JPH0583901B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパターニングシステムにおいて使用さ
れるようなマスターパターンの品質検査に関し、
品質検査に当たつてはマスターパターンはその場
で検査され、検出された欠陥はそのマスターパタ
ーンの品質を表わす基準となる。詳細には、本発
明は、集積回路の製造におけるフオトリトグラフ
イーパターン付け（パターンニング）過程で使用
されるレチクルの品質検査に関し、この品質検査
方法はレジスト被覆水晶基板と、透過光自動検査
システムとを利用する。

〔従来の技術〕

パターニングシステムで使用されるマスターパ
ターンを品質検査する方法は長年にわたり採用さ
れてきており、また、折りにふれて文献に記載さ
れている。さらに、それらの方法と共に使用する
ために設計された又は変形された機器や、様々な
物品も市販されている。

採用されている基本的方法は次の３通りであ
る。(1)マスターパターンがパターニングシステム
に取付けられる前にマスターパターンを入念に検
査する方法、又はパターニングシステム内にある
間にマスターパターンを検査する装置を使用する
方法、(2)１つ又は少数の製品被検体をパターン付
けし、続けて製品被検体をパターン付けする前に
それらの被検体を入念に検査する方法、又は(3)パ
ターン付けされた代用被検体を使用し、製品被検
体のパターン付けに先立つて、代用被検体を入念
に検査する方法。

上述の第１の方法においては、マスターパター
ンは使用前に検査され、欠陥がないことを認定さ
れるので、検査装置からパターニングシステムに
移し替えられる間にマスターパターンが汚染又は
損傷されるような事態や、パターニングシステム
への装填中にマスターパターンがさらに汚染又は
損傷を受けるような事態が起こりうる。さらに、
パターンニングシステムの動作中にマスターパタ
ーンが汚染すること、又は剥離、静電損傷等の自
然的原因によりパターン材料が劣化するためにマ
スターパターンに欠陥が生じることも考えられ
る。これらの問題点は、一般に、マスターパター
ンが取出されて、再び検査されるまでは検出され
ないままであるので、大量の製品が欠陥を含むマ
スターでパターン付けされてしまい、プロセスの
歩留りは悪くなる。この方法を改良した方法で
は、パターニングシステム内に配置される検査装
置を利用する。

集積回路のフオトリトグラフイーによるパター
ン付けに使用されるウエハステツパの場合、ニコ
ン・プレシジヨン・インク社（Nikon
Precision，Inc.）のNSR−1505G2Aに関するデ
ータシート「ステツプ・アンド・レピート・シス
テム（Step and Repeat System）」に記載され
るように、あるメーカーからレーザースキヤナが
販売されている。この装置はレーザービームを散
乱させるのに十分な高さを有する粒子状の汚染に
のみ応答し、薄いが広い領域にわたるパターン材
料の剥離、傷又は粒子を検出する能力を有してい
ないため、装置の有用性は限られている。近年、
汚染をさらに防止するためにマスターパターンの
表面を被覆する薄膜が使用されているが、汚染及
びESDに関する問題は文献の中に報告されてい
る。ヒルトン（R.T.Hilton）、ザベツクス（T.E.
Zavecs）、レイノレズ（J.A.Reynolds）の論文
「グラス・ウエハ・プロセシング・アンド・イン
スペクシヨン・フオー・クオリフイケーシヨン・
オブ・レチクルズ・イン・ア・フアインライン・
ウエハ・ステツパ・プロダクシヨン・フアシリテ
イー（Glass Wafer Processing and Inspction
for Qualification of Reticles in ａ Fineline
Wafer Stepper Production Facility）」（プロシ
ーデイングス・オブ・エスピーアイイー・オプテ
イカル・マイクロリソグラフイー（Proceedings
of SPIE Optical Microlithography））IV.SPIE
Volume 538，1985年に掲載）を参照。

上述の第２の方法に関して説明すると、この方
法においては、１つ又は少数の製品がパターン付
けされ、さらに追加の製品がパターン付けされる
のに先立つて入念に検査される。この方法では、
パターン付けの前に既にいくつかのプロセス工程
を経ている１つ又はいくつかの製品被検体が犠牲
になるので、コスト高になると考えられる。さら
に、このパターン付け工程は先行する１つ又はい
くつかの工程と互いに作用し合い、問題のパター
ンの検査を非常に困難にする。集積回路ウエハの
フオトリトグラフイーによるパターン付けの場
合、ウエハ上に存在する１つ又は多数の層を検査
することができる装置を利用可能であるが、この
装置は動作が遅く、しかも非常に高価である。ケ
イエルエイ・インストラメンツ（KLA
Instruments）のKLA−2000 モデルウエハ・イ
ンスペクタ（Wafer Inspector）に関する1984年
版のデータシートを参照。マスターパターンは頻
繁に変更されるので、品質検査の回数も多くなら
ざるをえない。さらに、集積回路のパターン付け
においては、マスターパターンは長期にわたりパ
ターニングシステム内にどどまつていて良いが、
前回の品質検査の後に発生した可能性のある汚染
又はパターン材料の損傷を検出するために、マス
ターパターンを頻繁に再検査することが必要であ
る。製品ウエハのパターン付けは、一般に、品質
検査過程が完了するまで停止されるので、品質検
査プロセスは非常に迅速であることが望ましい。

上述の第３の方法は、品質検査のために、製品
被検体にごく類似する代用被検体を使用する。こ
の方法においては、製品被検体のパターン付けに
先立つて、代用被検体、すなわちモニター被検体
がパターン付けされ、検査される。品質検査プロ
セスに当たつては、モニター被検体が製品被検体
にできる限り近い形でパターン付けプロセスに応
答すべきであり、しかも、利用可能な検査装置に
より容易に、迅速に且つ高い品質で検査されるこ
とが可能でなければならないという点で、モニタ
ー被検体の選択は重要である。これらの基準がど
の程度満たされるかによつて、品質検査プロセス
の有効性が決まる。

