(57)【要約】【課題】マスク検査において、実際にはデバイス特性に殆ど影響がないような検査箇所の測定結果が原因となって、規格外となるマスクが発生する可能性を低くする。【解決手段】前処理部５１は、レイアウト設計装置１からの動作周波数Ｉfreq.、ダミーパターン情報Ｉdummy1、タイミング検証装置２からの動作マージンＩmargin、マスクデータ処理装置３からのダミーパターン情報Ｉdummy2などの領域ごとの情報を入力する。前処理部５１は、検査の優先度と規格の少なくとも一方を領域ごとの情報を用いて設定し、優先度に応じた順の領域から検査箇所を選出する。検査判定部５２は、領域ごとの規格に基づいて検査箇所を検査し、マスクの規格不適合部分を指摘し、合否を判定する。マスク領域のデバイスに対応した動作周波数等に適合して検査すべき検査箇所が選ばれ、各領域に対し適切な厳しさの検査が実行される。【選択図】図３
2006113278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスの製造に使用するマスクのパターンを検査する検査装置であって、
前記パターンのレイアウト設計、レイアウト検証、マスクデータ処理の少なくとも一つの工程から得られた前記マスクの領域ごとの情報を入力し、当該入力情報に基づいて前記検査の優先度と規格の少なくとも一方を前記領域ごとの情報を用いて設定し、前記優先度を設定したときは当該優先度に応じた順の前記領域から検査箇所を選出する前処理部と、
前記規格を前記領域ごとに設定したときは検査箇所に対する前記検査を領域ごとの規格に基づいて実行し、検査結果から前記マスクの規格不適合部分を指摘し、合否を判定する検査判定部と、
を有するマスクの検査装置。
【請求項２】
前記前処理部は、前記レイアウト設計時の回路ブロックのマスク上での位置および大きさの情報と、その回路ブロックの動作周波数の情報とを用いて、前記検査の優先度または前記規格の少なくとも一方を前記回路ブロックごとに設定する
請求項１に記載のマスクの検査装置。
【請求項３】
前記前処理部は、前記検査箇所の候補を抽出し、抽出した候補から実際に検査を行う検査箇所を、前記優先度に応じて動作周波数が高い順の前記回路ブロックから所定の検査箇所数が満たされるまで選択する
請求項２に記載のマスクの検査装置。
【請求項４】
前記検査判定部は、前記動作周波数が高いほど検査結果の許容範囲が狭くなるように前記領域ごとに設定された前記規格に従って前記検査を実行する
請求項２に記載のマスクの検査装置。
【請求項５】
前記前処理部は、前記レイアウト設計後に当該設計後のパターンを用いた前記レイアウト検証としてのシミュレーションを行っている場合、そのシミュレーション結果から得られる動作マージンの大きさの情報と、当該動作マージンが異なる回路部分のマスク上での位置および大きさの情報とを用いて、前記優先度と前記規格の少なくとも一方を前記回路部分ごとに設定する
請求項１に記載のマスクの検査装置。
【請求項６】
前記前処理部は、検査箇所の候補を抽出し、抽出した候補から実際に検査を行う検査箇所を、前記優先度に応じて動作マージンが狭い順の前記回路部分から所定の検査箇所数が満たされるまで選択する
請求項５に記載のマスクの検査装置。
【請求項７】
前記検査判定部は、前記動作マージンが小さいほど検査結果の許容範囲が狭くなるように前記領域ごとに設定された前記規格に従って前記検査を実行する
請求項５に記載のマスクの検査装置。
【請求項８】
前記前処理部は、レイアウト設計時またはレイアウト設計データをマスクデータに変換するマスクデータ処理時に、本来パターンがない箇所に付加される付加パターンの領域情報を入力し、当該領域情報から判断される前記付加パターンの領域に対しては前記優先度を最も低くして前記検査箇所の選出を実行し、
前記検査判定部は、前記付加パターンの領域に対しては検査結果の許容範囲が最も広い前記規格に基づいて前記検査を実行する
請求項１に記載のマスクの検査装置。
【請求項９】
前記前処理部は、レイアウト設計時またはレイアウト設計データをマスクデータに変換するマスクデータ処理時に、本来パターンがない箇所に付加される付加パターンの領域情報を入力し、当該領域情報に基づいて前記検査箇所の選出時の候補から前記付加パターンを除外したうえで、前記検査箇所の選出を実行する
請求項１に記載のマスクの検査装置。
【請求項１０】
半導体デバイスの製造に使用するマスクのパターンを検査する検査方法であって、
前記パターンのレイアウト設計、レイアウト検証、マスクデータ処理の少なくとも一つの工程から得られた前記マスクの領域ごとの情報を入力し、当該入力情報に基づいて前記検査の優先度と規格の少なくとも一方を前記領域ごとの情報を用いて設定し、前記優先度を設定したときは当該優先度に応じた順の前記領域から検査箇所を選出する前処理のステップと、
前記前処理のステップにおいて前記規格を前記領域ごとに設定したときは検査箇所に対する前記検査を領域ごとに実行し、検査結果から前記マスクの規格不適合部分を指摘し、合否を判定する検査判定のステップと、
を含むマスクの検査方法。
【請求項１１】
前記前処理のステップにおいて、前記検査に用いる装置、前記検査に用いるプログラムのアルゴリズムの少なくとも一方の種類を設定し、
前記検査判定のステップにおいて、設定した種類の前記装置、前記アルゴリズムの少なくとも一方を用いて前記検査を領域ごとに実行する
請求項１０に記載のマスクの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製造に使用するマスクのパターンを検査する検査装置および検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス（ＩＣ）の製造において用いるマスクの製造において、ＣＡＤ等でレイアウト設計されたパターンのデータ（レイアウト設計データ）をマスクデータに変換し、マスクデータに基づくパターンを、電子ビームやイオンビーム等によりガラス基板の遮光膜上に形成した感光層に転写する。この感光層のパターンは解像後に、エッチングにより遮光層に転写され、これによりマスクが製造される。
