(57)【要約】      （修正有）【課題】マスクの欠陥検査の時間を短縮でき、これによりマスクの検査費用を低減させ、電子ビーム露光装置のマスクの温度上昇を抑制する方法を提供する。【解決手段】対象となるマスクよりも大きいパターンサイズを有するマスターマスクを先に製作し、マスターマスクから、縮小投影によって、複数の同じマスクを製作し、これらの間で、Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ比較法を行う。マスターマスクは、目的とするマスクのパターンサイズよりもパターンサイズを十分大きくできるため、回折によるパターンの丸まりを小さくできるため、Ｄｉｅ  ｔｏ  ＤＢ比較法を適用させても検査時間を短くできる。また、目的とするマスクに対しては、Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ比較法を用いるため、やはり検査時間は短くなる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイス製造用露光装置で用いる第１のマスクのパターンよりも大きいパターンを有する第２のマスクを製作する第１の工程と、縮小投影によって前記第２のマスクから前記第１のマスクを複数製作する第２の工程と、複数の前記第１のマスクの間で比較検査を行う第３の工程とを含むことを特徴とするマスク検査方法。
【請求項２】
半導体デバイス製造用露光装置で用いる第１のマスクのパターンよりも大きいパターンを有する第２のマスクを製作する第１の工程と、縮小投影によって前記第２のマスクから前記第１のマスクを複数製作する第２の工程と、複数の前記第１のマスクの間で比較検査を行う第３の工程とを含むことを特徴とするマスク製造方法。
【請求項３】
前記第２の工程において、同一パターンの複数の第１のマスクを同一基板上に形成することを特徴とする請求項２のマスク製造方法。
【請求項４】
前記第２の工程において、別々の基板に同一パターンの複数の第１のマスクをそれぞれ形成することを特徴とする請求項２のマスク製造方法。
【請求項５】
前記第１の工程と第２の工程との間に、前記第２のマスクのパターンを設計データを用いて検査する工程を含むことを特徴とする請求項２のマスク製造方法。
【請求項６】
前記第３の工程の後に、前記複数の第１のマスク間におけるパターン不一致部分を設計データと照合して検査する工程を含むことを特徴とする請求項２のマスク製造方法。
【請求項７】
第１のマスクのパターンよりも大きいパターンを有する第２のマスクを製作する第１の工程と、縮小投影によって前記第２のマスクから前記第１のマスクを複数製作する第２の工程と、複数の前記第１のマスクの間で比較検査を行う第３の工程と、前記第１のマスクを用いて露光する第４の工程とを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項８】
前記第２の工程において、同一パターンの複数の第１のマスクを同一基板上に形成し、かつ前記第４の工程において前記同一基板上の第一のマスクを用いて電子ビーム露光することを特徴とする請求項７の露光方法。
【請求項９】
前記第２の工程において、別々の基板に同一パターンの複数の第１のマスクをそれぞれ形成し、かつ前記第４の工程において前記第一のマスクを用いてフッ素露光することを特徴とする請求項７の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス製造時の露光工程（すなわちリソグラフィ工程）で用いられるマスクの検査方法、及びマスクの検査装置に関する。なお、マスクの対象としては、波長１５７ｎｍのフッ素分子レーザ（以下、Ｆ２レーザと呼ぶ。）を光源とするＦ２リソグラフィで用いられるＦ２マスク、波長１３．４ｎｍの軟Ｘ線を光源とするＥＵＶＬ（Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）用のＥＵＶマスク、あるいはＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｅ−ｂｅａｍ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）などの電子ビーム用マスク、さらには等倍Ｘ線リソグラフィ（ＰＸＬと呼ばれる。）など、一般に次世代リソグラフィと呼ばれる技術で用いられる露光装置用のマスク（すなわち次世代マスク）である。
【０００２】
【従来の技術】
リソグラフィ工程では、現在、紫外域である波長２４８ｎｍのレーザ光を発振するＫｒＦエキシマレーザを光源としたＫｒＦリソグラフィが広く利用されている。また、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを光源とするＡｒＦリソグラフィも量産に利用され始められている。
