JP2005012142A

JP2005012142A - マスク検査清掃方法、マスク検査清掃装置及び荷電粒子線露光装置

Info

Publication number: JP2005012142A
Application number: JP2003177531A
Authority: JP
Inventors: Masashi Okada; 政志岡田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】レチクルに付着した異物を効率的に検出するとともに、除去することができるマスク検査清掃方法等を提供する。
【解決手段】レチクル検査清掃装置５０は、レチクル２１にパルスレーザー光を照射する光源５１と、パルスレーザー光の光強度を調整する手段５３を備える。レチクル２１の検査時には、光量調整機構５３でパルスレーザー光を強度を低下させて、レチクル２１に照射する。そして、その透過光又は反射光を検出・解析して異物の付着を検査する。清掃時には、光源５１から比較的強いパルスレーザー光をレチクル２１に当てて異物をレチクル表面から離脱させる。これより、レチクルの検査と清掃を一連の作業で行うことができ、作業時間を短縮できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィに用いられる荷電粒子線露光装置用のマスクを検査及び清掃する方法及び装置等に関する。特には、１つの装置でマスクの検査及び清掃を行うことができるマスク検査清掃装置等に関する。
【０００２】
【従来技術】
半導体デバイス製造装置では、より微細な回路パターンを作製するために、従来の光縮小投影露光装置に代わりうる、イオンや電子線を用いた露光装置の開発が進められている。従来の電子線を用いた露光装置では、電子線に感度を有するレジストが塗布された半導体基板を、細く絞った電子線で走査して回路パターンを描画する方式が用いられてきた。しかしながらこの方式では、パターンを一本の電子線で一筆書きするため、一つのチップのパターンを描画するのに時間がかかり、一括してパターンを基板上に転写する光縮小投影露光装置に比べて生産性が低いという問題があった。
【０００３】
そこで、現在では、光縮小投影露光装置と同様に、回路パターンが形成されたレチクル（マスク）のかなりの面積に電子線を照射し、レチクルを通過した電子線を半導体基板上に縮小投影する技術が開発されている。この方式では、回路パターンを一度に基板上に露光できるため、一筆書きの装置と比べると生産性ははるかに向上する。
【０００４】
この電子線縮小投影露光装置に使用されるレチクルには、メンブレンタイプとステンシルタイプがある。メンブレンタイプのレチクルは、例えば厚さが１００ｎｍ程度のＳｉＮ膜に、重金属で回路パターンを形成したものである。電子線がレチクルに照射されると、重金属で形成された回路パターンで電子線が散乱し、重金属のないメンブレンの部分を通過した電子線が感応基板上に結像する。
ステンシルタイプのレチクルは、厚さが数μｍのシリコンやダイヤモンド状カーボンの膜に、回路パターンの形状を孔開き部としたものである。電子線がレチクルに照射されると、膜が存在する部分では電子線が散乱し、回路パターンである孔開き部は電子線が通過する。通過した電子線は基板上に結像する。
【０００５】
このようなレチクルにおいては、回路パターンとなる部分（メンブレンタイプのレチクルの場合はメンブレン、ステンシルタイプのレチクルの場合は孔開き部）上に、電子線が通過しない性質の異物が存在すると、この異物によって電子線が遮られ、回路パターンが正しく基板上に転写されなくなる。
【０００６】
