JP2019200277A - Euvマスク検査装置及びeuvマスク検査方法 - Google Patents
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Abstract
【目的】コヒーレントなEUV光から得られる像を用いてパターン検査を行う場合に高精度に位置合わせが可能な装置を提供する。【構成】本発明の一態様の検査装置100は、EUVマスク基板のペリクルにより覆われていないペリクルの外側の領域に、電子ビームを照射して、電子ビームの照射に起因してEUVマスク基板から出力された荷電粒子ビームを照射して、前記荷電粒子ビームの照射に起因して前記EUVマスク基板から出力された反射電子または2次電子の信号を取得する荷電粒子検出機構220と、取得された前記反射電子または2次電子の信号を用いて、前記ペリクルに覆われたパターン像の領域位置を演算するアライメント制御回路126と、EUV光の照射に起因してEUVマスク基板から反射された反射EUV光を検出する検出器206と、演算された領域位置における検出された反射EUV光によるパターン像と、対応する参照画像とを比較する比較回路108と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図1
Description
本発明は、EUV(Extreme Ultraviolet)マスク検査装置及びEUVマスク検査方法に関する。例えば、EUVマスク基板に形成されたマスクパターンが設計通りに出来ているか否かを検査する検査装置に関する。
近年、大規模集積回路(LSI)の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます細くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画(マスク或いはレチクルともいう。以下、マスク基板と総称する)を用いて、露光装置で半導体基板(ウェハ)上に回路パターンの露光転写を繰り返すことで回路形成することにより製造される。
多大な製造コストのかかるLSIの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。よって、マスク基板に形成されたマスクパターンの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。
検査手法としては、拡大光学系を用いてマスク基板上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、かかる光学画像の元になる設計データから得られる設計画像にパターン形成時のプロセスの影響や光で投影した時の輪郭のぼけを加味して形成された参照画像と比較することにより検査を行う方法が知られている(die to database(ダイ−データベース)検査)。かかる検査装置における検査方法では、画像同士の位置合わせの後、画像同士を適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。上述したパターン検査装置では、深紫外(DUV)光を基板に照射して、その透過像或いは反射像を撮像することにより、光学画像を取得する。
ここで、半導体デバイスの微細化に伴い、露光波長そのものを従来よりもさらに短波長化することが検討されている。157nmの光は、縮小転写するためのレンズ材料の制限から断念されている。そのため、現時点で最も可能性があると考えられているのは、波長が13.5nmのEUV光である。EUV光は、軟X線領域に区分される光で多くの物体に対して透過吸収されるために、もはや投影光学系を形成することが出来ない。そのため、EUV光を用いた露光手法については反射光学系が提案されている。このように、EUVリソグラフィにおいては、EUV光を反射する多層膜ミラーから構成される反射光学系が使用される。
EUVリソグラフィを半導体デバイス量産に適用するには、高い生産性が重要であり、その実現にはEUVマスクの信頼性向上が鍵となる。これまで、マスクの信頼性を担保するために、露光する光と同じ波長を有する光を光源とするパターン検査装置を使って、マスクに欠陥が無いことを確認してきた。しかし、EUVリソグラフィと同じ13.5nmの波長の光を使ったEUVマスク検査装置は市場に存在しない。
量産適用が進められているEUV露光機では、非干渉性のEUV光をプラズマ光源から得ている。このEUV光を上述したように複数のミラーで構成される反射光学系を介してEUVマスク上のパターンを照明し、さらに複数のミラーで構成される反射光学系でウェハ上に導いて、1/4に縮小転写している。プラズマ光源は、液体金属にレーザーパルスを照射して得られる光を集光することで得られるパルス光源で、金属種に応じて波長スペクトルが決まっており、現在液体のSnが使用されている。また光源出力としては、中間集光点で200W以上の出力が得られている。しかし、液体金属のデブリが集光ミラーに付着するために反射率が低下し、生産性が劣化することが知られている。そのため、反射率がある閾値以下に下がった時に、集光ミラーを交換する必要がある。
一方、シンクロトロンから得られる可干渉性のEUV光を、周期性のあるパターンで回折・干渉させることにより、1/2の縮小転写が可能なEUV干渉リソグラフィ(EUV Interference Lithography)が提案されている。シンクロトロン光源を有するEUV光源は、電子の軌道が曲がるときに軌道の接戦方向に発生するX線を直接利用するため、プラズマ光を生成させる必要がなく、デブリの無いクリーンな光を得ることが出来る。また、長期的な運用を通して成熟している技術であり、生産性の面や稼働率の点で非常に有利であることが期待されている。シンクロトロンは、電子の軌道を曲げるための磁石と、電子を閉じ込めておくための大型の設備(直径数十〜数百メートル程度)、さらには電子を入力する大型の加速器が必要となる。1970年代から使用されてきている技術であり、これまでは主に実験目的で大きな研究機関などが国家プロジェクトの一環として保有されてきた。1990年後半に商用目的で従来に比較して小型(直径5〜20メートル程度)のシンクロトロンが提案されたが、その時の半導体量産技術としてはDUV露光が主流になりつつあって、軟X線やEUVがこれまで半導体の生産技術に利用されることは無かった。
ここで、シンクロトロンから放射される光は干渉性があり、この可干渉性(コヒーレントな)のEUV光をEUVマスクに照射すると、結像面ではパターンに依存した回折像が得られる。周期性のあるパターンであれば、パターンの大きさや周期性に応じた集光パターン(スポット)を得ることが出来る。しかし、周期性の無いパターンや不規則な位置に存在する欠陥は、EUV光が回折・散乱して強度の弱いスポットや広がった光を生じる。この強度が弱いスポットや広がった光は、検出器に十分な感度幅があれば、パターンや欠陥に依存した信号として検出することができる。しかし、結像面で得られる像は回折像であるため、マスク上に設けられた複数の図形から構成される2次元のパターン像と比較するためには回折像を2次元パターン像に変換する必要がある。
しかしながら、シンクロトロンから放射される干渉性のあるEUV光は、EUVマスク上のパターンで回折・干渉するため、得られた回折像から直接パターンのエッジの位置を正確に知ることは非常に困難となる。一方、EUVマスクを検査する時に、マスクパターンの位置と検査装置の座標系とを高精度で一致させないと、意図した検査領域と実際のパターンの欠陥検査領域がずれて、検査結果が左右される。従来の紫外光を用いた光検査装置では、意図した領域にあるパターン像と実際に得られたパターン像とがずれていても、実際に得られたパターン像自体を使って検査領域との差分が最小になるようにアライメントすることでずれを補正することが可能である。しかし、パターンに依存した回折像では、アライメントにより直接ずれを高精度に補正することは困難である。
回折像を使ったパターンの検査にX線タイコグラフィ技術を利用することが検討されている。X線タイコグラフィ技術では、検査対象物にコヒーレントX線を照射して得られる各位置の回折X線の強度データを用いて反復位相回復計算を行うことにより検査対象物の空間画像を生成する(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、パターンの空間画像を生成するための反復位相回復計算処理に時間が長くかかってしまうといった問題があった。そのため、検査時間が大幅に長くなってしまうため、実用化につながらない。
