基板表面の検査方法及び検査装置
【課題】 本発明は、セル検査を用いて、基板表面に存在する欠陥を容易かつ高精度に検出することができる基板表面の検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 表面に複数の材料を含む基板１０上の欠陥３２を検査する基板表面の検査方法であって、
前記複数の材料のうち少なくとも２種類の材料のコントラストが所定範囲内となるようにランディングエネルギーが設定された電子ビームを、前記基板の表面に照射する電子ビーム照射工程と、
前記基板から発生した電子を検出し、前記２種類の材料からなるパターンが消去された又は薄くなった状態で前記基板の表面画像を取得する工程と、
取得された該表面画像において、背景画像と区別できるコントラストを有する対象物の像を、前記欠陥３２として検出する工程と、を含むことを特徴とする。
【解決手段】 表面に複数の材料を含む基板１０上の欠陥３２を検査する基板表面の検査方法であって、
前記複数の材料のうち少なくとも２種類の材料のコントラストが所定範囲内となるようにランディングエネルギーが設定された電子ビームを、前記基板の表面に照射する電子ビーム照射工程と、
前記基板から発生した電子を検出し、前記２種類の材料からなるパターンが消去された又は薄くなった状態で前記基板の表面画像を取得する工程と、
取得された該表面画像において、背景画像と区別できるコントラストを有する対象物の像を、前記欠陥３２として検出する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面の検査方法及び検査装置に関し、特に、基板上の欠陥を検出する基板表面の検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光をフォトマスク等の試料に照射し、試料で反射した反射光と、試料を透過した透過光とを受光して、試料の像を撮像し、異物検出閾値を用いて異物を検出する異物検出方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８−９６２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、光を用いているため、レチクル上の異物の検出限界は約５０nmであると考えられる。近年、半導体のパターンサイズが細くなるにつれて、レチクルの線幅も細くなり、小さい異物でも重大な欠陥となる。従来の光の検査装置では、５０nm以下のサイズの異物の検出は不可能であるという問題があった。
【０００４】
また、レチクルのパターン上の異物の場合、パターン形状の一部と異物との判定が難しいという問題もあった。図１２は、従来のセル比較検査の模式図である。
【０００５】
図１２（ａ）は、被検査ダイの一例を示した模式図である。図１２（ａ）に示したような一定周期のセル領域を含むパターン２２０を有するレチクル表面２１０に、電子ビームを照射してレチクル表面２１０を撮像し、異物の有無の検査をセル比較で行う場合、予め設定されたセルの周期毎に画像を比較し、その差分から異物２３０や欠陥の有無を判定する。
【０００６】
図１２（ｂ）は、セル検査で取得された差分画像を示した模式図である。ここで、図１２（ｂ）に示すように、繰り返しパターンでない部分、つまりランダムパターン箇所等は、異物以外のパターン（背景）２２０として画像上に存在し、その箇所総てが擬似欠陥（この場合擬似の異物）として検出されてしまう。
【０００７】
図１２（ｃ）は、セル比較による欠陥検出の原理図である。セル比較による欠陥検査は、検査エリア内に周期的に繰り返されるパターン２２０が存在することが前提となる。繰り返されるパターン２２０の最小単位をセル周期とし、一つ前のセル周期分の信号と検査しているセル周期分の信号との差分をとり、差分が０ならば同じパターン２２０が繰り返されている事になる。差分が０以外の場合には、繰り返されるパターン２２０の最小単位以外の形状が存在する事になり、すなわちそれが欠陥信号２３５として検出される。
【０００８】
しかし、前提とされる周期的繰り返しパターン２２０がなく、不規則なパターン２２０が存在する箇所ではセル周期を設定することが出来ず、パターン２２０の変わり目は全て差分０以外となり、擬似欠陥信号２２５として検出されてしまうという問題があった。
【０００９】
このような問題を防ぐ検査方法として、ダイ比較検査を行う検査方法が知られている。図１３は、従来から行われているダイ比較検査の模式図である。図１３（ａ）は、参照ダイの模式図であり、図１３（ｂ）は、被検査ダイの模式図である。また、図１３（ｃ）は、参照ダイと被検査ダイの差分画像を示した図である。
【００１０】
一般に繰り返しパターン以外のパターン２２０におけるパターン欠陥を検査する場合はダイ比較検査を行うが、ダイサイズは一般的にセル周期よりずっと大きいので、その分ステージの移動距離が大きくステージの位置決め精度、スピード精度や回転角制御精度等ステージの機構そのものや制御等に高精度のものが必要となり、装置そのもののコストが高くなってしまう。また画像比較のための画像処理アルゴリズムも複雑になりその分画像処理に時間を有してしまい、異物２３０の有無判定に多大な時間を要してしまう。
【００１１】
このように、ダイ比較検査に比較して、セル比較検査の方がステージ機構そのものや制御アルゴリズム等にコストを掛けずに良い精度の検査が実施でき、検査時間もセル比較検査に比べ短くできるという利点がある。しかしながら、上述のように、セル比較検査を用いて異物を検査する場合には、背景が邪魔になるという問題を解決する必要がある。
【００１２】
そこで、本発明は、セル検査を用いて、５０ｎｍ以下の基板表面に存在する異物等を含む欠陥を容易かつ高精度に検出することができる基板表面の検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、第１の発明に係る基板表面の検査方法は、表面に複数の材料を含む基板上の欠陥を検査する基板表面の検査方法であって、
前記複数の材料のうち少なくとも２種類の材料のコントラストが所定範囲内となるようにランディングエネルギーが設定された電子ビームを、前記基板の表面に照射する電子ビーム照射工程と、
前記基板から発生した電子を検出し、前記２種類の材料からなるパターンが消去された又は薄くなった状態で前記基板の表面画像を取得する工程と、
取得した該表面画像において、背景画像と区別できるコントラストを有する対象物の像を、前記欠陥として検出する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
これにより、電子ビームを用いて基板の表面パターンを消去した表面画像を取得することができ、欠陥が基板上に存在する場合には、欠陥が背景画像から浮き上がるような表面画像を得ることができるので、欠陥の検出を容易かつ高精度に行うことができる。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明に係る基板表面の検査方法において、
前記背景画像と前記欠陥とのコントラストは、前記２種類の材料のコントラストの３倍以上であることを特徴とする。
【００１６】
これにより、２種類の材料の境界線が完全には消去されなかった場合でも、欠陥を十分なコントラストで背景画像と識別でき、容易に検出することができる。
【００１７】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係る基板表面の検査方法において、
前記電子ビーム照射工程の前に、前記電子ビーム照射工程と異なるランディングエネルギーの電子ビームを少なくとも１回以上照射するプレ照射工程を有することを特徴とする。
【００１８】
これにより、２種類の材料のコントラストを小さくする条件を整えてから電子ビームを照射することができ、材料や基板の性質に適切に応じた柔軟な検査を行うことができる。
【００１９】
第４の発明は、第３の発明に係る基板表面の検査方法において、
前記プレ照射工程は、それぞれの電子ビームのランディングエネルギーが異なることを特徴とする。
【００２０】
これにより、段階的に基板表面の帯電状態を調整してから、撮像用の電子ビームを照射することができ、表面のパターンを適切に消去した表面画像を取得することができる。
【００２１】
第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明に係る基板表面の検査方法において、
前記電子ビーム照射工程の電子ビームの前記ランディングエネルギーは、１ｅＶ以上５０ｅＶ以下であることを特徴とする。
【００２２】
これにより、低ランディングエネルギーの電子ビームを基板に照射することができ、ミラー電子により基板表面のパターンを適切に消去することができる。
【００２３】
第６の発明は、第１〜５のいずれかの発明に係る基板表面の検査方法において、
前記基板は、レチクルであることを特徴とする。
【００２４】
これにより、露光に用いるレチクルの欠陥を容易かつ高精度に検出することができる。
【００２５】
第７の発明は、第１〜６のいずれかの発明に係る基板表面の検査方法において、
前記欠陥は、異物を含むことを特徴とする。
【００２６】
これにより、基板上に存在するゴミ等の異物を容易かつ高精度で検出することができる。
【００２７】
第８の発明に係る基板表面の検査装置は、表面に複数の材料を含む基板上の欠陥を検査する基板表面の検査装置であって、
前記複数の材料のうち少なくとも２種類の材料のコントラストが所定範囲内となるようにランディングエネルギーが設定された電子ビームを、前記基板の表面に照射する電子銃と、
前記基板から発生した電子を検出し、前記２種類の材料からなるパターンが消去された又は薄くなった状態で前記基板の表面画像を取得する撮像素子と、
取得された該表面画像において、背景画像と区別できるコントラストを有する対象物の像を、前記欠陥として検出する演算処理手段と、を含むことを特徴とする。
【００２８】
これにより、一様な背景画像から欠陥が浮かび上がるように表示された表面画像を取得することができ、欠陥の検出を容易かつ高精度に行うことができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、基板上に存在する欠陥の検出を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００３１】
図１は、本発明を適用した実施例に係る基板表面の検査方法及び検査装置における加速電圧Ｖａｃｃとリターディング電圧ＲＴＤとランディングエネルギーＬＥの関係を示した図である。図１において、レチクル等のマスク用の基板１０が載置されており、基板１０に向けて電子銃４０から電子ビームが照射されている。
【００３２】
基板１０は、様々な種類及び用途の基板が適用され得るが、例えば、露光に利用されるレチクルが適用されてもよい。レチクルが基板１０に適用された場合、基板１０は、裏面がＣｒＮ膜１１で覆われたガラス基板１２の上に、複数層からなる多層膜１３〜１６が積層され、レチクルを構成する。基板１０の表面は、材料Ｂからなる最上層膜１６で覆われ、その下には、材料Ａからなる第２層目の膜１５が存在する。最上層膜１６には、パターン２０が形成され、パターン２０が形成された箇所は、材料Ａの第２層目の膜１５が露出している。よって、基板１０の表面は、最上層膜１６を構成する材料Ｂと、露出した第２層目の膜１５を構成する材料Ａの２種類の材料から構成されている。このように、レチクルにおいては、複数の材料から基板１０の表面が構成されているのが一般的である。以下、本実施例においては、基板１０にレチクルを適用した例を挙げて説明するが、半導体ウエハや液晶用基板等、他の種類の基板１０に対しても本実施例に係る基板表面の検査方法及び検査装置を適用することができる。
【００３３】
ここで、電子銃４０から発生した電子をグランドに対して加速させるために、例えば、電子銃４０に−４０００〔Ｖ〕から−７０００〔Ｖ〕の任意の電圧を印加する。この電圧を、加速電圧（Ｖａｃｃ）と言う。また、レチクル表面に、例えば−４０００〔Ｖ〕を印加すると、グランドに対して加速した電子から見たレチクルの電圧は、加速電圧が−４０００〔Ｖ〕の場合は０〔Ｖ〕であり、加速電圧が−７０００〔Ｖ〕の場合は−３０００〔Ｖ〕となる。このレチクルに印加する電圧をリターディング電圧又は基板電圧（ＲＴＤ）と言う。加速電圧からリターディング電圧ＲＴＤを引いた値、つまりグランドに対して加速した電子から見たレチクルの電圧がランディングエネルギーＬＥである。
【００３４】
概ね１００Ｖ単位でランディングエネルギーＬＥの調整を行う場合は、加速電圧Ｖａｃｃによって行う。１０Ｖ程度の調整の場合は、リターディング電圧ＲＴＤを変えることでランディングエネルギーＬＥの調整を行う場合もある。また、レチクル最表面の電圧がチャージアップ等の影響でリターディング電圧ＲＴＤとは別の電圧が重畳されている場合（表面電圧ΔＶと称する）には、この表面電圧ΔＶの補正をリターディング電圧ＲＴＤの調整で行う。
【００３５】
ここで、ＳＥＭ式電子顕微鏡や写像投影型電子顕微鏡等のように、電子ビームを用いてレチクル表面を撮像する場合、照射する電子ビームのランディングエネルギーＬＥに応じて、レチクル表面を構成している材料の種類によりこれらの材料から返ってくる電子の量が異なり、それが材料の相違に基づく輝度の差（コントラスト）として現れ、レチクル表面の画像を得ることができる。
【００３６】
