マスク検査装置及び露光用マスク製造装置
【課題】吸収体パターンを被着させる前のマスクブランクの段階で位相欠陥を検出することが可能な装置を提供する。
【解決手段】マスク検査装置１００は、ＥＵＶ光を反射する多層膜が形成されたマスクブランクの表面に照明光を照明する照明光学系と、マスクブランク表面から反射された同じ位置の像について、異なるデフォーカス量でデフォーカスさせた位置で撮像するセンサ１０５，３０５と、異なるデフォーカス量で撮像されたマスクブランク表面の同じ位置での第１と第２の光学画像を用いて、マスクブランクの欠陥の有無を判定する判定部１７６と、を備える。
【解決手段】マスク検査装置１００は、ＥＵＶ光を反射する多層膜が形成されたマスクブランクの表面に照明光を照明する照明光学系と、マスクブランク表面から反射された同じ位置の像について、異なるデフォーカス量でデフォーカスさせた位置で撮像するセンサ１０５，３０５と、異なるデフォーカス量で撮像されたマスクブランク表面の同じ位置での第１と第２の光学画像を用いて、マスクブランクの欠陥の有無を判定する判定部１７６と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク検査装置及び露光用マスク製造装置に係り、例えば、極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）露光に用いるマスクのマスクブランクの欠陥を検査する検査装置、および、さらに検査されたマスクブランクにパターンを描画する露光用マスク製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。
【０００３】
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１３．４ｎｍ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で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露光用のＥＵＶマスクは光学系の一部として介在する。そのため、同様に、基板上に多層膜が形成された反射型のマスクが用いられる。多層膜は、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。この積層膜が形成されたマスクブランク上に吸収体パターンを形成してＥＵＶリソグラフィ（ＥＵＶＬ）用のマスクを構成する。
【０００４】
ここで、かかる積層膜の各層の厚さの規則性が崩れると、反射される光の位相がずれることになる。その結果、ウェハ上には位相欠陥として露光されてしまう。従来の光リソグラフィ用の透過型マスクブランクでは表面の数ｎｍ程度の凹凸は無視しても差し支えなかった。しかしながら、ＥＵＶマスクでは、かかる多層膜が形成されたマスクブランク上にわずか数ｎｍ程度の高さの異常が発生した場合でも、その高さ異常によりＥＵＶ反射光に大きな位相変化を与え、吸収体パターンのウェハ上への転写の際に欠陥を生じさせる。したがって、ＥＵＶマスクは、従来の透過マスクと比較して欠陥転写に関して質的に大きな差があり、位相差を与えるマスクブランク欠陥の発生を回避しなければならない。
【０００５】
そのため、吸収体パターンを被着させる前のマスクブランクの段階で位相欠陥を検出することが必要となる。検査方法として、レーザ光をマスクブランクに照射し、乱反射する光から異物を検出する方法（例えば、特許文献１参照）や、露光に用いるＥＵＶ光と同じ波長の検出光を用いて欠陥を検出する方法（例えば、特許文献２参照）が検討されている。しかし、レーザ光を用いて乱反射する光から異物を検出する検査法では、検出すべき位相欠陥の高さが検査波長に対して２桁以上小さいので、微小な位相欠陥の検出が困難になるといった問題がある。他方、ＥＵＶ光を用いる検査方法では、ＥＵＶ光源と多層膜反射面を採用した真空チャンバ内の検査光学系の取り扱いが難しく、更に光学ミラーへのダメージも充分に小さいとはいえないといった問題がある。
【０００６】
さらに、検査した結果、マスクブランクの欠陥を全くゼロにすることは困難であり、製造されたマスクを全数検査して欠陥がゼロ或いは仕様を満足するものだけを選別するとなるとＥＵＶマスクが非常に高価なものとなってしまう。
【０００７】
そのため、欠陥が露光処理により転写されないように、吸収体パターンを移動させて位相欠陥が吸収体パターンの領域内に包含されるように形成することで多層膜マスク上の位相欠陥が転写されないようにするといった技術が検討されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１７４４１５号公報
【特許文献２】特開２００３−１１４２００号公報
【特許文献３】特開２００４−１９３２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、吸収体パターンを被着させる前のマスクブランクの段階で位相欠陥を検出することが必要となる。しかしながら、従来、かかる問題を解決する十分な手法が確立されていなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる問題を克服し、吸収体パターンを被着させる前のマスクブランクの段階で位相欠陥を検出することが可能な装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様のマスク検査装置は、
極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を反射する多層膜が形成されたマスクブランクの表面に照明光を照明する照明光学系と、
マスクブランク表面から反射された同じ位置の像について、異なるデフォーカス量でデフォーカスさせた位置で撮像する第１と第２のセンサと、
異なるデフォーカス量で撮像されたマスクブランク表面の同じ位置での第１と第２の光学画像を用いて、マスクブランクの欠陥の有無を判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
かかる構成により、後述するようにマスクブランクの欠陥を検出できる。
【００１３】
また、画素毎に、前記第１と第２の光学画像の差分を演算する差分演算部をさらに備え、
判定部は、画素毎に、差分が閾値を超えた場合に欠陥と判定すると好適である。
【００１４】
また、第１のセンサは、第１の光学画像を第１の光学画像の結像点の前側で撮像し、
第２のセンサは、第２の光学画像を第２の光学画像の結像点の後側で撮像すると好適である。
【００１５】
また、照明光として、波長が１８０〜２１０ｎｍの深紫外（ＤＵＶ：Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を用いると好適である。
【００１６】
本発明の一態様の露光用マスク製造装置は、
極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を反射する多層膜が形成されたマスクブランクの表面に照明光を照明する照明光学系と、
マスクブランク表面から反射された同じ位置の像について、異なるデフォーカス量でデフォーカスさせた位置で撮像する第１と第２のセンサと、
異なるデフォーカス量で撮像されたマスクブランク表面の同じ位置での第１と第２の光学画像を用いて、マスクブランクの欠陥の有無を判定する判定部と、
欠陥有と判定された位置がＥＵＶ露光を行う場合にＥＵＶ光の反射面からはずれるように、荷電粒子ビームを用いて、他の膜がさらに形成されたマスクブランクにパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様によれば、吸収体パターンを被着させる前のマスクブランクの段階で位相欠陥を検出できる。また、本発明の他の態様によれば、さらに、製造されたマスクでウェハを露光する場合に、マスクに存在する位相欠陥がウェハ上に転写されないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１におけるマスク検査装置の構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１におけるＥＵＶマスクの一例を示す図である。
【図３】実施の形態１における欠陥が存在するマスクブランク及びＥＵＶマスクの一例を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるマスクブランク上の位置と撮像された像の光強度の一例を示す図である。
【図５】実施の形態１におけるマスクブランク上の位置と撮像された像の光強度の一例を示す。
【図６】実施の形態１における光学画像の取得方法を説明するための概念図である。
【図７】実施の形態１における２つの領域の画像の取得方法を説明するための概念図である。
【図８】実施の形態１における測定データのメモリへの取り込みと読出しのフローを説明するためのタイムチャート図である。
【図９】実施の形態１におけるマスク検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１０】実施の形態２における欠陥位置と吸収体パターンとの位置関係の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態２におけるマスク製造装置の構成を示す概念図である。
【図１２】実施の形態２におけるマスク製造装置内の描画部の構成を示す概念図である。
【図１３】実施の形態２における欠陥が存在するＥＵＶマスクの一例を示す上面概念図である。
【図１４】図１３のＥＵＶマスクの断面を示す断面概念図である。
【図１５】実施の形態２における欠陥が存在するマスクブランクにパターンを描画する場合の一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるマスク検査装置の構成を示す概念図である。図１において、マスク検査装置１００は、光学画像取得部と制御部とを備えている。光学画像取得部は、光源１０３、レンズ１２２，１２４、スリット板１２３、ビームスプリッタ１２６、対物レンズ１０４、ＸＹθテーブル１０２、反射ミラー１２８、レンズ１３２，３３２、及び撮像用センサ１０５，３０５を有している。レンズ１２２，１２４、スリット板１２３、ビームスプリッタ１２６、及び対物レンズ１０４により照明光学系を構成する。ＸＹθテーブル１０２上には、極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を反射する多層膜が形成されたマスクブランク１０１が、多層膜面を下にして載置されている。マスクブランク１０１として、多層膜が形成された段階のものであって、まだ、吸収体膜が形成される前の状態のものが用いられる。実施の形態１では、かかる多層膜が形成された段階のマスクブランク１０１が検査対象となる。また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。
【００２０】
制御部は、センサ回路１０６，３０６、メモリ１０７，３０７、比較回路１０８、制御計算機１１０、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、テーブル制御回路１１１、モニタ１１８、及びプリンタ１１９を有している。メモリ１０７，３０７、比較回路１０８、制御計算機１１０、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、テーブル制御回路１１１、モニタ１１８、及びプリンタ１１９は、バス１２０を介して互いに接続されている。比較回路１０８内には、アライメント処理部１７２、差分演算部１７４、及び判定部１７６が配置される。アライメント処理部１７２、差分演算部１７４、及び判定部１７６の各機能は、コンピュータを実行させるプログラム等のソフトウェアで構成しても構わない。或いは、電気機器若しくは電子機器等のハードウェアで構成しても構わない。或いは、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせで構成しても構わない。或いは、ファームウェアとハードウェアの組み合わせで構成しても構わない。また、テーブル制御回路１１１は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータを制御して、ＸＹθテーブル１０２を移動させる。
