JP2000277577A

JP2000277577A - 検査方法

Info

Publication number: JP2000277577A
Application number: JP11083406A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Takekoshi; 秀和竹越
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-06
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: JP4288744B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電子ビームを用い、集積回路が形成された試
料の表面層を非破壊で高速に検査可能な検査方法を提供
する。【解決手段】試料に対して面状の電子ビームを照射す
る工程と、試料から発生する二次ビームを所定面に結像
させる工程とを有し、二次ビームを所定面に結像させる
結像条件が、電子ビームの照射による表面層の帯電状態
に応じて異なると共に、該帯電状態が前記表面層の物理
特性に対応することに基づいて、表面層の構造および材
質の少なくとも一方を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームを利用
して試料の表面層を検査する検査方法に関し、特に、集
積回路が形成された試料の表面層を検査する検査方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、集積回路は、多数の回路
素子を相互接続した状態で１つの半導体基板上に一括形
成したものである。そして、このような集積回路におい
ては、半導体基板上の絶縁層に、半導体基板の拡散領域
と配線層とを接続するためのコンタクトホールや、多層
配線の配線層間を接続するためのビアホールが多数形成
されている。これらのコンタクトホールやビアホールは
通常、周知のフォトリソグラフィーとエッチング処理と
を用いて絶縁層に形成される。

【０００３】例えばコンタクトホールの形成時、エッチ
ング処理は、絶縁層が完全に取り除かれ、絶縁層を貫通
して半導体基板が露出したところで終了させることが望
まれる。しかし、エッチング処理は多数のコンタクトホ
ールに対して同時に行われるため、いくつかのコンタク
トホールでは、取り除くべき絶縁層の一部が底部に残留
してしまい、半導体基板が完全に露出しないことがあ
る。

【０００４】このような欠陥コンタクトホールが存在す
る集積回路は、正常に動作しない不良品である。従来よ
り、半導体基板上の絶縁層に形成された多数のコンタク
トホールを検査するために、破壊検査による断面観察
や、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による表面観察が行わ
れてきた。

【０００５】ＳＥＭによれば、絶縁層に形成されたコン
タクトホールのうち、底部まで完全に開口している正常
コンタクトホールの画像のみを選択的に取り込むことが
できる。さらに、取り込んだ画像をテンプレート画像と
比較することで、欠陥コンタクトホールを判別すること
もできる。

【０００６】ＳＥＭによる表面観察は、電子ビーム照射
時のチャージアップ状態が正常コンタクトホールと欠陥
コンタクトホールとで異なり、かつチャージアップ状態
によって試料から放出される二次電子の量が変わること
を利用するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、コンタクト
ホール形成時の開口不良を低減するためには、エッチン
グ処理におけるオーバーエッチング量を増やすことが考
えられる。しかし、オーバーエッチングは、半導体基板
にダメージを与えてしまう。

【０００８】このため、オーバーエッチング量は、でき
るだけ多くのコンタクトホールを完全に開口でき、かつ
半導体基板へのダメージを最低限に抑えられるような値
に設定されることが望ましい。適切なオーバーエッチン
グ量の設定に当たっては、あるオーバエッチング量で形
成された多数のコンタクトホールのうち、何れが底部ま
で完全に開口した正常コンタクトホールかを全面にわた
って検査し、この検査結果を製造プロセスにフィードバ
ックすることが必要である。

【０００９】しかしながら、上記した従来の断面観察で
は、試料を破壊しなければならないため、検査効率が悪
く、試料の全面検査はとても望めない。また、上記した
ＳＥＭによる表面観察では、電子銃から照射される電子
ビームの径を電子光学系で充分に絞り込み、スポット状
に集束した電子ビームで試料面上を走査するので、試料
の全面検査を行うにはスループットが遅いという問題が
ある。

【００１０】したがって、コンタクトホールが底部まで
完全に開口しているか否かの検査は、部分的にしか行え
ないというのが現状である。一方、半導体基板上の絶縁
層に形成されたビアホールの場合、エッチング処理時に
下地配線層の材料（例えばアルミ）がビアホールの内壁
に付着することを防ぐため、下地配線層の上にバリア層
（例えばＴｉＮ）を積層させていることが多い。

【００１１】したがって、このようなビアホールの形成
時には、下地配線層が露出しないようにバリア層を残し
た状態で、エッチング処理を終了しなければならない。
このため、エッチング処理の終了後、多数のビアホール
の底部に残すべきバリア層がきちんと残っているか、バ
リア層が取り除かれて下地配線層が露出してしまってい
るかを検査したいという要求がある。

【００１２】しかしながら、上記したＳＥＭによる表面
観察では、ビアホールの底部がバリア層であるか下地配
線層であるかを区別することはできない。現在のとこ
ろ、ビアホール底部の材質検査に対応できる装置はな
い。本発明の目的は、電子ビームを用い、集積回路が形
成された試料の表面層を非破壊で高速に検査可能な検査
方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】（請求項１）請求項１に
記載の発明は、試料の表面層を検査する検査方法であっ
て、試料に対して面状の電子ビームを照射する工程と、
試料から発生する二次ビームを所定面に結像させる工程
とを有し、二次ビームを所定面に結像させる結像条件
が、電子ビームの照射による表面層の帯電状態に応じて
異なると共に、該帯電状態が表面層の物理特性に対応す
ることに基づいて、表面層の構造および材質の少なくと
も一方を判別するものである。

【００１４】このように、請求項１に記載の発明では、
電子ビームを面状に整形して試料に照射する。このと
き、照射領域内の試料の表面層は、物理特性が共通する
部分ごとに同じ帯電状態となる。二次ビームの結像条件
は表面層の帯電状態によって異なるため、ある物理特性
Ａの部分から発生した二次ビームが所定面に結像するよ
うに結像条件を設定したときには、別の物理特性Ｂの部
分から発生した二次ビームは所定面に結像しない。

【００１５】すなわち、表面層の物理特性が共通する部
分からの二次ビームのみを、選択的に所定面に結像させ
ることができる。また、結像条件の設定を変更すること
で、所定面に結像する二次ビームを、表面層の別の物理
特性の部分から発生したものに切り換えることができ
る。その結果、表面層の構造および材質の少なくとも一
方を判別できる。

【００１６】さらに、照射領域内の試料の物理特性が共
通する部分に対応する二次元画像が、そのまま所定面に
投影されるため、電子ビームで試料面上を走査すること
なく、物理特性が共通する部分に対応する二次元画像を
一括して取り込むことができる。したがって、請求項１
に記載の発明によれば、試料の表面層を非破壊で高速に
検査することができる。

【００１７】（請求項２）また、請求項２に記載の発明
は、請求項１に記載の検査方法において、結像条件が表
面層の帯電状態に応じて異なると共に、該帯電状態が表
面層の導通状態に対応することに基づいて、表面層に形
成された導通部と絶縁部とを判別するものである。

