KR101009808B1 - Inspection apparatus, inspection method, and storage medium - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 레지스트 패턴과, 실리콘을 포함하는 유기막인 반사 방지막이 위쪽으로부터 이 순서로 적층된 기판에 대하여, 전자선을 조사함으로써, 상기 패턴 상으로의 유기 성분으로 이루어지는 잔사(殘渣)의 부착 유무를 검사함에 있어, 정밀도 높게 잔사의 부착 유무를 판별하기 위한 것이다. In the present invention, the presence or absence of adhesion of residues composed of organic components on the pattern by irradiating an electron beam to a substrate in which a resist pattern and an antireflection film, which is an organic film containing silicon, is laminated in this order from above. In the inspection, the presence of residues is determined with high precision.
기판과, 기판으로부터 방출되는 전자를 검출하기 위한 검출 수단의 사이에 부(負)의 바이어스 전압을 인가함으로써 기판의 내부에서 방출되는 2차 전자를 기판측에 되돌려 보내고, 한편 기판의 극표층으로부터 방출되는 반사 전자를 검출 수단에 도달시킨다. 이것에 의해, 잔사가 매우 얇은 경우나, 패턴의 폭이 좁은 경우 등이더라도 정밀도 높게 잔사를 검출할 수 있다. 또한, 반사 전자에 의해서는 물질의 조성에 근거한 화상이 얻어지기 때문에, 잔사와 반사 방지막의 조성이 비슷한 경우에도, 잔사를 정밀도 높게 검출할 수 있다. By applying a negative bias voltage between the substrate and the detection means for detecting the electrons emitted from the substrate, the secondary electrons emitted inside the substrate are returned to the substrate side, while being emitted from the polar surface layer of the substrate. The reflected electrons reach the detection means. This makes it possible to detect the residue with high accuracy even when the residue is very thin or when the width of the pattern is narrow. In addition, since the image based on the composition of the substance is obtained by the reflected electrons, the residue can be detected with high accuracy even when the composition of the residue and the anti-reflection film are similar.
Description
본 발명은, 패턴이 형성된 마스크층을 구비한 기판 또는 레티클에 대하여, 진공 분위기에서 전자선을 조사하여, 상기 패턴의 결함 검사를 행하는 기술분야에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD This invention relates to the technical field which irradiates an electron beam in a vacuum atmosphere with respect to the board | substrate or reticle provided with the mask layer in which the pattern was formed, and performs the defect inspection of the said pattern.
반도체 장치의 제조 공정에 있어서, 예컨대, 반도체 웨이퍼(이하 웨이퍼라고 함) 상에 형성된 레지스트 패턴의 결함 검사 방법에 대해서는, 광학식 검사 방법이 있지만, 상기 방법에서는 레지스트 패턴의 선폭이 예컨대, 32㎚ 이하로 되면 패턴의 결함을 검출할 수 없는 경우가 있다. In the manufacturing process of a semiconductor device, for example, there is an optical inspection method for a defect inspection method of a resist pattern formed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer), but the line width of the resist pattern is, for example, 32 nm or less. In this case, a defect in the pattern may not be detected.
그래서, 패턴의 선폭이 32㎚ 이하, 예컨대, 15㎚에서의 패턴의 결함을 검사할 수 있는 방법으로서, 전자선을 이용한 SEM(Scanning Electron Microscope)식의 검사 방법이 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). Then, as a method which can inspect the defect of a pattern in which the line width of a pattern is 32 nm or less, for example, 15 nm, there exists a SEM (Scanning Electron Microscope) type | mold inspection method using an electron beam (for example, refer patent document 1). .
