(57)【要約】【課題】  ウェハの除電を効率よく行うことができ、基板電流をより正確かつ精密に測定可能なウェハ除電方法を提供する。【解決手段】  本発明のウェハの除電方法は、電子ビーム照射によりウェハＷＥＨに流れる基板電流を真空中の試料室内で測定する前に、Ｘ線イオナイザー１’を用いて軟Ｘ線を気流存在の条件下で、ウェハＷＥＨに向けて照射して、ウェハＷEＨに帯電している電子を除電する。【選択図】  図２
2010118413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム照射によりウェハに流れる基板電流を真空中の試料室内で測定する前に、Ｘ線イオナイザーを用いて軟Ｘ線を気流存在の条件下で前記ウェハに向けて照射して、該ウェハに帯電している電子を除電することを特徴とするウェハの除電方法。
【請求項２】
電子ビーム照射によりウェハに流れる基板電流を真空中の試料室内で測定する前に、Ｘ線イオナイザーを用いて軟Ｘ線を気流存在の条件下で前記ウェハに向けて照射して、該ウェハに帯電している電子を除電し、その後、前記基板電流を測定することを特徴とする電子ビーム測定装置による測定方法。
【請求項３】
前記試料室内が前記電子ビームを照射可能な真空度に達する途中で前記軟Ｘ線を前記ウェハに照射することを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム測定装置による測定方法。
【請求項４】
電子ビーム照射によりウェハに流れる基板電流を真空中の試料室内に搬送する途中で、Ｘ線イオナイザーを用いて軟Ｘ線を空気の流れが存在する箇所で前記ウェハに向けて照射して、該ウェハに帯電している電子を除電し、その後、前記基板電流を測定することを特徴とする電子ビーム測定装置。
【請求項５】
前記試料室の直前に真空予備室が設けられ、該真空予備室の一部は軟Ｘ線を透過可能な物質により構成され、該軟Ｘ線を透過可能な物質を介して前記真空予備室内に存在するウェハに向けて照射することを特徴とする請求項４に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項６】
前記ウェハをアライメントするアライメント装置に前記ウェハが保持されている状態で前記軟Ｘ線が前記ウェハに向けて照射されることを特徴とする請求項４に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項７】
前記ウェハがウェハ保持装置に保持された状態で、前記軟Ｘ線が前記ウェハに向けて照射されることを特徴とする請求項４に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項８】
前記ウェハ保持装置は、回転可能なチャック台盤を有し、該チャック台盤に前記ウェハが保持された状態でかつ前記チャック台盤の回転中に、前記軟Ｘ線が前記ウェハに向けて照射されることを特徴とする請求項７に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項９】
前記チャック台盤は、空気を吸引する吸引手段を有していることを特徴とする請求項８に記載の電子ビーム測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハ除電方法及び電子ビーム測定装置による測定方法及び電子ビーム測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学式や電子ビーム(ＥＢ)を用いたＬＳＩ配線の不良解析や欠陥検出が既に行われている（特許文献１参照）。
【０００３】
光学式としては、例えば、赤外レーザを試料に照射し電子-正孔対を発生させ、これらの発生キャリアによって流れる電流を測定するＯＢＩＣ法（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）（非特許文献1)がよく知られている。同様な手法でEBを試料面上に照射し流れる電流を測定するEBIC法(Electron Beam Induced Current)（非特許文献２，３参照)や、EB照射電流の一部が吸収される現象を測定するEBAC法(Electron Beam Absorbed  Current)（非特許文献４参照)が開発、実用化されている。
【特許文献１】国際公開２００８−５３５２４Ａ１
【非特許文献１】K. Haraguchi；Microscopic Optical Beam Induced Current Measurement and their Applications, Proc. IEEE (IMEC’94), May10-12, Vol.2, 1994, pp693-699.
【非特許文献２】近藤 正、他； EBIC/OBICを用いたGaAsMMIC故障箇所特定解析事例, LSIテスティングシンポジウム, 2002, pp363268.
【非特許文献３】植木 悠介, 他； 電子ビーム吸収電流法による故障解析,  LSIテスティングシンポジウム, 2007, pp303-307.
【非特許文献４】野久尾  毅,  他； 電子ビーム吸収電流による半導体デバイス故障箇所検出方法に対する考察, LSIテスティングシンポジウム, 2007, pp293-296.
