JPS59103336A

JPS59103336A - マスク検査修正装置

Info

Publication number: JPS59103336A
Application number: JP58172945A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Nakagawa; 清中川; Soichi Tsuuzawa; 通沢　壮一; Hiroyuki Ibe; 伊部　宏幸; Shigeaki Nakajima; 中嶋　重明; Yasuhiko Hara; 靖彦原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-09-21
Filing date: 1983-09-21
Publication date: 1984-06-14

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】本発明は半導体工業において用いるマスクの自動検査に
関する。

半導体装置、集積回路装置等の製造に２いては、薄い半
導体板（ウェーハ）表層部に部分的に酸化膜等を形成し
、酸化膜で被われない領域に不純物原子を拡散させたり
する工程がある。ところで、酸化膜パターンの形成は、
全域に酸化膜を耐着ζせたウェーハを用意した後、この
酸化ｊ膜上に７オトレジスト（感光剤）を均一に塗布し
、その後、フォトマスク（マスク）を密着あるいは所定
間隔離して配置するとともに、マスクを介してフォトレ
ジストに部分的に紫外線を照射させて感光させる。つぎ
に、フォトレジストの感光部分または感光しない部分を
エツチングによって取り除いた後、ウェーハ表面に部分
的に残るフォトレジストヲマスクとして用いてエツチン
グし、フォトレジストに被われていない酸化膜を除去す
る。

このような酸化膜パターンの形成にあっては、半導体装
置の歩留および信頼性を向上させるためにもそのパター
ンを正確に形成する必要がある。

そして、このパターン形成にあっては、あらかじめフォ
トマスクのパターンを正確に作っておくことが望まれる
。したがって、フォトマスクにあっては、製造後にマス
クのパターンの良否を検査し、修正できる欠陥部であれ
ばその欠陥を修正する必要がある。

従来、修正を施こすことのできるマスクとして、ガラス
板上に金属膜（クロム）を耐着させたクロムマスクが多
く使用されている。

そして、このクロムマスクの欠陥を検査する方法として
はつぎのような方法が一般に用いられている。すなわち
、（１）、マスクアナライザ等を用いて目視で欠陥部を
検出する目視検査方法。（２１，１枚のマスクの２つの
チップパターンを比較し、光電変換した信号に差かあれ
ば欠陥と判定する方法。

（３）、マスクパターンのフーリエ変換像により、非周
期性、不規則な欠陥部分をフィルターによって抽出する
方法。

しかし、（１）の目視検査方法では、欠陥の見落しが多
いことと、検査時間が長い欠点がある。また、（２）の
判定方法では、２μｍ以下の微小な欠陥を検出できない
。また、正常な部分を欠陥と誤判断する。すなわち、２
つのチップパターンの映像信号を比較した場合、正常な
パターン同志でも２つのチップの位置、誤差等により信
号に時間的な差がある。したがって、この差以下の大き
さの欠陥は発見できない。また、無理に発見しようとし
てしきい値を下げると正常な部分を欠陥と誤判定するこ
とになる。また、（３）の抽出方法では、マスク上のど
の位置に欠陥かあるのか対応がつかない。すなわち、フ
ィルタリングの際、正常パターンの情報を除去してしま
うため、マスクパターンと欠陥の対応がつかない。さら
に、前３者の方法では単にマスクパターンの欠陥の有無
を検査するに留り、マスクパターンの修正への一貫した
システムがない。したがって、修正作業までを考えると
極めて作業性が低い。

本発明はこのような従来の欠点を解消するものであって
、その目的とするところは、マスクパターンの欠陥部の
修正を一貫して行なうシステムを提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、透明板の一生面に不透明な被膜を部分的に耐
着させて露光用のパターンを形成しであるマスクのパタ
ーン検査修正装置において、２つのマスクのパターン像
の特徴点を抽出し相互に比較することによっ℃、一方の
マスクパターンにのみ表われるパターン部分をマスクの
欠陥部と認識するとともにその位置を検出する検査装置
と、検査による情報を磁気テープ、ディスク、コアメモ
リ等の記憶媒体に記憶させる記憶装置と、マスクのパタ
ーンを修正する修正装置とからなり、前記記憶装置の記
憶媒体から読み出した情報に基づいて対応するマスクの
欠陥部を再現し、修正装置によってその欠陥部を修正す
るマスク欠陥検査修正装置を提供するものである。

