JP4675853B2 - 基板検査装置および基板検査方法 - Google Patents
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Description
第1の電子ビームを生成し、金属および半導体の少なくとも一つと絶縁体とが表面に形成された検査対象である基板に一次ビームとして照射させる第1の電子ビーム照射手段と、
第2の電子ビームを生成して前記一次ビームの照射に先立って前記検査対象領域に照射させる第2の電子ビーム照射装置と、
前記一次ビームの照射を受けて前記基板から発生した二次電子、反射電子および後方散乱電子の少なくとも一つを検出し、前記基板表面の一次元像または二次元像となる信号を出力する電子ビーム検出手段と、
前記二次電子、前記反射電子および前記後方散乱電子の少なくとも一つを前記電子ビーム検出手段に像結像させる写像投影光学手段と、
前記絶縁体に起因する前記基板の表面の電位勾配が低減するように前記第1の電子ビーム照射手段と前記第2の電子ビーム照射手段とを制御する電子ビーム照射条件制御手段と、
を備え、
前記電子ビーム照射条件制御手段は、前記金属、前記半導体および前記絶縁体の少なくとも一つのパターンレイアウトまたは電気的特性に応じて前記基板表面の単位面積あたりの前記第1および第2の電子ビームの総電流量または前記第1および第2の電子ビームの前記基板への入射エネルギーを前記一次ビームの照射位置毎に制御することを特徴とする基板検査装置が提供される。
第1の電子ビームを生成し、金属および半導体の少なくとも一つと絶縁体とが表面に形成された検査対象である基板に一次ビームとして照射させる第1の電子ビーム照射工程と、
第2の電子ビームを生成して前記一次ビームの照射に先立って前記検査対象領域に照射させる第2の電子ビーム照射工程と、
前記一次ビームの照射を受けて前記基板から発生した二次電子、反射電子および後方散乱電子の少なくとも一つを二次ビームとして投影して像結像させる工程と、
前記像結像した二次ビームを検出し、前記基板表面の一次元像または二次元像となる信号を出力する工程と、
前記絶縁体に起因する前記基板の表面の電位勾配が低減するように前記第1の電子ビームと前記第2の電子ビームとを制御する電子ビーム照射条件制御工程と、
を備え、
前記電子ビーム照射条件制御工程は、前記金属、前記半導体および前記絶縁体の少なくとも一つのパターンレイアウトまたは電気的特性に応じて前記基板表面の単位面積あたりの前記第1および第2の電子ビームの総電流量または前記第1および第2の電子ビームの前記基板への入射エネルギーを前記一次ビームの照射位置毎に制御する工程を含むことを特徴とする基板検査方法が提供される。
図1は、本発明にかかる基板検査装置の第1の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示す基板検査装置1は、一次光学系10、ウィーンフイルタ41、二次光学系20、電子検出部30、画像信号処理部58、ホストコンピュータ60、表示部62、ステージ43、ステージ駆動装置47、各種制御部16,17,および51〜57、並びに本実施形態において特徴的なレーザ光照射装置72およびその電源74を備える。
1)絶縁体帯電箇所全体を導電化できるエネルギーをもつ電磁波を照射する方法
2)絶縁体の局在準位に捕獲された電子および正孔が移動可能となるエネルギーを与えられる電磁波を照射する方法
の他、
3)試料表面に存在する異種材質の境界付近の帯電を減少する方法
が挙げられる。以下、これらの方法を本発明にかかる基板検査方法の第1乃至第3の実施の形態として説明する。
図5は、本発明にかかる基板検査方法の第1および第2の実施の形態の説明図である。絶縁体IS1の紙面左側の表面は、正電荷により局所的に帯電している。また、絶縁体IS1の紙面右側の表面は、電子および正孔が局在準位に捕獲されて滞留している。なお、このような局所的な帯電や局在準位による電子および正孔の捕獲は絶縁体部分に限らず、半導体部分でも発生し得る。
λm=hc/Eg=137(nm)
である。
