(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に１次電子線を照射し、２次的に放出される電子を用いて前記試料の観察像を得る走査電子顕微鏡であって、
波長１７２ｎｍ以下の真空紫外光を大気中で前記試料に照射する紫外光源と、
前記試料に対する前記真空紫外光の照射が可能なように前記試料を密閉する照射室と、
前記照射室内で前記試料を保持し、前記真空紫外光が前記試料に到達する前に前記真空紫外光を大気中の酸素に吸収させるように、前記紫外光源と前記試料との距離を調節可能な試料保持装置と、
を備えることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項２】
画像処理を行って前記試料の表面形状の寸法を計測する計測手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の走査電子顕微鏡。
【請求項３】
前記紫外光源と前記試料との距離を、前記試料の種類に応じてあらかじめ設定された距離に自動的に調節する距離調節手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の走査電子顕微鏡。
【請求項４】
前記試料に前記１次電子線を照射する試料観察室と、
前記試料観察室に繋げられた前室と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の走査電子顕微鏡。
【請求項５】
試料に１次電子線を照射し、２次的に放出される電子を用いて前記試料の観察像を得る走査電子顕微鏡であって、
波長１７２ｎｍ以下の真空紫外光を大気中で前記試料に照射する紫外光源と、
前記試料に対する前記真空紫外光の照射が可能なように前記試料を密閉する照射室と、
前記照射室内で前記試料を保持し、前記紫外光源と前記試料との距離を、少なくとも前記真空紫外光が前記試料に到達する第１の距離と、前記第１の距離より遠距離であって当該第１の距離に比べて前記真空紫外光が前記大気中で減衰される第２の距離との間で調節可能な試料保持装置と、
を備え、
前記試料保持装置は、前記試料が所定のパターンを有しない場合には、当該試料を前記第１の距離の位置となるように配置し、前記試料が所定のパターンを有する場合には、当該試料を前記第２の距離の位置となるように配置することを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項６】
前記紫外光源を収納するケーシングにおける前記真空紫外光を透過する窓と、前記第１の距離に配置された前記試料との間隔は、２ｍｍ以下であり、前記窓と、前記第２の距離に配置された前記試料との間隔は、２０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項５に記載の走査電子顕微鏡。
【請求項７】
試料に１次電子線を照射し、２次的に放出される電子を用いて前記試料の観察像を得る走査電子顕微鏡であって、
波長１７２ｎｍ以下の真空紫外光を大気中で前記試料に照射する紫外光源と、
前記試料に対する前記真空紫外光の照射が可能なように前記試料を密閉する照射室と、
前記照射室内で前記試料を保持し、前記紫外光源と前記試料との距離を調節可能な試料保持装置と、
前記試料保持装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記試料に所定のパターンが形成されているか否かに関する情報に基づいて、前記試料に前記パターンが形成されている場合には、前記パターンが形成されていない場合に比べて、前記紫外光源と前記試料との間の距離を離間させるように、前記試料保持装置を制御することを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項８】
前記試料は、レチクルであり、前記パターンは、レジストパターンであることを特徴とする請求項７に記載の走査電子顕微鏡。
【請求項９】
試料に１次電子線を照射し、２次的に放出される電子を用いて走査電子顕微鏡で前記試料の観察像を得る際の試料清浄化方法であって、
波長１７２ｎｍ以下の真空紫外光を照射する照射室内に前記試料を配置する工程と、
大気の存在下に前記照射室内で前記真空紫外光を照射して大気中の酸素からオゾン及び励起酸素原子を発生させることで前記試料に到達する前記真空紫外光を減衰させる工程と、
前記真空紫外光の光源と前記試料との距離を調節する工程と、
を有することを特徴とする試料清浄化方法。