図２は、構成する材料の電子ビーム照射による輝度の差の一例を示した図である。図２（ａ）は、材料Ａと材料Ｂが輝度差を有する画像として取得された例を示した図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面における位置と断面階調値の関係を示した図である。
【００３７】
図２（ａ）に示されるように、材料の種類の相違により、輝度が異なりコントラストを有する表面画像を取得することができる。
【００３８】
また、図２（ｂ）は、図２（ａ）のコントラストを有する画像を、数値で示した図である。図２（ｂ）において、ピクセル座標１７０〜２５０の材料Ｂの領域は、断面階調値ＤＮが１００であり、ピクセル座標０〜１４０の材料Ａの領域は、断面階調値ＤＮが約６０である。よって、材料Ａと材料Ｂの輝度差ΔＤＮ（コントラスト）は約４０であり、この輝度差により材料Ａと材料Ｂが構成するパターンを認識することができる。なお、ピクセル座標１４０〜１７０は、材料Ａと材料Ｂの境界となっている。
【００３９】
図３は、ランディングエネルギーＬＥの変化による材料Ａと材料Ｂの輝度の相違を示した図である。図３（ａ）は、ランデシィングエネルギーＬＥと材料Ａ及び材料Ｂの輝度の関係を、個別に示した図である。図３（ａ）において、ランディングエネルギーＬＥの調整は、加速電圧Ｖａｃｃで行っている。
【００４０】
図３（ａ）において、ランディングエネルギーＬＥが１２〜１７〔ｅＶ〕の領域付近では、材料Ａの輝度の方が材料Ｂの輝度よりも高い状態となっている。つまり、材料Ａの輝度は５０を超えているが、材料Ｂの輝度は５０未満である。その後、ランディングエネルギーＬＥが１８〜３５〔ｅＶ〕付近の領域では、材料Ａと材料Ｂの輝度がほぼ等しく、４５程度となっている。次いで、ランディングエネルギーＬＥ２５〔ｅＶ〕付近から、材料Ｂの輝度の方が、材料Ａの輝度よりも高くなり、６００〜８００〔ｅＶ〕付近でその差がピークとなるが、ランディングエネルギーＬＥが１０００〔ｅＶ〕以上となっても、材料Ｂの輝度の方が、材料Ａの輝度よりも高い状態を保っている。
【００４１】
図３（ｂ）は、図３（ａ）における特性図において、材料Ｂの輝度から材料Ａの輝度を控除して輝度差（コントラスト）を算出して示した図である。図３（ｂ）から分かるように、ランディングエネルギーＬＥを変化させると、例えば材料Ａと材料Ｂでその明るさの差がなくなり、輝度差ΔＤＮ＝０となる点が存在する。図３（ｂ）の例においては、ランディングエネルギーＬＥ＝３３ｅＶ付近で、材料Ａ、材料Ｂともほぼ同じ輝度になることが分かる。このように、事前に材料の種類の相違による輝度の相違とＬＥの関係を調査することで、材料Ａと材料Ｂの輝度差が無い状態で、レチクル表面の撮像を行うことができる。
【００４２】
このような状態では、レチクル上に構成されたパターン２０は消去されて表示される事がなく、レチクル上に別の材料Ｃが存在すれば、それは新たな明るさとして区別され、材料Ｃの部分だけ認識することが可能となる。
【００４３】
図３（ｃ）は、材料Ａと材料Ｂの輝度差がなく、コントラストがほぼ０でパターンが消去された状態で取得された表面画像の例を示した図である。図３（ｃ）に示すように、レチクルの表面のパターンを消去した状態で画像を取得することができれば、画像中に異なる輝度の異物等の欠陥が存在した場合には、容易に欠陥を識別でき、欠陥検出を容易に行うことができる。
【００４４】
また、材料Ａ又は材料Ｂのいずれかが、例えばバリのような状態で欠陥としてレチクル上に存在する場合も、接触抵抗があるので、材料Ａ又は材料Ｂとは輝度が異なる別の対象物として撮像することができる。
【００４５】
特に、レチクルのパターン２０が繰り返しパターンの場合、一般的にセル比較検査が行われるが、パターン２０は、必ずしも完全に同一の繰り返しパターンのみから構成される訳ではなく、繰り返しパターンとは異なる大きさや形状の不規則パターンを含む場合がある。このような不規則パターンを含む繰り返しパターンを、セル比較検査によりパターン２０上の欠陥を検査するときに、背景のパターン２０が邪魔になってしまう場合がある。このような場合に、背景のパターン２０を消してセル比較検査を行うことができれば、繰り返しパターン又は不規則パターンの如何に関わらず、総てのパターン２０を含めて比較を行うダイ比較検査よりも、精度のよい検査を実施することができる。
【００４６】
このように、同一装置で、事前に図３（ｂ）の関係が分かっていれば、レチクルパターン２０を撮像観測、検査したい場合には、材料Ａと材料Ｂの輝度差が大きいランディングエネルギーＬＥを用い、材料Ａ、材料Ｂ以外に異物等（例えば、材料Ｃからなるゴミ）の欠陥を検出したい場合には、材料Ａと材料Ｂの輝度差が無い又は極めて小さいランディングエネルギーＬＥを用いるなど、ランディングエネルギーＬＥの切り替えを行うことで、幾つかの撮像、検査モードを持つことが可能である。
【００４７】
なお、以後本実施例において、欠陥がゴミ等の異物である場合を中心に例を挙げて説明するが、欠陥には、基板１０の表面のパターン２０を構成する材料Ａ、材料Ｂと全く材料が異なる材料Ｃからなる異物の他、上述のような、材料Ａ、材料Ｂから構成されているが、表面のパターン２０から剥離したバリ等の対象物も含まれる。よって、本実施例において説明する異物に対する適用例は、パターン２０を構成する材料と同じ材料から構成される物体であっても、基板１０の表面上に存在し、パターン２０から遊離した物体であれば、異物と同じように適用することができる。上述のように、これらの遊離物体も、パターン２０を構成する材料とは輝度が異なり、欠陥として区別することができるからである。本発明においては、欠陥は、基板１０の表面上に存在する物体であって、基板表面自体を構成していない物体等は総て含まれる。
【００４８】
図４は、具体的なレチクルの構造の一例を示した図である。図４において、レチクルである基板１０ａは、裏面がＣｒＮ膜１１で覆われた石英等のガラス基板１２の上に、軟Ｘ線（ＥＵＶ：extreme-ultraviolet）を反射させるためモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）からなる積層ＭＬ膜１３が形成されている。また、積層ＭＬ層１３の最上部には、キャッピング層１４が設けられている。積層ＭＬ膜１３及びキャッピング層１４の上には、クロムナイトライド（ＣｒＮ）やルテニウム（Ｒｕ）、ルテニウム合金からなるバッファー層１５が形成されている。バッファー層１５の上には、パターンを形成するタンタルボロンナイトライド（ＴａＢＮ）層１６が形成され、更にＴａＢＮ層１６の上に、光検査時の光の反射を防止する為のタンタルボロンオキサイド（ＴａＢＯ）層１７が形成されている。
【００４９】
このように、レチクル基板１０ａは、ガラス基板１２の上に、複数の膜１３〜１７が積層した多層膜１９が形成されて構成される。多層膜１９の表面層を構成するＴａＢＯ層１７及びＴａＢＮ層１６には、パターン２０が形成される。このようなパターン２０は、エッチングストップをかけるバッファー層１５の深さまで、表面層をエッチングすることにより行われる。図４においては、表面層はＴａＢＯ層１７とＴａＢＮ層１６であるから、これらをエッチングしてパターン２０は形成される。この場合、レチクル基板１０ａの表面には、ＴａＢＯ層１７とバッファー層１５が露出することになる。よって、レチクル基板１０ａの表面は、ＴａＢＯ層１７と、ＣｒＮからなるバッファー層１５とで構成され、２種類の異なる材料から構成されている。
【００５０】
ここで、レチクル基板１０ａにゴミ等の異物３０が混在することがあるが、異物３０は、パターン２０内に存在する場合もあるし、最上層である基板１０ａの表面上に存在する場合もある。また、図４の右側に示すように、膜中に異物３１が存在する場合もある。このように、欠陥となるゴミ等の異物３０、３１はレチクル基板１０ａの最表面や積層された各層の間に存在する。最表面や膜中のゴミはパターン転写時に致命的な欠陥となってしまい、それぞれの膜を形成する段階や有る程度膜が形成された時点で、膜上、膜中のゴミを発見しなければならない。
【００５１】
このようなレチクル基板１０ａに対して、図３において説明したように、照射する電子ビームのランディングエネルギーＬＥを調整し、表面を構成する２種類の材料であるＴａＢＯとＣｒＮとのコントラストを０に近い所定範囲内とし、パターン２０を消去するか又は薄くし、異物３０が浮き出るような表面画像を取得することができれば、レチクル基板１０ａ上に存在する異物３０を容易に検出することができる。
【００５２】
なお、図４において、表面層を形成するＴａＢＯ層１７とＴａＢＮ層１６の間にも異物３１が存在しているが、このような異物３１は、ＴａＢＯ層１７が形成されてしまうと、基板１０ａの表面に電子ビームを照射しただけでは、その像を得ることはできない。しかしながら、例えばＴａＢＮ層１６が形成された段階で、基板１０ａの表面の検査を行うようにすれば、ＴａＢＮ層１６上に存在する異物３１を検出することができる。この場合、ＴａＢＮとＣｒＮの２種類の材料のコントラストが０に近い所定範囲内にあるように電子ビームのランディングエネルギーＬＥを調整するようにすればよい。
【００５３】
図５は、図４とは異なるレチクル基板１０ｂの断面構成の一例を示した図である。図５のレチクル基板１０ｂは、図４のレチクル基板１０ａで最上層として設けられていた光検査時の光の反射を防止するＴａＢＯ層１７が存在しない点で、図４に係るレチクル基板１０ａと異なっている。なお、レチクル基板１０ｂは、他の構成要素については、図４において説明したレチクル基板１０ａと同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００５４】
図５に係るレチクル基板１０ｂにおいては、表面を構成する最上層はＴａＢＮ層１６であり、パターン２０が形成された領域には、ＣｒＮからなるバッファー層１５が露出した部分もレチクル基板１０ｂの表面を構成する。よって、レチクル基板１０ｂの表面を構成する材料は、ＴａＢＮとＣｒＮの２種類の異なる材料である。異物３０は、レチクル基板１０ｂの最上層であるＴａＢＮ層１６か、又はパターン２０が形成されて表面に露出したバッファー層１５の上に存在することになる。よって、レチクル基板１０ｂの表面へ照射する電子ビームのランディングエネルギーＬＥを調整し、表面の撮像画像において、レチクル基板１０ｂの表面を構成する材料であるＴａＢＮとＣｒＮの輝度差を０に近い所定範囲内とするようにすれば、パターン２０を消去又は薄くすることができ、異物３０のみが異なる輝度の像として背景画像と区別して表示され、容易に検出することが可能となる。
【００５５】
また、ＴａＢＮ層１６中に存在する異物３１については、バッファー層１５が形成された段階で、基板表面の検査を行うようにすればよい。バッファー層１５が形成された段階で、基板表面がＣｒＮから構成されたバッファー層１５のみであれば、異物３１を検出し易い輝度が得られるランディングエネルギーＬＥの電子ビームを基板表面に照射すればよい。一方、バッファー層１５が形成された段階で、他の材料も基板表面に露出している場合には、その露出した材料と、ＣｒＮとのコントラストが０近傍の所定範囲内となるように電子ビームのランディングエネルギーＬＥを調整し、検査を行うようにすれば、異物３１を背景画像と区別して容易に検出することができる。
【００５６】
このように、図４及び図５において説明したように、表面が少なくとも２種類以上の材料で構成される基板１０ａ、１０ｂに対して、表面を構成する２種類の材料の輝度差が０に近くなるように照射する電子ビームのランディングエネルギーＬＥを調整すれば、種々の態様の基板１０ａ、１０ｂに対して、表面に存在する異物３０、３１を容易に検出することができる。
【００５７】
なお、これまでの説明で、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの表面が２種類の異なる材料からなる例を挙げて説明したが、３種類又はそれ以上の異なる材料を含んでいる場合には、基板表面を構成する最も主要な２つの材料のパターンを消去するようにし、他の材料は、例えば、フォーカスでぼかして異物３０、３１の検出を妨げないように、他の条件で調整を行うようにしてもよい。実質的には、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂは、２種類の材料で表面が構成されている場合が多いが、３種類以上含んでいる場合には、それらが異物３０、３１の検出を妨げないようにフォーカス等の光学的条件でぼかしてしまう等の工夫を行えば、３種類以上の材料を含む基板１０、１０ａ、１０ｂにも本実施例に係る基板表面の検査方法及び検査装置を適用することができる。
【００５８】
図６は、背景パターンを消した時の欠陥像とその断面階調を示した図である。図６（ａ）は、基板表面の背景パターンを消去した状態の表面画像を示した図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の画像の断面階調を示した図である。
【００５９】
図６（ａ）において、基板表面の２種類の材料の輝度差を無くし、背景パターンを消去した状態で表面画像を取得した結果、背景画像から欠陥３２が浮かび上がるように識別でき、欠陥３２を容易に発見できることが分かる。
【００６０】