【００１８】請求項２に記載の発明では、電子ビームの
照射領域内において、試料の表面層の導通状態が共通す
る部分ごとに同じ帯電状態となる。二次ビームの結像条
件は表面層の帯電状態によって異なるため、例えば、表
面層の導通部から発生した二次ビームが所定面に結像す
るように結像条件を設定したときには、表面層の絶縁部
から発生した二次ビームは所定面に結像しない。

【００１９】すなわち、表面層の導通状態が共通する部
分（例えば導通部）からの二次ビームのみを、選択的に
所定面に結像させ、その二次元画像を取り込むことがで
きる。また、結像条件の設定を変更することで、所定面
に結像する二次ビームを、表面層の別の導通状態の部分
（例えば絶縁部）から発生したものに切り換えることが
できる。

【００２０】したがって、請求項１に記載の発明によれ
ば、試料の表面層に形成された導通部と絶縁部との判別
を、非破壊で高速に行うことができる。（請求項３）また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または請求項２に記載の検査方法において、試料の高さ
変動を検出する工程と、高さ変動に応じた結像条件の変
化を補正する工程とを有するものである。

【００２１】このように、請求項３に記載の発明では、
試料の高さ変動が生じた場合でも、結像条件を一定に保
つことができる。したがって、試料自体に反りやうねり
がある場合でも、試料の複数の領域から順次、表面層の
物理特性（導通状態）が共通する部分に対応する二次元
画像を選択的に取り込むことができ、試料の表面層を全
面にわたって検査することが可能となる。

【００２２】（請求項４）また、請求項４に記載の発明
は、請求項３に記載の検査方法において、結像条件の変
化を補正するに当たり、二次ビームを所定面に結像させ
る電子光学系への印加電圧を変化させるものである。し
たがって、請求項４に記載の発明では、当該検査方法を
実現するために用いられる装置を簡単かつ安価に構成す
ることができる。

【００２３】また、試料を高さ方向とは直交する面内で
移動させながら、試料の複数の領域から順次、上記の二
次元画像を選択的に取り込むことができるので、試料の
表面層の全面検査を高スループットで行うことができ
る。（請求項５）また、請求項５に記載の発明は、請求項３
または請求項４に記載の検査方法において、所定面に結
像された二次ビームに基づいて画像を取り込む工程と、
試料の中で同じパターンが形成された複数の領域に対し
て各々取り込んだ画像を、互いに比較する工程とを有す
るものである。

【００２４】このように、請求項５に記載の発明では、
取り込んだ複数の画像を互いに比較するだけで、テンプ
レート画像と比較することなく、パターン形成の良・不
良を推測することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を詳細に説明する。

【００２６】本実施形態は、請求項１〜請求項５に対応
する。図１は、本実施形態の検査方法を実現するために
用いられる検査装置１０の構成図である。検査装置１０
は、一次コラム２１と、二次コラム２２と、チャンバー
２３とで構成されている。このうち一次コラム２１は、
二次コラム２２の側面に対して斜めに取り付けられてい
る。また、二次コラム２２の下部には、チャンバー２３
が取り付けられている。

【００２７】これら一次コラム２１，二次コラム２２，
チャンバー２３は、真空排気系（不図示）と繋がってお
り、真空排気系のターボポンプにより排気されて、内部
の真空状態が維持される。ここで、一次コラム２１、二
次コラム２２およびチャンバー２３の構成について各々
説明する。

【００２８】〔一次コラム〕一次コラム２１の内部に
は、電子を加速して出射する電子銃２４が配置されてい
る。この電子銃２４の陰極には、矩形陰極で大電流を取
り出すことができるランタンヘキサボライト（Ｌａ
Ｂ₆）が用いられる。

【００２９】また、一次コラム２１の内部には、電子銃
２４から出射される電子ビーム（以下「一次ビーム」と
いう）の光軸上に、３段構成の一次光学系２５が配置さ
れている。一次光学系２５の各段は、回転軸非対称の四
重極（または八重極）の静電レンズ（または電磁レン
ズ）にて構成される。例えば、一次光学系２５の各段
が、図２に示されるように、４つの円柱ロッド１〜４か
らなる静電レンズの場合、対向する円柱ロッド同士（１
と３，２と４）が等電位に設定され、かつ互いに逆の電
圧特性（１と３に＋Ｖｑ、２と４に−Ｖｑ）が与えられ
る。このような静電レンズは、いわゆるシリンドリカル
レンズと同様、矩形陰極の長軸（Ｘ軸），短軸（Ｙ軸）
各々で一次ビームの集束や発散を引き起こすものであ
る。

【００３０】したがって、一次光学系２５によれば、各
静電レンズのレンズ電圧を最適化することによって、出
射電子を損失することなく、一次ビームの断面を任意の
形状（矩形状や楕円形状など）に整形することができ
る。図２には、一次ビームの断面が矩形状の場合が示さ
れている。さらに、一次コラム２１（図１）には、一次
光学系２５の各静電レンズのレンズ電圧を制御すると共
に、電子銃２４の加速電圧Ｖacを制御する一次コラム制
御ユニット４５が接続されている。また、一次コラム制
御ユニット４５は、ＣＰＵ４３に接続されている。

【００３１】〔チャンバー〕チャンバー２３の内部に
は、図１に示されるように、試料２８を載置するステー
ジ２７と、試料２８の表面の高さを検出するＺセンサ２
６とが設置されている。このうちステージ２７には、ス
テージ制御ユニット４９が接続されている。このステー
ジ制御ユニット４９は、ステージ２７をＸＹ方向に駆動
すると共に、ステージ２７のＸＹ位置に応じたＸＹ位置
信号をＣＰＵ４３に出力する。

【００３２】なお、ステージ２７には、所定のリターデ
ィング電圧Ｖｒ（後述する）が印加されている。また、
Ｚセンサ２６は、図３に示されるように、試料２８の表
面（試料面２８ａ）に向けて光を出射する発光素子５１
と、発光素子５１からの出射光の光路上に配置されるコ
リメータレンズ５２と、試料面２８ａで反射した光の光
路上に配置される集光レンズ５３と、２分割ディテクタ
５４とから構成される。因みに、２分割ディテクタ５４
は、図４に示されるように、２つの受光部５４ａ，５４
ｂを有する。

【００３３】このようなＺセンサ２６（図３）におい
て、試料面２８ａからの反射光Ｌ１は、試料面２８ａの
高さ（Ｚ位置）に応じて２分割ディテクタ５４の異なる
位置に入射する。図３には、試料面２８ａのＺ位置がＺ
１，Ｚ２，Ｚ３のとき、試料面２８ａからの反射光Ｌ１
が２分割ディテクタ５４の位置ａ，ｂ，ｃに入射する様
子が示されている。また、図４には、反射光Ｌ１と受光
部５４ａ，５４ｂとの位置関係が示されている。

