KR101549093B1 - 전자선장치 및 이것을 이용한 시료관찰방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전자선장치는, 시료(S)를 탑재하는 스테이지(30)와, 소정의 조사영역(15)을 가지는 전자빔을 생성하고, 전자빔을 시료를 향하여 조사하는 1차 광학계(10)와, 전자빔의 시료에 대한 조사에 의하여 발생한, 시료의 구조정보를 얻은 전자를 검출하고, 소정의 시야영역(25)에 대하여 시료의 상을 취득하는 2차 광학계(20)와, 소정의 조사영역(15)의 위치를 소정의 시야영역(25)에 대하여 변경 가능한 조사영역 변경부(13, 14)를 구비한다. 1차 광학계에 프리차지의 기능도 가지게 함으로써 프리차지 유닛을 생략할 수 있다. 시료에 대한 프리차지의 영역과 양을 제어하여, 시료에 따른 최적의 프리차지를 행할 수 있다.

Description

전자선장치 및 이것을 이용한 시료관찰방법{ELECTRON BEAM APPARATUS AND SAMPLE OBSERVING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 전자빔을 사용한 전자선장치 및 이것을 사용한 시료관찰방법에 관한 것이다.
"검사기술"
종래부터 반도체 웨이퍼의 결함을 검사하기 위하여 검사장치가 사용되고 있다. 공지의 검사장치는, 반도체 웨이퍼에 전자빔을 조사하는 1차 광학계와, 반도체 웨이퍼로부터 방출된 2차 전자 또는 반사전자를 검출하고, 그 검출신호로부터 화상 데이터를 생성하는 2차 광학계를 가진다.
전자빔을 사용한 웨이퍼 검사장치에서는, 반도체 웨이퍼의 관찰시에, 웨이퍼 표면의 대전상태를 균일하게 하기 위하여, 관찰 전에 반도체 웨이퍼에 하전입자를 조사하는 프리도즈 또는 프리차지라 불리우는 처리방법을 행하는 것이 알려져 있다. 이 종류의 기술은, 국제공개 WO2002/001596호 공보에 개시되어 있다.
프리도즈 또는 프리차지 처리를 행하기 위하여, 전자빔원인 경통에 인접하여 프리차지 유닛이 설치되고, 전자빔을 조사하여 웨이퍼의 관찰을 행하기 전에 프리 차지 유닛으로부터 반도체 웨이퍼에 하전입자가 조사된다. 이에 의하여, 대전 불균일이 없어져 도체 웨이퍼 표면의 대전상태가 균일해지고, 상 불균일이 적은 균일 화상을 얻을 수 있다.
그러나, 상기한 국제공개 WO2002/001596호 공보에 기재된 구성에서는, 프리차지 유닛에 의하여 하전입자가 조사되는 조사영역이, 2차 광학계의 검출기의 검출영역인 시야보다 대폭으로 넓게 설정되어 있었다. 프리차지의 조사면적이 넓기 때문에, 관찰하고 싶은 부분 이외의 영역도 차지업된다. 그리고 프리차지를 반복함으로서, 웨이퍼상의 소자가 파괴되는 경우가 있었다.
또, 프리차지의 최적량은 웨이퍼의 배선재료나 절연재료에 따라 다르나, 프리차지 유닛으로부터 조사되는 하전입자의 도즈량을 정밀하게 제어할 수 없다.
또한, 전자빔원인 경통에 더하여 프리차지 유닛을 설치하기 때문에, 전자원의 교환이 번거롭다. 또, 전자선을 사용하는 웨이퍼 검사는, 진공분위기하에서 행하여지기 때문에, 프리차지 유닛이 설치되는 스페이스의 진공배기를 추가적으로 행할 필요가 있었다.
"이물제거"
본 발명은, 시료 표면 상의 이물제거방법 및 이것에 사용하는 하전입자선장치에 관한 것으로, 특히, 이물의 대전을 이용하여, 정전흡착에 의해 시료 표면 상의 이물을 제거하는 방법 및 이것에 사용되는 하전입자선장치에 관한 것이다.
종래부터, 웨이퍼 등의 이물을 검출하기 위하여 표면 검사장치가 사용되고 있다. 공지의 표면 검사장치는, 웨이퍼 등의 기판 표면에 레이저 광선을 조사하 고, 레이저 광선의 산란 반사광을 검출하여 이물을 검출한다. 표면 검사장치는, 예를 들면, 일본국 특개2003-166947호 공보에 개시되어 있다.
그러나, 일본국 특개2003-166947호 공보에 기재되는 표면 검사장치는, 이물을 검출할 수는 있으나, 이물의 검출후에, 이물을 제거하는 것을 전혀 고려하고 있지 않다. 이물을 검출하였다 하여도 검출한 이물을 제거하지 않으면, 이물이 검출된 기판은 그대로는 출하할 수 없다. 그 때문에 수율이 악화된다.
본 발명의 목적은, 1차 광학계에 프리차지의 기능도 가지게 하여 프리차지 유닛의 설치를 생략할 수 있음과 동시에, 시료에 대한 프리차지의 영역과 양을 제어하고, 시료에 따른 최적의 프리차지를 행할 수 있는 전자선장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 형태에 관한 전자선장치는, 시료를 탑재하는 스테이지와, 소정의 조사영역을 가지는 전자빔을 생성하고, 상기 전자빔을 시료를 향하여 조사하는 1차 광학계와, 전자빔의 시료에 대한 조사에 의하여 발생한, 시료의 구조정보를 얻은 전자를 검출하고, 소정의 시야영역에 대하여 시료의 상을 취득하는 2차 광학계와, 소정의 조사영역의 위치를, 소정의 시야영역에 대하여 변경 가능한 조사영역 변경부를 구비한다.
본 발명의 하나의 형태는, 취득한 상에 의거하여 시료를 관찰하는 시료관찰방법으로서, 시료를 스테이지 위에 탑재하고, 소정의 조사영역을 가지는 전자빔을 생성하고, 상기 전자빔을 시료를 향하여 조사하고, 전자빔의 조사에 의해 발생한, 시료의 구조정보를 얻은 전자를 검출함으로써, 소정의 시야영역에 대하여 시료의 상을 취득하고, 소정의 조사영역의 위치를, 소정의 시야영역에 대하여 변경한다.
본 발명의 다른 목적은, 시료 표면 상의 이물검출을 행함과 동시에, 이물이 검출되었을 때에는, 시료 표면 상의 이물을 제거하는 시료 표면 상의 이물제거방법 및 이것에 사용하는 하전입자선장치를 제공하는 것에 있다.
또, 본 발명의 하나의 형태는, 하전입자선이 조사되는 시료 표면 상의 이물을 제거하는 이물제거방법으로서, 시료 표면의 대전정보를 취득하고, 취득한 대전정보 에 의거하여, 시료 표면 상의 이물을 검출하고, 시료를 수평방향으로 이동시키고, 시료 표면에 대향하고, 근접하여 배치된 흡착용 전극을, 이물의 대전 극성과 다른 극성으로 대전함으로써, 상기 흡착용 전극에 접근하는 이물을 정전 흡착한다.
본 발명의 하나의 형태는, 하전입자선이 조사되는 시료 표면 상의 이물을 제거하는 하전입자선장치로서, 시료를 수평 이동 가능하게 탑재하는 스테이지와, 시료 표면의 대전정보를 취득하는 대전정보 취득부와, 대전정보에 의거하여, 시료 표면 상의 이물을 검출하는 이물 검출부와, 스테이지와 대향하여 설치된 흡착용 전극을 가지고, 상기 흡착용 전극은, 스테이지의 이동에 의하여 시료 표면 상의 이물이 접근하여 왔을 때에, 이물의 대전 극성과 다른 극성으로 대전되어, 이물을 정전 흡착한다.
뒤에서 설명되는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예가 존재한다. 그러므로 본 발명의 이 요약은 본 발명의 몇몇 실시예를 제공하도록 의도되며, 여기에서 청구되고, 설명된 본 발명의 범위에 제한되지 않도록 의도된다.
다음의 상세한 설명은 첨부한 도면들을 참조한다. 비록 설명은 대표적인 실시예를 포함하나, 본 발명의 범위 및 기술적 사상으로부터 벗어나지 않으면서 상술 된 실시예의 변형이 만들어질 수 있으며, 다른 실시예도 가능하다. 다음의 상세한 설명 및 첨부한 도면들은 본 발명을 제한하지 않는다. 대신에 첨부된 청구항에 의하여 본 발명의 범위가 한정된다.
"검사기술"
상기 전자선장치는, 시료를 탑재하는 스테이지와, 소정의 조사영역을 가지는 전자빔을 생성하고, 상기 전자빔을 시료를 향하여 조사하는 1차 광학계와, 전자빔의 시료에 대한 조사에 의하여 발생한, 시료의 구조정보를 얻은 전자를 검출하고, 소정의 시야영역에 대하여 시료의 상을 취득하는 2차 광학계와, 소정의 조사영역의 위치를, 소정의 시야영역에 대하여 변경 가능한 조사영역 변경부를 구비한다.
이에 의하여 시료에 따라 조사영역의 위치와 시야영역과의 위치관계를 최적화할 수 있다.
스테이지는 시료를 이동시키는 이동기구를 구비하여도 되고, 조사영역 변경부는, 시료를 이동시키는 방향에 대하여, 소정의 조사영역의 위치를 소정의 시야영역에 대하여 변경하여도 된다. 시료를 이동시키는 방향은, 시료에 대한 소정의 조사영역의 상대적인 이동방향이어도 된다. 이것에 의하여, 전자빔의 조사시간의 상위(相違)에 의한, 발생하는 전자의 종류의 상위를 이용할 수 있다.
조사영역 변경부는, 시료의 이동방향에 대하여, 소정의 시야영역보다 소정의 조사영역이 선행(先行)하도록 소정의 조사영역의 위치를 변경하여도 된다. 이에 의하여, 1차 광학계로부터 생성되는 전자빔에 프리차지 유닛의 기능을 겸하게 할 수 있다. 따라서 프리차지 유닛을 설치하지 않고 시료 표면의 대전상태를 균일하 게 할 수 있다.
소정의 조사영역은, 소정의 시야영역보다 큰 면적을 가져도 되고, 조사영역 변경부는, 소정의 조사영역과 소정의 시야영역의 중심을 일치시키도록, 소정의 조사영역의 위치를 변경하여도 된다. 이에 의하여, 프리차지량을 적은 양으로 제어할 수 있다.
시료는 반도체 웨이퍼이어도 되고, 2차 광학계는, 반도체 웨이퍼의 볼테이지 콘트라스트상을 취득함으로써, 반도체 웨이퍼 내의 배선에서의 단락 또는 도통불량을 검출하여도 된다. 이에 의하여, 반도체 웨이퍼 내의 배선불량을 볼테이지 콘트라스트상에 의하여 검출하는 웨이퍼 결함 검출장치로서 전자선장치를 이용할 수 있다.
조사영역 변경부는, 시료의 이동방향에 대하여, 소정의 조사영역보다 소정의 시야영역이 선행하도록 소정의 조사영역의 위치를 변경하여도 된다. 이에 의하여, 반사전자를 유효하게 이용하여, 시료의 미싱 플러그결함을 검출할 수 있다.
시료는 반도체 웨이퍼이어도 되고, 2차 광학계는, 반도체 웨이퍼의 표면 화상을 취득함으로써, 반도체 웨이퍼의 패턴결함을 검출하여도 된다. 이에 의하여 반도체 웨이퍼 내의 배선패턴의 결함을 검출할 수 있다.
본 발명의 하나의 형태는, 취득한 상에 의거하여 시료를 관찰하는 시료관찰방법으로서, 시료를 스테이지 상에 탑재하고, 소정의 조사영역을 가지는 전자빔을 생성하고, 상기 전자빔을 시료를 향하여 조사하고, 전자빔의 조사에 의하여 발생한, 시료의 구조정보를 얻은 전자를 검출함으로써, 소정의 시야영역에 대하여 시료 의 상을 취득하고, 소정의 조사영역의 위치를, 소정의 시야영역에 대하여 변경한다.
이에 의하여, 시료관찰에서의 조사영역과 시야영역의 위치관계를 시료에 따라 적절하게 설정할 수 있다.
본 발명의 방법은, 스테이지를 이동시켜 탑재된 시료를 이동시키는 시료 이동공정을 더 가져도 되고, 조사영역을 변경하는 공정은, 시료를 이동시키는 방향에 대하여, 소정의 조사영역의 위치를 변경하여도 된다. 시료를 이동시키는 방향은, 소정의 조사영역이 시료에 대하여 상대적으로 이동하는 방향이어도 된다. 이것에 의하여, 전자빔 조사공정을 이용하여 조사 도즈량을 조정하고, 조사시간과 발생하는 전자와의 상위를 이용하여, 적절한 시료관찰을 행할 수 있다.
조사영역을 변경하는 공정은, 시료의 이동방향에 대하여, 소정의 조사영역이 소정의 시야영역에 대하여 선행하도록 소정의 조사영역의 위치를 변경하여도 된다. 이에 의하여, 프리차지 유닛을 이용하지 않고 전자빔 조사공정에서 프리차지와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 따라서 프리차지공정에 요하는 노동력을 없앨 수 있다.
소정의 조사영역은 소정의 시야영역보다 큰 면적을 가져도 되고, 조사영역을 변경하는 공정은, 소정의 조사영역과 소정의 시야영역의 중심을 일치시키도록, 소정의 조사영역의 위치를 변경하여도 된다. 이에 의하여, 프리차지량이 적어지는 제어를 행할 수 있다.
시료는 반도체 웨이퍼이어도 되고, 상을 취득하는 공정은, 반도체 웨이퍼의 볼테이지 콘트라스트상을 취득함으로써, 반도체 웨이퍼 내의 배선에서의 단락 또는 도통불량을 검출하여도 된다. 이에 의하여, 반도체 웨이퍼 내의 배선결함을 볼테이지 콘트라스트상에 의하여 검출하는 웨이퍼 결함 검사방법으로서 시료관찰방법을 이용할 수 있다.
조사영역을 변경하는 공정은, 시료의 이동방향에 대하여, 소정의 조사영역보다 소정의 시야영역이 선행하도록 소정의 조사영역의 위치를 변경하여도 된다. 이에 의하여, 반사전자를 확실하게 검출할 수 있고, 반사전자를 이용하여 플러그 결함 등을 검출할 수 있다.
시료는 반도체 웨이퍼이어도 되고, 상을 취득하는 공정은 반도체 웨이퍼의 표면 화상을 취득함으로써, 반도체 웨이퍼의 패턴 결함을 검출하여도 된다. 이에 의하여 웨이퍼 패턴결함 검사방법으로서 시료관찰방법을 이용할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시형태를 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 관한 전자선장치(100)의 전체구성을 나타낸다. 도 1에서, 전자선장치(100)는 1차 광학계(10)와, 스테이지(30)와, 2차 광학계(20)를 구비한다.
1차 광학계(10)는, 1차 전자빔(1차 전자선)을 생성하고, 시료(S)를 향하여 조사한다. 본 실시형태에 관한 1차 광학계는, 전자빔(전자선)을 사용한 광학계이기 때문에, 1차 전자 광학계라고 불러도 된다. 1차 광학계(10)는, 전자총(11)과 어퍼처(aperture)(12)와 1차 렌즈계(13)를 구비하여도 된다. 전자총(11)은, 1차 전자빔을 생성한다. 어퍼처(12)는, 생성한 1차 전자빔의 성형 등을 행한다. 1차 렌즈계(13)는, 1차 전자빔을 집속한다. 이들은 진공용기(51) 속에 설치되어도 된다. 자세하게는 뒤에서 설명하는 바와 같이, 1차 렌즈계(13)는, 1차 전자빔의 조사방향을 조정할 수 있고, 따라서 1차 전자빔의 조사영역의 위치를 변경할 수 있다. 따라서 1차 렌즈계(13)는, 1차 전자빔의 조사영역 변경부로서 기능한다. 또, 1차 렌즈계(13)는, 1차 전자빔의 시료(S)상에서의 조사영역을 상대적으로 이동할 수 있다. 따라서 1차 렌즈계(13)는, 1차 전자빔의 이동기구로서도 기능한다. 1차 전자빔의 조사영역을 조야(照野)라 불러도 된다.
1차 광학계(10)는, 또한 E × B 분리기(14)와, 대물렌즈계(15)를 구비하여도 된다. E × B 분리기(14)는, 빈 필터(wien filter)라고 불러도 된다. E × B 분리기(14)는, 평면상에 직교하는 전계와 자계를 이용하여, 1차 전자빔의 방향을 바꾼다. E × B 분리기(14)는, 비스듬하게 입사한 1차 전자빔을, 시료(S)가 배치된 연직방향 하향을 향하게 한다. 그리고 시료(S)의 구조정보를 얻은 전자가 발생하였을 때에는, E × B 분리기(14)의 전계와 자계의 로렌츠력이, 그들 전자를 그대로 연직 상방(鉛直上方)으로 보낸다. 대물렌즈계(15)는, 시료(S)에 대한 1차 전자빔 입사의 제일 마지막의 미세 조정을 행하기 위한 렌즈이다.
E × B 분리기(14)의 전압 인가조건을 조정함으로써, 1차 전자빔의 조사영역을 변경할 수 있다. 따라서 E × B 분리기(14)는, 1차 광학계(10)의 1차 렌즈계(13)와 마찬가지로, 조사영역 변경부로서 기능하여도 된다.
또, 대물렌즈계(15)와 시료(S)와의 사이에 전극(도시 생략)이 배치되어도 된다. 이 전극은, 1차 전자빔의 조사 광축에 관하여 축대칭의 형상을 가져도 된다. 그리고 전원전압에 의하여 전압이 제어되어도 된다. 이에 의하여, 전자빔이 시료(S)에 입사하는 랜딩 에너지 등을 조정할 수 있다.
스테이지(30)는, 시료(S)를 탑재하기 위한 시료대이다. 스테이지(30)는, 예를 들면 모터 등의 이동기구 또는 구동기구를 구비하여도 된다. 스테이지(30)는, 수평면상의 X-Y 방향으로 이차원적으로 이동 가능한 X-Y 스테이지이어도 된다. 또, 스테이지(30)는, 주 하우징(60) 내에 설치되어도 되고, 또한 주 하우징(60) 내의 방진대(32) 위에 설치되어 지지되어도 된다. 주 하우징(60)은, 시료(S)의 검사 등을 행하는 처리실로서의 워크챔버를 획성(劃成)한다. 또, 방진대(32)는, 진동 차단장치로서 바닥으로부터의 진동을 차단하는 기능을 가지고, 주 하우징(60)의 바닥벽의 진동이 스테이지(30)에 전달되는 것을 방지한다.
스테이지(30)는, 예를 들면 복수의 테이블에 의하여 구성되어도 된다. 고정 테이블(도시 생략)상에 Y 방향으로 이동하는 Y 테이블(도시 생략)이 탑재되고, Y 테이블상에 X 방향으로 이동하는 X 테이블(도시 생략)이 설치되어도 된다. 이들 움직임의 조합이 X-Y 방향의 이동을 가능하게 하여도 된다. 또한 X 테이블상에 회전 가능한 회전 테이블(도시 생략)이 설치되고, 회전 테이블상에 홀더(31)가 배치되어도 된다. 홀더(31)의 시료 탑재면상에 시료(S)가 고정 및 유지되어도 된다. 홀더(31)는, 웨이퍼 등의 시료(S)를 기계적 또는 정전척방법으로 고정 및 유지하고, 또한 검사 등이 종료하면 시료(S)를 개방할 수 있도록 구성되어도 된다.
스테이지(30)는, 서보모터 등의 이동기구 또는 구동부, 인코더 및 각종 센서(도시 생략)를 사용하고, 예를 들면 상기한 복수의 테이블을 동작시킨다. 이에 의하여, 스테이지(30)는, 탑재면상에서 홀더(31)에 지지된 시료(S)를, 조사되는 전자빔에 대하여 높은 정밀도로 위치 결정하여도 된다. 위치 결정 제어는, 스테이지제어유닛(33)에 의하여 행하여져도 된다. 위치 결정은, 예를 들면 X 방향, Y 방향, Z 방향 및 시료의 지지면에 연직인 축선 주위의 회전방향(θ 방향)에 대하여 행하여져도 된다. Z 방향의 위치 결정에서는, 예를 들면 홀더(31)상의 탑재면의 기준위치가, 미세지름 레이저를 사용하는 위치 측정장치에 의하여 검지된다. 이 측정장치는, 간섭계의 원리를 사용한 레이저 간섭 측거장치이다. 검지된 위치가, 스테이지제어유닛(33) 내의 피드백 회로(도시 생략)에 의하여 제어되어도 되고, 또, 예를 들면 시료(S)가 반도체 웨이퍼인 경우에는, 반도체 웨이퍼의 노치 또는 오리엔테이션 플랫의 위치가 측정되어도 된다. 전자빔에 대한 웨이퍼의 평면위치 및 회전위치가 검지되어도 된다. 회전 테이블(도시 생략)이 미소 각도 제어 가능한 스테핑 모터 등에 의하여 회전되어, 위치 제어가 행하여져도 된다. 전자빔에 대한 웨이퍼의 회전위치 및/또는 X, Y 위치를 뒤에서 설명하는 신호검출계 또는 화상처리계에 미리 입력함으로써, 얻어지는 신호의 기준화를 도모할 수도 있다.
