reference to FIG. 24, the shift | offset | difference (shift) of the crossover position of a secondary optical system is demonstrated. As shown in FIG. 24, in the inspection apparatus using the photocathode 2303 for the primary optical system, the crossover position of the secondary optical system (the optical condition suitable for the camera size) determined by the simulation is used. The crossover position of the secondary beam at the aperture position may shift. In the example of FIG. 24, the secondary beam generated from the sample 2402 on the stage 2401 is refracted by the objective lens 2403 and the intermediate lens 2404, then passes through the secondary system aperture 2405, and is refracted by the projection lens 2406 to be TDI. The image is formed on the image plane of the camera 2407. In this case, the crossover position of the secondary optical system is shifted to the TDI camera side (upper side in FIG. 24).
本実施の形態の検査装置では、一次光学系の4極子電極2307の電圧を調整することにより、二次光学系のアパーチャ位置における二次ビームのクロスオーバー位置が調整される。この場合、二次ビームは、一次ビームを試料に照射することにより試料から発生したミラー電子である。したがって、本実施の形態では、一次光学系の4極子電極2307の電圧を調整することにより、二次光学系のアパーチャ位置におけるミラー電子のクロスオーバー位置が調整される。 In the inspection apparatus of this embodiment, the crossover position of the secondary beam at the aperture position of the secondary optical system is adjusted by adjusting the voltage of the quadrupole electrode 2307 of the primary optical system. In this case, the secondary beam is mirror electrons generated from the sample by irradiating the sample with the primary beam. Therefore, in this embodiment, the crossover position of the mirror electrons at the aperture position of the secondary optical system is adjusted by adjusting the voltage of the quadrupole electrode 2307 of the primary optical system.
ここで、二次荷電粒子やミラー電子などの用語について説明しておく。「二次荷電粒子」には、2次放出電子、ミラー電子、光電子の一部または混在したものが含まれる。電磁波を照射したときは、試料表面からは光電子が発生する。試料表面に電子線などの荷電粒子を照射したときは、試料表面から「二次放出電子」が発生する、または、「ミラー電子」が形成される。試料表面に電子線が衝突して発生するのが「二次放出電子」である。つまり、「二次放出電子」とは、2次電子、反射電子、後方散乱電子の一部または混在したものを示す。また、照射した電子線が試料表面に衝突しないで表面近傍にて反射したものを「ミラー電子」という。 Here, terms such as secondary charged particles and mirror electrons will be described. “Secondary charged particles” include secondary emission electrons, mirror electrons, and some or a mixture of photoelectrons. When an electromagnetic wave is irradiated, photoelectrons are generated from the sample surface. When the sample surface is irradiated with charged particles such as an electron beam, “secondary emission electrons” are generated from the sample surface or “mirror electrons” are formed. “Secondary emission electrons” are generated when an electron beam collides with the sample surface. That is, “secondary emission electrons” indicate a part or a mixture of secondary electrons, reflected electrons, and backscattered electrons. Also, what is reflected by the irradiated electron beam in the vicinity of the surface without colliding with the sample surface is called “mirror electron”.
図25は、本実施の形態における4極子電極2307の電圧の変化に対するミラー電子のクロスオーバー位置(二次系アパーチャ2310との距離)の変化の説明図である。図25に示すように、4極子電極2307に印加する電圧を変化させると、ミラー電子のクロスオーバー位置(二次系アパーチャ2310との距離)が変化する。したがって、一次光学系の4極子電極2307の電圧を調整することにより、二次光学系のミラー電子のクロスオーバー位置が調整可能である。 FIG. 25 is an explanatory diagram of a change in mirror electron crossover position (distance to the secondary system aperture 2310) with respect to a change in voltage of the quadrupole electrode 2307 in this embodiment. As shown in FIG. 25, when the voltage applied to the quadrupole electrode 2307 is changed, the crossover position of mirror electrons (distance from the secondary system aperture 2310) changes. Therefore, by adjusting the voltage of the quadrupole electrode 2307 of the primary optical system, the crossover position of the mirror electrons of the secondary optical system can be adjusted.
また、上記のように、クロスオーバー位置の調整のために4極子電極2307の電圧を調整すると、それにともなって一次ビームの照射領域のサイズが変更されてしまう。その場合、静電レンズ2304の電圧を調整することにより、一次ビームの照射領域のサイズを調整することができる。 Further, as described above, when the voltage of the quadrupole electrode 2307 is adjusted in order to adjust the crossover position, the size of the irradiation region of the primary beam is changed accordingly. In that case, the size of the irradiation region of the primary beam can be adjusted by adjusting the voltage of the electrostatic lens 2304.
さらに、本実施の形態では、ミラー電子のクロスオーバー位置の微調整を行うことができる。ミラー電子のクロスオーバー位置の微調整は、一次光学系の4極子電極2307の電圧を調整することにより、二次光学系のミラー電子のクロスオーバー位置を調整(粗調整)した後に行われる。なお、ミラー電子のクロスオーバー位置の微調整は、必ずしも必要とされるものではない。 Furthermore, in this embodiment, it is possible to finely adjust the crossover position of the mirror electrons. The fine adjustment of the mirror electron crossover position is performed after adjusting (roughly adjusting) the mirror electron crossover position of the secondary optical system by adjusting the voltage of the quadrupole electrode 2307 of the primary optical system. Note that fine adjustment of the crossover position of the mirror electrons is not necessarily required.
図26〜図28は、ミラー電子のクロスオーバー位置の微調整の一例を示す図である。図26の例では、対物レンズの光学条件を調整することにより、ミラー電子のクロスオーバー位置を二次系アパーチャ2601の位置にあわせることができる。また、図27(a)(b)の例では、二次系アパーチャ2701を光軸方向に移動させることにより、ミラー電子のクロスオーバー位置を二次系アパーチャ2701の位置にあわせることができる。また、図28の例では、対物レンズのフォーカス条件を調整することにより、ミラー電子のクロスオーバー位置を二次系アパーチャ2801の位置にあわせることができる。 26 to 28 are diagrams illustrating an example of fine adjustment of the crossover position of the mirror electrons. In the example of FIG. 26, the crossover position of the mirror electrons can be adjusted to the position of the secondary system aperture 2601 by adjusting the optical conditions of the objective lens. In the examples of FIGS. 27A and 27B, the crossover position of the mirror electrons can be adjusted to the position of the secondary system aperture 2701 by moving the secondary system aperture 2701 in the optical axis direction. In the example of FIG. 28, the crossover position of the mirror electrons can be adjusted to the position of the secondary aperture 2801 by adjusting the focus condition of the objective lens.
このような本実施の形態の検査装置によれば、光電面2303で一次ビームを発生させる一次光学系において4極子電極2307の電圧を調整することにより、二次光学系のクロスオーバー位置(アパーチャ位置における二次ビームのクロスオーバー位置)を調整することができる。これにより、例えばシミュレーションで決定された光学条件を用いた結果、二次光学系のクロスオーバー位置(アパーチャ位置における二次ビームのクロスオーバー位置)がずれてしまう場合であっても、一次光学系の4極子電極2307の電圧を調整することにより、二次光学系のクロスオーバー位置を調整することができる。 According to such an inspection apparatus of the present embodiment, by adjusting the voltage of the quadrupole electrode 2307 in the primary optical system that generates the primary beam on the photocathode 2303, the crossover position (aperture position) of the secondary optical system is adjusted. The cross-over position of the secondary beam at can be adjusted. Thus, for example, even when the crossover position of the secondary optical system (the crossover position of the secondary beam at the aperture position) is shifted as a result of using the optical conditions determined by the simulation, the primary optical system By adjusting the voltage of the quadrupole electrode 2307, the crossover position of the secondary optical system can be adjusted.
また、本実施の形態では、一次ビームを試料に照射することによりミラー電子を発生させ、ミラー電子を用いて試料を検査する。その場合に、シミュレーションで決定された光学条件を用いた結果、アパーチャ位置におけるミラー電子のクロスオーバー位置(二次光学系のクロスオーバー位置)がずれても、一次光学系の4極子電極2307の電圧を調整することにより、二次光学系のクロスオーバー位置を調整することができる。 In this embodiment, mirror electrons are generated by irradiating the sample with the primary beam, and the sample is inspected using the mirror electrons. In this case, even if the mirror electron crossover position at the aperture position (secondary optical system crossover position) is shifted as a result of using the optical conditions determined by the simulation, the voltage of the quadrupole electrode 2307 of the primary optical system is shifted. By adjusting the crossover position of the secondary optical system can be adjusted.
また、本実施の形態では、クロスオーバー位置の調整のために4極子電極2307の電圧が調整されて一次ビームの照射領域のサイズが変わって目標サイズでなくなってしまう場合であっても、静電レンズ2304により一次ビームの照射領域のサイズを調整して目標サイズにすることができる。 Further, in this embodiment, even when the voltage of the quadrupole electrode 2307 is adjusted to adjust the crossover position, the size of the irradiation region of the primary beam is changed to be no longer the target size. The size of the irradiation region of the primary beam can be adjusted by the lens 2304 to obtain a target size.
<ソフトウェアによる再検査シミュレーション>
(背景)
試料に生じている欠陥を検査する検査システムにおいて、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。
<Re-inspection simulation by software>
(background)
In an inspection system for inspecting defects occurring in a sample, in order to reliably detect true defects and not detect non-defects (pseudo defects), while changing inspection conditions such as detection thresholds It is necessary to repeat the inspection many times and determine the optimum inspection conditions.
(課題)
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。
(Task)
However, when inspection is repeated, there is a problem that optimization of inspection conditions takes time. In addition, by repeating the inspection, there is a problem that damage is accumulated in the sample or the sample is contaminated.
そこで、本実施の形態は、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できる検査システムを提供する。 Therefore, the present embodiment provides an inspection system that can determine the inspection conditions with a small number of inspections while avoiding damage to the sample and contamination of the sample.
(解決手段)
本実施の形態の検査システムは、検査装置と、シミュレーション装置とからなり、検査装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてセル−セル比較検査を行って欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力し、シミュレーション装置は、前記二次ビーム像について、セル−セル比較検査におけるセル周期を変更した再検査シミュレーションを行い、検査結果を出力する。
(Solution)
The inspection system according to the present embodiment includes an inspection device and a simulation device. The inspection device irradiates a sample with a primary beam, acquires a secondary beam image using the secondary beam from the sample, and performs the secondary operation. A cell-cell comparison inspection is performed on the beam image to obtain a defect image, and the defect image and the secondary beam image are output. The simulation apparatus determines a cell period in the cell-cell comparison inspection for the secondary beam image. The modified re-inspection simulation is performed and the inspection result is output.
この構成によれば、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なセル周期を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、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。 According to this configuration, a re-inspection simulation for obtaining an optimum cell cycle can be performed without repeating the actual inspection by the inspection apparatus. Therefore, the time for optimizing the inspection conditions can be shortened, damage to the sample can be reduced, and contamination of the sample can be reduced.
