(57)【要約】【課題】  数種類の透過率を有し、かつ各々の種類の透過率において寸法の異なるパターンを有するテストマスクにより半透明欠陥に対する欠陥検査装置の検出感度調整することを目的とする。前記テストマスクの製造方法とテストマスクを用いた欠陥検査装置の検出感度調整方法を提供することを目的とする。【解決手段】  テストマスクは、数種類の透過率を有し、かつ各々の種類の透過率において寸法の異なるパターンを有するようにしたものであり、テストマスクの製造方法は、ガラス基板上の遮光膜のパターン形成を行う工程と、パターンの遮光膜の膜厚を変える工程と、を備え、前記遮光膜の膜厚を変える工程を繰り返し、テストマスクを作製する。テストマスクをウェハーへ転写し、各種欠陥の保証欠陥寸法と決定し、欠陥検査装置にて、テストマスクにより半透明欠陥に対する欠陥検査装置の検出感度調整する。【選択図】    図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上の遮光膜の膜厚を変えることにより、数種類の透過率を有し、かつ各々の種類の透過率において寸法の異なるパターンを有することを特徴とするテストマスク。
【請求項２】
ガラス基板上の遮光膜のパターン形成を行う工程と、
前記パターンの遮光膜の膜厚を変える工程と、を備え、前記遮光膜の膜厚を変える工程を繰り返すことにより、数種類の透過率を有し、かつ各々の種類の透過率において寸法の異なるパターンを有するテストマスクを作製することを特徴とするテストマスクの製造方法。
【請求項３】
数種類の透過率を有し、かつ各々の種類の透過率において寸法の異なる各種模擬欠陥パターンを有するテストマスクを用いて、ウェハーへ転写し、
ウェハー上に転写された各種模擬欠陥パターンの各所定の透過率における最小寸法を確認し、前記最小寸法により各種欠陥の各所定の透過率における保証欠陥寸法を決定し、
欠陥検査装置にて、前記テストマスク検査することにより欠陥検査装置が持つ各種欠陥の検出感度設定パラメータの値を調整し、
各種欠陥の各所定の透過率における欠陥検査装置の検出感度調整することを特徴とする欠陥検査装置の検出感度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路製造に使用されるフォトマスクとその製造方法及び検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路製造に使用されるフォトマスクは、ガラス基板上に遮光膜を形成し、その上にレジスト膜を塗布して露光、現像、エッチング、レジスト剥膜、検査工程を経て製造される。前記検査工程の一部において、欠陥検査装置を用いたフォトマスク上に形成された遮光膜パターン（以下パターンと記述）の欠陥検査工程が含まれる。半導体集積回路製造において、フォトマスク上のパターン欠陥がウェハーに転写、再現されると全数のウェハーが不良品となるため、前記欠陥検査工程の合格、不合格の判定基準は重要であり、また合格、不合格の判定を下す欠陥検査装置の性能の維持管理は厳格に行わなくてならない。
【０００３】
フォトマスクにおけるパターン欠陥は、光を通すべき領域に発生した遮光部分（黒欠陥）と、遮光すべき領域に発生した透明部分（白欠陥）と、光を通すべき領域に発生した半透明の部分（半透明黒欠陥）と、遮光すべき領域に発生した半透明部分（半透明白欠陥）とフォトマスク製造工程中にフォトマスク表面上に付着したゴミなどの異物に分類できる。図７はフォトマスクのパターン欠陥の模式図である。図７（ａ）はフォトマスクの平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ―Ａの断面図である。黒欠陥２１は、パターンの遮光膜と同じ膜厚であり、白欠陥２２はガラス基板が露出している。半透明黒欠陥２３と半透明白欠陥２４は、パターンの遮光膜より薄い膜厚となっている。異物２５は、レジスト残渣のような半透明なものから金属片などさまざまなものがあり、黒欠陥または半透明黒欠陥の一部とも考えられる。黒欠陥と半透明黒欠陥と白欠陥と半透明白欠陥のそれぞれの欠陥（以下各種欠陥と記述）に対し欠陥検査が行なわれる。