【００３４】２分割ディテクタ５４は、受光部５４ａ，
５４ｂ各々において反射光Ｌ１を受光し、受光量の差に
基づく差信号を出力する。因みに、この差信号は、２分
割ディテクタ５４における反射光Ｌ１の入射位置（ａ，
ｂ，ｃ）、すなわち、試料面２８ａのＺ位置（Ｚ１，Ｚ
２，Ｚ３）に対応する。なお、このＺセンサ２６には、
Ｚセンサ制御ユニット４７（図１）が接続されている。
このＺセンサ制御ユニット４７は、Ｚセンサ２６を駆動
すると共に、２分割ディテクタ５４からの差信号を取得
し、この差信号に基づいて、試料面２８ａのＺ位置に応
じたＺ位置信号をＣＰＵ４３に出力する。

【００３５】ＣＰＵ４３は、試料面２８ａのＺ位置の基
準値を記憶している。このため、ＣＰＵ４３では、Ｚセ
ンサ制御ユニット４７からのＺ位置信号に基づいて、検
出された試料面２８ａのＺ位置と基準値との差を求め、
試料面２８ａの高さΔＺを検出する。なお、ディテクタ
５４として、２分割ディテクタを示したが、これに限る
ものではなく、４分割ディテクタを用いたものでもよ
い。また、出射光を複数化して多点で計測する多点ＡＦ
系を用い、試料面２８ａのＺ位置と傾斜とを検出するよ
うにしてもよい。

【００３６】〔二次コラム〕二次コラム２２の内部に
は、図１に示されるように、試料２８から発生する二次
ビーム（後述する）の光軸上に、カソードレンズ２９、
ニューメニカルアパーチャ３０、ウィーンフィルタ３
１、第２レンズ３２、フィールドアパーチャ３３、第３
レンズ３４、第４レンズ３５および検出器３７が配置さ
れる。

【００３７】このうちカソードレンズ２９は、例えば図
５に示されるように、３枚の電極２９ａ，２９ｂ，２９
ｃにて構成される。この場合、カソードレンズ２９の下
（試料２８側）から１つ目の電極２９ａと２つ目の電極
２９ｂとに電圧ＶCLが印加され、３番目の電極２９ｃは
ゼロ電位に設定される。カソードレンズ２９は、請求項
４の「電子光学系」に対応する。

【００３８】なお、このカソードレンズ２９には、電極
２９ａ，２９ｂへの印加電圧ＶCLを制御するカソードレ
ンズ制御ユニット５０（図１）が接続されている。ま
た、ニューメニカルアパーチャ３０は、開口絞りに相当
するもので、上記カソードレンズ２９の開口角を決定す
る。その形状は、円形の穴が開いた金属製（Ｍｏ等）の
薄膜板である。

【００３９】このニューメニカルアパーチャ３０は、そ
の開口部がカソードレンズ２９の焦点位置になるように
配置されている。このため、ニューメニカルアパーチャ
３０とカソードレンズ２９とは、テレセントリックな電
子光学系を構成している。ウィーンフィルタ３１は、電
磁プリズムとして作用する偏向器であり、ウィーン条件
（Ｅ＝ｖＢ。なお、ｖは荷電粒子の速度、Ｅは電界、Ｂ
は磁界を表し、Ｅ⊥Ｂである。）を満たす荷電粒子（例
えば二次ビーム）のみを直進させ、それ以外の荷電粒子
（例えば一次ビーム）の軌道を曲げることができる。

【００４０】第２レンズ３２，第３レンズ３４，第４レ
ンズ３５はすべて、ユニポテンシャルレンズまたはアイ
ンツェルレンズと呼ばれる回転軸対称型のレンズであ
り、それぞれ３枚の電極で構成されている（図７参
照）。各レンズは通常、外側の２つの電極をゼロ電位と
し、中央の電極に印加する電圧を変えることでレンズ作
用が制御される。

【００４１】また、第２レンズ３２と第３レンズ３４と
の間には、フィールドアパーチャ３３が配置されてい
る。このフィールドアパーチャ３３は、光学顕微鏡の視
野絞りと同様、視野を必要範囲に制限する。また、検出
器３７（図１）は、電子を加速増倍するＭＣＰ（マイク
ロチャネルプレート）３８と、電子像を光学像に変換す
る蛍光面３９および不図示の光学リレーレンズを有する
ＦＯＰ（ファイバオプティックプレート）４０と、光学
像を撮像するＣＣＤカメラ４１とから構成される。

【００４２】因みに、ＦＯＰ４０の光学リレーレンズ
は、蛍光面３９での光学像を約１／３に縮小してＣＣＤ
カメラ４１の撮像面に投影する。なお、ＦＯＰ４０は、
ファイバオプティックプレートに限るものではなく、光
学リレーレンズ系であればよい。また、ＣＣＤカメラ４
１は、撮像した光学像に基づく信号電荷を、例えば１／
３０秒おきに読み出す。

【００４３】なお、この検出器３７には、画像処理ユニ
ット４２が接続されている。この画像処理ユニット４２
は、ＣＣＤカメラ４１からの信号電荷をＡ／Ｄ変換した
のち、内部のＶＲＡＭに格納して画像情報を作成し、Ｃ
ＰＵ４３に出力する。さらに、二次コラム２２には、上
記の第２レンズ３２，第３レンズ３４，第４レンズ３５
の各レンズ電圧を制御すると共に、ウィーンフィルタ３
１に印加する電磁界を制御する二次コラム制御ユニット
４６が接続されている。

【００４４】これら二次コラム制御ユニット４６，画像
処理ユニット４２，カソードレンズ制御ユニット５０
は、ＣＰＵ４３に接続されている。なお、ＣＰＵ４３に
は、ＣＲＴ４４が接続されている。ＣＰＵ４３は、画像
処理ユニット４２から出力される画像情報に基づいて、
ＣＲＴ４４に画像を表示させる。また、ＣＰＵ４３は、
画像情報をメモリに転送する。

【００４５】次に、上記のように構成された検査装置１
０における一次ビームおよび二次ビームの軌道などにつ
いて順に説明する。〔一次ビーム〕図５に示されるように、電子銃２４から
の一次ビームは、一次光学系２５のレンズ作用を受けな
がらウィーンフィルタ３１の中心部に斜めに入射する。
なお、図５には、矩形陰極のＸ方向断面に放出された電
子の軌道とＹ方向断面に放出された電子の軌道とが示さ
れている。