【０００３】
これらのリソグラフィにおいて使用される露光装置（一般にステッパと呼ばれる。）では、レチクル（光リソグラフィではレチクルと広く呼ばれるが、Ｘ線リソグラフィや電子ビームリソグラフィでは一般にマスクと呼ばれ、以下マスクと呼ぶ。）に刻まれた回路パターンを、縮小投影光学系によってウエハ上にパターン転写（パターン露光とも呼ばれる。）するものである。
【０００４】
一般に、マスクを製作する際に、設計通りにパターンが形成されているかを検査する必要がある。特に、製造工程で欠陥が発生しやすいため、欠陥検査が不可欠である。欠陥検査には、１枚のマスクの中の同じパターンのところを比較する方式と、マスクパターンと設計データとを比較する方式とに大別され、前者は「Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ比較法」、後者は「Ｄｉｅ  ｔｏ  ＤＢ比較法」と広く呼ばれている。
【０００５】
ところで、目的とする（すなわち半導体チップの露光に用いる）マスクを製作するために、より大きなパターンサイズを有するマスターマスク（あるいはマザーマスクと呼ばれることもある。）を先に製作しておき、マスターマスクのパターンを縮小投影光学系によって縮小して目的とするマスクを製作する技術が提案されており、フォトマスクリピータと呼ばれている。これに関しては、例えば、非特許文献１あるいは、非特許文献２において示されている。
【０００６】
【非特許文献１】
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＰＩＥ，  Ｖｏｌ．４１８６，  ｐ．３４−４５
【０００７】
【非特許文献２】
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＰＩＥ，  Ｖｏｌ．４５６２，  ｐ．５２２−５２９
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
次世代リソグラフィで用いられるマスクでは、マスクのパターンサイズが露光波長程度以下に短くなることから、光の回折の影響によって、マスクパターンの角部などが丸まるため、設計データに基づくパターンとは厳密には異なる形状のパターンになってしまう。その結果、次世代マスクを対象とした欠陥検査における課題としては、Ｄｉｅ  ｔｏ  ＤＢ比較法に基づく欠陥検査においては、検出手法が複雑になることから、検査時間が増大してしまうことが問題であった。しかも、欠陥検査装置は１台２０億円から３０億円もする極めて高価な装置であることから、検査時間が長くなることは、装置の償却費も含めたマスクの検査費用の高騰につながり、マスクコストの半分近くを占めるまでに至っている。
【０００９】
なお、マスクパターンの角部などが丸まっても、Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ比較法では、従来通りに検出できるが、Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ比較法では、基本的に、マスク内に同じパターンを有する場合（あるいは同じパターンが含まれる部分）のみにしか適用できないことから、１枚のマスクの全体を検査するには、Ｄｉｅｔｏ  ＤＢ比較法が不可欠であった。
【００１０】
一方、ＬＥＥＰＬなどの電子ビーム露光装置における課題の一つとしては、マスクの温度上昇が問題になっていた。すなわち、マスクに照射する電子ビームによってマスクが加熱されるが、電子ビーム用マスクは一般にメンブレンと呼ばれるように薄膜から成るため、パターン部分の体積は小さく、電子ビームの熱によって温度上昇しやすいが、温度上昇による膨張が生じると、パターンが歪んでしまう。そのため、電子ビームの加速電圧を上げることが困難になっていたことから、パターンの微細化が進まなかった。
【００１１】
また、Ｆ２リソグラフィにおいては、従来のＡｒＦリソグラフィまでに使われていたものと同様のポリマーから成るペリクル（以下、ソフトペリクルと呼ぶ。）を用いると、Ｆ２レーザのレーザ光に対する耐光性が著しく悪いため、短期間でダメージを受けることが問題になっている。一方、厚さ０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの石英ガラスで構成したハードペリクルと呼ばれるペリクルでは、レーザ光によるダメージはほとんど無いが、ソフトペリクルに比べて厚さが３００〜１０００倍にもなるため、ウエハ上に転写されるパターンの像が歪むなど問題がある。したがって、実用的なＦ２用ペリクル実現の目処が立っていないことが深刻な課題であった。