【０００４】
従来の欠陥検査装置の検出感度調整方法を説明する。半導体集積回路製造プロセスにおけるフォトマスク上のパターンの解像能力と設計ルールにより決定されたフォトマスク仕様にもとづき欠陥検査工程で検出すべき欠陥の検査保証限度（以下保証欠陥寸法と記述）を決定する。
【０００５】
パターン欠陥は多種多様であるが、欠陥寸法の異なる黒欠陥および白欠陥の模擬欠陥パターンを有するフォトマスクを作製する。図８に、図９に示される正常なパターンに模擬欠陥パターンを付加した従来の模擬欠陥パターンの例を示す。模擬欠陥の寸法を（ａ）から（ｅ）まで変化させた模擬黒欠陥３１と模擬白欠陥３２の模擬欠陥パターンが配置されている。欠陥検査装置にて、前記フォトマスク検査することにより、保証欠陥寸法の模擬黒欠陥と模擬白欠陥が検出されかつ保証欠陥寸法より小さな欠陥が検出されないように欠陥検査装置が持つ模擬黒欠陥および模擬白欠陥の検出感度設定パラメータの値を調整し、欠陥検査装置の検出感度調整する。
【０００６】
半透明黒欠陥と半透明白欠陥については、欠陥の透過率と欠陥寸法がウェハーへの転写に与える影響度合いが明確になっていないため、保証欠陥寸法が決定できていない。欠陥検査装置が持つ半透明黒欠陥および半透明白欠陥の検出感度設定パラメータの値に欠陥検出感度が高くなる経験値を設定し、欠陥検査装置の検出感度を高めに調整する。フォトマスクの欠陥検査にて半透明黒欠陥または半透明白欠陥が検出されるとウェハー転写シミュレーション装置にて、検出された欠陥がウェハーへ転写されるかどうか確認する。欠陥検査装置の検出感度の調整精度が悪いため欠陥検査に時間がかかるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
数種類の透過率を有し、かつ各々の種類の透過率において寸法の異なるパターンを有するフォトマスク（以下テストマスクと記述）により半透明黒欠陥と半透明白欠陥に対する欠陥検査装置の各所定の透過率における検出感度調整することを目的とする。
また、数種類の透過率を有し、かつ各々の種類の透過率において寸法の異なるパターンを有するテストマスクの製造方法を提供することを目的とする。
また、欠陥検査における各種欠陥の各所定の透過率における保証欠陥寸法を明確にし、欠陥検査装置の検出感度調整の精度を向上させ、欠陥検査の効率を改善する欠陥検査装置の検出感度調整方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、欠陥検査における各種欠陥の各所定の透過率における保証欠陥寸法を明確にし、欠陥検査装置の検出感度調整の精度を向上させ、欠陥検査の効率を改善することにある。具体的には、それを達成するために、半透明黒欠陥と半透明白欠陥に対する欠陥検査装置の検出感度を調整するためのテストマスクとその製造方法、およびそのテストマスクを適用して欠陥検査装置の検出感度を調整する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係るテストマスクは、ガラス基板上の遮光膜の膜厚を変えることにより、数種類の透過率を有し、かつ各々の種類の透過率において寸法の異なるパターンを有するようにしたものである。
また、本発明の請求項２に係るテストマスクの製造方法は、ガラス基板上の遮光膜のパターン形成を行う工程と、前記パターンの遮光膜の膜厚を変える工程と、を備え、前記遮光膜の膜厚を変える工程を繰り返すことにより、数種類の透過率を有し、かつ各々の種類の透過率において寸法の異なるパターンを有するテストマスクを作製するようにしたものである。
