JPH07111946B2 - X線露光マスクのパターン検査方法 - Google Patents

X線露光マスクのパターン検査方法

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JPH07111946B2
JPH07111946B2 JP13115687A JP13115687A JPH07111946B2 JP H07111946 B2 JPH07111946 B2 JP H07111946B2 JP 13115687 A JP13115687 A JP 13115687A JP 13115687 A JP13115687 A JP 13115687A JP H07111946 B2 JPH07111946 B2 JP H07111946B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体素子等の製造に用いるX線露光マスク
のパターン検査方法に係り、特にX線リソグラフィに使
用するマスクに好適なX線露光マスクのパターン検査方
法に関する。
〔従来の技術〕
従来、X線露光に用いるマスクの構造については、文献
セミコンダクタ・インタナショナル 1983年9月号第
60頁から第67頁(Semiconductor International Sep,19
83 pp.60〜67)において論じられている。
第5図に前記文献に開示されている従来のX線露光マス
クの断面を示す。
この第5図に示す従来のX線露光マスクは、シリコン基
板1と、窒化ホウ素またはシリコン窒化物などの軽原子
からなる厚さ1〜6μmのX線透過膜2と、ポリイミド
等からなる厚さ2μm程度のX線透過膜3と、Au,Ta等
の重原子からなる厚さ1μm程度のX線吸収体パターン
4と、ポリイミド等からなる1〜2μm程度の保護膜10
とを有している。
そして、前記従来のX線露光マスクを製造するに当たっ
ては、シリコン基板1上にX線透過膜2,3を形成し、さ
らにその上にX線吸収体パターン4を形成し、パターニ
ング後、保護膜10をコーティングする。その後、X線露
光パターンが形成された領域のシリコン基板をエッチン
グして取り除いて作成する。
次に、第6図にX線露光の原理を示す。
この第6図に示すように、X線露光マスクを、X線に感
光するレジスト9も塗布したウエハ8上に、10数μmの
間隔をおいて、保護膜10を下向きにして配置する。そし
て、X線露光マスクの上方に、十分離して置かれたX線
源11からX線を照射する。X線は、X線吸収体パターン
4の部分で吸収されるが、X線透過膜2,3および保護膜1
0は透過するので、X線吸収体パターン4の真下のレジ
スト9は感光せず、その他の部分のレジスト9だけが感
光し、X線吸収体パターン4と同じパターンがレジスト
9に転写される。
一方、X線吸収体パターン4にX線が照射されると、オ
ージェ電子や2次電子e-が生じる。ところが、レジスト
9は一般にX線だけでなく電子線にも感光する。X線吸
収体パターン4の真下のレジスト9は、本来感光しては
ならないが、X線により励起されたオージェ電子や2次
電子e-がレジスト9に到達すると、レジスト9が感光し
てしまい、パターンが正しく転写されない。保護膜10
は、X線吸収体パターン4から生じるオージェ電子や2
次電子e-をトラップすることにより、パターン転写精度
を向上させる機能を有している。
X線露光マスクは、そのパターンが大量のウエハに転写
されるので、X線露光マスク上に欠陥があると、大量の
不良が生じてしまうので、マスクパターンの検査および
欠陥の修正が不可欠である。X線露光マスクのパターン
は、第6図に示すように、ウエハ8に1:1の大きさで転
写されるため、マスクパターン線幅はウエハ8と同じ大
きさで、0.5μm以下、検査,修正すべき欠陥の大きさ
は0.1μm以下である。したがって、従来の光学式マス
ク検査装置や、レーザ式マスク修正装置では、解像度が
不足しており、使用できない。このため、解像度の高い
電子線や、イオンビームを利用した検査,修正装置を用
いる必要がある。
第7図に電子線を用いたマスク検査装置を示す。この第
7図に示すマスク検査装置は、電子銃12とコンデンサレ
ンズ13と、偏向コイル14と、対物レンズ15と、偏向回路
