JP2009128007A - Inspection device, inspection method and memory medium - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely discriminate the presence of the adhesion of residue in inspecting the presence of the adhesion of the residue consisting of an organic component to the surface of a resist pattern by applying an electron beam to a substrate which the resist pattern and an antireflection film being an organic film containing silicon overlie in this order from the upper side. <P>SOLUTION: The secondary electrons discharged from the inside of the substrate is pushed back to the substrate by applying a negative bias voltage across the substrate and a detection means for detecting the electrons discharged from the substrate while the reflected electrons discharged from the pole surface layer of the substrate are allowed to arrive at the detection means. By this constitution, even in the case where the residue is extremely thin or in the case where the width of the resist pattern is narrow, the residue can be precisely detected. Further, since an image based on the composition of a substance is obtained in the reflected electrons, the residue can be precisely detected even in the case where composition of the residue and that of the antireflection film are near. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、パターンが形成されたマスク層を備えた基板またはレチクルに対して、真空雰囲気にて電子線を照射し、前記パターンの欠陥の検査を行う技術分野に関する。   The present invention relates to a technical field in which a substrate or a reticle provided with a mask layer on which a pattern is formed is irradiated with an electron beam in a vacuum atmosphere to inspect defects in the pattern.

半導体装置の製造工程において、例えば半導体ウエハ（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）。 In a semiconductor device manufacturing process, for example, there is an optical inspection method for a defect inspection method for a resist pattern formed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer). In this method, the line width of the resist pattern is, for example, 32 nm or less. Then, there is a case where the defect of the pattern cannot be detected.
Therefore, there is a scanning electron microscope (SEM) type inspection method using an electron beam as a method for inspecting a defect of the pattern when the line width of the pattern is 32 nm or less, for example, 15 nm (for example, see Patent Document 1).

このＳＥＭ式の検査方法は、図６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欠陥検査を行う方法である。電子線の入射により、ウェハＷからは電子線が弾性的に反射した反射電子と、ウェハＷの内部で発熱や遷移などによりエネルギーが電子線よりも小さくなった２次電子と、が放出されるが、図７に示すように、反射電子よりも２次電子の方がウェハＷから放出される量が多いので、このような検査装置では、欠陥の検出に２次電子を利用している。尚、この２次電子のエネルギーは、照射する電子線のエネルギーに関わらず、おおよそ１０００ｅＶ以下となっている。   As shown in FIG. 6, this SEM type inspection method irradiates an electron beam (primary electrons) onto the wafer W on the mounting table 102 from the electron emission unit 101 provided on the upper side of the vacuum vessel 100. In this method, secondary electrons emitted from the surface layer of the wafer W are detected by the detector 103 and the intensity distribution is examined to inspect the resist pattern for defects. Due to the incidence of the electron beam, reflected electrons from which the electron beam is elastically reflected from the wafer W and secondary electrons whose energy is smaller than that of the electron beam due to heat generation or transition inside the wafer W are emitted. However, as shown in FIG. 7, since the amount of secondary electrons emitted from the wafer W is larger than that of the reflected electrons, such an inspection apparatus uses secondary electrons to detect defects. Note that the energy of the secondary electrons is approximately 1000 eV or less regardless of the energy of the irradiated electron beam.

例えば図８（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、露光時の反射を防止するための主に有機成分からなる反射防止膜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、例えばライン状の開口部１１４を含むパターンを形成する場合には、開口部１１４内にフォトレジストマスク１１６の残渣１１５が付着してしまうおそれがある。このような残渣１１５は、その後のエッチングにおいて被エッチング膜のパターンに転写されてしまうおそれのあることから、この残渣１１５の付着状況を検査により把握する必要がある。そこで、この残渣１１５の付着の有無を検査するために、上記ＳＥＭ式の検査装置が用いられる。   For example, as shown in FIGS. 8A and 8B, an insulating film 111 as a film to be etched, an antireflection film 113 mainly made of an organic component for preventing reflection at the time of exposure, and a silicon layer 110, and For example, when a pattern including a line-shaped opening 114 is formed by performing exposure and development on the wafer W on which the photoresist mask 116 that is an organic film is laminated in this order from the lower side, an opening is formed. There is a possibility that the residue 115 of the photoresist mask 116 adheres in the portion 114. Since such residue 115 may be transferred to the pattern of the film to be etched in the subsequent etching, it is necessary to grasp the adhesion state of the residue 115 by inspection. Therefore, in order to inspect the presence or absence of the adhesion of the residue 115, the SEM type inspection apparatus is used.