光縮小投影露光装置では、レチクルは薄い透明な膜（ペリクル）で覆われて、異物が付着しないように保護されている。しかし、電子やイオンを用いる荷電粒子線露光装置では、レチクルに照射されるビーム経路中にペリクルのような物体が存在すると、ビームの軌道が変わったり、ビームを遮って正しくレチクルを露光できないため、このようなペリクルを使用することができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このため、電子線露光装置で露光を行う際は、レチクルに異物が付着しているかどうかを、露光装置とは別のレチクル検査装置で検査し、問題のある異物が付着していた場合は洗浄装置に搬送して洗浄していた。この検査と洗浄を、異物が除去されるまで繰り返していた。このため、作業に時間や手間がかかり、生産工程全体に時間を要していた。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、レチクルに付着した異物を効率的に検出するとともに、除去することができるマスク検査清掃方法等を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するため、本発明のマスク検査清掃方法は、マスクへの異物付着を検査するとともに、問題のある異物が付着していた場合にはそれを除去するマスク検査清掃方法であって、検査時には、比較的弱いパルスレーザー光を前記マスクに当て、その透過光又は反射光を検出・解析し、清掃時には、比較的強いパルスレーザー光を該マスクに当てて異物をマスク表面から離脱させることを特徴とする。
パルスレーザー光を強弱に調整することにより、レチクルの検査と清掃を一連の作業で行うことができる。このため、検査装置と清掃装置間でレチクルを搬送するような手間を省くことができ、作業時間を短縮できる。
【００１０】
本発明のレチクル検査清掃装置は、マスクへの異物付着を検査するとともに、問題のある異物が付着していた場合にはそれを除去するマスク検査清掃装置であって、前記マスクに対してパルスレーザー光を照射する光源と、前記パルスレーザー光の光強度を調整する手段と、前記マスクの透過光又は反射光を検出して、該マスクに形成されたデバイスパターンの実画像データを撮像する手段と、正常（マスクに異物が付着していない状態）時の前記デバイスターンの画像データと、前記撮像手段で撮像された実画像データとを比較する比較手段と、を備えることを特徴とする。
１つの装置内で、レチクルの検査と清掃を行うことができる。
【００１１】
本発明の荷電粒子線露光装置は、感応基板上に転写すべきデバイスパターンが形成されたマスクを荷電粒子線で照明する照明光学系を備え、前記デバイスパターンを前記感応基板上に転写する荷電粒子線露光装置であって、さらに、前記マスクに対してパルスレーザー光を照射する光源と、前記パルスレーザー光の光強度を調整する手段と、前記マスクの透過光又は反射光を検出して前記デバイスパターンの実画像データを撮像する手段と、正常（マスクに異物が付着していない状態）時の前記デバイスパターンの画像データと、前記撮像手段で撮像された実画像データとを比較する比較手段と、を備え、マスク検査時には、弱いパルスレーザー光を前記マスクに照射し、マスク清掃時には、強いパルスレーザー光を前記マスクに照射することを特徴とする。
【００１２】
レチクルの検査及び清掃を１つの装置内で行うことができ、レチクルの検査及び清掃時間を短縮できる。さらに、この装置を露光装置に接続すれば、さらに効率化できるとともに、検査及び清掃直後のレチクルを用いて露光作業を行うことができる。さらに、検査及び清掃作業と露光作業を並行して行うことができるため、スループットを向上できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
図２は、本発明の実施の形態に係る電子線露光装置の構成（一例）を模式的に示す図である。
電子線露光装置１０の最上部には、電子線ＥＢを下方に向けて放射する電子銃１１が備えられている。電子銃１１の下方には、光学鏡筒１３が配置されている。同鏡筒内には、レチクルを電子線で照射する照明光学系１５が備えられている。光学鏡筒１３の下方には、真空のレチクルチャンバ１７が配置されている。同チャンバ１７内には、レチクルステージ１９が配置されており、同ステージ１９上にステンシルタイプのレチクル２１が載置されている。レチクル２１には、感応基板（ウェハ）上に転写すべきデバイスパターンが孔開き部として形成されている。
