(57)【要約】【課題】蛍光面からの光を比較的小さい口径の光学系で受けて検出器に集める。【解決手段】電子線装置は、電子線を試料２１に照射し、試料２１から出てくる電子線６を拡大投影電子光学系９で拡大し、試料像を蛍光板１２の蛍光面１１に投影し、該蛍光面１１上の像を光学レンズ系１４で検出器１５に投影する。蛍光板１２は、蛍光面１１から最初の曲面までは屈折率が１より大きい材料で形成されている。蛍光板１２のイマージョンレンズ効果により、蛍光面１１から大きい角度で放射された光も、光軸となす角度が小さくなる方向に屈折される。したがって、蛍光面１１からの光を比較的小さな口径のレンズ１４で受け、これを検出器１５に集めることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を試料に照射し、試料から出てくる電子線を拡大投影電子光学系で拡大し、試料像を蛍光板の蛍光面に投影し、該蛍光面上の像を光学レンズ系で検出器に投影する装置において、前記蛍光板が、前記蛍光面から最初の曲面までは屈折率が１より大きい材料で形成されていることを特徴とする電子線装置。
【請求項２】
パターンが形成されている薄膜からなるマスクに電子線を照射し、前記薄膜を透過することによりパターン化された電子線を、拡大投影電子光学系で拡大して一次元または二次元検出器で像として検出する装置において、電子線が前記マスクに入射するときのエネルギが、前記パターンが形成された薄膜部分を透過する時は大きく散乱され、前記パターンが形成された部分以外の薄膜部分を透過する時はほとんど散乱されない値になされていることを特徴とする電子線装置。
【請求項３】
吸収体がパターン化されて形成されている薄膜からなるマスクに電子線を照射し、前記薄膜を透過することによりパターン化された電子線を拡大投影電子光学系で拡大して一次元または二次元検出器で像として検出する装置において、前記吸収体に入射して散乱された電子線が検出器に入らないようにする開口が、前記拡大投影電子光学系の瞳の位置に設けられていることを特徴とする電子線装置。
【請求項４】
電子線をマスクに照射し、該マスクを透過した電子線を拡大投影電子光学系で拡大して一次元または二次元検出器で検出して画像を形成する装置において、前記マスクが検査前または検査後に通過するところのチャンバが設けられており、該チャンバには、前記マスクに微小粒子が付着するのを防止し、または、前記マスクに付着した微小粒子を取り除くよう構成された手段を有していることを特徴とする電子線装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載された装置を用いて欠陥検査を行ったマスクを用いることを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、最小線幅が０．１μｍ以下のパターンを有するマスク等の試料の欠陥検査等を行う電子装置に関し、さらにそのような電子線装置を用いて欠陥検査を行ったマスクを用いるデバイス製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、最小線幅が０．１μｍ以下のパターンを有するマスク等の試料の欠陥検査においては、細く絞った電子線で試料上を走査し、試料から出てくる二次電子による信号を検出してＳＥＭ像を作り、ダイ対ダイまたはセル対セルどうしにおける比較、あるいは検出パターンデータと基準パターンデータとの比較を行って欠陥検査を行うようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＳＥＭによる欠陥検査では、画素寸法を０．１μｍ角、走査周波数を１００ＭＨｚ、検査面積を１００ｍｍ×１００ｍｍとすると、この面積のＳＥＭ画像を得るのに時間として、（１００×１００）／｛（０．１××１０−３）２×１０８｝秒＝１０４秒＝２．８時間も必要とする。
【０００４】
また、写像投影光学系を用いる装置においては、蛍光面に形成された光の像をＣＣＤ検出器に結像させるに際してその光学系の透過率を大きくするためには、巨大なレンズ系を必要とするという問題点があった。
【０００５】
さらに、ステンシルマスクの場合は透過像を得るのに特に問題はない。Ｘ線マスクのごときメンブレン（薄膜）マスクの場合には、メンブレンでの散乱が小さく、吸収体で十分に散乱されるような加速電圧を選択する必要がある。吸収体で散乱された電子線の扱いをどうするかもまた、問題である。