【０００３】
半導体デバイスの微細化とともに、ウェハへのパターン転写の高精度化が要求されるようになり、その転写元となるマスクについても同様に、高い品質が要求されるようになってきている。
マスクの品質は、その遮光層のパターンの位置精度、寸法精度、均一性、欠陥の有無等の項目で決まり、マスクを用いた半導体デバイスの信頼性および特性を決めることから重要である。出来上がったマスクは、高い品質を保証するため検査工程において厳密な検査にかけられ、その結果から合否判定され、この判定に合格したものが半導体デバイスの製造に用いられる。
【０００４】
画像処理を用いてマスクの欠陥検査を行う方法として、ダイ・トゥー・ダイ(Die-to-die)による方法、ダイ・トゥー・データベース(Die-to-database)（「設計データ比較」）による方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
ダイ・トゥー・ダイによる方法において、一つのマスク上で２つのチップに対応する部分間で同じパターンの光学像を調べ、所定の光学検出手段と所定の受光素子によりパターンを検出し、検出された２つのパターンのデータを所定のデータ比較処理アルゴリズムにより比較してその違いを調べることにより、パターンずれや欠陥等の有無を調べる。この方法は、相対的にパターンの違いを調べることから、同じ位置に欠陥がある場合は、これが欠陥として認識されないという欠点がある。
一方、設計データ比較による方法は、比較対象が設計データから得た画像であることから上記欠点はないが、その比較対象の画像を設計データから生成する処理の負担が大きいという別の欠点を有する。
【０００５】
上記画像処理を用いた方法（以下、画像処理法という）のほかに、デバイスパターンに対応した遮光層箇所を数十〜数百ほどサンプリングし、そこの寸法を測定する方法がある。この方法において、サンプリングの対象となるパターンは本来のパターンではなく、たとえばＴＥＧ(test elements group)内の測定専用パターンを用いることがある。このときの測定結果によりマスク全体のパターンの寸法精度を間接的に保証することから、この方法を、以下、間接的測定法という。間接的測定法におけるサンプリング数は、その測定の対象となったパターン寸法の測定結果が、マスク全体の同様なパターン寸法を代表していることの信頼性を統計的に保証できる数とする。
とくに素子分離層、ゲート電極、第１層配線およびこれらを接続する最下層のコンタクトホールなどは、そのパターン精度がデバイス特性に与える影響が大きいことから、それらを形成するためのマスクの検査に上記間接的測定法が適用されることが多い。また、間接的測定法と画像処理法とを単独で用いる場合と、組み合わせて用いる場合とがある。
【特許文献１】特開平１１−５２５４６号公報の「従来の技術」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体デバイスの高密度化および高性能化が進むにつれ、その信頼性や高い特性を保証するために、マスクの寸法測定や欠陥検出等を行う検査装置にも、より高い精度が必要されるようになってきた。このためマスク検査装置が高額になり、検査時間が長くなり、あるいは、高い検査精度が要求されることからマスクの歩留りが悪くなる等の問題が生じている。これらの問題が生じるとマスクの製造コストが上がり、マスク製造期間が長くなることから、半導体デバイスをタイミングよく低コストで市場に投入することが困難になってきている。
【０００７】
前述した画像処理法、間接的測定法において、各マスクで要求されるパターン精度が異なり、その要求精度に応じて各マスクを検査することが一般的に行われている。
ところが、これらの方法では一つのマスクにおいては同じ検査精度が適用されることから、本来高い精度が要求されない箇所にまで高い精度で検査が実行され、このことがマスクの歩留まりを低下させる原因となっている。以下、このことを、例を挙げて詳述する。
【０００８】
近年の半導体デバイスは多くの機能を集積しており、各機能を実現するための回路ブロックの全てが最高の動作周波数で動作するわけではなく、デバイスの回路ブロックごとに必要な動作周波数が異なっている。一般に、動作周波数が高いデバイス領域（回路ブロック）に対応したマスク上の領域に対してパターンの寸法精度、許容される欠陥の大きさや頻度を厳しく検査する必要がある。一方、動作周波数が低い回路ブロックに対応したマスク上の領域に対しては余り厳しい検査を行う必要がない。
このことは、配線遅延などにより動作マージンが狭い領域と、そうでない領域とについても同様である。
【０００９】
また、半導体デバイスを作製するときのウェハ表面層の平坦性確保、あるいは、パターンの均一性向上などのさまざまな目的に即して、必要な箇所に必要な寸法のダミーパターンを配置する場合がある。このダミーパターンは、レイアウト設計時あるいはマスクデータ処理時に付加される。
ダミーパターンの種類としては幾つかあり、その一つは、パターンが無いマスク上の部分に、他の工程への影響を考慮しながら、本来のパターンの均一性向上を目的として、本来のパターンの近くに、これに類似したパターンを配置するものである。以下、このようなダミーパターンを「均一性向上のためのダミーパターン」という。
他のダミーパターンとして、ウェハプロセス時の平坦性確保を目的としてパターン密度が低いマスク上の部分に、たとえば単純な矩形等のパターンを配置するものがある。以下、このようなダミーパターンを「平坦性向上のためのダミーパターン」という。
これらのダミーパターンは、マスクを使用するウェハプロセスに応じて必要な場合とそうでない場合があり、また、その形状、大きさおよび位置も、該当するウェハプロセスで、より高い効果が得られるように最適化されている。
