JP2005037513A - マスク欠陥検査装置及びマスク欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】擬似欠陥の発生を最大限抑えながら、光学近接効果補正マスク上の微細な実欠陥を検出する。
【解決手段】光学近接効果補正（ＯＰＣ）後のＥＢデータ２からＯＰＣ前のＥＢデータ１をＳＵＢ演算して、ＯＰＣパターン部分に対応するＥＢデータ（ＳＵＢ後）３を得る。ＥＢデータ（ＯＰＣ後）２とＥＢデータ（ＳＵＢ後）３のフォーマット変換を行った後、光学近接効果補正マスクに対応する参照画像２’と、ＯＰＣパターンに対応する参照画像３’を得る。光学近接効果マスクをスキャンして得た検出画像と、参照画像３’とを比較検査することにより、ＯＰＣパターンの欠陥検査を行う際に、他の部分の比較検査する場合よりも検査感度を下げる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光学近接効果補正マスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置及びマスク欠陥検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、半導体装置の製造に用いられるフォトマスクの一例を示す断面図である。図８は、フォトマスクの回路パターンの一部に、欠陥が存在する場合を示す図である。
図７に示すフォトマスク１０１は、透明基板１０２上の、例えば、１０ｍｍ×２０ｍｍのチップ領域に、Ｃｒ膜等の遮光膜１０３からなる回路パターンが形成されている。回路パターンは、所定の間隔１０４を空けて形成され、パターン幅は、例えば、０．５μｍ〜２μｍである。
また、図８に示すように、フォトマスクの回路パターンの一部に、突起１０５、ピンホール１０６、ドット１０７、欠け１０８、断線１０９等の欠陥、傷又は異物（以下「欠陥」と総称する。）が存在する場合がある。このような欠陥が存在するフォトマスク１０１を用いてパターン転写を行うと、所望の回路パターン以外に、欠陥もパターンとして基板上に形成されてしまう。よって、パターン転写の前に、フォトマスク１０１の欠陥がないか検査されている。
【０００３】
マスク欠陥検査方法には、設計データ比較法（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄａｔａｂａｓｅ法）と隣接パターン比較法（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ法）とが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
設計データ比較法は、検査装置によりマスク回路パターンをスキャンし、そのスキャンにより得られた検出画像と、そのスキャン箇所に対応するマスク設計データ（参照画像）とを比較する方法である。
隣接パターン比較法は、隣接する２個のチップの同一パターンを比較し、不一致部分を発見したときに欠陥が存在すると判定する方法である。この方法は、隣接する２個のチップ内の同一箇所に形成されたパターンには、同一欠陥が存在する確率は極めて小さいという仮定を前提としている。
【０００４】
ところで、近年の露光波長の短波長化により、マスクのパターン形状をウェハ上に忠実に転写することが困難となっている。そこで、マスクパターンに図形を付加したり、粗密に応じてサイズを補正したりする光学近接効果補正（ＯＰＣ：ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）（以下「ＯＰＣ」という。）が行われている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−５４８０６号公報（第２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光学近接効果補正により付加された、例えば、セリフ（Ｓｅｒｉｆ）のような補助パターン（以下「ＯＰＣパターン」という。）は、回路パターンの半分以下の大きさであり、スキャンに用いられる光源に対して屈折されやすく、スキャンにより得られた検出画像での写りが良くない。また、ＯＰＣパターンが付加されるとパターン形状が非常に複雑になってしまう。
このため、図１０に示すように、光学近接効果補正マスクの欠陥を検査する際、実際の欠陥（以下「実欠陥」という。）とＯＰＣパターンとの区別が難しくなり、実欠陥ではないＯＰＣパターンが欠陥として検出される、いわゆる擬似欠陥が生じやすいという問題があった。図９に示すＯＰＣ前のマスクの欠陥を検査する場合には、正常パターンと実欠陥を容易に区別できるため、上記のような問題は起こらなかった。
