JPH02103452A - マスク検査方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、露光装置で用いるマスク上の欠陥を自動検査
する方法に関する。

従来の技術 半導体素子の微細化がすすみその最小寸法が１μｍある
いはそれ以外のサブミクロンを基準とするようになると
、リソグラフィ工程において用いる露光装置は、ステッ
プアンドリピート型の縮小投影露光装置、いわゆるステ
ッパが主流となってきている。ステッパではマスクを用
いて、マスク上のパターンを半導体基板上に転写するが
、このときマスクにパターン欠陥や汚染（ダスト・傷等
）があると、これらも同時に転写される。このようなパ
ターン欠陥や汚染（以下欠陥と略す）の転写は、半導体
素子の不良原因となる。また、このような欠陥の転写は
全ショットで生じるため著しく歩留りを低下させること
になる。このような欠陥を防止するために、マスクパタ
ーンの検査が行われる。特に、マスク上に付着したゴミ
で生じる欠陥を防止するためには、ステッパで露光を行
う準備ができた状態のマスクで、素子を形成すべき半導
体基板とは別の、ホトレジストを塗布した半導体基板上
にテスト露光を行い、検査すべきマスクのパターンをホ
トレジストで形成し、それを検査する。この検査は人が
顕微鏡を用いて目視で行う場合がほとんどであるが、１
つのマスク上に複数の同等の半導体素子のパターンが描
かれている場合には、チップ比較で自動検査を行う装置
を用いることも可能である。しかし、１つのマスクに１
個の半導体素子、あるいは同等でない複数の半導体素子
が描かれている場合には、人が目視で検査を行う以外に
方法がない。

発明が解決しようとする課題 従来の検査方法では、１つのマスクに１個の半導体素子
、あるいは同等でない複数の半導体素子が描かれている
場合には、人が目視で検査を行う他ない。

本発明は、上記課題を解決しチップ比較で検査を行う自
動検査装置では従来不可能であった、１つのマスクに１
個の半導体素子、あるいは同等でない複数の半導体素子
が描かれている場合の検査を可能にするものである。

課題を解決するための手段 本発明では、基板の一部の領域に第１のパターンを形成
し、他の領域に第２のパターンを形成する。次に第１の
パターンと第２のパターンを自動検査装置を用いてチッ
プ比較により検査し、第１のパターン形成に用いたデー
タあるいはマスクと第２のパターン形成に用いたマスク
とを比較検査する。

作用 この検査方法によれば、チップ比較で検査を行う自動検
査装置で従来不可能とされていた、１つのマスクに１個
の半導体素子、あるいは同等でない複数の半導体素子が
描かれている場合の検査を可能とすることができる。そ
のため人が目視で検査を行うより検査精度が向上するの
で、大幅な歩留り向上が可能である。

実施例 本発明による検査方法の５つの実施例を図を用いて詳し
く説明する。

まず、第１の実施例について第１図とともに説明する。

約６５０μｍ厚の石英基板１の表面にアルミ膜約６５０
人をスパッタリングにより形成し、その上にネガ型電子
線レジストを約５０００人回転塗布する。前記石英基板
１の一部所定の領域２に検査すべきマスクのマスクデー
タを電子線露光装置で直接描画し、現像を行う（第１図
ａ）。

このときステッパの露光時に必要なアライメントマーク
も形成しておく。またマスクを用いてパターンを形成す
る予定の領域３にはレジストが残るようにしておく。つ
ぎに所望のレジストパターンをマスクとしてアルミ膜６
５０人をドライエツチングし、その後レジストを灰化処
理により除去する。つぎに前記石英基板１の表面にポジ
型ホトレジスト約２μｍを回転塗布し、検査すべきマス
クを用いてステッパで露光を行い現像する。このとき露
光を行うのは第１図すに示された領域３である。領域２
にはレジストを残す。つぎにこのホトレジストパターン
をマスクとしてアルミ膜６５０人をドライエツチングし
、その後ホトレジストを除去する。つぎにパターン形成
のできた前記石英基板１をチップを比較してパターンの
検査を行う自動検査装置で検査する。このとき用いる自
動検査装置は、透過光を検出して検査を行う型のもので
ある。この検査によりマスクを用いてステッパで露光を
行い形成したエツチングパターンが、マスクデータから
直接描画法により得られたエツチングパターンと同等か
否かが判定できる。

