(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を検査する検査装置であって、
前記試料を載置するステージと、
前記ステージ上の前記試料に対して一次ビームを照射する一次光学系と、
前記一次ビームを前記試料に照射することにより前記試料から発生した二次ビームの像を生成する二次元センサを含む検出器と、
前記二次ビームを前記二次元センサに導く２次光学系と、
を備え、
前記一次光学系は、
ガウス分布のレーザー光を発生するレーザー光源と、
前記ガウス分布のレーザー光を均一分布のレーザー光に強度分布変換するホモジナイザーと、
前記均一分布のレーザー光が照射されることにより前記一次ビームを発生する光電面と、
を備え、
前記光電面は、真空チャンバ内に配置され、前記レーザー光源および前記ホモジナイザーは、真空チャンバ外に配置される
ことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記一次光学系は、
前記ホモジナイザーにより強度分布変換されたレーザー光を分割するビームスプリッターと、
前記ビームスプリッターにより分割されたレーザー光の強度分布を測定するビームプロファイラと、
を備える、請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記一次光学系は、
前記レーザー光源から発生したレーザー光のビーム径を調整するビーム径調整手段と、
前記レーザー光の焦点距離を調整する焦点距離調整手段と、
を備える、請求項１または請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記ステージを収容するとともに前記２次光学系が設けられた真空ハウジングと、
前記真空ハウジングに互いに隣接して設けられた走査型電子顕微鏡及びエネルギー分散型Ｘ線分光器と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項５】
前記真空ハウジングには、前記ステージ上の前記試料に対する前記走査型電子顕微鏡の光軸の角度が調整されるように、前記走査型電子顕微鏡及びエネルギー分散型Ｘ線分光器を一緒に、前記ステージに対して旋回させる旋回手段が設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
前記ステージには、前記ステージ上の前記試料に対する前記走査型電子顕微鏡の光軸の角度が調整されるように、前記ステージ上の前記試料を傾斜させるチルト手段が設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
【請求項７】
前記走査型電子顕微鏡と前記ステージとの間には、前記ステージ上の前記試料に対する前記走査型電子顕微鏡の光軸の角度が調整されるように、前記走査型電子顕微鏡から放出された電子ビームを偏向する偏向器が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
【請求項８】
前記走査型電子顕微鏡のカソードにカソード電圧を印加するカソード電源と、
前記ステージ上の前記試料にリターディング電圧を印加するリターディング電源と、
前記走査型電子顕微鏡及び前記エネルギー分散型Ｘ線分光器の両方による撮像が可能な前記カソード電圧及び前記リターディング電圧の設定と、前記エネルギー分散型Ｘ線分光器による撮像のみが可能な前記カソード電圧及び前記リターディング電圧の設定と、を切り替えるモード切替部と、
を更に備えたことを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の検査装置。
【請求項９】
前記光電面は、少なくとも第１領域及び第２領域に分割された状態であり、
前記第１領域及び前記第２領域には互いに異なるカソード電圧が印加されるようになっており、
前記第１領域及び前記第２領域の境界にレーザ光が照射されるようになっている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１０】
前記第１領域には、一次ビームのランディングエネルギーが検査エネルギー条件を実現するような電圧が印加され、前記第２領域には、一次ビームのランディングエネルギーがプレチャージエネルギー条件を実現するような電圧が印加される
ことを特徴とする請求項９に記載の検査装置。
【請求項１１】
試料面上において、前記第１領域から発生した一次ビームが入射する領域と前記第２領域から発生した一次ビームが入射する領域とは、前記ステージのステップ動作の方向に隣り合っている
ことを特徴とする請求項１０に記載の検査装置。
【請求項１２】
試料面上において、前記第１領域から発生した一次ビームが入射する領域と前記第２領域から発生した一次ビームが入射する領域とは、前記ステージのスキャン動作の方向に隣り合っている
ことを特徴とする請求項１０に記載の検査装置。
【請求項１３】
前記カソード電源は、前記ステージがスキャン動作の方向を逆転させるのに同期して、前記第１領域に印加する電圧と前記第２領域に印加する電圧とを逆転させる
ことを特徴とする請求項８を引用する請求項９を引用する請求項１０を引用する請求項１２に記載の検査装置。
【請求項１４】
前記光電面上には、当該光電面と同電位のアパーチャが配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１５】
前記光電面と前記アパーチャとの間の間隔は、０．１〜２．０ｍｍである
ことを特徴とする請求項１４に記載の検査装置。
【請求項１６】
前記アパーチャは、ＣｒまたはＣで被覆されている
ことを特徴とする請求項１４または１５に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象の表面に形成されたパターンの欠陥等を検査する検査装置に関し、詳しくは、検査対象の表面の性状に応じて変化する二次荷電粒子を捕捉して画像データを形成し、その画像データに基づいて検査対象の表面に形成されたパターン等を高いスループットで検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体検査装置は、１００ｎｍデザインルールに対応した装置と技術であった。しかし、検査対象の試料は、ウエハ、露光用マスク、ＥＵＶマスク、ＮＩＬ（ナノインプリントリソグラフィ）マスク及び基板と多様化しており、現在は試料が５〜３０ｎｍのデザインルールに対応した装置及び技術が求められている。すなわち、パターンにおけるＬ／Ｓ（ライン／スペース）又はｈｐ（ハーフピッチ）のノードが５〜３０ｎｍの世代に対する対応が求められている。このような試料を検査装置で検査する場合、高分解能を得ることが必要になる。
【０００３】
ここで試料とは、露光用マスク、ＥＵＶマスク、ナノインプリント用マスク（及びテンプレート）、半導体ウエハ、光学素子用基板、光回路用基板等である。これらは、パターンを有するものとパターンがないものとがある。パターンが有るものは、凹凸のあるものとないものとが有る。凹凸のないパターンは、異なった材料によるパターン形成がなされている。パターンがないものには、酸化膜がコーティングされているものと、酸化膜がコーティングされていないものとが有る。
【０００４】
また、近年、検査装置の一次光学系として、レーザー光が照射されることにより一次ビームを発生する光電面を用いた一次光学系の開発が進められている。従来、レーザー光を発生するレーザー光源としては、ガウス分布のレーザー光を発生するものが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００２／００１５９６号
【特許文献２】特開２００７−４８６８６号公報
【特許文献３】特開平１１−１３２９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ガウス分布のレーザー光を光電面に照射すると、光電面からもガウス分布の一次ビームが発生する。ガウス分布の一次ビームを用いると、試料の検査領域（ビーム照射領域）の中心部が明るく端部が暗くなり、試料の検査領域全面で均一な検査を行うことが困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、試料の検査領域全面で均一な検査を行うことのできる検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の検査装置は、試料を検査する検査装置であって、前記試料を載置するステージと、前記ステージ上の前記試料に対して一次ビームを照射する一次光学系と、前記一次ビームを前記試料に照射することにより前記試料から発生した二次ビームの像を生成する二次元センサを含む検出器と、前記二次ビームを前記二次元センサに導く２次光学系と、を備え、前記一次光学系は、ガウス分布のレーザー光を発生するレーザー光源と、前記ガウス分布のレーザー光を均一分布のレーザー光に強度分布変換するホモジナイザーと、前記均一分布のレーザー光が照射されることにより前記一次ビームを発生する光電面と、を備えている。
【０００９】
この構成により、レーザー光源から発生したガウス分布のレーザー光が、ホモジナイザーによって均一分布のレーザー光に変換されて、光電面に照射される。均一分布のレーザー光が光電面に照射されると、光電面から均一分布の一次ビームが発生する。均一分布の一次ビームを用いることにより、試料の検査領域全面で均一な検査を行うことができる。
【００１０】
また、本発明の検査装置では、前記一次光学系は、前記ホモジナイザーにより強度分布変換されたレーザー光を分割するビームスプリッターと、前記ビームスプリッターにより分割されたレーザー光の強度分布を測定するビームプロファイラと、を備えてもよい。
【００１１】
この構成により、ホモジナイザーにより強度分布変換されたレーザー光が、ビームスプリッターで分割されて、ビームプロファイラで強度分布が測定される。ビームプロファイラで強度分布を測定することにより、ホモジナイザーによって強度分布変換されたレーザー光が均一分布であるか否かを確認することができる。これにより、光電面に均一分布のレーザー光が照射されているか否かを確認することができる。
【００１２】
また、本発明の検査装置では、前記光電面は、真空チャンバ内に配置され、前記レーザー光源および前記ホモジナイザーは、真空チャンバ外に配置されてもよい。
【００１３】
この構成により、レーザー光源とホモジナイザーが真空チャンバ外に配置されるので、レーザー光源から発生したレーザー光に対するホモジナイザーの位置の調整（微調整）を容易に行うことができる。
【００１４】
また、本発明の検査装置では、前記一次光学系は、前記レーザー光源から発生したレーザー光のビーム径を調整するビーム径調整手段と、前記レーザー光の焦点距離を調整する焦点距離調整手段と、を備えてもよい。
【００１５】
この構成により、レーザー光源から発生したレーザー光のビーム径と焦点距離を適切に調整することができ、ホモジナイザーによって均一分布のレーザー光を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、試料の検査領域全面で均一な検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る検査装置の主要構成要素を示す立面図であって、図２の線Ａ−Ａに沿って見た図である。
【図２Ａ】図１に示す検査装置の主要構成要素の平面図であって、図１の線Ｂ−Ｂに沿って見た図である。
【図２Ｂ】一実施形態に係る本発明の検査装置における基板搬入装置の他の実施例を示す概略断面図である。
【図３】図１のミニエンバイロメント装置を示す断面図であって、線Ｃ−Ｃに沿って見た図である。
【図４】図１のローダハウジングを示す図であって、図２の線Ｄ−Ｄに沿って見た図である。
【図５】ウエハラックの拡大図であって、［Ａ］は側面図で、［Ｂ］は［Ａ］の線Ｅ−Ｅに沿って見た断面図である。
【図６】主ハウジングの支持方法の変形例を示す図である。
【図７】主ハウジングの支持方法の変形例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る電子線検査装置の構成を示した図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る図であり、本発明が適用された電子線検査装置を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る図であり、同一のメインチャンバに、写像光学式検査装置の電子コラムと、ＳＥＭ式検査装置とを設置する場合の構成の一例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る電子コラム系の構成を示した図である。
【図１２】本発明の一実施形態におけるＮＡ結像条件でのフォーカス調整の説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態におけるＮＡ結像条件でのフォーカス調整の説明図である。
【図１４】本発明の一実施形態における一次ビームの入射角の調整方法の説明図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る図である。
【図１７】本発明の実施の形態における検査装置の一次光学系の説明図である。
【図１８】本発明の実施の形態における検査装置の一次光学系の説明図である。
【図１９】本発明の実施の形態におけるＧＬ出力に対する一次ビームの透過率・均一率の説明図である。
【図２０】本実施の形態における光電面の回転の説明図である。
【図２１】本発明の実施の形態における検査装置の説明図である。
【図２２】本発明の実施の形態における検査装置に備えられる走査型電子顕微鏡の説明図である。
【図２３】本発明の実施の形態における検査装置の説明図である。
【図２４】本発明の実施の形態における二次光学系のクロスオーバー位置のずれ（シフト）の説明図である。
【図２５】本発明の実施の形態における４極子電極の電圧の変化に対するミラー電子のクロスオーバー位置（二次系アパーチャとの距離）の変化の説明図である。
【図２６】本発明の実施の形態におけるミラー電子のクロスオーバー位置の微調整の一例を示す図である。
【図２７】本発明の実施の形態におけるミラー電子のクロスオーバー位置の微調整の一例を示す図である。
【図２８】本発明の実施の形態におけるミラー電子のクロスオーバー位置の微調整の一例を示す図である。
【図２９】本発明の一実施形態に係る検査システムの構成を示す図である。
【図３０】本発明の一実施形態に係るセル−セル比較の場合のセル周期、及びダイ−ダイ比較の場合のエッジ許容値を説明する図である。
【図３１】本発明の一実施形態に係る検査システムの動作を示すフロー図である。
【図３２Ａ】本発明の一実施形態に係る図であり、スキャン方法の第１工程を説明するための図である。
【図３２Ｂ】本発明の一実施形態に係る図であり、スキャン方法の第２工程を説明するための図である。
【図３２Ｃ】本発明の一実施形態に係る図であり、スキャン方法の第３工程を説明するための図である。
【図３２Ｄ】本発明の一実施形態に係る図であり、スキャン方法の第４工程を説明するための図である。
【図３３】本発明の一実施形態に係る検査装置を示す図である。
【図３４Ａ】図３３に示す検査装置において走査型電子顕微鏡及びエネルギー分散型Ｘ線分光器とステージ上の試料とを拡大して示す概略図である。
【図３４Ｂ】欠陥の材料分析時における旋回手段の動作を説明するための図である。
【図３４Ｃ】欠陥の材料分析時におけるチルト手段の動作を説明するための図である。
【図３４Ｄ】欠陥の材料分析時における偏向器の動作を説明するための図である。
【図３５】第１領域及び第２領域に分割された光電面を説明するための図である。
【図３６】試料面上において、光電面の第１領域から発生した一次ビームが入射する領域と第２領域から発生した一次ビームが入射する領域とを説明するための図である。
【図３７Ａ】第１領域から発生した一次ビームが入射する領域と第２領域から発生した一次ビームが入射する領域とがステージ装置のステップ動作の方向に隣り合っている場合の検査方法の第１工程を説明するための図である。
【図３７Ｂ】第１領域から発生した一次ビームが入射する領域と第２領域から発生した一次ビームが入射する領域とがステージ装置のステップ動作の方向に隣り合っている場合の検査方法の第２工程を説明するための図である。
【図３８Ａ】第１領域から発生した一次ビームが入射する領域と第２領域から発生した一次ビームが入射する領域とがステージ装置のスキャン動作の方向に隣り合っている場合の検査方法の第１工程を説明するための図である。
【図３８Ｂ】第１領域から発生した一次ビームが入射する領域と第２領域から発生した一次ビームが入射する領域とがステージ装置のスキャン動作の方向に隣り合っている場合の検査方法の第２工程を説明するための図である。
【図３９】光電面上にアパーチャが配置された態様を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態の半導体検査装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。
【００１９】
図１及び図２Ａにおいて、本実施形態の半導体検査装置１の主要構成要素が立面及び平面で示されている。
【００２０】
本実施形態の半導体検査装置１は、複数枚のウエハを収納したカセットを保持するカセットホルダ１０と、ミニエンバイロメント装置２０と、ワーキングチャンバを画成する主ハウジング３０と、ミニエンバイロメント装置２０と主ハウジング３０との間に配置されていて、二つのローディングチャンバを画成するローダハウジング４０と、ウエハをカセットホルダ１０から主ハウジング３０内に配置されたステージ装置５０上に装填するローダー６０と、真空ハウジングに取り付けられた電子光学装置７０と、光学顕微鏡３０００と、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）３００２を備え、それらは図１及び図２Ａに示されるような位置関係で配置されている。半導体検査装置１は、更に、真空の主ハウジング３０内に配置されたプレチャージユニット８１と、ウエハに電位を印加する電位印加機構と、電子ビームキャリブレーション機構と、ステージ装置５０上でのウエハの位置決めを行うためのアライメント制御装置８７を構成する光学顕微鏡８７１とを備えている。電子光学装置７０は、鏡筒７１及び光源筒７０００を有している。電子光学装置７０の内部構造については、後述する。
【００２１】
＜カセットホルダ＞
カセットホルダ１０は、複数枚（例えば２５枚）のウエハが上下方向に平行に並べられた状態で収納されたカセットｃ（例えば、アシスト社製のＳＭＩＦ、ＦＯＵＰのようなクローズドカセット）を複数個（この実施形態では２個）保持するようになっている。このカセットホルダとしては、カセットをロボット等により搬送してきて自動的にカセットホルダ１０に装填する場合にはそれに適した構造のものを、また人手により装填する場合にはそれに適したオープンカセット構造のものをそれぞれ任意に選択して設置できるようになっている。カセットホルダ１０は、この実施形態では、自動的にカセットｃが装填される形式であり、例えば昇降テーブル１１と、その昇降テーブル１１を上下移動させる昇降機構１２とを備え、カセットｃは昇降テーブル上に図２Ａで鎖線図示の状態で自動的にセット可能になっていて、セット後、図２Ａで実線図示の状態に自動的に回転されてミニエンバイロメント装置２０内の第１の搬送ユニット６１の回動軸線に向けられる。また、昇降テーブル１１は図１で鎖線図示の状態に降下される。このように、自動的に装填する場合に使用するカセットホルダ、或いは人手により装填する場合に使用するカセットホルダはいずれも公知の構造のものを適宜使用すればよいので、その構造及び機能の詳細な説明は省略する。
【００２２】
別の実施の態様では、図２Ｂに示すように、複数の３００ｍｍ基板を箱本体５０１の内側に固定した溝型ポケット（記載せず）に収納した状態で収容し、搬送、保管等を行うものである。この基板搬送箱５００は、角筒状の箱本体５０１と基板搬出入ドア自動開閉装置に連絡されて箱本体５０１の側面の開口部を機械により開閉可能な基板搬出入ドア５０２と、開口部と反対側に位置し、フィルタ類及びファンモータの着脱を行うための開口部を覆う蓋体５０３と、基板Ｗを保持するための溝型ポケット（図示せず）、ＵＬＰＡフィルタ５０５、ケミカルフィルタ５０６、ファンモータ５０７とから構成されている。この実施の態様では、ローダー６０のロボット式の第１の搬送ユニット６１により、基板を出し入れする。
