検査装置
【課題】 従来の光の散乱を用いた異物検出と、反射結像型電子顕微鏡による異物検出とでは、全く原理が異なることから、得られた異物検査データを直接比較することはできず、総合的な異物管理ができない課題があった。また、同一のウェハを、散乱光を用いた検査装置と反射結像型電子顕微鏡との別々の装置で検査を実施すると、二つの装置間でのウェハ搬送中に新たな異物が付着する危険性を除外できず、厳密な検査データの比較ができないという課題があった。
【解決手段】 反射結像型電子顕微鏡の対物レンズの周囲に、レーザー光導入システムと、散乱光検出器を配置し、同一の装置で散乱光による異物検出と、反射結像型電子顕微鏡による異物検出とを実施できるようにした。
【解決手段】 反射結像型電子顕微鏡の対物レンズの周囲に、レーザー光導入システムと、散乱光検出器を配置し、同一の装置で散乱光による異物検出と、反射結像型電子顕微鏡による異物検出とを実施できるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｉウェハ上の異物の有無を検査する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラッシュメモリやＣＰＵなどの半導体デバイス製造では、鏡面状に研磨されたSiウェハ上に微細な回路を形成する。Ｓｉウェハ上の微細回路の寸法は微細化が進んで、典型的な寸法は将来２０ナノメートル以下になるとされており、この様な微細寸法の回路パターンを形成する技術の研究開発が精力的に進められている。
【０００３】
このような微細回路の基板となるＳｉウェハ上に、微細回路の最小寸法程度の異物が存在すると、回路パターンの形成過程において欠陥が生じ、製造されたデバイスが正常に動作しなくなる。従って、例えば２０ナノメートルの寸法の微細回路の製造工程では、少なくとも２０ナノメートルの大きさの極微小異物が無いことを事前に確認することが必要である。
【０００４】
これまで、Ｓｉ基板上の極微小異物の有無の検査には、レーザー光をウェハ表面に照射して異物で散乱された光を検知する技術（光学散乱式検査技術）が用いられてきた。しかし、散乱光の強度は、異物の大きさの６乗に比例して減少するため、微細回路の寸法が小さくなり検出が要求される異物の大きさも小さくなると、急速に散乱強度が減少し、レーザー光の短波長化や検出器の高感度化にもかかわらず、２０ナノメートル以下の大きさの異物を光の散乱で検出することは極めて困難となっている。
【０００５】
このような極微細異物を検出できる技術としては、走査電子顕微鏡や原子間力顕微鏡などがある。これらの顕微鏡は極めて高い空間分解能を有しており、２０ナノメートルのサイズの異物の像を得ることは容易である。しかしながら、これらの顕微鏡の像を得るために必要な時間は、ミクロンサイズの小さい視野には実用的な時間であるが、例えば、直径３００ミリのＳｉウェハ表面全てを、十分な分解能（１０ナノメートルを仮定）で検査しようとすると、極めて長い時間となり、試算では、原子間力顕微鏡では約２０年、走査電子顕微鏡では２ヶ月の検査時間が必要となる。
【０００６】
一方、近年、検査速度の高速化を図った新たな電子線応用検査方法が、特許文献１や特許文献２に開示されている。これらの検査技術は、照射する電子線の加速電圧に近い負電位をウェハに与えることで、ウェハ上の検査視野全体に電子線を照射し、ウェハ表面近傍で電子を反射させ、反射した電子を電子レンズで結像し検査用の電子像を得る。但し、反射電子と言っても、特許文献１に開示された技術は、照射電子線の加速電圧より負の電位をウェハに与え、照射電子線がウェハに衝突する前に、負の電位によって反射された電子（ミラー電子）を結像する、ミラー電子顕微鏡（ＭＥＭ：Mirror Electron Microscope）を応用した検査技術であり、一方、特許文献２に開示された技術は、照射電子線の加速電圧に対し、例えば数Ｖ程度の正の電位をウェハに与え、照射電子線がウェハ表面に極めて低エネルギーで衝突し反射した電子を結像する、低エネルギー反射電子顕微鏡（ＬＥＥＭ：Low Energy Electron Microscope）を応用した検査技術である。
【０００７】
本明細書中で「反射電子」と記述する場合には、ミラー電子と低エネルギー反射電子の両者を含むものとする。また、ミラー電子あるいは低エネルギー反射電子を結像する電子顕微鏡を、以下では一括して反射結像型電子顕微鏡と記述する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１０８８６４号公報
【特許文献２】特開２００５−２２８７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の反射結像型電子顕微鏡を用いた検査は、走査電子顕微鏡を用いた検査装置に比べて高速であるが、従来の光学散乱方式の異物検査装置との比較では、１０倍以上時間がかかると試算される。光学散乱式検査装置を反射結像型電子顕微鏡で完全に入れ替えると、極微細の異物の検出はできるものの製造ラインの生産性を著しく劣化させるため、製造ラインでは、全数検査の光学散乱式検査装置と、抜き取り検査の反射結像型電子顕微鏡検査装置とを併用することになる。
【００１０】
しかしながら、従来の光学散乱式検査装置の異物検出と、反射結像型電子顕微鏡による異物検出とでは、全く原理が異なることから、得られた異物検査データを直接比較することはできず、総合的な異物管理ができない課題があった。また、同一のウェハを光学散乱式検査装置と反射結像型電子顕微鏡との別々の装置で検査を実施するとしても、二つの装置間でのウェハ搬送中に新たな異物が付着する危険性を除外できず、厳密な検査データの比較ができないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、反射結像型電子顕微鏡の対物レンズの周囲に、レーザー光導入システムと、散乱光検出器を配置し、同一の装置で散乱光による異物検出と、反射結像型電子顕微鏡による異物検出とを実施できるようにした。
【００１２】
具体的には、本発明は、電子を略平行電子ビームとして、試料に照射し、試料表面近傍で反射した電子ビームを試料表面上に形成した電界によって引き上げ、電子光学的手段によって電子像を得る、反射結像型電子顕微鏡を用いた検査装置において、反射結像型電子顕微鏡の対物レンズの周囲に、可視から紫外線領域の範囲の光を発生させる光源と、光源と対向する位置に、光源から発生し前記試料表面で反射する光を受光する受光器と、光源と対向しない位置に、光源から発生し試料表面で散乱した光を検出する１つまたは複数の検出器を備えたことを特徴とする検査装置である。
【００１３】
また、光源はレーザー光源であり、そのレーザー光源は対物レンズの側方の空間に、試料の検査領域に向けて配置することを特徴とする検査装置である。
【００１４】
また、レーザー光源から発生するレーザー光が出射口で発生する散乱光が検出器に検出されることを防ぐための絶縁体材料の中空筒を出射口に備えたことを特徴とする検査装置である。
【００１５】
また、検出器が試料の検査領域を中心に複数放射状に配置されていることを特徴とする検査装置ある。
【００１６】
また、対物レンズの周囲を、空間を介して壁で囲い、壁の上部に前記検出器を配置し、壁は内側が反射面となっている曲面反射鏡であり、検出器は環状検出器であることを特徴とする検査装置である。
【００１７】
また、受光器は受光器に設けられた開口から入射させた反射光を、その内側で散乱させる容器であり、その内部に光学レンズを備えていることを特徴とする検査装置である。
【００１８】
または、容器は、途中で曲げた構造であり、その内部の曲げ部に反射鏡を備え、容器の内部に反射光が通過できる開口を備えていることを特徴とする、検査装置。