比較判定の一例を第２図に示す。自動検査装置では、デ
ータから直接描画されたチップパターン４とマスクを用
いて形成したチップパターン５を比較する。比較して差
のある部分の表示がたとえば第２図ｔｅｌのように操作
ＣＲＴ上になされる。この示された部分６．７を見て、
第２図（Ｃ）のように部分７にパターン欠陥８が見つか
れば、チップパターン５はステッパで繰り返し露光形成
されたものであるので、領域３にある他のチップの同じ
場所９をさらに確認し、やはり同じ欠陥１０を見つけれ
ば、チップパターン５のパターン形成に用いたマスクに
欠陥がある。あるいはチップパターン５のパターン形成
に用いた露光系に欠陥を生じさせる要因があることが判
る。部分９が部分６と同じであれば、欠陥８はウェハ上
の汚染で生じたものと考えられる。また検査装置の表示
した部分７が部分６と同じか、あるいはパターン形成上
何ら問題のない場合は、疑似欠陥として無視する。

チップパターン４と５がまったく同じであれば検査装置
はまったく差を見つけられず、欠陥０と判定してくれる
。この場合、パターン形成に用いたマスクがデータと同
等である、すなわち欠陥がないと判定できる。同時に、
マスクを用いた露光系にも一切問題がないことまで判定
できる。

さらに、マスクを用いて形成したパターンにおいてデー
タとの比較検査を行うと、使用した露光装置で転写され
る欠陥だけが判定の対象となる。

マスクを直接検査した場合、見いだした欠陥がパターン
形成上問題となるか否かの判定はきわめて困難である。

特に微細な欠陥の場合はマスクの使用予定の露光装置で
実際にパターン形成テストを行うなどしなければならな
い。露光装置によって、解像限界が異なり、またデバイ
スや、マスクを使用する工程によっても問題となる欠陥
のサイズが異なるためである。従ってマスクを用いて形
成したパターンにおいてマスクの欠陥検査を行うとこれ
らすべての判定を同時に行うことが可能となり非常に有
利である。

このように、マスクパターンのデータとの比較検査を透
過光を用いるチップ比較による自動検査装置を用いて行
うことができる。

上記実施例では、石英基板として６５０μｍ厚のものを
用いたが、これは可視光の透過率が検査装置の許容範囲
であり、パターン形成工程に酎え得るものであればこれ
より薄くても厚くても使用可能である。またエツチング
パターンを形成するためにアルミ膜６５０人を用いたが
これは石英基板上に形成可能で可視光の透過率が、石英
基板の透過率とのコントラストが自動検査装置で認識可
能で石英基板上に形成可能な導電性薄膜なら何でも利用
できる。また電子線レジストとしてネガ型をホトレジス
トとしてポジ型を用いたが、レジストのタイプはいずれ
の場合もポジ型ネガ型どちらでも良くレジストの成分や
染料等の添加物、レジスト膜厚もパターン形成が可能で
あれば特に限定はされない。むろんレジストプロセスも
、パターン形成上有利な方法、たとえば多層レジスト法
等を用いてもなんらさしつかえない。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

本実施例においては前記第１の実施例で用いた石英基板
に代わりＰ型半導体基板を用い、自動検査装置として、
反射光を検出するタイプのものを用いる。

Ｐ型半導体基板の表面に、熱酸化膜約１０００人を形成
し、その上に、ネガ型電子線レジスト約５０００人を回
転塗布する。第１図ｔａ＋に示すように前記半導体基板
の一部所定の領域２に検査すべきマスクのマスクデータ
を用いて、電子線露光装置で直接描画し現像を行う。こ
のとき、ステッパの露光時に必要なアライメントマーク
も形成しておく。同時にマスクを用いてパターン形成予
定の領域３にもレジストが残るようにしＣおく。