【００１２】
本発明の目的は、マスクの欠陥検査の時間を短縮でき、これによりマスクの検査費用を低減させることにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、電子ビーム露光装置のマスクの温度上昇を抑制する方法を提供することである。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、フッ素露光装置に関する前記ペリクルの課題を解決する方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明による検査手法は、対象となるマスクよりも大きいパターンサイズを有するマスターマスクを先に製作し、マスターマスクから、縮小投影によって、複数の同じマスクを製作し、これらの間で、Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ比較法を行うものである。これによると、マスターマスクは、目的とするマスクのパターンサイズよりもパターンサイズを十分大きくできるため、回折によるパターンの丸まりを小さくできるため、Ｄｉｅ  ｔｏ  ＤＢ比較法を適用させても検査時間を短くできる。また、目的とするマスクに対しては、Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ比較法を用いるため、やはり検査時間は短くなる。なお、複数のマスクとは、複数枚のマスク基板にそれぞれ描画された複数枚の同じマスクでもよいし、あるいは、１枚のマスク基板上に複数個の同じマスクパターンを描画させたものでもよい。
【００１６】
なお、本発明では、同じマスクを２枚以上製作する必要があるが、マスターマスクを先に製作しておくため、露光装置による縮小投影を行うことで、１枚当たり数秒程度の露光時間が掛かるだけである。また、露光以外の現像やエッチングなどの処理工程の多くは、複数のマスクに対して一度に行える。したがって、複数のマスクを製作するために長くなる処理時間は、トータルで数時間も掛かるマスク製作時間からみると無視できる。
【００１７】
また、本発明によると、目的とする同じマスクが複数製作されるため、ＬＥＥＰＬなどのマスクを用いた電子ビーム露光装置においては、電子ビームを照射して露光に用いるマスクを時々交換することが可能になる。したがって、マスクの温度上昇を抑制できる。
【００１８】
また、フッ素露光機においては、ペリクルを不要にできるようになる。すなわち、もしもマスクのパターン面にパーティクルが付着した場合、そのマスクを洗浄工程に回しても、残りの同じマスクを用いることで、露光処理を長時間中断せずに済むからである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２０】
図１は本発明の第１の実施例としてのマスク検査方法１００の説明図である。本方法では、目的とするマスクよりも大きなパターンを有するマスターマスクを製作しておき、そのマスターマスクをＤｉｅ  ｔｏ  ＤＢ比較法によって検査する。マスターマスクではパターンサイズが大きいため、回折によるパターンの角部の丸まりが小さいことから、Ｄｉｅ  ｔｏ  ＤＢ比較法が容易に行える。また、そのための検査装置にも、精度の低い旧型の装置を利用できるため、検査コストは低くて済む。マスターマスクの検査後、場合によっては欠陥修正を行い、マスターマスクを完成させてから、例えば、フォトマスクリピータなどの装置を用いて、目的とするマスクを例えば２枚製作する。これをＡ、Ｂとする。本発明では、この２枚のマスクＡとマスクＢとをＤｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ比較法によって欠陥検査を行う。検査中に異常（すなわち、マスクＡとマスクＢとで異なる形状）が発見される場合、その場所を全て記録しておく。異常の場合、マスクＡかマスクＢかどちらが異常であるかは判らないため、検査終了後に、今度はＤｉｅ  ｔｏ  ＤＢ比較法によって、場所が記録された異常箇所のみを検査すればよい。したがって、全ての異常箇所において、それらがマスクＡの異常なのか、あるいはマスクＢの異常なのかを短時間で判別でき、異常箇所を修正することで、欠陥が無い２枚のマスクが完成する。
【００２１】
