(57)【要約】【課題】パターン領域と非パターン領域とを有する被検査体に容易に適用でき、低コストで効率の良い、表面の欠陥検査方法及びその装置、並びに露光用マスクの前処理方法を提供する。【解決手段】露光パターン領域２を意図的に欠陥検査の対象から除外し、欠陥検査は非露光パターン領域３に対して行い、露光パターン領域２の欠陥情報は非露光パターン領域３の欠陥情報に基づいて検知する。露光パターン領域２の欠陥検査は、欠陥とパターンを識別する必要があるため困難で効率の悪いものになるのに対し、非露光パターン領域３の欠陥検査は、パターンと識別する必要がなく容易で効率の良いものになる。欠陥検査は、レーザー光９を照射（電子ビームも可）して、異物等による散乱光１１を測定する。電気信号に変換されたデータは、欠陥数演算部１４に入力され、ここで欠陥の数や大きさが判定され、また、露光パターン領域２のデータを除外する等の処理が行われる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン領域と非パターン領域とを有する被検査体の表面の欠陥を検査する方法であって、前記非パターン領域の欠陥を検査する工程と、前記欠陥検査の結果から前記パターン領域の欠陥を検知する工程とを行う、欠陥検査方法。
【請求項２】
前記表面にビームを照射し、前記欠陥によって散乱されるビームを測定する、請求項１に記載した欠陥検査方法。
【請求項３】
前記表面の全体を前記ビームで走査して前記欠陥の検査を行った後、演算処理によって前記パターン領域を検査対象から除外する、請求項２に記載した欠陥検査方法。
【請求項４】
前記非パターン領域の一部又は全部を前記ビームで走査する、請求項２に記載した欠陥検査方法。
【請求項５】
前記一部が前記パターン領域の周囲の近傍領域である、請求項４に記載した欠陥検査方法。
【請求項６】
前記ビームとしてレーザー光又は電子ビームを用いる、請求項２に記載した欠陥検査方法。
【請求項７】
前記欠陥が前記表面に付着した異物によるものである、請求項１に記載した欠陥検査方法。
【請求項８】
前記被検査体が露光用マスクである、請求項１に記載した欠陥検査方法。
【請求項９】
前記パターン領域に露光ビーム通過孔によるパターンが形成され、前記露光ビーム通過孔を通じて所定パターンに露光を行うのに用いられる前記露光用マスクに適用する、請求項８に記載した欠陥検査方法。
【請求項１０】
電子ビーム、イオンビーム又はＸ線によるリソグラフィで用いられる前記露光用マスクの検査に適用する、請求項９に記載した欠陥検査方法。
【請求項１１】
パターン領域と非パターン領域とを有する被検査体の表面の欠陥を検査する装置であって、前記非パターン領域の欠陥を検査する手段と、前記欠陥検査の結果に対応した前記パターン領域の欠陥を情報として出力する手段とを有する、欠陥検査装置。
【請求項１２】
前記表面にビームを出射する手段と、前記欠陥によって散乱されるビームを入射する手段と、この入射手段の出力を演算処理する手段と、この演算結果を出力する手段とを備える、請求項１１に記載した欠陥検査装置。
【請求項１３】
前記表面の全体を前記ビームで走査して前記欠陥の検査を行う手段と、その後、前記演算処理によって前記パターン領域を検査対象から除外する手段とを備える、請求項１２に記載した欠陥検査装置。
【請求項１４】
前記非パターン領域の一部又は全部を前記ビームで走査する手段を備える、請求項１２に記載した欠陥検査装置。
【請求項１５】
前記ビームとしてレーザー光又は電子ビームを用いる、請求項１２に記載した欠陥検査方法。
【請求項１６】
前記欠陥が前記表面に付着した異物によるものである、請求項１１に記載した欠陥検査方法。
【請求項１７】
前記被検査体が露光用マスクである、請求項１１に記載した欠陥検査装置。
【請求項１８】
前記パターン領域に露光ビーム通過孔によるパターンが形成され、前記露光ビーム通過孔を通じて所定パターンに露光を行うのに用いられる前記露光用マスクに適用する、請求項１７に記載した欠陥検査装置。
【請求項１９】
電子ビーム、イオンビーム又はＸ線によるリソグラフィで用いられる前記露光用マスクの検査に適用する、請求項１８に記載した欠陥検査装置。
【請求項２０】
