(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料である基板に電子ビームを一次電子ビームとして照射する一次電子ビーム照射手段と、
前記一次電子ビームは、その入射角度を変化させて前記基板の表面に入射させ、前記一次電子ビームの照射を受けて前記基板から発生した二次電子および反射電子を含む二次電子ビームは、取込み角度のまま通過させる電子ビーム偏向手段と、
前記電子ビーム偏向手段を含み、前記二次電子ビームを制御して結像させるとともに、その結像光学系が焦点の前後でビーム軸に平行に進行する領域を形成する相互に共役なテレセントリック系をなすように前記二次電子ビームを制御する複数の写像投影手段と、
最後段の前記写像投影手段により結像された前記二次電子ビームを検出し、画像信号として出力する電子ビーム検出手段と、
二段目以後の前記写像投影手段内の前記焦点を通り前記二次電子ビームのビーム軸に垂直な平面である焦点面に配設され、前記二次電子ビームの開き角を決定する第一の開き角絞りと、
前記電子ビーム検出手段から前記画像信号の供給を受けて、前記基板の表面の物理的・電気的状態を表す画像を表示する画像表示手段とを備えた基板検査装置。
【請求項２】
前記第一の開き角絞りは、それぞれが伸縮自由な絞り幅を有し、その長軸方向が相互に略直交する第一および第二の可動矩形絞りと、これら第一および第二の可動矩形絞りの絞り幅をそれぞれ変動させる第一および第二の矩形絞り駆動手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項３】
前記電子ビーム偏向手段と前記基板との間の領域内の前記テレセントリック系の焦点面に配設された第二の開き角絞りをさらに備え、
前記第一の開き角絞りは、伸縮自由な絞り幅を有する第一の可動矩形絞りと前記第一の可動矩形絞りの絞り幅を変動させる第一の矩形絞り駆動手段とを備え、
前記第二の開き角絞りは、伸縮自由な絞り幅を有する第二の可動矩形絞りと前記第二の可動矩形絞りの絞り幅を変動させる第二の矩形絞り駆動手段を備え、
前記第一および第二の可動矩形絞りは、その長軸方向が相互に略直交するように配設されたことを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項４】
前記第一および第二の可動矩形絞りは、それぞれ２枚の金属平板を有し、これら２枚の金属平板が長辺において対抗して配設されることにより、前記開き角絞りを形成することを特徴とする請求項２または３に記載の基板検査装置。
【請求項５】
前記矩形絞り駆動手段は、前記金属平板と接続された圧電素子を有し、この圧電素子の形状の変化に基づいて前記金属平板を駆動して前記２枚の金属平板間の距離を調整することを特徴とする請求項４に記載の基板検査装置。
【請求項６】
前記一次電子ビームの照射方向に垂直な断面形状は、略矩形をなすことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板検査装置。
【請求項７】
ＣＰＵと、
請求項１ないし６のいずれかに記載の基板検査装置と、
前記画像信号を処理して画像データを出力する信号処理手段と、
前記画像データを格納する記憶手段とを備えた基板検査システム。
【請求項８】
試料である基板に略矩形の断面形状を有する電子ビームを一次電子ビームとして照射する一次電子ビーム照射手段と、
前記一次電子ビームの照射を受けて、前記基板から発生する二次電子および反射電子を前記試料に略垂直な方向に導いて二次電子ビームとして出射させる第一の回転対称静電レンズと、
前記一次電子ビームの前記試料への入射角度を変化させて前記試料表面に前記一次電子ビームを入射させ、前記第一の回転対称静電レンズから出射された前記二次電子ビームは取り込み角度のまま通過させる電界磁界重畳型分光器と、
前記電界磁界重畳型分光器の後段に配設され、前記第一の回転対称静電レンズとともにテレセントリック系をなす第一の結像光学系を形成する第二の回転対称静電レンズと、
前記第一の結像光学系の焦点面である第一の焦点面に配設され、前記一次電子ビームの入射方向を長軸とし、伸縮自由な絞り幅で相互に平行に離隔された二枚の金属平板を有する第一の開き角絞りと、
第一の圧電素子を有し、前記第一の開き角絞りの絞り幅を変動させる第一の開き角絞り駆動機構と、
前記第一の結像光学系の結像面に配設された視野絞りと、
前記視野絞りの後段に配設され、前記第一の結像光学系と共役なテレセントリック系をなす第二の結像光学系を形成する少なくとも一対の第三および第四の回転対称静電レンズと、
前記第二の結像光学系の焦点面であって、前記第一の焦点面と共役な第二の焦点面に配設され、前記第一の開き角絞りの長軸方向と略直交する方向を長軸とし、伸縮自由な絞り幅で相互に平行に離隔された二枚の金属平板を有する第二の開き角絞りと、