集積回路の製造に使用されるフオトリトグラフ
イーパターニング装置の品質検査のための一般的
な方法は、前記のヒルトン（R.T.Hilton）他に
よる論文に記載されるようなフオトマスク及びレ
チクルの自動検査のために構成された検査装置を
使用するものであつた。ケイエルエイ・インスト
ラメンツ（KLA Instruments）のKLA−229モ
デルに関するデータシート「オートマチツク・レ
チクル・アンド・フオトマスク・インスペクシヨ
ン・システム（Automatic Reticle and
Photomask Inspection System）」に記載される
ように、この装置は容易に利用可能であるという
利点を有し、高速で検査動作を行ない且つ妥当な
価格である。この種の検査装置はフオトマスク及
びレチクルを検査するように構成されているの
で、フオトリトグラフイーシステムの品質検査の
ために使用されるモニター被検体は検査可能とな
る前にフオトマスク又はレチクルに類似する特性
を有していなければならない、すなわち、検査さ
れるべきパターンを含むクロム等の非常に不透明
で、非常に薄い被覆膜を有する透明なガラス又は
水晶の基板でなければならない。さらに、モニタ
ー被検体は、パターニングシステムによる処理及
びパターン付けが可能でなければならないため、
シリコンウエハと同じ物理的寸法を有し、同じレ
ジスト被覆膜を有すると共に、赤外線照明に対し
同じ不透明度を有していることが要求される。フ
オトリトグラフイーパターニングシステムの多く
は、ウエハの有無、位置及び向きを検出するため
に赤外線センサを使用し且つ自動集束の目的のた
めに赤外線照明を使用するので、赤外線照明に対
する不透明度は重要である。

この従来の方法は、そこで、シリコンウエハと
同じ物理的寸法の透明なガラス又は水晶の基板を
使用する。この基板は薄いクロム層で被覆され、
さらに、パターニングシステムにより使用される
レジストで被覆される。これはクロムガラスウエ
ハと呼ばれる。パターニングシステムは製品ウエ
ハと全く同様にこのモニター被検体を処理する。
すなわち、クロム被覆膜は赤外線に対して十分な
不透明度を示し、モニターは適正な処理のために
同じ物理的大きさであり、レジスト被覆膜は適正
なパターン付けのためにマスターパターンに応答
する。パターン付けされたモニターは続いて現像
され、クロムはエツチングされ、レジストは除去
される。この時点で、モニター被検体はパターニ
ングシステムからの目標パターンをクロム被覆膜
に含んでおり、フオトマスク又はレチクルと同じ
光学的特性を有し、その物理的大きさを検査装置
に適合させるためにホルダーのみを必要とする。
このようなホルダーは、ケイエルエイ・インスト
ラメンツ（KLA Instruments）を含む多くの検
査装置メーカーから既に販売されている。

このパターニング品質検査方法は何年かにわた
り使用されており、他の２つの方法について先に
述べた欠点を全て回避する。しかしながら、この
方法は、別にクロムエツチング工程を必要とし、
この工程のための装置はウエハ製造の分野では利
用可能となつていないため、別個に装置を購入し
なければならないという欠点を有する。さらに、
マスターパターンの正確な表示を得るようにレジ
スタパターンを再現するためにクロムを正確にエ
ツチングするためには、エツチング工程を非常に
慎重に実施しなければならない。また、クロムガ
ラスウエハは高価であり、再利用不可能であるた
め、さらにコスト高を招く。最後に、クロムは、
シリコンウエハを汚染するものとして知られる重
金属であり、慎重に処理されなければならない。
最近では、クロム粒子が接続するシリコンウエハ
を汚染する程度に少量のクロムがステツパのウエ
ハトラツク装置及びチヤツクに付着したままにな
ることが証拠だてられている。アルミニウム、チ
タン等の他の金属被覆膜に関する実験も報告され
ている。それらの被覆膜は汚染の問題を回避でき
ると考えられる。

モニター被検体による方法の別の例は、モニタ
ー被検体として通常のプランクシリコンウエハ
（前処理を施さない）を使用し、これを通常通り
にレジストで被覆する。次に、このウエハはパタ
ーン付けされ、現像され、近年入手可能となつた
ような反射光検査装置により検査される。反射光
検査装置は、ソニー・コーポレーシヨン（Sony
Corporation）のARQUS−20モデルに関するデ
ータシート「オートマチツク・レチクル・クオリ
フイケーシヨン・システム（Automatic Reticle
Qualification System）」及びエヌジエイエス・
コーポレーシヨン（NJS Corporation）の
3WD36モデルに関するデータシート「オートマ
チツク・ウエハ・インスペクシヨン・システム
（Automatic Wafer Inspection System）」に記
載されている。従来技術によるこの方法は、余分
な処理工程がなく、重金属による汚染もなく、モ
ニターウエハを再利用できるという利点を有する
が、今日まで入手可能となつている検査装置は非
常に低速で且つ高価であると共に、最低の許容検
査性能を提供できるだけである。これは、１つに
は、レジスト被覆シリコンの反射光画像形成に通
常見られるように光レベルが低く、コントラスト
も低いためである。最近では、パターンのレジス
ト被覆領域とレジスト被覆のない領域とのコント
ラストを改善するために、レジストに染料を使用
する又は検査装置の照明にスペクトルフイルタを
使用する等のいくつかの方法が採用されている。
それらの方法は多少は良い成果をあげている。

