(57)【要約】  電子ビームを使用して基板を検査し、画像化する方法に関する。この方法は、光子線を基板に放射し、電子の光電子放出を生じさせるステップを含み得る。低エネルギーの電子ビームが、基板が正に帯電することが減じられるのを防ぐのに使用される。反射電子及び/又は放出光電子が画像化され、基板が点検され、又は検査される。
2005512339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ又はレチクルを検査するための装置であって、
ａ）前記ウエハ又は前記レチクルから光電子が発せられるように選択されたエネルギーを有する光子の入射流束に前記ウエハ又は前記レチクルを露出する手段、
ｂ）検出器の平面に前記光電子を集中させる電子光学系、
ｃ）前記光電子を検出して、それによって前記ウエハ又は前記レチクルの部分を画像化する手段
からなる装置。
【請求項２】
光子の入射流束に前記基板を露出する前記手段がレーザーである請求項１記載の装置。
【請求項３】
光子の入射流束に基板を露出する前記手段がアーク燈である請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記光電子を検出する前記手段が電荷結合素子である請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記光電子を検出する前記手段がTDIセンサである請求項１記載の装置。
【請求項６】
さらに前記光電子を光子に変換する手段を含む請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記光電子を光子に変換する前記手段がシンチレータ材料である請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記光電子を光子に変換する前記手段が燐光材料である請求項１記載の装置。
【請求項９】
ウエハ又はレチクルを画像化して欠陥を見つける方法であって、
ａ）前記ウエハ又は前記レチクルの表面から光電子が発せられるように選択されたエネルギーを有する光子の入射流束に前記ウエハ又は前記レチクルを露出するステップ、
ｂ）前記光電子を集中させて、検出器の平面に前記ウエハ又は前記レチクルの画像を生成するステップ、
ｃ）前記光電子を検出して、それによって前記ウエハ又は前記レチクルの部分を画像化するステップ
からなる方法。
【請求項１０】
さらにｄ）前記画像を処理して、欠陥を検出し又は欠陥を分類するステップを含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ａ）前記ウエハ又はレチクルが少なくとも2つの材料を含み、
ｂ）前記光子が、前記少なくとも2つの材料が生じる光電子の間の相違を増大させるように選択されているエネルギーを有する請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
光子の前記入射流束が、前記基板に対して90度の角度で向けられている請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
光子の前記入射流束が、前記基板に対して90度よりも小さな角度で向けられている請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
光子の前記入射流束が垂直偏光である請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
光子の前記入射流束が水平偏光である請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
基板を画像化するための装置であって、
ａ）前記基板から光電子が発せられるように選択されたエネルギーを有する光子の入射流束に前記基板を露出する手段、
ｂ）前記基板に存在する表面電荷が所定の水準に維持されるように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する電子の入射流束に、前記基板を露出する手段、
ｃ）検出器の平面に前記光電子を集中させる結像電子光学系、
ｄ）前記光電子を検出して、それによって前記基板の部分を画像化する手段
からなる装置。
【請求項１７】
光子の入射流束に前記基板を露出する前記手段がレーザーである請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
光子の入射流束に基板を露出する前記手段がアーク燈である請求項１６記載の装置。
【請求項１９】
前記光電子を検出する前記手段が電荷結合素子である請求項１６記載の装置。
【請求項２０】
前記光電子を検出する前記手段がTDIセンサである請求項１６記載の装置。
【請求項２１】
さらに前記光電子を光子に変換する手段を含む請求項１６記載の装置。
【請求項２２】
前記光電子を光子に変換する前記手段がシンチレータである請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記光電子を光子に変換する前記手段が燐光材料である請求項２１記載の装置。
【請求項２４】
ａ）前記光電子の大部分又は全て、あるいは前記光電子の部分を選択し、かつ前記基板で反射される前記電子の大部分又は全てを排除する手段をさらに含む請求項１６記載の装置。
【請求項２５】
前記光電子の大部分又は全て、あるいは前記光電子の部分を選択し、かつ前記反射電子の大部分又は全てを排除する前記手段が、前記光電子と反射電子の角分布に基づいて、前記光電子を選択し、かつ前記反射電子を排除するフィルターである請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
前記フィルターが、形成された開口を含む妨害手段からなる請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
ａ）前記基板の表面で反射された電子を検出し、それによって前記基板の部分を画像化する手段をさらに含む請求項１６記載の装置。
【請求項２８】
前記反射電子を検出する前記手段が電荷結合素子である請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
前記反射電子を検出する前記手段がTDIセンサである請求項２７記載の装置。
【請求項３０】
前記反射電子を光子に変換する手段をさらに含む請求項２７記載の装置。
【請求項３１】
前記反射電子を光子に変換する前記手段がシンチレータである請求項３０記載の装置。
【請求項３２】
前記反射電子を光子に変換する前記手段が燐光材料である請求項３０記載の装置。
【請求項３３】
ａ）前記基板で反射された電子の大部分又は全て、あるいは前記反射電子の部分を選択し、かつ前記光電子の大部分又は全てを排除する手段をさらに含む請求項２７記載の装置。
【請求項３４】
前記反射電子の大部分又は全て、あるいは前記反射電子の部分を選択し、かつ前記光電子の大部分又は全てを排除する前記手段が、前記反射電子と光電子の角分布に基づいて、前記反射電子を選択し、かつ前記光電子を排除するフィルターである請求項３３記載の装置。
【請求項３５】
前記フィルターが、形成された開口を含む妨害手段からなる請求項３４記載の装置。
【請求項３６】
基板を画像化する方法であって、
ａ）前記基板から光電子が発せられるように選択されたエネルギーを有する光子の入射流束に前記基板を露出するステップ、
ｂ）前記基板に存在する表面電荷が所定の水準に維持されるように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する電子の入射流束に、前記基板を露出するステップ、
ｃ）前記光電子を集中させて、検出器の平面に前記基板の画像を生成するステップ、
ｄ）前記光電子を検出して、それによって前記基板の部分を画像化するステップ
からなる方法。
【請求項３７】
ａ）前記基板が少なくとも2つの材料を含み、
