JP2004040038A

JP2004040038A - マスクの洗浄方法

Info

Publication number: JP2004040038A
Application number: JP2002198643A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Hane; 羽根　博樹; Shinji Omori; 大森　真二
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】マスクの汚染を簡便で確実に検出し、それに応じてマスクを洗浄する方法を提供する。
【解決手段】本方法では、ステップＳ_１で、異物欠陥転写性の実験、又はシミュレーションにより臨界サイズを決定する。ステップＳ_２で、露光領域外の小区画領域をマスク面上に設定し、次いで小区画領域をｍ個のモニター用微小領域に分割する。ステップＳ_３で、マスクを所定時間ｔの間露光装置のカラム内に滞在させ、次いでｍ個のモニター用微小領域内の異物の有無を観察し、臨界サイズ以上の異物が存在するモニター用微小領域の個数ｘを求める。ステップＳ_４で、異物が存在するモニター用微小領域の個数ｘよりマスクの欠陥発生確率ｐを求める。ステップＳ_５で、製品歩留りを所定値以下にする確率ｐの閾値ｐ_ｃに対するＴ_ｃを求め、Ｔ_ｃ＝Ｔとして洗浄周期Ｔを設定する。ステップＳ_６で、洗浄周期Ｔでマスクを洗浄する。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクの洗浄方法に関し、更に詳細には、マスクの汚染を検査した後、その検査結果に基づいてマスクを洗浄する従来のマスクの洗浄方法に代えて、ＴＡＴが短く、簡便で確実なやり方でマスクの洗浄周期を設定し、その洗浄周期に従って、マスクを洗浄するようにしたマスクの洗浄方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の評価の一つは、半導体装置にどれだけ多くの回路が集積されているかという集積度の疎密であって、それは基板上に形成する回路パターンサイズの大小に大きく左右される。
そこで、半導体装置の高集積化、回路パターンの微細化等の要求に応じるために、近年、半導体集積回路の製造技術は目覚ましく発展している。
半導体集積回路の製造技術に関連して、ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置の製造工程の一つに、半導体基板上に微細な回路パターンを形成するリソグラフィ工程がある。リソグラフィ工程では、従来、紫外光を用いたフォトリソグラフィー法の適用が一般的であった。
【０００３】
ところで、回路パターンの微細化がより一層進むにつれて、光の解像限界が懸念され始め、電子線やイオンビームなどの荷電粒子ビームやＸ線を用いた解像度のより高いリソグラフィ技術が注目されている。
例えば荷電粒子ビームを用いた露光技術は、ビーム径をｎｍオーダーにまで絞ることにより、１００ｎｍ以下の微細パターンを容易に形成できる点に大きな特徴がある。なかでも電子線描画技術は、古くから実用化されている。
【０００４】
しかし、このような極めて細く絞った電子線を走査しながら描画する、いわゆる電子線等による直接描画法では、大面積に描画したり、或いは大きなパターンを形成したりするには膨大な時間が必要になること、つまりスループットが低くなること、即ち単位時間当たりの処理量が低くなることが問題であった。
そのため、半導体集積回路の製造では、依然として紫外光を光源としたフォトリソグラフィー法がリソグラフィ方法の主流として用いられ、電子線直接描画法はフォトリソグラフィー用レチクル（マスク）の製造や、デザインルールが厳しくフォトリソグラフィー法では対応できない次世代の試験的なデバイス試作などの限定的分野でのみ使用されているに過ぎなかった。
