JPS58196445A - マスク検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔本発明の技術分野〕 本発明は、マスク検査方法に係り、更に具体的に云えば
、マスクのＸ線又は光学的プリントの電子ビーム・ベク
トル走査を用いたマスク検査方法に係る。

〔従来技術〕

集積回路の製造に於ては、通常は数百側の桝目（ｄｉｇ
））５Ｅマスク上に規則的な行及び列に配列されている
、多数の桝目を含むマスクが通常形成されている。その
様なマスクを形成するためには、回路の単一の層のため
のデザインが、図面、絵画成は同種のものから、又は電
子ビームにより形成されたマスクの場合にはディジタル
・データ番ファイルから形成され、それらはしばしば比
較的大きな寸法を有している。成るマスクは、Ｘ線マス
クの如く、１Ｘの寸法で形成される０今Ｈに於ては、そ
の回路は通常、適切なデザインに配置された多数の線よ
り成り、一般的にはガラスのスライド又は同種のものの
如き透明な支持体の表面上に被覆されたクロム又は他の
材料の薄いパターンの形でそのデザインを有し得る。そ
のデザインは概して光学的食刻方法によって形成されて
いる。

最初のデザインは、必ずしもそうではないが、レティク
ルと呼ばれて、比較的大きな寸法で存在し、マスクとな
る透明な表面上にステップ・アンド−リピート・カメラ
により投影するためのマスタとして用いられる。通常は
、このマスクも、光学的食刻方法により形成され、ステ
ップ・アンド・リピート・カメラが、桝目をマスク上の
正確な位置に位置づけるために、その様なフォトレジス
ト処理の露光工程を行う。典型的には、元のパターンの
寸法が縮小された数百個のレプリカがマスク表面上に正
確な配向及び位置で形成される。フォトレジスト処理の
結果、各々元のレティクルの寸法が縮小された厳密なレ
プリカに対応する数百個の桝目を表面上に有する、１枚
のガラスの如き、透明な表面より成るマスクが形成され
る０電子ビームにより形成された成るマスクは、欠陥を
最小限にしそして最終的マスクに多数の部品番号を付し
易くするために、直接１Ｘの寸法で形成される０完全な
集積回路を形成するために、このマスク及び同様なマス
クは、個々の層のパターンを正確な位置及び配向に相互
に重ねて配置するためのマスクとして用いられる。

従って、各マスクは、数百個の完全な集積回路を形成す
るために１他のマスクと組合゛せて用いら（３） れる。それから、その様な集積回路が複雑な電子装置を
形成するために用いられる。マスクの部分的検査が一般
的に行われているが、マスクは多くのマスク欠陥が検査
中に検出され得ない程複雑である。今日に於て、処理中
の検査は信頼性がなく、又は著しく時間を消耗し、性能
の検査は集積回路の製造が完成される布石われ得ない。

従来に於て、マスクのテストは一般的には視覚的検査に
より個々に行われている。熟練した作業者が、顕微鏡を
通して、又は恐ら、ぐ１顕微鏡の像をＣＲＴ表示装置に
投影させて、マスクを見てマスクの線の破断、他の線に
接触し得る膨らんだ線、又は他のマスク欠陥を検出する
。恐らく全生産力の２５％以上がその様な検査及びテス
トに従事し、しかもその様なテストは実際には眼で見え
るきすであってもそれらのすべて又はその殆どを検出す
ることは出来ないことが予測される。ＶＬＳＩ回路が進
歩し、より大きなウェハ従ってより大きなマスクが用い
られるとともに線幅が減少される傾向によってマスクが
より複雑になるに従い、検査は更に難しく（４） なり、人がすべての欠陥又は妥当な数の欠陥を見つける
ために充分な長い時間の間顕微鏡で観察することが不可
能な状況に迄なり得る。例えば、１μｍの線で覆われた
１２５Ｍ平方のマスクを、それらの１μｍの線からの２
０％の偏差について検査したい場合には、絵素の数は（
１２５ｘ１０３÷０．２）　　即ち約４　Ｘ　１０”で
ある。これは、０．２５ｃｍ平方の欠陥のために約２５
Ｋｍ　　を検査する場合に等しい。これは、全く手に負
えない仕事である。

