JP2000099619A - フォトマスク識別装置およびフォトマスク識別方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】反射率の異なる遮光材料を用いたレチクルに対
し、バーコードの読み取りを行うことが可能であるフォ
トマスク識別装置およびフォトマスク識別方法を提供す
る。 【解決手段】フォトマスクのパターン描画領域の周辺部
に形成されたバーコードを認識し、フォトマスクを識別
するフォトマスク識別装置において、前記バーコードを
二次元の明視野像として認識する光検出装置と、前記光
検出装置で得られる検出信号に画像処理を行い、一次元
のバーコード波形に変換する画像処理装置とを有するフ
ォトマスク識別装置およびこれを用いたフォトマスク識
別方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトマスク（レ
チクル）識別装置およびこれを用いたフォトマスク識別
方法に関し、特に、フォトマスク上のバーコードを高精
度に認識可能であるレチクル識別装置およびこれを用い
たフォトマスク識別方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造において、フォトリソ
グラフィ工程では接触型あるいは非接触型のフォトマス
クを用いて露光し、ウェハ上へパターンの焼き付け（転
写）を行う。コンタクト露光用のフォトマスクは、露光
時にウェハとフォトマスクが接触するため、フォトマス
クに欠陥が発生するのは避けられないが、ステッパ等の
非接触型の露光装置の場合、フォトマスクは反復使用さ
れる。縮小露光用の非接触型フォトマスクは、特にレチ
クルと呼ばれることが多い。

【０００３】レチクルは反復使用が可能なため、異なる
パターンが描画された複数のレチクルをレチクルケース
に保管しておき、その中から適宜選択されたレチクルが
露光装置に装着される。したがって、複数のレチクルを
識別し、管理する必要がある。このような管理を行う手
段としては、例えば、特開平２−１２５６０５号公報記
載のマスク管理システムがある。このシステムによれ
ば、バーコードをマスクの素子形成領域（パターン描画
領域）外に形成して、個別のマスク情報を処理し、各マ
スクの所在を管理する。バーコードの読み取りは、バー
コードリーダーでバーコード上を走査することにより行
われる。

【０００４】以下に、フォトリソグラフィ工程に用いら
れるフォトマスクの構成について、説明する。フォトマ
スクの基板材料は、主にポリエステルからなるフィルム
系と、石英ガラス、低膨張ガラスまたはソーダ石灰ガラ
ス等のガラス系に大別され、一般に前者はフィルムマス
ク、後者はガラスマスクと呼ばれる。フィルム系の基板
材料は軽量で薄く低コストであるが、変形しやすく、加
工精度の点でガラス材料に劣る。そのため、フォトマス
クの基板材料には、主にガラス系材料が用いられる。

【０００５】遮光材料は写真乳剤（エマルジョン）と金
属薄膜に大別され、エマルジョンはフィルムマスクに用
いられる。微細なパターンを形成するには遮光層の膜厚
を薄くする必要があるが、エマルジョンを遮光材料とし
て用いる場合には、光学濃度を確保するため、一定の膜
厚以下に薄く形成することができない。したがって、現
在、微細パターンの形成にはガラス基板上に遮光材料と
して金属薄膜を設けたハードマスクが多用されている。

【０００６】金属薄膜材料としては、遮光性が高く、成
膜時の応力が低いクロムが一般的である。初期のクロム
膜は蒸着により成膜されていたが、現在では、均一性に
優れるスパッタリングにより膜厚１００ｎｍ程度で成膜
される。単層タイプのクロム膜の反射率は、可視光およ
びその近傍の波長領域（３００〜８５０ｎｍ程度）で４
０〜５０％と高い。表面反射率が高いとマスクパターン
を転写する際に、投影露光面との間で多重反射を起こ
し、結像特性を低下させる場合がある。

【０００７】そこで、クロム膜の表面に酸化クロムの干
渉膜を形成して２層構造とし、クロム膜の反射率を低減
させたものもある。また、レチクル裏面と照明系との間
の多重反射を低減させるため、レチクル裏面にも酸化ク
ロムの干渉膜を形成し、３層構造としたものもある。酸
化クロム膜は、クロム膜を空気中で４００℃以上に加熱
することにより、あるいはスパッタリングにより形成さ
れる。これらの多層クロム膜の反射率は、通常、可視領
域において１０〜２０％程度である。

