JP3455069B2 - パターン検査装置 - Google Patents
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Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ等の半導体
製造に用いるパターン検査装置に係り、特に光の波長よ
りもはるかに短かな線幅を有した微細パターンを有した
Ｘ線マスク、電子ビームマスクあるいは半導体ウェハ等
のパターン検査装置に関する。
製造に用いるパターン検査装置に係り、特に光の波長よ
りもはるかに短かな線幅を有した微細パターンを有した
Ｘ線マスク、電子ビームマスクあるいは半導体ウェハ等
のパターン検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最先端の半導体製造プロセスのうちリソ
グラフィープロセスにおいては今後波長１ナノメータ程
度の軟Ｘ線あるいは電子ビームを用いるものになるとさ
れている。Ｘ線を用いるリソグラフィーで用いるＸ線マ
スクの代表的な構造を図６に示す。図６において厚さ
０．４μｍ程度のＸ線の吸収体３がメンブレン２上に形
成されている。メンブレン２はシリコン・ウェハ１上に
厚さ１〜２μｍで成膜されており、さらにシリコン・ウ
ェハ１は固定枠４に接着されいる。通常Ｘ線マスク上の
パターンの欠陥は図７に示す様な方法で検査される。微
細な電子ビームプローブを形成する手段５で発生する微
細な電子ビーム６を点ビームとしてＸ線マスク１１の表
面に照射し、表面より放出される二次電子１２を二次電
子検出器８で検出し、得られた二次電子放出分布を予め
与えられているマスクデータ１０と比較手段９において
比較することでパターンの欠陥の位置を検出する。或い
は二次電子の代わりにマスクを透過した電子を検出して
透過電子分布を用いて検出することもできる。しかしな
がら、この方式には次の様な問題があった。即ち、検出
すべきＸ線マスクのパターン寸法の微細化に伴いプロー
ブ径もパターンの最小寸法程度に微細化する必要が生
じ、従って、必要な面積を検査するのに必要な時間が増
大するという問題である。例えば、数十ｎｍ程度のパタ
ーン寸法を有した１枚のマスクの検査にかかる時間は十
時間の程度に達する。マスクパターンの微細化と共にプ
ローブビームを更に絞った場合には電流密度や検出感度
が等しいとして、単純にはプローブ径の二乗分の一に反
比例して急激に検査時間が長くなる。Ｘ線マスクのパタ
ーンの最小寸法は数十ｎｍからナノメータ・レベルに近
ずきつつある。一方、パターン寸法の微細化とは逆に半
導体チップや半導体ウェハの径は大きくなり、マスクは
大口径化の傾向を有している。したがってパターン寸法
の微細化に供ない、検査時間は急激に増大することとな
る。電子ビームリソグラフィーをマスクを用いて行う場
合も同様である。これに対して先に発明者らは有限の大
きさを持つビームをマスクに照射し透過した電子ビーム
を電子光学的に拡大してマスクの拡大像を得る方式を提
案した（特願平９−７９５号）。しかしながら、この方
式は電子ビームに対してほぼ透明なマスクにしか適用で
きず、電子ビームに対して透明でない厚いマスクや半導
体チップには適用できないという限界があった。
グラフィープロセスにおいては今後波長１ナノメータ程
度の軟Ｘ線あるいは電子ビームを用いるものになるとさ
れている。Ｘ線を用いるリソグラフィーで用いるＸ線マ
スクの代表的な構造を図６に示す。図６において厚さ
０．４μｍ程度のＸ線の吸収体３がメンブレン２上に形
成されている。メンブレン２はシリコン・ウェハ１上に
厚さ１〜２μｍで成膜されており、さらにシリコン・ウ
ェハ１は固定枠４に接着されいる。通常Ｘ線マスク上の
パターンの欠陥は図７に示す様な方法で検査される。微
細な電子ビームプローブを形成する手段５で発生する微
細な電子ビーム６を点ビームとしてＸ線マスク１１の表
面に照射し、表面より放出される二次電子１２を二次電
子検出器８で検出し、得られた二次電子放出分布を予め
与えられているマスクデータ１０と比較手段９において
比較することでパターンの欠陥の位置を検出する。或い
は二次電子の代わりにマスクを透過した電子を検出して
透過電子分布を用いて検出することもできる。しかしな
がら、この方式には次の様な問題があった。即ち、検出
すべきＸ線マスクのパターン寸法の微細化に伴いプロー
ブ径もパターンの最小寸法程度に微細化する必要が生
じ、従って、必要な面積を検査するのに必要な時間が増
大するという問題である。例えば、数十ｎｍ程度のパタ
ーン寸法を有した１枚のマスクの検査にかかる時間は十
時間の程度に達する。マスクパターンの微細化と共にプ
ローブビームを更に絞った場合には電流密度や検出感度
が等しいとして、単純にはプローブ径の二乗分の一に反
比例して急激に検査時間が長くなる。Ｘ線マスクのパタ
ーンの最小寸法は数十ｎｍからナノメータ・レベルに近
