(57)【要約】【課題】梁を有する露光用マスクで正確に異物を検出できるマスク検査方法およびマスク検査装置を提供する。【解決手段】荷電粒子線を遮断する薄膜４と、薄膜に所定のパターンで形成された荷電粒子線透過部とを有するマスク１に付着した異物８、９を検出するマスク検査装置であって、光源２と、マスクの透過光を検出する光検出手段６と、検出された透過光の強度が所定値以下となる箇所を異物付着箇所と判断する信号処理手段１０とを有するマスク検査装置と、それを用いるマスク検査方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を遮断する薄膜と、前記薄膜に所定のパターンで形成された荷電粒子線透過部とを有するマスクに対し、一方の面側から光を照射する工程と、
前記マスクの透過光を、前記マスクの他方の面側で検出する工程と、
検出された前記透過光の強度が所定値以下となる箇所を異物付着箇所と判断する工程とを有する
マスク検査方法。
【請求項２】
前記荷電粒子線透過部は前記薄膜に形成された孔であり、前記薄膜での前記光の透過率が実質的に１００％となる波長の前記光を用いる
請求項１記載のマスク検査方法。
【請求項３】
前記マスクは前記薄膜上に前記薄膜を支持する梁が形成されたマスクである
請求項１記載のマスク検査方法。
【請求項４】
前記マスクに対して照射する光を、前記薄膜での前記光の透過率が最大となる波長域に制限する工程をさらに有する
請求項１記載のマスク検査方法。
【請求項５】
荷電粒子線を遮断する薄膜と、前記薄膜に所定のパターンで形成された荷電粒子線透過部とを有するマスクに付着した異物を検出するマスク検査装置であって、
前記マスクの一方の面に光を照射する光源と、
前記マスクの透過光を、前記マスクの他方の面側で検出する光検出手段と、
検出された前記透過光の強度が所定値以下となる箇所を異物付着箇所と判断する信号処理手段とを有する
マスク検査装置。
【請求項６】
前記マスクに対して照射する光を、前記薄膜での前記光の透過率が最大となる波長域に制限する光波長選択手段をさらに有する
請求項５記載のマスク検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィ用マスクに付着した異物を検出するマスク検査方法およびそのためのマスク検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の微細化に伴い、従来のフォトリソグラフィに替わり、電子線やイオンビームといった荷電粒子線を用いるリソグラフィの開発が進められている。マスクを介してウェハー上に電子線を露光する転写型電子線リソグラフィ（ＥＰＬ；ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）の一つとして、ＬＥＥＰＬ（ｌｏｗ  ｅｎｅｒｇｙ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ  ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）  （Ｔ．  Ｕｔｓｕｍｉ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂ１７  Ｐ．２８９７（１９９９）  ）が挙げられる。
【０００３】
図６は、ＬＥＥＰＬに用いられる露光装置の概略図である。図６の露光装置１１１は、電子線１１２を生成する電子銃１１３の他、アパーチャー１１４、コンデンサレンズ１１５、１対のメインデフレクター１１６、１１７および１対の微調整用デフレクター１１８、１１９を有する。アパーチャー１１４は電子線１１２を制限する。コンデンサレンズ１１５は電子線１１２を平行なビームにする。
【０００４】
メインデフレクター１１６、１１７および微調整用デフレクター１１８、１１９は偏向コイルであり、メインデフレクター１１６、１１７は電子線１１２がステンシルマスク１２１の表面に対して基本的に垂直に入射するように、電子線１１２を偏向させる。微調整用デフレクター１１８、１１９は電子線１１２がステンシルマスク１２１の表面に対して垂直に、または垂直方向からわずかに傾いて入射するように、電子線１１２を偏向させる。
【０００５】
