JPH11191528A

JPH11191528A - フォトマスクの欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH11191528A
Application number: JP36009797A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Ogura; 章裕小倉
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】フォトマスク上の欠陥の検査に要する時間を
特に多くするなどの必要なく、精密で信頼性の高い欠陥
検出を実現でき、微細化した被検査マスクに対しても対
応可能な、フォトマスクの欠陥検査装置を提供する。【解決手段】フォトマスクの欠陥を、設計データと、
被検査フォトマスクから得られる光学イメージとを比較
して検査するフォトマスクの欠陥検査装置において、フ
ォトマスク上のマスクパターンの光学イメージを得るた
めに複数の光学手段１１１，１１２を具備して、１枚の
被検査フォトマスクを複数の光学手段により同時に検査
し得るようにし、必要に応じ、検出された欠陥につい
て、ＡＮＤ処理やＯＲ処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトマスク上の
欠陥を検査するフォトマスクの欠陥検査装置に関する。
本発明に係るフォトマスクの欠陥検査装置は、各種用途
に用いられるフォトマスクについてその欠陥を検査する
ために使用することができ、たとえば、半導体デバイス
等の製造においてパターン転写等のために用いるフォト
マスクの欠陥の検査に利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】従来、フォトマスク上の欠陥を検出する
方法としては、マスク上のパターンと設計データとを比
較検証するデータベース検査や、フォトマスク上に複数
個配列された同一パターン同士を比較検証するダイ比較
検査等があり、これらの検査を実施する装置として、各
種装置が市販されている。

【０００３】これら従来の装置は、マスク上の欠陥保証
を行うべき領域について、ある単位領域毎にマスク上の
パターンの光学像を取り込み、得られた光学像をデジタ
ル処理（アナログ−デジタル変換）によって数値化し、
データベース検査の場合には同様に数値化された設計デ
ータと比較し、ダイ比較検査の場合にはマスク上から取
り込んだ光学像を数値化して、メモリに保持しておき、
続けて比較対象となるパターンの光学像を取り込み、メ
モリに保持された光学像と比較する等の方法をとる。

【０００４】これら従来の手法は、いずれも、欠陥保証
すべき領域からの光学像の取り込みは、ある単位領域毎
に１回のみとなっている。

【０００５】一般的に、欠陥サイズとその検出確率との
関係は、図２に示すようになっていて、検出確率が０〜
１００％の間にある欠陥サイズが存在する。一方、近年
の半導体デバイスの微細化に伴い、マスク上のパター
ン、及び保証すべき欠陥サイズともに急速に小さくなっ
ている。このため、検出確率が１００％付近の欠陥保証
まで必要になって来ている。

【０００６】マスク作製工程において、たとえばペリク
ル装着前と後というように、１枚のマスクを複数回検査
する場合があり、検出確率が０〜１００％のサイズの欠
陥は、検査において検出される場合と、されない場合と
がある。このため、検出限界近辺のサイズの欠陥に対し
ては、欠陥サイズを測長して欠陥の識別を行う必要があ
り、欠陥の識別に時間を要することになる。また、近年
では、欠陥保証に要求される欠陥サイズが、装置で１０
０％検出できる欠陥サイズよりも小さい場合があり、現
行の欠陥検査装置では、対応が困難になっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決して、フォトマスク上の欠陥の検査に
要する時間を従来より特に多くとるなどの必要なく、し
かも精密で信頼性の高い欠陥検出を実現できて、微細化
した被検査マスクに対しても対応可能であり、また、さ
らに検査の感度の向上や、欠陥検査の安定性の向上を図
ることも可能な、フォトマスクの欠陥検査装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るフォトマス
クの欠陥検査装置は、上記目的を達成するため、フォト
マスクの欠陥を、設計データと、被検査フォトマスクか
ら得られる光学イメージとを比較することによって検査
するフォトマスクの欠陥検査装置において、フォトマス
ク上のマスクパターンの光学イメージを得るために複数
の光学手段を具備することにより、１枚の被検査フォト
マスクを上記複数の光学手段により同時に検査し得るよ
うにした構成とする。

【０００９】なお本発明において、「光学イメージを得
る」「光学手段」とは、可視領域や紫外、赤外領域の像
を取り込むレンズその他に限らず、電子像（ＳＥＭ像）
を取り込む場合や、ＡＦＭ（ＡｔｏｍｉｃＦｏｒｃｅ
Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：原子間力顕微鏡）によりフォ
トマスク上のマスクパターンの凹凸をパターンとして取
り込む場合の手段などであってよく、マスクパターンの
イメージを取り込めるものであればよい。