露光パターン領域と非露光パターン領域とを有する露光用マスクの前処理方法であって、露光に先立って、前記非露光パターン領域の表面の欠陥を検査する工程と、前記欠陥検査の結果から前記露光パターン領域の欠陥を検知し、この検知結果に基づいて前記露光用マスクの良否を判定する工程とを行う、露光用マスクの前処理方法。
【請求項２１】
前記良品の判定後に、前記欠陥を洗浄除去する工程又は前記露光パターン領域を検査する工程を行う、請求項２０に記載した露光用マスクの前処理方法。
【請求項２２】
前記露光パターン領域の検査結果の良否の判定に基づいて、前記露光用マスクの修理又は洗浄を行うか、或いは、露光工程へ移す、請求項２０に記載した露光用マスクの前処理方法。
【請求項２３】
前記露光用マスクの表面にビームを照射し、前記欠陥によって散乱されるビームを測定する、請求項２０に記載した露光用マスクの前処理方法。
【請求項２４】
前記表面の全体を前記ビームで走査して前記欠陥の検査を行った後、演算処理によって前記パターン領域を検査対象から除外する、請求項２３に記載した露光用マスクの前処理方法。
【請求項２５】
前記非露光パターン領域の一部又は全部を前記ビームで走査する、請求項２３に記載した露光用マスクの前処理方法。
【請求項２６】
前記一部が前記パターン領域の周囲の近傍領域である、請求項２５に記載した欠陥検査方法。
【請求項２７】
前記ビームとしてレーザー光又は電子ビームを用いる、請求項２３に記載した欠陥検査方法。
【請求項２８】
前記欠陥が前記露光用マスクの表面に付着した異物によるものである、請求項２０に記載した露光用マスクの前処理方法。
【請求項２９】
前記露光パターン領域に露光ビーム通過孔による露光パターンが形成され、前記露光ビーム通過孔を通じて所定パターンに露光を行うのに用いられる前記露光用マスクに適用する、請求項２０に記載した露光用マスクの前処理方法。
【請求項３０】
電子ビーム、イオンビーム又はＸ線によるリソグラフィで用いられる前記露光用マスクの検査に適用する、請求項２９に記載した露光用マスクの前処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置製造のリソグラフィ工程等に用いて好適な露光用マスク等の欠陥検査方法及びその装置、並びに露光用マスクの前処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、集積回路の高密度化に伴い、微細パターン形成技術の主流をなしてきたフォトリソグラフィは、微細化の限界が指摘されている。この限界を打ち破るものとして電子ビームによるリソグラフィ（電子ビーム露光法）等を用いてより微細な回路パターンを描画する微細加工技術が開発され、急速に進歩している。
【０００３】
収束させた電子ビームによってウエハ等を走査して露光させる直接描画方式は、生産性（スループット）が低い。そこで、所定の回路パターンを有する露光用マスクに電子ビーム等を照射し、ウエハ上に回路パターンを一括転写する、電子線投影露光法が提案されている。
【０００４】
これらの露光技術には、例えば、高エネルギーの電子ビームを使用する電子線投影露光法（ＥＰＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，Ｈ．Ｃ．Ｐｆｅｉｆｆｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，（１９９５），３４，６６５８参照。）や、低エネルギーの電子ビームを使用する低速電子線近接露光法（ＬＥＥＰＬ：Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，Ｔ．Ｕｔｓｕｍｉ，Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏ．５８３１２７２（３  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  １９９８）
参照。）等がある。
【０００５】
上記のＬＥＥＰＬは、線幅１００ｎｍ以下のパターンに適用できる、高スループットの電子ビーム露光技術の１つである。この方法では、ウエハと露光用マスクとの間隔を、例えば約５０μｍに近接配置した状態で、平行低加速電圧電子ビームをウエハに照射することにより、マスクパターンをウエハに等倍転写する。
【０００６】
