JP2013002910A - パターン検査方法およびパターン検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微細化あるいはハイアスペクト化された凹部を有する構造体に対するパターン検査の精度を向上させることができるパターン検査方法およびパターン検査装置を提供することである。
【解決手段】本発明の実施態様によれば、構造体が有する凹部にＸ線または真空紫外線を集光させ、前記集光させた前記Ｘ線または前記真空紫外線を前記凹部の内部において伝播させて前記凹部の底面に到達させ、前記底面で反射または前記底面を透過した前記Ｘ線または前記真空紫外線の強度を検出することにより前記凹部の欠陥の有無を検査することを特徴とするパターン検査方法が提供される。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、パターン検査方法およびパターン検査装置に関する。

半導体装置、フラットパネルディスプレイ、光記録媒体、ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）などの分野では、表面に微細な凹部が形成された構造体を有するパターンがリソグラフィ技術などを用いて製造されている。そして、例えば薄膜プロセスなどの製造工程中において、構造体上に形成された穴や溝などの凹部の欠陥や異物の検査が行われている。

しかしながら、近年、パターンの微細化やハイアスペクト化などにより、穴や溝などの凹部の底におけるエッチングの残りや、底あるいは膜中におけるゴミなどの異物残存などの検査が困難となっている。微細化あるいはハイアスペクト化された凹部を有するパターンにおいて、パターン検査の精度の向上が望まれている。

特開２００９−１０９２２７号公報

本発明が解決しようとする課題は、微細化あるいはハイアスペクト化された凹部を有するパターンに対するパターン検査の精度を向上させることができるパターン検査方法およびパターン検査装置を提供することである。

本発明の実施態様によれば、構造体が有する凹部にＸ線または真空紫外線を集光させ、前記集光させた前記Ｘ線または前記真空紫外線を前記凹部の内部において伝播させて前記凹部の底面に到達させ、前記底面で反射または前記底面を透過した前記Ｘ線または前記真空紫外線の強度を検出することにより前記凹部の欠陥の有無を検査することを特徴とするパターン検査方法が提供される。

本実施形態にかかるパターン検査方法における被検査体を例示する断面模式図である。 本実施形態にかかるパターン検査方法を表す断面模式図である。 波長と屈折率との関係の一例を例示するグラフ図である。 本実施形態にかかるパターン検査方法を表す断面模式図である。 軟Ｘ線が凹部内を伝播するときのシミュレーションの結果の一例を例示する模式図である。 軟Ｘ線が凹部内を伝播するときのシミュレーションの結果の一例を例示する模式図である。 他の実施形態にかかるパターン検査方法を表す断面模式図である。 他の実施形態にかかるパターン検査方法を表す断面模式図である。 本実施形態にかかるパターン検査装置を表す模式図である。 他の実施形態にかかるパターン検査装置を表す模式図である。 構造体の主面を表す平面模式図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本実施形態にかかるパターン検査方法における被検査体を例示する断面模式図である。

図１に表したように、本実施形態にかかるパターン検査方法における被検査体（構造体）１００は、例えば穴や溝などの凹部１３０が形成された基板（ウェーハ）などである。本実施形態の構造体１００は、例えば半導体１１０と誘電体１２０とが積層された構造を有する。本実施形態の半導体１１０は、例えばＳｉなどを含む。また、本実施形態の誘電体１２０は、例えばＳｉＯ_２やＳｉＮなどを含む。例えば、本実施形態の構造体１００では、Ｓｉ系の基板にＳｉＯ_２やＳｉＮなどが積層され、電子回路がパターニングされている。なお、本実施形態の被検査体は、半導体を有することに限定されるわけではない。

凹部１３０の幅Ｄ１は、例えば約数十ｎｍ（ナノメートル）程度である。凹部１３０の高さＤ２は、例えば約数百ｎｍ〜数μｍ（マイクロメートル）程度である。このように、本実施形態にかかるパターン検査方法では、比較的大きいアスペクト比を有する凹部１３０が形成された構造体１００を被検査体（検査対象）とする。

図２および図４は、本実施形態にかかるパターン検査方法を表す断面模式図である。
また、図３は、波長と屈折率との関係の一例を例示するグラフ図である。
なお、図２は、欠陥が存在しない場合におけるパターン検査方法を表す断面模式図であり、図４は、欠陥が存在する場合におけるパターン検査方法を表す断面模式図である。

