專利名稱：基于帶電粒子束的檢查裝置及采用了該檢查裝置的器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用電子束來(lái)檢查在檢查對(duì)象的表面上形成的圖形的缺陷等的檢查裝置，詳細(xì)地說(shuō)，涉及像半導(dǎo)體制造工序中的檢測(cè)晶片的缺陷的情況那樣、將電子束照射到檢查對(duì)象上并捕捉按照其表面的性能來(lái)變化的二次電子來(lái)形成圖像數(shù)據(jù)、并根據(jù)該圖像數(shù)據(jù)以高生產(chǎn)率來(lái)檢查在檢查對(duì)象的表面上形成的圖形等的檢查裝置，以及用這種檢查裝置來(lái)高成品率地制造器件的器件制造方法。更具體地說(shuō)，涉及采用了面束的映像投射方式的檢測(cè)裝置及采用了該裝置的器件制造方法。
在半導(dǎo)體工藝中，設(shè)計(jì)規(guī)則將迎來(lái)100nm的時(shí)代，并且生產(chǎn)形態(tài)正在從以DRAM為代表的少品種大量生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到SOC(Silicon onchip，單芯片系統(tǒng))那樣的多品種少量生產(chǎn)。隨之，制造工序數(shù)增加，提高各工序的成品率成為必須，檢查工藝引起的缺陷變得很重要。本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝中的各工序后的晶片等的檢查所用的裝置，涉及采用了電子束的檢查方法及裝置，以及采用了它的器件制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的高集成化、圖形的微細(xì)化，要求高分辨率、高生產(chǎn)率的檢查裝置。為了檢查100nm設(shè)計(jì)規(guī)則的晶片基板的缺陷，需要觀看具有100nm以下的線寬的布線中的圖形缺陷或顆粒通孔(パ一テイクルビア)的缺陷及它們的電缺陷，因此需要100nm以下的分辨率，由于器件的高集成化造成的制造工序的增加，檢查量增大，所以要求高生產(chǎn)率。此外，隨著器件多層化的發(fā)展，也要求檢查裝置具備檢測(cè)連接層間布線的通孔的接觸不良(電缺陷)的功能。目前主要使用著光方式的缺陷檢查裝置，但是在分辨率及接觸不良檢查方面，預(yù)計(jì)采用電子束的缺陷檢查裝置今后將取代光方式的缺陷檢查裝置而成為檢查裝置的主流。只是，電子束方式缺陷檢查裝置也有弱點(diǎn)，它在生產(chǎn)率方面不如光方式。
因此，要求開(kāi)發(fā)高分辨率、高生產(chǎn)率、而且能夠檢測(cè)電缺陷的檢查裝置。據(jù)說(shuō)光方式下的分辨率的極限為使用的光的波長(zhǎng)的1/2，在已實(shí)用化的可見(jiàn)光的例子中是0.2μm左右。
而在使用電子束的方式下，通常掃描型電子束方式(SEM方式)已被實(shí)用化，分辨率是0.1μm，檢查時(shí)間是8小時(shí)/片(200mm晶片)。電子束方式的較大特征是還能夠檢查電缺陷(布線的斷線、導(dǎo)通不良、通孔的導(dǎo)通不良等)，但是檢查速度非常慢，期待著開(kāi)發(fā)出檢查速度快的缺陷檢查裝置。
一般，檢查裝置很昂貴，并且生產(chǎn)率也比其他工藝裝置低，所以目前被使用在重要工序之后，例如蝕刻、成膜、或CMP(化學(xué)機(jī)械研磨)平坦化處理后等。
下面說(shuō)明采用了電子束的掃描(SEM)方式的檢查裝置。SEM方式的檢查裝置將電子束縮小得很細(xì)(該束徑相當(dāng)于分辨率)并掃描它來(lái)呈線狀地照射試樣。另一方面，通過(guò)使工作臺(tái)沿與電子束掃描方向成直角的方向移動(dòng)，呈平面狀用電子束來(lái)照射觀察區(qū)域。電子束的掃描寬度一般是幾百μm。用檢測(cè)器(閃爍體+光電倍增管或半導(dǎo)體方式的檢測(cè)器(PIN二極管型)等)來(lái)檢測(cè)通過(guò)照射上述縮小得很細(xì)的電子束(稱為一次電子束)而產(chǎn)生的來(lái)自試樣的二次電子。合成照射位置的坐標(biāo)和二次電子的量(信號(hào)強(qiáng)度)并圖像化，存儲(chǔ)到存儲(chǔ)裝置中，或者在CRT(陰極射線管)上輸出圖像。以上是SEM(掃描電子顯微鏡)的原理，根據(jù)用該方式得到的圖像來(lái)檢測(cè)工序途中的半導(dǎo)體(通常是Si)晶片的缺陷。檢查速度(相當(dāng)于生產(chǎn)率)由一次電子束的量(電流值)、束徑及檢測(cè)器的響應(yīng)速度來(lái)決定。束徑為0.1μm(可以認(rèn)為與分辨率相同)、電流值為100nA、檢測(cè)器的響應(yīng)速度為100MHz是目前的最高值，在此情況下檢查速度據(jù)說(shuō)是每個(gè)20cm直徑的晶片約8小時(shí)。該檢查速度與光方式相比極慢(1/20以下)成為很大的問(wèn)題。特別是需要檢測(cè)在晶片上制作的100nm以下的設(shè)計(jì)規(guī)則的器件圖形、即100nm以下的線寬或直徑為100nm以下的通孔等的形狀缺陷或電缺陷及高速檢測(cè)100nm以下的異物。
在上面說(shuō)明的SEM方式的檢查裝置中，可認(rèn)為上述檢查速度大致是極限，為了進(jìn)一步提高速度、即提高生產(chǎn)率，需要新的方式。

發(fā)明內(nèi)容
為了滿足這種需要，本發(fā)明提供一種電子束裝置，包括向試樣照射電子束的單元；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面的信息的電子引導(dǎo)到檢測(cè)器上的單元；以及將引導(dǎo)到該檢測(cè)器上的、得到了上述試樣的表面的信息的電子作為圖像來(lái)合成的單元；其中，上述電子束在上述試樣上照射的區(qū)域的上述電子束的照度是均勻的。
得到了上述試樣的表面的信息的電子是上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種、或上述試樣的表面附近反射的鏡面電子(ミラ一電子)。
用本發(fā)明的檢查方法或檢查裝置，能夠檢查具有100nm以下的線寬的布線的晶片等基板的缺陷。


圖1是半導(dǎo)體檢查裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1所示裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖3是圖1所示裝置的從功能來(lái)看的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖4是圖1所示裝置的檢查部的主要構(gòu)件圖。
圖5是圖1所示裝置的檢查部的主要構(gòu)件圖。
圖6是圖1所示裝置的檢查部的主要構(gòu)件圖。
圖7是圖1所示裝置的檢查部的主要構(gòu)件圖。
圖8是圖1所示裝置的檢查部的主要構(gòu)件圖。
圖9是圖1所示裝置的檢查部的主要構(gòu)件圖。
圖10是圖1所示裝置的檢查部的主要構(gòu)件圖。
圖11是圖1所示裝置的檢查部外裝圖。
圖12是圖1所示裝置的檢查部外裝圖。
圖13是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的主要構(gòu)件的立視圖。
圖14是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的主要構(gòu)件的主視圖。
圖15是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的盒支架的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖16是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的微環(huán)境裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖17是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的加載器殼體的結(jié)構(gòu)圖。
圖18是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的加載器殼體的結(jié)構(gòu)圖。
圖19(A)及圖19(B)是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置所使用的靜電吸盤的圖。
圖20是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置所使用的靜電吸盤的圖。
圖20-1(A)及圖20-1(B)是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置所使用的靜電吸盤的另一例的圖。
圖21是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置所使用的橋接工具(ブリツジツ一ル)的圖。
圖22是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置所使用的橋接工具的另一例的圖。
圖22-1是說(shuō)明圖22的預(yù)載室(ロ一ドロツク室)中的升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程(A)～(C)的圖。
圖22-2是說(shuō)明圖22的預(yù)載室中的升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程(D)～(F)的圖。
圖23是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的主殼體的支持方法的變形例的圖。
圖24是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的主殼體的支持方法的變形例的圖。
圖25-1是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的映像投射型電子束檢查裝置的電子光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖25-2是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的掃描型電子束檢查裝置的電子光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖25-3是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的檢測(cè)器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的一例的結(jié)構(gòu)的概略圖。
圖25-4是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的檢測(cè)器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的一例的結(jié)構(gòu)的概略圖。
圖25-5是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的檢測(cè)器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的一例的結(jié)構(gòu)的概略圖。
圖26是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的第1實(shí)施方式的圖。
圖27-1的(1)～(5)是說(shuō)明試樣照射束的形狀的圖。
圖27-2的(1-1)～(4)是說(shuō)明線形束的照射形狀的圖。
圖28是說(shuō)明從本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的鏡筒中取出二次電子的圖。
圖29是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的第2實(shí)施方式的圖。
圖30是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的第3實(shí)施方式的圖。
圖31是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的第4實(shí)施方式的圖。
圖32是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的第5實(shí)施方式的圖。
圖33是說(shuō)明覆蓋觀察區(qū)域的照射區(qū)域的圖。
圖34是說(shuō)明照射形狀和照射效率的圖。
圖35是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的第6實(shí)施方式的圖，是采用了轉(zhuǎn)像透鏡的檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖36是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的第7實(shí)施方式的圖，是采用了FOP的檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖37(A)及圖37(B)是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的第8實(shí)施方式的圖。
圖38是透射率對(duì)孔徑部直徑的依賴性的曲線圖。
圖39是圖37的裝置中的電子檢測(cè)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)例的圖。
圖40(A)及圖40(B)是說(shuō)明用于使圖37的裝置中的電子檢測(cè)系統(tǒng)以3個(gè)模式動(dòng)作的要件的圖。
圖41是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的E×B單元的結(jié)構(gòu)圖。
圖42是沿圖41的線A的剖視圖。
圖43是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的第9實(shí)施方式的圖。
圖44是電場(chǎng)分布的仿真圖。
圖45是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的電源部的結(jié)構(gòu)圖。
圖46是圖45所示的電源部的產(chǎn)生直流電壓的電路方式的圖。
圖47是圖45所示的電源部的靜態(tài)雙極型電源的電路結(jié)構(gòu)一例的圖。
圖48是圖45所示的電源部中的特殊電源圖。
圖49是圖45所示的電源部中的特殊電源圖。
圖50是圖45所示的電源部中的特殊電源圖。
圖51是圖45所示的電源部中的減速吸盤專用的電源電路的一例的圖。
圖52是圖45所示的電源部中的EO校正用偏轉(zhuǎn)電壓的硬件結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖53是圖45所示的電源部中的八極變換部的電路結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖54(A)是圖45所示的電源部中的高壓高速放大器的電路結(jié)構(gòu)的一例的圖，圖54(B)是輸出波形圖。
圖55是圖13所示的半導(dǎo)體檢查裝置的預(yù)充電單元的第1實(shí)施方式的圖。
圖56是圖13所示的半導(dǎo)體檢查裝置的預(yù)充電單元的第2實(shí)施方式的圖。
圖57是圖13所示的半導(dǎo)體檢查裝置的預(yù)充電單元的第3實(shí)施方式的圖。
圖58是圖13所示的半導(dǎo)體檢查裝置的預(yù)充電單元的第4實(shí)施方式的圖。
圖59是具有圖55～圖58所示的預(yù)充電單元的攝像裝置的圖。
圖60是說(shuō)明圖59所示裝置的動(dòng)作的圖。
圖61是具有預(yù)充電單元的缺陷檢查裝置的另一結(jié)構(gòu)例的圖。
圖62是圖61所示裝置中的將二次電子圖像信號(hào)變換為電信號(hào)的裝置的圖。
圖63是說(shuō)明圖61所示的裝置的動(dòng)作的流圖。
圖64(a)、圖64(b)、圖64(c)是說(shuō)明圖63的流程圖中的缺陷檢測(cè)方法的圖。
圖65是具有預(yù)充電單元的缺陷檢查裝置的另一結(jié)構(gòu)例的圖。
圖66是具有預(yù)充電單元的缺陷檢查裝置的又一結(jié)構(gòu)例的圖。
圖67是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的控制系統(tǒng)的動(dòng)作的圖。
圖68是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的控制系統(tǒng)的動(dòng)作的圖。
圖69是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的控制系統(tǒng)的動(dòng)作的圖。
圖70是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的控制系統(tǒng)的動(dòng)作的圖。
圖71是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的控制系統(tǒng)的動(dòng)作的圖。
圖72是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的控制系統(tǒng)的動(dòng)作的圖。
圖73是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的控制系統(tǒng)的動(dòng)作的圖。
圖74是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的對(duì)準(zhǔn)過(guò)程的圖。
圖75是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的對(duì)準(zhǔn)過(guò)程的圖。
圖76是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的對(duì)準(zhǔn)過(guò)程的圖。
圖77是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的缺陷檢查過(guò)程的圖。
圖78是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的缺陷檢查過(guò)程的圖。
圖79是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的缺陷檢查過(guò)程的圖。
圖80(A)及圖80(B)是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的缺陷檢查過(guò)程的圖。
圖81是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的缺陷檢查過(guò)程的圖。
圖82是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的缺陷檢查過(guò)程的圖。
圖83是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的缺陷檢查過(guò)程的圖。
圖84是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖85是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的用戶界面結(jié)構(gòu)的圖。
圖86是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的用戶界面結(jié)構(gòu)的圖。
圖87是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的其他功能和結(jié)構(gòu)的圖。
圖88是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的其他功能和結(jié)構(gòu)中的電極的圖。
圖89是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的其他功能和結(jié)構(gòu)中的電極的圖。
圖90是晶片和物鏡之間的電壓分布的曲線圖。
圖91是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的其他功能和結(jié)構(gòu)中的二次電子檢測(cè)動(dòng)作的流圖。
圖92是圖91所示的裝置中的電位施加機(jī)構(gòu)的圖。
圖93(A)及圖93(B)是說(shuō)明圖91所示裝置中的電子束校準(zhǔn)方法的圖。
圖94是說(shuō)明圖91所示的裝置中的對(duì)準(zhǔn)控制方法的圖。
圖95(A)及圖95(B)是說(shuō)明圖91所示的裝置中的EO校正的概念的圖。
圖96是說(shuō)明圖91所示的裝置中的用于EO校正的具體設(shè)備結(jié)構(gòu)的圖。
圖97(A)及圖97(B)是說(shuō)明圖91所示裝置中的EO校正的圖。
圖98是說(shuō)明圖91所示裝置中的EO校正的圖。
圖99是說(shuō)明圖91所示裝置中的EO校正的圖。
圖100是說(shuō)明圖91所示裝置中的EO校正的圖。
圖101是說(shuō)明TDI傳送時(shí)鐘的構(gòu)想的圖。
圖102是說(shuō)明TDI傳送時(shí)鐘的構(gòu)想的圖。
圖103是說(shuō)明圖102所示電路的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖104是本發(fā)明的缺陷檢查裝置的變形例的圖。
圖105是說(shuō)明圖104所示的裝置的動(dòng)作的流圖。
圖106是說(shuō)明圖104所示的裝置的動(dòng)作的流圖。
圖107是說(shuō)明圖104所示的裝置的動(dòng)作的流圖。
圖108是說(shuō)明圖104所示的裝置的動(dòng)作的流圖。
圖109是說(shuō)明圖104所示的裝置的動(dòng)作的流圖。
圖110是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的圖。
圖111是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的圖。
圖112是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程的圖。
圖113是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程的基本流程的圖。
圖114是表示檢查對(duì)象管芯的設(shè)定的圖。
圖115是說(shuō)明管芯內(nèi)部的檢查區(qū)域的設(shè)定的圖。
圖116是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程的圖。
圖117(A)及圖117(B)是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程的圖。
圖118-1是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的、檢查管芯為1個(gè)時(shí)的掃描例的圖。
圖118-2是被檢查管芯的一例的圖。
圖119是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的參照?qǐng)D像生成方法的圖。
圖120是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的相鄰管芯比較方法的圖。
圖121是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的相鄰管芯比較方法的圖。
圖122是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的基準(zhǔn)管芯比較方法的圖。
圖123是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的基準(zhǔn)管芯比較方法的圖。
圖124是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的基準(zhǔn)管芯比較方法的圖。
圖125是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的焦點(diǎn)匹配的圖。
圖126是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的焦點(diǎn)匹配的圖。
圖127是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的焦點(diǎn)匹配的圖。
圖128是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的焦點(diǎn)匹配的圖。
圖129是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的焦點(diǎn)匹配的圖。
圖130是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的焦點(diǎn)匹配的圖。
圖131是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的光刻余量(リソマ一ジン)測(cè)定的圖。
圖132是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的光刻余量測(cè)定的圖。
圖133是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的光刻余量測(cè)定的圖。
圖134是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的光刻余量測(cè)定的圖。
圖135是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的光刻余量測(cè)定的圖。
圖136是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的光刻余量測(cè)定的圖。
圖137是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的檢查過(guò)程中的光刻余量測(cè)定的圖。
圖138是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的工作臺(tái)裝置的一例的圖。
圖139是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的工作臺(tái)裝置的一例的圖。
圖140是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的工作臺(tái)裝置的一例的圖。
圖141是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的工作臺(tái)裝置的另一例的圖。
圖142是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的工作臺(tái)裝置的另一例的圖。
圖143是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的工作臺(tái)裝置的又一例的圖。
圖144是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的工作臺(tái)裝置的再一例的圖。
圖145是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的工作臺(tái)裝置的還一例的圖。
圖146是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的工作臺(tái)裝置的還一例的圖。
圖147是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的工作臺(tái)裝置的還一例的圖。
圖148(A)及圖148(B)是現(xiàn)有的工作臺(tái)裝置的圖。
圖149是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的光學(xué)系統(tǒng)及檢測(cè)器的圖。
圖150(a)及圖150(b)是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的另一實(shí)施方式的圖。
圖151是圖150的電子束裝置的詳細(xì)示意圖。
圖152是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的一次電子照射方法的圖。
圖153是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的實(shí)施方式的圖，具有防止擊穿的電極構(gòu)造。
圖154是說(shuō)明圖153的裝置的動(dòng)作的表。
圖155是圖153的裝置中的電極構(gòu)造的圖。
圖156是圖153的裝置中的電極構(gòu)造的圖。
圖157是圖153的裝置中的電極構(gòu)造的圖。
圖158是圖153的裝置中的電極構(gòu)造的圖。
圖159是本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的實(shí)施方式的圖，具有減振裝置。
圖160(a)～圖160(c)是說(shuō)明圖159的裝置的圖。
圖161是說(shuō)明圖159所示裝置的圖。
圖162是說(shuō)明圖159所示裝置的圖。
圖163是說(shuō)明圖159所示裝置的圖。
圖164(a)～圖164(c)是說(shuō)明圖159所示裝置中的圖形匹配法的圖。
圖165是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的晶片保持的圖。
圖166是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的晶片保持的圖。
圖167(a)及圖167(b)是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置中的晶片保持的圖。
圖168是圖166中說(shuō)明的具有吸盤的電子束裝置的圖。
圖169是圖168所示裝置中的E×B分離器的圖。
圖170是圖168所示裝置中的E×B分離器的圖。
圖171是將本發(fā)明的檢查裝置連接到生產(chǎn)線上的實(shí)施方式的圖。
圖172(A)是能夠?qū)⒍坞娮雍头瓷潆娮忧袚Q使用的映像投射方式電子束裝置的實(shí)施方式的概略圖。
圖172(B)是其二次光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的概略圖。
圖173是圖172(A)中的二次電子檢測(cè)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)圖。
圖174(A)及圖174(B)是說(shuō)明圖172(A)所示缺陷檢查裝置的不同動(dòng)作模式的圖。
圖175是圖172(A)所示缺陷檢查裝置的二次光學(xué)系統(tǒng)的透鏡的具體結(jié)構(gòu)的圖。
圖176(A)是圖172(A)所示映像投射方式電子束裝置的變形例的結(jié)構(gòu)的概略圖。
圖176(B)是說(shuō)明圖176(A)所示裝置的掃描方法的圖。
圖177(A)是圖172(A)所示映像投射方式電子束裝置的另一變形例的結(jié)構(gòu)的概略圖。
圖177(B)是說(shuō)明圖177(A)所示裝置的掃描方法的圖。
圖178是圖172(A)所示映像投射方式電子束裝置的真空室及XY工作臺(tái)的構(gòu)造和用于它的惰性氣體循環(huán)配管系統(tǒng)的圖。
圖179是圖178中的差動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)的一例的圖。
圖180是整個(gè)檢查系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，按下述順序來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的實(shí)施方式。
1.整體結(jié)構(gòu)1-1)主室、工作臺(tái)、真空輸送系統(tǒng)外裝1-1-1)有源隔振臺(tái)1-1-2)主室1-1-3)XY工作臺(tái)1-2)激光干涉測(cè)定系統(tǒng)1-3)檢查部外裝2.實(shí)施方式2-1)輸送系統(tǒng)2-1-1)盒支架2-1-2)微環(huán)境裝置2-1-3)主殼體2-1-4)加載器殼體2-1-5)加載器2-1-6)工作臺(tái)裝置2-1-7)晶片卡緊機(jī)構(gòu)2-1-7-1)靜電吸盤的基本構(gòu)造2-1-7-2)用于200/300橋接工具的卡緊機(jī)構(gòu)2-1-7-3)晶片卡緊過(guò)程2-1-8)用于200/300橋接工具的裝置結(jié)構(gòu)2-2)晶片的輸送方法2-3)電子光學(xué)系統(tǒng)2-3-1)概要2-3-2)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)2-3-2-1)電子槍(電子束源)
2-3-2-2)一次光學(xué)系統(tǒng)2-3-2-3)二次光學(xué)系統(tǒng)2-3-3)E×B單元(維恩濾波器)2-3-4)檢測(cè)器2-3-5)電源2-4)預(yù)充電單元2-5)真空排氣系統(tǒng)2-6)控制系統(tǒng)2-6-1)結(jié)構(gòu)及功能2-6-2)對(duì)準(zhǔn)過(guò)程2-6-3)缺陷檢查2-6-4)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2-6-5)用戶界面結(jié)構(gòu)2-7)其他功能和結(jié)構(gòu)的說(shuō)明2-7-1)控制電極2-7-2)電位施加方法2-7-3)電子束校準(zhǔn)方法2-7-4)電極的清掃2-7-5)對(duì)準(zhǔn)控制方法2-7-6)EO校正2-7-7)圖像比較方法2-7-8)器件制造方法2-7-9)檢查2-8)檢查方法2-8-1)概要2-8-2)檢查算法2-8-2-1)陣列檢查
2-8-2-2)隨機(jī)檢查2-8-2-3)焦點(diǎn)匹配2-8-2-4)光刻余量測(cè)定3.另一實(shí)施方式3-1)工作臺(tái)裝置的變形例3-2)電子束裝置的另一實(shí)施方式3-2-1)電子槍(電子束源)3-2-2)電極的構(gòu)造3-3)與減振裝置有關(guān)的實(shí)施方式3-4)與晶片的保持有關(guān)的實(shí)施方式3-5)E×B分離器的實(shí)施方式3-6)生產(chǎn)線的實(shí)施方式3-7)利用電子的另一實(shí)施方式3-8)利用二次電子和反射電子的實(shí)施方式1.整體結(jié)構(gòu)首先，說(shuō)明該半導(dǎo)體檢查裝置的整體結(jié)構(gòu)。
用圖1來(lái)描述裝置的整體結(jié)構(gòu)。裝置包括檢查裝置主體、電源柜、控制柜、圖像處理單元、成膜裝置、蝕刻裝置等。干式真空泵等粗抽泵被放置在潔凈室之外。檢查裝置主體內(nèi)部的主要部分如圖2所示，包括收容著電子束光學(xué)鏡筒、真空輸送系統(tǒng)、工作臺(tái)的主殼體、隔振臺(tái)、渦輪分子泵等。
在控制系統(tǒng)中包括兩臺(tái)CRT，具備指示命令輸入功能(鍵盤等)。圖3示出從功能來(lái)看的結(jié)構(gòu)。電子束鏡筒主要包括電子光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、光學(xué)顯微鏡等。電子光學(xué)系統(tǒng)包括電子槍、透鏡等，輸送系統(tǒng)包括真空輸送機(jī)器人、大氣輸送機(jī)器人、盒加載器、各種位置傳感器等。
這里，將成膜裝置及蝕刻裝置、清洗裝置(未圖示)并列設(shè)置在檢查裝置主體附近，但是也可以將它們組裝到檢查裝置主體中。它們例如用于抑制試樣的帶電或清洗試樣表面。如果采用濺射方式，則能夠使一臺(tái)裝置具有成膜及蝕刻兩種功能。
雖然未圖示，但是也可以根據(jù)使用用途將其關(guān)聯(lián)裝置并列設(shè)置在檢查裝置主體附近，或者將這些關(guān)聯(lián)裝置組裝到檢查裝置主體中使用。例如，可以將化學(xué)機(jī)械研磨裝置(CMP)和清洗裝置組裝到檢查裝置主體中，或者也可以將CVD(化學(xué)蒸鍍法chemical vapor deposition)裝置組裝到檢查裝置中，在此情況下，能夠節(jié)約設(shè)置面積和用于輸送試樣的單元的數(shù)目，得到能夠縮短輸送時(shí)間等好處。
同樣，也可以將電鍍裝置等成膜裝置組裝到檢查裝置主體中。同樣也可以與光刻裝置組合來(lái)使用。
1-1)主室、工作臺(tái)、真空輸送系統(tǒng)外裝在圖4、圖5、圖6中，示出了半導(dǎo)體檢查裝置的檢查部的主要構(gòu)件。半導(dǎo)體檢查裝置的檢查部包括用于隔斷來(lái)自外部環(huán)境的振動(dòng)的有源隔振臺(tái)4·1、作為檢查室的主室4·2、設(shè)置在主室上部的電子光學(xué)裝置4·3、搭載在主室內(nèi)部的晶片掃描用的XY工作臺(tái)5·1、XY工作臺(tái)動(dòng)作控制用的激光干涉測(cè)定系統(tǒng)5·2、以及附設(shè)于主室的真空輸送系統(tǒng)4·4，它們按圖5所示的位置關(guān)系來(lái)配置。半導(dǎo)體檢查裝置的檢查部還包括使得檢查單元的環(huán)境控制及維護(hù)成為可能的外裝6·1，按圖6所示的位置關(guān)系來(lái)配置。
1-1-1)有源隔振臺(tái)有源隔振臺(tái)4·1在有源除振單元5·3上搭載了焊接平板5·4，在該焊接平板上保持作為檢查室的主室4·2、設(shè)置在主室上部的電子光學(xué)裝置4·3、及附設(shè)于主室的真空輸送系統(tǒng)4·4等。由此，能夠抑制檢查部中的來(lái)自外部環(huán)境的振動(dòng)。在本實(shí)施方式中，在固有頻率為X方向5Hz、Y方向5Hz、Z方向7.6Hz時(shí)，抑制在±25％以內(nèi)；控制性能是，在各軸的傳遞特性中，在1Hz時(shí)為0dB以下，在7.6Hz時(shí)為-6.4dB以下，在10Hz時(shí)為-8.6dB以下，在20Hz時(shí)為-17.9dB以下(以上是平板上無(wú)負(fù)荷狀態(tài))。在有源隔振臺(tái)的另一構(gòu)造中，懸掛保持主室、電子光學(xué)裝置等。在又一構(gòu)造中，搭載石平板，保持主室等。
1-1-2)主室為了實(shí)現(xiàn)作為檢查環(huán)境的真空度(10-4Pa以下)，主室4·2在下部直接保持著渦輪分子泵7·2，在內(nèi)部具有晶片掃描用的高精度的XY工作臺(tái)5·1，能夠屏蔽來(lái)自外部的磁場(chǎng)。在本實(shí)施方式中，為了使高精度XY工作臺(tái)的設(shè)置面的平面度盡可能好，而采用了以下的構(gòu)造。主室的底板7·3被設(shè)置固定于在焊接平板上保留的平面度特別好的部分7·4(在本實(shí)施方式中，平面度在5μm以下)上。再者，在主室內(nèi)部設(shè)有中板，作為工作臺(tái)設(shè)置面。中板通過(guò)三點(diǎn)被支持在主室的底板上，不直接受底板平面度的影響。在本實(shí)施方式中，支持部分由球而座7·6構(gòu)成。中板在承受自重及工作臺(tái)重量的情況下，能夠使工作臺(tái)設(shè)置面的平面度為5μm以下。此外，為了抑制內(nèi)部的壓力變化(從大氣壓至真空度10-4Pa以下)造成的主室變形對(duì)工作臺(tái)安裝面的影響，底板的中板三點(diǎn)支持部分附近被直接固定在焊接平板上。
為了高精度地控制XY工作臺(tái)，設(shè)置了由激光干涉計(jì)構(gòu)成的工作臺(tái)位置測(cè)定系統(tǒng)。干涉計(jì)8·1為了抑制測(cè)定誤差而被配置在真空中，為了使成為直接測(cè)定誤差的干涉計(jì)自身的振動(dòng)盡可能為零，在本實(shí)施方式中，被直接固定在剛性高的室壁7·7上。此外，為了消除測(cè)定位置和檢查位置的誤差，干涉計(jì)的測(cè)定部分的延長(zhǎng)線與檢查部分盡量一致。此外，用于進(jìn)行工作臺(tái)的XY動(dòng)作的電機(jī)8·2，在本實(shí)施方式中由室壁7·7保持著，但是在需要進(jìn)一步抑制電機(jī)振動(dòng)對(duì)主室造成的影響的情況下，由焊接平板7·1直接保持著，通過(guò)波紋管等不傳遞振動(dòng)的構(gòu)造安裝在主室上。
為了遮斷外部磁場(chǎng)對(duì)檢查部分造成的影響，主室4·2由磁導(dǎo)率高的材料構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，在坡莫合金和SS400等鐵上鍍Ni作為防銹涂層。在另一實(shí)施方式中，采用了帕明杜爾鐵鈷系高磁導(dǎo)率合金、超透磁合金、軟磁鐵、純鐵等。再者，直接用磁導(dǎo)率高的材料來(lái)覆蓋室內(nèi)部的檢查部周邊，也有屏蔽磁的效果。
1-1-3)XY工作臺(tái)XY工作臺(tái)5·1能夠在真空中高精度地掃描晶片。X及Y的行程是，例如用于200mm晶片時(shí)分別為200mm～300mm，在用于300mm晶片時(shí)分別為300mm～600mm。本實(shí)施方式的XY工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)，由固定在主室壁上的X及Y軸驅(qū)動(dòng)用的電機(jī)8·2、和隔著磁性流體密封件8·3安裝在它們上的滾珠絲杠8·5來(lái)進(jìn)行。為了能在X及Y驅(qū)動(dòng)用的滾珠絲杠被固定在室壁上的狀態(tài)下進(jìn)行XY動(dòng)作，在本實(shí)施方式中，工作臺(tái)構(gòu)造如下所述。
首先，在下層配設(shè)有Y工作臺(tái)7·10，設(shè)置著用于驅(qū)動(dòng)的滾珠絲杠7·8及交叉滾子導(dǎo)軌7·11。在Y工作臺(tái)上部，經(jīng)設(shè)置了X軸驅(qū)動(dòng)用的滾珠絲杠7·14的中間工作臺(tái)7·12，進(jìn)而在其上部搭載著X工作臺(tái)7·13。中間工作臺(tái)和Y工作臺(tái)及X工作臺(tái)沿Y軸方向通過(guò)交叉滾子導(dǎo)軌連結(jié)。由此，在Y軸移動(dòng)時(shí)，Y工作臺(tái)及連結(jié)部7·14使X工作臺(tái)移動(dòng)，中間工作臺(tái)仍舊為固定狀態(tài)。在另一實(shí)施方式中，中間工作臺(tái)為與上層軸并列配置的雙層構(gòu)造。此外，在另一實(shí)施方式的XY工作臺(tái)中，XY工作臺(tái)本身由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)。再者，設(shè)置著高精度反射鏡8·4(在本實(shí)施方式中，平面度在λ/20以下，材質(zhì)是在合成石英上蒸鍍了鋁)，以便能夠在整個(gè)行程上用激光干涉計(jì)進(jìn)行測(cè)定。
此外，為了在真空中進(jìn)行晶片對(duì)準(zhǔn)，在XY工作臺(tái)上設(shè)置著θ工作臺(tái)7·15。在本實(shí)施方式的θ工作臺(tái)中，作為驅(qū)動(dòng)用而配設(shè)有2個(gè)超聲波電機(jī)，作為位置控制用配設(shè)有直線尺。在進(jìn)行X、Y及θ動(dòng)作的可動(dòng)部上連接的各種電纜由被分別保持在X工作臺(tái)及Y工作臺(tái)上的電纜軸承夾持，經(jīng)設(shè)置在室壁上的饋通而連接到主室外部。
上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的規(guī)格示于表1、表2。
表1臺(tái)規(guī)格特性

表2系統(tǒng)規(guī)格特性

1-2)激光干涉測(cè)定系統(tǒng)激光干涉測(cè)定系統(tǒng)由與X軸及Y軸平行、光軸的延長(zhǎng)線相當(dāng)于檢查位置的激光光學(xué)系統(tǒng)、和其間配置的干涉計(jì)8·1構(gòu)成。本實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)的配置按圖9、圖10所示的位置關(guān)系來(lái)配置。焊接平板上設(shè)置的激光器9·1發(fā)射的激光，由彎曲鏡9·2垂直上揚(yáng)后，用彎曲鏡10·1彎曲成與測(cè)定面平行。進(jìn)而，由分光鏡9·4分配為X軸測(cè)定用和Y軸測(cè)定用后，由彎曲鏡10·3及彎曲鏡9·6分別彎曲成與Y軸及X軸平行，導(dǎo)入到主室內(nèi)部。
以下說(shuō)明起動(dòng)上述光學(xué)系統(tǒng)時(shí)的調(diào)整方法。首先，進(jìn)行調(diào)整，使得激光器發(fā)射的激光通過(guò)彎曲鏡9·2被彎曲成垂直，通過(guò)彎曲鏡10·1被彎曲成水平。其后，調(diào)整彎曲鏡10·3，使得由彎曲鏡10·3彎曲，由與Y軸高精度垂直地設(shè)置的反射鏡8·4反射而返回的光軸與入射的光軸完全一致。通過(guò)在拆下干涉計(jì)以便不妨礙反射光的狀態(tài)下，在緊接激光器之后的位置進(jìn)行光軸的確認(rèn)，能夠進(jìn)行精度很高的調(diào)整。此外，X軸的光軸調(diào)整可以在進(jìn)行了Y軸的光軸調(diào)整后，用分光鏡9·4和彎曲鏡9·6獨(dú)立地進(jìn)行。調(diào)整的要領(lǐng)與Y軸相同。進(jìn)而，在調(diào)整了X軸及Y軸的入射光和反射光的光軸后，需要使各光軸的交點(diǎn)(認(rèn)為沒(méi)有反射鏡的情況下)與晶片檢查位置一致。為此，固定著彎曲鏡10·3的托架能夠與X軸垂直地、固定著彎曲鏡9·6的托架能夠與X軸垂直地使入射光和反射光一致的狀態(tài)下移動(dòng)。再者，彎曲鏡10·1、分光鏡9·4、彎曲鏡10·3、彎曲鏡9·6最好能夠在保持各自的位置關(guān)系的狀態(tài)下上下移動(dòng)。
以下說(shuō)明起動(dòng)后更換運(yùn)行中的本裝置的激光器時(shí)伴隨的光軸調(diào)整方法。在運(yùn)行中的主室內(nèi)部被保持為真空的狀態(tài)的裝置中，拆除了干涉計(jì)的光軸等調(diào)整困難。因此，在主室外部的光路上設(shè)置多處靶10·2，準(zhǔn)備了能夠僅在主室外部判斷起動(dòng)時(shí)的光路的工具。更換激光器后，通過(guò)只用激光器安裝臺(tái)具備的調(diào)整功能對(duì)靶10·2進(jìn)行光軸調(diào)整，能夠再現(xiàn)起動(dòng)時(shí)進(jìn)行的調(diào)整。
1-3)檢查部外裝檢查部外裝4·7具備維護(hù)用的框架構(gòu)造的功能。在本實(shí)施方式中，可收納的雙臂起重機(jī)11·1被搭載在上部。起重機(jī)11·1被安裝在橫行導(dǎo)軌11·2上，橫行導(dǎo)軌進(jìn)而被設(shè)置在行駛導(dǎo)軌(縱)11·3上。行駛導(dǎo)軌平時(shí)如圖11所示處于收納狀態(tài)，而在維護(hù)時(shí)則如圖12所示上升，能夠增大起重機(jī)的上下方向的行程。由此，能夠在維護(hù)時(shí)用內(nèi)置在外裝中的起重機(jī)在裝置背面拆裝電子光學(xué)裝置4·3、主室頂板、XY工作臺(tái)5·1。內(nèi)置在外裝中的起重機(jī)的另一實(shí)施方式中，采用了具有能夠旋轉(zhuǎn)的單軸的起重機(jī)構(gòu)造。
此外，檢查部外裝也可以兼?zhèn)洵h(huán)境室的功能。這樣，具有按照需要來(lái)進(jìn)行溫度、濕度管理以及屏蔽磁的效果。
2.實(shí)施方式以下，參照附圖，以檢查作為檢查對(duì)象的在表面形成有圖形的基板、即晶片的半導(dǎo)體檢查裝置來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
2-1)輸送系統(tǒng)圖13及圖14用立視圖及俯視圖示出了本發(fā)明的半導(dǎo)體檢查裝置的主要構(gòu)件。該半導(dǎo)體檢查裝置13·1包括保持裝入了多片晶片的盒的盒支架13·2、微環(huán)境裝置13·3、構(gòu)成工作室的加載器殼體13·5、將晶片從盒支架13·2裝填到主殼體13·4內(nèi)配置的工作臺(tái)裝置13·6上的加載器13·7、以及在真空殼體上安裝的電子光學(xué)裝置13·8，它們按圖13及圖14所示的位置關(guān)系來(lái)配置。
半導(dǎo)體檢查裝置13·1還包括配置在真空的主殼體13·4內(nèi)的預(yù)充電單元13·9、向晶片施加電位的電位施加機(jī)構(gòu)、電子束校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、構(gòu)成用于進(jìn)行工作臺(tái)裝置上的晶片的定位的對(duì)準(zhǔn)控制裝置13·10的光學(xué)顯微鏡13·11。
2-1-1)盒支架盒支架13·2保持著多個(gè)(在本實(shí)施方式中為2個(gè))按上下方向平行排列的狀態(tài)裝入了多片(例如25片)晶片的盒13·12(例如Asyst公司制造的SMIF、FOUP等封閉盒)。作為該盒支架13·2，可以分別在將盒用機(jī)器人等輸送來(lái)并自動(dòng)裝填到盒支架13·2中的情況下任意選擇并設(shè)置適合它的結(jié)構(gòu)的盒支架，而在手工裝填的情況下任意選擇并設(shè)置適合它的開(kāi)放盒(オ一プンカセツト)結(jié)構(gòu)的盒支架。盒支架13·2在本實(shí)施方式中是自動(dòng)裝填盒13·12的形式，例如包括升降臺(tái)13·13、和使該升降臺(tái)13·13上下移動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)13·14，盒13·12能夠以圖14中點(diǎn)劃線所示的狀態(tài)自動(dòng)設(shè)置到升降臺(tái)13·13上，設(shè)置后，自動(dòng)旋轉(zhuǎn)到圖14中實(shí)線所示的狀態(tài)，并朝向微環(huán)境裝置內(nèi)的第1輸送單元的旋轉(zhuǎn)軸線。
此外，升降臺(tái)13·13下降到圖13中點(diǎn)劃線所示的狀態(tài)。這樣，自動(dòng)裝填的情況下使用的盒支架或手工裝填的情況下使用的盒支架都適當(dāng)使用公知構(gòu)造的盒支架即可，所以省略其構(gòu)造及功能的詳細(xì)說(shuō)明。
在另一實(shí)施方式中，如圖15所示，以裝入到在箱主體15·1的內(nèi)側(cè)固定的槽型袋(未記載)中的狀態(tài)來(lái)收容多個(gè)300mm基板，進(jìn)行輸送、保管等。該基板輸送箱15·2包括下述部分能夠與方形的箱主體15·1和基板搬入搬出門自動(dòng)開(kāi)閉裝置連接并用機(jī)械方式來(lái)開(kāi)閉箱主體15·1的側(cè)面的開(kāi)口部的基板搬入搬出門15·3；位于與開(kāi)口部相反的一側(cè)、用于覆蓋進(jìn)行濾波器類及風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的裝拆的開(kāi)口部的蓋體15·4；以及用于保持基板W(圖13)的槽型袋(未圖示)、ULPA濾波器15·5、化學(xué)濾波器15·6、風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)15·7。在本實(shí)施方式中，用加載器13·7的機(jī)器人式的第1輸送單元15·7來(lái)搬進(jìn)搬出基板。
其中，裝入到盒13·12內(nèi)的基板即晶片是接受檢查的晶片，這種檢查是在半導(dǎo)體制造工序中處理晶片的工藝之后、或者工藝的途中進(jìn)行。具體地說(shuō)，經(jīng)過(guò)了成膜工序、CMP、離子注入等的基板即晶片，表面上形成了布線圖形的晶片、或者尚未形成布線圖形的晶片被裝入到盒內(nèi)。盒12·12內(nèi)收容的晶片是，許多片沿上下方向相隔而且平行地排列來(lái)配置，所以為了能夠用后述的第1輸送單元來(lái)保持任意位置的晶片，能夠上下移動(dòng)第1輸送單元的臂。此外，為了防止工藝后的晶片表面的氧化等，在盒中設(shè)有用于控制盒內(nèi)的水分的功能。例如，硅膠等干燥劑被放在盒中。在此情況下，只要有干燥效果即可，可以利用任意物質(zhì)。
2-1-2)微環(huán)境裝置在圖13～圖16中，微環(huán)境裝置13·3包括殼體16·2，構(gòu)成進(jìn)行了氣氛控制的微環(huán)境空間16·1；氣體循環(huán)裝置16·3，用于在微環(huán)境空間16·1內(nèi)使?jié)崈艨諝獾葰怏w循環(huán)來(lái)進(jìn)行氣氛控制；排出裝置16·4，回收供給到微環(huán)境空間16·1內(nèi)的空氣的一部分并排出；以及預(yù)對(duì)準(zhǔn)器16·5，對(duì)微環(huán)境空間16·1內(nèi)配設(shè)的作為檢查對(duì)象的基板即晶片進(jìn)行粗定位。
殼體16·2具有頂壁16·6、底壁16·7及包圍四周的周壁16·8，將微環(huán)境空間16·1與外部隔離。為了對(duì)微環(huán)境空間16·1進(jìn)行氣氛控制，氣體循環(huán)裝置16·3如圖16所示，包括氣體供給單元16·9，在微環(huán)境空間16·1內(nèi)被安裝在頂壁16·6，凈化氣體(在本實(shí)施方式中為空氣)并通過(guò)一個(gè)或一個(gè)以上的氣體噴出口(未圖示)使?jié)崈艨諝獬蕦恿鳡钕蛘路搅鲃?dòng)；回收管16·10，在微環(huán)境空間16·1內(nèi)被配置在底壁16·7上，回收向底部流下的空氣；以及導(dǎo)管16·11，連接回收管16·10和氣體供給單元16·9并使回收到的空氣返回到氣體供給單元16·9。
在本實(shí)施方式中，氣體供給單元16·9從殼體16·2的外部取入要供給的空氣的約20％并凈化，但是該從外部取入的氣體的比例可以任意選擇。氣體供給單元16·9包括用于產(chǎn)生潔凈空氣的公知結(jié)構(gòu)的HEPA或ULPA濾波器。潔凈空氣的層流狀的向下游動(dòng)即下游主要通過(guò)在微環(huán)境空間16·1內(nèi)配置的后述的第1輸送單元的輸送面來(lái)流動(dòng)，防止輸送單元可能產(chǎn)生的塵埃附著到晶片上。因此，下游的噴出口不一定要如圖所示是接近頂壁的位置，只要位于比輸送單元的輸送面更上側(cè)即可。此外，不需要在整個(gè)微環(huán)境空間16·1中流動(dòng)。
其中，有時(shí)可以通過(guò)使用離子風(fēng)作為潔凈空氣來(lái)確保潔凈度。此外，也可以在微環(huán)境空間16·1內(nèi)設(shè)置用于觀察潔凈度的傳感器，在潔凈度惡化時(shí)關(guān)斷裝置。
在殼體16·2的周壁16·8的、與盒支架13·2鄰接的部分形成了出入口13·15。也可以在出入口13·15附近設(shè)有公知結(jié)構(gòu)的關(guān)斷裝置，以從微環(huán)境裝置側(cè)關(guān)閉出入口13·15。在晶片附近形成的層流的下游例如可以是0.3至0.4m/sec的流速。氣體供給單元16·9也可以不設(shè)在微環(huán)境空間16·1內(nèi)，而是設(shè)在其外側(cè)。
排出裝置16·4包括吸入管16·12，被配置在比上述輸送單元的晶片輸送面更下側(cè)的位置和輸送單元的下部；鼓風(fēng)機(jī)16·13，被配置在殼體16·2的外側(cè)；以及導(dǎo)管16·14，連接吸入管16·12和鼓風(fēng)機(jī)16·13。該排出裝置16·4用吸入管16·12來(lái)吸引從輸送單元的周圍流下、有可能包含在輸送單元產(chǎn)生的塵埃的氣體，經(jīng)導(dǎo)管16·14及鼓風(fēng)機(jī)16·13排出到殼體16·2的外側(cè)。在此情況下，也可以排出到被引到殼體16·2附近的排氣管(未圖示)內(nèi)。
微環(huán)境空間16·1內(nèi)配置的預(yù)對(duì)準(zhǔn)器16·5，以光學(xué)或機(jī)械的方式檢測(cè)晶片上形成的定向平面(オリエンテ一ションフラツト)(是指在圓形晶片的外周形成的平坦部分)、或在晶片的外周緣上形成的一個(gè)或一個(gè)以上的V形切口，并以約±1度的精度預(yù)先定位繞晶片軸線O-O的旋轉(zhuǎn)方向的位置。預(yù)對(duì)準(zhǔn)器16·5構(gòu)成決定檢查對(duì)象坐標(biāo)的機(jī)構(gòu)的一部分，擔(dān)當(dāng)檢查對(duì)象的粗定位。該預(yù)對(duì)準(zhǔn)器16·5自身采用公知結(jié)構(gòu)即可，所以省略其結(jié)構(gòu)、動(dòng)作的說(shuō)明。
其中，雖然未圖示，可以在預(yù)對(duì)準(zhǔn)器16·5的下部也設(shè)置排出裝置用的回收管，將從預(yù)對(duì)準(zhǔn)器16·5排出的包含塵埃的空氣排出到外部。
2-1-3)主殼體在圖13～圖15中，構(gòu)成工作室13·6的主殼體13·4包括殼體主體13·17，該殼體主體13·17由在配置于臺(tái)框13·18上的振動(dòng)遮斷裝置即防振裝置13·19上載置的殼體支持裝置13·20支持著。殼體支持裝置13·20包括組裝成矩形的框構(gòu)造體13·21。殼體主體13·17被配設(shè)固定在框構(gòu)造體13·21上，包括載置在框構(gòu)造體上的底壁13·22、頂壁13·23、連接在底壁13·22及頂壁13·23上并包圍四周的周壁13·24，將工作室13·16與外部隔離。底壁13·22在本實(shí)施方式中由比較厚的鋼板構(gòu)成，使得不會(huì)因上面載置的工作臺(tái)裝置等設(shè)備的載荷而產(chǎn)生變形，但是也可以采用其他構(gòu)造。
在本實(shí)施方式中，殼體主體及殼體支持裝置13·20被組裝成剛性構(gòu)造，用防振裝置13·19來(lái)阻止來(lái)自設(shè)置有臺(tái)框13·18的地板的振動(dòng)傳遞到該剛性構(gòu)造。在殼體主體13·17的周壁13·24中的、與后述的加載器殼體鄰接的周壁上，形成了晶片搬入搬出用的出入口14·1。
并且，防振裝置13·19可以是具有氣墊、磁力軸承等的有源式的結(jié)構(gòu)，或者也可以是具有它們的無(wú)源式的結(jié)構(gòu)。它們都是公知的構(gòu)造，所以省略其自身的構(gòu)造及功能的說(shuō)明。工作室13·16由公知構(gòu)造的真空裝置(未圖示)保持在真空環(huán)境中。在臺(tái)框13·18下方配置了控制整個(gè)裝置的動(dòng)作的控制裝置2。主殼體的壓力通常保持在10-4～10-6Pa。
2-1-4)加載器殼體在圖13～圖15及圖17中，加載器殼體13·5包括構(gòu)成第1加載室14·2和第2加載室14·3的殼體主體14·4。殼體主體14·4具有底壁17·1、頂壁17·2、包圍四周的周壁17·3、以及分隔第1加載室14·2和第2加載室14·3的分隔壁14·5，能夠?qū)蓚€(gè)加載室與外部隔離。在分隔壁14·5上形成了用于在兩個(gè)加載室間交換晶片的開(kāi)口即出入口17·4。此外，在周壁17·3的與微環(huán)境裝置及主殼體鄰接的部分形成了出入口14·6及14·7。
該加載器殼體13·5的殼體主體14·4被載置在殼體支持裝置13·20的框構(gòu)造體13·21上并由其支持著。因此，地板的振動(dòng)也不會(huì)傳遞到該加載器殼體13·5。加載器殼體13·5的出入口14·6和微環(huán)境裝置13·3的殼體16·2的出入口13·25相匹配整合，在其上設(shè)有選擇性地阻止微環(huán)境空間16·1和第1加載室14·2之間的連通的關(guān)斷裝置14·8。
關(guān)斷裝置14·8具有包圍出入口13·25及14·6的周圍并與側(cè)壁17·3緊密接觸而固定的密封材13·26、與密封材13·26聯(lián)動(dòng)并阻止空氣經(jīng)出入口流通的門13·27、以及驅(qū)動(dòng)該門的驅(qū)動(dòng)裝置13·28。此外，加載器殼體13·5的出入口14·7和殼體主體13·17的出入口14·1相匹配，在該處設(shè)有選擇性地密封阻止第2加載室14·3和工作室13·16之間的連通的關(guān)斷裝置13·29。關(guān)斷裝置13·29具有包圍出入口14·7及14·1的周圍并與側(cè)壁17·3及13·24緊密接觸并固定在它們上的密封材13·30、與密封材13·30聯(lián)動(dòng)并阻止空氣經(jīng)出入口流通的門14·27、以及驅(qū)動(dòng)該門的驅(qū)動(dòng)裝置13·31。
再者，在分隔壁14·5上形成的開(kāi)口處，設(shè)有用門來(lái)關(guān)閉它并選擇性地密封阻止第1及第2加載室間的連通的關(guān)斷裝置14·10。這些關(guān)斷裝置14·8、13·29及14·10在處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)能夠氣密地密封各室。這些關(guān)斷裝置可以是公知的，省略其構(gòu)造及動(dòng)作的詳細(xì)說(shuō)明。
其中，微環(huán)境裝置13·3的殼體16·2的支持方法和加載室的支持方法不同，為了防止來(lái)自地板的振動(dòng)經(jīng)微環(huán)境裝置13·3傳遞到加載室殼體13·5及主殼體13·4，在殼體16·2和加載器殼體13·5之間配置防振用的緩沖材料，氣密地包圍出入口的周圍即可。
在第1加載室14·2內(nèi)，配設(shè)了上下隔開(kāi)并以水平的狀態(tài)來(lái)支持多個(gè)(在本實(shí)施方式中為2片)晶片的晶片架14·11。晶片架14·11如圖18所示，包括相互隔開(kāi)并以直立狀態(tài)固定在矩形的基板18·1四角的支柱18·2，在各支柱18·2上分別形成了雙層的支持部18·3及18·4，在該支持部上承載并保持晶片W的周緣。使后述的第1及第2輸送單元的臂的前端從鄰接的支柱間接近晶片，用臂來(lái)把持晶片。
加載室14·2及14·3可由未圖示的包含真空泵的公知構(gòu)造的真空排氣裝置(未圖示)進(jìn)行氣氛控制為高真空狀態(tài)(真空度為10-4～10-6Pa)。在此情況下，能夠?qū)⒌?加載室14·2作為低真空室而保持在低真空氣氛，將第2加載室14·3作為高真空室而保持在高真空氣氛，有效地防止晶片的污染。通過(guò)采用這種構(gòu)造，能夠?qū)⑹杖菰诩虞d室內(nèi)并接著要進(jìn)行缺陷檢查的晶片及時(shí)地輸送到工作室內(nèi)。通過(guò)采用這種加載室，能夠與后述的多波束型電子裝置原理一起，提高缺陷檢查的生產(chǎn)率，并且將保管狀態(tài)要求是高真空狀態(tài)的電子源周邊的真空度盡可能地設(shè)為高真空度狀態(tài)。
第1及第2加載室14·2及14·3分別連接著真空排氣配管和惰性氣體(例如干燥純氮)用的通氣配管(分別未圖示)。由此，各加載室內(nèi)的大氣壓狀態(tài)由惰性氣體通氣(注入惰性氣體來(lái)防止惰性氣體以外的氧氣等附著到表面上)來(lái)實(shí)現(xiàn)。進(jìn)行這種惰性氣體通氣的裝置本身可以是公知構(gòu)造，所以省略其詳細(xì)說(shuō)明。
其中，在使用電子束的本發(fā)明的檢查裝置中，作為后述的電子光學(xué)系統(tǒng)的電子源而使用的代表性的六硼化鑭(LaB6)等在一旦加熱到足以放出熱電子的高溫狀態(tài)的情況下，盡可能不接觸氧等對(duì)不縮短其壽命至關(guān)重要，而通過(guò)在將晶片輸入到配置了電子光學(xué)系統(tǒng)的工作室中之前的步驟進(jìn)行上述氣氛控制，能夠更可靠地執(zhí)行。
2-1-5)加載器加載器13·7包括配置在微環(huán)境裝置13·3的殼體16·2內(nèi)的機(jī)器人式的第1輸送單元16·14、和配置在第2加載室14·3內(nèi)的機(jī)器人式的第2輸送單元14·12。
第1輸送單元16·14具有與驅(qū)動(dòng)部16·15相關(guān)地可繞軸線O1-O1旋轉(zhuǎn)的多節(jié)的臂16·16。作為多節(jié)的臂，可以使用任意構(gòu)造，而在本實(shí)施方式中，具有安裝成能夠相互轉(zhuǎn)動(dòng)的三個(gè)部分。
第1輸送單元16·14的臂16·16的一個(gè)部分、即最靠驅(qū)動(dòng)部16·15側(cè)的第1部分，被安裝在可由在驅(qū)動(dòng)部16·15內(nèi)設(shè)置的公知構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)旋轉(zhuǎn)的軸16·17上。臂16·16能夠通過(guò)軸16·17繞軸線O1-O1轉(zhuǎn)動(dòng)，并且能夠通過(guò)部分間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)來(lái)整體上圍繞軸線O1-O1在半徑方向上伸縮。在臂16·16的離軸16·17最遠(yuǎn)的第3部分的前端，設(shè)有公知構(gòu)造的機(jī)械式吸盤或靜電吸盤等把持晶片的把持裝置14·13。驅(qū)動(dòng)部16·15能夠通過(guò)公知構(gòu)造的升降機(jī)構(gòu)16·18沿上下方向移動(dòng)。
該第1輸送單元16·14的臂16·16向在盒支架中保持的兩個(gè)盒中任一個(gè)的方向M1或M2伸出臂，用載置在1個(gè)臂上或安裝在臂的前端上的吸盤(未圖示)來(lái)保持并取出盒內(nèi)收容的晶片。其后臂收縮(圖14所示的狀態(tài))，臂旋轉(zhuǎn)到能夠向預(yù)對(duì)準(zhǔn)器16·5的方向M3伸長(zhǎng)的位置并在該位置上停止。于是臂再次伸出，將保持在臂上的晶片載置到預(yù)對(duì)準(zhǔn)器16·5上。從預(yù)對(duì)準(zhǔn)器16·5同上述相反地接受了晶片后，臂進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，在能夠向第2加載室14·2伸長(zhǎng)的位置(方向M4)上停止，將晶片交給第2加載室14·2內(nèi)的晶片盤。其中，在以機(jī)械方式把持晶片的情況下，把持晶片的周緣部(離周緣約5mm的范圍)。這是因?yàn)?，在晶片上除了周緣部，全都形成了器?電路布線)，如果把持該部分，則會(huì)產(chǎn)生器件的損壞、缺陷。
第2輸送單元14·12也與第1輸送單元構(gòu)造基本上相同，不同點(diǎn)只是在晶片架和工作臺(tái)裝置的載置面上之間進(jìn)行晶片的輸送，所以省略詳細(xì)說(shuō)明。
在上述加載器13·7中，第1及第2輸送單元16·14及14·12保持在大致水平狀態(tài)來(lái)進(jìn)行從盒支架上保持的盒向工作室13·16內(nèi)配置的工作臺(tái)裝置13·6上的及其相反的晶片的輸送，輸送單元的臂的上下運(yùn)動(dòng)只在從盒中取出晶片及將晶片插入到盒中、將晶片載置到晶片架上及從晶片架上取出晶片、以及將晶片載置到工作臺(tái)裝置上及從工作臺(tái)裝置上取出晶片時(shí)。因此，大型的晶片、例如直徑為300mm的晶片的移動(dòng)也能夠順利地進(jìn)行。
在工作臺(tái)上，具有向晶片施加反向偏置的機(jī)構(gòu)，所以具有下述機(jī)構(gòu)在臂去向工作臺(tái)上放置晶片、或者去取時(shí)，通過(guò)將臂設(shè)為與工作臺(tái)相同或相近的電位，或者將臂設(shè)為浮動(dòng)電位，來(lái)避免電位的短路造成的放電等問(wèn)題。
2-1-6)工作臺(tái)裝置工作臺(tái)裝置13·6包括固定臺(tái)13·32，被配置在主殼體13·4的底壁13·22上；Y臺(tái)13·33，在固定臺(tái)上沿Y方向(在圖1中為與紙面垂直的方向)移動(dòng)；X臺(tái)13·34，在Y臺(tái)上沿X方向(在圖1中為左右方向)移動(dòng)；旋轉(zhuǎn)臺(tái)13·35，能夠在X臺(tái)上旋轉(zhuǎn)；以及架13·36，被配置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)13·35上。在該架13·36的晶片載置面14·14上可釋放地保持晶片。架13·36可以是能夠以機(jī)械或靜電吸盤方式可釋放地把持晶片的公知構(gòu)造。工作臺(tái)裝置13·6通過(guò)用伺服電機(jī)、編碼器及各種傳感器(未圖示)使上述多個(gè)臺(tái)動(dòng)作，能夠在載置面14·14上將被保持在架上的晶片相對(duì)于從電子光學(xué)裝置照射的電子束沿X方向、Y方向及Z方向(在圖13中為上下方向)、進(jìn)而繞與晶片的支持面垂直的軸線的方向(θ方向)高精度地定位。
其中，Z方向的定位是，例如在Z方向上可微調(diào)架上的載置面的位置即可。在此情況下，用由微細(xì)直徑激光器組成的位置測(cè)定裝置(使用了干涉計(jì)原理的激光干涉測(cè)距裝置)來(lái)檢測(cè)載置面的基準(zhǔn)位置，用未圖示的反饋電路來(lái)控制該位置，與它一起或取代它來(lái)測(cè)定晶片的切口或定向平面的位置并檢測(cè)晶片相對(duì)于電子束的平面位置、旋轉(zhuǎn)位置，用能夠控制微小角度的步進(jìn)電機(jī)等使旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行控制。