【００１９】
さらに、電子を略平行電子ビームとして、試料に照射し、該試料表面近傍で反射した前記電子ビームを前記試料表面上に形成した電界によって引き上げ、電子光学的手段によって電子像を得る、反射結像型電子顕微鏡を用いた検査装置において、電子像は電気信号に変換され、異物判定部により異物情報を記憶するとともに、反射結像型電子顕微鏡の対物レンズの周囲に、可視から紫外線領域の範囲の光を発生させる光源と、光源と対向する位置に、光源から発生し試料表面で反射する光を受光する受光器と、光源と対向しない位置に、光源から発生し試料表面で散乱した光を検出する１つまたは複数の検出器を備えた光学式異物検査ユニットを有し、検出器により異物からの信号が検出されると、光学式異物検査ユニット制御部に記憶されることにより、異物判定部に記憶された異物情報と、光学式異物検査ユニット制御部に記憶された異物情報を直接比較することを特徴とする検査装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、従来の高速な光学散乱式による検査結果と、高感度な反射結像型電子顕微鏡による検査結果とを直接比較することができ、半導体デバイスの製造ラインの生産性を落とすことなく、製造ラインにおける極微細異物管理を実施することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の装置構成を説明する図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施例を説明する図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＡＡ’断面を説明する図である。
【図２Ｃ】図２ＡのＢＢ’断面を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施例を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施例を説明する図である。
【図５】本発明の第３の実施例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２２】
本発明である反射結像型電子顕微鏡を用いた異物検査装置全体について、図１を用いて説明する。但し、図１には真空排気用のポンプやその制御装置、排気系配管、被検査ウェハの搬送系などは略されている。また、電子線の軌道は、説明のため実際の軌道より誇張されている。
【００２３】
まず、電子線照射に係る部分について説明する。電子銃１０１から放出された照射電子線１００ａは、コンデンサレンズ１０２によって収束されながら、セパレータ１０３により偏向されて、試料である被検査ウェハ１０４に略平行束の電子線となって照射される。
【００２４】
電子銃１０１には、光源径が小さく大きな電流値が得られる、Zr/O/W型のショットキー電子源が用いられるが、より高い電流値が得られるLaB6電子源等、他の電子源を用いてもよい。また、電子銃１０１は、電子源近傍に磁界レンズを配する磁界重畳型電子銃であってもよい。電子銃１０１への引出電圧、引き出された電子線の加速電圧、および電子源フィラメントの加熱電流などの、電子銃の運転に必要な電圧と電流は電子銃制御装置１０５により供給、制御されている。
【００２５】
コンデンサレンズ１０２は、図では１つに描かれているがより平行度の高い照射電子線が得られる様、複数のレンズを組み合わせたシステムであっても良い。コンデンサレンズ１０２は、対物レンズ１０７の後焦点面に電子線が集束するように調整される。対物レンズ１０７は、複数の電極からなる静電レンズか、または、磁界レンズである。
【００２６】
セパレータ１０３は、被検査ウェハ１０４に向かう照射電子線と、被検査ウェハ１０４から戻ってくる反射電子（ミラー電子、或いは低エネルギー反射電子）とを分離するために設置される。本実施例では、Ｅ×Ｂ偏向器を利用したセパレータを用いている。Ｅ×Ｂ偏向器は、上方から来た電子線を偏向し、下方から来た電子線を直進させるように設定できる。この場合、図のように照射電子線を供給する電子光学鏡筒は傾斜され、反射された電子を結像する電子光学鏡筒は直立する。セパレータとして、磁界セクターを使用することも可能である。電子線の光軸に垂直な方向に磁界を設置し、照射電子線を被検査ウェハ１０４の方向へ偏向し、被検査ウェハ１０４からの電子は照射電子線の来る方向とは異なる方向へ偏向する。照射電子線鏡筒の光軸と電子線結像鏡筒の光軸とは、対物レンズの光軸を中心に左右対称の配置の場合、被検査ウエハ１０４からの電子は照射電子線の来る方向とは正反対の方向へ偏向する。
【００２７】
セパレータによって照射電子線１００ａが偏向されるとき、セパレータ１０３により収差が発生する。この収差を補正する必要がある場合は、セパレータ１０３がＥ×Ｂ偏向器の場合では、収差補正用のＥ×Ｂ偏向器１０６が配置される。また、セパレータ１０３が磁界セクターの場合は、補助的なコイルを設けて補正される。
【００２８】
セパレータ１０３によって偏向された照射電子線１００ａは、対物レンズ１０７により、被検査ウェハ１０４表面に対し垂直に入射する平行束の電子線に形成される。前述のように、対物レンズ１０７の後焦点に電子線が集束されるように、照射系コンデンサレンズ１０２が調整されるので、平行性の高い電子線を被検査ウェハ１０４に対して照射できる。照射電子線１００ａが照射する被検査ウェハ１０４上の領域は、例えば１０００μｍ２等といった面積を有する。
【００２９】
被検査ウェハ１０４は移動ステージ１０８の上に絶縁部材１０９を介して戴置されている。移動ステージ１０８は、被検査ウェハ１０４の中心を回転中心とした回転運動、および、ウェハの半径方向への直進運動とその垂直方向の直進運動、上下方向の直進運動を行うことができる。移動ステージ１０８が回転しながら被検査ウェハ１０４の半径方向に移動することにより、被検査ウェハ１０４の全面を隈なく検査する。移動ステージ１０８の運動は、移動ステージ制御装置１１０によって制御されている。
【００３０】
電子線の加速電圧とほぼ等しい負電位が、被検査ウェハ１０４表面に印加されるように、高圧電源１１１が装備されている。照射電子線１００ａが、この負電位によって被検査ウェハ１０４の手前で減速され、表面電位の設定に依存して被検査ウェハ１０４に衝突する前、または、低エネルギーでの衝突によって、反対方向に反射されるように、高圧電源１１１を調整する。ウェハで反射された電子は、反射電子１００ｂとなる。
【００３１】
反射電子１００ｂは対物レンズ１０７により第１の像を形成する。セパレータ１０３は本実施例ではＥ×Ｂ偏向器であるので、下方から進行した電子線に対しては偏向作用を持たないように制御され、反射電子１００ｂは偏向を受けずに進行し、第１の像は中間電子レンズ１１２、投影電子レンズ１１３によって順次結像される。これらの中間レンズ１１２及び投影レンズ１１３は、静電または磁界レンズである。最終的な電子像は画像検出部１１４に拡大投影される。第１の像は、セパレータ１０３の中心に形成されることが望ましい。これにより、セパレータ１０３の電磁界による像への収差の影響を最小限にできるからである。また、図１では投影電子レンズ１１３は１つの電子レンズとして描かれているが、高い倍率の拡大や像歪の補正などのために複数の電子レンズで構成される場合もある。
【００３２】
画像検出部１１４は反射電子１００ｂの像を電気信号に変換し異物判定部１１５に送る。また、これまで述べてきた様々な電子レンズやセパレータ１０３などの電子光学系の制御は、電子光学系制御装置１１６が行っている。
【００３３】
