Substratinspektionsvorrichtung, Substratinspektionsverfahren und Verfahren zum Herstellen einer Halb

专利摘要:
Eine Substratinspektionsvorrichtung inkludiert: eine Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung, die einen Elektronenstrahl emittiert und den Elektronenstrahl veranlasst, ein zu inspizierendes Substrat als ein primärer Strahl zu bestrahlen; einen Elektronenstrahldetektor, der mindestens eines von einem sekundären Elektron, einem reflektierten Elektron und einem zurückgestreuten Elektron erfasst, die von dem Substrat generiert werden, das durch den Elektronenstrahl bestrahlt wurde, und der ein Signal ausgibt, das ein eindimensionales oder zweidimensionales Bild einer Fläche des Substrats bildet; ein Abbildungsprojektionsoptiksystem, das eine Bildgebung von mindestens einem von dem sekundären Elektron, dem reflektierten Elektron und dem zurückgestreuten Elektron in dem Elektronenstrahldetektor als ein sekundärer Strahl bewirkt; und eine Elektromagnetikwellenbestrahlungseinrichtung, die eine elektromagnetische Welle generiert und die elektromagnetische Welle veranlasst, eine Stelle auf der Fläche des Substrats zu bestrahlen, in der der sekundäre Strahl generiert wird.
公开号:DE102004025890A1
申请号:DE200410025890
申请日:2004-05-27
公开日:2005-01-05
发明作者:Motosuke Miyoshi；Ichirota Nagahama；Takamitsu Nagai；Yuichiro Yamazaki
申请人:Toshiba Corp；
IPC主号:H01J37-28

专利说明:
[0001] DieseAnmeldung beansprucht Nutzen der Priorität unter 35USC § 119 für japanischePatentanmeldungen Nr. 2003-149172, eingereicht am 27. Mai 2003,und Nr. 2003-149416, eingereicht am 27. Mai 2003, deren Inhalt hierindurch Bezugnahme aufgenommen wird.
[0002] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Substratinspektionsvorrichtung,ein Substratinspektionsverfahren und ein Verfahren zum Herstelleneiner Halbleitereinrichtung mit dem Ziel einer Beobachtung oderInspektion z.B. eines Halbleitermusters durch Verwendung eines Elektronenstrahls.
[0003] Verfahrenzum Inspizieren von Defekten in Halbleitermustern mit der Verwendungvon Elektronenstrahlen wurden kürzlichentwickelt und sind nun in Verwendung. Ein derartiges Verfahren,offengelegt als ein Beispiel in dem japanischen Patent Offenlegungsnummer7-24939, involviert Generieren eines rechteckigen Elektronenstrahlsals einen primären Strahldurch ein Elektronbestrahlungsmittel und Bestrahlen der Probe damit,dann Projizieren eines vergrößerten Bildesvon sekundärenElektronen und rückgestreutenElektronen, die von der Flächeder Probe generiert werden, als einen sekundären Strahl, durch ein Abbildungsprojektionsoptikmittel undErhalten eines Bildes der Probenfläche, das Änderungen in Form/Eigenschaften/Potenzialder Probenflächedurch ein Elektronenerfassungsmittel, wie etwa einen MCP-Detektor,anzeigt. Zusätzlichzu diesem Verfahren wurde z.B. ein anderes Verfahren im japanischenPatent Offenlegungsnummer 11-132975 vorgeschlagen, durch das derprimäreStrahl durch einen Wien-Filterabgelenkt wird, um auf die Probenfläche einzufallen, und auch einemsekundären Strahlerlaubt wird, durch den gleichen Wien-Filter fortzufahren, und inein Abbildungsprojektionsoptikmittel eintritt.
[0004] DerInspektionsprozess, der im japanischen Patent Offenlegungsnummer11-132975 offengelegt wird, hat jedoch ein Problem dabei, dass wennder primäreStrahl auf die Probe scheint, lokale Differenzen in dem Ladezustandder Probenflächegeschaffen werden, abhängigvon der Form und Eigenschaften der Probenfläche oder der Schichten in derNähe davon,und sich somit die Inspektionscharakteristika wegen den resultierendenlokalen Differenzen im Potenzial verschlechtern werden. Dieser Punktwird nun mit Bezug auf die begleitenden Figuren erörtert. Es istzu vermerken, dass die gleiche Abschnitte in den Figuren, die nachstehenderörtertwerden, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und derenBeschreibung nur wiederholt wird, wenn notwendig.
[0005] Wiein 27 gezeigt, fallses Abschnitte 202 und 204 von gegenseitig unterschiedlichenPotenzialen in einer Flächenschichtder Probe S gibt, werden Potenzialgradienten, die zu der Fläche der ProbeS nicht parallel sind, in Regionen R_D1 undR_D2 überder Nähevon GrenzflächenC1 und C2 zwischen den Abschnitten 202 und 204 generiert.Wenn die sekundärenStrahlen, die in der Näheder Grenzen C1 und C2 emittiert werden, durch ein sekundäres optischesSystem der Inspektionsvorrichtung gesteuert werden, um ein Bildauf einer Erfassungsflächedes Detektors zu bilden, werden diese Potenzialgradienten einenunerwünschtenAblenkungseffekt auf die sekundärenStrahlen ausüben,was eine angemessene Bildgebung behindert und Verzerrung und Kontrastverschlechterungin dem erfassten Bild bewirkt. Dieses Phänomen ist besonders in derInspektion von Zwischenverbindungsmustern für im großen Maßstab integrierte Schaltungen(large scale integrated circuits, LSI) offensichtlich. Dies istso, da in LSI-Zwischenverbindungen jeder Abschnitt 202 von 27 z.B. einem Isolator ausSiO₂ oder dergleichen entspricht und derAbschnitt 204 z.B. einem Leiter aus Tungsten (W) oder dergleichenentspricht, sodass die Ladung von jedem Isolator während Bestrahlungdurch einen Elektronenstrahl eine große Potenzialdifferenz mit Bezugauf den Leiter schaffen wird.
[0006] EinAuftreten von derartigen lokalen Potenzialdifferenzen ist nichtauf Grenzflächenzwischen unterschiedlichen Materialien in gegenseitigem Kontakt begrenzt.Selbst wenn es z.B. isolierende Abschnitte 214 zwischender Metallverdrahtung 212 auf der Probe S eines Waferseiner integrierten Schaltung gibt, wie in 28 gezeigt, wird, falls der primäre Strahl miteiner einfallenden Energie (Energie von Elektronen, die direkt aufdie Probe S einfallen) strahlt, die ein gesamtes sekundäres Elektronenemissionsverhältnis σ für jedenisolierenden Abschnitt 214 von 1 oder mehr ergibt, dieFlächedes isolierenden Abschnittes 214 positiv geladen. Derartigeeinfallende Energie beträgtungefähr50 eV bis 1 keV, falls das Material des isolierenden Abschnittes 214 z.B.SiO₂ ist. In einem derartigen Fall werdenlokale Potenzialgradienten, die zu der Fläche der Probe S nicht parallelsind, in der Nähe einerGrenze 216 zwischen der Metallverdrahtung 212 unddem isolierenden Abschnitt 214 generiert. Diese Potenzialgradientenwerden einen ungeeigneten Ablenkungseffekt auf sekundäre Elektronenausüben,die mit einer niedrigen Emissionsenergie von nicht mehr als einigeneV von jedem von einem Punkt P2 innerhalb der Metallverdrahtung 212 inder Näheder Grenze 216 und einem Punkt P4 innerhalb des isolierendenAbschnittes 214 in der Nähe der Grenze 216 emittiertwerden, bevor sie auf dem MCP-Detektor durch das sekundäre optischeSystem abgebildet werden. Dies wird die Trajektorien der sekundären Elektronenveranlassen, von Elektronenstrahltrajektorien TJ_IP2 undTJ_IP4, die für eine genaue Abbildungsprojektionideal sind, abzuweichen und sich zu krümmen, wie durch TrajektorienTJ_RP6 und TJ_RP8 gezeigtwird. Als ein Ergebnis wird eine genaue Bildgebung des sekundären Strahlsbehindert, was ein Problem hervorbringt, dass die Genauigkeit einerDefekterfassung durch Verzerrung und Kontrastverschlechterung deserfassten Bildes nachteilig beeinflusst wird.
[0007] Imallgemeinen werden hauptsächlichdie folgenden drei Charakteristika von einem erfassten Bild einessekundärenStrahls gefordert, um die Defektinspektionsfähigkeiten zu verbessern, wennElektronenstrahlen verwendet werden: 1) Verzerrungmuss klein sein; 2) Das S/N-Verhältnis(das Verhältnisvon Elektronen, die zu der Bildgebung beitragen, zu Rauschelektronen,die nicht zu der Bildgebung beitragen, innerhalb des sekundären Strahlensignals,das in dem Detektor von dem Material ankommt, das die Probenfläche ist)muss groß sein;und 3) Der Kontrast zwischen unterschiedlichen Materialien mussgroß sein.
[0008] Gemäß einemersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Substratinspektionsvorrichtungvorgesehen, umfassend: eine Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung,die einen Elektronenstrahl emittiert und den Elektronenstrahl veranlasst,ein zu inspizierendes Substrat als ein primärer Strahl zu bestrahlen; einenElektronenstrahldetektor, der mindestens eines von einem sekundären Elektron,einem reflektierten Elektron und einem zurückgestreuten Elektron erfasst,die von dem Substrat generiert werden, das durch den Elektronenstrahlbestrahlt wurde, und der ein Signal ausgibt, das ein eindimensionalesoder zweidimensionales Bild einer Fläche des Substrats bildet; einAbbildungsprojektionsoptiksystem, das eine Bildgebung von mindestenseinem von dem sekundären Elektron,dem reflektierten Elektron und dem zurückgestreuten Elektron in demElektronenstrahldetektor als einen sekundären Strahl bewirkt; und eineElektromagnetikwellenbestrahlungseinrichtung, die eine elektromagnetischeWelle generiert und die elektromagnetische Welle veranlasst, eineStelle auf der Flächedes Substrats zu bestrahlen, in der der sekundäre Strahl generiert wird.
[0009] Gemäß einemzweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Substratinspektionsvorrichtungvorgesehen, umfassend: eine Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung,die einen Elektronenstrahl emittiert und den Elektronenstrahl veranlasst,ein zu inspizierendes Substrat, das darauf einen Isolator gebildethat, als einen primären Strahlunter einer derartigen Bedingung zu bestrahlen, dass der Isolatornegativ geladen wird; einen Elektronenstrahldetektor, der mindestenseines von einem sekundärenElektron, einem reflektierten Elektron und einem zurückgestreutenElektron erfasst, die von dem Substrat generiert werden, das durchden primärenStrahl bestrahlt wurde, und der ein Signal ausgibt, das ein eindimensionalesoder zweidimensionales Bild einer Fläche des Substrats bildet; und eineAbbildungsprojektionsoptiksystem, das eine Bildgebung von mindestenseinem von dem sekundärenElektron, dem reflektierten Elektron und dem zurückgestreuten Elektron in demElektronenstrahldetektor bewirkt.
[0010] Gemäß einemdritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Substratinspektionsverfahren vorgesehen,umfassend: Emittieren eines Elektronenstrahls und Veranlassen desElektronenstrahls, ein zu inspizierendes Substrat als ein primärer Strahlzu bestrahlen; Projizieren mindestens eines von einem sekundären Elektron,einem reflektierten Elektron und einem zurückgestreuten Elektron, dievon dem Substrat generiert werden, das durch den Elektronenstrahlbestrahlt wurde, als ein sekundärerStrahl, um eine Bildgebung des sekundären Strahls zu bewirken; Erfasseneines Bildes, das durch die Bildgebung des sekundären Strahlsbewirkt wurde, und Ausgeben eines Signals, um ein eindimensionalesoder zweidimensionales Bild einer Fläche des Substrats zu bilden;und Generieren einer elektromagnetischen Welle und Veranlassender elektromagnetischen Welle, eine Stelle auf der Fläche des Substratszu bestrahlen, in der der sekundäreStrahl generiert wird.
[0011] Gemäß einemvierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Substratinspektionsverfahren vorgesehen,umfassend: Emittieren eines Elektronenstrahls und Veranlassen desElektronenstrahls, ein zu inspizierendes Substrat, das darauf einenIsolator gebildet hat, als ein primärer Strahl unter einer derartigenBedingung zu bestrahlen, dass der Isolator negativ geladen wird; Projizierenmindestens eines von einem sekundären Elektron, einem reflektiertenElektron und einem zurückgestreutenElektron, die von dem Substrat generiert werden, das durch den primären Strahlbestrahlt wurde, als ein sekundärerStrahl, um eine Bildgebung des sekundären Strahls zu bewirken; und Erfasseneines Bildes, das durch die Bildgebung des sekundären Strahlsbewirkt wurde, und Ausgeben eines Signals, um ein eindimensionalesoder zweidimensionales Bild einer Fläche des Substrats zu bilden.
[0012] Gemäß einemfünftenAspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstelleneiner Halbleitereinrichtung vorgesehen, umfassend ein Substratinspektionsverfahren,wobei das Substratinspektionsverfahren inkludiert: Emittiereneines Elektronenstrahls und Veranlassen des Elektronenstrahls, einzu inspizierendes Substrat als ein primärer Strahl zu bestrahlen; Projizierenmindestens eines von einem sekundären Elektron, einem reflektiertenElektron und einem zurückgestreuten Elektron,die von dem Substrat generiert werden, das durch den Elektronenstrahlbestrahlt wurde, als ein sekundärerStrahl, um eine Bildgebung des sekundären Strahls zu bewirken; Erfasseneines Bildes, das durch die Bildgebung des sekundären Strahlsbewirkt wurde, und Ausgeben eines Signals, um ein eindimensionalesoder zweidimensionales Bild einer Fläche des Substrats zu bilden;und Generieren einer elektromagnetischen Welle und Veranlassender elektromagnetischen Welle, eine Stelle auf der Fläche desSubstrats zu bestrahlen, in der der sekundäre Strahl generiert wird.
