JPH10142771A - パターンを検査する検査装置の感度設定方法及び感度設定可能な検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスク検査の信頼性を損なうことなく、検査
を迅速に行えるよう、検査装置の感度を適切に設定でき
る方法を提供する。 【解決手段】 感度設定パターン４に対応する設計上の
二値化データと、前記感度設定パターン４を実測して得
られた二値化信号とを比較して、設計上の感度設定パタ
ーンと、前記二値化信号から再現されるパターンとの異
なる程度を表す量を求め、前記量が所定値以下となるよ
うに感度を設定するので、最適な感度を短時間で設定す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば半導体製
造に用いるマスク上に形成されるようなパターンの欠陥
検査に用いられる検査装置の感度設定方法及び感度設定
可能な検査装置に関する。

【０００２】

【従来技術】半導体製造工程においては、マスク（レチ
クル）上の微細なパターンを投影露光することによっ
て、ウエハに焼き付けるようにしている。ところで、か
かるマスクのパターンはきわめて微細であることから、
その製造は一般的に困難である。従って、数多くマスク
を製造するうちに、設計パターンと異なるパターンを有
する不良マスクも生じるおそれがある。かかる不良ウエ
ハの発生を防止すべく、投影露光に先立ちマスクの欠陥
検査が通常行われている。

【０００３】このマスクの欠陥検査は、マスクの設計上
の画像パターンと、投影露光されたマスクの画像パター
ンとを重ね合わせて比較することにより行う。そして、
それらに異なる領域すなわち不一致の部分がある場合
に、被検査マスクは欠陥であると判定される。

【０００４】

【解決すべき課題】ところで、欠陥検査装置によりパタ
ーンの比較を行う場合には、マスクの画像パターンを読
みとってデジタル値に置き換える（二値化する）ことが
必要となる。しかるに、欠陥検査装置の読み取り分解能
（不一致を見分ける能力）が向上すると、以下に述べる
ような問題が生じる。

【０００５】設計上のマスクの画像パターンから二値化
画像データを作成する場合において、二値化することに
より連続値が不連続な値となる、いわゆる量子化誤差が
生じることがある。かかる量子化誤差が生じると、本来
の設計通り形成されたパターンを有するマスクも欠陥有
りと判断されてしまう。すなわちマスクの「疑似欠陥」
が検出されるのである。

【０００６】このような疑似欠陥の検出を防止するため
には、投影されたパターンを画像化するＣＣＤの画素数
を増大させることが考えられる。しかしながら、ＣＣＤ
の画素数を増大させることは、マスクの検査装置の製造
コストを上昇させることになる。また、画像処理にかか
る時間も長くなる。一方、ＣＣＤの画素数を増大させる
ことなく疑似欠陥の検出を防止する様々な技術も提案さ
れている。しかしながら、かかる技術はある条件下では
有効に機能するものの、すべてのパターンに対して有効
とはいえず、いまだ最適な技術は開発されてはいない。

【０００７】ところで、量子化誤差は、マスクのパター
ンにおけるＸ方向及びＹ方向に延在する直線エッジ（直
線パターン）では少なく、斜め方向に延在するエッジや
円弧状のエッジ（屈曲パターン）においては顕著に生じ
るという特徴を有する。そこで、屈曲パターンに対し
て、判定に用いる分解能（感度設定）を大きくすること
により、疑似欠陥の発生をある程度防止することができ
る。

【０００８】ここで、マスクごとに直線・屈曲パターン
が異なるため、検査に先立ち被検査マスクごとに、パタ
ーンが同一か否か判定する検査装置の感度を最適に設定
する必要がある。かかる感度設定は、疑似欠陥が発生し
ない最小の分解能とすることが望ましい。しかるに従来
技術においては、検査を行う者がマスクのパターンの内
容を見て、その者の経験と勘に基づきそのパターンに対
し最適な感度を決定するようにしている。ところが、か
かる従来技術では、検査者の熟練度により検査結果が異
なる場合が生ずる。さらに、検査者が未知なパターンに
対しては、少なくとも１回はマスク全面の検査を行っ
て、その結果生じた「疑似欠陥」をなくすよう最適感度
を設定し、その後再度マスクの検査を行わなくてはなら
ず、検査の手間がかかっていた。

