(57)【要約】本発明は、試料の表面を検査するための表面検査方法及び装置を提供する。本発明においては、試料表面が抵抗膜で被膜され、該抵抗膜で被膜された試料表面に荷電粒子線が照射され、これにより、試料表面の検査が行われる。本発明の表面検査方法では、試料の表面に抵抗膜が任意の厚さｔ１に塗布される。その後、前記塗布された任意の厚さの抵抗膜の一部を溶解して、抵抗膜の厚さを所望の厚さに低減する。これにより、抵抗膜の抵抗値を精密に制御可能になり、検出時の像の歪み等を少なくすることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の表面に抵抗膜を形成する方法において、該方法は、
前記試料をほぼ水平に保持した状態で、前記試料を所定速度で回転させるステップと、
前記試料を回転させながら、前記試料の表面上に液状の膜材料を滴下させて抵抗膜を形成するステップと、
前記試料を所定速度で回転させながら、前記試料の表面に形成された抵抗膜を溶解する溶剤を滴下させ、前記抵抗膜の一部分を溶解して前記抵抗膜の厚さが所望のレベルとなるようにするステップと
からなることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記抵抗膜の厚さの所望のレベルは、０．１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲であることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の方法において、前記抵抗膜は、水溶性であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載の方法において、前記試料は、半導体ウエハ、フォトマスク、及びレチクルマスクの少なくとも１つであることを特徴とする方法。
【請求項５】
試料の表面に抵抗膜を形成する装置において、該装置は、
前記試料をほぼ水平に保持した状態で前記試料を所定速度で回転させながら、前記試料の表面上に液状の膜材料を滴下させることにより、前記試料の表面上に抵抗膜を形成するスピンコータと、
前記試料の表面上に形成された前記抵抗膜の一部分を溶剤で溶解することによって、前記抵抗膜の厚さを薄膜化及び均一化する薄膜均一化機構と
からなることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、前記薄膜均一化機構は、前記試料を回転させながら、前記抵抗膜に溶剤を滴下させる溶剤滴下装置を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５又は６記載の装置において、前記試料は、半導体ウエハ、フォトマスク、及びレチクルマスクの少なくとも１つであることを特徴とする装置。
【請求項８】
試料の表面を評価する方法において、該方法は、
前記試料の表面を、所定の厚さを有する抵抗膜で被膜するステップと、
前記抵抗膜の一部分を溶解して、前記抵抗膜の厚さを前記所定の厚さよりも薄い所望のレベルにするステップと、
前記抵抗膜で被膜された前記試料の表面に荷電粒子線を照射して、前記試料の表面の評価を行うステップと
からなることを特徴とする試料表面検査方法。
【請求項９】
請求項８記載の試料表面検査方法において、前記抵抗膜の厚さの所望のレベルは、０．１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲であることを特徴とする試料表面検査方法。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の試料表面検査方法において、前記抵抗膜は、水溶性であることを特徴とする試料表面検査方法。
【請求項１１】
請求項８〜１０いずれかに記載の試料表面検査方法において、該方法はさらに、前記試料の表面の評価後に、純水又は超純水で前記試料を洗浄することにより、前記試料の表面から前記抵抗膜を除去するステップを備えていることを特徴とする試料表面検査方法。
【請求項１２】
請求項８〜１１いずれかに記載の試料表面検査方法において、前記試料は、半導体ウエハ、フォトマスク、及びレチクルマスクの少なくとも１つであることを特徴とする試料表面検査方法。
【請求項１３】
半導体デバイスを製造する方法において、該方法は、
半導体デバイスの製造工程の途中、及び該製造工程の終了後のいずれか又は両方の工程において、請求項１２記載の試料表面検査方法によって半導体ウエハを評価するステップ
を含んでいることを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項１４】
試料の表面を評価するシステムにおいて、該システムは、
前記試料の表面を平坦化する表面平坦化機構と、
前記表面平坦化機構によって平坦化された前記試料の表面上に所定の厚さの抵抗膜を被膜し、その後、前記抵抗膜の一部分を溶剤で溶解して、前記抵抗膜の厚さを所望のレベルに低減する抵抗膜コーティング機構と、
前記抵抗膜が被膜された前記試料の表面に荷電粒子線を照射して、前記試料の表面の評価を行う表面検査機構と、
前記した機構の間で前記試料を搬送する搬送機構と
からなることを特徴とする試料表面検査システム。
【請求項１５】
請求項１４記載の試料表面検査システムにおいて、該システムはさらに、洗浄機構及び試料乾燥機構を備えて、前記試料が、洗浄されかつ乾燥された状態で、前記表面検査機構に導入されかつ排出されるように構成され、前記表面平坦化機構、前記抵抗膜コーティング機構、前記表面検査機構、前記洗浄機構、及び前記試料乾燥機構は、前記搬送機構を取り囲むように配置されていることを特徴とする試料表面検査システム。
【請求項１６】
請求項１４又は１５記載の試料表面検査システムにおいて、前記試料は、半導体ウエハ、フォトマスク、及びレチクルマスクの少なくとも１つであることを特徴とする試料表面検査システム。
【請求項１７】
半導体デバイスを製造する方法において、該方法は、
半導体デバイスの製造工程の途中、及び該製造工程の終了後のいずれか又は両方の工程において、請求項１６記載の試料表面検査システムを用いて半導体ウエハを評価するステップ
を含んでいることを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項１８】
試料の表面を評価する機構において、該機構は、
電磁波源と、該電磁波源から発生された電磁波を前記試料の表面に導く装置とを備えた電磁波照射装置と、
前記電磁波が照射された前記試料の表面から放出された電子を検出して、電気的又は光学的信号として出力する検出器と、
前記試料の表面を評価するために、前記検出器から出力された電気的又は光学的信号を処理する処理部と
からなることを特徴とする表面検査機構。
【請求項１９】
請求項１８記載の表面検査機構において、前記電磁波源は、紫外線源又はＸ線源であることを特徴とする表面検査機構。
【請求項２０】
請求項１８記載の表面検査機構において、前記電磁波源は、４００ｎｍ以下の波長の紫外線又はＸ線を放射するものであることを特徴とする表面検査機構。
【請求項２１】
請求項１８〜２０いずれかに記載の表面検査機構において、該機構はさらに、
電子線源と、該電子線源から生成された電子線を前記試料の表面上に導く装置とからなる電子線照射装置と、
前記電磁波照射装置及び電子線照射装置の一方又は両方を駆動して、電磁波又は電子線の一方又は両方を前記試料の表面に照射する装置と
を備えていること特徴とする表面検査機構。
【請求項２２】
請求項１８〜２１いずれかに記載の表面検査機構において、該機構はさらに、
前記試料の表面から放出された電子を、前記検出器に導く装置
を備えていることを特徴とする表面検査機構。
【請求項２３】
請求項１８〜２２いずれかに記載の表面検査機構において、前記試料は、半導体ウエハ、フォトマスク、及びレチクルマスクの少なくとも１つであることを特徴とする表面検査機構。
【請求項２４】
半導体デバイスを製造する方法において、該方法は、
半導体デバイスの製造工程の途中、及び該製造工程の終了後のいずれか又は両方の工程において、請求項２３記載の試料表面の表面検査機構を用いて半導体ウエハを評価するステップ
を含んでいることを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項２５】
試料の表面を評価するシステムにおいて、該システムは、
前記試料の表面を平坦化する表面平坦化機構と、
前記表面平坦化機構によって平坦化された前記試料の表面上に任意の厚さの抵抗膜を被膜し、その後、前記抵抗膜の一部分を溶剤で溶解して、前記抵抗膜の厚さを所望のレベルに低減する抵抗膜コーティング機構と、
前記抵抗膜を有する前記試料の表面の評価を行う表面検査機構であって、請求項１８〜２２いずれかに記載の表面検査機構と、
前記した機構の間で前記試料を搬送する搬送機構と
からなることを特徴とする試料表面検査システム。
【請求項２６】
請求項２５記載の試料表面検査システムにおいて、該システムはさらに、洗浄機構及び試料乾燥機構を備えて、前記試料が、洗浄されかつ乾燥された状態で、前記表面検査機構に導入されかつ排出されるように構成され、前記表面平坦化機構、前記抵抗膜コーティング機構、前記表面検査機構、前記洗浄機構、及び前記試料乾燥機構は、前記搬送機構を取り囲むように配置されていることを特徴とする試料表面検査システム。
【請求項２７】
試料の表面を評価するシステムにおいて、該システムは、
前記試料の表面を平坦化する表面平坦化機構と、
表面が平坦化された前記試料の表面の評価を行う表面検査機構であって、請求項１８〜２２いずれかに記載の表面検査機構と
からなることを特徴とする試料表面検査システム。
【請求項２８】
試料の表面を評価するシステムにおいて、該システムは、
前記試料の表面を抵抗膜で被膜する抵抗膜コーティング機構と、
前記抵抗膜が被膜された前記試料の表面の評価を行う表面検査機構であって、請求項１８〜２２いずれかに記載の表面検査機構と
からなることを特徴とする試料表面検査システム。
【請求項２９】
請求項２６〜２８いずれかに記載の試料表面検査システムにおいて、前記試料は、半導体ウエハ、フォトマスク、及びレチクルマスクの少なくとも１つであることを特徴とする試料表面検査システム。
【請求項３０】
半導体デバイスを製造する方法において、該方法は、
