JP2010237200A - 試料観察方法及び装置、並びにそれらを用いた試料検査方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】試料観察方法は、電子ビームを用いて試料のパターンを観察する。この方法は、試料に電子ビームを照射し、電子ビームの照射によって生じるミラー電子を検出し、検出されたミラー電子から試料の画像を生成する。電子ビームを照射するステップは、両側にエッジを有する凹パターンに電子ビームが照射されたときに照射電子が凹パターンにてUターンしてミラー電子になるようにランディングエネルギーLEが調整された電子ビームを試料に照射する。好適な条件は、LEA≦LE≦LEB+5[eV]である。
【選択図】図3
Description
図11は、試料検査装置10の一部であり、特に、メインチャンバ22、電子コラム24及びSEM120を示している。電子コラム24は、メインチャンバ22と共に、写像投影型観察装置を構成している。したがって、本実施の形態の試料検査装置は、写像投影型観察装置とSEM型観察装置の両方を備えた複合型の観察装置を構成している。
次に、本実施の形態のもう一つの特徴であるアパーチャ調整について説明する。
パターン観察では、パターン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。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、アパーチャでは均一に広い領域に到達する。したがって、2次電子は、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、アパーチャ62の位置に大変敏感である。アパーチャにおける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。
ここでは、信号強度計測のためのさらに好適な構成を説明する。
アパーチャ62のサイズ(アパーチャ径)も本実施の形態では重要である。上述のようにミラー電子の信号領域が小さいので、効果的なサイズは、10〜200〔μm〕程度である。更に、アパーチャサイズは、好ましくは、ビーム径に対して10〜100〔%〕大きいサイズである。
次に、本実施の形態に好適に適用されるアパーチャのバリエーションについて、図13〜図18を参照して説明する。
更に、本実施の形態によれば、使用するランディングエネルギーLEに対して、適切なアパーチャ孔形状及びサイズを選択することもできる。この選択も大変に有利な効果を提供する。ランディングエネルギーLEによりミラー電子の強度分布が変化する。そこで、本実施の形態の検査装置は、使用するランディングエネルギーLEに応じたアパーチャサイズ及び形状を選択するように構成されてよい。これにより強度分布に応じたアパーチャ調整ができ、大変有利である。
最後にアパーチャ調整機構について説明を補足する。本実施の形態では、複数のアパーチャ(アパーチャ部材)が一体化されてよい。すなわち、一つのアパーチャ部材に複数のアパーチャ孔が設けられてよい。複数のアパーチャ孔では、形状及びサイズが異なってよい。この場合、アパーチャ調整機構は、アパーチャ部材を移動することにより、アパーチャ孔を切り換え、アパーチャ形状及びアパーチャサイズを調整する。
12 試料キャリア
14 ミニエンバイロメント
16 ロードロック
18 トランスファーチャンバ
20 試料
22 メインチャンバ
24 電子コラム
26 真空制御系
28 除振台
30 ステージ
40 1次光学系
41 電子銃
42、45、47、49、50、61、63 レンズ
43、44、48、62 アパーチャ
60、60a 2次光学系
64 アライナ
65 EB−CCD
66 XYステージ
67、68 開口
69、69a、69b、169 アパーチャ孔
70 検出器
90 画像処理装置
100 制御部
110 光学顕微鏡
120 SEM
130 電子光学系制御電源
140 システムソフト
150 ガス供給装置
160 ガス導入部
170 流量調整部
180 ノズル
200 アパーチャ調整機構
Claims (39)
- 電子ビームを用いて試料上のパターンを観察する試料観察方法であって、
前記試料に電子ビームを照射するステップと、
前記電子ビームの照射によって生じるミラー電子を検出するステップと、
検出された前記ミラー電子から試料の画像を生成するステップとを有し、
前記電子ビームを照射するステップは、両側にエッジを有する凹パターンに前記電子ビームが照射されたときに照射電子が前記凹パターンにてUターンしてミラー電子になるようにランディングエネルギーが調整された前記電子ビームを前記試料に照射することを特徴とする試料観察方法。 - 前記ランディングエネルギーは、前記ミラー電子と2次放出電子が混在する領域に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の試料観察方法。
- 前記ランディングエネルギーは、
LEA≦LE≦LEB+5eVに設定され、
ここで、LEは前記電子ビームの前記ランディングエネルギーであり、LEA及びLEBは、前記ミラー電子と2次放出電子が混在する領域の最低ランディングエネルギー及び最高ランディングエネルギーであることを特徴とする請求項1に記載の試料観察方法。 - 前記照射電子は、前記凹パターンの一方のエッジに向って入射し、前記一方のエッジの近傍で他方のエッジに向かって曲り、前記他方のエッジの近傍で曲がってミラー電子になることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の試料観察方法。