【０００５】
このような低いスループットを解決するために、従来のようにガウシアンの形状をした電子ビームで直接描画するのではなく、電子光学系を介して可変成形した電子ビームを用いて所定のパターンを基板上に直接描画する方法が１９８０年代に出現した。
また、いわゆるブロック露光やセルプロジェクション方式と呼ばれる方法により部分一括パターンを縮小してウエハ基板上に描画するリソグラフィ技術が１９９０年代に出現した（サイエンスフォーラムより１９９４年１１月刊の「ＵＬＳＩリソグラフィ技術の革新」Ｐ１７７、及び、図５等参照）。
これらの技術進歩により、電子線直接描画のスループットは飛躍的に向上している。
【０００６】
更には、ルーセント・テクノロジー等が開発しているＳＣＡＬＰＥＬ（ｗｗｗ．ｌｕｃｅｎｔ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｅｓｓ／９９＃２＃５．ｈｔｍｌ等参照）や、ＩＢＭがニコン（株）と共同で開発しているＰＲＥＶＡＩＬ（”Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ　ｗｉｔｈ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ａｘｉｓ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｌｅｎｓｅｓ　：　Ａ　Ｈｉｇｈ−Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ　Ａｐｐｒｏａｃｈ　ｔｏ“Ｓｕｂｏｐｔｉｃａｌ”　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ　”Ｈａｎｓ　Ｃ　ＰＦＥＩＦＥＥＲ；ＪＪＡＰ　Ｖｏｌ．３４　（１９９５）ｐｐ．６６５８−６６６２参照）等の電子線縮小描画法（電子線リソグラフィー）は、更にスループットを大きくできると考えられている。
【０００７】
しかし、これらの電子線縮小描画法は、電子ビームを所望通り収束させてシャープな像を作り出すために、電子ビームのエネルギーを高くすることが必要である。そのため、上述の部分ブロック露光やセルプロジェクション方式での電子線のエネルギーは５０ｋｅＶが一般的であったのが、電子線縮小描画法では電子ビームのエネルギーは１００ｋｅＶという高いエネルギーである。
この様な高エネルギーでは、電子線光学系を制御するための機構も大掛かりになり、描画装置のコストが特段に嵩むという不利な点がある。しかも、高エネルギー電子ビームでは、電子がウエハ上のレジスト膜内でエネルギーを殆ど放出しないままレジスト膜を通過してしまうので、電子数当たりのレジスト感度が小さくなる。
【０００８】
このため、レジストの感度が同じである限り、電子ビームのエネルギーが高いほど、必要な電子ビーム電流量は大きくなり、電子ビーム内の電子密度は高くなる。ビーム内の電子密度が高くなると、電子ビームの焦点がぼけ、パターン解像度の劣化を引き起こすというジレンマが生じる。
また、電子ビーム電流量が大きくなるほど、レジスト膜下のウエハからレジスト膜への後方散乱の結果、形成されるパターンに歪みをもたらすという近接効果の影響も大きくなる。さらに、電子ビーム電流量が高くなるほど、マスク、レジスト膜、さらにはウエハも加熱され、形成パターンの歪みが拡大される。
従って、上述の電子線縮小描画法には、所要のパターン精度を維持するために電子ビーム電流量を限定する必要がある一方、電子ビーム電流量を限定するとスループットが低下するというトレードオフの関係があった。
【０００９】