ところで、ウェハＷの表面に既述の開口部１１４などの凹凸が形成されている場合には、このウェハＷに対して図９（ａ）に示すように電子線を照射すると、同図（ｂ）に示すように、エッジ部から放出される２次電子の量が多くなるエッジ効果が現れる。このため、２次電子の輝度情報に基づくパターン画像について補正しなければならず、その場合配線密度が高くなって開口部１１４の開口幅が狭くなると、エッジ同士が近づいて各エッジ効果に基づく輝度のピーク同士が重なり合うことから、パターン画像の補正が困難になり、結果として残渣１１５を精度高く検出することが困難になる。
また、電子線の加速電圧を増やしていくにつれて電子線の到達深さが深くなっていくので、２次電子は、電子線の到達深さに対応した深さ位置から放出される。このため、開口部１１４において、残渣１１５の付着した部位については残渣１１５を透過しないように、また残渣１１５の付着していない部位についてはフォトレジストマスク１１６の下側の層内に到達するように加速電圧を調整しなければならず、従って加速電圧の調整が極めて難しい。このため、残渣１１５の厚さが薄くなっていくと、残渣１１５の付着した部位と付着してしない部位との間の輝度差が大きく取れなくなり、残渣１１５の検出が困難になる。 By the way, when unevenness such as the above-described opening 114 is formed on the surface of the wafer W, when the wafer W is irradiated with an electron beam as shown in FIG. ), An edge effect that increases the amount of secondary electrons emitted from the edge portion appears. For this reason, it is necessary to correct the pattern image based on the luminance information of the secondary electrons. In this case, when the wiring density increases and the opening width of the opening 114 decreases, the edges approach each other and the luminance based on each edge effect Since these peaks overlap, it is difficult to correct the pattern image, and as a result, it is difficult to detect the residue 115 with high accuracy.
Further, since the arrival depth of the electron beam becomes deeper as the acceleration voltage of the electron beam is increased, secondary electrons are emitted from a depth position corresponding to the arrival depth of the electron beam. For this reason, in the opening 114, a portion where the residue 115 is attached is not transmitted through the residue 115, and a portion where the residue 115 is not attached is reached in the lower layer of the photoresist mask 116. The acceleration voltage has to be adjusted, and therefore it is very difficult to adjust the acceleration voltage. For this reason, when the thickness of the residue 115 is reduced, a luminance difference between a portion where the residue 115 is attached and a portion where the residue 115 is not attached cannot be made large, and the detection of the residue 115 becomes difficult.

また、フォトレジストマスク１１６の下層側の反射防止膜１１３は、フォトレジストマスク１１６よりも炭素が多いので、フォトレジストマスク１１６と反射防止膜１１３との間では輝度差が生じるが、どちらも有機物であることから、図９（ｃ）に示すように、その輝度差が小さい。そして、最近では、エッチング選択比を大きく取るために、反射防止膜１１３中に例えばシリコンなどの無機成分を微量に含有させるものもあるが、この場合でも輝度差がそれ程大きくならず、やはり残渣１１５の判別は容易ではない。
特許文献２には、ウェハＷに対して電子線を照射し、このウェハＷから放出される反射電子を検出する技術が記載されているが、上記の課題については記載されていない。 In addition, since the antireflection film 113 on the lower layer side of the photoresist mask 116 has more carbon than the photoresist mask 116, a luminance difference is generated between the photoresist mask 116 and the antireflection film 113, but both are organic materials. Therefore, the luminance difference is small as shown in FIG. Recently, in order to increase the etching selectivity, some antireflection film 113 contains a minute amount of an inorganic component such as silicon. However, even in this case, the luminance difference does not become so large, and the residue 115 is also removed. It is not easy to discriminate.
Patent Document 2 describes a technique for irradiating a wafer W with an electron beam and detecting reflected electrons emitted from the wafer W, but does not describe the above problem.

特開２００２−２１６６９８号公報JP 2002-216698 A 特開平５−２６４４６４号公報JP-A-5-264464

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、マスク層を有する被検査体に対して電子線を照射することにより、マスクのパターン上の残渣の付着の有無を検査するにあたり、高い精度で残渣の有無を検査することのできる技術を提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a situation, The objective is test | inspecting the adhesion of the residue on the pattern of a mask by irradiating the to-be-inspected object which has a mask layer with an electron beam. In doing so, an object is to provide a technique capable of inspecting for the presence or absence of residue with high accuracy.

本発明の検査装置は、
パターンが形成されたマスク層と、下層膜と、が上側からこの順番で積層された被検査体に対して電子線を照射することにより、当該パターン上の残渣の有無を検査する検査装置において、
被検査体を載置する載置台がその内部に設けられた真空容器と、
この真空容器内を真空排気するための真空排気手段と、
前記載置台上の被検査体に対して電子線を照射するための電子放出部と、
前記被検査体から放出される反射電子を検出するための電子検出手段と、
前記電子検出手段と前記被検査体との間に設けられ、前記被検査体から放出される２次電子を前記被検査体側に押し戻すために、負電圧である逆バイアス電圧が印加される逆バイアス電極と、を備えたことを特徴とする。
前記マスク層は、レジスト層であることが好ましい。
前記下層膜は、有機成分を主成分とする反射防止膜であることが好ましく、更にシリコンと酸素及びシリコンを含む化合物との少なくとも一方を含むことが好ましい。 The inspection apparatus of the present invention is
In an inspection apparatus for inspecting the presence or absence of a residue on the pattern by irradiating an electron beam to an object to be inspected in which the mask layer on which the pattern is formed and the lower layer film are laminated in this order from the upper side,
A vacuum vessel in which a mounting table for mounting the object to be inspected is provided;
Evacuation means for evacuating the inside of the vacuum vessel;
An electron emission portion for irradiating an electron beam to the object to be inspected on the mounting table;
An electron detection means for detecting reflected electrons emitted from the object to be inspected;
A reverse bias, which is provided between the electron detection means and the object to be inspected, is applied with a reverse bias voltage which is a negative voltage in order to push back secondary electrons emitted from the object to be inspected back to the object to be inspected. And an electrode.
The mask layer is preferably a resist layer.
The lower layer film is preferably an antireflection film containing an organic component as a main component, and preferably further contains at least one of silicon and a compound containing oxygen and silicon.

