(57)【要約】      （修正有）【課題】有機膜からなり、パターンの形成されたフォトレジストマスクと、有機成分からなる反射防止膜と、金属化合物膜と、が上側からこの順番で積層された基板に対して、電子線を照射することによって、当該パターン上への有機成分からなる残渣の付着の有無を検査するにあたり、容易に残渣の付着を判別する技術を提供する。【解決手段】残渣が付着した領域では、電子線の到達深さが金属化合物膜の上面よりも浅い位置となり、また残渣が付着していない領域では、電子線の到達深さが反射防止膜の下面よりも深い位置となるように、電子線の加速電圧を算出し、その加速電圧で電子線を基板に照射し、この基板から放出された２次電子像を得る。【選択図】図３
2009117541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが形成されたマスク層と、このマスク層とその成分が類似している第１の膜と、この第１の膜とはその成分が類似していない第２の膜と、が上からこの順で積層された基板に対して電子線を照射し、前記基板から放出される２次電子数に基づき、パターン上のマスク層の残渣の有無を検出する基板検査方法において、
前記第１の膜の膜厚情報を含む基板情報をコンピュータに入力する工程と、
前記パターンの開口部にて、前記残渣の存在する部位においては前記電子線が前記第２の膜まで到達しないが、前記残渣が存在しない部位においては前記電子線が前記第２の膜まで到達するように前記基板情報に基づいてコンピュータにより電子線の加速電圧を求める工程と、
次いで、この工程で求めた加速電圧で電子線を前記基板に照射して当該基板から放出される２次電子数を測定し、その測定結果に基づいてパターン上の残渣の有無を検出する工程と、を含むことを特徴とする基板検査方法。
【請求項２】
前記マスク層はレジストマスクであり、前記第１の膜は反射防止膜であることを特徴とする請求項１に記載の基板検査方法。
【請求項３】
前記第２の膜は金属または金属化合物であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板検査方法。
【請求項４】
前記基板情報は、前記第１の膜の材質情報を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板検査方法。
【請求項５】
前記基板情報は、前記第２の膜の材質情報を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板検査方法。
【請求項６】
前記基板情報は、前記マスク層の材質情報を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の基板検査方法。
【請求項７】
前記基板情報は、前記マスク層の膜厚情報を含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の基板検査方法。
【請求項８】
前記加速電圧を求める工程は、前記基板情報から求めた電子の到達深さに基づいて加速電圧を求める工程であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の基板検査方法。
【請求項９】
パターンが形成されたマスク層と、このマスク層とその成分が類似している第１の膜と、この第１の膜とはその成分が類似していない第２の膜と、が上からこの順で積層された基板に対して電子線を照射し、前記基板から放出される２次電子数に基づき、パターン上のマスク層の残渣の有無を検出する基板検査装置において、
内部に基板を載置するための載置台を備えた検査用の真空容器と、
少なくとも前記第１の膜の膜厚情報を含む基板情報を入力する手段と、
前記パターンの開口部にて、前記残渣の存在する部位においては前記電子線が前記第２の膜まで到達しないが、前記残渣が存在しない部位においては前記電子線が前記第２の膜まで到達するように、入力された前記基板情報に基づいて電子線の加速電圧を求める手段と、
この手段で求めた加速電圧で前記基板に電子線を照射する手段と、
前記基板から放出される２次電子を検出する手段と、を備えたことを特徴とする基板検査装置。
【請求項１０】
前記マスク層はレジストマスクであり、前記第１の膜は反射防止膜であることを特徴とする請求項９に記載の基板検査装置。
【請求項１１】
前記第２の膜は金属または金属化合物であることを特徴とする請求項９または１０に記載の基板検査装置。
【請求項１２】
前記基板情報は、前記第１の膜の材質情報を含むことを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか一つに記載の基板検査装置。
【請求項１３】
前記基板情報は、前記第２の膜の材質情報を含むことを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか一つに記載の基板検査装置。
【請求項１４】
前記基板情報は、前記マスク層の材質情報を含むことを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか一つに記載の基板検査装置。
【請求項１５】
前記基板情報は、前記マスク層の膜厚情報を含むことを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか一つに記載の基板検査装置。
【請求項１６】
コンピュータ上で動作するプログラムを格納する記憶媒体であって、