上述したように、コヒーレントなEUV光から得られる回折像を用いて、ますます高集積化が進んだEUVマスクのパターン検査を行うためには、高精度な位置合わせが必要となる。
そこで、本発明の一態様は、コヒーレントなEUV光から得られる像を用いてパターン検査を行う場合に高精度に位置合わせが可能な装置及び方法を提供する。
本発明の一態様のEUVマスク検査装置は、
パターンが形成され、前記パターンの形成領域がペリクルにより覆われたEUV(Extreme Ultraviolet)マスク基板を着脱自在に支持する、移動可能なステージと、
ステージの移動を制御するステージ制御部と、
EUVマスク基板のペリクルにより覆われていないペリクルの外側の領域に、荷電粒子ビームを照射して、荷電粒子ビームの照射に起因してEUVマスク基板から出力された反射電子または2次電子による反射信号を検出する信号検出機構と、
反射信号を得るために荷電粒子ビームのEUVマスク基板への照射を制御するビーム制御回路と、
信号検出機構で検出された信号を用いて、ペリクルに覆われたパターン像の領域位置を演算する位置演算部と、
EUV光源から発生されたコヒーレントなEUV光をEUVマスク基板のペリクルにより覆われたパターンの形成領域に導いて、EUV露光機と同じ角度で前記EUV光をEUVマスクに照射して、かつEUV光を前記パターンの形成領域に集光するための、少なくとも2枚の多層膜ミラーで構成された反射光学系と、
予め決められた入射角度でEUVマスク表面を照明することによってEUVマスク表面から反射したEUV光を検出するEUV検出器と、
を備え、
位置演算部は、EUVマスク基板のパターン形成領域を保護するために設けられたペリクル、ペリクルを支持するペリクルフレーム、及びペリクルを固定するためにEUVマスク基板に設けられた固定具からなるペリクル領域を計算し、
ビーム制御回路は、ペリクル領域では荷電粒子ビームを照射しないように荷電粒子ビームの照射を制御し、
ステージ制御部は、ペリクル領域の外側に配置された、パターン位置を認識するためのマークを検出する場合に、必要なマークの位置を検出するようにステージを移動させ、EUV光検出器にて反射したEUV光の信号を得る場合に、ペリクルを通してEUVマスク基板に前記EUV光が照射されるように前記ステージを移動させることを特徴とする。
パターンが形成され、前記パターンの形成領域がペリクルにより覆われたEUV(Extreme Ultraviolet)マスク基板を着脱自在に支持する、移動可能なステージと、
ステージの移動を制御するステージ制御部と、
EUVマスク基板のペリクルにより覆われていないペリクルの外側の領域に、荷電粒子ビームを照射して、荷電粒子ビームの照射に起因してEUVマスク基板から出力された反射電子または2次電子による反射信号を検出する信号検出機構と、
反射信号を得るために荷電粒子ビームのEUVマスク基板への照射を制御するビーム制御回路と、
信号検出機構で検出された信号を用いて、ペリクルに覆われたパターン像の領域位置を演算する位置演算部と、
EUV光源から発生されたコヒーレントなEUV光をEUVマスク基板のペリクルにより覆われたパターンの形成領域に導いて、EUV露光機と同じ角度で前記EUV光をEUVマスクに照射して、かつEUV光を前記パターンの形成領域に集光するための、少なくとも2枚の多層膜ミラーで構成された反射光学系と、
予め決められた入射角度でEUVマスク表面を照明することによってEUVマスク表面から反射したEUV光を検出するEUV検出器と、
を備え、
位置演算部は、EUVマスク基板のパターン形成領域を保護するために設けられたペリクル、ペリクルを支持するペリクルフレーム、及びペリクルを固定するためにEUVマスク基板に設けられた固定具からなるペリクル領域を計算し、
ビーム制御回路は、ペリクル領域では荷電粒子ビームを照射しないように荷電粒子ビームの照射を制御し、
ステージ制御部は、ペリクル領域の外側に配置された、パターン位置を認識するためのマークを検出する場合に、必要なマークの位置を検出するようにステージを移動させ、EUV光検出器にて反射したEUV光の信号を得る場合に、ペリクルを通してEUVマスク基板に前記EUV光が照射されるように前記ステージを移動させることを特徴とする。
また、EUVマスク基板のペリクルにより覆われていないペリクルの外側の領域には、少なくとも3つ以上の複数のアライメントマークが形成され、
反射信号を検出する信号検出機構は、複数のアライメントマークのうち少なくとも3つ以上のアライメントマークの各反射信号を検出し、
位置演算部は、3つ以上のアライメントマークの各反射信号の強度分布から得られる各マークプロファイルの情報を用いて各マークの位置座標を計算し、さらにペリクルに保護されたパターンの中心座標を演算して、ペリクルに保護された前記パターン像の領域位置を演算すると好適である。
反射信号を検出する信号検出機構は、複数のアライメントマークのうち少なくとも3つ以上のアライメントマークの各反射信号を検出し、
位置演算部は、3つ以上のアライメントマークの各反射信号の強度分布から得られる各マークプロファイルの情報を用いて各マークの位置座標を計算し、さらにペリクルに保護されたパターンの中心座標を演算して、ペリクルに保護された前記パターン像の領域位置を演算すると好適である。
また、EUV光検出器は、ペリクルで保護されたパターンの形成領域で反射するEUV光を検出し、
位置演算部で計算されたパターンの中心座標と、ステージ制御部による制御により移動させられたステージのステージ位置情報から、EUV光が照射されている場所を特定する位置特定部と、
検出されたEUV光による回折像の前記パターン像と、比較検査に使用されるパターンデータから演算される前記EUV光が照射された場所におけるパターンの回折像による参照画像を比較する比較部と、
をさらに備えると好適である。
位置演算部で計算されたパターンの中心座標と、ステージ制御部による制御により移動させられたステージのステージ位置情報から、EUV光が照射されている場所を特定する位置特定部と、
検出されたEUV光による回折像の前記パターン像と、比較検査に使用されるパターンデータから演算される前記EUV光が照射された場所におけるパターンの回折像による参照画像を比較する比較部と、
をさらに備えると好適である。
また、信号検出機構は、検出されたアライメントマークの反射信号の強度分布からマークの位置座標を高精度で得るために、前記EUV光の波長の1/10以下の分解能を有する荷電粒子ビームを用いて検出信号を得ると好適である。
本発明の一態様のEUVマスク検査方法は、
パターンが形成され、パターンの形成領域がペリクルにより覆われたEUV(Extreme Ultraviolet)マスク基板のペリクルにより覆われていないペリクルの外側の領域に、荷電粒子ビームを照射して、荷電粒子ビームの照射に起因してEUVマスク基板から出力された反射電子または2次電子の信号を取得する工程と、
取得された反射電子または2次電子の信号を用いて、ペリクルに覆われたパターン像の領域位置を演算する工程と、
EUV光源から発生されたコヒーレントなEUV光を、少なくとも2枚の多層膜ミラーで構成される反射光学系を用いてEUVマスク基板のペリクルにより覆われたパターンの形成領域にEUV光を選択的に照射する工程と、
EUV光の照射に起因してEUVマスク基板から反射された反射EUV光を検出する工程と、
演算された領域位置における検出された反射EUV光によるパターン像と、対応する参照画像とを比較し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
パターンが形成され、パターンの形成領域がペリクルにより覆われたEUV(Extreme Ultraviolet)マスク基板のペリクルにより覆われていないペリクルの外側の領域に、荷電粒子ビームを照射して、荷電粒子ビームの照射に起因してEUVマスク基板から出力された反射電子または2次電子の信号を取得する工程と、
取得された反射電子または2次電子の信号を用いて、ペリクルに覆われたパターン像の領域位置を演算する工程と、
EUV光源から発生されたコヒーレントなEUV光を、少なくとも2枚の多層膜ミラーで構成される反射光学系を用いてEUVマスク基板のペリクルにより覆われたパターンの形成領域にEUV光を選択的に照射する工程と、
EUV光の照射に起因してEUVマスク基板から反射された反射EUV光を検出する工程と、