〔解決すべき課題〕

従つて、本発明の主な目的は、特に集積回路の
製造に使用されるようなパターニングシステムで
使用されるマスターパターンの現場品質検査のた
めの新規な方法を提供することである。

本発明の別の目的は、プロセス工程数を最少限
にし、再利用可能なモニター被検体を提供し、領
域を重金属で汚染せず且つ高速、高品質及びコス
ト面で有利な検査を提供する、パターニングシス
テムで使用されるマスターパターンを現場で品質
検査する方法を提供することである。

本発明の別の目的は、レジスト被覆膜及びオプ
シヨンとしての不透明縁部領域及び／又は赤外線
反射被覆膜を有する透明基板又は赤外線吸収透明
基板から構成されるモニター被検体を、高品質、
高速の検査を実行するために、透過光と、光学ス
キヤナ／検出器とを使用する検査装置と共に使用
することにより、パターニングシステムで使用さ
れるマスターパターンを現場で品質検査する方法
を提供することである。

〔発明の概要〕

これらの目的及び以下で明らかになるであろう
その他の目的は、図示される本発明の好ましい実
施例によれば、レジストでパターニングシステム
により使用されるのとほぼ同じ厚さに被覆された
透明ガラス基板から構成されるモニターウエハを
提供することにより達成される。モニターウエハ
は、オプシヨンとして、赤外線吸収材料から製造
されても良く、あるいは、パターニングシステム
における処理及び集束を容易にするために不透明
縁部領域及び／又は赤外線反射被覆膜を有してい
ても良い。次に、自動検査装置を使用して、モニ
ターウエハを透過光により検査し、高品質、高速
の検査を実施する。

本発明の数多くの利点のうちいくつかを挙げる
と、再利用可能な基板を使用すること、プロセス
工程数を最少限に抑えること及び既存の高速自動
透過光検査装置を使用することになり、パターニ
ングシステムにおいて使用されるようなマスター
パターンの効率良い、高品質、高速の現場品質検
査を実施できるという点になる。

本発明のこれらの及びその他の目的と利点は、
添付の図面のいくつかの例示される好ましい実施
例に関する以下の詳細な説明により、当業者には
明らかなものとなろう。

〔実施例〕

以下、添付の図面を参照して本発明を詳細に説
明する。

まず、第１図に関して説明する。第１図には、
本発明によるパターニングシステムにおいて使用
されるマスターパターンの現場品質検査方法の好
ましい実施例が示されている。以下にさらに詳細
に説明するようにほぼ透明であるモニター基板１
２は、最初に被覆装置１４によりほぼ透明なフオ
トレジスト材料１６で被覆される。次に、被覆済
み基板２６はパターニング装置１８の基板支持手
段２８上に載置される。照明装置２０からの照明
光２２はマスターパターン２４を通過し、それに
よりモニター基板上の前記フオトレジスト材料は
前記マスターパターン上のパターンに従つて露光
される。次に、露光済みのフオトレジスト被覆モ
ニター基板２６は支持手段から取外され、現像装
置３２により現像される。このようにして、モニ
ター基板の表面上に透明パターン付きマスクを形
成することにより、モニター被検体３６を作製す
る。

モニター被検体３６は、検査装置３８におい
て、照明装置４４からの光４２をモニター被検体
３６の透明なマスク領域と、マスクなし領域とに
照射し、透過光を画像解析装置４０に送つて欠陥
を検出することにより検査される。画像解析装置
により検出された欠陥は前記マスターパターンの
品質を判定する基準となる。

モニター被検体３６は検査装置３８により透過
光によつて検査されるので、画像解析装置４０が
適正に動作するために十分な輝度が得られるよう
に、モニター被検体３６は（マスクなし領域にお
いて）検査装置により使用される光の波長に対し
て十分に透明でなければならない。さらに、モニ
ター被検体３６のマスク領域も、以下にさらに詳
細に説明するように画像解析装置がマスク領域の
縁部で帯域を発生し且つ検出することができるよ
うに、十分に透明でなければならない。

図示されるように、代表的な製品被検体３０も
同様にパターニング装置によりパターン付けされ
る。図示されるように、この製品被検体３０は、
前述のモニター基板上を被覆したのと同じ種類の
フオトレジスト材料２９で被覆されているほぼ不
透明の基板３１から構成される。

画像解析装置４０は欠陥を検出するために様々
な方法を利用することができる。集積回路の製造
に使用されるようなウエハステツパ型パターニン
グシステムの場合、マスターパターン、あるいは
レチクルは、通常、２つ以上の同一のパターン、
すなわちダイを含む。従つて、モニター被検体３
６はそれぞれのダイからの１つのパターンを含
む。この場合、画像解析装置は同じ被検体の２つ
のほぼ同一のダイを互いに比較し、その相違を位
置規定することができる。この相違はマスターパ
ターン中の欠陥によつて発生する。マスターパタ
ーン、あるいはレチクルに唯一つのダイしか存在
しない場合は、モニター被検体上に現像の結果得
られたパターンは、パターン線の間隔等の一連の
規則に基づいて評価されるか、又は相違が欠陥と
して検出されるパターンのデータベース表示と比
較されることができる。データベース表示は、前
記画像解析装置により検出される表示に類似する
ように作成されなければならない。

パターニング装置１８はどのような種類のもの
であつても良く、照明光として可視光を使用する
必要はない。唯一の必要条件は、パターニング装
置の照明光により露光され、次に、マスターパタ
ーン上のパターンを表わし且つ透過光検査装置に
より前述の方法で検査されることができるパター
ン付きマスク３４をモニター基板の表面上に形成
するために現像されることが可能であるフオトレ
ジスト材料でモニター被検体基板を被覆すること
である。一般に、モニター基板を被覆するフオト
レジスト材料は製品被検体３０上で使用されるフ
オトレジスト材料と同じ種類である。