前記プログラムは、請求項１ないし８のいずれか一つに記載された基板検査方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターニングされたフォトレジストマスクが形成されている基板に対して、真空雰囲気にて電子線を照射し、これにより基板から放出される２次電子に基づいて前記パターンの欠陥の検査を行う技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、半導体ウエハ（以下ウエハという）上に形成されたレジストパターンの欠陥検査方法については、光学式検査方法があるが、当該方法ではレジストパターンの線幅が例えば３２ｎｍ以下になると当該パターンの欠陥を検出することができない場合がある。  
そこで、パターンの線幅が３２ｎｍ以下、例えば１５ｎｍにおける当該パターンの欠陥を検査できる方法として、電子線を用いたＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）式の検査方法がある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このＳＥＭ式の基板検査方法は、図１０に示すように、真空容器１００の上方側に設けられた電子放出部１０１から載置台１０２上のウェハＷに対して電子線（１次電子）を照射し、ウエハＷの表層から放出される２次電子を検出器１０３において検出して、その強度分布を調べることによって、レジストパターンの開口部に付着した付着物の有無を調べる方法である。
【０００４】
しかし、上述したＳＥＭ式の基板検査方法では、次のような問題がある。例えば図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、シリコン層１１０上に、被エッチング膜である絶縁膜１１１、ハードマスクである金属化合物膜１１２、露光時の反射を防止して解像度を向上させるための有機膜である反射防止膜１１３及び有機膜であるフォトレジストマスク１１６が下側からこの順番で積層されたウェハＷに対して、露光及び現像を行うことにより、例えば溝１１４を含むパターンを形成する場合には、溝１１４内にフォトレジストマスク１１６の残渣である有機物１１５が付着してしまうおそれがある。このような有機物１１５の付着したウェハＷに対して、その後の処理であるエッチング処理により絶縁膜１１１に凹部を形成すると、有機物１１５の付着した領域では、所望の深さまでエッチングできないおそれがあることから、この有機物１１５の有無を検査する必要がある。
【０００５】
ところでこのような積層構造では、フォトレジストマスク１１６と、このフォトレジストマスク１１６の下層側の反射防止膜１１３と、がどちらも有機成分であるため、フォトレジストマスク１１６の残渣である有機物１１５についても反射防止膜１１３と同じ有機成分である。従って、このような電子線を用いた検査方法では、組成が似通っている物質同士の判別は非常に困難であるため、この積層構造に対して図１２（ａ）に示すように電子線を照射しても、同図（ｂ）に示すように、有機物１１５と反射防止膜１１３とを判別できる程度までのコントラスト（輝度差）が得られない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１６６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、パターンが形成されたマスク層と、このマスク層とその成分が類似している第１の膜と、この第１の膜とはその成分が類似していない第２の膜と、が上からこの順で積層された基板に対して電子線を照射して、基板から放出される２次電子数の差に基づいて当該パターン上の残渣の有無を検査するにあたり、当該残渣の検出を確実に行うことができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の基板検査方法は、
パターンが形成されたマスク層と、このマスク層とその成分が類似している第１の膜と、この第１の膜とはその成分が類似していない第２の膜と、が上からこの順で積層された基板に対して電子線を照射し、前記基板から放出される２次電子数に基づき、パターン上のマスク層の残渣の有無を検出する基板検査方法において、
前記第１の膜の膜厚情報を含む基板情報をコンピュータに入力する工程と、
前記パターンの開口部にて、前記残渣の存在する部位においては前記電子線が前記第２の膜まで到達しないが、前記残渣が存在しない部位においては前記電子線が前記第２の膜まで到達するように前記基板情報に基づいてコンピュータにより電子線の加速電圧を求める工程と、
次いで、この工程で求めた加速電圧で電子線を前記基板に照射して当該基板から放出される２次電子数を測定し、その測定結果に基づいてパターン上の残渣の有無を検出する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
前記マスク層はレジストマスクであり、前記第１の膜は反射防止膜であることが好ましい。  
前記第２の膜は金属または金属化合物であることが好ましい。  
前記基板情報は、前記第１の膜の材質情報、前記第２の膜の材質情報、前記マスク層の材質情報及び前記マスク層の膜厚情報のうち少なくとも一つを含むことが好ましい。  
前記加速電圧を求める工程は、前記基板情報から求めた電子の到達深さに基づいて加速電圧を求める工程であることが好ましい。
