JPH0149005B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体集積回路の製作時に用いられ
るマスクの欠陥の有無及びパターンの正否を検査
するマスク欠陥検査方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

半導体集積回路の製造等において、パターン転
写に供されるフオトマスクにパターン断線等の欠
陥が存在すると、所望する半導体素子を得ること
ができず歩留り低下の要因となる。そこで従来、
フオトマスクのパターン欠陥等を検査するマスク
欠陥検査装置が用いられている。この装置は、フ
オトマスクに光を照射してマスク上に形成されて
いるパターンに応じた光信号を検出し、該マスク
にパターンを形成する際に用いられた設計データ
から得られる基準信号と上記検出信号とを比較照
合して、マスク上のパターン欠陥の有無及びパタ
ーンの正否を検査するというものである。

そして、この種の装置を使用してフオトマスク
のパターンを検査する際には、フオトマスクを載
置したテーブルをＸ方向或いはＹ方向に連続的に
移動して前記フレーム単位の検査を行う。さら
に、テーブルの連続移動方向と直交する方向にフ
レーム幅だけテーブルを移動して前記フレーム単
位の検査を繰返し、フオトマスクのパターン形成
領域全面を網羅した検査を行う。このフレーム検
査では、フオトマスク上に形成されているパター
ンに応じた光信号を検出部で検出すると共に、該
フオトマスクにパターンを形成する際に用いられ
た設計データを計算機から読込み上記光信号と対
応する基準信号を基準信号発生部により生成し
て、双方の信号をテーブルの測定位置毎に比較照
合を行うという処理をテーブルを一定速度で連続
的に移動しながら行う工程となつていた。

しかしながら、このような工程でフオトマスク
の検査を行う場合、次のような問題があつた。即
ち、パターン密度が高くなると、テーブルの移動
速度に対し基準信号発生部で設計データを変換し
て基準信号を生成する速度が間に合わなくなる。
このため、データ転送に不都合が生じたり、実際
にはフオトマスク上に欠陥が存在しないにも拘ら
ず、データ処理の過程で欠陥有りと判定されるこ
とがある。つまり、実用上問題とならない欠陥
（以下疑似欠陥と呼称する）が多く検出されるこ
とになる。

このような問題を防止する策として、パターン
密度が実用上問題とならないレベルを想定してテ
ーブルの移動速度を低速化するという処置が考え
られるが、本処置によるとパターン密度が高くな
いフオトマスクについても必要以上にテーブルの
速度を低下させるために、検査速度が低下してし
まうという問題がある。

また、フオトマスクにパターンを形成する手段
としては一般に電子ビーム露光装置が用いられて
いるが、この装置でパターンを形成する際に生じ
る実用上問題とならない局所的な位置ずれに起因
した欠陥（疑似欠陥）が多数検出されるという問
題があつた。

このように従来、上記の疑似欠陥が多く検出さ
れるため、検出された欠陥の種類の判別を人為的
に行う必要があり、作業が煩雑で且つスループツ
トが低下する。また、疑似欠陥であつても、一定
の数以上の欠陥が検出されたマスクについては不
良品として再度製作し直すという工程であるの
で、実用上問題のないマスクについても不良品と
なつてしまう等の問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、実際にはフオトマスク上に欠
陥が存在しないにも拘らずデータ処理の過程で欠
陥有りと判定される疑似欠陥や、フオトマスクの
局所的な位置ずれに起因する疑似欠陥の発生を防
止することができ、検査スループツトの向上をは
かり得るマスク欠陥検査方法を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明の骨子は、マスクのパターン形成領域を
パターン測定手段により測定する測定幅で決定さ
れる領域であるフレームに分割し、フレーム単位
での検査を行うに際して、前記欠陥検出手段によ
り「欠陥有り」と判定されたフレームについて欠
陥を検出する条件を変えて少なくとも１回の再検
査を行うことにより、実用上のスループツトを向
上させることにある。

即ち本発明は、半導体ウエハ上に転写されるべ
き集積回路パターンが描かれたマスクが載置され
るＸ−Ｙテーブルと、このテーブルを上記マスク
のＸ方向及びＹ方向に移動するテーブル駆動手段
と、上記テーブルの位置を測定するための位置測
定手段と、上記テーブルの移動中に上記マスクに
形成されたパターンをテーブルの測定位置毎に測
定するパターン測定手段と、上記マスクにパター
ンを形成する際の基準信号を上記位置測定手段に
よるテーブルの測定位置に応じて提供する基準信
号提供手段と、上記パターン測定手段からの測定
信号と基準信号提供手段からの基準信号とを測定
位置毎に比較してマスクの欠陥を検出する欠陥検
出手段とを具備したマスク欠陥検査装置を用い、
前記マスクのパターン形成領域を前記パターン測
定手段により測定する測定幅で決定する短冊状の
領域（以下フレームと呼称する）に分割し、該フ
レームの検査を行うマスク欠陥検査方法におい
て、前記欠陥検出手段により「欠陥有り」と判定
されたフレームについて欠陥を検出する条件を変
えて少なくとも１回の再検査を行うようにした方
法である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、欠陥有りと判定された領域を
フレーム単位で欠陥検出条件を変えて検査を行う
ことができる。このため、パターン密度が高くな
つて基準信号発生部で設計データを変換し基準信
号を生成する速度が間に合わなくなることに起因
して発生する疑似欠陥や、パターンを形成する際
に生じる局所的な位置ずれに起因して発生する疑
似欠陥を防止することができる。従つて、人間が
疑似欠陥かどうか判別する必要がなくなるので作
業を簡単化できる。そして、実用上問題のないマ
スクを不良品とすることが皆無となり、以上の結
果として検査のスループツトを著しく向上させる
ことができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細を図示の実施例によつて説
明する。