図６（ｂ）は、横軸がピクセル座標、縦軸が断面階調値ＤＮを示しているが、ピクセル座標２５０付近で、異物３０を含む欠陥３２の信号が高い輝度となり、２５０を超える階調値を示している。一方、ピクセル座標０〜２２０付近、２７０付近〜５００においては、背景信号の階調値は０とはなっておらず、階調値１００〜１４０程度であり、背景のパターンは完全には消えていない。この様な場合であっても、図６（ａ）に示されるように、欠陥３２として検出する信号レベルを背景のパターン信号レベルより高くする事で、欠陥３２のみを検出することができる。この信号レベルの差は、例えば、Ｓ／Ｎ（Signal／Noise、信号対雑音比）で３倍以上あれば識別は容易に可能である。つまり、基板表面を構成する２種類の材料間のコントラストに対し、欠陥３２と背景画像とのコントラストが２．５倍以上であれば、欠陥３２を容易に識別することができ、更に、３倍以上であることが好ましい。
【００６１】
図６（ｂ）に示すように、背景画像が完全には消去されず、ある程度の輝度差を有しているとしても、欠陥３２の背景画像との輝度差が大きく、欠陥３２の検出に何ら問題が無い場合には、電子ビームのランディングエネルギーＬＥの設定を、そのような設定としてもよい。この場合、図６（ａ）に示すように、背景パターンは実質的には消去された状態であり、欠陥３２の検出は容易である。また、仮に若干の背景パターンが薄く残ったとしても、欠陥３２と背景輝度との差が、基板表面の２種類の材料同士の輝度差の３倍以上あれば、薄い背景パターンは欠陥３２の検出に何ら障害とはならないので、そのような実施形態であってもよい。
【００６２】
次に、図７及び図８を用いて、本実施例に係る基板表面の検査方法を実行するために適用される基板表面の検査装置の例について説明する。
【００６３】
図７は、基板表面の検査装置の全体構成の一例を示した図である。図７は、写像投影型電子顕微鏡を応用した基板表面の検査装置の例を示している。本実施例に係る基板表面の検査装置は、主要構成要素として、電子ビームを発生する電子線源４５と、電子ビームをレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに導くための1次光学系５０と、電子線を照射することでレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂから戻ってくる電子を画像として捉える撮像素子７０と、電子線を照射することでレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂから戻ってくる電子を撮像素子７０に導くための２次光学系６０と、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂを搭載する少なくとも一方向に可動するステージ８０とから構成され、それぞれが真空筐体５５、６５、８５の中に収容されている。
【００６４】
電子線源４５は、熱電子放出型の電子銃４０ａを用いている。この熱電子放出型電子銃４０ａは主にＬａＢ６を用いているが、タングステンからなるフィラメントや、Ｔｈ−Ｗ、Ｗ２Ｃ等のタングステン系や、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）ＣＯ３からなる酸化物陰極等であっても良い。
【００６５】
一次光学系５０は、電子銃４０ａで発生した電子ビームを、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに導く手段であり、静電レンズ５１とアパーチャ５２を備える。
【００６６】
電子ビームは一次光学系５０でレンズ５１やアパーチャ５２により円、楕円又は矩形に形成され、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに導かれて照射される。円、楕円又は矩形に形成された電子ビームの大きさは、概ね撮像素子７０であるＴＤＩ、ＥＢ−ＴＤＩ、ＣＣＤ、ＥＢ−ＣＣＤ等より若干大きめの広さに成形される。電子ビームの大きさは、撮像素子７０毎に調整されたり、一番大きい撮像素子に合わせた大きさに成形されたりすることもある。
【００６７】
電子ビームは、一次光学系５０で任意のエネルギーに加速する加速電圧Ｖａｃｃと、基板電圧（リターディング電圧）ＲＴＤとの組み合わせで、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに照射される時の電子ビームのランディングエネルギーＬＥを調整する。加速電圧Ｖａｃｃは、例えば加速電圧設定手段４１により設定されてよく、基板電圧ＲＴＤは、例えばステージ８０に設けてある基板電圧調整機構８１によって設定されてよい。加速電圧Ｖａｃｃと基板電圧ＲＴＤの組み合わせは、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの得たい情報に応じて変えることができる。
【００６８】
例えば、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの二次電子像が得たい場合は、加速電圧Ｖａｃｃを１００〔ｅＶ〕から数ｋ〔ｅＶ〕にし、基板電圧ＲＴＤを二次系設定電圧（二次系のＥ×Ｂフィルタ５６直進条件）にする。照射電子とレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂを構成する材料との間で起きる完全弾性衝突によって発生する電子（反射電子）像を得たい場合は、基板電圧ＲＴＤを調整する。また、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの帯電した表面電位の影響によって、照射電子ビームがレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの表面近傍で跳ね返ってくるミラー電子の像を得たい場合には、ランディングエネルギーＬＥを０〜数１０〔ｅＶ〕に設定することで得ることができる。
【００６９】
つまり、加速電圧Ｖａｃｃと基板電圧ＲＴＤを変えることで、図３（ａ）、（ｂ）に示したようなランディングエネルギーＬＥと輝度差の関係を得ることができる。
【００７０】
ステージ８０は、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂを支持する支持台であり、少なくとも水平方向に移動可能である。ステージ８０は、防振台８２上に支持され、防振台８２により、床からの振動がステージ８０に伝達されないように構成されている。また、ステージ８０は、外部のステージ制御ユニット８６にその動作が制御される。ステージ８０には、上述のように基板電圧ＲＴＤを設定する基板電圧調整機構８１が設けられ、基板電圧を調整して加速電圧Ｖａｃｃとともに電子ビームのランディングエネルギーＬＥを設定する。
【００７１】
二次光学系６０は、複数の静電レンズ６１から構成されている。図７に示す具体的な実施例の場合、一次光学系５０は二次光学系６０に対し斜めになっている。電子銃４０ａから発射した電子ビームは、電界と磁界からなるＥ×Ｂフィルタ５６でレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに垂直又は概ね垂直に照射され、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂから発生した電子は、二次光学系６０のＥ×Ｂフィルタ５６を直進し、撮像素子７０に導かれるようになっている。なお、Ｅ×Ｂフィルタ５６は、一次光学系５０と二次光学系６０の双方に含まれることになる。
【００７２】
撮像素子７０は、ＴＤＩ（Time Delay Integration、時間遅延積分）によるスキャン撮像も可能としている。ＴＤＩの前には、電子を増幅するＭＣＰ（Micro-Channel Plate、マイクロチャンネルプレート）、増幅された電子を光に変換する蛍光板及び光をＴＤＩに導く為のＦＯＰ（ファイバーオプティックプレート）等が備えられている。また、ＴＤＩの代わりに、電子を直接受けて画像に変換できるＥＢ−ＴＤＩを用いてもよい。また、スキャン画像以外の静止画像の撮像を行う場合は、ＴＤＩの変わりにＣＣＤ（Charge Coupled Device）を用い、ＥＢ−ＴＤＩの代わりにＥＢ−ＣＣＤを用いてもよい。更に、ＴＤＩの前にＥＢ−ＣＣＤを設け、スキャン像はＴＤＩを、スチル像はＥＢ−ＣＣＤを用いるようにしてもよい。撮像素子７０は、基板表面から発生する電子を複数画素で同時に面として検出できる素子であれば、種々の形態の撮像素子７０を適用することができる。
【００７３】
撮像素子７０は、記憶装置７１に接続され、記憶装置７１は、演算処理手段７２である計算機に接続されている。また、演算処理手段７２は、ステージ制御ユニット８６に接続されている。
【００７４】
記憶装置７１は、撮像手段７０で取得されたレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの表面画像を記憶する手段である。記憶手段７１で記憶された表面画像は、演算処理手段７２に送られる。演算処理手段７２は、異物３０を含む欠陥３２の検出を行う演算処理を行う。具体的には、基板表面のパターンが消去された又は薄くなった状態の表面画像から、コントラストが異なり、背景画像と識別できる輝度の対象物を、欠陥３２と判定する欠陥検出処理を行う。上述のように、背景画像内のコントラストと、背景画像と欠陥３２のコントラストが２．５倍以上又は３倍以上程度あれば、必ずしも背景画像において表面のパターンが完全に消滅していなくても、欠陥３２を区別して検出することができる。なお、背景画像を構成する２種類の材料からなる表面画像のパターンが完全には消去しておらず、薄くなっていてパターンが残っている場合には、背景画像の輝度が２つ存在し、一意には定まらないが、いずれか一方、例えば欠陥３２との輝度差の小さい方の画像を基準としてコントラストを算出し、欠陥検出処理を行うようにしてもよいし、両者の平均で背景画像の輝度を定めてもよい。
【００７５】
ステージ制御ユニット８６は、演算処理手段７２の演算結果に基づいて、ステージ８０の駆動を制御し、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂ上の適切な位置が検査されるようにする。
【００７６】
ステージ８０を収容する真空筐体８５の隣には、ゲート弁１００の開閉により連通可能に予備環境室９０が配置されている。予備環境室９０は、検査前後のレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂを待機させる仮置場９１を備えている。また、予備環境室９０には、真空排気が可能なターボ分子ポンプ１１０とドライポンプ１１１とが備えられ、真空筐体５５、６５、８５及び予備環境室９０内の真空排気が可能に構成されている。なお、ターボ分子ポンプ１１０及びドライポンプ１１１は、必要に応じて、各真空筐体５５、６５、８５に更に設けられてもよい。
【００７７】
図７に係る基板表面の検査装置においては、写像投影型電子顕微鏡を応用しており、電子ビームを細く絞る必要がなく、ランディングエネルギーＬＥを高くしなくてもレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの表面の撮像が可能である。よって、図７に係る基板表面の検査装置においては、低ランデシィングエネルギーの電子ビームを用いて、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂからミラー電子を発生させることが容易に行うことができる。ミラー電子は、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに電子ビームが衝突することなく手前で反射する電子である。図３（ｂ）においては、３３〔ｅＶ〕のランディングエネルギーＬＥで材料Ａと材料Ｂの輝度が等しくなったが、ランディングエネルギーＬＥが−１０〔ｅＶ〕〜５０〔ｅＶ〕の領域、より好ましくは１〔ｅＶ〕〜５０〔ｅＶ〕の領域は、ミラー電子が発生し易い領域であり、本実施例に係る基板表面の検査方法を実行し易いランディングエネルギー帯域である。よって、５０〔ｅＶ〕以下のランディングエネルギーＬＥでもレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの表面の撮像が可能な写像投影型電子顕微鏡を応用した図７に係る基板表面の検査装置は、本実施例に係る基板表面の検査方法に好適に適用され得る。
【００７８】
図８は、図７とは異なる基板表面の検査装置の全体構成の例を示した図である。図８に係る基板表面の検査装置は、ＳＥＭ式電子顕微鏡を応用した基板表面の検査装置の例を示している。
【００７９】
図８に係る基板表面の検査装置は、電子ビームを発生する電子線源４５ａと、発生した電子ビームをレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに導き、走査するための1次光学系５０ａと、電子線を走査して照射することでレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂから戻ってくる電子を画像として捉える撮像素子７０ａと、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂを搭載する少なくとも一方向に可動するステージ８０から構成され、それぞれが真空筐体５５ａ、６５ａ、８５の中に納められている。
【００８０】
電子線源４５ａは、熱電子放出型の電子銃４０ｂを用いている。この熱電子放出型電子銃４０ｂは主にＬａＢ６を用いているが、タングステンからなるフィラメントや、Ｔｈ−Ｗ、Ｗ２Ｃ等のタングステン系や、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）ＣＯ３からなる酸化物陰極等であってもよい。