ｂ）前記光子が、前記少なくとも2つの材料が生じる光電子の間の相違を増大させるように選択されているエネルギーを有する請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記基板が、光子の前記入射流束と電子の前記入射流束に同時に露出される請求項３６記載の方法。
【請求項３９】
前記基板が、光子の前記入射流束と電子の前記入射流束に交互に露出される請求項３６記載の方法。
【請求項４０】
前記基板が第１の領域にわたって光子の前記入射流束に露出され、前記基板が第２の領域にわたって電子の前記入射流束に露出され、前記第１の領域が実質上前記第２の領域内に含まれている請求項３６記載の方法。
【請求項４１】
さらにステップｂ）とステップｃ）の間に介在する付加的なステップ：
ａ）前記光電子又は前記光電子の部分を選択し、かつ前記反射電子の大部分又は全てを排除するように、光電子と前記基板の表面で反射された電子の流束を濾過するステップをさらに含む請求項３６記載の方法。
【請求項４２】
前記濾過するステップが、前記基板の表面からのそれらの角分布に基づき、前記光電子を選択することによって達成される請求項３７記載の方法。
【請求項４３】
ａ）前記基板の表面が少なくとも2つの材料を含み、
ｂ）前記光子が、前記少なくとも2つの材料が生じる光電子の間の相違を増大させるように選択されているエネルギーを有する請求項３６記載の方法。
【請求項４４】
光子の前記入射流束が、前記基板に対して90度の角度で向けられている請求項３６記載の方法。
【請求項４５】
光子の前記入射流束が、前記基板に対して90度よりも小さな角度で向けられている請求項３６記載の方法。
【請求項４６】
光子の前記入射流束が垂直偏光である請求項３６記載の方法。
【請求項４７】
光子の前記入射流束が水平偏光である請求項３６記載の方法。
【請求項４８】
基板を画像化する方法であって、
ａ）前記基板から光電子が発せられるように選択されたエネルギーを有する光子の入射流束に前記基板を露出するステップ、
ｂ）前記基板に存在する表面電荷が所定の水準に維持されるように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する電子の入射流束に、前記基板を露出するステップ、
ｃ）前記基板で反射された電子の前記入射流束の部分を集中させて、検出器の平面に前記基板の画像を生成するステップ、
ｄ）前記基板で反射された電子の前記入射流束の部分を検出して、それによって前記基板の部分を画像化するステップ
からなる方法。
【請求項４９】
前記基板が、光子の前記入射流束と電子の前記入射流束に同時に露出される請求項４８記載の方法。
【請求項５０】
前記基板が、光子の前記入射流束と電子の前記入射流束に交互に露出される請求項４８記載の方法。
【請求項５１】
前記基板が第１の領域にわたって光子の前記入射流束に露出され、前記基板が第２の領域にわたって電子の前記入射流束に露出され、前記第１の領域が実質上前記第２の領域内に含まれている請求項４８記載の方法。
【請求項５２】
さらにステップｂ）とステップｃ）の間に介在する以下のステップ：
ａ）前記反射電子又は前記反射電子の部分を選択し、かつ前記光電子の大部分又は全てを排除するように、光電子と前記基板の表面で反射された電子の流束を濾過するステップをさらに含む請求項４８記載の方法。
【請求項５３】
前記濾過するステップが、前記基板の表面からのそれらの角分布に基づき、前記反射電子又は前記反射電子の部分を選択することによって達成される請求項５２記載の方法。
【請求項５４】
前記濾過するステップが、前記反射角度又は前記反射角度付近で反射された反射電子の大部分又は全てを排除し、かつ前記反射角度から離れた角度で散乱された反射電子の大部分又は全てを選択する請求項５３記載の方法。
【請求項５５】
基板を画像化する方法であって、
ａ）前記基板から光電子が発せられるように選択されたエネルギーを有する光子の入射流束に前記基板を露出するステップ、
ｂ）前記基板に存在する表面電荷が所定の水準に維持されるように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する電子の入射流束に、前記基板を露出するステップ、
ｃ）前記基板の表面で反射された電子の前記入射流束の部分を検出器の平面に集中させるステップ、
ｄ）前記光電子を検出器の表面に集中させるステップ、
ｅ）前記光電子及び反射電子を検出して、それによって前記基板の部分を画像化するステップ
からなる方法。
【請求項５６】
ａ）前記反射電子と前記光電子を濾過し、前記反射角度又は前記反射角度付近で反射された反射電子の大部分又は全てと、前記基板の表面に垂直に放出された前記光電子の大部分又は全てを排除し、かつ前記反射角度から離れた角度で散乱された前記反射電子の大部分又は全て、ならびに/あるいは前記基板の表面と垂直ではない角度で放出された前記光電子の大部分又は全てを選択するステップをさらに含む請求項５５記載の方法。
【請求項５７】
ウエハ又はレチクル上の欠陥の化学的な組成を同定する方法であって、
ａ）前記欠陥から光電子が発せられるのに必要なエネルギーよりも小さなエネルギーを有する光子の入射流束に前記欠陥を露出するステップ、
ｂ）前記光子のエネルギーを不連続な段階で増大させるステップ、
ｃ）前記不連続な段階のそれぞれから生じる光電子をモニターするステップ、
ｄ）発生する前記光電子が十分に増大する光子エネルギーに基づき、前記欠陥の化学的な組成を同定するステップ
を含む方法。
【請求項５８】
基板を画像化するための装置であって、
ａ）相対的に高エネルギーの電子の入射流束に前記基板を露出する手段であって、この高エネルギーの電子が、前記基板から二次電子が発せられるように選択されたエネルギーを有する手段、
ｂ）相対的に低エネルギーの電子の入射流束に前記基板を露出する手段であって、この低エネルギーの電子が、前記基板に存在する表面電荷が所定の水準に維持されるように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する手段、
ｃ）前記二次電子の大部分又は全て、あるいは前記二次電子の部分を選択し、前記基板で反射される前記相対的に低エネルギーの電子の大部分又は全てを排除する手段、
ｄ）前記二次電子を検出して、それによって前記基板の部分を画像化する手段
からなる装置。
【請求項５９】
前記二次電子を選択し、前記反射された低エネルギーの電子を排除する前記手段が、前記二次電子と前記反射された低エネルギーの電子の角分布に基づいて、前記二次電子の大部分又は全てを選択し、前記反射された低エネルギーの電子の大部分又は全てを排除するフィルターを含む請求項５８記載の装置。
【請求項６０】
前記フィルターが、開口を含む妨害手段からなる請求項５９記載の装置。
【請求項６１】
基板を画像化する方法であって、
ａ）相対的に高エネルギーの電子の入射流束に前記基板を露出するステップ、この高エネルギーの電子が、前記基板から二次電子が発せられるように選択されたエネルギーを有し、
ｂ）相対的に低エネルギーの電子の入射流束に前記基板を露出するステップ、この低エネルギーの電子が、前記基板に存在する表面電荷が所定の水準に維持されるように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有し、
ｃ）前記二次電子の大部分又は全て、あるいは前記二次電子の部分を選択し、前記反射電子の大部分又は全てを排除するように、前記二次電子及び前記基板の表面で反射された前記低エネルギーの電子の流束を濾過するステップ、
ｄ）前記二次電子を集中して、検出器の平面に前記基板の画像を生成するステップ、
ｅ）前記二次電子を検出して、それによって前記基板の部分を画像化するステップ
からなる方法。
【請求項６２】
前記濾過するステップが、前記基板の表面からの角分布に基づき、前記二次電子又は前記二次電子の部分を選択することによって達成される請求項６１記載の方法。
【請求項６３】
基板を画像化するための装置であって、
ａ）相対的に高エネルギーの電子の入射流束に前記基板を露出する手段であって、この高エネルギーの電子が、前記基板から二次電子が発せられるように選択されたエネルギーを有する手段、
