JP3463599B2 - 試料保持機，半導体製造装置，半導体検査装置，回路パターン検査装置，荷電粒子線応用装置，校正用基板，試料の保持方法，回路パターン検査方法、および、荷電粒子線応用方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハ等の
試料を保持する試料保持機，該試料保持機を有する半導
体製造装置，半導体検査装置，回路パターン検査装置，
荷電粒子線応用装置，校正用基板，試料の保持方法，回
路パターン検査方法、および、荷電粒子線応用方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハの回路パターンの微細化に
伴い、電子線を用いた回路パターンの検査装置が実用化
されてきている。

【０００３】例えば、日本特許公開昭59−192943号公
報，日本特許公開平5−258703号公報,文献Sandland, et
al.,“An electron-beam inspection system for x-ra
y maskproduction”，J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.9, N
o.6, pp.3005-3009 (1991)、文献Meisburger, et al.,
“Requirements and performance of an electron-beam
column designed for x-ray mask inspection”,J. Va
c. Sci. Tech. B, Vol.9,No.6, pp.3010-3014 (1991)、
文献Meisburger, et al.,“Low-voltage electron-opti
cal system for the high-speed inspection of integr
ated circuits”,J. Vac. Sci. Tech. B, Vol.10, No.
6, pp.2804-2808 (1992)、文献Hendricks,et al.,“Cha
racterization of a New Automated Electron-Beam Waf
erInspection System”, SPIE Vol. 2439, pp.174-183
(20-22 February, 1995）等に記載された技術が知られ
ている。

【０００４】ウェハの口径増大と回路パターンの微細化
に追随して高スループット且つ高精度な検査を行うため
には、非常に高速に、高ＳＮな画像を取得する必要があ
る。そのため、通常の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の１
００倍以上（１０ｎＡ以上）の大電流ビームを用いて照
射される電子数を確保し、高ＳＮ比を保持している。さ
らに、基板から発生する二次電子，反射電子の高速、且
つ高効率な検出が必須である。

【０００５】また、レジスト等の絶縁膜を伴った半導体
基板が帯電の影響を受けないように２ＫｅＶ以下の低加
速電子線を照射している。この技術については、日本学
術振興会第１３２委員会編「電子・イオンビームハンド
ブック（第２版）」（日刊工業新聞社、１９８６年）６
２２頁から６２３頁に記載がある。しかし、大電流で、
かつ低加速の電子線では空間電荷効果による収差が生
じ、高分解能な観察が困難であつた。

【０００６】この問題を解決する方法として、試料直前
で高加速電子線を減速し、試料上で実質的に低加速電子
線として照射する手法が知られている。例えば、日本特
許公開平2−142045号公報，日本特許公開平6−139985号
公報に記載された技術がある。

【０００７】以下、従来技術の回路パターン検査装置の
電子光学系の一例の概略を図９を参照して説明する。図
９は、従来技術における回路パターン検査装置の電子光
学系の概略図である。

【０００８】引き出し電極２の電圧により電子銃１から
出た一次電子線２０１は、コンデンサレンズ３，走査偏
向器５，絞り６，シールドパイプ７，対物レンズ９等を
通過して収束，偏向されてＸ−Ｙステージ１１，回転ス
テージ１２上の半導体装置などの被検査基板１０に照射
される。この被検査基板１０には、一次電子線減速用に
高圧電源２３より減速電圧(以下、リターディング電圧
という)が印加されている。被検査基板１０からは一次
電子線２０１の照射により第１の二次電子２０２が発生
する。第１の二次電子２０２はリターディング電圧によ
り数ｋｅＶのエネルギーに加速される。対物レンズ９の
電子銃側には隣接してＥクロスＢ偏向器８が設けてあ
る。

【０００９】このＥクロスＢ偏向器８は、一次電子線２
０１に対しては電界と磁界による偏向量が互いに打ち消
し合い、第１の二次電子２０２に対しては、両者の重ね
合わせで電子を偏向させる偏向器である。加速された第
１の二次電子２０２は、該ＥクロスＢ偏向器８により偏
向され、さらに、二次電子検出器１３に外付けした吸引
電極１４と二次電子検出器１３の間の吸引電圧が形成す
る電界に引き寄せられて二次電子検出器１３に入射す
る。

【００１０】前記二次電子検出器１３は、半導体検出器
で構成されている。第１の二次電子２０２は半導体検出
器に入射して電子正孔対を作り、これが電流として取り
出され電気信号に変換される。この出力信号は、さらに
プリアンプ２１で増幅されて画像信号用の輝度変調入力
となる。以上の電子光学系の動作で基板上の一領域の画
像を得てから画像出力信号に一画面分の遅延をかけ、第
二の領域の画像を同様にして取得する。この二つの画像
を画像比較評価回路で比較し、回路パターンの欠陥部の
検出が行われる。ここで、一次電子線２０１の照射位置
は走査偏向器５へ入力される走査偏向信号によりビーム
が、基板上へ照射する位置として決定される。

【００１１】しかし、基板の表面高さが、ウェハのそり
などで変動する場合、同一の偏向信号で走査されても電
子ビームの実質の基板照射位置の領域は変動し、同一の
領域へのビーム偏向が得られない。

【００１２】そこで、従来から電子ビーム描画装置等の
電子線応用装置において、次のような偏向補正の手法が
採用されている。

【００１３】（１）試料台の最外周部に厚みの異なる少
なくとも二面の標準マーク付き試料を設置し、それぞれ
の高さにおける標準マークの画像信号の位置ずれを算出
する。 （２）前記位置ずれの算出と共に、試料表面の高さを逐
次計測する光学センサを設置して動作させ、標準マーク
の高さを信号化する。

【００１４】（３）この標準マークの高さ信号と画像信
号の位置ずれから、高さに応じた偏向補正テーブルを算
出・記憶し、基板の観察時に前記基板表面の高さに応じ
た偏向補正信号を算出して偏向補正をする。

【００１５】この技術により、半導体ウェハのそりなど
でウェハ表面の高さが変動する場合にも偏向信号を補正
してウェハ表面の高さの如何に拘らず、電子ビームによ
り同一偏向領域を照射できるようになる。この技術は、
例えば、日本特許公開昭56−103420号公報等に記載され
ている。本技術によれば、ウェハを保持したまま、何回
でも外周部の基準マーク観察を行い、偏向補正テーブル
の更新が手軽に実現できる。したがって、一次ビーム偏
向量の電子光学系の時間変化によるドリフトに対して
も、１枚のウェハ処理中に一定の時間間隔で、十数回程
度標準マークの観察をやり直し、偏向補正テーブルをそ
の都度、更新することで偏向補正が時間変化に追随する
ことができる。

【００１６】しかし、以上のような偏向補正方法を具現
化した回路パターン検査装置は、これまで実現されてい
なかった。

【００１７】回路パターン検査装置においても、ウェハ
のそりに対応する偏向補正手法として上記偏向補正手法
を採用するのが本発明の要旨である。しかし、回路パタ
ーン検査装置に、本偏向補正方法をそのまま採用する場
合、以下の問題点がある。