また、従来の設計データ比較法を用いたマスク欠陥検査技術では、最終的な光学近接効果補正マスクの設計データのみを参照画像用に用いていた。このため、光学近接効果補正マスク上の微細な実欠陥を検出するために検査感度を高めると、ＯＰＣパターンにおける小さな変動が擬似欠陥として検出されてしまうという問題があった。従って、従来は、光学近接効果補正マスクの欠陥を検査する際、擬似欠陥の発生により微細な実欠陥を検出することが難しかった。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、擬似欠陥の発生を最大限抑えながら、光学近接効果補正マスク上の微細な実欠陥を検出することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係るマスク欠陥検査装置は、光学近接効果補正マスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記光学近接効果補正マスクの設計データから、前記光学近接効果補正マスクの第１参照画像と、光学近接効果補正パターンの第２参照画像とを形成する参照画像形成部と、
前記光学近接効果補正マスクをスキャンして検出画像を形成する検出画像形成部と、
前記第１及び第２参照画像と前記検出画像とを比較して、前記光学近接効果補正マスクの欠陥の有無を検出する比較検査部と、を備え、
前記比較検査部は、前記光学近接効果補正パターンの欠陥の有無を検出する際、前記第２参照画像と前記検出画像とを比較する手段を有することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係るマスク欠陥検査装置において、前記参照画像形成部は、前記光学近接効果補正マスクの設計データから、光学近接効果補正前のマスクの設計データを減算処理して、前記光学近接効果補正パターンのデータを得る演算部を備えることが好適である。
【００１０】
本発明に係るマスク欠陥検査装置において、前記比較検査部は、前記第２参照画像と前記検出画像とを比較する際、前記第１参照画像と前記検出画像とを比較する場合に比べて検査感度を下げる手段を有することが好適である。
【００１１】
本発明に係るマスク欠陥検査方法は、光学近接効果補正マスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査方法であって、
前記光学近接効果補正マスクの設計データから、光学近接効果補正後のマスクの第１参照画像と、光学近接効果補正パターンの第２参照画像とを形成する参照画像形成工程と、
前記光学近接効果補正マスクをスキャンして検出画像を形成する工程と、
前記第１及び第２参照画像と前記検出画像とを比較して、前記光学近接効果補正マスクの欠陥の有無を検出する比較検査工程と、を含み、
前記比較検査工程では、前記光学近接効果補正パターンの欠陥の有無を検出する際、前記第２参照画像と前記検出画像とを比較することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係るマスク欠陥検査方法において、前記参照画像形成工程では、前記光学近接効果補正マスクの設計データから、光学近接効果前のマスクの設計データを減算処理して、前記光学近接効果補正パターンのデータを得る演算工程を含むことが好適である。
【００１３】
本発明に係るマスク欠陥検査方法において、前記比較検査工程では、前記第２参照画像と前記検出画像とを比較する際、前記第１参照画像と前記検出画像とを比較する場合に比べて検査感度を下げることが好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図中、同一または相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省略することがある。
図１は、本発明の実施の形態によるマスク欠陥検査装置を説明するための図である。
図１に示すように、上位コンピュータ３１に格納されたＥＢ露光用ＣＡＤデータ（以下「ＥＢデータ」という。）から得られた参照画像と、検査ステーション１０で光学近接効果補正マスク（以下「マスク」と略する。）をスキャンして得られた検出画像とをサブシステム２０において比較することにより、マスクの欠陥検査が行われる。マスク上の欠陥位置を示す欠陥位置情報や欠陥画像等の欠陥情報は、サブシステム２０からコレクションシステム６０に送信され、コレクションシステム６０に格納される。このコレクションシステム６０に格納された欠陥情報は、レビュー時に参照される。
【００１５】
