JP2002340826A - 基板検査方法および基板検査装置 - Google Patents
基板検査方法および基板検査装置Info
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- JP2002340826A JP2002340826A JP2001137649A JP2001137649A JP2002340826A JP 2002340826 A JP2002340826 A JP 2002340826A JP 2001137649 A JP2001137649 A JP 2001137649A JP 2001137649 A JP2001137649 A JP 2001137649A JP 2002340826 A JP2002340826 A JP 2002340826A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板上に生じるコンタミネーションを低減す
ることができる基板検査方法および基板検査装置を提供
する。 【解決手段】 基板検査装置１は、ウェハ２が配置され
るチャンバー３を有している。このチャンバー３には、
当該チャンバー３内部を減圧排気するためのターボ分子
ポンプ５が接続され、このターボ分子ポンプ５の下流側
にはドライポンプ６が接続されている。チャンバー３内
にはＳＥＭ８が配設され、このＳＥＭ８は、ウェハ２上
に電子ビームを走査させ、その時にウェハ２の表面から
放出される２次電子像を観察し、ウェハ２表面の画像
（ＳＥＭ画像）を生成する。また、チャンバー３には、
Ｏ2含有ガスをチャンバー３内に供給するガス供給系９
が接続されている。Ｏ2含有ガスとしては、Ｏ2と不活性
ガス（ＡｒやＮ2等）との混合ガスを使用するのが好ま
しい。
ることができる基板検査方法および基板検査装置を提供
する。 【解決手段】 基板検査装置１は、ウェハ２が配置され
るチャンバー３を有している。このチャンバー３には、
当該チャンバー３内部を減圧排気するためのターボ分子
ポンプ５が接続され、このターボ分子ポンプ５の下流側
にはドライポンプ６が接続されている。チャンバー３内
にはＳＥＭ８が配設され、このＳＥＭ８は、ウェハ２上
に電子ビームを走査させ、その時にウェハ２の表面から
放出される２次電子像を観察し、ウェハ２表面の画像
（ＳＥＭ画像）を生成する。また、チャンバー３には、
Ｏ2含有ガスをチャンバー３内に供給するガス供給系９
が接続されている。Ｏ2含有ガスとしては、Ｏ2と不活性
ガス（ＡｒやＮ2等）との混合ガスを使用するのが好ま
しい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板の表面に形成
されたパターン等を検査する基板検査方法および基板検
査装置に関するものである。
されたパターン等を検査する基板検査方法および基板検
査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】基板の表面に形成されたパターン等を検
査する方法としては、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）を用いて基板表面の状態を観察することが知られて
いる。
査する方法としては、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）を用いて基板表面の状態を観察することが知られて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、ＳＥＭによる基板表面の観察中に、
基板上にコンタミネーションが発生し、配線パターンの
幅が大きくなったり、ホールが小さくなったりする等の
問題があった。
来技術においては、ＳＥＭによる基板表面の観察中に、
基板上にコンタミネーションが発生し、配線パターンの
幅が大きくなったり、ホールが小さくなったりする等の
問題があった。
【０００４】本発明の目的は、基板上に生じるコンタミ
ネーションを低減することができる基板検査方法および
基板検査装置を提供することである。
ネーションを低減することができる基板検査方法および
基板検査装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を重ねた結果、所定の真空度に減圧されたチャンバー内
に残留しているハイドロカーボン（ＨＣ）により、基板
上にコンタミネーションが発生することを見出した。具
体的には、チャンバー内に存在するＨＣが、分極した
り、電子ビームとの衝突により電離して負イオンが発生
し、これらの分極したＨＣ分子やＨＣイオンが、基板の
表面にたまった正のチャージ（電荷）に引き寄せられ、
基板の表面にカーボン化合物としてデポされる。そし
て、更に検討を重ねた結果、チャンバー内にＯ2イオン
