(57)【要約】【課題】検査用マスクを作製せずに破壊的検査を行うことや、非破壊検査をより正確に行うことが可能となるマスクおよびその検査方法を提供する。【解決手段】露光用ビームの透過部と非透過部を所定のパターンで有する露光用薄膜２と、露光用薄膜の周囲に形成された、露光用薄膜を支持する厚膜部分３と、露光用ビームの透過部と非透過部を有し、厚膜部分の一部に露光用薄膜と隔てて形成された、露光用薄膜と厚さおよび材質が等しい検査用薄膜４とを有するマスク、および検査用薄膜を用いて検査を行うマスクの検査方法。【選択図】　図１
2004088072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光用ビームの透過部と非透過部を所定のパターンで有する露光用薄膜と、
前記露光用薄膜の周囲に形成された、前記露光用薄膜を支持する厚膜部分と、
前記厚膜部分の一部に前記露光用薄膜と隔てて形成された、前記露光用ビームの透過部と非透過部を有する検査用薄膜とを有する
マスク。
【請求項２】
前記検査用薄膜は前記露光用薄膜と厚さおよび材質が等しい
請求項１記載のマスク。
【請求項３】
前記非透過部は薄膜であり、前記透過部は前記薄膜に形成された孔である
請求項１記載のマスク。
【請求項４】
前記透過部は薄膜であり、前記非透過部は前記薄膜上に形成された露光用ビーム散乱体である
請求項１記載のマスク。
【請求項５】
前記検査用薄膜は前記露光用薄膜より面積が大きく、撓みが大きい
請求項１記載のマスク。
【請求項６】
前記検査用薄膜は線幅が互いに異なる前記透過部を有する
請求項１記載のマスク
【請求項７】
前記検査用薄膜は前記透過部の密度が互いに異なる部分を有する
請求項１記載のマスク。
【請求項８】
前記検査用薄膜は、前記露光用薄膜で最もパターン損傷確率が高い第１の脆弱部分と同等以上にパターン損傷確率が高い第２の脆弱部分を含む
請求項１記載のマスク。
【請求項９】
前記第２の脆弱部分は、前記第１の脆弱部分のパターンの線幅以下のパターンを含む
請求項８記載のマスク。
【請求項１０】
前記第２の脆弱部分の前記透過部の密度は、前記第１の脆弱部分の前記透過部の密度以上である
請求項８記載のマスク。
【請求項１１】
露光用ビームの透過部と非透過部を所定のパターンで有する露光用薄膜と、前記露光用薄膜の周囲に形成された、前記薄膜を支持する厚膜部分とを有するマスクを検査する方法であって、
前記厚膜部分の一部に前記露光用薄膜と隔てて形成された、荷電粒子線の透過部と非透過部を有する検査用薄膜において検査を行う工程と、
前記検査用薄膜における検査結果から、前記露光用薄膜の状態を推定する工程とを有する
マスクの検査方法。
【請求項１２】
前記露光用薄膜と厚さおよび材質が等しい前記検査用薄膜を用いる
請求項１１記載のマスクの検査方法。
【請求項１３】
前記検査用薄膜における検査は破壊的検査を含む
請求項１１記載のマスクの検査方法。
【請求項１４】
前記検査用薄膜において検査を行う工程は、前記検査用薄膜の撓み量を測定する工程を含み、
前記露光用薄膜の状態を推定する工程は、前記露光用薄膜の撓み量を推定する工程を含む
請求項１１記載のマスクの検査方法。
【請求項１５】
前記検査用薄膜において検査を行う工程は、バルジ法により内部応力を測定する工程を含み、
前記露光用薄膜の状態を推定する工程は、前記露光用薄膜の内部応力を推定する工程を含む
請求項１１記載のマスクの検査方法。
【請求項１６】
前記透過部は前記露光用薄膜および前記検査用薄膜に同一のエッチング工程で形成された孔であり、
前記検査用薄膜において検査を行う工程は、前記検査用薄膜の前記非透過部の一部を切断し、切断面で前記孔のエッチング断面形状を観察する工程を含み、
前記露光用薄膜の状態を推定する工程は、前記露光用薄膜の前記孔のエッチング断面形状を推定する工程を含む
請求項１１記載のマスクの検査方法。
【請求項１７】
前記検査用薄膜において検査を行う工程は、線幅および／または間隔の異なる前記透過部が形成されている前記検査用薄膜で、エッチングの線幅均一性を測定する工程を含み、
前記露光用薄膜の状態を推定する工程は、前記露光用薄膜のエッチングの線幅均一性を推定する工程を含む
請求項１６記載のマスクの検査方法。
【請求項１８】
前記検査用薄膜において検査を行う工程は、前記検査用薄膜内でエッチングの面内均一性を測定する工程を含み、
前記露光用薄膜の状態を推定する工程は、前記露光用薄膜のエッチングの面内均一性を推定する工程を含む
請求項１６記載のマスクの検査方法。
【請求項１９】
前記検査用薄膜において検査を行う工程は、互いに離れて形成された複数の前記検査用薄膜で、前記透過部の線幅を測定する工程を含み、
前記露光用薄膜の状態を推定する工程は、前記露光用薄膜のエッチングの面内均一性を推定する工程を含む
請求項１６記載のマスクの検査方法。
【請求項２０】
前記透過部は前記露光用薄膜および前記検査用薄膜に同一のエッチング工程で形成された孔であり、
前記検査用薄膜において検査を行う工程は、線幅および／または間隔の異なる前記透過部が形成されている前記検査用薄膜で、実際に形成された孔を検査用薄膜の設計データと比較したときの線幅変換およびコーナーラウンディングを求める工程を含み、
前記露光用薄膜の状態を推定する工程は、前記検査用薄膜で求められた線幅変換およびコーナーラウンディングを用いて、前記露光用薄膜に実際に形成された孔のパターンを補正する工程と、
補正されたデータと露光用薄膜の設計データを参照して、露光用薄膜のパターンの欠陥を検出する工程とを含む
請求項１１記載のマスクの検査方法。
【請求項２１】
前記露光用薄膜で検出されたパターンの欠陥に集束イオンビームを照射して、欠陥を修正する工程をさらに有し、
集束イオンビームの光軸調整を、前記検査用薄膜に集束イオンビームを照射して行う
請求項２０記載のマスクの検査方法。
【請求項２２】
前記検査用薄膜において検査を行う工程は、前記露光用薄膜で最もパターン損傷確率が高い部分に形成されているパターンの線幅以下で、前記検査用薄膜に形成されているパターンの破壊の有無を確認する工程を含み、
前記検査用薄膜でパターンの破壊が確認された場合、前記露光用薄膜を使用不可の状態と推定する
請求項１１記載のマスクの検査方法。
【請求項２３】
前記検査用薄膜において検査を行う工程は、前記露光用薄膜で最もパターン損傷確率が高い部分の前記透過部の密度以上で、前記検査用薄膜に前記透過部が形成されている部分のパターンの破壊の有無を確認する工程を含み、
前記検査用薄膜でパターンの破壊が確認された場合、前記露光用薄膜を使用不可の状態と推定する
請求項１１記載のマスクの検査方法。
【請求項２４】
前記検査用薄膜において検査を行う工程は、線幅および／または間隔の異なる前記透過部が形成されている前記検査用薄膜で、洗浄後のパターンの変化の有無を確認する工程を含み、
前記露光用薄膜の状態を推定する工程は、前記露光用薄膜の洗浄後のパターンを推定する工程を含む
請求項１１記載のマスクの検査方法。
【請求項２５】