本実施形態は、絶縁体と導体との境界付近、または絶縁体と半導体との境界付近における絶縁体の帯電を減少させる方法であり、この第3の実施の形態の検査方法を用いるだけでも、上記境界付近の局所的な電位差が低減するので、絶縁体の帯電個所を導電化しなくても、二次ビーム検出画像の歪やコントラストの低下を抑えることが可能になる。例えば、絶縁体が正に帯電している場合、この正帯電を中和するためには、金属または半導体から絶縁体へ電子を移動(注入)すればよい。図7に示す例では、金属MLと絶縁体IS2との境界C3にレーザ光L4を照射することにより、金属MLから絶縁体IS2へ電子を移動させている。
λm=hc/Eg=354(nm)
である。
図9は、本発明にかかる基板検査装置の第2の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示す基板検査装置2の特徴は、それぞれ電子ビームEB1,2を生成して試料Sに照射する追加の電子ビーム照射装置80,90と、CADデータ記憶装置68と、電子ビーム照射条件処理装置66と、電子ビーム照射条件記憶装置64とをさらに備える点にある。基板検査装置2のその他の構成は、図1に示す基板検査装置1と実質的に同一である。
まず、本実施形態による基板検査方法の原理について説明する。
(ケース2) 一次ビームBpを絶縁体負帯電条件にて照射する。電子ビームEB1を絶縁体負帯電条件にて照射する。電子ビームEB2は照射しない。
(ケース3) 一次ビームBpを絶縁体負帯電条件にて照射する。電子ビームEB1を絶縁体正帯電条件にて照射する。電子ビームEB2は照射しない。
(ケース4) 一次ビームBpを絶縁体負帯電条件にて照射する。電子ビームEB1を絶縁体負帯電条件にて照射する。電子ビームEB2を絶縁体正帯電条件にて照射する。
(ケース5) 一次ビームBpを絶縁体負帯電条件にて照射する。電子ビームEB1を絶縁体正帯電条件にて照射する。電子ビームEB2を絶縁体負帯電条件にて照射する。
上述した基板検査工程を半導体装置の製造工程中で用いることにより、高い精度で基板を検査することができるので、より高い歩留まりで半導体装置を製造することができる。
9 絞り位置面
10 一次光学系
11 電子銃部
15 複数段四極子レンズ
16 電子銃制御部
17 複数段四極子レンズ制御部
20 二次光学系
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
30 電子検出部
31 MCP検出器
32 蛍光版
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
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 MCP検出系制御部
58 画像信号処理部
60 ホストコンピュータ
62 表示部
64 電子ビーム照射条件記憶装置
66 電子ビーム照射条件処理装置
68 CADデータ記憶装置
70 レーザ光照射装置
72 レーザ光源
74 電源
80,90 電子ビーム照射装置
82,92 Wフィラメント
84,94 ウェーネルト電極
86,96 陽極
88,98 電子銃制御部
112 線状陰極
114 ウェーネルト電極
116 陽極
118 偏向器
212 金属配線部
214 絶縁体部
216 境界
AEB1,AEB2 電子ビームの光軸
AL レーザ光軸
As 二次光学系光軸
Bp 一次ビーム
Bs 二次ビーム
C1,C2 境界
CB 伝導帯
e1〜e4 電子
HL1〜HL4 正孔
IL2,IL4 等電位線
IS1,IS2 絶縁体
IP0 二次光学系の光軸と試料表面との交点
IP1,IP2 電子ビームの光軸と試料表面との交点
L,L1〜L4 レーザ光
LL1,LL2 局在準位
ML 金属
S 試料
TJIP2,TJIP4 理想的な電子ビーム軌道
VB 価電子帯
Claims (12)
- 第1の電子ビームを生成し、金属および半導体の少なくとも一つと絶縁体とが表面に形成された検査対象である基板に一次ビームとして照射させる第1の電子ビーム照射手段と、
第2の電子ビームを生成して前記一次ビームの照射に先立って前記検査対象領域に照射させる第2の電子ビーム照射装置と、
前記一次ビームの照射を受けて前記基板から発生した二次電子、反射電子および後方散乱電子の少なくとも一つを検出し、前記基板表面の一次元像または二次元像となる信号を出力する電子ビーム検出手段と、
前記二次電子、前記反射電子および前記後方散乱電子の少なくとも一つを前記電子ビーム検出手段に像結像させる写像投影光学手段と、