【００２３】
なお、カセットｃ内に収納される基板すなわちウエハは、検査を受けるウエハであり、そのような検査は、半導体製造工程中でウエハを処理するプロセスの後、若しくはプロセスの途中で行われる。具体的には、成膜工程、ＣＭＰ、イオン注入等を受けた基板すなわちウエハ、表面に配線パターンが形成されたウエハ、又は配線パターンが未だに形成されていないウエハが、カセット内に収納される。カセットｃ内に収容されるウエハは多数枚上下方向に隔ててかつ平行に並べて配置されているため、任意の位置のウエハと第１の搬送ユニット６１で保持できるように、第１の搬送ユニット６１のアーム６１２を上下移動できるようになっている。
【００２４】
＜ミニエンバイロメント装置＞
図１ないし図３において、ミニエンバイロメント装置２０は、雰囲気制御されるようになっているミニエンバイロメント空間２１を画成するハウジング２２と、ミニエンバイロメント空間２１内で清浄空気のような気体を循環して雰囲気制御するための気体循環装置２３と、ミニエンバイロメント空間２１内に供給された空気の一部を回収して排出する排出装置２４と、ミニエンバイロメント空間２１内に配設されていて検査対象としての基板すなわちウエハを粗位置決めするプリアライナ２５とを備えている。
【００２５】
ハウジング２２は、頂壁２２１、底壁２２２及び四周を囲む周壁２２３を有し、ミニエンバイロメント空間２１を外部から遮断する構造になっている。ミニエンバイロメント空間を雰囲気制御するために、気体循環装置２３は、図３に示されるように、ミニエンバイロメント空間２１内において、頂壁２２１に取り付けられていて、気体（この実施形態では空気）を清浄にして一つ又はそれ以上の気体吹き出し口（図示せず）を通して清浄空気を真下に向かって層流状に流す気体供給ユニット２３１と、ミニエンバイロメント空間２１内において底壁２２２の上に配置されていて、底に向かって流れ下った空気を回収する回収ダクト２３２と、回収ダクト２３２と気体供給ユニット２３１とを接続して回収された空気を気体供給ユニット２３１に戻す導管２３３とを備えている。この実施形態では、気体供給ユニット２３１は供給する空気の約２０％をハウジング２２の外部から取り入れて清浄にするようになっているが、この外部から取り入れられる気体の割合は任意に選択可能である。気体供給ユニット２３１は、清浄空気をつくりだすための公知の構造のＨＥＰＡ若しくはＵＬＰＡフィルタを備えている。清浄空気の層流状の下方向の流れすなわちダウンフローは、主に、ミニエンバイロメント空間２１内に配置された第１の搬送ユニット６１による搬送面を通して流れるように供給され、搬送ユニットにより発生する虞のある塵埃がウエハに付着するのを防止するようになっている。したがって、ダウンフローの噴出口は必ずしも図示のように頂壁に近い位置である必要はなく、搬送ユニットによる搬送面より上側にあればよい。また、ミニエンバイロメント空間全面に亘って流す必要もない。なお、場合によっては、清浄空気としてイオン風を使用することによって清浄度を確保することができる。また、ミニエンバイロメント空間内には清浄度を観察するためのセンサを設け、清浄度が悪化したときに装置をシャットダウンすることもできる。ハウジング２２の周壁２２３のうちカセットホルダ１０に隣接する部分には出入り口２２５が形成されている。出入り口２２５近傍には公知の構造のシャッタ装置を設けて出入り口２２５をミニエンバイロメント装置側から閉じるようにしてもよい。ウエハ近傍でつくる層流のダウンフローは、例えば０．３ないし０．４ｍ／ｓｅｃの流速でよい。気体供給ユニットはミニエンバイロメント空間２１内でなくその外側に設けてもよい。
【００２６】
排出装置２４は、第１の搬送ユニット６１のウエハ搬送面より下側の位置で第１の搬送ユニット６１の下部に配置された吸入ダクト２４１と、ハウジング２２の外側に配置されたブロワー２４２と、吸入ダクト２４１とブロワー２４２とを接続する導管２４３と、を備えている。この排出装置２４は、第１の搬送ユニット６１の周囲を流れ下り、第１の搬送ユニット６１により発生する可能性のある塵埃を含んだ気体を、吸入ダクト２４１により吸引し、導管２４３、２４４及びブロワー２４２を介してハウジング２２の外側に排出する。この場合、ハウジング２２の近くに引かれた排気管（図示せず）内に排出してもよい。
【００２７】
ミニエンバイロメント空間２１内に配置されたプリアライナ２５は、ウエハに形成されたオリエンテーションフラット（円形のウエハの外周に形成された平坦部分を言い、以下においてオリフラと呼ぶ）や、ウエハの外周縁に形成された一つ又はそれ以上のＶ型の切欠きすなわちノッチを光学的に或いは機械的に検出してウエハの軸線Ｏ−Ｏの周りの回転方向の位置を約±１度の精度で予め位置決めしておくようになっている。プリアライナ２５は検査対象の座標を決める機構の一部を構成し、検査対象の粗位置決めを担当する。このプリアライナ２５自体は公知の構造のものでよいので、その構造、動作の説明は省略する。
【００２８】
なお、図示しないが、プリアライナ２５の下部にも排出装置用の回収ダクトを設けて、プリアライナ２５から排出された塵埃を含んだ空気を外部に排出するようにしてもよい。
【００２９】
＜主ハウジング＞
図１及び図２Ａにおいて、ワーキングチャンバ３１を画成する主ハウジング３０は、ハウジング本体３２を備え、そのハウジング本体３２は、台フレーム３６上に配置された振動遮断装置すなわち防振装置３７の上に載せられたハウジング支持装置３３によって支持されている。ハウジング支持装置３３は矩形に組まれたフレーム構造体３３１を備えている。ハウジング本体３２はフレーム構造体３３１上に配設固定されていて、フレーム構造体上に載せられた底壁３２１と、頂壁３２２と、底壁３２１及び頂壁３２２に接続されて四周を囲む周壁３２３とを備えていてワーキングチャンバ３１を外部から隔離している。底壁３２１は、この実施形態では、上に載置されるステージ装置５０等の機器による加重で歪みの発生しないように比較的肉厚の厚い鋼板で構成されているが、その他の構造にしてもよい。この実施形態において、ハウジング本体３２及びハウジング支持装置３３は、剛構造に組み立てられていて、台フレーム３６が設置されている床からの振動がこの剛構造に伝達されるのを防振装置３７で阻止するようになっている。ハウジング本体３２の周壁３２３のうち後述するローダハウジングに隣接する周壁にはウエハ出し入れ用の出入り口３２５が形成されている。
【００３０】
なお、防振装置３７は、空気バネ、磁気軸受け等を有するアクティブ式のものでも、或いはこれらを有するパッシブ式のもよい。いずれも公知の構造のものでよいので、それ自体の構造及び機能の説明は省略する。ワーキングチャンバ３１は公知の構造の真空装置（図示せず）により真空雰囲気に保たれるようになっている。台フレーム３６の下には装置全体の動作を制御する制御装置２が配置されている。
【００３１】
＜ローダハウジング＞
図１、図２Ａ及び図４において、ローダハウジング４０は、第１のローディングチャンバ４１と第２のローディングチャンバ４２とを画成するハウジング本体４３を備えている。ハウジング本体４３は底壁４３１と、頂壁４３２と、四周を囲む周壁４３３と、第１のローディングチャンバ４１と第２のローディングチャンバ４２とを仕切る仕切壁４３４とを有していて、両ローディングチャンバを外部から隔離できるようになっている。仕切壁４３４には両ローディングチャンバ間でウエハのやり取りを行うための開口すなわち出入り口４３５が形成されている。また、周壁４３３のミニエンバイロメント装置及び主ハウジングに隣接した部分には出入り口４３６及び４３７が形成されている。このローダハウジング４０のハウジング本体４３は、ハウジング支持装置３３のフレーム構造体３３１上に載置されてそれによって支持されている。したがって、このローダハウジング４０にも床の振動が伝達されないようになっている。ローダハウジング４０の出入り口４３６とミニエンバイロメント装置２０のハウジング２２の出入り口２２６とは整合されていて、そこにはミニエンバイロメント空間２１と第１のローディングチャンバ４１との連通を選択的に阻止するシャッタ装置２７が設けられている。シャッタ装置２７は、出入り口２２６及び４３６の周囲を囲んで側壁４３３と密に接触して固定されたシール材２７１、シール材２７１と協働して出入り口を介しての空気の流通を阻止する扉２７２と、その扉を動かす駆動装置２７３とを有している。また、ローダハウジング４０の出入り口４３７とハウジング本体３２の出入り口３２５とは整合されていて、そこには第２のローディングチャンバ４２とワーキンググチャンバ３１との連通を選択的に密封阻止するシャッタ装置４５が設けられている。シャッタ装置４５は、出入り口４３７及び３２５の周囲を囲んで側壁４３３及び３２３と密に接触してそれらに固定されたシール材４５１、シール材４５１と協働して出入り口を介しての空気の流通を阻止する扉４５２と、その扉を動かす駆動装置４５３とを有している。更に、仕切壁４３４に形成された開口には、扉４６１によりそれを閉じて第１及び第２のローディングチャンバ間の連通を選択的に密封阻止するシャッタ装置４６が設けられている。これらのシャッタ装置２７、４５及び４６は、閉じ状態にあるとき各チャンバを気密シールできるようになっている。これらのシャッタ装置は公知のものでよいので、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。なお、ミニエンバイロメント装置２０のハウジング２２の支持方法とローダハウジングの支持方法が異なり、ミニエンバイロメント装置２０を介して床からの振動がローダハウジング４０、主ハウジング３０に伝達されるのを防止するために、ハウジング２２とローダハウジング４０との間には出入り口の周囲を気密に囲むように防振用のクッション材を配置しておけばよい。
【００３２】
第１のローディングチャンバ４１内には、複数（本実施形態では２枚）のウエハを上下に隔てて水平の状態で支持するウエハラック４７が配設されている。ウエハラック４７は、図５に示されるように、矩形の基板４７１の四隅に互いに隔てて直立状態で固定された支柱４７２を備え、各支柱４７２にはそれぞれ２段の支持部４７３及び４７４が形成され、その支持部の上にウエハＷの周縁を載せて保持するようになっている。そして後述する第１及び第２の搬送ユニットのアームの先端を隣接する支柱間からウエハに接近させてアームによりウエハを把持するようになっている。
【００３３】
ローディングチャンバ４１及び４２は、図示しない真空ポンプを含む公知の構造の真空排気装置（図示せず）によって高真空状態（真空度としては１０-5〜１０-6Ｐａ）に雰囲気制御され得るようになっている。この場合、第１のローディングチャンバ４１を低真空チャンバとして低真空雰囲気に保ち、第２のローディングチャンバ４２を高真空チャンバとして高真空雰囲気に保ち、ウエハの汚染防止を効果的に行うこともできる。このような構造を採用することによってローディングチャンバ４１及び４２内に収容されていて次に欠陥検査されるウエハをワーキングチャンバ３１内に遅滞なく搬送することができる。このようなローディングチャンバ４１及び４２を採用することによって、欠陥検査のスループットを向上させ、更に保管状態が高真空状態であることを要求される電子源周辺の真空度を可能な限り高真空度状態にすることができる。
【００３４】
第１及び第２のローディングチャンバ４１及び４２は、それぞれ真空排気配管と不活性ガス（例えば乾燥純窒素）用のベント配管（それぞれ図示せず）が接続されている。これによって、各ローディングチャンバ内の大気圧状態は不活性ガスベント（不活性ガスを注入して不活性ガス以外の酸素ガス等が表面に付着するのを防止する）によって達成される。このような不活性ガスベントを行う装置自体は公知の構造のものでよいので、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
＜ステージ装置＞
ステージ装置５０は、主ハウジング３０の底壁３２１上に配置された固定テーブル５１と、固定テーブル上でＹ方向（図１において紙面に垂直の方向）に移動するＹテーブル５２と、Ｙテーブル上でＸ方向（図１において左右方向）に移動するＸテーブル５３と、Ｘテーブル上で回転可能な回転テーブル５４と、回転テーブル５４上に配置されたホルダ５５とを備えている。そのホルダ５５のウエハ載置面５５１上にウエハを解放可能に保持する。ホルダは、ウエハを機械的に或いは静電チャック方式で解放可能に把持できる公知の構造のものでよい。ステージ装置５０は、サーボモータ、エンコーダ及び各種のセンサ（図示せず）を用いて、上記のような複数のテーブルを動作させることにより、載置面５５１上でホルダに保持されたウエハを電子光学装置７０から照射される電子ビームに対してＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向（図１において上下方向）に、更にウエハの支持面に鉛直な軸線の回り方向（θ方向）に高い精度で位置決めできるようになっている。なお、Ｚ方向の位置決めは、例えばホルダ上の載置面の位置をＺ方向に微調整可能にしておけばよい。この場合、載置面の基準位置を微細径レーザによる位置測定装置（干渉計の原理を使用したレーザ干渉測距装置）によって検知し、その位置を図示しないフィードバック回路によって制御したり、それと共に或いはそれに代えてウエハのノッチ或いはオリフラの位置を測定してウエハの電子ビームに対する平面位置、回転位置を検知し、回転テーブルを微小角度制御可能なステッピングモータなどにより回転させて制御したりする。ワーキングチャンバ内での塵埃の発生を極力防止するために、ステージ装置５０用のサーボモータ５２１、５３１及びエンコーダ５２２、５３２は、主ハウジング３０の外側に配置されている。なお、ステージ装置５０は、例えばステッパー等で使用されている公知の構造のものでよいので、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。また、上記レーザ干渉測距装置も公知の構造のものでよいので、その構造、動作の詳細な説明は省略する。
【００３６】
電子ビームに対するウエハの回転位置やＸ、Ｙ位置を後述する信号検出系或いは画像処理系に予め入力することで、検査の際に得られるウエハの回転位置やＸ、Ｙ位置を示す信号の基準化を図ることもできる。更に、このホルダに設けられたウエハチャック機構は、ウエハをチャックするための電圧を静電チャックの電極に与えられるようになっていて、ウエハの外周部の３点（好ましくは周方向に等隔に隔てられた）を押さえて位置決めするようになっている。ウエハチャック機構は、二つの固定位置決めピンと、一つの押圧式クランプピンとを備えている。クランプピンは、自動チャック及び自動リリースを実現できるようになっており、かつ電圧印加の導通箇所を構成している。
【００３７】
なお、この実施形態では図２Ａで左右方向に移動するテーブルをＸテーブルとし、上下方向に移動するテーブルをＹテーブルとしたが、同図で左右方向に移動するテーブルをＹテーブルとし、上下方向に移動するテーブルをＸテーブルとしてもよい。
【００３８】
＜ローダー＞
ローダー６０は、ミニエンバイロメント装置２０のハウジング２２内に配置されたロボット式の第１の搬送ユニット６１と、第２のローディングチャンバ４２内に配置されたロボット式の第２の搬送ユニット６３とを備えている。
【００３９】
第１の搬送ユニット６１は、駆動部６１１に関して軸線Ｏ1−Ｏ1の回りで回転可能になっている多節のアーム６１２を有している。多節のアームとしては任意の構造のものを使用できるが、この実施形態では、互いに回動可能に取り付けられた三つの部分を有している。第１の搬送ユニット６１のアーム６１２の一つの部分すなわち最も駆動部６１１側の第１の部分は、駆動部６１１内に設けられた公知の構造の駆動機構（図示せず）により回転可能な軸６１３に取り付けられている。アーム６１２は、軸６１３により軸線Ｏ1−Ｏ1の回りで回動できると共に、部分間の相対回転により全体として軸線Ｏ1−Ｏ1に関して半径方向に伸縮可能になっている。アーム６１２の軸６１３から最も離れた第３の部分の先端には、公知の構造の機械式チャック又は静電チャック等のウエハを把持する把持装置６１６が設けられている。駆動部６１１は、公知の構造の昇降機構６１５により上下方向に移動可能になっている。
【００４０】
この第１の搬送ユニット６１は、アーム６１２がカセットホルダ１０に保持された二つのカセットｃの内いずれか一方の方向Ｍ１又はＭ２に向かってアームが伸び、カセットｃ内に収容されたウエハをアームの上に載せ、或いはアームの先端に取り付けたチャック（図示せず）により把持して取り出す。その後アームが縮み（図２Ａに示すような状態）、アームがプリアライナ２５の方向Ｍ３に向かって伸長できる位置まで回転してその位置で停止する。するとアーム６１２が再び伸びてアーム６１２に保持されたウエハをプリアライナ２５に載せる。プリアライナ２５から前記と逆にしてウエハを受け取った後は、アーム６１２は更に回転し第２のローディングチャンバ４１に向かって伸長できる位置（向きＭ４）で停止し、第２のローディングチャンバ４１内のウエハ受け４７にウエハを受け渡す。なお、機械的にウエハを把持する場合にはウエハの周縁部（周縁から約５ｍｍの範囲）を把持する。これはウエハには周縁部を除いて全面にデバイス（回路配線）が形成されており、この部分を把持するとデバイスの破壊、欠陥の発生を生じさせるからである。
【００４１】
第２の搬送ユニット６３も第１の搬送ユニット６１と構造が基本的に同じであり、ウエハの搬送をウエハラック４７とステージ装置５０の載置面上との間で行う点でのみ相違するだけであるから、詳細な説明は省略する。
【００４２】
上記ローダー６０では、第１及び第２の搬送ユニット６１及び６３は、カセットホルダ１０に保持されたカセットからワーキングチャンバ３１内に配置されたステージ装置５０上への及びその逆のウエハの搬送をほぼ水平状態に保ったままで行い、搬送ユニットのアームが上下動するのは、単に、ウエハのカセットからの取り出し及びそれへの挿入、ウエハのウエハラックへの載置及びそこからの取り出し、及び、ウエハのステージ装置５０への載置及びそこからの取り出しのときだけである。したがって、大型のウエハ、例えば直径３０ｃｍや４５ｃｍのウエハの移動もスムースに行うことができる。
【００４３】
＜ウエハの搬送＞
次にカセットホルダ１０に支持されたカセットｃからワーキングチャンバ３１内に配置されたステージ装置５０までへのウエハの搬送について、順を追って説明する。
【００４４】
カセットホルダ１０は、上述したように人手によりカセットをセットする場合にはそれに適した構造のものが、また自動的にカセットをセットする場合にはそれに適した構造のものが使用される。この実施形態において、カセットｃがカセットホルダ１０の昇降テーブル１１の上にセットされると、昇降テーブル１１は昇降機構１２によって降下されカセットｃが出入り口２２５に整合される。
【００４５】
カセットが出入り口２２５に整合されると、カセットｃに設けられたカバー（図示せず）が開き、また、カセットｃとミニエンバイロメントの出入り口２２５との間には筒状の覆いが配置されてカセットｃ内及びミニエンバイロメント空間２１内を外部から遮断する。これらの構造は公知のものであるから、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。なお、ミニエンバイロメント装置２０側に出入り口２２５を開閉するシャッタ装置が設けられている場合にはそのシャッタ装置が動作して出入り口２２５を開く。
【００４６】
一方、第１の搬送ユニット６１のアーム６１２は方向Ｍ１又はＭ２のいずれかに向いた状態（この説明ではＭ２の方向）で停止しており、出入り口２２５が開くとアームが伸びて先端でカセット内に収容されているウエハのうち１枚を受け取る。なお、アーム６１２と、カセットｃから取り出されるべきウエハとの上下方向の位置調整は、この実施形態では第１の搬送ユニット６１の駆動部６１１及びアーム６１２の上下移動で行うが、カセットホルダ１０の昇降テーブル１１の上下動で行ってもよいし、或いはその両者を行ってもよい。
【００４７】