【０００９】本願発明は、マスク検査の信頼性を損なう
ことなく、検査を迅速に行えるよう、検査装置の感度を
適切に設定できる方法及び感度設定可能な検査装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決する手段】上記目的を達成すべく、本願発
明の方法は、物体１上に形成されたパターン５を検査す
る検査装置における判定の感度設定を、前記パターン５
とは異なる前記物体１上の位置に形成した感度設定パタ
ーン４を用いて行う方法において、前記感度設定パター
ン４を二値化信号に変換するステップと、前記感度設定
パターン４に対応する設計上の二値化データと、前記二
値化信号とを比較して、前記設計上の感度設定パターン
と、前記二値化信号から再現されるパターンとの異なる
程度を表す量を求めるステップと、前記量が所定値以下
となるように、前記検査装置の感度を設定するステップ
とからなる。

【００１１】さらに、上記目的を達成すべく、本願発明
の装置は、物体１上に形成されたパターン５の検査にお
ける判定の感度設定を、前記パターン５とは異なる前記
物体１上の位置に形成した感度設定パターン４を用いて
行う検査装置において、前記感度設定パターン４を二値
化信号に変換する手段と、前記感度設定パターン４に対
応する設計上の二値化データと、前記二値化信号とを比
較して、前記設計上の感度設定パターンと、前記二値化
信号から再現されるパターンとの異なる程度を表す量を
求める手段と、前記量が所定値以下となるように感度を
設定する手段とからなる。

【００１２】

【作用】本願発明の方法または装置によれば、前記感度
設定パターン４に対応する設計上の二値化データと、前
記感度設定パターン４を実測して得られた二値化信号と
を比較して、前記設計上の感度設定パターン４と、前記
二値化信号から再現されるパターンとの異なる程度を表
す量を求め、前記量が所定値以下となるように感度を設
定するので、最適な感度を短時間で設定することができ
る。

【００１３】

【実施の態様】以下、本願発明の実施の態様を図面を参
照して以下に詳細に説明する。図１は、本願発明の実施
例にかかるマスク１の上面図である。図１において、物
体である矩形状のマスク１は、中央に半導体回路パター
ン５を形成し、その周囲に枠状の遮光体２を形成してい
る。またマスク１の図中左右縁近傍と下縁近傍とに、マ
スクアライメント用のマーク３ａ、３ｃ、３ｂとをそれ
ぞれ形成している。さらにマスク１は、マスクアライメ
ント用のマーク３ａと、図中マスク１の下縁との間に、
感度設定専用のクロムパターン４を形成している。な
お、感度設定用のパターン４は、遮光体２の外側に配置
されているので、半導体回路パターン５の投影露光時
に、パターン４がウエハ（不図示）に転写されないよう
になっている。

【００１４】パターン４は、半導体回路パターン５のう
ち疑似欠陥をもっとも生じやすい部分と同じものとする
ことが望ましい。しかしながら、疑似欠陥を発生するか
否かが未知の場合には、半導体回路パターン５のうち繰
り返し使用されている複数のパターンの種類を全て配置
するようにする。なお、パターン４は、後述する検査装
置のラインＣＣＤが延在するＹ方向に長く、一方Ｘ方向
に短く延在している。

【００１５】本願発明の実施態様にかかるマスクの検査
装置の感度設定方法を説明する前に、マスクの検査装置
の検査手順について説明する。図２は、本願発明の実施
の態様にかかる、マスクの検査装置の検査の手順を示す
図である。

【００１６】パターン設計データ記憶手段１７には、被
検査マスク１の半導体回路パターン５（図１）の設計デ
ータが記憶されている。まず、かかる設計データを、記
憶手段１７から読み出し、データ変換手段１８において
二値化画像信号に変換し、画像記憶手段１９に記憶させ
る。

