JP2000223542A

JP2000223542A - 電子ビ―ムを用いた検査方法及び検査装置

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Publication number: JP2000223542A
Application number: JP11331648A
Authority: JP
Inventors: Hiroko Iwabuchi; 裕子岩淵; Hideo Todokoro; 秀男戸所; Hiroyoshi Mori; 森　　弘義; Mitsugi Sato; 佐藤　　貢; Yasutsugu Usami; 康継宇佐美; Mikio Ichihashi; 幹雄市橋; Satoru Fukuhara; 福原　　悟; Hiroyuki Shinada; 博之品田; Yutaka Kaneko; 金子　　豊; Atsuko Takato; 敦子高藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1999-11-22
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】分解能を高めるとともに、高速化と信頼性の向
上，小型化をはかった電子ビームを用いた検査方法及び
検査装置を提供する。【解決手段】試料ステージを介して試料に電圧を印加
し、電子ビームを試料に収束，走査し、走査の間試料ス
テージを連続的に移動し、試料から発生した荷電粒子を
検出して試料の欠陥を検出するに際し、試料ステージと
シールド枠との間に発生する放電の限界に基づいて試料
ステージとシールド枠との間の寸法を決め、電子ビーム
の形状を補正する少なくとも６極のコイルを設け、試料
の移動中に電子ビームのクロスオーバをブランキングの
支点としてブランキング偏向し、試料に印加した電圧の
大きさを試料の種類によって決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子ビームを用いた
検査方法及び検査装置に係わり、特に、半導体装置の製
造過程でウエハ上の回路等のパターンを検査するのに適
した電子ビームを用いた検査方法及び検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置やマスク，レチクル等の製造
プロセスで使用される回路パターンの検査装置には、光
を照射してその反射をＣＣＤ等で検出して欠陥を検出す
る光学式検査装置が知られている。パターンの幅寸法が
微細になってくると、光学式検査装置の分解能には限界
がある。そこで、分解能の高い電子ビームを用いた検査
装置が注目されてきている。

【０００３】電子ビームを用いて試料を観察する装置の
ひとつには、走査電子顕微鏡（scanning electron micr
oscope, 以下これをＳＥＭという）がある。また、半導
体装置を検査する装置のひとつには、測長用走査電子顕
微鏡（criticaldimension scanning electron microsco
pe, 以下これをＣＤＳＥＭという）がある。しかし、上
記ＳＥＭやＣＤＳＥＭは、限られた視野を高倍率で観察
するのには適しているものの、半導体ウエハの上のどこ
に欠陥があるかを探すのには不向きである。なぜなら
ば、そのような欠陥探索のためには非常に広い領域、す
なわち、直径２００mmから３００mmのウエハの全表面領
域をくまなく検査する必要がある。しかし、そのような
広い領域を、上記のＳＥＭやＣＤＳＥＭで検査する場
合、非常に長い時間が必要である。その理由は、上記の
ＳＥＭやＣＤＳＥＭの電子ビームの電流が低いので走査
速度が遅いからである。したがって、上記ＳＥＭやＣＤ
ＳＥＭを半導体装置の製造プロセスの途中で検査に使用
する場合、とても実用にならない検査時間を要してしま
う。半導体装置の製造プロセスの途中の検査に使用する
検査装置には、スループットとよばれる検査時間の高速
化を備えることが必要である。

【０００４】このような問題を解決する装置が、例え
ば、特開平5−258703 号公報に記載されている。この装
置は画像比較を用いてウエハ上の欠陥を検出する検査装
置である。この装置の特徴は、（ａ）大電流の電子ビー
ムが用いられること、（ｂ）電子ビームを試料または基
板に照射しながら試料ステージを連続的に移動させるこ
と、（ｃ）電子源で発生した電子ビームを加速させる場
合、高加速電圧が用いられること、（ｄ）試料には電子
ビームを減速させて試料の帯電を防ぐリターディング電
圧が印加されること、（ｅ）電子ビームの照射によって
試料で発生する荷電粒子が対物レンズを通過してから検
出されること（ＴＴＬ方式（Through TheLens typ
e)）、である。この検査装置を使用すると、マスクやウ
エハのパターンの欠陥検査を従来のＳＥＭよりも効率的
にかつ高速に行うことができる。

【０００５】ＴＴＬ方式では、試料から出てくる荷電粒
子が対物レンズを通して検出される。この構造によっ
て、対物レンズと試料との間の距離を短くすることがで
きる。そして、対物レンズを短焦点とすることができ、
電子ビームの収差が少なくなり、高分解能な画像の取得
が可能になる。しかし、試料の高さが変化すると、これ
に伴って電子ビームの回転が大きく変化し、得られた画
像が回転してしまうという無視できない問題を有してい
る。そのため、試料の高さ精度を確保しなければなら
ず、検査速度の向上には限りがある。

【０００６】また、上記特開平5−258703 号公報に記載
されている検査装置は、電子ビームの電子のクーロン相
互反発作用による焦点のぼけを避けるため、平行ビーム
を採用している。平行ビームでは、試料ステージ上の試
料の移動中にブランキングしたとき、ブランキングの最
中に、電子ビームの軌道の途中にある絞りで遮断できな
い電子ビームが存在し、照射する領域に隣接した照射し
たくない領域をわずかながら照射してしまう。このよう
に、ブランキングが始まってから完了までの間中、本
来、電子ビームで照射されては好ましくない箇所が電子
ビームで照射されることになる。その結果、得られた画
像は実際のものとは異なった画像になるという問題があ
る。

【０００７】図１４に、ある半導体装置の製造プロセス
における、ウエハを試料として、リターディング電圧と
２次電子検出効率との関係の一例を示す。図１４中の
（２）のＴＴＬ方式の場合には、リターディング電圧が
小さくなると２次電子の検出効率が無視できないほど低
下するという問題がある。試料から発生する２次電子
は、対物レンズの磁場を通って収束する。２次電子の検
出効率が低下する主な原因は、リターディング電圧を変
えると電子ビームによる試料への照射エネルギーが変わ
り、２次電子の軸方向の収束位置が変化するからであ
る。

【０００８】そこで、２次電子の検出効率を低下させな
いために、リターディング電圧を大きくすることが考え
られる。しかし、リターディング電圧を大きくすると、
試料ステージにリターディング電圧が印加され、試料ス
テージの端部を取り囲むシールド枠が接地されているの
で、試料ステージの端部とシールド枠との間で放電が発
生する。その結果、リターディング電圧の印加の効果が
低下したり、ノイズが発生し電子ビームを不安定にさせ
たりして好ましくない。

