JP2002365786A - Method of inspecting defect of mask - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the performance of defect inspection by subjecting the patterns transferred onto a substrate, such as a wafer, to the defect inspection of the mask patterns. SOLUTION: The mask pattern are macroprojected on the wafer 9 and the macroprojected pattern on the wafer 9 are subjected to the defect inspection, by which the defect inspection of the mask is performed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光露光用マスクあ
るいは荷電粒子線露光用マスクの欠陥検査方法に関す
る。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a defect inspection method for a light exposure mask or a charged particle beam exposure mask.

【０００２】[0002]

【従来の技術】現在、半導体デバイスの製造プロセスに
おいて、ウエハにパターンを形成するためには、光露光
用マスク（フォトマスク）と称される設計パターンの原
版を、ウエハ上に縮小露光する方式が主流となってい
る。この場合、縮小率は１／５あるいは１／４となって
おり、露光には、I線（365nm）やDeepUV光(248nm)が使
用されている。2. Description of the Related Art At present, in a semiconductor device manufacturing process, in order to form a pattern on a wafer, a method in which an original plate of a design pattern called a light exposure mask (photomask) is reduced and exposed on the wafer. It has become mainstream. In this case, the reduction ratio is 1/5 or 1/4, and I-ray (365 nm) or DeepUV light (248 nm) is used for exposure.

【０００３】このフォトマスクは、設計パターンの原版
であるが故、欠陥は一つでも存在してはならない。その
ため、厳しい欠陥検査を行い、異物の付着も含めて欠陥
がゼロであるとの品質保証をする必要がある。Since this photomask is an original of a design pattern, it must not have any defect. Therefore, it is necessary to perform a strict defect inspection and to guarantee the quality that there is no defect including the adhesion of foreign matter.

【０００４】フォトマスクの欠陥検査としては、一般
に、光源からの光をフォトマスクに照射し、その透過光
によるマスクパターン像を対物レンズを通してセンサー
上に結像させ、その光量変化を測定する方法がとられて
いる。As a defect inspection of a photomask, generally, a method of irradiating a photomask with light from a light source, forming a mask pattern image by the transmitted light on an sensor through an objective lens, and measuring a change in the amount of light is measured. Has been taken.

【０００５】ところが、半導体デバイスの微細化に伴
い、マスクパターンが微細化すると、フォトマスクの形
成に、ＯＰＣ（Optical Proximity Correction:光近接
効果補正）マスクや位相シフトマスク等の新しい技術が
採用され、従前の欠陥検査方法では、品質保証が難しく
なってきている。即ち、ＯＰＣマスクは、設計パターン
よりもはるかに小さいパターンをマスクパターンに付加
し、転写後のウエハのパターン形状と設計パターン形状
とを近づける技術であるため、本来的にマスクパターン
と設計パターンは一致しないので、フォトマスクの欠陥
検査が難しくなる。また位相シフトマスクでは、位相欠
陥等の、欠陥検査が難しい欠陥を検出しなくてはならな
い。このため、従来のフォトマスクの欠陥検査をＯＰＣ
マスクや位相シフトマスクにおこなっても、検出すべき
欠陥や異物を検出できない場合がある。However, when a mask pattern is miniaturized with miniaturization of a semiconductor device, a new technology such as an OPC (Optical Proximity Correction) mask or a phase shift mask is used for forming a photomask. With conventional defect inspection methods, quality assurance is becoming more difficult. In other words, the OPC mask is a technique in which a pattern much smaller than the design pattern is added to the mask pattern so that the pattern shape of the transferred wafer and the design pattern shape are close to each other. This makes it difficult to inspect the photomask for defects. In the phase shift mask, it is necessary to detect a defect such as a phase defect, which is difficult to inspect. For this reason, conventional photomask defect inspection is performed using OPC.
Defects or foreign matter to be detected may not be detected even when the mask or the phase shift mask is used.