ｂ）相対的に低エネルギーの電子の入射流束に前記基板を露出する手段であって、この低エネルギーの電子が、前記基板に存在する表面電荷が所定の水準に維持されるように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する手段、
ｃ）前記基板で反射された前記低エネルギーの電子の大部分又は全て、もしくは前記基板で反射された前記低エネルギーの電子の部分を選択し、二次電子の大部分又は全てを排除する手段、
ｄ）前記反射された低エネルギーの電子を検出して、それによって前記基板の部分を画像化する手段
からなる装置。
【請求項６４】
前記反射された低エネルギーの電子を選択し、前記二次電子を排除する前記手段が、前記反射された低エネルギーの電子と前記二次電子の角分布に基づいて、前記反射された低エネルギーの電子を選択し、前記二次電子を排除するフィルターである請求項６３記載の装置。
【請求項６５】
前記フィルターが、開口を含む妨害手段からなる請求項６４記載の装置。
【請求項６６】
基板を画像化する方法であって、
ａ）相対的に高エネルギーの電子の入射流束に前記基板を露出するステップ、この高エネルギーの電子が、前記基板から二次電子が発せられるように選択されたエネルギーを有し、
ｂ）相対的に低エネルギーの電子の入射流束に前記基板を露出するステップ、この低エネルギーの電子が、前記基板に存在する表面電荷が所定の水準に維持されるように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有し、
ｃ）前記反射された低エネルギーの電子の大部分又は全て、あるいは前記反射された低エネルギーの電子の部分を選択し、前記二次電子の大部分又は全てを排除するように、前記二次電子及び前記基板の表面で反射された前記低エネルギーの電子の流束を濾過するステップ、
ｄ）前記反射された低エネルギーの電子を集中して、検出器の平面に前記基板の画像を生成するステップ、
ｅ）前記反射された低エネルギーの電子を検出して、それによって前記基板の部分を画像化するステップ
からなる方法。
【請求項６７】
前記濾過するステップが、前記基板の表面からの角分布に基づき、前記反射された低エネルギーの電子又は前記反射された低エネルギーの電子の部分を選択することによって達成される請求項６６記載の方法。
【請求項６８】
前記濾過するステップが、前記反射角度又は前記反射角度付近の角度で反射された前記反射された低エネルギーの電子の大部分又は全てを排除し、前記反射角度から離れた角度で散乱された前記反射された低エネルギーの電子の大部分又は全てを選択する請求項５８記載の方法。
【請求項６９】
基板を画像化する方法であって、
ａ）相対的に高エネルギーの電子の入射流束に前記基板を露出するステップ、この高エネルギーの電子が、前記基板から二次電子が発せられるように選択されたエネルギーを有し、
ｂ）相対的に低エネルギーの電子の入射流束に前記基板を露出するステップ、この低エネルギーの電子が、前記基板に存在する表面電荷が所定の水準に維持されるように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有し、
ｃ）前記基板に垂直ではない角度で放出された前記二次電子の大部分又は全てと、前記反射角度から離れた角度で散乱される前記反射電子の大部分又は全てとを選択し、前記基板に垂直な角度で放出された前記二次電子の大部分又は全てと、前記反射角度で散乱された前記反射電子の大部分又は全てとを排除するように、前記二次電子及び前記基板の表面で反射された前記相対的に低エネルギーの電子の部分を濾過するステップ、
ｄ）前記選択された二次電子及び前記選択された反射電子を集中して、検出器の平面に前記基板の画像を生成するステップ、
ｅ）前記選択された二次電子及び前記選択された反射電子を検出して、それによって前記基板の部分を画像化するステップ
からなる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体工業界では、集積回路上の造作の寸法が小さくなるので、ウエハ工場はシリコンウエハ及びホトマスクを検査するための高分解能の技術を必要としている。測定学用の電子ビーム手段、オフライン検査用の電子ビーム手段、オンライン検査用の電子ビーム手段さえも市場に出回っている。これらのシステムは従来の走査型電子顕微鏡であり、このような走査型電子顕微鏡では、高エネルギーの入射電子ビームがウエハに衝突し、二次電子及びその他の電子が表面から発して生じる。これらの電子が検出され、システムはウエハ表面の画像を生成する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の走査型電子顕微鏡は、電荷制御の問題、すなわち二次電子が材料の表面を発する際に、ウエハの表面に正の電荷が蓄積されることを防ぐという問題の解決を企図されている。これは困難な問題であり、多くの方法が試みられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、材料における相違に対して高い解像度と高い感度を有する検査システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
我々は、ウエハ及びホトマスクを検査するための、ならびに他の基板を検査するための新規な光電子顕微鏡を開示する。この顕微鏡では、光電子の入射ビームがウエハに衝突し、光電子（光電効果を介して放出される電子）が表面から発せられる。この顕微鏡は、検出器に光電子を集中させることによって、表面の画像を生成する。
【０００５】
典型的に、光電子顕微鏡における入射光子は、二次電子顕微鏡における入射電子よりも低いエネルギーを有する。光電子顕微鏡では、入射光子はわずか約５eVのエネルギーを有し、これは、ウエハ又はホトマスク上の金属の仕事関数よりもほんのわずかに大きい。その結果、放出された光電子は、従来の走査型電子顕微鏡で放出される二次電子よりもはるかに低いエネルギーを有する。また光電子は、１eVの何分の一から約２eVの、非常に狭い範囲のエネルギーを有する。光電子のエネルギーの幅が狭いことによって、この顕微鏡に走査型電子顕微鏡を超える重要な利点、画像光学系における低色収差がもたらされる。その低色収差の結果、光電子顕微鏡は、走査型電子顕微鏡よりも高い解像度をもたらす。
【０００６】
光電子顕微鏡は、特に入射光子のエネルギーが2つの材料の仕事関数の間にある場合に、走査型電子顕微鏡よりも、2つの材料間をより明確に区別することができる。例えば多結晶質のアルミニウムの仕事関数は約4.15eVであり、シリコンは約4.8eVである。顕微鏡がパターン化されたウエハを4.5eVの光子で照らしたとすると、アルミニウムは光電子を放出するが、シリコンは放出しない。その結果画像は、素晴らしいコントラストをもたらし、アルミニウムは白くなり、シリコンは黒くなる。
【０００７】
我々は、光子ビームに加えて、低エネルギー電子ビームを利用して、光電子放出の結果、ウエハ表面に正の電荷が蓄積されることが防止されることを開示する。我々は、ウエハの表面で反射される低エネルギーの電子又は光電子のどちらかに基づく、あるいは反射電子及び光電子の双方に基づく実用的な種々の画像化モードで、顕微鏡が動作可能であることを示す。さらに我々は、それらの角分布に基づき、光電子と反射電子間の特徴付けの新規な方法を開示する。
【０００８】
また光電子顕微鏡における光電子と反射電子間の特徴付けのこの新規な方法は、デュアルビーム二次電子顕微鏡において二次電子と反射電子間を特徴付けるのに適用される場合に有益である。したがって、また我々はデュアルビーム二次電子顕微鏡によって基板を検査するための新規な装置及び新規な方法を開示する。
【０００９】
低エネルギービーム及びデュアルビームシステムの利用はどちらも、本発明の譲受人に譲渡された同時係属中の2001年5月11日出願の米国特許出願第09/854332号、2000年5月25日出願の米国特許出願第09/579867号により詳細に記載されている。これらの特許文献をここで参照することによって、その内容を全て本願明細書に取り入れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この節では以下の主題に関連して発明を説明する。