これらの電子線投影露光法で用いられる露光用マスクは、従来のフォトリソグラフィで用いられてきたフォトマスクとは構造が異なるステンシル様のマスクで、ステンシルマスクと呼ばれる。ステンシルマスクは、露光用ビームを透過しないメンブレン（薄膜）に、ビームが通過するための露光ビーム通過孔（以下、省略してビーム通過孔と呼ぶことがある。）が設けられたものであり、ビーム通過孔は所望のパターン形状に形成される。
【０００７】
ステンシルマスクにおいては、ビーム通過孔を通過するビームが孔の側壁で反射し、パターン精度が損なわれるのを防止する目的で、非常に薄いメンブレンが用いられる。また、ビーム通過孔をエッチングにより高精度で加工するためにも、メンブレンは薄い方がよい。このため、微細パターン形成用のステンシルマスクでは、非常に薄いメンブレンが用いられる。具体的には、厚さ３００ｎｍ〜２μｍ程度のＳｉ、ＳｉＣ又はダイアモンド等の薄膜がメンブレンとして用いられる。
【０００８】
図６は、ステンシルマスクの１例５０の平面図（ａ）、及び平面図（ａ）に示したＸ−Ｘ’線における断面図（ｂ）である。図６に示すように、ステンシルマスク５０は、電子ビームを通過させるための幅０．０３〜０．０４μｍの複数の露光ビーム通過孔５２が形成された、厚さ０．４〜０．５μｍのメンブレン（薄膜）５１を有している（なお、図６では、簡略化して示すため、多数ある露光ビーム通過孔を数個分の露光ビーム通過孔５２で代表させて示している。）。このメンブレン５１は、ビーム通過孔５２の周囲に形成された開口部５５を有するＳｉＯ２膜５３を介して、Ｓｉウエハ５４に支持されている。ステンシルマスク５０の全厚は、例えば７２５μｍである。
【０００９】
次に、図７及び６を参照しながら、ステンシルマスク５０を用いた電子ビーム露光処理工程及びエッチング工程を説明する。
【００１０】
まず、図７（ａ）に示すように、Ｓｉ基板６１上にＳｉＯ２膜６２及び配線パターン等に加工される金属薄膜層６３を所定の厚さに積層して形成し、更に、図７（ｂ）に示すように、金属薄膜層６３の上に電子ビームレジスト層６４を形成する。
【００１１】
次に、図７（ｃ）に示すように、電子ビームレジスト層６４の上の所定の位置にステンシルマスク５０を配置し、少し離した状態で電子ビーム６５を照射し、露光ビーム通過孔５２を通じて電子ビームレジスト層６４を所定の露光パターンで露光する。
【００１２】
次に、電子ビームレジスト層６４を現像して、不要部を除去する。例えば上記の電子ビームレジスト６４がネガ型であれば、図６（ｄ）に示すように、電子ビーム６５で照射されたレジスト部分のみが残り、照射されなかったレジスト部分は除かれる。
【００１３】
次に、図６（ｅ）に示すように、所定のパターンに加工された電子ビームレジスト層６４をマスクとして、金属薄膜層６３をＳｉＯ２膜６２の表面に至るまでドライエッチングで除去する。
【００１４】
次に、図６（ｆ）に示すように、レジスト６４をアッシング等により除去すると、配線パターン等の、所望の形状を有する金属薄膜層６３を形成することができる。
【００１５】
さて、従来のフォトマスクでは、露光工程で異物が付着するのを防止するために、ペリクル（マスクに近接して設置される透明な膜）が用いられてきた。しかし、上述したように、ステンシルマスク或いはメンブレンマスクを用いる露光工程においては、マスクの露光ビーム通過孔を通過する電子ビームによって感光層を露光するので、ペリクル等を用いて異物の付着を防止することができない。更に、低速電子線近接露光法では、マスクパターンをウエハに等倍転写するので、縮小転写に比べて異物の影響を受けやすく、マスクにおいてもウエハプロセスと同等以上の異物管理が要求される。
【００１６】
従来のウエハ等では、付着した異物やパターンに生じた損傷等の欠陥の検査は、レーザー光を応用した装置を用いて行われてきた。即ち、集光したレーザー光を被検査体上の１点に照射して、散乱光を測定する。照射位置に異物が付着している場合等には、異物等から散乱光が発生するので、散乱光を測定することによって異物等を検出できる。このような測定を、例えば、被検査体を回転させ、且つレーザー光の照射位置を一定方向に徐々に移動させながら行うと、被検査体の全面をスパイラル状にレーザー光で走査することができ、被検査体表面の欠陥を検査することができる。