本実施の形態の検査システムは、検査装置と、シミュレーション装置とからなり、検査装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてダイ−ダイ比較検査を行って欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力し、シミュレーション装置は、前記二次ビーム像について、ダイ−ダイ比較検査におけるエッジ許容値を変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力する。 The inspection system according to the present embodiment includes an inspection device and a simulation device. The inspection device irradiates a sample with a primary beam, acquires a secondary beam image using the secondary beam from the sample, and performs the secondary operation. A defect image is obtained by performing a die-to-die comparison inspection on the beam image, and the defect image and the secondary beam image are output, and the simulation apparatus performs an edge tolerance in the die-die comparison inspection on the secondary beam image. A re-inspection simulation is performed and the re-inspection result is output.
この構成によれば、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なエッジ許容値を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、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。 According to this configuration, it is possible to perform a re-inspection simulation for obtaining an optimum edge tolerance without repeating the actual inspection in the inspection apparatus. Therefore, the time for optimizing the inspection conditions can be shortened, damage to the sample can be reduced, and contamination of the sample can be reduced.
本実施の形態の検査システムは、検査装置と、シミュレーション装置とからなり、検査装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像について画像処理フィルタによるフィルタ処理をした上で欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力し、シミュレーション装置は、前記二次ビーム像について、画像処理フィルタを変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力する。 The inspection system according to the present embodiment includes an inspection device and a simulation device. The inspection device irradiates a sample with a primary beam, acquires a secondary beam image using the secondary beam from the sample, and performs the secondary operation. The beam image is filtered by an image processing filter, a defect image is acquired, the defect image and the secondary beam image are output, and the simulation apparatus re-changes the image processing filter for the secondary beam image. Perform inspection simulation and output re-inspection results.
この構成によれば、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適な画像フィルタを得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、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。 According to this configuration, a re-inspection simulation for obtaining an optimal image filter can be performed without repeating the actual inspection with the inspection apparatus. Therefore, the time for optimizing the inspection conditions can be shortened, damage to the sample can be reduced, and contamination of the sample can be reduced.
本実施の形態の検査システムは、検査装置と、シミュレーション装置とからなり、検査装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてシェーディング補正をした上で欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力し、シミュレーション装置は、前記二次ビーム像について、シェーディング補正値を変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力する。 The inspection system according to the present embodiment includes an inspection device and a simulation device. The inspection device irradiates a sample with a primary beam, acquires a secondary beam image using the secondary beam from the sample, and performs the secondary operation. A defect image is acquired after shading correction is performed on the beam image, and the defect image and the secondary beam image are output. The simulation apparatus performs a re-inspection simulation with the shading correction value changed on the secondary beam image. The re-inspection result is output.
この構成によれば、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なシェーディング補正値を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、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。 According to this configuration, a re-inspection simulation for obtaining an optimum shading correction value can be performed without repeating the actual inspection by the inspection apparatus. Therefore, the time for optimizing the inspection conditions can be shortened, damage to the sample can be reduced, and contamination of the sample can be reduced.
上記の検査システムにおいて、前記検査装置は、前記二次ビーム像から所定の閾値以上の欠陥を検出して前記欠陥画像を生成し、前記シミュレーション装置は、さらに、前記閾値を変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力してよい。 In the inspection system, the inspection device detects a defect having a predetermined threshold value or more from the secondary beam image to generate the defect image, and the simulation device further performs a re-inspection simulation with the threshold value changed. And re-inspection results may be output.
この構成によれば、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適な閾値を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、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。 According to this configuration, re-inspection simulation for obtaining an optimum threshold can be performed without repeating the actual inspection with the inspection apparatus. Therefore, the time for optimizing the inspection conditions can be shortened, damage to the sample can be reduced, and contamination of the sample can be reduced.
本実施の形態のシミュレーション装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてセル−セル比較検査を行って欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像について、セル−セル比較検査におけるセル周期を変更した再検査シミュレーションを行い、検査結果を出力する。 The simulation apparatus according to the present embodiment irradiates a sample with a primary beam, acquires a secondary beam image with the secondary beam from the sample, performs a cell-cell comparison inspection on the secondary beam image, and generates a defect image. The secondary beam image is acquired from an inspection apparatus that acquires and outputs the defect image and the secondary beam image, and the secondary beam image is subjected to a re-inspection simulation in which a cell cycle in a cell-cell comparison inspection is changed. And output the inspection result.
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なセル周期を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、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。 Also with this configuration, it is possible to perform a re-inspection simulation for obtaining an optimum cell period without repeating the actual inspection with the inspection apparatus. Therefore, the time for optimizing the inspection conditions can be shortened, damage to the sample can be reduced, and contamination of the sample can be reduced.
本実施の形態のシミュレーション装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてダイ−ダイ比較検査を行って欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像について、ダイ−ダイ比較検査におけるエッジ許容値を変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力する。 The simulation apparatus according to the present embodiment irradiates a sample with a primary beam, acquires a secondary beam image with a secondary beam from the sample, performs a die-to-die comparison inspection on the secondary beam image, and generates a defect image. Re-inspection simulation in which the secondary beam image is acquired from an inspection apparatus that acquires and outputs the defect image and the secondary beam image, and the edge allowable value in the die-to-die comparison inspection is changed for the secondary beam image And output the re-inspection result.
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なエッジ許容値を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、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。 Also with this configuration, it is possible to perform a re-inspection simulation for obtaining an optimum edge tolerance without repeating the actual inspection with the inspection apparatus. Therefore, the time for optimizing the inspection conditions can be shortened, damage to the sample can be reduced, and contamination of the sample can be reduced.
本実施の形態のシミュレーション装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像について画像処理フィルタによるフィルタ処理をした上で欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像について、画像処理フィルタを変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力する。 The simulation apparatus according to the present embodiment irradiates a sample with a primary beam, acquires a secondary beam image with a secondary beam from the sample, filters the secondary beam image with an image processing filter, and then performs a defect processing. The secondary beam image is acquired from an inspection apparatus that acquires an image and outputs the defect image and the secondary beam image, and performs a re-inspection simulation with a changed image processing filter for the secondary beam image, Output inspection results.
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適な画像フィルタを得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、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。 Also with this configuration, it is possible to perform a re-inspection simulation for obtaining an optimum image filter without repeating the actual inspection with the inspection apparatus. Therefore, the time for optimizing the inspection conditions can be shortened, damage to the sample can be reduced, and contamination of the sample can be reduced.
本実施の形態のシミュレーション装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてシェーディング補正をした上で欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像について、シェーディング補正値を変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力する。 The simulation apparatus according to the present embodiment irradiates a sample with a primary beam, acquires a secondary beam image with a secondary beam from the sample, acquires a defect image after correcting the shading of the secondary beam image. The secondary beam image is acquired from the inspection apparatus that outputs the defect image and the secondary beam image, and a reinspection simulation is performed on the secondary beam image with a shading correction value changed, and a reinspection result is output. To do.
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なシェーディング補正値を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、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。 Also with this configuration, it is possible to perform a re-inspection simulation for obtaining an optimum shading correction value without repeating the actual inspection with the inspection apparatus. Therefore, the time for optimizing the inspection conditions can be shortened, damage to the sample can be reduced, and contamination of the sample can be reduced.
本実施の形態の検査結果レビュープログラムは、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてセル−セル比較検査を行って欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得するシミュレーション装置にて実行されることで、前記シミュレーション装置に、前記二次ビーム像について、セル−セル比較検査におけるセル周期を変更した再検査シミュレーションを行い、検査結果を出力するシミュレーション処理部を構成する。 The inspection result review program according to the present embodiment irradiates a sample with a primary beam, acquires a secondary beam image by a secondary beam from the sample, performs a cell-cell comparison inspection on the secondary beam image, and performs a defect. An image is acquired and executed by the simulation apparatus that acquires the secondary beam image from the inspection apparatus that outputs the defect image and the secondary beam image. A simulation processing unit that performs re-inspection simulation in which the cell period in the cell-cell comparison inspection is changed and outputs the inspection result is configured.
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なセル周期を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、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。 Also with this configuration, it is possible to perform a re-inspection simulation for obtaining an optimum cell period without repeating the actual inspection with the inspection apparatus. Therefore, the time for optimizing the inspection conditions can be shortened, damage to the sample can be reduced, and contamination of the sample can be reduced.
本実施の形態の検査結果レビュープログラムは、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてダイ−ダイ比較検査を行って欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得するシミュレーション装置にて実行されることで、前記シミュレーション装置に、前記二次ビーム像について、ダイ−ダイ比較検査におけるエッジ許容値を変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力するシミュレーション処理部を構成する。 The inspection result review program according to the present embodiment irradiates a sample with a primary beam, acquires a secondary beam image with a secondary beam from the sample, performs a die-to-die comparison inspection on the secondary beam image, and performs defect inspection. An image is acquired and executed by the simulation apparatus that acquires the secondary beam image from the inspection apparatus that outputs the defect image and the secondary beam image. A simulation processing unit that performs a re-inspection simulation in which the edge tolerance in the die-to-die comparison inspection is changed and outputs a re-inspection result is configured.
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なエッジ許容値を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、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。 Also with this configuration, it is possible to perform a re-inspection simulation for obtaining an optimum edge tolerance without repeating the actual inspection with the inspection apparatus. Therefore, the time for optimizing the inspection conditions can be shortened, damage to the sample can be reduced, and contamination of the sample can be reduced.
本実施の形態の検査結果レビュープログラムは、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像について画像処理フィルタによるフィルタ処理をした上で欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得するシミュレーション装置にて実行されることで、前記シミュレーション装置に、前記二次ビーム像について、画像処理フィルタを変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力するシミュレーション処理部を構成する。 The inspection result review program according to the present embodiment irradiates a sample with a primary beam, obtains a secondary beam image with a secondary beam from the sample, and filters the secondary beam image with an image processing filter. In the simulation apparatus, the secondary beam is acquired by the simulation apparatus that acquires the secondary beam image from the inspection apparatus that acquires the defect image and outputs the defect image and the secondary beam image. For the image, a re-inspection simulation in which the image processing filter is changed is performed, and a simulation processing unit that outputs a re-inspection result is configured.
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適な画像フィルタを得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、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。 Also with this configuration, it is possible to perform a re-inspection simulation for obtaining an optimum image filter without repeating the actual inspection with the inspection apparatus. Therefore, the time for optimizing the inspection conditions can be shortened, damage to the sample can be reduced, and contamination of the sample can be reduced.
本実施の形態の検査結果レビュープログラムは、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてシェーディング補正をした上で欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得するシミュレーション装置にて実行されることで、前記シミュレーション装置に、前記二次ビーム像について、シェーディング補正値を変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力するシミュレーション処理部を構成する。 The inspection result review program according to the present embodiment irradiates a sample with a primary beam, acquires a secondary beam image with a secondary beam from the sample, performs shading correction on the secondary beam image, and then displays a defect image. When the secondary beam image is obtained from the inspection apparatus that acquires and outputs the defect image and the secondary beam image, the simulation apparatus acquires the secondary beam image. A simulation processing unit configured to perform a re-inspection simulation with the correction value changed and output a re-inspection result.
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なシェーディング補正値を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、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。 Also with this configuration, it is possible to perform a re-inspection simulation for obtaining an optimum shading correction value without repeating the actual inspection with the inspection apparatus. Therefore, the time for optimizing the inspection conditions can be shortened, damage to the sample can be reduced, and contamination of the sample can be reduced.
