TWI617805B - Inspection device - Google Patents

Abstract

本發明之檢查裝置具備：射束產生手段，其係產生荷電粒子或電磁波之任何一種作為射束；一次光學系統，其係引導射束照射於保持在工作處理室(Working Chamber)內的檢查對象；二次光學系統，其係檢測從檢查對象所產生之二次荷電粒子；及影像處理系統，其係依據檢測出之二次荷電粒子而形成影像。一次光學系統具有光電子產生裝置，其係具有光電子面，光電子面之母材使用熱傳導率比石英高之材料。此外，在檢查對象之中央部分設置中央平坦部390，在中央平坦部390之周緣經由階差391而設置周緣平坦部392，在階差391之周圍設置電場修正板400。在電場修正板400表面之電極401上施加與施加於檢查對象之表面電壓相同程度的表面電壓。

Description

檢查裝置

本發明係關於一種檢查形成於檢查對象表面之圖案瑕疵等的檢查裝置，詳細而言，係關於捕捉依檢查對象表面之性狀而變化的二次荷電粒子，以形成影像資料，依據其影像資料，以高處理量(throughput)檢查形成於檢查對象表面之圖案等的檢查裝置，以及檢查方法。

先前之半導體檢查裝置係對應於100nm設計法則之裝置與技術。但是，檢查對象之試樣多樣化，如晶圓、曝光用遮罩、EUV遮罩(極紫外線微影術用遮罩)、NIL(奈米壓印微影術(Nano Imprint Lithography))遮罩及基板，目前要求對應於試樣為5~30nm設計法則之裝置及技術。亦即，要求對圖案中之L/S(線/空間)或hp(半間距)的節點為5~30nm之世代來對應。以檢查裝置檢查此種試樣時，需要獲得高解析度。

在此所謂「試樣」，係曝光用遮罩、EUV遮罩、奈米壓印用遮罩(及模板)、半導體晶圓、光學元件用基板、光回路用基板等。此等包括有圖案者與無圖案者。有圖案者包括有凹凸者與無凹凸者。無凹凸圖案係藉由不同材料而形成圖案。無圖案者包括塗佈氧化膜者，及未塗佈氧化膜者。

在此，整理先前技術之檢查裝置的課題如下。

第一，解析度與處理量不足之問題。映射光學系統之先前技術中，畫素尺寸為50nm，像差為200nm程度。再者，欲達到高解析度與提高處理量，需要減低像差、減低照射電流之能寬、小畫素尺寸、及增加電流量。

第二，實施以掃瞄型電子顯微鏡(SEM)方式檢查時，檢查之構造愈微細，處理量之問題愈大。此因，若不使用更小之畫素尺寸，則影像之解像不足。此等起因於SEM主要利用邊緣反差進行影像形成與瑕疵檢查。例如，5nmPx尺寸，200MPPS時，約為6hr/cm²。這將花費映射投影式之20~50倍的時間，在檢查上不切實際。

【先前技術文獻】 【專利文獻】

[專利文獻1]國際公開第2002/001596號

[專利文獻2]日本特開2007-48686號公報

[專利文獻3]日本特開平11-132975號公報

先前之檢查裝置，其光電子產生裝置之光電子面的母材係使用石英或合成石英等，不過石英或合成石英之熱傳導率低，無法使接受電子照射之部分的熱迅速發散。因而，為了提高檢查裝置之解析度，而使處理量提高，若欲提高照射於光電子面之雷射的功率密度，則有光電子面因電子照射而受到損傷，量子效率降低，及各部 位之量子效率不均的問題。

本發明係鑑於上述課題而研創者，目的為提供一種可減低光電子面因電子照射所受到之損傷的檢查裝置。

此外，先前之檢查裝置在檢查具有所謂「台面構造」之試樣時，會有台面構造之端部(階差附近)的電場不均勻，獲得高的反差或信號雜訊比(S/N)之影像困難的問題。

本發明係鑑於上述課題而研創者，目的為提供一種在台面構造之端部可獲得高的反差或S/N之影像的檢查裝置。

本發明之檢查裝置具備：射束產生手段，其係產生荷電粒子或電磁波之任何一種作為射束；一次光學系統，其係引導射束照射於保持在工作處理室內的檢查對象；二次光學系統，其係檢測從檢查對象所產生之二次荷電粒子；及影像處理系統，其係依據檢測出之二次荷電粒子而形成影像，一次光學系統具有光電子產生裝置，其係具有光電子面，光電子面之母材使用熱傳導率比石英高之材料。

此外，本發明之檢查裝置中，光電子面的母材亦可使用藍寶石或鑽石。光電子面之形狀亦可係直徑為10μm~200μm之圓形，或一邊為10μm~200μm之矩形。

此外，本發明之檢查裝置中，光電子面上塗佈有光電子材料，光電子材料亦可使用釕或金。光電子材料之厚度亦可為5nm~100nm。

根據本發明，可提供可減低光電子面因電子照射所受到之損傷 的檢查裝置。

此外，本發明之檢查裝置具備：射束產生手段，其係產生荷電粒子或電磁波之任何一種作為射束；一次光學系統，其係引導射束照射於保持在工作處理室內的檢查對象；二次光學系統，其係檢測從檢查對象所產生之二次荷電粒子；及影像處理系統，其係依據檢測出之二次荷電粒子而形成影像，在檢查對象之中央部分設置中央平坦部，在中央平坦部之周緣經由階差設置周緣平坦部，在階差周圍設置電場修正板，而在電場修正板表面之電極上施加與施加於檢查對象的表面電壓相同程度之表面電壓。

該本發明之檢查裝置中，電場修正板亦可具有：絕緣層，其係設於電極之下；及靜電夾盤用電極，其係設於絕緣層之下，藉由在靜電夾盤用電極上施加電壓，將電場修正板與檢查對象密合。

此外，本發明之檢查裝置具備：射束產生手段，其係產生荷電粒子或電磁波之任何一種作為射束；一次光學系統，其係引導射束照射於保持在工作處理室內的檢查對象；控制手段，其係控制照射於檢查對象之射束的入射角度；二次光學系統，其係檢測從檢查對象所產生之二次荷電粒子；及影像處理系統，其係依據檢測出之二次荷電粒子而形成影像，在檢查對象之中央部分設置中央平坦部，在中央平坦部之周緣經由階差設置周緣平坦部，在階差附近之二次荷電粒子的檢測位置與射束入射角度之關係，作為映射資料(Mapping Data)而記憶於記憶部，控制手段在實施階差附近之檢查時，依據映射資料控制射束之入射角度，來修正二次荷電粒子之檢 測位置的偏差。

該本發明之檢查裝置中，控制手段亦可係活動式之數值孔隙、及數值孔隙之移動機構，映射資料係映射在階差附近複數個部位之反射鏡電子(mirror electron)位置與數值孔隙位置的關係之資料，實施階差附近之檢查時，依據映射資料，藉由移動機構移動數值孔隙，控制射束之入射角度，來修正反射鏡電子位置之偏差。

根據本發明，可提供在台面構造之端部可獲得高的反差及S/N的影像之檢查裝置。

1‧‧‧半導體檢查裝置

150‧‧‧真空控制系統

2‧‧‧控制裝置

160‧‧‧主處理室

10‧‧‧匣盒保持器、雜質

161‧‧‧轉移室

100‧‧‧電子線柱系統

162‧‧‧裝載閉鎖機構

11‧‧‧昇降台

170‧‧‧除振台

110‧‧‧光學顯微鏡

180‧‧‧迷你潔淨環境

12‧‧‧昇降機構

190‧‧‧試樣載體

120‧‧‧SEM式檢查裝置

20‧‧‧迷你潔淨環境裝置、試 樣

32‧‧‧箱本體、處理室

21‧‧‧迷你潔淨環境空間

32a,32b‧‧‧箱本體

22‧‧‧箱

321‧‧‧底壁

221‧‧‧頂壁

321a,321b‧‧‧底壁

222‧‧‧底壁

322‧‧‧頂壁

223‧‧‧周壁

323‧‧‧周壁

225,226‧‧‧出入口

325‧‧‧出入口

23‧‧‧氣體循環裝置

33‧‧‧箱支撐裝置

231‧‧‧氣體供給單元

33a,33b‧‧‧箱支撐裝置

232‧‧‧回收管道

331‧‧‧框架構造體

233‧‧‧導管

331a‧‧‧鋼板

24‧‧‧基板搬送箱、排出裝置

336b‧‧‧框架構造體

241‧‧‧吸入管道

337b‧‧‧縱框架

242‧‧‧鼓風機

36,36b‧‧‧台架

243,244‧‧‧導管

37,37b‧‧‧防振裝置

25‧‧‧預對準器

390‧‧‧中央平坦部

27‧‧‧閘門裝置

391‧‧‧階差

271‧‧‧密封材料

392‧‧‧周緣平坦部

272‧‧‧門

40‧‧‧裝載機箱、一次光學系統

273‧‧‧驅動裝置

30‧‧‧主箱、載台

40b‧‧‧裝載機箱

31‧‧‧工作處理室

400‧‧‧電場修正板

401‧‧‧表面電極

48‧‧‧孔隙

402‧‧‧絕緣層

49‧‧‧透鏡

403‧‧‧靜電夾盤用電極

49b‧‧‧懸吊部件

41‧‧‧第一裝載室、電子槍

50‧‧‧載台裝置、透鏡

42‧‧‧第二裝載室、透鏡

501‧‧‧箱本體

43‧‧‧箱本體、孔隙

502‧‧‧基板搬出搬入門

431‧‧‧底壁

503‧‧‧蓋體

432‧‧‧頂壁

505‧‧‧超低穿透性空氣過濾器

433‧‧‧周壁

506‧‧‧化學過濾器

434‧‧‧隔離壁

507‧‧‧風扇馬達

435,436,437‧‧‧出入口

51‧‧‧固定台

44‧‧‧孔隙

52‧‧‧Y台

45‧‧‧閘門裝置、透鏡

521‧‧‧伺服馬達

451‧‧‧密封材料

522‧‧‧編碼器

452‧‧‧門

53‧‧‧X台

453‧‧‧驅動裝置

531‧‧‧伺服馬達

46‧‧‧閘門裝置、E×B過濾器

532‧‧‧編碼器

461‧‧‧門

54‧‧‧旋轉台

47‧‧‧晶圓托架、透鏡

55‧‧‧保持器

471‧‧‧基板

551‧‧‧晶圓放置面

472‧‧‧支柱

56‧‧‧載台驅動機構

473,474‧‧‧支撐部

60‧‧‧裝載機、二次光學系統

61‧‧‧第一搬送單元

74‧‧‧二次光學系統

611‧‧‧驅動部

741‧‧‧透鏡系統

612‧‧‧支臂、第一搬送單元

741-1‧‧‧第二透鏡

613‧‧‧軸

741-2‧‧‧第三透鏡

615‧‧‧昇降機構

741-3‧‧‧第四透鏡

62‧‧‧NA孔隙

75‧‧‧真空容器

63‧‧‧第二搬送單元、透鏡

76‧‧‧檢測系統

632‧‧‧支臂

76-2‧‧‧第二檢測器

64‧‧‧對準器

761‧‧‧檢測器

70‧‧‧電子光學裝置、檢測器

763‧‧‧影像處理部

71‧‧‧鏡筒、EB-CCD

780‧‧‧控制單元

71-1‧‧‧一次柱

781‧‧‧CPU

71-2‧‧‧二次柱

81‧‧‧預充電單元

71a‧‧‧光源控制單元、一次柱控制單元

811‧‧‧荷電粒子照射部

83‧‧‧電位施加機構

71b‧‧‧鏡筒控制單元、二次柱控制單元

85‧‧‧電子束校準機構

87‧‧‧對準控制裝置

72‧‧‧一次光學系統、EB-TDI

871‧‧‧光學顯微鏡

721‧‧‧電子槍

90‧‧‧影像處理裝置

723‧‧‧維恩過濾器

900‧‧‧第二真空室

724(724-1,724-2)‧‧‧對物透鏡光學系統、陰極透鏡

910‧‧‧電源

920‧‧‧連接管

2000‧‧‧一次光學系統

2121‧‧‧光電子面

2010‧‧‧場孔隙

2122‧‧‧提取透鏡

2020‧‧‧光電子產生裝置

2125‧‧‧數值孔隙

2021‧‧‧光電子面

2130‧‧‧對準器

2022‧‧‧第一階透鏡、第一提取電極

2140‧‧‧孔隙

2150‧‧‧陰極透鏡

2023‧‧‧第二階透鏡、第二提取電極

2170‧‧‧三角反射鏡

2300‧‧‧電子槍

2024‧‧‧第三階透鏡、第三提取電極

2310‧‧‧陰極

2311‧‧‧陽極

2025‧‧‧數值孔隙

2312‧‧‧韋乃特罩

2030‧‧‧對準器

2313‧‧‧加熱電源

2031‧‧‧第一對準器

2314‧‧‧加速電源

2032‧‧‧第二對準器

2320‧‧‧場孔隙

2033‧‧‧第三對準器

3000‧‧‧光學顯微鏡

2040‧‧‧孔隙

3002‧‧‧掃瞄型電子顯微鏡

2050‧‧‧陰極透鏡

7000‧‧‧光源筒

2051‧‧‧第一陰極透鏡

10000‧‧‧光源

2052‧‧‧第二陰極透鏡

10001‧‧‧反射鏡

2100‧‧‧一次光學系統

10000A‧‧‧光線

2110‧‧‧場孔隙

10006,10009‧‧‧靜電透鏡

2120‧‧‧光電子產生裝置

10008‧‧‧數值孔隙

10071‧‧‧第一管

10072‧‧‧第二管

c‧‧‧匣盒

FA-2‧‧‧場孔隙

NA-2,NA-3‧‧‧數值孔隙

1st CO‧‧‧第一電子交叉點

W‧‧‧晶圓

第一圖係顯示本發明一種實施形態之檢查裝置的主要構成要素之正面圖，且係沿著第二圖之線A-A觀看的圖。

第二A圖係第一圖所示之檢查裝置的主要構成要素之平面圖，且係沿著第一圖之線B-B觀看的圖。

第二B圖係顯示本發明一種實施形態之檢查裝置中的基板搬入裝置之其他實施例的概略剖面圖。

第三圖係顯示第一圖之迷你潔淨環境(Mini Enviroment)裝置的剖面圖，且係沿著線C-C觀看之圖。

第四圖係顯示第一圖之裝載機箱的圖，且係沿著第二圖之線D-D觀看的圖。

第五圖係晶圓托架之放大圖，[A]係側視圖，[B]係沿著[A]之線E-E觀看的剖面圖。

第六圖係顯示主箱之支撐方法的變形例圖。

第七圖係顯示主箱之支撐方法的變形例圖。

第八圖係顯示光照射型之電子光學裝置的概略構成之示意圖。

第九圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示檢查裝置之整體構成圖。

第十圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示具備電子槍之檢查裝置的例圖。

第十一圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示照射於試樣表面之電子束的照射電流強度(量)與能之狀態及照射於試樣表面之射束的狀態圖。

第十二圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示使用UV(紫外線)、EUV或X射線之一次光學系統的例圖。

第十三圖係本發明一種實施形態之圖，且係一次光學系統之電子交叉點(crossover)形成的示意圖。

第十四圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示一次光學系統之第二種實施形態的圖。

第十五圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示從一次系統之中途位置，藉由設置於柱內之反射鏡，將光或雷射引導至光電子面時之例圖。

第十六圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示從一次系統之中途位置，藉由設置於柱內之反射鏡，將光或雷射引導至光電子面時之例圖。

第十七圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示將在光電子面 塗佈圖案之遮蔽材料的例，用於一次光學系統之第二種實施形態的一次光學系統之例圖。

第十八圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示使透過之光或雷射反射，再度照射於光電子面之方法的圖。

第十九圖係概略顯示本發明一種實施形態之半導體檢查裝置的雙重管構造圖。

第二十圖係顯示本發明一種實施形態之半導體檢查裝置的整體構成圖。

第二十一圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示在試樣上照射電子束時著陸能(Landing Energy)LE與漸層度DN的關係圖。

第二十二圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示過渡區域之現象圖。

第二十三圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示對LE在CO位置之射束形狀的測定例圖。

第二十四圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示第二檢測器之原理圖。

第二十五圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示適用本發明之電子線檢查裝置的構成圖。

第二十六圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示可切換EB(電子轟擊(Electron Bombardment))-TDI(延時積分(Time Delay Integration))、與EB-CCD(電荷耦合元件(Charge Coupled Device))之檢測器圖。

第二十七圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示適用本發明之電子線檢查裝置的圖。

第二十八圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示在同一個主處理室中設置映射光學式檢查裝置之電子柱與SEM式檢查裝置時的構成一例圖。

第二十九圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示進行將光或雷射照射於試樣之形態、與一次系統中以電子束照射試樣之形態的結合之形態例圖。

第三十圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示進行將光或雷射照射於試樣之形態、與一次系統中以電子束照射試樣之形態的結合之形態例圖。

第三十一圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示進行將光或雷射照射於試樣之形態、與一次系統中以電子束照射試樣之形態的結合之形態例圖。

第三十二圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示試樣表面電位均勻穩定供給化之例圖。

第三十三A圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示試樣表面電位均勻穩定供給化之例圖。

第三十三B圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示試樣表面電位均勻穩定供給化之例圖。

第三十四圖係顯示本發明一種實施形態之檢查方法的一次射束對試樣之入射角度圖。

第三十五圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示CO位置之射束觀察的一例圖。

第三十六圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示反射鏡電子依一次電子束之入射角度的位置圖。

第三十七圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示反射鏡電子位置與NA位置之例圖。

第三十八圖係本發明一種實施形態之圖，且係顯示反射鏡電子位置與NA位置之例圖。

第三十九圖係顯示檢查台面構造之端部(接近階差之部分)的情況圖。

第四十圖係顯示本發明一種實施形態之電場修正板的構成圖。

以下，參照圖式，就本發明之實施形態，說明檢查作為檢查對象而且在表面形成有圖案之基板亦即晶圓的半導體檢查裝置。另外，以下之實施形態係本發明的檢查裝置及檢查方法之例，然而並非限定於此等。

第一圖及第二A圖中，以正面及平面顯示本實施形態之半導體檢查裝置1的主要構成要素。

本實施形態之半導體檢查裝置1具備：保持收納有複數片晶圓之匣盒的匣盒保持器10；迷你潔淨環境裝置20；界定工作處理室之主箱30、配置於迷你潔淨環境裝置20與主箱30之間，界定二個裝載室之裝載機箱40；將晶圓從匣盒保持器10裝填於配置在主箱30內的載 台裝置50上之裝載機60；安裝於真空箱之電子光學裝置70；光學顯微鏡3000；及掃瞄型電子顯微鏡(SEM)3002，此等按照第一圖及第二A圖所示之位置關係而配置。半導體檢查裝置1還具備：配置於真空之主箱30內的預充電單元81：在晶圓上施加電位之電位施加機構83(圖示於第十四圖)；電子束校準機構85；及構成用於在載台裝置上進行晶圓定位之對準控制裝置87的光學顯微鏡871。電子光學裝置70具有鏡筒71及光源筒7000。關於電子光學裝置70之內部構造於後述。

<匣盒保持器>

匣盒保持器10保持複數個(本實施形態係2個)以上下方向平行排列狀態收納複數片(例如25片)晶圓之匣盒c(例如ASYST公司製之SMIF(標準機械界面)、FOUP(前開式晶圓傳送盒)等封閉式匣盒)。該匣盒保持器可分別任意選擇藉由機器人等自動裝置搬送匣盒而自動裝填於匣盒保持器10情況下適合其之構造者，或是藉由人工裝填情況下適合其之開放型匣盒構造者而設置。匣盒保持器10在本實施形態係自動裝填匣盒c之形式，例如具備昇降台11、及使其昇降台11上下移動之昇降機構12，匣盒c在昇降台上可以第二A圖之鏈線圖示的狀態而自動設定，設定後，以第二A圖之實線圖示的狀態自動旋轉，朝向迷你潔淨環境裝置內之第一搬送單元的轉動軸線。此外，昇降台11以第一圖之鏈線圖示的狀態下降。如此，由於在自動裝填情況下使用之匣盒保持器，或是藉由人工裝填情況下使用之匣盒保持器均只須適切使用熟知之構造者，因此省略其構造及功能之 詳細說明。

