(57)【要約】【課題】擬似欠陥の発生を最大限抑えながら、フォトマスク上の微細な実欠陥を検出する。【解決手段】マスクをスキャンして得られた検出画像１に対して点像分布関数（ＰＳＦ）３を用いて逆畳み込み処理（デコンボルション）を行うことにより、マスクデータ４を得る。マスク設計データとしてのＥＢデータを欠陥検査装置用のフォーマットに変換することにより検査データを得る。マスクデータ４と検査データとを比較検査することにより、マスクの欠陥検査を行う。【選択図】      図３
2005037166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記フォトマスクの設計データを前記マスク欠陥検査装置用フォーマットに変換し、検査データを形成する検査データ形成部と、
前記フォトマスクをスキャンして検出画像を形成する検出画像形成部と、
前記検出画像に所定の処理を行って、前記フォトマスクのマスクデータを形成するマスクデータ形成部と、
前記検査データと前記マスクデータとを比較して、前記フォトマスクの欠陥の有無を検査する比較検査部と、
を備えたことを特徴とするマスク欠陥検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマスク欠陥検査装置において、
前記マスクデータ形成部は、前記検出画像に対して点像分布関数を用いて逆畳み込み処理を行うことにより前記マスクデータを形成することを特徴とするマスク欠陥検査装置。
【請求項３】
フォトマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記フォトマスク上に隣接して形成された同一の第１及び第２パターンをスキャンして、第１及び第２の検出画像を形成する検出画像形成部と、
前記第１及び第２の検出画像に所定の処理を行って、前記第１及び第２パターンのパターンデータを形成するパターンデータ形成部と、
前記第１及び第２パターンのパターンデータを比較して、前記フォトマスクの欠陥の有無を検査する比較検査部と、
を備えたことを特徴とするマスク欠陥検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載のマスク欠陥検査装置において、
前記パターンデータ形成部は、前記第１及び第２の検出画像に対して点像分布関数を用いて逆畳み込み処理を行うことにより、前記第１及び第２パターンのパターンデータを形成することを特徴とするマスク欠陥検査装置。
【請求項５】
フォトマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査方法であって、
前記フォトマスクの設計データをマスク欠陥検査装置用フォーマットに変換し、検査データを形成する検査データ形成工程と、
前記フォトマスクをスキャンして検出画像を形成する検出画像形成工程と、
前記検出画像に所定の処理を行って、前記フォトマスクのマスクデータを形成するマスクデータ形成工程と、
前記検査データと前記マスクデータとを比較して、前記フォトマスクの欠陥の有無を検査する比較検査工程と、
を含むことを特徴とするマスク欠陥検査方法。
【請求項６】
請求項５に記載のマスク欠陥検査方法において、
前記マスクデータ形成工程で、前記検出画像に対して点像分布関数を用いて逆畳み込み処理を行うことにより、前記パターンデータを形成することを特徴とするマスク欠陥検査方法。
【請求項７】
フォトマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査方法であって、
前記フォトマスク上に隣接して形成された同一の第１及び第２パターンをスキャンして、第１及び第２の検出画像を形成する検出画像形成工程と、
前記第１及び第２の検出画像に所定の処理を行って、前記第１及び第２パターンのパターンデータを形成するパターンデータ形成工程と、
前記第１及び第２パターンのパターンデータを比較して、前記フォトマスクの欠陥の有無を検査する比較検査工程と、
を含むことを特徴とするマスク欠陥検査方法。
【請求項８】
請求項７に記載のマスク欠陥検査方法において、
前記パターンデータ形成工程で、前記第１及び第２の検出画像に対して点像分布関数を用いて逆畳み込み処理を行うことにより、前記第１及び第２パターンのパターンデータを形成することを特徴とするマスク欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、フォトマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置及びマスク欠陥検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、半導体装置の製造に用いられるフォトマスクの一例を示す断面図である。図６は、フォトマスクの回路パターンの一部に、欠陥が存在する場合を示す図である。
図５に示すフォトマスク１０１は、透明基板１０２上の、例えば、１０ｍｍ×２０ｍｍのチップ領域に、Ｃｒ膜等の遮光膜１０３からなる回路パターンが形成されている。回路パターンは、所定の間隔１０４を空けて形成され、パターン幅は、例えば、０．５μｍ〜２μｍである。