이 SEM식의 검사 방법은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 진공 용기(100)의 위쪽에 마련된 전자 방출부(101)로부터 탑재대(102) 상의 웨이퍼 W에 대하여 전자선(1 차 전자)을 조사하고, 웨이퍼 W의 표층으로부터 방출되는 2차 전자를 검출기(103)에서 검출하여, 그 강도 분포를 조사하는 것에 의해, 레지스트 패턴의 결함 검사를 행하는 방법이다. 전자선의 입사에 의해, 웨이퍼 W로부터는 전자선이 탄성적으로 반사한 반사 전자와, 웨이퍼 W의 내부에서 발열이나 천이 등에 의해 에너지가 전자선보다 작게 된 2차 전자가 방출되지만, 도 7에 나타낸 바와 같이, 반사 전자보다 2차 전자쪽이 웨이퍼 W에서 방출되는 양이 많기 때문에, 이러한 검사 장치에서는, 결함의 검출에 2차 전자를 이용하고 있다. 또, 이 2차 전자의 에너지는, 조사하는 전자선의 에너지에 관계없이, 대략 1000eV 이하로 되어 있다. In this SEM type inspection method, as shown in FIG. 6, an electron beam (primary electron) is irradiated to the wafer W on the mounting table 102 from the
예컨대, 도 8의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 실리콘층(110) 상에, 피에칭막인 절연막(111), 노광시의 반사를 방지하기 위한, 주로 유기 성분으로 이루어지는 반사 방지막(113) 및 유기막인 포토레지스트 마스크(116)가 하측으로부터 이 순서로 적층된 웨이퍼 W에 대하여, 노광 및 현상을 행하는 것에 의해, 예컨대, 선 형상의 개구부(114)를 포함하는 패턴을 형성하는 경우에는, 개구부(114) 내에 포토레지스트 마스크(116)의 잔사(殘渣)(115)가 부착할 우려가 있다. 이러한 잔사(115)는, 그 후의 에칭에 있어서 피에칭막의 패턴에 전사되어 버릴 우려가 있기 때문에, 이 잔사(115)의 부착 상황을 검사에 의해 파악해야 한다. 그래서, 이 잔사(115)의 부착의 유무를 검사하기 위해, 상기 SEM식의 검사 장치가 사용된다. For example, as shown in FIGS. 8A and 8B, on the
그런데, 웨이퍼 W의 표면에 상술한 개구부(114) 등의 요철이 형성되어 있는 경우에는, 이 웨이퍼 W에 대하여 도 9(a)에 나타낸 바와 같이 전자선을 조사하면, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이, 에지부에서 방출되는 2차 전자의 양이 많아지는 에지 효과가 나타난다. 이것 때문에, 2차 전자의 휘도 정보에 근거하는 패턴 화상에 대하여 보정해야 하고, 그 경우 배선 밀도가 높아져 개구부(114)의 개구폭이 좁게 되면, 에지끼리 가까워져 각 에지 효과에 근거하는 휘도의 피크끼리 겹치기 때문에, 패턴 화상의 보정이 곤란해지고, 결과로서 잔사(115)를 정밀도 높게 검출하기 어렵게 된다. By the way, when the unevenness | corrugation, such as the
또한, 전자선의 가속 전압을 증가시킴에 따라 전자선의 도달 깊이가 깊어지기 때문에, 2차 전자는 전자선의 도달 깊이에 대응한 깊이의 위치로부터 방출된다. 이것 때문에, 개구부(114)에 있어서, 잔사(115)가 부착된 부위에 관해서는 잔사(115)를 투과하지 않도록, 또한 잔사(115)가 부착되어 있지 않은 부위에 관해서는 포토레지스트 마스크(116)의 하측의 층내에 도달하도록 가속 전압을 조정해야 하고, 따라서 가속 전압의 조정이 매우 어렵다. 이것 때문에, 잔사(115)의 두께가 얇아져 가면, 잔사(115)가 부착된 부위와 부착되지 않은 부위 사이의 휘도차가 크게 얻어지지 않아, 잔사(115)의 검출이 곤란하게 된다. In addition, since the arrival depth of the electron beam becomes deeper as the acceleration voltage of the electron beam is increased, the secondary electrons are emitted from a position having a depth corresponding to the arrival depth of the electron beam. For this reason, in the
또한, 포토레지스트 마스크(116)의 하층측의 반사 방지막(113)은, 포토레지스트 마스크(116)보다 탄소가 많기 때문에, 포토레지스트 마스크(116)와 반사 방지막(113) 사이에서는 휘도차가 생기지만, 모두 유기물이기 때문에, 도 9(c)에 나타낸 바와 같이 그 휘도차가 작다. 그리고, 최근에는, 에칭 선택비를 크게 하기 위해, 반사 방지막(113)중에 예컨대, 실리콘 등의 무기 성분을 미량 함유시키는 경우도 있지만, 이 경우에도 휘도차가 그다지 커지지 않아, 역시 잔사(115)의 판별은 용이하지 않다. In addition, since the
특허문헌 2에는, 웨이퍼 W에 대하여 전자선을 조사하여, 이 웨이퍼 W로부터 방출되는 반사 전자를 검출하는 기술이 기재되어 있지만, 상기의 과제에 관해서는 기재되어 있지 않다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2002-216698호 공보[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-216698
[특허문헌 2] 일본 특허 공개 평성 제5-264464호 공보[Patent Document 2] Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 5-264464
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 마스크층을 갖는 피검사체에 대하여 전자선을 조사함으로써, 마스크의 패턴 상의 잔사의 부착 유무를 검사함에 있어, 높은 정밀도로 잔사의 유무를 검사할 수 있는 기술을 제공하는 것이다. This invention is made | formed in view of such a situation, The objective is to test the presence or absence of the residue on the pattern of a mask by irradiating an electron beam with respect to the to-be-tested object which has a mask layer, and to examine the presence or absence of a residue with high precision. It is to provide technology that can.
