JPS63299124A - Ｘ線露光マスクのパターン検査方法 - 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、半導体素子等の製造に用いるＸ線露光マスク
に係シ、特にＸ線リング２フイに使用するマスクに好適
なＸ線露光マスクに関する。

〔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
　セミコンダク声・インタナショナル１９８３年９月号
第６０頁から第６７頁（Ｓｅｍ１ｃｏｎ−ｄｕｏｔｏｒ
　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｐ　、　１９８３
　　ｐｐ、　６（１〜６７）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重原子
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２μｍ８１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＠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ＫＸ線透過膜２゜３を形成し、
さらにその上ＫＸ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ツ
チングして取シ除いて作成する。

次に、第６図ＫＸ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を塗布したウエノＳ８上に、１０数μ
ｍ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、十分能して置かれ
たＸ線源１１からＸＭ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、ＸＩＷ透過膜２，３
および保護膜１０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θ−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線によシ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θ−をドラッグすることによシ、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ェハに転写
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１ウ
エハ８に１：１の大きさで転写されるため、マスクパタ
ーン線幅はウェハ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シ、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１５および対物レンズ１５によ＃）、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の信号によシ駆動され、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１
９の上方に配置され、Ｘ線露光マスク１９よシ生じる２
次電子を検出する。また、透過電子検出器１日はＸ線露
光マスク１９の下方に配置され、ｘｓｓｇ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＠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、は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に比べ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によシ散乱され、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。

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ＩＣ要求される微小欠陥の検出は困難である。

マタ、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の変わシにイオン銃を用い、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、修正が容品で、かつ高精度で転写可能なＸ線露
光マスクを提供することＫある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的は、保護膜を廃止し、Ｘ線透過膜上Ｋ、Ｘ線お
よび電子線の透過可能な導電性薄膜を形成したことくよ
シ、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ェハのレジ
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Ｋよシ、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シ。

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Ｋよシ生じるパタ
ーン検出歪を防止できる結果、パターンをよシ正確に高
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シ説明する。

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Ｋ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、電気めっき法によプ前記第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シ製造
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３０表面に電気めっき用電極とし
て、Ｃｕからなる厚さｃＬ１μｍ程度の導電性薄膜５を
形成する。その後、ポリイミドなどくよ多形成すべき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２
０を形成する。

次に、電気めっきＫよシ厚さ１μｍ　ＯＡｕ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、め皺パターン
２０を取シ除くと、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、（１１μｆｆｉ糧変の厚さで十分機
能するため、Ｘ線や電子ビームが透過可能であシ、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
程に特別に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
の保護膜を取シ除き、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をウエノ・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をウニ／Ｓ８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
エネルギーよシ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。

パターン検量、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、走査位置ずれによシ生じるパターン検出器を防止
でき、パターンをよシ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
面やパターンエツジに入射した場合の方が平面に入射し
た場合よυも高い。したがって、２次電子検出信号はパ
ターンエツジ部で高い値を持つ信号となυ、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ｓｂ、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ＫＸ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金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図に本発明の他の実施例の断面を示す。

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＠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ＸＭ透過膜３とＸ
Ｍ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線露光マスクをエツチング法によシ製造
する場合には、Ｘ線吸収体パターン４を形成し、エツチ
ング後、Ｘ線透過膜３とＸ線吸収体パターン４の露出部
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、Ｘ線透過膜上に、Ｘ線お
よび電子線の透過可能な導電性薄膜を形成して−おシ、
従来のＸ線露光マスクの保護膜を廃して導電性薄膜を形
成しているので、パターン検査。

修正が容易で、かつ高精度で回路パターンを転写し得る
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、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シ製造する
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図は本発明の他の
実施例を示す断面図、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 (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シリコン基板と、その上面にＸ線透過物で形成され
   たＸ線透過膜と、さらにその上面にＸ線吸収物で形成さ
   れた回路パターンを有するＸ線露光用マスクにおいて、
   前記Ｘ線透過膜上に、Ｘ線および電子線の透過可能な導
   電性薄膜を形成したことを特徴とするＸ線露光マスク。