其他實施形態如第二B圖所示，係在收納於固定在箱本體501內側之溝型袋(無記載)的狀態下收容複數個300mm基板，並進行搬送、保管等者。該基板搬送箱24由以下元件構成：基板搬出搬入門502，其係連絡方筒狀之箱本體501與基板搬出搬入門自動開關裝置，藉由機械可開關箱本體501側面之開口部；蓋體503，其係位於與開口部相反側，而覆蓋用於進行過濾器類及風扇馬達之裝卸的開口部；用於保持基板W之溝型袋(無圖示)；超低穿透性空氣過濾器(ultra low penetration air filter：ULPA filter)505；化學過濾器506；及風扇馬達507。本實施形態係藉由裝載機60之機器人式的第一搬送單元612而送出放入基板。

另外，收納於匣盒c內之基板亦即晶圓，係接受檢查之晶圓，此種檢查係在半導體製程中，於處理晶圓之過程後，或是在過程中途進行。具體而言，係將接受成膜工序、化學機械研磨(CMP)、離子注入等之基板亦即晶圓、在表面形成配線圖案之晶圓、或尚未形成配線圖案之晶圓收納於匣盒內。因為收容於匣盒c內之晶圓係許多片在上下方向隔開且平行排列而配置，所以可上下移動第一搬送單元之支臂，以便可以後述之第一搬送單元保持任意位置之晶圓。

<迷你潔淨環境裝置>

第一圖至第三圖中，迷你潔淨環境裝置20具備：箱22，其係界定氛圍受到控制之迷你潔淨環境空間21；氣體循環裝置23，其係用於在迷你潔淨環境空間21內循環如清淨空氣之氣體，進行氛圍控 制；排出裝置24，其係回收供給至迷你潔淨環境空間21內之空氣的一部分並排出；及預對準器(pre-aligner)25，其係將配設於迷你潔淨環境空間21內作為檢查對象之基板亦即晶圓實施粗定位。

箱22具有頂壁221、底壁222及包圍四周之周壁223，並形成迷你潔淨環境空間21與外部隔絕之構造。為了控制迷你潔淨環境空間之氛圍，如第三圖所示，氣體循環裝置23具備：氣體供給單元231，其係在迷你潔淨環境空間21內安裝於頂壁221，使氣體(本實施形態係空氣)清淨，通過一個或一個以上之氣體吹出口(無圖示)，將清淨空氣朝向正下方層流狀地流動；回收管道232，其係在迷你潔淨環境空間內配置於底壁222之上，而回收朝向底部流下之空氣；及導管233，其係連接回收管道232與氣體供給單元231，將回收之空氣返回氣體供給單元231。本實施形態之氣體供給單元231係從箱22之外部吸取供給空氣之約20%加以清淨，不過從該外部吸取之氣體比率可任意選擇。氣體供給單元231具備用於製出清淨空氣之熟知構造的高效率微粒空氣過濾器(high efficiency particulate air filter：HEPA filter)或超低穿透性空氣過濾器。清淨空氣層流狀向下方之流動亦即向下流(Down flow)，主要以通過配置於迷你潔淨環境空間21內之後述第一搬送單元的搬送面而流動的方式供給，可防止搬送單元可能產生之塵埃附著於晶圓。因此，向下流之噴出口無須如圖示在接近頂壁之位置，只須在搬送單元之搬送面的上側即可。此外，亦不需要涵蓋整個迷你潔淨環境空間流動。另外，依情況，藉由使用離子風作為清淨空氣，可確保清淨度。此外，亦可在迷你潔淨環境空間 內設置用於觀察清淨度之感測器，在清淨度惡化時關閉裝置。在箱22之周壁223中鄰接於匣盒保持器10的部分形成有出入口225。亦可在出入口225附近設置熟知構造之閘門裝置，而從迷你潔淨環境裝置側關閉出入口225。在晶圓附近形成層流之向下流，例如流速為0.3至0.4m/sec即可。氣體供給單元亦可不設於迷你潔淨環境空間內而設於其外側。

排出裝置24具備：在比前述搬送單元之晶圓搬送面下側的位置，配置於搬送單元下部之吸入管道241；配置於箱22之外側的鼓風機242；及連接吸入管道241與鼓風機242之導管243。該排出裝置24藉由吸入管道241吸引經搬送單元周圍流下，且包含有可能因搬送單元而產生之塵埃的氣體，並經由導管243、244及鼓風機242而排出箱22外側。此時亦可排出至安裝在箱22附近的排氣管(無圖示)內。

配置於迷你潔淨環境空間21內之對準器25，係光學式或機械式檢測形成於晶圓上之定向平面(即形成於圓形晶圓外周之平坦部分，以下稱為定向平面)、或形成於晶圓外周緣之一個或一個以上的V型缺口亦即切口，可以約±1度之精度將晶圓繞軸線O-O旋轉的方向之位置預先定位。預對準器構成申請專利範圍中記載之發明的決定檢查對象座標之機構的一部分，而擔任檢查對象之粗定位。由於該預對準器本身係熟知之構造者，因此省略其構造及動作之說明。

另外，亦可在預對準器之下部亦設置排出裝置用的回收管道，將從預對準器排出之包含塵埃的空氣排出外部，不過無圖示。

<主箱>

第一圖及第二A圖中，界定工作處理室31之主箱30具備箱本體32，箱本體32藉由搭載於配置在台架36上之振動遮斷裝置亦即防振裝置37上的箱支撐裝置33而支撐。箱支撐裝置33具備組成矩形之框架構造體331。箱本體32具備配設固定於框架構造體331上，並搭載於框架構造體上之底壁321；頂壁322；及連接於底壁321及頂壁322並包圍四周的周壁323；而從外部隔離工作處理室31。本實施形態之底壁321係以厚度較厚之鋼板構成，避免因放置於上方之載台裝置等機器之重力而產生形狀或體積的改變，不過亦可採用其他構造。本實施形態中，箱本體及箱支撐裝置33組裝成剛性構造，可以防振裝置37阻止來自設置了台架36之地板的振動傳達至該剛性構造。在箱本體32之周壁323中鄰接於後述之裝載機箱的周壁上形成有供晶圓出入的出入口325。

另外，防振裝置亦可為具有空氣彈簧、磁性軸承等之主動式者，或是亦可為具有此等部件之被動式者。由於兩者只須為熟知之構造者即可，因此省略其本身之構造及功能的說明。工作處理室31藉由熟知構造之真空裝置(無圖示)而保持真空氛圍。在台架36之下配置有控制裝置全部動作之控制裝置2。

<裝載機箱>

第一圖、第二A圖及第四圖中，裝載機箱.40具備界定第一裝載室41與第二裝載室42之箱本體43。箱本體43具有底壁431、頂壁432、包圍四周之周壁433、及隔離第一裝載室41與第二裝載室42之隔離壁434，並可從外部隔離兩個裝載室。在隔離壁434上形成有 用於在兩個裝載室間進行晶圓交換之開口亦即出入口435。此外，在周壁433之鄰接於迷你潔淨環境裝置及主箱的部分形成有出入口436及437。該裝載機箱40之箱本體43裝設於箱支撐裝置33之框架構造體331上，藉此支撐。因此，該裝載機箱40亦不致傳達地板之振動。裝載機箱40之出入口436與迷你潔淨環境裝置之箱22的出入口226配合，此處設有選擇性阻止迷你潔淨環境空間21與第一裝載室41之連通的閘門(shutter)裝置27。閘門裝置27具有：包圍出入口226及436之周圍，並與側壁433緊密接觸而固定之密封材料271；與密封材料271協作，阻止空氣經由出入口而流通之門272；及移動該門之驅動裝置273。此外，裝載機箱40之出入口437與箱本體32之出入口325配合，此處設有選擇性密封阻止第二裝載室42與工作處理室31之連通的閘門裝置45。閘門裝置45具有：包圍出入口437及325之周圍，與側壁433及323緊密接觸而固定於此等之密封材料451；與密封材料451協作，阻止空氣經由出入口而流通之門452；及移動其門之驅動裝置453。再者，在形成於隔離壁434之開口設有藉由門461將其關閉，而選擇性密封阻止第一及第二裝載室間之連通的閘門裝置46。此等閘門裝置27、45及46在關閉狀態時，可氣密密封各室。由於此等閘門裝置只須係熟知者即可，因此省略其構造及動作之詳細說明。另外，迷你潔淨環境裝置20之箱22的支撐方法與裝載機箱之支撐方法不同，為了防止來自地板之振動經由迷你潔淨環境裝置而傳達至裝載機箱40、主箱30，只須在箱22與裝載機箱40之間，以氣密包圍出入口周圍之方式配置防振用的緩衝材料即可。

在第一裝載室41內配設有將複數片(本實施形態係2片)晶圓上下隔開，以水平狀態支撐之晶圓托架47。如第五圖所示，晶圓托架47具備在矩形之基板471的四個角落彼此隔開以直立狀態固定之支柱472，各支柱472中分別形成2階之支撐部473及474，可在其支撐部上搭載晶圓W之周緣而保持。而後，使後述之第一及第二搬送單元的支臂前端從鄰接之支柱間接近晶圓，可藉由支臂握持晶圓。

裝載室41及42可藉由包含無圖示之真空泵的熟知構造之真空排氣裝置(無圖示)控制氛圍成高真空狀態(真空度為10^-5~10^-6Pa)。此時，將第一裝載室41保持低真空氛圍，作為低真空室，將第二裝載室42保持高真空氛圍，作為高真空室，亦可有效防止晶圓污染。藉由採用此種構造，可將收容於裝載室內，其次進行瑕疵檢查之晶圓無遲滯地搬送至工作處理室內。藉由採用此種裝載室，可使瑕疵檢查之處理量提高，還可將要求保管狀態係高真空狀態之電子源周邊的真空度儘可能形成高真空度狀態。

第一及第二裝載室41及42分別連接有真空排氣配管與惰性氣體(例如乾燥純氮)用之排放配管(均無圖示)。藉此，各裝載室內之大氣壓狀態藉由惰性氣體排放(注入惰性氣體，防止惰性氣體以外之氧氣等附著於表面)而達成。由於進行此種惰性氣體排放之裝置本身只須為熟知構造者即可，因此省略其詳細之說明。

<載台裝置>

載台裝置50具備配置於主箱30之底壁321上的固定台51、在固 定台上移動於Y方向(第一圖中與紙面垂直之方向)之Y台52、在Y台上移動於X方向(第一圖中左右方向)之X台53、在X台上可旋轉之旋轉台54、及配置於旋轉台54上之保持器55。在其保持器55之晶圓放置面551上可釋放地保持晶圓。保持器只須為以機械式或靜電夾盤方式可釋放地握持晶圓之熟知構造者即可。載台裝置50使用伺服馬達、編碼器及各種感測器(無圖示)，藉由使上述複數個台動作，可將在放置面551上保持於保持器之晶圓，對從電子光學裝置照射之電子束，在X方向、Y方向及Z方向(第一圖中上下方向)，並在繞與晶圓之支撐面垂直的軸線的方向(θ方向)以高精度定位。另外，Z方向之定位例如只須在Z方向可微調整保持器上之放置面的位置即可。此時，藉由微細徑雷射之位置測定裝置(使用干擾計之原理的雷射干擾測距裝置)檢測放置面之基準位置，藉由無圖示之反饋電路控制其位置，或是與其共同或是取代其而測定晶圓之切口或定向平面之位置，檢測晶圓對電子束之平面位置、旋轉位置，藉由可微小角度控制之步進馬達等使旋轉台旋轉而控制。為了儘量防止在工作處理室內產生塵埃，載台裝置用之伺服馬達521、531及編碼器522、532配置於主箱30之外側。另外，由於載台裝置50只須為例如步進機等使用之熟知構造者即可，因此省略其構造及動作之詳細說明。此外，由於上述雷射干擾測距裝置亦為熟知構造者即可，因此省略其構造、動作之詳細說明。

藉由預先將晶圓對電子束之旋轉位置及X、Y位置預先輸入後述之信號檢測系統或影像處理系統，亦可謀求獲得信號之基準化。再 者，設於該保持器之晶圓夾盤機構可將用於夾住晶圓之電壓賦予靜電夾盤的電極，可壓住晶圓外周部之3點(宜在周方向等間隔隔開)而實施定位。晶圓夾盤機構具備二個固定定位銷、及一個壓緊式曲柄銷。曲柄銷可實現自動夾住及自動釋放，且構成施加電壓之導通部位。

另外，本實施形態係將第二A圖中在左右方向移動之台作為X台，將在上下方向移動之台作為Y台，不過亦可在該圖上將在左右方向移動之台作為Y台，將在上下方向移動之台作為X台。

<裝載機>

裝載機60具備配置於迷你潔淨環境裝置20之箱22內的機器人式之第一搬送單元61、及配置於第二裝載室42內之機器人式的第二搬送單元63。

第一搬送單元61關於驅動部611，具有可繞軸線O₁-O₁旋轉的多節支臂612。多節支臂可使用任意構造者，不過本實施形態具有相互可轉動地安裝之三個部分。第一搬送單元61之支臂612的一個部分，亦即最靠近驅動部611側之第一部分，安裝於可藉由設於驅動部611內之熟知構造的驅動機構(無圖示)而旋轉之軸613。支臂612藉由軸613可繞軸線O₁-O₁轉動，並且藉由部分間之相對旋轉，整體對軸線O₁-O₁可在半徑方向伸縮。在最遠離支臂612之軸613的第三部分之前端，設有熟知構造之機械式夾盤或靜電夾盤等握持晶圓的握持裝置616。驅動部611藉由熟知構造之昇降機構615可在上下方向移動。

該第一搬送單元61之支臂612朝向保持於匣盒保持器的二個匣盒c內的任何一方方向M1或M2伸出支臂，使收容於匣盒c內之晶圓搭載於1支支臂上，或是藉由安裝於支臂前端之夾盤(無圖示)握持而取出。其後，支臂縮回(形成第二A圖所示之狀態)，支臂旋轉至可朝向預對準器25之方向M3而伸長的位置，並在其位置停止。此時，支臂再度伸出，使保持於支臂之晶圓搭載於預對準器25。從預對準器與前述相反地接收晶圓後，支臂進一步旋轉，在可朝向第二裝載室42伸長之位置(方向M4)停止，而將晶圓送交第二裝載室42內之晶圓托架47。另外，機械性握持晶圓情況下，係握持晶圓之周緣部(距離周緣約5mm之範圍)。此因晶圓中除周緣部之外，全面形成有器件(電路配線)，握持該部分時會造成器件的破壞及瑕疵。

第二搬送單元63之構造亦與第一搬送單元基本上相同，由於差異之處僅為晶圓之搬送係在晶圓托架47與載台裝置的放置面上之間進行，因此省略詳細之說明。

上述裝載機60之第一及第二搬送單元61及63，在大致保持水平狀態下，從保持於匣盒保持器之匣盒向配置於工作處理室31內的載台裝置50上或逆向進行晶圓之搬送，搬送單元之支臂僅在從匣盒取出及向其***晶圓、向晶圓托架放置及從其取出晶圓、以及向載台裝置放置及從其取出晶圓時才上下移動。因此，大型晶圓，例如直徑為30cm之晶圓的移動亦可順利進行。

<晶圓之搬送>

其次，就從被匣盒保持器支撐之匣盒c向配置於工作處理室31內 之載台裝置50搬送晶圓，按照順序作說明。

匣盒保持器10如上述，係使用適合藉由人工設定匣盒情況下之構造者，且為適合自動設定匣盒情況下之構造者。本實施形態中，將匣盒c設定在匣盒保持器10之昇降台11上時，昇降台11藉由昇降機構12下降，而使匣盒c配合出入口225。

使匣盒配合出入口225時，設於匣盒之護蓋(無圖示)打開，並在匣盒c與迷你潔淨環境的出入口225之間配置筒狀的遮罩，而使匣盒內及迷你潔淨環境空間內與外部隔絕。由於此等構造係熟知者，因此省略其構造及動作之詳細說明。另外，在迷你潔淨環境裝置20側設有開關出入口225之閘門裝置情況下，則是其閘門裝置動作而打開出入口225。

另外，第一搬送單元61之支臂612在朝向方向M1或M2之任何一方狀態下(本說明係M1之方向)停止，出入口225打開時支臂伸出，以前端接收收容於匣盒內之1片晶圓。另外，支臂與從匣盒取出之晶圓上下方向的位置調整，在本實施形態係藉由第一搬送單元61之驅動部611及支臂612的上下移動來進行，不過，亦可由匣盒保持器之昇降台的上下移動來進行，或是由其兩者進行。

支臂612接收晶圓完成時，支臂縮回，開動閘門裝置，關閉出入口(有閘門裝置時)，其次，支臂612形成能繞軸線O₁-O₁轉動，朝向方向M3伸長之狀態。此時，支臂伸出，使搭載於前端或以夾盤握持之晶圓搭載於預對準器25上，藉由其預對準器將晶圓旋轉方向之方向(繞垂直於晶圓平面之中心軸線的方向)定位在指定之範圍內。 定位完成時，第一搬送單元61於支臂前端從預對準器25接收晶圓後，使支臂縮回，朝向方向M4形成可伸長支臂之姿勢。此時，閘門裝置27之門272動作，打開出入口226及436，支臂612伸出，使晶圓搭載於第一裝載室41內之晶圓托架47的上階側或下階側。另外，如前述，在閘門裝置27打開而將晶圓交接至晶圓托架47之前，係藉由閘門裝置46之門461將形成於隔離壁434之開口435關閉成氣密狀態。

上述藉由第一搬送單元搬送晶圓之過程中，清淨空氣從設於迷你潔淨環境裝置之箱上的氣體供給單元231層流狀流動(作為向下流)，防止在搬送中途塵埃附著於晶圓上面。搬送單元周邊之空氣的一部分(本實施形態從供給單元供給之空氣的約20%主要為污濁之空氣)從排出裝置24之吸入管道241吸引而排出箱外。剩餘之空氣經由設於箱底部之回收管道232回收，再度返回氣體供給單元231。

藉由第一搬送單元61使晶圓搭載於裝載機箱40之第一裝載室41內的晶圓托架47內時，閘門裝置27關閉，使裝載室41內密閉。此時，在第一裝載室41內填充惰性氣體而趕出空氣後，其惰性氣體亦被排出，而在其裝載室41內形成真空氛圍。該第一裝載室之真空氛圍為低真空度即可。裝載室41內獲得某種程度之真空度時，閘門裝置46動作，打開經門461所密閉之出入口436，第二搬送單元63之支臂632伸出，以前端之握持裝置從晶圓托架47接收1片晶圓(搭載於前端上或是以安裝於前端之夾盤握持)。晶圓接收完成時，支臂縮回，閘門裝置46再度動作，以門461關閉出入口435。另外，在閘 門裝置46打開前，支臂632預先形成可朝向晶圓托架47之方向N1而伸長的姿勢。此外，如前述，在閘門裝置46打開前，以閘門裝置45之門452關閉出入口437、325，在以氣密狀態下阻止第二裝載室42內與工作處理室31內之連通，將第二裝載室42內真空排氣。

閘門裝置46關閉出入口435時，第二裝載室內再度進行真空排氣，以比第一裝載室內之真空度高的方式形成真空。其間，第二搬送單元63之支臂旋轉至可朝向工作處理室31內之載台裝置50方向而伸長的位置。另外，工作處理室31內之載台裝置，係Y台52在第二A圖上方移動至X台53之中心線X₀-X₀，與通過第二搬送單元63之轉動軸線O₂-O₂的X軸線X₁-X₁大致一致之位置，此外，X台53移動至第二A圖中最接近左側之位置的位置，而在該狀態下待機。第二裝載室之真空狀態與工作處理室概略同時，閘門裝置45之門452動作，打開出入口437、325，支臂伸出，保持晶圓之支臂的前端接近工作處理室31內的載台裝置。而後，將晶圓放置於載台裝置50之放置面551上。晶圓放置完成時，支臂縮回，閘門裝置45關閉出入口437、325。