本発明の検査方法は、
パターンが形成されたマスク層と、下層膜と、が上側からこの順番で積層された被検査体に対して電子線を照射することにより、当該パターン上の残渣の有無を検査する検査方法において、
被検査体を真空容器内の載置台に載置して、前記真空容器内を真空排気する工程と、
前記被検査体に電子線を照射する工程と、
前記被検査体から放出される２次電子を前記被検査体側に押し戻すために、前記被検査体と前記被検査体から放出される反射電子を検出するための電子検出手段との間に負電圧である逆バイアス電圧を印加する工程と、
次いで、前記被検査体から放出される反射電子を検出する工程と、を含むことを特徴とする。 The inspection method of the present invention comprises:
In the inspection method for inspecting the presence or absence of residues on the pattern by irradiating the inspection target layered in this order from the upper side with the mask layer on which the pattern is formed and the lower layer film,
Placing the object to be inspected on a mounting table in a vacuum vessel, and evacuating the vacuum vessel;
Irradiating the inspection object with an electron beam;
In order to push back the secondary electrons emitted from the object to be inspected back to the object to be inspected, a negative voltage is applied between the object to be inspected and an electron detection means for detecting reflected electrons emitted from the object to be inspected. Applying a reverse bias voltage of
And a step of detecting reflected electrons emitted from the object to be inspected.

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。 The storage medium of the present invention is
A storage medium for storing a program that runs on a computer,
The program has a group of steps so as to execute the inspection method.

本発明によれば、パターンが形成されたマスク層と、下層膜と、が上側からこの順番で積層された被検査体に対して電子線を照射することにより、当該パターン上の残渣の有無を検査するにあたり、被検査体と、被検査体から放出される電子を検出する電子検出手段と、の間に負電圧である逆バイアス電圧を印加して、被検査体から放出される２次電子を被検査体側に押し戻し、被検査体の表層から放出される反射電子を検出するようにしている。そのために、２次電子に特有のエッジ効果がなくなり、パターンの開口幅が狭い領域においても鮮明な画像が得られるので、高い精度で残渣の有無を検出できる。また、被検査体の表層において反射される反射電子を用いることにより、被検査体の表層の情報を得ることができるので、薄い残渣であっても精度高く検出することができる。更に、被検査体の表層で反射する反射電子を利用することによって、加速電圧を変えても被検査体の表層からの情報を取得することができるので、加速電圧の調整幅が広くなり、加速電圧の調整が容易になる。更にまた、反射電子を用いることにより、被検査体の表層の組成に基づいた情報を得ることができるので、僅かな組成の差であっても判別可能となり、残渣と下層膜との間の組成が近く、２次電子では残渣と下層膜との輝度差が小さい場合であっても、大きな輝度差を得ることができ、残渣を精度高く検出できる。   According to the present invention, by irradiating an electron beam to an object to be inspected in which a mask layer on which a pattern is formed and a lower layer film are stacked in this order from above, the presence or absence of residues on the pattern is determined. In inspecting, secondary electrons emitted from the object to be inspected by applying a reverse bias voltage, which is a negative voltage, between the object to be inspected and the electron detecting means for detecting electrons emitted from the object to be inspected. Is pushed back toward the object to be inspected, and the reflected electrons emitted from the surface layer of the object to be inspected are detected. For this reason, the edge effect peculiar to the secondary electrons is eliminated, and a clear image can be obtained even in a region where the opening width of the pattern is narrow. Therefore, the presence or absence of a residue can be detected with high accuracy. In addition, since information on the surface layer of the object to be inspected can be obtained by using the reflected electrons reflected on the surface layer of the object to be inspected, even a thin residue can be detected with high accuracy. Furthermore, by using the reflected electrons reflected from the surface layer of the object to be inspected, information from the surface layer of the object to be inspected can be acquired even if the acceleration voltage is changed. The voltage can be easily adjusted. Furthermore, by using reflected electrons, information based on the composition of the surface layer of the object to be inspected can be obtained, so even a slight difference in composition can be determined, and the composition between the residue and the lower layer film Even when the secondary electrons have a small luminance difference between the residue and the lower layer film, a large luminance difference can be obtained, and the residue can be detected with high accuracy.