第１図は本発明の装置を使用したマスク自動検査修正方
法のシステム図を示す。同図で示すように、製造される
マスクを２枚１組としてパターン検査を行ない、各欠陥
部を記憶装置を用いてカセットテープ（磁気テープ）に
記録する。その後、カセットテープを用いてパターン修
正装置におい、欠陥部ヶ再現５、欠陥部彰修正する。

つぎに、具体例を示す。第２図は装置群を示す斜視図で
あって、左から石に向カリで、記憶装置を含む制御部１
．マスク検査装置２．パターンの修正装置の一部である
露光装置３および制御装置４、パターンの修正装置の一
部であるエツチング装置５をそれぞれ示す。前記ｔｔｆ
ｌＪ御部１には第２図で示すように、上方から下方に向
かって、シンクロスコープ６、カセットテープ着脱部７
．欠陥検出判定部８．パターン像の自動焦点合せ機構制
御部９．電源部１０がそれぞれ内蔵されている。

ツキニ、第２図〜第５図を用いてマスクパターンの検査
について説明する。第２図に示すように、マスク検査装
置２は大別して、架台１１と、この架台１１上にマスク
ホルダ１２によって保持される一対のマスク１３を並列
に載置するＸ−Ｙ走査ステージＩ４と、前記架台１１の
一側部から上方に延びるコラム１５を取り付けられた支
持箱１６に配置される一対の対物レンズ１７および接眼
レンズ１８等からなる光学系とからなる。前記Ｘ−Ｙ走
査ステージ１４は平面Ｘ、　Ｙ方向および上下Ｚ方向に
移動可能であるとともに、走査用モータ１９によって移
動する。また、この動きは検査エリア制御装置２０によ
って制御される。また、検査位置を読み取るリニアエン
コーダ２１もＸ−Ｙ走査ステージ１４に取り付けられて
いる。さらに、このＸ−Ｙ走査ステージ１４には自動焦
点合せモータ２２が取り付けられている。また、前記支
持箱１６内にはフォトダイオードアレー２３からなる撮
像装置が配置されている。

マスクのパターン検査時には、第３図および第４図（ａ
７に示すように、Ｘ−Ｙ走査ステージ１４上にマスク１
３を載置した後、自動焦点合せモータ２２を制御し、焦
点合せを行なう。その後、第４図（ａｌで示すように、
矢印方向にジグザグ状にＸ−Ｙ走査ステージ１４を移動
させる。この際、マスク１３における使用領域はウェー
ハが円形であることから、同図（ａ）で示す鎖線の円形
内領域となる。

したかつて、検査時間を短かくするためには、走査もマ
スクの有効使用領域だけを行なえばよい。

第４図（Ｃ１は検査エリア制御装置２０の概略を示した
ものである。すなわち、透明なガラス板２４の下面に円
形部を除いてクロム層２５を耐着させ、５−７）Ｌｚ−
）２６を形成する。そして、このテンプレート２６をＸ
−Ｙ走査ステージ１４に取り付けるとともに、前記架台
１１上に光源２７および受光器２８を離して取り付け、
クロム層２５表面で反射した光をスリット２９を弁して
検出するようになっ℃いる。そこで、受光器２８で光を
受けたときに、Ｘ−Ｙ走査ステージ１４を移動］〜又い
る方向とは逆方向に変換させる。また、この際、逆方向
への移動は一段すれるようにしておく。

このようにして順次Ｘ−Ｙ走査ステージを移動させなが
ら、それぞれのマスクの対応するパターン部分を比較し
ながら欠陥を検出する。すなわち、第３図で示すように
、たとえば、２５０Ｗの水銀灯からなる高ｙ４度の光ｄ
Ｑ　３　Ｑの光は、そ１１．それ反射鏡３１．３２で反
射し、レンズ３３，３４．マスク１３．対物レンズ１７
を通ってフォトダイオードアレー２３に達する。フォト
ダイオードアレー２３に達したそれぞれのう′Ｃは、マ
スクパターンの光の強弱に応じた電圧に変換さ才１、ビ
デオ信号化される。つぎに、ビデオ信号をしきい値で切
り、パターンの白黒ｔたとえは＋５Ｖ、ＯＶに対し６さ
せて量子化する。この際、フォトダイオードアレーの１
ビツトはマスクパターンの１μｍに相当するように設計
し又あるため、量子化されて得られた２次元パターンの
一桝は１μｍとなっている。

その後、シフトレジスタにメモリ（記憶）し、電気的に
２次元パターンを作り出す。さらに、２枚のマスクパタ
ーンに対応する２次元パターンに欠陥判定アルゴリズム
を適用し、欠陥を認識する。