【００１０】
今までのマスク検査方法においては、動作周波数や動作マージンに無関係に、一つのマスク全体に同じ精度で検査が実行されていた。また、高い精度が要求される本来のパターンと、そうでないダミーパターンとに対して同じ精度で検査が実行されていた。このため、一つのマスク内に高い検査精度が要求される箇所が一箇所でも存在すれば、マスク全体が高い精度で検査されていた。
このため、たとえば画像処理法において画像比較している領域が、動作周波数が低い領域、動作マージンが大きい領域、あるいは、ダミーパターンの配置領域である場合にも、その領域で検査規格から外れることが一回、あるいは、ある程度の頻度で発生すると、マスク全体が規格外となっていた。このことは間接的測定法においても同様であり、結果として、実際にはデバイス特性に殆ど影響がないような検査箇所の測定結果が原因となって規格外となるマスクが発生し、これが無駄に捨てられ、あるいは作り直しとなって、材料費、設備費あるいは人件費などに余計なコスト増加およびマスク作製の長期化が発生していた。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、実際にはデバイス特性に殆ど影響がないような検査箇所の測定結果が原因となって規格外となるマスクが発生する可能性を低くし、これにより余計なコスト増加とマスク作製の長期化とを有効に防止するマスクの検査装置および検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るマスクの検査装置は、半導体デバイスの製造に使用するマスクのパターンを検査する検査装置であって、前記パターンのレイアウト設計、レイアウト検証、マスクデータ処理の少なくとも一つの工程から得られた前記マスクの領域ごとの情報を入力し、当該入力情報に基づいて前記検査の優先度と規格の少なくとも一方を前記領域ごとの情報を用いて設定し、前記優先度を設定したときは当該優先度に応じた順の前記領域から検査箇所を選出する前処理部と、前記規格を前記領域ごとに設定したときは検査箇所に対する前記検査を領域ごとの規格に基づいて実行し、検査結果から前記マスクの規格不適合部分の指摘をし、合否を判定する検査判定部と、を有する。
【００１３】
前記前処理部は、好適に、前記レイアウト設計時の回路ブロックのマスク上での位置および大きさの情報と、その回路ブロックの動作周波数の情報とを用いて、前記検査の優先度または前記規格の少なくとも一方を前記領域ごとに設定する。
この場合に前記前処理部は、前記検査箇所の候補を抽出し、抽出した候補から実際に検査を行う検査箇所を、前記優先度に応じて動作周波数が高い順の前記回路ブロックから所定の検査箇所数が満たされるまで選択する。
あるいは、前記検査判定部は、前記動作周波数が高いほど検査結果の許容範囲が狭くなるように前記領域ごとに設定された前記規格に従って前記検査を実行する。
【００１４】
前記前処理部は、好適に、前記レイアウト設計後に当該設計後のパターンを用いた前記レイアウト検証としてのシミュレーションを行っている場合、そのシミュレーション結果から得られる動作マージンの大きさの情報と、当該動作マージンが異なる回路部分のマスク上での位置および大きさの情報とを用いて、前記優先度と前記規格の少なくとも一方を前記回路部分ごとに設定する。
この場合、前記前処理部は、検査箇所の候補を抽出し、抽出した候補から実際に検査を行う検査箇所を、前記優先度に応じて動作マージンが狭い順の前記回路部分から所定の検査箇所数が満たされるまで選択する。
あるいは、前記検査判定部は、前記動作マージンが小さいほど検査結果の許容範囲が狭くなるように前記領域ごとに設定された前記規格に従って前記検査を実行する。
【００１５】
本発明において前記前処理部は、好適に、レイアウト設計時またはレイアウト設計データをマスクデータに変換するマスクデータ処理時に、本来パターンがない箇所に付加される付加パターンの領域情報を入力し、当該領域情報から判断される前記付加パターンの領域に対しては前記優先度を最も低くして前記検査箇所の選出を実行し、前記検査判定部は、前記付加パターンの領域に対しては検査結果の許容範囲が最も広い前記規格に基づいて前記検査を実行する。
あるいは、前記前処理部は、好適に、レイアウト設計時またはレイアウト設計データをマスクデータに変換するマスクデータ処理時に、本来パターンがない箇所に付加される付加パターンの領域情報を入力し、当該領域情報に基づいて前記検査箇所の選出時の候補から前記付加パターンを除外したうえで、前記検査箇所の選出を実行する。
【００１６】
以上の構成を有するマスクの検査装置によれば、前処理部が、マスクの領域ごとに検査の優先度と検査規格の少なくとも一方を設定する。このとき、マスクデータ処理以前の工程から得られる情報が利用される。具体的には、たとえば、レイアウト設計から得られる情報としては各回路ブロックの動作周波数あるいは付加パターンの情報を用いられる。あるいは、レイアウト検証後に動作マージンが異なる回路部分が存在する場合、その回路部分の情報が用いられ、さらにマスクデータ処理時に付加パターンが追加されているときは、その付加パターンの情報が用いられる。これらの情報は、前処理部が優先的に検出箇所を選出する領域の順位を決める際に用いられ、あるいは、検査判定部が検査行う際に、検査結果の許容範囲の大小（規格の厳しさ）を決める際に用いられる。
【００１７】
このようにマスクの領域ごとの情報を用いて基準（優先度と規格）が設定され、規格に応じた検査がマスクの領域ごとに実行される。このため、たとえば、検査を厳しく行うべきパターンが存在するマスク上の領域から検査箇所が優先的に選ばれ、検査を厳しく行うべきパターンの領域では検査箇所の数が多く選ばれ、あるいは、検査を厳しく行うべきパターンの領域では合否判定の許容範囲（規格）が狭くされて、規格不適合部分を指摘したうえで、合否判定が実行される。逆に言うと、検査を厳しくする必要がないパターンの領域では、必要以上に多くの測定箇所が選ばれることがなく、また、必要以上に厳しい規格が課せられることがない。さらに、検査箇所数を絞っても厳しく検査すべきパターンが、その検査箇所からもれることもない。なお、検査方法自体は、間接的測定法および画像処理法のいずれでもよい。