アーム６１２によるウエハの受け取りが完了すると、アーム６１２は縮み、シャッタ装置を動作して出入り口を閉じ（シャッタ装置がある場合）、次にアーム６１２は軸線Ｏ1−Ｏ1の回りで回動して方向Ｍ３に向けて伸長できる状態になる。すると、アーム６１２は伸びて、先端に載せられ或いはチャックで把持されたウエハをプリアライナ２５の上に載せ、プリアライナ２５によってウエハの回転方向の向き（ウエハ平面に垂直な中心軸線の回りの向き）を所定の範囲内に位置決めする。位置決めが完了すると第１の搬送ユニット６１はアーム６１２の先端にプリアライナ２５からウエハを受け取った後、アーム６１２を縮ませ、方向Ｍ４に向けてアーム６１２を伸長できる姿勢になる。するとシャッタ装置２７の扉２７２が動いて出入り口２２６及び４３６を開き、アーム６１２が伸びてウエハを第１のローディングチャンバ４１内のウエハラック４７の上段側又は下段側に載せる。なお、前記のようにシャッタ装置２７が開いてウエハラック４７にウエハが受け渡される前に、仕切壁４３４に形成された開口４３５はシャッタ装置４６の扉４６１により気密状態で閉じられている。
【００４８】
第１の搬送ユニット６１によるウエハの搬送過程において、ミニエンバイロメント装置２０のハウジング２２の上に設けられた気体供給ユニット２３１からは清浄空気が層流状に流れ（ダウンフローとして）、搬送途中で塵埃がウエハの上面に付着するのを防止する。搬送ユニット６１周辺の空気の一部（この実施形態では供給ユニットから供給される空気の約２０％で主に汚れた空気）は排出装置２４の吸入ダクト２４１から吸引されてハウジング外に排出される。残りの空気はハウジング２２の底部に設けられた回収ダクト２３２を介して回収され再び気体供給ユニット２３１に戻される。
【００４９】
ローダハウジング４０の第１のローディングチャンバ４１内のウエハラック４７内に第１の搬送ユニット６１によりウエハが載せられると、シャッタ装置２７が閉じて、ローディングチャンバ４１内を密閉する。すると、第１のローディングチャンバ４１内には不活性ガスが充填されて空気が追い出された後、その不活性ガスも排出されてそのローディングチャンバ４１内は真空雰囲気にされる。この第１のローディングチャンバ４１の真空雰囲気は低真空度でよい。ローディングチャンバ４１内の真空度がある程度得られると、シャッタ装置４６が動作して扉４６１で密閉していた出入り口４３４を開き、第２の搬送ユニット６３のアーム６３２が伸びて先端の把持装置でウエハ受け４７から１枚のウエハを受け取る（先端の上に載せて或いは先端に取り付けられたチャックで把持して）。ウエハの受け取りが完了するとアーム６３２が縮み、シャッタ装置４６が再び動作して扉４６１で出入り口４３５を閉じる。なお、シャッタ装置４６が開く前にアーム６３２は予めウエハラック４７の方向Ｎ１に向けて伸長できる姿勢になる。また、前記のようにシャッタ装置４６が開く前にシャッタ装置４５の扉４５２で出入り口４３７、３２５を閉じていて、第２のローディングチャンバ４２内とワーキングチャンバ３１内との連通を気密状態で阻止しており、第２のローディングチャンバ４２内は真空排気される。
【００５０】
シャッタ装置４６が出入り口４３５を閉じると、第２のローディングチャンバ４２内は再度真空排気され、第１のローディングチャンバ４１内よりも高真空度で真空にされる。その間に、第２の搬送ユニット６３のアーム６３２はワーキングチャンバ３１内のステージ装置５０の方向に向いて伸長できる位置に回転される。一方ワーキングチャンバ３１内のステージ装置５０では、Ｙテーブル５２が、Ｘテーブル５３の中心線Ｘ0−Ｘ0が第２の搬送ユニット６３の回動軸線Ｏ2−Ｏ2を通るＸ軸線Ｘ1−Ｘ1とほぼ一致する位置まで、図２Ａで上方に移動し、また、Ｘテーブル５３は図２Ａで最も左側の位置に接近する位置まで移動し、この状態で待機している。第２のローディングチャンバ４２がワーキングチャンバ３１の真空状態と略同じになると、シャッタ装置４５の扉４５２が動いて出入り口４３７、３２５を開き、アーム６３２が伸びてウエハを保持したアーム６３２の先端がワーキングチャンバ３１内のステージ装置５０に接近する。そしてステージ装置５０の載置面５５１上にウエハを載置する。ウエハの載置が完了するとアーム６３２が縮み、シャッタ装置４５が出入り口４３７、３２５を閉じる。
【００５１】
以上は、カセットｃ内のウエハをステージ装置５０上に搬送するまでの動作について説明したが、ステージ装置５０に載せられて処理が完了したウエハをステージ装置５０からカセットｃ内に戻すには前述と逆の動作を行う。また、ウエハラック４７に複数のウエハを載置しておくため、第２の搬送ユニット６３でウエハラック４７とステージ装置５０との間でウエハの搬送を行う間に、第１の搬送ユニット６１でカセットｃとウエハラック４７との間でウエハの搬送を行うことができ、検査処理を効率良く行うことができる。
【００５２】
具体的には、第２の搬送ユニット６３のウエハラック４７に、既に処理済のウエハＡと未処理のウエハＢがある場合、（１）まず、ステージ装置５０に未処理のウエハＢを移動し、処理を開始し、（２）この処理中に、処理済ウエハＡを、アーム６３２によりステージ装置５０からウエハラック４７に移動し、未処理のウエハＣを同じくアーム６３２によりウエハラック４７から抜き出し、プリアライナ２５で位置決めした後、ローディングチャンバ４１のウエハラック４７に移動する。このようにすることで、ウエハラック４７の中は、ウエハＢを処理中に、処理済のウエハＡが未処理のウエハＣに置き換えることができる。
【００５３】
また、検査や評価を行うこのような装置の利用の仕方によっては、ステージ装置５０を複数台並列に置き、それぞれの装置に一つのウエハラック４７からウエハを移動することで、複数枚のウエハを同時処理することもできる。
【００５４】
図６において、主ハウジングの支持方法の変形例が示されている。図６に示された変形例では、ハウジング支持装置３３ａを厚肉で矩形の鋼板３３１ａで構成し、その鋼板の上にハウジング本体３２ａが載せられている。したがって、ハウジング本体３２ａの底壁３２１ａは、前記実施形態の底壁に比較して薄い構造になっている。図７に示された変形例では、ハウジング支持装置３３ｂのフレーム構造体３３６ｂによりハウジング本体３２ｂ及びローダハウジング４０ｂを吊り下げて状態で支持するようになっている。フレーム構造体３３６ｂに固定された複数の縦フレーム３３７ｂの下端は、ハウジング本体３２ｂの底壁３２１ｂの四隅に固定され、その底壁により周壁及び頂壁を支持するようになっている。そして防振装置３７ｂは、フレーム構造体３３６ｂと台フレーム３６ｂとの間に配置されている。また、ローダハウジング４０もフレーム構造体３３６に固定された吊り下げ部材４９ｂによって吊り下げられている。ハウジング本体３２ｂのこの図７に示された変形例では、吊り下げ式に支えるので主ハウジング及びその中に設けられた各種機器全体の低重心化が可能である。上記変形例を含めた主ハウジング及びローダハウジングの支持方法では主ハウジング及びローダハウジングに床からの振動が伝わらないようになっている。
【００５５】
図示しない別の変形例では、主ハウジングのハウジング本外のみがハウジング支持装置によって下から支えられ、ローダハウジングは隣接するミニエンバイロメント装置２０と同じ方法で床上に配置され得る。また、図示しない更に別の変形例では、主ハウジングのハウジング本体のみがフレーム構造体に吊り下げ式で支持され、ローダハウジングは隣接するミニエンバイロメント装置２０と同じ方法で床上に配置され得る。
【００５６】
上記の実施形態によれば、次のような効果を奏することが可能である。
（Ａ）電子線を用いた写像投影方式の検査装置の全体構成が得られ、高いスループットで検査対象を処理することができる。
（Ｂ）ミニエンバイロメント空間内で検査対象に清浄気体を流して塵埃の付着を防止すると共に清浄度を観察するセンサを設けることによりその空間内の塵埃を監視しながら検査対象の検査を行うことができる。
（Ｃ）ローディングチャンバ及びワーキングチャンバを、一体的に振動防止装置を介して支持したので、外部の環境に影響されずにステージ装置５０への検査対象の供給及び検査を行うことができる。
【００５７】
「電子検査装置」
図８は、本発明を適用した電子線検査装置の構成を示した図である。上述においては、異物検査方法の原理的な部分について主に説明した。ここでは、上述の異物検査方法を実行するのに適用される異物検査装置について説明する。従って、上述のすべての異物検査方法は、下記の異物検査装置に適用することができる。
【００５８】
電子線検査装置の検査対象は試料２０である。試料２０は、シリコンウエハ、ガラスマスク、半導体基板、半導体パターン基板、又は、金属膜を有する基板等である。本実施の形態に係る電子線検査装置は、これらの基板からなる試料２０の表面上の異物１０の存在を検出する。異物１０は、絶縁物、導電物、半導体材料、又はこれらの複合体等である。異物１０の種類は、パーティクル、洗浄残物（有機物）、表面での反応生成物等である。電子線検査装置は、ＳＥＭ方式装置でもよく、写像投影式装置でもよい。この例では、写像投影式検査装置に本発明が適用される。
【００５９】
写像投影方式の電子線検査装置は、電子ビームを生成する１次光学系４０と、試料２０と、試料を設置するステージ３０と、試料からの２次放出電子又はミラー電子の拡大像を結像させる２次光学系６０と、それらの電子を検出する検出器７０と、検出器７０からの信号を処理する画像処理装置９０（画像処理系）と、位置合わせ用の光学顕微鏡１１０と、レビュー用のＳＥＭ１２０とを備える。検出器７０は、本発明では２次光学系６０に含まれてよい。また、画像処理装置９０は本発明の画像処理部に含まれてよい。
【００６０】
１次光学系４０は、電子ビームを生成し、試料２０に向けて照射する構成である。１次光学系４０は、電子銃４１と、レンズ４２、４５と、アパーチャ４３、４４と、Ｅ×Ｂフィルタ４６と、レンズ４７、４９、５０と、アパーチャ４８とを有する。電子銃４１により電子ビームが生成される。レンズ４２、４５及びアパーチャ４３、４４は、電子ビームを整形するとともに、電子ビームの方向を制御する。そして、Ｅ×Ｂフィルタ４６にて、電子ビームは、磁界と電界によるローレンツ力の影響を受ける。電子ビームは、斜め方向からＥ×Ｂフィルタ４６に入射して、鉛直下方向に偏向され、試料２０の方に向かう。レンズ４７、４９、５０は、電子ビームの方向を制御するとともに、適切な減速を行って、ランディングエネルギーＬＥを調整する。
【００６１】
１次光学系４０は、電子ビームを試料２０へ照射する。前述したように、１次光学系４０は、プレチャージの帯電用電子ビームと撮像電子ビームの双方の照射を行う。実験結果では、プレチャージのランディングエネルギーＬＥ１と、撮像電子ビームのランディングエネルギーＬＥ２との差異は、好適には５〜２０〔ｅＶ〕である。
【００６２】
この点に関し、異物１０と周囲との電位差があるときに、プレチャージのランディングエネルギーＬＥ１を負帯電領域で照射したとする。ＬＥ１の値に応じて、チャージアップ電圧は異なる。ＬＥ１とＬＥ２の相対比が変わるからである（ＬＥ２は上記のように撮像電子ビームのランディングエネルギーである）。ＬＥ１が大きいとチャージアップ電圧が高くなり、これにより、異物１０の上方の位置（検出器７０により近い位置）で反射ポイントが形成される。この反射ポイントの位置に応じて、ミラー電子の軌道と透過率が変化する。したがって、反射ポイントに応じて、最適なチャージアップ電圧条件が決まる。また、ＬＥ１が低すぎると、ミラー電子形成の効率が低下する。本発明は、このＬＥ１とＬＥ２との差異が望ましくは５〜２０〔ｅＶ〕であることを見い出した。また、ＬＥ１の値は、好ましくは０〜４０〔ｅＶ〕であり、更に好ましくは５〜２０〔ｅＶ〕である。
【００６３】
また、写像投影光学系の１次光学系４０では、Ｅ×Ｂフィルタ４６が特に重要である。Ｅ×Ｂフィルタ４６の電界と磁界の条件を調整することにより、１次電子ビーム角度を定めることができる。例えば、１次系の照射電子ビームと、２次系の電子ビームとが、試料２０に対して、ほぼ垂直に入射するように、Ｅ×Ｂフィルタ４６の条件を設定可能である。更に感度を増大するためには、例えば、試料２０に対する１次系の電子ビームの入射角度を傾けることが効果的である。適当な傾き角は、０．０５〜１０度であり、好ましくは０．１〜３度程度である。
【００６４】
このように、異物１０に対して所定の角度θの傾きを持って電子ビームを照射させることにより、異物１０からの信号を強くすることができる。これにより、ミラー電子の軌道が２次系光軸中心から外れない条件を形成することができ、したがって、ミラー電子の透過率を高めることができる。したがって、異物１０をチャージアップさせて、ミラー電子を導くときに、傾いた電子ビームが大変有利に用いられる。
【００６５】
ステージ３０は、試料２０を載置する手段であり、ｘ−ｙの水平方向及びθ方向に移動可能である。また、ステージ３０は、必要に応じてｚ方向に移動可能であってもよい。ステージ３０の表面には、静電チャック等の試料固定機構が備えられていてもよい。
【００６６】
ステージ３０上には試料２０があり、試料２０の上に異物１０がある。１次系光学系４０は、ランディングエネルギーＬＥ−５〜−１０〔ｅＶ〕で試料表面２１に電子ビームを照射する。異物１０がチャージアップされ、１次光学系４０の入射電子が異物１０に接触せずに跳ね返される。これにより、ミラー電子が２次光学系６０により検出器７０に導かれる。このとき、二次放出電子は、試料表面２１から広がった方向に放出される。そのため、２次放出電子の透過率は、低い値であり、例えば、０．５〜４．０％程度である。これに対し、ミラー電子の方向は散乱しないので、ミラー電子は、ほぼ１００％の高い透過率を達成できる。ミラー電子は異物１０で形成される。したがって、異物１０の信号だけが、高い輝度（電子数が多い状態）を生じさせることができる。周囲の二次放出電子との輝度の差異・割合が大きくなり、高いコントラストを得ることが可能である。
【００６７】
また、ミラー電子の像は、前述したように、光学倍率よりも大きい倍率で拡大される。拡大率は５〜５０倍に及ぶ。典型的な条件では、拡大率が２０〜３０倍であることが多い。このとき、ピクセルサイズが異物サイズの３倍以上であっても、異物を検出可能である。したがって、高速・高スループットで実現できる。
【００６８】
例えば、異物１０のサイズが直径２０〔ｎｍ〕である場合に、ピクセルサイズが６０〔ｎｍ〕、１００〔ｎｍ〕、５００〔ｎｍ〕等でよい。この例ように、異物の３倍以上のピクセルサイズを用いて異物の撮像及び検査を行うことが可能となる。このことは、ＳＥＭ方式等に比べて、高スループット化のために著しく優位な特徴である。
【００６９】
２次光学系６０は、試料２０から反射した電子を、検出器７０に導く手段である。２次光学系６０は、レンズ６１、６３と、ＮＡアパーチャ６２と、アライナ６４と、検出器７０とを有する。電子は、試料２０から反射して、対物レンズ５０、レンズ４９、アパーチャ４８、レンズ４７及びＥ×Ｂフィルタ４６を再度通過する。そして、電子は２次光学系６０に導かれる。２次光学系６０においては、レンズ６１、ＮＡアパーチャ６２、レンズ６３を通過して電子が集められる。電子はアライナ６４で整えられて、検出器７０に検出される。
【００７０】
ＮＡアパーチャ６２は、２次系の透過率・収差を規定する役目を持っている。異物１０からの信号(ミラー電子等)と周囲(正常部)の信号の差異が大きくなるようにＮＡアパーチャ６２のサイズ及び位置が選択される。あるいは、周囲の信号に対する異物１０からの信号の割合が大きくなるように、ＮＡアパーチャ６２のサイズ及び位置が選択される。これにより、Ｓ／Ｎを高くすることができる。
【００７１】
例えば、φ５０〜φ３０００〔μｍ〕の範囲で、ＮＡアパーチャ６２が選択可能であるとする。検出される電子には、ミラー電子と二次放出電子が混在しているとする。このような状況でミラー電子像のＳ／Ｎを向上するために、アパーチャサイズの選択が有利である。この場合、二次放出電子の透過率を低下させて、ミラー電子の透過率を維持できるようにＮＡアパーチャ６２のサイズを選択することが好適である。
【００７２】
例えば、１次電子ビームの入射角度が３°であるとき、ミラー電子の反射角度がほぼ３°である。この場合、ミラー電子の軌道が通過できる程度のＮＡアパーチャ６２のサイズを選択することが好適である。例えば、適当なサイズはφ２５０〔μｍ〕である。ＮＡアパーチャ（径φ２５０〔μｍ〕）に制限されるために、２次放出電子の透過率は低下する。したがって、ミラー電子像のＳ／Ｎを向上することが可能となる。例えば、アパーチャ径をφ２０００からφ２５０〔μｍ〕にすると、バックグランド階調（ノイズレベル）を１／２以下に低減できる。
【００７３】
検出器７０は、２次光学系６０により導かれた電子を検出する手段である。検出器７０は、その表面に複数のピクセルを有する。検出器７０には、種々の二次元型センサを適用することができる。例えば、検出器７０には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）及びＴＤＩ（Time Delay Integration）−ＣＣＤが適用されてよい。これらは、電子を光に変換してから信号検出を行うセンサである。そのため、光電変換等の手段が必要である。よって、光電変換やシンチレータを用いて、電子が光に変換される。光の像情報は、光を検知するＴＤＩに伝達される。こうして電子が検出される。
【００７４】
ここでは、検出器７０にＥＢ−ＴＤＩを適用した例について説明する。ＥＢ−ＴＤＩは、光電変換機構・光伝達機構を必要としない。電子がＥＢ−ＴＤＩセンサ面に直接に入射する。したがって、分解能の劣化が無く、高いＭＴＦ（Modulation Transfer Function）及びコントラストを得ることが可能となる。従来は、小さい異物１０の検出が不安定であった。これに対して、ＥＢ−ＴＤＩを用いると、小さい異物１０の弱い信号のＳ／Ｎを上げることが可能である。したがって、より高い感度を得ることができる。Ｓ／Ｎの向上は１．２〜２倍に達する。
【００７５】
図９は、本発明が適用された電子線検査装置を示す。ここでは、全体的なシステム構成の例について説明する。
【００７６】
図９において、異物検査装置は、試料キャリア１９０と、ミニエンバイロメント１８０と、ロードロック１６２と、トランスファーチャンバ１６１と、メインチャンバ１６０と、電子線コラム系１００と、画像処理装置９０を有する。ミニエンバイロメント１８０には、大気中の搬送ロボット、試料アライメント装置、クリーンエアー供給機構等が設けられる。トランスファーチャンバ１６１には、真空中の搬送ロボットが設けられる。常に真空状態のトランスファーチャンバ１６１にロボットが配置されるので、圧力変動によるパーティクル等の発生を最小限に抑制することが可能である。
【００７７】
メインチャンバ１６０には、ｘ方向、ｙ方向及びθ（回転）方向に移動するステージ３０が設けられ、ステージ３０の上に静電チャックが設置されている。静電チャックには試料２０そのものが設置される。または、試料２０は、パレットや冶具に設置された状態で静電チャックに保持される。
【００７８】
メインチャンバ１６０は、真空制御系１５０により、チャンバ内を真空状態が保たれるように制御される。また、メインチャンバ１６０、トランスファーチャンバ１６１及びロードロック１６２は、除振台１７０上に載置され、床からの振動が伝達されないように構成されている。
【００７９】
また、メインチャンバ１６０には電子コラム１００が設置されている。この電子コラム１００は、１次光学系４０及び２次光学系６０のコラムと、試料２０からの２次放出電子またはミラー電子等を検出する検出器７０を備えている。検出器７０からの信号は、画像処理装置９０に送られて処理される。オンタイムの信号処理及びオフタイムの信号処理の両方が可能である。オンタイムの信号処理は、検査を行っている間に行われる。オフタイムの信号処理を行う場合、画像のみが取得され、後で信号処理が行われる。画像処理装置９０で処理されたデータは、ハードディスクやメモリなどの記録媒体に保存される。また、必要に応じて、コンソールのモニタにデータを表示することが可能である。表示されるデータは、例えば、検査領域、異物数マップ、異物サイズ分布／マップ、異物分類、パッチ画像等である。このような信号処理を行うため、システムソフト１４０が備えられている。また、電子コラム系に電源を供給すべく、電子光学系制御電源１３０が備えられている。また、メインチャンバ１６０には、光学顕微鏡１１０や、ＳＥＭ式検査装置１２０が備えられていてもよい。
【００８０】