[0013] Gemäß einemsechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zumHerstellen einer Halbleitereinrichtung vorgesehen, umfassend einSubstratinspektionsverfahren, wobei das Substratinspektionsverfahreninkludiert: Emittieren eines Elektronenstrahls und Veranlassen desElektronenstrahls, ein zu inspizierendes Substrat zu bestrahlen,das darauf einen Isolator gebildet hat, als ein primärer Strahlunter einer derartigen Bedingung, dass der Isolator negativ geladenwird; Projizieren mindestens eines von einem sekundären Elektron,einem reflektierten Elektron und einem zurückgestreuten Elektron, dievon dem Substrat generiert werden, das durch den primären Strahlbestrahlt wurde, als ein sekundärerStrahl, um eine Bildgebung des sekundären Strahls zu bewirken; und Erfasseneines Bildes, das durch die Bildgebung des sekundären Strahlsbewirkt wird, und Ausgeben eines Signals, um ein eindimensionalesoder zweidimensionales Bild einer Fläche des Substrats zu bilden.
[0014] Gemäß einemsiebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Substratinspektionsvorrichtungvorgesehen, umfassend: eine Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung,die einen Elektronenstrahl emittiert und den Elektronenstrahl veranlasst,ein zu inspizierendes Substrat als ein primärer Strahl zu bestrahlen; einenElektronenstrahldetektor, der exklusiv ein reflektiertes Elektronunter Elektronen erfasst, die von dem Substrat generiert werden,das durch den primärenStrahl bestrahlt wurde, wobei das reflektierte Elektron unmittelbarnach Generierung davon eine Energie aufweist, die im wesentlicheneiner einfallenden Energie des primären Strahls äquivalentist; und ein Abbildungsprojektionsoptiksystem, das das reflektierteElektron exklusiv als einen sekundären Strahl projiziert und eineBildgebung des sekundären Strahlsin dem Elektronenstrahldetektor zu einem Inspektionsbild von eineroder zwei Dimensionen bewirkt.
[0015] Gemäß einemachten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Substratinspektionsvorrichtungvorgesehen, umfassend: eine Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung,die einen Elektronenstrahl emittiert und den Elektronenstrahl veranlasst,ein zu inspizierendes Substrat als ein primärer Strahl zu bestrahlen; einenElektronenstrahldetektor, der ein reflektiertes Elektron unter Elektronenerfasst, die von dem Substrat generiert werden, das durch den primären Strahl bestrahltwurde, wobei das reflektierte Elektron eine Energie unmittelbarnach Generierung davon aufweist, die im wesentlichen einer einfallendenEnergie des primärenStrahls äquivalentist; ein Abbildungsprojektionsoptiksystem, das das reflektierteElektron als einen sekundärenStrahl projiziert und eine Bildgebung des sekundären Strahls in dem Elektronenstrahldetektorals ein Inspektionsbild von einer oder zwei Dimensionen bewirkt;und eine Steuervorrichtung, die mindestens eines von der Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung,dem Abbildungsprojektionsoptiksystem und dem Elektronenstrahldetektorauf der Basis von mindestens einem von einem ersten, einem zweitenund einem dritten geschätztenWert steuert, wobei der erste geschätzte Wert ein Ausmaß einerVerzerrung des Inspektionsbildes darstellt, der zweite geschätzte Wertein S/N eines Signals darstellt, das von dem Elektronenstrahldetektorausgegeben wird, und der dritte geschätzte Wert ein Ausmaß einerDifferenz im Kontrast unter Materialien in dem Inspektionsbild darstellt,wenn ein Bereich des zu inspizierenden Substrats aus einer Vielzahlvon unterschiedlichen Materialien gebildet wird.
[0016] Gemäß einemneunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Substratinspektionsverfahren vorgesehen,umfassend: Emittieren eines Elektronenstrahls und Veranlassen desElektronenstrahls, ein zu inspizierendes Substrats als ein primärer Strahlzu bestrahlen; exklusives Projizieren eines reflektierten Elektrons unterElektronen, die von dem Substrat generiert werden, das durch denprimärenStrahl bestrahlt wurde, als ein sekundärer Strahl, um eine Bildgebung dessekundärenStrahls zu einem Inspektionsbild von einer oder zwei Dimensionenzu bewirken, wobei das reflektierte Elektron eine Energie unmittelbarnach Generierung davon aufweist, die im wesentlichen einer einfallendenEnergie des primärenStrahls äquivalentist; und Erfassen des reflektierten Elektrons in der Bildgebungdes sekundärenStrahls, um ein Signal auszugeben, um das Inspektionsbild von eineroder zwei Dimensionen zu bilden.
[0017] Gemäß einemzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Substratinspektionsverfahren vorgesehen,umfassend: Emittieren eines Elektronenstrahls und Veranlassen desElektronenstrahls, ein zu inspizierendes Substrat als ein primärer Strahlzu bestrahlen; Projizieren eines reflektierten Elektrons unterElektronen, die von dem Substrat generiert werden, das durch denprimärenStrahl bestrahlt wurde, als ein sekundärer Strahl, um eine Bildgebungdes sekundären Strahlszu einem Inspektionsbild von einer oder zwei Dimensionen zu bewirken,wobei das reflektierte Elektron eine Energie unmittelbar nach Generierung davonaufweist, die im wesentlichen einer einfallenden Energie des primären Strahls äquivalentist; Erfassen des reflektierten Elektrons in der Bildgebungdes sekundärenStrahls, um ein Signal auszugeben, um das Inspektionsbild von eineroder zwei Dimensionen zu bilden; und Steuern mindestens einervon der Ausstrahlung des primärenStrahls, einer Trajektorie des sekundären Strahls und der Erfassungder Elektronen auf der Basis von mindestens einem von einem ersten,einem zweiten und einem dritten geschätzten Wert, wobei der erstegeschätzteWert ein Ausmaß einerVer zerrung des Inspektionsbildes darstellt, der zweite geschätzte Wertein S/N des Signals darstellt, um das Inspektionsbild zu bilden,und der dritte geschätzte Wertein Ausmaß einerDifferenz im Kontrast zwischen Materialien in dem Inspektionsbilddarstellt, wenn ein Bereich des zu inspizierendes Substrats auseiner Vielzahl von unterschiedlichen Materialien gebildet wird.
[0018] Gemäß einemelften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zumHerstellen einer Halbleitereinrichtung vorgesehen, umfassend ein Substratinspektionsverfahren,wobei das Substratinspektionsverfahren inkludiert: Emittiereneines Elektronenstrahls und Veranlassen des Elektronenstrahls, einzu inspizierendes Substrat als ein primärer Strahl zu bestrahlen; exklusivesProjizieren eines reflektierten Elektrons unter Elektronen, dievon dem Substrat generiert werden, das durch den primären Strahlbestrahlt wurde, als ein sekundärerStrahl, um eine Bildgebung des sekundären Strahls zu einem Inspektionsbildvon einer oder zwei Dimensionen zu bewirken, wobei das reflektierteElektron eine Energie unmittelbar nach Generierung davon aufweist,die im wesentlichen einer einfallenden Energie des primären Strahls äquivalentist; und Erfassen des reflektierten Elektrons in der Bildgebungdes sekundärenStrahls, um ein Signal auszugeben, um das Inspektionsbild von eineroder zwei Dimensionen zu bilden.
[0019] Gemäß einemzwölftenAspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einerHalbleitereinrichtung vorgesehen, umfassend ein Substratinspektionsverfahren,wobei das Substratinspektionsverfahren inkludiert: Emittiereneines Elektronenstrahls und Veranlassen des Elektronenstrahls, einzu inspizierendes Substrat als ein primärer Strahl zu bestrahlen; Projiziereneines reflektierten Elektrons unter Elektronen, die von dem Substratgeneriert werden, das durch den primären Strahl bestrahlt wurde,als ein sekundärerStrahl, um eine Bildgebung des sekundären Strahls zu einem Inspektionsbildvon einer oder zwei Dimensionen zu bewirken, wobei das reflektierte Elektroneine Energie unmittelbar nach Generierung davon aufweist, die imwesentlichen einer einfallenden Energie des primären Strahls äquivalentist; Erfassen des reflektierten Elektrons bei der Bildgebungdes sekundärenStrahls, um ein Signal auszugeben, um das Inspektionsbild von eineroder zwei Dimensionen zu bilden; und Steuern mindestens einervon der Ausstrahlung des primärenStrahls, einer Trajektorie des sekundären Strahls und der Erfassungder Elektronen auf der Basis mindestens eines von einem ersten,einem zweiten und einem dritten geschätzten Wert, wobei der erstegeschätzteWert ein Ausmaß einerVerzerrung des Inspektionsbildes darstellt, der zweite geschätzte Wertein S/N des Signals darstellt, um das Inspektionsbild zu bilden,und der dritte geschätzteWert ein Ausmaß einerDifferenz im Kontrast zwischen Materialien in dem Inspektionsbilddarstellt, wenn ein Bereich des zu inspizierenden Substrats auseiner Vielzahl von unterschiedlichen Materialien gebildet wird.
[0020] 1 ist ein Blockdiagrammeiner Substratinspektionsvorrichtung in Übereinstimmung mit einer erstenAusführungsformder vorliegenden Erfindung;
[0021] 2 ist eine Perspektivansichteiner spezifischen Konfiguration des Wien-Filters, der durch die Substratinspektionsvorrichtungvon 1 beinhaltet wird;
[0022] 3 und 4 veranschaulichen das Betriebsprinzipdes Wien-Filtersvon 2;
[0023] 5 ist eine schematischeAnsicht, die ein Substratinspektionsverfahren in Übereinstimmung miteiner zweiten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
[0024] 6 veranschaulicht Energiebänder des Isolatorsvon 5;
[0025] 7 ist eine schematischeAnsicht, die ein Substratinspektionsverfahren in Übereinstimmung miteiner dritten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
[0026] 8 veranschaulicht Energiebänder inder Verbindungsstelle zwischen dem Metall und dem Isolator von 7;
[0027] 9 ist ein Blockdiagrammeiner Substratinspektionsvorrichtung in Übereinstimmung mit der drittenAusführungsformder vorliegenden Erfindung;
[0028] 10 ist eine Grafik einesBeispiels der Beziehung zwischen einfallender Energie eines Elektronenstrahlsauf SiO₂ und dem gesamten sekundären Elektronenemissionsverhältnis;
[0029] 11 veranschaulicht die Wirkungen,die durch das Substratinspektionsverfahren einer vierten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung erhalten werden.
[0030] 12 veranschaulicht ein Problem,das auftritt, falls der primäreStrahl den Isolator auf der Probenfläche zu sehr bestrahlt, unternegativen Ladungsbedingungen;
[0031] 13 ist eine Tabelle vonKombinationen von Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungen in der Substratinspektionsvorrichtungvon 9;
[0032] 14 ist ein Blockdiagrammeines Variantenbeispiels der Substratinspektionsvorrichtung von 9;
[0033] 15 zeigt die Energieverteilungenvon emittierten Elektronen;
[0034] 16 zeigt die Beziehung zwischender einfallenden Energie des primären Strahls und der Verzerrungund dem S/N-Verhältnisdes Elektronenbildes;
[0035] 17 ist ein Blockdiagrammder Basiskonfiguration einer Substratinspektionsvorrichtung in Übereinstimmungmit einer fünftenAusführungsform dervorliegenden Erfindung;
[0036] 18 ist ein Blockdiagrammeiner spezifischen Konfiguration des Hostcomputers, der in der Substratinspektionsvorrichtungvon 17 enthalten ist;
[0037] 19 ist ein Flussdiagrammder Basissequenz des Substratinspektionsverfahrens in Übereinstimmungmit der fünftenAusführungsformder vorliegenden Erfindung;
[0038] 20 ist ein Blockdiagrammder Basiskonfiguration einer Substratinspektionsvorrichtung in Übereinstimmungmit einer sechsten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung;
[0039] 21 ist ein Blockdiagrammder Basiskonfiguration einer Substratinspektionsvorrichtung in Übereinstimmungmit einer siebten Ausführungsform dervorliegenden Erfindung;
[0040] 22 ist eine Perspektivansichtder Rauschelektronenabschirmungselektrode der Substratinspektionsvorrichtungvon 21;
[0041] 23A ist ein Grundriss derRauschelektronenabschirmungselektrode von 21 und 23B istein Schnitt durch die Rauschelektronenabschirmungselektrode von 21;
[0042] 24 ist eine Perspektivansichteines Beispiels einer Rauschelektronenabschirmungselektrode einerGitter-(Netz-) Form;
[0043] 25A ist ein Grundriss derRauschelektronenabschirmungselektrode von 24 und 25B istein Schnitt durch die Rauschelektronenabschirmungselektrode von 24;
[0044] 26 ist ein Blockdiagrammder Basiskonfiguration einer Substratinspektionsvorrichtung in Übereinstimmungmit einer achten Ausführungsform dervorliegenden Erfindung;
[0045] 27 veranschaulicht ein Problemmit einem Substratinspektionsverfahren in Übereinstimmung mit einer konventionellenTechnik; und
[0046] 28 veranschaulicht ein anderesProblem mit dem Substratinspektionsverfahren in Übereinstimmung mit einer konventionellenTechnik.
[0047] Nachstehendwerden Ausführungsformen dervorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungenbeschrieben.
[0048] EinBlockdiagramm der Basiskonfiguration einer Substratinspektionsvorrichtungin Übereinstimmungmit einer ersten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung wird in 1 gezeigt.Eine Substratinspektionsvorrichtung 1, die in dieser Figurgezeigt wird, umfasst ein primäresoptisches System 10, einen Wien-Filter 41, einsekundäresoptisches System 20, einen Elektronendetektor 30,einen Bildsignalprozessor 58, einen Hostcomputer 60,eine Anzeigesektion 59, eine Plattform 43, einePlattformansteuervorrichtung 47 und verschiedene Steuervorrichtungen 16, 17 und 51 bis 57,zusammen mit einer Laserstrahlbestrahlungseinrichtung 122,die fürdiese Ausführungsformspezifisch ist.