【００１７】一方、図２において、ＸＹステージ１３上
に被検査マスク１が載置されている。ＸＹステージ１３
の下方に配置された透過光源１１からの照明光は、コン
デンサレンズ１２により集光されてマスク１を照明し、
それによりマスク１のパターン像が、対物レンズ１５に
よりラインＣＣＤ１６に結像されるようになっている。
ラインＣＣＤ１６から出力された、このパターン像に対
応する二値化画像信号が、一時的に画像記憶手段２０に
記憶される。なお、出力された画像信号をリアルタイム
で比較する場合には、画像記憶手段２０を設ける必要は
ない。

【００１８】画像記憶手段２０に記憶された画像信号
は、画像記憶手段１９に記憶された画像信号と、画像比
較手段２１で比較され、互いの画像信号の差異が抽出さ
れる。欠陥判定手段２２において、この差異がパターン
の実質的な欠陥か否か、すなわち差異が疑似欠陥に基づ
くものではないかが判定される。

【００１９】欠陥判定手段２２においては、感度パラメ
タ２３を用いて疑似欠陥か否かを判定する。この感度パ
ラメタについて以下に説明する。

【００２０】図４は感度パラメタの一例を示す図であ
る。感度パラメタは、検査パターンの画像信号と設計デ
ータの画像信号との差異が、量子化誤差に基づくものか
否かを判定するために用いられる。より具体的には、画
像信号同士の差異に対応するパターン領域に内接円を描
いたとき、この内接円の半径が感度パラメタより小さい
場合は、その差異が実質的欠陥でないと判断している。
なお、画像信号同士の差異は、この内接円の半径と、そ
の数とにより決定する。

【００２１】上述したように、量子化誤差は直線パター
ンにおいて生じにくく、屈曲パターンにおいて生じやす
いため、感度パラメタは各パターンに応じて別個に設定
する必要がある。しかも量子化誤差は、パターンの内容
に応じても、その程度が異なるものである。そこで、図
４に示すように、直線パターンと屈曲パターンとで、複
数の感度パラメタ候補をまず設定する。

【００２２】図４に示す実施の態様では、各パターンそ
れぞれ３つの感度パラメタ候補を設定しているため、全
部で９通りの感度パラメタの組み合わせができる。この
組み合わせのいずれかを選定することにより、検出され
るパターンの差異の数が異なるわけである。すなわち、
疑似欠陥の数がもっとも少なく、かつ差異の検出感度が
もっとも高くなるよう感度パラメタの組み合わせを選定
しなくてはならない。

【００２３】従来は、感度パラメタの組み合わせの選定
は、技術者の経験と勘に頼っていた。しかしながら、近
年においては半導体の集積度が高まり、微細パターンが
増加してきたため、この組み合わせの選定が困難となる
ことがしばしばであった。かかる選定が困難なため、一
旦、感度パラメタを設定してマスクの欠陥検査が完了し
た後に、疑似欠陥が発見される場合もあった。そのよう
な場合、感度パラメタを変更してから再度欠陥検査をや
り直すという試行錯誤を繰り返さねばならず無駄が多か
った。本願発明によれば、かかる無駄を防止することが
できる。

【００２４】図３は、図２の欠陥検査装置を用いてマス
クを検査する手順を説明した図である。ラインＣＣＤ１
６（図２）は細長い形状を有しているため、パターンの
欠陥検査は以下のようになされる。マスク１のパターン
の図３左上から画像の読み取りが開始され、ＸＹステー
ジをＹ方向に移動させることにより図３下向きに画像読
み取りが進む。パターンのＹ方向全長にわたって読み取
りが終了した段階で、パターンの一部（矩形部３１）の
読み取りが終了したことになる。

【００２５】続いて、ＸＹステージをラインＣＣＤの幅
だけＸ方向に移動させ（矢印３２）、今度は図３上向き
に読み取りを開始する。このようにして、矩形部３１に
隣接する矩形部３３の画像読み取りが終了する。同様に
して、隣接する矩形部３５の画像読み取りがなされ、こ
のように画像読み取りを繰り返すことにより、パターン
全面の画像読み取りが完了する。

【００２６】次に、本願発明によるマスクの検査方法に
ついて説明する。図５ａ、５ｂは、感度パラメタの選定
を含む、従来の欠陥検査方法と、本願発明の欠陥検査方
法を比較して説明した図である。まず、図５ａに示す従
来の欠陥検査方法の手順を説明する。