【００１８】基板にリターディング電圧を印加すること
により、一次電子ビームは、基板を照射する直前にリタ
ーディング電界の影響を受けるという問題点がある。

【００１９】一般に、電界変化は、一次電子ビームの中
心軸に対して軸対称に分布しているので、ウェハ位置に
よらず一様に偏向感度を調節することで、一次電子ビー
ムを所望の領域へ偏向することができる。しかし、ウェ
ハ外周部では、ウェハそのものの断面形状およびウェハ
を設置する試料台の端部の断面構造により、軸に非対称
なリターディング電界の乱れが生じるという問題点があ
る。

【００２０】回路パターン検査装置では、大電流一回走
査で信号を得るので、所望のビーム径に絞り、低加速で
照射するためにリターディング電圧が他の電子線応用装
置と比べて数倍以上の高電圧である。したがって、リタ
ーディング電界の変化量も他の電子線応用装置に比べて
大きくなるという問題点がある。

【００２１】そこで、基板の観察位置が、ウェハ上の外
周部付近であるか否かによって、同一の偏向信号による
一次ビームの基板照射領域には無視できない差異、いわ
ゆるビーム歪みが生じるという問題点がある。

【００２２】この状況で、他の電子線応用装置と同様
に、試料台の最外周部に厚みの異なる２面の標準マーク
を設けて偏向補正テーブルを作成すると、該偏向補正テ
ーブルに上記の試料台の外周部特有のビーム歪みの影響
が加わることとなる。その結果、試料台中心部における
試料表面高さの計測結果から偏向補正テーブルを参照し
ても当該位置に対する適切な偏向補正信号を得ることは
できず、ビームは照射位置ずれを生じるという問題点が
ある。

【００２３】このビーム照射位置ずれは、それにより得
られる画像信号の画素のずれを生じ、画像の比較検査に
おける精度低下の要因となる。この画素のずれが一定の
許容範囲を超えると、画像の比較検査を目的とする回路
パターン検査装置においては、致命的な検査精度の低下
となるという問題点がある。

【００２４】一方、半導体製造装置や半導体検査装置の
うち、電子線を試料に照射して加工したり、検査したり
する電子線応用装置においては、電子線を真空中で照射
しなければならない。また、試料の加工精度を向上させ
たり検査時に得られた画像の分解能を向上させるために
は、発生した電子線の照射エネルギー強度を制御する必
要がある。

【００２５】近年、半導体のパターンを電子線を照射し
て加工する電子線描画装置，半導体表面のパターンの幅
等を測定する測長ＳＥＭ（走査電子顕微鏡測長装置），
半導体の材質を電子線を照射することによって分析する
分析ＳＥＭなどの電子線応用装置には、電子線の照射エ
ネルギー強度を制御するために試料に電圧を印加するリ
ターディングと呼ばれる方法が採用されている。この技
術は例えば、日本特許公開平成5−258703号公報や日本
特許公開平成6−188294号公報に記載されている。

【００２６】しかし、これら測長ＳＥＭや、分析ＳＥＭ
をはじめとする電子線応用装置の試料保持機において
は、リターディング電圧の印加によって試料の端部に発
生する電界の変動に関しては考慮されていなかった。そ
の結果、試料の端部まで電子線を照射しようとしても、
前記電界の変動があるため電子線の照射位置と試料位置
との関係の精度が著しく低下してしまい、したがって、
試料の端部近辺の部分は、加工，分析や検査ができなか
った。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、試料の端部の電子線の照射位置と試料位置との関係
の精度の低下を防止して、加工，分析や検査ができるよ
うにすることである。

【００２８】本発明の第２の目的は、電子線照射エネル
ギーをリターディング電圧により制御する機能を備えた
電子線応用装置において、電子線を照射位置の精度の低
下なく試料に照射することを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記本発明の第１の目的
を達成するための手段として、本発明に係る回路パター
ン検査装置の代表的な一例を説明する。

【００３０】本発明に係る回路パターン検査装置は、一
次荷電粒子線を収束し試料の回路パターンの第１，第２
の領域を走査偏向する照射光学系と、上記一次荷電粒子
線の減速と、その照射により試料から発生する二次荷電
粒子および反射電子を加速する加減速手段と、上記試料
を保持する試料台と、上記試料への一次荷電粒子線の照
射位置の表面高さを計測するセンサと、上記試料から発
生する荷電粒子を検出する検出器と、上記検出信号から
上記試料の照射領域の画像を形成する画像形成手段を有
する回路パターン検査装置において、上記試料台を基板
設置部の外周部に該ビーム軸方向の厚みの異なる少なく
とも二面の標準マーク試料を設置できる構成とし、前記
標準マーク試料と略同様の少なくとも二面の基板設置部
の中央部標準マーク試料の画像信号を記憶する記憶手段
と、当該両標準マーク画像信号から外周部特有の一次荷
電粒子線の歪み量を演算する演算手段と、上記外周部標
準マーク画像信号から上記外周部特有の歪み量を除去す
る除去手段と、当該歪み量除去後の外周部標準マーク画
像信号から試料高さに応ずる偏向補正用テーブルを作成
・記憶する手段と、上記センサで得た表面高さの信号に
応じて上記偏向補正用テーブルから偏向補正信号を取り
出す偏向補正信号発生手段と、上記外周部標準マーク試
料を所望タイミングで照射し上記偏向補正用テーブルを
更新させる制御手段と具備することを特徴とするもので
ある。

【００３１】なお、上記基板の近傍には、リターディン
グ電界の乱れを軽減させるために、シールド電極を設け
る構成としたものである。

【００３２】以上の構成の回路パターン検査装置および
その方法を機能的に説明する。上記回路パターン検査装
置は、試料台の中央部における偏向補正量の試料表面の
高さ依存性を試料の外周部と比較して、該試料外周部の
特有の歪み量を得ることができる。該外周部特有の歪み
量を外周部の標準マーク信号から除去して偏向補正量の
高さ依存性を算出すれば、中央部で得られる偏向補正量
と等価的な補正量を知ることができる。

【００３３】しかも、外周部の標準マークのみから適切
な偏向補正テーブルが作成できるようになるので、ウェ
ハを設置したまま、所望の回数だけ外周部での偏向補正
テーブルの算出を行いテーブルを更新することができ
る。その結果、スループットを低下させることなく、ビ
ームのドリフト等にも追随できる表面高さ依存性を含め
た偏向補正テーブルを精度よく得ることができる。

【００３４】一方、ウェハの最外周部では、同一の補正
テーブルにて補正しきれない位置ずれを生じる領域が存
在し、この領域における画像比較結果をそのまま、結果
として出力すると、かえって大量の誤検出が発生する可
能性がある。そのため、本発明では、ウェハ上で同一の
補正テーブルにて補正しきれない領域では、むしろ検査
を行わないような構成も実施した。その結果、誤検出が
生じない高精度な検査が可能になった。

【００３５】さらに、試料近傍に、該試料のリターディ
ング電圧と、同電位のシールド電極を設けることで、該
試料近傍の電界乱れを軽減し、同一の補正テーブルにて
補正可能となるウェハ上の領域をより大きくすることを
実現した。