본 발명의 검사 장치는, 패턴이 형성된 마스크층과, 하층막이 위쪽으로부터 이 순서로 적층된 피검사체에 대하여 전자선을 조사함으로써, 상기 패턴 상의 잔사의 유무를 검사하는 검사 장치에 있어서, 피검사체를 탑재하는 탑재대가 그 내부에 마련된 진공 용기와, 이 진공 용기 내를 진공 배기하기 위한 진공 배기 수단과, 상기 탑재대 상의 피검사체에 대하여 전자선을 조사하기 위한 전자 방출부와, 상기 피검사체로부터 방출되는 반사 전자를 검출하기 위한 전자 검출 수단과, 상기 전자 검출 수단과 상기 피검사체 사이에 마련되고, 상기 피검사체로부터 방출되는 2차 전자를 상기 피검사체측에 되돌려 보내기 위해, 부(負) 전압인 역 바이어스 전압이 인가되는 역 바이어스 전극을 구비한 것을 특징으로 한다. The inspection apparatus of the present invention is a test apparatus for inspecting the presence or absence of a residue on the pattern by irradiating an electron beam to a mask layer having a pattern formed thereon and an inspected object whose lower layer film is laminated in this order from above. A vacuum vessel provided therein, a vacuum exhaust means for evacuating the inside of the vacuum vessel, an electron emitting portion for irradiating an electron beam to the subject under test on the mount, and the reflection emitted from the subject under test. A reverse bias, which is a negative voltage, provided between the electron detecting means for detecting electrons and the secondary electrons provided between the electron detecting means and the inspected object and returned from the inspected object to the inspected object side; And a reverse bias electrode to which a voltage is applied.
상기 마스크층은 레지스트층인 것이 바람직하다. It is preferable that the said mask layer is a resist layer.
상기 하층막은 유기 성분을 주성분으로 하는 반사 방지막인 것이 바람직하고, 또한 실리콘과 산소 및 실리콘을 포함하는 화합물의 적어도 한쪽을 포함하는 것이 바람직하다. It is preferable that the said underlayer film is an antireflection film which has an organic component as a main component, and it is preferable to contain at least one of the compound containing silicon, oxygen, and silicon.
본 발명의 검사 방법은, 패턴이 형성된 마스크층과, 하층막이 위쪽으로부터 이 순서로 적층된 피검사체에 대하여 전자선을 조사함으로써, 상기 패턴 상의 잔사의 유무를 검사하는 검사 방법에 있어서, 피검사체를 진공 용기 내의 탑재대에 탑재하여, 상기 진공 용기 내를 진공 배기하는 공정과, 상기 피검사체에 전자선을 조사하는 공정과, 상기 피검사체로부터 방출되는 2차 전자를 상기 피검사체측에 되돌려 보내기 위해, 상기 피검사체와 상기 피검사체로부터 방출되는 반사 전자를 검출하기 위한 전자 검출 수단 사이에 부 전압인 역 바이어스 전압을 인가하는 공정과, 이어서, 상기 피검사체로부터 방출되는 반사 전자를 검출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the inspection method of the present invention, in the inspection method for inspecting the presence or absence of a residue on the pattern by irradiating an electron beam to the mask layer on which the pattern is formed and the inspected object in which the lower layer film is laminated in this order from above, the inspected object is vacuumed. Mounted on a mounting table in a container, evacuating the inside of the vacuum container, irradiating an electron beam to the inspected object, and returning secondary electrons emitted from the inspected object to the inspected object side; And applying a reverse bias voltage as a negative voltage between the object under test and the electron detecting means for detecting the reflected electrons emitted from the object under test, and then detecting the reflected electrons emitted from the object under test. It features.
본 발명의 기억 매체는 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장하는 기억 매체로서, 상기 프로그램은 상기 검사 방법을 실행하도록 단계 그룹이 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. The storage medium of the present invention is a storage medium for storing a program running on a computer, wherein the program is characterized in that a step group is configured to execute the inspection method.