・ウエハ及びレチクルを検査するためのシングルビーム光電子顕微鏡
・シングルビーム光電子顕微鏡でウエハ及びレチクルを画像化及び検査する方法
・電子ビーム及び光子ビームを含む「デュアルビーム」光電子顕微鏡
・光電子を検出することによってデュアルビーム光電子顕微鏡で基板を画像化する方法
・反射電子を検出することによってデュアルビーム光電子顕微鏡で基板を画像化する方法
・光電子と反射電子の双方を検出することによってデュアルビーム光電子顕微鏡で基板を画像化する方法
・二次電子を選択するための濾過手段を有するデュアル電子ビーム検査システム
・二次電子を選択する濾過するステップを含むデュアル電子ビーム検査システムで基板を画像化する方法
・反射電子を選択するための濾過手段を有するデュアル電子ビーム検査システム
・反射電子を選択する濾過するステップを含むデュアル電子ビーム検査システムで基板を画像化する方法
・散乱二次及び反射電子を選択する濾過するステップを含むデュアル電子ビーム検査システムで基板を画像化する方法
・ウエハ又はレチクル上の欠陥の化学的な組成を同定する方法。
【００１１】
ウエハ又はレチクルを検査するためのシングルビーム光電子顕微鏡
我々が開示する最初の発明は、シリコンウエハ又はレチクルを画像化するためのシングルビーム光電子顕微鏡である。光電子が二次電子よりもエネルギーの広がりがかなり狭いので、PEEMは、低色収差をもたらすことができ、したがって（従来ウエハ及びレチクルの検査に使用されている）走査型電子顕微鏡よりも高い分解能をもたらすことができる。図1は、ウエハ又はレチクルを検査するための光電子顕微鏡（101）を例示している。これには3つの主だった構成要素が含まれている。それは、
・ウエハ又はレチクルの表面から光電子を発せさせるのに十分なエネルギーを有する光子の入射流束に、ウエハ又はレチクルを露出させるための手段（102）、
・検出器の平面に光電子を集中させるための電子光学系（103）、
・光電子を検出し、それによってウエハ又はレチクルの部分を画像化するための手段（104）
である。
【００１２】
光子の流束にウエハ又はレチクルを露出させるための手段（102）は、レーザー、アーク燈、ウエハ又はレチクルの表面から光電子を発せさせるのに十分なエネルギーを有する光子を放出することができる他の光源とすることができる。
【００１３】
この場合に及び以下の実施例のいずれにおいても使用される電子光学系（103）は、（静電レンズ、電磁レンズ、及びこれらの組み合わせのような）レンズの種々の配列を含む。電子光学系は、本発明の譲受人に譲渡され、先に参照することによって、その内容を全て本願明細書に取り入れられた文献に示されている。
【００１４】
光電子を検出するための手段（104）は、ダイオード、TDIセンサのような背面の薄い電荷結合素子、又は何れかの他の電子検知装置とすることができる。
【００１５】
図2は、より高い画像品質で、ウエハ又はレチクルを検査するための光電子顕微鏡（201）の第２の実施例を示す。これには、図1に既に示した：
・ウエハ又はレチクルの表面から光電子を発せさせるのに十分なエネルギーを有する光子の入射流束に、ウエハ又はレチクルを露出させるための手段（202）、
・検出器の平面に光電子を集中させるための電子光学系（203）、
・光電子を検出し、それによってウエハ又はレチクルの部分を画像化するための手段（204）
の3つの構成要素と、さらに4つ目の構成要素：
・光電子が検出器に衝突する前に、光電子を光子に変換するための手段（205）
が組み込まれている。
【００１６】
光電子を光子に変換するための手段（205）は、画像の品質を改善する。これは、シンチレータ材料、燐光材料、又は電子が衝突した際に光子を生成する何れかの他の材料を含む。さらに検出器（204）は、CCDのような光検出器、TDIセンサ、PMT、又は何れかの他の好適な光検出器要素である。手段（205）は高利得であることが好ましい。
【００１７】
シングルビーム光電子顕微鏡でウエハ又はレチクルを画像化及び検査する方法
図3は、シングルビーム光電子顕微鏡で、ウエハ又はレチクルを画像化する方法を示す。これには次のステップ：
・ウエハの表面又はレチクル表面から光電子を発せさせるために十分なエネルギーを有する光子の入射流束にウエハ又はレチクルを露出するステップ（301）、
・光電子を集中させ、検出器の平面にウエハ又はレチクルの画像を生成するステップ（302）、
・光電子を検出し、それによってウエハ又はレチクルの部分を画像化するステップ（303）
が含まれている。
【００１８】
図4は、シングルビーム光電子顕微鏡で、ウエハ又はレチクルを検査する方法を示す。これは、図3を参照して上記した：
・ウエハの表面又はレチクル表面から光電子を発せさせるために十分なエネルギーを有する光子の入射流束にウエハ又はレチクルを露出するステップ（401）、
・光電子を集中させ、検出器の平面にウエハ又はレチクルの画像を生成するステップ（402）、
・光電子を検出し、それによってウエハ又はレチクルの部分を画像化するステップ（403）
の3つのステップと、次の付加的なステップ：
・画像を処理して、欠陥を検出し、又は欠陥を分類するステップ（404）
が組み合わされている。
【００１９】
図4に示す方法の重要な変形では、少なくとも2つの材料がウエハ又はレチクルの表面に認識され、表面に衝突する光子が、少なくとも2つの材料が生じる光電子の間の相違を増大するように選択されているエネルギーを有する。例えばウエハの表面が多結晶質のアルミニウム（約4.15eVの仕事関数を有する）とシリコン（約4.8eVの仕事関数を有する）の双方を含む場合、4.5eVの光子エネルギーを選択することが有益であり、この場合、アルミニウムが光電子を放出し、シリコンは光電子を放出しない。画像は素晴らしいコントラストをもたらし、アルミニウムは白で、シリコンは黒で表示される。
【００２０】
図4に示す方法の他の変形では、光子の入射流束が基板に衝突する角度を変化させることができる。設計を単純にする目的で、またいくつかの画像化モードを最適化するために、90度の角度で、基板に光子の入射流束を導くことが有益である。しかしながら、5度から10度ようなかすめるような角度である、より小さな角度で、基板に光子の入射流束を導くことによって、表面構造の欠陥に対する感度を上げることができる。このような条件下では、微粒子や他の汚染物質が、入射する光子からそれらの背後にある基板の領域を遮ってしまう。遮られた領域は光電子を放出せず、したがって得られた画像において、欠陥の存在を明らかに示す細長い影として見える。光子の入射流束と基板平面の間の角度がより小さくなることにより、欠陥により投じられる影はより大きくなる。
【００２１】
90度よりも小さな角度で基板上に光子の入射流束を導く場合に、光子の入射する流束を偏光させることによって、画像のコントラストを最適化することが可能となる。例えば装置が、おおよそ10度の角度で、基板上に光子を導き、光子の入射流束が水平偏光である場合には、基板の表面における電界は非常に小さくなる。光電子放出の割合は基板の表面における電界の関数であるため、また光電子放出の割合は非常に小さくなる。しかしながら基板の平坦な表面から立ち上がる、又は基板の平坦な表面に潜り込む微粒子又は他の造作に対して、電界は高く、したがって光電子放出の割合もまた高くなる。よってこの方策は、暗い背景に対して光って見える微粒子の欠陥に関する画像のコントラストの度合いを高くする。他方、光子の入射流束が垂直偏光である場合には、基板の表面における電界が非常に高くなり、光電子放出の割合もまた非常に高くなり、明るい画像を生成する。
【００２２】
基板を画像化するためのデュアルビーム光電子顕微鏡
シングルビーム光電子顕微鏡の1つの欠点は、負に帯電した光電子が検討される基板を発する際に、基板の表面に正の電荷が蓄積されることである。この残存する電荷は画像を歪ませることがある。この欠点を克服するために、我々は、光子ビームばかりでなく電子ビームで基板を照らし、材料の表面に強く正の電荷が蓄積されることを防ぐデュアルビーム光電子顕微鏡を開示する。図5は、デュアルビーム光電子顕微鏡（501）の最も単純な実施例を示す。そこには、