【００１０】本発明によれば、複数の光学手段、たとえ
ば２以上のパターン像取り込み用レンズを用いるので、
同一領域を複数回検査できるとともに、１回の検査で
は、その領域と他の領域とを検査でき、よって結果とし
て、１回の走査による検査によって、複数回の検査を行
ったことになる。これにより、検査に要する時間を、従
来より多くする必要なく、たとえば従来と同等の時間
で、より精密で信頼性の高い欠陥検査を行うことができ
る。したがって、微細化した被検査マスクに対しても対
応可能となる。かつ、欠陥検査の感度の向上を図ること
ができ、また、欠陥検査の安定性を向上できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
さらに詳細に説明し、また、本発明の好ましい実施の形
態の具体例について、図面を参照して説明する。但し当
然のことではあるが、本発明は図示実施の形態例に限定
されるものではない。

【００１２】本発明のフォトマスクの欠陥検査装置は、
フォトマスクの欠陥を、設計データと、被検査フォトマ
スクから得られる光学イメージとを比較することによっ
て検査するフォトマスクの欠陥検査装置において、フォ
トマスク上のマスクパターンの光学イメージを得るため
に複数の光学手段（複数のレンズ等）を具備し、１枚の
被検査フォトマスクを上記複数の光学手段により同時に
検査することによって、１回で複数回分の検査を行うよ
うにして、検査に要する時間を節約しつつ、１つの領域
を複数回検査して、微細なパターン等にも対応可能にし
たものであるが、この発明は、次のような形態をとるこ
とができる。

【００１３】まず、上記複数の光学手段により検出され
た欠陥について、ＡＮＤ処理を施す構成にできる。これ
によって、欠陥検出の安定性の向上を図ることができ
る。

【００１４】また、上記複数の光学手段により検出され
た欠陥について、ＯＲ処理を施す構成にできる。これに
よって、欠陥検出の見かけ上の感度の向上を図ることが
できる。

【００１５】以下、本発明の好ましい実施の形態例を説
明することにより、本発明をさらに詳細に述べる。ただ
し、本発明は、以下述べる実施の形態例により、限定を
受けるものではない。

【００１６】実施の形態例１この実施の形態例は、微細化・集積化した半導体デバイ
スを製造するために用いるフォトマスクについて、その
欠陥検査を行う場合に、本発明を適用したものである。
図１を参照する。

【００１７】図１は、本実施の形態例に係るフォトマス
クの欠陥検査装置のシステム構成を示すものである。図
１において、符号１１１，１１２はレンズであり、これ
は検査対象である被検査フォトマスク３上のパターンを
イメージとして取り込む光学手段である。本発明では、
光学手段は複数具備させるものであり、図示では２個で
あるが、さらに多くてもよい。

【００１８】符号１２１，１２２で示すのは受光素子／
ＡＤ変換（アナログ−デジタル変換）ユニットであり、
受光素子はレンズ１１１，１１２からの光を受光し、こ
の受光した光学像がデジタル処理（アナログ−デジタル
変換）により数値化される。符号１３１，１３２は、画
像比較ユニットであって、マスク３の光学像の数値化デ
ータと、設計パターンの数値化データとの比較検証回路
からなる。

【００１９】符号１４は、画像比較ユニット１３１，１
３２で検出された相違点（マスク上の欠陥に該当）に関
する情報（位置、光学イメージ等）を保持し、表示する
ユニットである。符号１５は、被検査フォトマスク３を
載置する可動ステージ、２は、マスク３の光学像と比較
できるように設計パターンを数値化するユニットであ
る。

【００２０】以下図１を参照して、このフォトマスク欠
陥検査装置の動作について説明する。

【００２１】検査対象である被検査フォトマスク３は、
可動ステージ１５上に配設される。該マスク３上のある
単位領域のパターンの光学像が、レンズ１１１を通し
て、ユニット１２１の受光素子により電気信号に変換さ
れる。さらにこの電気信号は、ＡＤ変換によって数値化
される。光学像を取り込む単位領域の大きさは、使用す
る受光素子、及びレンズの倍率によって決定される。受
光素子としては、ＣＣＤラインセンサー、ＣＣＤエリア
センサー等を使用することができる。光学像を取り込む
ために用いる照明は、マスク基板の下側からの透過光照
明でも、マスク基板の上側からの反射光照明のどちらで
もよい。照明は特に図１には図示していない。

【００２２】受光素子／ＡＤ変換ユニット１２１で数値
化された光学像は、画像比較ユニット１３１に転送され
る。

【００２３】ユニット２では、あらかじめ設計パターン
データを、光学像と同様に数値化しておき、ユニット１
２１から数値化された光学像が画像比較ユニット１３１
に転送されるのに同期させて、該光学像と同一領域の数
値化された設計パターンを、画像比較ユニット１３１に
転送する。

【００２４】ユニット１３１では、数値化された光学像
と、対応する数値化された設計パターンをとを比較す
る。これにより、相違点を検出し、該検出された相違点
に関する情報（欠陥位置、欠陥サイズ、光学像データ
等）を、ユニット１４に転送する。ここで本例では、取
り込まれた光学像に関しては、データとして、設計と取
り込まれた光学像との相違のデータのみならず、欠陥発
生領域に関して取り込まれた光学像そのものも、保存し
ておく。このようにしておくと、欠陥検査終了後、作業
者が欠陥の状態を確認する際に、再度欠陥領域までマス
クを動かすことなく、保存された光学像のみで、欠陥状
態を確認することにより、欠陥の確認時間を短縮するこ
とができる。

