JP5672919B2 - マスク検査装置、描画方法、及びウェハ露光方法 - Google Patents
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Description
マスクの検査方法としては、ダイ・トゥ・ダイ(Die to Die)検査とダイ・トゥ・データベース(Die to Database)検査、および異物検査が知られている。
マスク検査装置においては、マスクを検査装置内のステージに保持した状態でX方向、Y方向に移動させながら光学画像を取得する手法が一般的である。この際、ステージはレーザー干渉計などにより位置を制御されているため、取得するマスクの光学画像と参照画像とは常にアライメントが取られている。
図1は従来のマスク製造工程およびウェハ露光工程の構成を示す図である。
マスク製造工程1は、描画装置(電子ビーム描画装置や、レーザー描画装置)によるパターン描画3、位置精度測定装置による位置精度測定4、欠陥検査装置による欠陥検査5aを備えている。また、ウェハ露光工程2は、ウェハ露光装置(ステッパーやスキャナと呼ばれる)によるウェハテスト露光6及びウェハ本露光8、ウェハ位置精度測定装置によるウェハ位置精度測定7を備えている。
ガラス基板にCr膜やMoSi膜といった遮光膜が形成され、その上にレジストが塗布されたマスクブランクスは、描画装置のステージにロードされる。描画装置では、設計データから作成された描画データをレーザーや電子ビームによってマスクブランクス上に描画する(パターン描画3)。描画が完了したマスクブランクス上にはレジストパターンが形成されており、あらかじめマスク上の所定位置に形成されたモニターマークの位置ずれ量を位置精度測定機で測定することで、マスクパターンの位置精度を測定する。測定されたモニターマークの位置が位置精度のスペックを満たさない場合には、そのマスクは不良と判定される(位置精度測定4)。
従来のマスク用欠陥検査装置は、マスクパターン上に存在する欠陥を検出するためのものであるため、マスクの仕様に基づいてすべてのパターンの検査を行う。
しかし、近年の半導体のパターンの微細化、高密度化に伴い、モニターパターンを配置する場所が少なくなってきており、モニターパターンではなく、メインのパターンにおいても位置精度を測定したいと言う要望がある。
また、例えば、光学画像取得部により取り込まれたマスクの光学画像は、欠陥検出部で該当する箇所の参照画像と比較され、閾値を超えるような差が見られる場合にはその箇所を欠陥として出力する。
また、例えば、参照データにモニターマークを作製した箇所に関しては、光学画像取得部にて光学画像を取り込み、位置精度測定部によってモニターマークの設計データ上での座標と、検査装置での検出座標との間の位置ずれ量を算出する。
次に、請求項3に記載した発明は、前記位置精度測定部は、前記参照画像上の前記参照画像用位置精度モニターパターンを欠陥として検出し、前記位置精度測定部において前記光学画像用位置精度モニターパターンを付与した座標である前記光学画像上の欠陥座標に基づき前記位置ずれ量を算出することを特徴とする。
次に、請求項5に記載した発明は、前記位置精度測定部は、算出した前記位置ずれ量の情報をマップ化することを特徴とする。
算出した位置ずれ量をマップとして出力が可能であり、マスク描画装置やウェハ露光装置で読み込める位置精度補正パラメータファイルの出力ができる。
次に、請求項7に記載した発明は、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のマスク検査装置がウェハ露光装置で使用可能なファイル形式で出力した前記位置ずれ量の情報に基づき、前記ウェハ露光装置のステージ系、光学系を制御して露光を行うことを特徴とするウェハ露光方法を提供するものである。
例えば、出力された位置精度補正パラメータファイルは、位置ずれ量としてマスク描画装置またはウェハ露光装置に入力され、入力された位置ずれ量に基づいて装置のステージ、露光量を制御して描画、または露光を行うことが好ましい。
また上述のように、従来はモニターパターンの位置ずれ量を測定していたため、モニターパターンとその隣のモニターパターンの間にあるパターンの位置精度に関しては不明であったが、本発明によれば、参照画像生成部にて任意の測定点密度でモニターマークを生成できるため、ウェハデバイスで使用される重要なパターンの位置精度を測定することができる。