【００８１】
一次光学系５０ａは、複数の静電レンズ及び／又は電磁レンズ５１ａから構成されている。
【００８２】
撮像素子７０ａは、二次電子増倍管を主に用いる。
【００８３】
電子ビームは一次光学系５０ａで細い電子ビームに絞られ、電子ビームを走査することで、画像を得ている。つまり、画像の１ピクセル分ずつレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに電子ビームを照射して、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂから発生した電子を撮像素子７０ａで取得し、最終的にレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの検査領域全体を走査して演算処理手段７２で表面画像を完成させ、これにより欠陥３２の検出検査を行う。
【００８４】
例えば、図８に示したようなＳＥＭ式電子顕微鏡を応用した基板表面の検査装置により、本実施例に係る基板表面の検査方法を実行してもよい。
【００８５】
なお、他の構成要素については、図７に係る基板表面の検査装置と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００８６】
図９は、背景を消した場合のセル比較検査の模式図である。先に説明したように、予め背景が消える電子ビーム照射条件（ランディングエネルギーＬＥ）を求めておけば、セル比較検査にて、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂ上の異物３０等を検出し、欠陥３２の有無の検査を実施できる。
【００８７】
図１０は、演算処理手段７２で実行される、基板表面の背景を消した場合のセル比較による欠陥検出の原理図である。図１０（ａ）は、背景を消した基板表面の信号と、１セル周期分ずれた基板表面の信号との差分信号を示した図である。図１０（ｂ）は、１セル周期分ずれた基板表面の信号を示した図である。図１０（ｃ）は、背景を消した基板表面の信号と基板断面を示した図である。
【００８８】
本実施例に係る基板表面の検査方法によれば、図１０（ｃ）に示すように、パターンを消すことで、実際のパターンとは無関係にフラットな面が続く事になるので、セル比較検査が全領域に渡って可能となる。
【００８９】
図１０（ｂ）は、セル比較検査を行うための、図１０（ｃ）で取得された欠陥信号３３、３４と、１セル周期分ずれた信号である。よって、図１０（ｂ）は、図１０（ｃ）を、単純に１周期分ずらした信号波形となる。
【００９０】
しかし、図１０（ａ）に示すように、単純に一つ前のセル周期との差分をとっただけでは、欠陥有りの信号と欠陥の無い信号が二回比較される事になり、擬似欠陥信号３５が生じてしまう。
【００９１】
これを防ぐため、本実施例に係る基板表面の検査方法は、例えば、図１１に示すようなアルゴリズムで欠陥検出を行う。
【００９２】
図１１は、背景を消した場合のセル比較（３セル分比較）による欠陥検出の原理図である。図１１（ａ）は、最終的に取得された差分信号を示した図である。図１１（ｂ）は、参照画像信号を示した図である。図１１（ｃ）は、撮像により取得された欠陥信号及び基板断面を示した図である。
【００９３】
図１１に示すアルゴリズムにおいては、図１０（ａ）に示した擬似欠陥３５を極力少なくするために、３セル周期分を先ず比較し、多数決をとり最も近い２セル分を比較用信号とし、検査部分のセル周期の信号と比較用信号との差分をとり差分が０ならば欠陥なし、差分が０以外ならば欠陥部分として検出することを行う。
【００９４】
図１１（ｃ）において、異物３０に対応する欠陥信号３３が２つと、膜中異物３１の影響による欠陥信号３４が１つ示されている。この撮像された表面画像信号を用いて、これとの比較対象となる参照画像信号をまず作成するが、それは、撮像画像信号の３つのセルの多数決により行う。例えば、前の２つのセルの信号との比較により、自分のセルの参照画像信号を作成するものとすると、セル３においては、セル１、２との比較を行い、双方とも自分と同じ信号なので、セル２の信号を図１１（ｂ）の参照画像信号とする。また、図１１（ｃ）のセル４においては、前のセル２、３との比較を行い、セル４の欠陥信号３３は異物３０を示す信号であるが、セル２、３は、欠陥のない状態の等しい信号であるので、セル３の信号を図１１（ｂ）の参照画像信号のセル４の参照画像信号とする。同様に、図１１（ｃ）のセル１０においては、セル８、９が異物３０のない状態の信号であるので、セル９の信号を、参照画像信号とする。また、セル１１においては、セル９、１０との比較を行い、今度は、セル９は異物３０の無い状態の信号であるが、セル１０、１１は異物３０が存在する状態の欠陥信号３３、３４であるので、参照画像信号のセル１１は、撮像信号のセル１０の欠陥信号を参照画像信号とする。
【００９５】
このようにして、３つの連続するセルの多数決により、図１１（ｂ）の参照画像信号を作成する。そして、図１１（ｂ）の参照画像信号から図１１（ｃ）の撮像欠陥信号を控除して差分をとると、図１１（ｃ）に示す差分信号が得られる。これは、確かに図１１（ｃ）の基板断面の異物３０、３１による欠陥３２を正しく検出している。
【００９６】
このように、図１１のようなアルゴリズムを用いることにより、異物３０及び異物３１による欠陥を容易かつ高精度に検出することができる。
【００９７】
なお、本実施例に係る基板表面の検査は、パターンの欠陥を検査する場合と、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂ上の欠陥３２の有無を検査する場合とがあり、各々、その検査に適したランデシィングエネルギーＬＥで検査することが可能である。効率よく欠陥３２の有無とパターン欠陥の検査を行うためには、電子ビームの照射が複数回行うことも可能で、その場合はそれぞれの照射において異なるランディングエネルギーＬＥの電子ビームを照射することも可能である。
【００９８】
欠陥３２の有無の検査の場合も、複数回、電子ビームのランディングエネルギーＬＥの違う組み合わせで照射することで、欠陥３２の信号強度を向上させ、背景のパターンを完全に消すことも可能である。
【００９９】
２回照射する場合、初回がやや大きいランディングエネルギーＬＥ（例えば、２８〔ｅＶ〕）で照射し、次回は初回より小さいランディングエネルギーＬＥ（例えば１５〔ｅＶ〕）で照射すると、欠陥３２の信号強度を向上させることができる。
【０１００】
また、２次光学系５０、５０ａのセッティング（ＮＡの位置）を正規位置よりオフセットさせることで、異物３０の信号強度を向上させることが可能である。
【０１０１】
以上のように、ランディングエネルギーＬＥを変えた照射と２次光学系５０、５０ａの微調整によって、背景を消し、欠陥３２の信号強度を向上させより小さな欠陥３２の有無を検査することが可能になる。
【０１０２】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１０３】
特に、本実施例においては、本発明をレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの表面上の欠陥検出に適用する例を挙げて説明したが、上述のパターン欠陥及び欠陥検査を含めて、半導体ウエハや、他の基板にも本発明を適用することができる。
【０１０４】
また、基板１０、１０ａ、１０ｂの表面に、３種類以上の材料が含まれている場合であっても、最も主要な部分を占める２種類の材料についてパターンを消去し、他の材料については、フォーカス等の他の光学的条件やその他の条件を用いて異物３０、３１を含む欠陥３２の検出を妨げないようにすれば、３種類以上の材料で基板表面が構成されている基板１０、１０ａ、１０ｂについても、好適に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本実施例に係る基板表面の検査方法及び検査装置の加速電圧Ｖａｃｃとリターディング電圧ＲＴＤとランディングエネルギーＬＥの関係を示した図である。
【図２】構成する材料の電子ビーム照射による明るさの相違例を示した図である。図２（ａ）は、材料Ａと材料Ｂが輝度差を有する画像として取得された例を示した図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面における位置と断面階調値の関係を示した図である。
【図３】ランディングエネルギーＬＥによる材料Ａと材料Ｂの明るさの相違を示した図である。図３（ａ）は、ランデシィングエネルギーＬＥと材料Ａ及び材料Ｂの輝度の関係を示した図である。図３（ｂ）は、材料Ｂと材料Ａのコントラストを示した図である。図３（ｃ）は、パターンが消去された状態で取得された表面画像の例を示した図である。
【図４】具体的なレチクルの構造の一例を示した図である。
【図５】図４とは異なるレチクル基板１０ｂの断面構成の一例を示した図である。
【図６】背景パターンを消した時の欠陥像とその断面階調を示した図である。図６（ａ）は、基板表面の背景パターンを消去した状態の表面画像を示した図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の画像の断面階調を示した図である。
【図７】基板表面の検査装置の全体構成の一例を示した図である。
【図８】図７とは異なる基板表面の検査装置の全体構成の例を示した図である。
【図９】背景を消した場合のセル比較検査の模式図である。
【図１０】基板表面の背景を消した場合のセル比較による欠陥検出の原理図である。図１０（ａ）は、差分信号を示した図である。図１０（ｂ）は、１セル周期分ずれた基板表面信号を示した図である。図１０（ｃ）は、基板表面信号と基板断面を示した図である。
【図１１】背景を消した場合のセル比較による欠陥検出の原理図である。図１１（ａ）は、差分信号を示した図である。図１１（ｂ）は、参照画像信号を示した図である。図１１（ｃ）は、撮像による欠陥信号及び基板断面を示した図である。
【図１２】従来のセル比較検査の模式図である。図１２（ａ）は、差分画像を示した模式図である。図１２（ｂ）は、差分画像を示した模式図である。図１２（ｃ）は、セル比較による欠陥検出の原理図である。
【図１３】従来から行われているダイ比較検査の模式図である。図１３（ａ）は、参照ダイの模式図である。図１３（ｂ）は、被検査ダイの模式図である。図１３（ｃ）は、差分画像を示した図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０、１０ａ、１０ｂ 基板
１１ ＣｒＮ膜
１２ ガラス基板
１３ 積層ＭＬ膜
１４ キャッピング層
１５ バッファー層
１６ ＴａＢＮ層
１７ ＴａＢＯ層
１９ 多層膜
２０ パターン
３０、３１ 異物
３２ 欠陥
３３、３４ 欠陥信号
３５ 疑似欠陥信号
４０、４０ａ、４０ｂ 電子銃
４１ 加速電圧設定手段
４５、４５ａ 電子線源
５０、５０ａ 一次光学系
５１、５１ａ、６１ レンズ
５２ アパーチャ
５５、５５ａ、６５、６５ａ、８５ 真空筐体
６０、６０ａ 二次光学系
７０、７０ａ 撮像素子
７１ 記憶装置
７２ 演算処理手段
８０ ステージ
８１ 基板電圧調整機構
８２ 防振台
８６ ステージ制御ユニット
９０ 予備環境室
９１ 仮置場
１００ ゲート弁
１１０ ターボ分子ポンプ
１１１ ドライポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面の検査方法及び検査装置に関し、特に、基板上の欠陥を検出する基板表面の検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光をフォトマスク等の試料に照射し、試料で反射した反射光と、試料を透過した透過光とを受光して、試料の像を撮像し、異物検出閾値を用いて異物を検出する異物検出方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８−９６２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、光を用いているため、レチクル上の異物の検出限界は約５０nmであると考えられる。近年、半導体のパターンサイズが細くなるにつれて、レチクルの線幅も細くなり、小さい異物でも重大な欠陥となる。従来の光の検査装置では、５０nm以下のサイズの異物の検出は不可能であるという問題があった。
【０００４】
また、レチクルのパターン上の異物の場合、パターン形状の一部と異物との判定が難しいという問題もあった。図１２は、従来のセル比較検査の模式図である。
【０００５】
図１２（ａ）は、被検査ダイの一例を示した模式図である。図１２（ａ）に示したような一定周期のセル領域を含むパターン２２０を有するレチクル表面２１０に、電子ビームを照射してレチクル表面２１０を撮像し、異物の有無の検査をセル比較で行う場合、予め設定されたセルの周期毎に画像を比較し、その差分から異物２３０や欠陥の有無を判定する。
【０００６】
図１２（ｂ）は、セル検査で取得された差分画像を示した模式図である。ここで、図１２（ｂ）に示すように、繰り返しパターンでない部分、つまりランダムパターン箇所等は、異物以外のパターン（背景）２２０として画像上に存在し、その箇所総てが擬似欠陥（この場合擬似の異物）として検出されてしまう。
【０００７】