【００２１】
光源１０３は、波長が１８０〜２１０ｎｍの深紫外（ＤＵＶ：Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を発生させる。ここでは、波長が１９９ｎｍのＤＵＶ光を照明光として用いる。光源１０３から発生したＤＵＶ光は、照明光学系により多層膜が形成されたマスクブランク１０１の表面に照明光を照明する。具体的には、光源１０３から発生したＤＵＶ光は、レンズ１２２を通過した後、スリット板１２３に形成された２つのスリット開口部で２つの光束に絞られる。このように、２つのスリット開口部を通過した２つの光束１０は、レンズ１２４を通って、ビームスプリッタ１２６で光路が曲げられ、対物レンズ１０４で集光されてマスクブランク１０１の表面に照射される。２つの光束は、マスクブランク１０１の表面の領域１ＬＡ内の隣り合う領域１１，１２を照明する。マスクブランク１０１表面から反射された領域１１，１２の２つの像の光束１３は、対物レンズ１０４及びビームスプリッタ１２６を通過する。そして、ビームスプリッタ１２６を通過した２つの像の光束１３は、投影領域ＰＲＡに集光する。このようにして、マスクブランク１０１上の領域１１，１２は、投影領域ＰＲＡ内に、像１４，１５を分離して形成する。
【００２２】
像１４（第１の光学画像）を形成する光束は、投影領域ＰＲＡの直下に配置された反射ミラー１２８で光路が曲げられ、レンズ３３２を通って、かかる光束の結像点１７の前側に配置されたセンサ３０５によって撮像される。すなわち、センサ３０５の受光面上に像１４を形成する。また、像１５（第２の光学画像）を形成する光束は、レンズ１３２を通って、かかる光束の結像点１８の後側に配置されたセンサ１０５によって撮像される。すなわち、センサ１０５の受光面上に像１５を形成する。このように、撮像用センサ１０５，３０５は、マスクブランク１０１表面から反射された２つの像について、異なるデフォーカス量でデフォーカスさせた位置で撮像する。図１の例では、センサ３０５は、レンズ３３２の結像点１７より光路長がＸＬ１だけ短い位置に配置され、センサ１０５は、レンズ１３２の結像点１８より光路長がＸＬ２だけ長い位置に配置された場合を示している。かかる配置により、２個のセンサ１０５，３０５は、マスクブランク上の隣接する領域１１，１２の検査画像を、互いに異符号のデフォーカス状態で収集することができる。これらのデフォーカス量は、マスクブランク面上のデフォーカス量に換算すると、ＸＬ１／（倍率）２、ＸＬ２／（倍率）２となる。
【００２３】
センサ１０５上に結像された像は、センサ１０５によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。センサ１０５には、ＴＤＩ（タイムディレイインテグレータ）センサのようなラインセンサ（或いは２次元領域センサ）が設置されている。同様に、センサ３０５上に結像された像は、センサ３０５によって光電変換され、更にセンサ回路３０６によってＡ／Ｄ変換される。センサ３０５には、ＴＤＩセンサのようなラインセンサ（或いは２次元領域センサ）が設置されている。ステージとなるＸＹθテーブル１０２を例えばＸ軸方向に連続的に移動させることにより、２つのＴＤＩセンサはマスクブランク１０１表面の像を連続的に撮像する。これにより、マスクブランク１０１表面の照明される領域１１，１２が連続的に移動しながら撮像されていく。よって、マスクブランク１０１表面の同じ位置の像が、撮像用センサ１０５，３０５によって時間差をおいて異なるデフォーカス量でデフォーカスさせた位置で撮像されることになる。
【００２４】
図２は、実施の形態１におけるＥＵＶマスクの一例を示す図である。図２（ａ）には、ＥＵＶ用マスク３０１をパターン面から見た一例であり、中央部には半導体集積回路装置のパターンを有するデバイスパターンエリア２を有する。また、ＥＵＶ用マスク３０１の周辺部にはマスクの位置合せのためのマークやウェハアライメントマークなどを含むアライメントマークエリアＭＡ１、ＭＡ２，ＭＡ３，ＭＡ４が配置される。図２（ａ）には、ＥＵＶ用マスク３０１の断面の一例を示している。石英ガラスや低熱膨張材などの基板ＭＳの上に多層膜ＭＬが被着され、その上にキャッピング層ＣＡＰが被着されている。その上に、バッファ層ＢＵＦを介して吸収体パターンＡＢＳが設けられている。また、基板ＭＳの裏面側には、マスクを静電チャックするためのメタル膜ＣＦがコーティングされている。実施の形態１で検査対象となるマスクブランク１０１は、石英ガラスや低熱膨張材などの基板ＭＳの上に多層膜ＭＬが被着された段階のものとなる。或いは、基板ＭＳの上に多層膜ＭＬとキャッピング層ＣＡＰが被着された段階のものとなる。
【００２５】
図３は、実施の形態１における欠陥が存在するマスクブランク及びＥＵＶマスクの一例を示す図である。図３（ａ）には、基板ＭＳの上に多層膜ＭＬを被着させる際に、基板ＭＳの上に微小な窪みが存在したまま多層膜ＭＬを被着させた結果、凹形状の位相欠陥ＰＤが発生した例を示す。この欠陥を残したままバッファ層ＢＵＦと吸収体パターンＡＢＳを形成すると、例えば、図３（ｂ）に示すように、隣接する吸収体パターンＡＢＳ間の開口部の底面（反射面）に位相欠陥ＰＤを残存させてしまう場合がある。この位相欠陥が存在すると、ウェハ上に転写するパターン投影像が乱れて転写パターンの欠陥が発生する。
【００２６】
図４は、実施の形態１におけるマスクブランク上の位置と撮像された像の光強度の一例を示す図である。図４では、マスクブランク１０１の多層膜ＭＬ上に凹型の位相欠陥ＰＤ１が存在する場合に、センサ１０５，３０５の受光面に形成される拡大像の光強度分布をシミュレーション解析により求めた結果を示している。位相欠陥の深さを２．２ｎｍ、半値全幅を６０ｎｍとし、対物レンズの開口数ＮＡを０．７５とした。ここで、マスクブランク１０１の位置が所定の位置から対物レンズ１０４の光軸方向に沿ってシフトする量、すなわちデフォーカス量を−４００ｎｍ、−２００ｎｍ、０ｎｍ、＋２００ｎｍ、＋４００ｎｍに設定したときに得られる拡大投影像光強度分布を、それぞれ、曲線１−１、１−２、１−３、１−４、１−５で示した。この図から、デフォーカス量を０とした場合は、欠陥部に対応する投影像光強度は、欠陥部ではない周囲の光強度と比べてわずかに暗いことが分かる。同時に、−２００ｎｍ、−４００ｎｍといった負のデフォーカスに対しては欠陥部の光強度が周辺部の光強度と比べて高くなる。一方、＋２００ｎｍ、＋４００ｎｍといった正のデフォーカスに対しては欠陥部の光強度が周辺部の光強度と比べて低くなることが分かる。また、欠陥部では、周辺部に比べて、デフォーカスさせることで光強度が大きく変化することがわかる。
【００２７】
図５は、実施の形態１におけるマスクブランク上の位置と撮像された像の光強度の一例を示す。図５では、マスクブランク１０１の多層膜ＭＬ上に凸型の位相欠陥ＰＤ２が存在する場合に、センサ１０５，３０５の受光面に形成される拡大像の光強度分布をシミュレーション解析により求めた結果を示している。ここでは、凸型位相欠陥ＰＤ２の高さを２．２ｎｍ、半値全幅を６０ｎｍとし、対物レンズの開口数ＮＡを０．７５とした。ここで、拡大投影像光強度分布を表す曲線２−１、２−２、２−３、２−４、２−５は、図４のデフォーカス量、＋４００ｎｍ、＋２００ｎｍ、０ｎｍ、−２００ｎｍ、−４００ｎｍに対応する。図５に示すように、デフォーカス量を０とした場合、欠陥部に対応する投影像光強度は周囲の光強度と比べて暗くなること、欠陥部に対応する光強度の明暗のデフォーカス依存性は、凹型位相欠陥の場合と比較して符号が反転していることが分かる。ここでも、欠陥部では、周辺部に比べて、デフォーカスさせることで光強度が大きく変化することがわかる。
【００２８】
実施の形態１では、以上の事実を利用して欠陥検出を行う。言い換えれば、実施の形態１では、異なるデフォーカス量で撮像されたマスクブランク１０１表面の同じ位置での２つの光学画像を用いて、マスクブランク１０１の欠陥を検出する。
【００２９】
図６は、実施の形態１における光学画像の取得方法を説明するための概念図である。図６において、マスクブランク１０１上の検査領域２１は、例えばｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数の検査ストライプ２２に仮想分割される。検査ストライプ２２の幅は、センサ１０５，３０５で１度に撮像可能なライン幅（画素幅）に設定される。例えば、２０４８画素分の長さに設定されると好適である。ここでは、一例として、センサ１０５，３０５は、共に画素幅方向（ライン幅方向）に２０４８画素の受光素子が配置され、積算方向（画素列方向）に画素数が５１２段の受光素子が配置されたＴＤＩセンサを用いる。このＴＤＩセンサは、ＸＹθテーブル１０２の走査と同期してＸＹθテーブル１０２の移動方向に各列の受光素子が受光した電荷を１段ずつ後方の列へと転送することで、電荷を蓄積段数分だけ蓄積して出力することができる。ＸＹθテーブル１０２が例えば−ｘ方向に移動することで、センサ１０５，３０５は、矢印２３で示すｘ方向に向かって画像を連続的に撮像していく。その際、同時期のマスクブランク１０１からの反射像は、２個の領域ＩＭＡ１、ＩＭＡ２に分割されている。そして、センサ１０５は、例えば領域ＩＭＡ２の像を、センサ３０５は、例えば領域ＩＭＡ１の像を、同時期に撮像する。隣り合う２個の領域ＩＭＡ１、ＩＭＡ２の画像は、それぞれ、複数の画素２４の強度（或いは画素値）として撮像される。
【００３０】
図７は、実施の形態１における２つの領域の画像の取得方法を説明するための概念図である。図７では、様々な時刻におけるセンサ１０５，３０５によって、取り込まれる領域ＩＭＡ１、ＩＭＡ２の位置関係を示す図である。Ｔ１で示される状態は、ＸＹθテーブル１０２の走査が開始し、検査ストライプ２２の先端がセンサ３０５に取り込まれる領域ＩＭＡ１にさしかかる直前の状態である。Ｔ２で示される状態は、ＸＹθテーブル１０２の走査が進み、検査ストライプ２２の先端がセンサ１０５に取り込まれる領域ＩＭＡ２にさしかかる直前の状態である。Ｔ３で示される状態は、ＸＹθテーブル１０２の走査が終了する状態であり、検査ストライプ２２の最終端がセンサ１０５に取り込まれる領域ＩＭＡ２を越えた状態を示す。
【００３１】
図８は、実施の形態１における測定データのメモリへの取り込みと読出しのフローを説明するためのタイムチャート図である。ここでは、１つの検査ストライプ２２の測定データの処理について説明する。時刻ｔ１でマスクブランク１０１を載置したＸＹθテーブル１０２の走査を開始する。時刻ｔ２でセンサ３０５の１列目の受光素子が検査ストライプ２２に差し掛かると、ＸＹθテーブル１０２位置とセンサ３０５で捉える画像との位置関係を記憶すると同時に検査画像データの取り込みを開始し、以後メモリ３０７にデータを順次格納する。時刻ｔ３でセンサ１０５の１列目の受光素子が検査ストライプ２２に差し掛かると、ＸＹθテーブル１０２位置とセンサ１０５で捉える画像との位置関係を記憶すると同時に検査画像データの取り込みを開始し、以後メモリ１０７にデータを順次格納する。時刻ｔ４でセンサ３０５による検査画像データの取り込みを終了し、時刻ｔ５でセンサ１０５による検査画像データの取り込みを終了する。時刻ｔ６ではマスクブランク１０１の走査を終了し、次の検査ストライプへの移行に備える。
