JPS61140812A

JPS61140812A - マスク検査装置

Info

Publication number: JPS61140812A
Application number: JP59262680A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Shimazu; 信生島津; Haruo Tsuyusaki; 露嵜　晴夫
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1984-12-14
Filing date: 1984-12-14
Publication date: 1986-06-27

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〕本発明は半導体素子を製作するために、光およびＳＯＲ
光を含むＸ線を用いてパタンをウェハに２゜転写するた
めのマスクを検査する、マスク検査袋。

置に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体素子の製作時に、光およびＳＯＲ光を含・むＸ結
によってウェハ」二にパタンを転写するため５のマスク
を検査するには、従来、光学顕微鏡でマ。

スフのパタンを拡大し、目視によって検査するか、。

あるいは撮像管等で電気信号に変換するなどして、・上
記マスクの不良個所の有無を検出していた。し・かし検
出に光を用いる限り、回折効果による分解１０能の制限
によって微細なパタンの検出は不可能で。

あった。これらを解決するために走査形電子顕微。

鏡を用いてマスクの表面を検査する方法が用いら。

れ始めたが、この方法によるときは、微細なバタ。

ンの検査が可能であるが、単一のビームで上記で１５ス
クの表面を順次走査するために、検査に時間が。

かかるという欠点を有している。また、この種の。

検査装置はパタン情報の処理が膨大な量となり、。

これを短時間で行うためには並列処理方式が不可。

欠であるが、走査形電子顕微鏡を用いる限り情報２０を
時系列的にしか取込むことができないため、こ。

の点においても長時間を要するという欠点があっ。

た。さらに走査形電子顕微鏡では、試料面からの゛２次
電子や反射電子を検出する方式であるため、“１次の電
子を直接検出する方式に比して検出信号５のＳＮ比が悪
く、この点でも検査に長時間を要す゛ることになるとい
う欠点があった。

〔発明が解決しようとしている問題点〕上記の欠点を除
くために本発明によるマスク検・査装置は、２次元状の
拡大マスクバタン像を電子１゜ビーム像として結像させ
、該結像面に複数の検出。

素子を２次元状に配置した検出器を設けて検査を。

行うとともに、さらに上記の拡大マスクバタン像。

と検出器との組合わせを複数組構成して、マスク。

パタンの情報を大量に、かつ一括して取込むこと、５に
より、短時間に微細なマスクバタンの検査を実。

現しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のバタン検査装置の基本構成は、第１図。

に示すように、半導体素子用のマスクパタンに応、０じ
て光電子を発生する光電子発生部２００と、上記。

光電子を拡大して２次元的な像を結像させる電子。

光学系３００と、上記結像面に対応して２次元状に。

検出素子を配列し結像を検出する電子線検出部　。

４００とを備えている。なお検出領域は駆動機構　。

５００によって」二記光電子発生部２００を移動させマ
。

スフの全面を検査する。

〔作用〕

光電子発生部２００において、上記Ｘ線の通過を阻止す
る材料？−薄膜上に形成されたパタンを通過したＸ線が
、上記パタンに対向して設けられた光電子発生薄膜に入
射し、上記薄膜からバタン情報を有する光電子を発生す
る。光電子発生薄膜はＸ線が照射された個所だけから光
電子を発生する。

なおＸ線のような紫外線と同程度ないしはそれよりも短
い波長の電磁波を用いて、バタン情報をもつ光電子を発
生できることは周知の事実であり、この原理を用いたバ
タン転写装置は１９６０年の後半からさまざまな実験等
が行われている。例えば、Ｊ、　Ｐ、　５ｃｏｔｔ、　
ｌ　：　ｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｏｊ
ｅｃｔｏｒ、　５ｏｌｉｄ・　３　・５ｔａｔｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／Ｍａｙ　１９７７
ｏコ０：）場合、光電子ノ“電流密度も５μＡ／、７と
高く、１枚のウェハを１０秒。

程度で露光している。したがって上記のようにし。

て発生させた光電子を電子光学系３００で拡大、結・像
できることは明らかである。　　　　　　　　５上記光
電子は電子光学系３００により２次元的な。

像に拡大されて結像するが、このような５ＥＬＦ−。

ＬＵＭＩＮＵＳ　０ＢＪＥＣＴＳ（自己発光体）の電子
顕・微鏡の電子光学系として構成が簡単なものは、例・
えはイマージョンオブジェクティブ・エレクトロｌ。

スタテックレンズ（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　ｏｂｊｅｃｔ
ｉｖｅ　ｅｌｅｃｔｒｏ　　　。