図１２（ｃ）は、セル比較による欠陥検出の原理図である。セル比較による欠陥検査は、検査エリア内に周期的に繰り返されるパターン２２０が存在することが前提となる。繰り返されるパターン２２０の最小単位をセル周期とし、一つ前のセル周期分の信号と検査しているセル周期分の信号との差分をとり、差分が０ならば同じパターン２２０が繰り返されている事になる。差分が０以外の場合には、繰り返されるパターン２２０の最小単位以外の形状が存在する事になり、すなわちそれが欠陥信号２３５として検出される。
【０００８】
しかし、前提とされる周期的繰り返しパターン２２０がなく、不規則なパターン２２０が存在する箇所ではセル周期を設定することが出来ず、パターン２２０の変わり目は全て差分０以外となり、擬似欠陥信号２２５として検出されてしまうという問題があった。
【０００９】
このような問題を防ぐ検査方法として、ダイ比較検査を行う検査方法が知られている。図１３は、従来から行われているダイ比較検査の模式図である。図１３（ａ）は、参照ダイの模式図であり、図１３（ｂ）は、被検査ダイの模式図である。また、図１３（ｃ）は、参照ダイと被検査ダイの差分画像を示した図である。
【００１０】
一般に繰り返しパターン以外のパターン２２０におけるパターン欠陥を検査する場合はダイ比較検査を行うが、ダイサイズは一般的にセル周期よりずっと大きいので、その分ステージの移動距離が大きくステージの位置決め精度、スピード精度や回転角制御精度等ステージの機構そのものや制御等に高精度のものが必要となり、装置そのもののコストが高くなってしまう。また画像比較のための画像処理アルゴリズムも複雑になりその分画像処理に時間を有してしまい、異物２３０の有無判定に多大な時間を要してしまう。
【００１１】
このように、ダイ比較検査に比較して、セル比較検査の方がステージ機構そのものや制御アルゴリズム等にコストを掛けずに良い精度の検査が実施でき、検査時間もセル比較検査に比べ短くできるという利点がある。しかしながら、上述のように、セル比較検査を用いて異物を検査する場合には、背景が邪魔になるという問題を解決する必要がある。
【００１２】
そこで、本発明は、セル検査を用いて、５０ｎｍ以下の基板表面に存在する異物等を含む欠陥を容易かつ高精度に検出することができる基板表面の検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、第１の発明に係る基板表面の検査方法は、表面に複数の材料を含む基板上の欠陥を検査する基板表面の検査方法であって、
前記複数の材料のうち少なくとも２種類の材料のコントラストが所定範囲内となるようにランディングエネルギーが設定された電子ビームを、前記基板の表面に照射する電子ビーム照射工程と、
前記基板から発生した電子を検出し、前記２種類の材料からなるパターンが消去された又は薄くなった状態で前記基板の表面画像を取得する工程と、
取得した該表面画像において、背景画像と区別できるコントラストを有する対象物の像を、前記欠陥として検出する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
これにより、電子ビームを用いて基板の表面パターンを消去した表面画像を取得することができ、欠陥が基板上に存在する場合には、欠陥が背景画像から浮き上がるような表面画像を得ることができるので、欠陥の検出を容易かつ高精度に行うことができる。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明に係る基板表面の検査方法において、
前記背景画像と前記欠陥とのコントラストは、前記２種類の材料のコントラストの３倍以上であることを特徴とする。
【００１６】
これにより、２種類の材料の境界線が完全には消去されなかった場合でも、欠陥を十分なコントラストで背景画像と識別でき、容易に検出することができる。
【００１７】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係る基板表面の検査方法において、
前記電子ビーム照射工程の前に、前記電子ビーム照射工程と異なるランディングエネルギーの電子ビームを少なくとも１回以上照射するプレ照射工程を有することを特徴とする。
【００１８】
これにより、２種類の材料のコントラストを小さくする条件を整えてから電子ビームを照射することができ、材料や基板の性質に適切に応じた柔軟な検査を行うことができる。
【００１９】
第４の発明は、第３の発明に係る基板表面の検査方法において、
前記プレ照射工程は、それぞれの電子ビームのランディングエネルギーが異なることを特徴とする。
【００２０】
これにより、段階的に基板表面の帯電状態を調整してから、撮像用の電子ビームを照射することができ、表面のパターンを適切に消去した表面画像を取得することができる。
【００２１】
第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明に係る基板表面の検査方法において、
前記電子ビーム照射工程の電子ビームの前記ランディングエネルギーは、１ｅＶ以上５０ｅＶ以下であることを特徴とする。
【００２２】
これにより、低ランディングエネルギーの電子ビームを基板に照射することができ、ミラー電子により基板表面のパターンを適切に消去することができる。
【００２３】
第６の発明は、第１〜５のいずれかの発明に係る基板表面の検査方法において、
前記基板は、レチクルであることを特徴とする。
【００２４】
これにより、露光に用いるレチクルの欠陥を容易かつ高精度に検出することができる。
【００２５】
第７の発明は、第１〜６のいずれかの発明に係る基板表面の検査方法において、
前記欠陥は、異物を含むことを特徴とする。
【００２６】
これにより、基板上に存在するゴミ等の異物を容易かつ高精度で検出することができる。
【００２７】
第８の発明に係る基板表面の検査装置は、表面に複数の材料を含む基板上の欠陥を検査する基板表面の検査装置であって、
前記複数の材料のうち少なくとも２種類の材料のコントラストが所定範囲内となるようにランディングエネルギーが設定された電子ビームを、前記基板の表面に照射する電子銃と、
前記基板から発生した電子を検出し、前記２種類の材料からなるパターンが消去された又は薄くなった状態で前記基板の表面画像を取得する撮像素子と、
取得された該表面画像において、背景画像と区別できるコントラストを有する対象物の像を、前記欠陥として検出する演算処理手段と、を含むことを特徴とする。
【００２８】
これにより、一様な背景画像から欠陥が浮かび上がるように表示された表面画像を取得することができ、欠陥の検出を容易かつ高精度に行うことができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、基板上に存在する欠陥の検出を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００３１】
図１は、本発明を適用した実施例に係る基板表面の検査方法及び検査装置における加速電圧Ｖａｃｃとリターディング電圧ＲＴＤとランディングエネルギーＬＥの関係を示した図である。図１において、レチクル等のマスク用の基板１０が載置されており、基板１０に向けて電子銃４０から電子ビームが照射されている。
【００３２】
基板１０は、様々な種類及び用途の基板が適用され得るが、例えば、露光に利用されるレチクルが適用されてもよい。レチクルが基板１０に適用された場合、基板１０は、裏面がＣｒＮ膜１１で覆われたガラス基板１２の上に、複数層からなる多層膜１３〜１６が積層され、レチクルを構成する。基板１０の表面は、材料Ｂからなる最上層膜１６で覆われ、その下には、材料Ａからなる第２層目の膜１５が存在する。最上層膜１６には、パターン２０が形成され、パターン２０が形成された箇所は、材料Ａの第２層目の膜１５が露出している。よって、基板１０の表面は、最上層膜１６を構成する材料Ｂと、露出した第２層目の膜１５を構成する材料Ａの２種類の材料から構成されている。このように、レチクルにおいては、複数の材料から基板１０の表面が構成されているのが一般的である。以下、本実施例においては、基板１０にレチクルを適用した例を挙げて説明するが、半導体ウエハや液晶用基板等、他の種類の基板１０に対しても本実施例に係る基板表面の検査方法及び検査装置を適用することができる。
【００３３】
ここで、電子銃４０から発生した電子をグランドに対して加速させるために、例えば、電子銃４０に−４０００〔Ｖ〕から−７０００〔Ｖ〕の任意の電圧を印加する。この電圧を、加速電圧（Ｖａｃｃ）と言う。また、レチクル表面に、例えば−４０００〔Ｖ〕を印加すると、グランドに対して加速した電子から見たレチクルの電圧は、加速電圧が−４０００〔Ｖ〕の場合は０〔Ｖ〕であり、加速電圧が−７０００〔Ｖ〕の場合は−３０００〔Ｖ〕となる。このレチクルに印加する電圧をリターディング電圧又は基板電圧（ＲＴＤ）と言う。加速電圧からリターディング電圧ＲＴＤを引いた値、つまりグランドに対して加速した電子から見たレチクルの電圧がランディングエネルギーＬＥである。
【００３４】
概ね１００Ｖ単位でランディングエネルギーＬＥの調整を行う場合は、加速電圧Ｖａｃｃによって行う。１０Ｖ程度の調整の場合は、リターディング電圧ＲＴＤを変えることでランディングエネルギーＬＥの調整を行う場合もある。また、レチクル最表面の電圧がチャージアップ等の影響でリターディング電圧ＲＴＤとは別の電圧が重畳されている場合（表面電圧ΔＶと称する）には、この表面電圧ΔＶの補正をリターディング電圧ＲＴＤの調整で行う。
【００３５】
ここで、ＳＥＭ式電子顕微鏡や写像投影型電子顕微鏡等のように、電子ビームを用いてレチクル表面を撮像する場合、照射する電子ビームのランディングエネルギーＬＥに応じて、レチクル表面を構成している材料の種類によりこれらの材料から返ってくる電子の量が異なり、それが材料の相違に基づく輝度の差（コントラスト）として現れ、レチクル表面の画像を得ることができる。
【００３６】
図２は、構成する材料の電子ビーム照射による輝度の差の一例を示した図である。図２（ａ）は、材料Ａと材料Ｂが輝度差を有する画像として取得された例を示した図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面における位置と断面階調値の関係を示した図である。
【００３７】
図２（ａ）に示されるように、材料の種類の相違により、輝度が異なりコントラストを有する表面画像を取得することができる。
【００３８】
また、図２（ｂ）は、図２（ａ）のコントラストを有する画像を、数値で示した図である。図２（ｂ）において、ピクセル座標１７０〜２５０の材料Ｂの領域は、断面階調値ＤＮが１００であり、ピクセル座標０〜１４０の材料Ａの領域は、断面階調値ＤＮが約６０である。よって、材料Ａと材料Ｂの輝度差ΔＤＮ（コントラスト）は約４０であり、この輝度差により材料Ａと材料Ｂが構成するパターンを認識することができる。なお、ピクセル座標１４０〜１７０は、材料Ａと材料Ｂの境界となっている。
【００３９】
図３は、ランディングエネルギーＬＥの変化による材料Ａと材料Ｂの輝度の相違を示した図である。図３（ａ）は、ランデシィングエネルギーＬＥと材料Ａ及び材料Ｂの輝度の関係を、個別に示した図である。図３（ａ）において、ランディングエネルギーＬＥの調整は、加速電圧Ｖａｃｃで行っている。
【００４０】
図３（ａ）において、ランディングエネルギーＬＥが１２〜１７〔ｅＶ〕の領域付近では、材料Ａの輝度の方が材料Ｂの輝度よりも高い状態となっている。つまり、材料Ａの輝度は５０を超えているが、材料Ｂの輝度は５０未満である。その後、ランディングエネルギーＬＥが１８〜３５〔ｅＶ〕付近の領域では、材料Ａと材料Ｂの輝度がほぼ等しく、４５程度となっている。次いで、ランディングエネルギーＬＥ２５〔ｅＶ〕付近から、材料Ｂの輝度の方が、材料Ａの輝度よりも高くなり、６００〜８００〔ｅＶ〕付近でその差がピークとなるが、ランディングエネルギーＬＥが１０００〔ｅＶ〕以上となっても、材料Ｂの輝度の方が、材料Ａの輝度よりも高い状態を保っている。
【００４１】
図３（ｂ）は、図３（ａ）における特性図において、材料Ｂの輝度から材料Ａの輝度を控除して輝度差（コントラスト）を算出して示した図である。図３（ｂ）から分かるように、ランディングエネルギーＬＥを変化させると、例えば材料Ａと材料Ｂでその明るさの差がなくなり、輝度差ΔＤＮ＝０となる点が存在する。図３（ｂ）の例においては、ランディングエネルギーＬＥ＝３３ｅＶ付近で、材料Ａ、材料Ｂともほぼ同じ輝度になることが分かる。このように、事前に材料の種類の相違による輝度の相違とＬＥの関係を調査することで、材料Ａと材料Ｂの輝度差が無い状態で、レチクル表面の撮像を行うことができる。
【００４２】
このような状態では、レチクル上に構成されたパターン２０は消去されて表示される事がなく、レチクル上に別の材料Ｃが存在すれば、それは新たな明るさとして区別され、材料Ｃの部分だけ認識することが可能となる。
【００４３】
図３（ｃ）は、材料Ａと材料Ｂの輝度差がなく、コントラストがほぼ０でパターンが消去された状態で取得された表面画像の例を示した図である。図３（ｃ）に示すように、レチクルの表面のパターンを消去した状態で画像を取得することができれば、画像中に異なる輝度の異物等の欠陥が存在した場合には、容易に欠陥を識別でき、欠陥検出を容易に行うことができる。
【００４４】
また、材料Ａ又は材料Ｂのいずれかが、例えばバリのような状態で欠陥としてレチクル上に存在する場合も、接触抵抗があるので、材料Ａ又は材料Ｂとは輝度が異なる別の対象物として撮像することができる。
【００４５】