以上，係附帶說明將匣盒c內之晶圓搬送至載台裝置上之前的動作，而將搭載於載台裝置處理完成之晶圓從載台裝置返回匣盒c內時，係進行與前述相反之動作而返回。此外，因為在晶圓托架47上預先放置複數片晶圓，所以以第二搬送單元在晶圓托架與載台裝置之間進行晶圓之搬送期間，可以第一搬送單元在匣盒與晶圓托架之間進行晶圓搬送，並可有效進行檢查處理。

具體而言，在第二搬送單元之晶圓托架47上有已經處理完成之晶圓A與未處理之晶圓B時， (1)首先，移動未處理之晶圓B至載台裝置50，開始處理。(2)在該處理中，藉由支臂將處理完成晶圓A從載台裝置50移動至晶圓托架47，同樣藉由支臂從晶圓托架抽出未處理之晶圓C，以預對準器定位後，移動至裝載室41之晶圓托架47。

藉由如此進行，在晶圓托架47中，於晶圓B正處理中，可將處理完成之晶圓A替換成未處理之晶圓C。

此外，依進行檢查或評估之裝置的使用方式，藉由並列設置複數台載台裝置50，在各個裝置中從一個晶圓托架47移動晶圓，亦可相同處理複數片晶圓。

第六圖中顯示主箱之支撐方法的變形例。第六圖所示之變形例，係以較厚之矩形鋼板331a構成箱支撐裝置33a，在其鋼板上搭載箱本體32a。因此，箱本體32a之底壁321a形成比前述實施形態之底壁薄的構造。第七圖所示之變形例，係藉由箱支撐裝置33b之框架構造體336b在懸吊狀態下支撐箱本體32b及裝載機箱40b。固定於框架構造體336b之複數個縱框架337b的下端固定於箱本體32b之底壁321b的四個角落，並藉由其底壁支撐周壁及頂壁。而後，防振裝置37b配置於框架構造體336b與台框架36b之間。此外，裝載機箱40亦藉由固定於框架構造體336之懸吊部件49b而懸吊。箱本體32b在該第七圖所示之變形例，由於係懸吊式地支撐，因此主箱及設於其中之各種機器整體可低重心化。包含上述變形例之主箱及裝載機箱的 支撐方法，係可避免來自地板之振動傳導至主箱及裝載機箱。

無圖示之其他變形例，係僅主箱之箱本體藉由箱支撐裝置從下支撐，裝載機箱可採用與鄰接之迷你潔淨環境裝置相同的方法配置於地板上。此外，無圖示之另外變形例，係僅主箱之箱本體以懸吊式支撐於框架構造體，裝載機箱可採用與鄰接之迷你潔淨環境裝置相同的方法配置於地板上。根據上述之實施形態，可達到如下之效果。

(A)可獲得使用電子線之映射投影方式的檢查裝置之整體構成，可以高處理量處理檢查對象。

(B)在迷你潔淨環境空間內流動清淨氣體，防止塵埃附著於檢查對象，並且藉由設置觀察清淨度之感測器，可監視其空間內之塵埃，同時進行檢查對象之檢查。

(C)由於一體地透過防止振動裝置而支撐裝載室及工作處理室，因此不受外部環境之影響，可對載台裝置供給檢查對象及進行檢查。

<電子光學裝置>

電子光學裝置70具備固定於箱本體32之鏡筒71，其中設有：光學系統，其係具備一次光源光學系統(以下簡稱為「一次光學系統」)72、及二次電子光學系統(以下簡稱為「二次光學系統」)74；及檢測系統76。第八圖係顯示「光照射型」電子光學裝置之概略構成的示意圖。另外，本發明之實施形態的電子光學裝置係使用後述之「電子照射型」的電子光學裝置。第八圖之電子光學裝置(光照射型之電子光學裝置)，其一次光學系統72係將光線照射於檢查對象之晶圓W 表面的光學系統，且具備發出光線之光源10000、及變更光線角度之反射鏡10001。該光照射型之電子光學裝置從光源射出之光線10000A的光軸，對從檢查對象之晶圓W釋出的光電子之光軸(與晶圓W表面垂直)傾斜。

檢測系統76具備配置於透鏡系統741之成像面的檢測器761及影像處理部763。

<光源(光線光源)>

第八圖之電子光學裝置中，光源10000使用DUV(深紫外線)雷射光源。從DUV雷射光源10000射出DUV雷射光。另外，UV、DUV、EUV之光及雷射，以及X射線及X射線雷射等，只要是從受到來自光源10000之光照射的基板釋出光電子之光源，亦可使用其他光源。

<一次光學系統>

藉由從光源10000射出之光線形成一次光線，在晶圓W面上照射矩形或圓形(亦可為橢圓)光束之部分，稱為一次光學系統。從光源10000射出之光線通過對物透鏡光學系統724，作為一次光線而照射於載台裝置50上之晶圓WF。

<二次光學系統>

使藉由照射於晶圓W上之光線產生的光電子形成之二維影像，穿過形成於反射鏡10001之孔，藉由靜電透鏡(轉移透鏡)10006及10009通過數值孔隙10008，而在視場光闌位置成像，經後階之透鏡741放大投影，並以檢測系統76檢知。該成像投影光學系統稱為二 次光學系統74。

此時，在晶圓上施加負偏壓。具有藉由靜電透鏡724(透鏡724-1及724-2)與晶圓間之電位差，而使從試樣面上產生之光電子加速，使色像差減低的效果。該對物透鏡光學系統724中之提取電場形成3kV/mm~10kV/mm之高電場。使提取電場增加時，有像差減低效果，且有助於提高解析度。另外，使提取電場增加時，電壓梯度變大，容易產生放電。因此，選擇適切值來使用提取電場很重要。藉由透鏡724(CL)放大成規定倍率之電子藉由透鏡(TL1)10006會聚，而在數值孔隙10008(NA)上形成電子交叉點(Crossover)(CO)。此外，藉由透鏡(TL1)10006與透鏡(TL2)10009之組合，可進行倍率之變焦。其後，以透鏡(PL)741放大投影，在檢測器761之MCP(微通道板(Micro Channel Plate))上成像。本光學系統係在TL1-TL2間配置NA，構成藉由將其最佳化可減低軸外像差之光學系統。

<檢測器>

來自以二次光學系統成像之晶圓的光電子影像，首先以微通道板(MCP)放大後，照射於螢光幕上變換成光影像。MCP之原理係將數百萬支直徑6~25μm、長度0.24~1.0mm之非常細的導電性玻璃毛細管集束，整形成薄板狀，藉由施加指定之電壓，每支毛細管作為獨立之電子放大器工作，整體形成電子放大器。

藉由該檢測器變換成光的影像經由真空透過窗，以放置於大氣中之FOP(纖維光學板(Fiber Optical Plate))系統在TDI(延時積分(Time Delay Integration))-CCD(電荷耦合元件(Charge Coupled Device))上 一對一投影。此外，有時採用其他方法，將塗佈有螢光材料之FOP連接於TDI感測器面，在真空中將電子/光變換之信號導入TDI感測器。此種方式之透過率及MTF(調變傳遞函數(Modulation Transfer Function))比放置在大氣中時的效率佳。例如在透過率及MTF中獲得之值高達×5~×10。此時檢測器如上述係使用MCP+TDI，不過，亦可使用EB(電子轟擊(Electron Bombardment))-TDI或EB-CCD來取代。使用EB-TDI時，由於從試樣表面產生而形成二維影像之光電子直接入射於EB-TDI感測器面，因此可形成解析度不致惡化之影像信號。例如，係MCP+TDI時，電子經MCP放大後，藉由螢光材料或閃爍器等進行電子/光變換，其光影像之資訊送達TDI感測器。另外，EB-TDI、EB-CCD，由於並無電子/光變換、光放大資訊之傳輸零件/損失，因此影像不致惡化地將信號送達感測器。例如使用MCP+TDI時，與使用EB-TDI或EB-CCD時比較，MTF及反差為1/2~1/3。

另外，本實施形態中，對物透鏡系統724為施加10至50kV之高電壓，並設置了晶圓W者。

<映射投影方式的主要功能相關內容及其全貌的說明>

第九圖顯示本實施形態之整體構成圖。但是，省略一部分構成之圖示。

第九圖中，檢查裝置具有鏡筒71、光源筒7000及處理室32。在光源筒7000內部設有光源10000，在從光源10000照射之光線(一次光線)的光軸上配置一次光學系統72。此外，在處理室32之內部設置載台裝置50，在載台裝置50上放置晶圓W。

另外，在鏡筒71之內部，在從晶圓W釋出之二次光束的光軸上配置陰極透鏡724(724-1及724-2)、轉移透鏡10006及10009、數值孔隙(NA)10008、透鏡741及檢測器761。另外，數值孔隙(NA)10008相當於開口光闌，且係圓形開孔之金屬製(鉬等)薄板。

另外，檢測器761之輸出係輸入控制單元780，控制單元780之輸出係輸入中央處理器(CPU)781。CPU781之控制信號係輸入光源控制單元71a、鏡筒控制單元71b及載台驅動機構56。光源控制單元71a進行光源10000之電源控制，鏡筒控制單元71b進行陰極透鏡724、透鏡10006及10009、透鏡741之透鏡電壓控制與對準器(無圖示)的電壓控制(偏向量控制)。

此外，載台驅動機構56將載台之位置資訊傳輸至CPU781。再者，光源筒7000、鏡筒71、處理室32與真空排氣系統(無圖示)連繫，藉由真空排氣系統之渦輪泵排氣，內部維持真空狀態。此外，在渦輪泵之下游側通常設置採用乾式泵或旋轉泵之粗抽真空排氣裝置系統。

一次光線照射於試樣時，從晶圓W之光線照射面產生光電子作為二次光束。

二次光束通過陰極透鏡724、TL透鏡群10006與10009、透鏡(PL)741後導入檢測器成像。

再者，以3片電極構成陰極透鏡724。最下方之電極設計成在與試樣W側的電位之間形成正電場，吸引電子(特別是定向性小之二次電子)，並有效導入透鏡內。因而，陰極透鏡在成為兩遠心時有效。 藉由陰極透鏡而成像之二次光束通過反射鏡10001之孔。

陰極透鏡724僅以一階使二次光束成像時，透鏡作用增強而容易產生像差。因此，形成2階之雙合透鏡系統，進行1次成像。此時，其中間成像位置係在透鏡(TL1)10006與陰極透鏡724之間。此外，此時如上述，形成兩遠心(telecentric：遠心)時減低像差非常有效。二次光束藉由陰極透鏡724及透鏡(TL1)10006會聚在數值孔隙(NA)10008上形成電子交叉點。在透鏡724與透鏡(TL1)10006之間進行一次成像，其後藉由透鏡(TL1)10006與透鏡(TL2)10009決定中間倍率，以透鏡(PL)741放大而成像於檢測器761。換言之，本例合計進行3次成像。

此外，透鏡10006、10009、透鏡741均係稱為單電位透鏡或單透鏡(Einzel Lens)的旋轉軸對稱型透鏡。各透鏡以3片電極構成，通常將外側之2個電極形成零電位，以施加於中央電極之電壓使透鏡作用而控制。此外，不限於該透鏡構造，有時係在透鏡724之第一階或第二階，或是在兩者採用持有焦點調整用電極之構造，或是具備動態進行之焦點調整用電極，且係4極或是5極。此外，關於PL透鏡741，為了附加向場透鏡(field lens)功能，進行軸外像差減低，且進行倍率放大，形成4極或5極亦有效。

二次光束藉由二次光學系統放大投影，並在檢測器761之檢測面成像。檢測器761由放大電子之MCP、將電子變換成光之螢光板、用於作為真空系統與外部之中繼及傳輸光學影像的透鏡及其他光學元件、以及攝像元件(CCD)等構成。二次光束以MCP檢測面成像、放 大，藉由螢光板將電子變換成光信號，並藉由攝像元件變換成光電信號。

控制單元780從檢測器761讀取晶圓W之影像信號，並傳輸至CPU781。CPU781從影像信號藉由模板匹配等實施圖案之瑕疵檢查。此外，載台裝置50藉由載台驅動機構56可在XY方向移動。CPU781讀取載台裝置50之位置，輸出驅動控制信號至載台驅動機構56，驅動載台裝置50，依序進行影像之檢測、檢查。

此外，放大倍率之變更時，即使改變透鏡10006及10009之透鏡條件的設定倍率，仍可在檢測側之整個視場獲得均勻影像。另外，本實施形態雖可以取得穩定而均勻之影像，不過，通常在放大倍率為高倍時會產生影像亮度降低的問題。因此，為了加以改善，在改變二次光學系統之透鏡條件而變更放大倍率時，係設定一次光學系統之透鏡條件，使每單位像素釋出之電子量保持一定。

<預充電單元>

如第一圖所示，預充電單元81在工作處理室31內係鄰接於電子光學裝置70之鏡筒71而配設。由於本檢查裝置係藉由在身為檢查對象之基板亦即晶圓上照射電子線，來檢查形成於晶圓表面之器件圖案等形式的裝置，因此，係將藉由光線照射而產生之光電子的資訊作為晶圓表面之資訊，不過依晶圓材料、照射之光或雷射的波長或光能等條件，有時晶圓表面帶電(充電)。再者，即使晶圓表面亦有可能產生強帶電之部位與弱帶電部位。晶圓表面之帶電量不穩定時，光電子資訊亦產生不穩定，而無法獲得正確之資訊。因此，本 實施形態為了防止該不穩定，而設置具有荷電粒子照射部811之預充電單元81。在檢查之晶圓的指定部位照射光或雷射之前，為了避免帶電不穩定，而從該預充電單元之荷電粒子照射部811照射荷電粒子，以消除帶電不穩定。該晶圓表面之充電係預先形成檢測對象之晶圓面的影像，藉由評估其影像來檢測，並依據其檢測使預充電單元81動作。

(實施形態1) <具備使用電子照射之一次光學系統來取代使用光照射的一次系統之電子光學裝置>

以上所述者，照射於試樣表面者係光或雷射等，據此敘述從試樣表面產生光電子之形態。以下，作為本發明之實施形態，敘述取代照射光，而照射電子束「電子照射型」之一次系統的形態。首先，將具備一般電子槍之檢查裝置例顯示於第十圖。第十圖(a)顯示整體構成，第十圖(b)係電子槍部分之放大示意圖。但是省略一部分構成之圖示。

第十圖(a)中，檢查裝置具有一次柱71-1、二次柱71-2及處理室32。在一次柱71-1之內部設有電子槍721，在從電子槍721照射之電子束(一次射束)的光軸上配置一次光學系統72。此外，在處理室32之內部設置載台裝置50，在載台裝置50上放置試樣W。另外，在二次柱71-2之內部，在從試樣W產生之二次射束的光軸上配置陰極透鏡724、數值孔隙NA-2、維恩過濾器(Wien Filter)723、第二透鏡741-1、數值孔隙NA-3、第三透鏡741-2、第四透鏡741-3及檢測器 761。另外，數值孔隙NA-3相當於開口光闌，且係開設圓形孔之金屬製(鉬等)薄板。而後，數值孔隙NA-2配置成孔隙部為一次射束之集束位置及陰極透鏡724的焦點位置。因此，陰極透鏡724與數值孔隙NA-2構成遠心式電子光學系統。特別是亦有時構成陰極透鏡724係2階之雙合透鏡，第一中間成像點形成於E×B中心附近之兩遠心的電子光學系統。此與單遠心或非遠心時比較，可縮小像差，而可達成廣視場之二維電子影像的高解析度成像。換言之，可實現像差1/2~1/3。

另外，檢測器761之輸出係輸入控制單元780，控制單元780之輸出係輸入CPU781。CPU781之控制信號輸入一次柱控制單元71a、二次柱控制單元71b及載台驅動機構56。一次柱控制單元71a進行一次光學系統72之透鏡電壓控制，二次柱控制單元71b進行施加於陰極透鏡724、第二透鏡741-1~第四透鏡741-3之透鏡電壓控制及維恩過濾器723的電磁場控制。此外，載台驅動機構56將載台之位置資訊傳輸至CPU781。再者，一次柱71-1、二次柱71-2及處理室32與真空排氣系統(無圖示)連繫，藉由真空排氣系統之渦輪分子泵排氣，內部維持真空狀態。

(一次射束)

來自電子槍721之一次射束藉由一次光學系統72接受透鏡作用，並入射於維恩過濾器723。在此，電子槍之晶片可利用具有矩形、圓形平面、曲面(例如r=50μm程度)者，並使用可取得大電流之六硼化鑭(LaB₆)。此外，一次光學系統72使用旋轉軸非對稱之四極 或八極靜電(或電磁)透鏡。此與所謂柱面透鏡同樣地可在X軸、Y軸分別引起集束與發散。藉由以2階或3階構成該透鏡，使各透鏡條件最佳化，不致損失照射電子，可將試樣面上之射束照射區域整形成任意之矩形狀或橢圓形狀。具體而言，使用靜電透鏡時，使用4個圓柱桿。將相對之各電極形成等電位，彼此賦予相反之電壓特性。另外，四極透鏡亦可不使用圓柱形，而使用以靜電偏向器將通常使用之圓形板分割為4個部分的形狀之透鏡。此時可謀求透鏡之小型化。

通過一次光學系統72之一次射束的軌道藉由維恩過濾器723之偏向作用而彎曲。維恩過濾器723使磁場與電場正交，將電場設為E，磁場設為B，荷電粒子之速度設為v時，僅使滿足E=vB之維恩條件的荷電粒子直行，而彎曲其以外之荷電粒子軌道。對一次射束產生磁場之力FB與電場之力FE，造成射束軌道彎曲。另外，對二次射束，因為力FB與力FE作用於相反方向，所以彼此抵銷，二次射束照樣直行。預先設定一次光學系統72之透鏡電壓，使一次射束在數值孔隙NA-2之孔隙部成像。該數值孔隙NA-2阻止在裝置內散射之多餘電子束到達試樣面，以防止試樣W之充電及污染。再者，由於數值孔隙NA-2與陰極透鏡724(2階之雙合透鏡，不過無圖示)構成兩遠心之電子光學系統，因此透過陰極透鏡724之一次射束形成平行射束，而均勻且一致地照射於試樣W。亦即，實現光學顯微鏡上所謂的柯勒(Kohler)照明。

(二次射束)

