(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク基板を載置したステージの走査と前記マスク基板の像を取得するＴＤＩカメラの電荷転送とを同期させない非同期状態で、前記マスク基板の引き伸ばされた像である非同期像を取得する工程と、
前記非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得する工程と、
前記箇所の数に基づいて像強度の閾値を決定する工程と、
前記マスク基板を載置したステージの走査と前記マスク基板の像を取得するＴＤＩカメラの電荷転送とを同期させた同期状態で、前記マスク基板の同期像を取得する工程と、
前記同期像に基づいて、前記閾値以上の像強度を有する箇所を欠陥と判定する工程と、
を備えたことを特徴とするマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項２】
前記像強度の閾値は、前記マスク基板の一定領域内における前記箇所の数が所定数よりも少なくなるときの像強度として求められる
ことを特徴とする請求項１に記載のマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項３】
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１に記載のマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項４】
前記マスク基板は、ＥＵＶ露光用のマスクブランクである
ことを特徴とする請求項３に記載のマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項５】
前記同期像及び前記非同期像は、暗視野光学系を用いて取得される
ことを特徴とする請求項１に記載のマスク基板の欠陥検査方法。
【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ＴＤＩカメラと、
前記ステージの走査と前記ＴＤＩカメラの電荷転送とを同期させない非同期状態で、前記マスク基板の引き伸ばされた像である非同期像を取得する非同期像取得部と、
前記非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得する箇所数取得部と、
前記箇所の数に基づいて像強度の閾値を決定する閾値決定部と、
前記ステージの走査と前記ＴＤＩカメラの電荷転送とを同期させた同期状態で、前記マスク基板の同期像を取得する同期像取得部と、
前記同期像に基づいて、前記閾値以上の像強度を有する箇所を欠陥と判定する欠陥判定部と、
を備えた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３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】
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。欠陥信号を検出するためには通常、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。ところが、閾値レベルが低すぎると、強度の小さい欠陥信号を検出できるものの、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が少なくなるものの、閾値以下の強度を持つ欠陥信号を検出することが不可能になる。
【０００４】
したがって、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、ノイズ信号を誤って検出する頻度を正確に把握することができないため、ノイズ信号の検出数を必要最小限に抑えつつ、より多くの欠陥信号を検出することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
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】
【０００７】
実施形態に係るマスク基板の欠陥検査方法は、マスク基板を載置したステージの走査と前記マスク基板の像を取得するＴＤＩカメラの電荷転送とを同期させない非同期状態で、前記マスク基板の非同期像を取得する工程と、前記非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得する工程と、前記箇所の数に基づいて像強度の閾値を決定する工程と、前記マスク基板を載置したステージの走査と前記マスク基板の像を取得するＴＤＩカメラの電荷転送とを同期させた同期状態で、前記マスク基板の同期像を取得する工程と、前記同期像に基づいて、前記閾値以上の像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】
【０００８】
【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】同期像について示した図である。
【図４】非同期像について示した図である。
【図５】ＴＤＩカメラの電荷転送速度及び方向と、ＴＤＩカメラの撮像面上でのマスク基板の移動速度及び方向との関係をベクトルで示した図である。
【図６】像強度の累積画素数分布について示した図である。
【図７】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８】実施形態の変更例について示した図である。
【図９】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】
【０００９】
以下、実施形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
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。
【００１１】