第二の圧電素子を有し、前記第二の開き角絞りの絞り幅を変動させる第二の開き角絞り駆動機構と、
前記第四の回転対称レンズにより結像された前記二次電子ビームを検出し、画像信号として出力する電子ビーム検出手段と、
前記検出手段から前記画像信号の供給を受けて、前記基板の表面の物理的・電気的状態を表す画像を表示する画像表示手段と、
前記画像信号の処理を行うホストコンピュータとを備えた基板検査システム。
【請求項９】
試料である基板に電子ビームを一次電子ビームとして照射する電子ビーム照射手段と、前記一次電子ビームはその入射角度を変化させて前記基板の表面に入射させ、前記一次電子ビームの照射を受けて前記基板から発生した二次電子および反射電子を含む二次電子ビームは取込み角度のまま通過させる電子ビーム偏向手段と、前記電子ビーム偏向手段を含み、前記二次電子ビームを結像させる複数の写像投影手段と、最後段の前記写像投影手段により結像された前記二次電子ビームを検出し、画像信号として出力する電子ビーム検出手段と、前記電子ビーム検出手段から前記画像信号の供給を受けて、前記基板の表面の物理的・電気的状態を表す画像を表示する画像表示手段とを備えた基板検査装置の制御方法であって、
前記複数の写像投影手段により前記二次電子ビームが相互に共役なテレセントリック系をなすように前記二次電子ビームを制御して結像させ、
二段目以後の前記写像投影手段内の第一の焦点面に第一の開き角絞りを配設することにより、前記一次電子ビームの前記基板への照射領域を確保するとともに、前記二次電子ビームの倍率色収差を低減する、基板検査装置の制御方法。
【請求項１０】
前記第一の開き角絞りは、それぞれが伸縮自由な絞り幅を有し、それぞれの長軸が相互に略直交する２つの可動矩形絞りで形成し、さらに備える矩形絞り駆動手段を用いて、前記可動矩形絞りの絞り幅をそれぞれ変動させることにより、相互に略直交する２つの方向に対して独立して開き角を制御する請求項９に記載の基板検査装置の制御方法。
【請求項１１】
一段目の前記写像投影手段の焦点面であって、前記電子ビーム偏向手段と前記基板との間の領域内の第二の焦点面に第二の開き角絞りをさらに配設し、
前記第一および第二の開き角絞りは、伸縮自由な絞り幅を有する第一および第二の可動矩形絞りでそれぞれ形成し、
前記第一および第二の可動矩形絞りは、それぞれの長軸が相互に略直交するように配設し、
前記第一および第二の可動矩形絞りの各絞り幅を変動させる駆動手段を備えて、相互に略直交する二つの方向に対してそれぞれ独立して開き角を制御する請求項９に記載の基板検査装置の制御方法。
【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基板検査装置およびこれを用いた基板検査システム並びに基板検査方法に関し、特に、一次電子ビームの試料への照射領域を確保しつつ、倍率色収差を低減する基板検査装置およびこれを用いた基板検査システム並びに基板検査装置の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の高集積化に伴い、半導体ウェーハやフォトマスク等の基板表面上の欠陥、異物の検出に要求される感度がますます高くなり、近年は、光学式によるパターン欠陥検査の限界から光学式に替わって電子ビームを用いた半導体パターン欠陥検査装置が開発されている。この検査装置は、電子ビームを電子照射手段にて形成して一次電子ビームとして試料である基板に照射し、その試料表面の形状、材質および電位の変化に応じて発生した二次電子、反射電子および後方散乱電子を写像投影手段にて導いて集束させ、二次電子ビームとして電子検出部に拡大投影し、試料表面画像を得る装置であり、特に、特開平７−２４９３９３号公報には、線、矩形または長楕円の断面形状の電子ビームを一次電子ビームとして試料に照射することにより、走査速度を向上させる手法が提案されている。また、この手法に加えて一次電子ビームを電子ビーム偏向手段であるウィーンフィルタ（Ｗｉｅｎ  ｆｉｌｔｅｒ）にて偏向させ、試料表面に対して垂直に入射させ、なおかつ二次電子ビームを同一のウィーンフィルタ内を直進させて写像投影手段に導く方法が特願平９−３００２７５号出願にて提案されている。特願平９−３００２７５号出願に示された検査装置を備えた基板検査システムの概略を図８に示す。
【０００３】
同図に示す基板検査システム１００は、一次光学系１、これを制御する電子銃制御部１６および複数段四極子レンズ制御部１７、二次光学系２、これを制御する二次光学系レンズ制御部５２，５４〜５６、電子検出部３、これを制御する電子検出制御部５７、ウィーンフィルタ４１、これを制御するウィーンフィルタ制御部５３、ステージ４３およびこれを制御するステージ電圧制御部５１、画像信号処理部５８、ホストコンピュータ５９、表示部６０およびメモリ６１とを備えている。