本実施形態にかかるパターン検査方法では、Ｘ線あるいは真空紫外線を用いて構造体１００に形成された凹部１３０の欠陥の有無を検査する。本実施形態にかかるパターン検査方法において用いられるＸ線および真空紫外線の光源としては、例えば、リソグラフィ用のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光源や、重水素ランプや、Ｆ_２レーザ光源や、ＹＡＧレーザ光源や、エキシマレーザ光源、ＳＯＲ（Synchrotron Orbital Radiation）光源などが挙げられる。

比較例にかかるパターン検査方法として、波長が約２５０ｎｍ〜６００ｎｍ程度の近紫外光ないし可視光を被検査体に照射し、被検査体からの反射光を検出器に結像することで、欠陥の有無を検査する方法が挙げられる。あるいは、前述した近紫外光ないし可視光を被検査体上でスキャンし、欠陥の有無による反射率の違いを検出することで、欠陥の有無を検査する方法が挙げられる。しかしながら、近年、構造体１００の凹部１３０の微細化やハイアスペクト化などにより、光が膜においてより吸収され、また欠陥が微小化している。そのため、波長が約２５０ｎｍ〜６００ｎｍ程度の近紫外光ないし可視光を用いた検査が困難となってきている。

これに対して、本実施形態にかかるパターン検査方法では、Ｘ線あるいは真空紫外線を用いて構造体１００に形成された凹部１３０の欠陥の有無を検査する。その際には、Ｘ線あるいは真空紫外線の波長領域の導波路効果を用いる。以下の説明では、Ｘ線を用いる場合を例に挙げる。

まず、図２に表したＸ線２１０のように、図示しない集光素子によりＸ線を凹部１３０に集光させる。本実施形態にかかるパターン検査方法において用いられる集光素子としては、例えば、フレネルゾーンプレート（ＦＺＰ）や、スパッタースライス製ＦＺＰや、ＫＢ（Kirkpatrick-Baez）型反射鏡や、Ｘ線導波管や、多層膜反射ミラーや、金属反射ミラーなどが挙げられる。

ここで、図３に表したように、Ｘ線の波長領域においては、多くの材料の屈折率は、空気の屈折率「１．０」よりも低い。例えば、Ｘ線の波長が５０ｎｍである場合には、Ｓｉの屈折率は、約０．９程度であり、ＳｉＯ_２の屈折率は、約０．９７程度である。
一方、凹部１３０の内部には、空間が存在する。つまり、凹部１３０の内部の状態は、空気が存在する状態や真空状態となっている。そのため、凹部１３０の内部の屈折率は、約１程度である。

そのため、図２に表した矢印Ａ１およびＡ２のように、凹部１３０に集光されたＸ線２１０は、凹部１３０の内部（空気あるいは真空）と半導体１１０との境界面（側面）において全反射する。そして、Ｘ線２１０は、導波路効果により凹部１３０の内部を伝播して凹部１３０の底面１３１に到達する。つまり、凹部１３０は、集光されたＸ線２１０を全反射させる導波管として機能する。本願明細書において「導波路効果」とは、凹部１３０に入射した光が反射や屈折などにより光軸方向に戻されつつ凹部１３０の内部に閉じ込められて凹部１３０の底面１３１に導かれることをいうものとする。なお、図２に表した反射状態では、Ｘ線２１０は、１回の全反射により凹部１３０の底面１３１に到達しているが、これだけに限定されず、複数回の全反射により凹部１３０の底面１３１に到達してもよい。

図２に表したように、例えばエッチングの残りやゴミなどの異物残存などの欠陥が無い場合には、誘電体１２０が凹部１３０の底面１３１を形成する。前述したように、凹部１３０の内部の屈折率と、例えばＳｉＯ_２を含む誘電体１２０の屈折率と、の間には差異がある。そのため、図２に表した矢印Ａ２およびＡ３のように、Ｘ線２１０が例えば約１０〜７０ｎｍ程度の波長を有する軟Ｘ線である場合には、凹部１３０の底面１３１に到達したＸ線２１０の一部は、凹部１３０の内部と誘電体１２０との屈折率差により凹部１３０の内部と誘電体１２０との境界面（底面１３１）においてフレネル反射する。一方、凹部１３０の底面１３１に到達したＸ線２１０の他の一部は、凹部１３０の底面１３１を形成する誘電体１２０を透過し、構造体１００の外部へ放射される。