為了極力防止工作室內(nèi)的塵埃，工作臺(tái)裝置用的伺服電機(jī)14·15、14·16及編碼器14·17、14·18被配置在主殼體13·4的外側(cè)。其中，工作臺(tái)裝置13·6例如可以是分檔器(ステツパ)等中使用的公知構(gòu)造，所以省略其構(gòu)造及動(dòng)作的詳細(xì)說(shuō)明。此外，上述激光干涉測(cè)距裝置也可以是公知構(gòu)造，所以省略其構(gòu)造、動(dòng)作的詳細(xì)說(shuō)明。
也可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)將晶片相對(duì)于電子束的旋轉(zhuǎn)位置或X、Y位置預(yù)先輸入到后述的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)或圖像處理系統(tǒng)中而得到的信號(hào)的基準(zhǔn)化。再者，該架上所設(shè)的晶片吸盤機(jī)構(gòu)將用于卡緊晶片的電壓提供給靜電吸盤的電極，按壓晶片的外周部的三點(diǎn)(最好在圓周方向上等間隔地隔開(kāi))來(lái)進(jìn)行定位。晶片吸盤機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)固定定位銷和一個(gè)按壓式鎖緊銷。鎖緊銷能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)卡緊及自動(dòng)釋放，而且構(gòu)成施加電壓的導(dǎo)通部位。
其中，在本實(shí)施方式中，在圖14中將沿左右方向移動(dòng)的臺(tái)設(shè)為X臺(tái)，將沿上下方向移動(dòng)的臺(tái)設(shè)為Y臺(tái)，但是也可以在該圖中將沿左右方向移動(dòng)的臺(tái)設(shè)為Y臺(tái)，將沿上下方向移動(dòng)的臺(tái)設(shè)為X臺(tái)。
2-1-7)晶片卡緊機(jī)構(gòu)2-1-7-1)靜電吸盤的基本構(gòu)造為了精確地而且在短時(shí)間內(nèi)將電子光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)調(diào)整到試樣面上，最好極力減小試樣面即晶片面的凹凸。因此，在平面度良好地(平面度最好在5μm以下)制作的靜電吸盤的表面上吸附晶片。
靜電吸盤的電極結(jié)構(gòu)存在單極型和雙極型。單極型是通過(guò)預(yù)先與晶片取得導(dǎo)通、向其與1個(gè)靜電吸盤電極之間施加高電壓(一般為幾十～幾百伏)來(lái)吸附晶片的方法，雙極型無(wú)需與晶片取得導(dǎo)通，只需向2個(gè)靜電吸盤電極施加正負(fù)相反的電壓就能夠吸附晶片。但是，一般為了得到穩(wěn)定的吸附條件，需要將2個(gè)電極交錯(cuò)成梳狀，電極形狀復(fù)雜。
另一方面，為了檢查試樣，為了得到電子光學(xué)系統(tǒng)的成像條件，或者為了將試樣面的狀態(tài)變?yōu)槿菀子秒娮觼?lái)觀察的狀態(tài)，需要向晶片施加規(guī)定的電壓(減速電壓)。需要將該減速電壓施加到晶片上，而為了使晶片表面的電位穩(wěn)定，需要將靜電吸盤做成上述單極型。(但是，如后所述，在用導(dǎo)通針與晶片取得導(dǎo)通之前，需要使靜電吸盤作為雙極型來(lái)工作。因此靜電吸盤采用了能夠切換為單極型和雙極型的構(gòu)造。)因此，必須與晶片機(jī)械地接觸來(lái)取得導(dǎo)通。然而，防止污染晶片的要求日益嚴(yán)格，要求極力避免機(jī)械地接觸晶片，有時(shí)不允許接觸晶片的邊緣。在這種情況下，必須在晶片背面取得導(dǎo)通。
在晶片背面，一般形成了硅氧化膜，不能直接取得導(dǎo)通。因此，通過(guò)使2處以上的針接觸晶片背面，向針間施加電壓，能夠局部地破壞氧化膜，與晶片母材的硅取得導(dǎo)通。向針施加的電壓是幾百V左右的直流電壓或交流電壓。而作為針的材料，要求非磁性，有耐磨耗性，是高熔點(diǎn)材料，可考慮鎢等。再者，為了使其具有耐久性，或者防止污染晶片，向表面上涂布TiN或金剛石也很有效。此外，為了確認(rèn)與晶片取得了導(dǎo)通，向針之間施加電壓、測(cè)定電流很有效。
根據(jù)以上背景制作的是圖19所示的卡緊機(jī)構(gòu)。在靜電吸盤上，設(shè)有為了穩(wěn)定地吸附晶片W而最好交錯(cuò)成梳狀的電極19·1、19·2、晶片交接用的3根推壓銷19·3、以及向晶片施加電壓用的2個(gè)以上的導(dǎo)通針19·4。此外，在靜電吸盤的周圍配置了校正環(huán)19·5和晶片落入機(jī)構(gòu)19·6。
在晶片W由機(jī)械手來(lái)輸送時(shí)，推壓銷19·3從靜電吸盤面上預(yù)先突出，通過(guò)機(jī)械手的動(dòng)作將晶片W載置到其上后，推壓銷19·3緩慢下降將晶片W載置到靜電吸盤上。在將晶片從靜電吸盤上取出時(shí)，具有進(jìn)行相反的動(dòng)作、向機(jī)械手交付晶片W的作用。推壓銷19·3必須選擇不會(huì)使晶片位置偏移或者被污染的表面材料，最好使用硅橡膠、氟橡膠、SiC或氧化鋁等陶瓷、特氟綸或聚酰亞胺等樹(shù)脂等。
作為推壓銷19·3的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有幾種方法。一種是在靜電吸盤的下部設(shè)置非磁性致動(dòng)器的方法。這可以是，用超聲波直線電機(jī)來(lái)直接直線驅(qū)動(dòng)推壓銷的方法、或組合旋轉(zhuǎn)型超聲波電機(jī)和滾珠絲杠或齒條小齒輪傳動(dòng)裝置來(lái)直線驅(qū)動(dòng)推壓銷等方法。該方法可以在搭載靜電吸盤的XY臺(tái)的臺(tái)上緊湊地集中推送機(jī)構(gòu)，但致動(dòng)器或極限傳感器等的布線非常多。這些布線從進(jìn)行XY動(dòng)作的臺(tái)連接到試樣室(主室或主殼體)壁面，隨著工作臺(tái)的動(dòng)作而彎曲，所以需要按大的彎曲度R配設(shè)，占用空間。此外，成為粒子產(chǎn)生源，或者需要定期更換布線，所以使用數(shù)為所需最小限度較好。
因此，作為別的方式，是從外部供給驅(qū)動(dòng)力的方法。工作臺(tái)移動(dòng)到裝拆晶片W的位置后，經(jīng)過(guò)波紋管向真空中突出的軸被設(shè)在室外的氣缸驅(qū)動(dòng)，按壓在靜電吸盤下部設(shè)置的推壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸。軸在推壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部與齒輪齒條傳動(dòng)裝置或連桿機(jī)構(gòu)相連，軸的往復(fù)移動(dòng)同推壓銷的上下運(yùn)動(dòng)聯(lián)動(dòng)。在與機(jī)械手之間交接晶片W時(shí)，通過(guò)用控制器調(diào)整到適當(dāng)?shù)乃俣炔⒂脷飧讓⑤S壓出到真空中，來(lái)使推壓銷19·3上升。
其中，來(lái)自外部的軸的驅(qū)動(dòng)源不限于氣缸，也可以是伺服電機(jī)和齒輪齒條傳動(dòng)裝置或滾珠絲杠的組合。此外，也可以將來(lái)自外部的驅(qū)動(dòng)源作為旋轉(zhuǎn)軸。在此情況下，要內(nèi)置旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)過(guò)磁性流體密封件等真空密封機(jī)構(gòu)、推進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)變換為推壓器的直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
校正環(huán)19·5具有保持晶片端部的電場(chǎng)分布均勻的作用，基本上施加與晶片相同的電位。但是，為了消除晶片和校正環(huán)間的微小間隙、或晶片和校正環(huán)表面高度的微小差異的影響，也有時(shí)施加與晶片端部電位稍微不同的電位。校正環(huán)可以具有晶片半徑方向上的10～30mm左右的寬度，使用非磁性、導(dǎo)電性的材料，例如鈦、磷青銅、TiN或涂敷了TiC的鋁等。
導(dǎo)通針19·4由彈簧19·7支持著，在晶片被搭載到靜電吸盤上后，由彈簧力被輕輕地推壓到晶片背面。在此狀態(tài)下，通過(guò)如上所述施加電壓，來(lái)與晶片W取得電導(dǎo)通。
靜電吸盤主體由鎢等非磁性的平面狀電極19·1、19·2、和其上形成的電介質(zhì)組成。電介質(zhì)的材料可以使用氧化鋁、氮化鋁、聚酰亞胺等。一般氧化鋁等陶瓷是體積電阻率為1014Ωcm左右的完全絕緣體，所以不發(fā)生材料內(nèi)部的電荷移動(dòng)，庫(kù)侖力作為吸附力來(lái)起作用。相反，通過(guò)略微調(diào)整陶瓷組成，能夠?qū)Ⅲw積電阻率設(shè)為1010Ωcm左右，通過(guò)這樣做，在材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電荷的移動(dòng)，所以比庫(kù)侖力更強(qiáng)的所謂約翰遜·拉別克力作為吸附晶片的力起作用。吸附力越強(qiáng)，則可以相應(yīng)地降低施加電壓，可以將擊穿的余量取得越大，而且也越容易得到穩(wěn)定的吸附力。此外，通過(guò)將靜電吸盤表面例如加工成凹坑狀，即使在靜電吸盤表面附著顆粒等，顆粒也有可能落到凹坑的谷部分，所以也可望有減少對(duì)晶片的平面度造成影響的可能性的效果。
根據(jù)以上內(nèi)容，靜電吸盤材料采用將體積電阻率調(diào)整到1010Ωcm左右的氮化鋁或氧化鋁陶瓷，在表面上形成凹坑狀等的凹凸，將其凸面的集合所形成的面的平面度加工到5μm左右者很實(shí)用。
2-1-7-2)用于200/300橋接工具的卡緊機(jī)構(gòu)有時(shí)要求裝置無(wú)機(jī)械上的改造就可以檢查200mm和300mm這2種晶片。在此情況下，靜電吸盤必須卡緊2種尺寸的晶片，而且在晶片周緣部載置與晶片尺寸相符的校正環(huán)。圖19的(A)、(B)及圖20示出了用于此的構(gòu)造。
圖19(A)示出了在靜電吸盤上搭載了300mm的晶片W的狀態(tài)。具有比晶片W的尺寸略大(間隙為0.5mm左右)的內(nèi)徑的校正環(huán)19·1由凹坑定位被載置在靜電吸盤外周的金屬性環(huán)狀部件上。在該校正環(huán)19·1上，設(shè)有3處晶片落入機(jī)構(gòu)19·2。晶片落入機(jī)構(gòu)19·2由與推壓銷19·3的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)的上下驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)，可繞設(shè)在校正環(huán)19·1上的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地被支持著。
在從機(jī)械手接受晶片W的情況下，推壓銷驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，將推壓銷19·3向上推壓。與其相隔適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，設(shè)在校正環(huán)19·1上的晶片落入機(jī)構(gòu)19·2也如圖19(B)所示，受驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)。于是，晶片落入機(jī)構(gòu)19·2形成以靜電吸盤為中心來(lái)引導(dǎo)晶片W的錐面。接著，在被推上去的推壓銷19·3上承載了晶片W后，使推壓銷19·3下降。隨著推壓銷19·3的下降來(lái)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整驅(qū)動(dòng)力對(duì)晶片落入機(jī)構(gòu)19·2的作用時(shí)刻，晶片W由落入機(jī)構(gòu)19·2的錐面一邊修正位置一邊被放置在靜電吸盤上，使得晶片W的中心和靜電吸盤的中心幾乎一致。
在落入機(jī)構(gòu)19·2的錐面上最好形成特氟綸等低摩擦材料、最好是有導(dǎo)電性的低摩擦材料(例如導(dǎo)電性特氟綸、導(dǎo)電性類金剛石碳、TIN涂層)。其中，圖中的符號(hào)A、B、C、D、E是用于施加電壓的(后述的)端子，19·4是檢測(cè)晶片W是否已被載置在靜電吸盤上的晶片導(dǎo)通用針，由彈簧19·5推壓。
圖20示出了在同一靜電吸盤上搭載了200mm的晶片W的狀態(tài)。由于晶片直徑比靜電吸盤小，靜電吸盤表面露出，所以搭載了具有完全隱藏靜電吸盤的大小的校正環(huán)20·1。校正環(huán)20·1的定位與300mm用校正環(huán)的情況相同。
在校正環(huán)20·1的內(nèi)周部設(shè)有臺(tái)階差，被收容在靜電吸盤側(cè)的環(huán)狀槽20·2中。這是用導(dǎo)體(校正環(huán)20·1)來(lái)隱藏的結(jié)構(gòu)，以便在搭載了200mm晶片時(shí)不會(huì)從校正環(huán)20·1的內(nèi)周和晶片W的外周之間的間隙中看到靜電吸盤表面。這是因?yàn)椋绻捎昧四芸吹届o電吸盤表面的構(gòu)造，則在照射了電子束時(shí)，電荷會(huì)充電到靜電吸盤表面，會(huì)擾亂試樣面的電位。
校正環(huán)20·1的更換如下進(jìn)行在真空室內(nèi)的規(guī)定位置設(shè)有校正環(huán)更換場(chǎng)所，從那里將所需大小的校正環(huán)用機(jī)器人輸送并安裝到靜電吸盤上(插入到凹坑部中)。
在200mm用校正環(huán)上，也與300mm同樣設(shè)有晶片落入機(jī)構(gòu)20·2。在靜電吸盤側(cè)，形成了間隙，以便與該晶片落入機(jī)構(gòu)20·2互不干擾。將晶片搭載到靜電吸盤上的方法與300mm的情況完全相同。其中，符號(hào)A、B、C、D、E是用于施加電壓的端子，20·3是與推壓銷19·3同樣的推壓銷，20·4是與晶片導(dǎo)通用針19·4同樣的晶片導(dǎo)通用針。
圖20-1(A)及20-1(B)是能夠?qū)?yīng)300mm晶片和200mm晶片兩者的靜電吸盤的結(jié)構(gòu)的概略圖，(A)示出了載置了300mm晶片的狀態(tài)，(B)示出了載置了200mm晶片的狀態(tài)。從圖20-1(A)可以理解，靜電吸盤具有能夠載置300mm晶片的寬度，如圖21-2的(B)所示，靜電吸盤的中央部分是能夠載置200mm晶片的寬度，包圍它而設(shè)有使校正環(huán)20·1的內(nèi)周部嵌入的槽20·6。其中，符號(hào)A、B、C、D、E是用于施加電壓的端子。
在圖20-1(A)及(B)所示的靜電吸盤的情況下，以光學(xué)方式檢測(cè)晶片是否被載置在靜電吸盤上、晶片是否被正確地載置在靜電吸盤上、是否有校正環(huán)等。例如通過(guò)在靜電吸盤的上方設(shè)置光學(xué)傳感器，并檢測(cè)從該光學(xué)傳感器發(fā)出的光由晶片反射并再次返回到光學(xué)傳感器時(shí)的光路長(zhǎng)度，能夠檢測(cè)出晶片是被水平地載置、還是被傾斜地載置。此外，校正環(huán)的有無(wú)，可以通過(guò)設(shè)置斜著照射應(yīng)載置校正環(huán)的場(chǎng)所中的適當(dāng)點(diǎn)的光發(fā)射器、和接收來(lái)自校正環(huán)的反射光的光接收器來(lái)檢測(cè)。再者，通過(guò)設(shè)置斜著照射載置了200mm晶片用的校正環(huán)的場(chǎng)所的適當(dāng)點(diǎn)的光發(fā)射器及接收來(lái)自該校正環(huán)的反射光的光接收器的組合、和斜著照射載置了300mm晶片用的校正環(huán)的場(chǎng)所的適當(dāng)點(diǎn)的光發(fā)射器及接收來(lái)自該校正環(huán)的反射光的光接收器的組合，檢測(cè)哪一個(gè)光接收器接收到反射光，就能夠檢測(cè)出200mm晶片用的校正環(huán)和300mm晶片用的校正環(huán)中的哪一個(gè)被載置在靜電吸盤上。
2-1-7-3)晶片卡緊過(guò)程具有以上說(shuō)明過(guò)的構(gòu)造的晶片卡緊機(jī)構(gòu)，按以下的過(guò)程來(lái)卡緊晶片。
(1)用機(jī)器人來(lái)輸送與晶片尺寸相符的校正環(huán)，搭載到靜電吸盤上。
(2)通過(guò)由機(jī)械手進(jìn)行的晶片輸送和推壓銷的上下運(yùn)動(dòng)，將晶片載置到靜電吸盤上。
(3)以雙極型向靜電吸盤施加電壓(向端子C、D施加正負(fù)相反的電壓)，吸附晶片。
(4)向?qū)ㄓ冕樖┘右?guī)定電壓，擊穿晶片背面的絕緣膜(氧化膜)。
(5)測(cè)定端子A、B間的電流，確認(rèn)是否與晶片取得導(dǎo)通。
(6)將靜電吸盤切換到單極型吸附。(將端子A、B接地，向端子C、D施加同一電壓)(7)在保持端子A(、B)和端子C(、D)之間的電位差的狀態(tài)下，降低端子A(、B)的電壓，向晶片施加規(guī)定的減速電壓。
2-1-8)用于200/300橋接工具的裝置結(jié)構(gòu)圖21及圖22表示不需機(jī)械結(jié)構(gòu)的改造就可以檢查200mm晶片和300mm晶片兩者的裝置結(jié)構(gòu)。以下，說(shuō)明與200mm晶片專用裝置或300mm晶片專用裝置的不同點(diǎn)。
在按200/300mm晶片、FOUP、SMIF、開(kāi)放盒等每種規(guī)格來(lái)更換的晶片盒的設(shè)置場(chǎng)所21·1，能夠設(shè)置與根據(jù)用戶規(guī)格決定的晶片尺寸或晶片盒的種類相對(duì)應(yīng)的晶片盒。大氣輸送機(jī)器人21·2具有能夠支持不同晶片尺寸的機(jī)械手，即按照晶片尺寸設(shè)有多個(gè)晶片的落入部，在與晶片尺寸相符的部位搭載在機(jī)械手上。大氣輸送機(jī)器人21·2在將晶片從設(shè)置場(chǎng)所21·1送至預(yù)對(duì)準(zhǔn)器21·3并調(diào)整了晶片的方向后，將晶片從預(yù)對(duì)準(zhǔn)器21·3中取出，送至預(yù)載室21·4內(nèi)。
預(yù)載室21·4內(nèi)部的晶片架也是同樣的構(gòu)造，在晶片架的晶片支持部上，形成了與晶片尺寸相符的多個(gè)落入部，在大氣輸送機(jī)器人21·2的機(jī)械手上搭載的晶片，通過(guò)調(diào)整機(jī)械手的高度而被搭載在與其尺寸相符的落入部中，并將晶片插入到晶片架內(nèi)，其后，通過(guò)機(jī)械手的下降，將晶片載置到晶片支持部的規(guī)定的落入部中。
在預(yù)載室21·4內(nèi)的晶片架上載置的晶片，接著由在輸送室21·5內(nèi)設(shè)置的真空輸送機(jī)器人21·6從預(yù)載室21·3中取出并輸送到試樣室21·7內(nèi)的工作臺(tái)21·8上。真空輸送機(jī)器人21·6的機(jī)械手也與大氣輸送機(jī)器人21·2相同，具有與晶片尺寸相符的多個(gè)落入部。在機(jī)械手的規(guī)定的落入部上搭載的晶片，在工作臺(tái)21·8上被載置在預(yù)先搭載了與晶片尺寸相符的校正環(huán)21·9的靜電吸盤上，由靜電吸盤吸附固定。校正環(huán)21·9被載置在設(shè)于輸送室21·5內(nèi)的校正環(huán)架21·10上。因此，真空輸送機(jī)器人21·6將與晶片尺寸相符的校正環(huán)21·9從校正環(huán)架21·10中取出并輸送到靜電吸盤上，將校正環(huán)21·9嵌入到在靜電吸盤外周部上形成的定位用凹坑部中，然后將晶片載置到靜電吸盤上。
在更換校正環(huán)時(shí)，進(jìn)行與此相反的操作。即，用機(jī)器人21·6從靜電吸盤上拆下校正環(huán)21·9，使校正環(huán)返回到輸送室21·5內(nèi)的校正環(huán)架21·10上，將與要檢查的晶片尺寸相符的校正環(huán)從校正環(huán)架21·10輸送到靜電吸盤。
在圖21所示的檢查裝置中，預(yù)對(duì)準(zhǔn)器21·3被配置在預(yù)載室22·4的附近，所以在由于晶片的對(duì)準(zhǔn)不充分而在預(yù)載室中不能安裝校正環(huán)的情況下，也容易使晶片返回到預(yù)對(duì)準(zhǔn)器并重新進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，具有減少工序中的時(shí)間損失這一優(yōu)點(diǎn)。
圖22是改變了校正環(huán)的放置場(chǎng)所的例子，校正環(huán)架21·10被省略了。在預(yù)載室22·1中，分層地形成了晶片架和校正環(huán)架，它們被設(shè)置在升降機(jī)上并能夠上下運(yùn)動(dòng)。首先，為了將與將要檢查的晶片尺寸相符的校正環(huán)設(shè)置到靜電吸盤上，真空輸送機(jī)器人21·6將預(yù)載室22·1的升降機(jī)移動(dòng)到能取出該校正環(huán)的位置。然后用真空輸送機(jī)器人21·6將校正環(huán)設(shè)置到靜電吸盤上后，再操作升降機(jī)，以便能夠輸送應(yīng)檢查的晶片，用真空輸送機(jī)器人21·6將晶片從晶片架上取出后，載置到靜電吸盤上。在該結(jié)構(gòu)的情況下，在預(yù)載室22·1中需要升降機(jī)，但是能夠?qū)⒄婵盏妮斔褪?1·5做得很小，對(duì)減小裝置的占地面積很有效。
其中，檢測(cè)在靜電吸盤上是否存在晶片的傳感器，最好被設(shè)置在能夠?qū)?yīng)不同晶片尺寸的位置上，但是在不可能這樣的情況下，也可以為每種晶片尺寸配置起相同作用的多個(gè)傳感器。
在根據(jù)圖21描述的檢查裝置中，采取了下述過(guò)程將校正環(huán)載置到靜電吸盤上，對(duì)晶片進(jìn)行定位，以便與該校正環(huán)的內(nèi)徑吻合。因此，在圖22所示的檢查裝置中，采取了下述過(guò)程在預(yù)載室22·1中將校正環(huán)安裝到晶片上，按照各校正環(huán)來(lái)輸送安裝了校正環(huán)的晶片并導(dǎo)入到試樣室21·7中，安裝到工作臺(tái)上的靜電吸盤上。作為實(shí)現(xiàn)它的機(jī)構(gòu)，有圖22-1及圖22-2所示的使升降機(jī)上下并將晶片從大氣輸送機(jī)器人交給真空輸送機(jī)器人的升降機(jī)構(gòu)。以下，說(shuō)明用該機(jī)構(gòu)來(lái)輸送晶片的過(guò)程。
如圖22-1(A)所示，設(shè)在預(yù)載室中的升降機(jī)構(gòu)具有能夠沿上下方向移動(dòng)的多層(在圖中為雙層)的校正環(huán)支持臺(tái)。上層的校正環(huán)支持臺(tái)22·2和下層的校正環(huán)支持臺(tái)22·3被固定在通過(guò)第1電機(jī)22·4的旋轉(zhuǎn)而升降的第1臺(tái)22·5上，由此，通過(guò)第1電機(jī)22·4的旋轉(zhuǎn)，第1臺(tái)22·5及上下的校正環(huán)支持臺(tái)22·2、22·3向上方或下方移動(dòng)。
在各校正環(huán)支持臺(tái)上載置了與晶片的尺寸相應(yīng)的內(nèi)徑的校正環(huán)22·6。校正環(huán)22·6準(zhǔn)備了200mm晶片用和300mm晶片用的內(nèi)徑不同的2種，這些校正環(huán)的外徑相同。這樣，通過(guò)采用相同外徑的校正環(huán)，產(chǎn)生了兼容性，能夠?qū)?00mm用和300mm用通過(guò)自由的組合而載置到預(yù)載室中。即，在200mm晶片和300mm晶片混合流動(dòng)的生產(chǎn)線中，將上層設(shè)為300mm用，將下層設(shè)為200mm用，不管哪種晶片傳送過(guò)來(lái)進(jìn)行檢查，都能夠靈活地應(yīng)對(duì)。此外，如果是相同尺寸的晶片傳送過(guò)來(lái)的生產(chǎn)線，則能夠?qū)⑸舷聦釉O(shè)為200mm用或300mm用，交替地檢查上下層的晶片，所以能夠提高生產(chǎn)率。
在第1臺(tái)22·5上載置了第2電機(jī)22·7，在第2電機(jī)22·7上可升降地安裝著第2臺(tái)22·8。在第2臺(tái)22·8上固定著上層的晶片支持臺(tái)22·9和下層的晶片支持臺(tái)22·10。由此，第2電機(jī)22·7旋轉(zhuǎn)時(shí)，第2臺(tái)22·8和上下的晶片支持臺(tái)22·9、22·10一體地向上方或下方移動(dòng)。
因此，如圖22-1(A)所示，將晶片W載置到大氣輸送機(jī)器人21·2的機(jī)械手上并搬入到預(yù)載室22·1中，接著如(B)所示，使第2電機(jī)22·7沿第1方向旋轉(zhuǎn)而使晶片支持臺(tái)22·9、22·10向上方移動(dòng)，使晶片W載置到上層的晶片支持臺(tái)22·9上。由此，將晶片W從大氣輸送機(jī)器人21·2移動(dòng)到晶片支持臺(tái)22·9。其后，如(C)所示，使大氣輸送機(jī)器人21·2后退，在大氣輸送機(jī)器人21·2的后退完成時(shí)，如(D)所示，使第2電機(jī)22·7沿與第1方向相反的方向旋轉(zhuǎn)而使晶片支持臺(tái)22·9、22·10向下方移動(dòng)。由此將晶片W載置到上層的校正環(huán)22·6上。
接著，如(E)所示，將真空輸送機(jī)器人21·6的機(jī)械手伸入預(yù)載室22·1中并在校正環(huán)22·6的下側(cè)停止。在此狀態(tài)下使第1電機(jī)22·4旋轉(zhuǎn)，如(F)所示，使第1臺(tái)22·5、上下的校正環(huán)支持臺(tái)22·2、22·3、第2電機(jī)22·7及上下的晶片支持臺(tái)22·9、22·10向下方移動(dòng)，由此，能夠?qū)⒃谏蠈拥木С峙_(tái)22·9上載置的校正環(huán)21·6及晶片W載到真空輸送機(jī)器人21·6的機(jī)械手上，搬入到試樣室21·7中。
使試樣室21·7中的檢查已結(jié)束的晶片返回到預(yù)載室21·4的動(dòng)作，按與上述相反的過(guò)程來(lái)進(jìn)行，與校正環(huán)一起用真空輸送機(jī)器人搬入到晶片支持臺(tái)上的晶片被移動(dòng)到校正環(huán)支持臺(tái)上，接著被移動(dòng)到晶片支持臺(tái)上，最后被載置到大氣輸送機(jī)器人上。其中，在圖22-1及圖22-2中，說(shuō)明了上層中的晶片交接動(dòng)作，但是通過(guò)調(diào)整大氣輸送機(jī)器人21·2及真空輸送機(jī)器人21·6的機(jī)械手的高度，在下層也能夠進(jìn)行同樣的動(dòng)作。通過(guò)這樣適當(dāng)?shù)厍袚Q大氣輸送機(jī)器人21·2及真空輸送機(jī)器人21·6的機(jī)械手的高度，能夠交替地進(jìn)行下述動(dòng)作將未檢查的晶片從一個(gè)層搬入到試樣室，接著將檢查完畢的晶片從試樣室搬出到另一個(gè)層。
2-2)晶片的輸送方法接著，依次說(shuō)明將晶片從被支持在盒支架13·2上的盒13·12輸送到在工作室13·16內(nèi)配置的工作臺(tái)裝置13·6(參照?qǐng)D14～圖16)的晶片輸送過(guò)程。
在如前所述地手工設(shè)置盒的情況下，盒支架13·2使用適合它的構(gòu)造，而在自動(dòng)設(shè)置盒的情況下使用適合它的構(gòu)造。在本實(shí)施方式中，當(dāng)盒13·12被設(shè)置到盒支架13·2的升降臺(tái)13·13上時(shí)，升降臺(tái)13·13通過(guò)升降機(jī)構(gòu)13·14下降，盒13·12被整合到出入口13·15。盒被整合到出入口13·15后，設(shè)在盒上的蓋子(未圖示)打開(kāi)，在盒和微環(huán)境裝置13·3的出入口13·15之間配置筒狀的覆蓋部件，將盒內(nèi)及微環(huán)境空間內(nèi)與外部遮斷。這些構(gòu)造是公知的，所以省略其構(gòu)造及動(dòng)作的詳細(xì)說(shuō)明。其中，在微環(huán)境裝置13·3側(cè)設(shè)有開(kāi)閉出入口13·15的關(guān)斷裝置的情況下，該關(guān)斷裝置工作，來(lái)打開(kāi)出入口13·15。
另一方面，第1輸送單元16·14的臂16·16在朝向方向M1或M2中某一個(gè)的狀態(tài)下(在本說(shuō)明中為M1的方向)停止，當(dāng)出入口13·15打開(kāi)時(shí)，臂伸出并用前端接收在盒內(nèi)收容著的晶片中的1片。其中，臂和應(yīng)從盒中取出的晶片之間的上下方向上的位置調(diào)整，在本實(shí)施方式中是通過(guò)第1輸送單元16·14的驅(qū)動(dòng)部16·15及臂16·16的上下移動(dòng)來(lái)進(jìn)行，但是也可以通過(guò)盒支架的升降臺(tái)的上下運(yùn)動(dòng)或者通過(guò)上述兩者進(jìn)行。
用臂16·16完成了晶片的接收后，臂收縮，使關(guān)斷裝置動(dòng)作來(lái)關(guān)閉出入口(在有關(guān)斷裝置的情況下)，接著臂16·16繞軸線O1-O1轉(zhuǎn)動(dòng)并變?yōu)槌较騇3能夠伸長(zhǎng)的狀態(tài)。于是，臂伸出并將在前端承載或用吸盤把持的晶片載置到預(yù)對(duì)準(zhǔn)器16·5上，用該預(yù)對(duì)準(zhǔn)器16·5將晶片的旋轉(zhuǎn)方向的朝向(繞與晶片平面垂直的中心軸線的方向)定位到規(guī)定的范圍內(nèi)。定位完成后，輸送單元16·14從預(yù)對(duì)準(zhǔn)器16·5將晶片接受到臂的前端后收縮臂，變?yōu)槟軌蛳蚍较騇4伸長(zhǎng)臂的姿態(tài)。于是，關(guān)斷裝置14·8的門13·27動(dòng)作而打開(kāi)出入口13·25及13·27，臂16·16伸出并將晶片承載到第1加載室14·2內(nèi)的晶片架14·11的上層側(cè)或下層側(cè)。其中，在如前所述打開(kāi)關(guān)斷裝置14·8并將晶片交接給晶片架14·11前，在分隔壁14·5上形成的開(kāi)口17·4由關(guān)斷裝置14·10的門14·19關(guān)閉成氣密狀態(tài)。
在上述第1輸送單元16·14輸送晶片的過(guò)程中，從在微環(huán)境裝置13·3的殼體上設(shè)置的氣體供給單元16·9呈層流狀地流出潔凈空氣(作為下游)，防止在輸送途中塵埃附著到晶片的頂面上。輸送單元周邊的空氣的一部分(在本實(shí)施方式中是從供給單元供給的空氣的約20％，主要是被污染的空氣)被排出裝置16·4的吸入管16·12吸引并排出到殼體外。其余的空氣經(jīng)設(shè)在殼體底部的回收管16·10來(lái)回收，再次返回到氣體供給單元16·9。
用第1輸送單元16·14將晶片承載到加載室殼體13·5的第1加載室14·2內(nèi)的晶片架14·11內(nèi)后，關(guān)斷裝置14·8關(guān)閉，密閉加載室14·2內(nèi)。于是，向第1加載室14·2內(nèi)填充惰性氣體并逐出空氣后，該惰性氣體也被排出，該加載室14·2內(nèi)變?yōu)檎婵諝夥?。該?加載室14·2的真空氣氛可以是低真空度。加載室14·2內(nèi)得到某種程度的真空度后，關(guān)斷裝置14·10動(dòng)作而打開(kāi)被門14·19密閉著的出入口17·4的關(guān)斷器14·5，第2輸送單元14·12的臂14·20伸出并用前端的把持裝置從晶片盤14·11接收1片晶片(承載到前端上或者用前端上安裝的吸盤來(lái)把持)。晶片的接收完成后，臂收縮，關(guān)斷裝置14·10再次動(dòng)作，并用門14·19來(lái)關(guān)閉出入口17·4。
其中，在關(guān)斷裝置14·10打開(kāi)前，臂14·20預(yù)先成為能夠向晶片架14·11的方向N1伸長(zhǎng)的姿態(tài)。此外，在如前所述地關(guān)斷裝置14·10打開(kāi)前，用關(guān)斷裝置13·29的門14·9關(guān)閉著出入口14·7、14·1，在氣密狀態(tài)下阻止第2加載室14·3內(nèi)和工作室13·16內(nèi)的連通，第2加載室14·3內(nèi)被真空排氣。
關(guān)斷裝置14·10關(guān)閉了出入口17·4后，第2加載室14·3內(nèi)再次被真空排氣，變?yōu)楸鹊?加載室14·2內(nèi)更高真空度的真空。在此期間，第2輸送單元16·14的臂被旋轉(zhuǎn)到能夠向著工作室13·16內(nèi)的工作臺(tái)裝置13·6的方向伸長(zhǎng)的位置。另一方面，在工作室13·16內(nèi)的工作臺(tái)裝置13·6中，Y臺(tái)13·33在圖14中向上方移動(dòng)到使X臺(tái)13·34的中心線X0-X0與通過(guò)第2輸送單元14·12的旋轉(zhuǎn)軸線O2-O2的X軸線X1-X1大致一致的位置，而X臺(tái)13·34移動(dòng)到圖14中與左側(cè)的位置最接近的位置，在該狀態(tài)下待機(jī)。第2加載室14·3成為與工作室13·16的真空狀態(tài)大致相同后，關(guān)斷裝置13·29的門14·9動(dòng)作而打開(kāi)出入口14·7、14·1，臂伸出而使保持著晶片的臂的前端接近工作室13·16內(nèi)的工作臺(tái)裝置13·6。然后將晶片載置到工作臺(tái)裝置13·6的載置面14·14上。晶片的載置完成后，臂收縮，關(guān)斷裝置13·29關(guān)閉出入口14·7、14·1。
在工作臺(tái)上，有向晶片施加反向偏置電位(減速電位)的機(jī)構(gòu)，所以具有下述機(jī)構(gòu)在臂向工作臺(tái)上放置晶片、或者去取晶片時(shí)，通過(guò)將臂設(shè)為與工作臺(tái)相同或相近的電位，或者將臂設(shè)為浮動(dòng)電位，來(lái)避免電位的短路造成的放電等問(wèn)題。此外，作為另一實(shí)施方式，在將晶片輸送到工作臺(tái)裝置上時(shí)，也可以預(yù)先切斷提供給晶片的偏置電位。
在控制偏置電位的情況下，也可以在晶片被輸送到工作臺(tái)之前切斷電位，輸送并載置到工作臺(tái)上后接通并施加偏置電位。施加偏置電位的時(shí)機(jī)可以預(yù)先設(shè)定節(jié)拍時(shí)間(タクトタイム)，根據(jù)它來(lái)施加，也可以用傳感器來(lái)檢測(cè)晶片是否已被載置到工作臺(tái)上，將該檢測(cè)信號(hào)作為觸發(fā)來(lái)施加。此外，也可以檢測(cè)關(guān)斷裝置13·29是否已關(guān)閉出入口14·7、14·1，將該檢測(cè)信號(hào)作為觸發(fā)來(lái)施加。再者，在采用靜電吸盤的情況下，也可以確認(rèn)是否已被吸附到靜電吸盤上，將其作為觸發(fā)來(lái)施加偏置電位。
以上說(shuō)明了將盒13·12內(nèi)的晶片輸送到工作臺(tái)裝置上的動(dòng)作，為了使載置在工作臺(tái)裝置13·6上并完成了處理的晶片從工作臺(tái)裝置13·6返回到盒13·12內(nèi)，進(jìn)行與前述相反的動(dòng)作。此外，在晶片架14·11上載置了多個(gè)晶片，所以在用第2輸送單元14·12在晶片架14·11和工作臺(tái)裝置13·6之間輸送晶片的期間，能夠用第1輸送單元16·14在盒和晶片架14·11之間輸送晶片，能夠高效率地進(jìn)行檢查處理。
具體地說(shuō)，在晶片架14·11上有已經(jīng)處理完畢的晶片A和未處理的晶片B的情況下，首先，將未處理的晶片B移動(dòng)到工作臺(tái)裝置13·6上。在此期間，將處理完畢的晶片A用臂從晶片架移動(dòng)到盒13·12，將未處理的晶片C同樣用臂從盒13·12中剔出，用預(yù)對(duì)準(zhǔn)器16·5進(jìn)行了定位后，移動(dòng)到加載室14·2的晶片架14·11上。
通過(guò)這樣做，在晶片架14·11中，能夠在處理晶片B的期間，將處理完畢的晶片A置換為未處理的晶片C。此外，在進(jìn)行檢查或評(píng)價(jià)的這種裝置的有些利用方法中，通過(guò)并列放置多臺(tái)工作臺(tái)裝置13·6，從一個(gè)晶片架14·11將晶片移動(dòng)到各個(gè)裝置，也能夠?qū)Χ嗥M(jìn)行相同的處理。
圖23示出了主殼體13·4的支持方法的變形例。在圖23所示的變形例中，用厚的矩形的鋼板23·2構(gòu)成了殼體支持裝置23·1，在該鋼板上載置了殼體主體23·3。因此，殼體主體23·1的底壁23·4采用了比上述實(shí)施方式的底壁更薄的構(gòu)造。在圖24所示的變形例中，用殼體支持裝置24·1的框構(gòu)造體24·2以懸掛狀態(tài)來(lái)支持殼體主體24·3及加載室24·4。
在框構(gòu)造體24·2上固定的多個(gè)縱框24·5的下端被固定在殼體主體24·3的底壁24·6的四角上，用該底壁來(lái)支持周壁及頂壁。防振裝置24·7被配置在框構(gòu)造體24·2和臺(tái)框24·8之間。此外，加載器殼體24·4也由在框構(gòu)造體24·2上固定的懸掛部件24·9懸掛著。在殼體主體24·3的該圖24所示的變形例中，是以懸掛式支持著，所以能夠降低主殼體及其中所設(shè)的各種設(shè)備整體的重心。在包含上述變形例在內(nèi)的主殼體及加載器殼體的支持方法中，來(lái)自地板的振動(dòng)不會(huì)傳到主殼體及加載器殼體。
在未圖示的另一變形例中，只有主殼體的殼體主體由殼體支持裝置從下面支持，加載器殼體可用與鄰接的微環(huán)境裝置13·3相同的方法被配置在地板上。此外，在未圖示的又一變形例中，只有主殼體13·4的殼體主體被框構(gòu)造體以懸掛式支持著，加載器殼體可用與鄰接的微環(huán)境裝置相同的方法被配置在地板上。
根據(jù)上述實(shí)施方式，能夠得到下述效果。
(1)得到采用了電子束的映像投射方式的檢查裝置的整體結(jié)構(gòu)，能夠以很高的生產(chǎn)率來(lái)處理檢查對(duì)象。
(2)通過(guò)在微環(huán)境空間內(nèi)使?jié)崈魵怏w流向檢查對(duì)象來(lái)防止塵埃的附著，并且設(shè)置觀察潔凈度的傳感器，能夠一邊監(jiān)視該空間內(nèi)的塵埃一邊檢查檢查對(duì)象。
(3)經(jīng)振動(dòng)防止裝置一體地支持加載室及工作室，所以能夠不受外部的環(huán)境影響地向工作臺(tái)裝置供給檢查對(duì)象及進(jìn)行檢查。
2-3)電子光學(xué)系統(tǒng)2-3-1)概要電子光學(xué)系統(tǒng)13·8包括電子光學(xué)系統(tǒng)，包括在固定于殼體主體13·17上的鏡筒13·38中設(shè)置的、圖25-1概略地圖示的一次電子光學(xué)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱一次光學(xué)系統(tǒng))25·1、和二次電子光學(xué)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱二次光學(xué)系統(tǒng))25·2；和檢測(cè)系統(tǒng)25·3。一次光學(xué)系統(tǒng)25·1是將電子束照射到作為檢查對(duì)象的晶片W的表面上的光學(xué)系統(tǒng)，包括發(fā)射電子束的電子槍25·4、對(duì)從電子槍25·4發(fā)出的一次電子束進(jìn)行聚焦的由靜電透鏡組成的透鏡系統(tǒng)25·5、維恩濾波器即E×B分離器25·6、以及物鏡系統(tǒng)25·7，它們?nèi)鐖D25-1所示地將電子槍25·4作為最上部而依次配置。構(gòu)成本實(shí)施方式的物鏡系統(tǒng)25·7的透鏡是減速電場(chǎng)型物鏡。在本實(shí)施方式中，從電子槍25·4發(fā)出的一次電子束的光軸相對(duì)于照射到作為檢查對(duì)象的晶片W上的照射光軸(與晶片的表面垂直)傾斜。在物鏡系統(tǒng)25·7和作為檢查對(duì)象的晶片W之間配置著電極25·8。該電極25·8做成關(guān)于一次電子束的照射光軸軸對(duì)稱的形狀，由電源25·9進(jìn)行電壓控制。
二次光學(xué)系統(tǒng)25·2包括通過(guò)由用E×B型偏轉(zhuǎn)器25·6使從一次0光學(xué)系統(tǒng)分離出的二次電子通過(guò)的靜電透鏡組成的透鏡系統(tǒng)25·10。該透鏡系統(tǒng)25·10起放大二次電子像的放大透鏡的作用。
檢測(cè)系統(tǒng)25·3包括配置在透鏡系統(tǒng)25·10的成像面上的檢測(cè)器25·11及圖像處理部25·12。
一次波束的入射方向通常是E×B濾波器的E方向(電場(chǎng)的相反方向)，該方向和累計(jì)型的線傳感器(ラインセンサ)(TDItime delayintegration)的累計(jì)方向?yàn)橄嗤姆较?。TDI的累計(jì)方向與一次波束方向不同也無(wú)妨。
電子束光學(xué)系統(tǒng)鏡筒包括以下的構(gòu)件。
(1)柱(Column)磁屏蔽構(gòu)成鏡筒的部件最好采用坡莫合金等鎳合金或鐵等磁性體，可望有抑制磁干擾的效果。
(2)檢測(cè)器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為了使工作臺(tái)的掃描軸方向和檢測(cè)器的掃描方向一致，在鏡筒13·38的上部具有檢測(cè)器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使得能夠在保持鏡筒13·38內(nèi)為真空的狀態(tài)下將TDI等檢測(cè)器25·11繞光軸旋轉(zhuǎn)±幾度左右，消除裝置的組裝所產(chǎn)生的掃描方向的偏差。在該機(jī)構(gòu)中，旋轉(zhuǎn)分辨率及旋轉(zhuǎn)位置再現(xiàn)性需要為5～40秒左右。這是根據(jù)下述需要得出的在檢測(cè)器中，在掃描1幀圖像的期間，需要將工作臺(tái)的掃描方向和檢測(cè)器的掃描方向之間的偏移抑制在1個(gè)像素的1/10左右。通過(guò)檢測(cè)器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，能夠?qū)⒐ぷ髋_(tái)的移動(dòng)方向和TDI的累計(jì)方向的角度誤差調(diào)整到10mrad以下，最好是1mrad以下，更好的是0.2mrad以下。
以下，用圖25-3～圖25-5來(lái)說(shuō)明檢測(cè)器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的一例。圖25-3是在鏡筒13·38的上部設(shè)置的檢測(cè)器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)圖，圖25-4是用于旋轉(zhuǎn)上鏡筒的機(jī)構(gòu)的概略圖，圖25-5示出了用于密封上鏡筒和下鏡筒的機(jī)構(gòu)。
在圖25-3中，鏡筒13·38的上端由安裝了檢測(cè)器25·11的上鏡筒25·20、和固定在主殼體13·4上的下鏡筒25·21組成。上鏡筒25·20經(jīng)軸承25·22支持在下鏡筒25·21上并能夠繞二次光學(xué)系統(tǒng)的光軸旋轉(zhuǎn)。此外，在上鏡筒25·20和下鏡筒25·21之間，為了保持鏡筒13·38的內(nèi)部為真空而設(shè)有密封部25·23。具體地說(shuō)，在上鏡筒25·20的下端和下鏡筒25·21的上端之間設(shè)置密封部25·23，并且在下鏡筒25·21的上端圍繞上鏡筒25·20而設(shè)置凸緣部25·24，在該凸緣部25·24和上鏡筒25·20的側(cè)面之間設(shè)置軸承25·22。
在上鏡筒25·20和下鏡筒25·21上，分別用螺絲固定著用于壓軸承25·22的軸承壓蓋25·25、25·26。再者，為了使上鏡筒25·20相對(duì)于下鏡筒25·21旋轉(zhuǎn)，設(shè)有圖25-4所示的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。即，在凸緣部25·24的上端所設(shè)的軸承壓蓋25·26的一部分上設(shè)有突起25·27，而在從上鏡筒25·20突設(shè)的安裝部件(托架)25·28上固定了致動(dòng)器25·29。致動(dòng)器25·29的軸25·30與突起25·27接觸，在凸緣部25·24和固定了致動(dòng)器29·29的安裝部件(托架)25·28之間，設(shè)有提供拉向突起25·27一方的力的預(yù)壓彈簧25·31。由此，通過(guò)使致動(dòng)器25·29工作并改變軸25·30從致動(dòng)器25·29突出的長(zhǎng)度，能夠使上鏡筒25·20相對(duì)于下鏡筒25·21沿期望的方向旋轉(zhuǎn)期望的角度。
為了上述旋轉(zhuǎn)精度，致動(dòng)器25·29的移動(dòng)分辨率最好是5～10μm左右。此外，作為致動(dòng)器25·29，可以是壓電致動(dòng)器或電機(jī)驅(qū)動(dòng)的測(cè)微計(jì)。此外，最好安裝能夠測(cè)定固定致動(dòng)器25·29的托架25·28和突起25·27之間的相對(duì)距離的傳感器，來(lái)測(cè)定檢測(cè)器25·11的旋轉(zhuǎn)位置。傳感器可以使用直線尺、電位計(jì)、激光位移計(jì)、應(yīng)變儀等。
為了保持鏡筒13·38的內(nèi)部為真空，如圖25-5所示，密封部25·23設(shè)置成在下鏡筒25·21的上端的面和上鏡筒25·20的下端的面之間形成微小的間隙25·32(圖25-5)。密封部25·23包括粘合在中央部的分隔環(huán)25·33和2個(gè)彈性密封件25·34、25·35，在各彈性密封件25·34、25·35的唇部之間，分別設(shè)有用于確保密封面的面壓并提高密封性的彈簧25·36、25·37。在分隔環(huán)25·33的中央，設(shè)有與在下鏡筒25·21上形成的排氣路25·38相連的排氣口25·39。彈性密封件25·34、25·35最好由摩擦系數(shù)極小、滑動(dòng)性優(yōu)良的材質(zhì)做成，例如可以采用美國(guó)Furon公司制造的OmniSeal。
這樣，通過(guò)配置2重彈性密封件，并對(duì)其中間的空間25·40進(jìn)行真空排氣，即使上鏡筒25·20旋轉(zhuǎn)而在大氣側(cè)的彈性密封件25·35上發(fā)生一些泄漏，泄漏的空氣也由排氣路25·38排氣，空間25·40的壓力不怎么上升。因此，不發(fā)生從彈性密封件25·34向鏡筒內(nèi)的泄漏，不會(huì)使鏡筒內(nèi)的真空惡化。空間25·40可以持續(xù)進(jìn)行真空排氣，但是也可以只在使檢測(cè)器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作時(shí)排氣。這是因?yàn)?，旋轉(zhuǎn)時(shí)容易發(fā)生泄漏，在不使其旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠用彈性密封件25·34、25·35和上鏡筒25·20的下端之間的面壓來(lái)充分密封。
適當(dāng)設(shè)定彈性密封件25·34、25·35和上下的面之間的面壓很重要，這可以通過(guò)調(diào)整間隙25·32的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。間隙25·32的調(diào)整可以通過(guò)向軸承25·22和下鏡筒25·21的上端的面之間插入填隙片25·41來(lái)進(jìn)行。通過(guò)向這里插入填隙片，能夠改變軸承25·22相對(duì)于下鏡筒25·21的高度。相反，在上鏡筒25·20中用壓蓋25·25、25·26夾住了軸承25·22，所以軸承為與上鏡筒25·20一起上下的構(gòu)造，上鏡筒25·20和下鏡筒25·21之間的間隙25·32變化與填隙片25·41的厚度相應(yīng)的量。
其中，根據(jù)鏡筒的規(guī)格，有時(shí)不像圖25-5所示設(shè)置2重密封件，而是只設(shè)置1重密封件、不進(jìn)行密封件間的真空排氣也夠了。但是，2重密封件的可靠性高，容易得到高真空。此外，在上述說(shuō)明中，在彈性密封件25·34、25·35的內(nèi)部設(shè)有彈簧25·36、25·37，但是在能用真空和大氣壓之間的差壓將彈性密封件25·34、25·35充分推壓到上下面的情況下，或在彈性密封件25·34、25·35自身有足夠的回彈力的情況下，也可以省略彈簧25·36、35·37。
為了用以上結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)整檢測(cè)器和工作臺(tái)的方向，使檢測(cè)器25·11旋轉(zhuǎn)微小量，其每次都進(jìn)行檢測(cè)器25·11的掃描攝像，將檢測(cè)器25·11的角度調(diào)整到可得到最清晰圖像時(shí)的角度即可。以下說(shuō)明其具體方法。
通過(guò)在檢測(cè)器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)可動(dòng)范圍內(nèi)，使檢測(cè)器25·11旋轉(zhuǎn)微小角度并進(jìn)行檢測(cè)器25·11的掃描攝像，對(duì)得到的圖像實(shí)施圖像處理，來(lái)求對(duì)比度等能夠評(píng)價(jià)像質(zhì)的數(shù)值。通過(guò)重復(fù)此動(dòng)作來(lái)求檢測(cè)器25·11的旋轉(zhuǎn)位置和像質(zhì)之間的關(guān)系，求像質(zhì)最好時(shí)的檢測(cè)器25·11的旋轉(zhuǎn)位置。因此，通過(guò)使檢測(cè)器25·11旋轉(zhuǎn)到該位置，檢測(cè)器25·11的定位作業(yè)完成。
工作臺(tái)和檢測(cè)器25·11之間的位置偏移的容許值由下述需要來(lái)決定在檢測(cè)器25·11掃描1幀圖像的期間，工作臺(tái)的掃描方向和檢測(cè)器的掃描方向之間的偏移需要抑制到1個(gè)像素的1/10左右。因此，沿掃描方向排列了約500級(jí)像素的情況下的容許角度偏移約為40秒。
為了將工作臺(tái)和檢測(cè)器之間的角度的偏移調(diào)整到40秒以下，可以采用下述方法用多項(xiàng)式近似等手法將上述的檢測(cè)器的位置和像質(zhì)之間的關(guān)系數(shù)值化，求像質(zhì)最好時(shí)的檢測(cè)器25·11的位置；或首先使檢測(cè)器25·11粗旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行攝像，求檢測(cè)器的位置和像質(zhì)之間的概略的關(guān)系，縮小像質(zhì)最好的檢測(cè)器的位置的范圍，再次在該范圍內(nèi)使檢測(cè)器每次旋轉(zhuǎn)微小量來(lái)進(jìn)行同樣的操作，高精度地求像質(zhì)最好的檢測(cè)器位置。這樣，為了防止工作臺(tái)和檢測(cè)器之間的角度調(diào)整完成后發(fā)生角度的偏移，設(shè)置鎖定機(jī)構(gòu)很有效。例如，在軸承壓蓋25·25、25·26間架設(shè)板狀零件，用螺栓固定該板狀零件和軸承壓蓋25·25、25·26即可。
(3)NA移動(dòng)機(jī)構(gòu)NA由能夠沿光軸方向或與光軸正交的方向移動(dòng)幾厘米左右的機(jī)構(gòu)保持著，能夠與倍率的變更聯(lián)動(dòng)將NA調(diào)整到光學(xué)上最佳的位置。在NA保持部上最好安裝多個(gè)NA，通過(guò)附加這種機(jī)構(gòu)，在NA惡化或想變更透射率的情況下，能夠在保持鏡筒內(nèi)為真空的狀態(tài)下更換NA。
此外，在NA保持部中最好設(shè)置著加熱部，通過(guò)保持NA高溫，有NA變得難以惡化的效果。此外，設(shè)置反應(yīng)性氣體的配管部也很有效，能夠在保持鏡筒內(nèi)為真空的狀態(tài)下清潔NA。
(4)隔離閥在鏡筒中，最好設(shè)置著能夠?qū)㈢R筒內(nèi)分割為多個(gè)空間的閥。具體地說(shuō)，如果設(shè)置閥，使得能將MCP部和電子槍部的空間與工作臺(tái)部的空間分離，則很有效。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，能夠在保持MCP部或電子槍部為真空的狀態(tài)下實(shí)施工作臺(tái)周邊等的維護(hù)。相反，也能夠在保持工作臺(tái)部等為真空的狀態(tài)下，實(shí)施MCP部或電子槍部的維護(hù)。
(5)光軸屏蔽筒光軸的周圍最好由接地的筒狀部件包圍著，通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，可望有抑制電干擾的影響的效果。
(6)MCP面前的孔通過(guò)采用在一系列電子光學(xué)系統(tǒng)和MCP部之間設(shè)置著孔狀或細(xì)長(zhǎng)筒狀的部件、使得連接兩個(gè)空間的路徑的流導(dǎo)(コンダクタンス)小的結(jié)構(gòu)，容易將MCP部的壓力保持得低至電子光學(xué)系統(tǒng)的1/5左右，最好是1/10左右，更好的是1/100左右。
(7)電極一體化、高精度化電子光學(xué)上需要以幾μm以下的精度配置在同心軸上的零件，最好用部件之間的對(duì)合加工或冷縮配合等方法來(lái)組裝。
(8)光學(xué)顯微鏡為了將低倍率下的試樣像、或用光看到的情況下的圖像與電子束圖像進(jìn)行比較參照，設(shè)置了光學(xué)顯微鏡。倍率是電子束圖像的1/10～1/5000左右，最好是1/20～1/1000，更好的是1/20～1/100左右。來(lái)自試樣表面的光的圖像可以用二維固體攝像元件(CCD)來(lái)檢測(cè)，顯示在CRT上。此外，可以存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。
(9)同軸離子泵通過(guò)將離子泵等無(wú)振動(dòng)型的真空排氣系統(tǒng)繞電子槍部或MCP部附近的光軸來(lái)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱狀配置，可望有在抵銷排氣系統(tǒng)自身造成的帶電粒子或磁場(chǎng)等的影響的同時(shí)保持該部位為高真空的效果。這是由于改善了將離子泵用配管連接到電子槍部等上來(lái)排氣的情況下配管的流導(dǎo)小的問(wèn)題。
以下說(shuō)明具體的實(shí)施方式。
(1)實(shí)施方式1這是主要由真空室、真空排氣系統(tǒng)、一次光學(xué)系統(tǒng)、二次光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)器、圖像處理器、控制用計(jì)算機(jī)構(gòu)成的檢查裝置的一例。圖26示出其一例。
具有用于將電子束照射到試樣上的一次光學(xué)系統(tǒng)26·1和用于將從試樣表面放出的電子、例如二次電子、反射電子、背散射電子等引導(dǎo)到檢測(cè)器的二次光學(xué)系統(tǒng)26·2。二次光學(xué)系統(tǒng)是映像投射式光學(xué)系統(tǒng)。為了分離一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)，使用所謂的E×B分束器26·3。此外，檢測(cè)器26·4檢測(cè)出的電子的圖像信號(hào)被變換為光信號(hào)或/及電信號(hào)，由圖像處理器26·5來(lái)處理。此時(shí)，入射到檢測(cè)器的電子數(shù)，即使是相當(dāng)于1個(gè)像素的區(qū)域中為200個(gè)以下，也能夠良好地形成圖像。當(dāng)然，在1個(gè)像素區(qū)域中為200個(gè)以上的情況下，也能夠良好地形成圖像。
作為一次光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)件的電子槍26·6采用LaB6作為熱燈絲，用文納爾引出電極26·7來(lái)引出來(lái)自陰極的電子。其后，用2級(jí)的A透鏡(單透鏡)26·8使波束聚焦到孔徑26·9上，形成交叉。其后，通過(guò)2級(jí)的對(duì)準(zhǔn)器26·10、孔徑26·11、3級(jí)的四極透鏡26·12、3級(jí)的對(duì)準(zhǔn)器26·13后，入射到分束器上而偏轉(zhuǎn)到試樣面方向，透過(guò)孔徑26·14和二次系統(tǒng)的P透鏡(物鏡)16·16后，幾乎垂直地照射到試樣面上。
用孔徑26·9使交叉中的均勻性高且亮度高的波束區(qū)域通過(guò)、用孔徑26·11來(lái)規(guī)定波束向四極透鏡的入射角度的對(duì)準(zhǔn)器(偏轉(zhuǎn)器)26·10，用于進(jìn)行使波束入射孔徑26·11及四極透鏡26·12的光軸中心的調(diào)整。四極透鏡26·12用于改變波束的2個(gè)方向、例如X、Y方向的軌道，來(lái)改變波束的形狀。例如，在試樣照射波束形狀中，能夠?qū)崿F(xiàn)圓形、橢圓形、矩形、矩形/橢圓的x、y方向的形狀的比例變更等(參照?qǐng)D27)。通過(guò)四極透鏡后，由對(duì)準(zhǔn)器26·14來(lái)進(jìn)行調(diào)整，以便通過(guò)孔徑26·15、P透鏡(物鏡)26·16的中心，入射到試樣表面。此時(shí)，照射波束的形狀能夠形成關(guān)于2個(gè)軸中的至少一個(gè)對(duì)稱的形狀。波束形狀也可以是非對(duì)稱的。照射到試樣表面的波束的能量最終由陰極和試樣表面的電壓差來(lái)決定。例如，在陰極-5.0kV、試樣表面-4kV時(shí)，照射波束能量為1keV(參照?qǐng)D26)。
此情況下的電壓的誤差是±10V，能量誤差是±20eV。此外，在采用二次電子作為檢測(cè)電子的情況下，波束照射能量采用1.5keV±10eV～5kev±10eV時(shí)，試樣為負(fù)帶電狀態(tài)，從試樣放出來(lái)自該狀態(tài)的二次電子，由二次系統(tǒng)來(lái)放大、成像并引導(dǎo)到檢測(cè)系統(tǒng)。在照射能量為50±10eV～1500eV±10eV時(shí)，試樣表面為正帶電狀態(tài)，放出的二次電子被引導(dǎo)到檢測(cè)系統(tǒng)。正帶電能夠以比較低的負(fù)影響來(lái)動(dòng)作，但是容易受充電的影響或充電造成的表面電位的不均勻的影響。在負(fù)帶電的動(dòng)作中，容易穩(wěn)定地得到像，充電的影響或充電造成的表面電位的不均勻造成的像的失真能夠比正帶電小。
此外，在孔徑26·15的場(chǎng)所，有時(shí)也偏移二次系統(tǒng)和一次系統(tǒng)的交叉位置來(lái)動(dòng)作。例如，使二次系統(tǒng)在二次系統(tǒng)光軸中心上形成二次電子的交叉，一次系統(tǒng)的交叉在比二次系統(tǒng)的光軸中心偏移了50～500μm的位置(可以是X、Y中的任一個(gè))上形成來(lái)動(dòng)作。由此，孔徑26·15上的一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的2個(gè)交叉不會(huì)重疊，能夠緩和電流密度，所以能夠抑制波束電流量多的情況下的空間電荷效應(yīng)造成的模糊的放大。這例如在一次系統(tǒng)照射波束電流密度在1×10-3A/cm2以上時(shí)很有效。在比此更低的電流密度時(shí)，即使光軸中心相同，影響也少。
來(lái)自試樣表面的放出電子利用二次電子、反射電子、背散射電子中的1種以上。來(lái)自試樣表面的放出能量，例如在入射波束能量為1000eV±10eV時(shí)，大約分別為0～10eV、1000eV±10eV、10～1000eV。此外，也利用透過(guò)薄的試樣或開(kāi)孔的試樣(例如模板掩模)的電子。在此情況下，在前者的薄的試樣時(shí)，入射的能量減少與其厚度相應(yīng)的量；而在開(kāi)孔的試樣時(shí)，入射能量為相同的能量。
也可以用聚焦離子束(FIB)來(lái)取代電子束。FIB源一般是液體金屬的Ga離子源，但是可以使用采用容易液化的金屬的其他液體金屬離子源、或不同方式的離子源、例如采用放電的雙等離子管等。
作為試樣，采用從10×10mm左右的芯片到2、4、6、8、12英寸晶片的各種試樣。特別是對(duì)檢測(cè)具有100nm以下的線寬的布線圖形或直徑為100nm以下的通孔的缺陷或異物很有效，此外，很適合檢測(cè)它們的電缺陷。試樣采用Si晶片、對(duì)Si實(shí)施了加工的半導(dǎo)體器件晶片、進(jìn)行了微機(jī)械加工的晶片、液晶顯示器用基板、硬盤用磁頭加工晶片等。
在二次系統(tǒng)26·2中，描述采用使來(lái)自試樣的放出電子、例如二次電子、反射電子、背散射電子以放大倍率成像并引導(dǎo)到檢測(cè)系統(tǒng)上的映像投射光學(xué)系統(tǒng)的例子。作為柱的透鏡結(jié)構(gòu)的例子，由P透鏡(物鏡)26·16、孔徑26·15、對(duì)準(zhǔn)器26·14、分束器26·3、T透鏡(中間透鏡)26·17、對(duì)準(zhǔn)器26·18、孔徑26·19、P透鏡(投影透鏡)26·20、對(duì)準(zhǔn)器26·21、微通道板(MCP)單元構(gòu)成。在柱的上部凸緣上設(shè)置了密封的硅玻璃。在其上部設(shè)置了轉(zhuǎn)像透鏡、二維的電荷耦合元件(2D-CCD)，在熒光面上形成的像被成像到2D-CCD傳感器上。
來(lái)自試樣表面的放出電子由P透鏡(物鏡)26·16在孔徑26·15上形成交叉，在分束器26·3中心成像。如果按在分束器中心成像的條件來(lái)動(dòng)作，則能夠?qū)⒎质?6·3產(chǎn)生的二次系統(tǒng)波束的像差的影響抑制得很小，所以很有效。這是因?yàn)?，例如在E×B中使波束通過(guò)時(shí)，偏轉(zhuǎn)量/像差因像高而異，所以通過(guò)成像，能夠?qū)⒊上穹至克艿南癫钜种频阶钚∠薅?。該事?shí)在一次系統(tǒng)中也同樣成立，所以在一次系統(tǒng)中，通過(guò)不僅在試樣上形成成像條件，而且在分束器中心附近也形成成像點(diǎn)，對(duì)降低一次波束的像差、將試樣上的電流密度不勻抑制得很小也很有效。
為了將波束調(diào)整到位于其上部的P透鏡(中間透鏡)26·17的中心，使用對(duì)準(zhǔn)器26·14。為了將波束調(diào)整到位于其上游部的P透鏡(投影透鏡)26·20的中心，使用對(duì)準(zhǔn)器26·18。為了將波束調(diào)整到位于其上部的MCP中心，設(shè)有對(duì)準(zhǔn)器26·21。P透鏡(物鏡)26·16的倍率是1.5～3倍，P透鏡(中間透鏡)26·17的倍率是1.5～3，P透鏡(投影透鏡)26·20的倍率是30～50。為了實(shí)現(xiàn)這些倍率，將與各個(gè)倍率相應(yīng)的電壓施加到各個(gè)透鏡來(lái)進(jìn)行調(diào)整。此外，為了進(jìn)行焦點(diǎn)的微調(diào)，專用的焦點(diǎn)校正透鏡被編入在P透鏡(物鏡)系統(tǒng)中，通過(guò)微調(diào)向該電極施加的電壓，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)焦。此外，在孔徑26·15和孔徑26·19的位置上都形成交叉的情況下，也可以將孔徑26·15用于減少噪聲，將孔徑26·19用于起決定像差及對(duì)比度的作用。
作為尺寸，例如孔徑26·15和孔徑26·19可以使用φ30以上、φ2000μm以下，最好是φ30～φ1000μm，更好的是φ30～φ500μm。此時(shí)，在主要用孔徑26·15來(lái)決定像差、透射率、對(duì)比度特性的情況下，例如采用φ30～φ500μm的孔徑26·15、φ1000～φ2000μm的孔徑26·19。在主要用孔徑26·19來(lái)決定像差、透射率、對(duì)比度特性的情況下，例如采用φ30～φ500μm的孔徑26·19、φ1000～φ2000μm的孔徑26·15。
此外，也有時(shí)在P透鏡(中間透鏡)27·17的上下設(shè)置消像散(ステイグ)電極。它用于校正分束器26·3等產(chǎn)生的像差。例如可以采用4、6、8極的電極結(jié)構(gòu)的消像散裝置。例如，可以向8極內(nèi)的各個(gè)電極分別施加不同的電壓，用于校正像散、球差。
此外，在采用了反射電子像及背散射電子時(shí)的透鏡動(dòng)作中，如果最后一級(jí)P透鏡(投影透鏡)26·20采用減速透鏡(負(fù)電壓施加透鏡)，則對(duì)減少二次電子的噪聲很有效。通常，二次電子量多達(dá)反射電子量的10～1000倍左右，所以在用反射電子、背散射電子來(lái)進(jìn)行成像的情況下特別有效。例如在一次系統(tǒng)電子源的陰極電壓為-4kV、試樣電位為-3kV時(shí)，來(lái)自試樣的反射電子能量為1keV，在檢測(cè)器電壓為設(shè)置電位時(shí)，在P電極的部位，反射電子和二次電子的能量差大約有1keV。此時(shí)，在P透鏡(投影透鏡)電極的負(fù)電壓動(dòng)作中，可以采用中心電壓使反射電子通過(guò)、使二次電子截止的條件。這些條件可以通過(guò)仿真來(lái)求。
分束器26·3采用電極和磁極正交的E×B、或只用磁場(chǎng)B來(lái)進(jìn)行的分離器。在E×B的例子中，由形成電場(chǎng)分布的E電極和具有與其正交的磁極的面、沿正交的方向形成磁通密度分布的磁極構(gòu)成。例如，在二次系統(tǒng)的光軸是與試樣表面垂直的方向時(shí)，可以將一次系統(tǒng)的入射波束設(shè)定為與該二次系統(tǒng)的軸成10～90度。此時(shí)，一次系統(tǒng)能夠由E×B偏轉(zhuǎn)而垂直入射到試樣面上，并且來(lái)自試樣表面的放出電子由E×B引導(dǎo)到與光軸方向即試樣面垂直的方向。這通過(guò)向E電極施加的電壓、和在B電極形成的磁通密度來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如向一對(duì)E電極施加±2kV±1V，由一對(duì)B電極并行地形成磁通密度分布，例如在E×B的中心部，產(chǎn)生1～60G±1G的磁極方向的磁通密度(參照?qǐng)D26)。
此外，E×B也可以適用于使一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)關(guān)系相反的情況。即，可以將一次系統(tǒng)的入射波束源設(shè)在試樣的正上方，并且將二次系統(tǒng)的檢測(cè)器設(shè)在與一次系統(tǒng)的軸成10～80度的角度的方向，不必由E×B向一次系統(tǒng)的波束施加偏轉(zhuǎn)力而使其垂直入射到試樣上，向從試樣放出的電子(二次系統(tǒng)波束)施加偏轉(zhuǎn)力而引導(dǎo)到檢測(cè)器的方向。
在檢測(cè)器26·4中，信號(hào)電子被導(dǎo)入到MCP等電子倍增管28·1，放大了的電子被照射到熒光面上，形成熒光像。熒光面是在硅玻璃等玻璃板28·2的一面上涂布熒光材料而成的。該熒光像由轉(zhuǎn)像透鏡系統(tǒng)28·3和二維CCD 28·4來(lái)攝像。該轉(zhuǎn)像透鏡系統(tǒng)和CCD被設(shè)置在柱的上部。在柱的上部凸緣上，設(shè)置密封玻璃28·6，能夠分離柱內(nèi)的真空環(huán)境和外部大氣環(huán)境，而且減小熒光像的失真、對(duì)比度惡化，成像到CCD上，高效率地拍攝熒光像。
也可以用累計(jì)型的線圖像傳感器(TDI-CCD)攝像機(jī)來(lái)取代CCD。在此情況下，試樣可以由工作臺(tái)例如一邊沿E電極方向或B磁極方向進(jìn)行工作臺(tái)移動(dòng)一邊進(jìn)行TDI攝像。例如在TDI的累計(jì)級(jí)數(shù)是256級(jí)、每1級(jí)2048個(gè)像素、像素尺寸是15×15μm、對(duì)試樣面的MCP成像倍率是300倍時(shí)，線/間距為0.1/0.1μm時(shí)的試樣面尺寸在MCP面上為30/30μm。而在轉(zhuǎn)像透鏡倍率為1倍時(shí)，30μm相當(dāng)于2個(gè)元件尺寸被攝像。此時(shí)，從相當(dāng)于1個(gè)元件的試樣位置、即0.05×0.05μm的試樣尺寸放出的電子，在工作臺(tái)移動(dòng)中累計(jì)256個(gè)元件級(jí)數(shù)次，能夠使綜合取得光量增加來(lái)進(jìn)行攝像。這在應(yīng)對(duì)行頻(ラインレ一ト)100kHz～600kHz等、工作臺(tái)速度快時(shí)特別有效。這是因?yàn)椋谛蓄l快時(shí)，每1個(gè)元件的取得電子數(shù)、即TDI傳感器的每1個(gè)元件的取得光強(qiáng)度小，所以進(jìn)行累計(jì)來(lái)提高最終取得光強(qiáng)度，能夠提高對(duì)比度和S/N。行頻采用0.5kHz～100MHz，最好是1kHz～50MHz，更好的是20kHz～10MHz。與此對(duì)應(yīng)，視頻速率也采用1～120MHz/抽頭，最好采用10～50MHz/抽頭，更好的是10～40MHz/抽頭。此外，抽頭數(shù)采用1以上、520以下，最好采用4以上、256以下，更好的是采用32以上、128以下(參照?qǐng)D28、圖29)。
采用具有低噪聲、高靈敏度的特性的CCD、TDI傳感器/攝像機(jī)。例如，可以設(shè)定為100～100000DN/(nJ/cm2)，但是如果使用其中的1000～50000DN/(nJ/cm2)則效率很高。再者，如果使用10000～50000DN/(nJ/cm2)，則在高行頻時(shí)，也能夠以良好的S/N得到高質(zhì)量的圖像。