【０００４】
一次光学系１は、電子銃と複数段の四極子レンズ系を備えてる。電子銃は長軸１００〜７００μｍ、短軸１５μｍの矩形の電子放出面を有するランタンヘキサボライド（ＬａＢ６という）陰極１１、矩形開口を有するウエーネルト電極（Ｗｅｈｎｅｌｔ  ｃｙｌｉｎｄｅｒ）１２、電子ビームを引出して一次電子ビーム５として照射する陽極１３、ビーム軸調整用の偏向器１４とを備えている。電子銃制御部１６は、一次電子ビーム５の加速電圧、出射電流などを制御する。また、四極子レンズ系は、複数段四極子レンズ制御部１７の制御に基づいて一次電子ビーム５を集束する複数段四極子レンズ１５を備えている。
【０００５】
陰極１１より放出した一次電子ビーム５は、複数段の四極子レンズ１５とその制御部１７によって略矩形の断面形状を有するように収束され、ウィーンフィルタ４１に対して斜めから入射する。ここで、陰極１１は、矩形の電子放出面を有しているので、電子ビームの断面形状は略矩形となり、試料への照射領域が拡大し、検査効率を高めることができる。なお、矩形の他に、例えば、線状、長楕円等のアスペクト比が１を超える細長形状の断面を有する電子ビームを用いても、検査効率を高めることができる。しかし、細長形状に限らず様々な断面形状の電子ビームを用いても良い。
【０００６】
一次電子ビーム５はウィーンフィルタ４１によって試料４２の表面に対して垂直な方向へ偏向されてウィーンフィルタ４１を出射する。その後、一次電子ビーム５は、回転対称静電レンズであるカソードレンズ２１によって縮小され、試料４２上で長軸数百μｍ、短軸２５μｍ程度の略矩形ビームとして照射される。
【０００７】
ウィーンフィルタ４１の基本的な構成を図９に示す。同図に示すように、ウィーンフィルタ４１は、それぞれ相互に対向して配置され、ウィーンフィルタ制御部５３（図８参照）によって制御される直方体の２つの電極４１ａ，４１ｂと２つの磁極４１ｃ，４１ｄとを備えている。同図に示すＸＹＺの三次元空間において、Ｚ軸を写像投影系の光軸とすると、ウィーンフィルタ４１は、Ｚ軸に垂直なＸＹ平面内で電界Ｅと磁界Ｂとを直交させた構造になっており、入射した電荷粒子に対して、ウィーン条件ｑＥ＝ｖＢ（ｑは粒子電荷、ｖは直進電荷粒子の速度）を満たす電荷粒子のみを直進させる働きをする。
【０００８】
図１０（ａ），（ｂ）は、ウィーンフィルタ４１を通過する電子ビーム軌道の説明図であり、いずれも、ＸＺ平面（Ｙ＝０）で切断した図９の断面図である。図１０（ａ）に示すように、この基板検査システム１００では、ウィーンフィルタ４１に入射した一次電子ビーム５に対しては、磁界による力ＦＢと電界による力ＦＥが同一方向に作用して、一次電子ビーム５は試料４２の表面に対して垂直に入射するように偏向される。この一方、同図（ｂ）に示すように、二次電子ビーム６に対しては、磁界による力ＦＢと電界による力ＦＥが逆方向に作用し、なおかつウィーン条件ＦＢ＝ＦＥが成立しているため、二次電子ビーム６は偏向されずに直進して二次光学系に入射する。
【０００９】
図８に戻り、ステージ４３は、一次電子ビーム５，二次電子ビーム６の各ビーム軸に対して水平に移動自由な機構を有し、これにより、その上面に設置する試料４２を移動させてその全表面が走査できるようになっている。また、ステージ４３は、ステージ電圧制御部５１により試料４２に負電圧が印加できるようになっている。これにより、一次電子ビーム５による試料４２への入射ダメージを低減することができる。
【００１０】
電子検出部３は、ＭＣＰ（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｐｌａｔｅ）検出器３１と、蛍光板３２と、ライトガイド３３と、ＣＣＤ等を有する撮像素子３４とを備えている。二次光学系２を経てＭＣＰ検出器３１に入射した二次電子ビーム６は、ＭＣＰ検出器３１により増幅されて蛍光板３２に照射され、そこで発生した蛍光像は、ライトガイド３３を介して撮像素子３４にて画像信号として検出される。
【００１１】
この画像信号は、画像処理部５８に供給されて各種の信号処理がなされ、画像データとしてホストコンピュータ５９に供給される。ホストコンピュータ５９は、この画像データを表示部６０にて画像表示するとともに、メモリ６１を用いた画像データの保存等を行う。
【００１２】
