JP4738114B2 - マスク欠陥検査方法 - Google Patents

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Description

本発明は、露光マスクの製造に係り、特にマスク欠陥検査方法に関する。
近年、半導体製造プロセスにおけるフォトリソグラフィ工程での課題が顕著になりつつある。半導体デバイスの微細化が進むにつれ、フォトリソグラフィ工程での微細化に対する要求が高まっている。既に、デバイスの設計ルールは５５ｎｍにまで微細化し、制御しなければならないパターン寸法精度は、５ｎｍ以下と極めて厳しい精度が要求されている。
このような中、露光マスクの欠陥検査も例外ではなく、非常に厳しい精度が求められている。具体的には、露光マスク上で５０ｎｍ程度の大きさの欠陥まで検出しなければならない状況になっている。しかし、従来の紫外線などの光による光欠陥検査装置では、解像力が不足し微小な欠陥を検出できない問題が生じている。そのため、この解像力不足を補うために、解像力が非常に高い電子ビームを用いたＥＢ欠陥検査装置を光欠陥検査装置と併用している。
しかしながら、ＥＢ欠陥検査装置は検査速度が非常に遅く、マスク全面を検査するのに莫大な時間を費やすため、効率よく必要なマスク上の領域だけを検査する手法が望まれている。
なお、特許文献１には、フォトマスク上の欠陥がデバイスの動作に与える影響に応じて、フォトマスク上の検査領域を２つ以上の領域に分割し、この分割した各々の検査領域に対して検査感度設定を行う方法が開示されている。
特開２００２−２４４２７５号公報
本発明の目的は、ＥＢ欠陥検査をしなければならないマスク上の最小限の領域を自動的に検査することを可能にし、高精度の欠陥検査を最小時間で行うマスク欠陥検査方法を提供することにある。
本発明の一形態のマスク欠陥検査方法は、被検査マスクに対して、光を用いた欠陥検査のための光欠陥検査感度を設定し、前記被検査マスクに対して、電子ビームを用いた欠陥検査のためのＥＢ欠陥検査感度を設定し、前記被検査マスクのパターンデータと必要欠陥検査感度に関する情報とを関連付けて欠陥検査データを作成し、前記欠陥検査データと前記光欠陥検査感度を光欠陥検査装置に入力し、前記光欠陥検査感度に関連する前記パターンデータの領域を欠陥検査し、前記欠陥検査データと前記ＥＢ欠陥検査感度をＥＢ欠陥検査装置に入力し、前記ＥＢ欠陥検査感度に関連する前記パターンデータの領域を欠陥検査する。
本発明によれば、ＥＢ欠陥検査をしなければならないマスク上の最小限の領域を自動的に検査することを可能にし、高精度の欠陥検査を最小時間で行うマスク欠陥検査方法を提供できる。
以下、実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る露光マスクの製造工程を示すフローチャートである。以下、図１を基に露光マスクの製造工程を説明する。
まず、ステップＳ１で、デバイスパターンの設計データをＯＰＣ処理し、ステップＳ２で、描画データを作成すると共に、ステップＳ３で、ＯＰＣ処理された設計データに必要欠陥検査レベル情報を付加した欠陥検査データを作成し記憶部に記憶する。
この必要欠陥検査レベル情報は、デバイス設計者が、露光マスク(被検査マスク)上の欠陥がデバイスパターンに与える影響度から決めたものであり、パターンの場所ごとに異なる必要欠陥検査レベルが設定してある。より詳細には、欠陥検査レベルが異なる露光マスク上の領域ごとにパターンデータを分割し、分割された領域ごとに必要な白欠陥検査レベルと黒欠陥検査レベルを設定する。白欠陥とは、本来遮光部が存在する場所にそれが無い欠陥を意味し、黒欠陥とは、光透過部に遮光体が存在している欠陥を指す。
