JPH0691003B2 - レチクル／マスクの検査方法とその検査装置 - Google Patents

レチクル／マスクの検査方法とその検査装置

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JPH0691003B2
JPH0691003B2 JP17664287A JP17664287A JPH0691003B2 JP H0691003 B2 JPH0691003 B2 JP H0691003B2 JP 17664287 A JP17664287 A JP 17664287A JP 17664287 A JP17664287 A JP 17664287A JP H0691003 B2 JPH0691003 B2 JP H0691003B2
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    • G03F7/70653—Metrology techniques
    • G03F7/70658—Electrical testing

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、要求によりレチクルあるいはマスク（以後レ
チクル／マスクと表現する）上のパターンが部分的、あ
るいは全面に縮小あるいは拡大されて製作された場合の
レチクル／マスクの検査を原設計データとの比較検査法
によって行う場合、縮小拡大された検査のパターンデー
タを新たに作製することを不要とした。本発明では検査
用には既にフォーマット変換されたパターン修正前の原
設計パターンデータを用い、パターンの縮小拡大は検査
装置内で実施するもので、これにより原設計パターンデ
ータの変換作業の不要とすると共に検査の迅速化、及び
信頼性の向上を実現した。
〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路の製造に使用されるレチクル／
マスクの検査方法とその検査装置に関する。レチクル／
マスクの検査には、その実像パターンを光学的に求め、
これたCADにより求められた設計パターンデータから復
元して得られるパターンとを比較して良否を判定する検
査方法が多く利用されている。本発明はレチクル／マス
クのパターン寸法が縮小あるいは拡大して製作された場
合にそのレチクル／マスクを検査する際に発生する問題
点の解決方法に関する。
〔従来の技術〕
半導体集積回路の製作工程においては、ウエハー上に複
数のチップパターンをフォトリソグラフィ技法により形
成し、絶縁膜の形成、不純物の拡散、配線金属層の形成
等の工程が逐次行われる。このフォトリソグラフィ法
で、ウエハー上に積層されたレジスト膜に必要なるパタ
ーンを露光するために、該実寸法パターンを５倍〜10倍
に拡大したパターンを形成せるレチクルの使用、あるい
はウエハーの全面に多数の実寸法のパターンを形成せる
マスクが使用される。
上記ウエハーの露光工程としては、レチクルを用いる場
合レチクルパターンを1/5〜1/10に縮小したパターンを
ステップアンドリピート法で直接ウエハーに露光する方
法、或いは一旦、レチクルを用いステップアンドリピー
ト法による縮小露光法で実寸のパターンを全面に形成し
たマスクを製作し、このマスクを用いウエハーに直接露
光する方法が適用されている。
上記レチクル／マスクに形成されたパターンは正確にCA
D法或いは作図により作製された原設計パターン寸法を
忠実に再現することを要求される。然し、実際にはレチ
クルパターンの形成にはパターンジェネレータによる露
光、現像工程、更にマスクパターンの製作はこのレチク
ルパターンを縮小露光して製作されるので、寸法の誤差
の発生、傷、ごみの付着等の問題が避けられない。
従ってレチクル／マスクに形成されたパターンの検査は
重要であり、検査にはレチクル／マスクの実像パターン
を光学的に形成し、これと基準になるパターン像とを比
較する比較検査法が用いられる。比較する基準のパター
ンとしては上記原設計パターンデータより再生されたパ
ターンと比較する方法が最近は多く行われている。その
例を下記に示す。
松井 正五、小林 賢一による 特開昭60-5522, 特開昭60-62122, 特開昭60-138924, 特開昭60-210839等。
原設計パターンのデータは通常特定のフォーマットによ
り磁気テープに格納されている。そのためこのデータを
直接パターンジェネレータにかけてレチクルを製作する
