(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク基材にパターン開口部が形成された電子線露光に用いられる転写マスクの欠陥検査方法において、
複数の良品レベルの転写マスクに対し露光するときの電子線照射条件と同じ条件で電子線照射し、該電子線照射時の通過電子信号および二次電子信号を基準信号として設定する基準信号設定工程と、
検査対象の転写マスクに対し露光するときの電子線照射条件と同じ条件で電子線照射し、該電子線照射時の通過電子信号および二次電子信号を取得する検査工程と、
前記検査工程で得られた通過電子信号と二次電子信号とを、前記基準信号と個別に比較する第１判定工程と、
前記検査工程で得られた通過電子信号と二次電子信号とを重ね合わせ検査信号を形成し、該検査信号と前記基準信号とを比較する第２判定工程と、
を備えたことを特徴とする転写マスクの欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造において電子線露光にて回路パターンを転写するのに用いるシリコン等をマスク基材とした転写用マスクの欠陥検査方法及び欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年半導体デバイスの微細化が進み、その半導体基板上に微細な回路パターンを形成する技術として転写用マスクを用いた電子線露光方式の開発が進められている。転写用マスクは電子線露光装置に装着されて用いられるものであるが、転写用マスクには回路パターン転写用に各種パターン開口部が多数形成されている。そのパターン開口部を通過して半導体基板上に微細な回路パターンを電子線で描画する時に、パターン開口部、あるいはその近傍に異物や突起のような欠陥が存在すると、その形状が半導体基板に転写されたり、電子線が散乱し、正常な回路パターン形成に支障を生じ、半導体デバイスとしての機能が満たされなくなってしまう。
そのため、転写用マスクの製造においてはこれらパターン開口部あるいはその近傍部及び開口部側面の異物や欠陥を検査する技術が求められている。さらに、多数枚のマスクを効率的に検査する技術が求められている。
【０００３】
しかし、従来は光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡等を使用して詳細にパターン開口部及びその近傍部を検査していたが、光学顕微鏡では解像力が足りず、また走査型電子顕微鏡ではマスク基材が例えば１０μｍから２０μｍの厚みを有しているために、パターン開口部側面全体に焦点が合わない等の問題があるため、異物や欠陥の見逃しがある頻度で発生する。
また、作業者が一つづつパターン開口部を部分的にモニターに写しだす等の手段を用いて、その後は目視検査で確認しなくてはならないため非常に時間がかかっている。
さらに、検出された転写マスクのパターン開口部の異物や突起等の欠陥が、実際に転写された時に欠陥になるかどうかの判定が難しく、良品の転写マスクを不良品と判定したり、あるいは不良品の転写マスクを良品と判定したりして、欠陥の良否判定が非常に難しいという問題を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑み考案されたもので、転写マスクのパターン開口部の異物や突起等の欠陥を精度良く、再現性良く検査するための転写マスクの欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明の一実施形態は、マスク基材にパターン開口部が形成された電子線露光に用いられる転写マスクの欠陥検査方法において、複数の良品レベルの転写マスクに対し露光するときの電子線照射条件と同じ条件で電子線照射し、該電子線照射時の通過電子信号および二次電子信号を基準信号として設定する基準信号設定工程と、検査対象の転写マスクに対し露光するときの電子線照射条件と同じ条件で電子線照射し、該電子線照射時の通過電子信号および二次電子信号を取得する検査工程と、前記検査工程で得られた通過電子信号と二次電子信号とを、前記基準信号と個別に比較する第１判定工程と、  前記検査工程で得られた通過電子信号と二次電子信号とを重ね合わせ検査信号を形成し、該検査信号と前記基準信号とを比較する第２判定工程と、を備えたことを特徴とする転写マスクの欠陥検査方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の転写マスクの欠陥検査装置の一実施例の構成を示す。
