JP2002006479A - マスク検査方法及びマスク検査装置 - Google Patents

マスク検査方法及びマスク検査装置

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JP2002006479A
JP2002006479A JP2000183152A JP2000183152A JP2002006479A JP 2002006479 A JP2002006479 A JP 2002006479A JP 2000183152 A JP2000183152 A JP 2000183152A JP 2000183152 A JP2000183152 A JP 2000183152A JP 2002006479 A JP2002006479 A JP 2002006479A
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charged particles
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Koujirou Itou
考治郎 伊藤
Toshio Konishi
敏雄 小西
Hironobu Sasaki
裕信 佐々木
Hideyuki Eguchi
秀幸 江口
Kozue Tomiyama
こずえ 富山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】荷電粒子線露光用のマスク上の微小なパターン
やホールの欠陥を高精度に検出するマスク検査方法を提
供すると共に、高解像度でありながら検査時間の大幅な
短縮が可能なマスク検査装置を提供することを課題とす
る。 【解決手段】マスク設計パターンの輪郭に許容精度を加
えた外周と許容精度を減じた内周に挟まれる帯状の検査
領域を設定し、前記帯状の検査領域に荷電粒子線を照射
し、検出器により2次電子、反射荷電粒子または透過荷
電粒子を検出し、2次電子、反射荷電粒子または透過荷
電粒子から検出される転写マスクパターンの輪郭の座標
と前記帯状の検査領域の座標を比較し、前記転写マスク
パターンの輪郭の座標が、前記帯状の検査領域外にある
場合に欠陥と判断することを特徴とするマスク検査方法
を提供する。更に、前記検査方法を用いたマスク検査装
置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造等にお
いて使用される荷電粒子線露光用マスクの検査方法及び
検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】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
子線やイオンビームなどの荷電粒子線式露光装置が用い
られ始めている。これらに使用される荷電粒子線露光用
のマスクにおいても、そこに形成される各種のパターン
もしくはホールの微細化が進んでおり、したがって、検
出するべき欠陥のサイズも微小化が進んでいる。
【0003】従来、マスク上のパターンの欠陥検出にお
いては、光学式の自動欠陥検査装置が使用されている。
これはマスク全面に光を照射し、透過光になる像からパ
ターンの位置・形状を認識し、設計パターンに光を照射
して得られる像と比較することで、マスクの欠陥を検出
していた。そして、検出した欠陥の最終的な判断は作業
者などが別の顕微鏡で観察して良否の判定を行ってい
た。
【0004】光学式の検査装置の解像力は使用する対物
レンズで規定されるが、前述のような理由から、その欠
陥検出能力には限界が訪れており、解像力が足りずに欠
陥の検出が不可能な場合には、電子顕微鏡を主体とした
検査を行っていた。しかし解像力を上げるために倍率を
大きくすると、莫大な時間がかかるという問題が生じ、
実質的には検査が不可能な状況にあった。
【0005】例えば、電子顕微鏡の倍率10k×でウェ
ハ内50mm角を画像認識による自動検査した場合を考
える。この時、一回当たりの対象マスクへの電子線照射
による検査範囲、すなわち検査像をおおよそ10μm角
とし、この検査像を取り込み、必要な演算を行って欠陥
検出を行う時間を5msec=0.005secと仮定
する。50mm角の面積は(50000)2μm2である
から、検査像は(50000)2/(10)2=25×1
6個となる。従って、検査時間は0.005×25×
