(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線露光などに用いられるステンシルマスクの表面の検査を行う方法であって、以下の工程を有することを特徴とするステンシルマスクの検査方法。
１）検査対象マスクのメンブレン部表面の第１の画像Ｍｎを明視野または暗視野画像として取得し、当該画像をメモリ部Ｍへ記録する工程、
２）前記検査対象マスクの表裏を反転する工程、
３）前記検査対象マスクのメンブレン部裏面の第２の画像Ｎｎを明視野または暗視野画像として取得し、当該画像をメモリ部Ｎへ記録する工程、
４）前記画像ＭｎまたはＮｎの一方をメモリ部ＭまたはＮから取り出し、水平反転を行う工程、
５）前記Ｍｎ画像とＮｎ画像の差分処理を行い、その結果の画像Ｌｎをメモリ部Ｌへ記録する工程、
６）前記メモリ部Ｌから前記Ｌｎ画像をメモリから取り出し、前記Ｌｎ画像に対して、予め設けたスレッショルド処理を行い、異物の座標確認、記録を行う工程、
７）上記１）および３）〜６）の各工程を、画像数ｎ回繰り返す工程、
８）上記工程の結果を表示する工程。
【請求項２】
水平反転後の画像ＭｎとＮｎにズレがあった場合、前記画像Ｍｎ、Ｎｎを合致させる手段を有することを特徴とする請求項１記載のステンシルマスクの検査方法。
【請求項３】
ステンシルマスク表面を照明する照明手段と、前記照明手段によって得られるメンブレン部画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段から得られたメンブレン部画像を入力して画像処理する演算手段と、演算結果を記録しておくメモリ部と、ステンシルマスクの表面全体を検査することが可能で、予め設定した座標位置へ移動することが可能なステージ手段と、を有するステンシルマスクの検査装置であって、
該演算手段が請求項１、２の処理・制御を行うことを特徴とするステンシルマスクの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線露光などに用いられるステンシルマスクの検査方法とその装置に関する。特にメンブレン表面の異物検査に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステンシルマスクは、電子線露光、イオン露光などの荷電粒子線を使用した露光装置用のマスクとして検討・使用されている。また、半導体製造のイオン注入工程においても、フォトリソグラフィー法の代わりにステンシルマスクを使用してイオンを注入しようという試みもなされており、ステンシルマスクは半導体製造分野での活用が検討され実用化されてきている。
【０００３】
例えば、電子線露光装置用のステンシルマスク上には、電子線が通過して電子線描画が可能なように、設計データを基に数μｍもしくは１μｍ以下の各種の微小なパターンやホールが多数形成されおり、半導体製造においてはここを電子線が通過し、ウエーハ上に縮小投影露光される。このような微小なパターンを有するステンシルマスクの製作過程においては、表面検査を適宜行い、検出された表面の異物や欠陥によって洗浄や修正が施される。上記を経ることによりマスクの信頼性は向上し、高精度、高密度化が進む半導体製造に寄与する。
【０００４】
近年、半導体デバイスの微細化が進み、露光工程においてはより微細なパターン形成が可能な電子線式露光装置が用いられている。その装置で使用されるステンシルマスクにおいても、そこに形成される各種パターンもしくはホール寸法は微小化が進んでいる。
【０００５】
このようなステンシルマスクにおいては、表面上あるいはパターンに異物が存在する場合、様々な悪影響が懸念されている。例えば半導体の製造工程においてウエーハ上への異物落下、あるいはマスクに電子線が照射される際のチャージアップ現象や局所的な熱歪みによるマスク破壊、異物が転写されてしまう等、半導体製造の歩留まり低下の原因となっていた。
そのため、ステンシルマスクの製造工程においては各種の異物、欠陥検査が行われ、半導体デバイスメーカにおいてもマスク検査が必要となっている。
【０００６】
従来からステンシルマスクの検査方法としては、顕微鏡を主体としたものが多く用いられ、例えば、顕微鏡の暗視野機能による目視検査が行われている。
この方法によればマスクを広範囲に検査することは可能であるが、微小な異物や欠陥を検出する場合は倍率を上げる必要があり、その場合には目視検査を行うには視野が狭くなってしまい、非常に時間がかかってしまうという欠点がある。
【０００７】