[0049] Dasprimäreoptische System 10 inkludiert eine Elektronenkanonensektion 11 undeine Vielzahl von Stufen von Quadrupollinsen 15. Die Elektronenkanonensektion 11 hateine LaB₆-Linearkathode 112 miteiner rechteckigen Elektronenemissionsfläche von 100 μm mal 700 μm entlangder Längsachseund 15 μmentlang der kurzen Achse, eine Wehnelt-Elektrode 114, eineAnode 116 fürElektronenstrahlextraktion und einen Deflektor 118 zumJustieren der optischen Achse. Die Beschleunigungsspannung, derStrahlungsstrom und die optischen Achse eines primären StrahlsBp werden durch eine Elektronenkanonensteuervorrichtung 16 gesteuert.Die Elektronenkanonensteuervorrichtung 16 ist mit dem Hostcomputer 60 verbundenund empfängtSteuersignale, die von dort zugeführt werden. Eine Vielzahl von Stufenvon Quadrupollinsen 15 wird durch eine mehrstufige Quadrupollinsensteuervorrichtung 17 gesteuert,um den primärenStrahl Bp zu fokussieren, der von der linearen Katode 112 emittiertwird, und die Trajektorie davon zu steu ern, sodass er von einem Winkelauf den Wien-Filter 41 einfällt. Die mehrstufige Quadrupollinsensteuervorrichtung 17 istauch mit dem Hostcomputer 60 verbunden und empfängt Steuersignale,die von dort zugeführtwerden.
[0050] DerWien-Filter 41 empfängtSteuersignale von dem Hostcomputer 60 durch eine Wien-Filtersteuervorrichtung 53 undlenkt den primärenStrahl Bp ab, der von den primärenoptischen System 10 eintritt, um ihn zu veranlassen, imwesentlichen senkrecht zu der Flächeder Probe S einzufallen. Der primäre Strahl Bp, der den Wien-Filter 41 durchlaufen hat,wird der Linsenaktion einer Katodenlinse 21 unterzogen,die eine rotationssymmetrische elektrostatische Linse ist, sodasser die Flächeder Probe S senkrecht bestrahlt.
[0051] DieProbe S ist auf der Plattform 43 aufgestellt, wobei dieKonfiguration derart ist, dass eine negative Spannung dazu durcheine Plattformspannungssteuervorrichtung 51 durch diesePlattform 43 angelegt werden kann. Das Ziel dieses Mechanismusist, zufälligenSchaden an der Probe S durch den primären Strahl Bp zu reduzierenund die Energie eines sekundärenStrahls Bs zu erhöhen,der aus sekundärenElektronen, reflektierten Elektronen und zurückgestreuten Elektronen gebildetwird, die durch Variationen in der Form, Eigenschaften oder Potenzialder Flächeder Probe durch die Bestrahlung des primären Strahls Bp generiert werden.Die Plattform 43 empfängtSteuersignale, die von der Plattformansteuervorrichtung 47 zugeführt werden,und bewegt sich in einer Richtung D_SS (für dieseAusführungsform in 1 durch einen Pfeil angezeigt),sodass die Flächeder Probe S mit dem primärenStrahl Bp abgetastet wird.
[0052] Einespezifische Konfiguration des Wien-Filters 41 wird in 2 gezeigt und das Betriebsprinzip davonwird in 3 und 4 veranschaulicht. Wie in 2 gezeigt, hat das elek tromagnetischeFeld des Wien-Filters 41 eine Konfiguration, in der einelektrisches Feld E und ein magnetisches Feld B innerhalb einerEbene zueinander senkrecht sind, die zu der optischen Achse (Z-Achse)eines sekundärenoptischen Systems orthogonal ist, sodass nur jenen Elektronen eineseinfallenden Elektronenstrahls Bp, die die Wien-Bedingung qE = vB(wobei q die Ladung eines Elektrons ist und v die Geschwindigkeiteines sich bewegenden Elektrons ist) erfüllen, erlaubt wird fortzufahren.Wie in 3 gezeigt, agierenin der Substratinspektionsvorrichtung 1 eine Kraft F_B durch das magnetische Feld und eine KraftF_E durch das elektrische Feld in dem primären StrahlBp in der gleichen Richtung, was den primären Strahl Bp veranlasst abgelenktzu werden, sodass er senkrecht zu der Probe S einfällt. Andererseitsden sekundären StrahlBs betrachtend agieren die KräfteF_B und F_E in entgegenliegendenRichtungen, und die Wien-Bedingung F_B =F_E ist auch erfüllt, deshalb wird der sekundäre StrahlBs nicht abgelenkt und fährtso vorwärts fortund tritt in das sekundäreoptische System 20 ein.
[0053] Zu 1 zurückkehrend inkludiert das sekundäre optischeSystem 20 die Katodenlinse 21, die eine rotationssymmetrischeelektrostatische Linse ist, eine zweite Linse 22, einedritte Linse 23, eine vierte Linse 24 und einenumerische Apertur 25, die innerhalb einer horizontalenEbene 9, die zu der optischen Achse As des sekundären optischenSystems senkrecht ist, zwischen dem Wien-Filter 41 und derKatodenlinse 21 aufgestellt ist, und eine Feldapertur 26,die zwischen der zweiten Linse 22 und der dritten Linse 23 installiertist. Die Katodenlinse 21, die zweite Linse 22,die dritte Linse 23 und die vierte Linse 24 werdenjeweils durch eine Katodenlinsensteuervorrichtung 52, einezweite Linsensteuervorrichtung 54, eine dritte Linsensteuervorrichtung 55 und einevierte Linsensteuervorrichtung 56 gesteuert, um eine Projektionsbildgebungdes sekundärenStrahls Bs durchzuführen.Die Katoden linsensteuervorrichtung 52, die zweite Linsensteuervorrichtung 54,die dritte Linsensteuervorrichtung 55 und die vierte Linsensteuervorrichtung 56 empfangenjede verschiedene Steuersignale, die von dem dazu verbundenen Hostcomputer 60 zugeführt werden.Mit der Vorrichtungskonfiguration, die in 1 gezeigt wird, ist die numerische Apertur 25 ineiner Position in der horizontalen Ebene 9 aufgestellt,die verstärkteFarbabweichungen des sekundärenStrahls Bs unterdrückt, unddies stellt sicher, dass die Katodenlinse 21 und die zweiteLinse 22 kombiniert werden, um ein einzelnes Bild des sekundären StrahlsBs zu vollbringen. Da diese Konfiguration auch bedeutet, dass dieBestrahlungsregion des primärenStrahls Bp auf der Probe S durch die numerische Apertur 25 begrenzt ist,wird ein Koeller-Illuminationssystem verwendet, um die Trajektoriedes primärenStrahls Bp in dem Raum zwischen der numerischen Apertur 25 undder Probe S auf eine derartige Art und Weise zu steuern, dass derprimäreStrahl Bp auf der numerischen Aperturblende 25 fokussiertwird, was ihn zusätzlich zuder folgenden Linsenaktion der Katodenlinse 21 veranlasst,die Probe S im wesentlichen senkrecht zu bestrahlen.
[0054] DerElektronendetektor 30 inkludiert einen Mikrokanalplatten(MCP,micro-channel plate) Detektor 31, eine fluoreszierendePlatte 32, einen Lichtleiter 33 und eine Auffangelement 34,wie etwa eine ladungsgekoppelte Einrichtung (CCD). Der sekundäre StrahlBs, der auf den MCP-Detektor 31 einfällt, wird durch die MCP verstärkt undbestrahlt die fluoreszierende Platte 32. Das Auffangelement 34 erfasstein fluoreszierendes Bild, das durch die fluoreszierende Platte 32 generiertwird, durch den Lichtleiter 33 und sendet ein Erfassungssignalzu dem Bildsignalprozessor 58. Der Bildsignalprozessor 58 verarbeitet dasErfassungssignal und führtes dem Hostcomputer 60 als Bilddaten zu, die ein Bild voneiner oder zwei Dimensionen darstellen. Der Hostcomputer 60 verarbeitetdie so zugeführtenBilddaten, zeigt das Bild auf der Anzeigesektion 59 an.Er speichert auch die Bilddaten und verwendet verschiedene Bildverarbeitungstechnikenum zu erfassen, ob es Defekte in der Probe S gibt oder nicht, undfalls Defekte erfasst werden, gibt er eine Evaluierung ihrer Schwereaus.
[0055] EineLaserstrahlbestrahlungseinrichtung 120 ist in der Nähe des sekundären optischenSystems 20 installiert, um die lokale Potenzialdifferenzder Flächeder Probe S durch Generieren eines Laserstrahls zum Bescheinen derProbe S zu reduzieren. Die Laserstrahlbestrahlungseinrichtung 120 entspricht z.B.einer elektromagnetischen Strahlungseinrichtung und inkludiert eineLaserstrahlquelle 122, die einen Laserstrahl L generiert,und eine Energiequelle 124, die der Laserstrahlquelle 122 elektrischeEnergie zuführt.Die Achse AL des Laserstrahls ist eingerichtet, in einem SchnittpunktIP₀ der Fläche der Probe S und der optischenAchse As des sekundären optischenSystems einzutreten, und dies stellt sicher, dass der LaserstrahlL, der durch die Laserstrahlquelle 122 emittiert wird,die Mitte der Inspektionsregion der Fläche der Probe bestrahlt, diedurch den primärenStrahl Bp bestrahlt wird. Eine Justierung der Laserstrahlachse ALgeschieht durch Aufstellen eines Sensors zum Erfassen eines Laserparametersoder dergleichen des Laserstrahls in der Position des SchnittpunktesIP₀ und Überwachender Ausgabe von dort, währenddie Laserstrahlquelle justiert wird, um den größten Wert der Ausgabe zu erhalten.
[0056] Wennder primäreStrahl Bp die Flächeder Probe S währendder Inspektion bescheint, werden lokale Differenzen in der Größe einerLadung auf der Flächeder Probe S auftreten, abhängigvon der Form und den Eigenschaften der Fläche der Probe S oder der Schichtenin der Nähedieser Fläche.Falls es einen Isolator in der Fläche der Probe S gibt, wirdsich insbesondere die Ladungsgröße erhöhen undes wird auch viele Stellen geben, in denen jene Ladungen (Elektronenund Löcher)nicht migrieren können (neutralisiertwerden).
[0057] Ineinem derartigen Fall ermöglichtgemäß dieserAusführungsformder Laserstrahl L von der Laserstrahlquelle 122 ansässigen Ladungenoder peripheren Ladungen, die Energie des Laserstrahls L zu absorbieren,was sie in einen Zustand versetzt, der Migration erleichtert, undes als ein Ergebnis möglich macht,lokale Ladungen in geladenen Stellen auf der Probenfläche zu reduzieren(selbst sich wenn die Ladungsgröße des Isolatorsals ein ganzes nicht ändert),wobei lokale Potenzialdifferenzen reduziert werden.
[0058] SpezifischeVerfahren zum Reduzieren derartiger lokaler Potenzialdifferenzeninkludieren: 1) Ein Verfahren zum Bestrahlendes gesamten Isolatorladungsstandorts mit elektromagnetischen Wellenmit Energie, die Leitung ermöglicht; 2) Ein Verfahren zum Bestrahlen mit elektromagnetischen Wellen,denen Energie übermitteltwurde, die die Migration von Elektronen und Löchern ermöglicht, die auf dem lokalenPegel des Isolators unbeweglich gemacht wurden; und 3) Ein Verfahren zum Reduzieren einer Ladung in der Nähe von Grenzenzwischen unterschiedlichen Materialien auf der Probenfläche.
[0059] DieseVerfahren werden nachstehend innerhalb der zweiten und dritten Ausführungsformender vorliegenden Erfindung beschrieben.
[0060] DieBeschreibung wendet sich einem Substratinspektionsverfahren in Übereinstimmungmit einer zweiten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 5 zu. Die Fläche eines Isolators IS1, dieauf der linken Seite der Figur gezeigt wird, ist durch eine positiveLadung lokal geladen. Auf der Flächedes Isolators IS1 auf der rechten Seite der Figur gibt es Elektronenund Löcher,die auf des lokalen Pegels unbeweglich gemacht wurden. Es ist zuvermerken, dass diese lokale Ladung und Ruhigstellung von Elektronenund Löchernauf dem lokalen Pegel nicht auf isolierende Regionen begrenzt sind; siekönnenauch in Halbleiterregionen auftreten.
[0061] EinEnergiebanddiagramm des Isolators IS1 wird in 6 gezeigt. Um die Migration von lokalen Ladungenin dem Isolator IS1 zu ermöglichen,könnte einLaserstrahl (elektromagnetische Wellen) L1 mit Energie von mindestensder gleichen Größe wie die Bandlücke Eg desIsolators ihn bescheinen, um die Generierung von Elektron-Loch-Paarenzu bewirken, wie auf der linken Seite von 5 gezeigt wird, und somit den IsolatorIS1 selbst in einen leitenden Zustand zu versetzen. Die Wellenlänge λ1 des LaserstrahlsL1, die zum Erreichen eines derartigen Zustands notwendig ist, mussdie Gleichung λ1 < hc/Eg erfüllen, wobeih das Plancksche Wirkungsquantum ist und c die Lichtgeschwindigkeitist. Falls der oben beschriebene Isolator IS1 z.B, aus Siliziumdioxid (SiO₂) ist und diese Energielücke Eg 9 (eV) ist, ergibt sichdie längsteWellenlänge λm des LaserstrahlsL1 mit Energie von mindestens der der Energielücke durch: λm = hc/Eg= 137 (nm).