５ｔａｔｉｃ　１ｅｎｓｅｓ　）を用いる方式が知られ
ており、本発。

明の実施例もこれを用いている（例えばＧＲＩＶ−。

ＥＲＴ　著、ＥＬＥＣＴＲＯＮ　０ＰＴＩ　Ｃ３（第２
版）ＰＥＲＧＡＭＯＮ　ＰＲＥＳＳ社）。上記電子光学
系３００１５の光軸のそれぞれに対応させて、半導体の
検出器。

子（例えばＰ’Ｎ接合素子）を２次元的に配列した。

検出器を、上記光電子ビーム拡大像の結像面に配。

置し、拡大像の情報、すなわちヤスクパタンの２゜次元
的な画像情報を一括して検出する。−回の検２゜・　４
　・出動作を終ると上記光電子発生部２００は駆動機構。

５００により位置を変えることによって、検査領域。

を変えることができる。

〔実施例〕

つぎに本発明の一実施例を図面を用いて詳細に５説明す
る。第２図は本発明によるバタン検査装置。

の光電子発生部の説明図で、（ａ）はＸ線用マスク検。

査の場合、（ｂ）は紫外線用マスク検査の場合、第３゛
図は上記バタン検査装置の電子光学系の説明図で、。

（ａ）は電子光学系のポテンシャルと電子軌道を示す１
０図、（ｂ）は複数化した電子光学系を示す図、第４図
・は上記検査装置の光電子検出部を示す説明図で、・（
ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、第５図は上記検査装置
・の駆動機構の説明図である。

前記第１図の基本構成に示した光電子発生部　１コ２０
０は、第２図（ａ）に示すように、Ｘ線用マスク検・査
の場合において、マスク２１０は周知のようにＸ・線２
０１が通過するのに十分な薄さの薄膜２１１で覆・われ
、上記薄膜２１１の上にＸ線の通過を阻止する・材料で
パタン２２０が形成されている。上記マスク２０２１０
に対向して設けられた光電子発生体２３０には゛上面に
薄膜２３１を設け、下面にＸ線が照射された゛場合に光
電子２０２を効率よく発生する薄膜２４０を゛蒸着して
いる。そのため上記薄膜２４０てはＸ線が。

照射された部分だけから光電子２０２が発生する。′第
２図（ｂ）に示す紫外線用マスク検査の場合は、倹。

査対象であるパタン２５１を有するマスク基板２５０゜
−１に近接して同様なマスク基板２５０−２を設置し、
゛該マスク基板２５０−２の下方には光電子発生用の薄
。

膜２４０を蒸着する。紫外光を上方から照射するとし０
マスクパタン２５１を通過した紫外光により、」−記・
光電子発生用薄膜２４０からマスクパタンの情報を・有
する光電子を発生する。なお、検査対象のマス・りの下
面に直接光電子用の薄膜２４０を蒸着するこ・とも可能
で、この場合は上記構造等を簡単にする１′ｉことがで
きる。

上記光電子２０２を拡大し結像させる電子光学系・３０
０は、第３図（ａ）に上記光学系のポテンシャルと・電
子軌道とを示すが、光電子発生体２３０の下方に・陽極
３１０および拡大用レンズ電極３２０と絞り３４．０２
０を備え、上記光電子発生体２３０から発生した光電。

子２０２はこれらの間隙を通過することによって拡・大
されて、結像面３５０に２次元的拡大像を結像す・る。

」二記第３図（ａ）における細曲線は電位のポテン。

シャルを示している。第３図（ｂ）に示す複数化したら
電子光学系は、■光軸あたりの電子光学系の基本機能は
同図（ａ）と同じであり、ただ分解能を高める・ために
レンズ電極３０１と３０２とを付加したものである。本
発明では」二記第３図（ｂ）に示すように、各。