次に、第２Ａ図〜第２Ｆ図に関して説明する。
これらの図には、集積回路の製造に使用されるウ
エハステツパ又はその他のパターニングシステム
において使用されるレチクルの現場品質検査に利
用することができるフオトレジスト被覆モニター
基板２６のいくつかの形態が示されている。第２
Ａ図に示されるモニター基板は基本的な形状のも
ので、代用されるべきシリコンウエハと同じ直
径、同じ厚さを有し且つ同じ縁部平坦部Ｆを有す
るガラス又は水晶の基板１２から構成される。基
板は、シリコンウエハに使用されるのと通常は同
じ種類であり且つほぼ同じ厚さを有するフオトレ
ジスト１６で被覆される。このフオトレジストは
可視光に対してほぼ透明である。フオトレジスト
はシリコンウエハに使用されるものと異なつてい
ても良い。しかしながら、フオトレジストは、以
下にさらに詳細に説明するように、その縁部の暗
帯域を発生するために十分な厚さと透明度を有し
ていなければならない。第２Ｂ図は、被覆済みモ
ニター基板２６の線２Ｂに沿つた横断面図であ
る。この横断面図は、ほぼ透明な基板１２と、ほ
ぼ透明なフオトレジスト被覆膜１６とを示す。

シリコンウエハを自動的に処理する装置は、各
ウエハの位置と向きを規定するために赤外線検出
器を使用する場合が多い。そのような場合、基板
１２は検出器を適正にブロツクするという条件の
下に製造されなければならない。可能と思われる
方法の１つは、検査装置により使用される可視光
波長に対してはほぼ透明である赤外線吸収材料か
ら基板１２を製造するものである。別の方法は第
２Ｃ図に示されており、この場合、不透明縁部領
域４６を有する基板が使用される。不透明縁部領
域は、蒸着クロム又はその他の金属であつても良
く、あるいは、この領域が赤外線波長及び検査装
置により使用される可視波長を透過しないのであ
れば、他の何らかの方法を採用しても良い。開放
領域４８はパターン付きマスク３４の形成のため
に設けられており、この領域では、検査装置の照
明光は適正に基板を透過することができる。不透
明縁部領域４６を含む基板１２は前述のようにフ
オトレジスト材料１６で被覆される。第２Ｄ図
は、被覆済みモニター基板２６の線２Ｄに沿つた
横断面図であり、基板１２、不透明縁部領域４
６、フオトレジスト材料１６及び開放領域４８が
全て示されている。

集積回路の製造に使用される前述のパターニン
グシステムの中には、赤外線集束装置を使用する
ことにより、マスターパターンの画像がパターン
付けされるべき物体に集束されるものもある。こ
の場合、パターン付けされるべき物体は赤外線光
ビームを透過してはならない。第２Ｅ図は、フオ
トレジスト材料１６が塗布される前に基板１２に
塗布される赤外線反射被覆膜又は赤外線吸収被覆
膜５０を有するフオトレジスト被覆モニター基板
２６を示す。すなわち、基板は自動集束に使用さ
れる赤外線光ビームを透過しない。

一般的原理は、使用されるモニター基板がパタ
ーニングシステム（すなわち、被覆装置及び現像
装置、並びに方法において使用される他の何らか
の装置）により自動処理及び／又は集束のために
使用される波長を吸収しなければならないこと、
及び基板が検査装置により照明のために使用され
る光の波長をほぼ透過しなければならないことで
ある。集積回路の製造に使用される通常のパター
ニングシステムの場合にこの原理に適合する３つ
の方法について説明したが、これらの方法を組合
せたものも同様に適用可能であるものとする。

第３Ａ図〜第３Ｄ図は、基板１２の表面に形成
されたほぼ透明なパターンマスク３４を含むモニ
ター被検体３６の横断面である。検査装置の照明
装置４４からの光線５２，５４，５６及び５８に
示されている。照明は明視野形で、光線は基板の
底面に小さな入射角で入射する。光線５２はほぼ
透明なマスクなしの基板を、透過損失もほとんど
なく通過する。同様に、光線５６は基板のマスク
部分を通過し、基板１２とパターンマスク３４の
一般に高い透過率によつて、この光線についても
透過損失はほとんどない。従つて、光線５２及び
５６は非常に近い強さを有することになるが、フ
オトレジストパターンマスク３４を通過した光線
５６の輝度は、基板のみを通過した光線５２より
約５％低い。フオトレジストパターンマスク３４
は通常は0.5〜1.5ミクロンの厚さを有し、縁部角
度は約80度である。マスク領域の縁部の付近に現
われる光線は、光線５４及び５８について示され
るように、反射と屈折の双方の現象を生じる。光
線５８は縁部境界部で屈折され、光線５４は回析
される。従つて、これら２本の光線は画像解析装
置により回収されず、縁部の輝度を光線５２又は
光線５６に比べてはるかに低下させる。

