JPS60120519A - ホトマスクおよび自動欠陥検査装置 - 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】 〔技術分野］ 本発明は半導体装置の製造技術としてのホ）　ＩＪソグ
ラフィ技術に使用するホトマスクやレチクル等のパター
ン原版（以下、これを代表してホトマスクと称する）お
よびこのホトマスクを使用してパターン転写欠陥を確実
に防止することができる欠陥検査装置に関するものであ
る。

〔背景技術〕

半導体装置の製造におけるウェーハプロセス。

特にホトリソグラフィ技術を使用したプロセスでは、所
謂全チノプ不良を確実に防止しなければならない１．全
チップ不良は、レチクル又はホトマスクパターンを縮小
アライナを用いて縮小してホトマスク原板やウェーハ上
に繰返して転写する際に、レチクル又はホトマスクに異
物が付着あるいはマスクパターンが欠けていると、転写
された全てのチップのパターン上に同じ異物あるいはマ
スクツくターンの欠けがパターン欠陥として転写され、
これにより全てのチップが不良となりて歩留りが零にな
ることである。

このため、ホトマスク（前述のようにレチクルを含む）
によるパターン転写に先立ってホトマスク上の異物の有
無を検査する工程が必須のものとされる。従来一般的に
行なわれている検査方法は、ダミーウェーハな用い℃、
そのウェーハ、上にホトマスクのパターンを実際に転写
した上で、ダミーウェーハに形成されたパターンに欠陥
が存在しているか否かを検査する方法である。そして、
この検査に際しては、金属顕微鏡を用いて作業者が目視
検査する方法がとられているが、作業者による誤判や再
現性等の問題から近年では自動欠陥検査装置が開発され
使用されてきている。

この自動欠陥検査装置は、ウェーハ上に形成された複数
のチップパターンから２個のチップを選択し、これら２
個のチップを光学的および電気的にパターン認識した上
で対比させ、２個のチップの同じ位置に同じ形状の異物
が付着することは通常では殆んどないことを利用して両
チップの違いを欠陥として検出するものである。この装
置によれば、人為的な作業による誤判は防止できる。

ところが、この種の検査装置は前述のようにパターンの
認識を光学的および電気的な方法で行なっているため、
オートフォーカスやスライスレベル（検出した電気信号
を比較する基準となるしきい値等）等の調整が不適正で
あると、異物欠陥を検出できなくなる。このため装置が
その都度のウェーハパターンに対して正しく調整されて
いるか否かを確認することが必要とされるが、この調整
には熟練な景し極めて煩雑なものになるという問題があ
る。また、前記ダミーウェーハ）のホトマスクパターン
を転写したのちのホトエツチングなどプロセスが不適正
な場合には、検査装置が正常であっても欠陥検出が不能
になり、検査装置を不必要に調整してしまう等作業効率
上の問題も生じている。

［発明の目的］ 本発明の目的は自動欠陥検査装置のオートフォーカスや
スライスレベルの調整を容易にかつ正しく調整すること
ができるパターンを有するホトマスクを提供することに
ある。

また本発明の他の目的は、前記ホトマスクを使用してプ
ロセスや装置のオートホーカス、スライスレベル等の調
整の不適条件をめ得る機能′？：有する自動欠陥検査装
置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は一
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

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、あらかじめ設定した擬似欠陥パターンを有す
るホトマスクを採用することにより、ダミーウェーハ上
に転写した一万のチップパターンから擬似欠陥パターン
を検出し得るよう調整するだけで自動欠陥検査装置を最
適状態に調整でき、これにより調整を容易なものにする
と共に検査の信頼性を向上し全チップ不良の発生を防止
するものである。

また、自動欠陥検査装置は、擬似欠陥パターンの認識作
用に関連してオートフォーカスやスライスレベルの調整
をフィードバック制御し得るよう構成することにより、
自動欠陥検査の調整の自動化を達成すると共に、ウェー
ッ・プロセスの不適を検出することもできる。

〔実施例〕

第１図は本発明のホトマスクの一実施例を示しており、
このホトマスクは縮小アライナによって縮小転写される
レチクルとし℃構成した例を示している。このホトマス
ク１は透明基板表面に２個のチップパターン２，３を並
んで形成しており、各チップパターン２，３は、例えば
図示のように中央にメモリマット４，５を、上下に周辺
回路６゜７を形成した構成としている。そして、一方の
チップパターン２はメモリマット４と周辺回路６を外れ
た電気特性上の影響のないチップ左下一部に擬似欠陥パ
ターン８を形成している。また、他方のチップパターン
３には同様に電気特性上の影響のないチップ右辺一部に
擬似パターン９を形成している。これらの擬似パターン
８，９はメモリマット４，５や周辺回路６．７に電気特
性上の影響を与える最小限の寸法またはそれ以下に形成
されており、例えばデバイスパターンの最小スペースが
１．６μｍの場合には０．８μｍの辺寸法の正方形成い
は直径の円形に形成している。なお、各擬似欠陥パター
ン８，９は各チップパターン２，３の同一位置には設け
ないことが肝要である。