ここで、欠陥判定アルゴリズムについて第５図を用いて
簡単に説明しておく。まず、欠陥を認識する方法には微
小パターン比較法、境界線比較法等がある。今、上段中
央の図が正常パターンとし、上段左図が３つの欠陥部３
５，３６，３７Ｙ有する不良パターンとすると、微小パ
ターン比較法では設計パターンの最小パターン幅以下の
微小部分を検出して、図中、中段の中央図および左図＆
？、Ｇる。つぎに、これらの微小部検出結果を比較し、
共通部を除いて一方にのみある微小部を得る。この微小
部は中段右゛図のように検出される。そして、これらが
欠陥部として認識される。

また、境界線比較法ではパターンの黒、白の境界つまり
輪郭を検出腰−万のパターンにのみ存在する境界を取り
出ずことによって下段右図で示すように欠陥パターンを
得ることになる。

つぎに、このような欠陥判定アルゴリズムによって認識
された欠陥のＸｒＹ座標とどちらのマスクが欠陥かを、
第３図に示すように、カセットテープ３８に記憶させる
。このカセットテープのテープに記憶される内容は、第
４図（ｂ）で示すように、マスク品種と、欠陥番号（Ｄ
Ｉ、Ｄ２．Ｄ３）、欠陥を有するマスクの表示（ＭＩＬ
、Ｍ２Ｒ）および欠陥位置を示す座標（Ｘ、Ｙ）の数値
の順となっている。

つぎに、欠陥部の修正について説明する。まず、第２図
に示すように、制御装置４にカセットテープ３８を装着
するとともに、修正を必要とするマスク１３を露光装置
３のステージ３９に載置する。

この際、修正を必要とするマスク面には感光剤（フォト
レジスト）をあらかじめ塗布乾燥しておく。

ここで、露光装置について簡単に説明すると、露光装置
３は架台４ｏと、この架台４ｏ上に配置されＸ方向走査
モータ４１．Ｙ方向走査モータ４２によって移動制御さ
れるとともに、位ｎを認識するリニアエンコーダ４５を
有するステージ３９と、このステージ３９の真上に架台
４０かも延びるコラム４６を介して配置される対物レン
ズ４７、鏡筒４８．接眼レンズ４９．鏡筒上部に配置さ
れるスリットを内蔵するスリット部５０、このスリット
幅を調整するスリット駆動モータ５１、光路を一時的に
開くシャッターを内蔵するシャッタ一部５２および超高
圧水銀灯を内蔵する光源部５３かもなる光路系とからな
っている。また、これら各部の動きは制御装置４で自動
的にコントロールするようになっている。

そこで、カセ７）テープ３８から読み出した情報によっ
て、ステージ３９を移動させ、対物レンズ４７の真下に
マスク】３の欠陥部を位置させる。

その後、カセットテープ３８の情報によって欠陥部の大
きさに対応するようにスリット駆動モータ５１を制御し
て、スリット幅を決定し、シャッターを作動させて欠陥
部上の７オトレジスｌ”Ｙ感光させる。スリットの制御
は欠陥の大きさに合せて作業者が手で調整することもで
きる。

このように、露光装置では順次マスクパターンの欠陥部
に対応するフォトレジスト部分を、カセットテープの情
報によって露光する。

つぎに、露光が終了したマスクは、第２図で示すような
エツチング装置５内で、感光したホトレジスト部分を除
去する。そして、欠陥部が第５図で示すような正常パタ
ーンから外れた位置にある場合、すなわち、欠陥部３５
，３７のような場合には、引き続いてマスク上に残され
た感光されなかったフォトレジスｌ’＆マスクとしてエ
ツチングを行ないこの欠陥部３５．３７”ｋ除去する。

その後、マスク上のフォトレジスト層を除去するごとに
よって正常なパターンを有するマスクを得る。

また、欠陥部が第５図で示すように、正常パターン内に
ある場合、すなわち、欠陥部３６のような場合には、ガ
ラス板上にクロム層がないことから、図示しない一般に
用いられている被着装置によって、欠陥部３６を除くパ
ターン全面に形成したフォトレジスト層をマスクとして
ガラス板上にクロムを被着させる。その後、マスク上の
７オトレジスト層を除去することによって正常なパター
ンを有するマスクを得る。さらに、一枚のマスクに除去
しなければならない欠陥と、新たにクロムを被着させな
ければならない欠陥が共存している場合には、一方の欠
陥修正作業が終了した後に、他方の欠陥修正作業をする
必要がある。また、実際には、新たな金属を被着させる
欠陥修正は微細なパターンでは不向きであり、パターン
が実物よりも１０倍大きく形成されるマスターレティク
ルのようなマスクには適している。