を発生させると、分極したＨＣ分子やＨＣイオンがＯ2
イオンと反応するようになるため、基板上に堆積される
カーボンが低減されることを見出し、本発明を完成させ
るに至った。
を重ねた結果、所定の真空度に減圧されたチャンバー内
に残留しているハイドロカーボン（ＨＣ）により、基板
上にコンタミネーションが発生することを見出した。具
体的には、チャンバー内に存在するＨＣが、分極した
り、電子ビームとの衝突により電離して負イオンが発生
し、これらの分極したＨＣ分子やＨＣイオンが、基板の
表面にたまった正のチャージ（電荷）に引き寄せられ、
基板の表面にカーボン化合物としてデポされる。そし
て、更に検討を重ねた結果、チャンバー内にＯ2イオン
を発生させると、分極したＨＣ分子やＨＣイオンがＯ2
イオンと反応するようになるため、基板上に堆積される
カーボンが低減されることを見出し、本発明を完成させ
るに至った。
【０００６】即ち、本発明は、チャンバー内に配置され
た基板の表面を検査する基板検査方法であって、チャン
バー内を減圧するステップと、チャンバー内に、Ｏ2を
含むガスを供給するステップと、走査型電子顕微鏡より
基板上に電子ビームを照射して基板の表面の画像を生成
するステップとを含むことを特徴とするものである。
た基板の表面を検査する基板検査方法であって、チャン
バー内を減圧するステップと、チャンバー内に、Ｏ2を
含むガスを供給するステップと、走査型電子顕微鏡より
基板上に電子ビームを照射して基板の表面の画像を生成
するステップとを含むことを特徴とするものである。
【０００７】このように所定の真空度に減圧されたチャ
ンバー内にＯ2を含むガスを供給することにより、走査
型電子顕微鏡より基板上に電子ビームを照射したとき
に、チャンバー内にＯ2イオンが発生するようになる。
そして、このＯ2イオンが、分極したＨＣ分子やＨＣイ
オンと優先的に反応するため、基板の表面にたまった正
電荷に引き寄せられるＨＣガス分子やＨＣイオンが低減
される。これにより、ＨＣに起因したコンタミネーショ
ンが低減される。
ンバー内にＯ2を含むガスを供給することにより、走査
型電子顕微鏡より基板上に電子ビームを照射したとき
に、チャンバー内にＯ2イオンが発生するようになる。
そして、このＯ2イオンが、分極したＨＣ分子やＨＣイ
オンと優先的に反応するため、基板の表面にたまった正
電荷に引き寄せられるＨＣガス分子やＨＣイオンが低減
される。これにより、ＨＣに起因したコンタミネーショ
ンが低減される。
【０００８】好ましくは、Ｏ2を含むガスとして、Ｏ2と
不活性ガスとの混合ガスを使用する。これにより、Ｏ2
を含むガスの管理を容易に行うことができる。
不活性ガスとの混合ガスを使用する。これにより、Ｏ2
を含むガスの管理を容易に行うことができる。
【０００９】この場合、不活性ガスとしてＡｒを使用す
るのが好ましい。これにより、Ｏ2のイオン化が進みや
すくなるので、Ｏ2イオンと分極したＨＣ分子やＨＣイ
オンとの反応が促進される。
るのが好ましい。これにより、Ｏ2のイオン化が進みや
すくなるので、Ｏ2イオンと分極したＨＣ分子やＨＣイ
オンとの反応が促進される。
【００１０】また、好ましくは、Ｏ2を含むガスをチャ
ンバー内に供給するときに、チャンバー内の圧力が１×
１０-7〜１×１０-5ＴｏｒｒとなるようにＯ2を含むガ
スの供給量を調整する。これにより、適正量のＯ2がチ
ャンバー内に供給されるため、ＨＣに起因したコンタミ
ネーションをより低減できると共に、チャンバー内部は
所望の真空度に確保されるため、走査型電子顕微鏡によ
る基板表面の観察時に、画質の良い画像を得ることがで
きる。
ンバー内に供給するときに、チャンバー内の圧力が１×
１０-7〜１×１０-5ＴｏｒｒとなるようにＯ2を含むガ
スの供給量を調整する。これにより、適正量のＯ2がチ
ャンバー内に供給されるため、ＨＣに起因したコンタミ
ネーションをより低減できると共に、チャンバー内部は
所望の真空度に確保されるため、走査型電子顕微鏡によ
る基板表面の観察時に、画質の良い画像を得ることがで
きる。
【００１１】また、本発明は、チャンバー内に配置され
た基板の表面を検査する基板検査装置であって、チャン
バー内を減圧排気する減圧手段と、チャンバー内に、Ｏ
2を含むガスを供給するガス供給手段と、基板上に電子
ビームを照射して基板の表面の画像を生成する走査型電
子顕微鏡とを備えることを特徴とするものである。
た基板の表面を検査する基板検査装置であって、チャン
バー内を減圧排気する減圧手段と、チャンバー内に、Ｏ
2を含むガスを供給するガス供給手段と、基板上に電子
ビームを照射して基板の表面の画像を生成する走査型電
子顕微鏡とを備えることを特徴とするものである。
【００１２】このようにガス供給手段によりチャンバー
内にＯ2を含むガスを供給することにより、走査型電子
顕微鏡より基板上に電子ビームを照射したときに、チャ