図１０は、同一のメインチャンバ１６０に、写像光学式検査装置の電子コラム１００と、ＳＥＭ式検査装置１２０とを設置する場合の構成の一例を示している。図１０に示すように、写像光学式検査装置と、ＳＥＭ式検査装置１２０が同一のチャンバ１６０に設置されていると、大変有利である。同一のステージ３０に試料２０が搭載されており、試料２０に対して、写像方式とＳＥＭ方式の両方での観察又は検査が可能となる。この構成の使用方法と利点は、以下の通りである。
【００８１】
まず、試料２０が同一のステージ３０に搭載されているので、試料２０が写像方式の電子コラム１００とＳＥＭ式検査装置１２０との間を移動したときに、座標関係が一義的に求まる。したがって、異物の検出箇所等を特定するときに、２つの検査装置が同一部位の特定を高精度で容易に行うことができる。
【００８２】
上記構成が適用されなかったとする。例えば、写像式光学検査装置とＳＥＭ式検査装置１２０が別々の装置として分離して構成される。そして、分離された別々の装置間で、試料２０が移動される。この場合、別々のステージ３０に試料２０の設置を行う必要があるので、２つの装置が試料２０のアライメントを別個に行う必要がある。また、試料２０のアライメントが別々に行われる場合、同一位置の特定誤差は、５〜１０〔μｍ〕となってしまう。特に、パターンのない試料２０の場合には、位置基準が特定できないので、その誤差は更に大きくなる。
【００８３】
一方、本実施の形態では、図１０に示すように、２種類の検査において、同一のチャンバ１６０のステージ３０に試料２０が設置される。写像方式の電子コラム１００とＳＥＭ式検査装置１２０との間でステージ３０が移動した場合でも、高精度で同一位置を特定可能である。よって、パターンのない試料２０の場合でも、高精度で位置の特定が可能となる。例えば、１〔μｍ〕以下の精度での位置の特定が可能である。
【００８４】
このような高精度の特定は、以下の場合に大変有利である。まず、パターンの無い試料２０の異物検査が写像方式で行われる。それから、検出した異物１０の特定及び詳細観察（レビュー）が、ＳＥＭ式検査装置１２０で行われる。正確な位置の特定ができるので、異物１０の存在の有無（無ければ疑似検出）が判断できるだけでなく、異物１０のサイズや形状の詳細観察を高速に行うことが可能となる。
【００８５】
前述したように、異物検出用の電子コラム１００と、レビュー用のＳＥＭ式検査装置１２０が別々に設けられると、異物１０の特定に多くの時間を費やしてしまう。また、パターンのない試料の場合は、その困難度合いが高まる。このような問題が本実施の形態により解決される。
【００８６】
以上に説明したように、本実施の形態では、写像光学方式による異物１０のアパーチャ結像条件を用いて、超微小な異物１０が高感度で検査される。さらに、写像光学方式の電子コラム１００とＳＥＭ式検査装置１２０が同一チャンバ１６０に搭載される。これにより、特に、３０〔ｎｍ〕以下の超微小な異物１０の検査と、異物１０の判定及び分類を、大変効率良く、高速に行うことができる。なお、本実施形態は、前述した実施形態１〜２８、及び番号を付していない実施形態にも適用できる。
【００８７】
次に、写像投影型検査装置とＳＥＭの両方を用いる検査の別の例について説明する。
【００８８】
上述では、写像投影型検査装置が異物を検出し、ＳＥＭがレビュー検査を行う。しかし、本発明はこれに限定されない。２つの検査装置が別の検査方法に適用されてよい。それぞれの検査装置の特徴を組み合わせることにより、効果的な検査が可能となる。別の検査方法は、例えば、以下の通りである。
【００８９】
この検査方法では、写像投影型検査装置とＳＥＭが、異なる領域の検査を行う。更に、写像投影型検査装置に「セルｔｏセル（cell to cell）」検査が適用され、ＳＥＭに「ダイｔｏダイ（die to die）」検査が適用され、全体として効率よく高精度の検査を実現される。
【００９０】
より詳細には、写像投影型検査装置が、ダイの中で繰返しパターンが多い領域に対して、「セルｔｏセル」の検査を行う。そして、ＳＥＭが、繰返しパターンが少ない領域に対して、「ダイｔｏダイ」の検査を行う。それら両方の検査結果が合成されて、１つの検査結果が得られる。「ダイｔｏダイ」は、順次得られる２つのダイの画像を比較する検査である。「セルｔｏセル」は、順次得られる２つのセルの画像を比較する検査であり、セルは、ダイの中の一部である。
【００９１】
上記の検査方法は、繰返しパターン部分では、写像投影方式を用いて高速な検査を実行し、一方、繰返しパターンが少ない領域では、高精度で疑似が少ないＳＥＭで検査を実行する。ＳＥＭは高速な検査に向かない。しかし、繰返しパターンが少ない領域は比較的狭いので、ＳＥＭの検査時間が長くなりすぎずにすむ。したがって、全体の検査時間を少なく抑えられる。こうして、この検査方法は、２つの検査方式のメリットを最大に活かし、高精度な検査を短い検査時間で行うことができる。
【００９２】
ここで、図１４を参照して、試料２０の搬送機構について説明する。
【００９３】
ウエハ、マスクなどの試料２０は、ロードポートより、ミニエンバイロメント１８０中に搬送され、その中でアライメント作業がおこなわれる。試料２０は、大気中の搬送ロボットにより、ロードロック１６２に搬送される。ロードロック１６２は、大気から真空状態へと、真空ポンプにより排気される。圧力が、一定値（１〔Ｐａ〕程度）以下になると、トランスファーチャンバ１６１に配置された真空中の搬送ロボットにより、ロードロック１６２からメインチャンバ１６０に、試料２０が搬送される。そして、ステージ３０上の静電チャック機構上に試料２０が設置される。
【００９４】
ウエハ、マスクなどの試料２０は、ロードポートより、ミニエンバイロメント１８０中に搬送され、その中でアライメント作業がおこなわれる。試料２０は、大気中の搬送ロボットにより、ロードロック１６２に搬送される。ロードロック１６２は、大気から真空状態へと、真空ポンプにより排気される。圧力が、一定値（１〔Ｐａ〕程度）以下になると、トランスファーチャンバ１６１に配置された真空中の搬送ロボットにより、ロードロック１６２からメインチャンバ１６０に、試料２０が搬送される。そして、ステージ３０上の静電チャック機構上に試料２０が設置される。
【００９５】
図１１は、メインチャンバ１６０内と、メインチャンバ１６０の上部に設置された電子コラム系１００を示している。図８と同様の構成要素については、図８と同様の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００９６】
試料２０は、ｘ、ｙ、ｚ、θ方向に移動可能なステージ３０に設置される。ステージ３０と光学顕微鏡１１０により、高精度のアライメントが行われる。そして、写像投影光学系が電子ビームを用いて試料２０の異物検査及びパターン欠陥検査を行う。ここで、試料表面２１の電位が重要である。表面電位を測定するために、真空中で測定可能な表面電位測定装置がメインチャンバ１６０に取り付けられている。この表面電位測定器が、試料２０上の２次元の表面電位分布を測定する。測定結果に基づき、電子像を形成する２次光学系６０ａにおいてフォーカス制御が行われる。試料２０の２次元的位置のフォーカスマップが、電位分布を元に製作される。このマップを用いて、検査中のフォーカスを変更制御しながら、検査が行われる。これにより、場所による表面円電位の変化に起因する像のボケや歪みを減少でき、精度の良い安定した画像取得及び検査を行うことが可能となる。
【００９７】
ここで、２次光学系６０ａが、ＮＡアパーチャ６２、検出器７０に入射する電子の検出電流を測定可能に構成され、更に、ＮＡアパーチャ６２の位置にＥＢ−ＣＣＤが設置できるように構成れている。このような構成は大変有利であり、効率的である。図１１では、ＮＡアパーチャ６２とＥＢ−ＣＣＤ６５が、開口６７、６８を有する一体の保持部材６６に設置されている。そして、ＮＡアパーチャ６２の電流吸収とＥＢ−ＣＣＤ６５の画像取得を夫々、独立に行える機構を、２次光学系６０ａが備えている。この機構を実現するために、ＮＡアパーチャ６２、ＥＢ−ＣＣＤ６５は、真空中で動作するＸ、Ｙステージ６６に設置されている。したがって、ＮＡアパーチャ６２及びＥＢ−ＣＣＤ６５についての位置制御及び位置決めが可能である。そして、ステージ６６には開口６７、６８が設けられているので、ミラー電子及び２次放出電子がＮＡアパーチャ６２又はＥＢ−ＣＣＤ６５を通過可能である。
【００９８】
このような構成の２次光学系６０ａの動作を説明する。まず、ＥＢ−ＣＣＤ６５が、２次電子ビームのスポット形状とその中心位置を検出する。そして、そのスポット形状が円形であって最小になるように、スティグメーター、レンズ６１、６３及びアライナ６４の電圧調整が行われる。この点に関し、従来は、ＮＡアパーチャ６２の位置でのスポット形状及び非点収差の調整を直接行うことはできなかった。このような直接的な調整が本実施の形態では可能となり、非点収差の高精度な補正が可能となる。
【００９９】
また、ビームスポットの中心位置が容易に検出可能となる。そこで、ビームスポット位置に、ＮＡアパーチャ６２の孔中心を配置するように、ＮＡアパーチャ６２の位置調整が可能となる。この点に関し、従来は、ＮＡアパーチャ６２の位置の調整を直接行うことができなかった。本実施の形態では、直接的にＮＡアパーチャ６２の位置調整を行うことが可能となる。これにより、ＮＡアパーチャの高精度な位置決めが可能となり、電子像の収差が低減し、均一性が向上する。そして、透過率均一性が向上し、分解能が高く階調が均一な電子像を取得することが可能となる。
【０１００】
また、異物１０の検査では、異物１０からのミラー信号を効率よく取得することが重要である。ＮＡアパーチャ６２の位置は、信号の透過率と収差を規定するので、大変に重要である。２次放出電子は、試料表面から広い角度範囲で、コサイン則に従い放出され、ＮＡ位置では均一に広い領域（例えば、φ３〔ｍｍ〕）に到達する。したがって、２次放出電子は、ＮＡアパーチャ６２の位置に鈍感である。これに対し、ミラー電子の場合、試料表面での反射角度が、１次電子ビームの入射角度と同程度となる。そのため、ミラー電子は、小さな広がりを示し、小さなビーム径でＮＡアパーチャ６２に到達する。例えば、ミラー電子の広がり領域は、二次電子の広がり領域の１／２０以下となる。したがって、ミラー電子は、ＮＡアパーチャ６２の位置に大変敏感である。ＮＡ位置でのミラー電子の広がり領域は、通常、φ１０〜１００〔μｍ〕の領域となる。よって、ミラー電子強度の最も高い位置を求めて、その求められた位置にＮＡアパーチャ６２の中心位置を配置することが、大変有利であり、重要である。
【０１０１】
このような適切な位置へのＮＡアパーチャ６２の設置を実現するために、好ましい実施の形態では、ＮＡアパーチャ６２が、電子コラム１００の真空中で、１〔μｍ〕程度の精度で、ｘ、ｙ方向に移動される。ＮＡアパーチャ６２を移動させながら、信号強度が計測される。そして、信号強度が最も高い位置が求められ、その求められた座標位置にＮＡアパーチャ６２の中心が設置される。
【０１０２】
信号強度の計測には、ＥＢ−ＣＣＤ６５が大変有利に用いられる。これにより、ビームの２次元的な情報を知ることができ、検出器７０に入射する電子数を求めることができるので、定量的な信号強度の評価が可能となるからである。
【０１０３】
あるいは、ＮＡアパーチャ６２の位置と検出器７０の検出面の位置とが共役の関係を実現するように、アパーチャ配置が定められてよく、また、アパーチャと検出器の間にあるレンズ６３の条件が設定されてよい。この構成も大変有利である。これにより、ＮＡアパーチャ６２の位置のビームの像を、検出器７０の検出面に結像される。したがって、ＮＡアパーチャ６２の位置におけるビームプロファイルを、検出器７０を用いて観察することができる。
【０１０４】
また、ＮＡアパーチャ６２のＮＡサイズ（アパーチャ径）も重要である。上述のようにミラー電子の信号領域が小さいので、効果的なＮＡサイズは、１０〜２００〔μｍ〕程度である。更に、ＮＡサイズは、好ましくは、ビーム径に対して＋１０〜１００〔％〕大きいサイズである。
【０１０５】
この点に関し、電子の像は、ミラー電子と二次放出電子により形成される。上記のアパーチャサイズの設定により、ミラー電子の割合をより高めることが可能となる。これにより、ミラー電子のコントラストを高めることができ、つまり、異物１０のコントラストを高めることができる。
【０１０６】
更に詳細に説明すると、アパーチャの孔を小さくすると、アパーチャ面積に反比例して２次放出電子が減少する。そのため、正常部の階調が小さくなる。しかし、ミラー信号は変化せず、異物１０の階調は変化しない。よって、周囲の階調が低減した分だけ、異物１０のコントラストを大きくでき、より高いＳ／Ｎが得られる。
【０１０７】
また、ｘ、ｙ方向だけでなく、ｚ軸方向にアパーチャの位置調整を行えるように、アパーチャ等が構成されてよい。この構成も有利である。アパーチャは、ミラー電子が最も絞られる位置に好適に設置される。これによりミラー電子の収差の低減、及び、２次放出電子の削減を、大変効果的に行うことができる。したがって、より高いＳ／Ｎを得ることが可能となる。
【０１０８】
上述のように、ミラー電子は、ＮＡサイズと形状に非常に敏感である。よって、ＮＡサイズと形状と適切に選択することは、高いＳ／Ｎを得るために大変重要である。以下、そのような適切なＮＡサイズと形状の選択を行うための構成の例を説明する。ここでは、ＮＡアパーチャ６２のアパーチャ（孔）の形状についても説明する。
【０１０９】
ここで、ＮＡアパーチャ６２は、孔（開口）を有する部材（部品）である。一般に、部材がアパーチャと呼ばれることもあり、孔（開口）がアパーチャと呼ばれることもある。以下のアパーチャ関連の説明において、部材（部品）とその孔を区別するため、部材をＮＡアパーチャと呼ぶ。そして、部材の孔を、アパーチャという。アパーチャ形状は、一般に、孔の形状を意味する。
【０１１０】
つづいて、図１２および図１３を用いて、ＮＡ結像条件でのフォーカス調整について説明する。図１２は、ミラー電子と二次放出電子のアパーチャでのクロスオーバーポイントの状態を横から見た図である。図１２では、ミラー電子の軌道が破線で示されており、二次放出電子の軌道が実線で示されている。
【０１１１】
図１２に示すように、ミラー電子と二次放出電子では、ベストフォーカス位置に差（フォーカス値差：例えば、約０．５ｍｍ）がある。そして、フォーカスを変えていくと、二次放出電子の領域は、フォーカスがプラスになるに従って大きくなるのに対して、ミラー電子の領域は、あるフォーカス点て縦に長く横に細くなり、そのフォーカス点を境にして、フォーカスをプラス方向に変更すると、縦方向はつぶれて横方向は延びる、また、フォーカスをマイナス方向に変更すると、ピークが二つに分裂するように変化していく。
【０１１２】
図１３には、フォーカスを変更して異物を撮像した場合の見え方が示されている。図１３（ａ）に示すように、フォーカスをマイナス方向にした場合、異物は黒く見える。一方、フォーカスをプラス方向にした場合、異物は白く見える。図１３（ｂ）では、試料表面からのミラー電子が破線で示されており、異物（欠陥）からのミラー電子が実線で示されている。図１３（ｂ）に示すように、フォーカスをマイナスからプラスに変更すると、アパーチャを透過する異物（欠陥）からのミラー電子の量が増える。
【０１１３】
本実施の形態では、図１４に示すように、一次ビームをＥ×Ｂを経由して照射している。すなわち、一次ビームはＹ軸方向の斜め上方からＥ×Ｂに入射している。この場合、Ｘ軸方向の入射角の調整は、一次系アライナのＸ軸方向の電極電圧を調整することにより行うことができる。また、Ｙ軸方向の入射角の調整は、Ｅ×Ｂを用いて調整することができる。
【０１１４】
＜１次光学系における光電子発生装置の変形例＞
１次光学系における光電子発生装置の他の例を示す。図１５及び図１６は、１次系の途中位置から、コラム内に設置されたミラーにより、光電子面に光またはレーザが導かれるときの例である。
【０１１５】
図１５は、１次光学系２０００の基準電圧が高電圧、例えば、４０ｋＶ時の例である。このとき基準電圧を形成するため高電圧が印加される管１００７１にＶ２＝４０ｋＶの電圧が印加されている。管１００７１内は同一電圧空間である。よってこの例では、中心部に光電子の通る穴の開いたミラー、例えば三角ミラー２１７０を用いてＤＵＶ光または、ＵＶレーザを、図示されない管１０００７１に設けられた穴を通して導入し、この三角ミラー２１７０によって反射させて光電子面２１２１に照射する。そして、照射された面から光電子が発生し、この光電子がＥＸレンズ２１２０およびＮＡ２１２５、そして、下流のアライナを通過して、試料面に照射される。このとき、発生した光電子が１次系の軌道を形成するために、光電子面２１２１には規定値の電圧が印加されている。ＬＥ＝ＲＴＤ電圧−Ｖ１で決まる。
【０１１６】
一方、図１６は、図１５で示した例と同様に、三角ミラー２０７０によって光電子を発生させる光又はレーザを光電子面に照射するものであり、１次光学系２０００の基準電圧がＧＮＤの例である。このとき、例えば、Ｖ２、Ｖ４とＶ５がＧＮＤで、その付近が基準電圧空間とする。そして、図１５と同様のミラーを設置して、光・レーザを導入することが可能となる。このとき、発生する光電子の量は、光またはレーザの照射強度にて決まるので、照射する強度の制御が行われる。これは前述した強度の制御方法が用いられる。この時、ミラーはミラー表面と構造体全体が導体または、導体でコートされている。そして、その電位は基準電位と同じ電位になっている。空間電位を乱さないように同電位となっているのである。また、１次ビームがミラーの影響を受けずに通過できるように、ミラーの光軸中心部には穴が開いており、その穴を１次ビームが通過する。この穴内部においても基準電圧と同電位となるように、導体材料または導体がコートされ基準電圧部に接続されている。
【０１１７】
また、光電子発生の形状については２つの方法を示す。図１６を用いて説明する。１つは、コラム内にあるミラーの入射前に、ビーム系状を規定するＦＡアパーチャ２０１０を用いる。フィールドアパーチャ（ＦＡ）２０１０の形状のビーム形成を行い、そのビームを光電面に照射して、その形状の光電子を発生させる。このとき、フィールドアパーチャ（ＦＡ）２０１０の投影サイズは、フィールドアパーチャ（ＦＡ）２０１０上流にあるレンズ位置により制御される。
【０１１８】
＜１次光学系：ホモジナイザーによる均一化＞
（実施の形態）
本実施の形態の検査装置の構成を、図面を参照して説明する。ここでは特に、一次光学系を中心に説明する。図１７は、本実施の形態の検査装置の一次光学系を示す説明図である。図１７に示すように、検査装置の一次光学系は、ガウス分布のレーザー光を発生するレーザー光源１７０１と、レーザー光が照射されることにより一次ビームを発生する光電面１７０２を備えている。レーザー光源１７０１と光電面１７０２との間には、ガウス分布のレーザー光を均一分布のレーザー光に変換（強度分布変換）するホモジナイザー１７０３が設けられている。したがって、この場合、光電面１７０２には均一分布のレーザー光が照射される。
【０１１９】
ホモジナイザー１７０３は、ガウス分布のビームが入射されると、均一分布のビームに変換（強度分布変換）して出射する機能を有する光学素子である。本実施の形態のホモジナイザー１７０３としては、公知のものを利用することができる。例えば、非球面レンズで構成されたホモジナイザー１７０３や、回折格子素子で構成されたホモジナイザー１７０３が用いられる。非球面レンズのホモジナイザー１７０３の場合、単一の非球面レンズを用いても良く、複数の非球面レンズを組み合わせて用いてもよい。
【０１２０】
また、図１７に示すように、一次光学系は、ホモジナイザー１７０３により均一分布に変換されたレーザー光を分割するビームスプリッター１７０４と、ビームスプリッター１７０４により分割されたレーザー光の強度分布を測定するビームプロファイラ１７０５を備えている。ビームプロファイラ１７０５は、例えば、ＣＣＤ式のビームプロファイラを使用することができる。
【０１２１】
さらに、一次光学系は、レーザー光の照射をオン／オフ制御するためのメカシャッター１７０６と、レーザー光の透過率（強度）を調整するバリアブルアッテネータ１７０７と、レーザー光源１７０１から発生したレーザー光のビーム径を調整するビーム径調整レンズ１７０８と、レーザー光の焦点距離を調整する非点補正レンズ１７０９を備えている。
