(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクの光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記光学画像に対応する参照画像を生成し、前記参照画像上に参照画像用位置精度モニターパターンを生成する参照画像生成部と、
前記光学画像取得部が取得した光学画像上に、前記参照画像用位置精度モニターパターンと対比可能な光学画像用位置精度モニターパターンを仮想的に付与し、前記光学画像用位置精度モニターパターンを仮想的に付与した前記光学画像と前記参照画像用位置精度モニターパターンを生成した前記参照画像とから位置精度の情報として位置ずれ量を算出する位置精度測定部と、
前記位置ずれ量を算出した後に、前記光学画像用位置精度モニターパターンを仮想的に付与した前記光学画像と前記参照画像用位置精度モニターパターンを生成した前記参照画像とから欠陥の検出を行う欠陥検出部と、
検出された前記欠陥の欠陥座標、及び算出した前記位置ずれ量を出力する検査・測定結果出力部と、を備えることを特徴とするマスク検査装置。
【請求項２】
前記参照画像生成部は、前記参照画像用位置精度モニターパターンを予め設定した１又は２以上の箇所に生成することを特徴とする請求項１に記載のマスク検査装置。
【請求項３】
前記位置精度測定部は、前記参照画像上の前記参照画像用位置精度モニターパターンを欠陥として検出し、前記位置精度測定部において前記光学画像用位置精度モニターパターンを付与した座標である前記光学画像上の欠陥座標に基づき前記位置ずれ量を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマスク検査装置。
【請求項４】
前記位置精度測定部は、算出した前記位置ずれ量の情報を、描画装置及びウェハ露光装置の少なくとも一方で使用可能なファイル形式で出力することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のマスク検査装置。
【請求項５】
前記位置精度測定部は、算出した前記位置ずれ量の情報をマップ化することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のマスク検査装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のマスク検査装置が描画装置で使用可能なファイル形式で出力した前記位置ずれ量の情報に基づき、前記描画装置のステージ系、光学系を制御して露光を行うことを特徴とする描画方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のマスク検査装置がウェハ露光装置で使用可能なファイル形式で出力した前記位置ずれ量の情報に基づき、前記ウェハ露光装置のステージ系、光学系を制御して露光を行うことを特徴とするウェハ露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスクの欠陥の検査、及びパターン位置精度の測定の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程において、基板上にパターンを形成するためにレチクルもしくはフォトマスク（以下「マスク」という）が用いられている。このマスクに欠陥が存在すると、その欠陥がパターンに転写されるため、マスクに存在する欠陥を検出する欠陥検査が行われている。
マスクの検査方法としては、ダイ・トゥ・ダイ（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ）検査とダイ・トゥ・データベース（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄａｔａｂａｓｅ）検査、および異物検査が知られている。
【０００３】
ダイ・トゥ・ダイ検査では、マスク上に規則的に配置された同一パターンの光学画像同士が比較されるのに対し、ダイ・トゥ・データベース検査ではマスク作成時に使用した設計データ（ＣＡＤデータ）から作られる参照画像と、マスクに描画されたパターンが比較される。
マスク検査装置においては、マスクを検査装置内のステージに保持した状態でＸ方向、Ｙ方向に移動させながら光学画像を取得する手法が一般的である。この際、ステージはレーザー干渉計などにより位置を制御されているため、取得するマスクの光学画像と参照画像とは常にアライメントが取られている。
【０００４】
欠陥を検出すると、検査装置は欠陥の位置情報、Ｘ座標、Ｙ座標を出力するようになっており、この情報を参照することで欠陥の修正が行われる。
図１は従来のマスク製造工程およびウェハ露光工程の構成を示す図である。