(実施の形態)
図29は、本実施の形態の検査システムの構成を示す図である。検査システムは、検査装置100と、シミュレーション装置200とを備えている。検査装置100は、上記の実施の形態の任意の電子線検査装置であってよい。検査装置100は、主ハウジング30と、主ハウジング30の上に設置された電子光学装置70と、主ハウジング30内に設けられたステージ装置50と、電子光学装置70の上に設置された検出器761と、検出器761に接続された画像処理部763とを備えている。
(Embodiment)
FIG. 29 is a diagram showing a configuration of the inspection system of the present embodiment. The inspection system includes an inspection device 100 and a simulation device 200. The inspection apparatus 100 may be any electron beam inspection apparatus according to the above embodiment. The inspection apparatus 100 includes a main housing 30, an electro-optical device 70 installed on the main housing 30, a stage device 50 provided in the main housing 30, and a detector installed on the electro-optical device 70. 761 and an image processing unit 763 connected to the detector 761.
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ウエハWに面ビームである一次ビームを照射して、それによってウエハ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。 The electron optical device 70 irradiates the wafer W, which is a sample held on the stage device 50, with a primary beam, which is a surface beam, and thereby guides the secondary beam generated from the wafer W to the detector 761. The detector 761 captures the secondary beam with a two-dimensional sensor (not shown), generates an image of the secondary beam image, and outputs the image to the image processing unit 763.
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、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。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。 As an inspection processing apparatus, the image processing unit 763 applies an image processing filter (an average value (Mean) filter, a Gaussian filter, a median (Median) filter, etc.) to the secondary beam image input from the detector 761. ), And after performing shading correction, inspection is performed by comparison processing such as cell-cell comparison, die-die comparison, die-database comparison, and the like. Specifically, the image processing unit 763 detects a portion exceeding a predetermined threshold in the comparison process as a defect, and generates a defect image. The image processing unit 763 outputs a defect image and an unprocessed image (secondary beam image) used to generate the defect image to the simulation apparatus 200.
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。 The image processing unit 763 performs inspection according to the set inspection condition parameter. The inspection condition parameters include cell period for cell-cell comparison, edge tolerance value for die-die comparison, threshold for detecting defects, image processing filter, shading correction value, and die-database comparison parameters. , Classification information of defects that are not desired to be detected are included. It should be noted that this defect classification information that is not desired to be detected is obtained as a result of classification by imaging with an SEM after inspection.
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。 The simulation apparatus 200 includes a simulation processing unit 201, an input unit 202, and a monitor 203. For example, the simulation apparatus 200 includes a general-purpose computer including an input unit, a monitor, an arithmetic processing unit, a memory, a storage device, an input / output port, and the like. Is done. The simulation processing unit 201 is realized by the inspection result review program according to the present embodiment being executed by the arithmetic processing unit. This inspection result review program may be provided to the simulation apparatus 200 through a network, or may be provided to the simulation apparatus 200 by reading out the search result review program stored in the storage medium. The search result review program provided in this way is stored in the storage device of the simulation apparatus 200, and is read out and executed from there to constitute the simulation processing unit 201.
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偏向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。 The simulation processing unit 201 performs a re-inspection simulation on the secondary beam image input from the inspection apparatus 100 while changing the inspection condition parameter, and determines an optimal inspection condition parameter. The inspection condition parameters deflected by the simulation processing unit 201 for re-inspection simulation include a cell period in the case of cell-cell comparison, an edge tolerance value in the case of die-to-die comparison, a threshold value for detecting defects, and image processing. Filters, shading correction values, die-database comparison parameters, defect classification information that should not be detected, and the like are included.
図30は、セル−セル比較の場合のセル周期、及びダイ−ダイ比較の場合のエッジ許容値を説明する図である。いま、ウエハWの表面には、図30に示すように、複数のダイD1、D2が形成されており、それぞれのダイは、中央にセル領域Cを有し、かつセル領域の左下に「A」が形成されているとする。また、セル領域Cには、複数の「F」の繰り返しパターン(セル)が形成されているとする。 FIG. 30 is a diagram for explaining a cell period in the case of cell-cell comparison and an edge allowable value in the case of die-to-die comparison. Now, as shown in FIG. 30, a plurality of dies D1 and D2 are formed on the surface of the wafer W. Each die has a cell region C in the center and “A” at the lower left of the cell region. ”Is formed. In the cell region C, a plurality of “F” repeating patterns (cells) are formed.
検査条件パラメータとしてのセル周期とは、検査装置100がセル−セル比較による検査を行う際の主走査方向(図30の例では下向き)の繰り返しパターンの周期pである。画像処理部763におけるセル−セル比較の際にこの周期が正しくなければ、セル−セル比較による検査結果は正しく得られない。そこで、シミュレーション処理部201は、検査装置100から得た未処理画像についてセル周期を変更しながらセル−セル比較をし直して、最適なセル周期を求める。 The cell period as the inspection condition parameter is a period p of a repetitive pattern in the main scanning direction (downward in the example of FIG. 30) when the inspection apparatus 100 performs inspection by cell-cell comparison. If this period is not correct at the time of cell-cell comparison in the image processing unit 763, the inspection result by the cell-cell comparison cannot be obtained correctly. Therefore, the simulation processing unit 201 performs cell-cell comparison again on the unprocessed image obtained from the inspection apparatus 100 while changing the cell period to obtain an optimal cell period.
検査条件としてのエッジ許容値とは、検査装置100がダイ−ダイ比較による検査を行う際に、エッジ部分について欠陥を検出するための閾値である。図30に示すように、ダイ−ダイ比較において、比較対象である「A」のエッジ部分で差分dが生じやすい。よって、エッジ部分について、エッジ以外の部分と同じ閾値を用いて欠陥であるか否かの判断をすると、エッジ部分から疑似欠陥が生じやすくなる。そこで、エッジ部分については、欠陥として検出するための閾値を他の部分と比較して大きく設定する。このエッジ部分について大きく設定された閾値がエッジ許容値である。エッジ許容値を小さくしすぎるとエッジから疑似欠陥が検出されてしまい、エッジ許容値を大きくしすぎるとエッジに生じている真の欠陥を検出することができない。そこで、シミュレーション処理部201は、検査装置100から得た未処理画像についてエッジ許容値を変更しながらダイ−ダイ比較をし直して、最適なエッジ許容値を求める。 The edge allowable value as the inspection condition is a threshold value for detecting a defect in the edge portion when the inspection apparatus 100 performs inspection by die-to-die comparison. As shown in FIG. 30, in the die-to-die comparison, the difference d is likely to occur at the edge portion of “A” to be compared. Therefore, if it is determined whether or not the edge portion is a defect using the same threshold value as the portion other than the edge portion, a pseudo defect is likely to be generated from the edge portion. Therefore, for the edge portion, a threshold value for detecting as a defect is set larger than that for other portions. A threshold value set large for the edge portion is an edge allowable value. If the edge tolerance is too small, a pseudo defect is detected from the edge, and if the edge tolerance is too large, a true defect generated at the edge cannot be detected. Therefore, the simulation processing unit 201 performs die-to-die comparison again on the unprocessed image obtained from the inspection apparatus 100 while changing the edge allowable value to obtain an optimum edge allowable value.
以下、上記のように構成された検査システムの動作を説明する。図31は、検査システムの動作を示すフロー図である。まず、検査装置100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)。 Hereinafter, the operation of the inspection system configured as described above will be described. FIG. 31 is a flowchart showing the operation of the inspection system. First, the inspection apparatus 100 performs an inspection, and the image processing unit 763 outputs the inspection result to the simulation apparatus 200 (step S331). At this time, the image processing unit 763 also outputs the unprocessed image (secondary beam image) used to obtain the inspection result and the classification information of the defect not to be detected to the simulation apparatus 200 together with the inspection result. In the simulation apparatus 200, the simulation processing unit 201 reads this inspection result, generates a defect image, and displays it on the monitor 203 (step S332).
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、検査装置100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)。 Next, the simulation processing unit 201 changes the inspection condition, executes re-inspection simulation (step S333), and outputs the re-inspection result obtained thereby (step S334). In this re-inspection simulation, as in the inspection in the inspection apparatus 100, the defect in the defect classification information that is not to be detected is not detected. The simulation processing unit 201 reads the reinspection result obtained in step S334, generates a defect image, and outputs the defect image to the monitor 203 (step S335).
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検査装置100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。 Next, by evaluating the defect image obtained by this re-inspection, it is determined whether the inspection condition is optimal (step S336). If the inspection condition is not optimal (NO in step S336), the process proceeds to step S333. Returning, the inspection condition is changed, and the re-inspection simulation is executed (step S333). When the re-inspection simulation is repeated while changing the inspection condition parameters as described above and the inspection conditions become optimal (YES in step S336), the optimal inspection conditions are used as inspection conditions adopted by the inspection apparatus 100. Determination is made (step S337), and the process is terminated. The simulation processing unit 201 may determine whether the search condition is optimal based on an input from the input unit 202, for example.
以上のように、本実施の形態の検査システムによれば、検査装置100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で検査装置100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、検査装置100による実際の検査の回数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。 As described above, according to the inspection system of the present embodiment, after the actual inspection is performed by the inspection apparatus 100, the defect image and the unprocessed image output from the inspection apparatus 100 by the simulation apparatus 200 are used. Since the reinspection simulation is performed by the inspection result review software while changing the inspection conditions, the inspection conditions can be optimized with a small number of inspections, and the time for optimizing the inspection conditions can be shortened. In addition, since it is not necessary to repeat the actual number of inspections by the inspection apparatus 100, damage to the sample can be reduced, and contamination of the sample can be reduced.
<スキャン方法>
(背景)
光電面を用いた一次光学系による検査手法としては、検査領域に対してプレチャージエネルギー条件にてスキャン動作とステップ動作(視野幅だけ横に移動)を繰り返してプレチャージを実施した後に、同じ検査領域に対して検査エネルギー条件にてスキャン動作とステップ動作を繰り返して検査を実施する、という検査手法が考えられる。
<Scanning method>
(background)
The inspection method using the primary optical system using the photocathode is the same inspection after pre-charging by repeating scanning operation and step operation (moving laterally by the visual field width) to the inspection area under pre-charge energy conditions. An inspection method in which a scan operation and a step operation are repeatedly performed on a region under an inspection energy condition is conceivable.
(課題)
しかしながら、このような検査手法では、検査領域の中の1つの小領域に着目した場合、プレチャージを実施してから検査を実施するまでの間に時間が空くため、検査を実施する時にプレチャージの効果が弱まっている可能性がある。
(Task)
However, in such an inspection method, when attention is paid to one small area in the inspection area, it takes time to perform the inspection after the precharge is performed. The effect of may be weakened.
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、プレチャージの効果を有効に利用して検査を実施できる検査装置のスキャン方法を提供することにある。 The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. An object of the present invention is to provide a scanning method for an inspection apparatus capable of performing an inspection by effectively using the effect of precharge.