二次光学系２は、回転対称静電レンズであるカソードレンズ２１、第二レンズ２２、第三レンズ２３、第四レンズ２４と、第二レンズ２２と第三レンズ２３との間に設置された視野絞り２６とを備えている。カソードレンズ２１、第二レンズ２２、第三レンズ２３、第四レンズ２４は、それぞれ二次光学系レンズ制御部５２，５４，５５，５６によって制御される。二次光学系２はまた、ウィーンフィルタ４１とカソードレンズ２１の間の焦点Ｆ１を通り、ビーム軸に垂直な平面である焦点面８内に配設された開き角絞り２５を備えている。このように焦点面８の位置に開き角絞り２５を配置する理由は、二次電子ビーム６についてカソードレンズ２１のみで結像を行おうとすると、レンズ作用が強くなり収差が発生しやすいので、図７のビーム軌道７の説明図に示すように、第二レンズ２２と合わせて両テレセントリック系、即ち、入射瞳と出射瞳のいずれもが無限遠に存在する光学系を形成して１回の結像を行わせ、さらに、この結像光学系１０５の焦点面８に開き角絞り２５を設置することにより、二次電子ビーム６の倍率色収差を抑えることができるからである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構造を有する従来の基板検査システム１００では、二次電子ビーム５の倍率色収差を低減するために、開き角絞り２５の絞りを狭くすると、これにより、一次電子ビーム５の試料４２上への照射領域が制限されるという欠点があった。これは、開き角絞り２５から試料４２までの一次電子ビーム５が開き角絞り２５上の焦点Ｆ１に入射し、カソードレンズ２１によってレンズ作用を受け、試料４２に対して垂直に照明するというケラー照明（Ｋｏｅｈｌｅｒ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）系になっているためである。
【００１４】
また、試験の内容によっては、開き角絞り２５の開口を広げたり、狭めたりしたい場合があり、これに対応して絞りの最適化を行うためには、開き角絞り２５の交換を行う必要がある。しかし、従来の技術においては、交換の度ごとに装置内の真空雰囲気を開放しなければならず、装置使用効率が非常に悪くなるという欠点があった。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、一次電子ビームの照射領域を確保しつつ、二次電子ビームの倍率色収差を従来の技術と同等に抑制することができる基板検査装置およびこれを備えた検査システム並びに基板検査装置の制御方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手段により上記課題の解決を図る。
即ち、本発明によれば、
試料である基板に電子ビームを一次電子ビームとして照射する一次電子ビーム照射手段と、
上記一次電子ビームは、その入射角度を変化させて上記基板の表面に入射させ、上記一次電子ビームの照射を受けて上記基板から発生した二次電子および反射電子を含む二次電子ビームは、取込み角度のまま通過させる電子ビーム偏向手段と、
上記電子ビーム偏向手段を含み、上記二次電子ビームを制御して結像させるとともに、その結像光学系が焦点の前後でビーム軸に平行に進行する領域を形成する相互に共役なテレセントリック系をなすように上記二次電子ビームを制御する複数の写像投影手段と、
最後段の上記写像投影手段により結像された上記二次電子ビームを検出し、画像信号として出力する電子ビーム検出手段と、
二段目以後の上記写像投影手段内の上記焦点を通り上記二次電子ビームのビーム軸に垂直な平面である焦点面に配設され、上記二次電子ビームの開き角を決定する第一の開き角絞りと、
上記電子ビーム検出手段から上記画像信号の供給を受けて、上記基板の表面の物理的・電気的状態を表す画像を表示する画像表示手段とを備えた基板検査装置が提供される。
【００１７】
上記第一の開き角絞りは、それぞれが伸縮自由な絞り幅を有し、その長軸方向が相互に略直交する第一および第二の可動矩形絞りと、これら第一および第二の可動矩形絞りの絞り幅をそれぞれ変動させる第一および第二の矩形絞り駆動手段を備えると良い。
【００１８】
本発明に係る基板検査装置は、上記電子ビーム偏向手段と上記基板との間の領域内の上記テレセントリック系の焦点面に配設された第二の開き角絞りをさらに備え、上記第一の開き角絞りは、伸縮自由な絞り幅を有する第一の可動矩形絞りと上記第一の可動矩形絞りの絞り幅を変動させる第一の矩形絞り駆動手段とを備え、上記第二の開き角絞りは、伸縮自由な絞り幅を有する第二の可動矩形絞りと上記第二の可動矩形絞りの絞り幅を変動させる第二の矩形絞り駆動手段を備え、上記第一および第二の可動矩形絞りは、その長軸方向が相互に略直交するように配設されるものでも良い。
【００１９】
また、上記第一および第二の可動矩形絞りは、それぞれ２枚の金属平板を有し、これら２枚の金属平板が長辺において対抗して配設されることにより、上記開き角絞りを形成することが好ましい。
【００２０】
