JPH10253337A - パターン転写用マスク、マスク検査方法、及びマスク検査装置 - Google Patents
パターン転写用マスク、マスク検査方法、及びマスク検査装置Info
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- JPH10253337A JPH10253337A JP23512797A JP23512797A JPH10253337A JP H10253337 A JPH10253337 A JP H10253337A JP 23512797 A JP23512797 A JP 23512797A JP 23512797 A JP23512797 A JP 23512797A JP H10253337 A JPH10253337 A JP H10253337A
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- H01J2237/2813—Scanning microscopes characterised by the application
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】マスクのパターン検査を高分解能且つ短時間で
行うこと。 【解決手段】本発明によるマスク検査装置は、パターン
が形成されているマスク１０に電子ビームを照射する電
子銃１１と、マスクを透過した電子光学的なマスク像を
拡大する電子レンズ２１と、拡大された電子光学的なマ
スク像を光学的なマスク像に変換する蛍光板２４と、光
学的なマスク像を光学的に拡大する光学レンズ２５と、
拡大された光学的なマスク像を検出して画像を得る検出
器２７と、画像に基づいてパターンの欠陥を検査する比
較器２８とを具備する。
行うこと。 【解決手段】本発明によるマスク検査装置は、パターン
が形成されているマスク１０に電子ビームを照射する電
子銃１１と、マスクを透過した電子光学的なマスク像を
拡大する電子レンズ２１と、拡大された電子光学的なマ
スク像を光学的なマスク像に変換する蛍光板２４と、光
学的なマスク像を光学的に拡大する光学レンズ２５と、
拡大された光学的なマスク像を検出して画像を得る検出
器２７と、画像に基づいてパターンの欠陥を検査する比
較器２８とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の微細
パターンをＸ線や電子ビームで転写するのに用いられる
マスク、マスク検査装置及びマスク検査方法に関する。
パターンをＸ線や電子ビームで転写するのに用いられる
マスク、マスク検査装置及びマスク検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の集積度が高くなることに伴
い、これを構成するＬＳＩ素子の回路パターンはますま
す微細化していく。このパターンの微細化には、単に線
幅が細くなるだけではなく、パターンの寸法精度や位置
精度の向上も要請される。これらの要請を満たすため
に、露光技術の開発が急ピッチで進んでいる。その中で
もＸ線を用いた露光技術は、現在主流を占めている紫外
線を用いた露光技術の次の世代の技術として有望視され
ている。
い、これを構成するＬＳＩ素子の回路パターンはますま
す微細化していく。このパターンの微細化には、単に線
幅が細くなるだけではなく、パターンの寸法精度や位置
精度の向上も要請される。これらの要請を満たすため
に、露光技術の開発が急ピッチで進んでいる。その中で
もＸ線を用いた露光技術は、現在主流を占めている紫外
線を用いた露光技術の次の世代の技術として有望視され
ている。
【０００３】現在開発の進められているＸ線露光技術
は、シンクロトロン放射光を用い、露光領域を拡大する
ためのミラー、真空隔壁となるＢｅ薄膜等で構成された
ビームラインを経て、ステッパーに導かれた光を用いて
露光するシステムとなっており、等倍マスクを用いて１
対１の近接露光を行う。
は、シンクロトロン放射光を用い、露光領域を拡大する
ためのミラー、真空隔壁となるＢｅ薄膜等で構成された
ビームラインを経て、ステッパーに導かれた光を用いて
露光するシステムとなっており、等倍マスクを用いて１
対１の近接露光を行う。
【０００４】このため、Ｘ線露光では、従来の紫外線を
用いた縮小露光用のマスクよりも、高精度のマスクが要
請され、検査の基準も格段に厳しくなる。従来の紫外光
を用いたマスク検査方法は、光学系の解像限界を理由
に、上記厳しい基準をクリアすることはできない。この
ため、より高分解能の得られる電子線等の荷電粒子ビー
ムを用いたマスク検査方法の開発が必要とされている。
用いた縮小露光用のマスクよりも、高精度のマスクが要
請され、検査の基準も格段に厳しくなる。従来の紫外光
を用いたマスク検査方法は、光学系の解像限界を理由
に、上記厳しい基準をクリアすることはできない。この
ため、より高分解能の得られる電子線等の荷電粒子ビー
ムを用いたマスク検査方法の開発が必要とされている。
【０００５】図８にマスク検査装置の概要を示してい
る。電子ビーム発生装置５１で発生された電子ビーム５
２は、Ｘ線マスク７０に照射される。これによりＸ線マ
スク７０の表面から二次電子５３が放出される。この二
次電子は、検出器５４で検出される。比較器５５は、こ
の検出信号に基づいてＸ線マスク７０のパターンを画像
化し、マスクデータ５６と比較する。これにより、パタ
ーンの欠陥をピックアップする。また、二次電子の代わ
りに、マスク１０を透過した電子を検出して、Ｘ線マス
ク７０のパターンを画像化する方法もある。
る。電子ビーム発生装置５１で発生された電子ビーム５
２は、Ｘ線マスク７０に照射される。これによりＸ線マ
スク７０の表面から二次電子５３が放出される。この二
次電子は、検出器５４で検出される。比較器５５は、こ
の検出信号に基づいてＸ線マスク７０のパターンを画像
化し、マスクデータ５６と比較する。これにより、パタ
ーンの欠陥をピックアップする。また、二次電子の代わ
りに、マスク１０を透過した電子を検出して、Ｘ線マス
ク７０のパターンを画像化する方法もある。
【０００６】しかしながら、このような従来の検査方法
には、次のような問題があった。パターンが微細になる
と、その欠陥も微細化になる。微細な欠陥を拾い出すに
は、電子ビームの径も微細化しなければならない。この
ためにマスク全体を検査時間、つまり走査時間が増大す
ることは避けられない。例えば、１枚のマスクの検査に
要する時間は１０時間にも達する場合がある。分かり易
く言えば、ビーム径の二乗分の一に比例して検査時間が
長くなる。
には、次のような問題があった。パターンが微細になる
と、その欠陥も微細化になる。微細な欠陥を拾い出すに
は、電子ビームの径も微細化しなければならない。この
ためにマスク全体を検査時間、つまり走査時間が増大す
ることは避けられない。例えば、１枚のマスクの検査に
要する時間は１０時間にも達する場合がある。分かり易
く言えば、ビーム径の二乗分の一に比例して検査時間が
長くなる。
【０００７】このように従来、主にＸ線マスクの欠陥を
