マスク基板の欠陥検査方法及び欠陥検査装置、フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法
【課題】 マスク基板の欠陥検査を的確に行うことが可能なマスク基板の欠陥検査方法を提供する。
【解決手段】 実施形態に係るマスク基板の欠陥検査方法は、マスク基板を載置したステージの走査とマスク基板の像を取得するTDIカメラの電荷転送とを同期させない非同期状態で、マスク基板の非同期像を取得する工程S12と、非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得する工程S13、S14、S15と、箇所の数に基づいて像強度の閾値を決定する工程S16と、マスク基板を載置したステージの走査とマスク基板の像を取得するTDIカメラの電荷転送とを同期させた同期状態で、マスク基板の同期像を取得する工程S17と、同期像に基づいて、閾値以上の像強度を有する箇所を欠陥と判定する工程S18と、を備える。
【解決手段】 実施形態に係るマスク基板の欠陥検査方法は、マスク基板を載置したステージの走査とマスク基板の像を取得するTDIカメラの電荷転送とを同期させない非同期状態で、マスク基板の非同期像を取得する工程S12と、非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得する工程S13、S14、S15と、箇所の数に基づいて像強度の閾値を決定する工程S16と、マスク基板を載置したステージの走査とマスク基板の像を取得するTDIカメラの電荷転送とを同期させた同期状態で、マスク基板の同期像を取得する工程S17と、同期像に基づいて、閾値以上の像強度を有する箇所を欠陥と判定する工程S18と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、マスク基板の欠陥検査方法等に関する。
【背景技術】
【0002】
マスクブランクに欠陥が存在すると、フォトマスク上に形成されたマスクパターンを半導体基板上に正確に転写することが難しくなる。そのため、フォトマスクを作製する前に、予めマスクブランクの欠陥検査を行うことが重要である。
【0003】
しかしながら、欠陥検査の際に、ノイズ信号を誤って欠陥信号として検出してしまう場合がある。欠陥信号を検出するためには通常、閾値を設定しておき、閾値よりも高いレベルの信号を欠陥信号と判断する。ところが、閾値レベルが低すぎると、強度の小さい欠陥信号を検出できるものの、ノイズ信号を誤って検出する頻度(検出数)が多くなる。一方、閾値レベルが高すぎると、ノイズ信号の検出数が少なくなるものの、閾値以下の強度を持つ欠陥信号を検出することが不可能になる。
【0004】
したがって、従来は、マスクブランク等のマスク基板の欠陥検査を行う際に、ノイズ信号を誤って検出する頻度を正確に把握することができないため、ノイズ信号の検出数を必要最小限に抑えつつ、より多くの欠陥信号を検出することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第3728495号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
マスク基板の欠陥検査を的確に行うことが可能なマスク基板の欠陥検査方法等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態に係るマスク基板の欠陥検査方法は、マスク基板を載置したステージの走査と前記マスク基板の像を取得するTDIカメラの電荷転送とを同期させない非同期状態で、前記マスク基板の非同期像を取得する工程と、前記非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得する工程と、前記箇所の数に基づいて像強度の閾値を決定する工程と、前記マスク基板を載置したステージの走査と前記マスク基板の像を取得するTDIカメラの電荷転送とを同期させた同期状態で、前記マスク基板の同期像を取得する工程と、前記同期像に基づいて、前記閾値以上の像強度を有する箇所を欠陥と判定する工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施形態に係るマスク基板の欠陥検査装置の概略構成を示した図である。
【図2】実施形態に係るマスク基板の欠陥検査方法を示したフローチャートである。
【図3】同期像について示した図である。
【図4】非同期像について示した図である。
【図5】TDIカメラの電荷転送速度及び方向と、TDIカメラの撮像面上でのマスク基板の移動速度及び方向との関係をベクトルで示した図である。
【図6】像強度の累積画素数分布について示した図である。
【図7】実施形態の各種処理を実行するための構成を示した機能ブロック図である。
【図8】実施形態の変更例について示した図である。
【図9】フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施形態を図面を参照して説明する。
【0010】
図1は、実施形態に係るマスク基板の欠陥検査装置の概略構成を示した図である。
【0011】
光源11からのEUV(extreme ultra violet)光は、楕円鏡12及び平面鏡13を介してマスク基板14に照射される。本実施形態では、マスク基板14としてマスクブランクを用いる。このマスクブランク14は、EUV露光用の反射型フォトマスクのマスクブランクである。具体的には、マスクブランク14は、ガラス基板上に形成された多層反射膜と、多層反射膜上に形成された吸収層とを有している。マスクブランク14は、X方向、Y方向及びZ方向に移動可能なステージ15上に載置される。