2차 광학계(20)는, 시료(S)의 구조에 관한 상을 얻기 위한 구성이다. 1차 광학계(10)가 시료(S)를 향하여 전자빔을 조사하면, 시료(S)의 시료구조의 정보를 얻은 전자가 발생한다. 이 전자가 2차 광학계(20)에 의하여 검출되고, 시료(S)의 구조에 관한 상이 얻어진다. 여기서 "시료(S)의 시료구조의 정보를 가지는 전자"는, "전자빔의 시료(S)에 대한 입사에 따라 시료(S)에서 방출된 전자"와, "시료(S)에 입사하기 직전에 시료(S)에서 반사한 전자"를 포함하여도 된다. "시료(S)에서 방출된 전자"는, 예를 들면 전자빔의 시료(S)에 대한 입사에 따라 탄성 산란에 의해 반사된 전자이다. 이 반사전자는 입사 에너지와 대략 동일한 반사 에너지를 가진다. 또 예를 들면, "시료(S)에서 방출된 전자"는 입사한 전자빔보다 작은 에너지를 가지는 2차 전자이다. 그외, "시료(S)에서 방출된 전자"는 뒤쪽 산란전자 등을 포함하여도 된다. 또 "시료(S)에 입사하기 직전에, 시료(S)에 입사하는 일 없이 시료(S)에서 반사된 전자"는, 미러 전자를 포함하여도 된다. 예를 들면 시료(S)의 표면 전위가, 전자총(11)의 가속 전압과 동일한 정도의 크기일 때에, 미러 전자가 발생될 수 있다. 시료(S)에서 방출된 전자와 마찬가지로, 미러 전자도 시료(S)의 구조에 관한 정보를 취득할 수 있다. 따라서 미러 전자에 의거하여 시료(S)의 시료구조의 상을 얻을 수 있다.
2차 광학계(20)는, 2차 렌즈계(21)와 검출기(22)를 구비하고 있다. 2차 렌즈계(21)는, E × B 분리기(14)에 의하여 1차 광학계(10)로부터 분리된 2차 전자를 통과시키기 위한 렌즈이다. 2차 렌즈계(21)는, 예를 들면 정전 렌즈로 구성되어도 된다. 또, 이 렌즈계는, 2차 광학계(20)를 통과하는 전자로부터 얻어지는 상을 확대하는 확대 렌즈로서도 기능한다. 검출기(22)는, 2차 렌즈계(21)를 통과한 전자를 검출하고, 시료(S)의 시료구조의 상을 취득하기 위한 구성이다. 검출기(22)의 검출면이, 2차 렌즈계(21)의 결상면(結像面)에 적합하게 배치된다.
검출기(22)는, 검출면상에 복수의 화소를 구비한 2차원형 검출기이다. 검출기(22)는, 시료(S)의 구조정보를 얻은 전자를 검출면의 각각의 화소에서 검출하고, 검출면상에 상을 결상시킨다. 본 실시형태의 전자선장치(100)는, 주사형 전자현미 경과는 다르다. 주사형 전자현미경은, 하나의 화소에서 검출전자의 신호강도만을 검출하고, 나중에 다수의 검출값을 합성하여 상을 얻는다. 이것에 대하여 전자선장치(100)에서는, 소정의 검출영역의 상이 검출면에 투영되기 때문에, 사상투영형이라고도 불리우고 있다. 검출기(22)는, 이차원의 복수의 화소를 가지고, 예를 들면 CCD(Charge Coupled Device), TDI(Time Delay Integration) - CCD, EB - CCD 또는 EB - TDI 등이다. CCD 및 TDI - CCD는 광의 신호를 검출한다. 따라서 CCD 및 TDI-CCD가 적용되는 경우에는, 검출기(22)는 전자량을 증폭하는 MCP(Micro-channel Plate) 및 전자를 광으로 변환하는 형광판을 구비하여도 된다. 또 EB-CCD 및 EB-TDI는 전자를 직접 검출면에서 검출할 수 있다. 따라서 EB-CCD 및 EB-TDI를 이용하는 경우, EB-CCD 및 EB-TDI는 검출기(22)에 그대로 적용되어도 된다.
검출기(22)의 검출영역은, 시야(視野)라고도 불리우고 있다. 그래서 본 특허청구의 범위, 명세서 및 도면에서는 검출영역을 시야영역이라 부른다. 검출기(22)의 시야영역은, 2차 광학계(20)의 2차 렌즈계(21)의 배치 및 구성, 검출기(22)의 배치 등에 의하여 정해진다. 따라서 이들 요소를 고정하면, 시야영역은 고정된다.
검출기(22)는, 검출면을 가지는 검출 유닛에 더하여, 화상처리부(도시 생략)를 구비하여도 된다. 화상처리부는, 검출 유닛의 검출면에서 검출된 전자에 대하여 화상처리를 행하고, 시료(S)의 시료구조의 화상전자 데이터를 취득하여도 된다.
기억장치(23)는, 검출기(22)의 화상처리부에서 취득된 화상전자 데이터를 기억하기 위한 구성이다. 통상의 메모리 등이 기억장치(23)에 적용되어도 된다.
컴퓨터(40)는 디스플레이(41)를 구비하고, 기억부(23)에서 기억된 시료(S)의 시료 구조 화상을 표시한다. 또, 컴퓨터(40)는 시료 구조 화상에 의거하여 시료(S)의 상태 해석을 행하고, 해석결과에 따라 예를 들면 스테이지제어유닛(33)을 제어하여도 된다.
다음에, 도 1의 전자선장치(100)에 관련되는 구성요소에 대하여 설명한다. 전자선장치(100)에 관련되는 구성요소는, 광학현미경(도시 생략)과, 게이트밸브(61)와, 예비 환경실(미니 엔바이로먼트실)(70)과, 프리얼라이너(72)와, 후프(73)와, 터보 분자 펌프(74)와, 드라이펌프(75)를 포함한다.
먼저, 전자선장치(100)는, 광학현미경을 구비하여도 된다. 광학현미경은, 스테이지(30)상에서의 시료(S)의 위치 결정을 행하기 위한 얼라이먼트 제어장치를 구성한다. 지금까지 설명한 전자 광학계인 1차 광학계 및 2차 광학계에서는, 배율이 높게 설정되어 있다. 그 때문에 시료(S)의 대략 위치 맞춤에서는, 배율이 너무 높은 경우가 있다. 그와 같은 경우에는 저배율의 광학현미경이 설치된다. 먼저, 광학현미경을 사용하여 대략의 얼라이먼트가 행하여져도 된다. 다음에 전자 광학계를 사용하여 정밀한 얼라이먼트가 행하여져도 된다.
게이트 밸브(61)는, 주 하우징(60)과 예비 환경실(70)과의 사이에 배치되어 있고, 양 실 사이의 연통과 밀폐(차폐)를 제어한다. 게이트 밸브(61)를 개방함으로써, 주 하우징(60)과 예비 환경실(70)과의 사이에서 시료(S)를 반송할 수 있다. 게이트 밸브(61)를 폐쇄함으로써, 주 하우징(60)과 예비 환경실(70)의 압력제어(진공제어)를 개별로 행할 수 있다.
예비 환경실(70)은, 하우징(71), 기체 순환장치(도시 생략), 배출장치(도시 생략) 및 프리얼라이너(72)를 구비한다. 하우징(71)은 미니 엔바이로먼트 공간을 획성한다. 미니 엔바이로먼트 공간에서는 분위기가 제어된다. 기체 순환장치는, 미니 엔바이로먼트 공간 내에서 예를 들면 청정공기와 같은 기체를 순환하여, 분위기를 제어한다. 배출장치는, 미니 엔바이로먼트 공간 내에 공급된 공기의 일부를 회수 및 배출한다. 프리얼라이너(72)는, 미니 엔바이로먼트 공간 내에 배치되어 있다. 프리얼라이너(72)는, 검사대상으로서의 기판, 웨이퍼 등의 시료(S)를 대략 위치 결정한다. 또한 청정도를 관찰하기 위하여, 센서가 미니 엔바이로먼트 공간 내에 설치되어도 된다. 청정도가 악화되었을 때에, 예비 환경실(70)이 셧다운되어도 된다.
예를 들면 시료(S)가 웨이퍼인 경우에는, 프리얼라이너(72)는 웨이퍼에 형성된 오리엔테이션 플랫 또는 노치를 광학적 구성 또는 기계적 구성을 사용하여 검출한다. 노치는, 웨이퍼의 바깥 둘레 가장자리에 형성된 단수 또는 복수의 V형의 노치이다. 그리고 프리얼라이너(72)는, 웨이퍼의 축선 주위의 회전방향의 위치를 약 ± 1도의 정밀도로 미리 위치 결정하여도 된다. 이와 같이 하여 프리얼라이너(72)는, 검사대상의 대략 위치결정을 행한다.
후프(hoop)(73)는, 복수의 카세트(도시 생략)를 유지하는 카세트 홀더이다. 각 카세트에서는, 복수매(예를 들면 25매 정도)의 웨이퍼 등의 시료(S)가, 상하방향에 평행하게 나열된 상태에서 수납된다. 대상시료(S)가 반도체 웨이퍼인 경우는, 카세트 내에는 지금부터 검사되는 웨이퍼가 수납된다. 검사는, 반도체 제조공 정 중에서 웨이퍼를 처리하는 프로세스의 후, 또는 프로세스의 도중에서 행하여진다. 구체적으로는 카세트에 수용되는 웨이퍼는, 예를 들면 성막공정, CMP(Chemical Mechanical Polishing)공정, 이온 주입공정 등으로 처리된 웨이퍼이어도 된다. 또, 웨이퍼의 표면에 배선 패턴이 이미 형성되어 있어도 되고, 또는 배선 패턴이 아직 형성되어 있지 않아도 된다.
터보 분자 펌프(74) 및 드라이펌프(75)는, 예비 환경실(70)의 진공배기를 위한 진공펌프이다. 대기압 및 저진공 영역에서는 드라이펌프(75)가 먼저 작동한다. 어느 정도의 진공도가 얻어진 단계에서, 터보 분자 펌프(74)가 다시 작동한다. 이에 의하여 진공도가 더욱 높여져, 고진공 상태가 얻어진다. 이와 같이 하여 예비 환경실(70) 내를 진공상태로 할 수 있다.
전자선장치(100)의 1차 광학계에는, 진공펌프가 나타나 있지 않다. 다른 진공펌프가 설치되어, 1차 광학계(10), 주 하우징(60) 및 2차 광학계(20)가 진공으로 유지되어도 된다. 또, 터보 분자펌프(74) 및 드라이펌프(75)가, 전자선장치(100)의 진공배기에 겸용되어도 된다.
다음에, 도 2a 내지 도 2c를 이용하여, 전자선장치(100)에서의 전자빔의 조사영역의 위치를 시야영역에 대하여 변경시키는 여러가지의 실시형태에 대하여 설명한다. 도 2a 내지 도 2c는, 1차 전자빔의 조사영역(15)과, 2차 광학계(20)의 시야영역(25)과의 위치관계를 나타내고 있다.
도 2a는, 조사영역이 시야영역에 대하여 선행하는 실시형태를 나타낸다. 도 2a에서, 실시형태(A-1)에서는, 시야영역(25)에 대하여, 전자빔의 조사영역(15)의 위치가 하측 방향(-Y 방향)으로 이동하고 있다. 실시형태(A-1)에서, 시료(S)는 상측 방향(+Y 방향)으로 이동한다. 상대적으로, 전자빔의 조사영역(15) 및 시야영역(25)은, 시료(S)의 하측 방향(-Y 방향)으로 이동한다. 이하, 도 2a∼도 2c에 나타내는 모든 실시형태에 대해서도, 시료(S)는 +Y 방향으로 이동하고, 전자빔은 시료(S)상에서 상대적으로 -Y 방향으로 이동한다.
실시형태(A-1)에서는, "시료(S) 이동방향(Y 방향 또는 상하방향 : 시료와 조사영역의 상대적인 이동방향, 이하 동일)"에서, 시야영역(25)에 대하여 조사영역(15)이, 프리차지영역(16)의 길이만큼 선행하고 있다. 이 상태에서는, 조사영역(15)이 시야영역(25)의 상측 영역의 일부를 덮고 있지 않다. 즉, 조사영역(15)에 의하여 조사되지 않는 비조사 영역(26)이 존재한다. 여기서는 조사영역(15)이 표준적인 면적을 가지고, 또한 조사영역(15)의 위치가 -Y 방향으로 이동되어 있다. 이 조사위치 변경이 비조사 영역(26)을 발생시키고 있다. 조사영역(15)과 시야영역(25)은, 이 상태를 유지한 채로 시료(S)에 대하여 상대 이동한다.
이와 같은 조사영역(15)과 시야영역(25)과의 위치관계에 의하면, 시료(S)의 이동방향에 관하여, 조사영역(15)은, 항상 시야영역(25)보다 프리차지영역(16)의 길이만큼 선행한다. 따라서 프리차지 효과가 얻어진다. 즉, 본 실시형태는, 시야영역(25)을 검사하기 전에 프리차지영역(16)에서 시료(S)에 대하여 프리차지가 행하여진 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이에 의하여, 시료(S)의 표면 전하를 균일하게 할 수 있다. 또, (A-1)의 상태에서는, 비조사 영역(26)으로부터는 시료(S)의 구조정보를 얻은 전자가 발생하지 않는다. 따라서 비조사 영역(26)으로부 터는 시료(S)의 구조정보가 얻어지지 않는다. 그러나 시료(S)가 +Y 방향으로 이동하였을 때, 비조사 영역(26)이 조사영역(15) 중으로 이동한다. 따라서 일련의 검사동작으로, 비조사 영역(26)의 구조정보도 직후에 얻어져, 전혀 문제는 생기지 않는다.
조사영역(15)의 위치의 변경은, 1차 전자빔의 조사방향을 조정함으로써 실현되어도 된다. 1차 광학계(10)의 1차 렌즈계(13)가 1차 전자빔의 조사방향을 조정할 수 있다. 즉, 1차 렌즈계(13)가 조사영역 변경부로서 기능하여도 된다. 또, 조사영역(15)의 위치의 변경은, E × B 분리기(14)의 전압 인가조건을 변경함으로써 실현되어도 된다. 즉, E × B 분리기(14)가 조사영역 변경부로서 기능하여도 된다. 또한 프리차지영역(16)의 폭의 크기는, 이들 조사영역 변경부에 의하여 제어 가능하다. 1차 전자빔의 전류밀도, 시료(S)의 이동속도 등을 종합적으로 고려하여, 프리차지영역 (16)이 정해진다. 이에 의하여 프리차지량의 정밀한 제어가 용이하게 실현 가능하다.
이와 같이, 실시형태(A-1)는, 시야영역(25)에 대하여 선행하도록 조사영역(15)을 이동시킨다. 이에 의하여 프리차지 유닛을 설치하는 일 없이, 1차 전자빔만을 사용함으로써, 프리차지 효과와 동일한 효과가 얻어진다. 또한 프리차지영역(16)을 제어함으로써, 프리차지에 요하는 도즈량도 정밀하게 제어할 수 있다.
실시형태(A-2)에서는, 조사영역(15)이 시야영역(25)의 중심과 일치한다. (A-1)과 비교하여 조사영역(15)의 면적이 확대되어 있다. 그리고 시야영역(25)의 전체가 조사영역(15)에 의하여 덮여져 있다. 시료(S)의 이동방향에서 선행하도록 프리차지영역(26)이 설치되어 있다. 이 프리차지영역(16)이, 실시형태 (A-1)과 마찬가지로, 시야영역(25)에 대한 프리차지의 기능을 실현한다.
실시형태 (A-2)에 의하면, 시야영역(25) 내에 비조사 영역(26)이 생기지 않는다. 시야영역(25) 전체로부터 균일하게 시료구조의 정보를 얻은 전자를 발생할 수 있다. 따라서 상 불균일이 적은 균일한 상을 취득할 수 있다.
실시형태 (A-3)에서는, 실시형태 (A-2)보다 조사영역(15)의 확대율이 낮게 설정되어 있다. 또한 조사영역(15)의 중심이 시야영역(25)의 중심보다 선행하고 있다. 시야영역(25)의 전체가 조사영역(15)으로 덮여진다.
실시형태 (A-3)는, 조사영역(15)이 시야영역(25) 전체를 덮을 수 있는 범위에서, 프리차지영역(16)을 최대한으로 크게 할 수 있다. 즉, 2차 광학계(20)의 취득 화상의 화상 불균일을 적게 함과 동시에, 프리차지영역(16)도 가능한 한 크게 할 수 있다. 따라서 한정된 조사영역(15)에서, 최대한의 프리차지 효과를 얻을 수 있다.
다음에 도 2b의 실시형태에 대하여 설명한다. 도 2b는 프리차지가 적어도 되는 경우의 조사영역(15)과 시야영역(25)과의 관계를 나타낸다.
실시형태 (B-1)에서는, 시야영역(25)과 조사영역(15)의 중심이 일치하고 있다. 또, 프리차지영역(16)은 그다지 크지 않다. 조사영역(15)은 시야영역(25)을 덮고 있다. 그다지 많은 프리차지량이 필요하지 않을 때에는, 실시형태 (B-1)가 적용되어도 된다.
실시형태(B-1)에서는, 시야영역(25)과 조사영역(15)의 크기가 가깝게 설정되 어 있고, 프리차지영역(16)이 작다. 이에 의하여 쓸데 없는 에너지를 소비하는 일 없이 필요한 프리차지량만큼을 효율 좋게 얻을 수 있다.
다음에 도 2c의 실시형태에 대하여 설명한다. 도 2c에서는, 시료(S)의 이동방향에서 시야영역(25)이 조사영역(15)보다 선행한다.
실시형태 (C-1)에서는, 조사영역(15)이 표준적인 크기(면적)을 가지고 있다. 조사영역(15)의 위치는, 상측(+Y)방향으로 이동하도록 변경되어 있다. 이에 의하여, 시료(S)의 이동방향에 관하여 시야영역(25)이 선행하고, 조사영역(15)이 늦어진다.
뒤에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 전자빔을 조사하고 나서 소정기간은, 탄성 산란에 의하여 반사전자가 시료(S)로부터 방출된다. 반사 전자를 유효하게 활용하여 시료(S)의 구조를 검사하고 싶은 경우에는, 실시형태(C-1)가 적합하다. 실시형태(C-1)에서도, 시야영역(25) 속에 비조사 영역(26)이 발생한다. 그러나 스테이지(30)가 시료(S)를 이동하면, 차례로 비조사 영역(26)에 전자빔이 조사된다. 따라서 시료구조의 화상 취득에 있어서는, 전혀 문제는 생기지 않는다.
실시형태 (C-2)에서는, 시야영역(25)과 조사영역(15)의 중심이 일치한다. 단, 실시형태 (C-1)와 비교하여, 조사영역(15)이 축소되어 있다. 시료(S)의 이동방향(±Y 방향)에 대해서는, 시야영역(25)의 폭이 조사영역(15)의 폭보다 크게 설정되어 있다.
실시형태 (C-2)에서는, 쓸데 없는 1차 전자빔이 시료(S)에 조사되지 않는다. 작은 에너지로 반사전자를 효율적으로 활용할 수 있다.
실시형태 (C-3)에서는, 전자빔 조사가, X방향에서의 점 형상의 스폿빔의 스캔에 의하여 행하여진다. 즉, 시야영역(25)이, 시료(S)의 이동방향에 대하여 수직하게 스캔된다. 이 구성에 의해서도, 시료(S)로부터 반사전자를 발생시킬 수 있다. 그리고 반사전자를 이용한 검사 등을 행할 수 있다.
실시형태 (C-4)에서는, 선형 빔을 사용하여 시야영역(25)의 일부가 조사된다. 선형 빔은, Y방향으로는 1 화소분의 폭을 가지는 가는 빔이다. (C-4)는, (C-2)와 (C-3)의 중간적인 실시형태이다. 실시형태 (C-3)에서는, 스폿빔으로 X 방향의 스캔이 행하여진다. 그 때문에, X 방향에 타임래그가 생긴다. (C-4)는, 이와 같은 타임래그를 제거하면서, 최소의 조사영역(15)을 사용하여 반사 전자를 발생시킬 수 있다.
다음에 도 3a 및 도 3b는, 웨이퍼의 프리차지량에 따른, 2차 광학계(20)의 검출기(22)에서 접수되는 전자량(전자의 수, 이하 동일) 및 전자의 종류의 변화의 현상을 설명하기 위한 도면이다. 본원의 발명자는, 이 현상을 발견하고, 이 현상을 이용하여 본 발명에 관한 전자선장치(100) 및 이것을 사용한 시료관찰방법을 제안하고 있다.
도 3a 및 도 3b는 시간경과에 따라 검출기(22)에 도달하는 전자량과, 그 전자의 종류를 나타낸다. 도 3a는 시료(S)의 표면 전위와, 검출기(22)에 대한 단위시간당의 도달 전자수의 관계를 나타낸다. 가로축이 시료(S)의 표면 전위를 나타내고, 세로축이 단위시간(초)에 검출기(22)에 도달하는 전자의 수를 나타낸다.
도 3a에서 20 eV 정도까지의 낮은 랜딩 에너지 영역에서는, 프리차지의 초기 에서 반사전자가 검출된다. 이 반사 전자의 양은, 조사된 전자에 비하여 적다. 따라서 전자빔의 조사영역(15)은, 시간의 경과와 함께 음으로 대전한다.
음의 대전이 진행됨과 동시에, 조사영역의 표면 포텐셜이 음의 측으로 증대한다. 그리고 전자빔의 입사전자의 실효적인 랜딩 에너지가, 조사영역의 포텐셜에 대하여 저하한다. 따라서 입사전자가 반사되기 어렵게 된다. 이 단계에서, 웨이퍼로부터 2차 전자가 발생하여 방출된다. 이것 이후도, 전자빔의 입사전자의 실효적인 랜딩 에너지가 표면의 포텐셜 에너지에 비하여 클 때에는, 전자의 랜딩이 계속된다. 마침내는, 웨이퍼 표면의 포텐셜 에너지가 전자의 랜딩 에너지와 동일해진다. 입사전자는 조사영역(15)에 입사하지 않고, 웨이퍼 표면의 직전에서 웨이퍼 표면과 접촉하지 않고 웨이퍼로부터 반사된다. 이 전자를, 미러 전자라 부른다.
도 3a에서, 미러 전자가 발생하였을 때에는, 이제는 전자가 입사되지 않기 때문에 웨이퍼의 표면 전위가 일정해진다. 따라서 검출기(22)에 대한 단위시간당의 도달 전자수도 일정하다.
도 3a에서는, 웨이퍼 표면의 전위가 고정되어 있는 경우, 표면 포텐셜 에너지가 입사 전자의 랜딩 에너지보다 작으면, 항상 반사전자가 발생한다. 따라서 예를 들면, 웨이퍼 표면에 접지전극이 있는 경우에는, 접지부분으로부터는 항상 반사 전자가 방출된다.