半導体デバイスの製造工程の途中、及び該製造工程の終了後のいずれか又は両方の工程において、請求項２９記載の試料表面検査システムを用いて半導体ウエハを評価するステップ
を含んでいることを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、試料表面の構造評価、拡大観察、材質評価、電気的導通状態等の検査を効率的に行うための試料の表面検査方法及び装置に関する。より詳細には、本発明は、例えば、試料の表面に形成された最小線幅０．１５μｍ以下の高密度パターンの欠陥検出等を高精度、高信頼性、高スループットで検出することができる表面検査装置及び方法に関する。本発明はまた、このような表面検査装置を組み入れた半導体デバイス製造システム、並びに、該表面検査装置を用いて半導体デバイスの製造プロセス途中及び／又はプロセス終了後にパターンの検査を行う半導体デバイス製造方法に関するものである。
【従来の技術】
【０００２】
従来、基板又はウエハ等の試料の表面の観察、材質評価、或いはその表面に形成された電子回路等の構造検査又は評価、電気的導通状態等の検査或いは評価を行う場合、その試料の表面に、電子線等の荷電粒子線（一次荷電粒子ビーム）を照射させてスキャンし、その基板の表面から生じる二次荷電粒子等を検出し、その検出された二次荷電粒子から画像データを生成し、ダイ毎（又はチップ毎）に画像データと比較することによって、試料表面の欠陥を検査する装置が知られている。このような表面検査装置として走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を含んでいるものがあり、従来、表面検査装置及び基板等の試料の表面を平坦化する平坦化装置は、それぞれ独立に存在して使用されてきた。
【発明が解決すべき課題】
【０００３】
上記した従来のＳＥＭ技術を用いた検査方式、及び、ウエハの広い面積を同時に照明する方式においては、電子線を照射することによって被検査対象であるウエハが帯電してしまう。過度の帯電が生じると画像データが歪んだり、像が不明瞭となる。また、正常なパターンを欠陥として誤検出してしまうこともある。
従来例における他の重大な問題は、試料へのダメージの問題である。すなわち、電子ビームをウエハの表面に照射した場合、ビーム照射によりウエハに帯電が生じ、電位コントラストを表す像を取得することができる。しかしながら、絶縁材料、金属の導電材料、及び回路抵抗等により、ウエハの帯電状態が異なる。したがって、場合によっては、パターン境界に極端な電位差が生じて、ウエハ表面から放出される二次電子を取得できなかったり、アーク放電が生じてしまうことがある。
【０００４】
上記した問題点を、より詳細に説明する。
試料の二次電子放出特性は、入射ビームのエネルギや試料表面の特性によって異なっている。図１は、絶縁物に電子ビームを照射したときの、ビームエネルギと二次電子放出効率ηとの関係の一例を表すグラフである。ηが１より大きい場合には、入射した電子よりも多くの電子が絶縁物より放出されるため、絶縁物表面は正に帯電される（領域Ｐ）。一方、ηが１より小さい場合には、負に帯電される（領域Ｑ）。そのため、試料上の回路構成や層構造に依存する試料特性によっては、絶縁破壊等のダメージが生じてしまう。
【０００５】
すなわち、絶縁材料に破壊強度以上の電界（例えば、５０〜１０００ｋＶ／ｍｍ）がかかると、絶縁性を失って電流が流れ、絶縁破壊が生じるが、電荷が過度に蓄積されると、電界強度が破壊電圧を超えてしまい、したがって絶縁破壊が生じてしまう。また、一度絶縁破壊が生じると、角の電流が流れて回路破壊を誘起し、絶縁体自体の絶縁性回復が不可能となる。
また、帯電による画像データの歪みが十分小さくなるようにビーム電流を小さくすると、一次荷電粒子線の照射により試料表面から放出される二次荷電粒子線から得られる信号のＳ／Ｎ比が悪くなる。これにより、誤検出が発生する確率が増える。Ｓ／Ｎ比を改善するために、多数回走査して平均化処理等を行うことにより誤検出の発生する確率は減少させることはできるが、その代わりにスループットが低下する問題がある。
【０００６】
更に、微細な欠陥を検出するためには、大電流の照射ビームが必要となる。例えば、ＣＣＤの２×２画素サイズの欠陥を判定するときに必要な信号量を１とすると、１×１画素サイズの欠陥を判定するときに必要な信号量は、上記の４倍必要となる。つまり、同じ検出器で微細な欠陥を検出するためには、二次電子量を増やすために、照射電流値を増加する必要がある。しかし、照射電流量を増加すると、前述のように帯電が強くなるため、像歪みが大きくなる問題がある。
【０００７】
このような問題を解決するため、例えば、本出願人による特願２０００−３４０６５１（特開２００２−１４８２２７号）により、試料の表面に荷電粒子線を照射する前に、予めその表面に抵抗膜をコーティングする方法が提案された。しかしながら、この方法では、抵抗膜の厚さを各試料に対して均一に、しかも薄くすることが困難であるため、更に改善を行う必要性がある。
【０００８】
上記出願によって試料表面に抵抗膜をコーティングして試料表面を検査する技術は提案されたが、試料表面の平坦化からそのような抵抗膜のコーティングを経て荷電粒子線の照射による検査までの一連の動作を効率的に行う検査装置は、従来提案されていない。そして、従来からそれぞれ単独の装置として使用されている、試料の表面を平坦にする平坦化装置、試料を洗浄する洗浄装置、乾燥機構等を、抵抗膜のコーティング装置と共に単に並べて配置し、それらによって各作業をさせるだけであった。しかしながら、このような装置では、下記のような理由により、必ずしも上記一連の動作を効率良く行わせることはできない。すなわち、上記した独立の装置はそれぞれ、試料を各装置間の搬送を担当している搬送装置により送られた試料を一時的に載せておく試料載置台と、試料載置台から作業位置、すなわちステージ装置上に載置しまたそこから取り出すロード／アンロードロボットとを備えている。そのような独立した装置を複数並べてその独立した装置間での試料の搬送を行う搬送装置を別途設けたのでは、表面検査装置の全体の構造が繁雑かつ大型化する。さらに、試料の搬送に時間がかかり装置全体のスループットが低下し、更には試料表面の汚染、酸化の機会が多くなり品質低下をもたらすことになる。
【０００９】
本発明は、上記した従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、試料表面の電子画像を低歪みで、しかも試料にダメージを与えることなく得ることができ、信頼性の高い試料表面の観察、欠陥検出、分析等の評価を行うことができる表面検査装置及び方法を提供することである。
本発明の他の目的は、試料表面に形成される抵抗膜の厚さを薄くして帯電量を適切に制御することができ、試料表面についての歪みが小さい鮮明な画像データの取得を実現可能にする抵抗膜形成方法及び装置を提供することである。
本発明の他の目的は、スループットを大きくするために大電流で走査しても、帯電量を適切に制御でき、試料表面についての歪みの小さい鮮明な画像データの取得を実現し、信頼性の高い欠陥走査が行える表面検査方法及び装置を提供することである。
本発明の他の目的は、試料表面に施す抵抗膜の膜厚を各資料に対して均一にしかも所望の厚さに精密に制御可能にすることによって、試料表面についての歪みの小さい新鮮な画像データの取得を可能にし、信頼性の高い表面検査方法及び装置を提供することである。
本発明の他の目的は、試料の平坦化、洗浄、乾燥等を行う各機構、試料表面への抵抗膜のコーティングを行う機構、更にはそれらの機構間の試料搬送を受け持つ機構の構造を改良することにより、全体の構造を簡素化して高いスループットを維持できる表面検査システムを提供することである。
本発明の他の目的は、上記した単独の装置がそれぞれ備えていたロード／アンロード用のロボットを省略可能にして、装置の簡素化及び試料の搬送行程の簡素化を図って高いスループットを維持できる表面検査システムを提供することである。
本発明の他の目的は、上記のような表面検査方法又は装置を使用してプロセス途中及び／又は終了後の半導体ウエハの欠陥を検査する半導体デバイス製造方法を提供することである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するために、本発明は、試料の表面に抵抗膜を形成する方法であって、
前記試料をほぼ水平に保持した状態で、前記試料を所定速度で回転させるステップと、
前記試料を回転させながら、前記試料の表面上に液状の膜材料を滴下させて抵抗膜を形成するステップと、
前記試料を所定速度で回転させながら、前記試料の表面に形成された抵抗膜を溶解する溶剤を滴下させ、前記抵抗膜の一部分を溶解して前記抵抗膜の厚さが所望のレベルとなるようにするステップと
からなることを特徴とする方法を提供する。
上記した方法において、前記抵抗膜の厚さの所望のレベルは、０．１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲であり、また、前記抵抗膜は、水溶性であることが好ましい。
【００１１】
本発明はまた、試料の表面に抵抗膜を形成する装置であって、
前記試料をほぼ水平に保持した状態で前記試料を所定速度で回転させながら、前記試料の表面上に液状の膜材料を滴下させることにより、前記試料の表面上に抵抗膜を形成するスピンコータと、
前記試料の表面上に形成された前記抵抗膜の一部分を溶剤で溶解することによって、前記抵抗膜の厚さを薄膜化及び均一化する薄膜均一化機構と
からなることを特徴とする装置を提供する。
この装置において、前記薄膜均一化機構は、前記試料を回転させながら、前記抵抗膜に溶剤を滴下させる溶剤滴下装置を含んでいることが好ましい。
【００１２】
本発明はさらに、試料の表面を検査する方法であって、
前記試料の表面を、所定の厚さを有する抵抗膜で被膜するステップと、
前記抵抗膜の一部分を溶解して、前記抵抗膜の厚さを前記所定の厚さよりも薄い所望のレベルにするステップと、
前記抵抗膜で被膜された前記試料の表面に荷電粒子線を照射して、前記試料の表面の検査を行うステップと
からなることを特徴とする試料表面検査方法を提供する。
この試料表面検査方法において、前記抵抗膜の厚さの所望のレベルは、０．１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲であり、前記抵抗膜は、水溶性であり、該方法はさらに、前記試料の表面の評価後に、純水又は超純水で前記試料を洗浄することにより、前記試料の表面から前記抵抗膜を除去するステップを備えていることが好ましい。
