(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
暗視野光学系を用いて、マスク基板上の一部領域のデフォーカス像を取得する工程と、
前記暗視野光学系を用いて、前記マスク基板上の前記一部領域のジャストフォーカス像を取得する工程と、
前記デフォーカス像から得られる信号であって、第１の閾値以上の信号強度を有する第１の信号で構成される集合を生成する工程と、
前記ジャストフォーカス像から得られる信号の信号強度が第２の閾値以上である箇所の前記第１の信号を前記集合から除外する工程と、
前記集合から除外されずに残った前記第１の信号に基づいて信号強度の検査閾値を決定する工程と、
前記暗視野光学系を用いて、前記マスク基板上の検査領域の像を取得する工程と、
前記検査領域の像に基づいて、前記検査閾値以上の信号強度を有する箇所を欠陥と判定する工程と、
を備え、
前記検査閾値を決定する工程は、
前記集合から除外されずに残った前記第１の信号に基づいて、ある値以上の信号強度を有する箇所の数を取得する工程と、
前記箇所の数が所定数と同じあるいは該所定数よりも少なくなるときの信号強度を前記検査閾値として決定する工程と、
を含み、
前記第１の信号で構成される集合は、ノイズに基づく信号及び粗大欠陥に基づく信号を含み、
前記集合から除外される前記第１の信号は、前記粗大欠陥に基づく信号に対応し、
前記集合から除外されずに残った前記第１の信号は、前記ノイズに基づく信号に対応し、
前記マスク基板は、マスクブランクである
ことを特徴とするマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項２】
暗視野光学系を用いて、マスク基板上の一部領域のデフォーカス像を取得する工程と、
前記暗視野光学系を用いて、前記マスク基板上の前記一部領域のジャストフォーカス像を取得する工程と、
前記デフォーカス像から得られる信号であって、第１の閾値以上の信号強度を有する第１の信号で構成される集合を生成する工程と、
前記ジャストフォーカス像から得られる信号の信号強度が第２の閾値以上である箇所の前記第１の信号を前記集合から除外する工程と、
前記集合から除外されずに残った前記第１の信号に基づいて信号強度の検査閾値を決定する工程と、
前記暗視野光学系を用いて、前記マスク基板上の検査領域の像を取得する工程と、
前記検査領域の像に基づいて、前記検査閾値以上の信号強度を有する箇所を欠陥と判定する工程と、
を備え、
前記第１の信号で構成される集合は、ノイズに基づく信号及び粗大欠陥に基づく信号を含み、
前記集合から除外される前記第１の信号は、前記粗大欠陥に基づく信号に対応し、
前記集合から除外されずに残った前記第１の信号は、前記ノイズに基づく信号に対応する
ことを特徴とするマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項３】
前記検査閾値を決定する工程は、
前記集合から除外されずに残った前記第１の信号に基づいて、ある値以上の信号強度を有する箇所の数を取得する工程と、
前記箇所の数が所定数と同じあるいは該所定数よりも少なくなるときの信号強度を前記検査閾値として決定する工程と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の欠陥検査方法。
【請求項４】
前記マスク基板は、マスクブランクである
ことを特徴とする請求項２に記載の欠陥検査方法。
【請求項５】
前記デフォーカス像から得られる信号の信号強度及び前記ジャストフォーカス像から得られる信号の信号強度の少なくとも一方は、注目箇所で測定された信号強度から注目箇所の外側の領域で測定された平均信号強度を減算した信号強度に対応する
ことを特徴とする請求項２に記載の欠陥検査方法。
【請求項６】
マスク基板を載置するステージと、
前記ステージに載置されたマスク基板の像を取得する暗視野光学系と、
暗視野光学系を用いて、マスク基板上の一部領域のデフォーカス像を取得するデフォーカス像取得部と、
前記暗視野光学系を用いて、前記マスク基板上の前記一部領域のジャストフォーカス像を取得するジャストフォーカス像取得部と、
前記デフォーカス像から得られる信号であって、第１の閾値以上の信号強度を有する第１の信号で構成される集合を生成する集合生成部と、
前記ジャストフォーカス像から得られる信号の信号強度が第２の閾値以上である箇所の前記第１の信号を前記集合から除外する信号除外部と、
前記集合から除外されずに残った前記第１の信号に基づいて信号強度の検査閾値を決定する検査閾値決定部と、
