JPH0366657B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリソグラフイ装置のマスクの検査装置
に関するものである。より詳細にいえば、本発明
は、半導体装置を製造するためのリソグラフイ装
置に備えられる光学像形成マスクまたはＸ線像形
成マスクの微小な特徴の検査装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造に使用される形式の従来の光
学リソグラフイ装置では、光がマスクを通り、そ
してレジストで被覆されたウエハを照射する。こ
のマスクは光の一定部分を阻止する。このことに
より、あるパターンに作られた光がウエハのレジ
スト層の上に集光して結像する。この光パターン
に対応して、レジスト層に露光されたパターンが
でき、それにより、レジスト層の要求された一定
部分が、半導体装置製造工程において、除去され
る。近年、リソグラフイ装置の進歩により、紫外
線源がＸ線源で置き替えられてきている。Ｘ線は
紫外光線よりも波長が短いので、より小さな特徴
をレジストに書き込むことができる。従来の紫外
光線マスクの特性構造はその寸法が１ミクロン程
度であるが、Ｘ線リソグラフイ装置では１ミクロ
ンの10分の２程度の特徴をウエハの上に書き込む
ことができる。

１個の半導体装置を製造する場合でも、異なる
多くの層が要求される。このおのおのの層に対
し、異なるパターンがウエハ上に露光される。こ
のおのおののパターンに対し、それらに対応した
異なるマスクを使用しなければならない。したが
つて、リソグラフイ装置はマスク取り扱い装置を
有していて、この装置により、おのおののマスク
を放射光源に対して、所定の位置に移動させるこ
とおよび所定の位置から移動させることが繰り返
して行なわれる。そのさい、マスクに損傷を与え
ないように、極度に注意が払われなければならな
い。小さな引つかき傷や小さなほこりでも、前記
で説明した１ミクロンの10分の１の数倍程度であ
るマスク上の小さな特性構造に比べると、それは
何倍も大きい。

マスクに損傷を与えないように事前に多くの注
意を払つても、なおマスクを一定時間毎に検査を
して、そのマスクを通して投影されるパターンが
要求されたパターンと同じであるかどうかを確か
めなければならない。従来、マスクを検査してパ
ターンが正常であるかどうかを確かめる方法は、
マスクを光学的に検査するか、またはマスクの大
きな部分を既知のデータと照合して検査するかの
いずれかであつた。先行技術における検査法の問
題点は、寸法が１ミクロン以下である特徴を検査
することが困難であることである。歴止的には、
この点は問題点ではなかつた。それは、１ミクロ
ン程度の寸法の特徴が従来のリソグラフイ技術で
製造できるようになつたのは、ほんの近年のこと
であるからである。Ｘ線リソグラフイ装置のよう
な新規な装置により、１ミクロンの10分の１の数
倍程度の特徴を、レジストで被覆されたウエハの
上に製造できるようになつた。このような微細な
特徴の場合、マスクの微細な特徴のおのおのが健
全に存在しているかどうかを確めるために、およ
びマスク上に外からの余計な物体がないことを確
めるために、従来よりはずつと大きな分解能でマ
スクを検査することが必要である。

〔発明の要約〕

本発明の一側面によれば、半導体像形成装置に
使用される像形成用マスク上の与えられた寸法よ
り大きな特徴を検査するための、マスク検査装置
がえられる。この装置の形式は次の通りである。
半導体製造工程において、エネルギが発生され、
そしてこのエネルギがマスクに向つて進み、それ
によつてマスクの像が作られる。マスク検査装置
は、その上にエネルギに応答する装置のアレイ
と、エネルギを透過する開口部のアレイとを有す
る。これらの開口部のおのおのは前記エネルギに
応答する装置の１つに対応し、かつ位置合せされ
ている。おのおのの開口部は前記与えられた寸法
に関連した寸法を有する。これらの開口部のアレ
イは前記エネルギに応答する装置から離れた位置
に配置されるが、１つの開口部を透過したエネル
ギがその開口部に対応したエネルギに応答する装
置に入射するように、これらの開口部が配置され
る。さらに、このマスク検査装置は、マスクの特
性構造を判定する比較装置に、前記エネルギに応
答する装置の状態変化を表すデータを供給する装
置を有する。