また、本発明の請求項３に係る欠陥検査装置の検出感度調整方法は、数種類の透過率を有し、かつ各々の種類の透過率において寸法の異なる各種欠陥を模したハ゜ターン（以下各種模擬欠陥パターンと記述）を有するテストマスクを用いて、ウェハーへ転写し、ウェハー上に転写された各種模擬欠陥パターンの各所定の透過率における最小寸法を確認し、前記最小寸法により各種欠陥の各所定の透過率における保証欠陥寸法を決定し、欠陥検査装置にて、前記テストマスク検査することにより欠陥検査装置が持つ各種欠陥の検出感度設定パラメータの値を調整し、各種欠陥の各所定の透過率における欠陥検査装置の検出感度調整を行なうようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１に係るテストマスクによれば、ガラス基板上の遮光膜の膜厚を変えることにより、数種類の透過率を有し、かつ各々の種類の透過率において寸法の異なるパターンを有する。したがって、半透明黒欠陥と半透明白欠陥に対する欠陥検査装置の各所定の透過率における検出感度調整することができる。
また、本発明の請求項２に係るテストマスクの製造方法によれば、ガラス基板上の遮光膜のパターン形成を行う工程と、前記パターンの遮光膜の膜厚を変える工程と、を備え、前記遮光膜の膜厚を変える工程が繰り返される。したがって、数種類の透過率を有し、かつ各々の種類の透過率において寸法の異なるパターンを有するテストマスクができる。
また、本発明の請求項３に係る欠陥検査装置の検出感度調整方法によれば、数種類の透過率を有し、かつ各々の種類の透過率において寸法の異なる各種模擬欠陥パターンを有するテストマスクを用いて、ウェハーへ転写し、ウェハー上に転写された各種模擬欠陥パターンの各所定の透過率における最小寸法を確認し、前記最小寸法により各種欠陥の各所定の透過率における保証欠陥寸法を決定し、欠陥検査装置にて、前記テストマスク検査することにより欠陥検査装置が持つ各種欠陥の検出感度設定パラメータの値を調整し、各種欠陥の各所定の透過率における欠陥検査装置の検出感度調整する。したがって、欠陥検査における各種欠陥の各所定の透過率における保証欠陥寸法が明確になり、欠陥検査装置の検出感度調整の精度が向上し、欠陥検査の効率が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について、更に詳しく説明する。
本発明によるテストマスクは、同一フォトマスク上に、寸法の異なる黒欠陥と白欠陥の模擬的なパターンと透過率と寸法の異なる半透明欠陥の模擬的なパターンを有するテストマスクである。図１に、前記テストマスクの一例を示す。前記テストマスクは領域ＡからＤの４つの領域に分割されている。図１の領域Ａには図８に示される従来の欠陥検出感度調整用パターンが挿入されており、領域ＢおよびＣおよびＤには図２に示される半透明欠陥検出感度調整用パターンが挿入されている。図２に、図９に示される正常なパターンに模擬半透明欠陥パターンを付加した半透明欠陥検出感度調整用パターンの例を示す。半透明模擬欠陥の寸法を（ａ）から（ｅ）まで変化させた模擬半透明黒欠陥２３と模擬半透明白欠陥２４の模擬欠陥パターンが配置されている。前記テストマスクは、半透明黒欠陥と半透明白欠陥の遮光膜の膜厚は領域によって異なっており、領域Ｂと領域Ｃと領域Ｄにおける半透明欠陥の透過率が段階的に変化しているテストマスクである。
【００１２】
次に前記テストマスクの製造方法について説明する。テストマスクの製造方法は、ガラス基板上の遮光膜のパターンを形成する工程と遮光膜の膜厚を領域毎に変える工程とからなる。遮光膜のパターンを形成する工程では、まず遮光膜の上にレジストを塗布し、乾燥させる。作製するパターンに従い露光を行ない、現像後レジストを乾燥させ除去する遮光膜を露出させる。その後エッチングを行ない露出している遮光膜を完全に除去しさらにレジストを除去する。
【００１３】