ことが出来ない。またレチクル或いはマスクの検査に於
いて比較すべき原設計パターンを再現する検査装置にお
いても上記原設計パターンのデータはそのままで直接利
用することは出来ない。一旦レチクル製作用、或いは検
査用にそれぞれ変換プログラムによりフォーマット変換
が必要である。
即ち、レチクル製作、或いはパターン検査に当たっては
それぞれ使用する装置の仕様に合致せるパターン表示フ
ォーマットに原設計パターンデータを合わせることが必
要である。例えばレチクルの製作にはレチクル搭載せる
ステージをＸ軸方向、或いはＹ軸方向にある微少範囲を
段階的移動走査して行われるが、装置によって異なるパ
ターン仕様フォーマットに合致させるように原設計パタ
ーンデータをフォーマット変換することが必要となる。
パターンジェネレータの場合、通常１フィールドとして
は100×100μm2〜500×500μm2の領域毎に露光を行いレ
チクルの全面にパターンが形成される。
従って、１品種の集積回路の原設計パターンに対してそ
れぞれ装置の仕様に合致する如くフォーマット変換され
た原設計パターンデータをそれぞれレチクル製作用、或
いは検査用と準備されなければならない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述の如くレチクル／マスクの検査には装置に適合する
原設計パターンデータを準備することが必要であるが、
更に同一の品種であっても、ある特定の工程のレチクル
を製作にするに当って、集積回路の製作時のウエハープ
ロセスに相違が予想される時、レチクル製作の露光条件
或いは薬品プロセスを変更して微少なる寸法の縮小拡大
の修正を施したレチクルが製作されることがある。
また場合によっては要求によりレチクルパターンを部分
的に僅かに修正して完成時の集積回路の特性の一部を変
更する必要が生ずる。このような場合、レチクル製作の
ための原設計パターンデータのフォーマット変換は基準
の設計パターンについて一回だけ行って、レチクルのパ
ターン修正はレチクル製作時のプロセス条件の変更によ
り行い、これにより複数種類のレチクルが製作されるこ
とがある。これらのレチクルをそれぞれ検査するのには
検査用に複数種類の原設計パターンデータのデータ修正
とそのフォーマット変換が必要であり多くの工数を必要
とし無駄が多い。
大規模の集積回路ではフォーマット変換には大型計算機
を使用しても長時間の処理時間を必要とする。従って、
寸法修正された複数のレチクルに対応してそれぞれ検査
用に原設計パターンデータの修正、フォーマット変換を
長時間掛けて行われる。また別の問題としてフォーマッ
ト変換プログラムの維持管理、それぞれ変換されたパタ
ーンデータの保管管理の信頼性確保にも配慮が必要とな
っている。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕
上記問題点を解決するための原理を第１図に示す。原設
計パターンデータから全面、あるいは部分的に縮小拡大
して製作された被検査対象のレチクル／マスク１は（マ
スクとレチクルの検査では光学系の倍率が変わる）、こ
れを搭載せるステージ３を移動させることによりセンサ
５を備えた光学レンズ系７で１フィールド毎、走査検知
され変換回路６でビデオ信号８に変換されてビデオメモ
リ部９に格納される。
一方、フォーマット変換された基準となる修正前の原設
計パターンデータを格納せる磁気テープ11を用い上記レ
チクル／マスクの走査フィールドに対応した原設計パタ
ーンは変換回路12でビデオ信号14に変換されて別のビデ
オメモリ部13に取り込まれる。ビデオメモリ部13はフィ
ールド単位の複数のメモリユニット13a〜13nを備え、例
えばこの場合13aに記憶される。ビデオメモリ部13は更
にパターンを縮小拡大部15を備えて、原設計パターンは
縮小拡大部15にて図形の移動、論理演算が行われ、被検
査レチクル／マスクの実パターンと同一の形状に縮小拡
大された論理パターンの形でメモリユニット13i（図示
せず）に記憶される。
ビデオメモリ部９よりのレチクル／マスクパターン信号
18とメモリユニット13iよりのビデオ信号16は比較回路1
7に入力されてパターンの異常が検出される。
〔実施例〕
第２図に本発明の検査装置の回路構成をブロック図で示
す。論理パターン信号発生部20は、磁気テープ駆動機構
22、MTフィールドメモリ部24、信号変換回路26、コント
ローラ27、ビデオメモリ部28、出力コントローラ30、更
に本発明の主要部である縮小拡大32により構成されてい
