JP2000147748A - フォトマスク外観検査装置 - Google Patents
フォトマスク外観検査装置Info
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Abstract
クパターンの欠陥モード解析を行うことができるフォト
マスクの外観検査装置を提供すること。 【解決手段】フォトマスクS1のパターンを取り込み、
マスクパターンデータS4に変換する。一方、CADパ
ターンS5をマスクパターンデータS7に変換する。両
者のマスクパターンデータに対して、露光波長等の光学
条件S9を入力し、光シュミレーション処理S8によっ
て得られる光強度分布データS10及びS11をデータ
比較評価処理S12することでフォトマスクの欠陥判定
を行い、欠陥位置を特定する。欠陥位置の光強度分布デ
ータを欠陥モード解析処理S13することで欠陥モード
の解析を行い、欠陥情報データベースS15を作成す
る。
Description
程中の外観検査工程において、フォトマスクのパターン
の欠陥を検査するための外観検査装置に関する。
術を用いて、フォトマスク上のパターンをウェハなどの
基板に露光転写するときの親パターン(マスタパター
ン)となる。転写されたパターンが正確に設計パターン
を再現するかどうかがマスクの品質の善し悪しとなる
が、品質上で問題となる要因が外観欠陥である。外観欠
陥は形状欠陥とその他に大きく分類できる。形状欠陥と
は、遮光パターンの形状と設計パターンの不一致部分で
あり、主な形状不良として断線、黒点、白点、突起、凹
み、ショートなどがある。これらの形状欠陥は、転写さ
れない程度のものであれば問題とならない。また、転写
されても回路特性に実害が無いような大きさであれば欠
陥には計数(カウント)せず、一定のサイズ以上のもの
を欠陥対象とする。一般的には設計パターンサイズの1
/3〜1/4程度以上が欠陥として定義されるが、微細
化が進むにつれて定義は厳しくなる傾向がある。
る工程が欠陥検査である。欠陥検査は1970年代の中
頃迄は目視検査に頼っていたが、パターンの微細化で目
視では不可能となり、1970年代の後半から自動外観
検査装置が導入されるようになった。自動外観検査の方
式は実際のマスクパターン同士を比較する方式であるd
ie−to−die比較法と、設計データと比較する方
式であるdie−to−DB比較法に分類できる。
2つの光学系をもち、それぞれからの比較するべきマス
クパターンの拡大像をCCDなどのセンサ上に結像させ
電気信号に変換し、適当なアルゴリズムを用いて比較論
理回路で不一致部分を検出する。不一致部分を検出した
ときの座標を欠陥位置情報として記録する。die−t
o−die比較法は基本的には同じ信号の比較であるの
で、die−to−DB比較法に比べ検出感度は高く、
検査速度も速く、装置の構成も簡単である。
1枚のレチクルに1つのパターンしか持たない場合には
検査ができない欠点がある。また、複数のパターンをも
つレチクルにおいても、描画装置などの異常で再現性が
ある欠陥の場合には原理的に検出できない欠点がある。
一方、die−to−DB比較法では設計データと比較
するためそのようなことはなく、die−to−DB比
較法の重要性が増している。die−to−DB比較法
は単眼のdie−to−die比較法に設計パターンを
入力として比較パターンを発生する回路を追加した構造
になっており、マスクパターンの拡大像と設計パターン
とを比較し、不一致部分を検出する方法である。この方
法は、パターンを発生させる時間が検査時間を決めるた
め、検査時間はdie−to−die比較法に比較して
一般に長くなる。
らの方法では以下の問題に対応することが困難である。
それは、フォトマスクの品質というのは既に述べたよう
に転写されたパターンが正確に設計パターンを再現する
かどうかであり、フォトマスク上のパターンと設計パタ
ーンの不一致部が、ウェハ上で問題となるような欠陥と
して露光転写されるかどうかは、実際に露光してみない
と分からないという問題である。従来の外観検査方法は
作成したフォトマスクの可視光による光学像を使って検
査を行っており、パターンの不一致部を検出することで
断線、黒点、白点、突起、凹み、ショートなどの欠陥を
検出していた。しかし、フォトマスクのパターンをステ
ッパを用いてシリコン上に露光する際にはg線(436
nm)やi線(365nm)、KrF(246nm)、
ArF(193nm)といった外観検査に用いる可視光
より波長が短い光源が使用されるため、本来フォトマス
クの外観検査を露光波長とは異なる可視光で行うので
は、実際の欠陥転写性を正確に検出することはできな