【００４６】ウィーンフィルタ３１に入射した一次ビー
ムは、ウィーンフィルタ３１の偏向作用により軌道が曲
げられ、ニューメニカルアパーチャ３０の開口部に到達
する。ここで、一次光学系２５のレンズ電圧の設定によ
り、一次ビームはニューメニカルアパーチャ３０の開口
部で結像するようになっている。ニューメニカルアパー
チャ３０の開口部で結像した一次ビームは、カソードレ
ンズ２９を介して、試料面２８ａに照射される。ここ
で、ニューメニカルアパーチャ３０とカソードレンズ２
９とはテレセントリックな電子光学系を構成しているた
め、カソードレンズ２９を通過した一次ビームは平行ビ
ームとなる。その結果、試料面２８ａには一次ビームが
垂直かつ均一に照射される。すなわち、光学顕微鏡で云
うケーラー照明が実現される。

【００４７】また、試料２８を載置するステージ２７に
は上記のリターディング電圧Ｖｒが印加されているた
め、カソードレンズ２９の電極２９ａと試料２８との間
には、一次ビームに対して負の電界が形成される。した
がって、カソードレンズ２９を通過した一次ビームは、
試料面２８ａに到達するまでに減速される。このため、
試料２８の破壊が防止される。

【００４８】なお、検査装置１０内に散乱する不要な電
子ビームは、ニューメニカルアパーチャ３０によって試
料面２８ａに到達することが阻止される。このため、試
料２８のコンタミネーションが防止される。ところで、
試料面２８ａにおける一次ビームの照射領域２４Ａは、
一次光学系２５へのレンズ電圧を制御することにより整
形され、図６に示されるように、例えば矩形状とされて
いる。

【００４９】このように、検査装置１０のステージ２７
に載置された試料２８には、面状の一次ビームが照射さ
れる。なお、一次ビームの照射領域２４Ａ内に位置する
試料２８には、その表面層の導通状態、および一次ビー
ムの加速電圧Ｖacに応じてチャージアップ（帯電）が発
生する（詳細は後述する）。また、この照射領域２４Ａ
内に位置する試料２８には、上記したＺセンサ２６の発
光素子５１からの出射光が入射するようになっている。
これにより、照射領域２４Ａ内での試料面２８ａの高さ
変動ΔＺが、Ｚセンサ２６からの出力に基づいて検出さ
れる。

【００５０】〔二次ビーム〕試料２８に一次ビームが照
射されると、その照射領域２４Ａ内の試料２８から、二
次電子、反射電子、または後方散乱電子のうち、少なく
とも１種からなる二次ビームが発生する（図７）。この
二次ビームは、照射領域２４Ａの二次元画像情報を有す
る。なお、上記のように一次ビームが試料面２８ａに対
して垂直に照射されたので、二次ビームは影のない鮮明
な像を有することになる。

【００５１】ここで、試料２８を載置するステージ２７
にはリターディング電圧Ｖｒが印加されているため、試
料２８とカソードレンズ２９の電極２９ａとの間には、
二次ビームに対して正の電界が形成される。したがっ
て、試料２８から発生した二次ビームは、カソードレン
ズ２９に向けて加速される。

【００５２】そして、二次ビームは、カソードレンズ２
９によって集束作用を受け、ニューメニカルアパーチャ
３０を通過すると共に、ウィーンフィルタ３１の偏向作
用も受けずにそのまま直進し、第２レンズ３２を介して
フィールドアパーチャ３３面（以下「基準面３３ａ」と
いう）に結像する。この基準面３３ａは、請求項１の
「所定面」に対応する。

【００５３】なお、ウィーンフィルタ３１に印加する電
磁界を変えることで、二次ビームから、特定のエネルギ
ー帯を持つ電子（例えば二次電子、反射電子、または後
方散乱電子）のみを選択して通過させることができる。
そして、フィールドアパーチャ３３を通過した二次ビー
ムは、後段に配置された第３レンズ３４と第４レンズ３
５とによって集束や発散を繰り返し、検出器３７の検出
面に再結像される。

【００５４】このように、試料２８から発生した二次ビ
ームは、カソードレンズ２９と第２レンズ３２とにより
１回結像し、その後、第３レンズ３４と第４レンズ３５
とにより１回ずつ結像する（合計３回結像）。なお、第
３レンズ３４と第４レンズ３５とを合わせて１回の結像
を行わせるようにしてもよい（合計２回結像）。上記の
ように、試料２８から発生した二次ビームの結像を、カ
ソードレンズ２９だけで行うのではなく、第２レンズ３
２と合わせて行うことにより、レンズ収差の発生を抑え
ることができる。

【００５５】また、フィールドアパーチャ３３は、後段
の第３レンズ３４および第４レンズ３５と共に、不要な
二次ビームを遮断して、検出器３７のチャージアップや
コンタミネーションを防いでいる。ニューメニカルアパ
ーチャ３０は、二次ビームに対しては、後段の第２レン
ズ３２〜第４レンズ３５のレンズ収差を抑える役割を果
たしている。

【００５６】このように、試料２８から発生して検出器
３７の検出面に再結像した二次ビームは、検出器３７内
のＭＣＰ３８を通過する際に加速増倍され、蛍光面３９
で光に変換される。そして、蛍光面３９からの光は、Ｆ
ＯＰ４０を介してＣＣＤカメラ４１の撮像面に結像す
る。なお、第３レンズ３４，第４レンズ３５は、基準面
３３ａに得られた中間像を拡大投影するためのレンズで
ある。したがって、試料面２８ａでの照射領域２４Ａの
二次元像は、検出器３７の検出面に拡大投影される。

【００５７】また、検出器３７の検出面に投影された照
射領域２４Ａの二次元像（二次ビームの像）は、蛍光面
３９において光学像に変換されたのち、ＦＯＰ４０を介
してＣＣＤカメラ４１の撮像面にそのまま投影される。
そして、この投影像は、上記の画像処理ユニット４２，
ＣＰＵ４３（図１）を介して、ＣＲＴ４４に画像表示さ
れる。

【００５８】ところで、上記の検査装置１０において、
試料２８から発生した二次ビーム（図７）が基準面３３
ａに結像するか否かは、試料２８とカソードレンズ２９
との間の電位差Ｖscで決まる。この電位差Ｖscがある一
定値Ｖsc０に保たれているとき、試料２８からの二次ビ
ームが基準面３３ａに結像するとする。したがって、電
位差Ｖscが一定値Ｖsc０から外れると、試料２８からの
二次ビームは基準面３３ａに結像しない。

【００５９】なお、この電位差Ｖscに関わる装置パラメ
ータは、カソードレンズ２９への印加電圧ＶCLと、試料
面２８ａからカソードレンズ２９の下端部（試料２８側
の端部）２９ｄまでの距離ＷＤとである。これら印加電
圧ＶCLと距離ＷＤとの組み合わせは、請求項の「結像条
件」に対応する。また、電位差Ｖscには、上記の装置パ
ラメータ（印加電圧ＶCL，距離ＷＤ）の他、試料２８の
表面層のチャージアップ状態も関係するが、詳細は後述
する。