演算された領域位置における検出された反射EUV光によるパターン像と、対応する参照画像とを比較し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、コヒーレントなEUV光から得られる回折像を用いてパターン検査を行う場合に高精度に位置合わせができる。よって、設計パターンを元に回折像となる参照画像を予め用意しておくことで、検査画像として実際に取得した回折像を元に実空間像を作成せずとも高精度に欠陥位置を特定できる。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。図1において、基板101(検査対象基板の一例)に形成されたパターンの欠陥を検査する検査装置100は、EUV(Extreme Ultraviolet)マスク検査装置の一例である。また、検査装置100は、画像取得装置の一例である。検査装置100は、検査画像取得機構150、及び制御系回路160(制御部)を備えている。
図1は、実施の形態1におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。図1において、基板101(検査対象基板の一例)に形成されたパターンの欠陥を検査する検査装置100は、EUV(Extreme Ultraviolet)マスク検査装置の一例である。また、検査装置100は、画像取得装置の一例である。検査装置100は、検査画像取得機構150、及び制御系回路160(制御部)を備えている。
検査画像取得機構150は、検査チャンバ102、荷電粒子検出機構220、検査室103、検出回路106、パターンメモリ123、検出回路306、マークパターンメモリ323、ステージ駆動機構142、及びレーザ測長システム122を備えている。検査チャンバ102内には、ミラー202,204、及び検出器206が配置される。荷電粒子検出機構220では、電子ビームカラム内に、電子銃222(荷電粒子光源)、電子光学系224、及び検出器230が配置される。電子光学系224(荷電粒子光学系)は、電子銃222から放射された電子ビームを、基板101(EUVマスク基板)に照射する。検出器230(信号検出機構)は、基板101(EUVマスク基板)で反射した反射電子または2次電子による反射信号を検出する。また、検査チャンバ102には、検査光となるEUV光の入射口104が形成される。また、複数のミラー202,204によって反射光学系が構成される。検査チャンバ102、荷電粒子検出機構220の電子ビームカラム、及び検査室103内は、それぞれ、或いは共通の図示しない真空ポンプによって真空引きされ、所定の圧力の真空環境に制御される。
検査室103内には、少なくともXY平面上を移動可能なXYステージ105が配置される。XYステージ105上には、検査対象となる基板101が着脱自在に配置される。基板101には、EUV光を用いてマスクパターンを半導体基板等に露光転写するEUV露光用のEUVマスク基板が含まれる。基板101は、例えば低熱膨張ガラス基板上に多層膜が形成されることによって構成され、反射型のマスクを構成する。多層膜は、例えばモリブデン(Mo)とシリコン(Si)の層が交互に積層されたものが使用される。多層膜上の全面にルテニウム(Ru)等のキャップ膜が形成される。基板101の多層膜上には、EUV項を吸収する吸収体膜が形成されており、この吸収体膜を複数の図形パターンによって構成されたチップパターンに相当する部分を、エッチング等で取り除くことで、パターンが形成されている。このパターンが形成された領域は、例えば、かかるキャップ膜が露出しているので、EUV光を反射する。一方、パターンが形成されていない領域は、キャップ膜上にEUV光を吸収する吸収体膜が残っており、EUV光を反射しない。さらに、このように基板101は、パターンが形成され、基板101上のパターンの形成領域は、ペリクル枠によって囲まれ、上面がペリクル12により覆われ、保護されている。基板101は、例えば、パターン形成面を上側に向けてかつ着脱自在にXYステージ105上に支持(載置)される。XYステージ105は、パターン形成領域面と平行な面に自在に移動可能である。また、XYステージ105上には、検査室103の外部に配置されたレーザ測長システム122から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー216が配置されている。
反射光学系は、少なくとも2枚の多層膜ミラーで構成される。図1の例では、複数のミラー202,204によって反射光学系が構成される。反射光学系は、シンクロトロン光源500(EUV光源)から発生されたコヒーレントなEUV光を、基板101(EUVマスク基板)のペリクルにより覆われたパターン形成領域に導いて、EUV露光機と同じ角度で照射して、かつパターン形成領域で集光する。具体的に説明する。ミラー202(第1のミラー)は、EUV光を反射する多層膜ミラーから構成され、駆動ベース212上に配置される。そして、ミラー202は、入射口104から入射されたEUV光を所定の方向に反射する。駆動ベース212は、ミラー202を駆動して、かかるミラー202による反射方向(角度)を可変に調整する。ミラー204(第2のミラー)は、EUV光を反射する多層膜ミラーから構成され、駆動ベース214上に配置される。そして、ミラー204は、ミラー202から反射されたEUV光の向きを変えて、試料面に対して所定の方向に反射する。また、ミラー204は、EUV露光機と同じ角度で照射すると共に、基板101のパターン形成領域内の所望の位置にEUV光を集光する。駆動ベース214は、ミラー204を駆動して、かかるミラー204による反射方向(角度)と焦点距離(フォーカス)を可変に調整する。検出器206(EUV光検出器)は、入射光の角度によって反射角度が決められた基板101(EUVマスク表面)で反射したEUV光を検出する。検出器206は、例えば、EUV光に感度があるCCDセンサやCMOSセンサ等を用いて構成され、駆動ベース216上に配置される。検出器206の受光面が、検査チャンバ102内に配置されていれば、残りの部分は検査チャンバ102外に配置されていても構わない。検出器206は、基板101で反射したEUV光を受光し、基板101(EUVマスク基板)上で反射した回折EUV光の強度分布を検出する。駆動ベース216は、検出器206を駆動して、基板101で反射したEUV光を予め設定されたNAで受光するための基板101と検出器206受光面との焦点距離を可変に調整する。検出器206は、検査チャンバ102の外部で検出回路106に接続される。検出回路106は、パターンメモリ123に接続される。
荷電粒子検出機構220の電子ビームカラム内の電子光学系224は、複数の電磁レンズ、及び静電偏向器を有する。電子光学系224の構成は、これに限るものではない。電子光学系224その他の光学素子等が配置されても構わない。
制御系回路160では、検査装置100全体を制御する制御計算機110が、バス120を介して、位置回路107、比較回路108、参照画像作成回路112、ステージ制御回路114、ミラー制御回路124、アライメント制御回路126、ビーム制御回路127、検出器駆動制御回路128、磁気ディスク装置109、モニタ117、及びメモリ118に接続されている。
また、パターンメモリ123は、比較回路108に接続されている。マークパターンメモリ323は、アライメント制御回路126に接続されている。また、XYステージ105は、ステージ制御回路114の制御の下に駆動機構142により駆動される。そして、ステージ制御回路114(ステージ制御部)は、XYステージ105の位置を高精度に制御する。駆動機構142では、例えば、X方向、Y方向に駆動する2軸(X−Y)の駆動系が構成され、XYステージ105が移動可能となっている。そして、XYステージ105の移動位置はレーザ測長システム122により測定され、位置回路107に供給される。レーザ測長システム122は、ミラー216からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でXYステージ105の位置を測長する。ミラー202は、ミラー制御回路124の制御の下に駆動ベース212により駆動される。ミラー204は、ミラー制御回路124の制御の下に駆動ベース214により駆動される。検出器206は、検出器駆動制御回路128の制御の下に駆動ベース216により駆動される。ビーム制御回路127(ビーム制御機構)は、荷電粒子検出機構220を制御して、反射信号を得るために電子ビームの基板101(EUVマスク基板)への照射を制御する。