い。そのため、従来の外観検査法で欠陥と判定されたパ
ターンも実際に露光すると欠陥部分が消失してしまう場
合や、また逆に欠陥でないと判定されたパターンでもウ
ェハ上に露光してみたところ、欠陥となってしまう(黒
ピン欠陥が結像してしまうなど)ことがあった。
程を各層に対して行うため、基板上に前回のリソグラフ
ィで生じたパターンの段差が残り、その上にまた積層し
て露光を行う。その際、基板上にパターン段差があるた
め均一なフォーカスで露光されず、デフォーカス(焦点
外れ)状態となる部分が存在する。しかし、従来の外観
検査方法ではフォトマスクパターンそのものを検査対象
とするため、本来目的とするウェハ上に露光されたパタ
ーンが前記デフォーカス部分で正確に転写されるかどう
かを判定することは原理的に不可能である。つまり、デ
フォーカス部分に対して生じるフォトマスクの露光パタ
ーンの変化が、実際にウェハ上に露光されたパターンの
変化と一致するのかという問題や、フォトマスク上の欠
陥がこの部分にどのような影響を与えるのかということ
は調べることができない。また特に、欠陥と本来のマス
クパターンとの相対的な位置関係もウェハ上に露光され
るパターンにとって重大な影響を与えるが、これを解析
することも困難であった。
問題点を鑑み、フォトマスクの露光工程を考慮した外観
検査を行うため、CADパターンとフォトマスクを画像
入力処理したパターンの光強度シミュレーション結果を
比較し、欠陥位置の光強度分布データを解析すること
で、実際にステッパで露光するときの光源の露光波長で
デフォーカスなどの光学条件が変化した場合の欠陥モー
ド解析を行い、欠陥モード解析結果の欠陥情報を次のフ
ォトマスク修正工程で利用するデータベースとして記憶
するフォトマスク外観検査装置を提供することを課題と
する。
題を達成するために、請求項1の発明では、CADパタ
ーンの光強度シミュレーション結果とフォトマスクを画
像入力処理したフォトマスクパターンの光強度シミュレ
ーション結果を比較することで、露光波長での欠陥判定
を行い、光強度分布データの信号処理による欠陥モード
解析の結果をもとに欠陥情報のデータベースを作成する
フォトマスク外観検査装置であって、検査するフォトマ
スクの画像を入力する画像入力手段と、前記入力された
画像をマスクパターンデータに変換する画像データ変換
手段と、CADパターンをマスクパターンデータに変換
するCADデータ変換手段と、前記画像データ変換手段
によって得られたマスクパターンデータから露光波長や
デフォーカスなどの光学条件を設定して光強度分布を計
算する光強度シミュレーション手段と、前記CADデー
タ変換手段によって得られたマスクパターンデータから
露光波長やデフォーカスなどの光学条件を設定して光強
度分布を計算する光強度シミュレーション手段と、前記
光強度シミュレーション手段によって得られたマスクパ
ターンの光強度分布とCADパターンの光強度分布を比
較することで、欠陥判定を行いその欠陥位置を特定する
光強度分布比較評価手段と前記光強度分布比較評価手段
によって得られた欠陥位置における断面の光強度分布デ
ータを微分処理などの信号処理手法を用いて、欠陥モー
ドを解析する欠陥モード解析手段と前期欠陥モード解析
手段によって得られた欠陥情報をもとに、フォトマスク
修正工程で利用する欠陥情報データベースを作成する欠
陥情報データベース作成手段と、を具備することを特徴
とするフォトマスク外観検査装置としたものである。
マスクパターンの両者の光強度分布を比較することによ
って、フォトマスクの外観検査において単に露光波長と
は異なる可視光波長でのパターン検査だけでなく、露光
波長で実際にウェハ上に転写された状態での欠陥判定を
行うことができ、欠陥位置の断面データを微分処理など
の信号処理することで欠陥を解析し、欠陥モードを特定
することができる。また、欠陥モード解析によって得ら
れた欠陥の情報をデータベースにすることで次のフォト
マスクの修正工程でそれらの情報を利用することが可能
となる。
〜9を用いて解説する。図1は本発明のフォトマスク外
観検査装置の構成図である。この図において、コントロ
ールプロセッサ1は、本実施形態におけるフォトマスク
外観検査装置(以下、本装置と略す)の各部をバスBを
介して制御する。2はROMであり、本装置の起動プロ
グラム及び基本動作プログラム等を記憶している。3は
RAMであり、本装置にインストールされた本実施形態
におけるパターンデータ変換処理プログラムと光強度シ
ミュレーションプログラム、光強度分布比較評価プログ
ラム、欠陥モード解析プログラム(以下、4つのプログ
ラムを総称して外観検査プログラムと呼ぶ)が格納され
る。また、外観検査プログラムを実行する過程において