【００６０】因みに、上記の装置パラメータのうち、距
離ＷＤが変化した場合、この距離ＷＤの変化に基づく電
位差Ｖscの変化分は、カソードレンズ２９への印加電圧
ＶCLの調整によって補正することができる。

【００６１】したがって、試料２８の表面層のチャージ
アップ状態が一定の場合には、距離ＷＤが変化しても、
印加電圧ＶCLを調整することによって電位差Ｖscを一定
値Ｖsc０に保ち、試料２８からの二次ビームを基準面３
３ａに結像させることができる。このようなフォーカス
制御のため、ＣＰＵ４３には、距離ＷＤの変化量に対す
る印加電圧ＶCLの調整量が、制御テーブルとして予め与
えられている。制御テーブルは、印加電圧ＶCLを変化さ
せても、撮影倍率が変わらないようなレンズ条件に設定
することが好ましい。

【００６２】なお、距離ＷＤの変化は、ステージ２７の
ＸＹ移動時に、試料面２８ａの高さ変動ΔＺが生じたと
きに起こる。また、試料面２８ａの高さ変動ΔＺは、試
料２８自体の反りやうねり、試料２８をステージ２７に
取り付けたときに生じる傾き、ステージ２７自体の傾
き、またはステージ２７の上下動などに起因する。上記
のＣＰＵ４３は、Ｚセンサ制御ユニット４７からの出力
（Ｚ位置信号）に基づいて、試料面２８ａの高さ変動Δ
Ｚを検出したのち、距離ＷＤの変化量を求め、上記の制
御テーブルに基づいて印加電圧ＶCLの調整量を設定し
て、カソードレンズ制御ユニット５０に印加電圧信号を
出力する。

【００６３】次に、上記の検査装置１０（図１〜図７）
を用い、試料２８の表面層を検査する方法について、検
査対象となる試料２８の具体例を２通り挙げて説明す
る。本実施形態の検査方法は、一次ビームの照射によっ
て試料２８の表面層に発生するチャージアップ状態に応
じて、試料２８からの二次ビームを基準面３３ａに結像
させるための装置パラメータ（印加電圧ＶCL，距離Ｗ
Ｄ）が異なると共に、このチャージアップ状態が試料２
８の表面層の導通状態に対応することを利用するもので
ある。この検査方法によれば、試料２８の表面層に形成
された導通部と絶縁部とを判別することができる。

【００６４】ここで、検査対象となる１つ目の試料２８
について説明する。図８に示されるように、試料２８
は、多数（図８では１０個）のコンタクトホール６３，
６３，…が形成されたものである。これら多数のコンタ
クトホール６３，６３，…は、周知のフォトリソグラフ
ィーとエッチング処理とを用い、図９に示されるシリコ
ン(Ｓｉ)基板６１上の絶縁層６２（例えばＳｉＯ₂層）
に一括形成される。

【００６５】このため、コンタクトホール６３，６３，
…の中には、図１０(ａ)に示されるように、絶縁層６２
が完全に取り除かれ、絶縁層６２を貫通してＳｉ基板６
１が露出した正常なコンタクトホール６３ａだけでな
く、図１０(ｂ)に示されるように、底部に取り除くべき
絶縁層６２の一部が残留してしまった欠陥コンタクトホ
ール６３ｂも含まれる。

【００６６】正常なコンタクトホール６３ａ（図１０
(ａ)）のＳｉ基板６１が露出した底部を「露出部６１
ａ」という。欠陥コンタクトホール６３ｂ（図１０
(ｂ)）の底部に残留した絶縁層６２の一部を「残余部６
２ａ」という。そこで、試料２８の絶縁層６２に形成さ
れた多数のコンタクトホール６３，６３，…を検査する
に当たり、試料２８に一次ビームを照射する。このと
き、一次ビームの加速電圧Ｖacを、試料２８の絶縁層６
２がチャージアップしやすい値に設定することが好まし
い。

【００６７】一次ビームの照射時、正常なコンタクトホ
ール６３ａは、図１１(ａ)に示されるように、チャージ
アップしない。これは、底部が露出部６１ａ（すなわち
導通部）だからである。一方、欠陥コンタクトホール６
３ｂは、一次ビームの照射時、図１１(ｂ)に示されるよ
うに、チャージアップする。これは、底部が残余部６２
ａ（すなわち絶縁部）だからである。

【００６８】ここで、一次ビームの照射領域２４Ａの中
に、チャージアップしてない正常なコンタクトホール６
３ａ（露出部６１ａ）と、チャージアップしている欠陥
コンタクトホール６３ｂ（残余部６２ａ）とが、混在し
ているとする。このとき、照射領域２４Ａ内の試料２８
とカソードレンズ２９との間の電位差Ｖscは、照射領域
２４Ａ内の試料２８のチャージアップ状態に応じて部分
的に変化することになる。すなわち、残余部６２ａとカ
ソードレンズ２９との間の電位差Ｖscが、露出部６１ａ
とカソードレンズ２９との間の電位差Ｖscから、チャー
ジアップした分ΔＶscだけずれることになる。

【００６９】したがって、上記した装置パラメータ（印
加電圧ＶCL，距離ＷＤ）の設定を、露出部６１ａとカソ
ードレンズ２９との間の電位差Ｖscが一定値Ｖsc０に保
たれるようにした場合（例えば印加電圧ＶCL＝ＶCL１，
距離ＷＤ＝ＷＤ１）、残余部６２ａとカソードレンズ２
９との間の電位差Ｖscは一定値Ｖsc０から外れることに
なる。

【００７０】このとき、図１２に示されるように、試料
２８の露出部６１ａから発生した二次ビームは基準面３
３ａに結像するが、残余部６２ａからの二次ビームは基
準面３３ａに結像しない。その結果、ＣＲＴ４４には、
露出部６１ａ（正常なコンタクトホール６３ａ）に対応
する画像のみが鮮明に表示される。図１４に、露出部６
１ａ（正常なコンタクトホール６３ａ）に対応する画像
の例を示す。

【００７１】一方、装置パラメータ（印加電圧ＶCL，距
離ＷＤ）の設定を変更し、残余部６２ａとカソードレン
ズ２９との間の電位差Ｖscが一定値Ｖsc０に保たれるよ
うにした場合（例えば印加電圧ＶCL＝ＶCL２（≠ＶCL
１），距離ＷＤ＝ＷＤ１）、露出部６１ａとカソードレ
ンズ２９との間の電位差Ｖscは一定値Ｖsc０から外れる
ことになる。

【００７２】このとき、図１３に示されるように、試料
２８の残余部６２ａから発生した二次ビームは基準面３
３ａに結像するが、露出部６１ａからの二次ビームは基
準面３３ａに結像しない。その結果、ＣＲＴ４４には、
残余部６２ａ（欠陥コンタクトホール６３ｂ）に対応す
る画像のみが鮮明に表示される。図１５に、残余部６２
ａ（欠陥コンタクトホール６３ｂ）に対応する画像の例
を示す。