【請求項１０】
試料に１次電子線を照射し、２次的に放出される電子を用いて前記試料の画像を形成する走査電子顕微鏡を用いた試料画像形成方法において、
前記走査電子顕微鏡の試料観察室に前記試料を導入する前に、当該試料に真空紫外光を照射する工程を有し、当該真空紫外光照射工程では、前記試料に感光性の樹脂が形成されている場合には、当該感光性の樹脂が形成されていない場合と比較して、前記真空紫外光の光源と試料との間の距離を離間させて、前記真空紫外光を照射することを特徴とする試料画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体集積回路製造用のレチクルの検査に使用する走査電子顕微鏡に関し、さらに詳しくは、レチクルに形成されたパターンの寸法および形状等を、レチクルの表面を汚染することなく検査する走査電子顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の製造においては、シリコンウェーハの表面に種々の膜からなる微細な形状の回路を形成するために、フォトリソグラフィー技術が用いられる。この技術では、石英基板上にあらかじめ形成された所定形状のパターンが、シリコンウェーハに形成された感光性樹脂（フォトレジスト）薄膜に露光機で転写される。このパターンが形成された石英基板はレチクルと呼ばれる。レチクルは、一般に溶融石英ガラス等からなる透明の石英基板の表面に、金属などの不透明膜からなるパターン（以下、「不透明膜パターン」という場合がある）が形成されたものである。そして、レチクルは、石英基板上に不透明膜を形成する工程と、この不透明膜上に感光性樹脂からなるレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンを介して不透明膜をエッチングして不透明膜パターンを形成する工程とを経て作製される。
【０００３】
ところで、半導体集積回路の微細化が進むにつれて、光を用いた従来の検査装置では、レチクルに形成されたレジストパターンや不透明膜パターンの検査が困難になってきている。このため、走査電子顕微鏡をレチクルの検査に用いる技術が開発されつつある。これは従来から半導体集積回路の寸法測定や形状の検査に用いられていた測長機能付きの走査電子顕微鏡（以下、「測長ＳＥＭ」という場合がある）をレチクルの検査に応用しようとするものである。
【０００４】
測長ＳＥＭは、回路が形成されたシリコンウェーハを走査電子顕微鏡の真空室内に高速に搬送する搬送手段と、前記シリコンウェーハ上の所定の点を走査電子顕微鏡の光学系の直下に高精度に移動させる移動手段と、前記シリコンウェーハから放出される２次電子に基づく２次電子信号から形成される試料の画像を処理して、所定の部位の寸法を算出する算出手段と、各手段の一連の動作を予め定められた手順により自動的かつ連続的に実行する制御手段とを備えている。しかしながら、測長ＳＥＭをレチクルの検査に応用するにあたっては、次のような問題がある。つまり、２次電子を放出させるための１次電子線がレチクルの観察部位に照射されると、レチクルの表面、およびその周囲の空間に存在する炭化水素や水分子が、１次電子線のエネルギーを得て重合する。そして、重合した炭化水素等はレチクルの表面に堆積する。これはコンタミネーションと呼ばれる現象であり、従来の測長ＳＥＭを使用したレチクルの検査では特に顕著に現われる。さらに詳しく言うと、レチクルの検査においては、前記した石英基板が１次電子線により帯電して分極するとともに、このことによって石英基板に形成された局所的な電場が炭化水素等の分子を誘引するためにコンタミネーションが顕著に生じる。そして、コンタミネーションは、観察部位である不透明膜パターンに堆積してその寸法を変化させてしまうのみならず、レチクルの透明部分（不透明膜パターン以外の部分）の光透過率を低下させるために半導体集積回路を製造する際の歩留まりを低下させるおそれもある。したがって、測長ＳＥＭをレチクルの検査に応用する場合には、コンタミネーションを低減する手段を講じる必要がある。
【０００５】
従来、オゾン発生装置を試料観察室に設けた測長ＳＥＭが知られている（例えば、非特許文献１参照）。この測長ＳＥＭでは、低真空下で平均自由工程の大きいオゾンが試料観察室内に導入されるようになっている。そして、この測長ＳＥＭでは、試料観察室内のコンタミネーションの原因物質（炭化水素等）をエネルギーの大きいオゾンと反応させて分解することによって試料観察室内が清浄化されるようになっている。
【０００６】