【非特許文献５】矢野  資、他； 電位コントラスト欠陥検出とそのシミュレーション技術、LSIテスティングシンポジウム, 2006, pp59-64.
【非特許文献６】Hong Xiao, et al; A high Throughput Gray Level Measurement Method for Process Window Characterization/Production Monitor, LSIテスティングシンポジウム, 2006, pp65-70.
【非特許文献７】Topcon  HP
【非特許文献８】山田恵三, EB-Scopeシステムを用いたプロセス管理事例, 電子材料, 2006年6月, pp45-51.
【非特許文献９】M.Honda, et al; Electron-beam Substrate Current Monitoring Technique for Contact Process Optimization & Yield Enhancement, 2007 Advanced Metallization Conference, October 9-11, 2007, pp185-186.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光学式や電子ビーム(EB)を用いたLSI配線の不良解析や欠陥検出が既に行われている。例えば、光学式としては、赤外レーザを試料に照射し電子-正孔対を発生させ、これらの発生キャリアによって流れる電流を測定するOBIC法)がよく知られている。同様な手法でEBを試料面上に照射し流れる電流を測定するEBIC法や、EB照射電流の一部が吸収される現象を測定するEBAC法が開発、実用化されている。
【０００５】
今後のLSIの微細化に伴い、上述した電子ビームを用いる検査・評価手法は、将来性のある有力な方法と考えられる。その理由としてEBの収束性、透過性、吸収性のメリットと制御性が挙げられる。しかしながら上記測定手法は、不良箇所の場所の特定や原因プロセスを特定するのには有力であるものの、各配線工程（製造ライン）直後での異常を検出するには最適な方法ではないと思われる。同時に、上記方法では不良解析や欠陥検出を行うために、ウェハ上に何らかの電極を形成する必要もあり、生産ラインのウェハを測定し、また生産ラインに戻すと言うことができない。所謂、非破壊での測定が出来ないという欠点がある。
【０００６】
一方、各工程直後の検査にはEBI(Electron beam Inspection)（非特許文献５，６参照)を用いるのが一般的であるが、パターン寸法や形状の測定にとどまっている。例えば、今後最も重要と考えられる高アスペクトコンタクトホールの底部界面の不良解析には、新しい計測方法の提案が必要である。
【０００７】
本願発明者らは、ウェハ基板の裏面から直接EB吸収電流を測定し、薄膜やコンタクトホール径の計測・界面評価が可能であるEB-Scopeを開発し（非特許文献７参照)、その測定結果の評価を行ってきた。既にホール径では40nm程度の測定が可能なこと（非特許文献８参照)、SiO2の薄膜計測ではnmの計測ができ、コンタクト抵抗５０〜２５０Ω程度の差を計測できることを報告した（非特許文献９参照）。
【０００８】
ところで、ＥＢＳでは、ウェハの表面チャージによって測定値が変わるという事実が実験的に検証され、従来から論文発表もされている。従って、表面チャージを解決しないと測定結果が信用できなくなるという問題があった。
【０００９】
この帯電は、プロセス（半導体製造工程）の最中にチャージ、或いは、プロセスの搬送中に生じると考えられる。また、フープ（ウエハを入れるＳＭＩＦボックス）自体が絶縁材料（ＰＣ：ポリカーボネイト)でできているので、フープのチャージがウェハに移るという虞もある。同時に、ＥＢＳ装置の搬送中に、空気との摩擦や電場が存在した場合、チャージする可能性があるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、ウェハの除電を効率よく行うことができ、基板電流をより正確かつ精密に測定可能なウェハ除電方法及び電子ビーム測定装置による測定方法及び電子ビーム測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載のウェハの除電方法は、電子ビーム照射によりウェハに流れる基板電流を真空中の試料室内で測定する前に、Ｘ線イオナイザーを用いて軟Ｘ線を気流存在の条件下で前記ウェハに向けて照射して、該ウェハに帯電している電子を除電することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の電子ビーム測定装置による測定方法は、電子ビーム照射によりウェハに流れる基板電流を真空中の試料室内で測定する前に、Ｘ線イオナイザーを用いて軟Ｘ線を気流存在の条件下で前記ウェハに向けて照射して、該ウェハに帯電している電子を除電し、その後、前記基板電流を測定することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の電子ビーム測定装置による測定方法は、前記試料室内が前記電子ビームを照射可能な真空度に達する途中で前記軟Ｘ線を前記ウェハに照射することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の電子ビーム測定装置は、電子ビーム照射によりウェハに流れる基板電流を真空中の試料室内に搬送する途中で、Ｘ線イオナイザーを用いて軟Ｘ線を空気の流れが存在する箇所で前記ウェハに向けて照射して、該ウェハに帯電している電子を除電し、その後、前記基板電流を測定することを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の電子ビーム測定装置は、前記試料室の直前に真空予備室が設けられ、該真空予備室の一部は軟Ｘ線を透過可能な物質により構成され、該軟Ｘ線を透過可能な物質を介して前記真空予備室内に存在するウェハに向けて照射することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の電子ビーム測定装置は、前記ウェハをアライメントするアライメント装置に前記ウェハが保持されている状態で前記軟Ｘ線が前記ウェハに向けて照射されることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の電子ビーム測定装置は、前記ウェハがウェハ保持装置に保持された状態で、前記軟Ｘ線が前記ウェハに向けて照射されることを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の電子ビーム測定装置は、前記ウェハ保持装置は、回転可能なチャック台盤を有し、該チャック台盤に前記ウェハが保持された状態でかつ前記チャック台盤の回転中に、前記軟Ｘ線が前記ウェハに向けて照射されることを特徴とする。
【００１９】
請求項９に記載の電子ビーム測定装置は、前記チャック台盤は、空気を吸引する吸引手段を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載の発明によれば、Ｘ線イオナイザーを用いて軟Ｘ線を気流存在の条件下で前記ウェハに向けて照射して、該ウェハに帯電している電子を除電するので、ウェハに滞留している電子を効率よく除去できる。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、電子ビーム照射によりウェハに流れる基板電流を真空中の試料室内で測定する前に、Ｘ線イオナイザーを用いて軟Ｘ線を気流存在の条件下でウェハに向けて照射して、ウェハに帯電している電子を除電した後、基板電流を測定するので、正確かつ精密に基板電流を測定できる。
【００２２】
請求項３ないし請求項７に記載の発明によれば、請求項２と同様の効果を奏する。
【００２３】
請求項８に記載の発明によれば、ウェハに滞留している電子のみならず、回転中に生じる空気とウェハとの摩擦による帯電(この場合、ダウンフローによる空気の流れと、ウェハの回転による空気の流れがある)も効率よく除去できる。
【００２４】
請求項９に記載の電子ビーム測定装置は、チャック台盤は、空気を吸引する吸引手段を有しているので、ウェハを保持するための吸引手段を積極的に利用して除電を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（ＥＢ-Ｓｃｏｐｅの概要）
本発明者らは、ウェハ基板の裏面から直接、吸収電流(基板電流;ＥＢＳ)を高感度で測定し、ウェハ表面の薄膜やコンタクトホール径の計測、コンタクト底部の界面評価を行うことができるＥＢ-Ｓｃｏｐｅ(型名ＥＢＳ３０００)の開発を進めている。
【００２６】
既述したように、ホール径では４０ｎｍ以下の測定が可能なこと、ＳｉＯ２の薄膜計測ではｎｍの計測ができ、コンタクト抵抗５０〜２５０Ω程度の差を計測できることが知られている。
【００２７】