【００３６】これらの作用により、本発明に係る回路パ
ターン検査装置により、精度を低下させることなく、高
リターディング電圧の印加条件の下で、ビーム照射位置
ずれを起こさず、絶縁物もしくは絶縁物と導電性物質が
混在する半導体素子の製造過程における回路パターンを
電子線により高速，安定に照射位置精度の高い画像とし
て取得し、その画像を自動比較検査し、欠陥を誤りなく
検出することができるものである。

【００３７】また、上記本発明の第２の目的を達成する
ために、本発明は以下の手段を採用したものである。

【００３８】電子線応用装置は、半導体装置等の試料に
電子線を照射する真空室，試料を真空室内に搬送するロ
ーダ，試料を載せるとともに電子線の照射位置を調整す
るために移動可能なステージ，ステージと試料の間にあ
って試料を保持するための試料保持機，試料にリターデ
ィング電圧を加えるための電源，ステージの移動量また
は位置を計測する位置計測装置，試料の加工や観察のた
めに試料に電子線を照射する電子源と偏向器，試料から
発生する反射電子や二次電子を検出して得られた情報を
利用して試料の観察，分析，検査をする情報処理装置か
ら構成されている。そして、試料保持機の電子線照射面
側の試料との境界部分は試料表面の高さとほぼ同一とす
る。このようにすると試料表面の電界分布が試料端部に
わたってほぼ均一となり、リターディング電圧によって
生じる電界の変動を防止できる。その結果、試料の全面
にわたって位置の精度の低下なく電子線を照射すること
ができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。

【００４０】以下、本発明に係る回路パターン検査装置
およびその方法ならびに校正用基板の各実施の形態につ
いて、図１ないし図８を参照しながらに説明する。

【００４１】〔実施例１〕本発明の一実施例に係る回路
パターン検査装置を図１ないし図７を参照して説明す
る。

【００４２】本実施例に係る回路パターン検査装置の基
本概念は、基板に印加したリターディング電圧が高圧の
負電位であることに起因して顕在化する基板および試料
台の外周部の断面形状に沿う当該リターディング電圧に
基づく電界の乱れを予め考慮に入れ、可能な範囲で偏向
補正テーブルを最適化することで、高精度の検査を行う
ことである。

【００４３】また、リターディング電界の乱れを平坦化
させる電極を設け、上記補正の不可能な領域を実用上の
問題ない範囲まで小さくすることである。

【００４４】図１は本発明に係る回路パターン検査装置
の構成を示す縦断面図である。図１を参照して、本実施
例に係る回路パターン検査装置を詳細に説明する。回路
パターン検査装置は、大別して電子光学系１０１，試料
室１０２，制御部１０３，画像処理部１０４から構成さ
れている。

【００４５】前記電子光学系１０１は、電子銃１，電子
線引き出し電極２，コンデンサレンズ３，走査偏向器
５，絞り６、シールドパイプ７，ＥクロスＢ偏向器８，
対物レンズ９，接地電極１５，シールド電極１６より構
成されている。

【００４６】試料室１０２は、Ｘ−Ｙステージ１１，回
転ステージ１２，光学式試料高さ測定器２６，位置モニ
タ用測長器２７より構成されており、また、二次電子検
出器１３が対物レンズ９の下方にあり、二次電子検出器
１３の出力信号は、プリアンプ２１で増幅されＡＤ変換
器２２によりデジタルデータとなる。

【００４７】画像処理部１０４は、画像記憶部３０ａ，
３０ｂ，演算部３３，欠陥判定部３４より、構成されて
いる。取り込まれた電子線画像及び光学画像はモニタ３
２に表示される。

【００４８】回路パターン検査装置の各部の動作命令お
よび動作条件は、制御部１０３から入出力される。予
め、制御部１０３には、電子線発生時の加速電圧・電子
線偏向幅・偏向速度・試料台移動速度・検出器の信号取
り込みタイミング等々の条件が入力されている。

【００４９】また、光学式試料高さ測定器２６，位置モ
ニタ用測長器２７の信号から補正信号を生成し、一次電
子線２１０が常に正しい位置に照射されるように対物レ
ンズ９の電源２５や走査信号発生器２４に補正制御回路
２８から補正信号が送られる。

【００５０】また、電子銃１には拡散補給型の熱電界放
出電子源を用いる。これにより、明るさ変動の少ない比
較検査画像が得られ、且つ電子線電流を大きくすること
が可能なことから、高速な検査が可能になる。

【００５１】一次電子線２０１は、引出電極２に電圧が
印加されることで電子銃１から引き出される。一次電子
線２０１の加速は、電子銃１に高圧の負電位を印加する
ことでなされる。これにより、一次電子線２０１はその
電位に相当するエネルギー、例えば本実施例では１２ｋ
ｅＶでＸ−Ｙステージ１１方向に進み、コンデンサレン
ズ３で収束され、さらに、対物レンズ９により細く絞ら
れ、Ｘ−Ｙステージ１１の上に搭載された被検査基板１
０（具体的には、ウェハもしくはチップ等である）に照
射される。

【００５２】前記被検査基板１０には、高圧電源２３に
より負電圧、すなわちリターディング電圧を印加できる
ようになっている。被検査基板１０とＥクロスＢ偏向器
８の間には、接地電極１５を設け、当該接地電極１５と
前記被検査基板１０との間にリターディング電界を形成
させた。前記被検査基板１０に接続した高圧電源２３を
調節することにより、被検査基板１０への電子線照射エ
ネルギーを最適値に調節することが容易にできる。

【００５３】本実施例では、リターディング電圧とし
て、前記被検査基板１０に−１１.５ｋＶの負電位を印
加する。画像形成には、Ｘ−Ｙステージ１１を静止させ
一次電子線２０１を二次元に走査する方法と、一次電子
線２０１は一次元のみ走査し、走査方向と略直交する方
向に、Ｘ−Ｙステージ１１を連続的に移動する方法のい
ずれかを選択することができる。

【００５４】ある特定の場所のみを検査する場合にはＸ
−Ｙステージ１１を静止させて検査し、被検査基板１０
の広い範囲を検査するときは、Ｘ−Ｙステージ１１を連
続移動して検査すると、効率の良い検査が行える。

【００５５】被検査基板１０の画像を取得するために
は、細く絞った一次電子線２０１を該被検査基板１０に
照射し第１の二次電子２０２を発生させ、これらを一次
電子線２０１の走査およびＸ−Ｙステージ１１の移動と
同期して検出することにより、被検査基板１０の表面画
像が得られる。本実施例では発生した第１の二次電子２
０２を反射部材３００で当て、発生した第２の二次電子
２０３を二次電子検出器１３で検出するようにしてい
る。

【００５６】本実施例の自動検査では、検査速度が速い
ことが必須となり、したがって、通常のＳＥＭのように
ｐＡオーダのビーム電流で低速に走査したり、あるいは
複数回の走査は行われない。そこで、通常のＳＥＭに比
べ、約１００倍以上の例えば１００ｎＡの大電流電子線
を一回のみの走査により、画像を形成する構成とした。

【００５７】一枚の画像は、１０００×１０００画素で
１０ｍsec で取得するようにし、画像信号には一画像分
の遅延をかけて、次の画像の取り込みと同期させて画像
比較評価を行い、被検査基板１０上の欠陥探索を行っ
た。