電子線１１２の入射角は、ステンシルマスク１２１上に所定のパターンで形成された孔１２５の位置等に応じて最適化する。電子線１１２の入射角は最大でも１０ｍｒａｄ程度であり、電子線１１２はステンシルマスク１２１にほぼ垂直に入射する。図６の電子線１１２ａ〜ｃは、ステンシルマスクを走査する電子線１１２が、ステンシルマスク１２１上の各位置にほぼ垂直に入射する様子を示し、電子線１１２ａ〜ｃがステンシルマスク１２１に同時に入射することを示すものではない。
【０００６】
従来提案されている電子線リソグラフィにおいては、薄膜（メンブレン）に所定のパターンで孔が設けられたステンシルマスクか、メンブレン上に所定のパターンで電子線散乱体が設けられたメンブレンマスクが用いられる。高加速電子を用いる電子線リソグラフィでは、ステンシルマスクとメンブレンマスクの両方が使用可能である。
【０００７】
それに対し、ＬＥＥＰＬには低加速電子が用いられるため、メンブレンマスクでは電子が遮られる。ＬＥＥＰＬの場合、ステンシルマスクを用いないと電子がマスクのパターン部分を透過しない。図６において、ステンシルマスク１２１の孔１２５部分を透過した電子線により、ウェハー１３１上のレジスト１３２が露光される。ＬＥＥＰＬには等倍マスクが用いられ、ステンシルマスク１２１とウェハー１３１は近接して配置される。ステンシルマスク１２１はマスクステージ１３３によって保持され、ウェハー１３１はウェハーステージ１３４上に固定される。
【０００８】
図７はＬＥＥＰＬに用いられるステンシルマスクの一例を示す平面図であり、図８は図７のＡ−Ａ’における断面図である。図７および図８に示すように、ステンシルマスク１２１は、例えばシリコンウェハの一部をエッチングで除去して形成されたフレーム１２２および梁１２３を有し、一方の面にメンブレン１２４を有する。メンブレン１２４に所定のマスクパターンで孔１２５が形成されている。図６に示すように、実際の露光ではメンブレン１２４をウェハー１３１上のレジスト１３２に対向させ、梁１２３側から電子線を照射する。
【０００９】
ＬＥＥＰＬには等倍マスクが用いられることから、マスクには実際にデバイスに転写される微細パターンと同じサイズで孔１２５が形成される。孔１２５の加工精度を高くするには、アスペクト比を抑える必要があり、メンブレンを薄くすることが望まれる。メンブレンを薄くすると、メンブレンの破損や撓みが起こりやすくなるため、梁１２３を設けることによりメンブレン１２４が補強される。以下、ステンシルマスクのメンブレン１２４側の面を表面、梁１２３側の面を裏面とする。
【００１０】
上記のようなステンシルマスクにおける異物の検出は、マスクの表面または裏面に検査光として例えばレーザ光を照射し、反射光強度を検出することにより行われている。フォトリソグラフィに用いるマスク（フォトマスク）の異物検出については、マスクの透過光と反射光を用いる様々な方法が提案されている（特許文献１〜７参照）。しかしながら、特許文献４を除けば、マスクの光透過部を透過する透過光と、マスクの遮光部で反射される反射光が検出される。
【００１１】
特許文献４はハーフトーン型位相シフトマスクにおける異物検出方法に関し、通常のフォトマスクでは遮光部で透過光を検出できない。また、Ｘ線リソグラフィに用いるマスク（Ｘ線マスク）で欠陥や異物を検出する方法として、マスクを透過するＸ線でパターンをウェハー上に転写し、転写されたパターンで欠陥検査を行う方法も提案されている（特許文献８参照）。あるいは、マスクに荷電粒子線を照射して二次荷電粒子、後方散乱荷電粒子および透過荷電粒子のうちの少なくとも一つを検出するＸ線マスクの検査方法も知られている（特許文献９参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特開平７−１２８２５０号公報
【特許文献２】
特開平８−１３７０９３号公報
【特許文献３】
特開平９−５２５２号公報
【特許文献４】
特開平９−１４５６２８号公報
【特許文献５】
特開平９−２９２３４５号公報
【特許文献６】
特開平９−２９２３４６号公報
【特許文献７】
特開平１０−２２１２６６号公報
【特許文献８】
特開平８−１２４８３９号公報
【特許文献９】
特開２０００−４０４８５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
梁が設けられたステンシルマスクにおける異物の検査で、マスクの裏面（梁側の面）に検査光を照射すると、梁で検査光が散乱する。梁での散乱光はマスク裏面からの反射光のノイズとなり、異物との識別が困難である。したがって、梁が設けられたステンシルマスクでは、裏面の異物を検出することが困難であった。