(解決手段)
本発明による検査装置のスキャン方法は、
試料を一方向に移動しながら、前記試料にプレチャージエネルギー条件で一次ビームを照射して、試料の帯状の検査領域に対して連続的にプレチャージを実施する工程と、
前記試料を前記一方向とは逆向きに移動しながら、前記試料に検査条件で一次ビームを照射して、試料の帯状の検査領域に対して連続的に検査を実施する工程と、
前記試料を視野幅だけ前記一方向に対して直角な向きに移動する工程と、
を順に繰り返して行う。
(Solution)
The scanning method of the inspection apparatus according to the present invention includes:
Irradiating the sample with a primary beam under precharge energy conditions while moving the sample in one direction, and continuously precharging the strip-shaped inspection region of the sample;
Irradiating the sample with a primary beam under an inspection condition while moving the sample in a direction opposite to the one direction, and continuously inspecting a strip-shaped inspection region of the sample; and
Moving the sample in a direction perpendicular to the one direction by a visual field width;
Repeat in order.
(実施の形態)
図32A〜図32Dを参照して、本実施の形態による検査装置のスキャン方法について説明する。
(Embodiment)
With reference to FIGS. 32A to 32D, a scanning method of the inspection apparatus according to the present embodiment will be described.
本実施の形態のスキャン方法では、まず、図32Aに示すように、プレチャージエネルギー条件を実現するようなリターディング電圧(プレチャージ電圧)が試料20に印加された状態で、試料20に一次ビームが照射されるとともに、試料20を載置したステージ30が一定速度で移動(スキャン)され(矢印A1参照)、試料20の帯状の検査領域211に対して連続的にプレチャージが実施される。 In the scanning method of the present embodiment, first, as shown in FIG. 32A, the primary beam is applied to the sample 20 in a state where a retarding voltage (precharge voltage) that realizes the precharge energy condition is applied to the sample 20. , The stage 30 on which the sample 20 is placed is moved (scanned) at a constant speed (see arrow A1), and pre-charging is continuously performed on the strip-shaped inspection region 211 of the sample 20.
次に、図32Bに示すように、検査条件を実現するようなリターディング電圧(検査電圧)が試料20に印加された状態で、試料20に一次ビームが照射されるとともに、試料20を載置したステージ30が一定速度で逆向きに移動(スキャン)され(矢印A2参照)、試料20の同じ検査領域211に対して連続的に検査が実施される。 Next, as shown in FIG. 32B, the sample 20 is irradiated with the primary beam while the retarding voltage (inspection voltage) that realizes the inspection condition is applied to the sample 20, and the sample 20 is mounted. The stage 30 is moved (scanned) in the reverse direction at a constant speed (see arrow A2), and the inspection is continuously performed on the same inspection region 211 of the sample 20.
次に、図32Cに示すように、視野幅だけステージ30が横に移動(ステップ)された後(矢印A3参照)、試料にプレチャージ電圧が印加された状態で、試料20に一次ビームが照射されるとともに、試料20を載置したステージ30が一定速度で移動(スキャン)され(矢印A4参照)、前回の検査領域211の隣の検査領域212に対して連続的にプレチャージが実施される。 Next, as shown in FIG. 32C, after moving the stage 30 sideways (step) by the visual field width (see arrow A3), the sample 20 is irradiated with the primary beam while the precharge voltage is applied to the sample. At the same time, the stage 30 on which the sample 20 is placed is moved (scanned) at a constant speed (see arrow A4), and the precharge is continuously performed on the inspection region 212 adjacent to the previous inspection region 211. .
次に、図32Dに示すように、試料20に検査電圧が印加された状態で、試料20に一次ビームが照射されるとともに、試料20を載置したステージ30が一定速度で逆向きに移動(スキャン)され(矢印A5参照)、試料20の同じ検査領域212に対して連続的に検査が実施される。 Next, as shown in FIG. 32D, the primary beam is irradiated to the sample 20 with the inspection voltage applied to the sample 20, and the stage 30 on which the sample 20 is placed moves in the reverse direction at a constant speed ( (Refer to arrow A5), and the same inspection area 212 of the sample 20 is continuously inspected.
その後、図32C及び図32Dに示す工程が交互に繰り返されることで、試料20全面に対してプレチャージと検査が交互に実施される。 Thereafter, the steps shown in FIGS. 32C and 32D are alternately repeated, so that precharge and inspection are alternately performed on the entire surface of the sample 20.
以上のような本実施の形態によれば、検査領域に対してプレチャージエネルギー条件にてスキャン動作とステップ動作を繰り返してプレチャージを実施した後に、同じ検査領域に対して検査エネルギー条件にてスキャン動作とステップ動作を繰り返して検査を実施する、という検査手法に比べて、検査領域の中の1つの小領域に着目した場合、プレチャージを実施してから検査を実施するまでの間の時間が短くなるため、プレチャージの効果を有効に利用して検査を実施することが可能である。 According to the present embodiment as described above, after the precharge is performed by repeating the scan operation and the step operation on the precharge energy condition for the inspection region, the same inspection region is scanned on the inspection energy condition. Compared to the inspection method in which the inspection is performed by repeating the operation and the step operation, when attention is paid to one small region in the inspection region, the time between the precharge and the inspection is performed. Since it becomes shorter, it is possible to carry out the inspection by effectively using the effect of the precharge.
<電子光学装置+SEM+EDX>
(背景)
試料の欠陥検査では、電子光学装置を用いて異物検出を行った後、走査型電子顕微鏡(以下、SEMと呼ぶことがある)を用いて検出欠陥の再検査(レビュー)及び真偽判定を行い、次いで、エネルギー分散型X線分光器(以下、EDXと呼ぶことがある)を用いて真欠陥の材料分析を行うことが望ましい。ここで、SEM及びEDXを用いた検査では、電子光学装置により検出された欠陥位置に正確に電子ビームを照射する必要がある。
<Electron optical device + SEM + EDX>
(background)
In sample defect inspection, after detecting foreign matter using an electron optical device, a scanning electron microscope (hereinafter sometimes referred to as SEM) is used to reinspect (review) the detected defect and determine authenticity. Then, it is desirable to perform material analysis of true defects using an energy dispersive X-ray spectrometer (hereinafter sometimes referred to as EDX). Here, in the inspection using SEM and EDX, it is necessary to accurately irradiate the electron beam to the defect position detected by the electron optical device.
(課題)
しかしながら、従来の検査装置では、電子光学装置、SEM及びEDXがそれぞれ別個の真空ハウジングに設けられており、真空ハウジング間での試料の移動および真空ハウジング間での座標合わせが必要であるため、SEM及びEDXを用いた検査では、電子光学装置により検出された欠陥位置に正確に電子ビームを照射することが困難であった。そのため、特に薄い異物や小さい異物については、その材質を判定することができなかった。
(Task)
However, in the conventional inspection apparatus, the electron optical device, the SEM, and the EDX are provided in separate vacuum housings, and it is necessary to move the sample between the vacuum housings and align the coordinates between the vacuum housings. In the inspection using EDX, it is difficult to accurately irradiate the defect position detected by the electron optical device with the electron beam. For this reason, the material cannot be determined for particularly thin or small foreign matters.
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、試料面上の薄い異物や小さい異物の材質を判定できる検査装置を提供することにある。 The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. An object of the present invention is to provide an inspection apparatus that can determine the material of thin or small foreign matter on a sample surface.
(解決手段) (Solution)
本発明による検査装置は、
試料を検査する検査装置であって、
試料を載置して連続的に移動するステージ装置と、
前記ステージ装置を収容する真空ハウジングと、
前記真空ハウジングに設けられた電子光学装置と、
前記真空ハウジングに互いに隣接して設けられた走査型電子顕微鏡及びエネルギー分散型X線分光器と、
を備え、
前記電子光学装置は、
前記ステージ装置上の前記試料に対して一次ビームを照射する一次光学系と、
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二次元センサを含む検出器と、
前記二次ビームを前記二次元センサに導く2次光学系と、を有する。
The inspection apparatus according to the present invention includes:
An inspection device for inspecting a sample,
A stage device for continuously moving a sample placed thereon;
A vacuum housing that houses the stage device;
An electro-optical device provided in the vacuum housing;
A scanning electron microscope and an energy dispersive X-ray spectrometer provided adjacent to each other in the vacuum housing;
With
The electro-optical device includes:
A primary optical system for irradiating the sample on the stage device with a primary beam;
A detector including a two-dimensional sensor that generates an image of a secondary beam generated from the sample by irradiating the sample with the primary beam;
A secondary optical system for guiding the secondary beam to the two-dimensional sensor.
本発明によれば、電子光学装置と走査型電子顕微鏡とエネルギー分散型X線分光器とが、同一の真空ハウジングに設けられており、同一のステージ装置により試料が移動されるため、真空ハウジング間での試料の移動および真空ハウジング間での座標合わせが不要である。これにより、SEM及びEDXを用いた検査において、電子光学装置により検出された欠陥位置に正確に電子ビームを照射することが可能であり、薄い異物や小さい異物であってもその材質を判定することができる。薄い異物や小さい異物の材質を判定できることにより、欠陥の発生プロセス及び部品等のより正確な特定が可能となり、これにより、プロセス改善、部品改善・装置改善を行うことができ、製造ラインの歩留まり向上に役立つ。 According to the present invention, the electron optical device, the scanning electron microscope, and the energy dispersive X-ray spectrometer are provided in the same vacuum housing, and the sample is moved by the same stage device. It is not necessary to move the sample at this point and to coordinate the vacuum housing. As a result, in inspection using SEM and EDX, it is possible to accurately irradiate the defect position detected by the electron optical device with the electron beam, and even a thin foreign object or a small foreign object can be determined. Can do. The ability to determine the material of thin or small foreign matter enables more accurate identification of the defect generation process and parts, etc., thereby making it possible to improve processes, improve parts and improve equipment, and improve production line yields. To help.
本発明による検査装置において、前記一次光学系は、レーザ光を発生するレーザ光源と、前記レーザ光が照射されることにより前記一次ビームを発生する光電面と、を有してもよい。 In the inspection apparatus according to the present invention, the primary optical system may include a laser light source that generates laser light and a photoelectric surface that generates the primary beam when irradiated with the laser light.
このような態様によれば、光電面から放出される電子のエネルギー分散が比較的小さいことから、リターディング電圧を変更することで、検査エネルギー条件とは独立に、的確なプレチャージエネルギー条件を選択することができる。これにより、電子光学装置における検出感度が向上し、より微細な異物を検出することが可能となる。 According to such an aspect, since the energy dispersion of electrons emitted from the photocathode is relatively small, an accurate precharge energy condition can be selected independently of the inspection energy condition by changing the retarding voltage. can do. Thereby, the detection sensitivity in the electron optical device is improved, and finer foreign matters can be detected.
本発明による検査装置において、前記真空ハウジングには、前記ステージ装置上の前記試料に対する前記走査型電子顕微鏡の光軸の角度が調整されるように、前記走査型電子顕微鏡及びエネルギー分散型X線分光器を一緒に、前記ステージ装置に対して旋回させる旋回手段が設けられていてもよい。 In the inspection apparatus according to the present invention, the scanning electron microscope and the energy dispersive X-ray spectroscopy may be provided in the vacuum housing so that an angle of an optical axis of the scanning electron microscope with respect to the sample on the stage device is adjusted. A turning means for turning the device together with respect to the stage device may be provided.