16と、2次電子検出器17と、透過電子検出器18とを備え
ている。
そして、前記電子銃12から照射される電子は、コンデン
サレンズ13および対物レンズ15により、X線露光マスク
19上にスポット状に集束される。前記偏向コイル14は、
偏向回路16の信号により駆動され、電子ビームのスポッ
トをX線露光マスク19上で2次元に走査する。前記2次
電子検出器17は、X線露光マスク19の上方に配置され、
X線露光マスク19より生じる2次電子を検出する。ま
た、透過電子検出器18はX線露光マスク19の下方に配置
され、X線露光マスク19を透過した電子を検出する。
第8図にX線露光マスク内の電子の挙動を示す。
X線露光マスクのX線吸収体パターン4に電子線が当た
ると、表面から2次電子e-が生じる。したがって、2次
電子検出器出力は電子ビームがX線吸収体パターン4上
を走査している時は高く、それ以外の時は低い検出信号
が得られるはずである。
また、X線吸収体パターン4の内部に入った電子は、パ
ターン内部に捉えられるか、または大きく散乱されるた
め、ほとんどの電子は透過電子検出器18では検出できな
い。
一方、X線透過膜2,3中では、電子はX線吸収体パター
ン4に対して小さい散乱しか受けずに透過する。したが
って、透過電子検出器18の出力は電子ビームがX線吸収
体パターン4上を走査する時は低く、それ以外の時は高
い検出信号が得られるはずである。
マスク検査装置は、一般に2次電子検出器17または透過
電子検出器18の少なくとも一方を有し、その検出信号と
マスク設計情報から創成される理想マスク検出信号とを
比較し、その不一致部分から欠陥を判定する。
実際には、X線吸収体パターン4は保護膜10に覆われて
いるため、X線吸収体パターン4から生じる2次電子e-
は保護膜10にトラップされてしまい、2次電子検出器17
ではパターンを検出することはできない。
一方、透過電子検出器18ではパターンを検出することが
可能であるが、電子ビームはX線吸収体パターン4に到
達するまでに、保護膜10により散乱され、小さなスポッ
ト径で保護膜10上を走査しても、X線吸収体パターン4
上ではスポット径が大きくなってしまい、高い解像度は
得られず、マスク検査に要求される微小欠陥の検出は困
難である。
また、イオンビームによるパターン修正は第7図に示す
電子銃12の変わりにイオン銃を用い、イオンがX線吸収
体パターン4に当たった時に生じる2次電子e-を2次電
子検出器で検出してパターン修正位置を検出し、修正を
行うが、前述のように、X線吸収体パターン4から生じ
る2次電子e-は保護膜10に捉えられ、検出できない。し
たがって、パターン修正位置が確認できないので、修正
を行うことができない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記従来のX線露光マスクはパターンの検査,修正方法
について配慮がされておらず、欠陥があっても検査,修
正が困難である。
本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し、パター
ン検査、修正が容易で、かつ高精度で転写可能なX線露
光マスクのパターン検査方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
前記目的は、X線および電子線を透過可能な材料で形成
されたX線透過膜と、このX線透過膜上にX線および電
子線、イオンビームを吸収する材料で形成された回路パ
ターンと、X線透過膜上に形成されてX線及び電子線が
透過可能な程度に薄く形成した導電性薄膜とを有しこの
導電性薄膜に電圧を印加した状態で基板上のレジスト膜
にX線透過膜を透過したX線を露光してレジスト膜に回
路パターンを転写するX線露光マスクに、導電性薄膜を
接地電位にした状態で電子線またはイオンビームを照射
して回路パターンの検査を行なうことにより達成され
る。
〔作用〕
本発明では、X線露光時には導電性薄膜をウエハのレジ
ストに対してオージェ電子および2次電子の飛び出しエ
ネルギーよりも高い電位を印加しておく。
これにより、パターンからのオージェ電子や2次電子の
飛び出しを阻止できるので、オージェ電子や2次電子に
よるレジストの誤感光、およびパターン転写精度の低下