〔実施例〕

本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して
開示する。

第１図は典型的な半導体製造用リソグラフイ装
置１０の概要図である。装置１０はエネルギ源１
２を有する。このエネルギ源１２は紫外光源また
はＸ線源であることができる。このようなＸ線源
の１つの実施例はDavid J.Nagelほか名の米国特
許第4184078号（発明の名称「パルスＸ線リソグ
ラフイ（Pulsed Ｘ−Ray Lithography）」）に開
示されており、またこのような紫外光源の１つの
実施例はMartin E.lee名の米国特許第444492号
（発明の名称「半導体ウエハの色素上への一連の
像の投影装置（Apparatus For Projecting Ａ
Series Images onto Dies of ａ
Semiconductor Wafer）」に開示されている。源
１２から放射されたエネルギはマスク１４に向つ
て進む。マスク１４はこのエネルギの一部分を阻
止し、そして残りの部分を透過する。このことに
より、半導体ウエハ１６には、或るパターンのエ
ネルギが到達する。ウエハ１６はステツパ装置１
８によつて保持する。このステツパ装置１８は半
導体ウエハ１６をｘ方向、ｙ方向、ｚ方向および
θ方向に移動させることができる。このようなス
テツパ装置１８と紫外光源マスクの１つの実施例
は前記米国特許第4444492号に開示されている。
Ｘ線源１２を用いた場合のマスク１４のいくつか
の実施例がDavid L.Spearsほか名の米国特許第
3742230号（発明の名称「基板上の軟Ｘ線マスク
（Soft Ｘ−ray Mask Support Substrate）」）
と、Dale C.Flandersほか名の米国特許第４，
170，512号（発明の名称「軟Ｘ線マスクの製造法
（Method of Manufacture of ａ Soft Ｘ−ray
Mask）」）に開示されている。概略的に云えば、
紫外線リソグラフイ装置マスク１４は次のような
ものであると云うことができる。すなわち、それ
はガラスのような単に透明な板であつて、この板
の上に光線を通さない黒色のパターンが配置され
る。Ｘ線マスクの場合には、Ｘ線を通す膜の上
に、パターンに作られた金またはタングステンが
配置される。

リソグラフイ装置１０の動作は次の通りであ
る。ステツパ装置１８はフオトレジストで被覆れ
たウエハ１６を予め定められた位置に配置する。
それから、エネルギ源１２から放射されたエネル
ギが、マスク１４を透過して進む。それにより、
フオトレジストで被覆されたウエハ１６の上の指
定された小領域に、１つのパターンが露光され
る。その後、ウエハ１６はステツパ装置１８によ
つて、露光れた部分の寸法に関連した大きさだ
け、一定方向に移動する。その後再び、源１２か
らエネルギが送られて、ウエハ１６の上の次に隣
接する領域に露光が行なわれる。この移動は１つ
の行全体にわたつてｘ方向に行なわれ、そしてそ
れから、次の行に移るためにｙ方向に移動する。
最終的には、ｘ方向とｙ方向の両方向にわたつて
移動が行なわれ、その結果、ウエハ１６の上の隣
接するすべての領域にわたつて、露光が行なわれ
る。その後、ウエハ１６はステツパ装置１８から
取り外され、そして通常の半導体製造法に従つ
て、さらに処理が行なわれる。源１２による露光
の間に移動する距離は、１回に１センチメートル
またはそれ以上であるが、この移動は多数の小さ
な小移動段階に分割される。このような小移動段
階は、ステツパ電動機もしくは他のステツパ割り
出し技術によつて、制御することができる。ウエ
ハ１６のこの移動のさいのステツパ装置１８によ
る各小移動段階の大きさは、１ミクロンの10分の
１位である。

本発明のマスク検査装置２０が第２図に示され
ている。装置２０は基板２２を有している。基板
２２の寸法は、第１図に示されたウエハ１６のよ
うな典型的なウエハと同じ寸法であると便利であ
る。検査ステーシヨン２４が基板２２に接合され
る、または固定される。検査ステーシヨン２４は
後の第３図および第４図のところで詳細に説明さ
れる。しかし全体的に云えば、検査ステーシヨン
２４は、電荷結合装置（CCD）もしくは電荷注
入装置（CID）のような、エネルギ応答装置のア
レイを有する。このエネルギ応答装置のアレイ
は、典型的には、500×500装置であることができ
る。これらの装置の中心間の距離は約20ミクロン
である。このエネルギに応答する装置のアレイの
すぐ上に、小さな開口部の対応するアレイが配置
される。おのおのの開口部の寸法は１ミクロンの
10分の１位である。これらの開口部のおのおのは
エネルギに応答する装置の１つに対応し、かつ、
それと整合している。これらの開口部のおのおの
の寸法の限界は、ステツパ装置１８が基板２２を
信頼性をもつて移動しうる最小量である。