【０１２２】
この場合、光電面１７０２は、真空チャンバ１７１０の内部に配置され、レーザー光源１７０１およびホモジナイザー１７０３は、真空チャンバ１７１０の外部に配置されている。図１７に示すように、レーザー光源１７０１から出射されたレーザー光は、ミラー１７１１で反射された後、メカシャッター１７０６を通って、バリアブルアッテネータ１７０７で強度が調整される。その後、ビーム径調整レンズ１７０８でビーム径が調整され、非点補正レンズ１７０９で焦点距離が調整された後、ホモジナイザー１７０３に入射される。
【０１２３】
そして、ホモジナイザー１７０３でガウス分布から均一分布に強度分布が変換されたレーザー光は、ミラー１７１２で反射され、ビームスプリッター１７０４で２つに分割される。ビームスプリッター１７０４で分割された一方のレーザー光は、ビームプロファイラ１７０５で強度分布（ビームプロファイル）が測定される。もう一方のレーザー光は、ミラー１７１３で反射され、ビューポート１７１４から真空チャンバ１７１０内に導かれ、三角ミラー１７１５で反射された後、光電面１７０２に照射される。
【０１２４】
このような本実施の形態の検査装置によれば、レーザー光源１７０１から発生したガウス分布のレーザー光が、ホモジナイザー１７０３によって均一分布のレーザー光に変換（強度分布変換）されて、光電面１７０２に照射される。均一分布のレーザー光が光電面１７０２に照射されると、光電面１７０２から均一分布の一次ビームが発生する。均一分布の一次ビームを用いることにより、試料の検査領域全面で均一な検査を行うことができる。
【０１２５】
また、本実施の形態では、ホモジナイザー１７０３により強度分布変換されたレーザー光が、ビームスプリッター１７０４で分割されて、ビームプロファイラ１７０５で強度分布が測定される。ビームプロファイラ１７０５で強度分布を測定することにより、ホモジナイザー１７０３によって強度分布変換されたレーザー光が均一分布であるか否かを確認することができる。これにより、光電面１７０２に均一分布のレーザー光が照射されているか否かを確認することができる。
【０１２６】
また、本実施の形態では、レーザー光源１７０１とホモジナイザー１７０３が真空チャンバ１７１０外に配置されるので、レーザー光源１７０１から発生したレーザー光に対するホモジナイザー１７０３の位置の調整（微調整）を容易に行うことができる。
【０１２７】
また、本実施の形態では、レーザー光源１７０１から発生したレーザー光のビーム径と焦点距離を適切に調整することができ、ホモジナイザー１７０３によって均一分布のレーザー光を得ることができる。
【０１２８】
＜１次光学系：デフォーカスによる均一化、回転光電面＞
（背景）
近年、検査装置の一次光学系として、レーザー光が照射されることにより一次ビームを発生する光電面を用いた一次光学系の開発が進められている。従来、レーザー光を発生するレーザー光源としては、ガウス分布のレーザー光を発生するものが一般的である。
【０１２９】
（課題）
しかしながら、ガウス分布のレーザー光を光電面に照射すると、光電面からもガウス分布の一次ビームが発生する。ガウス分布の一次ビームを用いると、試料の検査領域（ビーム照射領域）の中心部が明るく端部が暗くなり、試料の検査領域で均一な検査を行うことが困難であるという問題があった。
【０１３０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、試料の検査領域でより均一な検査を行うとのできる検査装置を提供することを目的とする。
【０１３１】
（解決手段）
本発明の検査装置は、試料を検査する検査装置であって、前記試料を載置するステージと、前記ステージ上の前記試料に対して一次ビームを照射する一次光学系と、前記一次ビームを前記試料に照射することにより前記試料から発生した二次ビームの像を生成する二次元センサを含む検出器と、前記二次ビームを前記二次元センサに導く２次光学系と、を備え、前記一次光学系は、レーザー光を発生するレーザー光源と、前記レーザー光が照射されることにより前記一次ビームを発生する光電面と、フォーカス位置からずらされたデフォーカス位置で前記一次ビームが前記試料に照射されるように、前記一次ビームの焦点位置を調整する焦点位置調整手段と、を備えている。
【０１３２】
この構成により、レーザー光源からのレーザー光が光電面に照射されると光電面から一次ビームが発生し、光電面から発生した一次ビームがフォーカス位置からずらされたデフォーカス位置で試料に照射される。一次ビームをデフォーカス位置で試料に照射すると、一次ビームの均一性が向上する。均一分布の一次ビームを用いることにより、試料の検査領域でより均一な検査を行うことができる。
【０１３３】
また、本発明の検査装置では、前記デフォーカス位置で、前記一次ビームの透過率が所定の基準透過率より高く、かつ、前記一次ビームの均一率が所定の基準均一率より低くてもよい。
【０１３４】
この構成により、一次ビームをデフォーカス位置で試料に照射すると、一次ビームの透過率が所定の基準透過率（例えば８．０％）より高く、かつ、一次ビームの均一率が所定の基準均一率（例えば２．５％）より低くなる。これにより、一次ビームの均一性が向上し、試料の検査領域でより均一な検査を行うことができる。ここで、「均一率」は、一次ビームの強度のばらつき度合いを示す値であり、均一率の値が小さいほど均一性が高い。
【０１３５】
また、本発明の検査装置では、前記一次光学系は、前記光電面上において前記レーザー光の照射位置が変わるように、前記光電面に沿った平面上で前記光電面を回転させる回転機構を備えてもよい。
【０１３６】
この構成により、光電面に沿った平面上で光電面が回転して、光電面上においてレーザー光の照射位置が変わる。これにより、光電面上においてレーザー光が同じ位置に照射され続けるのを避けることができ、一次ビームのエミッションが安定化するとともに、光電面の寿命を延ばすことができる。
【０１３７】
また、本発明の検査装置では、前記回転機構は、前記レーザー光の照射位置が前記光電面の全面にわたってらせん状の軌跡を描くように、前記光電面に沿った平面上で前記光電面をらせん状に回転させてもよい。
【０１３８】
この構成により、光電面に沿った平面上で光電面がらせん状に回転し、光電面の全面にわたってらせん状の軌跡を描くように、レーザー光の照射位置が変わる。これにより、光電面上においてレーザー光が同じ位置に照射され続けるのを避けることができ、一次ビームのエミッションが安定化するとともに、光電面の寿命を延ばすことができる。
【０１３９】
（実施の形態）
本実施の形態の検査装置の構成を、図面を参照して説明する。ここでは特に、一次光学系を中心に説明する。図１８は、本実施の形態の検査装置の一次光学系を示す説明図である。図１８に示すように、検査装置の一次光学系は、ガウス分布のレーザー光を発生するレーザー光源１８０１と、レーザー光が照射されることにより一次ビームを発生する光電面１８０２を備えている。
【０１４０】
本実施の形態で、光電面１８０２は、光電面１８０２に沿った平面上で回転可能とされている。この場合、一次光学系は、光電面１８０２に沿った平面上で光電面１８０２を回転させる回転機構１８０３と、光電面１８０２の回転を制御する回転制御部１８０４を備えている。なお、光電面１８０２の回転のさせ方については、図面を参照しながら後で詳しく説明する。
【０１４１】
図１８に示すように、一次光学系は、ガンレンズ（ＧＬ）１８０５と、Ｅ×Ｂフィルタ１８０６を備えている。光電面１８０２から発生した一次ビームは、フォーカス位置からずらされた位置で一次ビームが試料に照射されるように、ガンレンズ１８０５によって焦点位置が調整される。ガンレンズ１８０５の出力（磁場強度）は、ＧＬ制御部１８０７により制御されている。一次ビームの焦点位置の調整は、ＧＬ制御部１８０７でガンレンズ１８０５の出力を制御することによって行うことができる。また、Ｅ×Ｂフィルタ１８０６は、磁界と電界によるローレンツ力により、一次ビームの進む向きを変える機能を備えている。一次ビームは、斜め方向からＥ×Ｂフィルタ１８０６に入射して、鉛直下方向に偏向され、ステージ１８０８上の試料１８０９に向けられる。
【０１４２】
図１９は、ガンレンズ１８０５の出力（ＧＬ出力）に対する一次ビームの透過率・均一率の説明図である。本実施の形態では、一次ビームの透過率が所定の基準透過率（例えば８．０％）より高く、かつ、一次ビームの均一率が所定の基準均一率（例えば２．５％）より低くなるように、一次ビームの焦点位置が調整される。このように調整された焦点位置を、本実施の形態では「デフォーカス位置」という。
【０１４３】
図１９の例では、ＧＬ出力が８３０ＡＴ、８４０ＡＴのときが「デフォーカス位置」に該当する。なお、ＧＬ出力が８５０ＡＴ以上の場合には、一次ビームの透過率は向上するものの均一率が高くなってしまう（均一性が低くなってしまう）。一方、ＧＬ出力が８２０以下の場合には、一次ビームの均一率は低くなる（均一性は高くなる）ものの透過率が低下してしまう。
【０１４４】
図２０は、本実施の形態における光電面の回転の説明図である。図２０に示すように、本実施の形態では、光電面２００１が平面視で円形であり、レーザー光の照射領域２００２も平面視で円形（光電面より小径の円形）である。回転機構（図２０では図示せず）は、光電面２００１に沿った平面上で光電面２００１をらせん状に回転させる。これにより、レーザー光の照射位置２００２は、光電面２００１の全面にわたってらせん状の軌跡を描くようになる。回転機構は、例えば１回転／１０時間の回転速度で、光電面２００１を回転させる。
【０１４５】
このような本実施の形態の検査装置によれば、レーザー光源１８０１からのレーザー光が光電面１８０２に照射されると光電面１８０２から一次ビームが発生し、光電面１８０２から発生した一次ビームがフォーカス位置からずらされたデフォーカス位置で試料に照射される。一次ビームをデフォーカス位置で試料に照射すると、一次ビームの均一性が向上する。均一分布の一次ビームを用いることにより、試料の検査領域でより均一な検査を行うことができる。
【０１４６】
この場合、一次ビームをデフォーカス位置で試料に照射すると、一次ビームの透過率が所定の基準透過率（例えば８．０％）より高く、かつ、一次ビームの均一率が所定の基準均一率（例えば２．５％）より低くなる。これにより、一次ビームの均一性が向上し、試料の検査領域でより均一な検査を行うことができる。なお、「均一率」は、一次ビームの強度のばらつき度合いを示す値であり、均一率の値が小さいほど均一性が高い。
【０１４７】
また、本実施の形態では、光電面１８０２に沿った平面上で光電面１８０２が回転して、光電面上においてレーザー光の照射位置が変わる。これにより、光電面上においてレーザー光が同じ位置に照射され続けるのを避けることができ、一次ビームのエミッションが安定化するとともに、光電面１８０２の寿命を延ばすことができる。
【０１４８】
この場合、光電面１８０２に沿った平面上で光電面１８０２がらせん状に回転し、光電面１８０２の全面にわたってらせん状の軌跡を描くように、レーザー光の照射位置が変わる。これにより、光電面上においてレーザー光が同じ位置に照射され続けるのを避けることができ、一次ビームのエミッションが安定化するとともに、光電面１８０２の寿命を延ばすことができる。
【０１４９】
＜ＳＥＭ：偏向補正＞
（背景）
従来、写像投影式の検査装置が知られている。写像投影式の検査装置では、ステージ上の試料を検査することができる。検査の結果、試料に異物などの欠陥がみつかると、検査装置のステージ上から走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のステージに試料を移し、走査型電子顕微鏡を用いて試料の欠陥（異物）の画像を撮影する。走査型電子顕微鏡では、ステップアンドリピート方式が採用される。すなわち、ステージを目標位置まで移動させた後、ステージをブレーキで固定し（ナノ単位のステージ揺動も生じないように固定して）、試料表面を電子ビームで走査して試料の画像を撮影する。
【０１５０】
（課題）
しかしながら、従来の走査型電子顕微鏡においては、試料の画像を撮影する都度、ステージを固定する必要があるため、試料の検査後から画像取得までに長時間を要するという問題があった。試料の検査後から画像取得までに長時間を要すると、試料の欠陥が変質するおそれがあり、画像による欠損確認の再現性が低下するという問題があった。
【０１５１】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、ステージを移動させながら試料の画像を撮影することができ、試料の検査後から短時間で試料の画像を取得することのできる検査装置を提供することを目的とする。
【０１５２】
（解決手段）
本発明の検査装置は、試料を載置するステージと、前記ステージ上の前記試料を検査する写像投影式検査装置と、前記ステージを移動させながら前記試料の画像を撮影する走査型電子顕微鏡と、を備えた検査装置であって、前記写像投影式検査装置は、前記ステージ上の前記試料に対して一次ビームを照射する一次光学系と、前記一次ビームを前記試料に照射することにより前記試料から発生した二次ビームの像を生成する二次元センサを含む検出器と、前記二次ビームを前記二次元センサに導く２次光学系と、を備え、前記走査型電子顕微鏡は、前記ステージの移動を制御するステージ移動制御部と、前記ステージを移動させているときに、前記ステージの現在位置の目標位置からのずれを位置変動として検出する位置変動検出部と、前記画像を撮影するための電子ビームを前記位置変動を相殺する方向に偏向させて、前記ステージの位置のずれを補正する偏向制御を行う偏向制御部と、を備えている。
【０１５３】
この構成により、写像投影式検査装置でステージ上の試料を検査することができるとともに、走査型電子顕微鏡で試料の画像を撮影することができる。この場合、ステージを移動させながら試料の画像を撮影することができるので、試料の検査後から短時間で試料の画像を取得することができる。したがって、試料の欠陥の変質を防ぐことができるとともに、撮影した画像による欠損確認の再現性が向上する。
【０１５４】
しかも、単に、ステージを移動させながら試料の画像を撮影すると、ステージの位置変動（ステージの目標位置からのずれ）の影響によって、画像の分解能が低下してしまうが、本発明では、位置変動を相殺する方向に電子ビームを偏向させて、ステージの位置のずれを補正することができ、高分解能の画像を取得することができる。
【０１５５】
本発明の制御方法は、試料を載置するステージと、前記ステージ上の前記試料を検査する写像投影式検査装置と、前記ステージを移動させながら前記試料の画像を撮影する走査型電子顕微鏡と、を備えた検査装置の制御方法であって、前記写像投影式検査装置は、前記ステージ上の前記試料に対して一次ビームを照射する一次光学系と、前記一次ビームを前記試料に照射することにより前記試料から発生した二次ビームの像を生成する二次元センサを含む検出器と、前記二次ビームを前記二次元センサに導く２次光学系と、を備え、前記制御方法は、前記ステージを移動させているときに、前記ステージの現在位置の目標位置からのずれを位置変動として検出し、前記画像を撮影するための電子ビームを前記位置変動を相殺する方向に偏向させて、前記ステージの位置のずれを補正する偏向制御を行う。
【０１５６】
この方法によっても、上記と同様に、写像投影式検査装置でステージ上の試料を検査することができるとともに、走査型電子顕微鏡で試料の画像を撮影することができる。この場合、ステージを移動させながら試料の画像を撮影することができるので、試料の検査後から短時間で試料の画像を取得することができる。したがって、試料の欠陥の変質を防ぐことができるとともに、撮影した画像による欠損確認の再現性が向上する。
【０１５７】
また、上記と同様に、単に、ステージを移動させながら試料の画像を撮影すると、ステージの位置変動（ステージの目標位置からのずれ）の影響によって、画像の分解能が低下してしまうが、本発明では、位置変動を相殺する方向に電子ビームを偏向させて、ステージの位置のずれを補正することができ、高分解能の画像を取得することができる。
【０１５８】
（実施の形態）
本実施の形態の検査装置の構成を、図面を参照して説明する。図２１は、本実施の形態の検査装置の説明図である。図２１に示すように、本実施の形態の検査装置は、試料２１０１を載置するステージ２１０２と、ステージ上の試料２１０１を検査する写像投影式検査装置２１０３と、ステージ２１０２を移動させながら試料２１０１の画像を撮影する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）２１０４を備えている。この場合、写像投影式検査装置２１０４は、ステージ２１０２をＸＹ方向に移動させながら試料２１０１の画像を撮影することができる。
【０１５９】
図２２は、検査装置に備えられる走査型電子顕微鏡の説明図である。図２２に示すように、走査型電子顕微鏡は、電子ビームを発生する電子ビーム源２２０１と、試料表面を走査するように電子ビームを偏向する偏向電極２２０２と、試料２２０３が載置されるステージ２２０４の移動を制御するステージ移動制御部２２０５と、ステージ２２０４を移動させているときの位置変動を検出する位置変動検出部２２０６と、位置変動を相殺する方向に電子ビームを偏向させる偏向制御を行う偏向制御部２２０７を備えている。
【０１６０】
位置変動検出部２２０６は、ステージ２２０４の現在位置を検出する位置センサ機能を備えている。また、位置変動検出部２２０６には、ステージ移動制御部２２０５からステージ２２０４を移動させるときの目標位置が入力される。位置変動検出部２２０６は、ステージ２２０４の現在位置の目標位置からのずれを位置変動として検出する。偏向制御部２２０７は、位置変動を相殺する方向に電子ビームを偏向させて、ステージ２２０４の位置のずれを補正する。
【０１６１】
このような本実施の形態の検査装置によれば、写像投影式検査装置２１０３でステージ上の試料２１０１を検査することができるとともに、写像投影式検査装置２１０４で試料２１０１の画像を撮影することができる。この場合、ステージ２１０２を移動させながら試料２１０１の画像を撮影することができるので、試料２１０１の検査後から短時間で試料２１０１の画像を取得することができる。したがって、試料２１０１の欠陥の変質を防ぐことができるとともに、撮影した画像による欠損確認の再現性が向上する。
【０１６２】
しかも、単に、ステージ２１０２を移動させながら試料２１０１の画像を撮影すると、ステージ２１０２の位置変動（ステージ２１０２の目標位置からのずれ）の影響によって、画像の分解能が低下してしまうが、本発明では、位置変動を相殺する方向に電子ビームを偏向させて、ステージ２１０２の位置のずれを補正することができ、高分解能の画像を取得することができる。
【０１６３】
＜複数極子電極によるクロスオーバー位置調整＞
（背景）
ところで、近年、検査装置の一次光学系として、レーザー光が照射されることにより一次ビームを発生する光電面を用いた一次光学系の開発が進められている。
【０１６４】
（課題）
しかしながら、光電面を一次光学系に用いた検査装置では、シミュレーションで決定された光学条件（カメラサイズに適した光学条件）を用いると、二次光学系のクロスオーバー位置（アパーチャ位置における二次ビームのクロスオーバー位置）がずれてしまうことがあるという問題があった。
【０１６５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、一次光学系の複数極子電極の電圧を調整することにより、二次光学系のクロスオーバー位置を調整することのできる検査装置を提供することを目的とする。
【０１６６】
（解決手段）
本発明の検査装置は、試料を検査する検査装置であって、前記試料を載置するステージと、前記ステージ上の前記試料に対して一次ビームを照射する一次光学系と、前記一次ビームを前記試料に照射することにより前記試料から発生した二次ビームの像を生成する二次元センサを含む検出器と、前記二次ビームを前記二次元センサに導く２次光学系と、を備え、前記一次光学系は、レーザー光が照射されることにより前記一次ビームを発生する光電面と、前記一次ビームの照射領域の縦横比を調整するための複数極子電極と、を備え、前記二次光学系は、前記二次ビームの光路上に配置されるアパーチャと、前記アパーチャを通過した前記二次ビームを前記二次元センサの像面に結像させるレンズと、を備え、前記一次光学系の前記複数極子電極の電圧を調整することにより、前記二次光学系のアパーチャ位置における前記二次ビームのクロスオーバー位置が調整される。