도 3b는 시료(S)에 대한 전자선 조사시간과, 검출기(22)에 대한 단위시간당의 도달 전자수와의 관계를 나타낸다. 가로축이 전자선 조사시간을 나타내고, 세로축이 검출기(22)에 단위시간(초)에 도달한 전자의 수를 나타낸다. 도 3a에서는 가로축이 표면 전위를 나타내나, 도 3b에서는 가로축이 전자선 조사시간을 나타낸다. 이 점에서 도 3a 및 도 3b는 다르다.
도 3b에서, 전자선 조사시간이 경과하여 프리차지가 진행되면, 웨이퍼 표면의 도즈량이 증가한다. 처음에는 웨이퍼로부터 반사전자가 발생하고, 이어서 2차 전자가 발생하고, 제일 마지막으로 미러 전자가 발생한다. 또, 미러 전자가 발생하는 영역에서는, 전자선 조사시간이 증가하여도, 검출기(22)에 도달하는 단위시간당의 전자의 수는 일정하다.
도 4는 웨이퍼의 텅스텐 영역에서 발생하여 검출기(22)에 도달한 전자의 수와, 1차 전자의 랜딩 에너지와의 관계를 나타낸다. 도 4에서, 가로축은 1차 전자 랜딩 에너지(eV)를 나타내고, 세로축은 검출기 도달 전자수를 나타낸다.
도 4의 그래프에서의 반사전자와 2차 전자의 곡선을 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 약 20 eV 정도까지의 낮은 랜딩 에너지영역에서는, 반사전자의 수가 2차 전자의 수에 비하여 압도적으로 많다. 이 현상은, 웨이퍼로부터 검출기(22)까지의 전자 투과율의 차이에 의하여 생긴다고 생각된다. 본 실시형태의 사상투영형의 전자선장치(100)에서는, 각각의 전자의 방출방향의 분포의 상위에 따라, 전자투과율의 차이가 생긴다. 이 차이가 상기 현상을 생기게 한다고 생각된다. 여기서, 전자투과율이란, "웨이퍼로부터 발생한 전자"에 대한, "2차 광학계(20)를 통과하여 검출기(22)까지 도달할 수 있는 전자"의 비율의 것을 말한다.
2차 전자는, 이른바 「코사인의 법칙」이라 불리우는 방출방향의 분포를 가지고 있다. 2차 전자는, 웨이퍼의 평면으로부터 수직방향으로는 방사되지 않는다. 2차 전자는, 수직축에 대하여 각도를 가지는 경사방향의 방출분포를 가진다. 따라서, 일반적으로 본 실시형태에 관한 전자선장치(100)에 채용되어 있는 사상투영형 전자선장치에서는, 2차 전자의 전자투과율은 그다지 크지 않다.
한편, 반사전자는, 상대적으로 1차 전자의 입사방향과 180도 반전한 방향으로 방출된다. 반사전자는 웨이퍼로부터 한데 모아 방출된다. 따라서 본 실시형태의 사상투영형의 전자선장치(100)에서는, 반사전자의 전자 투과율이 높아진다고 생각된다. 그리고 검출기(22)에 도달하는 반사전자의 수가, 2차 전자의 수와 비교하여 훨씬 증가한다고 생각된다.
상기한 바와 같이, 종래의 2차 전자를 사용한 경우와 비교하여, 반사전자를 검사에 사용한 경우, 검출기(22)에 도달하는 전자의 수가 현저하게 증가한다. 따라서 검출기(22)에서 동등의 신호강도를 얻기 위하여 필요한 1차 전자의 수를 대폭으로 삭감할 수 있다. 그리고 웨이퍼의 대전을 저감하여, 손상이 적은 검사를 실현할 수 있다.
도 4의 관계(낮은 랜딩 에너지영역에서의 전자의 종류와 검출기 도달 전자수와의 관계)는, 도 3a 및 도 3b와 대응한다.
도 3a 및 도 3b로 되돌아가, 웨이퍼에 1차 전자선을 조사하였을 때에, 검출기(22)에 도달하는 전자의 수에 착안한다. 최초의 상태에서는, 전자수가 일정하다(제 1 상태). 이어서 웨이퍼 표면이 소정의 전위(V1)가 되면, 전자수(전자의 량)가 감소한다(제 2 상태). 또한 웨이퍼의 차지업이 계속되면, 소정의 전위(V2)에서, 전자수(전자의 양)가 급증한다(제 3 상태). 제 1 상태에서는, 반사전자가 검출기에 도달한다. 제 2 상태에서는, 2차 전자가 검출기(22)에 도달한다. 또한 제 3 상태에서는, 웨이퍼의 대전량이 증가하기 때문에, 1차 전자빔이 웨이퍼 표면에 도달할 수 없고, 웨이퍼 표면의 직전에서 반사된다. 이것이, 이른바 미러 전자의 상태이다. 예를 들면 제 1 상태에서의 도즈량은, 0 내지 1(μC/㎠)이어도 된다. 제 2 상태에서의 도즈량은 0.5 내지 5(μC/㎠)이어도 된다. 제 3 상태에서의 도즈량은, 3 내지 10(μC/㎠)이어도 된다.
도 3a 및 도 3b에서 설명되고, 상태변화의 전제로서, 전자빔의 조사부분이 차지업될 필요가 있다. 전위가 고정되어 있는 부분(예를 들면 접지부분)에서는, 차지업은 생기지 않는다. 한편, 플로팅상태에 있는 부분(예를 들면 배선의 오픈 결함부분)에서는 차지업이 생긴다. 그리고 표면 포텐셜 에너지가 입사전자의 랜딩 에너지보다 작으면, 항상 반사전자가 생긴다. 이 현상을 이용함으로써, 웨이퍼에 형성된 배선의 오픈 결함이나 단락 결함을 검출할 수 있다. 즉, 이른바 볼테이지 콘트라스트를 사용함으로써, 결함 검출이 가능해진다.
다음에 본 실시형태의 전자선장치(100)를 사용하여 웨이퍼의 결함을 검출하는 여러가지의 예에 대하여 설명한다.
[제 1 검사예〕
제 1 검사예는, 접지 플러그가 형성된 웨이퍼에서의 오픈 결함을 검출한다.
도 5a 및 도 5b는, 제 1 검사예에 관한 결함 검출을 설명하기 위한 도면이다. 도 5a는 접지 플러그(91)와 오픈 플러그(94)가 형성된 웨이퍼(W)의 단면도를 나타낸다.
도 5a에서, 웨이퍼(W)에서는, p형 실리콘 기판(80)이 지지기판이고, 그 위에 p+ 고농도 불순물 영역(82)이 적층되어 있고, 다시 그 위에 SiO2산화막층(84)이 형성되어 있다. 산화막층(84) 내의 홈(85)에 접지 플러그(91)가 설치되어 있다. 접지 플러그(91)는, 도전형의 p+ 고농도 불순물 영역(81)에 접속되어 있다. 접지 플러그(91)는 예를 들면 텅스텐 등에 의하여 형성되어도 된다. 접지 플러그(91)는 도전형의 p+ 고농도 불순물 영역(81)에 접속되어 있기 때문에, 접지 플러그(91)의 전위는 p형 실리콘 기판(80)의 전위와 동일하다. 한편, 불량 플러그인 오픈 플러그(94)는, 도전형의 p+ 고농도 불순물 영역(81)에 접속되어 있지 않고, 플로팅상태에 있다.
도 5b는, 도 5a의 웨이퍼(W)에 대하여 낮은 랜딩 에너지의 1차 전자빔이 조사된 경우의 웨이퍼(W)의 표면 전위의 변화를 나타낸다. 도 5b에서, 전자 조사시간이 증가하여도 접지 플러그(91)의 전위는 변화하지 않는다. 그러나 오픈 플러그(94)에는 전자가 축적되기 때문에, 시간의 경과와 함께 오픈 플러그(94)의 전위가 음측(負側)으로 증가한다.
도 6은 검출기(22)에 도달하는 전자의 수의 표면 전위 의존성을 나타낸다. 도 5a에 나타낸 웨이퍼(W)에 1차 전자빔이 조사되었을 때, 접지 플러그(91)와 오픈 플러그(94)로부터 전자가 방출된다. 이 전자수의 표면 전위 의존성이 도 6에 나타난다.
도 6에서는, 접지 플러그(91)의 전위가 접지전위에 고정되어 있다. 그 때문 에, 접지 플러그(91)로부터는 항상 반사전자가 검출된다. 한편, 오픈 플러그(94)에서는, 시간의 경과와 함께 음대전(負帶電)이 진행되고, 표면 전위가 음측으로 증가한다. 그 때문에 처음에는 반사전자가 검출되나, 이어서 2차 전자가 검출되고, 제일 마지막에는 미러 전자가 검출된다. 실험에 의하면, 1차 전자빔의 랜딩 에너지에 적절한 값을 선택함으로써, 도 6에 나타내는 바와 같이, 미러 전자의 검출량의 쪽이 반사전자의 검출량보다 많아진다. 본 발명의 적용예에서는, 1차 전자빔의 랜딩 에너지로서 그와 같은 적절한 에너지가 선택된다.
도 7은 도 6과 동일한 데이터를 나타내고 있다. 단, 가로축이 전자선 조사시간으로 바뀌어져 있다. 세로축은 검출기(22)에 도달한 단위시간(초)당의 전자의 수를 나타내고 있다.
도 7에서, 접지 플러그(91)로부터는, 항상 반사전자가 검출된다. 그러나 오픈 플러그(94)에 대해서는, 시간의 경과와 함께 검출되는 전자의 종류가 다르고, 검출기 도달 전자수도 다르다. 본 예에서는, 시간경과에 따르는 검출기 도달 전자수의 상위에 착안하여, 웨이퍼(W)가 검사된다.
다음에 도 8a 내지 도 8c를 이용하여 제 1 검사예에서의 오픈 플러그의 검출방법에 대하여 설명한다. 도 8a 내지 도 8c의 검출방법에서는, 2차 광학계(20)에서 최초로 반사전자가 검출된 후, 전자가 계속적으로 검출된다.
도 8a는 오픈 플러그(94)의 반사전자 검출영역을 사용하는 방법을 나타낸다. 도 8a는, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수와, 접지 플러그(91)의 합계 전자수를 비교한다. 합계 전자수는, 각 플러그로부터 방출되어 검출기(22)에 도달하는 전자의 수의 합계이다. 반사전자 검출영역에서는, 오픈 플러그(94)에서도 접지 플러그(91)에서도 반사전자가 방출된다. 그 때문에 양 플러그의 합계 검출기 도달 전자수에는 차이가 나지 않는다. 오픈 플러그(94)와 접지 플러그(91)의 취득상에 차이가 나타나지 않기 때문에, 반사전자 검출영역은 검사에는 이용할 수 없다.
도 8b는 오픈 플러그(94)의 반사전자 검출영역에서 2차 전자 검출영역까지의 영역을 사용하는 방법을 나타낸다. 도 8b는, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수와 접지 플러그(91)의 합계 전자수를 비교한다. 합계 전자수는, 각 플러그로부터 방출되어 검출기(22)에 도달하는 전자의 수의 합계이다. 이 경우, 접지 플러그(91)로부터는 반사전자가 계속해서 방출된다. 한편, 오픈 플러그(94)에서는, 표면 전위가 반사전자 방출영역(검출영역)을 지나, 2차 전자 방출영역(검출영역)으로 들어가면, 도 7에서 설명한 바와 같이, 검출기 도달 전자수가 대폭으로 감소한다. 따라서 도 8b에 나타내는 바와 같이, 오픈 플러그(94)의 합계 검출기 도달 전자수가 접지 플러그(91)의 합계 검출기 도달 전자수보다 작아지고, 그 차가 명확해진다. 따라서 2차 광학계(20)에 의하여 취득되는 웨이퍼(W)의 취득상에는, 명암의 차가 생긴다. 전기적인 차이를 검출할 수 있기 때문에, 오픈 플러그(94)를 검출할 수 있다. 따라서 도 8b의 실시형태는 오픈 플러그(94)의 검사에 이용할 수 있다.
도 8b에 나타내는 검사를 실현하기 위해서는, 전자빔 조사의 최초의 단계에서 반사전자가 발생할 때부터, 검출이 시작된다. 그래서 도 2c에 나타낸 시야 선행형의 실시형태가 적합하게 적용된다. 웨이퍼(W)의 이동방향에 관하여 전자빔의 조사영역(15)보다 시야영역(25)이 선행하도록, 조사영역(15)의 위치가 뒤쪽(도 2에 서는 +Y 방향)으로 변경된다. 이에 의하여, 전자빔의 조사영역(15)에서는, 조사개시부터의 모든 전자가, 2차 광학계(20)에 의하여 검출된다. 따라서 오픈 플러그(94)가 2차 전자를 방출하는 영역에 들어 간 단계에서, 오픈 플러그(94)를 검출 가능하다.
도 8c는, 오픈 플러그(94)의 반사전자 검출영역에서 미러 전자 검출영역까지의 영역을 사용하는 방법을 나타낸다. 도 8c는, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수와 접지 플러그(91)의 합계 전자수를 비교한다. 합계 전자수(합계 검출기 도달 전자수)는, 각 플러그로부터 방출되어 검출기(22)에 도달하는 전자의 수의 합계이다. 도 8c에 나타내는 바와 같이, 미러 전자영역에서는, 미러 전자의 발생량이 반사전자의 발생량보다 커진다. 그리고, 오픈 플러그(94)로부터 발생하는 전자의 수가, 접지 플러그(91)로부터 발생하는 전자의 수에 따라 붙기 시작한다. 그렇게 하면, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수와 접지 플러그(91)의 합계 전자수의 관계에 관해서는, 시간의 경과와 함께 여러가지의 경우를 생각할 수 있어, 상태가 불확정이다. 따라서 양 플러그의 전자수의 차는 불명확해진다. 따라서, 도 8c의 검사는, 오픈 플러그(94)의 검출에 적합하지 않다.
도 8a 내지 도 8c 에서 설명한 바와 같이, 오픈 플러그(94)의 검출에는, 도 8b의 실시형태만이 적합하다. 따라서 반사전자를 이용하여 오픈 플러그(94)를 검출하는 경우, 오픈 플러그(94)가 2차 전자 검출영역에 있는 단계에서 웨이퍼의 화상이 취득되고, 접지 플러그(91)와 오픈 플러그(94)의 차이가 발견된다. 이에 의하여, 오픈 플러그(94)를 검출할 수 있다. 이 경우에는, 시야영역(25)이 조사영 역(15)보다 선행하도록, 조사영역(15)의 위치가 변경된다.
도 9a 및 도 9b는, 오픈 플러그(94)로부터 반사전자를 검출하지 않고, 2차 전자와 미러 전자를 검출하는 실시형태를 나타낸다. 여기서는 2차 전자와 미러 전자의 검출결과에 의거하여, 오픈 플러그(94)가 검출된다.
도 9a는, 도 7의 오픈 플러그(94)의 2차 전자 검출영역에서의, 오픈 플러그(94)와 접지 플러그(91)의 각각으로부터의 합계 전자수(합계 검출기 도달 전자수)를 나타낸다. 도 9a에서는, 오픈 플러그(94)에서는 2차 전자만이 검출되고, 접지 플러그(91)에서는 반사전자만이 검출된다. 양 플러그의 합계 전자량의 차는 크다. 따라서 취득상에서 높은 콘트라스트로 접지 플러그(91)와 오픈 플러그(94)의 차이를 검출할 수 있다. 도 9a의 실시형태는, 전기적인 차이를 검출하는 데 바람직하다.
이와 같이 반사전자를 검출하지 않고, 2차 전자를 검출하는 검사방법을 실현하는 경우에는, 도 2a 및 도 2b의 실시형태가 적당하다. 즉, 웨이퍼(W)의 이동에 관하여 조사영역(15)이 시야영역(25)보다 선행하는 배치관계에 있어서, 검사가 행하여진다. 이에 의하여 프리 차지영역(16)에서, 오픈 플러그(94)로부터 반사전자가 방출된다. 그리고 시야영역(25)에서는, 2차 전자만이 검출된다. 이와 같은 설정에 의하여 도 9a의 검사방법을 실현할 수 있다.
도 9b는 오픈 플러그(94)의 2차 전자 검출영역과 미러 전자 검출영역에서의, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수(합계 검출기 도달 전자수)와 접지 플러그(91)의 합계 전자수를 비교하는 도면이다.
도 9b에서, 접지 플러그(91)로부터는 반사전자만이 검출된다. 한편, 오픈 플러그(94)에서는, 2차 전자와 미러 전자의 양쪽이 검출된다. 도 7에서 설명한 바와 같이, 반사전자와 2차 전자의 발생량을 비교하면, 반사전자의 발생량이 크다. 한편, 반사전자와 미러 전자의 발생량을 비교하면, 미러 전자의 발생량이 많다. 그리고 시간의 경과와 함께, 오픈 플러그(94)로부터의 검출 전자수가 접지 플러그(91)로부터의 검출 전자수에 따라 붙어, 앞질러 간다. 따라서 양 플러그의 전자수의 차는, 시간의 경과와 함께 변화하는 불확정한 값이다. 따라서 도 9b의 검사방법은, 오픈 플러그(94)의 검출에는 적합하지 않다.
그러나, 도 9b의 실시형태에서도, 오픈 플러그(94)로부터 미러 전자가 발생하기 시작한 초기단계에서는, 오픈 플러그(94)로부터의 전자수는 접지 플러그(91)로부터의 전자수보다 명확하게 적다. 오픈 플러그(94)의 상이 어두워진다. 따라서 양 플러그를 구별하는 것이 가능하다. 또, 반대로 오픈 플러그(94)로부터 미러 전자가 다량으로 발생할 때까지 시간이 경과하면, 반대로 오픈 플러그(94)로부터 검출되는 전자수가, 접지 플러그(91)로부터 검출되는 전자수보다 많아진다. 그리고 오픈 플러그(94)로부터의 취득상이 밝아진다. 따라서 전자빔 조사시간(도즈량)을 적절하게 조절할 수 있으면, 도 9b의 실시형태에 의해서도, 오픈 플러그(94)와 접지 플러그(91)로부터의 취득상에 명암차가 생긴다. 전기적인 차이를 검출하고, 양 플러그를 구별하는 것이 가능하다. 단, 이 방법에서는, 전자빔 조사시간 또는 도즈량의 정밀한 조절이 요구된다. 따라서 도 9b의 실시형태보다 도 9a의 실시형태의 쪽이, 오픈 플러그 검출에는 적합하다.
도 10은, 오픈 플러그(94)의 미러 전자 발생영역(검출영역)에서의, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수(합계 검출기 도달 전자수)와 접지 플러그(91)의 합계 전자수를 비교하는 도면이다.
도 10에서, 오픈 플러그(94)로부터는 미러 전자만이 검출되고, 접지 플러그(91)로부터는 반사전자만이 검출된다. 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 미러 전자의 발생량은, 반사전자의 발생량보다 많다. 즉, 오픈 플러그(94)로부터 발생하는 미러 전자의 수는, 접지 플러그(91)로부터 방출되는 반사전자의 수보다 명확하게 많다. 따라서 오픈 플러그(94)의 취득상은, 접지 플러그(91)의 취득상보다 밝아진다. 명암차를 이용하여 양 플러그를 구별할 수 있다.
도 10에 관한 검사방법을 실행하기 위해서는, 도 2a 및 도 2b의 조사영역(15)과 시야영역(25)과의 관계가 적합하게 사용된다. 이에 의하여, 웨이퍼(W)의 이동방향에서 조사영역(15)이 시야영역(25)보다 선행하도록, 조사영역이 변경된다. 도 2a 및 도 2b의 프리 차지영역(16)에서, 오픈 플러그(94)의 반사전자 및 2차 전자가 방출된다. 시야영역(25)에서는, 미러 전자만이 검출된다. 프리 차지영역(16)에서 반사전자 및 2차 전자를 방출하기 위하여, 도 10의 검사의 프리 차지 영역은, 도 9a의 검사의 프리 차지 영역보다 큰 것이 바람직하다. 특히 도 2a의 (A-1) 또는 (A-3)의 실시형태가 적합하게 적용되어도 된다.
지금까지 설명한 바와 같이, 제 1 검사예에서는, 오픈 플러그(94)의 검출에는 도 8b, 도 9a 및 도 10의 검사방법이 적합하다. 이들 검사에 의하면, 웨이퍼 표면 전위의 볼테이지 콘트라스트를 이용함으로써, 오픈 플러그(94)를 접지 플러 그(91)로부터 판별할 수 있다. 그리고 1차 전자빔의 시야영역(25)에 대한 조사영역(15)의 위치를 변경함으로써, 여러가지의 검사에 적응한 실시형태를 용이하게 실현 가능하다. 예를 들면 도 8b의 검사이면, 도 2c의 시야 선행형의 실시형태가 적용되어도 된다. 도 9a의 검사이면, 도 2a 및 도 2b의 조사영역 선행형의 실시형태가 적용되어도 된다. 또, 도 10의 검사에도, 도 2a 및 도 2b의 조사영역 선행형의 실시형태가 적용되어도 된다. 특히, 프리 차지 영역이 큰 실시형태(A-1) 또는 (A-3)가 적합하게 적용된다.
한편, 도 8a, 도 8c 및 도 9b의 검사에서는, 결함부와 정상부의 상의 밝기차가 작다. 이들 검사는, 패턴 표면의 결함을 관찰하는 데 적합하다. 따라서 특유의 결함을 검출하는 것은 아니고, 웨이퍼의 패턴 표면의 상이 취득된다. 이 상을 관찰함으로써, 패턴 이상이 발견된다. 이와 같이 하여, 전반적인 패턴 결함검사를 행할 수 있다. 이들 검사를 실행하는 경우에도, 시야영역(25)에 대한 전자빔 조사영역(15)의 위치가 적당하게 변경된다. 예를 들면 도 8a 및 도 8c의 검사에는, 도 2c의 시야영역 선행형의 실시형태가 적합하게 적용된다. 도 9b의 검사에는, 도 2a 및 도 2b의 조사영역 선행형의 실시형태가 적합하게 적용된다.