そこで、これらの問題を回避するために、低エネルギーの電子ビームによるパターンを形成する露光方法が開発された。低エネルギーの電子ビームによる露光方法の開発は、低エネルギーの電子ビームでは近接効果が実質的に減少することを報告している内海氏の論文：”Ｌｏｗ　ｖｏｌｔａｇｅ　ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｂｅａｍ　ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ”　（Ｊ　Ｖａｃ．　Ｓｃｉ　ＴｅｃｈＢ　１０　（６　），１１　月／１２　月　３０９４−３０９８　）に主として基づいている。
そして、この論文の理論をもとに、ソニー（株）、（株）ＬＥＥＰＬ、及び東京精密（株）により内海氏の特許公報第２９５１９４７号に開示されている技術を利用して、低エネルギーの電子ビームを用いた新しいリソグラフィ技術であるＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｅ−ｂｅａｍ　Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ　Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：ｗｗｗ．ｌｅｅｐｌ．ｃｏｍ　や日刊工業新聞／２０００年１２月４　日の発表資料等参照）が開発されつつある。
【００１０】
ＬＥＥＰＬでは、電子ビームのエネルギーは約１〜４ｋｅＶ、好適には約２ｋｅＶである。
また、ＬＥＥＰＬでは、マスクのパターンはウエハ上のパターンと等倍の所謂等倍近接露光を用いるので、マスクはレジスト膜で被覆されたウエハから上方約５０μｍというウエハに極めて近接した位置に配置されており。また、例えば１００ｎｍ以下の極微細パターンを形成するためには、マスクにも同じく１００ｎｍ以下の極微細パターンを形成する必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＬＥＥＰＬに代表される近接等倍露光方式では、上述のように、マスクがウエハから約５０μｍの位置に近接して配置されるために、パターン描画時にウエハ上のレジスト膜から発生したパーティクル状の炭素系汚染物質が、マスクに付着する確率がウエハから離隔して配置するマスクに比べて高い。
そして、半導体装置の製造用原版となるこれらマスクにパーティクルが付着してマスク欠陥を形成すると、マスク欠陥は、このマスクを用いてパターニングされた全ての半導体装置に欠陥となって転写される。半導体装置に転写された欠陥が、半導体装置の性能に影響を与えるような欠陥として存在すると、その半導体装置は不良品となる。
そのため、通常は、製造用原版となるマスクは、全て、炭素系汚染物質等の異物がマスク欠陥として付着していないかどうか検査することが必要である。
【００１２】
また、半導体装置の微細化が進むにつれ、問題となる欠陥の大きさも微細なものになってきている。特に、上述のＬＥＥＰＬ等に代表される電子線等倍露光やＸ線等倍露光では、マスクのパターンサイズは半導体装置のパターンサイズと同じであるから、例えばパターンサイズと同じ１００ｎｍ以下の欠陥も問題になる。
このような微小異物に起因する欠陥を光学的な手法で検査することは技術的に難しいために、例えばＳＥＭ、ＦＩＢなどの荷電粒子線を用いた方法でマスクの欠陥検査を行うことが必要になってくる。
【００１３】
荷電粒子線を用いた検査は、光学的手法による検査と比較して、検査時間が長時間になる。その理由は、荷電粒子線を用いた検査は、荷電粒子（ＳＥＭの場合は電子）をプローブに用いて検査するために、検査対象となるマスクを真空中で検査することが必要になり、マスクを収容する検査装置の検査室の真空引きに時間がかかること、及び、ＳＥＭのような走査方式であれば、微小欠陥を検査するためには、電子ビームなどのプローブビームを細く絞って走査する必要があることである。