また、上記矩形絞り駆動手段は、上記金属平板と接続された圧電素子を有し、この圧電素子の形状の変化に基づいて上記金属平板を駆動して上記２枚の金属平板間の距離を調整すると良い。
【００２１】
また、上記一次電子ビームの照射方向に垂直な断面形状は、略矩形をなすと良い。
【００２２】
また、本発明によれば、
ＣＰＵと、上述の本発明に係る基板検査装置と、上記画像信号を処理して画像データを出力する信号処理手段と、この画像データを格納する記憶手段とを備えた基板検査システムが提供される。
【００２３】
また、本発明によれば、
試料である基板に略矩形の断面形状を有する電子ビームを一次電子ビームとして照射する一次電子ビーム照射手段と、
上記一次電子ビームの照射を受けて、上記基板から発生する二次電子および反射電子を上記試料に略垂直な方向に導いて二次電子ビームとして出射させる第一の回転対称静電レンズと、
上記一次電子ビームの上記試料への入射角度を変化させて上記試料表面に上記一次電子ビームを入射させ、上記第一の回転対称静電レンズから出射された上記二次電子ビームは取り込み角度のまま通過させる電界磁界重畳型分光器と、
上記電界磁界重畳型分光器の後段に配設され、上記第一の回転対称静電レンズとともにテレセントリック系をなす第一の結像光学系を形成する第二の回転対称静電レンズと、
上記第一の結像光学系の焦点面である第一の焦点面に配設され、上記一次電子ビームの入射方向を長軸とし、伸縮自由な絞り幅で相互に平行に離隔された二枚の金属平板を有する第一の開き角絞りと、
第一の圧電素子を有し、上記第一の開き角絞りの絞り幅を変動させる第一の開き角絞り駆動機構と、
上記第一の結像光学系の結像面に配設された視野絞りと、
上記視野絞りの後段に配設され、上記第一の結像光学系と共役なテレセントリック系をなす第二の結像光学系を形成する少なくとも一対の第三および第四の回転対称静電レンズと、
上記第二の結像光学系の焦点面であって、上記第一の焦点面と共役な第二の焦点面に配設され、上記第一の開き角絞りの長軸方向と略直交する方向を長軸とし、伸縮自由な絞り幅で相互に平行に離隔された二枚の金属平板を有する第二の開き角絞りと、
第二の圧電素子を有し、上記第二の開き角絞りの絞り幅を変動させる第二の開き角絞り駆動機構と、
上記第四の回転対称レンズにより結像された上記二次電子ビームを検出し、画像信号として出力する電子ビーム検出手段と、
上記検出手段から上記画像信号の供給を受けて、上記基板の表面の物理的・電気的状態を表す画像を表示する画像表示手段と、
上記画像信号の処理を行うホストコンピュータとを備えた基板検査システムが提供される。
【００２４】
また、本発明によれば、
試料である基板に電子ビームを一次電子ビームとして照射する電子ビーム照射手段と、上記一次電子ビームはその入射角度を変化させて上記基板の表面に入射させ、上記一次電子ビームの照射を受けて上記基板から発生した二次電子および反射電子を含む二次電子ビームは取込み角度のまま通過させる電子ビーム偏向手段と、上記電子ビーム偏向手段を含み、上記二次電子ビームを結像させる複数の写像投影手段と、最後段の上記写像投影手段により結像された上記二次電子ビームを検出し、画像信号として出力する電子ビーム検出手段と、上記電子ビーム検出手段から上記画像信号の供給を受けて、上記基板の表面の物理的・電気的状態を表す画像を表示する画像表示手段とを備えた基板検査装置の制御方法であって、
上記複数の写像投影手段により上記二次電子ビームが相互に共役なテレセントリック系をなすように上記二次電子ビームを制御して結像させ、
二段目以後の上記写像投影手段内の第一の焦点面に第一の開き角絞りを配設することにより、上記一次電子ビームの上記基板への照射領域を確保するとともに、上記二次電子ビームの倍率色収差を低減する、基板検査装置の制御方法が提供される。
【００２５】
上記第一の開き角絞りは、それぞれが伸縮自由な絞り幅を有し、それぞれの長軸が相互に略直交する２つの可動矩形絞りで形成し、さらに備える矩形絞り駆動手段を用いて、上記可動矩形絞りの絞り幅をそれぞれ変動させることにより、相互に略直交する２つの方向に対して独立して開き角を制御すると良い。
【００２６】
また、一段目の上記写像投影手段の焦点面であって、上記電子ビーム偏向手段と上記基板との間の領域内の第二の焦点面に第二の開き角絞りをさらに配設し、上記第一および第二の開き角絞りは、伸縮自由な絞り幅を有する第一および第二の可動矩形絞りでそれぞれ形成し、上記第一および第二の可動矩形絞りは、それぞれの長軸が相互に略直交するように配設し、上記第一および第二の可動矩形絞りの各絞り幅を変動させる駆動手段を備えて、相互に略直交する二つの方向に対してそれぞれ独立して開き角を制御するとさらによい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。なお、以下の各図において、図８ないし図１０と同一の部分には、同一の参照番号を付してその説明を適宜省略する。