発生したデータを一時的に記憶する。4は外部記憶装置
としてのハードディスクドライブ(以下、HDDと略
す)であり、本実施形態における外観検査プログラムや
外観検査プログラムの結果、欠陥情報のデータベース等
のデータが記憶される。
画像をコンピュータに取り込むものである。6はフロッ
ピーディスク、CD−ROM、MOディスク、半導体メ
モリ等の、コンピュータが読み取り可能な記録媒体であ
り、本実施形態におけるCADパターンが記憶されてい
る。7はデータ読取装置であり、記録媒体6に記録され
たCADパターンの読み込みを行う。8は処理プロセッ
サ群であり、フォトマスクパターンやCADパターンの
データ変換を行うパターンデータ変換処理プロセッサc
1と、光強度シミュレーションや光強度分布比較評価、
欠陥モード解析の演算処理を行うデータ処理プロセッサ
c2が、互いにローカルバスLBによって接続されてい
る。
であり、本実施形態における光強度シミュレーション実
行時の光学条件の入力を行う。10はモニタであり、フ
ォトマスクパターンやCADパターン、シミュレーショ
ンの結果等を表示する。11はプリンタであり、光強度
分布比較評価および欠陥モード解析の結果等をプリント
アウトする。
ャートに基づいて説明する。まず、検査したいフォトマ
スクS1のパターンの外観画像データをコンピュータに
取り込む。これには、光学顕微鏡によるパターンの拡大
画像をCCDカメラで撮影して光学アナログ画像データ
を得た後、これを画像処理ボード上のA/D変換装置に
よってディジタル画像データに変換してRGBデータと
してメモリに展開し、ビットマップなどのデータとして
コンピュータに取り込む方法や、パターンの拡大写真を
スキャナなどで読み込む方法などがある。なお、コンピ
ュータに取り込んだ画像はモニタ10に表示され、その
データはHDD4に記憶される。
像を、多値のラスタデータであるマスクパターンデータ
S4に変換する。これは本来光強度シミュレーション
は、複素透過率値のマスクパターンデータに対して行わ
れるが、本発明のにおいてはメモリの節約のため、マス
クパターンデータを多値のラスタデータで記憶してお
き、実際に光強度シミュレーションを行う際に複素透過
率値への変換を行なうようにしているためである。画像
データ変換処理S3の内容を図3のフローチャートに示
す。パターン画像データは各ドット毎に光の三原色
(R:レッド、G:グリーン、B:ブルー)のそれぞれ
の濃度を数値で表現したものから構成されており、その
ままでは上記シミュレーションに必要な透過率にならな
いので、白黒の濃度の階調で表した濃淡データに変換す
るための濃度変換処理SA1を行う。変換は濃度をIと
してI=(R+G+B)/3で行うことができる。これ
により、各ドットは濃淡データで表される。次にパター
ン画像データに含まれるノイズを除去するために、フィ
ルタを利用した平滑化処理SA2を行う。利用するフィ
ルタはメディアンフィルタというもので、対象ドットの
近傍を調べてそれらの中の中間値と対象ドットの値とを
交換する。そして次に、平滑化した濃淡データを適当な
階調の多値データに変換する多値化処理SA3を行う。
変換は階調毎のしきい値を設定し、それと各ドットの値
を比較してその大小関係によって多値データに置き換え
ることで行う。
ターンはCADによって作成されており、CADパター
ンとしてコンピュータに記憶されている。本発明ではこ
のCADパターンS5に対して光強度シミュレーション
を行った結果との比較を行うため、CADパターンS5
を光強度シミュレーションが行えるようなマスクパター
ンデータS7に変換する必要がある。この変換は図4に
示すように、(a)のCADパターンを(b)のように2次元
のメッシュ状に分割し、(c)のようにパターンの閉図形
の内部を1それ以外を0とすることで行うことができ
る。
S4と、CADパターンS5を変換したマスクパターン
データS7の両者をそれぞれ光強度シミュレーションS
8して光強度分布S10及びS11を求める。CADパ
ターンの光強度分布S10は理想のマスクパターンを露
光したときに得られるものと仮定できる。光強度シミュ
レーションS8を行う際、フォトマスクの検査の目的に
応じて露光波長や焦点外れ値(デフォーカス)といった
光学条件パラメータを入力装置9から入力する。
ターンによる光強度分布S11とCADパターンによる
光強度分布S10を比較し、その差異を検出することで
フォトマスクの欠陥判定を行い、欠陥の位置をもとめ
る。ここでは光強度分布同士の比較を行うことで、理想
なパターンであるCADパターンと実際のフォトマスク
のマスクパターンの、露光転写状態同士での比較評価が