前記暗視野光学系を用いて、前記マスク基板上の検査領域の像を取得する検査領域像取得部と、
前記検査領域の像に基づいて、前記検査閾値以上の信号強度を有する箇所を欠陥と判定する欠陥判定部と、
を備え、
前記第１の信号で構成される集合は、ノイズに基づく信号及び粗大欠陥に基づく信号を含み、
前記集合から除外される前記第１の信号は、前記粗大欠陥に基づく信号に対応し、
前記集合から除外されずに残った前記第１の信号は、前記ノイズに基づく信号に対応する
ことを特徴とするマスク基板の欠陥検査装置。
【請求項７】
請求項４に記載の方法によって検査されたマスクブランクを用いてフォトマスクを製造する
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法によって製造されたフォトマスクを用いて半導体装置を製造する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、マスク基板の欠陥検査方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
マスクブランクに欠陥が存在すると、フォトマスク上に形成されたマスクパターンを半導体基板上に正確に転写することが難しくなる。そのため、フォトマスクを作製する前に、予めマスクブランクの欠陥検査を行うことが重要である。
【０００３】
マスクブランクの欠陥検査を行う方法として、暗視野光学系によって暗視野像を取得する方法が知られている。マスクブランクに欠陥が存在する場合には、欠陥部分から強い散乱光が生じる。暗視野像では、欠陥は輝点として観察される。したがって、欠陥信号を検出するためには、閾値を設定しておき、閾値よりも高いレベルの信号を欠陥信号と判断する。
【０００４】
しかしながら、欠陥検査の際に、ノイズ信号を誤って欠陥信号として検出してしまう場合がある。例えば、閾値レベルが低すぎると、強度の低い欠陥信号を検出することができるが、ノイズ信号を誤って検出する頻度（検出数）が多くなる。一方、閾値レベルが高すぎると、ノイズ信号の検出数は少なくなるが、閾値以下の強度を有する欠陥信号を検出することができなくなる。
【０００５】
このように、従来は、マスクブランク等のマスク基板の欠陥検査を行う際に、ノイズ信号を的確に把握することが困難であった。そのため、マスク基板の欠陥検査を的確に行うことが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７２８４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マスク基板の欠陥検査を的確に行うことが可能なマスク基板の欠陥検査方法等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係るマスク基板の欠陥検査方法は、暗視野光学系を用いて、マスク基板上の一部領域のデフォーカス像を取得する工程と、前記暗視野光学系を用いて、前記マスク基板上の前記一部領域のジャストフォーカス像を取得する工程と、前記デフォーカス像から得られる信号であって、第１の閾値以上の信号強度を有する第１の信号で構成される集合を生成する工程と、前記ジャストフォーカス像から得られる信号の信号強度が第２の閾値以上である箇所の前記第１の信号を前記集合から除外する工程と、前記集合から除外されずに残った前記第１の信号に基づいて信号強度の検査閾値を決定する工程と、前記暗視野光学系を用いて、前記マスク基板上の検査領域の像を取得する工程と、前記検査領域の像に基づいて、前記検査閾値以上の信号強度を有する箇所を欠陥と判定する工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るマスク基板の欠陥検査装置の概略構成を示した図である。
【図２】実施形態に係るマスク基板の欠陥検査方法を示したフローチャートである。
【図３】マスクブランクの一部領域及び検査領域について示した図である。
【図４】記憶部に記憶される信号の集合について示した図である。
【図５】ノイズ信号数−信号強度分布について示した図である。
【図６】実施形態の各種処理を実行するための構成を示した機能ブロック図である。
【図７】実施形態の変更例について示した図である。
【図８】フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、実施形態に係るマスク基板の欠陥検査装置の概略構成を示した図である。
【００１２】