106=125×103sec≒35hとなり、ウェハ1
枚の検査に1日以上を費やすことになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するために成されたものであり、その目的は、
荷電粒子線露光用のマスク上の微小なパターンやホール
の欠陥を高精度に検出するマスク検査方法を提供すると
共に、高解像度でありながら検査時間の大幅な短縮が可
能なマスク検査装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、マスク設計パ
ターンの輪郭に許容精度を加えた外周と許容精度を減じ
た内周に挟まれる帯状の検査領域を設定し、前記帯状の
検査領域に荷電粒子線を照射し、検出器により2次電
子、反射荷電粒子または透過荷電粒子を検出し、2次電
子、反射荷電粒子または透過荷電粒子から検出される転
写マスクパターンの輪郭の座標と前記帯状の検査領域の
座標を比較し、前記転写マスクパターンの輪郭の座標
が、前記帯状の検査領域外にある場合に欠陥と判断する
ことを特徴とするマスク検査方法である。
【0008】また、本発明は、上記荷電粒子線が電子線
であることを特徴とする請求項1に記載のマスク検査方
法である。
【0009】また、本発明は、マスク設計パターンの輪
郭に許容精度を加えた外周と許容精度を減じた内周に挟
まれる帯状の検査領域を記憶する記憶手段と、荷電粒子
線を微小なスポットビームにするビーム形成手段と、少
なくとも、所望位置に荷電粒子線が照射されるようにす
るマスク移動手段、または、所望位置に荷電粒子線をマ
スクに走査する荷電粒子線走査手段のどちらか一方を含
み、前記記憶された帯状の検査領域に基づいて前記マス
ク移動手段と荷電粒子線走査手段を制御する制御手段
と、マスクからの2次電子、反射荷電粒子または透過荷
電粒子を検出する荷電粒子検出手段と、2次電子、反射
荷電粒子または透過荷電粒子から検出される転写マスク
パターンの輪郭の座標と前記帯状の検査領域の座標を比
較する比較演算手段と、前記転写マスクパターンの輪郭
の座標が、前記帯状の検査領域外にある場合に欠陥と判
断する欠陥判断手段を少なくとも備えてなることを特徴
とするマスク検査装置である。
【0010】また、本発明は、上記欠陥判断手段により
欠陥と判断したウェハ上の座標を記憶する記憶手段と、
欠陥情報を出力する出力手段を備えたことを特徴とする
請求項3に記載のマスク検査装置である。
【0011】また、本発明は、上記荷電粒子線が電子線
であることを特徴とする請求項3または4に記載のマス
ク検査装置である。
【0012】従来の電子顕微鏡を主体とした検査では検
査時間が一定であるため、例えば50mm角の全面検査
では10k×の倍率で検査を行うと、およそ35時間が
必要であったが、本発明のマスク検査方法によると、形
成されているパターンの全体に占める割合が、例えば1
0分の1であれば、検査時間もそれに比例して10分の
1の3.5時間となる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明によるマスク検査方法を、
その実施形態に基づいて説明する。図1は、本発明の帯
状の検査領域の概念を示す説明図である。帯状の検査領
域は、マスクの設計パターンを基に予め作成しておく
が、この際、製造するマスクに要求される精度を設計パ
ターンの輪郭に加味して設定する。図1(a)に示すよ
うな設計パターン1の寸法Aについて許容精度を±Bと
した場合、帯状の検査領域は図1(b)に示すように、
寸法A+Bを含むラインを外周とし、寸法A−Bを含む
ラインを内周とする帯状のパターンになる。この帯状の
パターン部分にのみ、荷電粒子線照射を行う。
【0014】次に、図2(a)に示すように、描画形成
された転写マスクパターン3に対し、帯状の検査領域4
部分に荷電粒子線を照射すると、パターンが形成されて
いない照射された部位からは、2次電子あるいは反射荷
電粒子が放出される。これを検出器で捕らえ、図2
(b)に示すような検出領域5を得る。次に、検出領域
5の転写マスクパターンの輪郭6の座標を計算し、図2
(b)に示すように、帯状の検査領域の座標と比較して
その範囲内であれば良好と判断し、範囲外であれば欠陥
と判断する。また、図2(c)のように、転写マスクパ
ターンの輪郭6の一個所でも検出器で検出できなけれ
ば、欠陥と判断する。この時、検出器が透過荷電粒子を