【００５８】図２は、回路パターン検査装置への被検査
基板の搭載状態を示す平面図であり、図３は回路パター
ン検査装置の内部電界のシミュレーションの結果を示す
電界分布図である。被検査基板１０はＸ−Ｙステージ１
１に搭載されている。以上の構成で、被検査基板１０に
リターディング電圧を印加すると、該被検査基板１０の
形状に沿ったリターディング電界が発生する。

【００５９】図２に示す如く、Ｘ−Ｙステージ１１は被
検査基板１０の周囲に４つの突起部Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃,Ｃ₄
を設け、その内一つＣ₁ をバネを介在させて可動的に設
置した構成である。被検査基板１０の表面は巨視的には
平坦と見なされ、該基板の中央部の観察時には、図３
（ａ）の乱れのない電界分布となると考えられる。

【００６０】それに対し、前記被検査基板１０の外周部
では、図２に示されるように、被検査基板１０そのもの
断面形状の不均一や該基板抑え用の突起部Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ
₃，Ｃ₄ があり、図３（ｂ）のように突起周囲で電界が
乱れる。ここで、被検査基板１０と接地電極１５間に設
けたシールド電極１６によって、リターディング電界の
乱れは低減されている。この電界の分布から一次電子線
２０１は次のように影響を受ける。

【００６１】図４は電子軌道を説明する模式図、図５は
電子の照射位置の広がりと偏向位置との関係を示す関係
図である。図４に示す如く、一次電子線２０１は、ビー
ム軸と偏向ビーム線との交点、いわゆる偏向支点（図示
せず）から直線軌道で被検査基板１０を照射するのでは
なく、高加速状態から当該被検査基板１０の近傍に近づ
くにつれて減速されると共に、リターディング電界によ
る軸対称の偏向作用を受けて、直線軌道よりも微少量だ
け拡大する。前記一次電子線２０１が、前記被検査基板
１０中央部を照射する時には該被検査基板１０表面を巨
視的にほぼ平坦と考えて、この軸対称の拡がりを考慮す
ればよい。

【００６２】図４に示される被検査基板１０中央部の照
射時には、一次電子線２０１は偏向信号による照射予定
位置ｘ０に対して線形に変化する照射位置ｘ１へ到達す
る。この照射位置ｘ１は、図５のように被検査基板１０
の表面高さに応じた値となる。

【００６３】これに対し、該被検査基板１０の外周部を
照射するときには、一次電子線201は、該被検査基板１
０の断面形状に応じて生じる近傍電界の乱れにより、さ
らなる偏向作用を受ける。図５には示されるように、外
周部の観察時には一次電子線２０１の照射位置ｘ２が被
検査基板１０上の一方向へほぼ平行に移動する。該移動
量（ｘ２−ｘ１）がビーム歪み量であり、照射位置の近
傍の断面形状に依存する。

【００６４】この移動量（ｘ２−ｘ１）は、検討の結
果、偏向幅に対して数１０％程度にも達しうることが分
かった。それと同時に、ビーム歪み量（ｘ２−ｘ１）
は、照射予定位置に対して厳密には線形的に変化するも
のではないことも判明した。この基板の外周部のビーム
歪みが、非線形、且つ無視できない量であるため、次の
二つの問題が生じた。

【００６５】外周部の観察時の補正と中央部の観察時の
補正は、同一の補正テーブルでは補正しきれないという
問題と、偏向補正テーブルを生成するための標準マーク
試料がＸ−Ｙステージ１１の外周部に設置されている場
合には、当該補正テーブルが一次電子線２０１の歪みを
含んだ量となり、適切な偏向補正を達成することができ
ないという問題である。

【００６６】また、本回路パターン検査装置は、高速な
自動画像比較検査が目的であるため、電子光学系１０１
の時間変化によるビームドリフトに追随して、且つ所要
時間の短い偏向用補正テーブルの生成が必要である。

【００６７】そこで、本発明に係る回路パターン検査装
置の構成では図６に示す手順で偏向補正しながら、画像
比較検査を行うものである。図６は動作手順を説明する
フローチャートおよび搭載された被検査基板の平面図で
ある。まず、回路パターン装置の定期的なメンテナンス
時等に基本校正フローを実施する。

【００６８】具体的には、試料台１０中央部に、厚みの
異なる二面の標準マーク付き試料（＋２００μｍ，−２
００μｍ）を埋め込んだ校正用ウェハをローディング
し、標準マークの表面高さｚＨ，ｚＬの中央部の画像を
取得させる。中央部標準マーク信号記憶部３５にて、二
面の画像信号を記憶させる。該標準マークの表面高さｚ
Ｈ，ｚＬは、被検査基板１０のそりによる表面高さ変動
幅と同程度の幅を設定した。次いで、最外周部にも同様
に厚みの異なる二面の標準マーク付き試料１７を設置し
画像取得を行い、外周部標準マーク信号記憶部３６に保
存する。

【００６９】このようにして、本発明で得られる標準マ
ークの画像信号は、図７に例示されている。図７は画像
表示の一例を示す模式図である。

【００７０】図７に例示する如く、標準マークの真の構
成〔ｘｋ〕と、中央部標準マークの信号〔ｘ３〕と、外
周部標準マークの信号〔ｘ２〕の３つがそれぞれ異なる
マーク画像を形成する。上記中央部標準マークの信号
〔ｘ３〕の記憶部３５と、外周部標準マークの信号〔ｘ
２〕の記憶部３６から読み出した信号を比較演算部３７
にて、偏向歪み係数〔Ｂ〕に変換する。すなわち、中央
部と外周部の標準マークの信号の位置ずれから外周部歪
み係数Ｂを算出し、外周部歪み量記憶部３８に記憶す
る。

【００７１】上記外周部歪み係数Ｂは、下記の式
（１），式（２）で定義される。

【００７２】 ［ｘ２(ｚＨ)］＝［Ｂ(ｚＨ)］［ｘ３(ｚＨ)］ …（１） ［ｘ２(ｚＬ)］＝［Ｂ(ｚＬ)］［ｘ３(ｚＬ)］ …（２） 以上の定期メンテナンス時の外周部歪み量Ｂを記憶した
まま、ウェハ毎に次の外周部標準マークによる校正フロ
ーを実施する。基本校正時と同様に、試料台の最外周部
に設置した高さｚＨ，ｚＬの二面の標準マーク付き試料
の画像を形成させる。｜ｚＨ−ｚＬ｜は４００μｍであ
る。

【００７３】そして、外周部の標準マークの位置信号の
［ｘ２(ｚＨ)］，［ｘ２(ｚＬ)］を記憶部３６に保存す
る。これを外周部歪み量の除去演算回路３９にて、標準
マークの真の構成位置ｘｋと外周部標準マークの信号
［ｘ２］とを比較して外周部偏向歪み係数Ｃを算出す
る。