【００７３】因みに、露出部６１ａ（正常なコンタクト
ホール６３ａ）の画像が鮮明に表示されるときの装置パ
ラメータ（印加電圧ＶCL１，距離ＷＤ１）と、残余部６
２ａ（欠陥コンタクトホール６３ｂ）の画像が鮮明に表
示されるときの装置パラメータ（印加電圧ＶCL２，距離
ＷＤ１）との違いは、上記した残余部６２ａのチャージ
アップ分に基づく電位差ＶscのずれΔＶscに相当する。

【００７４】このように、本実施形態の検査方法によれ
ば、チャージアップしていない露出部６１ａ（正常なコ
ンタクトホール６３ａ）の鮮明な画像（例えば図１４）
と、チャージアップしている残余部６２ａ（欠陥コンタ
クトホール６３ｂ）の鮮明な画像（例えば図１５）と
を、装置パラメータ（印加電圧ＶCL，距離ＷＤ）の設定
変更により、別々に表示させることができる。

【００７５】その結果、試料２８（図８）に形成された
多数のコンタクトホール６３，６３，…の中で、正常な
コンタクトホール６３ａ（図１０(ａ)）と、欠陥コンタ
クトホール６３ｂ（図１０(ｂ)）とを区別することがで
きる。また、照射領域２４Ａ内に位置する試料２８の中
に存在する露出部６１ａ（正常なコンタクトホール６３
ａ）の画像、または残余部６２ａ（欠陥コンタクトホー
ル６３ｂ）の画像を、一括して取り込むことができるた
め、試料２８のコンタクトホール検査を非破壊で高速に
行うことができる。

【００７６】さらに、本実施形態の検査方法によれば、
上記したＺセンサ２６からの出力に基づいて試料面２８
ａの高さ変動ΔＺを常に管理しながら、ステージ２７を
ＸＹ移動させることによって、試料２８の複数の領域６
５Ａ，６５Ｂ，…（図１６）から順次、上記した露出部
６１ａ（正常なコンタクトホール６３ａ）に対応する画
像のみ、または残余部６２ａ（欠陥コンタクトホール６
３ｂ）に対応する画像のみを取り込むことができる。

【００７７】例えば、初めに試料２８の領域６５Ａを照
射領域２４Ａ内に位置させて、装置パラメータを印加電
圧ＶCL＝ＶCL１，距離ＷＤ＝ＷＤ１に設定し、領域６５
Ａの中に存在する露出部６１ａ（正常なコンタクトホー
ル６３ａ）の画像を取り込んだとする（図１２の状
態）。このとき、露出部６１ａとカソードレンズ２９と
の間の電位差Ｖscが一定値Ｖsc０に保たれる。なお、領
域６５Ａの中に残余部６２ａ（欠陥コンタクトホール６
３ｂ）が存在していても、その画像を取り込むことはで
きない。

【００７８】そして、その後、ステージ２７のＸＹ移動
により照射領域２４Ａ内に領域６５Ｂ（図１６）を位置
させたときに、試料面２８ａの高さ変動ΔＺが生じて、
距離ＷＤがＷＤ１から変化してしまったとする（図１７
(ａ)，図１８(ａ)の状態）。この場合、印加電圧ＶCL＝
ＶCL１に変化がなくても、距離ＷＤの変化に基づく電位
差Ｖscの変化分が発生するので、露出部６１ａとカソー
ドレンズ２９との間の電位差Ｖscは一定値Ｖsc０から外
れてしまい、露出部６１ａからの二次ビームは基準面３
３ａに結像しなくなる。その結果、領域６５Ｂ内に露出
部６１ａ（正常なコンタクトホール６３ａ）が存在して
いても、その画像を取り込むことはできなくなる。

【００７９】しかしながら、上記の検査装置１０では、
試料面２８ａの高さ変動ΔＺによって距離ＷＤが変化し
ても、この距離ＷＤの変化に基づく電位差Ｖscの変化分
は、印加電圧ＶCLの調整によって補正することができ
る。このため、試料面２８ａの高さ変動ΔＺが生じた場
合でも、露出部６１ａとカソードレンズ２９との間の電
位差Ｖscを一定値Ｖsc０に保つことができる。このと
き、露出部６１ａからの二次ビームは、図１７(ｂ)，図
１８(ｂ)に示されるように、基準面３３ａに結像するこ
とになる。

【００８０】したがって、領域６５Ｂ（図１６）におい
ても、領域６５Ａのときと同様に、露出部６１ａ（正常
なコンタクトホール６３ａ）の鮮明画像を取り込むこと
ができる。

【００８１】このように、本実施形態の検査方法によれ
ば、試料面２８ａの高さ変動ΔＺを管理し、距離ＷＤの
変化に基づく電位差Ｖscの変化分を補正しながら、試料
２８の複数の領域６５Ａ，６５Ｂ，…（図１６）を順
次、照射領域２４Ａ内に位置させる（すなわち面状の一
次ビームで試料面２８ａ上を走査する）ことにより、試
料２８上の所定パターンが形成されたダイ６５を全面に
わたってコンタクトホール検査することができる。

【００８２】その結果、ダイ６５の中に存在する露出部
６１ａ（正常なコンタクトホール６３ａ）全ての鮮明画
像を取り込むことができる。なお、残余部６２ａ（欠陥
コンタクトホール６３ｂ）についても同様に、試料面２
８ａの高さ変動ΔＺを管理しながら一次ビームで試料面
２８ａ上を走査することにより、ダイ６５の中に存在す
る全ての残余部６２ａ（欠陥コンタクトホール６３ｂ）
の鮮明画像を取り込むことができる。

【００８３】このときの装置パラメータ（印加電圧ＶC
L，距離ＷＤ）の設定は、上記した露出部６１ａ（正常
なコンタクトホール６３ａ）の画像取り込み時の装置パ
ラメータ（印加電圧ＶCL，距離ＷＤ）とは、欠陥コンタ
クトホール６３ｂの残余部６２ａのチャージアップ分に
基づく電位差ＶscのずれΔＶscだけ異なっている。ま
た、本実施形態の検査方法では、面状の一次ビームで試
料面２８ａ上を走査するため、ダイ６５の全面検査（画
像取り込み）を高スループットで行える。

【００８４】ここで、試料２８の上には通常、同じパタ
ーンが形成された複数のダイ６５，６５，…が配列され
ている（図１９）。本実施形態の検査方法によれば、こ
れら複数のダイ６５，６５，…の全面検査も高スループ
ットで行うことができ、試料２８を全面にわたってコン
タクトホール検査できる。