前記検査用薄膜において検査を行う工程は、線幅および／または間隔の異なる前記透過部が形成されている前記検査用薄膜で、洗浄後に残存する異物を確認する工程を含み、
前記露光用薄膜の状態を推定する工程は、前記露光用薄膜の洗浄後のパターンを推定する工程を含む
請求項１１記載のマスクの検査方法。
【請求項２６】
前記検査用薄膜において検査を行う工程は、線幅および／または間隔の異なる前記透過部が形成されている前記検査用薄膜で、露光による汚染物質の堆積に伴うパターンの線幅変動を確認する工程を含み、
前記露光用薄膜の状態を推定する工程は、前記露光用薄膜を露光に使用した後の前記露光用薄膜のパターンを推定する工程を含む
請求項１１記載のマスクの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置製造におけるリソグラフィ工程で用いられるマスクおよびその検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィに代わる次世代の露光技術として、電子線やイオンビームという荷電粒子を用いた転写型の露光方法が開発されている。これらの新しい技術では共通に、薄膜領域（メンブレン）を有するマスクが用いられる。マスク表面側のメンブレンは厚さ１００ｎｍから１０μｍ程度であり、メンブレンに転写パターンが配置される。メンブレンは、例えばシリコンウェハーを含むマスク材料を、マスク裏面側から部分的にエッチングして形成され、エッチングされない部分のマスクブランクスがメンブレンの支持部となる。
【０００３】
メンブレン自体に孔を設けることにより転写パターンが形成されるものはステンシルマスク（例えば非特許文献１参照）と呼ばれる。また、メンブレンに積層された金属薄膜等の散乱体を加工して転写パターンが形成されるものは散乱メンブレンマスク（例えば非特許文献２参照）と呼ばれる。
【０００４】
転写型のリソグラフィには、マスクを透過した荷電粒子線を電子／イオン光学系により縮小投影する方式のもの（Ｌｕｃｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　のＳＣＡＬＰＥＬ、ＩＢＭのＰＲＥＶＡＩＬ、ニコンのＥＢステッパーおよびイオンビーム転写リソグラフィ等）と、マスク直下に近接させたウェハーに電子／イオン光学系を介さずに転写する方式のもの（リープル、東京精密によるＬＥＥＰＬ等）がある。ＬＥＥＰＬに用いられるマスクは、例えば特許文献１〜４に開示されている。
【０００５】
いずれの方式においても、パターン位置精度の高いマスクを作製することがきわめて重要である。なお、ＳＣＡＬＰＥＬはｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ａｎｇｕｌａｒ　ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ　ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙの略称、ＰＲＥＶＡＩＬはｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　ｅｘｐｏｓｕｒｅ　ｗｉｔｈ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ａｘｉｓ　ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　ｌｅｎｓｅｓの略称、ＬＥＥＰＬはｌｏｗ−ｅｎｅｒｇｙ　ｅ−ｂｅａｍ　ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ　ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙの略称である。
【０００６】
これらのマスクの製造方法には様々なバリエーションがあり得るが、ステンシルマスクと散乱メンブレンマスクの典型的な製造フローを説明する。ステンシルマスクの場合、まず、図９（ａ）に示すように、ＳＯＩウェハー１０１の裏面にシリコン酸化膜１０２を形成する。ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　ｉｎｓｕｌａｔｏｒまたはｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｏｎ　ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハー１０１はシリコンウェハー１０３上にシリコン酸化膜（埋め込み酸化膜）１０４を介してシリコン層１０５を有する。図示しないが、シリコン酸化膜１０２にエッチングを行う。
【０００７】
次に、図９（ｂ）に示すように、ＳＯＩウェハー１０１の裏面側からシリコンウェハー１０３にエッチングを行う。このエッチングは、シリコン酸化膜１０２をマスクとして、シリコン酸化膜１０４に達するまで行う。シリコンと酸化シリコンのエッチング速度は数桁以上異なるため、シリコン酸化膜１０４およびシリコン酸化膜１０２に対して選択的にシリコンウェハー１０３がエッチングされる。エッチングはシリコン酸化膜１０４で停止する。
【０００８】
次に、図９（ｃ）に示すように、シリコンウェハー１０３のエッチングにより露出した部分のシリコン酸化膜１０４を除去する。これにより、シリコンからなるメンブレン１０６が形成される。メンブレン１０６を区分する部分のシリコンウェハー１０３は梁１０７となり、メンブレン１０６を支持する。シリコン酸化膜１０４は、例えばフッ化水素酸を用いたウェットエッチングにより除去される。また、このエッチングによりシリコン酸化膜１０２も除去される。図示しないが、ＳＯＩウェハー１０１の縁近傍にはメンブレン１０６や梁１０７が形成されず、この部分に残るシリコンウェハーはマスクの支持枠として用いられる。
【０００９】
次に、図１０（ｄ）に示すように、メンブレン１０６を含むシリコン層１０５上にレジスト１０８を塗布する。次に、図１０（ｅ）に示すように、レジスト１０８にマスクパターンを描画して、レジスト１０８を現像する。マスクパターンの描画には電子線描画機を用いる。
【００１０】
次に、図１０（ｆ）に示すように、レジスト１０８をマスクとしてシリコン層１０５にエッチングを行い、転写パターンで孔１０９を形成する。その後、レジスト１０８を除去することにより、ステンシルマスク１１０が形成される。荷電粒子線はステンシルマスク１１０の裏面側（梁１０７側）から照射され、孔１０９を透過する荷電粒子線によりウェハーにパターンが転写される。ＬＥＥＰＬのような等倍露光方式では、メンブレン１０６とウェハーが近接するように配置される。
【００１１】
一方、散乱メンブレンマスクを作製する場合、まず、図１１（ａ）に示すように、シリコンウェハー１１１の両面にシリコン窒化膜１１２ａ、１１２ｂを例えば化学気相成長（ＣＶＤ；ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で形成する。マスク表面側のシリコン窒化膜１１２ａはメンブレン材料となり、マスク裏面側のシリコン窒化膜１１２ｂはシリコンウェハー１１１のエッチングマスクとなる。