る。
被検査パターン信号発生部40は検査を行うレチクル／マ
スクの走査して検知信号を発生するカメラ部42、画像フ
ィールドメモリ部44、信号変換回路46、コントローラ4
7、ビデオメモリ部48、出力コントローラ50により構成
されている。
制御部60は、被検査パターン信号発生部40及び論理パタ
ーン信号発生部20よりの出力信号を比較する比較回路6
2、検査装置全体の制御パネル64、CPU66、各種IO機器と
のインターフェスバッファ68〜72、モニタ74〜76、欠陥
座標記憶部78、自動アラィンメント回路80等により構成
され、更にプリンタ82、処理プログラム記憶部84、波型
観測用オッシログラフ86、スリット検出部88等を備えて
いるが、以下本発明に直接関係がない部分はの説明は省
略する。
MTフィールドメモリ部24、ビデオメモリ部28、画像フィ
ールドメモリ部44、ビデオメモリ部48はそれぞれ同一の
構造の24′,28′,44′,48′の構成を備え、スイッチを
切り換え動作により検査スピードの向上を図っている。
上記構成の検査装置の構造及び機能を以下説明する。磁
気テープ駆動機構22には検査用にフォーマット変換され
た原設計パターンデータが記録されたテープが装着さ
れ、検査対象領域の１フィールド分のパターンデータが
MTフィールドメモリ24に順次読み込まれる。例えばMTフ
ィールドメモリ24に1024×1024ビット容量のメモリを用
い１ビットに１μm2の領域を割り当てると、これはチッ
プ上で約1mm2の領域に相当することになる。
MTフィールドメモリ24上のデータは信号変換回路26によ
りレベルの調整、パターンの境界部でのデータの修正等
の加工が加えられてビデオメモリ部28に記憶される。
ビデオメモリ部28は例えば1024×1024ビット容量を１単
位メモリとしてｎ枚の単位メモリ28a〜28n（第２図では
図示せず）で構成され、必要なる単位メモリの枚数は被
検査パターンとの位置合わせの誤差補正の必要なる位置
補正量、及び本発明の主眼である縮小拡大されるパター
ンの必要修正移動量等によって決定される。
本発明の縮小拡大部32の構成、機能等の詳細は後述す
る。これにより縮小拡大されたパターンはビデオメモリ
部の単位メモリ例えば28iに記録され、出力コントロー
ラ30を経て比較回路62に入力される。
被検査パターン信号発生部40の動作を更に詳しく説明す
る。カメラ部42の構成の一例を第３図に示す。レチクル
／マスク52がステージ53に搭載され、背面より光源54に
より照射されてレンズ系55で収束されてセンサ56に入力
される。ステージ53は検査装置の制御部60に接続された
ステージ駆動機構57により移動制御されてＸ軸、Ｙ軸方
向に走査される。センサ56として例えば1024ビットの一
次元CCDを用いてＹ軸方向の1mmの寸法の視野を検知しつ
つＸ軸方向に同じく1mmだけ走査すると、被検査パター
ン上の約1mm2の領域か1024×1024ビットに分解されて第
２図の画像フィールドメモリ部44に記録されることにな
る。
上記の条件の場合、１ビットのデータはほぼパターン上
での１μm2の領域のパターンの有無を表示することにな
る。１ビットのデータが表示する領域の寸法はレンズ系
55の倍率により変わるので、これによりレチクルの検
査、マスクの検査と使い分けが可能である。
第２図で被検査パターン信号発生部40に含まれる信号変
換部46、及びビデオメモリ部48は論理パターン信号発生
部20での信号変換部26、ビデオメモリ部28の機能とほぼ
同一であるが、ビデオメモリ部48では縮小拡大ユニット
が付属していないので単位メモリ48a〜48m（図示せず）
の枚数は著しく少なくてすむ。
ビデオメモリ部28及び48はそれぞれ格納されたパターン
の相対的なる位置ずれがある場合、自動アライメント回
路80により位置合わせを迅速に行うため、例えば上下左
右にそれぞれ１ビットづつずれたパターンを記憶するた
め９〜16枚の単位メモリを備えることが望ましい。更に
ビデオメモリ部28ではその各々の単位メモリに対して縮
小拡大のための単位メモリを必要とするのでビデオメモ
リ部28の単位メモリの所用数量は大きくなる。
単位メモリ48h（図示せず）に格納されたパターンデー
タと28i（図示せず）のパターンデータは制御部60の比
較回路62で比較されて異常があれば欠陥座標記録部78に
記録される。
次にパターン縮小拡大部32について更に詳しく説明す
る。ビデオメモリ28に格納された原設計データの縮小拡