一次射束照射於試樣時，從試樣之射束照射面產生二次射束之二次電子、反射電子或後方散射電子。或是藉由照射能而形成反射鏡電子。二次射束接受陰極透鏡724之透鏡作用，並透過透鏡。再者，陰極透鏡724以3或4片電極構成。最下方之電極設計成在與試樣W側的電位之間形成正電場，引入電子(特別是定向性小之二次釋出電子及反射鏡電子)，而有效導入透鏡內。此外，藉由在陰極透鏡724之第一個、第二個電極上施加電壓，並將第三個電極形成零電位來進行透鏡作用。或是，藉由在第一個、第二個、第三個電極上施加電壓，並將第四個電極形成零電位來進行。4片電極時之第3電極使用於焦點調整。另外，數值孔隙NA-2配置於陰極透鏡724之焦點位置，亦即來自試樣W之後焦點位置。因此，從視場中心外(軸外)射出之電子束的光束亦成為平行射束，不致產生周邊暗角(vignetting)而通過該數值孔隙NA-2之中心位置。另外，數值孔隙NA-3擔任對二次射束抑制陰極透鏡724、第二透鏡741-1~第四透鏡741-3之透鏡像差的角色。通過數值孔隙NA-2之二次射束不接受維恩過濾器723之偏向作用，而照樣直行通過。另外，藉由改變施加於維恩過濾器723之電磁場，可從二次射束僅將具有特定能之電子(例如二次電子、或反射電子、或後方散射電子)導入檢測器761。陰極透鏡724成為決定從試樣表面產生二次射束之二次釋出電子像差的重要透鏡。因而，無法期待相當大的倍率。因此，為了減低像差，2階之雙合透鏡構造的陰極透鏡係形成兩遠心構造。再者，為了減低藉由E×B而形成之維恩過濾器產生的像差(像散像差等)，而將中間成像設定在該E×B 中間位置附近。藉此抑制像差增大的效果非常大。而後，藉由第二透鏡741-1使射束會聚，而在數值孔隙NA-3附近形成電子交叉點。此外，第二透鏡741-1與第三透鏡741-2具有變焦透鏡功能，可控制倍率。在後階有第四透鏡741-3，而在檢測器面上放大成像。第四透鏡係5階之透鏡構造，1、3、5階成為接地(ground：GND)。在2階與4階上施加正的高電壓而形成透鏡。此時，第二階具有向場透鏡功能，並在該附近進行第二中間成像。此時，可藉由該向場透鏡功能進行軸外像差之修正。而後藉由第四階之透鏡功能放大成像。如此，在此合計進行3次成像。另外，亦可結合陰極透鏡與第二透鏡741-1而在檢測面上成像(合計2次)。此外，第二透鏡741-1~第四透鏡741-3亦可均為稱為單電位透鏡或單透鏡(Einzel Lens)之旋轉軸對稱型的透鏡。各透鏡亦可由3片電極構成。通常將外側之2個電極形成零電位，以施加於中央電極之電壓進行透鏡作用來控制。此外，亦可在中間之成像點配置場孔隙(Field Aperture)FA-2(無圖示)。該場孔隙FA-2在第四透鏡741-3為5階透鏡時設置於第二階附近，為3階透鏡時設置於第一階附近。該場孔隙FA-2與光學顯微鏡之視場光闌同樣地，將視場限制在必要範圍，不過在電子束的情況，係遮斷多餘射束，防止檢測器761之充電及污染。二次射束藉由二次光學系統放大投影，而在檢測器761之檢測面成像。檢測器761由放大電子之MCP、將電子變換成光之螢光板、用於作為真空系統與外部之中繼及傳輸光學影像的透鏡及其他光學元件、以及攝像元件(CCD等)構成。二次射束以MCP檢測面成像、放大，藉由螢光板將電子變換 成光信號，並藉由攝像元件變換成光電信號。控制單元780從檢測器761讀取試樣之影像信號，並傳輸至CPU781。CPU781從影像信號藉由模板匹配等實施圖案之瑕疵檢查。此外，載台裝置50藉由載台驅動機構56可在XY方向移動。CPU781讀取載台裝置50之位置，輸出驅動控制信號至載台驅動機構56，驅動載台裝置50，依序進行影像之檢測、檢查。

「二次荷電粒子」中包含二次釋出電子、反射鏡電子、光電子之一部分或混合者。照射電磁波時，從試樣表面產生光電子。在試樣表面照射電子線等荷電粒子時，從試樣表面產生「二次釋出電子」，或是形成「反射鏡電子」。電子線碰撞試樣表面所產生者即是「二次釋出電子」。換言之，所謂「二次釋出電子」係表示二次電子、反射電子、後方散射電子之一部分或混合者。此外，照射之電子線不碰撞試樣表面而在表面附近反射者，稱為「反射鏡電子」。

如此，本實施形態之檢查裝置由於係數值孔隙NA-2與陰極透鏡724構成遠心之電子光學系統，因此對一次射束可使射束均勻地照射於試樣。亦即，可輕易實現柯勒照明。再者，由於對二次射束，來自試樣W之全部主要光線係垂直(平行於透鏡光軸)地入射於陰極透鏡724，並通過數值孔隙NA-2，因此周邊光亦不致形成光暈，試樣周邊部之影像光亮度不致降低。此外，雖然因電子具有之能量不均勻，而引起成像位置不同，也就是引起所謂倍率色像差(特別是二次電子因為能量不均勻的程度大，所以倍率色像差大)，但是，藉由在陰極透鏡724之焦點位置配置數值孔隙NA-2，可抑制該倍率色像 差。

此外，由於放大倍率之變更係在數值孔隙NA-2通過後進行，因此即使改變第三透鏡741-2、第四透鏡741-3之透鏡條件的設定倍率，在檢測側之整個視場仍可獲得均勻的影像。另外，本實施形態雖然可取得穩定且均勻之影像，不過，通常當放大倍率為高倍時，會產生影像亮度降低的問題。因此，為了加以改善，在改變二次光學系統之透鏡條件並變更放大倍率時，係以將伴隨其而決定之在試樣面上的有效視場與照射於試樣面上的電子束形成相同大小之方式，來設定一次光學系統之透鏡條件。

亦即，雖然提高倍率時，視場隨之變窄，但是，與此同時提高了電子束之照射能密度，即使以二次光學系統放大投影，檢測電子之信號密度隨時保持一定，影像亮度不致降低。此外，本實施形態之檢查裝置係使用彎曲一次射束之軌道，而使二次射束直行之維恩過濾器723，不過不限定於此，亦可為使用使一次射束之軌道直行，彎曲二次射束之軌道的維恩過濾器而構成的檢查裝置。此外，本實施形態係從矩形陰極與四極子透鏡而形成矩形射束，不過不限定於此，例如亦可從圓形射束產生矩形射束或橢圓形射束。亦可使圓形射束通過縫隙而取得矩形射束。

本例係設置數值孔隙NA-2與數值孔隙NA-3之2個數值孔隙。此因可依照射電子量而分開使用。照射電子量對試樣少之情況，例如0.1~10nA，為了藉由數值孔隙NA-2減低一次射束與二次射束之像差，而使用選擇射束徑之適切徑，例如使用φ30~Φ300μm。但是， 照射電子量增加時，該數值孔隙NA-2因附著污垢而發生充電，反而使像質惡化。此時，採用較大之孔隙，例如φ500~Φ3000μm之數值孔隙NA-2切割周邊之雜散電子。而後，為了規定與決定二次射束之像差與透過率，而使用數值孔隙NA-3。數值孔隙NA-3因為不照射一次射束，所以污垢附著少，不致因充電造成影像惡化。因而，依照射電流量之大小選擇數值孔隙來使用時非常有效。

此種形態之一次射束中進行電子照射時，在使用電子槍作為電子光學裝置70之一次光學系統72的半導體檢查裝置1中，欲獲得大照射電流時，會有電子之能寬擴散的問題。以下使用圖式詳細說明。第十圖(b)係具備一般電子槍2300之電子光學裝置70的一次光學系統72示意圖。

在電子槍2300中，從用於產生熱電子之加熱電源2313在陰極2310上流入加熱電流。此外，在陰極2310上藉由加速電源2314設定加速電壓Vacc。另外，以對陰極2310相對具有正電壓，例如具有3000~5000V之電壓差的方式在陽極2311上施加電壓。陰極2310為-5000V時，陽極2311亦可為0V。此時，發射量藉由施加於韋乃特罩(Wehnelt cap)2312之電壓來控制。韋乃特罩2312重疊於加速電壓Vacc。例如重疊電壓：0~-1000V。與Vacc之電壓差大時發射量變小，電壓差小時發射變大。此外，藉由韋乃特罩電壓最初形成之電子交叉點(第一電子交叉點：1stCO)位置亦偏向軸方向。此外，陰極中心、韋乃特罩、陽極中心有偏差時，在垂直於z軸的x、y方向亦發生位置偏差。釋出之發射會擴散。其中，選擇有效射束並決定射 束形狀者即是場孔隙FA2320。對此時之發射的透過率通常係0.1~0.5%。例如發射為5μA時照射電流為5~25nA。因而，例如欲獲得1μA之照射電流時，需要發射200μA~1mA。此時，藉由發射變大，在從陰極至第一電子交叉點、從第一電子交叉點至場孔隙FA之軌道上，電子之能寬藉由伯爾施效應(Boersch Effect)而擴散。例如在FA位置從1.2eV擴散至10~50eV。

能寬特別是在低LE時會有問題。此因在試樣表面附近之電子軌道在z方向的擴散變大。以下按照圖式作說明。第十一圖係顯示照射於試樣表面之電子束的照射電流強度(量)與能量之狀態及照射於試樣表面之射束的狀態圖。第十一圖(a)顯示照射於試樣表面之射束的照射電流強度與能量之狀態，第十一圖(b)顯示照射於試樣表面之射束的狀態。將對試樣照射之射束的照射電流之能量為最佳時的射束設為射束c，將射束之照射電流的能量低時的射束設為射束a，將射束之照射電流最大時的射束設為射束b。此外，將射束之照射電流的能量高時的射束設為射束d。電子束之能量與照射電流之強度(量)的關係，採用LaB₆等之熱電子形成方式時，按照馬克斯威(Maxwell)分布，成為如第十一圖(a)之分布。此時，如上述將具有能量高低之特徵的電子束設為射束a~射束d。

將高能量之射束d正好碰撞試樣表面時為例顯示於第十一圖(b)。此時，射束d與表面碰撞不反射(不形成反射鏡電子)。另外，射束c、射束b、射束a分別在反射電位點反射。換言之形成反射鏡電子。而後，能不同之射束c、射束b、射束a反射之軸方向位置，換言之Z 位置不同。因而產生該Z位置之差異ΔZ。該ΔZ愈大，二次光學系統所成像之影像的模糊愈大。換言之，是由於在相同表面位置所形成之反射鏡電子在成像面上引起位置偏差。特別是在反射鏡電子中，由於能偏差引起反射點之偏差及中途軌道之偏差，因此影響很大。這些情況在藉由反射鏡電子而形成之影像，或是藉由反射鏡電子+二次釋出電子所形成之影像中可以說是同樣的。此外，照射之電子束的能寬大時，此種不良影響變大(ΔZ變大)。因而，在縮小能寬狀態下有可照射於試樣表面的一次射束時非常有效。因而所發明者係以後說明之第十二圖~第十八圖所示的電子產生源與一次光學系統。此等與先前型比較，因為不僅可縮小電子束之能寬，還可大幅提高一次系統之射束的透過率，所以可以窄的能寬將大電流照射於試樣表面。換言之，因為上述之ΔZ可縮小，所以在二次光學系統之成像面上的位置偏差變小，而可實現低像差、高解像度、大電流化、高處理量。通常LaB₆等熱電子方式之電子源(Gun)，其電子產生部具有2eV程度之能寬。而後，隨著增加產生電流量，因庫倫排斥等造成之伯爾施效應等使得能寬更增加。例如，電子源之發射電流為5μA→50μA時，能寬例如擴散為0.6eV→8.7eV，換言之，電流值為10倍時，能寬擴散成15倍程度。再者，在中途一次光學系統通過中，因空間電荷效應等導致能寬擴散。有鑑於此種特徵，為了使窄能寬之電子束到達試樣，縮小電子產生源之能寬，以及提高一次光學系統之透過率，減低電子產生源之發射電流最為重要。過去並無此種實現手段，而本發明則是實現此等手段者。就此等之效果及說 明，將在後面以第十二圖~第十八圖所示之實施例作說明。

此外，依電子束之強度(量高時，射束b)來拍攝未必最佳。例如，有按照Maxwell分布之能量分布時，往往在能量低之部位射束強度(量)最大(射束b)。此時，因為能量比射束b高之射束多，所以有時形成與藉由此等形成之影像的像質不同。換言之，射束d與試樣碰撞，因而形成二次釋出電子影像時，或是，由於射束b之能量相對低，因此對試樣表面之凹凸的影響小，而容易形成反射鏡電子，換言之，對表面之凹凸及電位差的影響小而形成反射鏡電子，像質為容易形成整體反差低之影像或閃爍之影像者。在經驗上，不易獲得解像度高之影像。特別是表面最上部有氧化膜時，由於碰撞表面之電子量的影響大，因此，例如與發射電流小時比較，若發射變大時(例如10倍)，能寬隨之擴散10倍以上。此時，以相同之著陸能LE而在試樣表面照射電子束時，比射束b能量高之部位，例如射束d碰撞試樣表面之絕對量增加，因而氧化膜之充電增大。因其充電之影響，干擾反射鏡電子之軌道及成像條件，導至有時無法正常拍攝。這是無法增加照射電流的原因之一。此種狀況下，可使用可減低射束d碰撞試樣表面之量，抑制氧化膜之電位變化的能之射束c(最佳能量之射束)。藉此，抑制碰撞試樣之射束量即可獲得穩定之影像。不過，從第十一圖(a)瞭解，射束c之強度(量)比射束b低。若可使最佳能之射束c接近最大強度之射束b時，如此一來，有助於影像形成之電子量增加，可增加處理量。因此，形成窄的能寬，減低碰撞試樣表面之電子很重要。本發明即是實現此效果者，並利用第十二圖~第 十八圖敘述其實施例。

此外，在第十一圖(b)中，逐漸提高LE時，射束d碰撞試樣表面，其次，射束c碰撞，當碰撞之電子束增加時，藉此產生之二次釋出電子增加。此種反射鏡電子與二次釋出電子混合之區域稱為過渡區域。全部一次射束碰撞試樣表面時，反射鏡電子消失，僅成為二次釋出電子。此外，無碰撞之電子時，全部成為反射鏡電子。

再者，改變韋乃特罩電壓而改變發射時，由於第一電子交叉點位置亦變化，因此，此時還需要進行下游之對準器及透鏡調整。

此外，半導體檢查中，對應於新的技術，需要進行EUV遮罩檢查(極紫外線微影術用遮罩的檢查)、及NIL檢查(奈米壓印微影術用遮罩檢查)等10nm等級的瑕疵檢查。因而，要求半導體檢查裝置須降低像差並提高解析度。

欲減低像差並提高解析度，特別需要降低二次光學系統之像差，不過所謂能量像差(亦稱為色像差)及Coulomb Bloor為導致映射系統惡化的因素，因此，為了改善二次光學系統之像差，要求在短時間提高加速能量。

因此，為了解決此種問題，本發明人發明出具備新的光電子產生裝置之一次光學系統及具有該一次光學系統之電子光學裝置。該一次光學系統之光源係使用DUV光或DUV雷射。但是光源並非限定於此者，亦可使用UV、EUV或X射線。以下依據第十二圖說明其內容。

如第十二圖所示，本一次光學系統2000概略具備光源(無圖 示)、場孔隙(FA)2010、光電子產生裝置2020、對準器2030、E×B偏向器(維恩過濾器)(無圖示)、孔隙2040、及陰極透鏡(CL)2050。

場孔隙2010配置於後述之光電子產生裝置2020的光電子面2021與光源之間，並設有具有指定形狀之孔。從光源向場孔隙2010照射之光或雷射通過場孔隙2010之孔，照射孔形狀之光或雷射至光電子面2021上。亦即，從光源照射之光或雷射藉此從光電子面2021產生與孔形狀同樣形狀的光電子。另外，光源使用產生光電子之波長的DUV(深紫外線)、UV(紫外線)、EUV(極紫外線)、X射線等之光或雷射。此時，特別宜使用波長為λ≦270nm(亦即E≧4.7eV)之DUV的光或雷射。

光電子產生裝置2020以光電子面2021、3階提取透鏡之第一階透鏡2022、第二階透鏡2023、第三階透鏡2024構成一個提取透鏡。此外，具備數值孔隙2025。該提取透鏡使用磁場透鏡或靜電透鏡，不過使用磁場透鏡情況下，係將磁場修正器設於後述之數值孔隙2025附近。此外，設於二次光學系統之場透鏡(無圖示)的下游附近或對物透鏡(無圖示)附近亦有效。因影像有時會受到磁場影響而彎曲，為了加以修正而使用磁場修正器。此外，提取透鏡之階數並非限定於此者。

光電子面2021係在由藍寶石、鑽石等光透過部件構成的母材上塗佈光電子材料者，且具有平面部。另外，具有平面部之光電子面2021的構造亦稱為平面陰極。此時，光電子面2021之母材特別宜使用藍寶石或鑽石等熱傳導率高的材料。因為藍寶石或鑽石之熱傳導 率(藍寶石：30~40W/(K‧m)、鑽石：50~100W/(K‧m))比石英或合成石英之熱傳導率(1~2W/(K‧m))高，所以可使受到電子照射之部分的熱迅速發散。因此，可使光電子面2021受到之損傷減低，依量子效率之降低及部位，可抑制量子效率產生不穩定。而後，因為可使光電子面2021受到之損傷減低，所以可縮小電子照射之點尺寸(spot size)(提高功率密度)，此外，可減少光電子材料之厚度。例如以合成石英為母材時，在光電子面上以8000W/cm²之功率密度照射波長為266nm之連續波雷射(continuous wave laser)時的量子效率，降低為以1000W/cm²之功率密度照射時的量子效率之1/5，另外，以藍寶石為母材時，並未發現量子效率降低。另外，藍寶石或鑽石除了天然者之外，亦可使用人造者。光電子材料宜使用釕、金等功函數低者(光電子產生效率佳之材料)。例如，本實施形態中，係使用在母材上以5nm~100nm，並宜為5nm~30nm之厚度塗佈釕、金等光電子材料者。此外，光電子面2021之形狀為其母材直徑例如係5~50mm程度，且其中心區域有塗佈光電子材料之區域。其塗佈區域例如直徑為2~10mm，並宜為3~5mm。該光電子材料之外側塗佈有鉻(Cr)等導電膜，可通過該膜對光電面施加電壓。此外，該鉻膜對DUV雷射之透過率低而進行遮光，並通過而照射於多餘之部件，減低自此產生之雜訊。此外，鉻與上述之金、釕等光電子材料比較，由於光電子產生效率小，彼此有不同位數之差異，因此自此產生之雜訊亦減低。

在塗佈有其光電子材料之部位上照射DUV雷射等，然宜使用其 直徑為10μm~300μm，並宜為20μm~150μm之圓形，或是一邊為10μm~300μm，並宜為10μm~150μm之矩形，不過本發明之範圍並非限定於此者。光或雷射透過母材之觀察孔導入而到達光電面，在光電面上產生光電子。

由第一階透鏡2022、第二階透鏡2023、第三階透鏡2024構成之提取透鏡(提取電極)，發揮將從光電子面2021產生之光電子從光源向相反方向提取，並將提取出之光電子加速的作用。此等提取透鏡係使用靜電透鏡。而後，提取透鏡2022、2023及2024不使用韋乃特罩，提取電場保持一定。另外，第一提取電極2022、第二提取電極2023及第三提取電極2024宜使用單遠心或雙遠心之構成。此因可形成非常均勻之提取電場區域，可以低損耗輸送產生之光電子。

各提取透鏡之施加電壓，於光電子面之電壓設為V1，第一提取電極2022、第二提取電極2023、第三提取電極2024之電壓分別設為V2、V3、V4時，一例係V2及V4設定成V1+3000~30000V，V3設定成V4+10000~30000V。不過並非限定於此者。

在光電子產生裝置2020之第三提取電極2024與後述的對準器2030之間配置數值孔隙2025。數值孔隙2025進行電子交叉點之形成位置、射束量、像差等有效射束的選擇。

對準器2030具有第一對準器2031、第二對準器2032及第三對準器2033，且用於光軸條件之調整等。第一對準器2031、第二對準器2032係進行靜態動作之對準器，且擔任調整光軸條件時使用之傾斜(tilt)、移位(shift)的角色。另外，第三對準器2033係以動態偏向器進 行高速動作時使用之對準器，例如用於動態消隱(Blanking)動作等。

在對準器2030之下游(試樣側。基於與以下各部件之位置關係，將光源側稱為上游，將試樣側稱為下游)配置孔隙2040。孔隙2040用於接收消隱時之射束，用於雜散電子遮擋及射束中心定心等。此外，藉由測定孔隙2040之吸收電流，可測定電子束的量。