【００１２】
シリコン窒化膜１１２ａ上に例えばクロム層１１３を介してタングステン層１１４を形成する。クロム層１１３はタングステン層１１４にエッチングを行うときのエッチングストッパー層となり、タングステン層１１４は荷電粒子線の散乱体となる。
【００１３】
次に、図１１（ｂ）に示すように、マスク裏面側のシリコン窒化膜１１２ｂにエッチングを行い、メンブレン形成領域のシリコン窒化膜１１２ｂを除去する。次に、図１１（ｃ）に示すように、タングステン層１１４上にレジスト１１５を塗布する。
【００１４】
次に、図１２（ｄ）に示すように、シリコン窒化膜１１２ｂをマスクとしてシリコンウェハー１１１にエッチングを行い、梁１１６を形成する。次に、図１２（ｅ）に示すように、レジスト１１５にマスクパターンを描画して、レジスト１１５を現像する。マスクパターンの描画には電子線描画機を用いる。
【００１５】
次に、図１２（ｆ）に示すように、レジスト１１５をマスクとしてタングステン層１１４にエッチングを行い、レジスト１１５を除去する。さらに、タングステン層１１４をマスクとしてクロム層１１３にエッチングを行うことにより、シリコン窒化膜１１２ａからなるメンブレン１１７上に転写パターンが形成され、散乱メンブレンマスク１１８が形成される。
【００１６】
形成された散乱メンブレンマスク１１８には裏面側（梁１１６側）から荷電粒子線が照射され、散乱体（タングステン層１１４）以外の部分のメンブレン１１７を透過する荷電粒子線によりウェハーにパターンが転写される。
【００１７】
図１３はステンシルマスクの一例を示す平面図である。図１３に示すように、梁１０７によって区分されたメンブレン１０６が、シリコンウェハー１０３（支持枠）の中央部に配置されている。なお、太い梁１０７ａは梁１０７と幅のみ異なり、断面構造は梁１０７と共通する。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００２−２３１５９９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２５２１５７号公報
【特許文献３】
特開２００２−２７０４９６号公報
【特許文献４】
特開２００２−３４３７１０号公報
【特許文献５】
特開平１−２３７４３０号公報
【特許文献６】
特開２０００−３２９６６９号公報
【非特許文献１】
Ｈ．　Ｃ．　Ｐｆｅｉｆｆｅｒ，　Ｊｐｎ．　Ｊ．　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　３４，　６６５８　（１９９５）
【非特許文献２】
Ｌ．　Ｒ．　Ｈａｒｒｉｏｔｔ．　Ｊ．　Ｖａｃ．　Ｓｃｉ．　Ｔｅｃｈｎｏｌ．　Ｂ　１５，　２１３０　（１９９７）
【非特許文献３】
「マイクロマシーニングとマイクロメカトロニクス」培風館　江刺正喜ら
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなステンシルマスクや散乱メンブレンマスクを用いてウェハー上に所望のパターンを正確に露光するには、マスクの製造時あるいは使用時に、以下の各条件が満たされる必要がある。
【００２０】
これらの条件として、まず、メンブレンの内部応力を適切に制御することが挙げられる。メンブレンの内部応力が適切に制御されていない場合、メンブレンが撓み、パターンの位置ずれや歪みの原因となる。また、ステンシルマスクの場合、孔の部分で内部応力がゼロとなるため、パターンによってはメンブレンの一部で応力集中が起こり、メンブレンが破損する可能性もある。
【００２１】
他の条件としては、マスクにパターンを形成するとき、垂直性の高い正確なエッチングを行うことが挙げられる。ステンシルマスクの孔や散乱メンブレンマスクの散乱体の壁面が垂直でない場合、露光に用いる電子線等が壁面で散乱する。また、壁面が垂直に加工されていないと、壁面近傍でマスクの厚さが一様とならず、孔以外の部分を電子線等が透過する可能性も生じる。したがって、パターンが正確に転写されない。同様な理由から、エッチングの線幅均一性や面内均一性を向上させる必要もある。
【００２２】
他の条件として、正確かつ迅速な欠陥検査を行うことも挙げられる。また、欠陥検査で検出された欠陥を、例えば集束イオンビーム（ＦＩＢ；ｆｏｃｕｓｅｄ　ｉｏｎ　ｂｅａｍ）を用いて正確に修正する必要もある。
【００２３】
また、露光用ビームとして低加速電子線を用いるＬＥＥＰＬでは、メンブレンが極めて薄いステンシルマスクが使用される。したがって、特に微細パターンが形成されている部分では、マスクの機械的強度が不足して、パターンが損傷を受けやすい。例えば、マスクの製造時あるいは使用時の輸送で、マスクに物理的衝撃が加わると、パターンが破壊されてマスクの使用が不可能となる。許容される程度のパターンの損傷であっても、マスクの使用、洗浄および輸送を繰り返して損傷が蓄積すると、致命的な破壊が起こり、マスクの使用が不可能となる。
【００２４】
パターンの破壊により使用不可能となったマスクは廃棄されるが、マスクの製造コスト等の観点からは、許容できないパターン破壊が起こらない範囲で、マスクを繰り返し使用することが望ましい。したがって、マスクの製造時あるいは使用時に要求される他の条件として、パターンの損傷の程度を正確に把握することが挙げられる。
【００２５】
さらに他の条件として、マスクへの異物の付着を防止することも挙げられる。マスクには製造過程および使用前に複数回の洗浄が行われるが、これらの洗浄工程で、マスクの微細パターンを破壊せずにマスクを洗浄する必要がある。また、マスクに洗浄を行うだけでなく、露光装置内の異物を制御したり、露光による汚染物の堆積を検出したりする必要もある。
【００２６】
以上の各条件が満たされているかを確認するための検査の中には、マスクパターンを破壊しなければならないものや、マスクパターンを破壊する恐れのあるものも存在する。したがって、従来、実際に露光に使用されるマスクについては、これらの検査ができなかった。マスクパターンの破壊を伴う検査を行うには、検査用の模擬マスク（ダミーマスク）を実際に使用されるマスクと同一の条件で作製する必要があり、コストの増大が問題となっていた。
【００２７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、したがって本発明は、検査用マスクを作製せずに破壊的検査を行うことや、非破壊検査をより正確に行うことが可能となるマスクおよびその検査方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクは、露光用ビームの透過部と非透過部を所定のパターンで有する露光用薄膜と、前記露光用薄膜の周囲に形成された、前記露光用薄膜を支持する厚膜部分と、前記露光用ビームの透過部と非透過部を有し、前記厚膜部分の一部に前記露光用薄膜と隔てて形成された、好適には前記露光用薄膜と厚さおよび材質が等しい検査用薄膜とを有することを特徴とする。