【０００６】そこで、実際に露光によりマスクパターン
をウエハに転写し、転写したウエハを検査する必要が生
じている。また、転写したウエハの検査は、フォトマス
クの検査によって検出された欠陥がウエハ上に転写され
るか否かを調べる目的や、フォトマスクを使用していく
過程で生じる欠陥や異物を検査する目的でも必要となっ
ている。Therefore, it is necessary to actually transfer the mask pattern to the wafer by exposure and inspect the transferred wafer. In addition, the inspection of the transferred wafer is performed for the purpose of checking whether a defect detected by the inspection of the photomask is transferred onto the wafer, or for the purpose of inspecting a defect or a foreign substance generated in the process of using the photomask. But it is needed.

【０００７】一方、次世代リソグラフィ技術として、電
子線描画によるパターン形成方法が存在する。この電子
線描画によるパターン形成方法では、初期には電子線ビ
ームによりパターンを直接ウエハ上に形成する、所謂、
直接描画技術が主流であったが、描画時間が長いという
欠点があった。そのため、近年では、上述のフォトマス
クと同様に、マスクを用いて半導体チップの全面を電子
線で照射する電子線投影露光技術が提案されている。On the other hand, as a next-generation lithography technique, there is a pattern forming method using electron beam lithography. In this pattern forming method by electron beam lithography, a pattern is initially formed directly on a wafer by an electron beam.
Although the direct writing technique was mainly used, there was a drawback that the writing time was long. Therefore, in recent years, an electron beam projection exposure technique for irradiating the entire surface of a semiconductor chip with an electron beam using a mask has been proposed in the same manner as the above-described photomask.

【０００８】電子線露光用のマスク（電子線マスク）
は、上述のフォトマスク以上にマスクの欠陥検査が困難
となる。特に、ＬＥＥＰＬ（low energy electron prox
imitylithography）と呼ばれる方法においては、マスク
倍率が等倍（１倍）であるためにマスクパターンが非常
に小さいので、マスク検査は極めて難しくなる。このた
め、電子線マスクにおいてもウエハに転写した後にパタ
ーンを検査する必要が生じている。[0008] Mask for electron beam exposure (electron beam mask)
In this case, it becomes more difficult to inspect the mask for defects than the above-described photomask. In particular, LEEPL (low energy electron prox
In a method called (imitylithography), the mask inspection is extremely difficult because the mask pattern is very small because the mask magnification is 1 × (1 ×). For this reason, it is necessary to inspect the pattern even after transferring the pattern to the wafer even with the electron beam mask.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、フォ
トマスクに限らず、電子線マスクにおいてもウエハに転
写した後のパターンを検査する必要が生じているが、こ
のために現在採用されている方法は、Die-to-Die比較検
査とよばれる、ウエハ上の同一パターンを比較検査する
方法である。As described above, not only the photomask but also the electron beam mask needs to be inspected for the pattern after being transferred to the wafer. For this reason, it is currently employed. The method is a method called Die-to-Die comparison inspection for comparing and inspecting the same pattern on a wafer.

【００１０】しかしながら、この方法では、同一パター
ンのチップがないと欠陥検査をできないという欠点があ
る。また、マスク描画に起因した系統的なパターンズレ
やパターン抜けなどの欠陥は検出できない。さらに、ウ
エハ上の設計パターンは非常に微細化しているので、検
出すべき欠陥を見つけられなくなっているという問題も
ある。However, this method has a drawback that a defect inspection cannot be performed without chips having the same pattern. Further, defects such as systematic pattern shift and pattern omission due to mask drawing cannot be detected. Further, since the design pattern on the wafer is extremely fine, there is a problem that a defect to be detected cannot be found.

【００１１】このような問題に対し、データベース検査
とよばれる検査方法も行われている。データベース検査
は、設計ＣＡＤデータとウエハに転写した後のパターン
とを直接比較し、欠陥を検出する方法である。しかしな
がら、データベース検査によっても、ウエハ上のパター
ンがあまりに小さい場合には欠陥を検出することは困難
である。さらに、設計ＣＡＤデータとウエハ上のパター
ンとが大きく異なるためにデータベース検査では擬似欠
陥が発生するので、この点からも欠陥を検出するのは非
常に困難となる。In order to solve such a problem, an inspection method called a database inspection has been performed. The database inspection is a method of directly comparing design CAD data with a pattern transferred to a wafer to detect a defect. However, even with a database inspection, it is difficult to detect a defect if the pattern on the wafer is too small. Further, since the design CAD data and the pattern on the wafer are greatly different, a pseudo defect occurs in the database inspection, and it is very difficult to detect the defect from this point as well.