光源１１からのＥＵＶ（extreme ultraviolet）光は、楕円鏡１２及び平面鏡１３を介してマスク基板１４に照射される。本実施形態では、マスク基板１４としてマスクブランクを用いる。このマスクブランク１４は、ＥＵＶ露光用の反射型フォトマスクのマスクブランクである。具体的には、マスクブランク１４は、ガラス基板上に形成された多層反射膜を有している。マスクブランク１４は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能なステージ１５上に載置される。
【００１３】
マスクブランク１４に照射された光は、マスクブランク１４の表面で散乱される。放射角が所定角度よりも小さい散乱光は、遮蔽部（凸面鏡）１６で遮蔽される。放射角が所定角度よりも大きい散乱光は、凹面鏡１７で集光され、遮蔽部（凸面鏡）１６に入射する。遮蔽部（凸面鏡）１６からの光は、ＴＤＩ（time delay integration）カメラ１８の撮像面上に結像される。上述したような光学系は暗視野光学系であり、ＴＤＩカメラ１８では、暗視野像が撮像される。
【００１４】
ＴＤＩカメラ１８で得られた像に基づく信号は、演算部となるパーソナルコンピュータ１９に送られ、パーソナルコンピュータ１９で欠陥判定のための演算が行われる。パーソナルコンピュータ１９には記憶部２０が接続されており、記憶部２０にはＴＤＩカメラ１８で得られた像に基づく信号等が記憶される。
【００１５】
図２は、実施形態に係るマスク基板の欠陥検査方法を示したフローチャートである。以下、図２のフローチャートを参照して、欠陥検査方法を説明する。
【００１６】
まず、マスクブランク１４をステージ１５上に載置する（Ｓ１１）。さらに、ステージ１５上に載置されたマスクブランク１４をデフォーカス位置に移動させる。デフォーカス位置は、マスクブランク１４表面に存在する粗大ではない欠陥がＴＤＩカメラ１８で結像されない程度、ジャストフォーカス位置から離れている。具体的には、ジャストフォーカス位置とデフォーカス位置との距離は、λ／ＮＡ2 の値の３０倍程度であることが好ましい。ただし、λは露光光の波長であり、ＮＡは光学系の開口数である。
【００１７】
マスクブランク１４をデフォーカス位置に移動させた後、上述した暗視野光学系を用いて、マスクブランク１４に含まれる一部領域（マスクブランク１４のパターン形成面に含まれる領域）のデフォーカス像を取得する（Ｓ１２）。図３は、マスクブランク１４と上述した一部領域との関係を模式的に示した図である。図３において、１０１はマスクブランク、１０２は一部領域であり、１０３は後述する検査領域である。デフォーカス像は、ＴＤＩカメラ１８によって取得される。ＴＤＩカメラ１８で取得された像は、ＴＤＩカメラ１８の複数の画素それぞれで取得された信号の強度と座標の組み合わせによって構成される集合（set）として得られる。
【００１８】
さらに、デフォーカス像から得られた信号のうち、第１の閾値以上の強度を有する信号を抽出する（Ｓ１３）。これにより、第１の閾値以上の信号強度を有する信号（第１の信号）で構成される集合が生成され、生成された集合は、図４に示した集合２０１として記憶部２０に記憶される。第１の閾値は、後述する検査閾値よりも十分低くなるような値とする。デフォーカス像からは、マスクブランク１４上の通常の欠陥（粗大ではない欠陥）は抽出されない。したがって、本ステップで抽出された第１の閾値以上の強度を有する信号は、ノイズ或いは粗大欠陥に基づく信号である。
【００１９】
次に、ステージ１５上に載置されたマスクブランク１４をジャストフォーカス位置に移動させ、上述した暗視野光学系を用いて、マスクブランク１４上の一部領域１０２のジャストフォーカス像を取得する（Ｓ１４）。ジャストフォーカス像では、粗大欠陥の信号は、ノイズ信号に比べて十分大きな信号強度を有している。
【００２０】
次に、ステップＳ１３において集合２０１として記憶された信号（第１の閾値以上の強度を有する信号）の座標の近傍領域に、第２の閾値以上の強度を有する信号が存在するか否かを判定する（Ｓ１５）。第２の閾値は、ノイズの信号強度よりも高く、粗大欠陥の信号強度よりも十分低い値であるとする。また、近傍領域は、座標誤差範囲の領域であるとする。
【００２１】
第２の閾値以上の強度を有する信号である場合には、当該信号を粗大欠陥に基づく信号であると判断し、当該信号を図４に示した集合２０２として記憶部２０に記憶する（Ｓ１６）。その結果、デフォーカス像から得られる信号の信号強度が第１の閾値以上であり、且つジャストフォーカス像から得られる信号の信号強度が第２の閾値以上である箇所が一部領域から抽出され、当該箇所の信号が集合２０２として記憶部２０に記憶される。
【００２２】