ンバー内にＯ2イオンが発生するようになる。そして、
このＯ2イオンが、分極したＨＣ分子やＨＣイオンと優
先的に反応するため、基板の表面にたまった正電荷に引
き寄せられるＨＣガス分子やＨＣイオンが低減される。
これにより、ＨＣに起因したコンタミネーションが低減
される。
内にＯ2を含むガスを供給することにより、走査型電子
顕微鏡より基板上に電子ビームを照射したときに、チャ
ンバー内にＯ2イオンが発生するようになる。そして、
このＯ2イオンが、分極したＨＣ分子やＨＣイオンと優
先的に反応するため、基板の表面にたまった正電荷に引
き寄せられるＨＣガス分子やＨＣイオンが低減される。
これにより、ＨＣに起因したコンタミネーションが低減
される。
【００１３】好ましくは、ガス供給手段は、チャンバー
に設けられ、Ｏ2を含むガスをチャンバー内にリークさ
せるリークバルブを有する。これにより、チャンバー内
部の圧力を所望の真空度に維持するためのＯ2を含むガ
スの供給流量の調整が容易に行える。
に設けられ、Ｏ2を含むガスをチャンバー内にリークさ
せるリークバルブを有する。これにより、チャンバー内
部の圧力を所望の真空度に維持するためのＯ2を含むガ
スの供給流量の調整が容易に行える。
【００１４】また、好ましくは、減圧手段は、チャンバ
ーに接続されたターボ分子ポンプと、ターボ分子ポンプ
の下流側に設けられたドライポンプとを有する。これに
より、２次ポンプとして油圧式のロータリーポンプを使
用した場合のように油がチャンバー内に戻る逆拡散が無
くなるため、チャンバー内に存在するＨＣを低減でき
る。
ーに接続されたターボ分子ポンプと、ターボ分子ポンプ
の下流側に設けられたドライポンプとを有する。これに
より、２次ポンプとして油圧式のロータリーポンプを使
用した場合のように油がチャンバー内に戻る逆拡散が無
くなるため、チャンバー内に存在するＨＣを低減でき
る。
【００１５】さらに、好ましくは、チャンバー内の圧力
を検出する圧力センサを更に備える。これにより、チャ
ンバー内部の圧力を所望の真空度に維持するため調整が
簡単かつ確実に行える。
を検出する圧力センサを更に備える。これにより、チャ
ンバー内部の圧力を所望の真空度に維持するため調整が
簡単かつ確実に行える。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る基板検査方法
および装置の好適な実施形態について図面を参照して説
明する。
および装置の好適な実施形態について図面を参照して説
明する。
【００１７】図１は、本発明に係る基板検査装置の一実
施形態の概略を示す構成図である。同図において、本実
施形態の基板検査装置１は、ウェハ（基板）２上に形成
された配線用パターン等の検査を行うものである。基板
検査装置１はチャンバー３を有し、このチャンバー３内
には、ウェハ２を支持するＸＹステージ４が配置されて
いる。
施形態の概略を示す構成図である。同図において、本実
施形態の基板検査装置１は、ウェハ（基板）２上に形成
された配線用パターン等の検査を行うものである。基板
検査装置１はチャンバー３を有し、このチャンバー３内
には、ウェハ２を支持するＸＹステージ４が配置されて
いる。
【００１８】チャンバー３には、当該チャンバー３内部
を減圧排気するためのターボ分子ポンプ５が接続され、
このターボ分子ポンプ５の下流側には、粗引きポンプと
してのドライポンプ６が接続されている。これらターボ
分子ポンプ５及びドライポンプ６を駆動することで、チ
ャンバー３内は所望の真空度まで減圧される。また、チ
ャンバー３には、当該チャンバー３内の圧力を検出する
圧力センサ７が接続されている。
を減圧排気するためのターボ分子ポンプ５が接続され、
このターボ分子ポンプ５の下流側には、粗引きポンプと
してのドライポンプ６が接続されている。これらターボ
分子ポンプ５及びドライポンプ６を駆動することで、チ
ャンバー３内は所望の真空度まで減圧される。また、チ
ャンバー３には、当該チャンバー３内の圧力を検出する
圧力センサ７が接続されている。
【００１９】チャンバー３内においてＸＹステージ４の
上方には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）８が配設されて
いる。このＳＥＭ８は、ウェハ２上に電子ビームを走査
させ、その時にウェハ２の表面から放出される２次電子
像を観察し、ウェハ２表面の画像（ＳＥＭ画像）を生成
する。このＳＥＭ画像は制御装置（図示せず）に送ら
れ、この制御装置において配線用パターンの寸法測定な
どの解析が行われる。
上方には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）８が配設されて
いる。このＳＥＭ８は、ウェハ２上に電子ビームを走査
させ、その時にウェハ２の表面から放出される２次電子
像を観察し、ウェハ２表面の画像（ＳＥＭ画像）を生成
