JP4334159B2 - 基板検査システムおよび基板検査方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板検査システムおよび基板検査方法に関し、特に、荷電ビームを用いて基板表面のパターン等を観察し検査する基板検査システムおよび基板検査方法を対象とする。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビームを用いた半導体パターンの欠陥検査が行われている中で、矩形状の電子ビームを電子ビーム照射手段にて形成して検査対象である基板に一次ビームとして照射し、その基板表面部の形状／材質／電位の変化に応じて発生した二次電子、反射電子および後方散乱電子（以下、二次電子等という）を加速して二次ビームとして集束させ、写像投影手段にて電子検出部に拡大投影し、基板表面の状態を表す表面観察像を得る手法が特開平７−２４９３９３に記載されている。さらに、この手法に加えて一次ビームを電子ビーム偏向手段であるウィーンフィルタ（Wien filter）にて偏向させ、基板表面に対してほぼ垂直に入射させ、なおかつ二次ビームを同一のウィーンフィルタ内を直進させて写像投影手段に導く方法が特開平１１−１３２９７５号出願にて提案されている。特開平１１−１３２９７５号出願に示された基板検査システムの概略を図４を参照しながら説明する。なお、以下の各図において、同一の部分には同一の参照番号を付してその説明を適宜省略する。
【０００３】
図４に示す基板検査システム２００は、一次光学系１、これを制御する電子銃制御部１６および複数段四極子レンズ制御部１７、二次光学系２、これを制御する二次光学系レンズ制御部５２，５４〜５６、電子検出部３、これを制御する電子検出制御部５７、ウィーンフィルタ４１、これを制御するウィーンフィルタ制御部５３、ステージ４３およびこれを駆動するステージ駆動装置４７、ステージ４３に印加される電圧を制御するステージ電圧制御部５１、画像信号処理部５８、ホストコンピュータ５９、および表示部６０を備えている。
【０００４】
一次光学系１は、電子銃部１０と複数段の四極子レンズ系を備えてる。電子銃部１０は、長軸１００〜７００μｍ、短軸１５μｍの矩形の電子放出面を有するランタンヘキサボライド（ＬａＢ６）線状陰極１１、矩形開口を有するウエーネルト電極（Wehnelt cylinder）１２、電子ビームを引出して一次ビーム５として照射する陽極１３、およびビーム軸調整用の偏向器１４を備えている。電子銃制御部１６は、一次ビーム５の加速電圧、出射電流および光軸を制御する。また、四極子レンズ系は、複数段四極子レンズ制御部１７の制御に基づいて一次ビーム５を集束する複数段四極子レンズ１５を備えている。
【０００５】
線状陰極１１より放出した一次ビーム５は、複数段の四極子レンズ１５とその制御部１７によってほぼ矩形の断面形状を有するように集束され、ウィーンフィルタ４１に対して斜めから入射する。一次ビーム５はウィーンフィルタ４１によって基板４２の表面に対して垂直に入射する方向へ偏向されてウィーンフィルタ４１を出射する。次に、一次ビーム５は、回転対称静電レンズであるカソードレンズ２１によってレンズ作用を受け、基板４２に対してほぼ垂直に照射される。
【０００６】
ステージ４３は、基板４２に入射する一次ビーム５、基板４２から出射する二次ビーム６の各ビーム軸に対して垂直な平面内で移動自由な機構を有し、ステージ駆動装置４７により、その上面に載置する基板４２を移動させてその全表面が走査できるようになっている。また、ステージ４３は、ステージ電圧制御部５１により基板４２に負電圧が印加できるようになっている。これにより、基板４２の表面の形状／材質／電位の変化に応じて発生する二次電子等でなる二次ビーム６のエネルギーを向上させることができる。また、一次ビーム５の基板４２への入射エネルギーを抑えて基板４２のダメージを低減することができる。
【０００７】
ウィーンフィルタ４１の基本的な構成を図５に示す。同図に示すように、ウィーンフィルタ４１は、それぞれ相互に対向して配置され、ウィーンフィルタ制御部５３（図４参照）によって制御される２つの電極４１ａ，４１ｂと２つの磁極４１ｃ，４１ｄとを備えている。同図に示すＸＹＺの三次元空間において、Ｚ軸を写像投影系の光軸とすると、ウィーンフィルタ４１は、Ｚ軸に垂直なＸＹ平面内で電界Ｅと磁界Ｂとを直交させた構造の電磁場を発生させ、入射した荷電粒子に対して、ウィーン条件ｑＥ＝ｖＢ（ｑは粒子電荷、ｖは直進荷電粒子の速度）を満たす荷電粒子のみを直進させる働きをする。
【０００８】
図６（ａ），（ｂ）は、ウィーンフィルタ４１を通過する電子ビーム軌道の説明図であり、いずれも、ＸＺ平面（Ｙ＝０）で切断した図５の断面図である。図６（ａ）に示すように、この基板検査システム２００では、ウィーンフィルタ４１に入射した一次ビーム５に対しては、磁界による力ＦＢと電界による力ＦＥとが同一方向に作用して、一次ビーム５は基板４２の表面に対して垂直に入射するように偏向される。この一方、同図（ｂ）に示すように、二次ビーム６に対しては、磁界による力ＦＢと電界による力ＦＥが逆方向に作用し、なおかつウィーン条件ＦＢ＝ＦＥが成立しているため、二次ビーム６は偏向されずに直進して二次光学系２に入射する。
【０００９】
図４に戻り、二次光学系２は、回転対称静電レンズであるカソードレンズ２１、第二レンズ２２、第三レンズ２３、第四レンズ２４と、開き角絞り２５と、視野絞り２６とを備えている。カソードレンズ２１、第二レンズ２２、第三レンズ２３、第四レンズ２４は、それぞれ二次光学系レンズ制御部５２，５４，５５，５６によって制御され、二次ビーム６の投影結像を行なう。視野絞り２６は、第二レンズ２２と第三レンズ２３との間に設置される。開き角絞り２５は、二次ビームの倍率色収差を抑えるために、ウィーンフィルタ４１とカソードレンズ２１の間の焦点Ｆ１を通ってビーム軸に垂直な平面である焦点面９内に配置され、二次ビームをカソードレンズ２１と第二レンズ２２と合わせて１回の結像を行なっている。なお、この構造では開き角絞り２５によって一次ビーム５の基板４２上での照射領域が制限されるので、この問題を解消するため、図７のビーム軌道説明図に示すように、開き角絞り２５から基板４２までの領域において一次ビーム軌道７が開き角絞り２５上に焦点Ｆ１を持つように一次ビーム５を入射させ、さらにカソードレンズ２１によって一次ビーム５にレンズ作用を与えて基板４２に対して垂直に照射させるケーラー照明系が採用されている。
【００１０】