また、図６に示すように、フォトマスクの回路パターンの一部に、突起１０５、ピンホール１０６、ドット１０７、欠け１０８、断線１０９等の欠陥、傷又は異物（以下「欠陥」と総称する。）が存在する場合がある。このような欠陥が存在するフォトマスク１０１を用いてパターン転写を行うと、所望の回路パターン以外に、欠陥もパターンとして基板上に形成されてしまう。よって、パターン転写の前に、フォトマスク１０１の欠陥がないか検査されている。
【０００３】
マスク欠陥検査方法には、隣接パターン比較法（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ法）と設計データ比較法（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄａｔａｂａｓｅ法）とが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
隣接パターン比較法は、隣接する２個のチップの同一パターンを比較し、不一致部分を発見したときに欠陥が存在すると判定する方法である。この方法は、隣接する２個のチップ内の同一箇所に形成されたパターンには、同一欠陥が存在する確率は極めて小さいという仮定を前提としている。
【０００４】
図７は、設計データ比較法を用いた従来の欠陥検査方法を説明するための図である。図８は、マスク設計データから参照画像を形成する方法を説明するための図である。
設計データ比較法は、図７に示すように、検査装置の光源によりマスク回路パターンをスキャンすることによって得られた検出画像１と、そのスキャン箇所に対応するマスク設計データの参照画像６とを比較して、欠陥２を検出する方法である。
上記参照画像６とは、図８に示すように、ＥＢ用ＣＡＤデータであるＧＤＳファイルを検査装置用のフォーマットに変換し、このフォーマット変換により得られた検査データ５の領域７に適当な点像分布関数（ＰＳＦ：ｐｏｉｎｔ  ｓｐｒｅａｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）３を適用することにより得られた画像である。
ここで、スキャン光学系で用いられる光源は、ｉ線や波長２６６ｎｍのＤＵＶである。これらの光源の回折性質により、検出画像ではパターンのコーナー部において丸め形状が発生しやすい。このため、スキャンにより得られた検出画像は、実際のマスクのパターン形状とは異なってしまう。これを考慮して、参照画像は、スキャンにより得られた検出画像と類似するように、検査データに対して上記点像分布関数を用いて畳み込み処理（「コンボルション（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）」ともいう。）することにより形成されたものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−５４８０６号公報（第２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように欠陥判定は検出画像と参照画像との比較からなるため、実際には欠陥が存在しなくても、検出画像と参照画像が一致しない場合には、その画像差が欠陥として判定されてしまう。すなわち、検出画像と参照画像との不一致による擬似欠陥が検出されてしまう問題がある。
この問題の対策として、画像差が所定の基準以下になれば欠陥とは判断しない閾値を決める方法がある。この方法では、欠陥判定を行う様々なアルゴリズムにおいて閾値を最適化して、擬似欠陥の検出を抑えながら欠陥検査を行う。
しかし、この方法では、閾値以下の微細な欠陥が存在する場合に、そのような欠陥を検出することができないという問題があった。
以上のように、スキャン光源に起因するコーナー丸め等により検出画像と参照画像とを一致させることが難しく、この画像不一致に起因する擬似欠陥の発生を抑制するために閾値を定めると、閾値以下の微細な実欠陥の検出が難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、擬似欠陥の発生を最大限抑えながら、フォトマスク上の微細な実欠陥を検出することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係るマスク欠陥検査装置は、フォトマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記フォトマスクの設計データを前記マスク欠陥検査装置用フォーマットに変換し、検査データを形成する検査データ形成部と、
前記フォトマスクをスキャンして検出画像を形成する検出画像形成部と、
前記検出画像に所定の処理を行って、前記フォトマスクのマスクデータを形成するマスクデータ形成部と、
前記検査データと前記マスクデータとを比較して、前記フォトマスクの欠陥の有無を検査する比較検査部と、
を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係るマスク欠陥検査装置において、前記マスクデータ形成部は、前記検出画像に対して点像分布関数を用いて逆畳み込み処理を行うことにより前記マスクデータを形成することが好適である。
【００１０】
