JPH01309322A - Ｘ線マスク検査方法 - 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】 〔発明の概要〕 Ｘ線マスク検査方法、特に超ＬＳＩを製造する上で微細
な回路パターンを転写、形成する手段として要請されて
いるＸ線露光技術において、回路パターンを転写するた
めに必要となるＸ線マスク上のＸ線吸収体による？ｊ１
８１０回路パターンの欠陥検査方法に関し、 電子ビームをパターンに照射してなすＸ線マスクの検査
において、従来のＳＥＭを用いる検査では検知すること
のできなかったＸ線吸収体の欠陥を検出する方法を提供
することを目的とし、重金属Ｘ線吸収体と該Ｘ線吸収体
を支持する軽元素から構成されたマスク支持基板を有す
るＸ線マスクの検査において、該Ｘ線吸収体を用いて形
成された回路パターンに電子ビームを照射し、該Ｘ線吸
収体から出射される特性Ｘ線を検出することにより回路
パターンの欠陥を検知することを特徴とするＸ線マスク
検査方法を含み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はＸ線マスク検査方法、特に超ＬＳＩを製造する
上で微細な回路パターンを転写、形成する手段として要
請されているＸ線露光技術において、回路パターンを転
写するために必要となるＸ線マスフ上のＸ線吸収体によ
る微細回路パターンの欠陥検査方法に関する。

超ＬＳＩの集積度が増すに伴い、モノリシックＩＣの回
路パターンが微細化し、光学的手段に代るマスク上の微
細回路パターンの欠陥検査方式が要求されている。

〔従来の技術〕

従来の光学的手段による転写用マスクにおける回路パタ
ーン欠陥検査方式においては、回路パターンの設計ルー
ルが光の解像限界内であるため、マスク面上に当てた光
の反射あるいは透過光のパターンを検査することにより
欠陥検査を行なうことができた。

ところが、ＬＳＩの集積度が増加するにつれ、回路パタ
ーンの設計ルールは微細化がさらに進められ、ついには
、光の物理的な解像限界（約０．３μｍ）を越えるため
、検査するための照射光を現在できうる範囲で短波長化
しても、回折による像のボケが生じる。また、電子ビー
ムをプローブに用いるにしても単なる反射電子や二次電
子の観測だけではＸ線マスクのように吸収体膜厚がその
ままコントラストに効く系では不十分となる。

第５図は従来の走査電子顕微鏡（ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌ
ｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、　ＳＥＭ）の構
成を示す図で、図中、４１は電子銃、４２はレンズ、４
３は偏向系、４４は電子ビーム（ＥＢ）　、４５はマス
ク支持基板、４６はＸ線吸収体、４７は二次電子、４８
は光電子増倍管、４９は増幅器であり、かかる装置を用
いて同図に増幅器の右に示した信号を得ることにより、
Ｘ線吸収体４６に対応する信号５０を得るものである。

なお増幅器４９の右の線図において、横軸には時間を、
線軸は信号強度をとる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、光方式であれば、回折ボケによるコントラスト
不足により回路パターンを同定できない。

電子ビーム走査方式では表層のみの情報が知られるだけ
で吸収体膜厚の変化によるＸ線マスクコントラスト欠陥
を含めたパターン検査方式がない、などの問題がある。

これをやや詳しく説明すると、従来のＳＥＨによると、
Ｘ線吸収体の表面から数人ないし数十人の深さまでの情
報しか得られない。第６図はＳＥＭを用いる検査を説明
するためのＸ線吸収体４６の模式的な断面図であり、Ｘ
線吸収体４６に図に破線で示すように走査されるＥＢ４
４が入射すると、二次電子４７が表面の近くや深いとこ
ろで発生する（後方散乱）。表面に近いところで形成さ
れた二次電子４７はＸ線吸収体４６の外に飛び出て光電
増倍管４８によって検知されるが、深いところで形成さ
れた二次電子４７はＸ線吸収体４６の外に出ることがで
きず、光電増倍管４８によって検知されない。

マスク支持基板４５はＢＬ　ＳｉＬ　ＳｘｃのようなＸ
線を透過させる低密度の軽元素で作られ、その上にＴａ
、　Ｗのような重金属膜を成膜し、それをパターニング
してＸ線吸収体４６を形成する。このようなＸ線吸収体
の形成においては、二つの問題があり、その一つはＸ線
吸収体の成膜時になんらかの理由で膜の一部に密度の低
い部分や他の部分よりも膜厚が薄くなった部分が形成さ
れることで、他の一つは膜のパターニング（加工時）に
おいて、完全に重金属が除去されずそれが完全に抜けな
ければならない部分に残ることである。