図４に戻り、電子検出部３は、ＭＣＰ（Micro-Channel Plate）検出器３１と、蛍光板３２と、ライトガイド３３と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子３４とを備えている。二次光学系２を経てＭＣＰ検出器３１に入射した二次ビーム６は、ＭＣＰ検出器３１により増幅されて蛍光板３２に照射され、そこで発生した蛍光像は、ライトガイド３３を介して撮像素子３４にて検出され、画像信号として出力される。この画像信号は、画像処理部５８に供給されて各種の信号処理がなされ、画像データとしてホストコンピュータ５９に供給される。ホストコンピュータ５９は、この画像データを基板４２の表面から放出された二次電子等により形成され基板４２の状態を表す画像である電子画像として表示部６０にて表示し、メモリ６１に保存し、さらに画像処理等の欠陥検出処理を行なう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す基板検査システム２００を用いた基板検査工程においては、基板４２に一次ビームを照射すると、基板表面または表面近傍層の形状、材質によって基板４２の表面に局所的な電位差が発生する、という問題がある。この問題点を図８の模式図を用いてより具体的に説明する。
【００１２】
図８に示すように、基板４２の表面に同一の電位を有する層ＲＡ（ＲＡ１，ＲＡ２）が形成され、これらの層ＲＡ１，ＲＡ２に囲まれるように異なる電位を有する層ＲＢが形成されている場合、層ＲＡ１と層ＲＢとの境界Ｃ１付近の基板上方領域Ｄ１と、層ＲＡ２と層ＲＢとの境界Ｃ２付近の基板上方領域Ｄ２においては、同図の等電位線ＩＬに示すように、基板４２の表面に対して平行でない電位勾配が発生する。これらの電位勾配の存在により、一次ビーム５の照射により境界Ｃ１，Ｃ２の付近から放出した二次電子ビーム６が偏向作用を受け、二次光学系２で制御されてＭＣＰ検出器３１に結像する際に正常な結像が妨げられる。これにより、基板検査システム２００により得られた二次電子ビーム検出画像に歪みが発生したり、画像コントラストが低下する原因となっている。この結果、基板検査システム２００による欠陥検出性能の低下を招く、という問題があった。本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板表面の局所的電位差を解消して基板表面観察像の歪みやコントラストむらを低減する基板検査システムおよび基板検査方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手段により上記課題の解決を図る。
【００１４】
即ち、本発明によれば、
検査対象である基板の表面層における局所的な電位差を解消する表面電位均一化処理を行なう表面電位均一化手段と、
前記表面電位均一化処理が行なわれた前記基板に第１の荷電ビームを照射する第１の荷電ビーム照射手段と、
前記第１の荷電ビームの照射を受け、表面層における局所的な電位差が解消された前記基板の表面から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を二次ビームとして検出し、前記基板の表面の状態を表わす像の画像信号として出力する荷電ビーム検出手段と、
前記第１の荷電ビームを偏向させて前記基板の表面に入射させるとともに前記二次ビームを直進させる偏向手段を含み、前記二次ビームを拡大投影して前記荷電ビーム検出手段に結像させる写像投影手段と、
を備え、
前記表面電位均一化手段は、
前記第１の荷電ビームと異なる第２の荷電ビームを前記基板に照射する第２の荷電ビーム照射手段と、
前記第２の荷電ビームの照射により前記基板から放出する前記二次荷電粒子もしくは前記反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を前記基板の表面に追い戻す二次電子再配分手段と、
を含むことを特徴とする基板検査システムが提供される。
【００１５】
上記表面電位均一化手段が上記基板の表面における局所的な電位差を解消するので、この表面電位均一化処理を受けた上記基板に対して上記第１の荷電ビームを照射し、上記二次ビームを検出して得られる上記基板表面の観察像から歪みやコントラストむらを低減することができる。
【００１６】
本発明の好適な実施態様において、上記表面電位均一化手段は、上記第１の荷電ビームと異なる第２の荷電ビームを上記基板に照射する第２の荷電ビーム照射手段と、上記第２の荷電ビームの照射により上記基板から放出する上記二次荷電粒子もしくは上記反射荷電粒子または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子を上記基板の表面に追い戻す二次電子再配分手段と、を含む。
【００１７】
上記二次電子再配分手段は、上記第２の荷電ビーム照射手段と上記基板との間に配設され、上記第２の荷電ビームを通過させる空間が設けられた二次電子再配分電極と、上記二次電子再配分電極に接続され、上記第２の荷電ビームの照射により上記基板から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子が有するエネルギーを超えるポテンシャルエネルギーを上記二次電子再配分電極に発生させる電圧を上記二次電子再配分電極に印加する電圧印加手段と、を有することが望ましい。
【００１８】
また、本発明のさらに好適な実施態様においては、上記第２の荷電ビーム照射手段は、上記第２の荷電ビームが上記基板の法線との間で鋭角をなすように上記基板に対して斜めに照射されるように配設される。このように基板表面に対して斜めに上記第２の荷電ビームを照射することにより、上記基板の表面からの二次荷電粒子放出比が増大する。これにより、上記表面電位均一化処理の効率を向上させるとともに、上記第２の荷電ビームの照射量を低減できるので、試料に及ぼすダメージやコンタミネーションを低減させることができる。
【００１９】
上述した基板検査装置は、上記画像信号に基づいて上記二次荷電粒子もしくは上記反射荷電粒子、または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子により形成され上記基板の状態を表わす画像である電子画像を表示する表示手段をさらに備えることが望ましい。
【００２０】
また、本発明によれば、
検査対象である基板の表面層における局所的な電位差を検査に先立って解消する表面電位均一化過程と、
前記表面電位均一化過程を経た前記基板に第１の荷電ビームを照射する検査用荷電ビーム照射過程と、
前記第１の荷電ビームを偏向させて前記基板の表面に入射させるとともに、前記第１の荷電ビームの照射を受けて表面層における局所的な電位差が解消された前記基板の表面から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を直進させながら二次ビームとして拡大投影して結像させる写像投影過程と、
結像された前記二次ビームを検出し、前記基板の表面の状態を表わす像の画像信号として出力する荷電ビーム検出過程と、
を備え、
前記表面電位均一化過程は、
前記第１の荷電ビームと異なる第２の荷電ビームを前記基板に照射する前処理用荷電ビーム照射過程と、
前記第２の荷電ビームの照射により前記基板から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を前記基板の表面に追い戻す二次電子再配分過程と、