第２の閾値以上の強度を有する信号でない場合には、当該信号をノイズに基づく信号であると判断し、当該信号を図４に示した集合２０３として記憶部２０に記憶する（Ｓ１７）。
【００２３】
さらに、図４に示した集合２０１に含まれる全ての信号について、Ｓ１５〜Ｓ１７のステップをくり返す（Ｓ１８）。
【００２４】
以上のステップにより、ジャストフォーカス像から得られる信号の信号強度が第２の閾値以上である箇所の信号が集合２０１から除外され、当該除外された信号で構成される集合２０２が得られる。また、集合２０１から除外されずに残った信号で構成される集合２０３が得られる。
【００２５】
次に、図４に示した集合２０３に含まれる信号（ノイズ信号）について、任意信号強度（ある信号強度）と、任意信号強度（ある信号強度）以上の信号強度を有する信号数との関係をプロットする。これにより、図５のプロットＰ１に示されるような、一部領域におけるノイズ信号数−信号強度分布が求められる（Ｓ１９）。図５のプロットＰ１は、図５の横軸の任意信号強度（ある信号強度）について、当該任意信号強度（ある信号強度）以上の信号強度を有する信号の数を示している。すなわち、プロットＰ１は、ある値以上の信号強度を有する箇所の数を示している。
【００２６】
次に、図５のノイズ信号数−信号強度分布（プロットＰ１）を用いて、所望の検査領域（図３の領域１０３）におけるノイズ信号数−信号強度分布を求める（Ｓ２０）。具体的には、以下の通りである。像取得領域の面積と像取得領域のノイズ信号数とは比例関係にあると考えられる。そこで、一部領域１０２に対する検査領域１０３の面積比を求め、図５のプロットＰ１と面積比とを乗算する。これにより、図５のプロットＰ２に示すように、検査領域１０３におけるノイズ信号数−信号強度分布が得られる。
【００２７】
次に、検査領域におけるノイズ信号数−信号強度分布（プロットＰ２）について、任意関数を用いてフィッティング近似を行い、図５に示すような近似曲線Ｃ１を求める（Ｓ２１）。
【００２８】
次に、図５の近似曲線Ｃ１に基づき、検査領域１０３内において、図５の縦軸の信号数（箇所数）が目標数（所定数）Ｎthと同じあるいはＮthよりも少なくなるときの信号強度を、検査閾値Ｉthとして決定する（Ｓ２２）。目標数Ｎthは、許容できるノイズ信号検出数の期待値であり、例えば、１０回の検査で１個のノイズ検出を許容するとすれば、目標数Ｎthは０．１となる。
【００２９】
このようにして、集合２０１から除外されずに残った信号の集合２０３に基づいて、信号強度の検査閾値Ｉthが決定される。
【００３０】
次に、マスクブランク１４をジャストフォーカス位置に移動し、暗視野光学系を用いて、マスクブランク１４表面の検査領域１０３のジャストフォーカス像を取得する（Ｓ２３）。
【００３１】
次に、検査領域１０３の像に基づいて、検査閾値Ｉth以上の信号強度を有する箇所を欠陥と判定する（Ｓ２４）。
【００３２】
次に、Ｓ２４のステップで欠陥と判定された箇所の座標を出力する（Ｓ２５）。Ｓ２４のステップで欠陥と判定された箇所が無い場合には、欠陥がゼロであることを示す情報を出力する。
【００３３】
図６は、上述した各種処理を実行するための構成を示した機能ブロック図である。上述した各種処理は、主としてコンピュータ１９によって行われる。
【００３４】
図６に示した構成は、デフォーカス像取得部３１と、ジャストフォーカス像取得部３２と、集合生成部３３と、信号除外部３４と、検査閾値決定部３５と、検査領域像取得部３６と、欠陥判定部３７とを備えている。
【００３５】
デフォーカス像取得部３１は、暗視野光学系を用いて、マスク基板上の一部領域のデフォーカス像を取得するものである。ジャストフォーカス像取得部３２は、暗視野光学系を用いて、マスク基板上の一部領域のジャストフォーカス像を取得するものである。集合生成部３３は、デフォーカス像から得られる信号であって、第１の閾値以上の信号強度を有する第１の信号で構成される集合を生成するものである。信号除外部３４は、ジャストフォーカス像から得られる信号の信号強度が第２の閾値以上である箇所の第１の信号を前記集合から除外するものである。検査閾値決定部３５は、集合から除外されずに残った第１の信号に基づいて信号強度の検査閾値を決定するものである。検査領域像取得部３６は、暗視野光学系を用いて、マスク基板上の検査領域の像を取得するものである。欠陥判定部３７は、検査領域の像に基づいて、検査閾値以上の信号強度を有する箇所を欠陥と判定するものである。各部の機能及び動作は、すでに説明した通りである。
【００３６】