【００３２】
ここで、時刻ｔ３から時刻ｔ５の間では、センサ１０５で捉える検査画像データをメモリ１０７に取り込むと同時に、メモリ３０７から、先に記録してあるセンサ３０５で撮像された測定データを順次読み出して、マスクブランク１０１上の同一箇所における検査画像データの比較を行なう。両画像は異符号のデフォーカス状態で収集されたデータなので、もし、位相欠陥が存在すれば図４、図５に示したように欠陥部の検査画像強度は一方が暗い信号、他方が明るい信号となる。
【００３３】
そこで、比較回路１０８は、メモリ１０７，３０７からセンサ１０５，３０５で撮像されたそれぞれの測定データ（第１と第２の光学画像）を順次読み出し、時間差を持って撮像されたマスクブランク１０１上の同一位置の画像同士を比較する。まず、アライメント処理部１７２は、同一位置の画像同士の位置合わせ（アライメント）を行う。ここでは、画素単位で合わせた後サブ画素単位でさらに合わせると好適である。例えば、最小２乗法を用いてアライメントを行う。
【００３４】
次に、差分演算部１７４が、画素毎に、両画像の差分を演算する。言い換えれば、同じ位置の画素同士について、差分（差分の絶対値）を演算する。判定部１７６は、画素毎に、差分（差信号強度）が閾値を超えた場合に欠陥と判定する。これにより、位相欠陥を検出したことになる。以上のようにして、判定部１７６は、異なるデフォーカス量で撮像されたマスクブランク１０１表面の同じ位置での２つの光学画像を用いて、マスクブランク１０１の欠陥の有無を判定する。判定結果は、記憶装置１０９に記憶される。そして、モニタ１１８に表示される。或いは、プリンタ１１９によって紙媒体に出力されてもよい。
【００３５】
図９は、実施の形態１におけるマスク検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。まず、Ｓ（ステップ）１０１において、マスクブランク上の検査すべき領域において最初の検査ストライプを指定する。
【００３６】
その後、Ｓ１０２において、マスクブランク１０１を載置したステージ（ＸＹθテーブル１０２）の連続移動を開始し、検査画像の取り込みを開始する。
【００３７】
Ｓ１０３において、センサ３０５の受光素子が検査ストライプ２２の領域に入ったら、ＤＵＶ光による検査画像データを取り込むと同時に、検査画像のメモリ３０７への取り込みを行なう。
【００３８】
Ｓ１０４において、マスクブランク１０１の継続的走査によりセンサ１０５の受光素子が検査ストライプ２２の領域に入ったら、検査画像データを取り込むと同時に、検査画像のメモリ１０７への取り込みを行なう。更に、メモリ３０７から、センサ３０５で収集した検査画像を順次読み出す。
【００３９】
Ｓ１０５において、マスクブランク１０１上の同一領域における対応する画素ごとに差画像を演算する。
【００４０】
Ｓ１０６において、差画像の強度と予め指定した閾値とを比較し、差画像の強度が閾値を超えた画素が存在する場合は位相欠陥が存在すると判断する。
【００４１】
Ｓ１０７において、位相欠陥と判断されたら必要に応じて欠陥情報の表示や記録を行なう。複数の画素にわたって閾値を超える場合は、欠陥のサイズや輪郭を把握できる。差画像を演算する際に、センサ３０５で収集した検査画像とセンサ１０５で収集した検査画像との強度の大小関係から、欠陥部の凹凸の判断も可能である。
【００４２】
Ｓ１０８において、１つのストライプ上での処理がすべて終了したかを判断し、未終了であればＳ１０３に戻り検査を継続する。１つのストライプ上での処理がすべて終了したらＳ１０９に進む。
【００４３】
Ｓ１０９において、マスクブランク１０１上の検査領域全ての欠陥検査が終了したかを判定する。未終了の場合はＳ１１０へ進む。
【００４４】
Ｓ１１０において、新たな検査ストライプを指定して、マスクブランク１０１を次のストライプのスタート位置に位置決めし、ステップＳ１０２に戻る。
【００４５】
以上のようにして、Ｓ１０２からＳ１１０を繰り返し、マスク上の所定領域のすべてのストライプ上の処理が終了した時点で、欠陥検査を終了する。
【００４６】
ここで、実施の形態１では、マスクブランク１０１の位相欠陥検査の手法を示したが、これに限るものではない。吸収体が部分的に形成されたＥＵＶマスクにおいても、吸収体パターンが除去されて多層膜反射面が露出している領域で同様の位相欠陥検査が可能である。
【００４７】
また、検査光の波長を１９９ｎｍとした例を示したが、この波長領域に限られることなく、異なるデフォーカス状態での検査画像の差画像を演算して、位相欠陥検出信号を強調して検査を行なうことができる。
【００４８】
また、検出された位相欠陥の座標は、適宜マスクブランク１０１に設けたマークや、吸収体付きＥＵＶマスクの場合は所定の吸収体パターンの位置を基準として定めることができる。
【００４９】
また、実施の形態１では、異なるデフォーカス量で撮像されたマスクブランク１０１表面の同じ位置での２つの光学画像を用いたが、これに限るものではない。一方の画像についてはフォーカスされた画像でもよい。すなわち、一方の画像についてはデフォーカス量が０でもよい。また、２つの画像のデフォーカス量は異符号に限るものではなく、場合によっては同符号であっても良い。同符号であっても欠陥の無い位置と比較して２つの画像の画素値の差が大きくなるように設定すればよい。
【００５０】
また、実施の形態１では、スリット板１２３により、２つの照明光に分けてからマスクブランク１０１を照明したが、これに限るものではない。１つの照明光をマスクブランク１０１に照射して、ビームスプリッタを用いてマスクブランク１０１からの反射光を途中で分岐してもよい。そして、分岐された２つの光束を異なるデフォーカス量のデフォーカス位置で撮像してもよい。分岐することで光量が１／２となってしまうが、分岐されても検査可能な程度に照明光の光量自体を大きくすればよい。分岐することで同時期に同じ位置の画像を取得できる。
【００５１】
以上のように、実施の形態１によれば、ＤＵＶ光を検査光とするマスクパターン欠陥検査装置を用いて位相欠陥の検出信号を強調することができ、マスクあるいはマスクブランク上に残存する位相欠陥を感度良く検出することができる効果がある。よって、吸収体パターンを被着させる前のマスクブランク１０１の段階で位相欠陥を検出できる。さらに、照明光にＤＵＶ光を用いるため、ＥＵＶ光を用いる場合に比べて検査光学系の取り扱いが簡易になる。
【００５２】
実施の形態２．
実施の形態１では、マスクブランク１０１の欠陥を検査する検査装置およびその検査手法について説明したが、実施の形態２では、さらに進んで、ＥＵＶマスクを製造するためのパターン描画を加えた構成について説明する。
【００５３】
図１０は、実施の形態２における欠陥位置と吸収体パターンとの位置関係の一例を示す図である。図１０（ａ）に示すように、吸収体パターンＡＢＳがマスクブランク上に残存する位相欠陥ＰＤを覆い隠すように、吸収体パターンが配置されれば、位相欠陥ＰＤがウェハに転写されずに済む。また、マスクブランク上の欠陥ＰＤが単独では転写に影響を与えないような小さなものである場合、その近傍に吸収体パターンが存在しなければ、投影露光されるパターンの寸法変動の要因にはならない。そのため、例えば図１０（ｂ）に示すように、欠陥ＰＤが微細な場合に限り、多層膜表面３１上に形成する吸収体パターンＡＢＳを位相欠陥ＰＤから充分に離すように吸収体パターンの位置決めを行なえばよい。
【００５４】
図１１は、実施の形態２におけるマスク製造装置の構成を示す概念図である。図１１において、実施の形態２におけるマスク製造装置５００は、検査部３００と描画部４００とを備えている。検査部３００の構成は図１で示したマスク検査装置１００と同様である。また、その検査手法も実施の形態１と同様である。また、以下、特に説明しない内容は実施の形態１と同様である。まず、検査部３００でマスクブランク１０１の欠陥検査が行われる。検査手法は実施の形態１と同様である。そして、検査されたマスクブランク１０１には、既に形成されている多層膜（及びキャッピング層）上に吸収体膜を形成し、その上に電子ビームで露光可能なレジストを塗布しておく。
【００５５】
図１２は、実施の形態２におけるマスク製造装置内の描画部の構成を示す概念図である。図１２において、描画部４００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例である。ここでは、特に、可変成形型の電子ビーム描画装置の一例を示している。描画部４００は、描画処理部４５０、制御部４６０を備えている。そして、描画部４００は、電子ビーム２００を用いて、多層膜（キャッピング層）上に吸収体膜が形成され、さらにその上にレジストが塗布されたマスクブランク１０１に所望するパターンを描画する。
【００５６】
描画処理部４５０は、電子鏡筒４０２と描画室４０３を有している。電子鏡筒４０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８が配置されている。また、描画室４０３内には、移動可能に配置されたＸＹステージ４０５が配置されている。パターンを描画する際には、ＸＹステージ４０５上に複数の支持ピン４０６（保持部の一例）が昇降可能に配置され、支持ピン４０６上に描画対象となるマスクブランク１０１が載置される。
【００５７】
制御部４６０は、計算機ユニット４１０、制御回路４６２、及び磁気ディスク装置等の記憶装置４４０，４４２を有している。計算機ユニット４１０、制御回路４６２、及び磁気ディスク装置等の記憶装置４４０，４４２は、図示しないバスを介して互いに接続されている。
【００５８】
制御回路４６２は、描画データ処理部７６によって制御され、制御回路４６２は、描画処理部４５０内の各機器を制御および駆動させる。
【００５９】
制御計算機ユニット４１０内には、欠陥座標・サイズ取得部６２、部分パターンデータ／ずらし量および方向演算部６４、描画データ処理部、及びメモリ７８が配置される。欠陥座標・サイズ取得部６２、部分パターンデータ／ずらし量および方向演算部６４、及び描画データ処理部７６の各機能は、コンピュータを実行させるプログラム等のソフトウェアで構成しても構わない。或いは、電気機器若しくは電子機器等のハードウェアで構成しても構わない。或いは、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせで構成しても構わない。或いは、ファームウェアとハードウェアの組み合わせで構成しても構わない。欠陥座標・サイズ取得部６２、部分パターンデータ／ずらし量および方向演算部６４、及び描画データ処理部７６の各機能で処理される入力情報および演算処理情報はその都度メモリ７８に記憶される。
【００６０】
まず、検査部３００で検査された結果得られた欠陥位置とサイズは、記憶装置４４０に格納される。例えば、描画されるマスクブランク１０１に識別子（ＩＤ）を設定し、ＩＤに対応するように格納すればよい。欠陥位置を示す座標は、マスクブランク１０１上に予め設けられている段差パターンなどのマークを基準として利用すればよく、これにより、欠陥の位置座標を正確に把握することができる。例えば、欠陥位置は、マークの位置の座標を基準にした欠陥の中央部位置の座標（ｘ，ｙ）で示される。また、欠陥サイズは、欠陥位置座標を中心として欠陥の最大外形まで広げた円の直径（Ｄ）で示されると好適である。また、レイアウトパターンデータとなる描画データが外部から入力され、記憶装置４４２に格納される。
【００６１】
まず、欠陥座標・サイズ取得部６２は、記憶装置４４０に格納された欠陥位置とサイズを参照し、マスクブランク１０１の欠陥の位置を示す欠陥位置情報と、欠陥のサイズを示す欠陥サイズ情報を読み出す。