【００１８】
本発明に係るマスクの検査方法は、半導体デバイスの製造に使用するマスクのパターンを検査する検査方法であって、前記パターンのレイアウト設計、レイアウト検証、マスクデータ処理の少なくとも一つの工程から得られた前記マスクの領域ごとの情報を入力し、当該入力情報に基づいて前記検査の優先度と規格の少なくとも一方を前記領域ごとの情報を用いて設定し、前記優先度を設定したときは当該優先度に応じた順の前記領域から検査箇所を選出する前処理のステップと、前記前処理のステップにおいて前記規格を前記領域ごとに設定したときは検査箇所に対する前記検査を領域ごとに実行し、検査結果から前記マスクの規格不適合部分を指摘し、合否を判定する検査判定のステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、実際にはデバイス特性に殆ど影響がないような検査箇所の測定結果が原因となって規格外となるマスクが発生する可能性を低くし、これにより余計なコスト増加とマスク作製の長期化とを有効に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
背景技術の課題で述べたように、デバイス特性への影響が小さく本来合格としてよいマスクが不合格となることは、高精度な検査をマスクの露光領域全体に適用するため発生する。
【００２１】
このため、本発明の実施の形態における第１の方法において、本当に高精度に厳しく検査すべきマスク上の領域と、ある程度粗い検査で済む領域とで適用すべき検査の厳しさを判断できる動作周波数または動作マージンの情報を、検査の優先度を設定する際に用い、設定された優先度が高い領域から優先度が徐々に低くなる領域の順番で検査箇所を選出し、検査箇所に対し領域ごとに検査・判定を行う。つまり、第１の方法は、領域ごとに検査箇所の適性化を行い、これによって、本来合格としてよいマスクであるにもかかわらず従来、不合格となっていたマスクを救済するマスク検査方法である。
【００２２】
第２の方法において、上記領域ごとの動作周波数または動作マージンの情報を検査判定の基準（検査の規格）を設定する際に用い、設定された領域ごとの基準を用いて各領域のパターンを検査・判定する。つまり、第２の方法は、検査の規格の適性化を領域ごとに行うことにより、本来は不合格とすべきでないマスクを救済するマスク検査方法である。
【００２３】
第３の方法において、デバイスのパターンに対応する本来のパターンと、それ以外のパターンとを区別し、本来のパターン以外のパターン全部（一部でも可）を検査箇所から除外する。つまり、第３の方法は、領域を問わず検査箇所のパターンの種類を本来検査すべきものに制限し、その結果、従来、本来のパターンでないパターンが厳しく検査されることにより、本来合格としてよいマスクでもあるにもかかわらず不合格となっていたマスクを救済するマスク検査方法である。
なお、本来のパターン以外のパターンは、本来のパターンがない位置に付加されているという意味において本発明では「付加パターン」と称するが、以下では、ダミーパターンという通称を用いる。
【００２４】
以下、この第１〜第３の方法の適用例を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、上記第１〜第３の方法を全て適用した場合に、レイアウト設計からマスクの検査までに必要な装置の構成と手順の概略を示す説明図である。本図はブロック図とフローチャートを兼用したものであり、検査装置を構成する各部および他の装置（ブロック）を「数字」、手順を「ステップ（ＳＴ）と、それに続く数字」で表した符号により指示している。
なお、本実施の形態において第１〜第３の方法の組み合わせは任意であり、一つのまたは二つの方法を組み合わせた場合の概略構成図はここでは省略する。ただし、その場合の必要なブロックや手順は、後述する実施例において明らかにする。
【００２５】
図１に示すレイアウト設計装置１（ステップＳＴ１）において、半導体デバイス(ＬＳＩ)の各マスクに対応したレイヤのパターンを設計する。この設計後のパターンデータを、ＬＳＩレイアウトデータＤ１としてつぎのレイアウト検証装置、ここではタイミング検証装置２（ステップＳＴ２）に送る。
【００２６】
レイアウト検証において、レイアウトの適否を様々な観点で検証する。本例では、回路シミュレータ等によって入力信号に対する出力信号の遅延を、ＬＳＩを構成する回路ブロックごとに計測する。この計測の結果、遅延スペックを満たさない回路ブロックがあると、その情報をレイアウト設計装置（ステップＳＴ１）に戻し、パターンやＬＳＩ構造の修正を実行する。
この修正後のデータが再度のタイミング検証で適正と判断されると、ＬＳＩレイアウトデータＤ１が確定し、これをマスクデータ処理装置３（ステップＳＴ３）に送る。
【００２７】
マスクデータ処理において、ＬＳＩレイアウトデータＤ１（ＣＡＤデータ）を、つぎに用いるマスク描画装置に適合した描画データＤ３に変換する。また、マスクデータ処理において、必要に応じて前述したダミーパターンを追加し、ＯＰＣ(Optical proximity effect correction)を適用したパターンにする。なお、前述した第３の方法で述べたように、ダミーパターンは後述の処理においてマスクの検査箇所から除外される。
【００２８】
図２に、ダミーパターンの種類を示す。
本例において、均一性向上のためのダミーパターンＤＰ１と平坦性向上のためのパターンＤＰ２の二種類が存在する。