此外，在用CCD或TDI傳感器來(lái)進(jìn)行圖像取得時(shí)，可以在這些傳感器的像素?cái)?shù)×級(jí)數(shù)的區(qū)域與一次波束的照射區(qū)域大致一致的狀態(tài)下使用，效率高，并且噪聲減少。從攝像所使用的區(qū)域以外的像高較高的部位來(lái)的電子，有的也作為噪聲到達(dá)檢測(cè)器。為了減少它們，減少有效視場(chǎng)以外的部位的波束照射很有效。CCD、TDI傳感器取得的像信息被變換為電信號(hào)，由圖像處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。通過(guò)該圖像處理，能夠進(jìn)行單元對(duì)單元、管芯對(duì)管芯(Die to Die)、管芯對(duì)任何管芯(Die to Any Die)的像比較，進(jìn)行缺陷檢查。例如圖形缺陷、顆粒缺陷、電位對(duì)比度缺陷(例如布線或電鍍的電連接缺陷等)。
工作臺(tái)26·22采用通過(guò)組合X、Y、Z、θ移動(dòng)機(jī)構(gòu)中的1個(gè)以上而設(shè)置的工作臺(tái)。在這種電子束檢查裝置中，作為上述各構(gòu)件，可以使用以下的設(shè)備構(gòu)件。
一次系統(tǒng)電子源 W燈絲、LaB6燈絲、TFE、FE透鏡金屬或陶瓷制，作為金屬有磷青銅、Ti、Al單透鏡、四極透鏡對(duì)準(zhǔn)器 四極、六極、八極的透鏡孔徑材質(zhì)為Mo、Ta、Ti、磷二次系統(tǒng)透鏡金屬或陶瓷制，作為金屬有磷青銅、Ti、Al陶瓷電極實(shí)施了鍍Au等處理單透鏡、四極透鏡對(duì)準(zhǔn)器 四極、六極、八極的透鏡孔徑材質(zhì)為Mo(鉬)、Ta、Ti、磷電子束分離器E電極 金屬或陶瓷制，作為金屬有磷青銅、Ti、Al陶瓷電極實(shí)施了鍍Au等處理
B磁極 坡莫合金B(yǎng)、坡莫合金C等飽和磁通密度和磁導(dǎo)率較高的材質(zhì)(例如103～107，最好是104～107，更好的是105～107)試樣采用Si晶片、3-5族化合物半導(dǎo)體晶片、液晶基板、硬盤的磁頭加工晶片、2、4、6、8、12英寸的晶片檢測(cè)器MCP/熒光板/轉(zhuǎn)像透鏡/CCDMCP/熒光板/轉(zhuǎn)像透鏡/TDIMCP/熒光板/FOP(纖維光學(xué)板)/TDI光電倍增管多光電倍增管可以通過(guò)上述組合來(lái)使用。MCP具有放大進(jìn)來(lái)的電子的功能，從那里出來(lái)的電子由熒光板變換為光。在入射電子量足夠多、無(wú)需倍增的情況下，沒(méi)有MCP也能夠操作。此外，也可以用閃爍體來(lái)取代熒光板。該光信號(hào)(或像信號(hào))在轉(zhuǎn)像透鏡的情況下按規(guī)定的倍率，而在FOP的情況下按1倍(1對(duì)1地傳遞光信號(hào))傳遞到TDI或形成像。光電倍增管用于放大光信號(hào)并變換為電信號(hào)，多光電倍增管是并列了多個(gè)光電倍增管而成的。
圖像處理器具有像比較、缺陷檢測(cè)、缺陷分類、圖像數(shù)據(jù)記錄等功能。
在上述電子束檢查裝置中，一次波束的照射波束形狀可以使用關(guān)于X、Y軸、至少關(guān)于1軸以上對(duì)稱的照射波束形狀。由此，能夠用以光軸為中心的波束在檢測(cè)器的電子入射面上形成低像差、低失真的取得像。
此外，在用CCD或TDI作為檢測(cè)器的情況下，在與1個(gè)像素對(duì)應(yīng)的區(qū)域、例如MCP上形成1個(gè)像素時(shí)，電子的入射量在200個(gè)/像素區(qū)域以下就能夠?qū)崿F(xiàn)足夠的S/N，能夠用于圖像處理及缺陷檢測(cè)。例如在映像投射光學(xué)系統(tǒng)中，通過(guò)規(guī)定孔徑26·15或26·19的尺寸，能夠產(chǎn)生削減噪聲和降低像差的效果，所以例如通過(guò)設(shè)置直徑為30μm～1000μm的孔徑，能夠提高S/N，所以能夠以200個(gè)電子/1個(gè)像素區(qū)域，取得高分辨率的優(yōu)質(zhì)的圖像。
TDI在工作臺(tái)的移動(dòng)方向上進(jìn)行多級(jí)的積分。在本實(shí)施方式的情況下進(jìn)行256級(jí)的積分，但是累計(jì)級(jí)數(shù)在114級(jí)以上、8192級(jí)以下，最好在114級(jí)以上、4096級(jí)以下，更好的是在512級(jí)以上、4096級(jí)以下較合適。即使沿累計(jì)方向有一些一次波束的照度不勻，來(lái)自試樣的信號(hào)電子也有不勻，通過(guò)積分的效果該不勻也將被平均，檢測(cè)出的電子信息成為恒定的穩(wěn)定信息。因此，工作臺(tái)的移動(dòng)方向也考慮容易產(chǎn)生一次電子束的照度不勻的方向來(lái)決定，使該容易產(chǎn)生照度不勻的方向與TDI的積分方向一致。通過(guò)使用TDI，能夠取得連續(xù)的圖像，但是也可以使用CCD，以步進(jìn)與重復(fù)方式(step and repeat)來(lái)掃描工作臺(tái)，進(jìn)行圖像取得。即，在特定的場(chǎng)所停止工作臺(tái)來(lái)取得圖像，再移動(dòng)到下一場(chǎng)所，在那里停止工作臺(tái)來(lái)進(jìn)行圖像取得，如此重復(fù)。也可以用TDI來(lái)進(jìn)行同樣的事情。即，利用TDI的靜止模式(在停止像取得模式中，工作臺(tái)停止)，或者用TDI的通常的圖像取得方法取得了一定的區(qū)域(例如2048像素×2048像素)的圖像后，移動(dòng)到下一場(chǎng)所(在該移動(dòng)的期間不取得圖像)，在那里同樣進(jìn)行圖像取得。因此，在此情況下，工作臺(tái)移動(dòng)不停止來(lái)進(jìn)行檢查。
在試樣表面的樣子由電子放大后成像到檢測(cè)器上時(shí)，在將圖像的分辨率設(shè)為CCD或TDI的1個(gè)像素左右的情況下，二次光學(xué)系統(tǒng)的像差或模糊等最好在1個(gè)像素以內(nèi)。如果在E×B中信號(hào)電子受到偏轉(zhuǎn)，則像差或模糊增大，所以在本實(shí)施方式中，在二次光學(xué)系統(tǒng)中，設(shè)定為不在E×B向二次電子、反射電子、背散射電子等信號(hào)電子提供偏轉(zhuǎn)力而使其直線前進(jìn)。即，采用了二次光學(xué)系統(tǒng)的中心軸是通過(guò)試樣的視場(chǎng)中心、E×B中心、以及檢測(cè)器的中心的直線的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)然，在上述實(shí)施方式以外，只要二次光學(xué)系統(tǒng)的像不產(chǎn)生模糊即可，本發(fā)明也包含它。
(2)實(shí)施方式2在與實(shí)施方式1同樣的檢查裝置中，在檢測(cè)器采用TDI傳感器/攝像機(jī)時(shí)，如果像素?cái)?shù)/級(jí)數(shù)在2048以上、4096以下，抽頭數(shù)在32以上、128以下，靈敏度是10000～40000DN/(nJ/cm2)，則能夠進(jìn)行更高速、效率更高的圖像取得。此時(shí)，行頻可以使用100～400kHz，視頻速率可以使用10MHz～40MHz。此時(shí)，8英寸Si晶片、例如LSI器件晶片在分辨率為0.1μm/像素時(shí)，每1片的檢查時(shí)間可以按1/8～2小時(shí)來(lái)執(zhí)行。
此時(shí)，在分辨率為0.1μm/像素時(shí)，在試樣觀察及缺陷檢查中，圖形形狀例如為L(zhǎng)/S0.2/0.2μm時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)比度3～30％，足夠用于像觀察及缺陷檢測(cè)。對(duì)于L/S以外的形狀的缺陷，通過(guò)用比度變化來(lái)進(jìn)行比較，如果在1個(gè)像素尺寸以上，則也能夠檢測(cè)。對(duì)于對(duì)比度，實(shí)現(xiàn)5～30％，通過(guò)圖像處理，能夠進(jìn)行觀察及缺陷檢查。此外，在LSI器件晶片中，也能夠檢測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)則以下的缺陷。在存儲(chǔ)器中，能夠檢測(cè)布線寬度的半間距、在邏輯上相當(dāng)于門長(zhǎng)度的缺陷。
在用TDI傳感器/攝像機(jī)及圖像處理機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行缺陷檢測(cè)時(shí)，能夠通過(guò)TDI動(dòng)作來(lái)連續(xù)地形成圖像，連續(xù)地進(jìn)行檢查。此時(shí)，試樣被設(shè)置在工作臺(tái)上，同樣進(jìn)行連續(xù)動(dòng)作來(lái)得到圖像。工作臺(tái)的速度基本上由v＝f×D來(lái)決定。其中，v工作臺(tái)速度f(wàn)行頻D試樣上的與傳感器像素對(duì)應(yīng)的尺寸(由投影倍率來(lái)決定)。例如在f300kHz、D0.1μm時(shí)，v＝30mm/s。
圖29示出了與圖28所示的實(shí)施方式1不同的結(jié)構(gòu)的檢測(cè)系統(tǒng)的例子。在此情況下，在柱29·1的真空中設(shè)有MCP 29·2、FOP 29·3、TDI傳感器/組件29·4、連接引腳29·5及饋通凸緣29·6，TDI傳感器29·4的輸出經(jīng)饋通凸緣29·6由TDI攝像機(jī)29·7來(lái)接收。此外，在FOP 29·3上涂布了熒光材料，用來(lái)自MCP 29·2的電子來(lái)形成熒光像。該熒光像由FOP 29·3傳遞到TDI傳感器29·4。TDI傳感器29·4的像信號(hào)經(jīng)由連接引腳29·5、饋通凸緣29·6而傳遞到TDI攝像機(jī)29·7。此時(shí)，如果使用FOP 29·3，則能夠減少光信號(hào)傳遞損耗。例如，與轉(zhuǎn)像透鏡相比，透射率提高5～20倍左右。這在進(jìn)行TDI動(dòng)作時(shí)特別有效。這是因?yàn)?，取得光信?hào)強(qiáng)度能取得很高，所以能夠更高速地工作，纖維形狀的信號(hào)不勻通過(guò)TDI的累計(jì)而變得微小，變?yōu)榭梢院雎缘某潭?。這里，需要用于連接TDI傳感器29·4和饋通凸緣29·6的引腳的連接引腳29·5。連接引腳29·5例如一側(cè)通過(guò)配合接觸來(lái)連接固定(例如饋通的引腳側(cè))，在TDI傳感器/組件的引腳側(cè)，通過(guò)彈簧等的彈力來(lái)進(jìn)行接觸(未圖示)。
由此，能夠以低推壓力·平行位置、低阻抗來(lái)設(shè)置饋通凸緣29·6的引腳和TDI傳感器/組件29·4的引腳。在高速動(dòng)作傳感器中，引腳數(shù)多，例如需要超過(guò)100根的引腳數(shù)。如果引腳數(shù)多，則設(shè)置壓力(推壓力)高，TDI傳感器/組件29·4也有時(shí)會(huì)破損?？梢钥朔@一點(diǎn)來(lái)設(shè)置。
如圖28所示，CCD或TDI的設(shè)置場(chǎng)所通常在大氣側(cè)，而MCP和熒光板被設(shè)置在真空中，但是通過(guò)將CCD或TDI放置在真空中，能夠縮短FOP等轉(zhuǎn)像光學(xué)系統(tǒng)，提高透射效率。
(3)實(shí)施方式3這是在與實(shí)施方式1、2同樣的檢查裝置中，檢測(cè)器采用了EB-CCD或EB-TDI的實(shí)施方式(參照?qǐng)D30)。EB是指電子束，EB-CCD或EB-TDI用于直接輸入電子束，放大并變換為電信號(hào)(不檢測(cè)光信號(hào))。
如果采用EB-TDI傳感器/攝像機(jī)，則能夠直接將電子入射到傳感器的像素部，積蓄電荷。這無(wú)需采用在通常的檢測(cè)器用的熒光板、轉(zhuǎn)像透鏡系統(tǒng)、密封玻璃，可以省略它們。即，不用將電子信號(hào)像暫時(shí)變換為光信號(hào)像，就能夠根據(jù)電子信號(hào)來(lái)直接得到電信號(hào)，所以能夠大大減少由此造成的損耗。即，能夠大幅度減少熒光板、密封玻璃、轉(zhuǎn)像透鏡系統(tǒng)造成的像失真、對(duì)比度惡化、倍率變動(dòng)等不良影響。此外，由于減少了構(gòu)成設(shè)備，能夠小型化、低成本、高速動(dòng)作。這是因?yàn)?，在高速?dòng)作中，能夠減少信號(hào)傳遞速度損耗，減小像形成速度損耗。
圖30示出EB-TDI的單元的一例。光學(xué)系統(tǒng)請(qǐng)參照實(shí)施方式1。在二次系統(tǒng)的柱的上部、即P透鏡(投影透鏡)的上部的成像點(diǎn)上設(shè)置了TDI傳感器30·3的面。包括TDI傳感器/組件30·3、連接引腳30·4、饋通30·5、TDI攝像機(jī)30·1、圖像處理器30·6、控制器PC 30·7。來(lái)自試樣表面的放出電子(二次電子、反射電子、背散射電子中的某一種)由二次系統(tǒng)成像并入射到TDI傳感器30·3的面上。對(duì)應(yīng)于電子量來(lái)積蓄電荷，由TDI攝像機(jī)30·1形成圖像形成的電信號(hào)。
傳感器/組件30·3的引腳和饋通凸緣30·5的引腳由連接引腳30·4連接著。這與實(shí)施方式2相同。此時(shí)，與實(shí)施方式1、2的檢測(cè)系統(tǒng)相比，用TDI傳感器30·3直接將電子像信號(hào)變換為電信號(hào)，所以能夠減少構(gòu)成設(shè)備、零件，縮短傳遞路徑。由此，能夠減少噪聲而提高S/N，實(shí)現(xiàn)高速化、小型化、低成本化。
在本實(shí)施方式中采用了EB-TDI 30·1，但是同樣也可以采用EB-CCD。特別是在像素?cái)?shù)多的情況下或?yàn)榱诉M(jìn)行高速動(dòng)作、所需引腳數(shù)超過(guò)100根的情況下，這種結(jié)構(gòu)很有效。饋通的引腳和組件的連接引腳是必需的。該連接引腳的一側(cè)(例如組件側(cè))由彈簧材料和接觸板構(gòu)成，能夠減少接觸寬度。如果接觸引腳的根數(shù)多達(dá)100根以上，則連接時(shí)的壓入力增大，如果總力超過(guò)5kg，則引起組件破壞的問(wèn)題。因此，采用了通過(guò)調(diào)整彈簧力、使壓入力為50～10g/根的連接引腳。
其中，在使用EB-CCD或EB-TDI時(shí)的入射電子數(shù)不足時(shí)，也可以使用電子倍增管——MCP。此外，像素?cái)?shù)/級(jí)數(shù)、級(jí)數(shù)、抽頭數(shù)、行頻及視頻速率可以使用與實(shí)施方式1、2同樣的條件。靈敏度可以使用0.1～10000DN/電子。
(4)實(shí)施方式4如圖31所示，示出了在與實(shí)施方式1、2、3同樣的檢查裝置中，—次系統(tǒng)31·1相同、但是二次系統(tǒng)31·2的結(jié)構(gòu)不同的例子。為了實(shí)現(xiàn)更高分辨率，使用了2級(jí)的P透鏡(物鏡)31·3、2級(jí)P的透鏡(中間透鏡)31·5、2級(jí)的P透鏡(投影透鏡)31·8。再者，其特征是P透鏡(中間透鏡)為變焦透鏡。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)比以往更高分辨率、更大視場(chǎng)尺寸的映像投射型波束光學(xué)系統(tǒng)，還能夠在變焦范圍內(nèi)取得任意倍率的圖像。
2-3-2)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)以下詳細(xì)說(shuō)明圖25-1～圖31所示的電子光學(xué)系統(tǒng)的電子槍、一次光學(xué)系統(tǒng)、二次光學(xué)系統(tǒng)、E×B單元、檢測(cè)器及電源。
2-3-2-1)電子槍(電子束源)作為電子束源，使用熱電子束源。電子放出(發(fā)射)材料是LaB6。只要是高熔點(diǎn)(高溫時(shí)的蒸氣壓低)、功函數(shù)小的材料，可以使用其他材料。使用了將前端做成圓錐形狀的材料或切掉了圓錐的前端的圓錐臺(tái)形狀的材料。圓錐臺(tái)前端的直徑是100μm左右。作為另一方式，使用了電場(chǎng)放出型的電子束源或熱電場(chǎng)放出型的電子束源，在像本發(fā)明的情況那樣用大的電流(1μA左右)來(lái)照射比較廣的區(qū)域(例如100×25～400×100μm2)的情況下采用LaB6最合適。其中，在SEM方式中一般使用著熱電場(chǎng)電子束源(TFE型)及肖特基型。熱電子束源是通過(guò)加熱電子放出材料來(lái)放出電子的方式，熱電場(chǎng)放出電子束源是通過(guò)向電子放出材料施加高電場(chǎng)來(lái)使其放出電子、進(jìn)而加熱電子束放出部、從而使電子放出穩(wěn)定的方式。在該方式中通過(guò)選擇溫度和電場(chǎng)強(qiáng)度，能夠在稱為肖特基條件的高效率的條件下引出電子束。最近該方式也經(jīng)常被利用。
2-3-2-2)一次光學(xué)系統(tǒng)形成從電子槍照射的電子束并將向晶片面上照射具有矩形、圓形、橢圓形等二維斷面的電子束或線形的電子束的部分，稱為一次電子光學(xué)系統(tǒng)。通過(guò)控制一次電子光學(xué)系統(tǒng)的透鏡條件，能夠控制波束尺寸或電流密度。用一次/二次電子光學(xué)系統(tǒng)連結(jié)部的E×B濾波器(維恩濾波器)將一次電子束垂直(±5度，最好±3度，更好的是±1度)入射到晶片上。
用文納爾、三極透鏡或雙陽(yáng)極、單陽(yáng)極使從LaB6陰極放出的熱電子作為交叉像成像到槍光闌上。通過(guò)控制一次系統(tǒng)靜電透鏡，使得用照明視場(chǎng)光闌將向透鏡的入射角最佳化了的電子束以旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱的形狀成像到NA光闌上，其后，面照射到晶片面上。一次系統(tǒng)靜電透鏡的后級(jí)由3級(jí)四極透鏡(QL)、和1級(jí)的孔徑像差校正用電極構(gòu)成。四極透鏡有對(duì)準(zhǔn)精度要求嚴(yán)格等制約，但是有具有比旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡更強(qiáng)的聚焦作用的特征，能夠通過(guò)向孔徑像差校正電極施加適當(dāng)?shù)碾妷海瑏?lái)校正與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的球差相當(dāng)?shù)目讖较癫?。由此，能夠向?guī)定的區(qū)域照射均勻的面波束。此外，能夠用偏轉(zhuǎn)器來(lái)掃描電子束。
試樣表面上的照射電子束形狀及面積最好包含與試樣上的TDI-CCD的攝像區(qū)域形狀及面積相當(dāng)?shù)膮^(qū)域，該電子束照射的照射區(qū)域內(nèi)的照度均勻，照度不勻在10％以下，最好在5％以下，更好的是在3％以下。
本實(shí)施方式中的TDI-CCD的形狀及面積按像素?cái)?shù)是2048×512，像素尺寸是16μm×16μm，所以整體是約32.8mm×8.2mm的長(zhǎng)方形。在二次光學(xué)系統(tǒng)的倍率為160倍時(shí)，試樣表面上的照射區(qū)域?yàn)樯鲜?2.8mm×8.2mm的1/160，所以為205μm×51.2μm的長(zhǎng)方形。
因此，此情況下的電子束的照射區(qū)域最好是包含205μm×51.2μm的長(zhǎng)方形的長(zhǎng)方形，但是只要是滿足上述條件的形狀及面積即可，也可以是角部為圓弧形的長(zhǎng)方形、橢圓、圓等。在二次光學(xué)系統(tǒng)的倍率為320倍時(shí)，成為32.8mm×8.2mm的1/320，所以為102.4μm×25.6μm的長(zhǎng)方形，為160倍的1/4的照射面積。
這樣，在本發(fā)明中，向試樣上照射具有包含檢測(cè)器——TDI-CCD的攝像區(qū)域的較廣面積的波束，該試樣上的攝像區(qū)域分別對(duì)應(yīng)于TDI-CCD的像素，通過(guò)將從這些試樣上的攝像區(qū)域放出的電子同時(shí)成像到TDI-CCD上來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
電子束的照射形狀可以是線形，也可以掃描它來(lái)確保與面狀的波束相同的照射區(qū)域。線形波束27·1如圖27-2的(1-1)及(1-2)所示，表示縱橫比為1∶10以上的形狀的波束，不限于長(zhǎng)方形，也可以是橢圓。此外，線形波束27·1也可以如圖27-2的(2)所示，波束在途中部分地中斷。如果掃描波束，則向試樣上的同一部位連續(xù)照射波束的時(shí)間縮短，所以有充電對(duì)試樣的影響少這一優(yōu)點(diǎn)。
圖27-2的(3)及(4)示出了被檢查物27·2上的TDI-CCD的多像素?cái)z像區(qū)域27·3和線形波束27·1之間的關(guān)系。其中，在圖27-2的(3)中，線形波束27·1被配置成與TDI-CCD的積分方向27·4或XY工作臺(tái)的移動(dòng)方向27·5大致成直角(例如90度±3度，最好是90度±1度)，波束的掃描方向27·6為與TDI-CCD的積分方向27·4或XY工作臺(tái)的移動(dòng)方向27·5相同的方向(例如0度±1度，最好是0度±1分，更好的是0度±1秒)。
圖27-2的(4)示出了另一例，線形波束27·1與TDI-CCD的積分方向27·4或XY工作臺(tái)的移動(dòng)方向大致平行(例如90度±1度，最好是90度±1分，更好的是90度±3秒)。
2-3-2-3)二次光學(xué)系統(tǒng)用與物鏡相當(dāng)?shù)撵o電透鏡(CL、TL)使照射到晶片上的電子束產(chǎn)生的二維的二次電子圖像，在視場(chǎng)光闌位置成像，用后級(jí)的透鏡(PL)來(lái)放大投影。將該成像投影光學(xué)系統(tǒng)稱為二次電子光學(xué)系統(tǒng)。向晶片施加了負(fù)的偏置電壓(減速電場(chǎng)電壓)。減速電場(chǎng)具有使照射波束減速的效果，具有使試樣的損壞減少、并且用CL和晶片間的電位差使試樣面上產(chǎn)生的二次電子加速、使色差減少的效果。由CL聚焦的電子通過(guò)TL成像到FA上，用PL來(lái)放大投影該像，成像到二次電子檢測(cè)器(MCP)上。在本光學(xué)系統(tǒng)中，構(gòu)成了在CL-TL間配置NA、能夠通過(guò)將其最佳化來(lái)減少軸外像差的光學(xué)系統(tǒng)。
為了校正電子光學(xué)系統(tǒng)的制造上的誤差、或由于通過(guò)E×B濾波器(維恩濾波器)而產(chǎn)生的像的像散或各向異性倍率，配置靜電八極(STIG)，進(jìn)行校正，用配置在各透鏡間的偏轉(zhuǎn)器(OP)對(duì)軸偏移進(jìn)行校正。由此能夠?qū)崿F(xiàn)在視場(chǎng)內(nèi)分辨率均勻的映像光學(xué)系統(tǒng)。
以下，用若干實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明。
(1)實(shí)施方式5圖32示出電子光學(xué)系統(tǒng)。從電子槍32·1放出的一次電子經(jīng)過(guò)成像透鏡32·2后，通過(guò)2級(jí)的變焦透鏡32·3，進(jìn)而通過(guò)3級(jí)的四極透鏡32·4，由E×B濾波器32·5偏轉(zhuǎn)35°，與二次光學(xué)系統(tǒng)32·6的光軸平行地沿相反方向通過(guò)物鏡32·7照射到試樣面上。其中，四極透鏡可以是2以上的多極，不限于偶數(shù)，也可以具有奇數(shù)極。此外，四極透鏡在3級(jí)以上、20級(jí)以下，最好在3級(jí)以上、10級(jí)以下，更好的是在3級(jí)以上、5級(jí)以下。
通過(guò)照射一次電子而從試樣面放出的二次電子、反射電子、背散射電子，由物鏡32·7成像到E×B濾波器32·5的中心后，由中間透鏡32·8改變了倍率后，成像在投影透鏡32·9的近前。由中間透鏡32·8成像的像通過(guò)投影透鏡32·9被放大到約30～50倍，成像到檢測(cè)器表面32·10上。
即使加速電壓變化，成像透鏡32·2也能夠成像到變焦透鏡32·3的近前，在圖32中由1級(jí)透鏡構(gòu)成，但是也可以由多級(jí)透鏡構(gòu)成。
如果一次電子的加速電壓恒定，則一次電子照射到試樣面的面積和形狀由變焦透鏡32·3的條件和四極透鏡32·4的條件大致決定。變焦透鏡32·3在保持波束形狀的狀態(tài)下改變照射面積。四極透鏡32·4也能夠改變波束的大小，但是主要用于改變波束形狀(橢圓的縱橫比)。在圖32中，分別由2級(jí)的變焦透鏡32·3和3級(jí)的四極透鏡32·4構(gòu)成，但是也可以分別增加透鏡的級(jí)數(shù)。
以下考察檢測(cè)器的1個(gè)像素的大小為16μm見(jiàn)方、檢測(cè)器的尺寸為2048×512像素的情況。在二次光學(xué)系統(tǒng)32·6的倍率為160倍時(shí)，試樣上的與1個(gè)像素相當(dāng)?shù)拇笮?6μm÷160＝0.1μm，觀察面積為204.8×51.2μm。覆蓋它的照射區(qū)域是橢圓形狀，所以根據(jù)其長(zhǎng)軸和短軸的比率來(lái)多樣地變化。其樣子示于圖33。在圖33中，橫軸表示長(zhǎng)軸位置，縱軸表示短軸位置。在考慮最佳的照射形狀時(shí)，有不太愿意向觀察區(qū)域33·1以外的地方照射波束這一想法。因此，尋找觀察區(qū)域的面積除以照射區(qū)域的面積所得的照射效率為最大的照射形狀即可。
圖34畫出了與照射區(qū)域的形狀的長(zhǎng)短軸比對(duì)應(yīng)的照射效率。由此可知，照射橢圓形狀的長(zhǎng)短軸比與矩形的觀察區(qū)域的長(zhǎng)短軸比相等的情況是照射效率最好的形狀。即，能照射整個(gè)觀察區(qū)域204.8×51.2μm的波束形狀為290×72.5μm。實(shí)際上，由于照射光學(xué)系統(tǒng)的像差和電子槍的亮度不勻的影響，照射波束形狀略大。為了實(shí)現(xiàn)該照射波束形狀，調(diào)整四極透鏡32·4，使得四極透鏡32·4的近前的像由包含四極透鏡32·4和物鏡32·7的光學(xué)系統(tǒng)在試樣面上形成橢圓形狀的照射區(qū)域即可。在此情況下，在試樣面上，只要得到所需的照射區(qū)域和在整個(gè)該照射區(qū)域上得到足夠平坦的照射電流密度即可，無(wú)需使照射波束成像到試樣面上。用變焦透鏡32·3來(lái)調(diào)節(jié)四極透鏡32·4的近前的像的大小，以便在試樣面上得到規(guī)定的照射區(qū)域。
現(xiàn)在，例如考慮將二次電子光學(xué)系統(tǒng)32·6的倍率從160倍變?yōu)?20倍時(shí)。此時(shí)，試樣面上的與1個(gè)像素相當(dāng)?shù)拇笮?6μm÷320＝0.05μm見(jiàn)方，觀察面積為102.4×25.6μm。假設(shè)在此狀態(tài)下照射區(qū)域仍舊是160倍，則到達(dá)檢測(cè)器的1個(gè)像素的信號(hào)量與面積比成正比，所以為160倍時(shí)的1/4。假設(shè)在160倍時(shí)看到了與1個(gè)像素平均400個(gè)電子對(duì)應(yīng)的信號(hào)量的像，則此時(shí)的散粒噪聲造成的搖動(dòng)的方差是√(400)＝20個(gè)。因此S/N比為400/20＝20。為了在320倍時(shí)得到相同S/N比的像，將相同信號(hào)量輸入到1個(gè)像素即可。試樣上每1個(gè)像素的面積已變?yōu)?/4，所以只要有單位面積4倍的二次電子信號(hào)量密度即可。
如果用一次電子的加速能量和試樣面的勢(shì)壘之差來(lái)表示的著陸能量(ランデイングエネルギ)恒定，則照射電流密度和二次電子信號(hào)量密度大體成正比。因此可知，只要將照射電流密度變?yōu)?倍即可。為了將照射電流密度變?yōu)?倍，只要單純將照射電流變?yōu)?倍、或者將照射面積變?yōu)?/4即可。為了將照射面積變?yōu)?/4，只要將照射尺寸的長(zhǎng)軸短軸都變?yōu)?/2即可。觀察區(qū)域、照射區(qū)域都以相似形分別縮小到1/2，所以由此能夠充分地照射觀察區(qū)域。
作為用于增加照射電流密度的單元，增加照射電流、或減少照射面積都可以，但是如果根據(jù)盡量不想照射到觀察區(qū)域以外的地方這一考慮，最好減少照射面積。
表3表示二次光學(xué)系統(tǒng)倍率為320倍和160倍時(shí)各自的一次光學(xué)系統(tǒng)透鏡的電壓和得到的試樣上的照射尺寸。由此，得到能夠充分跟蹤二次光學(xué)系統(tǒng)倍率的照射區(qū)域。雖然在表3中未示出，但是倍率為80倍的照射尺寸可以是620μm×180μm的橢圓形，而在倍率為480倍時(shí)可以是100μm×30μm的橢圓形。這樣，最好按照倍率的變化或切換使照射尺寸變化。
表3

在用電子束照亮觀察區(qū)域的情況下，除了如上所述用矩形或橢圓的、具有覆蓋整個(gè)觀察區(qū)域的較廣面積的電子束來(lái)照明的方法之外，也可以采用掃描波束的面積比觀察區(qū)域小的多個(gè)電子束來(lái)照明的方法。波束數(shù)在2根以上、1000根以下，最好在2根以上、100根以下，更好的是4根以上、40根以下。也可以掃描兩根以上的波束連接成的線狀的波束。在此情況下通過(guò)沿與線的長(zhǎng)度方向垂直的方向來(lái)進(jìn)行掃描，能夠用1次掃描來(lái)檢查更廣的區(qū)域。在此情況下檢測(cè)器也可以采用CCD或TDI。為了形成線形的波束，例如采用LaB6的電子源，在光學(xué)系統(tǒng)中使其經(jīng)由線形的狹縫即可。此外，也可以用電子源的前端銳利、細(xì)長(zhǎng)形狀的陰極來(lái)形成線形的波束。其中，掃描波束時(shí)，覆蓋整個(gè)檢查區(qū)域來(lái)連續(xù)地或斷續(xù)地沿XY平面中的至少1個(gè)方向移動(dòng)工作臺(tái)。
(2)實(shí)施方式6圖35示出了采用了轉(zhuǎn)像透鏡的檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。由二次光學(xué)系統(tǒng)成像到MCP(微通道板)35·1的表面上的二次電子一邊通過(guò)MCP35·1內(nèi)的通道，其數(shù)目一邊按照施加到MCP 35·1的電子入射面和出射面間的電壓來(lái)倍增。MCP 35·1的構(gòu)造和動(dòng)作是已知的，這里不詳述。在本實(shí)施方式中，設(shè)MCP 35·1上的像素尺寸為26μm，使用了有效區(qū)域?yàn)闄M1024像素×縱512像素、通道直徑為6μm的MCP。在MCP 35·1內(nèi)倍增的電子從MCP 35·1的出射面射出，碰撞到在對(duì)置的厚度約為4mm的玻璃板35·2上涂布的熒光面35·3上，產(chǎn)生與電子信號(hào)量相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度的熒光。在玻璃板35·2和熒光面35·3之間，涂布有薄的透明電極，向其與MCP出射面之間施加了2～3kV左右的電壓，所以極力抑制了MCP和熒光面間的電子的擴(kuò)散，極力抑制了那里的像的模糊，同時(shí)從MCP 35·1出射的電子以適度的能量碰撞到熒光面35·3上，所以發(fā)光效率提高。其中，涂布有透明電極和熒光面35·3的玻璃板35·2的材質(zhì)只要能高效率地透射光即可，可以是任何材質(zhì)。
通過(guò)熒光面35·3從電子信號(hào)變換出的光強(qiáng)度信號(hào)，通過(guò)玻璃板35·2，進(jìn)而通過(guò)隔絕真空和大氣的光學(xué)上透明的板35·4，通過(guò)對(duì)在熒光面35·3產(chǎn)生的光進(jìn)行成像的轉(zhuǎn)像透鏡35·5，入射到配置在該成像位置上的CCD或TDI傳感器的受光面35·6上。在本實(shí)施方式中，使用了成像倍率為0.5倍、透射率為2％的轉(zhuǎn)像透鏡35·5。
入射到受光面35·6上的光由CCD或TDI傳感器變換為電信號(hào)，圖像的電信號(hào)被輸出到取入裝置。本實(shí)施方式中所用的TDI傳感器，像素尺寸為13μm、水平方向有效像素?cái)?shù)為2048像素、累計(jì)級(jí)數(shù)為144級(jí)、抽頭數(shù)為8、行頻最大為83kHz，但是隨著今后的TDI傳感器的技術(shù)進(jìn)步，也可以使用水平方向有效像素?cái)?shù)和累計(jì)級(jí)數(shù)更大的。其中，TDI傳感器的構(gòu)造和動(dòng)作是已知的，這里不詳述。
在表4的實(shí)施方式1欄中，示出了在本實(shí)施方式中決定了二次電子放出電流密度、二次光學(xué)系統(tǒng)成像倍率、TDI行頻時(shí)得到的像素入射電子數(shù)、TDI灰度像素漸變值及工作臺(tái)速度。
表4

這里描述的灰度像素漸變值的滿標(biāo)是255DN。這是由于現(xiàn)有的MCP動(dòng)態(tài)范圍只有2μm左右。MCP動(dòng)態(tài)范圍的劃時(shí)代的提高目前不能指望，所以為了得到某種程度的像素漸變值，確保TDI響應(yīng)度(Responsivity)最低為200DN/(nJ/cm2)很重要。
(3)實(shí)施方式7圖36示出了采用了FOP的檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。熒光面36·1之前的構(gòu)造和動(dòng)作與實(shí)施方式5相同。但是，本實(shí)施方式的MCP 36·2的有效區(qū)域在像素尺寸為16μm時(shí)相當(dāng)于橫2048×縱512個(gè)像素。與實(shí)施方式5不同，熒光面36·1被涂布在厚度約為4mm的FOP(纖維光學(xué)板)36·3上，而不是玻璃板上。由熒光面36·1從電子信號(hào)變換出的光強(qiáng)度信號(hào)，從FOP 36·3的各纖維中通過(guò)。在FOP 36·3的光出射面上涂布了透明電極，它成為接地電位。從FOP 36·3出射的光，通過(guò)不留間隙而相接的厚度例如約為3mm的別的FOP 36·4，入射到經(jīng)透光性粘合劑配置在該FOP 36·4的光出射面上的CCD或TDI傳感器36·5的受光面上。越過(guò)FOP的各纖維，光不發(fā)散，所以如果CCD或TDI傳感器36·5的像素尺寸比纖維直徑足夠大，則對(duì)像質(zhì)沒(méi)有大的影響。
在本實(shí)施方式中，F(xiàn)OP的纖維直徑是6μm，TDI傳感器36·5的像素尺寸是16μm。通過(guò)在FOP的入射側(cè)和出射側(cè)改變纖維直徑，能夠使像的倍率變化，但是由此造成的像的失真或偏移增大，所以在本實(shí)施方式中是等倍的。本實(shí)施方式的透射率約是40％。
CCD或TDI傳感器36·5被配置在真空中，從光信號(hào)變換出的圖像的電信號(hào)36·6，經(jīng)隔絕大氣和真空的饋通36·7后被輸出到取入裝置。
將CCD或TDI傳感器36·5配置在大氣中，也可以用FOP來(lái)隔絕大氣和真空，但是如果加上透射率減少、和隨著FOP的厚度的增加而使失真增加的事實(shí)，則積極采用的必要性很小。
本實(shí)施方式中所用的TDI傳感器36·5，像素尺寸為16μm、水平方向有效像素?cái)?shù)為2048個(gè)像素、累計(jì)級(jí)數(shù)為512級(jí)、抽頭數(shù)為32、行頻最大為300kHz，但是隨著今后的TDI傳感器的技術(shù)進(jìn)步，也可以使用水平方向有效像素?cái)?shù)和累計(jì)級(jí)數(shù)更大的。
在表4的實(shí)施方式2欄中，示出本實(shí)施方式中的決定了二次電子放出電流密度、二次光學(xué)系統(tǒng)成像倍率、TDI行頻時(shí)得到的像素入射電子數(shù)、TDI灰度像素漸變值及工作臺(tái)速度。
(4)實(shí)施方式8圖37(A)是映像投射方式的缺陷檢查裝置EBI的結(jié)構(gòu)的概略圖，(B)是該缺陷檢查裝置EBI的二次光學(xué)系統(tǒng)及檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的概略圖。在圖37中，電子槍37·1具有能夠以大電流工作的熱電子放出型的LaB6制陰極37·2，從電子槍37·1向第1方向發(fā)射的一次電子通過(guò)包含數(shù)級(jí)四極透鏡37·3的一次光學(xué)系統(tǒng)而調(diào)整了波束形狀后，通過(guò)維恩濾波器37·4。維恩濾波器37·4將一次電子的行進(jìn)方向變更為第2方向，以便輸入到檢查對(duì)象——試樣W上。離開(kāi)維恩濾波器37·4而向第2方向前進(jìn)的一次電子由NA孔徑板37·5來(lái)縮小束徑，通過(guò)物鏡37·6后照射試樣W。
這樣，在一次光學(xué)系統(tǒng)中，使用了LaB6制的高亮度的電子槍作為電子槍37·1，所以能夠得到比現(xiàn)有的掃描型的缺陷檢查裝置更低能量、更大電流而且更大面積的一次波束。電子槍37·1由LaB6組成，將形狀做成圓錐臺(tái)，直徑在50μm以上，一次電子的引出電壓是4.5kV，能夠以1×103A/cm2sr以上、1×108A/cm2sr以下的亮度引出電子來(lái)使用。最好設(shè)為4.5kV，1×105A/cm2sr以上、1×107A/cm2sr以下。更好的是10kV，1×106A/cm2sr以上、1×107A/cm2sr以下。此外，電子槍37·1也可以為肖特基型，一次電子的引出電壓是4.5kV，以1×106A/cm2sr以上、2×1010A/cm2sr以下的亮度引出電子來(lái)使用。最好設(shè)為10kV，1×106A/cm2sr以上、5×109A/cm2sr以下。此外，電子槍37·1也可以使用ZrO的肖特基型。
一次電子照射試樣W的照射區(qū)域的形狀是，對(duì)于不包含一次電子的光軸的其他正交的兩個(gè)軸分別大體對(duì)稱，一次電子照射試樣上的區(qū)域的一次電子的照度不勻在10％以下，最好在5％以下，更好的為3％以下的照度不勻，極均勻。在此情況下，在波束形狀不是如上所述對(duì)于不包含一次電子的光軸的其他正交的兩個(gè)軸分別大體對(duì)稱的情況下，也可以使用。
在本實(shí)施方式中，試樣W由一次光學(xué)系統(tǒng)的截面例如形成為200μm×50μm矩形的面波束來(lái)照射，所以能夠照射試樣W上的規(guī)定面積的小區(qū)域。為了用該面波束來(lái)掃描試樣W，試樣W例如被載置在對(duì)應(yīng)300mm晶片的高精度的XY工作臺(tái)(未圖示)上，在固定了面波束的狀態(tài)下使XY工作臺(tái)二維地移動(dòng)。此外，無(wú)需將一次電子縮小成束斑，所以面波束是低電流密度，試樣W的負(fù)面影響小。例如，在現(xiàn)有的波束掃描方式的缺陷檢查裝置中，束斑的電流密度是10A/cm2～104A/cm2，而在圖37的缺陷檢查裝置中，面波束的電流密度只有0.0001A/cm2～0.1A/cm2。最好使用0.001A/cm2～1A/cm2。更好的是使用0.01A/cm2～1A/cm2。另一方面，劑量在現(xiàn)有的波束掃描方式中是1×10-5C/cm2，而在本方式中是1×10-6C/cm2～1×10-1C/cm2，本方式的靈敏度更高。最好使用1×10-4C/cm2～1×10-1C/cm2，更好的是使用1×10-3C/cm2～1×10-1C/cm2。
一次電子束的入射方向基本上設(shè)為來(lái)自E×B 37·4的E方向、即電場(chǎng)的方向，使TDI的累計(jì)方向及工作臺(tái)移動(dòng)方向與該方向一致。一次電子束的入射方向也可以是B方向、即施加了磁場(chǎng)的方向。
從一次電子照射的試樣W的區(qū)域，出射二次電子、反射電子、背散射電子。首先，說(shuō)明二次電子的檢測(cè)。從試樣W放出的二次電子向與上述第2方向相反的方向前進(jìn)，由物鏡37·6放大并通過(guò)NA孔徑板37·5及維恩濾波器37·4后，由中間透鏡37·7再次放大，由投影透鏡37·8又一次放大并入射到二次電子檢測(cè)系統(tǒng)37·9。在引導(dǎo)二次電子的二次光學(xué)系統(tǒng)37·9中，物鏡37·6、中間透鏡37·7及投影透鏡37·8都是高精度的靜電透鏡，二次光學(xué)系統(tǒng)的倍率是可變的。將一次電子與試樣W大致垂直地(±5度以下，最好在±3度以下，更好的是在±1度以下)入射到試樣W上，大致垂直地取出二次電子，所以不產(chǎn)生由試樣W的表面的凹凸造成的陰影。
維恩濾波器37·4也被稱為E×B濾波器，具有電極及磁鐵，具有使電場(chǎng)和磁場(chǎng)正交的構(gòu)造，具有將一次電子例如彎曲35度而轉(zhuǎn)向試樣方向(與試樣垂直的方向)、而使來(lái)自試樣的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少一種直線傳播的功能。
接受來(lái)自投影透鏡37·8的二次電子的二次電子檢測(cè)系統(tǒng)37·9，包括使入射的二次電子增殖的微通道板(MCP)37·10、將從MCP37·10出來(lái)的電子變換為光的熒光屏37·11、將從熒光屏37·11出來(lái)的光變換為電信號(hào)的傳感器單元37·12。傳感器單元37·12具有由二維排列的多個(gè)固體攝像元件組成的高靈敏度的線傳感器37·13，從熒光屏37·11發(fā)出的熒光由線傳感器37·13變換為電信號(hào)并送至圖像處理部37·14，并行、多級(jí)而且高速地進(jìn)行處理。
在使試樣W移動(dòng)并依次用面波束照射試樣W上的各個(gè)區(qū)域來(lái)進(jìn)行掃描的期間，圖像處理部37·14依次存儲(chǔ)與包含缺陷的區(qū)域的XY坐標(biāo)和圖像有關(guān)的數(shù)據(jù)，對(duì)一個(gè)試樣生成包含有缺陷的檢查對(duì)象的全部區(qū)域的坐標(biāo)和圖像的檢查結(jié)果文件。這樣，能夠一并管理檢查結(jié)果。讀出該檢查結(jié)果文件后，在圖像處理部12的顯示器上顯示該試樣的缺陷分布和缺陷詳細(xì)列表。
實(shí)際上，在缺陷檢查裝置EBI的各種構(gòu)件中，傳感器單元37·12被配置在大氣中，其他構(gòu)件被配置在保持真空的鏡筒內(nèi)，所以在本實(shí)施方式中，在鏡筒的適當(dāng)?shù)谋诿嫔显O(shè)有光導(dǎo)，將從熒光屏37·11出來(lái)的光經(jīng)光導(dǎo)取出到大氣中并中繼到線傳感器37·13。
在設(shè)從試樣W放出的電子為100％時(shí)，能到達(dá)MCP 37·10的電子的比例(以下稱為“透射率”)由下式表示透射率(％)＝(能到達(dá)MCP 37·10的電子)/(從試樣W放出的電子)×100透射率依賴于NA孔徑板37·5的開(kāi)口部面積。作為例子，透射率和NA孔徑板的孔徑部直徑的關(guān)系示于圖38。實(shí)際上，試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少一種到達(dá)電子檢測(cè)系統(tǒng)D的是每1個(gè)像素200個(gè)～1000個(gè)左右。
放大投影并成像到檢測(cè)器上的圖像的中心和靜電透鏡的中心是共同的軸，在偏轉(zhuǎn)器和試樣之間，電子束將共同的軸作為光學(xué)軸，電子束的光學(xué)軸與試樣垂直。
圖39示出了圖37的缺陷檢查裝置EBI中的電子檢測(cè)系統(tǒng)37·9的具體結(jié)構(gòu)例。投影透鏡37·8在MCP 37·10的入射面上形成二次電子像或反射電子像39·1。MCP 37·10例如分辨率是6μm，增益是103～104，有效像素是2100×520，對(duì)應(yīng)于形成的電子像39·1來(lái)增殖電子并照射熒光屏37·11。由此，從熒光屏37·11的電子照射到的部分發(fā)出熒光，發(fā)出的熒光經(jīng)低失真(失真例如為0.4％)的光導(dǎo)39·2放出到大氣中。放出的熒光經(jīng)光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡39·3入射到線傳感器37·13上。例如，光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡39·3的倍率是1/2，透射率是2.3％，失真是0.4％，線傳感器37·13具有2048×512個(gè)像素。光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡39·3在線傳感器37·13的入射面上形成與電子像39·1對(duì)應(yīng)的光學(xué)像39·4。也可以使用FOP(纖維光學(xué)板)來(lái)取代光導(dǎo)39·2及轉(zhuǎn)像透鏡39·3，此情況下的倍率是1倍。此外，每1個(gè)像素的電子數(shù)在500個(gè)以上的情況下，也可以省略MCP。
圖37所示的缺陷檢查裝置EBI通過(guò)調(diào)整電子槍37·1的加速電壓及向試樣W施加的試樣電壓并且使用電子檢測(cè)系統(tǒng)37·9，在二次電子的情況下，能夠以正帶電模式和負(fù)帶電模式中的某一個(gè)來(lái)動(dòng)作。再者，通過(guò)調(diào)整電子槍37·1的加速電壓、向試樣W施加的試樣電壓及物鏡條件，能夠使缺陷檢查裝置EBI以檢測(cè)通過(guò)照射一次電子而從試樣W發(fā)出的高能量的反射電子的反射電子攝像模式來(lái)動(dòng)作。反射電子具有與一次電子入射到試樣W時(shí)的能量相同的能量，比二次電子的能量高，所以有難以受試樣表面的帶電等產(chǎn)生的電位的影響這一特征。電子檢測(cè)系統(tǒng)也可以使用輸出與二次電子或反射電子的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的電子轟擊型CCD、電子轟擊型TDI等電子轟擊型檢測(cè)器。在此情況下，不使用MCP 37·10、熒光屏37·11、轉(zhuǎn)像透鏡39·3(或FOP)而在成像位置上設(shè)置電子轟擊型檢測(cè)器來(lái)使用。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，缺陷檢查裝置EBI能夠以適合檢查對(duì)象的模式來(lái)動(dòng)作。例如，為了檢測(cè)金屬布線的缺陷、GC布線的缺陷、光刻膠圖形的缺陷，利用負(fù)帶電模式或反射電子攝像模式即可；而為了檢測(cè)通孔的導(dǎo)通不良或蝕刻后的通孔底的殘?jiān)?，利用反射電子攝像模式即可。
圖40的(A)是說(shuō)明用于使圖37的缺陷檢查裝置EBI以上述3種模式來(lái)動(dòng)作的要件的圖。設(shè)電子槍37·1的加速電壓為VA，向試樣W施加的試樣電壓為VW，照射試樣時(shí)的一次電子的照射能量為EIN，入射到二次電子檢測(cè)系統(tǒng)37·9上的二次電子的信號(hào)能量為EOUT。電子槍37·1被構(gòu)成得能夠改變加速電壓VA，向試樣W施加可從適當(dāng)?shù)碾娫?未圖示)變化的試樣電壓VW。因此，如果調(diào)整加速電壓VA及試樣電壓VW而且使用電子檢測(cè)系統(tǒng)37·9，則缺陷檢查裝置EBI能夠如圖40的(B)所示，在二次電子產(chǎn)量比1大的范圍內(nèi)以正帶電模式，在比1小的范圍內(nèi)以負(fù)帶電模式來(lái)動(dòng)作。此外，通過(guò)設(shè)定加速電壓VA、試樣電壓VW及物鏡條件，缺陷檢查裝置EBI能夠利用二次電子和反射電子之間的能量差來(lái)區(qū)別兩種電子，所以能夠以只檢測(cè)反射電子的反射電子攝像模式來(lái)動(dòng)作。
用于使缺陷檢查裝置EBI以反射電子攝像模式、負(fù)帶電模式及正帶電模式來(lái)動(dòng)作的VA、VW、EIN及EOUT的值舉例如下反射電子攝像模式VA＝-4.0kV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)VW＝-2.5kV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)EIN＝1.5keV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)EOUT＝4keV以下負(fù)帶電模式VA＝-7.0kV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)VW＝-4.0kV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)EIN＝3.0keV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)EOUT＝4keV+α(α二次電子的能量幅度)正帶電模式VA＝-4.5kV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)VW＝-4.0kV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)EIN＝0.5keV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)EOUT＝4keV+α(α二次電子的能量幅度)。
如上所述，基本上在二次電子模式時(shí)、試樣的電位VW不論在正帶電模式的情況下還是負(fù)帶電模式的情況下，都施加恒定的電位4kV±10V(最好是4kV±1V，更好的是4kV±0.01V以下)。另一方面，在反射電子模式的情況下，將加速電位VA設(shè)為4kV±10V(最好是4kV±1V，更好的是4kV±0.01V以下)，將試樣電位VW設(shè)定為加速電位4kV以下的任意電位來(lái)使用。這樣設(shè)定，使得作為信號(hào)的二次電子或反射電子以4keV±10eV+α(最好的是4kV±1V，更好的是4kV±0.01V)這一最佳的能量入射到檢測(cè)器的MCP上。
以上的電位設(shè)定基本上是將通過(guò)二次光學(xué)系統(tǒng)的信號(hào)電子的能量設(shè)為4keV、使試樣面的電子像成像到檢測(cè)器上的情況，通過(guò)改變?cè)撃芰?，能夠改變上述二次電子模式和反射電子模式中的設(shè)定電位來(lái)得到與試樣的種類相應(yīng)的最佳的電子像。作為負(fù)帶電模式，也可以使用比圖40的(B)的正帶電區(qū)域更低的電子照射能量(例如50eV以下)的區(qū)域。
實(shí)際上，二次電子和反射電子的檢測(cè)量，根據(jù)試樣W上的被檢查區(qū)域的表面組成、圖形形狀及表面電位變化。即，二次電子像差及反射電子量因試樣W上的被檢查對(duì)象的表面組成而異，在圖形的尖的部位或角部，二次電子像差及反射電子量比平面大。此外，如果試樣W上的被檢查對(duì)象的表面電位高，則二次電子放出量減少。這樣，根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)37·9檢測(cè)出的二次電子及反射電子而得到的電子信號(hào)強(qiáng)度根據(jù)材料、圖形形狀及表面電位來(lái)變動(dòng)。
2-3-3)E×B單元(維恩濾波器)維恩濾波器是沿正交方向來(lái)配置電極和磁極、使電場(chǎng)和磁場(chǎng)正交的電磁棱鏡光學(xué)系統(tǒng)的單元。如果選擇性地提供電磁場(chǎng)，則能夠創(chuàng)造使從一個(gè)方向入射到該場(chǎng)中的電子束偏轉(zhuǎn)、從其相反方向入射的電子束從電場(chǎng)受到的力和從磁場(chǎng)受到的力的影響抵銷的條件(維恩條件)，由此一次電子束能夠被偏轉(zhuǎn)，垂直照射到晶片上，二次電子束直線傳播到檢測(cè)器。
用圖41及示出沿該圖的A-A線的縱斷面的圖42來(lái)說(shuō)明E×B單元的電子束偏轉(zhuǎn)部的詳細(xì)構(gòu)造。如圖41所示，E×B單元41·1的電子束偏轉(zhuǎn)部41·2的場(chǎng)，采用在與映像投射光學(xué)部的光軸垂直的平面內(nèi)使電場(chǎng)和磁場(chǎng)正交的構(gòu)造、即E×B構(gòu)造。這里，電場(chǎng)由具有凹面狀的曲面的電極41·3及41·4來(lái)產(chǎn)生。電極41·3及41·4產(chǎn)生的電場(chǎng)分別由控制部41·5及41·6來(lái)控制。另一方面，為了使電場(chǎng)產(chǎn)生用的電極41·3及41·4正交，通過(guò)配置電磁線圈41·7及41·8來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)。其中，電場(chǎng)產(chǎn)生用的電極41·3、41·4是點(diǎn)對(duì)稱，但也可以是同心圓。
在此情況下，為了提高磁場(chǎng)的均勻性，使其具有平行平板形狀的極靴來(lái)形成磁路。沿A-A線的縱截面中的電子束的舉動(dòng)如圖42所示。照射的電子束42·1及42·2由電極41·3、41·4產(chǎn)生的電場(chǎng)、和電磁線圈41·7、41·8產(chǎn)生的磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，沿垂直方向入射到試樣面上。
這里，如果決定了電子的能量，則唯一地決定了照射電子束42·1、42·2入射到電子束偏轉(zhuǎn)部41·2的位置及角度。再者，各個(gè)控制部41·5、41·6、41·9、41·10控制電場(chǎng)及磁場(chǎng)的條件，即控制電極41·3、41·4產(chǎn)生的電場(chǎng)、電磁線圈41·7、41·8產(chǎn)生的磁場(chǎng)以便v×B＝E，使得二次電子42·3及42·4直線傳播，從而二次電子在電子束偏轉(zhuǎn)部41·2中直線傳播，入射到上述映像投射光學(xué)部。這里，v是電子的速度(m/s)，B是磁場(chǎng)(T)，e是電荷量(C)，E是電場(chǎng)(V/m)。
這里，使用E×B濾波器41·1來(lái)分離一次電子束和二次電子，當(dāng)然也可以使用磁場(chǎng)。此外，也可以只用電場(chǎng)來(lái)分離一次電子束和二次電子。再者，當(dāng)然還可以用于分離一次電子和反射電子。
這里，作為實(shí)施方式9，用圖43來(lái)說(shuō)明E×B濾波器的變形例。圖43是以與光軸垂直的面切開(kāi)的斷面圖。用于產(chǎn)生電場(chǎng)的4對(duì)電極43·1和43·2、43·3和43·4、43·5和43·6、43·7和43·8由非磁性導(dǎo)電體形成，整體大致是圓筒形狀，由螺絲(未圖示)等固定在由絕緣材料形成的電極支持用圓筒43·9的內(nèi)面上。使電極支持用圓筒43·9的軸及電極形成的圓筒的軸與光軸43·10一致。在各電極43·1～43·8之間的電極支持用圓筒43·9的內(nèi)面上，設(shè)有與光軸43·10平行的槽43·11。然后，該內(nèi)面的區(qū)域涂布了導(dǎo)電體43·12，被設(shè)定在地電位上。
在產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)，如果向電極43·3、43·5施加與“cosθ1”成正比的電壓，向電極43·6、43·4施加與“-cosθ1”成正比的電壓，向電極43·1、43·7施加與“cosθ2”成正比的電壓，向電極43·8、43·2施加與“-cosθ2”成正比的電壓，則在電極的內(nèi)徑的60％左右的區(qū)域上得到大致均勻的平行電場(chǎng)。圖44示出電場(chǎng)分布的仿真結(jié)果。其中，在本例中，采用了4對(duì)電極，但是用3對(duì)也能在內(nèi)徑的40％左右的區(qū)域上得到均勻的平行電場(chǎng)。
磁場(chǎng)的產(chǎn)生通過(guò)在電極支持用圓筒43·9的外側(cè)平行地配置2個(gè)矩形的鉑合金永久磁鐵43·13、43·14來(lái)進(jìn)行。在永久磁鐵43·13、43·14的光軸43·10側(cè)的面的周邊，設(shè)有由磁性材料構(gòu)成的突起43·16。該突起43·16用于補(bǔ)償光軸43·10側(cè)的磁力線向外側(cè)凸出而失真，其大小及形狀可以通過(guò)仿真分析來(lái)決定。
永久磁鐵43·13、43·14的外側(cè)設(shè)有由強(qiáng)磁性材料材料構(gòu)成的磁軛或磁路43·15，使得永久磁鐵43·13、43·14的磁力線的與光軸43·10相反一側(cè)的通路，成為與電極支持用圓筒43·9同軸的圓筒。
圖43所示的E×B分離器不僅能夠適用于圖25-1所示的映像投射型電子束檢查裝置，也能夠適用于掃描型電子束檢查裝置。
上述掃描型電子束檢查裝置的一例示于圖25-2。從電子槍25·14向試樣25·15照射電子束。一次系統(tǒng)電子束通過(guò)E×B 25·16，但是在入射時(shí)不施加偏轉(zhuǎn)力而直線前進(jìn)，由物鏡25·17縮小，并大致垂直地入射到試樣25·15上。從試樣25·15出來(lái)的電子又由E×B 25·16施加偏轉(zhuǎn)力，引導(dǎo)到檢測(cè)器25·18上。這樣，通過(guò)調(diào)整E×B 25·16的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，能夠使一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的帶電粒子束中的某一個(gè)直線傳播，使另一個(gè)沿任意方向直線傳播。
其中，如果采用E×B 25·16，則沿施加偏轉(zhuǎn)力而變更到的方向產(chǎn)生像差，所以為了校正它，也可以在一次系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)的電子槍25·14和E×B 25·16之間再設(shè)置E×B偏轉(zhuǎn)器。此外，出于同一目的，也可以在二次系統(tǒng)的檢測(cè)器25·18和E×B 25·16之間再設(shè)置E×B偏轉(zhuǎn)器。
在掃描型電子束檢查裝置或掃描型電子顯微鏡中，將一次系統(tǒng)的電子束縮小得很細(xì)有助于提高分辨率，所以為了不向一次系統(tǒng)電子束施加多余的偏轉(zhuǎn)力，一般如圖25-2所示使一次系統(tǒng)電子束直線傳播，使二次系統(tǒng)波束偏轉(zhuǎn)。但是，相反，如果使一次系統(tǒng)的波束偏轉(zhuǎn)、使二次系統(tǒng)的波束直線傳播合適，則也可以那樣。同樣，在映像投射型電子束檢查裝置中，為了使試樣上的攝像區(qū)域和檢測(cè)器的CCD上的像素整齊地對(duì)應(yīng)，一般最好不向二次系統(tǒng)波束施加偏轉(zhuǎn)力，以便盡量不產(chǎn)生像差。因此，如圖25-1所示，一般采取使一次系統(tǒng)的波束偏轉(zhuǎn)、使二次系統(tǒng)的波束直線傳播的結(jié)構(gòu)，但是如果采取使一次系統(tǒng)的波束直線傳播、使二次系統(tǒng)的波束偏轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)合適，則也可以采取那種結(jié)構(gòu)。
其中，E×B的電場(chǎng)及磁場(chǎng)的強(qiáng)度的設(shè)定也可以按二次電子模式、反射電子模式等每種模式來(lái)變化。為了對(duì)每種模式得到最佳的圖像，可以設(shè)定電場(chǎng)及磁場(chǎng)的強(qiáng)度。在無(wú)需改變?cè)O(shè)定時(shí)，當(dāng)然也可以維持一定的強(qiáng)度不變。
從以上的說(shuō)明可知，根據(jù)本例，能夠?qū)⒐廨S周圍的電場(chǎng)、磁場(chǎng)都均勻的區(qū)域取得很大，即使擴(kuò)展一次電子束的照射范圍，也能夠?qū)⑼ㄟ^(guò)E×B分離器的像的像差設(shè)為沒(méi)有問(wèn)題的值。此外，在形成磁場(chǎng)的磁極的周邊部設(shè)有突起43·16，并且將該磁極設(shè)在電場(chǎng)產(chǎn)生用電極的外側(cè)，所以能夠產(chǎn)生均勻的磁場(chǎng)，并且能夠減小磁極造成的電場(chǎng)的失真。此外，用永久磁鐵來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，所以能夠?qū)⒄麄€(gè)E×B分離器裝入到真空中。再者，通過(guò)將電場(chǎng)產(chǎn)生用電極及磁路形成用磁路做成以光軸為中心軸的同軸的圓筒形狀，能夠?qū)⒄麄€(gè)E×B分離器小型化。
2-3-4)檢測(cè)器由二次光學(xué)系統(tǒng)成像的來(lái)自晶片的二次電子圖像，首先由微通道板(MCP)放大后，碰撞到熒光屏上，變換為光的像。作為MCP的原理，將直徑為1～100μm、長(zhǎng)度為0.2～10mm，最好是直徑為2～50μm、長(zhǎng)度為0.2～5mm，更好的是直徑為6～25μm、長(zhǎng)度為0.24～1.0mm這樣非常細(xì)的導(dǎo)電性的玻璃毛細(xì)管幾百萬(wàn)根～幾千萬(wàn)根扎起來(lái)，形成薄板狀，通過(guò)施加規(guī)定的電壓，一根一根的毛細(xì)管作為獨(dú)立的二次電子放大器來(lái)工作，整體形成二次電子放大器。由該檢測(cè)器變換為光的圖像經(jīng)真空透射窗由放置在大氣中的FOP系統(tǒng)一對(duì)一地投影到TDI-CCD上。
這里，說(shuō)明上述結(jié)構(gòu)的電子光學(xué)裝置的動(dòng)作。如圖25-1所示，從電子槍25·4放出的一次電子束由透鏡系統(tǒng)25·5聚焦。聚焦的一次電子束被入射到E×B型偏轉(zhuǎn)器25·6上，被偏轉(zhuǎn)地垂直照射到晶片W的表面上，由物鏡25·8成像到晶片W的表面上。
通過(guò)照射一次電子束而從晶片放出的二次電子由物鏡25·8加速，入射到E×B型偏轉(zhuǎn)器25·6上，在該偏轉(zhuǎn)器中直線傳播并通過(guò)二次光學(xué)系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)25·10后，被引導(dǎo)到檢測(cè)器25·11。然后，由該檢測(cè)器25·11來(lái)檢測(cè)，其檢測(cè)信號(hào)被送至圖像處理部25·12。其中，設(shè)物鏡系統(tǒng)25·7被施加10至20kV的高電壓，晶片被設(shè)置著。
這里，在晶片W上有通孔25·13的情況下，假設(shè)向電極25·8提供的電壓為-200V，則晶片的電子束照射面的電場(chǎng)為0～-0.1V/mm(-表示晶片W側(cè)是高電位)。在此狀態(tài)下，在物鏡25·7和晶片W之間不發(fā)生放電，能進(jìn)行晶片W的缺陷檢查，但是二次電子的檢測(cè)效率有些降低。因此，將照射電子束、檢測(cè)二次電子的一系列動(dòng)作例如進(jìn)行4次，對(duì)得到的4次檢測(cè)結(jié)果實(shí)施累加和平均等處理而得到規(guī)定的檢測(cè)靈敏度。
此外，在晶片上沒(méi)有通孔25·13的情況下，即使將向電極25·8提供的電壓為+350V，在物鏡25·7和晶片W之間也不發(fā)生放電，能進(jìn)行晶片W的缺陷檢查。在此情況下，用提供給電極25·8的電壓來(lái)聚焦二次電子，用物鏡25·7進(jìn)一步聚焦，所以檢測(cè)器25·11的二次電子檢測(cè)效率提高了。因此，作為晶片缺陷檢查裝置的處理也變得高速，能以高的生產(chǎn)率來(lái)進(jìn)行檢查。
2-3-5)電源本裝置中的電源部主要由具有用于控制電極的幾百左右的輸出通道的直流高壓精密電源構(gòu)成，其供給電壓按照電極的作用、位置關(guān)系而不同，但是從圖像的分辨率及精度的要求出發(fā)，要求穩(wěn)定性相對(duì)于設(shè)定值在幾百ppm以下，最好在20ppm以下，更好的是幾ppm的量級(jí)，為了使阻礙穩(wěn)定性的原因——電壓的時(shí)變、溫度變動(dòng)、噪聲紋波等極少，精心選定了電路方式、零件并進(jìn)行了安裝。
作為電極以外的電源的種類，有加熱器加熱用恒流源、用于在一次系統(tǒng)的波束對(duì)中時(shí)為了在孔徑電極中心附近確認(rèn)波束的對(duì)中而二維地偏轉(zhuǎn)波束的高壓高速放大器、加熱器加熱用恒流源、作為能量濾波器的E×B用的電磁線圈用恒流源、用于向晶片施加偏置的減速電源及產(chǎn)生用于使靜電吸盤吸附晶片的電位的電源、進(jìn)行EO校正的高壓高速放大器、用光電倍增管的原理來(lái)放大電子的MCP電源等。
圖45示出了電源部的整體結(jié)構(gòu)。在該圖中，雖然未圖示，但是從電源柜45·2及高壓高速放大器45·3、45·4及45·5經(jīng)由連接電纜向鏡筒部45·1的電極供給電源。高壓高速放大器45·3～45·5是寬帶的放大器，處理的信號(hào)的頻率也高(DC-MHz)，所以需要抑制電纜的電容造成的特性惡化和功耗的增加，因而設(shè)置在電極附近，放置電纜的電容增加。從EO校正45·6輸出校正信號(hào)，由八極變換部45·7變換為具有對(duì)8極的各個(gè)電極整合成矢量值的相位和大小的電壓，輸入到高壓高速放大器45·4中，放大后，供給到鏡筒中包含的電極。
AP圖像取得塊45·8為了在一次系統(tǒng)的波束對(duì)中時(shí)在孔徑電極中心附近確認(rèn)波束的對(duì)中，而從AP圖像取得塊48·8產(chǎn)生鋸齒狀波，由高壓高速放大器施加到鏡筒部45·1的偏轉(zhuǎn)電極上，二維地偏轉(zhuǎn)波束，從而將孔徑電極受到的波束電流的大小與位置相關(guān)聯(lián)起來(lái)顯示圖像，從而具有將波束位置調(diào)整到機(jī)械中心位置的輔助功能的作用。
利用AF控制46·9實(shí)現(xiàn)如下功能將與事前測(cè)定出的最佳的焦點(diǎn)相當(dāng)?shù)碾妷捍鎯?chǔ)到存儲(chǔ)器中，按照工作臺(tái)位置來(lái)讀出該值，用D/A變換器變換為模擬電壓，經(jīng)高壓高速放大器45·5施加到鏡筒部45·1中包含的焦點(diǎn)調(diào)整電極上，在保持最佳焦點(diǎn)位置的同時(shí)觀測(cè)。
在電源柜45·2上，裝入了由電源組1～4組成的、具有用于控制電極的幾百左右的輸出通道的直流高壓精密電源。電源柜45·2構(gòu)成能夠用控制通信部45·10通過(guò)通信卡45·11、或具有電絕緣性并確保安全性和防止接地環(huán)路(グランドル一プ)發(fā)生并防止噪聲混入的光纖通信45·12等來(lái)接收來(lái)自控制CPU部45·13的指令，并且發(fā)送電源裝置的異常等狀態(tài)的系統(tǒng)。UPS 45·14防止了停電、意外的電源斷開(kāi)等造成的控制異常發(fā)生時(shí)的系統(tǒng)的失控造成的裝置破壞、異常放電、對(duì)人體的危險(xiǎn)等。電源45·15是基礎(chǔ)的受電部，包含互鎖、電流限制等，能進(jìn)行整個(gè)缺陷檢查裝置的安全協(xié)調(diào)。
通信卡45·11被連接在控制CPU部45·13的數(shù)據(jù)總線45·16、地址總線45·17上，能進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理。
圖46示出了產(chǎn)生幾百至幾十千V的靜態(tài)直流電壓的情況下的電路方式的靜態(tài)高壓?jiǎn)螛O性電源(透鏡用)的電路結(jié)構(gòu)的一例。在圖46中，用信號(hào)源46·1產(chǎn)生使變壓器46·2的磁導(dǎo)率最佳的頻率的交流電壓，經(jīng)過(guò)乘法器46·3后，引導(dǎo)到驅(qū)動(dòng)電路46·4，用變壓器46·2產(chǎn)生幾十倍至幾百倍的振幅的電壓。Cockcroft-Walton電路46·5是一邊進(jìn)行整流、一邊進(jìn)行升壓的電路。通過(guò)組合變壓器46·2和Cockcroft-Walton電路46·5，得到期望的直流電壓，用低通濾波器46·6進(jìn)行進(jìn)一步的平滑化，減少紋波、噪聲。根據(jù)輸出電壓檢測(cè)電阻46·7、46·8的電阻比對(duì)高壓輸出電壓進(jìn)行分壓，變到普通電子電路能處理的電壓范圍內(nèi)。該電阻的穩(wěn)定性決定電壓精度的大半，所以使用溫度穩(wěn)定度、長(zhǎng)期變動(dòng)等優(yōu)秀的元件，特別是分壓比很重要，所以采取在同一絕緣基板上形成薄膜、或者使電阻元件接近、使得溫度相同等單元。
分壓的結(jié)果由運(yùn)算放大器46·9同基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生用D/A變換器46·10的值進(jìn)行比較，在有誤差的情況下，運(yùn)算放大器46·9的輸出增加或減少，由乘法器46·3輸出與該值相應(yīng)的振幅的交流電壓，形成負(fù)反饋。雖然未圖示，但是將運(yùn)算放大器46·9的輸出變?yōu)閱螛O性，或者限定乘法器46·3的效應(yīng)的象限，防止了飽和。運(yùn)算放大器46·9需要非常大的放大率(120dB以上)，而且元件幾乎都是開(kāi)環(huán)使用，所以采用低噪聲的運(yùn)放。基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生用D/A變換器46·10從精度的觀點(diǎn)出發(fā)，需要與輸出電壓檢測(cè)電阻46·7、46·8同等以上的穩(wěn)定度。為了產(chǎn)生該電壓，雖然未圖示，但是多使用在采用了帶隙的穩(wěn)壓二極管上組合采用了加熱器的恒溫功能而成的參照IC，但是可以采用珀耳帖元件來(lái)取代加熱器，進(jìn)行進(jìn)一步的溫度的恒溫化。此外，為了將輸出電壓檢測(cè)電阻46·7、46·8恒溫化，也有時(shí)采用單個(gè)或多級(jí)珀耳帖元件。
圖47示出了靜態(tài)雙極性電源(對(duì)準(zhǔn)器等用)的電路結(jié)構(gòu)的一例。基本的想法是，用與圖46的電路同等的電源產(chǎn)生V5及V6，用該電壓通過(guò)向由47·1～47·6構(gòu)成的線性放大器輸入來(lái)自47·1的指令形成了雙極性的高壓電源。一般，運(yùn)算放大器47·2在±12V附近動(dòng)作，所以雖然未圖示，但是在47·2和47·5、47·6之間需要由分立元件組成的放大電路，放大±幾V，變換為±幾百至幾千V。47·1～47·4要求的諸特性的注意事項(xiàng)與用圖46的電路描述過(guò)的內(nèi)容相同。
