JPH1152551A - 露光用マスクとそのパターン評価方法及び評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光用マスクに形成されたパターンの欠陥検
査に際して、パターン面に異物が付着することを防ぎ、
高精度な評価を再現性良く行う。 【解決手段】 石英からなる透明基板１１上にクロムか
らなる遮光膜１２のパターンを形成した露光用マスク１
０のパターンを光学的に測定評価するパターン評価方法
において、透明基板１１及び遮光膜１２上の全面にパタ
ーン測定用の光に対して透明な導電性薄膜層１３を設
け、該導電性薄膜層１３を接地させてから測定評価を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光用マスクに形
成されたパターンを光学的に測定評価するための露光用
マスクのパターン評価方法及び評価装置に関し、さらに
パターンを光学的に測定評価するのに適した構造の露光
用マスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造においては、石英基板
上に各種パターンが形成された露光用マスクを用い、こ
のマスクのパターンを光でウェハ上に転写するリソグラ
フィ技術が利用されている。リソグラフィ技術において
は、ウェハ上に転写すべきパターンの４〜５倍程度に拡
大されたパターンをマスク上に形成しておき、それを原
画として繰り返しウェハ上に縮小転写される。そこで、
マスクパターンが設計パターンにどれだけ忠実にできて
いるかが重要となる。

【０００３】露光用マスクを製造するには、通常、石英
基板上に遮光体となるクロム膜を蒸着した後、感光剤と
なるレジストを均一に塗布する。レジストが塗布された
基板は、電子ビーム描画装置やレーザビーム描画装置に
よって、設計データをもとにパターンが描かれる。その
後、ポジレジストの場合には感光した部分を現像処理に
よって取り除き、遮光体となるクロム膜のエッチングを
行う。クロム膜をエッチングした後、残った部分のレジ
ストを剥離・洗浄して、所望のクロムパターンが石英基
板上に設けられる。

【０００４】その後、顕微鏡によるパターンの像観察、
寸法測定装置による寸法測定、座標位置測定機によるパ
ターンの座標位置測定、欠陥検査装置によるパターン欠
陥の場所と欠陥数の測定などが行われ、パターンが設計
通りにできているかを評価する。

【０００５】これらの評価結果を元に良品と判断された
露光用マスクは、欠陥を修正する必要があるものは修正
装置によって欠陥部分を修正した後、最終洗浄してから
パターン面を保護するペリクルを貼り付けてから、製品
として出荷される。また、不良品と判断された露光用マ
スクはそのまま廃棄されるか、表面のクロム膜を取り除
いて石英基板を再利用する。

【０００６】ところで、露光用マスクのパターンを測定
評価する装置は、クリーン度をクラス１００（０．３μ
ｍのダスト１００個／ｍ³ ）程度に保ったクリーンルー
ムに設置されている。このようなクリームルーム中に存
在する異物として考えられるものとしては、空気中を浮
遊する埃や塵等に加え、人間が露光用マスクを取り扱う
際に剥がれ落ちる皮膚等の有機物や装置の摺動部等から
発生する金属粉があげられる。従って、クリーンルーム
全体のクリーン度を向上させても、人間がマスクを取り
扱う限りにおいては、局所的にクリーンネスが保たれて
いるとは言い難い。このため、異物が運ばれる重力の方
向や大気の流れにして、例えばパターン面の上で作業を
しないようにする等、露光用マスクに異物が付着しない
ように注意して取り扱っていた。

【０００７】しかしながら、この種のパターン評価に際
して本発明者が各種実験を繰り返した結果、静電気によ
り露光用マスクの表面に異物が付着するという現象を見
出した。これは、次のように説明される。

【０００８】通常、大気中でクリーンネスを維持するた
めには、清浄度の高い空気を均一に流し続ける必要があ
る。また、座標位置測定機や欠陥検査装置においても、
測定機内部を局所的にクリーンに保つため、別個の空調
ユニットを構成していることが多い。従って、測定され
るマスク基板は、常に清浄な空気の流れに晒されている
ことになる。

【０００９】露光用マスクの透明基板には、ステッパの
転写光を透過しやすい石英等が使用されている。石英基
板には導電性が無いため、空気の流れのある場所では空
気との摩擦によってマスク表面に静電気を帯びる。この
ため、露光用マスクをパターン評価装置にセッティング
する時や評価装置を操作する時に、マスクの周囲にある
異物が、静電気によって強制的にパターン面上に吸い付
く恐れがある。