つぎに、所望のレジストパターンをマスクとして酸化膜
１０００人をドライエツチングし、その後レジストを、
灰化処理により除去する。つぎに、前記半導体基板の表
面にポジ型ホトレジスト約１μｍを回転塗布し、検査す
べきマスクを用いてステッパで露光を行い、現像する。

このとき露光されるのは第１図（ｂｌに示した領域３で
ある。つぎに、ホトしノジストパターンをマスクとして
酸化膜約１０００人をドライエンチングし、その後ホト
レジストを灰化処理により除去する。つぎに、第１図ｔ
ｂ＋に示すように所望のパターンが各領域に形成された
前記半導体基板１を、反射光を検出してチップを比較し
てパターンの検査を行う自動検査装置で検査する。この
検査によりマスクを用いてステッパで露光を行い形成し
たエツチングパターンが、マスクデータから直接描画法
により得られたエツチングパターンと同等か否かが判定
できる。判定の方法は第１の実施例と同じである。

このように、マスクパターンのデータとの比較を、チッ
プ比較による自動検査装置を用いて行うことができる。

上記実施例では、Ｐ型半導体基板を用いたが、Ｎ型でも
よい。またエツチングパターンを形成するために熱酸化
膜約１０００人を用いたが、これは半導体基板上に形成
可能で、自動検査装置でそのエツチングパターンが検出
可能な膜であれば何でも利用できる。

また、電子線レジスト・ホトレジスト・レジストプロセ
スに関する制約も第１の実施例同様特にない。

つぎに、本発明の第３の実施例について説明する。第１
の実施例で用いたのと同様のアルミ膜約６５０人付の石
英基板１上に、ポジ型ホトレジスト約２μｍを回転塗布
し、第１のマスクを用いて第１図（ａ）に示す領域２に
ステッパで露光を行う。

このとき第２のマスクを用いて露光を行うときに必要な
アライメントマークも形成しておく。又、第２のマスク
を用いてパターンを形成する予定の領域３にはレジスト
が残るようにする。

このレジストパターンをマスクとしてアルミ膜約６５　
ＯＡをエツチングし、その後レジストを灰化処理により
除去する。

つぎに、前記石英基板の表面に再びポジ型ホト、レジス
ト約２μｍを回転塗布し、第２のマスクを用いて、先に
形成したアライメントマークにアライメントして、ステ
ッパで露光を行い、現像する。このとき露光を行うのは
第１図（ｂｌに示された領域３である。また第１のマス
クを用いてパターンを形成した領域２はレジストが残る
ようにする。つぎにこのホトレジストパターンをマスク
としてアルミ膜約６５０人をエツチングし、その後レジ
ストを除去する。その後、第１の実施例同様に、このパ
ターン付石英基板１を自動検査する。

この検査により第１のマスクを用いて形成したエツチン
グパターンと、第２のマスクを用いて形成したエツチン
グパターンとが同等か否か判定できる。まったく同等で
ある場合は、どちらのマスクにもまったく欠陥がないか
、あるいは、両方のマスクにまったく同じ欠陥が存在す
るかである。

この場合、マスク上のまったく同じ場所にまったく同じ
形状の欠陥が生しる可能性はきわめて少なく、はとんど
考えられないので、両方のマスクに欠陥がないと判定で
きる。同等でない場合は、どちらのマスクを用いて形成
したパターンが異常が判定する。異常のあるパターンの
形成に用いたマスクに欠陥があるということがわかる。