１つの方法は、レーザ・ビームからの走査スポットを用
い、マスクからの走査位置信号をもう１つのマスクを表
わすデータ・ベースに対比させる方法である０このマス
ク分析方法は、米国特許第４２１８１４２号の明細書に
記載されており、個人により行われる視覚的検査よりは
改善された方法である０この方法は、マスクが用いられ
る同一の環境に於てマスクをテストしていないＯその結
果、現像されたプリント迄残らない一時的な欠陥が検出
される。更に、増加又は変化され得る他の欠陥は検出さ
れない。

〔本発明の概要〕

本発明の目的は、欠陥の最適な検出のためのコントラス
トが材料の選択によって最適化され、検査方法によって
マスクに更に欠陥を生ぜしめることがなく、偽の欠陥を
除いて真の欠陥を増加させ、現場で実際に用いられる状
況に於て行われる、改良されたマスク検査方法を提供す
ることであるＯ本発明の上記及び他の目的は、電子ビー
ムにより形成されたマスクのプリントを形成し、上記プ
リント上に同一の電子ビーム・パターン又はその−ノ相
補的パターンを描くことにより上記プリントを検査し、
ベクトル走査装置を用いてパターンの一方法によって達
成される。本発明の方法の１好実施例に於ては、マスク
は、該マスクが通常用いられている同一の方法で、シリ
コン・ウェハの如き半導体基板上にプリントされる。例
えば、上記ウェハがリフト・オフ方法に適したフォトレ
ジストで被覆される。リフト・オフ・フォトレジストを
除去することにより、ベクトル走査に於て用いられる電
子に対して大、きなコントラストを有する金の如き材料
中に上記マスクのプリントが残される。

上記マスクの形成に用いられた同一のパターン・データ
から形成された対応する電子ビーム・パターンが上記プ
リントに重ねられそして整合される。

それから、上記プリントに関する上記電子ビーム・パタ
ーンの一致又は不一致の点がベクトル走査装置を用いて
検出される。

〔本発明の実施例〕

第１図に於て、マスク１０は、ガラス基板１１と金属パ
ターン１２とより成る。金属パターン１２のための１つ
の好ましい金属はクロムである〇マスク１０は、パター
ン１２中に欠陥が存在しているか否かを見るために検査
される。

マスク１０のプリントが、通常の技術により、シリコン
・ウェハの如き半導体基板１４上に形成即ちプリントさ
れる。典型的には、これは、例え（７） ば、異なる感光性を有する２つのリフト・オフ・フォト
レジスト層１６及び１８を用いることを含む◇フォトレ
ジスト層１６及び１８が第２Ａ図に示されている如く露
光された後、現像されて、第２Ｂ図に示されている構造
体が得られる。大きなコントラストの材料、即ち後の適
当な処理電圧に於けるベクトル走査に用いられる電子に
対して大きなコントラストを有する材料の層２０が、第
２Ｃ図に示されている如く、フォトレジスト層１８上及
び該層１８中の開孔中に付着される０次に、それらのフ
ォトレジスト層が除去されて、第２Ｄ図に示されている
如く、半導体基板の表面上に残された層２０より成るプ
リント２２が得られる。

層２０のための１つの好ましい材料は金である。

金は、ビデオ信号に於て、半導体基板１４の材料に対す
る大きなコントラストを与える。金の如き大きなコント
ラストの材料を用いぞして大きなビーム電流を用いるこ
とにより、ベクトル走査装置に於ける信号の平均化又は
複雑な信号処理が不要である。

（８） 第３図は、本発明のマスク検査方法の１実施例のための
ベクトル走査装置を概略的に示している。

マスクのプリント２２（第５図には図示せず）が基板即
ちウェハ１４上に配置されている。基板１４は、該基板
上のプリント２２の全領域が検査領域内へそして該検査
領域を経て移動され得る様に、該基板１４の移動をＹ方
向及びＸ方向に別個に制御するためのＸ−Ｙステージ２
４又は他の機構上に配置されている。電子ビーム２８を
供給するレーザ２６は、ステージ２４上の基板１４上の
プリントの一部を制御された極めて細い電子ビーム３２
Ａで掃引するために、電子ビーム制御装置５０によって
制御される。