よく知られているように、エネルギに応答する
装置のアレイの出力は、よく知られている方式の
装置によつて、逐次に読み出される。CCD装置
の読み出しを制御するために、クロツク信号をそ
れに加えなければならない。このクロツク信号
は、光に応答するダイオード２１もしくは他の光
に応答する装置に、パルス状レーザ（図示されて
いない）を当てることによつて得ることができ
る。ダイオード２１で生じた信号は、信号処理・
増幅装置２３を通り、検査ステーシヨン２４の
CCDアレイのためのクロツク信号として供給さ
れる。

検査ステーシヨン２４からの出力は、信号処
理・増幅装置２６を通り、AD変換器２８に送ら
れる。変換器２８は、検査ステーシヨン２４のエ
ネルギ応答装置のおのおのに蓄えられたエネルギ
のアナログ信号を、デイジタル信号に変換する。
もしエネルギに応答する装置が閾値電圧に対して
飽和している、または非飽和であるように設定さ
れているならば、AD変換器２８はなくてもよ
い。変換器２８からの出力は光送信器３０に送ら
れて、その光出力を変調する。光送信器３０は発
光ダイオードまたはレーザ・トランジスタである
ことができる。マスク検査装置２０は電源３２を
さらに有している。この電源３２は、接続された
一連の電池または一連の太陽電池であることがで
きる。これらの太陽電池は、レーザ・ビームまた
は他の光源によつて、付勢されることができる。

光送信装置３０で生じた光は、データ受信装置
３４に送られる。データ受信装置３４は、光受信
器３６とそれに付随した信号処理・増幅回路３８
とを備えている。回路３８からの出力は中央処理
装置（CPU）４０に送られる。この中央処理装
置４０は従来のデイジタル・コンピユータである
ことができる。このデイジタル・コンピユータ
は、デイスク装置４２のような、大容量磁気記憶
装置を付属装置として有している。デイスク装置
４２は、よく分つている良質のマスクから得られ
たデータを記憶している。受信器３６で生じたデ
ータは処理装置４０に送られ、そしてそこでデイ
スク装置４２に記憶されているデータと比較さ
れ、そして検査ステーシヨン２４が受け取つたデ
ータが既知の良質のデータに対応するかどうかが
判定される。もし受け取られたデータが良質であ
るならば、このマスクは以後の使用に対し適切で
あるという表示を、処理装置４０が与えられるで
あろう。もし処理装置によつて比べられるデータ
がデイスク４２に記憶されているデータと異なる
ならば、その時には、検査されているマスクが欠
陥品であるという表示が行なわれるであろう。さ
らに、その欠陥の詳細な内容が適切なデータ処理
によつて得ることもできる。

Ｘ線リソグラフイ装置の場合に使用される検査
ステーシヨン２４の詳細図が第３図に示されてい
る。第３図においては、検査ステーシヨン２４は
基板２２に接合されている。基板２２は半導体ウ
エハであることもできるし、または従来の半導体
ウエハの形状をもつ他の周知の基板材料であつて
もよい。このような形状のものが好ましい。それ
は基板２２が第１図に示されたステツパ装置１８
に直接に取り付けることができるからであり、そ
して下記で説明される方式で、ステツパ装置１８
によつて移動させることができるからである。こ
の構成の場合、リソグラフイ装置は、第２図に示
された装置を単に付加することによつて、マスク
検査装置として使用することができる。

検査ステーシヨン２４は電荷結合装置（CCD）
の500×500アレイ４４を有する。CCDアレイ４
４は、テキサス、ダラスのテキサス・インスツル
メンツ社によつて製造されたテキサス・インスツ
ルメンツ・モデル番号T.I.4849のような、従来の
電荷結合装置アレイのいずれかであることができ
る。周知のように、電荷結合装置は、エネルギが
加えられるとそれに応答して電荷を保持すること
ができる形式の装置である。このエネルギは光ま
たはＸ線のような波動エネルギであることもでき
るし、あるいは、電圧または電子ビームであるこ
ともできる。電荷結合装置は、通常、電荷蓄積領
域４６を有する。この電荷蓄積領域４６は半導体
基板４８の中に作られる。領域４６のおのおのは
チヤンネル領域５０によつて接続されている。こ
のことにより、適当な信号の命令がクロツク線路
（図示されていない）に現われると、１つの領域
４６の中の電荷は隣接する領域４６に転送され
る。このように製造された場合、電荷結合装置は
大きなシフト・レジスタと同等である。シフト・
レジスタでは、データ（電荷）が１つの装置から
次に隣接する装置へ転送されることが可能であ
る。