【００２５】上記の単位領域に関して、レンズ１１１〜
ユニット１３１による欠陥検査終了後、ユニット１３１
で使用された数値化された設計パターンは、ユニット１
３２に転送され、同時にステージ１５が図の右方向に移
動して、レンズ１１１で検査した領域と全く同一の領域
に対して、レンズ１１２〜ユニット１３２を用いて、同
様に欠陥検査が実施される。

【００２６】この欠陥検査において、ユニット１３２で
検出された相違点は、ユニット１４に転送され、すでに
レンズ１１１〜ユニット１３１で検出された同一領域に
おける相違点と、比較検証される。

【００２７】また、レンズ１１２〜ユニット１３２を用
いての検査時には、レンズ１１１〜ユニット１３１で
は、次の単位領域に対する欠陥検査が実施される。

【００２８】ユニット１４において、ユニット１３１と
ユニット１３２から転送された相違点を比較検証する
際、従来よりもさらに高感度な欠陥検出感度が要求され
る場合は、ユニット１４にてＯＲ処理を行うようにす
る。これにより、装置の感度（見かけの感度）を向上さ
せることができる。

【００２９】欠陥検出の安定性が要求される場合には、
ユニット１４にてＡＮＤ処理を行うようにする。ＡＮＤ
処理により、欠陥検出確率が１００％未満の大きさの欠
陥の検出数をできる限り少なくして、欠陥検出の安定性
を向上するのである。これにより、欠陥の合否判定に要
する時間も短縮される。

【００３０】本実施の形態例によれば、複数のレンズ等
の複数の画像取り込み光学手段を用いて、同一被検査領
域について１回の検査（この例では１回の走査）で複数
回の欠陥検出を行うようにしたので、検査に要する時間
は従来と同等に維持したまま、精密で信頼性の高い欠陥
検出が達成できる。よって、たとえば微細化したパター
ンに対しても、保証すべき欠陥サイズがきわめて小さく
なった場合でも、これに対応できる。

【００３１】また、本実施の形態例によれば、複数のレ
ンズ等の各画像取り込み光学手段で検出された欠陥に対
して、ＯＲ処理を行うことにより、欠陥検査装置の感度
（見かけの感度）を向上させることができる。

【００３２】また、本実施の形態例によれば、複数のレ
ンズ等の各画像取り込み光学手段で検出された欠陥に対
して、ＡＮＤ処理を行うことにより、欠陥検出確率が１
００％未満の大きさの欠陥が排除されるため、欠陥検出
の安定性を向上させることができる。

【００３３】なお、上記実施の形態例の説明では、レン
ズを２本としているが、複数本であればよい。また、上
記実施の形態例の説明では、マスク３を全面走査するた
めに、ステージ１５とともにマスク３を動かしている
が、マスク３を固定して、レンズユニットをマスク上で
動かしてもよい。

【００３４】

【発明の効果】上記のとおり、本発明に係るフォトマス
クの欠陥検査装置によれば、フォトマスク上の欠陥の検
査に際し、検査に要する時間を従来より特に多くとるな
どの必要なく、しかも精密で信頼性の高い欠陥検出を実
現できて、微細化した被検査マスクに対しても対応可能
で、また、さらに検査の感度の向上や、欠陥検査の安定
性の向上を図ることも可能であるという効果がもたらさ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例１のフォトマスクの欠
陥検査装置のシステム構成図である。

【図２】欠陥サイズと欠陥検出確率との関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１１１，１１２・・・（複数の）光学手段（レンズ）、
１２１，１２２・・・受光素子／ＡＤ変換ユニット、１
３１，１３２・・・画像比較ユニット、１４・・・（比
較による）相違情報保持・表示ユニット、２・・・設計
パターン数値化ユニット、３・・・被検査フォトマス
ク、１５・・・可動ステージ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フォトマスクの欠陥を、設計データと、
被検査フォトマスクから得られる光学イメージとを比較
することによって検査するフォトマスクの欠陥検査装置
において、フォトマスク上のマスクパターンの光学イメージを得る
ために複数の光学手段を具備することにより、１枚の被検査フォトマスクを上記複数の光学手段により
同時に検査し得るようにしたことを特徴とするフォトマ
スクの欠陥検査装置。
【請求項２】上記複数の光学手段により検出された欠
陥について、ＡＮＤ処理を施すことを特徴とする請求項
１に記載のフォトマスクの欠陥検査装置。
【請求項３】上記複数の光学手段により検出された欠
陥について、ＯＲ処理を施すことを特徴とする請求項１
に記載のフォトマスクの欠陥検査装置。