を含むことを特徴とする基板検査方法が提供される。
【００２１】
上記表面電位均一化過程により、検査に先立って上記局所的な電位差を解消するので、上記二次ビームを検出して得られる上記基板表面の観察像から歪みやコントラストむらを低減することができる。
【００２２】
本発明の好適な実施態様において、上記表面電位均一化過程は、上記第１の荷電ビームと異なる第２の荷電ビームを上記基板に照射する前処理用荷電ビーム照射過程と、上記第２の荷電ビームの照射により上記基板から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子を上記基板の表面に追い戻す二次電子再配分過程と、を含む。
【００２３】
上記二次電子再配分過程は、上記二次荷電粒子もしくは上記反射荷電粒子または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子が有するエネルギーを超えるポテンシャルエネルギーを上記第２の荷電ビームが出射する位置と上記基板との間に発生させる過程を含むと好適である。
【００２４】
また、上記前処理用荷電ビーム照射過程は、上記第２の荷電ビームが上記基板の法線との間で鋭角をなすように上記基板に対して斜めに照射する過程であることが望ましい。この場合は、上記基板の表面からの二次荷電粒子放出比が増大して上記表面電位均一化の処理効率を向上させることができる。この一方、上記第２の荷電ビームの照射量を低減できるので、試料に及ぼすダメージやコンタミネーションを低減させることもできる。
【００２５】
上述した基板検査方法は、上記画像信号に基づいて上記二次荷電粒子もしくは上記反射荷電粒子、または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子により形成され上記基板の状態を表わす画像である電子画像を表示する表示過程をさらに備えることが望ましい。
【００２６】
上述した基板検査システムおよび基板検査方法において、上記基板表面の状態は、基板の表面部の構成素子の形状および材質のうちの少なくともいずれかが含まれる。
【００２７】
また、上述した基板検査システムおよび基板検査方法において、上記荷電ビームには、電子ビームとイオンビームのうち少なくとも一つが含まれる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図１は、本発明にかかる基板検査システムの第１の実施の形態を示すブロック図である。図１に示す基板検査システム１００の特徴は、図４に示す基板検査システム２００の構成に加え、二次光学系２の近傍に配設された表面電位均一化手段である電子ビーム装置７０をさらに備える点にある。基板検査システム１００のその他の構成は、図４の基板検査システム２００と実質的に同一である。
【００３０】
電子ビーム装置７０は、第２の電子銃部８０と、電子制御部８８とメッシュ電極９２と、メッシュ電極電圧制御部９４とを含む。
【００３１】
図２は、図１の部分拡大図であり、電子ビーム装置７０の動作原理の説明図である。
【００３２】
電子銃部８０は、Ｗフィラメント８２と、ウェーネルト電極８４と、陽極８６とを含む。Ｗフィラメント８２は、コイル形状を有し、電子ビーム７５（第２の荷電ビーム）を発生させる。Ｗフィラメント８２は、本実施形態において電子ビーム７５が基板４２の表面に垂直に照射されるように配置されている。ウェーネルト電極８４は、Ｗフィラメント８２から放出する電子ビーム７５の放出量を制御する。また、陽極８６は、Ｗフィラメント８４から放出した電子ビーム７５の引き出しを行う。Ｗフィラメント８２、ウェーネルト電極８４および陽極８６は、いずれも電子銃制御部８８に接続され、これにより制御される。また、メッシュ電極９２はメッシュ電極電圧制御部９４に接続され、これによりその印加電圧等が制御される。説明の便宜のため、基板４２を載置する移動可能なステージ４３と、ステージ４３の印加電圧を制御するステージ電圧制御部５１も併せて図２に示す。本実施形態において、ステージ４３には、ステージ電圧制御部５１により負電圧Ｖｓ（Ｖｓ＜０）が印加され、メッシュ電極９２には、メッシュ電極電圧制御部により負電圧Ｖｍ（Ｖｍ＜０）が印加される。
【００３３】
Ｗフィラメント８２から放出された電子ビーム７５は、ウェーネルト電極８４、陽極８６、メッシュ電極９２を通過して、基板４２の表面に照射される。その結果、基板４２表面からは二次電子ｅｓが放出される。ここで、メッシュ電極９２に対して、
Ｖｍ＝Ｖｓ＋Ｖｂ、(Ｖｂ＜０)・・・・・・（１）
となる電圧Ｖｍを印加すると、二次電子ｅｓは障壁電位Ｖｂによりメッシュ電極９２を通過することができなくなり、このため、基板４２の表面に追い戻される。このとき、追い戻された二次電子ｅｓは、基板４２の表面で局所的により正電位を有する箇所に入射する。この結果、電位勾配を生じさせる箇所、例えば前述した図８における境界Ｃ１，Ｃ２における電位差を減少させる。この現象を繰り返すことにより、基板４２表面での局所的な電位差が解消され、基板表面電位が均一化される。このように検査に先立って基板４２の表面電位を均一化することにより、電子検出部３から得られる基板４２の表面観察像の画像信号から歪みやコントラストむらを低減することができる。
【００３４】
即ち、図１に示すように、電子ビーム装置７０により基板４２に対して上述した表面電位均一化処理を行った後、この表面電位均一化処理を施した基板４２の表面箇所が二次光学系光軸Ａｏ１と基板４２表面との交点Ｐ１に配置されるようにステージ４３をステージ駆動装置４７によって移動し、上述した表面電位均一化処理が行なわれた個所に対して検査を行う。これにより、電位差の生じる境界での歪やコントラスト低下を抑制した基板表面検査画像が得られる。ステージスキャンを行いながら基板表面を連続的に検査する場合は、電子ビーム装置７０の光軸Ａｏ２と基板４２表面との交点Ｐ２を基板４２表面の所望の個所が交点Ｐ１よりも先に通過する位置に電子ビーム装置７０を配置すると、電子検出部３にて基板表面の二次電子像を取得する前に、電子ビーム装置７０によって基板表面電位均一化処理を予め行えるので、検査効率上非常に好適である。
【００３５】
さらに、基板表面電位の均一化をより一層効率的に行なうためには、電子ビーム７５の照射によって発生する二次電子ｅｓの量を増大させれば良い。このように構成された形態を第２の実施形態として次に説明する。
【００３６】
図３は、本発明にかかる基板検査システムの第２の実施の形態の要部を示す模式図である。同図に示す電子ビーム装置７２は、本実施形態の基板検査装置１１０において表面電位均一化手段を構成する。本実施形態の基板検査装置１１０のその他の構成は、図１に示す基板検査システム１００と実質的に同一である。
【００３７】