を防止することができる。
また、パターン検査,修正時には、本発明では保護膜が
ないので、電子ビームとイオンビームが散乱されず、小
さなスポット径でX線吸収体パターンを走査することが
でき、高い解像度が得られる。
さらに、前記導電性薄膜を接地することにより、X線露
光マスク全体の帯電を防止でき、したがってパターン検
出レベルの変動,走査位置ずれにより生じるパターン検
出歪を防止できる結果、パターンをより正確に高精度で
検出することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
第1図に本発明の一実施例の断面を示す。
この第1図に示す実施例のX線露光マスクは、シリコン
基板1と、これの上面に形成された窒化ホウ素からなる
X線透過膜2と、このX線透過膜2の上面に形成された
ポリイミドからなるX線透過膜3と、さらにこのX線透
過膜3の上面に形成されたCuからなる導電性薄膜5と、
この導電性薄膜5の上面に形成されたAuからなるX線吸
収体パターン4とを有して構成されている。
第2図に、電気めっき法により前記第1図に示す実施例
のX線露光マスクのX線吸収体パターンを形成する場合
を示す。
この実施例のX線露光マスクを電気めっき法により製造
する場合には、シリコン基板1にX線透過膜2,3を順次
形成後、X線透過膜3の表面に電気めっき用電極とし
て、Cuからなる厚さ0.1μm程度の導電性薄膜5を形成
する。その後、ポリイミドなどにより形成すべきX線吸
収体パターンとはネガの関係にあるめ型パターン20を形
成する。
次に、電気めっきにより厚さ1μmのAuからなるX線吸
収体パターン4を形成する。
前記X線吸収体パターン4を形成した後、め型パターン
20を取り除くと、第1図に示すX線露光マスクが得られ
る。
前記めっき電極は、0.1μm程度の厚さで十分機能する
ため、X線や電子ビームが透過可能であり、導電性薄膜
5として十分に機能する。
この第2図に示す電気めっき法では、電気めっき電極を
導電性薄膜5に兼用しているので、従来のマスク製造工
程に特別の導電性薄膜の形成プロセスを追加することな
く、導電性薄膜5を有するX線露光マスクを製造でき、
しかも保護膜が不要であるので、保護膜形成プロセスを
省略でき、したがってマスク製造時間およびコストを節
減することができる。
ついで、第3図に前記第1図に示す実施例のX線露光マ
スクを用いて行う露光方法を示す。
この第3図に示す露光方法に関連して、第1図に示すX
線露光マスクの作用を説明する。
前記実施例のX線露光マスクは、従来のX線露光マスク
の保護膜を取り除き、X線透過膜3の表面をCuからなる
導電性薄膜5で覆い、この導電性薄膜5の表面にX線吸
収体パターン4を形成した構造をしている。
前記導電性薄膜5は、露光に用いるX線により露光可能
な程度に十分薄く形成されている。
X線露光時には、導電性薄膜5をウエハ8の上面に塗布
したレジスト9に対して高電位に保つ。X線がX線吸収
体パターン4および導電性薄膜5に当たると、オージェ
電子または2次電子e-が発生しようとする。しかし、導
電性薄膜5をウエハ8のレジスト9に対してオージェ電
子および2次電子e-の飛び出しエネルギーよりも高い電
位に印加しておけば、オージェ電子や2次電子e-がパタ
ーンから飛び出すのを阻止できるので、オージェ電子や
2次電子e-によるレジストの誤感光、パターン転写精度
の低下を防止することができる。
パターン検査,修正時には、この実施例のX線露光マス
クでは保護膜がないので、電子ビームとイオンビームが
散乱されず、小さなスポット径でX線吸収体パターン4
の上方を走査可能であり、高い解像度が確保される。
さらに、導電性薄膜5を接地することにより、X線露光
マスクの帯電を防止できるので、パターン検出レベルの
変動,走査位置ずれにより生じるパターン検出歪を防止
でき、パターンをより正確に高精度で検出することがで
きる。
電子ビームまたはイオンビームが導電性薄膜5に当たっ
てもあるいはX線吸収体パターン4に当たっても、2次
電子e-が発生するので、2次電子検出器の出力は従来の
X線露光マスクのようにX線吸収体パターン4で高く、
その他の部分では低い検出信号にはならない。しかし、
2次電子e-の発生率は表面形状に大きく依存し、斜面や