【００８５】その結果得られる試料２８全面に対する露
出部６１ａ（正常なコンタクトホール６３ａ）の画像、
または残余部６２ａ（欠陥コンタクトホール６３ｂ）の
画像は、コンタクトホール形成時のオーバエッチング量
を適切に設定する上で、非常に有効な情報となる。さら
に、実際の試料２８では、各ダイ６５の中に存在する多
数のコンタクトホール６３，６３，…のうち、正常なコ
ンタクトホール６３ａの数の方が、欠陥コンタクトホー
ル６３ｂの数よりも圧倒的に多い。

【００８６】したがって、装置パラメータ（印加電圧Ｖ
CL，距離ＷＤ）の設定変更によって、取り込んだ２つの
鮮明画像のうち、どちらが正常なコンタクトホール６３
ａの画像か、欠陥コンタクトホール６３ｂの画像かを推
測することができる。さらに、試料面２８ａの高さ変動
ΔＺを管理しながら一次ビームで試料面２８ａ上を走査
し、取り込んだ複数のダイ６５，６５，…の画像を比較
することにより、テンプレート画像と比較しなくても、
画像の共通部分が正常なコンタクトホール６３ａであ
り、共通してない部分が欠陥コンタクトホール６３ｂで
あると推測できる。

【００８７】次に、検査対象となる２つ目の試料２８に
ついて説明する。図２０に示されるように、２つ目の試
料２８は、多数（図２０では１０個）のビアホール７
４，７４，…が形成されたものである。これら多数のビ
アホール７４，７４，…は、周知のフォトリソグラフィ
ーとエッチング処理とを用い、図２１に示されるバリア
層７２（例えばＴｉＮ層）上の絶縁層７３（例えばＳｉ
Ｏ₂層）に一括形成される。バリア層７２は、エッチン
グ処理時に下地配線層７１の材料（例えばアルミ）がビ
アホール７４の内壁に付着することを防ぐために、下地
配線層７１の上に積層されたものである。

【００８８】したがって、このようなビアホール７４の
形成時には、下地配線層７１が露出しないようにバリア
層７２を残した状態でエッチング処理を終了しなければ
ならない。

【００８９】しかし、多数のビアホール７４，７４，…
の中には、図２２(ａ)に示されるように、絶縁層７３が
完全に取り除かれ、絶縁層７３を貫通してバリア層７２
が露出した正常なビアホール７４ａだけでなく、図２２
(ｂ)に示されるように、残すべきバリア層７２が底部か
ら取り除かれてしまった欠陥ビアホール７４ｂも含まれ
る。

【００９０】正常なビアホール７４ａ（図２２(ａ)）の
底部に残されたバリア層７２を「残余部７２ａ」とい
う。欠陥ビアホール７４ｂ（図２２(ｂ)）の下地配線層
７１が露出した底部を「露出部７１ａ」という。そこ
で、試料２８の絶縁層７３に形成された多数のビアホー
ル７４，７４，…を検査するに当たり、試料２８に一次
ビームを照射する。このとき、一次ビームの加速電圧Ｖ
acを、試料２８のバリア層７２がチャージアップしやす
い値に設定することが好ましい。

【００９１】一次ビームの照射時、正常なビアホール７
４ａは、図２３(ａ)に示されるように、チャージアップ
する。これは、底部が残余部７２ａ（すなわち絶縁部）
だからである。一方、欠陥ビアホール７４ｂは、一次ビ
ームの照射時、図２３(ｂ)に示されるように、チャージ
アップしない。これは、底部が露出部７１ａ（すなわち
導通部）だからである。

【００９２】したがって、上述したコンタクトホール６
３の場合と同様に、装置パラメータ（印加電圧ＶCL，距
離ＷＤ）の設定を変更することにより、チャージアップ
している残余部７２ａ（正常なビアホール７４ａ）の画
像と、チャージアップしていない露出部７１ａ（欠陥ビ
アホール７４ｂ）の画像とを、別々に取り込むことがで
きる。

【００９３】その結果、試料２８（図２０）に形成され
た多数のビアホール７４，７４，…の中で、正常なビア
ホール７４ａ（図２２(ａ)）と、欠陥ビアホール７４ｂ
（図２２(ｂ)）とを区別することができる。すなわち、
ビアホール７４，７４，…の底部の材料を検査できる。
また、残余部７２ａ（正常なビアホール７４ａ）の画
像、または露出部７１ａ（欠陥ビアホール７４ｂ）の画
像を、一括して取り込むことができるため、試料２８の
ビアホール検査を非破壊で高速に行うことができる。

【００９４】さらに、Ｚセンサ２６からの出力によって
試料面２８ａの高さ変動ΔＺを常時管理し、一次ビーム
で試料面２８ａ上を走査することにより、試料２８のダ
イから、チャージアップしている残余部７２ａ（正常な
ビアホール７４ａ）の画像、またはチャージアップして
いない露出部７１ａ（欠陥ビアホール７４ｂ）の画像を
取り込むこともできる。

【００９５】また、試料２８の複数のダイの全面検査も
高スループットで行うことができ、試料２８を全面にわ
たってビアホール検査できる。その結果得られる試料２
８全面に対する残余部７２ａ（正常なビアホール７４
ａ）の画像、または露出部７１ａ（欠陥ビアホール７４
ｂ）の画像は、ビアホール形成時のオーバエッチング量
を適切に設定する上で、非常に有効な情報となる。

【００９６】なお、上述した実施形態では、欠陥コンタ
クトホール６３ｂの残余部６２ａ（図１１）、および正
常ビアホール７４ａの残余部７２ａ（図２３）が、マイ
ナスの電荷にチャージアップする例を示したが、その極
性は一次ビームのエネルギー（加速電圧Ｖac）に応じて
変化し、プラスの電荷にチャージアップすることもあり
得る。本実施形態の検査方法は、チャージアップの極性
に関わらず実行することができる。

【００９７】さらに、上述した実施形態では、エッチン
グ処理の終了後、コンタクトホール６３やビアホール７
４を検査する場合を例に説明したが、コンタクトホール
６３やビアホール７４にタングステンを充填した後でも
同様に検査することができる。

【００９８】また、上述した実施形態では、試料面２８
ａの高さ変動ΔＺによって距離ＷＤが変化したとき、こ
の距離ＷＤの変化に基づく電位差Ｖscの変化分を、印加
電圧ＶCLの調整によって補正する例を説明したが、ステ
ージ２７をＺ方向に駆動して試料面２８ａの高さを元に
戻すことにより、電位差Ｖscの変化分を補正することも
できる。

【００９９】さらに、上述した実施形態では、距離ＷＤ
の変化に基づく電位差Ｖscの変化分を、カソードレンズ
２９への印加電圧ＶCLを調整することで補正する例を説
明したが、第２レンズ３２への印加電圧も合わせて調整
に用いても構わない。また、第２レンズ３２への印加電
圧だけを調整しても、電位差Ｖscの変化分を補正するこ
とができる。