【００６２】
次に、部分パターンデータ／ずらし量および方向演算部６４は、記憶装置４４２に格納された描画データのうちの少なくとも欠陥が含まれる領域分の部分パターンデータを入力する。また、部分パターンデータ／ずらし量および方向演算部６４は、同時に、吸収体パターンの下に欠陥が隠れるように、パターンレイアウトをずらしたずらし量およびずらし方向を演算する。
【００６３】
図１３は、実施の形態２における欠陥が存在するＥＵＶマスクの一例を示す上面概念図である。図１４は、図１３のＥＵＶマスクの断面を示す断面概念図である。ＥＵＶマスクは、ガラス基板５１０上に２．９ｎｍの膜厚のモリブデン（Ｍｏ）と４．１ｎｍの膜厚のシリコン（Ｓｉ）が交互に例えば４０層積層された多層膜５１２がガラス基板５１０表面全面に形成されている。そして、多層膜５１２上の全面にルテニウム（Ｒｕ）等のキャップ膜５１４が形成される。そして、ＥＵＶ光を反射する領域では、かかるキャップ膜５１４が露出している。一方、ＥＵＶ光を反射しない領域では、キャップ膜５１４上にＥＵＶ光を吸収する吸収体膜５１６と反射防止膜５１８が順に形成されている。ここで、図１３（ａ）及び図１４（ａ）に示すように吸収体膜５１６が存在しない領域５４２内に多層膜５１２の欠陥５４０が存在すると上述したように反射されるＥＵＶ光の位相がずれてしまう。その結果、製造されたＥＵＶマスクで半導体ウェハ上にパターンを転写するとパターンの位置がずれてしまうことになる。そのため、実施の形態２では、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）に示すように、パターニング後に、欠陥５４０の位置が、吸収体膜５１６が存在する領域５４４内にくるように図１３（ａ）及び図１４（ａ）に示す位置からパターンレイアウトをずらした描画を行う。言い換えれば、レジスト膜が塗布されたＥＵＶマスクブランク１０１に描画部４００で描画し、レジストを現像し、現像後に残ったレジスト膜で形成されるレジストパターンをマスクとして反射防止膜５１８と吸収体膜５１６とをエッチングし、残ったレジスト膜をアッシングで除去することでＥＵＶマスクブランク１０１のパターニングが行なわれる。かかるパターニングによってＥＵＶマスクが製造される。そして、かかるパターニング後に、欠陥５４０の位置が、吸収体膜５１６が存在する領域５４４内にくるように描画部４００で描画する際にパターンレイアウトをずらす。
【００６４】
図１５は、実施の形態２における欠陥が存在するマスクブランクにパターンを描画する場合の一例を示す概念図である。マスクブランク１０１には、ＡＬＮ−マーク５２，５４が形成されている。検査部３００は、マスクブランク１０１上の欠陥５４０の有無を検査し、かかるＡＬＮ−マーク５２，５４を基準にして欠陥位置および欠陥サイズを測定する。その結果、描画前に事前にＡＬＮ−マーク５２，５４の位置を基準にした欠陥位置および欠陥サイズの情報を取得できる。
【００６５】
例えば、図１５の例では、マスクブランク１０１の描画領域５０の一部の部分領域５６内に欠陥５４０が存在する場合を示している。そのままのパターンレイアウトで描画すると吸収体膜５１６が存在しない領域５４２に欠陥５４０が位置しているため位相欠陥を引き起こす。これに対して、実施の形態２では、部分領域５６が部分領域５８になるようにパターンレイアウトをずらすことで、吸収体膜５１６が存在する領域５４４に欠陥５４０が位置するように描画用のパターンデータを補正する。
【００６６】
上述したずらし量およびずらし方向を演算する処理と並列処理にて、描画データ処理部７６は、記憶装置４４２から描画データを読み出し、複数段のデータ変換処理を行って、装置固有のフォーマットとなるショットデータを生成する。或いは、並列処理でなく、直列の順序で処理しても構わない。処理の順序はどちらが先でも構わない。
【００６７】
そして、生成されたショットデータと演算されたずらし量およびずらし方向の情報は制御回路４６２に出力される。そして、制御回路４６２によって制御された描画処理部４５０は、欠陥有と判定された位置がＥＵＶ露光を行う場合にＥＵＶ光の反射面からはずれるように、電子ビーム２００を用いて、吸収体膜とレジストといった他の膜が多層膜（キャッピング層）上にさらに形成されたマスクブランク１０１にパターンを描画する。具体的には、以下の動作を行なう。照射部の一例となる電子銃２０１から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。その結果、電子ビーム２００は成形される。このように、電子ビーム２００は可変成形される。また、制御回路４６２は、各ショットデータの位置を演算されたずらし方向に演算されたずらし量だけずらすように補正する。これにより、偏向器２０８により偏向される偏向量が演算されたずらし方向に演算されたずらし量だけ補正されることになる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器２０８により偏向される。その結果、例えば連続移動するＸＹステージ４０５上のマスクブランク１０１の補正された位置に照射される。
【００６８】
以上のようにして、欠陥が吸収体パターンに隠れるように、マスクブランクの上に吸収体パターンを形成する。得られた反射型露光マスクは、吸収体パターンの下に欠陥が隠れているため、例えばホールパターンの半導体基板への露光投影には全く支障がない。
【００６９】
或いは、部分パターンデータ／ずらし量および方向演算部６４は、マスクブランク上の欠陥ＰＤが単独では転写に影響を与えないような小さなものである場合、吸収体パターンが位相欠陥から充分に離れるように、パターンレイアウトをずらしたずらし量およびずらし方向を演算する。かかるずらし量およびずらし方向を用いることで、得られた反射型露光マスクでは、吸収体パターンの近傍には位相欠陥ＰＤが存在しないので、吸収体パターンＡＢＳの半導体基板への露光投影に支障をきたすこと無く、パターン転写を行なうことができる。
【００７０】
以上のように実施の形態２によれば、位相欠陥の位置を特定でき、半導体集積回路を定義するための吸収体パターンとマスクブランクの位相欠陥との位置関係を調整することができる。その結果、位相欠陥を有するマスクブランクを良品として使用できる頻度が増大してマスクブランクの歩留まりを大幅に向上させ、製造する反射型マスクのコスト低減に寄与することができる。
【００７１】
ここで、実施の形態２では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明したが、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いても構わない。
【００７２】
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。例えば、実施の形態２において描画部４００内でずらし量およびずらし方向を演算したがこれに限るものではない。ユーザによって演算されたずらし量およびずらし方向の情報を入力してもよい。或いは、描画データ自体がユーザによって演算されたずらし量およびずらし方向で補正されたものを描画部４００が入力してもよい。
【００７３】
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、マスク検査装置１００、マスク製造装置５００、検査部３００、及び描画部４００を制御する制御部構成については、詳細な記載を省略したが、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。
【００７４】
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荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７５】
２ デバイスパターンエリア
１０，１３ 光束
１１，１２，２１ 領域
１４，１５ 像
１７，１８ 結像点
２２ 検査ストライプ
２３ 矢印
５０ 描画領域
５２，５４ ＡＬＮ−マーク
５６，５８ 部分領域
６２ 欠陥座標・サイズ取得部
６４ 部分パターンデータ／ずらし量および方向演算部
７６ 描画データ処理部
７８ メモリ
１００ マスク検査装置
１０１ マスクブランク
１０２ ＸＹθテーブル
１０３ 光源
１０４ 対物レンズ
１０５，３０５ センサ
１０６，３０６センサ回路
１０７，３０７ メモリ
１０８ 比較回路
１１０ 制御計算機
１０９ 記憶装置
１１１ テーブル制御回路
１１８ モニタ
１１９ プリンタ
１２２，１２４ レンズ
１２３ スリット板
１２６ ビームスプリッタ
１２８ 反射ミラー
１３２，３３２ レンズ
１７２ アライメント処理部
１７４ 差分演算部
１７６ 判定部
１２０ バス
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 第１のアパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５，２０８ 偏向器
２０６ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
３００ 検査部
３０１ ＥＵＶ用マスク
４００ 描画部
４０２ 電子鏡筒
４０３ 描画室
４０５ ＸＹステージ
４０６ 支持ピン
４４０，４４２ 記憶装置
４１０ 計算機ユニット
４５０ 描画処理部
４６０ 制御部
４６２ 制御回路
５００ マスク製造装置
５１０ ガラス基板
５１２ 多層膜
５１４ キャップ膜
５１６ 吸収体膜
５１８ 反射防止膜
５４０ 欠陥
５４２，５４４ 領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク検査装置及び露光用マスク製造装置に係り、例えば、極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）露光に用いるマスクのマスクブランクの欠陥を検査する検査装置、および、さらに検査されたマスクブランクにパターンを描画する露光用マスク製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。
【０００３】
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１３．４ｎｍ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で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露光用のＥＵＶマスクは光学系の一部として介在する。そのため、同様に、基板上に多層膜が形成された反射型のマスクが用いられる。多層膜は、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。この積層膜が形成されたマスクブランク上に吸収体パターンを形成してＥＵＶリソグラフィ（ＥＵＶＬ）用のマスクを構成する。
【０００４】
ここで、かかる積層膜の各層の厚さの規則性が崩れると、反射される光の位相がずれることになる。その結果、ウェハ上には位相欠陥として露光されてしまう。従来の光リソグラフィ用の透過型マスクブランクでは表面の数ｎｍ程度の凹凸は無視しても差し支えなかった。しかしながら、ＥＵＶマスクでは、かかる多層膜が形成されたマスクブランク上にわずか数ｎｍ程度の高さの異常が発生した場合でも、その高さ異常によりＥＵＶ反射光に大きな位相変化を与え、吸収体パターンのウェハ上への転写の際に欠陥を生じさせる。したがって、ＥＵＶマスクは、従来の透過マスクと比較して欠陥転写に関して質的に大きな差があり、位相差を与えるマスクブランク欠陥の発生を回避しなければならない。
【０００５】