【００２９】
好適には、前記非透過部は薄膜であり、前記透過部は前記薄膜に形成された孔である。あるいは、前記透過部は薄膜であり、前記非透過部は前記薄膜上に形成された露光用ビーム散乱体である。前記検査用薄膜は前記露光用薄膜より大面積で撓みが大きくてもよい。前記検査用薄膜は線幅が互いに異なる前記透過部を有してもよい。前記検査用薄膜は前記透過部の密度が互いに異なる部分を有してもよい。前記検査用薄膜は、前記露光用薄膜で最もパターン損傷確率が高い第１の脆弱部分と同等以上にパターン損傷確率が高い第２の脆弱部分を含んでもよい。
【００３０】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクの検査方法は、露光用ビームの透過部と非透過部を所定のパターンで有する露光用薄膜と、前記露光用薄膜の周囲に形成された、前記薄膜を支持する厚膜部分とを有するマスクを検査する方法であって、荷電粒子線の透過部と非透過部を有し、前記厚膜部分の一部に前記露光用薄膜と隔てて形成された、好適には前記露光用薄膜と厚さおよび材質が等しい検査用薄膜において検査を行う工程と、前記検査用薄膜における検査結果から、前記露光用薄膜の状態を推定する工程とを有することを特徴とする。
【００３１】
前記検査用薄膜における検査は破壊的検査であってもよい。前記検査用薄膜における検査はバルジ法による内部応力測定を含む。好適には、前記透過部は前記露光用薄膜および前記検査用薄膜に同一のエッチング工程で形成された孔であり、前記検査を行う工程は、前記検査用薄膜の前記非透過部の一部に集束イオンビームを照射して、集束イオンビームの照射箇所を切断する工程と、切断面を電子顕微鏡で観察し、エッチング断面形状を評価する工程とを有する。前記検査用薄膜に線幅および／または間隔の異なる前記透過部を形成しておき、エッチングの線幅均一性をさらに検討する。あるいは、前記検査用薄膜を互いに異なる複数の箇所に形成しておき、エッチングの面内均一性をさらに検討する。
【００３２】
好適には、前記透過部は前記露光用薄膜および前記検査用薄膜に同一のエッチング工程で形成された孔であり、前記検査用薄膜に線幅および／または間隔の異なる前記透過部を形成しておき、実際に形成された孔を検査用薄膜の設計データと比較したときの線幅変換およびコーナーラウンディングを求める工程と、前記検査用薄膜で求められた線幅変換およびコーナーラウンディングを用いて、前記露光用薄膜に実際に形成された孔のパターンを補正する工程と、補正されたデータと露光用薄膜の設計データを参照して、露光用薄膜のパターンの欠陥を検出する工程とを有する。さらに好適には、前記露光用薄膜で検出されたパターンの欠陥に集束イオンビームを照射して欠陥を修正し、集束イオンビームの光軸調整を前記検査用薄膜で行う。
【００３３】
好適には、前記検査用薄膜において検査を行う工程は、前記露光用薄膜で最もパターン損傷確率が高い部分に形成されているパターンの線幅以下で、前記検査用薄膜に形成されているパターンの破壊の有無を確認する工程を含む。あるいは、前記露光用薄膜で最もパターン損傷確率が高い部分の前記透過部の密度以上で、前記検査用薄膜に前記透過部が形成されている部分のパターンの破壊の有無を確認する。前記検査用薄膜でパターンの破壊が確認された場合、前記露光用薄膜を使用不可の状態と推定する。
【００３４】
好適には、前記検査用薄膜に線幅および／または間隔の異なる前記透過部を形成しておき、洗浄後のパターンの変化の有無、あるいは洗浄後にマスク上に残存する異物を前記検査用薄膜において確認する。好適には、前記検査用薄膜に線幅および／または間隔の異なる前記透過部を形成しておき、露光時に前記露光用薄膜に汚染物質が堆積して、パターンの線幅が変動する影響を、前記検査用薄膜において確認する。
【００３５】
これにより、パターンの破壊を伴う検査であっても、露光に用いるマスクで行うことが可能となる。また、実際の露光に用いる透過部と同一の工程で形成された透過部について検査を行うことが可能となるため、露光に用いられる透過部の状態をより正確に評価することが可能となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマスクおよびその検査方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は本実施形態のステンシルマスクの一例を示す平面図である。図１に示すように、梁１によって区分された露光用薄膜（露光用メンブレン）２が、厚膜部分であるシリコンウェハー３（支持枠）の中央部に配置されている。太い梁１ａは梁１と幅のみ異なり、断面構造は梁１と共通する。
【００３７】
本実施形態のステンシルマスクは、実際の露光に用いられない領域（露光時に荷電粒子線が照射されない領域）に小区画の検査用薄膜（検査用メンブレン）４を有する。検査用メンブレン４は、実際の露光に用いられるメンブレン２と同一の工程で形成される。検査用メンブレン４には、メンブレン２に所定のパターンで孔を形成するのと同一の工程で、検査用パターンとして孔が形成される。検査用メンブレン４を区分する梁５は、露光用メンブレン２を区分する梁１と同様の断面構造を有する。
【００３８】
（実施形態１）
本実施形態は、本発明のマスクを用いたメンブレンの内部応力モニター方法に関する。ステンシルマスクを構成するメンブレンの内部応力を測定する方法としては、（１）メンブレンの撓みを観測し、撓み量に基づいて内部応力を算出する方法と、（２）内部応力を直接測定する方法の２通りが考えられる。
【００３９】
ステンシルマスクにおいてメンブレンの内部応力が適切に調整されていない場合、メンブレンが撓み、パターンの位置精度が低下する。あるいは、ＬＥＥＰＬのような近接露光方式では、メンブレンの撓みが大きくなるとメンブレンとウェハーが接触し、マスクが破壊される可能性もある。
【００４０】
そこで、図１に示す検査用メンブレン４を用いて、メンブレンの撓み量を実測する（上記（１）の方法）。この測定を、マスクブランクス完成時点（シリコンウェハーの一部を除去してメンブレンと梁が形成された後であって、メンブレンに孔を形成する前の時点、図９（ｃ）参照）で行い、次の工程に進むかどうか判断すれば、内部応力の調整が不十分なマスクブランクスを排除できる。検査用メンブレン４の撓み量の測定には、例えばレーザ光を用いた高さ測定器を使用できる。
【００４１】
メンブレンの撓み量は非破壊でも測定可能であることから、破壊的検査が前提となる検査に比較すると、検査用メンブレンを設ける利点は少ない。しかしながら、例えば、実際の露光用のメンブレン２よりも面積の大きい検査用メンブレン４を形成すれば、撓み量が大きくなるため、撓みの観測が容易となる。あるいは、メンブレン中心部の撓み量を正確に測定できるように、メンブレン中心部にアライメントマークを設けてもよい。
【００４２】