ここで、凹部１３０の内部の密度と、誘電体１２０の密度と、の間には差異がある。そのため、図２に表した矢印Ａ２およびＡ３のように、Ｘ線２１０が例えば約１ｎｍ程度以下の波長を有する硬Ｘ線である場合には、凹部１３０の底面１３１に到達したＸ線２１０の一部は、凹部１３０の内部と誘電体１２０との密度差により凹部１３０の内部と誘電体１２０との境界面（底面１３１）においてフレネル反射する。一方、凹部１３０の底面１３１に到達したＸ線２１０の他の一部は、凹部１３０の底面１３１を形成する誘電体１２０を透過し、構造体１００の外部へ放射される。

続いて、図２に表した矢印Ａ３およびＡ４のように、凹部１３０の内部と誘電体１２０との境界面（底面１３１）においてフレネル反射したＸ線２１０は、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面（側面）において全反射し、凹部１３０の内部を伝播して構造体１００の外部へ放射される。このようにして構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０は、図示しない検出器により検出される。

これに対して、図４に表したように、例えばエッチングの残りやゴミなどの異物残存などの欠陥１１１がある場合には、誘電体１２０ではなく半導体１１０などが凹部１３０の底面１３１を形成する。ここでは、エッチングの残りにより、半導体１１０が凹部１３０の底面１３１を形成する場合を例に挙げて説明する。

まず、凹部１３０に集光されたＸ線２１０が導波路効果により凹部１３０の内部を伝播して凹部１３０の底面１３１に到達することは、図２に関して前述した如くである。前述したように、凹部１３０の内部の屈折率と、例えばＳｉを含む半導体１１０の屈折率と、の間には差異がある。そのため、図４に表した矢印Ａ２およびＡ３のように、Ｘ線２１０が例えば約１０〜７０ｎｍ程度の波長を有する軟Ｘ線である場合には、凹部１３０の底面１３１に到達したＸ線２１０の一部は、凹部１３０の内部と半導体１１０との屈折率差により凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面（底面１３１）においてフレネル反射する。一方、凹部１３０の底面１３１に到達したＸ線２１０の他の一部は、凹部１３０の底面１３１を形成する半導体１１０を透過し、構造体１００の外部へ放射される。

続いて、図４に表した矢印Ａ３およびＡ４のように、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面（底面１３１）においてフレネル反射したＸ線２１０は、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面（側面）において全反射し、凹部１３０の内部を伝播して構造体１００の外部へ放射される。

ここで、半導体１１０の屈折率と、誘電体１２０の屈折率と、の間には差異があるため、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面における反射率および透過率と、凹部１３０の内部と誘電体１２０との境界面における反射率および透過率と、の間にはそれぞれ差異がある。これにより、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面（底面１３１）においてフレネル反射し凹部１３０の内部を伝播して構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度と、凹部１３０の内部と誘電体１２０との境界面（底面１３１）においてフレネル反射し凹部１３０の内部を伝播して構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度と、の間には差異がある。あるいは、凹部１３０の底面１３１を形成する半導体１１０を透過し、構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度と、凹部１３０の底面１３１を形成する誘電体１２０を透過し、構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度と、の間には差異がある。

本実施形態にかかるパターン検査方法では、図示しない検出器が反射光あるいは透過光として構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度の差異を検出することで、欠陥の有無を検査することができる。これにより、微細化あるいはハイアスペクト化された凹部１３０を有する構造体１００に対するパターン検査の精度を向上させることができる。

また、凹部１３０の内部の密度と、半導体１１０の密度と、の間には差異がある。そのため、図４に表した矢印Ａ２およびＡ３のように、Ｘ線２１０が例えば約１ｎｍ程度以下の波長を有する硬Ｘ線である場合には、凹部１３０の底面１３１に到達したＸ線２１０の一部は、凹部１３０の内部と半導体１１０との密度差により凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面（底面１３１）においてフレネル反射する。一方、凹部１３０の底面１３１に到達したＸ線２１０の他の一部は、凹部１３０の底面１３１を形成する半導体１１０を透過し、構造体１００の外部へ放射される。