そのため、吸収体パターンを被着させる前のマスクブランクの段階で位相欠陥を検出することが必要となる。検査方法として、レーザ光をマスクブランクに照射し、乱反射する光から異物を検出する方法（例えば、特許文献１参照）や、露光に用いるＥＵＶ光と同じ波長の検出光を用いて欠陥を検出する方法（例えば、特許文献２参照）が検討されている。しかし、レーザ光を用いて乱反射する光から異物を検出する検査法では、検出すべき位相欠陥の高さが検査波長に対して２桁以上小さいので、微小な位相欠陥の検出が困難になるといった問題がある。他方、ＥＵＶ光を用いる検査方法では、ＥＵＶ光源と多層膜反射面を採用した真空チャンバ内の検査光学系の取り扱いが難しく、更に光学ミラーへのダメージも充分に小さいとはいえないといった問題がある。
【０００６】
さらに、検査した結果、マスクブランクの欠陥を全くゼロにすることは困難であり、製造されたマスクを全数検査して欠陥がゼロ或いは仕様を満足するものだけを選別するとなるとＥＵＶマスクが非常に高価なものとなってしまう。
【０００７】
そのため、欠陥が露光処理により転写されないように、吸収体パターンを移動させて位相欠陥が吸収体パターンの領域内に包含されるように形成することで多層膜マスク上の位相欠陥が転写されないようにするといった技術が検討されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１７４４１５号公報
【特許文献２】特開２００３−１１４２００号公報
【特許文献３】特開２００４−１９３２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、吸収体パターンを被着させる前のマスクブランクの段階で位相欠陥を検出することが必要となる。しかしながら、従来、かかる問題を解決する十分な手法が確立されていなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる問題を克服し、吸収体パターンを被着させる前のマスクブランクの段階で位相欠陥を検出することが可能な装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様のマスク検査装置は、
極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を反射する多層膜が形成されたマスクブランクの表面に照明光を照明する照明光学系と、
マスクブランク表面から反射された同じ位置の像について、異なるデフォーカス量でデフォーカスさせた位置で撮像する第１と第２のセンサと、
異なるデフォーカス量で撮像されたマスクブランク表面の同じ位置での第１と第２の光学画像を用いて、マスクブランクの欠陥の有無を判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
かかる構成により、後述するようにマスクブランクの欠陥を検出できる。
【００１３】
また、画素毎に、前記第１と第２の光学画像の差分を演算する差分演算部をさらに備え、
判定部は、画素毎に、差分が閾値を超えた場合に欠陥と判定すると好適である。
【００１４】
また、第１のセンサは、第１の光学画像を第１の光学画像の結像点の前側で撮像し、
第２のセンサは、第２の光学画像を第２の光学画像の結像点の後側で撮像すると好適である。
【００１５】
また、照明光として、波長が１８０〜２１０ｎｍの深紫外（ＤＵＶ：Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を用いると好適である。
【００１６】
本発明の一態様の露光用マスク製造装置は、
極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を反射する多層膜が形成されたマスクブランクの表面に照明光を照明する照明光学系と、
マスクブランク表面から反射された同じ位置の像について、異なるデフォーカス量でデフォーカスさせた位置で撮像する第１と第２のセンサと、
異なるデフォーカス量で撮像されたマスクブランク表面の同じ位置での第１と第２の光学画像を用いて、マスクブランクの欠陥の有無を判定する判定部と、
欠陥有と判定された位置がＥＵＶ露光を行う場合にＥＵＶ光の反射面からはずれるように、荷電粒子ビームを用いて、他の膜がさらに形成されたマスクブランクにパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様によれば、吸収体パターンを被着させる前のマスクブランクの段階で位相欠陥を検出できる。また、本発明の他の態様によれば、さらに、製造されたマスクでウェハを露光する場合に、マスクに存在する位相欠陥がウェハ上に転写されないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１におけるマスク検査装置の構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１におけるＥＵＶマスクの一例を示す図である。
【図３】実施の形態１における欠陥が存在するマスクブランク及びＥＵＶマスクの一例を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるマスクブランク上の位置と撮像された像の光強度の一例を示す図である。
【図５】実施の形態１におけるマスクブランク上の位置と撮像された像の光強度の一例を示す。
【図６】実施の形態１における光学画像の取得方法を説明するための概念図である。
【図７】実施の形態１における２つの領域の画像の取得方法を説明するための概念図である。
【図８】実施の形態１における測定データのメモリへの取り込みと読出しのフローを説明するためのタイムチャート図である。
【図９】実施の形態１におけるマスク検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１０】実施の形態２における欠陥位置と吸収体パターンとの位置関係の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態２におけるマスク製造装置の構成を示す概念図である。
【図１２】実施の形態２におけるマスク製造装置内の描画部の構成を示す概念図である。
【図１３】実施の形態２における欠陥が存在するＥＵＶマスクの一例を示す上面概念図である。
【図１４】図１３のＥＵＶマスクの断面を示す断面概念図である。
【図１５】実施の形態２における欠陥が存在するマスクブランクにパターンを描画する場合の一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるマスク検査装置の構成を示す概念図である。図１において、マスク検査装置１００は、光学画像取得部と制御部とを備えている。光学画像取得部は、光源１０３、レンズ１２２，１２４、スリット板１２３、ビームスプリッタ１２６、対物レンズ１０４、ＸＹθテーブル１０２、反射ミラー１２８、レンズ１３２，３３２、及び撮像用センサ１０５，３０５を有している。レンズ１２２，１２４、スリット板１２３、ビームスプリッタ１２６、及び対物レンズ１０４により照明光学系を構成する。ＸＹθテーブル１０２上には、極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を反射する多層膜が形成されたマスクブランク１０１が、多層膜面を下にして載置されている。マスクブランク１０１として、多層膜が形成された段階のものであって、まだ、吸収体膜が形成される前の状態のものが用いられる。実施の形態１では、かかる多層膜が形成された段階のマスクブランク１０１が検査対象となる。また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。
【００２０】
制御部は、センサ回路１０６，３０６、メモリ１０７，３０７、比較回路１０８、制御計算機１１０、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、テーブル制御回路１１１、モニタ１１８、及びプリンタ１１９を有している。メモリ１０７，３０７、比較回路１０８、制御計算機１１０、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、テーブル制御回路１１１、モニタ１１８、及びプリンタ１１９は、バス１２０を介して互いに接続されている。比較回路１０８内には、アライメント処理部１７２、差分演算部１７４、及び判定部１７６が配置される。アライメント処理部１７２、差分演算部１７４、及び判定部１７６の各機能は、コンピュータを実行させるプログラム等のソフトウェアで構成しても構わない。或いは、電気機器若しくは電子機器等のハードウェアで構成しても構わない。或いは、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせで構成しても構わない。或いは、ファームウェアとハードウェアの組み合わせで構成しても構わない。また、テーブル制御回路１１１は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータを制御して、ＸＹθテーブル１０２を移動させる。
【００２１】
光源１０３は、波長が１８０〜２１０ｎｍの深紫外（ＤＵＶ：Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を発生させる。ここでは、波長が１９９ｎｍのＤＵＶ光を照明光として用いる。光源１０３から発生したＤＵＶ光は、照明光学系により多層膜が形成されたマスクブランク１０１の表面に照明光を照明する。具体的には、光源１０３から発生したＤＵＶ光は、レンズ１２２を通過した後、スリット板１２３に形成された２つのスリット開口部で２つの光束に絞られる。このように、２つのスリット開口部を通過した２つの光束１０は、レンズ１２４を通って、ビームスプリッタ１２６で光路が曲げられ、対物レンズ１０４で集光されてマスクブランク１０１の表面に照射される。２つの光束は、マスクブランク１０１の表面の領域１ＬＡ内の隣り合う領域１１，１２を照明する。マスクブランク１０１表面から反射された領域１１，１２の２つの像の光束１３は、対物レンズ１０４及びビームスプリッタ１２６を通過する。そして、ビームスプリッタ１２６を通過した２つの像の光束１３は、投影領域ＰＲＡに集光する。このようにして、マスクブランク１０１上の領域１１，１２は、投影領域ＰＲＡ内に、像１４，１５を分離して形成する。
【００２２】
像１４（第１の光学画像）を形成する光束は、投影領域ＰＲＡの直下に配置された反射ミラー１２８で光路が曲げられ、レンズ３３２を通って、かかる光束の結像点１７の前側に配置されたセンサ３０５によって撮像される。すなわち、センサ３０５の受光面上に像１４を形成する。また、像１５（第２の光学画像）を形成する光束は、レンズ１３２を通って、かかる光束の結像点１８の後側に配置されたセンサ１０５によって撮像される。すなわち、センサ１０５の受光面上に像１５を形成する。このように、撮像用センサ１０５，３０５は、マスクブランク１０１表面から反射された２つの像について、異なるデフォーカス量でデフォーカスさせた位置で撮像する。図１の例では、センサ３０５は、レンズ３３２の結像点１７より光路長がＸＬ１だけ短い位置に配置され、センサ１０５は、レンズ１３２の結像点１８より光路長がＸＬ２だけ長い位置に配置された場合を示している。かかる配置により、２個のセンサ１０５，３０５は、マスクブランク上の隣接する領域１１，１２の検査画像を、互いに異符号のデフォーカス状態で収集することができる。これらのデフォーカス量は、マスクブランク面上のデフォーカス量に換算すると、ＸＬ１／（倍率）２、ＸＬ２／（倍率）２となる。
【００２３】