이와 같이 하여 도 1에 나타낸 본 실시형태에 관한 전자선장치(100)에서, 시야영역(25)에 대한 전자빔 조사영역(15)의 위치를 여러가지 변경함으로써 제 1 검사예에 나타난 여러가지의 검사를 실행할 수 있다.
(제 2 검사예)
다음에, 제 2 검사예는 n+-p 플러그가 형성된 웨이퍼(W)에서의 오픈 결함을 검출한다.
도 11a 및 도 11b는, n+-p 플러그가 형성된 웨이퍼(W)에서의 오픈 결함을 검출하는 검사방법을 나타낸다.
도 11a는, n+-p 플러그(92)가 형성된 웨이퍼(W)의 단면도이다. 도 11a에서, p형 실리콘 기판(80)의 표면에 반대 도전형의 n+ 고농도 불순물 영역(83)이 설치되어 있다. 그리고 p형 실리콘 기판(80)의 위에는 SiO2 산화막층(84)이 적층되어 있다. SiO2 산화막층(84)의 홈(85) 내에, n+-p 플러그(92)가 형성되어 있다. n+-p 플러그(92)는, n+ 고농도 불순물 영역(83)을 거쳐, p형 실리콘 기판(80)과 전기적으로 접속되어 있다. n+-p 플러그(92)는, 예를 들면 텅스텐 등의 금속으로 구성되어도 된다. 또, 산화막층(84) 중에는, 플로팅상태의 오픈 플러그(94)가 존재한다. 본 검사예는 이와 같은 오픈 플러그 결함을 검출한다.
도 11a의 단면구조를 가지는 웨이퍼(W)에 전자빔을 조사하면, n+-p 플러그(92)가 형성된 부분에서는, 표면 전위가 수 V(-1 내지 -2 V 정도)에 달한다. 그리고 나서는, 미소 전류가 p형 실리콘 기판(80)에 흐른다. 더욱 상세하게는, n+ 고농도불순물 영역(83)과 p형 실리콘 기판(80)은 공핍층(도시 생략)을 거쳐 순방향으로 접속된다. 전자빔이 발사되면, 표면 전위가 소정 전위(수 V)에 도달할 때까지는 전자가 축적된다. 그러나 표면 전위가 소정 전위에 도달하면, 전자가 전류가 되어 p형 실리콘 기판(80)으로 흘러 든다.
도 11b는 도 11a의 웨이퍼(W)에 낮은 랜딩 에너지의 전자빔을 조사한 경우 의, 웨이퍼(W)의 표면 전위의 시간변화를 나타낸다. 도 11b에서, n+-p 플러그(92)에서는, 상기한 바와 같이 소정 전위(수 V, 예를 들면, -1 내지 -2 V 정도)에 도달할 때까지는 표면 전위가 음측으로 증가한다. 그리고, 표면 전위가 소정 전위에 도달하면, p형 실리콘 기판(80)에 전류가 흐른다. 전류값은 일정해진다. 한편, 오픈 플러그(94)에서는, 전자 조사시간이 경과함과 동시에 전자가 축적되어 간다. 따라서 전자 조사시간에 비례하여 표면 전위가 음측으로 계속해서 증대한다.
도 12는, 도달 전자수의 표면 전위 의존성을 나타낸다. 도달 전자수는, 도 11a에 나타낸 n+-p 플러그(92)와 오픈 플러그(94)의 각각으로부터 발생하여 검출기에 도달하는 전자의 수이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 오픈 플러그(94)에서는, 표면 전위의 변화에 따라 발생하는 전자의 종류가, 반사전자, 2차 전자, 미러 전자로 변화되어 간다. 이것은 제 1 검사예와 동일하다. 한편, n+-p 플러그(92)에 대해서는, 표면 전위가 낮은 단계에서는 반사전자가 검출된다. 그리고 표면 전위가 반사전자 발생영역(검출영역)을 넘어 2차 전자 발생영역(검출영역)으로 들어 가면, 도중에서 표면 전위가 일정해진다. 그리고 검출기의 도달 전자수도 일정해진다. 이것은 도 11b에서의 n+-p 플러그(92)의 라인과 대응한다. 도 11b에서는, 표면 전위는, 예를 들면 -1 내지 -2 V 정도로 일정해지고, 더 이상 음측으로 증대하지 않는다. 이 단계에서, 단위시간당의 발생 전자수가 일정해진다. 그래서 예를 들면 1차 전자빔의 랜딩 에너지가, 웨이퍼(W)의 표면 전위 포텐셜 변동량(예를 들면 -1 내지 -2 V 정도)보다 큰 값으로 선택된다(구체적으로는 수 eV 이상). 이에 의하여 도 12에 나타내는 바와 같이, 반사전자와 2차 전자가 검출되나, 미러 전 자는 검출되지 않은 상태를 얻을 수 있다.
도 13은 n+-p 플러그(92)와 오픈 플러그(94)에 전자빔을 조사하였을 때의 전자선 조사시간과 단위시간당의 검출기 도달 전자수와의 관계를 나타낸다. 도 13에서는, 도 12의 가로축이 표면 전위로부터 전자선 조사시간으로 변경되어 있다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 오픈 플러그(94)의 반사전자 검출영역 및 2차 전자 검출영역에서는, n+-p 플러그(92)와 오픈 플러그(94)의 양쪽으로부터 같은 수의 반사전자 및 2차 전자가 검출된다. 그런데 오픈 플러그(94)의 미러 전자 검출영역에서는, 오픈 플러그(94)로부터는 미러 전자가 검출되나, n+-p 플러그(92)로부터는 2차 전자가 계속적으로 검출된다. 그 이유는, 도 13에서 설명한 바와 같다. n+-p 플러그(92)의 표면 전위가 2차 전자 검출영역의 소정 전위(수 V)에서 일정해진다. 그 때문에 전자빔이 계속 조사되어도 단위시간당 일정수의 2차 전자밖에 방출되지 않는다.
도 14a 내지 도 14c는, 도 11a 내지 도 13을 참조하여 설명한 관계를 이용하여 오픈 플러그(94)을 검출하는 검사방법을 나타낸다. 도 14a 내지 도 14c에서는 반사전자 발생시부터 전자의 검출이 시작된다. 도 14a 내지 도 14c는, n+-p 플러그(92)의 합계 전자수(합계 검출기 도달 전자수)와 오픈 플러그(94)의 합계 전자수가 비교된다.
도 14a는, 오픈 플러그(94)의 반사전자 검출영역에서의, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수와 n+-p 플러그(92)의 합계 전자수를 비교한다. 도 14a에서는, 오픈 플러그(94)와 n+-p 플러그(92)로부터, 같은 수의 반사전자만이 검출된다. 따라서 양 플러그의 취득상에 명도차는 생기지 않는다. 도 14a는, 오픈 플러그(94)의 검출에는 적합하지 않다.
도 14b는 오픈 플러그(94)의 반사전자 검출영역에서 2차 전자 검출영역까지의 영역에서의, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수와 n+-p 플러그(92)의 합계 전자수를 비교한다. 도 14b에서는, 오픈 플러그(94)와 n+-p 플러그(92)로부터, 같은 수의 반사전자와 2차 전자가 검출된다. 양 플러그의 합계 검출기 도달 전자수에는 차이가 생기지 않는다. 따라서 도 14b는, 오픈 플러그(94)의 검출에는 적합하지 않다.
도 14c는 오픈 플러그(94)의 반사전자 검출영역에서 미러 전자 검출영역까지의 영역에서의, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수와 n+-p 플러그(92)의 합계 전자수를 비교한다. 도 14c에서, 오픈 플러그(94)로부터는, 반사전자, 2차 전자 및 미러 전자를 포함하는 모든 종류의 전자가 검출된다. 한편, n+-p 플러그(92)로부터는, 반사전자와 2차 전자만이 검출된다. 그리고 도 13에 나타낸 바와 같이, 오픈 플러그(94)의 미러 전자 검출영역에서는, 오픈 플러그(94)로부터의 미러 전자 검출량은, n+-p 플러그(92)로부터의 2차 전자 검출량을 크게 상회한다. 따라서 오픈 플러그(94)의 미러 전자 검출량이 n+-p 플러그(92)보다 분명히 크다. 합계 검출기 도달 전자수에 대해서도, 오픈 플러그(94)의 전자수가 n+-p 플러그(92)의 전자수를 크게 상회한다. 따라서 도 14c의 검사에서는, 오픈 플러그(94)의 취득상의 쪽이 n+-p 플러그(92)의 취득상보다 밝아진다. 명도차를 사용함으로써 오픈 플러그(94)를 검출 가능하다. 따라서 이 검사는, 볼테이지 콘트라스트를 사용하여 전기적 차 이를 적합하게 검출한다.
도 14c의 검사를 실행하기 위해서는, 웨이퍼(W)에 1차 전자빔이 조사되어 초기의 반사전자가 발생하였을 때부터, 전자의 검출이 시작된다. 그래서 조사영역 변경부(13, 14)는, 도 2c에 나타내는 조사영역(15)의 위치변경을 행하여, 시야영역 선행형의 실시형태를 실현한다. 이에 의하여 반사전자가, 발생하는 단계에서 검출이 시작되고, 웨이퍼(W)에서 발생하는 모든 전자가 시야영역(25)에서 검출된다. 따라서 본 검사를 실행할 수 있다. 이것은 오픈 플러그(94)의 검출에는 부적절하였던 도 14a 및 도 14b의 검사에서도 마찬가지이다. 이들 검사에서도, 반사전자의 발생단계에서 검출이 시작되고, 웨이퍼(W)에서 발생한 전자가 검출된다. 따라서, 도 2c에 나타낸 시야영역 선행형의 조사영역 변경이 적용된다.
도 15a 및 도 15b는, 2차 전자가 발생한 후의 전자를 검출하는 경우의 검사방법을 나타낸다. 오픈 플러그(94)의 반사전자 검출영역에서는 전자가 검출되지 않는다.
도 15a는, 오픈 플러그(94)의 2차 전자 검출영역에서의, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수(합계 검출기 도달 전자수)와 n+-p 플러그(92)의 합계 전자수를 비교한다. 도 15a에서는, 오픈 플러그(94) 및 n+-p 플러그(92)로부터, 같은 수의 2차 전자가 검출된다. 따라서 양 플러그의 취득상에는 명암의 차가 생기지 않는다. 본 검사는 오픈 플러그(94)의 검출에는 적합하지 않다.
도 15b는, 오픈 플러그(94)의 2차 전자 검출영역 및 미러 전자 검출영역에서의, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수와 n+-p 플러그(92)의 합계 전자수를 비교한다. 도 15b에서, n+-p 플러그(92)로부터는, 2차 전자만이 검출된다. 한편, 오픈 플러그(94)로부터는, 2차 전자가 검출되고, 그 후에 미러 전자가 검출된다. 그리고 도 15b에 나타나 있는 바와 같이, 오픈 플러그(94)의 미러 전자의 검출량은, n+-p 플러그(92)의 2차 전자의 검출량보다 대폭으로 크다. 합계 검출기 도달 전자수에 대해서도, 오픈 플러그(94)의 전자수의 쪽이 분명히 크다. 따라서, 오픈 플러그(94)의 2차 광학계(20)의 취득상은, n+-p 플러그(92)의 취득상보다 밝아진다. 이와 같이 양 플러그의 표면 전위의 차이를 사용함으로써, 상이 명암의 차이를 가질 수 있다. 따라서 도 15b의 검사는 전기적인 차이를 검출할 수 있어, 오픈 플러그(94)의 검출 등에 적합하게 적용된다.
도 15a 및 도 15b의 검사를 실행하기 위해서는, 조사영역 변경부(13, 14)는, 시야영역(25)에 대한 조사영역(15)의 위치를 변경하고, 도 2a 및 도 2b의 조사영역 선행형의 실시형태를 실현한다. 프리 차지영역(16)에서 반사전자가 방출되도록, 조사영역(15)이 설정된다. 시야영역(25)에서는, 오픈 플러그(94)의 2차 전자 검출영역 이후에 발생하는 전자가 검출된다. 이에 의하여 도 15a 및 도 15b의 검사를 실행할 수 있다.
도 16은 오픈 플러그(94)의 미러 전자 검출영역을 사용하여 오픈 플러그(94)를 검출하는 검사를 나타낸다. 도 16은 오픈 플러그(94)의 미러 전자 검출영역에서의, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수와 n+-p 플러그(92)의 합계 전자수를 비교한다. 도 16에서, 오픈 플러그(94)로부터는 미러 전자만이 검출되고, n+-p 플러그(92)로부터는 2차 전자만이 검출된다. 이것은 도 13에서 설명한 바와 같이, 오 픈 플러그(94)의 미러 전자 검출영역에서는 n+-p 플러그(92)로부터는 2차 전자만이 검출되기 때문이다. 따라서 합계 검출기 도달 전자수에 있어서, 오픈 플러그(94)의 검출 전자수는, n+-p 플러그(92)의 검출 전자수를 크게 상회한다. 오픈 플러그(94)의 취득상의 쪽이, n+-p 플러그(92)의 취득상보다 밝아져서 양 플러그를 구별할 수 있다. 따라서 도 16의 검사는, 주로 웨이퍼(W)의 전기적인 차이를 적합하게 검출한다.
도 16의 검사에서는, 오픈 플러그(94)의 미러 전자 검출영역만이 사용된다. 반사전자와 2차 전자는 검출되어서는 안 된다. 그래서 조사영역 변경부(13, 14)는 조사영역(15)을 변경하여, 도 2a 및 도 2b의 조사영역 선행형의 실시형태를 실현한다. 이에 의하여, 프리 차지영역(16)에서 반사전자 및 2차 전자가 발생한다. 시야영역(25)에서는 미러 전자만이 검출된다. 프리 차지영역(16)이 충분히 커지도록, 조사영역(15)을 설정하는 것이 바람직하다. 그래서 특히 도 2a의 실시형태(A-1) 또는 (A-3)이 적용되어도 된다.
지금까지 설명한 바와 같이, 제 2 검사예에서는, 볼테이지 콘트라스트를 사용한 오픈 결함 검출에는, 도 14c, 도 15b 및 도 16의 검사방법이 적합하다. 제 2 검사예에서도, 제 1 검사예와 마찬가지로, 각각의 검사를 실행하기 위하여 조사영역 변경부(13, 14)가 시야영역(25)에 대한 조사영역(15)의 위치를 적절하게 변경한다. 예를 들면 도 14c의 검사에서는, 반사전자 영역에서 검출이 개시된다. 그래서 도 2c의 시야 선행형의 실시형태가 적용되도록, 조사영역(15)의 위치가 변경된다. 도 15b의 검사에서는, 도 2a 및 도 2b의 조사영역 선행형의 실시형태가 적용 되도록, 조사영역(15)의 위치가 변경된다. 프리 차지영역(16)에서의 전자빔 조사 중에 반사전자의 방출이 종료하도록, 조사위치가 설정된다. 또, 도 16의 검사에서는, 도 2a 및 도 2b의 조사영역 선행형의 실시형태가 적용되도록, 조사영역(15)의 위치가 변경된다. 프리 차지 영역(16)에서 반사전자 및 2차 전자의 방출이 종료하도록, 조사위치가 설정된다. 이와 같이 조사영역 변경부(13, 14)가, 각각의 검사에 적합한 전자빔의 조사영역(15)의 위치변경을 행한다. 이에 의하여, 웨이퍼(W)의 종류 등에 따라 적절한 검사가 행하여진다.
오픈 결함의 검출에 적합하지 않았던 도 14a, 도 14b 및 도 15a의 검사에서는, 결함부와 정상부의 취득상의 명암차가 작다. 이들 검사에서는, 볼테이지 콘트라스트는 얻어지지 않으나, 웨이퍼 표면의 화상이 얻어진다. 그리고, 취득된 화상은, 배선 패턴의 결함의 검사에 이용할 수 있다. 이 경우에도, 조사위치 변경부(13)에 의하여 적절한 조사위치의 변경을 행하는 것이 바람직하다.
(제 3 검사예)
다음에 제 3 검사예는 p+-n 플러그가 형성된 웨이퍼(W)에서의 오픈 플러그 결함을 검출한다.
도 17a 및 도 17b는, 제 3 검사예의 검사대상이 되는 웨이퍼(W)의 성질을 설명하기 위한 도면이다. 도 17a는, p+-n 플러그가 형성된 웨이퍼(W)의 단면구조를 나타낸다.
도 17a에 나타내는 바와 같이, 검사대상 웨이퍼(W)에서는, n형 실리콘 기판(81)이 지지기판으로서 구비되고, 그 표면에 반대 도전형의 p+ 고농도 불순물 영 역(82)이 설치되어 있다. n형 실리콘 기판의 위에는, SiO2 산화막층(84)이 형성된다. 산화막층(84)중의 홈(85)에는 p+-n 플러그(93)가 형성되어 있다. p+-n 플러그(93)는, p+ 고농도 불순물 영역(83)을 거쳐 n형 실리콘 기판(81)과 전기적으로 접속된다. 또, 산화막층(84) 중에는, 플로팅상태의 오픈 플러그(94)가 존재한다. 본 예는 이와 같은 오픈 플러그 결함을 검출한다.
도 17a에서, p+-n 플러그(93)에 전자빔이 조사되면, p+ 고농도 불순물 영역(83)과 n형 실리콘 기판(81)의 상태가, 다이오드에 역방향 전압이 서서히 인가되어 갈 때의 상태와 같아진다. 따라서 소정의(certain) 음전위까지는, p+-n 플러그(93)에 전자가 축적되어 간다. 그리고 소정의 음전위를 넘으면, p+-n 플러그(93)로부터 n형 실리콘 기판에 역방향 전류가 흐르기 시작한다. p+-n 플러그(93)의 전위는, 더 이상 음측으로 증대하지 않는다.
다음에 도 17b는, 도 17a에 나타낸 웨이퍼(W)의 p+-n 플러그(93) 및 오픈 플러그(94)에 전자빔을 조사한 경우의 상태변화를 나타낸다. 전자 조사시간과 표면 전위와의 관계가 도 17b에 나타난다.
도 17b에서, 오픈 플러그(94)는 플로팅상태에 있다. 따라서 오픈 플러그(94)에서는, 전자빔의 조사에 따라 플러그 표면에 전자가 축적되고, 시간의 경과에 비례하여 표면 전위가 음으로 증대한다. 한편, p+-n 플러그(93)에서는, 도 17a를 참조하여 설명한 바와 같이, 소정의 음전위까지는, 전자빔의 조사에 비례하여 그 표면 전위가 음측으로 증대한다. 표면 전위가 소정값에 도달하면, 표면 전위가 일정한 값 그대로가 된다. 이 현상은 상기한 바와 같이, 다이오드에서 보이는 현상과 동일하다. 다이오드에서는, 역전압을 인가하였을 때에, 소정의 전압으로 역전류가 흘러 나온다. 대부분의 경우, 전압 일정값의 절대값이, 예를 들면 5 V 이하 정도이고, 즉 일정값이 약 -5 V 이상이다. 이 일정값은 장치마다 다르다. 상기한 제 2 검사예에서는, 도 11a 및 도 11b에서 나타낸 바와 같이, 표면 전위의 일정값이, 예를 들면 -1 내지 -2 V 정도이었다. 따라서 제 3 검사예의 일정값은 제 2 검사예의 일정값보다 분명히 크다.
이와 같이 제 3 검사예는, p+-n 플러그(93)가 형성된 웨이퍼(W)를 검사하고, 제 2 검사예는, n+-p 플러그(92)가 형성된 웨이퍼(W)를 검사한다. 전자 조사시간과 표면 전위와의 관계는, 제 3 검사예와 제 2 검사예에서 동일하다. 단, 정상적인 배선용 플러그가 나타내는 일정 전위의 값은, 2개의 예에서 다르다.
도 18은 도달 전자수의 표면 전위 의존성을 나타낸다. 도달 전자수는, 도 17a에 나타내는 웨이퍼(W)에 형성된 p+-n 플러그(93)와 오픈 플러그(94) 각각으로부터 발생하여 검출기에 도달하는 전자의 수이다.
도 18에서, 오픈 플러그(94)에서는, 지금까지의 설명과 마찬가지로, 표면 전위가 음으로 증가함에 따라, 전자의 종류가 반사전자, 2차 전자, 미러 전자로 변화된다. 한편, p+-n 플러그(93)에서는, 표면 전위가 낮은 단계에서는 오픈 플러그(94)와 마찬가지로 반사전자가 발생한다. 이어서 표면 전위가 음으로 증대함에 따라 2차 전자가 발생한다. 그러나 2차 전자의 발생단계 도중의 점에서, 표면 전위가 일정해진다. 표면 전위는 미러 전자 발생영역으로까지는 이르지 않는다. 그 리고 일정 전위는 도 12에 나타낸 제 2 검사예의 일정 전위보다 음측으로 크다. 이것은 이미 설명한 바와 같다. p+-n 플러그(93)의 경우에서도, 도 17b에 나타낸 바와 같이, -5 V 이상 정도의 값으로 표면 전위가 일정해진다. 이 값이, n+-p 플러그(92)의 일정 전위(-1 내지 -2 V 정도)보다 음측으로 크다. 따라서, 도 12보다 음측으로 치우친 점에서 표면 전위가 일정해진다. 미러 전자는, -10 V, -20 V라는 레벨의 표면 전위에서 발생하기 시작한다. 따라서 이 표면 전위 특성에서, 표면 전위는 미러 전자 검출영역까지는 이르지 않는다.
도 19는, p+-n 플러그(93)와 오픈 플러그(94)에 대하여, 전자선 조사시간과 단위시간당의 검출기 도달 전자수와의 관계를 나타낸다. 도 19에서는, 도 18의 가로축이, 표면 전위로부터 전자선 조사시간으로 변경되어 있다.
도 19에 나타내는 바와 같이, 오픈 플러그(94)에서는, 전자선 조사시간의 경과와 함께, 발생전자가 반사전자, 2차 전자, 미러 전자로 변화되어 간다. p+-n 플러그(93)에서는, 표면 전위가 반사전자 검출영역을 넘어 2차 전자 검출영역으로 들어 간다. 그러나 표면 전위는, 미러 전자 검출영역에는 도달하지 않는다. 따라서 2차 전자가 계속해서 발생한다.