【０００６】
また、マスクは微小ゴミやパーティクルなどの微小粒子が付着しやすいため、リソグラフィ工程で問題を生じさせて欠陥品を産出させるおそれがある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、光の縮小レンズ系の口径が小さくてすむための手段を提供すること、写像投影光学系を使うことによる高スループット化を可能とすること、メンブレン（薄膜）マスクの検査を可能にすること、および、微小ゴミやパーティクルなどの微小粒子の発生による弊害を防ぐこと、といった課題の少なくとも一つを達成することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、電子線を試料に照射し、試料から出てくる電子線を拡大投影電子光学系で拡大し、試料像を蛍光板の蛍光面に投影し、該蛍光面上の像を光学レンズ系で検出器に投影する装置において、前記蛍光板が、前記蛍光面から最初の曲面までは屈折率が１より大きい材料で形成されていることを特徴とする電子線装置が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、パターンが形成されている薄膜からなるマスクに電子線を照射し、前記薄膜を透過することによりパターン化された電子線を、拡大投影電子光学系で拡大して一次元または二次元検出器で像として検出する装置において、電子線が前記マスクに入射するときのエネルギが、前記パターンが形成された薄膜部分を透過する時は大きく散乱され、前記パターンが形成された部分以外の薄膜部分を透過する時はほとんど散乱されない値になされていることを特徴とする電子線装置も提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、吸収体がパターン化されて形成されている薄膜からなるマスクに電子線を照射し、前記薄膜を透過することによりパターン化された電子線を拡大投影電子光学系で拡大して一次元または二次元検出器で像として検出する装置において、前記吸収体に入射して散乱された電子線が検出器に入らないようにする開口が、前記拡大投影電子光学系の瞳の位置に設けられていることを特徴とする電子線装置も提供される。
【００１０】
また、本発明によれば電子線をマスクに照射し、該マスクを透過した電子線を拡大投影電子光学系で拡大して一次元または二次元検出器で検出して画像を形成する装置において、前記マスクが検査前または検査後に通過するチャンバが設けられており、該チャンバには、前記マスクに微小粒子が付着するのを防止し、または、前記マスクに付着した微小粒子を取り除くよう構成された手段を有していることを特徴とする電子線装置も提供される。
【００１１】
さらに本発明によれば、上述したいずれかの装置を用いて欠陥検査を行ったマスクを用いることを特徴とするデバイス製造方法も提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一つの実施の形態である、写像投影電子光学系を用いた、Ｘ線マスク等の欠陥検査を行うための電子線装置である。ＬａＢ６電子銃１から放出された電子線は、コンデンサレンズ３で集束されてクロスオーバ７を作る。クロスオーバ７の手前には長方形のビーム成形開口５が設けられ、これによって電子線６は長方形にされる。この長方形ビーム６は、照射用レンズ４によって、Ｘ線マスク２１を構成するメンブレン（薄膜）の面に結像される。Ｘ線マスク２１のメンブレン面には、パターン化された吸収体が形成されている。Ｘ線マスク２１のメンブレン面においては、パターン化された吸収体が形成された薄膜部分以外では電子線はほとんど散乱することなく透過するが、吸収体が形成された薄膜部分を直進して透過する電子線はほとんどなく、大部分は散乱され、入射した方向と角度をなす方向に進む。このことは、電子線がマスク２１に入射するときのエネルギが、パターン化された吸収体が形成された薄膜部分を透過する時は大きく散乱され、該パターン化された吸収体が形成された薄膜部分以外の薄膜部分を透過する時はほとんど散乱されない値にされていることを意味する。
【００１３】
上述したように散乱された電子線は、対物レンズ８および拡大レンズ９を有する拡大光学系の瞳の位置に設けられたＮＡ開口３２の周縁部によって取り除かれ、非散乱ビームのみがＮＡ開口３２を通って蛍光板１２の前面にある蛍光面１１に像を作る。なお、マスク２１の第１拡大像は符号１０で示される。
【００１４】