ずきつつある。一方、パターン寸法の微細化とは逆に半
導体チップや半導体ウェハの径は大きくなり、マスクは
大口径化の傾向を有している。したがってパターン寸法
の微細化に供ない、検査時間は急激に増大することとな
る。電子ビームリソグラフィーをマスクを用いて行う場
合も同様である。これに対して先に発明者らは有限の大
きさを持つビームをマスクに照射し透過した電子ビーム
を電子光学的に拡大してマスクの拡大像を得る方式を提
案した（特願平９−７９５号）。しかしながら、この方
式は電子ビームに対してほぼ透明なマスクにしか適用で
きず、電子ビームに対して透明でない厚いマスクや半導
体チップには適用できないという限界があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した如く、こ
れまでに提案された点ビームを用いた電子ビームプロー
ブによるパターン検査装置では数十ｎｍ以下の微細パタ
ーンの検査に要する時間が長くなるという問題があっ
た。この問題はパターン寸法が小さくなるにつれ顕著と
なるので、将来的にはパターン検査に数日ないし数カ月
以上必要となることが予想される。
れまでに提案された点ビームを用いた電子ビームプロー
ブによるパターン検査装置では数十ｎｍ以下の微細パタ
ーンの検査に要する時間が長くなるという問題があっ
た。この問題はパターン寸法が小さくなるにつれ顕著と
なるので、将来的にはパターン検査に数日ないし数カ月
以上必要となることが予想される。
【０００４】また透過した電子ビームを拡大する方式で
は電子ビームに対して透明な薄い検査対象にしか適用で
きないという問題があった。
は電子ビームに対して透明な薄い検査対象にしか適用で
きないという問題があった。
【０００５】上述の問題点を鑑み、本発明は単純な光学
顕微鏡では測定の困難な微細パターン、すなわち光の波
長程度よりもはるかに短かくナノメータオーダに至る微
細な線幅のパターンを有した検査対象を短時間で検査で
きるパターン検査装置を提供することを目的とする。
顕微鏡では測定の困難な微細パターン、すなわち光の波
長程度よりもはるかに短かくナノメータオーダに至る微
細な線幅のパターンを有した検査対象を短時間で検査で
きるパターン検査装置を提供することを目的とする。
【０００６】本発明の他の目的はエネルギービームを用
いたパターンの検査装置であって、このエネルギービー
ムに対して不透明となる厚い検査対象であっても高速に
検査できるパターン検査装置を提供することである。
いたパターンの検査装置であって、このエネルギービー
ムに対して不透明となる厚い検査対象であっても高速に
検査できるパターン検査装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、エネルギービームを検査対象のパター
ンの最小寸法に比して十分大きな径を有した面ビームと
して、有限の大きさに成形して検査対象に照射し、この
際、検査対象表面より放出される二次電子あるいは反射
電子を用いたパターン検査装置に係る。この二次電子又
は反射電子を用いて検査対象の拡大像を得、その拡大像
を検出してそれをあらかじめ準備されたデータと比較す
る。
め、この発明は、エネルギービームを検査対象のパター
ンの最小寸法に比して十分大きな径を有した面ビームと
して、有限の大きさに成形して検査対象に照射し、この
際、検査対象表面より放出される二次電子あるいは反射
電子を用いたパターン検査装置に係る。この二次電子又
は反射電子を用いて検査対象の拡大像を得、その拡大像
を検出してそれをあらかじめ準備されたデータと比較す
る。
【０００８】より具体的には、本発明のパターン検査装
置は、エネルギービーム源と、発生したエネルギービー
ムを検査対象のパターンの最小寸法に比して大きな幅を
有した矩形ビームに成形し、この矩形ビームをその大き
な幅で一定方向に走査し、エネルギービームを検査対象
に照射する手段と、検査対象の保持手段と、エネルギー
ビーム照射時に検査対象から放出される電子を用いて検
査対象の拡大像を得る手段と、その拡大像の２次元分布
を検出する２次元検出手段手段と、この検出された拡大
像をあらかじめ準備されたデータと比較して検査対象を
検査する手段とを有することを特徴とする。所定の大き
さの面ビームとしては、幅が０．５〜３μｍの矩形断面
形状を有した面ビームが好ましい。
置は、エネルギービーム源と、発生したエネルギービー
ムを検査対象のパターンの最小寸法に比して大きな幅を
有した矩形ビームに成形し、この矩形ビームをその大き
な幅で一定方向に走査し、エネルギービームを検査対象
に照射する手段と、検査対象の保持手段と、エネルギー
ビーム照射時に検査対象から放出される電子を用いて検
査対象の拡大像を得る手段と、その拡大像の２次元分布
を検出する２次元検出手段手段と、この検出された拡大
像をあらかじめ準備されたデータと比較して検査対象を