【００１０】
本発明の基板検査装置は、
パターンが形成されたマスク層と、このマスク層とその成分が類似している第１の膜と、この第１の膜とはその成分が類似していない第２の膜と、が上からこの順で積層された基板に対して電子線を照射し、前記基板から放出される２次電子数に基づき、パターン上のマスク層の残渣の有無を検出する基板検査装置において、
内部に基板を載置するための載置台を備えた検査用の真空容器と、
少なくとも前記第１の膜の膜厚情報を含む基板情報を入力する手段と、
前記パターンの開口部にて、前記残渣の存在する部位においては前記電子線が前記第２の膜まで到達しないが、前記残渣が存在しない部位においては前記電子線が前記第２の膜まで到達するように、入力された前記基板情報に基づいて電子線の加速電圧を求める手段と、
この手段で求めた加速電圧で前記基板に電子線を照射する手段と、
前記基板から放出される２次電子を検出する手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の記憶媒体は、
コンピュータ上で動作するプログラムを格納する記憶媒体であって、
前記プログラムは、上記基板検査方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、パターンが形成されたマスク層と、このマスク層とその成分が類似している第１の膜と、この第１の膜とはその成分が類似していない第２の膜と、が上からこの順で積層された基板に対して電子線を照射して、基板から放出される２次電子数の差に基づいて当該パターン上の残渣の有無を検査するにあたり、前記パターンの開口部にて、前記残渣の存在する部位においては前記電子線が前記第２の膜まで到達しないが、前記残渣が存在しない部位においては前記電子線が前記第２の膜まで到達するように電子線の加速電圧を算出して、その加速電圧で電子線を基板に照射して当該基板から放出される２次電子を検出しているので、残渣の有無を確実に判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の基板検査装置の実施の形態である基板検査方法について説明する。先ず、この基板検査方法が適用される基板であるウェハＷについて説明する。このウェハＷは、例えば図１（ａ）に示すように、例えばシリコン層１１、被エッチング対象膜である絶縁膜１２、ハードマスクである例えばＴｉＮからなる第２の膜である金属化合物膜１３、露光時の反射を防止するための有機成分からなる第１の膜である反射防止膜（ＢＡＲＣ）１４及びマスク層である有機成分からなるフォトレジストマスク１５が下側からこの順番で積層された構成となっている。このフォトレジストマスク１５には、例えばパターンが露光及び現像により形成されており、この開口部１６内には、同図（ｂ）にも示すように、現像時に生じたレジストの成分である残渣１７が付着している。これらのフォトレジストマスク１５及び反射防止膜１４は、どちらも有機物からなり、従って成分が類似している。一方、金属化合物膜１３は、上記のように、金属化合物であり、反射防止膜１４とは組成が類似していない。
【００１４】
次に、本発明の基板検査装置について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、基板検査装置の一例を示す横断面図である。この基板検査装置は、同図中手前側から順に、大気搬送室２３、左右に並ぶ２台のロードロックモジュール２２、２２、横断面形状が５角形をなす真空搬送室２１及び例えば１台のＳＥＭ式の検査モジュール３０がこの順番で並び、また各々がゲートバルブＧを介して気密に接続されるように構成されている。  
大気搬送室２３の手前側には、複数枚例えば２５枚のウエハＷを収納可能な密閉型の基板搬送容器である、ＦＯＵＰと呼ばれるウエハキャリア（以下、キャリアという）２００を取り付けるための搬入出ポート２４が例えば２カ所に設けられている。これらの搬入出ポート２４には、夫々図示しないシャッターが設けられており、搬入出ポート２４にキャリア２００が取り付けられると、このシャッターが外れて、キャリア２００内と大気搬送室２３とが気密に連通するように構成されている。また、大気搬送室２３には、キャリア２００とロードロックモジュール２２との間において、ウエハＷの受け渡しを行うための多関節構造の搬送アーム機構２７が回転及び進退自在に設けられており、この搬送アーム機構２７は、左右に並ぶ２個のキャリア２００の配列に沿ってレール２８上を走行可能となっている。
【００１５】
ロードロックモジュール２２は、内部を大気雰囲気と真空雰囲気とに切り替えて、ウェハＷを待機させるための領域であり、ウェハＷを載置するための載置台７１と、排気バルブ及びリーク弁（いずれも図示せず）と、を備えている。  
真空搬送室２１には、検査モジュール３０とロードロックモジュール２２との間においてウェハＷの受け渡しを行うための基板搬送手段である搬送アーム機構５０が回転及び進退自在に設けられており、この搬送アーム機構５０の回転中心は、真空搬送室２１の略中央に配置されている。
【００１６】