次に、第２図に示す本発明の自動欠陥検査装置１０を説
明し、その作用に合わせて前記ホトマスクによる検査方
法を説明する。

自動欠陥検査装ｆ１０は、本例では被検査ウェーハ１１
を載置する可動ステージ１２上万に配置した一対のパタ
ーン検出光学系１３．１４を備え。

これらの光学系１３．１４と検出回路１５とで検出部１
６を構成している。前記光学系１３．１４はパターン結
像用のレンズ群１７．１８とＯＯＤ等の光学素子１９．
２０を有し、光学パターン像を電気信号に変換して検出
回路１５に送出する。

検出回路１５は基準しきい値との比較回路２１や対比回
路２２を有し、前記光学素子１９．２０の信号を比較回
路２１においてしきい値ｖｔｈと比較することによりパ
ターンを認識し、かつ対比回路２２において両信号の一
致、不一致を検出する。

一方、前記検出回路１５にはスライスレベル調整部２３
とフォーカス調整部２４とを並列的に接続している。ス
ライスレベル調整部２３は検出回路１５におけるパター
ン検出出力を受けて前記しきい値Ｖｔｈを連続的或いは
段階的に低１或いは高く変化させ、また、フォーカス調
整部２４はパターン検出出力を受けて前記可動ステージ
１２の位置や検出光学系１３．１４の焦点位置を調整す
る等、いずれもフィードバック作用をし得る構成となっ
ている。

更に、前記検出回路１５には、擬似欠陥パターンを検出
した際にこれを表示する表示器２５や擬似欠陥パターン
位置（Ｊｉ標）を記憶するメモリ部２６等が付設される
。また、検出光学系ｉａ、ｉ４の光学像を目視できるモ
ニタ２７も付設されている。

以上の構成によれば、ウェーハへのパターン転写に先立
って前記第１図のホトマスク１のパターンをダミーウェ
ーハに露光し、かつこれに所定のプロセスを施してパタ
ーンを転写する。そして、前記チップパターン２，３を
転写したダミーウェーハ１１を可動テーブル１２上に載
置し、各チップパターン２，３を夫々対向した検出光学
系１３゜１４および検出回路１５によって検出し、チッ
プパターン２，３を認識する。このとき、メモリ部２６
に予め擬似欠陥パターン８．９の座標を記憶させておき
、この擬似欠陥パターン８，９を含むチップパターン部
位を集中的に検出するようにしてもよい。チップパター
ン２．３の認識によって得られた電気信号は比較回路２
１においてしきい値■ｔｈと比較されこれにより擬似欠
陥（）くターン）が検出される。そして、各チップパタ
ーン２，３を対比回路２２において相互に比較すること
により各擬似欠陥（パターン）８，９を確認でき、自動
欠陥検査装置１０が正しく調整されていることが表示器
２５に表示される。

ところが、比較回路２１において擬似欠陥（）＜ターン
）８や９が検出されないときには、検出不能信号によっ
てスライスレベル調整部２３が作動され、しきい値ｖｔ
ｈを徐々に変化させながら再び比較回路２１における検
出をやり直す。この作用をフィードバック制御しながら
擬似欠陥（）くターン）が検出されるまで行なえば一擬
似欠陥（パターン）の検出に好適なしきい値を自動的に
設定でき、最適な検出条件に設定できる。そして、この
スライスレベルの調整によっても擬似欠陥（バタ−ン）
が検出不能のときには、フォーカス調整部２４を作用さ
せて検出座標位置や焦点を変化させ。

フィードバック制御により再び検査を行なうことになる
。この場合、スライスレベル調ｍ部２ａとフォーカス調
整部２４とは一体的に作動し得るように構成して一つの
フィードバック制御系を構成してもよい。

以上の作用庄まっても擬似欠陥（パターンンが検出され
ないとき忙は表示器２５にその旨が表示される。そして
、このζきモニタ２７に映し出されたチップパターン２
，３を目視して擬似欠陥（パターン）８，９が確認され
れば自動欠陥検査装置１０に異常が存在することが判る
。また、チッフハターン２，３上に擬似欠陥（パターン
）８゜９が確認されｌｊいときにはダミーウェーハ１１
のプロセスが不適でありパターンの転写が良好に行なわ
れていないことが判る。

したがって、以上のことから検査上の不具合を容易にか
つ確実に確認でき、また自動欠陥検査装置を最適状態に
容易に１整することができる。これにより、自動欠陥検
査装置の信頼性を高め、全チップ不良の発生を未然に防
止することができる。