できるため、パターンコーナー部の丸みや線幅の太り、
細りなどを相殺した検査を行うことができる。
位置における断面の光強度分布データを利用して、欠陥
モード解析処理S13で欠陥モードの解析を行う。欠陥
モード解析処理S13の内容を図5に示す。まず最初
に、欠陥位置でのCADパターンとフォトマスクパター
ンの断面の光強度分布データを微分処理SB1して微分
波形を得る。この微分波形にはその断面におけるパター
ンの境界に関する情報が含まれており、微分波形のピー
クの位置や正負、形状などによってパターンの境界の様
子が分かる。なお、正のピークと負のピーク二つが一組
になって一つのパターンを表している。
ォトマスクの微分波形のピーク数を計算し、ピーク数の
比較SB3でCADとフォトマスクの微分波形のピーク
数を比べる。その結果フォトマスクのピーク数の方が少
なかった場合、本来パターンが離れているところがつな
がってしまっているためにパターンの境界を表すピーク
数が少なくなっていると判断できるので、その欠陥は短
絡欠陥であると特定できる。
ンの境界がずれているということなので、突起欠陥か凹
み欠陥のどちらかということになる。これを特定するた
めに微分波形の差分(マスク−CAD)を算出(SB
4)し、その結果の差分波形のピークを調べる(SB
5)。差分波形のピークがプラスからマイナスに変動し
ている場合は、フォトマスクのパターンの境界がCAD
のパターンの境界より外側にあるということなので突起
欠陥と特定でき、逆にマイナスからプラスに変動してい
る場合はフォトマスクのパターンの境界の方が内側にあ
るということになり凹み欠陥と特定できる。
った場合は黒点欠陥などの余分なパターンが存在する
か、白点欠陥や断線などであるべきパターンがなくなっ
ているかのどちらかである。これを特定するため、前述
と同様に微分波形の差分(マスク−CAD)を算出(S
B4)し、差分波形のピークを調べる(SB5)。差分
波形のピークがプラスからマイナスに変動している場合
は、フォトマスクのパターンの外側に孤立したパターン
が存在していると判断できるため、黒点欠陥と特定でき
る。逆にマイナスからプラスに変動している場合は、パ
ターンの内部でなくなっているところがあると判断でき
るため、白点欠陥または断線と特定できる。白点欠陥と
断線の違いは、欠陥の範囲のすべての断面において同様
な欠陥モード解析を行いその結果から判断する。
7、8に示す。図6はCADパターンとフォトマスクの
光強度分布を示したものでフォトマスクパターンには欠
陥が含まれている。図6の光強度分布において、データ
比較評価処理S12によって特定された欠陥位置を通る
断面の光強度分布データを利用して欠陥モードの解析を
行う。図7の(1)は図6左で示したCADパターンの断
面Aでの光強度分布データ、(2)は図6右で示したフォ
トマスクパターンの断面aでの光強度分布データであ
る。これらのデータを微分処理して得た波形をそれぞれ
下の(3)、(4)に示す。2つの微分波形のピーク数を比
べるとどちらも2つで同じである。微分波形において正
のピークは左側のパターンエッジを表し、負のピークは
右側のパターンエッジを表す。即ち、欠陥部分は独立の
欠陥としてのピークは表れていないことを示している。
従って、この欠陥はパターンエッジに存在する突起また
は凹み(欠け)欠陥のどちらかであると考えられる。次
に2つの微分波形の差分(4)−(3)をとると(5)のよう
な差分波形が得られる。この波形を見るとピークがプラ
スからマイナスに変動して2つのピークに分離している
ため、フォトマスクのパターンの境界が本来のCADの
パターンの境界より右側にずれて外側にあることにな
り、この位置に突起欠陥があると特定できる。(容易に
わかるように、もしピークがマイナスからプラスに変動
していれば凹み欠陥と特定できる。)なお、ピークの中
心位置間の距離を計ることによって、欠陥の大きさを測
定することができる。
での光強度分布データ、(2)はフォトマスクパターンの
断面bでの光強度分布データである。これらのデータの
微分波形が下の(3)、(4)である。2つの微分波形の
ピーク数はCADパターンの方が2つであるのに対しフ
ォトマスクパターンの方は4つでフォトマスクパターン
の方が多いので、この欠陥は黒点欠陥か白点欠陥または
断線であると考えられる。これらの2つの微分波形の差
分(4)−(3)をとると(5)のような差分波形が得られ
る。この波形はピークがプラスからマイナスに変動して
いるため、フォトマスクのパターンの外側に余分なパタ
ーンが存在していることになり、この位置に独立した黒
点欠陥があると特定できる。欠陥の大きさは前述と同様
にピークの中心位置間の距離を計ることにより計測す