検査する手段とを有することを特徴とする。所定の大き
さの面ビームとしては、幅が０．５〜３μｍの矩形断面
形状を有した面ビームが好ましい。
【０００９】上記の様に構成されたパターン検査装置で
は厚い検査対象に対しても一定の広い面積でエネルギー
ビームを照射し、パターンの形状を一度に取り込むこと
が可能となり、サブ・クォーターミクロン程度以下の微
細パターンを有した検査対象の欠陥検査を高速度で行う
ことが可能となる。すなわちパターン寸法がナノメータ
・オーダーにまで微細化しても、面ビーム径は０．５〜
３μｍ程度の寸法で一定であるので、検査時間が極度に
長くなることはない。
は厚い検査対象に対しても一定の広い面積でエネルギー
ビームを照射し、パターンの形状を一度に取り込むこと
が可能となり、サブ・クォーターミクロン程度以下の微
細パターンを有した検査対象の欠陥検査を高速度で行う
ことが可能となる。すなわちパターン寸法がナノメータ
・オーダーにまで微細化しても、面ビーム径は０．５〜
３μｍ程度の寸法で一定であるので、検査時間が極度に
長くなることはない。
【００１０】ここで、エネルギービームは電子ビーム、
荷電粒子ビーム（イオンビーム）、Ｘ線または光ビーム
のいずれを用いてもよい。
荷電粒子ビーム（イオンビーム）、Ｘ線または光ビーム
のいずれを用いてもよい。
【００１１】本発明においては検査対象を検査するとき
にこれらのエネルギービームを検査対象面上を一定の幅
を有した面ビームとして走査することが好ましい。ある
いは検査対象を検査するときにエネルギービームを走査
する方向とほぼ垂直な方向に検査対象を移動させること
が好ましい。このためには検査対象の保持手段を所定の
駆動部に搭載すればよい。駆動部としてはスクリューガ
イドネジをステップモータで駆動する方式のものや電磁
的に駆動するマニュピレータを用いればよい。
にこれらのエネルギービームを検査対象面上を一定の幅
を有した面ビームとして走査することが好ましい。ある
いは検査対象を検査するときにエネルギービームを走査
する方向とほぼ垂直な方向に検査対象を移動させること
が好ましい。このためには検査対象の保持手段を所定の
駆動部に搭載すればよい。駆動部としてはスクリューガ
イドネジをステップモータで駆動する方式のものや電磁
的に駆動するマニュピレータを用いればよい。
【００１２】また検査対象面の拡大像を得る手段は検査
対象から放出された電子を電子光学的に拡大するもので
あることが好ましい。
対象から放出された電子を電子光学的に拡大するもので
あることが好ましい。
【００１３】この場合、検査対象がナノメータ・オーダ
ーとなれば電子光学的拡大では限界があるので、検査対
象面の拡大像を得る手段は検査対象から放出された電子
を用いて電子光学的に拡大した像をさらに光学的に拡大
することが、さらに望ましい。
ーとなれば電子光学的拡大では限界があるので、検査対
象面の拡大像を得る手段は検査対象から放出された電子
を用いて電子光学的に拡大した像をさらに光学的に拡大
することが、さらに望ましい。
【００１４】また、検査対象面に検査対象から放出され
た電子を加速する手段が設けられていることが好まし
い。
た電子を加速する手段が設けられていることが好まし
い。
【００１５】本発明の検査対象は光マスク、Ｘ線マス
ク、電子ビームマスク等のリソグラフィー用のマスク
や、これらのマスクを用いてパターンを形成された半導
体ウェハあるいは種々の電子装置等のうちのいずれでも
よい。
ク、電子ビームマスク等のリソグラフィー用のマスク
や、これらのマスクを用いてパターンを形成された半導
体ウェハあるいは種々の電子装置等のうちのいずれでも
よい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態
に係るパターン検査装置の概略を示す模式的な構成図で
ある。本発明の第１の実施の形態に係るパターン検査装
置はエネルギービーム源１５と、発生したエネルギービ
ームを有限の大きさで検査対象１１に照射する手段（２
２、１８、２８、２０、２１）と、検査対象の保持手段
３５と、エネルギービーム１６を検査対象１１に照射し
た時に検査対象１１から放出される電子１７を用いて検
査対象１１の拡大像を得る手段（２０、２８、４２、２
３、２９、３２、２５、２４）と、その拡大像を検出す
る手段２７と、検出された拡大像を用いて検査対象１１
を検査する手段（９、１０）とを有している。
施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態
に係るパターン検査装置の概略を示す模式的な構成図で
ある。本発明の第１の実施の形態に係るパターン検査装
置はエネルギービーム源１５と、発生したエネルギービ
ームを有限の大きさで検査対象１１に照射する手段（２
２、１８、２８、２０、２１）と、検査対象の保持手段
３５と、エネルギービーム１６を検査対象１１に照射し
た時に検査対象１１から放出される電子１７を用いて検