基板101のパターン形成の基となる設計パターンデータ(描画データ)が検査装置100の外部から入力され、磁気ディスク装置109に格納される。
検査装置100の外部に配置されるシンクロトロン光源500から放出されたコヒーレントなEUV光14は、伝播路502内の光学系510を介して、検査チャンバ102の入射口104から検査チャンバ102内に入射する。例えば、基板101面と平行に入射される。シンクロトロン光源500には、電子の軌道を曲げるための磁石と、電子を閉じ込めておくための検査装置100に比べて大型の設備(直径5〜20メートル程度)、さらには電子を入力する加速器(長さ数メートル程度)が配置される。露光装置などで使用されるEUV光は、高温・高密度なプラズマ光から得ており、例えば、強力なレーザ光を特定の物質(例えば、Sn)に照射して、発光するプラズマ光から取り出されている。レーザを使って特定の物質を励起させてプラズマ光を生成する場合、入力のレーザパワーに応じた出力のプラズマ光が得られる。高出力のレーザを照射させるための的になる特定の物質を、連続的にかつ一か所に集中して輝度の高いプラズマ光源を得るために、物質を液体に維持して大きさを制御してパルス状に打ち出している。レーザによって急速に励起された物質は、膨張・イオン化をしてプラズマを生成する。プラズマ発光した後の物質は、イオン化しているものは、強力な磁力や水素による還元雰囲気で除くことは可能だが、さらに中性化した物質はそのまま残留物(デブリ)として雰囲気中に堆積していく。生成されたプラズマ光は、13.5nmのEUV光を選択的に反射する多層膜ミラーで導いてEUV光の集光点(光源)を形成するが、このプラズマ光源に近いところに配置されている多層膜ミラーがデブリにより反射率が劣化するが知られている。一方、実施の形態1におけるシンクロトロン光源500では、プラズマ光を生成させる必要がなく、電子の軌道が曲がるときに軌道の接戦方向に発生するX線を直接利用するため、クリーンな光を得ることができる。但し、シンクロトロン光源500では、干渉性のある(コヒーレントな)EUV光14が出力される。ここでは、EUV光源の一例として、シンクロトロン光源500を用いているが、これに限るものではない。コヒーレントなEUV光14が出力されるEUV光源であればよい。
基板101面と平行に入射された、シンクロトロン光源500からのコヒーレントなEUV光14は、ミラー202によって反射され、さらに、ミラー204によって反射されて、予め設定された角度(EUV露光機でEUVマスク基板にEUV光が入射される時の角度)で、XYステージ105によって移動している基板101に入射させられる。EUV光14の照射に起因してマスク基板101から反射された反射EUV光16は、検出器206によって検出される。
ここで、図1では、実施の形態1を説明する上で必要な構成部分について記載している。検査装置100にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。
図2は、実施の形態1における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図2において、実施の形態1における検査方法は、アライメントマーク画像取得工程(S102)と、位置演算工程(S103)と、ステージ移動工程(S110)と、回折画像取得工程(S112)と、フレーム画像作成工程(S114)と、参照回折画像作成工程(S120)と、比較工程(130)と、欠陥位置演算工程(S134)と、判定工程(S136)と、いう一連の工程を実施する。また、位置演算工程(S103)は、内部工程として、アライメントマーク位置演算工程(S104)と、パターン座標中心演算工程(S106)と、フレーム中心座標演算工程(S108)と、いう一連の工程を実施する。
アライメントマーク画像取得工程(S102)として、荷電粒子検出機構220は、基板101(EUVマスク基板)のペリクル12により覆われていないペリクル12の外側の領域に、電子ビームを照射して、電子ビームの照射に起因して基板101を反射した反射電子及び2次電子による反射信号を検出する。言い換えれば、検出器230(信号検出機構)は、EUVマスク基板のペリクル12により覆われていないペリクルの外側の領域に、電子ビーム18を照射して、電子ビーム18の照射に起因してEUVマスク基板から出力された反射電子または2次電子による反射信号を検出する。このアライメントマーク画像取得工程(S102)を少なくとも3回、ペリクル12の外側の領域に配置された異なるアライメントマークに対して行うことで、EUVマスク基板に設けられたパターンの位置を認識することが出来る。
上述したように、シンクロトロン光源500で発生するEUV光14には干渉性があるため、可干渉性(コヒーレントな)のEUV光14をEUVマスクに照射すると、結像面ではパターンに依存した回折スポットを生じる。周期性のあるパターンであれば、適切な条件下でマスクパターンの線幅やピッチに応じて、複数のスポットに集光される。しかし、周期性の無いパターンや欠陥の場合は、ランダムな固有の回折スポットを生じる。検出器206に十分な感度幅があれば、パターンや欠陥に依存した信号を検出することが可能である。しかし、結像面で得られる像は回折スポットであるため、通常比較検査で使用される設計パターンをベースにパターン形成時のプロセスの影響等を加味した生成した参照画像と比較するためには、取得した回折像を2次元パターン像に変換するか、仮想的に参照画像をコヒーレント光で照明して得られる回折パターンに変換する必要がある。
さらに、シンクロトロン光源500から放射される干渉性のあるEUV光は、EUVマスク上のパターンで回折・干渉するため、取得された回折画像を使って直接パターンのエッジの位置を正確に知ることは非常に困難となる。また、EUV基板がステージ上に載置されただけの場合、EUV基板の搬送システムの誤差の範囲で位置がずれている恐れがある。このパターン像のずれ量が正確に判らないと、ペリクルに覆われている回折・干渉したEUV光16によって取得する像を得る範囲を定義することが困難である。EUVマスクを検査する時に、マスクパターンの位置と検査装置100の座標系とを高精度で一致させないと、意図した検査領域と実際の検査領域がずれてしまい、高精度な検査結果は得られない。EUVの波長は13.5nmであり、現在のNA:0.33のEUV露光装置を仮定し、リソグラフィのプロセス性能を意味するk1を0.3としたときに、想定される単一露光での解像度は半導体ウェハ上12nm程度(マスク上48nm程度)と考えられている。そのため、少なくともEUVマスク上で数nm程度(解像度の1/10以下)の精度を得るためには、1nm程度の再現性を持ったEUVマスクのアライメント精度が必要になる。かかるアライメント精度を得るために、波長が十分短い電子ビームを用いて位置測定を行う。
図3は、実施の形態1におけるEUVマスク基板の上面図である。
図4は、実施の形態1におけるEUVマスク基板の断面図である。図4において、基板101に積層される多層膜等の図示は省略している。図3及び図4に示すように、パターン形成領域10は、パターン保護のためペリクル12によって覆われている。ペリクル12は、ペリクルフレーム11に貼られ(支持され)、ペリクルフレーム11が4つの取り付け固定具13(スタッド)によって基板101に取り付けられている。また、基板101のペリクル12により覆われていないペリクル12の外側の領域には、複数のアライメントマーク217が形成されている。かかる基板101のペリクル12により覆われていないペリクル12の外側の領域には、少なくとも3つ以上の複数のアライメントマークが形成される。図3の例では、基板101の例えば、4つの角に対応して、4つのアライメントマーク217が形成されている。EUVマスク基板101には、図示しない描画装置によってかかる複数のアライメントマーク217により位置決めされたチップパターンが形成されている。
図4は、実施の形態1におけるEUVマスク基板の断面図である。図4において、基板101に積層される多層膜等の図示は省略している。図3及び図4に示すように、パターン形成領域10は、パターン保護のためペリクル12によって覆われている。ペリクル12は、ペリクルフレーム11に貼られ(支持され)、ペリクルフレーム11が4つの取り付け固定具13(スタッド)によって基板101に取り付けられている。また、基板101のペリクル12により覆われていないペリクル12の外側の領域には、複数のアライメントマーク217が形成されている。かかる基板101のペリクル12により覆われていないペリクル12の外側の領域には、少なくとも3つ以上の複数のアライメントマークが形成される。図3の例では、基板101の例えば、4つの角に対応して、4つのアライメントマーク217が形成されている。EUVマスク基板101には、図示しない描画装置によってかかる複数のアライメントマーク217により位置決めされたチップパターンが形成されている。