第３Ｂ図は、上述のような第３Ａ図の横断面の
光の強度分布を示す。Ｙ軸において、100％の輝
度は強度分布の部分６４により示されるように基
板１２を通過した光に等しい。強度分布の部分６
２は、フオトレジストパターンマスク３４を通過
した光の強度が基板のみを通過した強度よりわず
かに弱いことを示す。強度分布の部分６０は、フ
オトレジストパターンマスクの縁部の輝度が基板
のみを通過した輝度の約50％であり、それによ
り、暗帯域を形成していることを示す。帯域の実
際の輝度は、共に検査装置３８を構成する照明装
置４４及び画像解析装置４０の開口数により幾分
か左右される。開口数が非常に小さいと、開口の
狭さのために暗帯域を分解することができない。
画像解析装置４０の動作の適否は縁部からの信号
の良否によつて決まるので、開口数は相応して選
択されなければならず、フオトレジストパターン
マスクの厚さと、縁部角度も適正に選択されなけ
ればならない。開口数が小さすぎる場合及び／又
はフオトレジストが薄すぎるか又は縁部角度が大
きすぎる場合には、パターンの縁部からの帯域が
不十分であるため、画像解析装置の動作が不十分
になり、モニター被検体の欠陥を十分に検出でき
ない。さらに、画像解析装置４０は、暗帯域６０
から信頼しうる信号を発生させるのに十分な小さ
さの画素をもつて、第３Ｂ図に示される光の強度
分布をサンプリングしなければならない。画素サ
イズ６６は良質の信号を発生するのに適切な大き
さである。すなわち、画素は暗帯域６０の半幅の
約二分の一の大きさである。帯域の幅とほぼ等し
いか又はそれより小さい画素サイズは、画像解析
装置による欠陥の検出のために良質の信号を提供
する。

第３Ｃ図は、照明装置４４により暗視野照明光
が使用された場合のモニター被検体３６の横断面
図である。この場合、光線６８，７０及び７２は
基板１２の底面に大きな角度で入射する。光線６
８及び７２は屈折し、画像解析装置４０により回
収されない。その結果、第３Ｄ図にそれぞれ強度
分布の部分７８及び７４により示されるような非
常に弱い強度の領域が現われる。光線７０はフオ
トレジストパターンマスク３４の縁部により散乱
され、画像解析装置４０により回収される。その
結果、第３Ｄ図に示されるような強い強度分布の
部分７６が現われる。画素サイズ６６は前述と同
様に規定されなければならない。

第４Ａ図及び第４Ｃ図は、画像解析装置４０か
ら見たときのモニター被検体３６の一部の平面図
である。第４Ａ図は、ほぼ透明な基板１２と、ほ
ぼ透明なフオトレジストパターンマスク３４と、
パターンマスクの縁部の暗帯域８０とから構成さ
れる通常のパターンである。第４Ｂ図は、線４Ｂ
に沿つた横断面図であり、マスクなし領域８２も
示されている。第４Ｃ図は、縁部欠陥８６を含む
モニター被検体３６の一部の平面図である。図示
されるように、縁部欠陥は、フオトレジストの縁
部がその公称位置からずれることによつて、暗帯
域８１の位置ずれを発生させている。このフオト
レジスト縁部の位置ずれは、線４Ｄに沿つた第４
Ｄ図の横断面図に示されている。８４で示す領域
の幅がマスクなし領域８２より広いことに注意す
る。

第４Ｅ図には、集積回路の製造に使用されるよ
うなマスターパターン２４、あるいはレチクルに
欠陥８８が現われた場合が示される。第４Ｆ図
は、線４Ｆに沿つた横断面図である。開放領域９
０は、モニター被検体のパターンマスクの開放領
域８４とほぼ同じ幅である。第４Ｅ図に戻ると、
マスターパターン２４の透明部分は９４として示
され、不透明部分は９２として示されている。集
積回路の製造に使用されるマスターパターン、あ
るいはレチクルの場合、基板９４は、通常、ガラ
ス又は水晶であり、不透明被覆膜９２は、通常、
非常に薄いクロムの被覆膜である。その結果、照
明されたとき、明るい領域と不透明領域とのコン
トラストの高い画像が得られ、パターンの縁部に
暗帯域は現われない。

第５図は、ここに説明した種類の通常の透過光
検査装置の画素サイズと、異なる種類の被検体を
検査するために使用されたときの通常の欠陥検出
感度との関係をグラフの形で示す。グラフのＸ軸
は画像解析装置の画素サイズであり、これは、現
在の自動フオトマスク及びレチクル検査装置の場
合で、通常、0.25ミクロンから1.0ミクロンであ
る。グラフのＹ軸は、装置が約100％の検出を実
行できるとした場合の、第４Ｃ図及び第４Ｅ図に
８６及び８８としてそれぞれ示されるような最小
縁部欠陥の大きさである。今日の自動フオトマス
ク及びレチクル検査装置は、ほぼ１：１の欠陥サ
イズ対画素サイズ比を達成する。これは、主に、
焦点深度の問題を引起こさずに画像解析装置の開
口数を大きくとることを可能にするクロム被覆ガ
ラスレチクルと薄いクロム膜との高いコントラス
トのために可能になるのである。最小線幅が少な
くとも２画素分あれば、この比は維持される。グ
ラフの線９６は、レチクル及びフオトマスクを検
査するときのこの状況を表わす。

この種の検査装置が前述のモニター被検体３６
のようなフオトレジスト被覆基板を検出するため
に使用される場合には、状況は異なる。先に示し
たように、検査装置はパターンの縁部と関連する
暗帯域を使用しなければならず、画素サイズはこ
れを適正にサンプリングするように十分に小さく
なければならない。画素サイズが大きすぎると、
暗帯域は良質の信号を提供しなくなり、装置は欠
陥の位置を規定できなくなる。この状況は第５図
にグラフの線９８により表わされている。現在の
自動フオトマスク及びレチクル検査装置の場合、
画像解析装置の開口数は、通常、検査されるべき
線幅の最小サイズと、検査されるべき欠陥の最小
サイズとに従つて、0.4から0.95である。狭い線
幅を検査すべきであり且つ小さな欠陥を検出すべ
きときには、大きな開口数を使用する。しかしな
がら、大きな開口数は小さな焦点深度を有するの
で、通常は、ごく薄い膜しか検出できない。前述
のようなフオトレジスト被覆モニター基板を検査
する場合、パターン縁部に暗帯域を形成するのに
必要な屈折及び回析を発生させるために、フオト
レジストは0.5ミクロンより薄くてはならない。
同様に、膜厚は、通常、良好なパターン解像度を
提供するために1.5ミクロンを越えない。この場
合、検査装置の開口数が約0.55NAであれば、前
記フオトレジストを適正な焦点に保持するために
必要な焦点深度が得られると共に、約0.35ミクロ
ンの幅となるパターン縁部から良質の信号を提供
するために十分な分解能が得られる。すなわち、
約0.25ミクロンの画素サイズで、パターン縁部と
関連する暗帯域を適正にサンプリングする。