査対象１１の拡大像を得る手段（２０、２８、４２、２
３、２９、３２、２５、２４）と、その拡大像を検出す
る手段２７と、検出された拡大像を用いて検査対象１１
を検査する手段（９、１０）とを有している。
【００１７】図１においてエネルギービーム源としての
電子源１５から放出された電子ビーム１６はコンデンサ
レンズ２２によって成形アパーチャ１８上に集光され
る。成形アパーチャ１８を透過することによりエネルギ
ービームは矩形断面形状あるいは線状に成形される。こ
のビームの軌道を電磁プリズム２８を通して検査対象１
１の方向に向ける。さらに対物レンズ２０によって成形
ビームを検査対象１１上に検査対象のパターンの最小寸
法より十分大きな面で結像する。以下の説明では検査対
象としてＸ線マスクを用いた場合で説明する。Ｘ線マス
ク１１の構造は図６に示したものでよい。電子ビームの
エネルギーは例えば５０ｋｅＶ程度であるとする。Ｘ線
マスク１１で発生した反射電子１７は対物レンズ２０に
よって集光され、電磁プリズム２８によって軌道が曲げ
られる。ここで、電磁プリズム２８の出口にアパーチャ
２３を設けることにより、エネルギー分布が所定の値よ
りも大きく外れたものや、マスク面で放出角度が大きい
ものは除去される。アパーチャ２３を通過した電子はレ
ンズ２９によって拡大されて光電面２５上に結像され
る。ここで、クロスオーバーにアパーチャ３２を設け、
散乱角度の大きい電子を除くこともできる。光電面２５
上の像を直接観察してもよい。光電面２５には１０００
倍程度に拡大された像が得られる。さらに高倍率が必要
なときは、電子的に１００００倍程度以上に拡大するこ
とも可能であるが装置が複雑化し高価となる。したがっ
てさらに高倍率が必要なときは、図１に示すように光電
面２５で得られた像を更に光学レンズ２４を用いて光学
的に拡大して検出器２７によって検出する方法の方が好
ましい。検出器２７によって得られた像の情報はコンピ
ュータ９によって、記憶手段１０に貯えられているマス
クパターンデータと比較される。検出器２７としては例
えばマイクロチャンネルプレートと組み合わせた１次元
或いは２次元のＣＣＤ検出器等を用いればよい。１次元
のＣＣＤ検出器（ＣＣＤリニアセンサ）或いは２次元の
ＣＣＤ検出器（ＣＣＤエリアセンサ）を用いれば像の１
次元或いは２次元分布をそれぞれ得ることができる。こ
れによってＸ線マスク上のパターンの欠陥が検出され
る。図２は図１の対物レンズ２０と偏向器２１を示す模
式図である。図２（ａ）は平面図で、図２（ｂ）は図２
（ａ）のＡ−Ａ方向に沿った断面図である。電子ビーム
はこの偏向器２１によってマスク上を図３に示すように
一定の方向４１に走査される。マスク上で電子ビーム６
５は幅Ｗ、高さＨの矩形形状として走査される。幅Ｗは
０．５〜３μｍ、好ましくは２〜３μｍ程度とすればよ
い。一方でマスク１１はマスクの保持手段（マスク・ス
テージ）３５をスクリューガイドネジ等の所定の駆動手
段に搭載して駆動することにより電子ビーム走査方向４
１と垂直な方向４０に連続移動される。偏向器２１によ
る反射電子の軌道のずれは偏向器４２によって補正され
る。もちろんマスク１１を電子ビーム走査と同時に連続
移動させるのではなく、第２の偏向器を追加して電子ビ
ームをＸ−Ｙ走査する手法も可能である。つまり電子ビ
ーム走査時にはマスク・ステージ３５を停止させ、第１
の偏向器によってビームを一定方向４１に走査すると同
時に、第２の偏向器によってこの走査方向４１に対し垂
直方向４０にビームを移動するようにしてもよい。すな
わち第１および第２の偏向器を用いて一定面積をＸ−Ｙ
走査し、一定面積の走査終了後にマスク１１を一定量だ
け移動させるいわゆるステップアンドリピート方式をと
ることもできる。いずれの走査方法を用いるにしても、
たとえばＷ＝２μｍとすれば、従来の点ビームの走査に
おいてビーム径を２０ｎｍとした場合と比較すれば１０
０倍高速度にビーム走査できることがわかる。点ビーム
径が２ｎｍならば、本発明は１０００倍の高速度の検査
が可能となる。
電子源１５から放出された電子ビーム１６はコンデンサ
レンズ２２によって成形アパーチャ１８上に集光され
る。成形アパーチャ１８を透過することによりエネルギ
ービームは矩形断面形状あるいは線状に成形される。こ
のビームの軌道を電磁プリズム２８を通して検査対象１
１の方向に向ける。さらに対物レンズ２０によって成形
ビームを検査対象１１上に検査対象のパターンの最小寸
法より十分大きな面で結像する。以下の説明では検査対
象としてＸ線マスクを用いた場合で説明する。Ｘ線マス
ク１１の構造は図６に示したものでよい。電子ビームの
エネルギーは例えば５０ｋｅＶ程度であるとする。Ｘ線
マスク１１で発生した反射電子１７は対物レンズ２０に
よって集光され、電磁プリズム２８によって軌道が曲げ
られる。ここで、電磁プリズム２８の出口にアパーチャ