第２図ａは設計データに応じたパターンを示す
平面図、同図ｂは欠陥の存在する実際の被検査パ
ターンを示す平面図であり、図中２１は正規のパ
ターン、２２は白系欠陥、２３は黒系欠陥を示し
ている。

第１図は本発明の一実施例方法に使用したマス
ク欠陥検査装置の概略構成を示すブロツク図であ
る。図中１１はフオトマスク１２を載置する試料
台であり、この試料台１１は計算機１３から指令
を受けたステージ駆動部１４によりＸ方向（紙面
左右方向）及びＹ方向（紙面表裏方向）に移動さ
れるものとなつている。そして、試料台１１の移
動位置は、例えばレーザ干渉計からなるステージ
位置測定部１５により測定されるものとなつてい
る。

一方、試料台１１の上方には、光源（光照射
部）１６が配置されている。光源１６からの光
は、試料台１１上に載置されているフオトマスク
１２上に照射され、その透過光が信号検出部１７
の受光面に照射される。この信号検出部１７は、
例えば複数の光センサーを一方向に配列してなる
ものである。ここで、上記光照射と共に試料台１
１を連続移動させることにより、信号検出部１７
ではフオトマスク１２の被検査パターンに対応し
た第１の走査信号（測定信号）が検出される。そ
して、この検出走査信号は、基準信号発生部１８
により上記被検査パターンを形成する際の設計デ
ータに基づいて試料台１１の位置に対応して発生
された第２の走査信号（基準信号）と共に、欠陥
判定部１９に供給されるものとなつている。

欠陥判定部１９は、第３図に示す如くセンサー
の解像特性Ｆ（ｘ、ｙ）を基に計算される基準値
を測定位置に応じて基準信号発生部１８から得
て、第４図に示す如く信号検出部１７から得られ
る測定値と前記基準値との差を求めて、この差分
信号値が欠陥有りと判定する際の基準となる欠陥
判定スレツシヨルドより大きい場合に欠陥有りと
判定するものである。

なお、第３図中３１は測定位置、３２はパター
ン：Ｐ（ｘ、ｙ）、３３は解像特性：Ｆ（ｘ、ｙ）
であり、基準値であるセンサの出力Ｒは Ｒ＝∫∫F（ｘ、ｙ）・Ｐ（ｘ、ｙ）dxdy で表わされる。また、第４図ａは測定位置を示す
模式図で図中P₁〜P₃は欠陥部、同図ｂは測定値
を示す信号波形図、同図ｃは設計データからシミ
ユレーシヨンで計算される基準値を示す信号波形
図、同図ｄはスレツシヨルドレベルＰに対する測
定値と基準値との差を示す信号波形図、同図ｅは
欠陥信号を示す信号波形図である。

次に、本発明に係わるマスク欠陥検査方法につ
いて説明する。第５図はこの方法により欠陥検出
を行うフレームでの検査手順を示すフローチヤー
トである。

この方法では、第６図に示す如くフオトマスク
１２に形成されたパターン形成領域６１を検査す
るに際して、信号検出部１７の信号検出幅で決ま
る領域であるフレーム６２毎に検査を進めていく
ものとなつている。このフレーム６２に含まれる
パターンの図形データは、第７図に示す如く仮想
的にいくつかに区切られた領域６３（以下セルと
呼称する）毎に定義され、設計データは前記計算
機１３に保持されている。該データから、前記信
号検出部１７で得られる第１の走査信号に対応し
た第２の走査信号を基準信号発生部１８でステー
ジ位置測定部１５で得られる位置データに同期し
ながら生成し、これを欠陥判定部１９に供給して
フレーム５２の検査を行う。この場合、前記セル
に含まれる図形データが多くなる（パターン密度
が高くなる）と、基準信号発生部１８での第２の
走査信号の生成がステージの連続移動速度に追付
かなくなり、欠陥判定部１９に対し正規の走査信
号が供給できなくなる。そのため、該フレームに
おいていくつかの疑似欠陥セルが発生してしま
う。通常の検査（データの異状がない状態）では
フレームに一定以上のセルが欠陥となることは殆
ど皆無と言つても過言ではない。