上位コンピュータ３１は、ＯＰＣ（光学近接効果補正）後のＥＢデータ（以下「ＥＢデータ（ＯＰＣ後）」という。）（図４参照）と、ＯＰＣ前のＥＢデータ（以下「ＥＢデータ（ＯＰＣ前）」という。）（図３参照）とを格納する。上位コンピュータ３１は、ＥＢデータ（ＯＰＣ後）を変換部３２に送信するとともに、２つのＥＢデータ（ＯＰＣ後、ＯＰＣ前）を演算部３３に送信する。マスク設計データとしてのＥＢデータは、ＭＥＢＥＳ（ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍ）等のＥＢ露光装置用のフォーマットで作成されている。
【００１６】
演算部３３は、ＥＢデータ（ＯＰＣ後）から、ＥＢデータ（ＯＰＣ前）の減算処理（ＳＵＢ：Ｓｕｂｔｒａｃｔ）を行うことにより、ＯＰＣパターンに対応するＥＢデータを得る。演算部３３は、論理演算ＳＵＢにより得られたＥＢデータ（以下「ＥＢデータ（ＳＵＢ後）」という。）（図５参照）を変換部３２に送信する。
【００１７】
変換部３２は、上位コンピュータ３１から受信したＥＢデータ（ＯＰＣ後）と演算部３３から受信したＥＢデータ（ＳＵＢ後）のフォーマットを、ＥＢ露光装置用のフォーマットからマスク欠陥検査装置用のフォーマットに変換して、データステーション４０に送信する。このフォーマット変換には、例えば、ＳＹＮＯＰＳＹＳ社製のマスクデータ処理ソフトウェアＣＡＴＳ（登録商標）を用いることができる。
【００１８】
データステーション４０としてのＤＷＳ（ｄａｔａ ｗｏｒｋ ｓｔａｔｉｏｎ）は、変換部３２によりフォーマット変換されたＥＢデータを、ＳＢＣ（ｓｉｎｇｌｅ ｂｏａｒｄ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）によりストリームごとの中間データ４１，４２，…に展開し、展開した中間データ４１，４２，…をホストシステム５０に送信する。
【００１９】
ホストシステム５０としてのＨＷＳ（ｈｏｓｔ ｗｏｒｋ ｓｔａｔｉｏｎ）は、データステーション４０で展開された中間データ（ストリームデータ）４１，４２，…を、例えば３２ｃｈにｃｈ分配し、サブシステム２０に送信する。
【００２０】
サブシステム２０は、ｃｈ分配された中間データをフレーム単位に切り出すフレーム切出し部２１としてのＳＷＳ（ｓｕｂ ｗｏｒｋ ｓｔａｔｉｏｎ）と、フレーム毎に多値化展開処理する多値化展開処理部２２としてのＢＭＰ ＧＥＮ（ｂｉｔ ｍａｐ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）と、拡大・縮小処理、コーナ丸め処理、ぼかし処理等を行った後、参照画像を合成する合成部２３と、合成された参照画像とフレームバッファ１５から受信した検出画像とを比較し、マスクの欠陥を検出する比較検査部２４とを備えている。
比較検査部２４は、検査制御部１１で設定された下記検査条件（欠陥検査アルゴリズム）に基づいて、検出画像と参照画像とを比較して、マスクの欠陥を検査する。
【００２１】
サブシステム２０、ホストシステム５０及びコレクションシステム６０は、ＩＭＡＰ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｍｅｍｏｒｙ ａｒｒａｙ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を構成する要素である。
【００２２】
検査ステーション１０の検査制御部１１としてのＩＷＳ（ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｗｏｒｋ ｓｔａｔｉｏｎ）は、マスク欠陥検査装置の全体制御を行う。検査制御部１１は、入力された検査パラメータやＲＩＧ（ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｉｍａｇｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）パラメータに基づき、サブシステム２０の比較検査部２４による検査条件の設定を行う。本実施の形態において、検査制御部１１は、ＥＢデータ（ＳＵＢ後）に対応する第２参照画像と検査画像を比較検査する場合には検査感度を下げ（デセンスして）、それ以外の部分を比較検査する場合には検査感度を上げるような検査条件を設定する。すなわち、検査制御部１１は、ＯＰＣパターン部分の検査を、他の部分と比べて低い検査感度で行うような検査条件を設定する。
【００２３】
検査ステーション１０において、スキャン光学系１２によりマスク（レチクル）上のパターンをスキャンし、マスクを透過した光信号を受光系１３により電気信号（アナログ信号）に変換する。その後、アナログ／デジタル変換（以下「Ａ／Ｄ変換」という。）部１４によりゲイン補正とＡ／Ｄ変換を行い、フレームバッファ１５によりフレーム化される。フレーム化された検出画像は、メモリに格納された後、比較検査部２４に送信される。