・基板の表面から光電子を発せさせるのに十分なエネルギーを有する光子の入射流束に、基板を露出するための手段（502）、
・基板上に存在する表面電荷が所定の水準を維持するように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する電子の入射流束に、基板を露出するための手段（503）、
・検出器の平面に光電子を集中させるための電子光学系（504）、
・光電子を検出し、それによって基板の部分を画像化するための手段（505）
の4つの主だった構成要素が含まれている。
【００２３】
光子の入射流束にウエハ又はレチクルを露出するための手段（502）は、レーザー、アーク燈、ウエハ又はレチクルの表面から光電子を発せさせるのに十分なエネルギーを有する光子を放出することができる他の光源とすることができる。
【００２４】
電子の入射流束に基板を露出するための手段（503）は電子銃とすることができる。
【００２５】
光電子を検出するための手段（505）は、TDIセンサのような電荷結合素子、又は先により詳細に記述したような、何れかの他の電子検知装置とすることができる。
【００２６】
図6は、より高い画像品質で、基板を画像化し、検査するためのデュアルビーム光電子顕微鏡（601）の第２の実施形態を示す。これには、図5にすでに示した実施例と同様の4つの構成要素：
・基板の表面から光電子を発せさせるのに十分なエネルギーを有する光子の入射流束に、基板を露出するための手段（602）、
・基板上に存在する表面電荷が所定の水準を維持するように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する電子の入射流束に、基板を露出するための手段（603）、
・検出器の平面に光電子を集中させるための電子光学系（604）、
・光電子を検出するための手段（605）
と、付加的な5つ目の構成要素：
・光電子が検出器に衝突する前に、光電子を光子に変換するための手段（606）
が含まれている。
【００２７】
光電子を光子に変換する（したがって画像品質を改善する）ための手段（606）は、先により詳細に記述したように、シンチレータ材料、燐光材料、又は電子が衝突した際に光子を生成する何れかの他の材料を含む。
【００２８】
図5及び6に示すデュアルビーム光電子顕微鏡では、入射する電子ビームの主要な効果は、基板が強く正に帯電することを防止することにある。しかしながら基板は入射する電子のわずか1％を吸収するにすぎない。入射する電子の残りは表面で反射される。これらの反射電子は検出器に衝突することがある。図5及び6に示す顕微鏡は、光電子と反射電子の混合物によって生じる画像を生成する。いくつかの場合には、材料の相違に対して特に感度の高い光電子で主に画像を生成することが有利であり、他の場合には、表面構造に対して特に感度の高い反射電子で主に画像を生成することが有利である。
【００２９】
主に光電子で基板を画像化するためのデュアルビーム光電子顕微鏡
図7は、主に光電子で基板を画像化するように設計されているデュアルビーム光電子顕微鏡（701）を示す。これには、図5に示した4つの構成要素：
・基板の表面から光電子を発せさせるのに十分なエネルギーを有する光子の入射流束に、基板を露出するための手段（702）、
・基板上に存在する表面電荷が所定の水準を維持するように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する電子の入射流束に、基板を露出するための手段（703）、
・検出器の平面に光電子を集中させるための電子光学系（704）、
・光電子を検出し、それによって基板の部分を画像化するための手段（705）
と、付加的な5つ目の構成要素：
・光電子の大部分又は全て、あるいは光電子の部分を選択し、かつ基板で反射された電子の大部分又は全てを排除するための手段（706）
が含まれている。
【００３０】
5つ目の構成要素は、それらの角分布に基づき、光電子を選択し、反射電子を排除するフィルターからなる。図8は、形成された開口802を含む妨害手段、フィルター801のような1つの特別な例を示す。光電子及び反射電子はどちらも、広い角度範囲にわたって表面から発する。しかしながらそれらの分布は異なる角度で最大値を有する。光電子は、基板に対して垂直な角度にその分布のピークを有する。反射電子は、入射角と等しい反射角度において、その分布のピークを有する。我々が、垂直から十分に離れた角度で電子ビームが入射するように角度を選択したとすると、それらの角分布に基づいて、フィルターは光電子を選択し（803）、反射電子を排除する（804）。
【００３１】
主に反射電子で基板を画像化するためのデュアルビーム光電子顕微鏡
電荷の制御を主に意図しているが、電子ビームが存在することによって、反射電子に基づく画像化モードが付加される条件がもたらされる。図9は、反射電子で基板を画像化するように設計されているデュアルビーム光電子顕微鏡（901）を示す。これには、図5に示した4つの構成要素：
・基板の表面から光電子を発せさせるのに十分なエネルギーを有する光子の入射流束に、基板を露出するための手段（902）、
・基板上に存在する表面電荷が所定の水準を維持するように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する電子の入射流束に、基板を露出するための手段（903）、
・検出器の平面に光電子を集中させるための電子光学系（904）、
・光電子を検出し、それによって基板の部分を画像化するための手段（905）
と、付加的な5つ目の構成要素：
・基板の表面で反射された電子を検出するための手段（906）
が含まれている。
【００３２】
反射電子を検出するための手段（906）は、TDIセンサのような電荷結合素子、又は何れかの他の電子検知装置とすることができる。
【００３３】
先に記述した新規な装置と同様の、図9に示すデュアルビーム光電子顕微鏡（901）は、反射電子が検出器に達する前に、反射電子を光子に変換するための手段を含む場合に、より高品質の画像を得ることができる。図10は、そのような装置、デュアルビーム光電子顕微鏡（1001）を示し、これには、図9に示した5つの構成要素：
・基板の表面から光電子を発せさせるのに十分なエネルギーを有する光子の入射流束に、基板を露出するための手段（1002）、
・基板上に存在する表面電荷が所定の水準を維持するように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する電子の入射流束に、基板を露出するための手段（1003）、
・検出器の平面に光電子を集中させるための電子光学系（1004）、
・光電子を検出し、それによって基板の部分を画像化するための手段（1005）、
・基板の表面で反射された電子を検出するための手段（1006）
と、付加的な6つ目の構成要素：
・反射電子が検出器に衝突する前に、反射電子を光子に変換するための手段（1007）
が含まれている。
【００３４】
光電子を光子に変換する（したがって画像品質を改善する）ための手段（1007）は、シンチレータ材料、燐光材料、又は電子が衝突した際に光子を生成する何れかの他の材料を含む。
【００３５】
図9及び10に示すデュアルビーム光電子顕微鏡では、反射電子を検出するための手段（906及び1006）は、光電子とともに反射電子を検出する。図11は、好ましくは反射電子に基づき画像を生成する本発明の示す。これには、図9に示した5つの構成要素：
・基板の表面から光電子を発せさせるのに十分なエネルギーを有する光子の入射流束に、基板を露出するための手段（1102）、
・基板上に存在する表面電荷が所定の水準を維持するように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する電子の入射流束に、基板を露出するための手段（1103）、
・検出器の平面に光電子を集中させるための電子光学系（1104）、