【００７４】上記外周部偏向歪み係数Ｃは、下記の式
（３），式（４）で定義される。

【００７５】 ［ｘ２(ｚＨ)］＝［Ｃ(ｚＨ)］［ｘｋ］ ＝(［Ａ(ｚＨ)］＋［Ｂ(ｚＨ)］)［ｘｋ］ …（３） ［ｘ２(ｚＬ)］＝［Ｃ(ｚＬ)］［ｘｋ］ ＝(［Ａ(ｚＬ)］＋［Ｂ(ｚＬ)］)［ｘｋ］ …（４） 次に、上記歪み量は、標準マークが試料台の最外周部で
あることから、外周部特有の歪み量を含んでいる。

【００７６】前記式（１)，(２）で示される外周部標準
マーク信号と中央部標準マーク信号差から外周部におい
てのみ生ずる歪［Ｂ］を上記式（３），式（４）に代入
し、そこで外周部の歪み係数［Ｂ］を差し引きし、中央
部の歪み量と等価の偏向歪み係数［Ａ］を算出する。

【００７７】前記偏向歪み係数［Ａ］は、下記の式
（５），式（６）で定義される。

【００７８】 ［Ａ(ｚＨ)］＝［Ｃ(ｚＨ)］−［Ｂ(ｚＨ)］ …（５） ［Ａ(ｚＬ)］＝［Ｃ(ｚＬ)］−［Ｂ(ｚＬ)］ …（６） 前記偏向歪み係数［Ａ］は、標準マークの試料の二面に
対してそれぞれに得られており、該偏向歪み係数［Ａ］
から偏向補正テーブルを算出し、記憶部４０にて任意の
高さに対する偏向補正テーブルを算出することができ
る。

【００７９】当該偏向補正テーブルは、その高さの依存
性を線形と仮定し、いわゆる内挿法を用い各値を得て完
成させることができる。

【００８０】 ［Ａ(ｚ)］＝(［Ａ(ｚＨ)］−［Ａ(ｚＬ)］)＊(ｚ−ｚＬ） ／（ｚＨ−ｚＬ）＋［Ａ(ｚＬ)］ …（７） 該二段階の偏向補正テーブルの校正動作により、被検査
基板１０の置き換えを必要とし、所要時間の長い基本校
正フローを頻繁に行うことなく、ビーム歪みの影響を受
けない高精度な偏向補正テーブルの更新が可能になっ
た。

【００８１】以上に説明した校正フローにより偏向補正
テーブルを完成し記憶した後、通常検査を開始する。

【００８２】まず、被検査基板１０上の被検査領域を逐
次試料高さ測定器２６によって計測し、高さ信号を偏向
補正信号発生回路２９へ送り、偏向補正テーブルを参照
して、偏向補正信号を取得しながら一次電子線２０１を
偏向し、画像信号が取り出される。前記取り出された画
像信号は、遅延回路３１にて一画像分の遅延をかけて演
算部３３で比較し、欠陥判定部３４で欠陥の有無を判定
する。本実施例では、偏向補正テーブルを電子光学系１
０１の時間変化に伴う一次電子線２０１のドリフトに対
して高精度で追随させるため、補正テーブルの更新制御
手段４１にて、上記の外周部標準マーク１７の画像観察
と偏向補正テーブル更新をウェハ毎に一回のタイミング
で実施した。

【００８３】新たな外周部マーク信号と既存の外周部歪
み量を演算処理し、歪み量を除去した偏向補正テーブル
を生成して更新した。当該テーブル更新は、所望のタイ
ミングで行うように補正テーブルの更新制御手段４１に
予め設定しておくことができる。

【００８４】また、本実施例では、図６に示すように、
被検査基板１０外周から１０mmまでは同一の偏向補正テ
ーブルで偏向補正しきれない領域として検査無効領域制
御手段４２にて検査不能と判定し、欠陥判定部３４で判
定を無効とすると共に、一次電子線２０１の照射自体も
行わない構成とした。

【００８５】これは、Ｘ−Ｙステージ１１が非等方的な
構成であるため、ビーム歪みが一様でなく、補正テーブ
ルの基板位置依存性を考慮した補正が、非常に複雑、且
つ長時間となるためである。

【００８６】さらに、外周部標準マーク付き試料をビー
ムが同一の偏向補正テーブルで補正できる範囲となるよ
うに考慮して幅１０mmで構成し、それぞれの高さにおけ
る試料面の中央で画像取得を行うものとした。中央部標
準マーク付き試料は、外周部標準マーク付き試料よりも
大きい面積で構成し、二面の境界線から１０mm以上離れ
た位置で標準マークの画像形成を行うものとして動作さ
せた。

【００８７】本発明を実施した結果、同一の電子光学系
を用いてビーム歪みを考慮しない偏向補正をかけて検査
した結果と比較して、誤検出率を約２０％低減させるこ
とができた。

【００８８】なお、上記実施例では、電子源および電子
ビームを用いる場合を説明したが、荷電粒子源および荷
電粒子線を用いる場合は、上記電子光学系と同一構成の
ものを照射光学系ということにする。

【００８９】〔実施例２〕次に、本発明に係る他の実施
例の回路パターン検査装置の例を図８を参照して説明す
る。

【００９０】図８は、図２と同じく被検査基板の搭載状
態を示す平面図である。本実施例は、Ｘ−Ｙステージ１
１を等方的な構成とした以外は、実施例１と同様であり
再度の説明は煩瑣となるので、部分構成図のみを示すこ
とにする。本Ｘ−Ｙステージ１１は、試料である被検査
基板１０周囲を基板表面から＋〜１００μｍ以内の高
さ，外周から動径方向に１０mmの幅を持って構成し、静
電チャック方式を採用した。

【００９１】被検査基板１０周囲で中心角１８０度以上
の部分を動径方向に可動にし、基板設置後に可動部分を
該基板に最接近させて当該基板外周に接する位置で固定
する。この構成は、複雑であり実動作に困難な点もあっ
たが、被検査基板１０の端部で生じるビーム歪みが低減
され、外周から３mmまでと、ほとんど全面にわたり検査
可能になった。この場合には検査無効領域制御手段４２
で無効信号を発する必要はない。

【００９２】〔実施例３〕次に、本発明に係るさらに他
の実施例を説明する。本実施例は、図示していないが、
実施例１におけるシールド電極１６の内径を３０mmφか
ら１５mmφへと半減させた構成とした。その結果、リタ
ーディング電圧の乱れが低減され、外周から７mmまで検
査可能になった。

【００９３】以上、述べたように本発明によれば、高圧
の負のリターディング電位を印加した試料である被検査
基板１０の外周部近傍で生じる電界の乱れをあらかじめ
考慮し、外周部歪みの影響を受けず基板の照射位置の高
さに応じた高精度な一次電子線２０１の偏向補正を行う
回路パターン検査装置または検査方法を得ることができ
る。そのために、偏向補正テーブルを外周部検査マーク
位置から取ったが、Ｘ−Ｙステージ１１の径をウェハよ
り十分大型化し、標準マーク１７の設置位置がビーム歪
みを生じないよう十分内側となるように設置しても差し
支えない。