均一性向上のためのダミーパターンＤＰ１は、本来のパターンＰが無いマスク上の部分に、他の工程への影響を考慮しながら、本来のパターンＰの均一性向上を目的として、本来のパターンＰの近くに、これに類似したパターンとして配置されている。このダミーパターンＤＰ１は、マスクからウェハにパターンを転写する露光のみで、その均一性の向上という効果を期待するものである場合に、露光時にウェハ上に解像しない寸法、たとえば解像可能な寸法より小さい寸法で形成される場合がある。
平坦性向上のためのパターンＤＰ２は、ウェハプロセス時の平坦性確保を目的としてパターン密度が低いマスク上の部分に、たとえば単純な矩形等のパターンとして配置されている。
これらのダミーパターンＤＰ１，ＤＰ２は、マスクを使用するウェハプロセスに応じて必要な場合とそうでない場合があり、また、その形状、大きさおよび位置も、該当するウェハプロセスで、より高い効果が得られるように最適化されている。なお、ダミーパターンＤＰ１，ＤＰ２は、図１に示すマスクデータ処理時（ステップＳＴ３）のほかに、レイアウト設計時（ステップＳＴ１）に付加されることもある。
【００２９】
図１において、マスクデータ処理装置３（ステップＳＴ３）から出力された描画データＤ３を、つぎのマスクプロセス装置群４（ステップＳＴ４）に送る。
【００３０】
マスクプロセスにおいて、マスク基板に遮光層を形成し、その上に感光層を塗布した後、描画データＤ３に基づいて電子ビーム（ＥＢ）またはイオンビームによってパターンを感光層に転写（描画）する。転写後の感光層を現像により解像し、エッチングにより下地の遮光層にさらに、感光層のパターンを転写する。その後、感光層の除去と洗浄を経てマスクＭの形成が完了する。
出来上がったマスクを、つぎのマスク検査装置５に送り、ここでマスク品質、たとえばマスクの遮光層パターンの位置精度、寸法精度、均一性、欠陥の有無等を検査する。
【００３１】
マスク検査装置５は、図１に示すように、マスク検査の前処理部５１（ステップＳＴ５１）と検査判定部５２（ステップＳＴ５２）を有する。
前処理部５１は、ステップＳＴ１のレイアウト設計時、ステップＳＴ２のレイアウト検証時およびステップＳＴ３のマスクデータ処理時に、検査条件設定のための基礎情報Ｉを取得する。この基礎情報Ｉは、レイアウト設計装置１からマスクＭの領域（たとえば回路ブロック）ごとに入力する動作周波数情報Ｉfreq.、レイアウト設計装置１がダミーパターンＤＰ１，ＤＰ２（図２参照）を付加する場合に、そこから領域ごとに入力するダミーパターン情報Ｉdummy1、および、レイアウト検証装置２による遅延検証の結果からマスクＭの領域ごとに入力する動作マージン情報Ｉmarginを含む。基礎情報Ｉに、マスクＭの領域の位置と大きさの座標情報、ダミーパターンＤＰ１，ＤＰ２のマスクＭ上での位置と大きさの座標情報を含むものとする。
基礎情報Ｉを前処理部５１が入力し、検査条件の設定および検査箇所の選出などの処理を実行する。
【００３２】
前処理部５１は検査条件として、たとえば、検査箇所とその数を領域ごとに既定する基準、すなわち検査箇所の選出時の基準（優先度）と、検査および／または判定の基準とを設定する。前処理部５１は、これらの基準を、前述した基礎情報Ｉに基づいて設定する。なお、必要に応じて、検査判定部５２の検査に用いる装置の種類と、その装置の検査・判定のアルゴリズムの種類とについて、その一方または双方を検査条件に含めることが可能である。
ここで、たとえば、検査後に行うマスクＭの合否判定における合格品の許容範囲（たとえばパターン、位置ずれ、欠陥の許容範囲あるいは許容欠陥数など）を検査の規格として用いることができる。
【００３３】
前処理部５１は、上記検査箇所の選出時の優先度に従って検査箇所の候補を限定し、候補から実際に検査を行う検査箇所を選出する処理を実行する。検査箇所の候補としては本来のパターンのみとすることが可能であり、その場合、前処理部５１は、描画データＤ３を入力し、その中のパターンからダミーパターンＤＰ１，ＤＰ２を除外して、残りの本来のパターンＰを検査箇所の候補に設定する処理を実行する。このとき、除外するダミーパターンを他のパターンと区別するために、マスクデータ処理では、除外すべきダミーパターンを別レイヤとして描画データＤ３を形成し、そのレイヤ番号の情報をダミーパターン情報Ｉdummy2として前処理部５１に付与するものとする。
なお、前処理部５１は、除外するダミーパターン情報を、そのマスク内位置と大きさの座標情報として得て、その情報から除外するダミーパターンを特定するようにしても構わない。
さらに、平坦性向上のためのダミーパターンＤＰ２のみを除外するようにしても構わない。そのようにする理由は、均一性向上のためのダミーパターンＤＰ１は本来のパターンＰと大きさおよび配置されている周囲の状況が類似しているのに対し、平坦性向上パターンＤＰ２は、その大きさや周囲の状況が本来のパターンＰと全く異なっていることから、それを測定することが検査結果の誤差要因になりやすいからである。
【００３４】
検査判定部５２は一つ部分から構成してもよいし、検査部と判定部に分けて構成してもよい。図１においては構成と無関係な共通な概念がイメージできるように、検査ステップＳＴ５２ａと判定ステップＳＴ５２ｂとに分けて示している。
検査ステップＳＴ５２ａにおいて、前処理部５１（ステップＳＴ５１）が選出した検査箇所に対して検査を実行し、つぎの判定ステップＳＴ５２ｂにおいて、その検査結果から規格不適合部分の検出を、前処理部５１（ステップＳＴ５１）が設定した基準、すなわち領域ごとの検査の規格に従って実行する。なお、検査の規格に応じてマスクの合否判定を行う場合、前処理部５１は検査条件を設定するのみで実際の描画データＤ３に対する処理は行わない場合もある（第２の方法のみの適用の場合：後述の実施例２参照）。しがたって、図１において描画データＤ３は、検査判定部５２の検査のステップＳＴ５２ａに供給可能な構成となっている。
このようにしてマスクの規格不適合部分を指摘し、合否判定結果が出力されると、当該マスクＭについての検査判定が終了する。この出力は、該当マスクの修正工程において利用される。