このような態様によれば、走査型電子顕微鏡による欠陥のレビュー時には、走査型電子顕微鏡の光軸を試料に対して直角に向け、試料表面に直角に電子ビームを照射させることで、試料表面のパターンにより電子ビームの陰が生じることを防止できる。一方、エネルギー分散型X線分光器による材料分析時には、走査型電子顕微鏡の光軸を試料に対して傾斜させ、試料表面に斜めに電子ビームを照射させることで、電子ビームが薄い異物を通過して試料内部に到達してしまい、薄い異物以外からのシグナルが発生することを防止できる。 According to such an aspect, at the time of reviewing defects by a scanning electron microscope, the optical axis of the scanning electron microscope is directed at a right angle to the sample, and the electron beam is irradiated at a right angle to the sample surface. The pattern can prevent the electron beam from being shaded. On the other hand, during material analysis using an energy dispersive X-ray spectrometer, the electron beam passes through a thin foreign object by tilting the optical axis of the scanning electron microscope with respect to the sample and irradiating the sample surface with the electron beam obliquely. Thus, it is possible to prevent the generation of a signal from other than a thin foreign substance that reaches the inside of the sample.
本発明による検査装置において、前記ステージ装置には、前記ステージ装置上の前記試料に対する前記走査型電子顕微鏡の光軸の角度が調整されるように、前記ステージ装置上の前記試料を傾斜させるチルト手段が設けられていてもよい。 In the inspection apparatus according to the present invention, the stage device includes a tilt unit that tilts the sample on the stage device so that an angle of an optical axis of the scanning electron microscope with respect to the sample on the stage device is adjusted. May be provided.
このような態様によっても、走査型電子顕微鏡による欠陥の再検査では、走査型電子顕微鏡の光軸を試料に対して直角に向け、試料表面に直角に電子ビームを照射させることで、試料表面のパターンに陰が生じることを防止できる。一方、エネルギー分散型X線分光器による材料分析では、走査型電子顕微鏡の光軸を試料に対して傾斜させ、試料表面に斜めに電子ビームを照射させることで、電子ビームが薄い異物を通過して試料内部に到達してしまい、薄い異物以外からのシグナルが発生することを防止できる。 Even in such an embodiment, in the re-inspection of defects by the scanning electron microscope, the optical axis of the scanning electron microscope is oriented at right angles to the sample, and the sample surface is irradiated with an electron beam at right angles. It is possible to prevent the pattern from being shaded. On the other hand, in material analysis using an energy dispersive X-ray spectrometer, the electron beam passes through a thin foreign object by tilting the optical axis of the scanning electron microscope with respect to the sample and irradiating the sample surface with the electron beam obliquely. Thus, it is possible to prevent the generation of a signal from other than a thin foreign substance that reaches the inside of the sample.
本発明による検査装置において、前記走査型電子顕微鏡と前記ステージ装置との間には、前記ステージ装置上の前記試料に対する前記走査型電子顕微鏡の光軸の角度が調整されるように、前記走査型電子顕微鏡から放出された電子ビームを偏向する偏向器が設けられていてもよい。 In the inspection apparatus according to the present invention, the scanning type is arranged between the scanning electron microscope and the stage device so that an angle of an optical axis of the scanning electron microscope with respect to the sample on the stage device is adjusted. A deflector for deflecting the electron beam emitted from the electron microscope may be provided.
このような態様によっても、走査型電子顕微鏡による欠陥の再検査では、走査型電子顕微鏡の光軸を試料に対して直角に向け、試料表面に直角に電子ビームを照射させることで、試料表面のパターンに陰が生じることを防止できる。一方、エネルギー分散型X線分光器による材料分析では、走査型電子顕微鏡の光軸を試料に対して傾斜させ、試料表面に斜めに電子ビームを照射させることで、電子ビームが薄い異物を通過して試料内部に到達してしまい、薄い異物以外からのシグナルが発生することを防止できる。 Even in such an embodiment, in the re-inspection of defects by the scanning electron microscope, the optical axis of the scanning electron microscope is oriented at right angles to the sample, and the sample surface is irradiated with an electron beam at right angles. It is possible to prevent the pattern from being shaded. On the other hand, in material analysis using an energy dispersive X-ray spectrometer, the electron beam passes through a thin foreign object by tilting the optical axis of the scanning electron microscope with respect to the sample and irradiating the sample surface with the electron beam obliquely. Thus, it is possible to prevent the generation of a signal from other than a thin foreign substance that reaches the inside of the sample.
本発明による検査装置は、前記走査型電子顕微鏡のカソードにカソード電圧を印加するカソード電源と、前記ステージ上の前記試料にリターディング電圧を印加するリターディング電源と、前記走査型電子顕微鏡及び前記エネルギー分散型X線分光器の両方による撮像が可能な前記カソード電圧及び前記リターディング電圧の設定と、前記エネルギー分散型X線分光器による撮像のみが可能な前記カソード電圧及び前記リターディング電圧の設定と、を切り替えるモード切替部と、を更に備えてもよい。 The inspection apparatus according to the present invention includes a cathode power source that applies a cathode voltage to the cathode of the scanning electron microscope, a retarding power source that applies a retarding voltage to the sample on the stage, the scanning electron microscope, and the energy. Setting of the cathode voltage and the retarding voltage that can be imaged by both of the dispersive X-ray spectrometer, and setting of the cathode voltage and the retarding voltage that can only be imaged by the energy dispersive X-ray spectrometer And a mode switching unit for switching between and.
このような態様によれば、走査型電子顕微鏡の条件によりカソードに高電圧を印加できない場合であっても、モード切替部が、走査型電子顕微鏡及びエネルギー分散型X線分光器の両方による撮像が可能な電圧設定から、エネルギー分散型X線分光器による撮像のみが可能な電圧設定へと切り替えることで、装置を停止することなく、少なくともエネルギー分散型X線分光器によるX線像の撮像を継続することができる。 According to such an aspect, even when a high voltage cannot be applied to the cathode due to the conditions of the scanning electron microscope, the mode switching unit can capture images by both the scanning electron microscope and the energy dispersive X-ray spectrometer. By switching from possible voltage settings to voltage settings that can only be imaged with an energy dispersive X-ray spectrometer, at least X-ray image acquisition with an energy dispersive X-ray spectrometer is continued without stopping the device. can do.
本発明による検査装置において、
前記光電面は、少なくとも第1領域及び第2領域に分割された状態であり、
前記第1領域及び前記第2領域には互いに異なるカソード電圧が印加されるようになっており、
前記第1領域及び前記第2領域の境界にレーザ光が照射されるようになっていてもよい。
In the inspection apparatus according to the present invention,
The photocathode is in a state divided into at least a first region and a second region,
Different cathode voltages are applied to the first region and the second region,
A laser beam may be irradiated to a boundary between the first region and the second region.
このような態様によれば、光電面の第1領域及び第2領域に互いに異なるカソード電圧が印加されているため、第1領域から発生した一次ビームと第2領域から発生した一次ビームのランディングエネルギーは互いに異なるものとなる。すなわち、試料の互いに隣り合う領域には互いに異なるエネルギーの一次ビームが同時に照射されることになる。これにより、様々な条件での検査が可能となる。 According to such an aspect, since different cathode voltages are applied to the first region and the second region of the photocathode, the landing energy of the primary beam generated from the first region and the primary beam generated from the second region Are different from each other. That is, primary beams with different energies are simultaneously irradiated onto adjacent regions of the sample. Thereby, inspection under various conditions becomes possible.
本発明による検査装置において、前記第1領域には、一次ビームのランディングエネルギーが検査エネルギー条件を実現するような電圧が印加され、前記第2領域には、一次ビームのランディングエネルギーがプレチャージエネルギー条件を実現するような電圧が印加されてもよい。 In the inspection apparatus according to the present invention, a voltage is applied to the first region such that the landing energy of the primary beam realizes the inspection energy condition, and the landing energy of the primary beam is applied to the second region in the precharge energy condition. A voltage that realizes the above may be applied.
このような態様によれば、試料の互いに隣り合う領域のうち一方を検査しながら他方をプレチャージすることができる。 According to such an aspect, it is possible to precharge the other while inspecting one of the adjacent regions of the sample.
本発明による検査装置において、前記試料面上において、前記第1領域から発生した一次ビームが入射する領域と前記第2領域から発生した一次ビームが入射する領域とは、前記ステージ装置のステップ動作の方向に隣り合っていてもよい。 In the inspection apparatus according to the present invention, the region where the primary beam generated from the first region is incident and the region where the primary beam generated from the second region is incident on the sample surface are the step operations of the stage device. Adjacent to the direction.
本発明による検査装置において、前記試料面上において、前記第1領域から発生した一次ビームが入射する領域と前記第2領域から発生した一次ビームが入射する領域とは、前記ステージ装置のスキャン動作の方向に隣り合っていてもよい。 In the inspection apparatus according to the present invention, the region where the primary beam generated from the first region is incident and the region where the primary beam generated from the second region is incident on the sample surface are scanning operations of the stage device. Adjacent to the direction.
本発明による検査装置において、前記カソード電源は、前記ステージ装置がスキャン動作の方向を逆転させるのに同期して、前記第1領域に印加する電圧と前記第2領域に印加する電圧とを逆転させてもよい。 In the inspection apparatus according to the present invention, the cathode power supply reverses the voltage applied to the first region and the voltage applied to the second region in synchronization with the stage device reversing the direction of the scanning operation. May be.
本発明による検査装置において、前記光電面上には、当該光電面と同電位のアパーチャが配置されていてもよい。 In the inspection apparatus according to the present invention, an aperture having the same potential as that of the photocathode may be disposed on the photocathode.
このような態様によれば、ガウス分布のレーザ光の裾野の強度の弱い部分がアパーチャによりカットされるため、レーザ光の強度分布が均一化する。これにより、光電面から強度分布が均一な一次ビームが発生する。強度分布が均一な一次ビームを用いることにより、欠陥検査時のノイズを低減できる。また、アパーチャは光電面と同電位であるため、引き出し電界への影響を小さくできる。 According to such an aspect, a portion of the base of the Gaussian laser beam having a low intensity is cut by the aperture, so that the intensity distribution of the laser beam is made uniform. As a result, a primary beam having a uniform intensity distribution is generated from the photocathode. By using a primary beam having a uniform intensity distribution, noise during defect inspection can be reduced. In addition, since the aperture has the same potential as the photocathode, the influence on the extraction electric field can be reduced.
本発明による検査装置において、前記光電面と前記アパーチャとの間の間隔は、0.1〜2.0mmであってもよい。 In the inspection apparatus according to the present invention, a distance between the photocathode and the aperture may be 0.1 to 2.0 mm.
このような態様によれば、間隔が2.0mm以下であることから、レーザ光がアパーチャを通過してから光電面に到達するまでの間に回折が生じることを防止できる。 According to such an aspect, since the interval is 2.0 mm or less, it is possible to prevent diffraction from occurring between the time when the laser light passes through the aperture and the time when it reaches the photocathode.
本発明による検査装置において、前記アパーチャは、CrまたはCで被覆されていてもよい。 In the inspection apparatus according to the present invention, the aperture may be covered with Cr or C.
このような態様によれば、CrまたはCの電子効率が低いことから、アパーチャから発生する電子を低減でき、これにより、欠陥検査時のノイズが減少する。 According to such an aspect, since the electron efficiency of Cr or C is low, the electrons generated from the aperture can be reduced, thereby reducing noise during defect inspection.