【００９４】また、リターディング電圧を変化させるこ
とで電界の乱れの影響が変化し、それに伴い検査有効領
域は変化するので、これを考慮して制御手段４２を構成
すれば、より無駄の少ない検査が可能になる。なお、実
施例中に記載した数値は、すべて一例示であり、異なる
仕様での実施ももちろん可能であることはいうまでもな
い。基板の大きさ，厚み，そりによる表面高さの変動
幅，リターディング電圧等の条件を考慮し、試料台の基
板抑え用突起や基板落とし込み用穴等の幅，高さ、およ
び標準マーク試料の厚み，大きさ等を最適化すればより
効率的、且つ高精度に回路パターンの検査が実施でき
る。

【００９５】以上説明したように、本発明によれば、精
度を低下させることなく、高リターディング電圧の印加
条件の下で、基板外周部でのビーム歪みの影響を受け
ず、高速・高精度に試料高さに応じた偏向補正を行うこ
とができるので、その結果、比較検査画像にビーム照射
位置ずれを起こさず、絶縁物もしくは絶縁物と導電性物
質が混在する半導体装置の製造工程における回路パター
ンを電子線により高速，安定に照射位置の高精度画像と
して取得し、その画像を自動比較検査して欠陥を誤りな
く検出することができる。さらに、その結果を半導体装
置の製造条件に反映し、半導体装置の信頼性を高めると
共に、不良率を低減することができる。

【００９６】〔実施例４〕次に、本発明に係るさらに他
の実施例を説明する。

【００９７】電子線応用装置の一例として、ここでは電
子線を用いた半導体検査装置の例を以下に述べる。図１
０に、電子線を用いた半導体検査装置の主要部の縦断面
図を示す。半導体検査装置では半導体ウェハやこのウェ
ハに回路パターンを転写する回路パターンマスク等に形
成された回路パターンが所望通りであるかどうかが検査
され、ウェハやマスクが試料となる。

【００９８】図１０において、半導体検査装置の電子光
学系は電源５０１から電気が供給されて電子を放出する
電子銃５０２，電子銃５０２から引き出された電子線５
０３，電子線５０３を試料であるウェハ５１０に収束さ
せ照射させる収束レンズ506a及び対物レンズ５０６ｂ，
電子線５０３をウェハ５１０の所望の位置に照射させる
ために偏向させる偏向器５１１，電子線５０３の照射に
よってウェハ５１０から発生する二次電子を検出する二
次電子検出器５１５とその二次電子を二次電子検出器５
１５の方向へ変更させるウィーンフィルター５１４を内
蔵した鏡体505から構成される。偏向器５１１及び対物
レンズ５０６ｂに加えられる電流の大きさは制御装置５
１３で制御される。

【００９９】ウェハ５１０はロードロック室５１９から
搬送装置５２０によって試料室507に搬送され、試料保
持機５２１に載せられる。試料保持機５２１は移動可能
なステージ５０８のパレットガイド５２６で位置が固定
されている。鏡体５０５と試料室５０７は排気装置５０
４ａ，５０４ｂ，５０４ｃ，５０４ｄで真空に維持され
る。ロードロック室５１９と試料室５０７との間にはゲ
ートバルブ５１８が設けられ、ウェハ５１０を搬送する
時のみ開けられる。

【０１００】偏向器５１１による電子線５０３の走査範
囲はウェハ５１０の大きさに比べて狭いので、ステージ
５０８を連続的または断続的に移動させて検査したいウ
ェハ５１０の回路パターンに電子線５０３を照射する。
このときのウェハ５１０の位置合わせは、ステージ５０
８の位置をレーザ干渉計５１２で計測し、制御装置５１
３で電子線５０３が偏向される量にステージ５０８の位
置を表す補正量を重畳して補正を行う。

【０１０１】電子線５０３の照射によりウェハ５１０か
ら発生する二次電子はウィーンフィルター５１４により
二次電子検出器５１５の方向へ偏向されて検出される。
検出された二次電子の量は増幅器５１６により増幅され
たのち情報処理装置５１７から画像信号として出力され
る。

【０１０２】二次電子の画像の分解能を向上させるため
には電子線５０３の電圧を上げればよいが、照射される
試料の種類によっては試料が破壊されてしまう場合があ
る。これを防止するために、リターディング電源５０９
から試料に負のリターディング電圧を加えて電子線５０
３を試料の手前で減速させる方法が知られている。この
方法は特に半導体ウェハ等の試料に有効である。

【０１０３】図１１は、ステージ５０８及び試料保持機
５２１の構成を示す斜視図であり、一部は断面で表して
いる。

【０１０４】ステージ５０８の上には試料保持機５２１
がパレットガイド５２６で案内され位置が固定されてい
る。ウェハ５１０は試料保持機５２１に静電吸着装置52
1aを介して載せられている。ウェハ５１０の周囲は保持
板５２１ｂが取り囲んでいる。試料保持機５２１にはウ
ェハを出し入れする搬送口５３１が設けられている。ス
テージ５０８は直進ガイド５２７ａ，５２７ｂで案内さ
れた方向に駆動ロッド５２５ａ，５２５ｂで移動され
る。

【０１０５】図１２は図１１に示した試料保持機５２１
の平面図及び縦断面図であり、図１２（ａ）はウェハ５
１０の周囲の保持板５２１ｂの移動前、図１２（ｂ）は
ウェハ５１０の周囲の保持板５２１ｂの移動後である。

【０１０６】図１２（ａ）において、ウェハ５１０が搬
送口５３１から試料保持機５２１内に搬送されると、静
電吸着装置５２１ａ上に載せられる。次にリフト機構５
２８により、図１２（ｂ）に示すようにリフト方向５３
６へ保持板５２１ｂとほぼ同じ高さまで持ち上げられ、
ウェハ５１０の表面の高さと試料保持機５２１の保持板
５２１ｂの表面の高さがほぼ同一となる。次に２個以上
に分割された保持板５２１ｂがウェハ５１０の中心に向
かうスライド方向５３５に、保持機スライド機構５３２
によってスライドし、ウェハ５１０の端に接触する。本
図の実施例では保持板５２１ｂは４個に分割された例を
示した。

【０１０７】ここで、ウェハ５１０の表面の高さと試料
保持機５２１の保持板５２１ｂの表面の高さは完全に同
一が望ましいが、加工精度，組立精度等のため、完全に
同一にさせることは困難である。したがって、両者の高
さの同一性に対して、寸法許容差を考慮する必要があ
り、発明者らは、実験によりこれを見出した。詳細は後
述する。

【０１０８】また、この実施例ではウェハ５１０と保持
板５２１ｂとの間にわずかな隙間５３７があり、この隙
間はないのが望ましい。しかしながら、ウェハ５１０の
外周の寸法と保持板５２１ｂの寸法の加工精度の大小に
より隙間５３７ができる。この隙間の寸法許容値につい
ては、後述する。

【０１０９】〔実施例５〕図１３は本発明の他の実施例
を示し、試料保持機５２１の平面図及び縦断面図を示
す。ウェハ５１０は静電吸着装置５２１ａに載せられ、
複数個の保持ピン５３９のうちのひとつがピン移動方向
５４０に移動してウェハ５１０の位置が固定される。次
に保持板５２１ｃがリフト方向５３６へ移動し、ウェハ
５１０の表面の高さと保持板５２１ｃの表面の高さはほ
ぼ同一となる。