センサ１０５上に結像された像は、センサ１０５によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。センサ１０５には、ＴＤＩ（タイムディレイインテグレータ）センサのようなラインセンサ（或いは２次元領域センサ）が設置されている。同様に、センサ３０５上に結像された像は、センサ３０５によって光電変換され、更にセンサ回路３０６によってＡ／Ｄ変換される。センサ３０５には、ＴＤＩセンサのようなラインセンサ（或いは２次元領域センサ）が設置されている。ステージとなるＸＹθテーブル１０２を例えばＸ軸方向に連続的に移動させることにより、２つのＴＤＩセンサはマスクブランク１０１表面の像を連続的に撮像する。これにより、マスクブランク１０１表面の照明される領域１１，１２が連続的に移動しながら撮像されていく。よって、マスクブランク１０１表面の同じ位置の像が、撮像用センサ１０５，３０５によって時間差をおいて異なるデフォーカス量でデフォーカスさせた位置で撮像されることになる。
【００２４】
図２は、実施の形態１におけるＥＵＶマスクの一例を示す図である。図２（ａ）には、ＥＵＶ用マスク３０１をパターン面から見た一例であり、中央部には半導体集積回路装置のパターンを有するデバイスパターンエリア２を有する。また、ＥＵＶ用マスク３０１の周辺部にはマスクの位置合せのためのマークやウェハアライメントマークなどを含むアライメントマークエリアＭＡ１、ＭＡ２，ＭＡ３，ＭＡ４が配置される。図２（ａ）には、ＥＵＶ用マスク３０１の断面の一例を示している。石英ガラスや低熱膨張材などの基板ＭＳの上に多層膜ＭＬが被着され、その上にキャッピング層ＣＡＰが被着されている。その上に、バッファ層ＢＵＦを介して吸収体パターンＡＢＳが設けられている。また、基板ＭＳの裏面側には、マスクを静電チャックするためのメタル膜ＣＦがコーティングされている。実施の形態１で検査対象となるマスクブランク１０１は、石英ガラスや低熱膨張材などの基板ＭＳの上に多層膜ＭＬが被着された段階のものとなる。或いは、基板ＭＳの上に多層膜ＭＬとキャッピング層ＣＡＰが被着された段階のものとなる。
【００２５】
図３は、実施の形態１における欠陥が存在するマスクブランク及びＥＵＶマスクの一例を示す図である。図３（ａ）には、基板ＭＳの上に多層膜ＭＬを被着させる際に、基板ＭＳの上に微小な窪みが存在したまま多層膜ＭＬを被着させた結果、凹形状の位相欠陥ＰＤが発生した例を示す。この欠陥を残したままバッファ層ＢＵＦと吸収体パターンＡＢＳを形成すると、例えば、図３（ｂ）に示すように、隣接する吸収体パターンＡＢＳ間の開口部の底面（反射面）に位相欠陥ＰＤを残存させてしまう場合がある。この位相欠陥が存在すると、ウェハ上に転写するパターン投影像が乱れて転写パターンの欠陥が発生する。
【００２６】
図４は、実施の形態１におけるマスクブランク上の位置と撮像された像の光強度の一例を示す図である。図４では、マスクブランク１０１の多層膜ＭＬ上に凹型の位相欠陥ＰＤ１が存在する場合に、センサ１０５，３０５の受光面に形成される拡大像の光強度分布をシミュレーション解析により求めた結果を示している。位相欠陥の深さを２．２ｎｍ、半値全幅を６０ｎｍとし、対物レンズの開口数ＮＡを０．７５とした。ここで、マスクブランク１０１の位置が所定の位置から対物レンズ１０４の光軸方向に沿ってシフトする量、すなわちデフォーカス量を−４００ｎｍ、−２００ｎｍ、０ｎｍ、＋２００ｎｍ、＋４００ｎｍに設定したときに得られる拡大投影像光強度分布を、それぞれ、曲線１−１、１−２、１−３、１−４、１−５で示した。この図から、デフォーカス量を０とした場合は、欠陥部に対応する投影像光強度は、欠陥部ではない周囲の光強度と比べてわずかに暗いことが分かる。同時に、−２００ｎｍ、−４００ｎｍといった負のデフォーカスに対しては欠陥部の光強度が周辺部の光強度と比べて高くなる。一方、＋２００ｎｍ、＋４００ｎｍといった正のデフォーカスに対しては欠陥部の光強度が周辺部の光強度と比べて低くなることが分かる。また、欠陥部では、周辺部に比べて、デフォーカスさせることで光強度が大きく変化することがわかる。
【００２７】
図５は、実施の形態１におけるマスクブランク上の位置と撮像された像の光強度の一例を示す。図５では、マスクブランク１０１の多層膜ＭＬ上に凸型の位相欠陥ＰＤ２が存在する場合に、センサ１０５，３０５の受光面に形成される拡大像の光強度分布をシミュレーション解析により求めた結果を示している。ここでは、凸型位相欠陥ＰＤ２の高さを２．２ｎｍ、半値全幅を６０ｎｍとし、対物レンズの開口数ＮＡを０．７５とした。ここで、拡大投影像光強度分布を表す曲線２−１、２−２、２−３、２−４、２−５は、図４のデフォーカス量、＋４００ｎｍ、＋２００ｎｍ、０ｎｍ、−２００ｎｍ、−４００ｎｍに対応する。図５に示すように、デフォーカス量を０とした場合、欠陥部に対応する投影像光強度は周囲の光強度と比べて暗くなること、欠陥部に対応する光強度の明暗のデフォーカス依存性は、凹型位相欠陥の場合と比較して符号が反転していることが分かる。ここでも、欠陥部では、周辺部に比べて、デフォーカスさせることで光強度が大きく変化することがわかる。
【００２８】
実施の形態１では、以上の事実を利用して欠陥検出を行う。言い換えれば、実施の形態１では、異なるデフォーカス量で撮像されたマスクブランク１０１表面の同じ位置での２つの光学画像を用いて、マスクブランク１０１の欠陥を検出する。
【００２９】
図６は、実施の形態１における光学画像の取得方法を説明するための概念図である。図６において、マスクブランク１０１上の検査領域２１は、例えばｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数の検査ストライプ２２に仮想分割される。検査ストライプ２２の幅は、センサ１０５，３０５で１度に撮像可能なライン幅（画素幅）に設定される。例えば、２０４８画素分の長さに設定されると好適である。ここでは、一例として、センサ１０５，３０５は、共に画素幅方向（ライン幅方向）に２０４８画素の受光素子が配置され、積算方向（画素列方向）に画素数が５１２段の受光素子が配置されたＴＤＩセンサを用いる。このＴＤＩセンサは、ＸＹθテーブル１０２の走査と同期してＸＹθテーブル１０２の移動方向に各列の受光素子が受光した電荷を１段ずつ後方の列へと転送することで、電荷を蓄積段数分だけ蓄積して出力することができる。ＸＹθテーブル１０２が例えば−ｘ方向に移動することで、センサ１０５，３０５は、矢印２３で示すｘ方向に向かって画像を連続的に撮像していく。その際、同時期のマスクブランク１０１からの反射像は、２個の領域ＩＭＡ１、ＩＭＡ２に分割されている。そして、センサ１０５は、例えば領域ＩＭＡ２の像を、センサ３０５は、例えば領域ＩＭＡ１の像を、同時期に撮像する。隣り合う２個の領域ＩＭＡ１、ＩＭＡ２の画像は、それぞれ、複数の画素２４の強度（或いは画素値）として撮像される。
【００３０】
図７は、実施の形態１における２つの領域の画像の取得方法を説明するための概念図である。図７では、様々な時刻におけるセンサ１０５，３０５によって、取り込まれる領域ＩＭＡ１、ＩＭＡ２の位置関係を示す図である。Ｔ１で示される状態は、ＸＹθテーブル１０２の走査が開始し、検査ストライプ２２の先端がセンサ３０５に取り込まれる領域ＩＭＡ１にさしかかる直前の状態である。Ｔ２で示される状態は、ＸＹθテーブル１０２の走査が進み、検査ストライプ２２の先端がセンサ１０５に取り込まれる領域ＩＭＡ２にさしかかる直前の状態である。Ｔ３で示される状態は、ＸＹθテーブル１０２の走査が終了する状態であり、検査ストライプ２２の最終端がセンサ１０５に取り込まれる領域ＩＭＡ２を越えた状態を示す。
【００３１】
図８は、実施の形態１における測定データのメモリへの取り込みと読出しのフローを説明するためのタイムチャート図である。ここでは、１つの検査ストライプ２２の測定データの処理について説明する。時刻ｔ１でマスクブランク１０１を載置したＸＹθテーブル１０２の走査を開始する。時刻ｔ２でセンサ３０５の１列目の受光素子が検査ストライプ２２に差し掛かると、ＸＹθテーブル１０２位置とセンサ３０５で捉える画像との位置関係を記憶すると同時に検査画像データの取り込みを開始し、以後メモリ３０７にデータを順次格納する。時刻ｔ３でセンサ１０５の１列目の受光素子が検査ストライプ２２に差し掛かると、ＸＹθテーブル１０２位置とセンサ１０５で捉える画像との位置関係を記憶すると同時に検査画像データの取り込みを開始し、以後メモリ１０７にデータを順次格納する。時刻ｔ４でセンサ３０５による検査画像データの取り込みを終了し、時刻ｔ５でセンサ１０５による検査画像データの取り込みを終了する。時刻ｔ６ではマスクブランク１０１の走査を終了し、次の検査ストライプへの移行に備える。
【００３２】
ここで、時刻ｔ３から時刻ｔ５の間では、センサ１０５で捉える検査画像データをメモリ１０７に取り込むと同時に、メモリ３０７から、先に記録してあるセンサ３０５で撮像された測定データを順次読み出して、マスクブランク１０１上の同一箇所における検査画像データの比較を行なう。両画像は異符号のデフォーカス状態で収集されたデータなので、もし、位相欠陥が存在すれば図４、図５に示したように欠陥部の検査画像強度は一方が暗い信号、他方が明るい信号となる。
【００３３】
そこで、比較回路１０８は、メモリ１０７，３０７からセンサ１０５，３０５で撮像されたそれぞれの測定データ（第１と第２の光学画像）を順次読み出し、時間差を持って撮像されたマスクブランク１０１上の同一位置の画像同士を比較する。まず、アライメント処理部１７２は、同一位置の画像同士の位置合わせ（アライメント）を行う。ここでは、画素単位で合わせた後サブ画素単位でさらに合わせると好適である。例えば、最小２乗法を用いてアライメントを行う。
【００３４】
次に、差分演算部１７４が、画素毎に、両画像の差分を演算する。言い換えれば、同じ位置の画素同士について、差分（差分の絶対値）を演算する。判定部１７６は、画素毎に、差分（差信号強度）が閾値を超えた場合に欠陥と判定する。これにより、位相欠陥を検出したことになる。以上のようにして、判定部１７６は、異なるデフォーカス量で撮像されたマスクブランク１０１表面の同じ位置での２つの光学画像を用いて、マスクブランク１０１の欠陥の有無を判定する。判定結果は、記憶装置１０９に記憶される。そして、モニタ１１８に表示される。或いは、プリンタ１１９によって紙媒体に出力されてもよい。
【００３５】
図９は、実施の形態１におけるマスク検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。まず、Ｓ（ステップ）１０１において、マスクブランク上の検査すべき領域において最初の検査ストライプを指定する。
【００３６】
その後、Ｓ１０２において、マスクブランク１０１を載置したステージ（ＸＹθテーブル１０２）の連続移動を開始し、検査画像の取り込みを開始する。
【００３７】
Ｓ１０３において、センサ３０５の受光素子が検査ストライプ２２の領域に入ったら、ＤＵＶ光による検査画像データを取り込むと同時に、検査画像のメモリ３０７への取り込みを行なう。
【００３８】
Ｓ１０４において、マスクブランク１０１の継続的走査によりセンサ１０５の受光素子が検査ストライプ２２の領域に入ったら、検査画像データを取り込むと同時に、検査画像のメモリ１０７への取り込みを行なう。更に、メモリ３０７から、センサ３０５で収集した検査画像を順次読み出す。
【００３９】
Ｓ１０５において、マスクブランク１０１上の同一領域における対応する画素ごとに差画像を演算する。
【００４０】
Ｓ１０６において、差画像の強度と予め指定した閾値とを比較し、差画像の強度が閾値を超えた画素が存在する場合は位相欠陥が存在すると判断する。
【００４１】