【００１３】
本発明はさらにまた、試料の表面を検査するシステムであって、
前記試料の表面を平坦化する表面平坦化機構と、
前記表面平坦化機構によって平坦化された前記試料の表面上に所定の厚さの抵抗膜を被膜し、その後、前記抵抗膜の一部分を溶剤で溶解して、前記抵抗膜の厚さを所望のレベルに低減する抵抗膜コーティング機構と、
前記抵抗膜が被膜された前記試料の表面に荷電粒子線を照射して、前記試料の表面の評価を行う表面検査機構と、
前記した機構の間で前記試料を搬送する搬送機構と
からなることを特徴とする試料表面検査システムを提供する。
このシステムはさらに、洗浄機構及び試料乾燥機構を備えて、前記試料が、洗浄されかつ乾燥された状態で、前記表面検査機構に導入されかつ排出されるように構成され、前記表面平坦化機構、前記抵抗膜コーティング機構、前記表面検査機構、前記洗浄機構、及び前記試料乾燥機構は、前記搬送機構を取り囲むように配置されていることが好ましい。
【００１４】
本発明はまた、試料の表面を検査する機構であって、
電磁波源と、該電磁波源から発生された電磁波を前記試料の表面に導く装置とを備えた電磁波照射装置と、
前記電磁波が照射された前記試料の表面から放出された電子を検出して、電気的又は光学的信号として出力する検出器と、
前記試料の表面を評価するために、前記検出器から出力された電気的又は光学的信号を処理する処理部と
からなることを特徴とする表面検査機構を提供する。
この機構において、前記電磁波源は、紫外線レーザ源又はＸ線レーザ源であるか、又は、４００ｎｍ以下の波長の紫外線又はＸ線を放射するものであることが好ましい。また、この機構はさらに、電子線源と該電子線源から生成された電子線を前記試料の表面上に導く装置とからなる電子線照射装置と、前記電磁波照射装置及び電子線照射装置の一方又は両方を駆動して、電磁波又は電子線の一方又は両方を前記試料の表面に照射する装置とを備えることができる。さらに、この機構はさらに、前記試料の表面から放出された電子を、前記検出器に導く写像光学系を備えることができる。
【００１５】
本発明はさらに、半導体デバイスを製造する方法であって、半導体デバイスの製造工程の途中、及び該製造工程の終了後のいずれか又は両方の工程において、上記した検査装置、検査システム、又は検査方法を用いて、半導体ウエハを評価するステップを含んでいることを特徴とする半導体デバイス製造方法を提供する。
【発明の好適な実施形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図２は、本発明による表面検査方法の検査対象である試料Ｓを示す拡大断面図である。この実施形態においては、試料Ｓとして、表面に半導体回路製造工程において電子回路等の任意のパターンｐが形成されているシリコンウエハ（以下単に「ウエハ」）Ｗを例にして説明する。この工程又は全行程を含めて、ウエハＷの表面に電子線が照射され（以下の実施形態の説明では、ウエハに照射する荷電粒子線として電子線（一次電子線）を用いた例について説明する）、その照射によりウエハから放出される電子線（二次電子線）を検出し、これにより、ウエハＷの表面の検査を行う。このような検査は、ゴミ、導通不良、パターン不良又は欠落などの欠陥の有無、ウエハの状態判定、欠陥種類分別等を検出することにより行われる。
【００１７】
しかしながら、ウエハＷに照射する電子線の電流値を増大させると、ウエハＷ上の帯電量が増大し、これにより、検出した二次電子から得られた画像に歪みが発生し、正確な検出ができない。
この問題を解決するため、本出願による上記出願により、ウエハの表面に抵抗膜ｆをコーティングしてウエハ表面の帯電量を制御する方法が提案された。しかしながら、単に抵抗膜をコーティングするだけでは帯電量を精密に制御することが困難であることが分かった。これは、図３に示されるように、いわゆるスピンコータで抵抗膜をコーティングした場合、ウエハの回転数（回転数／分）を増加するにしたがってコーティングされる抵抗膜の厚さが薄くなるが、回転数がある一定である約２０００ｒｐｍを超えると、回転数がいくら高くなっても厚さが薄く成らず、約２０ｎｍより薄くすることが実質的に不可能であるからであった。
【００１８】
図１に関して説明したように、絶縁物に電子線を照射した時の二次電子等の放出効率ηが１より大きいビームエネルギでは、入射した電子よりも多くの電子が放出される。そのため、絶縁物表面は正に帯電される。ここで、抵抗膜の抵抗値と膜厚が重要である。抵抗値が金属膜のように小さいと、電位コントラストが小さくなり、像の歪みは小さくなる。しかしながら、この場合、パターン認識性が低下して、欠陥の検出が難しくなる。また、抵抗値が大きすぎると像の歪みが大きく、２次電子取得ができない場所やアーク放電が起こる場合が生じる。
【００１９】
本発明においては、まず、従来と同じようにウエハＷの表面（この実施形態では上面にパターンｐが形成されているのでそのパターンの層の表面）を、例えば既知の構造のＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ化学的機械研磨）装置やプラズマを用いた反応性イオン平坦化装置等の平坦化処理機構により平坦化処理する（図４の［Ａ］）。次に、平坦化処理された表面に、図４の［Ｂ］に示されるように、液状の抵抗膜材料ｍを、既知のスピンコータ等によりウエハを回転させた状態で散布し、抵抗膜ｆを形成する。この抵抗膜ｆの膜厚が最終的に所望とする膜厚より厚い膜厚ｔ1となるように、コーティングする。抵抗膜の材料としては、金属含有の高分子材料やチエニルアルカンスルホン酸系の高分子化合物等を用いる。抵抗値としては、１×１０6〜１００×１０6Ω（例えば、１ｃｍ２当たり、膜厚０．１ｎｍ〜１００ｎｍ）程度のものを用いる。このチエニルアルカンスルホン酸系の高分子化合物の抵抗膜は水溶性であり、後述する膜の除去工程で有益である。チエニルアルカンスルホン酸系高分子化合物の他に、アクリル系、化学増幅系の同様のコート材料を用いることができることはもちろんである。本発明では、この抵抗値を適切に選んで、像歪みの小さい状態を実現し、誤検出の少ない効率的な表面検査を実現する。また、特にＬＳＩ製造工程の途中段階における検査では、抵抗膜の脱着性が問題となる。抵抗膜をコーティングして検査が完了した後、次の工程に進むために、該抵抗膜が除去されなければならない。従って、この問題を解決するために、本発明において水溶性の抵抗膜を用いることは、重要である。
【００２０】
このスピンコータによりコーティングを行う場合、前述のように抵抗膜の厚さに限界があり、２０ｎｍより薄くすることは実質的に不可能であった。そのため、従来、２０ｎｍ以上の厚さを有する抵抗膜でコーティングされた状態で、ウエハの検査を行っていた。
しかしながら、以下のような問題が生じる。すなわち、一次電子線の照射によって放出される二次電子を得るときに、抵抗膜の厚さによる誤差が生じる。例えば、抵抗膜中を電子が通過するときに、引き上げ電界が弱くなるために、二次電子の運動方向が広がり、コントラストの低下、ボケの発生等が生じる。
これらが発生する要因を低減するためには、抵抗膜の膜厚をなるべく薄くしたいが、前述のように、従来のコーティング方法では限界があった。
【００２１】
そこで、本発明においては、図４の［Ｃ］に示すように、スピンコータにより膜厚ｔ1にコーティングされた抵抗膜ｆの上面に、抵抗膜の溶媒（この実施形態では純水又は超純水）を均一に散布し、その抵抗膜ｆの上面側の一部を溶かし、残った抵抗膜が均一の膜厚ｔ2になるように溶かす。このように膜厚をｔ2にした後に、後述する検査機構により、試料Ｓであるパターンｐが形成されたウエハＷの表面に、既知の方法により荷電粒子線の一種である一次電子線を照射してウエハから二次電子線を放出させ、その二次電子線を捕捉して検査等の評価を行う。
スピンコータにより抵抗膜をコーティングした（この時の抵抗膜の厚さは２０ｎｍ）後、超純水をかけて抵抗膜を溶かす実験を行った結果、図５に示されるような、ウエハ上に残る抵抗膜の厚さと超純水の供給量との関係が得られた。このことから、抵抗膜を溶解する純水又は超純水等の溶剤の供給量を適切に制御することによって抵抗膜の最終の厚さを制御可能であることが明らかである。
【００２２】
図６は、パターンｐの層の表面に凹凸構造（複数の線ｌにより形成される）がある試料Ｓ′の例を示す。この例においても、抵抗膜及び膜厚制御は、図３に関連して説明した方法と同様の方法により行うことが可能である。この場合は、互いに隣接する線ｌの間隔が等しい例が示されてるが、該間隔が大きく異なるパターンの表面構造を有している場合では、該間隔の大小により表面の帯電状態が異なるために、本発明により抵抗膜の膜厚を薄くかつ均一化できるので、表面電位の均一化に有効となる。
【００２３】
ところで、塗布する抵抗膜の種類、分子構造、添加剤の種類、溶液の濃度等により、水溶特性が異なる。図７は、図５とは異なった条件で得られた、低鼓膜の厚さと純水供給量との関係を表すグラフである。
この例では、抵抗膜生成工程において、チエニルアルカンスルホネイト(thienyl alkane sulphonate)又はイソチアナフテンジイルスルホネイト(isothianaphthendiyl-sulphonate)の高分子化合物の抵抗膜用溶液を用いることができる。図７に示した関係は、以下のようにして形成された場合の膜厚特性をしめしている。すなわち、抵抗膜溶液としてイソチアナフテンジイルスルホネイトの高分子化合物を用い、試料をスピンコー夕―に設置して、抵抗膜溶液を試料上に滴下する。次に、例えば５０００〜７０００ｒｐｍにて、スピンコータにより抵抗膜がコートされ、これにより、約２０ｎｍ程度の抵抗膜厚が形成される。この形成された抵抗膜を溶解するときに、スピンコータに試料を設置して、回転させながら純水を滴下する。回転数は、５０００〜１００００ｒｐｍである。純水または超純水により抵抗膜の溶解がなされる。図７は、溶解後に試料上に残った抵抗膜の厚さを示している。グラフから明らかなように、抵抗膜を溶解する純水又は超純水の供給量を適切に制御することにより、抵抗膜の厚さが制御可能である。
【００２４】