【００１４】
レチクルチャンバ１７の下方には、光学鏡筒２３が配置されている。同鏡筒２３内には、レチクル２１を通過した電子線を感応基板上に投影結像する投影光学系２５−１、２５−２が備えられている。光学鏡筒２３の下方には、真空のウェハチャンバ２７が配置されている。同チャンバ２７内には、感応基板（ウェハ）ステージ２９が備えられており、同ステージ２９上にウェハ３１が載置されている。レチクル２１の孔開き部を通過した電子線はウェハ３１に照射されて、回路パターンがウェハ３１に転写される。
【００１５】
レチクルステージ１９が配置されているレチクルチャンバ１７は、レチクル検査清掃室４１に接続している。同室内には、レチクル検査清掃装置が配置されている。レチクル検査清掃装置については後述する。レチクル検査清掃室４１は、レチクル搬送室４３に接続している。同室内には、レチクル搬送アームを供えたロボット等のレチクル搬送系が配置されている。レチクル搬送室４３はゲートバルブ４５を介してロードロック室４７に接続している。ロードロック室４７の入口（図中右側）にはゲートバルブ４９が設けられている。
【００１６】
次に、レチクル検査清掃装置について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るレチクル検査清掃装置を説明する図である。
レチクル検査清掃装置５０は、パルスレーザー光源５１を備える。同光源の下流には、光量調整機構５３が配置されており、光源５１から照射されるパルスレーザー光ＰＢの強度が調整される。光量調整機構５３は、例えばＮＤフィルタを使用できる。ＮＤフィルタ５４は、駆動機構５５によって、パルスレーザー光ＰＢが通過する位置と、待機位置との間を移動する。ＮＤフィルタ５４をかけることによって、パルスレーザー光ＰＢの光強度を低下させることができ、パルスレーザー光ＰＢの光強度を１／１００〜１／１０倍程度に低下させる。例えば、ＮＤフィルタ５４をかけない場合の、光源５１のもともとの光強度を１００ｍＪ／ｃｍ^２程度とすれば、ＮＤフィルタ５４をかけて光量を低下させたときの光強度が、その１／１００〜１／１０となるように、ＮＤフィルタ５４を選択する。
【００１７】
光量調整機構５３の下流には照明光学系５７が配置されている。同光学系５７の下流には、レチクル２１が載置されて移動するレチクルステージ５９が配置されている。レチクル２１は、パターン面を下面にしてレチクルステージ５９に載置される。レチクルステージ５９の下流には、対物レンズ６１が配置されている。同レンズ６１の下流にはＣＣＤカメラ６３が配置されている。ＣＣＤカメラ６３の出力はコンピュータ６５に送られる。
【００１８】
次に、レチクル２１を検査及び清掃する方法について説明する。
レチクル２１は、露光装置外に配置されたレチクル保管庫から取り出され、ロードロック室４７（図２参照）に搬送される。搬送後、ロードロック室４７の各ゲートバルブ４５、４９を閉め、同室４７を真空引きする。その後、レチクル搬送室４３内のレチクル搬送系で、レチクル２１をロードロック室４７から取り出し、レチクル検査清掃室４１に搬送し、同室内のレチクルステージ５９上に載置する。
そして、レチクルステージ５９を移動させて、レチクル２１上の検査対象となる領域をパルスレーザー光ＰＢの照射位置に位置させる。
【００１９】
その後、ＮＤフィルタ５４をレーザー光ＰＢが通過する位置に移動させた後、レーザー光ＰＢを、照明光学系５７を介してレチクル２１に照射する。レチクル２１の孔開き部（デバイスパターン部）を透過したレーザー光は対物レンズ６１を介してＣＣＤカメラ６３に結像する。そして、ＣＣＤカメラ６３で撮像されたパターンの実画像データがコンピュータ６５に送られる。
【００２０】
コンピュータ６５には、予め検査されるレチクル２１の設計パターンの画像データが記憶されている。そして、ＣＣＤカメラ６３で撮像されたパターンの実画像データと、設計パターンの画像データとを比較し、レチクル２１に異物が付着しているかどうかを検査する。
【００２１】