マスク製造工程１は、描画装置（電子ビーム描画装置や、レーザー描画装置）によるパターン描画３、位置精度測定装置による位置精度測定４、欠陥検査装置による欠陥検査５ａを備えている。また、ウェハ露光工程２は、ウェハ露光装置（ステッパーやスキャナと呼ばれる）によるウェハテスト露光６及びウェハ本露光８、ウェハ位置精度測定装置によるウェハ位置精度測定７を備えている。
【０００５】
図１に示すマスク製造工程において、具体的には、以下のような工程を経てマスクは製造されるのが一般的である（特許文献１参照）。
ガラス基板にＣｒ膜やＭｏＳｉ膜といった遮光膜が形成され、その上にレジストが塗布されたマスクブランクスは、描画装置のステージにロードされる。描画装置では、設計データから作成された描画データをレーザーや電子ビームによってマスクブランクス上に描画する（パターン描画３）。描画が完了したマスクブランクス上にはレジストパターンが形成されており、あらかじめマスク上の所定位置に形成されたモニターマークの位置ずれ量を位置精度測定機で測定することで、マスクパターンの位置精度を測定する。測定されたモニターマークの位置が位置精度のスペックを満たさない場合には、そのマスクは不良と判定される（位置精度測定４）。
【０００６】
位置精度測定にて良品と判定されたマスクは、欠陥検査装置で欠陥検査が行われる（欠陥検査５ａ）。欠陥検査装置では、マスクの光学画像が取得され、ダイ・トゥ・ダイ検査であれば同一マスク上の画像同士を比較し、ダイ・トゥ・データベース検査であれば設計データを参照として画像比較することでマスク上の欠陥を検出する。つまり、マスク検査装置では光学画像と参照画像の形状の一致度が悪いところが欠陥として判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−９７１６８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記のような欠陥検査５ａの工程、位置精度測定４の工程に関しては、各工程にかかる作業時間（検査時間、測定時間）が、１枚のマスクあたり数時間と長く、また、これらを精度良く短時間で検査・測定することが困難であった。
従来のマスク用欠陥検査装置は、マスクパターン上に存在する欠陥を検出するためのものであるため、マスクの仕様に基づいてすべてのパターンの検査を行う。
【０００９】
一方で、位置精度測定機は、マスク上の所定位置に形成されたモニターマークの位置を測定するのみであり、測定ポイントは指定されたポイントのみとなっているため、モニターマークとその隣に配置されたモニターマークとの間に存在するパターンの位置精度に関しては測定することができない。
しかし、近年の半導体のパターンの微細化、高密度化に伴い、モニターパターンを配置する場所が少なくなってきており、モニターパターンではなく、メインのパターンにおいても位置精度を測定したいと言う要望がある。
【００１０】
本発明は、欠陥検査と位置精度測定に掛かる時間を短くでき、かつ位置精度測定において、マスク上に決められた位置精度測定用のモニターマークを設定する必要とすることなく、モニターマークを任意のパターンで任意の測定点密度で設定してマスク検査が可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、マスクの光学画像を取得する光学画像取得部と、前記光学画像に対応する参照画像を生成し、前記参照画像上に参照画像用位置精度モニターパターンを生成する参照画像生成部と、前記光学画像取得部が取得した光学画像上に、前記参照画像用位置精度モニターパターンと対比可能な光学画像用位置精度モニターパターンを仮想的に付与し、前記光学画像用位置精度モニターパターンを仮想的に付与した前記光学画像と前記参照画像用位置精度モニターパターンを生成した前記参照画像とから位置精度の情報として位置ずれ量を算出する位置精度測定部と、前記位置ずれ量を算出した後に、前記光学画像用位置精度モニターパターンを仮想的に付与した前記光学画像と前記参照画像用位置精度モニターパターンを生成した前記参照画像とから欠陥の検出を行う欠陥検出部と、検出された前記欠陥の欠陥座標、及び算出した前記位置ずれ量を出力する検査・測定結果出力部と、を備えることを特徴とするマスク検査装置を提供するものである。
【００１２】
ここで、参照画像生成部は参照画像上の任意の場所に位置精度測定用のモニターパターンを設計データ上に作成することが可能であり、同時に欠陥検査に使用する参照画像データを生成することができることが好ましい。
また、例えば、光学画像取得部により取り込まれたマスクの光学画像は、欠陥検出部で該当する箇所の参照画像と比較され、閾値を超えるような差が見られる場合にはその箇所を欠陥として出力する。
また、例えば、参照データにモニターマークを作製した箇所に関しては、光学画像取得部にて光学画像を取り込み、位置精度測定部によってモニターマークの設計データ上での座標と、検査装置での検出座標との間の位置ずれ量を算出する。