孔隙2040之下游係與二次光學系統交叉之區域的E×B區域，在此設置E×B偏向器(維恩過濾器)(無圖示)。E×B偏向器將一次電子束偏向，使其光軸垂直於試樣面。

在E×B區域之下游設置陰極透鏡2050。陰極透鏡2050係一次光學系統與二次光學系統共存之透鏡。陰極透鏡2050亦可由第一陰極透鏡2051及第二陰極透鏡2052之兩階構成，亦可由1片構成。由兩階構成陰極透鏡2050情況下，在第一陰極透鏡2051與第二陰極透鏡2052之間形成電子交叉點，1片陰極透鏡情況下，在陰極透鏡2050與試樣之間形成電子交叉點。

另外，光電子量係藉由照射於光電子面之光或雷射強度來決定。因此，本一次光學系統2000亦可適用進一步進行光源或雷射光源之輸出調整的方式。此外，亦可在光源或雷射光源與母材之間進一步設置輸出調整機構，例如設衰減器(Attenuator)或射束分離器等，不過無圖示。

例如，本實施形態在進行電子照射時亦可執行老化(Ageing)步驟。老化步驟係依序進行首先，(1)以大射束尺寸(1~2mm)進行5小時之電子照射，其次，(2)以中程度之射束尺寸(100~300μm)進行2小時 之電子照射，其後，(3)以小射束尺寸(10~100μm)進行電子照射的步驟。藉此，可除去附著於光電子面之污垢及污染物質，並且可構成熱之穩定條件。附著於光電子面之污垢及污染物質例如係碳、碳氫化合物、水分等。藉由構成熱之穩定條件，可獲得熱狀態之均勻性，並且可減低持續受熱時光電子面之損傷。另外，(3)之射束尺寸係作為光電子源使用時之尺寸(使用尺寸)。因此，亦可說(2)之射束尺寸係使用尺寸之3~10倍的射束尺寸，(1)之射束尺寸係使用尺寸之500~1000倍的射束尺寸。

在此，使用圖式說明本發明之一次光學系統2000的電子交叉點形成。第十三圖係本案發明之一次光學系統2000的電子交叉點形成示意圖。第十三圖中，以概略表達在光電子面上產生之光電子對試樣垂直照射，不過實際上藉由E×B偏向器而偏向。

如第十三圖所示，從光源或雷射光源通過場孔隙2010，而在光電子面2021上照射光或雷射光。藉此，光電子面2021上產生之光電子在數值孔隙2025之位置形成第一電子交叉點，進一步經由孔隙2040，並藉由E×B偏向器對試樣垂直偏向，並在第一陰極透鏡2051與第二陰極透鏡2052之間形成電子交叉點。而後，形成該電子交叉點之光電子作為面射束而照射於試樣面。因此，光電子面2021之電子釋出形狀與照射於試樣面之電子束形狀成為共軛。另外，具備一般電子槍之一次光學系統中，如第十圖(b)所示，從陰極2310產生之光電子在陰極2310與陽極2311之間形成第一電子交叉點，並經由陽極2311、場孔隙2320照射於試樣面。因此，場孔隙2320之形狀與照 射於試樣面之電子束形狀成為共軛。

說明本案發明之一次光學系統2000的施加電壓之設定。本案發明之構成與一般電子槍不同，係將光或雷射照射於光電子面2021，以後階之提取透鏡提取並加速產生之光電子。因為並無韋乃特罩或抑制器(suppressor)而以均勻之電場加速，所以對各構成要素之施加電壓的設定亦與一般電子槍不同。

以下，依據第十二圖作說明。對各構成要素所施加之電壓分別如下。將光電子面2021之電壓設為V1，及將構成提取透鏡之電極的電壓，分別將第一提取電極2022之電壓設為V2，將第二提取電極2023之電壓設為V3，將第三提取電極2024之電壓設為V4，將數值孔隙2025之電壓設為V5，將孔隙2040之電壓設為V6。此外，將晶圓表面電壓(亦稱為減速(Retarding)電壓)設為RTD。本案發明之一次光學系統2000中，依據光電子面2021之電壓V1來記載時，對各構成要素施加電壓如下。亦即，低LE時，V1=RTD-10V~RTD+5V。V2、V4=V1+3000~30000V。V3=V4+10000~30000V。V5、V6=基準電位。而後，本案發明之一次光學系統的一種實施形態中，係設定為RTD=-5000V，V1=-5005V，V2、V4=GND，V3=+20000V。藉由施加如以上之電壓，可以低LE且高解析度實現高處理量。不過，此為一例，對各構成要素之施加電壓並非限定於此者。

另外，以V0表示基準電位，以DV表示檢測器之電子進入面的電壓時，與本案發明之一次光學系統2000中的RTD之施加電壓關係，宜使用以下表1所示之設定。

具備如以上構成之本案發明的一次光學系統2000及具備本案發明之一次光學系統2000的電子光學裝置，可獲得如以下之效果。

第一，本案發明之一次光學系統2000可實現非常高之透過率。透過率係5~50%，對於具備一般電子槍之一次光學系統的透過率為0.1~0.5%，可確保10~100倍的透過率。此由於，第一，藉由平面陰極面與新的提取透鏡的構成，可形成非常均勻之提取電場區域，因此可以低損失輸送所形成之光電子。係實現即使產生光電子量之增減，提取電場分布仍可保持一定的構成，藉此實現有高透過率且穩定之動作。具備一般電子槍之一次光學系統，因為需要韋乃特罩及抑制器機構，電場分布依產生的電子量換言之依發射量而變化，導致均勻的提取電場部變小，有效射束區域變窄，所以提高透過率困難，而本案發明之一次光學系統2000，因為不需要韋乃特罩及抑制器機構，因而可提高透過率。此外，第二，本案發明之一次光學系統2000，因為第一電子交叉點位置在透鏡下游，數值孔隙等設置容易，因此可實現射束之像差減低及伯爾施效應減低容易進行的光學系統。具備一般電子槍之一次光學系統，因為第一電子交叉點位置在韋乃特罩附近，所以在其位置設置數值孔隙等困難，此外，由於位置因發射而偏差，因此，即使可在該位置設置數值孔隙等，仍不 易有效使用。本案發明之一次光學系統2000，由於可將第一電子交叉點位置置於透鏡下游，因此可消除該問題。

第二，本案發明之一次光學系統2000可以高解析度實現高處理量。如上述因為可實現高透過率，所以只須極少量之陰極釋出電流量2~10μA，即可獲得高處理量，例如獲得1μA之電子照射量。因此，伯爾施效應亦非常小。例如在數值孔隙位置，能寬係0.5~1.2eV。因而，由於可以小能寬增加電子照射量，因此以二次光學系統而成像之射束的位置偏差小，可維持高解析度。以上結果，可以高解析度實現高處理量。

第三，本案發明之一次光學系統2000係可始終維持穩定狀態之光學系統。此因，本案發明之一次光學系統2000不致產生第一電子交叉點之位置偏差。

其次，就具備本案發明之一次光學系統2000的電子光學裝置之效果詳述於下。

第一，因為使用上述構成之一次光學系統2000，所以對光電子面之電子釋出形狀，可將照射於試樣面之電子束形狀形成倍率×10倍~×0.1倍。特別是因為可供倍率×1以下比例尺使用，所以無須縮小光電子面之尺寸，可降低抑制產生之光電子密度。藉此，具備本案發明之一次光學系統2000的電子光學裝置，可減低伯爾施效應，並抑制能寬之擴散。

第二，就光電子面之電子產生部的軸中心，可在提取透鏡所形成之中心位置輕易形成光電子產生部。此可藉由將光或雷射照射於 其軸中心位置而達成。第十二圖及第十三圖中，並未圖示光源之位置，不過與光源位置無關，藉由使用透鏡及反射鏡等即可輕易達成。本案發明之一次光學系統2000雖然配置於固定在主箱中之鏡筒內，不過由於光電子之產生係使用光或雷射，因此光源亦無須配置於鏡筒內，例如可設置於鏡筒外部，而以反射鏡透鏡等導入光電子面之電子產生部的軸中心。因此，因為可配置於大氣側，所以使用本案發明之一次光學系統2000的電子光學裝置之中心位置調整容易。在使用第十圖(b)所示之一般電子槍的檢查裝置中，陰極2310、韋乃特罩2312、陽極2311及場孔隙2320之中心位置因組裝而造成偏差。此外，因進行大氣開放後所進行之烘烤造成位置偏差，換言之，藉由接受溫度變化之熱膨脹與冷卻工序，在組裝後位置亦產生變動。為了修正此等偏差，通常在場孔隙2320之上游設置對準器，以該對準器進行修正。位置偏差嚴重情況下，還需要反覆進行分解、組裝、調整、烘烤。另外，使用本案發明之一次光學系統2000的電子光學裝置，因為只須在其軸中心位置照射光或雷射，即可在靜電透鏡所形成之中心位置輕易形成光電子產生部，所以即使因組裝而產生偏差仍可輕易調整。此外，由於可將光源配置於大氣側，因此組裝後位置不易變動，此外，即使組裝後位置產生變動時仍可輕易調整。因此，可大幅縮短作業工序與低成本化。再者，因為亦可將決定光電子面之電子產生形狀的場孔隙2010配置於大氣側，所以可輕易地進行場孔隙2010之更換作業，這方面亦可謀求大幅縮短作業工序與低成本化。因為並不需要如真空側有場孔隙情況下，在 更換時需要進行真空破壞、柱之分解、組裝、調整、真空排氣、烘烤、光軸調整等作業。

第三，具備本案發明之一次光學系統2000的電子光學裝置，射束尺寸之自由度提高。由於光電子面之電子產生形狀由場孔隙2010來決定，因此不限於圓形或矩形，亦可為長方形或不對稱之形狀。具備本發明之一次光學系統2000的檢查裝置之一例，光電子面係φ100μm之圓形，可在試樣面上形成φ50μm~100μm之圓形；光電子面係100×100μm之矩形，可在試樣面上形成50×50μm~100×100μm之矩形。

第四，具備本案發明之一次光學系統2000的電子光學裝置，可大幅刪減真空中之零件數量。具備一般電子槍之電子光學裝置中，為了修正陰極中心、韋乃特罩、陽極及場孔隙中心之偏差，在第十圖(b)所示之場孔隙2320的前方需要對準器。此外，為了將場孔隙2320所形成之射束形狀成像於試樣面上，需要1至3階的透鏡。而具備本案發明之一次光學系統2000的電子光學裝置，由於不需要此等零件，因此可大幅刪減真空中之零件數量。

將以上說明之具備本案發明的一次光學系統之電子光學裝置適用於半導體檢查裝置時，因為可以高解析度達成高處理量，所以適合實施EUV遮罩檢查及NIL遮罩檢查。此外，即使在低LE(著陸能)時，仍可達成高解析度。

(實施形態2) <一次光學系統之第二種實施形態>

以下說明本案發明之一次光學系統的第二種實施形態。第十四圖係顯示本案發明之一次光學系統的第二種實施形態圖。本一次光學系統2100概略具備光源(無圖示)、場孔隙(FA)2110、光電子產生裝置2120、對準器2130、E×B偏向器(維恩過濾器)(無圖示)、孔隙2140、陰極透鏡(CL)2150、第一管10071及收容此等一次光學系統之第二管(無圖示)。本案發明之一次光學系統的第二種實施形態之特徵係基準電位為高電壓。以下，主要說明與上述本案發明之一次光學系統差異之處。

本實施形態具有雙重構造，其具備第一管10071與第二管，光電子產生裝置2120具備光電子面2121、1片提取透鏡2122及數值孔隙2125。

第一管10071係基準電壓為高電壓時，用於產生基準電壓之管，並在該第一管上施加高電壓。第一管10071配置在分別設於提取透鏡2122、數值孔隙2125及對準器2130之使一次射束通過的孔之內側，且第一管10071內切於孔，第一管10071進一步在孔隙2140之後階形成大直徑，第一管10071在形成該大直徑之部位的內側配設陰極透鏡2150。

第一管10071之材質只要不是磁性體，並無特別限定，不過宜使用薄壁銅管或薄壁鈦管，或是在塑膠上鍍銅或鍍鈦者。藉此，在第一管10071上施加高電壓時，於第一管10071之內部形成磁場，而將受到光或雷射光照射之光電子面2121上產生的一次電子束高加速。

另外，第二管(第十四圖中無圖示)覆蓋上述之場孔隙(FA) 2110、光電子產生裝置2120、對準器2130、E×B偏向器(維恩過濾器)(無圖示)、孔隙2140、陰極透鏡(CL)2150及第一管10071，並設定成GND。這樣構成的理由是由於其成為柱裝置之最外部構成，因此，將該部位保持GND，與其他裝置部位導體連接、及防止人觸電等。

在本案發明之一次光學系統的第二種實施形態中，1片提取透鏡係使用電磁透鏡。其他構成與上述之第一種實施形態相同，因此省略說明。

藉由形成此種雙重構造之管，本案發明之一次光學系統2100藉由將試樣表面電壓形成GND，在雙重管構造之內側管的第一管10071施加高電壓，可使光電子面2121產生之電子束高加速。因此，本案發明之一次光學系統可稱為高加速柱。

本案發明(參照第十四圖)之一次光學系統2100，對各構成要素分別施加如下之電壓。將光電子面2121之電壓設為V1，將第一管10071之電壓設為V2，將數值孔隙NA2125之電壓設為V5，將孔隙2140之電壓設為V6。此外，將晶圓表面電壓(亦稱為減速電壓)設為RTD。在低LE條件下，V1=RTD-10V~RTD+5V。V2、V5、V6係基準電位。而後，在本案發明之一個實施例中，設定為RTD=0，V1=-5V，基準電位=40000V。藉由施加如上之電壓，可以低LE、高解析度實現高處理量。

此時，使用磁場透鏡時，射束藉由衍生之縱磁場(光軸方向之殘留磁場)而發生旋轉。因而，光電子面所形成之二維光電子產生形狀 通過產生部與磁場透鏡後會旋轉。為了加以修正，將旋轉修正透鏡設置於NA附近或磁場透鏡之下游位置來修正影響。磁場透鏡下游位置之修正透鏡，可設置於儘量接近(緊鄰)磁場透鏡之位置來進行旋轉修正。

此外，在靜電透鏡之本案發明的一次光學系統2000(參照第十二圖)中，雙重管構造之例係依據光電子面2021電壓V1而記載時，如以下在各構成要素上施加電壓。亦即，低LE情況下，V1=RTD-10V~RTD+5V。V2、V5、V6係基準電位，V3=基準電壓+10~100kV。而後，本案發明之一個實施例中，係設定為RTD=0，V1=-5V，V2=基準電位+40000V，V3=65000V。此外，為了使基準電壓成為基準空間電壓，具有內藏此等透鏡之管1，第十二圖之透鏡、孔隙、對準器內藏於施加該基準電壓的管1中。而後，在其外側設置具有GND電位之管2。管1與管2之間藉由絕緣零件固定。(管1與管2無圖示)。藉由施加如以上之電壓，可以低LE、高解析度實現高處理量。

本案發明之一次光學系統2100可獲得在試樣表面電壓RTD為0V情況下可實施檢查的效果。再者，本案發明之一次光學系統2100可獲得與上述本案發明之一次光學系統2000同樣的效果。此外，由於具備本案發明之一次光學系統的電子光學裝置效果亦同，因此省略說明。

<一次光學系統中之光電子產生裝置的變形例>

以下顯示本案發明之一次光學系統中的光電子產生裝置之其他 例。第十五圖及第十六圖係從一次系統之中途位置，藉由設於柱內之反射鏡將光或雷射導入光電子面時的例子。

第十五圖係基準電壓為高電壓，例如為40kV時之例。亦即，係適用於本案發明之一次光學系統2000的第二種實施形態之例。此時為了形成基準電壓，而在施加高電壓之管10071上施加V2=40kV的電壓。管10071內係同一電壓空間。因而，本例係使用在中心部開設光電子通過之孔的反射鏡，例如使用三角反射鏡2170，將DUV光或UV雷射通過設於無圖示之管10071的孔而導入，藉由該三角反射鏡2170反射而照射於光電子面2121。而後，從照射之面產生光電子，該光電子通過EX透鏡2120及NA2125，而後通過下游之對準器而照射於試樣面。此時，為了使產生之光電子形成一次系統之軌道，而在光電子面2121上施加規定值之電壓。並以LE=RTD電壓-V1來決定。

另外，第十六圖係與第十五圖所示之例同樣地，將藉由三角反射鏡2170而產生光電子之光或雷射照射於光電子面者，且係基準電壓GND之例。亦即，係適用於本案發明之一次光學系統2000的一種實施形態之例。此時，例如V2、V4與V5係GND，其附近作為基準電壓空間。而後，設置與第十五圖同樣之反射鏡，可導入光、雷射。此時，由於產生之光電子量由光或雷射之照射強度來決定，因此進行照射強度之控制。其採用前述之強度控制方法。此時，反射鏡之反射鏡表面與構造體全體係導體或以導體塗佈。而後，其電位形成與基準電位相同之電位。形成相同電位係為了避免干擾空間電 位。此外，為求一次射束不受反射鏡之影響而可通過，在反射鏡之光軸中心部開設有孔，一次射束通過其孔。為了成為與基準電壓相同電位，該孔內部亦採用導體材料或塗佈導體，並連接於基準電壓部。

此外，關於光電子產生之形狀顯示2個方法。使用第十六圖說明。1個方法係在柱內之反射鏡入射前，使用規定射束形狀之FA孔隙2010。進行場孔隙(FA)2010形狀之射束形成，將該射束照射於光電面，而產生該形狀之光電子。此時，場孔隙(FA)2010之投影尺寸藉由在場孔隙(FA)2010上游之透鏡位置來控制。

另一個方法係在光電子面塗佈圖案之遮蔽材料的方法。第十七圖係顯示將在光電子面上塗佈圖案之遮蔽材料例，使用於本案發明之一次光學系統的第二種實施形態之一次光學系統2100的例圖。如第十七圖所示，在光電子面2121上塗佈遮蔽材料2122。該遮蔽材料2122有圖案形狀之孔，該孔部分並未塗佈遮蔽材料。藉由該塗佈不致從其部位產生光電子，而從無遮蔽材料之部位產生光電子。換言之，照射DUV光時，係從未被遮蔽之圖案狀的光電面部位產生圖案形狀之光電子。此時，遮蔽材料只須預先塗布不產生光電子之材料即可。只須使用功函數大之材料或產生效率低之材料即可。例如係碳、鉑(Pt)、鉻(Cr)等。不過，由於會造成充電時形成電位不均勻性、及釋出電子之軌道彎曲等不良影響，因此使用導電性材料。

第十八圖係顯示為求效率更佳，使透過之光或雷射反射，再度照射於光電子面的方法圖。係從光電子面2121側入射之光或雷射在 具有反射面構造(反射面2123)之光或雷射透過部件中反射，返回光電子面2121再度進行照射者。若是該方法，由於複數次在光電子面2121上照射光或雷射，因此效率提高。例如，光電子面2121之光/雷射的透過率為60%時，藉由再度照射透過之60%的光/雷射，可依照射次數獲得光電子產生量之增加。複數次照射之方法有效者並不限於本例。特別是經2~5次之照射可獲得其有效性。若超過此次數，由於光/雷射強度減弱，因此有效性大幅減低。如此，可複數次照射時，可期待入射之光、雷射的強度以一次時之1/2~1/5達成的效果。例如，照射光/雷射強度需要1W時，以0.2~0.5W即可達成。特別是有時需要大輸出之光源、有時本身無光源、或有時其運轉管理成本大。此時，若可利用低輸出光源，即可減低受到此等成本、效率、熱的影響，以及光導入系統之元件惡化等的影響，因此非常有效。

另外，第十七圖及第十八圖中說明之例，係顯示適用於本案發明之一次光學系統的第二種實施形態之一次光學系統2100的例，不過並非限定於此者，亦可適用於其他實施形態之一次光學系統2000。

