JPH04163931A - マスクパターンの測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマスク基板上に形成されたパターンの位置、寸
法などを正確に測定する技術、特に、荷電粒子線をプロ
ーブとしてマスク基板上の微細パターンを測定する際の
チャージアップの影響を除去するために用いて効果のあ
るマスクパターンの測定方法に関するものである。

〔従来の技術〕

マスクのパターン検査を行う場合、電子線を用いること
によりスポットを小さくでき、スポットの電気的な位置
決めが高速にしかも広範囲に行えるので、高速かつ高精
度の測定が可能になる。また、電気的走査に基づいて図
形表示を行うので、データの取得条件の設定を高速かつ
容易に行える利点がある。

ところで、本発明者は、電子線を用いたマスクパターン
測定におけるチャージアップ（電荷の蓄積）の問題につ
いて検討した。

すなわち、絶縁性の基板の表面にパターンを形成したマ
スクでは、−変電子線の照射を行った後に再び電子線の
照射を行うと、前回の照射によって絶縁性基板に電荷が
蓄積され、この電荷によって次に照射された電子線を歪
め、電子線の入射位置をずらせてしまう。この問題は、
パターンが微細になるほど顕著になる。

この問題を解決するものとして、例えば、超ＬＳＩ技術
研究組合、「共同研究報告ＮＣＬ８２Ｊに記載の方法が
ある。ここでは、ガラス基板の表面に導電性の７ｎｌｏ
ｓを形成し、この上層にクロム（Ｃｒ）膜を形成し、こ
のクロム膜をマスク材としている。

このようにマスク表面に導電性の膜を形成することによ
り、絶縁性基板に蓄積された電荷を放電することができ
、電子線を歪めることがない。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記した従来技術にあっては、クロム膜と下
地基板との接着性についての配慮が無く、クロムによる
パターン形成時やパターン形成後、マスクとして使用し
ているときに付着した異物を洗浄する際、クロムパター
ンが剥離されるという問題のあることが本発明者によっ
て見出された。

そこで、本発明の目的は、マスク基板の上層に容易に成
膜ならびに除去が可能な技術を提供することにある。

本発明の前記目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び
添付図面から明らかになるであろう。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、以下の通りである。

すなわち、被測定マスク上に形成されたパターンの位置
または寸法を荷電子線をプローブとして測定するに際し
、測定前にマスク基板上に電子導電性膜を形成し、この
電子導電性膜を接地して測定を行うものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、マスク基板の上層に形成され、
かつ接地された電子導電性膜は、荷電子線の照射によっ
て生じるチャージアップに対して静電シールド膜として
機能し、以後に入射される荷電子線に歪みを生じさせる
ことがない。また、後工程の洗浄を考慮した材料を用い
た電子導電性膜は、パターン面から容易に除去される。

したがって、チャージアップに起因する荷電子線の入射
位置づれを防止し、検出されるパターンの位置または寸
法に誤差を生じさせることがない。

〔実施例〕

第１図は本発明により電子導電性膜が成膜されたマスク
を示す断面図である。また、第２図はマスクパターンの
測定に用いられる電子線マスクパターン測定装置の構成
を示すブロック図である。

まず、第２図について説明する。

被測定マスク２がセットされる試料台１は、水平面内に
おいて移動自在なＸ−Ｙテーブルが用いられる。被測定
マスク２は、例えば、石英基板上にクロムパターンを形
成した構成にされている。

試料台ｌの上部には、荷電子線４を発生する電子線源３
が配設されている。この電子線源３と試料台１との間に
は、成形器５、偏向器６、対物レンズ７より成る電子光
学系が配設され、荷電子線４を被測定マスク２上に照射
できるように構成さねている。

成形器５、偏向器６及び対物レンズ７の各々を制御する
ために、これらには成形器制御部８、偏向器制卸部９及
び対物レンズ制御部ｌＯの各々が接続されている。これ
ら制御部の各々を制御するためにコンピュータによる制
御計算機ＩＩが設けられている。この制御計算機１１に
は、更に試料台ｌを制御するための試料台制御部１２が
接続されている。

また、荷電子線４を被測定マスク２に照射して得られる
２次電子を補足するための２次電子検出器１３が、被測
定マスク２の斜め上方に配設され、この２次電子検出器
１３には２次電子検出値に基づいてパターンエツジを検
出するためのパターンエツジ検出器１４が接続され、そ
の検出信号は制御計算機１１へ送出される。

以上の構成において、電子線源３から放射された荷電子
線４は、成形器５を通過する際に光電子面が所定の形状
に加工され、ついで偏向器６により被測定マスク２上の
任意の位置に照射され、さらに対物レンズ７によって焦
点合わせが行われた状態で被測定マスク２へ照射される
。