マスクブランクスが完成した時点でメンブレンの撓み量が許容範囲であっても、その後の工程でメンブレンに孔を形成すると、メンブレンの撓み量が大きくなることがある。したがって、マスクブランクスの完成時のみでなく、マスクを露光装置に導入する直前にも、検査用メンブレン４を用いた撓み量の測定を行うことが望ましい。
【００４３】
ＬＥＥＰＬのような近接露光方式の場合、マスクはギャップセンサを通過し、ギャップセンサによってマスクとウェハーの間隔が測定されてから、マスクが電子線鏡筒直下に設置される。マスクは一端からギャップセンサを通過するため、マスクの外周寄りに設けられている検査用メンブレン４が、実際の露光用のメンブレン２よりも先にギャップセンサを通過するようにすれば、実際の露光用のメンブレン２とウェハーが接触する危険性を察知および回避できる。
【００４４】
メンブレンの撓み量が大きく、ギャップセンサによりマスクとウェハーの間隔が許容できない程度に狭いと判定された場合は、マスクを不良とするか、露光装置外に搬出したマスクに、再度メンブレンの応力調整を行い、撓み量を小さくする。あるいは、露光精度が許容範囲であれば、マスクとウェハーの間隔を広げるように露光装置の設定を変更してから、マスクを電子線鏡筒直下に設置し直してもよい。
【００４５】
メンブレンの内部応力を直接測定する場合（上記（２）の方法）、気圧や高周波を用いてメンブレンを強制的に変形させ、メンブレンへの荷重とメンブレンの変形量との関係から、内部応力を求める（非特許文献３参照）。メンブレンを強制的に変形させる場合、メンブレンが破損したりパターンが不可逆的に変位したりする可能性がある。
【００４６】
そこで、従来は露光用のマスクではこのような測定を行わず、露光用のマスクと同一の条件で作製されたダミーマスクで内部応力が測定されていた。あるいは、メンブレンにイオン打ち込みを行うと、メンブレンの内部応力が変化することから、ダミーマスクにイオン打ち込み等による応力調整を施し、内部応力が最適化される条件を予め検討しておき、実際の露光用マスクでは同様の応力調整のみが行われていた。
【００４７】
以上のように、実際の露光用マスクでは内部応力の測定が行われず、ダミーマスクや内部応力の異なる複数の試料が作製されていたため、マスクの製造コストやターンアラウンドタイム（ＴＡＴ）が増大する要因となっていた。さらに、応力を調整するためのイオン打ち込み等のプロセス安定性によっては、所望の応力調整ができず、マスクの歩留りが低下する可能性もあった。
【００４８】
本実施形態のマスクによれば、検査用メンブレンを用いてメンブレンの内部応力を直接測定することが可能である。メンブレンの内部応力はバルジ法により直接測定できる。図２にバルジ法の概略図を示す。バルジ法による薄膜の内部応力測定方法は、特許文献５や特許文献６に開示されている。
【００４９】
図２に示すように、マスク１１は中空の試料ホルダ１２に固定される。試料ホルダ１２の内部は真空ポンプ１３によって排気される。試料ホルダ１２内の真空度は圧力センサ１４でモニターされ、バルブ１５の調整により所望の真空度に制御される。
【００５０】
図２に示す装置の場合、メンブレン１６の変形が、光学ガラス１７とメンブレン１６間のギャップで生じる光の干渉縞の数によって計測される。光源としては例えばＨｅ−Ｎｅレーザ１８が用いられ、シングルモード光ファイバ１９によって顕微鏡２０内にレーザ光が導入される。
【００５１】
顕微鏡２０内のハーフミラー２１でレーザ光が反射され、このレーザ光が光学ガラス１７およびメンブレン１６に照射される。光の干渉縞はＣＣＤカメラ２２で撮像され、ＴＶモニタ２３およびコンピュータ２４に送られる。コンピュータ２４によりレーザ照射位置のＸ−Ｙモニタ２５、圧力センサ１４、バルブ１５および真空ポンプ１３が制御される。
【００５２】
メンブレン１６を変形させる方法としては、図２に示すように真空ポンプ１３を用いる以外に、メンブレンの下方に配置した電極とメンブレンとの間に作用する静電気力を用いる方法等もあるが、真空ポンプを用いる方法が一般に簡便である。上記のような装置を用いて、メンブレンの内部応力を直接測定し、内部応力を適切に制御することにより、メンブレンの撓みによるパターン位置のずれを防止して、高精度にパターンを露光できる。
【００５３】
（実施形態２）
本実施形態は、本発明のマスクを用いたパターン断面形状の検査方法に関する。本実施形態では、図１に示すステンシルマスクの検査用メンブレン４に、断面形状の観察に適したパターンを配置しておく。このようなパターンの例を図３に示す。
【００５４】
図３（ａ）は図１の検査用メンブレン４を拡大した図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の検査用メンブレン４の一部を拡大した図である。図３に示すように、断面形状の観察用パターンとして、例えば１μｍ角の領域に線幅２００ｎｍ、ピッチ４００ｎｍのラインアンドスペースパターン６を形成する。検査用メンブレン４にラインアンドスペースパターン６で孔を形成する工程は、露光用のメンブレン２に所定のパターンで孔を形成する工程と同一の工程である。
【００５５】
次に、検査用メンブレン４の一部にＦＩＢを照射して、パターン６を切断する。ここで、ＦＩＢとしては例えばガリウムイオンビームを用いる。
次に、チルト機構を有するステージにステンシルマスクを積載し、ＦＩＢによって切断されたメンブレン断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察する。この時得られたＳＥＭ像から、図４に示すパターンのテーパー角θを求めることができる。
【００５６】
上記のＦＩＢ照射によるパターンの切断から切断面の観察までの工程は、例えばＳＭＩ−９８００（セイコーインスツルメント（株）製）を用いて、１台の装置で行うことも可能である。このような検査工程は、破壊的検査であるため、露光用のメンブレンで行うことができない。
本発明のマスクを用いれば、ダミーマスクを作製せずに、パターンのテーパー角を高精度で測定できる。したがって、パターンを高精度に露光することが可能となる。また、ダミーマスクを作製するためのコストも増大しない。
【００５７】
（実施形態３）
本実施形態は、本発明のマスクを用いた線幅均一性および面内均一性の検査方法に関する。エッチング加工で形成されるパターンの線幅均一性および面内均一性は、パターンの線幅や密度に応じて変化する。エッチング速度がエッチング面積依存性を示し、エッチング面積が増加するほどエッチング速度が低下する現象は、ローディング効果と呼ばれる。
【００５８】
また、パターンの線幅（孔の径）が縮小されるにしたがって、エッチング速度が低下する現象や、同一の線幅のパターンが異なる密度で存在するときにエッチング速度が均一とならない現象は、マイクロローディング効果と呼ばれる。
ステンシルマスクのメンブレンや散乱メンブレンマスクの荷電粒子線散乱体は、レジストをマスクとするエッチングによって加工される。したがって、上記のようなエッチング工程に起因する線幅のばらつき以外に、レジスト形成工程に起因する線幅のばらつきもある。
【００５９】