電子ビーム５２Ａは、基板１４上のプリントされた形状
（ｓｈａｐｅｓ）を走査するために、Ｄ／Ａ変換器３２
、増幅器３４及びコイル３５によって、ベクトル走査型
に偏向されるＯ基板１４上の形状は、電子を検出器３７
へ散乱させ、それらはビデオ増幅器３６によって増幅さ
れる０検査／照合されている形状を気再び描いて′いる
パターン発生器５０Ａは噺ビーム・オンｌ信号を発生し
、この信号が比較器５８により後方散乱信号５０と比較
される。１形状の不在“の如き欠陥が見出された場合に
は、パターン発生器５０Ａは高レベル信号を有し、そし
て形状の不在によって後方散乱は生じず、従ってビデオ
信号は存在しない。その結果、比較器の出力は欠陥が見
出されたことを示して正となり、亀比較有効ｌと比較器
５８の出力との一致によりＡＮＤ回路４０に於て比較結
果が有効となる０その結果は、欠陥が更に分析されるた
めに記録され得る様に、形状、走査のアドレス（ディジ
タル）とともにメモリ即ち欠陥カタログ４２に記憶され
る。

従来の光学的装置に優るこのマスク検査装置の利点は、
電子ビーム装置の本来的な速度にある。

この新規なマスク検査方法に於ては、必ずしも初めに描
かれたマスクでなく、例えばＸ線リソグラフィによりプ
リントされた写しが検査される。マスクそれ自体でなく
、そのマスクのプリントを検査する理由は、マスクの欠
陥それ自体が問題なのではなく、Ｘ線リングラフィに於
ては、小さい原子番号の汚染粒子は全く欠陥としてプリ
ントされないが、光学顕微鏡で観察した場合には著しい
欠陥となるので、マスクの欠陥それ自体とは著しく異な
り得る、プリントされ得るマスク欠陥が問題となるため
である。マスクの写しから、反復する欠陥が探される０
即ち、写し毎に反復されない欠陥は、写しの欠陥であっ
て、マスクそれ自体が本来布している欠陥ではない。反
復する欠陥がマスクの欠陥である。

シリコン・ウェハの如き半導体基板１４が第５図に示さ
れているベクトル走査装置に配置され、基板１４上のプ
リント２２が装置のパラメータを寸法、直交性等の如き
ウニへのパラメータに合わせるために、ウェハ及びチッ
プのマツピングの手順を用いて、装置に整合される０こ
の様な整合が行われた後、ベクトル走査装置は、プリン
トされたマスクのパターン即ちプリントの形状に、装置
が描く様に指示されたときに描かれた実質上のパターン
を効果的如重ねる。

（１１） 検査を行うためにパターンを１描く′ための条件、即ち
ビーム・クロック速度、ステップ寸法等は、検査時の解
像度と検査を行うための時間との関係を最適化する様に
設定され得る。検査のためにゝ描く′べきパターンは実
際には２つあり、その第一のパターンは、マスク上の透
明領域１３（第１図）であった、ポジティブ型の像であ
り、第二のパターンは、マスク上の不透明領域１２であ
った、ネガティブ型の像である。第一パターンばは透明
であるべきマスク中の不透明領域１２をテストし、第二
パターンは不透明であるべきマスク中の透明領域（開孔
〕１３をテストする〇基板上のプリントからのビデオ信
号が、サンプリング時間に於て、ビーム・オン信号と異
なる場合には、比較Ｂ５Ｂが欠陥の存在を示す正の表示
を生じる。その欠陥の寸法は、領域検出回路を用いて自
動的に電子ビーム及びレーザ装置のディジタル・アドレ
スを記録し又は単にディジタル・データをメモリ中にダ
ンプする（ｄｕｍｐ）ことによって、自動的に設定され
得る。検出される欠陥の−（１２） 寸法は、マスク又はウェハに描かれている場合と全く同
様なビーム・プローブ条件及びビーム・ステッピング寸
法によって設定され得る０マスクを描いた解像度の恐ら
く半分、即ちそのビーム・ステッピング距離の２倍が検
査に必要とされ、従って両方の型の欠陥の検出には元の
マスクを描くための時間の約半分が必要である。本発明
の方法は、元のマスクを描くためのディジタル入力デー
タに於ける誤りを検出するよりも、湿式処理、レジスト
、汚れ等により生じた欠陥を検出することに注目された
い。