【0012】
マスクブランク14に照射された光は、マスクブランク14の表面で散乱される。放射角が所定角度よりも小さい散乱光は、遮蔽部(凸面鏡)16で遮蔽される。放射角が所定角度よりも大きい散乱光は、凹面鏡17で集光され、遮蔽部(凸面鏡)16に入射する。遮蔽部(凸面鏡)16からの光は、TDI(time delay integration)カメラ18の撮像面上に結像される。上述したような光学系は暗視野光学系であり、TDIカメラ18では、暗視野像が撮像される。
【0013】
TDIカメラ18で得られた像に基づく信号は、演算部となるパーソナルコンピュータ19に送られ、パーソナルコンピュータ19で欠陥判定のための演算が行われる。
【0014】
図2は、実施形態に係るマスク基板の欠陥検査方法を示したフローチャートである。以下、図2のフローチャートを参照して、欠陥検査方法を説明する。
【0015】
まず、マスクブランク14をステージ15上に載置する(S11)。次に、マスクブランク14の一部領域における非同期像を取得する(S12)。ここで一部領域は、マスクブランク14のパターン加工面上の領域としている。
【0016】
ここで、非同期像とは、TDI(time delay integration)法の同期操作を行わない状態(非同期状態)で得られた像を指す。TDI法は、撮像対象を走査させながら連続的に像を取得する方法である。TDI法では通常、マスク基板を載置したステージの走査とTDIカメラの電荷転送とを同期させる。すなわち、TDIカメラの電荷転送動作(電荷転送方向及び電荷転送速度)と、TDIカメラの撮像面上でのマスク基板の移動動作(移動方向及び移動速度)とを同期(一致)させる。このような同期状態で得られた像が同期像である。したがって、非同期像は、このような同期状態ではない状態(非同期状態)で得られた像である。すなわち、TDIカメラの電荷転送方向とTDIカメラの撮像面上でのマスク基板の移動方向とが一致していない状態を状態Xとし、TDIカメラの電荷転送速度とTDIカメラの撮像面上でのマスク基板の移動速度とが一致していない状態を状態Yとすると、状態X及び状態Yの少なくとも一方の状態である場合に非同期状態となる。
【0017】
図3は、同期像について示した図である。図3(a)に示すように、同期操作を行った場合には、欠陥は点像として得られる。したがって、図3(b)に示すように、同期像の像強度分布には鋭いピークが見られる。
【0018】
図4は、非同期像について示した図である。ここでは、TDIカメラの電荷転送方向とTDIカメラの撮像面上でのマスク基板(マスクブランク)の移動方向とが逆方向となるようにした場合の非同期像を示している。図4(a)に示すように、非同期操作を行った場合には、欠陥が引き伸ばされて、細長い像が得られる。したがって、図4(b)に示すように、非同期像の像強度分布には鋭いピークは見られない。
【0019】
図5は、TDIカメラの電荷転送速度及び方向と、TDIカメラの撮像面上でのマスク基板の移動速度及び方向との関係をベクトルで示した図である。前者がベクトルV1で示され、後者がベクトルV2で示されている。欠陥が引き伸ばされて得られた像の長さは、ベクトルV1とベクトルV2の差ベクトルV3の絶対値に比例する。
【0020】
S12のステップでは、欠陥の非同期像が欠陥として認識できなくなるように、十分に引き伸ばされた像が得られるようにする。すなわち、そのような十分に引き伸ばされた像が得られるように、TDIカメラ18の電荷転送速度と、マスクブランク14を載置したステージ15の移動速度を調整する。このようにして得られた非同期像では、欠陥が認識されないため、非同期像にて鋭い像強度ピークを示す信号は全てノイズ信号となる。
【0021】
次に、マスクブランク14の表面の一部領域から取得された非同期像について、像強度の累積画素数分布を求める(S13)。図6は、像強度の累積画素数分布について示した図である。図6のプロットP1が、上記一部領域についての像強度の累積画素数分布を示している。すなわち、図6のプロットP1は、図6の横軸の各像強度以上の像強度を有する画素の数を示している。一般的に言えば、図6のプロットP1は、ある値以上の像強度を有する箇所の数を示している。図6の例では、像強度がI1までは、ほとんど画素数が変化していない。したがって、図6の例では、上記一部領域内のほとんどの画素が、I1以上の像強度を有していると考えられる。
【0022】
次に、マスクブランク14の表面の所望検査領域について、像強度の累積画素数分布を予測する(S14)。具体的には、上記一部領域に対する所望検査領域の面積比を求め、図6のプロットP1と面積比とを乗算する。これにより、図6のプロットP2に示すように、上記所望検査領域についての像強度の累積画素数分布が得られる。
【0023】
次に、S14のステップで求めたプロットP2について、任意の関数を用いてフィッティング近似を行う。このフィッティング近似により、図6の近似曲線C1が作成される(S15)。
【0024】