２３を設けることにより、エネルギー分布が所定の値よ
りも大きく外れたものや、マスク面で放出角度が大きい
ものは除去される。アパーチャ２３を通過した電子はレ
ンズ２９によって拡大されて光電面２５上に結像され
る。ここで、クロスオーバーにアパーチャ３２を設け、
散乱角度の大きい電子を除くこともできる。光電面２５
上の像を直接観察してもよい。光電面２５には１０００
倍程度に拡大された像が得られる。さらに高倍率が必要
なときは、電子的に１００００倍程度以上に拡大するこ
とも可能であるが装置が複雑化し高価となる。したがっ
てさらに高倍率が必要なときは、図１に示すように光電
面２５で得られた像を更に光学レンズ２４を用いて光学
的に拡大して検出器２７によって検出する方法の方が好
ましい。検出器２７によって得られた像の情報はコンピ
ュータ９によって、記憶手段１０に貯えられているマス
クパターンデータと比較される。検出器２７としては例
えばマイクロチャンネルプレートと組み合わせた１次元
或いは２次元のＣＣＤ検出器等を用いればよい。１次元
のＣＣＤ検出器（ＣＣＤリニアセンサ）或いは２次元の
ＣＣＤ検出器（ＣＣＤエリアセンサ）を用いれば像の１
次元或いは２次元分布をそれぞれ得ることができる。こ
れによってＸ線マスク上のパターンの欠陥が検出され
る。図２は図１の対物レンズ２０と偏向器２１を示す模
式図である。図２（ａ）は平面図で、図２（ｂ）は図２
（ａ）のＡ−Ａ方向に沿った断面図である。電子ビーム
はこの偏向器２１によってマスク上を図３に示すように
一定の方向４１に走査される。マスク上で電子ビーム６
５は幅Ｗ、高さＨの矩形形状として走査される。幅Ｗは
０．５〜３μｍ、好ましくは２〜３μｍ程度とすればよ
い。一方でマスク１１はマスクの保持手段（マスク・ス
テージ）３５をスクリューガイドネジ等の所定の駆動手
段に搭載して駆動することにより電子ビーム走査方向４
１と垂直な方向４０に連続移動される。偏向器２１によ
る反射電子の軌道のずれは偏向器４２によって補正され
る。もちろんマスク１１を電子ビーム走査と同時に連続
移動させるのではなく、第２の偏向器を追加して電子ビ
ームをＸ−Ｙ走査する手法も可能である。つまり電子ビ
ーム走査時にはマスク・ステージ３５を停止させ、第１
の偏向器によってビームを一定方向４１に走査すると同
時に、第２の偏向器によってこの走査方向４１に対し垂
直方向４０にビームを移動するようにしてもよい。すな
わち第１および第２の偏向器を用いて一定面積をＸ−Ｙ
走査し、一定面積の走査終了後にマスク１１を一定量だ
け移動させるいわゆるステップアンドリピート方式をと
ることもできる。いずれの走査方法を用いるにしても、
たとえばＷ＝２μｍとすれば、従来の点ビームの走査に
おいてビーム径を２０ｎｍとした場合と比較すれば１０
０倍高速度にビーム走査できることがわかる。点ビーム
径が２ｎｍならば、本発明は１０００倍の高速度の検査
が可能となる。
【００１８】また、反射電子の代わりに二次電子を用い
ることもできる。この場合にはマスク面での電子のエネ
ルギーが非常に小さい為に、マスク面に電場を印加する
ことが有効である。図１においてはマスク・ステージ３
５に所定の電圧源３３を接続し、マスク・ステージ３５
を負にバイアスすると同時に接地電位（ＧＮＰ）にバイ
アスした加速電極３９により検査対象（マスク）１１か
ら放出された二次電子を加速する手段が設けられてい
る。例えば入射電子のエネルギーを発生時に８０ｋｅＶ
とし、マスク１１の電位を電圧源３３により−３０ｋＶ
として、二次電子を３０ｋｅＶだけ加速することもでき
る。
ることもできる。この場合にはマスク面での電子のエネ
ルギーが非常に小さい為に、マスク面に電場を印加する
ことが有効である。図１においてはマスク・ステージ３
５に所定の電圧源３３を接続し、マスク・ステージ３５
を負にバイアスすると同時に接地電位（ＧＮＰ）にバイ
アスした加速電極３９により検査対象（マスク）１１か
ら放出された二次電子を加速する手段が設けられてい
る。例えば入射電子のエネルギーを発生時に８０ｋｅＶ
とし、マスク１１の電位を電圧源３３により−３０ｋＶ
として、二次電子を３０ｋｅＶだけ加速することもでき
る。
【００１９】以上の説明ではエネルギービームとして電
子ビームを用いる場合について説明したが、エネルギー
ビームとしてはＸ線を用いてもよい。あるいは紫外線な
どの光ビームを用いる場合も考えられる。図４はエネル
ギービーム源４３として紫外線を用いた本発明の第２の
実施の形態に係るパターン検査装置を示している。本発
明の第２の実施の形態に係るパターン検査装置はエネル
ギービーム源４３と、発生したエネルギービーム（光ビ
ーム）を有限の大きさで検査対象１１に照射する手段
（３６、３７、３８）と、検査対象の保持手段３５と、
エネルギービームを検査対象１１に照射した時に検査対
象１１から放出される電子１７を用いて検査対象１１の
拡大像を得る手段（２０、２８、４２、２３、２９、３