【００３５】
以上述べてきた前処理およびマスクの検査・判定を、全てのマスクに対して、それぞれ固有の基準を設定しながら繰り返し実行する。
【００３６】
つぎに、第１〜第３の方法を一部適用した実施例を、図面を参照して述べる。
【００３７】
［実施例１］
図３は、第１の方法と第３の方法を適用した線幅測定によるマスク検査の実施例を示す概略説明図である。
マスクの線幅測定において、その測定個所（検査箇所）の指定方法には各種方法がある。最も単純な方法として、人が測定箇所を指示する方法を適用してもよい。ただし、この方法は人による指示は人的負担が大きいこと、指示ミスの可能性があることから余り好ましくない。そこで実施例１は、測定したい線幅を有するパターン部分の候補を、ＤＲＣ(デザインルールチェッカ)を用いて全てのマスク上の有効描画領域から抽出し、この中から、当該半導体デバイスの線幅保証に必要な数を選択し、検査パターン箇所を決定して測定する例である。
【００３８】
実施例１における前処理部５１は、候補抽出部５１ａと対象選択部５１ｂとを有している。候補抽出部５１ａによって抽出された候補データＤ５１ａが対象選択部５１ｂに送られ、ここでさらに数を絞られて検査箇所データＤ５１ｂが生成される。検査箇所データＤ５１ｂは検査判定部５２に送られるようになっている。他の構成は図１と共通することから、ここでの説明を省略する。また、図３においては簡略化のためステップＳＴ１〜ＳＴ５１の符号を省略しているが、検査方法の手順の基本的流れは図１を用いて既に述べたとおりである。
【００３９】
候補抽出部５１ａは、描画データＤ３とダミーパターン情報Idummy2を入力し、ダミーパターン情報Idummy2に従って所定のダミーパターンを描画データＤ３から除外した上で、上記ＤＲＣの機能を用いて測定対象の候補を抽出する。抽出した測定対象の候補は、候補データＤ５１ａとして対象選択部５１ｂに送られる。
【００４０】
ＤＲＣは、一般に、多くのパターンの中から、抽出したいパターンの形状の類似性と、その周辺パターンの配置および形状の類似性とを手がかりに、たとえばゲート電極のフィンガー部のパターンといった同じデバイス機能のパターン部分だけをランダムに抽出する。
【００４１】
ここで実施例１では、平坦性向上のためのダミーパターンＤＰ２のみ候補から除外している場合を考える。このためＤＲＣ的機能によって抽出された測定したい線幅を有するパターン部分の集合（測定対象の候補データＤ５１ａ）は、測定したい本来のパターンＰ（図２参照）の部分と、それに相当するパターンデータ（均一性向上のためのパターンデータＤＰ１）の部分とが混在したものとなる。
ただし、一般に測定したい線幅は、そのマスクにおいてデバイス特性を決める基本的な幅であり、とくに大規模ＬＳＩの場合、その線幅を有するパターン部分の抽出数は相当な数になる。そのため、抽出後の測定対象の候補を、実際の測定に必要な数に減らすことが必要となる。
【００４２】
対象選択部５１ｂは、この数を減らすことと、実際の測定の対象となるパターン部分（検査箇所）を候補データＤ５１ａから選出することのために設けられている。数を減らされた候補数（検査箇所数）は、ＬＳＩの規模、微細化の程度ならびにマスクレイヤの種類に応じて、マスク品質を保証することについて必要充分な数に、たとえば数十個から数百個の範囲内で予め既定されている。
【００４３】
この測定対象の候補の数を減らす処理を、必要な測定箇所数を確保し、かつ、隣り合う任意の測定対象間の距離ができるだけ離れるようにサンプリングするという幾何学的条件のみで行うと、実際の回路動作に無関係な均一性向上のためのダミーパターンＤＰ１（図２参照）を測定箇所としてしまう可能性がある。ダミーパターンＤＰ１は、本来のパターンＰと周囲の状況が類似しているが厳密には同じでない。ダミーパターンＤＰ１の幅は、レイアウト設計時に本来のパターンＰと同じ幅であっても、マスクプロセスを経ると本来のパターンＰの幅と多少異なってしまうことが多い。また、前述したように意図的にダミーパターンＤＰ１の幅を本体のパターンＰの幅より小さくしている場合もある。したがって、均一性向上のためのダミーパターンＤＰ１を測定箇所とすると、ばらつきが大きいマスクであると誤って判定されてしまい、場合によってはマスクを再作成する必要があると判定される可能性がある。
【００４４】
実施例１では、対象選択部５１ｂによる測定箇所の選出の際にレイアウト設計の情報、すなわちダミーパターン情報Ｉdummy1を用いる。
ここで均一性向上のためのダミーパターンＤＰ１は、設計の段階で本来のパターンＰとは別のレイア番号にするなど、レイアウトデータ上で区別できるようにする。このレイア番号は、ダミーパターン情報Ｉdummy1としてレイアウト設計装置１から対象選択部５１ｂに与えられる。対象選択部５１ｂは、ダミーパターン情報Ｉdummy1を基に、測定箇所からダミーパターンＤＰ１に相当するものを除外する。
【００４５】
つぎに対象選択部５１ｂは、ダミーパターンを除外した候補から、さらに数を減らして実際に測定対象となる箇所（測定箇所）を選出する。以下、この選出方法を図４に示すレイアウト例を用いて説明する。
【００４６】
図４は、メモリ内蔵ロジックＬＳＩの一般的な回路ブロックにおいて速度や動作マージンの違いを示す図である。
図４に示すＬＳＩ（半導体デバイス）１０は、ＣＰＵなどの制御系回路および高速バス部を中心とした高速ロジック部、メモリ部、論理回路（中速信号処理部）中心とした中速ロジック部、Ｉ／Ｏ回路、ＰＡＤ領域などのその他の部分など、速度に応じた回路ブロック（領域）により区分されている。このうち高速ロジック部の動作周波数が最も高く、つぎにメモリ部と中速ロジック部の動作周波数が高い。その他のＩ／Ｏ回路とＰＡＤ領域は動作周波数が最も低い領域となる。この動作周波数の違いは、図４において高速度領域、中速度領域、低速度領域という３つの分類で示されている。