【００１３】
次に、請求項２に記載した発明は、前記参照画像生成部は、前記参照画像用位置精度モニターパターンを予め設定した１又は２以上の箇所に生成することを特徴とする。
次に、請求項３に記載した発明は、前記位置精度測定部は、前記参照画像上の前記参照画像用位置精度モニターパターンを欠陥として検出し、前記位置精度測定部において前記光学画像用位置精度モニターパターンを付与した座標である前記光学画像上の欠陥座標に基づき前記位置ずれ量を算出することを特徴とする。
【００１４】
次に、請求項４に記載した発明は、前記位置精度測定部は、算出した前記位置ずれ量の情報を、描画装置及びウェハ露光装置の少なくとも一方で使用可能なファイル形式で出力することを特徴とする。
次に、請求項５に記載した発明は、前記位置精度測定部は、算出した前記位置ずれ量の情報をマップ化することを特徴とする。
算出した位置ずれ量をマップとして出力が可能であり、マスク描画装置やウェハ露光装置で読み込める位置精度補正パラメータファイルの出力ができる。
【００１５】
次に、請求項６に記載した発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のマスク検査装置が描画装置で使用可能なファイル形式で出力した前記位置ずれ量の情報に基づき、前記描画装置のステージ系、光学系を制御して露光を行うことを特徴とする描画方法を提供するものである。
次に、請求項７に記載した発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のマスク検査装置がウェハ露光装置で使用可能なファイル形式で出力した前記位置ずれ量の情報に基づき、前記ウェハ露光装置のステージ系、光学系を制御して露光を行うことを特徴とするウェハ露光方法を提供するものである。
例えば、出力された位置精度補正パラメータファイルは、位置ずれ量としてマスク描画装置またはウェハ露光装置に入力され、入力された位置ずれ量に基づいて装置のステージ、露光量を制御して描画、または露光を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
一般に、マスク製造工程においては、レジストブランクス上に描画装置にてパターンを描画した後、位置精度測定機にて位置精度が測定され、位置精度の規格を満たしたマスクに対しては欠陥検査機で欠陥検査が行われ、それぞれの工程で数時間ずつ要する。これに対し、本発明によれば、欠陥検査と位置精度測定を同時期に行うことができるなど、マスク製造工程を短縮することができる。
【００１７】
また、従来の位置精度測定においては、あらかじめマスク上に描画された位置精度モニターパターンの位置ずれ量を測定することで位置精度を測定していたが、本発明によれば、マスク上に所定のモニターパターンを配置する必要はなく、任意の場所、任意のパターン、任意の測定点密度で位置精度を測定することができる。
また上述のように、従来はモニターパターンの位置ずれ量を測定していたため、モニターパターンとその隣のモニターパターンの間にあるパターンの位置精度に関しては不明であったが、本発明によれば、参照画像生成部にて任意の測定点密度でモニターマークを生成できるため、ウェハデバイスで使用される重要なパターンの位置精度を測定することができる。
【００１８】
また本発明によれば、位置精度測定部によって得られる位置精度測定結果をマスク描画装置にフィードバックすることで、マスク描画装置では位置精度測定結果を補正してマスクを作成するため、位置精度を改善したマスクを作成することができる。
従来、ウェハ露光工程において、あらかじめ位置ずれ量を求めるためにテスト露光を行い、ウェハ上での位置ずれ量をウェハ露光装置にフィードバックすることで補正を行っていたが、本発明によれば、位置ずれ量を求めるために行っていたテスト露光、および位置ずれ量の確認作業が不要となるため、本露光を行うまでの時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来のマスク製造工程およびウェハ露光工程を説明する簡略図である。
【図２】本発明の実施形態にかかわる検査装置の概念図である。
【図３】位置精度測定用モニターマークの生成方法の概念図である。
【図４】本発明の実施形態にかかわる位置精度測定方法のフローチャートである。
【図５】参照画像とマスク画像との位置ずれ量の測定方法を説明する概念図である。
【図６】位置精度測定を説明する図であって、（ａ）はマスク全体の位置精度測定方法の概念図、（ｂ）は位置精度測定結果の出力形態の例を示す図である。
【図７】本発明の実施によるマスク製造工程、ウェハ露光工程の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。