露光のために用いるステッパは本実施例では一台用いた
が、別々のステッパを用いても良い。

つぎに、本発明の第４の実施例について説明する。第２
の実施例で用いたのと同様の熱酸化膜約１０００人付の
Ｐ型半導体基板の表面に、ポジ型ホトレジスト約１μｍ
を回転塗布し、第１のマスクを用いて第１図ｆａｔに示
す領域２にステッパで露光を行い、現像する。このとき
第２のマスクを用いてパターン形成予定の領域３にはレ
ジストが残るようにしておく。このレジストパターンを
マスクとして熱酸化膜約１０００人をエツチングしその
後レジストを除去する。つぎに前記半導体基板１の表面
に再びポジ型ホトレジスト約１μｍを回転塗布し、第１
のマスクとまったく同等の第２のマスクを用いて先に形
成したアライメントマークにアライメントして、露光を
行い、現像する。このとき露光を行うのは第１図（ｂｌ
に示された領域３である。また、第１のマスクを用いて
パターンを形成した領域２にはレジストが残るようにす
る。

つぎにこのホトレジストパターンをマスクとして熱酸化
膜約１０００人をエツチングし、その後レジストを除去
する。その後第２の実施例と同様に反射光を検出してチ
ップ比較してパターンの検査を行う自動検査装置で検査
する。比較判定の方法は第３の実施例と同様である。

次に本発明の第５の実施例について説明する。

ステッパ露光時のマスクパターンの重ね合せに必要なア
ライメントマークのエツチングパターンを形成した半導
体基板１の表面に、ポジレジスト約１μｍを回転塗布し
、第１図に示す領域２に１個の集積回路だけが描かれた
第１のマスクを用いてステッパで露光を行う。このとき
マスクのパターンは、前記半導体基板１の表面に形成さ
れたアライメントマークにアライメントする。次に第１
のマスクに替えてステッパに装着した第１のマスクとま
ったく同等の第２のマスクを用いて前記半導体基板１の
表面の領域３に露光を行う。このときも第１のマスクと
同様、マスクパターンは前記半導体基板１の表面に形成
されたアライメントマークにアライメントする。その後
現像を行い、領域２に第１のマスクを用いて形成したホ
トレジストパターン、領域３に第２のマスクを用いて形
成したホトレジストパターンが存在する被検査半導体基
板を得る。

つぎに、反射光を検出してチップ比較によりパターンを
検査する自動検査装置で、第１のマスクを用いて形成し
たレジストパターンと、第２のマスクを用いて形成した
レジストパターンとを比較検査する。

比較判定の方法は第３．４の実施例同様である。本実施
例に示す方法によれば、基板の表面にあらかじめ酸化膜
を塗布しておく必要がないため、下地の準備が簡単であ
る。また第１〜第４の実施例では、１回ずつエツチング
バークンまで形成するため、エツチングおよびその後の
レジスト除去等のプロセスが必要であったが、第５の実
施例ではアライメントマークのエツチングパターンのみ
を形成した半導体基板１の表面に直接ポトレジストパタ
ーンを形成すればよい。このように第５の実施例によれ
ば、前記第１から第４の実施例に示す方法に比べ、プロ
セスステップが少ないため検査確認までの時間が２０分
程度と短くてすみ、コスト的にも非常に安価である。