【００１７】
上記のレーザー光を用いる異物等の欠陥の検出方法は、既に基礎的な技術が確立されていて、様々な有用な方法が提案されている。例えば、特許文献１には、偏光したレーザー光を用いることによって、異物とＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）ウエハ上のパターンとを識別して検出する方法が示されている。また、特許文献２には、散乱光の集光に楕円ミラーを用い、半導体基板上の検査位置（レーザー光）を楕円の第１焦点位置とし、受光素子の受光面を第２焦点位置に配置することにより、第１焦点位置で発生した異物による散乱光を広い立体角で捕らえ、第２焦点位置に集光し、微小な異物を感度良く検出する方法が示されている。また、特許文献３には、種々のサイズの疑似欠陥を有する較正用ディスクを用いることで、異物の大きさを調べる方法が示されている。
【００１８】
但し、レーザー光を用いる異物検出方法の最小検出性能は、波長による限界により０．１３μｍ程度であり、これより小さい異物は検出不可能である。近年、ウエハ上に形成されるパターンが微細化されるに従い、０．１０μｍ以下の異物等の欠陥の検査が必要となっている。
【００１９】
異物のサイズが０．１０μｍ以下の領域では、レーザー光より波長の短い電子ビームをレーザー光のかわりに被検査体に照射して、異物等によって散乱される電子を測定して、異物を検出するのがよいとされている。例えば、電子ビームを照射して画像情報を得る、欠陥観察用の走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭと呼ぶ。）が商品化されている。この種のＳＥＭの本体は通常のＳＥＭの本体と同じで、光学的な測距装置を用いて位置（座標）情報を取得しながら、電子ビームを照射して欠陥を観察することを主目的とするように構成されている。
【００２０】
また、電子ビームを用いる欠陥検査をより能率的に行うために、帯状の電子ビームを被検査体に照射して、ステンシルマスクを通過した電子ビーム画像を光学画像に変換し、これを複数個の検出素子がライン状に１列或いは複数列に並べられたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサで検出する方法が提案され、マスクの検査に応用した例が示されている（特許文献４参照。）。
【００２１】
【特許文献１】
特開昭６１−１０４２４３号公報（第４，６及び７頁、図１４−１８）
【特許文献２】
米国特許第５７９８８２９号明細書（第３頁、図１及び５）
【特許文献３】
特開平１０−３２５７１３号公報（第５−６頁、図４−７）
【特許文献４】
特開２００２−９３３５９号公報（第３−５頁、図１−３）
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
レーザー光を応用する欠陥検出方法は、今後も更に検出感度の向上等があると思われる。しかし、ステンシルマスクのパターン領域では、異物とビーム通過孔が共にレーザー光を散乱してしまい、異物とパターンとの識別ができないため、レーザー光を用いる欠陥検査方法は、適用が困難である。
【００２３】
また、ＳＥＭなど電子ビームを用いる検査装置は、その格段に優れた分解能にもかかわらず、欠陥観察への応用は限定されたものでしかなく、レーザー光を用いる検査装置に置き換わって使用されるに至っていない。
【００２４】
その理由は、パターン領域での異物測定では、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）設計データとマスク上の実パターンとの比較検査を行うため、数ギガバイトの非常に膨大なデータ処理を高速に実行することを要求され、これに対応する演算装置を具備する必要があり、電子ビームを使用するための装置が非常に高価なものになってしまうからである。また、膨大なデータを処理するので、検査時間も長くなってしまう。
【００２５】