上述のように、従来の一般的なマスク製造工程１、およびウェハ露光工程２の構成は、図１のような構成となっている。すなわち、マスク製造工程１は、描画装置（電子ビーム描画装置やレーザー描画装置）によるパターン描画３、位置精度測定装置による位置精度測定４、欠陥検査装置による欠陥検査５ａを備えている。また、ウェハ露光工程２は、ウェハ露光装置によるウェハテスト露光６及びウェハ本露光８、及びウェハ位置精度測定装置によるウェハ位置精度測定７を備えている。
【００２１】
これに対し、本発明に係る実施形態のマスク製造工程１、およびウェハ露光工程２の構成は、後述する工程によって、図７のような、従来に比べて簡略化した構成となっている。
すなわち、マスク製造工程１においては、位置精度測定工程と欠陥検査工程が、欠陥検査／位置精度測定の工程として、同じ工程で処理できるため、図１に存在していた位置精度測定工程が不要となる。
また、欠陥検査／位置精度測定５ｂを行う欠陥検査／位置精度測定装置で得られる位置精度結果はウェハ露光装置に入力され、ウェハ露光装置にて補正が可能となるため、図１中のウェハ露光工程２にて行っていたウェハテスト露光６とウェハ位置精度測定７が不要となり、直接ウェハ本露光８を開始することが可能となる。
【００２２】
次に、本実施形態のマスク検査装置などについて説明する。
図２は、本発明の実施態様におけるマスク検査装置１００の構成を示す概念図である。
マスク検査装置１００は、検査対象であるマスク９を保持するステージ１０を備えている。ステージ１０はモーター等のアクチュエータ（不図示）によりＸ軸方向、Ｙ軸方向へ駆動が可能である。ステージ１０の位置は、Ｘ軸位置センサー１１、Ｙ軸位置センサー１２によりモニターされると共に、装置制御部１３によりアクチュエータを介して駆動制御される。
【００２３】
また、マスク検査装置１００はレーザーなどの光源１４を備えている。光源１４からの光は、光学系１５を介してマスク９に照射される。
マスク９を透過した光は対物レンズ１６を通り、受光部１７に結像される。受光部１７はＣＣＤやＴＤＩなどの画像センサーである。
受光部１７で捉えられたマスク画像の画像情報は画像処理部１８に送られる。この際、Ｘ軸位置センサー１１とＹ軸位置センサー１２から得られる位置情報が欠陥検出部１９によって検出される欠陥、または位置精度測定部２０によって算出される位置精度測定点の座標と関連付けられる。
【００２４】
また、マスク検査装置１００は、参照画像生成部２１を備えている。参照画像生成部２１には外部にあるデータサーバー２２よりマスク９の設計データが転送される。そして参照画像生成部２１は、転送されたデータから、検査に使用する参照画像を生成する。このとき、参照画像生成部２１は、位置精度測定のためのモニターパターンを、予め設定した任意の位置に任意の形状、任意の密度で、前記参照画像上に生成する。
【００２５】
そして、参照画像生成部２１は、画像処理部１８が受光部１７から入力したマスク画像（マスクの光学画像）に対応する参照画像を、当該画像処理部１８へ出力する。
画像処理部１８は、欠陥検出部１９と位置精度測定部２０から構成されている。
欠陥検出部１９は、マスク画像と参照画像を比較し、マスクに欠陥が存在するか否かを判定して欠陥を検出する。また、位置精度測定部２０は、参照画像上に生成した位置精度モニターパターンを欠陥として検出し、設計データ上の座標（モニターパターンを生成時の座標）と、マスク上の欠陥座標とのずれ量を位置ずれ量として算出する。なお、モニターパターンは１又は２以上設定されている。
【００２６】
欠陥検出部１９による欠陥検査結果、及び、位置精度測定部２０の算出結果は、検査結果格納部２３に送られ、検査結果として格納される。
検査結果格納部２３に格納されたデータは、必要に応じて検査・測定結果出力部を構成する結果出力部２４を通して出力が可能となっている。
このとき、位置精度測定の結果に関しては、パターン描画３を行うマスク描画装置に結果をフィードバックするための書式、またはウェハ本露光８を行うウェハ露光装置にフィードフォワードするための書式で出力することが可能に設定されている。
【００２７】
次に、参照画像生成部２１で実施する前記位置精度モニターマークの生成方法について説明する。
従来の位置精度測定４においては、マスク上の所定位置に形成されたモニターマークの位置を測定するのみであり、測定ポイントは指定されたポイントのみとなっているため、モニターマークとその隣に配置されたモニターマークとの間に存在するパターンの位置精度に関しては測定することができない。
【００２８】
これに対し、本発明に基づく本実施形態においては、マスク上に予め配置されたモニターマークがなくても位置精度を測定できる手法を提供する。