出力を適当に接続しそして増幅回路を適切に接
続することにより、CCDアレイ内の情報、すな
わち蓄積された電荷、を逐次に読み出すことがで
きる。ここでまた断つておかなければならないこ
とは、個別の電荷結合領域４６は異つたレベルの
エネルギを蓄えることができることであり、そし
てこのエネルギ・レベルを第２図に示された変換
器２８のようなAD変換器に加えることによつ
て、正確なエネルギ・レベルを表すデイジタル信
号がえられる。ある場合には、個々の領域４６
は、マスク１４によつて阻止されるエネルギがあ
る場合とない場合とによつて、個々の領域へエネ
ルギが加わるかまたは加わらないかにより、一定
の閾値以上にまたは以下に帯電する。このような
場合、出力は純粋なデイジタル信号として直接に
読み出される。

CCDアレイ４４の上Ａの距離のところに、ピ
ンホール・アレイ５２が配置される。ピンホー
ル・アレイ５２は小さな開口部のアレイ５４を有
している。これらの小さな開口部のおのおのは、
それに付随したまたは対応した、１つのCCD装
置電荷蓄積領域４６の真上に配置される。開口部
５４のおのおのは十分に小さくて、マスク１４の
特徴を検査するのに要求される分解能をもたなけ
ればならない。例えば、もしマスク１４に対し、
１ミクロンの10分の１程度の特徴を検査すること
が必要ならば、それに対応して、開口部５４のお
のおのの寸法は１ミクロンの10分の１でなければ
ならない。しかしその時、ステツパ装置１８は検
査ステーシヨン２４を１ミクロンの10分の１のス
テツプで移動できなければならない。

ピンホール・アレイ５２はシリコン薄膜基板に
基づいて製造することができる。このシリコン薄
膜基板は金またはタングステン材料の薄い層で被
覆されていて、その中に開口部５４が作られる。
この薄膜基板がレジスト材料で被覆され、そして
それから開口部が設けられる領域を、マスク製造
の分野でよく知られている、電子ビーム書き込み
技術によつて露光することによつて、アレイ５２
を製造することができる。その後、露光されなか
つたレジストが除去される。すると、開口部５４
領域にレジストが残る。それから、このようにし
てえられた薄膜基板が、従来の電気メツキ法によ
つて、２ミクロンないし３ミクロンの厚さの金の
層で被覆され、そして残留しているレジストが除
去されると、開口部５４が得られる。

基板のフオトレジスト層の上面が通常位置する
面内に、ピンホール・アレイ５２の上表面が配置
されるように設計される。第３図に示されたよう
なＸ線リソグラフイ装置において、マスク１４は
この平面の上方Ｂの距離のところに配置される。
Ｘ線源５６はマスク１４から大きな距離Ｃのとこ
ろに配置される。例えば、距離Ｃは７センチメー
トル程度であることができ、そして距離Ｂは20ミ
クロンであることができる。ピンホール・アレイ
５２とCCDアレイ４４との間の距離Ａは適切に
選定されなければならない。それは開口部５４か
ら領域４６へ一定の拡大が行なわれるからであ
る。この拡大倍率は源５６の寸法に依存する。源
の直径をＤとする。もし米国特許第４，184，078
号に開示されているレーザ誘起プラズマＸ線源技
術が用いられるならば、例えば、放射光源の直径
Ｄは100ミクロンである。したがつて、Ｘ線のビ
ームは、距離Ｄとおのおののピンホール５４から
の距離Ｃとに依存した比Ａ／Ｃに基づく量だけ拡
がる。ここで、距離Ｂは十分に小さくて、無視で
きると仮定している。源５６で発生したＸ線のこ
の広がり作用を利用するために、20ミクロン（第
３図の距離Ｅ）のCCD装置の場合、距離Ａは２
ミリメートルと４ミリメートルの間にあるように
選定されるべきである。すると、おのおのの
CCD装置の領域４６のより広い面積が、Ｘ線の
この広がり効果によつて、帯電する。具体的に云
えば、距離Ａは3.5ミリメートルに選定すること
ができる。この選定された距離は源５６とマスク
１４との間の距離Ｃの20分の１である。距離Ａを
3.5ミリメートルに選定することにより、領域４
６の中のＸ線で照射される範囲は、直径約５ミク
ロンの円になるであろう。けれども、0.3ミクロ
ンの開口部寸法を使用した場合、フレネルの回折
が問題になりうる。このことは、距離Ａを0.7ミ
リメートルないし1.0ミリメートルに小さくする
ことによつて、解決することができる。このこと
は、もちろん、広がり効果を犠性にして行なわれ
る。