(實施形態3) <具有雙重管構造鏡筒之半導體檢查裝置>

如上述，具備本案發明之一次光學系統的第二種實施形態所示之一次光學系統2100的電子光學裝置70，施加於各構成要素之電壓的設定與一般電子槍不同。亦即，基準電位V2為高電壓(如+40000V)。因此，具備本案發明之電子光學裝置70的半導體檢查裝 置1首先形成雙重管構造。

以下使用第十九圖作說明。第十九圖係模式顯示本發明一種實施形態之半導體檢查裝置的雙重管構造。第十九圖中，係將第一管及第二管強調顯示，不過實際之第一管及第二管的剖面與此不同。如第十九圖所示，具備本案發明之一次光學系統2000的電子光學裝置70，係由第一管10071與設於第一管10071外部之第二管10072的兩支管構成。換言之，係形成雙重管構造。而後，在雙重管構造之內部收容光源、一次光學系統、二次光學系統及檢測器。而後，在第一管10071中施加高電壓(如+40000V)，第二管10072形成GND。以第一管10071確保高電壓之空間基準電位V0，以第二管形成GND而包圍。藉此，實現裝置設置之GND連接及防止觸電。管10071藉由絕緣零件固定於管10072。該管10072係GND，且安裝於主箱30。在第一管10071之內部配設一次光學系統2000、與二次光學系統及檢測系統76等。

第一管10071及第二管10072與內部之分隔壁，以至螺絲等部件，為了避免影響磁場，以非磁性材料構成，使磁場不致作用於電子線。另外在第十九圖中，於第二管10072之側面設置空間，不過無圖示，並在內部連接配設有光源及光電子產生部等一次光學系統2000之一部分的突出部。同樣地，第一管10071中亦設有與設於第二管10072之空間同樣的空間，以光電子產生部產生之光電子通過此等空間而照射於試樣。另外，光源未必需要設於第二管10072之內部，亦可配置於大氣側，而導入收容於真空側之第二管10072內的光 電子產生部。但是，一次光學系統及二次光學系統必須收容於雙重管構造之內部。檢測器有時設置於第一管10071內，也有時以與第一及第二管無關而獨立之電位設置。此特徵為任意設定檢測器之檢測面的電位，將入射於檢測器之電子能控制在適切之值。藉由絕緣零件對管1與管2電位分離狀態下，將檢測器之檢測感測器表面電位施加任意電壓而可動作。此時，為感測器表面電位VD時，入射於感測器表面之能量以VD-RTD來決定。檢測器使用EB-CCD或EB-TDI時，為了減低感測器之損傷可長期間使用，入射能宜使用1~7keV。

進一步說明具備本案發明之電子光學裝置70的半導體檢查裝置1其他構成。第二十圖係顯示本案發明一種實施形態之半導體檢查裝置1的整體構成圖。如第二十圖所示，本案發明之一種實施形態的半導體檢查裝置1，其次具有第二真空室900。亦即，在半導體檢查裝置1中配設第二真空室900，在第二真空室900內配設產生高電壓之電源910，並且以連接管920連接收容第一管及第二管之鏡筒71與第二真空室900，並在連接管920內配設配線。此因如上述，本案發明之電子光學裝置70與先前不同，係將基準電位V0形成高電壓。為了將基準電位V0形成高電壓，具備本案發明之電子光學裝置70的半導體檢查裝置1係將管子形成雙重管構造。而後，在內側之第一管10071中施加高電壓。施加此種高電壓時，因為大氣側之耐壓低，為了確保沿面耐壓，大氣與真空間需要大的饋通(feedthrough)。例如為1kV/mm耐壓，則40kV時，需要具有40mm以上絕緣沿面距離之絕緣零件以及與其相對之大連接器。有許多個此種大的連接器時，在鏡 筒內設設置部所佔用之部位佔了很大比率，造成鏡筒尺寸與其成本變大。因而，本發明係設置電源專用之真空室。藉此，不需要來自輸出之饋通，因此配線連接至電極即可。此時，由於來自電源之產生氣體成為汙染物質污染的主因，因此，為了在配線中途切斷真空導通，宜以絕緣零件將電源用真空室與鏡筒真空絕緣。此外，高電壓時配線變粗。半導體檢查裝置1中提高試樣施加電壓時，需要在載台周圍設置許多條粗配線。在工作處理室內部配置此種直徑大之配線時，因為載台動作時伴隨配線之移動，所以需要大轉矩，例如會產生配線與壁面摩擦之力變大，導致產生微粒子(particle)的重大問題。因而，將試樣電位形成GND，並將基準電壓形成高電壓之方式非常有效。此時，控制檢測器表面之電壓，並減低感測器損傷時更為有效。將試樣電位、基準空間電位與感測器表面電位形成不同之值。此時，例如試樣電位為GND，基準電壓為10~50kV，感測器表面電位為3~7kV時，非常有效。此外，如上述，配設第二真空室900而收容電源910，藉由連接管920與鏡筒等連接，在連接管920內配設配線來實現真空配線。電源係從外部導入供給電源(AC100V或DC24V等)，通信使用光通信方式。此種供給電源程度時，小饋通即可達成，因此來自大氣側之連接容易。

此外，如上述，因為具有雙重管構造，所以亦可使內側之管(管1)為高真空，外側之管(管2)與內側的管(管1)之間形成大氣壓狀態。此時，在管1內設置靜電電極者，由於配線在管1之壁連接的數量多，以及真空/大氣之饋通變大而不切實際。此時，透鏡、對準 器及修正器係採用使用磁場之透鏡、對準器及修正器。藉此管1中無須設置饋通，在形成高電壓之基準空間情況下有效。使用該構造者亦可適用於前述實施形態之1~9的形態。

藉由將以上之鏡筒、電源用第二真空室、及連接鏡筒與第二真空室之真空配線用的連接管構成均形成雙重構造，來提供上述具備本案發明之一次光學系統2000的半導體檢查裝置1。不過，此僅是一例，具備本案發明之一次光學系統2000的半導體檢查裝置1並非限定於此者。此外，之前敘述之實施形態，例如實施形態1~9所示之一次系統及二次系統的實施形態，亦可使用本實施形態之雙重管構造來進行。

(實施形態4) <在電子交叉點位置之射束測定方法及使用該方法之一次照射電子束及NA位置之調整方法以及使用該調整方法之半導體檢查裝置>

說明使用上述具備本案發明之一次光學系統的電子光學裝置之半導體檢查方法。另外，以下之方法亦可適用於使用具備一般電子槍之電子光學裝置的半導體檢查裝置。

本實施形態係使用映射投影型觀察裝置(具有映射投影光學系統之電子線觀察裝置)觀察試樣。此種電子線觀察裝置具備一次光學系統及二次光學系統。一次光學系統2000將從光電子產生部射出之電子束照射於試樣，生成獲得試樣之構造等資訊的電子。二次光學系統具有檢測器，生成藉由電子束之照射所生成的電子影像。映射投影型觀察裝置係使用直徑大之電子束獲得廣範圍之影像。換言之， 並非如通常之SEM為集中的點束，而係以面束進行照射。

將電子束照射於試樣時，以二次光學系統檢測複數種類之電子。複數種類之電子係反射鏡電子、二次電子、反射電子、後方散射電子。本實施形態係將二次電子、反射電子及後方散射電子稱為二次釋出電子。而後，利用反射鏡電子與二次釋出電子之特性來觀察試樣。所謂反射鏡電子，是指不與試樣碰撞，在距離試樣很近的前方彈回的電子。反射鏡電子現象係藉由試樣表面之電場作用而發生。

如上述，將二次電子、反射電子及後方散射電子稱為二次釋出電子。此等3種電子混合時，亦採用稱為二次釋出電子之術語。二次釋出電子中以二次電子為代表。因此，有時作為二次釋出電子之代表來說明二次電子。關於反射鏡電子與二次釋出電子兩者，可使用「從試樣釋出」、「從試樣反射」、「藉由電子束照射而生成」等表達方式。

第二十一圖係顯示在試樣上照射電子束時著陸能(Landing Energy)LE與漸層度DN的關係圖。所謂著陸能LE，係賦予照射於試樣之電子束的能。在電子槍上施加加速度電壓Vacc，並在試樣上施加減速電壓Vrtd。此時，著陸能LE以加速電壓與減速電壓之差來表

此外，第二十一圖中，縱軸之漸層度DN表示從二次光學系統之檢測器檢測出的電子所生成之在影像上的亮度。亦即，漸層度DN表示檢測之電子數。檢測之電子愈多，漸層度DN愈大。

第二十一圖顯示在0[eV]附近小能量區域之漸層度特性。如圖示，LE比LEB大之區域(LEB<LE)，其漸層度DN顯示比較小之一定值。LE為LEB以下、LEA以上之區域(LEA≦LE≦LEB)，其LE愈小，漸層度DN愈大。LE比LEA小之區域(LE<LEA)，其漸層度DN顯示比較大之一定值。

上述漸層度特性與檢測之電子種類有關。在LEB<LE之區域，檢測之幾乎全部電子係二次釋出電子。該區域可稱為二次釋出電子區域。另外，LE<LEA之區域，檢測之幾乎全部電子係反射鏡電子。該區域可稱為反射鏡電子區域。如圖示，反射鏡電子區域之漸層度比二次釋出電子區域之漸層度大。此因，與二次釋出電子比較，反射鏡電子之分布範圍小。由於分布範圍小，因此更多電子可到達檢測器，漸層度變大。

此外，LEA≦LE≦LEB之區域係從二次釋出電子區域向反射鏡電子區域(或顛倒)之過渡區域。該區域係反射鏡電子與二次釋出電子混合之區域，亦可稱為混合區域。過渡區域(混合區域)中，LE愈小，反射鏡電子之產生量愈大，且漸層度增大。

LEA及LEB表示過渡區域之最低著陸能及最高著陸能。說明LEA及LEB之具體值。本發明人研究結果，LEA係-5[eV]以上，LEB係5[eV]以下(亦即-5[eV]≦LEA≦LEB≦5[eV])。

過渡區域之優點如下。在反射鏡電子區域(LE<LEA)藉由射束照射而產生之全部電子為反射鏡電子。因而，與試樣之形狀無關，檢測之電子全部為反射鏡電子，不論在試樣之凹部或凸部，漸層度 之差異均變小，圖案或瑕疵之S/N及反差變小，因此，有時難以將反射鏡電子區域使用於檢查。另外，過渡區域在形狀之邊緣部的部位特徵性且特異性地產生反射鏡電子，而其他部位則產生二次釋出電子。因此，可提高邊緣之S/N及反差。因此，過渡區域進行檢查時非常有效。以下詳細說明這一點。

第二十二圖顯示上述過渡區域之現象。第二十二圖係顯示過渡區域之現象圖。第二十二圖中，在反射鏡電子區域(LE<LEA)全部電子不致與試樣碰撞，而形成反射鏡電子。另外，在過渡區域，一部分電子與試樣碰撞，試樣釋出二次釋出電子。LE愈大，二次釋出電子之比率愈多。而後，當LE超過LEB時，僅檢測出二次釋出電子，不過無圖示。

本發明係發明包含二次釋出電子區域、過渡區域、反射鏡電子區域，及包含具有凹凸構造之圖案、無凹凸之圖案，實施照射電子束與影像形成之二次光學系統的電子束之條件製作與調整方法者。藉由本發明可大幅有效地達成高精度之調整與條件製作。將此顯示於下。

本發明之重大特徵為測定來到二次光學系統中途之電子交叉點位置(以下記載為CO位置)的射束之位置與形狀。先前不進行來到CO位置之射束的測定，而係移動NA，取得影像，評估該影像之反差。此種方式花費龐大時間。先前之步驟如下。

a.藉由在CO位置與檢測器之間的透鏡形成成像條件。

b.若有NA時，取口徑大者。或者拆卸。

最好可觀察CO整體。例如φ1000~Φ5000μm

c.拍攝CO位置之射束。

本發明因為可有效進行此種拍攝及調整，並可減低因汙染物質造成之惡化及提高更換性、維修性，所以其特徵為具備活動式數值孔隙(NA)10008，不過機器構成於後述。藉此，將對LE在CO位置之射束形狀的測定例顯示於第二十三圖。第二十三圖係顯示對LE在CO位置之射束形狀的測定例圖。第二十三圖中，將來到CO位置之射束的形狀顯示於上階，將照射於試樣表面之射束的反射鏡電子區域、過渡區域、二次釋出電子區域中之現象顯示於下階。此外，在上階以黑點表示反射鏡電子，以圓形表示二次釋出電子。對LE在反射鏡電子區域僅觀察到反射鏡電子。在過渡區域觀察到反射鏡電子與二次釋出電子。在二次釋出電子區域僅觀察到二次釋出電子，而未觀察到反射鏡電子。使用藉由該拍攝而獲得之影像資料，測定反射鏡電子之位置、尺寸、強度及二次釋出電子之尺寸、強度。

此外，藉由該觀察可即時判斷將照射電子束照在對象之試樣上時，是屬於3個狀態中的哪個狀態。先前係從照射條件與獲得之影像進行模糊之預測。無法進行此種正確之狀況判斷。此外，亦無法正確判斷是因電源設定精度造成之誤差、或因光軸條件造成之影響。此因反射鏡電子區域、過渡區域之形成對LE、光軸條件敏感，控制其之機器及條件的誤差亦受到影響。例如電源之設定精度一般為0.1%程度。5000V設定電源之設定誤差高達到5V。發生5V之變化時，足可使過渡區域→反射鏡電子區域，或過渡區域→二次釋出電 子區域。因為無法進行該確認，就只能藉由設定值作出可能是反射鏡電子區域或可能是過渡區域等的模糊預測。

再者，本發明敘述使用進行該測定之方法，進行一次照射電子束之調整與影像形成之NA位置的設定方法。遮罩、晶圓等試樣的方向在二次光學系統(柱)之座標與位置調整結束時獲得。

(光電子陰極一次系統)

第十四圖顯示基準電壓並非GND，而使用高電壓時之例。本例之基準電壓係+40000V。為了該基準電壓在柱內可統一形成電場，而有筒狀之管。將該管設為管1。而後，施加40000V形成基準電壓。此外，接近光電子面之處與等電位線(分布)光電面平行。此外，因而透鏡使用磁場透鏡。此外，對準器使用電磁對準器。此外，NA及其他孔隙係基準電位，且設置成管構造。該管1因為施加高電壓，所以外側還有另一個管2。該管2形成GND，成為可GND連接之裝置。管1與管2以具有耐電壓之絕緣物進行絕緣，並保持必要之施加電壓。為了將二次光學系統之基準電壓形成高電壓，而控制一次系統之基準電壓，不過此處未敘述。因此，二次光學系統與一次光學系統同樣地，管成為雙重構造之柱。在內側之管施加高電壓，外側之管形成GND。其電壓差與一次系統同樣地保持。此外，管1係導體，亦可在該管1之外周部塗佈聚醯亞胺或環氧等樹脂材料。再者，亦可在該樹脂材料之外周部塗佈導電材料，使該塗佈之導電材料成為GND。藉此，該樹脂材料之內側係高電壓之基準電壓，外側成為GND，可進行與其他GND連接及可設置GND之零件的組裝。此外， 該外側亦可具有導體之密封管的管2。該管2係強磁性鐵鎳合金或純鐵之磁性體，可遮斷外部磁場。另外，本實施形態亦可適用於前述之實施形態1~25及未賦予編號之實施形態。

「第二檢測器」

在距離檢查用檢測器很近的前方設置第二檢測器，該第二檢測器作為不需要頻繁更換檢測器，且測定在CO位置之射束位置、形狀的手段，及進行光軸之調整者，進一步作為測定在CO位置之射束的檢測器。第二十四圖係顯示本案發明之第二檢測器的原理圖。第二十四圖(a)係顯示本案發明之二次光學系統圖，第二十四圖(b)係顯示使在數值孔隙(NA)10008位置之二次釋出電子及反射鏡電子的電子束通過透鏡，而在第二檢測器76-2上成像之圖。在第二十四圖(b)所示之數值孔隙10008與檢測系統76之間設置本案發明之一種實施形態的第二檢測器76-2，只須使活動式之數值孔隙(NA)10008移動，以第二檢測器拍攝CO位置之射束位置及形狀即可。在此，CO位置(或NA位置)之射束形狀、位置只須可拍攝靜止影像即可。依據第二檢測器76-2所拍攝之資訊反覆調整，調整後進行檢查。

經由數值孔隙(NA)10008之二次釋出電子及反射鏡電子在檢測器之感測面成像。以第二檢測器76-2取得該成像之二維電子影像，變換成電信號後送至影像處理單元。為了可以第二檢測器76-2拍攝CO位置之電子束影像，亦可在數值孔隙10008與第二檢測器76-2之間使用轉移透鏡或放大投影用靜電透鏡。

第二檢測器76-2可使用EB-CCD或C-MOS型EB-CCD。元件尺寸 只須為第一檢測器(檢測器761)之EB-TDI的元件尺寸之1/2至1/3的大小即可。藉此，可進行比第一檢測器小之Px尺寸的拍攝。所謂Px尺寸，係指元件尺寸除以光學倍率之值，且係試樣表面上之影像分割尺寸。例如，元件尺寸為10μm□，倍率1000倍時，Px尺寸=10μm/1000倍=10nm。採用具有比第一檢測器小之元件尺寸的第二檢測器時，可以比第一檢測器小之Px尺寸進行表面觀察。第一檢測器之EB-TDI、第二檢測器之EB-CCD或C-MOS型EB-CCD不需要光電子變換機構及光傳輸機構。電子直接入射於EB-TDI感測器面或EB-CCD感測器面。因此，解析度不致惡化，可獲得高MTF(調變傳遞函數(Modulation Transfer Function))及反差。與先前之EB-CCD比較，由於C-MOS型EB-CCD可顯著減低背景雜訊，因此在減低檢測器造成之雜訊上非常有效，不論進行何種條件之拍攝時，均可比先前提高反差及S/N。特別是在取得電子數少時有效。雜訊減低效果達到先前型EB-CCD之1/3~1/20程度。

以第二檢測器76-2檢測通過數值孔隙(NA)10008而在檢測器面成像的射束，藉由檢測出之射束位置及形狀，調整電子束之構成條件及數值孔隙(NA)10008等的位置。藉由第二檢測器76-2之檢測結果進行各種調整後，使用檢測系統76進行試樣之檢查。因此，因為檢測系統76僅在檢查時使用，所以可抑制檢測系統76之更換頻繁度。此外，由於第二檢測器76-2僅拍攝靜止影像，因此即使產生惡化也不影響檢查。為了達成此種成像條件，例如在將電子影像成像於第一檢測器的條件；成像於第二檢測器之條件；為了觀察CO位 置之射束，將來到CO位置之射束形狀成像於第二檢測器的條件等中，參照第十圖(a)之例，此等調整有時係調整轉移透鏡10009之透鏡強度，而求出最適合第一檢測器用與第二檢測器用之條件的成像條件。此外，亦可取代轉移透鏡10009而使用透鏡741。由於透鏡中心與檢測器間之距離改變，藉此，使用轉移透鏡10009與透鏡741時倍率改變，因此只須選擇適合之透鏡與倍率來進行即可。

上述之第二檢測器76-2藉由與測定上述在CO位置之射束位置、形狀，而進行電子束之條件構成與高精度調整的本案發明之調整方法併用可獲得效果。此外，該第二檢測器76-2除了具備本案發明之新的光電子產生部之電子光學裝置之外，亦可適用於具備一般電子槍之電子光學裝置。本實施例亦可適用於上述實施形態1~實施形態11所述之裝置。上述射束、NA位置調整方法之例係敘述一次射束係電子束時的例子。不過照射系統亦可適用於光或雷射時。可使用在照射雷射或光而從試樣表面產生光電子，適切進行該光電子之電子交叉點尺寸或其中心位置與NA設置位置的關係時。藉此，可形成解析度佳之光電子影像。

「電子檢查裝置」

第二十五圖係顯示適用本發明之電子線檢查裝置的構成圖。上述中主要說明雜質檢查方法之原理性部分。在此說明執行上述雜質檢查方法時適用之雜質檢查裝置。因此，上述全部雜質檢查方法可適用於下述之雜質檢查裝置。