次に、画像検出部１１４について説明する。画像検出には、反射電子像を光学像に変換するための蛍光板１１４aと光学画像検出装置１１４ｂとを光学像伝達系１１４ｃにより光学結合させる。光学像伝達系１１４ｃとして、光ファイバー束が用いられている。光ファイバー束は、細い光ファイバーを束ねたもので、光学像を効率よく伝達できる。また、十分な光量をもった蛍光像が得られる場合は光学伝達効率を低くしても良く、上記光ファイバー束の代わりに光学レンズを用い、光学レンズによって蛍光板１１４a上の光学像を光学画像検出素子１１４ｂの受光面上に結像させる場合もある。また、光学像伝達系に増幅装置を挿入し、光学画像検出装置１１４ｂに十分な光量の光学像を伝達することもできる。光学画像検出装置１１４ｂは、その受光面上に結像された光学像を電気的な画像信号に変換して出力する。光学画像検出装置１１４ｂには、時間遅延積分（ＴＤＩ）型のＣＣＤを用いたTDIセンサが用いられている。電子光学系の調整などで移動ステージ１０８を静止して画像を得る際は、光学画像検出装置は、通常のＣＣＤカメラ撮像モードで動作させる。
【００３４】
画像検出部１１４としては、上記のように、電子像を一度光学像に返還してからその光学像を画像信号として出力する場合の他、電子線に対して感度のある検出器、例えばマイクロチャネルプレートなどを用いて、光学像への変換を経ずに直接画像信号として出力する装置を用いることもできる。
【００３５】
異物判定部１１５は、画像検出部１１４からの画像データから異物の有無を判定し、異物があった場合、画像データ、及びステージ制御装置１１０からのステージ位置に関するデータを元に異物のウェハ上の座標を算出する。また、異物画像の強度プロファイルから異物の大きさを推定し、異物の位置、大きさを記憶する。
【００３６】
装置各部の動作条件は、検査装置制御部１１７から入出力される。検査装置制御部１１７には、予め電子線発生時の加速電圧、電子線偏向幅・偏向速度、ステージ移動速度、画像検出素子からの画像信号取り込みタイミング等々の諸条件が入力されており、各要素の制御装置を総括的に制御し、ユーザーとのインターフェースとなる。検査装置制御部１１７は、役割を分担し通信回線で結合された複数の計算機から構成される場合もある。また、モニタ付入出力装置１１８が設置されている。
【００３７】
本発明の反射結像型電子顕微鏡では、光学式異物検査ユニット１１９が対物レンズ１０７の周囲に対物レンズを囲むように配されている。光学式異物検査ユニット１１９は、光学式異物検査ユニット制御装置１２０によって制御されており、異物からの信号が検出された場合は、散乱光強度の値と共に、移動ステージ制御装置１１０からのステージ座標の情報と組み合わせて、光学式異物検査ユニット制御装置１２０内に保存される。光学式異物検査ユニット１１９の動作条件は、光学式異物検査ユニット制御装置１２０に記憶された条件、または、モニタ付入出力装置１１８からのユーザーの入力を元に検査前に設定される。
【００３８】
光学式異物検査ユニット１１９は、ウェハ表面照射用のレーザー光源１１９ａ、１つまたは複数の散乱光検出器１１９ｂ、反射光受光器１１９ｃから構成され、それらの構成例を図２に示した。これら各要素の配置を下方（ウェハ１０４側）からみた様子を図２Ａに示す。また図２ＡのＡＡ’断面を簡易的に図２Ｂに、ＢＢ’断面を簡易的に図２Ｃに、それぞれ示している。但し、本図は各要素の配置を簡易的に示しており、実際の大きさや形状、設置距離を反映した図ではない。
【００３９】
レーザー光源１１９ａは、対物レンズ１０７の側方の空間に設置され、斜め方向からウェハ１０４上の検査領域に向けてレーザー光１２１を発生させる。本実施例では、図２Ｂに示すように対物レンズ１０７の側方から、水平方向斜め下方向に向けて配置する。レーザー光源１１９ａは、レーザー光１２１を効率よく照射できるように集光光学系を備えており、本発明の反射結像型電子顕微鏡の観察視野の内側を照射する。また、レーザー光出射口から対物レンズ１０７近傍までは中空の筒１３３内にレーザー光を通すことにより、レーザー光出射口で発生する散乱光が散乱光検出器１１９ｂに検出されることをできる限り防ぐ構造となっている。レーザー光１２１が通る中空の筒１３３は、対物レンズ１０７やウェハ１０４に接近するため、セラミックスなど絶縁体であることが望ましい。
【００４０】
ウェハ１０４上のレーザー光照射領域内に異物がある場合、レーザー光１２１は四方に散乱される。この散乱光は対物レンズ１０７の周囲に配置する散乱光検出器１１９ｂで検出される。散乱光の強度は異物の大きさが小さくなると極度に減少するので、散乱光検出器１１９ｂは光電子増倍管やマイクロチャネルプレートなどの高感度な検出器を用いる。それぞれの散乱光検出器１１９ｂは、受光面がウェハ１０４の検査領域の方向を向いて設置されている。本実施例では総計６個の散乱光検出器が被検査ウエハ１０４のレーザー光照射位置に受光面１２２を向けて対象に配置されているが、散乱光検出の効率と散乱光検出器１１９ｂの大きさとを考慮し、その数を増減してもよい。散乱光検出器１１９ｂの受光面１２２は、ウェハ表面異物からの散乱光のみを受光し、その他の散乱光が入りにくくするために、散乱光検出器１１９ｂの開口部より奥まったところに配置している。
【００４１】
微弱な散乱光を検出するために、上述の如く高感度な検出器１１９ｂが用いられているため、反射結像型電子顕微鏡内のウェハ１０４が収納される真空チャンバ内では、散乱光検出器１１９ｂが感度を有する波長の光の中で異物に散乱されて発生する以外の光の発生を、ほぼ完全に防ぐ必要がある。真空外から内部を覗くための窓は外光が入らない様に塞ぎ、移動ステージ制御に必要な位置センサなどからの発光も停止または遮光する。特に、レーザー光１２１がウェハ１０４の表面で反射された光は、強度も強く真空チャンバ内で散乱されない様にしなければならない。そのため、本発明では光学式異物検査ユニット１１９に反射光受光器１１９ｃがレーザー光源１１９ａに対向するようにその開口がウェハ１０４の検査領域の方向を向いて設置されている。
【００４２】
図３に反射光受光器１１９ｃの構成例を示す。反射光受光器１１９ｃは、内部に空間を持つ容器形状であり、ウェハで反射されたレーザー光を開口部から内部に受光させ、その内部（内壁）で散乱させ、その散乱光が外部にできる限り漏れない様に構成されている。反射レーザー光１２３は、筒状の遮光ガイド１２４を通って散乱ボックス１２５の中に導入される。遮光ガイド１２４と散乱ボックス１２５の内側（内壁）は、光の反射率を低下する様に表面を粗くし、また必要であれば光を吸収する材料で覆われる。遮光ガイド１２４および散乱ボックス１２５内にレーザー光を導入する遮光ガイド１２４の開口の径は、反射レーザー光１２３の方向の変動を考慮して、開口の内縁がレーザー光１２３にかからない範囲で、なるべく小さい径とする。散乱ボックス１２５内には凹レンズ１２６が設置され、レーザー光が散乱ボックス１２５内に広がって照射される。凹レンズ１２６の代わりに焦点距離の短い凸レンズでもよい。焦点距離はレンズ位置と散乱ボックス終端までの距離より短い必要がある。この構成により、ウェハ表面で反射されたレーザー光１２３は、遮光ガイド１２４を介して散乱ボックス１２５内で散乱され、その散乱光が外部に戻る開口は小さいため、異物検出への影響を抑えることができる。
【００４３】
本実施例によれば、高感度で異物を検出できる反射結像型電子顕微鏡を用いた異物検査動作と、感度は落ちるものの、高速で異物検査を実施できる光散乱方式による異物検査動作とを、同一の装置で実施することができる。
【００４４】
この結果、反射結像型電子顕微鏡の異物判定部１１５に記憶された異物情報と、光学式異物検査ユニット１１９の光学異物検査ユニット制御部１２０に記憶された異物情報を直接比較することが可能になり、総合的な異物管理を実現することができる。