【００１２】そこで、本発明は、ウエハ等の基板上に転
写したパターンに対して、Die-to-Die比較検査、データ
ベース検査等の欠陥検査を、高い欠陥検出性能で行える
ようにすること目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to enable a defect inspection such as a Die-to-Die comparison inspection and a database inspection to be performed with high defect detection performance on a pattern transferred onto a substrate such as a wafer. I do.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者は、ウエハ上に
マスクパターンを転写する際に拡大投影露光を行い、ウ
エハに転写するパターンサイズを大きくすると、データ
ベース検査が可能となり、容易にマスクに存在している
欠陥を検出できること、また、Die-to-Die比較検査も高
い感度で行えることを見出した。The inventor of the present invention performs enlarged projection exposure when transferring a mask pattern onto a wafer and increases the size of the pattern to be transferred onto the wafer. It has been found that existing defects can be detected, and that Die-to-Die comparative inspection can be performed with high sensitivity.

【００１４】即ち、本発明は、基板上にマスクパターン
を拡大投影し、前記基板上の拡大投影パターンを欠陥検
査することを特徴とするマスクの欠陥検査方法を提供す
る。That is, the present invention provides a mask defect inspection method characterized in that a mask pattern is enlarged and projected on a substrate and the enlarged projected pattern on the substrate is inspected for defects.

【００１５】また、このマスク検査方法に有用な露光装
置として、光源、マスクを載置するマスク支持部、及び
基板を載置するステージを有し、前記基板上にマスクパ
ターン像を形成する露光装置であって、前記基板上にマ
スクパターンの拡大投影像が形成されるように、前記マ
スク支持部と前記ステージとの間に拡大投影レンズが設
けられていることを特徴とする露光装置を提供する。An exposure apparatus useful for this mask inspection method includes a light source, a mask support for mounting a mask, and a stage for mounting a substrate, and forms a mask pattern image on the substrate. Wherein an enlarged projection lens is provided between the mask support section and the stage so that an enlarged projected image of a mask pattern is formed on the substrate. .

【００１６】[0016]

【発明の実施の形態】図１は、本発明のマスクの欠陥検
査方法の一実施例のプロセスフローである。FIG. 1 is a process flow of an embodiment of a mask defect inspection method according to the present invention.

【００１７】本実施例では、検査すべきマスクとして、
例えばＬＥＥＰＬマスクのステンシルマスク（穴あきタ
イプのマスク）を用意する。In this embodiment, the mask to be inspected is
For example, a stencil mask (a hole-type mask) of a LEEPL mask is prepared.

【００１８】次に、図２に示した露光装置１を用いて、
マスクパターンの拡大投影像をウエハに形成する。図２
の露光装置１は、本発明の露光装置の一例であり、装置
上方から、光源として電子線を射出する電子銃２、アパ
ーチャマスク３、コンデンサーレンズ４、ビーム偏向器
５、検査対象とするマスク６を載置するマスク支持部
７、拡大投影レンズ８、ウエハ９を載置するウエハステ
ージ１０からなり、電子銃２から射出されてマスク６を
透過した電子線が、ウエハ９上にマスクパターンの拡大
投影像を形成するように構成されている。ここで、ウエ
ハ９としては、例えば、８インチのシリコンウエハを使
用する。また、ウエハ９上には、電子線により反応する
レジストを塗布しておく。Next, using the exposure apparatus 1 shown in FIG.
An enlarged projection image of the mask pattern is formed on the wafer. FIG.
Is an example of the exposure apparatus of the present invention, and includes an electron gun 2 for emitting an electron beam as a light source, an aperture mask 3, a condenser lens 4, a beam deflector 5, a mask 6 to be inspected from above the apparatus. The electron beam emitted from the electron gun 2 and transmitted through the mask 6 expands the mask pattern on the wafer 9. It is configured to form a projection image. Here, for example, an 8-inch silicon wafer is used as the wafer 9. Further, a resist that reacts with an electron beam is applied on the wafer 9.