以上述べたように、本実施形態では、デフォーカス像から得られる信号であって、第１の閾値以上の信号強度を有する第１の信号で構成される集合を生成し、ジャストフォーカス像から得られる信号の信号強度が第２の閾値以上である箇所の第１の信号を上記集合から除外し、上記集合から除外されずに残った第１の信号に基づいて信号強度の検査閾値を決定することにより、粗大欠陥等の信号が除外されたノイズ信号のみを抽出することが可能である。そして、このノイズ信号に基づいて信号強度の検査閾値を決定することで、欠陥検査の際のノイズ信号に対する閾値を適切に決定することができ、ノイズ信号を的確に把握することが可能である。その結果、マスクブランク等のマスク基板の欠陥検査を的確に行うことが可能である。
【００３７】
なお、上述した実施形態において、照明光の強度分布が無視できず、照明光の強度差による欠陥信号強度の変動が無視できない程度である場合には、注目箇所の周辺領域を考慮するようにしてもよい。具体的には、注目箇所で測定された信号強度から注目箇所の外側の領域で測定された平均信号強度を減算した信号強度を、上述した実施形態におけるデフォーカス像から得られる信号の信号強度やジャストフォーカス像から得られる信号の信号強度として用いるようにしてもよい。このようにすることで、照明光の強度分布の影響を少なくすることができる。
【００３８】
図７は、上述した例について示した図である。図７に示すように、注目画素（中心画素）Ａ０を中心とする９×９画素領域からその内側の５×５画素領域を除いた領域Ａ２の平均信号強度をバックグラウンドレベルとする。そして、注目画素Ａ０を中心とする３×３画素領域Ａ１の各画素の信号強度から、周囲の領域Ａ２のバックグラウンドレベルを差し引いた値の総和をピーク強度として規定する。領域Ａ１（本例では３×３画素領域）の大きさは、結像光学系の解像力や、ＴＤＩカメラの電子拡散に起因する信号の拡がりと同程度となるように決定することが好ましい。領域Ａ２の大きさは、上記信号の拡がりよりも十分大きくなるように決定することが好ましい。
【００３９】
また、上述した実施形態では、マスク基板としてマスクブランクを用いているが、上述した方法はマスクブランク以外のマスク基板にも適用可能である。例えば、ラインアンドスペースパターンのような一定周期のパターンを有するフォトマスクについても、上述した方法は適用可能である。一定周期の微細なラインアンドスペースパターンであれば、ＴＤＩカメラの１画素内に多数のラインパターン及びスペースパターンが存在するため、欠陥がない状態では、各画素における強度は一定であると考えられる。したがって、上述した方法を用いることで、フォトマスクの欠陥を検出することも可能である。
【００４０】
なお、上述した実施形態の方法は、フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法に適用可能である。
【００４１】
図８は、フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法を示したフローチャートである。まず、上述した方法によってマスクブランクを検査する（Ｓ４１）。次に、検査されたマスクブランクを用いてフォトマスクを製造する（Ｓ４２）。さらに、製造されたフォトマスクを用いて半導体装置を製造する（Ｓ４３）。具体的には、フォトマスク上に形成されたマスクパターン（回路パターン）を半導体基板上のフォトレジストに転写する。続いて、フォトレジストを現像してフォトレジストパターンを形成する。さらに、フォトレジストパターンをマスクとして用いて導電膜、絶縁膜或いは半導体膜等をエッチングする。
【００４２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１１…光源      １２…楕円鏡      １３…平面鏡
１４…マスクブランク      １５…ステージ      １６…遮蔽部（凸面鏡）
１７…凹面鏡      １８…ＴＤＩカメラ      １９…パーソナルコンピュータ
２０…記憶部
３１…デフォーカス像取得部      ３２…ジャストフォーカス像取得部
３３…集合生成部      ３４…信号除外部
３５…検査閾値決定部      ３６…検査領域像取得部
３７…欠陥判定部
１０１…マスクブランク      １０２…一部領域      １０３…検査領域
２０１、２０２、２０３…集合
【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】
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