次に、図6の近似曲線C1に基づき、マスクブランク14の上記所望検査領域内において、図6の縦軸の画素数(以下、便宜上、擬似欠陥の画素数と呼ぶ場合がある)が所定数Nthよりも少なくなるときの像強度(信号強度)を、閾値Ithとして決定する(S16)。図6の近似曲線C1に示されるように、像強度がI1付近から急激に縦軸の画素数が減少してきている。すなわち、高い像強度を有する画素の数が、像強度I1付近から急激に減少してきている。そこで、例えば像強度I1以上の画素はノイズの影響を受けていると考え、近似曲線C1で示された図6の縦軸の画素数が所定数Nthよりも少なくなるときの像強度を、閾値Ithとして定める。すなわち、ある値以下の像強度を有する箇所(画素)をノイズ箇所として見なすようにする。ここで、所定数Nthは、許容できるノイズ検出数の期待値であり、例えば、10回の検査で1個のノイズ検出を許容するとすれば、所定数Nthは0.1となる。このようにして、非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得し、取得された箇所の数に基づいて像強度の閾値Ithが決定される。
【0025】
次に、マスクブランク14の表面の上記所望検査領域における同期像を取得する(S17)。すなわち、マスクブランク14を載置したステージ15の走査とTDIカメラ18の電荷転送とを同期させた状態で、マスクブランク14の所望検査領域からの同期像を取得する。ここで所望検査領域は、マスクブランク14のパターン加工面上の領域としている。
【0026】
次に、取得した同期像に基づいて、閾値Ith以上の像強度(信号強度)を有する箇所を欠陥と判定する(S18)。すでに述べたように、同期操作を行った場合には、欠陥箇所において同期像の像強度分布(信号強度分布)にピークが現れる。しかしながら、像強度の閾値が適切でないと、的確な欠陥判定ができない。そこで、S16のステップで得られた閾値Ith以上の像強度を有する箇所を欠陥として判定する。
【0027】
次に、S18のステップで欠陥と判定された箇所の座標を出力する(S19)。S18のステップで欠陥と判定された箇所が無い場合には、欠陥がゼロであることを示す情報を出力する。
【0028】
図7は、上述した各種処理を実行するための構成を示した機能ブロック図である。上述した各種処理は、主としてコンピュータ19によって行われる。
【0029】
図7に示した構成は、非同期像取得部21、箇所数取得部22、閾値決定部23、同期像取得部24及び欠陥判定部25を備えている。非同期像取得部21は、ステージの走査とTDIカメラの電荷転送とを同期させない非同期状態で、マスク基板の表面からの非同期像を取得するものである。箇所数取得部22は、非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得するものである。閾値決定部23は、上記箇所の数に基づいて像強度の閾値を決定するものである。同期像取得部24は、ステージの走査とTDIカメラの電荷転送とを同期させた同期状態で、マスク基板の表面からの同期像を取得するものである。欠陥判定部25は、取得された同期像に基づいて、上記閾値以上の像強度を有する箇所を欠陥と判定するものである。各部の機能及び動作は、すでに説明した通りである。
【0030】
以上述べたように、本実施形態では、非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得し、取得された箇所の数に基づいて像強度の閾値Ithを決定し、同期像に基づいて閾値Ith以上の像強度を有する箇所を欠陥と判定する。このように、非同期像を用いて像強度の閾値を決定することにより、最適な閾値を求めることができ、的確な欠陥判定を行うことができる。すでに述べたように、閾値レベルが低すぎると、強度の小さい欠陥信号を検出できるものの、ノイズ信号の検出数が多くなり、閾値レベルが高すぎると、ノイズ信号の検出数が少なくなるものの、閾値以下の強度を持つ欠陥信号を検出することが不可能になる。本実施形態では、閾値レベルを最適化することにより、必要最低限のノイズ検出数でより多くの欠陥を検出することが可能となる。
【0031】
なお、上述した実施形態では、1つの画素毎に欠陥を判定する、すなわち1つの画素毎に像強度(信号強度)を検出するようにしているが、複数の画素を1つの欠陥判定箇所として像強度(信号強度)を検出するようにしてもよい。図8は、その一例について示した図である。図8の例では、3×3画素領域A1を1つの欠陥判定箇所としている。
【0032】
また、照明光の強度分布が無視できず、欠陥でない領域でもある程度の強度が検出される場合には、周辺領域を考慮するようにしてもよい。具体的には、図8に示すように、9×9画素領域から、その内側の5×5画素領域を除いた領域A2の平均強度をバックグラウンドレベルとし、中央の3×3画素領域A1の強度から、周囲の領域A2のバックグラウンドレベルを差し引いた強度を、3×3画素領域A1の真の像強度としてもよい。このようにすることで、照明光の強度分布の影響を少なくすることができる。
【0033】
また、上述した実施形態では、EUV露光用の反射型フォトマスクのマスクブランクを用いているが、透過型フォトマスクのマスクブランクについても、上述した実施形態の方法は適用可能である。ただし、上述した方法は、EUV露光用の反射型フォトマスクのマスクブランクに対して、より効果的である。すなわち、反射型フォトマスク用のマスクブランクは、屈折率が互いに異なる2種類の膜(層)が交互に積層された多層反射膜を有しており、各層からの反射光の位相を揃えることで高反射率が得られるようにしている。そのため、欠陥によって反射光の位相が乱れると、位相欠陥が発生する。本実施形態の方法を用いることで、そのような位相欠陥を必要最低限のノイズ検出数で検出することが可能である。