従来、ウェハ露光工程において、あらかじめ位置ずれ量を求めるためにテスト露光を行い、ウェハ上での位置ずれ量をウェハ露光装置にフィードバックすることで補正を行っていたが、本発明によれば、位置ずれ量を求めるために行っていたテスト露光、および位置ずれ量の確認作業が不要となるため、本露光を行うまでの時間を大幅に短縮することができる。
上述のように、従来の一般的なマスク製造工程1、およびウェハ露光工程2の構成は、図1のような構成となっている。すなわち、マスク製造工程1は、描画装置(電子ビーム描画装置やレーザー描画装置)によるパターン描画3、位置精度測定装置による位置精度測定4、欠陥検査装置による欠陥検査5aを備えている。また、ウェハ露光工程2は、ウェハ露光装置によるウェハテスト露光6及びウェハ本露光8、及びウェハ位置精度測定装置によるウェハ位置精度測定7を備えている。
すなわち、マスク製造工程1においては、位置精度測定工程と欠陥検査工程が、欠陥検査/位置精度測定の工程として、同じ工程で処理できるため、図1に存在していた位置精度測定工程が不要となる。
また、欠陥検査/位置精度測定5bを行う欠陥検査/位置精度測定装置で得られる位置精度結果はウェハ露光装置に入力され、ウェハ露光装置にて補正が可能となるため、図1中のウェハ露光工程2にて行っていたウェハテスト露光6とウェハ位置精度測定7が不要となり、直接ウェハ本露光8を開始することが可能となる。
図2は、本発明の実施態様におけるマスク検査装置100の構成を示す概念図である。
マスク検査装置100は、検査対象であるマスク9を保持するステージ10を備えている。ステージ10はモーター等のアクチュエータ(不図示)によりX軸方向、Y軸方向へ駆動が可能である。ステージ10の位置は、X軸位置センサー11、Y軸位置センサー12によりモニターされると共に、装置制御部13によりアクチュエータを介して駆動制御される。
マスク9を透過した光は対物レンズ16を通り、受光部17に結像される。受光部17はCCDやTDIなどの画像センサーである。
受光部17で捉えられたマスク画像の画像情報は画像処理部18に送られる。この際、X軸位置センサー11とY軸位置センサー12から得られる位置情報が欠陥検出部19によって検出される欠陥、または位置精度測定部20によって算出される位置精度測定点の座標と関連付けられる。
画像処理部18は、欠陥検出部19と位置精度測定部20から構成されている。
欠陥検出部19は、マスク画像と参照画像を比較し、マスクに欠陥が存在するか否かを判定して欠陥を検出する。また、位置精度測定部20は、参照画像上に生成した位置精度モニターパターンを欠陥として検出し、設計データ上の座標(モニターパターンを生成時の座標)と、マスク上の欠陥座標とのずれ量を位置ずれ量として算出する。なお、モニターパターンは1又は2以上設定されている。
検査結果格納部23に格納されたデータは、必要に応じて検査・測定結果出力部を構成する結果出力部24を通して出力が可能となっている。
このとき、位置精度測定の結果に関しては、パターン描画3を行うマスク描画装置に結果をフィードバックするための書式、またはウェハ本露光8を行うウェハ露光装置にフィードフォワードするための書式で出力することが可能に設定されている。
従来の位置精度測定4においては、マスク上の所定位置に形成されたモニターマークの位置を測定するのみであり、測定ポイントは指定されたポイントのみとなっているため、モニターマークとその隣に配置されたモニターマークとの間に存在するパターンの位置精度に関しては測定することができない。
図3は、参照画像への位置精度モニターマーク生成方法の概念図である。
位置精度を測定したいパターン25に対し、そのパターンにおける任意の箇所に、モニターパターンとなる任意の大きさのモニターマーク26を生成する。図3(a)では、例としてパターン25の左下角にモニターパターン26を生成したものであるが、実際のパターンにおいてはこの限りではなく、任意のパターンの任意の箇所にモニターパターンの生成ができる。たとえば、パターン25のパターン状態に応じてモニターパターン26の位置などを設定すれば良い。
同様にして、図3(b)のようにマスクパターン領域27の任意のパターンに対してモニターパターン26を参照画像上に生成することで、任意のパターンの位置精度を測定するための参照画像が生成される。図3(b)中、丸印がモニターマークである。
ここで、図4に示すフローは、欠陥検査と同時に装置制御部13によって制御され、位置精度測定部20によって実行される例である。
まず、検査を開始すると、マスク検査装置100はマスク画像を取得する(ステップS1)。取得されたマスク画像は、画像処理部18へと送られる。