そこで、本実施例方法では、上記の如くいくつ
かのセルについて欠陥有りと判定されたフレーム
について、ステージの連続移動速度を減速して欠
陥検出の再検査を行う。これにより、基準信号発
生部１８での第２の走査信号の生成が追付かなく
なることに起因する疑似欠陥の発生を防いだマス
ク欠陥検査を行うことが可能となる。

また、前記検査フレームはフオトマスク１２の
パターンを形成する電子ビーム露光装置において
描画される単位と一致しており、フレーム単位に
微妙な位置ずれを生ずることがあり、これに起因
して第８図に示す如く疑似欠陥が発生してしま
う。なお、図中８１は検出パターン、８２は設計
パターン、８３は欠陥パターンを示している。こ
の場合も、前述と同様にいくつかのセルにわたつ
て欠陥が発生する。本実施例では、このような疑
似欠陥の発生したフレームについては、基準信号
発生部１８で生成する第４図ｃに示す如く走査信
号の位置や形状を微妙に変化させる変数である位
置補正パラメータを変えて該フレームの検査を再
度行い、疑似欠陥の発生を防いだマスク欠陥検査
をも可能としている。

このように本実施例方法によれば、一定の数を
越えて欠陥が検出されたフレームについて、その
欠陥の検出された状態を計算機１３により識別し
て前記の如く再検査を行うことにより疑似欠陥の
発生を防止することができ、検査スループツトの
大幅な向上を計り得る。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。例えばフオトマ
スクの透過光を検出する代りにフオトマスクから
の反射光を検出して測定信号を得るようにしても
よい。また、フレームを再検査する際に変化させ
る欠陥の検出条件は、上述の条件に限定されるも
のではなく、欠陥有りと判定する欠陥検出レベル
を変えるようにしても良い。さらに、光源の種類
及び信号検出のためのセンサの種類等は、仕様に
応じて適宜変更可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法に使用したマス
ク欠陥装置の概略構成を示すブロツク図、第２図
は設計データに対応したパターン及びマスク上の
種々の欠陥の存在する被検査パターンを示す平面
図、第３図は基準値を算出する際の概念を示す模
式図、第４図は欠陥の検出方法を説明するための
図、第５図は本発明の一実施例方法による検査手
順を示すフローチヤート、第６図は設計データの
概念を示す模式図、第７図は計算機に保持される
データ構造を示す模式図、第８図はパターン形成
の位置ずれを説明するための模式図である。 １１……試料台、１２……フオトマスク、１３
……計算機、１４……ステージ駆動制御部、１５
……ステージ位置測定部、１６……光源、１７…
…信号検出部、１８……基準信号発生部、１９…
…欠陥判定部、２１……正規のパターン、２２…
…白系欠陥、２３……黒系欠陥、３１……測定位
置、３２……パターン、３３……解像特性、６１
……パターン形成領域、６２……フレーム、６３
……セル、８１……検出パターン、８２……設計
パターン、８３……欠陥パターン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体ウエハ上に転写されるべき集積回路パ
   ターンが描かれたマスクが載置されるＸ−Ｙテー
   ブルと、このテーブルを上記マスクのＸ方向及び
   Ｙ方向に移動するテーブル駆動手段と、上記テー
   ブルの位置を測定するための位置測定手段と、上
   記テーブルの移動中に上記マスクに形成されたパ
   ターンをテーブルの測定位置毎に測定するパター
   ン測定手段と、上記マスクにパターンを形成する
   際の基準信号を上記位置測定手段によるテーブル
   の測定位置に応じて提供する基準信号提供手段
   と、上記パターン測定手段からの測定信号と基準
   信号提供手段からの基準信号とを測定位置毎に比
   較してマスクの欠陥を検出する欠陥検出手段とを
   具備したマスク欠陥検査装置を用い、前記マスク
   のパターン形成領域を前記パターン測定手段によ
   り測定する測定幅で決定される短冊状のフレーム
   領域に分割し、該フレームの検査を行うに際し、
   前記欠陥検出手段により「欠陥有り」と判定され
   たフレームについて欠陥を検出する条件を変えて
   少なくとも１回の再検査を行うことを特徴とする
   マスク欠陥検査方法。 ２ 前記欠陥検出手段により「欠陥有り」と判定
   されたフレームを再検査するに際し、該フレーム
   から検出された欠陥の個数が指定個数を越えた時
   にのみ上記再検査を該フレームについて行うこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマスク
   欠陥検査方法。 ３ 前記欠陥検出手段により「欠陥有り」と判定
   されたフレームを再検査するに際して、検査の基
   準となる欠陥検出レベルを変えて再検査すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載のマスク欠陥検査方法。 ４ 前記欠陥検出手段により「欠陥有り」と判定
   されたフレームを再検査するに際して、検査速度
   を変えて再検査することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載のマスク欠陥検査方
   法。 ５ 前記欠陥検出手段により「欠陥有り」と判定
   されたフレームを再検査するに際して、テーブル
   位置に応じて提供される基準信号若しくは測定信
   号の位置或いは形状を変えて再検査することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   マスク欠陥検査方法。