【００１４】
梁はマスク裏面の異物の検査だけでなく、マスク表面の異物の検査にも影響を及ぼすことがある。マスク表面側の異物の検査では、マスク表面で大部分の検査光が反射されるが、メンブレンの材料や厚さ、あるいは検査光の波長によっては検査光の一部がメンブレンを透過して、梁の部分でのみ反射される。梁で反射された検査光が、マスク表面での反射光にノイズとして重なると、異物と識別できない場合がある。
【００１５】
一方、フォトマスクやＸ線マスクに関して、前述したようにマスクを透過する光（またはＸ線）を用いた異物の検出方法が知られている。しかしながら、これらのマスクと荷電粒子線リソグラフィ用のステンシルマスクは構造上に大きな違いがあり、フォトマスクやＸ線マスクにおける異物検出方法はステンシルマスクに適さない。
【００１６】
フォトマスクの光透過部やＸ線マスクのＸ線透過部には、光またはＸ線を透過させる基材が存在し、基材上の異物が問題となる。それに対し、ステンシルマスクではパターン部分が孔であり、パターン内部の異物が問題とならないかわりに、パターンエッジでの散乱がノイズとして異物検出に影響を及ぼす。これにより、パターンと異物との識別が困難となっていた。
【００１７】
リソグラフィ用マスクに付着した異物は、露光装置内でコンタミネーションの要因となるが、フォトマスクの遮光部の表面に付着した異物は、転写されるパターンに影響を及ぼさない。それに対し、電子線リソグラフィ用のマスクではメンブレン上にパターンから離れて付着した異物であっても問題となる場合がある。例えば、導電性を有する異物が付着した場合、露光される電子線が異物により偏向する可能性がある。したがって、パターン以外のメンブレン上に付着した異物についても検出する必要がある。
【００１８】
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、梁を有する露光用マスクで正確に異物を検出できるマスク検査方法およびマスク検査装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のマスク検査方法は、荷電粒子線を遮断する薄膜と、前記薄膜に所定のパターンで形成された荷電粒子線透過部とを有するマスクに対し、一方の面側から光を照射する工程と、前記マスクの透過光を、前記マスクの他方の面側で検出する工程と、検出された前記透過光の強度が所定値以下となる箇所を異物付着箇所と判断する工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
これにより、一方の面に梁が形成されているマスクにおいても、異物の検出を行うことが可能となる。本発明のマスク検査方法によれば、マスクの透過光を検出するため、梁での検査光の散乱が異物の検出に影響するのを防止できる。
【００２１】
上記の目的を達成するため、本発明のマスク検査装置は、荷電粒子線を遮断する薄膜と、前記薄膜に所定のパターンで形成された荷電粒子線透過部とを有するマスクに付着した異物を検出するマスク検査装置であって、前記マスクの一方の面に光を照射する光源と、前記マスクの透過光を、前記マスクの他方の面側で検出する光検出手段と、検出された前記透過光の強度が所定値以下となる箇所を異物付着箇所と判断する信号処理手段とを有することを特徴とする。
【００２２】
本発明のマスク検査装置は、好適には、前記マスクに対して照射する光を、前記薄膜での前記光の透過率が最大となる波長域に制限する光波長選択手段をさらに有する。これにより、梁が形成されているマスクにおいて、梁での散乱の影響を受けずに、異物を検出することが可能となる。また、本発明のマスク検査装置によれば、マスクの透過光を検出するため、マスクの一方の面からの検査でマスク両面の異物を検出することも可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマスク検査方法およびマスク検査装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、ＬＥＥＰＬ用ステンシルマスクにおける異物の検査方法と、そのための装置の例を説明する。図１は本実施形態のマスク検査方法を示す概略図である。図１に示すように、マスク１の裏面に光源２から検査光Ｌを照射する。