線幅が同一でパターン間隔が異なるレジストパターンを形成すると、パターン間隔に応じてレジスト線幅は変動し、線幅の変化量や面内均一性もレジスト線幅に依存して変化する。また、線幅やパターン間隔に応じてレジストのパターンエッジラフネスは変化するため、エッチングによりパターンエッジラフネスが引き継がれるメンブレンにおいても、パターンエッジラフネスは均一とならない。
【００６０】
以上のようなパターンエッジラフネスや、ローディング効果またはマイクロローディング効果の影響が許容範囲内にあるか調べるには、例えば実施形態２と同様にＳＥＭ観察を行う。本発明のマスクの検査用メンブレン４に、線幅やパターン間隔を変化させたラインアンドスペースを形成しておく。エッチング加工前のレジスト線幅や、エッチング後のパターン線幅をＳＥＭ等で測定すれば、線幅均一性や面内均一性を検査できる。
また、検査用メンブレン４を露光用のメンブレン２以外の複数の箇所に設け、複数の検査用メンブレン４に同様の検査用パターンを形成すれば、マスク面内のＣＤ（ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）分布をモニターできる。
【００６１】
（実施形態４）
本実施形態は、本発明のマスクで欠陥検査を行うときの参照画像作成に関する。マスクの欠陥検査には、隣接するチップを比較する方式（ｄｉｅ−ｔｏ−ｄｉｅ方式）と、マスクパターンを設計データと比較する方式（ｄｉｅ−ｔｏ−ｄａｔａｂａｓｅ方式またはＤＢ方式）がある。ｄｉｅ−ｔｏ−ｄｉｅ方式では、比較するチップに同じ形状の欠陥があったときに検出できないが、ｄｉｅ−ｔｏ−ｄａｔａｂａｓｅ方式ではそのような問題が起きないことから、一般的にｄｉｅ−ｔｏ−ｄａｔａｂａｓｅ方式で検査が行われることが多い。
【００６２】
欠陥検査では、検査装置の光学系を用いてマスク上のパターンから参照画像を作成する。一方、設計データからも参照画像を作成し、これらの参照画像を比較して、欠陥が検出される。実際のマスクでは、描画装置によるレジストパターンの形成、エッチングおよびレジストの除去を経てパターンが形成されるため、設計データと完全に一致するパターンは得られない。具体的には、パターンの線幅が変動したり、コーナーラウンディングが起こったりする。
【００６３】
図５に、パターン形成後の線幅変動およびコーナーラウンディングの例を示す。図５（ａ）は設計データであり、線幅Ｌのラインアンドスペースパターンである。図５（ｂ）は図５（ａ）の設計データに基づいてマスク上に形成されたパターンの例である。図５（ｂ）での線幅はＬ±ΔＬであり、パターンのコーナーは曲率半径Ｒの曲線となる。
【００６４】
ｄｉｅ−ｔｏ−ｄａｔａｂａｓｅ方式による検査では、線幅の変動やコーナーラウンディングによる設計データとマスク上パターンの不一致については許容する一方で、問題となる欠陥を検出する必要がある。したがって、検査装置の光学系で得られるマスクの画像に、線幅の変動やコーナーラウンディングについての補正を加え、設計データの参照画像に近い参照画像が作成される。
【００６５】
このとき、線幅の変動やコーナーラウンディングを補正するパラメータ値が正確であれば、設計データの参照画像に近い参照画像が得られるため、参照画像の比較を高速で行うことや、欠陥を高精度に検出することが可能である。そこで、検査用メンブレンに線幅や密度の異なるラインアンドスペース等を形成しておき、これらの線幅変動や断面形状等を、例えば実施形態２と同様の方法によりＳＥＭを用いて測定する。
【００６６】
このような破壊的検査でなく、非破壊で線幅変動やコーナーラウンディングの測定を行ってもよい。検査用メンブレンでの線幅の変動やコーナーラウンディングに基づき、参照画像作成用のパラメータ値を設定すれば、ダミーマスクを作成するコストや労力が不要となるだけでなく、実際の露光用のメンブレンと同一のプロセスで作製されたメンブレンでのパラメータ値を利用できるため、パラメータ値を高精度に最適化できる。したがって、参照画像の比較をより短時間で行い、欠陥を高精度に検出することが可能となる。
【００６７】
（実施形態５）
本実施形態は、ＦＩＢを用いた欠陥修正に本発明のマスクを利用する例である。まず、図１に示すステンシルマスクの検査用メンブレン４に、図６に示すようなパターンを配置しておく。図６に示すように、１辺が１０μｍの正方形のパターンを、１０μｍの間隔で３×３の行列状に配置する。検査用メンブレン４のパターンは、露光用のメンブレン２のパターンと同一の工程で形成される。
【００６８】
マスクの作製後、欠陥検査で検出された欠陥は、ＦＩＢを照射して修正される。欠陥には黒欠陥と白欠陥の２種類があり、黒欠陥は孔となるべきパターン部分にメンブレン（散乱メンブレンマスクの場合は荷電粒子線散乱体）が残る欠陥である。黒欠陥は、レジストパターン以外に異物等が付着し、エッチングされるべきパターンがエッチングされずに残って発生する。一方、白欠陥はパターン以外に孔が形成される欠陥である。白欠陥は、レジストパターンが欠けたりして、残されるべきパターンが誤ってエッチングされることにより発生する。
【００６９】
一般に、黒欠陥はガリウムイオンビームによる加工（ミリング）、あるいは試料上にガスを噴出させ効率的にエッチングを行うガスアシストエッチング（ＧＡＥ）により修正される。また、白欠陥はピレン等の有機物ガス雰囲気中でガリウムイオンビームを照射することにより、照射位置に炭素の薄膜を形成して修正される。
【００７０】
欠陥箇所にイオンビームを照射して修正を行う前には、イオンビームの光軸調整、具体的には焦点合わせや非点収差調整が行われる。この光軸調整は、イオンビームをマスクに照射したときに放出される２次イオン（または２次電子）を検出して行われる。しかしながら、マスク中のガリウムイオンの残留量は最小限とすることが望ましい。
【００７１】
例えば、電子線リソグラフィに用いられるステンシルマスクのメンブレン材料がシリコンである場合、ガリウム等の残留金属が存在すると、異種物質同士の接触による接触電位差が生じる可能性がある。電子線リソグラフィでマスクが帯電すると、後から入射する電子の位置がずれることがある（チャージアップ）。ガリウムの残留による接触電位差は、チャージアップが起きる要因となるため、露光用のメンブレンへのガリウムイオンビームの照射量は最小限に抑えられる。
【００７２】
本発明のマスクで欠陥修正を行う場合、検査用メンブレンに形成された図６に示すようなパターンを用いて、光軸調整を行う。図６に示すパターンにガリウムイオンビームを照射して、得られる２次イオン像のエッジが明瞭となるように調整を行う。その後、マスクのステージを移動させ、ガリウムイオンビームを欠陥箇所に照射して修正を行う。
【００７３】
以上のように、露光用のメンブレンと別に設けられた検査用メンブレンでイオンビームの光軸調整を行うことにより、露光用のメンブレンでのガリウム残留量を低減することが可能となる。これにより、マスクを露光に用いるときのチャージアップが防止され、マスクパターンがウェハー上に正確に転写される。
【００７４】
（実施形態６）