する。このＳＥＭ画像は制御装置（図示せず）に送ら
れ、この制御装置において配線用パターンの寸法測定な
どの解析が行われる。
【００２０】また、チャンバー３には、Ｏ2を含むガス
（以下、Ｏ2含有ガスという）をチャンバー３内に供給
するガス供給系９が接続されている。ガス供給系９は、
Ｏ2含有ガスが充填されたガスボンベ１０と、チャンバ
ー３に設けられ、ガスボンベ１０からのＯ2含有ガスを
チャンバー３内にリークさせるリークバルブ１１とを有
している。
（以下、Ｏ2含有ガスという）をチャンバー３内に供給
するガス供給系９が接続されている。ガス供給系９は、
Ｏ2含有ガスが充填されたガスボンベ１０と、チャンバ
ー３に設けられ、ガスボンベ１０からのＯ2含有ガスを
チャンバー３内にリークさせるリークバルブ１１とを有
している。
【００２１】ここで、Ｏ2含有ガスとしては、ガスの管
理の容易さを考慮して、Ｏ2と不活性ガス（ＡｒやＮ
2等）との混合ガスを使用するのが好ましい。また、こ
の時のＯ2の含有率は、５〜３０％であるのが好まし
い。この場合には、ＳＥＭ８によるウェハ２表面の検査
に対して最適な量のＯ2をチャンバー３内に供給するこ
とが可能となる。
理の容易さを考慮して、Ｏ2と不活性ガス（ＡｒやＮ
2等）との混合ガスを使用するのが好ましい。また、こ
の時のＯ2の含有率は、５〜３０％であるのが好まし
い。この場合には、ＳＥＭ８によるウェハ２表面の検査
に対して最適な量のＯ2をチャンバー３内に供給するこ
とが可能となる。
【００２２】ＳＥＭ８が配置されたチャンバー３内部
は、高真空たとえば１×１０-5Ｔｏｒｒ以下に維持する
必要がある。そこで、ごく少量（例えば０．００１ｃｃ
／ｍｉｎ程度）のＯ2含有ガスがチャンバー３内に導入
されるようにリークバルブ１１の開度を調整する。この
とき、Ｏ2含有ガスを常時チャンバー３内に供給する
と、リークバルブ１１の開度を一度調整すれば、その後
でリークバルブ１１を頻繁に開閉させなくて済む。ま
た、チャンバー３内に導入されるＯ2含有ガスの流量が
極めて少ないため、ガスボンベ１０として大容量ボンベ
を使用すれば、長期間にわたってガスボンベ１０の交換
やメンテナンスが不要となる。
は、高真空たとえば１×１０-5Ｔｏｒｒ以下に維持する
必要がある。そこで、ごく少量（例えば０．００１ｃｃ
／ｍｉｎ程度）のＯ2含有ガスがチャンバー３内に導入
されるようにリークバルブ１１の開度を調整する。この
とき、Ｏ2含有ガスを常時チャンバー３内に供給する
と、リークバルブ１１の開度を一度調整すれば、その後
でリークバルブ１１を頻繁に開閉させなくて済む。ま
た、チャンバー３内に導入されるＯ2含有ガスの流量が
極めて少ないため、ガスボンベ１０として大容量ボンベ
を使用すれば、長期間にわたってガスボンベ１０の交換
やメンテナンスが不要となる。
【００２３】なお、ガス供給系９に使用する開閉バルブ
は、特にリークバルブ１１には限定されず、チャンバー
３内を高真空に維持できる程度の量のＯ2含有ガスをチ
ャンバー３内に供給できるものであれば良い。
は、特にリークバルブ１１には限定されず、チャンバー
３内を高真空に維持できる程度の量のＯ2含有ガスをチ
ャンバー３内に供給できるものであれば良い。
【００２４】以上のように構成した基板検査装置１にお
いて、ＸＹステージ４上に置かれたウェハ２表面の検査
を行う場合、ターボ分子ポンプ５及びドライポンプ６を
駆動してチャンバー３内部を減圧排気すると共に、リー
クバルブ１１を開いて、適正量のＯ2含有ガスをチャン
バー３内に導入する。その状態で、ＳＥＭ８よりウェハ
２上に電子ビームを照射してウェハ２表面のＳＥＭ画像
を生成し、この画像情報に基づいてウェハ２表面に形成
された配線用パターンの寸法測定などを行う。
いて、ＸＹステージ４上に置かれたウェハ２表面の検査
を行う場合、ターボ分子ポンプ５及びドライポンプ６を
駆動してチャンバー３内部を減圧排気すると共に、リー
クバルブ１１を開いて、適正量のＯ2含有ガスをチャン
バー３内に導入する。その状態で、ＳＥＭ８よりウェハ
２上に電子ビームを照射してウェハ２表面のＳＥＭ画像
を生成し、この画像情報に基づいてウェハ２表面に形成
された配線用パターンの寸法測定などを行う。
【００２５】ところで、ＳＥＭによる配線用パターンの
寸法測定時においては、図２に示すように、配線用パタ
ーンＰの幅寸法が増大し、同一個所を再測定（繰り返し
測定）したときに測定値が変わってしまうことがある。
また、ＳＥＭによるウェハ表面の観察中に、ウェハ表面
から２次電子が発生しづらくなり、良好な観察ができな
くなること等もある。この原因は、高真空のチャンバー
内部に存在するハイドロカーボン（ＨＣ）によるものと
考えられる。
寸法測定時においては、図２に示すように、配線用パタ
ーンＰの幅寸法が増大し、同一個所を再測定（繰り返し
測定）したときに測定値が変わってしまうことがある。