続いて、図４に表した矢印Ａ３およびＡ４のように、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面（底面１３１）においてフレネル反射したＸ線２１０は、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面（側面）において全反射し、凹部１３０の内部を伝播して構造体１００の外部へ放射される。

ここで、半導体１１０の密度と、誘電体１２０の密度と、の間には差異があるため、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面における反射率および透過率と、凹部１３０の内部と誘電体１２０との境界面における反射率および透過率と、の間にはそれぞれ差異がある。これにより、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面（底面１３１）においてフレネル反射し凹部１３０の内部を伝播して構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度と、凹部１３０の内部と誘電体１２０との境界面（底面１３１）においてフレネル反射し凹部１３０の内部を伝播して構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度と、の間には差異がある。あるいは、凹部１３０の底面１３１を形成する半導体１１０を透過し、構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度と、凹部１３０の底面１３１を形成する誘電体１２０を透過し、構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度と、の間には差異がある。

本実施形態にかかるパターン検査方法では、軟Ｘ線に関して前述した場合と同様に硬Ｘ線を凹部１３０に集光させる場合でも、図示しない検出器が反射光あるいは透過光として構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度の差異を検出することで、欠陥の有無を検査することができる。これにより、微細化あるいはハイアスペクト化された凹部１３０を有する構造体１００に対するパターン検査の精度を向上させることができる。

なお、構造体１００を形成する半導体１１０および誘電体１２０によっては、半導体１１０の密度と、誘電体１２０の密度と、の間の差異が比較的小さい場合もあり得る。例えば、Ｓｉの密度は、約２．２ｇ／ｃｍ^３程度であり、ＳｉＯ_２の密度は、約２．３ｇ／ｃｍ^３程度である。この場合には、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面における反射率および透過率と、凹部１３０の内部と誘電体１２０との境界面における反射率および透過率と、の間の差異は、それぞれ比較的小さい。そうすると、図示しない検出器が反射光あるいは透過光として構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度の差異を検出し難いあるいは検出できない場合もあり得る。この場合には、凹部１３０に集光させるＸ線２１０として、硬Ｘ線よりも軟Ｘ線を用いることがより好ましい。
図示しない検出器が透過光として構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度の差異を検出する場合については、図７および図８に関して後述する。

図５および図６は、軟Ｘ線が凹部内を伝播するときのシミュレーションの結果の一例を例示する模式図である。
なお、図５（ａ）は、欠陥の無い凹部を軟Ｘ線が伝播するときのシミュレーションの結果の一例を例示しており、図５（ｂ）は、本シミュレーションにおける構造体のモデルを表す断面模式図である。
また、図６（ａ）は、欠陥の有る凹部を軟Ｘ線が伝播するときのシミュレーションの結果の一例を例示しており、図６（ｂ）は、本シミュレーションにおける構造体のモデルを表す断面模式図である。

図５（ａ）および図６（ａ）に表したシミュレーション結果では、凹部１３０に集光された軟Ｘ線（波長：５０ｎｍ）が凹部１３０の内部を伝播していくときの軟Ｘ線の強弱（振幅）をモノトーン色の濃淡で表している。

図５（ｂ）に表した構造体１００のモデルのように、凹部１３０に欠陥が存在しない場合には、軟Ｘ線は、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面（側面）において全反射し、導波路効果により凹部１３０の内部を伝播して凹部１３０の底面１３１に到達していることが分かる。さらに、凹部１３０の底面１３１に到達した軟Ｘ線は、凹部１３０の内部と誘電体１２０との境界面（底面１３１）においてフレネル反射し、凹部１３０の内部を伝播して凹部１３０の外部へ放射されていることが分かる。つまり、軟Ｘ線は、回折により広がることはほとんどなく、凹部１３０の内部を比較的真っ直ぐに進む。

これに対して、図６（ｂ）に表した構造体１００のモデルのように、凹部１３０に欠陥１１１（本シミュレーションではエッチングの残り）が存在する場合には、軟Ｘ線は、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面（底面１３１）において回折により広がっていることが分かる。これは、図２〜図４に関して前述したように、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面における反射率および透過率と、凹部１３０の内部と誘電体１２０との境界面における反射率および透過率と、の間にはそれぞれ差異があるためである。