検査するマスク検査装置では、微細パターンを精度良く
検査しようとすると、マスク検査に要する時間が極めて
長くなるという問題があった。
検査するマスク検査装置では、微細パターンを精度良く
検査しようとすると、マスク検査に要する時間が極めて
長くなるという問題があった。
【０００８】また、電子ビームを用いてマスク検査をす
る場合、Ｘ線マスクの構造に起因して、次のような別の
問題も、発生する。Ｘ線マスクは、２μｍという極薄い
薄膜上に、転写パターンとなるＸ線吸収体が形成された
構造となっているため熱容量が小さく、検査用の荷電粒
子ビームを大量に照射すると、被照射部で吸収されたビ
ームのエネルギーが熱に変化して容易に温度が上昇して
しまい、マスクに熱歪みが発生し、パターン座標の検査
に支障が発生する。特にスループット、コントラスト、
Ｓ／Ｎ比らを改善するために電流密度を大きくしようと
した場合には、極度に大きな熱歪みが発生してしまい、
実用に耐えられないという課題が存在している。
る場合、Ｘ線マスクの構造に起因して、次のような別の
問題も、発生する。Ｘ線マスクは、２μｍという極薄い
薄膜上に、転写パターンとなるＸ線吸収体が形成された
構造となっているため熱容量が小さく、検査用の荷電粒
子ビームを大量に照射すると、被照射部で吸収されたビ
ームのエネルギーが熱に変化して容易に温度が上昇して
しまい、マスクに熱歪みが発生し、パターン座標の検査
に支障が発生する。特にスループット、コントラスト、
Ｓ／Ｎ比らを改善するために電流密度を大きくしようと
した場合には、極度に大きな熱歪みが発生してしまい、
実用に耐えられないという課題が存在している。
【０００９】このように、電子線をはじめとする荷電粒
子ビームを用いて、Ｘ線マスクの検査を行う場合、マス
クで吸収されるエネルギーによる発熱と、これに伴う熱
歪みを無視する事が出来ないという課題がある。
子ビームを用いて、Ｘ線マスクの検査を行う場合、マス
クで吸収されるエネルギーによる発熱と、これに伴う熱
歪みを無視する事が出来ないという課題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、マス
ク検査を高精度で行い得るマスク検査装置を提供するこ
とである。本発明の他の目的は、マスクの熱歪みを抑え
るために電流密度を抑えても、十分なコントラストを実
現できるパターン転写用マスク、マスク検査方法及び検
査装置を提供することである。
ク検査を高精度で行い得るマスク検査装置を提供するこ
とである。本発明の他の目的は、マスクの熱歪みを抑え
るために電流密度を抑えても、十分なコントラストを実
現できるパターン転写用マスク、マスク検査方法及び検
査装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、電子光学的と
光学的との２系統でマスク像を拡大するように構成され
ているので、電子光学的な拡大による収差を抑えて、し
かも光学的な拡大によってパターンを高分解能で検査で
きる。これによりマスクをエリア検査でき、欠陥を高速
度で検査することが可能となる。
光学的との２系統でマスク像を拡大するように構成され
ているので、電子光学的な拡大による収差を抑えて、し
かも光学的な拡大によってパターンを高分解能で検査で
きる。これによりマスクをエリア検査でき、欠陥を高速
度で検査することが可能となる。
【００１２】本発明は、アパーチャでマスクで生じる主
に弾性散乱線の多くを遮蔽するように構成されているの
で、パターンでの非弾性散乱による損失強度だけでな
く、パターンでの弾性散乱強度も合わせて、コントラス
トを付けることができる。
に弾性散乱線の多くを遮蔽するように構成されているの
で、パターンでの非弾性散乱による損失強度だけでな
く、パターンでの弾性散乱強度も合わせて、コントラス
トを付けることができる。
【００１３】本発明は、検査用荷電粒子ビームに対する
薄膜の透過率をＴa2、検査用荷電粒子ビームに対する薄
膜とパターンとを合わせた透過率をＴtotal として、 Ｔa2＞Ｔtotal ≧０．１×Ｔa2 の条件を満たすことにより、十分なコントラストを確保
しながら、発熱量を減らして、マスクの熱変形を抑える
ことができる。また、パターンの透過率の消衰距離をξ
r 、パターンの厚さをｔとして、 ｔ／ξr ＞０．１ の条件を満たすことにより、弾性散乱電子の強度を確保
し、コントラストを十分補強し得ることができる。
薄膜の透過率をＴa2、検査用荷電粒子ビームに対する薄
膜とパターンとを合わせた透過率をＴtotal として、 Ｔa2＞Ｔtotal ≧０．１×Ｔa2 の条件を満たすことにより、十分なコントラストを確保
しながら、発熱量を減らして、マスクの熱変形を抑える
ことができる。また、パターンの透過率の消衰距離をξ
r 、パターンの厚さをｔとして、 ｔ／ξr ＞０．１ の条件を満たすことにより、弾性散乱電子の強度を確保
し、コントラストを十分補強し得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるマスクを荷電
粒子ビームで検査するマスク検査装置を好ましい実施形
態によって説明する。なお、ここでは、電子ビームを例
として説明するが、孔がパターンされているステンシル
マスクの場合には水素やヘリウム等のイオンビームであ
ってもよい。また、Ｘ線マスクを例に説明するが、電子
ビーム用のマスクであってもよい。
粒子ビームで検査するマスク検査装置を好ましい実施形
態によって説明する。なお、ここでは、電子ビームを例
として説明するが、孔がパターンされているステンシル
マスクの場合には水素やヘリウム等のイオンビームであ
ってもよい。また、Ｘ線マスクを例に説明するが、電子
ビーム用のマスクであってもよい。
【００１５】図１は、本発明の一実施形態に係わるマス
ク検査装置を示す概略構成図である。電子銃１１から放
出された電子ビーム１２は、コンデンサレンズ１３によ
って成形マスク１４上に集光される。成形マスク１４で
矩形或いは線状に成形された電子ビーム１２は、対物レ
ンズ１５によってＸ線マスク１０上に照射される。偏向
コイル１６は、Ｘ線マスク１０を電子ビーム１２で走査
するために設けられている。
ク検査装置を示す概略構成図である。電子銃１１から放
出された電子ビーム１２は、コンデンサレンズ１３によ
って成形マスク１４上に集光される。成形マスク１４で
矩形或いは線状に成形された電子ビーム１２は、対物レ
ンズ１５によってＸ線マスク１０上に照射される。偏向
コイル１６は、Ｘ線マスク１０を電子ビーム１２で走査
するために設けられている。
【００１６】Ｘ線マスク１０は、図２に示すように、ウ
ェハ１と、このウェハ１上にデポジットされ、Ｘ線に対
する透過性が比較的高い、つまりＸ線をほとんど吸収し
ないＳｉＮ等の薄膜（メンブレン）２と、薄膜２の表面
に形成され、Ｘ線に対する透過性が比較的低い、つまり
Ｘ線の大部分を吸収するＡｕ等のパターン３とからな
る。なお、４は、Ｘ線マスク１０をマスクステージ１７
上に固定するための固定枠である。このＸ線マスク１０
の詳細については後述する。
ェハ１と、このウェハ１上にデポジットされ、Ｘ線に対