【０００９】また、試料はその材料の違いによって帯電
のしやすさが異なるので、リターディング電圧の大きさ
は、試料の帯電のしやすさに応じて変えなければならな
い。電子ビームの照射位置は、試料を搭載した試料ステ
ージの位置を正確に測定し、その位置に基づいて決定さ
れる。試料ステージの位置の測定にはレーザ光を用いた
干渉計が用いられる。これは試料ステージに取付けられ
たミラーにレーザ光を当て、反射した光の干渉をみてそ
の位置の微少な変化量を測定するものである。一方、上
述したリターディング電圧は、試料を搭載した試料ステ
ージを介して試料に印加される。したがって、ミラーは
試料ステージの２辺の端部に取付けられており、ミラー
にもリターディング電圧が印加されることになるが、ミ
ラーはガラス質のため、その端部に電界が集中し、近接
したシールド枠等の他の部材が接地されているので、こ
れらとの間で放電を発生してしまう可能性がある。な
お、端部が鋭利な場合には、ガラス質でなくても放電し
やすいので、同様である。したがって、上述した、リタ
ーディング電圧が印加された試料ステージの端部とそれ
を取り囲んだシールド枠との間の放電ばかりでなく、試
料ステージの位置測定用のミラーへの電界集中も考慮し
なければならない。

【００１０】このような高いリターディング電圧が印加
された試料ステージの放電現象は、試料ステージとその
周囲との間の寸法を充分に広くすれば防止できるので、
装置の大きさを大きくすれば解決できる。しかし、半導
体装置の製造プロセスでは、製造装置や検査装置をクリ
ーンルームの内部へ設置する必要があり、クリーンルー
ムの床面積が広いほど設備投資の金額が高くなる。その
ため、その中で使用される検査装置には、高速化ばかり
でなく、小型化による省スペースが望まれている。

【００１１】一方、上述したような電子ビームを用いた
検査装置では、その分解能を向上させていくと、試料上
に照射されている電子ビームの横断面形状が、円形では
なく、その角が丸みを帯びた三角形になる。

【００１２】例えば円形の試料を三角形の電子ビームで
走査した場合、円形ではなくて三角形の像が得られるこ
とになる。また、本来の正常な電子ビームのビーム径が
１画素のサイズとほぼ同程度の場合で説明すると、ビー
ムが三角形になることで、元の１画素サイズには収まら
ず、周辺の数画素に電子ビームの裾が広がってしまう。
つまり、その分だけビーム径が大きくなってしまうので
ある。したがって、試料を電子ビームで走査して得られ
た像は本来の大きさよりも大きくなってしまい、像とし
てはぼけが生じることになる。

【００１３】本発明の対象とする検査装置は、２つのパ
ターンを比較してその違っている部分を異常、あるいは
欠陥として検出する。微細構造の中の欠陥を検出する場
合、像のぼけは致命的であり、検出感度の低下と同じ
く、検出できない欠陥が生じる可能性がある。

【００１４】電子ビームの断面形状が三角形になってし
まう要因として、電子源であるチップの形状や、あるい
は電子光学システムの収束レンズ等が完全な軸対称でな
いことが考えられる。したがって、高分解能を得られる
装置であっても、これらの不具合が発生すると、正しい
検査結果を得ることができない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな従来技術の問題点を解決し、分解能を高めるととも
に、高速化と信頼性の向上、小型化をはかった電子ビー
ムを用いた検査方法及び検査装置を提供することを目的
とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、試料ステージを介して試料に電圧を印加
し、電子ビームを試料に収束，走査し、走査の間試料ス
テージを連続的に移動し、試料から発生した荷電粒子を
検出して試料の欠陥を検出するに際し、試料ステージと
シールド枠との間に発生する放電の限界に基づいて試料
ステージとシールド枠との間の寸法を決める構成とした
ことを特徴とする。

【００１７】また、本発明は、電子ビームの形状を補正
する少なくとも６極のコイルを設けることを特徴とす
る。

【００１８】また、本発明は、試料の移動中に電子ビー
ムのクロスオーバをブランキングの支点としてブランキ
ング偏向することを特徴とする。

【００１９】また、本発明は、試料に印加された電圧の
大きさを試料の種類によって決定することを特徴とす
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。図２に、半導体装置の製造プロセスの手
順のブロック図を示す。同図からわかるように、半導体
装置の製造に当たっては、半導体装置のウエハ上への多
数のパターン形成ステップ５１から５５が繰り返され
る。その各々のパターン形成ステップは、大まかに、成
膜５６，レジスト塗布５７，感光５８，現像５９，エッ
チング６０，レジスト除去６１及び洗浄６２のステップ
からなる。各ステップにおいて製造条件が最適化されて
いないと、半導体ウエハの回路パターンが正常に形成さ
れない。

【００２１】そこで、ステップ間に外観検査ステップ６
３または６４を設け、回路パターンの検査が実行され
る。この外観検査ステップ６３または６４で検査した結
果、欠陥が判明したときは、欠陥が発生する要因となる
プロセスのステップへ検査結果を反映させ、同様な欠陥
の発生を抑制する。反映の仕方は、図２に示す欠陥管理
システム６５によって、プロセスのステップ５６，５
７，５８，５９の製造装置にデータを送信し、自動的に
製造条件を変更させることも可能である。

【００２２】図３に、製造過程における半導体ウエハ上
の回路パターンを走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した
像７０の例を示す。図３（ａ）は正常に加工されたパタ
ーン、図３（ｂ）は加工不良が発生したパターンを示
す。たとえば図２の成膜５６のステップで異常が発生す
ると、パーティクルが半導体ウエハ表面に付着し、図３
（ｂ）中の孤立欠陥Ａとなる。また、レジスト塗布後感
光時に焦点や露光時間等の条件が最適でないと、レジス
トを照射する光の量や強さが多すぎる箇所や足りない箇
所が発生し、図３（ｂ）中のショートＣや断線Ｅ，パタ
ーン細りや欠けＤを伴う。露光時のマスクやレチクル上
に欠陥があると、同様のパターンの形状異常が発生しや
すい。

【００２３】また、エッチング量が最適化されていない
場合及びエッチング途中に生成された薄膜やパーティク
ルが存在した場合、ショートＣや突起Ｂ，孤立欠陥Ａを
はじめ、開口不良Ｇも発生する。洗浄時には、乾燥時の
水切れ条件によりパターン角部その他の箇所に異常酸化
を発生しやすい上、光学顕微鏡では観察しづらい薄膜残
りＦが発生する。

【００２４】したがって、ウエハ製造プロセスでは、こ
れらの不良が発生しないよう加工条件を最適化する必要
があると共に、異常発生を早期発見し、当該ステップに
フィードバックする必要がある。

【００２５】以上のような欠陥を検出するために、たと
えば図２中の現像５９のステップの後、及び、レジスト
除去６１のステップの後に外観検査６３，６４が行われ
る。この検査に本発明による電子ビームを用いた検査装
置が使用される。

【００２６】図１は、本発明の実施例であり、電子ビー
ムを用いた検査装置の構成の概略を示す縦断面図であ
る。

【００２７】図１において、電子銃１は電子源２，引出
電極３及び加速電極４から構成される。電子源２と引出
電極３の間には引出電圧Ｖ１が引出電源５によって印加
され、これにより電子源２からは電子ビーム３６が引出
される。加速電極４はアース電位に維持され、そして加
速電極４と電子源２との間には加速電圧Ｖacc が加速電
源６によって印加され、したがって、電子ビーム３６は
この加速電圧Ｖacc によって加速される。