レンズ電極板に開口を複数個設けて電子光学系を１゜複
数化している。同図（ｂ）において３６０はそれぞれ。

の電子光学系の光軸を示し、各電子光学系ごとに。

静電形部光器３７０を設け、つぎに示す光電子検出。

器４２０に対する電子線照射装置の補正に用いてい。

る。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
１）第４図に示す本実施例の検出部４００は、例えばＰ
Ｎ接合素子からなる半導体の検出素子４１０を２゜次元
的に配列した検出器４２０を、上記電子光学系。

の光軸３６０の各々に対応させて、電子ビーム拡大。

像の結像面３５０に配置している。したがって拡大２．
。

・　７　・像の情報、すなわちマスクパタンの２次元的な画。

像情報を一括して検出することができる。

上記のようにして１回の検出動作を終えたのち、。

駆動機構５００によって光電子発生部２００の位置を。

移動させ、検査領域を変えることができる。上記。

駆動機構５００は、第５図に示すように、光電子発。

生部２００を支持するＸＹステージ５１０がモータ　。

５３０と送りねじ５２０とによって駆動され、移動す。

なっている。上記ＸＹステージ５１０の移動量はレーザ
測長器５４０によって高精度に測定される。この測長結
果はＸＹステージ５１０の駆動と検査位置の同定との両
方に用いている。

本発明によるマスク検査装置は上記のように構１゜成さ
れているから、光電子発生部２００の光電子発生薄膜２
４０から発生したマスクパタンの情報を有する光電子２
０２は、電子光学系３００の陽極３１０および拡大用レ
ンズ電極３２０、絞り３４０を通過して拡大され、その
２次元的拡大像を結像面３５０に結、。

・　８　・像する。上記結像面３５０には、検出素子４１０を２゜
次元的に配列した検出器４２０を、上記電子光学系。

３００のそれぞれの光軸に対応させて配置した検出。

部４００を設けることにより、上記拡大像の情報で。

あるマスクパタンの２次元的画像情報を一括して、検出
することができ、上記光電子発生部２００を駆。

動機構５００で移動させることにより検査領域を変。

えることが可能である。

〔発明の効果〕

」１記のように本発明によるマスク検査装置は’　Ｉｌ
ｌ半導体素子用のマスクパタンに応じて光電子を発生す
る電子線発生部と、」―配電子線の拡大像を結像させる
電子光学系と、上記結像面に対応して２次元状に検出素
子を配列した電子線検出器と、」二記電子線発生部を移
動する移動用ステージとを備１′ｉえたことにより、マスクのパタンを２次元的な画像情報
として一括して取込むことができるとともに、上記電子
光学系およびこれに対応した電子線検出器を複数化する
ことにより、検査時間を大幅に減少させることが可能で
ある。また、十分高い、。

電流密度をもつ電子を直接検出素子に照射できる。

ため、ＳＮ比が大きい検出信号を得ることができ、。

この点で高速化が図れるとともに、高精度な検査。

が可能になる。さらに電子線を使用しているため。

回折効果の影響を無視でき、サブミクロン以下の。

微細なマスクパタンの検査が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるマスク検査装置における基本構成
の説明図、第２図は上記検査装置におけ。る光電子発生部の説明図で、（ａ）はＸ線用マスク検、
。査の場合を示す図、（ｂ）は紫外線用マスク検査の場合
を示す図、第３図は上記検査装置の電子光学系を示す説
明図で、（ａ）は電子光学系のポテンシャルと電子軌道
を示す図、（ｂ）は複数化した電子光学系を示す図、第
４図は上記検査装置の光電子検出部を示す説明図で、（
ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、第５図は上記検査装置
における駆動機構の説明図である。２００・・・電子線発生部２０２・・・光電子２２０、２５１・・・マスクバタン３００・・・電子光学系３５０・・・結像面４１０・・・検出素子４２０・・・電子線検出器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体素子用のマスクパタンに応じて光電子を発
生する電子線発生部と、上記電子線の拡大像を結像させ
る電子光学系と、上記結像面に対応して２次元状に検出
素子を配列した電子線検出器と、上記電子線発生部を移
動する移動用ステージとを備えたマスク検査装置。
（２）上記電子光学系は、該電子光学系を構成する各電
極板に複数個の開口を設けて複数の２次元状電子線拡大
像を結像させ、上記電子線検出器は上記複数の２次元状
電子線拡大像に対応する複数の電子線検出器であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載したマスク検
査装置。