図5は、実施の形態1におけるEUVマスク基板にEUV光と電子ビームとを照射した場合の状態を説明するための図である。上述したように、基板101のパターン形成領域10は、ペリクル12によって覆われている。ペリクル12は、例えば、数十nmの膜厚のポリシリコンと数nmの膜厚の窒化ケイ素の膜によって形成される。かかるペリクル12にEUV光14を照射すると、例えば、80%以上の透過率で内部のパターン形成領域10にEUV光14が届き、反射EUV光16がペリクル12を通過する。よって、基板101上に形成されたパターンの回折像を撮像できる。これに対して、ペリクル12に例えば走査電子顕微鏡に使用されるような数keVの電圧で加速される電子ビーム18を照射すると、ペリクル膜を通過する際に多くのエネルギーが吸収され、EUVマスク表面で反射してくる2次電子を十分に得ることが出来ない。さらに、ペリクル膜に吸収された電子エネルギーは熱に変換されて、ペリクル膜が局所的に熱変形を起こし、ペリクル12が破損してしまうことにつながる。そこで、実施の形態1では、電子ビームを使って、ペリクル12の枠の外部に配置された複数のアライメントマーク217の位置を検出する。なお、アライメントマークは、例えば数μm幅で数百μmのサイズの十字マークが使用される。この場合に、上述したように、1nm程度の再現性を持ったアライメント精度を得るため、荷電粒子検出機構220は、十分な分解能が得られる倍率(具体的には、撮像されたイメージ上で2nm以下の分解能が得られる倍率)でアライメントマーク217の位置を検出する。言い換えれば、荷電粒子検出機構220では、EUV光の波長の1/10以下のサイズを解像可能な分解能を有する電子ビームを用いる。よって、検出器230(信号検出機構)は、EUV光の波長の1/10以下のサイズを解像可能な分解能を有する電子ビームを用いて、反射信号を検出する。
図6は、実施の形態1におけるアライメント制御回路の内部構成を示すブロック図である。図6において、アライメント制御回路126内には、マーク位置演算部50、ペリクル領域計算部51、パターン中心座標演算部52、及びフレーム座標中心演算部54が配置される。マーク位置演算部50、ペリクル領域計算部51、パターン中心座標演算部52、及びフレーム座標中心演算部54といった各「〜部」は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。各「〜部」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いても良いし、或いは異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。マーク位置演算部50、ペリクル領域計算部51、パターン中心座標演算部52、及びフレーム座標中心演算部54に入出力される情報および演算中の情報は図示しないメモリ、或いはメモリ118にその都度格納される。
まず、アライメント制御回路126は、基板101(EUVマスク基板)のパターン形成領域を保護するために設けられたペリクル12と、ペリクル12を支持するペリクルフレーム11、及びペリクル12を固定するために基板101に設けられた固定具13で占められるペリクル領域を計算する。具体的には、ペリクル領域計算部51が、アライメントマークの設計データ及びレーザ測長システム122で測定されたステージ位置情報とに基づいてかかるペリクル領域を計算する。次に、ステージ制御回路114は、ペリクル領域の外側に配置された、パターン位置を認識するためのアライメントマーク217を検出する場合に、必要なアライメントマーク217の位置を検出するようにステージを移動させる。このとき、マーク位置とステージ位置の間には、ステージに基板を置くときに許される図示されていない基板のハンドリング装置と基板の公差による誤差(例えば、100μm程度)が存在する。この誤差を考慮して、十分な大きさのアライメントマーク(例えば、500μm以上)が複数配置されており、誤差を含んだ位置に置かれても電子ビーム18でマークからの反射信号を得ることができる。これにより、XYステージ105によって、アライメントマークの設計データ及びレーザ測長システム122で測定されたステージ位置情報に基づいて基板101上のアライメントマーク217に電子ビームが照射可能な位置に基板101を移動させる。ビーム制御回路127は、ペリクル領域では電子ビーム18を照射しないように電子ビーム18の照射を制御する。かかる状態で、アライメントマーク217を検出する。荷電粒子検出機構220の電子銃222(放出源)から放出された電子ビーム18は、電子光学系224の一部である電磁レンズによって基板101面上に焦点が合わされ、所望の縮小率のビームとなって、基板101上のアライメントマーク217の形成領域に照射される。また、かかる場合に、電子光学系224の一部である偏向器によって、電子ビーム18が偏向されることにより、アライメントマーク217上が走査(スキャン)される。基板101に電子ビーム18が照射されたことに起因して基板101から反射電子或いは2次電子による2次電子ビーム19(反射信号)(図1の点線)が放出される。
反射電子或いは2次電子ビーム19(反射信号)は、検出器230に投影される。反射信号を検出する検出器230(信号検出機構)は、複数のアライメントマーク217のうち少なくとも3つ以上のアライメントマークの各信号を検出する。そのため、荷電粒子検出機構220は、かかるスキャン動作を、複数のアライメントマーク217のうち3つ以上のアライメントマークに対して行う。これにより、荷電粒子検出機構220は、複数のアライメントマーク217のうち3つ以上のアライメントマーク217の各反射信号を検出する。
検出器230によって検出された各アライメントマーク217からの反射信号の検出データは、測定順に検出回路306に出力される。検出回路306内では、図示しないA/D変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、マークパターンメモリ323に格納される。このようにして、荷電粒子検出機構220は、基板101上に形成された複数のアライメントマーク217の反射信号による画像を取得する。そして、各アライメントマーク画像のデータは、位置回路107からの各位置を示す情報と共に、アライメント制御回路126に転送される。
位置演算工程(S103)として、アライメント制御回路126(位置演算部)は、検出器230(信号検出機構)で得られた反射電子または2次電子による反射信号を用いて、基板101(EUVマスク基板)のペリクル12に覆われたパターン座標を高精度に演算する。この時、ハンドリングの再現性に起因する基板の載置誤差と、基板サイズの公差の影響は排除される。具体的には、アライメント制御回路126は、検出された少なくとも3つ以上のアライメントマークの各信号を用いて、ペリクル12に保護されたパターンの中心座標を演算して、ペリクル12に保護されたパターン像の領域位置を演算する。具体的には、以下のように、各位置を演算する。
まず、アライメントマーク位置演算工程(S104)として、マーク位置演算部50は、撮像された各アライメントマーク画像から各アライメントマーク217の位置を演算する。例えば、アライメントマーク217が十字型のマークであれば、x方向の両エッジの位置を演算(測定)する。これにより、両エッジの中心を演算すれば、アライメントマーク217のx方向の中心位置(x座標)が取得できる。同様に、y方向の両エッジの位置を演算(測定)する。これにより、両エッジの中心を演算すれば、アライメントマーク217のy方向の中心位置(y座標)が取得できる。
パターン中心座標演算工程(S106)として、パターン中心座標演算部52は、3つ以上のアライメントマーク217の位置を使って、基板101に形成されたチップパターンの中心位置(中心座標)を演算する。
