JP2005215400A - フォトマスクの外観検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】疑似欠陥を発生させないで、検査処理のスループット向上を図り、検査装置の保証精度を低下させないフォトマスクの外観検査方法を提供することを目的とする。
【解決手段】フォトマスクに形成されているパターンと設計デザインデータ上のパターンとを比較することにより、フォトマスクに形成されているパターンに欠陥が存在するか否かを検査するフォトマスクの外観検査方法（die to database 外観検査）において、検査を実行する前にパターンの形状及びパターンの大きさによりパターンを分類・層別し、それぞれ分類・層別毎に検査条件を設定して、フォトマスクの一括検査を行うことを特徴とするフォトマスクの外観検査方法である。
【選択図】なし

Description

本発明は、フォトマスクの外観検査を行う際に、擬似欠陥を検査することなく、検査装置の保証精度を低下させないフォトマスクの外観検査方法に関する。

最近の半導体の高速化、高密度化により、半導体プロセスに用いられるフォトマスクに形成されるパターンも益々微細化し、低欠陥のフォトマスクが要求されている。

１枚のフォトマスクには、ホール形状、ライン形状等多種類のパターン形状が混在しており、また、パターンの大きさも、大面積のパターン、微細な寸法のパターン等種々の大きさのパターンが混在している。

そのため、微細なパターンの場合、検査パターンをスクリーン上に拡大投影し、拡大パターンと設計デザインデータと比較判定して欠陥の有無を判別する外観検査が行われている（例えば、特許文献１参照）。

現状のフォトマスクの製造方法では、最終的にフォトマスク上に形成されるパターンは、設計デザイン上のパターン寸法とは一致せず、ある程度のパターンコーナーでのラウンディング（丸まり）或いはパターン幅のバイアス（寸法ズレ）が発生する。

従来のフォトマスクの検査方法では、検査対象となるフォトマスクの平均的なラウンディングの量・大きさとバイアスの量・大きさを算出して、その量に相当する補正を検査データに対して行っている。

例えば、１枚のフォトマスク内の３箇所のエリアには、サイズの異なる下記のホールパターンが存在したとする。
Ａエリア：１μｍホール
Ｂエリア：０．５μｍホール
Ｃエリア：０．４μｍホール
従来の検査方法では、ある特定のパターン（例えば、０．５μｍホール）に対し、実際のフォトマスク上のパターンと設計データとの差分計算と補正が行われ、外観検査が実施される。

バイアス補正の場合、具体的には、まず、Ｂエリア：０．５μｍホールのパターンの実測を行い、０．４５μｍの実測値が得られたとすると、設計データのパターン幅は０．５であるため、フォトマスク上のパターンのバイアス補正は倍率０．９倍となる。
Ａエリア：１μｍホールのフォトマスク上のパターンは０．９μｍと予測し、同様に、Ｃエリア：０．４μｍホールのフォトマスク上のパターンは０．３６μｍと予測し、外観検査を実施する。

しかし、実際にフォトマスク上のパターンを実測すると、Ａエリア：１μｍホールのフォトマスク上のパターン幅が０．９３μｍ（予測値は０．９μｍ）、Ｃエリア：０．４μｍホールのフォトマスク上のパターン幅が０．３３μｍ（予測値は０．３６μｍ）が得られたすると、検査装置の予測値と実際のマスク上のパターンサイズとの間にはズレが生じる。この状態で検査を行うと補正のズレた状態のパターン（ここでは、Ａエリア：１μｍホールとＣエリア：０．４μｍホール）では、疑似欠陥が発生する。

ラウンディング補正の場合、サイズの異なる下記のパターンが存在したとする。
Ａ’エリア：一辺１０μｍの正方形パターン
Ｂ’エリア：一辺２μｍの正方形パターン
Ｃ’エリア：一辺０．５μｍの正方形パターン
データ上はコーナー部の形状は全て直角であるが、実際のフォトマスク上のパターンのコーナー形状を確認すると、実際には丸みを帯びている。
従来の検査方法では、ある特定のパターン（例えば、１辺１０μｍの正方形パターンと１辺２μｍの正方形パターン）に対し、実際のフォトマスク上のパターンと設計データとの差分計算が行われ、外観検査が実施される。

具体的には、まず、Ａ’エリア：一辺１０μｍの正方形パターンの計測を行い、半径０．０３μｍの１／４円弧状のコーナーの実測値を得る。次に、Ｂ’エリア：一辺２μｍの正方形パターンの計測を行い、半径０．０５μｍの１／４円弧状のコーナーの実測値を得る。それらの平均値をとって、Ａ’エリア、Ｂ’エリア及びＣ’エリアのいずれも半径０．０４μｍの１／４円弧状のコーナーと予測し、外観検査を実施する。