また、従来、液晶表示素子のガラス基板の表面を清浄化する技術として、大気中で平均自由工程の小さい、つまり比較的エネルギーの小さいオゾンをガラス基板に作用させる技術が知られている（例えば、非特許文献２参照）。この技術は、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光ランプを大気中で点灯させることによって、周囲の大気中の酸素分子をオゾン化するものである。そして、この技術では、真空紫外光ランプをガラス基板のごく近傍で点灯させることによって、真空紫外光がガラス基板の表面に照射されることとなる。その結果、オゾンによって炭化水素等が分解されるとともに、真空紫外光の光エネルギーによっても炭化水素等が分解されて試料の表面が清浄化されることとなる。
【非特許文献１】G.W.B.Schulter et al.; Proceedings of SPIE Vol.5567 [2004], pp876-886
【非特許文献２】菱沼宣是；「2001FPDテクノロジー大全」電子ジャーナル社刊  [2000]
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば、非特許文献１の測長ＳＥＭで前記したレチクルの感光性樹脂からなるレジストパターンを検査しようとすると、観察対象のレジストパターンが、エネルギーの大きいオゾンと容易に反応して分解されてしまうために、試料観察室内の清浄化処理中はレチクルを試料観察室内に配置することができない。つまり、この測長ＳＥＭでは、清浄化処理中に試料の観察ができずに、レチクルの検査速度が著しく低下するという問題がある。
また、この測長ＳＥＭでは、レチクルの製造工程で必須とされる、不透明膜上に形成されたレジストパターンを観察する工程にオゾンが適用できないこととなる。つまり、この測長ＳＥＭでは、レチクルの製造工程で生じるコンタミネーションは清浄化することができない。また、この測長ＳＥＭでは、オゾンが試料観察室内で拡散するために、コンタミネーションの生成に支配的なレチクル表面の炭化水素が効果的に除去されないという問題がある。したがって、従来の測長ＳＥＭでは、レチクルに発生するコンタミネーションによってレチクルの検査を高精度で行うことができないという問題があった。
その一方で、例えば、非特許文献２の技術では、オゾンのエネルギーが比較的低いことからレジストパターンの分解は抑えられるものの、真空紫外光の光エネルギーによってレジストパターンが分解される恐れがある。
【０００８】
そこで、本発明は、試料の分解を抑えつつ、試料の検査を高精度で行うことができ、しかも試料の検査速度を低下させることがない走査電子顕微鏡を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決する本発明の走査電子顕微鏡は、試料に１次電子線を照射し、２次的に放出される電子を用いて前記試料の観察像を得る走査電子顕微鏡であって、波長１７２ｎｍ以下の真空紫外光を大気中で前記試料に照射する紫外光源と、前記試料に対する前記真空紫外光の照射が可能なように前記試料を密閉する照射室と、前記照射室内で前記試料を保持し、前記真空紫外光が前記試料に到達する前に前記真空紫外光を大気中の酸素に吸収させるように、前記紫外光源と前記試料との距離を調節可能な試料保持装置と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この走査電子顕微鏡では、例えば、半導体集積回路製造用のレチクルのような試料に波長１７２ｎｍ以下の真空紫外光が照射されると、真空紫外光は、照射室内の大気中の酸素から高効率で励起酸素原子およびオゾンを発生させる。そして、レチクルのコンタミネーションの原因物質とされる炭化水素は、励起酸素原子およびオゾンによって分解される。
この走査電子顕微鏡では、レチクルがレジストパターンを有している場合には、試料保持装置が紫外光源からレチクルを遠ざける。その結果、真空紫外光は、励起酸素原子およびオゾンを発生させた後に、大気中で急速に減衰することとなる。つまり、この走査電子顕微鏡によれば、レジストパターンが真空紫外光によって分解されることが避けられる。
また、この走査電子顕微鏡では、レチクルがレジストパターンを有していない場合には、試料保持装置が紫外光源とレチクルとを近づける。その結果、真空紫外光はレチクルに到達する。したがって、この走査電子顕微鏡では、励起酸素原子、およびオゾン、ならびに真空紫外光によって炭化水素が効率的に分解する。その結果、この走査電子顕微鏡によれば、より高い清浄化効果を発揮することができる。