【０１６７】
この構成により、光電面で一次ビームを発生させる一次光学系において複数極子電極（例えば４極子電極）の電圧を調整することにより、二次光学系のクロスオーバー位置（アパーチャ位置における二次ビームのクロスオーバー位置）を調整することができる。これにより、例えばシミュレーションで決定された光学条件を用いた結果、二次光学系のクロスオーバー位置（アパーチャ位置における二次ビームのクロスオーバー位置）がずれてしまう場合であっても、一次光学系の複数極子電極の電圧を調整することにより、二次光学系のクロスオーバー位置を調整することができる。
【０１６８】
また、本発明の検査装置では、前記二次ビームは、前記一次ビームを前記試料に照射することにより前記試料から発生したミラー電子であり、前記一次光学系の前記複数極子電極の電圧を調整することにより、前記二次光学系のアパーチャ位置における前記ミラー電子のクロスオーバー位置が調整されてもよい。
【０１６９】
この構成により、一次ビームを試料に照射することによりミラー電子を発生させ、ミラー電子を用いて試料を検査する。その場合に、シミュレーションで決定された光学条件を用いた結果、アパーチャ位置におけるミラー電子のクロスオーバー位置（二次光学系のクロスオーバー位置）がずれても、一次光学系の複数極子電極の電圧を調整することにより、二次光学系のクロスオーバー位置を調整することができる。
【０１７０】
また、本発明の検査装置では、前記一次光学系は、前記一次ビームの照射領域の大きさを調整する静電レンズを備え、前記クロスオーバー位置の調整のために前記複数極子電極の電圧が調整されて前記一次ビームの照射領域のサイズが変更されたときに、前記静電レンズにより前記一次ビームの照射領域のサイズが調整されてもよい。
【０１７１】
この構成により、クロスオーバー位置の調整のために複数極子電極の電圧が調整されて一次ビームの照射領域のサイズが変わって目標サイズでなくなってしまう場合であっても、静電レンズにより一次ビームの照射領域のサイズを調整して目標サイズにすることができる。
【０１７２】
（実施の形態）
本実施の形態の検査装置の構成を、図面を参照して説明する。図２３は、本実施の形態における検査装置の説明図である。図２３に示すように、検査装置は、一次光学系の鏡筒２３０１と、二次光学系の鏡筒２３０２を備えている。一次光学系の鏡筒２３０１には、レーザー光が照射されることにより一次ビームを発生する光電面２３０３と、一次ビームの照射領域の大きさを調整する静電レンズ２３０４と、一次ビームの光路上に配置される一次系アパーチャ２３０５およびアライナ電極２３０６と、一次ビームの照射領域の縦横比を調整するための４極子電極２３０７と、一次ビームの照射位置をＸＹ方向に変更するための電極２３０８が備えられている。また、二次光学系の鏡筒２３０２には、二次元センサとしてのＴＤＩカメラ２３０９と、二次ビームの光路上に配置される二次系アパーチャ２３１０と、二次系アパーチャ２３１０を通過した二次ビームをＴＤＩカメラ２３０９の像面に結像させるレンズ２３１１が備えられている。なお、説明の便宜上、図２３では、試料を載置したステージは図示が省略されている。
【０１７３】
また、ここでは、複数極子電極として４極子電極２３０７を用いる例について説明するが、そのほかにも、２極子電極や８極子電極や１２極子電極などを用いることができる。すなわち、複数極子電極としては、２ｎ極子電極（ｎ＝１，２，４，・・・）を用いることができる。また、複数極子電極として、Ｎ極子電極（Ｎ＝１２以上の２ｎ倍）を用いることができる。
【０１７４】
ここで、図２４を参照して、二次光学系のクロスオーバー位置のずれ（シフト）について説明する。図２４に示すように、光電面２３０３を一次光学系に用いた検査装置では、シミュレーションで決定された光学条件（カメラサイズに適した光学条件）を用いると、二次光学系のクロスオーバー位置（アパーチャ位置における二次ビームのクロスオーバー位置）がずれてしまうことがある。図２４の例では、ステージ２４０１上の試料２４０２から発生した二次ビームが、対物レンズ２４０３と中間レンズ２４０４で屈折された後、二次系アパーチャ２４０５を通過し、投影レンズ２４０６で屈折されてＴＤＩカメラ２４０７の像面に結像しているが、この場合に、二次光学系のクロスオーバー位置がＴＤＩカメラ側（図２４における上側）にシフトしている。
【０１７５】
本実施の形態の検査装置では、一次光学系の４極子電極２３０７の電圧を調整することにより、二次光学系のアパーチャ位置における二次ビームのクロスオーバー位置が調整される。この場合、二次ビームは、一次ビームを試料に照射することにより試料から発生したミラー電子である。したがって、本実施の形態では、一次光学系の４極子電極２３０７の電圧を調整することにより、二次光学系のアパーチャ位置におけるミラー電子のクロスオーバー位置が調整される。
【０１７６】
ここで、二次荷電粒子やミラー電子などの用語について説明しておく。「二次荷電粒子」には、２次放出電子、ミラー電子、光電子の一部または混在したものが含まれる。電磁波を照射したときは、試料表面からは光電子が発生する。試料表面に電子線などの荷電粒子を照射したときは、試料表面から「二次放出電子」が発生する、または、「ミラー電子」が形成される。試料表面に電子線が衝突して発生するのが「二次放出電子」である。つまり、「二次放出電子」とは、２次電子、反射電子、後方散乱電子の一部または混在したものを示す。また、照射した電子線が試料表面に衝突しないで表面近傍にて反射したものを「ミラー電子」という。
【０１７７】
図２５は、本実施の形態における４極子電極２３０７の電圧の変化に対するミラー電子のクロスオーバー位置（二次系アパーチャ２３１０との距離）の変化の説明図である。図２５に示すように、４極子電極２３０７に印加する電圧を変化させると、ミラー電子のクロスオーバー位置（二次系アパーチャ２３１０との距離）が変化する。したがって、一次光学系の４極子電極２３０７の電圧を調整することにより、二次光学系のミラー電子のクロスオーバー位置が調整可能である。
【０１７８】
また、上記のように、クロスオーバー位置の調整のために４極子電極２３０７の電圧を調整すると、それにともなって一次ビームの照射領域のサイズが変更されてしまう。その場合、静電レンズ２３０４の電圧を調整することにより、一次ビームの照射領域のサイズを調整することができる。
【０１７９】
さらに、本実施の形態では、ミラー電子のクロスオーバー位置の微調整を行うことができる。ミラー電子のクロスオーバー位置の微調整は、一次光学系の４極子電極２３０７の電圧を調整することにより、二次光学系のミラー電子のクロスオーバー位置を調整（粗調整）した後に行われる。なお、ミラー電子のクロスオーバー位置の微調整は、必ずしも必要とされるものではない。
【０１８０】
図２６〜図２８は、ミラー電子のクロスオーバー位置の微調整の一例を示す図である。図２６の例では、対物レンズの光学条件を調整することにより、ミラー電子のクロスオーバー位置を二次系アパーチャ２６０１の位置にあわせることができる。また、図２７（ａ）（ｂ）の例では、二次系アパーチャ２７０１を光軸方向に移動させることにより、ミラー電子のクロスオーバー位置を二次系アパーチャ２７０１の位置にあわせることができる。また、図２８の例では、対物レンズのフォーカス条件を調整することにより、ミラー電子のクロスオーバー位置を二次系アパーチャ２８０１の位置にあわせることができる。
【０１８１】
このような本実施の形態の検査装置によれば、光電面２３０３で一次ビームを発生させる一次光学系において４極子電極２３０７の電圧を調整することにより、二次光学系のクロスオーバー位置（アパーチャ位置における二次ビームのクロスオーバー位置）を調整することができる。これにより、例えばシミュレーションで決定された光学条件を用いた結果、二次光学系のクロスオーバー位置（アパーチャ位置における二次ビームのクロスオーバー位置）がずれてしまう場合であっても、一次光学系の４極子電極２３０７の電圧を調整することにより、二次光学系のクロスオーバー位置を調整することができる。
【０１８２】
また、本実施の形態では、一次ビームを試料に照射することによりミラー電子を発生させ、ミラー電子を用いて試料を検査する。その場合に、シミュレーションで決定された光学条件を用いた結果、アパーチャ位置におけるミラー電子のクロスオーバー位置（二次光学系のクロスオーバー位置）がずれても、一次光学系の４極子電極２３０７の電圧を調整することにより、二次光学系のクロスオーバー位置を調整することができる。
【０１８３】
また、本実施の形態では、クロスオーバー位置の調整のために４極子電極２３０７の電圧が調整されて一次ビームの照射領域のサイズが変わって目標サイズでなくなってしまう場合であっても、静電レンズ２３０４により一次ビームの照射領域のサイズを調整して目標サイズにすることができる。
【０１８４】
＜ソフトウェアによる再検査シミュレーション＞
（背景）
試料に生じている欠陥を検査する検査システムにおいて、真の欠陥を確実に検出し、かつ、欠陥でない箇所（疑似欠陥）を検出しないようにするためには、検出閾値等の検査条件を変えながら何度も検査を繰り返し、最適な検査条件を決定する必要がある。
【０１８５】
（課題）
しかしながら、検査を繰り返すと、検査条件の最適化に時間がかかるという問題がある。また、検査を繰り返すことで、試料にダメージが蓄積したり、試料が汚染されたりするといった問題も生じる。
【０１８６】
そこで、本実施の形態は、試料に与えるダメージや試料の汚染を回避して少ない検査回数で検査条件を決定できる検査システムを提供する。
【０１８７】
（解決手段）
本実施の形態の検査システムは、検査装置と、シミュレーション装置とからなり、検査装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてセル−セル比較検査を行って欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力し、シミュレーション装置は、前記二次ビーム像について、セル−セル比較検査におけるセル周期を変更した再検査シミュレーションを行い、検査結果を出力する。
【０１８８】
この構成によれば、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なセル周期を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【０１８９】
本実施の形態の検査システムは、検査装置と、シミュレーション装置とからなり、検査装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてダイ−ダイ比較検査を行って欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力し、シミュレーション装置は、前記二次ビーム像について、ダイ−ダイ比較検査におけるエッジ許容値を変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力する。
【０１９０】
この構成によれば、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なエッジ許容値を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【０１９１】
本実施の形態の検査システムは、検査装置と、シミュレーション装置とからなり、検査装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像について画像処理フィルタによるフィルタ処理をした上で欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力し、シミュレーション装置は、前記二次ビーム像について、画像処理フィルタを変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力する。
【０１９２】
この構成によれば、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適な画像フィルタを得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【０１９３】
本実施の形態の検査システムは、検査装置と、シミュレーション装置とからなり、検査装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてシェーディング補正をした上で欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力し、シミュレーション装置は、前記二次ビーム像について、シェーディング補正値を変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力する。
【０１９４】
この構成によれば、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なシェーディング補正値を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【０１９５】
上記の検査システムにおいて、前記検査装置は、前記二次ビーム像から所定の閾値以上の欠陥を検出して前記欠陥画像を生成し、前記シミュレーション装置は、さらに、前記閾値を変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力してよい。
【０１９６】
この構成によれば、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適な閾値を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【０１９７】
本実施の形態のシミュレーション装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてセル−セル比較検査を行って欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像について、セル−セル比較検査におけるセル周期を変更した再検査シミュレーションを行い、検査結果を出力する。
【０１９８】
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なセル周期を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【０１９９】
本実施の形態のシミュレーション装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてダイ−ダイ比較検査を行って欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像について、ダイ−ダイ比較検査におけるエッジ許容値を変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力する。
【０２００】
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なエッジ許容値を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【０２０１】
本実施の形態のシミュレーション装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像について画像処理フィルタによるフィルタ処理をした上で欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像について、画像処理フィルタを変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力する。
【０２０２】
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適な画像フィルタを得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【０２０３】
本実施の形態のシミュレーション装置は、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてシェーディング補正をした上で欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像について、シェーディング補正値を変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力する。
【０２０４】
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なシェーディング補正値を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【０２０５】
本実施の形態の検査結果レビュープログラムは、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてセル−セル比較検査を行って欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得するシミュレーション装置にて実行されることで、前記シミュレーション装置に、前記二次ビーム像について、セル−セル比較検査におけるセル周期を変更した再検査シミュレーションを行い、検査結果を出力するシミュレーション処理部を構成する。
【０２０６】
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なセル周期を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【０２０７】
本実施の形態の検査結果レビュープログラムは、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてダイ−ダイ比較検査を行って欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得するシミュレーション装置にて実行されることで、前記シミュレーション装置に、前記二次ビーム像について、ダイ−ダイ比較検査におけるエッジ許容値を変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力するシミュレーション処理部を構成する。
【０２０８】
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なエッジ許容値を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【０２０９】
本実施の形態の検査結果レビュープログラムは、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像について画像処理フィルタによるフィルタ処理をした上で欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得するシミュレーション装置にて実行されることで、前記シミュレーション装置に、前記二次ビーム像について、画像処理フィルタを変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力するシミュレーション処理部を構成する。
【０２１０】
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適な画像フィルタを得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【０２１１】
本実施の形態の検査結果レビュープログラムは、試料に一次ビームを照射して、試料からの二次ビームによって二次ビーム像を取得し、前記二次ビーム像についてシェーディング補正をした上で欠陥画像を取得し、前記欠陥画像及び前記二次ビーム像を出力する検査装置から、前記二次ビーム像を取得するシミュレーション装置にて実行されることで、前記シミュレーション装置に、前記二次ビーム像について、シェーディング補正値を変更した再検査シミュレーションを行い、再検査結果を出力するシミュレーション処理部を構成する。