【０００８】半導体装置の微細化に伴い、フォトリソグ
ラフィ工程におけるパターン制御性に対する要求はます
ます厳しくなっている。短波長の光源や、新たなレジス
ト材料の開発等が行われる一方で、従来のフォトリソグ
ラフィ装置を延命化させるため、位相シフトマスクや光
近接効果補正（ＯＰＣ；ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｘｉｍ
ｉｔｙ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）マスクを使用して、よ
り微細なパターンを形成する試みもなされている。

【０００９】位相シフト法は、転写するパターンが形成
されているフォトマスクに光の位相を変化させる部分
（位相シフタ）を設け、位相シフタを通過して位相が変
化した光と、位相シフタを通過せず位相が変化していな
い光との干渉を利用して、解像度を向上させる方法であ
る。ハーフトーン型の位相シフトマスクは、遮光部分に
おいても、わずかに光を透過し、他の位相シフト法に比
較して大きな焦点深度が得られるため、コンタクトホー
ルの形成工程等に適用される。

【００１０】ハーフトーンマスク用の遮光膜は透過率１
０〜数％程度に設計され、モリブデン系（ＭｏＳｉ、Ｍ
ｏＳｉＯＮ）、タングステン系（ＷＳｉＯＮ）、クロム
系（ＣｒＯＮ）またはシリコン系（ＳｉＮ）等の材料が
用いられる。クロム膜のエッチングは、ドライエッチン
グ耐性に優れた電子線レジストが少ないことなどから、
主にウェットエッチングで行われるが、ハーフトーンマ
スクのパターニングには、パターン制御性に優れたドラ
イエッチングが不可欠である。したがって、ハーフトー
ンマスク用の遮光膜には上記のモリブデンシリサイド
（ＭｏＳｉ）等、ドライエッチが可能な材料が適してい
る。

【００１１】また、上記以外に、シリコンや酸化鉄等の
薄膜からなり、紫外線を遮光し、可視光の透過率は高
い、シースルーマスクと呼ばれるフォトマスクもある。
加工精度に関してはクロム膜に劣るものの、可視光を透
過するため粗調のアライメントを行う際の作業性に優
れ、一部の分野で用いられる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来、レチクルの遮光
材料としてはクロム単層が用いられてきたが、位相シフ
ターとして機能するハーフトーン型等のレチクルには、
前述したように、クロムに比較して低反射率のＭｏＳｉ
等の遮光材料が用いられる。多様な遮光材料からなるレ
チクルが製造ラインに共存するようになった結果、特開
平２−１２５６０５号公報記載のシステムのように、レ
チクル認識用のバーコードリーダーを用いて、個々のレ
チクルを識別することが不可能な場合が生じてきた。

【００１３】遮光膜として高反射率のクロム膜が形成さ
れている場合には、ＬＥＤ等の光をレチクル表面に照射
して反射光の強度変化をフォトダイオード等を用いて検
出する。しかしながら、ハーフトーン型の位相シフトマ
スクは可視光の一部を透過し、反射率が低いため、高反
射率のクロム膜と同様の方法ではバーコードの読み取り
が困難となる場合が多い。

【００１４】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、したがって本発明は、反射率の異なる遮光材
料を用いたレチクルにおいても、バーコードの読み取り
を行うことが可能であるフォトマスク識別装置およびフ
ォトマスク識別方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のフォトマスク識別装置は、フォトマスクの
パターン描画領域の周辺部に形成されたバーコードを認
識し、フォトマスクを識別するフォトマスク識別装置に
おいて、前記バーコードを二次元の明視野像として認識
する光検出装置と、前記光検出装置で得られる検出信号
に画像処理を行い、一次元のバーコード波形に変換する
画像処理装置とを有することを特徴とする。

【００１６】本発明のフォトマスク識別装置は、好適に
は、前記光検出装置は電荷結合素子を用いた画像入力装
置であることを特徴とする。本発明のフォトマスク識別
装置は、好適には、前記光検出装置は前記フォトマスク
の表側から、前記バーコードの認識を行う装置であるこ
とを特徴とする。あるいは、本発明のフォトマスク識別
装置は、好適には、前記光検出装置は前記フォトマスク
の裏面から、前記バーコードの認識を行う装置であるこ
とを特徴とする。

【００１７】本発明のフォトマスク識別装置は、好適に
は、前記画像処理装置は前記光検出装置で得られる検出
信号に、しきい値を設定し、２値化（デジタル化）する
装置であることを特徴とする。また、本発明のフォトマ
スク識別装置は、好適には、前記画像処理装置は前記光
検出装置で得られる前記明視野像の、明部と暗部を反転
させる装置であることを特徴とする。