図7は、実施の形態1における各領域中心とパターン座標との関係を説明するための図である。基板101にチップパターンが描画装置により描画される場合と同様に本形態1のEUVマスク検査装置においても、まず、各アライメントマーク217の位置を基準に、パターン中心座標P0を設定する。そして、チップパターン(マスクパターン)を構成する各図形パターンが含まれるストライプ先頭のフレーム領域30の中心座標P1は、かかるパターン中心座標P0からのベクトル座標によって設定される。よって、実施の形態1では、3つ以上のアライメントマーク217の位置を使って、基板101に形成されたチップパターンの中心位置(中心座標P0)を演算する。3つ以上のアライメントマーク217の位置を使うことで、チップパターンの中心位置である1点を演算できる。チップパターンの中心位置(中心座標P0)を得ることで、マスクパターンを含むすべてのストライプ領域20の位置及びストライプ領域20に含まれるすべてのフレーム領域30の位置とレーザ測長システム122で測定されたステージ位置を使った検査装置100の座標系とを位置合わせできる。
フレーム中心座標演算工程(S108)として、フレーム座標中心演算部54は、フレーム座標中心演算部54は、3つ以上のアライメントマーク217の反射信号から得られたチップパターンの中心位置(中心座標P0)を使って、検査領域単位となる各フレーム領域の中心位置(中心座標)P1(パターン像の領域位置)を演算する。
ここで、基板101に形成されたチップパターンの画像を取得する場合に、基板101のパターン形成領域10をEUV光14で照射可能なサイズでy方向に短冊状に複数のストライプ領域20に分割する。そして、XYステージ105を移動させながら、ストライプ領域20毎に、各ストライプの回折画像を取得していく。そして、かかるストライプの回折画像をx方向に例えばy方向と同サイズで複数のフレーム領域30に分割し、フレーム領域30単位で参照画像と比較する。そのため、画像比較の際のアライメントは、同じフレーム領域30の画像同士で行うことになる。そのため、各フレーム領域の中心位置(座標中心)P1を演算しておく。
ステージ移動工程(S110)として、基板101上の最初のストライプ領域20の撮像開始位置にEUV光14が照射されるように、検査チャンバ102内にある多層膜ミラー202、204から構成される反射光学系に対して、XYステージ105を移動させる。既に、各フレーム領域の中心位置(座標中心)P1がわかっており、マスクパターンの位置と検査装置100の座標系とが位置合わせされているので、最初のフレーム領域の撮像開始位置にEUV光14が照射されるように、XYステージ105を移動させればよい。
回折画像取得工程(S112)として、検査画像取得機構150は、XYステージ105を移動させながら、ストライプ領域20毎に、各ストライプに含まれる回折画像を取得する。具体的には、以下のように動作する。まず、ステージ制御回路114は、検出器206(EUV光検出器)にて反射したEUV光16の信号を得る場合に、ペリクル12を通してEUVマスク基板のパターン形成領域にEUV光14が照射されるようにXYステージ105を移動させる。そして、EUV光源から発生されたコヒーレントなEUV光を、少なくとも2枚の多層膜ミラーで構成される反射光学系を用いてEUVマスク基板のペリクル12により覆われたパターンの形成領域10にEUV光を選択的に照射する。具体的には、以下のように動作する。ミラー202,204といったEUV光の方向を調整可能な反射光学系は、EUV光源から発生されたコヒーレントなEUV光14を、EUVマスク基板のペリクル12により覆われたパターンの形成領域10に導いて、EUV露光機と同じEUVマスクに垂直な法線に対して5〜6度の角度のうち予め決められたれ角度で照射するために、2枚の多層膜ミラーで構成された反射光学系を通してEUV光14を照射する。さらに具体的には、検査画像取得機構150は、基板101面と平行に入射された、シンクロトロン光源500からのコヒーレントなEUV光14を、ミラー202によって反射し、さらに、ミラー204によって反射して、予め設定された角度(EUVマスクに垂直な法線に対して5〜6度の角度のうち予め決められたれ角度)で、XYステージ105によって移動している基板101に入射する。EUV光14の照射に起因してマスク基板101から(垂直な法線に対して5〜6度のうち入射光の角度と法線に対して対称な角度に)反射されたEUV光16を、検出器206によって検出する。言い換えれば、検出器206(EUV光検出器)は、予め決められた入射角度でEUVマスク表面を照明することによってEUVマスク表面から反射したEUV光を検出する。かかる場合に、検出器206は、パターン形成領域10で反射するEUV光を検出する。検出器206によって検出されたEUV光16の検出データ(測定画像)は、測定順に検出回路106に出力される。検出回路106内では、図示しないA/D変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、パターンメモリ123に格納される。このようにして、検査画像取得機構150は、基板101上に形成されたチップパターンの各ストライプの回折画像を順に取得する。なお、設計データ上、パターンが存在しないストライプ領域については、画像取得動作を省略して、次のストライプ領域に進めばよい。ここで、上述したように、コヒーレントなEUV光を検査光として使って撮像されたストライプの画像は、EUVマスク上のパターンで回折・干渉しているため、得られた回折画像から直接パターンのエッジの位置を正確に知ることは非常に困難となる。よって、検出器206は、パターン情報を含むEUV光16として、回折光を検出する。そのため、検出される像は、図形パターンの形状を特定できる実空間像ではなく、回折像として得られる。そして、各ストライプ画像(ストライプ回折画像)のデータは、位置回路107からの各ストライプの位置を示す情報と共に、比較回路108に転送される。位置回路107(位置特定部)は、アライメント制御回路126(位置演算部)で計算されたパターンの中心座標P1と、レーザ測長システム122によって測定された、ステージ制御回路114(ステージ制御部)による制御により移動させられたXYステージ105のステージ位置情報とから、EUV光が照射されている場所(位置)を特定する。かかる照射位置がEUV光の検出データの位置情報となる。図7に示すように、フレーム回折画像(検出回折画像)の中心座標P1はわかっているので、かかる中心座標P0からEUV光の照射位置への相対的なベクトル座標P1を演算すればよい。
図8は、実施の形態1における比較回路の内部構成を示すブロック図である。図8において、比較回路108内には、磁気ディスク等の記憶装置60,61,62,64、フレーム画像作成部66、比較処理部67、及び欠陥位置演算部69が配置される。フレーム画像作成部66、比較処理部67、及び欠陥位置演算部69といった各「〜部」は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。各「〜部」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いても良いし、或いは異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。フレーム画像作成部66、比較処理部67、及び欠陥位置演算部69に入出力される情報および演算中の情報は図示しないメモリ、或いはメモリ118にその都度格納される。
比較回路108に入力されたストライプ回折画像データ(ストライプデータ)は、記憶装置60に格納される。また、演算された各フレーム領域30の中心座標データ(フレーム座標中心データ)は、記憶装置61に格納される。比較回路108(比較部)は、検出されたEUV光による回折像のパターン像と、パターンの設計データから演算されるEUV光が照射された場所におけるパターンの回折像を参照画像として、比較する。
フレーム画像作成工程(S114)として、フレーム画像作成部66は、記憶装置60からストライプ回折画像データを読み出し、また、記憶装置61から各フレーム領域30の中心座標データを読み出し、各フレーム領域30の中心座標P1に対応するフレーム領域毎のフレーム回折画像(検出回折画像)を作成する。既に、複数のアライメントマーク217の位置に基づいて、実際のマスク基板がアライメントされており、さらにそのアライメントマーク情報に基づいて、フレーム毎に検出回折画像が取得されている。従って、マスク基板上のフレーム領域30に合わせて必要な検出データを読み出すことで、中心座標をP1とするフレーム領域30のフレーム回折画像を取得することが可能となる。或いは、ストライプ幅とフレーム領域幅の例えば半分のピッチで、1つのフレームに含まれるパターンを4回重ねて画像を取得するようにして、比較するフレーム回折画像として作成しても良い。作成されたフレーム回折画像は、記憶装置64に格納される。
