JP2005331250A

JP2005331250A - フォトマスクの外観検査方法

Info

Publication number: JP2005331250A
Application number: JP2004147343A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Narita; 剛成田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2005-12-02

Abstract

【課題】１枚のフォトマスクに要求される欠陥検出精度の異なる領域が複数存在しても検査保証精度を落とさないで、検査処理のスループットを向上できる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、外観検査を実施する前に、要求される欠陥検出精度のレベルに応じてフォトマスクのパターン領域を分類・層別し、それぞれ分類・層別された領域毎に検査条件（検査データの用意及び検出感度の設定）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。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトマスクの外観検査を行う際に、要求される欠陥検出精度が異なる領域が複数存在する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。

最近は、パターンの検査精度を向上させるために、フォトマスク上のパターンと設計デザインデータとを比較判定して欠陥の有無を判別するdie-to-database方式の外観検査が行われている（例えば、特許文献１参照）。

上記引例の外観検査方法は、検査対象となるレチクルのレチクルパターンから該レチクルパターンの画像データであるレチクルパターン画像データを取り込む第1のステップと、該レチクルパターン画像データに基づいて、レチクルパターンをステッパの縮小光学系に通した場合に得られる光強度分布をシミュレーションし、レチクルパターンシミュレーションデータを出力する第2のステップと、検査対象となるレチクルのパターン設計データを処理して画像データであるレチクル設計データを得る第3のステップと、レチクル設計データに基づいて、レチクル設計データ通りに設計された場合に得られるレチクル（「レチクル設計データから欠陥なく製造された場合に予測されるレチクル」を含む意味である。）のレチクルパターンをステッパの縮小光学系に通した場合に得られる光強度分布をシミュレーションし、設計データシミュレーションデータを出力する第4のステップと、レチクルパターンシミュレーションデータと設計データシミュレーションデータとを比較して、レチクルパターンシミュレーションデータと設計データシミュレーションデータとが、一致しているか不一致であるかを検出する第5のステップと、検出した結果に基づいて検査対象であるレチクルの良・不良を判定する第6のステップとを備えている。

このように、従来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要求される欠陥検出精度の異なる領域が複数存在しても、全ての領域について、全く同一の検査条件にて検査を行っている。

以下、１枚のフォトマスクに要求される欠陥検出精度の異なる領域が複数存在する場合の外観検査方法と問題点について説明する。
例えば、図１に示すフォトマスク１０内に、欠陥検出精度のレベルが最も高い領域である領域Ａと、欠陥検出精度のレベルが中程度の領域である領域Ｂと、欠陥検出精度のレベルが最も低い領域である領域Ｃが設定されていたとする。

現状の外観検査方法では、検査精度を保証するために、検査装置の欠陥検出感度を欠陥検出精度のレベルが最も高い領域であるＡ領域の検査条件に設定して、全ての外観検査を行っている。

そのような検査条件においては、要求される欠陥検出精度のレベルが高くない領域、すなわち領域Ｂと領域Ｃについては、要求される欠陥検出精度を超えた検出感度で検査を行
なうことになる。その結果、検査装置は、領域Ｂと領域Ｃについては、検査規格を遙かに越えたレベルの欠陥を多数検出することになり、検査装置が検出した欠陥が規格内欠陥であるか規格外欠陥であるかは作業者が判定しなければならない。
そのことは、そのためだけに多大な時間を要することになり、時間のロス＝検査処理のスループットの低下につながってしまう問題がある。
ここで、規格内欠陥とは、フォトマスクを使用してパターン転写する上で影響のない許客範囲内の欠陥を、規格外欠陥とは、フォトマスクを使用してパターン転写する上で影響のある許容範囲外の欠陥をそれぞれ指す。

一方、検査装置が規格内欠陥を検出することを回避する目的で、検査装置の検出感度を低くして、検査を行なうと、領域Ａで検出されなければならないはずの欠陥が検出されなくなってしまい、領域Ａについての保証精度が著しく低下してしまうという問題もある。
特開平９−２９７１０９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、１枚のフォトマスクに要求される欠陥検出精度の異なる領域が複数存在しても検査保証精度を落とさないで、検査処理のスループットを向上できる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、
外観検査を実施する前に、要求される欠陥検出精度のレベルに応じてフォトマスクのパターン領域を分類・層別し、それぞれ分類・層別された領域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、前記それぞれ分類・層別された領域毎に検査データを別々に用意し、要求される欠陥検出精度のレベルに応じて欠陥検出装置の検出感度を設定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、要求される欠陥検出精度のレベルに応じてフォトマスクのパターン領域を分類・層別し、それぞれ分類・層別された領域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により、それぞれ分類・層別された領域毎に最適の検査条件で検査でき、検査の保証精度を落とさずに、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、フォトマスク上のパターンと設計デザインパターンデータとを比較することにより、フォトマスク上のパターン欠陥を検査する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、要求される欠陥検出精度のレベルに応じてフォトマスクのパターン領域を分類・層別し、それぞれ分類
・層別された領域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ものである。