２、２５、２４）と、その拡大像を検出する手段２７
と、検出された拡大像を用いて検査対象１１を検査する
手段（９、１０）とを有している。
子ビームを用いる場合について説明したが、エネルギー
ビームとしてはＸ線を用いてもよい。あるいは紫外線な
どの光ビームを用いる場合も考えられる。図４はエネル
ギービーム源４３として紫外線を用いた本発明の第２の
実施の形態に係るパターン検査装置を示している。本発
明の第２の実施の形態に係るパターン検査装置はエネル
ギービーム源４３と、発生したエネルギービーム（光ビ
ーム）を有限の大きさで検査対象１１に照射する手段
（３６、３７、３８）と、検査対象の保持手段３５と、
エネルギービームを検査対象１１に照射した時に検査対
象１１から放出される電子１７を用いて検査対象１１の
拡大像を得る手段（２０、２８、４２、２３、２９、３
２、２５、２４）と、その拡大像を検出する手段２７
と、検出された拡大像を用いて検査対象１１を検査する
手段（９、１０）とを有している。
【００２０】図４においてエネルギービーム源である光
源４３としてはＡｒＦ（１９３ｎｍ），ＫｒＦ（２４９
ｎｍ），ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ），ＸｅＦ（３５０ｎ
ｍ）等のエキシマレーザ光、あるいはＡｒレーザの紫外
波長や、２逓倍光（ＳＨＧ）等を用いれば良い。あるい
は高圧水銀（Ｈｇ）ランプや水銀・キセノン（Ｈｇ−Ｘ
ｅ）ランプを用いてもよい。光源４３より発せられた光
ビームは成形アパーチャ３６に照射され、一様性の高い
部分を取り出される。その後、レンズ３７、ビーム走査
ミラー３８を介して検査対象１１上に成形アパーチャ像
を結像するように集光される。発生した電子は電極３９
と検査対象１１との間の電場によって加速され、レンズ
２０と２９によって光電面２５上に結像される。より高
倍率が必要なときは光電面２５で得られた像を図１の第
１の実施の形態と同じく光学的に拡大して検出する。レ
ンズの代わりに凹面鏡を用いることもできる。レンズと
してフレネルゾーンプレートを使用することもできる。
源４３としてはＡｒＦ（１９３ｎｍ），ＫｒＦ（２４９
ｎｍ），ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ），ＸｅＦ（３５０ｎ
ｍ）等のエキシマレーザ光、あるいはＡｒレーザの紫外
波長や、２逓倍光（ＳＨＧ）等を用いれば良い。あるい
は高圧水銀（Ｈｇ）ランプや水銀・キセノン（Ｈｇ−Ｘ
ｅ）ランプを用いてもよい。光源４３より発せられた光
ビームは成形アパーチャ３６に照射され、一様性の高い
部分を取り出される。その後、レンズ３７、ビーム走査
ミラー３８を介して検査対象１１上に成形アパーチャ像
を結像するように集光される。発生した電子は電極３９
と検査対象１１との間の電場によって加速され、レンズ
２０と２９によって光電面２５上に結像される。より高
倍率が必要なときは光電面２５で得られた像を図１の第
１の実施の形態と同じく光学的に拡大して検出する。レ
ンズの代わりに凹面鏡を用いることもできる。レンズと
してフレネルゾーンプレートを使用することもできる。
【００２１】上記のように、本発明は第１および第２の
実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす
論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解す
べきではない。この開示から当業者には様々な代替実施
の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。第１お
よび第２の実施の形態においては電磁プリズムとしてビ
ームを一方向にのみ偏向するものを示したが、例えば図
５に示す様に多段にして対称性を良くし、収差を改善す
ることもできる。また、電子光学系や光学系としてレン
ズを一段用いるものを示したがこれは多段にすることも
システムの最適化の上で当然考えられる。また第１およ
び第２の実施の形態において検査対象として半導体チッ
プを用い、半導体チップからの２次電子や反射電子によ
る像を拡大してもよい。
実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす
論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解す
べきではない。この開示から当業者には様々な代替実施
の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。第１お
よび第２の実施の形態においては電磁プリズムとしてビ
ームを一方向にのみ偏向するものを示したが、例えば図
５に示す様に多段にして対称性を良くし、収差を改善す
ることもできる。また、電子光学系や光学系としてレン
ズを一段用いるものを示したがこれは多段にすることも