本発明の目的は、上記のような事情に鑑み、パターン領域と非パターン領域とを有する被検査体に容易に適用でき、低コストで効率の良い、表面の欠陥検査方法及びその装置、並びに露光用マスクの前処理方法を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、パターン領域と非パターン領域とを有する被検査体の表面の欠陥を検査する方法であって、前記非パターン領域の欠陥を検査する工程と、前記欠陥検査の結果から前記パターン領域の欠陥を検知する工程とを行う欠陥検査方法に係わり、また、パターン領域と非パターン領域とを有する被検査体の表面の欠陥を検査する装置であって、前記非パターン領域の欠陥を検査する手段と、前記欠陥検査の結果に対応した前記パターン領域の欠陥を情報として出力する手段とを有する欠陥検査装置に係わるものである。
【００２７】
更に、露光パターン領域と非露光パターン領域とを有する露光用マスクの前処理方法であって、露光に先立って、前記非露光パターン領域の表面の欠陥を検査する工程と、前記欠陥検査の結果から前記露光パターン領域の欠陥を検知し、この検知結果に基づいて前記露光用マスクの良否を判定する工程とを行う、露光用マスクの前処理方法にも係わるものである。
【００２８】
なお、本明細書では、「欠陥」ということばは、パターンの機能を損なうが故にパターン領域において存在してはならない異物等を意味することばとして用いるが、それと同等の異物等が非パターン領域にある場合にも、等価にみなして非パターン領域の「欠陥」という拡張した用い方を行うこととする。
【００２９】
本発明の欠陥検査方法及び欠陥検査装置によれば、前記欠陥検査は前記非パターン領域に対して行い、前記パターン領域に対しては前記欠陥検査を行わず、前記非パターン領域の前記欠陥検査の結果から間接的に前記パターン領域の欠陥率を検知する。前記非パターン領域にはパターンがないため、欠陥とパターンとを識別する必要が無く、前記欠陥検査を前記パターン領域に比べて遙かに容易に低コストで効率良く適用することができる。例えば、レーザー光を用いる欠陥検査は、フォトマスクばかりではなく、ステンシルマスクにも適用できる。また、電子ビームを用いる欠陥検査は、ＣＡＤ設計データとパターンとの比較検査が不要になるため、膨大な量の計算が不要になり、低コストで効率良く適用することができる。
【００３０】
また、本発明の露光用マスクの前処理方法によれば、露光に先立って前記欠陥検査を前記露光用マスクに適用し、その結果に基づいて前記露光用マスクの良否を判定するので、容易に低コストで効率良く適用できる方法によって、露光工程によって製造される半導体デバイス等の歩留まり等の向上を実現することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明において、前記表面にビームを照射し、前記欠陥によって散乱されるビームを測定するのが好ましい。前記ビームとしてレーザー光又は電子ビームを用いるのがよい。本発明は、前記欠陥が前記表面に付着した異物によるものである場合に特に有効に適用できる。
【００３２】
ビームを照射するに際して、実験的には、一旦前記表面の全体を前記ビームで走査して前記欠陥検査を行い、その後、演算処理によって前記パターン領域を検査対象から除外して、前記非パターン領域の前記欠陥検査の結果を得るのが、最も簡便な方法である。より高速の処理が必要な場合等では、制御手段を設け、前記非パターン領域の一部又は全部を前記ビームで選択的に走査するようにしてもよい。この場合、前記パターン領域の周囲の近傍領域を選択的に検査すれば、条件的に前記パターン領域に最も近い領域を調べることができ、データの信頼度が向上するので、望ましい。
【００３３】
前記被検査体が露光用マスクであるのがよい。本発明は、特に前記パターン領域に露光ビーム通過孔によるパターンが形成され、前記露光ビーム通過孔を通じて所定パターンに露光を行うのに用いられる前記露光用マスク、とりわけ電子ビーム、イオンビーム又はＸ線によるリソグラフィで用いられる前記露光用マスクに適用するのがよい。前述したように、これらステンシルマスクのパターンは、レーザー光を用いる従来の欠陥検査方法を適用できないからである。
【００３４】
また、前記露光用マスクの前処理方法では、露光に先立って行われる前記露光用マスクの良品の判定後に、不良品に対しては前記欠陥を洗浄除去する工程を行い、良品に対しては透過型ＳＥＭ等によって前記露光パターン領域を直接検査する次の工程を行うのがよい。更に、この直接検査による前記露光用マスクの良品の判定後に、不良品に対しては修理又は洗浄を行い、良品は次の露光工程へ移すのがよい。