【０１１０】図１４から図１５に従来の試料保持機の構
成を示す。図１４は従来の試料保持機の平面図及び側面
図である。

【０１１１】図１４において、ウェハ５１０は試料保持
機５２１の上に固定された支持台５３０の上に載せられ
複数個のベアリング５２９で位置が固定される。したが
って、ウェハ５１０の端部の周囲の試料保持機５２１の
高さはウェハ５１０の厚さだけ低い。

【０１１２】図１５は従来の試料保持機の平面図及び側
面図である。図１５において、ウェハ５１０は試料保持
機５２１の上に固定された静電吸着装置５２１ａの上に
載せられ複数個の爪５２３ａ，５２３ｂ，５２３ｃで位
置が固定される。爪５２３ａの断面形状は図１５（ｂ）
に示すような爪５２３ｂの形、図１５（ｃ）に示すよう
な爪５２３ｃの形にして、ウェハ５１０を押さえるよう
にするので、ウェハ５１０の端部の周囲にこれらの爪５
２３ａ，５２３ｂ，５２３ｃが突出することになる。こ
のような従来の試料保持機を用いた場合を想定して、以
下に述べるシミュレーションを行った。

【０１１３】図１６から図１８はウェハ５１０を試料保
持機５２１に固定し、リターディング電圧を加えて電子
線５０３を照射した場合の、ウェハ５１０の表面の電界
の分布をシミュレーションした電界分布図である。複数
個の線は等しい電圧を繋いだ等電位線５２４である。

【０１１４】図１６にウェハ５１０の中央部に電子線５
０３を照射した場合を示す。図の中央が電子線５０３の
軌跡である。ウェハ５１０の表面上の等電位線５２４は
シールド電極５４１の近傍まではウェハ５１０の表面と
平行であり、乱れ等の変化はみられない。このような部
分では、電子線５０３へのリターディング電位による寸
法的な影響はない。シールド電極５４１の近傍では等電
位線５２４がウェハ５１０の表面から離れている。

【０１１５】図１７にウェハ５１０の端部に試料保持機
５２１の突起がウェハ５１０より１mmだけ高い場合の電
界シミュレーションの結果による電界分布図を示す。図
１７（ａ）は電子線５０３の照射位置が突起から５mm離
れている場合、図１７（ｂ）は電子線５０３の照射位置
が突起から１０mm離れている場合である。

【０１１６】図１７（ａ）と（ｂ）とを比較すると、
（ｂ）よりも（ａ）の方、すなわち突起が電子線５０３
に近い方が電界の変動がみられる。突起から５mmの範囲
は電界の変動がみられ、電子線５０３の照射位置が乱さ
れる可能性が高いことが予想される。

【０１１７】図１８にウェハ５１０の端部周囲が空間で
ある場合の電界シミュレーションの結果による電界分布
図を示す。図１８（ａ）は電子線５０３の照射位置がウ
ェハ端部から５mmの場合、図１８（ｂ）は電子線５０３
の照射位置がウェハ端部から１０mmの場合である。

【０１１８】図１８（ａ）と（ｂ）とを比較すると、
（ｂ）よりも（ａ）の方、すなわち電子線５０３の照射
位置がウェハ５１０の端部に近いほど等電位線５２４の
変動が大きく、電子線５０３の照射位置が乱される可能
性が高いことが予想される。したがって、ウェハ５１０
の端部に大きな空間を設けることは避けなければならな
いことがわかる。

【０１１９】したがって、ウェハ５１０の端部から外側
に高さのある突起または低い空間を設けた場合、電子線
５０３の照射位置が乱されない範囲は、ウェハ５１０の
端部から少なくとも１０mm内側であることがわかった。

【０１２０】以上の電界シミュレーションの結果による
電界分布図をみると、ウェハ５１０の端部の電界の変動
を防いで電子線５０３の照射位置への影響を防止するた
めには、試料保持機５２１のウェハ５１０の端部周辺
を、ウェハ５１０の表面と同じ高さにすると効果がある
ことが判明した。

【０１２１】また、ウェハ５１０の高さ寸法と試料保持
機５２１の高さ寸法とを完全に同じにすることは機械加
工や組立の時の誤差等により困難であるが、発明者らの
実験によれば、ウェハ５１０の端部表面と試料保持機５
２１の高さの差が±２００μｍであれば、電子線５０３
の照射位置への影響がほとんど無視できることがわかっ
た。

【０１２２】また、図１２から図１３に示したウェハ５
１０と保持板５２１ｂ，５２１ｃとの間には両者の加工
精度の問題から隙間５３７が出来る。発明者らの実験に
よれば、この隙間５３７は０.５mm 以下であれば、電子
線５０３の照射位置への影響がほとんど無視できること
がわかった。

【０１２３】このように、電子線照射エネルギーをリタ
ーディング電圧により制御する機能を備えた電子線応用
装置において、試料と試料を保持する試料保持機との高
さをほぼ同一にしたり、この高さに許容寸法を設けた
り、高さがほぼ同一の範囲を設けたりして、電界の変動
を防止するような構成とすることにより、試料の端部で
も電子線を照射位置の精度の低下なく照射することがで
きる。

【０１２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、試
料の端部の電子線の照射位置と試料位置との関係の精度
の低下を防止して、加工，分析や検査ができるようにな
るという効果がある。

【０１２５】また、電子線照射エネルギーをリターディ
ング電圧により制御する機能を備えた電子線応用装置に
おいて、電子線を照射位置の精度の低下なく試料に照射
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回路パターン検査装置の構成を示
す縦断面図。

【図２】被検査基板の搭載状態を示す平面図。

【図３】内部電界のシミュレーションの結果を示す電界
分布図。

【図４】電子軌道を説明する模式図。

【図５】電子の照射位置の広がりと偏向位置との関係を
示す関係図。

【図６】本発明に係る回路パターン検査装置の動作手順
を説明するフローチャートと搭載された被検査基板の平
面図。

【図７】画像表示の一例を示す模式図。

【図８】被検査基板の搭載状態を示す平面図。

【図９】従来技術における回路パターン検査装置の構成
を示す縦断面図。

【図１０】電子線を用いた半導体検査装置の主要部の縦
断面図。

【図１１】電子線を用いた半導体検査装置のステージ及
び試料保持機の構成を示し、一部断面を施した斜視図。

【図１２】図２の試料保持機の平面図及び縦断面図。

【図１３】試料保持機の平面図及び縦断面図。

【図１４】従来の試料保持機の平面図及び側面図。

【図１５】従来の試料保持機の試料保持構成を示す平面
図及び断面図。

【図１６】試料表面上の縦断面の電界分布シミュレーシ
ョンの結果を示す電界分布図。

【図１７】試料表面上の縦断面の電界分布シミュレーシ
ョンの結果を示す電界分布図。

【図１８】試料表面上の縦断面の電界分布シミュレーシ
ョンの結果を示す電界分布図。

【符号の説明】

１…電子銃、５…走査偏向器、８…ＥクロスＢ偏向器、
９…対物レンズ、１０…被検査基板、１１…Ｘ−Ｙステ
ージ、１３…二次電子検出器、２６…光学式試料高さ測
定器、３４…欠陥判定部、３５…中央部標準マーク信号
記憶部、３６…外周部標準マーク信号記憶部、３７…比
較演算部、３８…外周部歪み量記憶部、３９…外周部歪
み量除去演算回路、４０…偏向補正テーブル算出・記憶
部、４１…補正テーブル更新制御手段、２０１…一次電
子線、２０２…第１の二次電子、２０３…第２の二次電
子、５０３…電子線、５１０…ウェハ、５２１…試料保
持機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇佐見 康継 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株式会社 日立製作所 計測器事業部内 (72)発明者 杉山 秀司 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株式会社 日立製作所 計測器事業部内 (56)参考文献 特開 平３−114125（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−142045（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−149895（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−139985（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−188294（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−258703（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−45022（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−210549（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−103420（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−93249（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−95845（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−138757（ＪＰ，Ａ) 特開2000−100362（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 37/147 H01J 37/20 H01L 21/68