【0034】
また、上述した実施形態では、マスク基板としてマスクブランクを用いているが、上述した方法はマスクブランク以外のマスク基板にも適用可能である。例えば、ラインアンドスペースパターンのような一定周期のパターンを有するフォトマスクについても、上述した方法は適用可能である。一定周期の微細なラインアンドスペースパターンであれば、TDIカメラの1画素内に多数のラインパターン及びスペースパターンが存在するため、欠陥がない状態では、各画素における強度は一定であると考えられる。したがって、上述した方法を用いることで、フォトマスクの欠陥を検出することも可能である。
【0035】
なお、上述した実施形態の方法は、フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法に適用可能である。
【0036】
図9は、フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法を示したフローチャートである。まず、上述した方法によってマスクブランクを検査する(S21)。次に、検査されたマスクブランクを用いてフォトマスクを製造する(S22)。さらに、製造されたフォトマスクを用いて半導体装置を製造する(S23)。具体的には、フォトマスク上に形成されたマスクパターン(回路パターン)を半導体基板上のフォトレジストに転写する。続いて、フォトレジストを現像してフォトレジストパターンを形成する。さらに、フォトレジストパターンをマスクとして用いて導電膜、絶縁膜或いは半導体膜等をエッチングする。
【0037】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0038】
11…光源 12…楕円鏡 13…平面鏡
14…マスクブランク 15…ステージ 16…遮蔽部(凸面鏡)
17…凹面鏡 18…TDIカメラ 19…パーソナルコンピュータ
21…非同期像取得部 22…箇所数取得部 23…閾値決定部
24…同期像取得部 25…欠陥判定部
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、マスク基板の欠陥検査方法等に関する。
【背景技術】
【0002】
マスクブランクに欠陥が存在すると、フォトマスク上に形成されたマスクパターンを半導体基板上に正確に転写することが難しくなる。そのため、フォトマスクを作製する前に、予めマスクブランクの欠陥検査を行うことが重要である。
【0003】
しかしながら、欠陥検査の際に、ノイズ信号を誤って欠陥信号として検出してしまう場合がある。欠陥信号を検出するためには通常、閾値を設定しておき、閾値よりも高いレベルの信号を欠陥信号と判断する。ところが、閾値レベルが低すぎると、強度の小さい欠陥信号を検出できるものの、ノイズ信号を誤って検出する頻度(検出数)が多くなる。一方、閾値レベルが高すぎると、ノイズ信号の検出数が少なくなるものの、閾値以下の強度を持つ欠陥信号を検出することが不可能になる。
【0004】
したがって、従来は、マスクブランク等のマスク基板の欠陥検査を行う際に、ノイズ信号を誤って検出する頻度を正確に把握することができないため、ノイズ信号の検出数を必要最小限に抑えつつ、より多くの欠陥信号を検出することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第3728495号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
マスク基板の欠陥検査を的確に行うことが可能なマスク基板の欠陥検査方法等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態に係るマスク基板の欠陥検査方法は、マスク基板を載置したステージの走査と前記マスク基板の像を取得するTDIカメラの電荷転送とを同期させない非同期状態で、前記マスク基板の非同期像を取得する工程と、前記非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得する工程と、前記箇所の数に基づいて像強度の閾値を決定する工程と、前記マスク基板を載置したステージの走査と前記マスク基板の像を取得するTDIカメラの電荷転送とを同期させた同期状態で、前記マスク基板の同期像を取得する工程と、前記同期像に基づいて、前記閾値以上の像強度を有する箇所を欠陥と判定する工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施形態に係るマスク基板の欠陥検査装置の概略構成を示した図である。
【図2】実施形態に係るマスク基板の欠陥検査方法を示したフローチャートである。
【図3】同期像について示した図である。
【図4】非同期像について示した図である。
【図5】TDIカメラの電荷転送速度及び方向と、TDIカメラの撮像面上でのマスク基板の移動速度及び方向との関係をベクトルで示した図である。
【図6】像強度の累積画素数分布について示した図である。
【図7】実施形態の各種処理を実行するための構成を示した機能ブロック図である。
【図8】実施形態の変更例について示した図である。