【００１４】
特に、分解能を上げるために倍率を上げると、一回のスキャン領域（以下、ショットと記す）が小さくなるために、同じ観察面積に対し、倍率の２乗に反比例してショット数が増え、スループットが低くなる。この結果、マスク検査ＴＡＴ増大により、半導体装置の製造コストが上昇する。
これでは、半導体装置の製造に際し、電子線等倍露光法を適用してパターンを形成することは経済的に問題であって、実用化が難しい。
【００１５】
従って、電子線等倍露光法によるパターンの形成を実用化するためには、マスクの汚染を簡便で確実に検査し、次いでマスクから汚染物を洗浄除去することが重要であるものの、欠陥の発生を恐れてマスクを無闇に短い洗浄周期で洗浄することは、露光作業の生産性を阻害する一つの要因になる。
そこで、本発明の目的は、マスクの汚染を簡便で確実に検出し、それに応じてマスクを洗浄する方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者は、以下に説明するように、マスク汚染のメカニズムを研究し、それに対応するマスクの洗浄周期の確立を図ることを目指した。
ここで、簡単に、描画時にウエハ上のレジスト膜からパーティクル状の炭素系汚染物質が発生し、マスクに付着するメカニズムについて説明する。
真空蒸着法の一種に電子ビーム蒸着法がある。電子ビーム蒸着法は、真空中で試料ターゲットに例えば１０ｋｅＶ程度の高エネルギーの電子ビームを照射し、試料ターゲットを加熱し、試料ターゲットの分子を気化させて被蒸着物に蒸着させる方法である。
ＬＥＥＰＬの好適な加速エネルギーは２ｋｅＶであるが、ＬＥＥＰＬでも、電子ビーム蒸着法と同様に、パターン描画時、ウエハ上のレジスト膜の構成分子が加熱されて気化し、低分子量の炭素化合物になり、パーティクル状や或いは層状の汚染物としてマスクのウエハ側の面に付着する。
【００１７】
従って、汚染物のマスク面への付着の有無、及び汚染物の付着量を検出することが重要である。
ところで　マスクに付着する汚染物には、図４に示すように、２種類の汚染物がある。第１の汚染物は、レジスト膜等から発生する汚染物であり、第２の汚染物は露光装置（描画装置）自体に起因する汚染物である。
【００１８】
第１の汚染物の堆積は、経験的及び実験的にいって、マスクの描画時間に略比例すると結論できるでの、長時間のマスクの描画テストを描画装置を使って実際に行うことにより、致命的な量の汚染物がマスク面に付着する時間を容易に把握することができる。
一方、第２の汚染物は、描画装置（露光装置）のカラムの接続部等に使われている真空保持用グリースや、装置立ち上げ時の洗浄でも除去されずに残留したカラム内の異物、例えば有機物、微小金属ゴミ等の汚染物が、マスクに付着する、言うならば降り注ぐイメージでマスクに付着する汚染物である。
【００１９】
本発明者は、マスクの全面異物検査を行うことなく、図４で示した、所謂降り注ぐ異物による欠陥の発生確率を推定することにより、マスクの洗浄周期を決定することを着想した。
本発明者は、マスク上の小領域での異物観測結果からマスクの洗浄周期Ｔを決定するものである。そして、この洗浄周期Ｔは、一般的に、マスク欠陥発生確率と関連する特性時間であって、洗浄周期Ｔを以下の式（６）及び（７）に従って求めることができることを見い出した。
以下に、順次、式（６）を求める過程を説明する。
【００２０】
先ず、マスク上の単位面積（以下、特定領域と言う）に時間ｄｔで、半導体装置に欠陥を発生させるような致命的な大きさの異物が付着する確率をτｄｔとする。
特定領域が、時間ｔの経過する間に使用可能として生き残る、つまり致命的な異物が付着しない確率をＰ（ｔ）とすると、次の式（１）から式（３）が成り立つ。
【００２１】
【数１】