【実施例２】
【００４５】
図４は、光学散乱方式の異物検出感度を向上させることを目的に照射レーザーの光量を増したため、反射レーザー光１２３の強度が強く、図３の容器形状の反射光受光器１１９ｃの散乱ボックス１２５内からの散乱光が反射光受光器１１９ｃの開口部から外部に戻る光量をさらに抑える必要がある場合の、反射光受光器１１９ｃの構成例を示す。
【００４６】
本構成例では、反射光受光器１１９ｃを内部に空間を持つＬ字容器形状とし、凹レンズではなく第１の開口１２７を通った反射レーザー光１２３を、曲面を有する反射鏡で方向を変えるとともに、さらに奥の第２の開口１２９の位置に集光させ、第２の開口１２９の位置より後方に反射レーザー光１２３を導入して散乱させる。反射鏡１２８により第２の開口１２９の位置に集光させることにより、第２の開口１２９の開口径を小さくすることができ、散乱光が外部に漏れる量を著しく低減できる。また、反射レーザー光１２３の進行方向も変えられているので、この反射光受光器１１９ｃの開口部から漏れる散乱光をさらに低減できる。
【００４７】
本実施例を用いれば、光量の大きいレーザー光源を使用しても、ウェハ表面の反射による光を漏らさないようにできるため、ウェハ表面異物からの散乱光を高感度で検出することができる。
【００４８】
なお、本実施例では反射受光器１１９ｃの形状をＬ字形状としたが、散乱光が外部に戻る光量を抑える形状であれば、Ｓ字やＴ字、Ｕ字等、他の形状としても良い。
【実施例３】
【００４９】
図５は、本発明における光学式異物検査ユニット１１９の、実施例１、実施例２と異なる実施例を示す。図は対物レンズ１０７の中心軸を通る面で切った断面を示している。本実施例では、図２に示した様に散乱光検出器１１９ｂを放射状に配置するのではなく、対物レンズ１０７の側方周囲を囲うように、内側（内壁）が反射鏡となっている曲面集光鏡１３０を配置する。また、対物レンズ１０７の外側は、光が反射されるように鏡面となっている。
【００５０】
曲面集光鏡１３０には、レーザー光源１１９ａからのレーザー光１２１が遮られる事無くウェハ１０４表面に照射され、また、ウェハ１０４による反射光が遮られる事なく反射光受光器１１９ｃに入射するように、光路に当たる部分には開口が設けられている。
【００５１】
レーザー光１２１がウェハ１０４に照射されると、異物によって生じた散乱光１３１は、対物レンズ１０７の外側（外壁）や、曲面集光鏡１３０の内側で反射され、環状検出器１３２に導かれ、散乱強度を測定する。環状検出器１３２はマイクロチャネルプレートなどの高感度光検出器である。あるいは、光ファイバーの束で構成し、束の終端を光電子増倍管に集めて構成してもよい。
【００５２】
本実施例によれば、環状検出器１３２により対物レンズ１０７の周囲全てが検出器になるので、異物による散乱光を逃がすことなく、効率よく集めることができ、より高感度の異物検査を実施できる。
【符号の説明】
【００５３】
１００a…照射電子線、１００ｂ…反射電子線、１０１…電子銃、１０２…コンデンサレンズ、１０３…セパレータ、１０４…被検査ウェハ、１０５…電子銃制御装置、１０６…Ｅ×Ｂ偏向器、１０７…対物レンズ、１０８…移動ステージ、１０９…絶縁部材、１１０…移動ステージ制御装置、１１１…高圧電源、１１２…中間レンズ、１１３…投影レンズ、１１４…画像検出部、１１４a…蛍光板、１１４b…光学画像検出装置、１１４c…光学像伝達系、１１５…異物判定部、１１６…電子光学系制御装置、１１７…検査装置制御部、１１８…モニタ付入出力装置、１１９…光学式異物検査ユニット、１１９ａ…レーザー光源、１１９ｂ…散乱光検出器、１１９ｃ…反射光受光器、１２０…光学式異物検査ユニット制御部、１２１…レーザー光、１２２…受光面、１２３…反射レーザー光、１２４…遮光ガイド、１２５…散乱ボックス、１２６…凹レンズ、１２７…第１の開口、１２８…反射鏡、１２９…第２の開口、１３０…曲面集光鏡、１３１…散乱光、１３２…環状検出器、１３３…中空の筒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｉウェハ上の異物の有無を検査する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラッシュメモリやＣＰＵなどの半導体デバイス製造では、鏡面状に研磨されたSiウェハ上に微細な回路を形成する。Ｓｉウェハ上の微細回路の寸法は微細化が進んで、典型的な寸法は将来２０ナノメートル以下になるとされており、この様な微細寸法の回路パターンを形成する技術の研究開発が精力的に進められている。
【０００３】
このような微細回路の基板となるＳｉウェハ上に、微細回路の最小寸法程度の異物が存在すると、回路パターンの形成過程において欠陥が生じ、製造されたデバイスが正常に動作しなくなる。従って、例えば２０ナノメートルの寸法の微細回路の製造工程では、少なくとも２０ナノメートルの大きさの極微小異物が無いことを事前に確認することが必要である。
【０００４】
これまで、Ｓｉ基板上の極微小異物の有無の検査には、レーザー光をウェハ表面に照射して異物で散乱された光を検知する技術（光学散乱式検査技術）が用いられてきた。しかし、散乱光の強度は、異物の大きさの６乗に比例して減少するため、微細回路の寸法が小さくなり検出が要求される異物の大きさも小さくなると、急速に散乱強度が減少し、レーザー光の短波長化や検出器の高感度化にもかかわらず、２０ナノメートル以下の大きさの異物を光の散乱で検出することは極めて困難となっている。
【０００５】
このような極微細異物を検出できる技術としては、走査電子顕微鏡や原子間力顕微鏡などがある。これらの顕微鏡は極めて高い空間分解能を有しており、２０ナノメートルのサイズの異物の像を得ることは容易である。しかしながら、これらの顕微鏡の像を得るために必要な時間は、ミクロンサイズの小さい視野には実用的な時間であるが、例えば、直径３００ミリのＳｉウェハ表面全てを、十分な分解能（１０ナノメートルを仮定）で検査しようとすると、極めて長い時間となり、試算では、原子間力顕微鏡では約２０年、走査電子顕微鏡では２ヶ月の検査時間が必要となる。
【０００６】
一方、近年、検査速度の高速化を図った新たな電子線応用検査方法が、特許文献１や特許文献２に開示されている。これらの検査技術は、照射する電子線の加速電圧に近い負電位をウェハに与えることで、ウェハ上の検査視野全体に電子線を照射し、ウェハ表面近傍で電子を反射させ、反射した電子を電子レンズで結像し検査用の電子像を得る。但し、反射電子と言っても、特許文献１に開示された技術は、照射電子線の加速電圧より負の電位をウェハに与え、照射電子線がウェハに衝突する前に、負の電位によって反射された電子（ミラー電子）を結像する、ミラー電子顕微鏡（ＭＥＭ：Mirror Electron Microscope）を応用した検査技術であり、一方、特許文献２に開示された技術は、照射電子線の加速電圧に対し、例えば数Ｖ程度の正の電位をウェハに与え、照射電子線がウェハ表面に極めて低エネルギーで衝突し反射した電子を結像する、低エネルギー反射電子顕微鏡（ＬＥＥＭ：Low Energy Electron Microscope）を応用した検査技術である。
【０００７】
本明細書中で「反射電子」と記述する場合には、ミラー電子と低エネルギー反射電子の両者を含むものとする。また、ミラー電子あるいは低エネルギー反射電子を結像する電子顕微鏡を、以下では一括して反射結像型電子顕微鏡と記述する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１０８８６４号公報