【００３５】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的に説明する。
【００３６】
図１は、好ましい本実施の形態に基づく欠陥検査装置の構成図である。また、図２は、ステンシルマスクの１例の平面図（ａ）と、その露光パターン領域の拡大斜視図（ｂ）である。
【００３７】
例えば、電子線近接露光用の２００ｍｍウエハ形状のステンシルマスクを使用する場合を例とすると、図２（ａ）に示すステンシルマスク１は、本体がＳｉウエハ等からなり、その図面手前側の面がＳｉ又はＳｉＣ等の薄膜からなるメンブレン４で平坦に被覆されている（図６参照。）。メンブレン４の中心部に１辺の長さが２０〜７０ｍｍの正方形の露光パターン領域（メンブレン領域）２が設けられ、その周辺部はパターンが形成されていない非露光パターン領域３である。図２（ｂ）に示すように、露光パターン領域２は、梁６によって支持された複数の小メンブレン領域５に分割され、各小メンブレン領域５のメンブレン４には図示を省略したビーム通過孔からなる露光パターンが形成されている（実質的には、各小メンブレン領域５が図６に相当する。）。
【００３８】
ステンシルマスク１は、図示を省略したステージに装着して、図１の欠陥検査装置に載置する。図１には、レーザー光を用いる例を示しているが、電子ビームを用いる欠陥検査装置を用いてもよい。レーザー光９は、レーザー電源部７を備えたレーザー発振部８から出射され、ステンシルマスク１の非露光パターン領域３を照射する。異物等の欠陥によって散乱された散乱光１１は、凸レンズ又は凹面鏡等からなる集光装置１２によって集光され、散乱光受光部１３に入射され、電気信号に変換される。この電気信号は、欠陥数演算部１４に入力され、ここで欠陥の数や大きさが判定され、また、露光パターン領域のデータを除外する等の処理が行われる。
【００３９】
一方、オペレーション及び結果出力部１５は、図示を省略した周辺装置と接続されており、レーザー光照射位置の座標を取得したり、レーザー光でステンシルマスク１の表面を走査する、種々の制御機能を備えている。この場合、走査は、往復でも、スパイラルでも、一斉全入射でもかまわない。位置情報の精度は重要でなく、位置情報を取る場合には検査機のステージの絶対精度基準でよい。欠陥数演算部１４は、オペレーション及び結果出力部１５からレーザー光照射位置の情報を受け取り、各位置毎の欠陥数密度を算出して、欠陥数密度分布を作成することができる。また、オペレーション及び結果出力部１５は、検査結果を人が理解できる形で表示する等、マンマシーンインターフェイスの機能も備えている。
【００４０】
本実施の形態の最も重要な特徴は、欠陥情報を取得したい露光パターン領域を意図的に欠陥検査の対象から除外し、欠陥検査は露光パターン領域周辺の非露光パターン領域に対して行い、露光パターン領域の欠陥情報は非露光パターン領域の欠陥情報に基づいて検知する点にある。この理由は、既述したように、露光パターン領域の欠陥検査は、欠陥とパターンを識別する必要があるため、困難で効率の悪いものになるのに対し、非露光パターン領域の欠陥検査は、パターンと識別する必要がなく、容易で効率の良いものになるからである。
【００４１】
＜非露光パターン領域の欠陥情報を得る方法＞
非露光パターン領域の欠陥情報を得る方法は、主として次の（モード１）及び（モード２）の２つがある。図３は、欠陥検査方法全体のフロー図を示しており、図３（ａ）は（モード１）に対応し、図３（ｂ）は（モード２）に対応する。
【００４２】
（モード１）は、実験的に最も簡便な方法である。即ち、レーザー光を照射するに際して、一旦ステンシルマスク１の表面全体をレーザー光で走査して欠陥検査を行った後、演算処理によって露光パターン領域を検査対象から除外して、非露光パターン領域の欠陥情報を得る。
【００４３】
この場合、非露光パターン領域３に異物が存在する場合には、レーザーの散乱光は不規則に散乱光受光部１３に到達し、欠陥検査装置はマスク上に異物が存在することを検知できる。一方、露光パターン領域２に異物が存在する場合には、異物からの散乱光とビーム通過孔からの散乱光が重なって散乱光受光部１３に入射する。従来のように、露光パターン領域２の欠陥検査を直接行おうとすると、この散乱光の重なりを何らかの方法で解析することが必要になる。しかし、本実施の形態では、露光パターン領域２のデータは不要であるので、この領域のデータは解析せず、単に検査装置の内部の演算処理によって検出領域から除外する。