実際にマスクには存在しないが、ウェハ、レジスト及び
コントラストの大きい材料のリフト・オフに関連する欠
陥が、ウェハ上に一緒にプリントされて見出されること
があり得る。それらは、２つ以上のウェハ又は同一ウェ
ハ上の２つ以上のフィールドを検査し、そのマスク又は
一群のマスクについて検査が行われた後に２組の誤りの
ディジタル領域を更に自動的に比較することによって、
除かれ得る。この時点に於て、マスクから検査用ウェハ
への転写処理に関連するランダムな欠陥を拒否して、真
の欠陥を検出するために、何らかの興味ある信号処理が
用いられ得る。幾つかの方法が可能である０第１Ｋ、検
査完了後に、見出された誤り即ち欠陥のディジタル・ア
ドレスを、例えば３ミクロンの成る許容範囲で比較する
。それらのディジタル・アドレスが良く一致している場
合には、そのマスクが不良であることが予想される。

第２に、２つ以上のフィールドが比較される場合には、
ディジタル信号の強化が用いられ、成る特定の誤りのア
ドレスの発生頻度が記録される０この適切な欠陥の検出
及び記録の精度は、今日の製造ラインで得られる場合よ
りも相当に良いことが予測される。

検出のためにマスクのプリントを用いる本発明による方
法は幾つかの望ましい利点を有する。第１の利点は、検
査のためのコントラストが、欠陥の最適な検出のための
適切な材料及び装置のパラメータによって選択され得る
ことである。第２の利点は、マスクそれ自体が実際に用
いられる状況即ち現場でテストされ、従ってどの様な欠
陥がウェハ上に生じるかが真に評価されることである。

第３の利点は、マスクが製造ラインに残されることが出
来、検査方法によって更に欠陥を与えられないことであ
る。第４の利点は、検査が、新しく欠陥を生ぜしめ得る
特別な被膜をマスク上に設けることを必要とせずに、電
子ビームによって自動的に行われ得ることである。第５
の利点は、電子ビーム装置の速度により、偽りの欠陥を
除いて真の欠陥を増すために、幾つかの箪像ｌが相互に
比較され得ることである。

【図面の簡単な説明】

第１図はマスクの縦断面図、第２Ａ図乃至第２Ｄ図はマ
スクからプリントを形成する工程を示す一連の縦断面図
、第３図は本発明のマスク検査方法の１実施例のための
ベクトル走査装置を概略的に示すブロック図である０ １０・・・・マスク、１１・・・・ガラス基板、１２・
・・・金属パターン、１３・・・・透明領域（開孔）、
１４・・・・半導体基板（シリコン・ウエノ＼）、１６
、（１５） １８・・・・リスト・オフのフォトレジスト層、２０・
・・・大きなコントラストの材料の層、２２・・・・マ
スクのプリント、２４・自・Ｘ−Ｙステージ、２６・・
・・レーザ、２８，５２Ａ・・・・ｉｔ子ビー４．３０
・・・・電子ビーム制御装置、３ＯＡ・・・・パターン
発生器、３２・・・・Ｄ／Ａ変換器、３４・・・・増幅
器、３５・・・・コイル、３６・・・・ビデオ増幅器、
３７・・・・検出器、３８・・・・比較器、４０・・・
・ＡＮＤ回路、４２・・・・メモリ（欠陥カタログ）、
５０・・・・後方散乱信号。 出願人　　インターナシ田カル・ビジネス・マシ→ノズ
・コーポレークタン復代理人　弁理士　　合　　　１）
　　　　　　潔（１６） 第２Ａ図 第２Ｂ図 ■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パターン・データからパターンを描くことにより形成さ
   れたマスクから基板上にプリントを形成し、上記プリン
   ト上に上記パターン・データからの対応する電子ビーム
   ・ノくターンを重ね、上記プリントに関する上記電子ビ
   ーム・パターンの一致又は不一致の点を検出することを
   含む、マスク検査方法。