JP2708050B2 - Pattern exposure apparatus and mask inspection method - Google Patents

Pattern exposure apparatus and mask inspection method

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JP2708050B2 JP5637089A JP5637089A JP2708050B2 JP 2708050 B2 JP2708050 B2 JP 2708050B2 JP 5637089 A JP5637089 A JP 5637089A JP 5637089 A JP5637089 A JP 5637089A JP 2708050 B2 JP2708050 B2 JP 2708050B2
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  • Electron Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 半導体素子等における微細パターンの露光装置に関
し、 荷電粒子ビームを成形する特定のパターンを有するマ
スク板における欠点の有無の検査を容易にかつ短時間で
行えることを目的とし 荷電粒子ビームを、特定パターンの透過孔を有するマ
スク板の該透過孔を通過させて成形した後、ウェハ上の
所定位置に照射して露光を行うパターン露光装置におい
て、前記荷電粒子ビームを前記マスク板上で走査するた
めのビーム走査手段と、該マスク板の近傍に設けられ、
該ビーム走査による該荷電粒子ビームの照射により該マ
スク板から放出される放射物を検出するための放射物検
出手段と、該放射物検出手段の出力に基づいて前記マス
ク板の透過孔の画像を生成するための画像生成手段とを
有するように構成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] Regarding an exposure apparatus for a fine pattern in a semiconductor element, etc., it is possible to easily and quickly inspect for defects in a mask plate having a specific pattern for forming a charged particle beam. In a pattern exposure apparatus, a charged particle beam is formed by passing a charged particle beam through a transmission hole of a mask plate having a transmission hole of a specific pattern, and then irradiating a predetermined position on a wafer for exposure. Beam scanning means for scanning on the mask plate, provided near the mask plate,
A radiation detecting means for detecting a radiation emitted from the mask plate by irradiation of the charged particle beam by the beam scanning, and an image of a transmission hole of the mask plate based on an output of the radiation detection means. And an image generating means for generating the image.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本発明は半導体素子等に形成される微細パターンを形
成するためパターン露光装置に関するものであり 更に詳しくはパターン形成のために使用されるビーム
成形用透過マスクの不良、欠点を検査する技術に関する
ものである。
The present invention relates to a pattern exposure apparatus for forming a fine pattern formed on a semiconductor element or the like, and more particularly, to a technique for inspecting a defect or a defect of a beam forming transmission mask used for pattern formation. is there.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、集積回路の高密度化に伴い、長年微細パターン
形成方法の主流であったフォトリソグラフィに代り、電
子線を用いる新しい露光方法が検討され、実際に使用さ
れる様になってきた。
In recent years, with the increase in the density of integrated circuits, a new exposure method using an electron beam has been studied instead of photolithography, which has been the mainstream of a fine pattern forming method for many years, and has been actually used.

かかる電子線露光装置は一般的に可変矩形型方式と呼
ばれるものであって、荷電粒子ビームを2枚の矩形の孔
をもったマスクを使用し、少くともその一方を適宜の偏
向手段或いは走査手段により変位させることによって、
二次元的平面に沿って自由に可動しうるようにして該ビ
ームの断面形状を任意の矩形状になして例えばシリコン
ウェハ上に露光させるものである。これは形成されるパ
ターンが全て矩形の集まりであるという理念にもとづ
き、 所望のパターンを全て適当な矩形に分割しそれぞれの箇
所でその大きさと形状に合ったビームの断面を上記操作
に従って作り出し露光するものである。然しながらかか
る電子線露光装置は、膨大なパターンデータをもとに、
電子線を偏向し、試料ウェハ上にパターンを描く、描画
装置であり、このような装置は、ソフトであるパターン
データから、パターンというハードを作るパターンジェ
ネレート機能をもった装置であるが、その露光はいわゆ
る一筆書きであるため、高いスループットが得られない
という問題があった。
Such an electron beam exposure apparatus is generally called a variable rectangular type, and uses a mask having two rectangular holes for a charged particle beam, and at least one of the masks has an appropriate deflecting means or scanning means. By displacing by
The beam is formed to be freely movable along a two-dimensional plane, and the cross section of the beam is formed into an arbitrary rectangular shape, and the beam is exposed on, for example, a silicon wafer. This is based on the idea that all the patterns to be formed are collections of rectangles, and all the desired patterns are divided into appropriate rectangles, and a beam cross section that matches the size and shape is created at each location according to the above operation and exposed. Things. However, such an electron beam exposure apparatus is based on a huge amount of pattern data,
It is a drawing device that deflects an electron beam and draws a pattern on a sample wafer. Such a device is a device that has a pattern generation function to create hardware called a pattern from soft pattern data. Since exposure is so-called one-stroke writing, there is a problem that high throughput cannot be obtained.