本発明に係るマスク欠陥検査装置は、フォトマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記フォトマスク上に隣接して形成された同一の第１及び第２パターンをスキャンして、第１及び第２の検出画像を形成する検出画像形成部と、
前記第１及び第２の検出画像に所定の処理を行って、前記第１及び第２パターンのパターンデータを形成するパターンデータ形成部と、
前記第１及び第２パターンのパターンデータを比較して、前記フォトマスクの欠陥の有無を検査する比較検査部と、
を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係るマスク欠陥検査装置において、前記パターンデータ形成部は、前記第１及び第２の検出画像に対して点像分布関数を用いて逆畳み込み処理を行うことにより、前記第１及び第２パターンのパターンデータを形成することが好適である。
【００１２】
本発明に係るマスク欠陥検査方法は、フォトマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査方法であって、
前記フォトマスクの設計データをマスク欠陥検査装置用フォーマットに変換し、検査データを形成する検査データ形成工程と、
前記フォトマスクをスキャンして検出画像を形成する検出画像形成工程と、
前記検出画像に所定の処理を行って、前記フォトマスクのマスクデータを形成するマスクデータ形成工程と、
前記検査データと前記マスクデータとを比較して、前記フォトマスクの欠陥の有無を検査する比較検査工程と、
を含むことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明に係るマスク欠陥検査方法において、前記マスクデータ形成工程で、前記検出画像に対して点像分布関数を用いて逆畳み込み処理を行うことにより、前記パターンデータを形成することが好適である。
【００１４】
本発明に係るマスク欠陥検査方法は、フォトマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査方法であって、
前記フォトマスク上に隣接して形成された同一の第１及び第２パターンをスキャンして、第１及び第２の検出画像を形成する検出画像形成工程と、
前記第１及び第２の検出画像に所定の処理を行って、前記第１及び第２パターンのパターンデータを形成するパターンデータ形成工程と、
前記第１及び第２パターンのパターンデータを比較して、前記フォトマスクの欠陥の有無を検査する比較検査工程と、
を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明に係るマスク欠陥検査方法において、前記パターンデータ形成工程で、前記第１及び第２の検出画像に対して点像分布関数を用いて逆畳み込み処理を行うことにより、前記第１及び第２パターンのパターンデータを形成することが好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図中、同一または相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省略することがある。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態によるマスク欠陥検査装置を説明するための図である。
図１に示すように、上位コンピュータ３１に格納されたＥＢ露光用ＣＡＤデータ（以下「ＥＢデータ」という。）のフォーマット変換等を行うことにより検査データを得る。また、検査ステーション１０でフォトマスク（以下「マスク」と略する。）をスキャンして得られた検出画像に対して、点像分布関数（ＰＳＦ）を用いて逆畳み込み処理（「デコンボルション（ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）」ともいう。）を行うことによりマスクデータを得る。そして、検査データとマスクデータとをサブシステム２０において比較することにより、マスクの欠陥検査が行う。
マスク上の欠陥位置を示す欠陥位置情報や欠陥画像等の欠陥情報は、サブシステム２０からコレクションシステム６０に送信され、コレクションシステム６０に格納される。このコレクションシステム６０に格納された欠陥情報は、レビュー時に参照される。
【００１８】
検査ステーション１０の検査制御部１１としてのＩＷＳ（ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  ｗｏｒｋ  ｓｔａｔｉｏｎ）は、マスク欠陥検査装置の全体制御を行う。検査制御部１１は、入力された検査パラメータやＲＩＧパラメータに基づき、サブシステム２０の比較検査部２３による検査条件の設定を行う。
【００１９】
検査ステーション１０において、スキャン光学系１２によりマスク（レチクル）上のパターンをスキャンする。スキャン光学系１２で用いられる光源としては、例えば、ｉ線や波長２６６ｎｍのＤＵＶを用いることができる。マスクを透過した光信号を受光系１３により電気信号（アナログ信号）に変換する。その後、アナログ／デジタル変換（以下「Ａ／Ｄ変換」という。）部１４によりゲイン補正とＡ／Ｄ変換を行い、フレームバッファ１５によりフレーム化される。フレームバッファ１５において、デジタル信号をフレーム化することにより検出画像が得られる。この検出画像のパターンコーナー部において、上記光源の回折性質に起因した丸め形状が発生する（図２参照）。従来は、この検出画像を比較検査に用いていたが、本発明では、検出画像に対して次のような処理を行う。