ここで、以上のように２枚のマスク（マスクＡ、マスクＢ）を製作するために必要なマスク描画装置を図２を用いて説明する。図２は、マスターマスクから実際のマスクのパターンを描画するための装置であるマスク描画装置２００の構成図である。ただし、マスク描画装置２００は等倍マスクにパターン描画するための装置である。ここでは、マスクの４倍のサイズのマスターマスク２１が用いられ、縮小倍率１／４の縮小投影光学系２２によって、目的とするマスクパターン２８ａ、２８ｂが描画される。マスターマスク２１はマスターマスクステージ２４におけるステージ台２５ａに載せられており、ステージ台２５ａはＹステージガイド２６ａ内でＹ方向に往復移動するようになっている。一方、２つのマスクパターン２８ａ、２８ｂが描画されるマスク基板２３は、マスクステージ２７におけるステージ台２５ｂに載せられており、ステージ台２５ｂはＹステージガイド２６ｂ内でＹ方向に往復移動する。なお、マスターマスク２１とマスク基板２３とは、反対方向に移動するようになっている。以上のように、マスク描画装置２００は、スキャン型露光装置と同様な構造になっているが、これは、マスクパターン２８ａ、２８ｂが等倍マスクのパターンであるため、半導体デバイスと同じサイズであることから、フォトマスクリピータとして、半導体デバイス用のスキャン型露光装置を利用したものである。
【００２２】
次に本発明の検査方法によって、マスターマスクから同じマスクを４枚製作した場合の利用方法の一例を図３に示す。図３は本発明の電子ビーム露光装置３００の構成図である。電子銃３１から露光源である電子ビーム３０が放出され、電子レンズ３２、アパーチャ３３を通過し、主偏向器３４、及び補正偏向器３５を通って進行方向が制御され、マスク基板３６上に照射される。マスク基板３６には、４個のマスクパターン３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄが形成されている。すなわち４枚のマスクが１枚のマスク基板３６内に形成されたものである。図３ではマスクパターン３８ａ内の電子ビーム照射部３９に電子ビームが照射され、この部分のパターンを有する電子ビームがウエハ３７に当たり、パターン状に露光される。
【００２３】
電子ビーム照射部３９では、高速の電子が大量に衝突しているため、電子のエネルギーが熱に替わり、図３ではマスクパターン３８ａが温度上昇していく。本実施例では、マスクパターン３８ａの温度がある一定の温度を超えると、露光に用いられるマスクパターンが、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄと順次移動していく。これはマスク基板３６の回転によって行われる。
【００２４】
以上より、本実施例の電子ビーム露光装置３００では、本発明のマスク検査手法によって製作された複数のマスクを無駄なく利用しているだけでなく、従来問題になっていたマスクの温度上昇の問題も解決された。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によると、微細なパターンを有するマスクの検査時間を短縮でき、その結果、検査費用を低減できる。
【００２６】
また、電子ビーム露光装置では、マスクの温度上昇を抑制できるようになり、その結果、電子ビームの加速電圧を向上できるようになり、特にレジスト中での電子散乱が抑制されるため、より微細化が可能になった。
【００２７】
また、Ｆ２リソグラフィにおいては、マスクにペリクルを用いずに露光に利用できるようになり、パーティクルを除去する必要が生じても、別々のマスク基板に同一パターンのをそれぞれ描画したマスクを複数用意し、パーティクルの付着したマスクを残りのマスクと交換することで、露光処理を長時間中断する必要がなくなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマスク検査方法１００の説明図。
【図２】本発明のマスク検査方法で用いられるマスク描画装置２００構成図。
【図３】本発明の電子ビーム露光装置３００の構成図。
【符号の説明】
２１    マスターマスク
２２    縮小投影光学系
２３    マスク基板
２４    マスターマスクステージ
２５ａ、２５ｂ    ステージ台
２６ａ、２６ｂ    Ｙステージガイド
２７    マスクステージ
２８ａ、２８ｂ    マスクパターン
３０    電子ビーム
３１    電子銃
３２    電子レンズ
３３    アパーチャ
３４    主偏向器
３５    補正偏向器
３６    マスク基板
３７    ウエハ
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ    マスクパターン
３９    電子ビーム照射部
１００    マスク検査方法
２００    マスク描画装置
３００    電子ビーム露光装置
【図１】
2005010514.tif 000003
【図２】
2005010514.tif 000004
【図３】
2005010514.tif 000005