圖48～圖50示出了特殊電源的電路例，圖48是加熱器及槍用的電路例，由48·1～48·4形成。在偏置電壓源48·2上疊加了電壓源48·1、電阻48·3及電源48·4。加熱器用電源48·4由恒流源構(gòu)成，實(shí)際流過(guò)的電流的值由電阻48·3來(lái)檢測(cè)，雖然未圖示，但是暫時(shí)被置換為數(shù)字后，由光纖等進(jìn)行隔離，將值送至控制通信部45·10。電壓源48·1的電壓值、電源48·4的電流值等設(shè)定按同樣的原理對(duì)來(lái)自控制通信部45·10的值進(jìn)行逆變換，將值設(shè)定在實(shí)際的電源設(shè)定部中。
圖49示出了MCP用的電源電路的例子，包括電壓源49·1、49·2、中繼電路49·3、49·4、電流檢測(cè)電路49·5、49·6、49·7。端子MCP1通過(guò)對(duì)電流流入MCP的值進(jìn)行計(jì)測(cè)，來(lái)進(jìn)行幾pA起的測(cè)定，所以需要采用嚴(yán)格的屏蔽構(gòu)造，防止漏電流、噪聲的進(jìn)入。端子MCP2包含由MCP放大后的電流計(jì)測(cè)，能夠根據(jù)電阻49·6、49·7中流過(guò)的電流值之比來(lái)計(jì)算放大倍率。電阻49·5計(jì)測(cè)熒光面上的電流。疊加部分的計(jì)測(cè)、設(shè)定，與加熱器及槍中的相同。
圖50示出了由50·1和50·2形成的E×B的磁場(chǎng)線圈用恒流源的電路例，一般輸出幾百mA的電流。作為能量濾波器的磁場(chǎng)的穩(wěn)定度很重要，要求幾ppm量級(jí)的穩(wěn)定度。
圖51示出了減速吸盤專用的電源電路的一例，由51·1～51·9形成。是在偏置電源(減速用)51·10上疊加了與圖46的靜態(tài)雙極性電源(對(duì)準(zhǔn)器等用)同樣的電源的形式。疊加部分的計(jì)測(cè)、設(shè)定與加熱器及槍(圖48)中的相同。
圖52示出了EO校正用偏轉(zhuǎn)電極的硬件結(jié)構(gòu)的一例，由52·1～52·7構(gòu)成。從X軸EO校正52·1及Y軸EO校正52·2向八極變換部52·4輸入校正信號(hào)，向高速放大器52·5送出變換后的輸出。由52·5放大到幾十至幾百V后向每個(gè)角度45度設(shè)置的EO校正電極52·6施加電壓。ΔX校正52·3是進(jìn)行反射鏡彎曲等微細(xì)的校正的情況下的輸入，在52·4的內(nèi)部與X信號(hào)相加。
圖53示出了八極變換部的電路結(jié)構(gòu)的一例，對(duì)信號(hào)53·2、53·3、53·4、53·5進(jìn)行矢量運(yùn)算，產(chǎn)生相等的電壓，以供X、Y軸以外的偏移了45度的角度上設(shè)置的電極53·1用。此情況下的運(yùn)算例采用了53·6、53·7、53·8、53·9中記載著的值。這可以通過(guò)模擬的電阻網(wǎng)絡(luò)，或者在53·6～53·9為數(shù)字信號(hào)的情況下通過(guò)讀出由ROM組成的表等來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖54示出了高壓高速放大器的一例，由54·1～54·11構(gòu)成。(B)示出輸出矩形波時(shí)的波形例。在本例中，用美國(guó)APEX公司制造的功率放大器PA85A來(lái)構(gòu)成放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)到兆赫頻帶的帶寬、和約±200V的輸出范圍、約低于1000V/μS的通過(guò)速率，實(shí)現(xiàn)了高壓高速放大器要求的動(dòng)態(tài)特性。
2-4)預(yù)充電單元如圖13所示，預(yù)充電單元13·9在工作室13·16內(nèi)與電子光學(xué)裝置13·8的鏡筒13·38鄰接來(lái)配設(shè)。本檢查裝置是通過(guò)向檢查對(duì)象——基板即晶片照射電子束來(lái)檢查晶片表面上形成的器件圖形等的方式的裝置，所以將通過(guò)照射電子束而產(chǎn)生的二次電子等信息作為晶片表面的信息，但是有時(shí)晶片表面由于晶片材料、照射電子的能量等條件而帶電。再者，在晶片表面上也有可能產(chǎn)生強(qiáng)帶電的部位、弱帶電部位。如果晶片表面的帶電量不勻，則二次電子信息也產(chǎn)生不勻，不能得到正確的信息。
因此，在圖13的實(shí)施方式中，為了防止該不勻，設(shè)有具有帶電粒子照射部13·39的預(yù)充電單元13·9。為了在向要檢查的晶片的規(guī)定的部位照射檢查電子前消除帶電不勻，從該預(yù)充電單元13·9的帶電粒子照射部13·39照射帶電粒子來(lái)消除帶電的不勻。晶片表面的充電預(yù)先形成檢查對(duì)象——晶片面的圖像，通過(guò)評(píng)價(jià)該圖像來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)該檢測(cè)使預(yù)充電單元13·9動(dòng)作。此外，該預(yù)充電單元13·9也可以使一次電子束的焦點(diǎn)偏移，即模糊波束形狀來(lái)進(jìn)行照射。
圖55示出預(yù)充電單元13·9的第1實(shí)施方式的要部。帶電粒子55·1由偏置電源55·3設(shè)定的電壓加速并從帶電粒子照射束源55·2照射到試樣基板W。被檢查區(qū)域55·4與區(qū)域55·5一起表示已經(jīng)進(jìn)行了預(yù)處理的帶電粒子照射的場(chǎng)所，區(qū)域55·6表示正在進(jìn)行帶電粒子照射的場(chǎng)所。在該圖中，沿圖的箭頭的方向來(lái)掃描試樣基板W，但是在進(jìn)行往復(fù)掃描的情況下，如圖示虛線所示，將另一帶電粒子束源55·7設(shè)置在一次電子束源的相反一側(cè)，沿試樣基板W的掃描方向同步、交替地開(kāi)、關(guān)帶電粒子束源55·2、55·7即可。在此情況下，如果帶電粒子的能量過(guò)高，則來(lái)自試樣基板W的絕緣部的二次電子收獲率超過(guò)1，表面帶正電，此外如果在其以下也生成二次電子，則現(xiàn)象變得復(fù)雜，照射效果減少，所以設(shè)定為二次電子的生成銳減的100eV以下(理想的是0eV以上、30eV以下)的著陸電壓很有效。
圖56示出預(yù)充電單元13·9的第2實(shí)施方式。本圖示出照射電子束56·1作為帶電粒子束的類型的照射束源。照射束源由熱燈絲56·2、引出電極56·3、屏蔽殼體56·4、燈絲電源56·5、電子引出電源56·6構(gòu)成。引出電極56·3設(shè)有厚度為0.1mm、寬度為0.2mm、長(zhǎng)度為1.0mm的狹隙，與直徑為0.1mm的燈絲(熱電子放出源)56·2之間的位置關(guān)系成為三極電子槍的形態(tài)。在屏蔽殼體56·4上設(shè)有寬度為1mm、長(zhǎng)度為2mm的狹隙，與引出電極56·3設(shè)為距離1mm的間隔，安裝得使得兩者的狹隙中心一致。燈絲的材質(zhì)是鎢(W)，用2A進(jìn)行通電加熱，利用引出電壓20V、偏置電壓-30V，得到了幾μA的電子電流。
這里示出的例子只是一個(gè)例子，流入燈絲(熱電子放出源)的材質(zhì)當(dāng)然可以使用Ta、Ir、Re等高熔點(diǎn)金屬、或涂氧化釷的W、氧化物陰極等，燈絲電流根據(jù)其材質(zhì)、線徑、長(zhǎng)度來(lái)變化。此外，只要能夠?qū)㈦娮邮丈鋮^(qū)域、電子電流、能量設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹?，則也可以使用其他種類的電子槍。
圖57示出預(yù)充電單元13·9的第3實(shí)施方式。作為帶電粒子束，示出照射離子57·1的類型的照射束源。本照射束源由燈絲57·2、燈絲電源57·3、放電電源57·4、陽(yáng)極屏蔽殼體57·5構(gòu)成，在陽(yáng)極57·6和屏蔽殼體57·5上開(kāi)有1mm×2mm的相同尺寸的狹隙，以1mm間隔使得兩個(gè)狹隙的中心一致來(lái)組裝。經(jīng)管道57·7向屏蔽殼體57·5內(nèi)導(dǎo)入1Pa左右的Ar氣體57·8，使熱燈絲57·2以弧光放電類型來(lái)動(dòng)作。將偏置電壓設(shè)定為正值。
圖58示出預(yù)充電單元13·9的第4實(shí)施方式——等離子體照射方式的情況。構(gòu)造與圖57相同。動(dòng)作也與上述同樣，使熱燈絲57·2以弧光放電類型來(lái)動(dòng)作，但是通過(guò)將偏置電位設(shè)為0V，用氣壓使等離子體58·1從狹隙滲出，照射到試樣基板上。在照射等離子體的情況下，與其他方法相比，是具有正負(fù)兩方電荷的粒子的集團(tuán)，所以試樣基板表面的正負(fù)哪一方的表面電位都可以接近0。
與試樣基板W接近配置的帶電粒子照射部采用圖55至圖58所示的構(gòu)造，根據(jù)試樣基板W的氧化膜或氮化膜的表面構(gòu)造的差異、或每個(gè)不同工序的對(duì)各個(gè)試樣基板使表面電位為零的適當(dāng)?shù)臈l件，來(lái)照射帶電粒子55·1，以最佳的照射條件向試樣基板進(jìn)行了照射后，即，將試樣基板W的表面的電位平均、或用帶電粒子中和后，用電子束55·8、55·9來(lái)形成圖像，檢測(cè)缺陷。
如上所述，在本實(shí)施方式中，通過(guò)基于帶電粒子照射的測(cè)定之前的處理，不產(chǎn)生帶電造成的測(cè)定圖像失真，或者即使產(chǎn)生也很微小，所以能夠正確地測(cè)定缺陷。此外，能夠照射以往使用成問(wèn)題的量的大電流(例如1μA以上至20μA，最好是1μA以上至10μA，更好的是1μA以上至5μA)來(lái)掃描工作臺(tái)，所以二次電子也從試樣或晶片上大量放出，所以得到S/N比好(例如2以上、1000以下，最好是5以上1000以下，更好的是10以上100以下)的檢測(cè)信號(hào)，缺陷檢測(cè)的可靠性提高。此外，由于S/N比大，所以即使更快地掃描工作臺(tái)也能夠創(chuàng)建良好的圖像數(shù)據(jù)，能夠增大檢查的生產(chǎn)率。
圖59示意性地示出了本實(shí)施方式的包括預(yù)充電單元的攝像裝置。該攝像裝置59·1包括一次光學(xué)系統(tǒng)59·2、二次光學(xué)系統(tǒng)59·3、檢測(cè)系統(tǒng)59·4、將攝像對(duì)象所帶的電荷均勻化或減少化的電荷控制單元59·5。一次光學(xué)系統(tǒng)59·2是將電子束照射到檢查對(duì)象(以下稱為對(duì)象)W的表面的光學(xué)系統(tǒng)，包括放出電子束的電子槍59·6、偏轉(zhuǎn)從電子槍59·6放出的一次電子束59·7的靜電透鏡59·8、將一次電子束偏轉(zhuǎn)得使其光軸與對(duì)象的面垂直的維恩濾波器即E×B偏轉(zhuǎn)器59·9、以及偏轉(zhuǎn)電子束的靜電透鏡59·10，它們?nèi)鐖D59所示將電子槍59·6作為最上部而依次、而且使得從電子槍放出的一次電子束59·7的光軸相對(duì)于與對(duì)象W的表面(試樣面)鉛直的線傾斜來(lái)配置。E×B偏轉(zhuǎn)器59·9由電極59·11及電磁鐵59·12構(gòu)成。
二次光學(xué)系統(tǒng)59·3包括配置在一次光學(xué)系統(tǒng)的E×B型偏轉(zhuǎn)器49·9的上側(cè)的靜電透鏡59·13。檢測(cè)系統(tǒng)59·4包括將二次電子59·14變換為光信號(hào)的閃爍體及微通道板(MCP)的組合59·15、將光信號(hào)變換為電信號(hào)的CCD 59·16、以及圖像處理裝置59·17。上述一次光學(xué)系統(tǒng)59·2、二次光學(xué)系統(tǒng)59·3及檢測(cè)系統(tǒng)59·4的各構(gòu)件的構(gòu)造及功能與現(xiàn)有的相同，所以省略對(duì)它們的詳細(xì)說(shuō)明。
將對(duì)象上所帶的電荷均勻化或減少化的電荷控制單元59·5在本實(shí)施方式中包括在對(duì)象W和與該對(duì)象W最接近的一次光學(xué)系統(tǒng)59·2的靜電透鏡59·10之間接近對(duì)象W而配置的電極59·18、電連接在電極59·18上的切換開(kāi)關(guān)59·19、電連接在該切換開(kāi)關(guān)59·19的一個(gè)端子59·20上的電壓產(chǎn)生器59·21、以及電連接在切換開(kāi)關(guān)59·19的另一個(gè)端子59·22上的電荷檢測(cè)器59·23。電荷檢測(cè)器59·23具有高阻抗。電荷減少單元59·5還包括配置在一次光學(xué)系統(tǒng)59·2的電子槍59·6和靜電透鏡59·8之間的網(wǎng)格柵(グリッド)59·24、電連接在網(wǎng)格柵59·24上的電壓產(chǎn)生器59·25。定時(shí)產(chǎn)生器59·26向檢測(cè)系統(tǒng)59·4的CCD 59·16及圖像處理裝置59·17、電荷減少單元59·5的切換開(kāi)關(guān)59·19、電壓產(chǎn)生器59·21以及電荷檢測(cè)器59·23及59·25指示動(dòng)作定時(shí)。
接著，說(shuō)明上述結(jié)構(gòu)的電子束裝置的動(dòng)作。從電子槍59·6放出的一次電子束59·7經(jīng)一次光學(xué)系統(tǒng)59·2的靜電透鏡59·8到達(dá)E×B偏轉(zhuǎn)器59·9，由該E×B偏轉(zhuǎn)器59·9偏轉(zhuǎn)成與對(duì)象W的面垂直。進(jìn)而經(jīng)靜電透鏡59·10照射對(duì)象W的表面(對(duì)象面)WF。從對(duì)象W的表面WF按照對(duì)象的性能放出二次電子59·14。該二次電子59·14經(jīng)二次光學(xué)系統(tǒng)59·3的靜電透鏡59·13被送至檢測(cè)系統(tǒng)59·4的閃爍體及MCP的組合59·15，由該閃爍體變換為光，該光由CCD59·16進(jìn)行光電變換，圖像處理裝置59·17用該變換出的電信號(hào)來(lái)形成二維圖像(具有漸變)。其中，與普通的這種檢查裝置同樣，通過(guò)使照射到對(duì)象上的一次電子束由公知的偏轉(zhuǎn)單元(未圖示)來(lái)掃描，或者使支持對(duì)象的臺(tái)T沿X、Y的二維方向移動(dòng)，或者通過(guò)它們的組合，能夠照射對(duì)象面WF上的整個(gè)所需部位并收集該對(duì)象面的數(shù)據(jù)。
照射到對(duì)象W上的一次電子束59·7在對(duì)象W的表面附近產(chǎn)生電荷，帶正電。其結(jié)果是，從對(duì)象W的表面WF產(chǎn)生的二次電子59·14由于與該電荷的庫(kù)侖力，軌道按照電荷的狀況來(lái)變化。其結(jié)果是，圖像處理裝置59·17上形成的圖像產(chǎn)生失真。對(duì)象面WF的帶電根據(jù)對(duì)象W的性能來(lái)變化，所以在采用晶片作為對(duì)象的情況下，在同一晶片上也未必相同，而且隨時(shí)間變化。因此，在比較晶片上的2處圖形的情況下有可能發(fā)生誤檢測(cè)。
因此，在本發(fā)明的本實(shí)施方式中，利用檢測(cè)系統(tǒng)59·4的CCD59·16捕捉了1次掃描中的圖像后的空閑時(shí)間，用具有高阻抗的電荷檢測(cè)器59·23來(lái)計(jì)測(cè)在對(duì)象W的附近配置的電極59·18的帶電量。然后用電壓產(chǎn)生器59·21產(chǎn)生照射與計(jì)測(cè)出的帶電量相應(yīng)的電子的電壓，計(jì)測(cè)后使切換開(kāi)關(guān)59·19動(dòng)作，將電極59·18連接到電壓產(chǎn)生器59·21上，將電壓產(chǎn)生器產(chǎn)生的電壓施加到電極59·18上，從而抵銷所帶的電荷。由此，在圖像處理裝置59·17上形成的圖像不產(chǎn)生失真。具體地說(shuō)，在向電極59·18提供通常的電壓時(shí)將聚焦了的電子束照射到對(duì)象W上，但是如果向電極59·18提供別的電壓，則對(duì)焦條件大大偏移，用小的電流密度對(duì)預(yù)計(jì)帶電的較廣區(qū)域進(jìn)行照射，中和帶正電的對(duì)象的正電荷，從而將預(yù)計(jì)帶電的較廣區(qū)域的電壓均勻化、或者均勻化且減少化到特定的正(負(fù))電壓，從而能夠變?yōu)榈偷恼?負(fù))電壓(也包含零伏)。上述帶電電荷的抵銷動(dòng)作在每次掃描時(shí)實(shí)施。
文納爾電極即網(wǎng)格柵59·24具有在空閑時(shí)間的定時(shí)中停止從電子槍59·6照射的電子束，穩(wěn)定地執(zhí)行帶電量的計(jì)測(cè)及帶電的抵銷動(dòng)作的功能。上述動(dòng)作的定時(shí)由定時(shí)產(chǎn)生器59·26來(lái)發(fā)布，例如是圖60的時(shí)序圖所示的定時(shí)。其中，在使用晶片作為對(duì)象的情況下，帶電量因其位置而異，所以也可以沿CCD的掃描方向設(shè)多組電極59·18、切換開(kāi)關(guān)59·19、電壓產(chǎn)生器59·21及電荷檢測(cè)器59·23來(lái)細(xì)分化，進(jìn)行精度更高的控制。
根據(jù)本實(shí)施方式，能夠得到下述效果。
(1)能夠不依賴于檢查對(duì)象的性能來(lái)減少帶電產(chǎn)生的圖像的失真。
(2)利用現(xiàn)有的計(jì)測(cè)定時(shí)的空閑時(shí)間來(lái)執(zhí)行帶電的均勻化、抵銷，所以不會(huì)對(duì)生產(chǎn)率造成任何影響。
(3)能夠?qū)崟r(shí)處理，所以無(wú)需事后處理的時(shí)間、存儲(chǔ)器等。
(4)能夠高速地進(jìn)行高精度的圖像的觀測(cè)、缺陷檢測(cè)。
圖61示出了本發(fā)明另一實(shí)施方式的具有預(yù)充電單元的缺陷檢查裝置的概略結(jié)構(gòu)。該缺陷檢查裝置包含放出一次電子束的電子槍59·6、使放出的一次電子束偏轉(zhuǎn)并成形的靜電透鏡59·8、能夠由未圖示的泵排氣成真空的試樣室61·1、配置在該試樣室內(nèi)且能夠在載置了半導(dǎo)體晶片W等試樣的狀態(tài)下在水平面內(nèi)移動(dòng)的工作臺(tái)61·2、使通過(guò)照射一次電子束而從晶片W放出的二次電子束及/或反射電子束以規(guī)定的倍率來(lái)投射并成像的映像投射系統(tǒng)的靜電透鏡59·13、將成像了的像作為晶片的二次電子圖像來(lái)檢測(cè)的檢測(cè)器61·3、以及控制整個(gè)裝置并且根據(jù)檢測(cè)器61·3檢測(cè)出的二次電子圖像來(lái)執(zhí)行檢測(cè)晶片W缺陷的處理的控制部61·4。其中，在上述二次電子圖像中不僅包含二次電子，也包含反射電子的貢獻(xiàn)，但是這里稱為二次電子圖像。
在試樣室61·1內(nèi)，在晶片W的上方設(shè)置了發(fā)出包含紫外光的波段的光線的UV燈61·5。在該UV燈61·5的玻璃表面上，涂布著根據(jù)從UV燈61·5放射的光線通過(guò)光電效應(yīng)來(lái)發(fā)出光電子e-的光電子放出材料61·6。該UV燈61·5只要是放射具有從光電子放出材料61·6放出光電子的能力的波段的光線的光源即可，可以從任意光源中選擇。一般，采用放射254nm的紫外線的低壓水銀燈在成本上很有利。此外，光電子放出材料61·6只要有放出光電子的能力即可，可以從任意金屬中選擇，例如Au等最好。
上述光電子是與一次電子束不同的能量、即比一次電子束低的能量。這里，所謂低能量，是指幾eV～幾十eV的量級(jí)，最好是0～10eV。本發(fā)明可以采用生成這種低能量的電子的任意部件。例如，通過(guò)包括未圖示的低能量的電子槍來(lái)取代UV燈61·5也能夠?qū)崿F(xiàn)。
再者，在控制該電子槍的能量的情況下，本實(shí)施方式的缺陷檢查裝置包括電源61·7。該電源61·7的負(fù)極被連接在光電子放出材料61·6上，其正極被連接在工作臺(tái)61·2上。因此，光電子放出材料61·6處于向工作臺(tái)61·2即晶片W的電壓施加負(fù)的電壓的狀態(tài)。能夠根據(jù)該規(guī)定電壓來(lái)控制低能量電子槍的能量。
檢測(cè)器61·3只要能夠?qū)⒂伸o電透鏡59·13成像的二次電子圖像變換為能夠?qū)嵤┖筇幚淼男盘?hào)即可，可以采用任意結(jié)構(gòu)。例如，圖62示出其細(xì)節(jié)，檢測(cè)器61·3可以包含微通道板(MCP)62·1、熒光面62·2、轉(zhuǎn)像光學(xué)系統(tǒng)62·3、以及由許多CCD元件組成的攝像傳感器62·4。微通道板62·1在板內(nèi)具有許多通道，在由靜電透鏡59·13成像的二次電子或反射電子通過(guò)該通道內(nèi)的期間，生成更多的電子。即，放大二次電子。熒光面62·2根據(jù)被放大的二次電子來(lái)發(fā)出熒光，從而將二次電子變換為光。轉(zhuǎn)像透鏡62·3將該熒光引導(dǎo)到CCD攝像傳感器62·4上，CCD攝像傳感器62·4將晶片W表面上的二次電子的強(qiáng)度分布變換為每個(gè)元件的電信號(hào)即數(shù)字圖像數(shù)據(jù)并輸出到控制部61·4。
控制部61·4可以如圖61例示的那樣，由通用的個(gè)人計(jì)算機(jī)61·8構(gòu)成。該計(jì)算機(jī)61·8包括根據(jù)規(guī)定的程序來(lái)執(zhí)行各種控制、運(yùn)算處理的控制部主體61·9、顯示主體61·9的處理結(jié)果的CRT 61·10、以及操作員用于輸入命令的鍵盤或鼠標(biāo)等輸入部61·11。當(dāng)然，也可以由缺陷檢查裝置專用的硬件或工作站等來(lái)構(gòu)成控制部61·4。
控制部主體61·9由未圖示的CPU、RAM、ROM、硬盤、顯示板等各種控制板等構(gòu)成。在RAM或硬盤等存儲(chǔ)器上，分配了存儲(chǔ)從檢測(cè)器61·3接收到的電信號(hào)即晶片W的二次電子圖像的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的二次電子圖像存儲(chǔ)區(qū)域。此外，在硬盤上，除了保存著控制整個(gè)缺陷檢查裝置的控制程序之外，還保存著從存儲(chǔ)區(qū)域61·12讀出二次電子圖像數(shù)據(jù)、根據(jù)該圖像數(shù)據(jù)按照規(guī)定的算法來(lái)自動(dòng)檢測(cè)晶片W的缺陷的缺陷檢測(cè)程序61·13。該缺陷檢測(cè)程序61·13例如具有比較晶片W的相應(yīng)檢查部位和別的檢查部位、將與其他大部分部位的圖形不同的圖形作為缺陷報(bào)告顯示給操作員的功能。再者，也可以在CRT 61·10的顯示部上顯示二次電子圖像61·14，通過(guò)操作員的目視來(lái)檢測(cè)晶片W的缺陷。
接著，以圖63的流程圖為例來(lái)說(shuō)明圖61所示的實(shí)施方式的電子束裝置的作用。首先，將作為檢查對(duì)象的晶片W設(shè)置到工作臺(tái)61·2上(步驟63·1)。這也可以是將在未圖示的加載器上保存著的多個(gè)晶片W逐片自動(dòng)設(shè)置到工作臺(tái)61·2上的方式。接著，從電子槍59·6放出一次電子束，通過(guò)靜電透鏡59·8，照射到設(shè)置的晶片W表面上的規(guī)定的檢查區(qū)域上(步驟63·2)。從照射了一次電子束的晶片W放出二次電子及/或反射電子(以下簡(jiǎn)稱“二次電子”)，其結(jié)果是，將晶片W充電到正電位。
接著，用放大投影系統(tǒng)的靜電透鏡59·13使產(chǎn)生的二次電子束以規(guī)定的倍率成像到檢測(cè)器61·3上(步驟63·3)。此時(shí)，在向工作臺(tái)61·2施加了負(fù)的電壓的狀態(tài)下，使UV燈61·5向光電子放出材料65·1發(fā)光(步驟63·4)。其結(jié)果是，從UV燈61·5發(fā)出的頻率為v的紫外線用其能量量子hv(h是普朗克常數(shù))使光電子放出材料65·1放出光電子。這些光電子e-從帶負(fù)電的光電子放出材料61·6照射到充了正電的晶片W上，使該晶片W電中和。這樣，二次電子束不會(huì)受晶片W的正電位的實(shí)質(zhì)性的影響，成像到檢測(cè)器61·3上。
檢測(cè)器61·3檢測(cè)從這樣電中和了的晶片W放出的(減輕了像障礙的)二次電子束的圖像，變換輸出為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)(步驟63·5)。接著，控制部61·4根據(jù)缺陷檢測(cè)程序61·13，根據(jù)檢測(cè)出的圖像數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行晶片W的缺陷檢測(cè)處理(步驟63·6)。在該缺陷檢測(cè)處理中，控制部61·4在具有許多相同的管芯的晶片的情況下，如前所述，通過(guò)比較檢測(cè)出的各管芯的檢測(cè)圖像來(lái)提取缺陷部分。也可以比較對(duì)照存儲(chǔ)器中預(yù)先存儲(chǔ)著的不存在缺陷的晶片的基準(zhǔn)二次電子圖像、和實(shí)際檢測(cè)出的二次電子束圖像，自動(dòng)檢測(cè)缺陷部分。此時(shí)，也可以將檢測(cè)圖像顯示到CRT 61·10上，并且標(biāo)記顯示被判定為缺陷部分的部分，由此，操作員能夠最終確認(rèn)、評(píng)價(jià)晶片W是否實(shí)際具有缺陷。后面將進(jìn)一步描述該缺陷檢測(cè)方法的具體例。
在步驟63·5的缺陷檢測(cè)處理的結(jié)果是判定為晶片W有缺陷的情況下(步驟63·7的肯定判定)，警告操作員存在缺陷(步驟63·8)。作為警告的方法，例如可以在CRT 61·10的顯示部上顯示通知存在缺陷的消息，或者與此同時(shí)顯示存在缺陷的圖形的放大圖像61·14。也可以將這種缺陷晶片立即從試樣室61·1取出，保存到與沒(méi)有缺陷的晶片不同的保管場(chǎng)所中(步驟63·9)。
在步驟63·6的缺陷檢測(cè)處理的結(jié)果是判定為晶片W沒(méi)有缺陷的情況下(步驟63·7的否定判定)，對(duì)當(dāng)前作為檢查對(duì)象的晶片W判定是否還有應(yīng)檢查的區(qū)域(步驟63·10)。在還有應(yīng)檢查的區(qū)域的情況下(步驟63·10的肯定判定)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)61·2，使晶片W移動(dòng)，使得將要檢查的其他區(qū)域落入一次電子束的照射區(qū)域內(nèi)(步驟63·11)。其后，返回到步驟63·2對(duì)該其他檢測(cè)區(qū)域重復(fù)同樣的處理。
在已沒(méi)有應(yīng)檢查的區(qū)域的情況下(步驟63·10的否定判定)，或者在剔取缺陷晶片的工序(步驟63·9)后，判定當(dāng)前作為檢查對(duì)象的晶片W是否是最后一個(gè)晶片，即在未圖示的加載器上是否已沒(méi)有未檢查的晶片(步驟63·12)。在不是最后一個(gè)晶片的情況下(步驟63·12否定判定)，將檢查完畢的晶片保管到規(guī)定的保存部位中，代之以將新的未檢查的晶片設(shè)置到工作臺(tái)61·2中(步驟63·13)。其后，返回到步驟63·2并對(duì)該晶片重復(fù)同樣的處理。在是最后一個(gè)晶片的情況下(步驟63·12肯定判定)，將檢查完畢晶片保管到規(guī)定的保存部位中，結(jié)束全部工序。也存儲(chǔ)并管理各盒的識(shí)別號(hào)、晶片的識(shí)別號(hào)、例如批號(hào)等。
UV光電子照射(步驟63·4)，只要是能夠避免晶片W的正的充電、且在減少了像障礙的狀態(tài)下能夠進(jìn)行二次電子圖像檢測(cè)(步驟63·5)，可以在任意定時(shí)、任意期間內(nèi)進(jìn)行。在繼續(xù)圖63的處理的期間，可以始終處于點(diǎn)亮UV燈61·5的狀態(tài)，但是也可以對(duì)每1片晶片確定期間來(lái)重復(fù)發(fā)光、熄滅。在后者的情況下，作為發(fā)光的定時(shí)，除了圖63所示的定時(shí)之外，也可以從執(zhí)行二次電子束成像(步驟63·3)之前，進(jìn)而從執(zhí)行一次電子束照射(步驟63·2)之前開(kāi)始。最好是，至少在檢測(cè)二次電子的期間內(nèi)持續(xù)照射UV光電子，但是如果在檢測(cè)二次電子圖像前或檢測(cè)中晶片充分電中和，則也可以停止照射UV光電子。
步驟63·6的缺陷檢測(cè)方法的具體例示于圖64的(a)～(c)。首先，圖64的(a)示出了第1個(gè)檢測(cè)出的管芯的圖像64·1及第2個(gè)檢測(cè)出的另一個(gè)管芯的圖像64·2。如果判斷為第3個(gè)檢測(cè)出的另一個(gè)管芯的圖像與第1個(gè)圖像64·1相同或類似，則判定為第2個(gè)管芯圖像64·2的64·3的部分有缺陷，能夠檢測(cè)出缺陷部分。
圖64的(b)示出了測(cè)定晶片上形成的圖形的線寬的例子。沿64·5的方向掃描晶片上的實(shí)際的圖形64·4時(shí)的實(shí)際的二次電子的強(qiáng)度信號(hào)是64·6，將該信號(hào)連續(xù)地超過(guò)預(yù)先校正并確定的閾值電平64·7的部分的寬度64·8作為圖形64·4的線寬來(lái)測(cè)定。在這樣測(cè)定出的線寬不在規(guī)定的范圍內(nèi)的情況下，可以判定為該圖形由缺陷。
圖64的(c)示出了測(cè)定在晶片上形成的圖形的電位對(duì)比度的例子。在圖61所示的結(jié)構(gòu)中，在晶片W的上方設(shè)有軸對(duì)稱的電極64·9，例如提供相對(duì)于晶片電位0V為-10V的電位。此時(shí)的-2V的等電位面設(shè)為64·10所示的形狀。這里，假設(shè)晶片上形成的圖形64·11及64·12分別是-4V和0V的電位。在此情況下，從圖形64·11放出的二次電子在-2V等電位面64·10上具有與2eV的動(dòng)能相當(dāng)?shù)南蛏系乃俣?，所以越過(guò)該勢(shì)壘64·10，如軌道64·13所示地從電極64·9脫出，由檢測(cè)器61·3檢測(cè)出來(lái)。另一方面，從圖形64·12放出的二次電子不能越過(guò)-2V的勢(shì)壘，如軌道64·14所示地被趕回晶片面，所以不能檢測(cè)到。因此，圖形64·11的檢測(cè)圖像明亮，圖形64·12的檢測(cè)圖像黑暗。這樣，得到電位對(duì)比度。如果預(yù)先校正檢測(cè)圖像的亮度和電位，則能夠根據(jù)檢測(cè)圖像來(lái)測(cè)定圖形的電位。然后，能夠根據(jù)該電位分布來(lái)評(píng)價(jià)圖形的缺陷部分。
此外，在管芯內(nèi)有浮動(dòng)著的部分的情況下，可以用預(yù)充電單元賦予電荷并使該浮動(dòng)著的部位帶電，產(chǎn)生與電導(dǎo)通并接地著的部分之間的電位差。取得此狀態(tài)下的電位對(duì)比度數(shù)據(jù)并分析，也能夠發(fā)現(xiàn)浮動(dòng)部位?？梢杂米饔兄旅?キラ一)缺陷等的情況下的缺陷發(fā)現(xiàn)方法?？梢詫㈦娢粚?duì)比度數(shù)據(jù)變換為電位對(duì)比度圖像并與其他管芯的圖形的電位對(duì)比度圖像進(jìn)行比較，也可以與從CAD等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中取得的電位對(duì)比度圖像進(jìn)行比較。
本發(fā)明另一實(shí)施方式的具有預(yù)充電單元的缺陷檢查裝置的概略結(jié)構(gòu)示于圖65。其中，對(duì)與圖61的實(shí)施方式同樣的構(gòu)件附以同一符號(hào)并省略詳細(xì)說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，如圖65所示，在UV燈61·5的玻璃表面上未涂布光電子放出材料。而是將光電子放出板65·1在試樣室61·1內(nèi)配置在晶片W的上方，UV燈61·5配置在放射的紫外線能照射到光電子放出板65·1的位置上。在光電子放出板65·1上，連接著電源71·7的負(fù)極，在工作臺(tái)61·2上連接著電源的正極。該光電子放出板65·1由Au等金屬做成，后者也可以由鍍了這種金屬的板做成。
圖65的實(shí)施方式的作用與圖61的實(shí)施方式相同。在該圖65的實(shí)施方式中也可以將光電子適時(shí)照射到晶片W的表面上，所以得到與圖61的實(shí)施方式同樣的效果。
本發(fā)明的又一實(shí)施方式的具有預(yù)充電單元的缺陷檢查裝置的概略結(jié)構(gòu)示于圖66。其中，對(duì)與圖61及圖65的實(shí)施方式同樣的構(gòu)件附以同一符號(hào)并省略詳細(xì)說(shuō)明。在圖66的實(shí)施方式中，如圖所示，在試樣室61·1的側(cè)面壁上設(shè)有透明的窗材料66·1，UV燈61·5被配置在試樣室61·2的外部，以便從UV燈61·5放射的紫外線通過(guò)該窗材料66·1后在試樣室61·1內(nèi)能照射到配置在晶片W上方的光電子放出板65·1上。在圖66的實(shí)施方式中，在變?yōu)檎婵盏脑嚇邮?1·1的外部配置了UV燈61·5，所以無(wú)需考慮UV燈61·5的耐真空性能，與圖61及圖65的實(shí)施方式相比，能夠擴(kuò)大UV燈61·5的選擇范圍。
圖66的實(shí)施方式的其他作用與圖61及圖65的實(shí)施方式相同。在圖66的實(shí)施方式中也能夠?qū)⒐怆娮舆m時(shí)照射到晶片W的表面上，所以得到與圖61及圖65的實(shí)施方式同樣的效果。
以上是上述各實(shí)施方式，但是本發(fā)明的具有預(yù)充電單元的缺陷檢查裝置并不限于上述例子，在本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以任意適當(dāng)變更。例如，作為被檢查試樣，以半導(dǎo)體晶片W為例作了說(shuō)明，但是本發(fā)明的被檢查試樣不限于此，可以選擇能夠用電子束檢查缺陷的任意物品。例如也可以將對(duì)晶片形成曝光用圖形的掩?；蛲干湫偷难谀?模板掩模(ステンシルマスク))等作為檢查對(duì)象。此外，不限于半導(dǎo)體工藝，當(dāng)然也可以用于微機(jī)械相關(guān)方面、液晶相關(guān)方面的檢查或評(píng)價(jià)。
此外，作為缺陷檢查用的電子束裝置，示出了圖61至圖66的結(jié)構(gòu)，但是電子光學(xué)系統(tǒng)等可以任意適當(dāng)變更。例如，圖示的缺陷檢查裝置的電子束照射部件(59·6、59·8)是從斜上方使一次電子束入射到晶片W的表面上的形式，但是也可以在靜電透鏡59·13的下方設(shè)置一次電子束的偏轉(zhuǎn)部件，使一次電子束垂直入射到晶片W的表面上。作為這種偏轉(zhuǎn)部件，例如有用電場(chǎng)和磁場(chǎng)正交的場(chǎng)E×B使一次電子束偏轉(zhuǎn)的維恩濾波器等。
再者，作為放射光電子的部件，當(dāng)然可以采用圖61至圖66所示的UV燈61·5及光電子放出材料61·6或光電子放出板65·1的組合以外的任意部件。
圖63的流程圖的流程也不限于此。例如，在步驟63·7中對(duì)判定為有缺陷的試樣不進(jìn)行其他區(qū)域的缺陷檢查，但是也可以變更處理的流程，以便覆蓋全部區(qū)域來(lái)檢測(cè)缺陷。此外，如果能夠放大一次電子束的照射區(qū)域，用1次照射來(lái)覆蓋試樣的全部檢查區(qū)域，則可以省略步驟63·10及步驟63·11。
再者，在圖63中，在步驟63·7中判定為晶片有缺陷的情況下，在步驟63·8中立即警告操作員存在缺陷，并進(jìn)行事后處理(步驟63·9)，但是也可以變更處理的流程，記錄缺陷信息并在批處理結(jié)束后(步驟63·12肯定判定之后)，報(bào)告具有缺陷的晶片的缺陷信息。
如以上詳細(xì)說(shuō)明的那樣，根據(jù)圖61至圖66的實(shí)施方式的缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法，將具有與一次電子束不同的能量、即比一次電子束低的能量的電子供給到試樣上，所以得到下述優(yōu)良的效果減少了二次電子放出時(shí)伴隨的試樣表面的正的充電，進(jìn)而能夠消除充電時(shí)伴隨的二次電子束的像障礙，能夠更高精度地檢查試樣的缺陷。
再者，如果將圖61至圖66的缺陷檢查裝置用于器件制造方法中，則用上述缺陷檢查裝置來(lái)進(jìn)行試樣的缺陷檢查，所以得到下述優(yōu)良的效果能提高產(chǎn)品的成品率并防止出廠缺陷產(chǎn)品。
以上描述了預(yù)充電用電子能量主要是100eV以下的低能量、軟照射到試樣表面上的情況，但是也可以用2kV以上、20kV以下，最好是3～10kV，更好的是3～5kV進(jìn)行預(yù)充電后，以正帶電或負(fù)帶電模式、或反射電子模式來(lái)進(jìn)行像取得。在負(fù)帶電模式中，也可以用與檢查時(shí)的電子束的著陸能量相同的能量來(lái)進(jìn)行預(yù)充電。
此外，為了抑制帶電，將導(dǎo)電性的薄膜涂布到試樣表面也很有效。此時(shí)的膜厚為1～100mm、最好為1～10mm、更好的為1～3mm較合適。再者，如果用濺射蝕刻等清潔了試樣表面后進(jìn)行像取得，則能得到更清晰的像。導(dǎo)電性薄膜涂布及濺射蝕刻可以分別獨(dú)立地使用，也可以與預(yù)充電同時(shí)使用。例如，可以在濺射蝕刻后進(jìn)行預(yù)充電來(lái)進(jìn)行像取得，也可以在濺射蝕刻后涂布導(dǎo)電性薄膜后進(jìn)行預(yù)充電。
2-5)真空排氣系統(tǒng)真空排氣系統(tǒng)由真空泵、真空閥、真空計(jì)、真空配管等構(gòu)成，根據(jù)規(guī)定的序列對(duì)電子光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)器部、試樣室、預(yù)載室進(jìn)行真空排氣。在各部中，控制真空閥，以便實(shí)現(xiàn)所需的真空度。始終監(jiān)視真空度，在異常時(shí)，通過(guò)互鎖功能來(lái)緊急控制隔離閥等，確保真空度。作為真空泵，主排氣使用渦輪分子泵，粗抽使用羅茨式干式真空泵。檢查場(chǎng)所(電子束照射部)的壓力為10-3～10-5Pa、最好是比其低1個(gè)數(shù)量級(jí)的10-4～10-6Pa較實(shí)用。
2-6)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)主要由主控制器、控制控制器、工作臺(tái)控制器構(gòu)成。主控制器包括人機(jī)界面，操作員的操作通過(guò)這里來(lái)進(jìn)行(輸入各種指示/命令、輸入配方(レシピ)等、指示檢查開(kāi)始、切換自動(dòng)和手動(dòng)檢查模式、輸入手動(dòng)檢查模式時(shí)所需的所有命令等)。此外，與工廠的主計(jì)算機(jī)的通信、控制真空排氣系統(tǒng)、輸送晶片等試樣、位置對(duì)齊的控制、向其他控制控制器或工作臺(tái)控制器傳遞命令或接受信息等也由主控制器來(lái)進(jìn)行。此外，具備從光學(xué)顯微鏡取得圖像信號(hào)、使工作臺(tái)的變動(dòng)信號(hào)反饋到電子光學(xué)系統(tǒng)來(lái)校正像的惡化的工作臺(tái)振動(dòng)校正功能、檢測(cè)試樣觀察位置的Z方向(二次光學(xué)系統(tǒng)的軸方向)的位移并反饋到電子光學(xué)系統(tǒng)、自動(dòng)校正焦點(diǎn)的自動(dòng)焦點(diǎn)校正功能。向電子光學(xué)系統(tǒng)授受反饋信號(hào)等、及從工作臺(tái)授受信號(hào)分別經(jīng)控制控制器及工作臺(tái)控制器來(lái)進(jìn)行。
控制控制器主要擔(dān)當(dāng)電子光學(xué)系統(tǒng)的控制(電子槍、透鏡、對(duì)準(zhǔn)器、維恩濾波器用等高精度的電源的控制等)。具體地說(shuō)，進(jìn)行下述控制(聯(lián)動(dòng)控制)在倍率變化時(shí)，也始終向照射區(qū)域照射一定的電子電流；與各倍率對(duì)應(yīng)，向各透鏡系統(tǒng)和對(duì)準(zhǔn)器自動(dòng)設(shè)定電壓等；與各操作模式對(duì)應(yīng)，向各透鏡系統(tǒng)和對(duì)準(zhǔn)器自動(dòng)設(shè)定電壓等。
工作臺(tái)控制器主要進(jìn)行與工作臺(tái)的移動(dòng)有關(guān)的控制，能夠進(jìn)行精密的X方向及Y方向的μm量級(jí)的移動(dòng)(±5μm以下、最好是±1μm以下、更好的是±0.5μm以下左右的誤差)。此外，本工作臺(tái)以±10秒左右以內(nèi)、最好是±1秒以內(nèi)、更好的是±0.3秒以下的誤差精度也控制旋轉(zhuǎn)方向(θ控制)。以下，具體說(shuō)明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
2-6-1)結(jié)構(gòu)及功能本裝置提供下述功能用電子顯微鏡或光學(xué)顯微鏡來(lái)拍攝晶片的指定位置并顯示；用電子顯微鏡來(lái)拍攝晶片的指定位置并進(jìn)行缺陷檢測(cè)及缺陷分類；用電子顯微鏡或光學(xué)顯微鏡來(lái)拍攝檢測(cè)出缺陷的位置并顯示。此外，為了實(shí)現(xiàn)及維護(hù)上述功能，具有電子光學(xué)系統(tǒng)控制、真空系統(tǒng)控制和晶片輸送控制、構(gòu)成設(shè)備單體操作、攝像功能、自動(dòng)缺陷檢查處理、裝置異常檢測(cè)、以及裝置起動(dòng)/停止處理功能。
輔助功能如下所述。
(1)電子光學(xué)系統(tǒng)控制功能(a)透鏡電壓施加控制(a-1)聯(lián)動(dòng)控制(a-2)基于施加函數(shù)的電壓施加(a-3)多極透鏡聯(lián)動(dòng)電壓施加(a-4)搖擺控制(b)電子束輸出調(diào)整(b-1)預(yù)熱(Gun)(b-1)加熱(Gun)(b-3)發(fā)射電流控制(BIAS控制)(2)真空系統(tǒng)控制功能(a)室個(gè)別真空排氣/大氣釋放(b)指定室一并真空排氣/大氣釋放(3)晶片輸送控制功能下述動(dòng)作的步進(jìn)動(dòng)作/全自動(dòng)動(dòng)作(a)晶片加載(b)晶片卸載(4)構(gòu)成設(shè)備單體操作功能(5)攝像功能。
選擇以下2個(gè)輸入系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行攝像(a)CCD攝像機(jī)·光學(xué)顯微鏡低倍(像素尺寸2.75μm/像素)·光學(xué)顯微鏡高倍(像素尺寸0.25μm/像素)
(b)TDI攝像機(jī)(b-1)TDI-still(靜止)(b-2)TDI-scan(掃描)EB×80(像素尺寸0.2μm/像素)EB×160(像素尺寸0.1μm/像素)EB×320(像素尺寸0.05μm/像素)EB×480(像素尺寸0.03μm/像素)。
再者，為了防止誤操作等造成的事故，作為按照操作者的技術(shù)、知識(shí)水平來(lái)限制可操作項(xiàng)目的功能，有用戶模式指定功能。該用戶模式由GUI(圖形用戶界面)起動(dòng)時(shí)輸入的用戶ID及口令來(lái)指定。
用戶模式有維護(hù)模式、配方創(chuàng)建模式、操作員模式，在裝置設(shè)置后的調(diào)試作業(yè)及維護(hù)作業(yè)時(shí)用維護(hù)模式來(lái)進(jìn)行操作，在創(chuàng)建配方時(shí)用配方創(chuàng)建模式來(lái)支持所需的操作及過(guò)程，在自動(dòng)缺陷檢查時(shí)用操作員模式來(lái)使用創(chuàng)建畢的配方進(jìn)行檢查。各用戶模式和裝置運(yùn)用形態(tài)的關(guān)系如圖67所示。這里，維護(hù)模式構(gòu)成設(shè)備單體操作、晶片輸送、真空系統(tǒng)控制、電子光學(xué)系統(tǒng)控制、觀察(光顯攝像、TDI攝像)、缺陷檢查、復(fù)查配方創(chuàng)建模式晶片輸送、觀察(光顯攝像、TDI攝像)、缺陷檢查、復(fù)查操作員模式自動(dòng)缺陷檢查(晶片輸送等必要功能的自動(dòng)控制)、復(fù)查。
在本裝置中，作為運(yùn)用時(shí)所需的可變參數(shù)，存在裝置常數(shù)和配方。作為吸收裝置固有的(安裝誤差等)誤差的參數(shù)，規(guī)定了裝置常數(shù)；作為為了自動(dòng)進(jìn)行缺陷檢查而規(guī)定各種條件的參數(shù)，規(guī)定了配方。裝置常數(shù)最好在起動(dòng)作業(yè)時(shí)、維護(hù)作業(yè)后設(shè)定，基本上其后不用變更。
配方被分類為輸送配方、對(duì)準(zhǔn)配方、管芯圖配方、焦點(diǎn)圖配方、檢查配方，根據(jù)這些配方來(lái)進(jìn)行缺陷檢查，所以設(shè)定作業(yè)在實(shí)施檢查處理前進(jìn)行，保存多個(gè)圖形的設(shè)定。
創(chuàng)建配方的過(guò)程如圖68所示，將晶片輸送到工作臺(tái)上(晶片加載)是第一個(gè)步驟。將晶片盒設(shè)置到裝置中后，進(jìn)行用于檢測(cè)盒內(nèi)的各插槽有無(wú)晶片的晶片搜索，對(duì)檢測(cè)出的晶片指定晶片尺寸、切口/定向平面種類、(加載到工作臺(tái)上時(shí)的)切口方向，按圖69、圖70所示的過(guò)程來(lái)加載晶片。向輸送配方中保存這些條件。加載到工作臺(tái)上的晶片的管芯的配置方向與TDI攝像機(jī)的掃描方向未必一致(圖71)。為了使其一致，需要用θ工作臺(tái)使晶片旋轉(zhuǎn)的操作，將該操作稱為對(duì)準(zhǔn)(圖72)。在對(duì)準(zhǔn)配方中，保存加載到工作臺(tái)上后的對(duì)準(zhǔn)執(zhí)行條件。
并且，實(shí)施對(duì)準(zhǔn)時(shí)，創(chuàng)建表示管芯排列的管芯圖(圖73)，在管芯圖配方中保存管芯尺寸或(作為表示管芯的位置的起點(diǎn)的)原點(diǎn)管芯的位置等。
2-6-2)對(duì)準(zhǔn)過(guò)程作為對(duì)準(zhǔn)(定位)過(guò)程，首先用光學(xué)顯微鏡的低倍進(jìn)行粗略的定位，接著用光學(xué)顯微鏡的高倍，最后用EB像來(lái)進(jìn)行詳細(xì)的定位。
A.用光學(xué)顯微鏡低倍來(lái)攝像(1)<第1、2、3搜索管芯指定及模板指定>
(1-1)第1搜索管芯指定及模板指定通過(guò)用戶的操作來(lái)移動(dòng)工作臺(tái)，使得位于晶片下方的管芯的左下角位于攝像機(jī)中央附近，決定位置后，取得圖形匹配用模板圖像。該管芯是作為定位的基準(zhǔn)的管芯，左下角的坐標(biāo)成為特征點(diǎn)的坐標(biāo)。今后，通過(guò)用該模板圖像進(jìn)行圖形匹配，來(lái)測(cè)定基板上的任意管芯的正確的位置坐標(biāo)。作為該模板圖像，必須在搜索區(qū)域內(nèi)選擇獨(dú)特的圖形的圖像。
其中，在本實(shí)施例中，將左下角作為圖形匹配用模板圖像取得位置，但是并不限于此，可以將管芯內(nèi)的任意位置選擇為特征點(diǎn)。但是，一般，角上的點(diǎn)比管芯的內(nèi)部或邊上的點(diǎn)更容易確定坐標(biāo)，所以選擇四個(gè)角中的某一個(gè)較合適。同樣，在本實(shí)施例中，對(duì)位于晶片下方的管芯取得了圖形匹配用模板圖像，但是當(dāng)然這也可以選擇任意管芯，以便容易進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
(1-2)第2搜索管芯指定將第1搜索管芯的右鄰的管芯作為第2搜索管芯，通過(guò)用戶操作來(lái)移動(dòng)工作臺(tái)，使得第2搜索管芯的左下角位于攝像機(jī)中央附近，決定位置后，通過(guò)用上述(1-1)中取得的模板圖像自動(dòng)執(zhí)行圖形匹配，來(lái)取得與用第1搜索管芯指定的模板圖像一致的第2搜索管芯的圖形的嚴(yán)密的坐標(biāo)值。
其中，在本實(shí)施例中，將第1搜索管芯的右鄰的管芯作為第2搜索管芯來(lái)舉例說(shuō)明，當(dāng)然本發(fā)明的第2搜索管芯并不限于此?？傊?，選擇能夠通過(guò)圖形匹配來(lái)正確地把握管芯在行方向上相對(duì)于把握了正確的特征點(diǎn)的位置坐標(biāo)的基準(zhǔn)點(diǎn)的位置關(guān)系的點(diǎn)即可。因此，例如也可以將第1搜索管芯的左鄰的管芯作為第2搜索管芯。
(1-3)第3搜索管芯指定將第2搜索管芯的上鄰的管芯作為第3搜索管芯，通過(guò)用戶操作來(lái)移動(dòng)工作臺(tái)，使得第3搜索管芯的左下角位于攝像機(jī)中央附近，決定位置后，通過(guò)用上述(1-1)中取得的模板圖像自動(dòng)執(zhí)行圖形匹配，來(lái)取得與用第1搜索管芯指定的模板圖像一致的第2搜索管芯的圖形的嚴(yán)密的坐標(biāo)值。
其中，在本實(shí)施例中，將第2搜索管芯的上鄰的管芯作為第3搜索管芯來(lái)舉例說(shuō)明，當(dāng)然本發(fā)明的第3搜索管芯并不限于此?？傊軌?qū)盐樟颂卣鼽c(diǎn)的正確的坐標(biāo)的管芯作為基準(zhǔn)，把握包含列方向的管芯的特定點(diǎn)的坐標(biāo)的距離的位置關(guān)系即可。因此，第1搜索管芯的上鄰的管芯也可以適當(dāng)?shù)卮孢m用。
(2)<光顯低倍Y方向圖形匹配>
(2-1)根據(jù)第2搜索管芯的圖形匹配坐標(biāo)(X2，Y2)和第3搜索管芯的圖形匹配坐標(biāo)(X3，Y3)的關(guān)系，來(lái)計(jì)算向上述管芯的圖形的移動(dòng)量(dX，dY)。
dX＝X3-X2dY＝Y(jié)3-Y2(2-2)用算出的移動(dòng)量(dX，dY)，將工作臺(tái)移動(dòng)到第1搜索管芯的上鄰的管芯的圖形(預(yù)計(jì))存在的坐標(biāo)(XN，YN)。
XN＝X1+dXYN＝Y(jié)1+dY※(X1，Y1)第1搜索管芯的圖形的坐標(biāo)(2-3)移動(dòng)工作臺(tái)后，通過(guò)用光顯低倍來(lái)攝像，用模板圖像執(zhí)行圖形匹配，來(lái)取得當(dāng)前觀察中的圖形的嚴(yán)密的坐標(biāo)值(XN，YN)，進(jìn)而將1設(shè)定為管芯的檢測(cè)個(gè)數(shù)(DN)的初值。
(2-4)計(jì)算從第1搜索管芯的圖形坐標(biāo)(X1，Y1)到當(dāng)前攝像中的圖形的坐標(biāo)(XN，YN)的移動(dòng)量(dX，dY)。
dX＝XN-X1dY＝Y(jié)N-Y1(2-5)以第1搜索管芯為起點(diǎn)將工作臺(tái)移動(dòng)算出移動(dòng)量(dX，dY)的2倍的移動(dòng)量(2*dX，2*dY)。
(2-6)移動(dòng)工作臺(tái)后，通過(guò)用光顯低倍來(lái)攝像，用模板圖像執(zhí)行圖形匹配，來(lái)更新當(dāng)前觀察中的圖形的嚴(yán)密的坐標(biāo)值(XN，YN)，將管芯的檢測(cè)個(gè)數(shù)加倍。這請(qǐng)參照?qǐng)D74。
(2-7)向晶片上部重復(fù)執(zhí)行(2-4)～(2-6)，直至超過(guò)預(yù)先指定的Y坐標(biāo)值。
其中，在本實(shí)施例中，為了提高精度，及為了減少處理次數(shù)(重復(fù)次數(shù))、縮短處理時(shí)間，以重復(fù)2倍移動(dòng)量的方式為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是如果精度沒(méi)有問(wèn)題，想進(jìn)一步縮短處理時(shí)間，則也可以以3倍、4倍這樣2倍以上等的整數(shù)倍的高倍率來(lái)執(zhí)行。相反，如果沒(méi)有問(wèn)題，為了進(jìn)一步提高精度，也可以按固定移動(dòng)量來(lái)重復(fù)移動(dòng)。當(dāng)然在這些中的任一種情況下，都使其也反映到檢測(cè)個(gè)數(shù)上。
(3)<光顯低倍θ旋轉(zhuǎn)>
(3-1)用從第1搜索管芯的圖形坐標(biāo)(X1，Y1)、到最后搜索到的管芯圖形的嚴(yán)密坐標(biāo)值(XN，YN)為止的移動(dòng)量，及至此檢測(cè)出的管芯的個(gè)數(shù)(DN)，來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)量(θ)及Y方向管芯尺寸(YD)(參照?qǐng)D75)。
dX＝XN-X1dY＝Y(jié)N-Y1θ＝tan-1(dX/dY)YD＝sqrt((dX)2+(dY)2)/DN※sqrt(A)=A]]>(3-2)使θ工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)算出的旋轉(zhuǎn)量(θ)。
B.用光學(xué)顯微鏡高倍來(lái)攝像(1)用光顯高倍像來(lái)執(zhí)行與光顯低倍的(1)同樣的過(guò)程。
(2)用光顯高倍像來(lái)執(zhí)行與光顯低倍的(2)同樣的過(guò)程。
(3)執(zhí)行與光顯低倍的(3)同樣的過(guò)程。
(4)<光顯高倍θ旋轉(zhuǎn)后的容許值檢驗(yàn)>
(4-1)[第1搜索管芯、光顯高倍的模板指定]根據(jù)旋轉(zhuǎn)前坐標(biāo)(X1，Y1)及旋轉(zhuǎn)量(θ)來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)后的第1搜索管芯的坐標(biāo)(X’1，Y’1)，將工作臺(tái)移動(dòng)到坐標(biāo)(X’1，Y’1)，決定位置后，取得圖形匹配用模板圖像。
X’1＝x1*cosθ-y1*sinθY’1＝X1*sinθ+y1*cosθ(4-2)光顯高倍Y方向圖形匹配通過(guò)從旋轉(zhuǎn)后的第1搜索管芯的坐標(biāo)(X’1，Y’1)向Y方向移動(dòng)dY，執(zhí)行圖形匹配，來(lái)取得當(dāng)前過(guò)程中的圖形的嚴(yán)密坐標(biāo)值(XN，YN)。
(4-3)計(jì)算從旋轉(zhuǎn)后的第1搜索管芯的坐標(biāo)(X’1，Y’1)到當(dāng)前攝像中圖形的坐標(biāo)(XN，YN)的移動(dòng)量(dX，dY)。
dX＝XN-X’1dY＝Y(jié)N-Y’1(4-4)將第1搜索管芯作為起點(diǎn)，將工作臺(tái)移動(dòng)算出移動(dòng)量(dX，dY)的2倍的移動(dòng)量(2*dX，2*dY)。
(4-5)移動(dòng)工作臺(tái)后，通過(guò)用光顯高倍來(lái)攝像，用模板圖像來(lái)執(zhí)行圖形匹配，來(lái)更新當(dāng)前觀察中圖形的嚴(yán)密坐標(biāo)值(XN，YN)。
(4-6)向晶片上部重復(fù)執(zhí)行(4-3)～(4-5)，直至超過(guò)預(yù)先指定的Y坐標(biāo)值。
(4-7)計(jì)算θ的旋轉(zhuǎn)量用旋轉(zhuǎn)后的第1搜索管芯的坐標(biāo)(X’1，Y’1)、到最后搜索到的管芯圖形的嚴(yán)密坐標(biāo)值(XN，YN)為止的移動(dòng)量，來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)量(θ)。
dX＝XN-X1dY＝Y(jié)N-Y1θ＝tan-1(dX/dY)(4-8)光顯高倍θ容許值檢驗(yàn)確認(rèn)(4-7)中算出的旋轉(zhuǎn)量(θ)被抑制在既定值以下。在未抑制的情況下，用算出的旋轉(zhuǎn)量(θ)旋轉(zhuǎn)θ工作臺(tái)后，再次執(zhí)行(4-1)～(4-8)。但是，在即使重復(fù)規(guī)定次數(shù)執(zhí)行(4-1)～(4-8)也不抑制到容許范圍內(nèi)的情況下，認(rèn)為出錯(cuò)而中斷處理。
C.基于EB像的對(duì)準(zhǔn)(1)<Y搜索第1管芯、EB的模板指定>
用EB像來(lái)執(zhí)行與光顯高倍的(1)同樣的過(guò)程。
(2)<EB Y方向圖形匹配>
用EB像來(lái)執(zhí)行與光顯高倍的(2)同樣的過(guò)程。
(3)<EB θ旋轉(zhuǎn)>
用EB像來(lái)執(zhí)行與光顯高倍的(3)同樣的過(guò)程。
(4)<EB θ旋轉(zhuǎn)后的容許值檢驗(yàn)>
用EB像來(lái)執(zhí)行與光顯高倍的(4)同樣的過(guò)程。
(5)按照需要，用高倍率的EB像來(lái)執(zhí)行(1)～(4)(6)根據(jù)第1搜索管芯的坐標(biāo)(X1，Y1)和第2搜索管芯的坐標(biāo)(X2，Y2)，來(lái)計(jì)算X方向管芯尺寸(XD)的概略值dX＝X2-X1dY＝Y(jié)2-Y1XD＝sqrt((dX)2+(dY)2)※sqrt(A)=A]]>D.管芯圖創(chuàng)建(1)<X搜索第1管芯、EB的模板指定>
通過(guò)用戶操作來(lái)移動(dòng)工作臺(tái)，使得位于晶片左端的管芯的左下角位于TDI攝像機(jī)中央附近，決定位置后，取得圖形匹配用模板圖像。作為該模板圖像，必須在搜索區(qū)域內(nèi)選擇圖形獨(dú)特的圖像。
(2)<EB X方向圖形匹配>
(2-1)用X方向管芯尺寸概略值(XD)，將工作臺(tái)移動(dòng)到X搜索第1管芯的右鄰的管芯圖形(預(yù)計(jì))存在的坐標(biāo)(X1+XD，Y1)。
(2-2)移動(dòng)工作臺(tái)后，通過(guò)用TDI攝像機(jī)來(lái)拍攝EB像，用模板圖像來(lái)執(zhí)行圖形匹配，來(lái)取得當(dāng)前觀察中圖形的嚴(yán)密的坐標(biāo)值(XN，YN)，進(jìn)而將1設(shè)定為管芯的檢測(cè)個(gè)數(shù)(DN)的初值。
(2-3)計(jì)算從X搜索第1管芯的圖形坐標(biāo)(X1，Y1)、到當(dāng)前攝像中圖形的坐標(biāo)(XN，YN)為止的移動(dòng)量(dX，dY)。
dX＝XN-X1dY＝Y(jié)N-Y1(2-4)以X搜索第1管芯為起點(diǎn)，將工作臺(tái)移動(dòng)算出移動(dòng)量(dX，dY)的2倍的移動(dòng)量(2*dX，2*dY)。
(2-5)移動(dòng)工作臺(tái)后，通過(guò)用光TDI攝像機(jī)來(lái)拍攝EB像，用模板圖像來(lái)執(zhí)行圖形匹配，來(lái)更新當(dāng)前觀察中圖形的嚴(yán)密的坐標(biāo)值(XN，YN)，將管芯的檢測(cè)個(gè)數(shù)加倍。
(2-6)向晶片右方重復(fù)執(zhí)行(2-3)～(2-5)，直至超過(guò)預(yù)先指定的X坐標(biāo)值。
(3)<計(jì)算X方向傾斜>
用從X搜索第1管芯的圖形坐標(biāo)(X1，Y1)、到最后搜索到的管芯的圖形的嚴(yán)密坐標(biāo)值(XN，YN)為止的移動(dòng)量，及至此檢測(cè)出的管芯的個(gè)數(shù)(DN)，來(lái)計(jì)算工作臺(tái)直行誤差(Φ)及X方向管芯尺寸(XD)。
dX＝XN-X1dY＝Y(jié)N-Y1Φ＝tan-1(dY/dX)XD＝sqrt((dX)2+(dY)2)/DN※sqrt(A)=A]]>(4)<管芯圖創(chuàng)建>
這樣，求X方向管芯尺寸(XD)，與預(yù)先計(jì)算旋轉(zhuǎn)量(θ)時(shí)求出的Y方向管芯尺寸(YD)結(jié)合來(lái)創(chuàng)建管芯圖(理想上的管芯的配置信息)。用管芯圖可知管芯的理想上的配置。另一方面，實(shí)際的基板上的管芯例如受工作臺(tái)的機(jī)械誤差(導(dǎo)軌等零件或組裝的誤差)、干涉計(jì)的誤差(例如由反射鏡等的組裝的問(wèn)題造成)或充電造成的像的失真的影響，有時(shí)未必能夠觀察到理想的配置，把握該實(shí)際的管芯的位置和管芯圖上的理想的配置之間的誤差，考慮該誤差，一邊自動(dòng)校正它一邊進(jìn)行檢查。
E.焦點(diǎn)配方創(chuàng)建過(guò)程接著，說(shuō)明焦點(diǎn)配方的創(chuàng)建過(guò)程。焦點(diǎn)配方是以表等規(guī)定形式存儲(chǔ)基板等試樣的平面上記號(hào)的位置中的最佳焦點(diǎn)位置、或與焦點(diǎn)位置有關(guān)的諸條件的信息的配方。在焦點(diǎn)圖配方中，只設(shè)定晶片上的指定位置的焦點(diǎn)條件，對(duì)指定位置間的焦點(diǎn)值進(jìn)行線性插值(參照?qǐng)D76)。焦點(diǎn)配方創(chuàng)建過(guò)程如下所述。
(1)從管芯圖中選擇焦點(diǎn)測(cè)定對(duì)象管芯(2)設(shè)定管芯內(nèi)的焦點(diǎn)測(cè)定點(diǎn)(3)使工作臺(tái)移動(dòng)到各測(cè)定點(diǎn)，根據(jù)圖像及對(duì)比度值，手動(dòng)調(diào)整焦點(diǎn)值(CL12電壓)。
對(duì)準(zhǔn)處理中創(chuàng)建的管芯圖，是根據(jù)晶片兩端的管芯坐標(biāo)算出的理想的位置信息，由于各種原因，管芯圖上的管芯位置和實(shí)際的管芯位置之間產(chǎn)生誤差(參照?qǐng)D77)。將創(chuàng)建用于吸收該誤差量的參數(shù)的過(guò)程稱為精對(duì)準(zhǔn)，在精對(duì)準(zhǔn)配方中，保存管芯圖(理想的管芯配置信息)和實(shí)際的管芯的位置之間的誤差信息。這里設(shè)定的信息在缺陷檢查時(shí)使用。在精對(duì)準(zhǔn)配方中，只對(duì)管芯圖上指定的管芯測(cè)定誤差，對(duì)指定管芯間的誤差進(jìn)行線性插值。
F.精對(duì)準(zhǔn)過(guò)程(1)從管芯圖中指定精對(duì)準(zhǔn)用誤差測(cè)定對(duì)象管芯(2)從誤差測(cè)定對(duì)象管芯中選擇基準(zhǔn)管芯，將該管芯的位置作為與管芯圖之間的誤差為零的點(diǎn)(3)用TDI攝像機(jī)來(lái)拍攝基準(zhǔn)管芯的左下角，取得圖形匹配用模板圖像※在搜索區(qū)域內(nèi)將獨(dú)特的圖形選擇為模板圖像(4)取得鄰近的誤差測(cè)定對(duì)象管芯的左下方的(管芯圖上的)坐標(biāo)(X0，Y0)，使工作臺(tái)移動(dòng)。移動(dòng)后，通過(guò)用TDI攝像機(jī)來(lái)攝像，用(3)的模板圖像執(zhí)行圖形匹配，來(lái)取得嚴(yán)密的坐標(biāo)值(X，Y)。
(5)保存圖形匹配中取得的坐標(biāo)值(X，Y)和管芯圖上的坐標(biāo)值(X0，Y0)的誤差(6)對(duì)所有誤差測(cè)定對(duì)象管芯執(zhí)行(4)～(5)。
2-6-3)缺陷檢查缺陷檢查如圖78所示，進(jìn)行電子光學(xué)系統(tǒng)的條件設(shè)定(攝像倍率等的設(shè)定)，通過(guò)一邊照射電子束一邊移動(dòng)工作臺(tái)來(lái)進(jìn)行TDI掃描攝像(圖79)，根據(jù)設(shè)定的檢查條件(陣列檢查條件、隨機(jī)檢查條件、檢查區(qū)域)，用檢查專用處理單元(IPE)實(shí)時(shí)進(jìn)行缺陷檢查。
在檢查配方中，設(shè)定了電子光學(xué)系統(tǒng)的條件、檢查對(duì)象管芯、檢查區(qū)域及檢查方法(隨機(jī)/陣列)等(圖80的A、B)。
其中，為了取得缺陷檢查用的穩(wěn)定的圖像，實(shí)時(shí)同時(shí)進(jìn)行抑制位置偏移或速度不勻等造成的拍攝圖像的搖晃的EO校正、吸收理想的管芯圖上的配置和實(shí)際的管芯位置之間的誤差的管芯位置校正、用在有效的測(cè)定點(diǎn)上預(yù)先測(cè)定的焦點(diǎn)值對(duì)晶片全部區(qū)域的焦點(diǎn)值進(jìn)行插值的焦點(diǎn)調(diào)整。
在缺陷檢查的掃描動(dòng)作中，除了對(duì)檢查對(duì)象管芯的全部區(qū)域進(jìn)行檢查(圖81)以外，也可以如圖82所示，通過(guò)調(diào)整向與掃描方向成直角的方向的步進(jìn)移動(dòng)量來(lái)進(jìn)行抽樣檢查(縮短檢查時(shí)間)。
檢查結(jié)束后，作為檢查結(jié)果，將缺陷個(gè)數(shù)、包含缺陷的管芯的位置、缺陷尺寸、各管芯內(nèi)的缺陷位置、缺陷種類、缺陷圖像、比較圖像顯示在顯示器上，通過(guò)將這些信息及配方信息等保存到文件中，能夠確認(rèn)、再現(xiàn)過(guò)去的檢查結(jié)果。
在自動(dòng)缺陷檢查時(shí)選擇指定各種配方，從而根據(jù)輸送配方來(lái)加載晶片，根據(jù)對(duì)準(zhǔn)配方在工作臺(tái)上進(jìn)行晶片的對(duì)準(zhǔn)，根據(jù)焦點(diǎn)圖配方來(lái)設(shè)定焦點(diǎn)條件，根據(jù)檢查配方來(lái)進(jìn)行檢查，根據(jù)輸送配方來(lái)卸載晶片(圖83的A、B)。
2-6-4)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本裝置如圖84所示由多個(gè)控制器構(gòu)成。主控制器負(fù)責(zé)裝置(EBI)的GUI部/序列動(dòng)作，接受來(lái)自工廠主計(jì)算機(jī)或GUI的動(dòng)作指令，向VME控制器或IPE控制器發(fā)出所需的指示。VME控制器負(fù)責(zé)裝置(EBI)構(gòu)成設(shè)備的動(dòng)作，根據(jù)來(lái)自主控制器的指示，向工作臺(tái)控制器或PLC控制器發(fā)出指示。IPE控制器根據(jù)來(lái)自主控制器的指示，從IPE節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)中取得缺陷檢查信息，進(jìn)行取得的缺陷的分類及圖像顯示。IPE節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)取得從TDI攝像機(jī)輸出的圖像并進(jìn)行缺陷檢查。
PLC控制器接受來(lái)自VME控制器的指示，驅(qū)動(dòng)閥等設(shè)備及取得傳感器信息，進(jìn)行需要始終監(jiān)視的真空度異常等的異常監(jiān)視。工作臺(tái)控制器接受來(lái)自VME控制器的指示，執(zhí)行向XY方向的移動(dòng)和設(shè)在工作臺(tái)上的晶片的旋轉(zhuǎn)。
通過(guò)構(gòu)成這種分布式控制系統(tǒng)，在變更了末端的裝置構(gòu)成設(shè)備的情況下，通過(guò)保持各控制器間的接口相同，無(wú)需變更上級(jí)控制器的軟件及硬件。此外，在添加、修正了序列動(dòng)作的情況下，通過(guò)將上級(jí)軟件及硬件的變更限制到最小限度，能夠靈活地應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)變更。
2-6-5)用戶界面結(jié)構(gòu)圖85示出用戶界面部的設(shè)備構(gòu)成。
(1)輸入部這是接受來(lái)自用戶的輸入的設(shè)備，包括“鍵盤”、“鼠標(biāo)”、“操縱板”。
(2)顯示部這是顯示提供給用戶的信息的設(shè)備，由2臺(tái)監(jiān)視器構(gòu)成。
監(jiān)視器1顯示用CCD攝像機(jī)或TDI攝像機(jī)取得的圖像。
監(jiān)視器2顯示GUI。
關(guān)于坐標(biāo)系在本裝置中，規(guī)定以下3個(gè)坐標(biāo)系。
(1)工作臺(tái)坐標(biāo)系[XS，YS]控制工作臺(tái)位置時(shí)指示位置用的基準(zhǔn)坐標(biāo)系。
將室左下角作為原點(diǎn)，朝著右方，X坐標(biāo)值增加；朝著上方，Y坐標(biāo)值增加。
本坐標(biāo)系在本裝置中只存在1個(gè)。
由工作臺(tái)坐標(biāo)系表示的位置(坐標(biāo)值)，成為工作臺(tái)的中心(晶片中心)。
即，在工作臺(tái)坐標(biāo)系中指定了坐標(biāo)值
的情況下，工作臺(tái)中心(晶片中心)移動(dòng)成與工作臺(tái)坐標(biāo)系的原點(diǎn)重合。
單位設(shè)為[μm]，而最小分辨率設(shè)為λ/1024(≈0.618μm)。
※λ激光干涉計(jì)所用的激光的波長(zhǎng)(λ≈632.991μm)。
(2)晶片坐標(biāo)系[XW，YW]用于指示晶片上的觀察(攝像、顯示)位置的基準(zhǔn)坐標(biāo)。
將晶片中心作為原點(diǎn)，朝著右方，X坐標(biāo)值增加；朝著上方，Y坐標(biāo)值增加。
由晶片坐標(biāo)系表示的位置(坐標(biāo)值)，成為此時(shí)選擇出的攝像設(shè)備(CCD攝像機(jī)、TDI攝像機(jī))上的攝像中心。
本坐標(biāo)系在本裝置中只存在1個(gè)。
單位設(shè)為[μm]，而最小分辨率設(shè)為λ/1024(≈0.618μm)。
※λ激光干涉計(jì)所用的激光的波長(zhǎng)(λ≈632.991[μm])。
(3)管芯坐標(biāo)系[XD，YD]用于規(guī)定各管芯上的觀察(攝像、顯示)位置的基準(zhǔn)坐標(biāo)。
將各管芯的左下角作為原點(diǎn)，朝著右方，X坐標(biāo)值增加；朝著上方，Y坐標(biāo)值增加。本坐標(biāo)系存在于每個(gè)管芯上。單位設(shè)為[μm]，而最小分辨率設(shè)為λ/1024(≈0.618[μm])。
※λ激光干涉計(jì)所用的激光的波長(zhǎng)(λ≈632.991μm)其中，晶片上的管芯被編號(hào)，將作為編號(hào)的基準(zhǔn)的管芯稱為原點(diǎn)管芯。在缺省時(shí)將離晶片坐標(biāo)系原點(diǎn)最近的管芯作為原點(diǎn)管芯，但是可以通過(guò)用戶的指定來(lái)選擇原點(diǎn)管芯的位置。
各坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值、和觀察(顯示)的位置的關(guān)系如圖86所示。※用戶界面指示的坐標(biāo)及工作臺(tái)移動(dòng)方向的關(guān)系如下所述。
(1)操縱桿和GUI箭頭按鈕將操縱桿及GUI箭頭按鈕指示的方向看作操作員想看的方向，使工作臺(tái)沿與指示方向相反的方向移動(dòng)例)指示方向右，工作臺(tái)移動(dòng)方向左(圖像向左移動(dòng)＝視場(chǎng)向右移動(dòng))指示方向上，工作臺(tái)移動(dòng)方向下(圖像向下移動(dòng)＝視場(chǎng)向上移動(dòng))(2)在GUI上直接輸入坐標(biāo)將在GUI上直接輸入的坐標(biāo)看作在晶片坐標(biāo)系上操作員想看的場(chǎng)所，使工作臺(tái)移動(dòng)，以便將該晶片坐標(biāo)顯示在拍攝圖像中心。
2-7)其他功能和結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖87示出本實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)圖。其中，省略來(lái)一部分結(jié)構(gòu)來(lái)圖示。在該圖中，檢查裝置具有一次柱87·1、二次柱87·2及室87·3。在一次柱87·1的內(nèi)部，設(shè)有電子槍87·4，在從電子槍87·4照射的電子束(一次波束)的光軸上配置了一次光學(xué)系統(tǒng)87·5。此外，在室87·3的內(nèi)部，設(shè)置了工作臺(tái)87·6，在工作臺(tái)87·6上載置了試樣W。
另一方面，在二次柱87·2的內(nèi)部，在試樣W產(chǎn)生的二次波束的光軸上，配置了物鏡87·7、數(shù)值孔徑87·8、維恩濾波器87·9、第2透鏡87·10、場(chǎng)孔徑(フイ一ルドアバ一チヤ)87·11、第3透鏡87·12、第4透鏡87·13及檢測(cè)器87·14。其中，數(shù)值孔徑87·12相當(dāng)于孔徑光闌，所以是開(kāi)有圓形孔的金屬制(Mo等)的薄板。而孔徑部被配置在一次波束的聚焦位置及物鏡87·7的焦點(diǎn)位置上。因此，物鏡87·7和數(shù)值孔徑87·8構(gòu)成遠(yuǎn)心的電子光學(xué)系統(tǒng)。
另一方面，檢測(cè)器87·14的輸出被輸入到控制單元87·15中，控制單元87·15的輸出被輸入到CPU 87·16中。CPU 87·16的控制信號(hào)被輸入到一次柱控制單元87·17、二次柱控制單元87·18及工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)87·19中。一次柱控制單元87·17進(jìn)行一次光學(xué)系統(tǒng)87·5的透鏡電壓控制，二次柱控制單元87·18進(jìn)行物鏡87·7、第2透鏡87·10～第4透鏡87·13的透鏡電壓控制及向維恩濾波器87·9施加的電磁場(chǎng)控制。
此外，工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)87·19將工作臺(tái)的位置信息傳遞到CPU87·16。再者，一次柱87·1、二次柱87·2、室87·3與真空排氣系統(tǒng)(未圖示)相連，由真空排氣系統(tǒng)的渦輪分子泵來(lái)排氣，內(nèi)部維持真空狀態(tài)。
一次波束來(lái)自電子槍87·4的一次波束一邊受到一次光學(xué)系統(tǒng)87·5的透鏡作用，一邊入射到維恩濾波器87·9上。這里，作為電子槍的尖端，采用能夠用矩形陰極來(lái)取出大電流的LaB6。此外，一次光學(xué)系統(tǒng)72使用旋轉(zhuǎn)軸非對(duì)稱的四極或八極的靜電(或電磁)透鏡。這能夠與所謂的圓柱透鏡同樣在X軸、Y軸上分別引起聚焦和發(fā)散。通過(guò)用2級(jí)、3級(jí)或4級(jí)來(lái)構(gòu)成該透鏡，將各透鏡透鏡最佳化，不損失照射電子，就能夠?qū)⒃嚇用嫔系牟ㄊ丈湫螤畛尚螢槿我饩匦位驒E圓形。
具體地說(shuō)，在采用了靜電型的四極透鏡的情況下，繞光軸來(lái)配置4個(gè)圓柱棒。將對(duì)置的電極之間設(shè)為等電位，在繞光軸偏移了90度的相位上提供相反的電壓特性。
其中，作為四極透鏡，也可以不是圓柱形，而是采用將通常用作靜電偏轉(zhuǎn)器的圓形板四分割的形狀的透鏡。在此情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)透鏡的小型化。通過(guò)一次光學(xué)系統(tǒng)72的一次波束，由維恩濾波器87·9的偏轉(zhuǎn)作用使軌道彎曲。維恩濾波器87·9使磁場(chǎng)和電場(chǎng)正交，在設(shè)電場(chǎng)為E、磁場(chǎng)為B、帶電粒子的速度為v的情況下，只使?jié)M足E＝vB的維恩條件的帶電粒子直線傳播，使其他帶電粒子的軌道彎曲。對(duì)一次波束，產(chǎn)生磁場(chǎng)的力FB和電場(chǎng)的力FE，使波束軌道彎曲。而對(duì)二次波束，力FB和力FE沿相反方向來(lái)作用，所以相互抵銷，因此二次波束仍舊直線傳播。
一次光學(xué)系統(tǒng)87·5的透鏡電壓是預(yù)先設(shè)定的，使得一次波束成像到數(shù)值孔徑87·8的孔徑部上。該數(shù)值孔徑87·8阻止了在裝置內(nèi)散射的多余的電子束到達(dá)試樣面，防止了試樣W的充電或污染。再者，數(shù)值孔徑87·8和物鏡87·7構(gòu)成了遠(yuǎn)心的電子光學(xué)系統(tǒng)，所以透過(guò)物鏡87·7的一次波束變?yōu)槠叫胁ㄊ?，均勻地照射到試樣W上。即，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)顯微鏡中所說(shuō)的柯拉照明。
二次波束一次波束被照射到試樣上后，從試樣的波束照射面產(chǎn)生二次電子、反射電子或背散射電子，作為二次粒子。
二次粒子一邊受到物鏡87·7的透鏡作用，一邊透過(guò)透鏡。物鏡87·7由3枚電極構(gòu)成。最下面的電極被設(shè)計(jì)成與試樣W側(cè)的電位之間形成正的電場(chǎng)，引入電子(特別是方向性小的二次電子)，并高效率地引導(dǎo)到透鏡內(nèi)。此外，透鏡作用是通過(guò)向物鏡87·7的第1個(gè)、第2個(gè)電極施加電壓、將第3個(gè)電極設(shè)為零電位來(lái)進(jìn)行。另一方面，數(shù)值孔徑87·8被配置在物鏡87·7的焦點(diǎn)位置、即試樣W的后焦點(diǎn)位置上。因此，從視場(chǎng)中心外(軸外)出來(lái)的電子束的光束也變?yōu)槠叫胁ㄊ瑹o(wú)遮攔地通過(guò)該數(shù)值孔徑87·8的中心位置。
其中，數(shù)值孔徑87·8對(duì)二次波束起到抑制第2透鏡87·10～第4透鏡87·13的透鏡像差的作用。通過(guò)了數(shù)值孔徑87·8的二次波束不受維恩濾波器87·9的偏轉(zhuǎn)作用，仍舊直線傳播而通過(guò)。其中，通過(guò)改變向維恩濾波器87·9施加的電磁場(chǎng)，能夠從二次波束中只將具有特定能量的電子(例如二次電子、反射電子或背散射電子)引導(dǎo)到檢測(cè)器87·14上。
如果只用物鏡87·7使二次粒子成像，則透鏡作用增強(qiáng)，容易產(chǎn)生像差。因此，與第2透鏡87·10結(jié)合，來(lái)進(jìn)行1次成像。二次粒子由物鏡87·7及第2透鏡87·10在場(chǎng)孔徑87·11上得到中間成像。在此情況下，通常二次光學(xué)系統(tǒng)所需的放大倍率往往不足，所以作為用于放大中間像的透鏡，采用添加了第3透鏡87·12、第4透鏡87·13的結(jié)構(gòu)。二次粒子由第3透鏡87·12、第4透鏡87·13分別放大成像，這里，合計(jì)成像3次。其中，也可以是第3透鏡87·12和第4透鏡87·13合起來(lái)成像1次(合計(jì)2次)。
此外，第2透鏡87·10～第4透鏡87·13都是稱為單電位透鏡或單透鏡的旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱型的透鏡。各透鏡由3枚電極構(gòu)成，通常將外側(cè)的2個(gè)電極設(shè)為零電位，用向中央的電極施加的電壓進(jìn)行透鏡作用來(lái)進(jìn)行控制。此外，在中間的成像點(diǎn)上，配置了場(chǎng)孔徑87·11。場(chǎng)孔徑87·11與光學(xué)顯微鏡的視場(chǎng)光闌同樣，將視場(chǎng)限制在所需范圍內(nèi)，但是在電子束的情況下，與后級(jí)的第3透鏡87·12及第4透鏡87·13一起遮斷多余的波束，防止了檢測(cè)器87·14的充電或污染。其中，放大倍率通過(guò)改變?cè)摰?透鏡87·12及第4透鏡87·13的透鏡條件(焦距)來(lái)設(shè)定。
二次粒子由二次光學(xué)系統(tǒng)來(lái)放大投影，成像到檢測(cè)器87·14的檢測(cè)面上。檢測(cè)器87·14包括放大電子的MCP、將電子變換為光的熒光板、用于進(jìn)行真空系統(tǒng)和外部之間的中繼及傳遞光學(xué)像的透鏡或其他光學(xué)元件、以及攝像元件(CCD等)。二次粒子成像到MCP檢測(cè)面上，被放大，由熒光板將電子變換為光信號(hào)，由攝像元件變換為光電信號(hào)。
控制單元87·15從檢測(cè)器87·14讀取試樣的圖像信號(hào)，傳遞到CPU 87·16。CPU 87·16根據(jù)圖像信號(hào)通過(guò)模板匹配等來(lái)實(shí)施圖形的缺陷檢查。此外，工作臺(tái)87·6能夠由工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)87·19沿XY方向來(lái)移動(dòng)。CPU 87·16讀取工作臺(tái)87·6的位置，向工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)87·19輸出驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)87·6，依次檢測(cè)、檢查圖像。
這樣，在本實(shí)施方式的檢查裝置中，數(shù)值孔徑87·8和物鏡87·7構(gòu)成了遠(yuǎn)心的電子光學(xué)系統(tǒng)，所以對(duì)一次波束，能夠使波束均勻地照射到試樣上。即，能夠容易地實(shí)現(xiàn)柯拉照明。
再者，對(duì)二次粒子，來(lái)自試樣W的所有主光線垂直(與透鏡光軸平行)地入射到物鏡87·7中，通過(guò)數(shù)值孔徑87·8，所以周邊光也不會(huì)被遮攔，試樣周邊部的圖像亮度不會(huì)降低。此外，由于電子具有的能量的差異，發(fā)生成像位置不同的、所謂的倍率色差(特別是二次電子的能量差異大，所以倍率色差大)，通過(guò)在物鏡87·7的焦點(diǎn)位置上配置數(shù)值孔徑87·8，能夠抑制該倍率色差。
此外，放大倍率的變更，在通過(guò)數(shù)值孔徑87·8后進(jìn)行，所以即使改變第3透鏡87·10、第4透鏡87·13的透鏡條件的設(shè)定倍率，也能在檢測(cè)側(cè)的整個(gè)視場(chǎng)上得到均勻的像。其中，在本實(shí)施方式中，能夠取得沒(méi)有不勻的均勻像，但是通常如果將放大倍率設(shè)為高倍，則發(fā)生像的亮度降低這一問(wèn)題。因此，為了改善它，在改變二次光學(xué)系統(tǒng)的透鏡條件來(lái)變更放大倍率時(shí)，隨之設(shè)定一次光學(xué)系統(tǒng)的透鏡條件，使得決定的試樣面上的有效視場(chǎng)、和照射到試樣面上的電子束變?yōu)橥淮笮　?br> 即，如果提高倍率，則視場(chǎng)隨之變窄，但是通過(guò)與此同時(shí)提高電子束的照射密度，即使用二次光學(xué)系統(tǒng)來(lái)放大投影，檢測(cè)電子的信號(hào)密度也能始終保持一定，像的亮度也不降低。
此外，在本實(shí)施方式的檢查裝置中，采用了使一次波束的軌道彎曲、使二次波束直線傳播的維恩濾波器87·9，但是不限于此，也可以采用使一次波束的軌道直線傳播、使二次波束的軌道彎曲的維恩濾波器的結(jié)構(gòu)的檢查裝置。這里采用了E×B，但是也可以只采用磁場(chǎng)。此時(shí)也可以取例如一次電子入射方向和使信號(hào)電子飛向檢測(cè)器的方向相等的Y字型的結(jié)構(gòu)。
此外，在本實(shí)施方式中，由矩形陰極和四極透鏡形成了矩形波束，但是不限于此，例如也可以由圓形波束來(lái)形成矩形波束或橢圓形波束，或者也可以使圓形波束通過(guò)狹縫來(lái)取出矩形波束。此外，可以是線形波束，也可以是多個(gè)波束，也可以掃描它們來(lái)使用。
2-7-1)控制電極在物鏡87·7和晶片W之間，配置了對(duì)于電子束的照射光軸大致軸對(duì)稱的形狀的電極(圖25-1的25·8)。該電極形狀的例子示于圖88、圖89。圖88、圖89是電極88·1、89·1的透視圖，圖88是電極88·1為軸對(duì)稱的圓筒形狀時(shí)的透視圖，圖89是電極89·1為軸對(duì)稱的圓盤形狀時(shí)的透視圖。
在本實(shí)施方式中，如圖88所示，假設(shè)電極88·1為圓筒形狀來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，但是只要對(duì)電子束的照射光軸大致軸對(duì)稱，則也可以是圖89所示的圓盤形狀的電極89·1。再者，為了產(chǎn)生防止物鏡87·7(圖25-1的25·7)和晶片W之間放電的電場(chǎng)，用電源25·9向電極88·1施加了比向晶片W施加的電壓(在本實(shí)施方式中是接地，所以電位為0V)更低的規(guī)定電壓(負(fù)電壓)。參照?qǐng)D90來(lái)說(shuō)明此時(shí)的晶片W和物鏡97·7之間的電位分布。
圖90是晶片W和物鏡87·7之間的電壓分布的曲線圖。在該圖中，將電子束的照射光軸上的位置作為橫軸，示出了從晶片W到物鏡87·7的位置的電壓分布。在沒(méi)有電極88·1的現(xiàn)有的電子束裝置中，從物鏡87·7到晶片的電壓分布將向物鏡87·7施加的電壓作為最大值，平滑地變化到接地著的晶片W(圖90的細(xì)線)。另一方面，在本實(shí)施方式的電子束裝置中，在物鏡87·7和晶片W之間配置了電極88·1，而且用電源25·9向電極88·1施加了比向晶片W施加的電壓更低的規(guī)定電壓(負(fù)電位)，所以晶片W的電場(chǎng)減弱(圖90的粗線)。因此，在本實(shí)施方式的電子束裝置中，電場(chǎng)不集中在晶片W上的通孔25·13(圖25-1)附近，不成為高電場(chǎng)。而即使電子束被照射到通孔25·13并放出二次電子，該放出的二次電子也不被加速到將殘留氣體離子化的程度，所以能夠防止物鏡87·7和晶片W之間發(fā)生的放電。
此外，能夠防止物鏡87·7和通孔25·13(圖25-1)之間的放電，所以不會(huì)放電損壞晶片W的圖形等。此外，在上述實(shí)施方式中，能夠防止物鏡87·7和有通孔25·13的晶片W之間的放電，但是向電極88·1施加了負(fù)電位，所以在負(fù)電位為一定大小時(shí)，檢測(cè)器87·14檢測(cè)二次電子的靈敏度也有時(shí)會(huì)降低。因此，在檢測(cè)到靈敏度降低的情況下，如上所述，多次進(jìn)行照射電子束、檢測(cè)二次電子的一系列動(dòng)作，對(duì)得到的多個(gè)檢測(cè)結(jié)果實(shí)施累計(jì)相加和平均等處理來(lái)得到規(guī)定的檢測(cè)靈敏度(信號(hào)的S/N比)即可。在本實(shí)施方式中，作為一例，用信噪比(S/N)來(lái)說(shuō)明檢測(cè)靈敏度。
這里，參照?qǐng)D91來(lái)說(shuō)明上述二次電子檢測(cè)動(dòng)作。該圖是電子束裝置的二次電子檢測(cè)動(dòng)作的流程圖。首先，用檢測(cè)器87·14來(lái)檢測(cè)來(lái)自被檢查試樣的二次電子(步驟91·1)。接著，判斷信噪比(S/N比)是否在規(guī)定的值以上(步驟91·2)。在步驟91·2中，信噪比在規(guī)定值以上的情況下，檢測(cè)器87·14對(duì)二次電子的檢測(cè)是充分的，所以二次電子檢測(cè)動(dòng)作完成。
另一方面，在步驟91·2中，信噪比低于規(guī)定值的情況下，將照射動(dòng)作、檢測(cè)二次電子的一系列動(dòng)作進(jìn)行4N次，并進(jìn)行平均處理(步驟91·3)。這里，N的初值被設(shè)定為“1”，所以在步驟91·3中第一次進(jìn)行4次二次電子檢測(cè)動(dòng)作。
接著，將N加上“1”來(lái)遞增計(jì)數(shù)(步驟91·4)，在步驟91·2中，再次判斷信噪比是否在規(guī)定的值以上。這里，在信噪比低于規(guī)定值的情況下，再次進(jìn)至步驟91·3，這次進(jìn)行8次二次電子檢測(cè)動(dòng)作。然后，遞增N，重復(fù)步驟91·2～91·4，直至信噪比變?yōu)橐?guī)定值以上。
此外，在本實(shí)施方式中，描述了通過(guò)向電極88·1施加比向晶片W施加的電壓更低的規(guī)定的電壓(負(fù)電位)，來(lái)防止有通孔25·13的晶片W的放電，但是有時(shí)二次電子的檢測(cè)效率降低。因此，在被檢查試樣是沒(méi)有通孔的晶片等、與物鏡87·7之間難以發(fā)生放電的種類的被檢查試樣的情況下，可以控制向電極88·1施加的電壓，使得檢測(cè)器87·14中的二次電子的檢測(cè)效率提高。
具體地說(shuō)，即使在被檢查試樣接地的情況下，也將向電極88·1施加的電壓設(shè)為比向被檢查試樣施加的電壓更高的規(guī)定電壓、例如+10V。此時(shí)，將電極88·1和被檢查試樣之間的距離配置成，在電極88·1和被檢查試樣之間不發(fā)生放電的距離。
在此情況下，通過(guò)向被檢查試樣照射電子束而產(chǎn)生的二次電子，由向電極88·1施加的電壓所產(chǎn)生的電場(chǎng)加速到檢測(cè)器87·14側(cè)。然后，由向物鏡87·7施加的電壓所產(chǎn)生的電場(chǎng)進(jìn)一步加速到檢測(cè)器87·14側(cè)，而受到聚焦作用，所以許多二次電子入射到檢測(cè)器87·14上，能夠提高檢測(cè)效率。
再者，電極88·1是軸對(duì)稱的，所以也具有使照射到被檢查試樣上的電子束聚焦的透鏡作用。因此，用向電極88·1施加的電壓，也能夠?qū)⒁淮坞娮邮s小得更細(xì)。此外，也能夠用電極88·1將一次電子束縮小得很細(xì)，所以通過(guò)與物鏡87·7的組合，也能夠構(gòu)成更低像差的物鏡系統(tǒng)。電極88·1只要大致軸對(duì)稱到能夠具有這種透鏡作用的程度即可。
根據(jù)上述實(shí)施方式的電子束裝置，在被檢查試樣和物鏡之間，具有關(guān)于電子束的照射軸大致軸對(duì)稱的形狀、且控制上述被檢查試樣的上述電子束照射面上的電場(chǎng)強(qiáng)度的電極，所以能夠控制被檢查試樣和物鏡之間的電場(chǎng)。
在被檢查試樣和物鏡之間，具有對(duì)于電子束的照射軸大致軸對(duì)稱的形狀、且減弱上述被檢查試樣的上述電子束照射面上的電場(chǎng)強(qiáng)度的電極，所以能夠消除被檢查試樣和物鏡之間的放電。此外，未進(jìn)行降低向物鏡施加的電壓等變更，所以能使二次電子高效率地通過(guò)物鏡，所以能夠提高檢測(cè)效率，得到S/N比好的信號(hào)。
可以根據(jù)被檢查試樣的種類，來(lái)控制用于減弱被檢查試樣的電子束照射面上的電場(chǎng)強(qiáng)度的電壓。例如，在被檢查試樣是與物鏡之間容易放電的種類的被檢查試樣的情況下，通過(guò)使電極的電壓變化，使被檢查試樣的電子束的照射面上的電場(chǎng)強(qiáng)度更弱，能夠防止放電。
可以根據(jù)半導(dǎo)體晶片有無(wú)通孔，來(lái)變更向電極提供的電壓，即，變更用于減弱半導(dǎo)體晶片的電子束照射面上的電場(chǎng)強(qiáng)度的電壓。例如，在被檢查試樣是與物鏡之間容易放電的種類的被檢查試樣的情況下，通過(guò)使由電極產(chǎn)生的電場(chǎng)變化，使被檢查試樣的電子束照射面上的電場(chǎng)強(qiáng)度更弱，尤其能夠防止通孔和通孔周邊的放電。此外，能夠防止通孔和物鏡之間的放電，所以不會(huì)放電損壞半導(dǎo)體晶片的圖形等。此外，使向電極提供的電位低于向被檢查試樣提供的電荷，所以能夠減弱被檢查試樣的電子束照射面上的電場(chǎng)強(qiáng)度，能夠防止向被檢查試樣放電。將向電極提供的電位設(shè)為負(fù)電位，被檢查試樣接地，所以能夠減弱被檢查試樣的電子束的照射面上的電場(chǎng)強(qiáng)度，能夠防止向被檢查試樣放電。
至此，主要說(shuō)明了以防止放電為目的的控制電極的利用法，但是控制電極可以用于分選從晶片放出的二次電子的能量。即，在為了得到分辨率高的圖像而只檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)效率最好的、具有某個(gè)一定級(jí)別以上的能量的二次電子的情況下，可以向控制電極施加規(guī)定的負(fù)電壓，作為二次電子的能壘使用。由于向控制電極施加了負(fù)電位，所以作用著將二次電子趕回試樣一方的力。不能越過(guò)該勢(shì)壘的二次電子返回到試樣一方，只有越過(guò)了勢(shì)壘的二次電子由檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)，能夠得到期望分辨率的圖像。
2-7-2)電位施加方法在圖92中，電位施加機(jī)構(gòu)92·1用于根據(jù)從晶片放出的二次電子信息(二次電子產(chǎn)生率)依賴于晶片的電位這一事實(shí)，通過(guò)向載置晶片的工作臺(tái)的設(shè)置臺(tái)施加±幾V的電位來(lái)控制二次電子的產(chǎn)生。此外，該電位施加機(jī)構(gòu)也有用于對(duì)照射電子當(dāng)初具有的能量進(jìn)行減速、設(shè)為向晶片照射100～500eV左右的電子的能量的用途。
電位施加機(jī)構(gòu)92·1如圖92所示，包括與工作臺(tái)裝置92·2的載置面92·3電連接的電壓施加裝置92·4、和充電調(diào)查及電壓決定系統(tǒng)(以下稱為調(diào)查及決定系統(tǒng))92·5。調(diào)查及決定系統(tǒng)92·5包括電連接在電子光學(xué)系統(tǒng)13·8(圖13)的檢測(cè)系統(tǒng)的圖像形成部92·6上的監(jiān)視器92·7、電連接在監(jiān)視器92·7上的操作器92·8、陰極連接在操作器92·84上的CPU 92·9。CPU 92·9向電壓施加裝置92·4供給信號(hào)。
上述電位施加機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)成尋找作為檢查對(duì)象的晶片難以帶電的電位，并施加該電位。
作為檢查檢查試樣的電缺陷的方法，也可以利用下述事實(shí)本來(lái)電絕緣的部分和在該部分處于通電狀態(tài)下該部分的電壓不同。
這首先通過(guò)向試樣事先賦予電荷，使本來(lái)電絕緣的部分的電壓、和本來(lái)是電絕緣的部分、但是由于某種原因而處于通電狀態(tài)的部分的電壓產(chǎn)生電壓差，其后通過(guò)照射本發(fā)明的波束，取得具有電壓差的數(shù)據(jù)，分析該取得的數(shù)據(jù)，檢測(cè)是否變?yōu)橥姞顟B(tài)。
2-7-3)電子束校準(zhǔn)方法在圖93中，電子束校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)93·1包括設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)93·2上晶片的載置面93·3的側(cè)部的多處的、波束電流測(cè)定用的多個(gè)法拉第杯93·4及93·5。法拉第杯93·4是細(xì)波束用的(約φ2μm)，法拉第杯93·5是粗波束用的(約φ30μm)。細(xì)波束用的法拉第杯93·4通過(guò)使旋轉(zhuǎn)臺(tái)93·2步進(jìn)，來(lái)測(cè)定波束輪廓(ビ一ワプロフイル)；粗波束用的法拉第杯93·5計(jì)測(cè)波束的總電流量。法拉第杯93·4、93·5被配置得使得上表面與載置面93·3上承載的晶片W的上表面處于相同的水平。這樣始終監(jiān)視從電子槍放出的一次電子束。這是因?yàn)?，電子槍不僅能夠始終放出一定的電子束，而且在使用中其放出量變化。
2-7-4)電極的清掃當(dāng)本發(fā)明的電子束裝置工作時(shí)，通過(guò)接近相互作用(表面附近的粒子的帶電)而使標(biāo)的物質(zhì)浮游并被吸引到高壓區(qū)域，所以在電子束的形成和偏轉(zhuǎn)所使用的各種電極上堆積有機(jī)物質(zhì)。通過(guò)表面的帶電而慢慢堆積起來(lái)的絕緣體對(duì)電子束的形成和偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)造成不良影響，所以必須周期性地除去堆積的絕緣體。絕緣體的周期性的除去如下進(jìn)行利用絕緣體堆積的區(qū)域的附近的電極來(lái)形成氫、氧或氟及包含它們的化合物HF、O2、H2O、CMFN等等離子體，將空間內(nèi)的等離子體電位維持在電極面發(fā)生濺射的電位(幾kV，例如20V～5kV)，從而通過(guò)氧化、氫化、氟化只除去有機(jī)物質(zhì)。此外，通過(guò)流過(guò)有潔凈效果的氣體，能夠除去電極或絕緣物表面的污染物質(zhì)。
2-7-5)對(duì)準(zhǔn)控制方法圖94的對(duì)準(zhǔn)控制裝置94·1是用工作臺(tái)裝置將晶片W相對(duì)于電子光學(xué)裝置94·2定位的裝置，對(duì)晶片進(jìn)行基于采用了光學(xué)顯微鏡94·3的廣視場(chǎng)觀察的概略對(duì)齊(比電子光學(xué)系統(tǒng)的倍率低的測(cè)定)、采用了電子光學(xué)裝置94·2的電子光學(xué)系統(tǒng)的高倍率對(duì)齊、焦點(diǎn)調(diào)整、檢查區(qū)域設(shè)定、圖形對(duì)準(zhǔn)等控制。這樣用光學(xué)系統(tǒng)以低倍率來(lái)檢查晶片是因?yàn)椋瑸榱俗詣?dòng)檢查晶片的圖形，在采用了電子束的窄視場(chǎng)中觀察晶片的圖形來(lái)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)時(shí)，需要用電子束來(lái)容易地檢測(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。
光學(xué)顯微鏡94·3被設(shè)在殼體上(也可以設(shè)置得能夠在殼體內(nèi)移動(dòng))，用于使光學(xué)顯微鏡動(dòng)作的光源雖然未圖示，但是也被設(shè)在殼體內(nèi)。此外，進(jìn)行高倍率觀察的電子光學(xué)系統(tǒng)，共用電子光學(xué)裝置94·2的電子光學(xué)系統(tǒng)(一次光學(xué)系統(tǒng)及二次光學(xué)系統(tǒng))。如果概略圖示其結(jié)構(gòu)，則如圖94所示。為了以低倍率來(lái)觀察晶片上的被觀察點(diǎn)，通過(guò)使工作臺(tái)裝置的X工作臺(tái)沿X方向運(yùn)動(dòng)而使晶片的被觀察點(diǎn)移動(dòng)到光學(xué)顯微鏡的視場(chǎng)內(nèi)。用光學(xué)顯微鏡94·3在廣視場(chǎng)中觀看晶片并將該晶片上的應(yīng)觀察位置經(jīng)CCD 94·4顯示在監(jiān)視器94·5上，大致決定觀察位置。在此情況下，也可以使光學(xué)顯微鏡的倍率從低倍率變化到高倍率。
接著，使工作臺(tái)裝置移動(dòng)與電子光學(xué)裝置94·2的光軸和光學(xué)顯微鏡94·3的光軸之間的間隔δx相當(dāng)?shù)木嚯x，使在光學(xué)顯微鏡中預(yù)定的晶片上的被觀察點(diǎn)移動(dòng)到電子光學(xué)裝置的視場(chǎng)位置。在此情況下，電子光學(xué)裝置的軸線O3-O3和光學(xué)顯微鏡94·3的光軸O4-O4之間的距離(在本實(shí)施方式中假設(shè)兩者只沿X軸線的方向有位置偏移，但是也可以沿X軸方向及Y軸方向有位置偏移)δx是預(yù)知的，所以如果使其移動(dòng)該值δx，則能夠使被觀察點(diǎn)移動(dòng)到觀看位置。將被觀察點(diǎn)移動(dòng)到電子光學(xué)裝置的觀看位置完成后，用電子光學(xué)系統(tǒng)以高倍率對(duì)被觀察點(diǎn)進(jìn)行SEM攝像并存儲(chǔ)圖像，或者經(jīng)CCD 94·6顯示在監(jiān)視器94·7上。
這樣以電子光學(xué)系統(tǒng)的高倍率將晶片的觀察點(diǎn)顯示在監(jiān)視器上后，用公知方法來(lái)檢測(cè)晶片關(guān)于工作臺(tái)裝置的旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)的方向的位置偏移、晶片的旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)于電子光學(xué)系統(tǒng)的光軸O3-O3的偏移δθ，檢測(cè)規(guī)定的圖形的X軸及Y軸方向相對(duì)于電子光學(xué)裝置的位置偏移。然后，根據(jù)該檢測(cè)值以及另外得到的晶片上所設(shè)的檢查標(biāo)記的數(shù)據(jù)或與晶片的圖形的形狀等有關(guān)的數(shù)據(jù)控制工作臺(tái)裝置94·8的動(dòng)作來(lái)進(jìn)行晶片的對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)范圍是，在XY坐標(biāo)中在±10個(gè)像素以內(nèi)。最好在±5個(gè)像素以內(nèi)，更好的是在±2個(gè)像素以內(nèi)。
2-7-6)EO校正A.概要在用TDI來(lái)拍攝來(lái)自晶片上的波束時(shí)，晶片的位置需要被正確地定位，但是實(shí)際上晶片位于X-Y工作臺(tái)上，進(jìn)行機(jī)械的定位，所以其精度為幾百μm至幾十nm、響應(yīng)速度為幾秒至幾1ms是現(xiàn)實(shí)的值。
另一方面，設(shè)計(jì)規(guī)則向幾十nm微細(xì)化，因此，需要檢查線寬為幾十nm的布線、或直徑為幾十nm的通孔，檢測(cè)它們的形狀缺陷或電缺陷，及檢測(cè)直徑為幾十nm的異物。只靠上述機(jī)械定位來(lái)攝像，響應(yīng)時(shí)間和定位精度的量級(jí)遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)規(guī)則及攝像精度的量級(jí)，成為取得正確像時(shí)的顯著障礙。
攝像的序列通過(guò)步進(jìn)(x軸)和等速掃描(y軸)的組合來(lái)執(zhí)行，進(jìn)行比較動(dòng)態(tài)的控制的y軸，控制殘差一般很大，從防止像的模糊的意義出發(fā)，要求更高精度的控制。
鑒于這些項(xiàng)目，具有高精度而且響應(yīng)性優(yōu)良的X-Y工作臺(tái)自不待言，還為了實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)不足以應(yīng)付的、對(duì)攝像部的波束的控制精度、速度，具備EO校正的功能。
基本方式是，工作臺(tái)上的晶片位置，由激光干涉計(jì)系統(tǒng)和在x-y軸上設(shè)置的條形反射鏡(バ一ミラ一)以亞nm的量級(jí)、在幾微秒的時(shí)間延遲以內(nèi)正確識(shí)別其位置，由自動(dòng)控制環(huán)驅(qū)動(dòng)機(jī)械致動(dòng)器，伴隨時(shí)間延遲和殘差而定位到目標(biāo)位置。通過(guò)該控制而定位的結(jié)果的控制殘差，根據(jù)在控制裝置內(nèi)部產(chǎn)生的目標(biāo)位置和由激光干涉計(jì)系統(tǒng)得到的當(dāng)前位置之間的差分來(lái)求。另一方面，波束經(jīng)過(guò)許多電極后，經(jīng)由校正用偏轉(zhuǎn)電極被引導(dǎo)到攝像裝置上。校正用偏轉(zhuǎn)電極換算為晶片上的距離大致具有能夠偏轉(zhuǎn)幾百μm以下、最好一百μm以下、更好的是幾十μm以下的靈敏度，通過(guò)向它施加電壓，能夠二維地將波束偏轉(zhuǎn)到任意位置?？刂茪埐钣蛇\(yùn)算裝置執(zhí)行運(yùn)算后，由D/A變換器變換為電壓，沿抵銷殘差的方向施加到校正用偏轉(zhuǎn)電極上。通過(guò)以上的結(jié)構(gòu)，能夠執(zhí)行與激光干涉計(jì)的分辨率接近的校正。
作為另一方式，提出了下述方式X軸(步進(jìn)方向)采用上述結(jié)構(gòu)，Y軸(掃描方向)使攝像元件——TDI的傳送時(shí)鐘與工作臺(tái)的移動(dòng)速度同步來(lái)傳送。
圖95示出EO校正的概念。輸出對(duì)目標(biāo)位置的指示95·1，賦予包含機(jī)械致動(dòng)器的控制反饋環(huán)95·2。該部分相當(dāng)于工作臺(tái)。被驅(qū)動(dòng)、得出位置位移的結(jié)果由位置檢測(cè)器95·3反饋，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的位置位移，向來(lái)自位置指示的目標(biāo)位置收斂，但是由于控制系統(tǒng)的增益有限，所以產(chǎn)生殘差。用位置輸出系統(tǒng)95·4(這里采用激光干涉計(jì))以亞nm的量級(jí)來(lái)檢測(cè)當(dāng)前位置，用殘差檢測(cè)器95·5來(lái)檢測(cè)與位置指示裝置95·1之間的差分，使用高壓高速放大器95·6施加到偏轉(zhuǎn)電極95·7上，沿抵銷殘差的方向來(lái)施加電壓，具有如95·9那樣減少在本來(lái)沒(méi)有該功能的情況下如95·8所示產(chǎn)生的變動(dòng)量的功能。
圖96示出具體的設(shè)備結(jié)構(gòu)。XY工作臺(tái)96·1用X軸驅(qū)動(dòng)用的伺服電機(jī)96·2以及編碼器96·3來(lái)驅(qū)動(dòng)X軸和檢測(cè)大體的位置及速度，實(shí)現(xiàn)圓滑的伺服特性。在本例中，采用了伺服電機(jī)，但是在直線電機(jī)、超聲波電機(jī)等致動(dòng)器中也可以采用同樣的結(jié)構(gòu)。96·6是驅(qū)動(dòng)該電機(jī)的功率放大器。X軸的精密的位置信息通過(guò)反射鏡96·7、干涉計(jì)96·8、接收器96·9、激光光源96·10、干涉計(jì)板96·11的組合實(shí)現(xiàn)了具有亞nm的分辨率的位置檢測(cè)功能。
Y軸也具有與正交的X軸同樣的功能，由伺服電機(jī)96·12、放大器96·13、反射鏡96·14、干涉計(jì)96·5、接收器96·16構(gòu)成。
X-Y工作臺(tái)控制器96·17通過(guò)總體控制這些設(shè)備，能夠進(jìn)行工作臺(tái)的二維的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了1000μm～1nm的精度，最好是100μm～2nm的精度，更好的是1μm～2nm的精度，再好的是0.1μm～2nm的精度，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)速度為幾千ms以下、最好在幾十ms以下、更好的是幾ms以下的性能。另—方面，從X-Y工作臺(tái)控制器96·17將X基準(zhǔn)值、Y基準(zhǔn)值輸出到EO校正器96·18，EO校正器96·18經(jīng)由高速的緩沖板96·19接受來(lái)自干涉計(jì)96·11的以32位二進(jìn)制形式輸出的當(dāng)前位置信息。在內(nèi)部進(jìn)行了運(yùn)算后，由高壓高速放大器96·20、96·21進(jìn)行了電壓放大后，施加到偏轉(zhuǎn)電極96·22上，進(jìn)行偏轉(zhuǎn)以便校正殘差量，將使位置偏移極少的圖像信息電子束引導(dǎo)到TDI(攝像元件)96·23上。96·24將在后面描述，是產(chǎn)生決定TDI 96·23的傳送速度的定時(shí)信號(hào)的部分。
接著，描述本裝置中的掃描方向的目標(biāo)位置的產(chǎn)生功能。EO校正是求目標(biāo)位置和實(shí)際位置的差分、偏轉(zhuǎn)電子束來(lái)校正位置以便抵銷差分的功能，校正范圍大致被限定在幾十μm的范圍內(nèi)。這由電極靈敏度、高壓高速放大器的動(dòng)態(tài)范圍、噪聲電平、D/A變換器的位數(shù)等來(lái)決定。然而，掃描時(shí)的工作臺(tái)的實(shí)際位置由于控制環(huán)的增益有限而與停止時(shí)相比，相對(duì)于目標(biāo)位置產(chǎn)生大的偏移。在以20mm/s來(lái)行走的情況下，與目標(biāo)位置的乖離約為400μm左右，即使直接計(jì)算差分并輸出也大幅度超越校正范圍而使系統(tǒng)飽和。
為了防止該現(xiàn)象，在本裝置中采用了下述部件，避免了該問(wèn)題。圖97圖示該概念。
97·1是工作臺(tái)的目標(biāo)位置，掃描時(shí)是等速運(yùn)動(dòng)，所以隨著時(shí)間呈線形增加。另一方面，實(shí)際控制的結(jié)果的工作臺(tái)的機(jī)械位置97·2包含幾微米的機(jī)械振動(dòng)，具有約400μm左右的穩(wěn)態(tài)偏差97·3。作為除去該穩(wěn)定偏差的部件，可以用濾波器來(lái)對(duì)實(shí)際行走時(shí)的位置信息進(jìn)行平滑化，但是在此情況下，由于濾波器的時(shí)間常數(shù)而必然產(chǎn)生延遲，如果使其具有足以忽略紋波的時(shí)間常數(shù)，則具有下述缺點(diǎn)測(cè)定開(kāi)始區(qū)域被大幅度限定，導(dǎo)致整體的計(jì)測(cè)時(shí)間大幅度增加。因此在本案中，為了檢測(cè)該穩(wěn)定偏差，在本實(shí)施方式中，通過(guò)至少將上次掃描時(shí)的當(dāng)前位置和目標(biāo)位置之間的差分，累計(jì)2的16次方左右，將其除以樣本次數(shù)，來(lái)求目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間的穩(wěn)定偏差的平均值97·4，在本次掃描時(shí)，從目標(biāo)位置97·5中減去平均值97·4作為合成出的目標(biāo)位置97·6來(lái)進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了能夠在圖98的98·1所示的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)進(jìn)行EO校正的結(jié)構(gòu)。其中，累計(jì)數(shù)只要能得到目標(biāo)精度即可，所以并不限于該值，也可以是更少的累計(jì)級(jí)數(shù)。
圖99示出方框圖。目標(biāo)值99·1與當(dāng)前位置99·2相減，在99·3的方框內(nèi)在掃描時(shí)執(zhí)行前期的累計(jì)運(yùn)算。另一方面，從99·4向99·3輸出了與上次同樣求出的穩(wěn)定偏差的平均值。減法器99·5從99·1中減去99·4作為合成目標(biāo)位置99·6，將該值和來(lái)自干涉計(jì)的當(dāng)前位置99·7相減，實(shí)現(xiàn)了沒(méi)有響應(yīng)延遲或紋波的EO校正數(shù)據(jù)。
圖100示出圖99中的99·3的方框差分平均檢測(cè)的構(gòu)造。用100·1、100·2來(lái)執(zhí)行累計(jì)，根據(jù)累計(jì)計(jì)數(shù)器100·3的值來(lái)選擇數(shù)據(jù)選擇器100·4的字節(jié)，執(zhí)行除法等，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定偏差的平均值的輸出。
圖101描述TDI的傳送時(shí)鐘的思想。TDI是具有如下目的的攝像元件通過(guò)將光電元件沿掃描方向連接成多級(jí)，將各攝像元件的電荷傳送到后續(xù)元件，由此提高靈敏度和減少隨機(jī)噪聲。但是如圖101所示，工作臺(tái)上的攝像對(duì)象和TDI上的像素一一對(duì)應(yīng)很重要，如果該關(guān)系被破壞，則產(chǎn)生像的模糊。處于同步關(guān)系的情況示于1-1、1-2、2-1、2-2，不同步的情況示于3-1、3-2、4-1、4-2。TDI的傳送與來(lái)自外部的脈沖同步來(lái)執(zhí)行向下一級(jí)的傳送，所以如果在工作臺(tái)移動(dòng)了1個(gè)像素時(shí)產(chǎn)生傳送脈沖則能夠?qū)崿F(xiàn)它。
然而，目前主流的激光干涉計(jì)的位置信息輸出是與100MHz的自已的內(nèi)部時(shí)鐘同步來(lái)輸出32位二進(jìn)制輸出的形式，所以保持原樣就不能容易地實(shí)現(xiàn)。此外，如果將分辨率設(shè)為幾十nm，則傳送脈沖的精度也很重要，需要高速高精度的數(shù)字處理。本案提出的方式的示于圖102。在該圖中，干涉計(jì)的位置信息及10MHz的同步信號(hào)由緩沖器102·1導(dǎo)入到本電路中。10MHz時(shí)鐘102·2由PLL 102·3產(chǎn)生同步的100MHz的時(shí)鐘，供給到各電路。采取了每隔該同步信號(hào)102·4的10個(gè)狀態(tài)，就執(zhí)行運(yùn)算處理的方式。在102·5中保持著本次的位置信息，在102·6中保持著上次的值。用102·7來(lái)計(jì)算這兩者的差分，從102·8輸出每10個(gè)狀態(tài)的位置的差分。將該差分值以并行值加載到串并轉(zhuǎn)換器102·9中，與100MHz的時(shí)鐘同步地從102·10將差分以串行脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)輸出。102·11也具有同樣的功能，與102·12、102·13組合，能夠按每10個(gè)狀態(tài)不停止地動(dòng)作。其結(jié)果是，每10MHz將與位置差分相應(yīng)的串行脈沖從“或”電路102·10輸出到計(jì)數(shù)器102·14。假設(shè)激光干涉計(jì)的分辨率為0.6nm，1個(gè)像素為48nm，則如果將比較器102·15設(shè)置為80，則計(jì)數(shù)器按與1個(gè)像素相當(dāng)?shù)亩〞r(shí)來(lái)輸出19個(gè)脈沖。通過(guò)將該信號(hào)作為來(lái)自TDI的外部的傳送脈沖，在工作臺(tái)速度有變動(dòng)的情況下也能夠進(jìn)行與其同步的動(dòng)作，能夠防止模糊、搖擺。
圖103示出時(shí)序圖。1是干涉計(jì)坐標(biāo)(位置)信息，數(shù)字以位置為例來(lái)表示。2是由PLL創(chuàng)建的100MHz的同步信號(hào)。組A是并串轉(zhuǎn)換器102·9的動(dòng)作定時(shí)，組B同樣是102·11的動(dòng)作定時(shí)。在存儲(chǔ)位置信息的鎖存定時(shí)7之后，執(zhí)行差分運(yùn)算定時(shí)8，向并串轉(zhuǎn)換器102·9加載值，利用下一個(gè)10MHz時(shí)鐘3的1個(gè)周期的時(shí)間來(lái)執(zhí)行4的輸出。組B按延遲了10M時(shí)鐘3的1個(gè)周期的定時(shí)來(lái)執(zhí)行同樣的動(dòng)作，輕松地產(chǎn)生了6的脈沖。
2-7-7)圖像比較方法圖104示出本發(fā)明的變形例的缺陷檢查裝置的概略結(jié)構(gòu)。該缺陷檢查裝置是上述映像映像投射型的檢查裝置，包含電子槍104·1，放出一次電子束；靜電透鏡104·2，使放出的一次電子束偏轉(zhuǎn)、成形；E×B偏轉(zhuǎn)器104·3，用電場(chǎng)E及磁場(chǎng)B正交的場(chǎng)使成形了的一次電子束偏轉(zhuǎn)，以便大致垂直地碰撞半導(dǎo)體晶片W；物鏡104·4，將偏轉(zhuǎn)了的一次電子束成像到晶片W上；工作臺(tái)104·5，被設(shè)在能夠排氣成真空的未圖示的試樣室內(nèi)，在載置了晶片W的狀態(tài)下能夠在水平面內(nèi)移動(dòng)；映像投射系統(tǒng)的靜電透鏡104·6，使通過(guò)照射一次電子束而從晶片W放出的二次電子束及/或反射電子束以規(guī)定的倍率來(lái)映像投射并成像；檢測(cè)器104·7，將成像了的像作為晶片的二次電子圖像來(lái)檢測(cè)；及控制部104·8，控制整個(gè)裝置，并且根據(jù)檢測(cè)器104·7檢測(cè)出的二次電子圖像來(lái)執(zhí)行檢測(cè)晶片W的缺陷的處理。其中，在上述二次電子圖像中，不僅包含二次電子的貢獻(xiàn)，也包含散射電子和反射電子的貢獻(xiàn)，但是這里稱為二次電子圖像。
此外，在物鏡104·4和晶片W之間，插入了用電場(chǎng)等使一次電子束入射到晶片W上的角度偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)電極104·9。在該偏轉(zhuǎn)電極104·9上，連接著控制該偏轉(zhuǎn)電極的電場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)控制器104·10。該偏轉(zhuǎn)控制器104·10被連接在控制部104·8上，控制該偏轉(zhuǎn)電極，以便用該偏轉(zhuǎn)電極104·9來(lái)生成與來(lái)自控制部104·8的指令相應(yīng)的電場(chǎng)。其中，偏轉(zhuǎn)控制器104·10可以由對(duì)向偏轉(zhuǎn)電極104·9提供的電壓進(jìn)行控制的電壓控制裝置來(lái)構(gòu)成。
檢測(cè)器104·7只要能夠?qū)㈧o電透鏡104·6成像的二次電子圖像變換為能夠后處理的信號(hào)即可，可以采用任意結(jié)構(gòu)。例如，圖62示出其細(xì)節(jié)，檢測(cè)器104·7可以包含微通道板62·1、熒光面62·2、中繼光學(xué)系統(tǒng)62·3、以及由許多CCD元件組成的攝像傳感器62·4。微通道板62·1在板內(nèi)具有許多通道，在由靜電透鏡104·6成像的二次電子通過(guò)該通道內(nèi)的期間，生成更多的電子。即，放大二次電子。熒光面62·2通過(guò)根據(jù)放大了的二次電子來(lái)發(fā)出熒光而將二次電子變換為光。中間透鏡62·3將該熒光引導(dǎo)到CCD攝像傳感器62·4上，CCD攝像傳感器62·4將晶片W表面上的二次電子的強(qiáng)度分布變換為每個(gè)元件的電信號(hào)即數(shù)字圖像數(shù)據(jù)并輸出到控制部104·8。這里，也可以省略微通道板62·1，在此情況下，能夠減少微通道板62·1至熒光面之間的擴(kuò)展造成的模糊。例如，能夠?qū)TF為0.2的像提高到0.3～0.6。
控制部104·8可以如圖104例示的那樣，由通用的個(gè)人計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。該計(jì)算機(jī)包括根據(jù)規(guī)定的程序來(lái)執(zhí)行各種控制、運(yùn)算處理的控制部主體104·11、顯示主體104·11的處理結(jié)果的CRT 104·12、以及操作員用于輸入命令的鍵盤或鼠標(biāo)等輸入部104·13。當(dāng)然，也可以由缺陷檢查裝置專用的硬件或工作站等來(lái)構(gòu)成控制部104·8。
控制部主體104·11包括未圖示的CPU、RAM、ROM、硬盤、顯示板等各種控制板等。在RAM或硬盤等存儲(chǔ)器中，分配了用于存儲(chǔ)從檢測(cè)器104·7接收到的電信號(hào)、即晶片W的二次電子圖像的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的二次電子圖像存儲(chǔ)區(qū)域104·14。此外，在硬盤上，存在預(yù)先存儲(chǔ)著不存在缺陷的晶片的基準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)圖像存儲(chǔ)部104·15。再者，在硬盤上，除了保存著控制整個(gè)缺陷檢查裝置的控制程序之外，還保存著從存儲(chǔ)區(qū)域104·14讀取二次電子圖像數(shù)據(jù)、根據(jù)該圖像數(shù)據(jù)按照規(guī)定的算法來(lái)自動(dòng)檢測(cè)晶片W的缺陷的缺陷檢測(cè)程序104·16。該缺陷檢測(cè)程序104·16如后面進(jìn)一步詳細(xì)描述的那樣，具有匹配從基準(zhǔn)圖像存儲(chǔ)部104·15得出的基準(zhǔn)圖像、和實(shí)際檢測(cè)出的二次電子束圖像、自動(dòng)檢測(cè)缺陷部分、在判斷為有缺陷的情況下警告顯示給操作員的功能。此時(shí)，也可以在CRT 104·12的顯示部上顯示二次電子圖像104·17。
接著，以圖105至圖107的流程圖為例來(lái)說(shuō)明該實(shí)施方式的缺陷檢查裝置的作用。首先，如圖105的主例程的流程所示，將作為檢查對(duì)象的晶片W設(shè)置到工作臺(tái)104·5上(步驟105·1)。這也可以是如前所述將加載器上保存著的多個(gè)晶片W都逐片自動(dòng)設(shè)置到工作臺(tái)104·5上的方式。
接著，分別取得在晶片W表面的XY平面上一邊部分重合一邊位移的多個(gè)被檢查區(qū)域的圖像(步驟105·2)。所謂這些應(yīng)取得圖像的多個(gè)被檢查區(qū)域如圖108所示，是指晶片檢查表面108·1上由參照號(hào)碼108·2a、108·2b、…、108·2k、…所示的矩形區(qū)域，可知它們?cè)诰臋z查圖形108·3周圍一邊部分地重合一邊偏移位置。例如，如圖109所示，取得16個(gè)被檢查區(qū)域的圖像109·1(被檢查圖像)。這里，圖109所示的圖像的矩形格子相當(dāng)于1個(gè)像素(或者也可以是比像素大的塊單位)，其中涂黑的格子相當(dāng)于晶片W上的圖形的圖像部分。該步驟105·2的細(xì)節(jié)將在后面用圖106的流程圖來(lái)描述。
接著，將步驟105·2中取得的多個(gè)被檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)部104·15中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)分別比較對(duì)照(圖105的步驟105·3)，判定在上述多個(gè)被檢查區(qū)域網(wǎng)羅的晶片檢查面上是否有缺陷。在該工序中，執(zhí)行所謂的圖像數(shù)據(jù)之間的匹配處理，其細(xì)節(jié)將在后面用圖107的流程圖來(lái)描述。
在由步驟105·3的比較結(jié)果判定為上述多個(gè)被檢查區(qū)域網(wǎng)羅的晶片檢查面上有缺陷的情況下(步驟105·4肯定判定)，警告操作員存在缺陷(步驟105·5)。作為警告的方法，例如可以在CRT 104·12的顯示部上顯示通知存在缺陷的消息，或者與此同時(shí)顯示存在缺陷的圖形的放大圖像104·17。也可以將這種缺陷晶片立即從試樣室取出，保存到與沒(méi)有缺陷的晶片不同的保管場(chǎng)所中(步驟105·6)。
在步驟105·5的比較處理的結(jié)果，是判定為晶片W沒(méi)有缺陷的情況下(步驟105·4的否定判定)，對(duì)當(dāng)前作為檢查對(duì)象的晶片W判定是否還有應(yīng)檢查的區(qū)域(步驟105·7)。在還有應(yīng)檢查的區(qū)域的情況下(步驟105·7的肯定判定)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)104·5，使晶片W移動(dòng)，使得將要檢查的其他區(qū)域落入一次電子束的照射區(qū)域內(nèi)(步驟105·8)。其后，返回到步驟105·2對(duì)該其他檢測(cè)區(qū)域重復(fù)同樣的處理。
在已沒(méi)有應(yīng)檢查的區(qū)域的情況下(步驟105·7否定判定)，或者在剔取缺陷晶片的工序(步驟105·6)后，判定當(dāng)前作為檢查對(duì)象的晶片W是否是最后一個(gè)晶片，即在未圖示的加載器上是否已沒(méi)有未檢查的晶片(步驟105·9)。在不是最后一個(gè)晶片的情況下(步驟105·9否定判定)，將檢查完畢的晶片保管到規(guī)定的保存部位中，代之以將新的未檢查的晶片設(shè)置到工作臺(tái)104·5中(步驟105·10)。其后，返回到步驟105·2并對(duì)該晶片重復(fù)同樣的處理。在是最后一個(gè)晶片的情況下(步驟105·9肯定判定)，將檢查完畢晶片保管到規(guī)定的保存部位中，結(jié)束全部工序。對(duì)每個(gè)盒或各晶片決定識(shí)別號(hào)，識(shí)別、監(jiān)視正在檢查的晶片，例如防止晶片的重復(fù)檢查等。
接著，根據(jù)圖106的流程圖來(lái)說(shuō)明步驟105·2的處理的流程。在該圖中，首先，將圖像號(hào)i設(shè)置為初值1(步驟106·1)。該圖像號(hào)是向多個(gè)被檢查區(qū)域圖像分別依次賦予的識(shí)別號(hào)。接著，對(duì)設(shè)置的圖像號(hào)為i的被檢查區(qū)域決定圖像位置(Xi，Yi)(步驟106·2)。該圖像位置被定義為用于劃定被檢查區(qū)域的該區(qū)域內(nèi)的特定位置、例如該區(qū)域內(nèi)的中心位置。此時(shí)，i＝1，所以為圖像位置(X1，Y1)，這例如相當(dāng)于圖108所示的被檢查區(qū)域108·2a的中心位置。所有被檢查圖像區(qū)域的圖像位置是預(yù)定的，例如被存儲(chǔ)在控制部104·8的硬盤上，在步驟106·2中被讀出。
接著，偏轉(zhuǎn)控制器104·10向偏轉(zhuǎn)電極104·9施加電位，使得通過(guò)圖104的偏轉(zhuǎn)電極104·9的一次電子束被照射到步驟106·2中決定的圖像位置(Xi，Yi)的被檢查圖像區(qū)域(圖106的步驟106·3)。
接著，從電子槍104·1放出一次電子束，通過(guò)靜電透鏡104·2、E×B偏轉(zhuǎn)器104·3、物鏡104·4及偏轉(zhuǎn)電極104·9，照射到設(shè)置的晶片W表面上(步驟106·4)。此時(shí)，一次電子束由偏轉(zhuǎn)電極104·9形成的電場(chǎng)來(lái)偏轉(zhuǎn)，照射到晶片檢查表面108·1上的圖像位置(Xi，Yi)的整個(gè)被檢查圖像區(qū)域上。在圖像號(hào)i＝1的情況下，被檢查區(qū)域成為108·2a。
從照射了一次電子束的被檢查區(qū)域放出二次電子及/或反射電子(以下簡(jiǎn)稱“二次電子”)。因此，用放大投影系統(tǒng)的靜電透鏡104·6使產(chǎn)生的二次電子束以規(guī)定的倍率成像到檢測(cè)器104·7上。檢測(cè)器104·7檢測(cè)成像的二次電子束，變換為每個(gè)檢測(cè)元件的電信號(hào)即數(shù)字圖像數(shù)據(jù)并輸出(步驟106·5)。然后，將檢測(cè)出的圖像號(hào)i的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)傳送到二次電子圖像存儲(chǔ)區(qū)域104·14上(步驟106·6)。
接著，將圖像號(hào)i加1(步驟106·7)，判定遞增了的圖像號(hào)(i+1)是否超過(guò)了一定值iMAX(步驟106·8)。該iMAX是應(yīng)取得的被檢查圖像的數(shù)目，在圖109的上述例子中是“16”。
在圖像號(hào)i未超過(guò)一定值iMAX的情況下(步驟106·8否定判定)，再次返回到步驟106·2，對(duì)遞增的圖像號(hào)(i+1)再次決定圖像位置(Xi+1，Yi+1)。該圖像位置是從在前面的例程決定的圖像位置(Xi，Yi)、沿X方向及/或Y方向移動(dòng)了規(guī)定距離(ΔXi，ΔYi)的位置。在圖108的例子中，被檢查區(qū)域?yàn)閺?X1，Y1)只沿Y方向移動(dòng)而得的位置(X2，Y2)，為虛線所示的矩形區(qū)域108·2b。其中，(ΔXi，ΔYi)(i＝1，2，...iMAX)的值，可以根據(jù)晶片檢查面108·1的圖形108·3從檢測(cè)器104·7的視場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)上偏移多少這一數(shù)據(jù)、和被檢查區(qū)域的數(shù)目及面積來(lái)適當(dāng)決定。
然后，對(duì)iMAX個(gè)被檢查區(qū)域依次重復(fù)執(zhí)行步驟106·2至106·7的處理。這些被檢查區(qū)域如圖108所示，在晶片的檢查面108·1上，一邊部分地重合一邊偏移位置，使得在移動(dòng)了k次的圖像位置(Xk，Yk)上為被檢查圖像區(qū)域108·2k。這樣，圖109例示的16個(gè)被檢查圖像數(shù)據(jù)被取得到圖像存儲(chǔ)區(qū)域104·14中。取得的多個(gè)被檢查區(qū)域的圖像109·1(被檢查圖像)如圖109例示的那樣，可知部分地或完全取入了晶片檢查面108·1上的圖形108·3的圖像109·2。
在遞增的圖像號(hào)i超過(guò)了iMAX的情況下(步驟106·8肯定判定)，使該子例程返回并轉(zhuǎn)移到主例程的比較工序。
其中，步驟106·6中傳送到存儲(chǔ)器中的圖像數(shù)據(jù)由檢測(cè)器104·7檢測(cè)出的各像素的二次電子的強(qiáng)度值(所謂的β數(shù)據(jù))組成，但是為了在后級(jí)的比較工序(步驟105·3)中與基準(zhǔn)圖像矩形進(jìn)行匹配運(yùn)算，所以可以在實(shí)施了各種運(yùn)算處理的狀態(tài)下保存在存儲(chǔ)區(qū)域104·14中。在這種運(yùn)算處理中，例如有用于使圖像數(shù)據(jù)的尺寸及/或濃度與基準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)的尺寸及/或濃度一致的歸一化處理、將規(guī)定像素?cái)?shù)以下的孤立的像素組作為噪聲來(lái)除去的處理等。再者，也可以不是單純的β數(shù)據(jù)，而是在不降低高清晰度圖形的檢測(cè)精度的范圍內(nèi)數(shù)據(jù)壓縮變換為提取出檢測(cè)圖形的特征矩形。作為這種特征矩陣，例如有將M×N個(gè)像素組成的二維的被檢查區(qū)域分割為m×n(m＜M，n＜N)個(gè)塊、將各塊中包含的像素的二次電子強(qiáng)度值的總和(或該總和值除以整個(gè)被檢查區(qū)域的總像素?cái)?shù)所得的歸一化值)作為各矩陣分量而成的m×n特征矩陣等。在此情況下，基準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)也以與此相同的表現(xiàn)來(lái)存儲(chǔ)。本發(fā)明實(shí)施方式中所說(shuō)的圖像數(shù)據(jù)，當(dāng)然包含單純的β數(shù)據(jù)，包含這樣用任意算法特征提取出的圖像數(shù)據(jù)。
接著，根據(jù)圖107的流程圖來(lái)說(shuō)明步驟105·3的處理的流程。首先，控制部104·8的CPU從基準(zhǔn)圖像存儲(chǔ)部104·15(圖104)將基準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)讀取到RAM等工作存儲(chǔ)器中(步驟107·1)。該基準(zhǔn)圖像在圖109中由參照號(hào)碼109·3來(lái)表示。然后，將圖像號(hào)i復(fù)位到1(步驟107·2)，從存儲(chǔ)區(qū)域104·14將圖像號(hào)為i的被檢查圖像數(shù)據(jù)讀出到工作存儲(chǔ)器中(步驟107·3)。
接著，匹配讀出的基準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)和圖像i的數(shù)據(jù)，計(jì)算兩者間的距離值Di(步驟107·4)。該距離值Di表示基準(zhǔn)圖像和被檢查圖像i之間的類似度，距離值越大，則表示基準(zhǔn)圖像和被檢查圖像之間的差異越大。作為該距離值Di，只要是表示類似度的量即可，可以采用任意量。例如，在圖像數(shù)據(jù)由M×N個(gè)像素組成的情況下，也可以將各像素的二次電子強(qiáng)度(或特征量)看作M×N維空間的各位置矢量分量，計(jì)算該M×N維空間上的基準(zhǔn)圖像矢量及圖像i矢量間的歐幾米德距離或相關(guān)系數(shù)。當(dāng)然，也可以計(jì)算歐幾米德距離以外的距離、例如所謂的街區(qū)距離等。再者，在像素?cái)?shù)大的情況下，運(yùn)算量龐大，所以也可以如上所述計(jì)算用m×n特征矢量表示的圖像數(shù)據(jù)之間的距離值。
接著，判定算出的距離值Di是否小于規(guī)定的閾值Th(步驟107·5)。該閾值Th作為判定基準(zhǔn)圖像和被檢查圖像之間的充分一致時(shí)的基準(zhǔn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)求。在距離值Di小于規(guī)定的閾值Th的情況下(步驟107·5肯定判定)，判定為在該晶片W的該檢查面1034上“沒(méi)有缺陷”(步驟107·6)，使本子例程返回。即，哪怕被檢查圖像中有1個(gè)與基準(zhǔn)圖像大致一致，都判定為“沒(méi)有缺陷”。這樣無(wú)需與所有被檢查圖像矩形匹配，所以能夠進(jìn)行高速判定。在圖109的例子的情況下，可知第3行第3列的被檢查圖像相對(duì)于基準(zhǔn)圖像無(wú)位置偏移地大致一致。
在距離值Di在規(guī)定的閾值Th以上的情況下(步驟107·5否定判定)，將圖像號(hào)i遞增1(步驟107·7)，判定遞增了的圖像號(hào)(i+1)是否超過(guò)了一定值iMAX(步驟107·8)。
在圖像號(hào)i未超過(guò)一定值iMAX的情況下(步驟107·8否定判定)，再次返回到步驟107·3，對(duì)遞增了的圖像號(hào)(i+1)讀出圖像數(shù)據(jù)，重復(fù)同樣的處理。
在圖像號(hào)i超過(guò)了一定值iMAX的情況下(步驟107·8肯定判定)，判定為在該晶片W的該檢查面1034上“有缺陷”(步驟107·9)，使本子例程返回。即，如果不是所有被檢查圖像與基準(zhǔn)圖像大致一致，則判定為“有缺陷”。
以上是工作臺(tái)裝置的各實(shí)施方式，但是本發(fā)明并不僅限于上述例子，在本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以任意適當(dāng)變更。
例如，作為被檢查試樣，以半導(dǎo)體晶片W為例，但是本發(fā)明的被檢查試樣不限于此，可以選擇能夠用電子束來(lái)檢測(cè)缺陷的任意東西。例如也可以將向晶片上形成了曝光用圖形的掩模等作為檢查對(duì)象。
此外，本發(fā)明不僅也能夠適用于用電子以外的帶電粒子束進(jìn)行缺陷檢測(cè)的裝置，還能夠應(yīng)用于能夠取得可檢查試驗(yàn)的缺陷的圖像的任意裝置。
再者，偏轉(zhuǎn)電極104·9不僅可以放置在物鏡104·4和晶片W之間，而且只要能夠變更一次電子束的照射區(qū)域，可以放置在任意位置上。例如有E×B偏轉(zhuǎn)器104·3和物鏡104·4之間、電子槍104·1和E×B偏轉(zhuǎn)器104·3之間等。再者，也可以通過(guò)控制E×B偏轉(zhuǎn)器104·3生成的場(chǎng)，來(lái)控制該偏轉(zhuǎn)方向。即，也可以使E×B偏轉(zhuǎn)器104·3兼有偏轉(zhuǎn)電極104·9的功能。
此外，在上述實(shí)施方式中，在進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)之間的匹配時(shí)，采用了像素間的匹配及特征矢量間的匹配中的某一種，但是也可以組合兩者。例如，首先用運(yùn)算量少的特征矢量進(jìn)行高速匹配，對(duì)其結(jié)果是類似度高的被檢查圖像用更詳細(xì)的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行匹配，通過(guò)這樣的二級(jí)處理，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速化和精度。
此外，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，只用一次電子束的照射區(qū)域的位置偏移來(lái)應(yīng)對(duì)被檢查圖像的位置偏移，但是也可以將在匹配處理之前或其期間在圖像數(shù)據(jù)上搜索最佳匹配區(qū)域的處理(例如檢測(cè)相關(guān)系數(shù)高的區(qū)域并匹配)和本發(fā)明組合。由此，能夠用本發(fā)明的一次電子束的照射區(qū)域的位置偏移來(lái)應(yīng)對(duì)被檢查圖像的大的位置偏移，并且用后級(jí)的數(shù)字圖像處理來(lái)吸收比較小的位置偏移，所以能夠提高缺陷檢測(cè)的精度。
再者，作為缺陷檢查用的電子束裝置，示出了圖104的結(jié)構(gòu)，但是電子光學(xué)系統(tǒng)等可以任意適當(dāng)變更。例如，圖104所示的缺陷檢查裝置的電子束照射部件(104·1、104·2、104·3)是從垂直上方使一次電子束入射到晶片W的表面上的形式，但是也可以省略E×B偏轉(zhuǎn)器，使一次電子束斜著入射到晶片W的表面上。
此外，圖105的流程圖的流程也不限于此。例如在步驟105·4中對(duì)判定為有缺陷的試樣不檢查其他區(qū)域的缺陷，但是也可以變更處理的流程，以便網(wǎng)羅全部區(qū)域來(lái)檢測(cè)缺陷。此外，如果能夠放大一次電子束的照射區(qū)域，用1次照射來(lái)覆蓋試樣的大致全部檢查區(qū)域，則可以省略步驟105·7及步驟105·8。
如以上詳細(xì)說(shuō)明的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式的缺陷檢查裝置，分別取得一邊在試樣上部分重合一邊相互位移的多個(gè)被檢查區(qū)域的圖像，通過(guò)比較這些被檢查區(qū)域的圖像和基準(zhǔn)圖像，來(lái)檢查試樣的缺陷，所以得到下述優(yōu)良的效果能夠防止被檢查圖像和基準(zhǔn)圖像之間的位置偏移造成的缺陷檢查精度降低。
再者，根據(jù)本發(fā)明的器件制造方法，用上述缺陷檢查裝置來(lái)進(jìn)行試樣的缺陷檢查，所以得到下述優(yōu)良的效果能提高產(chǎn)品的成品率及防止出廠缺陷產(chǎn)品。
2-7-8)器件制造方法接著，參照?qǐng)D110及圖111來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法的實(shí)施方式。圖110是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法的一實(shí)施方式的流程圖。該實(shí)施方式的制造工序包含以下主工序。
(1)制造晶片的晶片制造工序(或準(zhǔn)備晶片的晶片準(zhǔn)備工序)(步驟110·1)(2)制造曝光所使用的掩模的掩模制造工序(或準(zhǔn)備掩模的掩模準(zhǔn)備工序)(步驟110·2)(3)對(duì)晶片進(jìn)行所需的加工處理的晶片加工工序(步驟110·3)(4)逐個(gè)切下晶片上形成的芯片、使其能夠動(dòng)作的芯片組裝工序(步驟110·4)(5)檢查制造出的芯片的芯片檢查工序(步驟110·5)其中，上述各個(gè)主工序還由幾個(gè)子工序組成。在這些主工序中，對(duì)半導(dǎo)體器件的性能有決定性的影響的是晶片加工工序3。在該工序中，將設(shè)計(jì)出的電路圖形依次層疊到晶片上，形成許多作為存儲(chǔ)器或MPU來(lái)動(dòng)作的芯片。該晶片加工工序包含以下各工序。
(A)形成作為絕緣層的電介質(zhì)薄膜、布線部、或作為電極部金屬薄膜的薄膜形成工序(采用CVD或?yàn)R射等)(B)氧化該薄膜層或晶片基板的氧化工序(C)為了選擇性地加工薄膜層或晶片基板等而用掩模(中間掩模(レチクル))來(lái)形成光刻膠圖形的光刻工序(D)根據(jù)光刻膠圖形來(lái)加工薄膜層或基板的蝕刻工序(例如采用干法蝕刻技術(shù))(E)離子/雜質(zhì)注入擴(kuò)散工序
(F)光刻膠剝離工序(G)檢查已加工的晶片的工序其中，晶片加工工序重復(fù)進(jìn)行所需的層數(shù)，制造按設(shè)計(jì)來(lái)動(dòng)作的半導(dǎo)體器件。
圖111是構(gòu)成圖110的晶片加工工序的核心的光刻工序的流程圖。該光刻工序包含以下各工序。
(a)向在前級(jí)的工序中形成了電路圖形的晶片上涂布光刻膠的光刻膠涂布工序(步驟111·1)(b)對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光的工序(步驟111·2)(c)對(duì)曝光過(guò)的光刻膠進(jìn)行顯影來(lái)得到光刻膠的圖形的顯影工序(步驟111·3)(d)用于穩(wěn)定顯影過(guò)的光刻膠圖形的退火工序(步驟111·4)上述半導(dǎo)體器件制造工序、晶片加工工序、光刻工序是周知的，無(wú)需進(jìn)一步說(shuō)明。