しかし、実際にフォトマスク上のパターンを実測すると、Ａ’エリア：半径０．０３μｍの１／４円弧状のコーナー（予測値は半径０．０４μｍの１／４円弧状のコーナー）、Ｂ’エリア：半径０．０５μｍの１／４円弧状のコーナー（予測値は半径０．０４μｍの１／４円弧状のコーナー）、Ｃ’エリア：半径０．１μｍの１／４円弧状のコーナー（予測値は半径０．０４μｍの１／４円弧状のコーナー）が得られたとすると、検査装置の予測値と実際のフォトマスク上のパターンのコーナーの丸まりとの間には食い違いが生じる。
この状態で検査を実施すると補正のズレた状態のパターン（ここでは、Ａ’エリア：一辺１０μｍの正方形パターン、Ｂ’エリア：一辺２μｍの正方形パターン、Ｃ’エリア：一辺０．５μｍの正方形パターン）では、擬似欠陥が発生する。

ラウンディング及びバイアスの量・大きさは、ベースとなるパターンの形状及びサイズに大きく依存する。しかし、１枚のフォトマスクの中に形状及びサイズの異なるパターンが複数存在した場合には、全てのパターンに対して最適なデータ補正を行うことはできず、上記のような平均的な補正係数でパターン補正を行い、外観検査を行っている。この結果、真の欠陥であるか疑似欠陥であるかを判定するために、確認作業が必要となり、時間のロスが発生し、検査処理の生産性の低下をもたらすという問題が発生している。

一方、疑似欠陥の発生を回避するために、検査装置の検査の感度を、疑似欠陥が発生しないレベルの感度に落とすと、検査装置の保証精度が低下してしまうという問題もある。
特開平１１−１７４６５７号公報

本発明は、上記問題点に鑑み鋭意検討した結果考案されたもので、疑似欠陥を発生させないで、検査処理のスループット向上を図り、検査装置の保証精度を低下させないフォトマスクの外観検査方法を提供することを目的とする。

本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１においては、フォトマスクに形成されているパターンと設計デザインデータ上のパターンとを比較することにより、フォトマスクに形成されているパターンに欠陥が存在するか否かを検査するフォトマスクの外観検査方法（die to database 外観検査）において、
検査を実施する前にパターンの形状及びパターンの大きさによりパターンを分類・層別し、それぞれ分類・層別毎に検査条件を設定して、フォトマスクの一括検査を行うことを特徴とするフォトマスクの外観検査方法としたものである。

また、請求項２においては、分類・層別毎の前記検査条件は、分類・層別されたパターン毎に設計デザインデータ上の設計パターンデータを補正し、補正された設計パターンデータとフォトマスクのパターンイメージデータとを比較検査することを特徴とする請求項１記載のフォトマスクの外観検査方法としたものである。

本発明のフォトマスクの外観検査方法では、１枚のフォトマスクに存在するパターンの形状及びサイズを認識し、その形状の特徴やサイズに合わせて設計デザインデータ上のパターンのデータ補正（ラウンディング補正及びバイアス補正）を行うことにより、フォトマスク上の全てのパターンに対し、最適の補正をかけて外観検査を実施するため、高感度設定での外観検査が可能となり、高精度の保証が可能となる。
また、疑似欠陥を判定するための確認作業が不要となり、検査処理のスループットを向上できる。

以下、本発明の実施の形態につき説明する。

本発明のフォトマスクの外観検査方法は、フォトマスクに形成されているパターンと設計デザインデータ上のパターンとを比較することにより、フォトマスクに形成されているパターンの欠陥が存在するか否かを検査するdie-to-databaseのフォトマスクの外観検査方法において、検査を実行する前にパターンの形状及びパターンの大きさによりパターンを分類・層別し、それぞれ分類・層別毎に設計パターンデータの検査用データを作製して、フォトマスクの一括検査を行うものである。

具体的には、まず、ラウンディング、バイアス補正を行うために、フォトマスク上のエリア、パターンに対して層別・分類を行う。
次に、フォトマスク上の各エリア、パターンの計測を行い、各エリア、パターン毎にｄａｔａｂａｓｅ上の設計データとフォトマスク上のパターン計測データとの差を抽出し、各エリア、パターン毎にバイアス補正の補正係数及びラウンディング補正値を設定する。
次に、上記各エリア、パターン毎にバイアス補正の補正係数及びラウンディング補正値をもとに、Ｄａｔａｂａｓｅ上の設計データに対してバイアス補正、ラウンディング補正を行い、設計パターンデータの検査用データを作製する。