【００４４】
（モード２）は、より高速の処理が必要な場合や、露光パターン領域２に余分なビームの照射を行うのを避けたい場合に行う。制御手段により、非露光パターン領域の一部又は全部をレーザー光で選択的に走査する。この場合、露光パターン領域の周囲の近傍領域を選択的に検査するのが望ましい。これによって、異物等が付着する際の条件がパターン領域に最も近い領域を調べることができ、データの信頼度が向上するからである。
【００４５】
一般に市販されている異物検査機を用いて露光パターン領域２を除外して走査するには、ウエハの周辺（エッジ）のデータをカットする機能を用いるのがよい。このカット領域を拡げ、且つカットする部分とカットしない部分とを逆転するソフトウェア処理を行って、周辺領域を走査できるようにする。
【００４６】
＜非露光パターン領域の欠陥情報から、露光パターン領域の欠陥情報を引き出す方法＞
非露光パターン領域の欠陥の測定結果は、欠陥数密度、つまり、単位面積あたりの欠陥数、例えば０．２  ｐａｒｔｉｃｌｅ／ｃｍ２  等として示すことができる。この欠陥数密度のデータは、検査した領域における平均値が求められるだけの場合もある。更に詳しく、非露光パターン領域内の場所ごとの変動を考慮して、欠陥数密度の分布が得られると、より有用なデータとなる。
【００４７】
非露光パターン領域の欠陥の測定結果が、平均値しか得られていない場合、最も単純な推論は、露光パターン領域の欠陥数密度もこれと同等であろうという推論、つまり、非露光パターン領域の欠陥数密度が、例えば０．２  ｐａｒｔｉｃｌｅ／ｃｍ２  であれば、露光パターン領域の欠陥数密度も、０．２  ｐａｒｔｉｃｌｅ／ｃｍ２  であろうという推論である。この根拠は、パターンの有無によって付着してくる異物の数に変化があるはずはないという考えである。
【００４８】
このような仮定が成り立つ場合も多いが、場合によっては、中心部と外周部、孔ありと孔なしといった違いが有意の差を生じる場合もあり得る。このように露光パターン領域と非露光パターン領域の欠陥数密度に有意の差がある場合、初めは実測なしに違いを知ることは不可能であるが、実測データが蓄積されてくれば、非露光パターン領域の欠陥数密度と露光パターン領域の欠陥数密度との間に何らかの相関が見い出されてくるはずである。このような経験則が見い出されれば、それに従い上記の単純な予想を補正することができるようになる。このようなデータ処理も欠陥数演算部１４で行えばよい。
【００４９】
また、非露光パターン領域内での欠陥数密度の分布が得られている場合には、分布を考慮した推論を行うことも可能になる。例えば、図４に示すように非露光パターン領域が同心円状に非露光パターン領域３ａ〜３ｃに区分されていて、それぞれの欠陥数密度が既知であり、欠陥数密度が外周部から中心部に向かって一定の傾向をもって変化していれば、その傾向を外挿することによって中心部の露光パターンの欠陥数密度を推定することができる。
【００５０】
＜露光用マスクの前処理方法＞
図５は、露光用マスクの前処理工程を示すフロー図である。前述した欠陥検査方法は、容易に低コストで効率良く適用できる方法であるので、まずこの検査を露光用マスクに適用し、その結果良品と判定されたマスクに対してのみ次の工程を行うようにすれば、露光工程によって製造される半導体デバイス等の歩留まり等を、わずかな負担で大幅に向上させることができる。
【００５１】
図５のフロー図に示すように、前述した非露光パターン領域に対する欠陥検査による判定後に、不良のマスクに対しては欠陥を洗浄除去する工程を行い、良品に対しては透過型ＳＥＭ等によって露光パターン領域を直接検査する次の工程を行うのがよい。更に、この直接検査による露光用マスクの良品の判定後に、不良品に対しては修理又は洗浄を行い、良品は次の露光工程へ移すのがよい。
【００５２】
従来、ステンシルマスクの欠陥検査は、レーザー光を用いた光散乱方式をパターン部に適用できないため、透過型の電子線を用い、パターンと設計データを比較照合するという膨大な計算を強いられ、コストのかさむ効率の悪いものであった。それに対し、本実施の形態に基づく方法によれば、パターン領域を直接検査することはないので、ステンシルマスクに対しても、従来からウエハ上の異物検査等で使用されているレーザー光を用いた光散乱方式の欠陥検査を適用できる。