【図9】フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施形態を図面を参照して説明する。
【0010】
図1は、実施形態に係るマスク基板の欠陥検査装置の概略構成を示した図である。
【0011】
光源11からのEUV(extreme ultra violet)光は、楕円鏡12及び平面鏡13を介してマスク基板14に照射される。本実施形態では、マスク基板14としてマスクブランクを用いる。このマスクブランク14は、EUV露光用の反射型フォトマスクのマスクブランクである。具体的には、マスクブランク14は、ガラス基板上に形成された多層反射膜と、多層反射膜上に形成された吸収層とを有している。マスクブランク14は、X方向、Y方向及びZ方向に移動可能なステージ15上に載置される。
【0012】
マスクブランク14に照射された光は、マスクブランク14の表面で散乱される。放射角が所定角度よりも小さい散乱光は、遮蔽部(凸面鏡)16で遮蔽される。放射角が所定角度よりも大きい散乱光は、凹面鏡17で集光され、遮蔽部(凸面鏡)16に入射する。遮蔽部(凸面鏡)16からの光は、TDI(time delay integration)カメラ18の撮像面上に結像される。上述したような光学系は暗視野光学系であり、TDIカメラ18では、暗視野像が撮像される。
【0013】
TDIカメラ18で得られた像に基づく信号は、演算部となるパーソナルコンピュータ19に送られ、パーソナルコンピュータ19で欠陥判定のための演算が行われる。
【0014】
図2は、実施形態に係るマスク基板の欠陥検査方法を示したフローチャートである。以下、図2のフローチャートを参照して、欠陥検査方法を説明する。
【0015】
まず、マスクブランク14をステージ15上に載置する(S11)。次に、マスクブランク14の一部領域における非同期像を取得する(S12)。ここで一部領域は、マスクブランク14のパターン加工面上の領域としている。
【0016】
ここで、非同期像とは、TDI(time delay integration)法の同期操作を行わない状態(非同期状態)で得られた像を指す。TDI法は、撮像対象を走査させながら連続的に像を取得する方法である。TDI法では通常、マスク基板を載置したステージの走査とTDIカメラの電荷転送とを同期させる。すなわち、TDIカメラの電荷転送動作(電荷転送方向及び電荷転送速度)と、TDIカメラの撮像面上でのマスク基板の移動動作(移動方向及び移動速度)とを同期(一致)させる。このような同期状態で得られた像が同期像である。したがって、非同期像は、このような同期状態ではない状態(非同期状態)で得られた像である。すなわち、TDIカメラの電荷転送方向とTDIカメラの撮像面上でのマスク基板の移動方向とが一致していない状態を状態Xとし、TDIカメラの電荷転送速度とTDIカメラの撮像面上でのマスク基板の移動速度とが一致していない状態を状態Yとすると、状態X及び状態Yの少なくとも一方の状態である場合に非同期状態となる。
【0017】
図3は、同期像について示した図である。図3(a)に示すように、同期操作を行った場合には、欠陥は点像として得られる。したがって、図3(b)に示すように、同期像の像強度分布には鋭いピークが見られる。
【0018】
図4は、非同期像について示した図である。ここでは、TDIカメラの電荷転送方向とTDIカメラの撮像面上でのマスク基板(マスクブランク)の移動方向とが逆方向となるようにした場合の非同期像を示している。図4(a)に示すように、非同期操作を行った場合には、欠陥が引き伸ばされて、細長い像が得られる。したがって、図4(b)に示すように、非同期像の像強度分布には鋭いピークは見られない。
【0019】
図5は、TDIカメラの電荷転送速度及び方向と、TDIカメラの撮像面上でのマスク基板の移動速度及び方向との関係をベクトルで示した図である。前者がベクトルV1で示され、後者がベクトルV2で示されている。欠陥が引き伸ばされて得られた像の長さは、ベクトルV1とベクトルV2の差ベクトルV3の絶対値に比例する。
【0020】
S12のステップでは、欠陥の非同期像が欠陥として認識できなくなるように、十分に引き伸ばされた像が得られるようにする。すなわち、そのような十分に引き伸ばされた像が得られるように、TDIカメラ18の電荷転送速度と、マスクブランク14を載置したステージ15の移動速度を調整する。このようにして得られた非同期像では、欠陥が認識されないため、非同期像にて鋭い像強度ピークを示す信号は全てノイズ信号となる。
【0021】
次に、マスクブランク14の表面の一部領域から取得された非同期像について、像強度の累積画素数分布を求める(S13)。図6は、像強度の累積画素数分布について示した図である。図6のプロットP1が、上記一部領域についての像強度の累積画素数分布を示している。すなわち、図6のプロットP1は、図6の横軸の各像強度以上の像強度を有する画素の数を示している。一般的に言えば、図6のプロットP1は、ある値以上の像強度を有する箇所の数を示している。図6の例では、像強度がI1までは、ほとんど画素数が変化していない。したがって、図6の例では、上記一部領域内のほとんどの画素が、I1以上の像強度を有していると考えられる。
【0022】
次に、マスクブランク14の表面の所望検査領域について、像強度の累積画素数分布を予測する(S14)。具体的には、上記一部領域に対する所望検査領域の面積比を求め、図6のプロットP1と面積比とを乗算する。これにより、図6のプロットP2に示すように、上記所望検査領域についての像強度の累積画素数分布が得られる。