図２との対比において明らかなように、図３に示す電子ビーム装置７２の特徴は、Ｗフィラメント８２から出射した電子ビーム７５が基板４２の法線ＮＬとの間で鋭角φ（０＜φ＜９０）をなすように、電子銃部８０が配設されている点にある。このような構成により、電子銃部８０から照射される電子ビーム７５は、基板４２の表面に対して斜めから入射する。
【００３８】
一般的に、二次電子放出比δは、一次電子ビーム入射角度（試料面の法線に対する角度）φに対して次式で表わされる依存性を有するといわれる。
【００３９】
δ∝（ｃｏｓφ）−ｎ （ｎは約０．８〜１．３）・・・・・（２）
即ち、一次ビームの入射角度φを増大させることによって二次電子放出比δは増大し、基板表面電位の均一化をより一層効率的に処理することが可能になる。このことは逆に、基板表面電位の均一化処理のために基板表面に照射する一次電子ビームの総量を減少させることができることを意味する。これにより、基板に対するダメージやコンタミネーションを低減させることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態のいくつかについて説明したが、本発明は上記形態に限ることなくその技術的範囲内で種々変形して実施できることは勿論である。例えば、上述した実施形態では、荷電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、電子以外の荷電ビーム、例えばイオンビームを用いる場合にも勿論適用できる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明は、以下の効果を奏する。
【００４２】
即ち、本発明にかかる基板検査システムによれば、基板表面に発生する局所的な電位差を解消する表面電位均一化手段を備えるので、歪みやコントラストむらが低減された基板表面観察像を効率的に取得することができる。
【００４３】
また、上記表面電位均一化手段が、前記基板の法線との間で鋭角をなして上記第２の荷電ビームが照射するように配設された第２の荷電ビーム照射手段を含む場合は、基板表面電位の均一化をより一層効率的に処理できる上、基板に対するダメージやコンタミネーションを低減させながら正確に基板表面の観察ができる基板検査システムが提供される。
【００４４】
また、本発明にかかる基板検査方法によれば、基板の検査に先立って基板表面に発生する局所的な電位差を解消する表面電位均一化過程を備えるので、歪みやコントラストむらが低減された基板表面観察像を効率的に取得することができる。これにより、より高精度でかつスループットに優れた基板検査方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる基板検査システムの第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す基板検査システムが備える基板電位均一化装置の動作原理を示す説明図である。
【図３】本発明にかかる基板検査システムの第２の実施の形態が備える基板電位均一化装置の構成と動作原理を示す説明図である。
【図４】従来の基板検査システムの一例の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示す基板検査システムが備えるウィーンフィルタの説明図である。
【図６】図５に示すウィーンフィルタを通過する電子ビーム軌道の説明図である。
【図７】図４に示す基板検査システムにおける電子ビームのビーム軌道を示す説明図である。
【図８】従来の技術における問題点を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ 一次光学系
２ 二次光学系
３ 電子検出部
５ 一次ビーム
６ 二次ビーム
７ 一次ビーム軌道
８ 二次ビーム軌道
９ 焦点面（絞り位置面）
１１ 線状陰極
１２，８４ ウエーネルト電極
１３，８６ 陽極
１４ 偏向器
１５ 複数段四極子レンズ
１６，８８ 電子銃制御部
１７ 複数段四極子レンズ制御部
５９ ホストコンピュータ
２１ カソードレンズ
２２ 第二レンズ
２３ 第三レンズ
２４ 第四レンズ
２５ 開き角絞り
２６ 視野絞り
３１ ＭＣＰ検出器
３２ 蛍光板
３３ ライトガイド
３４ 撮像素子
４１ ウィーンフィルタ
４１ａ，４１ｂ 電極
４１ｃ，４１ｄ 磁極
４２ 基板
４３ ステージ
４７ ステージ駆動装置
５１ ステージ電圧制御部
５２ カソードレンズ制御部
５３ ウィーンフィルタ制御部
５４ 第二レンズ制御部
５５ 第三レンズ制御部
５６ 第四レンズ制御部
５７ 電子検出制御部
５８ 画像信号処理部
６０ 表示部
６１ メモリ
７０，７２ 電子ビーム装置（表面電位均一化手段）
７５ 電子ビーム
８０ 電子銃部
８２ Ｗフィラメント
９２ メッシュ電極
９４ メッシュ電極電圧制御部
１００，１１０ 基板検査システム
ＮＬ 基板の法線
Ｖｍ メッシュ電極印加電圧
Ｖｓ ステージ印加電圧
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板検査システムおよび基板検査方法に関し、特に、荷電ビームを用いて基板表面のパターン等を観察し検査する基板検査システムおよび基板検査方法を対象とする。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビームを用いた半導体パターンの欠陥検査が行われている中で、矩形状の電子ビームを電子ビーム照射手段にて形成して検査対象である基板に一次ビームとして照射し、その基板表面部の形状／材質／電位の変化に応じて発生した二次電子、反射電子および後方散乱電子（以下、二次電子等という）を加速して二次ビームとして集束させ、写像投影手段にて電子検出部に拡大投影し、基板表面の状態を表す表面観察像を得る手法が特開平７−２４９３９３に記載されている。さらに、この手法に加えて一次ビームを電子ビーム偏向手段であるウィーンフィルタ（Wien filter）にて偏向させ、基板表面に対してほぼ垂直に入射させ、なおかつ二次ビームを同一のウィーンフィルタ内を直進させて写像投影手段に導く方法が特開平１１−１３２９７５号出願にて提案されている。特開平１１−１３２９７５号出願に示された基板検査システムの概略を図４を参照しながら説明する。なお、以下の各図において、同一の部分には同一の参照番号を付してその説明を適宜省略する。
【０００３】
図４に示す基板検査システム２００は、一次光学系１、これを制御する電子銃制御部１６および複数段四極子レンズ制御部１７、二次光学系２、これを制御する二次光学系レンズ制御部５２，５４〜５６、電子検出部３、これを制御する電子検出制御部５７、ウィーンフィルタ４１、これを制御するウィーンフィルタ制御部５３、ステージ４３およびこれを駆動するステージ駆動装置４７、ステージ４３に印加される電圧を制御するステージ電圧制御部５１、画像信号処理部５８、ホストコンピュータ５９、および表示部６０を備えている。
【０００４】