また、ＳＥＭによるウェハ表面の観察中に、ウェハ表面
から２次電子が発生しづらくなり、良好な観察ができな
くなること等もある。この原因は、高真空のチャンバー
内部に存在するハイドロカーボン（ＨＣ）によるものと
考えられる。
【００２６】ＨＣは空気中に一定量存在しているため、
例えばウェハをチャンバー内に搬入するときに、チャン
バー内にＨＣが入ってしまうことがある。また、ターボ
分子ポンプの下流側に配置される粗引きポンプとして油
圧式ロータリーポンプを使用した場合には、オイルの逆
拡散によってチャンバー内にＨＣが入ることもある。さ
らに、ＳＥＭによる観察対象の一つであるフォトレジス
ト自体がカーボンを含んでいるため、ウェハがチャンバ
ー内に搬入されることでレジストパターンからＨＣが発
生する。また、レジストパターンに電子ビームが照射さ
れる事によっても、ＨＣが大量に発生する（カーボナイ
ゼーション）。このようにして生じたＨＣはチャンバー
内に残留し、その一部がチャンバー側壁に付着して長期
間にわたってチャンバー内にとどまり、チャンバー内部
の真空度の向上を妨げる。このようなチャンバー内に残
留しているＨＣによって、ウェハにコンタミネーション
が発生する。その理由を、以下に述べる。
例えばウェハをチャンバー内に搬入するときに、チャン
バー内にＨＣが入ってしまうことがある。また、ターボ
分子ポンプの下流側に配置される粗引きポンプとして油
圧式ロータリーポンプを使用した場合には、オイルの逆
拡散によってチャンバー内にＨＣが入ることもある。さ
らに、ＳＥＭによる観察対象の一つであるフォトレジス
ト自体がカーボンを含んでいるため、ウェハがチャンバ
ー内に搬入されることでレジストパターンからＨＣが発
生する。また、レジストパターンに電子ビームが照射さ
れる事によっても、ＨＣが大量に発生する（カーボナイ
ゼーション）。このようにして生じたＨＣはチャンバー
内に残留し、その一部がチャンバー側壁に付着して長期
間にわたってチャンバー内にとどまり、チャンバー内部
の真空度の向上を妨げる。このようなチャンバー内に残
留しているＨＣによって、ウェハにコンタミネーション
が発生する。その理由を、以下に述べる。
【００２７】図３は、ウェハ上のパターンに電子ビーム
を照射した場合のウェハ表面からの電子の放出特性を示
したものである。図中、横軸は電子ビームを照射する時
の加速電圧を示し、縦軸は入射電子量と放出電子量との
比（Ｉout／Ｉin）を示している。なお、説明の簡略化
のために、入射電子は１次電子、放出電子は２次電子と
考える。また、反射電子や材料のイオン化による電荷の
移動等については、絶対量が少ないため、ここでは考慮
しないものとする。また、ウェハを通じてのＸＹステー
ジへの電荷の移動についても、ここでは考慮に入れない
ものとする。
を照射した場合のウェハ表面からの電子の放出特性を示
したものである。図中、横軸は電子ビームを照射する時
の加速電圧を示し、縦軸は入射電子量と放出電子量との
比（Ｉout／Ｉin）を示している。なお、説明の簡略化
のために、入射電子は１次電子、放出電子は２次電子と
考える。また、反射電子や材料のイオン化による電荷の
移動等については、絶対量が少ないため、ここでは考慮
しないものとする。また、ウェハを通じてのＸＹステー
ジへの電荷の移動についても、ここでは考慮に入れない
ものとする。
【００２８】図３において、加速電圧がＶ0，Ｖ1の時
に、ウェハ表面で１次電子の量と２次電子の量とが釣り
合う。ただし、加速電圧がＶ0の状態では不安定なた
め、ウェハ表面がチャージアップしないためには、Ｖ1
の加速電圧で使用するのが望ましい。一般的なＳＤ−Ｓ
ＥＭ（測長ＳＥＭ）による基板検査においては、ウェハ
表面に近い部分からの情報を効率良く収集するために、
通常５００〜８００Ｖの加速電圧が利用されている。ま
た、一般的なＤＲ−ＳＥＭ（欠陥検査ＳＥＭ）による基
板検査においては、通常６００〜１０００Ｖの加速電圧
が利用されている。これに対して、Ｖ1の電圧値として
は、パターンが絶縁材料の場合では通常８００Ｖ以上、
パターンが導電性材料の場合でも１５００Ｖ以上となる
ことが多い。つまり、ＳＤ−ＳＥＭやＤＲ−ＳＥＭでの
オペレーションは、通常は領域Ｂで行われる。
に、ウェハ表面で１次電子の量と２次電子の量とが釣り
合う。ただし、加速電圧がＶ0の状態では不安定なた
め、ウェハ表面がチャージアップしないためには、Ｖ1
の加速電圧で使用するのが望ましい。一般的なＳＤ−Ｓ
ＥＭ（測長ＳＥＭ）による基板検査においては、ウェハ
表面に近い部分からの情報を効率良く収集するために、
通常５００〜８００Ｖの加速電圧が利用されている。ま
た、一般的なＤＲ−ＳＥＭ（欠陥検査ＳＥＭ）による基
板検査においては、通常６００〜１０００Ｖの加速電圧
が利用されている。これに対して、Ｖ1の電圧値として
は、パターンが絶縁材料の場合では通常８００Ｖ以上、