【００１９】ウエハ９へのマスクパターンの拡大投影像
の形成後、ウエハ上のレジストを現像し、マスクパター
ンを形成する。ここで、現像方法としては、通常のパド
ル現像、スプレー現像等を行うことができる。After forming an enlarged projection image of the mask pattern on the wafer 9, the resist on the wafer is developed to form a mask pattern. Here, as a developing method, normal paddle development, spray development, or the like can be performed.

【００２０】現像後、ウエハ上に形成されたパターンに
対して、データベース検査、Die-to-Die比較検査などの
公知の欠陥検査を行う。現像により、ウエハ上のレジス
トに形成されるパターンは、例えば、マスク６の設計パ
ターンが０．１μｍで、この露光装置の拡大率が５倍で
あるとき、０．５μｍとなっているので、この欠陥検査
では、検査感度を向上させることができ、擬似欠陥の点
からも検査の信頼性を高めることができる。After the development, the pattern formed on the wafer is subjected to a known defect inspection such as a database inspection and a Die-to-Die comparison inspection. The pattern formed on the resist on the wafer by development is, for example, 0.5 μm when the design pattern of the mask 6 is 0.1 μm and the magnification of the exposure apparatus is 5 times. In the defect inspection, the inspection sensitivity can be improved, and the reliability of the inspection can be improved also in terms of a pseudo defect.

【００２１】なお、必要に応じて、欠陥検査は、現像後
にレジストをマスクとしてウエハをエッチングし、レジ
ストを剥離することにより得られる、ウエハに形成され
たパターンに対して行ってもよい。If necessary, the defect inspection may be performed on a pattern formed on the wafer obtained by etching the wafer using the resist as a mask after development and removing the resist.

【００２２】欠陥検査で欠陥なしと判定されたマスク
は、製造ラインで使用されるようにし、欠陥ありと判定
されたマスクには、収束イオンビーム（ＦＩＢ）等を用
いて修正を行い、再度そのマスクパターンの拡大投影像
をとり、欠陥検査を行う。そして、修正不能であると判
断されたものは廃棄し、マスクを再作製する。The mask determined to have no defect in the defect inspection is used in a production line, and the mask determined to have a defect is corrected by using a focused ion beam (FIB) or the like, and the mask is re-determined. An enlarged projection image of the mask pattern is taken and a defect inspection is performed. Then, those which are determined to be uncorrectable are discarded, and the mask is re-manufactured.

【００２３】以上、ＬＥＥＰＬ用のマスクについて、そ
のマスクパターンの拡大投影像を電子線を用いてウエハ
上に形成し、欠陥検査する場合について説明したが、本
発明はこれに限られない。例えば、露光装置により形成
するマスクパターンの拡大投影像の倍率は、５倍に限ら
れない。As described above, the case where the enlarged projection image of the mask pattern of the LEEPL mask is formed on the wafer by using the electron beam and the defect inspection is performed has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the magnification of the enlarged projected image of the mask pattern formed by the exposure device is not limited to five times.

【００２４】拡大投影像の形成は、電子線によらず、他
の荷電粒子や光によってもよい。したがって、本発明
は、イオンビーム露光装置にも適用できる。The formation of the enlarged projected image may be performed by other charged particles or light instead of the electron beam. Therefore, the present invention can be applied to an ion beam exposure apparatus.

【００２５】マスクパターンの拡大投影像を形成する対
象としては、欠陥検査に適したものであればよく、レジ
ストを塗布したシリコンウエハに限らず、例えば、レジ
ストを塗布したガラス基板、フォトマスク基板等を使用
することができる。The object on which the enlarged projected image of the mask pattern is formed is not limited to a silicon wafer coated with a resist, but may be a glass substrate coated with a resist, a photomask substrate, etc. Can be used.