본 발명에 의하면, 패턴이 형성된 마스크층과, 하층막이 위쪽으로부터 이 순서로 적층된 피검사체에 대하여 전자선을 조사함으로써, 상기 패턴 상의 잔사의 유무를 검사함에 있어, 피검사체와, 피검사체로부터 방출되는 전자를 검출하는 전자 검출 수단의 사이에 부 전압인 역 바이어스 전압을 인가하여, 피검사체로부터 방출되는 2차 전자를 피검사체측에 되돌려 보내고, 피검사체의 표층으로부터 방출되는 반사 전자를 검출하도록 하고 있다. 그 때문에, 2차 전자에 특유의 에지 효과가 없어지고, 패턴의 개구폭이 좁은 영역에서도 선명한 화상이 얻어지기 때문에, 높은 정밀도로 잔사의 유무를 검출할 수 있다. 또한, 피검사체의 표층에서 반사되는 반사 전자를 이용하는 것에 의해, 피검사체의 표층의 정보를 얻을 수 있기 때문에, 얇은 잔사라도 정밀도 높게 검출할 수 있다. 또한, 피검사체의 표층에서 반사하는 반사 전자를 이용함으로써, 가속 전압을 바꾸더라도 피검사체의 표층으로부터의 정보를 취득할 수 있기 때문에, 가속 전압의 조정폭이 넓어져, 가속 전압의 조정이 용이하게 된다. 또한, 반사 전자를 이용하는 것에 의해, 피검사체의 표층의 조성에 근거한 정보를 얻을 수 있기 때문에, 약간의 조성의 차이라도 판별 가능해져, 잔사와 하층막 사이의 조성이 비슷하고, 2차 전자에 의해서는 잔사와 하층막의 휘도차가 작은 경우에도, 큰 휘도차를 얻을 수 있어, 잔사를 정밀도 높게 검출할 수 있다. According to the present invention, when inspecting the presence or absence of a residue on the pattern by irradiating an electron beam to the test object in which the patterned mask layer and the lower layer film are laminated in this order from above, the test object is released from the test subject and the test subject. A negative bias voltage, which is a negative voltage, is applied between the electron detecting means for detecting the electrons to return the secondary electrons emitted from the inspected object to the inspected object side to detect the reflected electrons emitted from the surface layer of the inspected object. . Therefore, the edge effect peculiar to the secondary electrons is eliminated, and a clear image is obtained even in a region where the opening width of the pattern is narrow, so that the presence or absence of a residue can be detected with high precision. In addition, since the information on the surface layer of the inspected object can be obtained by using the reflected electrons reflected from the surface layer of the inspected object, even a thin residue can be detected with high accuracy. Further, by using the reflected electrons reflected from the surface layer of the object under test, information from the surface layer of the object under test can be obtained even if the acceleration voltage is changed, so that the adjustment range of the acceleration voltage becomes wider and the acceleration voltage can be easily adjusted. . In addition, since the information based on the composition of the surface layer of the object under test can be obtained by using the reflected electrons, even a slight difference in composition can be discriminated, and the composition between the residue and the underlayer film is similar, and the secondary electrons are used. Even if the luminance difference between the residue and the underlayer film is small, a large luminance difference can be obtained, and the residue can be detected with high accuracy.