【0023】
次に、S14のステップで求めたプロットP2について、任意の関数を用いてフィッティング近似を行う。このフィッティング近似により、図6の近似曲線C1が作成される(S15)。
【0024】
次に、図6の近似曲線C1に基づき、マスクブランク14の上記所望検査領域内において、図6の縦軸の画素数(以下、便宜上、擬似欠陥の画素数と呼ぶ場合がある)が所定数Nthよりも少なくなるときの像強度(信号強度)を、閾値Ithとして決定する(S16)。図6の近似曲線C1に示されるように、像強度がI1付近から急激に縦軸の画素数が減少してきている。すなわち、高い像強度を有する画素の数が、像強度I1付近から急激に減少してきている。そこで、例えば像強度I1以上の画素はノイズの影響を受けていると考え、近似曲線C1で示された図6の縦軸の画素数が所定数Nthよりも少なくなるときの像強度を、閾値Ithとして定める。すなわち、ある値以下の像強度を有する箇所(画素)をノイズ箇所として見なすようにする。ここで、所定数Nthは、許容できるノイズ検出数の期待値であり、例えば、10回の検査で1個のノイズ検出を許容するとすれば、所定数Nthは0.1となる。このようにして、非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得し、取得された箇所の数に基づいて像強度の閾値Ithが決定される。
【0025】
次に、マスクブランク14の表面の上記所望検査領域における同期像を取得する(S17)。すなわち、マスクブランク14を載置したステージ15の走査とTDIカメラ18の電荷転送とを同期させた状態で、マスクブランク14の所望検査領域からの同期像を取得する。ここで所望検査領域は、マスクブランク14のパターン加工面上の領域としている。
【0026】
次に、取得した同期像に基づいて、閾値Ith以上の像強度(信号強度)を有する箇所を欠陥と判定する(S18)。すでに述べたように、同期操作を行った場合には、欠陥箇所において同期像の像強度分布(信号強度分布)にピークが現れる。しかしながら、像強度の閾値が適切でないと、的確な欠陥判定ができない。そこで、S16のステップで得られた閾値Ith以上の像強度を有する箇所を欠陥として判定する。
【0027】
次に、S18のステップで欠陥と判定された箇所の座標を出力する(S19)。S18のステップで欠陥と判定された箇所が無い場合には、欠陥がゼロであることを示す情報を出力する。
【0028】
図7は、上述した各種処理を実行するための構成を示した機能ブロック図である。上述した各種処理は、主としてコンピュータ19によって行われる。
【0029】
図7に示した構成は、非同期像取得部21、箇所数取得部22、閾値決定部23、同期像取得部24及び欠陥判定部25を備えている。非同期像取得部21は、ステージの走査とTDIカメラの電荷転送とを同期させない非同期状態で、マスク基板の表面からの非同期像を取得するものである。箇所数取得部22は、非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得するものである。閾値決定部23は、上記箇所の数に基づいて像強度の閾値を決定するものである。同期像取得部24は、ステージの走査とTDIカメラの電荷転送とを同期させた同期状態で、マスク基板の表面からの同期像を取得するものである。欠陥判定部25は、取得された同期像に基づいて、上記閾値以上の像強度を有する箇所を欠陥と判定するものである。各部の機能及び動作は、すでに説明した通りである。
【0030】
以上述べたように、本実施形態では、非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得し、取得された箇所の数に基づいて像強度の閾値Ithを決定し、同期像に基づいて閾値Ith以上の像強度を有する箇所を欠陥と判定する。このように、非同期像を用いて像強度の閾値を決定することにより、最適な閾値を求めることができ、的確な欠陥判定を行うことができる。すでに述べたように、閾値レベルが低すぎると、強度の小さい欠陥信号を検出できるものの、ノイズ信号の検出数が多くなり、閾値レベルが高すぎると、ノイズ信号の検出数が少なくなるものの、閾値以下の強度を持つ欠陥信号を検出することが不可能になる。本実施形態では、閾値レベルを最適化することにより、必要最低限のノイズ検出数でより多くの欠陥を検出することが可能となる。
【0031】
なお、上述した実施形態では、1つの画素毎に欠陥を判定する、すなわち1つの画素毎に像強度(信号強度)を検出するようにしているが、複数の画素を1つの欠陥判定箇所として像強度(信号強度)を検出するようにしてもよい。図8は、その一例について示した図である。図8の例では、3×3画素領域A1を1つの欠陥判定箇所としている。
【0032】
また、照明光の強度分布が無視できず、欠陥でない領域でもある程度の強度が検出される場合には、周辺領域を考慮するようにしてもよい。具体的には、図8に示すように、9×9画素領域から、その内側の5×5画素領域を除いた領域A2の平均強度をバックグラウンドレベルとし、中央の3×3画素領域A1の強度から、周囲の領域A2のバックグラウンドレベルを差し引いた強度を、3×3画素領域A1の真の像強度としてもよい。このようにすることで、照明光の強度分布の影響を少なくすることができる。
【0033】