放射光源５６で発生したＸ線がCCDアレイ４
４に向つて進む時のこの広がり作用により、およ
びCCDアレイ４４のおのおののCCD装置が等間
隔の正方形のマトリツクスに製造されることによ
り、ピンホール５２の開口部５４の間隔は必らず
しも完全な正方形ではない。必要な補償量はピン
ホール・アレイ５２を製造する前に、距離Ａ，
Ｂ，Ｃ，ＤおよびＥを用いて容易に計算すること
ができる。そして、ピンホール・アレイ５２の開
口部５４の位置がこれらの計算に従つて製造され
る。

紫外光線の光源を用いたリソグラフイ装置に好
都合に使用される本発明の別の実施例が第４図に
示されている。紫外光線の光源５８は、マスク１
４を通して光を供給する。マスク１４はガラス基
板６０と、その上に要求されたパターンに作られ
て配置された、不透明材料６２とを有する。この
不透明材料６２に当つた光はそこで阻止される。
一方、不透明材料６２のない部分のマスク１４領
域に入射した光は、ガラス基板６０を通り、そし
て検査ステーシヨン２４に向つて進む。レンズ装
置６４が、光源５８とマスク１４との間に、従来
の方式に従つて配置される。また従来の方式で構
成することができる同様なレンズ装置６６が、マ
スク１４と検査ステーシヨン２４との間に配置さ
れる。レンズ装置６４および６６の実施例は米国
特許第４，444，492号に開示されている。図面を
簡単にするために、レンズ装置６４および６６は
点線で示されており、そして光源５８からの光線
は直線で示されている。

第４図に示された光検査ステーシヨン６８は、
第３図に示されたＸ線検査ステーシヨン２４とは
少し異つて設計されている。検査ステーシヨン６
８では、電荷蓄積領域７２とチヤンネル７４が非
導電性基板２２に対向するように、CCDアレイ
７０が接合される。それから、CCDアレイの基
板７６がガラスのような絶縁体層７８によつて被
覆され、そして絶縁被覆７８の他の表面にピンホ
ール・アレイ８０が配置される。ピンホール・ア
レイ８０は絶縁体層７８の上に金を電気メツキす
ることによつて製造することができ、そしてこの
金の中にピンホール８２を配置することは、ピン
ホール・アレイ８０を作るための電子ビーム・エ
ツチング法によつて行なわれる。第３図に示され
た場合と同じように、開口部８２のおのおのは、
電荷結合装置アレイのおのおののCCD装置の電
荷蓄積領域７２の真上に配置されなければならな
い。

光検査ステーシヨン６８装置が動作するさいの
重要な点は、いかに多くの光がピンホール８２を
透過するかである。この場合のピンホール８２の
寸法は、光源５８で発生した光の波長より小さい
かまたは同程度である。もし開口部８２の半径を
ａとし、光の波動ベクトルをｋとするならば、入
射光の２つの偏光状態に対する透過率は次の式で
表される。

Ｔ（平行）＝62／2π²（ka）⁴４＋sin²α／4cosα、 Ｔ（垂直）＝64／27π²（ka）⁴cosα、 ここで、αは開口部８２の垂線に対する光線の
角度である。いまの場合、（ka）は約0.785〜0.89
である。このように、透過率は（ka）の４乗に
比例し、そしてより大きい開口部８２の透過率の
10％〜40％に小さくなる。投影ステツパでは、入
射光束は40mj／cm²／露出であることができる。
これは、１光子当り2.5eVの場合、約10¹⁸光子／
cm²に相当する。開口部８２の面積が0.1ミクロン
平方の場合、露出当り約10¹⁷個の光子が入射す
る。もしその10％だけが開口部を透過するなら
ば、10¹⁶個の光子がおのおののCCDを照射するで
あろう。典型的なCCDの飽和帯電量は、ダイオ
ード当り、10¹⁵個の電子数の３倍ないし５倍であ
る。2.5eVにおけるCCDの量子効率は約50％であ
る。したがつて、おのおののCCDダイオードの
領域７２を十分に飽和しうる光子数が、0.1ミク
ロン開口部８２を通して、得ることができる。

動作のさいには、開口部８２を通過した光子の
おのおのは、CCDが作製されている半導体基板
領域７６の中に、ホールと電子を発生する。この
時、この電子は対応するCCDダイオードの電荷
蓄積領域７２の中に引き寄せられる。