【数２】

【数３】

従って、式（４）が成り立つ。
【数４】

式（４）の解は、式（５）となる。
【数５】

【００２２】
つまり、特定領域が生き残る確率Ｐ（ｔ）は、時間と共に指数関数的に減少する。よって、マスクの露光領域全体（面積Ｓとする）が生き残る確率Ｐ_ｔｏｔ（ｔ）は、式（６）で表示される。
【数６】

【００２３】
Ｐ_ｔｏｔ（ｔ）が基準値（閾値）Ｐｃを下回る時間をＴとすると、式（６）にＰｃ、及びＴを代入して、式（６′）となるので、式（７）によりＴが求まる。
Ｐｃ＝ｅｘｐ〔−ＳτＴ〕　　　　　　　　　　　　式（６′）
【数７】

以上のように、Ｐ_ｔｏｔ（ｔ）が基準値Ｐｃなった時点でマスクを洗浄するということを条件とするならば、式（６）から求められる式（７）を満たす周期Ｔでマスクを洗浄すれば良いことが分かる。
【００２４】
本発明では、マスクの露光領域でなくモニター用の小領域を観察するので、モニター用の小領域の面積ｓに対応した時定数τ（＝τ’　）を求め、モニター用の小領域を観察した結果とτ’　より式（７）を用いてＴを求めることが本発明の基礎となる基本的な原理である。
【００２５】
上記目的を達成するために、本発明に係るマスクの洗浄方法は、リソグラフィ工程で用いるマスクを洗浄してマスクに付着した異物を除去する際に、
マスクの露光領域以外の領域に小区域の監視領域を設定する第１のステップと、
リソグラフィ工程で使用する描画装置のカラム内にマスクを所定時間保持して監視領域への異物の付着の有無を観察し、異物の付着確率を実験的に求める第２のステップと、
実験的に求めた異物の付着確率に基づいて、マスクに付着した異物に起因してリソグラフィ工程で転写パターンに欠陥が発生する欠陥発生確率を求め、欠陥発生確率に基づいてマスクの洗浄周期を決定する第３のステップと
を有し、第３のステップで決定した洗浄周期に従ってマスクを洗浄することを特徴としている。
【００２６】
第２のステップで監視領域への異物の付着の有無はＳＥＭ等で観察する。ＳＥＭ等で微小パーティクル状の異物を検査するので、マスク検査の信頼性が非常に高くなる。
本発明方法で、描画装置のカラムとは、露光ビームを形成する機構を収め、かつマスクを保持するカラム状の室を言う。通常、真空下に維持されている。
【００２７】
本発明方法の好適な実施態様では、第１のステップでは、小区域の監視領域を更に複数個のモニター用微小領域に区画し、
第２のステップでは、マスクに付着した異物が転写パターンに欠陥を生じさせる異物の最小寸法として定義される臨界サイズを決定し、次いで臨界サイズ以上の異物が付着している微小領域の付着領域数を計数して実験的に付着確率を求め、
第３のステップでは、実験的に求めた付着確率から統計学的処理により欠陥発生確率を求める。
【００２８】
本発明方法は、描画方法の方式、描画装置の種類に制約無くそれらで使用されるマスクの洗浄に適用でき、特にＬＥＥＰＬ等で用いるステンシル等倍マスクや、Ｘ線リソグラフィで用いる等倍マスクの洗浄に好適に適用できる。
本発明方法では、洗浄周期Ｔを設定した後は、都度、洗浄周期Ｔを設定する必要はなく、同じ洗浄周期Ｔでマスクを洗浄することにより、転写パターンに生じる欠陥発生確率を所望の値以下にすることができる。
【００２９】
ここで、洗浄周期Ｔを求め、洗浄周期Ｔが到達する毎に、定期的にマスクを洗浄する本発明方法の利点について、図５を参照して説明する。
最初に洗浄周期Ｔを求めておき、洗浄周期Ｔ毎に定期的にマスクを洗浄する本発明方法では、マスクをパターン形成に使用することのできる実質的な時間は、図５（ａ）に示すように、左下がり斜線部分を除いた時間である。図５（ａ）の左下がり斜線部分は洗浄周期Ｔを求めるために要する時間を示す。
一方、マスク露光の所定の経過時間毎にマスクを洗浄する従来のやり方では、マスクをパターン形成に使用することのできる実質的な時間は、図５（ｂ）に示すように、右下がり斜線部分を除いた時間である。図５（ｂ）の右下がり斜線部分はマスクの汚染検査に要する時間を示す。
従って、本発明方法を適用することにより、図５（ｂ）の検査時間（右下がり斜線部分）−図５（ａ）図のＴを求めるための時間（左下がり斜線部分）だけ、マスク露光に使える時間が増大する。
【００３０】