電子線檢查裝置之檢查對象係試樣20。試樣20係矽晶圓、玻璃 遮罩、半導體基板、半導體圖案基板、或具有金屬膜之基板等。本實施形態之電子線檢查裝置係檢查此等基板構成之試樣20的表面上是否存在雜質10。雜質10係絕緣物、導電物、半導體材料或此等之複合體等。雜質10之種類係微粒子、洗淨殘留物(有機物)、在表面之反應生成物等。電子線檢查裝置亦可係SEM方式裝置，亦可係映射投影式裝置。本例係本發明適用於映射投影式檢查裝置。

映射投影方式之電子線檢查裝置具備生成電子束之一次光學系統40、試樣20、設置試樣之載台30、使來自試樣之二次釋出電子或反射鏡電子的放大影像成像之二次光學系統60、檢測此等電子之檢測器70、處理來自檢測器70之信號的影像處理裝置90(影像處理系統)、定位用之光學顯微鏡110、及檢視(Review)用之SEM120。檢測器70在本發明中包含於二次光學系統60即可。此外，影像處理裝置90包含於本發明之影像處理部即可。

一次光學系統40係生成電子束，並朝向試樣20照射之構成。一次光學系統40具有電子槍41、透鏡42、45、孔隙43、44、E×B過濾器46、透鏡47、49、50、及孔隙48。藉由電子槍41生成電子束。透鏡42、45及孔隙43、44修整電子束，並且控制電子束之方向。而後，電子束藉由E×B過濾器46而受到磁場與電場之洛倫茲力的影響。電子束從斜方向入射於E×B過濾器46，向垂直下方偏向而朝向試樣20方向。透鏡47、49、50控制電子束之方向，並且進行適切之減速，調整著陸能LE。

一次光學系統40對試樣20照射電子束。如前述，一次光學系統 40係進行預充電之帶電用電子束與攝像電子束兩者的照射。經實驗結果瞭解，預充電之著陸能LE1與攝像電子束之著陸能LE2的差異宜為5~20〔eV〕。

關於這一點，當雜質10與周圍有電位差時，係在負帶電區域照射預充電之著陸能LE1。充電電壓依LE1之值而不同。因為LE1與LE2之相對比改變(如上述，LE2係攝像電子束之著陸能)。LE1大時，充電電壓升高，藉此，在雜質10之上方位置(比檢測器70接近之位置)形成反射點。反射鏡電子之軌道與透過率依該反射點之位置而變化。因此，依反射點來決定最佳之充電電壓條件。此外，LE1過低時，反射鏡電子形成之效率降低。本發明發現該LE1與LE2之差異應為5~20〔eV〕。此外，LE1之值宜為0~40〔eV〕，更宜為5~20〔eV〕。

此外，映射投影光學系統之一次光學系統40的E×B過濾器46特別重要。藉由調整E×B過濾器46之電場與磁場條件，可決定一次射電子束角度。例如，可設定E×B過濾器46之條件，使一次系統之照射電子束與二次系統之電子束對試樣20大致垂直地入射。再者，為了增大靈敏度，例如傾斜一次系統之電子束對試樣20的入射角度很有效。適當之傾斜角係0.05~10度，且宜為0.1~3度程度。

如此，藉由對雜質10以指定之角度θ的斜度照射電子束，可增強來自雜質10之信號。藉此，可形成反射鏡電子之軌道不致從二次系統光軸中心偏離的條件，因此，可提高反射鏡電子之透過率。因此，使雜質10充電而引導反射鏡電子時，使用傾斜之電子束非常有 利。

返回第二十五圖。載台30係放置試樣20之手段，且可在x-y的水平方向及θ方向移動。此外，載台30依需要亦可在z方向移動。載台30之表面亦可具備靜電夾盤等試樣固定機構。

載台30上有試樣20，試樣20上有雜質10。一次光學系統40以著陸能LE-5~-10〔eV〕在試樣表面21照射電子束。雜質10被充電，一次光學系統40之入射電子不與雜質10接觸而彈回。藉此，反射鏡電子藉由二次光學系統60導入檢測器70。此時，二次釋出電子在從試樣表面21擴散之方向釋出。因而，二次釋出電子之透過率的值低，例如係0.5~4.0%程度。另外，由於反射鏡電子之方向不散亂，因此反射鏡電子可達成大致為100%之高透過率。反射鏡電子因雜質10而形成。因此，僅雜質10之信號可產生高亮度(電子數多之狀態)。與周圍二次釋出電子之亮度的差異、比率變大，可獲得高反差。

此外，反射鏡電子之影像如前述以比光學倍率大之倍率放大。放大率達5~50倍。典型條件下，放大率多為20~30倍。此時，即使畫素尺寸為雜質尺寸之3倍以上，仍可檢測雜質。因此，可以高速、高處理量來實現。

例如，雜質10之尺寸係直徑20(nm)時，像素尺寸可為60(nm)、100(nm)、500(nm)等。如本例，使用雜質3倍以上之像素尺寸，可進行雜質之拍攝及檢查。這與SEM方式等比較，在達到高處理量化上具有顯著優勢的特徵。

二次光學系統60係將從試樣20反射之電子導入檢測器70的手段。二次光學系統60具有透鏡61、63、NA孔隙62、對準器64及檢測器70。電子從試樣20反射，再度通過對物透鏡62、透鏡49、孔隙48、透鏡47及E×B過濾器46。而後，電子導入二次光學系統60。二次光學系統60中，通過透鏡61、NA孔隙62、透鏡63而集合電子，電子以對準器64調整，被檢測器70檢測。

NA孔隙62具有規定二次系統之透過率、像差的功能。並以來自雜質10之信號(反射鏡電子等)與周圍(正常部)之信號的差異變大之方式，選擇NA孔隙62之尺寸及位置。或是，以來自雜質10之信號對周圍信號的比率變大的方式，選擇NA孔隙62之尺寸及位置。藉此可提高S/N。

例如，在φ50~Φ3000(μm)之範圍可選擇NA孔隙62。檢測之電子中混合有反射鏡電子與二次釋出電子。在此種狀況下，為了提高反射鏡電子影像之S/N，選擇孔隙尺寸為有利。此時，宜以降低二次釋出電子之透過率，並可維持反射鏡電子之透過率的方式選擇NA孔隙62之尺寸。

例如，一次電子束之入射角度係3°時，反射鏡電子之反射角度大致係3°。此時，宜選擇反射鏡電子可通過軌道程度之NA孔隙62的尺寸。例如，適當之尺寸係φ250(μm)。因為限制在NA孔隙(直徑φ250(μm))，所以二次釋出電子之透過率降低。因此，可提高反射鏡電子之S/N。例如，將孔隙直徑從φ2000變成φ250(μm)時，可將背景漸層度(雜訊水準)減低為1/2以下。

返回第二十五圖。檢測器70係檢測藉由二次光學系統60引導之電子的手段。檢測器70在其表面具有複數個像素。檢測器70可適用各種二維型感測器。例如檢測器70可適用CCD(電荷耦合元件(Charge Coupled Device))及TDI(延時積分(Time Delay Integration))-CCD。此等係將電子變換成光後，進行信號檢測之感測器。因而，需要光電變換等手段。為此，使用光電變換或閃爍器，將電子變換成光。光之影像資訊傳達至檢知光的TDI。如此來檢測電子。

此處係說明檢測器70適用EB-TDI之例。EB-TDI不需要光電變換機構、光傳達機構。電子係直接入射於EB-TDI感測器面。因此，解析度不致惡化，可獲得高MTF(調變傳遞函數(Modulation Transfer Function))及反差。先前檢測小雜質10不穩定。然而，使用EB-TDI時，可提高小雜質10之微弱信號的S/N。因此，可獲得更高靈敏度。S/N之提高達1.2~2倍。

此外，除了EB-TDI之外，可具備EB-CCD。EB-TDI與EB-CCD可更換，且可任意切換。使用此種構成亦有效。例如適用第二十六圖所示之使用方法。

第二十六圖顯示可切換EB-TDI72與EB-CCD71之檢測器70。2個感測器可依用途而更換，且可使用兩者之感測器。

第二十六圖中，檢測器70具備設置於真空容器75之EB-CCD71及EB-TDI72。EB-CCD71及EB-TDI72係接收電子束之電子感測器。電子束e直接入射於檢測面。該構成中，EB-CCD71使用於進行電子束之光軸調整，此外，使用於進行影像拍攝條件之調整與最佳化。 另外，使用EB-TDI72情況下，EB-CCD71藉由移動機構M移動至從光軸離開之位置。然後，使用藉由使用EB-CCD71所求出之條件，或是作為參考，而藉由EB-TDI72進行拍攝。並使用影像進行評估或測定。另外，移動機構M係構成除了使EB-CCD71移動之方向(X方向)外，還可在3軸(例如X、Y、Z方向)移動，亦可構成可將EB-CCD71之中心對電子光學系統之光軸中心實施微調整。

該檢測器70中，可使用藉由使用EB-CCD71所求出之電子光學條件，或作為參考，以EB-TDI72進行半導體晶圓之雜質檢測。

以EB-TDI72實施雜質檢查之後，使用EB-CCD71進行檢視拍攝即可，並進行雜質種類及雜質尺寸等的瑕疵評估即可。EB-CCD71可累計影像。可藉由累計減低雜訊。因此，可以高S/N進行瑕疵檢測部位之檢視拍攝。再者，EB-CCD71之像素比EB-TDI72之像素小為有效。換言之，對於經映射投影光學系統所放大之信號的尺寸，可增加攝像元件之像素數。因此，可獲得具有更高解析度之影像。該影像用於檢查及瑕疵種類等的分類、判定。

EB-TDI72具有平面排列像素之構成，例如具有矩形形狀。藉此，EB-TDI72可直接接收電子束e而形成電子影像。像素尺寸例如係12~16(μm)。另外，EB-CCD71之像素尺寸例如係6~8(μm)。

此外，EB-TDI72形成封包(Package)形。封包本身發揮饋通FT之功能。封包之銷73在大氣側連接於相機74。

第二十六圖所示之構成可消除各種缺點。消除之缺點包括因FOP、密封用光學玻璃、光學透鏡等造成的光變換損失、光傳達時的 像差及失真、因而造成的影像解析度惡化、檢測不良、高成本、及大型化等。

第二十七圖顯示本發明所適用之電子線檢查裝置。在此說明整個系統之構成例。

第二十七圖中，雜質檢查裝置具有試樣載體190、迷你潔淨環境180、裝載閉鎖機構(load lock：L/L)162、轉移室(transfer chamber：T/C)161、主處理室(main chamber：M/C)160、電子線柱系統100、及影像處理裝置90。迷你潔淨環境180中設置大氣中之搬送機器人、試樣對準裝置、淨化空氣供給機構等。轉移室161中設置真空中之搬送機器人。由於始終在真空狀態之轉移室161中配置機器人，因此可將因壓力變動而產生之微粒子等抑制在最小限度。

主處理室160中設置在x方向、y方向及θ(旋轉)方向移動之載台30。在載台30上設置有靜電夾盤。在靜電夾盤中設置試樣20本身。此外，試樣20係在設置於托盤或夾具之狀態下保持於靜電夾盤中。

主處理室160藉由真空控制系統150控制處理室內保持真空狀態。此外，主處理室160、轉移室161及裝載閉鎖機構162放置於除振台170上，構成不致傳達來自地板之振動。

此外，在主處理室160中設置有電子柱100。該電子柱100具備一次光學系統40及二次光學系統60之柱、檢測來自試樣20之二次釋出電子或反射鏡電子等的檢測器70。來自檢測器70之信號送至影像處理裝置90進行處理。可實施接通時間之信號處理及斷開時間之 信號處理兩者。接通時間之信號處理係在進行檢查中進行。進行斷開時間之信號處理時，僅取得影像，而後進行信號處理。影像處理裝置90所處理之資料儲存於硬碟或記憶體等記錄媒體中。此外，依需要可在控制台之螢幕上顯示資料。顯示之資料例如係檢查區域、雜質數量圖、雜質尺寸分布/圖、雜質分類、***影像等。為了進行此種信號處理而具備系統軟體140。此外，為了對電子柱系統供給電源，而具備電子光學系統控制電源130。此外，主處理室160中亦可具備光學顯微鏡110或SEM式檢查裝置120。

第二十八圖顯示在同一個主處理室160中設置映射光學式檢查裝置之電子柱100與SEM式檢查裝置120時的構成之一例。如第二十八圖所示，將映射光學式檢查裝置與SEM式檢查裝置120設置於同一個主處理室160時非常有利。在同一個載台30上搭載有試樣20，可對試樣20採用映射方式與SEM方式兩者實施觀察或檢查。該構成之使用方法及優點如下。

首先，由於試樣20搭載於同一個載台30上，因此將試樣20在映射方式之電子柱100與SEM式檢查裝置120之間移動時，係單值性求出座標關係。因此，在確定雜質之檢測部位等時，2個檢查裝置可高精度且輕易地進行同一部位的確定。

不適用上述構成者，例如將映射式光學檢查裝置與SEM式檢查裝置120作為各個裝置分離而構成。而後，在分離之各個裝置間移動試樣20。此時，由於需要在各個載台30上設置試樣20，因此2個裝置需要個別進行試樣20之對準。此外，各個進行試樣20之對準時， 同一位置之確定誤差成為5~10(μm)。特別是無圖案之試樣20情況下，由於位置基準無法確定，因此其誤差更大。

另外，本實施形態如第二十八圖所示，在兩種檢查中，於同一個處理室160之載台30上設置試樣20。即使載台30在映射方式之電子柱100與SEM式檢查裝置120之間移動時，仍可以高精度確定同一位置。因而，即使係無圖案之試樣20時，仍可以高精度確定位置。例如可以1(μm)以下之精度確定位置。

此種高精度之確定在以下情況非常有利。首先，以映射方式進行無圖案之試樣20的雜質檢查。然後，以SEM式檢查裝置120進行檢測出之雜質10的確定及詳細觀察(檢視)。由於可確定正確之位置，因此不但可判斷有無雜質10存在(若無則為疑似檢測)，還可高速進行雜質10之尺寸及形狀的詳細觀察。

如前述，分別設置雜質檢測用電子柱100與檢視用之SEM式檢查裝置120時，雜質10之確定將花費許多時間。此外，無圖案之試樣時，其困難程度提高。此種問題可藉由本實施形態來解決。

如以上之說明，本實施形態係使用映像光學方式之雜質10的拍攝條件，高靈敏度檢查超微小之雜質10。再者，映射光學方式之電子柱100與SEM式檢查裝置120搭載於同一個處理室160中。藉此，可非常有效率且高速進行特別是30(nm)以下超微小之雜質10的檢查、與雜質10之判定及分類。另外，本實施形態亦可適用於前述實施形態1~28及未賦予編號之實施形態。

其次，說明使用映射投影型檢查裝置與SEM兩者之檢查的另外 例。

上述係映射投影型檢查裝置檢測雜質，而SEM進行檢視檢查。但是，本發明不限定於此。兩個檢查裝置可適用於另外之檢查方法。藉由組合各個檢查裝置之特徵，可有效進行檢查。另外之檢查方法例如以下所示。

該檢查方法係映射投影型檢查裝置與SEM進行不同區域之檢查。再者，應用映射投影型檢查裝置實施「胞間(cell to cell)」檢查，應用SEM實施「晶片間(die to die)」檢查，整體實現有效且高精度之檢查。

更詳細而言，映射投影型檢查裝置係對晶片中重複圖案多之區域進行「胞間」檢查。而後，SEM對重複圖案少之區域進行「晶片間」檢查。合併此等兩者檢查結果而獲得1個檢查結果。「晶片間」係比較依序獲得之2個晶片的影像之檢查。「胞間」係比較依序獲得之2個胞的影像之檢查，且胞係晶片中之一部分。

上述檢查方法對重複圖案部分使用映射投影方式執行高速檢查，另外，對重複圖案少之區域，以高精度且疑似度小之SEM執行檢查。SEM不適合高速檢查。但是，由於重複圖案少之區域比較狹窄，所以SEM之檢查時間不致過長即可完成。因此，可抑制減少整體檢查時間。如此，該檢查方法係最大活用兩個檢查方式之優點，可以短之檢查時間進行高精度的檢查。

其次，返回第二十七圖，說明試樣20之搬送機構。

晶圓、遮罩等試樣20從裝載口(Load port)搬送至迷你潔淨環境 180中，在其中進行對準作業。試樣20藉由大氣中之搬送機器人搬送至裝載閉鎖機構162。裝載閉鎖機構162係大氣變成真空狀態時，藉由真空泵排氣。壓力達一定值(1(Pa)程度)以下時，藉由配置於轉移室161之真空中的搬送機器人，從裝載閉鎖機構162搬送試樣20至主處理室160。而後，在載台30上之靜電夾盤機構上設置試樣20。

(光+EB照射式)

以下，敘述有兩種一次系統時之實施形態。

藉由組合光或雷射照射形成之光電子影像與電子束照射產生之二次釋出電子及/或反射鏡電子(有時有與有時無反射鏡電子)，進行影像形成亦非常有效。在此，所謂二次釋出電子，係指二次電子、反射電子、後方散射電子之一部分或混合的狀態。特別是在低LE時，此等之區別困難。

係將第七圖~第九圖之照射光或雷射至試樣的形態、與第十圖a~第十九圖之一次系統中以電子束照射式樣的形態進行結合之形態。實施形態之例顯示於第二十九圖、第三十圖、第三十一圖。以下敘述試樣為凹凸形狀時之例。

本例係一次射束為同時進行雷射照射(或光)與電子束照射時之例。照射方式可同時或在時間上交互照射等。分別敘述此時進行雷射照射與電子束照射時之特徵。並敘述結合時產生之效果、作用。

進行雷射照射時，頂層(top layer)(凸部)之光電子量多而為白信號，且照射電子束時，頂層之二次釋出電子多而為白信號時，藉由 組合光電子影像與二次釋出電子影像，可增加頂層之電子量(光電子白+二次釋出電子及/或反射鏡電子白)，換言之，可形成頂層(凸部)為白，而凹部為黑之影像，可增加反差及S/N。

相反地，觀察出凹部之光電子多，凹部係白信號，且二次釋出電子之凹部的電子量多，凹部係白信號時，同時進行(組合)雷射照射與電子束照射時，可增加凹部以白(光電子白+二次釋出電子及/或反射鏡電子白)、頂層(凸部)以黑形成之影像的反差及S/N。此時，所謂白信號，是指與其他部位比較檢測出之電子數多，相對亮度高，換言之可以白拍攝。

如第十圖(a)所示，使用電子束時，為了與二次射束進行分離(使用進行二次射束直行之維恩過濾器條件等)，需要E×B等電子束分離器。因而，即使在結合電子束與雷射或光束形態下，仍然需要此種電子束分離器。其例顯示於第二十九圖、第三十圖、第三十一圖。

第二十九圖、第三十圖與第三十一圖之差異如下。第二十九圖與第三十圖，係在比E×B靠近試樣側具有導入雷射(或光)之機構。而第三十一圖係在比E×B靠近檢測器側具有導入雷射(或光)之機構。例如，第二十九圖、第三十圖係在陰極透鏡中開設雷射導入用之孔，在處理室外部以反射鏡等實施對準調整後的狀態下，將雷射照射於試樣之方式，或是將光纖+透鏡等導入陰極透鏡，可進行雷射照射等。此外，第三十一圖係將反射鏡部件設置於二次系統的柱中，可從柱外部導入雷射而在試樣上照射雷射(或光)。第三十一圖顯示藉由雷射照射與電子束照射而凸部之電子量多(白信號)的情況，不 過，即使相反地凹部之電子量多(白信號)情況下，仍可與第二十九圖同樣地進行。