蛍光板１２は、内部が光学材料であるイマージョン（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ）レンズ（中心を符号２２で示す）を構成するのに十分な厚みを有しており、前面の平坦な蛍光面１１の反対側は凸面形状となっている。このように、蛍光板１２が、蛍光面１１から最初の曲面までは屈折率が１より大きい材料で形成されているごとく構成されているので、蛍光面１１から出た光１３は、光軸２となす角度が小さくなる方向に屈折される。それにより、蛍光面１１を出た光１３を受ける光学縮小レンズ１４の口径は小さくてすむ。光学縮小レンズ１４で縮小された像は、ＴＤＩ検出器１５で電気信号に変えられ、画像形成回路１６で二次元画像にされ、パターンデータストレージ（パターンデータ記憶装置）１７のデータと比較され、欠陥があれば欠陥データストレージ（欠陥データ記憶装置）１８に出力される。
【００１５】
被検査マスク２１は静電チャック３０で周辺部を固定され、ワーキングチャンバ２０内の試料ステージ１９にローディングすなわち装着される。試料ステージ１９は一方向に連続移動可能とされており、この連続移動中にマスク２１の検査が行われる。一回の連続移動が終了すると、試料ステージ１９は上記一方向と直角方向にステップ移動を行う。
【００１６】
検査位置である試料ステージ１９に対するマスク２１のロードおよびアンロードは、ロードロック室２７を経て行われる。ロードロック室２７内には、マスク２１を保持するための静電チャック２９が設けられている。ロードロック室２７の前後にはゲートバルブ２６，２８が設けられており、ロードロック室２７内は清浄な状態に維持されている。ロードロック室２７の手前すなわち上流側にはパーティクル管理チャンバ３３が設けられている。したがってマスク２１は、ロードロック室２７を経て検査位置である試料ステージ１９に載置される前に、または、検査完了後に試料ステージ１９からアンロードされてロードロック室２７から出た後に、パーティクル管理チャンバ３３内を通過することになる。パーティクル管理チャンバ３３の一側面には、該チャンバ３３内を通過するマスク２１に、例えば側面から清浄流体（例えばクリーンエア）を吹き付けるための清浄流体放出口２４が設けられている。マスク２１がロードロック室２７に対して搬入および搬出される際に清浄流体放出口２４から清浄空気を吹き付けることにより、マスク２１に微小粒子が付着するのを防止し、また、マスクに付着した微小粒子を取り除くことができる。
【００１７】
試料ステージ１９の移動は、本来得たい場所の検査画像が常に取得できるように調整される。そのため、レーザ移動鏡２５と協働するレーザ測長器３１をｘ軸用およびｙ軸用にそれぞれ設け、これらによって試料移動中の振動や速度むらを検出し、その結果をビーム位置補正用偏向器２３にフィードバックする。
【００１８】
次に本発明に係わる半導体デバイスの製造方法の実施の形態の例を説明する。図２は、本発明の半導体デバイスの製造方法の一例を示すフローチャートである。この例の製造工程は以下の各主工程を含む。
▲１▼ウェーハを製造するウェーハ製造工程（又はウェーハを準備するウェーハ準備工程）４００
▲２▼露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程（又はマスクを準備するマスク準備工程）４０１
▲３▼ウェーハに必要な加工処理を行うウェーハプロセッシング工程４０２
▲４▼ウェーハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立工程４０３
▲５▼できたチップを検査するチップ検査工程４０４
なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程からなっている。
これらの主工程の中で、半導体のデバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウェーハプロセッシング工程である。この工程では、設計された回路パターンをウェーハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウェーハプロセッシング工程は以下の各工程を含む。
▲１▼絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤやスパッタリング等を用いる）
▲２▼この薄膜層やウェーハ基板を酸化する酸化工程