本発明の転写マスクの検査方法は、請求項１では、検査対象である電子線露光用の転写マスク５０に電子線１１を照射し、転写マスク５０に形成された各種パターン開口部を通過する通過電子と、各種パターン開口部近傍のマスク基材の表面から放出される二次電子とを通過電子検出器２０及び二次電子検出器３０にて検出し、通過電子信号及び二次電子信号とが得られる。さらに、通過電子信号と二次電子信号とを欠陥抽出部７０に取り込み、それぞれの基準信号と比較することにより欠陥を抽出するようにしたものである。
【００１２】
また請求項２では、上記の通過電子信号と二次電子信号とを重ね合わせて検査信号を作成し、基準信号と比較することにより欠陥を抽出するようにしたものである。
【００１３】
転写マスクに電子線照射を行った場合、パターン開口部近傍の情報として二次電子が得られ、それを二次電子検出器３０にて検出することにより二次電子信号が得られるが、二次電子信号の強度としてはパターン開口部そのものでは電子が通過してしまうため二次電子はほとんど検出されず、その他の部分のマスク基材の表面では大となる。
一方の通過電子信号の強度としては反対にパターン開口部では全て電子線が通過して検出されるため大であり、遮蔽部であるマスク基材では電子線が遮蔽されるため通過電子信号の強度は０である。
【００１４】
この二次電子信号と通過電子信号を重ね合わせることにより、検査信号を得るようにした。このように信号を重ねあわせると、検出範囲全体として信号は弱いものであるが、パターン開口部の突起や、パターン開口部近傍に異物がある場合など、二次電子信号あるいは通過電子信号のどちらか一方に特徴的な部位がある場合、その部位の検査信号強度は大きく得られることとなる。このとき、スレッシュホールド値を特定の信号強度以上を検出できるように設定すれば、その特徴的な部位を欠陥として抽出することができる。
【００１５】
なお、二次電子信号と通過電子信号を重ね合わせて基準信号及び検査信号を得る場合、二次電子信号あるいは通過電子信号の一方の信号の強度を強めたり弱めたりする調整をした後に重ね合わせることにより、特徴的な部位の検査信号強度がより明確になり、好ましい。また、二次電子信号と通過電子信号を重ね合わせる前に、信号のノイズ除去処理を行うことが好ましい。
転写マスクの欠陥検査を行うにあたり、パターン開口部の表面をとらえた２次電子信号とパターン開口部を通過して得られた通過電子信号を画像として同時に取り込むことにより、処理時間を短縮し、また順次重ね合わせの処理を行うことができる。
【００１６】
さらに請求項３では、転写マスクに電子線照射を照射する電子線照射条件を、転写マスク作製時の電子線露光に用いる電子線照射条件と同じにして通過電子信号と二次電子信号とが得られるようにしたものである。
このように、検査時の電子線照射条件を半導体基板に回路パターンを露光する電子線照射条件と同じにすることにより、この検査方法で抽出された欠陥レベルが電子線描画の際の回路転写に影響する欠陥レベルであるかどうかの判定処理が可能になる。
【００１７】
転写マスクの通過電子信号と二次電子信号との比較に使用する基準信号については、あらかじめ良品レベルの転写マスクを複数枚用意しておき、本発明の装置と方法で、良品レベルの転写マスクに請求項３に示す電子線照射条件で電子線照射を行い、得られた複数の通過電子信号及び二次電子信号を比較し、転写マスク間の差が許容範囲内に入っている転写マスクの通過電子信号及び二次電子信号の平均値をそれぞれ通過電子信号及び二次電子信号の基準信号とする。
さらに、検査対象の転写マスクに請求項３に示す電子線照射条件で電子線照射を行い、得られた二次電子信号と通過電子信号をそれぞれの基準信号と比較し、あらかじめ設定された許容範囲内に入っていれば良品と判定する。
【００１８】
本発明の転写マスクの欠陥検査装置は図１に示すように、電子線を照射する電子銃１０と、転写マスク５０を載置・駆動するステージ４０と、転写マスク５０の通過電子を検出する通過電子検出器２０と、転写マスク５０の二次電子を検出する二次電子検出器３０と、通過電子検出器２０及び二次電子検出器３０で得られた通過電子信号及び二次電子信号を取り込み基準信号と比較して欠陥であるかどうかの判定処理を行う欠陥抽出部７０と、欠陥を画像として表示する表示部８０と、検査装置全体及び個々のユニットの駆動・制御する装置制御部６０と、表示端末９０とから構成されている。
【００１９】
転写マスク５０はステージ４０に載置され、装置制御部６０にて位置制御され、電子線の照射位置を変えながら検査が行われる。
さらに、装置制御部６０によって、欠陥抽出部７０への検出信号の入出力制御、画像データの管理、作業者への検査結果の表示や制御パラメーターの入力や管理等、プログラムの動作制御、また各種演算が行われる。
【００２０】
また、表示端末９０はテレビモニターとキーボードを備えており、作業者への検査状況の表示と各種パラメーター等の入力、検査開始、終了の指示の入力等を行う。
【００２１】