次に、ＳＥＭ式の検査モジュール３０について図３を参照して説明する。図３中の３１は真空容器であり、この真空容器３１内の下部には、ウエハＷを載置するための載置台３２が設けられている。この載置台３２は、Ｘ−Ｙ駆動機構３３によって水平方向に移動できるように構成されている。載置台３２の表面には、ウェハＷを保持するための静電チャック３４が設けられており、また載置台３２の内部には、既述の搬送アーム機構５０との間においてウエハＷの受け渡しを行うための図示しない昇降ピンが設けられている。この載置台３２の内部には、電子線の照射により昇温するウェハＷの冷却を行うための冷却機構３６が設けられている。この冷却機構３６は、例えば真空容器３１の外部との間において冷媒が循環するように構成されており、載置台３２の上面に開口する図示しないガス供給口からウェハＷの裏面に供給されるバックサイドガスにより、この冷却機構３６とウェハＷとの間における熱交換が速やかに行われる。この載置台３２には、負の電圧をウェハＷに対して印加するための電源３５が接続されており、この電源３５は、ウェハＷ近傍に放出されてきた電子線（ＥＢ（エレクトロンビーム）：１次電子）の速度を遅くするためのものである。
【００１７】
また、真空容器３１の天井部には、載置台３２に対向するように、ウエハＷに電子線を照射する手段である電子放出部６０が設けられている。この電子放出部６０には、負の電圧を印加するための電源６１が接続されており、この電源６１と既述の載置台３２の電源３５とに印加される電圧の差は、ウェハＷに照射される電子線の加速電圧となる。また、電子放出部６０と載置台３２との間には、電子放出部６０から放出された電子線を集束するための集束レンズ６２と、電子線の通過範囲を規制するアパーチャ６３及び電子線を走査するための走査コイル６４と、が設けられている。さらに載置台３２と走査コイル６４との間には、電子線の照射によってウエハＷから放出される２次電子を検出する手段である電子検出手段６９が設けられている。  
真空容器３１の底部には、排気ポート６６が形成されており、この排気ポート６６にはバルブＶ１を介して真空ポンプ６７が接続されている。真空容器３１の側壁には、搬送口６８が形成されており、この搬送口６８を介してウェハＷが真空容器３１内に搬入されることとなる。
【００１８】
この基板検査装置は、例えばコンピュータからなる制御部２を備えている。この制御部２は、基板情報を入力する手段である入力部３、プログラム格納部４、データ格納部５、ＣＰＵ７及びメモリ６を備えている。まず、この基板検査装置において、ウェハＷの開口部１６内に付着した残渣１７を確実に判別できる理由について、後述の実施例から得られた結果に基づいた推察を以下に説明する。
【００１９】
既述の図１に示す積層構造のウェハＷに対して、加速電圧の低い条件で電子線を照射すると、ウェハＷの表層からの２次電子が得られる。ウェハＷの表面の露出部分は、有機成分（フォトレジストマスク１５、反射防止膜１４あるいは残渣１７）から構成されている。ここで、一般的に電子線は、導電性を持つ金属化合物などにおいて多く吸収されて、２次電子の放出量が少なくなるが、一方導電性を持たない有機物などにおいては、吸収量が少なく、従って２次電子の放出量が多くなる傾向がある。そのため、金属化合物などの導電性を持つ物質などと比較して、ウェハＷの表面の露出部分では、フォトレジストマスク１５、反射防止膜１４あるいは残渣１７から得られる２次電子の量が多くなる。一方、これらのフォトレジストマスク１５、反射防止膜１４及び残渣１７がいずれも有機物からなり、組成が似通っていることから、フォトレジストマスク１５、反射防止膜１４及び残渣１７の間において得られる２次電子数の差については極めて小さい（既述の図１２（ｂ）参照）。
【００２０】
このようなウェハＷに対して、例えば電子線の加速電圧を上げていくと、電子線の到達する到達深さが深くなっていくと考えられる。このことは、モンテカルロシミュレーションを用いたシミュレーションにより解析済みである。従って、得られる２次電子についても、ウェハＷの表層から内部に入り込んだ領域より放出されることとなる。そのために、加速電圧を徐々に上げていき、電子線の入射深さを徐々に深くしていくことにより、フォトレジストマスク１５及び反射防止膜１４の表面（開口部１６の底面）からそれぞれの内部に入り込んだ深さ位置に応じた２次電子像が得られる。そして、開口部１６の底部の深さが均一な深さ位置であれば、電子線の到達深さが一様となるため、更に加速電圧を上げていくと、開口部１６に照射された電子線は、一様に反射防止膜１４を透過して、金属化合物膜１３の上端面に到達することとなる。
【００２１】
一方、開口部１６において、上記のように、金属化合物膜１３の上端面の深さ位置まで電子線が到達する加速電圧で電子線をウェハＷに対して照射すると、フォトレジストマスク１５における開口部１６の形成されていない領域では、このフォトレジストマスク１５が妨げとなり、例えばフォトレジストマスク１５内の深さ位置までしか電子線が到達しない。従って、既述のように、金属化合物膜１３では２次電子の放出量が少なく、一方フォトレジストマスク１５では２次電子の放出量が多くなるので、フォトレジストマスク１５における開口部１６の形成されていない領域と、開口部１６の底面と、では、極めて大きな輝度差が得られる。このことから、電子線が金属化合物膜１３に到達するように加速電圧を上げることにより、開口部１６の稜線を鮮明に観察できることとなる。尚、この時、電子の到達深さにはばらつきがあるので、電子線の加速電圧を徐々に上げていくに従って、金属化合物膜１３に到達する電子の数が多くなっていき、後述する実施例の図７に示すように、開口部１６において得られる輝度は、徐々に低くなっていく。
【００２２】