▲３▼薄膜層やウェーハ基板等を選択的に加工するためのマスク（レチクル）を用いてレジストのパターンを形成するリソグラフィー工程
▲４▼レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチング工程（例えばドライエッチング技術を用いる）
▲５▼イオン・不純物注入拡散工程
▲６▼レジスト剥離工程
▲７▼さらに加工されたウェーハを検査する検査工程
なお、ウェーハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
【００１９】
図３は、図２のウェーハプロセッシング工程の中核をなすリソグラフィー工程を示すフローチャートである。このリソグラフィー工程は以下の工程を含む。
▲１▼前段の工程で回路パターンが形成されたウェーハ上にレジストをコートするレジスト塗布工程５００
▲２▼レジストを露光する露光工程５０１
▲３▼露光されたレジストを現像してレジストのパターンを得る現像工程５０２
▲４▼現像されたレジストパターンを安定化させるためのアニール工程５０３
以上の半導体デバイス製造工程、ウェーハプロセッシング工程、リソグラフィー工程については、周知のものであり、これ以上の説明を要しないであろう。
【００２０】
上記▲７▼の検査工程に本発明に係る欠陥検査方法、欠陥検査装置を用いると、微細なパターンを有する半導体デバイスでも、スループットよく検査ができるので、全数検査が可能となり、製品の歩留まり向上、欠陥製品の出荷防止が可能となる。
【００２１】
【発明の効果】
蛍光面からの光がイマージョン（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ）レンズによって光軸となす角度が小さくなる方向に屈折されるため、蛍光面から大きい角度で放射された光も、比較的小さい口径の光学系で受けてＴＤＩ検出器に集めることができる。
【００２２】
メンブレン上に形成されたパターンの検査においても、電子線のエネルギを最適にすることによってコントラストを作ることができるので、画像形成が可能となる。
【００２３】
メンブレン上に形成されたパターンの検査においても、メンブレンにて光軸に対して小さい角度で散乱された電子線を光学系の瞳の位置で取り除くことができるので、画像形成が可能となる。
【００２４】
ロードロック室の手前にパーティクルを管理するための予備チャンバを設け、マスクにパーティクルが付着した状態を回避することができるので、欠陥製品の産出を防止することができる。
【００２５】
マスクを載置しているステージは、レーザ干渉計（測長器）を有しており、これによって試料移動中の振動や速度むらを検出し、その結果をビーム位置補正用偏向器にフィードバックすることによってステージの移動を管理することができるので、ステージの移動速度むらや振動があっても正しい検査を行うことができる。
【００２６】
電子銃はＬａＢ６カソードを用い、空間電荷制限条件で使うので、少ないピクセル当たりの電子数で良好な画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一つの実施の形態である、写像投影電子光学系を用いたＸ線マスクの欠陥検査装置の構成を示す概略図。
【図２】図２はデバイス製造プロセスのフローチャートである。
【図３】図３はリソグラフィ工程のフローチャートである。
【符号の説明】
１  ＬａＢ６カソードを有する電子銃、２  光軸、３  コンデンサレンズ、４  照射用レンズ、５  ビーム成形開口、６  電子線ビーム、７  クロスオーバ、８対物レンズ、９  拡大レンズ、１０  マスクの第１拡大像、１１  蛍光面、１２  蛍光板、１３  蛍光面から出た光、１４  縮小レンズ、１５  ＴＤＩ検出器、１６  画像形成回路、１７  パターンデータストレージ、１８  欠陥データストレージ、１９  試料ステージ、２０  ワーキングチャンバ、２１  Ｘ線マスク、２２  イマージョンレンズの中心、２３  ビーム位置補正用偏向器、２４  清浄流体、２５  レーザ移動鏡、２６  ゲートバルブ、２７  ロードロック室、２８  ゲートバルブ、２９  静電チャック、３０  静電チャック、３１  レーザ測長器、３２  ＮＡ開口、３３  パーティクル管理チャンバ。
【図１】
2004241213.tif 000003
【図２】
2004241213.tif 000004
【図３】
2004241213.tif 000005