此外，就一次系統之電子束，使用以第十二圖~第十八圖所示之實施形態說明的電子束更有效。由於可以大電流照射窄帶能之電子束，因此形成之二次釋出電子或反射鏡電子的能成為窄帶，可實現像差與模糊少之高解像度影像。此外，因為藉由雷射照射之光電子能的頻帶比二次釋出電子窄，所以即使進行結合/組合，仍可保持能之窄帶狀態，所以具有雖然電子量增加，但是能寬不致擴散的優點。這是由於為了提高處理量而增加照射之雷射或電子束時，畫質不致惡化而可實現，因此非常有效、有用。

此外，反之亦可在光電子為白，二次釋出電子為黑時實施組合。此時，組合之影像為灰，換言之成為白與黑之中間色，圖案之解像度及反差降低。此時只要是瑕疵，即可觀察出白信號增強或黑增強。此時，例如係光照射時靈敏度高之瑕疵時，藉由光電子量之增減可形成白或黑之信號。此外，是因電子照射之靈敏度高的瑕疵時，藉由二次釋出電子之電子量的增減，可形成白或黑信號。

此外，同樣亦可實施光電子為黑，二次釋出電子為白時之組合。EUV遮罩之例，係對頂層之鉭硼氧化物(TaBO)與凹部之釕(Ru)可進行下述之組合。

(Ru白/TaBO黑之光電子影像與二次釋出電子及/或反射鏡電子影像之組合、Ru黑/TaBO白之光電子影像與二次釋出電子及/或反射鏡電子影像之組合)

藉此，可實現高的反差與S/N，可進行靈敏度高之圖案瑕疵檢查及雜質檢查。

對於低LE影像，以光照射進行氧化膜電位穩定化。電子照射能係-5eV<LE<10eV。對於低LE之影像，特別是頂層之材質為氧化膜時非常有效。頂層為氧化膜時，藉由低LE電子線照射，氧化膜於負電壓時產生帶電。因為其影響而發生畫質惡化，並發生電流密度無法提高。此時，進行UV、DUV、EUV、X射線等光或雷射之照射，可控制該氧化膜之電位。藉由照射此等光時產生光電子，可產生正帶電。為此，藉由同時或間歇地以低LE進行此等光或雷射之照射，可控制氧化膜之電位保持一定。藉由保持一定，畫質穩定，即使增加電流密度仍可形成穩定之影像，因此可使處理量提高。

(實施形態5) <試樣表面電位均勻穩定供給化>

參照第三十二圖、第三十三(A)圖及第三十三(B)圖說明本發明之檢查裝置及檢查方法中試樣表面電位均勻穩定供給化之例。映射投影方式之瑕疵檢查裝置需要在試樣表面施加電壓。藉由改變賦予試樣表面之電壓，而調整表面狀態之觀察方式、瑕疵觀察方式等。亦即試樣表面之電壓分布不一時，因電壓分布差異使條件改變，而重現性等出現問題。

因此，提出使試樣表面之電壓分布均勻的施加方法。目前係在一處設置與遮罩表面接觸之部分，此處連上來自高電壓電源之輸出，而在試樣表面施加高電壓。擴大與試樣接觸之面積。安裝有試 樣施加電極之部分稱為邊框，藉由使其上下昇降可將試樣搬入內部。在邊框下降狀態下，試樣施加電極與試樣表面接觸，可對試樣均勻地供給電壓(參照第三十三A圖)。

再者，使用另外之邊框構造時，可有效均勻且穩定地施加。其例顯示於第三十三(B)圖。參考第三十三B圖所示之邊框的仰視圖(第三十三B圖(b))與俯視圖(第三十三B圖(c))時，上面係無突起而平滑之加工面的邊框構造。例如係195×195mm□之鈦或磷青銅板材，且內部開設有146×146mm之孔。而後，如背面所示，在3處有突起部。突起部之突起高度係10~200μm程度。該突起之前端亦可尖銳。使用該邊框(護蓋)在遮罩之表面層施加規定值之電壓。本發明係將遮罩設置於平板架(Pallet)。平板架上有遮罩支撐銷，在其上設置EUV遮罩等曝光用遮罩。遮罩支撐銷使用產生微粒子少之部件。金屬部件使用塗佈有聚醯亞胺、鐵氟龍(註冊商標)、氟樹脂等樹脂者，或是部件本身係樹脂者等。該支撐銷之遮罩設置位置在比遮罩內部的142×142mm更外側接觸。理由是其更內部在曝光裝置等中設有遮罩時，若有雜質或微粒子附著，會影響遮罩傾斜，因此，防止其區域附著雜質或微粒子。此外，亦可使支撐銷接觸且固定在遮罩之側面與下面的角落。此時接觸部具有以規定角度傾斜之面構造。此外，為了防止載台移動時遮罩之位置變動，亦可設置位置固定用之遮罩固定導銷使其接觸固定。

如此設置EUV遮罩。通常EUV遮罩在最外表面有絕緣膜，其下部有導電膜。因而，為了對遮罩表面施加穩定且均勻之電壓，需要 破壞最外表面之絕緣膜而施加於導電膜。此時，第三十三B圖所示之具有突起部的邊框(覆蓋)有效。對邊框賦予應施加於遮罩表面之規定的電壓。而後，如第三十三A圖所示，從遮罩上方設置邊框。此時，該突起部可破壞絕緣膜到達下部之導電膜，而施加穩定之電壓。有該突起部時，因為其部位成為對遮罩之施加部，所以可確定施加部位，換言之可控制位置來施加。此外，由於為3點接觸，因此獲得可精確設置遮罩上面與邊框之平行度的優點。此因，以2點設置時邊框傾斜，以4點以上設置時，很難確定是哪個突起實際破壞絕緣膜而施加於導電膜。此外，同樣地，無突起部時，很難確定哪個部位與遮罩接觸。因為每當遮罩更換時都可能形成不同之接觸狀態。此時，因為EUV遮罩之絕緣膜厚度通常係10~20nm，所以只須形成適於破壞其之邊框重量即可。

此外，邊框接觸時，需要縮小遮罩面與邊框之階差。此因電場分布會因階差而產生不均勻。在遮罩端部，換言之在接近邊框之部位進行檢查時，依電場分布之不均勻性，會產生電子軌道偏差，導致座標與電子影像之中心位置的偏差。因而，需要將邊框與遮罩面之階差縮小至最小限度。本發明係形成抑制在10~200μm之構造。並宜形成10~100μm之階差。此外，亦可採用將邊框之遮罩接觸面附近減少板厚之方法。另外，本實施形態亦可適用於前述之實施形態1~4。

第三十四圖係顯示本發明一種實施形態之檢查方法對試樣的一次射束之入射角度圖。如第三十四圖所示，為入射電子束之照射角度θ與對試樣(或柱座標)的照射方向α。換言之，對試樣表面從垂直 方向(Z方向，與二次光學系統之光軸方向相同)起的角度設為θ。例如，θ=0時，為對試樣面垂直入射。θ=90度時，為對試樣水平入射。斜方向之θ=45度時，為對試樣表面45度入射。此外，θ可用從Z軸算起之絕對值來表示。對Z軸不論右側或左側，只要係相同角度則θ成為相同值。通常係在0~45度之範圍使用θ。α之例，在試樣(或柱座標)中，對X、Y方向分別將E×B之E方向設為Y方向，將B方向設為X方向。例如，E×B之E+側(有一次光學系統之方向)設為Y+，E-側設為Y-。此時，從檢測器側觀看，將試樣對Y+向右90度方向成為X+，X-係向左90度方向。此外，例如，試樣有縱線/空間(L/S)與橫線/空間(L/S)之圖案區域時，則可瞭解係設置成縱線為Y方向，橫線為X方向。此時例如第三十四圖(a)所示，可決定為將X+方向設為0度之試樣入射角度α。α=0時，一次電子束之入射方向為X+方向。為斜方向之一例的α=45度時，成為傾斜入射於X+、Y+之中間方向的45度，此可對縱L/S與橫L/S形成同樣之一次電子束的照射方向，而後，形成來自同樣線與空間之電子信號，可獲得同樣之反差與S/N。調整上述之θ與α的值時，進行來到有二次光學系統之NA孔隙的CO位置的射束觀察時，形成如第三十五圖。第三十五圖係顯示CO位置之射束觀察的一例圖。該例係在過渡區域之調整例。

二次釋出電子之射束在CO位置成為圓形。這是由於電子束碰撞試樣而從表面釋出之電子，因為來自表面之釋出方向係等向性的(isotropic)，所以在CO位置成為圓形。另外，反射鏡電子係在被前述θ與α影響之方向從表面附近反射，所以在CO位置中，於反映θ與α之 位置形成反射鏡電子。

例如，對試樣之入射角度為α時，CO位置係在對二次釋出電子之圓形為α的角度方向形成其位置。而後，將試樣表面之垂直方向設為X，將檢測器方向設為Z+時，對Z之入射角度設為θ。CO位置之反射鏡電子位置依該θ之大小而受到影響。換言之，如第三十五圖中，θ(絕對值)大時，二次釋出電子從CO中心之距離Lm變大。換言之，傾斜入射時，入射角度θ大時，反射鏡電子位置係形成於二次釋出電子從CO中心離開之位置。此外，使一次電子束垂直入射時，在二次釋出電子之CO中心位置形成反射鏡電子位置。

第三十六圖中記載其例。第三十六圖係顯示反射鏡電子依一次電子束之入射角度的位置圖。在X方向照射電子束時，反射鏡電子位置對二次釋出電子之CO形成於X軸上。在Y方向照射電子束時，反射鏡電子位置對二次釋出電子之CO形成於Y軸上。從傾斜方向α照射時，對二次釋出電子之CO，係在α方向形成反射鏡電子位置。常用之α係0度、30度、45度、60度、90度、120度、150度、180度、210度、240度、270度。此外，多在0~45度之範圍內使用θ。此外，具有獲得高的反差及S/N之凹凸表面者，例如EUV遮罩、奈米壓印遮罩或半導體晶圓，多在0~20度之範圍內使用。

關於該一次系統之入射角度的控制，可使用一次系統之射束對準器來進行。此外，X方向亦可藉由一次系統之射束對準器，Y方向藉由E×B進行調整。此外，在Y方向亦可使用射束對準器來取代E×B。

本發明為了形成反差及S/N高之電子影像條件，而進行NA位置調整。此因，獲得之影像資訊依反射鏡電子位置與NA位置之關係而不同，畫質變化大。例如，

a.包含許多反射鏡電子之影像：在反射鏡電子位置附近設置NA

b.因凹凸圖案，在凹部形成反射鏡電子多之凹白/凸黑的影像

c.因凹凸圖案，在凹部形成反射鏡電子少之凹黑/凸白的影像

d.形成反差為不對稱之影像、縱/橫圖案等

e.在凹凸之邊緣部形成反射鏡電子之影像等。

因而，為了獲得要求之影像，需要求出反射鏡電子位置與NA位置之關係來設定。先前由於對於產生之現象的理解不足，以及不瞭解調整方法，因此，胡亂移動NA取得影像來決定條件。藉由本發明可提高作業效率，大幅刪減時間及成本。此時，為了調整NA位置來設置，需要NA活動機構。此外，更宜為二維移動機構。此因，若是直線(一維)移動，MC(反射鏡電子位置)對二次釋出電子之CO中心係在斜方向，或是無法移動之軸方向(例如僅可在x方向移動時，則無法在y方向移動)時，無法在MC與CO中心位置之間設置NA。

第三十七圖及第三十八圖顯示反射鏡電子位置與NA位置之例。第三十七圖及第三十八圖係顯示反射鏡電子位置與NA位置之例圖。此外，不限於具有凹凸圖案之試樣，即使在平坦之表面試樣中仍可適用同樣之條件調整方法。即使係平坦之試樣，想在其中形成可掌握電位變化及材料變化之影像情況下，可藉由本發明求出容易掌握變化之條件來製作。例如，可適用於檢測在平坦試樣面之微小雜 質、洗淨殘留、汙染物質等，或是檢測導電材料與絕緣材料之混合圖案等。此時亦與前述同樣地，為了求出瑕疵或圖案之反差及S/N高的條件，可使用上述之條件製作方法。因而可實現先前無法達成之高靈敏度的檢測。藉由可實施此種調整，與先前觀看影像來進行之方法比較，確認獲得反差×1.2~×2、S/N×1.5~×5的情況，此外，對調整時間Tc與重現性非常有效，例如與先前比較，獲得Tc=1/2~1/10。

NA設置位置之分類，大致分成設置於反射鏡電子位置周圍之情況，與在遠離位置之情況。位置愈遠離，反射鏡電子之影響愈小。

<具有台面(Mesa)構造之試樣的檢查> (方法1)

本發明之檢查裝置係為了檢查具有台面構造之試樣(檢查對象)時，預先求出在台面構造之端部(接近階差之部分)的複數處之反射鏡電子位置與NA位置的關係來加以映射，並記憶於記憶部(記憶體等)作為映射資料。而後如第三十九圖所示，檢查台面構造之端部(接近階差391之部分)時，讀取其映射資料，以修正反射鏡電子位置之偏差的方式(二次系統之射束始終來到同一位置之方式)控制一次系統之射束的入射角度。一次系統之射束的入射角度之控制，例如藉由使用二維移動機構(或一維移動機構)使NA進行二維移動(或一維移動)來執行。藉此，即使是台面構造之端部(接近階差391之部分)仍可獲得反差及S/N高之影像。另外，所謂「台面構造」，係指在中央部分設置中央平坦部(中央平面部)390，在其中央部分之周緣經由階差391設有周緣平坦部(周緣平面部)392的構造(參照 第三十九圖)。本發明之檢查裝置除了具有台面構造的試樣(檢查對象)之外，對於具有凹凸圖案之試樣(檢查對象)的檢查亦有用。

(方法2)

此外，本發明之檢查裝置在檢查具有台面構造之試樣(檢查對象)時，如第四十圖所示，亦可在台面構造之中央平坦部390的外周(階差391之周圍)設置電場修正板400。電場修正板例如由表面之電極401、設於其電極下方之絕緣層402、設於其絕緣層下方之靜電夾盤用電極403而構成。電極401之材料例如使用鉻、氮化鉻(CrN)、釕、金、鈦等。絕緣層402之材料例如使用聚醯亞胺、鐵氟龍、陶瓷等作為絕緣性材料。如此等宜為非磁性之導電性材料。靜電夾盤用電極403之材料，例如使用銅、鋁等。

在電極401上施加與施加於試樣表面之導電膜(無圖示)的表面電壓相同程度之表面電壓(例如-5kV)。此外，藉由在靜電夾盤用電極403上施加電壓，利用靜電夾盤效果，可使電場修正板(電極401)與檢查對象密合。藉此，可確保電極表面之平坦性(電場之均勻性)，可抑制電場在台面構造之階差391附近的干擾。即使藉由使用此種電場修正板400，仍可在台面構造之端部(接近階差391之部分)獲得反差及S/N高的影像。

再者，還可組合上述之「方法1」與「方法2」，在修正高精度之電子影像的失真時有效果。藉由電場修正板並藉由修正後之電場，來正確修正電子束軌道。藉此修正電子影像之失真，不過有時無法完全修正。此時，組合上述「方法1」之方式時非常有效。影像 失真，特別是在影像端部之失真，在形成TDI影像時會造成影響。從TDI感測器之排列於累計列的元件擠出時，會發生影像模糊等。因為使用該組合之方式時，可對像素抑制1/3-1/10程度之失真。可取得在端部減低影像模糊之TDI影像。此種高精度之修正特別是在圖案檢查時有效。

以上，係藉由例示說明本發明之實施形態，不過本發明之範圍並非限定於此等者，在申請專利範圍內可依目的實施變更、變形。

【產業上之可利用性】

如以上所述，本發明之檢查裝置可用作檢查形成於檢查對象表面的圖案瑕疵等之半導體檢查裝置等。

此外，如以上所述，本發明之檢查裝置可用作可在台面構造之端部獲得反差及S/N高之影像的半導體檢查裝置等。

2000‧‧‧一次光學系統

2010‧‧‧場孔隙

2020‧‧‧光電子產生裝置

2021‧‧‧光電子面

2022‧‧‧第一階透鏡、第一提取電極

2023‧‧‧第二階透鏡、第二提取電極

2024‧‧‧第三階透鏡、第三提取電極

2025‧‧‧數值孔隙

2030‧‧‧對準器

2031‧‧‧第一對準器

2032‧‧‧第二對準器

2033‧‧‧第三對準器

2040‧‧‧孔隙

2050‧‧‧陰極透鏡

2051‧‧‧第一陰極透鏡

2052‧‧‧第二陰極透鏡

Claims (9)

1. 一種檢查裝置，其特徵為具備：射束產生手段，其係產生荷電粒子或電磁波之任何一種作為射束；一次光學系統，其係引導前述射束照射於保持在工作處理室內的檢查對象；二次光學系統，其係檢測從前述檢查對象所產生之二次荷電粒子；及影像處理系統，其係依據檢測出之前述二次荷電粒子而形成影像，前述一次光學系統具有：預充電單元，在將攝像用射束照射於前述檢查對象之前，用以將帶電用射束照射於前述檢查對象；及光電子產生裝置，其係具有光電子面，前述光電子面係用以產生前述攝像用射束及前述帶電用射束，前述光電子面之母材使用熱傳導率比石英高之材料。
2. 如申請專利範圍第1項之檢查裝置，其中前述光電子面的母材係使用藍寶石或鑽石。
3. 如申請專利範圍第1項之檢查裝置，其中前述光電子面之形狀係直徑為10μm~200μm之圓形，或一邊為10μm~200μm之矩形。
4. 如申請專利範圍第1項之檢查裝置，其中前述光電子面上塗佈有光電子材料，前述光電子材料係使用釕或金。
5. 如申請專利範圍第4項之檢查裝置，其中前述光電子材料之厚度係5nm~100nm。
6. 一種檢查裝置，其特徵為具備：射束產生手段，其係產生荷電粒子或電磁波之任何一種作為射束；一次光學系統，其係引導前述射束照射於保持在工作處理室內的檢查對象；二次光學系統，其係檢測從前述檢查對象所產生之二次荷電粒子；及影像處理系統，其係依據檢測出之前述二次荷電粒子而形成影像，在前述檢查對象之中央部分設置中央平坦部，在前述中央平坦部之周緣經由階差設置周緣平坦部，在前述階差周圍設置電場修正板，在前述電場修正板表面之電極上施加與施加於前述檢查對象的表面電壓相同程度之表面電壓。
7. 如申請專利範圍第6項之檢查裝置，其中前述電場修正板具有：絕緣層，其係設於前述電極之下；及靜電夾盤用電極，其係設於前述絕緣層之下，藉由在前述靜電夾盤用電極上施加電壓，將前述電場修正板與前述檢查對象密合。
8. 一種檢查裝置，其特徵為具備：射束產生手段，其係產生荷電粒子或電磁波之任何一種作為射 束；一次光學系統，其係引導前述射束照射於保持在工作處理室內的檢查對象；控制手段，其係控制照射於前述檢查對象之前述射束的入射角度；二次光學系統，其係檢測從前述檢查對象所產生之二次荷電粒子；及影像處理系統，其係依據檢測出之前述二次荷電粒子而形成影像，在前述檢查對象之中央部分設置中央平坦部，在前述中央平坦部之周緣經由階差設置周緣平坦部，在前述階差附近之前述二次荷電粒子的檢測位置與前述射束入射角度之關係，作為映射資料而記憶於記憶部，前述控制手段在實施前述階差附近之檢查時，依據前述映射資料控制前述射束之入射角度，來修正前述二次荷電粒子之檢測位置的偏差。
9. 如申請專利範圍第8項之檢查裝置，其中前述控制手段係活動式之數值孔隙、及前述數值孔隙之移動機構，前述映射資料係映射在前述階差附近複數個部位之反射鏡電子位置與前述數值孔隙位置的關係之資料，實施前述階差附近之檢查時，依據前述映射資料，藉由前述移動機構移動前述數值孔隙，控制前述射束之入射角度，來修正前述反射 鏡電子位置之偏差。