また、上述した実施形態では、EUV露光用の反射型フォトマスクのマスクブランクを用いているが、透過型フォトマスクのマスクブランクについても、上述した実施形態の方法は適用可能である。ただし、上述した方法は、EUV露光用の反射型フォトマスクのマスクブランクに対して、より効果的である。すなわち、反射型フォトマスク用のマスクブランクは、屈折率が互いに異なる2種類の膜(層)が交互に積層された多層反射膜を有しており、各層からの反射光の位相を揃えることで高反射率が得られるようにしている。そのため、欠陥によって反射光の位相が乱れると、位相欠陥が発生する。本実施形態の方法を用いることで、そのような位相欠陥を必要最低限のノイズ検出数で検出することが可能である。
【0034】
また、上述した実施形態では、マスク基板としてマスクブランクを用いているが、上述した方法はマスクブランク以外のマスク基板にも適用可能である。例えば、ラインアンドスペースパターンのような一定周期のパターンを有するフォトマスクについても、上述した方法は適用可能である。一定周期の微細なラインアンドスペースパターンであれば、TDIカメラの1画素内に多数のラインパターン及びスペースパターンが存在するため、欠陥がない状態では、各画素における強度は一定であると考えられる。したがって、上述した方法を用いることで、フォトマスクの欠陥を検出することも可能である。
【0035】
なお、上述した実施形態の方法は、フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法に適用可能である。
【0036】
図9は、フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法を示したフローチャートである。まず、上述した方法によってマスクブランクを検査する(S21)。次に、検査されたマスクブランクを用いてフォトマスクを製造する(S22)。さらに、製造されたフォトマスクを用いて半導体装置を製造する(S23)。具体的には、フォトマスク上に形成されたマスクパターン(回路パターン)を半導体基板上のフォトレジストに転写する。続いて、フォトレジストを現像してフォトレジストパターンを形成する。さらに、フォトレジストパターンをマスクとして用いて導電膜、絶縁膜或いは半導体膜等をエッチングする。
【0037】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0038】
11…光源 12…楕円鏡 13…平面鏡
14…マスクブランク 15…ステージ 16…遮蔽部(凸面鏡)
17…凹面鏡 18…TDIカメラ 19…パーソナルコンピュータ
21…非同期像取得部 22…箇所数取得部 23…閾値決定部
24…同期像取得部 25…欠陥判定部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マスク基板を載置したステージの走査と前記マスク基板の像を取得するTDIカメラの電荷転送とを同期させない非同期状態で、前記マスク基板の非同期像を取得する工程と、
前記非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得する工程と、
前記箇所の数に基づいて像強度の閾値を決定する工程と、
前記マスク基板を載置したステージの走査と前記マスク基板の像を取得するTDIカメラの電荷転送とを同期させた同期状態で、前記マスク基板の同期像を取得する工程と、
前記同期像に基づいて、前記閾値以上の像強度を有する箇所を欠陥と判定する工程と、
を備えたことを特徴とするマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項2】
前記像強度の閾値は、前記マスク基板の一定領域内における前記箇所の数が所定数よりも少なくなるときの像強度として求められる
ことを特徴とする請求項1に記載のマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項3】
前記マスク基板は、マスクブランクである
ことを特徴とする請求項1に記載のマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項4】
前記マスク基板は、EUV露光用のマスクブランクである
ことを特徴とする請求項3に記載のマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項5】
前記同期像及び前記非同期像は、暗視野光学系を用いて取得される
ことを特徴とする請求項1に記載のマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項6】
マスク基板を載置するステージと、
前記ステージに載置されたマスク基板の像を取得するTDIカメラと、
前記ステージの走査と前記TDIカメラの電荷転送とを同期させない非同期状態で、前記マスク基板の非同期像を取得する非同期像取得部と、
前記非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得する箇所数取得部と、
前記箇所の数に基づいて像強度の閾値を決定する閾値決定部と、
前記ステージの走査と前記TDIカメラの電荷転送とを同期させた同期状態で、前記マスク基板の同期像を取得する同期像取得部と、
前記同期像に基づいて、前記閾値以上の像強度を有する箇所を欠陥と判定する欠陥判定部と、