【００２６】欠陥検査の手法にも制限はなく、光の反射
を利用した手法、電子ビームを用いた手法等も用いるこ
とができる。There is no limitation on the method of defect inspection, and a method using light reflection, a method using an electron beam, and the like can be used.

【００２７】検査対象とするマスクも、ＬＥＥＰＬ用の
マスクに限らず、１００ｋＶ程度の高加速電子線投影露
光用のマスク（通常４倍）にも適用することができる。
また、ステンシルマスクに限らず、メンブレンタイプの
マスクやＥＵＶマスク等の反射型のマスクにも適用する
ことができる。The mask to be inspected is not limited to the LEEPL mask, but can be applied to a mask for high-acceleration electron beam projection exposure of about 100 kV (normally four times).
Further, the present invention can be applied not only to a stencil mask but also to a reflective mask such as a membrane type mask or an EUV mask.

【００２８】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、ウエハ上にマスクパタ
ーンの拡大投影像を形成するので、従来、微細なマスク
の欠陥検査には適用困難であったデーターベース検査に
より欠陥検査をすることが可能となり、また、Die-to-D
ie比較検査等の欠陥検査方法の検査感度を向上させるこ
とが可能となる。According to the present invention, since an enlarged projected image of a mask pattern is formed on a wafer, it is possible to perform a defect inspection by a database inspection which has been conventionally difficult to apply to a defect inspection of a fine mask. Possible, and also Die-to-D
That is, it is possible to improve the inspection sensitivity of a defect inspection method such as a comparative inspection.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 実施例のプロセスフローである。FIG. 1 is a process flow of an embodiment.

【図２】 露光装置の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an exposure apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…露光装置、 ２…電子銃、 ３…アパーチャマス
ク、 ４…コンデンサーレンズ、 ５…ビーム偏向器、
６…検査対象とするマスク、 ７…マスクを載置する
マスク支持部、 ８…拡大投影レンズ、 ９…ウエハ、
１０…ウエハステージDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exposure apparatus, 2 ... Electron gun, 3 ... Aperture mask, 4 ... Condenser lens, 5 ... Beam deflector,
6: mask to be inspected 7: mask support for mounting mask 8: magnifying projection lens 9: wafer
10 ... Wafer stage

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 基板上にマスクパターンを拡大投影し、
前記基板上の拡大投影パターンを欠陥検査することを特
徴とするマスクの欠陥検査方法。1. An enlarged projection of a mask pattern on a substrate,
A defect inspection method for a mask, comprising inspecting the enlarged projection pattern on the substrate for defects. 【請求項２】 前記マスクパターンを光で拡大投影する
請求項１記載のマスクの欠陥検査方法。2. The method according to claim 1, wherein the mask pattern is enlarged and projected by light. 【請求項３】 前記マスクパターンを電子線で拡大投影
する請求項１記載のマスクの欠陥検査方法。3. The method according to claim 1, wherein the mask pattern is enlarged and projected by an electron beam. 【請求項４】 光源、マスクを載置するマスク支持部、
及び基板を載置するステージを有し、前記基板上にマス
クパターン像を形成する露光装置であって、前記基板上
にマスクパターンの拡大投影像が形成されるように、前
記マスク支持部と前記ステージとの間に拡大投影レンズ
が設けられていることを特徴とする露光装置。4. A light source, a mask support for mounting a mask,
An exposure apparatus having a stage on which a substrate is mounted and forming a mask pattern image on the substrate, wherein the mask support portion and the mask support portion are formed such that an enlarged projection image of the mask pattern is formed on the substrate. An exposure apparatus, wherein an enlargement projection lens is provided between the stage and a stage. 【請求項５】 前記光源が電子線を射出する電子銃から
なる請求項４記載の露光装置。5. An exposure apparatus according to claim 4, wherein said light source comprises an electron gun for emitting an electron beam.