ステップＳ４で、電子ビームレジストを塗布したＡｒＦハーフトーン（ＨＴ）ブランクスを準備する。ステップＳ５で、電子ビームマスク描画装置（ニューフレアテクノロジー社製ＥＢＭ５０００）により、ステップＳ２で作成された描画データを基に、このブランクスに５５ｎｍテクノロジーノードのデバイスパターンを描画する。デバイスパターン領域は露光マスク上で約１００００ｍｍ２である。
次にステップＳ６で、通常の露光マスクの製造工程と同様にベーク処理（ＰＥＢ）を行い、アルカリ現像によりレジストパターンを現像する。続いて、レジストパターンをエッチングマスクにしてＣｒ膜およびＨＴ膜をドライエッチングする。その後、酸素プラズマ処理によりレジストを剥離した後、ウェット洗浄機により洗浄を行う。
ステップＳ７で、この洗浄後のマスクに対して、光欠陥検査装置（東芝機械社製ＭＣ３５００）により欠陥検査を行う。この欠陥検査は、いわゆるＤｉｅ−ｔｏ−Ｄａｔａｂａｓｅ比較検査法であり、光欠陥検査装置にセットされた検査対象の露光マスクを、前述の必要欠陥検査レベル情報を付加した欠陥検査データと比較して検査する。検査に用いる光の波長は２５５ｎｍである。
図２は、光欠陥検査装置及びＥＢ欠陥検査装置の概略構成を示すブロック図である。光欠陥検査装置１（またはＥＢ欠陥検査装置２）には、予め設定した本光欠陥検査装置１（またはＥＢ欠陥検査装置２）で検査するべき光欠陥検査レベル（またはＥＢ欠陥検査レベル）を有する露光マスク上の領域を、必要欠陥検査レベル情報を基に選択して検査する機能を付加してある。
欠陥検査領域選択部１１は、記憶部３の欠陥検査データからパターンデータを読み込む前に、検査しようとしている領域の必要欠陥検査レベル情報を読み込む。欠陥検査領域選択部１１は、その必要欠陥検査レベル情報の値が、予め欠陥検査レベル設定部１２に設定されている検査すべき光（またはＥＢ）欠陥検査レベルにあてはまる場合にのみ、欠陥検査データ３からパターンデータを選択して読み込み、欠陥検査部１３に送る。
欠陥検査部１３は、送られたパターンデータを基に露光マスク上の該パターンデータの領域を欠陥検査する。具体的には、露光マスクに形成されたパターンの画像を取り込み、この画像とパターンデータあるいはパターンデータから得られる比較データとを比較して欠陥検査を行う。
本第１の実施の形態では、光欠陥検査装置の欠陥検査レベル設定部１２にて、表１に示すような光欠陥検査レベル（光欠陥検査感度）を設定した。本光欠陥検査装置では、白欠陥で９０ｎｍ以上、黒欠陥で７０ｎｍ以上の欠陥サイズの必要欠陥検査レベルを有する領域を検査する。
Figure 0004738114
図３に示すように、本露光マスク１０の場合は、結果的に約９０００ｍｍ２の領域が光欠陥検査領域１０１であった。この光欠陥検査装置の検査速度は約２０００ｍｍ２／ｈであるため、４．５時間程度の検査時間を費やした。
光欠陥検査装置による検査が終了した後、ステップＳ８で、検出された欠陥を欠陥修正装置により修正し、本露光マスクを再度洗浄機で洗浄する。
次にステップＳ９で、この洗浄後のマスクに対して、ＥＢ欠陥検査装置により欠陥検査を行う。この欠陥検査も、いわゆるＤｉｅ−ｔｏ−Ｄａｔａｂａｓｅ比較検査法であり、ＥＢ欠陥検査装置にセットされた検査対象の露光マスクを、前述の必要欠陥検査レベル情報を付加した欠陥検査データと比較して検査する。検査には光でなく電子ビームを用い、電子ビームの加速電圧は１５００Ｖである。
また図２に示したように、このＥＢ欠陥検査装置２には、上述した光欠陥検査装置１と同様に、予め設定した本ＥＢ欠陥検査装置２で検査するべきＥＢ欠陥検査レベルを有する露光マスク上の領域を、必要欠陥検査レベル情報を基に選択して検査する機能を付加してある。なおＥＢ欠陥検査レベルの設定は、露光マスクに形成されたパターンを半導体ウェハに露光転写する際に所望のパターン寸法に転写するための露光量の余裕度と焦点位置の余裕度とをシミュレーションにより見積もり、各余裕度が所定値以下であるパターン領域が検査領域に含まれるように設定されている。