一次光学系１は、電子銃部１０と複数段の四極子レンズ系を備えてる。電子銃部１０は、長軸１００〜７００μｍ、短軸１５μｍの矩形の電子放出面を有するランタンヘキサボライド（ＬａＢ６）線状陰極１１、矩形開口を有するウエーネルト電極（Wehnelt cylinder）１２、電子ビームを引出して一次ビーム５として照射する陽極１３、およびビーム軸調整用の偏向器１４を備えている。電子銃制御部１６は、一次ビーム５の加速電圧、出射電流および光軸を制御する。また、四極子レンズ系は、複数段四極子レンズ制御部１７の制御に基づいて一次ビーム５を集束する複数段四極子レンズ１５を備えている。
【０００５】
線状陰極１１より放出した一次ビーム５は、複数段の四極子レンズ１５とその制御部１７によってほぼ矩形の断面形状を有するように集束され、ウィーンフィルタ４１に対して斜めから入射する。一次ビーム５はウィーンフィルタ４１によって基板４２の表面に対して垂直に入射する方向へ偏向されてウィーンフィルタ４１を出射する。次に、一次ビーム５は、回転対称静電レンズであるカソードレンズ２１によってレンズ作用を受け、基板４２に対してほぼ垂直に照射される。
【０００６】
ステージ４３は、基板４２に入射する一次ビーム５、基板４２から出射する二次ビーム６の各ビーム軸に対して垂直な平面内で移動自由な機構を有し、ステージ駆動装置４７により、その上面に載置する基板４２を移動させてその全表面が走査できるようになっている。また、ステージ４３は、ステージ電圧制御部５１により基板４２に負電圧が印加できるようになっている。これにより、基板４２の表面の形状／材質／電位の変化に応じて発生する二次電子等でなる二次ビーム６のエネルギーを向上させることができる。また、一次ビーム５の基板４２への入射エネルギーを抑えて基板４２のダメージを低減することができる。
【０００７】
ウィーンフィルタ４１の基本的な構成を図５に示す。同図に示すように、ウィーンフィルタ４１は、それぞれ相互に対向して配置され、ウィーンフィルタ制御部５３（図４参照）によって制御される２つの電極４１ａ，４１ｂと２つの磁極４１ｃ，４１ｄとを備えている。同図に示すＸＹＺの三次元空間において、Ｚ軸を写像投影系の光軸とすると、ウィーンフィルタ４１は、Ｚ軸に垂直なＸＹ平面内で電界Ｅと磁界Ｂとを直交させた構造の電磁場を発生させ、入射した荷電粒子に対して、ウィーン条件ｑＥ＝ｖＢ（ｑは粒子電荷、ｖは直進荷電粒子の速度）を満たす荷電粒子のみを直進させる働きをする。
【０００８】
図６（ａ），（ｂ）は、ウィーンフィルタ４１を通過する電子ビーム軌道の説明図であり、いずれも、ＸＺ平面（Ｙ＝０）で切断した図５の断面図である。図６（ａ）に示すように、この基板検査システム２００では、ウィーンフィルタ４１に入射した一次ビーム５に対しては、磁界による力ＦＢと電界による力ＦＥとが同一方向に作用して、一次ビーム５は基板４２の表面に対して垂直に入射するように偏向される。この一方、同図（ｂ）に示すように、二次ビーム６に対しては、磁界による力ＦＢと電界による力ＦＥが逆方向に作用し、なおかつウィーン条件ＦＢ＝ＦＥが成立しているため、二次ビーム６は偏向されずに直進して二次光学系２に入射する。
【０００９】
図４に戻り、二次光学系２は、回転対称静電レンズであるカソードレンズ２１、第二レンズ２２、第三レンズ２３、第四レンズ２４と、開き角絞り２５と、視野絞り２６とを備えている。カソードレンズ２１、第二レンズ２２、第三レンズ２３、第四レンズ２４は、それぞれ二次光学系レンズ制御部５２，５４，５５，５６によって制御され、二次ビーム６の投影結像を行なう。視野絞り２６は、第二レンズ２２と第三レンズ２３との間に設置される。開き角絞り２５は、二次ビームの倍率色収差を抑えるために、ウィーンフィルタ４１とカソードレンズ２１の間の焦点Ｆ１を通ってビーム軸に垂直な平面である焦点面９内に配置され、二次ビームをカソードレンズ２１と第二レンズ２２と合わせて１回の結像を行なっている。なお、この構造では開き角絞り２５によって一次ビーム５の基板４２上での照射領域が制限されるので、この問題を解消するため、図７のビーム軌道説明図に示すように、開き角絞り２５から基板４２までの領域において一次ビーム軌道７が開き角絞り２５上に焦点Ｆ１を持つように一次ビーム５を入射させ、さらにカソードレンズ２１によって一次ビーム５にレンズ作用を与えて基板４２に対して垂直に照射させるケーラー照明系が採用されている。
【００１０】
図４に戻り、電子検出部３は、ＭＣＰ（Micro-Channel Plate）検出器３１と、蛍光板３２と、ライトガイド３３と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子３４とを備えている。二次光学系２を経てＭＣＰ検出器３１に入射した二次ビーム６は、ＭＣＰ検出器３１により増幅されて蛍光板３２に照射され、そこで発生した蛍光像は、ライトガイド３３を介して撮像素子３４にて検出され、画像信号として出力される。この画像信号は、画像処理部５８に供給されて各種の信号処理がなされ、画像データとしてホストコンピュータ５９に供給される。ホストコンピュータ５９は、この画像データを基板４２の表面から放出された二次電子等により形成され基板４２の状態を表す画像である電子画像として表示部６０にて表示し、メモリ６１に保存し、さらに画像処理等の欠陥検出処理を行なう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す基板検査システム２００を用いた基板検査工程においては、基板４２に一次ビームを照射すると、基板表面または表面近傍層の形状、材質によって基板４２の表面に局所的な電位差が発生する、という問題がある。この問題点を図８の模式図を用いてより具体的に説明する。
【００１２】
図８に示すように、基板４２の表面に同一の電位を有する層ＲＡ（ＲＡ１，ＲＡ２）が形成され、これらの層ＲＡ１，ＲＡ２に囲まれるように異なる電位を有する層ＲＢが形成されている場合、層ＲＡ１と層ＲＢとの境界Ｃ１付近の基板上方領域Ｄ１と、層ＲＡ２と層ＲＢとの境界Ｃ２付近の基板上方領域Ｄ２においては、同図の等電位線ＩＬに示すように、基板４２の表面に対して平行でない電位勾配が発生する。これらの電位勾配の存在により、一次ビーム５の照射により境界Ｃ１，Ｃ２の付近から放出した二次電子ビーム６が偏向作用を受け、二次光学系２で制御されてＭＣＰ検出器３１に結像する際に正常な結像が妨げられる。これにより、基板検査システム２００により得られた二次電子ビーム検出画像に歪みが発生したり、画像コントラストが低下する原因となっている。この結果、基板検査システム２００による欠陥検出性能の低下を招く、という問題があった。本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板表面の局所的電位差を解消して基板表面観察像の歪みやコントラストむらを低減する基板検査システムおよび基板検査方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手段により上記課題の解決を図る。