ところで、最近の超微細パターンを必要とされる半導
体装置は、たとえば16M−DRAMの様に微細ではあるが露
光する殆どの面積は繰り返しパターンである物が多い。
従って、超微細パターンで形成される半導体装置におい
ては、この繰り返し部分が所望される全露光パターンの
大部分を占めることに着目し、所望する全パターンから
繰り返しパターン部分のみを抽出し繰り返し部分のパタ
ーンについては、その繰り返しパターンの元になる基本
セルユニットを予めマスク上に形成しておき、そのセル
が構成されている領域ではその基本ユニットに電子線を
照射・露光し、その他の部分は従来通り可変矩形で露光
を行うこと、いわゆるステンシル転写露光方式が提唱さ
れている。
By the way, most semiconductor devices which require a recent ultrafine pattern are, for example, 16M-DRAMs, although they are fine, most of the exposed area is a repetitive pattern in many cases.
Therefore, in a semiconductor device formed of an ultrafine pattern, paying attention to the fact that this repeated portion occupies most of the entire desired exposure pattern, only the repeated pattern portion is extracted from the desired entire pattern, and the pattern of the repeated portion is extracted. The basic cell unit that is the basis of the repetitive pattern is formed on a mask in advance, and in the area where the cell is formed, the basic unit is irradiated and exposed to the electron beam, and the other parts are the same as before. A so-called stencil transfer exposure method in which exposure is performed in a variable rectangle has been proposed.

該ステンシル転写露光方式の1例を第2図に示す。 FIG. 2 shows an example of the stencil transfer exposure method.

電子銃1から放出された電子ビームは第1矩形成形ア
パーチャ2で矩形に成形され、レンズ3を通ってアパー
チャ選択用デフレクター4によりステンシルマスク5上
の任意の繰り返し基本パターン部分(基本セル部分)6
もしくは可変変形用アパーチャ7に照射される。その
後、パターン化された電子は約1/100に縮小する縮小レ
ンズ9により縮小されさらに偏向系を構成するレンズ10
とコイル11によりウェハ12上に偏向・露光される。マス
ク上には非繰り返しパターン用に、可変矩形用アパーチ
ャ8(パターンがない抜きスリット)も備えている。
An electron beam emitted from the electron gun 1 is shaped into a rectangle by a first rectangular shaping aperture 2, passes through a lens 3, and an arbitrary basic pattern portion (basic cell portion) 6 on a stencil mask 5 by an aperture selecting deflector 4.
Alternatively, the light is applied to the aperture 7 for variable deformation. Thereafter, the patterned electrons are reduced by a reduction lens 9 which reduces the size by about 1/100, and further a lens 10 constituting a deflection system.
Then, the wafer 12 is deflected and exposed by the coil 11. An aperture 8 for a variable rectangle (a patternless slit) is also provided on the mask for a non-repeated pattern.

本装置において使用されるステンシルマスクの断面形
状を第3図に示す。即ち、Si或は適宜の金属からなるス
テンシル部13のうちパターンを形成する部分14は薄膜化
しておき、適宜の孔あけ手段例えばエッチング法、カッ
ティング法等により任意のパターンが形成される。又形
成されるパターンは1セル分のみでなく、数セル分を一
グループとして形成したものであっても良い。
FIG. 3 shows a cross-sectional shape of a stencil mask used in the present apparatus. That is, a portion 14 of the stencil portion 13 made of Si or an appropriate metal, on which a pattern is to be formed, is thinned, and an arbitrary pattern is formed by an appropriate drilling means such as an etching method and a cutting method. The pattern to be formed is not limited to one cell, but may be a pattern in which several cells are formed as one group.

パターン部分14はアパーチャ選択用デフレクター4で
電子が照射できる部分であるならばマスク上のどの位置
に形成されていても良い。
The pattern portion 14 may be formed at any position on the mask as long as the portion can be irradiated with electrons by the aperture selecting deflector 4.