本発明の検査装置の一例について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、検査装置の一例を示す横断面図である。この検査装置は、同図中手前側から、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。   An example of the inspection apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an inspection apparatus. This inspection apparatus includes an atmospheric transfer chamber 23, two load lock modules 22, 22 arranged side by side, a vacuum transfer chamber 21 having a pentagonal cross section, and, for example, one SEM type from the front side in FIG. The inspection modules 30 are arranged in this order, and each is configured to be airtightly connected through the gate valve G.

大気搬送室２３の手前側には、複数枚例えば２５枚の被検査体であるウエハ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が鉛直方向軸回りに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。   At the front side of the atmospheric transfer chamber 23, a wafer carrier 200 (hereinafter referred to as a carrier) 200, which is a hermetically sealed substrate transfer container capable of storing a plurality of, for example, 25 wafers W to be inspected, is attached. For example, two loading / unloading ports 24 are provided at two locations. Each of these loading / unloading ports 24 is provided with a shutter (not shown). When the carrier 200 is attached to the loading / unloading port 24, the shutter is detached and the inside of the carrier 200 communicates with the atmospheric transfer chamber 23 in an airtight manner. Is configured to do. The atmospheric transfer chamber 23 is provided with an articulated transfer arm mechanism 27 for transferring the wafer W between the carrier 200 and the load lock module 22 so as to be rotatable and reciprocated around a vertical axis. The transport arm mechanism 27 can travel on the rail 28 along the arrangement of the two carriers 200 arranged side by side.

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。 The load lock module 22 is an area for switching the interior between an air atmosphere and a vacuum atmosphere to wait for the wafer W. The load lock module 22 includes a mounting table 71 for mounting the wafer W, an exhaust valve, and a leak valve (both are (Not shown).
The vacuum transfer chamber 21 is provided with a transfer arm mechanism 50 which is a substrate transfer means for transferring the wafer W between the inspection module 30 and the load lock module 22 so as to be able to rotate and advance and retract. The rotation center of the mechanism 50 is disposed at the approximate center of the vacuum transfer chamber 21.

次に、ＳＥＭ式の検査モジュール３０について図２を参照して説明する。図２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、ウェハＷ近傍に放出される電子線（１次電子）の速度を遅くするために、負の電圧をウェハＷに対して印加するための電源３５が接続されている。   Next, the SEM type inspection module 30 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, reference numeral 31 denotes a vacuum container, and a mounting table 32 for mounting the wafer W is provided in the lower part of the vacuum container 31. The mounting table 32 is configured to be moved in the horizontal direction by an XY drive mechanism 33. An electrostatic chuck 34 for holding the wafer W is provided on the surface of the mounting table 32, and the wafer W is transferred to and from the transfer arm mechanism 50 described above inside the mounting table 32. Elevating pins (not shown) for performing are provided. Inside the mounting table 32, a cooling mechanism 36 is provided for cooling the wafer W that is heated by electron beam irradiation. The cooling mechanism 36 is configured such that, for example, a refrigerant circulates between the outside of the vacuum vessel 31 and a back supplied to the back surface of the wafer W from a gas supply port (not shown) opened on the top surface of the mounting table 32. The heat exchange between the cooling mechanism 36 and the wafer W is quickly performed by the side gas. A power source 35 for applying a negative voltage to the wafer W is connected to the mounting table 32 in order to reduce the speed of the electron beam (primary electrons) emitted in the vicinity of the wafer W.