【００２４】
なお、図１はマスク１の裏面に検査光Ｌを照射する例を示すが、マスク１の表面に検査光を照射してもよい。例えば、レンズ３等の適当な光学系を用いて、メンブレン４上に検査光を結像させる。検査光Ｌをマスク１のメンブレン４に対して垂直に入射させることにより、梁５での検査光Ｌの反射や散乱が防止される。
【００２５】
検査光Ｌの波長は、マスク１のメンブレン４での透過率がほぼ１００％となるような波長を選択することが好ましい。例えば、メンブレン４の材質がシリコンであり、メンブレン４の厚さが５００ｎｍのとき、検査光Ｌとして波長１７００ｎｍの赤外光を用いれば、透過率を１００％とすることができる。このような赤外光の光源としては、例えば赤外ランプ、赤外レーザあるいは赤外ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）等を用いることができる。
【００２６】
マスク１を透過した検査光Ｌは、光源２の反対側に配置された検出器６で検出される。マスク１と検出器６の間には、例えばレンズ７等の適当な光学系を配置して、マスク１の透過光を検出器６に入射させる。図示しないが、光源２とマスク１の間、およびマスク１と検出器６の間には、光路を調節するミラー等を適宜設けてもよい。光学系の配置は検査装置のレイアウト等に合わせて適宜変更できる。
【００２７】
検査光Ｌを照射しながら、マスク１をＸ−Ｘ’を含む面内で一定の速度で移動させ、透過光強度を測定する。図２は、図１のＸ−Ｘ’で検査光を走査したときの透過光強度の変化（透過光強度プロファイル）を示す図である。図２において、ａは図１のマスク１で梁５が形成されている部分の透過光強度を示す。また、ｂは図１のマスク１で表面側異物８が存在する部分の透過光強度を示し、ｃは裏面側異物９が存在する部分の透過光強度を示す。
【００２８】
図２に示すように、マスクに異物が付着している場合、透過光強度が減衰する。また、梁部分においても透過光強度は減衰するため、異物による透過光強度の減衰と識別する必要がある。しかしながら、一般に、マスク上の梁は一定の間隔で形成されるため、信号処理によって梁の影響を容易に除去できる。このような信号処理は、図１に示す信号処理手段１０によって行われる。信号処理手段１０には、検出器６で検出された透過光強度の信号（例えば図２に示すような信号）が入力される。
【００２９】
例えば、図３に示すように、梁の周期構造に合わせて透過光強度が減衰するようなダミー信号を、予め作成しておく。このダミー信号を信号処理手段に登録しておき、ダミー信号と図２に示すような実際の検査データとの差分を信号処理手段で求める。これにより、異物に起因する透過光の減衰を選択的に検出できる。
【００３０】
図４は、図２の検査データから図３のダミー信号を差し引いた透過光強度プロファイルを示す。図４に示すように、異物がない箇所での透過光強度より低く、異物がある箇所での透過光強度よりも十分に高いような基準値Ａを設定する。透過光強度が基準値Ａを下回った箇所を、異物付着箇所と判断する。
【００３１】
本実施形態の異物検査方法においては、異物がない部分のメンブレンで透過率が１００％となるような検査光を用いることが好ましい。ステンシルマスクでは、パターン部分が孔であるため、パターン部分の透過率は波長によらず１００％である。したがって、メンブレンでの検査光の透過率が１００％であれば、原理的にパターン部分が異物の検出に影響を及ぼさない。
【００３２】
光源から出射してマスクに照射される検査光の波長域に幅があり、透過率が低くなる波長の光が検査光に含まれる場合には、例えば以下のような光波長選択手段を設けて特定の波長の光を選別し、マスクに照射してもよい。図５にこの場合の装置構成を示す。図５に示すように、光源２とレンズ３の間に回折格子１１による分光器を設ける。回折格子１１を回転させ、光源２から回折格子１１に入射する検査光Ｌの入射角を調節することにより、検査光Ｌの波長を選択する。
【００３３】
マスクを検査する際には、まず、マスク１を固定した状態で、図５に示す回折格子回転角θを変化させ、メンブレン４を透過する検査光Ｌの透過率が最大となる回転角θ０を選択する。回折格子回転角をθ０に固定した後、検査を開始して検査光Ｌでマスク１上を走査する。これにより、透過率が最大となる波長で検査を行うことができる。
【００３４】