マスク検査装置100で取得されたマスク画像に対応する参照画像が参照画像生成部21に送られ、位置精度測定部20にて参照画像とマスク画像の比較を行う(ステップS2)。
この位置ずれ測定を、図6(a)に示すように、参照画像上に生成したすべてのモニターパターンに対して行うことでマスクパターン面内の位置精度を測定する。
なお、図6においては、簡略化のため位置精度測定点を15点にしているが、実際のマスクの位置精度測定に関しては、測定点数は任意であるため、必要な点数に対して測定が可能である。
測定結果は、欠陥検査結果と合わせて検査結果格納部23に格納される(ステップS5)。
結果出力部24は、欠陥検査結果や位置精度測定結果を必要に応じた形態で出力できるだけでなく、位置精度測定部20により測定された位置精度結果をマスク描画装置やウェハ露光機に出力する機能を備えている。
位置精度測定結果をウェハ本露光8を行うウェハ露光装置にフィードフォワードする場合、ウェハ露光装置は入力されたマスク位置精度測定結果に応じて光学系、ステージ駆動系等を制御することで、入力されたマスクの位置ずれ量を低減する。
2 ウェハ露光工程
3 パターン描画
4 位置精度測定
5a 欠陥検査
5b 位置精度測定装置
6 ウェハテスト露光
7 ウェハ位置精度測定
8 ウェハ本露光
9 マスク
10 ステージ
11 軸位置センサー
12 軸位置センサー
13 装置制御部
14 光源
15 光学系
16 対物レンズ
17 受光部
18 画像処理部
19 欠陥検出部
20 位置精度測定部
21 参照画像生成部
22 データサーバー
23 検査結果格納部
24 結果出力部
Claims (7)
- マスクの光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記光学画像に対応する参照画像を生成し、前記参照画像上に参照画像用位置精度モニターパターンを生成する参照画像生成部と、
前記光学画像取得部が取得した光学画像上に、前記参照画像用位置精度モニターパターンと対比可能な光学画像用位置精度モニターパターンを仮想的に付与し、前記光学画像用位置精度モニターパターンを仮想的に付与した前記光学画像と前記参照画像用位置精度モニターパターンを生成した前記参照画像とから位置精度の情報として位置ずれ量を算出する位置精度測定部と、
前記位置ずれ量を算出した後に、前記光学画像用位置精度モニターパターンを仮想的に付与した前記光学画像と前記参照画像用位置精度モニターパターンを生成した前記参照画像とから欠陥の検出を行う欠陥検出部と、
検出された前記欠陥の欠陥座標、及び算出した前記位置ずれ量を出力する検査・測定結果出力部と、を備えることを特徴とするマスク検査装置。 - 前記参照画像生成部は、前記参照画像用位置精度モニターパターンを予め設定した1又は2以上の箇所に生成することを特徴とする請求項1に記載のマスク検査装置。
- 前記位置精度測定部は、前記参照画像上の前記参照画像用位置精度モニターパターンを欠陥として検出し、前記位置精度測定部において前記光学画像用位置精度モニターパターンを付与した座標である前記光学画像上の欠陥座標に基づき前記位置ずれ量を算出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のマスク検査装置。
- 前記位置精度測定部は、算出した前記位置ずれ量の情報を、描画装置及びウェハ露光装置の少なくとも一方で使用可能なファイル形式で出力することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のマスク検査装置。
- 前記位置精度測定部は、算出した前記位置ずれ量の情報をマップ化することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のマスク検査装置。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のマスク検査装置が描画装置で使用可能なファイル形式で出力した前記位置ずれ量の情報に基づき、前記描画装置のステージ系、光学系を制御して露光を行うことを特徴とする描画方法。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のマスク検査装置がウェハ露光装置で使用可能なファイル形式で出力した前記位置ずれ量の情報に基づき、前記ウェハ露光装置のステージ系、光学系を制御して露光を行うことを特徴とするウェハ露光方法。
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