・光電子を検出し、それによって基板の部分を画像化するための手段（1105）、
・基板の表面で反射された電子を検出するための手段（1106）
と、付加的な6つ目の構成要素：
・反射電子の大部分又は全て、もしくは反射電子の部分を選択し、かつ基板から放出された光電子の大部分又は全てを排除するための手段（1107）
が含まれている。
【００３６】
6つ目の構成要素は、それらの角分布に基づき、反射電子を選択し、光電子を排除するフィルターからなることがある。図12は、形成された開口1202を含む妨害手段、フィルター1201のような1つの特別な例を示す。図8を参照して先に説明したように、反射電子が、その入射角度と等しい反射角度においてその分布のピークを有し、光電子が、基板に対して垂直な角度にその分布のピークを有するために、フィルターは、それらの角分布に基づいて、反射電子を選択し（1203）、光電子を排除する（1204）ことができる。
【００３７】
デュアルビーム光電子顕微鏡に関する革新的なハードウェアの開示は終了したが、さらに我々はこれらのシステムを適用する新規な方法を開示する。その方法は、第１に主に光電子を検出することにより、さらに第２に主に反射電子を検出することにより、最後に光電子と反射電子をどちらも検出することによる。
【００３８】
光電子を検出することによって、デュアルビーム光電子顕微鏡で基板を画像化する方法
図13は、光電子を検出することによって、デュアルビーム光電子顕微鏡で基板を画像化する新規な方法を示す。この方法は、以下のステップ：
・基板の表面から光電子を発せさせるのに十分なエネルギーを有する光子の入射流束に基板を露出するステップ（1301）、
・基板上に存在する表面電荷が所定の水準を維持するように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する電子の入射流束に基板を露出するステップ（1302）、
・光電子を集中させ、検出器の平面に基板の画像を生成するステップ（1303）、
・光電子を検出し、それによって基板の部分を画像化するステップ（1304）
を含む。
【００３９】
このステップの新規な部分は、電子ビームによって、強く正の電荷が基板に蓄積することを防止するステップ（1302）にある。
【００４０】
この方法の重要な変形では、少なくとも2つの材料が基板の表面に認識され、表面に衝突する光子が、少なくとも2つの材料が生じる光電子の間の相違を増大するように選択されているエネルギーを有する。先の節において、画像のコントラストを増すために、アルミニウムの仕事関数とシリコンの仕事関数の間に光子のエネルギーを選択する例を示した。その例示をここでも適用する。
【００４１】
図13に示す方法の他の変形では、光子の入射流束及び電子の入射流束で基板を、同時にあるいは代わる代わる露出することができる。
【００４２】
図13に示すさらに他の変形では、比較的広い領域にわたって電子で基板を露出し、電子で露出される広い領域内に限定されている比較的狭い領域にわたって光子で基板を露出することによって、最も効果的に基板上に正の電荷が蓄積することを制限することができる。
【００４３】
図13に示す方法は、いくらかの反射電子（例えば基板の表面で反射される電荷制御ビーム電子）とともに光電子を検出する。異なる材料の間で最適なコントラストを有する画像を生成するために、検出器に衝突する光電子の割合を最大とし、反射電子の割合を最小とすることが有益である。その目的に対して、我々は図14に示す方法を開示する。その方法は、
・基板の表面から光電子を発せさせるのに十分なエネルギーを有する光子の入射流束に基板を露出するステップ（1401）、
・基板上に存在する表面電荷が所定の水準を維持するように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する電子の入射流束に基板を露出するステップ（1402）、
・光電子又は光電子の部分を選択し、反射電子の大部分又は全てを排除するように、光電子及び基板の表面で反射された電子の流束を濾過するステップ（1403）
・光電子を集中させ、それによって検出器の平面に基板の画像を生成するステップ（1404）、
・光電子を検出し、それによって基板の部分を画像化するステップ（1405）
を含む。
【００４４】
濾過するステップ（1403）を実施する好適な方法の1つは、図8を参照して上述したように、表面からのそれらの角分布に基づき、光電子と反射電子を濾過することである。
【００４５】
図13に示す方法のさらなる他の変形においては、先に開示したように、基板の表面が少なくとも2つの材料から形成され、表面に衝突する光子が、少なくとも2つの材料が生じる光電子の間の相違を増大するように選択されているエネルギーを有する。図13に示す方法のさらに他の変形では、先に開示したように、いくつかの画像化モードに対して、90度の角度で基板に光子の入射流束を導き、他の画像化モードに対して、かなり小さな角度で基板に光子の入射流束を導くことが可能である。同様に、光子の入射流束を垂直又は水平のどちらかに偏光させることが有益である。これらの変形がなぜ有益であるかの説明は、シングルビーム光電子顕微鏡でウエハ又はレチクルを画像化及び検査する方法と題する節において明らかにした。
【００４６】
反射電子を検出することによって、デュアルビーム光電子顕微鏡で基板を画像化する方法
図15は、反射電子を検出することによって、デュアルビーム光電子顕微鏡で基板を画像化する新規な方法を示す。この方法は、以下のステップ：
・基板の表面から光電子を発せさせるのに十分なエネルギーを有する光子の入射流束に基板を露出するステップ（1501）、
・基板上に存在する表面電荷が所定の水準を維持するように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する電子の入射流束に基板を露出するステップ（1502）、
・基板で反射された電子を、検出器の平面に集中させるステップ（1503）、
・反射電子を検出し、それによって基板の部分を画像化するステップ（1504）
を含む。
【００４７】
この方法の新規な部分は、デュアルビーム光電子顕微鏡を利用して、基板で反射された電荷制御ビーム電子から画像を生成するステップ（1503）及び（1504）にある。この画像は表面の構造に対して極めて高感度とすることができる。
【００４８】
図15に示す方法の変形では、光子の入射流束及び電子の入射流束で基板を、同時にあるいは代わる代わる露出することができる。
【００４９】
図15に示す方法のさらなる他の変形では、比較的広い領域にわたって電子で基板を露出し、電子で露出される広い領域内に限定されている比較的狭い領域にわたって光子で基板を露出することによって、効果的に基板上に正の電荷が蓄積することを制限することができる。
【００５０】
図15に示す方法は、いくらかの光電子とともに反射電子を検出する。表面の構造に対して最適な感度を有する画像を生成するために、検出器に衝突する反射電子の割合を最大とし、光電子の割合を最小とすることが有益である。その目的に対して、我々は図16に示す方法を開示する。その方法は、
・基板の表面から光電子を発せさせるのに十分なエネルギーを有する光子の入射流束に基板を露出するステップ（1601）、
・基板上に存在する表面電荷が所定の水準を維持するように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する電子の入射流束に基板を露出するステップ（1602）、
・反射電子又は反射電子の部分を選択し、光電子の大部分又は全てを排除するように、光電子及び基板の表面で反射された電子の流束を濾過するステップ（1603）
・反射電子を検出器の平面に集中させるステップ（1604）、
・反射電子を検出し、それによって基板の部分を画像化するステップ（1605）
を含む。
【００５１】
ステップ（1603）において濾過を実施する好適な方法の1つは、基板の表面からのそれらの角分布に基づき、反射電子又は反射電子の部分を選択することである。先に説明したように、反射電子は反射角度（例えばその入射する角度と等しい反射の角度）に分布のピークを有し、一方、光電子は基板に対して垂直な角度にその分布のピークを有する。