第７図の平面図を参照すると、同図（ａｌはＸ線吸収体
４６のパターニングおいてパターンが完全に抜けないで
欠陥５１が残る場合である。このような欠陥の検出はＳ
ＥＭでも検出可能であるので、それの検査に特に問題は
ない。

同図（ｂ）に示すようにＸ線吸収体の成膜時に密度の低
いまたは膜厚の薄い部分５２が形成されたとすると、こ
の部分５２はＳＥｌ’ｌでは検知できない。

さらに、同図（Ｃ）に示すように加工時に抜けなければ
ならないとごろにｍ金属４３が図に砂地で示すように残
ったとすると、これが微量であればＳＥＭでは検知され
ない。

ところで、Ｘ線露光においては、Ｘ線がほぼ原子の大き
さの波長のものであるために、原子の有無によりＸ線を
通過させまたは透過させない。そこで、第７図（ｂｌに
示すように膜厚の薄いまたは密度の低い部分では、Ｘ線
が透過する可能性があり、また第７図（Ｃ１に示す如く
重金属５３が微量でも抜けないで残ると、それはＸ線を
透過させず、いずれの場合にもＸ線吸収体の欠陥が存在
するにもかかわらず、従来はそれを検知することができ
なかった。

そこで本発明は、電子ビームをパターンに照射してなす
Ｘ線マスクの検査において、従来のＳＥＭを用いる検査
では検知することのできなかったＸ線吸収体の欠陥を検
出する方法を提供することを目的とする。

〔課題点を解決するための手段〕

上記課題は、重金属Ｘ線吸収体と該Ｘ線吸収体を支持す
る軽元素から構成されたマスク支持基板を有するＸ線マ
スクの検査において、該Ｘ線線吸収体を用いて形成され
た回路パターンに電子ビームを照射し、該Ｘ線吸収体か
ら出射される特性Ｘ線を検出することにより回路パター
ンの欠陥を検知することを特徴とするＸ線マスク検査方
法にょって解決される。

第１図は、本発明の原理説明図で、図中、１はＸ線吸収
体であり、概ね１μｍ厚程度の重金属材料から成る。２
はマスク支持基板であり、軽元素から成る。３は電子ビ
ーム６の照射により発生した特性Ｘ線、４はその検出器
である。５は電子ビーム光学系、６は電子ビームである
。７は電子ビーム偏向系で、８は偏向系に印加する電気
信号を駆動する電子ビーム偏向系駆動回路、９は検出器
からの信号を処理するＸ線信号処理回路で、ビーム偏向
（走査）に伴う信号処理を駆動する同期処理回路１０に
より８と共に同期して信号を処理するものである。

〔作用〕

本発明では、第１図の如（Ｘ線吸収体をもつマスク支持
基板すなわちＸ線マスク上に電子ビームが照射され、そ
のターゲット原子から特性Ｘ線が放出される。電子ビー
ムがＸ線吸収体に照射されていると、吸収体材料の特性
Ｘ線が放出され、その強度は吸収体の厚さに依存するの
でそれを検出するものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の一実施例により具体的に説明する
。

第２図は本発明の一実施例構成図であり、図中、第１図
で示したものと同一のものは同一の記号で示しである。

Ｘ線吸収体１はＴａ、　Ｗ、　Ｍｏ等重金属とその他金
属との合金であり、マスク支持基板２はＢＮ、　ＳｉＮ
、　ＳｉＣ等の軽元素化合物により構成される。電子ビ
ーム６は電子ビーム光学系５によって任意のビーム径に
収束できるが、微細回路パターン（最小０．０５μｍを
想定）に対応するため０．０１μｍ程度とする。加速電
圧は重金属層、Ｘ線吸収体１の膜厚が１μｍであること
も加味して５０　ＫｅＶ以上とする。同図で第１図に新
たに付加されたものとして、１１はＸ線フィルタあるい
は結晶分光器またはそれに類するものであり、特定波長
の特性Ｘ線のみを検出する目的に用いられる。１２はＸ
線マスクを移動するためのステージで、それは電子ビー
ムの偏向距離が０、数人と短いものであるのでＸ線マス
クを移動する必要があるため設けられるものである。