도 20a 내지 도 20c는, p+-n 플러그(93)와 오픈 플러그(94) 중에서 오픈 플러그(94)를 검출하는 방법을 나타낸다. 여기서는 반사전자 검출영역에서 전자 검출이 시작된다.
도 20a는 오픈 플러그(94)의 반사전자 검출영역에서의, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수(합계 검출기 도달 전자수)와 p+-n 플러그(93)의 합계 전자수를 비교한 다. 도 20a에서는, 오픈 플러그(94) 및 p+-n 플러그(93)에서, 같은 수의 반사전자가 검출된다. 이들 취득상에 명암차는 생기지 않는다. 따라서 이 검사는 오픈 플러그(94)의 검출에는 적합하지 않다.
도 20b는 오픈 플러그(94)의 반사전자 검출영역에서 2차 전자 검출영역까지의 영역에서의, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수와 p+-n 플러그(93)의 합계 전자수를 비교한다. 도 20b에서는, 오픈 플러그(94) 및 p+-n 플러그(93)에서, 같은 수의 반사전자와 2차 전자가 검출되고, 합계 검출기 도달 전자수도 동일하다. 양 플러그로부터의 취득화상에, 명암차는 생기지 않는다. 따라서 이 검사는 오픈 플러그(94)의 검출에 적합하지 않다.
도 20c는 오픈 플러그(94)의 반사전자 검출영역에서 미러 전자 검출영역까지의 영역에서의, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수와 p+-n 플러그(93)의 합계 전자수를 비교한다. 도 20c에 나타내는 바와 같이, 오픈 플러그(94)에서는, 미러 전자의 검출수가 대폭으로 증가하고 있다. 그러나 p+-n 플러그(93)의 2차 전자의 증가량은 작다. 따라서 양자의 합계 검출기 도달 전자수에 대해서도, 오픈 플러그(94)의 전자수가 p+-n 플러그(93)의 전자수를 대폭으로 상회한다. 따라서 이 검사에서는, 오픈 플러그(94)와 p+-n 플러그(93)의 취득상에, 명암차가 생긴다. 취득상의 볼테이지 콘트라스트를 사용함으로써, 오픈 플러그(94)를 검출할 수 있다. 따라서 본 검사는 오픈 플러그(94) 등의 전기적 차이의 검출에 적합하다.
도 20a 내지 도 20c에 나타낸 검출방법을 실행하기 위해서는, 반사전자를 검출할 필요가 있다. 그래서 도 2c의 시야 선행형의 실시형태가 적용된다. 조사영 역 변경부(13, 14)는 조사영역(15)이 시야영역(25)보다 후행하도록 조사영역(15)의 위치를 변경한다.
도 21a 및 도 21b는 반사전자를 이용하지 않고, p+-n 플러그(93)와 오픈 플러그(94)로부터, 오픈 플러그(94)를 검출하는 방법을 나타낸다.
도 21a는 오픈 플러그(94)의 2차 전자 검출영역에서의, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수와 p+-n 플러그(93)의 합계 전자수를 비교한다. 도 21a에서는, 오픈 플러그(94) 및 p+-n 플러그(93)로부터, 동일한 수의 2차 전자만이 검출된다. 양 플러그의 취득상에는, 명암차는 생기지 않는다. 따라서 본 검사는 오픈 플러그(94)의 검출에는 적합하지 않다.
도 21b는 오픈 플러그(94)의 2차 전자 검출영역 및 미러 전자 검출영역에서의, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수와 p+-n 플러그(93)의 합계 전자수를 비교한다. 도 21b에서, 오픈 플러그(94)에서는 2차 전자 및 미러 전자가 검출되고, p+-n 플러그(93)에서는 2차 전자만이 검출된다. 미러 전자의 검출 전자수는, 2차 전자의 검출 전자수보다 대폭으로 많다. 따라서 오픈 플러그(94)의 합계 전자수는, p+-n 플러그(93)의 합계 전자수를 대폭으로 상회한다. 따라서 2차 광학계(20)에서의 오픈 플러그(94)의 취득상은, p+-n 플러그(93)의 취득상보다 밝다. 양 화상의 볼테이지 콘트라스트로부터, 오픈 플러그(94)를 검출할 수 있다. 따라서 본 검사는 전기적인 차이를 적합하게 검출한다.
도 21a 및 도 21b에 나타낸 검사방법에서는, 조사영역 변경부(13, 14)는, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 조사영역 선행형의 실시형태를 실현하도록, 조사영역(15)의 위치를 변경한다. 시야영역(25)에서 반사전자가 검출되지 않도록 즉, 프리 차지영역(16)에서 웨이퍼(W)로부터 반사전자가 방출되도록, 프리 차지영역(16)이 설정된다.
도 22는 오픈 플러그(94)의 미러 전자 검출영역을 이용함으로써, p+-n 플러그(93)와 오픈 플러그(94)로부터, 오픈 플러그(94)를 검출하는 방법을 나타낸다. 도 22는 오픈 플러그(94)의 미러 전자 검출영역에서의, 오픈 플러그(94)의 합계 전자수와 p+-n 플러그(93)의 합계 전자수를 비교한다. 도 22에서, 오픈 플러그(94)로부터는 미러 전자만이 검출되고, p+-n 플러그(93)로부터는 2차 전자만이 검출된다. 미러 전자의 합계 전자수(합계 검출기 도달 전자수)는, 2차 전자의 합계 전자수보다 대폭으로 많다. 오픈 플러그(94)의 취득상은, p+-n 플러그(93)의 취득상보다 밝아진다. 취득상의 볼테이지 콘트라스트로부터 오픈 플러그(94)를 검출할 수 있다. 따라서 본 검사는 전기적인 차이를 검출하는 데 적합하다.
도 22의 검사는, 오픈 플러그(94)의 반사전자 검출영역 및 2차 전자 검출영역을 이용하지 않고, 미러 전자 검출영역만을 이용한다. 그래서 도 2a 및 도 2b의 조사영역 선행형의 실시형태가 적합하게 적용된다. 프리 차지영역(16)에서 오픈 플러그(94)의 반사전자 및 2차 전자가 방출되도록, 조사영역 변경부(13, 14)가 조사영역을 변경한다.
이와 같이 제 3 검사예에서는, p+-n 플러그(93)가 형성된 웨이퍼(W)의 오픈 결함을 검출하기 위해서는, 도 20c, 도 21b 및 도 22의 검사방법이 적합하다.
한편, 도 20a, 도 20b 및 도 21a의 검사에서는 명암차가 작다. 그 때문에 이들 검사는, 볼테이지 콘트라스트에 의하여 전기적인 차이를 검출하는 용도에는 적합하지 않다. 그러나 이들 검사는, 웨이퍼(W)의 표면화상을 취득하고, 패턴결함을 검사하는 용도에는 적합하다.
이들 여러가지의 검사를 실행하기 위하여, 조사영역 변경부(13, 14)가, 도 2a, 도 2b 또는 도 2c에 나타내는 바와 같이, 시야영역(25)에 대한 조사영역(15)의 위치변경의 실시형태를 선택한다. 이와 같이 하여 여러가지의 실시형태가 적용되어, 검사대상에 적응하는 검사를 실현할 수 있다.
도 23a 및 도 23b는, 오픈 플러그(94)의 결함검사에서 얻어지는 검사상의 예이다. 이들 상은, 도 9a∼도 10, 도 15a∼도 16 및 도 21a∼도 22에 나타내는 미러 전자를 이용하는 검사에서 얻어진다.
도 23a 및 도 23b에서 (a1)∼(a3)은, 접지 플러그(91)가 형성된 웨이퍼(W)의 표면을 나타내고, (b1)∼(b3)은, 각각의 웨이퍼(W) 표면에 대응한 취득 화상을 나타낸다. 도 23a의 (a1)에서, 조사영역(15)의 쪽이 시야영역(25)보다 크다. 또, 조사영역(15)이 시야영역(25)에 대하여 선행한다. 도 23a에서의 -Y 방향의 화살표는, 조사영역(15) 및 시야영역(25)의 상대적 이동방향을 나타낸다. 실제로는 스테이지(30)가 +Y 방향으로 이동한다.
도 23b의 (b1)은, 도 23a의 (a1)에 대응한 검출기(22)의 검출면상의 검출화상이다. 도 23a의 (a1)에서 전자빔이 조사된 순간에는, 반사전자가 검출되고, 시야영역 전체가 검출된다.
다음에 스테이지(30)가 +Y 방향으로 스캔되고, 또는 전자빔이 -Y 방향으로 스캔된다. 조사영역(15)과 시야영역(25)이, 도 23a의 (a1)의 위치관계를 유지하면서 이동한다. 도 23a의 (a2)에 나타내는 바와 같이, 오픈 플러그(94)가 포함되어 있는 경우에는, 도 23b의 (b2)에 나타내는 바와 같이 오픈 플러그(94)의 부분만이 밝게 빛난다. 정상적인 플러그에서는, 미러 전자는 검출되지 않는다.
결함부[오픈 플러그(94)]로부터의 검출전자를 증가하기 위하여, 도 23a 및 도 23b의 검사는, 오픈 플러그(94)의 부분에서만 미러 전자가 검출되는 조건, 즉, 다른 정상적인 플러그에서는 미러 전자가 검출되지 않는 조건으로 행하여진다. 이와 같은 검사조건을 암상(暗像)모드라 부른다. 도 23a 및 도 23b의 검사에서는, 미러 전자의 표면 전위가 반사전자 및 2차 전자에 비하여 충분히 크다. 이에 의하여 어두운 화상 중에서, 결함 플러그만이 밝게 빛나, 용이하게 검출된다.
도 23a의 (a3)에서는, 또한 스테이지(30) 또는 전자빔이 스캔되고, 시야영역(25)에 오픈 플러그(94)가 존재하지 않는다. 이 경우, 도 23b의 (b3)에 나타내는 바와 같이, 암상 모드의 화상은 전체적으로 어두워진다.
이와 같이 하여, 암상 모드를 사용하여 오픈 플러그(94)를 용이하게 검출할 수 있다.
도 24a 및 도 24b는, 반사전자를 선택적으로 이용함으로써 웨이퍼(W)의 표면 결함을 검출하는 예를 나타낸다.
도 24a의 (a1)은, 전자빔의 조사영역(15)과 시야영역(25)과 플러그(91)와의 배치관계를 나타낸다. 도 24a의 (a1)에서, 시야영역(25)의 쪽이, 조사영역(15)보다 선행하고 있다. 도 23a와 마찬가지로, 스테이지(30)가 +Y 방향으로 이동하고, 및/또는 전자빔이 -Y방향으로 이동한다. 이에 의하여 검사영역이 이동한다. 도 24a의 (a1)에서는, 스테이지(30)의 이동방향에 관하여, 조사영역(15)에 대하여 시야영역(25)이 선행하도록, 조사영역(15)의 위치가 변경된다. 따라서 시야영역(25)에서는, 웨이퍼(W)에 전자빔이 조사되는 타이밍으로 모든 전자를 계속해서 검출할 수 있다. 따라서 전자빔 조사의 최초의 단계에서 발생하는 반사전자를 계속해서 검출할 수 있다. 도 24b의 (b1)은, 도 24a의 (a1)에 대응하는 검출기(22)의 검출면상의 검출화상이다. 도 24b에서는, 시야영역(25)의 모든 플러그(91)의 반사전자가 검출되고, 모든 플러그(91)의 상이 형성된다.
다음에 스테이지(30) 또는 전자빔이 이동하고, 도 24a의 (a2)의 영역이 조사된다. 이 영역에서도 반사전자가 검출된다. 초기단계에서는, 플러그가 접지되어 있어도, 오픈(플로팅)상태이어도, 반사전자가 검출된다. 따라서 도 24a의 (a2)의 패턴에 미싱 플러그가 존재하지 않으면, 도 24b의 (b2)에 나타내는 바와 같이, 대응하는 검출화상은 모든 플러그(91)의 상을 포함한다.
도 24a의 (a3)에서는 또한, 스테이지(30) 또는 전자빔이 이동하고 있다. 도 24a의 (a3)에서는, 미싱 플러그(95)가 존재한다. 도 24b의 (b3)에 나타내는 바와 같이, 대응하는 검출화상에서는, 미싱 플러그(95)의 부분에서 플러그가 검출되지 않는다.
이와 같이 하여 반사전자의 성질이 이용된다. 반사전자는, 초기단계에서는 금속이 있으면 반사전자의 상이 얻어진다는 성질을 가진다. 이 성질을 이용함으로써, 미싱 플러그를 용이하게 검출할 수 있다.
이상, 제 1 검사예 내지 제 3 검사예에서, 접지 플러그(91), n+-p 플러그(92)및 p+-n 플러그(93)가 웨이퍼(W)상에 형성되어 있는 경우에, 오픈 플러그(94)를 검출하는 방법에 대하여 설명하였다. 실제의 웨이퍼(W) 제조 공정(process)에서는 통상 상기 3종류의 플러그[접지 플러그(91), n+-p 플러그(92) 및 p+-n 플러그(93)]가 동일 웨이퍼(W) 내에 형성되어 있다. 따라서 제 1 검사예 내지 제 3 검사예에서 공통으로 오픈 플러그(94)를 검출할 수 있는 검사를 채용하는 것이 바람직하다. 여기서 제 1 검사예에서는, 도 8b, 도 9b 및 도 10이 적당하다. 제 2 검사예에서는 도 14c, 도 15b 및 도 16이 적당하다. 제 3 검사예에서는 도 20c, 도 21b 및 도 22가 적당하다. 이들 중에서 도 9b, 도 15b 및 도 21b는 공통된다. 즉 이들 검사는 공통하여 반사전자를 사용하지 않고, 2차 전자와 미러 전자를 이용한다. 또, 도 10, 도 16 및 도 12의 검사도 공통이다. 이들 검사는, 미러 전자만을 이용한다. 따라서 이들 검출방법을 사용함으로써, 웨이퍼(W)의 오픈 플러그(94)를 적합하게 검출할 수 있다. 이에 의하여 프리 차지 유닛을 사용하지 않고 최소한의 에너지로 오픈 플러그(94)를 검출할 수 있다.
(제 4 검사예)
제 4 검사예는, VC-TEG의 전기적 결함을 검출한다. 여기서 VC-TEG란, 볼테이지 콘트라스트 검사에서의 테스트·엘리먼트·그룹을 말한다. 내락성(耐絡性)의 관점에서 구조상의 치수 마진을 알기 위하여, 선 폭이나 배선 스페이스가 다른 복수의 테스트·엘리먼트·그룹이 이용된다.
VC-TEG의 전기적 결함을 검출하기 위해서는, 도 10 또는 도 9a의 검사방법이 적합하다. 도 10의 검사방법은 미러 전자만을 이용한다. 도 9a의 검사방법은 반사전자 검출영역에서 전자를 검출하지 않고, 2차 전자 검출영역에서 전자를 검출한다. VC-TEG의 기본적인 구조는, 접지 플러그(91)를 가지는 웨이퍼(W)와 동일하다. 따라서 제 1 검사예에 적용 가능한 검사방법은, 여기서도 적합하게 사용할 수 있다. 도 10 및 도 9a의 검사방법은, 명확하게 볼테이지 콘트라스트를 발생시킬 수 있다. 또 도 8b의 검사방법도 적용 가능하다. 도 8b의 검사방법은 반사전자 및 2차 전자를 검출한다.
한편, 도 8c 및 도 9b의 검사방법도 적용 가능하다. 도 8c의 검사방법은, 반사전자부터 미러 전자까지의 모든 전자를 검출한다. 도 9b의 검사방법은, 반사전자를 검출하지 않고, 2차 전자와 미러 전자를 검출한다. 그러나 이들 검사방법에서는, 차별화를 위한 마진량이 적어, 조건설정이 어렵다. 또, 도 8a의 검사방법은 반사전자만을 사용한다. 이 검사방법에서는 명암차가 거의 없고, 전기적 결함의 검출이 곤란하다. 따라서 도 8a를 적용하는 것은 어렵다.
도 10, 도 9a 및 도 9b의 검사방법을 사용할 때에는, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 조사영역 선행형의 실시형태가 적용되도록, 조사영역이 적합하게 변경된다. 또, 도 8b 및 도 8c의 검사방법을 사용할 때에는, 도 2c의 시야영역 선행형의 실시형태가 바람직하다.
도 25a 및 도 25b는 VC-TEG의 배선의 일례이다. 도 25a는 정상적인 VC-TEG의 예를 나타낸다. 도 25b는 결함이 있는 경우의 VC-TEG의 예를 나타낸다.
도 25b에 도 9a의 검사방법을 적용한 경우를 생각한다. 도 9a의 검사방법은 오픈 플러그(94)의 2차 전자 검출영역에서, 발생전자를 검출한다. 이 검사방법에 의하면, 접지 배선부분에서는 항상 반사전자가 검출되고, 플로팅 배선부분(94)에서는 2차 전자가 검출된다. 예를 들면 플러그가 텅스텐인 경우, 반사전자와 2차 전자에서는, 반사전자의 검출수가 압도적으로 많다. 따라서 접지 배선(91)이 밝고, 플로팅 배선부분(94)이 어둡다.
도 26a 및 도 26b는, 다른 검사결과를 나타낸다. 여기에서는 도 25a 및 도 25b와 동일한 VC-TEG의 배선이, 도 10의 검사방법에 의하여 검사된다. 도 10의 검사방법은 미러 전자만을 사용한다. 도 26a는 정상적인 경우의 검출화상을 나타내고, 도 26b는 결함이 있는 경우의 검출화상을 나타낸다.
도 26a 및 도 26b에서 미러 전자 검출영역의 발생전자를 사용한 경우에는, 접지 배선부(91)에서는 반사전자가 검출된다. 플로팅(94)부분에서는, 미러 전자가 검출된다. 반사전자에 비하여 미러 전자의 발생량이 많도록, 1차 전자빔의 랜딩 에너지가 설정된다. 이것에 의하여 접지 배선(91)이 어둡고, 플로팅 배선부분(94)이 밝아진다.
이와 같이 제 4 검사예에 의하면, 웨이퍼(W)뿐만 아니라, VC-TEG의 배선을 검사할 수도 있다.
"이물제거"
또, 본 발명의 하나의 형태는, 하전입자선이 조사되는 시료 표면 상의 이물을 제거하는 이물제거방법으로서, 시료 표면의 대전정보를 취득하고, 취득한 대전정보에 의거하여 시료 표면 상의 이물을 검출하고, 시료를 수평방향으로 이동시켜 시료 표면에 대향하고, 근접하여 배치된 흡착용 전극을, 이물의 대전 극성과 다른 극성으로 대전함으로써, 상기 흡착용 전극에 접근하는 이물을 정전 흡착한다.
이에 의하여 시료 표면 상의 이물을 검출할 뿐만 아니라, 이물 검출시에 일어나는 이물의 대전을 이용하여 이물을 제거하는 것이 가능해진다.
흡착용 전극은, 시료에 대향하고, 근접하여 배치된 대물렌즈의 일부에 조립되는 것에 의하여 배치되어도 되고, 이물을 정전 흡착하지 않을 때는 대물렌즈와 동전위로 대전되어도 된다.
이에 의하여 시료 표면에서 이물을 정전 흡착하지 않을 때에는 흡착용 전극을 대물렌즈의 일부로서 기능시키고, 이물을 정전 흡착할 때에만 흡착용 전극으로서 기능시킬 수 있다. 따라서 통상의 이물 검출기능을 손상하는 일 없이 이물 흡착을 행할 수 있다.
본 발명의 방법은, 흡착용 전극에 대향하여 설치된 회수용 전극을, 이물의 대전 극성과 다른 극성으로 대전시킴과 동시에, 흡착용 전극의 대전을 중단함으로써, 이물을 회수용 전극에 흡착하는 이물 회수 흡착공정을 더 가져도 좋다.
이에 의하여 시료 표면 상의 이물을 흡착제거할 뿐만 아니라, 흡착한 이물을 회수할 수 있다. 이물의 양이 많은 경우에도, 시료 표면 상의 이물을 제거할 수 있다.
회수용 전극은, 하전입자선의 조사에 의하여, 이물의 대전극성과 다른 극성으로 대전하는 재료로 만들어도 되고, 회수용 전극의 대전은, 회수용 전극에 미리 하전입자선을 조사함으로써 행하여져도 된다.
이에 의하여, 이물의 대전 극성에 맞추어 적절한 대전 재료가 선택된다. 회수용 전극의 대전 설비를 사용하지 않고 회수용 전극을 대전하여, 이물을 회수할 수 있다.
이물의 대전 극성은, 양(正) 대전이어도 된다. 이에 의하여, 이물이 양 대전인 경우도, 이물 회수를 행할 수 있다.
이물의 대전 극성은, 음(負) 대전이어도 된다. 이에 의하여, 이물이 음 대전의 경우도, 이물 회수를 행할 수 있다.
본 발명의 하나의 형태는, 하전입자선이 조사되는 시료 표면 상의 이물을 제거하는 하전입자선장치로서, 시료를 수평 이동 가능하게 탑재하는 스테이지와, 시료 표면의 대전정보를 취득하는 대전정보 취득부와, 대전정보에 의거하여, 시료 표면 상의 이물을 검출하는 이물 검출부와, 스테이지와 대향하여 설치된 흡착용 전극을 가지고, 상기 흡착용 전극은, 스테이지의 이동에 의하여 시료 표면 상의 이물이 접근하여 왔을 때에, 이물의 대전 극성과 다른 극성으로 대전되어, 이물을 정전 흡착한다.
이에 의하여, 이물검출시의 이물의 대전을 이용하여, 시료 표면 상의 이물을 이물검사를 행하면서 제거할 수 있다.
본 발명의 장치는, 시료 표면에 근접하여 설치되고, 복수의 전극을 가지는 대물렌즈를 가져도 되고, 흡착용 전극은 복수의 전극 중에서 가장 시료 표면에 가까운 전극의 일부로서 설치되어도 되고, 그 전극과는 독립하여 전압의 인가가 가능하여도 된다. 흡착용 전극은, 시료 표면에 가장 가까운 전극에 조립되어도 된다.