[0062] Wiein den rechten Abschnitt von 5 gezeigt,gibt es lokale Pegel LL1 und LL2 in dem Isolator IS1, die Elektronenund Löcherunbeweglich machen (siehe den linken Abschnitt von 6), und Elektronen e2 und Löcher HL2,die durch diese unbeweglich gemacht sind, haben einen großen Effektauf den geladenen Zustand des Isolators IS1. Die Elektronen e2 undLöcherHL2, die durch diese lokalen Pegel LL1 und LL2 unbeweglich gemachtwurden, könnenveranlasst werden zu migrieren, indem bewirkt wird, dass sie Energievon Laserstrahlen L2 und L3 absorbieren, die darauf scheinen, wiein 5 gezeigt. Dies machtes möglich,lokale Ladungen, die Ruhigstellung bewirken, zu dem lokalen Potenzialzu reduzieren, wobei es somit möglichgemacht wird, lokale Potenzialdifferenzen zu reduzieren. Spezieller können dieunbeweglich gemachten Elektronen e2 veranlasst werden zu migrieren,falls sie mit einem Laserstrahl (elektromagnetische Wellen) L2 mitmindestens der Energiedifferenz Ee zwischen dem lokalen Pegel LL1,in der die Elektronen e2 unbeweglich gemacht werden, und der unterenSchranke des Leitungsbandes Ec bestrahlt werden, wie in 6 gezeigt. Die Wellenlänge λ2 des LaserstrahlsL2, die zum Erreichen eines derartigen Zustands notwendig ist, mussdie Bedingung erfüllen: λ2 < hc/Ee. Ähnlich können dieunbeweglich gemachten LöcherHL2 veranlasst werden zu migrieren, falls sie mit einem Laserstrahl(elektromagnetische Wellen) L3 mit mindestens der Energie äquivalentzur Energiedifferenz Eh zwischen dem lokalen Pegel LL2 und der oberen Schrankedes Valenzbandes Ev bestrahlt werden. Die Wellenlänge λ3 des LaserstrahlsL3, die zum Erreichen eines derartigen Zustands notwendig ist, mussdie Bedingung erfüllen: λ3 < hc/Eb. Wie sichdie Wellenlängeeines Laserstrahls verkürzt,erhöhen sichGröße und Kostender Vorrichtung. Da λ1 < λ2 und λ1 < λ3 im allgemeinenwirksam sind, ist es jedoch möglich,die Kosten und Größe der Laserstrahlbestrahlungseinrichtung 120 durchReduzieren der lokalen Ladung des isolierenden Körpers LS1 durch die oben erwähnte Migrationder ruhig gestellten Elektronen e2 und Löcher HL2 zu beschränken, solangewie es keine Probleme mit der Fähigkeitder Vorrichtung gibt. Dies macht es möglich, eine Vorrichtung zuimplementieren, die viel kosteneffektiver und kompakter ist.
[0063] DasVerfahren dieser Ausführungsformreduziert die Ladung des Isolators in der Nähe von jeder Grenze zwischeneinem Isolator und einem Leiter oder in der Nähe von einem Isolator und einemHalbleiter. Eine einfache Verwendung des Inspektionsverfahrens dieserdritten Ausführungsformreduziert lokale Potenzialdifferenzen in den Umgebungen der obenbeschriebenen Grenzen, was es somit möglich macht, Verzerrung undKontrastverschlechterung des erfassten Bildes des sekundären Strahlszu unterdrücken,ohne Notwendigkeit, den Ladungsstandort des Isolators leitend zumachen. Falls der Isolator z.B. positiv geladen ist, könnten Elektronenvon dem Metall oder Halbleiter zu dem Isolator migrieren (implantiertwerden), um diese positive Ladung zu neutralisieren. In einem in 7 gezeigten Beispiel veranlasstdie Ausstrahlung eines Laserstrahls L4 auf eine Grenze C3 zwischeneiner Metallschicht ML und einem Isolator IS2 Elektronen, von derMetallschicht ML zu dem Isolator IS2 zu migrieren.
[0064] DieEnergiebänderin der Verbindung zwischen dem Metall und dem Isolator werden in 8 gezeigt. Ein Laserstrahl(elektromagnetische Wellen) L4 mit einer Energie von mindestensder Energie eφ derKontaktpotenzialbarriere der Grenze zwischen der Metallschicht MLund dem Isolator IS2 könnte dieseGrenze C3 bescheinen, um ein Elektron e4 innerhalb der MetallschichtML zu veranlassen, zu dem Isolator IS2 zu migrieren. Die Wellenlänge λ4 des LaserstrahlsL4, die zum Erreichen eines derartigen Zustands notwendig ist, mussdie Bedingung: λ4 < hc/Eb erfüllen. Fallsin diesem Fall der Leiter Silizium (Si) ist, der Isolator Siliziumdioxid(SiO₂) ist, und die Potenzialbarriere inder Si-SiO₂-Kontaktregion Eb = 3,5 (eV)ist, ergibt sich die längsteWellenlänge λm des LaserstrahlsL4 mit Energie von mindestens dieser Potenzialbarriere durch: λm= hc/Eg = 354 (nm).
[0065] Da λ1 < λ4 ist, istes im allgemeinen möglich, dieKosten und Größe der Laserstrahlbestrahlungseinrichtung 120 durchNeutralisieren der positiven Ladungen des isolierenden Körpers IS2in der Nähe deroben beschriebenen Grenzen einzuschränken, vorausgesetzt, dass eskeine Probleme mit der Fähigkeitder Vorrichtung gibt. Dies macht es möglich, eine Vorrichtung vorzusehen,die viel kosteneffektiver und kompakter ist.
[0066] Esist zu vermerken, dass die Laserstrahlbestrahlungseinrichtung 120 indieser Ausführungsform zumReduzieren lokaler Potenzialdifferenzen in der Fläche derProbe S verwendet wird, aber es könnte eine beliebige andereEinrichtung zum Ausstrahlen elektromagnetischer Wellen dafür verwendetwerden, wie etwa eine Einrichtung, die Röntgenstrahlen verwendet, odereine Ultraviolettlampe in Übereinstimmungmit Faktoren, wie etwa den Eigenschaften oder der Form der Probe,die zu inspizieren ist.
[0067] EinBlockdiagramm der Basiskonfiguration einer Substratinspektionsvorrichtungin Übereinstimmungmit einer vierten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung wird in 9 gezeigt.Eine Substratinspektionsvorrichtung 2, die in dieser Figurgezeigt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlicheElektronenstrahlbestrahlungseinrichtungen 130 und 140,um die Elektronenstrahlen E_B1 bzw. E_B2 zum Bestrahlen der Probe S zu generieren,eine CAD-Datenspeichereinrichtung 68, einen Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsprozessor 66 undeine Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsspeicherein richtung 64 umfasst.Der Rest der Konfiguration der Substratinspektionsvorrichtung 2 istim wesentlichen der gleiche wie die der Substratinspektionsvorrichtung 1 von 1.
[0068] DieElektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 130 ist in einerPosition derart aufgestellt, dass ein beliebiger Punkt innerhalbder Belichtungsregion der Probe S zuerst einen Schnittpunkt IP₁ zwischen der optischen Achse A_EB1 desElektronenstrahls von der Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 130 selbst undder Flächeder Probe S vor dem Schnittpunkt IP₀ zwischender optischen Achse As des sekundären optischen Systems und derFlächeder Probe S in Bezug auf die Plattformabtastrichtung D_SS während der Inspektionder Probenflächedurchläuft. Ähnlich ist dieElektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 140 in einer Positionderart aufgestellt, dass ein beliebiger Punkt innerhalb der Belichtungsregionder Probe S zuerst einen Schnittpunkt IP₂ zwischender optischen Achse A_EB2 des Elektronenstrahlsvon der Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 140 selbst undder Flächeder Probe S vor dem oben beschriebenen Schnittpunkt IP₁ durchläuft. Einederartige Aufstellung macht es möglich,Potenzialdifferenzen in der Probenfläche durch die Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtungen 130 und 140 zureduzieren, bevor das sekundäreelektronische Bild der Probenflächedurch den Elektronendetektor 30 erhalten wird. Die nachstehendeBeschreibung dieser Ausführungsformnimmt ein Beispiel an, in dem sich die Probenfläche in einer Folge durch denSchnittpunkt IP₂, den Schnittpunkt IP₁ und den Schnittpunkt IP₀ bewegt.
[0069] DieElektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 130 inkludiertein W-Filament 132, eine Wehnelt-Elektrode 134,eine Anode 136 und eine Elektronenstrahlsteuervorrichtung 138.Das W-Filament 132 hat eine Spulenform und generiert denElektronenstrahl E_B1. Das W-Filament 132 istso aufgestellt, um den Elektronenstrahl E_B1 dieserAusführungsform senkrechtauf die Flächeder Probe S scheinen zu lassen. Die Wehnelt-Elektrode 134 steuertdie Rate einer Emission des Elektronenstrahls E_B1 vondem W-Filament 132. Die Anode 136 extrahiert denElektronenstrahl E_B1, der von dem W-Filament 132 emittiertwird. Das W-Filament 132, die Wehnelt-Elektrode 134 unddie Anode 136 sind alle mit einer Elektronenstrahlsteuervorrichtung 138 verbundenund werden dadurch gesteuert.
[0070] Ähnlich inkludiertdie Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 140 ein W-Filament 142 zum Generierendes Elektronenstrahls E_B2, eine Wehnelt-Elektrode 144,eine Anode 146 und eine Elektronenstrahlsteuervorrichtung 148,wobei diese strukturellen Elemente auf eine ähnliche Art und Weise aufgestelltsind und ähnlicheFunktionen wie das W-Filament 132, die Wehnelt-Elektrode 134 unddie Anode 136 der Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 130 aufweisen.Eine weitere Beschreibung dieser strukturellen Elemente wird deshalbweggelassen.
[0071] DieCAD-Datenspeichereinrichtung 68 speichert Daten über Layout-Musterder Probe S des zu inspizierenden Objektes und Daten über dieelektrischen Charakteristika von jedem Layout-Muster. Der Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsprozessor 66 verwendetdie Daten, die in der CAD-Datenspeichereinrichtung 68 gespeichertsind, um Bestrahlungsbedingungen für den primären Strahl Bp und die ElektronenstrahlenE_B1 und E_B2 vorder Inspektion im voraus zu kalkulieren. Die Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsspeichereinrichtung 64 speichertdie Ergebnisse der Kalkulationen des Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsprozessors 66.
[0072] DieBeschreibung wendet sich nun den Prinzipien des Substratinspektionsverfahrensdieser Ausführungsformzu.
[0073] EinWeg zum Lösender Probleme von Verzerrung und Kontrastverschlechterung in demerfassten sekundärenStrahlenbild ist, die Potenzialgradienten in der Probenfläche zu reduzieren,die die Ursache dafürsind. Wie mit Bezug auf das Beispiel von 28 beschrieben, könnte der primäre StrahlBp die Flächeder Probe S mit dem isolierenden Abschnitt 214 unter negativenLadungsbedingungen bestrahlen, um die Potenzialdifferenz zwischender Metallverdrahtung 212 und dem isolierenden Abschnitt 214 zureduzieren. Ein Kontaktpotenzial wird immer in der Kontaktregionzwischen einem Metall und einen Isolator ausgebildet, sodass derIsolator in einem positiven Potenzialzustand von mehreren Volt inBezug auf das Metall ist, wenn der primäre Strahl Bp nicht darauf scheint.In einem derartigen Fall könnteder primäreStrahl Bp den Isolator unter einer Bedingung bescheinen, in derder Isolator negativ geladen ist.
[0074] DieBedingung, unter der der Isolator negativ geladen ist, könnte einesein, in der ein primärer Strahlden Isolator mit einfallender Energie derart bestrahlt, dass dasgesamte sekundäreElektronenemissionsverhältnis σ von demIsolator 1 oder weniger ist, in welchem Fall, falls derin 28 gezeigte Isolator 214 SiO₂ ist, der Wert der einfallenden Energie mindestensungefähr1 keV oder nicht mehr als ungefähr50 eV ist, wie in 10 gezeigt.Falls die Menge von sekundärenElektronen (in diesem Fall werden sekundäre Elektronen in einem breitenSinne verwendet, um reflektierte Elektronen und zurückgestreuteElektronen zu inkludieren) erhöhtwird, wird sich der Signalpegel zum Bilden des Bildes erhöhen, wasdie Zeit verkürzenwird, bis ein Bild ausgebildet ist. Mit anderen Worten macht diesmöglich,die Inspektionszeit zu verkürzen.Es wurden konventionelle Verfahren in Anbetracht des Inspektionsdurchsatzesverwendet, in denen dieses gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis 6 aufmindestens 1 gesetzt ist. Mit dieser Ausführungsform der Erfindung werden jedochim Gegensatz zu konventionellen Techniken die isolierenden Abschnittedurch Setzen des gesamten sekundärenElektronenemissionsverhältnisses 6 aufkleiner als 1 negativ geladen. Dies macht es möglich, die Genauigkeit deserfassten Bildes zu erhöhen.Hierin nachstehend wird dieser Prozess zum Bestrahlen des Isolatorsmit dem Elektronenstrahl unter negativen Ladungsbedingungen Prozess1 genannt.
[0075] DieProbe S, die in 28 gezeigtwird, als ein Beispiel nehmend reduziert der oben beschriebene Prozess1 allmählichdas Potenzial des isolierenden Abschnittes 214 von einemAnfangszustand, in dem es bei einigen positiven Volt in Bezug aufdie Metallverdrahtung 212 ist, bis es das gleiche Potenzialwie die Metallverdrahtung 212 ist, wie in 11 gezeigt. Die sekundären StrahlentrajektorienBsp2 und Bsp4 sind in diesem Zustand die gleichen wie die ElektronenstrahltrajektorienTJ_IP2 und TJ_IP4,die für einegenaue Abbildungsprojektion ideal sind. Als ein Ergebnis ist esmöglich,ein Inspektionsbild ohne Verzerrung oder Kontrastverschlechterungzu erhalten.
[0076] EineAusführungdieses Prozesses zum Reduzieren der Potenzialdifferenzen der Fläche der ProbeS so weit wie möglichvor dem Prozess zum Erhalten des Inspektionsbildes benötigt jedochZeit, um die Potenzialdifferenzen der Probenfläche auszugleichen, was bewirkt,dass sich der Inspektionsdurchsatz verschlechtert. In diesem Fallmacht es, wie späterbeschrieben wird, die Verwendung eines getrennten Elektronenstrahlsvon dem primären StrahlBp, der füreine Beobachtung verwendet wird, möglich, das Problem von Durchsatzverschlechterungim wesentlichen ohne Wartezeit zu lösen, durch Verwenden des getrenntenElektronenstrahls, um die Inspektionsregion der Fläche derProbe S parallel mit der Bestrahlung durch den primären StrahlBp und unmittelbar vor der Bestrahlung durch den primären StrahlBp vorab zu bestrahlen, um Potenzialdif ferenzen in dieser Regionso weit wie möglichzu reduzieren. Mit dieser Ausführungsformwerden die zusätzlichenElektronenstrahlbestrahlungseinrichtungen 130 und 140 verwendet,um eine Vorverarbeitung durch die Elektronenstrahlen E_B1 undE_B2 durchzuführen. Diese Vorverarbeitungwird nachstehend Prozess 2 genannt.