捕らえる場合においては、転写マスクパターンの輪郭6
の座標は、検出領域から計算できる。
【0015】次に、本発明のマスク検査方法の操作手順
を図3のフローチャートを用いて説明する。先ず、マス
ク設計パターンの輪郭に許容精度を加えた外周と許容精
度を減じた内周からなる帯状の検査領域を設定する工程
(a)、前記帯状の検査領域にのみ、荷電粒子線を照射
する工程(b)が行われる。
【0016】次に、検出器により2次電子あるいは反射
荷電粒子を検出する工程(c)、検出された2次電子あ
るいは反射荷電粒子から転写マスクパターンの輪郭の座
標を計算する工程(d)、前工程で求めた転写マスクパ
ターンの輪郭の座標と帯状の検査領域の座標を比較する
工程(e)が行われる。この時、工程(c)、(d)に
おける2次電子あるいは反射荷電粒子は、透過荷電粒子
であっても良い。
【0017】最後に、工程(e)の比較結果より、転写
マスクパターンの輪郭の座標が、前記帯状の検査領域外
にある場合に欠陥と判断する工程(f)が行われる。こ
の時、転写マスクパターンの輪郭の座標が一個所でも検
査できない場合や、検査領域から外れれば、欠陥と判断
する。その後、欠陥と判断されたマスクは、欠陥の程度
によって修正工程あるいは廃棄工程に移される。
【0018】次に、本発明によるマスク検査装置を、そ
の実施形態に基づいて説明する。図4は、本発明のマス
ク検査装置における2次電子あるいは反射荷電粒子を検
出する場合の一例の概略を示す説明図である。予め、マ
スク設計パターンの輪郭に設計精度を加味して形成され
た帯状の検査領域は、記憶装置18に記憶される。検査
用の転写マスクは、マスク検査装置のステージ12にセ
ットされ、必要なアライメントを精密に施され、制御装
置13およびステージ制御装置20により、検査開始位
置に移動される。
【0019】次に、現在の転写マスク10の位置から自
動的に荷電粒子線の照射範囲が計算され、電子線制御装
置14と荷電粒子銃7によって微小なスポットビームに
形成された荷電粒子線8を転写マスク10に照射する。
検査用の転写マスク10の荷電粒子線8が照射された部
位からは2次電子、あるいは反射荷電粒子が放出され、
検出器9を通して電気信号として検出し、2次元画像形
成装置15により2次元画像の2値化した座標データと
して記録する。この検出器には、マイクロチャネルプレ
ートやシンチレータが使用される。ここで、検出する荷
電粒子が透過荷電粒子であれば、図4における検出器9
は、ステージ12の下側あるいは中に埋め込まれる形で
設置される。また、ステージ12は、荷電粒子が透過す
るように、穴が開けられているか、荷電粒子が透過する
材料で作られている。
【0020】次に、荷電粒子線照射により得られた2次
元画像の2値化した座標データから転写マスクパターン
の輪郭座標を演算装置16で計算した後、予め記憶され
ている帯状の検査領域との比較演算を、演算装置16で
行う。その結果、転写マスクパターンの輪郭の座標が、
帯状の検査領域の座標と比較してその範囲内であれば良
好と判断し、範囲外であれば欠陥と判断すると共に、そ
の座標を記憶装置18に記憶する。
【0021】演算が終わるとステージ12上のマスクは
移動し、照射範囲が次に移る。この時、荷電粒子線を照
射する範囲は検査倍率に依存するため、レーザ測長機セ
ンサ11とレーザ測長機19によって、座標管理を行
い、帯状の検査領域への正確かつ迅速な照射を補助す
る。このようにして順次、荷電粒子線による検査を転写
マスク全面に渡り行っていく。検査対象の全面への照射
が完了すると、欠陥検出した座標とその欠陥に関する情
報が検査結果として出力装置17から出力され、検査は
終了する。
【0022】
【発明の効果】本発明のマスク検査方法では、マスク設
計パターンの輪郭に許容精度を加えた外周と許容精度を
減じた内周からなる帯状の検査領域に、荷電粒子線を照
射することから、転写マスクパターンの全ての像を取得
する必要がないので、検査時間の大幅な短縮となる効果
を奏する。
【0023】また、本発明のマスク検査装置では、マス
ク設計パターンの輪郭に許容精度を加えた外周と許容精
度を減じた内周からなる帯状の検査領域に基づいて、荷
電粒子線を照射し、得られた検出領域から欠陥を検査す
る構成としたことから、微細化が進む荷電ビーム露光用
マスクの検査が可能になり、しかも、検査時間も従来の
電子顕微鏡に比較して、大幅に短縮となる効果を奏す