参照回折画像作成工程(S120)として、参照画像作成回路112は、比較検査に使用される二次元図形で構成されるパターンデータから演算されるEUV光が照射された場所におけるパターンの回折像を参照画像として作成する。言い換えれば、参照画像作成回路112は、基板101にチップパターンを形成する基になった設計データに基づいて、フレーム領域30毎に、参照回折画像を作成する。なお、検査回折画像が、ストライプ幅とフレーム領域幅の例えば半分のピッチで、1つのフレームに含まれるパターンを4回重ねて画像を取得されている場合には、撮像された位置に応じて、半分ピッチで分割されるようにフレーム領域30毎に参照回折画像を作成しても良い。作成されたフレーム回折画像は、記憶装置64に格納される。ここで、設計パターンデータに定義される図形は、例えば図形表現に使用される最小単位(アドレスユニットとも呼ばれる)で2値化されて表現された図形データが格納されている。具体的には、以下のように動作する。まず、記憶装置109から制御計算機110を通して設計パターンデータを読み出し、読み出された設計パターンデータに定義されたフレーム毎に2値化表現された図形パターンをフーリエ変換して、フレーム領域30毎の回折像を作成する。作成された参照回折画像の画像データは比較回路108に出力される。比較回路108に入力された参照回折画像の画像データは、記憶装置62に格納される。
比較工程(S130)として、比較処理部67(比較部)は、検出器206で取得された回折画像と、設計データを元に参照画像作成回路112で作成された参照回折画像とを比較する。具体的には、比較処理部67は、演算されたフレーム領域位置における検出されたEUV光16によるフレーム回折画像(パターン像)と、対応する位置にある設計データを元に作成された参照回折画像(参照画像)とを比較する。既に、複数のアライメントマーク217の位置に基づいて取得されたフレーム回折画像と参照回折画像の中心座標P1同士を合わせれば、具体的な図形パターンのエッジ位置等が画像から取得できなくても、高精度に回折画像同士の位置合わせ(アライメント)ができる。
図9は、実施の形態1における検出回折画像と参照回折画像との一例を示す図である。図9において、あるフレーム領域30中のパターンに欠陥が存在すると、検出されるフレーム回折画像(検出回折画像)では、かかる欠陥25に相当する個所が、薄くぼやけた輝点として検出される。比較処理部67は、所定の判定条件に従って所定のサンプリング間隔毎に両者を比較し、例えば欠陥の有無を判定する。判定条件としては、例えば、所定のアルゴリズムに従って所定のサンプリング間隔毎に両者を比較し、欠陥の有無を判定する。例えば、両強度値の差分が判定閾値より大きいかどうかを判定し、大きい個所があれば、欠陥があると判定する。
欠陥位置演算工程(S134)として、欠陥位置演算部69は、欠陥有りと判定されたフレーム回折画像(検出回折画像)を特定する。図7に示すように、フレーム回折画像(検出回折画像)の中心座標P1はわかっているが、このフレーム回折画像は、フーリエ空間上で欠陥の有無を示すものであり、実空間でどこにどのような欠陥が形成されるかという情報とは直接結びつけるためには、さらなる演算が必要になる。具体的には、欠陥25を含むフレーム回折画像及び必要に応じてその周辺の画像を用いて、逆フーリエ変換を行い、実空間像を回復する必要がある(タイコグラフィ技術)。そして、実空間像から欠陥32を特定すればよい。
判定工程(S136)として、制御計算機110は、すべてのフレームについて検査が終了したかどうかを判定する。まだ、検査されていないフレーム領域30が残っている場合には、比較工程(S130)に戻り、比較工程(S130)から欠陥位置演算工程(S134)までを繰り返す。ただし、最初の数ストライプの検査を行った段階で、欠陥数が例えば、1000個以上あって、検査を最後まで行っても製品のEUVマスクとして使えない場合がある。そのような時にユーザが検査工程を終了させると判断した場合に、ユーザの検査終了入力により、欠陥位置演算行程を途中で終了させても良い。
そして、比較結果及び欠陥位置が出力される。比較結果は、磁気ディスク装置109、モニタ117等に出力されればよい。
以上のように、実施の形態1によれば、コヒーレントなEUV光から得られる回折画像を用いてパターン検査を行う場合でも高精度に位置合わせができる。よって、設計パターンを元に回折像となる参照画像を予め用意しておくことで、検査画像として実際に取得した回折像を元に実パターンが認識できる全ての実空間像を作成せずとも欠陥の有無を高精度に特定できる。また、例えば、シンクロトロン光源500等のプラズマ発光を必要としないEUV光源を用いることで、クリーンな光を得ることが出来る。
欠陥の有無が特定できれば、かかる欠陥を含むフレームについて、すでに取得済みの回折画像や改めて取得したEUV回折画像を元に、タイコグラフィ技術等を用いて、実パターンが認識可能な欠陥個所の実空間像を作成し、確認すればよい。実空間像を作成するには、得られた回折画像の位置情報が必要になる。さらに、回折画像には位相情報を含まないので、タイコグラフィ技術等により位相回復させるために、回折画像を取得した時にフレーム領域に対するスポット径の位置を用いる。さらには、少なくとも一つの領域を4回以上の頻度で回折像を取得する。具体的には、スポットサイズの半分のサイズのフレーム単位で回折画像を取得するように、EUVマスク基板を走査する。そして、得られた検出領域が重なり合うEUV回折像の強度データをモデル化された複素透過関数に当てはめ、フーリエ変換と逆フーリエ変換の反復位相回復計算を行うことで、パターンのエッジ位置等が認識可能な実空間像を作成すればよい。
以上の説明において、「〜回路」と記載したものは、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。各「〜部」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いても良いし、或いは異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。また、プログラムを用いる場合、プログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、FD、或いはROM(リードオンリメモリ)等の記録媒体に記録される。例えば、位置回路107、比較回路108、参照画像作成回路112、及びアライメント制御回路126等の各回路は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、検査装置100を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのEUVマスク検査装置及びEUVマスク検査方法は、本発明の範囲に包含される。
10 パターン形成領域
12 ペリクル
14 EUV光
16 反射EUV光
18 電子ビーム
19 2次電子ビーム
20 ストライプ領域
25 欠陥
30 フレーム領域
32 欠陥
50 マーク位置演算部
51 ペリクル領域演算部
52 パターン中心座標演算部54 フレーム座標中心演算部
60,61,62,64 記憶装置
66 フレーム分割部
67 比較処理部
69 欠陥位置演算部
100 検査装置
102 検査チャンバ
103 検査室
104 入射口
105 XYステージ
106,306 検出回路
110 制御計算機
107 位置回路
108 比較回路
109 磁気ディスク装置
112 参照画像作成回路
114 ステージ制御回路
117 モニタ
118 メモリ
120 バス
122 レーザ測長システム
123 パターンメモリ
124 ミラー制御回路
126 アライメント制御回路
128 検出器駆動制御回路
142 ステージ駆動機構
150 検査画像取得機構
160 制御系回路
202,204 ミラー
206 検出器
212,214,216 駆動ベース
216 ミラー
217 アライメントマーク
220 2次電子像撮像機構
222 電子銃
224 1次電子光学系
225 2次電子光学系
230 検出器
323 マークパターンメモリ
500 シンクロトロン光源
502 伝播路
510 光学系
12 ペリクル
14 EUV光
16 反射EUV光