- 前記照射電子は、前記凹パターンの一方のエッジに向って入射し、前記一方のエッジの近傍を通るカーブ軌道に沿って前記凹パターン内に侵入し、前記凹パターンの底部に衝突することなく進行方向を転換し、前記凹パターンの他方のエッジの近傍を通って、前記ミラー電子になることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の試料観察方法。
- 前記試料から前記ミラー電子の検出器までの間の2次光学系にアパーチャを配置し、前記アパーチャのサイズ、位置及び形状の少なくとも一つを、前記アパーチャを通過する前記ミラー電子に応じて調整することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の試料観察方法。
- 前記アパーチャにおける前記ミラー電子の像を生成し、該像のサイズに応じて前記アパーチャのサイズを調整することを特徴とする請求項6に記載の試料観察方法。
- 前記アパーチャにおける前記ミラー電子の像を生成し、該像の位置に応じて前記アパーチャの位置を調整することを特徴とする請求項6に記載の試料観察方法。
- 前記アパーチャにおける前記ミラー電子の像を生成し、該像の形状に応じて前記アパーチャの形状を調整することを特徴とする請求項6に記載の試料観察方法。
- 請求項1〜9の何れか1項に記載の試料観察方法により前記ミラー電子から前記試料の画像を生成し、前記試料の画像を用いて前記試料のパターンを検査することを特徴とする試料検査方法。
- 写像投影型観察装置と該写像投影型観察装置とは別のSEM型観察装置と光学顕微鏡により同一のステージ上に載置された試料を観察するための複合型の試料観察方法であって、
前記写像投影型観察装置、前記SEM型観察装置、及び前記光学顕微鏡の3つの観察装置それぞれの光学中心の位置関係を座標データとして記憶し、該座標データに基づいて前記ステージを前記3つの光学中心間で移動させて前記試料上の特定の箇所を前記3つの観察装置で個別に観察を行うことを特徴とする複合型の試料観察方法。 - 下記の各ステップを備えていることを特徴とする複合型の試料観察方法。
(a)試料載置面であるXY面内の回転並びにX方向及びY方向の移動が可能なステージ上に特定のパターンの配列を有する試料を載置し、該特定のパターンの配列を含む領域を光学顕微鏡観察して該特定のパターンの配列方向が前記X方向又は前記Y方向となるように前記ステージ上の試料位置を調整するステップ:
(b)請求項1乃至9の何れか1項に記載の試料観察方法により前記試料の特定のパターンの配列を含む領域のミラー電子画像を得て、前記特定のパターンの配列の方向を前記ミラー電子画像のX方向又はY方向に一致させるとともに前記特定のパターンが前記ミラー電子画像のフレームの中央にくるように前記ミラー電子の検出系を調整するステップ:
(c)前記試料の特定のパターンを含む領域をSEM観察し、該試料の特定のパターンがSEM画像の所定の中央にくるようにSEM型観察装置の光学系を調整するステップ:
(d)前記ステップ(a)、ステップ(b)、ステップ(c)の調整後の各ステージの位置座標を相互に対応づけ、これら3つの位置座標の何れか1つから他の2つの位置座標の少なくとも一方を算出するステップ: - 前記ステップ(a)、前記ステップ(b)、前記ステップ(c)、及び、前記ステップ(d)は、この順に実行される請求項12に記載の複合型の試料観察方法。
- 下記のステップを備えている試料検査方法。
(e)請求項11〜13の何れか1項に記載の試料観察方法により前記ミラー電子から前記試料の画像を生成し、前記試料の画像を用いて前記試料のパターンを検査するステップ: - 更に、下記のステップを備えている請求項14に記載の試料検査方法。
(f)前記ステップ(e)のパターン検査で判定されたパターン不良個所をSEM観察して欠陥の真偽判定を行うステップ: - 更に、下記のステップを備えている請求項15に記載の試料検査方法。
(g)前記ステップ(f)で真の欠陥と判定されたパターン不良個所の欠陥種の分類を行うステップ: - 更に、下記のステップを備えている請求項15又は16に記載の試料検査方法。
(h)前記ステップ(f)で真の欠陥と判定されたパターン不良個所の座標ファイルを、前記光学顕微鏡像、前記ミラー電子画像、及び、前記SEM画像の少なくともひとつの画像と対応づけて作成するステップ: - パターンを有する試料が載置されるステージと、
前記試料に電子ビームを照射する1次光学系と、
前記電子ビームの照射によって生じるミラー電子を検出する2次光学系と、
検出された前記ミラー電子から試料の画像を生成する画像処理部とを備え、
前記1次光学系は、両側にエッジを有する凹パターンに前記電子ビームが照射されたときに照射電子が前記凹パターンにてUターンしてミラー電子になるようにランディングエネルギーが調整された前記電子ビームを前記試料に照射することを特徴とする試料観察装置。 - 前記1次光学系は、前記ミラー電子と2次放出電子が混在する領域に設定された前記ランディングエネルギーを有する前記電子ビームを照射することを特徴とする請求項18に記載の試料観察装置。
- 前記ランディングエネルギーは、