【００５３】
従って、非常に安価な装置で、しかもデータ処理によって検査速度が制限されるようなこともなく、非常に高速な検査が可能となる。方法は、ウエハへの適用を中心に日進月歩継続的に進歩しており、それに付加的にマスクのパターン部分をマスキングして検査する処理系だけを付加することにより、マスク検査においてもその進歩する技術を利用し、検出性を向上させることができる。
【００５４】
レーザー方式の異物検査の導入は、電子ビームを使用した検査及びその装置の削減を可能とする。また、透過型の電子ビームを使用して欠陥検査する場合でも、本実施の形態に基づけば露光パターン領域を検査しないので、パターンと設計データとの比較検査を必要とせず、高速の処理が可能である。
【００５５】
本発明により、ステンシルマスク、あるいはメンブレンマスクの異物検査が安価で高速に実施可能となる。また、異物検査機能を露光装置に組み込むことも可能となり、マスクを露光前に毎回検査することで、マスク上の異物数を簡便に予測可能となり、マスク異物起因によるウエハ工程の歩留り低下が抑制される。
【００５６】
以上に述べた実施の形態は、本発明の技術的思想に基づいて適宜変更可能である。
【００５７】
【発明の作用効果】
本発明の、パターン領域と非パターン領域とを有する被検査体の表面の欠陥検査方法及び欠陥検査装置によれば、欠陥検査は非パターン領域に対して行い、パターン領域に対しては欠陥検査を行わず、非パターン領域の欠陥検査の結果から間接的にパターン領域の欠陥率を検知する。非パターン領域にはパターンがないため、欠陥とパターンとを識別する必要が無く、欠陥検査をパターン領域に比べて遙かに容易に低コストで効率良く適用することができる。例えば、レーザー光を用いる欠陥検査は、フォトマスクばかりではなく、ステンシルマスクにも適用できる。また、電子ビームを用いる欠陥検査は、ＣＡＤ設計データとパターンとの比較検査が不要になるため、膨大な量の計算が不要になり、低コストで効率良く適用することができる。
【００５８】
また、本発明の露光用マスクの前処理方法によれば、露光に先立って前記欠陥検査を露光用マスクに適用し、その結果に基づいて露光用マスクの良否を判定するので、容易に低コストで効率良く適用できる方法によって、露光工程によって製造される半導体デバイス等の歩留まり等の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に基づく、欠陥検査装置の概略構成図である。
【図２】同、ステンシルマスクの平面図（ａ）と露光パターン領域（メンブレン領域）の拡大斜視図（ｂ）である。
【図３】同、露光マスクの欠陥検査のフロー図である。
【図４】同、非露光パターン領域の欠陥情報から、露光パターン領域の欠陥情報を引き出す方法を示す説明図である。
【図５】同、露光マスクの前処理工程のフロー図である。
【図６】ステンシルマスクの１例の平面図（ａ）、及びそのＸ−Ｘ’線における断面図（ｂ）である。
【図７】同、ステンシルマスクによる露光処理工程を順次示す断面図である。
【図８】同、ステンシルマスクによる露光処理工程後のエッチング工程を順次示す断面図である。
【符号の説明】
１…ステンシルマスク、２…露光パターン領域（メンブレン領域）、
３…非露光パターン領域、４…メンブレン（Ｓｉ又はＳｉＣ等の薄膜からなる）、
５…小メンブレン領域、６…梁（Ｓｉ）、７…レーザー電源部、
８…レーザー発振部、９…レーザー光、１０レーザー光の走査方向、
１１…散乱光、１２…集光装置、１３…散乱光受光部、１４…欠陥数演算部、
１５…オペレーション及び結果表示部、５０…ステンシルマスク、
５１…メンブレン（薄膜）、５２…露光ビーム通過孔、５３…ＳｉＯ２膜、
５４…Ｓｉウエハ、５５…開口部、６１…Ｓｉ基板、６２…ＳｉＯ２膜、
６３…金属薄膜層、６４…電子ビームレジスト、６５…電子ビーム
【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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