特に、レチクルのパターン２０が繰り返しパターンの場合、一般的にセル比較検査が行われるが、パターン２０は、必ずしも完全に同一の繰り返しパターンのみから構成される訳ではなく、繰り返しパターンとは異なる大きさや形状の不規則パターンを含む場合がある。このような不規則パターンを含む繰り返しパターンを、セル比較検査によりパターン２０上の欠陥を検査するときに、背景のパターン２０が邪魔になってしまう場合がある。このような場合に、背景のパターン２０を消してセル比較検査を行うことができれば、繰り返しパターン又は不規則パターンの如何に関わらず、総てのパターン２０を含めて比較を行うダイ比較検査よりも、精度のよい検査を実施することができる。
【００４６】
このように、同一装置で、事前に図３（ｂ）の関係が分かっていれば、レチクルパターン２０を撮像観測、検査したい場合には、材料Ａと材料Ｂの輝度差が大きいランディングエネルギーＬＥを用い、材料Ａ、材料Ｂ以外に異物等（例えば、材料Ｃからなるゴミ）の欠陥を検出したい場合には、材料Ａと材料Ｂの輝度差が無い又は極めて小さいランディングエネルギーＬＥを用いるなど、ランディングエネルギーＬＥの切り替えを行うことで、幾つかの撮像、検査モードを持つことが可能である。
【００４７】
なお、以後本実施例において、欠陥がゴミ等の異物である場合を中心に例を挙げて説明するが、欠陥には、基板１０の表面のパターン２０を構成する材料Ａ、材料Ｂと全く材料が異なる材料Ｃからなる異物の他、上述のような、材料Ａ、材料Ｂから構成されているが、表面のパターン２０から剥離したバリ等の対象物も含まれる。よって、本実施例において説明する異物に対する適用例は、パターン２０を構成する材料と同じ材料から構成される物体であっても、基板１０の表面上に存在し、パターン２０から遊離した物体であれば、異物と同じように適用することができる。上述のように、これらの遊離物体も、パターン２０を構成する材料とは輝度が異なり、欠陥として区別することができるからである。本発明においては、欠陥は、基板１０の表面上に存在する物体であって、基板表面自体を構成していない物体等は総て含まれる。
【００４８】
図４は、具体的なレチクルの構造の一例を示した図である。図４において、レチクルである基板１０ａは、裏面がＣｒＮ膜１１で覆われた石英等のガラス基板１２の上に、軟Ｘ線（ＥＵＶ：extreme-ultraviolet）を反射させるためモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）からなる積層ＭＬ膜１３が形成されている。また、積層ＭＬ層１３の最上部には、キャッピング層１４が設けられている。積層ＭＬ膜１３及びキャッピング層１４の上には、クロムナイトライド（ＣｒＮ）やルテニウム（Ｒｕ）、ルテニウム合金からなるバッファー層１５が形成されている。バッファー層１５の上には、パターンを形成するタンタルボロンナイトライド（ＴａＢＮ）層１６が形成され、更にＴａＢＮ層１６の上に、光検査時の光の反射を防止する為のタンタルボロンオキサイド（ＴａＢＯ）層１７が形成されている。
【００４９】
このように、レチクル基板１０ａは、ガラス基板１２の上に、複数の膜１３〜１７が積層した多層膜１９が形成されて構成される。多層膜１９の表面層を構成するＴａＢＯ層１７及びＴａＢＮ層１６には、パターン２０が形成される。このようなパターン２０は、エッチングストップをかけるバッファー層１５の深さまで、表面層をエッチングすることにより行われる。図４においては、表面層はＴａＢＯ層１７とＴａＢＮ層１６であるから、これらをエッチングしてパターン２０は形成される。この場合、レチクル基板１０ａの表面には、ＴａＢＯ層１７とバッファー層１５が露出することになる。よって、レチクル基板１０ａの表面は、ＴａＢＯ層１７と、ＣｒＮからなるバッファー層１５とで構成され、２種類の異なる材料から構成されている。
【００５０】
ここで、レチクル基板１０ａにゴミ等の異物３０が混在することがあるが、異物３０は、パターン２０内に存在する場合もあるし、最上層である基板１０ａの表面上に存在する場合もある。また、図４の右側に示すように、膜中に異物３１が存在する場合もある。このように、欠陥となるゴミ等の異物３０、３１はレチクル基板１０ａの最表面や積層された各層の間に存在する。最表面や膜中のゴミはパターン転写時に致命的な欠陥となってしまい、それぞれの膜を形成する段階や有る程度膜が形成された時点で、膜上、膜中のゴミを発見しなければならない。
【００５１】
このようなレチクル基板１０ａに対して、図３において説明したように、照射する電子ビームのランディングエネルギーＬＥを調整し、表面を構成する２種類の材料であるＴａＢＯとＣｒＮとのコントラストを０に近い所定範囲内とし、パターン２０を消去するか又は薄くし、異物３０が浮き出るような表面画像を取得することができれば、レチクル基板１０ａ上に存在する異物３０を容易に検出することができる。
【００５２】
なお、図４において、表面層を形成するＴａＢＯ層１７とＴａＢＮ層１６の間にも異物３１が存在しているが、このような異物３１は、ＴａＢＯ層１７が形成されてしまうと、基板１０ａの表面に電子ビームを照射しただけでは、その像を得ることはできない。しかしながら、例えばＴａＢＮ層１６が形成された段階で、基板１０ａの表面の検査を行うようにすれば、ＴａＢＮ層１６上に存在する異物３１を検出することができる。この場合、ＴａＢＮとＣｒＮの２種類の材料のコントラストが０に近い所定範囲内にあるように電子ビームのランディングエネルギーＬＥを調整するようにすればよい。
【００５３】
図５は、図４とは異なるレチクル基板１０ｂの断面構成の一例を示した図である。図５のレチクル基板１０ｂは、図４のレチクル基板１０ａで最上層として設けられていた光検査時の光の反射を防止するＴａＢＯ層１７が存在しない点で、図４に係るレチクル基板１０ａと異なっている。なお、レチクル基板１０ｂは、他の構成要素については、図４において説明したレチクル基板１０ａと同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００５４】
図５に係るレチクル基板１０ｂにおいては、表面を構成する最上層はＴａＢＮ層１６であり、パターン２０が形成された領域には、ＣｒＮからなるバッファー層１５が露出した部分もレチクル基板１０ｂの表面を構成する。よって、レチクル基板１０ｂの表面を構成する材料は、ＴａＢＮとＣｒＮの２種類の異なる材料である。異物３０は、レチクル基板１０ｂの最上層であるＴａＢＮ層１６か、又はパターン２０が形成されて表面に露出したバッファー層１５の上に存在することになる。よって、レチクル基板１０ｂの表面へ照射する電子ビームのランディングエネルギーＬＥを調整し、表面の撮像画像において、レチクル基板１０ｂの表面を構成する材料であるＴａＢＮとＣｒＮの輝度差を０に近い所定範囲内とするようにすれば、パターン２０を消去又は薄くすることができ、異物３０のみが異なる輝度の像として背景画像と区別して表示され、容易に検出することが可能となる。
【００５５】
また、ＴａＢＮ層１６中に存在する異物３１については、バッファー層１５が形成された段階で、基板表面の検査を行うようにすればよい。バッファー層１５が形成された段階で、基板表面がＣｒＮから構成されたバッファー層１５のみであれば、異物３１を検出し易い輝度が得られるランディングエネルギーＬＥの電子ビームを基板表面に照射すればよい。一方、バッファー層１５が形成された段階で、他の材料も基板表面に露出している場合には、その露出した材料と、ＣｒＮとのコントラストが０近傍の所定範囲内となるように電子ビームのランディングエネルギーＬＥを調整し、検査を行うようにすれば、異物３１を背景画像と区別して容易に検出することができる。
【００５６】
このように、図４及び図５において説明したように、表面が少なくとも２種類以上の材料で構成される基板１０ａ、１０ｂに対して、表面を構成する２種類の材料の輝度差が０に近くなるように照射する電子ビームのランディングエネルギーＬＥを調整すれば、種々の態様の基板１０ａ、１０ｂに対して、表面に存在する異物３０、３１を容易に検出することができる。
【００５７】
なお、これまでの説明で、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの表面が２種類の異なる材料からなる例を挙げて説明したが、３種類又はそれ以上の異なる材料を含んでいる場合には、基板表面を構成する最も主要な２つの材料のパターンを消去するようにし、他の材料は、例えば、フォーカスでぼかして異物３０、３１の検出を妨げないように、他の条件で調整を行うようにしてもよい。実質的には、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂは、２種類の材料で表面が構成されている場合が多いが、３種類以上含んでいる場合には、それらが異物３０、３１の検出を妨げないようにフォーカス等の光学的条件でぼかしてしまう等の工夫を行えば、３種類以上の材料を含む基板１０、１０ａ、１０ｂにも本実施例に係る基板表面の検査方法及び検査装置を適用することができる。
【００５８】
図６は、背景パターンを消した時の欠陥像とその断面階調を示した図である。図６（ａ）は、基板表面の背景パターンを消去した状態の表面画像を示した図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の画像の断面階調を示した図である。
【００５９】
図６（ａ）において、基板表面の２種類の材料の輝度差を無くし、背景パターンを消去した状態で表面画像を取得した結果、背景画像から欠陥３２が浮かび上がるように識別でき、欠陥３２を容易に発見できることが分かる。
【００６０】
図６（ｂ）は、横軸がピクセル座標、縦軸が断面階調値ＤＮを示しているが、ピクセル座標２５０付近で、異物３０を含む欠陥３２の信号が高い輝度となり、２５０を超える階調値を示している。一方、ピクセル座標０〜２２０付近、２７０付近〜５００においては、背景信号の階調値は０とはなっておらず、階調値１００〜１４０程度であり、背景のパターンは完全には消えていない。この様な場合であっても、図６（ａ）に示されるように、欠陥３２として検出する信号レベルを背景のパターン信号レベルより高くする事で、欠陥３２のみを検出することができる。この信号レベルの差は、例えば、Ｓ／Ｎ（Signal／Noise、信号対雑音比）で３倍以上あれば識別は容易に可能である。つまり、基板表面を構成する２種類の材料間のコントラストに対し、欠陥３２と背景画像とのコントラストが２．５倍以上であれば、欠陥３２を容易に識別することができ、更に、３倍以上であることが好ましい。
【００６１】
図６（ｂ）に示すように、背景画像が完全には消去されず、ある程度の輝度差を有しているとしても、欠陥３２の背景画像との輝度差が大きく、欠陥３２の検出に何ら問題が無い場合には、電子ビームのランディングエネルギーＬＥの設定を、そのような設定としてもよい。この場合、図６（ａ）に示すように、背景パターンは実質的には消去された状態であり、欠陥３２の検出は容易である。また、仮に若干の背景パターンが薄く残ったとしても、欠陥３２と背景輝度との差が、基板表面の２種類の材料同士の輝度差の３倍以上あれば、薄い背景パターンは欠陥３２の検出に何ら障害とはならないので、そのような実施形態であってもよい。
【００６２】
次に、図７及び図８を用いて、本実施例に係る基板表面の検査方法を実行するために適用される基板表面の検査装置の例について説明する。
【００６３】
図７は、基板表面の検査装置の全体構成の一例を示した図である。図７は、写像投影型電子顕微鏡を応用した基板表面の検査装置の例を示している。本実施例に係る基板表面の検査装置は、主要構成要素として、電子ビームを発生する電子線源４５と、電子ビームをレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに導くための1次光学系５０と、電子線を照射することでレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂから戻ってくる電子を画像として捉える撮像素子７０と、電子線を照射することでレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂから戻ってくる電子を撮像素子７０に導くための２次光学系６０と、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂを搭載する少なくとも一方向に可動するステージ８０とから構成され、それぞれが真空筐体５５、６５、８５の中に収容されている。
【００６４】
電子線源４５は、熱電子放出型の電子銃４０ａを用いている。この熱電子放出型電子銃４０ａは主にＬａＢ６を用いているが、タングステンからなるフィラメントや、Ｔｈ−Ｗ、Ｗ２Ｃ等のタングステン系や、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）ＣＯ３からなる酸化物陰極等であっても良い。
【００６５】
一次光学系５０は、電子銃４０ａで発生した電子ビームを、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに導く手段であり、静電レンズ５１とアパーチャ５２を備える。
【００６６】
電子ビームは一次光学系５０でレンズ５１やアパーチャ５２により円、楕円又は矩形に形成され、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに導かれて照射される。円、楕円又は矩形に形成された電子ビームの大きさは、概ね撮像素子７０であるＴＤＩ、ＥＢ−ＴＤＩ、ＣＣＤ、ＥＢ−ＣＣＤ等より若干大きめの広さに成形される。電子ビームの大きさは、撮像素子７０毎に調整されたり、一番大きい撮像素子に合わせた大きさに成形されたりすることもある。