このような実施例によれば、２枚のマスクを比較するこ
とによって、互いの欠陥およびその位置を精度良く（誤
判定なく）検出することができる。

この際、マスク検査装置の精度等から幅１μｍ以上、直
径２μｍ以上の欠陥を確実に発見することができる。

また、この実施例では、欠陥とその位置はカセットテー
プに記憶され、この情報を用いて欠陥部の修正を行なう
ため、修正は確実でかつその作業も自動的に行なわれる
ので極めて作業能率も向上する０なお、本発明は前記実施例に限定されない。すなわち、
カセットテープに記録される情報は、マスク毎であって
もよい。

また、記憶媒体としては、磁気テープ以外に一般に用い
られているディスク、コアメモリ等を用いてもよい。

ま辷、欠陥部を除去する欠陥修正装置としては、レーザ
発振装置を用い、欠陥を検出したマスクの欠陥部に直接
レーザ光を照射するとともに、カセットテープから読み
出した情報によってレーザの照射位肯を制御し、欠陥部
を取り除くようにしてもよい。

以上のように、本発明のマスク自動検査修正装置によれ
ば、マスクの微小な欠陥を確実に検出することができる
。また、この欠陥の検出は自動的に行なわれることと、
その後の欠陥修正も自動的に行なわれるため、極めて作
業性か向上する。

また、本発明によれば、確実にマスクの欠陥を検出する
とともに、この検出によって得た情報によって欠陥部を
再現し、欠陥部の修正を行なうことから、確実にマスク
の欠陥は除去され、歩留が向上するなどの効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置によるマスク自動検査修正方法の
システム概略図、第２図は本発明のマスク自動検査修正
装置を示す斜視図、第３図はマスクの検査および情報化
ケ示す概略図、第４図（ａｌ〜（Ｃ１はマスクの検査状
態の説明図であって、同図（１１はスキャニング状況を
示す平面図、同図（ｂ）はカセットテープにおしする記
憶情報例を示す一部平面図、同図（（Ｊはスキャニング
領域を規定する走査方式暑示す斜視図、第５図はマスク
の欠陥部判定法を示す欠陥検出アルゴリズムである。１・・・制御部、２・・・マスク検査装置、３・・・露
光装置、４・・・制御装置、５・・・エツチング装置、
６・・・シンクロスコープ、７・・・カセットテープ着
脱部、８・・・欠陥検出判定機構部、９・・・自動焦点
合せ機構、１０・・・電源部、１１・・・架台、１２・
・・マスクホルダ、１３・・・マスク、１４・・・Ｘ−
Ｙ走査ステージ、１５・・・コラム、１６・・・支持箱
、１７・・・対物レンズ、１８・・・接眼レンズ、１９
・・・走査用モータ、２ｏ・・・検査エリア制御装置、
２１・・・リニアエンコーダ、２２・・・自動焦点合せ
モータ、２３・・・フォトダイオードアレー、２４・・
・ガラス板、２５・・・クロム層、２６・・・テンプレ
ート、２７・・・光源、２８・・・受光器、２９・・・
スリット、３０・・・光源、３１，３２山反射鏡、３３
，３４・・・レンズ、３５，３６，３７・・・欠陥部、
３８・・・カセットテープ、３９川ステージ、４０・・
・架台、４１・・・Ｘ方向走査モータ、４２・・・Ｙ方
向走査モータ、４３・・・Ｚ方向走査モータ、４４・・
・回転方向走査モータ、４５・・・リニアエンコーダ、
４６・・・コラム、４７・・・対物レンズ、４８・・・
鏡筒、４９・・・接眼レンズ、５０・・・スリット部、
５１・・・スリット駆動モータ、５２・・・シャッタ一
部、５３・・・光源部。第　　３　　図、？ｔｆ第　　４　図（０−）

Claims

【特許請求の範囲】１、（ａ）　　マスクパターンの欠陥を検出し、記憶媒
体に記憶ζせる欠陥検査装置（ｂ）　　上記記憶媒体のデータにより対応するマスク
パターンの欠陥を再現し、当該部分にｊｆ、を選択的に
照射することによって欠陥を修正する欠陥修正装置よりなるマスク検査修正装置。