【００２８】加速された電子ビームはレンズ電源７に接
続された第１収束レンズ８によって、該第１収束レンズ
８とレンズ電源７に接続された第２収束レンズである対
物レンズ９との間にクロスオーバ１０が生じるように収
束され、更に対物レンズ９によって、ステージ駆動装置
（図示せず）及び位置モニタ用測長装置１１により水平
移動可能にされた試料ステージ１２上の半導体ウエハ等
の試料１３に収束される。すなわち、試料１３は収束さ
れた電子ビームによって照射される。以上の構成は電子
ビームを照射するのに適するように真空雰囲気を保った
容器４３中に収納される。

【００２９】試料１３には電子ビーム３６を減速させる
リターディング電圧として負の電圧が試料ステージ１２
を介して可変減速電源１４によって印加され、更に、試
料１３と対物レンズ９との間に設けられた電極３４に、
試料１３に対して正の方向の電圧が印加され、したがっ
て、電子ビーム３６はリターディング電圧によって減速
される。通常、電極３４はアース電位とされ、リターデ
ィング電圧は可変減速電源１４を調整することによって
任意に変えることができる。

【００３０】第１収束レンズ８とクロスオーバ１０との
間には絞り１５が、クロスオーバ１０と電子ビーム走査
用偏向器１６との間には絞り４１が配置されている。こ
の絞り１５，絞り４１は余分な電子を遮断し、更に電子
ビーム３６の開口角を決めるのに役立つ。

【００３１】クロスオーバ１０と対物レンズ９との間に
は電子ビーム走査用偏向器１６が配置され、これは収束
された電子ビーム３６で試料１３を走査するように電子
ビーム３６を偏向させる機能をもつ。電子ビーム走査用
偏向器１６は対物レンズ９の中に設けられ、その偏向の
支点と対物レンズ９の磁極ギャップの中心とが実質的に
一致するようにしており、これにより、偏向歪を低減す
ることができる。

【００３２】絞り１５と電子ビーム走査用偏向器１６と
の間には、電子ビーム３６をクロスオーバ１０が形成さ
れる位置において偏向してブランキングする、走査信号
発生装置２４に接続されたブランキング用偏向器１７が
配置されている。

【００３３】収束レンズ８の内側には、６極またはそれ
以上の極数を有する非点補正コイル８１，非点補正コイ
ル８２を設けている。電子源２，引出電極３，収束レン
ズ等が軸対称でない場合、試料１３に照射された電子ビ
ームの横断面形状が円でなく三角形になってしまうこと
がある。そこで、収束レンズ８の部分に非点補正コイル
８１，非点補正コイル８２を設け、電子ビームの三角形
を円に補正する。これによって、高分解能な像が得ら
れ、微細な欠陥を検出することが可能になる。

【００３４】図４は、非点補正コイル８１，非点補正コ
イル８２の配置を示す平面図である。非点補正コイル８
１，非点補正コイル８２が４極であると、例えば電子ビ
ームにはＸ方向に延ばし、Ｙ方向に縮める力が働く。電
子ビームの形状が三角形の場合、Ｘ方向とＹ方向への形
状修正では、三角形は円にならない。そこで、図４に示
すように、非点補正コイル８１，非点補正コイル８２を
６極にし、三角形の三つの辺に延ばす力、三つの頂点に
縮める力が働くようにすれば、三角形を円に修正でき
る。非点補正コイル８１，非点補正コイル８２の極数
は、多ければ多いほど精度よく円へ修正できるが、コイ
ルで発生すべき力とコイルを収める空間の大きさのバラ
ンスで、極数が決定される。

【００３５】本発明による検査装置を用いて半導体ウエ
ハ上に形成された回路パターンの検査手順を示すフロー
チャートを図５に示す。

【００３６】はじめに、試料ステージ１２上へ試料１３
が搭載された後、容器４１内へ試料ステージ１２が移動
し、容器４１内の試料検査室が真空排気されるととも
に、リターディング電圧が印加される。

【００３７】試料１３が収束された電子ビーム３６で走
査されると、試料１３からは荷電粒子である２次電子３
３及び反射電子が発生する。そのうちの２次電子３３は
５０ｅＶ以下のエネルギーをもったものとして定義され
る。

【００３８】試料１３を照射する電子ビーム３６に対す
るリターディング電圧は、発生した２次電子に対しては
正負の方向が逆になるため、加速電圧として作用する。
したがって、発生した２次電子３３はリターディング電
圧によって加速されるため、方向がほぼそろい、ほぼ平
行ビームとなって、試料１３と対物レンズ９の間に配置
されたＥ×Ｂ（イー・クロス・ビー）偏向器１８に入射
する。

【００３９】Ｅ×Ｂ偏向器１８はウィーン・フィルタと
して知られた偏向器の一種であり、２次電子３３を偏向
する偏向電界を発生させる偏向電界発生器を含むと共
に、試料１３を照射する電子ビームの前記偏向電界によ
る偏向を打ち消す、前記偏向電界と直交する偏向磁界を
発生させる偏向磁界発生器を含んでいる。この偏向磁界
は２次電子３３に対しては前記偏向電界と同一方向への
偏向作用をもつ。したがって、Ｅ×Ｂ偏向器１８によっ
て発生される偏向電界及び偏向磁界は、試料１３を照射
する電子ビームに悪影響を与えることなしに、加速され
た２次電子３３を偏向する。

【００４０】この偏向角をほぼ一定に維持するために、
Ｅ×Ｂ偏向器１８によって発生される偏向電界及び偏向
磁界をリターディング電圧の変更に連動して変えること
ができる。Ｅ×Ｂ偏向器１８は偏向電界及び偏向磁界を
発生するものであるため、偏向電界及び偏向磁界発生器
と呼ばれる場合もある。

【００４１】Ｅ×Ｂ偏向器１８の偏向電界及び偏向磁界
によって偏向された２次電子３３は導電性の２次電子発
生体１９を衝撃ないしは照射する。２次電子発生体１９
は対物レンズ９とＥ×Ｂ偏向器１８の間において電子ビ
ームの軸の周りに配置され、かつその軸に沿って電子銃
１の方に向かうにしたがって末広がりの円錐形状にされ
ている。この２次電子発生体１９はＣｕＢｅＯで作られ
ていて、入射電子数の約５倍の２次電子発生能をもつ。
２次電子発生体１９から発生した第２の２次電子２０
（これは５０ｅＶ以下のエネルギーをもつ）は荷電粒子
検出器２１によって検出され、電気信号に変換される。

【００４２】試料１３の高さは光学式試料高さ測定装置
２２によりリアルタイムで測定されて、その測定結果は
補正制御回路２３からレンズ電源７にフィードバックさ
れ、それによって対物レンズ９の焦点距離がダイナミッ
クに補正される。また、電子ビームの試料照射位置は位
置モニタ用測長装置１１によって検出されて、その結果
が補正制御回路２３から走査信号発生装置２４にフィー
ドバックされ、それによって電子ビームの試料照射位置
が制御される。