する透過性が比較的高い、つまりＸ線をほとんど吸収し
ないＳｉＮ等の薄膜（メンブレン）２と、薄膜２の表面
に形成され、Ｘ線に対する透過性が比較的低い、つまり
Ｘ線の大部分を吸収するＡｕ等のパターン３とからな
る。なお、４は、Ｘ線マスク１０をマスクステージ１７
上に固定するための固定枠である。このＸ線マスク１０
の詳細については後述する。
【００１７】マスクステージ１７は、偏向コイル１６と
一緒になって、Ｘ線マスク１０を電子ビーム１２で走査
するために、Ｘ方向とＹ方向に個別に移動可能に設けら
れている。
一緒になって、Ｘ線マスク１０を電子ビーム１２で走査
するために、Ｘ方向とＹ方向に個別に移動可能に設けら
れている。
【００１８】電子レンズ２１は、マスク１０を透過し
て、パターン３に応じた陰影の付いた電子光学的なマス
ク像を、電子工学的に拡大するために設けられている。
また、偏向コイル２２は、電子レンズ２１で電子工学的
に拡大された電子光学的なマスク像の中心軸を修正する
ために設けられている。
て、パターン３に応じた陰影の付いた電子光学的なマス
ク像を、電子工学的に拡大するために設けられている。
また、偏向コイル２２は、電子レンズ２１で電子工学的
に拡大された電子光学的なマスク像の中心軸を修正する
ために設けられている。
【００１９】このように電子工学的に拡大され、そして
修正された電子光学的なマスク像は、アパーチャ２３を
通して、蛍光板２４に結像される。アパーチャ２３は、
電子レンズ２１の焦点に位置されていて、マスク１０で
弾性散乱して、飛翔方向が変化した電子（弾性散乱線）
の大部分を遮断し、除去する。
修正された電子光学的なマスク像は、アパーチャ２３を
通して、蛍光板２４に結像される。アパーチャ２３は、
電子レンズ２１の焦点に位置されていて、マスク１０で
弾性散乱して、飛翔方向が変化した電子（弾性散乱線）
の大部分を遮断し、除去する。
【００２０】電子光学的なマスク像は蛍光板２４で光学
的なマスク像に変換される。この光学的なマスク像は、
光学レンズ２５で光学的に拡大され、例えばマイクロチ
ャンネルプレート２７1 とＣＣＤカメラ２７2 とが組み
合わされた検出器２７で画像信号に変換される。
的なマスク像に変換される。この光学的なマスク像は、
光学レンズ２５で光学的に拡大され、例えばマイクロチ
ャンネルプレート２７1 とＣＣＤカメラ２７2 とが組み
合わされた検出器２７で画像信号に変換される。
【００２１】上述した電子銃１１、コンデンサレンズ１
３、成形マスク１４、対物レンズ１５、偏向コイル１
６、マスクステージ１７、電子レンズ２１、偏向コイル
２２、アパーチャ２３らは、内部を真空状態に維持でき
る密閉性の高い鏡筒９の内部に収納される。蛍光板２４
は、鏡筒９の真空バリアとして活用されている。
３、成形マスク１４、対物レンズ１５、偏向コイル１
６、マスクステージ１７、電子レンズ２１、偏向コイル
２２、アパーチャ２３らは、内部を真空状態に維持でき
る密閉性の高い鏡筒９の内部に収納される。蛍光板２４
は、鏡筒９の真空バリアとして活用されている。
【００２２】なお、光学的な拡大手段として、光学レン
ズ２５の代わりに、図３に示すような先端に比べ後端が
徐々に太くなっている光ファイバの束（バンドル）４０
を採用してもよい。この光ファイバ束４０の先端は、蛍
光板２４に密着され、後端はＣＣＤカメラ２７2 の受光
面に密着される。なお、光ファイバ束４０の先端面に蛍
光材料を塗布したり、シンチレータ材料を取り付けたり
して、蛍光板２４の代用としてもよい。この場合、蛍光
板２４が持っていた真空バリアの機能を、蛍光板２４よ
りも剛性が強い光ファイバ束４０に持たせることができ
る。
ズ２５の代わりに、図３に示すような先端に比べ後端が
徐々に太くなっている光ファイバの束（バンドル）４０
を採用してもよい。この光ファイバ束４０の先端は、蛍
光板２４に密着され、後端はＣＣＤカメラ２７2 の受光
面に密着される。なお、光ファイバ束４０の先端面に蛍
光材料を塗布したり、シンチレータ材料を取り付けたり
して、蛍光板２４の代用としてもよい。この場合、蛍光
板２４が持っていた真空バリアの機能を、蛍光板２４よ
りも剛性が強い光ファイバ束４０に持たせることができ
る。
【００２３】本実施形態で重要なポイントの１つは、マ
スク像を電子光学系と光学系との２系統で拡大すること
である。このようにマスク像を電子光学系と光学系との
２系統で拡大する理由は、次の通りである。
スク像を電子光学系と光学系との２系統で拡大すること
である。このようにマスク像を電子光学系と光学系との
２系統で拡大する理由は、次の通りである。
【００２４】マスク像を拡大するのは、ＣＣＤカメラ２
７2 の分解能と、マイクロチャンネルプレート２７1 の
分解能との低い方に支配される検出器２７の分解能で、
検査対象の欠陥をピックアップできるようにするためで
ある。ここで、必要なトータルの拡大率を、理解を容易
にするために、１００００倍と仮定して説明する。ま
ず、光学的な拡大は行わずに、電子光学的なマスク像を
電子光学的に１００００倍にまで拡大する場合を考えて
みよう。この場合、収差が大きくなりすぎてしまい、パ
ターンの欠陥が、収差によるぼけの中に埋もれてしま
う。
７2 の分解能と、マイクロチャンネルプレート２７1 の
分解能との低い方に支配される検出器２７の分解能で、
検査対象の欠陥をピックアップできるようにするためで
ある。ここで、必要なトータルの拡大率を、理解を容易
にするために、１００００倍と仮定して説明する。ま
ず、光学的な拡大は行わずに、電子光学的なマスク像を
電子光学的に１００００倍にまで拡大する場合を考えて
みよう。この場合、収差が大きくなりすぎてしまい、パ
ターンの欠陥が、収差によるぼけの中に埋もれてしま
う。
【００２５】一方、電子光学的な拡大は行わずに、光学
的にマスク像を１００００倍まで拡大する場合を考えて
みよう。この場合、マスクと等倍の電子光学的なマスク
像が蛍光板２４に投影される。このため、光の波長より
小さい欠陥は、蛍光板２４から出力される光学的なマス
ク像上では完全に潰れてしまう。
的にマスク像を１００００倍まで拡大する場合を考えて
みよう。この場合、マスクと等倍の電子光学的なマスク
像が蛍光板２４に投影される。このため、光の波長より
小さい欠陥は、蛍光板２４から出力される光学的なマス
ク像上では完全に潰れてしまう。
【００２６】このような理由により、マスク像を電子光
学系と光学系との２系統で拡大するのである。次に、電
子光学系と光学系それぞれの拡大率について説明する。
まず、マスク検査により、欠陥がある程度の大きさ以上
であれば、そのマスクは不良品として破棄される。つま
り、この大きさ以上の欠陥が、検査対象とされるのであ
り、この大きさ以下の欠陥まで検査する必要はないので
ある。このような検査対象の欠陥のサイズ、つまり不良
品／良品のボーダーサイズは、明確に決められている。
学系と光学系との２系統で拡大するのである。次に、電
子光学系と光学系それぞれの拡大率について説明する。
まず、マスク検査により、欠陥がある程度の大きさ以上
であれば、そのマスクは不良品として破棄される。つま
