JPH06342207A

JPH06342207A - 光露光用マスクの検査方法

Info

Publication number: JPH06342207A
Application number: JP13042693A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Watanabe; 尚志渡辺; Emiko Sugiura; 恵美子杉浦; Masatoshi Nakajima; 雅敏中島
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1993-06-01
Publication date: 1994-12-13
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: JP3366686B2

Abstract

(57)【要約】【目的】現状のマスク製造装置を用いて、近接効果の
影響を受けて設計データと異なる形状を持つ光露光用マ
スクを正しく検査する。【構成】半導体集積回路製造工程で用いられる光転写
用マスクのパターン検査の際に、破線で示す設計データ
の一部分を変化させて図（ｂ）の実線で示す検査用デー
タを作製し、この検査用データと実際に形成された図
（ａ）の実線で示すマスクパターンとを比較検査するこ
とによりマスク欠陥検査を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体製造工程で使用
するための光露光用マスクの検査方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体技術の発展が目ざましく、
半導体装置の最小の加工寸法は０．５ミクロンサイズの
ものが量産されるようになってきている。このような微
細化はリソグラフィ技術と呼ばれる微細パターン形成技
術の飛躍的な進歩に根ざしている。

【０００３】リソグラフィ技術は、大きく分けてレジス
ト塗布、露光と現像の工程から成っている。パターンの
微細化は、レジストの材料、露光装置および露光方法、
現像方法等の改良によって達成されている。特に、露光
装置および露光方法の改良によって顕著にパターンの微
細化が進められてきた。パターンの微細化が進むにつ
れ、ウェハ上に転写されるパターンの原図となる光露光
用マスク（以後簡単にマスクと呼ぶ）上のパターンが設
計パターンと異なってしまうという問題点が無視できな
くなってきた。

【０００４】現在、マスクはコンピュータ上で設計した
図形を電子線露光装置を用いてマスク基板の上に描画す
ることにより、パターンを形成している。電子線露光で
は、電子線の散乱による精度の低下が起こる（近接効
果）。１０〜３０ＫｅＶ程度の加速エネルギーでは、近
接効果の影響は３μｍ以下のパターンで問題となり、２
μｍ以下のパターンでは特に顕著となる。

【０００５】図６（ａ）に示すようなマスクパターンデ
ータを用いて通常のマスク製作工程でフォトマスクを製
作した場合、実際に形成されるマスクパターンは図６
（ｂ）のようになる。実際に製造されるマスクパターン
は設計データと異なり、パターンの角の部分が丸まり、
マスク上で最小寸法が３μｍ以下のパターンは設計寸法
よりも細く形成されてしまう。図に示すようにマスク上
に形成される３μｍ以下の図形は、設計時の図形と大き
く異なってしまう。

【０００６】設計図形とマスク上に実際に形成される図
形が異なってしまうと、種々の問題が生じる。マスク製
作上は、そのようなマスクをデータ比較方式のマスク検
査装置を用いてマスク検査を行った場合、マスク上に実
際に形成された微細な図形と設計データが異なるためそ
の部分は欠陥として認識されてしまう。このようにマス
クパターンが設計データと明らかに異なる場合、このよ
うなパターンは欠陥の一種と考えることもできる。しか
し、マスクパターンが設計データと異なってしまうとい
う問題は、マスクパターンの寸法が３μｍ以下となると
通常のマスク製造工程では必ず発生してしまう問題であ
る。

【０００７】この問題を避けるためには電子線露光時に
近接効果補正を行えばよい。近接効果は電子線がマスク
基板中で散乱するために起こる。孤立した小さなパター
ンでは電子が周りに散乱してしまうため実効的な露光量
が小さくなり、パターンが小さくなる。逆に、露光密度
が高い大きなパターンでは、散乱した電子が周りから集
まるため、実効的な露光量が上がりパターンが大きくな
る。この効果を低減するためには、露光量をそのパター
ンの周りの状況に応じて変化させればよい。これは露光
量補正による近接効果補正法であり、コンピュータによ
り各々の露光パターンの周りのパターン密度や配置に応
じて露光量を変化させることが一般に行われる。また、
露光パターンの寸法を周りのパターン密度や配置に応じ
て変化させることが行われる場合もある。