[0077] Esgibt ein Problem mit Prozess 1 und Prozess 2, das eine Differenzin der Dosierung der Elektronenstrahlen betrifft, die zum Minimierenvon Flächenpotenzialdifferenzennotwendig sind, was durch das Layout-Muster und die elektrischeCharakteristik der Metallverdrahtung 212 und des isolierendenAbschnittes 214 in der Fläche der Probe S geschaffen wird.Falls die Metallverdrahtung 212 einen großen Anteilder Flächeeinnimmt, wird eine großeMenge von Elektronen aus dem isolierenden Abschnittes 214 zuder Metallverdrahtung 212 entweichen, was es notwendigmacht, eine großeMenge der Elektronenstrahlen auszustrahlen, bis die Flächenpotenzialdifferenzenminimiert sind. Außerdemwerden Differenzen in den Mengen von Elektronen, die von dem isolierendenAbschnitt 214 entweichen, abhängig davon generiert, ob dieMetallverdrahtung 212 und das Substrat zueinander leitendsind oder nicht. Derartige Probleme verursachen Bildverzerrung undFokusverschiebung wegen Nichtgleichförmigkeit der Flächenpotenzialeinnerhalb des gleichen Sichtfeldes während des Einfangens der Fläche derProbe S. Ein Weg, derartige Probleme zu vermeiden, würde es sein,eine spezifische Bestrahlungsbedingung zu justieren, die zutrifft,wenn der isolierende Abschnitt 214 unter einer negativenLadungsbedingung ist, in Übereinstimmungmit dem oben beschriebenen Layout-Muster und elektrischen Charakteristika,wie etwa der Gesamtstromgröße für den Elektronenstrahlpro Einheitsflächenbereichder Probe S oder der Energie, die darauf einfällt. Da es einen großen Schwundvon Elektronen von dem isolierenden Abschnitt 214 in Regionenmit einer großenMenge der Metallverdrahtung 212 oder Regionen, wenn dieMetallverdrahtung 212 mit dem Substrat leitend ist, gibt, wäre es gut,die Gesamtstromgröße für den Elektronenstrahlpro Einheitsflächenbereichder Probe S auf mehr als in anderen Regionen zu erhöhen, oderden Elektronenstrahl mit einfallender Energie derart auszustrahlen,dass das gesamte sekundäreElektronenemissionsverhältnis σ kleinerist.
[0078] Eswäre aucheffektiv, die Flächenpotenziale derProbe vor Prozess 1 ausgeglichener zu machen, selbst wennder Elektronenstrahl darauf unter Bedingungen derart scheint, dassder Isolator positiv geladen wird. Eine derartige Vorverarbeitungwird hierin nachstehend Prozess 3 genannt.
[0079] EinProblem, das auftritt, falls der primäre Strahl Bp die Fläche derProbe S zu sehr unter der oben beschriebenen negativen Ladungsbedingung bestrahlt,wird in 12 veranschaulicht.Falls der primäreStrahl Bp den isolierenden Abschnitt 214 übermäßig bestrahlthat, wird der isolierende Abschnitt 214 negativ geladenund könntesogar ein Potenzial erlangen, das negativer als die Metallverdrahtung 212 ist,wie in der Figur gezeigt. Es könntenandere Fälleinnerhalb des gleichen Bildes betrachtet werden, wenn die Fläche derProbe S abgebildet wird, selbst wenn ein Ausgleich von Flächenpotenzialenin anderen Regionen erreicht wurde, wie etwa der isolierende Abschnitt 214 ineinem negativ geladenen Zustand abhängig von dem Layout-Muster undelektrischen Charakteristika der in 12 gezeigtenRegion ist, oder ein gleichförmigerFlächenpotenzialzustandzusammengebrochen ist. Auch werden in einem derartigen Fall lokalePotenzialgradienten, die nicht parallel zu der Fläche derProbe S sind, in der Näheder Grenze 216 zwischen der Metallverdrahtung 212 unddem isolierenden Abschnitt 214 auf eine ähnlicheArt und Weise zu dem, was in 28 gezeigtwird, mit der positiven Ladung geschaffen. Wenn die sekundären Elektronen,die von dem Punkt P2 innerhalb der Metallverdrahtung 212 in derNähe derGrenze und dem Punkt P4 innerhalb des isolierenden Abschnittes emittiertwerden, durch das sekundäreoptische System 20 gesteuert werden, ein Bild in dem MCP-Detektor 31 zubilden, werden diese Potenzialgradienten einen ungeeigneten Ablenkungseffektausüben,was sie veranlasst, von den Elektronenstrahltrajektorien TJ_IP2 und TJ_IP4 abzuweichen,die füreine genaue Abbildungsprojektion ideal sind, und sich zu krümmen, wiedurch die Trajektorien TJ_RP6 und TJ_RP8 gezeigt. In einem derartigen Fall bestrahltder primäreStrahl Bp die Flächeder Probe S, wenn der isolierende Abschnitt 214 unter einerpositiven Ladungsbedingung ist, vor der Verarbeitung von Prozess1 vorab, sodass Regionen, die wahrscheinlich in Prozess 1 negativgeladen werden (wie etwa Regionen, in denen es nicht viel von Metallverdrahtung 212 gibt,oder Regionen, in denen die Metallverdrahtung 212 mit demSubstrat leitend ist) vor den anderen Regionen während Prozess 3 positiv geladenwerden. Eine derartige Verarbeitung macht es möglich, das Problem lokalerVariationen im Flächenpotenzialzu vermeiden, die von dem Muster-Layout oder elektrischen Charakteristikader Flächeder Probe S abhängigsind, wenn ein Bild der Flächeder Probe S in Prozess 1 aufgenommen wird.
[0080] DieSubstratinspektionsvorrichtung 2 von 9 arbeitet in Übereinstimmung mit den obigenInspektionsprinzipien. Die Beschreibung wendet sich nun spezifischenDetails des Betriebs der Substratinspektionsvorrichtung 2 zu.
[0081] Vorder Inspektion extrahiert der Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsprozessor 66 zuerstLayout-Musterdaten und elektrische charakteristische Daten für die ProbeS aus der CAD-Datenspeichereinrichtung 68. Er kalkuliertdie Bestrahlungsbedingungen fürden primärenStrahl Bp und die Elektronenstrahlen E_B1 undE_B2 in jeder Position der Plattform 43,wenn der Standort, d.h. das Beobachtungsobjekt auf der Probe S,mit anderen Worten die Belichtungsregion, in dem Schnittpunkt IP₀ zwischen der optischen Achse As und derFlächeder Probe S positioniert ist, um sicherzustellen, dass entwederdie Flächenpotenzialeinnerhalb der Belichtungsregion gleichförmig sind oder beliebige Potenzialdifferenzen inder Flächeminimiert sind. Die Ergebnisse dieser Kalkulationen werden in der Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsspeichereinrichtung 64 gespeichert.
[0082] Nachdemdie Inspektion begonnen wurde, extrahiert der Hostcomputer 60 dieBestrahlungsbedingungen fürden Elektronenstrahl E_B2, den ElektronenstrahlE_B1 und den primären Strahl Bp für jede Plattformposition,währendauf die gegenwärtigePositionsinformation der Plattform 43 Bezug genommen wird,die von der Plattformansteuervorrichtung 47 zugeführt wird.Außerdem überträgt der Hostcomputer 60 jeneBestrahlungsbedingungen zu einer Elektronenstrahlsteuervorrichtung 148,der Elektronenstrahlsteuervorrichtung 138, der Elektronenkanonensteuervorrichtung 16 undder mehrstufigen Quadrupollinsensteuervorrichtung 17, umjeweils die Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 140,die Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung 130 und dasprimäreoptische System 10 zu steuern und somit die Bestrahlungsbedingungendes Elektronenstrahls E_B2, des ElektronenstrahlsE_B1 und des primären Strahls Bp zu justieren.Die folgenden fünfFälle dieserBestrahlungsbedingungen könnenauf dem Wege eines Beispiels betrachtet werden, wie in 13 gezeigt wird: Fall1: Der primäreStrahl Bp bestrahlt den Isolator unter negativen Ladungsbedingungen.Die Elektronenstrahlen E_B1 und E_B2 werden nicht emittiert. Fall 2: DerprimäreStrahl Bp bestrahlt den Isolator unter negativen Ladungsbedingungen.Der Elektronenstrahl E_B1 be strahlt den Isolatorunter negativen Ladungsbedingungen. Der Elektronenstrahl E_B2 wird nicht emittiert. Fall 3: DerprimäreStrahl Bp bestrahlt den Isolator unter negativen Ladungsbedingungen.Der Elektronenstrahl E_B1 bestrahlt den Isolatorunter positiven Ladungsbedingungen. Der Elektronenstrahl E_B2 wird nicht emittiert. Fall 4: DerprimäreStrahl Bp bestrahlt den Isolator unter negativen Ladungsbedingungen.Der Elektronenstrahl E_B1 bestrahlt den Isolatorunter negativen Ladungsbedingungen. Der Elektronenstrahl E_B2 bestrahlt den Isolator unter positivenLadungsbedingungen. Fall 5: Der primäre Strahl Bp bestrahlt denIsolator unter negativen Ladungsbedingungen. Der ElektronenstrahlE_B1 bestrahlt den Isolator unter positiven Ladungsbedingungen.Der Elektronenstrahl E_B2 bestrahlt den Isolatorunter negativen Ladungsbedingungen.
[0083] Aufdiese Art und Weise ist es möglich,ein äußerst genauesInspektionsbild zu erhalten, ohne Bildverzerrung oder Fokusverschiebung,durch Inspizieren der Probe S unter den optimalen Bedingungen zumAusgleichen der Probenflächenpotenziale,die durch den Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungsprozessor 66 angenommenwerden.
[0084] Inder obigen Beschreibung werden zwei zusätzliche Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtungenzum Ausgleichen der Flächenpotenzialeverwendet, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf begrenzt,und somit könntedas oben beschriebene Verfahren in einer Konfiguration eingesetztwerden, die nur eine zusätzlicheElektronenstrahlbestrahlungseinrichtung umfasst, wie etwa in einerSubstratinspektionsvorrichtung 3, die in 14 auf dem Wege eines Beispiels gezeigtwird, oder einer Konfiguration, die drei oder mehr zusätzlicheElektronenstrahlbestrahlungseinrichtungen umfasst (in den Figurennicht gezeigt).
[0085] DieBeschreibung wendet sich nun den fünften bis achten Ausführungsformender vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 15 bis 26 zu.Zuerst wird das Inspektionsprinzip, von dem die nachstehenden Ausführungsformenabhängen,mit Bezug auf 15 und 16 beschrieben. Es ist zubeachten, dass in den folgenden Ausführungsformen der Begriff "ein sekundäres Elektron" in einem engen Sinnezu verwenden ist, um ein reflektiertes Elektron (und ein zurückgestreutesElektron) auszuschließen.
[0086] Umdie Wirkungen von Potenzialgradienten auf der Probenfläche zu vermeidenund eine äußerst genaueDefekterfassung zu implementieren, ist es auch möglich, reflektierte Elektronenzu verwenden, die eine höhereEmissionsenergie als sekundäre Elektronen(auch elastische sich verstreuende Elektronen genannt) für die Bildgebunghaben. 15 zeigt dieEnergieverteilungen von Elektronen, die von dem Substrat durch Einfalldes primärenStrahls darauf emittiert werden. Wie in dieser Grafik gezeigt, weistdie Emissionsenergieverteilung der Elektronen die größte Spitzein der Region von einigen eV oder weniger auf. Um die Größe des Erfassungssignals miteiner konventionellen Inspektionsvorrichtung zu verstärken, wirddas sekundäreoptische System auf eine derartige Art und weise gesteuert, dasssekundäreElektronen mit dieser Emissionsenergie von einigen eV oder wenigerauf der Erfassungsflächedes Detektors abgebildet werden. Im Gegensatz dazu macht es, dareflektierte Elektronen innerhalb der zurückgestreuten Elektronen imwesentlichen die gleiche Energie wie die einfallende Energie desprimären Strahlshaben, die Verwendung dieser reflektierten Elektronen in der Bildgebungfür dieoben beschriebenen Potenzialgradienten schwierig, irgendeine Wirkungzu haben, und stellt den Durchgang von Elektronenstrahltrajektoriensicher, die füreine genaue Abbildungsprojektion ideal sind, wie etwa die TrajektorienTJ_IP2 und TJ_IP4,die auf dem Wege eines Beispiels in 28 gezeigtwerden. Dies macht es möglich,die Probleme von Verzerrung und Kontrastverschlechterung in demSekundärstrahlinspektionsbildzu vermeiden. Es ist zu beachten, dass 15 die Energieverteilung von Emissionselektronenzeigt, wenn die einfallende Energie des primären Strahls 500 eV ist undwenn sie 1000 eV ist, aber die vorliegende Erfindung ist nicht aufderartige hohe Einfallenergien begrenzt und kann gleichermaßen gutangewendet werden, wenn in die einfallende Energie des primären Strahlsgering ist, was es möglichmacht, Verzerrung und Kontrastverschlechterung des Inspektionsbildesdurch die Verwendung von Bildgebung von reflektierten Elektronenmit einer Emissionsenergie, die höher als die der sekundären Elektronenist, zu vermeiden.
[0087] Selbstmit Defektinspektion unter Verwendung von Bildgebung dieser reflektiertenElektronen könntendie optischen Bedingungen der Inspektionsvorrichtung außerdem eingestelltwerden um sicherzustellen, dass die oben beschriebenen drei Charakteristikaideal sind, um die Inspektionsfähigkeitenzu verbessern.
[0088] ImStand der Technik ist es jedoch schwierig, Bedingungen zu implementieren,die eine Optimierung aller drei obigen Charakteristika ermöglichen, wieetwa die optimale einfallende Energie des primären Strahls. Die Beziehungen,die in 16 schematischgezeigt werden, sind die der einfallenden Energie eines primären Strahlsund der Verzerrung (L1) und des S/N-(L2) Verhältnisses des erfassten Bildes während Beobachtungeiner integrierten Schaltung auf der Fläche eines Wafers, die unterVerwendung reflektierter Elektronen abgebildet wurde. Da sich die Emissionsenergievon reflektierten Elektronen er höht,währendsich die einfallende Energie erhöht, werdenvom Standpunkt der Verzerrung die Wirkungen wegen lokalen Potenzialdifferenzenauf der Probenflächeweniger offensichtlich und so wird Verzerrung auf ein gewisses Maß reduziert.