ウエハの欠陥を検査する場合には、上記した抵抗膜形成工程と同様にして、ウエハ上に抵抗膜を形成する。例えば、Ｓｉウエハ上にＬＳＩデバイス構造が形成され、その上に抵抗膜として、イソチアナフテンジイルスルホネイトからなる高分子化合物の抵抗膜が１ｎｍ厚さでコートされる。２）このウエハ上に形成された抵抗膜の厚さは、上記したように調整可能であるため、チャージアップを抑制し、歪みが小さく、コントラスト劣化が小さい、鮮明な電子像を得ることが可能となる。表面の材質及び構造により、得られる電子像のコントラストは異なるので、適切な膜厚を抵抗膜が有するように制御することによって、鮮明で低歪みの電子像を取得することができる。
また、抵抗膜形成工程は、フォトマスクやレチクルマスク上にも適用することができる。
【００２５】
図８の［Ａ］及び［Ｂ］は、フォトマスク及び該フォトマスクに抵抗膜を被膜した場合の断面図である。フォトマスクの母材は、石英ガラス又は水晶ガラスであり、その厚さは１ｍｍである。パターンの材料は、図８の［Ａ］に示すようにＣｒである。マスクサイズは８×８インチであり、パターン領域サイズは２０×２０ｍｍであり、最小パターンサイズは０．５〜０．３μｍ程度である。母材上に形成されたＣｒパターンの厚さは０．１μｍである。スピンコータにより、マスク表面に膜厚２０ｎｍとなるように抵抗膜を形成する。その後、超純水により溶解して、膜厚５ｎｍにする。
その後、ＳＥＭを用いて、抵抗膜が皮膜されたフォトマスク上のパターン欠陥等の欠陥を検出する検査が行われる。ＳＥＭの代わりに、写像投影方式の電子ビーム欠陥検査を行っても良い。
【００２６】
その後、検査結果に問題がなければ、洗浄装置にて超純水洗浄処理されて抵抗膜除去される。抵抗膜の除去後、マスクは適切なフォトマスクとして再び、露光装置にて使用される。
この例では、フォトマスクの例を述べたが、レチクルマスクにおいても上記と同様の処理を行うことが可能である。レチクルマスクでは、パターン縮小率は１／２〜１／５であり、転写最小先幅は０．１〜０．５μｍ程度である。
【００２７】
フォトマスク、レチクルマスクは、ガラス材料の片面にＣｒ等金属薄膜のパターンが形成されている。母材がシリコンガラス、水晶ガラス等の絶縁ガラス材料であるため、電子ビームが照射されたときに、その表面にチャージアップが激しく起こり、電子ビームによる観察は困難であった。
本発明では、抵抗膜をフォトマスクやレチクルマスクに低鼓膜をコートすることにより、マスク表面の電位を安定させている。したがって、電子ビームを照射しても、マスクのチャージアップを解消し、電子ビーム照射による観察が可能となる。これにより、走査型電子顕微鏡、投影型電子顕微鏡、及び電子ビームを用いた検査装置等において適用可能となる。
【００２８】
本発明による抵抗膜形成方法よれば、試料の表面上の抵抗膜の厚さを各試料に対して均一にしかも所望の厚さに精密に制御可能となる。したがって、電子線やイオンビームなどのビームの照射により生じる帯電量を精密に制御し、歪みの小さい鮮明な電位コントラスト画像取得が可能となる。一方、従来では２０ｎｍレベルの抵抗膜の膜厚制御が限界であった。これに対して、本発明によれば、０．１〜１ｎｍレベルの膜厚の抵抗膜を得ることが可能となる。したがって、試料基板のより適切な帯電量制御が可能となるため、得られる電子象の電位コントラスト及び歪について、最良な画像を得ることが可能となる。
【００２９】
また、電子線やイオンビームが試料基板に照射される場合には、約２ｋｅＶ以上のビームエネルギで照射が行われると、基板やデバイス回路の破壊が起こる可能性がある。そのような場合においても、本発明の方法による観察、検査を行うことにより、ダメージの低減を実現でき、従来ではデバイス破壊などのダメージが発生する高ビームエネルギ領域においても、ダメージが無く歪の小さい電子像を得ることが可能となる。
上記した抵抗膜形成工程において、抵抗膜の所望の膜厚レベルを０．１ｎｍ〜１０ｎｍとしてもよい。また抵抗膜が水溶性であってもよく、この場合、検査後に純水又は超純水を用いた洗浄を行い、抵抗膜を除去するようにしてもよい。
【００３０】
図９は、本発明の表面検査方法を実施するための装置の一実施形態が概略平面図で示されている。この実施形態の表面検査装置１００は、中央の搬送機構２００、並びに、該搬送機構１００の周囲に配置された平坦化機構３００、洗浄機構４００、乾燥機構５００、抵抗膜コーティング機構６００、検査機構７００、及びウエハストックインターフェイス８００で構成されている。
【００３１】
搬送機構２００は、図１０に示すように、水平方向（図１０で左右方向）に移動可能な可動テーブル２１０に取り付けられた複数（本実施形態では２組）の多関節型搬送ロボット２２０ａ、２２０ｂを備えている。この搬送ロボット２２０ａ及び２２０ｂは同じ構造の既知のものでよく、それぞれ、可動テーブル２１０に関して上下動可能にかつ軸線２４−２４の回りに旋回可能になっているベース２３０と、ベースに取り付けられた多関節アーム２５０と、多関節アーム２５０の先端のアームに取り付けられていてウエハＷを保持するチャック２６０とを備えている。多関節アーム２５０は、互いに回動可能に接続された複数（この実施形態では３個）のアームを有する既知の構造のもので良い。また、チャック２６０も既知の構造のもので良い。したがってこれらの構造及び動作の詳細な説明は省略する。この搬送機構は、前記した機構３００、４００、５００、６００、７００間並びに各機構とウエハストックインターフェイス８００間でウエハの搬送を行うもので、搬送ロボット２２０ａ、２２０ｂのチャック２６０により保持したウエハを、各機構の作業台すなわちステージ装置上に直接載置し、或いはそのステージ装置から直接取り出せるようになっており、上記機構と同じ作業を行う従来の単独の装置に比較して、その単独の装置にそれぞれ設けられていたロード／アンロードロボットを省略可能にしている。また、この実施形態の搬送装置では、複数組の搬送ロボット２２０ａ及び２２０ｂを備えているので、例えばコーティング機構６００にウエハの供給及び取り出しを行う場合、一つの搬送ロボット２２０ａで新しいウエハを把持してコーティング機構６００の近くに移動し、他の搬送ロボット２２０ｂでコーティングの完了したウエハを取り出して、新しいウエハをステージ装置上に置くことが可能になる。このように、各機構のステージ装置上へのウエハの載置及びそこからの取り出しを搬送機構で行ってしまうため、各機構専用のロード／アンロードロボットを省略でき、それによる動作を省略でき、搬送行程を簡略化できる。
【００３２】
平坦化機構３００の基本構成は、既知の構造のＣＭＰ装置、プラズマを用いた反応性イオン平坦化装置等でよいので、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。この平坦化機構３００は、搬送機構２００の搬送ロボット２２０ａ又は２２０ｂから作業台すなわちステージ装置３１０上にウエハが直接載置されるようになっており、搬送機構２００とステージ装置３１０との間でウエハの転送を行う前述のウエハ載置台及びロード／アンロードロボットを設けていない。
【００３３】
洗浄機構４００の基本構成も、ロード／アンロードロボット及びウエハ載置台を省略した以外は、純水又は超純水を用いて洗浄する従来の洗浄装置と同じでよいので、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。ウエハは搬送機構２００により、ステージ装置４１０上に直接載置される。更に、乾燥機構５００は、ドライエアー又は窒素ガスの吹き付け方式、真空乾燥方式或いは加熱乾燥方式による従来の乾燥装置でよいので、その詳細な構造及び動作の説明は省略する。この乾燥機構５００も、搬送機構２００の搬送ロボット２２０ａ又は２２０ｂから、作業台すなわちステージ装置上５１０上にウエハが直接載置されるよう構成されており、前述のウエハ載置台及びロード／アンロードロボットが設けられていない。
【００３４】
抵抗膜コーティング機構６００は、例えば、従来のスピンコータ等のコーティング装置に、前述のように、抵抗膜の一部を溶かして膜厚を薄くかつ均一にするための膜厚均一化機構６５０を更に設けた点で、従来のものと異なる。したがって、以下においては、従来のスピンコータと同じで良い抵抗膜材のコーティングを行う機構の説明は省略し、それ以外の膜厚均一化機構６５０の基本構成について図１１を参照して説明する。
【００３５】
図１１において、膜厚均一化機構６５０は、抵抗膜コーティング機構６００の回転器６１０の上方の位置に移動可能になっているマイクロシリンジ６６０を備えている。マイクロシリンジ６６０は、制御弁６８０及びフレキシブルパイプを介して、純水又は超純水の供給源６７０に接続されている。この膜厚均一化機構６５０は、スピンコータの回転器６１０の上にウエハＷを真空吸着等により保持して、その上に液状の抵抗膜材を膜材滴下ヘッド６２０から散布してコーティングを行う。これにより、膜厚ｔ1の抵抗膜がウエハＷ上に形成される。その後、膜材滴下ヘッド６２０を回転器６１０の上方の位置から退却させ、代わりにマイクロシリンジ６６０をその位置に移動させる。そして、回転器６１０によりウエハＷを、例えば、３０００ｒｐｍ〜７０００ｒｐｍで回転させた状態で、供給源６７０から送られてくる純水又は超純水ｎを、マイクロシリンジ６６０の噴出口６６１０からジェット又はシャワー状にして、ウエハＷの表面にコーティングされた抵抗膜ｆの上面に均一に散布する。抵抗膜ｆは水溶性であるため、純水又は超純水に接触して上面側の一部が溶解される。そして、残すべき抵抗膜の膜厚ｔ2は、ウエハの表面積及びもとの膜厚ｔ1を考慮して散布する純水又は超純水ｎの量を決定することにより、制御する。スピンコータによりコーティングが完了した時の抵抗膜の膜厚ｔ1は、例えば、２０ｎｍとすることができるが、それより厚くてもよい。２０ｎｍとするのは、従来のスピンコータによりコーティングした場合の膜厚が約２０ｎｍだからである。また溶媒すなわち純水又は超純水により一部を溶解したのちにウエハ上に残る抵抗膜ｆの膜厚ｔ2は、０．１ｎｍ〜１０ｎｍとするのがよい。これは、膜厚が０．１ｎｍより薄くなると、チャージアップ抑制効果がなくなって精度良い観察が出来なくなるからであり、１０ｎｍより厚くなると、抵抗膜自体の検出電子（２次電子等）量が増加することや、抵抗膜下のウエハ等の試料表面から放出される電子（２次電子等）が抵抗膜内にて散乱するため、電子軌道の変化、取得値の劣化（ぼけ）が発生するからである。抵抗膜の膜厚ｔ2は、より好ましくは、０．５ｎｍ〜２ｎｍである。
【００３６】