通過電子検出器２０及び二次電子検出器３０で得られた通過電子信号及び二次電子信号は欠陥抽出部７０にとりこまれ、画像処理と欠陥の判定処理が行われる。欠陥抽出部７０には、通過電子信号及び二次電子信号に対する画像処理と欠陥の判定処理を行うアルゴリズムがプログラムとして組み込まれている。入力された通過電子信号及び二次電子信号はこのアルゴリズムの処理を施され、欠陥が抽出されればその情報を表示部８０に表示し、出力する。
【００２２】
【実施例】
以下実施例により本発明の転写マスクの欠陥検査方法について説明する。
まず、転写マスク５０の検査エリア等の情報と検査して検出すべき異物や欠陥の大きさや色等といった設定情報を表示端末９０を使って装置制御部６０に入力する。
【００２３】
次に、検査対象である転写マスク５０をステージ５０上に載置する。連続して検査を行いやすくするためにホルダーを用いることは好ましい。
次に、検査開始の信号を表示端末９０から入力する。装置制御部６０から制御信号がステージ４０に送られ、ステージ４０を位置制御する。一方、電子銃１０から電子線１１が転写マスク５０に照射され、転写マスク５０の所定範囲を電子線１１で走査し、通過電子検出器２０及び二次電子検出器３０で通過電子信号及び二次電子信号に変換される。
【００２４】
通過電子信号及び二次電子信号は欠陥抽出部７０に取り込まれ、画像処理されて、それぞれの基準信号と比較され、欠陥であるかどうかの判定処理を行い、その結果を表示部８０にて画像として表示し、欠陥内容を確認する。
図２はマスク基材５１にパターン開口部５２が形成された転写マスク５０を示し、パターン開口部５２の開口部側壁面に異物や突起状の欠陥５３が存在している状態を模式的に示したものである。図３（ａ）は転写マスク５０に電子線を照射して得られた通過電子のパターン開口部画像８１及び欠陥部画像８３ａを、図３（ｂ）は転写マスク５０に電子線を照射して得られた二次電子パターン画像８２及び二次電子欠陥部画像８３ｂを示す。
【００２５】
図２に示す異物や突起状の欠陥５３に電子線を照射して得られた通過電子欠陥画像及び二次電子欠陥部画像は欠陥の形状、内容により、欠陥の見え方（形状、コントラスト、濃度等）が異なってくる。そのため、異物や突起状の欠陥５３の欠陥判定処理は、請求項１のような通過電子信号と二次電子信号とを基準信号と比較して突起状の欠陥が欠陥であるかどうかの判定処理する場合と請求項２のようなで通過電子信号と二次電子信号を重ね合わせて検査信号を作製し、基準信号と比較して突起状の欠陥が欠陥であるかどうかの判定処理する場合とがある。
このことから、異物や突起状の欠陥５３を精度良く欠陥判定処理を行うためには両方の判定処理を行って欠陥を抽出する方が好ましい。
【００２６】
以下、同様に次々と検査すべき座標にステージ４０を移動させながら画像処理による欠陥判定処理を行っていき、測定範囲を全て検査し終わると装置制御部６０は作業者に検査終了を表示端末９０に表示し、終了する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、電子線露光用転写マスクの各種パターン開口部及びパターン開口側壁面の異物や突起状の欠陥が精度良く、効率よく検査ができる。
また、自動検査が可能になり、膨大にかかっていた従来の検査時間が短縮され、異物や突起状の欠陥を定量的に管理していくことが可能となる。これは半導体デバイスのフォトファブリケーションプロセス分野において優れた実用上の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転写マスクの欠陥検査装置の一実施例の構成を示す説明図である。
【図２】基材５１にパターン開口部５２が形成された転写マスク５０のパターン開口部５２の開口部側壁面に欠陥５３が存在している状態を模式的に示した部分平面図である。
【図３】（ａ）は、転写マスク５０に電子線を照射して得られた通過電子パターン開口部画像８１及び欠陥部画像８３ａを示す説明図である。
（ｂ）は、転写マスク５０に電子線を照射して得られた二次電子パターン開口部画像８２及び二次電子欠陥部画像８３ｂを示す説明図である。
【符号の説明】
１０……電子銃
１１……電子線
１２……通過電子
１３……二次電子
２０……通過電子検出器
３０……二次電子検出器
４０……ステージ
５０……転写マスク
５１……マスク基材
５２……パターン開口部
５３……欠陥
６０……装置制御部
７０……欠陥抽出部
８０……表示部
８１……パターン開口部の通過電子画像
８２……マスク基材表面の二次電子画像
８３ａ……欠陥部画像
８３ｂ……欠陥の二次電子画像
１００……欠陥検査装置
【図１】
0004487367.tif 000002
【図２】
0004487367.tif 000003
【図３】
0004487367.tif 000004