【００４３】図６は試料１３の一例である半導体のウエ
ハ４４を上方から見た平面図、図７はその一部分の拡大
図である。ウエハ４４は図示しないステージ駆動装置に
よりｘ−ｙ座標のｙ方向に矢印ｙで示されるように連続
的に移動され、一方、ウエハ４４の電子ビーム３６によ
る走査はｘ方向に、矢印ｘで示されるように走査とブラ
ンキング偏向とが、ウエハ４４の移動中に交互に繰り返
し行われる。

【００４４】ウエハ４４の電子ビーム３６による照射を
時間的，空間的に均一にするために、各走査の帰線期間
中、電子ビーム３６がウエハ４４に向けられないよう
に、電子ビーム３６を図１中に示したブランキング用偏
向器１７を用いて偏向してブランキング偏向する。

【００４５】電子ビーム３６による走査は、図６中のＡ
点を開始点としてＢ点まで行われる。この走査の間、試
料ステージ１２とともにウエハ４４はｙ方向に移動す
る。Ｂ点とＡ′点との間は図７に破線でしめしたように
電子ビーム３６がブランキングされ、再び、Ａ′点から
Ｂ′点へ走査が開始される。このように、走査とブラン
キングとがウエハ４４の移動中に交互に繰り返し行われ
てＣ点からＤ点の間の走査まで行われる。

【００４６】ウエハ４４が始点位置Ａ点から終点位置Ｄ
点まで連続移動し終わると、ウエハ４４が電子ビーム３
６による走査の幅ｗに相当する量だけｘ方向に移動さ
れ、続けてウエハ４４の−ｙ方向への連続移動が再開さ
れて今回の開始点Ｃ点から終点Ｆ点まで移動され、そし
てその連続移動の間中、ウエハ４４の電子ビーム３６に
よるｘ方向への走査とブランキングとが交互に繰り返さ
れる。

【００４７】このような動作が繰り返されることによっ
て、電子ビーム３６によるウエハ４４の全面の走査が完
了する。

【００４８】図８に、図１に示した電子ビーム３６のブ
ランキングの形態の概念図を示す。本実施例では、図１
に示す電子ビーム３６のクロスオーバ１０を支点として
ブランキング偏向しており、これを図８の（ａ）に示
す。電子ビーム３６をブランキング偏向するために、ク
ロスオーバ１０以外の点を支点として偏向すると、その
偏向時にウエハ４４上の電子ビーム照射位置が移動して
しまう。また、図８の（ｂ）に示すように、電子ビーム
３６が平行ビームである場合には、ブランキング偏向す
るとブランキングの最中に絞り１５，絞り４１で遮断で
きない電子ビームが存在し、隣接した照射したくない領
域をわずかながら照射してしまう。このように、ブラン
キング偏向が始まって完了までの間中、本来電子ビーム
３６で照射されては好ましくない箇所が電子ビーム３６
で照射されることになり、特に、分解能を高めたとき
に、このために誤った画像が得られることは問題であ
る。

【００４９】これに対して、本発明の実施例では、ブラ
ンキング偏向時には、電子ビーム３６はクロスオーバ１
０を支点として偏向され、電子ビームが隣接領域を照射
する事がなくなり、ウエハ４４上の電子ビーム照射位置
の変化が避けられ、高精度の欠陥検出が可能になる。

【００５０】試料１３またはウエハ４４の電子ビーム３
６による走査は、ウエハ４４をｙ方向に連続移動しなが
ら電子ビーム３６をｘ方向に偏向させるが、走査とブラ
ンキング偏向とを交互に繰り返すのでなく、走査を往復
偏向させてもよい。この場合は、行きの偏向時の走査速
度と帰りの偏向時の走査速度とが同じにされる。このよ
うにすれば、ブランキング用偏向器１７を省略すること
ができ、ブランキング時間分の節約が可能となる。しか
し、この場合、以下に注意する必要がある。

【００５１】図９は図７と同様ウエハ４４上の電子ビー
ム３６の走査方向を示すウエハ４４の一部分の拡大図で
ある。ウエハ４４の電子ビーム３６の往復偏向の終わり
の部分Ｂ点と始めの部分Ｂ′点とが電子ビーム３６によ
って短時間に集中して照射される。すなわち、例えば、
左から右へのｘ方向の走査の場合、照射領域の端部Ｂ点
では電子ビームのｘ方向への移動が停止し、ウエハ４４
がｙ方向に走査幅だけ移動して始めの部分Ｂ′点へ来る
のを待ってから、次の列を右から左へｘ方向へ移動して
走査する。このＢ点−Ｂ′点間のｙ方向への移動を待っ
ている間に、ウエハ４４の端部Ｂ点を中心とする領域と
Ｂ′点を中心とする領域の間がｙ方向に照射が続けられ
る。このため、帯電現象の時定数が非常に短い試料の場
合は、その画像を取得したとき、その画像の明るさが不
均一になってしまう。そこで、電子ビーム３６による照
射量をウエハ４４の全面にわたってほぼ同じにするため
に、電子ビーム３６の走査速度を図９中のＡ点−Ｂ点間
よりもＢ点−Ｂ′点間の方が速くなるように、その走査
速度を制御するとよい。

【００５２】次に、図１に示した画像処理ユニット４２
で行われる画像処理について説明する。

【００５３】画像処理ユニット４２では、荷電粒子検出
器２１からの電気信号から試料１３上の欠陥を検出す
る。荷電粒子検出器２１によって検出された第２の２次
電子２０の量を変換した電気信号は、増幅器２５により
増幅され、Ａ／Ｄ変換器２６によりディジタル化され
る。そのディジタル化された信号は画像信号として記憶
部２７及び２８に記憶される。具体的には、まず第１の
検査領域の２次電子画像信号を記憶部２７に記憶する。

【００５４】次いで、隣接する同一回路パターンの第２
の検査領域の２次電子画像信号を記憶部２８に記憶しな
がら同時に記憶部２７の第１の検査領域の２次電子画像
信号と比較する。更に、第３の検査領域の２次電子画像
信号は記憶部２７に上書き記憶され、同時に記憶部２８
の第２の検査領域の画像と比較する。これを繰り返し、
すべての検査領域について画像信号の記憶及び比較を実
行する。なお、記憶部２８に記憶された画像信号はモニ
タ３２に表示される。

【００５５】画像比較は、図１中に示した演算部２９及
び欠陥判定部３０において行われる。すなわち、記憶部
２７及び２８に記憶された２次電子画像信号について
は、すでに求めてある欠陥判定条件にもとづき、演算部
２９で各種統計量、具体的には画像濃度値の平均，分散
等の統計量，周辺画素間の差分値等を算出する。これら
の処理が実行された後、その処理が施された画像信号は
欠陥判定部３０に転送され、比較されて差分信号が抽出
され、すでに求めて記憶してある欠陥判定条件を参照し
て欠陥信号とそれ以外の信号が分離される。