ＥＢ-Ｓｃｏｐｅはコンタクトホール底部の界面状態の情報を得ることができるため、プロセス制御への活用が期待できる。各種ウェハを測定した結果、吸収電流(基板電流)は、明らかにコンタクトホール界面の情報を示していると考えられる。正規化ＥＢＳ手法を用いることによって、製造ラインでのプロセスモニター・制御の可能性も見出された。
【００２８】
以下、図面を参照しつつＥＢ-Ｓｃｏｐｅの概要を説明する。
（１）EB-Scopeの測定原理
図1はこの発明に係わるEB-Scopeの測定原理を示している。このEB-ScopeはSEMと同じ構成であるが、ウェハ裏面から吸収電流（EBS値）を高感度・精度で計測することができる。
【００２９】
この図１において、ＷＥＨはウェハ、ＣＯＮＨはコンタクトホール、ＣＯＮＨＤはコンタクトホール底を示している。電子ビームEBをスキャンすることによってコンタクトホールＣＯＮＨの直径を計測する測定モード、コンタクトホールＣＯＮＨの直径よりも若干大きなビーム径をコンタクトホールＣＯＮＨの部分に照射してEBS値を測定するモードがある。
【００３０】
電子銃Ｅ−Ｂｅａｍ  Ｇｕｎから電子ビームＥＢがウェハＷＥＨに照射されると、二次電子ＳＥが電子検出器ＰＭＴによって検出され、電子検出器ＰＭＴの出力はプリアンプＰre-AMPによって増幅されて表示装置に入力され、表示装置の画面Ｇｒに電子顕微鏡画像（ＳＥＭ像）が表示される。これによって被測定物の位置出しが可能である。位置出しが終了すると、例えばコンタクトホールＣＯＮＨの内部に電子ビームEBを照射（或いはスキャン）することで、吸収電流（基板電流）ＩＡＣが検出される。この基板電流ＩＡＣは基板電流増幅システムＳＣＡＳに入力され、この基板電流ＩＡＣも表示装置に入力され、表示装置の画面Ｇｒに基板電流に基づく画像が所定の処理によって表示される。なお、表１にはEBS3000の基本仕様が示されている。
【００３１】
【表１】
2010118413.tif 000003
（２）本発明の概要
図２は、本発明に係るウェハの除電方法を模式的に説明する説明図である。この図２において、符号１’はＸ線イオナイザー装置である。Ｘ線イオナイザー装置１’は軟Ｘ線を気流存在条件下でウェハＷＥＨの表面に向けて照射する。その軟Ｘ線は電子ビーム照射によりウェハＷＥＨに流れる基板電流ＥＢＳを真空中の試料室（チャンバー）内で測定する前に照射される。
【００３２】
そのウェハＷＥＨは、例えば、図３〜図５に示す金属製のウェハ保持装置２’に保持される。その金属製のウェハ保持装置２’は、金属製の回転可能なチャック台盤３’と回転軸４’とを有する。チャック台盤３’は、ウェハ受け座５’と４個の同一形状の保持爪６’とを有する。
【００３３】
ウェハ受け座５’は、チャック台盤３’の上面３’ａでかつその周縁部から起立されたリング状の突条により構成され、ウェハ受け座５’の上面５’aは平坦面とされている。
【００３４】
各保持爪６’は、内方突起部６’aと延在部６’ｂと起立部６’ｃとを有する。内方突起部６’aは下側が傾斜面６’ｄとされている。各保持爪６’は図示を略す駆動機構によりチャック台盤３’の半径方向に移動可能とされている。
【００３５】
ウェハ受け座５’の上面５’aにウェハWEHが載置されると、保持爪６’が駆動され、保持爪６’の傾斜面６’ｄがウェハWEHの上部外周端縁に当接し、ウェハWEHが半径方向外方から半径方向内方に向かう力によって挟持される。
【００３６】
また、傾斜面６’ｄの作用により、ウェハ受け座５’の上面５’aにウェハWEHが押し当てられる。そのチャック台盤３’の上面３’aとウェハWEHとウェハ受け座５’とによって、空間Sが形成される。
【００３７】
回転軸４’にはその中心に吹き出し用の貫通穴７’が形成され、この貫通穴７’はチャック台盤３’の上面３a’に開口している。この貫通穴７’は圧縮装置P２に接続され、クリーンエアーが空間Sに供給され、ウェハWEHに付着しているナノメーターオーダーの塵埃微粒子が除去されるようになっている。
【００３８】
回転軸４’にはその貫通穴７’と同心に吸引用の貫通穴８’が設けられている。この貫通穴８’は連通孔９’を介してチャック台盤３’の上面３a’に開口すると共に連通孔９”を介して爪位置とウェハ受け座５’との間の隙間Gに連通している。その貫通穴８’は吸引手段としての吸引装置P1に接続されている。
【００３９】
そのチャック台盤３’の上面３a’には螺旋状の金属製の補助羽根１０’が適宜設けられている。この補助羽根１０’はチャック台盤３’が矢印D方向に回転したときに中心Oに向かう方向（矢印E方向）の空気の流れを生じさせる役割を果たす。
【００４０】