マスクデータ形成部１６において、フレーム化された検出画像に対して、点像分布関数（ＰＳＦ）を用いて逆畳み込み処理（デコンボルション）を行うことにより、マスクデータが得られる（図３参照）。このマスクデータは、丸め形状を有しておらず、マスク設計データのような形状である。なお、マスクデータとマスク設計データの寸法が合わない場合には、マスクデータ形成部１６によりマスクデータにバイアスをかける。そして、得られたマスクデータは、メモリに一時的に格納された後、比較検査部２３に送信される。
【００２０】
上位コンピュータ３１は、ＥＢデータを格納する。上位コンピュータ３１は、ＥＢデータを変換部３２に送信する。マスク設計データとしてのＥＢデータは、ＭＥＢＥＳ（ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｅｘｐｏｓｕｒｅ  ｓｙｓｔｅｍ）等のＥＢ露光装置用のフォーマットで作成されている。
【００２１】
変換部３２は、上位コンピュータ３１から受信したＥＢデータを、ＥＢ露光装置用のフォーマットからマスク欠陥検査装置用のフォーマットに変換して、データステーション４０に送信する。このフォーマット変換には、例えば、ＳＹＮＯＰＳＹＳ社製のマスクデータ処理ソフトウェアＣＡＴＳ（登録商標）を用いることができる。
【００２２】
データステーション４０としてのＤＷＳ（ｄａｔａ  ｗｏｒｋ  ｓｔａｔｉｏｎ）は、変換部３２によりフォーマット変換されたＥＢデータを、ストリームごとの中間データ（ＳＢＣ）４１，４２，…に展開し、展開した中間データ４１，４２，…をホストシステム５０に送信する。
【００２３】
ホストシステム５０としてのＨＷＳ（ｈｏｓｔ  ｗｏｒｋ  ｓｔａｔｉｏｎ）は、データステーション４０で展開された中間データ（ストリームデータ）４１，４２，…を、例えば３２ｃｈにｃｈ分配し、サブシステム２０に送信する。
【００２４】
サブシステム２０は、ｃｈ分配された中間データをフレーム単位に切り出すフレーム切出し部２１としてのＳＷＳ（ｓｕｂ  ｗｏｒｋ  ｓｔａｔｉｏｎ）と、フレーム単位のデータを合成して検査データを形成する合成部２２と、合成された検査データとマスクデータ形成部１６から受信したマスクデータとを比較し、マスクの欠陥を検出する比較検査部２３とを備えている。
比較検査部２３は、検査制御部１１で設定された検査条件（欠陥検査アルゴリズム）に基づいて、マスクデータと検査データとを比較して、マスクの欠陥を検査する（図４参照）。
【００２５】
サブシステム２０、ホストシステム５０及びコレクションシステム６０は、ＩＭＡＰ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｍｅｍｏｒｙ  ａｒｒａｙ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を構成する要素である。
【００２６】
次に、上記マスク欠陥検査装置の動作、すなわちマスク欠陥検査方法について説明する。ここで、以下に、突起欠陥が形成されたマスクの欠陥検査について説明する。
図２〜図４は、本発明の実施の形態によるマスク欠陥検査方法を説明するための図である。詳細には、図２は、欠陥を有するマスクパターンをスキャンして得られた検出画像を示す図である。図３は、図２に示した検出画像に所定の処理を行って、マスクデータを得る工程を示す図である。図４は、マスクデータと検査データとの比較検査を行う工程を示す図である。
【００２７】
先ず、検査データ（後述）と比較されるマスクデータの形成について説明する。
マスクデータの形成は、検査ステーション１０で行われる。詳細には、チャンバ内のＸＹθステージ上に検査対象のマスクを配置し、スキャン光学系１２によりマスク上のパターンをスキャンし、マスクを透過した光信号を受光系１３により光電変換し、光電変換されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換部１４によりＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号をフレームバッファ１５によりフレーム化する。以上の工程を行うことにより、図２に示すように、突起欠陥２を有するマスクの検出画像１が得られる。
次に、図３に示すように、マスクの検出画像１に対して点像分布関数（ＰＳＦ）３を用いて逆畳み込み処理（デコンボルション）を行うことにより、マスクデータ４が得られる。
【００２８】
次に、検査データの形成方法について説明する。
上位コンピュータ３１に格納されたＥＢデータ（ＯＰＣ後）を、変換部３２により欠陥検査装置用のフォーマットに変換し、フォーマット変換されたデータをデータステーション４０によりストリーム展開する。その後、ホストシステム５０によりｃｈ分配し、サブシステム２０によりフレーム切出し、合成処理を行う。このようにして、ＥＢデータに対応する検査データが得られる。
【００２９】