【００５２】
先の段落で開示した方法の変形においては、濾過するステップでは、反射角度又は反射角度付近で反射された反射電子の大部分又は全てが排除され、反射角度から離れた角度で散乱される反射電子の大部分又は全てが選択される。この方法は、入射する電子を散乱する表面上の微粒子又は他の汚染物の欠陥に対して高い感度をもたらす。
【００５３】
光電子及び反射電子の双方を検出することによって、デュアルビーム光電子顕微鏡で基板を画像化する方法
図17は、光電子及び反射電子の双方を検出することによって、デュアルビーム光電子顕微鏡で基板を画像化する新規な方法を示す。この方法は、次のステップ：
・基板の表面から光電子を発せさせるように選択されたエネルギーを有する光子の入射流束に基板を露出するステップ（1701）、
・基板上に存在する表面電荷が所定の水準を維持するように選択されたエネルギー及び電流密度分布の双方を有する電子の入射流束に基板を露出するステップ（1702）、
・基板の表面で反射された電子を検出器の平面に集中させるステップ（1703）、
・光電子を検出器の平面に集中させるステップ（1704）、
・光電子及び反射電子を検出し、それによって基板の部分を画像化するステップ（1705）
を含む。
【００５４】
図17に示す方法の変形では、欠陥に対する感度を増し、表面の欠陥ではない構成要素に対する感度を低下させるように、フィルターを配置することが有益である。微粒子の汚染物のない基板上の領域では、反射角度又は反射角度付近で電子が反射され、基板に対して垂直な角度で光電子が放出される傾向がある。これらの領域に対する感度を低下させるために、反射角度又は反射角度付近で反射された反射電子の大部分又は全て、ならびに基板の表面に垂直に放出された光電子の大部分又は全てを排除するように、フィルターが配置されていることが有益である。一方、微粒子又は他の汚染物の欠陥は、反射角度から離れた角度で反射電子を散乱し、基板に垂直ではない他の角度で光電子を放出する傾向がある。これらの欠陥に対する感度を増大させるために、反射角度から離れた角度で散乱する反射電子の大部分又は全て、ならびに表面に垂直ではない角度で放出される光電子の大部分又は全てを選択するように、フィルターが配置されていることが有益である。このような環境下で、画像は、汚染物の欠陥に対して素晴らしいコントラストをもたらし、欠陥は暗い背景に対して白く示される。
【００５５】
光電子顕微鏡で欠陥の化学的な組成を同定する方法
基板を検査するための光電子顕微鏡は新たな可能性を与える。それは欠陥の化学的な組成を同定する方法である。ウエハ工場又はマスク作業場において、この可能性は、技術者が欠陥の源を同定し、それによってもたらされた限定的な問題を素早く修正することを助け得る。図18はこの方法を示し、この方法は次のステップ：
・欠陥から光電子を発せさせるのに必要なエネルギーよりも低いエネルギーを有する光子の入射流束に欠陥を露出するステップ（1801）、
・不連続な段階で光子のエネルギーを増大させるステップ（1802）、
・各段階の後に欠陥から生じた光電子をモニターするステップ（1803）、
・発生する光電子が十分に増大する光子エネルギーに基づき、欠陥の化学的な組成を同定するステップ（1804）
を含む。
【００５６】
光子のエネルギーが、欠陥を形成する材料の仕事関数に達すると、発生する光電子が十分に増大する。そのエネルギーの値は、半導体製造工程で利用される材料の仕事関数が広く知られているので、欠陥の化学的な構成に対する手がかりをもたらす。
【００５７】
我々が開示した光電子顕微鏡において光電子と反射電子を濾過するための装置及び方法は、デュアルビーム電子顕微鏡を基板の検査に適用する場合に、新規であり有益である。
【００５８】
主に二次電子で基板を画像化するためのデュアルビーム二次電子顕微鏡
図19は、主に二次電子で基板を画像化するためのデュアルビーム二次電子顕微鏡（1901）を示す。これには、以下の構成要素：
・基板から二次電子を発せさせるように選択されたエネルギーを有する相対的に高エネルギーの電子の入射流束に基板を露出させるための手段（1902）、
・基板に存在する表面電荷が所定の水準で維持されるように選択されたエネルギーと電流密度分布の双方を有する相対的に低エネルギーの電子の入射流束に基板を露出するための手段（1903）、
・二次電子の大部分又は全て、あるいは二次電子の部分を選択し、かつ基板で反射された相対的に低エネルギーの電子の大部分又は全てを排除するための手段（1904）、
・二次電子を検出し、それによって基板の部分を画像化するための手段（1905）
が含まれている。
【００５９】
図19に示す本発明の新規な部分は、二次電子を選択し、反射電子を排除するための手段（1904）にある。この手段（1904）は、それらの角分布に基づき、二次電子の大部分又は全てを選択し、反射電子の大部分又は全てを排除するフィルターを含み得る。図20は、開口（2002）を含む妨害手段（2001）、このフィルターの可能な実施形態の1つを示す。
【００６０】
光電子を検出することによって、デュアルビーム二次電子顕微鏡で基板を画像化する方法
図31は、デュアルビーム二次電子顕微鏡で、基板を画像化する新規なかつ有益な方法を示す。この方法は、以下のステップ：
・基板から二次電子が発するように選択されたエネルギーを有する相対的に高エネルギーの電子の入射流束に基板を露出するステップ（2101）、
・基板に存在する表面電荷が所定の水準で維持されるように選択されたエネルギーと電流密度分布の双方を有する相対的に低エネルギーの電子の入射流束に基板を露出するステップ（2102）、
・二次電子の大部分又は全て、あるいは二次電子の部分を選択し、かつ反射電子の大部分又は全てを排除するように、基板の表面で反射された相対的に低エネルギーの電子と二次電子の流束を濾過するステップ（2103）、
・二次電子を集中し、検出器の平面に基板の画像を生成するステップ（2104）、
・二次電子を検出し、それによって基板の部分を画像化するステップ（2105）
を含む。
【００６１】
この方法の新規な部分は、二次電子及び反射電子の流束を濾過し、二次電子を選択し、反射電子を排除するステップ（2103）にある。流束を濾過する（2103）好適な方法の1つは、基板の表面からのそれらの角分布に基づき、二次電子を選択し、又は二次電子の部分を選択することである。この方法は、二次電子（光電子顕微鏡における光電子と同様に）が基板の表面に垂直な角度にその分布のピークを有するので可能となる。反射電子は、入射角度と等しい反射角度にその分布のピークを有する。
【００６２】
反射電子で基板を画像化するためのデュアルビーム二次電子顕微鏡
図22は、主に反射電子で基板を画像化するためのデュアルビーム二次電子顕微鏡（2201）を示す。これには以下の構成要素：
・基板から二次電子が発するように選択されたエネルギーを有する相対的に高エネルギーの電子の入射流束に基板を露出するための手段（2202）、
・基板に存在する表面電荷が所定の水準で維持されるように選択されたエネルギーと電流密度分布の双方を有する相対的に低エネルギーの電子の入射流束に基板を露出するための手段（2203）、
・基板の表面で反射された相対的に低エネルギーの電子の大部分又は全て、あるいは反射電子の部分を選択し、かつ二次電子の大部分又は全てを排除するための手段（2204）、
・反射電子を検出し、それによって基板の部分を画像化するための手段（2205）
が含まれる。
【００６３】
図22に示す発明の新規な部分は、反射電子を選択し、二次電子を排除する手段（2204）にある。この手段（2204）は、それらの角分布に基づき、反射電子の大部分又は全てを選択し、二次電子の大部分又は全てを排除するフィルターを含み得る。図23は、開口（2302）を含む妨害手段（2301）、このフィルターの可能な実施形態の1つを示す。
【００６４】
反射電子を検出することによって、デュアルビーム二次電子顕微鏡で基板を画像化する方法
図24は、反射電子を検出することによって、デュアルビーム二次電子顕微鏡で基板を画像化する新規で有益な方法を示す。この方法には、以下のステップ：