マスク製造プロセスの誤差によりメンブレン４の厚さが設計値からずれた場合、最適な検査波長（透過率が最大となる波長）が変化する可能性がある。このような場合にも、図５に示す構成によれば、実際のメンブレン４の厚さと設計値とのずれを補正して、最適な検査波長で異物の検査を行うことができる。
【００３５】
上記の本実施形態のマスク検査方法およびそれに用いるマスク検査装置では、マスクを保持するマスクステージを逐次移動させ、ステージ位置と透過光強度の関係を調べる。これにより、マスク上に付着している異物を検出でき、異物が検出されたときのステージの位置情報を用いて、マスク上の異物の位置を確認できる。
【００３６】
また、上記の本実施形態のマスク検査方法において、検出器の感度補正をマスク検査前に行ってもよい。これは、検査対象となるマスクがない状態で光強度Ｉ０をモニターし、Ｉ０を実際のマスクで検出される透過光強度から差し引くものである。これにより、検出器の感度ばらつきを補正することができる。
【００３７】
上記の本発明の実施形態のマスク検査方法およびマスク検査装置によれば、一方の面に梁が形成されているマスクにおいても、異物を検出することが可能となる。また、パターン部分での散乱と異物が識別できない問題も解消される。さらに、マスクの一方の面に検査光を照射することにより、マスク両面の異物を検出できるため、異物検査のスループットを高くすることも可能である。
【００３８】
本発明のマスク検査方法およびマスク検査装置の実施形態は、上記の説明に限定されない。例えば、上記の実施形態においては、メンブレンの材質がシリコンである場合を説明したが、検査光の波長を適宜選択することにより、例えばシリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等、他の材質からなるマスクの異物検査に本発明を適用することも可能である。
【００３９】
また、荷電粒子線リソグラフィ用のマスクには、露光時の帯電防止用に金、白金、モリブデン等からなる導電層を形成する場合があるが、それらの層が形成されている場合にも、検査光の波長および強度を選択することにより、本発明を適用することが可能である。
【００４０】
なお、本発明はＬＥＥＰＬ以外の荷電粒子線リソグラフィ用マスクの異物検査にも適用できるが、ＬＥＥＰＬは等倍マスクであり、縮小投影系のマスクに比較してメンブレンが薄く形成されるため、特に本発明の適用に有利である。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。
【００４１】
【発明の効果】
本発明のマスク検査方法およびマスク検査装置によれば、梁を有する露光用マスクにおいても、正確に異物を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のマスク検査方法およびマスク検査装置を示す概略図である。
【図２】図２は本発明のマスク検査方法により検出される透過光プロファイルの例を示す。
【図３】図３は本発明のマスク検査方法で梁の影響を除去するために作成されるダミー信号の例を示す。
【図４】図４は本発明のマスク検査方法により梁の影響が除去された透過光プロファイルの例を示す。
【図５】図５は本発明のマスク検査方法およびマスク検査装置を示す概略図である。
【図６】図６は転写型電子線リソグラフィの一例を示す概略図である。
【図７】図７は転写型電子線リソグラフィ用マスクの一例を示す平面図である。
【図８】図８は図７のＡ−Ａ’における断面図である。
【符号の説明】
１…マスク、２…光源、Ｌ…検査光、３…レンズ、４…メンブレン、５…梁、６…検出器、７…レンズ、８…表面側異物、９…裏面側異物、１０…信号処理手段、１１…回折格子、１１１…露光装置、１１２…電子線、１１３…電子銃、１１４…アパーチャー、１１５…コンデンサレンズ、１１６、１１７…メインデフレクター、１１８、１１９…微調整用デフレクター、１２１…ステンシルマスク、１２２…フレーム、１２３…梁、１２４…メンブレン、１２５…孔、１３１…ウェハー、１３２…レジスト、１３３…マスクステージ、１３４…ウェハーステージ。
【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】
2004153082.tif 000009
【図８】
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