【００２８】
図３は、本発明に係る基板検査システムの第１の実施の形態を示すブロック図である。同図において、基板検査システム７０が備える一次光学系１、これを制御する電子銃制御部１６および複数段四極子レンズ制御部１７、電子検出部３、これを制御する電子検出制御部５７、ウィーンフィルタ４１、これを制御するウィーンフィルタ制御部５３、ステージ４３およびこれを制御するステージ電圧制御部５１、画像信号処理部５８、ホストコンピュータ５９、表示部６０およびメモリ６１の部分は、図８に示す基板検査システム１００と同一である。
【００２９】
本実施形態の特徴は、二次光学系７２の二次光学系レンズ制御部５５，５６により第三レンズ２３および第四レンズ２４を制御して両テレセントリック系を形成し、この結像光学系７５内の領域であって、従来技術において開き角絞り２５が設置された焦点面８と共役、即ち、結像に際して互いに役割を交換することができる関係にある焦点面９に、開き角絞り２７が配設されている点にある。
【００３０】
図３に示す基板検査システム７０の二次光学系７２のブロック図を図４に示す。
【００３１】
同図に示すように、二次光学系７２は、第三レンズ２３と第四レンズ２４の間に設置された、本実施形態において特徴的な開き角絞り２７を備え、第三レンズ２３と第四レンズ２４が形成する光学系が、カソードレンズ２１と第二レンズ２２で形成される結像光学系１０５とともに両テレセントリック系をなし、相互に共役な結像光学系７５を形成するように、ホストコンピュータ５９が二次光学系レンズ制御部５５，５６の設定を制御している（図３参照）。
【００３２】
このような構成により、従来技術を示す図７との比較において明らかなように、試料４２の表面から発生した二次電子ビーム６（二次電子／反射電子／後方散乱電子）は、カソードレンズ２１によって進行方向を制御された後、図４のビーム軌道７に示すように、従来技術において開き角絞りが設置されていた焦点面８の焦点Ｆ１に入射し、ウィーンフィルタ４１内を偏向することなく直進し、拡大されながら第二レンズ２２によりコリメートされ、即ち、ビーム線軸に対して平行に進行するように制御され、視野絞り２６上で結像する。視野絞り２６を通過した二次電子ビーム６は、再び第三レンズ２３によって進行方向を制御され、上記焦点面８と共役な位置にある焦点面９にある開き角絞り２７の焦点Ｆ２に入射し、第四レンズ２４によりＭＣＰ検出器３１の下面で結像する。このように、二次電子ビーム６を第三レンズと第四レンズの間で結像させることなく、これらのレンズの間で焦点Ｆ２を形成することにより、結像光学系１０５と共役な結像光学系７５を形成し、この結像光学系７５内で焦点面８と共役な焦点面９に開き角絞り２７を配設することにより、カソードレンズ２１で発生する二次電子ビームの倍率色収差を、一次電子ビーム５の試料照射の妨げにならない開き角絞り２７で抑えることが可能となる。
【００３３】
次に、本発明に係る基板検査システムの第２の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図５は、本実施形態に係る基板検査システムの構成の一部を示す斜視図である。
【００３５】
同図に示すように、本実施形態に係る基板検査システム８０は、図４に示す基板検査システムの焦点面９に設けられた開き角絞り２７を２つの可動矩形絞り８１，８２で形成した点に特徴がある。その他の点は、図４に示す基板検査システム７０と同一である。
【００３６】
可動矩形絞り８１，８２は、焦点面９上に配設され、それぞれ直交座標ＸＹにおけるＸ方向、Ｙ方向の絞り幅（短軸長）が伸縮自由な構造となっている。
【００３７】
図６は、可動矩形絞り８１の基本的な構成を示す斜視図である。同図に示すように、可動矩形絞り８１は、金属、例えばモリブデン（Ｍｏ）で形成された２枚の平板８６，８７を備え、これらの金属平板８６，８７の対向するエッジ８６ｅ，８７ｅにより二次電子ビーム６の通過量を制御する絞りを形成している。また、可動矩形絞り８１は、金属平板８６，８７にそれぞれ接続された矩形絞り駆動機構８８，８９と、これらの矩形絞り駆動機構８８，８９を制御する可動矩形絞り制御部９０をさらに備えている。矩形絞り駆動機構８８，８９は、モーターや圧電素子等を用いて形成され、本実施形態においては、圧電素子としてピエゾ素子を用い、可動矩形絞り制御部９０により電圧の印加を受けてひずみまたは応力を生じ、これにより金属平板８６，８７をＸ方向で相互に逆方向に駆動させる。この圧電素子による金属平板８６，８７の移動量は、例えばピエゾ素子を用いた場合、約１００μｍである。このようにして、矩形絞り駆動機構８８，８９は、平板エッジ間距離８１ｇを調整し、矩形絞り８１の絞り幅、即ち、Ｘ方向サイズの調整をおこなうことができる。