이에 의하여 외형의 관점에서는 대물렌즈의 일부로서 흡착용 전극이 형성되면서도, 흡착기능이 얻어진다. 공간 절약화를 실현하면서 시료 표면 상의 이물도 제거할 수 있다.
흡착용 전극은, 둥근 고리형상으로 배치되어도 된다. 이에 의하여, 이물검출을 행하여 시료상의 이물의 위치를 인식하고 나서, 확실하게 이물의 흡착제거를 행할 수 있다.
흡착용 전극은, 방사상(放射狀)으로 배치되어도 된다. 이에 의하여 이물검출을 하면서 실시간으로 이물의 흡착제거를 행할 수 있다.
스테이지는, 이물과 다른 극성으로 대전 가능한 회수용 전극을 구비하여도 된다. 이에 의하여 시료상의 이물을 흡착 제거한 후, 이물을 소정의 회수용 영역으로 회수할 수 있다. 따라서 이물의 양이 커도 계속해서 이물을 회수할 수 있다. 또 이물의 시료 표면에의 재부착을 확실하게 방지할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 시료 표면의 대전정보를 취득하여 시료 표면의 대전상태를 관찰할 뿐만 아니라, 시료 표면 상의 이물을 검출하고, 이것을 제거할 수 있다.
도 27은 본 실시형태에 관한 하전입자선장치(700)의 전체구성을 나타낸다. 도 27에서, 하전입자선장치(700)는, 전자총(510)과, 1차 전자 광학계(520)와, E × B 필터(530)와, 대물렌즈(540)와, 흡착용 전극(550)과, 흡착용 전극 제어유닛(555)과, 회수용 전극(560)과, 회수용 전극 제어유닛(565)과, 스테이지(570)와, 스테이지 제어유닛(571)과, 방진대(575)와, 2차 전자 광학계(580)와, 대전정보 취득 부(590)와, 이물 검출부(595)를 가진다. 이들 구성요소 중, 전자총(510), 1차 전자 광학계(520), E × B 필터(530), 대물렌즈(540), 흡착용 전극(550), 회수용 전극(560), 스테이지(570), 방진대(575), 2차 전자 광학계(580)는, 진공 박스체(600) 내에 수용된다. 진공 박스체(600)의 내부는 진공으로 유지된다.
또한, 하전입자선장치(700)는, 진공 박스체(600)에 대한 반도체 웨이퍼 등의 시료(650)의 반입 및 반출을 행하기 위한, 예비 환경실(620)을 구비하여도 된다. 예비 환경실(620)은, 진공 박스체(600)와는 게이트 밸브(610)로 칸막이된다. 게이트 밸브(610)는 개폐 가능하다. 대기(大氣)측에는 후프(640)가 구비되어 있다. 또, 하전입자선장치(700)는, 예비 환경실(620) 내를 진공 배기하기 위하여, 드라이 펌프(630), 터보분자 펌프(631) 등의 진공펌프를 구비하여도 된다.
전자총(510)은, 반도체 웨이퍼 등의 시료(650)에 조사되는 전자빔을 발생시키는 하전입자선 발생원이다. 전자총(510)은, 예를 들면 열전자 방출형 전자총이어도 되고, 또 쇼트키형 전자총이어도 된다. 전자총(510)이 원하는 전자빔을 발생할 수 있는 구성이면, 전자총(510)의 종류나 형태는 묻지 않는다.
1차 전자 광학계(520)는, 전자총(510)으로부터 발사된 전자빔의 단면형상을 성형하고, 또한 전자빔을 시료(650)의 방향으로 유도한다. 1차 전자 광학계(520)는, 여러가지의 애퍼처(aperture)(521) 및 렌즈(522) 등을 포함하여도 된다. 애퍼처(521)는 개구판으로 구성된다. 렌즈(522)는, 4중 극자 렌즈 등의 정전 렌즈 및 전자 렌즈 등으로 구성되어도 된다.
E × B 필터(530)는, 전계와 자계를, 평면적으로 서로 직교하는 방향으로 형 성하는 전자 필터이다. E × B 필터(530)는, 로렌츠력의 작용에 의하여, 1차 광학계(520)로부터 유도된 전자빔의 방향을 바꾸어, 연직 하방(鉛直下方)에 있는 시료(650)의 방향을 향하게 한다.
대물렌즈(540)는, 시료(650)에 근접하여 배치된 렌즈이다. 대물렌즈(540)는, E × B 필터(530)에 의하여 시료(650)방향을 향한 전자빔의 최종적인 초점조정 등을 행한다. E × B 필터(530)는, 정전렌즈 또는 전자렌즈 등이어도 된다. 여러가지 전자 광학계에 이용될 수 있는 렌즈가, E × B 필터(530)에 적용되어도 된다. 본 실시형태의 하전입자선장치(700)에서는, 정전렌즈가 적용된다. 대물렌즈(540)는 복수의 전극을 가진다. 대물렌즈(540)에서는, 전극(541)이 가장 시료(650)에 근접하여 배치된다. 전극(541)의 형상은, 그 단면형상에 나타내는 바와 같이, 오목부를 가진다. 전자빔이 입사될 때에는, 입사 랜딩 에너지를 감소시키는 방향으로 전계가 대물렌즈(540)에 인가된다. 이에 의하여 대물렌즈(540)는, 시료(650)에 대한 전자빔의 충돌을 완화시키는 역할도 한다.
스테이지(570)는, 시료(650)를 탑재한다. 스테이지(570)는, 시료(650)를 원하는 위치로 이동시키기 위한 시료 이동부이다. 스테이지(570)는, 수평 X-Y 면상을 이동할 수 있는 X-Y 스테이지이다. 한번에 전자빔을 조사할 수 있는 영역의 면적은, 시료(650) 전체의 면적에 비하여 매우 작다. 따라서 전자빔을 스캔시켰다 하여도, 시료(650)의 피검사 영역 전체의 이물검사를 행하기 위해서는, 시료(650)를 수평면(X-Y 면)위에서 이동시키는 것이 필요하다. 또, 본 실시예에 관한 하전입자선 장치(700)는, 시료(650)상에 존재하는 먼지 등의 불순물·이물을 검출하고, 검출된 불순물·이물을 소정의 위치에 설치된 흡착용 전극으로 흡착한다. 따라서 시료(650)상에서 검출한 이물을, 흡착용 전극에 접근시킬 필요가 있다. 이 흡착동작을 위해서도, 수평면상에서 이동할 수 있는 스테이지(570)가 필요하다. 스테이지(570)의 구동방법은, 전자구동력, 기계적 구동력 등의 어느 것이어도 되고, 그 형태는 묻지 않는다.
방진대(575)는 스테이지(570)를 밑으로부터 지지하고, 바닥으로부터의 진동을 제거한다. 방진대(575)는, 공기 스프링 등의 스프링, 전자석 등을 이용하여, 바닥으로부터의 진동을 흡수 또는 제거하고, 스테이지(570)에 진동을 전달하지 않는 기능을 구비한다.
이상과 같이 시료(650)는 탑재구성(570, 575)에 의하여 지지된다. 그리고 시료(650)는, 전자빔이 조사되면 2차 전자를 방출한다. 시료(650)로부터 방출된 2차 전자는 시료(650) 표면의 대전정보, 이른바 볼테이지 콘트라스트를 취득하고 있다. 시료(650) 표면의 대전정보를 취득한 2차 전자를 검출하여, 시료(650) 표면의 볼테이지 콘트라스트 화상을 얻음으로써, 시료(650)상의 이물의 존재를 검출할 수 있다.
시료(650)로부터 방출된 2차 전자는, 시료(650)의 근방에 배치된 대물렌즈(540)의 전극(541)에 의하여 윗쪽으로 가속되고, 2차 전자 광학계(580)로 유도된다. 2차 전자 광학계(580)는, 시료(650)로부터 방출된 2차 전자를 대전정보 취득부(590)로 유도하기 위한 가이드부이다. 2차 전자 광학계(580)는, E × B 필터(530)와, 렌즈(581)를 포함하여도 된다. E × B 필터(530)는, 전자빔을 시 료(650)에 조사할 때에는, 전자빔의 방향을 바꾸어 시료(650)가 배치된 연직 하방을 향하게 하는 역할을 하였다. 한편, 2차 전자에 관해서는, E × B 필터(530)는, 2차 전자를 직진시키는 방향으로 로렌츠력을 작용시켜, 연직 상방의 대전정보 취득부(590)로 2차 전자를 유도하는 역할을 한다. 시료(650)에 입사하는 전자빔과, 시료(650)로부터 방출된 2차 전자와의 양쪽이, E × B 필터(530) 및 대물렌즈(540)를 통과한다. 따라서 E × B 필터(530) 및 대물렌즈(540)는, 1차 전자 광학계(520)와 2차 전자 광학계(580)의 양쪽의 역할을 하고 있다고 생각하여도 된다.
렌즈(581)는, 초점조정 및 2차 전자의 방향짓기를 행하여, 2차 전자를 가이드하는 역할을 한다. 이에 의하여, 렌즈(581)는, 2차 전자 광학계(580)에 유도된 2차 전자를, 대전정보 취득부(590)의 검출기(591)의 검출면(591a)에 결상(結像)시킨다.
대전정보 취득부(590)는, 시료(650) 표면의 대전정보를 취득하는 구성이고, 검출기(591), 기억부(592)를 구비하여도 된다. 대전정보는, 볼테이지 콘트라스트 등의 표면 전위의 차를 이차원 화상으로서 표현하여도 된다. 또한, 이차원 화상에 의거하여, 실제의 사진과 같은 화상이 취득되어도 된다. 전자빔의 조사에 의하여, 시료(650)의 표면 상의 이물이 존재하지 않는 위치와, 이물이 존재하는 위치에서는, 대전상태가 다르다. 따라서 시료(650) 표면의 대전정보를 취득함으로써, 시료(650)상의 이물의 존재와 그 위치를 알 수 있다.
검출기(591)는, 연직 하방의 진공 박스체(600)를 향한 검출면(591a)을 가지고, 검출면(591a)에서 2차 전자를 검출한다. 검출기(591)는, 시료(650)로부터 방 출된 2차 전자를 검출하고, 2차 전자에 의거하여 시료(650) 표면의 대전정보를 취득한다. 여러가지의 구성이 검출기(591)에 적용되어도 된다. 검출기(591)는, 예를 들면 검출면(591a)에 시료(650)의 볼테이지 콘트라스트상을 사상(寫像) 영상(映像)으로서 결상할 수 있는 이차원형의 검출기이어도 된다. 이차원형의 검출기는, CCD(Charge Coupled Device), 또는 TDI(Time Delay Integration) - CCD, EB(Electron Beam) - CCD, EB - TDI 등이어도 된다. CCD 및 TDI는, 검출면(591a)에서 받은 전자를 광으로 바꾸고 나서 시료(650) 표면의 대전정보를 취득한다. EB - CCD 및 EB - TDI는, 2차 전자를 직접 검출면(591a)에서 받을 수 있다. CCD, TDI - CCD가 적용되는 경우는, 검출기(591)는, 받은 전자를 증폭하는 MCP(멀티 채널 플레이트)와 전자를 광으로 변환하는 형광판을 더 포함하여도 된다.
기억부(592)는, 검출기(591)에서 취득된 대전정보 화상을 기억하기 위한 구성이다. 기억부(592)는, 이차원 화상을 기억할 수 있는 메모리 등의 구성이다. 여러가지 기억장치 등이 기억부(592)에 적용되어도 된다.
이물 검출부(595)는, 기억부(592)에 기억된 대전정보 화상으로부터, 이물을 검출한다. 상기한 바와 같이 대전정보 화상에서는, 이물이 존재하는 위치와 존재하지 않는 위치에서 대전상태가 다르다. 예를 들면 볼테이지 콘트라스트 등에 의하여, 대전정보의 차가 표현된다. 이물검출을 위해서는, 얻어진 대전정보 화상으로부터 이물의 존재를 인정하고, 이물의 위치를 특정하는 이물 판정작업을 행할 필요가 있다. 그와 같은 이물판정처리연산이, 이물 검출부(595)에서 행하여진다. 구체적으로는, 예를 들면 소정의 전위차 문턱값이 미리 설정된다. 이물이 있는 위 치와 없는 위치의 전위차가 소정의 문턱값을 넘었을 때에, 이물 검출부(595)가 이물 있음이라고 판정하는 등의 연산처리를 행하고, 이물을 검출한다. 따라서 이물 검출부(595)는, 이와 같은 이물검출연산을 실행하기 위하여, 컴퓨터 등의 연산처리장치로 구성되어도 된다. 이와 같이 하여 이물 검출부(595)에 의하여 이물의 위치가 검출된다.
또, 이물 검출부(595)는, 이물의 위치를 검출할 뿐만 아니라, 이물의 대전 극성도 검출한다. 본 실시형태의 하전입자선장치(700)에서는, 이물을 검출할 뿐만 아니라, 이물을 검출한 후에 검출한 이물을 제거하는 공정을 실행한다. 이물의 제거는, 이물의 대전 극성과 반대의 극성으로 대전한 흡착용 전극(550)을 이물에 접근시키고, 정전인력의 작용으로 흡착함으로써 실현된다. 이 흡착처리에 사용하기 위하여, 이물 검출부(595)는, 이물의 존재위치와, 대전 극성을 검출한다.
또한, 이물 검출부(595)는, 흡착용 전극제어유닛(555), 회수용 전극제어유닛(565) 및 스테이지제어유닛(571)에 접속되고, 이들 제어유닛(555, 565, 571)에 제어신호 또는 대전정보를 보낸다. 이물 검출부(595)에 의하여 검출된 이물의 위치 및 대전 극성의 정보에 의거하여, 흡착용 전극제어유닛(555) 및 회수용 전극제어유닛(565)은 흡착용 전극(550) 및 회수용 전극(560)의 극성을 정하고, 스테이지제어유닛(571)은 스테이지(570)의 이동위치를 제어한다.
다음에 흡착용 전극(550)과 회수용 전극(560)에 대하여 설명한다.
흡착용 전극(550)은, 시료(650)상의 이물을 흡착제거하기 위한 이물흡착부이다. 흡착용 전극(550)은, 전자빔의 조사에 의하여 이물이 대전한 경우에, 이물의 대전과 역극성으로 대전되고, 검출한 이물을 정전력에 의하여 흡착 제거한다. 즉, 흡착용 전극(550)은, 이물이 양으로 대전하고 있으면 음으로 대전되고, 이물이 음으로 대전하고 있으면 양으로 대전되도록 제어된다. 이에 의하여 흡착용 전극(550)은, 이물과 다른 부호로 대전되어, 정전인력의 작용에 의해 이물을 흡착한다. 이 제어는, 이물 검출부(595)로부터 보내져 온 이물의 위치정보 및 대전정보에 의거하여, 흡착용 제어유닛(555)에 의하여 실행되어도 된다.
흡착용 전극(550)은, 대물렌즈(540)의 복수의 전극 중에서 시료(650)에 가장 가까운 전극(541)의 일부로서 조립됨으로써 배치되어도 된다. 흡착용 전극(550)이 시료(650)와 너무 떨어진 위치에 배치되면, 정전인력에 의한 흡착력이 이물에 충분히 도달하지 않을 가능성이 있다. 그래서 시료(650)상의 이물에 정전인력이 충분히 작용하도록, 흡착용 전극(550)은, 시료(650)의 표면에 근접한 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 흡착용 전극(550)은, 시료(650)의 표면에 근접한 위치이면 어디에 배치되어도 된다. 그리고 상기한 바와 같이, 흡착용 전극(550)은, 대물렌즈(540)의 시료(650)에 가장 근접하여 배치된 전극(541)의 일부로서 배치되어도 된다. 이에 의하여 흡착용 전극(550)의 배치를 위한 가공을 용이하게 할 수 있음과 동시에, 흡착용 전극(550)을 시료(650)에 충분히 근접한 위치에 배치하는 것이 가능하게 된다.
또, 흡착용 전극(550)이 대물렌즈(540)의 전극(541)의 일부로서 조립되어 배치되는 경우에는, 흡착용 전극(550)은, 대물렌즈(540)의 전극(541)의 대전제어와는 다른 별개의 독립 대전 제어를 행할 수 있도록 구성된다. 시료(650) 표면의 대전 정보(볼테이지 콘트라스트)를 취득하기 위하여, 대물렌즈(540)의 전위는, 대전정보를 효과적으로 취득하는 관점에서 정해진다. 한편, 흡착용 전극(550)은, 시료(650)상의 이물을 흡착하기 위하여, 이물의 대전 극성과 반대의 극성으로 대전할 필요가 있다. 따라서 흡착용 전극(550)은, 대물렌즈(540)의 전극(541)과는 다른 동작을 독립하여 행할 필요가 있다. 따라서 흡착용 전극제어유닛(555)에 의하여, 별개의 독립제어가 행하여진다. 또한 이 경우, 흡착용 전극(550)이 흡착동작을 행하고 있지 않을 때에는, 흡착용 전극(550)은, 대물렌즈의 전극(541)과 동전위로 제어되어도 된다. 이와 같이 흡착용 전극(550)이 흡착 동작을 행하고 있지 않을 때에는, 대물렌즈(540)가 원래의 기능을 충분히 하도록 흡착용 전극(550)이 동작하는 것이 바람직하다.
흡착용 전극(550)이 대물렌즈(540)의 전극(541)의 일부로서 배치되는 경우에는, 흡착용 전극(550)은 전극(541)의 바깥쪽에 적합하게 배치된다. 대물렌즈(540)는, 시료(650)에 전자빔이 입사하는 경우의 초점 조정이라는 원래의 역할을 충분히 할 필요가 있다. 시료(650) 표면의 대전정보를 취득하는 공정에서는, 흡착용 전극(550)의 영향을 받지 않는 것이 바람직하다. 따라서 흡착용 전극(550)은, 대물렌즈(540)의 바깥쪽 주변부에 적합하게 배치된다.
회수용 전극(560)은, 흡착용 전극(550)에 의하여 흡착된 이물을 회수하기 위한 전극이다. 흡착용 전극(550)에 이물이 부착되어 이물의 양이 많아지면, 더 이상 흡착용 전극(550)이 이물을 흡착할 수 없게 된다. 그래서 이물을 회수하는 것이 필요하게 된다. 이 목적을 다하도록 회수용 전극(560)이 설치되어 있다. 회수 용 전극(560)은, 스테이지(570)의 일부로서 조립됨으로써 배치되어도 된다. 스테이지(570)의 이동에 의하여, 회수용 전극(560)이 흡착용 전극(550)에 대향하는 위치로 적합하게 이동할 수 있다. 본 실시형태는, 스테이지(570)의 이동에 의하여, 상하방향으로 흡착용 전극(550)과 대향하는 위치에 회수용 전극(560)을 이동시키고, 흡착용 전극(550)에 대한 통전을 오프하여, 이물과 다른 극성이 되도록 회수용 전극(560)의 대전을 행한다. 이것에 의하여, 흡착용 전극(550)에 흡착되어 있던 이물의 정전흡착을 회수용 전극(560)이 용이하게 행할 수 있다.
회수용 전극(560)의 대전 제어는, 회수용 전극제어유닛(565)에 의하여, 이물 검출부(595)로부터 보내져 온 대전정보에 의거하여 실행되어도 된다.
도 27의 예에서는 하전입자선장치(700)가 사상투영법을 사용한다. 그리고 전자빔이 비스듬하게 시료(650)에 입사되고, 연직 상방에 있는 대전정보 취득부(590)가 대전화상을 결상 및 취득하고, 대전 화상에 의거하여 이물이 검출된다. 그러나 본 발명은 주사형 전자현미경을 응용한 이른바 SEM형의 이물검사장치에도 적용 가능하다. 흡수용 전극(550) 및 회수용 전극(560)을 도 27과 동일한 위치에 설치하여도 된다. 전자총(510)이 연직 상방에 배치되고, 대전 정보 취득부(590)가 비스듬하게 배치되어도 된다. 가늘게 조절한 전자빔을 이용하여 시료(650)가 주사되고, 시료(650) 표면 상의 대전정보가 취득되어도 된다.
다음에 도 28 내지 도 30을 이용하여, 상기 구성을 구비한 하전입자선장치(700)에 의한 이물흡착공정 등의 동작에 대하여 설명한다.
도 28은 시료(650)상에 있는 먼지 등의 이물을 검출하는 이물검출공정을 나 타낸 사시도이다. 이후의 설명은, 이해의 용이를 위하여, 설명에 필요한 구성요소만을 발췌한 모식도를 참조한다.
도 28에서 X-Y 스테이지(570)의 위에, 시료(650)인 반도체 웨이퍼가 탑재되어 있다. 또 도 28은 대물렌즈(540)와, 2차 전자 광학계(580)와, 대전정보 취득부(590)와, 이물 검출부(595)와, 흡착용 전극제어유닛(555)을 나타내고 있다. 대전정보 취득부(590)가 검출기(591) 및 기억부(592)를 포함한다. 대물렌즈(540)에서는 전극(541)이 이물에 근접한다. 전극(541)에는 흡착용 전극(550)이 설치되어 있다. 시료(650)인 반도체 웨이퍼의 표면 상에는, 먼지 등의 이물 또는 불순물이 얹혀져 있다. 본 실시형태의 하전입자선장치(700) 및 이것을 사용한 이물제거방법은, 여러가지 시료(650)에 적용될 수 있다. 특히, 반도체 웨이퍼의 제조에서는, 미소한 먼지 등의 이물이 문제가 된다. 그래서 본 실시형태의 하전입자선장치(700)는, 반도체 웨이퍼의 이물검사에 적합하게 적용 가능하다. 그래서 이 예에서는 시료(650)에 반도체 웨이퍼가 적용된다.
도 28에 있어서, 전자빔의 조사가 전제이기 때문에, 전자총(510) 및 1차 전자광학계(520)는 도면으로부터 생략되어 있다. 전자빔은 시료(650)에 조사되고, 시료(650)로부터 2차 전자가 방출된다. 방출된 2차 전자는 대물렌즈(540)에 의하여 윗쪽으로 가속되고, 2차 전자 광학계(580)에 의하여 검출기(591)의 검출면(591a)에 유도되고, 검출면(591a)을 구성하는 촬상 소자상에 시료(650) 표면의 대전 화상을 결상한다. 이 대전 화상으로부터, 시료(650)상의 전위분포 등의 대전상태를 알 수 있다. 이물이 존재하는 위치와 존재하지 않는 위치에서는, 대전상태 가 다르다. 그래서 이물의 존재의 유무를 알 수 있다. 그리고 이물이 존재한 경우에는 이물의 위치와 대전상태를 알 수 있다.