本実施形態は、繰り返し使用や輸送、あるいは洗浄によるマスクのダメージのモニター方法に関する。ＬＥＥＰＬで用いられるような等倍ステンシルマスクでは、極めて薄いメンブレンに微細パターンが等倍で形成されるため、物理的衝撃によりパターンがダメージを受けやすい。
【００７５】
マスク製造過程での衝撃によるパターンの破損は、マスク完成直後の欠陥検査により検出されるが、出荷されたマスクの輸送途中、あるいは露光装置でマスクを使用するための取り扱い中や、露光に使用したマスクを洗浄する際の衝撃によるパターンの破損の有無は、随時調べる必要がある。また、メンブレンが極めて薄い等倍ステンシルマスクでは、マスク洗浄時の薬液によるメンブレン表面の荒れも顕著となりやすい。メンブレン表面の荒れは、パターン寸法の変動やパターン破壊の要因となる。
【００７６】
パターンが破壊されたマスクは使用不可であるため、廃棄される。パターンの損傷が許容される程度であれば、マスクは露光に繰り返して使用される。そこで、パターンの損傷の程度を正確に把握する必要がある。マスクを繰り返して使用する場合、必要に応じてマスクが洗浄される。
【００７７】
フォトマスクの場合、露光に影響を及ぼすような異物や汚染は、保護膜であるペリクルによって低減できるが、ＬＥＥＰＬのように低加速電子を用いるリソグラフィでは、孔以外の部分で電子線が遮断されるため、ペリクルに相当する保護膜を設けることができない。したがって、露光時にも汚染しやすく、マスクの製造過程だけでなく、マスクを露光に使用した後にも洗浄が必要となる。
【００７８】
本実施形態では、図１のステンシルマスクの検査用メンブレン４に、実際のデバイスパターンのうち最も線幅および／または間隔が微細なパターンと同等か、それ以上に微細なパターンを配置しておく。すなわち、図１の露光用メンブレン２で最も線幅が小さいか、パターン密度（孔となる部分の密度）が高いか、あるいはその両方である部分を第１の脆弱部分とすると、検査用メンブレン４に第１の脆弱部分よりも破壊されやすい第２の脆弱部分を形成する。
【００７９】
検査用メンブレン４の第２の脆弱部分には、例えば微細なラインアンドスペースパターンや、リーフパターンと呼ばれる片持ち梁の形状をしたパターン等、破壊されやすいパターンを配置する。このようなパターンは機械的強度が弱く、ダメージを受けやすいため、輸送や繰り返し使用、あるいは洗浄によるダメージの蓄積をモニターするのに適している。
【００８０】
パターンのダメージは例えばＳＥＭを用いて観察できるが、より簡便に目視によりマスク廃棄のタイミングを見極めることもできる。この場合、図７（ａ）に斜線で示すように、検査用メンブレン４の全体を第２の脆弱部分とする。あるいは、図７（ｂ）に斜線で示すように、検査用メンブレン４のシリコンウェハー３との境界に沿った部分に第２の脆弱部分を形成する。
【００８１】
第２の脆弱部分のパターンが破壊されると、検査用メンブレン４が、その大きさに近い大きさで抜け落ちる。検査用メンブレン４の大きさが例えば約１ｍｍ角の場合、検査用メンブレン４の抜けを目視で確認することは、十分に可能である。したがって、露光用メンブレン２でパターンの破壊が起きる可能性があるマスクを、ＳＥＭ等の装置を用いる検査を行わずに確実に排除できる。
【００８２】
なお、検査用メンブレン４がさらに大きい場合は、検査用メンブレン４のほぼ全体でなく、一部が抜け落ちても目視で抜けを確認できる。したがって、第２の脆弱部分は必ずしも検査用メンブレン４の全体または検査用メンブレン４の境界近傍に形成する必要はない。第２の脆弱部分とそれにより囲まれる部分を合わせた大きさが、目視で確認できる大きさであればよい。
【００８３】
図８に模式的に示すように、露光用メンブレン２の第１の脆弱部分のマスクパターン損傷確率Ａに対して、検査用メンブレン４の第２の脆弱部分のマスクパターン損傷確率Ｂが高ければ、露光用メンブレン２でパターン損傷が生じる前に、検査用メンブレン４のパターンの損傷状態から露光用メンブレン２でのパターン損傷の危険性を予想できる。例えば図８に示す衝撃の強度Ｘでは、検査用メンブレン４でパターンの損傷が検出されるが、露光用メンブレン４ではパターン損傷が生じないとみなせるため、パターン損傷までのマージンをもたせてマスクを廃棄できる。
【００８４】
但し、マスクパターン損傷確率Ａとマスクパターン損傷確率Ｂの差を大きくして、マージンを大きくすると、マスクを露光に繰り返し使用できる回数が減少する。したがって、パターンが破壊したマスクを排除できる範囲で、マージンを少なくすることが望ましい。図８に示すような衝撃の強度とマスクパターン損傷確率との相関は、複数の種類のパターンについて予め調べておく。
【００８５】
上記のように、検査用メンブレン４が破壊されても、露光用メンブレン２が使用可能であれば、マスクを用いて露光を行うことができる。本実施形態によれば、輸送中や洗浄等での衝撃によるパターンのダメージの程度を把握して、マスク廃棄のタイミングを正確に見極めることができる。
【００８６】
（実施形態７）
本実施形態は、マスクの汚染のモニター方法に関する。低加速電子リソグラフィ用のステンシルマスクにはペリクルのような保護膜を設けることができないため、マスク使用時のハンドリングによって、露光に支障をきたすような異物がマスクに付着する可能性がある。しかしながら、露光に用いる領域全体で詳細な異物検査を行うのは、膨大な時間がかかるため現実的ではない。
【００８７】
そこで、図１に示す検査用メンブレン４を利用して、詳細な検査を行い、この結果に基づいて露光用のメンブレン２の汚染状況を推定する。検査用メンブレン４には、線幅や間隔を変えたラインアンドスペースパターン等を形成しておく。検査用メンブレン４についてＳＥＭ式欠陥検査装置等を用いて詳細に検査を行えば、短時間でマスクの汚染を検査できる。検査用メンブレン４でマスク使用時のハンドリング前後での異物の増加あるいは移動をモニターすることにより、露光用のメンブレン２において露光に影響を及ぼすような異物の有無を推定できる。
【００８８】
（実施形態８）
本実施形態は、マスク上の汚染物質堆積による線幅の変動をモニターする方法に関する。低加速電子リソグラフィ用のステンシルマスクにはペリクルのような保護膜を設けることができないため、露光の際、マスクに電子線が照射されると、露光装置内で発生するガスにより、徐々に汚染物質がマスクに堆積する。
【００８９】
このような汚染物質がマスクパターン側壁に堆積すると、パターン線幅が細くなったり、パターンエッジラフネスが悪化したりする。したがって、パターンの転写に影響が生じる。また、パターンから離れた箇所に堆積した汚染物質は、マスクパターンの線幅には直接影響しないが、露光時のチャージアップの原因となり、転写されるパターンの線幅を変動させる。以上のことから、マスク上の堆積汚染物をモニターし、露光への影響を見積もることは重要である。
【００９０】