(実施の形態)
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。図35は、本実施の形態による検査装置の一例を示す図である。
(Embodiment)
An inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 35 is a diagram illustrating an example of an inspection apparatus according to the present embodiment.
図35に示すように、検査装置10は、試料20を載置して連続的に移動するステージ装置30と、ステージ装置30を収容する真空ハウジング11と、真空ハウジング11に設けられた電子光学装置100と、真空ハウジング11に互いに隣接して設けられた走査型電子顕微鏡(SEM)200及びエネルギー分散型X線分光器(EDX)300と、を備えている。 As shown in FIG. 35, the inspection apparatus 10 includes a stage device 30 on which the sample 20 is continuously moved, a vacuum housing 11 that houses the stage device 30, and an electron optical device provided in the vacuum housing 11. 100 and a scanning electron microscope (SEM) 200 and an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) 300 provided adjacent to each other in the vacuum housing 11.
このうち電子光学装置100は、上述したように、ステージ装置30上の試料20に対して一次ビームを照射する一次光学系40と、一次ビームを試料20に照射することで試料20から発生した二次ビームの像を生成する二次元センサ71を含む検出器70と、二次ビームを二次元センサ70に導く2次光学系60と、を有している。 Among these, as described above, the electron optical device 100 includes the primary optical system 40 that irradiates the sample 20 on the stage device 30 with the primary beam, and the second generated from the sample 20 by irradiating the sample 20 with the primary beam. The detector 70 includes a two-dimensional sensor 71 that generates an image of the secondary beam, and the secondary optical system 60 that guides the secondary beam to the two-dimensional sensor 70.
本実施の形態では、一次光学系40は、レーザ光を発生するレーザ光源49(図39参照)と、レーザ光が照射されることにより一次ビームを発生する光電面2011と、を有している。一次ビームのランディングエネルギーLEと、試料20に印加されるリターディング電圧RTDと、光電面2021に印加されるカソード電圧V1との間には、LE=RTD−V1の関係が成り立つ。 In the present embodiment, the primary optical system 40 includes a laser light source 49 (see FIG. 39) that generates laser light, and a photocathode 2011 that generates a primary beam when irradiated with the laser light. . The relationship LE = RTD−V1 is established between the landing energy LE of the primary beam, the retarding voltage RTD applied to the sample 20, and the cathode voltage V1 applied to the photocathode 2021.
ところで、上述したように、試料20の欠陥検査では、電子光学装置10を用いて異物検出を行った後、SEM200を用いて検出欠陥の再検査(レビュー)及び真偽判定を行い、次いで、EDX300を用いて真欠陥の材料分析を行うことが望ましい。ここで、SEM200及びEDX300を用いた検査では、電子光学装置により検出された欠陥位置に正確に電子ビームを照射する必要がある。 By the way, as described above, in the defect inspection of the sample 20, after the foreign matter is detected using the electron optical device 10, the detection defect is re-inspected (reviewed) and the authenticity is determined using the SEM 200, and then the EDX 300 is detected. It is desirable to perform material analysis of true defects using Here, in the inspection using the SEM 200 and the EDX 300, it is necessary to irradiate the electron beam accurately to the defect position detected by the electron optical device.
従来の検査装置では、電子光学装置、SEM及びEDXがそれぞれ別個の真空ハウジングに設けられており、真空ハウジング間での試料の移動および真空ハウジング間での座標合わせが必要であるため、SEM及びEDXを用いた検査では、電子光学装置により検出された欠陥位置に正確に電子ビームを照射することが困難であった。そのため、特に薄い異物や小さい異物については、その材質を判定することができなかった。 In the conventional inspection apparatus, the electron optical device, the SEM, and the EDX are provided in separate vacuum housings, and it is necessary to move the sample between the vacuum housings and align the coordinates between the vacuum housings. In the inspection using, it was difficult to accurately irradiate the defect position detected by the electron optical device with the electron beam. For this reason, the material cannot be determined for particularly thin or small foreign matters.
一方、本実施の形態では、電子光学装置100とSEM200及びEDX300とは、同一の真空ハウジング11に設けられており、同一のステージ装置30により試料20が移動される。そのため、真空ハウジング間での試料の移動および真空ハウジング間での座標合わせが不要である。これにより、SEM200及びEDX300を用いた検査において、電子光学装置100により検出された欠陥位置に正確に電子ビームを照射することが可能であり、薄い異物や小さい異物であってもその材質を判定することができる。薄い異物や小さい異物の材質を判定できることにより、欠陥の発生プロセス及び部品等のより正確な特定が可能となり、これにより、プロセス改善、部品改善・装置改善を行うことができ、製造ラインの歩留まり向上に役立つ。 On the other hand, in the present embodiment, the electron optical device 100, the SEM 200, and the EDX 300 are provided in the same vacuum housing 11, and the sample 20 is moved by the same stage device 30. Therefore, it is not necessary to move the sample between the vacuum housings and to coordinate the coordinates between the vacuum housings. Thereby, in the inspection using the SEM 200 and the EDX 300, it is possible to accurately irradiate the electron beam to the defect position detected by the electron optical device 100, and the material of the thin foreign matter or the small foreign matter is determined. be able to. The ability to determine the material of thin or small foreign matter enables more accurate identification of the defect generation process and parts, etc., thereby making it possible to improve processes, improve parts and improve equipment, and improve production line yields. To help.
図34Aは、SEM200及びEDX300とステージ30上の試料20とを拡大して示す概略図である。 FIG. 34A is a schematic diagram showing the SEM 200 and EDX 300 and the sample 20 on the stage 30 in an enlarged manner.
図34Aに示すように、本実施の形態では、真空ハウジング11には、ステージ装置30上の試料20に対するSEM200の光軸の角度が調整されるように、SEM299及びEDX300を一緒に、ステージ装置30に対して旋回させる旋回手段310が設けられている。 As shown in FIG. 34A, in the present embodiment, the SEM 299 and the EDX 300 are combined together in the vacuum housing 11 so that the angle of the optical axis of the SEM 200 with respect to the sample 20 on the stage device 30 is adjusted. A swiveling means 310 is provided for swiveling with respect to.
旋回手段310は、SEM200による欠陥のレビュー時には、SEM200の光軸を試料30に対して直角に向け、試料30表面に直角に電子ビームを照射させる(図34A参照)。これにより、試料30表面のパターンにより電子ビームの陰が生じることを防止できる。一方、EDX300による材料分析時には、旋回手段310は、EM200の光軸を試料に対して傾斜させ、試料30表面に斜めに電子ビームを照射させる(図34B参照)。これにより、電子ビームが薄い異物を通過して試料30内部に到達してしまい、薄い異物以外からのシグナルが発生することを防止できる。したがって、薄い異物の材質判定をより正確に行うことができるようになる。 When the defect is reviewed by the SEM 200, the swivel unit 310 directs the optical axis of the SEM 200 perpendicular to the sample 30 and irradiates the surface of the sample 30 with an electron beam (see FIG. 34A). Thereby, it can prevent that the shadow of an electron beam arises with the pattern of the sample 30 surface. On the other hand, during the material analysis by the EDX 300, the turning means 310 tilts the optical axis of the EM 200 with respect to the sample and irradiates the electron beam obliquely on the surface of the sample 30 (see FIG. 34B). As a result, it is possible to prevent the electron beam from passing through the thin foreign matter and reaching the inside of the sample 30 and generating a signal from other than the thin foreign matter. Therefore, the material determination of the thin foreign matter can be performed more accurately.
なお、欠陥のレビュー時に試料30表面に直角に電子ビームを照射できるとともに、材料分析時に試料30表面に斜めに電子ビームを照射できるならば、真空ハウジング11に旋回手段310が設けられた態様に限定されない。たとえば、図34Cに示すように、ステージ装置30には、ステージ装置30上の試料20に対するSEM200の光軸の角度が調整されるように、ステージ装置30上の試料20を傾斜させるチルト手段320が設けられていてもよい。あるいは、図34Dに示すように、SEM200とステージ装置30との間には、ステージ装置30上の試料20に対するSEM200の光軸の角度が調整されるように、SEMから放出された電子ビームを偏向する偏向器210が設けられていてもよい。これらの態様であっても、欠陥のレビュー時に試料30表面に直角に電子ビームを照射できるとともに、材料分析時に試料30表面に斜めに電子ビームを照射できる。 If the electron beam can be irradiated perpendicularly to the surface of the sample 30 at the time of defect review and can be irradiated obliquely to the surface of the sample 30 at the time of material analysis, the embodiment is limited to a mode in which the turning means 310 is provided in the vacuum housing 11. Not. For example, as shown in FIG. 34C, the stage device 30 includes tilt means 320 that tilts the sample 20 on the stage device 30 so that the angle of the optical axis of the SEM 200 with respect to the sample 20 on the stage device 30 is adjusted. It may be provided. Alternatively, as shown in FIG. 34D, the electron beam emitted from the SEM is deflected between the SEM 200 and the stage apparatus 30 so that the angle of the optical axis of the SEM 200 with respect to the sample 20 on the stage apparatus 30 is adjusted. A deflector 210 may be provided. Even in these aspects, the surface of the sample 30 can be irradiated with an electron beam at a right angle during defect review, and the surface of the sample 30 can be irradiated with an electron beam obliquely during material analysis.
図33に戻って、本実施の形態による検査装置10は、SEM200のカソードにカソード電圧を印加するカソード電源201と、ステージ30上の試料20にリターディング電圧を印加するリターディング電源82と、モード切替部202と、を有している。モード切替部202は、SEM200及びEDX300の両方による撮像が可能なカソード電圧及びリターディング電圧の設定と、EDX300による撮像のみが可能なカソード電圧及びリターディング電圧の設定と、を切り替え可能となっている。 Returning to FIG. 33, the inspection apparatus 10 according to the present embodiment includes a cathode power source 201 that applies a cathode voltage to the cathode of the SEM 200, a retarding power source 82 that applies a retarding voltage to the sample 20 on the stage 30, and a mode. And a switching unit 202. The mode switching unit 202 can switch between the setting of the cathode voltage and the retarding voltage that can be imaged by both the SEM 200 and the EDX 300, and the setting of the cathode voltage and the retarding voltage that can only be imaged by the EDX 300. .
これにより、SEM200の条件によりカソードに高電圧を印加できない場合であっても、モード切替部202が、SEM200及びEDX300の両方による撮像が可能な電圧設定から、EDX300による撮像のみが可能な電圧設定へと切り替えることで、装置を停止することなく、少なくともEDX300によるX線像の撮像を継続することができる。 As a result, even when a high voltage cannot be applied to the cathode due to the conditions of the SEM 200, the mode switching unit 202 changes from a voltage setting that enables imaging by both the SEM 200 and the EDX 300 to a voltage setting that allows only imaging by the EDX 300. By switching to the above, at least X-ray image capturing by the EDX 300 can be continued without stopping the apparatus.