走査においては、第３図を参照すると、同期処理回路１
０により第３図（ａｌに示される信号を出す。

なお同図（ａｌ〜ｆｄｌにおいて、横軸には時間をとり
、同図ｆａ）　、　（Ｃ１、（ｄ）では縦軸に信号強度
を、同図（ｂｌでは縦軸に電圧をとる。同図（ａｌの同
期信号に対応して電子ビーム偏向系駆動回路８により同
図（ｂ）に示す電圧を発生させる。この電圧（Ｖｐ）の
値はどれだけの電圧でどれだけの距離を走査するか（Ｖ
ｐｃ（Ｌ、ただしＬは偏向距離）によって決定する。さ
らに第３図（ａ）の信号に対応してＸ線信号処理回路９
により同図（Ｃ）に示すトリガ信号を出すと、検出器か
ら第３図（ｄ）に示される信号が信号処理系の入力部に
入力され、この信号はＸ線吸収体を構成する元素の種類
とその量に対応するものである。なお、第３図（ｄｉに
おいて、１３は第７図（Ｃ１の重金属５３に対応する欠
陥信号である。

Ｘ線吸収体の密度の大小については、第４図（ａ）を参
照すると、Ｘ線吸収体ｌに平均的に密度の低い部分（低
密度部分）１４が存在したとき、特性Ｘ線には変化がみ
られないが、同図に模式的に示す如く低密度部分１４が
平均化しているときはＸ線が平均的に透過しないので欠
陥とはならない。しかし、成膜時に同図（ｂ）に示す如
くＸ線吸収体１の深さ方向に低密度部分１５が形成され
ると、第３図（ｄｌに類似の第４図（Ｃ１に示される如
き信号が現れ、欠陥となる低密度部分の存在が検知され
る。なお、第６図に示されるようなＸ線吸収体の深い部
分から発生する特性Ｘ線が検知される理由は、二次電子
は粒子であるので深い部分で形成される二次電子は吸収
体の表面に到達する前に消滅するのに対して、特性Ｘ線
は一つの波であるので同図に模式的に示すようにＸ線吸
収体の外に出ることができるものと解される。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、従来の電子ビーム走査方
式と異なり・、元素の種類とその量を検出できるので、
吸収体ｌ模厚の変化によるコントラスト不良を含めたマ
スク上の回路パターン欠陥検査に寄与するところが大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の一実施例構成図、 第３図ｔａ）〜（ｄ）は本発明方法の実施例の線図、第
４図は本発明方法実施例の図で、その（ａ）と（ｂｌは
断面図、（Ｃ）は信号波形図、 第５図は従来のＳＥＭの構成図、 第６図は二次電子を示す図、 第７図（ａｌ〜（Ｃ１はＸ線吸収体パターン平面図であ
る。 図中、 １はＸ線吸収体、 ２はＸ線マスク支持基板、 ３は特性Ｘ線、 ４はＸ線検出器、 ５は電子ビーム光学系、 ６は電子ビーム、 ７は電子ビーム偏向系、 ８は電子ビーム偏向系駆動回路、 ９はＸ線信号処理回路、 １０は同期処理回路、 １１はＸ線フィルタ、 １２はＸ線マスク移動ステージ、 １３は欠陥信号、 １４と１５は低密度部分 を示す。 特許出願人　　　富士通株式会社 代理人弁理士　　久木元　　　彰 同　　大菅義之 信号１滲 ストー七Ｒ５９月？「ン９；≦す９ミプ戒ｐＨ・１６）
？架〔コｐ３．づ 低空度部分１４ 〆 ７代Σｌｔ部発１５ ブ言号５！慶 本発明方：Ａ犬施伊ｊの国 ！τ４（４ 、＠ト貌４１ 従来のＳＥＭの楕−ベヱ 漬５図 二重を子を示Ｔ区 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　重金属Ｘ線吸収体（１）と該Ｘ線吸収体を支持する軽
   元素から構成されたマスク支持基板（２）を有するＸ線
   マスクの検査において、 該Ｘ線吸収体（１）を用いて形成された回路パターンに
   電子ビーム（６）を照射し、該Ｘ線吸収体（１）から出
   射される特性Ｘ線（３）を検出することにより回路パタ
   ーンの欠陥を検知することを特徴とするＸ線マスク検査
   方法。