また、この走査電子顕微鏡では、コンタミネーションの原因物質である炭化水素等が清浄化されるので、レチクルに１次電子線を照射してレチクルの検査を行う際に、レチクルに対するコンタミネーションの発生が抑えられる。その結果、この走査電子顕微鏡によれば、レチクルの検査を高精度で行うことができる。
また、この走査電子顕微鏡では、照射室でレチクルが清浄化されるので、レチクルの検査（観察）が行われる試料観察室を別個に配置することができる。その結果、この走査電子顕微鏡では、レチクルの清浄化と、レチクルの検査とが同時に並行して実行可能となる。したがって、走査電子顕微鏡によれば、従来の測長ＳＥＭ（例えば、非特許文献１参照）と比較して、レチクルの検査速度を早めることができる。
このような走査電子顕微鏡は、絶縁物を有する半導体集積回路製造用のレチクルを前記試料とすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の走査電子顕微鏡によれば、試料に対する１次電子線が照射されることによって試料に発生するコンタミネーションが低減されるので、試料の検査を高精度に行うことができる。また、本発明によれば、試料の分解が抑えられる。また、本発明によれば、従来の測長ＳＥＭと比較して試料の検査速度を早めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は、本実施形態に係る走査電子顕微鏡の構成説明図である。ここでは、半導体集積回路製造用のレチクルを検査する走査電子顕微鏡について説明する。
図１に示すように、走査電子顕微鏡１は、試料観察室１０５と、前室１０８と、照射室１２３と、試料保持装置１２５と、搬送ロボット１１７と、制御装置１０４とを備えている。
【００１３】
試料観察室１０５は、レチクル１０７を検査するために観察するチャンバである。なお、レチクル１０７は、特許請求の範囲にいう「試料」に相当し、公知の半導体集積回路製造用のレチクルと同様のものである。このレチクル１０７としては、例えば、透明の石英基板上に形成された不透明膜と、この不透明膜上に形成されたレジストパターンとを有するものや、石英基板上に形成された不透明膜パターンを有し、レジストパターンが除去されたものなどが挙げられる。
【００１４】
試料観察室１０５には、１次電子線を照射する電子銃１０１、および電子光学系１０２を有するカラム１１８の直下に、レチクル１０７を正確に移動させるステージ１０６が設けられている。カラム１１８には、１次電子線が照射されたレチクル１０７から放出される２次電子を検出する検出器１０３が配置されている。この検出器１０３は、２次電子に基づく２次電子信号を制御装置１０４に送信している。そして、この試料観察室１０５には、排気装置１１１が接続されている。試料観察室１０５は、この排気装置１１１によって、１次電子線や２次電子が通過可能なように高真空に維持されることとなる。
【００１５】
前室１０８は、試料観察室１０５の前段に配置されたチャンバであり、前室１０８を真空にする排気装置１１２を備えている。そして、前室１０８は、この前室１０８と試料観察室１０５とを仕切るゲート弁１０９を備えるとともに、ゲート弁１０９の反対側で前室１０８の内側と外側とを仕切るゲート弁１１０を備えている。この前室１０８には、ゲート弁１１０が開かれることによってレチクル１０７が出し入れされる。そして、排気装置１１１で試料観察室１０５が真空にされるとともに、排気装置１１２で前室１０８が真空にされた後に、ゲート弁１０９が開かれることによって、前室１０８と試料観察室１０５との間でのレチクル１０７の移動が可能となる。つまり、前室１０８は、レチクル１０７を高真空の試料観察室１０５に速やかに搬送することを可能にしている。
【００１６】
照射室１２３は、後記するように、励起酸素原子およびオゾンを発生させるためのチャンバであり、この照射室１２３の内側と外側とを仕切るゲート弁１２４を備えている。この照射室１２３には、ゲート弁１２４が開かれることによってレチクル１０７が出し入れされる。そして、ゲート弁１２４が閉じられることによって、照射室１２３に配置されたレチクル１０７は密閉されることとなる。