【００２４】
次に、上記マスク欠陥検査装置の動作、すなわちマスク欠陥検査方法について説明する。
図２は、本発明の実施の形態によるマスク欠陥検査方法を説明するための図である。図３は、ＥＢデータ（ＯＰＣ前）の一例を示す図である。図４は、ＥＢデータ（ＯＰＣ後）の一例を示す図である。図５は、図４に示したデータから図３に示したデータを論理演算ＳＵＢすることにより得られたＥＢデータ（ＳＵＢ後）を示す図である。図６は、比較検査における検査感度を示す図である。
【００２５】
先ず、参照画像（後述）と比較される検出画像を形成する。検出画像の形成は、検査ステーション１０で行われる。詳細には、チャンバ内のＸＹθステージ上に検査対象のマスクを配置し、スキャン光学系１２によりマスク上のパターンをスキャンし、マスクを透過した光信号を受光系１３により光電変換し、光電変換されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換部１４によりＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号をフレームバッファ１５によりフレーム化する。このようにしてマスクの検出画像４が得られる。
【００２６】
次に、参照画像を形成する。演算部３３において、図４に示すＥＢデータ（ＯＰＣ後）２から、図３に示すＥＢデータ（ＯＰＣ前）１を減算処理（ＳＵＢ）することにより、ＯＰＣパターンに対応するＥＢデータ（ＳＵＢ後）３（図５参照）を得る。得られたＥＢデータ（ＳＵＢ後）３と、上位コンピュータ３１に格納されているＥＢデータ（ＯＰＣ後）２とを、変換部３２により欠陥検査装置用のフォーマットに変換し、フォーマット変換されたデータをデータステーション４０によりストリーム展開する。その後、ホストシステム５０によりｃｈ分配し、サブシステム２０によりフレーム切出し、多値化展開、合成処理等を行う。このようにして、ＥＢデータ（ＯＰＣ後）２に対応する第１参照データ２’と、ＥＢデータ（ＳＵＢ後）３に対応する第２参照データ３’が得られる。
【００２７】
そして、サブシステム２０の比較検査部２４において、検査制御部１１で設定された欠陥検査アルゴリズムに基づいて、検出画像４と参照画像２’，３’との比較検査を行う。より詳細には、ＥＢデータ（ＳＵＢ後）に対応する第２参照画像３’と検出画像４を比較検査する場合には検査感度を下げて（デセンスして）、それ以外の部分を比較検査する場合には検査感度を上げて欠陥検査を行う。言い換えれば、図２及び図６に示すように、第１参照画像２’と第２参照画像３’の共通領域（ＡＮＤ領域）をデセンスした実質的な参照画像４’と検出画像４とを比較検査する
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態では、ＥＢデータ（ＯＰＣ後）２からＥＢデータ（ＯＰＣ前）１をＳＵＢ演算して、ＯＰＣパターン部分に対応するＥＢデータ（ＳＵＢ後）３を得た。そして、ＥＢデータ（ＯＰＣ後）２とＥＢデータ（ＳＵＢ後）３を基に２つの参照画像２’，３’を形成し、ＯＰＣパターン部分似対応する参照画像３’と検出画像４との比較検査を行う際に、それ以外の部分の比較検査を行う場合よりも検出感度を下げた。これにより、ＯＰＣパターンに、例えば、ラインエッジラフネス（ＬＥＲ：ｌｉｎｅ ｅｄｇｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）のような微小な変動があった場合でも、擬似欠陥として検出されることを防ぐことができる。すなわち、光学近接効果補正マスクの欠陥検査において、擬似欠陥の発生を最小限に抑えることができる。また、ＯＰＣパターン部分以外の部分は、検査感度を上げて行うことにより、微細な実欠陥を発見することができる。
従って、擬似欠陥の発生を最大限抑えながら、光学近接効果補正マスク上の微細な実欠陥を検出することができる。
また、本実施の形態では、ＯＰＣパターンの欠陥検査を別個に行うことができるため、ＯＰＣパターンの形状やサイズ等に応じて検査感度を変更でき、ＯＰＣパターンの欠陥検査精度を向上させることができる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、ＳＵＢ演算を行った後にフォーマット変換しているが、ＥＢデータ（ＯＰＣ前、ＯＰＣ後）をフォーマット変換した後にＳＵＢ演算を行って、ＥＢデータ（ＳＵＢ後）を得るようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、擬似欠陥の発生を最大限抑えながら、光学近接効果補正マスク上の微細な実欠陥を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるマスク欠陥検査装置を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態によるマスク欠陥検査方法を説明するための図である。