前記５つの実施例において用いるマスクに描かれている
回路パターンは、どのようなものでも−切関係ない。

発明の効果 本発明の方法によれば、チップ比較で検査を行う自動検
査装置では従来不可能であった、１つのマスクに１個の
半導体集積回路、あるいは同等でない複数の半導体集積
回路が描かれている場合の、自動検査を可能にする。ま
た、このような場合人が目視で検査を行うよりはるかに
検査精度が向上し、マスク品質の向上ひいては歩留り向
上に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ、　（ｂｌは本発明の一実施例を説明する
図、第２図（ａｌ〜（ｄｌは検査確認の一例を説明する
図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・第１番目にパター
ンを形成する領域、３・・・・・・第２番目にパターン
を形成する領域、４・・・・・・領域２に形成したチッ
プのパターン、５・・・・・・領域３に形成したチップ
のパターン、５°・・・・・・領域３に形成したチップ
のパターン、６・・・・・・チップパターン４の一部の
パターン、７・・・・・・チップパターン５の一部で、
パターン６に相当するパターン、８・・・・・・パター
ン７の中の欠陥、９・・・・・・チップパターン５°の
一部で、パターン６．７に相当するパターン、１０・・
・・・・パターン９の中の欠陥。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名１−Ｋ　　
　　仮 ２−・　舅ｉ會目にパターンを 汗三へする３ｍ法 ３−−一部２６＠Ｉごパター）を 汗二６覧する５１珀ζ 第 図 ｙ′Ｌ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）可視光が透過する基板上に可視光不透過薄膜を形
   成する工程、検査すべきマスクのマスクデータから直接
   描画法を用いて前記基板上の一部の領域に可視光不透過
   薄膜の第１のエッチングパターンを形成する工程、検査
   すべきマスクを用いて前記第１のエッチングパターンを
   形成した領域以外の前記基板上の領域に可視光不透過薄
   膜の第２のエッチングパターンを形成する工程、前記基
   板上の前記第１のエッチングパターンと前記第２のエッ
   チングパターンとを、透過光を検出してエッチング比較
   によりパターンを検査する自動検査装置を用いて比較検
   査する工程とを備えたことを特徴とするマスク検査方法
   。
2. （２）可視光を透過しない半導体基板上に酸化膜を形成
   する工程、検査すべきマスクのマスクデータから直接描
   画法を用いて前記半導体基板上の一部の領域に第１のエ
   ッチングパターンを形成する工程、検査すべきマスクを
   用いて前記第１のエッチングパターンを形成した領域以
   外の前記半導体基板上の領域に第２のエッチングパター
   ンを形成する工程、前記半導体基板上の前記第１のエッ
   チングパターンと前記第２のエッチングパターンとを、
   反射光を検出してチップ比較によりパターンを検査する
   自動検査装置を用いて比較検査する工程とを備えたこと
   を特徴とするマスク検査方法。
3. （３）可視光が透過する基板上に可視光不透過薄膜を形
   成する工程、前記基板上の一部の領域に第１のマスクを
   用いて第１のエッチングパターンを形成する工程、前記
   第１のマスクとまったく同等の第２のマスクを用いて前
   記基板上の前記第１のエッチングパターンの存在しない
   領域に第２のエッチングパターンを形成する工程、前記
   第１のエッチングパターンと前記第２のエッチングパタ
   ーンとを、透過光を検出してチップ比較によりパターン
   を検査する自動検査装置を用いて比較検査する工程とを
   備えたことを特徴とするマスク検査方法。
4. （４）可視光を透過しない半導体基板上に酸化膜を形成
   する工程、前記半導体基板上の一部の領域に第１のマス
   クを用いて第１のエッチングパターンを形成する工程、
   前記第１のマスクとまったく同等の第２のマスクを用い
   て前記半導体基板上の前記第１のエッチングパターンの
   存在しない領域に第２のエッチングパターンを形成する
   工程、前記第１のエッチングパターンと前記第２のエッ
   チングパターンとを、反射光を検出してチップ比較によ
   りパターンを検査する自動検査装置を用いて比較検査す
   る工程とを備えたことを特徴とするマスク検査方法。
5. （５）可視光を透過しない半導体基板上の表面の一部の
   領域に第１のマスクを用いて第１のパターンを形成する
   工程、前記第１のマスクとまったく同等の第２のマスク
   を用いて前記第１のパターンを形成した領域以外の前記
   半導体基板上の領域に第２のパターンを形成する工程、
   前記第１のパターンと前記第２のパターンとを、反射光
   を検出してチップ比較によりパターンを検査する検査装
   置を用いて比較検査する工程とを備えたことを特徴とす
   るマスク検査方法。