り、この大きさ以上の欠陥が、検査対象とされるのであ
り、この大きさ以下の欠陥まで検査する必要はないので
ある。このような検査対象の欠陥のサイズ、つまり不良
品／良品のボーダーサイズは、明確に決められている。
【００２７】上述した拡大の目的である検出器２７の分
解能で、検査対象の欠陥をピックアップできるようにす
ることを考慮すると、２系統で拡大された検査対象の欠
陥像のサイズが、検出器２７の分解能より大きくなる程
度まで拡大する必要があり、従って電子レンズ２１と光
学レンズ２５とのトータルの拡大率は、検査対象の欠陥
の実際のサイズで、検出器２７の分解能を割り算して得
られる拡大率を下限として任意に決められ得る。
解能で、検査対象の欠陥をピックアップできるようにす
ることを考慮すると、２系統で拡大された検査対象の欠
陥像のサイズが、検出器２７の分解能より大きくなる程
度まで拡大する必要があり、従って電子レンズ２１と光
学レンズ２５とのトータルの拡大率は、検査対象の欠陥
の実際のサイズで、検出器２７の分解能を割り算して得
られる拡大率を下限として任意に決められ得る。
【００２８】また、電子レンズ２１の拡大率は、収差が
所定の許容範囲内に収まる拡大率を上限として、蛍光板
２４に投影される検査対象の欠陥像のサイズが、光の波
長より少なくとも大きくなる拡大率を下限として、上限
と下限の範囲内で任意に決められ得る。最後に、光学的
な拡大率は、トータルの拡大率と、電子レンズ２１の拡
大率とで決まり、つまり検出器２７に投影されるマスク
像上での検査対象の欠陥のサイズが、検出器２７の分解
能より大きくなる拡大率を下限に決められている。
所定の許容範囲内に収まる拡大率を上限として、蛍光板
２４に投影される検査対象の欠陥像のサイズが、光の波
長より少なくとも大きくなる拡大率を下限として、上限
と下限の範囲内で任意に決められ得る。最後に、光学的
な拡大率は、トータルの拡大率と、電子レンズ２１の拡
大率とで決まり、つまり検出器２７に投影されるマスク
像上での検査対象の欠陥のサイズが、検出器２７の分解
能より大きくなる拡大率を下限に決められている。
【００２９】このような条件を考慮すると、トータルの
拡大率を、１００００倍とした場合、例えば電子レンズ
２１の拡大率は１０００倍程度で、光学レンズ２５の拡
大率が１０倍程度になる。
拡大率を、１００００倍とした場合、例えば電子レンズ
２１の拡大率は１０００倍程度で、光学レンズ２５の拡
大率が１０倍程度になる。
【００３０】このような拡大率で拡大されたマスク像
は、検出器２７で画像信号に変換され、比較器２８に送
られる。マスク全体の画像を得るには、図４に示すよう
に、偏向コイル１６とステージ１７とが共同して、マス
ク１０を電子ビームで走査する必要がある。走査方法に
は、マスク１０に対してビームを断続的に移動する方法
と、マスク１０に対してビームを連続的に移動する方法
とがある。前者の場合、比較器２８が持つフレームメモ
リの分割されたエリアごとに、画像信号を順次書き込ん
でいけばよい。後者の場合も、例えば微小領域の信号を
ため込みながら順次隣のメモリに移動させて、ビームが
通過した直後に取り出すようにすればよい。
は、検出器２７で画像信号に変換され、比較器２８に送
られる。マスク全体の画像を得るには、図４に示すよう
に、偏向コイル１６とステージ１７とが共同して、マス
ク１０を電子ビームで走査する必要がある。走査方法に
は、マスク１０に対してビームを断続的に移動する方法
と、マスク１０に対してビームを連続的に移動する方法
とがある。前者の場合、比較器２８が持つフレームメモ
リの分割されたエリアごとに、画像信号を順次書き込ん
でいけばよい。後者の場合も、例えば微小領域の信号を
ため込みながら順次隣のメモリに移動させて、ビームが
通過した直後に取り出すようにすればよい。
【００３１】このとき、対物レンズ１５の励磁強度及び
拡大レンズ２１の励磁を成形ビーム３０の走査に応じて
変化させ、かつ偏向コイル２２を用いてマスク１０を透
過した電子ビームのマスク１０で散乱されないビームが
アパーチャ２３中央を通過するように調節することで、
偏向に伴うビームのぼけを抑制できる。これにより、ス
テージ１７の移動速度を上げることなく、大面積を短時
間で検査することが可能となる。
拡大レンズ２１の励磁を成形ビーム３０の走査に応じて
変化させ、かつ偏向コイル２２を用いてマスク１０を透
過した電子ビームのマスク１０で散乱されないビームが
アパーチャ２３中央を通過するように調節することで、
偏向に伴うビームのぼけを抑制できる。これにより、ス
テージ１７の移動速度を上げることなく、大面積を短時
間で検査することが可能となる。
【００３２】また、ステージ１７を連続移動させるので
はなく、ビームを偏向して、偏向領域を検査した後でス
テージ１７を移動させるステップアンドリピート方式も
可能である。
はなく、ビームを偏向して、偏向領域を検査した後でス
テージ１７を移動させるステップアンドリピート方式も
可能である。
【００３３】このようにして得られたマスク１０の全体
画像は、比較器２８で、マスタデータ、つまり設計デー
タ２９と比較される。これによって欠陥がピックアップ
される。この比較の前処理として、空間微分により、パ
ターンのエッジを強調するのが好ましい。この空間微分
は、空間フィルタによって行ってもよいが、ここでは、
処理の効率化を図るために、図５に示すように、取り込
まれたオリジナルの画像３１と、このオリジナルの画像
３１をビーム分解能程度、ステージ移動方向にシフトし
たシフト画像３２とを、フレーム間で差分するという処
理を行う。これにより空間周波数の高いエッジだけが強
調された差分画像３３が得られる。この差分画像３３か
ら、予め設定した値との大小によって、３値（１，０，
−１）の画像を得る。３値画像上で、１，−１の部分
は、パターンのエッジに相当する。この３値画像をマス
タデータ２９の微分データと比較することにより、欠陥
を検出することができる。
画像は、比較器２８で、マスタデータ、つまり設計デー
タ２９と比較される。これによって欠陥がピックアップ
される。この比較の前処理として、空間微分により、パ
ターンのエッジを強調するのが好ましい。この空間微分
は、空間フィルタによって行ってもよいが、ここでは、
処理の効率化を図るために、図５に示すように、取り込
まれたオリジナルの画像３１と、このオリジナルの画像
３１をビーム分解能程度、ステージ移動方向にシフトし
たシフト画像３２とを、フレーム間で差分するという処
理を行う。これにより空間周波数の高いエッジだけが強
調された差分画像３３が得られる。この差分画像３３か
ら、予め設定した値との大小によって、３値（１，０，
−１）の画像を得る。３値画像上で、１，−１の部分
は、パターンのエッジに相当する。この３値画像をマス
タデータ２９の微分データと比較することにより、欠陥
を検出することができる。
【００３４】なお、信号処理により微分画像３３を得る
他に、光学レンズ２５の焦点位置に空間フィルタを設け
ることで、光学像から空間周波数が低い成分の透過率を
下げて、検出器２７により空間周波数の比較的高いエッ