【００１４】
即ち、本発明によれば、
検査対象である基板の表面層における局所的な電位差を解消する表面電位均一化処理を行なう表面電位均一化手段と、
前記表面電位均一化処理が行なわれた前記基板に第１の荷電ビームを照射する第１の荷電ビーム照射手段と、
前記第１の荷電ビームの照射を受け、表面層における局所的な電位差が解消された前記基板の表面から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を二次ビームとして検出し、前記基板の表面の状態を表わす像の画像信号として出力する荷電ビーム検出手段と、
前記第１の荷電ビームを偏向させて前記基板の表面に入射させるとともに前記二次ビームを直進させる偏向手段を含み、前記二次ビームを拡大投影して前記荷電ビーム検出手段に結像させる写像投影手段と、
を備え、
前記表面電位均一化手段は、
前記第１の荷電ビームと異なる第２の荷電ビームを前記基板に照射する第２の荷電ビーム照射手段と、
前記第２の荷電ビームの照射により前記基板から放出する前記二次荷電粒子もしくは前記反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を前記基板の表面に追い戻す二次電子再配分手段と、
を含むことを特徴とする基板検査システムが提供される。
【００１５】
上記表面電位均一化手段が上記基板の表面における局所的な電位差を解消するので、この表面電位均一化処理を受けた上記基板に対して上記第１の荷電ビームを照射し、上記二次ビームを検出して得られる上記基板表面の観察像から歪みやコントラストむらを低減することができる。
【００１６】
本発明の好適な実施態様において、上記表面電位均一化手段は、上記第１の荷電ビームと異なる第２の荷電ビームを上記基板に照射する第２の荷電ビーム照射手段と、上記第２の荷電ビームの照射により上記基板から放出する上記二次荷電粒子もしくは上記反射荷電粒子または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子を上記基板の表面に追い戻す二次電子再配分手段と、を含む。
【００１７】
上記二次電子再配分手段は、上記第２の荷電ビーム照射手段と上記基板との間に配設され、上記第２の荷電ビームを通過させる空間が設けられた二次電子再配分電極と、上記二次電子再配分電極に接続され、上記第２の荷電ビームの照射により上記基板から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子が有するエネルギーを超えるポテンシャルエネルギーを上記二次電子再配分電極に発生させる電圧を上記二次電子再配分電極に印加する電圧印加手段と、を有することが望ましい。
【００１８】
また、本発明のさらに好適な実施態様においては、上記第２の荷電ビーム照射手段は、上記第２の荷電ビームが上記基板の法線との間で鋭角をなすように上記基板に対して斜めに照射されるように配設される。このように基板表面に対して斜めに上記第２の荷電ビームを照射することにより、上記基板の表面からの二次荷電粒子放出比が増大する。これにより、上記表面電位均一化処理の効率を向上させるとともに、上記第２の荷電ビームの照射量を低減できるので、試料に及ぼすダメージやコンタミネーションを低減させることができる。
【００１９】
上述した基板検査装置は、上記画像信号に基づいて上記二次荷電粒子もしくは上記反射荷電粒子、または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子により形成され上記基板の状態を表わす画像である電子画像を表示する表示手段をさらに備えることが望ましい。
【００２０】
また、本発明によれば、
検査対象である基板の表面層における局所的な電位差を検査に先立って解消する表面電位均一化過程と、
前記表面電位均一化過程を経た前記基板に第１の荷電ビームを照射する検査用荷電ビーム照射過程と、
前記第１の荷電ビームを偏向させて前記基板の表面に入射させるとともに、前記第１の荷電ビームの照射を受けて表面層における局所的な電位差が解消された前記基板の表面から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を直進させながら二次ビームとして拡大投影して結像させる写像投影過程と、
結像された前記二次ビームを検出し、前記基板の表面の状態を表わす像の画像信号として出力する荷電ビーム検出過程と、
を備え、
前記表面電位均一化過程は、
前記第１の荷電ビームと異なる第２の荷電ビームを前記基板に照射する前処理用荷電ビーム照射過程と、
前記第２の荷電ビームの照射により前記基板から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を前記基板の表面に追い戻す二次電子再配分過程と、
を含むことを特徴とする基板検査方法が提供される。
【００２１】
上記表面電位均一化過程により、検査に先立って上記局所的な電位差を解消するので、上記二次ビームを検出して得られる上記基板表面の観察像から歪みやコントラストむらを低減することができる。
【００２２】
本発明の好適な実施態様において、上記表面電位均一化過程は、上記第１の荷電ビームと異なる第２の荷電ビームを上記基板に照射する前処理用荷電ビーム照射過程と、上記第２の荷電ビームの照射により上記基板から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子を上記基板の表面に追い戻す二次電子再配分過程と、を含む。
【００２３】
上記二次電子再配分過程は、上記二次荷電粒子もしくは上記反射荷電粒子または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子が有するエネルギーを超えるポテンシャルエネルギーを上記第２の荷電ビームが出射する位置と上記基板との間に発生させる過程を含むと好適である。
【００２４】
また、上記前処理用荷電ビーム照射過程は、上記第２の荷電ビームが上記基板の法線との間で鋭角をなすように上記基板に対して斜めに照射する過程であることが望ましい。この場合は、上記基板の表面からの二次荷電粒子放出比が増大して上記表面電位均一化の処理効率を向上させることができる。この一方、上記第２の荷電ビームの照射量を低減できるので、試料に及ぼすダメージやコンタミネーションを低減させることもできる。
【００２５】
上述した基板検査方法は、上記画像信号に基づいて上記二次荷電粒子もしくは上記反射荷電粒子、または上記二次荷電粒子および上記反射荷電粒子により形成され上記基板の状態を表わす画像である電子画像を表示する表示過程をさらに備えることが望ましい。
【００２６】
上述した基板検査システムおよび基板検査方法において、上記基板表面の状態は、基板の表面部の構成素子の形状および材質のうちの少なくともいずれかが含まれる。