この照射室１２３の上部には、波長１７２ｎｍの真空紫外光を発生する誘電体バリア放電型のランプ１１４が据え付けられている。このランプ１１４は、特許請求の範囲にいう「紫外光源」に相当する。このランプ１１４は、石英ガラス管の内部にキセノンガスが封入してあり、外部から印加した高周波により電離し、励起した２個のキセノン原子が解離する際に波長１７２ｎｍの真空紫外光を放射する。放射された真空紫外光は、合成石英の窓１２０を透過して照射室１２３内のレチクル１０７に照射され、同時に照射室１２３の内部に、後記する励起酸素原子とオゾンとを生成しつつ急激に減衰する。なお、ランプ１１４を収納するケーシング１１３内には、窒素が充填されており、ケーシング１１３内では、真空紫外光が減衰しないようになっている。
【００１７】
試料保持装置１２５は、照射室１２３内でレチクル１０７を保持し、ランプ１１４とレチクル１０７との距離を調節するものである。この試料保持装置１２５は、試料台１１５と、昇降機構１１６とで主に構成されている。試料台１１５は、照射室１２３内でレチクル１０７を保持するものである。昇降機構１１６は、試料台１１５を照射室１２３内で上下に移動させるものであり、後記する下位制御部１１９によって、上下の移動高さが制御されるようになっている。ちなみに、本実施形態では、試料台１１５が上下に約３０ｍｍ程度移動可能なように設定されている。そして、試料台１１５が最も高く移動した際には、レチクル１０７と窓１２０の間隙１２１が２mm以下となるように調整されている。また、照射室１２３には、主に触媒フィルタ（図示せず）と排気ファン（図示せず）とからなるオゾン除害装置１２２が接続されており、照射室１２３内で発生した後記する励起酸素原子やオゾンは、オゾン除害装置１２２によって時間と共に徐々に照射室１２３内から除去されることとなる。
【００１８】
搬送ロボット１１７は、レチクル１０７を格納容器（図示せず）から取り出すとともに、前室１０８と照射室１２３との間でのレチクル１０７の搬送を行うようになっている。このような搬送ロボット１１７の動作は、下位制御部１１９で制御されている。
【００１９】
制御装置１０４は、検出器１０３から入力した２次電子信号に周知の画像処理を施すことによって、レチクル１０７の表面の形状を画像化するように構成されている。ちなみに、２次電子信号に基づいて画像化されたレチクル１０７の表面の形状は、モニタ１０４ａに映し出される。また、制御装置１０４は、前記した画像処理を行うことによって、レチクル１０７の表面の形状の寸法を周知の手順で計測する。つまり、この制御装置１０４は、特許請求の範囲にいう「計測手段」に相当する。また、制御装置１０４は、試料保持装置１２５および搬送ロボット１１７の動作を制御する下位制御部１１９を制御している。
【００２０】
また、制御装置１０４は、検査されるレチクル１０７の種別に関する情報を保持しており、本実施形態での制御装置１０４は、レジストパターン付きのレチクル１０７であるか、またはレジストパターンが除去されたレチクル１０７であるかに応じて、次のように下位制御部１１９を制御するように構成されている。本実施形態での制御装置１０４は、レジストパターン付きのレチクル１０７の検査を行う場合に、下位制御部１１９に指令信号を出力して、レチクル１０７と窓１２０の間隙１２１が２０ｍｍ以上となるように昇降機構１１６を動作させるように構成されている。また、本実施形態での制御装置１０４は、レジストパターンが除去されたレチクル１０７の不透明膜パターンの検査を行う場合に、下位制御部１１９に指令信号を出力して、レチクル１０７と窓１２０の間隙１２１が２ｍｍ以下となるように昇降機構１１６を動作させるように構成されている。つまり、この制御装置１０４は、特許請求の範囲にいう「距離調節手段」をも兼ねている。ちなみに、本実施形態での制御装置１０４は、検査する試料が、レジストパターン付きのレチクル１０７であるか、あるいはレジストパターンが除去されたレチクル１０７であるかの判定を、制御装置１０４に接続された図示しないキーボードに操作者が入力したコマンドによって行う。また、検査する試料が、レジストパターン付きのレチクル１０７であるか、あるいはレジストパターンが除去されたレチクル１０７であるかの判定は、照射室１２３に配置された光学的センサ（図示せず）でレジストパターンの有無を確認する検出信号に基づいて制御装置１０４が行うようにしてもよい。
【００２１】
次に、本実施形態に係る走査電子顕微鏡１の動作について適宜図面を参照しながら説明する。参照する図面において、図２は、レジストパターンを有しないレチクルが配置された照射室内に真空紫外光が照射された際の様子を示す概念図、図３は、レジストパターンを有するレチクルが配置された照射室内に真空紫外光が照射された際の様子を示す概念図である。
【００２２】