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ための電子放出部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させるための集束レンズ６２、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が上側からこの順番で設けられている。これらのアパーチャ６３及び走査コイル６４は、接地されている。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から放出される反射電子を検出するために、電子放出部６０の中心軸の延長線を囲むようにリング状に形成された電極からなる電子検出手段６９が設けられている。この電子検出手段６９には、ウェハＷから放出される反射電子を引き寄せるために、例えば１０ｋＶの正の電圧を印加する電源８０に接続されている。この電子検出手段６９とウェハＷとの間には、ウェハＷから放出される２次電子をウェハＷ側に押し戻すために、負の電圧が印加される逆バイアス電極８１がリング状に設けられている。ここで、既述の図７に示すように、反射電子のエネルギーは、２次電子のエネルギーよりも大きい。そのため、当該逆バイアス電極８１を通過しようとする反射電子のエネルギーについては消失させずに、且つ２次電子のエネルギーが消失するように、負の電圧（逆バイアス）が印加されている。この例では、ウェハＷには電源３５により−１０ｋＶの電圧が印加されているので、負電圧電源８２により逆バイアス電圧を例えば−１１ｋＶに設定することで、エネルギーが例えば１０００ｅＶ以下の電子がウェハＷ側に押し戻されることとなる。
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を介して真空排気手段である真空ポンプ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。 In addition, an electron emitting unit 60 for irradiating the wafer W with an electron beam is provided on the ceiling of the vacuum vessel 31 so as to face the mounting table 32. A power supply 61 for applying a negative voltage is connected to the electron emission unit 60, and a difference in voltage applied to the power supply 61 and the power supply 35 of the mounting table 32 described above is applied to the wafer W. This is the acceleration voltage of the irradiated electron beam. Further, a scanning lens 62 for converging the electron beam emitted from the electron emission unit 60, an aperture 63 for restricting the electron beam passing range, and the electron beam are scanned between the electron emission unit 60 and the mounting table 32. A scanning coil 64 is provided in this order from the upper side. The aperture 63 and the scanning coil 64 are grounded. Further, between the mounting table 32 and the scanning coil 64, a ring shape is formed so as to surround an extension line of the central axis of the electron emission portion 60 in order to detect reflected electrons emitted from the wafer W by irradiation of the electron beam. Electron detection means 69 composed of the formed electrodes is provided. The electron detector 69 is connected to a power source 80 that applies a positive voltage of, for example, 10 kV in order to attract the reflected electrons emitted from the wafer W. Between the electron detection means 69 and the wafer W, a reverse bias electrode 81 to which a negative voltage is applied is provided in a ring shape in order to push back secondary electrons emitted from the wafer W to the wafer W side. Yes. Here, as shown in FIG. 7 described above, the energy of the reflected electrons is larger than the energy of the secondary electrons. Therefore, a negative voltage (reverse bias) is applied so that the energy of the reflected electrons that are going to pass through the reverse bias electrode 81 is not lost and the energy of the secondary electrons is lost. In this example, since a voltage of −10 kV is applied to the wafer W by the power source 35, electrons having an energy of, for example, 1000 eV or less are transferred to the wafer W by setting the reverse bias voltage to, for example, −11 kV by the negative voltage power source 82. Will be pushed back to the side.
An exhaust port 66 is formed at the bottom of the vacuum vessel 31, and a vacuum pump 67, which is a vacuum exhaust means, is connected to the exhaust port 66 via a valve V1. A transfer port 68 is formed in the side wall of the vacuum vessel 31, and the wafer W is carried into the vacuum vessel 31 through the transfer port 68.

この検査装置には、例えばコンピュータからなる制御部２が設けられている。この制御部２はプログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えており、前記プログラムには制御部２から検査装置の各部に制御信号を送り、後述の検査方法を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。また、例えばメモリにはウェハＷに照射する電子線の加速電圧、検査時の圧力、温度などの検査パラメータの値が書き込まれる領域を備えており、ＣＰＵがプログラムの各命令を実行する際これらの検査パラメータが読み出され、そのパラメータ値に応じた制御信号がこの検査装置の各部位に送られることになる。このプログラム（処理パラメータの入力操作や表示に関するプログラムも含む）は、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）などの記憶部８に格納されて制御部２にインストールされる。   The inspection apparatus is provided with a control unit 2 composed of, for example, a computer. The control unit 2 includes a program, a memory, a data processing unit including a CPU, and the like. The control unit 2 sends a control signal to each unit of the inspection apparatus from the control unit 2 and instructs the program to proceed with an inspection method described later ( Each step) is incorporated. Further, for example, the memory includes an area in which values of inspection parameters such as an acceleration voltage of an electron beam irradiated on the wafer W, a pressure at the time of inspection, and a temperature are written, and when the CPU executes each instruction of the program, The inspection parameter is read out, and a control signal corresponding to the parameter value is sent to each part of the inspection apparatus. This program (including programs related to processing parameter input operations and display) is stored in the storage unit 8 such as a computer storage medium such as a flexible disk, a compact disk, a hard disk, or an MO (magneto-optical disk) and installed in the control unit 2. The

次に、上述した検査装置を用いた検査方法について説明する。先ず、この検査方法が適用される被検査体であるウェハＷについて説明する。このウェハＷは、例えば図３（ａ）に示すように、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カーボンを含むカーボン膜１３、露光時の反射を防止するための下層膜である反射防止膜１４及びマスク層であるレジストパターン１５が下側からこの順番で積層された構成となっている。反射防止膜１４はレジストパターン１５よりも炭素の含有量が多く、またこの例では被エッチング膜である絶縁膜１２に対してエッチング選択比を大きくとるために、無機成分であるシリコンが微量に混入されている。
レジストパターン１５には、例えばライン状の開口部１６からなる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、レジストパターン１５の残渣１７が付着している。この残渣１７は、現像時に付着したものである。 Next, an inspection method using the above-described inspection apparatus will be described. First, the wafer W, which is an object to be inspected to which this inspection method is applied, will be described. For example, as shown in FIG. 3A, the wafer W includes a silicon layer 11, an insulating film 12 as a film to be etched, a carbon film 13 containing carbon as a hard mask, and reflection during exposure. An antireflection film 14 as a lower layer film and a resist pattern 15 as a mask layer are laminated in this order from the lower side. The antireflection film 14 has a higher carbon content than the resist pattern 15, and in this example, a small amount of silicon, which is an inorganic component, is mixed in to increase the etching selectivity with respect to the insulating film 12 that is the film to be etched. Has been.
In the resist pattern 15, for example, a pattern including a line-shaped opening 16 is formed by exposure and development. In the opening 16, as shown in FIG. 17 is attached. This residue 17 is attached during development.