図１２の［Ａ］は、膜厚均一化機構の他の例を示している。この例においては、回転器６１０の上に載せられて回転されている（例えば１０００〜１００００ｒｐｍ）ウエハＷの上方（ウエハＷの上方ｈの位置）に、回転器６１０の回転軸線を通って直径方向に伸びかつ下面に多数の流出孔６６１０ａが長手方向に所定の間隔で形成された供給ヘッド６６０ａを配置し、その流出孔６６１０ａから純水又は超純水を流出させ、純水又は超純水により抵抗膜ｆの一部を溶解させるよう構成されている。この場合でも、制御弁６８０により供給ヘッド６６０ａからの総流出量を制御することによって、膜厚ｔ2を制御できる。なお、供給ヘッド６６０ａに形成される流出孔６６１０ａの代わりに、図１２の［Ｂ］に示されるように、供給ヘッド６６０ｂの下面に、例えば図１２の［Ｃ］に示される断面形状を有する複数（この実施形態では５個）のノズル６６１０ｂを設けて、該ノズルにより純水又は超純水をジェット状に噴霧してもよい。いずれにしろ、流出孔６６１０ａ又はノズル６６１０ｂからウエハの抵抗膜の表面までの距離ｈを適切に選んで、抵抗膜の上面全域に均一に散布されるようにする。更に、図１２の［Ｄ］に示されるように、回転器６１０によりウエハを回転させながら、供給ヘッド６６０ｃを回転軸線Ｏ−Ｏと外周位置との間で、若しくは、回転軸線Ｏ−Ｏを通して直径方向に往復又は片道移動させ、供給ヘッドのノズル６６１０ｃから純水又は超純水を散布して、抵抗膜ｆを溶解させてもよい。
【００３７】
図１３は、膜厚均一化機構の更に別の例を示している。この例においては、回転器６１０の上方に供給ヘッド６６０ｄを配置し、その供給ヘッド６６０ｄに液状の膜材を散布する複数のノズル６２１０ｄと、純水又は超純水等の溶剤を散布する複数のノズル６６１０ｄをそれぞれ設け、ノズル６２１０ｄを液状膜材の供給源６３０ｄに接続し、ノズル６６１０ｄを溶剤の供給源６７０ｄに接続している。このようにすることによって、抵抗膜のコーティング時と抵抗膜の溶解時とでヘッドを移動させる必要がなくなる。
【００３８】
上面側の一部が溶解されて残った抵抗膜の膜厚ｔ2を測定するには、エイプソメータによる光学的膜厚測定、又は、表面荒さ計や源弛緩力顕微鏡などによる段差測定器を用いて行う。より高精度の膜厚測定が必要であるときは、オージェ分光、ＳＩＭＳ、特性Ｘ線解析測定を用いることが可能である。
各ウエハについて測定することも可能であるが、極めて煩雑になりスループットを低下することにつながるので、通常は、条件選定試験により、純水又は超純水の供給量、ウエハの回転速度及び溶解前の膜厚ｔ1等の条件と、一部溶解後の膜厚ｔ2との関係を予め求めておき、それに基づいて、膜厚の均一化を実施する。そして、条件により膜厚の変動を確認するために抜き取り検査を行うようにすればよい。したがって、この実施形態による表面検査装置には、膜厚を測定する装置は組み込まれていない。
【００３９】
上記のようにして膜厚の均一化が行われたウエハは、検査機構（すなわち表面検査装置）７００により、荷電粒子線として例えば電子線が照射されて、検査が行われる。検査機構７００の実施形態については後に詳細に説明する。
【００４０】
ウエハストックインターフェース８００（図９）には、複数のウエハが上下に隔てて収納されているカートリッジが複数個（少なくとも２個）配置されている。ウエハは、そのカートリッジから搬送機構２００の搬送ロボット２２０ａ又は２２０ｂにより取り出される。このような較正は既知であり、したがって、ウエハストックインターフェースの詳細な説明は省略する。
なお、表面検査システム１００を構成する要素（すなわち、中央の搬送機構２００、平坦化機構３００、洗浄機構４００、乾燥機構５００、抵抗膜コーティング機構６００、検査機構７００及びウエハストックインターフェイス８００）を、一つの大きなチャンバ内に納め、そのチャンバ内を例えば真空或いは不活性ガス等による雰囲気制御可能にすることにより、ウエハの搬送工程中における汚染を防止できる。
【００４１】
図９に示した表面検査システム１００を用いて、ウエハは以下のようにして処理される。
１）前工程：ウエハに前工程で処理を行う。
２）ウエハ搬送： 前処理が終了したウエハを、ウエハストックインターフェース８００のウエハ台８１０に供給する。
３）ウエハロード：搬送機構２００の搬送ロボット２２０ａ又は２２０ｂにウエハをロードする。
４）ウエハ洗浄：搬送ロボット２２０ａ又は２２０ｂによりウエハを洗浄機構４００に送り、ウエハを洗浄する。
５）平坦化加工：搬送ロボット２２０ａ又は２２０ｂによりウエハを平坦化機構３００に送り、平坦化処理を行う。
６）洗浄：搬送ロボット２２０ａ又は２２０ｂによりウエハを洗浄機構４００に送り、ウエハを洗浄する。
７）乾燥：搬送ロボット２２０ａ又は２２０ｂによりウエハを乾燥機構５００に送り、ウエハを乾燥する。
８）抵抗膜コート及び膜厚制御：搬送ロボット２２０ａ又は２２０ｂによりウエハを抵抗膜コーティング機構６００に送り、ウエハに所望の膜厚ｔ1の抵抗膜をコーティングする。
９）検査：搬送ロボット２２０ａ又は２２０ｂによりウエハを検査機構４００に送り、ウエハに電子線を照射して検査を行う。
１０）洗浄：搬送ロボット２２０ａ又は２２０ｂによりウエハを洗浄機構４００に送り、ウエハの抵抗膜を全て洗い流す。
１１）乾燥：搬送ロボット２２０ａ又は２２０ｂによりウエハを乾燥機構５００に送り、洗浄後のウエハを乾燥する。
１２）ウエハアンロード：搬送ロボット２２０ａ又は２２０ｂからウエハをウエハストックインターフェース８００のウエハ台８２０に移し変える。
１３）ウエハ搬送：ウエハを後処理工程に搬送する。
１４）後工程：ウエハに後処理を行う。
【００４２】
このとき、本発明の表面検査装置によれば、複数のウエハに対して上記した処理を同時に行うことができる。例えば、１枚のウエハが、平坦化加工されているときに、他のウエハが抵抗膜コートされて検査を行っている状態が可能である。このようにして、ウエハの処理による製造工程時間の短縮を行うことが可能となる。したがって、１つの試料の処理時間が短縮でき、更にプロセス不良等の問題を早期に発見することができる。
【００４３】
図９に示した表面検査システムにさらに、補修機構、パターン形成機構、現像機構、樹脂膜コート機構等を追加してもよい。これにより、平坦化処理、パターン形成、パターン形成用のマスクの欠陥検査、及びマスクの補修を行うことができる。
【００４４】
図１４〜図２０を参照して、検査機構７００の種々の実施形態を説明する。これらの実施形態は、図９に示したシステムに統合的に又は個別に適用可能であることは言うまでもない。
図１４は、検査機構７００の第１の実施形態である電子線装置を示している。図１４に示した電子線装置７００は、写像投影型電子線装置であって、正方形開口で整形された一次電子線（成形ビーム）７２を放出する電子銃７１と、その一次電子線７２をウエハＷに照射する一次電子光学系（以下単に一次光学系）７３と、一次電子線の照射によりウエハから放出された二次電子７４を捕捉する二次電子光学系（以下単に二次光学系）７５と、二次電子７４を検出する検出器７６とを備える。この電子線装置７００において、電子銃７１から放出された一次電子線７２は、一次光学系７３の２段のレンズ系７３１、７３２で縮小され、Ｅ×Ｂ分離器７３３の偏向中心面に１．２５ｍｍ角に結像される。Ｅ×Ｂ分離器７３３で偏向された電子線は、レンズ７３６、７３７で１／５に縮小され、ウエハＷに投影される。ウエハＷから放出されたパターン画像情報を持った二次電子７４は、レンズ７３６及び７３７を通り、更に二次光学系の拡大レンズ７５１及び７５２で拡大され、検出器７６で二次電子画像を形成する。この電子線装置においては、Ｅ×Ｂ分離器７３３が電子銃７１から放出された電子線７２を偏向するが試料表面から放出される二次電子７４は直進するように設定し、一次電子線７２を試料表面へ垂直に入射させている。
【００４５】
４段の拡大レンズ７３６、７３７、７５１、７５２は、レンズ７３６と７３８が対称ダブレットレンズを形成し、レンズ７５１と７５２も対称ダブレットレンズを形成しているので、無歪レンズとなっている。しかしながら、電極等が汚れてくると、多少歪みが発生するので、定期的に標準パターンを試料面に入れ、歪みを測定し歪み補正のパラメータを算出する。
図１４の写像投影型の電子線検査装置により、酸化膜や窒化膜が選択的に形成されたウエハを検査する場合は、光学系の歪みが補正されているのみでは不十分であり、画像データを取得した後、パターンエッジから代表的な点を選んでデータ画像と比較することによって歪みの補正を行い、その後、ダイ対ダイ（又はチップ対チップ）或いは画像データ対データ画像との比較等で欠陥を検出する。
なお、この実施形態の電子線装置からなる検査機構７００にも、搬送機構２００から送られたウエハを検査機構７００である電子線装置のステージ７７０のウエハ載置面上に転送するための転送ロボットは、備えられていない。
【００４６】
図１５は、検査機構７００の別の実施形態を示している。この実施形態による検査機構は走査型電子線装置である。この走査型電子線装置７００は、一次電子線を放出する電子銃７１ａと、電子銃７１ａから放出されて成形された一次電子ビームをウエハＷに照射する一次電子光学系（以下、一次光学系）７３ａと、ウエハから放出された電子を検出する検出器７６ａとを備えている。この電子線装置において、電子銃から放出された一次電子はアノードにより加速され、一次光学系７３ａの開口板７３１ａのアパーチャを通過して電子ビーム７２ａとなり、レンズ系７３２ａ、７３３ａを通過し、抵抗膜ｆで被われたウエハＷを照射する。そして、走査コイル７３４ａ及びレンズ系７３５ａが、一次電子ビーム２の走査動作と拡大率を制御する。一次電子ビーム７２ａの照射により放出された二次電子、後方散乱電子、又は反射電子は、ホトマルなどの電子検出器７６ａにより検出され、二次画像に形成される。また、ウエハＷは、可動ステージ７７０上に取付けられ、結像倍率に見合った速度でＸ又はＹ方向に連続移動され、ラインセンサとの組合せで、連続した画像が得られる。この二次画像を使用し、ダイ対ダイ（又はチップ対チップ）或いは画像データ対画像データの比較を行う等により、ウエハＷの欠陥が検出される。
【００４７】
図１６〜図２０はそれぞれ、検査機構７００の第３〜第７の実施形態を示している。これら図において、同一の参照符号は、同一又は同様な要素を示している。
まず、これら実施形態の原理を説明する。