【００１０】図５に、異物が付着した露光用マスクの断
面を示す。この図に示すように、露光用マスクの石英基
板１が露出している部分に異物５が付着する可能性が大
きいため、クロムパターン２の線幅測定結果は、図６に
示すように、異物５が付着した場合のパターン部を測定
したときの信号波形が、実際のパターン寸法Ａよりも太
いＢという結果になる。この場合、洗浄等により異物を
用意に剥離することができ、本来は不良品でない露光用
マスクが、不良品と判断されてしまう。即ち、静電気に
よる異物の付着により実際のパターンと異なった測定結
果を示すことにより、プロセスの条件出しが困難となっ
たり、製品の歩留まりが悪くなる恐れがあった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、露光
用マスクの透明基板には導電性がない石英等が使用され
ているため、マスク表面に静電気を帯びることがあり、
この静電気によってマスクの周囲にある異物がパターン
面上に吸い付く恐れがある。そして、パターン面上に異
物が付着すると、パターンの線幅が実際のパターン寸法
よりも太く検出される結果になり、本来は異常のないパ
ターンであっても欠陥有りと判定され、その結果、プロ
セスの条件出しが困難となったり、製品の歩留まりが悪
くなる問題があった。

【００１２】本発明は、上記の事情を考慮して成された
もので、その目的とするところは、露光用マスクに形成
されたパターンの位置精度評価，寸法精度評価及び欠陥
検査等に際して、パターン面に異物が付着することを防
ぎ、高精度なパターン測定評価を再現性良く行うことが
できる露光用マスクのパターン評価方法及び評価装置を
提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記
のパターン測定評価に適した構造の露光用マスクを提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

（構成）上記課題を解決するために本発明は、次のよう
な構成を採用している。即ち本発明は、非導電性の透明
基板上に遮光膜のパターンを形成した露光用マスクであ
って、前記透明基板及び遮光膜上にパターン測定用の光
及び露光光に対して透明な導電性薄膜層を設けてなるこ
とを特徴とする。

【００１４】また本発明は、非導電性の透明基板上に遮
光膜のパターンを形成した露光用マスクのパターンを光
学的に測定評価する露光用マスクのパターン評価方法に
おいて、前記露光用マスクの少なくとも測定評価領域
に、パターン測定用の光に対して透明な導電性薄膜層を
形成し、該導電性薄膜層を接地させた後に測定評価を行
うことを特徴とする。

【００１５】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 導電性薄膜層は露光光に対して透明であり、パター
ン評価の後にも残しておくこと。

【００１６】(2) 導電性薄膜層は露光光に対して不透明
であり、パターン評価の後に剥離すること。 また本発明は、非導電性の透明基板上に遮光膜のパター
ンを形成した露光用マスクのパターンを光学的に測定評
価する露光用マスクのパターン評価方法において、予め
静電気除去装置を用いて、前記露光用マスクの少なくと
も測定評価領域の静電気を除去することを特徴とする。

【００１７】また本発明は、非導電性の透明基板上に遮
光膜のパターンを形成した露光用マスクのパターンを光
学的に測定評価する露光用マスクのパターン評価装置に
おいて、前記パターンを測定評価するためのパターン評
価機構と前記露光用マスクの静電気を除去するための静
電気除去機構とが同一チャンバ内に離間して設けられ、
かつこれらの各機構の間で前記露光用マスクを移動する
移動機構が設けられていることを特徴とする。

【００１８】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) パターンの測定評価を行う際には、一定時間毎若し
くは測定中は連続して静電気除去機構を動作させて、パ
ターン面の静電気を除去すること。

【００１９】（作用）本発明によれば、石英等からなる
非導電性の透明基板上に遮光膜のパターンを形成した露
光用マスクにおいて、透明基板及び遮光膜上にパターン
測定用の光に対して透明な導電性薄膜層を設けることに
より、パターン面上に静電気が発生するのを防止でき、
これによりパターンの非導電性領域に異物が付着するの
を未然に防止することができる。従って、露光用マスク
に形成されたパターンの位置精度評価，寸法精度評価及
び欠陥検査等に際して、パターン面に異物が付着するこ
とを防ぎ、高精度なパターン測定評価を再現性良く行う
ことが可能となる。