光源１１からのＥＵＶ（extreme ultra violet）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と、多層反射膜上に形成された吸収層とを有している。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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
まず、マスクブランク１４をステージ１５上に載置する（Ｓ１１）。次に、マスクブランク１４の一部領域における非同期像を取得する（Ｓ１２）。ここで一部領域は、マスクブランク１４のパターン加工面上の領域としている。
【００１６】
ここで、非同期像とは、ＴＤＩ（time delay integration）法の同期操作を行わない状態（非同期状態）で得られた像を指す。ＴＤＩ法は、撮像対象を走査させながら連続的に像を取得する方法である。ＴＤＩ法では通常、マスク基板を載置したステージの走査とＴＤＩカメラの電荷転送とを同期させる。すなわち、ＴＤＩカメラの電荷転送動作（電荷転送方向及び電荷転送速度）と、ＴＤＩカメラの撮像面上でのマスク基板の移動動作（移動方向及び移動速度）とを同期（一致）させる。このような同期状態で得られた像が同期像である。したがって、非同期像は、このような同期状態ではない状態（非同期状態）で得られた像である。すなわち、ＴＤＩカメラの電荷転送方向とＴＤＩカメラの撮像面上でのマスク基板の移動方向とが一致していない状態を状態Ｘとし、ＴＤＩカメラの電荷転送速度とＴＤＩカメラの撮像面上でのマスク基板の移動速度とが一致していない状態を状態Ｙとすると、状態Ｘ及び状態Ｙの少なくとも一方の状態である場合に非同期状態となる。
【００１７】
図３は、同期像について示した図である。図３（ａ）に示すように、同期操作を行った場合には、欠陥は点像として得られる。したがって、図３（ｂ）に示すように、同期像の像強度分布には鋭いピークが見られる。
【００１８】
図４は、非同期像について示した図である。ここでは、ＴＤＩカメラの電荷転送方向とＴＤＩカメラの撮像面上でのマスク基板（マスクブランク）の移動方向とが逆方向となるようにした場合の非同期像を示している。図４（ａ）に示すように、非同期操作を行った場合には、欠陥が引き伸ばされて、細長い像が得られる。したがって、図４（ｂ）に示すように、非同期像の像強度分布には鋭いピークは見られない。
【００１９】
図５は、ＴＤＩカメラの電荷転送速度及び方向と、ＴＤＩカメラの撮像面上でのマスク基板の移動速度及び方向との関係をベクトルで示した図である。前者がベクトルＶ１で示され、後者がベクトルＶ２で示されている。欠陥が引き伸ばされて得られた像の長さは、ベクトルＶ１とベクトルＶ２の差ベクトルＶ３の絶対値に比例する。
【００２０】
Ｓ１２のステップでは、欠陥の非同期像が欠陥として認識できなくなるように、十分に引き伸ばされた像が得られるようにする。すなわち、そのような十分に引き伸ばされた像が得られるように、ＴＤＩカメラ１８の電荷転送速度と、マスクブランク１４を載置したステージ１５の移動速度を調整する。このようにして得られた非同期像では、欠陥が認識されないため、非同期像にて鋭い像強度ピークを示す信号は全てノイズ信号となる。
【００２１】
次に、マスクブランク１４の表面の一部領域から取得された非同期像について、像強度の累積画素数分布を求める（Ｓ１３）。図６は、像強度の累積画素数分布について示した図である。図６のプロットＰ１が、上記一部領域についての像強度の累積画素数分布を示している。すなわち、図６のプロットＰ１は、図６の横軸の各像強度以上の像強度を有する画素の数を示している。一般的に言えば、図６のプロットＰ１は、ある値以上の像強度を有する箇所の数を示している。図６の例では、像強度がＩ１までは、ほとんど画素数が変化していない。したがって、図６の例では、上記一部領域内のほとんどの画素が、Ｉ１以上の像強度を有していると考えられる。
【００２２】
次に、マスクブランク１４の表面の所望検査領域について、像強度の累積画素数分布を予測する（Ｓ１４）。具体的には、上記一部領域に対する所望検査領域の面積比を求め、図６のプロットＰ１と面積比とを乗算する。これにより、図６のプロットＰ２に示すように、上記所望検査領域についての像強度の累積画素数分布が得られる。
【００２３】
次に、Ｓ１４のステップで求めたプロットＰ２について、任意の関数を用いてフィッティング近似を行う。このフィッティング近似により、図６の近似曲線Ｃ１が作成される（Ｓ１５）。
【００２４】
次に、図６の近似曲線Ｃ１に基づき、マスクブランク１４の上記所望検査領域内において、図６の縦軸の画素数（以下、便宜上、擬似欠陥の画素数と呼ぶ場合がある）が所定数Ｎthよりも少なくなるときの像強度（信号強度）を、閾値Ｉthとして決定する（Ｓ１６）。図６の近似曲線Ｃ１に示されるように、像強度がＩ１付近から急激に縦軸の画素数が減少してきている。すなわち、高い像強度を有する画素の数が、像強度Ｉ１付近から急激に減少してきている。そこで、例えば像強度Ｉ１以上の画素はノイズの影響を受けていると考え、近似曲線Ｃ１で示された図６の縦軸の画素数が所定数Ｎthよりも少なくなるときの像強度を、閾値Ｉthとして定める。すなわち、ある値以下の像強度を有する箇所（画素）をノイズ箇所として見なすようにする。ここで、所定数Ｎthは、許容できるノイズ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、所定数Ｎthは０．１となる。このようにして、非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得し、取得された箇所の数に基づいて像強度の閾値Ｉthが決定される。
【００２５】
次に、マスクブランク１４の表面の上記所望検査領域における同期像を取得する（Ｓ１７）。すなわち、マスクブランク１４を載置したステージ１５の走査とＴＤＩカメラ１８の電荷転送とを同期させた状態で、マスクブランク１４の所望検査領域からの同期像を取得する。ここで所望検査領域は、マスクブランク１４のパターン加工面上の領域としている。