これら実施形態においては、電磁波を試料表面に照射して発生する光電子を検出し、該電子による画像形成を行うことを特徴としている。特に、電磁波としては、紫外線、Ｘ線等の、波長４００ｎｍ以下の電磁波を用いると効果的である。該電磁波の照射によれば、試料表面の帯電量を小さく抑えることができるため、歪の小さい画像を得ることが可能となる。また、試料表面に電位分布が発生した場合においても、均一な電磁波照射が可能となる。よって、視野内に均一で鮮明な電位コントラスト画像の取得が可能となる。
【００４８】
また、上記した電磁波の照射では、照射される材料の性質によっても、照射特性が変わらないため、どのような材料に対しても同様に照射が可能である。例えば、試料が、半導体、ＬＳＩ、金属、絶縁物、ガラス、生態材料、高分子材料、セラミック、又はこれらの複合材料であっても、同様に照射して試料表面の検査が可能である。
【００４９】
さらに、表面検査装置は、電磁波発生器とともに電子線発生器を有し、試料の特性に応じて、これらを選択的に駆動して照射し、又は、同時に照射を行うことが可能である。例えば、種々の回路構成が多層に渡って形成される半導体ウエハ表面の評価においては、ダメージが問題となる回路や層構造に対して、電磁波照射が行われ、ダメージが問題とならない回路や層構造に対して、電子線照射を行うことが可能である。
ダメージが問題とならない場合では、試料に対する電子照射エネルギが０〜４ｋｅＶ程度で、最良の画像が得られる条件を選択して電子照射が可能となる。例えば、単純なＬ／Ｓの金属配線とＳｉＯ２等の絶縁物を有するウエハでは、２〜３ｋｅＶの電子線照射を行った場合に、それより低いエネルギでの電子照射よりも、低歪の画像を得ることができる。
【００５０】
ダメージが問題となる場合として、例えば、ゲート酸化膜の破壊や絶縁性薄膜の絶縁破壊を上げることができる。このような場合では、電磁波照射を選択することにより、ダメージの小さい状況にて、歪の小さい高精度の画像を得ることが可能となる。電磁波照射により、試料表面から光電子放出が行われ、該電子は放出エネルギが小さいために、電子光学系により容易に結像条件を達成することができる。例えば、写像光学系において、分解能０．１μｍ以下で、視野像高５０μｍ以上が達成できる。
【００５１】
なお、画像光学系では、電子線は、視野の画像を得るために、試料表面の視野すなわち評価領域上に照射され、電子光学系により画像が拡大され、該拡大された画像に基づいて試料が検査される。画像を得るために、試料の少なくとも一方向に延在する（一点ではない）視野上に電子線が照射されるシステムは、通常、写像型システムと称されている。
【００５２】
上記したように、本発明では、次の３通りの手法を選ぶことが可能である。
１）紫外線等の電磁波照射によって試料表面から放出される光電子を検出して、試料表面の電子像を得る場合
２）電子線の照射によって試料表面から放出される二次電子を検出して、試料表面の電子像を得る場合
３）紫外線等の電磁波と電子線との両方を試料表面に照射して、試料表面から放出される光電子及び二次電子を検出して、試料表面の電子像を得る場合
これらの３つの手法の内、試料の材質及び構造等に関連する帯電特性や耐ダメージ特性に基づいて、適切な手法を選択して用いる。これにより、効率的に、しかもダメージの発生を防いで、高品質の電子画像を取得することができ、例えば、半導体ウエハの欠陥検出等の評価を有効に行うことができる。
【００５３】
電磁波発生器に関して、紫外線源としては、水銀ランプ、重水素ランプ、エキシマランプなどのランプ光源やレーザ光源を用いることが可能である。レーザとして、ＡｒＦ、ＫｒＦエキシマレーザやＮｄ：ＹＡＧレーザの４倍高調波を用いることが可能である。紫外線やレーザは、ライトガイドや光ファイバを用いて、真空チャンバ中の試料表面に照射できるように導かれる。照射領域や光密度を制御するために、光学レンズを用いることも可能である。
また、試料表面の帯電を抑制するために、抵抗膜を試料表面にコーティングしてもよい。電磁波照射では大きな帯電は起きないが、わずかな帯電でも画像が歪む場合、及び、精密な画像を得るために微小な歪み量を補正する必要がある場合には、抵抗膜コーティングの手法を用いることにより、歪みをさらに低減した高品質の画像を得ることができる。また、電子線照射を行う場合にも、この抵抗膜コーティングの手法を併用すると、低歪みの画像を得ることができる。
【００５４】
更に、上述のことが可能となることにより、従来の電子線照射による装置に比べて、回路や層構造の特性により適した電子放出特性を実現でき、ダメージ問題や画像歪を小さく抑えた、効率的で良質の画像取得が可能となる。
上述の例において、電磁波として、紫外線、紫外線レーザ、Ｘ線、Ｘ線レーザを用いることができ、また、紫外線、Ｘ線より波長が長い可視光等を用いて光電子発生を行うこともできる。後者の場合、仕事関数が小さい材質を試料とする場合や、多光子吸収を行う場合などに適用することができる。
【００５５】
また、試料表面の検査スループットを向上させるために、表面から放出される電子を写像光学系で検出する方法を用いることが可能である。例えば、ステップ＆リピート方式にて多数部分の画像取得を行う場合には、ＭＣＰ／スクリーン／リレーレンズ／ＣＣＤを用いた検出器を用いることができる。また、連続的に画像取得を行う場合には、ＭＣＰ／スクリーン／リレーレンズ／ＴＤＩ構成の検出器を用いることができる。
このような写像光学系を用いることにより、試料表面からの二次元的に放出された電子を同時に検出することが可能となるため、二次元電子像の取得を高速に行うことが可能となる。この特性と上述の検出器を利用すると、高スループットで、試料の欠陥検出等の評価を行うことも可能となる。
【００５６】
また、上述した表面検査装置を用いて、プロセス途中及びプロセス終了後の試料の評価を行うことにより、高スループットの評価が可能となるので、必然的に高スループットの半導体デバイス製造が可能となる。
【００５７】
半導体デバイス製造システムについては、電磁波を用いた表面検査装置、または電磁波と電子線の両方を用いた表面検査装置と、表面平坦化機構を有するシステムを構築することも可能である。例えば、半導体ウエハの表面が乾燥状態にて表面処理装置に導入し、取り出すときにも、乾燥状態にて取り出せるように、ウエハ搬送機構、表面評価機構、表面平坦化機構、及び、試料乾燥機構を連携配置するように、半導体デバイス製造システムを形成することができる。
また、上述のシステムに、樹脂膜コート機構、パターン形成機構、現像機構、欠陥部補修機構を追加することも可能である。
【００５８】
図１６は、検査機構すなわち検査装置７００の第３の実施形態を説明するための概略図である。図１６の検査装置７００は、試料Ｓを載置するステージ７７０、電磁波発生器である紫外線発生源３０、３段の拡大レンズ系４１〜４３を備えた写像光学系４０、検出器５０、画像形成／信号処理装置６０を備えている。レンズ系４１〜４３はそれぞれ、２つ又はそれ以上のレンズを備え、これにより、高い分解能及びズーム倍率を可能としている。
試料Ｓは、例えば、半導体デバイス製造プロセスの途中又は完了後の、シリコン基板上に回路パターンが形成されたウエハである。なお、半導体デバイス製造プロセスには種々の工程が含まれるが、これら全行程を含めて、ゴミ、導通不良、パターン不良、欠落などの欠陥の有無、状態判定、種類分別等の検査を行うために、ウエハ表面に紫外線発生源３０から紫外線を照射して、試料Ｓの表面から光電子を放出させ、それを写像光学系４０を介して検出器５０で検出し、該検出器５０から出力される電気信号又は光信号を、画像形成／信号処理装置６０において処理することにより、検査を行う。
【００５９】
図１７は、偏差機構すなわち検査装置７００の第４の実施形態を示している。この実施形態の検査装置においては、図１６に示した第３の実施形態の検査装置において、各レンズ系４１〜４３を１つのレンズで構成したものである。なお、図１７において、符号４４は、写像光学系４０の２段目のレンズ４２と３段目のレンズ４３との間に配置されたアパーチャ板４４である。該アパーチャ板４４は、ノイズカット、透過率、収差量制御のためのものであり、図１６に示していないが、第３の実施形態も同様に、アパーチャ板を具備している。
この第４の実施形態においては、試料Ｓとして、８〜１２インチの大きさのシリコンウエハがＸ−Ｙ−θ制御のステージ７７０に載置される。このウエハには、ＬＳＩ製造中の回路パターンが形成されている。検出器５０として、電子増幅器、電子光変換器、及びＴＤＩ構成の検出器を採用可能である。
【００６０】
紫外線発生源３０として水銀ランプを用い、適宜のライトガイド（不図示）により、真空チャンバ（不図示）中に紫外線を導入してウエハすなわち試料Ｓの表面を照射する。紫外線の照射領域は、０．０１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の直径となるように、光学レンズ等（不図示）により調整される。紫外線照射によりウエハ表面から光電子が発生する。この光電子は、写像光学系４０により、検出器５０に導かれる。写像光学系４０では、３段のレンズ４１〜４３により約５０〜５００倍の結像倍率を実現できるので、ウエハ表面の仕事関数等の光電子発生特性の違いから得られるパターンを二次元的に検出器５０により検出し、画像形成／信号処理装置６０により、画像形成及び信号処理が行われる。この信号処理により、欠陥部検出、欠陥種分類等が実行される。
【００６１】
上述した構成の検出器５０とステージ７７０とを同期して用いることにより、連続して、ウエハの検査を行うことが可能となる。ステージ７７０を連続移動させながら、ＴＤＩ検出器も連続的に電子像検出を行うことが可能となる。このような方式を用いると、ステップ＆リピート方式に比べ、停止／移動のロスタイムや移動速度が一定になるまでのロスタイムを省くことができ、したがって効率的に欠陥検査等の評価を行うことが可能となる。
上記した第３及び第４の実施形態では、電磁線として紫外線を用いた例を示したが、その代わりにＸ線の照射を行ってもよい。
【００６２】
図１８は、検査機構すなわち検査装置７００の第５の実施形態を示している。この実施形態では、紫外線と電子線を選択的に試料表面に照射することができるようにしており、図１６に示した検査装置において、紫外線発生源３０を含む紫外線照射系に加えて、電子源（電子銃）３１を含む電子線照射系を備えている。また、一次電子線を偏向するためのＥ×Ｂ偏向器（フィルタ）４５も備えている。