【００２０】また、マスクパターン評価機構と静電気除
去機構を同一チャンバ内に設け、マスクパターン評価機
構によるパターン評価の前に静電気除去機構を動作させ
ることによって、導電性薄膜層を設けなくてもパターン
の非導電性領域に異物が付着するのを防止できる。さら
に、パターン評価機構による測定時にも静電気除去機構
を動作させることによって、測定中においてもパターン
の非導電性領域に異物が付着しないようにできる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。 （第１の実施形態）図１〜図３は本発明の第１の実施形
態に係わる露光用マスクのパターン評価方法を説明する
ためのもので、図１はパターン評価装置の基本構成を示
す模式図、図２は露光用マスクの構成を示す断面図、図
３は測定結果を示す信号波形図である。

【００２２】図１に示すように、露光用マスク１０は移
動可能なステージ２０上に設置されており、マスク１０
の上方から照明光学系３０からの測定光が微小スポット
光として照射される。マスク１０を透過した光は検出光
学系４０で検出され、検出信号はステージ２０の移動位
置に対応して波形メモリ（図示せず）に記憶されるよう
になっている。

【００２３】露光用マスク２０は、図２に示すように、
露光光に対して透明な石英からなる透明基板１１上にク
ロムからなる遮光膜１２を形成し、この遮光膜１２をＲ
ＩＥ等で選択エッチングして所望の開口パターンを形成
したものである。本実施形態では、このような露光用マ
スクの上に、例えばスパッタされたカーボンの薄膜等か
らなる導電性薄膜層１３が全体を覆うように均一に塗布
されている。この導電性薄膜層１３は測定光に対して透
明なものである。そして、図１に示す装置でパターンの
測定評価を行う際には、導電性薄膜層１３をパターン評
価装置などに設けられた端子に接触させて接地すること
により、静電気を除去することが可能となる。

【００２４】このようにして静電気を除去することによ
り、マスク１０上に異物が付着し難くなる。そして、パ
ターン評価装置で得られた結果を基に線幅測定した場
合、図３に示すように、パターン線幅に沿った信号波形
が得られ、正確なパターン線幅測定値Ａが得られる。つ
まり、露光用マスク１０に形成されたパターンの欠陥検
査等に際して、パターン面に異物が付着するのを未然に
防止することができ、高精度なパターン測定評価を再現
性良く行うことができる。

【００２５】また、図示してはいないが透明基板１１の
上に遮光体としてクロムパターン１２が設けられたマス
ク１０上に、導電性薄膜層１３を均一に全体を覆うよう
に塗布するのではなく、透明基板１１が露出している部
分にのみ導電性薄膜層１３を設けても、同様の効果が得
られる。

【００２６】なお、導電性薄膜層１３はパターン測定評
価の後には除去するが、導電性薄膜層１３が露光光に対
しても透明であれば、パターン測定評価の後に残してお
くようにしても良い。

【００２７】（第２の実施形態）図４は、本発明の第２
の実施形態に係わるパターン評価装置の概略構成を示す
模式図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付
して、その詳しい説明は省略する。

【００２８】本実施形態においては、露光用マスク１０
を保持しパターン領域全面を光学系に対して操作するた
めのステージ２０が防振架台５０上に配置されている。
そして、図１の場合と同様に、マスク１０の上方から照
明光学系３０からの測定光が微小スポット光として照射
され、マスク１０を透過した光は検出光学系４０で検出
されるようになっている。

【００２９】また、防振架台５０上のステージ２０の走
行ストローク範囲内にパターン面の静電気を除去するた
めの除電機構（静電気除去機構）６０が設けられてい
る。この除電機構６０は、例えば軟Ｘ線やイオンを照射
して非接触で静電気を消去するものである。なお、上記
の１０〜６０は、一定温度に保持される恒温チャンバ７
０内に収容されている。

【００３０】本実施形態では、露光用マスク１０がチャ
ンバ７０内のステージ２０にセットされると、まずステ
ージ２０を静電気の除電が可能な場所に移動し、除電機
構６０によりパターン面上の静電気を除去する。その
後、ステージ２０を照明光学系３０の下に移動し、第１
の実施形態と同様にしてマスク１０のパターン面の測定
評価を行う。

【００３１】なお、上記の説明では露光用マスク１０の
パターン測定評価の前に１度だけステージ２０を除電機
構６０のところまで移動して静電気の除去を行ったが、
パターン測定評価を行っている際に、一定時間毎にマス
ク１０を除電機構６０のところに移動して静電気の除去
を行い、再びパターンの検査を行うようにしても良い。
この場合、検査中にステージ２０の移動時に大気との摩
擦で生じた静電気や、チャンバ７０内の空気の流れとの
摩擦によって生じた静電気を随時除去することができ
る。