る。
光強度分布データしか解析していないが、同様にして欠
陥位置でのy方向における断面での光強度分布データも
解析することで2次元の欠陥モード解析を行うことがで
きる。
もとに、欠陥情報データベースの作成処理S14を行
う。欠陥情報とは図9に示すような欠陥別情報や各欠陥
モード数の累計などである。欠陥別情報は欠陥毎の番号
と欠陥モード、位置、大きさなどで構成される。作成し
たデータベースはモニタ10に表示し、プリンタ11か
らプリンタアウトするとともにHDD4に記憶される。
ここで作成した欠陥情報データベースは次の工程である
フォトマスクの修正工程で利用される。
フォトマスクの外観検査工程において、フォトマスクの
画像を取り込み、そのマスクパターンに対して光強度シ
ミュレーションを行った結果と、CADパターンに対し
て光強度シミュレーションを行った結果とを比較して欠
陥を判定し、欠陥位置における断面の光強度分布データ
に対して微分処理などの信号処理をすることで欠陥モー
ド解析を行うため、従来の検査装置では困難であった実
際の露光波長やデフォーカス時でのマスクパターンの欠
陥モードの特定を行うことができるという効果がある。
また、欠陥情報のデータベースが作成されるのでこれを
次のフォトマスクの修正工程で利用することができると
いう効果がある。
装置の構成図である。
示すフローチャート図である。
る。
図である。
る。
度分布図である。
る。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】CADパターンの光強度シミュレーション
結果とフォトマスクを画像入力処理したフォトマスクパ
ターンの光強度シミュレーション結果を比較すること
で、露光波長での欠陥判定を行い、光強度分布データの
信号処理による欠陥モード解析の結果をもとに欠陥情報
のデータベースを作成するフォトマスク外観検査装置で
あって、 検査するフォトマスクの画像を入力する画像入力手段
と、 前記入力された画像をマスクパターンデータに変換する
画像データ変換手段と、 CADパターンをマスクパターンデータに変換するCA
Dデータ変換手段と、 前記画像データ変換手段によって得られたマスクパター
ンデータから露光波長やデフォーカスなどの光学条件を
設定して光強度分布を計算する光強度シミュレーション
手段と、 前記CADデータ変換手段によって得られたマスクパタ
ーンデータから露光波長やデフォーカスなどの光学条件
を設定して光強度分布を計算する光強度シミュレーショ
ン手段と、 前記光強度シミュレーション手段によって得られたマス
クパターンの光強度分布とCADパターンの光強度分布
を比較することで、欠陥判定を行いその欠陥位置を特定
する光強度分布比較評価手段と前記光強度分布比較評価
手段によって得られた欠陥位置における断面の光強度分
布データを微分処理などの信号処理手法を用いて、欠陥
モードを解析する欠陥モード解析手段と前期欠陥モード
解析手段によって得られた欠陥情報をもとに、フォトマ
スク修正工程で利用する欠陥情報データベースを作成す
る欠陥情報データベース作成手段と、 を具備することを特徴とするフォトマスク外観検査装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32809898A JP2000147748A (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | フォトマスク外観検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32809898A JP2000147748A (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | フォトマスク外観検査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000147748A true JP2000147748A (ja) | 2000-05-26 |
Family
ID=18206497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32809898A Pending JP2000147748A (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | フォトマスク外観検査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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