処で、かかるステンシル方式の露光装置にあっては使
用されるパターンの品質が特に重要であり、ウェハに露
光した後で検査してパターンの欠点や欠陥が見つけられ
ても膨大な製品が既に作られてしまっているため経済的
損失は大きくなる。然しながら既存の方法においては、
厳密にパターン検知を行おうとすれば、ウェハ上に露光
された実パターンそのものを検査する必要がある。しか
し近年、パターンサイズが微細化し、従来の光学的手段
による検査が困難になってきている。
However, in such a stencil type exposure apparatus, the quality of the pattern used is particularly important, and even if defects are found in the pattern after the wafer is exposed and inspected, a huge number of products have already been manufactured. The economic losses are large because they have been lost. However, in the existing method,
To perform strict pattern detection, it is necessary to inspect the actual pattern itself exposed on the wafer. However, in recent years, the pattern size has become finer, and it has become difficult to perform inspection using conventional optical means.

一方かかる露光方式においてはパターンを有するマス
ク面はビームにより直接照射されるためマスク面上でパ
ターンの変化や欠陥が生じる可能性があり、更には、マ
スクの移動、取り付け中にごみが付着するとか、ビーム
の熱によりパターン部分が発熱して溶融欠落してしまう
という欠点も生じる可能性がある。然しながら従来の装
置においては実際に試料(ウェハ)上に転写したパター
ンを検査しなければかかる欠点を見出すことは困難であ
った。
On the other hand, in such an exposure method, the mask surface having the pattern is directly irradiated by the beam, so that the pattern may be changed or a defect may occur on the mask surface. Also, there is a possibility that the pattern portion generates heat due to the heat of the beam and is melted and lost. However, in the conventional apparatus, it is difficult to find such a defect unless the pattern actually transferred onto the sample (wafer) is inspected.

従って、検査に時間がかかる他、マスクを取り出して
調べる場合にはいちいち真空状態を破壊して作業しなけ
ればならず作業工数が増加するため検査に要するコスト
は著しく高いものとなっていた。又マスクの欠陥を発見
するのに時間がかかるため、歩留りを大幅に低下させ、
生産コストの増加を来すという問題もあった。
Therefore, it takes a long time for the inspection, and when the mask is taken out and inspected, the operation must be performed by breaking the vacuum state each time, and the number of operation steps is increased, so that the cost required for the inspection is extremely high. Also, because it takes time to find mask defects, the yield is greatly reduced,
There was also the problem of increasing production costs.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

本発明は上記した従来技術特にステンシル方式による
パターン形成を行う露光装置においてマスクパターンの
欠点を検査するのに複雑な手段を採用せざるを得ず又時
間がかかるという欠点を改良し、簡単な構造で操作が平
易な検出手段を採用するということにより、マスクパタ
ーンの欠点を極めて短時間に容易に検出出来、検査工程
のコストを大幅に低減せしめると同時に半導体素子の生
産性を向上することの出来るパターン露光装置及びマス
ク検査方法を提供するものである。
The present invention improves the above-mentioned prior art, especially the exposure apparatus for forming a pattern by the stencil method, in which a complicated means has to be adopted for inspecting the defect of the mask pattern and it takes a long time to improve the defect. By adopting a detection means that is easy to operate, the defect of the mask pattern can be easily detected in a very short time, and the cost of the inspection process can be greatly reduced, and at the same time, the productivity of the semiconductor device can be improved. An object of the present invention is to provide a pattern exposure apparatus and a mask inspection method.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上述した従来技術の課題を解決するため、本発明の基
本形態によれば、荷電粒子ビームを、特定パターンの透
過孔を有するマスク板の該透過孔を通過させて成形した
後、ウェハ上の所定位置に照射して露光を行うパターン
露光装置において、前記荷電粒子ビームを前記マスク板
上で走査するためのビーム走査手段と、該マスク板の近
傍に設けられ、該ビーム走査による該荷電粒子ビームの
照射により該マスク板から放出される放射物を検出する
ための放射物検出手段と、該放射物検出手段の出力に基
づいて前記マスク板の透過孔の画像を生成するための画
像生成手段とを有することを特徴とするパターン露光装
置が提供される。
In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, according to the basic mode of the present invention, a charged particle beam is formed by passing through a transmission hole of a mask plate having a transmission hole of a specific pattern, and then forming a predetermined beam on a wafer. In a pattern exposure apparatus that irradiates a position to perform exposure, a beam scanning means for scanning the charged particle beam on the mask plate, and is provided near the mask plate, and the charged particle beam is scanned by the beam scanning. A radiation detecting means for detecting a radiation emitted from the mask plate by irradiation, and an image generating means for generating an image of a transmission hole of the mask plate based on an output of the radiation detecting means. There is provided a pattern exposure apparatus characterized by having:

また、本発明の他の形態によれば、荷電粒子ビーム
を、特定パターンの透過孔を有するマスク板の該透過孔
を通過させて成形した後、ウェハ上の所定位置に照射し
て露光を行うパターン露光装置における該マスク板の検
査方法であって、該パターン露光装置内で前記荷電粒子
ビームを前記マスク板上で走査し、該走査による該荷電
粒子ビームの照射により該マスク板から放出される放射
物を検出し、該検出された結果に基づいて前記マスク板
の透過孔の画像を生成し、該生成された画像に基づいて
該マスク板の透過孔のパターンを検査することを特徴と
するマスク検査方法が提供される。
According to another embodiment of the present invention, a charged particle beam is formed by passing through a transmission hole of a mask plate having a transmission hole of a specific pattern, and then is irradiated to a predetermined position on a wafer to perform exposure. A method for inspecting the mask plate in a pattern exposure apparatus, wherein the charged particle beam is scanned on the mask plate in the pattern exposure apparatus, and the charged particle beam is emitted from the mask plate by the irradiation of the charged particle beam by the scanning. Detecting a radiation object, generating an image of the transmission hole of the mask plate based on the detected result, and inspecting a pattern of the transmission hole of the mask plate based on the generated image. A mask inspection method is provided.

即ち本発明は、ステンシルマスク等が荷電粒子ビーム
を照射されると二次電子、反射電子或は幅射熱等の放射
物を放出することを利用してそれ等放射物を検出する手
段を当該露光装置の真空チャンバー内に設けることによ
ってオンマシンでマスク上のパターンの状態を検査する
ことが出来るのである。
That is, the present invention relates to a means for detecting such radiated substances by using a stencil mask or the like that emits radiated substances such as secondary electrons, reflected electrons, or wide radiation when irradiated with a charged particle beam. By providing the mask in the vacuum chamber of the exposure apparatus, the state of the pattern on the mask can be inspected on-machine.

より具体的には、該露光装置の露光操作を一時的に中
断し、例えば電子銃から発射される荷電粒子ビームをビ
ーム径変更手段等によりそのビーム径をマスクに設けた
パターンの孔の幅又は径に等しいかそれよりも小さくな
し、即ち該ビーム径がパターン孔中を何らの障害なしに
移動可能となるようにし、別に設けたビーム偏光手段を
用いてビームを該パターンの全体に亘って走査させ、そ
の時にビームがマスク部分に照射された時とパターンの
孔部分を透過する時とで該マスクから放射される放射物
が異ることを利用してその放射物の量を検出器で検出
し、その結果を適宜の表示手段例えば該ビーム偏向手段
の走査に同期して作動するテレビのブラウン管にSEM像
として表示することによってパターンの欠点を検査する
ことが出来る。
More specifically, the exposure operation of the exposure apparatus is temporarily interrupted, and for example, a charged particle beam emitted from an electron gun is irradiated with a beam diameter by a beam diameter changing means or the like. Not less than or equal to the diameter, i.e. the beam diameter can be moved through the pattern aperture without any obstruction, and the beam is scanned over the pattern using a separate beam polarizing means. At that time, the amount of the radiated substance is detected by the detector by utilizing the fact that the radiated substance radiated from the mask is different between when the beam is irradiated on the mask part and when the beam passes through the hole part of the pattern. Then, by displaying the result as an SEM image on an appropriate display means, for example, a cathode ray tube of a television which operates in synchronization with the scanning of the beam deflecting means, the defect of the pattern can be inspected.

〔作 用〕(Operation)

本発明においては上記したように、ビーム照射によっ
てマスクから放出される放射物の量が、マスク部分にビ
ームが照射された時とマスクに設けたパターンの透過孔
をビームが透過した時とで異なることを利用し、ビーム
走査手段でマスクのパターンを走査しながら該放射物を
検出し、これをSEM画像として表示手段上に表示するも
のであるから、該露光装置を開放することなくパターン
の検査を行うことが出来、又オンマシン上でかつ露光工
程の間に検査を実行しうるので、検査が早期にかつ簡単
に行えるので工程管理上有利である。
In the present invention, as described above, the amount of radiation emitted from the mask by beam irradiation differs between when the beam is irradiated on the mask portion and when the beam passes through the transmission hole of the pattern provided in the mask. By using this, the radiant is detected while scanning the mask pattern by the beam scanning means, and this is displayed on the display means as an SEM image, so that the pattern inspection can be performed without opening the exposure apparatus. Can be performed, and the inspection can be performed on-machine and during the exposure process, so that the inspection can be performed early and easily, which is advantageous in process management.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明を実施例の形で更に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.