[0089] VomStandpunkt des S/N jedoch dringen die einfallenden Elektronen indie tieferen Stellen der Probe in Regionen ein, in denen einfallendeEnergie hoch ist, sodass die Menge von emittierten reflektiertenElektronen in derartigen Stellen reduziert wird und somit die Signalgröße, diezu der Bildgebung der Probenflächebeiträgt(entsprechend dem S/N-Verhältnis),um diese Menge reduziert wird. Deshalb wird das S/N-Verhältnis deserfassten Bildes reduziert. Es ist zu beachten, dass die tatsächlichenMengen von reflektierten Elektronen und zurückgestreuten Elektronen, dievon der Probe in Regionen emittiert werden, in denen die einfallendeEnergie gering ist, verstärktwerden, aber die Signalgröße (derN-Teil des S/N-Verhältnisses)von Elektronen, die in der Erfassungsfläche des Detektors ankommen,aber nicht zu der Bildgebung beitragen (Elektronen mit geringerenEnergiepegeln als jenen der reflektierten Elektronen, in der Größenordnungvon nur einigen bis mehreren hundert eV), durch ein Verstärkungsverhältnis für Rauschen(N), das größer alsdas Verstärkungsverhältnis für das Signal(S) ist, auch verstärktwird, sodass das S/N-Verhältniseffektiv reduziert wird.
[0090] Dieobige Argumentation zeigt, dass es im wesentlichen mit der konventionellenInspektionsvorrichtung unmöglichist, einfallende Energie fürden primärenStrahl derart zu implementieren, dass Verzerrung minimiert wird,aber das S/N-Verhältnismaximiert wird. Falls die Charakteristik, die den Materialkontrastmaximiert macht, ebenfalls betrachtet wird, wird es noch unmöglicher,einfallende Energie fürden primärenStrahl zu implementieren.
[0091] Ausführungsformender vorliegenden Erfindung ermöglicheneine quantitative Suche von Bedingungen zum Erhalten des optimalenBildes durch Verwenden geschätzterWerte, die die oben beschriebenen drei Charakteristika beurteilen.Einige dieser Ausführungsformenwerden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben.
[0092] EinBlockdiagramm der Basiskonfiguration einer Substratinspektionsvorrichtungin Übereinstimmungmit einer fünftenAusführungsformder vorliegenden Erfindung wird in 17 gezeigt.An Stelle des Hostcomputers 60 der Substratinspektionsvorrichtung 1,die in 1 als ein Beispielgezeigt wird, umfasst eine Substratinspektionsvorrichtung 4,die in 17 gezeigt wird,einen Hostcomputer 61, der Bedingungen einfallender Energieeines primären Strahlszum Erhalten der optimalen Probenflächenbilder für eine Inspektionkalkuliert. Der Rest der Konfiguration der Substratinspektionsvorrichtung 4 dieserAusführungsformist im wesentlichen der gleiche wie die Substratinspektionsvorrichtung 1 von 1, mit Ausnahme der besonderenBereitstellung einer Speichereinrichtung MR2 und der Tatsache, dassdie Laserstrahlbestrahlungseinrichtung 120 nicht vorgesehenist.
[0093] Zusätzlich zumSpeichern der Bilddaten, die durch den Hostcomputer 61 verarbeitetwerden, speichert die Speichereinrichtung MR2 Entsprechungen zwischendem GesamtbildschätzwertM(n) und der an die Plattform angelegten Spannung V_r,kalkuliert durch den Hostcomputer 61. Der Gesamtbildschätzwert M(n)und die an die Plattform angelegte Spannung V_r werdenspätererörtert.
[0094] DieBeschreibung wendet sich nun einer spezielleren Konfiguration desHostcomputers 61 der Substratinspektionsvorrich tung 4 mitBezug auf das Blockdiagramm von 18 zu.Wie in der Figur gezeigt, inkludiert der Hostcomputer 61 eine Bildoptimierungsbedingungsinspektionsbedingungseingangssektion 164,eine Bildoptimierungsbedingungsinspektionsinstruktionssektion 162,einen Gesamtbildschätzwertkalkulator 166 undeinen Bildanzeigeprozessor 168.
[0095] DerHostcomputer 61 definiert einen Gesamtbildschätzwert M(n),der ein Wert zum Bewerten von Verzerrung, S/N-Verhältnis undKontrast des erfassten Bildes auf eine umfassende Art und Weise ist,und kalkuliert Bedingungen einfallender Energie eines primären Strahlszum Erhalten des Probenflächenbildes,das fürdie Inspektion am besten ist, durch Suchen nach Bedingungen, diediesen M(n) maximieren. Der Betrieb des Hostcomputers 61 wird nunmit Bezug auf das Flussdiagramm von 19 beschrieben.Es ist zu beachten, das wenn es zu einer Inspektion der optimalenBedingungen einfallender Energie mit dieser Ausführungsform kommt, die einfallendeEnergie durch Änderungenin der an die Plattform angelegten Spannung beeinträchtigt wird.
[0096] Wiein 19 gezeigt, werdeneine untere Grenze V₀ und eine obere GrenzeV_e eines Inspektionsbereiches V₀ bisV_e der an die Plattform angelegten Spannung,eine Zahl von Teilungen N fürdiesen Inspektionsbereich und auch Gewichtungskoeffizienten k_d, k_s und k_c entsprechend drei Bildbewertungselementen(mit anderen Worten Verzerrung, S/N-Verhältnis und Materialkontrast)zuerst zu der Bildoptimierungsbedingungseingangssektion 164 eingegeben(Schritt S1). Diese drei Gewichtungskoeffizienten k_d,k_s und k_c werdenso eingestellt, um das zu erreichen, wovon gemeint wird, das optimalerfasste Bild fürjede Inspektion zu sein. Die Bildoptimierungsbedingungsinspektionsinstruktionssektion 164 setztdann n auf Null, kalkuliert die Inspektionsauflösung einer optimalen Bedingungder an die Plattform angelegten Spannung V_d =(V_e – V₀)/N (Schritt S2) und gibt ein Steuersignalzu der Plattformspannungssteuervorrichtung 51 aus, derart, dasseine an die Plattform angelegten Spannung von V_r =V₀ + nV_d (in diesemFall sind n = 0 so V_r = V₀)an die Plattform 43 angelegt wird (Schritt S3). Den verschiedenenAbbildungsprojektionsoptiksystemsteuervorrichtungen 52 bis 57 werdenauch Steuersignale zugeführtum sicherzustellen, dass die verschiedenen Abbildungsoptiksystemsteuerspannungenoder Strömeentsprechend dieser an die Plattform angelegten Spannung V_r eingestellt sind (Schritt S4), ein Bildder Flächeder Probe S erhalten wird und die entsprechenden Bilddaten in derSpeichereinrichtung MR2 gespeichert werden (Schritt S5). Nachdemdas Bild der Probenflächeerhalten wurde, gibt die Bildoptimierungsbedingungsinspektionsinstruktionssektion 164 einSteuersignal, das anzeigt, dass das Bild der Probenfläche erhaltenwurde, zu dem Gesamtbildschätzwertkalkulator 166 aus.Bei Empfang dieses Signals extrahiert der Gesamtbildschätzwertkalkulator 166 dasProbenflächenbildaus der Speichereinrichtung MR2, kalkuliert einen Bildverzerrungsschätzwert M_d, einen Bild-S/N-Schätzwert M_s undeinen BildmaterialkontrastschätzwertM_c basierend auf diesem Bild und kalkuliertauch den GesamtbildschätzwertM(n) (= k_dM_d + k_sM_s + k_cM_c) und speichert ihn in der SpeichereinrichtungMR2 (Schritt S6). Dieses Schätzwertkalkulationsverfahrenwird im voraus eingestellt, um ein Bild zu ergeben, das für eine Inspektionmit großenWerten des BildverzerrungsschätzwertesM_d, Bild-S/N-Schätzwertes M_s undBildmaterialkontrastschätzwertesM_c geeignet ist. Wenn die Bildoptimierungsbedingungsinspektionsinstruktionssektion 164 denGesamtbildschätzwertM(n) kalkuliert, bestimmt das System, ob die Inspektion beendetwurde oder nicht, durch Vergleichen von n und N (Schritt S7). Fallsn < N ist, bestimmtes, dass die Inspektion nicht beendet ist und die Bildoptimierungsbedingungsinspektionsinstruktionssektion 164 ersetztn + 1 in n (Schritt S8), und die Folge von Schritten S3 bis S7 wirdwiederholt. Wenn n N erreicht, bestimmt es, dass die Inspektionbeendet wurde (Schritt S7). Die Bildoptimierungsbedingungsinspektionsinstruktionssektion 164 extrahiertden größten geschätzten Wertaus den GesamtbildschätzwertenM(0) bis M(N), bestimmt, dass die an die Plattform angelegte SpannungV_r, die bei diesem größten Bildschätzwert erhaltenwurde, die optimale Bedingung der an die Stufe angelegten Spannungist und bestimmt auch, dass das Inspektionsbild, das bei dieseroptimalen Bedingung der an die Plattform angelegten Spannung erhaltenwird, das Bild optimaler Bedingung ist, speichert dann diese Wertein der Speichereinrichtung MR2 (Schritt S9) und beendet die Inspektionsfolgeeiner optimalen Bedingung einfallender Energie eines primären Strahls.
[0097] Außerdem verwendetder Hostcomputer 61 bekannte Bildverarbeitungstechnikenin dem Bild optimaler Bedingung, das durch die oben beschriebene Folgeerhalten wird, um zu erfassen, ob es Defekte in der Probe S gibtoder nicht, und bestimmt, falls ein Defekt erfasst wird, Details,wie etwa die Größe und Eigenschaftendieses Defektes und gibt diese Information aus.
[0098] Gemäß der sokonfigurierten Ausführungsformwerden der BildverzerrungsschätzwertM_d, Bild-S/N-Schätzwert M_s undBildmaterialkontrast M_c kalkuliert, diegeschätzteWerte basierend auf numerischen Werten von Verzerrung, S/N und Kontrastbewertungscharakteristikasind; es werden auch Gewichtungskoeffizienten k_d,k_s und k_c eingestellt,die mit dem zu inspizierenden Objekt kompatibel sind, und es wirdder GesamtbildschätzwertM(n) (= k_dM_d + k_sM_s + k_cM_c) kalkuliert. Somit wird es möglich gemacht,Bedingungen einfallender Energie eines primären Strahls zu erlangen, beidenen das optimale Substratflächenbilderhalten wird. Da dies sicherstellt, dass nur reflektierte Elektronen(die im wesentlichen die gleiche Energie nach einer Emission wie dieeinfallende Energie des primärenStrahls haben) erfasst werden, macht dies auch möglich, die Wirkungen von lokalenPotenzialdifferenzen in der Probenfläche zu vermeiden, wobei essomit möglichgemacht wird, ein Inspektionsbild zu erhalten, das wenig Verzerrungund auch einen besseren Kontrast aufweist. Als ein Ergebnis istes möglich,das Substratflächenbildmit einem hohen Maß anEmpfindlichkeit zu erfassen.
[0099] EinBlockdiagramm der Basiskonfiguration einer Substratinspektionsvorrichtungin Übereinstimmungmit einer sechsten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung wird in 20 gezeigt.Zusätzlich zuder Konfiguration, die in 17 gezeigtwird, umfasst eine Substratinspektionsvorrichtung 5 einenWien-Filter 81, der von dem Wien-Filter 41 getrenntist, der den primärenStrahl Bp und den sekundären StrahlBs trennt, eine Steuervorrichtung 83 dafür, Rauschelektronenfallenelektroden 72 und 84 und Steuervorrichtungen 73 und 85 für dieseRauschelektronenfallenelektroden. Der Wien-Filter 81 istzwischen der vierten Linse 24 und dem MCP-Detektor 31 innerhalbdes sekundärenoptischen Systems aufgestellt. Die Wien-Filter 41 und 81 werdendurch die entsprechenden Wien-Filtersteuervorrichtungen 53 und 83 gesteuertum sicherzustellen, dass reflektierte Elektronen, die im Vergleichmit den sekundären Elektroneneine hohe Emissionsenergie aufweisen und es somit möglich machen,Verzerrung und Kontrastverschlechterung des erfassten Bildes zuvermeiden, durchgelassen werden, um ein Bild in dem MCP-Detektor 31 zubilden. Die Rauschelektronenfallenelektrode 72 ist zwischendem Wien-Filter 41 und der zweiten Linse 22 aufgestellt,und die Rauschelektronenfallenelektrode 84 ist zwischendem Wien-Filter 81 und dem MCP-Detektor 31 aufgestellt. DerRest der Konfiguration der Substratinspektionsvorrichtung 5 istim wesentlichen der gleiche wie der der Substratinspektionsvorrichtung 4 von 17.
[0100] Wennreflektierte Elektronen zur Bildgebung der Probenfläche verwendetwerden, haben diese reflektierten Elektronen eine Emissionsgröße, diekleiner als die der sekundärenElektronen ist, aber die Energie ist weiter gestreut. Da dies bedeutet,dass der Anteil von Rauschelektronen, die in dem MCP-Detektor 31 ankommen,im Vergleich zu der Menge von Elektronen, die in der ursprünglicheBildgebung verwendet werden, groß ist, entsteht ein Problemdadurch, dass das S/N-Verhältnisdes erfassten Bildes groß istund somit eine Verschlechterung auftritt.
[0101] Umein derartiges Problem zu lösen,hat der Wien-Filter 41 dieser Ausführungsform auch die Funktioneines Filters zum Entfernen von Rauschkomponentenelektronen. Außerdem istder Wien-Filter 81 zwischen der vierten Linse 24 unddem MCP-Detektor 31 aufgestellt. Diese Wien-Filter 41 und 81 sindgestaltet, die Ablenkung von Rauschkomponentenelektronen e_N2 und e_N4 zu bewirken,sodass sie nicht in dem MCP-Detektor 31 ankommen können. Essollte jedoch vermerkt werden, dass die abgelenkten Rauschkomponentenelektronene_N2 und e_N4 schließlich dieElektroden des sekundärenoptischen Systems bestrahlen, das Innere des sekundären optischenSystems kontaminieren und einen nachteiligen Einfluss auf die elektrischenFelder darin haben, was zu Ergebnissen führt, die nicht wünschenswertzu ignorieren sind. Mit dieser Ausführungsform werden positiveSpannungen durch die Rauschelektronenfallenelektrodensteuervorrichtungen 73 und 85 andie entsprechenden Rauschelektronenfallenelektroden 72 und 84 angelegt,dies setzt die abgelenkten Rauschkomponentenelektronen in den Rauschelektronenfallenelektroden 72 und 84 fest,was Kontaminierung innerhalb des sekundären optischen Systems verhindert.