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一次荷電粒子線を収束し試料の回路パター
   ンの第１、第２の領域を走査偏向する照射光学系と、上
   記一次荷電粒子線を減速すると共に、その照射により試
   料から発生する二次荷電粒子および反射電子を加速する
   加減速手段と、上記試料を保持する試料台と、上記試料
   への一次荷電粒子線の照射位置の表面高さを計測するセ
   ンサと、上記試料から発生する荷電粒子を検出する検出
   器と、上記検出信号から上記試料の照射領域の画像を形
   成する画像形成手段とを有する回路パターン検査装置に
   おいて、 上記試料台を基板設置部の外周部に上記一次荷電粒子線
   のビーム軸方向の厚みの異なる少なくとも二面の標準マ
   ーク試料を設置できる構成とし、該標準マーク試料と少
   なくとも二面の基板設置部の中央部標準マーク試料の画
   像信号を記憶する記憶手段と、該二面の標準マーク画像
   信号から外周部特有の一次荷電粒子線の歪み量を演算す
   る演算手段と、上記外周部標準マーク画像信号から上記
   外周部特有の歪み量を除去する除去手段と、当該歪み量
   除去後の外周部標準マーク画像信号から試料高さに応ず
   る偏向補正用テーブルを作成・記憶する記憶手段と、上
   記センサで得た表面高さの信号に応じて上記偏向補正用
   テーブルから偏向補正信号を取り出す偏向補正信号発生
   回路と、上記外周部標準マーク試料を所望タイミングで
   照射し、上記偏向補正用テーブルを更新させる制御手段
   とを具備することを特徴とする回路パターン検査装置。
2. 【請求項２】照射光学系により荷電粒子源からの一次荷
   電粒子線を収束し台上に設置した試料の第１、第２の領
   域を走査偏向する照射工程と、上記一次荷電粒子線を減
   速すると共に、その照射により試料から発生する二次荷
   電粒子および反射粒子を加速する加減速工程と、上記発
   生させた荷電粒子を検出する検出工程と、上記検出信号
   から画像を形成する画像形成工程と、上記試料への一次
   荷電粒子線の照射位置の表面高さを計測する計測工程
   と、上記試料の第１、第２の領域で得た上記画像を比較
   する比較工程を含む回路パターン検査方法において、 上記試料台上の外周部に設けた上記一次荷電粒子線のビ
   ーム軸方向の厚みの異なる少なくとも二面の標準マーク
   試料を照射し画像信号を得る取得工程と、上記試料台に
   設けた上記外周部標準マークと略同様の少なくとも二面
   の中央部標準マーク試料とから得られる画像信号を記憶
   する記憶工程と、上記記憶させた両標準マーク信号から
   外周部特有の荷電粒子線のビームの歪み量を演算する演
   算工程と、上記外周部標準マーク画像信号から上記外周
   部特有の歪み量を除去する除去工程と、上記歪み量除去
   後の外周部標準マークの信号から試料高さに応ずる偏向
   補正用テーブルの算出・記憶工程と、上記計測工程で得
   られる表面高さ信号に応じて上記偏向補正用テーブルか
   ら偏向補正信号を取り出す偏向補正信号発生工程と、上
   記外周部標準マークを所望のタイミングで照射し上記偏
   向補正用テーブルを更新する制御工程とからなることを
   特徴とする回路パターン検査方法。
3. 【請求項３】一次荷電粒子線を試料上の一領域を走査偏
   向し照射する照射光学系と、上記試料を保持する試料台
   と、上記一次荷電粒子線を減速させると共に、その照射
   で上記試料から発生する二次荷電粒子および反射粒子を
   加速する加減速手段と、上記試料での一次荷電粒子線の
   照射位置の表面高さを計測するセンサと、上記試料から
   発生した二次荷電粒子および反射粒子を検出する検出器
   と、上記検出信号から画像を形成する画像形成手段とを
   有し、上記試料台が外周部に一次荷電粒子線の軸方向の
   厚みの異なる少なくとも二面の標準マーク試料を設置で
   きる構成とし、さらに、上記試料台の上記外周部標準マ
   ークと略同様の少なくとも二面の中央部標準マークと、
   上記中央部標準マーク試料の画像信号を記憶し、上記両
   画像信号を比較して得た外周部特有の一次荷電粒子線の
   歪み量を記憶する手段と、上記外周部標準マーク画像信
   号から上記外周部特有の歪み量を除去する演算回路と、
   上記歪み量除去後の外周部標準マーク信号から試料高さ
   に応ずる偏向補正用テーブルを算出・記憶する手段と、
   上記センサで得た表面高さに応じた上記偏向補正用テー
   ブルから偏向補正信号を取り出す偏向補正信号発生回路
   と、上記外部標準マークを所望のタイミングで照射し、
   偏向補正用テーブルを更新させる制御手段と具備したこ
   とを特徴とする荷電粒子線応用装置。
4. 【請求項４】照射光学系により一次荷電粒子線を試料上
   の一領域を走査偏向し照射する照射工程と、上記一次荷
   電粒子線を減速させると共に、上記試料から発生する二
   次荷電粒子および反射粒子を加速する加減速工程と、上
   記試料の一次荷電粒子線の照射位置の表面高さを計測す
   る工程と、上記試料で発生した荷電粒子を検出する検出
   工程と、上記検出信号から画像を形成する画像形成工程
   と、上記試料部より外周部に設けた一次荷電粒子線の軸
   方向の厚みの異なる少なくとも二面の標準マーク試料の
   画像信号を得る取得工程と、上記外周部の標準マークと
   略同様の少なくとも二面の中央部標準マーク試料の画像
   信号を記憶する記憶工程と、上記両標準マーク画像信号
   を比較し、外周部特有の一次荷電粒子線の歪み量を算出
   ・記憶する工程と、上記外周部標準マークの画像信号か
   ら上記外周部特有の歪み量を除去する除去工程と、上記
   歪み除去後の信号から試料高さに応ずる偏向補正用テー
   ブルを算出・記憶する算出・記憶工程と、上記計測工程
   で得た表面高さ信号を入力し、上記偏向補正用テーブル
   から上記高さに応じた偏向補正信号を取り出す偏向補正
   信号発生工程と、上記外部標準マークを所望のタイミン
   グで照射し偏向補正用テーブルを更新させる制御工程と
   からなることを特徴とする荷電粒子線応用方法。