【０２１２】
この構成によっても、検査装置での実際の検査を繰り返すことなく、最適なシェーディング補正値を得るための再検査シミュレーションを行うことができる。よって、検査条件を最適化するための時間を短縮でき、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【０２１３】
（実施の形態）
図２９は、本実施の形態の検査システムの構成を示す図である。検査システムは、検査装置１００と、シミュレーション装置２００とを備えている。検査装置１００は、上記の実施の形態の任意の電子線検査装置であってよい。検査装置１００は、主ハウジング３０と、主ハウジング３０の上に設置された電子光学装置７０と、主ハウジング３０内に設けられたステージ装置５０と、電子光学装置７０の上に設置された検出器７６１と、検出器７６１に接続された画像処理部７６３とを備えている。
【０２１４】
電子光学装置７０は、ステージ装置５０に保持された試料であるウエハＷに面ビームである一次ビームを照射して、それによってウエハＷから発生した二次ビームを検出器７６１に導く。検出器７６１は、図示しない二次元センサによって二次ビームを捕捉して二次ビーム像の画像を生成し、画像処理部７６３に出力する。
【０２１５】
画像処理部７６３は、検査処理装置として、検出器７６１から入力された二次ビーム像に対して、像処理フィルタ（平均値（Ｍｅａｎ）フィルタ、ガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）フィルタ、中央値（Ｍｅｄｉａｎ）フィルタ等）を用いて画像処理を施し、シェーディング補正をした上で、セル−セル比較、ダイ−ダイ比較、ダイ−データベース比較等の比較処理によって検査を行う。具体的には、画像処理部７６３は、比較処理において所定の閾値を超える部分を欠陥として検出して、欠陥画像を生成する。画像処理部７６３は、欠陥画像とそれを生成するのに用いた未処理画像（二次ビーム像）をシミュレーション装置２００に出力する。
【０２１６】
画像処理部７６３は、設定された検査条件パラメータに従って検査を行う。この検査条件パラメータには、セル−セル比較の場合のセル周期、ダイ−ダイ比較の場合のエッジ許容値、欠陥を検出するための閾値、画像処理フィルタ、シェーディング補正値、ダイ−データベース比較のパラメータ、検出したくない欠陥の分類情報が含まれる。なお、この検出したくない欠陥の分類情報は、検査後にＳＥＭでの撮像を行って分類した結果として得られる。
【０２１７】
シミュレーション装置２００は、シミュレーション処理部２０１と、入力部２０２と、モニタ２０３を備えており、例えば入力手段とモニタと演算処理ユニット、メモリ、記憶装置、入出力ポート等を備えた汎用のコンピュータによって構成される。シミュレーション処理部２０１は、本実施の形態の検査結果レビュープログラムが演算処理ユニットによって実行されることで実現される。この検査結果レビュープログラムは、ネットワークを通じてシミュレーション装置２００に提供されてもよく、シミュレーション装置２００が記憶媒体に記憶された検索結果レビュープログラムを読み出すことでシミュレーション装置２００に提供されてもよい。このようにして提供された検索結果レビュープログラムは、シミュレーション装置２００の記憶装置に記憶され、そこから読み出されて実行されることで、シミュレーション処理部２０１が構成される。
【０２１８】
シミュレーション処理部２０１は、検査装置１００から入力した二次ビーム像に対して、検査条件パラメータを変更しながら、再検査シミュレーションを行い、最適な検査条件パラメータを決定する。シミュレーション処理部２０１が再検査シミュレーションのために偏向する検査条件パラメータには、セル−セル比較の場合のセル周期、ダイ−ダイ比較の場合のエッジ許容値、欠陥を検出するための閾値、画像処理フィルタ、シェーディング補正値、ダイ−データベース比較のパラメータ、検出したくない欠陥の分類情報等が含まれる。
【０２１９】
図３０は、セル−セル比較の場合のセル周期、及びダイ−ダイ比較の場合のエッジ許容値を説明する図である。いま、ウエハＷの表面には、図３０に示すように、複数のダイＤ１、Ｄ２が形成されており、それぞれのダイは、中央にセル領域Ｃを有し、かつセル領域の左下に「Ａ」が形成されているとする。また、セル領域Ｃには、複数の「Ｆ」の繰り返しパターン（セル）が形成されているとする。
【０２２０】
検査条件パラメータとしてのセル周期とは、検査装置１００がセル−セル比較による検査を行う際の主走査方向（図３０の例では下向き）の繰り返しパターンの周期ｐである。画像処理部７６３におけるセル−セル比較の際にこの周期が正しくなければ、セル−セル比較による検査結果は正しく得られない。そこで、シミュレーション処理部２０１は、検査装置１００から得た未処理画像についてセル周期を変更しながらセル−セル比較をし直して、最適なセル周期を求める。
【０２２１】
検査条件としてのエッジ許容値とは、検査装置１００がダイ−ダイ比較による検査を行う際に、エッジ部分について欠陥を検出するための閾値である。図３０に示すように、ダイ−ダイ比較において、比較対象である「Ａ」のエッジ部分で差分ｄが生じやすい。よって、エッジ部分について、エッジ以外の部分と同じ閾値を用いて欠陥であるか否かの判断をすると、エッジ部分から疑似欠陥が生じやすくなる。そこで、エッジ部分については、欠陥として検出するための閾値を他の部分と比較して大きく設定する。このエッジ部分について大きく設定された閾値がエッジ許容値である。エッジ許容値を小さくしすぎるとエッジから疑似欠陥が検出されてしまい、エッジ許容値を大きくしすぎるとエッジに生じている真の欠陥を検出することができない。そこで、シミュレーション処理部２０１は、検査装置１００から得た未処理画像についてエッジ許容値を変更しながらダイ−ダイ比較をし直して、最適なエッジ許容値を求める。
【０２２２】
以下、上記のように構成された検査システムの動作を説明する。図３１は、検査システムの動作を示すフロー図である。まず、検査装置１００は検査を行い、画像処理部７６３は検査結果をシミュレーション装置２００に出力する（ステップＳ３３１）。このとき、画像処理部７６３は、検査結果とともに、その検査結果を得るのに用いた未処理画像（二次ビーム像）、及び検出したくない欠陥の分類情報もシミュレーション装置２００に出力する。シミュレーション装置２００では、シミュレーション処理部２０１がこの検査結果を読み込んで、欠陥画像を生成し、モニタ２０３に表示する（ステップＳ３３２）。
【０２２３】
次に、シミュレーション処理部２０１は、検査条件を変更して再検査シミュレーションを実行し（ステップＳ３３３）、それによって得られた再検査結果を出力する（ステップＳ３３４）。この再検査シミュレーションでは、検査装置１００における検査と同様に、検出したくない欠陥の分類情報にある欠陥については検出しないようにする。シミュレーション処理部２０１は、ステップＳ３３４で得られた再検査結果を読み込んで、欠陥画像を生成し、モニタ２０３に出力する（ステップＳ３３５）。
【０２２４】
次に、この再検査によって得られた欠陥画像を評価することで、検査条件が最適であるかが判断され（ステップＳ３３６）、検査条件が最適でなければ（ステップＳ３３６でＮＯ）、ステップＳ３３３に戻って、検査条件を変更して再検査シミュレーションを実行する（ステップＳ３３３）。このように検査条件パラメータを変えながらの再検査シミュレーションを繰り返して、検査条件が最適になったときは（ステップＳ３３６でＹＥＳ）、その最適になった検査条件を検査装置１００で採用する検査条件として決定し（ステップＳ３３７）、処理を終了する。シミュレーション処理部２０１は、検索条件が最適であるか否かは、例えば、入力部２０２からの入力に基づいて判断してよい。
【０２２５】
以上のように、本実施の形態の検査システムによれば、検査装置１００において実際の検査を行ったうえで、シミュレーション装置２００で検査装置１００から出力された欠陥画像及び未処理画像を用いて、検査条件を変えながら検査結果レビューソフトウェアによって再検査シミュレーションを行うので、少ない検査回数で検査条件の最適化が可能となり、検査条件を最適化するための時間を短縮できる。また、検査装置１００による実際の検査の回数を繰り返す必要がないので、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【０２２６】
＜スキャン方法＞
（背景）
光電面を用いた一次光学系による検査手法としては、検査領域に対してプレチャージエネルギー条件にてスキャン動作とステップ動作（視野幅だけ横に移動）を繰り返してプレチャージを実施した後に、同じ検査領域に対して検査エネルギー条件にてスキャン動作とステップ動作を繰り返して検査を実施する、という検査手法が考えられる。
【０２２７】
（課題）
しかしながら、このような検査手法では、検査領域の中の１つの小領域に着目した場合、プレチャージを実施してから検査を実施するまでの間に時間が空くため、検査を実施する時にプレチャージの効果が弱まっている可能性がある。
【０２２８】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、プレチャージの効果を有効に利用して検査を実施できる検査装置のスキャン方法を提供することにある。
【０２２９】
（解決手段）
本発明による検査装置のスキャン方法は、
試料を一方向に移動しながら、前記試料にプレチャージエネルギー条件で一次ビームを照射して、試料の帯状の検査領域に対して連続的にプレチャージを実施する工程と、
前記試料を前記一方向とは逆向きに移動しながら、前記試料に検査条件で一次ビームを照射して、試料の帯状の検査領域に対して連続的に検査を実施する工程と、
前記試料を視野幅だけ前記一方向に対して直角な向きに移動する工程と、
を順に繰り返して行う。
【０２３０】
（実施の形態）
図３２Ａ〜図３２Ｄを参照して、本実施の形態による検査装置のスキャン方法について説明する。
【０２３１】
本実施の形態のスキャン方法では、まず、図３２Ａに示すように、プレチャージエネルギー条件を実現するようなリターディング電圧（プレチャージ電圧）が試料２０に印加された状態で、試料２０に一次ビームが照射されるとともに、試料２０を載置したステージ３０が一定速度で移動（スキャン）され（矢印Ａ１参照）、試料２０の帯状の検査領域２１１に対して連続的にプレチャージが実施される。
【０２３２】
次に、図３２Ｂに示すように、検査条件を実現するようなリターディング電圧（検査電圧）が試料２０に印加された状態で、試料２０に一次ビームが照射されるとともに、試料２０を載置したステージ３０が一定速度で逆向きに移動（スキャン）され（矢印Ａ２参照）、試料２０の同じ検査領域２１１に対して連続的に検査が実施される。
【０２３３】
次に、図３２Ｃに示すように、視野幅だけステージ３０が横に移動（ステップ）された後（矢印Ａ３参照）、試料にプレチャージ電圧が印加された状態で、試料２０に一次ビームが照射されるとともに、試料２０を載置したステージ３０が一定速度で移動（スキャン）され（矢印Ａ４参照）、前回の検査領域２１１の隣の検査領域２１２に対して連続的にプレチャージが実施される。
【０２３４】
次に、図３２Ｄに示すように、試料２０に検査電圧が印加された状態で、試料２０に一次ビームが照射されるとともに、試料２０を載置したステージ３０が一定速度で逆向きに移動（スキャン）され（矢印Ａ５参照）、試料２０の同じ検査領域２１２に対して連続的に検査が実施される。
【０２３５】
その後、図３２Ｃ及び図３２Ｄに示す工程が交互に繰り返されることで、試料２０全面に対してプレチャージと検査が交互に実施される。
【０２３６】
以上のような本実施の形態によれば、検査領域に対してプレチャージエネルギー条件にてスキャン動作とステップ動作を繰り返してプレチャージを実施した後に、同じ検査領域に対して検査エネルギー条件にてスキャン動作とステップ動作を繰り返して検査を実施する、という検査手法に比べて、検査領域の中の１つの小領域に着目した場合、プレチャージを実施してから検査を実施するまでの間の時間が短くなるため、プレチャージの効果を有効に利用して検査を実施することが可能である。
【０２３７】
＜電子光学装置＋ＳＥＭ＋ＥＤＸ＞
（背景）
試料の欠陥検査では、電子光学装置を用いて異物検出を行った後、走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭと呼ぶことがある）を用いて検出欠陥の再検査（レビュー）及び真偽判定を行い、次いで、エネルギー分散型Ｘ線分光器（以下、ＥＤＸと呼ぶことがある）を用いて真欠陥の材料分析を行うことが望ましい。ここで、ＳＥＭ及びＥＤＸを用いた検査では、電子光学装置により検出された欠陥位置に正確に電子ビームを照射する必要がある。
【０２３８】
（課題）
しかしながら、従来の検査装置では、電子光学装置、ＳＥＭ及びＥＤＸがそれぞれ別個の真空ハウジングに設けられており、真空ハウジング間での試料の移動および真空ハウジング間での座標合わせが必要であるため、ＳＥＭ及びＥＤＸを用いた検査では、電子光学装置により検出された欠陥位置に正確に電子ビームを照射することが困難であった。そのため、特に薄い異物や小さい異物については、その材質を判定することができなかった。
【０２３９】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、試料面上の薄い異物や小さい異物の材質を判定できる検査装置を提供することにある。
【０２４０】
（解決手段）
【０２４１】
本発明による検査装置は、
試料を検査する検査装置であって、
試料を載置して連続的に移動するステージ装置と、
前記ステージ装置を収容する真空ハウジングと、
前記真空ハウジングに設けられた電子光学装置と、
前記真空ハウジングに互いに隣接して設けられた走査型電子顕微鏡及びエネルギー分散型Ｘ線分光器と、
を備え、
前記電子光学装置は、
前記ステージ装置上の前記試料に対して一次ビームを照射する一次光学系と、
前記一次ビームを前記試料に照射することで前記試料から発生した二次ビームの像を生成する二次元センサを含む検出器と、
前記二次ビームを前記二次元センサに導く２次光学系と、を有する。
【０２４２】
本発明によれば、電子光学装置と走査型電子顕微鏡とエネルギー分散型Ｘ線分光器とが、同一の真空ハウジングに設けられており、同一のステージ装置により試料が移動されるため、真空ハウジング間での試料の移動および真空ハウジング間での座標合わせが不要である。これにより、ＳＥＭ及びＥＤＸを用いた検査において、電子光学装置により検出された欠陥位置に正確に電子ビームを照射することが可能であり、薄い異物や小さい異物であってもその材質を判定することができる。薄い異物や小さい異物の材質を判定できることにより、欠陥の発生プロセス及び部品等のより正確な特定が可能となり、これにより、プロセス改善、部品改善・装置改善を行うことができ、製造ラインの歩留まり向上に役立つ。
【０２４３】
本発明による検査装置において、前記一次光学系は、レーザ光を発生するレーザ光源と、前記レーザ光が照射されることにより前記一次ビームを発生する光電面と、を有してもよい。
【０２４４】
このような態様によれば、光電面から放出される電子のエネルギー分散が比較的小さいことから、リターディング電圧を変更することで、検査エネルギー条件とは独立に、的確なプレチャージエネルギー条件を選択することができる。これにより、電子光学装置における検出感度が向上し、より微細な異物を検出することが可能となる。
【０２４５】
本発明による検査装置において、前記真空ハウジングには、前記ステージ装置上の前記試料に対する前記走査型電子顕微鏡の光軸の角度が調整されるように、前記走査型電子顕微鏡及びエネルギー分散型Ｘ線分光器を一緒に、前記ステージ装置に対して旋回させる旋回手段が設けられていてもよい。
【０２４６】
このような態様によれば、走査型電子顕微鏡による欠陥のレビュー時には、走査型電子顕微鏡の光軸を試料に対して直角に向け、試料表面に直角に電子ビームを照射させることで、試料表面のパターンにより電子ビームの陰が生じることを防止できる。一方、エネルギー分散型Ｘ線分光器による材料分析時には、走査型電子顕微鏡の光軸を試料に対して傾斜させ、試料表面に斜めに電子ビームを照射させることで、電子ビームが薄い異物を通過して試料内部に到達してしまい、薄い異物以外からのシグナルが発生することを防止できる。
【０２４７】
本発明による検査装置において、前記ステージ装置には、前記ステージ装置上の前記試料に対する前記走査型電子顕微鏡の光軸の角度が調整されるように、前記ステージ装置上の前記試料を傾斜させるチルト手段が設けられていてもよい。
【０２４８】
このような態様によっても、走査型電子顕微鏡による欠陥の再検査では、走査型電子顕微鏡の光軸を試料に対して直角に向け、試料表面に直角に電子ビームを照射させることで、試料表面のパターンに陰が生じることを防止できる。一方、エネルギー分散型Ｘ線分光器による材料分析では、走査型電子顕微鏡の光軸を試料に対して傾斜させ、試料表面に斜めに電子ビームを照射させることで、電子ビームが薄い異物を通過して試料内部に到達してしまい、薄い異物以外からのシグナルが発生することを防止できる。
【０２４９】
本発明による検査装置において、前記走査型電子顕微鏡と前記ステージ装置との間には、前記ステージ装置上の前記試料に対する前記走査型電子顕微鏡の光軸の角度が調整されるように、前記走査型電子顕微鏡から放出された電子ビームを偏向する偏向器が設けられていてもよい。
【０２５０】
このような態様によっても、走査型電子顕微鏡による欠陥の再検査では、走査型電子顕微鏡の光軸を試料に対して直角に向け、試料表面に直角に電子ビームを照射させることで、試料表面のパターンに陰が生じることを防止できる。一方、エネルギー分散型Ｘ線分光器による材料分析では、走査型電子顕微鏡の光軸を試料に対して傾斜させ、試料表面に斜めに電子ビームを照射させることで、電子ビームが薄い異物を通過して試料内部に到達してしまい、薄い異物以外からのシグナルが発生することを防止できる。
【０２５１】
本発明による検査装置は、前記走査型電子顕微鏡のカソードにカソード電圧を印加するカソード電源と、前記ステージ上の前記試料にリターディング電圧を印加するリターディング電源と、前記走査型電子顕微鏡及び前記エネルギー分散型Ｘ線分光器の両方による撮像が可能な前記カソード電圧及び前記リターディング電圧の設定と、前記エネルギー分散型Ｘ線分光器による撮像のみが可能な前記カソード電圧及び前記リターディング電圧の設定と、を切り替えるモード切替部と、を更に備えてもよい。
【０２５２】
このような態様によれば、走査型電子顕微鏡の条件によりカソードに高電圧を印加できない場合であっても、モード切替部が、走査型電子顕微鏡及びエネルギー分散型Ｘ線分光器の両方による撮像が可能な電圧設定から、エネルギー分散型Ｘ線分光器による撮像のみが可能な電圧設定へと切り替えることで、装置を停止することなく、少なくともエネルギー分散型Ｘ線分光器によるＸ線像の撮像を継続することができる。
【０２５３】
本発明による検査装置において、
前記光電面は、少なくとも第１領域及び第２領域に分割された状態であり、
前記第１領域及び前記第２領域には互いに異なるカソード電圧が印加されるようになっており、
前記第１領域及び前記第２領域の境界にレーザ光が照射されるようになっていてもよい。
【０２５４】
このような態様によれば、光電面の第１領域及び第２領域に互いに異なるカソード電圧が印加されているため、第１領域から発生した一次ビームと第２領域から発生した一次ビームのランディングエネルギーは互いに異なるものとなる。すなわち、試料の互いに隣り合う領域には互いに異なるエネルギーの一次ビームが同時に照射されることになる。これにより、様々な条件での検査が可能となる。
【０２５５】
本発明による検査装置において、前記第１領域には、一次ビームのランディングエネルギーが検査エネルギー条件を実現するような電圧が印加され、前記第２領域には、一次ビームのランディングエネルギーがプレチャージエネルギー条件を実現するような電圧が印加されてもよい。
【０２５６】
このような態様によれば、試料の互いに隣り合う領域のうち一方を検査しながら他方をプレチャージすることができる。
【０２５７】
本発明による検査装置において、前記試料面上において、前記第１領域から発生した一次ビームが入射する領域と前記第２領域から発生した一次ビームが入射する領域とは、前記ステージ装置のステップ動作の方向に隣り合っていてもよい。