【００１８】上記の本発明のフォトマスク識別装置によ
れば、フォトマスクの遮光材料や、その反射率にかかわ
らず、フォトマスク上に形成されたバーコードの認識を
高精度に行うことができる。したがって、遮光材料や反
射率の異なる複数のフォトマスクを管理し、これらのフ
ォトマスクを同一の露光装置に適宜、交換・装着するこ
とが可能となる。また、本発明のフォトマスク識別装置
に設けられた光検出装置は、レチクル上方に設置する必
要がなく、レチクルの下方からバーコードの認識を行う
ことも可能である。これにより、光検出装置からの発塵
による、レチクルの汚染を防止することができる。

【００１９】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明のフォトマスク識別方法は、フォトマスクのパターン
描画領域の周辺部に形成されたバーコードを、光検出装
置を用いて、二次元の明視野像として認識する工程と、
前記光検出装置で得られる検出信号に画像処理を行い、
一次元のバーコード波形に変換する工程とを有すること
を特徴とする。

【００２０】本発明のフォトマスク識別方法は、好適に
は、前記光検出装置を用いる工程は、電荷結合素子を利
用した画像入力装置を用いる工程であることを特徴とす
る。本発明のフォトマスク識別方法は、好適には、前記
光検出装置を用いて前記バーコードの認識を行う工程
は、前記フォトマスクの表側から、前記バーコードの認
識を行う工程であることを特徴とする。あるいは、本発
明のフォトマスク識別方法は、好適には、前記光検出装
置を用いて前記バーコードの認識を行う工程は、前記フ
ォトマスクの裏面から、前記バーコードの認識を行う工
程であることを特徴とする。

【００２１】本発明のフォトマスク識別方法は、好適に
は、前記画像処理を行う工程は、画像処理装置を用い
て、前記光検出装置で得られる検出信号にしきい値を設
定し、２値化（デジタル化）する工程であることを特徴
とする。また、本発明のフォトマスク識別方法は、好適
には、前記画像処理を行う工程は、画像処理装置を用い
て、前記光検出装置で得られる前記明視野像の、明部と
暗部を反転させる工程であることを特徴とする。

【００２２】これにより、フォトマスクの遮光材料や、
その反射率にかかわらず、フォトマスク上に形成された
バーコードを高精度に認識することができる。したがっ
て、遮光材料や反射率の異なる複数のフォトマスクを管
理することができる。また、フォトマスク（レチクル）
の下方からバーコードの認識を行うことにより、光検出
装置からの発塵による、レチクルの汚染を防止すること
もできる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のフォトマスク識
別装置およびこれを用いたフォトマスク識別方法の実施
の形態について、図面を参照して説明する。図１は本実
施形態のフォトマスク識別装置の構成を表す概略図であ
る。レチクルケース１に収納されているレチクル２は、
第１のレチクル搬送用アーム３によりレチクルケース１
から取り出される。第１のレチクル搬送用アーム３は水
平方向および垂直方向に可動であり、レチクル２を第２
のレチクル搬送用アーム４に移動させる。

【００２４】第２のレチクル搬送用アーム４に保持され
たレチクル２は、バーコードユニット５の直下を通過し
てレチクルステージ６へ搬送される。以上によりレチク
ル搬送が完了し、投影レンズを用いた露光が行われる。
露光後、再びレチクル搬送用アーム３、４を用いてレチ
クル２はレチクルケース１に収納され、レチクル２の交
換が行われる。

【００２５】上記の本実施形態のフォトマスク認識装置
においては、図２に示すように、レチクル２がバーコー
ドユニット５の直下を通過する際にバーコードの読み取
りが行われる。バーコードユニット５には、従来のＬＥ
Ｄ等の照射光源とフォトダイオードを組み合わせたバー
コードリーダーにかわり、例えばＣＣＤカメラ等の二次
元画像を撮像できる光検出装置が用いられる。バーコー
ドユニット５の光検出装置において得られた信号は画像
処理装置に転送され、二次元的な光強度分布が、一次元
的な光強度分布に変換される。これにより、バーコード
の読み取りが行われる。