異物が付着していた場合、レチクル２１の清掃を行う。レチクル清掃時には、ＮＤフィルタ５４を待機位置に戻してパルスレーザー光ＰＢの強度を上げて、レチクル２１に照射する。レチクル２１に強いパルス光が照射されると、レチクル２１の表面は急激な熱膨張を起こす。すると、レチクル２１に付着している異物に、レチクル２１に接触している面から離れる方向に力が作用し、異物がレチクル２１の表面から離脱する。
【００２２】
この高強度のパルスレーザー照射を数ショット行った後、再度ＮＤフィルタ５４をレーザー光の光束の途中に移動させてレーザー光の強度を低下させ、低強度のパルスレーザー光を用いて上述の方法と同様にレチクルの検査を行う。
【００２３】
検査又は再検査の結果、異物が付着していないと判定されると、レチクルステージ５９を移動させて、レチクル２１の別の領域をパルスレーザー光ＰＢの照射位置に位置させ、上述の方法で検査する。
一方、再検査の結果異物が付着していた場合は、再度上述の方法で清掃後、再度検査される。そして、異物の除去が確認されると、レチクルステージを移動させて、レチクルの別の領域をパルスレーザー光の照射位置に位置させ、上述の方法で検査する。なお、本方法で異物の除去ができない場合は、レチクルを取り出して、別途溶剤を用いた洗浄等を行って清掃する。
【００２４】
こうして、レチクル２１の全面を検査し、清掃が終了した後、レチクル２１をレチクル検査清掃室４１から露光装置１０のレチクルステージ１９上に搬送して、露光作業を行う。
そして、このレチクル２１を用いてある期間露光作業を行った後、再度レチクルの検査を行う。検査の結果、異物が付着していれば清掃を行う。また、レチクルを交換する場合も、同様に検査、清掃を行う。
【００２５】
このレチクル検査清掃装置５０は、レチクルの検査と清掃を１つ装置内で行うことができるため、レチクルの検査及び清掃時間を大幅に短縮できる。また、検査、清掃作業と露光作業を並行して行うこともできるため、スループットを向上できる。
【００２６】
次に、レチクル検査清掃装置の他の構成について説明する。
図３は、本発明の他の実施の形態に係るレチクル検査清掃装置を説明する図である。
この例のレチクル検査清掃装置８０は、パルスレーザー光をレチクルで反射させる。レチクル検査清掃装置８０は、パルスレーザー光源８１、同光源の下流に配置された光量調整機構８３を備える。光量調整機構８３は、上述の例と同様に、例えば、駆動装置８５で駆動されるＮＤフィルタ８４を使用できる。
【００２７】
光量調整機構８３の下流には、ハーフミラー８６が配置されている。ハーフミラー８６の側方にはＣＣＤカメラ９３が配置されており、同ミラー８６の下流には対物レンズ９１が配置されている。対物レンズ９１の下流には、レチクル２１が載置されて移動するレチクルステージ８９が配置されている。
【００２８】
この例では、光源８１から照射されるパルスレーザー光ＰＢは、光量調整機構８３で光量が調整された後、ハーフミラー８６を通過して、対物レンズ９１によってレチクル２１に結像する。そして、レチクル２１で反射し、反射光は、対物レンズ９１を通過し、ハーフミラー８６で側方に反射した後、ＣＣＤカメラ９３に結像する。ＣＣＤカメラ９３の出力はコンピュータ９５に送られて、上述の例と同様に画像データが比較される。
【００２９】
この例のマスク検査清掃装置８０も、上述の例と同様にパルスレーザー光の強度を低下させて検査を行い、同強度を上げて清掃を行う。
【００３０】
実施例
図１に示すマスク検査清掃装置５０を用いてレチクルの検査及び清掃を行った結果について説明する。
レーザー光源５１として、ＫｒＦレーザー光源を使用した。同光源５１からは、波長が２４８ｎｍ、パルス幅が１０ｎｓ、周波数が１ｋＨｚのパルスレーザー光が射出される。検査対象となるレチクル２１は、厚さが２μｍのシリコンメンブレンに、ステンシルパターンを形成したステンシルタイプのものを用いた。検査時には、ＮＤフィルタを用いて光源の強度を低下させたレーザー光をレチクルに照射した。波長が２４８ｎｍの光はシリコンメンブレンで吸収され、パターン部を通過するため、パターン部を透過した透過像をＣＣＤカメラ６３で撮像した。