【０２５８】
本発明による検査装置において、前記試料面上において、前記第１領域から発生した一次ビームが入射する領域と前記第２領域から発生した一次ビームが入射する領域とは、前記ステージ装置のスキャン動作の方向に隣り合っていてもよい。
【０２５９】
本発明による検査装置において、前記カソード電源は、前記ステージ装置がスキャン動作の方向を逆転させるのに同期して、前記第１領域に印加する電圧と前記第２領域に印加する電圧とを逆転させてもよい。
【０２６０】
本発明による検査装置において、前記光電面上には、当該光電面と同電位のアパーチャが配置されていてもよい。
【０２６１】
このような態様によれば、ガウス分布のレーザ光の裾野の強度の弱い部分がアパーチャによりカットされるため、レーザ光の強度分布が均一化する。これにより、光電面から強度分布が均一な一次ビームが発生する。強度分布が均一な一次ビームを用いることにより、欠陥検査時のノイズを低減できる。また、アパーチャは光電面と同電位であるため、引き出し電界への影響を小さくできる。
【０２６２】
本発明による検査装置において、前記光電面と前記アパーチャとの間の間隔は、０．１〜２．０ｍｍであってもよい。
【０２６３】
このような態様によれば、間隔が２．０ｍｍ以下であることから、レーザ光がアパーチャを通過してから光電面に到達するまでの間に回折が生じることを防止できる。
【０２６４】
本発明による検査装置において、前記アパーチャは、ＣｒまたはＣで被覆されていてもよい。
【０２６５】
このような態様によれば、ＣｒまたはＣの電子効率が低いことから、アパーチャから発生する電子を低減でき、これにより、欠陥検査時のノイズが減少する。
【０２６６】
（実施の形態）
本発明の実施の形態の検査装置について、図面を参照しながら説明する。図３５は、本実施の形態による検査装置の一例を示す図である。
【０２６７】
図３５に示すように、検査装置１０は、試料２０を載置して連続的に移動するステージ装置３０と、ステージ装置３０を収容する真空ハウジング１１と、真空ハウジング１１に設けられた電子光学装置１００と、真空ハウジング１１に互いに隣接して設けられた走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）２００及びエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＸ）３００と、を備えている。
【０２６８】
このうち電子光学装置１００は、上述したように、ステージ装置３０上の試料２０に対して一次ビームを照射する一次光学系４０と、一次ビームを試料２０に照射することで試料２０から発生した二次ビームの像を生成する二次元センサ７１を含む検出器７０と、二次ビームを二次元センサ７０に導く２次光学系６０と、を有している。
【０２６９】
本実施の形態では、一次光学系４０は、レーザ光を発生するレーザ光源４９（図３９参照）と、レーザ光が照射されることにより一次ビームを発生する光電面２０１１と、を有している。一次ビームのランディングエネルギーＬＥと、試料２０に印加されるリターディング電圧ＲＴＤと、光電面２０２１に印加されるカソード電圧Ｖ１との間には、ＬＥ＝ＲＴＤ−Ｖ１の関係が成り立つ。
【０２７０】
ところで、上述したように、試料２０の欠陥検査では、電子光学装置１０を用いて異物検出を行った後、ＳＥＭ２００を用いて検出欠陥の再検査（レビュー）及び真偽判定を行い、次いで、ＥＤＸ３００を用いて真欠陥の材料分析を行うことが望ましい。ここで、ＳＥＭ２００及びＥＤＸ３００を用いた検査では、電子光学装置により検出された欠陥位置に正確に電子ビームを照射する必要がある。
【０２７１】
従来の検査装置では、電子光学装置、ＳＥＭ及びＥＤＸがそれぞれ別個の真空ハウジングに設けられており、真空ハウジング間での試料の移動および真空ハウジング間での座標合わせが必要であるため、ＳＥＭ及びＥＤＸを用いた検査では、電子光学装置により検出された欠陥位置に正確に電子ビームを照射することが困難であった。そのため、特に薄い異物や小さい異物については、その材質を判定することができなかった。
【０２７２】
一方、本実施の形態では、電子光学装置１００とＳＥＭ２００及びＥＤＸ３００とは、同一の真空ハウジング１１に設けられており、同一のステージ装置３０により試料２０が移動される。そのため、真空ハウジング間での試料の移動および真空ハウジング間での座標合わせが不要である。これにより、ＳＥＭ２００及びＥＤＸ３００を用いた検査において、電子光学装置１００により検出された欠陥位置に正確に電子ビームを照射することが可能であり、薄い異物や小さい異物であってもその材質を判定することができる。薄い異物や小さい異物の材質を判定できることにより、欠陥の発生プロセス及び部品等のより正確な特定が可能となり、これにより、プロセス改善、部品改善・装置改善を行うことができ、製造ラインの歩留まり向上に役立つ。
【０２７３】
図３４Ａは、ＳＥＭ２００及びＥＤＸ３００とステージ３０上の試料２０とを拡大して示す概略図である。
【０２７４】
図３４Ａに示すように、本実施の形態では、真空ハウジング１１には、ステージ装置３０上の試料２０に対するＳＥＭ２００の光軸の角度が調整されるように、ＳＥＭ２９９及びＥＤＸ３００を一緒に、ステージ装置３０に対して旋回させる旋回手段３１０が設けられている。
【０２７５】
旋回手段３１０は、ＳＥＭ２００による欠陥のレビュー時には、ＳＥＭ２００の光軸を試料３０に対して直角に向け、試料３０表面に直角に電子ビームを照射させる（図３４Ａ参照）。これにより、試料３０表面のパターンにより電子ビームの陰が生じることを防止できる。一方、ＥＤＸ３００による材料分析時には、旋回手段３１０は、ＥＭ２００の光軸を試料に対して傾斜させ、試料３０表面に斜めに電子ビームを照射させる（図３４Ｂ参照）。これにより、電子ビームが薄い異物を通過して試料３０内部に到達してしまい、薄い異物以外からのシグナルが発生することを防止できる。したがって、薄い異物の材質判定をより正確に行うことができるようになる。
【０２７６】
なお、欠陥のレビュー時に試料３０表面に直角に電子ビームを照射できるとともに、材料分析時に試料３０表面に斜めに電子ビームを照射できるならば、真空ハウジング１１に旋回手段３１０が設けられた態様に限定されない。たとえば、図３４Ｃに示すように、ステージ装置３０には、ステージ装置３０上の試料２０に対するＳＥＭ２００の光軸の角度が調整されるように、ステージ装置３０上の試料２０を傾斜させるチルト手段３２０が設けられていてもよい。あるいは、図３４Ｄに示すように、ＳＥＭ２００とステージ装置３０との間には、ステージ装置３０上の試料２０に対するＳＥＭ２００の光軸の角度が調整されるように、ＳＥＭから放出された電子ビームを偏向する偏向器２１０が設けられていてもよい。これらの態様であっても、欠陥のレビュー時に試料３０表面に直角に電子ビームを照射できるとともに、材料分析時に試料３０表面に斜めに電子ビームを照射できる。
【０２７７】
図３３に戻って、本実施の形態による検査装置１０は、ＳＥＭ２００のカソードにカソード電圧を印加するカソード電源２０１と、ステージ３０上の試料２０にリターディング電圧を印加するリターディング電源８２と、モード切替部２０２と、を有している。モード切替部２０２は、ＳＥＭ２００及びＥＤＸ３００の両方による撮像が可能なカソード電圧及びリターディング電圧の設定と、ＥＤＸ３００による撮像のみが可能なカソード電圧及びリターディング電圧の設定と、を切り替え可能となっている。
【０２７８】
これにより、ＳＥＭ２００の条件によりカソードに高電圧を印加できない場合であっても、モード切替部２０２が、ＳＥＭ２００及びＥＤＸ３００の両方による撮像が可能な電圧設定から、ＥＤＸ３００による撮像のみが可能な電圧設定へと切り替えることで、装置を停止することなく、少なくともＥＤＸ３００によるＸ線像の撮像を継続することができる。
【０２７９】
具体的には、たとえば、ＥＤＸ３００は、試料２０表面の電位が５ｋＶ以下であれば、試料２０表面のＸ線像を撮像可能である。そのため、カソード電圧を−５ｋＶ、リターディング電圧を０Ｖに設定して、ＳＥＭ２００及びＥＤＸ３００の両方による撮像を行っていたが、ある時点からＳＥＭ２００のカソードに高電圧を印加できなくなった場合には、モード切替部２０２が、カソード電圧を−２．５ｋＶ、リターディング電圧を２．５Ｖに設定切り替えすることにより、少なくともＥＤＸ３００によるＸ線像の撮像をその後も継続することができる。
【０２８０】
「１次光学系：光電面の分割」
本実施の形態では、図３５に示すように、電子光学装置１００の１次光学系４０の光電面２０１１は、少なくとも第１領域２０１１ａ及び第２領域２０１１ｂに分割された状態となっている。光電面２０１１は、３つ以上の領域に分割された状態となっていてもよい。図示された例では、第１領域２０１１ａは、円形状を有し、光電面２０１１の中心に配置されている。一方、第２領域２０１１ｂは、円環形状を有し、第１領域２０１１ａの周囲を取り囲むように配置されている。
【０２８１】
第１領域２０１１ａ及び第２領域２０１１ｂには、不図示のカソード電源から互いに異なるカソード電圧が印加されるようになっている。また、レーザ光源４９から発生したレーザ光は、図３５に示すように、第１領域２０１１ａ及び第２領域２０１１ｂの境界に照射されるようになっている。光電面２０１１の第１領域２０１１ａ及び第２領域２０１１ｂに互いに異なるカソード電圧が印加されているため、第１領域２０１１ａから発生した一次ビームと第２領域２０１１ｂから発生した一次ビームのランディングエネルギーは互いに異なるものとなる。すなわち、図３６に示すように、試料２０の互いに隣り合う領域２５ａ、２５ｂには互いに異なるエネルギーの一次ビームが同時に照射されることになる。たとえば、第１領域２０１１ａに−４０１０Ｖが印加され、第２領域２０１１ｂに−４００１Ｖが印加され、試料２０に−４０００Ｖが印加される場合には、第１領域２０１１ａから発生した一次ビームのランディングエネルギーは１０ｅＶとなり、第２領域２０１１ｂから発生した一次ビームのランディングエネルギーは１ｅＶとなる。これにより、様々な条件での検査が可能となる。
【０２８２】
例えば、第１領域２０１１ａには、一次ビームのランディングエネルギーが検査エネルギー条件を実現するような電圧が印加され、第２領域２０１１ｂには、プレチャージエネルギー条件を実現するような電圧が印加される。この場合、試料２０の互いに隣り合う領域２５ａ、２５ｂのうち一方の領域２５ａを検査しながら他方の領域２５ｂをプレチャージすることができる。
【０２８３】
図３７Ａ及び図３７Ｂを参照して、試料２０の検査方法の第１例を説明する。図３７Ａ及び図３７Ｂに示す例では、試料２０面上において、第１領域２０１１ａから発生した一次ビームが入射する領域２５ａと第２領域２０１１ｂから発生した一次ビームが入射する領域２５ｂとは、ステージ装置３０のステップ動作の方向に隣り合っている。
【０２８４】
本実施の形態では、まず、図３７Ａに示すように、第１領域２０１１ａから発生した一次ビームが入射する領域２５ａと第２領域２０１１ｂから発生した一次ビームが入射する領域２５ｂとが、ステージ装置３０のステップ動作の方向に隣り合うような向きで、試料２０に一次ビームを照射しながら、試料２０を載置したステージ３０を一定速度で移動（スキャン）することにより（矢印Ａ１参照）、試料２０の帯状の検査領域２１２に対して連続的にプレチャージが実施される。
【０２８５】
試料２０の端まで移動すると、図３７Ｂに示すように、視野幅の半分だけステージ３０を横に移動（ステップ）させる（矢印Ａ２参照）。次に、前回スキャン時と同じ向きで試料２０に一次ビームを照射しながら、試料２０を載置したステージ３０を一定速度で前回スキャン時とは逆向きに移動（スキャン）する（矢印Ａ３参照）。これにより、前回スキャン時にプレチャージされた帯状の検査領域２１２に対して連続的に検査が実施されるとともに、その隣の帯状の検査領域２１３に対して連続的にプレチャージが実施される（第２工程）。
【０２８６】
その後、試料２０の端まで移動すると、視野幅の半分だけステージ３０を横に移動（ステップ）させ、次いで、前回スキャン時と同じ向きで試料２０に一次ビームを照射しながら、試料２０を載置したステージ３０を一定速度で前回スキャン時とは逆向きに移動（スキャン）する、という工程を繰り返すことにより、試料２０の全面が検査される。
【０２８７】
次に、図３８Ａ及び図３８Ｂを参照して、試料２０の検査方法の第２例を説明する。図３８Ａ及び図３８Ｂに示す例では、試料２０面上において、第１領域２０１１ａから発生した一次ビームが入射する領域２５ａと第２領域２０１１ｂから発生した一次ビームが入射する領域２５ｂとは、ステージ装置３０のスキャン動作の方向に隣り合っている。
【０２８８】
本実施の形態では、まず、図３８Ａに示すように、第１領域２０１１ａから発生した一次ビームが入射する領域２５ａと第２領域２０１１ｂから発生した一次ビームが入射する領域２５ｂとが、ステージ装置３０のスキャン動作の方向に隣り合うような向きで、試料２０に一次ビームを照射しながら、試料２０を載置したステージ３０を一定速度で移動（スキャン）する（矢印Ａ１参照）。これにより、試料２０の帯状の検査領域２１１に対して連続的にプレチャージと検査の両方が実施される。
【０２８９】
試料２０の端まで移動すると、図３８Ｂに示すように、視野幅だけステージ３０を横に移動（ステップ）させる（矢印Ａ２参照）。次に、光電面２０１１の第１領域２０１１ａの印加電圧と第２領域２０１１ｂの印加電圧とを逆転させる。すなわち、第１領域２０１１ａには、一次ビームのランディングエネルギーがプレチャージエネルギー条件を実現するような電圧を印加し、第２領域２０１１ｂには、検査エネルギー条件を実現するような電圧を印加する。この状態で、前回スキャン時と同じ向きで試料２０に一次ビームを照射しながら、試料２０を載置したステージ３０を一定速度で前回スキャン時とは逆向きに移動（スキャン）する（矢印Ａ３参照）。これにより、試料２０の帯状の検査領域２１２に対して連続的にプレチャージと検査の両方が実施される。
【０２９０】
その後、試料２０の端まで移動すると、視野幅だけステージ３０を横に移動（ステップ）させ、次いで、光電面２０１１の第１領域２０１１ａの印加電圧と第２領域２０１１ｂの印加電圧とを逆転させ、この状態で、前回スキャン時と同じ向きで試料２０に一次ビームを照射しながら、試料２０を載置したステージ３０を一定速度で前回スキャン時とは逆向きに移動（スキャン）する、という工程を繰り返すことにより、試料２０の全面が検査される。
【０２９１】
「１次光学系：光電面上のアパーチャ」
【０２９２】
本実施の形態では、図３９に示すように、光電面２０１１上には、当該光電面２０１１と同電位のアパーチャ２０１２が配置されている。例えば、レーザ光の直径が３０μｍ〜２００μｍであるのに対し、アパーチャ２０１２の口径は１０μｍ〜１００μｍである。
【０２９３】
アパーチャ２０１２が光電面２０１１上に配置されていることにより、レーザ光源４９から発生してミラー２０７０により反射されたレーザ光は、アパーチャ２０１２を通過してから光電面２０１１に照射される。アパーチャ２０１２を通過する際に、ガウス分布のレーザ光の裾野の強度の弱い部分が、アパーチャ２０１２によりカットされるため、光電面２０１１に照射されるレーザ光の強度分布は均一化される。これにより、光電面２０１１から強度分布が均一な一次ビームが発生する。強度分布が均一な一次ビームを用いることにより、欠陥検査時のノイズを低減できる。
【０２９４】
なお、アパーチャ２０１２は光電面２０１１と同電位であるため、引き出し電界への影響は小さくなっている。
【０２９５】
光電面２０１１とアパーチャ２０１２との間の間隔は、好ましくは０．１〜２．０ｍｍである。本件発明者らの知見によれば、光電面２０１１とアパーチャ２０１２との間の間隔が２．０ｍｍ以下であれば、レーザ光がアパーチャ２０１２を通過してから光電面２０１１に到達するまでの間に、回折が生じて強度分布が不均一化することを防止できる。
【０２９６】
本実施の形態では、アパーチャ２０１２は、ＣｒまたはＣで被覆されている。ＣｒまたはＣは電子効率が低いことから、レーザ光がアパーチャ２０１２を通過する際に、アパーチャ２０１２から発生する電子を低減できる。これにより、一次ビームが安定化し、欠陥検査時のノイズが減少する。
【０２９７】
以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。また、各実施の形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２９８】
以上のように、本発明にかかる検査装置は、試料の検査領域全面で均一な検査を行うことができるという効果を有し、半導体検査装置等として有用である。
【符号の説明】
【０２９９】
１７０１  レーザー光源
１７０２  光電面
１７０３  ホモジナイザー
１７０４  ビームスプリッター
１７０５  ビームプロファイラ
１７０６  メカシャッター
１７０７  バリアブルアッテネータ
１７０８  ビーム径調整レンズ
１７０９  非点補正レンズ
１７１０  真空チャンバ
１７１１  ミラー
１７１２  ミラー
１７１３  ミラー
１７１４  ビューポート
１７１５  三角ミラー
【図１】
0006584946.tif 000002
【図２Ａ】
0006584946.tif 000003
【図２Ｂ】
0006584946.tif 000004
【図３】
0006584946.tif 000005
【図４】
0006584946.tif 000006
【図５】
0006584946.tif 000007
【図６】
0006584946.tif 000008
【図７】
0006584946.tif 000009
【図８】
0006584946.tif 000010
【図９】
0006584946.tif 000011
【図１０】
0006584946.tif 000012
【図１１】
0006584946.tif 000013
【図１２】
0006584946.tif 000014
【図１３】
0006584946.tif 000015
【図１４】
0006584946.tif 000016
【図１５】
0006584946.tif 000017
【図１６】
0006584946.tif 000018
【図１７】
0006584946.tif 000019
【図１８】
0006584946.tif 000020
【図１９】
0006584946.tif 000021
【図２０】
0006584946.tif 000022
【図２１】
0006584946.tif 000023
【図２２】
0006584946.tif 000024
【図２３】
0006584946.tif 000025
【図２４】
0006584946.tif 000026
【図２５】
0006584946.tif 000027
【図２６】
0006584946.tif 000028
【図２７】
0006584946.tif 000029
【図２８】
0006584946.tif 000030
【図２９】
0006584946.tif 000031
【図３０】
0006584946.tif 000032
【図３１】
0006584946.tif 000033
【図３２Ａ】
0006584946.tif 000034
【図３２Ｂ】
0006584946.tif 000035
【図３２Ｃ】
0006584946.tif 000036
【図３２Ｄ】
0006584946.tif 000037
【図３３】
0006584946.tif 000038
【図３４Ａ】
0006584946.tif 000039
【図３４Ｂ】
0006584946.tif 000040
【図３４Ｃ】
0006584946.tif 000041
【図３４Ｄ】
0006584946.tif 000042
【図３５】
0006584946.tif 000043
【図３６】
0006584946.tif 000044
【図３７Ａ】
0006584946.tif 000045
【図３７Ｂ】
0006584946.tif 000046
【図３８Ａ】
0006584946.tif 000047
【図３８Ｂ】
0006584946.tif 000048
【図３９】
0006584946.tif 000049