本発明方法は、微小領域をモニターして臨界サイズ以上の異物が付着しているかどうか判断しているので、本発明方法の検査時間が、マスク全面を検査する従来の方法の検査時間に比べて短くなる。
図５では、マスクの全面を汚染検査する従来のやり方の検査時間（図５（ｂ）の右下がり斜線部分）の一回分と図５（ａ）のＴを求めるための時間（左下がり斜線部分）の幅の長短で、本発明方法の検査時間が短いことを図示している。
尚、図５では、洗浄時間は、本発明方法でも従来の方法でも同じ時間を要するので、図示していない。
以上のことから、同じ時間当たりのパターン形成の処理量、つまりスループットは、本発明方法を用いるほうが大きくなる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して、実施形態例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
実施形態例
本実施形態例は、本発明に係るマスクの洗浄方法の実施形態の一例であって、ＬＥＥＰＬに使用するマスクに適用したものである。図１は本実施形態例の方法を適用して洗浄するマスクを使用するＬＥＥＰＬの構成を示す概念図である。
ＬＥＥＰＬシステム１０は、等倍近接露光装置であって、図１に示すように、電子ビームＢを出射する電子銃１２、電子ビームＢを平行なビームにするコンデンサレンズ１４、電子ビームＢの広がりを制限するアパーチャー１６Ａ、Ｂ、対として構成されているメインデフレクターのセット１８、２０、及び電子ビームの微調整を行う対の微調整用デフレクター２２、２４を有する。
【００３２】
メインデフレクターのセット１８、２０は、電子ビームＢが平行なままでラスターまたはベクトル走査モードの何れかで、且つステンシルマスク２６に垂直に入射するように偏向させる機能を有する。
ステンシルマスク２６は、ウエハＷから間隔Ｄだけ（Ｄ＝約５０μｍ）離隔してウエハＷ上に配置される。ステンシルマスク２６の厚みＴは約５００ｎｍである。ここで、ステンシルマスク２６の厚みＡとは、所謂メンブレン部の厚みをいい、メンブレン部を支える梁がある場合は、梁の厚みは例えばマスクの基板となるウエハ厚と等しいと考えられる。
【００３３】
次に、式（７）が本発明方法の基本的原理であるということを前提として、図２を参照し、実際にＬＥＥＰＬで使用するステンシルマスク２６（以下、マスクと言う）の欠陥発生確率からＴを求める具体例を説明する。図２は本実施形態例の方法を実施する際の手順を示すフローチャートである。
第１段階として、露光装置、つまりＬＥＥＰＬ内で生じる異物（パーティクル）がマスク上に付着し、致命的な欠陥になる確率（欠陥発生確率）を求める。ここで、致命的な欠陥とは、それがウエハ上に転写され、製造された半導体装置の性能、動作を阻害してしまう大きさの欠陥を言う。
第２段階として、欠陥発生確率に基づいて、マスクの洗浄周期Ｔを求める。
【００３４】
第１段階では、先ず、マスク上に落下する異物数はマスクの使用時間に比例するとし、マスク上の異物数がゼロの初期状態から、時間ｔの間にマスクの露光領域（面積Ｓ）上に落下する異物数をｎｔとする。
描画装置内からマスク上に落下する異物数がマスクの使用時間に比例するという仮定は、装置トラブルによる突発的な異物の増加などの特殊な場合を除いては、極く自然な仮定である。
【００３５】
ステップＳ_１で、異物欠陥転写性の実験、又はシミュレーションにより臨界サイズを決定する。臨界サイズとは、マスクに付着した異物が転写パターンに欠陥を生じさせる異物の最小寸法である。
致命的な欠陥になる可能性のある臨界サイズ以上の異物の異物全体に対する割合をαとすると、面積Ｓのマスクの露光領域上に落下した異物のうち致命的な異物数Ｎは、Ｎ＝αｎｔである。
マスクの露光領域Ｓを仮想的にＭ個の小領域に分割して考える。任意に取り出したある小領域に致命的な異物が存在しない、即ちその小領域が生き残っている、つまりマスクとして小領域が機能する確率Ｐ_０は、ウエハに関する歩留理論で議論されている様々なモデルに基づいた公式で表現できる（例えば、Ｓ．　Ｍ．　Ｓｚｅ，
ＶＬＳＩ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　２ｎｄ　Ｅｄｉｔｉｏｎ，　Ｃｈａｐ　ｔｅｒ　１４　）。
【００３６】
最も単純なポアソンモデルでは、Ｐ_０は式（８）で表示される。
【数８】