図３は、参照画像への位置精度モニターマーク生成方法の概念図である。
位置精度を測定したいパターン２５に対し、そのパターンにおける任意の箇所に、モニターパターンとなる任意の大きさのモニターマーク２６を生成する。図３（ａ）では、例としてパターン２５の左下角にモニターパターン２６を生成したものであるが、実際のパターンにおいてはこの限りではなく、任意のパターンの任意の箇所にモニターパターンの生成ができる。たとえば、パターン２５のパターン状態に応じてモニターパターン２６の位置などを設定すれば良い。
同様にして、図３（ｂ）のようにマスクパターン領域２７の任意のパターンに対してモニターパターン２６を参照画像上に生成することで、任意のパターンの位置精度を測定するための参照画像が生成される。図３（ｂ）中、丸印がモニターマークである。
【００２９】
次に、位置精度測定部２０における位置精度測定の処理を、図４を参照して説明する。
ここで、図４に示すフローは、欠陥検査と同時に装置制御部１３によって制御され、位置精度測定部２０によって実行される例である。
まず、検査を開始すると、マスク検査装置１００はマスク画像を取得する（ステップＳ１）。取得されたマスク画像は、画像処理部１８へと送られる。
マスク検査装置１００で取得されたマスク画像に対応する参照画像が参照画像生成部２１に送られ、位置精度測定部２０にて参照画像とマスク画像の比較を行う（ステップＳ２）。
【００３０】
位置精度測定の方法に関しては、位置精度測定部２０がマスク画像と参照画像との間の位置ずれ量ΔＸ、ΔＹを算出することで行う。具体的には、図５に示すように、参照画像２８とマスク画像２９とが検査中に常に重ね合わされてアライメントが取られているが、モニターパターン２６ａを検出する（ステップＳ３）際、モニターパターンの重心座標Ｇに対し、マスク画像２９はモニターパターン２６ａ以外の箇所で重ね合わせが最適になるように画像位置を、何らかの公知の手法によって補正する必要がある。
【００３１】
その際、位置精度測定部２０は、ステージ１０上の座標系で割り当てられる、仮想的にモニターパターン２６ｂがマスク９上に存在するとした時のモニターパターンの重心位置Ｇの座標と、参照画像上のモニターパターン２８の重心位置Ｇの座標の位置ずれ量を算出する（ステップＳ４）。
この位置ずれ測定を、図６（ａ）に示すように、参照画像上に生成したすべてのモニターパターンに対して行うことでマスクパターン面内の位置精度を測定する。
なお、図６においては、簡略化のため位置精度測定点を１５点にしているが、実際のマスクの位置精度測定に関しては、測定点数は任意であるため、必要な点数に対して測定が可能である。
【００３２】
また、位置精度測定結果は、図６（ｂ）に示すように、測定された位置ずれ量を記述した位置精度マップとして出力すること好ましい。
測定結果は、欠陥検査結果と合わせて検査結果格納部２３に格納される（ステップＳ５）。
結果出力部２４は、欠陥検査結果や位置精度測定結果を必要に応じた形態で出力できるだけでなく、位置精度測定部２０により測定された位置精度結果をマスク描画装置やウェハ露光機に出力する機能を備えている。
【００３３】
位置精度測定結果をマスク描画装置にフィードバックする場合、フィードバックした結果を基準に、パターン描画３を行う描画装置は、ステージ、光学系等を制御することで位置精度が向上したマスクを描画することができる。制御の手法に関しては各描画装置によって任意の手法が取られる。
位置精度測定結果をウェハ本露光８を行うウェハ露光装置にフィードフォワードする場合、ウェハ露光装置は入力されたマスク位置精度測定結果に応じて光学系、ステージ駆動系等を制御することで、入力されたマスクの位置ずれ量を低減する。
【符号の説明】
【００３４】
１     マスク製造工程
２     ウェハ露光工程
３     パターン描画
４     位置精度測定
５ａ   欠陥検査
５ｂ   位置精度測定装置
６     ウェハテスト露光
７     ウェハ位置精度測定
８     ウェハ本露光
９     マスク
１０   ステージ
１１   軸位置センサー
１２   軸位置センサー
１３   装置制御部
１４   光源
１５   光学系
１６   対物レンズ
１７   受光部
１８   画像処理部
１９   欠陥検出部
２０   位置精度測定部
２１   参照画像生成部
２２   データサーバー
２３   検査結果格納部
２４   結果出力部
【図１】
0005672919.tif 000002
【図２】
0005672919.tif 000003
【図３】
0005672919.tif 000004
【図４】
0005672919.tif 000005
【図５】
0005672919.tif 000006
【図６】
0005672919.tif 000007
【図７】
0005672919.tif 000008