シリコンの吸収断面積は2eV〜3eVにおいて非
常に大きいので、開口部８２の背後のＸ線ビーム
の広がりは、CCDダイオードの間の20ミクロン
画素間隔に比べて大きくない。したがつて、
CCDダイオードのおのおのの間の漏話は小さい。
けれども、回折による広がりをまたできるだけ小
さくするために、領域７２と開口部８２との間の
距離Ｆを小さくしなければならない。例えば、こ
の距離Ｆは約10ミクロンでなければならない。

第３図に示されたＸ線リソグラフイ装置を用い
た場合を例に取り上げて、検査装置の動作を第５
図および第６図を参照して説明する。第５図に示
されているように、Ｘ線８４は、マスク１４とピ
ンホール・アレイ５４を通つて、CCDアレイ４
４を照射する。マスク１４が相対的に一定位置に
保持されている時、ピンホール・アレイ５２と
CCDアレイ４４は共に、図面左部分の矢印で示
されているように、ｘ方向とｙ方向の両方向に移
動することに注意してほしい。マスク１４とピン
ホール・アレイ５２の開口部５４との両方を透過
したＸ線だけが、この動作のさいに重要である。
したがつて、残りのＸ線は、マスク１４上のＸ線
を吸収する材料９０またはアレイ５２上のピンホ
ール５４のない領域のいずれかによつて、阻止さ
れる。第５図に示されているように、ピンホー
ル・アレイ５２は、シリコン薄膜のようなＸ線を
透過する層９２と、金のようなＸ線を吸収する層
９４とを有する。このＸ線を吸収する層９４に、
開口部５４がエツチングによつて作られる。

最終的にCCD装置４６に到達するＸ線８４は、
まず、マスク１４上の領域８６を透過する。この
領域８６は、通常、アレイ５２上の開口部５４の
おのおのの寸法に対応する。Ｘ線がマスク１４上
のＸ線を透過しない材料によつて阻止されるので
はない位置では、Ｘ線は領域８６と対応する開口
部５４を透過し、そしてCCDアレイ４４上の領
域４４の１つを照射する。CCDアレイ４４の領
域４６に最終的に入射するＸ線ビームは、開口部
５４から次第に広がつて進むことに注意すべきで
ある。このＸ線ビームの広がりのために、アレイ
４４上の領域８８は開口部５４またはマスク領域
８６より少し大きい。マスク１４はピンホール・
アレイ５２のすぐ近くに配置されているので、領
域８６と開口部５４との間の差は無視できる程小
さい。

第６図では、マスクの個々の領域８６のおのお
のが小さな正方形で示されている。第６図に示さ
れた全領域８６はすべて、おのおののCCD装置
の領域に等しいマスク１４の正方形領域の完全な
走査によつて、検査される。おのおの段階のさ
い、250，000個の個別領域８６（500×500CCD
装置のおのおのに対して１つの領域）が読み出さ
れる。ピンホール・アレイ５２とCCDアレイ４
４を組み合わせてｘ方向およびｙ方向に移動され
る時、第６図に示された個別領域８８のおのおの
が、１度に１つ露光される。Ｘ線８４がマスクを
透過する領域８６では、対応するCCD装置領域
４６が帯電する。おのおのの露光について、
CCD領域の電荷を逐次に読み出すことができ、
そして第２図に示されているように、CPU装置
に送ることができる。その後、CCDアレイ４４
とピンホール・アレイ５２とを組み合わせたもの
が１ステツプだけ移動し、そしてマスク１４の
250，000個の個別の次の領域８６が検査され、そ
してこれらの領域に対しCCD装置の読み出しが
実行される。CCDアレイ４４とピンホール・ア
レイ５２とを小さな離散的ステツプだけ移動させ
る工程は、マスク１４の行全体にわつて行なわれ
る。その後、マスク１４はｙ方向に１行だけ移動
し、そして次の行に対し反対方向に増分前進を行
なう。正方形９６にわたつて各開口部５４に対す
る前進の全パターンが第６図の矢印で示されてい
る。この前進パターンは250，000個の正方形９６
のおのおのに対し同時に行なわれる。最終的に
は、各マスク部分のおのおのの小さな個別領域
が、CCDアレイによつて検査される。第６図に
示された全領域８６が、第５図に示されているよ
うに、マスク１４の正方形９６の１つを検査する
ことに注意されたい。