また、目視検査の問題としては人手による検査のため、衣服等からの新たな異物付着の恐れや、作業による能力の低下にともなう検出性能のバラつき等が懸念される。
【０００８】
目視検査によらず、レーザや白色光を使用した顕微鏡画像処理技術、あるいは光学系を工夫した自動検査の方法も行われているが、各種のパターンが形成されたマスク表面上の微小異物や欠陥の検出においては、パターン部も異物や欠陥と誤認識してしまうため不具合がある。
【０００９】
また、チップ比較方式と呼ばれる方法では、ステンシルマスクには同一パターンが形成されていることは殆ど無く、比較する基準が無いために検査することは不可能である。
【００１０】
また、自動検査の中でも設計データ比較方式と呼ばれる方法を使用する装置では、設計データを２次元画像に変換することは困難であり、たとえ画像処理の手法を導入して画像に変換できたとしても、実際のプロセスを経たパターンをカメラで取得した画像とは差異が存在するため、検査装置の基準画像として利用するのは困難であった。
【００１１】
そこで本発明者は、基準画像としてマスク製造時のレジストパターンを使用した検査方法を提案している（例えば、特許文献１を参照。）。
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−１９３３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述のように、従来のステンシルマスクの検査方法では、人によるマスク上の微小異物を目視により検出するには非常に時間がかかり、また、レーザや白色光による自動検査では誤検出、あるいは比較基準が無いなどの問題があり、生産に利用することは困難であった。
また、上記特許文献１の方法では、工程上流のレジストパターン、あるいはエッチングパターンを基準とするため、欠陥の起因がこれらにある場合には基準としては相応しくなく、また、工程を経るにつれパターンの太り、細りが発生し、必ずしも基準画像と被検査画像が一致せず、疑似欠陥が発生してしまうという不具合があった。
【００１４】
従って、本発明においてはステンシルマスク上の欠陥検出、特に表面異物を検出する方法について、目視検査によらず自動的な高精度検査方法を提案すると共に、比較検査を行うための基準画像が取得できる検査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の発明は、荷電粒子線露光などに用いられるステンシルマスクの表面の検査を行う方法であって、以下の工程を有することを特徴とするステンシルマスクの検査方法としたものである。
１）検査対象マスクのメンブレン部表面の第１の画像Ｍｎを明視野または暗視野画像として取得し、当該画像をメモリ部Ｍへ記録する工程、
２）前記検査対象マスクの表裏を反転する工程、
３）前記検査対象マスクのメンブレン部裏面の第２の画像Ｎｎを明視野または暗視野画像として取得し、当該画像をメモリ部Ｎへ記録する工程、
４）前記画像ＭｎまたはＮｎの一方をメモリ部ＭまたはＮから取り出し、水平反転を行う工程、
５）前記Ｍｎ画像とＮｎ画像の差分処理を行い、その結果の画像Ｌｎをメモリ部Ｌへ記録する工程、
６）前記メモリ部Ｌから前記Ｌｎ画像をメモリから取り出し、前記Ｌｎ画像に対して、予め設けたスレッショルド処理を行い、異物の座標確認、記録を行う工程、
７）上記１）および３）〜６）の各工程を、画像数ｎ回繰り返す工程、
８）上記工程の結果を表示する工程。
【００１６】
また、本発明の第２の発明は、水平反転後の画像ＭｎとＮｎにズレがあった場合、前記画像Ｍｎ、Ｎｎを合致させる手段を有することを特徴とする請求項１記載のステンシルマスクの検査方法としたものである。
【００１７】
また、本発明の第３の発明は、ステンシルマスク表面を照明する照明手段と、前記照明手段によって得られるメンブレン部画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段から得られたメンブレン部画像を入力して画像処理する演算手段と、演算結果を記録しておくメモリ部と、ステンシルマスクの表面全体を検査することが可能で、予め設定した座標位置へ移動することが可能なステージ手段と、を有するステンシルマスクの検査装置であって、
該演算手段が請求項１、２の処理・制御を行うことを特徴とするステンシルマスクの検査装置としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ステンシルマスクのメンブレン上に異物が付着している場合の検査が可能となり、検出した異物については管理・修正が行えるようになるためマスクの信頼性向上に寄与する。また、マスクを自動検査することが可能になるため、目視検査の時に問題であった手作業による異物の付着やマスク破壊の恐れがなくなり、歩留り向上に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