【００２７】
また、上述した基板検査システムおよび基板検査方法において、上記荷電ビームには、電子ビームとイオンビームのうち少なくとも一つが含まれる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図１は、本発明にかかる基板検査システムの第１の実施の形態を示すブロック図である。図１に示す基板検査システム１００の特徴は、図４に示す基板検査システム２００の構成に加え、二次光学系２の近傍に配設された表面電位均一化手段である電子ビーム装置７０をさらに備える点にある。基板検査システム１００のその他の構成は、図４の基板検査システム２００と実質的に同一である。
【００３０】
電子ビーム装置７０は、第２の電子銃部８０と、電子制御部８８とメッシュ電極９２と、メッシュ電極電圧制御部９４とを含む。
【００３１】
図２は、図１の部分拡大図であり、電子ビーム装置７０の動作原理の説明図である。
【００３２】
電子銃部８０は、Ｗフィラメント８２と、ウェーネルト電極８４と、陽極８６とを含む。Ｗフィラメント８２は、コイル形状を有し、電子ビーム７５（第２の荷電ビーム）を発生させる。Ｗフィラメント８２は、本実施形態において電子ビーム７５が基板４２の表面に垂直に照射されるように配置されている。ウェーネルト電極８４は、Ｗフィラメント８２から放出する電子ビーム７５の放出量を制御する。また、陽極８６は、Ｗフィラメント８４から放出した電子ビーム７５の引き出しを行う。Ｗフィラメント８２、ウェーネルト電極８４および陽極８６は、いずれも電子銃制御部８８に接続され、これにより制御される。また、メッシュ電極９２はメッシュ電極電圧制御部９４に接続され、これによりその印加電圧等が制御される。説明の便宜のため、基板４２を載置する移動可能なステージ４３と、ステージ４３の印加電圧を制御するステージ電圧制御部５１も併せて図２に示す。本実施形態において、ステージ４３には、ステージ電圧制御部５１により負電圧Ｖｓ（Ｖｓ＜０）が印加され、メッシュ電極９２には、メッシュ電極電圧制御部により負電圧Ｖｍ（Ｖｍ＜０）が印加される。
【００３３】
Ｗフィラメント８２から放出された電子ビーム７５は、ウェーネルト電極８４、陽極８６、メッシュ電極９２を通過して、基板４２の表面に照射される。その結果、基板４２表面からは二次電子ｅｓが放出される。ここで、メッシュ電極９２に対して、
Ｖｍ＝Ｖｓ＋Ｖｂ、(Ｖｂ＜０)・・・・・・（１）
となる電圧Ｖｍを印加すると、二次電子ｅｓは障壁電位Ｖｂによりメッシュ電極９２を通過することができなくなり、このため、基板４２の表面に追い戻される。このとき、追い戻された二次電子ｅｓは、基板４２の表面で局所的により正電位を有する箇所に入射する。この結果、電位勾配を生じさせる箇所、例えば前述した図８における境界Ｃ１，Ｃ２における電位差を減少させる。この現象を繰り返すことにより、基板４２表面での局所的な電位差が解消され、基板表面電位が均一化される。このように検査に先立って基板４２の表面電位を均一化することにより、電子検出部３から得られる基板４２の表面観察像の画像信号から歪みやコントラストむらを低減することができる。
【００３４】
即ち、図１に示すように、電子ビーム装置７０により基板４２に対して上述した表面電位均一化処理を行った後、この表面電位均一化処理を施した基板４２の表面箇所が二次光学系光軸Ａｏ１と基板４２表面との交点Ｐ１に配置されるようにステージ４３をステージ駆動装置４７によって移動し、上述した表面電位均一化処理が行なわれた個所に対して検査を行う。これにより、電位差の生じる境界での歪やコントラスト低下を抑制した基板表面検査画像が得られる。ステージスキャンを行いながら基板表面を連続的に検査する場合は、電子ビーム装置７０の光軸Ａｏ２と基板４２表面との交点Ｐ２を基板４２表面の所望の個所が交点Ｐ１よりも先に通過する位置に電子ビーム装置７０を配置すると、電子検出部３にて基板表面の二次電子像を取得する前に、電子ビーム装置７０によって基板表面電位均一化処理を予め行えるので、検査効率上非常に好適である。
【００３５】
さらに、基板表面電位の均一化をより一層効率的に行なうためには、電子ビーム７５の照射によって発生する二次電子ｅｓの量を増大させれば良い。このように構成された形態を第２の実施形態として次に説明する。
【００３６】
図３は、本発明にかかる基板検査システムの第２の実施の形態の要部を示す模式図である。同図に示す電子ビーム装置７２は、本実施形態の基板検査装置１１０において表面電位均一化手段を構成する。本実施形態の基板検査装置１１０のその他の構成は、図１に示す基板検査システム１００と実質的に同一である。
【００３７】
図２との対比において明らかなように、図３に示す電子ビーム装置７２の特徴は、Ｗフィラメント８２から出射した電子ビーム７５が基板４２の法線ＮＬとの間で鋭角φ（０＜φ＜９０）をなすように、電子銃部８０が配設されている点にある。このような構成により、電子銃部８０から照射される電子ビーム７５は、基板４２の表面に対して斜めから入射する。
【００３８】
一般的に、二次電子放出比δは、一次電子ビーム入射角度（試料面の法線に対する角度）φに対して次式で表わされる依存性を有するといわれる。
【００３９】
δ∝（ｃｏｓφ）−ｎ （ｎは約０．８〜１．３）・・・・・（２）
即ち、一次ビームの入射角度φを増大させることによって二次電子放出比δは増大し、基板表面電位の均一化をより一層効率的に処理することが可能になる。このことは逆に、基板表面電位の均一化処理のために基板表面に照射する一次電子ビームの総量を減少させることができることを意味する。これにより、基板に対するダメージやコンタミネーションを低減させることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態のいくつかについて説明したが、本発明は上記形態に限ることなくその技術的範囲内で種々変形して実施できることは勿論である。例えば、上述した実施形態では、荷電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、電子以外の荷電ビーム、例えばイオンビームを用いる場合にも勿論適用できる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明は、以下の効果を奏する。
【００４２】
即ち、本発明にかかる基板検査システムによれば、基板表面に発生する局所的な電位差を解消する表面電位均一化手段を備えるので、歪みやコントラストむらが低減された基板表面観察像を効率的に取得することができる。
【００４３】
また、上記表面電位均一化手段が、前記基板の法線との間で鋭角をなして上記第２の荷電ビームが照射するように配設された第２の荷電ビーム照射手段を含む場合は、基板表面電位の均一化をより一層効率的に処理できる上、基板に対するダメージやコンタミネーションを低減させながら正確に基板表面の観察ができる基板検査システムが提供される。