システムの最適化の上で当然考えられる。また第１およ
び第２の実施の形態において検査対象として半導体チッ
プを用い、半導体チップからの２次電子や反射電子によ
る像を拡大してもよい。
【００２２】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態等を包含するということを理解す
べきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な
特許請求の範囲記載の発明特定事項によってのみ限定さ
れるものである。
ない様々な実施の形態等を包含するということを理解す
べきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な
特許請求の範囲記載の発明特定事項によってのみ限定さ
れるものである。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明から明らかな様に、本発明に
よれば、光の波長程度以下からナノメータレベルに至る
微細なパターンをパターンの最小寸法よりも十分大きな
幅で走査するので、パターンの検査を高速で行うことが
可能となる。
よれば、光の波長程度以下からナノメータレベルに至る
微細なパターンをパターンの最小寸法よりも十分大きな
幅で走査するので、パターンの検査を高速で行うことが
可能となる。
【００２４】特に検査対象からの反射電子又は二次電子
を用いているので、検査対象が２〜３μｍ以上の厚さを
有している場合であっても高速に検査できる。
を用いているので、検査対象が２〜３μｍ以上の厚さを
有している場合であっても高速に検査できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るパターン検査
装置を示す概略図である。
装置を示す概略図である。
【図２】図１の対物レンズと偏向器とを示す図である。
【図３】本発明において用いるビーム移動、マスク移動
の方向を示す図である。
の方向を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るパターン検査
装置を示す概略図である。
装置を示す概略図である。
【図５】本発明に用いる他の電磁プリズムの構成を示す
図である。
図である。
【図６】Ｘ線マスクの構造を示す図である。
【図７】従来の電子ビームを用いたパターン検査装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
１ シリコン・ウェハ
２ メンブレン
３ Ｘ線吸収体
４ 固定枠
５ 電子ビームプローブ形成手段
６、１６ 電子ビーム
８ 二次電子検出器
９ 比較手段
１０ 基礎データ（マスクデータ）
１１ 検査対象（Ｘ線マスク）
１２ 二次電子
１５ 電子源
１７ 反射電子
１８、３６ 成形アパーチャ
２０ 対物レンズ
２１、４２ 偏向器
２３、３２ アパーチャ
２４、３７ 光学レンズ
２５ 光電面
２６ 光
２７ 検出器
２８、５１〜５５ 電磁プリズム
２９ レンズ
３３ 電圧源
３５ マスク・ステージ
３８ ビーム走査ミラー
３９ 加速電極
４０ マスクの移動方向
４１ 電子ビームの走査方向
４３ 光源
６５ 検査対象に投影されたエネルギービームの断面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−109381（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−249393（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−72600（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−258703（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 23/00 - 23/227
G01B 15/00 - 15/08
H01J 37/26 - 37/295
Claims (8)
- 【請求項１】 エネルギービーム源と、 発生したエネルギービームを検査対象のパターンの最小
寸法に比して大きな幅を有した矩形ビームに成形し、該
矩形ビームを前記幅で一定方向に走査し、前記エネルギ
ービームを検査対象に照射する手段と、 検査対象の保持手段と、 エネルギービーム照射時に検査対象から放出される電子
を用いて検査対象の拡大像を得る手段と、 その拡大像の２次元分布を検出する２次元検出手段と、 該検出された拡大像をあらかじめ準備されたデータと比
較して前記検査対象を検査する手段とを有することを特
徴とするパターン検査装置。 - 【請求項２】 前記矩形ビームの幅は０．５〜３μｍで
あることを特徴とする請求項１記載のパターン検査装
置。 - 【請求項３】 前記検査対象の保持手段は、エネルギー