【００２７】ステップＳ１５１において、最初に検査す
べきパターンの設計データを画像データに変換して記憶
する。次に、ステップＳ１５２において、オペレータが
経験等に基づき感度パラメタの組み合わせの一つを選定
する。ステップＳ１５３において、選定された感度パラ
メタに従いマスク全面を検査する。この全面検査は、設
定された感度にもよるが、通常１時間から２時間かかる
ため、全面検査のやり直しは検査の歩留まり（効率）を
きわめて悪化させる。

【００２８】パターンの全面検査が終了すると、ステッ
プＳ１５４において、検査結果が表示される。続くステ
ップＳ１５５において、オペレータは検査結果中に疑似
欠陥が含まれているかどうかチェックするが、疑似欠陥
の数が許容値を上回っていると判断されれば（ステップ
Ｓ１５６）、再度ステップＳ１５１乃至Ｓ１５５を繰り
返すこととなる。一方、疑似欠陥の数が許容値以下であ
ると判断されれば、検査は終了する。この従来技術によ
る方法では、オペレータが最適な感度パラメタの設定を
行わない限り、パターン全面の検査を何回もやり直すこ
とになり、上述したように検査の歩留まりを悪化させ
る。

【００２９】本願発明による欠陥検査方法の手順を、図
５ｂを参照して説明する。ステップＳ５１ｂにおいて、
最初に検査すべきパターンの設計データを画像データに
変換して記憶する。この工程は従来と同様である。次に
ステップＳ５２において、オペレータは、欠陥検査を行
う感度パラメタ候補の組み合わせを複数通り設定する。
その後、ステップＳ５３において、各感度パラメタ候補
の組み合わせに基づき、感度設定用パターン４（図１）
のみを検査する。上述したように、感度設定用パターン
４は，ＸＹステージのＹ方向に細長く延在し、その幅は
ラインＣＣＤ１６（図２）に対応しているため、感度設
定用の検査は短時間で終了する。

【００３０】マスクの検査装置は、実際のパターンから
得られた画像信号と、設計データを変換した画像信号と
を比較して欠陥を判定するが、欠陥の判定に当たって
は、オペレータがステップＳ５２で指定した複数の組み
合わせの感度パラメタ候補に対して、妥当か否かの判定
を行う。この判定のため、ステップＳ５４で検査結果を
各組み合わせごとに、たとえばディスプレイ（不図示）
に表示する。続くステップＳ５５で、オペレータは、こ
の複数通りの検査結果を見て、疑似欠陥の有無や数など
を比較する。そしてステップＳ５６において、比較結果
に基づき、最適な感度パラメタの組み合わせを決定す
る。その後ステップＳ５７において、決定された感度パ
ラメタに基づき、マスクパターンの全面検査を行う。こ
のように、本実施の態様によれば、従来技術においてし
ばしば生じていた全面検査のやり直しを有効に防止する
ことができる。

【００３１】なお、上述した実施の態様を示す図５ｂに
おいて、ステップＳ５５とＳ５６においては、オペレー
タが確認や決定を行っているが、検査装置が自動で感度
パラメタの設定を行うことも可能である。このような場
合には、ステップＳ５２においてオペレータが感度パラ
メタ候補の組み合わせを入力をするとき、予め全面検査
を行う場合の感度パラメタの組み合わせとして、望まし
い組み合わせの優先順位を設定する。

【００３２】さらに、ステップＳ５５においてオペレー
タが検査結果を目で見て判断する代わりに、欠陥検査の
結果に基づき、検査装置自らもっとも少ない欠陥数とな
った組み合わせをもって、最適な感度パラメタとして決
定する。もし、欠陥数が同一の組み合わせが複数存在し
た場合には、オペレータがステップＳ５２で設定した望
ましい組み合わせの優先順位が高い方を最適な感度パラ
メタとする。これにより、オペレータが最初に感度パラ
メタの組み合わせとその優先順位を入力するだけで、あ
とは検査装置が自動で最適感度パラメタを設定し、マス
ク検査の省力化および検査精度の向上が図られる。