初めに、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に取り付けて、図示しないシャッターを開放する。そして、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、大気雰囲気の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。   First, the carrier 200 storing a plurality of wafers W is attached to the loading / unloading port 24, and a shutter (not shown) is opened. Then, one wafer W is taken out from the inside of the carrier 200 by the transfer arm mechanism 27, and this wafer W is mounted on the mounting table 71 of the load lock module 22 in the atmosphere. Next, after the atmosphere in the load lock module 22 is switched from an air atmosphere to a vacuum atmosphere, the wafer W is transferred into the inspection module 30 by the transfer arm mechanism 50 and mounted on the mounting table 32.

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。また、ウェハＷに供給される電子線の加速電圧が５ｋｅＶ以上となるように、既述の電源３５、６１の電圧をそれぞれ−１０ｋＶ、−１２ｋＶに調整する。また、既述のように、逆バイアス電極８１の負電圧電源８２に負電圧例えば−１１ｋＶを印加すると共に、反射電子を電子検出手段６９に引き込むために、電源８０に正の電圧例えば１０ｋＶを印加する。   Thereafter, the wafer W is electrostatically adsorbed and the temperature is adjusted to a predetermined temperature, and the inside of the vacuum vessel 31 is set to a predetermined degree of vacuum. Further, the voltages of the power supplies 35 and 61 described above are adjusted to −10 kV and −12 kV, respectively, so that the acceleration voltage of the electron beam supplied to the wafer W becomes 5 keV or more. In addition, as described above, a negative voltage, for example, -11 kV is applied to the negative voltage power source 82 of the reverse bias electrode 81, and a positive voltage, for example, 10 kV is applied to the power source 80 in order to draw the reflected electrons into the electron detecting means 69. To do.

そして、電子線をウェハＷに照射すると、図４（ａ）に示すように、ウェハＷから反射電子と２次電子とが放出される。逆バイアス電極８１には−１１ｋＶの逆バイアス電圧が印加され、ウェハＷには−１０ｋＶの電圧が印加されているので、ウェハＷから逆バイアス電極８１に向かう電子の中でエネルギーが１０００ｅＶ以下のものは逆バイアス電極８１で囲まれる領域を通過し、１０００ｅＶよりもエネルギーの低い電子はウェハＷ側に押し戻される。従って、図５に示すように、２次電子がウェハＷ側に押し戻されるが、反射電子は、電子検出手段６９に引き寄せされて到達し、ウェハＷの表層の組成に対応する情報が電子検出手段６９に伝達されることとなる。
その後、載置台３２によりウェハＷを水平方向に移動させて、同様にウエハＷの表面を順次スキャンしていく。これによって、図示しないデータ処理部により、ウェハＷ上の各位置における反射電子の輝度のマップを作成し、各輝度と予め設定したしきい値とを比較して、残渣１７の有無を判定する。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。 When the wafer W is irradiated with an electron beam, reflected electrons and secondary electrons are emitted from the wafer W as shown in FIG. Since a reverse bias voltage of −11 kV is applied to the reverse bias electrode 81 and a voltage of −10 kV is applied to the wafer W, the electrons from the wafer W toward the reverse bias electrode 81 have an energy of 1000 eV or less. Passes through a region surrounded by the reverse bias electrode 81, and electrons having energy lower than 1000 eV are pushed back to the wafer W side. Therefore, as shown in FIG. 5, the secondary electrons are pushed back to the wafer W side, but the reflected electrons are attracted to the electron detection means 69 and arrive, and information corresponding to the composition of the surface layer of the wafer W is detected by the electron detection means. 69 is transmitted.
Thereafter, the wafer W is moved in the horizontal direction by the mounting table 32, and similarly, the surface of the wafer W is sequentially scanned. As a result, a data processing unit (not shown) creates a map of the reflected electron brightness at each position on the wafer W, compares each brightness with a preset threshold value, and determines the presence or absence of the residue 17. Then, the wafers W are unloaded in the order reverse to the order of loading into the inspection module 30.