【００３８】
可動矩形絞り８２も、可動矩形絞り８１と同様の構成を備え、その金属平板は、図６に示す可動矩形絞り８１の金属平板８６，８７と直交するように配設されて、Ｙ方向サイズを調整できるように形成されている。
【００３９】
本実施形態に係る基板検査システム８０は、このような構成の２つの可動矩形絞り８１，８２を備えているので、基板検査装置内の真空雰囲気を開放して開き角絞りを交換する作業をすることなく、開き角絞りを最適なサイズに調整することができ、かつ、二次電子ビーム６のビーム軸に垂直な平面の相互に直交する二方向に対して、それぞれ独立して調整することができる。これにより、上述の第１の実施の形態が有する効果に加え、試験の内容に対応して開き角絞りの調整ができる基板検査システムが提供される。
【００４０】
次に、本発明に係る基板検査システムの第３の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図１は、本実施形態に係る基板検査システム９０の基本的な構成を示すブロック図である。図３との対比において明らかなように、本実施形態に係る基板検査システム９０の特徴は、その写像投影系において、相互に共役な焦点面８，９上に第二の実施の形態と同仕様の可動矩形絞り９１，９２をそれぞれの絞り長軸が直交するようにそれぞれ配設した点にある。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００４２】
本実施形態に係る基板検査システム９０の二次光学系のより詳細な構成を図２の斜視図に示す。
【００４３】
同図に示すように、ウィーンフィルタ４１とカソードレンズ２１との間の焦点面８に可動矩形絞り９１が配設され、この焦点面８と共役な焦点面であって、第三レンズ２３と第四レンズ２４との間の焦点面９に可動矩形絞り９２が配設されている。
【００４４】
同図のＸＹＺ空間において、可動矩形絞り９１は、その長軸方向が一次電子ビーム５の断面略矩形の長軸方向と同一のＹ方向となるように配設されている。
【００４５】
このような構造を有する可動矩形絞り９１を焦点面８に備えることにより、一次電子ビーム５は、Ｙ方向には開き角を制限されることなく、なおかつＸ方向のみの開き角調整を行うことができる。これにより、一次電子ビーム５の照射領域が十分に確保される。この構造は、例えば、試料４２のチャージアップや汚染を回避したい場合など、一次電子ビーム５を試料４２上に必要以上に照射することが望ましくない場合に特に有効である。
【００４６】
また、焦点面９上の可動矩形絞り９２は、その長軸方向がＸ方向となるように設置され、可動矩形絞り９１の長軸と直交するように配設されている。これにより、二次電子ビーム６に対してＸ方向とＹ方向の２つの方向からビーム整形することが可能になり、倍率色収差を低減することができる。
【００４７】
即ち、二次電子ビーム６は可動矩形絞り９１によりＸ方向の開き角の調整が行われ、可動矩形絞り９２によりＹ方向の開き角の調整が行われ、さらに、可動矩形絞り９１，９２はそれぞれ二次光学系の共役面８，９上にあるため、二次電子ビーム６に対して、可動矩形絞り９１，９２を重ね合わせた形状の絞りを共役面８および９にそれぞれ配設した場合と等価の収差低減効果が得られる。
【００４８】
このように、本実施形態に係る基板検査システム９０によれば、相互に共役な焦点面８，９に、それぞれの長軸方向が相互に直交する２つの可動矩形絞り９１，９２をそれぞれ設け、さらに、一次電子ビーム５の焦点Ｆ１が形成される焦点面８に開き角絞りの絞り長軸が一次電子ビーム５の断面略矩形状の長軸と同一方向となるように可動矩形絞りを配設するので、一次電子ビーム５の照射領域を制限することなく、二次電子ビームの収差を低減することが可能となる。また、２つの可動矩形絞りをそれぞれ別の平面位置に配置できるため、第２の実施形態のように、単一の絞り位置平面に２つの可動矩形絞りを同時に設ける場合と比較して、駆動機構の設置スペースが十分に確保できるという利点を有する。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明は、以下の効果を奏する。
【００５０】
即ち、本発明に係る基板検査装置によれば、相互に共役なテレセントリック系をなすように二次電子ビームを制御する複数の写像投影手段と、２段目以降の写像投影手段内の焦点面に配設された開き角絞りとを備えているので、一次電子ビームの基板上の照射領域を制限することなく、二次電子ビームの倍率色収差を抑えることができる。これにより、写像投影手段の解像性能を落とすことなく基板の検査領域を拡大することができる。