ところで、既述のように、開口部１６の底部には、残渣１７が付着しているため、残渣１７の付着している領域では、この残渣１７が妨げとなって、残渣１７の付着していない領域よりも電子線の到達深さが浅くなる。そのために、残渣１７の付着していない領域で金属化合物膜１３の上端面の深さ位置まで到達する加速電圧で電子線を照射しても、このような残渣１７の付着した領域では、電子線が金属化合物膜１３まで到達しない。従って、既述のように、金属化合物膜１３では２次電子の放出量が少なく、一方残渣１７などの有機物では２次電子の放出量が多くなるので、残渣１７の付着した領域では２次電子の放出量が多くなるが、残渣１７の付着していない領域では２次電子の放出量が少なくなり、従って両領域における輝度差が大きくなることとなる。
【００２３】
このように、開口部１６においては、残渣１７の有無によって、電子線の到達深さが異なり、一方反射防止膜１４や残渣１７などの有機物と金属化合物膜１３との間では、得られる２次電子数の差が極めて大きい。そこで、図４（ａ）に示すように、開口部１６において、残渣１７の付着していない領域では電子線が金属化合物膜１３の内部まで到達し、一方残渣１７の付着している領域では反射防止膜１４の内部までしか電子線が到達しないように、電子線の加速電圧を調整することで、同図（ｂ）に示すように、残渣１７の有無によって、輝度の差が大きくなり、従って残渣１７を容易に確実に識別できると考えられる。尚、残渣１７の付着している領域において、電子線がフォトレジストマスク１５あるいは反射防止膜１４までしか到達しないように電子線の加速電圧を調整することにより、フォトレジストマスク１５における開口部１６の形成されていない領域においては、電子線は、例えばフォトレジストマスク１５内にて反射し、金属化合物膜１３に到達することはない。
【００２４】
ところで、上記のように電子線の加速電圧を調整するにあたり、開口部１６における残渣１７の付着していない領域では、既述のように、電子線の大部分が反射防止膜１４を透過する必要がある。そのために、例えば反射防止膜１４が厚くなるにつれて、反射防止膜１４を透過させるために必要な加速電圧が増えていくことが分かる。一方、例えば反射防止膜１４の膜厚を一定として、この反射防止膜１４に対して徐々に加速電圧を上げていくと、金属化合物膜１３に到達する電子線の量が徐々に増えていくので、この金属化合物膜１３から得られる２次電子の数は、徐々に少なくなっていくことが分かる。図５は、以上において説明した反射防止膜１４の膜厚、電子線の加速電圧及びウェハＷから放出される２次電子の放出量の間における相関関係を模式的に示した図である。既述のように、反射防止膜１４の膜厚が薄くなっていくに従い、また電子線の加速電圧が大きくなっていくに従い、開口部１６における輝度レベルＬ3がフォトレジストマスク１５における輝度レベルＬ1から金属化合物膜１３における輝度レベルＬ2まで徐々に小さくなっていく。この例では、膜厚がｔ1、ｔ2あるいはｔ3（ｔ1＜ｔ2＜ｔ3）の反射防止膜１４を備えたそれぞれのウェハＷに対して、加速電圧を様々に変えて電子線を照射したときに開口部１６から放出された２次電子の輝度レベルＬ3を示している。このようなデータＤは、例えば予め行った実験や、既述のシミュレーションなどによって求めることができる。
【００２５】
従って、ウェハＷにおける反射防止膜１４の膜厚ｔ１と、残渣１７の付着した領域から放出される２次電子の輝度と残渣１７の付着していない領域から放出される２次電子の輝度との差ｄＬの設定値と、をこのデータＤに照らし合わせることにより、残渣１７を明瞭に判別するために必要な電子線の加速電圧が求まることとなる。この例では、膜厚がｔ２の反射防止膜１４に対して、８００ｅＶ以上の加速電圧に設定することで、残渣１７の付着した領域と、残渣１７の付着していない領域と、において設定した輝度差ｄＬが得られることが分かる。
【００２６】
ところで、このようなデータＤは、２次電子の放出量に基づいて得られたものであり、そのためフォトレジストマスク１５の組成、反射防止膜１４の組成及び金属化合物膜１３の組成によって、それぞれ異なる値となることが分かる。そこで、この実施の形態では、制御部２は、このようなデータＤを様々な材質の組み合わせに応じて、実験やシミュレーションにより求めたデータＤ１、Ｄ２、、、Ｄｎをデータ格納部５に備えている。
【００２７】
続いて、既述の制御部２の説明に戻ると、入力部３は、上記のウェハＷについての情報などの基板情報を例えば作業者が入力するための例えばキーボードやタッチパネルなどであり、既述の金属化合物膜１３、反射防止膜１４及びフォトレジストマスク１５のそれぞれについての例えば組成式、密度、式量、質量数や原子量などからなる材質情報と、反射防止膜１４及びフォトレジストマスク１５についての膜厚情報と、残渣１７の付着した領域と、残渣１７の付着していない領域と、の間における輝度差ｄＬと、を入力できるように構成されている。
【００２８】
プログラム格納部４は、電子線の加速電圧を求める手段であるＥＢ条件計算プログラム４Ａと欠陥測定プログラム４Ｂとを備えている。ＥＢ条件計算プログラム４Ａは、既述の入力部３に入力された情報と、データ格納部５に格納されたデータＤと、からフォトレジストマスク１５の欠陥、つまり開口部１６内に付着した残渣１７を判別できるように、残渣１７の付着した領域と、残渣１７の付着していない領域と、の間において、既述のように、予め設定した２次電子の輝度差ｄＬとなるように、電子線の加速電圧を算出するためのプログラムである。尚、前記輝度差ｄＬは、予め設定しても良いが、例えばウェハＷのロット毎に入力部３に入力して設定しても良い。