【００２６】従来の装置のように、バーコード面からの
反射光を検出する場合には、照射光源をレチクル２の上
方に設置して、レチクル２の表面に光を照射する必要が
ある。しかしながら、本実施形態のフォトマスク認識装
置によれば、従来のバーコードリーダーのようにバーコ
ード形成面からの反射光を検出するのではなく、バーコ
ードを二次元画像として認識し、画像処理を行う。した
がって、照射光源および光検出装置を必ずしもレチクル
２の上方に設置する必要はない。図２に、図１の点線で
囲まれた部分を示す。図２に示すように、レチクル２の
下方にバーコードユニット５’を設置することも可能で
ある。この場合、バーコードユニットからの発塵による
レチクル２の汚染が防止される。

【００２７】（実施形態１）図３に、本発明のフォトマ
スク識別装置を高反射率のフォトマスクに適用する場合
の模式図を示す。図３（Ａ）はフォトマスクの平面図で
あり、図３（Ｂ）は（Ａ）のマスクから得られるバーコ
ード波形である。図３（Ａ）および（Ｂ）に示すよう
に、ガラス基板１１上の描画エリア１２およびバーコー
ド部分１３に、高反射率の遮光材料であるクロム膜１４
が形成されている。クロム膜１４としては、例えばスパ
ッタリングにより膜厚１００ｎｍ程度で成膜された単層
タイプのものを用いる。単層タイプのクロム膜は、表面
反射率が可視光およびその近傍の波長領域（３００〜８
５０ｎｍ程度）で４０〜５０％と高い。

【００２８】図２に示すように、レチクルの表面または
裏面からバーコード１３の読み取りを行うと、二次元的
な光強度分布（コントラストを有するパターン）が得ら
れる。光検出装置として、例えばＣＣＤカメラを用いる
場合には、各画素で得られる信号の強度を画像処理装置
を用いて、明部または暗部の縞ごとに加算する。これに
より、二次元的な光強度分布が一次元的な光強度分布に
変換される。さらに、全体の光強度から一定のしきい値
ａを設定して、信号強度Ｉをデジタル化（２値化）す
る。以上により、図３（Ｂ）に示すように、遮光部分１
４および露光部分１５に対応した、バーコード波形が得
られる。

【００２９】（実施形態２）図４に、本発明のフォトマ
スク識別装置を低反射率のフォトマスクに適用する場合
の模式図を示す。図４（Ａ）はフォトマスクの平面図で
あり、図４（Ｂ）は（Ａ）のマスクから得られるバーコ
ード波形である。図４（Ａ）および（Ｂ）に示すよう
に、ガラス基板１１上の描画エリア１２およびバーコー
ド部分１３に、低反射率の遮光材料であるモリブデンシ
リサイド膜１４’が形成されている。本実施形態で用い
られるフォトマスクは位相シフトマスクであり、位相シ
フタを通過して位相が変化した光と、位相シフタを通過
せず位相が変化していない光との干渉を利用して、解像
度の向上が図られている。フォトマスク用のモリブデン
シリサイド膜１４’は透過率１０〜数％程度に設計さ
れ、遮光部分においてもわずかに光を透過する。

【００３０】図２に示すように、レチクルの表面または
裏面からバーコード１３の読み取りを行った場合、遮光
部分（モリブデンシリサイド膜）１４’の反射率が低い
ため、明瞭なコントラストが得られない。そのため、実
施形態１と同様に、例えばＣＣＤカメラの各画素で得ら
れる信号の強度Ｉを、画像処理装置を用いて明部または
暗部の縞ごとに加算すると、図４（Ｂ）に示すように、
明視野と暗視野が反転した、一次元的な光強度分布に変
換される場合もある。このような場合には、処理回路内
にインバータ回路を設けたり、あるいは、画像処理装置
を用いて明視野と暗視野を反転させる。さらに、信号強
度Ｉをしきい値ａ’に基づいて２値化することにより、
図４（Ｃ）に示すように、遮光部分１４’および露光部
分１５に対応したバーコード波形が得られる。

【００３１】本発明のフォトマスク識別装置において
は、全体の光強度から一定のしきい値を設定して、検出
信号の強度をデジタル化（２値化）する。したがって、
例えば実施形態１と実施形態２の場合のように、反射率
の異なる遮光膜が形成されたフォトマスクについても、
同一の装置を用いてフォトマスクの識別を行うことがで
きる。