Ｓ１０７において、位相欠陥と判断されたら必要に応じて欠陥情報の表示や記録を行なう。複数の画素にわたって閾値を超える場合は、欠陥のサイズや輪郭を把握できる。差画像を演算する際に、センサ３０５で収集した検査画像とセンサ１０５で収集した検査画像との強度の大小関係から、欠陥部の凹凸の判断も可能である。
【００４２】
Ｓ１０８において、１つのストライプ上での処理がすべて終了したかを判断し、未終了であればＳ１０３に戻り検査を継続する。１つのストライプ上での処理がすべて終了したらＳ１０９に進む。
【００４３】
Ｓ１０９において、マスクブランク１０１上の検査領域全ての欠陥検査が終了したかを判定する。未終了の場合はＳ１１０へ進む。
【００４４】
Ｓ１１０において、新たな検査ストライプを指定して、マスクブランク１０１を次のストライプのスタート位置に位置決めし、ステップＳ１０２に戻る。
【００４５】
以上のようにして、Ｓ１０２からＳ１１０を繰り返し、マスク上の所定領域のすべてのストライプ上の処理が終了した時点で、欠陥検査を終了する。
【００４６】
ここで、実施の形態１では、マスクブランク１０１の位相欠陥検査の手法を示したが、これに限るものではない。吸収体が部分的に形成されたＥＵＶマスクにおいても、吸収体パターンが除去されて多層膜反射面が露出している領域で同様の位相欠陥検査が可能である。
【００４７】
また、検査光の波長を１９９ｎｍとした例を示したが、この波長領域に限られることなく、異なるデフォーカス状態での検査画像の差画像を演算して、位相欠陥検出信号を強調して検査を行なうことができる。
【００４８】
また、検出された位相欠陥の座標は、適宜マスクブランク１０１に設けたマークや、吸収体付きＥＵＶマスクの場合は所定の吸収体パターンの位置を基準として定めることができる。
【００４９】
また、実施の形態１では、異なるデフォーカス量で撮像されたマスクブランク１０１表面の同じ位置での２つの光学画像を用いたが、これに限るものではない。一方の画像についてはフォーカスされた画像でもよい。すなわち、一方の画像についてはデフォーカス量が０でもよい。また、２つの画像のデフォーカス量は異符号に限るものではなく、場合によっては同符号であっても良い。同符号であっても欠陥の無い位置と比較して２つの画像の画素値の差が大きくなるように設定すればよい。
【００５０】
また、実施の形態１では、スリット板１２３により、２つの照明光に分けてからマスクブランク１０１を照明したが、これに限るものではない。１つの照明光をマスクブランク１０１に照射して、ビームスプリッタを用いてマスクブランク１０１からの反射光を途中で分岐してもよい。そして、分岐された２つの光束を異なるデフォーカス量のデフォーカス位置で撮像してもよい。分岐することで光量が１／２となってしまうが、分岐されても検査可能な程度に照明光の光量自体を大きくすればよい。分岐することで同時期に同じ位置の画像を取得できる。
【００５１】
以上のように、実施の形態１によれば、ＤＵＶ光を検査光とするマスクパターン欠陥検査装置を用いて位相欠陥の検出信号を強調することができ、マスクあるいはマスクブランク上に残存する位相欠陥を感度良く検出することができる効果がある。よって、吸収体パターンを被着させる前のマスクブランク１０１の段階で位相欠陥を検出できる。さらに、照明光にＤＵＶ光を用いるため、ＥＵＶ光を用いる場合に比べて検査光学系の取り扱いが簡易になる。
【００５２】
実施の形態２．
実施の形態１では、マスクブランク１０１の欠陥を検査する検査装置およびその検査手法について説明したが、実施の形態２では、さらに進んで、ＥＵＶマスクを製造するためのパターン描画を加えた構成について説明する。
【００５３】
図１０は、実施の形態２における欠陥位置と吸収体パターンとの位置関係の一例を示す図である。図１０（ａ）に示すように、吸収体パターンＡＢＳがマスクブランク上に残存する位相欠陥ＰＤを覆い隠すように、吸収体パターンが配置されれば、位相欠陥ＰＤがウェハに転写されずに済む。また、マスクブランク上の欠陥ＰＤが単独では転写に影響を与えないような小さなものである場合、その近傍に吸収体パターンが存在しなければ、投影露光されるパターンの寸法変動の要因にはならない。そのため、例えば図１０（ｂ）に示すように、欠陥ＰＤが微細な場合に限り、多層膜表面３１上に形成する吸収体パターンＡＢＳを位相欠陥ＰＤから充分に離すように吸収体パターンの位置決めを行なえばよい。
【００５４】
図１１は、実施の形態２におけるマスク製造装置の構成を示す概念図である。図１１において、実施の形態２におけるマスク製造装置５００は、検査部３００と描画部４００とを備えている。検査部３００の構成は図１で示したマスク検査装置１００と同様である。また、その検査手法も実施の形態１と同様である。また、以下、特に説明しない内容は実施の形態１と同様である。まず、検査部３００でマスクブランク１０１の欠陥検査が行われる。検査手法は実施の形態１と同様である。そして、検査されたマスクブランク１０１には、既に形成されている多層膜（及びキャッピング層）上に吸収体膜を形成し、その上に電子ビームで露光可能なレジストを塗布しておく。
【００５５】
図１２は、実施の形態２におけるマスク製造装置内の描画部の構成を示す概念図である。図１２において、描画部４００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例である。ここでは、特に、可変成形型の電子ビーム描画装置の一例を示している。描画部４００は、描画処理部４５０、制御部４６０を備えている。そして、描画部４００は、電子ビーム２００を用いて、多層膜（キャッピング層）上に吸収体膜が形成され、さらにその上にレジストが塗布されたマスクブランク１０１に所望するパターンを描画する。
【００５６】
描画処理部４５０は、電子鏡筒４０２と描画室４０３を有している。電子鏡筒４０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８が配置されている。また、描画室４０３内には、移動可能に配置されたＸＹステージ４０５が配置されている。パターンを描画する際には、ＸＹステージ４０５上に複数の支持ピン４０６（保持部の一例）が昇降可能に配置され、支持ピン４０６上に描画対象となるマスクブランク１０１が載置される。
【００５７】
制御部４６０は、計算機ユニット４１０、制御回路４６２、及び磁気ディスク装置等の記憶装置４４０，４４２を有している。計算機ユニット４１０、制御回路４６２、及び磁気ディスク装置等の記憶装置４４０，４４２は、図示しないバスを介して互いに接続されている。
【００５８】
制御回路４６２は、描画データ処理部７６によって制御され、制御回路４６２は、描画処理部４５０内の各機器を制御および駆動させる。
【００５９】
制御計算機ユニット４１０内には、欠陥座標・サイズ取得部６２、部分パターンデータ／ずらし量および方向演算部６４、描画データ処理部、及びメモリ７８が配置される。欠陥座標・サイズ取得部６２、部分パターンデータ／ずらし量および方向演算部６４、及び描画データ処理部７６の各機能は、コンピュータを実行させるプログラム等のソフトウェアで構成しても構わない。或いは、電気機器若しくは電子機器等のハードウェアで構成しても構わない。或いは、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせで構成しても構わない。或いは、ファームウェアとハードウェアの組み合わせで構成しても構わない。欠陥座標・サイズ取得部６２、部分パターンデータ／ずらし量および方向演算部６４、及び描画データ処理部７６の各機能で処理される入力情報および演算処理情報はその都度メモリ７８に記憶される。
【００６０】
まず、検査部３００で検査された結果得られた欠陥位置とサイズは、記憶装置４４０に格納される。例えば、描画されるマスクブランク１０１に識別子（ＩＤ）を設定し、ＩＤに対応するように格納すればよい。欠陥位置を示す座標は、マスクブランク１０１上に予め設けられている段差パターンなどのマークを基準として利用すればよく、これにより、欠陥の位置座標を正確に把握することができる。例えば、欠陥位置は、マークの位置の座標を基準にした欠陥の中央部位置の座標（ｘ，ｙ）で示される。また、欠陥サイズは、欠陥位置座標を中心として欠陥の最大外形まで広げた円の直径（Ｄ）で示されると好適である。また、レイアウトパターンデータとなる描画データが外部から入力され、記憶装置４４２に格納される。
【００６１】
まず、欠陥座標・サイズ取得部６２は、記憶装置４４０に格納された欠陥位置とサイズを参照し、マスクブランク１０１の欠陥の位置を示す欠陥位置情報と、欠陥のサイズを示す欠陥サイズ情報を読み出す。
【００６２】
次に、部分パターンデータ／ずらし量および方向演算部６４は、記憶装置４４２に格納された描画データのうちの少なくとも欠陥が含まれる領域分の部分パターンデータを入力する。また、部分パターンデータ／ずらし量および方向演算部６４は、同時に、吸収体パターンの下に欠陥が隠れるように、パターンレイアウトをずらしたずらし量およびずらし方向を演算する。
【００６３】
図１３は、実施の形態２における欠陥が存在するＥＵＶマスクの一例を示す上面概念図である。図１４は、図１３のＥＵＶマスクの断面を示す断面概念図である。ＥＵＶマスクは、ガラス基板５１０上に２．９ｎｍの膜厚のモリブデン（Ｍｏ）と４．１ｎｍの膜厚のシリコン（Ｓｉ）が交互に例えば４０層積層された多層膜５１２がガラス基板５１０表面全面に形成されている。そして、多層膜５１２上の全面にルテニウム（Ｒｕ）等のキャップ膜５１４が形成される。そして、ＥＵＶ光を反射する領域では、かかるキャップ膜５１４が露出している。一方、ＥＵＶ光を反射しない領域では、キャップ膜５１４上にＥＵＶ光を吸収する吸収体膜５１６と反射防止膜５１８が順に形成されている。ここで、図１３（ａ）及び図１４（ａ）に示すように吸収体膜５１６が存在しない領域５４２内に多層膜５１２の欠陥５４０が存在すると上述したように反射されるＥＵＶ光の位相がずれてしまう。その結果、製造されたＥＵＶマスクで半導体ウェハ上にパターンを転写するとパターンの位置がずれてしまうことになる。そのため、実施の形態２では、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）に示すように、パターニング後に、欠陥５４０の位置が、吸収体膜５１６が存在する領域５４４内にくるように図１３（ａ）及び図１４（ａ）に示す位置からパターンレイアウトをずらした描画を行う。言い換えれば、レジスト膜が塗布されたＥＵＶマスクブランク１０１に描画部４００で描画し、レジストを現像し、現像後に残ったレジスト膜で形成されるレジストパターンをマスクとして反射防止膜５１８と吸収体膜５１６とをエッチングし、残ったレジスト膜をアッシングで除去することでＥＵＶマスクブランク１０１のパターニングが行なわれる。かかるパターニングによってＥＵＶマスクが製造される。そして、かかるパターニング後に、欠陥５４０の位置が、吸収体膜５１６が存在する領域５４４内にくるように描画部４００で描画する際にパターンレイアウトをずらす。
【００６４】
図１５は、実施の形態２における欠陥が存在するマスクブランクにパターンを描画する場合の一例を示す概念図である。マスクブランク１０１には、ＡＬＮ−マーク５２，５４が形成されている。検査部３００は、マスクブランク１０１上の欠陥５４０の有無を検査し、かかるＡＬＮ−マーク５２，５４を基準にして欠陥位置および欠陥サイズを測定する。その結果、描画前に事前にＡＬＮ−マーク５２，５４の位置を基準にした欠陥位置および欠陥サイズの情報を取得できる。
【００６５】
例えば、図１５の例では、マスクブランク１０１の描画領域５０の一部の部分領域５６内に欠陥５４０が存在する場合を示している。そのままのパターンレイアウトで描画すると吸収体膜５１６が存在しない領域５４２に欠陥５４０が位置しているため位相欠陥を引き起こす。これに対して、実施の形態２では、部分領域５６が部分領域５８になるようにパターンレイアウトをずらすことで、吸収体膜５１６が存在する領域５４４に欠陥５４０が位置するように描画用のパターンデータを補正する。