【００４４】
また、本発明にかかる基板検査方法によれば、基板の検査に先立って基板表面に発生する局所的な電位差を解消する表面電位均一化過程を備えるので、歪みやコントラストむらが低減された基板表面観察像を効率的に取得することができる。これにより、より高精度でかつスループットに優れた基板検査方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる基板検査システムの第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す基板検査システムが備える基板電位均一化装置の動作原理を示す説明図である。
【図３】本発明にかかる基板検査システムの第２の実施の形態が備える基板電位均一化装置の構成と動作原理を示す説明図である。
【図４】従来の基板検査システムの一例の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示す基板検査システムが備えるウィーンフィルタの説明図である。
【図６】図５に示すウィーンフィルタを通過する電子ビーム軌道の説明図である。
【図７】図４に示す基板検査システムにおける電子ビームのビーム軌道を示す説明図である。
【図８】従来の技術における問題点を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ 一次光学系
２ 二次光学系
３ 電子検出部
５ 一次ビーム
６ 二次ビーム
７ 一次ビーム軌道
８ 二次ビーム軌道
９ 焦点面（絞り位置面）
１１ 線状陰極
１２，８４ ウエーネルト電極
１３，８６ 陽極
１４ 偏向器
１５ 複数段四極子レンズ
１６，８８ 電子銃制御部
１７ 複数段四極子レンズ制御部
５９ ホストコンピュータ
２１ カソードレンズ
２２ 第二レンズ
２３ 第三レンズ
２４ 第四レンズ
２５ 開き角絞り
２６ 視野絞り
３１ ＭＣＰ検出器
３２ 蛍光板
３３ ライトガイド
３４ 撮像素子
４１ ウィーンフィルタ
４１ａ，４１ｂ 電極
４１ｃ，４１ｄ 磁極
４２ 基板
４３ ステージ
４７ ステージ駆動装置
５１ ステージ電圧制御部
５２ カソードレンズ制御部
５３ ウィーンフィルタ制御部
５４ 第二レンズ制御部
５５ 第三レンズ制御部
５６ 第四レンズ制御部
５７ 電子検出制御部
５８ 画像信号処理部
６０ 表示部
６１ メモリ
７０，７２ 電子ビーム装置（表面電位均一化手段）
７５ 電子ビーム
８０ 電子銃部
８２ Ｗフィラメント
９２ メッシュ電極
９４ メッシュ電極電圧制御部
１００，１１０ 基板検査システム
ＮＬ 基板の法線
Ｖｍ メッシュ電極印加電圧
Ｖｓ ステージ印加電圧
Claims (7)
- 検査対象である基板の表面層における局所的な電位差を解消する表面電位均一化処理を行なう表面電位均一化手段と、
前記表面電位均一化処理が行なわれた前記基板に第１の荷電ビームを照射する第１の荷電ビーム照射手段と、
前記第１の荷電ビームの照射を受け、表面層における局所的な電位差が解消された前記基板の表面から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を二次ビームとして検出し、前記基板の表面の状態を表わす像の画像信号として出力する荷電ビーム検出手段と、
前記第１の荷電ビームを偏向させて前記基板の表面に入射させるとともに前記二次ビームを直進させる偏向手段を含み、前記二次ビームを拡大投影して前記荷電ビーム検出手段に結像させる写像投影手段と、
を備え、
前記表面電位均一化手段は、
前記第１の荷電ビームと異なる第２の荷電ビームを前記基板に照射する第２の荷電ビーム照射手段と、
前記第２の荷電ビームの照射により前記基板から放出する前記二次荷電粒子もしくは前記反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を前記基板の表面に追い戻す二次電子再配分手段と、
を含むことを特徴とする基板検査システム。 - 前記第２の荷電ビーム照射手段は、前記第２の荷電ビームが前記基板の法線との間で鋭角をなすように前記基板に対して斜めに照射されるように配設されることを特徴とする請求項１に記載の基板検査システム。
- 前記二次電子再配分手段は、
前記第２の荷電ビーム照射手段と前記基板との間に配設され、前記第２の荷電ビームを通過させる空間が設けられた二次電子再配分電極と、
前記二次電子再配分電極に接続され、前記第２の荷電ビームの照射により前記基板から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子が有するエネルギーを超えるポテンシャルエネルギーを前記二次電子再配分電極に発生させる電圧を前記二次電子再配分電極に印加する電圧印加手段と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の基板検査システム。 - 前記二次電子再配分電極は、メッシュ形状を有することを特徴とする請求項３に記載の基板検査システム。
- 検査対象である基板の表面層における局所的な電位差を検査に先立って解消する表面電位均一化過程と、
前記表面電位均一化過程を経た前記基板に第１の荷電ビームを照射する検査用荷電ビーム照射過程と、
前記第１の荷電ビームを偏向させて前記基板の表面に入射させるとともに、前記第１の荷電ビームの照射を受けて表面層における局所的な電位差が解消された前記基板の表面から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を直進させながら二次ビームとして拡大投影して結像させる写像投影過程と、
結像された前記二次ビームを検出し、前記基板の表面の状態を表わす像の画像信号として出力する荷電ビーム検出過程と、
を備え、
前記表面電位均一化過程は、
前記第１の荷電ビームと異なる第２の荷電ビームを前記基板に照射する前処理用荷電ビーム照射過程と、
前記第２の荷電ビームの照射により前記基板から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を前記基板の表面に追い戻す二次電子再配分過程と、
を含むことを特徴とする基板検査方法。 - 前記二次電子再配分過程は、前記第２の荷電ビームの照射により前記基板から放出する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子が有するエネルギーを超えるポテンシャルエネルギーを前記第２の荷電ビームが出射する位置と前記基板との間に発生させる過程を含むことを特徴とする請求項５に記載の基板検査方法。
- 前記前処理用荷電ビーム照射過程は、前記第２の荷電ビームが前記基板の法線との間で鋭角をなすように前記基板に対して斜めに照射する過程であることを特徴とする請求項６に記載の基板検査方法。
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