以上、集積回路の製造に使用されるフオトリト
グラフイツクパターニングシステムにおいて使用
されるレチクルの現場品質検査を実施するために
特に構成された好ましい実施例に関して本発明を
説明したが、システム又はその様々な構成部分は
他の用途にも適用することができるであろう。

ここで、本発明の実施の態様を挙げれば次の通
りである。

(ア) 検査の目的で使用される所定の波長を透過
し、モニター被検体の自動処理及び／又は集束
のために使用される他の所定の波長を反射する
被覆膜を基板に設ける過程をさらに含む請求項
２記載のレチクル、マスターパターン等を品質
検査する方法。

(イ) 検査の目的で使用される所定の波長を透過
し、モニター被検体の自動処理及び／又は集束
のために使用される他の所定の波長を吸収する
被覆膜を基板に設ける過程をさらに含む請求項
２記載のレチクル、マスターパターン等を品質
検査する方法。

(ウ) 基板は検査の目的で使用される所定の波長を
透過し且つモニター被検体の自動処理及び／又
は集束のために使用される他の所定の波長を吸
収する請求項２記載のレチクル、マスターパタ
ーン等を品質検査する方法。

(エ) 検査の目的で使用される所定の波長を透過
し、モニター被検体の自動処理及び／又は集束
のために使用される他の所定の波長を反射する
被覆膜を基板に設ける過程をさらに含む請求項
１記載のレチクル、マスターパターン等を品質
検査する方法。

(オ) 基板は検査の目的で使用される所定の波長を
透過し且つモニター被検体の自動処理及び／又
は集束のために使用される他の所定の波長を吸
収する上記(エ)記載のレチクル、マスターパター
ン等を品質検査する方法。

(カ) 基板は検査の目的で使用される所定の波長を
透過し且つモニター被検体の自動処理及び／又
は集束のために使用される他の所定の波長を吸
収する請求項１記載のレチクル、マスターパタ
ーン等を品質検査する方法。

(キ) 検査の目的で使用される所定の波長を透過
し、モニター被検体の自動処理及び／又は集束
のために使用される他の所定の波長を反射する
被覆膜を基板に設ける過程をさらに含む上記(カ)
記載のレチクル、マスターパターン等を品質検
査する方法。

(ク) 基板がフオトレジスト材料で被覆される前に
基板の周囲部の少なくとも主要部に沿つて不透
明縁部領域を設ける過程をさらに含み、前記縁
部領域はモニター被検体の自動処理を容易にす
るために使用される上記(キ)記載のレチクル、マ
スターパターン等を品質検査する方法。

〓ケ 透明基板は、ガラス、水晶、サフアイア及び
ホウケイ酸塩を含む材料群の中から選択された
材料から製造される請求項１記載のレチクル、
マスターパターン等を品質検査する方法。

〓コ フオトレジスト材料はモニター被検体を検査
するために使用される所定の波長の光に対して
透明であり且つ他の所定の波長に対しては不透
明である請求項３記載のレチクル、マスターパ
ターン等を品質検査する方法。

〓サ フオトレジスト材料はモニター被検体を検査
するために使用される所定の波長の光に対して
透明であり且つ他の所定の波長に対しては不透
明である請求項１記載のレチクル、マスターパ
ターン等を品質検査する方法。

〓シ モニター被検体により発生される帯域は基準
の対応する暗帯域と比較される請求項４記載の
レチクル、マスターパターン等を品質検査する
方法。

〓ス 前記帯域はモニター被検体の暗視野照明を使
用して発生される請求項４記載のレチクル、マ
スターパターン等を品質検査する方法。

〓セ 前記帯域はモニター被検体の明視野照明を使
用して発生される請求項４記載のレチクル、マ
スターパターン等を品質検査する方法。

〓ソ 検査は、１つの帯域の幅とほぼ等しいか又は
それより小さい画素サイズを有するサンプリン
グシステムを使用して実施される請求項４記載
のレチクル、マスターパターン等を品質検査す
る方法。

〓タ 前記開口数は、高コントラスト帯域を有する
画像を提供するほどには十分に大きく、光学系
がパターン付きマスクの厚さを受入れるために
は十分な被写界深度を有するほど十分に小さい
請求の範囲第５項記載のレチクル、マスターパ
ターン等を品質検査する方法。

(チ) 検査は、１つの帯域の幅とほぼ等しいか又は
それより小さい画素サイズを有するサンプリン
グシステムを使用して実施される上記〓タ記載の
レチクル、マスターパターン等を品質検査する
方法。

〓ツ モニター被検体の自動処理を容易にするため
に、前記基板の周囲部の少なくとも一部分に沿
つて不透明基板縁部領域を形成する手段をさら
に具備する請求項６記載のモニター被検体。

〓テ 検査の目的で使用される所定の波長を透過
し、モニター被検体の自動処理及び／又は集束
のために使用される他の所定の波長を反射する
被覆膜を前記基板上にさらに具備する上記〓ツ記
載のモニター被検体。