【００６７】
電子ビームは、一次光学系５０で任意のエネルギーに加速する加速電圧Ｖａｃｃと、基板電圧（リターディング電圧）ＲＴＤとの組み合わせで、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに照射される時の電子ビームのランディングエネルギーＬＥを調整する。加速電圧Ｖａｃｃは、例えば加速電圧設定手段４１により設定されてよく、基板電圧ＲＴＤは、例えばステージ８０に設けてある基板電圧調整機構８１によって設定されてよい。加速電圧Ｖａｃｃと基板電圧ＲＴＤの組み合わせは、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの得たい情報に応じて変えることができる。
【００６８】
例えば、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの二次電子像が得たい場合は、加速電圧Ｖａｃｃを１００〔ｅＶ〕から数ｋ〔ｅＶ〕にし、基板電圧ＲＴＤを二次系設定電圧（二次系のＥ×Ｂフィルタ５６直進条件）にする。照射電子とレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂを構成する材料との間で起きる完全弾性衝突によって発生する電子（反射電子）像を得たい場合は、基板電圧ＲＴＤを調整する。また、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの帯電した表面電位の影響によって、照射電子ビームがレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの表面近傍で跳ね返ってくるミラー電子の像を得たい場合には、ランディングエネルギーＬＥを０〜数１０〔ｅＶ〕に設定することで得ることができる。
【００６９】
つまり、加速電圧Ｖａｃｃと基板電圧ＲＴＤを変えることで、図３（ａ）、（ｂ）に示したようなランディングエネルギーＬＥと輝度差の関係を得ることができる。
【００７０】
ステージ８０は、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂを支持する支持台であり、少なくとも水平方向に移動可能である。ステージ８０は、防振台８２上に支持され、防振台８２により、床からの振動がステージ８０に伝達されないように構成されている。また、ステージ８０は、外部のステージ制御ユニット８６にその動作が制御される。ステージ８０には、上述のように基板電圧ＲＴＤを設定する基板電圧調整機構８１が設けられ、基板電圧を調整して加速電圧Ｖａｃｃとともに電子ビームのランディングエネルギーＬＥを設定する。
【００７１】
二次光学系６０は、複数の静電レンズ６１から構成されている。図７に示す具体的な実施例の場合、一次光学系５０は二次光学系６０に対し斜めになっている。電子銃４０ａから発射した電子ビームは、電界と磁界からなるＥ×Ｂフィルタ５６でレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに垂直又は概ね垂直に照射され、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂから発生した電子は、二次光学系６０のＥ×Ｂフィルタ５６を直進し、撮像素子７０に導かれるようになっている。なお、Ｅ×Ｂフィルタ５６は、一次光学系５０と二次光学系６０の双方に含まれることになる。
【００７２】
撮像素子７０は、ＴＤＩ（Time Delay Integration、時間遅延積分）によるスキャン撮像も可能としている。ＴＤＩの前には、電子を増幅するＭＣＰ（Micro-Channel Plate、マイクロチャンネルプレート）、増幅された電子を光に変換する蛍光板及び光をＴＤＩに導く為のＦＯＰ（ファイバーオプティックプレート）等が備えられている。また、ＴＤＩの代わりに、電子を直接受けて画像に変換できるＥＢ−ＴＤＩを用いてもよい。また、スキャン画像以外の静止画像の撮像を行う場合は、ＴＤＩの変わりにＣＣＤ（Charge Coupled Device）を用い、ＥＢ−ＴＤＩの代わりにＥＢ−ＣＣＤを用いてもよい。更に、ＴＤＩの前にＥＢ−ＣＣＤを設け、スキャン像はＴＤＩを、スチル像はＥＢ−ＣＣＤを用いるようにしてもよい。撮像素子７０は、基板表面から発生する電子を複数画素で同時に面として検出できる素子であれば、種々の形態の撮像素子７０を適用することができる。
【００７３】
撮像素子７０は、記憶装置７１に接続され、記憶装置７１は、演算処理手段７２である計算機に接続されている。また、演算処理手段７２は、ステージ制御ユニット８６に接続されている。
【００７４】
記憶装置７１は、撮像手段７０で取得されたレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの表面画像を記憶する手段である。記憶手段７１で記憶された表面画像は、演算処理手段７２に送られる。演算処理手段７２は、異物３０を含む欠陥３２の検出を行う演算処理を行う。具体的には、基板表面のパターンが消去された又は薄くなった状態の表面画像から、コントラストが異なり、背景画像と識別できる輝度の対象物を、欠陥３２と判定する欠陥検出処理を行う。上述のように、背景画像内のコントラストと、背景画像と欠陥３２のコントラストが２．５倍以上又は３倍以上程度あれば、必ずしも背景画像において表面のパターンが完全に消滅していなくても、欠陥３２を区別して検出することができる。なお、背景画像を構成する２種類の材料からなる表面画像のパターンが完全には消去しておらず、薄くなっていてパターンが残っている場合には、背景画像の輝度が２つ存在し、一意には定まらないが、いずれか一方、例えば欠陥３２との輝度差の小さい方の画像を基準としてコントラストを算出し、欠陥検出処理を行うようにしてもよいし、両者の平均で背景画像の輝度を定めてもよい。
【００７５】
ステージ制御ユニット８６は、演算処理手段７２の演算結果に基づいて、ステージ８０の駆動を制御し、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂ上の適切な位置が検査されるようにする。
【００７６】
ステージ８０を収容する真空筐体８５の隣には、ゲート弁１００の開閉により連通可能に予備環境室９０が配置されている。予備環境室９０は、検査前後のレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂを待機させる仮置場９１を備えている。また、予備環境室９０には、真空排気が可能なターボ分子ポンプ１１０とドライポンプ１１１とが備えられ、真空筐体５５、６５、８５及び予備環境室９０内の真空排気が可能に構成されている。なお、ターボ分子ポンプ１１０及びドライポンプ１１１は、必要に応じて、各真空筐体５５、６５、８５に更に設けられてもよい。
【００７７】
図７に係る基板表面の検査装置においては、写像投影型電子顕微鏡を応用しており、電子ビームを細く絞る必要がなく、ランディングエネルギーＬＥを高くしなくてもレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの表面の撮像が可能である。よって、図７に係る基板表面の検査装置においては、低ランデシィングエネルギーの電子ビームを用いて、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂからミラー電子を発生させることが容易に行うことができる。ミラー電子は、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに電子ビームが衝突することなく手前で反射する電子である。図３（ｂ）においては、３３〔ｅＶ〕のランディングエネルギーＬＥで材料Ａと材料Ｂの輝度が等しくなったが、ランディングエネルギーＬＥが−１０〔ｅＶ〕〜５０〔ｅＶ〕の領域、より好ましくは１〔ｅＶ〕〜５０〔ｅＶ〕の領域は、ミラー電子が発生し易い領域であり、本実施例に係る基板表面の検査方法を実行し易いランディングエネルギー帯域である。よって、５０〔ｅＶ〕以下のランディングエネルギーＬＥでもレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの表面の撮像が可能な写像投影型電子顕微鏡を応用した図７に係る基板表面の検査装置は、本実施例に係る基板表面の検査方法に好適に適用され得る。
【００７８】
図８は、図７とは異なる基板表面の検査装置の全体構成の例を示した図である。図８に係る基板表面の検査装置は、ＳＥＭ式電子顕微鏡を応用した基板表面の検査装置の例を示している。
【００７９】
図８に係る基板表面の検査装置は、電子ビームを発生する電子線源４５ａと、発生した電子ビームをレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに導き、走査するための1次光学系５０ａと、電子線を走査して照射することでレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂから戻ってくる電子を画像として捉える撮像素子７０ａと、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂを搭載する少なくとも一方向に可動するステージ８０から構成され、それぞれが真空筐体５５ａ、６５ａ、８５の中に納められている。
【００８０】
電子線源４５ａは、熱電子放出型の電子銃４０ｂを用いている。この熱電子放出型電子銃４０ｂは主にＬａＢ６を用いているが、タングステンからなるフィラメントや、Ｔｈ−Ｗ、Ｗ２Ｃ等のタングステン系や、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）ＣＯ３からなる酸化物陰極等であってもよい。
【００８１】
一次光学系５０ａは、複数の静電レンズ及び／又は電磁レンズ５１ａから構成されている。
【００８２】
撮像素子７０ａは、二次電子増倍管を主に用いる。
【００８３】
電子ビームは一次光学系５０ａで細い電子ビームに絞られ、電子ビームを走査することで、画像を得ている。つまり、画像の１ピクセル分ずつレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂに電子ビームを照射して、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂから発生した電子を撮像素子７０ａで取得し、最終的にレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの検査領域全体を走査して演算処理手段７２で表面画像を完成させ、これにより欠陥３２の検出検査を行う。
【００８４】
例えば、図８に示したようなＳＥＭ式電子顕微鏡を応用した基板表面の検査装置により、本実施例に係る基板表面の検査方法を実行してもよい。
【００８５】
なお、他の構成要素については、図７に係る基板表面の検査装置と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００８６】
図９は、背景を消した場合のセル比較検査の模式図である。先に説明したように、予め背景が消える電子ビーム照射条件（ランディングエネルギーＬＥ）を求めておけば、セル比較検査にて、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂ上の異物３０等を検出し、欠陥３２の有無の検査を実施できる。
【００８７】
図１０は、演算処理手段７２で実行される、基板表面の背景を消した場合のセル比較による欠陥検出の原理図である。図１０（ａ）は、背景を消した基板表面の信号と、１セル周期分ずれた基板表面の信号との差分信号を示した図である。図１０（ｂ）は、１セル周期分ずれた基板表面の信号を示した図である。図１０（ｃ）は、背景を消した基板表面の信号と基板断面を示した図である。
【００８８】
本実施例に係る基板表面の検査方法によれば、図１０（ｃ）に示すように、パターンを消すことで、実際のパターンとは無関係にフラットな面が続く事になるので、セル比較検査が全領域に渡って可能となる。
【００８９】
図１０（ｂ）は、セル比較検査を行うための、図１０（ｃ）で取得された欠陥信号３３、３４と、１セル周期分ずれた信号である。よって、図１０（ｂ）は、図１０（ｃ）を、単純に１周期分ずらした信号波形となる。
【００９０】
しかし、図１０（ａ）に示すように、単純に一つ前のセル周期との差分をとっただけでは、欠陥有りの信号と欠陥の無い信号が二回比較される事になり、擬似欠陥信号３５が生じてしまう。
【００９１】
これを防ぐため、本実施例に係る基板表面の検査方法は、例えば、図１１に示すようなアルゴリズムで欠陥検出を行う。
【００９２】
図１１は、背景を消した場合のセル比較（３セル分比較）による欠陥検出の原理図である。図１１（ａ）は、最終的に取得された差分信号を示した図である。図１１（ｂ）は、参照画像信号を示した図である。図１１（ｃ）は、撮像により取得された欠陥信号及び基板断面を示した図である。
【００９３】
図１１に示すアルゴリズムにおいては、図１０（ａ）に示した擬似欠陥３５を極力少なくするために、３セル周期分を先ず比較し、多数決をとり最も近い２セル分を比較用信号とし、検査部分のセル周期の信号と比較用信号との差分をとり差分が０ならば欠陥なし、差分が０以外ならば欠陥部分として検出することを行う。
【００９４】