LEA≦LE≦LEB+5eVに設定され、
ここで、LEは前記電子ビームの前記ランディングエネルギーであり、LEA及びLEBは、前記ミラー電子と2次放出電子が混在する領域の最低ランディングエネルギー及び最高ランディングエネルギーであることを特徴とする請求項18に記載の試料観察装置。 - 前記2次光学系は、前記試料から前記ミラー電子の検出器までの間に配置されたアパーチャと、前記アパーチャのサイズ、位置及び形状の少なくとも一つを、前記アパーチャを通過する前記ミラー電子に応じて調整するアパーチャ調整機構とを特徴とする請求項18〜20の何れか1項に記載の試料観察装置。
- 前記2次光学系がアパーチャを有し、前記アパーチャの位置が、前記ミラー電子の強度中心と前記アパーチャの中心が一致するように調整されていることを特徴とする請求項18〜20の何れか1項に記載の試料観察装置。
- 前記2次光学系がアパーチャを有し、前記アパーチャの形状は、前記ミラー電子の強度分布の長手方向に応じた方向に長軸を有する楕円形状であることを特徴とする請求項18〜20の何れか1項に記載の試料観察装置。
- 前記2次光学系がアパーチャを有し、前記アパーチャが複数の孔を有し、前記複数の孔が、前記ミラー電子の強度中心を囲むように配置されていることを特徴とする請求項18〜20の何れか1項に記載の試料観察装置。
- 前記2次光学系がアパーチャを有し、前記アパーチャが複数の孔を有し、前記複数の孔の一つが、前記ミラー電子の強度中心と一致するように配置されていることを特徴とする請求項18〜20の何れか1項に記載の試料観察装置。
- 写像投影型観察装置と、該写像投影型観察装置とは別のSEM型観察装置とを備え、
前記写像投影型観察装置が、請求項18〜20の何れか1項に記載の試料観察装置であり、
前記写像投影型観察装置及び前記SEM型観察装置が、前記ステージを収容するチャンバに備えられ、前記ステージが、前記写像投影型観察装置の観察位置と前記SEM型観察装置の観察位置との間で移動可能であることを特徴とする複合型の試料観察装置。 - 写像投影型観察装置と、該写像投影型観察装置とは別のSEM型観察装置と、光学顕微鏡とを備え、
前記写像投影型観察装置が、請求項18〜25の何れか1項に記載の試料観察装置であり、
前記写像投影型観察装置、前記SEM型観察装置、及び前記光学顕微鏡が、前記ステージを収容するチャンバに備えられ、前記ステージが、前記写像投影型観察装置の観察位置と前記SEM型観察装置の観察位置と前記光学顕微鏡の観察位置との間で移動可能であることを特徴とする複合型の試料観察装置。 - 前記写像投影型観察装置、前記SEM型観察装置、及び前記光学顕微鏡のそれぞれの光学中心の位置関係を座標データとして記憶し、前記ステージを前記3つの光学中心間で移動可能とする制御部を備えていることを特徴とする請求項27に記載の複合型の試料観察装置。
- 前記ステージは試料載置面内のX方向及びY方向に移動可能で且つXY面内で回転可能なステージであることを特徴とする請求項28に記載の複合型の試料観察装置。
- 前記写像投影型観察装置の2次光学系に設けられた検出器は電子検出面であるXY面内での回転調整が可能に構成されていることを特徴とする請求項29に記載の複合型の試料観察装置。
- 前記試料上の特定のパターンの配列方向が前記ステージの移動方向であるX方向又はY方向に一致するように前記ステージ上の試料位置を調整するアライメント部を備えていることを特徴とする請求項29に記載の複合型の試料観察装置。
- 前記アライメント部は、前記試料位置調整後の前記試料上の特定のパターンの配列方向が前記写像投影型観察装置で得られたミラー電子画像のフレームのX方向又はY方向に一致するように前記検出器を調整することを特徴とする請求項31に記載の複合型の試料観察装置。
- 前記アライメント部は、前記SEM型観察装置で前記試料位置調整後の前記試料上の特定のパターンを観察して得られた観察像がSEM画像の中心に位置するように前記SEM型観察装置の光学系を調整する請求項32に記載の複合型の試料観察装置。
- 前記試料の表面に付着した汚染物を除去するためのクリーニング用ガスを供給するガス供給部と、前記クリーニング用ガスを前記チャンバ内へと導くガス導入部とを備えている請求項26乃至33の何れか1項に記載の複合型の試料観察装置。
- 前記クリーニング用ガスは、前記汚染物と反応して除去作用を奏するガス又は前記電子ビームの照射を受けて前記除去作用を奏するガスである請求項34に記載の複合型の試料観察装置。
- 請求項18〜35の何れか1項に記載の試料観察装置を備え、前記画像処理部により前記ミラー電子から生成された前記試料の画像を用いて前記試料のパターンを検査することを特徴とする試料検査装置。
- 前記画像処理部は、前記パターン検査で判定されたパターン不良個所をSEM観察して欠陥の真偽判定を行う演算部を備えている請求項36に記載の試料検査装置。
- 前記演算部は、真の欠陥と判定されたパターン不良個所の欠陥種の分類が可能である請求項37に記載の試料検査装置。
- 前記演算部は、真の欠陥と判定されたパターン不良個所の座標ファイルを、前記光学顕微鏡像、前記ミラー電子画像、及び、前記SEM画像の少なくともひとつの画像と対応づけて作成可能である請求項38に記載の試料検査装置。
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