(ト) 検査の目的で使用される所定の波長を透過
し、モニター被検体の自動処理及び／又は集束
のために使用される他の所定の波長を反射する
被覆膜を前記基板上にさらに具備する上記〓ツ記
載のモニター被検体。

〓ナ 基板は検査の目的で使用される所定の波長を
透過し且つモニター被検体の自動処理及び／又
は集束のために使用される他の所定の波長を吸
収する上記〓ツ記載のモニター被検体。

(ニ) 基板は検査の目的で使用される所定の波長を
透過し且つモニター被検体の自動処理及び／又
は集束のために使用される他の所定の波長を吸
収する請求項７記載のモニター被検体。

(ヌ) 検査の目的で使用される所定の波長を透過し
且つモニター被検体の自動処理及び／又は集束
のために使用される他の所定の波長を反射する
被覆膜をさらに具備する請求項８記載のモニタ
ー被検体。

〓ネ 基板の周囲部の少なくとも一部分に沿つて、
モニター被検体の自動処理を容易にするために
使用される不透明縁部領域を形成する手段をさ
らに具備する上記(ヌ)記載のモニター被検体。

〓ノ 透明基板はガラス、水晶、サフアイア及びホ
ウケイ酸塩を含む材料群から選択された材料か
ら製造される請求項６記載のモニター被検体。

(ハ) 基板はモニター被検体を検査するために使用
される波長の光に対して透明である請求項６記
載のモニター被検体。

〓ヒ フオトレジスト材料はモニター被検体を検査
するために使用される波長の光に対して透明で
ある上記(ハ)記載のモニター被検体。

〓フ フオトレジスト材料はモニター被検体を検査
するために使用される波長の光に対して透明で
ある請求項６記載のモニター被検体。

(ヘ) 被検体に光を通す過程は、所定の収束角度を
有する光のビームにより被検体を照明し、被検
体を通過した光を回収し、光を検出器に集束し
て、被検体の光透過率のレベルを画素ごとに検
出することにより達成される請求項９記載の被
検体を検査する方法。

(ホ) 帯域を基準と比較する過程は、帯域内に含ま
れる各画素を識別する過程と、透過した光のレ
ベルを基準と比較する過程とを含む請求項９記
載の被検体を検査する方法。

〓マ 被検体に光を通す過程は、高コントラストの
帯域を有する画像を提供するほどには十分に大
きいが、光学系が透明材料の厚さを受入れるた
めには十分な被写界深度を有するほど十分に小
さい開口数を有する画像形成装置を使用して達
成される請求項９記載の被検体を検査する方
法。

〓ミ 各画素の検出光レベルは、１つの帯域の幅と
ほぼ等しい又はそれより小さい画素サイズを有
するサンプリングシステムを使用して得られる
上記〓マ記載の被検体を検査する方法。

〓ム 被検体に光を通す過程は、所定の収束角度を
有する光のビームにより被検体を照明し；被検
体を通過した光を回収し、光を検出器に集束し
て、被検体の光透過率のレベルを画素ごとに検
出することにより達成される請求項１０記載の
被検体を検査する方法。

〓メ 帯域を基準と比較する過程は、帯域内に含ま
れる各画素を識別する過程と、透過した光のレ
ベルを基準と比較する過程とを含む請求項１０
記載の被検体を検査する方法。

〓モ 被検体に光を通す過程は、高コントラストの
帯域を有する画像を提供するほどには十分に大
きいが、光学系が透明材料の厚さを受入れるた
めには十分な被写界深度を有するほど小さい開
口数を有する画像形成装置を使用して達成され
る請求項１０記載の被検体を検査する方法。

〓ヤ 各画素の検出光レベルは、１つの帯域の幅と
ほぼ等しいか又はそれより小さい画素サイズを
有するサンプリングシステムを使用して得られ
る上記〓記載の被検体を検査する方法。

〓ユ 被検体に光を通す過程は、所定の収束角度を
有する光のビームにより被検体を照明し；被検
体を通過した光を回収し、光を検出器に集束し
て、被検体の光透過率のレベルを画素ごとに検
出することにより達成される請求項１１記載の
被検体を検査する方法。

〓ヨ 帯域を基準と比較する過程は、帯域内に含ま
れる各画素を識別する過程と、透過した光のレ
ベルを基準と比較する過程とを含む請求項１１
記載の被検体を検査する方法。

〓ワ 被検体に光を通す過程は、高コントラストの
帯域を有する画像を提供するほどには大きい
が、光学系が透明材料の厚さを受入れるために
は十分な被写界深度を有するほど小さい開口数
を有する画像形成装置を使用して達成される請
求項１１記載の被検体を検査する方法。