上記設計パターンデータに対してバイアス補正、ラウンディング補正が行われた検査用データとフォトマスク上のパターンイメージデータとを比較検査することにより、相違点があれば欠陥として検出する。
・バイアス補正
まず、１枚のフォトマスク内のホールパターンを各エリア毎にパターンサイズを抽出し、パターンサイズの層別、分類を行う。
例えば、Ａエリア：１μｍホール、Ｂエリア：０．５μｍホール、Ｃエリア：０．４μｍホールに層別・分類できたとする。

次に、各エリア、ホールパターンに対してデータとパターンの差分計算と補正を行う。

フォトマスク内の各エリア、ホールパターンの寸法を測定し、差分計算と補正係数を設定する。
Ａエリア：１μｍホールの実測値：０．９３μｍ 補正係数：０．９３
Ｂエリア：０．５μｍホールの実測値０．４５μｍ 補正係数：０．９
Ｃエリア：０．４μｍホールの実測値０．３３μｍ 補正係数：０．８２５
が得られる。
Ａエリアのｄａｔａｂａｓｅ上１μｍホールパターンに対しては、フォトマスク上では補正係数：０．９３を乗じた０．９３μｍと予想し、Ｂエリアのｄａｔａｂａｓｅ上０．５μｍホールパターンに対しては、フォトマスク上では補正係数：０．９を乗じた０．４５μｍと予想し、Ｃエリアのｄａｔａｂａｓｅ上０．４μｍホールパターンに対しては、フォトマスク上では補正係数：０．８２５を乗じた０．３３μｍと予想し、それぞれｄａｔａｂａｓｅ上の設計パターンデータを補正し、検査用データを作製する。
・ラウンディング補正
まず、１枚のフォトマスク内の正方形パターンを各エリア毎にパターンサイズを抽出し、パターンサイズの層別、分類を行う。
例えば、Ａ’エリア：一辺１０μｍの正方形パターン、Ｂ’エリア：一辺２μｍの正方形パターン、Ｃ’エリア：一辺０．５μｍの正方形パターンに層別・分類できたとする。

次に、各エリア、ホールパターンに対してｄａｔａｂａｓｅ上の設計パターンデータとパターンの差分計算と補正を行う。
フォトマスク内の各エリア、正方形パターンを計測し、ラウンディングの予測値を各エリア毎に設定する。
Ａ’エリアのｄａｔａｂａｓｅ上一辺１０μｍの正方形パターンに対して、フォトマスク上で０．０３μｍの１／４円弧状と予想し、Ｂ’エリアのｄａｔａｂａｓｅ上一辺２μｍの正方形パターンに対して、フォトマスク上で０．０３μｍの１／４円弧状と予想し、Ｃ’エリアのｄａｔａｂａｓｅ上一辺０．５μｍの正方形パターンに対して、フォトマスク上で０．１μｍの１／４円弧状と予想し、それぞれｄａｔａｂａｓｅ上の設計パターンデータを補正し、検査用データを作製する。

上記したように、フォトマスクのパターン、エリア毎に層別・分類して、各エリア毎のｄａｔａｂａｓｅ上の設計パターンデータに対してバイアス補正、ラウンディング補正を行った検査用データとフォトマスク上のパターンイメージデータと比較検査することにより、相違点があれば欠陥として検出する。

このように、フォトマスクの外観検査方法では、各パターンの形状及びパターンの大きさによりパターンを分類・層別し、ｄａｔａｂａｓｅ上の設計パターンデータを補正し、検査データを作製してフォトマスク上のパターンイメージデータと比較検査することにより、疑似欠陥が発生せず、且つ高感度設定の検査を行うことができる。

Claims (2)

1. フォトマスクに形成されているパターンと設計デザインデータ上のパターンとを比較することにより、フォトマスクに形成されているパターンの欠陥が存在するか否かを検査するdie-to-databaseのフォトマスクの外観検査方法において、
   検査を実施する前にパターンの形状及びパターンの大きさによりパターンを分類・層別し、それぞれ分類・層別毎に検査条件を設定して、フォトマスクの一括検査を行うことを特徴とするフォトマスクの外観検査方法。
2. 分類・層別されたパターン毎に設計デザインデータ上の設計パターンデータを補正し、補正された設計パターンデータとフォトマスクのパターンイメージデータとを比較検査することを特徴とする請求項１記載のフォトマスクの外観検査方法。