まず、図２に示すように、検査の試料としてのレチクル１０７が、不透明膜パターン２０６と石英基板１０７ａとから構成されており、その表面にレジストパターン等の有機物を有していないものである場合について説明する。
【００２３】
図１に示すように、レチクル１０７は、搬送ロボット１１７によって、図示しない格納容器から取り出された後に、開かれたゲート弁１２４を介して照射室１２３内の試料台１１５上に載置される。次いで、ゲート弁１２４が閉じられることによって、後に発生する励起酸素原子やオゾンが照射室１２３外に放散しないようになる。
【００２４】
制御装置１０４は、レチクル１０７に真空紫外光が直接到達するように、つまりレチクル１０７と窓１２０との間隙１２１が２ｍｍ以下になるように下位制御部１１９に指令する。その結果、下位制御部１１９は、試料台１１５を昇降機構１１６で上昇させて、レチクル１０７と窓１２０との間隙１２１が２ｍｍ以下になるように設定する。レチクル１０７の上昇後にランプ１１４が発光すると、ランプ１１４からの真空紫外線は窓１２０を透過してレチクル１０７に到達する。
【００２５】
図２に示すように、ランプ１１４から照射された真空紫外光２０２は、窓１２０を透過した後に、大気中の酸素に吸収されて、励起酸素原子（Ｏ＊：酸素ラジカル）、およびオゾン（Ｏ３）２０４を生成する。このとき、レチクル１０７と窓１２０との間隙１２１が狭いために、真空紫外光２０２の一部は、レチクル１０７の表面に到達して、レチクル１０７の表面に存在する炭化水素２０１の分子内結合を切断する。その結果、炭化水素２０１は、より小さな分子量の炭化水素２０３に分解する。この光分解作用は強力であり、清浄化の能力を左右する。分解された小さな分子量の炭化水素２０３は、励起酸素原子およびオゾン２０４とさらに反応して、二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）２０５となる。つまり、この走査電子顕微鏡１（図１参照）では、レチクル１０７の表面に存在する炭化水素２０１，２０３が二酸化炭素および水２０５となって除去される。その結果、試料観察室１０５（図１参照）内で、１次電子線がレチクル１０７に照射された際に、コンタミネーションの発生が抑制される。ちなみに、図２に示すように、照射室１２３内でレチクル１０７が励起酸素原子およびオゾン２０４、ならびに真空紫外光２０２に曝されたとしても、レチクル１０７の表面の不透明膜パターン２０６は殆ど影響を受けない。
【００２６】
次に、このようにして清浄化されたレチクル１０７は、図１に示すように、搬送ロボット１１７によって、開かれたゲート弁１２４を介して照射室１２３から取り出される。そして、レチクル１０７は、搬送ロボット１１７によって、開かれたゲート弁１１０を介して前室１０８内に搬送される。そして、前室１０８では、ゲート弁１１０が閉じられるとともに、排気装置１１２によって適当な真空度まで予備排気される。このとき、ゲート弁１０９は閉じられており、試料観察室１０５では、排気装置１１１によって高真空にまで排気される。その後、レチクル１０７は、開かれたゲート弁１０９を介して試料観察室１０５内のステージ１０６に載置される。そして、レチクル１０７は、電子銃１０１から照射された１次電子線を受けることによって２次電子を放出する。一方、制御装置１０４は、検出器１０３を介して入力した２次電子信号に基づいて画像処理を行う。そして、制御装置１０４は、レチクル１０７の表面の形状の寸法を計測することによってレチクル１０７の検査を行う。このようにしてレチクル１０７の検査が行われる際に、この走査電子顕微鏡１では、コンタミネーションの原因物質である炭化水素２０１，２０３がレチクル１０７から予め除去されているので、レチクル１０７に１次電子線が照射されたときのコンタミネーションの発生がきわめて少ない。
【００２７】
次に、図３に示すように、検査の試料としてのレチクル１０７が、石英基板１０７ａ上に形成された不透明膜２０６ａと、この不透明膜２０６ａ上に形成されたレジストパターン３０１とを有するものである場合について説明する。
【００２８】
図１に示すように、レチクル１０７が照射室１２３内の試料台１１５上に載置されると、制御装置１０４は、レチクル１０７に直接到達する真空紫外光の量を低減するために、レチクル１０７と窓１２０との間隙１２１が２０ｍｍ以上となるように、ここでは３０ｍｍとなるように下位制御部１１９に指令する。その結果、下位制御部１１９は、試料台１１５を昇降機構１１６で上昇させて、レチクル１０７と窓１２０との間隙１２１が３０ｍｍとなるように設定する。そして、レチクル１０７の上昇後にランプ１１４は発光する。