図１１（ｃ）において、異物３０に対応する欠陥信号３３が２つと、膜中異物３１の影響による欠陥信号３４が１つ示されている。この撮像された表面画像信号を用いて、これとの比較対象となる参照画像信号をまず作成するが、それは、撮像画像信号の３つのセルの多数決により行う。例えば、前の２つのセルの信号との比較により、自分のセルの参照画像信号を作成するものとすると、セル３においては、セル１、２との比較を行い、双方とも自分と同じ信号なので、セル２の信号を図１１（ｂ）の参照画像信号とする。また、図１１（ｃ）のセル４においては、前のセル２、３との比較を行い、セル４の欠陥信号３３は異物３０を示す信号であるが、セル２、３は、欠陥のない状態の等しい信号であるので、セル３の信号を図１１（ｂ）の参照画像信号のセル４の参照画像信号とする。同様に、図１１（ｃ）のセル１０においては、セル８、９が異物３０のない状態の信号であるので、セル９の信号を、参照画像信号とする。また、セル１１においては、セル９、１０との比較を行い、今度は、セル９は異物３０の無い状態の信号であるが、セル１０、１１は異物３０が存在する状態の欠陥信号３３、３４であるので、参照画像信号のセル１１は、撮像信号のセル１０の欠陥信号を参照画像信号とする。
【００９５】
このようにして、３つの連続するセルの多数決により、図１１（ｂ）の参照画像信号を作成する。そして、図１１（ｂ）の参照画像信号から図１１（ｃ）の撮像欠陥信号を控除して差分をとると、図１１（ｃ）に示す差分信号が得られる。これは、確かに図１１（ｃ）の基板断面の異物３０、３１による欠陥３２を正しく検出している。
【００９６】
このように、図１１のようなアルゴリズムを用いることにより、異物３０及び異物３１による欠陥を容易かつ高精度に検出することができる。
【００９７】
なお、本実施例に係る基板表面の検査は、パターンの欠陥を検査する場合と、レチクル基板１０、１０ａ、１０ｂ上の欠陥３２の有無を検査する場合とがあり、各々、その検査に適したランデシィングエネルギーＬＥで検査することが可能である。効率よく欠陥３２の有無とパターン欠陥の検査を行うためには、電子ビームの照射が複数回行うことも可能で、その場合はそれぞれの照射において異なるランディングエネルギーＬＥの電子ビームを照射することも可能である。
【００９８】
欠陥３２の有無の検査の場合も、複数回、電子ビームのランディングエネルギーＬＥの違う組み合わせで照射することで、欠陥３２の信号強度を向上させ、背景のパターンを完全に消すことも可能である。
【００９９】
２回照射する場合、初回がやや大きいランディングエネルギーＬＥ（例えば、２８〔ｅＶ〕）で照射し、次回は初回より小さいランディングエネルギーＬＥ（例えば１５〔ｅＶ〕）で照射すると、欠陥３２の信号強度を向上させることができる。
【０１００】
また、２次光学系５０、５０ａのセッティング（ＮＡの位置）を正規位置よりオフセットさせることで、異物３０の信号強度を向上させることが可能である。
【０１０１】
以上のように、ランディングエネルギーＬＥを変えた照射と２次光学系５０、５０ａの微調整によって、背景を消し、欠陥３２の信号強度を向上させより小さな欠陥３２の有無を検査することが可能になる。
【０１０２】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１０３】
特に、本実施例においては、本発明をレチクル基板１０、１０ａ、１０ｂの表面上の欠陥検出に適用する例を挙げて説明したが、上述のパターン欠陥及び欠陥検査を含めて、半導体ウエハや、他の基板にも本発明を適用することができる。
【０１０４】
また、基板１０、１０ａ、１０ｂの表面に、３種類以上の材料が含まれている場合であっても、最も主要な部分を占める２種類の材料についてパターンを消去し、他の材料については、フォーカス等の他の光学的条件やその他の条件を用いて異物３０、３１を含む欠陥３２の検出を妨げないようにすれば、３種類以上の材料で基板表面が構成されている基板１０、１０ａ、１０ｂについても、好適に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本実施例に係る基板表面の検査方法及び検査装置の加速電圧Ｖａｃｃとリターディング電圧ＲＴＤとランディングエネルギーＬＥの関係を示した図である。
【図２】構成する材料の電子ビーム照射による明るさの相違例を示した図である。図２（ａ）は、材料Ａと材料Ｂが輝度差を有する画像として取得された例を示した図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面における位置と断面階調値の関係を示した図である。
【図３】ランディングエネルギーＬＥによる材料Ａと材料Ｂの明るさの相違を示した図である。図３（ａ）は、ランデシィングエネルギーＬＥと材料Ａ及び材料Ｂの輝度の関係を示した図である。図３（ｂ）は、材料Ｂと材料Ａのコントラストを示した図である。図３（ｃ）は、パターンが消去された状態で取得された表面画像の例を示した図である。
【図４】具体的なレチクルの構造の一例を示した図である。
【図５】図４とは異なるレチクル基板１０ｂの断面構成の一例を示した図である。
【図６】背景パターンを消した時の欠陥像とその断面階調を示した図である。図６（ａ）は、基板表面の背景パターンを消去した状態の表面画像を示した図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の画像の断面階調を示した図である。
【図７】基板表面の検査装置の全体構成の一例を示した図である。
【図８】図７とは異なる基板表面の検査装置の全体構成の例を示した図である。
【図９】背景を消した場合のセル比較検査の模式図である。
【図１０】基板表面の背景を消した場合のセル比較による欠陥検出の原理図である。図１０（ａ）は、差分信号を示した図である。図１０（ｂ）は、１セル周期分ずれた基板表面信号を示した図である。図１０（ｃ）は、基板表面信号と基板断面を示した図である。
【図１１】背景を消した場合のセル比較による欠陥検出の原理図である。図１１（ａ）は、差分信号を示した図である。図１１（ｂ）は、参照画像信号を示した図である。図１１（ｃ）は、撮像による欠陥信号及び基板断面を示した図である。
【図１２】従来のセル比較検査の模式図である。図１２（ａ）は、差分画像を示した模式図である。図１２（ｂ）は、差分画像を示した模式図である。図１２（ｃ）は、セル比較による欠陥検出の原理図である。
【図１３】従来から行われているダイ比較検査の模式図である。図１３（ａ）は、参照ダイの模式図である。図１３（ｂ）は、被検査ダイの模式図である。図１３（ｃ）は、差分画像を示した図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０、１０ａ、１０ｂ 基板
１１ ＣｒＮ膜
１２ ガラス基板
１３ 積層ＭＬ膜
１４ キャッピング層
１５ バッファー層
１６ ＴａＢＮ層
１７ ＴａＢＯ層
１９ 多層膜
２０ パターン
３０、３１ 異物
３２ 欠陥
３３、３４ 欠陥信号
３５ 疑似欠陥信号
４０、４０ａ、４０ｂ 電子銃
４１ 加速電圧設定手段
４５、４５ａ 電子線源
５０、５０ａ 一次光学系
５１、５１ａ、６１ レンズ
５２ アパーチャ
５５、５５ａ、６５、６５ａ、８５ 真空筐体
６０、６０ａ 二次光学系
７０、７０ａ 撮像素子
７１ 記憶装置
７２ 演算処理手段
８０ ステージ
８１ 基板電圧調整機構
８２ 防振台
８６ ステージ制御ユニット
９０ 予備環境室
９１ 仮置場
１００ ゲート弁
１１０ ターボ分子ポンプ
１１１ ドライポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の材料を含む基板上の欠陥を検査する基板表面の検査方法であって、
前記複数の材料のうち少なくとも２種類の材料のコントラストが所定範囲内となるようにランディングエネルギーが設定された電子ビームを、前記基板の表面に照射する電子ビーム照射工程と、
前記基板から発生した電子を検出し、前記２種類の材料からなるパターンが消去された又は薄くなった状態で前記基板の表面画像を取得する工程と、
取得した該表面画像において、背景画像と区別できるコントラストを有する対象物の像を、前記欠陥として検出する工程と、を含むことを特徴とする基板表面の検査方法。
【請求項２】
前記背景画像と前記欠陥とのコントラストは、前記２種類の材料のコントラストの３倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の基板表面の検査方法。
【請求項３】
前記電子ビーム照射工程の前に、前記電子ビーム照射工程と異なるランディングエネルギーの電子ビームを少なくとも１回以上照射するプレ照射工程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板表面の検査方法。
【請求項４】
前記プレ照射工程は、それぞれの電子ビームのランディングエネルギーが異なることを特徴とする請求項３に記載の基板表面の検査方法。
【請求項５】
前記電子ビーム照射工程の電子ビームの前記ランディングエネルギーは、１ｅＶ以上５０ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板表面の検査方法。
【請求項６】
前記基板は、レチクルであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板表面の検査方法。
【請求項７】
前記欠陥は、異物を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板表面の検査方法。
【請求項８】
表面に複数の材料を含む基板上の欠陥を検査する基板表面の検査装置であって、
前記複数の材料のうち少なくとも２種類の材料のコントラストが所定範囲内となるようにランディングエネルギーが設定された電子ビームを、前記基板の表面に照射する電子銃と、
前記基板から発生した電子を検出し、前記２種類の材料からなるパターンが消去された又は薄くなった状態で前記基板の表面画像を取得する撮像素子と、
取得された該表面画像において、背景画像と区別できるコントラストを有する対象物の像を、前記欠陥として検出する演算処理手段と、を含むことを特徴とする基板表面の検査装置。
【請求項１】
表面に複数の材料を含む基板上の欠陥を検査する基板表面の検査方法であって、
前記複数の材料のうち少なくとも２種類の材料のコントラストが所定範囲内となるようにランディングエネルギーが設定された電子ビームを、前記基板の表面に照射する電子ビーム照射工程と、
前記基板から発生した電子を検出し、前記２種類の材料からなるパターンが消去された又は薄くなった状態で前記基板の表面画像を取得する工程と、
取得した該表面画像において、背景画像と区別できるコントラストを有する対象物の像を、前記欠陥として検出する工程と、を含むことを特徴とする基板表面の検査方法。
【請求項２】
前記背景画像と前記欠陥とのコントラストは、前記２種類の材料のコントラストの３倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の基板表面の検査方法。
【請求項３】
前記電子ビーム照射工程の前に、前記電子ビーム照射工程と異なるランディングエネルギーの電子ビームを少なくとも１回以上照射するプレ照射工程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板表面の検査方法。
【請求項４】
前記プレ照射工程は、それぞれの電子ビームのランディングエネルギーが異なることを特徴とする請求項３に記載の基板表面の検査方法。
【請求項５】
前記電子ビーム照射工程の電子ビームの前記ランディングエネルギーは、１ｅＶ以上５０ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板表面の検査方法。
【請求項６】
前記基板は、レチクルであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板表面の検査方法。
【請求項７】
前記欠陥は、異物を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板表面の検査方法。
【請求項８】
表面に複数の材料を含む基板上の欠陥を検査する基板表面の検査装置であって、
前記複数の材料のうち少なくとも２種類の材料のコントラストが所定範囲内となるようにランディングエネルギーが設定された電子ビームを、前記基板の表面に照射する電子銃と、
前記基板から発生した電子を検出し、前記２種類の材料からなるパターンが消去された又は薄くなった状態で前記基板の表面画像を取得する撮像素子と、
取得された該表面画像において、背景画像と区別できるコントラストを有する対象物の像を、前記欠陥として検出する演算処理手段と、を含むことを特徴とする基板表面の検査装置。
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図１２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−３８８５３（Ｐ２０１０−３８８５３Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０５０９７（Ｐ２００８−２０５０９７）
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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