第1図は、本発明に係る微細パターン露光装置の1実
施例を示した図であり、密閉された真空チャンバー(マ
スクチャンバー)19内に、電子銃1,ビーム径変更用偏向
器26,ビーム集束手段17,ビーム成形アパーチャ2,微小開
口2′などが設けられ、さらに、その下方部に設けられ
たステンシルマスク5に形成されたパターン透過孔をビ
ームで走査せしめるための走査用偏向手段(コイル)18
が設けられている。さらに、ステンシルマスク5の下方
部には、パターン透過孔を通過したビームをウェハ(図
示せず)上に集束させるための集束レンズ17′が設けら
れている。ビーム径変更用偏向器26により、ビームを微
小開口2′にふりこむことにより、ステンシルマスク5
上におけるビーム径を、検査しようとするマスクに設け
たパターン幅域は径と同一又はそれ以下となるように調
整する。
FIG. 1 is a view showing one embodiment of a fine pattern exposure apparatus according to the present invention, in which an electron gun 1, a beam diameter changing deflector 26, a beam A focusing means 17, a beam shaping aperture 2, a minute aperture 2 ', etc. are provided. Further, a scanning deflection means (coil) for scanning a pattern transmission hole formed in a stencil mask 5 provided below the beam with a beam. ) 18
Is provided. Further, below the stencil mask 5, a converging lens 17 'for converging the beam passing through the pattern transmission hole onto a wafer (not shown) is provided. The beam is deflected into the minute aperture 2 'by the beam diameter changing deflector 26 so that the stencil mask 5
The upper beam diameter is adjusted so that the pattern width area provided on the mask to be inspected is equal to or smaller than the diameter.

本実施例における該ビーム径変更手段としては、ビー
ム成形アパーチャ2と並べて配置された微小開口2′、
及び該微小開口2′にビームをふりこむためのビーム偏
向器26とにより構成される。該ビーム径変更手段は、ビ
ーム径を検査しようとするマスク5に設けたパターンの
幅域は径と同一又はそれ以下となるようにビームの断面
積を調整するものである。つまりビームの径が検査しよ
うとするパターン透過孔の最小部分の幅或は径より小さ
くしておき、ビームでパターンを走査した時にビームが
マスク本体を照射する時とパターン内を透過する時とで
マスクからの放射物の放射状態に差が生じるようにし、
特にその境界部で差が大きくなるようになるのでパター
ンの認識が出来るようになる。なお、電子レンズによ
り、電子ビームを第1ビーム成形アパーチャ上で収束
し、これを走査させることにより電子ビーム露光装置の
焦点合わせをする方法がすでに特許出願(昭53−3974
9)されている。この方法では収束後のビームスポット
の電流密度が非常に大きくなり、アパーチャ基板部が溶
融するといった問題があった。ところが本方式によれ
ば、電流密度をかえずに、ステンシルマスク上を走査す
るための微小ビームを作ることができ、マスク基板溶融
の問題は生じない。尚、ビーム径を透過孔の大きさより
小さくする別の理由としては、透過孔の形状をSEM像と
して見ようとするのが、本発明のポイントであるのでビ
ーム径が透過孔の大きさと同程度あるいは透過孔の大き
さより大きい場合、SEM像には、ビーム断面形状の影響
があらわれ、本当に見たい透過孔形状があらわれなくな
るからである。
As the beam diameter changing means in the present embodiment, a minute aperture 2 ′ arranged side by side with the beam shaping aperture 2,
And a beam deflector 26 for introducing a beam into the minute aperture 2 '. The beam diameter changing means adjusts the sectional area of the beam so that the width of the pattern provided on the mask 5 whose beam diameter is to be inspected is equal to or smaller than the diameter. In other words, the beam diameter should be smaller than the width or diameter of the minimum portion of the pattern transmission hole to be inspected, so that the beam irradiates the mask body when scanning the pattern with the beam and when the beam passes through the pattern. So that there is a difference in the radiation state of the radiation from the mask,
In particular, since the difference becomes large at the boundary, the pattern can be recognized. A method of focusing an electron beam exposure apparatus by converging an electron beam on a first beam shaping aperture by an electron lens and scanning the electron beam has already been applied for a patent (1973-3974).
9) Has been. In this method, there is a problem that the current density of the beam spot after convergence becomes very large, and the aperture substrate is melted. However, according to this method, a minute beam for scanning on the stencil mask can be formed without changing the current density, and the problem of mask substrate melting does not occur. Another reason for making the beam diameter smaller than the size of the transmission hole is to try to view the shape of the transmission hole as an SEM image, which is the point of the present invention, so that the beam diameter is about the same as the size of the transmission hole or If the size is larger than the size of the transmission hole, the influence of the beam cross-sectional shape appears on the SEM image, and the shape of the transmission hole that one really wants to see does not appear.