【００２９】
図３に示すように、ランプ１１４からの真空紫外光２０２は、前記したと同様に励起酸素原子およびオゾン２０４を生成する。そして、真空紫外光２０２は、レチクル１０７と窓１２０の間隙１２１が大きいために、レチクル１０７に到達する前に大気中の酸素に吸収される。このため、真空紫外光２０２による炭化水素２０１の光分解反応は殆ど生じない。そのため、炭化水素２０１は、生成した励起酸素原子およびオゾン２０４によって穏やかに清浄化される。ちなみに、励起酸素原子およびオゾン２０４は、レチクル１０７のレジストパターン３０１にも作用するが、その浄化作用が穏やかであるために、励起酸素原子およびオゾン２０４によるレジストパターン３０１の除去量は少ない。
【００３０】
以上のように、この走査電子顕微鏡１では、波長１７２ｎｍ以下の真空紫外光２０２（図２および図３参照）が大気中の酸素から高効率で励起酸素原子およびオゾン２０４を発生させた後に、真空紫外光２０２は急速に減衰することとなる。この真空紫外光２０２は、通常の大気中では約０．２６の線吸収係数をもち、距離２０ｍｍではほぼ０．６％に減衰する。つまり、この走査電子顕微鏡１によれば、ランプ１１４からレチクル１０７が遠ざけられることによって、真空紫外光２０２のレジストパターン３０１（図３参照）に対する影響を回避することができる。
【００３１】
また、この走査電子顕微鏡１においては、図１に示すように、照射室１２３を、レチクル１０７が試料観察室１０５にまで搬送される経路上に配置することができる。そのため、試料観察室１０５でのレチクル１０７の観察と、照射室１２３でのレチクル１０７の清浄化処理とが同時に並行して実行可能となる。したがって、走査電子顕微鏡１は、従来の測長ＳＥＭ（例えば、非特許文献１参照）と異なって、レチクル１０７の検査速度が低下することがない。
【００３２】
また、この走査電子顕微鏡１では、検査する試料として、図２に示すように、不透明膜パターン２０６のみを有し、レジストパターン３０１（図３参照）を有しないレチクル１０７を使用する際に、ランプ１１４とレチクル１０７の表面との距離を近接させることによって、真空紫外光２０２による炭化水素２０１の光分解作用を効果的に利用することができる。その結果、この走査電子顕微鏡１によれば、より高い清浄化効果を発揮することができる。
【００３３】
また、この走査電子顕微鏡１では、図１に示す制御装置１０４がレチクル１０７の種類に応じて自動的にランプ１１４とレチクル１０７との距離を設定するように構成されているので、検査工程を完全に自動化することが可能となる。さらに、この走査電子顕微鏡１では、照射室１２３と試料観察室１０５とが個別に配設されているので、レチクル１０７の観察と、レチクル１０７のオゾン処理とが同時に並行して実行可能となる。したがって、走査電子顕微鏡１は、従来の測長ＳＥＭ（例えば、非特許文献１参照）と異なって、レチクル１０７の検査速度が低下することがない。
【００３４】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
前記実施形態では、半導体集積回路製造用のレチクル１０７を検査する走査電子顕微鏡１について説明したが、本発明はレチクル１０７に限らず、他のレジストパターンを有する試料の観察や検査を行うものであってもよい。また、本発明は、有機物からなる微細構造体を表面に有する試料の観察や検査を行う場合に、試料の前処理としての清浄化処理に応用するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態に係る走査電子顕微鏡の構成説明図である。
【図２】レジストパターンを有しないレチクルが配置された照射室内に真空紫外光が照射された際の様子を示す概念図である。
【図３】レジストパターンを有するレチクルが配置された照射室内に真空紫外光が照射された際の様子を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      走査電子顕微鏡
１０５  試料観察室
１０７  レチクル（試料）
１０８  前室
１１４  ランプ（紫外光源）
１１５  試料台
１１６  昇降機構
１２３  照射室
１２５  試料保持装置
２０２  真空紫外光
【図１】
0004546902.tif 000002
【図２】
0004546902.tif 000003
【図３】
0004546902.tif 000004