荷電子線４の被測定マスク２への照射に伴って生じる２
次電子は、２次電子検出器１３によって検出され、増幅
ののち検出信号パターンエツジ検出器１４へ送出する。

パターンエツジ検出器１４は、２次電子検出器１３の検
出信号に対して処理を行うことにより、被測定マスク２
上に形成されたパターンのエツジ位置を検出し、これを
制御計算機１１へ送出する。

被測定マスク２には、複数のパターンが形成されており
、そのパターン寸法及び位置が制御計算機１１によって
測定され、そのマスクの使用の可否が決定される。すな
わち、制御計算機１１は、被測定マスク２上のパターン
Ｐ１が荷電子！４の照射領域に設定されるように試料台
制御部１２を介して試料台ｌの位置（ＳＸ、、　　ＳＹ
、）を決める。

ついで、制御計算機１１は偏向器制御部９を介して偏向
器６を制御し、第３図に示すように、荷電子線４がパタ
ーンＰ、を横断するようにマスク基板上１５のＡ　（Ｘ
ａ、Ｙａ）、Ｂ　（Ｘｂ、Ｙｂ）間を走査させる。

Ａ、８間を荷電子線４が走査することにより発生した２
次電子は２次電子検出器１３によって検出され、第４図
に示す２次電子信号Ｓ、をパターンエツジ検出器１４に
出力する。

パターンエツジ検出器１４は２次電子信号Ｓ１と比較レ
ベルＬｃを比較し、第１のエツジ出現時間ｔａｚ　と第
２のエツジ出現時間ｔ　ａｃｔを検出し、これを制御計
算機１１へ送出する。

制御計算機１１は、Ａ位置から第１のエツジまでの距離
を（ｔ　ａｚ　　・Ｉ！／ｌ）、第２エツジまでの距離
を（ｔｌ、・ｌ／ｌ’）として各々求め、パターンＰ、
の寸法をｆ　（ｔｓ□−ｔ□ｒ　）　／ｌ。

パターンの位置を次のように求める（但し、ここでは一
方向についてのみ説明している）。

（Ｓｔ＋＋Ｘａ＋ｌ／ｌ　　（ｔｓ＋＋　＋　ｔｓ＋＊
　）／２）ところで、上記測定に用いる荷電子ｊ１４は
、加速電圧が数十ＫＶ以下では数十μｍ以下の行程にな
るため、入射電子線や２次電子の一部がマスク基板１５
中に補足蓄積され、チャージアップを生じることになる
。そして、マスクパターンを順次測定するため、各々の
マスクパターン測定毎に生じるチャージアップにより静
電界が生じ、これが後続の荷電子線４のマスク基板１５
上の入射位置に影響を与えることになる。

例えば、第５図に示す荷電子線４の入射位置をＡ位置か
らＭ位置に走査した状態では、荷電子線４のＭ位置以前
の入射位置にはマスク基板１５中にチャージアップが生
じ、荷電子線４の軌道が曲げられる結果、制御計算機１
１は荷電子線４をＭ位置に入射させるように制御したに
もかかわらず、実際にはＭ′の位置に入射されている。

これは、Ｂ位置に対する電子線照射も同様であり、実際
にはＢ′の位置に入射される。

この結果、マスク基板１５上の時間ｔに対する走査距離
が延びて１′になり、第６図に示すように、２次電子信
号ＳＩ′より得られる第１のエツジ出現時間ｔ　ＩＩＩ
′及び第２のエツジ出現時開ｔ３蔦鵞′が早くなり、 パターン寸法： （ｉ！（ｔ□２’　　ｔｓ。’　）／ｌ）パターン位置
： （Ｓ　ｒ＋＋　Ｘ　ａ　＋　ｌ　／　ｔＸ　（ｔａｃ＋
　’　＋ｔｓ＋＊　’　）　／２）の誤差を生じる。

そこで、本発明は、第１図に示すように、金属クロムパ
ターンが形成された石英基板１６上に電子導電性膜１７
を形成し、シールドを施して電子導電性膜１７より上面
に電界が出ないようにしている。なお、電子導電性膜１
７を設けることによりチャージアップの影響を無くすこ
とはできるが、電子導電性膜１７を設けてもチャージア
ップ自体が無くなるわけではない。

第１図は紫外線遮蔽マスクの例であるが、Ｘ線遮蔽マス
クの場合には、第７図のようになる。すなわち、金属ク
ロムパターンが形成された窒化珪素基板１９上に電子導
電性膜１７を形成し、これをシールドとして用いている
。

電子導電性膜１７の材料としては、測定後の除去が容易
に行える材料、すなわち酸性水溶液及びアルカリ性水溶
液の両者に溶解可能なアルミニウム（Ａｌ）、或いは洗
浄剤に用いられる過酸化水素に溶解性を有するタングス
テン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）　、チタン（Ｔｉ）な
どの金属の内、少なくとも１つを含むものにすることが
できる。