大は電算機を用いて縮小拡大のためソフトウエアを使用
しても得られる。然し短時間に縮小拡大の処理を行うに
は下記のハードウエア法で実施することが望ましい。
第４図は縮小拡大をハードウエアで行う方法の概念を説
明する図である。第４図（ａ）に示す如く５×５ビット
を１フィールドと仮定してこのフィールド90の中に形成
された２×２ビットのパターン92を原設計パターンとす
る。
二次元シフトレジスタを用いてパターン92を右側に（Ｘ
軸方向）１ビットづつ移動させたパターン94を第４図
（ｂ）の如くメモリ上に形成する。更に図形論理演算に
より第４図（ａ）のパターン92と第４図（ｂ）のパター
ン94のORをとって第４図（ｃ）のパターン96を形成す
る。パターン96は原パターンを右側に１ビット拡大した
パターンが形成されたことになる。
次いで、第４図（ｃ）のパターン96を同じくシフトレジ
スタにより下方に（Ｙ軸方向）１ビットづつ移動させた
パターン98を第４図（ｄ）の如く形成する。更に第４図
（ｃ）のパターン96と第４図（ｄ）のパターン98のORを
とることにより第４図（ｅ）のパターン100が形成され
る。結果として原パターン92は右側と下方にそれぞれ１
ビットづつ拡大されたパターン100がメモリ上に完成す
る。
上記の論理演算の順序は一例であって、シフトレジスタ
を用いて原設計パターンより所望のビット数の移動せる
パターンを中間的に作製しつつ、原設計パターン及びこ
れらの複数の中間パターンのOR演算を行うことにより原
設計より縮小拡大されたパターンデータを得ることが出
来る。
また、その他の部分的或いは一方向のパターンの修正、
変更も同様にOR,AND等の図形論理演算手法を用いてハー
ド上で行うことが可能である。
第５図に本発明の縮小拡大部32とビットメモリ部28との
関係を模式的に示す。複数枚の単位メモリ28a〜28nより
なるビデオメモリ部28は、二次元シフトレジスタ102及
び画像論理演算回路104よりなる縮小拡大回路32との間
でデータの移動、演算を行うことにより行われる。本実
施例で説明せる如く、1mm2の領域を1024×1024ビット格
子に区切って演算処理する場合、１ビット分の移動はパ
ターン寸法では約１μｍの移動に対応することになる。
縮小拡大の量はコントロール部106により制御される。
通常、レチクル／マスクの寸法の修正はチップ上全面で
パターンを同一の縮小率、或いは同一の拡大率により行
われることが多い。この場合は検査に先立ってコントロ
ール部106のＸ軸方向、Ｙ軸方向の制御レベルを等量に
選ぶことにより均一なる縮小拡大率のパターンが得られ
る。Ｘ軸、Ｙ軸何れか一方のみ縮小拡大されたパターン
も同様容易に得ることができる。
更に、レチクル／マスクが部分的に一部領域を縮小拡大
された場合の検査は、原設計パターンデータの該特定領
域について部分的に縮小拡大を行う。これには第２図の
制御部60の制御パネル64の制御によりより該当の部分縮
小拡大領域の原設計パターンデータを呼び出すことが可
能で、そのパターンデータを演算処理することにより検
査が行われる。
〔発明の効果〕
本発明の検査方法を適用することによりレチクル／マス
クのパターン形状が初期の原設計データより縮小拡大の
修正が加えられた場合においても、原設計のパターンデ
ータを用いてレチクル／マスクの検査が可能となり、検
査の迅速化、費用の節減、信頼性の向上に寄与すること
大である。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の検査方法とその装置の原理を説明する
概略図、 第２図は本発明の検査装置の一実施例示すブロック図、 第３図はレチクル／マスクの被検査のパターンを取出す
ための機構の模式図、 第４図は本発明に用いるパターンの縮小拡大を行う画像
処理の原理を説明する図、 第５図を本発明のビデオメモリ部と縮小拡大部との関係
を示す。 図面において、 1,52はレチクル／マスク、3,53はステージ5,56はセン
サ、6,12,26,46は変換回路、7,55はレンズ系、9,13,28,
48はビデオメモリ部、15,32縮小拡大部,17,62は比較回
路、24はMTフィールドメモリ部,44は画像フィールドメ
モリ部、102はシフトレジスタ、104は画像論理演算回路
を示す。
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 Ｇ０３Ｆ 1/08 Ｓ 7369−2Ｈ Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ 7630−4Ｍ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体集積回路の製造工程で用いられ、原