如果上述(G)的檢查工序中采用本發(fā)明的缺陷檢查方法、缺陷檢查裝置，則即使是具有微細(xì)圖形的半導(dǎo)體器件，也能夠生產(chǎn)率很好地檢查，所以也能夠全數(shù)檢查，能夠提高產(chǎn)品的成品率，防止出廠缺陷產(chǎn)品。
2-7-9)檢查用圖112來(lái)說(shuō)明上述(G)的檢查工序中的檢查過(guò)程。一般采用了電子束的缺陷檢查裝置很昂貴，并且生產(chǎn)率也比其他工藝裝置低，所以目前用于認(rèn)為最需要檢查的重要的工序(例如蝕刻、成膜、或CMP(化學(xué)機(jī)械研磨)平坦化處理等)之后、以及布線工序中更微細(xì)的布線工序部分、即布線工序的1至2工序、及前一工序的門布線工序等中。特別是尋找具有設(shè)計(jì)規(guī)則在100nm以下、即100nm以下的線寬的布線或直徑在100nm以下的通孔等的形狀缺陷或電缺陷、并且反饋給工藝很重要。
被檢查的晶片通過(guò)大氣輸送系統(tǒng)及真空輸送系統(tǒng)，定位在超精密X-Y工作臺(tái)上后，由靜電吸盤機(jī)構(gòu)等來(lái)固定，以后根據(jù)(圖112)的過(guò)程來(lái)進(jìn)行缺陷檢查等。首先用光學(xué)顯微鏡按照需要來(lái)進(jìn)行各管芯的位置確認(rèn)、或各場(chǎng)所的高度檢測(cè)并存儲(chǔ)。光學(xué)顯微鏡此外還缺點(diǎn)缺陷等想觀看的地方的光學(xué)顯微鏡像，也用于與電子束像進(jìn)行比較等。接著進(jìn)行電子光學(xué)系統(tǒng)的條件設(shè)定，用電子束像來(lái)修正光學(xué)顯微鏡中設(shè)定的信息，提高精度。
接著將與晶片的種類(處在哪個(gè)工序之后；晶片的尺寸是200mm還是300mm等)相應(yīng)的配方的信息輸入到裝置中，之后進(jìn)行檢查場(chǎng)所的指定、電子光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)定、檢查條件的設(shè)定等后，一邊進(jìn)行圖像取得一邊始終實(shí)時(shí)地進(jìn)行缺陷檢查。單元之間的比較、管芯比較等由包括算法的高速的信息處理系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行檢查，按照需要向CRT等輸出結(jié)果，或存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。
在缺陷中有顆粒缺陷、形狀異常(圖形缺陷)、及電(布線或通孔等的斷線及導(dǎo)通不良)缺陷等，也可以自動(dòng)實(shí)時(shí)區(qū)別它們，或者進(jìn)行缺陷的大小、或致命缺陷(使得芯片不能使用的重大缺陷等)的分類。特別是在對(duì)線寬在100nm以下的布線或直徑在100nm以下的通孔等上述缺陷進(jìn)行分類時(shí)很有效。電缺陷的檢測(cè)通過(guò)檢測(cè)對(duì)比度異常來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如導(dǎo)通不良的場(chǎng)所通過(guò)照射電子束(500eV左右)通常帶正電，對(duì)比度降低，所以能夠與正常的場(chǎng)所相區(qū)別。此情況下的所謂的電子束照射部件，除了通常檢查用的電子束照射部件以外，另外還指為了使電位差產(chǎn)生的對(duì)比度明顯而設(shè)置的低電位(能量)的電子束產(chǎn)生部件(熱電子產(chǎn)生、UV/光電子)。在向檢查對(duì)象區(qū)域照射檢查用的電子束前，產(chǎn)生、照射該低電位(能量例如在100eV以下)的電子束。在照射檢查用的電子束本身能夠使得帶正電的映像投射方式的情況下，有些規(guī)格無(wú)需另外設(shè)置低電位的電子束產(chǎn)生部件。此外，可以通過(guò)向晶片等使用施加相對(duì)于基準(zhǔn)電位為正或負(fù)的電位等而產(chǎn)生的(由于流動(dòng)難度因元件的正方向或反方向而異而產(chǎn)生的)對(duì)比度的差異來(lái)進(jìn)行缺陷檢測(cè)。
電位差產(chǎn)生的對(duì)比度也可以變換為對(duì)顯示電位對(duì)比度數(shù)據(jù)很有效的信號(hào)的圖像來(lái)顯示。可以分析電位對(duì)比度圖像，識(shí)別處于比期待的值高或低的電壓的構(gòu)造體、即絕緣不良或?qū)ú涣?、缺陷。例如，通過(guò)從晶片上的不同管芯分別取得電位對(duì)比度圖像，檢測(cè)其差異，來(lái)識(shí)別缺陷。此外，通過(guò)根據(jù)CAD數(shù)據(jù)等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)生成與被檢查管芯的電位對(duì)比度圖像等價(jià)的圖像數(shù)據(jù)，檢測(cè)該圖像數(shù)據(jù)和從晶片上的被檢查管芯取得的電位對(duì)比度圖像之間的差異來(lái)識(shí)別缺陷。
也可以用于線寬測(cè)定裝置及對(duì)齊精度測(cè)定。被檢查的晶片的信息、例如盒號(hào)、晶片號(hào)(或批號(hào))等，它們當(dāng)前處于何種位置或狀態(tài)，都被存儲(chǔ)管理著。因此，不發(fā)生錯(cuò)誤地進(jìn)行2次以上的檢查、或者未檢查的問(wèn)題。
2-8)檢查方法2-8-1)概要檢查的基本流程示于圖113。首先在包含了對(duì)準(zhǔn)動(dòng)作113·1的晶片輸送之后，創(chuàng)建設(shè)定與檢查有關(guān)系的條件等的配方(113·2)。配方對(duì)被檢查晶片最低需要1種，但是為了應(yīng)對(duì)多種檢查條件，也可以對(duì)1片被檢查晶片存在多個(gè)配方。此外，在相同圖形的被檢查晶片有多片的情況下，也可以用一種配方來(lái)檢查多個(gè)晶片。圖113的路徑113·3示出了在這樣用過(guò)去創(chuàng)建的配方進(jìn)行檢查的情況下，無(wú)需在檢查動(dòng)作緊前創(chuàng)建配方。以下，在圖113中，檢查動(dòng)作113·4根據(jù)配方中記載的條件、序列來(lái)檢查晶片。缺陷提取是每當(dāng)在檢查動(dòng)作中發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)立即進(jìn)行；大致并行地執(zhí)行以下動(dòng)作a)進(jìn)行缺陷分類(113·5)、向結(jié)果輸出文件中添加提取缺陷信息和缺陷分類信息的動(dòng)作；
b)將提取缺陷圖像添加到圖像專用結(jié)果輸出文件或文件中的動(dòng)作；c)將提取缺陷的位置等缺陷信息顯示在操作畫面上的動(dòng)作。
以被檢查晶片為單位的檢查結(jié)束后，大致并行地執(zhí)行以下動(dòng)作a)關(guān)閉并保存結(jié)果輸出文件的動(dòng)作；b)在來(lái)自外部的通信是請(qǐng)求檢查結(jié)果的情況下，發(fā)送檢查結(jié)果的動(dòng)作；c)排出晶片的動(dòng)作。
在設(shè)定了連續(xù)地檢查晶片的情況下，輸送下一個(gè)被檢查晶片，并重復(fù)上述一系列動(dòng)作。
以下，進(jìn)一步詳細(xì)描述圖113的流程。
(1)配方創(chuàng)建所謂配方，是與檢查有關(guān)系的條件等的設(shè)定文件，也可以保存。在檢查時(shí)或檢查前使用配方來(lái)進(jìn)行裝置設(shè)定，而所謂配方中記載的與檢查有關(guān)系的條件，是指a)檢查對(duì)象管芯b)管芯內(nèi)部檢查區(qū)域c)檢查算法d)檢測(cè)條件(檢查靈敏度等缺陷提取所需的條件)e)觀察條件(倍率、透鏡電壓、工作臺(tái)速度、檢查順序等觀察所需的條件)等。具體的c)檢查算法將在后面描述。
其中，檢查對(duì)象管芯的設(shè)定如圖114所示，對(duì)操作畫面上顯示的管芯圖畫面，操作員指定要檢查的管芯。在圖114的例子中，將晶片端面的管芯1和前一工序中判定為明顯不良的管芯2設(shè)為灰色無(wú)效(グレイアウト)并從檢查對(duì)象中刪除，將其余作為檢查對(duì)象管芯。此外，也具有根據(jù)離晶片端面的距離或前一工序中檢測(cè)出的管芯的合格與否信息來(lái)自動(dòng)指定檢查管芯的功能。
此外，管芯內(nèi)部的檢查區(qū)域的設(shè)定是操作員根據(jù)用光學(xué)顯微鏡或EB顯微鏡取得的圖像用鼠標(biāo)等輸入設(shè)備對(duì)如圖115所示顯示操作畫面上的管芯內(nèi)部檢查區(qū)域設(shè)定畫面進(jìn)行指定。在圖115的例子中，設(shè)定了實(shí)線所指的區(qū)域115·1和虛線所指的區(qū)域115·2。
區(qū)域115·1將大致整個(gè)管芯作為設(shè)定區(qū)域。將檢查算法設(shè)為相鄰管芯比較法(管芯-管芯檢查)，對(duì)該區(qū)域的檢測(cè)條件、觀察條件的細(xì)節(jié)另外設(shè)定。區(qū)域115·2將檢查算法設(shè)為陣列檢查，對(duì)該區(qū)域的檢測(cè)條件、觀察條件的細(xì)節(jié)另外設(shè)定。即能夠設(shè)定多個(gè)檢查區(qū)域，而且檢查區(qū)域能夠分別設(shè)定獨(dú)自的檢查算法或檢查靈敏度的條件。此外，檢查區(qū)域也可以重合，也可以對(duì)同一區(qū)域同時(shí)處理不同的檢查算法。
(2)檢查動(dòng)作檢查是對(duì)被檢查晶片如圖116所示細(xì)分為掃描寬度進(jìn)行掃描。掃描寬度大致由線傳感器的長(zhǎng)度來(lái)決定，但是設(shè)定得使線傳感器的端部略微重疊。這是為了在對(duì)檢測(cè)出的缺陷最終進(jìn)行統(tǒng)一處理的情況下判斷行間的連續(xù)性或在進(jìn)行比較檢查時(shí)確保用于進(jìn)行圖像對(duì)準(zhǔn)的余量。該重疊量對(duì)2048個(gè)點(diǎn)的線傳感器是16個(gè)點(diǎn)左右。
掃描方向及序列示意性地示于圖117。即，為了縮短檢查時(shí)間，操作員能夠選擇雙向動(dòng)作A、出于機(jī)械限制的單向動(dòng)作B等。
此外，也具有根據(jù)配方的檢查對(duì)象管芯設(shè)定來(lái)自動(dòng)計(jì)算減少掃描量的動(dòng)作來(lái)進(jìn)行檢查的功能。圖118-1是掃描管芯118·1為1個(gè)的情況下的掃描例，不進(jìn)行不必要的掃描。
2-8-2)檢查算法本裝置進(jìn)行的掃描的算法大致分為以下2種1.陣列檢查(單元檢查)2.隨機(jī)檢查(管芯檢查)如圖118·2所示，管芯主要被分為存儲(chǔ)器所用的采用了周期性構(gòu)造的單元部118·2、和不采取周期性構(gòu)造的隨機(jī)部118·3。采用了周期性構(gòu)造的單元部118·2的比較對(duì)象在同一管芯中有多個(gè)，所以能夠通過(guò)在同一管芯中的單元之間進(jìn)行比較來(lái)檢查。另一方面，隨機(jī)部118·3在同一管芯中沒(méi)有比較對(duì)象，所以需要進(jìn)行管芯之間的比較。隨機(jī)檢查根據(jù)比較對(duì)象而進(jìn)一步如下區(qū)分a)相鄰管芯比較法(Die-Die(管芯-管芯)檢查)；b)基準(zhǔn)管芯比較法(Die-Any Die(管芯-任意管芯)檢查)；c)CAD數(shù)據(jù)比較法(CAD Data-Any Die，CAD數(shù)據(jù)-任意管芯檢查)。
一般稱為金模板方式的方式表示上述b)和c)，在基準(zhǔn)管芯比較法中將基準(zhǔn)管芯作為金模板，在CAD數(shù)據(jù)比較法中將CAD數(shù)據(jù)作為金模板。
以下，描述各算法的動(dòng)作。
2-8-2-1)陣列檢查(單元檢查)陣列檢查適用于周期性構(gòu)造的檢查。DRAM單元等是其一例。
檢查是比較作為基準(zhǔn)的參照?qǐng)D像和被檢查圖像，將其差分作為缺陷來(lái)提取。參照?qǐng)D像和被檢查圖像可以是二值化圖像，為了提高檢測(cè)精度，也可以是多值圖像。
缺陷可以是參照?qǐng)D像和被檢查圖像的差分本身，但是也可以根據(jù)檢測(cè)出的差分的差分量或有差分的像素的合計(jì)面積等差分信息，來(lái)進(jìn)行用于防止誤檢測(cè)的二維判定。
在陣列檢查中，參照?qǐng)D像和被檢查圖像的比較以構(gòu)造周期為單位來(lái)進(jìn)行。即也可以一邊讀出用CCD等一并取得的圖像一邊以1個(gè)構(gòu)造周期為單位來(lái)進(jìn)行比較，如果參照?qǐng)D像以n個(gè)構(gòu)造周期為單位，則可以同時(shí)比較n個(gè)構(gòu)造周期單位。
參照?qǐng)D像的生成方法的一例示于圖119，這里描述以1個(gè)構(gòu)造周期為單位來(lái)進(jìn)行比較的例子，所以示出以1個(gè)構(gòu)造周期為單位的生成。也可以在同一方法中將周期數(shù)設(shè)為n。
作為前提，圖119中的檢查方向是A。此外，將周期4設(shè)為被檢查周期。周期的大小由操作員一邊觀看圖像一邊輸入，所以在圖119中周期1至6可以容易地識(shí)別。
參照周期圖像是在各像素上將被檢查周期緊前的周期1至3相加、平均來(lái)生成的。即使1至3中的某一個(gè)存在缺陷，由于進(jìn)行了平均處理，所以影響小。比較該形成的參照周期圖像和被檢查周期圖像4來(lái)提取缺陷。
接著在檢查被檢查周期圖像5的情況下，將周期2至4相加平均來(lái)生成參照周期圖像。以下同樣根據(jù)取得被檢查周期圖像以前得到的圖像，來(lái)生成被檢查周期圖像并使檢查連續(xù)。
2-8-2-2)隨機(jī)檢查(管芯檢查)隨機(jī)檢查可以不受管芯的構(gòu)造限制而使用。檢查是比較作為基準(zhǔn)的參照?qǐng)D像和被檢查圖像，將其差分作為缺陷來(lái)提取。參照?qǐng)D像和被檢查圖像可以是二值化圖像，為了提高檢測(cè)精度，也可以是多值圖像。缺陷可以是參照?qǐng)D像和被檢查圖像的差分本身，但是也可以根據(jù)檢測(cè)出的差分的差分量或有差分的像素的合計(jì)面積等差分信息，來(lái)進(jìn)行用于防止誤檢測(cè)的二維判定。隨機(jī)檢查可以按參照?qǐng)D像的求法來(lái)分類。以下描述其動(dòng)作。
A.相鄰管芯比較法(Die-Die檢查)參照?qǐng)D像是與被檢查圖像鄰接的管芯。與和被檢查圖像相鄰的2個(gè)管芯進(jìn)行比較來(lái)判斷缺陷。即在圖120和圖121中，在設(shè)定開(kāi)關(guān)121·4、開(kāi)關(guān)121·5使得圖像處理裝置的存儲(chǔ)器121·1和存儲(chǔ)器121·2連接在來(lái)自攝像機(jī)121·3的路徑121·41上的狀況下，具有以下的步驟。
a)根據(jù)掃描方向?qū)⒐苄緢D像1從路徑121·41保存到存儲(chǔ)器121·1中的步驟。
b)將管芯圖像2從路徑121·41保存到存儲(chǔ)器121·2中的步驟。
c)與上述b)同時(shí)，一邊從路徑121·42取得管芯圖像2、一邊比較取得的管芯圖像2和管芯上的相對(duì)位置相同的存儲(chǔ)器121·1中保存的圖像數(shù)據(jù)來(lái)求差分的步驟。
d)保存上述c)的差分的步驟。
e)將管芯圖像3從路徑121·41保存到存儲(chǔ)器121·1中的步驟。
f)與上述e)同時(shí)，一邊從路徑121·42取得管芯圖像3、一邊比較取得的管芯圖像3和管芯上的相對(duì)位置相同的存儲(chǔ)器121·2中保存的圖像數(shù)據(jù)來(lái)求差分的步驟。
g)保存上述f)的差分的步驟。
h)根據(jù)上述d)和g)中保存的結(jié)果來(lái)判定管芯圖像2的缺陷的步驟。
i)在以下連續(xù)的管芯上重復(fù)a)至h)的步驟。
在根據(jù)設(shè)定在上述c)、f)中求差分前，進(jìn)行要比較的2個(gè)圖像的位置對(duì)準(zhǔn)校正得沒(méi)有位置差。或者濃度對(duì)準(zhǔn)校正得沒(méi)有濃度差?；蛘哂袝r(shí)進(jìn)行該兩個(gè)處理。
B.基準(zhǔn)管芯比較法(Die-Any Die檢查)由操作員來(lái)指定基準(zhǔn)管芯?；鶞?zhǔn)管芯是晶片上存在的管芯或檢查以前保存著的管芯圖像，首先掃描或傳送基準(zhǔn)管芯并將圖像保存到存儲(chǔ)器中作為參照?qǐng)D像。即在圖121和圖122中具有以下的步驟。
a)操作員從被檢查晶片的管芯中或從檢查以前保存著的管芯圖像中選擇基準(zhǔn)管芯的步驟。
b)在基準(zhǔn)管芯存在于被檢查晶片中的情況下，設(shè)定開(kāi)關(guān)121·4、開(kāi)關(guān)121·5，使得圖像處理裝置的存儲(chǔ)器121·1或存儲(chǔ)器121·2中的至少一個(gè)連接在來(lái)自攝像機(jī)121·3的路徑121·41上的步驟。
c)在基準(zhǔn)管芯是檢查以前保存著的管芯圖像的情況下，設(shè)定開(kāi)關(guān)121·4、開(kāi)關(guān)121·5，使得圖像處理裝置的存儲(chǔ)器121·1或存儲(chǔ)器121·2中的至少一個(gè)連接在來(lái)自保存著管芯圖像——參照?qǐng)D像的存儲(chǔ)器121·6的路徑121·41上的步驟。
d)在基準(zhǔn)管芯存在于被檢查晶片中的情況下，掃描基準(zhǔn)管芯并將基準(zhǔn)管芯圖像——參照?qǐng)D像傳送到圖像處理裝置的存儲(chǔ)器中的步驟。
e)在基準(zhǔn)管芯為檢查以前保存著的管芯圖像的情況下，無(wú)需掃描、將基準(zhǔn)管芯圖像——參照?qǐng)D像傳送到圖像處理裝置的存儲(chǔ)器中的步驟。
f)比較依次掃描被檢查圖像而得到的圖像、被傳送了基準(zhǔn)管芯圖像——參照?qǐng)D像的存儲(chǔ)器的圖像、以及管芯上的相對(duì)位置相同的圖像數(shù)據(jù)來(lái)求差分的步驟。
g)根據(jù)上述f)中得到的差分來(lái)判定缺陷的步驟。
h)以下連續(xù)如圖124所示對(duì)整個(gè)晶片檢查相對(duì)于被檢查管芯的管芯原點(diǎn)與基準(zhǔn)管芯的掃描位置相同的部分、一邊變更基準(zhǔn)管芯的掃描位置一邊重復(fù)上述d)至g)直至檢查整個(gè)管芯的步驟。
根據(jù)設(shè)定，在上述f)中求差分前，進(jìn)行要比較的2個(gè)圖像的位置對(duì)準(zhǔn)校正成沒(méi)有位置差?；蛘邼舛葘?duì)準(zhǔn)校正成沒(méi)有濃度差?；蛘哂袝r(shí)進(jìn)行該兩個(gè)處理。
在上述d)或e)中圖像處理裝置的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)管芯圖像可以是基準(zhǔn)管芯全部，也可以作為基準(zhǔn)管芯的一部分一邊更新一邊進(jìn)行檢查。
C.CAD數(shù)據(jù)比較法(CAD Data-Any Die檢查)在圖123所示的半導(dǎo)體制造的工序中，根據(jù)通過(guò)CAD進(jìn)行的半導(dǎo)體圖形設(shè)計(jì)工序的輸出——CAD數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建參照?qǐng)D像作為基準(zhǔn)圖像?；鶞?zhǔn)圖像可以是整個(gè)管芯或包含檢查部分的一部分管芯。
此外，該CAD數(shù)據(jù)通常是矢量數(shù)據(jù)，如果不變換為與通過(guò)掃描動(dòng)作得到的圖像數(shù)據(jù)等價(jià)的光柵數(shù)據(jù)就不能用作參照?qǐng)D像。這樣在CAD數(shù)據(jù)加工作業(yè)中進(jìn)行以下的變換。
a)將CAD數(shù)據(jù)——矢量數(shù)據(jù)變換為光柵數(shù)據(jù)。
b)上述a)是以檢查時(shí)掃描被檢查管芯而得到的圖像掃描寬度為單位來(lái)進(jìn)行。
c)上述b)變換掃描被檢查管芯而得到的預(yù)定的圖像和管芯上的相對(duì)位置相同的圖像數(shù)據(jù)。
d)上述c)重疊地進(jìn)行檢查掃描和變換作業(yè)。
上述的a)～d)是為了高速化而以圖像掃描寬度為單位進(jìn)行變換的例子，但是即使不將變換單位固定為圖像掃描寬度也可以進(jìn)行檢查。此外，作為將矢量數(shù)據(jù)變換為光柵數(shù)據(jù)的作業(yè)的附加的功能，有以下的至少1種。
a)光柵數(shù)據(jù)的多值化功能。
b)對(duì)于上述a)，鑒于檢查裝置的靈敏度來(lái)設(shè)定多值化的漸變權(quán)重、偏移量的功能。
c)在將矢量數(shù)據(jù)變換為光柵數(shù)據(jù)后進(jìn)行膨脹、收縮等加工像素的圖像處理。
在圖121中，示出用CAD數(shù)據(jù)比較法進(jìn)行檢查的步驟。
a)用計(jì)算機(jī)1將CAD數(shù)據(jù)變換為光柵數(shù)據(jù)，而且用上述附加功能來(lái)生成參照?qǐng)D像并保存到存儲(chǔ)器121·6中的步驟。
b)設(shè)定開(kāi)關(guān)121·4、開(kāi)關(guān)121·5，使得圖像處理裝置的存儲(chǔ)器121·1或存儲(chǔ)器121·2中的至少一個(gè)連接在來(lái)自存儲(chǔ)器121·6的路徑121·7上的步驟。
c)將存儲(chǔ)器121·6的參照?qǐng)D像傳送到圖像處理裝置的存儲(chǔ)器中的步驟。
d)比較依次掃描被檢查圖像而得到的圖像、被傳送了參照?qǐng)D像的存儲(chǔ)器的圖像、以及管芯上的相對(duì)位置相同的圖像數(shù)據(jù)，來(lái)求差分的步驟。
e)根據(jù)上述d)中得到的差分來(lái)判定缺陷的步驟。
f)以下連續(xù)如圖124所示將基準(zhǔn)管芯的掃描位置作為參照?qǐng)D像對(duì)整個(gè)晶片檢查被檢查管芯的相同的部分、一邊變更基準(zhǔn)管芯的掃描位置一邊重復(fù)上述a)至e)，直至檢查整個(gè)管芯的步驟。
根據(jù)設(shè)定，在上述d)中求差分前進(jìn)行要比較的2個(gè)圖像的位置對(duì)準(zhǔn)校正得沒(méi)有位置差?；蛘邼舛葘?duì)準(zhǔn)校正得沒(méi)有濃度差。或者有時(shí)進(jìn)行該兩個(gè)處理。
在上述c)中，圖像處理裝置的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)管芯圖像可以是基準(zhǔn)管芯全部，也可以作為基準(zhǔn)管芯的一部分一邊更新一邊進(jìn)行檢查。
2-8-2-2’)同時(shí)進(jìn)行單元檢查和管芯檢查的方法至此，說(shuō)明了檢查周期性構(gòu)造的陣列檢查(單元檢查)和隨機(jī)檢查的算法，但是也可以同時(shí)進(jìn)行單元檢查和管芯檢查。即，分別處理單元部和隨機(jī)部，在單元部中在管芯內(nèi)進(jìn)行單元之間的比較，同時(shí)在隨機(jī)部中，進(jìn)行鄰接的管芯、基準(zhǔn)管芯或CAD數(shù)據(jù)之間的比較。這樣，能夠大幅度縮短檢查時(shí)間，生產(chǎn)率提高。
其中，在此情況下，分別獨(dú)立地具有單元部的檢查電路較合適。此外，如果不同時(shí)進(jìn)行檢查，則也可以具有1個(gè)檢查電路，設(shè)定成能夠切換單元檢查用和隨機(jī)檢查用的軟件，通過(guò)切換軟件來(lái)執(zhí)行比較檢查。即，在適用多個(gè)處理的算法來(lái)處理圖形的檢查的情況下，這些算法可以準(zhǔn)備不同的電路來(lái)同時(shí)進(jìn)行處理，也可以設(shè)置與它們對(duì)應(yīng)的算法并用1個(gè)電路切換來(lái)進(jìn)行處理。不管是哪一種，在單元部的類型有多個(gè)、它們?cè)诟鱾€(gè)單元之間進(jìn)行比較、還對(duì)隨機(jī)部在管芯之間或管芯和CAD數(shù)據(jù)之間進(jìn)行比較的情況下，也能夠適用本發(fā)明。
2-8-2-3)焦點(diǎn)匹配聚焦功能的基本流程示于圖125。首先在包含了對(duì)準(zhǔn)動(dòng)作的晶片輸送之后，創(chuàng)建設(shè)定了與檢查有關(guān)系的條件等的配方。作為該配方之一，有焦點(diǎn)匹配配方，根據(jù)這里設(shè)定的焦點(diǎn)信息，在檢查動(dòng)作及復(fù)查動(dòng)作時(shí)進(jìn)行自動(dòng)聚焦。以下，說(shuō)明焦點(diǎn)匹配配方的創(chuàng)建過(guò)程及自動(dòng)聚焦的動(dòng)作過(guò)程。
焦點(diǎn)匹配配方的創(chuàng)建過(guò)程焦點(diǎn)匹配配方在例子中具有獨(dú)立的輸入畫面，操作員執(zhí)行下述步驟來(lái)創(chuàng)建配方，但是也可以附加到出于別的目的所設(shè)的輸入畫面上。
a)輸入焦點(diǎn)值的輸入管芯位置或管芯中的圖形等、焦點(diǎn)匹配坐標(biāo)的步驟。圖126的開(kāi)關(guān)126·1。
b)設(shè)定自動(dòng)測(cè)定焦點(diǎn)值時(shí)所需的管芯圖形的步驟。該步驟在不自動(dòng)測(cè)定焦點(diǎn)值的情況下可以跳過(guò)。
c)設(shè)定上述a)中決定出的焦點(diǎn)匹配坐標(biāo)的最佳焦點(diǎn)值的步驟。
其中，在a)的步驟中操作員也可以指定任意管芯，但是也可以進(jìn)行選擇所有管芯、或選擇每次n個(gè)管芯等設(shè)定。此外，輸入畫面由操作員選擇晶片內(nèi)的管芯排列的示意圖、或使用了實(shí)際圖像的圖像都可以。
其中，在c)的步驟中，操作員在通過(guò)手動(dòng)由與聚焦用電極的電壓值聯(lián)動(dòng)的聚焦開(kāi)關(guān)126·2設(shè)定的模式(圖126的開(kāi)關(guān)126·3)、和自動(dòng)求焦點(diǎn)值的模式(圖126的開(kāi)關(guān)126·4)中進(jìn)行選擇、設(shè)定。
焦點(diǎn)值自動(dòng)測(cè)定過(guò)程在上述c)的步驟中自動(dòng)求焦點(diǎn)值的過(guò)程，例如在圖127中是a)求焦點(diǎn)位置Z＝1的圖像，計(jì)算其對(duì)比度。
b)在Z＝2、3、4上也進(jìn)行上述a)。
c)從上述a)、b)中得到的對(duì)比度值回歸，求對(duì)比度函數(shù)(圖127)。
d)用計(jì)算來(lái)求得到對(duì)比度函數(shù)的最大值的Z，將其作為最佳焦點(diǎn)值。
例如在自動(dòng)測(cè)定焦點(diǎn)值時(shí)所需的管芯圖形選擇了圖128的線和間距的情況下，呈現(xiàn)良好的結(jié)果，但是如果有黑白圖形，則對(duì)比度可以不依賴于形狀來(lái)計(jì)測(cè)。
通過(guò)進(jìn)行a)至d)來(lái)求1點(diǎn)的最佳焦點(diǎn)值。此時(shí)的數(shù)據(jù)形式是(X，Y，Z)XY求出焦點(diǎn)的坐標(biāo)、Z最佳焦點(diǎn)值的組，存在焦點(diǎn)匹配配方中決定出的焦點(diǎn)匹配坐標(biāo)數(shù)(X，Y，Z)。它是焦點(diǎn)匹配配方的一部分，將其稱為焦點(diǎn)匹配文件。
自動(dòng)聚焦的動(dòng)作過(guò)程從焦點(diǎn)匹配配方中取得圖像的檢查動(dòng)作、在復(fù)查動(dòng)作時(shí)將焦點(diǎn)設(shè)定為最佳焦點(diǎn)的方法通過(guò)下述步驟來(lái)進(jìn)行。
a)根據(jù)創(chuàng)建焦點(diǎn)匹配配方時(shí)創(chuàng)建的焦點(diǎn)匹配文件1來(lái)進(jìn)一步細(xì)分位置信息，用計(jì)算來(lái)求此時(shí)的最佳焦點(diǎn)，創(chuàng)建細(xì)分化的焦點(diǎn)匹配文件2。
b)上述a)的計(jì)算用插值函數(shù)來(lái)進(jìn)行。
c)上述b)的插值函數(shù)是線形插值或樣條插值等，在創(chuàng)建焦點(diǎn)匹配配方時(shí)由操作員指定。
d)監(jiān)視工作臺(tái)的XY位置，將聚焦用電極的電壓變更為適合當(dāng)前的XY位置的焦點(diǎn)匹配文件2)中記載的焦點(diǎn)值。
更具體地說(shuō)明。在圖129中，黑點(diǎn)是焦點(diǎn)匹配文件1的焦點(diǎn)值，圓圈是焦點(diǎn)匹配文件2的焦點(diǎn)值，1.在焦點(diǎn)匹配文件的焦點(diǎn)值之間，用焦點(diǎn)匹配文件的焦點(diǎn)值來(lái)進(jìn)行插值。
2.根據(jù)掃描使焦點(diǎn)位置Z變化，維持著最佳焦點(diǎn)。此時(shí)焦點(diǎn)匹配文件(圓圈)之間，在下一變更的位置之前保持著值。
2-8-2-4)光刻余量測(cè)定以下，說(shuō)明與光刻余量測(cè)定有關(guān)的實(shí)施方式。
(1)實(shí)施方式10(光刻余量測(cè)定1)概要1.求曝光機(jī)的條件范圍及最佳條件。對(duì)象是焦點(diǎn)。
2.檢查裝置的應(yīng)用方法不限于電子束映像方式或掃描方式。即，也可以是采用了使用光的方式、電子束方式、及將它們與映像方式或掃描方式任意組合所得的方式的方法。
3.基準(zhǔn)管芯比較法(Die-Any Die檢查)的應(yīng)用圖130是實(shí)施方式1的動(dòng)作的流程。以下根據(jù)該圖來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
在工序130·1中，作為例子，將圖131所示的焦點(diǎn)條件和曝光時(shí)間條件作為參數(shù)使條件變化，二維地在晶片上進(jìn)行曝光。此外，設(shè)1個(gè)曝光像(ショツト)＝1個(gè)管芯的圖像圖形。
許多步進(jìn)曝光機(jī)一般具有稱為TEST曝光的自動(dòng)使參數(shù)變化來(lái)曝光的功能，所以也可以直接使用該功能。
在工序130·2中，可以有顯影、光刻膠剝離、蝕刻、CVD、CMP、電鍍等工序，特別是在用電子束進(jìn)行的觀察中，光刻膠因充電而難以觀察，所以在本實(shí)施方式中，進(jìn)行顯影、光刻膠剝離、電鍍之前的工序。最好觀察光刻膠。
用圖132來(lái)說(shuō)明工序130·3。該工序使用對(duì)進(jìn)行工序130·4的檢查裝置的由操作員設(shè)定的圖像的對(duì)比度進(jìn)行計(jì)測(cè)的功能，將工序圖形的最小線和間距部登錄為進(jìn)行對(duì)比度計(jì)測(cè)的區(qū)域，并進(jìn)行了以下的作業(yè)。
首先，求出了曝光時(shí)間的上限D(zhuǎn)b和下限D(zhuǎn)a。在Db以上的曝光時(shí)間和Da以下的曝光時(shí)間的情況下，對(duì)比度值極低，所以排除在檢查對(duì)象之外。圖132中的灰色無(wú)效部分。
接著，求出了焦點(diǎn)值的上限Fb和下限Fa。在Fb以上的焦點(diǎn)值和Fa以下的焦點(diǎn)值時(shí)，對(duì)比度值極低，所以設(shè)為排除在檢查對(duì)象之外。圖133中的灰色無(wú)效部分。
接著，將Da和Db正中的管芯列Ds、及Fa和Fb正中的管芯列Fs的交點(diǎn)處的管芯選擇為最佳曝光條件曝光像。選擇這些最佳曝光條件曝光像的工序都自動(dòng)進(jìn)行。
在工序130·4中，將圖132的基準(zhǔn)管芯作為參照?qǐng)D像，將白管芯作為被檢查圖像，用基準(zhǔn)管芯比較法(Die-Any Die檢查)來(lái)進(jìn)行檢查。
工序130·5利用130·4的檢查結(jié)果來(lái)判定曝光條件。即利用了下述效應(yīng)如果曝光條件不合適，則例如管芯圖形的線及間距不能分辨，或圖形的邊緣部變?yōu)殁g角，發(fā)生與基準(zhǔn)圖像之間的差分，結(jié)果是檢測(cè)為圖形缺陷。當(dāng)然，也有時(shí)除了檢測(cè)曝光條件引起的以外，還檢測(cè)曝光差錯(cuò)等引起的圖形缺陷或顆粒，但是在此情況下進(jìn)行了再檢查。然而，由于概率上發(fā)生頻度少，所以未成問(wèn)題。
工序130·5的具體過(guò)程是1)由于求焦點(diǎn)余量?jī)?yōu)先，所以將曝光時(shí)間固定為圖132的Ds，來(lái)求焦點(diǎn)值和缺陷個(gè)數(shù)的關(guān)系(圖133)。
2)此時(shí)，焦點(diǎn)值的判定基準(zhǔn)設(shè)為不因曝光條件而發(fā)生1個(gè)缺陷，所以結(jié)論是，作為曝光條件允許的焦點(diǎn)值是F1至F2。
3)如果從曝光機(jī)、通過(guò)用RS232c或Ethernet(以太網(wǎng))連接的通信路徑來(lái)傳送管芯的位置和其曝光條件，則能夠簡(jiǎn)單地計(jì)算出F1和F2具體是何種曝光機(jī)表現(xiàn)的數(shù)值、單位。在本裝置中，也具有判定曝光條件好否、并且變換為能夠直接輸入到曝光機(jī)中的值并顯示的功能。
4)此外，如果使用專用通信路徑或SEMI標(biāo)準(zhǔn)等的通信路徑，則也能夠?qū)⒈緳z查裝置的結(jié)果反饋到曝光機(jī)。進(jìn)一步改變曝光條件(曝光時(shí)間)來(lái)進(jìn)行以上過(guò)程，決定焦點(diǎn)和曝光的余量。
(2)實(shí)施方式11(光刻余量測(cè)定2)概要求曝光機(jī)的條件的范圍及最佳條件。對(duì)象是焦點(diǎn)。
1.檢查裝置的應(yīng)用方法不限于電子束映像方式或掃描方式?？梢岳霉獾姆绞?、電子束方式、及將它們與映像方式或掃描方式組合所得的方式。
2.CAD數(shù)據(jù)比較法(Cad Data-Any Die檢查)的應(yīng)用。
圖134是實(shí)施方式2的動(dòng)作的流程。以下根據(jù)該圖來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
在工序134·1中，作為例子，將圖135所示的焦點(diǎn)條件和曝光時(shí)間條件作為參數(shù)使條件變化，二維地在晶片上進(jìn)行曝光。此外，1個(gè)曝光像＝1個(gè)管芯的圖像圖形。
許多步進(jìn)曝光機(jī)一般具有稱為TEST曝光的自動(dòng)使參數(shù)變化來(lái)曝光的功能，所以，也可以直接使用該功能。
在工序134·2中，可以有顯影、光刻膠剝離、蝕刻、CVD、CMP、電鍍等工序，特別是在用電子束進(jìn)行的觀察中，光刻膠因充電而難以觀察，所以在本實(shí)施方式中，進(jìn)行顯影、光刻膠剝離、電鍍之前的工序。最好只需光刻膠階段的觀察即可。
在工序143·3中根據(jù)曝光的曝光像圖形的CAD數(shù)據(jù)來(lái)生成想設(shè)為盡量最佳的狀態(tài)的基準(zhǔn)圖像。此時(shí)，進(jìn)行了圖像數(shù)據(jù)——光柵數(shù)據(jù)的多值化。如圖136所示，例如在圖形A、圖形B、圖形C這些線寬分別不同的圖形中，圖形C比圖形B更細(xì)密，但是在用經(jīng)驗(yàn)來(lái)比較圖形的白的程度時(shí)，圖形C的白的程度比圖形B更接近黑，在比較圖形的黑的程度時(shí)，圖形C的黑的程度比圖形B更接近白，因此不是單純地作為圖像看起來(lái)黑的值和看起來(lái)白的值這二值，而是考慮圖形的形狀、細(xì)密或晶片上的圖形位置等，來(lái)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的多值化。
此外，同時(shí)也考慮觀察系統(tǒng)的設(shè)定條件、充電或磁場(chǎng)等的影響，對(duì)根據(jù)CAD數(shù)據(jù)生成的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理，使得在比較實(shí)際觀察得到的圖像和根據(jù)CAD數(shù)據(jù)生成的圖像數(shù)據(jù)時(shí)作為疑似缺陷而不識(shí)別。
在工序134·4中，將134·3中生成的圖像作為參照?qǐng)D像，將晶片上的管芯作為被檢查圖像，進(jìn)行管芯比較來(lái)進(jìn)行檢查。
工序134·5利用134·4的檢查結(jié)果來(lái)判定曝光條件。即利用了下述效應(yīng)如果曝光條件不合適，則例如管芯圖形的線及間距不能分辨，或圖形的邊緣部變?yōu)殁g角，發(fā)生與基準(zhǔn)圖像之間的差分，結(jié)果是檢測(cè)為圖形缺陷。當(dāng)然，也有時(shí)除了檢測(cè)曝光條件引起的以外，還檢測(cè)曝光差錯(cuò)等引起的圖形缺陷或顆粒，但是在此情況下進(jìn)行了再檢查。然而由于概率上發(fā)生頻度少，所以未成問(wèn)題。
工序134·5的具體過(guò)程是1)由于求焦點(diǎn)余量?jī)?yōu)先，所以將曝光時(shí)間設(shè)為用經(jīng)驗(yàn)得到的固定值，來(lái)求此情況下的焦點(diǎn)值和缺陷個(gè)數(shù)的關(guān)系(圖137)。
2)此時(shí)，焦點(diǎn)值的判定基準(zhǔn)設(shè)為不因曝光條件而發(fā)生1個(gè)缺陷，所以結(jié)論是，作為曝光條件允許的焦點(diǎn)值是F1至F2。
3)如果從曝光機(jī)、通過(guò)用RS232c或Ethernet(以太網(wǎng))連接的通信路徑來(lái)傳送管芯的位置和其曝光條件，則能夠簡(jiǎn)單地計(jì)算出F1和F2具體是何種曝光機(jī)表現(xiàn)的數(shù)值、單位。在本裝置中，也具有判定曝光條件好否、并且變換為能夠直接輸入到曝光機(jī)中的值并顯示的功能。
4)此外，如果使用專用通信路徑或SEMI標(biāo)準(zhǔn)等的通信路徑，則也能夠?qū)⒈緳z查裝置的結(jié)果反饋到曝光機(jī)。
以上描述了曝光條件的光刻余量測(cè)定，但是也可以檢查曝光用掩?！虚g掩?；蚰０逖谀?。在此情況下，能夠簡(jiǎn)化決定曝光條件的檢查。
3.另一實(shí)施方式3-1)工作臺(tái)裝置的變形例圖138示出本發(fā)明的檢測(cè)裝置中的工作臺(tái)裝置的一變形例。
在工作臺(tái)138·1的Y方向可動(dòng)部138·2的頂面上安裝著沿+X方向和-Y方向(在圖139中為左右方向)較大程度地、大致水平地伸出的分隔板138·4，在與X方向可動(dòng)部138·4的頂面之間始終構(gòu)成流導(dǎo)很小的節(jié)流部138·5。此外，在X方向可動(dòng)部138·4的頂面上也有同樣的分隔板138·6沿±X方向(在圖138的(A)中為左右方向)伸出，與工作臺(tái)138·7的頂面之間始終形成了節(jié)流部138·8。工作臺(tái)臺(tái)138·7在殼體138·9內(nèi)用公知的方法被固定在底壁上。
因此，不管試樣臺(tái)138·10移動(dòng)到哪個(gè)位置，都始終形成節(jié)流部138·5及138·8，所以即使在移動(dòng)可動(dòng)部138·2及138·4時(shí)從引導(dǎo)面138·11、138·12放出氣體，節(jié)流部138·5及138·8也妨礙放出氣體的移動(dòng)，所以能夠?qū)⒄丈淞藥щ娛脑嚇痈浇目臻g138·13的壓力上升抑制得非常小。
在工作臺(tái)的可動(dòng)部138·2的側(cè)面及底面以及可動(dòng)部138·4的底面上，在靜壓軸承138·14的周圍，形成了圖140所示的差動(dòng)排氣用的槽并由該槽來(lái)真空排氣，所以在形成了節(jié)流部138·5、138·8的情況下，從引導(dǎo)面放出的氣體由這些差動(dòng)排氣部來(lái)主要排氣。因此，工作臺(tái)內(nèi)部的空間138·15和138·16的壓力處于比室C內(nèi)的壓力更大的狀態(tài)。因此，不僅能夠用差動(dòng)排氣槽140·1和140·2對(duì)空間138·15、138·16進(jìn)行排氣，而且如果另外設(shè)置真空排氣的部位則能夠降低空間138·15、138·16的壓力，能夠進(jìn)一步減小試樣附近138·13的壓力上升。設(shè)有用于此的真空排氣通路138·17和138·18。排氣通路貫通工作臺(tái)臺(tái)138·7及殼體138·9并通向殼體138·9的外部。此外，排氣通路138·18被形成在X方向可動(dòng)部138·4中，在X方向可動(dòng)部138·4的底面上開(kāi)著口。
此外，如果設(shè)置分隔板138·3、138·6，則需要增大室，以使得室和分隔板不干擾，但是也可以通過(guò)使分隔板采用能夠伸縮的材料或構(gòu)造來(lái)改善這一點(diǎn)。作為本實(shí)施方式，可以采用下述結(jié)構(gòu)用橡膠來(lái)構(gòu)成分隔板或者將其做成波紋狀，將其移動(dòng)方向的端部在分隔板138·3的情況下固定在X方向可動(dòng)部138·4上，在分隔板138·6的情況下固定在殼體138·9的內(nèi)壁上。其中，138·19是鏡筒。
圖141示出了工作臺(tái)裝置的第2變形例。在該實(shí)施方式中，在鏡筒的前端部即帶電束照射部141·1的周圍，構(gòu)成了圓筒狀的分隔件141·2以使得能夠與試樣W的頂面之間形成節(jié)流部。在這種結(jié)構(gòu)中，即使從XY工作臺(tái)放出氣體而使室C內(nèi)的壓力上升，分隔件的內(nèi)部141·3被分隔件141·2分隔，由真空配管141·4來(lái)排氣，所以在室C內(nèi)和分隔件的內(nèi)部141·3之間產(chǎn)生壓力差，將分隔件內(nèi)部的空間141·3的壓力上升抑制得很低。分隔件141·2和試樣面上的間隙根據(jù)將室C內(nèi)和照射部141·1周邊的壓力維持在何種程度來(lái)變化，但是大體幾十μm至幾mm左右是合適的。其中，分隔件141·2內(nèi)和真空配管用公知的方法連通著。
此外，在帶電束照射裝置中，有時(shí)向試樣W施加幾kV左右的高電壓，如果將導(dǎo)電性的材料設(shè)置在試樣的附近則有可能引起放電。在此情況下，如果用陶瓷等絕緣物來(lái)構(gòu)成分隔件141·2，則在試樣W和分隔件141·2之間不會(huì)引起放電。
其中，試樣W(晶片)的周圍配置的環(huán)部件141·5是固定在試樣臺(tái)141·6上的板狀的調(diào)整零件，被設(shè)定為與晶片相同的高度，使得即使在向晶片等試樣的端部照射帶電束的情況下，也在分隔件141·2前端部的全周上形成微小間隙141·7。由此，不管向試樣W的哪個(gè)位置上照射帶電束，都在分隔件141·2的前端部始終形成一定的微小間隙952，能夠保持鏡筒前端部周圍的空間141·3的壓力穩(wěn)定。
圖142示出了另一變形例。在鏡筒138·19的帶電束照射部141·2的周圍設(shè)有內(nèi)置了差動(dòng)排氣構(gòu)造的分隔件142·1。分隔件142·1呈圓筒狀的形狀，在其內(nèi)部形成了圓周槽142·2，從該圓周槽向上方延伸著排氣通路142·3。該排氣通路經(jīng)由內(nèi)部空間142·4連接在真空配管142·5上。分隔件142·1的下端與試樣W的頂面之間形成了幾十μm至幾mm左右的微小間隙。
在這種結(jié)構(gòu)中，即使隨著工作臺(tái)的移動(dòng)而從工作臺(tái)放出氣體并使室C內(nèi)的壓力上升、使氣體流入到前端部即帶電束照射部141·2中，分隔件142·1也縮小與試樣W的間隙并使流導(dǎo)非常小，所以妨礙氣體流入，流入量減少。再者，流入了的氣體從圓周槽142·2向真空配管142·5排氣，所以向帶電束照射部141·2的周圍的空間141·6中流入的氣體幾乎消失，能夠?qū)щ娛丈洳?41·2的壓力維持在期望的高真空狀態(tài)。
在圖143中，還示出了其他變形例。在室C和帶電束照射部141·1的周圍設(shè)有分隔件143·1，將帶電束照射部141·1與室C隔開(kāi)。該分隔件143·1經(jīng)由銅或鋁等熱傳導(dǎo)性好的材料組成的支持部件143·2連結(jié)在冷凍機(jī)143·3上，被冷卻到-100℃至-200℃左右。部件143·4用于阻礙被冷卻的分隔件143·1和鏡筒138·19間的熱傳導(dǎo)，由陶瓷或樹(shù)脂材料等熱傳導(dǎo)性差的材料組成。此外，部件143·5由陶瓷等非絕緣體組成，形成在分隔件143·1的下端，具有防止試樣W和分隔件143·1放電的作用。
通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，想從室C內(nèi)流入到帶電束照射部中的氣體分子由分隔件143·1阻礙流入后，即使流入，也被凍結(jié)捕集在分隔件143·1的表面，所以能夠?qū)щ娛丈洳?43·6的壓力保持得很低。
其中，作為冷凍機(jī)，可以使用用液氮進(jìn)行的冷卻、或He冷凍機(jī)、脈沖管式冷凍機(jī)等各種冷凍機(jī)。
在圖144中，還示出了另一變形例。在工作臺(tái)的兩個(gè)可動(dòng)部上，與圖138所示的同樣地設(shè)有分隔板144·1、144·2，即使試樣臺(tái)144·3移動(dòng)到任意位置，這些分隔也經(jīng)節(jié)流閥144·5、144·6來(lái)分隔工作臺(tái)內(nèi)的空間144·4和室C內(nèi)。再者，在帶電束照射部141·1的周圍形成了與圖141所示的同樣的分隔件144·7，經(jīng)節(jié)流閥144·8來(lái)分隔室C內(nèi)和帶電束照射部141·1所在的空間。因此，在移動(dòng)工作臺(tái)時(shí)，即使工作臺(tái)上吸附的氣體被放出到空間144·4中而使該部分的壓力上升，室C的壓力上升也被抑制得很低，空間144·9的壓力上升被抑制得更低。由此，能夠?qū)щ娛丈淇臻g144·9的壓力保持在很低的狀態(tài)。此外，通過(guò)如分隔件144·7所示，采用內(nèi)置了差動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)的分隔件142·1，或者如圖142所示采用用冷凍機(jī)來(lái)冷卻的分隔件，能夠?qū)⒖臻g144·9穩(wěn)定地維持在更低的壓力上。
根據(jù)這些實(shí)施方式，能夠得到下述效果。
(1)工作臺(tái)裝置能夠在真空內(nèi)發(fā)揮高精度的定位性能，并且?guī)щ娛丈湮恢玫膲毫﹄y以上升。即，能夠用帶電束來(lái)高精度地處理試樣。
(2)從靜壓軸承支持部放出的氣體幾乎不能通過(guò)分隔件而通向帶電束照射區(qū)域側(cè)。由此能夠使帶電束照射位置的真空度更加穩(wěn)定。
(3)放出氣體難以通向帶電束照射區(qū)域側(cè)，容易保持帶電束照射區(qū)域的真空度穩(wěn)定。
(4)真空室內(nèi)經(jīng)小的流導(dǎo)被分割為帶電束照射室、靜壓軸承室及其中間室。構(gòu)成真空排氣系統(tǒng)，使得按各個(gè)室的壓力從低到高的順序依次為帶電束照射室、中間室、靜壓軸承室。向中間室的壓力變動(dòng)由分隔件抑制得更低，向帶電束照射室的壓力變動(dòng)，通過(guò)另一級(jí)分隔件進(jìn)一步減小，能夠?qū)毫ψ儎?dòng)減小到基本上沒(méi)有問(wèn)題的程度。
(5)能夠?qū)⒐ぷ髋_(tái)移動(dòng)時(shí)的壓力上升抑制得很低。
(6)能夠?qū)⒐ぷ髋_(tái)移動(dòng)時(shí)的壓力上升抑制得更低。
(7)能夠?qū)崿F(xiàn)工作臺(tái)的定位性能為高精度、且?guī)щ娛丈鋮^(qū)域的真空度穩(wěn)定的檢查裝置，所以能夠提供檢查性能高、不會(huì)污染試樣的檢查裝置。
(8)由于能夠?qū)崿F(xiàn)工作臺(tái)的定位性能為高精度、且?guī)щ娛丈鋮^(qū)域的真空度穩(wěn)定的曝光裝置，所以能夠提供曝光性能高、不會(huì)污染試樣的曝光裝置。
(9)通過(guò)用工作臺(tái)的定位性能為高精度、且?guī)щ娛丈鋮^(qū)域的真空度穩(wěn)定的裝置來(lái)制造半導(dǎo)體，能夠形成微細(xì)的半導(dǎo)體電路。
其中，顯然能夠?qū)D138～圖144的工作臺(tái)裝置適用于圖13的工作臺(tái)13·6。
參照?qǐng)D145至圖147來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的XY工作臺(tái)的另一實(shí)施方式。其中，在圖148的現(xiàn)有例及實(shí)施方式中表示共同的構(gòu)成部件的參照號(hào)碼相同。其中，在本說(shuō)明書中“真空”是本技術(shù)領(lǐng)域所稱的真空，未必是指絕對(duì)真空。
在圖145中，示出了XY工作臺(tái)的另一實(shí)施方式。將帶電束照射到試樣上的鏡筒145·1的前端部即帶電束照射部145·2被安裝在劃定真空室C的殼體145·3上。在鏡筒145·1的正下方，配置了載置在XY工作臺(tái)145·4的X方向(在圖145中為左右方向)的可動(dòng)臺(tái)上的試樣W。該試樣W可以由高精度的XY工作臺(tái)145·5正確地使帶電束照射到該試樣面上的任意位置上。
XY工作臺(tái)145·4的臺(tái)座145·5被固定在殼體145·3的底壁上，沿Y方向(在圖145中為與紙面垂直的方向)移動(dòng)的Y臺(tái)145·6被載置在臺(tái)座145·5上。Y臺(tái)145·6的兩個(gè)側(cè)面(在圖145中為左右側(cè)面)上，形成了向載置在臺(tái)座145·5上的一對(duì)Y方向?qū)к?45·7及145·8的面向Y臺(tái)一側(cè)形成的凹槽內(nèi)突出的突部。該凹槽在Y方向?qū)к壍拇笾氯L(zhǎng)上沿Y方向延伸。在向凹槽內(nèi)突出的突部的頂面、底面及側(cè)面上分別設(shè)有公知構(gòu)造的靜壓軸承145·9、145·10、145·11、145·12，通過(guò)經(jīng)這些靜壓軸承噴出高壓氣體，Y臺(tái)145·6能夠非接觸地支持在Y方向?qū)к?45·7、145·8上，沿Y方向圓滑地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此外，在臺(tái)座145·5和Y臺(tái)145·6之間，配置了公知構(gòu)造的直線電機(jī)145·13，用該直線電機(jī)來(lái)進(jìn)行Y方向的驅(qū)動(dòng)。用高壓氣體供給用的軟配管145·14向Y臺(tái)供給高壓氣體，通過(guò)Y臺(tái)內(nèi)形成的氣體通路(未圖示)向上述靜壓軸承145·10至145·9及145·12至145·11供給高壓氣體。供給到靜壓軸承上的高壓氣體向與Y方向?qū)к壍膶?duì)置的引導(dǎo)面之間形成的幾微米至幾十微米的間隙噴出并起將Y臺(tái)沿X方向和Z方向(在圖145中為上下方向)正確地定位到引導(dǎo)面上的作用。
在Y臺(tái)上可沿X方向(在圖145中為左右方向)移動(dòng)地載置著X臺(tái)145·14。在Y臺(tái)145·6上將X臺(tái)145·14夾在中間而設(shè)有與Y臺(tái)用的Y方向?qū)к?45·7、145·8相同構(gòu)造的一對(duì)X方向?qū)к?45·15(145·16)(只圖示了145·15)。在X方向?qū)к壍拿嫦騒臺(tái)的一側(cè)也形成了凹槽，在X臺(tái)的側(cè)部(面向X方向?qū)к壍膫?cè)部)形成了向凹槽內(nèi)突出的突部。該凹槽在X方向?qū)к壍拇笾氯L(zhǎng)上延伸。在向凹槽內(nèi)突出的X方向臺(tái)145·14的突部的頂面、底面及側(cè)面上，按同樣的配置設(shè)有與上述靜壓軸承145·9、145·10、145·7、145·11、145·12、145·18同樣的靜壓軸承(未圖示)。在Y臺(tái)145·6和X臺(tái)145·14之間，配置了公知的構(gòu)造的直線電機(jī)145·19，用該直線電機(jī)來(lái)進(jìn)行X臺(tái)的X方向的驅(qū)動(dòng)。然后，用軟配管145·20向X臺(tái)145·14供給高壓氣體，向靜壓軸承供給高壓氣體。通過(guò)將該高壓氣體從靜壓軸承向X方向?qū)к壍囊龑?dǎo)面噴出，而將X臺(tái)145·14高精度地非接觸地支持在Y方向?qū)к壣稀?br> 真空室C由連接在公知構(gòu)造的真空泵等上的真空配管145·21、145·22、145·23來(lái)排氣。配管145·22、145·23的入口側(cè)(真空室內(nèi)側(cè))貫通臺(tái)座145·5并在其頂面上的從XY工作臺(tái)145·4排出高壓氣體的位置的附近開(kāi)著口，極力防止真空室內(nèi)的壓力由于從靜壓軸承排出的高壓氣體而上升。
在鏡筒145·1的前端部即帶電束照射部145·2的周圍，設(shè)有差動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)145·24，即使真空室C內(nèi)的壓力高，也使得帶電束照射空間145·25的壓力足夠低。即，在帶電束照射部145·2周圍安裝的差動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)145·24的環(huán)狀部件145·26，被定位在殼體145·3上，使得在其底面(試樣W側(cè)的面)和試樣之間形成微小間隙(幾微米至幾百微米)145·27，在其底面上形成了環(huán)狀槽145·28。環(huán)狀槽145·28由排氣管145·29連接在未圖示的真空泵等上。因此，微小間隙145·27經(jīng)環(huán)狀槽145·28及排氣口145·29來(lái)排氣，即使氣體分子從真空室C侵入到環(huán)狀部件145·26包圍的空間145·25內(nèi)，也被排氣。由此，能夠?qū)щ娛丈淇臻g145·25內(nèi)的壓力保持得很低，能夠沒(méi)有問(wèn)題地照射帶電束。該環(huán)狀槽也可以根據(jù)室內(nèi)的壓力、帶電束照射空間145·25內(nèi)的壓力而做成二重構(gòu)造或三重構(gòu)造。
向靜壓軸承供給的高壓氣體一般使用干氮。然而，如果可能，最好采用更高純度的惰性氣體。這是因?yàn)?，如果水分或油分等雜質(zhì)被包含在氣體中，則這些雜質(zhì)分子會(huì)附著在劃定真空室的殼體內(nèi)表面或工作臺(tái)構(gòu)成零件的表面上而使真空度惡化，或者附著在試樣表面上而使帶電束照射空間的真空度惡化。其中，在以上的說(shuō)明中，試樣W通常不是直接被載置在X臺(tái)上，而是被載置在具有可拆卸地保持試樣、或者相對(duì)于XY工作臺(tái)145·4進(jìn)行微小的位置變更等功能的試樣臺(tái)上，試樣臺(tái)的有無(wú)及其構(gòu)造與本實(shí)施方式的主旨沒(méi)有關(guān)系，所以為了簡(jiǎn)化說(shuō)明而省略了。
在以上說(shuō)明過(guò)的帶電束裝置中，能夠大致直接使用大氣中所用的靜壓軸承的工作臺(tái)機(jī)構(gòu)，所以能夠以大致同等的成本及大小將與曝光裝置等所用的大氣用的高精度工作臺(tái)同等的高精度的XY工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)為帶電束裝置用的XY工作臺(tái)。其中，以上說(shuō)明過(guò)的靜壓導(dǎo)軌的構(gòu)造和配置及致動(dòng)器(直線電機(jī))充其量只是一實(shí)施方式，可以適用能夠在大氣中適用的任何靜壓導(dǎo)軌或致動(dòng)器。
接著，差動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)的環(huán)狀部件145·26及其上形成的環(huán)狀槽的大小的數(shù)值例示于圖146。其中，在本例中環(huán)狀槽具有146·1及146·2這二重構(gòu)造，它們沿半徑方向被隔開(kāi)。
向靜壓軸承供給的高壓氣體的流量通常大體是20L/min(換算為大氣壓)左右。假定用具有2000L/min的排氣速度的干式泵經(jīng)內(nèi)徑為50mm、長(zhǎng)度為2m的真空配管對(duì)真空室C進(jìn)行排氣，則真空室內(nèi)的壓力約為160Pa(約1.2Torr)。此時(shí)，如果差動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)的環(huán)狀部件146·3及環(huán)狀槽等的尺寸如圖146所示，則能夠?qū)щ娛丈淇臻g141·1內(nèi)的壓力設(shè)為10-4Pa(10-6Torr)。
在圖147中，示出了XY工作臺(tái)的另一實(shí)施方式。在殼體147·1劃定的真空室C上，經(jīng)真空配管147·2、147·3連接著干式真空泵147·4。此外，差動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)147·5的環(huán)狀槽147·6經(jīng)與排氣口147·7連接的真空配管147·8，連接著超高真空泵——渦輪分子泵147·9。再者，鏡筒147·10的內(nèi)部經(jīng)與排氣口147·11連接的真空配管147·12，連接著渦輪分子泵147·13。這些渦輪分子泵147·9、147·13由真空配管147·14、147·15連接在干式真空泵147·4上。在圖中，用1臺(tái)干式真空泵兼作渦輪分子泵的粗抽泵和真空室的真空排氣用泵，但是也可以按照向XY工作臺(tái)的靜壓軸承供給的高壓氣體的流量、真空室的容積和內(nèi)表面積、真空配管的內(nèi)徑和長(zhǎng)度，用不同系統(tǒng)的干式真空泵對(duì)它們進(jìn)行排氣。
通過(guò)軟配管147·16、147·17向XY工作臺(tái)的靜壓軸承供給高純度的惰性氣體(N2氣、Ar氣等)。從靜壓軸承噴出的這些氣體分子擴(kuò)散到真空泵內(nèi)，通過(guò)排氣口147·18、147·19、147·20由干式真空泵147·4來(lái)排氣。此外，侵入到差動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)或帶電束照射空間中的這些氣體分子從環(huán)狀槽147·6或鏡筒147·10的前端部被吸引，通過(guò)排氣口147·7及147·11由渦輪分子泵147·9及147·13來(lái)排氣，從渦輪分子泵排出后由干式真空泵147·4來(lái)排氣。這樣，供給到靜壓軸承中的高純度惰性氣體被干式真空泵收集并排出。
另—方面，干式真空泵147·4的排氣口經(jīng)配管147·21連接在壓縮機(jī)147·22上，壓縮機(jī)147·22的排氣口經(jīng)配管147·23、147·24、147·25及調(diào)節(jié)器147·26、147·27連接在軟配管147·16、147·17上。因此，從干式真空泵147·4排出的高純度惰性氣體由壓縮機(jī)147·22再次加壓，由調(diào)節(jié)器147·26、147·27調(diào)整到適當(dāng)?shù)膲毫?，再次供給到XY工作臺(tái)的靜壓軸承。
其中，由于需要使向靜壓軸承供給的氣體如上所述盡量為高純度，極力不包含水分或油分，所以要求渦輪分子泵、干式泵及壓縮機(jī)是不使水分或油分混入到氣體流路中的構(gòu)造。此外，在壓縮機(jī)的排出側(cè)配管147·23的途中設(shè)置冷阱、捕獲循環(huán)的氣體中混入的水分或油分等雜質(zhì)而不供給到靜壓軸承也很有效。
通過(guò)這樣做，能夠使高純度惰性氣體循環(huán)來(lái)再利用，所以能夠節(jié)約高純度惰性氣體；此外，不使惰性氣體流淌到設(shè)置了本裝置的房間中，所以能夠消除惰性氣體造成的窒息等事故的發(fā)生的可能。
其中，在循環(huán)配管系統(tǒng)上連接著高純度惰性氣體供給系統(tǒng)147·29，承擔(dān)著下述作用在開(kāi)始?xì)怏w的循環(huán)時(shí)，向包含真空室C和真空配管147·8、147·12、147·14、147·15、147·2、147·3及加壓側(cè)配管147·21、147·23、147·24、147·25、147·30的全部循環(huán)系統(tǒng)中充滿高純度惰性氣體；在由于某種原因而使循環(huán)的氣體的流量減少時(shí)供給不足量。此外，通過(guò)使干式真空泵147·4具有壓縮到大氣壓以上的功能，也能夠用1臺(tái)泵來(lái)兼作干式真空泵147·4和壓縮機(jī)147·22。
再者，鏡筒的排氣所用的超高真空泵，也可以適用離子泵或吸氣泵等泵來(lái)取代渦輪分子泵。只是，在采用了這些捕集式泵的情況下，在該部分不能構(gòu)筑循環(huán)配管系統(tǒng)。此外，當(dāng)然也可以使用隔膜式干式泵等其他方式的干式泵來(lái)取代干式真空泵。
在圖149中，示意性地示出了本實(shí)施方式的帶電束裝置的光學(xué)系統(tǒng)及檢測(cè)器。光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)在鏡筒內(nèi)，但是該光學(xué)系統(tǒng)及檢測(cè)器充其量只是例示，可以按照需要來(lái)使用任意光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)器。帶電束裝置的光學(xué)系統(tǒng)149·1包括將帶電束照射到工作臺(tái)149·2上載置的試樣W上的一次光學(xué)系統(tǒng)149·3、和從試樣放出的二次電子被投入到的二次光學(xué)系統(tǒng)149·4。一次光學(xué)系統(tǒng)149·3包括放出帶電束的電子槍149·5、對(duì)從電子槍149·5放出的帶電束進(jìn)行聚焦的由2級(jí)靜電透鏡組成的透鏡系統(tǒng)149·6、偏轉(zhuǎn)器149·7、將帶電束偏轉(zhuǎn)得使其光軸與對(duì)象的面垂直的維恩濾波器即E×B分離器149·8、以及由2級(jí)靜電透鏡組成的透鏡系統(tǒng)149·9，它們?nèi)鐖D149所示將電子槍149·5作為最上部而依次、使得帶電束的光軸相對(duì)于與試樣W的表面(試樣面)鉛直的線傾斜來(lái)配置。E×B偏轉(zhuǎn)器149·8包括電極149·10及磁鐵149·11。
二次光學(xué)系統(tǒng)149·4是投入了從試樣W放出的二次電子的光學(xué)系統(tǒng)，包括在一次光學(xué)系統(tǒng)的E×B型偏轉(zhuǎn)器149·8的上側(cè)配置的由2級(jí)靜電透鏡組成的透鏡系統(tǒng)149·12。檢測(cè)器149·13檢測(cè)經(jīng)二次光學(xué)系統(tǒng)149·4送來(lái)的二次電子。上述光學(xué)系統(tǒng)149·1及檢測(cè)器149·13的各構(gòu)件的構(gòu)造及功能與現(xiàn)有的相同，所以省略對(duì)它們的詳細(xì)說(shuō)明。
從電子槍149·5放出的帶電束由電子槍的正方形開(kāi)口來(lái)整形，由2級(jí)透鏡系統(tǒng)149·6來(lái)縮小，由偏轉(zhuǎn)器149·7調(diào)整光軸，并以一邊為1.925mm的正方形成像到E×B偏轉(zhuǎn)器149·8的偏轉(zhuǎn)中心面上。E×B偏轉(zhuǎn)器149·8采用了在與試樣的法線垂直的平面內(nèi)使電場(chǎng)和磁場(chǎng)正交的構(gòu)造，在電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電子的能量的關(guān)系滿足一定的條件時(shí)使電子直線傳播，在其他情況下，根據(jù)這些電場(chǎng)、磁場(chǎng)及電場(chǎng)能量的相互的關(guān)系偏轉(zhuǎn)到規(guī)定方向。在圖149中，設(shè)定成使來(lái)自電子槍的帶電束垂直入射到試樣W上，并且使從試樣放出的二次電子向檢測(cè)器149·13的方向直線傳播。由E×B偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的成形波束，被透鏡系統(tǒng)149·9縮小到1/5并投影到試樣W上。從試樣W放出的具有圖形圖像的信息的二次電子被透鏡系統(tǒng)149·9、149·4放大，由檢測(cè)器149·13形成二次電子圖像。由于透鏡系統(tǒng)149·9形成了對(duì)稱雙合透鏡，透鏡系統(tǒng)149·12也形成了對(duì)稱雙合透鏡，所以該4級(jí)放大透鏡成為了無(wú)失真透鏡。
根據(jù)本實(shí)施方式，能夠得到下述效果。
(1)能夠使用與大氣中一般所用的靜壓軸承式的工作臺(tái)具有同樣構(gòu)造的工作臺(tái)(沒(méi)有差動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)的靜壓軸承支持的工作臺(tái))，來(lái)穩(wěn)定地用帶電束對(duì)工作臺(tái)上的試樣進(jìn)行處理。
(2)能夠?qū)?duì)帶電束照射區(qū)域真空度的影響抑制到最小限度，能夠穩(wěn)定用帶電束對(duì)試樣的處理。
(3)能夠廉價(jià)地提供工作臺(tái)的定位性能為高精度、且?guī)щ娛恼丈鋮^(qū)域的真空度穩(wěn)定的檢查裝置。
(4)能夠廉價(jià)地提供工作臺(tái)的定位性能為高精度、且?guī)щ娛丈鋮^(qū)域的真空度穩(wěn)定的曝光裝置。
(5)通過(guò)用工作臺(tái)的定位性能為高精度、且?guī)щ娛丈鋮^(qū)域的真空度穩(wěn)定的裝置制造半導(dǎo)體，能夠形成微細(xì)的半導(dǎo)體電路。
3-2)電子束裝置的另一實(shí)施方式再者，作為考慮了該映像投射方式的課題解決的另一方式，有下述方式將一次電子束設(shè)為多個(gè)，一邊二維地(沿X-Y方向)掃描上述多個(gè)電子束(光柵掃描)一邊照射試樣表面的觀察區(qū)域，二次電子光學(xué)系統(tǒng)采用了映像投射方式。
該方式具有前述映像投射方式的優(yōu)點(diǎn)，并且能夠通過(guò)掃描多個(gè)電子束來(lái)解決該映像方式的課題——(1)由于一并照射電子束，在試樣表面上容易充電；(2)用本方式得到的電子束電流有限度(1.6μA左右)，妨礙檢查速度。即，由于電子束照射點(diǎn)移動(dòng)，所以電荷容易逃逸，充電減少。此外，通過(guò)增加多個(gè)電子束的根數(shù)，能夠容易地增加電流值。在實(shí)施方式中使用4根電子束的情況下，一根電子束電流是500nA(電子束的直徑為10μm)，合計(jì)得到了2μA。能夠容易地將電子束的數(shù)目增加到16根左右，在此情況下原理上能夠得到8μA。由于只要多個(gè)電子束的照射量被均勻地照射到照射區(qū)域上即可，所以多個(gè)電子束的掃描不限于如前所述的光柵掃描，也可以是李沙育(リサ一ジュ)圖形等其他形狀的掃描形狀。因此，工作臺(tái)的掃描方向無(wú)需與多個(gè)電子束的掃描方向垂直。
3-2-1)電子槍(電子束源)作為本實(shí)施方式中所用的電子束源，使用了熱電子束源。電子放出(發(fā)射)材料是LaB6。只要是高熔點(diǎn)(高溫時(shí)的蒸氣壓低)、功函數(shù)小的材料即可，可以使用其他材料。為了得到多個(gè)電子束，采用了2種方法。一種是從一根發(fā)射體(エミツタ)(有一個(gè)突起)引出一根電子束、通過(guò)有多個(gè)孔的薄板(孔徑板)、從而得到多個(gè)電子束的方法，另一種方法是在一根發(fā)射體上形成多個(gè)突起并從那里直接引出多個(gè)電子束的方法。不管在哪一種情況下，都利用了電子束容易從突起的前端放出的性質(zhì)。另一方式的電子束源例如也可以使用熱電場(chǎng)放出型的電子束或肖特基型。再者，電子槍也可以放出線形的波束，為了形成該形狀，可以用孔徑形狀來(lái)進(jìn)行，也可以將電子源的電子生成部(芯片或燈絲等)的形狀做成矩形或線狀。
其中，熱電子束源是通過(guò)加熱電子放出材料來(lái)放出電子的方式，所謂熱電解放出電子束源，是指通過(guò)向電子放出材料施加高電場(chǎng)而使電子放出、并且通過(guò)加熱電子束放出部來(lái)穩(wěn)定電子放出的方式。
圖150的A是該另一實(shí)施方式的電子束裝置的概略圖。另一方面，圖150的B是用多個(gè)一次電子束來(lái)掃描試樣的形態(tài)的概略平面圖。能夠按空間電荷限制條件來(lái)工作的電子槍150·1形成圖150的B中符號(hào)150·2所示的多波束。多波束150·2由配置在圓周上的8個(gè)圓形波束——一次電子束150·3構(gòu)成。
由電子槍150·1產(chǎn)生的多個(gè)一次電子束150·3用透鏡150·5、150·6來(lái)聚焦，由電極150·7及磁鐵150·8組成的E×B分離器150·9成直角入射到試樣W上。通過(guò)包含這些構(gòu)件150·4、150·5、150·6、150·9和透鏡150·10及物鏡150·11的一次光學(xué)系統(tǒng)聚焦到試樣W上的、由多個(gè)一次電子束組成的多波束150·2，由在透鏡150·6的下游側(cè)設(shè)置的2級(jí)偏轉(zhuǎn)器(未圖示。被包含在一次光學(xué)系統(tǒng)中)用于試樣W上的掃描。
試樣W的掃描是，將物鏡150·11的主面作為偏轉(zhuǎn)中心，沿x軸方向來(lái)進(jìn)行。如圖150的B所示，多波束150·2的各個(gè)一次電子束150·3被設(shè)計(jì)成在圓周上相互分離來(lái)配置，在投影到與掃描方向——x方向正交的y軸上時(shí)，相互鄰接的一次電子束150·3間的距離(用各一次電子束的中心來(lái)計(jì)測(cè)。)為等間隔。此時(shí)，相互鄰接的一次電子束150·3之間可以分離，可以相接觸，也可以一部分重合。
重合的間距可以設(shè)定為100μm以下的任意值，最好設(shè)定為50μm以下，更好的是設(shè)定為10μm以下。通過(guò)設(shè)為波束形的間距以下，也能夠使波束之間接觸而成為線狀的形狀。此外，也可以一開(kāi)始就采用形成了矩形或線狀的波束的結(jié)構(gòu)。
如圖150的B所示，通過(guò)相互分離來(lái)配置構(gòu)成多波束150·2的各個(gè)一次電子束150·3，各個(gè)一次電子束150·3的電流密度限度值、即不使試樣W帶電的限度的電流密度值，能夠維持與使用單一的圓形波束的情況相同，由此，能夠防止S/N比的降低。此外，由于各一次電子束相互分離，所以空間電荷效應(yīng)小。