ここで、チップパターン２，３に形成する擬似欠陥パタ
ーンは、第３図に示す擬似欠陥パターン８ａ、９ａのよ
うに記号の部分に形成してもよく、また第４図の擬似欠
陥パターン８ｂ、９ｂのようにポンディングパッド２８
の一部に形成し又もよい。ＷＫ、　第５図の擬似欠陥パ
ターン８ｃ、９ｃのようにスクライブライン２９内に形
成してもよい。

〔効果〕

（１）転写するチップパターンの一部に擬似欠陥パター
ンを形成し、転写後にこの擬似欠陥パターンを検出して
自動欠陥検査装置のｒＡ整を行なうので、検査装置の検
査条件を容易にかつ正しく調整するコトカテキ、信頼性
の高い欠陥検査を可能にする。

（２）少な（とも２個のチップパターンの一部のパター
ンに擬似欠陥パターンを形成し、他方のチップパターン
との対比にょっ−Ｃ擬似欠陥パターンを検出しているの
で、擬似欠陥パターンを他のパターンや欠陥パターンと
誤認することもなく、正確な調整を行なうことができる
。

（３）　自動欠陥検査装置にフィードバンク制御により
作動するスライスレベル調整部とフォーカス調整部とを
設けているので、擬似欠陥パターンの検出はもとよりウ
ェーハパターン上の欠陥の検出に最適な状態に自動的に
調整することができる。

（４）　自動欠陥検査装置を最適検査条件に調整できる
ので、実際のウェーハ検査においても確実に異物欠陥を
検出することができ、共通欠陥の発生を防止して全チッ
プ不良を防止することができる。

（５）　自動欠陥検査装置と合わせて、ウェーハプロセ
スの良否の判定を行なうこともでき、プロセスの不適に
よる欠陥の検査不能をも防止できる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
もσ）ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。たとえば、ホトマス
ク上に１つのチップパターンを有スるのみのホトマスク
にＪ６い”ｌ、複数枚の同一チップパターンのホトマス
クに異なる擬似欠陥を形成し、同一ダミーウェーハ上に
異なる擬似欠陥を持つ同一パターンの複数枚のマスクに
より転写して検査してもよい。また、ホトマスクはレチ
クルであっても全く同じである。また自動欠陥検査装置
としては、ダミーウェーハ２枚を比較して検査する方式
の装置でもよい。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置の層迄工
程としてのホトリソグラフィ技術のホトマスクに適用し
た場合について説明したが、それに限定されるものでは
な（、ホトリソグラフィ技術を利用する種々の分野にお
けるパターン原版およびその検査装置に適用できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のホトマスクの平面図、第２図は本発明
の自動欠陥検査装置の構成図、第３図ないし第５図はホ
トマスクの夫々異なる変形例の平面図である。 １・・・ホトマスク、２，３・・・チップパターン、８
゜８８〜８ｃ、９．９ａ〜９ｃ・・・擬似欠陥パターン
、１０・・・自動欠陥検査装置、１１・・・ダミーウェ
ーハ、１２・・・可動ステージ、１３．１４・・・検出
光学系、１５・・・検出回路、１６・・・検出部、２１
・・・比較回路、２２・・・対比回路、２３・・・スラ
イスレベル調整部。 ２４・・・フォーカス調整部、２５・・・表示器、２６
・・・メモＬ部＝２７・・・モニタ、２８・・・ポンデ
ィングパッド、２９・・・スクライブライン。 第　３　図 第　４　図 第　５　図 グＣｚｙ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マスクパターンおよび擬似欠陥パターンを有するこ
   とを特徴とするホトマスク。 ２、一枚のホトマスクに少なくとも２個のチップパター
   ンを有し、その一方に擬似欠陥パターンを形成してなる
   特許請求の範囲第１項記載のホトマスク。 ３、擬似欠陥パターンはマスクパターンの最小寸法以下
   に設定してなる特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   ホトマスク。 ４、転写形成されたパターンを検出してこれを認識する
   検出部と、検出部の出力に基づい１擬似欠陥ハターンが
   検出されなかったときにスライスレベルを変化させるス
   ライスレベル調整部と、同様に検出部の出力に基づいて
   検出位置および焦点を調整するフォーカス調整部とを備
   え、前記スライスレベル調整部とフォーカス調整部とは
   検出部とフィードバーク制御可能な構成としたことを特
   徴とする自動欠陥検査装置。 ５、検出部はパターンを光学的および電気的手段により
   電気信号として検出し、スライスレベル調整部により設
   定されるしきい値により擬似パターンを検出し得る特許
   請求の範囲第４項記載の自動欠陥検査装置。 ６、検出部は擬似欠陥パターンを有するチップパターン
   と有しないチップパターンとを対比し得る特許請求の範
   囲第４項又は第５項記載の自動欠陥検査装置。