式（８）は、式（６）とは指数の肩の定数が変わっているが、原理的には時間に対して指数関数的に歩留まりが下がるという意味で同じである。
【００３７】
また、シーズモデルでは、式（９）となる。確率Ｐ_０は時間と共に漸近的に０に近づいていく。
【数９】

【００３８】
少なくとも一つの小領域が死んでしまう確率、つまり一つの小領域がマスクとして使用できなくなる確率ｐは、式（１０）で表される。
【数１０】

確率ｐに対する閾値ｐ_ｃを例えばｐ_ｃを０．１とすると、確率ｐがｐ_ｃ以下であるうちに、又はｐ_ｃに到達した時点でマスクの再洗浄を行うことにすれば、異物による歩留低下を所定の値以下に小さくすることができる。ｐ_ｃは、以下の式（１０′）で表される。
ｐ_ｃ＝１−｛Ｐ_０（Ｔ_ｃ）｝^Ｍ　　・・・・・　　式（１０′）
ここで、Ｔ_ｃを洗浄の特性時間と呼ぶ。特性時間Ｔ_ｃが経過する前にマスクを洗浄すれば、製品歩留りを所定の値にできる時間、即ち洗浄周期Ｔである。つまり、洗浄周期Ｔの最大値は特性時間Ｔ_ｃである。
【００３９】
例えば、４０ｍｍ角の露光領域をもつＬＥＥＰＬ用のマスクの場合、これを１００μｍ角の小領域に分割すると、Ｍ＝１６００００となる。
シーズモデルを用いると、式（９）で（αｎＴ_ｃ）／Ｍ＜１であることと、式（１０′）でｐ_ｃ＝０．１であることより、
αｎＴ_ｃ≒０．１　　　　　　　　・・・・・　　式（１１）
となる。
【００４０】
真空下で露光する露光装置、例えばＬＥＥＰＬの場合、マスク搬送時はともかく、露光中の異物落下はきわめて少ないと考えられる。仮に１日に１個の異物が面積Ｓのマスクの露光領域上に落下し、臨界サイズ以上のものの割合を１０％とすると、式（１１）よりＴ_ｃはほぼ１日（２４時間）となる。
つまり、１日１回定期洗浄を行うことにより、異物起因する製品の半導体装置の歩留低下を１０％以下に保つことができる。
洗浄の特性時間Ｔ_ｃを決定するためには、露光領域上で、後述するモニター用微小領域のうち少なくとも一つのモニター用微小領域が死んでしまう確率ｐを求めることが必要である。この確率ｐの値を、露光領域外の小区画領域の異物観察結果から推定する。
【００４１】
そのために、ステップＳ_２で、図３に示すように、露光領域外の小領域をマスク面上に設定し、次いで小領域をｍ個のモニター用微小領域に分割する。
例えば、図３に示すように、露光領域外の小領域をマスク上に配置し、露光領域と同様に、この小領域のメンブレンもｍ個の面積ｓのモニター用微小領域に分割する。例えば、１ｍｍ角の小区画メンブレンを１００μｍ角のモニター用微小領域に分割すると、ｍ＝１００になる。
【００４２】
ステップＳ_３で、マスクを所定時間ｔの間露光装置のカラム内に滞在させ、その後、ｍ個のモニター用微小領域内の異物の有無を観察し、臨界サイズ以上の異物が存在するモニター用微小領域の個数ｘを求める。
次いで、ステップＳ_４で、異物が存在するモニター用微小領域の個数ｘより少なくとも一つのモニター用微小領域が死んでしまう確率ｐを求める。確率ｐを求めるには、先ず、確率ｐの推定値ｐ′を求める。
【００４３】
ｘ個のモニター用微小領域に致命的な異物が存在している確率ｐの推定値ｐ′は、ｐ′＝ｘ／ｍである。ｐ′は確率分布をもち、ｍが充分大きい場合、平均値μ＝ｐ、分散ｏ^２　＝ｐ（１−ｐ）／ｍの正規分布で近似できる（宮川公男、基本統計学）。
例えば、ｍ＝１００、ｘ＝２の場合、区間推定を行うことにより、９５％の確からしさで、０．００６＜ｐ＜０．０７であることを推定することができる。
【００４４】
次いで、ステップＳ_５で、製品歩留りを所定の値以下にする、確率ｐの閾値ｐ_ｃに対するＴ_ｃを求め、Ｔ_ｃ＝Ｔとして洗浄周期Ｔを設定する。
ステップＳ_５では、先ず、歩留モデル式（８）又は（９）のパラメーターＭを決定する。本実施形態例では、安全を見るために、上限の値、例えば０．０７を時間ｔでのｐ（ｔ）として式（１２）を解くことにより、歩留モデルのパラメーターＭを決定する。
【数１１】