【０００８】また、設計データと実際に形成されたマス
クパターンを比較検査する方式の検査装置を用いる場合
には、実際の検査前にマスク面内で何点かを抜き出し設
計データと比較して、最もよくマスクパターンと検査デ
ータが一致するように検査用データに一定の寸法バイア
ス（リサイズ；設計データを一定寸法だけ拡大あるいは
縮小すること）を与えることが行われる。検査装置によ
っては、自動的にこのリサイズ量を決定した上で検査を
行う機能を持った装置もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】既に述べたように、設
計データと実際にマスク上に形成されたマスクパターン
が異なるとマスクの欠陥検査時に、疑似欠陥が多数発生
して欠陥検査が不可能になる。この問題を解決するため
に、設計データとマスク上に形成されるパターンを一致
させることを目的として近接効果補正が用いられる。近
接効果補正は既に述べたように、露光領域内での蓄積エ
ネルギーが一定となるよう各位置の露光量を制御する。
しかし、大型計算機を用いても、露光パターン毎に露光
補正量を計算するには膨大な計算時間がかかる。現状の
ＬＳＩデータに対しては、どんなに計算アルゴリズムに
工夫を凝らしても大型計算機で数時間から数十時間要し
ていた。電子線直接描画を行う場合には、一度計算すれ
ばその補正量を用いて何度も描画を行うことができるた
めこの程度の計算時間は許容される。

【００１０】一方、マスク作製の場合には、毎回描画デ
ータは異なるため、描画の度に補正量の計算を行う必要
があり、現実的でない。また、マスク描画用に広く用い
られている電子線露光装置はラスタ走査型とよばれるビ
ーム走査をしており、描画パターンに応じて露光量を変
化させることができない。このため、フォトマスク描画
時に設計データ通りのパターンが形成できるように露光
補正を行うのは現実には困難である。このため、近接効
果の影響によりマスクパターンが設計データと異なった
場合、この部分を欠陥と認識してしまうとマスク全面で
欠陥が発生してしまいマスク検査は不可能となる。この
ため、このような部分は検査時に欠陥として認識されな
いようにしなけらばならない。すなわち、近接効果の影
響でマスクパターンが設計寸法と異なった部分を検査時
に欠陥として認識した場合には、これは疑似欠陥と考え
るべきである。検査時にこの様な疑似欠陥の発生を可能
な限り抑える必要がある。

【００１１】また、マスク検査時に検査データに一定の
寸法バイアスをかける方法は、設計データと形成パター
ンの差が大きい場合には、設計データと異なる部分が全
て欠陥として認識されるため欠陥検査が不可能になると
いう問題点があった。この発明は、近接効果の影響を受
けて設計データと異なる形状を持つ光露光用マスクを、
正しく検査できる光露光用マスクの検査方法を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の光露光用
マスクの検査方法は、設計データの一部分を変化させて
検査用データを作製し、この検査用データと実際に形成
されたマスクパターンとを比較検査することによりマス
ク欠陥検査を行うことを特徴とする。請求項２記載の光
露光用マスクの検査方法は、設計データの一部分だけに
寸法シフトを加えて検査用データを作製し、この検査用
データと実際に形成されたマスクパターンとを比較検査
することによりマスク欠陥検査を行うことを特徴とす
る。

【００１３】請求項３記載の光露光用マスクの検査方法
は、設計データを２層以上に分け、その内の一部の層の
データにだけ寸法シフトを与えた上で、全てのデータを
再度合成して検査用データを作製し、この検査用データ
と実際に作製されたマスクパターンとを比較検査するこ
とによりマスク欠陥検査を行うことを特徴とする。