このウェハ保持装置２’では、チャック台盤３’が回転すると、ウェハＷＥＨの上面側では、矢印Ｆに示すように、遠心力により空気がウェハＷＥＨの中心Ｏから半径方向外方に向かって流れようとするため、空気の圧力によるダウンフォースＦ’がウェハＷＥＨに加わる。
【００４１】
しかしながら、空間Sに存在する空気は、補助羽根１０’の作用により、中心Ｏに向かう方向の空気の流れが相対的に生じるため、ウェハＷＥＨは回転中の撓みが抑制される。
【００４２】
このウェハ保持装置２’の詳細な構成及び作用は特開２００７−２７３５４１号公報に開示されているので、ここでは、詳細な説明は省略する。本発明はウェハ保持方法に関する発明ではなく、これ以外にも各種なウェハ保持方法がある。
【００４３】
以下、このウェハ保持装置２’に保持されたウェハＷＥＨの除電について説明する。
【００４４】
例えば、ウェハ搬送中のウェハ保持装置２’にウェハＷＥＨが載置されている状態で、ウェハＷＥＨが高速回転されると、矢印Ｆに示す気流が発生し、空気のダウンフローによりウェハＷＥＨがチャック台盤３’に押え付けられ、ウェハＷＥＨの回転が安定する。
【００４５】
このウェハの回転が安定した状態で、Ｘ線イオナイザー装置１’を用いて軟Ｘ線をウェハＷＥＨに照射する。Ｘ線イオナイザー装置１’の軟Ｘ線により空気がイオン化され、このイオン化された空気にウェハＷＥＨの表面に帯電している電子が引き寄せられるため、ウェハＷＥＨの表面の電子が取り除かれ、ウェハＷＥＨは除電される。イオン化された空気は電子を吸着して半径方向外方に向かって流れるため、ウェハＷＥＨの除電効率が向上する。
【００４６】
また、ウェハＷＥＨの表面にダウンフローＦ’により付着凝集している帯電性の空気も除電される。チャック台盤は、空気を吸引する吸引手段を有しているので、このウェハＷＥＨの裏面に付着している電子も併せて除電される可能性があって好ましい。図示していないが、同時にウェハの回転による回転方向の流れも発生し、これらの空気の流れで、帯電が生じる可能性もある。X線イオナイザーはこのような帯電も図示したような照射を行うことで、防止できる。図示したX線イオナイザーは上部方向から照射する場合を示したが、真横から照射する方法も考えられる。この場合は、表面、裏面の帯電を同時に取ることができて都合がよい。
【００４７】
除電されたウェハＷＥＨは、その後ロボットアーム（図示を略す）により電子ビーム測定装置のチャンバー内に搬送され、真空状態で、電子ビーム照射により、ウェハＷＥＨに流れる基板電流が測定される。
ウェハＷＥＨは位置合わせ等を行うため、測定前にウェハ保持装置２’に保持させて大気中の条件下で回転等をさせており、空気との摩擦により帯電が生じる可能性があるが、この方法によれば、ウェハＷＥＨの回転中に軟Ｘ線を照射するので、帯電防止を図ることができるメリットもある。
【００４８】
この除電方法は、ウェハＷＥＨを金属製のチャック台盤３’にウェハＷＥＨを載置した状態で、ウェハＷＥＨを高速回転させ、空気のダウンフォースＦ’によりウェハＷＥＨを押さえ付け、金属壁で囲まれた領域に、軟Ｘ線を照射するものであるので、軟Ｘ線を無駄に外部
に漏れることなく効率よくウェハＷＥＨに照射でき、除電効率の向上が期待される。
【００４９】
ここでは、Ｘ線イオナイザー装置を用いてウェハＷＥＨを除電した後に、資料室（チャンバー）内にウェハＷＥＨを搬送し、その後、真空引きを行うときに、一気に深真空（〜１０−１０パスカル）にまで引かずに予備的な真空状態に引き、すなわち、試料室内が電子ビームを照射可能な真空度に達する途中で、Ｘ線透過性の高いガラス（軟Ｘ線を透過可能な物質）を介して、軟Ｘ線をウェハＷＥＨに照射して除電を行った。この場合、ウェハＷＥＨをアライメント装置に保持させてアライメント作業中に除電を行うことが望ましい。
【００５０】
図６はそのウェハＷＥＨの基盤電流の変動を示している。ここでは、ウェハＷＥＨの表面に薄膜を形成し、薄膜のＥＢＳ値を測定した。ウェハＷＥＨの除電を行わずに、ＥＢＳ値を測定した場合、符号Ｋ１で示すように、ＥＢＳ値が測定ごとに変動していることが観測された。しかし、Ｘ線イオナイザーを用いて、測定前にウェハＷＥＨに軟Ｘ線を照射して、ウェハＷＥＨの除電を行った後に、ＥＢＳ値を行うと、ＥＢＳ値が符号Ｋ２で示すように安定する。
【００５１】
図７はＥＢＳ電流値の差をウェハマップにして表示した図である。ここでは、両面酸化膜のウェハＷＥＨの測定を６回行っている。
【００５２】
軟Ｘ線を照射してウェハＷＥＨの除電を行った場合、図７（ａ）に示すようにＥＢＳ電流値の差はほとんどない。これに対して、軟Ｘ線を照射してウェハＷＥＨの除電を行わなかった場合、図７（ｂ）に示すようにＥＢＳ電流値の差が大きく変動する。