或いは、導電性無機物、例えば、グラファイトなどを用
いることも可能である。さらに、スピンコードによって
容易に成膜が可能な導電性有機物、例えば、ポリアニリ
ン、ポリチオフェン、ポリアセチレン、テトラシアノキ
ノジメタンを含む錯塩などを用いることもできる。

第１図の場合、被測定マスク２は、試料台１上でマスク
基板固定治具１８によって周辺部が保持され、このマス
ク基板固定治具１８に電子導電性膜１７が電気的に接触
している。このマスク基板固定治具１８は金属製であり
、かつ試料台ｌ自体が接地されているので、電子導電性
膜１７は接地され、石英基板１６に電荷が蓄積されても
放電され、照射される荷電子線４を歪めることはない。

これは、第２図の構成においても同様であるが、更に保
持部の下部が珪素保持リング２０によって保持されてい
る。

電子導電性膜１７は、マスクのパターン検査の直前に前
記した材料によりスピンコードなどの手段により筒布す
る。そして、検査の終了後には洗浄工程に送って電子導
電性膜１７を除去する。

第８図に示すように、前回の荷電子線４照射によって石
英基板１６内に蓄積された負の電荷Ｎに起因する静電誘
導により、電子導電性膜１７の下面には前記負の電荷Ｎ
と同量の逆極性電荷Ｐが生じ、さらに、電子導電性膜１
７の上面には前記負の電荷Ｎと同量の同極性の電荷が夫
々化じる。電子導電性膜１７の上面に生じた負の電荷Ｎ
は、接地経路を通じて無限遠方に遠ざかる。したがって
、電子導電性膜１７の上方には電界が生ぜず、石英基板
１６中にチャージアップが生じても、入射した荷電子線
４の軌道が曲げられることは無く、所定の位置に入射さ
れるので、パターン寸法やパターン位置を高精度に測定
することが可能になる。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うま
でもない。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。

すなわち、被測定マスク上に形成されたパターンの位置
または寸法を荷電子線をプローブとして測定するに際し
、測定前にマスク基板上に電子導電性膜を形成し、この
電子導電性膜を接地して測定を行うので、電子導電性膜
より上面に電界が生じるのを無くし、チャージアップに
起因する荷電子線の入射位置づれを防止し、検出される
パターン位置やパターン寸法に誤差を生じさせることが
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により電子導電性膜が成膜されたマスク
を示す断面図、 第２図はマスクパターンの測定に用いられる電子線マス
クパターン測定装置の構成を示すブロック図、 第３図は被測定マスク上の電子線走査を示す説明図、 第４図は電子線走査時ａｔ□と２次電子信号ＳＩの関係
を示す特性図、 第５図は電子線の入射位置をＡ位置からＭ位置へ走査し
た際のチャージアップ発生を示す説明図、第６図は電子
線を走査した際のチャージアップにより電子線の軌道が
曲げられたことによる電子線走査時間の変動を示す特性
図、 第７図は本発明が適用されるマスクの他の例を示す断面
図、 第８図は第１図のマスクによる電荷蓄積を示す説明図で
ある。 １・・・試料台、２・・・被測定マスク、３・・・電子
線源、４・・・荷電子線、５・・・成形器、６・・・偏
向器、７・・・対物レンズ、８・・・成形器制御部、９
・・・偏向器制御部、ｌＯ・・・対物レンズ制細部、１
１・・・制陣計算機、１２・・・試料台制御部、１３・
・・２次電子検出器、１４・・・パターンエツジ検出器
、１５・・・マスク基板、１６・・・石英基板、１７・
・・電子導電性膜、１８・・・マスク基板固定治具、１
９・・・窒化珪素基板、２０・・・珪素保持リング、Ｓ
ｌ　・・・２次電子信号、Ｐ、・・・パターン。 第４図 電子線走査時間 第６図 電子線走査時間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定マスク上に形成されたパターンの位置または
   寸法を荷電子線をプローブとして測定するに際し、測定
   前にマスク基板上に電子導電性膜を形成し、この電子導
   電性膜を接地して測定を行うことを特徴とするマスクパ
   ターンの測定方法。 ２、前記電子導電性膜が、酸性水溶液及びアルカリ水溶
   液のいずれにも溶解する金属、又は過酸化水素に溶解す
   る金属の内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請
   求項１記載のマスクパターンの測定方法。 ３、前記電子導電性膜に導電性無機物を用いることを特
   徴とする請求項１記載のマスクパターンの測定方法。 ４、前記電子導電性膜に導電性有機物を用いることを特
   徴とする請求項１記載のマスクパターンの測定方法。