パターンが導電性材料の場合でも１５００Ｖ以上となる
ことが多い。つまり、ＳＤ−ＳＥＭやＤＲ−ＳＥＭでの
オペレーションは、通常は領域Ｂで行われる。
【００２９】このとき、図３から分かるように、パター
ン表面は正にチャージされる。定常状態では、この電荷
に引かれて１次電子がウェハ表面の近傍で加速され、Ｖ
1に対応するエネルギーでパターンに衝突する。逆に言
えば、この状態になるまで、パターン表面に正電荷がた
まることになる。
ン表面は正にチャージされる。定常状態では、この電荷
に引かれて１次電子がウェハ表面の近傍で加速され、Ｖ
1に対応するエネルギーでパターンに衝突する。逆に言
えば、この状態になるまで、パターン表面に正電荷がた
まることになる。
【００３０】一方、チャンバー内に存在するＨＣは、図
４に示すように、電界が存在する条件下では容易に分極
したり、電子ビームとの衝突によって電離して負イオン
が発生する。そして、分極したＨＣ分子やＨＣイオン
は、パターンＰの表面の正電荷に引き寄せられて、電子
ビームの照射されているパターンＰに集まり、そのパタ
ーンＰにカーボン化合物としてデポされる。その結果、
ＳＥＭによるウェハ表面の観察中にイメージの劣化や観
察対象物の形状の変化が生じたり、繰り返し測定におけ
る測定値のシフト等が生じる。
４に示すように、電界が存在する条件下では容易に分極
したり、電子ビームとの衝突によって電離して負イオン
が発生する。そして、分極したＨＣ分子やＨＣイオン
は、パターンＰの表面の正電荷に引き寄せられて、電子
ビームの照射されているパターンＰに集まり、そのパタ
ーンＰにカーボン化合物としてデポされる。その結果、
ＳＥＭによるウェハ表面の観察中にイメージの劣化や観
察対象物の形状の変化が生じたり、繰り返し測定におけ
る測定値のシフト等が生じる。
【００３１】これに対し本実施形態では、ＳＥＭ８によ
るウェハ２表面の観察時に、ガス供給系９によりチャン
バー３内に適度な量のＯ2含有ガスを導入するので、Ｈ
Ｃに起因したコンタミネーションを低減できる。その理
由を以下に述べる。
るウェハ２表面の観察時に、ガス供給系９によりチャン
バー３内に適度な量のＯ2含有ガスを導入するので、Ｈ
Ｃに起因したコンタミネーションを低減できる。その理
由を以下に述べる。
【００３２】ここで、Ｏ2含有ガスとして、Ｏ2とＡｒと
の混合ガスを使用する場合を考える。ＳＥＭ８よりパタ
ーンＰ上に電子ビームを走査させると、下記の反応が起
こり、Ｏ2イオン（Ｏ2 +）が電子ビームを照射している
近傍に発生する。
の混合ガスを使用する場合を考える。ＳＥＭ８よりパタ
ーンＰ上に電子ビームを走査させると、下記の反応が起
こり、Ｏ2イオン（Ｏ2 +）が電子ビームを照射している
近傍に発生する。
【００３３】 Ｏ2 ＋ ｅ- ⇒ Ｏ2 + ＋ ２ｅ- Ａｒ ＋ ｅ- ⇒ Ａｒ+ ＋ ２ｅ- Ａｒ ＋ ｅ- ⇒ Ａｒ* ＋ ｅ- Ｏ2 ＋ Ａｒ+ ⇒ Ｏ2 + ＋ Ａｒ Ｏ2 ＋ Ａｒ* ⇒ Ｏ2 + ＋ Ａｒ ＋ ｅ- このとき、Ｏ2含有ガスはＡｒを含んでいるため、Ａｒ
イオン（Ａｒ+）及びＡｒの活性種（Ａｒ*）も発生し、
これらＡｒイオン及びＡｒの活性種がＯ2と反応してＯ2
のイオン化が促進される。特に、Ａｒの活性種は、エネ
ルギーの高い状態に励起されて化学反応を起こしやすい
状態となっているため、Ｏ2のイオン化に効果的に寄与
する。
イオン（Ａｒ+）及びＡｒの活性種（Ａｒ*）も発生し、
これらＡｒイオン及びＡｒの活性種がＯ2と反応してＯ2
のイオン化が促進される。特に、Ａｒの活性種は、エネ
ルギーの高い状態に励起されて化学反応を起こしやすい
状態となっているため、Ｏ2のイオン化に効果的に寄与
する。
【００３４】そして、図５に示すように、Ｏ2イオンが
分極したＨＣ分子やＨＣイオンと優先的に反応するよう
になり、パターンＰの表面の正電荷に引かれるＨＣ分子
やＨＣイオンが少なくなる。これにより、パターンＰ上
へのカーボンの付着・堆積が軽減される。
分極したＨＣ分子やＨＣイオンと優先的に反応するよう
になり、パターンＰの表面の正電荷に引かれるＨＣ分子
やＨＣイオンが少なくなる。これにより、パターンＰ上
へのカーボンの付着・堆積が軽減される。
【００３５】以上において、チャンバー３内にＯ2含有
ガスを導入する際、好ましくは、チャンバー３内のガス
圧力が１×１０-7〜１×１０-5Ｔｏｒｒとなるように、
Ｏ2含有ガスの供給量を調整する。この場合には、適正
量のＯ2がチャンバー３内に供給されるため、コンタミ
ネーションの低減作用が促進される。また、チャンバー
３内部が高真空に確保されるため、ＳＥＭ８によるウェ
ハ２表面の観察時に、ピンぼけやノイズの少ない画質の
良い画像が得られる。
ガスを導入する際、好ましくは、チャンバー３内のガス
圧力が１×１０-7〜１×１０-5Ｔｏｒｒとなるように、
Ｏ2含有ガスの供給量を調整する。この場合には、適正