を備えたことを特徴とするマスク基板の欠陥検査装置。
【請求項7】
請求項3に記載の方法によって検査されたマスクブランクを用いてフォトマスクを製造する
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項8】
請求項7に記載の方法によって製造されたフォトマスクを用いて半導体装置を製造する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項1】
マスク基板を載置したステージの走査と前記マスク基板の像を取得するTDIカメラの電荷転送とを同期させない非同期状態で、前記マスク基板の非同期像を取得する工程と、
前記非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得する工程と、
前記箇所の数に基づいて像強度の閾値を決定する工程と、
前記マスク基板を載置したステージの走査と前記マスク基板の像を取得するTDIカメラの電荷転送とを同期させた同期状態で、前記マスク基板の同期像を取得する工程と、
前記同期像に基づいて、前記閾値以上の像強度を有する箇所を欠陥と判定する工程と、
を備えたことを特徴とするマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項2】
前記像強度の閾値は、前記マスク基板の一定領域内における前記箇所の数が所定数よりも少なくなるときの像強度として求められる
ことを特徴とする請求項1に記載のマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項3】
前記マスク基板は、マスクブランクである
ことを特徴とする請求項1に記載のマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項4】
前記マスク基板は、EUV露光用のマスクブランクである
ことを特徴とする請求項3に記載のマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項5】
前記同期像及び前記非同期像は、暗視野光学系を用いて取得される
ことを特徴とする請求項1に記載のマスク基板の欠陥検査方法。
【請求項6】
マスク基板を載置するステージと、
前記ステージに載置されたマスク基板の像を取得するTDIカメラと、
前記ステージの走査と前記TDIカメラの電荷転送とを同期させない非同期状態で、前記マスク基板の非同期像を取得する非同期像取得部と、
前記非同期像に基づいて、ある値以上の像強度を有する箇所の数を取得する箇所数取得部と、
前記箇所の数に基づいて像強度の閾値を決定する閾値決定部と、
前記ステージの走査と前記TDIカメラの電荷転送とを同期させた同期状態で、前記マスク基板の同期像を取得する同期像取得部と、
前記同期像に基づいて、前記閾値以上の像強度を有する箇所を欠陥と判定する欠陥判定部と、
を備えたことを特徴とするマスク基板の欠陥検査装置。
【請求項7】
請求項3に記載の方法によって検査されたマスクブランクを用いてフォトマスクを製造する
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項8】
請求項7に記載の方法によって製造されたフォトマスクを用いて半導体装置を製造する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【公開番号】特開2012−256695(P2012−256695A)
【公開日】平成24年12月27日(2012.12.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−128479(P2011−128479)
【出願日】平成23年6月8日(2011.6.8)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成20年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「次世代半導体材料・プロセス基盤(MIRAI)プロジェクト」委託研究、産業技術力強化法第19条の適用を受ける特許出願
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【出願人】(302062931)ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年12月27日(2012.12.27)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年6月8日(2011.6.8)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成20年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「次世代半導体材料・プロセス基盤(MIRAI)プロジェクト」委託研究、産業技術力強化法第19条の適用を受ける特許出願
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【出願人】(302062931)ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Fターム(参考)】
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