【００２９】
具体的には、このＥＢ条件計算プログラム４Ａは、入力部３に入力されたフォトレジストマスク１５、反射防止膜１４及び金属化合物膜１３の材質情報から、これらの材質情報に対応するデータＤをデータ格納部５から読み出す。また、このデータＤにおいて、既述の図５に示すように、入力部３に入力された反射防止膜１４の膜厚ｔと輝度差ｄＬの設定値とから、欠陥を検出するために必要な電子線の最小加速電圧（この図５では、８００ｅＶ）を求めるように構成されている。尚、電子線の照射によるウェハＷへのダメージを最小限にするために、電子線の加速電圧は、残渣１７を検出可能な最低レベルの加速電圧とすることが好ましい。また、ＥＢ条件計算プログラム４Ａは、図５におけるデータＤと輝度差ｄＬの設定値とから、残渣１７の判定レベルを設定する。この判定レベルは、例えばフォトレジストマスク１５に対応する輝度から、輝度差ｄＬの設定値の半分の値を差し引いた値とされる。
【００３０】
また、このＥＢ条件計算プログラム４Ａは、フォトレジストマスク１５の膜厚情報から、欠陥を検査できる加速電圧の上限値を計算できるように構成されている。つまり、図５のグラフから分かるように、フォトレジストマスク１５についても、加速電圧を大きくしていくと、やがてはフォトレジストマスク１５を透過してしまい、反射防止膜１４が露出している領域（開口部１６）と同様に輝度が落ちていく。そしてこのように輝度が落ち始める加速電圧の限界値は、フォトレジストマスク１５の膜厚が薄くなるにつれて低くなり、同図において、反射防止膜１４の輝度の降下領域に接近するあるいは重なってしまい、その場合加速電圧の大きさによっては輝度差ｄＬの設定値を十分大きくとれなくなってしまうおそれがある。このため、フォトレジストマスク１５の膜厚情報を入力部３に入力し、既述の輝度差ｄＬが十分大きくとれない領域に差し掛かる直前の加速電圧を上限値として求めるようにしている。尚、フォトレジストマスク１５がそのような薄い膜厚になるプロセスを行わない場合には、このフォトレジストマスク１５の膜厚情報を入力しないようにしても良い。
【００３１】
欠陥測定プログラム４Ｂは、搬送アーム機構２７、搬送アーム機構５０及びゲートバルブＧの動作シーケンス及び検査モジュール３０の各部を制御して、ウェハＷに対して欠陥の検査を行うためのプログラムである。このプログラム４Ａ、４Ｂは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）及びメモリカード等の記憶媒体である記憶部８に格納され、記憶部８から制御部２にインストールされる。
【００３２】
次に、上述した基板検査装置を用いた基板検査方法について説明する。  
先ず、このウェハＷが複数枚収納されたキャリア２００を搬入出ポート２４に取り付ける。また、作業者が入力部３に対して、例えば既述の金属化合物膜１３、反射防止膜１４及びフォトレジストマスク１５の材質情報と、反射防止膜１４及びフォトレジストマスク１５の膜厚情報と、輝度差ｄＬと、を入力する。そして搬入ポート２４の図示しないシャッターを開放して、搬送アーム機構２７により１枚のウェハＷをキャリア２００内から取り出し、ロードロックモジュール２２の載置台７１にこのウェハＷを載置する。次いで、ロードロックモジュール２２内の雰囲気を大気雰囲気から真空雰囲気に切り替えた後、搬送アーム機構５０によりウェハＷを検査モジュール３０内に搬送し、載置台３２に載置する。
【００３３】
しかる後、このウェハＷを静電吸着すると共に、所定の温度となるように温度を調整し、また真空容器３１内を所定の真空度に設定する。既述のＥＢ条件計算プログラム４Ａは、金属化合物膜１３、反射防止膜１４及びフォトレジストマスク１５の材質情報と、に対応するデータＤ（図５参照）をデータ格納部５から読み出して、またこのデータＤに反射防止膜１４の膜厚情報と輝度差ｄＬの設定値とを照らし合わせて、電子線の加速電圧を算出する。
【００３４】
そして、欠陥測定プログラム４Ｂにより、既述の図４（ａ）に示すように、算出した加速電圧で電子線をウェハＷに照射して、ウエハＷから放出された２次電子を電子検出手段６９によって検出する。この欠陥測定プログラム４Ｂは、既述のように、例えばフォトレジストマスク１５に対応する輝度の値から、輝度差ｄＬの設定値の半分の値を差し引いた値をしきい値として設定し、このしきい値と上記の輝度とを比較する。このしきい値よりも輝度が小さい場合には例えば「欠陥なし」と判断し、しきい値よりも輝度が大きい場合には例えば「欠陥あり」と判断することとなる。
【００３５】
次いで、載置台３２によりウェハＷを水平方向に順次移動させて、同様にウエハＷの表面から放出される２次電子の輝度を検出していき、またこの輝度としきい値とを比較することによって、ウェハＷの各座標位置における残渣１７の付着の有無と対応させた検査結果マップが得られる。  
そして、ウェハＷは、検査モジュール３０に搬入された順序と逆の順序で搬出される。
【００３６】
上述の実施の形態によれば、フォトレジストマスク１５と、反射防止膜１４と、金属化合物膜１３と、が上側からこの順番で積層されたウェハＷに対して電子線を照射して、このウェハＷから放出される２次電子数の差に基づいて開口部１６内に付着した残渣１７を検出するにあたり、残渣１７の付着した領域では、電子線を反射防止膜１４までしか透過させずに、一方残渣１７の付着していない領域では、電子線を金属化合物膜１３まで透過させる加速電圧に設定することによって、残渣１７が明瞭に判別できるように２次電子の輝度差を大きくしている。そのために、この加速電圧でウェハＷに対して電子線を照射して、ウェハＷから放出される２次電子の輝度を測定することによって、残渣１７の有無を確実に検出できる。  