そのため、図５（ｂ）に表した構造体１００のモデルにおいて凹部１３０の外部へ放射された軟Ｘ線の強度と、図６（ｂ）に表した構造体１００のモデルにおいて凹部１３０の外部へ放射された軟Ｘ線の強度と、の間には差異があることが分かる。これにより、図示しない検出器が反射光あるいは透過光として凹部１３０の外部へ放射された軟Ｘ線の強度の差異を検出することで、欠陥の有無を検査することができる。

図７および図８は、他の実施形態にかかるパターン検査方法を表す断面模式図である。 なお、図７は、欠陥が存在しない場合におけるパターン検査方法を表す断面模式図であり、図８は、欠陥が存在する場合におけるパターン検査方法を表す断面模式図である。

本実施形態にかかるパターン検査方法では、凹部１３０に集光させるＸ線２１０として、硬Ｘ線を用いる。まず、図７に表したＸ線２１０のように、図示しない集光素子によりＸ線２１０を凹部１３０に集光させる。図７に表した矢印Ａ５およびＡ６のように、凹部１３０に集光されたＸ線２１０は、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面（側面）において全反射する。これは、図２に関して前述した如くである。

凹部１３０の内部の密度と、凹部１３０の底面１３１を形成する誘電体１２０の密度と、の間には差異がある。そのため、凹部１３０の底面１３１に到達したＸ線２１０の一部は、凹部１３０の内部と誘電体１２０との境界面（底面１３１）においてフレネル反射する。一方、図７に表した矢印Ａ６のように、凹部１３０の底面１３１に到達したＸ線２１０の他の一部は、凹部１３０の底面１３１を形成する誘電体１２０を透過し、構造体１００の外部へ放射される。このようにして構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０は、図示しない検出器により検出される。

これに対して、凹部１３０に欠陥１１１（ここではエッチングの残り）が存在する場合には、図８に表した矢印Ａ７およびＡ８のように、凹部１３０の底面１３１に到達したＸ線２１０の一部は、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面（底面１３１）において全反射あるいはフレネル反射しない。そして、Ｘ線２１０は、凹部１３０の底面１３１を形成する半導体１１０を透過し、構造体１００の外部へ放射される。このようにして構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０は、図示しない検出器により検出される。

ここで、図２〜図４に関して前述したように、半導体１１０の密度と、誘電体１２０の密度と、の間には差異があるため、凹部１３０の内部と半導体１１０との境界面における反射率および透過率と、凹部１３０の内部と誘電体１２０との境界面における反射率および透過率と、の間にはそれぞれ差異がある。そのため、凹部１３０の底面１３１を形成する半導体１１０を透過し、構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度と、凹部１３０の底面１３１を形成する誘電体１２０を透過し、構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度と、の間には差異がある。図示しない検出器がこの差異を検出することで、欠陥の有無を検査することができる。

このように、反射光ではなく透過光として構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度の差異を図示しない検出器が検出することでも、欠陥の有無を検査することができる。これにより、微細化あるいはハイアスペクト化された凹部１３０を有する構造体１００に対するパターン検査の精度を向上させることができる。

次に、本実施形態にかかるパターン検査装置について、図面を参照しつつ説明する。
図９は、本実施形態にかかるパターン検査装置を表す模式図である。

本実施形態にかかるパターン検査装置１０は、チャンバー１１と、ＥＵＶ光源２００と、多層膜反射ミラー３１０と、検出器３２０と、を備える。ＥＵＶ光源２００、多層膜反射ミラー３１０、および検出器３２０は、チャンバー１１の内部に収容されている。

ＥＵＶ光源２００は、ＥＵＶ２２０を発生させ放射することができる。ＥＵＶ光源２００が放射するＥＵＶ２２０の波長は、例えば約１５ｎｍ程度である。多層膜反射ミラー３１０は、ＥＵＶ光源２００から放射されたＥＵＶ２２０を反射し、構造体１００に形成された凹部１３０に集光させることができる。検出器３２０は、ＥＵＶ２２０の強度を検出することができる。