〓ヲ 各画素の検出光レベルは、１つの帯域の幅と
ほぼ等しいか又はそれより小さい画素サイズを
有するサンプリングシステムを使用して得られ
る上記〓ワ記載の被検体を検査する方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるパターニングシステム
において使用されるマスターパターンの現場品質
検査方法を示す機能ブロツク線図、第２Ａ図から
第２Ｆ図は、モニターウエハの形状及びフオトリ
トグラフイツクパターニングシステムを品質検査
する際に使用されるときにモニターウエハに塗布
される様々に異なる種類の被覆膜を示す線図、第
３Ａ図から第３Ｄ図は、パターン付け後のモニタ
ーウエハの横断面と、２種類の光学スキヤナ検査
装置を使用して得られる光の強度分布とを示す線
図、第４Ａ図から第４Ｄは、暗帯域及び代表的な
欠陥の外観を示す、モニターウエハ上のパターン
の平面図と対応する横断面図を表わす線図、第４
Ｅ図及び第４Ｆ図は、クロムウエハ又は染色レジ
スト画像から得られるような典型的な高コントラ
スト画像の平面図と対応する横断面図、及び第５
図は、ガラス上のクロム又は染色レジスト等の高
コントラスト画像を検査するときの通常の検査装
置の行動を、ガラス上の透明レジストの検査と比
較して示すグラフである。 １２……モニター基板、１４……被覆装置、１
６……フオトレジスト材料、１８……パターニン
グ装置、２０……照明装置、２２……照明光、２
４……マスターパターン、２６……フオトレジス
ト被覆モニター基板、２８……支持手段、２９…
…フオトレジスト材料、３０……製品被検体、３
１……基板、３２……現像装置、３４……パター
ンマスク、３６……モニター被検体、３８……検
査装置、４０……画像解析装置、４２……照明
光、４４……照明装置、４６……不透明縁部領
域、６０，８０，８１……暗帯域、８６……縁部
欠陥。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 照明源と、レチクル又はマスターパターン
   と、基板支持手段とを含み、基板上にフオトリト
   グラフイーにより画像を形成するシステムで使用
   される際にレチクル、マスターパターン等を現場
   で品質検査する方法において、 透明フオトレジスト材料で透明基板を被覆する
   過程と； 被覆済み基板を基板支持手段上に載置する過程
   と； レチクル又はマスターパターンと組合せて照明
   源を使用して、基板上にレチクル又はマスターパ
   ターンの画像を形成し、それにより、その表面を
   被覆するフオトレジストを露光する過程と； 基板を基板支持手段から取外す過程と； レチクル又はマスターパターン上のパターンに
   対応し、基板と組合されてモニター被検体を形成
   する透明パターン付きマスクを基板の表面上に形
   成するために、露光されたフオトレジストを現像
   する過程と； 欠陥を検出するために、基板の透明マスク領域
   と透明マスクなし領域の双方に光を通すことによ
   りモニター被検体を検査する過程と； 検出された欠陥をレチクル又はマスターパター
   ンの品質を表わす基準として使用する過程と； から成るレチクル、マスターパターン等を品質検
   査する方法。 ２ 基板がフオトレジスト材料で被覆される前
   に、基板の周囲部の少なくとも主要部に沿つて不
   透明縁部領域を設ける過程をさらに含み、前記縁
   部領域はモニター被検体の自動処理を容易にする
   ために使用される請求項１記載のレチクル、マス
   ターパターン等を品質検査する方法。 ３ 基板はモニター被検体を検査するために使用
   される所定の波長の光に対して透明であり且つ他
   の所定の波長の光に対しては不透明である請求項
   １記載のレチクル、マスターパターン等を品質検
   査する方法。 ４ モニター被検体の検査中、光は、基板のマス
   ク領域の縁部を表示する帯域を有する画像を発生
   するように基板のマスク領域及びマスクなし領域
   を通過する請求項１記載のレチクル、マスターパ
   ターン等を品質検査する方法。 ５ モニター被検体の検査中、モニター被検体に
   光を通すために、所定の開口数を有する光学系が
   使用される請求項１記載のレチクル、マスターパ
   ターン等を品質検査する方法。 ６ 製品被検体上にフオトリトグラフイーにより
   画像を形成するシステムで使用される際に特定の
   レチクル、マスターパターン等を現場で品質検査
   するときに使用するためのモニター被検体におい
   て、 所定の可視波長の光に対して透明であり且つ前
   記モニター被検体を使用して品質検査されるべき
   前記特定の製品被検体の寸法にほぼ相応する物理
   的寸法を有する基板と； 前記基板の少なくとも片面を被覆する透明フオ
   トレジスト材料から成り、フオトリトグラフイー
   方法によりレチクル又はマスターパターンに通さ
   れた照明光で露光されたときに前記基板の表面上
   に透明パターン付きマスクを形成するために使用
   され、それにより、光は基板の透明マスク領域と
   透明マスクなし領域とに通されて画像を発生し、
   前記画像が前記レチクル又はマスターパターンの
   欠点を検出するために基準と比較されることがで
   きるような被覆膜と； を具備するモニター被検体。 ７ 検査の目的で使用される所定の波長を透過
   し、モニター被検体の自動処理及び／又は集束の
   ために使用される他の所定の波長を反射する被覆
   膜をさらに具備する請求項６記載のモニター被検
   体。 ８ 基板は検査の目的で使用される所定の波長を
   透過し且つモニター被検体の自動処理及び／又は
   集束のために使用される他の所定の波長を吸収す
   る請求項６記載のモニター被検体。 ９ 上面に透明材料から成る複数の領域が形成さ
   れている透明基板から構成される被検体を、それ
   らの領域の境界が正確に規定されていることを判
   定する目的のために検査する方法において、 領域の境界が帯域として現われる被検体の画像
   を形成するために被検体に光を通す過程と； 所定の基準を越える差異を位置規定するために
   帯域を基準と比較する過程と； から成る被検体の検査方法。 １０ 透明材料から成る複数の領域が上面に形成
   されている透明基板から構成される被検体を、そ
   れらの領域の境界が正確に規定されていることを
   判定する目的のために検査する方法において、 領域の境界が帯域として現われる被検体の画像
   を形成するために被検体に光を通す過程と； 帯域の規定の精度を判定するために帯域を基準
   と比較する過程と； から成る被検体の検査方法。 １１ 透明材料から成る複数の領域が上面に形成
   されている透明基板から構成される被検体を、そ
   れらの領域の境界が正確に規定されていることを
   判定する目的のために検査する方法において、 領域の境界が帯域として現われる被検体の画像
   を形成するために被検体に光を通す過程と； 帯域の特定の特性が所定の基準に一致するか否
   かを判定するために画像を検査する過程と； から成る被検体の検査方法。