【特許文献２】特開２００５−２２８７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の反射結像型電子顕微鏡を用いた検査は、走査電子顕微鏡を用いた検査装置に比べて高速であるが、従来の光学散乱方式の異物検査装置との比較では、１０倍以上時間がかかると試算される。光学散乱式検査装置を反射結像型電子顕微鏡で完全に入れ替えると、極微細の異物の検出はできるものの製造ラインの生産性を著しく劣化させるため、製造ラインでは、全数検査の光学散乱式検査装置と、抜き取り検査の反射結像型電子顕微鏡検査装置とを併用することになる。
【００１０】
しかしながら、従来の光学散乱式検査装置の異物検出と、反射結像型電子顕微鏡による異物検出とでは、全く原理が異なることから、得られた異物検査データを直接比較することはできず、総合的な異物管理ができない課題があった。また、同一のウェハを光学散乱式検査装置と反射結像型電子顕微鏡との別々の装置で検査を実施するとしても、二つの装置間でのウェハ搬送中に新たな異物が付着する危険性を除外できず、厳密な検査データの比較ができないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、反射結像型電子顕微鏡の対物レンズの周囲に、レーザー光導入システムと、散乱光検出器を配置し、同一の装置で散乱光による異物検出と、反射結像型電子顕微鏡による異物検出とを実施できるようにした。
【００１２】
具体的には、本発明は、電子を略平行電子ビームとして、試料に照射し、試料表面近傍で反射した電子ビームを試料表面上に形成した電界によって引き上げ、電子光学的手段によって電子像を得る、反射結像型電子顕微鏡を用いた検査装置において、反射結像型電子顕微鏡の対物レンズの周囲に、可視から紫外線領域の範囲の光を発生させる光源と、光源と対向する位置に、光源から発生し前記試料表面で反射する光を受光する受光器と、光源と対向しない位置に、光源から発生し試料表面で散乱した光を検出する１つまたは複数の検出器を備えたことを特徴とする検査装置である。
【００１３】
また、光源はレーザー光源であり、そのレーザー光源は対物レンズの側方の空間に、試料の検査領域に向けて配置することを特徴とする検査装置である。
【００１４】
また、レーザー光源から発生するレーザー光が出射口で発生する散乱光が検出器に検出されることを防ぐための絶縁体材料の中空筒を出射口に備えたことを特徴とする検査装置である。
【００１５】
また、検出器が試料の検査領域を中心に複数放射状に配置されていることを特徴とする検査装置ある。
【００１６】
また、対物レンズの周囲を、空間を介して壁で囲い、壁の上部に前記検出器を配置し、壁は内側が反射面となっている曲面反射鏡であり、検出器は環状検出器であることを特徴とする検査装置である。
【００１７】
また、受光器は受光器に設けられた開口から入射させた反射光を、その内側で散乱させる容器であり、その内部に光学レンズを備えていることを特徴とする検査装置である。
【００１８】
または、容器は、途中で曲げた構造であり、その内部の曲げ部に反射鏡を備え、容器の内部に反射光が通過できる開口を備えていることを特徴とする、検査装置。
【００１９】
さらに、電子を略平行電子ビームとして、試料に照射し、該試料表面近傍で反射した前記電子ビームを前記試料表面上に形成した電界によって引き上げ、電子光学的手段によって電子像を得る、反射結像型電子顕微鏡を用いた検査装置において、電子像は電気信号に変換され、異物判定部により異物情報を記憶するとともに、反射結像型電子顕微鏡の対物レンズの周囲に、可視から紫外線領域の範囲の光を発生させる光源と、光源と対向する位置に、光源から発生し試料表面で反射する光を受光する受光器と、光源と対向しない位置に、光源から発生し試料表面で散乱した光を検出する１つまたは複数の検出器を備えた光学式異物検査ユニットを有し、検出器により異物からの信号が検出されると、光学式異物検査ユニット制御部に記憶されることにより、異物判定部に記憶された異物情報と、光学式異物検査ユニット制御部に記憶された異物情報を直接比較することを特徴とする検査装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、従来の高速な光学散乱式による検査結果と、高感度な反射結像型電子顕微鏡による検査結果とを直接比較することができ、半導体デバイスの製造ラインの生産性を落とすことなく、製造ラインにおける極微細異物管理を実施することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の装置構成を説明する図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施例を説明する図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＡＡ’断面を説明する図である。
【図２Ｃ】図２ＡのＢＢ’断面を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施例を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施例を説明する図である。
【図５】本発明の第３の実施例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２２】
本発明である反射結像型電子顕微鏡を用いた異物検査装置全体について、図１を用いて説明する。但し、図１には真空排気用のポンプやその制御装置、排気系配管、被検査ウェハの搬送系などは略されている。また、電子線の軌道は、説明のため実際の軌道より誇張されている。
【００２３】
まず、電子線照射に係る部分について説明する。電子銃１０１から放出された照射電子線１００ａは、コンデンサレンズ１０２によって収束されながら、セパレータ１０３により偏向されて、試料である被検査ウェハ１０４に略平行束の電子線となって照射される。
【００２４】
電子銃１０１には、光源径が小さく大きな電流値が得られる、Zr/O/W型のショットキー電子源が用いられるが、より高い電流値が得られるLaB6電子源等、他の電子源を用いてもよい。また、電子銃１０１は、電子源近傍に磁界レンズを配する磁界重畳型電子銃であってもよい。電子銃１０１への引出電圧、引き出された電子線の加速電圧、および電子源フィラメントの加熱電流などの、電子銃の運転に必要な電圧と電流は電子銃制御装置１０５により供給、制御されている。
【００２５】
コンデンサレンズ１０２は、図では１つに描かれているがより平行度の高い照射電子線が得られる様、複数のレンズを組み合わせたシステムであっても良い。コンデンサレンズ１０２は、対物レンズ１０７の後焦点面に電子線が集束するように調整される。対物レンズ１０７は、複数の電極からなる静電レンズか、または、磁界レンズである。
【００２６】
セパレータ１０３は、被検査ウェハ１０４に向かう照射電子線と、被検査ウェハ１０４から戻ってくる反射電子（ミラー電子、或いは低エネルギー反射電子）とを分離するために設置される。本実施例では、Ｅ×Ｂ偏向器を利用したセパレータを用いている。Ｅ×Ｂ偏向器は、上方から来た電子線を偏向し、下方から来た電子線を直進させるように設定できる。この場合、図のように照射電子線を供給する電子光学鏡筒は傾斜され、反射された電子を結像する電子光学鏡筒は直立する。セパレータとして、磁界セクターを使用することも可能である。電子線の光軸に垂直な方向に磁界を設置し、照射電子線を被検査ウェハ１０４の方向へ偏向し、被検査ウェハ１０４からの電子は照射電子線の来る方向とは異なる方向へ偏向する。照射電子線鏡筒の光軸と電子線結像鏡筒の光軸とは、対物レンズの光軸を中心に左右対称の配置の場合、被検査ウエハ１０４からの電子は照射電子線の来る方向とは正反対の方向へ偏向する。
【００２７】