図３は、テストマスク作成の製造プロセスのフロー図であり、図２のＢ―Ｂの断面を示している。図３（ａ）から（ｃ）はパターン形成工程のプロセスフローであり、パターン形成工程プロセスを説明する図である。（ａ）遮光膜１１の上にレジスト１２を塗布した後にレジストを乾燥させる。（ｂ）図１の領域Ａには図８に示される従来の欠陥検出感度調整用パターンを、領域ＢとＣとＤには図４に示されるテストマスク製造プロセス中間工程マスクパターンに従い露光を行ない、現像後レジストを乾燥し、除去する遮光膜を露出させる。（ｃ）露出した遮光膜をエッチングにて除去する。前記エッチングにおいてエッチング時間は遮光膜が完全に除去されガラス基板１０が露出するまでの十分な時間を設定する。エッチング後レジストを剥離する。前記レジスト剥離の段階では後に半透明にする部分の遮光膜厚は、変化しておらず、図１の領域Ａは図８の示すパターンが形成されており、領域Ｂ及びＣ及びＤは図４の示す状態になる。
【００１４】
次に遮光膜の膜厚を領域毎に変える工程を説明する。パターンが形成された遮光膜及び露出されたガラス基板全面にレジストを塗布し乾燥させる。レジストを除去する部分のパターンに従い露光現像を行ないレジストを乾燥させ膜厚を薄くする部分の遮光膜を露出させる。露出した遮光膜をエッチングし遮光膜厚を薄くしレジストを除去する。前記レジスト塗布から前記レジスト除去までの工程を繰り返すことにより、領域毎に遮光膜の膜厚を変え同一基板上に透過率の異なるパターンを有するテストマスクを作製する。
【００１５】
図３（ｄ）から（ｆ）は遮光膜の膜厚を変える工程のプロセスフローであり、遮光膜の膜厚を変える工程のプロセスを説明する図である。（ｄ）再度レジストを塗布した後にレジストを乾燥させる。図１の領域ＢとＣとＤのいずれか一つの領域に対して（ｅ）図５で示すレジストを除去するパターンに従い露光し、現像後レジストを乾燥し、半透明にする部分の遮光膜を露出させる。前記露光の時、図５のパターンを使うことにより、テストマスクの座標原点の位置を（ｂ）と（ｅ）の露光工程で完全に一致させる必要がなくなる。（ｆ）露出した遮光膜をエッチングにて薄くする。前記エッチングにおいてエッチング時間は、事前に調査した単位時間当たりのエッチング速度を基準に半透明にする部分が希望する膜厚になるように設定する。エッチング後レジストを剥離する。（ｄ）から（ｆ）の工程を図１の領域ＢとＣとＤに対し繰り返す。前記手順により、寸法の異なる黒欠陥と白欠陥の模擬的なパターンと透過率と寸法の異なる半透明欠陥の模擬的なパターンとを有するテストマスクを製造することが出来た。
【００１６】
前記テストマスク製造方法の説明においては、従来の欠陥検出感度調整用パターンを含め４段階の透過率を有するテストマスクの例を示したが、繰返しの回数の増減により透過率の段数を選択できる。いくつかの実験結果より、半透明部分部分の透過率は約１０−２０％ずつ変化させるのが適切との結果が得られている。
【００１７】
また前記テストマスク製造方法の説明においては、遮光膜の膜厚をエッチングにより薄くする方法を説明したが、最初に遮光膜の膜厚の薄い模擬欠陥パターンを形成しておき、模擬欠陥部分にメッキあるいはスパッタリングにより遮光膜の膜厚を増やす方法によりテストマスクを製造することも可能である。
【００１８】
また前記テストマスク製造方法の説明においては、領域毎に遮光膜の膜厚を変え同一基板上に透過率の異なるパターンを有するテストマスクを製造する方法を説明したが、必ずしも領域毎に透過率を段階的に変える必要性は無い。例えば、数種類の寸法の異なる黒欠および半透明黒欠陥と白欠陥および半透明白欠陥の模擬的なパターンを領域毎にまとめて配置することも可能である。この場合、遮光膜の膜厚を領域毎に変える工程においてテストマスク製造プロセス中間工程レジスト除去パターンを遮光膜の膜厚を変える部分に適用することにより達成できる。
【００１９】