另一方面，多波束150·2能夠利用1次掃描在整個(gè)視場(chǎng)150·12上以均勻的密度來(lái)掃描試樣W。由此，能夠以高生產(chǎn)率來(lái)形成圖像，能夠縮短檢查時(shí)間。在圖150的B中，假設(shè)符號(hào)150·2表示位于掃描的始點(diǎn)的多波束，則符號(hào)150·13表示位于掃描的終點(diǎn)的多波束。
試樣W被載置在試樣臺(tái)(未圖示)上。使該臺(tái)在沿x方向掃描時(shí)(例如以200μm寬度來(lái)掃描)沿與掃描方向x正交的方向y來(lái)連續(xù)移動(dòng)。由此，進(jìn)行光柵掃描。設(shè)有用于使承載試樣的臺(tái)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置(未圖示)。
掃描時(shí)從試樣W產(chǎn)生、沿各種方向放出的二次電子，由物鏡150·11沿光軸方向加速，其結(jié)果是，從各點(diǎn)沿各種方向放出的二次電子分別被聚焦得很細(xì)，由透鏡150·10、150·11、150·14、150·15來(lái)放大像的間隔。經(jīng)包含這些透鏡150·10、150·11、150·14、150·15的二次光學(xué)系統(tǒng)形成的二次電子束150·16，被投影到檢測(cè)器150·17的受光面上，使視場(chǎng)的放大像成像。
光學(xué)系統(tǒng)中包含的檢測(cè)器150·17用MCP(微通道板)來(lái)倍增二次電子束，用閃爍體變換為光信號(hào)，用CCD檢測(cè)器變換為電信號(hào)。能夠用來(lái)自CCD的電信號(hào)，來(lái)形成試樣W的二維圖像。假設(shè)各個(gè)一次電子束150·3具有CCD像素的至少2個(gè)像素以上的尺寸。
通過(guò)使電子槍150·1按空間電荷限制條件來(lái)動(dòng)作，一次電子束150·3的散粒噪聲可以比按溫度限制條件來(lái)動(dòng)作的情況下減少約1個(gè)量級(jí)。因此，二次電子信號(hào)的散粒噪聲也能夠減小1個(gè)量級(jí)，所以能夠得到S/N比好的信號(hào)。
根據(jù)本實(shí)施方式的電子束裝置，能夠通過(guò)將不使試樣發(fā)生帶電的一次電子束的電流密度限度值維持成與使用單一的圓形波束的情況相同，來(lái)防止S/N比的降低，同時(shí)通過(guò)以高生產(chǎn)率形成圖像來(lái)縮短檢查時(shí)間。
此外，本實(shí)施方式的器件制造方法，能夠通過(guò)用這種電子束裝置在各晶片工藝結(jié)束后評(píng)價(jià)晶片，來(lái)提高成品率。
圖151是圖150的A的實(shí)施方式的電子束裝置的詳圖。從電子槍151·1放出的4根電子束151·2(151·3～151·6)由孔徑光闌151·7來(lái)整形，由2級(jí)的透鏡151·8、151·9呈10μm×12μm的橢圓狀成像到維恩濾波器151·10的偏轉(zhuǎn)中心面上，沿圖的與紙面垂直的方向由偏轉(zhuǎn)器151·11來(lái)進(jìn)行光柵掃描，作為整個(gè)4根電子束均勻地覆蓋1mm×0.25mm的矩形區(qū)域來(lái)成像。E×B 151·10偏轉(zhuǎn)了的多個(gè)電子束由NA光闌來(lái)形成交叉，由透鏡151·11縮小到1/5，覆蓋200μm×50μm、而且與試樣面垂直地照射、投影到試樣W上(稱為柯拉照明)。從試樣放出的具有圖形圖像(試樣像F)的信息的4根二次電子束151·12由透鏡151·11、151·13、151·14來(lái)放大，整體作為由4根電子束151·12合成出的矩形圖像(放大投影像F’)成像到MCP151·15上。該二次電子束151·12的放大投影像F’由MCP 151·15敏化到1萬(wàn)倍，由熒光部變換為光，由TDI-CCD 151·16變?yōu)榕c試樣的連續(xù)移動(dòng)速度同步的電信號(hào)，由圖像顯示部151·17作為連續(xù)的圖像來(lái)取得，輸出到CRT等。
電子束照射部用電子束來(lái)照射試樣表面時(shí)，需要盡量均勻、且減少照射不勻、呈矩形或橢圓形，此外，為了提高生產(chǎn)率，需要用更大的電流對(duì)照射區(qū)域進(jìn)行電子束照射?，F(xiàn)有的電子束照射不勻是±10％左右，圖像的對(duì)比度不勻大，而且電子束照射電流在照射區(qū)域上少至500nA左右，所以有不能得到高生產(chǎn)率的問(wèn)題。此外，與掃描型電子束顯微鏡(SEM)方式相比，本方式有下述問(wèn)題為了一并電子束照射廣的圖像觀察區(qū)域，容易產(chǎn)生充電造成的成像障礙。
本實(shí)施方式的一次電子束照射方法如圖152所示。一次電子束152·1由4根電子束152·2～152·5構(gòu)成，各個(gè)波束呈2μm×2.4μm的橢圓形，每1根分別對(duì)200μm×12.5μm的矩形區(qū)域進(jìn)行光柵掃描，它們不重合地相加，從而整體照射200μm×50μm的矩形區(qū)域。波束151·2以有限的時(shí)間到達(dá)151·2’，接著幾乎無(wú)時(shí)間損失地返回到偏移了束斑直徑的量(10μm)的151·2的正下方，再次以與上述相同的有限的時(shí)間、平行于151·2～151·2’移動(dòng)到151·2’的正下方(151·3’方向)，重復(fù)上述動(dòng)作，掃描了圖中的虛線所示的矩形的照射區(qū)域的1/4(200μm×12.5μm)后，返回到開(kāi)始的點(diǎn)152·1，高速地重復(fù)。
其他電子束152·3～152·5也與電子束152·2同樣，以相同的速度重復(fù)掃描，整體均勻而高速地照射圖中的矩形的照射區(qū)域(200μm×50μm)。
只要能夠均勻地照射，則也可以不是上述光柵掃描。例如也可以描繪李沙育形來(lái)進(jìn)行掃描。因此，工作臺(tái)的移動(dòng)方向無(wú)需是圖中所示的方向A。即，無(wú)需與掃描方向(圖中的橫向的高速掃描方向)垂直。
在本實(shí)施方式中，能夠使電子束照射不勻?yàn)椤?0％左右來(lái)進(jìn)行照射。每1根電子束的照射電流是250nA，在試樣表面上用整體4根電子束能夠得到1.0μA(現(xiàn)有的2倍)。通過(guò)增加電子束的根數(shù)，能夠增加電流，能夠得到高生產(chǎn)率。此外，照射點(diǎn)比現(xiàn)有小(面積約1/80)并且在移動(dòng)，所以能夠?qū)⒊潆娨种频浆F(xiàn)有的1/20以下。
雖然圖中未示出，但是在本裝置中，除了透鏡之外，還包括限制視場(chǎng)光闌、用于調(diào)整電子束的軸的具有4極或其以上極數(shù)的偏轉(zhuǎn)器(對(duì)準(zhǔn)器)、消像散器(stigmator)、以及對(duì)波束形狀進(jìn)行整形的多個(gè)四極透鏡等進(jìn)行電子束的照明、成像時(shí)所需的單元。
3-2-2)電極的構(gòu)造圖153示出了在采用了將電子束照射到試樣上的靜電透鏡的電子光學(xué)系統(tǒng)中包括防止擊穿的電極構(gòu)造的電子束裝置。
至此，討論了為了檢查只進(jìn)行光學(xué)檢查不能得到足夠的靈敏度和分辨率的微細(xì)的試樣的表面狀態(tài)，而采用了利用了電子束的高靈敏度、高分辨率的電子束裝置。
這種電子束裝置用電子束源來(lái)放出電子束，用靜電透鏡等靜電光學(xué)系統(tǒng)對(duì)該放出的電子束進(jìn)行加速或者聚焦等，使其入射到檢查對(duì)象——試樣上。接著，檢測(cè)通過(guò)入射電子束而從試樣放出的二次電子束，從而產(chǎn)生與檢測(cè)出的二次電子束對(duì)應(yīng)的信號(hào)，根據(jù)該信號(hào)，例如形成試樣數(shù)據(jù)。根據(jù)該形成的數(shù)據(jù)，來(lái)檢查試樣的表面狀態(tài)。
在這種電子束裝置所用的采用了靜電透鏡等的電子光學(xué)系統(tǒng)中，生成用于對(duì)電子束進(jìn)行加速或者聚焦的電場(chǎng)的電極，沿電子束的光軸方向配設(shè)了多級(jí)。向這些電極分別施加規(guī)定的電壓，用這樣通過(guò)電極的電位差產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)電子束進(jìn)行加速，或者使其聚焦到光軸上的規(guī)定的點(diǎn)上。
在現(xiàn)有的電子束裝置中，有時(shí)從電子束源放出的電子束的一部分，與采用了靜電透鏡的電子光學(xué)系統(tǒng)中的電場(chǎng)無(wú)關(guān)地碰撞電極。在此情況下，由于電子束碰撞電極，所以從電極自身放出二次電子束。該從電極放出的二次電子束的量，根據(jù)電極的材料、或電極上涂布的材料來(lái)變化。如果該從電極放出的二次電子束多，則該二次電子束由電極的電場(chǎng)來(lái)加速，將裝置內(nèi)的殘留氣體離子化，該離子碰撞電極，從而進(jìn)一步從電極放出二次電子束。因此，如果大量放出二次電子束，則在電極間容易發(fā)生放電，在電極間引起擊穿的概率會(huì)增加。
例如，如果在電極上鍍鋁的情況下、和鍍金的情況下，比較擊穿的概率，則鋁的情況下，電極間的擊穿的概率稍高。鋁的功函數(shù)是4.2[eV]，金的功函數(shù)是4.9[eV]。這里，所謂功函數(shù)，是將金屬中的1個(gè)電子束取出到真空中所需的最小的能量(單位eV)。
此外，在電極上鍍金的情況下，進(jìn)而在電子束裝置的試樣是半導(dǎo)體晶片的情況下，有時(shí)由于電子束碰撞鍍的金而使金濺射，金會(huì)附著到半導(dǎo)體晶片的表面上。如果金附著到半導(dǎo)體表面上，則在后面的熱工序中金擴(kuò)散到硅晶體中，使晶體管的性能惡化。因此，在此情況下，電子束裝置不適合檢查半導(dǎo)體晶片。
另一方面，在采用了靜電透鏡的電子光學(xué)系統(tǒng)的例如靜電透鏡中，通過(guò)縮短電極間距，得到焦距短的靜電透鏡。如果焦距短，則靜電透鏡的像差系數(shù)小，為低像差，所以靜電透鏡為高分辨率，評(píng)價(jià)裝置的分辨率提高。
此外，通過(guò)增大向靜電透鏡的電極間提供的電位差，也能夠變?yōu)榻咕喽痰撵o電透鏡。因此，與縮短電極間距的情況同樣，靜電透鏡為低像差、高分辨率，電子束裝置的分辨率提高。因此，如果縮短電極間距并增大電極間的電位差，則能夠以相乘的效果將靜電透鏡變?yōu)榈拖癫?、高分辨率。但是，如果縮短電極間距并增大電極間的電位差，則有下述問(wèn)題在電極間容易發(fā)生放電，在電極間引起擊穿的概率會(huì)增加。
以往，通過(guò)向電極間插入絕緣材料、用該絕緣材料來(lái)支持電極，來(lái)保持電極間的絕緣。此外，通過(guò)延長(zhǎng)電極間的絕緣材料的最短沿面距離(絕緣表面長(zhǎng)度)，提高了絕緣材料表面的絕緣性能。例如，通過(guò)將絕緣材料的表面做成電極間方向的皺紋形狀，來(lái)延長(zhǎng)電極間的最短沿面距離。
然而，一般，絕緣材料表面的加工比金屬的加工困難，加工費(fèi)用昂貴。此外，如果將絕緣材料表面做成皺紋形狀等，則絕緣材料的表面積增大，所以在電子束裝置內(nèi)為真空的情況下，有時(shí)從絕緣材料放出的氣體增多。因此，往往導(dǎo)致真空度的惡化，電極間的耐壓反而會(huì)降低。
圖153的實(shí)施方式是為了解決這種問(wèn)題而提出的，以下，就將能防止靜電光學(xué)系統(tǒng)的電極間的擊穿的電子束裝置適用于具有靜電光學(xué)系統(tǒng)的映像投射型評(píng)價(jià)裝置中的情況，來(lái)說(shuō)明該映像投射型評(píng)價(jià)裝置的結(jié)構(gòu)、動(dòng)作及采用了該裝置的器件制造方法。
在圖153中，映像投射型評(píng)價(jià)裝置153·1的照射試樣的電子束具有規(guī)定的放射面，通過(guò)照射電子束而從試樣放射的二次電子束也具有規(guī)定的放射面。從電子束源153·2放射具有二維區(qū)域、例如矩形的放射面的電子束，由靜電透鏡系統(tǒng)153·3放大到規(guī)定倍率。放大了的電子束從斜上方入射到E×B型偏轉(zhuǎn)器153·4上，由E×B型偏轉(zhuǎn)器153·4的電場(chǎng)和磁場(chǎng)正交的場(chǎng)偏轉(zhuǎn)到試樣——半導(dǎo)體晶片153·5的方向(圖153的實(shí)線)。
E×B型偏轉(zhuǎn)器1534偏轉(zhuǎn)到半導(dǎo)體晶片153·5一方的電子束，由施加到靜電物鏡系統(tǒng)153·6內(nèi)的電極上的電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)來(lái)減速，由靜電物鏡系統(tǒng)153·6成像到半導(dǎo)體晶片153·5上。
接著，通過(guò)向半導(dǎo)體晶片153·5照射電子束而產(chǎn)生的二次電子束，由靜電物鏡系統(tǒng)153·6的電場(chǎng)向檢測(cè)器153·7的方向加速(圖153的虛線)，入射到E×B型偏轉(zhuǎn)器153·4中。E×B型偏轉(zhuǎn)器153·4使加速了的二次電子束朝向靜電中間透鏡系統(tǒng)153·8方向，接著靜電中間透鏡系統(tǒng)153·8使二次電子束入射到檢測(cè)器153·7，從而檢測(cè)二次電子束。檢測(cè)器153·7檢測(cè)出的二次電子束被變換為數(shù)據(jù)并被發(fā)送到顯示裝置153·9，在顯示裝置153·9上顯示二次電子束的圖像，檢查半導(dǎo)體晶片153·5的圖形。
接著，詳細(xì)說(shuō)明映像投射型評(píng)價(jià)裝置153·1中的靜電透鏡系統(tǒng)153·3、靜電物鏡系統(tǒng)153·6、靜電中間透鏡系統(tǒng)153·8及E×B型偏轉(zhuǎn)器153·4的結(jié)構(gòu)。電子束通過(guò)的靜電透鏡系統(tǒng)153·3、靜電物鏡系統(tǒng)153·6、或二次電子束通過(guò)的靜電中間透鏡系統(tǒng)153·8，包含用于產(chǎn)生規(guī)定的電場(chǎng)的多個(gè)電極。此外，在所有這些電極的表面上，鍍了鉑。再者，E×B型偏轉(zhuǎn)器153·4的電極153·10的表面也鍍了鉑。
這里，參照?qǐng)D154，來(lái)說(shuō)明電極上鍍的各金屬的擊穿發(fā)生概率。其中，擊穿發(fā)生率由每種金屬的相對(duì)的大小關(guān)系來(lái)表示。此外，在映像投射型評(píng)價(jià)裝置中，使得除了電極上鍍的金屬的種類以外的其他檢查條件相同。
首先，如果在電極上鍍的金屬為鋁的情況下、和為金的情況下，比較擊穿發(fā)生的概率，則為金的情況下電極的擊穿的發(fā)生概率稍低。因此，為金的情況有防止擊穿的效果。再者，如果在電極上鍍的金屬為金的情況下、和為鉑的情況下，比較擊穿發(fā)生的概率，則為鉑的情況下電極的擊穿的發(fā)生概率更低。
這里，各金屬的功函數(shù)，鋁是4.2[eV]，金是4.9[eV]，鉑是5.3[eV]。所謂金屬的功函數(shù)，是將金屬中的1個(gè)電子束取出到真空中所需的最小的能量(單位eV)。即，功函數(shù)的值越大，則越難以取出電子束。
因此，在映像投射型評(píng)價(jià)裝置153·1中，在從電子束源153·2放射的電子束碰撞了電極的情況下，如果功函數(shù)的值大的金屬(也包含將功函數(shù)的值大的金屬作為主材料的合金)被鍍?cè)陔姌O上，則從電極放出的二次電子束少，所以電極的擊穿的發(fā)生概率降低。因此，如果是功函數(shù)大的金屬，則在某種程度上是好的。具體地說(shuō)，如果電極上鍍的金屬的功函數(shù)是5[eV]，則能夠?qū)㈦姌O的擊穿的發(fā)生概率抑制得很低。
此外，如果是像本實(shí)施方式這樣作為檢查對(duì)象的試樣是半導(dǎo)體晶片153·5、并且電極上鍍的金屬為金的情況，則電子束碰撞金，從而有時(shí)金會(huì)附著到半導(dǎo)體晶片153·5的圖形上。因此，在本實(shí)施方式中，如果電極上鍍的金屬是鉑，則鉑不會(huì)附著到半導(dǎo)體晶片153·5的圖形上，并且即使有時(shí)鉑附著，也不會(huì)使器件性能惡化。再者，也能夠降低電極的擊穿的發(fā)生概率，更好。
接著，參照?qǐng)D155和圖156，來(lái)說(shuō)明電極的形狀和結(jié)構(gòu)的一例。在圖155中，所謂電極155·1，是靜電透鏡系統(tǒng)153·3、靜電物鏡系統(tǒng)153·6及靜電中間透鏡系統(tǒng)153·8中包含的靜電透鏡的電極。
電極155·1是在大致中央部具有可使電子束或二次電子束通過(guò)的通過(guò)孔的圓盤形狀，在本實(shí)施方式的映像投射型評(píng)價(jià)裝置153·1中，用未圖示的電源裝置向電極155·1施加了規(guī)定的電壓。
圖156是電極155·1的表面部的部分剖視圖。其中，E×B型偏轉(zhuǎn)器153·4的電極153·10的表面也可以采用與電極155·1的表面同等的結(jié)構(gòu)。電極155·1的材料由硅銅156·1構(gòu)成，在加工成所需的尺寸形狀的硅銅156·1上濺射、鍍50nm的厚度的鈦156·2，進(jìn)而在鈦156·2上濺射、鍍200nm的厚度的鉑156·3來(lái)形成電極155·1。
這里，參照?qǐng)D157及圖158，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明在本實(shí)施方式中電極間的電位差大的情況下，防止電極間的擊穿的電極結(jié)構(gòu)。圖157的電極157·1、157·2例如是包含在靜電物鏡系統(tǒng)153·6中的電極，如上所述在電極上鍍了鉑。此外，用未圖示的電源裝置向電極157·1、157·2施加了規(guī)定的電壓。在本實(shí)施方式中，向半導(dǎo)體晶片153·5側(cè)的電極157·2施加了高電壓、例如15kV的電壓，向電極157·1施加了5kV的電壓。
電子束或二次電子束通過(guò)的通過(guò)孔157·3位于電極157·1、157·2的中央部，在通過(guò)孔157·3內(nèi)由電極157·1、157·2的電位差形成了電場(chǎng)。該電場(chǎng)使電子束減速、并聚焦，照射到半導(dǎo)體晶片153·5上。此時(shí)，電極間的電位差大，所以靜電物鏡系統(tǒng)153·6能夠做成焦距短的靜電物鏡。因此，靜電物鏡系統(tǒng)153·6為低像差、高分辨率。
在電極157·1、157·2之間，插入了絕緣隔離片157·4，絕緣隔離片157·4大致垂直地支持著電極157·1、157·2。絕緣隔離片157·4的電極間的最短沿面距離是與被支持的電極部分的電極間距大致相同的長(zhǎng)度。即，電極間的絕緣隔離片157·4的表面在電極間方向上不為皺紋狀等，大致為直線。
電極157·2具有在電極間為最短距離的第1電極面157·5、和電極間距離比該第1電極面157·5長(zhǎng)的第2電極面157·6、以及第1電極面157·5和第2電極面157·6之間的這2個(gè)電極間方向上的臺(tái)階差157·7(圖158)。絕緣隔離片157·4用第2電極面157·6支持著電極157·2。
由于將電極157·2做成了這種形狀，所以能夠?qū)㈦姌O間的最短距離保持在規(guī)定的距離，同時(shí)不用將絕緣隔離片157·4的表面在電極間方向上加工成皺紋狀，就能夠使絕緣隔離片157·4的最短沿面距離比電極間的最短距離更長(zhǎng)。此外，向絕緣隔離片157·4的表面不施加大的電場(chǎng)，所以能夠做成沿面放電也難以發(fā)生的構(gòu)造。
因此，能夠?qū)㈧o電物鏡系統(tǒng)135·6做成焦距短的靜電物鏡，而且做成低像差、高分辨率，由于絕緣隔離片157·4的電極間的絕緣性能不降低，所以能夠防止電極間的擊穿。此外，在金屬電極157·2上加工設(shè)有臺(tái)階差157·7，所以加工費(fèi)用比加工絕緣隔離片157·4廉價(jià)。除此之外，在電極間方向上的絕緣隔離片157·4的表面上幾乎沒(méi)有凹凸部分，從絕緣隔離片157·4放出的氣體不會(huì)多。再者，由于使電極157·1的通過(guò)孔157·3的開(kāi)口端部157·8、和電極157·2的通過(guò)孔157·3的開(kāi)口端部157·9的角落部具有曲率，所以電場(chǎng)不會(huì)集中到兩個(gè)角落部，能夠進(jìn)一步防止電極間的擊穿。再者，由于使電極157·2的臺(tái)階差157·7的電極間側(cè)的角落部具有曲率，所以電場(chǎng)不會(huì)集中到角落部，能夠進(jìn)一步防止電極間的擊穿。
其中，在本實(shí)施方式中，在電極157·2上設(shè)有臺(tái)階差157·7，但是也可以在電極157·1上也向電極157·2方向加工設(shè)有臺(tái)階差，或者也可以不在電極157·2上，而是只在電極157·1上向電極157·2方向加工設(shè)有臺(tái)階差。此外，說(shuō)明了在靜電物鏡系統(tǒng)153·6中插入了絕緣隔離片157·4的電極，但是在其他靜電透鏡系統(tǒng)中有電位差大的電極的情況下，通過(guò)適用于該靜電透鏡系統(tǒng)，能夠防止電極間的擊穿。
通過(guò)將用圖153～圖158說(shuō)明過(guò)的實(shí)施方式用于已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的器件制造方法中的檢查工序中，在靜電透鏡系統(tǒng)的電極間不會(huì)發(fā)生擊穿就能夠評(píng)價(jià)半導(dǎo)體晶片。
3-3)與減振裝置有關(guān)的實(shí)施方式本實(shí)施方式涉及通過(guò)將電子束照射到物質(zhì)的目標(biāo)位置上、來(lái)執(zhí)行該物質(zhì)的加工、制造、觀測(cè)及檢查中的至少某一個(gè)的電子束裝置，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及減少了對(duì)電子束進(jìn)行定位的機(jī)械構(gòu)造體上產(chǎn)生的不必要的機(jī)械振動(dòng)的電子束裝置、其減振方法及包括用該裝置來(lái)執(zhí)行半導(dǎo)體器件的加工、制造、觀測(cè)及檢查中的至少某一個(gè)的工序的半導(dǎo)體制造工藝。
一般，在用電子束來(lái)觀測(cè)物質(zhì)的微細(xì)構(gòu)造的手法中，有檢查晶片等上形成的圖形的缺陷的檢查裝置或掃描型電子顯微鏡(SEM)等，但是由于觀測(cè)分辨率是幾μm～幾十nm，所以需要對(duì)來(lái)自外部的振動(dòng)充分除振來(lái)進(jìn)行觀測(cè)。此外，在用電子束來(lái)進(jìn)行曝光的裝置中，也為了使電子束偏轉(zhuǎn)，正確地將波束照射到目標(biāo)位置上，需要采用用于對(duì)來(lái)自外部的振動(dòng)充分除振的除振裝置，而且為了盡量減小由鏡筒部分的構(gòu)造產(chǎn)生的機(jī)械共振造成的不穩(wěn)，需要提高剛性。為了提高構(gòu)造體的剛性，由于有電子光學(xué)系統(tǒng)的物理尺寸制約，所以難以通過(guò)小型化來(lái)提高剛性，因此往往通過(guò)鏡筒部分的加厚、大型化來(lái)提高剛性。但是，用該方法來(lái)提高剛性，約束了設(shè)計(jì)上的自由度，包含裝置的加重、形狀限制、隔振臺(tái)的大型化等，并且包含經(jīng)濟(jì)面在內(nèi)有許多不利面。
本實(shí)施方式鑒于上述事實(shí)，提供一種電子束裝置，能夠適當(dāng)?shù)厮p對(duì)波束進(jìn)行定位的機(jī)械構(gòu)造體的共振造成的不必要的振動(dòng)，使得即使不一定提高機(jī)械構(gòu)造體的剛性，也能夠維持波束的定位高精度，從而緩和了設(shè)計(jì)上的制約，將裝置小型化，提高了經(jīng)濟(jì)性；還提供將該裝置用于半導(dǎo)體器件的制造工序中并能夠高效率地機(jī)械制造、檢查、加工、觀測(cè)等的半導(dǎo)體制造工藝。
圖159示出將本實(shí)施方式適用于用電子束來(lái)檢查半導(dǎo)體晶片的缺陷的電子束檢查裝置的情況下的結(jié)構(gòu)。該圖所示的電子束檢查裝置159·1是所謂的映像投射型，具有A塊及從該A塊向斜上方突出的B塊的機(jī)械構(gòu)造體。在B塊內(nèi)配置了照射一次電子束的一次電子束照射部件，在A塊內(nèi)包含用于對(duì)二次電子束進(jìn)行映像投射的映像投射光學(xué)系統(tǒng)、和檢測(cè)二次電子束的強(qiáng)度的攝像部件。A塊被連結(jié)在最下方的固定臺(tái)159·2上。
B塊內(nèi)配置的一次電子束照射部件包括為了放出、加速一次電子束而由陰極及陽(yáng)極構(gòu)成的電子束源159·3、將一次電子束整形為長(zhǎng)方形的長(zhǎng)方形開(kāi)口159·4、及使一次電子束縮小成像的四極透鏡159·5。在A塊的下部，配置了用電場(chǎng)E及磁場(chǎng)B正交的場(chǎng)使縮小了的一次電子束大致垂直地碰撞到半導(dǎo)體晶片159·6上的E×B偏轉(zhuǎn)器159·7、開(kāi)口孔徑(NA)159·8、及使通過(guò)了該開(kāi)口孔徑的一次電子束成像到晶片159·6上的物鏡159·9。
這里，由四極透鏡159·5縮小的一次電子束在E×B偏轉(zhuǎn)器159·7的偏轉(zhuǎn)主面上例如形成500μm×250μm的像，同時(shí)在開(kāi)口孔徑159·8上形成電子束源159·3的交叉像，滿足柯拉照明條件。物鏡159·9在晶片159·6上例如形成100μm×50μm的像，對(duì)該區(qū)域進(jìn)行照明。
晶片159·6被配置在能夠排氣成真空的未圖示的試樣室內(nèi)，而且被配置在能夠在X-Y水平面內(nèi)移動(dòng)的工作臺(tái)159·10上。這里，A塊及B塊、和XYZ正交坐標(biāo)系之間的關(guān)系示于圖160(a)。在X-Y水平面上有晶片面，Z軸大致平行于映像投射光學(xué)系統(tǒng)的光軸。通過(guò)在工作臺(tái)159·10載置了晶片159·6的狀態(tài)下在X-Y水平面內(nèi)移動(dòng)，用一次電子束來(lái)一次掃描晶片159·6的檢查面。其中，工作臺(tái)159·10被載置在固定臺(tái)159·2上。
在A塊的上部配置的映像投射光學(xué)系統(tǒng)，包括中間靜電透鏡159·11及投影靜電透鏡159·12、以及配置在這些透鏡中間的光闌159·13。通過(guò)照射一次電子束而從晶片159·6放出的二次電子束、反射電子束及散射電子束，由該映像投射光學(xué)系統(tǒng)以規(guī)定的倍率(例如200～300倍)來(lái)放大投影，成像到后述的微通道板159·14的底面上。
在A塊的最上部配置的攝像單元，包括微通道板159·14、熒光屏159·15、轉(zhuǎn)像透鏡159·16、以及攝像部159·17。微通道板159·14在板內(nèi)包括許多通道，在由靜電透鏡159·11及159·12成像的二次電子束通過(guò)該通道的期間，生成更多的電子束。即，放大二次電子束。熒光屏159·15通過(guò)被照射放大了的二次電子束，而發(fā)出與二次電子束的強(qiáng)度相應(yīng)的強(qiáng)度的熒光。即，二次電子束的強(qiáng)度被變換為光的強(qiáng)度。轉(zhuǎn)像透鏡159·16被配置成將該熒光引導(dǎo)到攝像部159·17上。攝像部159·17由用于將轉(zhuǎn)像透鏡159·16引導(dǎo)來(lái)的光變換為電信號(hào)的許多CCD攝像元件構(gòu)成。為了提高檢測(cè)信號(hào)的S/N比，最好采用所謂的TDI檢測(cè)器。其中，通過(guò)照射一次電子束，不僅產(chǎn)生二次電子束，也產(chǎn)生散射電子束或反射電子束，但是這里一并稱為二次電子束。
然而，由A塊及其上連結(jié)的B塊的機(jī)械構(gòu)造體組成的鏡筒160·1，通常具有一個(gè)或更多的固有振動(dòng)模式。各固有振動(dòng)模式的共振頻率及共振方向，由形狀、質(zhì)量分布、尺寸、內(nèi)部的機(jī)械配置形態(tài)等來(lái)決定。例如，如圖160(b)所示，鏡筒160·1至少具有固有振動(dòng)160·2的模式1。在該模式1中，鏡筒160·1例如大致沿Y方向以150Hz的頻率來(lái)?yè)u動(dòng)。此情況下的鏡筒的傳遞函數(shù)的一例示于圖161。在圖161中，橫軸是頻率，縱軸是振動(dòng)振幅A的對(duì)數(shù)。該傳遞函數(shù)在共振頻率150Hz處具有共振倍率為30dB(約30倍)的增益。因此，即使在從外部施加了微小的振動(dòng)的情況下，如果在該振動(dòng)中包含150Hz附近的頻率分量，則該頻率分量在本例中也被放大到約30倍而使鏡筒振動(dòng)。其結(jié)果是，產(chǎn)生映像的模糊等有害的事件。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了防止它，采用了將整個(gè)鏡筒承載在隔振臺(tái)上來(lái)除去來(lái)自外部的振動(dòng)、及/或重新設(shè)計(jì)鏡筒的厚度或構(gòu)造來(lái)降低共振倍率等大范圍的對(duì)策。
在本實(shí)施方式中，為了避免它，如圖160(c)所示，將向鏡筒施加壓力振動(dòng)160·3以消除振動(dòng)160·2的致動(dòng)器160·4，被設(shè)置在A塊的基部。該致動(dòng)器160·4被電連接在振動(dòng)衰減用電路159·18上。
致動(dòng)器160·4及振動(dòng)衰減用電路159·18的概略結(jié)構(gòu)示于圖162。如該圖所示，致動(dòng)器160·4具有用電極162·1、162·3夾著具有壓電效應(yīng)的電介質(zhì)162·1而成的壓電元件162·4、和為了從電極162·3側(cè)支持該壓電元件而被固定在固定臺(tái)159·2上的支持臺(tái)162·5。壓電元件162·4被夾在鏡筒160·1的A塊和支持臺(tái)162·5之間，電極162·2被粘合在A塊的外壁上，電極162·3被粘合在支持臺(tái)162·5上。由此，壓電元件162·4在通過(guò)往復(fù)振動(dòng)160·2而使鏡筒160·1接近時(shí)受到正的壓力，在鏡筒160·1遠(yuǎn)離時(shí)受到負(fù)的壓力。壓電元件162·4為了抑制鏡筒160·1的振動(dòng)160·2而被設(shè)置在有效的位置上。例如，最好配置得使得振動(dòng)160·2的方向與電極162·2及162·3正交。
振動(dòng)衰減用電路159·18包括將壓電元件162·4的兩個(gè)電極162·2、162·3之間串聯(lián)連接的可變電感器162·6及電阻器162·7?？勺冸姼衅?62·6具有電感L，電阻器162·7具有電阻值RD，壓電元件162·4具有電容C，所以串聯(lián)連接的壓電元件162·4及振動(dòng)衰減用電路159·18與參照號(hào)碼162·8所示的串聯(lián)諧振電路等價(jià)。該串聯(lián)諧振電路的諧振頻率fo’由fo’＝1/{2π(LC)1/2}來(lái)表示。在本實(shí)施方式中，設(shè)定各參數(shù)，使得串聯(lián)諧振電路的諧振頻率fo’與鏡筒160·1的共振頻率fo大致一致。即，對(duì)給定的壓電元件162·4的電容C，調(diào)整可變電感162·6的電感L，使得fo＝1/{2π(LC)1/2}成立。實(shí)際上，壓電元件162·4的電容C在與機(jī)械共振頻率相符來(lái)形成諧振電路時(shí)很小，因此往往需要非常大的電感L，但是在此情況下，可以通過(guò)用運(yùn)算放大器等來(lái)形成等價(jià)的大的電感來(lái)實(shí)現(xiàn)諧振電路。
此外，選擇電阻器162·7的值RD，使得串聯(lián)諧振電路的諧振頻率分量的Q值與圖161所示的傳遞函數(shù)中具有峰值的諧振分量的Q值大致一致。這樣制作的串聯(lián)諧振電路162·8具有圖161的參照號(hào)碼161·1所示的電頻率特性。
圖159所示的電子束檢查裝置159·1由控制部159·19來(lái)控制、管理?？刂撇?59·19可以如圖159例示的那樣，由通用的個(gè)人計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。該計(jì)算機(jī)包括根據(jù)規(guī)定的程序來(lái)執(zhí)行各種控制、運(yùn)算處理的控制部主體159·20、顯示主體159·20的處理結(jié)果的CRT 159·21、以及操作員用于輸入命令的鍵盤或鼠標(biāo)等輸入部159·22。當(dāng)然，也可以由電子束檢查裝置專用的硬件或工作站等來(lái)構(gòu)成控制部159·19。
控制部主體159·20由未圖示的CPU、RAM、ROM、硬盤、顯示板等各種控制板等構(gòu)成。在RAM或硬盤等存儲(chǔ)器上，分配了存儲(chǔ)從攝像部159·17接收到的電信號(hào)即晶片159·6的二次電子圖像的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的二次電子圖像存儲(chǔ)區(qū)域159·23。此外，在硬盤上，存在預(yù)先存儲(chǔ)著不存在缺陷的晶片的基準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)圖像存儲(chǔ)部159·24。再者，在硬盤上，除了保存著控制整個(gè)電子束檢查裝置的控制程序之外，還保存著缺陷檢測(cè)程序159·25。該缺陷檢測(cè)程序159·25例如具有控制工作臺(tái)159·10在XY平面內(nèi)的移動(dòng)、并且對(duì)在此期間從攝像部159·17接收到的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行加法等各種運(yùn)算處理、根據(jù)其結(jié)果得到的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)區(qū)域159·23上重構(gòu)二次電子束圖像的功能。再者，該缺陷檢測(cè)程序159·25讀出存儲(chǔ)區(qū)域159·23上構(gòu)成的二次電子束圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)該圖像數(shù)據(jù)按照規(guī)定的算法來(lái)自動(dòng)檢測(cè)晶片159·6。
接著，說(shuō)明本實(shí)施方式的作用。從電子束源159·3放出一次電子束，通過(guò)長(zhǎng)方形開(kāi)口159·4、四極透鏡159·5、E×B偏轉(zhuǎn)器159·7及物鏡159·9，照射到設(shè)置的晶片159·6表面上。如上所述，在晶片159·6上例如照亮100μm×50μm的被檢查區(qū)域，放出二次電子束。該二次電子束由中間靜電透鏡159·11及投影靜電透鏡159·2放大投影到微通道板159·14的底面上，由攝像部159·17來(lái)攝像，得到晶片159·6上的投影區(qū)域的二次電子束圖像。通過(guò)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)159·10而使晶片159·6按規(guī)定寬度在X-Y水平面內(nèi)逐次移動(dòng)來(lái)執(zhí)行上述過(guò)程，能夠得到整個(gè)檢查面的圖像。
在拍攝放大了的二次電子束圖像的期間，如果向鏡筒160·1施加包含共振頻率fo(150Hz)的振動(dòng)分量，則鏡筒160·1以其傳遞函數(shù)決定的共振倍率(30dB)來(lái)放大該振動(dòng)分量并固有振動(dòng)。該振動(dòng)160·2向壓電元件162·4施加正負(fù)的壓力。壓電元件162·4將鏡筒160·1的振動(dòng)能量暫時(shí)變換為電能并輸出。在壓電元件162·4的兩個(gè)電極162·2、162·3上串聯(lián)連接電感162·6(L)及電阻162·7(RD)而形成了諧振電路，所以在共振頻率fo處，壓電元件162·4的容性阻抗、和電感162·6的感性阻抗L抵銷，諧振電路的阻抗基本上只為電阻RD。因此，在共振時(shí)，從壓電元件162·4輸出的電能由電阻162·7(RD)大致全部消耗。
這樣，壓電元件162·4產(chǎn)生力來(lái)抵銷從鏡筒160·1向壓電元件162·4施加的外力，能夠抵銷機(jī)械共振產(chǎn)生的振動(dòng)160·2，降低共振倍率。二次電子束被放大成像，所以振動(dòng)造成的映像的搖動(dòng)更大，但是在本實(shí)施方式中，能夠預(yù)防這種搖動(dòng)引起的映像的模糊。
如圖163所示，作為機(jī)械構(gòu)造體的鏡筒160·1的傳遞函數(shù)161·1(相當(dāng)于圖161)的共振分量由具有電頻率特性163·1的串聯(lián)諧振電路162·8的諧振分量抵銷，鏡筒160·1具有整體上共振倍率低的綜合傳遞函數(shù)163·2。
如上所述，如果能得到?jīng)]有映像模糊的良好的二次電子束圖像，則本實(shí)施方式的電子束檢查裝置159·1機(jī)械根據(jù)該圖像來(lái)檢查晶片159·6的缺陷的處理。作為該缺陷檢查處理，可以采用所謂的圖形匹配法等。在該方法中，對(duì)從基準(zhǔn)圖像存儲(chǔ)部159·24中讀出的基準(zhǔn)圖像、和實(shí)際檢測(cè)出的二次電子束圖像進(jìn)行匹配來(lái)計(jì)算表示兩者的類似度的距離值。在該距離值小于規(guī)定的閾值的情況下，判斷為類似度高并判定為“沒(méi)有缺陷”。相反，在該距離值在規(guī)定的閾值以上的情況下，判斷為類似度低并判定為“有缺陷”。在判定為有缺陷的情況下，也可以向操作員顯示警告。此時(shí)，也可以在CRT 159·21的顯示部上顯示二次電子束圖像159·26。其中，也可以對(duì)二次電子束圖像的每個(gè)部分區(qū)域采用上述圖形匹配法。
在圖形匹配法以外，例如還有圖164(a)～(c)所示的缺陷檢查方法。圖164(a)示出了第1個(gè)檢測(cè)出的管芯的圖像164·1及第2個(gè)檢測(cè)出的另一個(gè)管芯的圖像164·2。如果判斷為第3個(gè)檢測(cè)出的另一個(gè)管芯的圖像與第1個(gè)圖像164·1相同或類似，則判定為第2個(gè)管芯圖像164·2的部分164·3有缺陷，能夠檢測(cè)出缺陷部分。
圖164(b)示出了測(cè)定晶片上形成的圖形的線寬的例子。在沿方向164·5掃描晶片上的實(shí)際圖形164·4時(shí)的實(shí)際的二次電子束的強(qiáng)度信號(hào)是164·6，可以將該信號(hào)連續(xù)地超過(guò)預(yù)先校正而決定的閾值電平164·7的部分的寬度164·8測(cè)定為圖形164·4的線寬。在這樣測(cè)定出的線寬不在規(guī)定范圍內(nèi)的情況下，可以判定為該圖形有缺陷。
圖164(c)示出了在測(cè)定晶片上形成的圖形的電位對(duì)比度的例子。在圖159所示的結(jié)構(gòu)中，在晶片159·6的上方設(shè)有軸對(duì)稱的電極164·9，例如施加相對(duì)于晶片電位0V為-10V的電位。此時(shí)的-2V的等電位面呈圖14·10所示的形狀。這里，假設(shè)晶片上形成的圖形164·11及164·12分別是-4V和0V的電位。在此情況下，從圖形164·11放出的二次電子束，在-2V等電位面164·10上具有與2eV的運(yùn)動(dòng)能量相當(dāng)?shù)南蛏系乃俣?，所以超越該?shì)壘164·10，如軌道164·13所示從電極164·9脫出并由檢測(cè)器檢測(cè)到。另一方面，從圖形164·12放出的二次電子束不能超越-2V的勢(shì)壘，如軌道164·14所示被趕回晶片面，所以不能檢測(cè)到。因此，圖形164·11的檢測(cè)圖像明亮，圖形164·12的檢測(cè)圖像黑暗。這樣，得到電位對(duì)比度。如果預(yù)先校正檢測(cè)圖像的亮度和電位，則能夠根據(jù)檢測(cè)圖像來(lái)測(cè)定圖形的電位。然后，能夠根據(jù)該電位分布來(lái)評(píng)價(jià)圖形的缺陷部分。
如上所述，通過(guò)對(duì)本實(shí)施方式得到的沒(méi)有映像模糊的良好的二次電子束圖像進(jìn)行上述各測(cè)定，能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的缺陷檢查。
在將以上作為本實(shí)施方式而說(shuō)明的電子束檢查裝置用于器件制造方法中的晶片檢查工序中的情況下，能夠預(yù)防機(jī)械構(gòu)造體的振動(dòng)造成的檢測(cè)圖像的惡化，所以能夠高效率地進(jìn)行高精度的檢查，能夠防止出廠缺陷產(chǎn)品。
其中，本實(shí)施方式并不僅限于上面說(shuō)明過(guò)的，在本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以任意適當(dāng)變更。例如，機(jī)械共振頻率和模式未必是一個(gè)，一般產(chǎn)生多個(gè)，所以在該情況下，可以通過(guò)將所需個(gè)數(shù)的致動(dòng)器160·4設(shè)置在鏡筒的各重要場(chǎng)所來(lái)應(yīng)對(duì)。例如在圖160(b)所示的機(jī)械構(gòu)造體塊A不僅具有Y方向的振動(dòng)160·2、而且具有X方向的振動(dòng)的情況下，可以設(shè)置另外的致動(dòng)器來(lái)抵銷X方向的振動(dòng)。再者，在B塊或D塊也有獨(dú)立的固有振動(dòng)的情況下，在這些塊上也可以設(shè)置致動(dòng)器。
振動(dòng)衰減用電路159·18不必與串聯(lián)諧振電路162·8等價(jià)，在機(jī)械固有振動(dòng)沿同一振動(dòng)方向具有多個(gè)共振頻率的情況下，可以用電頻率特性具有多個(gè)的諧振頻率的電路來(lái)對(duì)抗。
致動(dòng)器的設(shè)置部位不僅是鏡筒，也可以適用于為了對(duì)波束位置正確地進(jìn)行定位所需的零件、例如X-Y工作臺(tái)159·10、或各種光學(xué)器械的光學(xué)零件。
作為本實(shí)施方式的電子束檢查裝置的被檢查試樣，以半導(dǎo)體晶片159·6的為例，但是被檢查試樣不限于此，可以選擇能夠用電子束檢查缺陷的任意東西。例如也可以將向晶片上形成曝光用圖形的掩模等作為其檢查對(duì)象。
再者，本實(shí)施方式可以適用于將波束照射到物質(zhì)的目標(biāo)位置上的所有應(yīng)用電子束的裝置。在此情況下，不僅能夠檢查該物質(zhì)，而且能夠?qū)⑦m用范圍也擴(kuò)展到進(jìn)行其加工、制造及觀測(cè)中的至少某一種的裝置。當(dāng)然，這里所說(shuō)的物質(zhì)的概念不僅是晶片或上述掩模，而是能夠用波束來(lái)進(jìn)行其檢查、加工、制造及觀測(cè)中的至少某一種的任意對(duì)象物。器件制造方法也同樣不僅能夠適用于半導(dǎo)體器件的制造工序中的檢查，也能夠適用于用波束來(lái)制造半導(dǎo)體器件的工藝自身。
其中，作為本實(shí)施方式的電子束檢查裝置，示出了圖159所示的結(jié)構(gòu)，但是電子光學(xué)系統(tǒng)等可以任意適當(dāng)變更。例如，電子束檢查裝置159·1的電子束照射部件是從垂直上方使一次電子束入射到晶片159·6的表面上的形式，但是也可以省略E×B偏轉(zhuǎn)器159·7，使一次電子束斜著入射到晶片159·6的表面上。
3-4)與晶片的保持有關(guān)的實(shí)施方式本實(shí)施方式涉及電子束裝置中靜電地吸附保持晶片的靜電吸盤、晶片和吸盤的組合、特別是采用了減速電場(chǎng)物鏡的電子束裝置能夠使用的靜電吸盤和晶片的組合、以及使用包括靜電吸盤和晶片的組合的電子束裝置的器件制造方法。
在以靜電方式吸附固定晶片的公知的靜電吸盤中，用多個(gè)相互絕緣的電極來(lái)形成基板上配置的電極層。包括從一個(gè)電極向另一個(gè)電極依次施加電壓的電源裝置。此外，采用減速電場(chǎng)物鏡的電子束裝置是公知的。
在利用采用了減速電場(chǎng)物鏡的電子束裝置來(lái)評(píng)價(jià)工藝途中的晶片的情況下，需要向晶片施加負(fù)的高電壓。在此情況下，如果急劇地施加負(fù)的高電壓，則工藝途中的器件有可能被破壞，所以需要慢慢地施加電壓。
另一方面，大部分的晶片在晶片的側(cè)面及背面附著SiO2或氮化膜等絕緣膜，所以在想向晶片提供0電位或低電位時(shí)，有不能施加電壓的問(wèn)題。再者，中央向靜電吸盤側(cè)凸出變形的晶片，可以比較容易地吸附固定，但是中央向吸盤側(cè)凹陷地變形的晶片有下述問(wèn)題電極的靜電吸盤只卡緊周邊部，中央部未被卡緊而保持著。
本實(shí)施方式為了解決上述問(wèn)題，提供可以由減速電場(chǎng)物鏡使用、能夠卡緊側(cè)面及背面由絕緣膜覆蓋、中央向吸盤側(cè)凹陷變形的晶片的靜電吸盤、以及晶片和靜電吸盤的組合，并且提供用這種靜電吸盤或晶片和靜電吸盤的組合來(lái)評(píng)價(jià)工藝途中的晶片的器件制造方法。
圖165是本實(shí)施方式的靜電吸盤1410的平面圖，是去除晶片來(lái)看電極板165·1而得到的。圖166是圖165的靜電吸盤的沿線M-M的垂直方向的概略斷面圖，示出載置晶片、未施加電壓的狀態(tài)。靜電吸盤165·2如圖166所示，具有由基板166·1、電極板166·2、絕緣層166·3組成的層疊構(gòu)造。電極板166·2包含第1電極165·2及第2電極165·3。第1電極165·2及第2電極165·3被分離，以便能夠分別施加電壓，由薄膜形成，以便在磁場(chǎng)中不產(chǎn)生渦流地高速地移動(dòng)。
第1電極165·2在平面圖中由圓形電極板166·2的中央部分及周邊部分的一部分構(gòu)成，第2電極165·3由電極板的其余的馬蹄形周邊部分組成。在電極板166·2的上方配置了絕緣層166·3。絕緣層166·3由厚度為1mm的藍(lán)寶石基板形成。藍(lán)寶石是氧化鋁的單晶，完全沒(méi)有氧化鋁陶瓷那樣的小孔，所以擊穿電壓大。例如，1mm厚的藍(lán)寶石基板足以耐104V以上的電位差。
向晶片166·4施加電壓時(shí)，經(jīng)具有刀刃狀的金屬部分的接觸子166·5來(lái)進(jìn)行。如圖166所示，2個(gè)接觸子166·5接觸晶片166·4的側(cè)面。采用2個(gè)接觸子166·5的理由是因?yàn)?，在只?個(gè)接觸子的情況下，有可能不能取得導(dǎo)通，及不想產(chǎn)生將晶片166·4壓向一側(cè)的力。雖然是破壞絕緣層(未圖示)來(lái)取得導(dǎo)通，但是在放電時(shí)有可能使粒子飛散，所以接觸子166·5經(jīng)電阻166·6連接在電源166·7上，使得不產(chǎn)生大的放電。該電阻166·6如果過(guò)大則，形成導(dǎo)通孔，如果過(guò)小，則發(fā)生大的放電，使粒子飛散，所以對(duì)每個(gè)絕緣層(未圖示)決定了電阻的容許值。這是因?yàn)椋^緣層的厚度根據(jù)晶片的歷史來(lái)變化，所以需要對(duì)各晶片決定電阻的容許值。
圖167的(a)示出施加電壓的時(shí)序圖。向第1電極，如線A所示，在時(shí)刻t＝0時(shí)，施加4kV。在晶片的中央部及周邊部都被卡緊的時(shí)刻t＝t0時(shí)，向第2電極如線B所示施加4kV。控制得使得在時(shí)刻t＝t1時(shí)晶片的電壓逐漸加深(降低)，在時(shí)刻t＝t2達(dá)到-4kV。第1電極及第2電極在時(shí)刻t＝t1至?xí)r刻t＝t2時(shí)，電壓逐漸降低，在時(shí)刻t＝t2時(shí)，變?yōu)?V。
在吸盤上吸附保持的晶片的評(píng)價(jià)結(jié)束的時(shí)刻t＝t3時(shí)，晶片的電壓C變?yōu)?V，晶片被取出到外部。
在即使靜電吸盤沒(méi)有4kV的電位差、用2kV的電位差也能吸附保持晶片的情況下，如圖167中點(diǎn)劃線所示，向第1電極及第2電極分別施加2kV的電壓A’、B’。在向晶片施加-4kV時(shí)，向第1電極及第2電極分別施加-2kV。這樣，能夠不通過(guò)施加電壓而將必要以上的電壓施加到絕緣層2104上，所以能夠防止絕緣層的擊穿。
圖168是包括上面說(shuō)明過(guò)的靜電吸盤的電子束裝置的方框圖。從電子束源168·1放出的電子束由決定開(kāi)口孔徑(NA)的陽(yáng)極168·2的開(kāi)口來(lái)除去不必要的波束，由聚光透鏡(コンデンサレンズ)168·7和物鏡168·13來(lái)縮小，成像到施加了-4kV的晶片166·4上，并且由偏轉(zhuǎn)器168·8及168·12掃描晶片166·4上。從晶片166·4放出的二次電子束由物鏡168·13集中，由E×B分離器168·12向右側(cè)彎曲35°左右，由二次電子束檢測(cè)器168·10來(lái)檢測(cè)，得到晶片上的SEM像。在圖168的電子束裝置中，符號(hào)168·3、168·5是軸對(duì)齊器具，168·4是像散校正器具，168·6是孔徑板，168·11是屏蔽，168·14是電極。在晶片166·4的下方，配置了用圖166及圖167說(shuō)明過(guò)的靜電吸盤。
通過(guò)將本實(shí)施方式用于器件制造方法中的檢查工序中，即使具有微細(xì)的圖形的半導(dǎo)體器件也能夠生產(chǎn)率很好地檢查，能夠全數(shù)檢查，能夠提高產(chǎn)品的成品率，防止出廠缺陷產(chǎn)品。
其中，增大或減少向靜電吸盤施加的電壓的方法，并不限于圖167的(a)所示的。例如，也可以如圖167的(b)所示是指數(shù)函數(shù)地變化的電壓。總之，可以是在時(shí)間內(nèi)到達(dá)規(guī)定的電壓的任何電壓。
以上，詳述了本發(fā)明的第1實(shí)施方式～第12實(shí)施方式，但是在任一個(gè)實(shí)施方式中，“規(guī)定電壓”這一用語(yǔ)都表示能夠進(jìn)行檢查等測(cè)定的電壓。
此外，以上說(shuō)明過(guò)的各種實(shí)施方式將電子束用作帶電粒子束，但是并不限于此，也可以使用電子束以外的帶電粒子束、或沒(méi)有電荷的中子線、激光、電磁波等非帶電粒子束。
其中，本發(fā)明的帶電粒子束裝置工作后，通過(guò)接近相互作用(表面附近的粒子的帶電)而使標(biāo)的物質(zhì)浮游并被吸引到高壓區(qū)域，所以在帶電粒子束的形成或偏轉(zhuǎn)所使用的各種電極上堆積有機(jī)物質(zhì)。通過(guò)表面的帶電而慢慢堆積起來(lái)的有機(jī)物質(zhì)對(duì)帶電粒子束的形成或偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)造成不良影響，所以必須周期性地除去這種堆積的有機(jī)物質(zhì)。因此，為了周期性地除去堆積的有機(jī)物質(zhì)，最好利用該有機(jī)物質(zhì)堆積的區(qū)域的附近的電極，在真空中形成氫、氧或氟及包含它們的代替物HF、H2O、CMFN等等離子體，將空間內(nèi)的等離子體電位維持在電極面發(fā)生濺射的電位(幾kV，例如20V～5kV)，從而通過(guò)氧化、氫化、氟化只除去有機(jī)物質(zhì)。
3-5)E×B分離器的實(shí)施方式圖169示出本實(shí)施方式的E×B分離器169·1。E×B分離器169·1由靜電偏轉(zhuǎn)器和電磁偏轉(zhuǎn)器構(gòu)成，在圖169中，示出了與光軸(與圖面垂直的軸z軸)正交的x-y平面上的斷面圖。x軸方向及y軸方向也正交。
靜電偏轉(zhuǎn)器包括設(shè)在真空容器中的一對(duì)電極(靜電偏轉(zhuǎn)電極)169·2，沿x軸方向生成電場(chǎng)E。這些靜電偏轉(zhuǎn)電極169·2經(jīng)絕緣隔離片169·3安裝在真空容器的真空壁169·4上，它們的電極間距D被設(shè)定得小于靜電偏轉(zhuǎn)電極169·2的y軸方向的長(zhǎng)度2L。通過(guò)這種設(shè)定，能夠使z軸的周圍形成的電場(chǎng)強(qiáng)度均勻的范圍比較大，但是理想時(shí)，如果D＜L，則能夠使電場(chǎng)強(qiáng)度均勻的范圍更大。
即，距離電極的端緣為D/2的范圍，電場(chǎng)強(qiáng)度不均勻，所以電場(chǎng)強(qiáng)度大致均勻的區(qū)域是除去了不均勻的端部區(qū)域后的中心部的2L-D的區(qū)域。因此，為了存在電場(chǎng)強(qiáng)度均勻的區(qū)域，需要使2L＞D，再者，通過(guò)設(shè)定為L(zhǎng)＞D，電場(chǎng)強(qiáng)度均勻的區(qū)域變得更大。
在真空壁169·4的外側(cè)，設(shè)有用于沿y軸方向來(lái)生成磁場(chǎng)M的電磁偏轉(zhuǎn)器。電磁偏轉(zhuǎn)器包括電磁線圈169·5及電磁線圈169·6，這些線圈分別沿x軸方向及y軸方向來(lái)生成磁場(chǎng)。其中，只用線圈169·6也能夠生成y軸方向的磁場(chǎng)M，但是為了提高電場(chǎng)E和磁場(chǎng)M的正交度，設(shè)有沿x軸方向來(lái)生成磁場(chǎng)的線圈。即，通過(guò)用線圈169·6生成的-x軸方向的磁場(chǎng)分量來(lái)抵銷線圈169·6生成的+x軸方向，能夠使電場(chǎng)和磁場(chǎng)的正交度良好。
這些磁場(chǎng)生成用的線圈169·5及168·6被設(shè)置在真空容器之外，所以將它們二分來(lái)構(gòu)成，從真空壁169·4的兩側(cè)來(lái)安裝，在部分169·7上通過(guò)螺絲固定等來(lái)固定并一體化即可。
E×B分離器的最外層169·8由坡莫合金或鐵氧體制的磁軛構(gòu)成。最外層169·8也可以與線圈169·5、169·6同樣，二分并從兩側(cè)安裝在線圈169·6的外周上，在部分169·7上通過(guò)螺絲固定等來(lái)一體化。
圖170示出本實(shí)施方式的E×B分離器170·1的與光軸(z軸)正交的斷面。圖170的E×B分離器170·1設(shè)有6個(gè)靜電偏轉(zhuǎn)電極170·1，這一點(diǎn)與圖169所示的實(shí)施方式的E×B分離器不同。在將連接各個(gè)電極的中央和光軸(z軸)的線和電場(chǎng)的方向(x軸方向)之間的角度設(shè)為θi(i＝0，1，2，3，4，5)時(shí)，向這些靜電偏轉(zhuǎn)電極170·1供給與cosθi成正比的電壓k·cosθi(k為常數(shù))。其中，θi是任意角度。
在圖170所示的實(shí)施方式中，也只形成x軸方向的電場(chǎng)E，所以設(shè)置生成x及y軸方向的磁場(chǎng)的線圈169·5及169·6，修正正交度。根據(jù)本實(shí)施方式，與圖169所示的實(shí)施方式相比，能夠進(jìn)一步增大電場(chǎng)強(qiáng)度均勻的區(qū)域。
在圖169及圖170所示的實(shí)施方式的E×B分離器中，將用于生成磁場(chǎng)的線圈做成鞍形，但是也可以采用環(huán)形的線圈。
在圖169的E×B分離器169·1中，作為生成電場(chǎng)的靜電偏轉(zhuǎn)器的一對(duì)電極，采用了將與光軸成直角的方向上的大小形成得比電極間的間隔更長(zhǎng)的平行平板形電極，所以繞光軸以均勻強(qiáng)度來(lái)生成平行的電場(chǎng)的區(qū)域擴(kuò)大。
此外，在圖169及圖170的E×B分離器中，電磁偏轉(zhuǎn)器采用鞍形線圈，而且將從光軸觀看線圈的角度在一側(cè)設(shè)定為2π/3，所以不生成3θ分量，由此，繞光軸以均勻強(qiáng)度來(lái)生成平行的磁場(chǎng)的區(qū)域擴(kuò)大。再者，由于用電磁線圈來(lái)生成磁場(chǎng)，所以能夠在線圈上疊加偏轉(zhuǎn)電流，由此，能夠使其具有掃描功能。
圖169及圖170的E×B分離器由靜電偏轉(zhuǎn)器和電磁偏轉(zhuǎn)器的組合構(gòu)成，所以通過(guò)計(jì)算靜電偏轉(zhuǎn)器及透鏡系統(tǒng)的像差，另外計(jì)算電磁偏轉(zhuǎn)器及透鏡系統(tǒng)的像差，合計(jì)這些像差，能夠得到光學(xué)系統(tǒng)的像差。
3-6)生產(chǎn)線的實(shí)施方式圖171示出使用了本發(fā)明的裝置的生產(chǎn)線的例子?？梢詫z查裝置171·1檢查的晶片的批號(hào)、制造時(shí)經(jīng)由的制造裝置歷史等信息從SMIF或FOUP171·2中包括的存儲(chǔ)器中讀出，或者通過(guò)讀出SMIF、FOUP或晶片盒的ID號(hào)來(lái)識(shí)別該批號(hào)。在輸送晶片中控制水分的量來(lái)防止金屬布線的氧化等。
缺陷檢查裝置171·1可以與生產(chǎn)線的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連，能夠經(jīng)該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)171·3向控制生產(chǎn)線的生產(chǎn)線控制計(jì)算機(jī)171·4、各制造裝置171·5及別的檢查裝置發(fā)送被檢查物——晶片的批號(hào)等信息和其檢查結(jié)果。在制造裝置中，包含與光刻關(guān)聯(lián)的裝置例如曝光裝置、涂布器、固化裝置、顯影器等、或蝕刻裝置、濺射裝置及CVD裝置等成膜裝置、CMP裝置、各種計(jì)測(cè)裝置、其他檢查裝置、復(fù)查裝置等。
3-7)采用了其它電子的實(shí)施方式本發(fā)明的本質(zhì)性的目的為，向形成了具有100nm以下的線寬的布線圖形的基板等試樣照射電子束，檢測(cè)得到了基板表面的信息的電子，根據(jù)該檢測(cè)出的電子來(lái)取得基板表面的圖像，檢查試樣表面。特別是，提出了下述檢查方法及裝置在將電子束照射到試樣上時(shí)，照射具有包含一定的攝像區(qū)域的面積的電子束，將從該基板上的攝像區(qū)域放出的電子用CCD或CCD-TDI等成像到檢測(cè)器上來(lái)取得攝像區(qū)域的圖像，進(jìn)而按照管芯的圖形來(lái)適當(dāng)組合單元檢查、管芯比較檢查來(lái)檢查得到的圖像，從而實(shí)現(xiàn)了比SEM方式快很多的生產(chǎn)率。即，光學(xué)式檢查裝置由于分辨率低，所以不能充分檢查具有100nm以下的線寬的布線的圖形缺陷，另一方面，SEM型檢查裝置由于檢查過(guò)于花費(fèi)時(shí)間，所以不能滿足高生產(chǎn)率的要求，本發(fā)明的采用了電子束的檢查方法及檢查裝置能夠解決上述雙方的問(wèn)題，以足夠的分辨率及高生產(chǎn)率來(lái)檢查具有100nm以下的線寬的布線。
在試樣的檢查中，從分辨率的觀點(diǎn)來(lái)看，最好使電子束碰撞基板，檢測(cè)從基板放出的電子，來(lái)得到基板表面的圖像。因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，主要以從基板放出的二次電子、反射電子、背散射電子為中心舉例進(jìn)行了說(shuō)明。但是檢測(cè)的電子可以是得到了基板的表面的信息的任何電子，例如也可以是通過(guò)在基板附近形成逆電場(chǎng)、不直接碰撞基板、而是在基板附近反射的鏡面電子(廣義上也稱為反射電子)、或透過(guò)基板的透射電子等。特別是，在采用了鏡面電子的情況下，電子不直接碰撞試樣，所以有充電的影響極小這一優(yōu)點(diǎn)。
在利用鏡面電子的情況下，向試樣施加比加速電壓更低的負(fù)的電位，在試樣附近形成逆電場(chǎng)。將該負(fù)的電位設(shè)定為在基板的表面附近幾乎所有電子束都足以返回的值即可。具體地說(shuō)，設(shè)定為比電子槍的加速電壓低0.5～1.0V以上的電位即可。例如，在本發(fā)明的情況下，在加速電壓為-4kV的情況下，最好將向試樣施加的電壓設(shè)定為-4.000kV～-4.050kV。再者，設(shè)定為-4.0005kV～-4.020kV較好，設(shè)定為-4.0005kV～-4.010kV更合適。
此外，在利用透射電子的情況下，在將加速電壓設(shè)定為-4kV時(shí)，將向試樣施加的電壓設(shè)定為0～-4kV、最好為0～-3.9kY、更好的是0～3.5kV較合適。
另外，也可以不利用電子束，而使用X線。本發(fā)明的二次系統(tǒng)和管芯比較等可以充分適用。
在采用鏡面電子、透射電子中的任一種的情況下，采用已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的電子槍、一次光學(xué)系統(tǒng)、用于分離一次電子束和檢測(cè)電子束的偏轉(zhuǎn)器、采用了CCD或CCD-TDI的檢測(cè)器、用于比較管芯的運(yùn)算器等。電子束采用橢圓等具有一定的區(qū)域者，當(dāng)然也可以采用SEM型所用的縮細(xì)了的電子束。電子束當(dāng)然可以是單個(gè)也可以是多個(gè)。用于分離一次電子束和檢測(cè)電子束的偏轉(zhuǎn)器可以是形成電場(chǎng)和磁場(chǎng)這兩者的維恩濾波器，也可以采用只有磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)器。檢測(cè)器采用將攝像區(qū)域成像到檢測(cè)器上、并能進(jìn)行迅速的檢查的CCD或CCD-TDI，但是在采用了SEM型的電子槍的情況下，當(dāng)然采用與其對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體檢測(cè)器等。在取得基板表面的圖像、比較檢查管芯的情況下，按照管芯的圖形，來(lái)適當(dāng)利用適用于有周期性的圖形的單元檢查、和適用于隨機(jī)圖形的管芯之間的比較檢查。當(dāng)然，也可以透過(guò)所有管芯之間的比較檢查來(lái)進(jìn)行處理。此外，在管芯之間的比較檢查的情況下，可以在同一基板上的管芯之間進(jìn)行比較，可以在不同基板上的管芯之間進(jìn)行比較，也可以比較管芯和CAD數(shù)據(jù)。任意采用某一種合適的即可。再者，在檢查之前，進(jìn)行基板的位置對(duì)齊。測(cè)定基板的位置偏移，校正旋轉(zhuǎn)角的偏移。此時(shí)，也可以創(chuàng)建焦點(diǎn)圖，在檢查時(shí)考慮它們一邊校正平面上的基板的位置和焦點(diǎn)的偏移一邊進(jìn)行檢查。
此外，在本發(fā)明的裝置的制造工序中的利用時(shí)，最好連接到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上，從控制著生產(chǎn)線的計(jì)算機(jī)獲取檢查對(duì)象——晶片的信息，或者發(fā)送檢查結(jié)果，使其反映到生產(chǎn)線的各裝置的生產(chǎn)條件上。
3-8)采用二次電子和反射電子的實(shí)施方式本實(shí)施方式涉及能夠用面波束來(lái)照射檢查對(duì)象、能夠按照檢查對(duì)象切換二次電子和反射電子來(lái)使用的高分辨率而且高生產(chǎn)率的映像投射方式電子束裝置。這樣，不是向試樣的1點(diǎn)而是向至少沿一維方向擴(kuò)展了的視場(chǎng)照射電子束來(lái)形成該視場(chǎng)的像的方式被稱為“映像投射方式”。該映像投射方式電子束裝置是能夠避免空間電荷效應(yīng)、信噪比高、通過(guò)并行處理提高了圖像處理速度、高分辨率而且高生產(chǎn)率的裝置。
以下，參照?qǐng)D172～圖181來(lái)詳述將本實(shí)施方式的映像投射方式電子束裝置具體化為缺陷檢查裝置的情況。其中，在這些圖中，假設(shè)同一參照數(shù)字或參照符號(hào)是指相同或?qū)?yīng)的構(gòu)件。
在圖172的(A)及(B)中，缺陷檢查裝置EBI的電子槍EG具有能夠以大電流來(lái)動(dòng)作的熱電子放出型的LaB6制陰極1，從電子槍EG向第1方向發(fā)射的一次電子，通過(guò)包含幾級(jí)四極透鏡2的一次光學(xué)系統(tǒng)而調(diào)整了波束形狀，然后通過(guò)維恩濾波器172·1。維恩濾波器172·1將一次電子的行進(jìn)方向變更為第2方向，以便輸入到檢查對(duì)象——晶片W上。離開(kāi)維恩濾波器172·1并進(jìn)至第2方向的一次電子，由NA孔徑板172·2限制束徑，通過(guò)物鏡172·3并照射晶片W。物鏡172·3是高精度的靜電透鏡。
這樣，在一次光學(xué)系統(tǒng)中，作為電子槍EG，使用了LaB6制的高亮度的電子槍，所以與現(xiàn)有的掃描型的缺陷檢查裝置相比，能夠得到低能、大電流而且大面積的一次波束。
晶片W由一次光學(xué)系統(tǒng)形成的斷面例如為200μm×50μm的矩形的面波束來(lái)照射，所以能夠照射晶片W上的規(guī)定的廣度的小的區(qū)域。為了用該面波束來(lái)掃描晶片W，晶片W例如被載置在支持300mm的高精度的XY工作臺(tái)(未圖示)上，在固定了面波束的狀態(tài)下使XY工作臺(tái)二維地移動(dòng)。此外，無(wú)需將一次電子縮小為束斑，所以面波束是低電流密度，晶片W的損壞少。例如，在現(xiàn)有的波束掃描方式的缺陷檢查裝置中，束斑的電流密度是103A/cm2；但是在圖中的缺陷檢查裝置EBI中，面波束的電流密度只有0.1A/cm2～0.01A/cm2。另一方面，劑量在現(xiàn)有的波束掃描方式中是1×10-5C/cm2，而在本方式中是1×10-4C/cm2～3×10-5C/cm2，本方式的靈敏度高。
從照射了面波束狀的一次電子的晶片W的區(qū)域出來(lái)二次電子和反射電子。反射電子將在后面描述，首先說(shuō)明二次電子的檢測(cè)。從晶片W放出的二次電子向與上述第2方向相反的方向前進(jìn)，由物鏡172·3放大并通過(guò)NA孔徑板172·2及維恩濾波器172·1后，由中間透鏡172·4再次放大，由投影透鏡172·5再次放大并入射到二次電子檢測(cè)系統(tǒng)中。在引導(dǎo)二次電子的二次光學(xué)系統(tǒng)中，物鏡172·3、中間透鏡172·4及投影透鏡172·5都是高精度的靜電透鏡，二次光學(xué)系統(tǒng)的倍率是可變的。將一次電子大致垂直地入射到晶片W上，大致垂直地取出二次電子，所以不產(chǎn)生由晶片W的表面的凹凸造成的陰影。
接受來(lái)自投影透鏡172·5的二次電子的二次電子檢測(cè)系統(tǒng)，包括將入射的二次電子增殖的微通道板172·6、將從微通道板172·6出來(lái)的電子變換為光的熒光屏172·7、以及將從熒光屏172·6出來(lái)的光變換為電信號(hào)的傳感器單元172·8。傳感器單元172·8具有由二維排列的許多固體攝像元件組成的高靈敏度的線傳感器172·9，從熒光屏172·7發(fā)出的熒光由線傳感器172·9變換為電信號(hào)并送至圖像處理部172·10，被并行、多級(jí)而且高速地處理。
在使晶片W移動(dòng)并依次用面波束照射晶片W上的各個(gè)區(qū)域來(lái)進(jìn)行掃描的期間，圖像處理部172·10依次存儲(chǔ)與包含缺陷的區(qū)域的XY坐標(biāo)和圖像有關(guān)的數(shù)據(jù)，對(duì)一個(gè)晶片生成包含有缺陷的檢查對(duì)象的所有區(qū)域的坐標(biāo)和圖像的檢查結(jié)果文件。這樣，能夠一并管理檢查結(jié)果。讀出該檢查結(jié)果文件后，在圖像處理部172·10的顯示器上顯示該晶片的缺陷分布和缺陷詳細(xì)列表。
實(shí)際上，缺陷檢查裝置EBI的各種構(gòu)件中的傳感器單元172·8被配置在大氣中，但是其他構(gòu)件被配置在保持真空的鏡筒內(nèi)，所以在本實(shí)施方式中，在鏡筒的適當(dāng)?shù)谋诿嫔显O(shè)有光導(dǎo)，將從熒光屏172·7出來(lái)的光經(jīng)光導(dǎo)取出到大氣中并中繼到線傳感器172·9。
圖173示出了圖172的缺陷檢查裝置EBI中的二次電子檢測(cè)系統(tǒng)D的具體結(jié)構(gòu)例。投影透鏡172·5在微通道板172·6的入射面上形成二次電子像或反射電子像173·1。微通道板172·6例如分辨率是16μm，增益是103～104，有效像素是2100×520，與形成的電子像173·1對(duì)應(yīng)來(lái)增殖電子并照射熒光屏172·7。由此從熒光屏172·7的用電子照射了的部分發(fā)出熒光，發(fā)出的熒光經(jīng)低失真(失真例如為0.4％)的光導(dǎo)173·2放出到大氣中。放出的熒光經(jīng)光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡173·3入射到線傳感器172·9上。例如，光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡173·3的倍率是1/2，透射率是2.3％，失真是0.4％，線傳感器172·9具有2048×512個(gè)像素。光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡173·3在線傳感器172·9的入射面上形成與電子像173·1對(duì)應(yīng)的光學(xué)像173·4。也可以使用FOP(纖維光學(xué)板)來(lái)取代光導(dǎo)173·2及轉(zhuǎn)像透鏡173·3，此情況下的倍率是1倍。
圖172所示的缺陷檢查裝置EBI，通過(guò)調(diào)整電子槍EG的加速電壓及向晶片W上施加的晶片電壓并且使用電子檢測(cè)系統(tǒng)D，在二次電子的情況下，能夠以正帶電模式和負(fù)帶電模式中的某一種來(lái)動(dòng)作。再者，通過(guò)調(diào)整電子槍EG的加速電壓、向晶片W上施加的晶片電壓及物鏡條件，能夠使缺陷檢查裝置EBI以檢測(cè)通過(guò)照射一次電子而從晶片W發(fā)出的高能的反射電子的反射電子攝像模式來(lái)動(dòng)作。反射電子具有與一次電子入射到晶片等試樣上時(shí)的能量相同的能量，比二次電子的能量高，所以有不易受試樣表面的帶電等產(chǎn)生的電位的影響這一特征。電子檢測(cè)系統(tǒng)也可以使用輸出與二次電子或反射電子的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的電子轟擊型CCD、電子轟擊型TDI等電子轟擊型檢測(cè)器。在此情況下，不使用微通道板172·6、熒光屏172·7、轉(zhuǎn)像透鏡173·3(或EOP)，在成像位置上設(shè)置電子轟擊型檢測(cè)器來(lái)使用。通過(guò)這樣構(gòu)成，缺陷檢查裝置EBI能夠以適合檢查對(duì)象的模式來(lái)動(dòng)作。例如，另外檢測(cè)金屬布線的缺陷、GC布線的缺陷、光刻膠圖形的缺陷，利用負(fù)帶電模式或反射電子攝像模式即可；而為了檢測(cè)通孔的導(dǎo)通不良或蝕刻后的通孔底的殘?jiān)?，利用反射電子攝像模式即可。