【００５１】
また、上記２段目以降の焦点面に長軸方向が相互に略直交する第一および第二の可動矩形絞りを備える場合は、ビーム軸に垂直な２方向に開き角を各々独立して調整できるので、装置内の真空雰囲気を開放して開き角絞りを交換することなく、最適な絞り角に調整することができる。これにより、装置のダウンタイムを大幅に削減できるので、使用効率を高めることができる。
【００５２】
また、上記電子ビーム出射手段と基板との間のテレセントリック系の焦点面に第二の開き角絞りを備え、上記可動矩形絞りを第一および第二の開き角絞りとして備える場合には、上述した効果に加え、可動矩形絞りの駆動機構等のスペースを確保できるので、装置設計上の柔軟性が向上する。また、上記第二の可動矩形絞りをその長軸方向が一次電子ビームの長軸方向と同一の方向となるように配設するので、一次電子ビームの短軸方向にのみ絞り幅の調整が可能となり、必要量以上の一次電子ビームが試料に照射することを防止し、試料のチャージアップや汚染を防止することができる。
【００５３】
また、本発明にかかる基板検査装置の制御方法によれば、上記写像投影手段により、相互に共役なテレセントリック系をなすように上記二次電子ビームを制御して結像させるので、二段目以降の写像投影手段内で焦点面に開き角絞りを配設することが可能となり、上記効果を奏するように基板検査装置を制御することができる。
【００５４】
また、本発明に係る基板検査システムによれば、上述の制御方法で上述の基板検査装置を作動することができるので、試料のチャージアップや汚染を防止しながら、優れた解像度と高い効率で基板の検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板検査システムの第３の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す基板検査システムの二次光学系のより詳細な構成を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る基板検査システムの第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】図３に示す基板検査システムにおける二次電子ビームの軌道を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る基板検査システムの第２の実施の形態の構成の一部を示すブロック図である。
【図６】図５に示す基板検査システムの可動矩形絞りの詳細を示すブロック図である。
【図７】図８に示す従来の基板検査システムにおける二次電子ビームの軌道を示すブロック図である。
【図８】ウィーンフィルタを用いた従来の技術による基板検査システムの一例を示すブロック図である。
【図９】図８に示すウィーンフィルタの詳細な構成を示す斜視図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）ともに、図９に示すウィーンフィルタの機能を示す説明図である。
【符号の説明】
１  一次光学系
２，７２，７３  二次光学系
３  電子検出部
５  一次電子ビーム
６  二次電子ビーム（進行方向）
７  二次電子ビーム軌道
８，９  焦点面
１１  陰極
１２  ウエーネルト電極
１３  陽極
１４  偏向器
１５  複数段四極子レンズ
１６  電子銃制御部
１７  複数段四極子レンズ制御部
２１  カソードレンズ
２２  第二レンズ
２３  第三レンズ
２４  第四レンズ
２５，２７  開き角絞り
２６  視野絞り
３１  ＭＣＰ検出器
３２  蛍光板
３３  ライトガイド
３４  撮像素子
４１  ウィーンフィルタ
４１ａ，４１ｂ  電極
４１ｃ，４１ｄ  磁極
４２  試料
４３  ステージ
５１  ステージ電圧制御部
５２，５４〜５６  二次光学系レンズ制御部
５３  ウィーンフィルタ制御部
５７  電子検出制御部
５８  画像信号処理部
５９  ホストコンピュータ
６０  表示部
６１  メモリ
７０，８０，９０  基板検査システム
７５，１０５  結像光学系
８１，８２，９１，９２  可動矩形絞り
８１ｇ  平板エッジ間距離
８６，８７  金属平板
８８，８９  矩形絞り駆動機構
９０  可動矩形絞り制御部
【図１】
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【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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