欠陥検査領域選択部１１は、記憶部３の欠陥検査データからパターンデータを読み込む前に、検査しようとしている領域の必要欠陥検査レベル情報を読み込む。欠陥検査領域選択部１１は、その必要欠陥検査レベル情報の値が、予め欠陥検査レベル設定部１２に設定されているＥＢ欠陥検査レベルにあてはまる場合にのみ、欠陥検査データ３からパターンデータを選択して読み込み、欠陥検査部１３に送る。欠陥検査部１３は、そのパターンデータを基に露光マスク上の該パターンデータの領域を欠陥検査する。
本第１の実施の形態では、ＥＢ欠陥検査装置の欠陥検査レベル設定部１２にて、表１に示すようにＥＢ欠陥検査レベル（ＥＢ欠陥検査感度）を設定した。本ＥＢ欠陥検査装置では、白欠陥で１００ｎｍ以下、黒欠陥で１００ｎｍ以下の欠陥サイズのＥＢ欠陥検査レベルを有する領域を検査する。
図３に示すように、本露光マスク１０の場合は、ＥＢ欠陥検査領域１０２，１０３は合計約２０００ｍｍ２であった。このＥＢ欠陥検査装置の検査速度は約４００ｍｍ２／ｈであるため、５時間程度の検査時間を費やした。これに対して従来は、パターン領域すべてを検査していたので、実に２５時間もの検査時間を費やしていたのである。
ＥＢ欠陥検査装置による検査が終了した後、ステップＳ１０で、検出された欠陥を欠陥修正装置により修正し、本露光マスクを洗浄機で洗浄する。その後、ステップＳ１１で、本露光マスクにペリクル貼り付けを行い、さらにステップＳ１２で、再び光欠陥検査装置により欠陥検査を行う。
この欠陥検査も上述した検査と同様に、必要欠陥検査レベル情報を付加した欠陥検査データを用いるが、光欠陥検査装置の欠陥検査レベル設定部１２に予め設定された欠陥検査レベルは、露光マスク上のすべての領域を検査するための値に設定してある。これは、ペリクル貼り付け後の欠陥検査であるため、電子ビームを用いた検査を行えないので、本来は電子ビームで検査しなければならない領域の検査も光欠陥検査装置で代用するためである。
最後にステップＳ１３で、本露光マスクは梱包されて出荷されることになる。その後、この露光マスクを用いてウェハ露光装置にて半導体ウェハに対して露光を行い、その半導体ウェハから最終的に半導体装置が製造される。
本第１の実施の形態によれば、露光マスク上の欠陥検査レベルの低い（欠陥サイズが大きい）領域に対しては光欠陥検査装置で欠陥検査を行い、欠陥検査レベルの高い（欠陥サイズが小さい）領域に対してのみＥＢ欠陥検査装置にて欠陥検査を行うという、効率の良い欠陥検査が自動で行われる。これにより、従来問題となっていたマスクの欠陥検査時間を大幅に短縮し、マスク製造時間とマスク製造コストを大きく削減できる。その結果、このマスクを用いて製造される半導体装置のコスト削減と納期短縮も可能になる。
なお、従来のＥＢ欠陥検査では、一部の領域を限定して検査することも可能であったが、それはＥＢ欠陥検査をしなければならない領域がある程度まとまった領域であり、しかも単純な形状で表現できる領域である場合である。しかし、実際の多くのマスクでは、ＥＢ欠陥検査をしなければならない領域は、非常に細かく複雑な形状に分割されているのが実情である。従来のＥＢ欠陥検査においても、ある程度大きな欠陥までＥＢ欠陥検査をするように設定すれば、検査領域は大きくかつ単純な形状にできるが、それでは検査時間が莫大になりコストアップになる問題があった。
一方本実施の形態では、ＥＢ欠陥検査をしなければならない最小限の領域を自動的に検査することを可能にし、高精度の欠陥検査を最小時間で行うことにより、マスクの製造コストの削減に大きく寄与できる。