次に前記テストマスクの利用した欠陥検査装置の検出感度調整方法について説明する。半導体集積回路製造プロセスと同じ条件で、前記テストマスクを用いてウェハーへ転写し、現像する。テストマスクの図１領域ＡからＤのに対応するウェハー上の各領域で解像されている各種模擬欠陥パターンの最小寸法を確認する。領域ＡからＤは、それぞれ所定の透過率が設定されているので、前記の最小寸法をそれぞれ各種欠陥の各所定の透過率におけるの保証欠陥寸法と決定する。例えば図１の領域Ｂにおいて図２の（ａ）から（ｄ）までの模擬半透明黒欠陥がウェハー上で解像されていれば領域Ｂ所定の透過率での半透明黒欠陥の保証欠陥寸法を（ｄ）とし、（ａ）から（ｃ）までの模擬半透明白欠陥がウェハー上で解像されていれば領域Ｂ所定の透過率での半透明白欠陥の保証欠陥寸法を（ｃ）とする。
【００２０】
ウェハーに転写された模擬欠陥パターンの各所定の透過率における欠陥寸法により決定された保証欠陥寸法の一例を図６に示す。図６は、欠陥の透過率と保証欠陥寸法の関係を示す図であり（ａ）は、黒欠陥の場合であり、透過率が上がるにつれて、保証欠陥寸法は大きくなり、（ｂ）は白欠陥の場合であり、透過率が上がるにつれて保証欠陥寸法は小さくなってくることがわかる。また前記ウェハーへの転写は、実際に行わなくとも半導体集積回路製造と同じプロセス条件でウェハー転写シミュレーション装置を代用しシミュレーションを行なうことで、解像されるであろう最小のパターン寸法を確認し各種欠陥の保証欠陥寸法を決定することも可能である。
【００２１】
次に、欠陥検査装置にて、欠陥検査装置が持つ各種欠陥の検出感度設定パラメータの値を設定し、前記テストマスク検査することにより保証欠陥寸法より小さな欠陥が検出されないように欠陥検査装置が持つ前記検出感度設定パラメータの値を調整し、各所定の透過率における各種欠陥の欠陥検査装置の検出感度調整する。例えば半透明黒欠陥の場合、図１の領域Ｂにおいて保証欠陥寸法は図２の（ｄ）の場合、（ａ）から（ｄ）の欠陥は検出され、（ｅ）の欠陥は検出されないように調整する。また半透明白欠陥の場合、図１の領域Ｂにおいて保証欠陥寸法は図２の（ｃ）の場合、（ａ）から（ｃ）の欠陥は検出され、（ｄ）の欠陥は検出されないように調整する。
【００２２】
描画データとマスクパターンとを比較するデータ比較方式の欠陥検査装置の場合、図９で示されるデータとマスクパターンを比較する。マスクパターンどうしを比較するチップ比較方式の欠陥検査装置の場合、テストマスク上の、図９に示されるパターンを正常なパターンとして挿入された領域と模擬欠陥を入れた領域との比較することで、どちらの方式の欠陥検査装置でも欠陥検査装置の検出感度の調整は可能であり、前記検出感度調整方法により、異なった欠陥検出方式の欠陥検査装置においても半透明欠陥の検出感度レベルをそろえることができた。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるテストマスク平面図。
【図２】半透明欠陥検出感度調整用パターン平面図。
【図３】本発明によるテストマスク製造プロセスのフロー図。
【図４】テストマスク製造プロセス中間工程マスクパターン平面図。
【図５】テストマスク製造プロセス中間工程レジスト除去パターン平面図。
【図６】欠陥の透過率と保証欠陥寸法の関係図
【図７】フォトマスクのパターン欠陥の模式図。
【図８】従来の欠陥検出感度調整用パターン平面図。
【図９】正常なパターン平面図。
【符号の説明】
【００２４】
１０  ガラス基板
１１  遮光膜
１２  レジスト
２１  黒欠陥
２２  白欠陥
２３  半透明黒欠陥
２４  半透明白欠陥
２５  異物
３１  模擬黒欠陥
３２  模擬白欠陥
３３  模擬半透明黒欠陥
３４  模擬半透明白欠陥
【図１】
2006003665.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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