る。したがって、寸法精度に優れた転写パターンを有す
る転写マスクを、安定して供給することができる。ま
た、微小なパターンを持つマスクの製造工程において、
マスクを検査し管理することで、複雑なパターン構造を
もつ半導体デバイスの露光工程における信頼性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の帯状の検査領域の概念を示す説明図で
ある。
【図2】本発明の帯状の検査領域を利用した検査方法の
概念を示す説明図である。
【図3】本発明のマスク検査方法の一例の操作手順を示
すフローチャートである。
【図4】本発明のマスク検査装置における2次電子ある
いは反射荷電粒子を検出する場合の一例の概略を示す説
明図である。
【符号の説明】
1・・・設計パターン 2、4・・・帯状の検査領域 3・・・転写マスクパターン 5・・・検出領域 6・・・転写マスクパターンの輪郭 7・・・荷電粒子銃 8・・・荷電粒子線 9・・・検出器 10・・・転写マスク 11・・・レーザ測長機センサ 12・・・ステージ 13・・・制御装置 14・・・電子線制御装置 15・・・2次元画像形成装置 16・・・演算装置 17・・・出力装置 18・・・記憶装置 19・・・レーザ測長機 20・・・ステージ制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江口 秀幸 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 富山 こずえ 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 Fターム(参考) 2H095 BA08 BD04 BD14 BD15 BD27 4M106 AA09 BA02 CA39 DE20 DE30 DJ04 DJ18 DJ20 DJ21 5C033 NN01 NN02 NN03 UU05

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マスク設計パターンの輪郭に許容精度を加
    えた外周と許容精度を減じた内周に挟まれる帯状の検査
    領域を設定し、前記帯状の検査領域に荷電粒子線を照射
    し、検出器により2次電子、反射荷電粒子または透過荷
    電粒子を検出し、2次電子、反射荷電粒子または透過荷
    電粒子から検出される転写マスクパターンの輪郭の座標
    と前記帯状の検査領域の座標を比較し、前記転写マスク
    パターンの輪郭の座標が、前記帯状の検査領域外にある
    場合に欠陥と判断することを特徴とするマスク検査方
    法。
  2. 【請求項2】上記荷電粒子線が電子線であることを特徴
    とする請求項1に記載のマスク検査方法。
  3. 【請求項3】マスク設計パターンの輪郭に許容精度を加
    えた外周と許容精度を減じた内周に挟まれる帯状の検査
    領域を記憶する記憶手段と、荷電粒子線を微小なスポッ
    トビームにするビーム形成手段と、少なくとも、所望位
    置に荷電粒子線が照射されるようにするマスク移動手
    段、または、所望位置に荷電粒子線をマスクに走査する
    荷電粒子線走査手段のどちらか一方を含み、前記記憶さ
    れた帯状の検査領域に基づいて、前記マスク移動手段と
    荷電粒子線走査手段を制御する制御手段と、マスクから
    の2次電子、反射荷電粒子または透過荷電粒子を検出す
    る荷電粒子検出手段と、2次電子、反射荷電粒子または
    透過荷電粒子から検出される転写マスクパターンの輪郭
    の座標と前記帯状の検査領域の座標を比較する比較演算
    手段と、前記転写マスクパターンの輪郭の座標が、前記
    帯状の検査領域外にある場合に欠陥と判断する欠陥判断
    手段を少なくとも備えてなることを特徴とするマスク検
    査装置。
  4. 【請求項4】上記欠陥判断手段により欠陥と判断したウ
    ェハ上の座標を記憶する記憶手段と、欠陥情報を出力す
    る出力手段を備えたことを特徴とする請求項3に記載の
    マスク検査装置。
  5. 【請求項5】上記荷電粒子線が電子線であることを特徴
    とする請求項3または4に記載のマスク検査装置。
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