【００５６】図１０は画像比較の一例を像７０を用いて
説明するものであり、（ａ）は記憶部２７に記憶された
２次電子画像信号、（ｂ）は記憶部２８に記憶された２
次電子画像信号である。（ａ）の画像１と（ｂ）の画像
２の信号の差をとると（ｃ）に示されるような差画像が
得られ、これが欠陥として表示される。

【００５７】また、予め標準となる回路パターンの検査
領域の２次電子画像信号を記憶部２７に記憶しておき、
試料１３の回路パターンの検査領域の２次電子画像信号
を記憶部２８に記憶しながら、記憶部２７の記憶画像信
号と比較するようにしてもよい。すなわち、まず、予め
制御部３１より良品の半導体装置について検査領域及び
検査条件を入力し、そのデータにもとづき良品の検査を
実行し、所望の領域の２次電子画像信号を記憶部２７に
取り込んで記憶する。次に、検査対象である試料１３に
ついて同様の方法で検査し、その２次電子画像を記憶部
２８に取り込み、記憶する。同時に、これと記憶部２７
に記憶された良品の２次電子画像とを位置合わせ後比較
することにより欠陥のみを検出する。

【００５８】このとき、良品の半導体装置としては、試
料１３における良品の部分あるいは試料１３とは別の良
品ウエハあるいはチップを用いる。たとえば、試料１３
において、回路パターンを形成する際に下層パターンと
上層パターンが合わせずれを生じて形成したような不良
を発生することがある。比較対象が同一ウエハあるいは
同一チップ内の回路パターン同士であると、上記のよう
なウエハ全体に同様に発生した不良は見落としてしまう
が、予め良品の画像信号を記憶し、それと試料１３の画
像信号を比較することにより上記のような全体に発生し
た不良も検出することができるようになる。

【００５９】検査装置各部に対する動作命令及び条件設
定は図１中の制御部３１から行われる。したがって、制
御部３１には加速電圧，電子ビームの偏向幅(または走
査幅)及び偏向速度（または走査速度），試料ステージ
の移動速度，検出器の出力信号取り込みタイミング等々
の条件が予め入力されている。

【００６０】次に、本発明にもとづく電子ビームを用い
た検査装置(以下本検査装置と略す)が従来の走査電子顕
微鏡（以下ＳＥＭと略す）とどのような点が異なるのか
を説明する。

【００６１】ＳＥＭは非常に限られた領域、たとえば数
十μｍ角の領域を高倍率で時間をかけて観察する装置で
ある。半導体検査装置の一つである測長用走査電子顕微
鏡（以下測長ＳＥＭと略す）でさえも、ウエハ上の限ら
れた複数点のみの観察及び測定を高倍率で行うにすぎな
い。これに対して、本検査装置はウエハのような試料を
対象とし、どこに欠陥があるかを探し出す装置である。
したがって、非常に広い領域をくまなく検査しなければ
ならないから、検査の高速性が極めて重要である。

【００６２】図１１に１cm²当りの画像取得時間と１画
素（１ピクセル）の測定時間との関係を示す。また、図
１２に１cm²当りの画像取得時間と電子ビーム電流との
関係を示す。

【００６３】一般に電子ビーム画像におけるＳ／Ｎ比
は、試料を照射する電子ビームの単位画素当たりの照射
電子数の平方根の値と相関がある。試料上の検出される
べき欠陥は、画素比較による検査が望ましい程度の微小
欠陥であり、検査対象のパターンの大きさから検査装置
に要求される分解能を０.１μｍ程度としたとき、画素
サイズは０.１μｍ程度とするが、この観点から、およ
び、発明者らの経験から、荷電粒子検出器で検出された
後で画像処理前の生画像のＳ／Ｎ比は１０以上であるこ
とが望ましい。一方、一般にウエハの回路パターンの検
査に要求される検査時間はおおよそ２００sec／cm²程度
であり、画像取得のみに要する時間を検査時間の約半分
の１００sec／cm²程度と仮定すると、図１１に示すよう
に、１画素当たりの所要時間は１０ｎsec 以下となる。
また、１画素当たりの必要電子数は約６０００個とな
り、図１２より、電子ビーム電流が１００ｎＡ以上にす
る必要があることがわかる。なお、図１２において、Ｓ
ＥＭや測長ＳＥＭでは、１cm²当りの画像取得時間が遅
くても実用上問題ないので、電子ビーム電流は数百ｐＡ
以下の低い値が採用されている。

【００６４】以上のような事項を考慮して、本発明の実
施例では、試料を照射する電子ビーム電流を１００ｎ
Ａ，画素サイズを０.１μｍ，試料上での電子ビームの
スポットサイズを０.０１μｍ以下である０.０８μｍ，
試料ステージ１２の連続移動速度を１０mm／sec にそれ
ぞれ設定し、これらの条件下で、試料の同じ領域を複数
回電子ビームで走査しなくても一回だけで２００sec／c
m²程度の高速度検査を可能にしている。

【００６５】従来のＳＥＭや測長ＳＥＭでは、試料を照
射する電子ビーム電流は数ｐＡから数百ｐＡ程度である
から、１cm²当たりの検査時間は数百時間にもなり、し
たがってＳＥＭや測長ＳＥＭをウエハ等の全面検査のた
めに製造プロセスに用いることは実質的に実用にならな
い。

【００６６】また、上記仕様の実施例では、大電流電子
ビームが得られ、高速度検査ができるように電子銃１の
電子源２としては拡散補給型の熱電界放出電子源やショ
ットキータイプが用いられている。更に、１画素当たり
の所要時間が１０ｎsec であることは、画像のサンプリ
ング時間が１００ＭＨｚであることに相当し、したがっ
て荷電粒子検出器２１はそれに対応する高速応答速度を
もつものであることが必要である。この条件を満たすた
め、荷電粒子検出器２１には半導体検出器を採用するの
が望ましい。

【００６７】導電性が小さいか又は導電性がない試料の
場合は、試料は電子ビームで照射されることによって帯
電する。この帯電量は電子ビームの加速電圧に依存し、
そのエネルギーを低くすることによって解決される。し
かし、画像比較にもとづく電子ビーム検査装置では、１
００ｎＡという大電流電子ビームが用いられるため、加
速電圧を低くすると、空間電荷効果により収差、すなわ
ち、電子ビームの径方向への広がりが増大し、０.０８
μｍという試料上での電子ビームスポットサイズを得
ることが困難となり、したがって分解能の低下は避けが
たい。

【００６８】図１３に、ビーム電流１００ｎＡ，試料照
射エネルギー０.５ｋｅＶのときの電子ビーム径と加速
電圧との関係を示す。本発明の実施例では、空間電荷効
果による分解能の低下及び変化を防止するとともに、試
料上での電子ビームスポットサイズ０.０８μｍを安定
に得るために、図１３に示すように、加速電圧Ｖaccは
１０ｋＶ一定に設定されている。