【００３２】このように本実施形態によれば、パターン
評価機構を設置したチャンバ７０内に除電機構６０を併
設したたことにより、露光用マスク１０のパターン面に
静電気により異物が付着するのを防止でき、従って第１
の実施形態と同様の効果が得られる。さらにこの場合、
露光用マスク１０には前記した導電性薄膜層１３を形成
する必要もないので、マスク１０に対する検査プロセス
の簡略化をはかることができる。

【００３３】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。露光用マスクを構成する透明基板
は石英に限るものではなく、露光光に対して透明なもの
であれば良い。さらに、導電性薄膜層はカーボンにに限
るものではなく、少なくとも検査光に対して透明なもの
であればよく、例えば導電性ポリマーの側鎖部分に添加
物を加えて水溶性としたＳＤＰ（Self Doped Polymer）
を用いることも可能である。

【００３４】また、実施形態では、石英等の透明基板上
にクロム等の遮光膜パターンが設けられた露光用マスク
を用いたが、これに限らず、開口パターンの一部に位相
を変えるための位相シフタを設けたレベンソン型の位相
シフトマスクに適用することもできる。さらに、遮光体
として位相や透過率が異なるシフタを貼り付けたハーフ
トーン型の位相シフトマスクに適用することも可能であ
る。つまり、表面に導電性を持たないマスクについては
同様に適用することが可能である。

【００３５】また本発明は、大気中で行われる顕微鏡に
よるマスクパターンの像観察、寸法測定装置による寸法
測定、座標位置測定機によるパターンの座標位置測定に
も、同様に適用することが可能である。さらに、マスク
パターンのみならずシリコン基板上にパターンが設けら
れるウェハの場合についても、同様に適用することが可
能である。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。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、露
光用マスクの表面にパターン測定用の光に対して透明な
導電性薄膜層を設けたり、静電気除去機構を設けて、測
定の前にマスク表面の静電気を除去することにより、静
電気によってパターン面に異物が付着することを防ぐこ
とができ、高精度なパターン測定評価を再現性良く行う
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に用いたパターン評価装置の基
本構成を示す模式図。

【図２】第１の実施形態に用いた露光用マスクの構成を
示す断面図。

【図３】第１の実施形態における導電性薄膜層が塗布さ
れたパターン部の線幅測定した場合の信号波形図。

【図４】第２の実施形態に係わる除電機構を有するパタ
ーン評価装置の概略構成を示す模式図。

【図５】異物が付着した露光用マスクの構成を示す断面
図。

【図６】異物が付着した露光用マスクのパターン部を測
定したときの信号波形図。

【符号の説明】

１０…マスク １１…石英基板 １２…クロムパターン １３…導電性薄膜層 ２０…ステージ ３０…照明光学系 ４０…検出光学系 ５０…防振架台 ６０…除電機構 ７０…恒温チャンバ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非導電性の透明基板上に遮光膜のパターン
   を形成した露光用マスクであって、 前記透明基板及び遮光膜上にパターン測定用の光及び露
   光光に対して透明な導電性薄膜層を設けてなることを特
   徴とする露光用マスク。
2. 【請求項２】非導電性の透明基板上に遮光膜のパターン
   を形成した露光用マスクのパターンを光学的に測定評価
   するに際し、 前記露光用マスクの少なくとも測定評価領域に、パター
   ン測定用の光に対して透明な導電性薄膜層を形成し、該
   導電性薄膜層を接地させた後に測定評価を行うことを特
   徴とする露光用マスクのパターン評価方法。
3. 【請求項３】非導電性の透明基板上に遮光膜のパターン
   を形成した露光用マスクのパターンを光学的に測定評価
   するに際し、 予め静電気除去装置を用いて、前記露光用マスクの少な
   くとも測定評価領域の静電気を除去することを特徴とす
   る露光用マスクのパターン評価方法。
4. 【請求項４】非導電性の透明基板上に遮光膜のパターン
   を形成した露光用マスクのパターンを光学的に測定評価
   する装置であって、 前記パターンを測定評価するためのパターン評価機構と
   前記露光用マスクの静電気を除去するための静電気除去
   機構とが同一チャンバ内に離間して設けられ、かつこれ
   らの各機構の間で前記露光用マスクを移動する移動機構
   が設けられていることを特徴とする露光用マスクのパタ
   ーン評価装置。