量のＯ2がチャンバー３内に供給されるため、コンタミ
ネーションの低減作用が促進される。また、チャンバー
３内部が高真空に確保されるため、ＳＥＭ８によるウェ
ハ２表面の観察時に、ピンぼけやノイズの少ない画質の
良い画像が得られる。
【００３６】以上のように本実施形態にあっては、ＨＣ
に起因したコンタミネーションを低減できるので、ＳＥ
Ｍ８によるウェハ２表面の観察中や繰り返し測定中に、
配線用パターンの幅が増大したり、コンタクトホールが
小さくなる等といった寸法測定値のシフト等を抑えるこ
とができる。これにより、測定回数を増やすこと等が可
能となるため、測定時におけるＳＮ比を向上させること
ができる。従って、ウェハ２上の配線用パターンの寸法
管理が容易に行える。また、ＳＥＭ８によるウェハ２の
観察時に、ウェハ２表面から２次電子が効率良く放出さ
れるため、配線用パターンやコンタクトホールの底部の
観察等も容易に行える。
に起因したコンタミネーションを低減できるので、ＳＥ
Ｍ８によるウェハ２表面の観察中や繰り返し測定中に、
配線用パターンの幅が増大したり、コンタクトホールが
小さくなる等といった寸法測定値のシフト等を抑えるこ
とができる。これにより、測定回数を増やすこと等が可
能となるため、測定時におけるＳＮ比を向上させること
ができる。従って、ウェハ２上の配線用パターンの寸法
管理が容易に行える。また、ＳＥＭ８によるウェハ２の
観察時に、ウェハ２表面から２次電子が効率良く放出さ
れるため、配線用パターンやコンタクトホールの底部の
観察等も容易に行える。
【００３７】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施形態は、ガスボンベ
１０に封入されたＯ2含有ガスをチャンバー３内に供給
するものであるが、基板検査装置１がクリーン環境下に
あるような場合には、チャンバー３内部が高真空に確保
されるように、Ｏ2含有ガスとして大気をチャンバー３
内に導入しても良い。
るものではない。例えば、上記実施形態は、ガスボンベ
１０に封入されたＯ2含有ガスをチャンバー３内に供給
するものであるが、基板検査装置１がクリーン環境下に
あるような場合には、チャンバー３内部が高真空に確保
されるように、Ｏ2含有ガスとして大気をチャンバー３
内に導入しても良い。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、Ｏ2を含むガスをチャ
ンバー内に供給するので、チャンバー内に存在するハイ
ドロカーボン（カーボンを含む気体）に起因したコンタ
ミネーションを低減できる。これにより、半導体製造に
おいて基板上の配線用パターンの寸法管理等といった製
品管理を容易に行うことができる。
ンバー内に供給するので、チャンバー内に存在するハイ
ドロカーボン（カーボンを含む気体）に起因したコンタ
ミネーションを低減できる。これにより、半導体製造に
おいて基板上の配線用パターンの寸法管理等といった製
品管理を容易に行うことができる。
【図１】本発明に係る基板検査装置の一実施形態の概略
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図２】ＳＥＭよるウェハ表面の観察中に、配線用パタ
ーンの幅寸法が増大する様子を示した図である。
ーンの幅寸法が増大する様子を示した図である。
【図３】ＳＥＭよりウェハ表面に電子ビームを照射した
ときの２次電子の放出特性を示した図である。
ときの２次電子の放出特性を示した図である。
【図４】ＳＥＭよるウェハ表面の観察中にコンタミネー
ションが発生する原理を示した図である。
ションが発生する原理を示した図である。
【図５】図１に示すチャンバー内にＯ2含有ガスを供給
したときに、ハイドロカーボンに起因したコンタミネー
ションが低減される原理を示した図である。
したときに、ハイドロカーボンに起因したコンタミネー
ションが低減される原理を示した図である。
１…基板検査装置、２…ウェハ（基板）、３…チャンバ
ー、５…ターボ分子ポンプ（減圧手段）、６…ドライポ
ンプ（減圧手段）、７…圧力センサ、８…走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）、９…ガス供給系（ガス供給手段）、１
１…リークバルブ。
ー、５…ターボ分子ポンプ（減圧手段）、６…ドライポ
ンプ（減圧手段）、７…圧力センサ、８…走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）、９…ガス供給系（ガス供給手段）、１
