JP4629207B2

JP4629207B2 - マスク検査装置

Info

Publication number: JP4629207B2
Application number: JP2000321062A
Authority: JP
Inventors: 皓張
Original assignee: Holon Co Ltd
Current assignee: Holon Co Ltd
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2020-10-20
Also published as: JP2002131887A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクの検査を行うマスク検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フォトマスクの欠陥の検査は、光学顕微鏡を用いて欠陥を観察することで行っていた。ウェハの高集積化、微細化が進むに伴い、フォトマスク上のパターンもますます微細化し、光学顕微鏡ではもはやその分解能を越えてしまい欠陥の観察が不可となってきた。このため、より波長の短かい電子ビームを用いた走査型電子顕微鏡によるフォトマスクの欠陥の検査が行われるようになってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フォトマスクの材質は電気絶縁性の石英ガラスが通常用いられ、静電気を帯びやすい性質のものである。そのため、走査型電子顕微鏡では、二次電子の発生率は１に近い加速電圧を使用することにより、電子ビームによる帯電を抑えて、像観察を行う。しかし、前工程のエッチングなどの際に、フォトマスク表面に電荷が付着し帯電する。
【０００４】
このような帯電は、フォトマスクを大気中に取り出すことによって、部分的に緩和されるが、一部は残る。このようなフォトマスクを走査型電子顕微鏡で（フォトマスクを）高分解能で観察するときにドリフトやコントラストの変化が生じてしまい、正確に検査したり測長したりすることが困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決するため、マスクがチャンバーに搬送される直前のサブチャンバーでプラズマを発生させて静電気の除去を行った後にチャンバーに搬入し、マスクなどの静電気を除去してドリフトがなくかつコントラスト変動のない良質の画像の生成を実現することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
図１を参照して課題を解決するための手段を説明する。
図１において、サブチャンバー１は、マスク１３を搬送して予備排気する容器であって、ここでは、ベルジャー２を真空的に接続したものである。
【０００７】
ベルジャー２は、非導電性の真空容器であって、外部に設けたコイルあるいは電極から内部に高周波電力を供給して残留ガスをプラズマ化するためのものである。
メインチャンバー１１は、マスク１３を搬入して電子ビームを照射しつつ面走査してその拡大像を生成させるための容器である。
【０００８】
次に，動作を説明する。
フォトマスク１３を大気中から搬送して予備排気するサブチャンバー１を設け、当該サブチャンバー１に真空的に接続したベルジャー２の外側にコイルあるいは電極を設けて内部に高周波電力を放射して残留ガスをプラズマ化し、サブチャンバー１に搬送されているマスク１３上の電荷を中和した後に、マスク１３をサブチャンバー１からメインチャンバー１１に搬入して観察位置に設定するようにしている。
【０００９】
この際、プラズマを発生させる容器であるベルジャー２は、非導電性の真空容器で作成してサブチャンバー１に真空的に接続した構造を持ち、当該真空容器の外側に設けたコイルあるいは電極から高周波電力を当該真空容器の内部に放射して残留気体をプラズマ状態に励起するようにしている。
【００１０】
従って、マスク１３がメインチャンバ１１に搬入される直前のサブチャンバー１でプラズマを発生させて静電気の除去を行った後にメインチャンバー１１に搬入することにより、マスク１３の静電気を除去してドリフトがなくかつコントラスト変動のない良質の画像（走査型電子顕微鏡像）の生成を実現することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、図１から図３を用いて本発明の実施の形態および動作を順次詳細に説明する。
図１は、本発明のシステム構成図を示す。