そして、サブシステム２０の比較検査部２３において、検査制御部１１で設定された欠陥検査アルゴリズムに基づいて、図４に示すように、マスクデータ４と検査データ５の比較検査を行う。この比較検査により、マスク上に形成された突起欠陥２が検出される。ここで、比較されるマスクデータ４及び検査データ５は検出画像及び参照画像が有していた丸め形状を有していないため、従来行っていた閾値の設定及び最適化が不要である。
【００３０】
以上説明したように、本実施の形態では、マスクをスキャンして得られた検出画像１に対してＰＳＦを用いたデコンボルションを行うことにより、設計データに似たマスクデータ４を得た。そして、ＥＢデータをフォーマット変換等することにより得られた検査データ５と、マスクデータ４を比較することにより、マスクの欠陥を検査するようにした。
比較対象であるマスクデータ４及び検査データ５は、丸め形状を有していないため、画像不一致に起因した擬似欠陥の検出を最大限抑えることができる。よって、従来行っていた閾値の設定及び最適化が不要となり、検査感度を上げることにより閾値以下の微細な欠陥の検出が可能となる。
従って、擬似欠陥の発生を最大限抑えながら、フォトマスク上の微細な実欠陥を検出することができる。
【００３１】
次に、本実施の形態の変形例について説明する。
本実施の形態では、設計データ比較法に本発明を適用した場合について説明した。本変形例は、隣接パターン比較法に本発明を適用したものである。
図１を参照して、本変形例では、マスク上に隣接して形成された同一の第１及び第２パターンをスキャン光学系１２によりスキャンし、マスクの第１及び第２パターンを透過した光信号を受光系１３により光電変換し、光電変換されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換部１４によりＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号をフレームバッファ１５によりフレーム化する。これにより、第１及び第２パターンの検出画像が得られる。
そして、マスクデータ形成部１６において、第１及び第２パターンの検出画像に対して、点像分布関数（ＰＳＦ）３を用いて逆畳み込み処理（デコンボルション）を行うことにより、第１及び第２パターンのパターンデータが得られる。
このようにして得られた第１パターンのパターンデータと、第２パターンのパターンデータとを、サブシステム２０の比較検査部２３において、検査制御部１１で設定された欠陥検査アルゴリズムに基づいて比較検査する。
本変形例によっても、比較対象のパターンデータは丸め形状を有していないため、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３２】
なお、第１及び第２パターンのパターンデータは同時に形成する必要はなく、先に形成された（第１パターンの）パターンデータをサブシステム２０内のダイメモリに一時的に格納し、その後に比較検査部２３が（第２パターンの）パターンデータを受信した際に、同期してダイメモリ内のパターンデータを読み出し、両パターンデータを比較するようにすればよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、擬似欠陥の発生を最大限抑えながら、フォトマスク上の微細な実欠陥を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるマスク欠陥検査装置を説明するための図である。
【図２】欠陥を有するマスクパターンをスキャンして得られた検出画像を示す図である。
【図３】図２に示した検出画像に所定の処理を行って、マスクデータを得る工程を示す図である。
【図４】マスクデータと検査データとの比較検査を行う工程を示す図である。
【図５】半導体装置の製造に用いられるフォトマスクの一例を示す断面図である。
【図６】フォトマスクの回路パターンの一部に、欠陥が存在する場合を示す図である。
【図７】設計データ比較法を用いた従来の欠陥検査方法を説明するための図である。
【図８】マスク設計データから参照画像を形成する方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１    検出画像
２    欠陥（突起欠陥）
３    点像分布関数
４    マスクデータ
５    検査データ
１０  検査ステーション
１１  検査制御部
１２  スキャン光学系
１３  受光系
１４  Ａ／Ｄ変換部
１５  フレームバッファ
１６  マスクデータ形成部
２０  サブシステム
２１  フレーム切出し部
２２  合成部
２３  比較検査部
３１  上位コンピュータ
３２  変換部
４０  データステーション
５０  ホストシステム
６０  コレクションシステム
【図１】
2005037166.tif 000003
【図２】
2005037166.tif 000004
【図３】
2005037166.tif 000005
【図４】
2005037166.tif 000006
【図５】
2005037166.tif 000007
【図６】
2005037166.tif 000008
【図７】
2005037166.tif 000009
【図８】
2005037166.tif 000010