上述の実施の形態によれば、レジストパターン１５と反射防止膜１４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、開口部１６内に付着した残渣１７を検出するにあたり、ウェハＷの内部から放出される２次電子をウェハＷ側に押し戻し、一方ウェハＷの表層から放出される反射電子を検出するようにしている。そのために、図４（ｂ）に示すように、２次電子に特有のエッジ効果がなくなり、レジストパターン１５の開口幅が狭い領域においても鮮明な画像が得られるので、精度高く残渣１７の有無を検出できる。また、ウェハＷの表層において反射される反射電子を用いることにより、ウェハＷの表層の情報を得ることができるので、薄い残渣１７であっても精度高く検出することができる。更に、２次電子の場合には、加速電圧を変えると電子線の到達深さが変わるので、得られる情報の深さ位置が変わってしまい、従ってウェハＷの表層を観察できる電子線の加速電圧の設定範囲が狭く、加速電圧の調整が困難である。一方、ウェハＷの表層で反射する反射電子を利用することによって、加速電圧を変えてもウェハＷの表層からの情報を取得することができるので、加速電圧の調整幅が広くなり、従って加速電圧の調整が容易になる。   According to the above-mentioned embodiment, the residue 17 adhering in the opening 16 is detected by irradiating the substrate on which the resist pattern 15 and the antireflection film 14 are laminated in this order from the upper side. In doing so, secondary electrons emitted from the inside of the wafer W are pushed back to the wafer W side, while reflected electrons emitted from the surface layer of the wafer W are detected. For this reason, as shown in FIG. 4B, the edge effect peculiar to the secondary electrons is eliminated, and a clear image can be obtained even in a region where the opening width of the resist pattern 15 is narrow. It can be detected. Moreover, since information on the surface layer of the wafer W can be obtained by using the reflected electrons reflected on the surface layer of the wafer W, even the thin residue 17 can be detected with high accuracy. Further, in the case of secondary electrons, since the arrival depth of the electron beam changes when the acceleration voltage is changed, the depth position of the information to be obtained changes, and accordingly, the acceleration voltage of the electron beam that can observe the surface layer of the wafer W Is difficult to adjust the acceleration voltage. On the other hand, by using the reflected electrons reflected on the surface layer of the wafer W, information from the surface layer of the wafer W can be acquired even if the acceleration voltage is changed, so that the adjustment range of the acceleration voltage is widened. It becomes easy to adjust.

また、上記のように、反射防止膜１４が微量のシリコンを含んでいても、レジストパターン１５と反射防止膜１４とが有機物からなるため組成が近く、２次電子によっては残渣１７を判別できる程度に輝度差が得られないが、僅かな組成の差であっても判別可能な反射電子を用いているので、図４（ｃ）に示すように、残渣１７と反射防止膜１４との間の輝度差が大きくなり、この点からも残渣１７を精度高く検出することができる。また、反射防止膜１４に含まれる化合物としては、シリコンに限られず、例えばＳｉＯ（酸化シリコン）、ＳｉＯＣＨ（炭素及び水素含有のシリコン酸化物）などの酸素及びシリコンを含む化合物であっても良く、またこれらの化合物の複数であっても良い。   In addition, as described above, even if the antireflection film 14 contains a small amount of silicon, the resist pattern 15 and the antireflection film 14 are made of an organic substance, so the composition is close and the residue 17 can be discriminated by secondary electrons. However, since the reflected electrons that can be discriminated even with a slight difference in composition are used, as shown in FIG. 4C, the difference between the residue 17 and the antireflection film 14 is obtained. The brightness difference becomes large, and the residue 17 can be detected with high accuracy from this point. Further, the compound contained in the antireflection film 14 is not limited to silicon, but may be a compound containing oxygen and silicon such as SiO (silicon oxide) and SiOCH (silicon oxide containing carbon and hydrogen). A plurality of these compounds may be used.

尚、残渣１７と反射防止膜１４との組成が全く違う場合であっても、残渣１７が極めて薄い場合には、２次電子ではその残渣１７の検出が困難となる。しかし、反射電子では、そのような場合であっても、残渣１７の有無を精度高く検出できる。従って、本発明では、残渣１７と反射防止膜１４との組成が近い場合のみならず、例えば上記の反射防止膜１４が金属膜や無機物からなる膜などであっても良い。また、上記のレジストパターン１５としては、有機物に限られず、無機物であっても良い。更にまた、本発明の検査方法は、パターンを形成するときに現像装置において用いられるレチクルに対して適用しても良い。   Even if the composition of the residue 17 and the antireflection film 14 is completely different, if the residue 17 is very thin, it is difficult to detect the residue 17 with secondary electrons. However, with reflected electrons, even in such a case, the presence or absence of the residue 17 can be detected with high accuracy. Therefore, in the present invention, not only the composition of the residue 17 and the antireflection film 14 is close, but the antireflection film 14 may be, for example, a metal film or an inorganic film. Further, the resist pattern 15 is not limited to an organic material but may be an inorganic material. Furthermore, the inspection method of the present invention may be applied to a reticle used in a developing device when forming a pattern.