パターンエッジに入射した場合の方が平面に入射した場
合よりも高い。したがって、2次電子検出信号はパター
ンエッジ部で高い値を持つ信号となり、検出信号の特性
は変わるがパターンは検出可能である。
導電性薄膜5は、X線を透過可能な程度に十分薄くして
いるので、電子ビームも透過可能であり、大きな散乱を
受けることはない。したがって、透過電子検出器を用い
てパターンを検出する場合には、従来のX線露光マスク
と同様にX線吸収体パターン4の部分では低く、それ以
外の部分では高いレベルを持ったパターン検出信号が得
られる。
したがって、2次電子検出器を使用しても、透過電子検
出器を使用しても、高い解像度でパターンを検出するこ
とが可能である。
次に、第4図に本発明で検査対象とする別の構成のX線
露光マスクの断面を示す。
この第4図に示す実施例のX線露光マスクは、シリコン
基板1と、これの上面に形成された窒化シリコンからな
るX線透過膜2と、このX線透過膜2の上面に形成され
たX線透過膜3と、これの上面に形成されたタンタルか
らなるX線吸収体パターン4と、前記X線透過膜3とX
線吸収体パターン4とを覆うように形成されたAuからな
る導電性薄膜6とを有して構成されている。
この実施例のX線露光マスクをエッチング法により製造
する場合には、X線吸収体パターン4を形成し、エッチ
ング誤、X線透過膜3とX線吸収体パターン4の露光部
分にAuを蒸着し、導電性薄膜6を形成する。
この第4図に示す実施例を使用しての露光方法、および
X線露光時のX線露光マスクの作用については、前記第
1図に示すX線露光マスクと同様である。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明によれば、2次電子検出器または透
過電子検出器の何れを用いても、高い解像度でパターン
の微小欠陥を検出することが可能になり、この検出した
結果に基づいてパターンの欠陥を修正することにより、
パターン欠陥が無く高精度で転写可能なX線露光マスク
を作成できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明で検査対象とするX線露光マスクの断
面図、第2図は第1図に示すX線露光マスクを電気めっ
き法により製造する場合の説明図、第3図は第1図に示
すX線露光マスクを使用して行う露光方法の説明図、第
4図は、本発明で検査対象とする別の構成のX線露光マ
スクの断面図、第5図は従来のX線露光マスクを示す断
面図、第6図は同X線露光マスクによるX線露光の原理
図、第7図は同X線露光マスクのマスク検査装置の説明
図、第8図は同X線露光マスク内の電子の挙動を示す図
である。 1……シリコン基板 2,3……X線透過膜 4……X線吸収体パターン 5,6……導電性薄膜。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】X線および電子線を透過可能な材料で形成
    されたX線透過膜と、該X線透過膜上にX線および電子
    線、イオンビームを吸収する材料で形成された回路パタ
    ーンと、前記X線透過膜上に形成されてX線及び電子線
    が透過可能な程度に薄く形成した導電性薄膜とを有し該
    導電性薄膜に電圧を印加した状態で基板上のレジスト膜
    に前記X線透過膜を透過したX線を露光して前記レジス
    ト膜に前記回路パターンを転写するX線露光マスクに、
    前記導電性薄膜を接地電位にした状態で電子線またはイ
    オンビームを照射して前記回路パターンの検査を行なう
    ことを特徴とするX線露光マスクのパターン検査方法。
  2. 【請求項2】前記回路パターンの検査を、前記X線露光
    マスクに電子線またはイオンビームを照射して、前記回
    路パターンから発生する2次電子または前記X線透過膜
    の前記回路パターンが形成された部分以外の部分を透過
    した電子線を検出することにより行なうことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のX線露光マスクのパター
    ン検査方法。
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