例えば、シーズモデルの場合、前述の様にαｎｔを決定することができる。次に、決定したＭをパラメーターとして用いて式（１３）を解けば、特性時間Ｔ_ｃを決定することができる。
【数１２】

次いで、ステップＳ_６で、洗浄周期Ｔでマスクを洗浄する。
【００４５】
以上の本実施形態例の方法により、高精度マスクの半導体装置製造への適応が容易になり、特にステンシル等倍マスクを用いるＬＥＥＰＬ技術や、等倍マスクなどを用いるＸ線リソグラフィなど次世代のリソグラフィ技術を有効に活用することが可能になり、例えば１００ｎｍルール以降の半導体回路形成の量産化に役立ち、半導体産業に貢献することが出来る。
また、等倍近接露光のＬＥＥＰＬ用マスク等の洗浄に好適に適応できる。ＬＥＥＰＬ用マスクは、マスクの作製メーカーだけでなく、半導体メーカーも自前で、しかも短期間でマスクを作成することが可能であり、半導体メーカーが必ずと言っていいほど持っているＳＥＭ等の検査装置を用いて、マスク検査を行うことも可能であり、検査装置も含めたマスク製造装置トータルのコストを抑えることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明方法によれば、小画の監視領域を設け、監視領域への異物の付着を検査することにより、マスク上のパターン形成の欠陥発生率を統計的に推定し、それによりマスクの洗浄周期を決定している。本発明方法を適用することにより、ＴＡＴの短い簡便で確実なやり方でマスクの洗浄周期を設定し、その洗浄周期に従って、マスクを洗浄することができる。
また、ＳＥＭ等で微小パーティクル状の異物の付着を検査するので、マスクの信頼性が高くなる。更には、小画の監視領域のみＳＥＭ等により検査するので、マスク検査のスループットが大きく、かつ一度、洗浄周期を決定すれば、以降のマスク検査を行う必要がないので、低コストでマスクを良好な状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例の方法を適用して洗浄周期を決定するマスクを使用するＬＥＥＰＬの構成を示す概念図である。
【図２】実施形態例の方法を実施する際の手順を示すフローチャートである。
【図３】マスク面にモニタ用微量領域を設定することを説明する模式図である。
【図４】マスク汚染の原因を説明する模式図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明方法及び従来の方法について、それぞれ、洗浄と製品歩留りとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０……ＬＥＥＰＬシステム、１２……電子銃、１４……コンデンサレンズ、１６……アパーチャー、１８、２０……メインデフレクターのセット、２２、２４……微調整用デフレクター、２６……ステンシルマスク。

Claims

リソグラフィ工程で用いるマスクを洗浄してマスクに付着した異物を除去する際に、
前記マスクの露光領域以外の領域に小区域の監視領域を設定する第１のステップと、
リソグラフィ工程で使用する描画装置のカラム内に前記マスクを所定時間保持して前記監視領域への異物の付着の有無を観察し、異物の付着確率を実験的に求める第２のステップと、
実験的に求めた異物の前記付着確率に基づいて、前記マスクに付着した異物に起因してリソグラフィ工程で転写パターンに欠陥が発生する欠陥発生確率を求め、前記欠陥発生確率に基づいてマスクの洗浄周期を決定する第３のステップと
を有し、第３のステップで決定した前記洗浄周期に従ってマスクを洗浄することを特徴とするマスクの洗浄方法。
第１のステップでは、前記小区域の監視領域を更に複数個のモニター用微小領域に区画し、
第２のステップでは、マスクに付着した異物が転写パターンに欠陥を生じさせる異物の最小寸法として定義される臨界サイズを決定し、次いで前記臨界サイズ以上の異物が付着している前記微小領域の付着領域数を計数して実験的に付着確率を求め、
第３のステップでは、実験的に求めた前記付着確率から統計学的処理により前記欠陥発生確率を求めることを特徴とする請求項１に記載のマスクの洗浄周期の決定方法。