【００１４】

【作用】この発明によれば、疑似欠陥の発生を抑制する
ように設計データを加工して検査用データを作製するよ
うにしているため、近接効果の影響を受けて設計データ
と異なる形状を持つ光露光用マスクを、正しく検査する
ことができる。

【００１５】

【実施例】この発明の第１の実施例を図１により詳細に
説明する。設計データとマスクパターンを比較検査する
方式の欠陥検査装置を用いて微細なマスクパターン（マ
スク上３μｍ以下）を持つ光露光用マスクを検査する実
験を行った。詳細な検討の結果、疑似欠陥（検査時にマ
スクパターンの角の部分の丸みなどの本当の欠陥ではな
い部分が誤って欠陥として認識されたもの）はマスクパ
ターンの全域にわたってランダムに分布しているのでな
く、特定の箇所で疑似欠陥を生じていることが解った。

【００１６】図６に示したマスクパターンについて欠陥
検査を行った。実際のマスク上には図に示した形状のパ
ターンが１００万個配列されている。検査の結果、疑似
欠陥のほとんどは図１の円Ａ内で生じた。これは図１
（ａ）に示すように設計データ（破線）と実際のマスク
パターン（実線）との間の差が円Ａ内で最も大きくなる
ためである。この場合、検出される欠陥を疑似欠陥と呼
んでいるが、形成されたマスクパターンは円Ａ内で最も
大きな近接効果の影響を受け、設計データとマスクパタ
ーンは大きく異なっている。

【００１７】このパターンの検査時に疑似欠陥が発生す
ることを避けるためには、露光用データ（設計データ）
とは異なる検査用データを用いてマスク検査を行えばよ
い。その時、実際にマスク上に形成されたパターンに厳
密に忠実な検査用データを作ろうとすると近接効果補正
と同程度の計算量が必要となる。しかし、実際には線幅
の細りや角の丸みで発生する疑似欠陥数は少なく、ほと
んどの疑似欠陥は特定の箇所（図１の円Ａ内）で発生し
ている。

【００１８】この場合、設計データの円Ａ内の部分だ
け、図１（ｂ）に示すように、検査用データ（実線）を
元の設計データ（破線）から変形すればよい。このよう
に変形した検査用データ（実線）を用いて再度パターン
検査を行った結果、疑似欠陥の発生量は１／１０００以
下に減少した。ＬＳＩ用の設計データのどの部分に補正
を加えるかを決定するのは容易ではない。メモリーデバ
イスのように設計データが基本的な繰り返し単位（セ
ル）からなっている場合、検査のために変形すべき箇所
は設計レイアウトを見て選び出すことができる場合もあ
る。微細パターンが孤立存在している場合が最も近接効
果の影響を受けるためである。

【００１９】しかし、ランダムロジック等のデバイスの
設計データから適切に検査用にデータに補正を加える場
所を選び出すのは非常に困難である。そのような場合、
マスクを作製して、設計データを用いて実際にマスク検
査を行ってみて、疑似欠陥の発生状況を調べ、その発生
箇所に補正を加えて検査用データを作製する必要があ
る。

【００２０】このようにしてマスク作製プロセスに基本
的な変更を加えることなく、設計データに補正を加え検
査用データを作製するだけでマスク検査が可能となる。
この方法でマスク作製を行った場合、露光時に近接効果
補正を行う場合と異なり、マスク上に形成されるパター
ンは設計データとは異なることになる。したがって、将
来的に微細化がさらに進んだ場合には、設計データに近
接効果補正を加え露光用データを作製する必要が生じて
くると考えられる。しかし、現状では補正のための計算
機の能力も、マスク描画装置の能力も近接効果補正に対
応できない。このため、現状では検査用データの一部に
図１に示すような簡単な補正を加えるのが最も現実的な
対策である。