試料Ｓとして、８〜１２インチのシリコンウエハが、Ｘ−Ｙ−Ｚ−θ制御のステージ７７０に載置される。このウエハには、ＬＳＩ製造途中の回路パターンが形成されている。検出器５０としては、電子増幅器、電子光変換器及びＴＤＩ構成のものが用いられる。
【００６３】
紫外線発生源３０として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの４倍高調波（２５１．５ｎｍ）を発生するＵＶレーザ発生源を用い、適宜のライトガイド（不図示）により、真空チャンバ（不図示）中にＵＶレーザを導入して、該チャンバ中のウエハ１０に照射する。該ＵＶレーザの照射領域は、０．０１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の直径となるように、光学レンズ等（不図示）により調整される。紫外線照射によりウエハ表面から光電子が発生し、この光電子は、写像光学系４０により、検出器５０に導かれる。
【００６４】
電子線照射が用いられる場合では、電子源３１から発生した電子が、複数段のレンズ、アライナ、アパーチャ（いずれも不図示）、及び電子線方向切替のためのＥ×Ｂ偏向器４５を介して、ウエハＳの表面に導かれる。電子源３１として、例えば、ＬａＢ６カソード、ウェネルト、及びアノードからなる電子銃を採用でき、また、アパーチャ、アライナ、アパーチャ、照射ビーム成形用四重極レンズ、アライナ、アパーチャ、Ｅ×Ｂ偏向器等の構成を、一次電子光学系として採用することができる。このようにして導入された電子線は、一次電子光学系により、視野直径１０μｍ〜１ｍｍ程度のサイズに制御することができる。縦横比の異なる、例えば、ｘ／ｙ＝１／４等の照射視野を生成することもできる。また、電子ビームが試料に照射されるエネルギは、０〜４ｋＶ程度に選択可能である。
この第５の実施形態では、写像光学系４０が、３段のレンズ系（合計６個のレンズ）により約５０〜５００倍の結像倍率を実現できる。この場合、静電レンズが用いられ、ウエハ表面からの放出電子は直進し、一方、照射用電子ビームが偏向されて試料表面に導かれるウイーン条件を満足することができる。
【００６５】
ウエハＳの表面の紫外線照射による光電子発生特性（仕事関数等）の違いから得られるパターン、又は、電子線照射によってウエハ表面から放出される二次電子を、写像光学系４０を介して検出器５０により取得する。ウエハ表面からの電子は、二次元的に検出器５０により検出され、画像生成／信号処理装置６０により、画像形成と信号処理とが行われる。この信号処理により、欠陥部検出及び欠陥種分類等の評価を行う。
第５の実施形態においても、上述した構成の検出器５０とステージ７７０とを同期して用いることにより、連続して、ウエハＳの表面の検査を行うことが可能となる。ステージが連続移動を行いながら、ＴＤＩ検出器も連続的に電子検出を行うことが可能となる。このような方式を用いると、ステップ＆リピート方式に比べ、停止／移動のロスタイムや移動速度が一定になるまでのロスタイムを省けるために、効率的に欠陥検査を行うことが可能となる。
【００６６】
第５の実施形態のように、検査機構７００が紫外線（又は、紫外線レーザ）照射機構と電子線照射機構との両方を備えている場合、対象となるウエハ試料の材質や構造の違いにより、いずれの照射機構を用いるかを選択して使い分ける。例えば、半導体ウエハの製造に関連して用いる場合であって、表面近くにあるゲート酸化膜等の絶縁破壊が問題となる構造がある場合には、紫外線（レーザ）照射による方式を用いて検査を行う。反対に、配線材料埋め込み後に平坦化されたウエハの評価では、ゲート酸化膜などの位置が表面からある程度離れた距離にあり、そのためにダメージが問題とならないときは、電子線照射により、強いコントラストの電子像を取得して、ウエハの検査を行う。このとき、ウエハへの入射エネルギとしては、２〜３ｋｅＶで行うことが好適である。
【００６７】
半導体ウエハ以外の場合、例えば、試料として、生態試料や高分子材料などの検査、観察等を行う場合に、電子線照射によっては、帯電が強すぎて試料が破壊されるなどの問題が生じる恐れがあるときには、紫外線（レーザ）照射機構を用いる。
紫外線と電子線の両方を照射して用いることも可能である。これは、試料表面からの電子量をより多く取得したい場合や、金属と絶縁材料の混在するパターンの試料を対象とした場合等において、相互の電位差を最小限にして、像歪みを抑制するためである。
このとき、試料表面に抵抗膜をコーティングして用いることも可能である。高強度の電子線や紫外線（レーザ）を照射する場合など、試料表面に抵抗膜をコーティングして用いると、効果的に帯電を抑制できるため、歪みの少ない高品質の電子画像を得ることが可能となる。
第５の実施形態においても、紫外線または紫外線レーザの代わりに、Ｘ線やＸ線レーザも同様に用いることができる。
【００６８】
図１９は、検査機構すなわち検査装置７００の第６の実施形態を示しており、この実施形態は、紫外線照射と電子線照射の両方の構成を備えた例である。紫外線発生源３０としてエキシマランプが用いられ、該ランプからの紫外線が適宜の光学系（光学レンズ及び光ファイバ）を介して、試料Ｓの表面に照射される。試料から放出された電子は、写像投影型レンズ系を介して検出器に導かれる。
一方、電子銃からなる電子線発生源３１から放出された電子線は、正方形開口で整形され、２段のレンズ３３、３４で縮小された後、Ｅ×Ｂ偏向器４５の偏向中心面に１．２５ｍｍ角に結像される。Ｅ×Ｂ偏向器４５で偏向された電子線は、レンズ８、９（レンズ系４１）によって１／５に縮小され、試料Ｓ上に照射される。
【００６９】
試料Ｓから放出されたパターン画像の情報を持った放出電子（光電子、二次電子を含んでいる）は、４つ静電レンズ９、８、１２、１３（レンズ系４１及び４２に対応）で拡大され、検出器５０において検出される。これらの拡大レンズ系は、レンズ９及び８が対称ダブレットレンズを形成し、レンズ１２及び１３もやはり対称ダブレットを形成しており、これにより、無歪レンズとなっている。ただし、レンズの電極等が汚れてくると多少歪みが発生するので、定期的に標準パターンの試料を用いて歪みを測定し、該歪みを補正するためのパラメータを算出しておくことが好ましい。
試料Ｓとして、酸化膜や窒化膜が選択的に形成されているウエハを採用した場合は、光学系の歪みが補正されるだけでは不十分であるので、画像データを取得したら、パターンエッジから代表的な点を選んで画像データと比較することによって歪み補正を行い、その後、ダイ対ダイすなわちダイ毎の比較、あるいは画像データ同士の比較等により、欠陥を検出する。
なお、図１９中、符号１５は制御電極であり、該制御電極１５に印加する電圧を適切に選択することにより、試料表面での電界強度を制御し、これにより、試料表面からの放出電子（二次電子等）の収差を低減することができる
【００７０】
図２０は、検査機構すなわち検査装置７００の第７の実施形態を示している。この実施形態は、レーザ走査による画像検出方式を採用した例である。紫外線発生源３０として、Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３レーザの２倍波（３５０〜６００ｎｍ）または３倍波（２３３〜４００ｎｍ）を発生する発生源を用い、発生されたレーザ光が光学レンズ系３５を介して真空チャンバ（不図示）に導入され、このとき、ポリゴンミラー等のミラー３６により、レーザ光が２次元的にスキャンされる。ＴｉＡｌ２Ｏ３レーザの２倍波または３倍波を用いることにより、２３３〜６００ｎｍの範囲で波長を任意に選択できる。従って、試料の材料や構造に応じて、光電子取得効率のよい波長を選んで照射することが可能となる。紫外線レーザが照射された部分から光電子が発生し、検出器５０により該光電子が検出されて、電気信号又は光信号が生成される。
【００７１】
このとき、以下の２種類の方式により、試料Ｓからの放出電子画像を得ることができる。
１）レーザスキャンと写像光学系による方式
レーザ光のスキャンにより試料Ｓの表面から放出された光電子は、写像光学系を介して、検出器５０に結像される。このとき、写像光学系により、二次元的に放出された位置座標が維持されたまま５０〜５００倍に拡大されて、検出器５０に結像される。検出器５０の例として、ＭＣＰ、ＦＯＰ、及びＴＤＩ構成、ＭＣＰ、蛍光板、リレーレンズ及びＴＤＩ構成、ＥＢ−ＴＤＩ構成等を用いることが可能である。また、ＴＤＩの代わりにＣＣＤを用いることもできる。ＴＤＩを用いた場合では、試料Ｓをステージ７７０により連続移動させながら、電子画像を得ることが可能である。また、ＣＣＤを用いた場合では、静止画像取得となるので、ステップ＆リピート式の電子画像取得となる。
このようにして取得した画像において、ダイ毎（チップ毎）あるいは画像データ同士の比較により、欠陥を検出する。
【００７２】
２）レーザスキャンと第２の検出器による方式
第２の検出器５１は、試料Ｓから放出された二次電子を検出するためのシンチレータ又はホトマル等からなる電子電出器であり、該第２の検出器５１には、光電子を吸引するための電極５２が備えられている。この電極５２により、レーザ光のスキャンと電子信号との同期をとることができ、第２の検出器５１からの信号を処理して、電子画像として得ることが可能である。第２の検出器５１によって取得され、画像形成／信号処理装置６０により得られた電子画像に基づき、ダイ毎あるいは画像データ同士の比較により、試料の欠陥を検出する。
【００７３】
次に、半導体デバイスの製造方法について説明するが、この製造方法は、図９に示した表面検査システム、又は図１４〜図２０に示した検査装置のいずれかを用いて、半導体デバイスの製造工程の途中又は完了後に、半導体ウエハの検査を行うものである。
図２１に示すように、半導体デバイス製造方法は、以下のような主工程を含んでいる。
１）ウエハを製造するウエハ製造工程（又は、ウエハを準備するウエハ準備工程）Ｓ１
２）ウエハに必要な加工処理を行うウエハプロセッシング工程Ｓ２
３）露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程（又は、マスクを準備するマスク準備工程）Ｓ３
４）ウエハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立工程Ｓ４
５）得られたチップを検査するチップ検査工程Ｓ５