本発明の実施の形態にかかる検査装置を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the inspection apparatus concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるＳＥＭ式の検査モジュールの一例を示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows an example of the SEM type inspection module in embodiment of this invention. 本発明の検査方法に適用される被検査体の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the to-be-inspected object applied to the inspection method of this invention. 上記の検査モジュールにおいて基板表面が観察される様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the board | substrate surface is observed in said test | inspection module. 上記の検査モジュールにおいて反射電子が検出される様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that reflected electrons are detected in said test | inspection module. 従来の検査装置の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the conventional inspection apparatus. ２次電子と反射電子とのエネルギーについての説明図である。It is explanatory drawing about the energy of a secondary electron and a reflected electron. 上記従来の検査装置において検査される被検査体の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the to-be-inspected object test | inspected in the said conventional test | inspection apparatus. 上記従来の検査装置において被検査体が検査される様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that a to-be-inspected object is test | inspected in the said conventional inspection apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１４ 反射防止膜
１５ レジストパターン
１６ 溝
１７ 有機物
３０ 検査モジュール
３１ 真空容器
３２ 載置台
３５ 電源
６０ 電子放出部
６９ 電子検出手段
８１ 逆バイアス電極
８２ 負電圧電源 14 Antireflection film 15 Resist pattern 16 Groove 17 Organic substance 30 Inspection module 31 Vacuum container 32 Mounting table 35 Power supply 60 Electron emission part 69 Electron detection means 81 Reverse bias electrode 82 Negative voltage power supply

Claims (9)

パターンが形成されたマスク層と、下層膜と、が上側からこの順番で積層された被検査体に対して電子線を照射することにより、当該パターン上の残渣の有無を検査する検査装置において、
被検査体を載置する載置台がその内部に設けられた真空容器と、
この真空容器内を真空排気するための真空排気手段と、
前記載置台上の被検査体に対して電子線を照射するための電子放出部と、
前記被検査体から放出される反射電子を検出するための電子検出手段と、
前記電子検出手段と前記被検査体との間に設けられ、前記被検査体から放出される２次電子を前記被検査体側に押し戻すために、負電圧である逆バイアス電圧が印加される逆バイアス電極と、を備えたことを特徴とする検査装置。 In an inspection apparatus for inspecting the presence or absence of a residue on the pattern by irradiating an electron beam to an object to be inspected in which the mask layer on which the pattern is formed and the lower layer film are laminated in this order from the upper side,
A vacuum vessel in which a mounting table for mounting the object to be inspected is provided;
Evacuation means for evacuating the inside of the vacuum vessel;
An electron emission portion for irradiating an electron beam to the object to be inspected on the mounting table;
An electron detection means for detecting reflected electrons emitted from the object to be inspected;
A reverse bias, which is provided between the electron detection means and the object to be inspected, is applied with a reverse bias voltage which is a negative voltage in order to push back secondary electrons emitted from the object to be inspected back to the object to be inspected. An inspection apparatus comprising: an electrode. 前記マスク層は、レジスト層であることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。   The inspection apparatus according to claim 1, wherein the mask layer is a resist layer. 前記下層膜は、有機成分を主成分とする反射防止膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。   The inspection apparatus according to claim 1, wherein the lower layer film is an antireflection film containing an organic component as a main component. 前記反射防止膜は、シリコンと酸素及びシリコンを含む化合物との少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項３に記載の検査装置。   The inspection apparatus according to claim 3, wherein the antireflection film includes at least one of silicon and a compound containing oxygen and silicon. パターンが形成されたマスク層と、下層膜と、が上側からこの順番で積層された被検査体に対して電子線を照射することにより、当該パターン上の残渣の有無を検査する検査方法において、
被検査体を真空容器内の載置台に載置して、前記真空容器内を真空排気する工程と、
前記被検査体に電子線を照射する工程と、
前記被検査体から放出される２次電子を前記被検査体側に押し戻すために、前記被検査体と前記被検査体から放出される反射電子を検出するための電子検出手段との間に負電圧である逆バイアス電圧を印加する工程と、
次いで、前記被検査体から放出される反射電子を検出する工程と、を含むことを特徴とする検査方法。 In the inspection method for inspecting the presence or absence of residues on the pattern by irradiating the inspection target layered in this order from the upper side with the mask layer on which the pattern is formed and the lower layer film,
Placing the object to be inspected on a mounting table in a vacuum vessel, and evacuating the vacuum vessel;
Irradiating the inspection object with an electron beam;
In order to push back the secondary electrons emitted from the object to be inspected back to the object to be inspected, a negative voltage is applied between the object to be inspected and an electron detection means for detecting reflected electrons emitted from the object to be inspected. Applying a reverse bias voltage of
And a step of detecting reflected electrons emitted from the object to be inspected. 前記マスク層は、レジスト層であることを特徴とする請求項５に記載の検査方法。   The inspection method according to claim 5, wherein the mask layer is a resist layer. 前記下層膜は、有機成分を主成分とする反射防止膜であることを特徴とする請求項５または６に記載の検査方法。   The inspection method according to claim 5, wherein the lower layer film is an antireflection film containing an organic component as a main component. 前記反射防止膜は、シリコンと酸素及びシリコンを含む化合物との少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項７に記載の検査方法。   The inspection method according to claim 7, wherein the antireflection film contains at least one of silicon and a compound containing oxygen and silicon. 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５ないし８のいずれか一つに記載された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。 A storage medium for storing a program that runs on a computer,
A storage medium comprising a group of steps so that the program executes the inspection method according to any one of claims 5 to 8.
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