본 발명의 검사 장치의 일례에 대하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 검사 장치의 일례를 나타내는 횡단면도이다. 이 검사 장치는, 도 1의 하단으로부터, 대기 반송실(23), 좌우에 정렬되는 2대의 로드록 모듈(22, 22), 횡단면 형상이 5각형을 이루는 진공 반송실(21) 및 예컨대, 1대의 SEM식의 검사 모듈(30)이 이 순서로 나열되고, 또한 각각이 게이트 밸브 G를 통해 기밀하게 접속되도록 구성되어 있다. An example of the inspection apparatus of this invention is demonstrated with reference to FIG. 1 and FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an inspection apparatus. The inspection apparatus includes, from the lower end of FIG. 1, an
대기 반송실(23)의 도면상 아래쪽에는, 복수개, 예컨대, 25개의 피검사체인 웨이퍼 W를 수납 가능한 밀폐형의 기판 반송 용기인, FOUP라고 불리는 웨이퍼 캐리어(이하, 캐리어라고 함)(200)를 부착하기 위한 반출입 포트(24)가, 예컨대, 2개소에 마련되어 있다. 이들 반출입 포트(24)에는, 각기 도시하지 않는 셔터가 마련되어 있고, 반출입 포트(24)에 캐리어(200)가 부착되면, 이 셔터가 분리되어, 캐리어(200) 내와 대기 반송실(23)이 기밀하게 연통하도록 구성되어 있다. 또한, 대기 반송실(23)에는, 캐리어(200)와 로드록 모듈(22) 사이에서, 웨이퍼 W를 전달하기 위한 다관절 구조의 반송 아암 기구(27)가 연직 방향축 주위로 회전 및 진퇴 자유롭게 마련되어 있고, 이 반송 아암 기구(27)는, 좌우에 나열되는 2개의 캐리어(200)의 배열에 따라 레일(28) 상을 주행 가능하게 되어 있다. On the lower side of the drawing of the air |
로드록 모듈(22)은, 내부를 대기 분위기와 진공 분위기로 전환하여, 웨이퍼 W를 대기시키기 위한 영역이며, 웨이퍼 W를 탑재하기 위한 탑재대(71)와, 배기 밸브 및 리크 밸브(모두 도시하지 않음)를 구비하고 있다. The
진공 반송실(21)에는, 검사 모듈(30)과 로드록 모듈(22) 사이에서 웨이퍼 W를 전달하기 위한 기판 반송 수단인 반송 아암 기구(50)가 회전 및 진퇴 자유롭게 마련되어 있고, 이 반송 아암 기구(50)의 회전 중심은 진공 반송실(21)의 대략 중앙에 배치되어 있다. In the
다음으로, SEM식의 검사 모듈(30)에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2에서 참조부호 31은 진공 용기이며, 이 진공 용기(31) 내의 하부에는, 웨이퍼 W를 탑재하기 위한 탑재대(32)가 마련되어 있다. 이 탑재대(32)는, X-Y 구동 기구(33)에 의해 수평 방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 탑재대(32)의 표면에는, 웨이퍼 W를 유지하기 위한 정전척(34)이 마련되어 있고, 또한 탑재대(32)의 내부에는, 상술한 반송 아암 기구(50)와의 사이에서 웨이퍼 W를 전달하기 위한 도시하지 않는 승강 핀이 마련되어 있다. 이 탑재대(32)의 내부에는, 전자선의 조사에 의해 승온되는 웨이퍼 W를 냉각시키기 위한 냉각 기구(36)가 마련되어 있다. 이 냉각 기구(36)는, 예컨대, 진공 용기(31)의 외부와의 사이에서 냉매가 순환하도록 구성되어 있고, 탑재대(32)의 상면에 개구되는, 도시하지 않은 가스 공급구로부터 웨이퍼 W의 이면으로 공급되는 백 사이드 가스에 의해, 이 냉각 기구(36)와 웨이퍼 W와의 사이에서의 열 교환이 빠르게 행해진다. 이 탑재대(32)에는, 웨이퍼 W 근방으로 방출되는 전자선(1차 전자)의 속도를 느리게 하기 위해, 부의 전압을 웨이퍼 W에 대하여 인가하기 위한 전원(35)이 접속되어 있다. Next, the SEM-
또한, 진공 용기(31)의 천장부에는, 탑재대(32)에 대향하도록, 웨이퍼 W에 전자선을 조사하기 위한 전자 방출부(60)가 마련되어 있다. 이 전자 방출부(60)에 는, 부(負)의 전압을 인가하기 위한 전원(61)이 접속되어 있고, 이 전원(61)과 상술한 탑재대(32)의 전원(35)에 인가되는 전압의 차이가, 웨이퍼 W에 조사되는 전자선의 가속 전압으로 된다. 또한, 전자 방출부(60)와 탑재대(32) 사이에는, 전자 방출부(60)로부터 방출된 전자선을 수렴시키기 위한 수렴 렌즈(62), 전자선의 통과범위를 규제하는 애퍼쳐(aperture)(63) 및 전자선을 주사하기 위한 주사 코일(64)이 위쪽으로부터 이 순서로 마련되어 있다. 이들 애퍼쳐(63) 및 주사 코일(64)은 접지되어 있다. 또한 탑재대(32)와 주사 코일(64)의 사이에는, 전자선의 조사에 의해 웨이퍼 W로부터 방출되는 반사 전자를 검출하기 위해, 전자 방출부(60)의 중심축의 연장선을 둘러싸도록 링 형상으로 형성된 전극으로 이루어지는 전자 검출 수단(69)이 마련되어 있다. 