【００２６】
次に、取得した同期像に基づいて、閾値Ｉth以上の像強度（信号強度）を有する箇所を欠陥と判定する（Ｓ１８）。すでに述べたように、同期操作を行った場合には、欠陥箇所において同期像の像強度分布（信号強度分布）にピークが現れる。しかしながら、像強度の閾値が適切でないと、的確な欠陥判定ができない。そこで、Ｓ１６のステップで得られた閾値Ｉth以上の像強度を有する箇所を欠陥として判定する。
【００２７】
次に、Ｓ１８のステップで欠陥と判定された箇所の座標を出力する（Ｓ１９）。Ｓ１８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。
【００２８】
図７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。
【００２９】
図７に示した構成は、非同期像取得部２１、箇所数取得部２２、閾値決定部２３、同期像取得部２４及び欠陥判定部２５を備えている。非同期像取得部２１は、ステージの走査とＴＤＩカメラの電荷転送とを同期させない非同期状態で、マスク基板の表面からの非同期像を取得するものである。箇所数取得部２２は、非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得するものである。閾値決定部２３は、上記箇所の数に基づいて像強度の閾値を決定するものである。同期像取得部２４は、ステージの走査とＴＤＩカメラの電荷転送とを同期させた同期状態で、マスク基板の表面からの同期像を取得するものである。欠陥判定部２５は、取得された同期像に基づいて、上記閾値以上の像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。
【００３０】
以上述べたように、本実施形態では、非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得し、取得された箇所の数に基づいて像強度の閾値Ｉthを決定し、同期像に基づいて閾値Ｉth以上の像強度を有する箇所を欠陥と判定する。このように、非同期像を用いて像強度の閾値を決定することにより、最適な閾値を求めることができ、的確な欠陥判定を行うことができる。すでに述べたように、閾値レベルが低すぎると、強度の小さい欠陥信号を検出できるものの、ノイズ信号の検出数が多くなり、閾値レベルが高すぎると、ノイズ信号の検出数が少なくなるものの、閾値以下の強度を持つ欠陥信号を検出することが不可能になる。本実施形態では、閾値レベルを最適化することにより、必要最低限のノイズ検出数でより多くの欠陥を検出することが可能となる。
【００３１】
なお、上述した実施形態では、１つの画素毎に欠陥を判定する、すなわち１つの画素毎に像強度（信号強度）を検出するようにしているが、複数の画素を１つの欠陥判定箇所として像強度（信号強度）を検出するようにしてもよい。図８は、その一例について示した図である。図８の例では、３×３画素領域Ａ１を１つの欠陥判定箇所としている。
【００３２】
また、照明光の強度分布が無視できず、欠陥でない領域でもある程度の強度が検出される場合には、周辺領域を考慮するようにしてもよい。具体的には、図８に示すように、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の平均強度をバックグラウンドレベルとし、中央の３×３画素領域Ａ１の強度から、周囲の領域Ａ２のバックグラウンドレベルを差し引いた強度を、３×３画素領域Ａ１の真の像強度としてもよい。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。
【００３３】
また、上述した実施形態では、ＥＵＶ露光用の反射型フォトマスクのマスクブランクを用いているが、透過型フォトマスクのマスクブランクについても、上述した実施形態の方法は適用可能である。ただし、上述した方法は、ＥＵＶ露光用の反射型フォトマスクのマスクブランクに対して、より効果的である。すなわち、反射型フォトマスク用のマスクブランクは、屈折率が互いに異なる２種類の膜（層）が交互に積層された多層反射膜を有しており、各層からの反射光の位相を揃えることで高反射率が得られるようにしている。そのため、欠陥によって反射光の位相が乱れると、位相欠陥が発生する。本実施形態の方法を用いることで、そのような位相欠陥を必要最低限のノイズ検出数で検出することが可能である。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
図９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（Ｓ２１）。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（Ｓ２２）。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（Ｓ２３）。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。
【００３７】
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】
【００３８】
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
２１…非同期像取得部      ２２…箇所数取得部      ２３…閾値決定部
２４…同期像取得部      ２５…欠陥判定部
【図１】
0005814638.tif 000002
【図２】
0005814638.tif 000003
【図３】
0005814638.tif 000004
【図４】
0005814638.tif 000005
【図５】
0005814638.tif 000006
【図６】
0005814638.tif 000007
【図７】
0005814638.tif 000008
【図８】
0005814638.tif 000009
【図９】
0005814638.tif 000010