また、とくに高速度領域および低速度領域内に、タイミング検証結果によって判明した動作マージンが小さくほぼ設計どおりにパターンが形成されないと容易に正常動作しなくなる領域が含まれている。この領域を、「クリティカル領域」という。クリティカル領域は通常、非常に狭い領域となる場合が多いことから、この部分から測定箇所が選ばれるとは必ずしも言えない。そこでクリティカル領域を中心とした領域から測定箇所が選ばれる機会を増やす必要がある。また、クリティカル領域を含めて、その周辺のある一定幅の領域（周辺領域）に対しパターン形成の精度を保証しないと、実際の動作では、周辺領域が精度よく形成されていないことが敏感にクリティカル領域の特性に波及し、結果としてクリティカル領域の動作保証ができない場合も考えられる。以上の理由により、動作マージンが小さいクリティカル領域と、その周辺領域を、動作マージンが小さい領域とみなして、高速度領域と同じ扱いとすることが望ましい。
【００４７】
図４に示す高速度領域、中速度領域、低速度領域の区別とその座標（位置と大きさ）は、図３において動作周波数情報Ｉfreq.としてレイアウト設計から対象選択部５１ｂに与えられる。また、クリティカル領域およびその周辺領域の座標（位置と大きさ）は、図３において動作マージン情報Ｉmarginとしてタイミング検証から対象選択部５１ｂに与えられる。
【００４８】
対象選択部５１ｂは、これら動作周波数情報Ｉfreq.と、動作マージン情報Ｉmarginとの少なくとも一方、望ましくは双方に基づいて、測定箇所の各候補と、各候補が属する領域の動作周波数または動作マージンとの関係を調べる。そして、測定対象の候補から、所属領域の動作周波数が高い順、あるいは、動作マージンが小さい順に優先的に測定箇所とすべきものを選出していく。
【００４９】
実施例１では、このとき動作周波数と動作マージンの双方の情報を用いる以下のやり方を採用している。
動作マージン情報Ｉmarginに基づいて、クリティカル領域およびその周辺領域に属する測定箇所を最初に選出する。クリティカル領域が多く、この選出によって所定の測定箇所数が満たされるような場合、サンプリング位置が幾何学的にばらつくようにして所定数の測定箇所を選ぶ。ただし、通常は、クリティカル領域が少なく、これに対し選ぶべき測定箇所の数が大きいことが多い。この場合、残りの不足分を、高速度領域、中速度領域の順に選ぶ。このときマスクの有効描画領域内において、既に選出した測定箇所も含めて、選ばれる測定箇所のサンプリング位置が幾何学的にできるだけばらつく選び方を行うことが望ましい。
【００５０】
以上の結果選定された測定箇所のパターンは、本来線幅精度に注意を払うべきパターンのみとなっている。この測定箇所を用いて線幅測定とマスクの合否判定を行う。その測定結果は、デバイスの動作に与える影響としてのマスク品質を正しく表すことが出来ていることになる。したがって、マスクの合否判定において、出来上がり寸法が異なる可能性のある、デバイス動作に無関係なパターンを測定してしまうことによる、見かけ上の品質低下がない。
また、動作マージンが狭い部分での測定が優先され、かつ、高速度領域での測定がつぎに優先される上記方法では、最も線幅精度が必要な部分から測定箇所が選ばれる。このため、線幅測定の対象と、その測定の必要性とがほぼ完全に適合したものとなり、同じマスク品質を統計的に保証するためのサンプル数である所定の測定箇所数を、測定の必要性とは無関係に選ぶ方法に比べ大幅に少なくできる。そして、このことは測定時間の短縮、測定結果の処理負担の低減によって、検査コストの大幅な低減につながる。
【００５１】
［実施例２］
本実施例は、第２の方法を適用した欠陥検出によるマスク検査に関する。
欠陥検出は、高い精度が要求されるゲート電極パターンなどのマスクの場合、基本的に高感度（ハイスペック）な検査が必要となる。この場合、検査に要するコストは、装置の高価格化、検査時間の長期化によって、より精度が低くてよいマスクの検査に要するコストに比べて高いものとなる。そこで、欠陥検出においても本発明を適用する。
【００５２】
図５は、欠陥検出によるマスク検査の実施例を示す概略説明図である。
図５における前処理部５１は、マスク上の領域ごとに適用すべき検査の規格を割り当てる規格割当部５１ｃを有する。本例で検査の規格の種類としては、高感度規格、中感度規格、低感度規格の３つが存在する。この３つの規格ごとに領域を割り当てる際に、たとえば図４に示すような各回路ブロックの動作周波数に応じて検査の規格を高感度から低感度までブロックごとに割り当てること、タイミング検証の結果より動作マージンが小さいクリティカル領域およびその周辺領域は高感度規格に割り当てること、平坦性向上のためのダミーパターンＤＰ２の領域は低感度規格に割り当てることなど幾つかの基準が考えられ、そのいずれか一つまたは複数を組み合わせた基準を用いることができる。
【００５３】
以下、この３つの基準を全て適用する場合を前提とする。つまり、高感度規格は、許される欠陥の大きさおよび密度（領域の面積が一定の場合、「欠陥数」でも可能）が最も厳しい規格であり、たとえば図４における高速度領域、さらにはクリティカル領域およびその周辺領域に適用される。中感度規格は、許される欠陥の大きさおよび密度が高感度規格のつぎに厳しい規格であり、たとえば図４におけるクリティカル領域およびその周辺領域ならびに平坦性向上のためのダミーパターンＤＰ２の領域を除く中速度領域に適用される。低感度規格は、許される欠陥の大きさおよび密度が最も小さい規格であり、たとえば図４における平坦性向上のためのダミーパターンＤＰ２の領域および低速度領域に適用される。
高感度規格の領域情報、中感度規格の領域情報および低感度の領域情報から構成される規格別領域情報Ｉspecが、検査判定部５２によるマスクＭの欠陥検査ステップＳＴ５２ａに送られる。
【００５４】