ステンシルマスクの異物検査方法について、その処理を図１のフローチャートに示す。ここで、第１、および第２の画像は移動座標Ｐ点、Ｑ点における取得画像の総称とする。
以下、説明する内容は一実施の形態であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各処理の順番を入れ替えることは可能である。
【００２０】
まず、検査開始にあたってステンシルマスクのメンブレン表面側、すなわち支持基板とは反対側を上にして装置ステージ上へ搭載する。（図１（ａ））
【００２１】
まず第１の画像を取得するために、所定の検査座標Ｐｎへステージが移動する。また、その都度画像を取得すると共にメモリＭ部１６へＭｎ画像を記録する。（図１（ｂ））
【００２２】
ここで、明視野照明を用いた場合のメンブレン表面側の顕微鏡画像を取得するための照明方法と取得画像の概念図を図２に示す。１は顕微鏡対物レンズであり、２が明視野照明、３が異物、４がステンシルマスクである。取得された画像Ｍｎは、５に示すような明視野画像となる。
【００２３】
また、暗視野照明を用いた場合には図３のようになり、７に示すように明視野照明よりもパターンエッジ部が明確になるという特徴がある。
【００２４】
明視野照明、暗視野照明のいずれにおいてもメンブレン表面側に付着した異物がある場合には、パターン部と共に異物の存在が確認できる。
【００２５】
ステンシルマスクのメンブレン表面側の画像取得が終了し、次にステンシルマスクを裏返し、メンブレン裏面側を上にして検査装置に搭載する。（図１（ｃ））
【００２６】
第２の画像を取得するために、所定の検査座標Ｑｎへステージが移動し、その都度画像を取得すると共にメモリＮ部１８へＮｎの画像を記録する。（図１（ｄ））
【００２７】
ここで、メンブレン表面側と同様に図４及び図５にそれぞれ明視野照明、暗視野照明を用いた場合のメンブレン裏面側の顕微鏡画像を取得するための照明方法と取得画像の概念図を示す。１０が明視野画像、１２が暗視野画像である。
【００２８】
暗視野照明を用いた場合は、図４の明視野照明よりもパターンエッジ部が明確になるという特徴があるが、メンブレン裏面側の照明に関してはステンシルマスクは裏面加工を施した梁状壁が存在するため、図のように光が遮られて暗視野照明の効果が得にくい場合もあるため、照明の角度等を変えて均一な照明となっているか、予めテストするなどして注意する。
【００２９】
検査においてはこれら図４、または図５を当該の画像処理における基準画像として使用する。
【００３０】
図６に当該の画像処理を行うシステムの概念図を示す。
【００３１】
検査装置に搭載されたステンシルマスクのメンブレン表裏の第１、および第２の画像取得が全て完了すると、電算機は先ず図６のメモリＮ部１８に記録された第２の画像Ｎｎ全てに対し、図７に示すように水平方向に反転する処理を行い、処理の終わった画像については逐一、メモリＮ部１８に再度格納していく。（図１（ｅ））
【００３２】
次に、電算機は演算部において図６のメモリＭ部１６に記録された第１の画像Ｍｎ、メモリＮ部１８に記録された第２の画像Ｎｎを呼び出し、画像的な位置合わせを行うが、このＭｎ画像とＮｎ画像は、ステンシルマスクを検査装置に搭載したときのズレや、ステージ動作の機械的な誤差があるため、同一箇所で取得した画像ではあっても図８に示すようにお互いに平面内での微小量のズレが発生している。
【００３３】
したがって、このままでは決して合致することはないため、お互いの画像のパターン像が合致するよう、例えばＮｎ画像を基準にＭｎ画像を微小にＸ、Ｙ方向にずらす、θ°回転、あるいはパターンマッチング等の手法を行い、予め求められている一致基準を満たすように画像操作を行う。
【００３４】
その後、Ｎｎ画像に対するＭｎ画像の差分処理を行い、その画像をＬｎ画像とする。この概念図を図９に示す。前述によりパターン同士は完全に一致しているため、この処理を行うことでパターン部を全て消滅させることが可能である。したがって、残ったものとしてはパターン情報以外、すなわち図９の９２に示すように異物や表面欠陥の画像的な情報であり、この画像をメモリＬ部２０に格納しておく。（図１（ｆ））
【００３５】