行なわなければならない増分ステツプの総数
は、CCDアレイ４４の中のCCD装置のおのおの
の物理的寸法に依らないし、また開口部５４の寸
法にも依らない。20ミクロン平方CCDと0.1ミク
ロン平方開口部５４の場合、ステツプの数はｘ方
向とｙ方向のおのおのに対し、200である。した
がつて、マスク１４の20×20ミクロン領域を検査
するのに、40，000個の増分0.1ミクロン・ステツ
プが必要である。ステツプの数は、開口部５４の
おのおのの寸法を大きくするか、またはアレイ４
４の中のCCD装置の数を大きくするかのいずれ
かによつて、小さくすることができる。例えば、
もし開口部５４の直径が１ミクロンの10分の２で
あり、かつ、CCD装置のおのおのが10×10ミク
ロン領域にまで小さくするならば、マスク１４を
検査するのに、２，500個の個別移動だけが必要
となるであろう。

１センチメートル平方より大きい寸法のマスク
を検査するために、500×500装置のアレイ寸法を
大きくすることが可能である。このことは、より
大きなCCDアレイを組み立てるか、または基板
２２上に複数個のアレイを同時に配置するかのい
ずれかによつて、実行することができる。

〔発明の効果〕

検査すべきマスクとエネルギ応答装置のアレイ
との間にエネルギ透過性開口部のアレイを設ける
ことにより、高分解能でマスクの検査をすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体製造装置の概要図、第２図はそ
の上に本発明の装置が配置される基板の図面、第
３図はＸ線リソグラフイ装置で使用される被検査
マスクが一緒に示されている本発明の１つの形式
の検査装置の図面、第４図は紫外線リソグラフイ
装置で使用される被検査マスクが一緒に示されて
いる本発明の別の形式の検査装置の図面、第５図
は本発明の動作をよりよく理解するための詳細
図、第６図は本発明の検査装置の走査路面。 符号の説明、４４，４６，７０……放射線エネ
ルギに応答する装置のアレイ、４６，５０……電
荷結合装置、７２，７４……電荷注入装置、５
２，５４，８２……開口部のアレイ、２６，２
８，３０，３２，３４……データ供給装置、３４
……比較装置、データ受信装置、２１，２３……
読み出し装置、３０……光送信装置、２６，２８
……変調装置、３６……光受信装置、１８……移
動装置、４０……コンピユータ装置、４２……記
憶装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体製造用像形成装置に使用される像形成
   マスクにおける与えられた寸法をもつ特徴を検査
   するためのマスク検査装置であつて、 エネルギ応答装置のアレイを備える基板と、エ
   ネルギ透過性開口部のアレイと、前記像形成マス
   クの特徴を判定するために前記エネルギ応答装置
   の状態変化を表すデータを比較装置に供給するた
   めの装置とを有し、かつ、 前記エネルギ透過性開口部のおのおのは、前記
   エネルギ応答装置の１つに対応して位置合せされ
   しかも前記マスクにおける与えられた寸法に関係
   づけられた寸法をもつており、 前記開口部のアレイは、前記開口部を透過した
   エネルギが前記開口部に対応した前記エネルギ応
   答装置に入射するような位置に前記エネルギ応答
   装置から離れて配置されていることを特徴とする
   マスク検査装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記半導体
   像形成装置は前記エネルギ透過性開口部のアレイ
   を前記マスクの像に対して相対的に増分ステツプ
   だけ移動させる装置を有することを特徴とするマ
   スク検査装置。 ３ 特許請求の範囲第２項において、前記エネル
   ギ応答装置のおのおのが隣接するエネルギ応答装
   置に対しある一定間隔距離離れて配置され、前記
   エネルギ応答装置が前記エネルギ透過性開口部の
   アレイと共に前記増分ステツプとして移動するこ
   とを特徴とするマスク検査装置。 ４ 特許請求の範囲第１項から第３項までのいず
   れかにおいて、前記エネルギの源がＸ線源であ
   り、前記開口部のアレイが前記Ｘ線源と前記開口
   部のアレイとの間の距離と前記Ｘ線源の寸法とに
   関係づけられた距離だけ前記エネルギ応答装置の
   アレイの上方に配置されることを特徴とするマス
   ク検査装置。 ５ 特許請求の範囲第４項において、前記開口部
   のアレイが前記エネルギ応答装置のアレイの上方
   に配置されている前記距離が前記エネルギ応答装
   置のおのおのの寸法にも関係づけられていること
   を特徴とするマスク検査装置。 ６ 特許請求の範囲第１項から第３項までのいず
   れかにおいて、前記エネルギの源が光源であり、