次に本実施例における走査用偏向手段18は、例えば第
4図に例示するように、径が縮小されたビーム16がパタ
ーンの透過孔20をくまなく走査するよう作動するもので
あり、偏向手段のコイルに交流電流を一定の制御プログ
ラムに従って流すことによりビームとその走査軌跡21に
沿って走査させるものである。
Next, as shown in FIG. 4, for example, the scanning deflecting means 18 in this embodiment operates so that the beam 16 having a reduced diameter scans the transmission holes 20 of the pattern. An AC current is caused to flow along the scanning locus 21 by passing an alternating current through the coil according to a predetermined control program.

この際ビームの走査は所定のパターン1個のみを走査
するようにしても良く又、同一もしくは互いに異なる複
数のパターンをまとめて走査するようにしてもよい。
At this time, the scanning of the beam may be performed by scanning only one predetermined pattern, or may be performed by scanning a plurality of identical or different patterns collectively.

走査の範囲を狭くしておくと後述する画像の表示に際
しその部分が拡大されることになる。該偏向手段は検査
工程を実行しない時は第2図におけるアパーチャ選択用
デフレクターと同じように選択されたパターン6のみビ
ームを偏向せしめる偏向器として作動しうることは云う
までもない。
If the scanning range is narrowed, that portion will be enlarged when displaying an image described later. Needless to say, the deflecting means can operate as a deflector for deflecting only the selected pattern 6 in the same manner as the aperture selecting deflector in FIG. 2 when the inspection step is not performed.

次に本実施例においては、マスクチャンバー19内のス
テンシルマスク5の近傍に放射物検出器を設けるもので
ある。この放射物検出器は、上記したように荷電粒子ビ
ームがマスクに衝突した時に反射電子或は二次電子、が
該マスクから放射され又熱幅射もマスクより放射される
のでそのいづれかを検出する能力を有するものであれば
如何なるものであっても良い。
Next, in the present embodiment, a radiation detector is provided near the stencil mask 5 in the mask chamber 19. This radiant detector detects either reflected or secondary electrons emitted from the mask when the charged particle beam collides with the mask and thermal radiation is also emitted from the mask as described above. Any device having the ability may be used.

上記の反射電子と二次電子とは一般にエネルギーの程
度により区分されておりエネルギーが2〜5eVのものを
二次電子、又20〜30keVのものを反射電子と云ってい
る。反射電子を検出しようとする場合、該反射電子は指
向性が強いため特定の位置に検出器を配置しておくこと
が望ましい。第1図においてBで示される部分は、この
反射電子を検出するのに好ましい検出器の配置位置を示
している。一方二次電子を検出しようとする場合、二次
電子は一般に真空チャンバー19内に充満する性質がある
ため検出器の配置位置は特に特定されるものではなくマ
スク5の近傍であればどこでもよく前記した反射電子検
出器の位置であってもよく又第1図中Aと表示した処に
設けるものであっても良い。二次電子検出器は例えばフ
ォトマル24を主体に構成され、その前面部に螢光物質面
23と10kV程度の電圧が印加されるひき込み電極25が併設
されていることが好ましい。かかる構成をとることによ
りビームがマスク上を走査されている間上記放射物を絶
えず検出しておくため、ビームがパターンの境界にぶつ
かった時放射物の量が大きく変化するため、この変化を
適宜の情報として例えば検出器の電圧変化として変換
し、該偏向手段と同期して走査されるテレビ画面に供給
すれば、パターンのSEM画像が表示される。従ってこのS
EM画像を目視で検査することによりパターンの欠点、良
否を容易に識別することが出来る。前記したように、ビ
ームの走査範囲を狭めることによりパターンのSEM像は
テレビ画面上に拡大して表示されるので、詳細な検査の
際有効となる。
The above-mentioned reflected electrons and secondary electrons are generally classified according to the degree of energy, and those having an energy of 2 to 5 eV are called secondary electrons, and those having an energy of 20 to 30 keV are called reflected electrons. When attempting to detect backscattered electrons, the backscattered electrons have strong directivity, and it is therefore desirable to arrange a detector at a specific position. The portion indicated by B in FIG. 1 indicates a preferable position of the detector for detecting the reflected electrons. On the other hand, when secondary electrons are to be detected, the position of the detector is not particularly specified because the secondary electrons generally have a property of filling the inside of the vacuum chamber 19, and may be anywhere near the mask 5. The position of the backscattered electron detector may be used, or it may be provided at a location indicated by A in FIG. The secondary electron detector is mainly composed of, for example, a photomultiplier 24, and a fluorescent substance surface is provided on the front surface thereof.
It is preferable that a sink electrode 25 to which 23 and a voltage of about 10 kV are applied is provided in parallel. By adopting such a configuration, the radiation is constantly detected while the beam is scanned on the mask.When the beam hits the boundary of the pattern, the amount of the radiation changes greatly. Is converted as, for example, a voltage change of a detector and supplied to a television screen scanned in synchronization with the deflecting means, an SEM image of the pattern is displayed. Therefore this S
By visually inspecting the EM image, it is possible to easily identify the defect and the quality of the pattern. As described above, since the SEM image of the pattern is enlarged and displayed on the television screen by narrowing the beam scanning range, it is effective for detailed inspection.