次に、電算機は画像メモリＬ部２０のＬｎ画像に対して、予め検出用のスレッショルドを設けておき、図１０に示すように、例えばＬｎ画像１００の画像コントラスト取得ライン１０１において強度分布を取得するとした場合、所定のレベルＢであればパターンの差分処理で残ってしまったものも対象になってしまうが、レベルＡを設定しておけば異物、欠陥のみを認識することが可能となり、このときのＬｎ画像内における座標や大きさを記録しておく。この処理を全ての取得画像について行う。（図１（ｇ））
【００３６】
最後に、前述で認識された座標を、そのときの画像の取得位置から算出し、ステンシルマスクの異物・欠陥マップとして図６の表示部１５に座標を出力、あるいはマップを表示する。
【００３７】
ここで出力される異物・欠陥の座標は、マスク中心を基準とした相対座標となっているため、自動ステージ仕様の分析装置や他の顕微鏡においてレビュー用として利用し、検出異物の同定が可能となる。
【００３８】
図１１は、本発明を実施するためのステンシルマスクの検査装置の概念図である。
台座上に予め設定した座標位置へ自動移動可能なようにステンシルマスクを載置するステージ２０１と、該ステージ面を照明する照明２００を設け、該ステージ上方にステンシルマスク表面と向き合う位置に、明視野あるいは暗視野照明された顕微鏡画像を取り込む画像を取り込む撮像手段となるＣＣＤカメラ２０２を設け、台座近傍には、カメラから得られた画像を入力して処理する演算部１４と処理結果を記録し保管するメモリ１６、１８、２０を有する電算機１３と、それらを出力する表示部１５と、図示しないが装置全体を統括制御する制御部とを有する。
【００３９】
照明２００は、各種ステンシルマスクのメンブレン表面と裏面の状態によっては、第１の画像と第２の画像それぞれに最適な光量が存在するため、画像取得時には必要な光量に自動で切り替えられるものが好ましい。また、照射角度を微調整可能な機構を備えていることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、荷電粒子線露光などに用いられるステンシルマスクの検査方法とその装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の検査方法を説明するフローチャートである。
【図２】明視野照明によるメンブレン表面検査の概念図と取得画像Ｍｎである。
【図３】暗視野照明によるメンブレン表面検査の概念図と取得画像Ｍｎである。
【図４】明視野照明によるメンブレン裏面検査の概念図と取得画像Ｎｎである。
【図５】暗視野照明によるメンブレン裏面検査の概念図と取得画像Ｎｎである。
【図６】本発明の検査方法で使用される電算機を説明する図である。
【図７】画像Ｎｎを水平方向に反転する概念図である。
【図８】画像Ｍｎと画像Ｎｎの位置合わせに関する概念図である。
【図９】画像Ｍｎと画像Ｎｎの差分処理に関する概念図である。
【図１０】画像Ｌｎのスレッショルド設定に関する概念図である。
【図１１】本発明のステンシルマスクの検査装置を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・顕微鏡対物レンズ
２・・・明視野照明
３・・・異物
４・・・ステンシルマスク
５・・・メンブレン表面側の明視野画像
６・・・暗視野照明
７・・・メンブレン表面側の暗視野画像
８・・・明視野照明
９・・・ステンシルマスク
１０・・・メンブレン裏側の明視野画像
１１・・・暗視野照明
１２・・・メンブレン裏側の暗視野画像
１３・・・電算機
１４・・・演算部
１５・・・表示部
１６・・・メモリＭ部
１７・・・Ｍ画像ファイル
１８・・・メモリＮ部
１９・・・Ｎ画像用ファイル
２０・・・メモリＬ部
２１・・・Ｌ画像用ファイル
７０・・・画像Ｎｎ
７１・・・水平方向に反転処理後の画像Ｎｎ
８０・・・画像Ｎｎ
８１・・・画像Ｍｎ
９０・・・画像Ｍｎ
９１・・・画像Ｎｎ
９２・・・画像Ｌｎ
１００・・・画像Ｌｎの拡大図
１０１・・・画像コントラスト取得ライン
２００・・・照明
２０１・・・ステージ
２０２・・・カメラ
【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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【図９】
0004797751.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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