【００１２】
図１において、サブチャンバー１は、マスク１３を搬送して予備排気する容器であって、ここでは、ベルジャー２を真空的に接続したりするものである。
ベルジャー２は、非導電性の真空容器であって、外部に設けた電極４から内部に高周波電力を供給して残留ガスをプラズマ化するためのものである。電極４は、コイルや平板上の電極であって、非導電性の真空容器（例えばガラス容器）の外部から内部に高周波電力を放射するためのコイルあるいは電極である。
【００１３】
高周波電源３は、電極４に高周波電流を流してベルジャー２の内部に高周波電力を放射して残留ガスをプラズマ化するための電源である。
バルブ５は、大気とサブチャンバー１との間の真空仕切り弁である。
バルブ６は、サブチャンバー１内に大気を導入したり，遮断したりするバルブである。
【００１４】
バルブ７は、ロータリポンプ１５とサブチャンバー１との間に設け、サブチャンパー１とロータリポンプ１５とを接続して予備排気するためのバルブである。
バルブ８は、ターボポンプ９とロータリポンプ１５との間に設け、ターボポンプ９で圧縮された気体を排気するためのものである。
【００１５】
ターボポンプ９は、サブチャンバー１を高真空に排気するポンプである。
バルブ１０は、サブチャンバー１とターボポンプ９との間に設け，サブチャンバー１を高真空に排気するためのものである。
メインチャンバ−１１は、マスク１３を観察位置に搬入し、図示外の電子銃から放出されて縮小された電子ビームで面走査し、そのときに放出された２次電子を検出して２次電子像を表示させるための容器である。
【００１６】
バルブ１２は、サブチャンバー１１とメインチャンバー１１との間の仕切り弁である。
プラズマ１３は、高周波電極によって残留ガスがプラズマ化されたものであって、マスク１３上の電荷を中和するためのものである（図２参照）。
【００１７】
搬送アーム１４は、マスク１３を搬送するものである。
ロータリポンプ１５は、予備排気するポンプである。
次に、動作を説明する。
（１）バルブ１２およびバルブ１０を閉状態、バルブ６を開状態にして大気をサブチャンバー１内に導入した後（大気状態にした後）、バルブ５を開いてマスク１３を搬送アーム１４に載せてサブチャンバー１内の図示の位置に搬送する。
【００１８】
（２）バルブ５およびバルブ６を閉状態にし、バルブ７を開状態にして、ロータリポンプ１５でサブチャンバー１およびベルジャー２内を予備排気する。
（３）圧力が１Ｔｏｒｒ以下になったら、バルブ７を閉状態にして、バルブ８とバルブ１０を開状態にして、ターボポンプ９で更にサブチャンバー１内を真空排気する。
【００１９】
（４）（３）の状態で圧力が２０ｍｍＴｏｒｒ位になったら、高周波電源３をＯＮにして、電極４からベルジャー２内に高周波電力を放射して残留ガスをプラズマ化してプラズマ１８を発生させる。
（５）（４）で発生されたプラズマ１８は、しばらくしてサブチャンパー１内に広がる。約１秒間、圧力は約５ｍｍＴｏｒｒ位になったときに、高周波電源３をＯＦＦにする。これにより、マスク１３の表面にプラズマが覆って当該マスク１３上の電荷を中和して当該電荷を消去する（図２の説明参照）。
【００２０】
（６）次に、バルブ１２を開状態にし、メインチャンバー１１に電荷を消去した後のマスク１３を搬入して図示外の試料移動台に固定して観察位置に配置し、搬送アーム１４をサブチャンバー１に戻してバルブ１２を閉状態にする。
（７）（６）の状態でメインチャンバー１１を高真空排気しつつ、細く絞った電子ビームでマスク１３を平面走査してそのときに放出された２次電子を検出してマスク１３の高分解能の２次電子画像を表示し、マスク１３の欠陥などを検査する。
【００２１】
以上のように、マスク１３をサブチャンバー１内で予備排気している最中のプラズマ化に適した圧力になったときに高周波電源３をＯＮにしてプラズマ１８を発生させてマスク１３の表面を覆って当該マスク１３の表面の電荷を中和して消去した後、メインチャンバー１１に電荷を中和した後のマスク１２を搬入して試料移動台に固定して拡大した２次電子像を観察することにより、マスク１３の交換操作の途中で自動的にマスク１３の電荷をプラズマ１８で中和して消去した直後にメインチャンバーに搬入して２次電子像を形成させるため、マスク１３の電荷を確実かつ観察の直前に中和して消去でき、従来のマスク１３の帯電による２次電子観察時の２次電子像のドリフトやコントラストの変動を除去することが可能となる。
【００２２】
図２は、本発明のプラズマによる静電気除去の説明図を示す。