セパレータによって照射電子線１００ａが偏向されるとき、セパレータ１０３により収差が発生する。この収差を補正する必要がある場合は、セパレータ１０３がＥ×Ｂ偏向器の場合では、収差補正用のＥ×Ｂ偏向器１０６が配置される。また、セパレータ１０３が磁界セクターの場合は、補助的なコイルを設けて補正される。
【００２８】
セパレータ１０３によって偏向された照射電子線１００ａは、対物レンズ１０７により、被検査ウェハ１０４表面に対し垂直に入射する平行束の電子線に形成される。前述のように、対物レンズ１０７の後焦点に電子線が集束されるように、照射系コンデンサレンズ１０２が調整されるので、平行性の高い電子線を被検査ウェハ１０４に対して照射できる。照射電子線１００ａが照射する被検査ウェハ１０４上の領域は、例えば１０００μｍ２等といった面積を有する。
【００２９】
被検査ウェハ１０４は移動ステージ１０８の上に絶縁部材１０９を介して戴置されている。移動ステージ１０８は、被検査ウェハ１０４の中心を回転中心とした回転運動、および、ウェハの半径方向への直進運動とその垂直方向の直進運動、上下方向の直進運動を行うことができる。移動ステージ１０８が回転しながら被検査ウェハ１０４の半径方向に移動することにより、被検査ウェハ１０４の全面を隈なく検査する。移動ステージ１０８の運動は、移動ステージ制御装置１１０によって制御されている。
【００３０】
電子線の加速電圧とほぼ等しい負電位が、被検査ウェハ１０４表面に印加されるように、高圧電源１１１が装備されている。照射電子線１００ａが、この負電位によって被検査ウェハ１０４の手前で減速され、表面電位の設定に依存して被検査ウェハ１０４に衝突する前、または、低エネルギーでの衝突によって、反対方向に反射されるように、高圧電源１１１を調整する。ウェハで反射された電子は、反射電子１００ｂとなる。
【００３１】
反射電子１００ｂは対物レンズ１０７により第１の像を形成する。セパレータ１０３は本実施例ではＥ×Ｂ偏向器であるので、下方から進行した電子線に対しては偏向作用を持たないように制御され、反射電子１００ｂは偏向を受けずに進行し、第１の像は中間電子レンズ１１２、投影電子レンズ１１３によって順次結像される。これらの中間レンズ１１２及び投影レンズ１１３は、静電または磁界レンズである。最終的な電子像は画像検出部１１４に拡大投影される。第１の像は、セパレータ１０３の中心に形成されることが望ましい。これにより、セパレータ１０３の電磁界による像への収差の影響を最小限にできるからである。また、図１では投影電子レンズ１１３は１つの電子レンズとして描かれているが、高い倍率の拡大や像歪の補正などのために複数の電子レンズで構成される場合もある。
【００３２】
画像検出部１１４は反射電子１００ｂの像を電気信号に変換し異物判定部１１５に送る。また、これまで述べてきた様々な電子レンズやセパレータ１０３などの電子光学系の制御は、電子光学系制御装置１１６が行っている。
【００３３】
次に、画像検出部１１４について説明する。画像検出には、反射電子像を光学像に変換するための蛍光板１１４aと光学画像検出装置１１４ｂとを光学像伝達系１１４ｃにより光学結合させる。光学像伝達系１１４ｃとして、光ファイバー束が用いられている。光ファイバー束は、細い光ファイバーを束ねたもので、光学像を効率よく伝達できる。また、十分な光量をもった蛍光像が得られる場合は光学伝達効率を低くしても良く、上記光ファイバー束の代わりに光学レンズを用い、光学レンズによって蛍光板１１４a上の光学像を光学画像検出素子１１４ｂの受光面上に結像させる場合もある。また、光学像伝達系に増幅装置を挿入し、光学画像検出装置１１４ｂに十分な光量の光学像を伝達することもできる。光学画像検出装置１１４ｂは、その受光面上に結像された光学像を電気的な画像信号に変換して出力する。光学画像検出装置１１４ｂには、時間遅延積分（ＴＤＩ）型のＣＣＤを用いたTDIセンサが用いられている。電子光学系の調整などで移動ステージ１０８を静止して画像を得る際は、光学画像検出装置は、通常のＣＣＤカメラ撮像モードで動作させる。
【００３４】
画像検出部１１４としては、上記のように、電子像を一度光学像に返還してからその光学像を画像信号として出力する場合の他、電子線に対して感度のある検出器、例えばマイクロチャネルプレートなどを用いて、光学像への変換を経ずに直接画像信号として出力する装置を用いることもできる。
【００３５】
異物判定部１１５は、画像検出部１１４からの画像データから異物の有無を判定し、異物があった場合、画像データ、及びステージ制御装置１１０からのステージ位置に関するデータを元に異物のウェハ上の座標を算出する。また、異物画像の強度プロファイルから異物の大きさを推定し、異物の位置、大きさを記憶する。
【００３６】
装置各部の動作条件は、検査装置制御部１１７から入出力される。検査装置制御部１１７には、予め電子線発生時の加速電圧、電子線偏向幅・偏向速度、ステージ移動速度、画像検出素子からの画像信号取り込みタイミング等々の諸条件が入力されており、各要素の制御装置を総括的に制御し、ユーザーとのインターフェースとなる。検査装置制御部１１７は、役割を分担し通信回線で結合された複数の計算機から構成される場合もある。また、モニタ付入出力装置１１８が設置されている。
【００３７】
本発明の反射結像型電子顕微鏡では、光学式異物検査ユニット１１９が対物レンズ１０７の周囲に対物レンズを囲むように配されている。光学式異物検査ユニット１１９は、光学式異物検査ユニット制御装置１２０によって制御されており、異物からの信号が検出された場合は、散乱光強度の値と共に、移動ステージ制御装置１１０からのステージ座標の情報と組み合わせて、光学式異物検査ユニット制御装置１２０内に保存される。光学式異物検査ユニット１１９の動作条件は、光学式異物検査ユニット制御装置１２０に記憶された条件、または、モニタ付入出力装置１１８からのユーザーの入力を元に検査前に設定される。
【００３８】
光学式異物検査ユニット１１９は、ウェハ表面照射用のレーザー光源１１９ａ、１つまたは複数の散乱光検出器１１９ｂ、反射光受光器１１９ｃから構成され、それらの構成例を図２に示した。これら各要素の配置を下方（ウェハ１０４側）からみた様子を図２Ａに示す。また図２ＡのＡＡ’断面を簡易的に図２Ｂに、ＢＢ’断面を簡易的に図２Ｃに、それぞれ示している。但し、本図は各要素の配置を簡易的に示しており、実際の大きさや形状、設置距離を反映した図ではない。
【００３９】
レーザー光源１１９ａは、対物レンズ１０７の側方の空間に設置され、斜め方向からウェハ１０４上の検査領域に向けてレーザー光１２１を発生させる。本実施例では、図２Ｂに示すように対物レンズ１０７の側方から、水平方向斜め下方向に向けて配置する。レーザー光源１１９ａは、レーザー光１２１を効率よく照射できるように集光光学系を備えており、本発明の反射結像型電子顕微鏡の観察視野の内側を照射する。また、レーザー光出射口から対物レンズ１０７近傍までは中空の筒１３３内にレーザー光を通すことにより、レーザー光出射口で発生する散乱光が散乱光検出器１１９ｂに検出されることをできる限り防ぐ構造となっている。レーザー光１２１が通る中空の筒１３３は、対物レンズ１０７やウェハ１０４に接近するため、セラミックスなど絶縁体であることが望ましい。
【００４０】