具体的には、まず、図１に示すように、フォトマスク１０内に、欠陥検出精度のレベルが最も高い領域である領域Ａと、欠陥検出精度のレベルが中程度の領域である領域Ｂと、欠陥検出精度のレベルが最も低い領域である領域Ｃを設定する。
ここで、許容される欠陥のサイズは、領域Ａが最も小さく、領域Ｂは中程度であり、領域Ｃは最も大きくなる。
領域Ａにおいては０．１μｍ以下のサイズの欠陥が許容され、領域Ｂにおいては０．２μｍ以下のサイズの欠陥が許容され、領域Ｃにおいては０．３μｍ以下のサイズの欠陥が許容される。このように、１枚のフォトマスク内に、許容される欠陥のサイズが異なる領域が複数存在する。

次に、各設定領域毎に検査データを用意する。領域Ａに対応する検査データ、領域Ｂに対応する検査データ、領域Ｃに対応する検査データを別々に用意する。
ここで、検査データとは、検査装置において、フォトマスクの実パターンと比較する設計デザインデータである。
フォトマスクの作成には、フォトマスク上に形成されるパターンの元となる設計デザインデータが必要である。
1個の半導体集積回路を作成するためには、フォトリソグラフイ技術を用いた工程が繰り返し施され、そのために複数枚のフォトマスクが必要になる。

このために、目的とする半導体集積回路を作成するためには、複数枚のフォトマスクに対応する設計デザインデータが作成される。目的とする半導体集積回路を作成するために必要なフォトマスク作成用の設計デザインデータは、例えばＣＡＴＳシステムにより作成される。作成された設計デザインデータは、描画用のフォーマットおよび検査用のフォーマットへのフォーマット変換が行なわれる。
描画装置は描画用のフォーマットのデータを入力してフォトマスク上のレジストにパターンを描く。その後、現像処理およびエッチング処理を施すことにより、フォトマスク上には透光部と遮光部とで形成された実パターンが作成される。

Die−to−databaseのフォトマスクの外観検査では、設計デザインデータより変換された検査用のフォーマットのデータと、フォトマスク上に形成された実パターンのイメージとを比較して検査を行なう。

次に、各設定領域毎に要求される欠陥検出精度のレベルに応じて検査装置の検出感度を設定する。領域Ａに対する検出感度、領域Ｂに対する検出感度及び領域Ｃに対する検出感度をそれぞれ設定する。すなはち、領域Ａに対する欠陥検出感度を最も高い感度に設定し、領域Ｂに対する欠陥検出感度を中程度の感度に設定し、領域Ｃに対する欠陥検出感度を最も低い感度に設定する。

通常、die−to−databaseのフォトマスクの外観検査装置においては、欠陥のタイプに応じた検出アルゴリズムが存在し、各々の検出設定感度を任意に変更することができる。検出アルゴリズムの例としては、孤立欠陥検出アルゴリズム、エッジ欠陥検出アルゴリズム、CDエラー検出アルゴリズム、位相欠陥検出アルゴリズム等が存在する。
設定感度の例１：０〜１００（１００段階で設定が可変である。）
１００が最高感度であり、数字を小さくするほど低感度となる。すなわち、検出できる欠陥の最小サイズが大きくなる。
設定感度の例２：Min、Med、Max（3段階で設定が可変である。）
Minは高感度の設定であり、Medは中程度の感度の設定であり、Maxは低感度の設定である。

欠陥検出アルゴリズムにおいては、検査装置により取り込まれたフォトマスクの実パターンのイメージをデジタル的に処理し、輝度値、輝度変化率を計算する。続いて、検査用のフォーマットのデータから予想される輝度値、輝度変化率との比較を行ない、その差を算出する。設定感度は、両者の輝度値、輝度変化率の差に対しての閥値である。

このため、一概に設定感度の数字により、検出可能な欠陥の最小サイズを規定することはできないが、経験に基づいて、「設定感度１００は欠陥サイズ０．１μｍ以上の検出が可能であり、、設定感度８０は欠陥サイズ０．２μｍ以上の検出が可能である。」というように、設定感度と検出可能な欠陥の最小サイズとを一応対応づける定義することができる。

最後に、各設定領域毎に検査データ及び検査装置の検出感度を設定し終わった状態で、検査装置によりフォトマスクの一括検査を実施する。

この結果、それぞれ分類・層別された領域毎に最適の検査条件で検査でき、検査の保証精度を落とさずに、検査処理のスループットを向上できた。
また、それぞれ分類・層別された領域毎に、フォトマスクのパターン欠陥検査結果が表示されるので、フォトマスクの製造工程にフィードバックすることにより、フォトマスクの製造工程における品質管理データとしての活用も可能である。

本発明のフォトマスクの外観検査方法に使用するフォトマスクの検査領域の設定の一例を示す説明図である。

符号の説明

１０……フォトマスク

Claims

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、要求される欠陥検出精度のレベルに応じてフォトマスクのパターン領域を分類・層別し、それぞれ分類・層別された領域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。
前記それぞれ分類・層別された領域毎に検査データを別々に用意し、要求される欠陥検出精度のレベルに応じて欠陥検出装置の検出感度を設定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。