・基板から二次電子が発するように選択されたエネルギーを有する相対的に高エネルギーの電子の入射流束に基板を露出するステップ（2401）、
・基板に存在する表面電荷が所定の水準で維持されるように選択されたエネルギーと電流密度分布の双方を有する相対的に低エネルギーの電子の入射流束に基板を露出するステップ（2402）、
・反射電子の大部分又は全て、もしくは反射電子の部分を選択し、二次電子の大部分又は全てを排除するように、二次電子及び基板の表面で反射された低エネルギーの電子の流束を濾過するステップ（2403）、
・反射電子を集中し、検出器の平面に基板の画像を生成するステップ（2404）、
・反射電子を検出し、それによって基板の部分を画像化するステップ（2405）
が含まれる。
【００６５】
この方法の新規な部分は、二次電子及び反射電子の流束を濾過し、反射電子を選択し、二次電子を排除するステップ（2403）にある。流束を濾過する（2103）好適な方法の1つは、基板の表面からのそれらの角分布に基づき、反射電子を選択し、又は反射電子の部分を選択することである。この方法は、反射電子が、入射角度と等しい反射角度にその分布のピークを有するので可能となる。二次電子（光電子顕微鏡における光電子と同様に）は、基板の表面に垂直な角度にその分布のピークを有する。
【００６６】
それらの角分布に基づき反射電子を濾過するための異なる方法は、反射角度又は反射角度付近で反射される反射電子の大部分又は全てを排除し、反射角から離れた角度で散乱される反射電子の大部分又は全てを選択することである。この方法は、電子を散乱する微粒子又は他の汚染物の欠陥に対して優れた感度をもたらす。
【００６７】
二次電子及び反射電子の双方を検出することによって、デュアルビーム二次電子顕微鏡で基板を画像化する方法
図25は、二次電子及び反射電子の双方を検出することによって、二次電子顕微鏡で基板を画像化する方法を示す。この方法の際だった特徴は、欠陥に対する感度を増大し、表面の欠陥ではない構成要素に対する感度を低下させるように、フィルターが配置されていることにある。微粒子の汚染物のない基板上の領域では、入射する低エネルギーの電子が反射角度又は反射角度付近で反射され、基板に対して垂直な角度で二次電子が放出される傾向がある。したがって反射角度又は反射角度付近で反射される反射電子を排除し、基板の表面に垂直な角度で放出される二次電子を排除するようにフィルターを配置することによって、これらの領域に対する感度を低下させることが可能となる。しかしながら、微粒子又は他の汚染物の欠陥は、反射角度から離れた角度で反射電子を散乱し、基板に垂直ではない他の角度で光電子を放出する傾向がある。反射角度から離れた角度で散乱する反射電子、及び表面に垂直ではない角度で放出される光電子を選択するように、フィルターが配置されていることによって、これらの欠陥に対する感度を増大させることが可能となる。汚染物の欠陥は、獲得された画像において、暗い背景に対して白く示される。
【００６８】
全体として、この方法は、以下のステップ：
・基板から二次電子が発するように選択されたエネルギーを有する相対的に高エネルギーの電子の入射流束に基板を露出するステップ（2501）、
・基板に存在する表面電荷が所定の水準で維持されるように選択されたエネルギーと電流密度分布の双方を有する相対的に低エネルギーの電子の入射流束に基板を露出するステップ（2502）、
・基板に垂直ではない角度で放出された二次電子の大部分又は全てと、反射角度から離れた角度で散乱する反射電子の大部分又は全てとを選択し、表面に垂直な角度で放出された二次電子の大部分又は全てと、反射角度で散乱された反射電子の大部分又は全てとを排除するように、二次電子と、基板の表面で反射された相対的に低エネルギーの電子の部分との流束を濾過するステップ（2503）、
・選択された二次電子及び反射電子を集中し、検出器の平面に基板の画像を生成するステップ（2504）、
・選択された二次電子及び反射電子を検出し、それによって基板の部分を画像化するステップ（2505）
を含む。
【００６９】
本明細書において開示する発明は、半導体ウエハ、フォトマスク、パターン形成された又はパターン形成されていない基板を検査することを意図している。さらに広く、本発明は、光電子放出顕微鏡又は二次電子顕微鏡で、何らかの基板を画像化し又は検査する際に適用することができる。本発明を種々の実施例に関連して、変更、改変、それらの拡張範囲とともに記述したが、他の実施例、変更、改変、拡張は本発明の範囲内にある。他の具体例は、本明細書に開示する詳細な説明及び発明を考慮することから、当業者には明らかであろう。したがって本発明は、明細書に含まれる記載又は図面によって制限されるのではなく、特許請求の範囲の記載及びそれと同等のものによってのみ画定される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】ウエハ又はレチクルを画像化するためのシングルビーム光電子顕微鏡を示す図である。
【図２】ウエハ又はレチクルを検査するためのシングルビーム光電子顕微鏡を示す図である。
【図３】シングルビーム光電子顕微鏡でウエハ又はレチクルを画像化する方法を示す図である。
【図４】シングルビーム光電子顕微鏡でウエハ又はレチクルを検査する方法を示す図である。
【図５】デュアルビーム光電子顕微鏡を示す図である。
【図６】デュアルビーム光電子顕微鏡を示す図であり、この顕微鏡は、光電子が検出器に衝突する前に、光電子を光子に変換する手段を含む。
【図７】主に光電子で基板を画像化するように設計されているデュアルビーム光電子顕微鏡（701）を示す図である。
【図８】光電子を選択し、反射電子を排除するフィルターを示す図である。
【図９】主に反射電子で基板を画像化するように設計されているデュアルビーム光電子顕微鏡示す図である。
【図１０】反射電子が検出器に達する前に、反射電子を光子に変換する手段を有するデュアルビーム光電子顕微鏡を示す図である。
【図１１】反射電子を選択する手段を含むデュアルビーム光電子顕微鏡を示す図である。
【図１２】反射電子を選択し、光電子を排除するフィルターを示す図である。
【図１３】光電子を検出することによって、デュアルビーム光電子顕微鏡で基板を画像化する新規な方法を示す図である。
【図１４】デュアルビーム光電子顕微鏡で基板を画像化する方法を示し、この方法は、光電子を選択するために、基板の表面で反射された電子と光電子の流束を濾過するステップを含む。
【図１５】反射電子を検出することによって、デュアルビーム光電子顕微鏡で基板を画像化する新規な方法を示す図である。
【図１６】デュアルビーム光電子顕微鏡で基板を画像化する方法を示し、この方法は、反射電子を選択するために、基板の表面で反射された電子と光電子の流束を濾過するステップを含む。
【図１７】反射電子と光電子の双方を検出することによって、デュアルビーム光電子顕微鏡で基板を画像化する新規な方法を示す図である。
【図１８】ウエハ又はレチクル上の欠陥の化学的な組成を同定する新規な方法を示す図である。
【図１９】主に二次電子で基板を画像化するためのデュアルビーム二次電子顕微鏡示す図である。
【図２０】それらの角分布に基づき、二次電子を選択し、反射電子を排除するフィルターを示す図である。
【図２１】デュアルビーム二次電子顕微鏡で基板を画像化する新規な方法を示す図である。
【図２２】主に反射電子で基板を画像化するためのデュアルビーム二次電子顕微鏡示す図である。
【図２３】それらの角分布に基づき、反射電子を選択し、二次電子を排除することができるフィルターを示す図である。
【図２４】反射電子を検出することによって、デュアルビーム二次電子顕微鏡で基板を画像化する新規で有益な方法を示す図である。
【図２５】二次電子と反射電子の双方を検出することによって、デュアルビーム二次電子顕微鏡で基板を画像化する方法を示す図である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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