ウェハ１０４上のレーザー光照射領域内に異物がある場合、レーザー光１２１は四方に散乱される。この散乱光は対物レンズ１０７の周囲に配置する散乱光検出器１１９ｂで検出される。散乱光の強度は異物の大きさが小さくなると極度に減少するので、散乱光検出器１１９ｂは光電子増倍管やマイクロチャネルプレートなどの高感度な検出器を用いる。それぞれの散乱光検出器１１９ｂは、受光面がウェハ１０４の検査領域の方向を向いて設置されている。本実施例では総計６個の散乱光検出器が被検査ウエハ１０４のレーザー光照射位置に受光面１２２を向けて対象に配置されているが、散乱光検出の効率と散乱光検出器１１９ｂの大きさとを考慮し、その数を増減してもよい。散乱光検出器１１９ｂの受光面１２２は、ウェハ表面異物からの散乱光のみを受光し、その他の散乱光が入りにくくするために、散乱光検出器１１９ｂの開口部より奥まったところに配置している。
【００４１】
微弱な散乱光を検出するために、上述の如く高感度な検出器１１９ｂが用いられているため、反射結像型電子顕微鏡内のウェハ１０４が収納される真空チャンバ内では、散乱光検出器１１９ｂが感度を有する波長の光の中で異物に散乱されて発生する以外の光の発生を、ほぼ完全に防ぐ必要がある。真空外から内部を覗くための窓は外光が入らない様に塞ぎ、移動ステージ制御に必要な位置センサなどからの発光も停止または遮光する。特に、レーザー光１２１がウェハ１０４の表面で反射された光は、強度も強く真空チャンバ内で散乱されない様にしなければならない。そのため、本発明では光学式異物検査ユニット１１９に反射光受光器１１９ｃがレーザー光源１１９ａに対向するようにその開口がウェハ１０４の検査領域の方向を向いて設置されている。
【００４２】
図３に反射光受光器１１９ｃの構成例を示す。反射光受光器１１９ｃは、内部に空間を持つ容器形状であり、ウェハで反射されたレーザー光を開口部から内部に受光させ、その内部（内壁）で散乱させ、その散乱光が外部にできる限り漏れない様に構成されている。反射レーザー光１２３は、筒状の遮光ガイド１２４を通って散乱ボックス１２５の中に導入される。遮光ガイド１２４と散乱ボックス１２５の内側（内壁）は、光の反射率を低下する様に表面を粗くし、また必要であれば光を吸収する材料で覆われる。遮光ガイド１２４および散乱ボックス１２５内にレーザー光を導入する遮光ガイド１２４の開口の径は、反射レーザー光１２３の方向の変動を考慮して、開口の内縁がレーザー光１２３にかからない範囲で、なるべく小さい径とする。散乱ボックス１２５内には凹レンズ１２６が設置され、レーザー光が散乱ボックス１２５内に広がって照射される。凹レンズ１２６の代わりに焦点距離の短い凸レンズでもよい。焦点距離はレンズ位置と散乱ボックス終端までの距離より短い必要がある。この構成により、ウェハ表面で反射されたレーザー光１２３は、遮光ガイド１２４を介して散乱ボックス１２５内で散乱され、その散乱光が外部に戻る開口は小さいため、異物検出への影響を抑えることができる。
【００４３】
本実施例によれば、高感度で異物を検出できる反射結像型電子顕微鏡を用いた異物検査動作と、感度は落ちるものの、高速で異物検査を実施できる光散乱方式による異物検査動作とを、同一の装置で実施することができる。
【００４４】
この結果、反射結像型電子顕微鏡の異物判定部１１５に記憶された異物情報と、光学式異物検査ユニット１１９の光学異物検査ユニット制御部１２０に記憶された異物情報を直接比較することが可能になり、総合的な異物管理を実現することができる。
【実施例２】
【００４５】
図４は、光学散乱方式の異物検出感度を向上させることを目的に照射レーザーの光量を増したため、反射レーザー光１２３の強度が強く、図３の容器形状の反射光受光器１１９ｃの散乱ボックス１２５内からの散乱光が反射光受光器１１９ｃの開口部から外部に戻る光量をさらに抑える必要がある場合の、反射光受光器１１９ｃの構成例を示す。
【００４６】
本構成例では、反射光受光器１１９ｃを内部に空間を持つＬ字容器形状とし、凹レンズではなく第１の開口１２７を通った反射レーザー光１２３を、曲面を有する反射鏡で方向を変えるとともに、さらに奥の第２の開口１２９の位置に集光させ、第２の開口１２９の位置より後方に反射レーザー光１２３を導入して散乱させる。反射鏡１２８により第２の開口１２９の位置に集光させることにより、第２の開口１２９の開口径を小さくすることができ、散乱光が外部に漏れる量を著しく低減できる。また、反射レーザー光１２３の進行方向も変えられているので、この反射光受光器１１９ｃの開口部から漏れる散乱光をさらに低減できる。
【００４７】
本実施例を用いれば、光量の大きいレーザー光源を使用しても、ウェハ表面の反射による光を漏らさないようにできるため、ウェハ表面異物からの散乱光を高感度で検出することができる。
【００４８】
なお、本実施例では反射受光器１１９ｃの形状をＬ字形状としたが、散乱光が外部に戻る光量を抑える形状であれば、Ｓ字やＴ字、Ｕ字等、他の形状としても良い。
【実施例３】
【００４９】
図５は、本発明における光学式異物検査ユニット１１９の、実施例１、実施例２と異なる実施例を示す。図は対物レンズ１０７の中心軸を通る面で切った断面を示している。本実施例では、図２に示した様に散乱光検出器１１９ｂを放射状に配置するのではなく、対物レンズ１０７の側方周囲を囲うように、内側（内壁）が反射鏡となっている曲面集光鏡１３０を配置する。また、対物レンズ１０７の外側は、光が反射されるように鏡面となっている。
【００５０】
曲面集光鏡１３０には、レーザー光源１１９ａからのレーザー光１２１が遮られる事無くウェハ１０４表面に照射され、また、ウェハ１０４による反射光が遮られる事なく反射光受光器１１９ｃに入射するように、光路に当たる部分には開口が設けられている。
【００５１】
レーザー光１２１がウェハ１０４に照射されると、異物によって生じた散乱光１３１は、対物レンズ１０７の外側（外壁）や、曲面集光鏡１３０の内側で反射され、環状検出器１３２に導かれ、散乱強度を測定する。環状検出器１３２はマイクロチャネルプレートなどの高感度光検出器である。あるいは、光ファイバーの束で構成し、束の終端を光電子増倍管に集めて構成してもよい。
【００５２】
本実施例によれば、環状検出器１３２により対物レンズ１０７の周囲全てが検出器になるので、異物による散乱光を逃がすことなく、効率よく集めることができ、より高感度の異物検査を実施できる。
【符号の説明】
【００５３】
１００a…照射電子線、１００ｂ…反射電子線、１０１…電子銃、１０２…コンデンサレンズ、１０３…セパレータ、１０４…被検査ウェハ、１０５…電子銃制御装置、１０６…Ｅ×Ｂ偏向器、１０７…対物レンズ、１０８…移動ステージ、１０９…絶縁部材、１１０…移動ステージ制御装置、１１１…高圧電源、１１２…中間レンズ、１１３…投影レンズ、１１４…画像検出部、１１４a…蛍光板、１１４b…光学画像検出装置、１１４c…光学像伝達系、１１５…異物判定部、１１６…電子光学系制御装置、１１７…検査装置制御部、１１８…モニタ付入出力装置、１１９…光学式異物検査ユニット、１１９ａ…レーザー光源、１１９ｂ…散乱光検出器、１１９ｃ…反射光受光器、１２０…光学式異物検査ユニット制御部、１２１…レーザー光、１２２…受光面、１２３…反射レーザー光、１２４…遮光ガイド、１２５…散乱ボックス、１２６…凹レンズ、１２７…第１の開口、１２８…反射鏡、１２９…第２の開口、１３０…曲面集光鏡、１３１…散乱光、１３２…環状検出器、１３３…中空の筒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を略平行電子ビームとして、試料に照射し、該試料表面近傍で反射した前記電子ビームを前記試料表面上に形成した電界によって引き上げ、電子光学的手段によって電子像を得る、反射結像型電子顕微鏡を用いた検査装置において、