【００５３】
その図７には、白黒の濃淡でＥＢＳ電流値の差が示されているが、実際は、カラー化されて表示されるものであり、右のバーグラフにおいて、下が青色、上が赤色であり、図７（ｂ）においては、左が青色、右が赤色に対応しており、濃淡が薄い部分は緑から黄色に対応している。カラー化してマッピング表示を行うと、帯電によるＥＢＳ電流値の変動が一目瞭然に判別できる。
（３）本発明が適用される半導体検査装置
以下、本発明のデータ処理方法が適用される半導体検査装置について説明する。
【００５４】
図８に、本発明の一実施形態による半導体検査装置の構成を示す。この半導体検査装置は、測定対象物（試料）である半導体基板（以下、ウェハと言う）に電子ビームを照射し、この電子ビームによってそのウェハに誘起された基板電流を測定し、この基板電流からそのウェハに形成された微細構造の評価値を得ることを基本原理としている。パターンマッチングのためには放出される二次電子あるいは反射電子も利用する。
【００５５】
図８に示すように、測定対象ウェハ23がどのような素性ウェハか判別可能な固有IDを読めるように、ウェハ識別装置20を有している。測定対象ウェハ23上には、種々の半導体デバイスが形成されているが、それらは、ウェハ23上に予め設けられたグローバルアライメント座標系に従って、ショット座標、チップ座標が一義的に決定されている。これら座標系を用いて位置指定することにより、半導体ウェハ23上に形成された全ての半導体素子を一義的に決定することができる。
【００５６】
逆に、検出された不具合の位置もこの座標系を用いることによって一義的に決定される。これらの座標系を用いる事で、他の装置の出力する検査結果や電気テストの結果又は設計情報であるCAD情報と照合することもできる。
【００５７】
測定対象物（試料）であるウェハ23を収容するチャンバー26には、電子ビームEBを発生する電子銃（照射手段）10が取り付けられ、この電子銃10は電子ビーム源11を備え、この電子ビーム源11には高圧電源40が接続されている。電子銃10の内部には、電子ビーム源11からの電子流の放出方向に沿って、コンデンサレンズ12、アパチャー13、偏向レンズ14、対物レンズ15がこの順に配置されている。このうち、偏向レンズ14には偏向装置100が接続され、電子ビームEBを高精度で偏向可能となっている。また、対物レンズ15の下方に対物レンズ15とウェハ23との間の距離を測定するウェハ対物レンズ間距離測定装置16が設けられている。また、この電子銃10の電子ビームEBのエネルギー、電流量、フォーカス状態も任意に制御可能となっている。ウェハーウェハ23に電子ビームが照射されることによって生じる基板電流は、基板電流測定装置(電流測定装置)30によって測定され、二次電子、反射電子はそれぞれ二次電子反射電子検出装置24によって検出される。
【００５８】
チャンバー26の内部には、ウェハ23を移動及び一定位置に支持するためのＸＹステージ21とトレイ22とが収容され、トレイ22にはウェハ23が載置されている。電子銃10から放出される電子ビームEBは、トレイ22に載置されたウェハ23の表面に向けられており、ＸＹステージ21によりトレイ22を移動させることにより、ウェハ23に対する電子ビームEBの照射位置を調整することが可能となっている。
【００５９】
ここで、電子銃10から照射された電子ビームEBをnmオーダの位置精度でウェハ23に照射するために、ＸＹステージ21により、固定された電子ビームEBの照射軸に対して相対的にウェハ23を移動するようになっている。ＸＹステージ21の駆動装置としてはパルスモーターや超音波モーター、リニアモーター又は圧電素子等が利用される。レーザ測長器やレーザースケール等の高精度測定技術を併用することにより、ＸＹステージ21上に載置されたウェハ23の位置精度は数nm程度に制御される。
【００６０】
また、ウェハ23を載置するトレイ22には、電流測定装置30が接続されており、ウェハ23に流れる基板電流がトレイ22を介して電流測定装置30により測定されるようになっている。電流測定装置30は、トレイ22に内蔵され、又は近傍に配置されており、外部からの電磁波ノイズをカットできるようになっている。
【００６１】
電流測定装置30としては、抵抗、電圧変換型の装置や交流アンプ、チャージアンプなど種々の形式を用いることができる。この電流測定装置30は、測定した基板電流値をデジタル信号にA／D（Analog／Digital）変換するA／D変換器を備えており、測定値をデジタルデータとして出力する。