【００２１】マスク上の隣合うチップ間で比較検査を行
う場合（ダイ比較方式）、近接効果によるパターンの変
形は疑似欠陥としては検出されない。これは隣合う二つ
のチップが同じように近接効果の影響を受けるため、比
較する二つのチップ間ではマスクパターンに差が無いた
めである。ただしこの場合にも、形成されたマスクパタ
ーンと設計データは異なっている。ダイ比較方式のマス
ク欠陥検出装置ではマスク上に１チップしかパターンが
無い場合には欠陥検査ができないこと、比較検査する２
チップ間に共通欠陥があった場合欠陥が検出されない、
等の問題があり、データ比較方式での検査は必要であ
る。現状のマスク作製工程で、３μｍ以下のマスクパタ
ーンを含むようなマスクを検査する場合、この発明のマ
スク欠陥検出方法が特に有効である。

【００２２】この発明の第２の実施例について図２およ
び図３により説明する。図２の破線で示す設計データに
基づいてマスクを作製した場合、実際にマスク上に形成
されるマスクパターンは実線のようになる。このマスク
を設計データと比較検査を行うと、図中の円Ｂで示した
部分で疑似欠陥が発生する。図２のようなパターンが多
数規則的に配列されたマスクを作製する場合、以下のよ
うな方法で検査用データを作製する。図３（ａ）に示す
パターンを、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、設計デ
ータを近接効果の影響を最も大きく受ける中心部の矩形
Ｃとそれ以外の２つのデータに分割する。

【００２３】続いて、分割した矩形データＣに図３
（ｃ）に示すように一定量のリサイズ処理を施す。ここ
では実際のマスクパターンに近づくように矩形を大きく
する方向にリサイズが加えられている。最後に図３
（ｄ）に示すように、リサイズ処理された図形データと
残りのデータを再度合成して検査用データを作製する。
このように形成された検査用データは近接効果の影響を
最も大きく受けるパターン中央部が太くなっている。図
２のマスクパターン（実線）と比べると、疑似欠陥の発
生する部分が、図３（ｄ）の補正済みの検査用データで
は実際のパターンに近づいており疑似欠陥の発生が抑え
られることがわかる。

【００２４】検査用データをデータ分割の後にリサイズ
処理により補正する方法は、簡便で現状の検査装置を用
いて実現が容易である。現状のデータ比較方式のマスク
検査装置の多くは、簡単なデータ処理機能を持っており
データのリサイズ処理を行う機能を持っている。この方
法を用いることで、検査装置のデータリサイズ機能を用
いて、近接効果の影響を最も大きく受ける部分だけに選
択的に補正を加えることが可能になる。リサイズ処理を
施す図形が単純な図形（図３の例では矩形Ｃ）であれ
ば、リサイズ処理に要する時間は短く検査用データの作
製に負担はほとんど増加しない。

【００２５】図４にこの発明の第３の実施例を示す。図
４に示した設計データは、ＤとＥの２層のデータにあら
かじめ分割されている。このようなデータの内、Ｅ層の
矩形データに一定量のリサイズを施し、破線で示すよう
なデータを作製する。このリサイズ後のデータともとの
Ｄ層のデータを再度合成して検査用のデータを作製す
る。リサイズ処理とデータの合成はマスク検査装置のデ
ータ処理機能を利用して行う。この場合もリサイズ処理
を行うＥ層のデータは単純な矩形でありデータ処理の負
担は増加しない。

【００２６】実際にこの方法を用いて、１０⁷図形のデ
ータ量をもつマスクの検査を行った。その結果、Ｄ層と
Ｅ層をそのまま合成して検査用データを作製した場合に
対し、Ｅ層にリサイズ処理を行った上でＤ層と合成した
場合は、検査用データ作製のためのデータ処理時間は５
％程度処理時間が増加しただけであった。検査時間はど
ちらの検査用データを用いた場合もほとんど変わらなか
った。疑似欠陥の発生量はリサイズ処理を施すことで１
／２０００程度に低減された。この方法により、現状の
マスク製作工程で負担を増加させず、有効に疑似欠陥を
低減できた。