圖174的(A)是說(shuō)明用于使圖1的缺陷檢查裝置EBI以上述3個(gè)模式來(lái)動(dòng)作的要件的圖。設(shè)電子槍EG的加速電壓為VA，向晶片W施加的晶片電壓為VW，照射晶片W時(shí)的一次電子的照射能量為EIN，入射到電子檢測(cè)系統(tǒng)D上的二次電子的信號(hào)能量為EOUT。電子槍EG被構(gòu)成得能夠改變加速電壓VA，從適當(dāng)?shù)碾娫?未圖示)向晶片W施加可變的晶片電壓VW。因此，如果調(diào)整加速電壓VA及晶片電壓VW而且使用電子檢測(cè)系統(tǒng)D，則缺陷檢查裝置EBI如圖174的(B)所示，在二次電子產(chǎn)量比1大的范圍內(nèi)以正帶電模式，在比1小的范圍內(nèi)以負(fù)帶電模式來(lái)動(dòng)作。此外，通過(guò)設(shè)定加速電壓VA、晶片電壓VW及物鏡條件，缺陷檢查裝置EBI能夠利用二次電子和反射電子之間的能量差以反射電子攝像模式來(lái)動(dòng)作。其中，在圖174的(B)中，正帶電區(qū)域和負(fù)帶電區(qū)域之間的邊界上的電子照射能量EIN的值實(shí)際上因試樣而異。
用于使缺陷檢查裝置EBI以反射電子攝像模式、負(fù)帶電模式及正帶電模式來(lái)動(dòng)作的VA、VW、EIN及EOUT的值舉例如下在反射電子攝像模式中VA＝-4.0kVVW＝-2.5kVEIN＝1.5keVEOUT＝4keV在負(fù)帶電模式中VA＝-7.0kVVW＝-4.0kVEIN＝3.0keVEOUT＝4keV+α(α＝二次電子的能量幅度)在正帶電模式中VA＝-4.5kVVW＝-4.0kV
EIN＝0.5keVEOUT＝4keV+α(α＝二次電子的能量幅度)。
實(shí)際上，二次電子和反射電子的檢測(cè)量根據(jù)晶片W上的被檢查區(qū)域的表面組成、圖形形狀及表面電位來(lái)變化。即，二次電子像差及反射電子量因晶片W上的被檢查對(duì)象的表面組成而異，在圖形的尖的部位或角上，二次電子像差及反射電子量比平面大。此外，如果晶片W上的被檢查對(duì)象的表面電位高，則二次電子放出量減少。這樣，根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)D檢測(cè)出的二次電子及反射電子而得到的電子信號(hào)強(qiáng)度根據(jù)材料、圖形形狀及表面電位來(lái)變動(dòng)。
圖175示出了圖172所示的缺陷檢查裝置EBI的電子光學(xué)系統(tǒng)所使用的靜電透鏡的各電極的斷面形狀。如圖175所示，從晶片W到微通道板172·6的舉例例如是800mm，物鏡172·3、中間透鏡172·4及投影透鏡172·5是具有呈特殊形狀的多枚電極的靜電透鏡?，F(xiàn)在，假設(shè)向晶片W施加-4kV，則向離物鏡172·3的晶片W最近的電極施加+20kV，向其余的電極施加-1476V。同時(shí)，向中間透鏡172·4施加-2450V，向投影透鏡172·5施加-4120V。其結(jié)果是，二次光學(xué)系統(tǒng)得到的倍率由物鏡172·5變?yōu)?.4倍，由中間透鏡172·4變?yōu)?.8倍，由投影透鏡172·5變?yōu)?7倍，合計(jì)變?yōu)?60倍。其中，圖175中的參照數(shù)字175·1、175·2是用于限制束徑的場(chǎng)孔徑，參照數(shù)字175·3是偏轉(zhuǎn)器。
圖176的(A)是映像投射方式電子束裝置的另一實(shí)施方式——多波束·多像素型的缺陷檢查裝置EBI的結(jié)構(gòu)的概略圖。該缺陷檢查裝置EBI中的電子槍EGm是具有LaB6制的陰極、能夠發(fā)射多根一次電子束176·1的多波束型的電子槍。從電子槍EGm發(fā)出的多根一次電子束176·1由在與各一次電子束對(duì)應(yīng)的位置上形成了小孔的孔徑板176·2調(diào)整了束徑后，由2級(jí)軸對(duì)稱透鏡176·3、176·4調(diào)整各波束的位置并進(jìn)至第1方向，通過(guò)維恩濾波器172·1并將行進(jìn)方向從第1方向變換為第2方向而入射到晶片W上。其后，各個(gè)一次電子束176·1通過(guò)NA孔徑板172·2、物鏡172·3并照射晶片W的規(guī)定的區(qū)域。
通過(guò)照射多根一次電子束176·1而從晶片W放出的二次電子及反射電子176·5，與對(duì)圖172的(A)已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的同樣，向與第2方向相反的方向行進(jìn)并通過(guò)物鏡172·3、NA孔徑板172·2、維恩濾波器172·1、中間透鏡172·4、投影透鏡172·5入射到檢測(cè)系統(tǒng)D上，由傳感器單元172·8變?yōu)殡娦盘?hào)。
從電子槍EGm來(lái)看，在下游側(cè)的軸對(duì)稱透鏡176·4和維恩濾波器172·1之間，配置了用于偏轉(zhuǎn)多根一次電子束176·1的偏轉(zhuǎn)器176·6。因此，為了用多根一次電子束176·1來(lái)掃描晶片W上的某個(gè)區(qū)域R，如圖176的(B)所示，一邊使晶片W沿Y軸方向移動(dòng)，一邊用偏轉(zhuǎn)器176·6使多根一次電子束176·1向與Y軸垂直的X軸方向同時(shí)偏轉(zhuǎn)。由此，用多根一次電子束176·1來(lái)光柵掃描區(qū)域R。
圖177的(A)示出了映像投射方式電子束裝置的又一實(shí)施方式——多波束·多像素型的缺陷檢查裝置EBI的結(jié)構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)。在該圖中，電子槍EGm能夠發(fā)射多根一次電子束176·1，發(fā)射的多根一次電子束176·1與對(duì)圖176的(A)說(shuō)明過(guò)的同樣，向第1方向行進(jìn)，由孔徑板176·2、軸對(duì)稱透鏡176·3、176·4、偏轉(zhuǎn)器176·6、維恩濾波器172·1、物鏡172·3引導(dǎo)并照射晶片W。
通過(guò)多根一次電子束176·1的照射而從晶片W放出的二次電子或反射電子176·5，通過(guò)了物鏡172·3后，由維恩濾波器172·1將行進(jìn)方向改變了規(guī)定的角度后，通過(guò)中間透鏡172·4、投影透鏡172·5并入射到多檢測(cè)系統(tǒng)D’。圖中的多檢測(cè)系統(tǒng)D’是二次電子檢測(cè)系統(tǒng)，包括形成了與在孔徑板176·2上形成的n個(gè)小孔和同數(shù)的孔的多孔徑板177·1、捕捉通過(guò)了孔徑板177·1的n個(gè)孔的二次電子并變?yōu)楸硎驹摱坞娮拥膹?qiáng)度的電信號(hào)的與多孔徑板177·1的各孔對(duì)應(yīng)而設(shè)的n個(gè)檢測(cè)器177·2、放大從各檢測(cè)器177·2輸出的電信號(hào)的n個(gè)放大器177·3、以及將各個(gè)放大器177·3放大了的電信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)并進(jìn)行晶片W上的被掃描區(qū)域R的圖像信號(hào)的存儲(chǔ)、顯示、比較等的圖像處理部172·10’。
在圖177的(A)所示的缺陷檢查裝置EBI中，多根一次電子束176·1對(duì)區(qū)域R的掃描如圖177的(B)所示來(lái)進(jìn)行。即，如圖177的(B)所示，將區(qū)域R分割為一次電子束176·1的數(shù)目個(gè)并想定小區(qū)域r1、r2、r3、r4，將各個(gè)一次電子束176·1分別分配給這些小區(qū)域r1～r4。因此，一邊使晶片W沿Y軸方向移動(dòng)，一邊用偏轉(zhuǎn)器176·6使各個(gè)一次電子束176·1沿X軸方向同時(shí)偏轉(zhuǎn)，使各一次電子束176·1掃描分配給它的小區(qū)域r1～r4。由此，用多根一次電子束176·1來(lái)掃描區(qū)域R。
其中，多波束的一次光學(xué)系統(tǒng)并限定于圖176，只要在照射到試樣上時(shí)是多波束即可，例如也可以是單一的電子槍。
在以上說(shuō)明過(guò)的缺陷檢查裝置EBI中，最好使用能夠?qū)⒕琖載置到工作臺(tái)上、在真空室內(nèi)對(duì)該工作臺(tái)精度良好地進(jìn)行定位的機(jī)構(gòu)。為了對(duì)這種工作臺(tái)進(jìn)行高精度的定位，例如采用用靜壓軸承來(lái)非接觸支持工作臺(tái)的構(gòu)造。在此情況下，最好在靜壓軸承的范圍內(nèi)形成排出高壓氣體的差動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)來(lái)維持真空室的真空度，使得從靜壓軸承供給的高壓氣體不排氣到真空室。
圖178是用于在真空室內(nèi)對(duì)載置了晶片W的工作臺(tái)精度良好地進(jìn)行定位的機(jī)構(gòu)的一例和惰性氣體的循環(huán)配管系統(tǒng)的圖。在圖178中，將一次電子照射到晶片W上的鏡筒178·1的前端部即一次電子照射部178·2，被按裝在劃定真空室C的殼體178·3上。在鏡筒178·1的正下方，配置了載置在高精度的XY工作臺(tái)178·4的X方向(在圖178中為左右方向)的可動(dòng)臺(tái)上的晶片W。通過(guò)使XY工作臺(tái)178·4沿X方向及Y方向(在圖178中為與紙面垂直的方向)移動(dòng)，能夠正確地將一次電子照射到晶片W的面上的任意位置上。
XY工作臺(tái)178·4的臺(tái)座178·5被固定在殼體178·3的底壁上，沿Y方向移動(dòng)的Y臺(tái)178·6承載在臺(tái)座178·5上。在Y臺(tái)178·6的兩個(gè)側(cè)面(在圖178中為左右側(cè)面)上形成突部，這些突部與臺(tái)座178·5上所設(shè)的一對(duì)Y方向?qū)к?78·7a及178·7b上形成的凹槽分別嵌合。各凹槽在Y方向?qū)к?78·7a、178·7b的大致全長(zhǎng)上沿Y方向延伸。在向凹槽內(nèi)突出的突部頂面、底面及側(cè)面上分別設(shè)有公知的構(gòu)造的靜壓軸承(未圖示)。通過(guò)經(jīng)這些靜壓軸承噴出高壓而且高純度的惰性氣體(N2氣、Ar氣等)，Y臺(tái)178·6能夠非接觸地支持在Y方向?qū)к?78·7a、178·7b上，沿Y方向圓滑地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在此外，臺(tái)座178·5和Y臺(tái)178·6之間，為了沿Y方向驅(qū)動(dòng)Y工作臺(tái)178·6，配置了公知的構(gòu)造的直線電機(jī)178·8。
在Y臺(tái)178·6的上側(cè)可沿X方向移動(dòng)地載置著X臺(tái)178·9。夾著X臺(tái)178·9，設(shè)有與用于Y臺(tái)178·6的Y方向?qū)к?78·7a、178·7b相同構(gòu)造的一對(duì)X方向?qū)к?78·10a、178·10b(圖178只示出了178·10a)。在這些X方向?qū)к壍拿嫦騒臺(tái)178·9的一側(cè)也形成了凹槽，在X臺(tái)178·9的面向X方向?qū)к壍膫?cè)部，形成了向上述凹槽內(nèi)突出的突部。這些凹槽在X方向?qū)к壍拇笾氯L(zhǎng)上延伸。向凹槽內(nèi)突出的X方向臺(tái)178·9的突部的頂面、底面及側(cè)面上，設(shè)有與用于非接觸支持Y臺(tái)178·6的靜壓軸承同樣的靜壓軸承(未圖示)。通過(guò)向這些靜壓軸承供給高壓而且高純度的惰性氣體并使其從靜壓軸承噴出到X方向?qū)к?78·10a、178·10b的引導(dǎo)面，X臺(tái)178·9被高精度、非接觸地支持在X方向?qū)к?78·10a、178·10b上。在Y臺(tái)178·6上，為了沿X方向驅(qū)動(dòng)X臺(tái)178·9而配置了公知構(gòu)造的直線電機(jī)178·11。
作為XY工作臺(tái)178·4，可以幾乎直接使用大氣中所用的帶靜壓軸承的工作臺(tái)機(jī)構(gòu)，所以能夠?qū)⒕哂信c曝光裝置等所用的大氣用的高精度的工作臺(tái)同等的精度的XY工作臺(tái)，用大致同等的成本及大小實(shí)現(xiàn)為缺陷檢查裝置用的XY工作臺(tái)。其中，晶片W通常不是直接載置在X臺(tái)178·9上，而是載置在具有可拆除得保持晶片W而且對(duì)XY工作臺(tái)178·4進(jìn)行微小的位置變更的功能的試樣臺(tái)上。
上述惰性氣體經(jīng)軟配管178·12、178·13及XY工作臺(tái)178·4內(nèi)形成的氣體通路(未圖示)供給到上述靜壓軸承。供給到靜壓軸承的高壓的惰性氣體噴出到Y(jié)方向?qū)к?78·7a、178·7b及X方向?qū)к?78·10a、178·10b的對(duì)置的引導(dǎo)面之間形成的幾微米至幾十微米的間隙中并將Y臺(tái)178·6及X臺(tái)178·9沿X方向、Y方向及Z方向(在圖178中為上下方向)正確地定位在引導(dǎo)面上。從靜壓軸承噴出的惰性氣體的氣體分子擴(kuò)散到真空室C內(nèi)，通過(guò)排氣口178·14、178·15a、178·15b及真空配管178·16、178·17由真空泵178·18來(lái)排氣。排氣口178·15a、178·15b的吸入口貫通臺(tái)座178·5而設(shè)在其頂面上。由此，吸入口在從XY工作臺(tái)178·4排出高壓氣體的位置附近開(kāi)口，所以防止了從靜壓軸承噴出的高壓氣體使真空室C內(nèi)的壓力上升。
干式真空泵178·18的排氣口經(jīng)配管178·19連接在壓縮機(jī)178·20上，壓縮機(jī)178·20的排氣口經(jīng)配管178·21、178·22、178·23及調(diào)節(jié)器178·24、178·25連接在軟配管178·12、178·13上。因此，從干式真空泵178·18排出的惰性氣體由壓縮機(jī)178·20再次加壓，由調(diào)節(jié)器178·24、178·25調(diào)整到適當(dāng)?shù)膲毫螅俅伪还┙o到XY工作臺(tái)的靜壓軸承。通過(guò)這樣做，能夠使高純度的惰性氣體循環(huán)來(lái)再利用，所以能夠節(jié)約惰性氣體；此外，惰性氣體不從缺陷檢查裝置EBI放出，所以能夠防止惰性氣體造成的窒息等事故的發(fā)生。其中，最好在壓縮機(jī)178·20的排出側(cè)的配管178·21的途中設(shè)有冷阱、濾波器等除去部件，捕獲循環(huán)的氣體中混入的水分或油分等雜質(zhì)而不供給到靜壓軸承。
在鏡筒178·1的前端部、即一次電子照射部178·2的周圍，設(shè)有差動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)178·27。這用于使得幾十真空室C內(nèi)的壓力高，一次電子照射空間178·28的壓力也足夠低。一次電子照射部178·2的周圍安裝的差動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)178·27的環(huán)狀部件178·29相對(duì)于殼體178·3定位，以便在其底面(與晶片W對(duì)置的面)和晶片W之間形成幾微米至幾百微米的微小的間隙。
在環(huán)狀部件178·29的底面上形成環(huán)狀槽178·30，環(huán)狀槽178·30被連接在排氣口178·31上。排氣口178·31經(jīng)真空配管178·32連接在超高真空泵——渦輪分子泵178·33上。此外，在鏡筒178·1的適當(dāng)?shù)胤皆O(shè)有排氣口178·34，排氣口178·34經(jīng)真空配管178·35連接在渦輪分子泵178·36上。這些渦輪分子泵178·33、178·36由真空配管178·37、178·38連接在干式真空泵178·18上。因此，侵入到差動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)178·27或帶電束照射空間178·26中的惰性氣體的氣體分子經(jīng)環(huán)狀槽178·30、排氣口178·31及真空配管178·32由渦輪分子泵178·33來(lái)排氣，所以從真空室C侵入到環(huán)狀部件178·29包圍的空間178·28內(nèi)的氣體分子被排氣。由此，能夠?qū)⒁淮坞娮诱丈淇臻g178·28內(nèi)的壓力保持得很低，能夠沒(méi)有問(wèn)題地照射一次電子。此外，從鏡筒178·1的前端部吸引的氣體分子通過(guò)排氣口178·34、真空配管178·35由渦輪分子泵178·36來(lái)排氣。從渦輪分子泵178·33、178·36排出的氣體分子由干式真空泵178·18來(lái)收集并供給到壓縮機(jī)178·20。
其中，環(huán)狀槽178·30也可以根據(jù)真空室C內(nèi)的壓力或一次電子照射空間178·28內(nèi)的壓力而做成二重構(gòu)造或三重構(gòu)造。此外，圖178所示的檢查裝置用1臺(tái)干式真空泵兼作渦輪分子泵的粗抽泵和真空室的真空排氣用泵，但是也可以按照向XY工作臺(tái)的靜壓軸承供給的高壓氣體的流量、真空室的容積和內(nèi)表面積、真空配管的內(nèi)徑和長(zhǎng)度等，用其它系統(tǒng)的干式真空泵來(lái)進(jìn)行排氣。
作為向XY工作臺(tái)178·4的靜壓軸承供給的高壓氣體，一般使用干氮。然而，如果可能，最好采用更高純度的惰性氣體。這是因?yàn)?，如果水分或油分等雜質(zhì)被包含在氣體中，則這些雜質(zhì)分子會(huì)附著在劃定真空室的殼體178·3的內(nèi)面或工作臺(tái)構(gòu)件的表面上而使真空度惡化，或者附著在晶片W的表面上而使一次電子照射空間178·28的真空度惡化。此外，需要極力不包含水分或油分，所以要求渦輪分子泵178·33、178·36、干式真空泵178·18及壓縮機(jī)178·20是不使水分或油分混入到氣體流路中的構(gòu)造。
其中，如圖178所示，在惰性氣體的循環(huán)配管系統(tǒng)上連接著高純度惰性氣體供給系統(tǒng)178·19，承擔(dān)著下述作用在開(kāi)始?xì)怏w的循環(huán)時(shí)，向包含真空室C和真空配管178·16、178·15、178·32、178·35、178·37及加壓側(cè)配管178·19、178·21、178·22、178·23、178·39的全部循環(huán)系統(tǒng)中充滿高純度惰性氣體；在由于某種原因而使循環(huán)的氣體的流量減少時(shí)供給不足量。此外，通過(guò)使干式真空泵178·18具有壓縮到大氣壓以上的功能，也能夠使干式真空泵178·18兼有壓縮機(jī)178·20的功能。再者，作為鏡筒178·1的排氣所用的超高真空泵，也可以使用離子泵或吸氣泵等泵來(lái)取代渦輪分子泵178·36。只是，在采用了這些捕集式泵的情況下，不能構(gòu)筑循環(huán)配管系統(tǒng)。也可以使用隔膜式干式泵等其他方式的干式泵來(lái)取代干式真空泵178·18。
圖179示出了差動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)178·27的環(huán)狀部件178·29及其上形成的環(huán)狀槽178·30的大小的數(shù)值的例子。這里，采用了沿半徑方向隔開(kāi)的二重構(gòu)造的環(huán)狀槽。向靜壓軸承供給的高壓氣體的流量通常大體是20L/min(換算為大氣壓)左右。假定經(jīng)內(nèi)徑為50mm、長(zhǎng)度為2m的真空配管用具有20000L/min的排氣速度的干式泵對(duì)真空室C間隙排氣，則真空室內(nèi)的壓力約為160Pa(約1.2Torr)。此時(shí)，如果如圖179所示來(lái)設(shè)定差動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)178·27、環(huán)狀部件178·29及環(huán)狀槽178·30等的尺寸，則能夠?qū)⒁淮坞娮诱丈淇臻g56內(nèi)的壓力設(shè)為10-4Pa(10-6Torr)。
圖180概略地示出了搭載了以上用圖172～圖179說(shuō)明過(guò)的缺陷檢查裝置EBI的檢查系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。如圖所示，從缺陷檢查裝置EBI的一次光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)二次光學(xué)系統(tǒng)到檢測(cè)系統(tǒng)D的路徑上的構(gòu)件被收容在起磁屏蔽功能的鏡筒178·1的內(nèi)部，鏡筒178·1被設(shè)置在有源除振單元支持的隔振臺(tái)180·1的頂面上，以便防止來(lái)自外部的振動(dòng)傳來(lái)。鏡筒178·1的內(nèi)部由真空排氣系統(tǒng)180·2保持在真空。從控制電源180·3經(jīng)高壓電纜180·4向鏡筒178·1的內(nèi)部的一次光學(xué)系統(tǒng)及二次光學(xué)系統(tǒng)的各構(gòu)件供給所需的電壓。
在鏡筒178·1的適當(dāng)?shù)牟课簧?，設(shè)有包括光學(xué)顯微鏡和自動(dòng)聚焦部件的對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)180·5，將構(gòu)成一次光學(xué)系統(tǒng)及二次光學(xué)系統(tǒng)的各構(gòu)件適當(dāng)?shù)嘏渲迷谝?guī)定的光軸上，并且調(diào)整得將從電子槍發(fā)射的一次電子自動(dòng)聚焦到晶片W上。
在隔振臺(tái)180·1的頂面上，設(shè)置了包括用于載置并固定晶片W的吸盤(未圖示)的XY工作臺(tái)178·4，掃描期間的XY工作臺(tái)178·4的位置以規(guī)定間隔由激光干涉計(jì)來(lái)檢測(cè)。再者，在隔振臺(tái)180·1的頂面上，設(shè)置了用于存儲(chǔ)檢查對(duì)象——多枚晶片W的加載器180·6、和用于把持加載器180·6內(nèi)的晶片W并載置到鏡筒178·1內(nèi)的XY工作臺(tái)178·4上、在檢查結(jié)束后將晶片W從鏡筒178·1內(nèi)取出的輸送機(jī)器人180·7。
整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)作由安裝了所需的程序的主控制器180·8來(lái)控制。主控制器180·8包括顯示器180·9，并且經(jīng)電纜180·10與檢測(cè)系統(tǒng)D相連。由此，主控制器180·8能夠從檢測(cè)系統(tǒng)D經(jīng)電纜180·10接受數(shù)字圖像信號(hào)并用圖像處理部172·10進(jìn)行處理，將通過(guò)掃描晶片而得到的檢查結(jié)果文件的內(nèi)容或晶片W的缺陷分布等顯示在顯示器180·9上。此外，主控制器180·8為了控制整個(gè)系統(tǒng)而將系統(tǒng)的動(dòng)作狀態(tài)顯示在顯示器180·9上。
其中，假設(shè)載置晶片W的工作臺(tái)能夠在XY平面內(nèi)移動(dòng)進(jìn)行了說(shuō)明，但是除此之外，也可以能夠繞與XY平面垂直或通過(guò)XY平面的任意軸旋轉(zhuǎn)。此外，假設(shè)檢查對(duì)象并不限于晶片，而包含掩模等能夠用電子像來(lái)檢查的試樣。再者，通過(guò)將本實(shí)施方式的映像投射型電子束裝置、現(xiàn)有的波束掃描方式的缺陷復(fù)查裝置、服務(wù)器、以及主控制器用LAN相互耦合，能夠構(gòu)筑分布式的缺陷檢查網(wǎng)。
從以上的說(shuō)明可以理解，本實(shí)施方式得到下述等特別的效果。
(1)由于用面波束來(lái)照射試樣，所以能夠提高生產(chǎn)率，例如與現(xiàn)有的波束掃描方式的檢查裝置相比能夠?qū)⒚?枚晶片的缺陷檢查時(shí)間縮短到大致1/7；(2)由于無(wú)需將一次電子縮小為束斑，所以能夠避免空間電荷效應(yīng)，加之由于用低電流密度來(lái)照射試樣，所以試樣的損壞小；(3)由于用面波束來(lái)照射試樣，所以連比1個(gè)像素小的尺寸都能夠檢查；(4)通過(guò)選定電子槍的加速電壓及向試樣施加的電壓，并且調(diào)整物鏡，能夠以正帶電模式、負(fù)帶電模式及反射電子攝像模式中的某一種動(dòng)作模式來(lái)動(dòng)作，所以能夠按照試樣上的檢查部位來(lái)實(shí)施適當(dāng)?shù)臋z查。
(5)通過(guò)使用靜電透鏡，能夠使一次光學(xué)系統(tǒng)及/或二次光學(xué)系統(tǒng)小型、高精度。
權(quán)利要求
1.一種電子束裝置，包括向試樣照射電子束的單元；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子，引導(dǎo)到檢測(cè)器的單元；以及將引導(dǎo)到該檢測(cè)器的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；其中，上述電子束在上述試樣上照射的區(qū)域的上述電子束的照度是均勻的。
2.如權(quán)利要求1所述的電子束裝置，得到了上述試樣的表面信息的上述電子，是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
3.如權(quán)利要求1所述的電子束裝置，得到了上述試樣的表面信息的上述電子，是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
4.如權(quán)利要求1所述的電子束裝置，上述區(qū)域的形狀對(duì)于與上述電子束的光軸正交的兩個(gè)軸分別大致對(duì)稱。
5.如權(quán)利要求1所述的電子束裝置，上述區(qū)域由與上述檢測(cè)器的像素對(duì)應(yīng)的像素構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的電子束裝置，上述電子束是多個(gè)。
7.如權(quán)利要求1所述的電子束裝置，掃描上述電子束。
8.如權(quán)利要求2或3所述的電子束裝置，將產(chǎn)生的上述二次電子、反射電子、背散射電子及鏡面電子中的至少一種聚焦到上述檢測(cè)器上。
9.如權(quán)利要求2或3所述的電子束裝置，使產(chǎn)生的上述二次電子、反射電子、背散射電子及鏡面電子中的至少一種成像到上述檢測(cè)器上。
10.如權(quán)利要求2或3所述的電子束裝置，使產(chǎn)生的上述二次電子、反射電子、背散射電子及鏡面電子中的至少一種放大成像到上述檢測(cè)器上。
11.一種電子束裝置，包括向試樣照射電子束的單元；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子，成像到檢測(cè)器上的單元；以及將成像到該檢測(cè)器上的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；其中，將上述電子束的電流密度及/或能量設(shè)定為，通過(guò)上述電子束的照射不對(duì)上述試樣造成損壞的值。
12.如權(quán)利要求11所述的電子束裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
13.如權(quán)利要求11所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
14.如權(quán)利要求11所述的電子束裝置，將上述電流密度設(shè)定在1A/cm2以下。
15.如權(quán)利要求14所述的電子束裝置，將上述能量設(shè)定在1eV以上、15keV以下。
16.如權(quán)利要求11所述的電子束裝置，將上述電子束向上述試樣的照射量設(shè)定在1E-7以上、3E-1C/cm2以下。
17.如權(quán)利要求12所述的電子束裝置，將電子束照射到試樣上的上述單元、和使其成像到檢測(cè)器的上述單元，分別是由靜電透鏡構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)。
18.如權(quán)利要求17所述的電子束裝置，上述電子束照射的照射區(qū)域的形狀，是對(duì)于與上述電子束的光軸正交的兩個(gè)軸分別大致對(duì)稱。
19.如權(quán)利要求11所述的電子束裝置，包括對(duì)照射到上述試樣上的上述電子束和上述電子進(jìn)行分離的單元，該進(jìn)行分離的單元包含生成電場(chǎng)和磁場(chǎng)的單元。
20.一種電子束裝置，包括向試樣照射電子束的單元；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子，放大投影并成像到檢測(cè)器上的單元；以及將放大投影并成像到該檢測(cè)器上的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；還具有為了在任意放大投影倍率下使電流密度恒定而改變上述照射區(qū)域的面積的單元。
21.如權(quán)利要求20所述的電子束裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
22.如權(quán)利要求20所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
23.如權(quán)利要求20所述的電子束裝置，具有與上述放大投影倍率聯(lián)動(dòng)地將上述照射區(qū)域的形狀一邊維持為相似形、一邊改變的單元。
24.如權(quán)利要求20所述的電子束裝置，上述照射區(qū)域的面積是，與將上述電子作為圖像來(lái)合成的區(qū)域大致相同的大小，或者是包含將放大投影并成像到上述檢測(cè)器上的上述電子作為圖像來(lái)合成的區(qū)域的大小。
25.如權(quán)利要求20所述的電子束裝置，還包括用于連續(xù)地改變上述放大投影倍率的單元；與該單元聯(lián)動(dòng)地控制上述照射區(qū)域的面積，從而得到大致相同的信噪比。
26.一種電子束裝置，包括向試樣照射電子束的單元；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子，引導(dǎo)到檢測(cè)器的單元；將引導(dǎo)到該檢測(cè)器的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；以及載置上述試樣、能夠沿與上述電子束的光軸正交的兩個(gè)軸的方向連續(xù)地移動(dòng)的工作臺(tái)；其中，上述檢測(cè)器及進(jìn)行合成的上述單元包括倍增上述電子的單元；和將由進(jìn)行倍增的上述單元倍增了的上述電子變換為圖像用電信號(hào)的單元；控制上述工作臺(tái)的移動(dòng)速度，使得由變換為圖像用電信號(hào)的上述單元變換的信號(hào)的信噪比恒定。
27.如權(quán)利要求26所述的電子束裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
28.如權(quán)利要求26所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
29.如權(quán)利要求26所述的電子束裝置，將光變換為圖像用電信號(hào)的上述單元包括有效像素?cái)?shù)在1024以上、4096以下，累計(jì)級(jí)數(shù)在144以上、4096以下，抽頭數(shù)在4以上、128以下的檢測(cè)元件。
30.如權(quán)利要求29所述的電子束裝置，上述半導(dǎo)體元件的行頻在20kHz以上、300kHz以下。
31.如權(quán)利要求26所述的電子束裝置，上述檢測(cè)器及進(jìn)行合成的上述單元包括倍增上述二次電子、反射電子及背散射電子中的至少一種的單元；將由進(jìn)行倍增的上述單元倍增了的上述二次電子、反射電子及背散射電子中的至少一種變換為光的單元；以及將來(lái)自變換為光的上述單元的光變換為圖像用電信號(hào)的單元。
32.如權(quán)利要求31所述的電子束裝置，變換為圖像用電信號(hào)的上述單元具有TDI-CCD。
33.一種電子束裝置，包括向試樣照射電子束的單元；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子，引導(dǎo)到檢測(cè)器上的單元；以及將引導(dǎo)到該檢測(cè)器上的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；其中，為獲得最大亮度的圖像所需的入射電子數(shù)在1000個(gè)/像素以下。
34.如權(quán)利要求33所述的電子束裝置，得到了上述試樣的表面信息的電子，是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
35.如權(quán)利要求33所述的電子束裝置，得到了上述試樣的表面信息的電子，是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
36.如權(quán)利要求33所述的電子束裝置，上述電子束是來(lái)自LaB6的熱電子。
37.如權(quán)利要求36所述的電子束裝置，作為圖像來(lái)合成的上述單元包括倍增上述二次電子、反射電子及背散射電子中的至少一種的單元；和將由進(jìn)行倍增的上述單元倍增了的上述二次電子、反射電子及背散射電子中的至少一種變換為圖像用電信號(hào)的單元。
38.如權(quán)利要求36所述的電子束裝置，上述檢測(cè)器的行頻在20kHz以上、400kHz以下。
39.如權(quán)利要求38所述的電子束裝置，變換為圖像用電信號(hào)的上述單元，包括具有足夠靈敏度的TDI-CCD。
40.如權(quán)利要求39所述的電子束裝置，上述檢測(cè)器的行頻在300kHz以上、1500kHz以下；上述TDI-CCD的像素?cái)?shù)在2048以上、4096以下，抽頭數(shù)在32以上、128以下，靈敏度在1000DN/(nJ/cm2)以上、40000DN/(nJ/cm2)以下。
41.如權(quán)利要求40所述的電子束裝置，在0.1μm的分辨率時(shí)，每片200mm晶片的檢查時(shí)間是2小時(shí)以下。
42.如權(quán)利要求39所述的電子束裝置，上述檢測(cè)器的行頻在20kHz以上、100kHz以下；上述TDI-CCD的像素?cái)?shù)在2048以上、4096以下，抽頭數(shù)在32以上、128以下，靈敏度在1000DN/(nJ/cm2)以上、40000DN/(nJ/cm2)以下。
43.如權(quán)利要求42所述的電子束裝置，在0.1μm的分辨率時(shí)，每片200mm晶片的檢查時(shí)間是1/8小時(shí)以下。
44.一種電子束裝置，包括向試樣照射電子束的單元；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子，放大投影并成像到檢測(cè)器上的單元；以及將成像到該檢測(cè)器上的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；其中，上述電子束照射上述試樣的照射區(qū)域的形狀，對(duì)于與上述電子束的光軸正交的兩個(gè)軸分別大致對(duì)稱；上述照射區(qū)域的上述電子束的照度是均勻的；進(jìn)行照射的上述單元和進(jìn)行成像的上述單元是由靜電透鏡構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)；進(jìn)行合成的上述單元包括倍增上述電子的單元；將由進(jìn)行倍增的上述單元倍增了的上述電子變換為光的單元；將來(lái)自變換為光的上述單元的光，變換為圖像用電信號(hào)的TDI-CCD單元；為了得到基于上述TDI-CCD的像素尺寸的期望放大投影倍率，調(diào)整上述靜電透鏡的電壓，來(lái)確定上述試樣表面上的像素尺寸。
45.如權(quán)利要求44所述的電子束裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
46.如權(quán)利要求44所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
47.如權(quán)利要求44所述的電子束裝置，為了能發(fā)現(xiàn)在上述試樣上存在的檢查對(duì)象物，上述TDI-CCD的像素尺寸是該檢查對(duì)象物尺寸的2倍以下。
48.如權(quán)利要求44所述的電子束裝置，為了能識(shí)別在上述試樣上存在的線，上述TDI-CCD的像素尺寸是該線寬的2倍以下。
49.如權(quán)利要求44所述的電子束裝置，上述TDI-CCD的像素尺寸是將設(shè)計(jì)規(guī)則乘以倍率而得到的值以下的像素尺寸。
50.如權(quán)利要求49所述的電子束裝置，在上述試樣是存儲(chǔ)器的情況下，上述設(shè)計(jì)規(guī)則是布線的半間距；在上述試樣是邏輯電路的情況下，上述設(shè)計(jì)規(guī)則表示門長(zhǎng)度。
51.如權(quán)利要求42所述的電子束裝置，上述光學(xué)系統(tǒng)包括兩組物鏡、兩組中間透鏡以及兩組投影透鏡，減小成像時(shí)產(chǎn)生的色差、球差、彗差中的至少一種像差。
52.一種電子束裝置，包括向試樣照射電子束的單元；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子，放大投影并成像到檢測(cè)器上的單元；以及將成像到該檢測(cè)器上的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；其中，在上述照射區(qū)域的上述電子束的照度是均勻的；進(jìn)行成像的上述單元是由靜電透鏡構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)；分離上述電子束和上述電子的單元是利用了電場(chǎng)和磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)器；放大投影并成像到上述檢測(cè)器上的圖像的中心和上述靜電透鏡的中心位于共同的軸上；在上述偏轉(zhuǎn)器和上述試樣之間的區(qū)間，上述電子束將上述共同的軸作為光軸，上述電子束的上述光軸與上述試樣大致垂直。
53.如權(quán)利要求52所述的電子束裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
54.如權(quán)利要求52所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
55.如權(quán)利要求52所述的電子束裝置，上述光學(xué)系統(tǒng)包括兩組物鏡、兩組中間透鏡以及兩組投影透鏡，減小成像時(shí)產(chǎn)生的色差、球差、彗差中的至少一種像差。
56.如權(quán)利要求52所述的電子束裝置，上述電子不經(jīng)上述偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)、就被引導(dǎo)到上述檢測(cè)器上。
57.如權(quán)利要求52所述的電子束裝置，上述電子束按與上述共同的軸成10～60度的角度入射到上述偏轉(zhuǎn)器，由上述偏轉(zhuǎn)器轉(zhuǎn)向上述試樣的方向。
58.如權(quán)利要求52所述的電子束裝置，上述電子由上述物鏡成像到上述偏轉(zhuǎn)器的中心。
59.如權(quán)利要求52所述的電子束裝置，上述物鏡被配置在上述試樣和上述偏轉(zhuǎn)器之間。
60.如權(quán)利要求52所述的電子束裝置，進(jìn)行成像的上述單元具有校正軸偏移的單元。
61.如權(quán)利要求60所述的電子束裝置，校正軸偏移的上述單元由多個(gè)電極構(gòu)成。
62.如權(quán)利要求52所述的電子束裝置，還包括向上述試樣施加任意值的電壓的機(jī)構(gòu)。
63.如權(quán)利要求52所述的電子束裝置，控制上述電子束被照射到上述試樣上時(shí)的能量。
64.如權(quán)利要求52所述的電子束裝置，根據(jù)上述試樣的表面狀態(tài)或材質(zhì)控制上述電子束的能量及電流密度，來(lái)改變上述電子束的照射條件，并將上述電子束照射到上述試樣上，由此能夠選擇上述電子的照射條件。
65.如權(quán)利要求64所述的電子束裝置，選定上述照射條件，使得在由上述電子形成的圖像的對(duì)比度最佳值中，MTF最大。
66.一種電子束檢查方法，包括向試樣照射電子束的步驟；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子，引導(dǎo)到檢測(cè)器上的步驟；以及將引導(dǎo)到該檢測(cè)器上的上述電子作為圖像來(lái)合成的步驟；還包括產(chǎn)生上述電子束的步驟；決定將上述電子束照射到上述試樣上的照射能量及電流密度的步驟；決定上述電子束照射上述試樣的照射區(qū)域的面積的步驟；決定上述電子束照射上述試樣的照射區(qū)域的形狀的步驟；將上述照射區(qū)域的上述電子束的照度維持為均勻的步驟；分離上述電子后引導(dǎo)到上述檢測(cè)器上的步驟；以及選擇被引導(dǎo)到上述檢測(cè)器上的上述電子的步驟。
67.如權(quán)利要求66所述的電子束裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
68.如權(quán)利要求66所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
69.如權(quán)利要求66所述的電子束檢查方法，還包括通過(guò)一邊與上述電子束聯(lián)動(dòng)地連續(xù)移動(dòng)、一邊照射上述電子束，來(lái)檢查上述試樣的步驟。
70.一種電子束檢查裝置，用電子束來(lái)檢查被檢查基板，其中，根據(jù)上述被檢查基板的檢查對(duì)象，并基于預(yù)定的檢查條件，來(lái)自動(dòng)計(jì)算并設(shè)定透鏡電壓、工作臺(tái)移動(dòng)速度等裝置運(yùn)行條件，以便能得到照射上述被檢查基板的上述電子束的能量及電流密度、以及上述電子束照射上述被檢查基板的面積及形狀。
71.如權(quán)利要求70所述的電子束檢查裝置，是映像投射方式和SEM方式中的任一種方式。
72.一種電子束裝置，包括向試樣照射電子束的單元；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子，放大投影并成像到檢測(cè)器上的單元；以及將成像到上述檢測(cè)器上的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；其中，將上述電子束照射到試樣上的上述單元、和成像到檢測(cè)器上的上述單元，具有由靜電透鏡構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)；還包括通過(guò)使用電場(chǎng)和磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)器來(lái)分離上述電子束和上述電子的單元；和依次掃描上述試樣上的帶狀部分、且在掃描了上述帶狀部分后使上述試樣步進(jìn)移動(dòng)來(lái)掃描下一個(gè)上述帶狀部分的單元；能夠調(diào)整相鄰的上述帶狀部分的重疊寬度。
73.如權(quán)利要求72所述的電子束裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
74.如權(quán)利要求72所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
75.如權(quán)利要求72所述的電子束裝置，進(jìn)行掃描的上述單元沿一個(gè)方向掃描后，可以沿與該方向相反的方向掃描。
76.如權(quán)利要求72所述的電子束裝置，進(jìn)行掃描的上述單元的掃描速度是像素尺寸的整數(shù)倍。
77.如權(quán)利要求72所述的電子束裝置，進(jìn)行掃描的上述單元的掃描速度是像素尺寸和TDI的行頻之積。
78.如權(quán)利要求77所述的電子束裝置，進(jìn)行掃描的上述單元的掃描速度可根據(jù)像素尺寸改變。
79.一種電子束裝置，包括向試樣照射電子束的單元；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子，放大投影并成像到檢測(cè)器上的單元；以及將成像到該檢測(cè)器上的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；其中，上述電子束和上述電子，被使用電場(chǎng)和磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)器分離；上述電子到達(dá)上述檢測(cè)器的比率是4～40％。
80.如權(quán)利要求79所述的電子束裝置，得到了上述試樣的表面信息的電子，是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
81.如權(quán)利要求79所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
82.如權(quán)利要求79所述的電子束裝置，上述電子的數(shù)目是，在每1個(gè)像素中200個(gè)以上、20000以下。
83.如權(quán)利要求79所述的電子束裝置，進(jìn)行合成的上述單元具有TDI-CCD，該TDI的像素?cái)?shù)在2048以上、4096以下，累計(jì)級(jí)數(shù)在512以上、4096以下，抽頭數(shù)在32以上、128以下，行頻在300kHz以上、1.2MHz以下。
84.如權(quán)利要求79所述的電子束裝置，每片200mm晶片的檢查時(shí)間是1/4小時(shí)以下。
85.如權(quán)利要求83所述的電子束裝置，上述TDI-CCD中的每1個(gè)像素的電子束照射時(shí)間，由上述TDI的累計(jì)級(jí)數(shù)和上述TDI的行頻決定。
86.一種電子束檢查裝置，用電子束來(lái)檢查基板，其中，具備電子槍，照射上述基板的被檢查區(qū)域；檢測(cè)器，檢測(cè)從上述基板放出的電子；以及下述單元中的至少1個(gè)充電抑制單元(A)在照射上述電子束之前，向包含上述檢查區(qū)域的區(qū)域照射上述電子束的單元；(B)在照射上述電子束之前，向包含上述檢查區(qū)域的區(qū)域涂布導(dǎo)電膜的單元；(C)在檢查中向上述基板的表面噴射氬、氧等帶負(fù)電氣體的單元；(D)調(diào)整到照射能量為3～5keV的負(fù)帶電模式的單元；(E)調(diào)整到以照射能量0.5～3keV來(lái)檢查反射電子的單元。
87.一種曝光條件決定方法，在曝光工序中，用電子束檢查裝置來(lái)檢查曝光后的試樣，根據(jù)該檢查的結(jié)果來(lái)決定曝光條件的余量。
88.如權(quán)利要求87所述的曝光條件決定方法，上述電子束檢查裝置是將上述試樣的面的像成像到檢測(cè)器上的映像型電子束檢查裝置。
89.如權(quán)利要求87所述的曝光條件決定方法，上述電子束檢查裝置包括下述單元中的至少1個(gè)充電抑制單元涂布了1～10nm的導(dǎo)電膜后進(jìn)行檢查的上述單元；以照射能量為3～5keV的負(fù)帶電模式進(jìn)行檢查的上述單元；一邊向上述試樣的表面噴射氬、氧等帶負(fù)電氣體一邊進(jìn)行檢查的上述單元；以及，以照射能量0.5～3keV來(lái)檢查反射電子的上述單元。
90.如權(quán)利要求87所述的曝光條件決定方法，通過(guò)與基準(zhǔn)晶片的比較檢查，來(lái)決定上述照射量和上述余量。
91.如權(quán)利要求87所述的曝光條件決定方法，與預(yù)先存儲(chǔ)的最佳曝光條件的圖形進(jìn)行比較，來(lái)進(jìn)行上述檢查。
92.如權(quán)利要求87所述的曝光條件決定方法，通過(guò)與CAD數(shù)據(jù)的比較，來(lái)進(jìn)行上述檢查。
93.如權(quán)利要求87所述的曝光條件決定方法，根據(jù)上述檢查的結(jié)果得到的數(shù)據(jù)來(lái)導(dǎo)出缺陷的原因，并反饋給上述單元中的規(guī)定單元，從而提高成品率。
94.一種電子束裝置，包括向試樣照射電子束的單元；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子，放大投影并成像到檢測(cè)器上的單元；以及將成像到上述檢測(cè)器上的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；其中，上述電子束照射上述試樣的照射區(qū)域的形狀，對(duì)于與上述電子束的光軸正交的兩個(gè)軸大致對(duì)稱；通過(guò)使用電場(chǎng)和磁場(chǎng)進(jìn)行分離的偏轉(zhuǎn)器，來(lái)分離上述電子束和上述電子；上述光軸與上述試樣大致垂直；還包括降低噪聲的單元。
95.如權(quán)利要求94所述的電子束裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
96.如權(quán)利要求94所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
97.如權(quán)利要求94所述的電子束裝置，減少噪聲的上述單元包括在1點(diǎn)上接地、且配置在地線和AC電源線之間的噪聲限制器。
98.如權(quán)利要求94所述的電子束裝置，減少噪聲的上述單元包括配置在真空用粗抽配管和粗抽泵之間的絕緣部件。
99.如權(quán)利要求94所述的電子束裝置，減少噪聲的上述單元包括一邊改變上述電子束裝置接地的位置、一邊評(píng)價(jià)上述試樣的圖像，來(lái)求最佳的接地位置的單元。
100.一種電子束裝置，包括電子槍，向試樣照射電子束；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子，放大投影并成像到檢測(cè)器上的單元；以及將成像到上述檢測(cè)器上的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；其中，上述電子槍具有LaB6制的陰極，上述電子槍的引出電壓在4kV以上、7kV以下，引出1×104A/cm2sr以上、1×106A/cm2sr以下的亮度的熱電子。
101.如權(quán)利要求100所述的電子束裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
102.如權(quán)利要求100所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
103.如權(quán)利要求100所述的電子束裝置，上述電子槍的上述LaB6制的陰極的形狀是圓錐臺(tái)，該圓錐臺(tái)的直徑在50μm以上。
104.一種電子束裝置，包括電子槍，向試樣照射電子束；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子，放大投影并成像到檢測(cè)器上的單元；以及將成像到該檢測(cè)器上的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；其中，上述電子槍具有肖特基型的陰極，上述電子槍的引出電壓在4kV以上、7kV以下，引出1×106A/cm2sr以上、2×109A/cm2sr以下的亮度的電子。
105.如權(quán)利要求104所述的電子束裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
106.如權(quán)利要求104所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
107.如權(quán)利要求104所述的電子束裝置，上述陰極是ZrO制的肖特基型陰極。
108.一種電子束裝置，包括向試樣照射電子束的單元；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子，放大投影并成像到檢測(cè)器上的單元；以及將成像到該檢測(cè)器上的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；還具有磁減少單元，減少在地磁等環(huán)境中殘留的磁對(duì)上述電子束及上述電子的軌道造成的影響。
109.如權(quán)利要求108所述的電子束裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
110.如權(quán)利要求108所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
111.如權(quán)利要求108所述的電子束裝置，上述磁減少單元包括由強(qiáng)磁性材料構(gòu)成的鏡筒。
112.如權(quán)利要求108所述的電子束裝置，上述磁減少單元包括由強(qiáng)磁性材料構(gòu)成的真空容器。
113.一種電子束裝置，包括向試樣照射電子束的單元；將通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子，放大投影并成像到檢測(cè)器上的單元；將成像到上述檢測(cè)器上的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；以及使用電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的至少一方來(lái)分離上述電子束和上述電子的偏轉(zhuǎn)器；作為圖像來(lái)合成的上述單元包括倍增上述電子的單元；和將由進(jìn)行倍增的上述單元倍增了的上述電子變換為圖像用電信號(hào)的、由多個(gè)像素組成的半導(dǎo)體攝像元件；使上述偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)上述電子束的方向和上述半導(dǎo)體攝像元件的信號(hào)積分方向一致。
114.如權(quán)利要求113所述的電子束裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
115.如權(quán)利要求113所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
116.如權(quán)利要求113所述的電子束裝置，還包括能夠載置上述試樣、且能夠沿試樣面上的至少1個(gè)軸連續(xù)移動(dòng)的工作臺(tái)；使上述工作臺(tái)的移動(dòng)方向與上述半導(dǎo)體攝像元件的信號(hào)積分方向一致。
117.一種圖形檢查方法，檢查在基板上形成的圖形，其中，對(duì)一個(gè)管芯內(nèi)的圖形由周期性構(gòu)造構(gòu)成的部分，進(jìn)行該周期性構(gòu)造內(nèi)的圖形之間的比較；對(duì)上述圖形不是由周期性構(gòu)造構(gòu)成的部分，進(jìn)行上述管芯和別的管芯的比較。
118.一種檢查方法，檢查具有形成了圖形的管芯的基板，其中，包括下述工序向上述基板照射由帶電粒子源產(chǎn)生的電子；使照射到上述基板上的上述電子和保持上述基板的工作臺(tái)中的至少一方移動(dòng)，來(lái)使上述基板上的被照射電子區(qū)域相對(duì)移動(dòng)；使得到了上述基板的表面信息的電子成像并用檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)；根據(jù)上述電子，取得被檢查管芯的檢測(cè)圖像；取得作為上述被檢查管芯的檢測(cè)圖像的比較基準(zhǔn)的參照用管芯的圖像；對(duì)被檢查的上述管芯內(nèi)的圖形由周期性構(gòu)造構(gòu)成的部分，在該周期性構(gòu)造內(nèi)進(jìn)行比較；對(duì)于未由周期性構(gòu)造構(gòu)成的部分，與上述參照用管芯的圖像進(jìn)行比較。
119.如權(quán)利要求118所述的電子束檢查方法，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
120.如權(quán)利要求118所述的電子束檢查方法，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
121.如權(quán)利要求118所述的電子束檢查方法，上述參照用管芯的圖像是根據(jù)CAD數(shù)據(jù)創(chuàng)建的圖像。
122.如權(quán)利要求118所述的電子束檢查方法，上述參照用管芯的圖像是根據(jù)與形成有上述被檢查管芯的上述基板相同或不同的基板上的管芯的檢測(cè)圖像來(lái)創(chuàng)建的圖像。
123.如權(quán)利要求118所述的電子束檢查方法，同時(shí)進(jìn)行對(duì)上述管芯內(nèi)的圖形由周期性構(gòu)造構(gòu)成的部分的比較、和未由周期性構(gòu)造構(gòu)成的部分的比較。
124.一種圖形檢查裝置，檢查在基板上形成的圖形，其中，對(duì)一個(gè)管芯內(nèi)的圖形由周期性構(gòu)造構(gòu)成的部分，進(jìn)行該周期性構(gòu)造內(nèi)的圖形之間的比較；對(duì)上述圖形未由周期性構(gòu)造構(gòu)成的部分，進(jìn)行上述管芯和別的管芯的比較。
125.一種檢查裝置，檢查具有形成了圖形的管芯的基板，其中，包括產(chǎn)生電子并照射到上述基板上的電子源；使照射到上述基板上的上述電子和保持上述基板的工作臺(tái)中的至少一方移動(dòng)，以使上述基板上的被帶電粒子照射區(qū)域相對(duì)移動(dòng)的單元；檢測(cè)得到了上述基板的表面信息的電子的檢測(cè)器；根據(jù)上述檢測(cè)到的基板表面信息，取得上述被檢查管芯的檢測(cè)圖像的單元；取得作為上述被檢查管芯的檢測(cè)圖像的比較基準(zhǔn)的參照用管芯的圖像的單元；對(duì)被檢查的上述管芯內(nèi)的圖形由周期性構(gòu)造構(gòu)成的部分，進(jìn)行該周期性構(gòu)造內(nèi)的圖形之間的比較，對(duì)上述管芯內(nèi)的圖形未由周期性構(gòu)造構(gòu)成的部分，進(jìn)行與上述參照用管芯的圖像的比較的單元。
126.如權(quán)利要求125所述的檢查裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
127.如權(quán)利要求125所述的檢查裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
128.如權(quán)利要求125所述的檢查裝置，上述檢測(cè)器使從上述基板放出的電子成像并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。
129.一種電子束裝置，檢查晶片，其包括將電子束照射到晶片上的單元；檢測(cè)通過(guò)照射該電子束而得到了上述晶片的表面信息的電子的檢測(cè)器；將由該檢測(cè)器檢測(cè)出的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；以及能夠卡緊尺寸不同的晶片的靜電吸盤；能夠檢查多種尺寸的晶片。
130.如權(quán)利要求129所述的電子束裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
131.如權(quán)利要求129所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
132.一種電子束裝置，檢查試樣，其具備向試樣照射電子束的單元；檢測(cè)通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述晶片的表面信息的電子的檢測(cè)器；以及將由該檢測(cè)器檢測(cè)出的上述電子作為圖像來(lái)合成的單元；上述電子束是具有與攝像區(qū)域的縱橫比大致相等的長(zhǎng)短軸比的橢圓形波束，通過(guò)照射該橢圓形波束，使對(duì)上述試樣的損壞為最小限度，而且能夠用面波束進(jìn)行高速檢查。
133.如權(quán)利要求132所述的電子束裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
134.如權(quán)利要求132所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
135.一種電子束裝置，檢查試樣，其包括照射單元，向試樣照射電子束；檢測(cè)器，檢測(cè)通過(guò)向上述試樣照射該電子束而得到了上述試樣的表面信息的電子；合成單元，將由該檢測(cè)器檢測(cè)出的上述電子作為圖像來(lái)合成；以及中和單元，放出光電子來(lái)照明上述試樣，對(duì)上述試樣進(jìn)行電中和。
136.如權(quán)利要求135所述的電子束裝置，上述電子是由上述試樣產(chǎn)生的二次電子、反射電子、背散射電子中的至少1種。
137.如權(quán)利要求135所述的電子束裝置，上述電子是在上述試樣的表面附近被反射的鏡面電子。
138.如權(quán)利要求135所述的電子束裝置，上述中和單元具有產(chǎn)生包含紫外光的波段的光線的燈；和用該光線來(lái)放出光電子的部件。
139.一種檢查方法，用電子來(lái)檢查在成矩陣的管芯內(nèi)形成了圖形的基板，其包含下述步驟將上述基板指定方向并載置到工作臺(tái)上；選擇作為定位基準(zhǔn)的基準(zhǔn)管芯，取得包含該基準(zhǔn)管芯的特征點(diǎn)的坐標(biāo)的圖形匹配用模板圖像；用上述模板圖像對(duì)包含上述基準(zhǔn)管芯的行或列上的任意管芯執(zhí)行圖形匹配，取得上述任意管芯的特征點(diǎn)坐標(biāo)；根據(jù)上述任意管芯和上述基準(zhǔn)管芯的特征點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算包含上述基準(zhǔn)管芯的行或列、與上述電子掃描上述基板的方向所成的偏移角；移動(dòng)上述工作臺(tái)來(lái)校正上述偏移角，進(jìn)行上述基板的位置對(duì)準(zhǔn)；向上述基板照射電子束；用檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)得到了用上述電子束照射的上述基板的表面信息的電子；根據(jù)上述檢測(cè)出的電子，來(lái)取得上述圖形的圖像；以及檢查上述圖形的圖像。
140.如權(quán)利要求139所述的檢查方法，取得上述任意管芯的特征點(diǎn)坐標(biāo)的上述步驟，包含重復(fù)下述步驟的步驟根據(jù)上述基準(zhǔn)管芯的特征點(diǎn)坐標(biāo)、和已經(jīng)利用上述模板圖像執(zhí)行圖形匹配而得到的上述任意管芯的正確的特征點(diǎn)坐標(biāo)之間的位置關(guān)系，來(lái)推定下一個(gè)任意管芯的特征點(diǎn)坐標(biāo)；在上述推定的特征點(diǎn)坐標(biāo)附近，執(zhí)行使用了上述模板圖像的圖形匹配；以及取得上述下一個(gè)任意管芯的正確的特征點(diǎn)坐標(biāo)。
141.如權(quán)利要求140所述的檢查方法，上述重復(fù)的步驟，包含下述步驟的重復(fù)根據(jù)上述基準(zhǔn)管芯的特征點(diǎn)坐標(biāo)、和在前面的步驟中求出的管芯的特征點(diǎn)坐標(biāo)之間的位置關(guān)系，來(lái)推定上述下一個(gè)任意管芯的特征點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)圖形匹配來(lái)取得上述下一個(gè)任意管芯的正確的特征點(diǎn)坐標(biāo)。
142.如權(quán)利要求139所述的檢查方法，還包含下述步驟求出與求出了上述偏移角的行或列正交的方向上的尺寸；和根據(jù)上述求出的尺寸來(lái)創(chuàng)建管芯圖。
143.如權(quán)利要求142所述的檢查方法，求出與求出了上述偏移角的行或列正交的方向上的尺寸的上述步驟，包含下述步驟選擇作為定位基準(zhǔn)的基準(zhǔn)管芯，取得包含該基準(zhǔn)管芯的特征點(diǎn)坐標(biāo)的圖形匹配用模板圖像；用上述模板圖像，對(duì)包含上述基準(zhǔn)管芯、位于與求出了上述偏移角的行或列正交的方向的行或列上的任意管芯，執(zhí)行圖形匹配，取得該任意管芯的特征點(diǎn)坐標(biāo)；以及求出上述基準(zhǔn)管芯的特征點(diǎn)坐標(biāo)與上述任意管芯的特征點(diǎn)坐標(biāo)之間的距離、以及該距離中包含的管芯的個(gè)數(shù)，根據(jù)它來(lái)求出與求出了上述偏移角的行或列正交的方向上的管芯的尺寸。
144.一種基板檢查裝置，用電子束來(lái)檢查基板的表面，包括盒，載置基板；輸送機(jī)器人，具有能夠輸送多種大小的基板的機(jī)械手；工作臺(tái)裝置，具備能夠吸附固定多種大小的基板的靜電吸盤；電子槍，向上述基板的表面照射電子束；檢測(cè)器，檢測(cè)得到了上述基板的表面信息的電子；圖像處理裝置，根據(jù)上述檢測(cè)出的電子來(lái)得到上述基板表面的圖像；以及運(yùn)算裝置，進(jìn)行上述基板的表面的比較檢查。
145.如權(quán)利要求144所述的基板檢查裝置，上述靜電吸盤具有與上述基板的大小對(duì)應(yīng)的多個(gè)校正環(huán)。
146.如權(quán)利要求145所述的基板檢查裝置，上述校正環(huán)具有與上述基板的大小對(duì)應(yīng)的落入機(jī)構(gòu)。
147.如權(quán)利要求144所述的基板檢查裝置，上述機(jī)械手具有與上述基板的大小對(duì)應(yīng)的基板落入部。
148.如權(quán)利要求122所述的基板檢查裝置，還包括預(yù)載室，用于上述輸送機(jī)器人將上述基板載置到校正環(huán)上；和預(yù)對(duì)準(zhǔn)器，被設(shè)在上述輸送機(jī)器人的工作范圍內(nèi)，用于校正上述基板相對(duì)于該校正環(huán)的對(duì)準(zhǔn)。
149.如權(quán)利要求148所述的基板檢查裝置，上述預(yù)載室具有多級(jí)升降機(jī)構(gòu)，用于將檢查對(duì)象的上述晶片搬入到上述工作臺(tái)裝置，將檢查完畢的上述基板從上述工作臺(tái)裝置搬出。
150.如權(quán)利要求148所述的基板檢查裝置，在上述輸送機(jī)器人的工作范圍內(nèi)，設(shè)有上述校正環(huán)的更換場(chǎng)所。
151.一種檢測(cè)器定位方法，用于基板檢查裝置中，該基板檢查裝置具備載置基板的工作臺(tái)裝置；向上述基板的表面照射電子束的電子槍；檢測(cè)器，檢測(cè)得到了上述基板的表面信息的電子；圖像處理裝置，根據(jù)上述檢測(cè)出的電子來(lái)獲得上述基板表面的圖像；以及定位機(jī)構(gòu)，決定上述檢測(cè)器相對(duì)于上述工作臺(tái)裝置的相對(duì)位置；該檢測(cè)器定位方法包括下述步驟將上述檢測(cè)器相對(duì)于上述工作臺(tái)裝置旋轉(zhuǎn)微小角度，每次旋轉(zhuǎn)時(shí)，用上述檢測(cè)器來(lái)進(jìn)行掃描攝像，定量地評(píng)價(jià)上述圖像的像質(zhì)；計(jì)算表示上述檢測(cè)器的旋轉(zhuǎn)位置和上述像質(zhì)之間關(guān)系的函數(shù)；以及利用上述函數(shù)求上述檢測(cè)器的旋轉(zhuǎn)位置的最佳值，將上述檢測(cè)器調(diào)整到與上述最佳值對(duì)應(yīng)的位置。
152.如權(quán)利要求151所述的檢測(cè)器定位方法，上述工作臺(tái)裝置、上述電子槍及上述檢測(cè)器被收容在鏡筒內(nèi)；上述鏡筒被分割成上鏡筒和下鏡筒，上述檢測(cè)器被安裝在上述上鏡筒上；上述定位機(jī)構(gòu)具有用于使上述上鏡筒相對(duì)于上述下鏡筒旋轉(zhuǎn)的致動(dòng)器。
153.如權(quán)利要求152所述的檢測(cè)器定位方法，在上述上鏡筒和上述下鏡筒之間，設(shè)有保持上述鏡筒內(nèi)部的真空的密封部。
154.如權(quán)利要求153所述的檢測(cè)器定位方法，收容上述密封部的空間被連接在排氣通道上。
全文摘要
提供一種用于進(jìn)一步提高SEM方式的檢查裝置的檢查速度、即提高生產(chǎn)率的方式。檢查基板的表面的檢查裝置在電子源(25·1)產(chǎn)生的電子形成交叉后，向試樣W的方向以期望的倍率成像來(lái)形成交叉。在使該交叉通過(guò)時(shí)用開(kāi)口從該交叉中去除作為噪聲的電子，將該交叉設(shè)為期望的倍率，將該交叉調(diào)整為平行的電子束并以期望的斷面形狀來(lái)照射基板。形成電子束，使得此時(shí)的電子束的照度不勻在10％以下。從試樣W放出的電子由檢測(cè)器(25·11)來(lái)檢測(cè)。
文檔編號(hào)H01L21/66GK1820346SQ200480019519
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2004年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月9日
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