ビームを走査する方向とほぼ垂直な方向に前記検査対象
を移動させる駆動部に塔載されていることを特徴とする
請求項１記載のパターン検査装置。 - 【請求項４】 前記検査対象面の拡大像を得る手段は検
査対象から放出された電子を電子光学的に拡大するもの
であることを特徴とする請求項１記載のパターン検査装
置。 - 【請求項５】 前記検査対象面の拡大像を得る手段は前
記電子光学的に拡大した像をさらに光学的に拡大するも
のであることを特徴とする請求項４記載のパターン検査
装置。 - 【請求項６】 検査対象から放出された電子を加速する
手段がさらに設けられていることを特徴とする請求項１
記載のパターン検査装置。 - 【請求項７】 前記照射する手段は、コンデンサレンズ
と成形アパーチャとにより、前記エネルギービームを前
記矩形ビームに成形することを特徴とする請 求項１〜６
のいずれか１項に記載のパターン検査装置。 - 【請求項８】 前記パターンの最小寸法は、数十ｎｍ〜
ナノメータ・オーダーであることを特徴とする請求項１
〜７のいずれか１項に記載のパターン検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19731397A JP3455069B2 (ja) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | パターン検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19731397A JP3455069B2 (ja) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | パターン検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1137957A JPH1137957A (ja) | 1999-02-12 |
| JP3455069B2 true JP3455069B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=16372386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19731397A Expired - Fee Related JP3455069B2 (ja) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | パターン検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3455069B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6754305B1 (en) * | 1999-08-02 | 2004-06-22 | Therma-Wave, Inc. | Measurement of thin films and barrier layers on patterned wafers with X-ray reflectometry |
| JP2005083948A (ja) | 2003-09-10 | 2005-03-31 | Hitachi High-Technologies Corp | 検査装置及び検査方法並びにプロセス管理方法 |
| JP4578875B2 (ja) * | 2004-07-16 | 2010-11-10 | 株式会社荏原製作所 | 写像型電子顕微鏡 |
| JP5345169B2 (ja) | 2011-03-25 | 2013-11-20 | 株式会社東芝 | マスク検査装置及びマスク検査方法 |
| JP2017151159A (ja) | 2016-02-22 | 2017-08-31 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 検査装置及び検査方法 |
| JP6642092B2 (ja) | 2016-02-22 | 2020-02-05 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 検査装置及び検査方法 |
| JP6966255B2 (ja) | 2017-08-10 | 2021-11-10 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 画像取得装置の光学系調整方法 |
-
1997
- 1997-07-23 JP JP19731397A patent/JP3455069B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1137957A (ja) | 1999-02-12 |
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