【００６９】本検査装置によって得られる画像の質は、
試料を照射する電子ビームのエネルギーによって大きく
左右される。そのエネルギーは試料の種類によって変更
される。帯電しにくい試料や、回路パターンのエッジ部
を特に知りたい試料で画像のコントラストを強調する場
合はエネルギーを大きくし、帯電しやすい試料の場合は
エネルギーを小さくする。このため、検査されるべき試
料の種類が変わるごとに、最適な電子ビーム照射エネル
ギーを見つけ出して設定する必要がある。

【００７０】本発明の実施例では、試料を照射する電子
ビームの最適照射エネルギーは、加速電圧Ｖacc を変え
ずに試料１３に印加される負の電圧、すなわち、リター
ディング電圧を変えることによって設定される。このリ
ターディング電圧は可変減速電源１４によって変えるこ
とができる。

【００７１】図１４に、２次電子検出効率（単位％）と
リターディング電圧（単位ｋＶ）との関係を示す。同図
中の曲線（１）は本発明の実施例の長焦点方式によるも
の、曲線（２）はＴＴＬ方式によるものである。既述の
ように、リターディング電圧は試料の種類によって変え
られるべきである。また、リターディング電圧は２次電
子に対して加速させる作用がある。図１４において、２
次電子検出効率は、リターディング電圧を変えると、Ｔ
ＴＬ方式の場合は大幅に変化してしまうのに対して、本
発明の実施例の場合は、あまり変化しない。ＴＴＬ方式
の場合は、リターディング電圧を５ｋＶ以上にする必要
がある。ＴＴＬ方式の場合は、試料から発生する２次電
子が対物レンズの磁場を通り収束されるが、その軸方向
の収束位置はリターディング電圧を変えることによって
変化する。これが２次電子検出効率を大きく変えてしま
う主たる原因である。これに対して、本発明の実施例の
では２次電子３３が対物レンズ９の磁場を通らないので
影響が小さい。したがって、本発明の実施例の長焦点方
式では、画像の回転が少なく、２次電子検出効率の変動
が小さいので、検査画像の安定化をもたらすという利点
がある。

【００７２】既述のように、試料１３から発生する２次
電子３３はそのままでは広がってしまうが、リターディ
ング電圧によって加速されてほぼ平行ビームとなるの
で、２次電子３３の収集効率が向上する。その２次電子
３３は、更に、Ｅ×Ｂ偏向器１８の偏向電界及び偏向磁
界によって、電子ビーム３６の中心軸に対してある角
度、たとえば５°だけ偏向されて２次電子発生体１９を
衝撃し、それによって更に第２の２次電子２０が大量に
発生する。このように、２次電子の検出効率は、平行ビ
ームと、２次電子発生体１９の衝撃によって、大幅に向
上する。

【００７３】試料１３から発生する荷電粒子が対物レン
ズ９を通過した後で検出される方式は、既述のように、
ＴＴＬ方式と呼ばれる。このＴＴＬ方式によれば、対物
レンズを短焦点で働かせることによって電子ビームの収
差を少なくし、分解能をあげることができる。これに対
して、本発明の実施例では、図１に示すように、試料１
３から発生する荷電粒子３３は、対物レンズ９の下で検
出される。このため、対物レンズ９の焦点距離はＴＴＬ
方式に比べて長く設定されている。すなわち、従来のＴ
ＴＬ方式では対物レンズの焦点距離は５mm程度であるの
に対して、本発明の実施例ではその値は４０mm程度に設
定されている。そして、電子ビームの収差を少なくする
ために、前述したように１０ｋＶの高加速電圧を採用し
ている。このため、本発明の実施例によれば、試料１３
の画像を取得するために行われる電子ビーム３６の偏向
幅、すなわち、電子ビーム３６による走査幅を大きくす
ることができる。例えば、従来のＴＴＬ方式のビーム偏
向幅は１００μｍ程度であるのに対して、本発明の実施
例では５００μｍまで設定可能である。

【００７４】試料１３の表面は完全な平面ではないた
め、検査する領域が移動すると試料の高さも変化する。
したがって、対物レンズ９の励磁を変化させて、常に試
料１３の表面に焦点を合わせる動作が必要である。従来
のＴＴＬ方式では、対物レンズを短焦点で働かせるよう
に強励磁している。しかし、強励磁の対物レンズでは試
料の高さの変化に伴い、電子ビームの流れが水平方向へ
の回転を有しており、その結果、得られた画像の回転が
生じるので、回転の補正が必要となる。これに対して本
発明の実施例では、対物レンズ９は長焦点で作動される
ように弱励磁される。例えば、Ｉを対物レンズの電流値
（単位Ａ），Ｎを対物レンズのコイルのターン数，Ｅを
電子ビームのエネルギー（単位ｅＶ）とすると、ＩＮ／
√Ｅ＝９程度に励磁される。このため、試料１３の高さ
の変化に伴って焦点を微調整しても、電子ビーム３６の
回転や得られた画像の回転は、実質的に無視できる程度
にしか生じないので、その補正は不要である。

【００７５】なお、以上述べた本発明の実施例では、画
像形成のために試料１３から発生した２次電子３３を用
いているが、電子ビーム３６の照射によって試料から後
方散乱された反射電子を用いて画像を形成しても、同様
の効果を得ることができる。図１３および図１４の説明
で述べたように、リターディング電圧は試料によって変
えるべきであり、本発明の実施例の場合は、試料照射エ
ネルギーが０.５ｋｅＶ，加速電圧が１０ｋＶのとき、
リターディング電圧は９.５ｋＶである。図１におい
て、試料１３には試料ステージ１２を介して可変減速電
源１４よりこのリターディング電圧が印加される。図１
５に、図１に示した容器４３の試料ステージ１２の周辺
の横断面図を示す。一点鎖線は試料ステージ１２の移動
範囲である。図１５に示すように、リターディング電圧
９.５ｋＶが印加された試料ステージ１２は容器４３の
内部の接地されたシールド枠８３の内側に収められてい
るが、両者が接近しすぎると両者の間で放電し、リター
ディング電圧の効果が低下するばかりでなく、試料１３
の表面の電界の乱れやノイズを発生させる。

【００７６】図１６に、図１５に示した試料ステージ１
２の一部分の放電限界を計算でシミュレーションした結
果を示す。横軸はリターディング電圧、縦軸は試料ステ
ージ１２の端部１２ａと容器４３の内部のシールド枠８
３の端部８３ａとの間の隙間寸法Ｈである。図１６にお
いて、本発明の実施例の場合の条件であるリターディン
グ電圧が９.５ｋＶのとき、試料ステージ１２の端部１
２ａと容器４３の内部のシールド枠８３の端部８３ａと
の間に発生する放電は、図１５に示す両者の隙間寸法Ｈ
が３.５mm 以上あれば防止できることがわかる。実際の
装置の設計では、隙間寸法Ｈは放電発生限界の隙間寸法
Ｈよりも大きくする。本発明の実施例の場合、試料ステ
ージ１２へ印加するリターディング電圧の設計上限を１
２ｋＶとしている。図１６よりこの時の隙間寸法Ｈは
４.５mmであり、実際の限界値３.５mmに対して１mmの余
裕をもたせている。