また、パターン検査装置１０は、図示しない排気系と、載置部と、搬送部と、を備える。図示しない排気系は、チャンバー１１の内部の気体を排気し、チャンバー１１の内部空間を減圧雰囲気に維持することができる。図示しない載置部は、被検査体としての構造体１００を載置および保持するとともに、保持した構造体１００の位置を変化させることができる。図示しない搬送部は、構造体１００をチャンバー１１の中に搬入したり、チャンバー１１の中から搬出することができる。

図９に表した矢印Ａ１１およびＡ１２ように、ＥＵＶ光源２００から放射されたＥＵＶ２２０は、多層膜反射ミラー３１０により反射され、構造体１００に形成された凹部１３０に集光する。凹部１３０に集光したＥＵＶ２２０は、図２〜図４に関して前述したように、全反射やフレネル反射して反射光あるいは透過光として構造体１００の外部へ放射される。図９に表した矢印Ａ１４およびＡ１５のように、反射光として構造体１００の外部へ放射されたＥＵＶ２２０は、多層膜反射ミラー３１０により反射され、検出器３２０に結像される。また、図９に表した矢印Ａ１７およびＡ１８のように、透過光として構造体１００の外部へ放射されたＥＵＶ２２０は、多層膜反射ミラー３１０により反射され、検出器３２０に結像される。

検出器３２０は、反射光あるいは透過光として構造体１００の外部へ放射され結像したＥＵＶ２２０の強度を検出する。そして、例えば多層膜反射ミラー３１０や図示しない載置部などを移動させることで、ＥＵＶ２２０を構造体１００上でスキャンさせる。

図２に関して前述したように、凹部１３０に欠陥が存在する場合に反射光あるいは透過光として構造体１００の外部へ放射されたＥＵＶ２２０の強度と、凹部１３０に欠陥が存在しない場合に反射光あるいは透過光として構造体１００の外部へ放射されたＥＵＶ２２０の強度と、の間には差異がある。検出器３２０は、その差異を検出することで欠陥の有無を検査することができる。これにより、微細化あるいはハイアスペクト化された凹部１３０を有する構造体１００に対するパターン検査の精度を向上させることができる。

なお、図９に表したパターン検査装置１０には、反射光として構造体１００の外部へ放射されたＥＵＶ２２０の強度を検出する検出器３２０と、透過光として構造体１００の外部へ放射されたＥＵＶ２２０の強度を検出する検出器３２０と、の両方が設けられているが、いずれか一方の検出器３２０が設けられていてもよい。この場合でも、検出器３２０は、ＥＵＶ２２０の強度の差異を検出することで欠陥の有無を検査することができる。

図１０は、他の実施形態にかかるパターン検査装置を表す模式図である。
また、図１１は、構造体の主面を表す平面模式図である。
なお、図１１は、凹部が形成された構造体の主面を垂直にみたときの平面模式図である。

本実施形態にかかるパターン検査装置２０は、Ｘ線源２５０と、多層膜反射ミラー３１０と、Ｘ線導波管２６０と、検出器３２０と、を備える。
Ｘ線源２５０は、Ｘ線２１０を発生させ放射することができる。Ｘ線源２５０が放射するＸ線２１０は、硬Ｘ線および軟Ｘ線のいずれでもよい。多層膜反射ミラー３１０は、Ｘ線源２５０から放射されたＸ線２１０を反射し、Ｘ線導波管２６０に導くことができる。Ｘ線導波管２６０は、多層膜反射ミラー３１０から導かれたＸ線２１０をスポットＸ線２１０ａとして構造体１００に形成された凹部１３０に集光（結像）させることができる。検出器３２０は、Ｘ線２１０の強度を検出することができる。

また、パターン検査装置１０は、図示しない載置部と、搬送部と、を備える。図示しない載置部は、被検査体としての構造体１００を載置および保持するとともに、保持した構造体１００の位置を変化させることができる。図示しない搬送部は、構造体１００を所定位置に搬送することができる。
なお、本実施形態にかかるパターン検査装置２０では、多層膜反射ミラー３１０は、フレネルゾーンプレートに置き換えられてもよい。