具体的には、たとえば、EDX300は、試料20表面の電位が5kV以下であれば、試料20表面のX線像を撮像可能である。そのため、カソード電圧を−5kV、リターディング電圧を0Vに設定して、SEM200及びEDX300の両方による撮像を行っていたが、ある時点からSEM200のカソードに高電圧を印加できなくなった場合には、モード切替部202が、カソード電圧を−2.5kV、リターディング電圧を2.5Vに設定切り替えすることにより、少なくともEDX300によるX線像の撮像をその後も継続することができる。 Specifically, for example, the EDX 300 can capture an X-ray image of the surface of the sample 20 if the potential of the surface of the sample 20 is 5 kV or less. Therefore, the cathode voltage was set to -5 kV, the retarding voltage was set to 0 V, and imaging was performed by both the SEM 200 and the EDX 300. When the switching unit 202 switches the cathode voltage to −2.5 kV and the retarding voltage to 2.5 V, at least the X-ray image capturing by the EDX 300 can be continued thereafter.
「1次光学系:光電面の分割」
本実施の形態では、図35に示すように、電子光学装置100の1次光学系40の光電面2011は、少なくとも第1領域2011a及び第2領域2011bに分割された状態となっている。光電面2011は、3つ以上の領域に分割された状態となっていてもよい。図示された例では、第1領域2011aは、円形状を有し、光電面2011の中心に配置されている。一方、第2領域2011bは、円環形状を有し、第1領域2011aの周囲を取り囲むように配置されている。
"Primary optical system: Photocathode division"
In the present embodiment, as shown in FIG. 35, the photocathode 2011 of the primary optical system 40 of the electron optical device 100 is divided into at least a first region 2011a and a second region 2011b. The photocathode 2011 may be divided into three or more regions. In the illustrated example, the first region 2011 a has a circular shape and is arranged at the center of the photocathode 2011. On the other hand, the second region 2011b has an annular shape and is disposed so as to surround the first region 2011a.
第1領域2011a及び第2領域2011bには、不図示のカソード電源から互いに異なるカソード電圧が印加されるようになっている。また、レーザ光源49から発生したレーザ光は、図35に示すように、第1領域2011a及び第2領域2011bの境界に照射されるようになっている。光電面2011の第1領域2011a及び第2領域2011bに互いに異なるカソード電圧が印加されているため、第1領域2011aから発生した一次ビームと第2領域2011bから発生した一次ビームのランディングエネルギーは互いに異なるものとなる。すなわち、図36に示すように、試料20の互いに隣り合う領域25a、25bには互いに異なるエネルギーの一次ビームが同時に照射されることになる。たとえば、第1領域2011aに−4010Vが印加され、第2領域2011bに−4001Vが印加され、試料20に−4000Vが印加される場合には、第1領域2011aから発生した一次ビームのランディングエネルギーは10eVとなり、第2領域2011bから発生した一次ビームのランディングエネルギーは1eVとなる。これにより、様々な条件での検査が可能となる。 Different cathode voltages are applied to the first region 2011a and the second region 2011b from a cathode power source (not shown). Further, as shown in FIG. 35, the laser light generated from the laser light source 49 is applied to the boundary between the first region 2011a and the second region 2011b. Since different cathode voltages are applied to the first region 2011a and the second region 2011b of the photocathode 2011, the landing energy of the primary beam generated from the first region 2011a and the primary beam generated from the second region 2011b are different from each other. It will be a thing. That is, as shown in FIG. 36, adjacent regions 25a and 25b of the sample 20 are simultaneously irradiated with primary beams having different energies. For example, when −4010V is applied to the first region 2011a, −4001V is applied to the second region 2011b, and −4000V is applied to the sample 20, the landing energy of the primary beam generated from the first region 2011a is 10 eV, and the landing energy of the primary beam generated from the second region 2011 b is 1 eV. Thereby, inspection under various conditions becomes possible.
例えば、第1領域2011aには、一次ビームのランディングエネルギーが検査エネルギー条件を実現するような電圧が印加され、第2領域2011bには、プレチャージエネルギー条件を実現するような電圧が印加される。この場合、試料20の互いに隣り合う領域25a、25bのうち一方の領域25aを検査しながら他方の領域25bをプレチャージすることができる。 For example, a voltage such that the landing energy of the primary beam realizes the inspection energy condition is applied to the first region 2011a, and a voltage that realizes the precharge energy condition is applied to the second region 2011b. In this case, the other region 25b can be precharged while inspecting one of the regions 25a and 25b of the sample 20 adjacent to each other.
図37A及び図37Bを参照して、試料20の検査方法の第1例を説明する。図37A及び図37Bに示す例では、試料20面上において、第1領域2011aから発生した一次ビームが入射する領域25aと第2領域2011bから発生した一次ビームが入射する領域25bとは、ステージ装置30のステップ動作の方向に隣り合っている。 With reference to FIG. 37A and FIG. 37B, the 1st example of the test | inspection method of the sample 20 is demonstrated. In the example shown in FIGS. 37A and 37B, the region 25a on which the primary beam generated from the first region 2011a is incident and the region 25b on which the primary beam generated from the second region 2011b is incident on the surface of the sample 20 are the stage device. Adjacent to the direction of 30 step motions.
本実施の形態では、まず、図37Aに示すように、第1領域2011aから発生した一次ビームが入射する領域25aと第2領域2011bから発生した一次ビームが入射する領域25bとが、ステージ装置30のステップ動作の方向に隣り合うような向きで、試料20に一次ビームを照射しながら、試料20を載置したステージ30を一定速度で移動(スキャン)することにより(矢印A1参照)、試料20の帯状の検査領域212に対して連続的にプレチャージが実施される。 In the present embodiment, first, as shown in FIG. 37A, a region 25a where the primary beam generated from the first region 2011a is incident and a region 25b where the primary beam generated from the second region 2011b is incident are the stage device 30. By moving (scanning) the stage 30 on which the sample 20 is placed at a constant speed while irradiating the sample 20 with the primary beam in the direction adjacent to the direction of the step operation (see arrow A1), the sample 20 The pre-charge is continuously performed on the belt-shaped inspection area 212.
試料20の端まで移動すると、図37Bに示すように、視野幅の半分だけステージ30を横に移動(ステップ)させる(矢印A2参照)。次に、前回スキャン時と同じ向きで試料20に一次ビームを照射しながら、試料20を載置したステージ30を一定速度で前回スキャン時とは逆向きに移動(スキャン)する(矢印A3参照)。これにより、前回スキャン時にプレチャージされた帯状の検査領域212に対して連続的に検査が実施されるとともに、その隣の帯状の検査領域213に対して連続的にプレチャージが実施される(第2工程)。 When it moves to the end of the sample 20, as shown in FIG. 37B, the stage 30 is moved (stepped) sideways by half the visual field width (see arrow A2). Next, while irradiating the sample 20 with the primary beam in the same direction as in the previous scan, the stage 30 on which the sample 20 is placed is moved (scanned) at a constant speed in the direction opposite to that in the previous scan (see arrow A3). . As a result, the belt-shaped inspection region 212 precharged at the previous scan is continuously inspected, and the adjacent belt-shaped inspection region 213 is continuously precharged (first). 2 steps).
その後、試料20の端まで移動すると、視野幅の半分だけステージ30を横に移動(ステップ)させ、次いで、前回スキャン時と同じ向きで試料20に一次ビームを照射しながら、試料20を載置したステージ30を一定速度で前回スキャン時とは逆向きに移動(スキャン)する、という工程を繰り返すことにより、試料20の全面が検査される。 Thereafter, when moving to the end of the sample 20, the stage 30 is moved sideways (step) by half of the visual field width, and then the sample 20 is placed while irradiating the sample 20 with the primary beam in the same direction as in the previous scan. The entire surface of the sample 20 is inspected by repeating the process of moving (scanning) the stage 30 at a constant speed in the opposite direction to the previous scan.
次に、図38A及び図38Bを参照して、試料20の検査方法の第2例を説明する。図38A及び図38Bに示す例では、試料20面上において、第1領域2011aから発生した一次ビームが入射する領域25aと第2領域2011bから発生した一次ビームが入射する領域25bとは、ステージ装置30のスキャン動作の方向に隣り合っている。 Next, a second example of the inspection method of the sample 20 will be described with reference to FIGS. 38A and 38B. In the example shown in FIGS. 38A and 38B, the region 25a on which the primary beam generated from the first region 2011a is incident and the region 25b on which the primary beam generated from the second region 2011b is incident on the surface of the sample 20 are the stage device. Adjacent to the direction of 30 scan operations.
本実施の形態では、まず、図38Aに示すように、第1領域2011aから発生した一次ビームが入射する領域25aと第2領域2011bから発生した一次ビームが入射する領域25bとが、ステージ装置30のスキャン動作の方向に隣り合うような向きで、試料20に一次ビームを照射しながら、試料20を載置したステージ30を一定速度で移動(スキャン)する(矢印A1参照)。これにより、試料20の帯状の検査領域211に対して連続的にプレチャージと検査の両方が実施される。 In the present embodiment, first, as shown in FIG. 38A, the region 25a where the primary beam generated from the first region 2011a is incident and the region 25b where the primary beam generated from the second region 2011b is incident are the stage device 30. The stage 30 on which the sample 20 is placed is moved (scanned) at a constant speed while irradiating the sample 20 with the primary beam in a direction adjacent to the scanning operation direction (see arrow A1). Accordingly, both precharge and inspection are continuously performed on the strip-shaped inspection region 211 of the sample 20.
試料20の端まで移動すると、図38Bに示すように、視野幅だけステージ30を横に移動(ステップ)させる(矢印A2参照)。次に、光電面2011の第1領域2011aの印加電圧と第2領域2011bの印加電圧とを逆転させる。すなわち、第1領域2011aには、一次ビームのランディングエネルギーがプレチャージエネルギー条件を実現するような電圧を印加し、第2領域2011bには、検査エネルギー条件を実現するような電圧を印加する。この状態で、前回スキャン時と同じ向きで試料20に一次ビームを照射しながら、試料20を載置したステージ30を一定速度で前回スキャン時とは逆向きに移動(スキャン)する(矢印A3参照)。これにより、試料20の帯状の検査領域212に対して連続的にプレチャージと検査の両方が実施される。 When it moves to the end of the sample 20, as shown in FIG. 38B, the stage 30 is moved (stepped) sideways by the visual field width (see arrow A2). Next, the applied voltage of the first region 2011a and the applied voltage of the second region 2011b on the photocathode 2011 are reversed. That is, a voltage is applied to the first region 2011a so that the landing energy of the primary beam realizes the precharge energy condition, and a voltage is applied to the second region 2011b to realize the inspection energy condition. In this state, the stage 30 on which the sample 20 is placed is moved (scanned) at a constant speed in the opposite direction to the previous scan while irradiating the sample 20 with the primary beam in the same direction as the previous scan (see arrow A3). ). As a result, both precharge and inspection are continuously performed on the strip-shaped inspection region 212 of the sample 20.
その後、試料20の端まで移動すると、視野幅だけステージ30を横に移動(ステップ)させ、次いで、光電面2011の第1領域2011aの印加電圧と第2領域2011bの印加電圧とを逆転させ、この状態で、前回スキャン時と同じ向きで試料20に一次ビームを照射しながら、試料20を載置したステージ30を一定速度で前回スキャン時とは逆向きに移動(スキャン)する、という工程を繰り返すことにより、試料20の全面が検査される。 Thereafter, when moving to the end of the sample 20, the stage 30 is moved (stepped) horizontally by the visual field width, and then the applied voltage of the first region 2011a and the applied voltage of the second region 2011b on the photocathode 2011 are reversed, In this state, a process of moving (scanning) the stage 30 on which the sample 20 is placed at a constant speed in the opposite direction to the previous scan while irradiating the sample 20 with the primary beam in the same direction as the previous scan. By repeating, the entire surface of the sample 20 is inspected.