【００７７】以上のシミュレーションの結果、図１５に
おいて、隙間寸法Ｈを４.５mm とすると、直径３００mm
のウエハを搭載できる試料ステージ１２の移動寸法Ｌは
1141mm、シールド枠８３の幅寸法Ｍはその強度上３５mm
であることから、試料ステージ１２が組み込まれる容器
４３の幅寸法Ｗは１２２０mmとなる。実際には、シール
ド枠８３がむき出しになるわけではなく、シールド枠８
３の外周に、例えば４０mm程の外側に囲い８４を設ける
ので、実際の装置の外側寸法は幅寸法Ｗの１２２０mmよ
りも大きくなり、１３００mmとなる。

【００７８】また、試料ステージ１２の大きさは搭載す
るウエハの大きさによってかわり、その結果、移動寸法
もかわる。直径２００mmのウエハの場合は、例えば移動
寸法Ｌは９４１mmとなるので、試料ステージ１２が組み
込まれる容器４３の幅寸法Ｗは１０２０mmとなり、例え
ば、囲いを含んだ装置の外側寸法は１１００mmとなる。

【００７９】このように、試料ステージ１２の端部１２
ａと容器４３の内部のシールド枠８３の端部８３ａとの
間に発生する放電を防止できる間隙寸法Ｈを見出したの
で、装置の寸法を限界まで小さくすることができた。本
発明の実施例の場合、上述したように、放電の発生を防
止できる装置の最小寸法は、ウエハの直径が３００mmの
ときシールド枠８３に囲まれた部分の寸法Ｗが１２２０
mm，ウエハの直径が２００mmのときシールド枠８３に囲
まれた部分の寸法Ｗが１０２０mmであった。試料ステー
ジ１２は２次元方向に移動できるが、その移動量は図１
に示したように位置モニタ用測長用装置１１で測定され
る。これには、レーザ光を用いた干渉計が用いられる。
この干渉計は試料ステージ１２に設けられたミラーにレ
ーザ光を当て、反射光を検出し、光の干渉を利用して微
少な移動量を測定するものである。

【００８０】図１７にミラー８５が取付けられた試料ス
テージ１２の斜視図を、図１８にミラー８５の斜視図を
示す。試料ステージ１２にはリターディング電圧が印加
されており、ミラー８５はガラス質のため、その端部８
５ａに電界が集中し、シールド枠８３等の接地された他
の部材と放電を発生してしまうという問題がある。そこ
で、図１８に示すように、端部を金属カバー８６で覆
い、端部に電界が集中しないようにした。これによっ
て、その端部８５ａに電界が集中し、他の部材との放電
の発生を防止できる。

【００８１】以上述べたように、リターディング電圧を
印加した試料ステージの放電やミラーの放電を防止し
て、装置寸法を最小限にすることができ、半導体製造プ
ロセスの限られたクリーンルーム内に本装置を容易に設
置できる。

【００８２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、分
解能を高めるとともに、高速化と信頼性の向上，小型化
をはかった電子ビームを用いた検査方法及び検査装置を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく実施例を示す電子ビームを用
いた検査装置の構成の概略を示す縦断面図。