そこで、図１に示すステンシルマスクの検査用メンブレン４に、線幅や間隔の異なるラインアンドスペースパターンを形成しておく。マスクへの汚染物質の堆積は、検査用メンブレン４のパターンの線幅をＳＥＭ観察により直接測定しても、あるいは、検査用メンブレン４のパターンを露光によりウェハー上に転写して、転写された線幅を測定しても、いずれでもよい。但し、露光されたパターンの線幅を測定する場合は、検査用メンブレン４のパターンを、デバイスの電気特性に影響を与えない箇所に露光する。
【００９１】
上記のようにマスクの汚染をモニターすることにより、マスクの洗浄あるいは廃棄のタイミングを見極めることができる。また、マスクの洗浄前後に同様の方法でマスクの汚染状況をモニターすれば、洗浄の効果もモニターできる。
【００９２】
本発明のマスクおよびその検査方法の実施形態は、上記の説明に限定されない。例えば、上記の説明ではステシルマスクの例を示したが、散乱メンブレンマスクにも露光に用いられない領域に、同様に検査用メンブレンを設け、各検査を行うことができる。
【００９３】
また、本発明のマスクおよびその検査方法は、電子ビームリソグラフィ用のステンシルマスクに限らず、イオンビームリソグラフィ用のマスクや、Ｘ線などの他の露光用ビームを用いるリソグラフィ用のステンシルマスクあるいはメンブレンマスクに適用できる。また、本発明のマスクおよびその検査方法は、イオン注入等、他のプロセスに使用されるステンシルマスクにも適用できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００９４】
【発明の効果】
本発明のマスクおよびその検査方法によれば、検査用マスクを作製せずに破壊的検査を行うことや、非破壊検査をより正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のマスクの平面図である。
【図２】図２は本発明のマスクの検査方法に用いるメンブレンの内部応力測定装置の概略図である。
【図３】図３は本発明のマスクの検査用メンブレンに形成されるパターンの例を示す。
【図４】図４はマスクの断面形状を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）はパターンの設計データの例を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）の設計データから実際に得られるパターンの例を示す。
【図６】図６は本発明のマスクの検査用メンブレンに形成されるパターンの一例であり、集束イオンビームの光軸調整に用いることができるパターンを示す。
【図７】図７（ａ）および（ｂ）は本発明のマスクの検査用メンブレンにおいて、衝撃に対して弱いパターンを配置する位置の例を示す図である。
【図８】図８は本発明のマスクの露光用メンブレンと検査用メンブレンのパターン損傷確率を示す図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｃ）はステンシルマスクの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１０】図１０（ｄ）〜（ｆ）はステンシルマスクの製造方法の製造工程を示す断面図であり、図９（ｃ）に続く工程を示す。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｃ）は散乱メンブレンマスクの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１２】図１２（ｄ）〜（ｆ）は散乱メンブレンマスクの製造方法の製造工程を示す断面図であり、図１１（ｃ）に続く工程を示す。
【図１３】図１３は従来のマスクの平面図である。
【符号の説明】
１、１ａ…梁、２…メンブレン、３…シリコンウェハー、４…検査用メンブレン、５…梁、６…ラインアンドスペースパターン、１１…マスク、１２…試料ホルダ、１３…真空ポンプ、１４…圧力センサ、１５…バルブ、１６…メンブレン、１７…光学ガラス、１８…Ｈｅ−Ｎｅレーザ、１９…シングルモード光ファイバ、２０…顕微鏡、２１…ハーフミラー、２２…ＣＣＤカメラ、２３…ＴＶモニタ、２４…コンピュータ、２５…Ｘ−Ｙモニタ、１０１…ＳＯＩウェハー、１０２…シリコン酸化膜、１０３…シリコンウェハー、１０４…シリコン酸化膜、１０５…シリコン層、１０６…メンブレン、１０７、１０７ａ…梁、１０８…レジスト、１０９…孔、１１０…ステンシルマスク、１１１…シリコンウェハー、１１２ａ、１１２ｂ…シリコン窒化膜、１１３…クロム層、１１４…タングステン層、１１５…レジスト、１１６…梁、１１７…メンブレン、１１８…散乱メンブレンマスク。
【図１】
2004088072.tif 000003
【図２】
2004088072.tif 000004
【図３】
2004088072.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004088072.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004088072.tif 000009
【図８】
2004088072.tif 000010
【図９】
2004088072.tif 000011
【図１０】
2004088072.tif 000012
【図１１】
2004088072.tif 000013
【図１２】
2004088072.tif 000014
【図１３】
2004088072.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月17日(2003.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
前記検査用薄膜は、前記露光用薄膜で最もパターン損傷確率が高い第１の脆弱部分以上にパターン損傷確率が高い第２の脆弱部分を含む
請求項１記載のマスク。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
好適には、前記非透過部は薄膜であり、前記透過部は前記薄膜に形成された孔である。あるいは、前記透過部は薄膜であり、前記非透過部は前記薄膜上に形成された露光用ビーム散乱体である。前記検査用薄膜は前記露光用薄膜より大面積で撓みが大きくてもよい。前記検査用薄膜は線幅が互いに異なる前記透過部を有してもよい。前記検査用薄膜は前記透過部の密度が互いに異なる部分を有してもよい。前記検査用薄膜は、前記露光用薄膜で最もパターン損傷確率が高い第１の脆弱部分以上にパターン損傷確率が高い第２の脆弱部分を含んでもよい。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
（実施形態７）
本実施形態は、マスクの汚染のモニター方法に関する。低加速電子線リソグラフィ用のステンシルマスクにはペリクルのような保護膜を設けることができないため、マスク使用時のハンドリングによって、露光に支障をきたすような異物がマスクに付着する可能性がある。しかしながら、露光に用いる領域全体で詳細な異物検査を行うのは、膨大な時間がかかるため現実的ではない。