[0102] Dadiese Ausführungsformmit den Wien-Filtern 41 und 81, die die Rauschkomponentenelektronene_N2 und e_N4 ablenken,und den Rauschelektronenfallenelektroden 72 und 84,die die so abgelenkten Rauschkomponentenelektronen e_N2 unde_N4 festsetzen, versehen ist, durchlaufensomit auf diese Art und Weise reflektierte Elektronen, die im Vergleich mitden sekundärenElektronen eine hohe Emissionsenergie aufweisen, das sekundäre optischeSystem 20 als der sekundäre Strahl Bs und werden durchden MCP-Detektor 31 abgebildet, wohingegen verhindert werdenkann, dass Rauschelektronen, die nicht diese reflektierten Elektronensind, in dem MCP-Detektor 31 ankommen, ist es möglich, Verzerrungund Kontrastverschlechterung in dem Sekundärelektronenstrahlinspektionsbildzu verhindern. Es ist zu beachten, dass die Installationsstandorteund Zahlen der Wien-Filter (mit Ausnahme des Wien-Filters 41)und der Rauschelektronenfallenelektroden nicht notwendigerweisemit dieser Ausführungsform übereinstimmen.Falls z.B. der Wien-Filter 41 allein denprimärenStrahl Bp und den sekundärenStrahl Bs trennen kann und auch die reflektierten Elektronen, diezu der Bildgebung beitragen, und die anderen Rauschelektronen trennenkann, ist es nicht notwendig, einen zusätzlichen Wien-Filter vorzusehen.
[0103] EinBlockdiagramm der Basiskonfiguration einer Substratinspektionsvorrichtungin Übereinstimmungmit einer siebten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung wird in 21 gezeigt.Zusätzlich zuder Konfiguration, die in 17 gezeigtwird, umfasst eine Substratinspektionsvorrichtung 6, diein 21 gezeigt wird,eine Rauschelektronenabschirmungselektrode 88, eine Rauschelektronenabschirmungselektrodensteuervorrichtung 89,eine Rauschelektronenfallenelektrode 86 und eine Rauschelektronenfallenelektrodensteuervorrichtung 87.Die Rauschelektronenabschirmungselektrode 88 ist mit einemkreisförmigenLoch in der Mitte versehen, das dem sekundären Strahl Bs erlaubt durchzulaufen,wie in einer Perspek tivansicht von 22 zusammenmit einem Grundriss und einem Schnitt dort durch von 23A und 23B gezeigt wird, sie ist zwischen dervierten Linse 24 und dem MCP-Detektor 31 innerhalbdes sekundärenoptischen Systems 20 aufgestellt und sie ist mit der Rauschelektronenabschirmungselektrodensteuervorrichtung 89 verbundenund es wird eine negative Spannung dazu angelegt. Der Wert diesernegativen Spannung ist auf einen Wert gesetzt, der der Rauschelektronenabschirmungselektrode 88 ermöglicht,ein schirmendes elektrisches Feld anzuregen, um den Durchgang durchdas kreisförmigeLoch der Rauschelektronenabschirmungselektrode 88 durch Rauschkomponentenelektronene_N6 zu verhindern, die von der Probe S beieiner Energie unter der Energie von Elektronen emittiert werden,die füreine Bildgebung innerhalb des sekundären Strahls B verwendet werden.Die Rauschelektronenfallenelektrode 86 ist zwischen dervierten Linse 24 und der Rauschelektronenabschirmungselektrode 88 aufgestelltund ist mit der Rauschelektronenfallenelektrodensteuervorrichtung 87 verbundenund es wird eine positive Spannung dazu angelegt. Dies stellt sicher,dass Rauschkomponentenelektronen e_N6, diedurch das schirmende elektrische Feld, das durch die Rauschelektronenabschirmungselektrode 88 angeregtwird, in der Rauschelektronenfallenelektrode 86 bewegungsunfähig gemachtwerden, was eine Kontaminierung des sekundären optischen Systems 20 verhindert.Diese Ausführungsformist fürFälle geeignet, indenen emittierte Elektronen im wesentlichen die gleiche Energiewie die Energie haben, die auf die Probe S durch den primären StrahlBp einfällt,mit anderen Worten reflektierte Elektronen werden für eine Bildgebungverwendet. Es ist zu beachten, dass die Installationsstandorte undZahlen der Rauschelektronenabschirmungselektrode 88 undder Rauschelektronenfallenelektroden 86 nicht notwendigerweise derKonfiguration entsprechen, die in 21 gezeigt wird,auf eine ähnlicheArt und Weise zu der oben beschriebenen sechsten Ausführungsform.Außerdem wurdedie Rauschelektronenabschirmungselektrode 88 dieser Ausführungsformbeschrieben, eine kreisförmigeLochform aufzuweisen, aber die Form der Rauschelektronenabschirmungselektrodeist nicht darauf begrenzt und sie könnte somit eine Gitter(Netz-)Formhaben, ausgebildet in einem Maschenmuster, wie auf dem Wege einesBeispiels als eine Elektrode 98 in einer Perspektivansichtvon 24 gemeinsam miteinem Grundriss und einer Schnittansicht dort durch von 25A und 25B gezeigt.
[0104] EinBlockdiagramm der Basiskonfiguration einer Substratinspektionsvorrichtungin Übereinstimmungmit einer achten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung wird in 26 gezeigt.Zusätzlich zuder Konfiguration, die in 17 gezeigtwird, umfasst eine in 26 gezeigteSubstratinspektionsvorrichtung 7 eine Rauschelektronenabschirmungselektrode 108 undeine Rauschelektronenabschirmungselektrodensteuervorrichtung 109.Die Rauschelektronenabschirmungselektrode 108 ist eineElektrode mit einer kreisförmigenLochform, die zwischen der Probe S und dem sekundären optischenSystem 20 (siehe 22 und 12) aufgestellt ist, sieist mit der Rauschelektronenabschirmungselektrodensteuervorrichtung 109 verbundenund hat eine negative Spannung dazu angelegt. Der Wert dieser negativen Spannungist auf einen Wert gesetzt, der der Rauschelektronenabschirmungselektrode 108 ermöglicht,ein schirmendes elektrisches Feld anzuregen, um den Durchgang durchdas kreisförmigeLoch der Rauschelektronenabschirmungselektrode 108 durchRauschkomponentenelektronen e_N8 zu verhindern,die von der Probe S bei einer Energie unterhalb der Energie vonElektronen emittiert werden, die für eine Bildgebung innerhalbdes sekundärenelektronischen Strahls Bs verwendet werden, auf eine ähnlicheArt und Weise zu der oben beschriebenen siebten Ausführungsform.Da dies verhindert, dass die Rauschkomponentenelektronen e_N8 in dem MCP-Detektor 31 ankommen,macht dies es möglich,die Rauschkomponente in dem MCP-Detektor 31 zu reduzieren.
[0105] DieAufstellung der Rauschelektronenabschirmungselektrode 108 zwischender Probe S und dem sekundärenoptischen System 20 auf diese Art und Weise hat folgendezwei weitere Vorteile: 1) Es macht möglich, eineKontamination des sekundärenoptischen Systems wegen Rauschkomponentenelektronen zu verhindern,ohne eine Rauschkomponentenelektronenfallenelektrode vorzusehen,wie etwa die in den oben beschriebenen sechsten und siebten Ausführungsformen. 2) Es reduziert eine lokale Ladung der Probenfläche durcheine Umverteilung der Rauschkomponentenelektronen, die durch dieRauschelektronenabschirmungselektrode 108 zu positiv geladenenStellen auf der Flächeder Probe S umgekehrt wurden, wie etwa die Isolatorregionen.
[0106] Diesreduziert lokale Potenzialdifferenzen der Probenfläche, wases möglichmacht, Verzerrung und Kontrastverschlechterung des erfassten Bildes zusteuern. Es ist zu vermerken, dass die Form der Rauschelektronenabschirmungselektrode 108 nicht aufeine kreisförmigeLochform begrenzt ist und sie somit der oben beschriebenen siebtenAusführungsformdadurch ähnlichist, dass sie die Gitter-(Netz-)Form aufweisen könnte, die auf dem Wege einesBeispiels in 24, 25A und 25B gezeigt wird.
[0107] Daes die Verwendung des oben beschriebenen Substratinspektionsprozesseswährenddes Prozesses zum Herstellen einer Halbleitereinrichtung möglich macht,Substrate mit einem hohen Maß an Genauigkeitzu inspizieren, macht dies es möglich, eineHalbleitereinrichtung bei einem höheren Ertrag herzustellen.
[0108] Dievorliegende Erfindung wurde oben mit Bezug auf Ausführungsformendavon beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht aufjene Ausführungsformenbegrenzt und es sollte einen Durchschnittsfachmann klar sein, dassinnerhalb des Bereichs von ihr verschiedene Modifikationen möglich sind.Z.B. wurden die obigen Ausführungsformenin Bezug auf eine Substratinspektionsvorrichtung beschrieben, dieein Stufenabtastverfahren verwendet, aber die vorliegende Erfindungkönntenatürlichauf eine Substratinspektionsvorrichtung angewendet werden, die eineAblenkeinrichtung fürein Strahlenabtastverfahren verwendet, und sogar auf eine Substratinspektionsvorrichtung,die beide diese Abtastverfahren umfasst.

权利要求:
Claims (29)
[1] Substratinspektionsvorrichtung, umfassend: eineElektronenstrahlbestrahlungseinrichtung, die einen Elektronenstrahlemittiert und den Elektronenstrahl veranlasst, ein zu inspizierendesSubstrat als ein primärerStrahl zu bestrahlen; einen Elektronenstrahldetektor, der mindestenseines von einem sekundärenElektron, einem reflektierten Elektron und einem zurückgestreutenElektron erfasst, die von dem Substrat generiert werden, das durchden Elektronenstrahl bestrahlt wurde, und der ein Signal ausgibt,das ein eindimensionales oder zweidimensionales Bild einer Fläche desSubstrats bildet; ein Abbildungsprojektionsoptiksystem, daseine Bildgebung von mindestens einem von dem sekundären Elektron,dem reflektierten Elektron und dem zurückgestreuten Elektron in demElektronenstrahldetektor als ein sekundärer Strahl veranlasst; und eineElektromagnetikwellenbestrahlungseinrichtung, die eine elektromagnetischeWelle generiert und die elektromagnetische Welle veranlasst, eineStelle auf der Flächedes Substrats zu bestrahlen, in der der sekundäre Strahl generiert wird.
[2] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, worindie Elektromagnetikwellenbestrahlungseinrichtung die elektro magnetischeWelle veranlasst, die Stelle auf der Fläche des Substrats zu bestrahlen,sodass ein erster Bereich auf der Fläche des Substrats, der durchdie elektromagnetische Welle bestrahlt wird, einen zweiten Bereichauf der Flächedes Substrats, der durch den primären Strahl bestrahlt wird, überlappt.
[3] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, worindie Elektromagnetikwellenbestrahlungseinrichtung die elektromagnetischeWelle veranlasst, die Stelle auf der Fläche des Substrats im wesentlichengleichzeitig mit der Ausstrahlung des primären Strahls zu bestrahlen.
[4] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, worineine Wellenlängeder elektromagnetischen Welle auf der Basis einer Bandlücke odereines lokalisierten Pegels eines Materials der Fläche desSubstrats definiert wird.
[5] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, worindas Substrat eine Flächenschichthat, die aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Materialien gebildetwird, die einander in einer Kontaktregion in der Flächenschichtkontaktieren, und eine Wellenlängeder elektromagnetischen Welle auf der Basis einer Potenzialbarrierein der Kontaktregion definiert wird.
[6] Substratinspektionsvorrichtung, umfassend: eineElektronenstrahlbestrahlungseinrichtung, die einen Elektronenstrahlemittiert und den Elektronenstrahl veranlasst, ein zu inspizierendesSubstrat, das darauf einen Isolator ausgebildet hat, als ein primärer Strahlunter einer Bedingung derart, dass der Isolator negativ geladenist, zu bestrahlen; einen Elektronenstrahldetektor, der mindestenseines von einem sekundärenElektron, einem reflektierten Elektron und einem zurückgestreutenElektron erfasst, die von dem Substrat generiert werden, das durchden primärenStrahl bestrahlt wurde, und der ein Signal ausgibt, das ein eindimensionalesoder zweidimensionales Bild einer Fläche des Substrats bildet; und einAbbildungsprojektionsoptiksystem, das eine Bildgebung von mindestenseinem von dem sekundären Elektron,dem reflektierten Elektron und dem zurückgestreuten Elektron in demElektronenstrahldetektor bewirkt.
[7] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 6, worindie Bedingung derart, dass der Isolator negativ geladen ist, eineBedingung ist, unter der ein gesamtes sekundäres Elektronenemissionsverhältnis kleinerals 1 ist, wobei das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis einVerhältniseiner Gesamtmenge des sekundärenElektrons, des reflektierten Elektrons und des zurückgestreutenElektrons in Bezug auf eine Menge von Elektronen ist, die auf dasSubstrat einfallen.
[8] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 6, dieferner eine Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungssteuervorrichtungumfasst, um den Elektronenstrahl zu steuern, sodass eine Potenzialdifferenzin einem beliebigen Bereich auf der Fläche des Substrats minimiert wird.
[9] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 8, worindas Substrat ferner mindestens eines von einem Metall und einemHalbleiter darauf gebildet hat, und die Elektronenstrahlbestrahlungsbedingungssteuervorrichtungeine Gesamtstromgröße für den Elektronenstrahlpro Einheitsflächenbereichdes Substrats oder Energie des Elektronenstrahls, der auf das Substrateinfällt,in Übereinstimmungmit einem Layout-Muster oder elektrischen Charakteristika von mindestensdem Metall, dem Halbleiter und dem Isolator steuert.