18 電子ビーム
19 2次電子ビーム
20 ストライプ領域
25 欠陥
30 フレーム領域
32 欠陥
50 マーク位置演算部
51 ペリクル領域演算部
52 パターン中心座標演算部54 フレーム座標中心演算部
60,61,62,64 記憶装置
66 フレーム分割部
67 比較処理部
69 欠陥位置演算部
100 検査装置
102 検査チャンバ
103 検査室
104 入射口
105 XYステージ
106,306 検出回路
110 制御計算機
107 位置回路
108 比較回路
109 磁気ディスク装置
112 参照画像作成回路
114 ステージ制御回路
117 モニタ
118 メモリ
120 バス
122 レーザ測長システム
123 パターンメモリ
124 ミラー制御回路
126 アライメント制御回路
128 検出器駆動制御回路
142 ステージ駆動機構
150 検査画像取得機構
160 制御系回路
202,204 ミラー
206 検出器
212,214,216 駆動ベース
216 ミラー
217 アライメントマーク
220 2次電子像撮像機構
222 電子銃
224 1次電子光学系
225 2次電子光学系
230 検出器
323 マークパターンメモリ
500 シンクロトロン光源
502 伝播路
510 光学系
Claims (5)
- パターンが形成され、前記パターンの形成領域がペリクルにより覆われたEUV(Extreme Ultraviolet)マスク基板を着脱自在に支持する、移動可能なステージと、
前記ステージの移動を制御するステージ制御部と、
前記EUVマスク基板の前記ペリクルにより覆われていない前記ペリクルの外側の領域に、荷電粒子ビームを照射して、前記荷電粒子ビームの照射に起因して前記EUVマスク基板から出力された反射電子または2次電子による反射信号を検出する信号検出機構と、
前記反射信号を得るために前記荷電粒子ビームの前記EUVマスク基板への照射を制御するビーム制御回路と、
前記信号検出機構で検出された信号を用いて、前記ペリクルに覆われたパターン像の領域位置を演算する位置演算部と、
EUV光源から発生されたコヒーレントなEUV光を前記EUVマスク基板の前記ペリクルにより覆われた前記パターンの形成領域に導いて、EUV露光機と同じ角度で前記EUV光を前記EUVマスクに照射して、かつ前記EUV光を前記パターンの形成領域に集光するための、少なくとも2枚の多層膜ミラーで構成された反射光学系と、
予め決められた入射角度で前記EUVマスク表面を照明することによって前記EUVマスク表面から反射したEUV光を検出するEUV検出器と、
を備え、
前記位置演算部は、前記EUVマスク基板のパターン形成領域を保護するために設けられた前記ペリクル、前記ペリクルを支持するペリクルフレーム、及び前記ペリクルを固定するために前記EUVマスク基板に設けられた固定具からなるペリクル領域を計算し、
前記ビーム制御回路は、前記ペリクル領域では前記荷電粒子ビームを照射しないように荷電粒子ビームの照射を制御し、
前記ステージ制御部は、前記ペリクル領域の外側に配置された、パターン位置を認識するためのマークを検出する場合に、必要な前記マークの位置を検出するように前記ステージを移動させ、前記EUV光検出器にて前記反射したEUV光の信号を得る場合に、前記ペリクルを通して前記EUVマスク基板に前記EUV光が照射されるように前記ステージを移動させることを特徴とするEUVマスク検査装置。 - 前記EUVマスク基板の前記ペリクルにより覆われていない前記ペリクルの外側の領域には、少なくとも3つ以上の複数のアライメントマークが形成され、
前記反射信号を検出する前記信号検出機構は、前記複数のアライメントマークのうち少なくとも3つ以上のアライメントマークの各反射信号を検出し、
前記位置演算部は、前記3つ以上のアライメントマークの各反射信号の強度分布から得られる各マークプロファイルの情報を用いて各マークの位置座標を計算し、さらに、前記ペリクルに保護されたパターンの中心座標を演算して、前記ペリクルに保護された前記パターン像の領域位置を演算することを特徴とする請求項1記載のEUVマスク検査装置。 - 前記EUV光検出器は、前記ペリクルで保護されたパターンの形成領域で反射するEUV光を検出し、
前記位置演算部で計算されたパターンの中心座標と、前記ステージ制御部による制御により移動させられた前記ステージのステージ位置情報から、前記EUV光が照射されている場所を特定する位置特定部と、
検出された前記EUV光による回折像の前記パターン像と、比較検査に使用されるパターンデータから演算される前記EUV光が照射された場所におけるパターンの回折像による参照画像を比較する比較部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1又は2記載のEUVマスク検査装置。 - 前記信号検出機構は、検出されたアライメントマークの反射信号の強度分布からマークの位置座標を高精度で得るために、前記EUV光の波長の1/10以下の分解能を有する荷電粒子ビームを用いて検出信号を得ることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のEUVマスク検査装置。
- パターンが形成され、前記パターンの形成領域がペリクルにより覆われたEUV(Extreme Ultraviolet)マスク基板の前記ペリクルにより覆われていない前記ペリクルの外側の領域に、荷電粒子ビームを照射して、前記荷電粒子ビームの照射に起因して前記EUVマスク基板から出力された反射電子または2次電子の信号を取得する工程と、
取得された前記反射電子または2次電子の信号を用いて、前記ペリクルに覆われたパターン像の領域位置を演算する工程と、
EUV光源から発生されたコヒーレントなEUV光を、少なくとも2枚の多層膜ミラーで構成される反射光学系を用いて前記EUVマスク基板の前記ペリクルにより覆われた前記パターンの形成領域に前記EUV光を選択的に照射する工程と、
前記EUV光の照射に起因して前記EUVマスク基板から反射された反射EUV光を検出する工程と、
演算された領域位置における検出された前記反射EUV光によるパターン像と、対応する参照画像とを比較し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とするEUVマスク検査方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018093951A JP2019200277A (ja) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Euvマスク検査装置及びeuvマスク検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018093951A JP2019200277A (ja) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Euvマスク検査装置及びeuvマスク検査方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2019200277A true JP2019200277A (ja) | 2019-11-21 |
Family
ID=68612440
Family Applications (1)
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JP2018093951A Pending JP2019200277A (ja) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Euvマスク検査装置及びeuvマスク検査方法 |
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JP (1) | JP2019200277A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7475902B2 (ja) | 2020-03-10 | 2024-04-30 | レーザーテック株式会社 | 検査装置、及び参照画像の生成方法 |
-
2018
- 2018-05-15 JP JP2018093951A patent/JP2019200277A/ja active Pending
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