【００６６】
上述したずらし量およびずらし方向を演算する処理と並列処理にて、描画データ処理部７６は、記憶装置４４２から描画データを読み出し、複数段のデータ変換処理を行って、装置固有のフォーマットとなるショットデータを生成する。或いは、並列処理でなく、直列の順序で処理しても構わない。処理の順序はどちらが先でも構わない。
【００６７】
そして、生成されたショットデータと演算されたずらし量およびずらし方向の情報は制御回路４６２に出力される。そして、制御回路４６２によって制御された描画処理部４５０は、欠陥有と判定された位置がＥＵＶ露光を行う場合にＥＵＶ光の反射面からはずれるように、電子ビーム２００を用いて、吸収体膜とレジストといった他の膜が多層膜（キャッピング層）上にさらに形成されたマスクブランク１０１にパターンを描画する。具体的には、以下の動作を行なう。照射部の一例となる電子銃２０１から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。その結果、電子ビーム２００は成形される。このように、電子ビーム２００は可変成形される。また、制御回路４６２は、各ショットデータの位置を演算されたずらし方向に演算されたずらし量だけずらすように補正する。これにより、偏向器２０８により偏向される偏向量が演算されたずらし方向に演算されたずらし量だけ補正されることになる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器２０８により偏向される。その結果、例えば連続移動するＸＹステージ４０５上のマスクブランク１０１の補正された位置に照射される。
【００６８】
以上のようにして、欠陥が吸収体パターンに隠れるように、マスクブランクの上に吸収体パターンを形成する。得られた反射型露光マスクは、吸収体パターンの下に欠陥が隠れているため、例えばホールパターンの半導体基板への露光投影には全く支障がない。
【００６９】
或いは、部分パターンデータ／ずらし量および方向演算部６４は、マスクブランク上の欠陥ＰＤが単独では転写に影響を与えないような小さなものである場合、吸収体パターンが位相欠陥から充分に離れるように、パターンレイアウトをずらしたずらし量およびずらし方向を演算する。かかるずらし量およびずらし方向を用いることで、得られた反射型露光マスクでは、吸収体パターンの近傍には位相欠陥ＰＤが存在しないので、吸収体パターンＡＢＳの半導体基板への露光投影に支障をきたすこと無く、パターン転写を行なうことができる。
【００７０】
以上のように実施の形態２によれば、位相欠陥の位置を特定でき、半導体集積回路を定義するための吸収体パターンとマスクブランクの位相欠陥との位置関係を調整することができる。その結果、位相欠陥を有するマスクブランクを良品として使用できる頻度が増大してマスクブランクの歩留まりを大幅に向上させ、製造する反射型マスクのコスト低減に寄与することができる。
【００７１】
ここで、実施の形態２では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明したが、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いても構わない。
【００７２】
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。例えば、実施の形態２において描画部４００内でずらし量およびずらし方向を演算したがこれに限るものではない。ユーザによって演算されたずらし量およびずらし方向の情報を入力してもよい。或いは、描画データ自体がユーザによって演算されたずらし量およびずらし方向で補正されたものを描画部４００が入力してもよい。
【００７３】
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、マスク検査装置１００、マスク製造装置５００、検査部３００、及び描画部４００を制御する制御部構成については、詳細な記載を省略したが、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。
【００７４】
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荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７５】
２ デバイスパターンエリア
１０，１３ 光束
１１，１２，２１ 領域
１４，１５ 像
１７，１８ 結像点
２２ 検査ストライプ
２３ 矢印
５０ 描画領域
５２，５４ ＡＬＮ−マーク
５６，５８ 部分領域
６２ 欠陥座標・サイズ取得部
６４ 部分パターンデータ／ずらし量および方向演算部
７６ 描画データ処理部
７８ メモリ
１００ マスク検査装置
１０１ マスクブランク
１０２ ＸＹθテーブル
１０３ 光源
１０４ 対物レンズ
１０５，３０５ センサ
１０６，３０６センサ回路
１０７，３０７ メモリ
１０８ 比較回路
１１０ 制御計算機
１０９ 記憶装置
１１１ テーブル制御回路
１１８ モニタ
１１９ プリンタ
１２２，１２４ レンズ
１２３ スリット板
１２６ ビームスプリッタ
１２８ 反射ミラー
１３２，３３２ レンズ
１７２ アライメント処理部
１７４ 差分演算部
１７６ 判定部
１２０ バス
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 第１のアパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５，２０８ 偏向器
２０６ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
３００ 検査部
３０１ ＥＵＶ用マスク
４００ 描画部
４０２ 電子鏡筒
４０３ 描画室
４０５ ＸＹステージ
４０６ 支持ピン
４４０，４４２ 記憶装置
４１０ 計算機ユニット
４５０ 描画処理部
４６０ 制御部
４６２ 制御回路
５００ マスク製造装置
５１０ ガラス基板
５１２ 多層膜
５１４ キャップ膜
５１６ 吸収体膜
５１８ 反射防止膜
５４０ 欠陥
５４２，５４４ 領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を反射する多層膜が形成されたマスクブランクの表面に照明光を照明する照明光学系と、
前記マスクブランク表面から反射された同じ位置の像について、異なるデフォーカス量でデフォーカスさせた位置で撮像する第１と第２のセンサと、
異なるデフォーカス量で撮像された前記マスクブランク表面の同じ位置での第１と第２の光学画像を用いて、前記マスクブランクの欠陥の有無を判定する判定部と、
を備えたことを特徴とするマスク検査装置。
【請求項２】
画素毎に、前記第１と第２の光学画像の差分を演算する差分演算部をさらに備え、
前記判定部は、画素毎に、前記差分が閾値を超えた場合に欠陥と判定することを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置。
【請求項３】
前記第１のセンサは、前記第１の光学画像を前記第１の光学画像の結像点の前側で撮像し、
前記第２のセンサは、前記第２の光学画像を前記第２の光学画像の結像点の後側で撮像することを特徴とする請求項１又は２記載のマスク検査装置。
【請求項４】
前記照明光として、波長が１８０〜２１０ｎｍの深紫外（ＤＵＶ：Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を用いることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のマスク検査装置。
【請求項５】
極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を反射する多層膜が形成されたマスクブランクの表面に照明光を照明する照明光学系と、
前記マスクブランク表面から反射された同じ位置の像について、異なるデフォーカス量でデフォーカスさせた位置で撮像する第１と第２のセンサと、
異なるデフォーカス量で撮像された前記マスクブランク表面の同じ位置での第１と第２の光学画像を用いて、前記マスクブランクの欠陥の有無を判定する判定部と、
欠陥有と判定された位置がＥＵＶ露光を行う場合に前記ＥＵＶ光の反射面からはずれるように、荷電粒子ビームを用いて、他の膜がさらに形成された前記マスクブランクにパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする露光用マスク製造装置。
【請求項１】
極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を反射する多層膜が形成されたマスクブランクの表面に照明光を照明する照明光学系と、
前記マスクブランク表面から反射された同じ位置の像について、異なるデフォーカス量でデフォーカスさせた位置で撮像する第１と第２のセンサと、
異なるデフォーカス量で撮像された前記マスクブランク表面の同じ位置での第１と第２の光学画像を用いて、前記マスクブランクの欠陥の有無を判定する判定部と、
を備えたことを特徴とするマスク検査装置。
【請求項２】
画素毎に、前記第１と第２の光学画像の差分を演算する差分演算部をさらに備え、
前記判定部は、画素毎に、前記差分が閾値を超えた場合に欠陥と判定することを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置。
【請求項３】
前記第１のセンサは、前記第１の光学画像を前記第１の光学画像の結像点の前側で撮像し、
前記第２のセンサは、前記第２の光学画像を前記第２の光学画像の結像点の後側で撮像することを特徴とする請求項１又は２記載のマスク検査装置。
【請求項４】
前記照明光として、波長が１８０〜２１０ｎｍの深紫外（ＤＵＶ：Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を用いることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のマスク検査装置。
【請求項５】
極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を反射する多層膜が形成されたマスクブランクの表面に照明光を照明する照明光学系と、
前記マスクブランク表面から反射された同じ位置の像について、異なるデフォーカス量でデフォーカスさせた位置で撮像する第１と第２のセンサと、
異なるデフォーカス量で撮像された前記マスクブランク表面の同じ位置での第１と第２の光学画像を用いて、前記マスクブランクの欠陥の有無を判定する判定部と、
欠陥有と判定された位置がＥＵＶ露光を行う場合に前記ＥＵＶ光の反射面からはずれるように、荷電粒子ビームを用いて、他の膜がさらに形成された前記マスクブランクにパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする露光用マスク製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−５９９８４（Ｐ２０１２−５９９８４Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０２８３２（Ｐ２０１０−２０２８３２）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
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