【００３１】
撮像された画像を設計画像データと比較した結果、異物が付着していることが確認されたため、清掃を行った。清掃時に光源５１から射出されるパルスレーザー光ＰＢの強度は、１パルス当たり１００ｍＪ／ｃｍ^２とした。この強度のパルスレーザー光をレチクルに照射することにより、レチクルに付着していた異物を除去することができた。
【００３２】
なお、ＫｒＦレーザーの代わりに、ＡｒＦレーザー、ＸｅＣｌレーザー、ＱスイッチＹＡＧレーザー等を用いることができる。
【００３３】
上述の例では、電子線を用いた露光装置について説明したが、イオンビーム等の他の荷電粒子線を用いた露光装置に使用されるレチクルにも適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、レチクルの検査と清掃を１つの装置内で行うことができる。このため、検査及び清掃作業の時間を短縮できるとともに、検査・清掃作業と露光作業を並行できるため、スループットが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るレチクル検査清掃装置を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電子線露光装置の構成（一例）を模式的に示す図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係るレチクル検査清掃装置を説明する図である。
【符号の説明】
１０電子線露光装置１１電子銃
１３光学鏡筒１５照明光学系
１７レチクルチャンバ１９レチクルステージ
２１レチクル２３光学鏡筒
２５投影光学系２７ウェハチャンバ
２９感応基板（ウェハ）ステージ３１ウェハ
４１レチクル検査清掃室４３レチクル搬送室
４５、４９ゲートバルブ４７ロードロック室
５０レチクル検査装置５１光源
５３光量調整機構５４ＮＤフィルタ
５５駆動機構５７照明光学系
５９レチクルステージ６１対物レンズ
６３ＣＣＤカメラ６５コンピュータ
８０レチクル検査清掃装置８１光源
８３光量調整機構８４ＮＤフィルタ
８５駆動機構８６ハーフミラー
８９レチクルステージ９１対物レンズ
９３ＣＣＤカメラ９５コンピュータ

Claims

マスクへの異物付着を検査するとともに、問題のある異物が付着していた場合にはそれを除去するマスク検査清掃方法であって、
検査時には、比較的弱いパルスレーザー光を前記マスクに当て、その透過光又は反射光を検出・解析し、
清掃時には、比較的強いパルスレーザー光を該マスクに当てて異物をマスク表面から離脱させることを特徴とするマスク検査清掃方法。
マスクへの異物付着を検査するとともに、問題のある異物が付着していた場合にはそれを除去するマスク検査清掃装置であって、
前記マスクに対してパルスレーザー光を照射する光源と、
前記パルスレーザー光の光強度を調整する手段と、
前記マスクの透過光又は反射光を検出して、該マスクに形成されたデバイスパターンの実画像データを撮像する手段と、
正常（マスクに異物が付着していない状態）時の前記デバイスターンの画像データと、前記撮像手段で撮像された実画像データとを比較する比較手段と、
を備えることを特徴とするマスク検査清掃装置。
感応基板上に転写すべきデバイスパターンが形成されたマスクを荷電粒子線で照明する照明光学系を備え、前記デバイスパターンを前記感応基板上に転写する荷電粒子線露光装置であって、
さらに、
前記マスクに対してパルスレーザー光を照射する光源と、
前記パルスレーザー光の光強度を調整する手段と、
前記マスクの透過光又は反射光を検出して前記デバイスパターンの実画像データを撮像する手段と、
正常（マスクに異物が付着していない状態）時の前記デバイスパターンの画像データと、前記撮像手段で撮像された実画像データとを比較する比較手段と、
を備え、
マスク検査時には、弱いパルスレーザー光を前記マスクに照射し、マスク清掃時には、強いパルスレーザー光を前記マスクに照射することを特徴とする荷電粒子線露光装置。