이 전자 검출 수단(69)에는, 웨이퍼 W로부터 방출되는 반사 전자를 끌어들이기 위해, 예컨대, 10kV의 정의 전압을 인가하는 전원(80)이 접속되어 있다. 이 전자 검출 수단(69)과 웨이퍼 W 사이에는, 웨이퍼 W로부터 방출되는 2차 전자를 웨이퍼 W측으로 되돌려 보내기 위해, 부의 전압이 인가되는 역 바이어스 전극(81)이 링 형상으로 마련되어 있다. 여기서, 상술한 도 7에 도시하는 바와 같이, 반사 전자의 에너지는 2차 전자의 에너지보다 크다. 그 때문에, 상기 역 바이어스 전극(81)을 통과하고자 하는 반사 전자의 에너지에 관해서는 소실시키지 않고, 또한 2차 전자의 에너지가 소실되도록, 부의 전압(역 바이어스)이 인가되어 있다. 이 예에서는, 웨이퍼 W에는 전원(35)에 의해 -10kV의 전압이 인가되고 있기 때문에, 부 전압 전원(82)에 의해 역 바이어스 전압을 예컨대, -11kV로 설정하는 것으로, 에너지가, 예컨대, 1000eV 이하의 전자가 웨이퍼 W측으로 되돌려 보내지게 된다. Moreover, the
진공 용기(31)의 바닥부에는, 배기 포트(66)가 형성되어 있고, 이 배기 포트(66)에는 밸브 V1을 통해 진공 배기 수단인 진공 펌프(67)가 접속되어 있다. 진공 용기(31)의 측벽에는, 반송구(68)가 형성되어 있고, 이 반송구(68)를 통해 웨이퍼 W가 진공 용기(31) 내에 반입되게 된다. The
이 검사 장치에는, 예컨대, 컴퓨터로 이루어지는 제어부(2)가 마련되어 있다. 이 제어부(2)는 프로그램, 메모리, CPU로 이루어지는 데이터 처리부 등을 구비하고 있고, 상기 프로그램에는 제어부(2)로부터 검사 장치의 각부로 제어 신호를 보내어, 후술하는 검사 방법을 진행시키도록 명령(각 단계)이 내장되어 있다. 또한, 예컨대, 메모리에는 웨이퍼 W에 조사하는 전자선의 가속 전압, 검사시의 압력, 온도 등의 검사 파라미터의 값이 기입되는 영역을 구비하고 있고, CPU가 프로그램의 각 명령을 실행할 때 이들 검사 파라미터가 판독되고, 그 파라미터값에 따른 제어 신호가 이 검사 장치의 각 부위에 보내지게 된다. 이 프로그램(처리 파라미터의 입력 조작이나 표시에 관한 프로그램도 포함함)은 컴퓨터 기억 매체, 예컨대, 플렉서블 디스크, 컴팩트 디스크, 하드디스크, MO(광자기 디스크) 등의 기억부(8)에 저장되어 제어부(2)에 설치된다.In this test | inspection apparatus, the
다음으로, 상술한 검사 장치를 이용한 검사 방법에 대하여 설명한다. 우선, 이 검사 방법이 적용되는 피검사체인 웨이퍼 W에 대하여 설명한다. 이 웨이퍼 W는, 예컨대, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 실리콘층(11), 피에칭 대상막인 절연막(12), 하드 마스크인 카본을 포함하는 카본막(13), 노광시의 반사를 방지하기 위 한 하층막인 반사 방지막(14) 및 마스크층인 레지스트 패턴(15)이 하측으로부터 이 순서로 적층된 구성으로 되어 있다. 반사 방지막(14)은 레지스트 패턴(15)보다 탄소의 함유량이 많고, 또한 이 예에서는 피에칭막인 절연막(12)에 대하여 에칭 선택비를 크게 취하기 때문에, 무기 성분인 실리콘이 미량 혼입되어 있다. Next, the inspection method using the inspection apparatus mentioned above is demonstrated. First, the wafer W which is the inspection object to which this inspection method is applied will be described. For example, as shown in FIG. 3A, the wafer W includes a
레지스트 패턴(15)에는, 예컨대, 선 형상의 개구부(16)로 이루어지는 패턴이 노광 및 현상에 의해 형성되어 있고, 이 개구부(16) 내에는, 도 3(b)에도 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(15)의 잔사(17)가 부착되어 있다. 이 잔사(17)는 현상시에 부착된 것이다. In the resist
먼저, 이 웨이퍼 W가 복수개 수납된 캐리어(200)를 반출입 포트(24)에 부착하고, 도시하지 않은 셔터를 개방한다. 그리고, 반송 아암 기구(27)에 의해 1개의 웨이퍼 W를 캐리어(200) 내로부터 꺼내어, 대기 분위기의 로드록 모듈(22)의 탑재대(71)에 이 웨이퍼 W를 탑재한다. 이어서, 로드록 모듈(22) 내의 분위기를 대기 분위기로부터 진공 분위기로 전환한 후, 반송 아암 기구(50)에 의해 웨이퍼 W를 검사 모듈(30) 내에 반송하여, 탑재대(32)에 탑재한다. First, the