ジを強調した画像を得るようにしてもよい。
他に、光学レンズ２５の焦点位置に空間フィルタを設け
ることで、光学像から空間周波数が低い成分の透過率を
下げて、検出器２７により空間周波数の比較的高いエッ
ジを強調した画像を得るようにしてもよい。
【００３５】このように本実施形態によれば、電子レン
ズ２２による拡大と光学レンズ２５による拡大を併用す
ることにより、拡大像を解像度良く形成して高精度な検
査を実現できる。また、これによりマスク１０をエリア
検査でき、欠陥を高速度で検査することが可能となる。
さらに、アパーチャ２３を設けて、マスク１０で生じる
主に弾性散乱線の多くを遮蔽することにより、コントラ
ストの向上をはかることができる。これらにより、検査
精度の向上をはかることが可能となる。
ズ２２による拡大と光学レンズ２５による拡大を併用す
ることにより、拡大像を解像度良く形成して高精度な検
査を実現できる。また、これによりマスク１０をエリア
検査でき、欠陥を高速度で検査することが可能となる。
さらに、アパーチャ２３を設けて、マスク１０で生じる
主に弾性散乱線の多くを遮蔽することにより、コントラ
ストの向上をはかることができる。これらにより、検査
精度の向上をはかることが可能となる。
【００３６】次に、本実施形態によるマスク検査装置の
コントラスト特性について説明する。図６（ａ）に薄膜
２とパターン３との両方を電子ビームが通過する場合、
図６（ｂ）に薄膜２だけを電子ビームが通過する場合そ
れぞれのビーム強度変化を示している。図７に、マスク
１０の中のパターン３が形成されている部分、つまりパ
ターン３と薄膜２との両方を通過して、検出器２７で検
出される電子の強度に関するパターン厚依存性と、コン
トラスト因子に関するパターン厚依存性を、本実施形態
と従来とを比較して示している。
コントラスト特性について説明する。図６（ａ）に薄膜
２とパターン３との両方を電子ビームが通過する場合、
図６（ｂ）に薄膜２だけを電子ビームが通過する場合そ
れぞれのビーム強度変化を示している。図７に、マスク
１０の中のパターン３が形成されている部分、つまりパ
ターン３と薄膜２との両方を通過して、検出器２７で検
出される電子の強度に関するパターン厚依存性と、コン
トラスト因子に関するパターン厚依存性を、本実施形態
と従来とを比較して示している。
【００３７】マスク検査で使用する数ｋｅＶ以上のエネ
ルギーを持つ電子は、その多くが非弾性散乱によって熱
を起こし、残りが薄膜２とパターン３を透過する。透過
した電子の一部は、弾性散乱によって、エネルギーが保
存されているが、飛翔方向が変化されている。また、透
過した電子の残りは、エネルギーが保存され、飛翔方向
も変化しない。ここでは、電子ビームの照射強度を“Ｉ
0 ”、パターン３での非弾性散乱による損失強度を“Ｉ
a1”、薄膜２での非弾性散乱による損失強度を
“Ｉa2”、パターン３での弾性散乱電子の強度を
“Ｉr1”、薄膜２の弾性散乱電子の強度を“Ｉr2”と表
記する。また、パターン３の透過率を“Ｔa1”、薄膜２
の透過率を“Ｔa2”とする。なお、透過率とは、入射電
子の強度に対する透過した電子の強度の比で与えられ、
透過した電子の強度には、非弾性散乱も弾性散乱もして
いない純粋な透過電子の強度の他に、弾性散乱電子の強
度も含まれる。
ルギーを持つ電子は、その多くが非弾性散乱によって熱
を起こし、残りが薄膜２とパターン３を透過する。透過
した電子の一部は、弾性散乱によって、エネルギーが保
存されているが、飛翔方向が変化されている。また、透
過した電子の残りは、エネルギーが保存され、飛翔方向
も変化しない。ここでは、電子ビームの照射強度を“Ｉ
0 ”、パターン３での非弾性散乱による損失強度を“Ｉ
a1”、薄膜２での非弾性散乱による損失強度を
“Ｉa2”、パターン３での弾性散乱電子の強度を
“Ｉr1”、薄膜２の弾性散乱電子の強度を“Ｉr2”と表
記する。また、パターン３の透過率を“Ｔa1”、薄膜２
の透過率を“Ｔa2”とする。なお、透過率とは、入射電
子の強度に対する透過した電子の強度の比で与えられ、
透過した電子の強度には、非弾性散乱も弾性散乱もして
いない純粋な透過電子の強度の他に、弾性散乱電子の強
度も含まれる。
【００３８】従来では、マスク１０の中のパターン３が
形成されている部分、つまりパターン３と薄膜２との両
方を通過して、検出器２７で検出される電子の強度は、
“Ｉ0 −Ｉa1−Ｉa2”であり、一方、パターン３が形成
されていない部分、つまり薄膜２だけを通過して、検出
器２７で検出される電子の強度は、“Ｉ0 −Ｉa2”であ
る。従って、従来のコントラスト因子は、パターン３で
の非弾性散乱による損失強度“Ｉa1”になる。
形成されている部分、つまりパターン３と薄膜２との両
方を通過して、検出器２７で検出される電子の強度は、
“Ｉ0 −Ｉa1−Ｉa2”であり、一方、パターン３が形成
されていない部分、つまり薄膜２だけを通過して、検出
器２７で検出される電子の強度は、“Ｉ0 −Ｉa2”であ
る。従って、従来のコントラスト因子は、パターン３で
の非弾性散乱による損失強度“Ｉa1”になる。
【００３９】一方、本実施形態では、アパーチャ２３
で、弾性散乱線の大部分が除去されるので、マスク１０
の中のパターン３が形成されている部分、つまりパター
ン３と薄膜２との両方を通過して、検出器２７で検出さ
れる電子の強度は、“Ｉ0 −Ｉa1−Ｉa2−Ｉr1−Ｉr2”
であり、一方、パターン３が形成されていない部分、つ
まり薄膜２だけを通過して、検出器２７で検出される電
子の強度は、“Ｉ0 −Ｉa2−Ｉr2”である。従って、本
実施形態のコントラスト因子は、パターン３での非弾性
散乱による損失強度“Ｉa1”とパターン３での弾性散乱
を起こした電子の強度“Ｉr1”とをあわせた“Ｉa1＋Ｉ
r1”になる。
で、弾性散乱線の大部分が除去されるので、マスク１０
の中のパターン３が形成されている部分、つまりパター
ン３と薄膜２との両方を通過して、検出器２７で検出さ
れる電子の強度は、“Ｉ0 −Ｉa1−Ｉa2−Ｉr1−Ｉr2”
であり、一方、パターン３が形成されていない部分、つ
まり薄膜２だけを通過して、検出器２７で検出される電
子の強度は、“Ｉ0 −Ｉa2−Ｉr2”である。従って、本
実施形態のコントラスト因子は、パターン３での非弾性
散乱による損失強度“Ｉa1”とパターン３での弾性散乱
を起こした電子の強度“Ｉr1”とをあわせた“Ｉa1＋Ｉ
r1”になる。
【００４０】このように、照射強度“Ｉ0 ”が同じであ
るなら、本実施形態では従来より、“Ｉr1”の分だけコ
ントラストが強くなる。逆に言えば、本実施形態では照
射強度を従来よりも低下しても、従来と同じコントラス
トを得ることができる。従って、非弾性散乱を起こす電
子の強度“Ｉa1”、“Ｉa2”を低下させて、発熱量を低
減することができ、この発熱によるマスクの変形を抑え
ることができる。
るなら、本実施形態では従来より、“Ｉr1”の分だけコ
ントラストが強くなる。逆に言えば、本実施形態では照
射強度を従来よりも低下しても、従来と同じコントラス
トを得ることができる。従って、非弾性散乱を起こす電