また、加速電圧を算出するにあたり、データ格納部５に予めデータＤを格納して、このデータＤと入力情報とを照らし合わせるようにしているので、検査時間が短くなり、従ってスループットを高めることができると共に、ウェハＷへの電子線の照射によるダメージを低減することができる。
【００３７】
ところで、初めに低い加速電圧で電子線をウェハＷに照射し、その後残渣１７が判別できる程度の輝度差が得られるまで徐々に加速電圧を上げていくようにしても本発明と同様の効果が得られるが、このような方法では、測定時間が長くなり、またウェハＷへの電子線の照射量が増えることによるダメージが増えると考えられることから、上記のように予め加速電圧を算出しておくことが好ましい。
【００３８】
尚、上記の例としては、データ格納部５に複数のデータＤ１、Ｄ２、、、Ｄｎを格納して、入力部３に入力された情報とこのデータＤとを照合することにより、電子線の加速電圧を算出するようにしたが、既述のモンテカルロシミュレーションによるシミュレーション手段を制御部２に持たせて、入力部３に入力された情報に基づいて電子線の加速電圧をその都度算出するようにしても良い。また、データＤに基づいて加速電圧を算出し、このシミュレーションにより更に精度高く加速電圧を計算するようにしても良い。  
尚、上記の金属化合物膜１３としては、ＴｉＮ以外にも、有機物との輝度差が得られる組成の膜であれば、他の無機物例えばＴｉＮ以外の金属化合物膜や金属膜であっても良い。具体的には、例えばＴｉなどを挙げることができる。また、このような金属化合物膜１３として、例えば有機成分以外の無機成分を主とする膜であって、残渣１７との輝度差が得られる組成の膜であれば、本発明を適用できる。尚、本発明は、マスク層及び第１の膜は、有機物に限られるものではなく、組成が互いに類似しているものであれば良く、即ち２次電子の放出量が同等であれば適用できる。従って、マスク層及び第１の膜を無機成分を主とする膜として、第２の膜を有機成分を主とする膜としても良い。
【００３９】
また、上記の例においては、フォトレジストマスク１５、反射防止膜１４及び金属化合物膜１３についての膜質情報を入力部３に入力したが、例えば有機膜であるか、あるいは無機膜であるかといった情報だけを入力するようにしても良い。更に、フォトレジストマスク１５から得られる２次電子数と金属化合物膜１３とから得られる２次電子数との差が極めて大きく、従って残渣１７から得られる２次電子数と金属化合物膜１３から得られる２次電子数と、についても極めて大きい場合には、入力部３にこのフォトレジストマスク１５の材質情報を入力しなくても良い。
【００４０】
尚、電子線を照射した時に得られる２次電子の輝度は、ある特定の加速電圧においてピークを持つ特性がある。このような特性は、材料毎に異なるので、上記の例では、有機成分から放出される２次電子の量が多く（輝度が高く）なり、金属化合物膜１３から放出される２次電子の量が少なく（輝度が低く）なると説明したが、得られる２次電子の輝度が逆転する場合があるので、データ格納部５に格納されたデータＤと比較する値としては、輝度の絶対値ではなく輝度差ｄＬとすることが好ましい。  
上記のデータＤとしては、既述の図５に示すように、電子線の加速電圧と輝度とをそれぞれＸ軸及びＹ軸に設定し、このグラフ上に膜厚を種々変えて表したが、図６に示すように、例えば反射防止膜１４の膜厚をＸ軸に設定して描画し直したグラフであっても良い。
【実施例】
【００４１】
次に、ウェハＷに照射する電子線の加速電圧を徐々に上げていった時に、得られる２次電子の輝度がどのように変化するか確かめるために行った実験について説明する。尚、以下の実験には、既述の図１と同じ積層構造のウェハＷを用いた。
【００４２】
（実験例１）
上記のウェハＷのフォトレジストマスク１５に対して、所定のパターンを形成した。尚、この時、金属化合物膜１３、反射防止膜１４及びフォトレジストマスク１５の膜厚がそれぞれ４０ｎｍ、８０ｎｍ、１５０ｎｍとなるように積層した。また、それぞれの膜の材質については、金属化合物膜１３をＴｉＮ、反射防止膜１４をＳｉＯＣＨ、フォトレジストマスク１５をポリメタクリレートとした。  
上記のウェハＷに対して、既述の検査モジュール３０において、加速電圧を６００ｅＶから１６００ｅＶまで徐々に増やして電子線を照射した。そして、フォトレジストマスク１５と、反射防止膜１４の表面（開口部１６）と、において得られた２次電子の量（輝度）の変化を計測した。
【００４３】
その結果、図７に示すように、６００ｅＶ以下では両者においてほぼ同程度の２次電子の輝度が得られた。従って、このような低加速電圧では、フォトレジストマスク１５と反射防止膜１４との間では輝度差が小さく、残渣１７などが付着していても、判別できないことが分かった。
【００４４】