【図３】ＥＢデータ（ＯＰＣ前）の一例を示す図である。
【図４】ＥＢデータ（ＯＰＣ後）の一例を示す図である。
【図５】図４に示したデータから図３に示したデータを論理演算ＳＵＢすることにより得られたＥＢデータ（ＳＵＢ後）を示す図である。
【図６】比較検査における検査感度を示す図である。
【図７】半導体装置の製造に用いられるフォトマスクの一例を示す断面図である。
【図８】フォトマスクの回路パターンの一部に、欠陥が存在する場合を示す図である。
【図９】ＯＰＣ前のパターンと、それに対応する検出画像とを示す図である。
【図１０】ＯＰＣ後のパターンと、それに対応する検出画像とを示す図である。
【符号の説明】
１ ＥＢデータ（ＯＰＣ前）
２ ＥＢデータ（ＯＰＣ後）
２’ 第１参照画像
２ａ 突起欠陥
２ｂ ピンホール欠陥
２ｃ ドット欠陥
２ｄ 欠け欠陥
２ｅ ブリッジ欠陥
２ｆ セリフ
２ｇ ゾーグ
２ｈ アシストバー
３ ＥＢデータ（ＳＵＢ後）
３’ 第２参照画像
４ 検出画像
４’ 参照画像
１０ 検査ステーション
１１ 検査制御部
１２ スキャン光学系
１３ 受光系
１４ Ａ／Ｄ変換部
１５ フレームバッファ
２０ サブシステム
２１ フレーム切出し部
２２ 多値化展開処理部
２３ 合成部
２４ 比較検査部
３１ 上位コンピュータ
３２ 変換部
３３ 演算部
４０ データステーション
５０ ホストシステム
６０ コレクションシステム

Claims (6)

1. 光学近接効果補正マスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
   前記光学近接効果補正マスクの設計データから、前記光学近接効果補正マスクの第１参照画像と、光学近接効果補正パターンの第２参照画像とを形成する参照画像形成部と、
   前記光学近接効果補正マスクをスキャンして検出画像を形成する検出画像形成部と、
   前記第１及び第２参照画像と前記検出画像とを比較して、前記光学近接効果補正マスクの欠陥の有無を検出する比較検査部と、を備え、
   前記比較検査部は、前記光学近接効果補正パターンの欠陥の有無を検出する際、前記第２参照画像と前記検出画像とを比較する手段を有することを特徴とするマスク欠陥検査装置。
2. 請求項１に記載のマスク欠陥検査装置において、
   前記参照画像形成部は、前記光学近接効果補正マスクの設計データから、光学近接効果補正前のマスクの設計データを減算処理して、前記光学近接効果補正パターンのデータを得る演算部を備え、該演算部により得られたデータから前記第２参照画像を形成することを特徴とするマスク欠陥検査装置。
3. 請求項１又は２に記載のマスク欠陥検査装置において、
   前記比較検査部は、前記第２参照画像と前記検出画像とを比較する際、前記第１参照画像と前記検出画像とを比較する場合に比べて検査感度を下げる手段を有することを特徴とするマスク欠陥検査装置。
4. 光学近接効果補正マスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査方法であって、
   前記光学近接効果補正マスクの設計データから、光学近接効果補正マスクの第１参照画像と、光学近接効果補正パターンの第２参照画像とを形成する参照画像形成工程と、
   前記光学近接効果補正マスクをスキャンして検出画像を形成する工程と、
   前記第１及び第２参照画像と前記検出画像とを比較して、前記光学近接効果補正マスクの欠陥の有無を検出する比較検査工程と、を含み、
   前記比較検査工程では、前記光学近接効果補正パターンの欠陥の有無を検出する際、前記第２参照画像と前記検出画像とを比較することを特徴とするマスク欠陥検査方法。
5. 請求項４に記載のマスク欠陥検査方法において、
   前記参照画像形成工程は、前記光学近接効果補正マスクの設計データから、光学近接効果補正前のマスクの設計データを減算処理して、前記光学近接効果補正パターンのデータを得る演算工程を含み、該演算工程で得られたデータから前記第２参照画像を形成することを特徴とするマスク欠陥検査方法。
6. 請求項４又は５に記載のマスク欠陥検査方法において、
   前記比較検査工程では、前記第２参照画像と前記検出画像とを比較する際、前記第１参照画像と前記検出画像とを比較する場合に比べて検査感度を下げることを特徴とするマスク欠陥検査方法。

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