子の強度“Ｉa1”、“Ｉa2”を低下させて、発熱量を低
減することができ、この発熱によるマスクの変形を抑え
ることができる。
【００４１】このような従来より優秀なコントラスト因
子を、より効果的に活用するために、検査用電子ビーム
やマスク１０の性質を次のような条件で決定することが
好ましい。つまり、発熱量を減らすためには、“Ｉa1”
は少ない方がよいが、コントラストをある程度確保する
ためには、少な過ぎてもいけない。また、コントラスト
を向上させるためには、“Ｉr1”も、ある程度以上の大
きさが要求される。
子を、より効果的に活用するために、検査用電子ビーム
やマスク１０の性質を次のような条件で決定することが
好ましい。つまり、発熱量を減らすためには、“Ｉa1”
は少ない方がよいが、コントラストをある程度確保する
ためには、少な過ぎてもいけない。また、コントラスト
を向上させるためには、“Ｉr1”も、ある程度以上の大
きさが要求される。
【００４２】これらを考慮すると、パターン３での非弾
性散乱による損失強度“Ｉa1”が、“０．９×Ｉ0 ”以
下であり（条件（１））、パターン３での弾性散乱電子
の強度“Ｉr1”が、“０．Ｉ×Ｉ0 ”以上である（条件
（２））ことが好ましい。
性散乱による損失強度“Ｉa1”が、“０．９×Ｉ0 ”以
下であり（条件（１））、パターン３での弾性散乱電子
の強度“Ｉr1”が、“０．Ｉ×Ｉ0 ”以上である（条件
（２））ことが好ましい。
【００４３】まず、条件（１）を満たすために簡易化さ
れた条件式に関して説明する。ここで、パターン３と薄
膜２との両方を合わせた透過率を、“Ｔtotal ”とし
て、以下の式が与えられる。 Ｔtotal ＝Ｔa1×Ｔa2 ここで、 Ｔa1＝（Ｉ0 −Ｉa1）／Ｉ0 ＝１−（Ｉa1／Ｉ0 ） で与えられ、条件（１）は、“（Ｉa1／Ｉ0 ）≦０．
９”を意味しているので、 Ｔa2＞Ｔtotal ≧０．１×Ｔa2 という条件式に最終的に変形され得た。この条件式か
ら、計測困難なパターン３の透過率“Ｔa1”を取り除い
て、計測の比較的容易な薄膜２の透過率“Ｔa2”と、計
測の比較的容易なパターン３と薄膜２とを合わせた透過
率“Ｔtotal ”とから、条件（１）を満足するようにマ
スク１０を設計できる。なお、透過率は実測する代わり
に、「K.Kanaya and S.Okayama;J.Phys.D:Appl.Phys.,V
ol.5,1972 pp.43-58」に記載されている近似式を使っ
て、計算により十分な精度で求めることができる。
れた条件式に関して説明する。ここで、パターン３と薄
膜２との両方を合わせた透過率を、“Ｔtotal ”とし
て、以下の式が与えられる。 Ｔtotal ＝Ｔa1×Ｔa2 ここで、 Ｔa1＝（Ｉ0 −Ｉa1）／Ｉ0 ＝１−（Ｉa1／Ｉ0 ） で与えられ、条件（１）は、“（Ｉa1／Ｉ0 ）≦０．
９”を意味しているので、 Ｔa2＞Ｔtotal ≧０．１×Ｔa2 という条件式に最終的に変形され得た。この条件式か
ら、計測困難なパターン３の透過率“Ｔa1”を取り除い
て、計測の比較的容易な薄膜２の透過率“Ｔa2”と、計
測の比較的容易なパターン３と薄膜２とを合わせた透過
率“Ｔtotal ”とから、条件（１）を満足するようにマ
スク１０を設計できる。なお、透過率は実測する代わり
に、「K.Kanaya and S.Okayama;J.Phys.D:Appl.Phys.,V
ol.5,1972 pp.43-58」に記載されている近似式を使っ
て、計算により十分な精度で求めることができる。
【００４４】次に条件（２）を満たすために簡易化され
た条件式に関して説明する。パターン３の弾性散乱電子
の強度“Ｉr1”は、正確にはアパーチャ２３で除去され
る弾性散乱電子の強度であり、消衰距離“ξr ”で定式
化が容易となる。消衰距離“ξr ”とは、入射電子が弾
性散乱を受ける確率に反比例する量で、他の相互作用を
無視すると、以下の関係式（１）が成り立つ。なお、
“ｔ”はパターン３の厚さ、“Ｉt ”はパターンを透過
した電子の強度である。
た条件式に関して説明する。パターン３の弾性散乱電子
の強度“Ｉr1”は、正確にはアパーチャ２３で除去され
る弾性散乱電子の強度であり、消衰距離“ξr ”で定式
化が容易となる。消衰距離“ξr ”とは、入射電子が弾
性散乱を受ける確率に反比例する量で、他の相互作用を
無視すると、以下の関係式（１）が成り立つ。なお、
“ｔ”はパターン３の厚さ、“Ｉt ”はパターンを透過
した電子の強度である。
【００４５】
【数１】 周知の取り、“Ｉt ”は厚さ“ｔ”に対して指数関数に
従って変化するので、式（１）は、
従って変化するので、式（１）は、
【００４６】
【数２】 に変形できる。ここで、“Ｉr1”があまり大きくない場
合、つまり、指数関数部分が１に近い場合、式（２）
は、
合、つまり、指数関数部分が１に近い場合、式（２）
は、
【００４７】
【数３】 という式（３）に近似できる。
【００４８】前述した条件（２）は、“Ｉr1＞０．１×
Ｉ0 ”であるので、式（３）は、消衰距離“ξr ”と、
パターン３の厚さ“ｔ”とから、式（４）のように簡易
化できる。
Ｉ0 ”であるので、式（３）は、消衰距離“ξr ”と、
パターン３の厚さ“ｔ”とから、式（４）のように簡易
化できる。
【００４９】
【数４】
【００５０】なお、消衰距離“ξr ”は、吸収体の材質
だけでなく、結晶構造にも依存するが、結晶構造がアモ
ルファスや微結晶であれば、「Lugwig Reimer;“Transm
ition Electron Microscopy ”Springer-Verlag 1984 p
p.186-192 」に記載されている方法に基づいて計算する
ことができ、表式および単位の換算を行うことにより、
所望の数値を得る事が出来る。結晶粒が大きい場合や単
結晶の場合は、「P.B.Hirsch et al.;“Electron Micro
scopy of Thin Crystals”BUTTERWORTH 1965 Appendix
4,pp.495-497”等に消衰距離“ξr ”の計算方法および
結果が記載されているので、これらを利用すれば良い。
なお、“Ｉr1”が大きくなると、多重散乱の効果が現
れ、上述の式が適用出来なくなるが、“Ｉr1＞０．１×
Ｉ0 ”を満たすための十分条件を求めるという意味で
は、“ｔ／ξr ＞０．１”を満たしていれば良いので、
何等の影響は無い。
だけでなく、結晶構造にも依存するが、結晶構造がアモ
ルファスや微結晶であれば、「Lugwig Reimer;“Transm
ition Electron Microscopy ”Springer-Verlag 1984 p
p.186-192 」に記載されている方法に基づいて計算する
ことができ、表式および単位の換算を行うことにより、
所望の数値を得る事が出来る。結晶粒が大きい場合や単
結晶の場合は、「P.B.Hirsch et al.;“Electron Micro
scopy of Thin Crystals”BUTTERWORTH 1965 Appendix