図２において、マスク１３上の静電気１６は、マスク１３上に細く絞った電子ビームを平面走査してそのときに当該マスク１３の表面から放出された２次電子を検出して表示した２次電子像について、ドリフトの発生やコントラストの変動の原因となるものである。
【００２３】
荷電粒子１７は、既述した残留ガスがプラズマ化されて発生したプラズマ１８であって、ここでは、正電気を帯びた○＋（例えば正イオン）および負電気を帯びた○−（例えば電子）の両者の混在したものである。
以上のように、マスク１３の表面に静電気１６があると、プラズマ化された荷電粒子１７を構成する正電気を帯びた○＋（例えば正イオン）あるいは負電気を帯びた○−（例えば電子）のうちの、当該静電気１６の反対の極性のものが図示の矢印のように結合し、中和されて静電気１６が消去される。図中では、マスク１３上の静電気１６として、正の電気のみが示されているが、負の電気が帯電したときは荷電粒子１７中の正の電気のものによって中和される。これらにより、マスク１３の表面に正の電荷あるいは負の電荷を持つ静電気１６のいずれが帯電しても荷電粒子１７によって中和されて消去されることとなる。
【００２４】
また、高周波電源３をＯＮにするのは、サブチャンバー１１が排気され、ある真空エリアを通過するときだけであって、この間のみプラズマが発生されてマスク１３上の電荷の除電（中和）を行うため、スループットに全く影響しない（電荷の除電のために特別の時間を必要としなく、スループットに全く影響しない）。
【００２５】
また、電極４は大気中に設け、当該電極４からベルジャー２内の低圧の残留ガスを高周波電力で励起してプラズマを発生させるため、当該電極４からコンタミの発生がなく、更に、低圧で短かい時間でマスク１３上の静電気の除去を行うたため、マスク１３にダメージを与えることを避けることができる。
【００２６】
図３は、本発明の説明図を示す。
図３の（ａ）はプラズマによる静電気除去（有）の２次電子画像を示し、図３の（ｂ）はプラズマによる静電気除去（無）の２次電子画像を示す。試料は、フォトマスクであって、”Ｈ”は、石英上のクロムパターンである。図３の（ｂ）の２次電子画像は静電気により生じたドリフトのある写真で、”Ｈ”形状の測長は困難である。図３の（ａ）の２次電子画像は静電気を除去した画像であって、シャープ、かつ一様なエッジが見える正常な画像である。両者の写真を見て判明するように、本願発明によるマスク１３上の静電気の除去（中和）を行うことで、図３の（ａ）のような帯電によるドリフトやコントラストの変動のないシャープ、かつ一様なエッジの２次電子画像を確実に得ることが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マスク１３がメインチャンバ１１に搬入される直前のサブチャンバー１でプラズマを発生させて静電気の除去を行った後にメインチャンバー１１に搬入して観察する構成を採用しているため、マスク１３の静電気を除去してドリフトがなくかつコントラスト変動のない良質の画像を確実に生成することが可能となる。これにより、スループットに全く影響を与えることなく、観察の直前のサブチャンバー１でマスク１３上の静電気を確実に除去（中和）してドリフトやコントラスト変動のないシャープかつエッジの綺麗な画像を生成できると共に、測長を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシステム構成図である。
【図２】本発明のプラズマによる静電気除去の説明図である。
【図３】本発明の説明図である。
【符号の説明】
１：サブチャンバー
２：ベルジャー
３：高周波電源
４：電極
５，６，７，８，１０，１２：バルブ
９：ターボポンプ
１１：メインチャンバー
１３：マスク（フォトマスク）
１４：搬送アーム
１５：ロータリポンプ
１６：静電気
１７：荷電粒子

Claims

マスクの検査を行うマスク検査装置において、
マスクを大気中から搬送して予備排気するサブチャンバーと、
上記予備排気されたサブチャンバーに設け、非導電性の真空容器で作成して上記サブチャンバーに真空的に接続した構造を持ち、当該真空容器の外側に設けたコイルあるいは電極から高周波電力を当該真空容器の内部に放射して残留気体をプラズマ状態に励起して
プラズマを発生させて当該サブチャンバーに搬送されているマスク上の電荷を中和するプラズマ発生装置と、
上記マスク上の電荷を中和した後に、当該マスクを上記サブチャンバーからチャンバーに搬送して観察位置に設定する搬送手段と
を備えたことを特徴とするマスク検査装置。