１…リークバルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｌ (72)発明者 恒岡 正年 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 Ｆターム(参考） 2G001 AA03 BA07 CA03 GA06 GA09 GA16 JA14 LA11 MA05 PA07 RA05 2G132 AA00 AD15 AF13 AL11 4M106 AA01 BA02 CA40 DB04 DB05 DB18 DB30 DJ04 DJ15 DJ20 5C001 AA08 BB03 CC04 DD01 5C033 KK01 KK03 KK05 KK09 UU03
Claims (8)
- 【請求項１】 チャンバー内に配置された基板の表面を
検査する基板検査方法であって、 前記チャンバー内を減圧するステップと、 前記チャンバー内に、Ｏ2を含むガスを供給するステッ
プと、 走査型電子顕微鏡より前記基板上に電子ビームを照射し
て前記基板の表面の画像を生成するステップとを含む基
板検査方法。 - 【請求項２】 前記Ｏ2を含むガスとして、前記Ｏ2と不
活性ガスとの混合ガスを使用する請求項１記載の基板検
査方法。 - 【請求項３】 前記不活性ガスとしてＡｒを使用する請
求項２記載の基板検査方法。 - 【請求項４】 前記Ｏ2を含むガスを前記チャンバー内
に供給するときに、前記チャンバー内の圧力が１×１０
-7〜１×１０-5Ｔｏｒｒとなるように前記Ｏ 2を含むガ
スの供給量を調整する請求項１〜３のいずれか一項記載
の基板検査方法。 - 【請求項５】 チャンバー内に配置された基板の表面を
検査する基板検査装置であって、 前記チャンバー内を減圧排気する減圧手段と、 前記チャンバー内に、Ｏ2を含むガスを供給するガス供
給手段と、 前記基板上に電子ビームを照射して前記基板の表面の画
像を生成する走査型電子顕微鏡とを備える基板検査装
置。 - 【請求項６】 前記ガス供給手段は、前記チャンバーに
設けられ、前記Ｏ2を含むガスを前記チャンバー内にリ
ークさせるリークバルブを有する請求項５記載の基板検
査装置。 - 【請求項７】 前記減圧手段は、前記チャンバーに接続
されたターボ分子ポンプと、前記ターボ分子ポンプの下
流側に設けられたドライポンプとを有する請求項５また
は６記載の基板検査装置。 - 【請求項８】 前記チャンバー内の圧力を検出する圧力
センサを更に備える請求項５〜７のいずれか一項記載の
基板検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001137649A JP2002340826A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 基板検査方法および基板検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001137649A JP2002340826A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 基板検査方法および基板検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002340826A true JP2002340826A (ja) | 2002-11-27 |
Family
ID=18984724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001137649A Pending JP2002340826A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 基板検査方法および基板検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002340826A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101369670B1 (ko) * | 2012-06-01 | 2014-03-06 | (주)오로스 테크놀로지 | 주사 전자 현미경 |
| JP2018100953A (ja) * | 2016-12-16 | 2018-06-28 | 住友金属鉱山株式会社 | マーキング方法および分析試料の作製方法 |
-
2001
- 2001-05-08 JP JP2001137649A patent/JP2002340826A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101369670B1 (ko) * | 2012-06-01 | 2014-03-06 | (주)오로스 테크놀로지 | 주사 전자 현미경 |
| JP2018100953A (ja) * | 2016-12-16 | 2018-06-28 | 住友金属鉱山株式会社 | マーキング方法および分析試料の作製方法 |
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