【図２】半導体装置の一般的な製造プロセスの手順を示
すブロック図。

【図３】半導体ウエハの製造過程における半導体ウエハ
上の回路パターンをＳＥＭで観察した像の例を示す図。

【図４】非点補正コイルの配置を示す平面図。

【図５】半導体ウエハ上に形成された回路パターンの検
査手順を示すフローチャート。

【図６】ウエハを上方から見た平面図。

【図７】図６のウエハの一部分の拡大図。

【図８】電子ビームのブランキングの形態を示す概念
図。

【図９】図７と同様ウエハの一部分の拡大図。

【図１０】画像比較の一例を示す像の図。

【図１１】試料表面の１cm²当りの画像取得時間と１画
素の測定時間との関係図。

【図１２】試料表面の１cm²当りの画像取得時間と電子
ビーム電流との関係図。

【図１３】電子ビーム径と加速電圧との関係図。

【図１４】２次電子検出効率とリターディング電圧との
関係図。

【図１５】容器の試料ステージの周辺の横断面図。

【図１６】放電限界を計算でシミュレーションした結果
を示す関係図。

【図１７】試料ステージの斜視図。

【図１８】ミラーの斜視図。

【符号の説明】

１…電子銃、２…電子源、４…加速電極、６…加速電
源、８…第１収束レンズ、９…対物レンズ、１０…クロ
スオーバ、１１…位置モニタ用測長装置、１２…試料ス
テージ、１３…試料、１４…可変減速電源、１５…絞
り、１６…電子ビーム走査用偏向器、１７…ブランキン
グ用偏向器、１８…Ｅ×Ｂ偏向器、１９…２次電子発生
体、２０…第２の２次電子、２１…荷電粒子検出器、２
２…光学式試料高さ測定装置、２３…補正制御回路、２
４…走査信号発生装置、２９…演算部、３０…欠陥判定
部、３１…制御部、３３…２次電子、３６…電子ビー
ム、８１，８２…非点補正コイル、８３…シールド枠、
８５…ミラー、８６…金属カバー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０６Ｔ 7/00 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４０５Ａ (72)発明者森弘義茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者佐藤貢茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者宇佐美康継茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者市橋幹雄茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者福原悟茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者品田博之東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者金子豊東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者高藤敦子東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者遠山博東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者杉山勝也東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料ステージとの間の寸法が該試料ステー
ジとの間に発生する放電の限界に基づいて決められたシ
ールド枠で取り囲まれた試料ステージへ試料を搭載し、
前記試料ステージを介して前記試料に電圧を印加し、電
子ビームを前記試料に収束して走査し、該走査の間前記
試料ステージを連続的に移動し、前記試料から発生した
荷電粒子を検出して前記試料の欠陥を検出することを特
徴とする電子ビームを用いた検査方法。
【請求項２】請求項１の記載において、前記シールド枠
の外側寸法を、少なくとも前記放電の限界に基づいて決
められた前記試料ステージと前記シールド枠との間の寸
法と、前記試料ステージの移動距離と、前記シールド枠
の部材の幅とから決定することを特徴とする電子ビーム
を用いた検査方法。
【請求項３】請求項２の記載において、前記シールド枠
の外側寸法は１３００ミリメートル以下１０２０ミリメ
ートル以上であることを特徴とする電子ビームを用いた
検査方法。
【請求項４】試料を試料ステージへ搭載し、前記試料ス
テージを介して前記試料に電圧を印加し、電子ビームを
前記試料に収束して走査し、該走査の間前記試料ステー
ジを連続的に移動し、前記試料から発生した荷電粒子を
検出して前記試料の欠陥を検出する電子ビームを用いた
検査方法において、前記試料に印加する電圧の大きさを
前記試料の種類によって決定することを特徴とする電子
ビームを用いた検査方法。
【請求項５】電子ビームを試料に収束して走査し、該走
査の間前記試料を連続的に移動し、前記試料から発生し
た荷電粒子を検出して前記試料の欠陥を検出する電子ビ
ームを用いた検査方法において、前記電子ビームの断面
形状を少なくとも６極のコイルによって補正することを
特徴とする電子ビームを用いた検査方法。
【請求項６】電子ビームを試料に収束して走査し、該走
査の間前記試料を連続的に移動し、前記試料から発生し
た荷電粒子を検出して前記試料の欠陥を検出する電子ビ
ームを用いた検査方法において、前記電子ビームのクロ
スオーバをブランキングの支点として前記電子ビームを
ブランキング偏向することを特徴とする電子ビームを用
いた検査方法。
【請求項７】請求項６の記載において、前記試料から発
生した前記荷電粒子を検出して電気信号に変換し、その
電気信号が有する情報を記憶し、その記憶された情報を
用いて前記試料の欠陥を検出することを特徴とする電子
ビームを用いた検査方法。
【請求項８】電子ビームを試料に収束して前記試料の第
一の領域を走査し、該走査の間前記試料を連続的に移動
し、前記電子ビームのクロスオーバをブランキングの支
点として前記電子ビームをブランキング偏向し、前記第
一の領域から発生した第一の荷電粒子を検出して第一の
電気信号に変換し、該第一の電気信号が有する第一の情
報を記憶し、前記電子ビームで前記試料の第二の領域を
走査し、該走査の間前記試料を連続的に移動し、該試料
の移動の間前記電子ビームのクロスオーバをブランキン
グの支点として前記電子ビームをブランキング偏向し、
前記第二の領域から発生した第二の荷電粒子を検出して
第二の電気信号に変換し、該第二の電気信号が有する第
二の情報と前記記憶された第一の情報とを比較し、該比
較結果に基づいて前記試料の欠陥を検出することを特徴
とする電子ビームを用いた検査方法。
【請求項９】電子ビームを発生する電子源と、前記電子
源で発生した電子ビームを試料に収束させる収束レンズ
と、前記収束レンズで収束された電子ビームで前記試料
を走査する間、前記試料を連続的に移動させる試料ステ
ージと、前記試料ステージを介して前記試料に電圧を印
加する電圧印加装置と、前記試料から発生した荷電粒子
を検出して前記試料の欠陥を検出する検出器とからなる
電子ビームを用いた検査装置において、前記試料ステー
ジを取り囲むとともに、前記試料ステージとの間に発生
する放電の限界に基づいて、前記試料ステージとの間の
寸法が決められたシールド枠を有することを特徴とする
電子ビームを用いた検査装置。
【請求項１０】請求項９の記載において、前記シールド
枠の外側寸法を、少なくとも前記放電の限界に基づいて
決められた前記試料ステージと前記シールド枠との間の
寸法と、前記試料ステージの移動距離と、前記シールド
枠の部材の幅とから決定することを特徴とする電子ビー
ムを用いた検査装置。
【請求項１１】請求項１０の記載において、前記シール
ド枠の外側寸法は１３００ミリメートル以下１０２０ミ
リメートル以上であることを特徴とする電子ビームを用
いた検査装置。
【請求項１２】電子ビームを発生する電子源と、前記電
子源で発生した電子ビームを試料に収束させる収束レン
ズと、前記収束レンズで収束された電子ビームで前記試
料を走査する間、前記試料を連続的に移動させる試料ス
テージと、前記試料ステージを介して前記試料に電圧を
印加する電圧印加装置と、前記試料から発生した荷電粒
子を検出して前記試料の欠陥を検出する検出器とからな
る電子ビームを用いた検査装置において、前記電圧印加
装置によって前記試料に印加される電圧の大きさを前記
試料の種類によって決定することを特徴とする電子ビー
ムを用いた検査装置。
【請求項１３】電子ビームを発生する電子源と、前記電
子源で発生した電子ビームを試料に収束させる収束レン
ズと、前記収束レンズで収束された電子ビームで前記試
料を走査する間、前記試料を連続的に移動させる試料ス
テージと、前記試料ステージを介して前記試料に電圧を
印加する電圧印加装置と、前記試料ステージに設けられ
前記試料ステージの移動を測定する光を反射させるミラ
ーを備えた測定装置と、前記試料から発生した荷電粒子
を検出して前記試料の欠陥を検出する検出器とからなる
電子ビームを用いた検査装置において、前記ミラーの端
部に金属カバーを設けたことを特徴とする電子ビームを
用いた検査装置。
【請求項１４】電子ビームを発生する電子源と、前記電
子源で発生した電子ビームを試料に収束する収束レンズ
と、その収束された電子ビームで前記試料を走査する間
前記試料を連続的に移動させる試料ステージと、前記試
料から発生した荷電粒子を検出して前記試料の欠陥を検
出する検出器とからなる電子ビームを用いた検査装置に
おいて、前記電子ビームの断面形状を補正する少なくと
も６極のコイルを有することを特徴とする電子ビームを
用いた検査装置。
【請求項１５】電子ビームを発生する電子源と、その発
生した電子ビームを試料に収束させる収束レンズと、そ
の収束された電子ビームで前記試料を走査する間前記試
料を連続的に移動させる試料ステージと、前記試料から
発生した荷電粒子を検出して前記試料の欠陥を検出する
荷電粒子検出器とからなる電子ビームを用いた検査装置
において、前記電子ビームのクロスオーバをブランキン
グの支点として前記電子ビームをブランキング偏向する
ブランキング偏向器を有することを特徴とする電子ビー
ムを用いた検査装置。
【請求項１６】請求項１５の記載において、前記荷電粒
子検出器で得られた情報を記憶するメモリと、その記憶
された情報を用いて前記試料の欠陥を検出する欠陥検出
手段とを有することを特徴とする電子ビームを用いた検
査装置。
【請求項１７】電子ビームを発生する電子源と、その発
生した電子ビームを試料に収束させる収束レンズと、そ
の収束された電子ビームで前記試料を走査する間前記試
料を連続的に移動させる試料ステージと、前記試料から
発生した荷電粒子を検出して前記試料の欠陥を検出する
欠陥検出器とからなる電子ビームを用いた検査装置にお
いて、前記電子ビームで前記試料の第一の領域を走査し
て発生した第一の荷電粒子を検出して得られた第一の情
報を記憶するメモリと、前記電子ビームで前記試料の第
二の領域を走査して発生した第二の荷電粒子を検出して
得られた第二の情報と前記メモリに記憶された前記第一
の情報とを比較する比較手段とを備え、前記欠陥検出器
は前記比較手段での比較結果に基づいて前記試料の欠陥
を検出することを特徴とする電子ビームを用いた検査装
置。