【０１００】さらに、上述した実施形態では、一次ビー
ムの照射領域２４Ａを固定し、ステージ２７を駆動する
ことにより、一次ビームを試料面２８ａ上で走査させる
例を説明したが、この構成に限らない。例えば、一次コ
ラム２１内の一次ビームの光軸上に偏向器を配置し、こ
の偏向器への印加電圧を制御することにより、一次ビー
ムの軌道を偏向させることが可能な装置であれば、照射
領域２４Ａを試料面２８ａ上で移動させて、ステージ２
７を停止させておくことにより、一次ビームを試料面２
８ａ上で走査させることができる。

【０１０１】また、上述した実施形態では、斜入射式の
Ｚセンサ２６を用い、照射領域２４Ａと高さ変動ΔＺの
検出箇所とを一致させたが、照射領域２４Ａと高さ変動
ΔＺの検出箇所とが一致しないＺセンサ（例えばＴＴＬ
検出方式）を用いて試料面２８ａの高さ変動ΔＺを常時
管理することもできる。さらに、電子ビームによる試料
の検出前に、試料全面に対して高さ変動の検出を行い、
試料全面のフォーカス制御量マップを予め作成してもよ
い。また、例えば、このとき電子ビーム軸に隣接する位
置に光学顕微鏡を配置して、この光学顕微鏡によって試
料の高さ変動を検出してもよい。また、高さ変動の検出
は、まず大まかに試料の数箇所について高さ変動を検出
し、それ以外のデータ空白箇所については補間処理で補
ってもよい。

【０１０２】また、上述した実施形態では、ＣＰＵ４３
に予め与えた制御テーブルを用いてフォーカス制御を行
う例を説明したが、それに限定されず、ＣＰＵ４３が逐
一、距離ＷＤの変化量に対する印加電圧ＶCLの調整量を
算出してもよい。さらに、上述した実施形態では、一次
コラム２１の電子光学系（一次光学系２５）と二次コラ
ム２２の電子光学系（第２レンズなど）とを、ウィーン
フィルタ３１で接合する例を挙げたが、独立に構成した
ものについても本発明の検査方法を適用できる。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜請求項
５に記載の発明によれば、二次ビームの結像条件を選択
的に設定するだけで、簡単かつ高速に試料の表面層を非
破壊検査することができる。したがって、試料の表面層
の検査を全面にわたって行うことができ、製造プロセス
に対して非常に有用な検査結果をフィードバックするこ
とが可能となる。その結果、集積回路の微細化に伴うデ
バイス構造の高層化によりプロセスマージンが少なくな
っても、適切なプロセス条件の設定を確実に行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の検査装置１０の構成を示す図であ
る。

【図２】一次光学系２５の構成を示す図である。

【図３】Ｚセンサ２６を説明する図である。

【図４】Ｚセンサ２６を説明する図である。

【図５】一次ビームの軌道を示す図である。

【図６】一次ビームの照射領域２４Ａを説明する図であ
る。

【図７】二次ビームの軌道を示す図である。

【図８】１つ目の試料２８を説明する平面図である。

【図９】１つ目の試料２８を説明する断面図である。

【図１０】試料２８に形成されたコンタクトホールを説
明する断面図である。

【図１１】試料２８に形成されたコンタクトホールのチ
ャージアップ状態を説明する断面図である。

【図１２】試料２８から発生した二次ビームの結像状態
を説明する図である。

【図１３】試料２８から発生した二次ビームの結像状態
を説明する図である。

【図１４】取り込まれた画像の例を示す図である。

【図１５】取り込まれた画像の例を示す図である。

【図１６】試料２８の複数の検査を示す図である。

【図１７】試料２８から発生した二次ビームの結像状態
を説明する図である。

【図１８】試料２８から発生した二次ビームの結像状態
を説明する図である。

【図１９】試料２８の複数のダイを示す図である。

【図２０】２つ目の試料２８を説明する平面図である。

【図２１】２つ目の試料２８を説明する断面図である。

【図２２】試料２８に形成されたビアホールを説明する
断面図である。

【図２３】試料２８に形成されたビアホールのチャージ
アップ状態を説明する断面図である。

【符号の説明】

１０検査装置２１一次コラム２２二次コラム２３チャンバー２４電子銃２５一次光学系２６Ｚセンサ２７ステージ２８試料２９カソードレンズ３０ニューメニカルアパーチャ３１ウィーンフィルタ３２第２レンズ３３フィールドアパーチャ３３ａ基準面３４第３レンズ３５第４レンズ３７検出器３８ＭＣＰ３９蛍光面４０ＦＯＰ４１ＣＣＤカメラ４２画像処理ユニット４３ＣＰＵ４４ＣＲＴ４５一次コラム制御ユニット４６二次コラム制御ユニット４７Ｚセンサ制御ユニット４９ステージ制御ユニット５０カソードレンズ制御ユニット５１発光素子５２コリメータレンズ５３集光レンズ５４２分割ディテクタ６１シリコン基板６２，７３絶縁層６３コンタクトホール７１下地配線層７２バリア層

フロントページの続きＦターム(参考） 2G032 AF08 4M106 AA01 AA20 BA02 CB21 DH12 DH24 DH33 DH37 DH38 DH60 DJ04 DJ18 DJ19 DJ20 DJ24 9A001 BB01 BB03 BB04 BB05 EE05 HH21 HH23 HH24 HH27 HH28 HH34 KK15 KK16 KK31 KK35 KK36 KK37 KK42 LL02 LL05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料の表面層を検査する検査方法であっ
て、前記試料に対して面状の電子ビームを照射する工程と、前記試料から発生する二次ビームを所定面に結像させる
工程とを有し、前記二次ビームを前記所定面に結像させる結像条件が、
前記電子ビームの照射による前記表面層の帯電状態に応
じて異なると共に、該帯電状態が前記表面層の物理特性
に対応することに基づいて、前記表面層の構造および材
質の少なくとも一方を判別することを特徴とする検査方
法。
【請求項２】請求項１に記載の検査方法において、前記結像条件が前記表面層の帯電状態に応じて異なると
共に、該帯電状態が前記表面層の導通状態に対応するこ
とに基づいて、前記表面層に形成された導通部と絶縁部
とを判別することを特徴とする検査方法。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の検査方
法において、前記試料の高さ変動を検出する工程と、前記高さ変動に応じた前記結像条件の変化を補正する工
程とを有することを特徴とする検査方法。
【請求項４】請求項３に記載の検査方法において、前記結像条件の変化を補正するに当たり、前記二次ビー
ムを前記所定面に結像させる電子光学系への印加電圧を
変化させることを特徴とする検査方法。
【請求項５】請求項３または請求項４に記載の検査方
法において、前記所定面に結像された二次ビームに基づいて画像を取
り込む工程と、前記試料の中で同じパターンが形成された複数の領域に
対して各々取り込んだ前記画像を、互いに比較する工程
とを有することを特徴とする検査方法。