그런 후, 이 웨이퍼 W를 정전 흡착하는 동시에, 소정의 온도로 되도록 온도를 조정하고, 또한 진공 용기(31) 내를 소정의 진공도로 설정한다. 또한, 웨이퍼 W에 공급되는 전자선의 가속 전압이 5keV 이상으로 되도록, 상술한 전원(35, 61)의 전압을 각각 -10kV, -12kV로 조정한다. 또한, 상술한 바와 같이, 역 바이어스 전극(81)의 부 전압 전원(82)에 부 전압, 예컨대, -11kV를 인가하고, 또한, 반사 전자를 전자 검출 수단(69)으로 끌어들이기 위해, 전원(80)에 정의 전압, 예컨대, 10kV를 인가한다. Thereafter, the wafer W is electrostatically adsorbed, the temperature is adjusted to a predetermined temperature, and the inside of the
그리고, 전자선을 웨이퍼 W에 조사하면, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 W로부터 반사 전자와 2차 전자가 방출된다. 역 바이어스 전극(81)에는 -11kV의 역 바이어스 전압이 인가되고, 웨이퍼 W에는 -10kV의 전압이 인가되어 있기 때문에, 웨이퍼 W로부터 역 바이어스 전극(81)을 향하는 전자 중에서 에너지가 1000eV 이하의 것은 역 바이어스 전극(81)으로 둘러싸이는 영역을 통과하고, 1000eV보다 에너지가 낮은 전자는 웨이퍼 W 측에 되돌려 보내진다. 따라서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 2차 전자가 웨이퍼 W 측에 되돌려 보내지지만, 반사 전자는 전자 검출 수단(69)에 끌어당겨져 도달하고, 웨이퍼 W의 표층의 조성에 대응하는 정보가 전자 검출 수단(69)에 전달되게 된다. When the electron beam is irradiated onto the wafer W, as shown in Fig. 4A, the reflected electrons and the secondary electrons are emitted from the wafer W. Since a reverse bias voltage of -11 kV is applied to the
그 후, 탑재대(32)에 의해 웨이퍼 W를 수평 방향으로 이동시켜, 마찬가지로 웨이퍼 W의 표면을 순차적으로 스캔하여 간다. 이것에 의해, 도시하지 않는 데이터 처리부에 의해, 웨이퍼 W 상의 각 위치에서의 반사 전자의 휘도의 맵을 작성하고, 각 휘도와 미리 설정한 임계값을 비교하여, 잔사(17)의 유무를 판정한다. 그리고, 웨이퍼 W는 검사 모듈(30)에 반입된 순서와 역의 순서로 반출된다. Thereafter, the wafer W is moved in the horizontal direction by the mounting table 32, and the surface of the wafer W is similarly sequentially scanned. As a result, a data processing unit (not shown) creates a map of the luminance of reflected electrons at each position on the wafer W, compares each luminance with a preset threshold value, and determines the presence or absence of the
상술한 실시예에 의하면, 레지스트 패턴(15)과 반사 방지막(14)이 위쪽으로부터 이 순서로 적층된 기판에 대하여 전자선을 조사함으로써, 개구부(16) 내에 부착한 잔사(17)를 검출함에 있어, 웨이퍼 W의 내부로부터 방출되는 2차 전자를 웨이퍼 W측에 되돌려 보내고, 한편 웨이퍼 W의 표층으로부터 방출되는 반사 전자를 검출하도록 하고 있다. 이 때문에, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 2차 전자에 특유의 에지 효과가 없어지고, 레지스트 패턴(15)의 개구폭이 좁은 영역에서도 선명한 화상이 얻어지기 때문에, 정밀도 높게 잔사(17)의 유무를 검출할 수 있다. 또한, 웨이퍼 W의 표층에서 반사되는 반사 전자를 이용함으로써, 웨이퍼 W의 표층 정보를 얻을 수 있기 때문에, 얇은 잔사(17)이더라도 정밀도 높게 검출할 수 있다. 또한, 2차 전자의 경우에는, 가속 전압을 바꾸면 전자선의 도달 깊이가 변하기 때문에, 얻어지는 정보의 깊이 위치가 변하게 되고, 따라서 웨이퍼 W의 표층을 관찰할 수 있는 전자선의 가속 전압의 설정 범위가 좁아, 가속 전압의 조정이 곤란하다. 한편, 웨이퍼 W의 표층에서 반사하는 반사 전자를 이용함으로써, 가속 전압을 바꾸더라도 웨이퍼 W의 표층으로부터의 정보를 취득할 수 있기 때문에, 가속 전압의 조정폭이 넓어지고, 따라서 가속 전압의 조정이 용이하게 된다. According to the above-described embodiment, the resist