【００３２】本発明のフォトマスク識別装置およびフォ
トマスク識別方法は、上記の実施の形態に限定されな
い。例えば、本発明のフォトマスク識別装置をバーコー
ド以外の二次元的なパターン、例えば、ドットマトリク
ス形式の識別標識の認識に適用することも可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更
が可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明のフォトマスク識別装置によれ
ば、フォトマスクの遮光材料や、その反射率にかかわら
ず、フォトマスク上に形成されたバーコードの認識を高
精度に行うことができる。また、本発明のフォトマスク
識別装置によれば、遮光材料や反射率の異なる複数のフ
ォトマスクを管理し、これらのフォトマスクを同一の露
光装置に適宜、交換・装着することが可能となる。本発
明のフォトマスク識別方法によれば、レチクルの下方か
らバーコードの認識を行って、発塵によるレチクルの汚
染を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフォトマスク識別装置の構成を表す概
略図である。

【図２】本発明のフォトマスク識別装置のバーコードユ
ニットを表す概略図である。

【図３】（Ａ）は、本発明のフォトマスク識別方法を高
反射率のフォトマスクに適用する場合の模式図であり、
（Ａ）はフォトマスクの平面図、（Ｂ）はバーコード波
形である。

【図４】（Ａ）は、本発明のフォトマスク識別方法を低
反射率のフォトマスクに適用する場合の模式図であり、
（Ａ）はフォトマスクの平面図、（Ｂ）および（Ｃ）は
バーコード波形である。

【符号の説明】

１…レチクルケース、２…レチクル、３…第１のレチク
ル搬送用アーム、４…第２のレチクル搬送用アーム、
５、５’…バーコードユニット、６…レチクルステー
ジ、６’…露光装置、１１…ガラス基板、１２…描画エ
リア、１３…バーコード、１４、１４’…遮光部分、１
５…露光部分。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｐ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フォトマスクのパターン描画領域の周辺部
   に形成されたバーコードを認識し、フォトマスクを識別
   するフォトマスク識別装置において、 前記バーコードを二次元の明視野像として認識する光検
   出装置と、 前記光検出装置で得られる検出信号に画像処理を行い、
   一次元のバーコード波形に変換する画像処理装置とを有
   するフォトマスク識別装置。
2. 【請求項２】前記光検出装置は、電荷結合素子を用いた
   画像入力装置である請求項１記載のフォトマスク識別装
   置。
3. 【請求項３】前記光検出装置は、前記フォトマスクの表
   側から、前記バーコードの認識を行う装置である請求項
   １記載のフォトマスク識別装置。
4. 【請求項４】前記光検出装置は、前記フォトマスクの裏
   面から、前記バーコードの認識を行う装置である請求項
   １記載のフォトマスク識別装置。
5. 【請求項５】前記画像処理装置は、前記光検出装置で得
   られる検出信号に、しきい値を設定し、２値化（デジタ
   ル化）する装置である請求項１記載のフォトマスク識別
   装置。
6. 【請求項６】前記画像処理装置は、前記光検出装置で得
   られる前記明視野像の、明部と暗部を反転させる装置で
   ある請求項１記載のフォトマスク識別装置。
7. 【請求項７】フォトマスクのパターン描画領域の周辺部
   に形成されたバーコードを、光検出装置を用いて、二次
   元の明視野像として認識する工程と、 前記光検出装置で得られる検出信号に画像処理を行い、
   一次元のバーコード波形に変換する工程とを有するフォ
   トマスク識別方法。
8. 【請求項８】前記光検出装置を用いる工程は、電荷結合
   素子を利用した画像入力装置を用いる工程である請求項
   ７記載のフォトマスク識別方法。
9. 【請求項９】前記光検出装置を用いて前記バーコードの
   認識を行う工程は、前記フォトマスクの表側から、前記
   バーコードの認識を行う工程である請求項７記載のフォ
   トマスク識別方法。
10. 【請求項１０】前記光検出装置を用いて前記バーコード
    の認識を行う工程は、前記フォトマスクの裏面から、前
    記バーコードの認識を行う工程である請求項７記載のフ
    ォトマスク識別方法。
11. 【請求項１１】前記画像処理を行う工程は、画像処理装
    置を用いて、前記光検出装置で得られる検出信号にしき
    い値を設定し、２値化（デジタル化）する工程である請
    求項７記載のフォトマスク識別方法。
12. 【請求項１２】前記画像処理を行う工程は、画像処理装
    置を用いて、前記光検出装置で得られる前記明視野像
    の、明部と暗部を反転させる工程である請求項７記載の
    フォトマスク識別方法。