前記反射結像型電子顕微鏡の対物レンズの周囲に、可視から紫外線領域の範囲の光を発生させる光源と、該光源と対向する位置に、該光源から発生し前記試料表面で反射する光を受光する受光器と、前記光源と対向しない位置に、該光源から発生し前記試料表面で散乱した光を検出する１つまたは複数の検出器を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、前記光源がレーザー光源であることを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置において、前記レーザー光源は前記対物レンズの側方の空間に、前記試料の検査領域に向けて配置することを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１に記載の検査装置において、前記レーザー光源から発生するレーザー光が出射口で発生する散乱光が前記検出器に検出されることを防ぐための絶縁体材料の中空筒を前記出射口に備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項１に記載の検査装置において、前記検出器が前記試料の検査領域を中心に複数放射状に配置されていることを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項１に記載の検査装置において、前記対物レンズの周囲を、空間を介して壁で囲い、該壁の上部に前記検出器を配置したことを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項６に記載の検査装置において、前記壁は内側が反射面となっている曲面反射鏡であり、前記検出器は環状検出器であることを特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項１に記載の検査装置において、前記受光器は、該受光器に設けられた開口から入射させた反射光を、その内壁で散乱させる容器形状であることを特徴とする検査装置。
【請求項９】
請求項８に記載の検査装置において、前記容器は、その内部に光学レンズを備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の検査装置において、前記容器は、曲げた形状であり、曲げ部の内部に反射鏡を備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の検査装置において、前記容器の内部に前記反射光が通過できる開口を備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項１２】
電子を略平行電子ビームとして、試料に照射し、該試料表面近傍で反射した前記電子ビームを前記試料表面上に形成した電界によって引き上げ、電子光学的手段によって電子像を得る、反射結像型電子顕微鏡において、
前記電子像は電気信号に変換され、異物判定部により異物情報を記憶するとともに、
前記反射結像型電子顕微鏡の対物レンズの周囲に、可視から紫外線領域の範囲の光を発生させる光源と、該光源と対向する位置に、該光源から発生し前記試料表面で反射する光を受光する受光器と、前記光源と対向しない位置に、前記光源から発生し前記試料表面で散乱した光を検出する１つまたは複数の検出器を備えた光学式異物検査ユニットを有し、
前記検出器により異物からの信号が検出されると、光学式異物検査ユニット制御部に記憶し、
前記異物判定部に記憶された異物情報と、前記光学式異物検査ユニット制御部に記憶された異物情報とを直接比較することを特徴とする検査装置。
【請求項１】
電子を略平行電子ビームとして、試料に照射し、該試料表面近傍で反射した前記電子ビームを前記試料表面上に形成した電界によって引き上げ、電子光学的手段によって電子像を得る、反射結像型電子顕微鏡を用いた検査装置において、
前記反射結像型電子顕微鏡の対物レンズの周囲に、可視から紫外線領域の範囲の光を発生させる光源と、該光源と対向する位置に、該光源から発生し前記試料表面で反射する光を受光する受光器と、前記光源と対向しない位置に、該光源から発生し前記試料表面で散乱した光を検出する１つまたは複数の検出器を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、前記光源がレーザー光源であることを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置において、前記レーザー光源は前記対物レンズの側方の空間に、前記試料の検査領域に向けて配置することを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１に記載の検査装置において、前記レーザー光源から発生するレーザー光が出射口で発生する散乱光が前記検出器に検出されることを防ぐための絶縁体材料の中空筒を前記出射口に備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項１に記載の検査装置において、前記検出器が前記試料の検査領域を中心に複数放射状に配置されていることを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項１に記載の検査装置において、前記対物レンズの周囲を、空間を介して壁で囲い、該壁の上部に前記検出器を配置したことを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項６に記載の検査装置において、前記壁は内側が反射面となっている曲面反射鏡であり、前記検出器は環状検出器であることを特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項１に記載の検査装置において、前記受光器は、該受光器に設けられた開口から入射させた反射光を、その内壁で散乱させる容器形状であることを特徴とする検査装置。
【請求項９】
請求項８に記載の検査装置において、前記容器は、その内部に光学レンズを備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の検査装置において、前記容器は、曲げた形状であり、曲げ部の内部に反射鏡を備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の検査装置において、前記容器の内部に前記反射光が通過できる開口を備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項１２】
電子を略平行電子ビームとして、試料に照射し、該試料表面近傍で反射した前記電子ビームを前記試料表面上に形成した電界によって引き上げ、電子光学的手段によって電子像を得る、反射結像型電子顕微鏡において、
前記電子像は電気信号に変換され、異物判定部により異物情報を記憶するとともに、
前記反射結像型電子顕微鏡の対物レンズの周囲に、可視から紫外線領域の範囲の光を発生させる光源と、該光源と対向する位置に、該光源から発生し前記試料表面で反射する光を受光する受光器と、前記光源と対向しない位置に、前記光源から発生し前記試料表面で散乱した光を検出する１つまたは複数の検出器を備えた光学式異物検査ユニットを有し、
前記検出器により異物からの信号が検出されると、光学式異物検査ユニット制御部に記憶し、
前記異物判定部に記憶された異物情報と、前記光学式異物検査ユニット制御部に記憶された異物情報とを直接比較することを特徴とする検査装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６４６７５（Ｐ２０１３−６４６７５Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４０７３（Ｐ２０１１−２０４０７３）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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