취득된 대전 화상은, 기억부(592)에 기억된다. 기억된 대전 화상은, 이물 검출부(595)에 의하여 해석되고, 이에 의하여 먼지 등의 이물의 위치정보와 대전정보가 취득 및 검출된다. 그리고 이들 이물 검출정보는, 흡착용 전극제어유닛(555)에 보내지고, 흡착용 전극(550)의 흡착동작의 제어에 사용된다. 흡착용 전극제어유닛(555)은, 흡착용 전극(550)을 양, 음의 원하는 극성으로 대전할 수 있도록, 예를 들면 도 28에서 나타내는 스위칭 제어유닛을 구비하여도 된다.
도 29는 도 28에서 나타낸 이물 검출공정 후, X-Y 스테이지(570)를 이동시키는 스테이지 이동공정을 나타낸다. 도 29의 구성요소는 도 28을 참조하여 이미 설명되어 있기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
도 29는, 이물(660)이 검출되어 이물의 위치와 대전정보가 취득된 후, 검출한 이물(660)을 흡착용 전극(550)에 접근시키도록 X-Y 스테이지(570)를 이동시키고 있는 상태를 나타낸다. 이 때, 흡착용 전극제어유닛(555)의 스위칭 제어유닛에서는, 전원 스위치는 아직 오프상태이어도 된다. 이 상태에서도, 시료(650)의 다른 영역에서는 이물검사가 계속되어도 된다. X-Y 스테이지(570)의 이동에 의하여, 차례로 다른 조사영역의 이물검출이 행하여져도 된다. 또, X-Y 스테이지(570)는, 연속 이동방식 또는 스텝·앤드·리피트방식의 어느 것에 의하여 이동되어도 된다. 연속 이동방식은, 전자빔을 시료(650)에 조사하면서 X-Y 스테이지(570)를 연속적으로 이동시킨다. 스텝·앤드·리피트방식은, X-Y 스테이지(570)를 정지한 상태에서 전자빔을 시료(650)에 조사하고, 소정영역의 이물검사가 종료하면 X-Y 스테이지(570)를 이동시켜 다른 피검사 영역에 전자빔을 조사한다.
도 30은 검출된 이물(660)이 흡착용 전극(550)에 흡착되는 흡착공정을 나타낸다. X-Y 스테이지(570)가 이동하여 이물(660)이 흡착용 전극(550)의 바로 윗부근까지 접근하였을 때, 흡착용 전극제어유닛(555)의 스위칭제어유닛으로 스위치가 온이 되고, 흡착용 전극(550)에 전압이 인가되어 흡착용 전극(550)이 대전된다. 흡착용 전극(550)이 이물(660)과 반대 극성으로 대전되도록, 흡착용 전극제어유닛(555)이 이물(660)의 대전 정보에 의거하여 대전제어를 행한다. 이에 의하여 이물(660)에 흡착용 전극(550)으로부터 정전인력이 작용하여, 도 30에 나타는 바와 같이, 이물(660)의 윗쪽에 설치된 흡착 양 전극(550)에 이물이 흡착된다.
도 28 내지 도 30을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 실시형태는 이물(660)을 검출하여 그 위치정보와 대전정보를 취득하고, 이 정보에 의거하여 X-Y 스테이지(570)를 이동시켜, 이물(660)이 흡착용 전극(550)에 접근하였을 때에 흡착용 전극(550)을 이물(660)과 다른 극성으로 대전시킨다. 이에 의하여 이물검사의 공정의 흐름 중에서, 최소한의 통전에 의하여, 시료(650)상의 이물(660)을 제거할 수 있다. 흡착용 전극(550)은, 이물(660)을 흡착하지 않을 때에는, 대물렌즈(540)의 전극(541)과 동전위로 대전되도록 제어되어도 된다. 이 때, 흡착용 전극(550)은 대기(對機)상태에 있다. 이에 의하여 흡착용 전극(550)은, 대물렌즈(540)의 역할도 담당할 수 있다.
도 28 내지 도 30에서 설명한 이물 흡착공정에서, 이물(660)은, 이물검사시 의 전자빔의 조사에 의하여 대전한다. 따라서 본 실시형태의 이물제거방법 및 하전입자선장치(700)는, 통상의 이물검사에서의 전자빔의 대전 에너지를 유효하게 이용함으로써 이물을 제거하는 방법이라고도 할 수 있다.
다음에 도 31 및 도 32를 이용하여, 본 실시형태의 하전입자선장치(700)를 사용한 이물제거방법에 있어서, 이물의 대전 극성이 양 대전인 경우의 예를 설명한다.
도 31은, 이물(660)이 양 대전이 되는 경우의 이물 검출공정을 나타낸다. 도 31에서는, 시료(650)상에 이물(660)이 존재하고 있다. 대물렌즈(540)는, 시료(650)에 가장 근접하여 배치된 전극(541)과, 그것보다 시료(650)로부터 이간하여 배치된 전극(542)을 가진다. 전극(541)의 바깥 둘레 끝부에는 흡착용 전극(550)이 배치되어 있다. 흡착용 전극(550)은, 흡착용 전극제어유닛(555)에 접속되고, 그 대전 타이밍이 제어 가능하게 구성되어 있다.
시료(650)상의 먼지 등의 이물(660)이 전자빔의 조사를 받은 때에는, 이물(660)로부터 2차 전자가 방출된다. 조사된 전자빔의 입사 전자량(전자의 수, 이하 동일)보다 방출되는 2차 전자량의 쪽이 많은 경우에는, 이물(660) 내에 남는 전자량이 감소하여 가고, 이물(660)은 양으로 대전한다. 이것을 양 대전이라 부른다. 이물(660)이 양 대전이 될지 음 대전이 될지는, 이물(660)의 2차 전자 방출율에 의존한다. 즉, 이물(660)의 2차 전자 방출율이 1보다 큰 경우에는, 이물(660)은 양으로 대전한다. 또, 시료(650) 자체도 고유의 2차 전자 방출율을 가진다. 따라서 전자빔을 조사한 경우에는, 시료(650)와 이물(660)에서는 2차 전자의 양에 차이가 생긴다. 이 2차 전자의 양의 차이에 의하여 생기는 화상 콘트라스트(대전 정보)를 취득할 수 있고, 이물(660)의 개수나 위치를 검출할 수 있다. 도 31에서는 시료(650)가, 전자빔의 조사에 의하여 양 대전이 되는 성질을 가진다. 시료(650)는, 3개의 전자의 입사에 대하여, 5개의 전자를 방출하여 양 대전이 된다. 이와 같이 전자빔의 조사에 의하여, 이물(660)을 양으로 대전시킬 수 있다. 이와 같은 성질의 이물(660)을 흡착 제거하기 위해서는, 흡착용 전극(550)이 음으로 적합하게 대전된다. 그래서 도 31에서는 흡착용 전극(550)이, 흡착용 전극제어유닛(555)의 전원의 음에 접속되어 있다.
도 32는, 양 대전의 이물(660)을 흡착용 전극(550)으로 흡착한 상태를 나타낸다. 도 31의 상태[이물(660)이 양 대전]로부터, 스테이지(570)가 이동한다. 스테이지(570)는, 흡착용 전극(550)에 대향하는 위치로 이물(660)을 이동시킨다. 그리고 음으로 대전한 흡착용 전극(550)이 이물(660)을 정전 흡착한다. 이 상태가 도 32에 나타나 있다. 이것에 의하여 시료(650) 표면에 존재하는 이물(660)을 제거할 수 있다.
이와 같이 전자빔의 조사에 의하여 이물(660)이 양 대전이 되는 경우에는, 흡착용 전극(550)을 음으로 대전할 수 있도록, 흡착용 전극제어유닛(555)이 적합하게 구성된다.
다음에 도 33 및 도 34를 사용하여 흡착용 전극(550)으로 정전 흡착한 이물(660)을, 회수용 전극(560)으로 회수하는 이물 회수공정에 대하여 설명한다.
도 33은, 이물 회수공정을 실행하고 있는 상태를 나타낸 사시도이다. 도 33 에서, X-Y 스테이지(570)의 중앙에 시료(650)가 탑재되어 있다. 회수용 전극(560)은, 이물을 회수하기 위하여 X-Y 스테이지(570)의 바깥쪽 끝부에 설치되어 있다. 회수용 전극(560)은, 스위칭제어유닛을 가지는 회수용 전극제어유닛(565)에 접속되고, 또한 회수용 제어전극 유닛(565)은 이물 검출부(595)인 컴퓨터에 접속되어 있다.
상기한 바와 같이, 이물 검출공정에서는, 이물(660)의 개수나 크기를 파악할 수 있고, 따라서 이물(660)의 양을 알 수 있다. 따라서 이물(660)을 흡착 제거하는 흡착공정을 실행함에 의한 흡착용 전극(550)에 대한 이물(660)의 흡착량을 알 수 있다. 흡착용 전극(550)에 흡착된 이물(660)이 어느 일정량에 도달하면, 흡착용 전극(550)의 표면이 이물(660)로 덮여져, 흡착용 전극(550)이 이물(660)을 더 이상 흡착할 수 없다. 따라서 흡착용 전극(550)이 흡착 가능한 이물(660)의 양에 도달하거나 또는 도달하기 전에, 흡착용 전극에 부착된 이물(660)을 회수하는 것이 바람직하다. 회수용 전극(560)은, 흡착용 전극(550)에 부착된 이물(660)을 재흡착하고, 회수하는 역할을 한다.
도 33에서, 흡착용 전극(550)에 흡착된 이물(660)의 양에 관한 정보는, 예를 들면 이물 검출부(595)로부터 회수용 전극제어유닛(565)에 보내지고, 회수용 전극(560)의 동작의 제어에 사용되어도 된다. 흡착용 전극(550)으로 흡착한 이물(660)이 소정량에 도달하면, 스테이지 제어유닛(571)이 X-Y 스테이지(570)를 이동하여, 흡착용 전극(550)의 바로 밑에 회수용 전극(560)을 위치시킨다. 이 상태에서 흡착용 전극(550)의 대전이 약해지고, 이물(660)에 작용하는 정전인력이 약해 진다. 그것과 동시에, 이물(660)과 다른 극성으로 대전하도록, 회수용 전극(560)에 전압이 인가된다. 이물(660)은, 회수용 전극(560)의 정전인력에 흡인되고, 회수용 전극에 부착된다. 이에 의하여, 확실하게 흡착용 전극(550)에 흡착한 이물(660)을 회수할 수 있다. 여기서 이물(660)은, 회수용 전극(560)을 사용하지 않아도 회수 가능하다. 예를 들면 X-Y 스테이지(570)의 끝부에 소정의 회수영역이 설치된다. 회수영역이 흡착용 전극(550)과 대향하였을 때에, 단순히 흡착용 전극(550)에 대한 통전이 오프된다. 정전 인력이 소멸하고, 이물이 회수된다. 그러나 회수용 전극(560)을 사용하지 않은 경우, 이물(660)이 깔끔하게 소정의 회수영역으로 낙하하지 않을 가능성이 있다. 또한 회수에 시간을 요할 가능성이 있다. 그래서 하전입자선장치(700)는 회수용 전극(560)을 적합하게 구비한다.
이와 같이 회수용 전극(560)을 설치함으로써, 이물(660)의 양이 많아도, 시료(650)상에서 이물(660)을 계속적으로 흡착 제거하는 것이 가능하게 된다. 또, 회수용 전극(560)의 정전 인력에 의하여, 확실하고 또한 신속하게 흡착용 전극(550)에 부착된 이물(660)을 회수할 수 있다.
도 34는 양 대전상태에 있는 이물(660)을, 회수용 전극(560)으로 회수하는 상태를 나타낸 측면도이다. 도 34에서는, 스테이지(570)의 끝부에 회수용 전극(560)이 설치되어 있다. 회수용 전극(560)은, 회수용 전극 제어유닛(565)의 전원의 음 단자에 접속되어 있다. 또, 대물렌즈의 이물(660)에 가장 가까운 전극(541)의 바깥 둘레부에는, 흡착용 전극(550)이 설치되어 있다. 흡착용 전극(550)은, 흡착용 전극 제어유닛(555)의 전원의 음 단자에 접속되어 있다. 또, 흡착용 전극 제어유닛(555)은, 전원 접속을 온/오프 가능한 스위치(SW1)를 구비하고, 회수용 전극 제어유닛(565)도 마찬가지로, 전원 접속을 온/오프 변환 가능한 스위치(SW2)를 구비하고 있다.
도면의 예에서는, 이물(660)이 양으로 대전하고 있고, 흡착용 전극(550)은 음으로 대전되고, 이물(660)이 흡착용 전극(550)에 흡착되어 있다. 이 상태에서 흡착용 전극 제어유닛(555)이 스위치(SW1)를 오프로 하여 흡착용 전극(550)의 대전을 오프한다. 동시에 회수용 전극 제어유닛(565)이 스위치(SW2)를 온으로 하고, 회수용 전극(560)을 음으로 대전시킨다. 이에 의하여 이물(660)에 작용하는 정전 인력이, 상향의 힘에서 하향의 힘으로 변환되고, 이물(660)은 회수용 전극(560)에 회수 흡착된다.
다음에 도 35 내지 도 37을 이용하여 이물(660)이 음 대전인 경우의 이물제거방법에서의, 일련의 이물제거공정에 대하여 설명한다.
도 35는 음 대전인 경우의 이물 검출공정을 나타낸 측면도이다. 도 35의 각 구성요소는 도 31의 각 구성요소와 동일하여 그것들의 설명을 생략한다.
도 35에서는, 이물(660)에 전자빔이 조사된다. 이 예에서는, 이물(660)의 2차 전자 방출율이 1 보다 작고, 이물(660)은 음 대전이 된다. 도 35에서는, 3개의 전자가 입사되고, 2개의 전자밖에 방출되지 않아, 이물(660) 내의 전자가 증가하여 이물(660)이 음으로 대전한다. 시료(650)는, 이물(660)과는 다른 고유의 2차 전자 방출율을 가진다. 이 방출율의 상위에 의거하는 화상 콘트라스트를 취득할 수 있고, 이물(660)의 존재위치와 대전정보를 알 수 있다. 흡착용 전극 제어유닛(555) 은, 이물(660)이 음으로 대전하고 있는 것을 나타내는 정보에 의거하여, 흡착용 전극(550)을 양으로 대전시키는 전원 접속제어를 실행한다.
도 36은 이물(660)이 음 대전인 경우의 흡착공정을 나타낸 측면도이다. 도 36의 각 구성요소는 도 35의 각 구성요소와 동일하여 설명을 생략한다.
도 36에서는, 스테이지(570)의 이동에 의하여, 시료(650)상의 이물(660)이, 흡착용 전극(550)에 접근하는 위치로 이동한다. 흡착용 전극(550)에 대향하는 바로 밑의 위치에 이물(660)이 도달하였을 때에, 흡착용 전극(555)이 양으로 대전된다. 흡착용 전극(555)은, 음으로 대전한 이물(660)을 정전 인력에 의하여 흡착한다.
도 37은 이물(660)이 음 대전인 경우의 회수공정을 나타낸 측면도이다. 도 37의 각 구성요소는 도 34의 각 구성요소와 동일하다. 단, 도 37에서는, 흡착용 전극 제어유닛(555)의 전원 극성이 반대이고, 또 회수용 전극 제어유닛(565)의 전원 극성이 반대이다.
도 37에서는, 회수용 전극(560)이 스테이지(570)의 끝부에 설치되어 있다. 스테이지(570)의 이동에 의하여, 흡착용 전극(550)과 대향하는 위치까지 회수용 전극(560)이 흡착용 전극(550)에 접근한다. 이물(660)이 음 대전인 데 대하여, 흡착용 전극(550)은 흡착용 전극 제어유닛(555)에 의하여 양으로 대전된다. 이에 의하여, 흡착용 전극(550)이 이물(660)을 흡착하고 있다. 여기서, 흡착용 전극 제어유닛(555)이 스위치(SW3)를 오프로 하고, 흡착용 전극(550)의 양 대전을 오프한다. 회수용 전극 제어유닛(565)은 스위치(SW4)를 온으로 하고, 회수용 전극(565)을 양 으로 대전시킨다. 이에 의하여, 음 대전의 이물(660)은, 정전 인력에 의하여 회수용 전극(560)에 회수 흡착된다.
이와 같이 이물(660)이 음 대전인 경우에는, 흡착용 전극(550) 및 회수용 전극(560)이 양으로 대전하도록 제어된다. 이에 의하여, 이물(660)을 시료(650)로부터 흡착 제거할 수 있음과 동시에, 흡착한 이물(660)을 회수한다. 그리고 이물의 흡착제거공정을 반복할 수 있다.
다음에 도 38 및 도 39를 이용하여, 흡착용 전극(550)의 여러가지의 예에 대하여 설명한다.
도 38은 대물렌즈(540)의 전극(541)의 바닥부를 나타내는 저면도이다. 상기한 바와 같이, 전극(541)은 대물렌즈(540)의 복수의 전극 중에서, 시료(650)에 가장 근접하여 배치된다. 도 38에 나타내는 바와 같이, 흡착용 전극(550)이 전극(541)의 주위를 둥근 고리형상으로 둘러싸도록 배치되어 있다. 이물 검출공정에서는, 중앙의 전극(541)이 대물렌즈의 기능을 한다. 이물 흡착공정에서는, 검출한 이물(660)이, 전극(541)의 바깥쪽에 설치된 흡착용 전극(550)에 대향하는 위치로 이동한다. 이에 의하여, 이물(660)의 대전 극성에 관계없이, 흡착용 전극(550)의 대전이 이물 검출공정에 미치는 영향을 최소한으로 할 수 있다.
도 39는 도 38과는 다른 구성을 가지는 전극(541)의 바닥부를 나타내는 저면도이다. 도 38의 구성과 달리, 도 39에서는 흡착용 전극(550a)이, 전극(541)의 주위 전체가 아니라, 전극(541)의 주위에 방사상으로 설치되어 있다. 흡착용 전극(550a)의 면적은 감소하나, 흡착용 전극(550a)은 이물(660)을 흡착 제거할 수 있 다. 이 예에서는 전극(541)의 면적이 더욱 크게 남겨진다. 이물 흡착시는 흡착용 전극(550a)이 대전되고, 한편, 이물 검출공정이 중앙에서 행하여진다. 이 예에서는 흡착용 전극(550a)의 대전의 영향을 더욱 작게 할 수 있다.
다음에 도 40 및 도 41을 이용하여, 회수용 전극의 다른 예에 대하여 설명한다.
도 40은, 다른 예의 회수용 전극(560a)의 측면도이다. 이 예에서는 회수용 전극(560a)에 대하여 직접적으로는 전압이 인가되지 않는다. 회수용 전극(560a)은, 전자빔을 사용하여 대전된다. 도 40에서, 이물(660)은 양 대전이고, 흡착용 전극(550)은 양으로 대전되고, 이물(660)이 흡착용 전극(550)에 흡착하고 있다. 회수용 전극(560a)의 표면은, 2차 전자 방출효율이 1 이하의 재료로 구성되어 있다. 이와 같은 재료로 구성된 회수용 전극(560a)에 전자빔을 조사하면, 회수용 전극(560a)은 음 대전이 된다.
도 41은 회수용 전극(560a)을 사용한 회수공정을 나타내는 측면도이다. 회수용 전극(560a)은, 상기한 바와 같이 전자빔의 조사에 의하여 음대전이 되는 재료로 구성된다. 도 40에서, 전자빔의 조사에 의하여 회수용 전극(560a)은 음 대전으로 되어 있다. 스테이지(570)가 이동하여, 회수용 전극(560)이 흡착용 전극(550)의 바로 밑으로 이동된다. 이 상태에서, 흡착용 전극(550)에 대한 음 대전을 위한 통전이 오프된다. 회수용 전극(560a)은 음 대전으로 되어 있기 때문에, 양 대전의 이물(660)은 회수용 전극(560a)에 흡착 회수된다. 이와 같이 본 실시형태는, 2차 전자 방출율이 1보다 작은 재료로 만들어진 회수용 전극(550a)을 사용한다. 이에 의하여 회수 전극용 제어유닛(565)을 설치하지 않고, 회수용 전극(560a)이 양 대전의 이물(660)을 회수할 수 있다.
이물(660)이 음 대전인 경우에는, 회수용 전극(560a)이, 2차 전자 방출율이 1 보다 큰 재료로 구성된다. 이에 의하여 마찬가지로 하여 이물(660)을 회수할 수 있다.
다음에 도 42 내지 도 44를 이용하여 하전입자선장치(700a, 700b)에 대하여 설명한다. 이들 구성은, 이물(660)의 대전이 양 대전과 음 대전의 양쪽일 수 있는 경우에 적합할 수 있다.
도 42는 양 대전 흡착용 전극(551) 및 음 대전 흡착용 전극(552)의 양쪽을 구비한 하전입자선장치(700a)를 나타낸다. 도 42에서, 전극(541)은 대물렌즈(540)의 스테이지(570)에 가장 가깝다. 전극(541)의 바깥 둘레부에는, 양 대전 이물 흡착용 전극(551)과 음 대전 이물 흡착용 전극(552)의 양쪽이 설치되어 있다. 음 대전 이물 흡착용 전극(552)의 바깥쪽에 양 대전 이물 흡착용 전극(551)이 배치되어 있다. 또, 스테이지(570)의 한 쪽의 바깥쪽 끝부에 양 대전 이물 회수용 전극(561)이 설치되고, 다른쪽 바깥쪽 끝부에 음 대전 이물 회수용 전극(562)이 설치되어 있다. 흡착용 전극(550)은, 흡착용 전극 제어용 유닛(555)에 접속되어 있다. 특히, 양 대전 이물 흡착용 전극(551)은 전원(556)의 음 전극에 접속되고, 음 대전 이물 흡착용 전극(552)은 전원(557)의 양 전극에 접속되어 있다. 또, 양 대전 이물 회수용 전극(561)은 전원(566)의 음 전극에 접속되고, 음 대전 이물 회수용 전극(562)은 전원(567)의 양 전극에 접속되어 있다.