図１０に表した矢印Ａ２１およびＡ２２のように、Ｘ線源２５０から放射されたＸ線２１０は、多層膜反射ミラー３１０により反射されＸ線導波管２６０に導かれる。図１０に表した矢印Ａ２４のように、Ｘ線導波管２６０に導かれたＸ線２１０は、Ｘ線導波管２６０の導波路効果によりスポットＸ線２１０ａとして構造体１００に形成された凹部１３０に集光する。凹部１３０に集光したＸ線２１０は、図２〜図４に関して前述したように、全反射やフレネル反射して反射光あるいは透過光として構造体１００の外部へ放射される。図１０に表した矢印Ａ２６のように、反射光として構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０は、多層膜反射ミラー３１０により検出器３２０に結像される。また、図１０に表した矢印Ａ２８のように、透過光として構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０は、検出器３２０に結像される。

検出器３２０は、反射光あるいは透過光として構造体１００の外部へ放射され結像したＸ線２１０の強度を検出する。そして、例えばＸ線導波管２６０や多層膜反射ミラー３１０や図示しない載置部などを移動させることで、スポットＸ線２１０ａを構造体１００上でスキャンさせる。つまり、Ｘ線導波管２６０およびスポットＸ線２１０ａは、例えばプローブなどとしての機能を有する。

このとき、図１１に表したように、複数のスポットＸ線２１０ａを構造体１００上でスキャンさせると、スキャン時間およびパターン検査時間を短縮することができる。複数のスポットＸ線２１０ａは、互いに隣り合う凹部１３０ではなく所定の間隔で離隔した凹部１３０にそれぞれ集光することがより好ましい。例えば、検出器３２０の分解能に応じて、スポットＸ線２１０ａを約数μｍ程度の間隔で構造体１００上に集光させる。これによれば、構造体１００上および検出器３２０上にスポットＸ線２１０ａをより確実に結像させることができる。

図２に関して前述したように、凹部１３０に欠陥が存在する場合に反射光あるいは透過光として構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度と、凹部１３０に欠陥が存在しない場合に反射光あるいは透過光として構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度と、の間には差異がある。検出器３２０は、その差異を検出することで欠陥の有無を検査することができる。これにより、微細化あるいはハイアスペクト化された凹部１３０を有する構造体１００に対するパターン検査の精度を向上させることができる。

なお、図９に関して前述したように、反射光として構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度を検出する検出器３２０と、透過光として構造体１００の外部へ放射されたＸ線２１０の強度を検出する検出器３２０と、のいずれか一方が設けられていてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ パターン検査装置、 １１ チャンバー、 ２０ パターン検査装置、 １００ 構造体、 １１０ 半導体、 １１１ 欠陥、 １２０ 誘電体、 １３０ 凹部、 １３１ 底面、 ２００ ＥＵＶ光源、 ２１０ Ｘ線、 ２２０ ＥＵＶ、 ２１０ａ スポットＸ線、 ２５０ Ｘ線源、 ２６０ Ｘ線導波管、 ３１０ 多層膜反射ミラー、 ３２０ 検出器

Claims (5)

1. 構造体が有する凹部にＸ線または真空紫外線を集光させ、
   前記集光させた前記Ｘ線または前記真空紫外線を前記凹部の内部において伝播させて前記凹部の底面に到達させ、
   前記底面で反射または前記底面を透過した前記Ｘ線または前記真空紫外線の強度を検出することにより前記凹部の欠陥の有無を検査することを特徴とするパターン検査方法。
2. 前記Ｘ線または前記真空紫外線を導波路効果により前記伝播させることを特徴とする請求項１記載のパターン検査方法。
3. フレネルゾーンプレート、金属反射ミラー、多層膜反射ミラー、およびＸ線導波管の少なくともいずれかを用いて、前記Ｘ線または前記真空紫外線を前記集光させることを特徴とする請求項１または２に記載のパターン検査方法。
4. Ｘ線または真空紫外線を発生させる光源と、
   前記光源から放射された前記Ｘ線または前記真空紫外線を構造体が有する凹部に集光させる集光素子と、
   前記集光し前記凹部の内部において伝播して前記凹部の底面に到達し、前記底面で反射または前記底面を透過した前記Ｘ線または前記真空紫外線の強度を検出する検出器と、
   を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
5. 前記集光素子は、フレネルゾーンプレート、金属反射ミラー、多層膜反射ミラー、およびＸ線導波管の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項４記載のパターン検査装置。