なお、この規格別に領域を割り当てるためには、動作周波数と検査感度の関係、タイミング検証より得た動作マージンと検査感度の関係、平坦性向上のためのダミーパターンに対する検査感度を事前に決定しておく必要がある。その事前に決定された感度対応情報７は、たとえば不図示の記憶部にテーブルとして記憶され、あるいは、レイアウト設計で生成され、規格割当部５１ｃに必要なタイミングで送られる。
【００５５】
検査判定部５２は、規格別領域情報Ｉspecと描画データＤ３とを入力し、領域ごとに、その領域に対応した規格の下で欠陥検査を実行する。なお、欠陥検査の方法は任意であるが、たとえば画像処理法が好適に採用できる。
欠陥検査の結果によって、マスクの合否判定を行うが、欠陥検査の規格が領域ごとに異なることによって、その規格の違いが合否判定結果に大きく影響している。つまり、仮にマスクの合否を、検査の規格を外れた領域が一つでも存在する場合にマスクＭ全体を不合格とする基準で判定するとした場合、背景技術のように欠陥検査の規格がマスク全体で一律であると、全ての領域を最も厳しい高感度規格で検査せざるを得ないことから、マスクの不合格が出やすい。ところが、本実施例のように余り高速でない箇所等で検査の規格をゆるくしておくと、背景技術の場合と比べてマスクの不合格は出にくくなる。この検査の規格をゆるくしておくことは、その規格が適用される領域が低速度領域などの欠陥が動作に影響しにくい場所であることから、当該マスクを用いて製造した半導体デバイス特性や信頼性に影響しない。
【００５６】
ところで、寸法規格から外れたものは、それがマスク全体に及ぶことからマスクの修正は困難であるが、欠陥検査においては欠陥数が限られていることから欠陥を修正してマスクを規格内とするマスク修正が可能である。この場合、図５に示すように、判定のステップＳＴ５２ｂにおいてマスクの規格不適合部分を指摘し、その情報をマスク修正プロセス装置プロセス４ｂ（マスク修正のステップＳＴ４ａ）に送る。マスク修正のステップＳＴ４ａにおいて規格不適合部分の情報に基づいてマスクＭを修正し、修正されたマスクＭａをもう一度検査判定部５２に送り、その判定が合格であれば、当該修正されたマスクＭａを納品する。
【００５７】
なお、以上の記載で「欠陥」というとき、これは配線の断線やショートにつながる恐れが強い欠陥は、ここでいう「欠陥」に該当しないとしてもよい。その理由は、このようなものは「致命的欠陥」であり、ダミーパターンの領域を除くと回路部分であれば動作周波数や動作マージンとは無関係に、本来存在してはならないからである。「致命的欠陥」を検出するには、別途、全領域のチェックにかけて、致命的欠陥が存在するマスクは予め不合格にするとよい。
【００５８】
また、許容できる欠陥の大きさは各規格で同じとし、その数だけを問題することもでき、そのような場合、設定した規格を検査ではなく、検査結果の判定の基準に用いることも可能である。
なお、この例では欠陥検査の条件を感度で代表し説明したが、検査アルゴリズムや検査装置の種別等その他の検査条件を適用することも可能である。
【００５９】
［実施例３］
図６は、第３の方法のみを適用した線幅測定によるマスク検査の実施例を示す概略説明図である。
この図６に示す構成は、基本的に手順の流れは既に実施例１で説明したので重複する説明は避ける。この実施例３が実施例１と異なる点は、対象選択部５１ｂが動作周波数やタイミング検証の結果を用いることなく、単に、ＬＳＩの集積度や最小寸法幅に応じて予め決められた所定数の測定箇所数を、候補データＤ５１ａの中からサンプリング位置の幾何学的ばらつきを考慮して選び出すことである。この場合、動作上クリティカルな領域であるか否かは全く参照されないが、マスクの種類によっては、最初から動作周波数や動作マージンとは関係が薄いレイヤのマスクも存在する。このようなマスクに対しては、本実施例のようにダミーパターンを検査箇所から除外するだけでも、線幅測定結果の精度向上に効果があり救済されるマスクが生じる可能性があるという利点に加え、対象選択が簡素化されている分、処理負担が小さいということが他の利点となる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、半導体デバイスの製造に用いるマスクの検査に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態に関わり、レイアウト設計からマスクの検査までに必要な装置の構成と手順の概略を示す説明図である。
【図２】ダミーパターンの種類を示す説明図である。
【図３】実施例１に関わる、第１の方法と第３の方法を適用した線幅測定によるマスク検査の概略説明図である。
【図４】メモリ内蔵ロジックＬＳＩの一般的な回路ブロックにおいて速度や動作マージンの違いを示す図である。
【図５】実施例２に関わる、欠陥検出によるマスク検査の概略説明図である。
【図６】実施例３に関わる、第３の方法のみを適用した線幅測定によるマスク検査の概略説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…レイアウト設計装置、２…タイミング検証装置、３…マスクデータ処理装置、４…マスクプロセス装置群、４ａ…マスク修正プロセス装置、５…マスク検査装置、７…感度対応情報、１０…ＬＳＩ、５１…前処理部、５１ａ…候補抽出部、５１ｂ…対象選択部、５１ｃ…規格割当部、５２…検査判定部、Ｍ…マスク、Ｍａ…修正されたマスク、Ｐ…本来のパターン、ＤＰ１…均一性向上のためのダミーパターン、ＤＰ２…平坦性向上のためのダミーパターン、Ｄ１…ＬＳＩレイアウトデータ、Ｄ３…描画データ、Ｄ５１ａ…候補データ、Ｄ５１ｂ…検査箇所データ、Ｉfreq.…動作周波数情報、Ｉmargin…動作マージン情報、Ｉdummy1,Ｉdummy2…ダミーパターン情報、Ｉspec…規格別領域情報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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