이와 같이 하전입자선장치(700a)는, 음양 양쪽의 흡착용 전극(551, 552)을 구비하고, 전원(556, 557)으로부터 음양 어느 쪽의 전위도 공급할 수 있도록 구성된다. 시료(650)상의 이물(660)의 대전상태가 양 대전이어도, 음 대전이어도, 이물(660)을 처리할 수 있다. 또, 양 대전의 이물(660)과 음 대전의 이물(660)이 혼재하고 있는 경우에도, 그것들 이물(660)을 처리할 수 있다.
구체적으로는, 이물(660)이 흡착용 전극(550b)에 접근하여 왔을 때에, 이물(660)의 대전상태에 따라 하전입자선장치(700a)가 제어된다. 이물(660)이 양 대전일 때에는, 양 대전 이물 흡착용 전극(551)이 전원(556)에 의하여 음으로 대전되고, 이물(660)이 흡착된다. 이물(660)이 음 대전일 때에는, 음 대전 흡착용 전극(552)이 전원(557)에 의하여 양으로 대전되어, 이물(660)이 흡착된다.
또, 이물 회수도 하기와 같이 적합하게 행하여진다. 양 대전의 이물(660)을 양 대전용 흡착 전극(551)이 흡착하고 있다고 한다. 이 경우, 스테이지(570)가 이동하여 양 대전 이물 회수용 전극(566)이 양 대전 이물 흡착용 전극(551)과 대향하였을 때에, 양 대전 이물 흡착용 전극(551)에 대한 음의 대전이 오프된다. 또, 양 대전 회수용 전극(561)이 전원(566)에 의하여 음으로 대전된다. 이에 의하여 양 대전의 이물(660)을 회수할 수 있다. 마찬가지로, 음 대전의 이물(660)이 음 대전 이물 흡착용 전극(552)에 흡착하고 있는 경우에는, 음 대전 이물 흡착용 전극(552)이 음 대전 이물 회수용 전극(562)과 대향하였을 때에, 음 대전 이물 흡착용 전극(552)의 양 대전이 오프된다. 또, 음 대전 이물 회수용 전극(562)이 전원(567)에 의하여 양 대전이 된다. 이에 의하여, 음 대전의 이물(660)을 회수할 수 있다.
이와 같이 도 42의 하전입자선장치(700a)는, 양 대전 이물용 흡착 전극(551)및 음 대전 이물 흡착용 전극(552)의 양쪽을 가지는 흡착용 전극(550b)과, 양 대전 이물 회수용 전극(561) 및 음 대전 이물 회수용 전극(562)의 양쪽을 가지는 회수용 전극을 구비한다. 이에 의하여 이물(660)의 대전상태에 관계없이, 이물(660)을 흡착제거 및 회수할 수 있다.
도 43은, 도 42와는 다른 회수용 전극(560b)을 구비한 하전입자선장치(700b)를 나타낸 사시도이다. 도 42와 마찬가지로, 도 43에서는 X-Y 스테이지(570)의 바깥쪽 끝부에 회수용 전극(560b)이 설치되어 있다. 단, 도 43에서는, 양 대전 이물 회수용 전극(561)과 음 대전 이물 회수용 전극(562)이, 인접하여 배치되어 있다. 회수용 전극(560b)의 대전은, 회수용 전극 제어유닛(565)에 제어된다. 양 대전 이물 회수용 전극(561)은 전원(566)의 음 전극에 접속되고, 음 대전 이물 회수용 전극(562)은 전원(567)의 양 전극에 접속되어 있다.
이물 회수공정에서, X-Y 스테이지(570)가 이동하여, 흡착용 전극(550)에 대향하는 바로 밑의 위치에 회수용 전극(560b)이 도달하였을 때에, 흡착된 이물(660)의 대전 극성에 따라 양 대전 이물 회수용 전극(561) 또는 음 대전 이물 회수용 전극(562) 중 어느 하나가 대전된다. 이에 의하여 이물(660)의 대전 극성이 음양 어느 쪽의 경우이어도, 이물(660)을 회수할 수 있다.
이물(660)의 대전 극성은, 회수용 전극 제어유닛(565)에 의하여, 이물 검출부(595)로부터 보내져 온 대전정보에 의거하여 파악된다. 그리고 대전 극성의 정보에 의거하여 상기 제어가 행하여진다.
도 44는, 도 42의 흡착용 전극(550b)과 도 43의 회수용 전극(560b)을 조합시킨 구성을 가지는 하전입자선장치(700c)를 나타낸 측면도이다.
도 44에서, 흡착용 전극(550b)으로서는, 양 대전 이물 흡착용 전극(551)과 음 대전 이물 흡착용 전극(552)의 양쪽이 지름방향에 인접하여 구비되어 있다. 한편, 회수용 전극(560b)으로서도, 양 대전 이물 회수용 전극(561)과 음 대전 이물 회수용 전극(562)이 인접하여 구비되어 있다. 또, 양 대전 이물 흡착용 전극(551)은 전원(556)의 음 전극에 접속되고, 음 대전 이물 흡착용 전극(552)은 전원(557)의 양 전극에 접속되어 있다. 마찬가지로, 양 대전 이물 회수용 전극(561)은 전원(566)의 음 전극에 접속되고, 음 대전 이물 회수용 전극(562)은 전원(567)의 양 전극에 접속되어 있다.
이와 같은 구성이어도, 스테이지(570)의 이동에 의하여, 이물(660)이 양 대전인 경우에도, 음 대전인 경우에도, 적절하게 이물을 흡착 제거 및 회수할 수 있다. 양 대전 이물 흡착용 전극(551)과 음 대전 이물 흡착용 전극(552)과의 배치관계는 적절하게 변경되고, 교체되어도 된다. 양 대전 이물 회수용 전극(561)과 음 대전 이물 회수용 전극(562)과의 배치관계도, 적절하게 변경되고, 교체되어도 된다.
도 44의 예에서는, 흡착용 전극(550, 550a, 550b)은, 시료(650)에 가장 가까운 대물렌즈(540)의 전극(541)의 바깥쪽에 배치되어 있다. 회수용 전극(560, 560a, 560b)은, 스테이지(570)의 바깥쪽에 배치되어 있다. 그러나 이들 배치에 대해서는, 여러가지의 변형이 가능하다. 흡착용 전극과 회수용 전극이 접근한 위치 관계를 실현 가능한 범위에서, 이들 배치의 여러가지의 변형이 가능하다.
도 33 내지 도 44를 이용하여 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 스테이지(570) 위에 회수용 전극(560, 560a, 560b)이 설치되어 있다. 따라서 시료(650)상의 이물의 관측 및 계측을 위하여 스테이지(570)를 이동시키는 동작의 도중에서, 흡착용 전극(550, 550a, 550b)에 부착된 이물(660)을 회수할 수 있다. 따라서 이물(660)의 회수를 위하여, 특별한 동작이나 기구가 필요하게 되지 않는다. 또, 이와 같은 구성에 의하여, 주기적으로 흡착용 전극(550, 550a, 550b)으로부터 이물(660)을 회수할 수 있다. 따라서, 흡착용 전극(550, 550a, 550b)은, 주기적으로 청정한 상태로 되돌아갈 수 있다.
따라서, 흡착용 전극(550, 550a, 550b)에 부착된 이물이 웨이퍼 등의 시료(650)상으로 다시 낙하하는 것을 방지할 수 있다.
또, 본 실시형태의 하전입자선장치(700, 700a, 700b, 700c)에서는, 웨이퍼 등의 시료(650)상의 관측 및 계측을 행하면서, 이물(660)이 회수된다. 회수 후에 다시 회수효과의 확인을 위한 관측 및 계측이 행하여져도 된다. 또, 이들 일련의 동작은, 미리 준비된 프로그램 또는 레시피에 따라 자동적으로 행하여져도 된다. 또, 오퍼레이터가 하전입자선장치를 직접 조작하여도 된다.
기술분야에서 당업자이면 본 발명의 독창적이고 유리한 특징으로부터 벗어나지 않으면서 상기한 실시예의 많은 수정 및 변형 들이 만들어지는 것을 실현할 수 있다. 따라서 모든 이와 같은 수정 및 변형은 첨부된 청구범위의 범위 이내에 포함되도록 의도된다. 상기 명세서 및 실험예들은 단지 대표이다. 다음의 청구항은 본 발명의 진정한 기술적 사상 및 범위를 한정한다.
첨부한 도면들은 본 명세서의 일부를 구체화하고 구성한다. 하기 도면들은 본 발명의 특정한 실시예를 예시하고, 설명과 함께, 본 발명의 특징 원리를 설명하는 기능을 한다. 뒤에서 설명되는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예가 존재한다. 그러므로 본 발명의 이 요약은 본 발명의 몇몇 실시예를 제공하도록 의도되며, 여기에서 청구되고, 설명된 본 발명의 범위에 제한되지 않도록 의도된다.
도 1은 본 발명을 적용한 실시의 형태(embodiment)에 관한 전자선장치의 전체구성을 나타내는 도,
도 2a 내지 도 2c는, 전자빔의 조사영역과 2차 광학계의 시야영역과의 위치관계에 대한 각종 실시형태(embodiment)를 나타내고, 도 2a는 조사영역이 시야영역에 대하여 선행하는 실시형태를 나타내고, 도 2b는 프리 차지영역이 작은 실시형태를 나타내고, 도 2c는 시야영역이 조사영역보다 선행하는 실시형태를 나타내는 도,
도 3a 및 도 3b는 시간의 경과에 따라, 검출기에 도달하는 전자량과, 그 전자의 종류를 나타내고 있으며, 도 3a는 시료의 표면 전위와, 검출기 도달 전자수의 관계를 나타내고, 도 3b는 시료에 대한 전자선 조사시간과, 검출기 도달 전자수와의 관계를 나타내는 도,
도 4는 웨이퍼로부터의 검출기 도달 전자수와 랜딩 에너지와의 관계를 나타내는 도,
도 5a 및 도 5b는 제 1 검사예에 관한 결함검출을 설명하기 위한 도면으로, 도 5a는 접지 플러그와 오픈 플러그가 형성된 웨이퍼의 단면도를 나타내고, 도 5b 는 전자빔이 조사되었을 때의 웨이퍼의 표면 전위의 변화를 나타내는 도,
도 6은 도 5a에 나타낸 웨이퍼에서, 접지 플러그와 오픈 플러그로부터 방출되어 검출기에 도달하는 전자의 수의 표면 전위 의존성을 나타내는 도,
도 7은 전자선 조사시간과 단위 시간당의 검출기 도달 전자수와의 관계를 나타내는 도,
도 8a 내지 도 8c는, 반사전자 검출영역으로부터 계속적으로 전자를 검출하는 검출방법의 실시형태를 나타내고 있고, 도 8a는 오픈 플러그의 반사전자 검출영역에서의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내고, 도 8b는 오픈 플러그의 2차 전자 검출영역까지의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내고, 도 8c는 오픈 플러그의 미러 전자 검출영역까지의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내는 도,
도 9a 및 도 9b는 오픈 플러그로부터 반사전자를 검출하지 않고, 오픈 플러그를 검출하는 실시형태를 나타내며, 도 9a는 오픈 플러그의 2차 전자 검출영역에서의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내고, 도 9b는 오픈 플러그의 2차 전자 검출영역과 미러 전자 검출영역에서의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내는 도,
도 10은 미러 전자 검출영역에서의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내는 도,
도 11a 및 도 11b는 제 2 검사예에 관한, n+-p 플러그가 형성된 웨이퍼에 대한 오픈 결함 검사방법의 실시형태의 설명도로서, 도 11a는, n+-p 플러그가 형성된 웨이퍼의 단면도, 도 11b는, 웨이퍼에 전자빔이 조사되었을 때의 표면 전위의 시간변화를 나타내는 도,
도 12는 도 11a에 나타낸 웨이퍼에 대한 검출기 도달 전자수의 표면 전위 의 존성을 나타내는 도,
도 13은 n+-p 플러그와 오픈 플러그에 전자빔을 조사하였을 때의, 전자선 조사시간과 단위 시간당의 검출기 도달 전자수와의 관계를 나타내는 도,
도 14a 내지 도 14c는 반사전자 검출영역에서 전자를 검출하여 오픈 플러그를 검출하는 검사방법의 설명도로서, 도 14a는 오픈 플러그의 반사전자 검출영역에서의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내고, 도 14b는 오픈 플러그의 2차 전자 검출영역까지의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내고, 도 14c는 오픈 플러그의 미러 전자 검출영역까지의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내는 도,
도 15a 및 도 15b는, 오픈 플러그의 반사전자를 검출하지 않은 경우의 검사방법을 나타내고, 도 15a는 오픈 플러그의 2차 전자 검출영역에서의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내고, 도 15b는 오픈 플러그의 미러 전자 검출영역까지의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내는 도,
도 16은 미러 전자 검출영역에서 오픈 플러그의 검출을 행하는 실시형태를 나타내는 도,
도 17a 및 도 17b는 제 3 검사예의 검사대상인 웨이퍼를 나타내고, 도 17a는 p+-n 플러그가 형성된 웨이퍼의 단면구조를 나타내고, 도 17b는 웨이퍼에 전자빔이 조사된 경우의 전자 조사시간과 표면 전위와의 관계를 나타내는 도,
도 18은 제 3 검사예에서, 웨이퍼에의 전자빔이 조사되었을 때의 검출기 도달 전자수의 표면 전위 의존성을 나타내는 도,
도 19는 제 3 검사예에서의 웨이퍼의 전자선 조사시간과 검출기 도달 전자수 와의 관계를 나타내는 도,
도 20a 내지 도 20c는 제 3 검사예의 웨이퍼로부터 반사전자를 검출하여 오픈 플러그를 검출하는 실시형태의 설명도로서, 도 20a는 오픈 플러그의 반사전자 검출영역에서의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내고, 도 20b는 오픈 플러그의 2차 전자 검출영역까지의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내고, 도 20c는 오픈 플러그의 미러 전자 검출영역까지의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내는 도,
도 21a 및 도 21b는 반사전자를 이용하지 않고, p+-n 플러그과 오픈 플러그 중에서 오픈 플러그를 검출하는 실시형태의 설명도로서, 도 21a는 오픈 플러그의 2차 전자 검출영역에서의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내고, 도 21b는 오픈 플러그의 미러 전자 검출영역까지의 합계 검출기 도달 전자수를 나타내는 도,
도 22는 미러 전자 검출영역을 이용하여 오픈 플러그를 검출하는 검출방법의 실시형태의 설명도,
도 23a 및 도 23b는 미러 전자를 이용한 검사방법에서의 검사상의 예를 나타내고 있고, 도 23a는 웨이퍼의 표면을 나타내고, 도 23b는 암상 모드의 검출화상을 나타내는 도,
도 24a 및 도 24b는, 반사전자를 이용하여 웨이퍼의 표면 결함을 검출하는 예를 나타내고 있고, 도 24a는 웨이퍼의 표면을 나타내고, 도 24b는 명상(明像) 모드의 검출화상을 나타내는 도,
도 25a 및 도 25b는, VC-TEG의 배선의 일례로서, 도 25a는 정상적인 VC-TEG의 예를 나타내고, 도 25b는 결함이 있는 VC-TEG의 예를 나타내는 도,
도 26a 및 도 26b는 VC-TEG의 배선을, 미러 전자만을 사용하여 검사한 예를 나타내고, 도 26a는 정상적인 경우의 검출 화상을 나타내고, 도 26b는 결함이 있는 경우의 검출화상을 나타내는 도,
도 27은 본 발명을 적용한 실시형태에 관한 하전입자선장치(200)의 전체 구성을 나타내는 도,
도 28은 시료상에 있는 먼지 등의 이물을 검출하는 이물 검출공정을 나타낸 사시도,
도 29는 이물 검출공정 후, X-Y 스테이지를 이동시키는 공정을 나타낸 도,
도 30은 검출된 이물이, 흡착용 전극에 흡착되는 공정을 나타낸 도,
도 31은 양 대전의 이물의 경우의 이물 검출공정을 나타낸 도,
도 32는 양 대전의 이물을 흡착용 전극이 흡착한 상태를 나타낸 도,
도 33은 이물 회수공정이 실행되고 있는 상태를 나타낸 사시도,
도 34는 양 대전의 이물을, 회수용 전극으로 회수하는 상태를 나타낸 측면도,
도 35는 음 대전의 이물의 경우의 이물 검출공정을 나타낸 측면도,
도 36은 음 대전의 이물의 경우의 흡착공정을 나타낸 측면도,
도 37은 음 대전의 이물의 경우의 회수공정을 나타낸 측면도,
도 38은 대물렌즈의 전극의 바닥부를 나타낸 저면도,
도 39는 도 38과는 다른 실시형태의 전극의 바닥부를 나타낸 저면도,
도 40은 전자빔에 의하여 대전되는 회수용 전극을 구비하는 실시형태를 나타 낸 측면도,
도 41은 음 대전의 회수용 전극의 경우의 회수공정을 나타낸 측면도,
도 42는 양 대전 흡착용 전극 및 음 대전 흡착용 전극의 양쪽을 구비한 하전입자선장치를 나타낸 도,
도 43은 도 42와는 다른 회수용 전극을 구비한 하전입자선장치를 나타낸 사시도,
도 44는 도 42의 실시형태의 흡착용 전극과 도 43의 실시형태의 회수용 전극을 조합시킨 실시형태의 하전입자선장치를 나타낸 측면도이다.

Claims (25)

  1. 시료를 탑재하는 스테이지와,
    소정의 조사영역을 가지는 전자빔을 생성하고, 상기 전자빔을 상기 시료를 향하여 조사하는 1차 광학계와,
    상기 전자빔의 상기 시료에 대한 조사에 의하여 발생한, 상기 시료의 구조 정보를 얻은 전자를 검출하고, 소정의 시야영역에 대하여 상기 시료의 상을 취득하는 2차 광학계와,
    상기 조사영역의 일부는 상기 시야영역과 겹치고, 상기 조사영역의 다른 부분은 상기 시야영역과 겹치지 않도록, 상기 소정의 시야영역을 기준으로, 상기 소정의 조사영역의 위치를 변경 가능한 조사영역 변경부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자선장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스테이지는, 상기 시료를 이동시키는 이동기구를 구비하고,
    상기 조사영역 변경부는, 상기 시료를 이동시키는 방향에 따라, 상기 소정의 시야영역을 기준으로 상기 소정의 조사영역의 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 전자선장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 조사영역 변경부는, 상기 시료의 이동방향에 따라, 상기 소정의 시야영역보다 상기 소정의 조사영역이 선행(先行)하도록 상기 소정의 조사영역의 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 전자선장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 소정의 조사영역은, 상기 소정의 시야영역보다 큰 면적을 가지고,
    상기 조사영역 변경부는, 상기 소정의 조사영역과 상기 소정의 시야영역의 중심을 일치시키도록, 상기 소정의 조사영역의 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 전자선장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 시료는 반도체 웨이퍼이고,
    상기 2차 광학계는, 상기 반도체 웨이퍼의 볼테이지 콘트라스트상을 취득함으로써, 상기 반도체 웨이퍼 내의 배선에서의 단락 또는 도통불량을 검출하는 것을 특징으로 하는 전자선장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 조사영역 변경부는, 상기 시료의 이동방향에 따라, 상기 소정의 조사영역보다 상기 소정의 시야영역이 선행하도록 상기 소정의 조사영역의 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 전자선장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 시료는 반도체 웨이퍼이고,
    상기 2차 광학계는, 상기 반도체 웨이퍼의 표면 화상을 취득함으로써, 상기 반도체 웨이퍼의 패턴 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 전자선장치.
  8. 취득한 상에 의거하여 시료를 관찰하는 시료관찰방법에 있어서,
    시료를 스테이지 상에 탑재하고,
    소정의 조사영역을 가지는 전자빔을 생성하고, 상기 전자빔을 상기 시료를 향하여 조사하고,
    상기 전자빔의 조사에 의하여 발생한, 상기 시료의 구조정보를 얻은 전자를 검출함으로써, 소정의 시야영역에 대하여 상기 시료의 상을 취득하고,
    상기 조사영역의 일부는 상기 시야영역과 겹치고, 상기 조사영역의 다른 부분은 상기 시야영역과 겹치지 않도록, 상기 소정의 시야영역을 기준으로, 상기 소정의 조사영역의 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 시료관찰방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 스테이지를 이동시켜, 탑재된 상기 시료를 이동시키는 시료 이동공정을 더 가지고,
    상기 조사영역을 변경하는 공정은, 상기 시료를 이동시키는 방향에 따라, 상기 소정의 조사영역의 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 시료관찰방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 조사영역을 변경하는 공정은, 상기 시료의 이동방향에 따라, 상기 소정의 조사영역이 상기 소정의 시야영역에 대하여 선행하도록 상기 소정의 조사영역의 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 시료관찰방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 소정의 조사영역은 상기 소정의 시야영역보다 큰 면적을 가지고,
    상기 조사영역을 변경하는 공정은, 상기 소정의 조사영역과 상기 소정의 시야영역의 중심을 일치시키도록, 상기 소정의 조사영역의 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 시료관찰방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 시료는 반도체 웨이퍼이고,
    상기 상을 취득하는 공정은, 상기 반도체 웨이퍼의 볼테이지 콘트라스트상을 취득함으로써, 상기 반도체 웨이퍼 내의 배선에서의 단락 또는 도통불량을 검출하는 것을 특징으로 하는 시료관찰방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 조사영역을 변경하는 공정은, 상기 시료의 이동방향에 따라, 상기 소정의 조사영역보다 상기 소정의 시야영역이 선행하도록 상기 소정의 조사영역의 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 시료관찰방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 시료는 반도체 웨이퍼이고,
    상기 상을 취득하는 공정은, 상기 반도체 웨이퍼의 표면 화상을 취득함으로써, 상기 반도체 웨이퍼의 패턴 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 시료관찰방법.
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