【００７４】
それぞれの主工程Ｓ１〜Ｓ５は、いくつかのサブ工程からなっている。これらの主工程の中で、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウエハプロセッシング工程Ｓ２である。この工程Ｓ２では、設計された回路パターンをウエハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウエハプロセッシング工程は、以下のサブ工程を含む。
まず、絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を形成する金属薄膜等を形成する。薄膜は、ＣＶＤやスパッタリング等を用いて形成される。次に、形成された誘電体薄膜、金属薄膜及びウエハ基板を酸化する酸化し、マスク形成工程において形成されたマスク（フォトマスク）又はレチクルマスクを用いて、リソグラフィ工程でレジストパターンを形成する。そして、ドライエッチング技術等により、基板がレジストパターンに応じて処理され、次いで、イオン及び不純物の注入が行われる。その後、レジスト層が取り除かれ、ウエハが検査される。
ウエハプロセッシング工程Ｓ２は、チップ組立工程Ｓ４において複数のチップに分離されるまで、ウエハの形成に必要な層の数だけ、反復実行される。
【００７５】
図２２は、図２１に示したウエハプロセッシング工程Ｓ２のサブ工程であるリソグラフィ工程を示すフローチャートである。図２２に示すように、リソグラフィ工程は、レジスト塗布工程Ｓ２１、露光工程Ｓ２２、現像工程Ｓ２３、及びアニール工程Ｓ２４を含む。
レジスト塗布工程Ｓ２１において、ＣＶＤ又はスパッタリングにより回路パターンが形成されたウエハ上に、レジストが形成され、露光工程Ｓ２２において、レジストが露光される。その後、現像工程Ｓ２３において、露光されたレジストを現像してレジストパターンを得る。現像されたレジストパターンは、アニール工程Ｓ２４において安定化される。これらの工程Ｓ２１〜Ｓ２４は、必要な層の数に等しい回数、反復実行される。
【００７６】
上記した半導体デバイスの製造方法において、欠陥等の検査は、検査が必要な処理工程が終了した後に実行される。しかしながら、電子線を用いた欠陥検査装置は、通常、他の処理装置に対比して、高価でスループットが低いので、検査が特に必要な処理（例えば、エッチング、デポジション（銅プランティングも含む）、ＣＭＰ（化学的機械研磨）、平坦化等）が終了した後に、欠陥検査装置を用いることが好適である。
上記した半導体デバイス製造方法によれば、試料の平坦化における欠陥が直ちに検出され判定されるので、効果的な処理制御を行うことができる。また、表面検査装置は、平坦化における欠陥だけでなく、平坦化工程の処理における欠陥も検出することができる。したがって、平坦化工程及び該平坦化工程以前の他の処理工程において、工程制御を行うことができる。この工程制御によって得られた情報に基づいて、実行済の各工程における欠陥を効率的に検出し、修正し、かつ完了することが可能となる。さらに、平坦化工程と検査工程との間の一連の動作を実行することができる検査装置の全体構成が簡単になり、図９に示したシステムを用いて、試料をスムースに搬送することができる。
【００７７】
本発明は、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）本発明によれば、帯電による測定画像の歪みを低減して、ウエハ表面の欠陥を正しく測定できる。したがって、ウエハの帯電を適切に制御しつつ、大電流を流して走査することができ、また二次電子も多量に検出できるので、Ｓ／Ｎ比の良い検出信号が得られ、欠陥検出の信頼性が向上する。
（２）Ｓ／Ｎ比が大きくなり、高速で走査しても画像データを生成することができるので、検査装置でのスループットを大きくできる。
（３）ウエハへの照射ビームが電子線やイオンビームである場合、約２ｋｅＶ以上のビームエネルギでの照射が行われると、基板やデバイス回路の破壊が起こる場合がある。そのような場合においても、本発明の方法による観察、検査を行うとダメージの低減を実現できる。また、従来例ではデバイス破壊などのダメージが発生する照射ビームエネルギ領域においても、本発明によればダメージが無く歪の小さい電子像を得ることが可能となる。
（４）平坦化処理によって発生する欠陥などを即時に検査及び判断できるため、処理ス工程管理が効率よく行える。このことは、単に、平坦化処理による欠陥検出に限らず、平坦化前工程における不具合及び欠陥発生の検出ができるので、平坦化工程の前工程から当該平坦化工程までの処理工程の管理を行うことができ、その情報に基づいて、実施された工程の不備発見、修復、改善を効率よく行うことができ、デバイス製造プロセスにおける歩留り向上製造コストの低減が可能になる。
（５）上記の作用効果を奏するために、ウエハ表面に発生された欠陥の種類分類が出来る画像処理システムを用いることも可能である。このような画像処理システムでは、例えば、欠陥分類として、ゴミ等付着物、配線の接触不良、パターン形状不良等が分類できる。そのため、得られた電子像から、どの製造プロセス、どの場所での欠陥発生かを判断できる。したがって、その発生源の改善修復を行うことが効率よくできる。
（６）本発明によれば、上述した検査装置及び方法を用いてプロセス途中のウエハの欠陥を検査することによって、デバイスを製造することが可能となる。
（７）従来の個別の装置に具備されていたロード／アンロードロボットを不要したので、全体装置の構成を簡素化かつ小型化できる。また、ウエハの搬送工程を簡素化できるので、スループットを向上することができる。
（８）従来例においては個別の装置を複数並べているが、本発明では一つのベース上に各機構を配置している。これにより、ウエハの作業位置の調整が容易になり、ロード／アンロードによる位置の調整も容易になる。
（９）圧縮空気、電力、冷却水、純水又は超純水、窒素ガス等の供給用のユーティリティの入力数及び各種制御弁の数を減少できる。したがって、装置の簡素化を図ることができる。
（１０）ウエハが外部に露出される機会を低減することができ、ウエハの汚染を防止することができる。
【００７８】
以上、図面を参照して本発明を詳細に説明したが、上記の説明は例示的な目的でなされたものであり、特徴を限定することを意図するものではない。上記の説明は、単に好適な実施形態を示し説明するためのものであって、本発明の技術的範囲内のすべての変更及び変形は、保護されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】ビームエネルギと二次電子放出効率との関係を示すグラフである。
【図２】抵抗膜がコーティングされたシリコンウエハの断面図である。
【図３】スピンコータによるウエハの回転数（ｒｐｍ）とウエハ上に形成された抵抗膜の厚さの関係を示すグラフである。
【図４】本発明による、抵抗膜を均一化する方法を説明するための断面図である。
【図５】ウエハ上にコーティングされた抵抗膜を超純水で溶解する場合の、ウエハに残る抵抗膜の厚さと超純水の供給量との関係を示すグラフである。
【図６】シリコンウエハ上に凹凸パターンが形成されている例を誇張して示す断面図である。
【図７】図５に示したケースと異なる条件下で、ウエハ上にコーティングされた抵抗膜を超純水で溶解する場合の、ウエハに残る抵抗膜の厚さと超純水の供給量との関係を示すグラフである。
【図８】シリコンウエハ上に凹凸パターンが形成されている例を誇張して示す断面図である。
【図９】本発明による試料の表面検査方法を実施するための表見検査システムを構成する各機構の配置を示す概略平面図である。
【図１０】図９に示した表面検査システムに使用することができる搬送機構の搬送ロボットの概略説明図である。
【図１１】図９に示した表面検査システムに使用することができる膜厚均一化機構の一例を説明する概略側面図である。
【図１２】図９に示した表面検査システムに使用することができる膜厚均一化機構の他の例を説明する概略側面図である。
【図１３】図９に示した表面検査システムに使用することができる膜厚均一化機構のさらに他の例を説明する概略斜視図である。
【図１４】図９に示した表面検査システムに使用することができる表面検査装置（機構）第１の実施形態の概略構成を示す図である。
【図１５】図９に示した表面検査システムに使用することができる表面検査装置（機構）第２の実施形態の概略構成を示す図である。
【図１６】図９に示した表面検査システムに使用することができる表面検査装置（機構）第３の実施形態の概略構成を示す図である。  本発明の検査機構で使用する電子線装置の他の例の概略構成を示す図である。
【図１７】図９に示した表面検査システムに使用することができる表面検査装置（機構）第４の実施形態の概略構成を示す図である。
【図１８】図９に示した表面検査システムに使用することができる表面検査装置（機構）第５の実施形態の概略構成を示す図である。
【図１９】図９に示した表面検査システムに使用することができる表面検査装置（機構）第６の実施形態の概略構成を示す図である。
【図２０】図９に示した表面検査システムに使用することができる表面検査装置（機構）第７の実施形態の概略構成を示す図である。
【図２１】半導体デバイス製造方法を示すフローチャートである。
【図２２】図２１に示したリソグラフィ工程を詳細に示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
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【図４（Ｃ）】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２（Ａ）】
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【図１２（Ｂ）】
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【図１２（Ｃ）】
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【図１２（Ｄ）】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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