4,pp.495-497”等に消衰距離“ξr ”の計算方法および
結果が記載されているので、これらを利用すれば良い。
なお、“Ｉr1”が大きくなると、多重散乱の効果が現
れ、上述の式が適用出来なくなるが、“Ｉr1＞０．１×
Ｉ0 ”を満たすための十分条件を求めるという意味で
は、“ｔ／ξr ＞０．１”を満たしていれば良いので、
何等の影響は無い。
【００５１】次に具体的な説明を行う。マスク１０は、
膜厚が２μｍ、材質がＳｉＣの薄膜２の上に、Ｔａでパ
ターン３が０．４μｍの厚さで描かれている。このよう
なマスク１０に、２０ｋｅＶの電子ビームを入射する
と、薄膜２で約７３パーセントの電子が非弾性散乱を起
こして損失して２７パーセントの電子が透過し、この２
７パーセントの電子のうち、パターン３で約９０パーセ
ントの電子が非弾性散乱を起こして損失する。すなわ
ち、Ｔa2＝０．２７、Ｔa1＝０．０２７＝０．１×Ｔa2
となる。また、２０ｋｅＶの電子に対するパターン３の
透過率Ｔa1の消衰距離は０．１μｍ以下であるので、膜
厚０．４μｍのパターン３を透過する間に、数十パーセ
ントの電子が弾性散乱を受ける事が明らかである。な
お、非弾性散乱による損失強度と、弾性散乱する電子の
強度との和が１００パーセントを越えるのは、多重散乱
のため、散乱された電子の一部も吸収されるためであ
る。
膜厚が２μｍ、材質がＳｉＣの薄膜２の上に、Ｔａでパ
ターン３が０．４μｍの厚さで描かれている。このよう
なマスク１０に、２０ｋｅＶの電子ビームを入射する
と、薄膜２で約７３パーセントの電子が非弾性散乱を起
こして損失して２７パーセントの電子が透過し、この２
７パーセントの電子のうち、パターン３で約９０パーセ
ントの電子が非弾性散乱を起こして損失する。すなわ
ち、Ｔa2＝０．２７、Ｔa1＝０．０２７＝０．１×Ｔa2
となる。また、２０ｋｅＶの電子に対するパターン３の
透過率Ｔa1の消衰距離は０．１μｍ以下であるので、膜
厚０．４μｍのパターン３を透過する間に、数十パーセ
ントの電子が弾性散乱を受ける事が明らかである。な
お、非弾性散乱による損失強度と、弾性散乱する電子の
強度との和が１００パーセントを越えるのは、多重散乱
のため、散乱された電子の一部も吸収されるためであ
る。
【００５２】本実施例により、従来の様に低加速電圧の
電子線を用いて、吸収が大きい条件で検査を行う場合よ
りも、マスクの熱歪みを小さくする事が可能であり、し
かも、吸収が小さくなる事に伴うコントラストの低下
を、弾性散乱電子の強度で補う事が出来るので、高速且
つ高精度な検査が実現可能となった。なお、本発明は上
述した実施形態に限定されるものではない。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施する
ことができる。
電子線を用いて、吸収が大きい条件で検査を行う場合よ
りも、マスクの熱歪みを小さくする事が可能であり、し
かも、吸収が小さくなる事に伴うコントラストの低下
を、弾性散乱電子の強度で補う事が出来るので、高速且
つ高精度な検査が実現可能となった。なお、本発明は上
述した実施形態に限定されるものではない。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施する
ことができる。
【００５３】
【発明の効果】本発明は、電子光学的と光学的との２系
統でマスク像を拡大するように構成されているので、電
子光学的な拡大による収差を抑えて、しかも光学的な拡
大によってパターンを高分解能で検査できる。これによ
りマスクをエリア検査でき、欠陥を高速度で検査するこ
とが可能となる。
統でマスク像を拡大するように構成されているので、電
子光学的な拡大による収差を抑えて、しかも光学的な拡
大によってパターンを高分解能で検査できる。これによ
りマスクをエリア検査でき、欠陥を高速度で検査するこ
とが可能となる。
【００５４】本発明は、アパーチャでマスクで生じる主
に弾性散乱線の多くを遮蔽するように構成されているの
で、パターンでの非弾性散乱による損失強度だけでな
く、パターンでの弾性散乱強度も合わせて、コントラス
トを付けることができる。
に弾性散乱線の多くを遮蔽するように構成されているの
で、パターンでの非弾性散乱による損失強度だけでな
く、パターンでの弾性散乱強度も合わせて、コントラス
トを付けることができる。
【００５５】本発明は、検査用荷電粒子ビームに対する
薄膜の透過率をＴa2、検査用荷電粒子ビームに対する薄
膜とパターンとを合わせた透過率をＴtotal として、 Ｔa2＞Ｔtotal ≧０．１×Ｔa2 の条件を満たすことにより、十分なコントラストを確保
しながら、発熱量を減らして、マスクの熱変形を抑える
ことができる。また、パターンの透過率の消衰距離をξ
r 、パターンの厚さをｔとして、 ｔ／ξr ＞０．１ の条件を満たすことにより、弾性散乱電子の強度を、コ
ントラストを十分補強得ることができる。
薄膜の透過率をＴa2、検査用荷電粒子ビームに対する薄
膜とパターンとを合わせた透過率をＴtotal として、 Ｔa2＞Ｔtotal ≧０．１×Ｔa2 の条件を満たすことにより、十分なコントラストを確保
しながら、発熱量を減らして、マスクの熱変形を抑える
ことができる。また、パターンの透過率の消衰距離をξ
r 、パターンの厚さをｔとして、 ｔ／ξr ＞０．１ の条件を満たすことにより、弾性散乱電子の強度を、コ
ントラストを十分補強得ることができる。
【図１】本発明の実施形態に係わるマスク検査装置の概
略構成図。
略構成図。
【図２】図１のパターン転写用マスクの断面図。
【図３】図１の光学レンズを光ファイバ束に代替えした
場合のマスク検査装置の概略構成図。
場合のマスク検査装置の概略構成図。
【図４】図１の偏向コイルによる電子ビームの偏向とマ
スクステージの動きとによる電子ビームの走査軌道の一
例を示す図。
スクステージの動きとによる電子ビームの走査軌道の一
例を示す図。
【図５】図１の比較器のエッジ強調処理の説明図。
【図６】図２の薄膜上にパターンが形成されている部分
を透過する電子ビームの強度変化と薄膜上にパターンが
形成されていない部分を透過する電子ビームの強度変化
との比較図。
を透過する電子ビームの強度変化と薄膜上にパターンが
形成されていない部分を透過する電子ビームの強度変化
との比較図。
【図７】本実施形態のコントラスト因子と従来のコント
ラスト因子との比較図。
ラスト因子との比較図。
【図８】従来のマスク検査装置の概略構成図。
１…ウェハ、 ２…薄膜、 ３…パターン、 ４…固定枠、 ９…鏡筒、 １０…マスク、 １１…電子銃、 １２…電子ビーム、 １３…コンデンサレンズ、 １４…成形マスク、 １５…対物レンズ、 １６…偏向コイル、 １７…マスクステージ、 ２１…電子レンズ、 ２２…偏向コイル、 ２３…アパーチャ、 ２４…蛍光板、 ２５…光学レンズ、 ２７…検出器、 ２７1 …マイクロチャンネルプレート、 ２７2 …ＣＣＤカメラ、 ２８…比較器、 ２９…マスクデータ、 ３０…ビームスポット、 ３１…オリジナル画像、 ３２…シフト画像、 ３３…差分画像、 ４０…光ファイバ束。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１Ｍ