또한, 상기한 바와 같이, 반사 방지막(14)이 미량의 실리콘을 포함하고 있더라도, 레지스트 패턴(15)과 반사 방지막(14)이 유기물로 이루어지기 때문에 조성이 비슷하고, 2차 전자에 의해서는 잔사(17)를 판별할 수 있을 정도로 휘도차가 얻어지지 않지만, 작은 조성의 차이라도 판별 가능한 반사 전자를 이용하고 있기 때문에, 도 4(c)에 나타낸 바와 같이, 잔사(17)와 반사 방지막(14)의 사이의 휘도차가 커지고, 이 점으로부터도 잔사(17)를 정밀도 높게 검출할 수 있다. 또한, 반사 방지막(14)에 포함되는 화합물로서는, 실리콘에 한정되지 않고, 예컨대, SiO(산화실리콘), SiOCH(탄소 및 수소 함유의 실리콘 산화물) 등의 산소 및 실리콘을 포함하는 화합물이더라도 좋고, 또한 이들 화합물의 복수이더라도 좋다. In addition, as described above, even if the
한편, 잔사(17)와 반사 방지막(14)의 조성이 완전히 다른 경우에도, 잔 사(17)가 매우 얇은 경우에는, 2차 전자에 의해서는 그 잔사(17)의 검출이 곤란해진다. 그러나, 반사 전자에 의해서는, 그와 같은 경우에도, 잔사(17)의 유무를 정밀도 높게 검출할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는, 잔사(17)와 반사 방지막(14)의 조성이 비슷한 경우뿐만 아니라, 예컨대, 상기한 반사 방지막(14)이 금속막이나 무기물로 이루어지는 막 등이더라도 좋다. 또한, 상기한 레지스트 패턴(15)으로서는, 유기물에 한정되지 않고, 무기물이더라도 좋다. 또한, 본 발명의 검사 방법은, 패턴을 형성할 때에 현상 장치에서 사용되는 레티클에 대하여 적용해도 좋다.On the other hand, even when the composition of the
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 검사 장치를 나타내는 횡단면도,1 is a cross-sectional view showing an inspection apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 실시예에서의 SEM식의 검사 모듈의 일례를 나타내는 종단 측면도,2 is a longitudinal side view showing an example of an SEM-type inspection module in the embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 검사 방법에 적용되는 피검사체의 일례를 나타내는 종단면도,3 is a longitudinal sectional view showing an example of a test subject applied to the test method of the present invention;
도 4는 상기의 검사 모듈에서 기판 표면이 관찰되는 모양을 나타내는 모식도,4 is a schematic diagram showing the appearance of the substrate surface observed in the inspection module,
도 5는 상기의 검사 모듈에서 반사 전자가 검출되는 모양을 나타내는 모식도, 5 is a schematic diagram showing a state in which reflected electrons are detected in the inspection module;
도 6은 종래의 검사 장치의 일례를 나타내는 종단면도,6 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional inspection apparatus;
도 7은 2차 전자와 반사 전자의 에너지에 대한 설명도,7 is an explanatory diagram of energy of secondary electrons and reflected electrons;
도 8은 상기 종래의 검사 장치에서 검사되는 피검사체의 일례를 나타내는 종단면도,8 is a longitudinal sectional view showing an example of an inspected object inspected by the conventional inspection device;
도 9는 상기 종래의 검사 장치에서 피검사체가 검사되는 모양을 나타내는 모식도.9 is a schematic diagram showing the state in which the inspected object is inspected in the conventional inspection device.
부호의 설명Explanation of the sign
14 : 반사 방지막 15 : 레지스트 패턴14
16 : 개구부 17 : 유기물16: opening 17: organic matter
30 : 검사 모듈 31 : 진공 용기30: inspection module 31: vacuum vessel
32 : 탑재대 35 : 전원32: mount 35: power
60 : 전자 방출부 69 : 전자 검출 수단60
81 : 역 바이어스 전극 82 : 부 전압 전원81: reverse bias electrode 82: negative voltage power supply
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