「1次光学系:光電面上のアパーチャ」 “Primary optical system: Aperture on photocathode”
本実施の形態では、図39に示すように、光電面2011上には、当該光電面2011と同電位のアパーチャ2012が配置されている。例えば、レーザ光の直径が30μm〜200μmであるのに対し、アパーチャ2012の口径は10μm〜100μmである。 In the present embodiment, as shown in FIG. 39, an aperture 2012 having the same potential as the photocathode 2011 is arranged on the photocathode 2011. For example, the diameter of the laser beam is 30 μm to 200 μm, whereas the aperture 2012 has a diameter of 10 μm to 100 μm.
アパーチャ2012が光電面2011上に配置されていることにより、レーザ光源49から発生してミラー2070により反射されたレーザ光は、アパーチャ2012を通過してから光電面2011に照射される。アパーチャ2012を通過する際に、ガウス分布のレーザ光の裾野の強度の弱い部分が、アパーチャ2012によりカットされるため、光電面2011に照射されるレーザ光の強度分布は均一化される。これにより、光電面2011から強度分布が均一な一次ビームが発生する。強度分布が均一な一次ビームを用いることにより、欠陥検査時のノイズを低減できる。 Since the aperture 2012 is disposed on the photocathode 2011, the laser light generated from the laser light source 49 and reflected by the mirror 2070 passes through the aperture 2012 before being irradiated onto the photocathode 2011. When passing through the aperture 2012, a portion of the base of the Gaussian laser beam having a weak intensity is cut by the aperture 2012, so that the intensity distribution of the laser beam irradiated on the photocathode 2011 is made uniform. As a result, a primary beam having a uniform intensity distribution is generated from the photocathode 2011. By using a primary beam having a uniform intensity distribution, noise during defect inspection can be reduced.
なお、アパーチャ2012は光電面2011と同電位であるため、引き出し電界への影響は小さくなっている。 Since the aperture 2012 has the same potential as the photocathode 2011, the influence on the extraction electric field is small.
光電面2011とアパーチャ2012との間の間隔は、好ましくは0.1〜2.0mmである。本件発明者らの知見によれば、光電面2011とアパーチャ2012との間の間隔が2.0mm以下であれば、レーザ光がアパーチャ2012を通過してから光電面2011に到達するまでの間に、回折が生じて強度分布が不均一化することを防止できる。 The distance between the photocathode 2011 and the aperture 2012 is preferably 0.1 to 2.0 mm. According to the knowledge of the present inventors, if the distance between the photocathode 2011 and the aperture 2012 is 2.0 mm or less, the laser beam passes through the aperture 2012 and then reaches the photocathode 2011. , It is possible to prevent the intensity distribution from becoming non-uniform due to diffraction.
本実施の形態では、アパーチャ2012は、CrまたはCで被覆されている。CrまたはCは電子効率が低いことから、レーザ光がアパーチャ2012を通過する際に、アパーチャ2012から発生する電子を低減できる。これにより、一次ビームが安定化し、欠陥検査時のノイズが減少する。 In the present embodiment, the aperture 2012 is covered with Cr or C. Since Cr or C has low electron efficiency, electrons generated from the aperture 2012 can be reduced when the laser light passes through the aperture 2012. This stabilizes the primary beam and reduces noise during defect inspection.
以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。また、各実施の形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above by way of example, but the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and can be changed or modified according to the purpose within the scope of the claims. is there. Further, each embodiment can be appropriately combined within a range in which processing contents are not contradictory.
以上のように、本発明にかかる検査装置は、試料の検査領域全面で均一な検査を行うことができるという効果を有し、半導体検査装置等として有用である。 As described above, the inspection apparatus according to the present invention has an effect that uniform inspection can be performed on the entire inspection area of the sample, and is useful as a semiconductor inspection apparatus or the like.
1701 レーザー光源
1702 光電面
1703 ホモジナイザー
1704 ビームスプリッター
1705 ビームプロファイラ
1706 メカシャッター
1707 バリアブルアッテネータ
1708 ビーム径調整レンズ
1709 非点補正レンズ
1710 真空チャンバ
1711 ミラー
1712 ミラー
1713 ミラー
1714 ビューポート
1715 三角ミラー
1701 Laser light source 1702 Photocathode 1703 Homogenizer 1704 Beam splitter 1705 Beam profiler 1706 Mechanical shutter 1707 Variable attenuator 1708 Beam diameter adjustment lens 1709 Astigmatism correction lens 1710 Vacuum chamber 1711 Mirror 1712 Mirror 1713 Mirror 1714 Mirror 1714 Mirror port 1714
Claims (16)
前記試料を載置するステージと、
前記ステージ上の前記試料に対して一次ビームを照射する一次光学系と、
前記一次ビームを前記試料に照射することにより前記試料から発生した二次ビームの像を生成する二次元センサを含む検出器と、
前記二次ビームを前記二次元センサに導く2次光学系と、
を備え、
前記一次光学系は、
ガウス分布のレーザー光を発生するレーザー光源と、
前記ガウス分布のレーザー光を均一分布のレーザー光に強度分布変換するホモジナイザーと、
前記均一分布のレーザー光が照射されることにより前記一次ビームを発生する光電面と、
を備え、
前記光電面は、真空チャンバ内に配置され、前記レーザー光源および前記ホモジナイザーは、真空チャンバ外に配置される
ことを特徴とする検査装置。 An inspection device for inspecting a sample,
A stage on which the sample is placed;
A primary optical system for irradiating the sample on the stage with a primary beam;
A detector including a two-dimensional sensor that generates an image of a secondary beam generated from the sample by irradiating the sample with the primary beam;
A secondary optical system for guiding the secondary beam to the two-dimensional sensor;
With
The primary optical system is
A laser light source that generates a Gaussian laser beam;
A homogenizer for converting the intensity distribution of the Gaussian laser beam into a uniform laser beam;
A photocathode that generates the primary beam by being irradiated with the uniformly distributed laser beam;
Equipped with a,
The inspection apparatus , wherein the photocathode is disposed in a vacuum chamber, and the laser light source and the homogenizer are disposed outside the vacuum chamber .
前記ホモジナイザーにより強度分布変換されたレーザー光を分割するビームスプリッターと、
前記ビームスプリッターにより分割されたレーザー光の強度分布を測定するビームプロファイラと、
を備える、請求項1に記載の検査装置。 The primary optical system is
A beam splitter that splits the laser light whose intensity distribution has been converted by the homogenizer;
A beam profiler for measuring the intensity distribution of the laser beam divided by the beam splitter;
The inspection apparatus according to claim 1, comprising:
前記レーザー光源から発生したレーザー光のビーム径を調整するビーム径調整手段と、
前記レーザー光の焦点距離を調整する焦点距離調整手段と、
を備える、請求項1または請求項2に記載の検査装置。 The primary optical system is
Beam diameter adjusting means for adjusting the beam diameter of the laser light generated from the laser light source;
A focal length adjusting means for adjusting a focal length of the laser beam;
The comprising inspection apparatus according to claim 1 or claim 2.
前記真空ハウジングに互いに隣接して設けられた走査型電子顕微鏡及びエネルギー分散型X線分光器と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の検査装置。 A vacuum housing that houses the stage and is provided with the secondary optical system;
A scanning electron microscope and an energy dispersive X-ray spectrometer provided adjacent to each other in the vacuum housing;
Inspection device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a.
ことを特徴とする請求項4に記載の検査装置。 In the vacuum housing, the scanning electron microscope and the energy dispersive X-ray spectrometer are put together on the stage so that the angle of the optical axis of the scanning electron microscope with respect to the sample on the stage is adjusted. The inspection apparatus according to claim 4 , further comprising a turning means for turning relative to the turning means.
ことを特徴とする請求項4に記載の検査装置。 The stage is provided with tilting means for tilting the sample on the stage so that the angle of the optical axis of the scanning electron microscope with respect to the sample on the stage is adjusted. The inspection apparatus according to claim 4 .
前記ステージ上の前記試料にリターディング電圧を印加するリターディング電源と、
前記走査型電子顕微鏡及び前記エネルギー分散型X線分光器の両方による撮像が可能な前記カソード電圧及び前記リターディング電圧の設定と、前記エネルギー分散型X線分光器による撮像のみが可能な前記カソード電圧及び前記リターディング電圧の設定と、を切り替えるモード切替部と、
を更に備えたことを特徴とする請求項4ないし請求項7のいずれかに記載の検査装置。 A cathode power supply for applying a cathode voltage to the cathode of the scanning electron microscope;
A retarding power source for applying a retarding voltage to the sample on the stage;
The cathode voltage and the retarding voltage that can be imaged by both the scanning electron microscope and the energy dispersive X-ray spectrometer, and the cathode voltage that can only be imaged by the energy dispersive X-ray spectrometer. And a mode switching unit for switching the setting of the retarding voltage,
Inspection device according to any one of claims 4 to 7, further comprising a.
前記第1領域及び前記第2領域には互いに異なるカソード電圧が印加されるようになっており、
前記第1領域及び前記第2領域の境界にレーザ光が照射されるようになっている
ことを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の検査装置。 The photocathode is in a state divided into at least a first region and a second region,
Different cathode voltages are applied to the first region and the second region,
Inspection device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that is adapted to the laser light is irradiated to the boundary of the first region and the second region.
ことを特徴とする請求項9に記載の検査装置。 Before SL in the first region, the landing energy of the primary beam is applied a voltage which realizes the test energy condition, wherein the second region, the voltage such as the landing energy of the primary beam to achieve a pre-charge energy conditions The inspection apparatus according to claim 9 , wherein: is applied.
ことを特徴とする請求項10に記載の検査装置。 On the sample surface, the region where the primary beam generated from the first region is incident and the region where the primary beam generated from the second region is incident are adjacent to each other in the direction of the step operation of the stage. The inspection apparatus according to claim 10 .
ことを特徴とする請求項10に記載の検査装置。 On the sample surface, the region where the primary beam generated from the first region is incident and the region where the primary beam generated from the second region is incident are adjacent to each other in the scanning operation direction of the stage. The inspection apparatus according to claim 10 .
ことを特徴とする請求項8を引用する請求項9を引用する請求項10を引用する請求項12に記載の検査装置。 The cathode power supply is synchronized to the stage reverses direction scanning operation, according to claim 8, characterized in that reversing the voltage applied voltage applied to the first region and the second region The inspection apparatus according to claim 12 , which cites claim 10, which cites claim 9 .
ことを特徴とする請求項1ないし請求項13のいずれかに記載の検査装置。 Wherein the photocathode on the inspection apparatus according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the aperture of the photoelectric surface and the same potential are disposed.
ことを特徴とする請求項14に記載の検査装置。 The inspection apparatus according to claim 14 , wherein a distance between the photocathode and the aperture is 0.1 to 2.0 mm.
ことを特徴とする請求項14または15に記載の検査装置。 16. The inspection apparatus according to claim 14 , wherein the aperture is covered with Cr or C.
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