Claims (21)
- 【請求項１】 成形マスクで成形された荷電粒子ビーム
を、パターンが形成されているマスクに照射する荷電粒
子ビーム発生源と、 前記マスクを透過した電子光学的なマスク像を拡大する
電子レンズと、 前記拡大された電子光学的なマスク像を光学的なマスク
像に変換する蛍光板と、 前記光学的なマスク像を光学的に拡大する光学的拡大手
段と、 前記拡大された光学的なマスク像を検出して画像を得る
カメラと、 前記画像に基づいて前記パターンの欠陥を検査する手段
とを具備することを特徴とするマスク検査装置。 - 【請求項２】 前記電子レンズは、前記電子光学的なマ
スク像上での検査対象の欠陥のサイズが、光の波長より
少なくとも大きくなる程度まで、前記電子光学的なマス
ク像を拡大することを特徴とする請求項１記載のマスク
検査装置。 - 【請求項３】 前記電子レンズと前記光学的拡大手段と
は、前記マスク像上での検査対象の欠陥のサイズが、前
記カメラの分解能より大きくなる程度まで、前記電子光
学的なマスク像と前記光学的なマスク像をそれぞれ拡大
することを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置。 - 【請求項４】 前記光学的拡大手段は、前記光学的なマ
スク像上での検査対象の欠陥のサイズが、前記カメラの
分解能より大きくなる程度まで、前記光学的なマスク像
を拡大することを特徴とする請求項１記載のマスク検査
装置。 - 【請求項５】 前記電子レンズと前記蛍光板との間に設
けられ、前記電子光学的なマスク像に含まれる散乱成分
の少なくとも一部を除去するアパーチャをさらに備える
ことを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置。 - 【請求項６】 前記アパーチャは前記電子レンズの焦点
位置に設けられることを特徴とする請求項５記載のマス
ク検査装置。 - 【請求項７】 前記荷電粒子ビームで前記マスクを走査
するために、前記荷電粒子ビームを偏向する偏向コイル
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のマスク
検査装置。 - 【請求項８】 前記荷電粒子ビームで前記マスクを走査
するために、前記マスクを移動する機構をさらに備える
ことを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置。 - 【請求項９】 前記検査手段は、前記画像の中の前記パ
ターンのエッジを強調するために、前記画像を空間的に
微分する手段を有することを特徴とする請求項１記載の
マスク検査装置。 - 【請求項１０】 前記微分手段は、前記画像をシフトす
る手段と、前記シフトされた画像と前記画像とを差分す
る手段とを有することを特徴とする請求項９記載のマス
ク検査装置。 - 【請求項１１】 前記光学的拡大手段と前記カメラとの
間に設けられ、前記拡大された光学的なマスク像の中の
前記パターンのエッジを強調するための光学フィルタを
さらに備えることを特徴とする請求項１記載のマスク検
査装置。 - 【請求項１２】 前記光学フィルタは、前記光学的拡大
手段の焦点位置に設けられることを特徴とする請求項１
１記載のマスク検査装置。 - 【請求項１３】 前記荷電粒子ビーム発生源と前記マス
クと前記電子レンズとは真空中に収められており、前記
蛍光板は真空バリアに用いられていることを特徴とする
請求項１記載のマスク検査装置。 - 【請求項１４】 前記光学的拡大手段は、光学レンズで
あることを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置。 - 【請求項１５】 前記光学的拡大手段は、先端よりも後
端が太い光ファイバの束であることを特徴とする請求項
１記載のマスク検査装置。 - 【請求項１６】 前記光ファイバ束の先端面に蛍光体が
塗布されてなることを特徴とする請求項１５記載のマス
ク検査装置。 - 【請求項１７】 前記荷電粒子ビーム発生源と前記マス
クと前記電子レンズと前記蛍光板とは真空内に収められ
ており、前記光ファイバ束は真空バリアに用いられてい
ることを特徴とする請求項１５記載のマスク検査装置。 - 【請求項１８】 成形マスクで成形された荷電粒子ビー
ムを、パターンが形成されているマスクに照射する荷電
粒子ビーム発生源と、 前記マスクを透過して、前記パターンに応じた陰影の付
いた電子光学的なマスク像から散乱線の少なくとも一部
を除去するアパーチャと、 前記除去された電子光学的なマスク像に基づいて前記パ
ターンの欠陥を検査する手段とを具備することを特徴と
するマスク検査装置。 - 【請求項１９】 露光用ビームに対して比較的高い透過
性を有する薄膜の上に、露光用ビームに対して透過性の
比較的低い材料でパターンが描かれていて、成形マスク
で成形された荷電粒子ビームで検査されるパターン転写
用マスクにおいて、 前記検査用荷電粒子ビームに対する前記薄膜の透過率を
Ｔa2、前記検査用荷電粒子ビームに対する前記薄膜と前
記パターンとを合わせた透過率をＴtotal として、 Ｔa2＞Ｔtotal ≧０．１×Ｔa2 の条件と、 前記パターンの透過率の消衰距離をξr 、前記パターン
の厚さをｔとして、 ｔ／ξr ＞０．１ の条件との少なくとも一方を満足するように形成されて
いることを特徴とするマスク検査装置。 - 【請求項２０】 露光用ビームに対して比較的高い透過
性を有する薄膜の上に、露光用ビームに対して透過性の
比較的低い材料でパターンが描かれているマスクを、成
形マスクで成形された荷電粒子ビームで検査するマスク
検査方法において、 前記検査用荷電粒子ビームに対する前記薄膜の透過率を
Ｔa2、前記検査用荷電粒子ビームに対する前記薄膜と前
記パターンとを合わせた透過率をＴtotal として、 Ｔa2＞Ｔtotal ≧０．１×Ｔa2 の条件と、 前記パターンの透過率の消衰距離をξr 、前記パターン
の厚さをｔとして、 ｔ／ξr ＞０．１ の条件との少なくとも一方を満足するような前記検査用
荷電粒子ビームで前記マスクを検査することを特徴とす
るマスク検査方法。 - 【請求項２１】 露光用ビームに対して比較的高い透過
性を有する薄膜の上に、露光用ビームに対して透過性の
比較的低い材料でパターンが描かれているマスクを、成
形マスクで成形された荷電粒子ビームで検査するマスク
検査装置において、前記検査用荷電粒子ビームに対する
前記薄膜の透過率をＴa2、前記検査用荷電粒子ビームに
対する前記薄膜と前記パターンとを合わせた透過率をＴ
total として、 Ｔa2＞Ｔtotal ≧０．１×Ｔa2 の条件と、 前記パターンの透過率の消衰距離をξr 、前記パターン
の厚さをｔとして、 ｔ／ξr ＞０．１ の条件との少なくとも一方を満足するように前記検査用
荷電粒子ビームを前記マスクに照射することを特徴とす
るマスク検査装置。
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