本発明では既に上述したように、実際のウェハへのパ
ターン露光工程とパターン検査工程とを兼用しうるもの
であるから、露光工程を実行するプログラムの中に適宜
パターン検査工程を実行するサブルーチンを挿入してお
くことによって、例えば1つのパターンを露光しようと
する時、露光工程開始直前或は露光工程中適宜の間隔で
当該パターンの検査を実行してパターンの欠点の有無を
確認することも出来るので、検査が容易で短時間に正確
に実行出来、検査に要する工数を極めて少く出来る。従
って得られる半導体の品質は向上し又生産コストも低減
せしめることが出来る。
In the present invention, as described above, since the pattern exposure step on the actual wafer and the pattern inspection step can be used simultaneously, a subroutine for appropriately executing the pattern inspection step is inserted into the program for executing the exposure step. By doing so, for example, when one pattern is to be exposed, the pattern can be inspected immediately before the start of the exposure step or at an appropriate interval during the exposure step to check whether there is a defect in the pattern. Inspection is easy, can be performed accurately in a short time, and the number of steps required for the inspection can be extremely reduced. Therefore, the quality of the obtained semiconductor can be improved and the production cost can be reduced.

〔効 果〕(Effect)

本発明においては、パターンの検査を簡単にかつ短時
間で正確に実行出来る他、上記したように露光装置内に
パターンを載置したまま露光装置の真空状態を被らずに
検査モニター出来るので検査に要する工数の低下と装置
の信頼性が大幅に向上する。更に本発明では検査対象が
ウェハ上の露光パターンより、約100倍大きいマスクパ
ターンであり、またくりかえし部の基本となる比較的単
純なパターンであるため、検査結果の良否判定が格段に
容易であり、この部分の無欠陥性が保証されれば、転写
結果にも、基本パターン異常による欠陥が生じない。
In the present invention, the inspection of the pattern can be performed easily and accurately in a short time. In addition, as described above, the inspection can be performed without placing the pattern in the exposure apparatus and without subjecting the exposure apparatus to a vacuum state. And the reliability of the device is greatly improved. Furthermore, in the present invention, since the inspection target is a mask pattern that is about 100 times larger than the exposure pattern on the wafer, and is a relatively simple pattern that is the basis of the repeated portion, it is much easier to judge the quality of the inspection result. However, if the defect-freeness of this portion is guaranteed, the transfer result does not cause a defect due to the abnormality of the basic pattern.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係る微細パターン露光装置のパターン
検査部の1例を拡大して示した図である。 第2図は従来のパターン露光装置の例を示す概略図であ
る。 第3図は従来のパターン露光装置に使用されるステンシ
ルマスクの断面図である。 第4図は本発明におけるパターン露光装置におけるビー
ム走査方法を説明する図である。 1……電子銃、 2……ビーム整形アパーチャ、 2′……微小開口 3,3′レンズ(集束レンズ)、 4……アパーチャ選択用デフレクター、 5……ステンシルマスク、 6……基本パターン、 7……可変矩形用アパーチャ、 8……アパーチャ選択デフレクター調整用マークパター
ン、 9……縮小レンズ、10……投影レンズ、 11……偏向コイル、12……ウェハ、 13……ステンシル部、14……パターン形成部、 16……マスク走査用ビーム、 16′……露光用ビーム、 17……ビーム集束手段、 17′……集束レンズ、 18……偏向手段(コイル)、 19……真空チャンバー(マスクチャンバー)、 20……パターン開孔部、 21……走査軌跡、 23……螢光面、24……フォトマル、 25……ひき込み電極、 26……ビーム径変更用偏向器。
FIG. 1 is an enlarged view of an example of a pattern inspection section of a fine pattern exposure apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a schematic view showing an example of a conventional pattern exposure apparatus. FIG. 3 is a sectional view of a stencil mask used in a conventional pattern exposure apparatus. FIG. 4 is a view for explaining a beam scanning method in the pattern exposure apparatus according to the present invention. 