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態に係る露光マスクの製造工程を示すフローチャートである。図４において図１と同一な部分には同符号を付してある。
第１の実施の形態では、ステップＳ１で、デバイスパターンの設計データをＯＰＣ処理し、ステップＳ２で、描画データを作成すると共に、ステップＳ３で、ＯＰＣ処理された設計データに必要欠陥検査レベル情報を付加した欠陥検査データを作成し記憶部に記憶する。
これに対して本第２の実施の形態では、ステップＳ１で、デバイスパターンの設計データをＯＰＣ処理し、ステップＳ２で、描画データを作成した後、ステップＳ３で、この描画データから、必要欠陥検査レベル情報を付加した欠陥検査データを作成する。その他の手順は第１の実施の形態と同じである。
本第２の実施の形態においても、露光マスク上の欠陥検査レベルの低い（欠陥サイズが大きい）領域に対しては光欠陥検査装置で欠陥検査を行い、欠陥検査レベルの高い（欠陥サイズが小さい）領域に対してのみＥＢ欠陥検査装置にて欠陥検査を行うという、効率の良い欠陥検査が自動で行われる。これにより、従来問題となっていたマスクの欠陥検査時間を大幅に短縮し、マスク製造時間とマスク製造コストを大きく削減できる。
上記各実施の形態では、欠陥検査レベルを数値で表わしたが、数値ではなく「Ａ、Ｂ…」などの記号で表わし、各記号に欠陥サイズの範囲を設定してもよい。また当然ながら、欠陥検査だけでなく、マスクパターン寸法の測定や、位相や透過率の測定なども、適宜マスク製造工程中に含むことができる。また、上記各実施の形態では光欠陥検査（Ｓ７）を行った後にＥＢ欠陥検査（Ｓ９）を行ったが、ＥＢ欠陥検査を行った後に光欠陥検査を行ってもよい。
また、上記各実施の形態ではＡｒＦ用のフォトマスクを対象にしたが、上記各実施の形態の製造工程はＥＵＶリソグラフィ用のフォトマスクにも適用可能である。
なお、本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。
第１の実施の形態に係る露光マスクの製造工程を示すフローチャート。 第１の実施の形態に係る光欠陥検査装置及びＥＢ欠陥検査装置の概略構成を示すブロック図。 光欠陥検査装置とＥＢ欠陥検査装置による欠陥検査領域を示す図。 第２の実施の形態に係る露光マスクの製造工程を示すフローチャート。
符号の説明
１…光欠陥検査装置 ２…ＥＢ欠陥検査装置 ３…記憶部 １０…露光マスク１１…欠陥検査領域選択部 １２…欠陥検査レベル設定部 １３…欠陥検査部 １０１…光欠陥検査領域 １０２，１０３…ＥＢ欠陥検査領域

Claims (2)

  1. 被検査マスクに対して、光を用いた欠陥検査のための光欠陥検査感度を設定し、
    前記被検査マスクに対して、電子ビームを用いた欠陥検査のためのＥＢ欠陥検査感度を設定し、
    前記被検査マスクのパターンデータと必要欠陥検査感度に関する情報とを関連付けて欠陥検査データを作成し、
    前記欠陥検査データと前記光欠陥検査感度を光欠陥検査装置に入力し、前記光欠陥検査感度に関連する前記パターンデータの領域を欠陥検査し、
    前記欠陥検査データと前記ＥＢ欠陥検査感度をＥＢ欠陥検査装置に入力し、前記ＥＢ欠陥検査感度に関連する前記パターンデータの領域を欠陥検査することを特徴とするマスク欠陥検査方法。
  2. 前記被検査マスクに形成されたパターンを露光転写する際に所望のパターン寸法に転写するための露光量の余裕度と焦点位置の余裕度とをシミュレーションにより見積もり、
    前記各余裕度が所定値以下のパターン領域に対して、前記ＥＢ欠陥検査感度を設定することを特徴とする請求項１に記載のマスク欠陥検査方法。
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