    設計パターンから縮小拡大加工をされたパターンをもつ
    レチクル／マスクを、該原設計パターンデータを用いて
    比較検査するに当たり、 光学的に該レチクル／マスク上のパターンを走査検知
    し、単位フィールド毎にビデオ信号に変換して（６）第
    １のビデオメモリ部（９）に記憶させる工程、 該原設計パターンデータを前記単位フィールド毎に読み
    出しビデオ信号に変換（12）して第２のビデオメモリ部
    （13）に記憶させる工程、 該第２ビデオメモリ部に記憶させた該原設計パターンデ
    ータを縮小拡大部（15）を通して、段階的に縮小拡大率
    の異なる複数の修正パターンを生成して第２のビデオメ
    モリ（13）に記憶させる工程、 該第１のビデオメモリ部に記憶された被検査パターン
    と、前記第２のビデオメモリ部に記憶された複数の修正
    パターンより該レチクル／マスクのパターンと縮小拡大
    率のほぼ等しいパターンを選択して、比較検査する（1
    7）工程を含むことを特徴とするレチクル／マスクの検
    査方法。
  2. 【請求項２】半導体集積回路の製造工程で用いられ、原
    設計パターンから縮小拡大加工をされたパターンをもつ
    レチクル／マスクを、該原設計パターンデータを用いて
    比較検査する装置において、 光学的に該レチクル／マスク上のパターンを走査検知し
    て信号を発生する手段（42）、 該検知信号を単位フィールド毎にビデオ信号に変換した
    （44,46）後第１のビデオメモリ部（48）に格納する手
    段、 該原設計パターンデータを前記単位フィールド毎に読み
    出しビデオ信号を変換した（24,26）後、第２のビデオ
    メモリ部（28）に格納する手段、 該第２ビデオメモリ部に接続し、格納された該原設計パ
    ターンを縮小拡大して、該レチクル／マスクパターンに
    類似する複数の修正パターンを生成して再び第２ビデオ
    メモリに格納する縮小拡大部（32）、 該第１のビデオメモリ部に格納されたパターンと、該第
    ２のビデオメモリ部に格納された複数の修正パターンよ
    り選択された１パターンを比較して該レチクル／マスク
    の良否を判定する比較手段（62）を含むことを特徴とす
    るレチクル／マスクの検査装置。
  3. 【請求項３】前記、第２のビデオメモリ部に接続された
    縮小拡大部（32）は、該第２ビデオメモリ部に格納され
    たパターンデータを移動処理するシフトレジスタ（10
    2）、該第２ビデオメモリに格納されたパターンの画像
    論理演算を行う画像論理演算回路（104）、コントロー
    ル部（106）を含むことを特徴とする特許請求範囲第
    （２）項に記載のレチクル／マスクの検査装置。
  4. 【請求項４】前記、第１ビデオメモリ部（48）及び第２
    ビデオメモリ部（28）はそれぞれ複数個の単位フィール
    ドメモリを備え、該各単位フィールド毎に格納されたパ
    ターン形状は同一であるが単位フィールド毎に相対位置
    をずらせたパターンを格納を可能とせる構成であること
    を特徴とする特許請求範囲第（２）項記載のレチクル／
    マスクの検査装置。
  5. 【請求項５】前記、被検査レチクル／マスクのパターン
    の縮小拡大が該パターンの特定の領域に限定されたた場
    合、該特定領域を検査装置の制御部（60）より選択呼出
    して検査することを特徴とする特許請求範囲第（１）項
    記載のレチクル／マスクの検査方法。
  6. 【請求項６】前記、縮小拡大部（32）に含まれるコント
    ロール部（106）はパターンのＸ軸及びＹ軸方向の何れ
    か、或いは両方向に縮小拡大の制御機能をもつことを特
    徴とする特許請求範囲第（３）項に記載のレチクル／マ
    スクの検査装置。
JP17664287A 1986-07-18 1987-07-14 レチクル／マスクの検査方法とその検査装置 Expired - Fee Related JPH0691003B2 (ja)

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