1 ... Electron gun, 2 ... Beam shaping aperture, 2 '... Micro aperture 3,3' lens (focusing lens), 4 ... Deflector for aperture selection, 5 ... Stencil mask, 6 ... Basic pattern, 7 ...... Aperture for variable rectangle, 8 ... Mark pattern for aperture selection deflector adjustment, 9 ... Reduction lens, 10 ... Projection lens, 11 ... Deflection coil, 12 ... Wafer, 13 ... Stencil part, 14 ... Pattern forming unit, 16: Mask scanning beam, 16 ': Exposure beam, 17: Beam focusing means, 17': Focusing lens, 18: Deflection means (coil), 19: Vacuum chamber (mask) Chamber), 20 pattern opening, 21 scanning locus, 23 phosphor screen, 24 photomultiplier, 25 sink electrode, 26 beam deflector for changing beam diameter.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】荷電粒子ビームを、特定パターンの透過孔
を有するマスク板の該透過孔を通過させて成形した後、
ウェハ上の所定位置に照射して露光を行うパターン露光
装置において、 前記荷電粒子ビームを前記マスク板上で走査するための
ビーム走査手段と、該マスク板の近傍に設けられ、該ビ
ーム走査による該荷電粒子ビームの照射により該マスク
板から放出される放射物を検出するための放射物検出手
段と、該放射物検出手段の出力に基づいて前記マスク板
の透過孔の画像を生成するための画像生成手段とを有す
ることを特徴とするパターン露光装置。
After a charged particle beam is formed by passing through a transmission hole of a mask plate having transmission holes of a specific pattern,
In a pattern exposure apparatus for performing exposure by irradiating a predetermined position on a wafer, a beam scanning means for scanning the charged particle beam on the mask plate, provided near the mask plate, Radiant detecting means for detecting a radiant emitted from the mask plate by irradiation of the charged particle beam, and an image for generating an image of a transmission hole of the mask plate based on an output of the radiant detecting means A pattern exposure apparatus comprising: a generating unit.
【請求項2】前記マスク板上で走査される荷電粒子ビー
ムのビーム径を前記透過孔の最小幅以下に絞るためのビ
ーム径変更手段を有することを特徴とする請求項1記載
のパターン露光装置。
2. A pattern exposure apparatus according to claim 1, further comprising a beam diameter changing means for narrowing a beam diameter of the charged particle beam scanned on said mask plate to a value smaller than a minimum width of said transmission hole. .
【請求項3】前記画像生成手段は、前記放射物検出手段
の出力信号と前記ビーム走査手段に印加する信号とを同
期させて前記マスク板の透過孔の画像を生成することを
特徴とする請求項1又は2記載のパターン露光装置。
3. The image generating means generates an image of a transmission hole of the mask plate by synchronizing an output signal of the radiation detecting means with a signal applied to the beam scanning means. Item 3. The pattern exposure apparatus according to Item 1 or 2.
【請求項4】荷電粒子ビームを、特定パターンの透過孔
を有するマスク板の該透過孔を通過させて成形した後、
ウェハ上の所定位置に照射して露光を行うパターン露光
装置における該マスク板の検査方法であって、 該パターン露光装置内で前記荷電粒子ビームを前記マス
ク板上で走査し、該走査による該荷電粒子ビームの照射
により該マスク板から放出される放射物を検出し、該検
出された結果に基づいて前記マスク板の透過孔の画像を
生成し、該生成された画像に基づいて該マスク板の透過
孔のパターンを検査することを特徴とするマスク検査方
法。
4. After forming the charged particle beam by passing through the transmission holes of a mask plate having transmission holes of a specific pattern,
A method of inspecting a mask plate in a pattern exposure apparatus that performs exposure by irradiating a predetermined position on a wafer, wherein the charged particle beam is scanned on the mask plate in the pattern exposure apparatus, and the charging is performed by the scanning. A radiation emitted from the mask plate by the irradiation of the particle beam is detected, an image of a transmission hole of the mask plate is generated based on the detected result, and an image of the mask plate is generated based on the generated image. A mask inspection method characterized by inspecting a pattern of a transmission hole.
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