一方、加速電圧を増やしていくと、フォトレジストマスク１５ではほとんど輝度が変わらなかったが、反射防止膜１４では輝度が低くなり、そのため両者における輝度差が大きくなっていった。このことから、既述のように、加速電圧を増やすにつれて、電子線の到達深さが深くなり、開口部１６では反射防止膜１４を透過して金属化合物膜１３に到達する電子線の量が徐々に増えていき、そのため金属化合物膜１３に吸収される電子線の量が徐々に増えて輝度が低下していったものと考えられる。一方、フォトレジストマスク１５の表面では、当該フォトレジストマスク１５が妨げとなり、電子線が反射防止膜１４の下面よりも上層までしか到達せず、そのため輝度の低下が起こらなかったものと考えられる。このことから、既述のようにフォトレジストマスク１５と反射防止膜１４（開口部１６）との間において、輝度差が大きくなったと考えられる。
【００４５】
そして、１４００ｅＶ以上の加速電圧では、両者における輝度差がそれ以上大きくならないことから、この加速電圧（１４００ｅＶ）において、開口部２６では電子線が完全に金属化合物膜１３の形成された深さ位置まで到達したものと考えられる。尚、図７では、輝度をグレイレベルとして示している。
【００４６】
この実験において得られたＳＥＭ画像を図８に示す。加速電圧が８００ｅＶでは、同図（ａ）に示すように、ウェハＷの表層のフォトレジストマスク１５及び反射防止膜１４が観察された。一方、１３００ｅＶでは、同図（ｂ）に示すように、フォトレジストマスク１５はそのまま確認されたが、開口部１６では、反射防止膜１４の下層側の金属化合物膜１３が確認できることが分かった。そのため、フォトレジストマスク１５と開口部１６とでは、極めて大きな輝度差となった。尚、電子線を照射し続けると、チャージアップや膜のダメージにより正しい評価ができなくなるため、同図（ａ）、（ｂ）では異なる領域を撮影したＳＥＭ像を写し取った模式図を示している。
【００４７】
（実験例２）
次いで、フォトレジストマスク１５にホールを形成したウェハＷに対して、同様に加速電圧を徐々に増やして電子線を照射した。尚、この時、金属化合物膜１３、反射防止膜１４及びフォトレジストマスク１５の膜厚がそれぞれ４０ｎｍ、８０ｎｍ、１５０ｎｍとなるように積層した。また、それぞれの膜の材質については、金属化合物膜１３をＴｉＮ、反射防止膜１４をＳｉＯＣＨ、フォトレジストマスク１５をポリメタクリレートとした。
【００４８】
このウェハＷに対して、加速電圧を８００ｅＶ及び１３００ｅＶとして同様に観察した時のＳＥＭ画像を図９（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。このウェハＷにおいても、上記の例と同様に、８００ｅＶでは十分な輝度差が得られなかったが、１３００ｅＶでは極めて鮮明な画像が得られた。尚、この図９においても、（ａ）、（ｂ）では撮像領域を変えてある。
【００４９】
以上のことから、このような積層構造のウェハＷでは、８００ｅＶの加速電圧では電子線の到達深さがウェハＷの極表層であり、一方１３００ｅＶでは反射防止膜１４の単膜を完全に透過し、且つフォトレジストマスク１５と反射防止膜１４との積層膜を透過しない程度の到達深さとなることが分かった。従って、このウェハＷにおいて、開口部１６に残渣１７が付着していた場合には、加速電圧を８００ｅＶから１３００ｅＶの範囲に設定してＳＥＭ像を観察することで、そのような残渣１７を明瞭に判別できることが分かった。尚、電子線の加速電圧を上げていっても、フォトレジストマスク１５の輪郭（エッジ）については、輝度の変化はほとんど見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の基板検査方法に適用される基板の一例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる基板検査装置を示す横断面図である。
【図３】上記の基板検査装置の検査モジュールの一例を示す説明図である。
【図４】上記基板を検査する時の基板の様子を示す模式図である。
【図５】上記の検査モジュールにおけるデータ格納部に格納されるデータの一例を示す特性図である。
【図６】上記の検査モジュールにおけるデータ格納部に格納されるデータの一例を示す特性図である。
【図７】本発明の実施例において得られた輝度差を表す特性図である。
【図８】上記の実施例において得られたＳＥＭ画像を写し取った模式図である。
【図９】上記の実施例において得られたＳＥＭ画像を写し取った模式図である。
【図１０】従来の基板検査装置の一例を示す縦断面図である。
【図１１】上記従来の基板検査装置において検査される基板の一例を示す縦断面図である。
【図１２】上記従来の基板検査装置において基板が検査される様子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
２  制御部
３  入力部
４  プログラム格納部
４Ａ  ＥＢ条件計算プログラム
４Ｂ  欠陥測定プログラム
５  データ格納部
Ｄ  データ
１１  シリコン層
１２  絶縁膜
１３  金属化合物膜
１４  反射防止膜
１５  フォトレジストマスク
１６  開口部
１７  残渣
３０  検査モジュール
３１  真空容器
３５  電源
６１  電源
６９  電子検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2009117541.tif 000010
【図９】
2009117541.tif 000011
【図１０】
2009117541.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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