【００６２】
また、この半導体検査装置は、2次元走査制御装置（パターンマッチングエンジンを含む）110、二次電子反射電子信号処理装置190、電流波形記憶装置120、波形整形装置130、波形画像認識処理装置140、表示装置150、データベース装置160を備え、これらは、コンピュータ等の情報処理装置上に構築されている。
【００６３】
このうち、2次元走査制御装置110は、電子ビームEBがウェハ23の表面を2次元的に走査するように偏向装置100を制御すると共に、電子ビームEBの照射位置を高精度に合わせるためのパターンマッチングに関する制御を担うものである。なお、本実施形態では、2次元的に走査するとは、ライン状の走査を一定の間隔で複数回にわたって繰り返すことを意味している。例えば、テレビ画面における水平走査および垂直走査と同様の概念である。
【００６４】
このように走査された電子ビームからは二次電子又は反射電子像又は基板電流像が形成され、パターンマッチングに利用される。
【００６５】
以上説明したように、この検査装置によると、基板電流測定値からホール底に残膜があるか無いか、酸化膜、レジスト等の残留物があるかないかをはっきりと検出することができる。この検出装置では、規格化基板電流値の面内分布を知ることができる。ホール面積で規格化した後の基板電流値は、測定対象サイズに対して不変量なので、その値で面内分布を評価することにより、ホール底の状態のみのプロセス分布を知ることができる。例えば、エッチング装置には、装置固有のプロセス分布が存在するが、露光プロセスに分布があると、ホール表面径にも影響を与える。そのため、エッチング後に得られるプロセス分布は両者の合成と成り、そのまま測定したのでは、エッチング装置固有の分布だけを抽出することができない。しかし、基板電流をホール表面径又はホール底径で規格化することによって、露光による影響を排除し、エッチング装置固有の分布だけを抽出することができる。
【００６６】
この半導体検査装置では、試料室の直前に真空予備室２６’が設けられ、この真空予備室26’には、アライメント装置としてのウェハ保持装置２’が設けられている。ウェハＷＥＨは基板電流を測定する前に真空予備室にロボットアームにより搬送され、ウェハ保持装置２’（図８参照）に保持される。真空予備室２６’は、深真空（〜１０−１０パスカル）にまで引かずに予備的な真空状態に保たれる。
【００６７】
ついで、ウェハＷＥＨは高速回転されてアライメントされる。このアライメント作業中に軟Ｘ線を透過窓を介してウェハＷＥＨに照射する。これにより、ウェハＷＥＨが除電される。その後、ロボットアームにより試料内２６に搬送され、基板電流の測定が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】この発明の測定原理を示した概念図である。
【図２】本発明に係るウェハの除電方法の模式図である。
【図３】本発明に係るウェハ保持装置を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明に係るウェハ保持装置の正面図である。
【図５】図１５のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図６】ウェハの除電を行わずにＥＢＳ値を測定した場合とウェハに軟Ｘ線を照射してウェハの除電を行った後にＥＢＳ値を測定した場合とでのウェハの基盤電流の変動を示す説明図である
【図７】ＥＢＳ電流値の差をウェハマップにして表示した図であって、（ａ）は軟Ｘ線を照射してウェハの除電を行った場合のＥＢＳ電流値の差をマッピング表示した説明図、（ｂ）はウェハの除電を行なわなかった場合のＥＢＳ電流値の差をマッピング表示した説明図である。
【図８】この発明の実施例の半導体検査装置の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００６９】
１’…Ｘ線イオナイザー装置
ＷＥＨ…ウェハ
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図１】
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【図６】
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【図７】
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