【００３３】以上、本願発明を実施の態様を参照して説
明してきたが、本願発明は上記実施の態様に限定して解
釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であるこ
とはもちろんである。例えば、本実施の態様は半導体製
造用のマスクのパターンの検査に関しているが、これに
こだわらず、画像読み取りにおいて量子化誤差が生じる
場合の検査全てに本願発明が適用されうる。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本願発明によれば、
感度設定パターンに対応する設計上の二値化データと、
前記感度設定パターンを実測して得られた二値化信号と
を比較して、前記設計上の感度設定パターンと、前記二
値化信号から再現されるパターンとの異なる程度を表す
量を求め、前記量が所定値以下となるように感度を設定
するので、最適な感度を短時間で設定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施例にかかるマスク１の上面図で
あり、クロムパターンを模式的に説明している図であ
る。

【図２】本願発明の実施の態様にかかる、マスクの検査
装置の検査の手順を示す図である。

【図３】図２の欠陥検査装置を用いてマスクを検査する
手順を説明した図である。

【図４】感度パラメタの一例を示す図である。

【図５ａ】従来の欠陥検査の手順を示すフローチャート
である。

【図５ｂ】本願発明の欠陥検査の手順を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１ マスク ２ 遮光帯 ３ａ、３ｂ、３ｃ アライメントマーク ４ 感度設定用パターン ５ 半導体製造用パターン

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体上に形成されたパターンを検査する
   検査装置における判定の感度設定を、前記パターンとは
   異なる前記物体上の位置に形成した感度設定パターンを
   用いて行う方法において、 前記感度設定パターンを二値化信号に変換するステップ
   と、 前記感度設定パターンに対応する設計上の二値化データ
   と、前記二値化信号とを比較して、前記設計上の感度設
   定パターンと、前記二値化信号から再現されるパターン
   との異なる程度を表す量を求めるステップと、 前記量が所定値以下となるように、前記検査装置の感度
   を設定するステップとからなる感度設定方法。
2. 【請求項２】 前記設計上の感度設定パターンと、前記
   二値化信号から再現されるパターンとの異なる程度を表
   す量は、パターン同士の異なる領域において内接する円
   の半径と、その領域の数とからなる請求項１記載の感度
   設定方法。
3. 【請求項３】 前記検査装置の感度は、前記感度設定パ
   ターンにおける直線パターンの部分と、屈曲パターンの
   部分とで個別に設定する請求項１記載の感度設定方法。
4. 【請求項４】 前記直線パターンの部分に対する感度の
   候補と、前記屈曲パターンの部分に対する感度の候補と
   からなる複数個の組み合わせを用意し、各組み合わせの
   感度の候補を用いて前記検査装置により、前記領域を抽
   出したときに前記量が最小となる組み合わせの感度の候
   補をもって、前記検査装置の感度を設定する請求項１記
   載の感度設定方法。
5. 【請求項５】 前記直線パターンの部分に対する感度の
   候補と、前記屈曲パターンの部分に対する感度の候補と
   からなる複数個の組み合わせを優先順位付けして用意
   し、各組み合わせの感度の候補を用いて前記検査装置に
   より、前記感度設定パターンの異なる領域を求めたとき
   に前記量が最小となる組み合わせが２以上生じた場合に
   は、優先順位の高い組み合わせの感度の候補をもって、
   前記検査装置の感度を設定する請求項１記載の感度設定
   方法。
6. 【請求項６】 前記量を設定された感度ごとに表示する
   ステップをさらに含む請求項１記載の感度設定方法。
7. 【請求項７】 前記物体は、半導体製造用のパターンを
   形成したマスクである請求項１記載の感度設定方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の感度設定方法に用いる
   マスク。
9. 【請求項９】 物体上に形成されたパターンの検査にお
   ける判定の感度設定を、前記パターンとは異なる前記物
   体上の位置に形成した感度設定パターンを用いて行う検
   査装置において、 前記感度設定パターンを二値化信号に変換する手段と、 前記感度設定パターンに対応する設計上の二値化データ
   と、前記二値化信号とを比較して、前記設計上の感度設
   定パターンと、前記二値化信号から再現されるパターン
   との異なる程度を表す量を求める手段と、 前記量が所定値以下となるように感度を設定する手段と
   からなる検査装置。