[10] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 8,worin die Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung eine erste Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtungund eine zweite Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung inkludiert,wobei die erste Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung einen erstenElektronenstrahl emittiert und den ersten Elektronenstrahl veranlasst,einen Bereich des zu inspizierenden Substrats als ein primärer Strahlzu bestrahlen, und die zweite Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtungeinen zweiten Elektronenstrahl emittiert und den zweiten Elektronenstrahlveranlasst, den Bereich des zu inspizierenden Substrats vor einerBestrahlung des primärenStrahls zu bestrahlen.
[11] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 10,die ferner eine dritte Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung umfasst,die einen dritten Elektronenstrahl unter einer Bedingung emittiert,unter der der Isolator positiv geladen ist, und den dritten Elektronenstrahlveranlasst, das Substrat vor einer Bestrahlung des primären Strahlszu bestrahlen.
[12] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 6,worin die Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung eine erste Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtungund eine zweite Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung inkludiert,wobei die erste Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung einen erstenElektronenstrahl emittiert und den ersten Elektronenstrahl veranlasst,einen Bereich des zu inspizierenden Substrats als ein primärer Strahlzu bestrahlen, und die zweite Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtungeinen zweiten Elektronenstrahl unter einer Bedingung emittiert,unter der der Isolator positiv geladen ist, und den zweiten Elektronenstrahlveranlasst, den Bereich des zu inspizierenden Substrats vor einerBestrahlung des primärenStrahls zu bestrahlen.
[13] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 11,worin die Bedingung, unter der der Isolator positiv geladen ist,eine Bedingung ist, unter der das gesamte sekundäre Elektronenemissionsverhältnis größer als1 ist.
[14] Substratinspektionsverfahren, umfassend: Emittiereneines Elektronenstrahls und Veranlassen des Elektronenstrahls, einzu inspizierendes Substrat als ein primärer Strahl zu bestrahlen; Projizierenmindestens eines von einem sekundären Elektron, einem reflektiertenElektron und einem zurückgestreutenElektron, die von dem Substrat generiert werden, das durch den Elektronenstrahlbestrahlt wurde, als ein sekundärerStrahl, um eine Bildgebung des sekundären Strahls zu bewirken; Erfasseneines Bildes, das durch die Bildgebung des sekundären Strahlsbewirkt wird, und Ausgeben eines Signals, um ein eindimensionalesoder zweidimensionales Bild einer Fläche des Substrats zu bilden;und Generieren einer elektromagnetischen Welle und Veranlassender elektromagnetischen Welle, eine Stelle auf der Fläche desSubstrats zu bestrahlen, in der der sekundäre Strahl generiert wird.
[15] Substratinspektionsverfahren, umfassend: Emittiereneines Elektronenstrahls und Veranlassen des Elektronenstrahls, einzu inspizierendes Substrats zu bestrahlen, das einen Isolator daraufausgebildet hat, als ein primärerStrahl unter einer Bedingung derart, dass der Isolator negativ geladenist; Projizieren von mindestens einem von einem sekundären Elektron,einem reflektierten Elektron und einem zurückgestreuten Elektron, dievon dem Substrat generiert werden, das durch den primären Strahl bestrahltwurde, als ein sekundärerStrahl, um eine Bildgebung des sekundären Strahls zu bewirken; und Erfasseneines Bildes, das durch die Bildgebung des sekundären Strahlsbewirkt wird, und Ausgeben eines Signals, um ein eindimensionalesoder zweidimensionales Bild einer Fläche des Substrats zu bilden.
[16] Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinrichtung,umfassend ein Substratinspektionsverfahren, wobei das Substratinspektionsverfahreninkludiert: Emittieren eines Elektronenstrahls und Veranlassen desElektronenstrahls, ein zu inspizierendes Substrat als ein primärer Strahlzu bestrahlen; Projizieren von mindestens einem von einem sekundären Elektron,einem reflektierten Elektron und einem zurückgestreuten Elektron, dievon dem Substrat generiert werden, das durch den Elektronenstrahl bestrahltwurde, als ein sekundärerStrahl, um eine Bildgebung des sekundären Strahls zu bewirken; Erfasseneines Bildes, das durch die Bildgebung des sekundären Strahlsbewirkt wird, und Ausgeben eines Signals, um ein eindimensionalesoder zweidimensionales Bild einer Fläche des Substrats zu bilden;und Generieren einer elektromagnetischen Welle und Veranlassender elektromagnetischen Welle, eine Stelle der Fläche desSubstrats zu bestrahlen, in der der sekundäre Strahl generiert wird.
[17] Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinrichtung,umfassend ein Substratinspektionsverfahren, wobei das Substratinspektionsverfahreninkludiert: Emittieren eines Elektronenstrahls und Veranlassen desElektronenstrahls, ein zu inspizierendes Substrat zu bestrahlen,das einen Isolator darauf ausgebildet hat, als ein primärer Strahlunter einer Bedingung derart, dass der Isolator negativ geladenist; Projizieren von mindestens einem von einem sekundären Elektron,einem reflektierten Elektron und einem zurückgestreuten Elektron, dievon dem Substrat generiert werden, das durch den primären Strahl bestrahltwurde, als ein sekundärerStrahl, um eine Bildgebung des sekundären Strahls zu bewirken; und Erfasseneines Bildes, das durch die Bildgebung des sekundären Strahlsbewirkt wird, und Ausgeben eines Signals, um ein eindimensionalesoder zweidimensionales Bild einer Fläche des Substrats zu bilden.
[18] Substratinspektionsvorrichtung, umfassend: eineElektronenstrahlbestrahlungseinrichtung, die einen Elektronenstrahlemittiert und den Elektronenstrahl veranlasst, ein zu inspizierendesSubstrat als ein primärerStrahl zu bestrahlen; einen Elektronenstrahldetektor, der exklusivein reflektiertes Elektron unter Elektronen erfasst, die von demSubstrat generiert werden, das durch den primären Strahl bestrahlt wurde,wobei das reflektierte Elektron eine Energie unmittelbar nach Generierung davonhat, die im wesentlichen einer einfallenden Energie des primären Strahls äquivalentist; und ein Abbildungsprojektionsoptiksystem, das das reflektierteElektron exklusiv als ein sekundärerStrahl projiziert und eine Bildgebung des sekundären Strahls in dem Elektronenstrahldetektorzu einem Inspektionsbild von einer oder zwei Dimensionen bewirkt.
[19] Substratinspektionsvorrichtung, umfassend: eineElektronenstrahlbestrahlungseinrichtung, die einen Elektronenstrahlemittiert und den Elektronenstrahl veranlasst, ein zu inspizierendesSubstrat als ein primärerStrahl zu bestrahlen; einen Elektronenstrahldetektor, der einreflektiertes Elektron unter Elektronen erfasst, die von dem Substratgeneriert werden, das durch den primären Strahl bestrahlt wurde,wobei das reflektierte Elektron eine Energie unmittelbar nach Generierungdavon aufweist, die im wesentlichen einer einfallenden Energie desprimärenStrahls äquivalentist; ein Abbildungsprojektionsoptiksystem, das das reflektierteElektron als einen sekundärenStrahl projiziert, und eine Bildgebung des sekundären Strahlsin dem Elektronenstrahldetektor als ein Inspektionsbild von eineroder zwei Dimensionen bewirkt; und eine Steuervorrichtung,die mindestens eines von der Elektronenstrahlbestrahlungseinrichtung,dem Abbildungsprojektionsoptiksystem und dem Elektronenstrahldetektorauf der Basis von mindestens einem von einem ersten, einem zweitenund einem dritten geschätztenWert steuert, wobei der erste geschätzte Wert ein Ausmaß einerVerzerrung des Inspektionsbildes darstellt, der zweite geschätzte Wertein S/N eines Signals darstellt, das von dem Elektronenstrahldetektorausgegeben wird, und der dritte geschätzte Wert ein Ausmaß einerDifferenz im Kontrast unter Materialien in dem Inspektionsbild darstellt,wenn ein Bereich des zu inspizierenden Substrats aus einer Vielzahlvon unterschiedlichen Materialien gebildet wird.
[20] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 19,worin die Steuervorrichtung einfallende Energie des primären Strahlsbasierend auf mindestens einem von den ersten bis dritten geschätzten Wertensteuert.
[21] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 19,die ferner eine Rauschelektrodenablenkeinrichtung umfasst, um einRauschelektron mit Ausnahme des reflektierten Elektrons abzulenkenum zu verhindern, dass das Rauschelektron in den Elektronenstrahldetektoreintritt.
[22] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 19,die ferner eine Rauschelektronenabschirmung umfasst, um ein Rauschelektronmit Ausnahme des reflektierten Elektrons abzuschirmen um zu verhindern,dass das Rauschelektron in den Elektronenstrahldetektor eintritt.
[23] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 22,wobei die Rauschelektronenabschirmung eine erste Elektrode hat,die ein negatives elektrisches Feld anregt, um einen Durchgang desRauschelektrons dort durch zu verhindern.
[24] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 21,die ferner eine Rauschelektronenfallstelle umfasst, um das Rauschelektroneinzufangen, das verhindert wird, in den Elektronenstrahldetektoreinzutreten.
[25] Substratinspektionsvorrichtung nach Anspruch 24,worin die Rauschelektronenfallstelle eine zweite Elektrode hat,an die eine positive Spannung anzulegen ist.
[26] Substratinspektionsverfahren, umfassend: Emittiereneines Elektronenstrahls und Veranlassen des Elektronenstrahls, einzu inspizierendes Substrat als ein primärer Strahl zu bestrahlen; exklusivesProjizieren eines reflektierten Elektrons unter Elektronen, dievon dem Substrat generiert werden, das durch den primären Strahlbestrahlt wurde, als ein sekundärerStrahl, um eine Bildgebung des sekundären Strahls zu einem Inspektionsbildvon einer oder zwei Dimensionen zu bewirken, wobei das reflektierteElektron eine Energie unmittelbar nach Generierung davon aufweist,die im wesentlichen einer einfallenden Energie des primären Strahls äquivalentist; und Erfassen des reflektierten Elektrons bei der Bildgebungdes sekundärenStrahls, um ein Signal auszugeben, um das Inspektionsbild von eineroder zwei Dimensionen zu bilden.
[27] Substratinspektionsverfahren, umfassend: Emittiereneines Elektronenstrahls und Veranlassen des Elektronenstrahls, einzu inspizierendes Substrat als ein primärer Strahl zu bestrahlen; Projiziereneines reflektierten Elektrons unter Elektronen, die von dem Substratgeneriert werden, das durch den primären Strahl bestrahlt wurde,als ein sekundärerStrahl, um eine Bildgebung des sekundären Strahls zu einem Inspektionsbildvon einer oder zwei Dimensionen zu bewirken, wobei das reflektierte Elektroneine Energie unmittelbar nach Generierung davon aufweist, die imwesentlichen einer einfallenden Energie des primären Strahls äquivalentist; Erfassen des reflektierten Elektrons bei der Bildgebungdes sekundärenStrahls, um ein Signal auszugeben, um das Inspektionsbild von eineroder zwei Dimensionen zu bilden; und Steuern von mindestenseiner von der Bestrahlung des primären Strahls, einer Trajektoriedes sekundärenStrahls und der Erfassung der Elektronen auf der Basis von mindestenseinem von einem ersten, einem zweiten und einem dritten geschätzten Wert, wobeider erste geschätzteWert ein Ausmaß einer Verzerrungdes Inspektionsbildes darstellt, der zweite geschätzte Wertein S/N des Signals darstellt, um das Inspektionsbild zu bilden,und der dritte geschätzteWert ein Ausmaß einerDifferenz im Kon trast zwischen Materialien in dem Inspektionsbild darstellt,wenn ein Bereich des zu inspizierenden Substrats aus einer Vielzahlvon unterschiedlichen Materialien gebildet wird.
[28] Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinrichtung,umfassend ein Substratinspektionsverfahren, wobei das Substratinspektionsverfahreninkludiert: Emittieren eines Elektronenstrahls und Veranlassen desElektronenstrahls, ein zu inspizierendes Substrat als ein primärer Strahlzu bestrahlen; exklusives Projizieren eines reflektierten Elektrons unterElektronen, die von dem Substrat generiert werden, das durch denprimärenStrahl bestrahlt wurde, als ein sekundärer Strahl, um eine Bildgebung dessekundärenStrahls zu einem Inspektionsbild von einer oder zwei Dimensionenzu bewirken, wobei das reflektierte Elektron eine Energie unmittelbarnach Generierung davon aufweist, die im wesentlichen einer einfallendenEnergie des primärenStrahls äquivalentist; und Erfassen des reflektierten Elektrons bei der Bildgebungdes sekundärenStrahls, um ein Signal auszugeben, um das Inspektionsbild von eineroder zwei Dimensionen zu bilden.
[29] Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinrichtung,umfassend ein Substratinspektionsverfahren, wobei das Substratinspektionsverfahreninkludiert: Emittieren eines Elektronenstrahls und Veranlassen desElektronenstrahls, ein zu inspizierendes Substrat als ein primärer Strahlzu bestrahlen; Projizieren eines reflektierten Elektrons unterElektronen, die von dem Substrat generiert werden, das durch denprimärenStrahl bestrahlt wurde, als ein sekundärer Strahl, um eine Bildgebungdes sekundären Strahlszu einem Inspektionsbild von einer oder zwei Dimensionen zu bewirken,wobei das reflektierte Elektron eine Energie unmittelbar nach Generierung davonaufweist, die im wesentlichen einer einfallenden Energie des primären Strahls äquivalentist; Erfassen des reflektierten Elektrons bei der Bildgebungdes sekundärenStrahls, um ein Signal auszugeben, um das Inspektionsbild von eineroder zwei Dimensionen zu bilden; und Steuern von mindestenseiner von der Bestrahlung des primären Strahls, einer Trajektoriedes sekundärenStrahls und der Erfassung der Elektronen auf der Basis von mindestenseinem von einem ersten, einem zweiten und einem dritten geschätzten Wert, wobeider erste geschätzteWert ein Ausmaß einer Verzerrungdes Inspektionsbildes darstellt, der zweite geschätzte Wertein S/N des Signals darstellt, um das Inspektionsbild zu bilden,und der dritte geschätzteWert ein Ausmaß einerDifferenz im Kontrast unter Materialien in dem Inspektionsbild darstellt,wenn ein Bereich des zu inspizierenden Substrats aus einer Vielzahlvon unterschiedlichen Materialien besteht.

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