   前記開口部のアレイが前記エネルギ応答装置のア
   レイから或る距離の位置に配置されそのさい前記
   開口部を透過した光の回折による広がりが前記エ
   ネルギ応答装置の寸法より小さいように前記距離
   が選定されることを特徴とする前記マスク検査装
   置。 ７ 特許請求の範囲第１項から第６項までのいず
   れかにおいて、前記エネルギ応答装置の状態変化
   を表すデータを前記比較装置に供給するための前
   記装置が、前記エネルギ応答装置のおのおのによ
   つて蓄積されているエネルギを１度に１個の装置
   について読み出すための装置と、光送信装置と、
   前記エネルギ応答装置のおのおのの前記読み出し
   に応答して前記光送信装置を変調する装置とを備
   え、前記比較装置が前記光送信装置に応答する光
   受信装置を備えることを特徴とするマスク検査装
   置。 ８ 或るパターンエネルギがレジストで被覆され
   たウエハを露光するようにするため前記エネルギ
   がマスクを選択的に透過して進む型式の半導体製
   造装置に使用される、前記マスクの与えられた寸
   法以上の特徴を検査するマスク検査装置であつ
   て、 前記与えられた寸法に関係づけられた増分ステ
   ツプだけ移動する移動装置と、一定の中心間の間
   隔を有しかつ前記移動装置の上に配置されたエネ
   ルギ応答装置の第１アレイと、前記第１アレイの
   上方に固定配置された放射エネルギ透過性開口部
   の第２アレイと、前記マスクの要求された特徴を
   表す記憶データと比較するために前記エネルギ応
   答装置のおのおのの状態を表すデータを供給する
   装置とを有し、かつ、 前記開口部のおのおのが前記エネルギ応答装置
   の中の異なる１つの装置に関連ししかも前記与え
   られた寸法に関係づけられた寸法をもつこと、を
   特徴とするマスク検査装置。 ９ 特許請求の範囲第８項において、前記移動装
   置が多数のステツプを移動しそのさい全体の移動
   量が前記エネルギに応答するその装置の前記第１
   アレイの中心間の間隔に関係づけられていること
   を特徴とするマスク検査装置。 １０ 特許請求の範囲第８項または第９項におい
   て、前記エネルギ応答装置の前記第１アレイが電
   荷結合装置のアレイであることを特徴とするマス
   ク検査装置。 １１ 特許請求の範囲第８項または第９項におい
   て、前記エネルギに応答する装置の前記第１アレ
   イが電荷注入装置のアレイであることを特徴とす
   るマスク検査装置。 １２ 特許請求の範囲第８項から第１１項までの
   いずれかにおいて、前記第２アレイのおのおのの
   開口部の最大長が１ミクロン以下であることを特
   徴とするマスク検査装置。 １３ 特許請求の範囲第８項から第１２項までの
   いずれかにおいて、前記エネルギ応答装置の総数
   が前記エネルギ応答装置のおのおのの寸法と前記
   マスクの寸法とに関係づけられていることを特徴
   とするマスク検査装置。 １４ 特許請求の範囲第８項から第１３項までの
   いずれかにおいて、データを前記比較装置に供給
   する前記装置が、前記エネルギ応答装置のおのお
   ののエネルギレベルを読み出すための装置と、光
   送信装置と、前記エネルギ応答装置の前記エネル
   ギレベルの前記読み出しに応答して前記光送信装
   置を変調する装置とを有することを特徴とするマ
   スク検査装置。 １５ 特許請求の範囲第８項から第１４項までの
   いずれかにおいて、前記データと既知の良質のマ
   スクに対して記憶されたデータとの比較を行なう
   ために前記データを受信する装置をさらに有する
   ことを特徴とするマスク検査装置。 １６ 特許請求の範囲第１５項において、前記受
   信装置がコンピユータ装置と大容量記憶装置とを
   備えることを特徴とするマスク検査装置。 １７ 特許請求の範囲第１５項または第１６項に
   おいて、前記受信装置が前記光送信装置によつて
   送信された光信号を受信するための光受信装置を
   備えることを特徴とするマスク検査装置。 １８ 特許請求の範囲第８項から第１７項までの
   いずれかにおいて、前記データ供給装置が前記エ
   ネルギ応答装置のおのおののエネルギ量をデイジ
   タル信号に変換するためのAD変換器装置を備え
   ることを特徴とするマスク検査装置。 １９ 特許請求の範囲第８項から第１８項までの
   いずれかにおいて、前記エネルギ応答装置のおの
   おのが或る距離をもつた大きさを有し、かつ、前
   記第１アレイおよび第２アレイが増分ステツプと
   して前記移動装置により前記或る距離だけ移動さ
   れるように配置されていることを特徴とするマス
   ク検査装置。