前記絶縁体に起因する前記基板の表面の電位勾配が低減するように前記第1の電子ビーム照射手段と前記第2の電子ビーム照射手段とを制御する電子ビーム照射条件制御手段と、
を備え、
前記電子ビーム照射条件制御手段は、前記金属、前記半導体および前記絶縁体の少なくとも一つのパターンレイアウトまたは電気的特性に応じて前記基板表面の単位面積あたりの前記第1および第2の電子ビームの総電流量または前記第1および第2の電子ビームの前記基板への入射エネルギーを前記一次ビームの照射位置毎に制御することを特徴とする基板検査装置。 - 前記電子ビーム照射条件制御手段は、前記絶縁体が負帯電する条件で前記基板に前記第1の電子ビームが照射するように前記第1の電子ビーム照射手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の基板検査装置。
- 前記電子ビーム照射条件制御手段は、前記絶縁体が負帯電する条件で前記基板に前記第2の電子ビームが照射するように前記第2の電子ビーム照射手段を制御することを特徴とする請求項2に記載の基板検査装置。
- 前記電子ビーム照射条件制御手段は、前記絶縁体が正帯電する条件で前記基板に前記第2の電子ビームが照射するように前記第2の電子ビーム照射手段を制御することを特徴とする請求項2に記載の基板検査装置。
- 第3の電子ビームを生成し、前記第2の電子ビームの照射に先立って前記基板に照射させる第3の電子ビーム照射装置をさらに含み、
前記電子ビーム照射条件制御手段は、前記絶縁体が正帯電する条件で前記基板に前記第3の電子ビームが照射するように前記第3の電子ビーム照射手段を制御することを特徴とする請求項3に記載の基板検査装置。 - 第3の電子ビームを生成し、前記第2の電子ビームの照射に先立って前記基板に照射させる第3の電子ビーム照射装置をさらに含み、
前記電子ビーム照射条件制御手段は、前記絶縁体が負帯電する条件で前記基板に前記第3の電子ビームが照射するように前記第3の電子ビーム照射手段を制御することを特徴とする請求項4に記載の基板検査装置。 - 第1の電子ビームを生成し、金属および半導体の少なくとも一つと絶縁体とが表面に形成された検査対象である基板に一次ビームとして照射させる第1の電子ビーム照射工程と、
第2の電子ビームを生成して前記一次ビームの照射に先立って前記検査対象領域に照射させる第2の電子ビーム照射工程と、
前記一次ビームの照射を受けて前記基板から発生した二次電子、反射電子および後方散乱電子の少なくとも一つを二次ビームとして投影して像結像させる工程と、
前記像結像した二次ビームを検出し、前記基板表面の一次元像または二次元像となる信号を出力する工程と、
前記絶縁体に起因する前記基板の表面の電位勾配が低減するように前記第1の電子ビームと前記第2の電子ビームとを制御する電子ビーム照射条件制御工程と、
を備え、
前記電子ビーム照射条件制御工程は、前記金属、前記半導体および前記絶縁体の少なくとも一つのパターンレイアウトまたは電気的特性に応じて前記基板表面の単位面積あたりの前記第1および第2の電子ビームの総電流量または前記第1および第2の電子ビームの前記基板への入射エネルギーを前記一次ビームの照射位置毎に制御する工程を含むことを特徴とする基板検査方法。 - 前記第1の電子ビームは、前記絶縁体が負帯電する条件で前記基板に照射するように制御されることを特徴とする請求項7に記載の基板検査方法。
- 前記第2の電子ビームは、前記絶縁体が負帯電する条件で前記基板に照射するように制御されることを特徴とする請求項8に記載の基板検査方法。
- 前記第2の電子ビームは、前記絶縁体が正帯電する条件で前記基板に照射するように制御されることを特徴とする請求項8に記載の基板検査方法。
- 第3の電子ビームを生成し、前記第2の電子ビームの照射に先立って前記基板に照射させる第3の電子ビーム照射工程をさらに含み、
前記第3の電子ビームは、前記絶縁体が正帯電する条件で前記基板に照射するように制御されることを特徴とする請求項9に記載の基板検査方法。 - 第3の電子ビームを生成し、前記第2の電子ビームの照射に先立って前記基板に照射させる第3の電子ビーム照射工程をさらに含み、
前記第3の電子ビームは、前記絶縁体が負帯電する条件で前記基板に照射するように制御されることを特徴とする請求項10に記載の基板検査方法。
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