【００２７】この発明の第４の実施例を図５を用いて述
べる。半導体集積回路は１チップで多くの機能を持って
いる。このため、半導体集積回路のチップ内は各々の機
能に対応する回路がチップ内の各々の位置に配置され
る。このため、設計データは各々の機能に応じて特徴的
パターンを持つ。図５はメモリーデバイスのコンタクト
ホールパターンのマスクデザインを模式的に表してい
る。領域Ｆはメモリーセル部に相当する部分であり、全
面にコンタクトホールが敷き詰められている。一方、領
域Ｇは周辺回路に相当する部分であり、この部分には比
較的大きなパターンが配列される。

【００２８】このようなマスクデザインの場合、領域Ｆ
のコンタクトホールパターンは孤立した微小な矩形であ
るため、近接効果の影響を受け実際に形成されるパター
ンは設計データよりも小さく形成される。このような場
合、設計データをＦ領域とＧ領域に分け、露光時にＦ領
域の露光量を増加させることにより設計データに忠実な
マスクパターンを形成することも可能である。

【００２９】しかし、既に述べたように露光装置の制約
からこのような露光量補正が不可能である場合、作製さ
れるマスクはコンタクトホールが設計寸法よりも小さく
なる、あるいは領域Ｇの部分が設計寸法よりも大きくな
る。このようなマスクをデータ比較方式の欠陥検査を行
った場合、設計寸法と異なった部分で疑似欠陥が発生す
る。これを避けるために、検査用データを準備する際に
領域Ｆ内のデータに寸法が小さくなる方向のリサイズを
行うか、あるいは領域Ｇのデータに寸法が大きくなるよ
うなリサイズを加えればよい。この場合にも機能の異な
る領域に毎に設計データを分割し、一律のリサイズを施
すことにより検査用データを準備できる。

【００３０】

【発明の効果】この発明の光露光用マスクの検査方法に
よれば、疑似欠陥の発生を抑制するように設計データを
加工して検査用データを作製するようにしているため、
近接効果の影響を受けて設計データと異なる形状を持つ
光露光用マスクを、正しく検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光露光用マスクの検査方法の第１の
実施例の説明図である。

【図２】この発明の光露光用マスクの検査方法の第２の
実施例の説明図である。

【図３】この発明の光露光用マスクの検査方法の第２の
実施例の処理手順の説明図である。

【図４】この発明の光露光用マスクの検査方法の第３の
実施例の説明図である。

【図５】この発明の光露光用マスクの検査方法の第４の
実施例の説明図である。

【図６】従来の問題点を説明するための図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/027

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体集積回路製造工程で用いられる光
転写用マスクのパターン検査の際に、設計データの一部
分を変化させて検査用データを作製し、この検査用デー
タと実際に形成されたマスクパターンとを比較検査する
ことによりマスク欠陥検査を行うことを特徴とする光露
光用マスクの検査方法。
【請求項２】半導体集積回路製造工程で用いられる光
転写用マスクのパターン検査の際に、設計データの一部
分だけに寸法シフトを加えて検査用データを作製し、こ
の検査用データと実際に形成されたマスクパターンとを
比較検査することによりマスク欠陥検査を行うことを特
徴とする光露光用マスクの検査方法。
【請求項３】半導体集積回路製造工程で用いられる光
転写用マスクのパターン検査の際に、設計データを２層
以上に分け、その内の一部の層のデータにだけ寸法シフ
トを与えた上で、全てのデータを再度合成して検査用デ
ータを作製し、この検査用データと実際に作製されたマ
スクパターンとを比較検査することによりマスク欠陥検
査を行うことを特徴とする光露光用マスクの検査方法。