JPS5850414B2

JPS5850414B2 - パタ−ンの検査方法

Info

Publication number: JPS5850414B2
Application number: JP50129205A
Authority: JP
Inventors: 宏幸伊部; 清中川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-10-29
Filing date: 1975-10-29
Publication date: 1983-11-10
Also published as: JPS5254483A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はフォトマスクパターン等のパターン形状不良を
自動的に検査する技術に関する。

フオチエッチング技術は半導体製造技術の１つとして重
要であり、これにはフォトマスクが必要不可欠である。

フォトマスクには、ガラス基板上エマルジョンもしくは
クロム等の材料で同一のパターンが縦横に繰り返し形成
されている。

このようなフォトマスク上のパターンに、切断、接触、
黒点あるいはピンホール等の形状不良がある場合、その
欠陥はそのまま半導体ベレット上での欠陥となり、半導
体デバイスの製造歩留りを大きく左右する。

このため、上記のような形状不良を検査により見い出し
、欠陥の少ないフォトマスクを選別することが必要とさ
れる。

フォトマスクの検査方法としては、従来、顕微鏡を用い
て作業者が欠陥の有無を判断する方法が一般的に用いら
れている。

しかし、その方法では人がやることであるから処理能力
が低く、かつ検査もれ（検査ミス）が多く、更に作業者
によって欠陥の判定基準が異なるという問題がある。

このため、最近に至り、上記検査を自動化することが考
えられている。

一方、上記フォトマスクのパターンは、半導体装置の高
集積化に鰺なって微細化し、多くのもの（特にＬＳＩ用
のフォトマスクパターン）がパターンジェネレータによ
り作成されている。

パターンジェネレータは、コンピュータを利用してレテ
ィクルパターン（フォトマスクパターンの原版となるパ
ターン）を直接（拡大パターンを縮小する方法を用いず
に）作る機械であり、これによるパターンはＸ方向の直
線成分、Ｙ方向の直線成分および４５°等の所定の傾斜
をもつ斜線成分の３成分から構成される。

本発明はこのようなフォトマスクパターンの特徴を考慮
し、上記パターンにおける形状不良（欠陥）を自動的に
検査する方法を提供し、それにより上記従来の検査方法
における問題点を解決しようとするものである。

本発明者等は、上記フォトマスクパターンにおける欠陥
を多数のマスクについて調べたところ、それらに存在す
る欠陥はほとんどの場合マスク上のパターンの最小寸法
より小さく、しかも、それら欠陥はすべて次のように分
類できることを見い出した。

すなわち、それら欠陥は、■その輪郭がそれ自身で閉じ
ている孤立欠陥（たとえば、第１図ａ、ｂに示す白点１
、黒点２がこれに相当する）と、■その一部が正常なパ
ターンと接触している接触欠陥（たとえば、第１図ｃｙ
ｄに示す凸欠陥３、凹欠陥４がこれに相当する）とに分
類できる。

ただ、ここで注意すべきことは、上記パターンジェネレ
ータによるフォトマスクパターンには、正常なパターン
にもかかわらず正常なパターンの最小寸法よりも小さい
もの（擬似欠陥）が存在するため、フォトマスクパター
ンの検査においてその擬似欠陥を欠陥として判定しない
ようにすることが大切である。

擬似欠陥としては、ユニットセル間のスペース（偶然的
に構成されるスペースであるため、その寸法が正常パタ
ーンの最小値よりも小さいものがある）と、数字、文字
、配線の一部（数字、文字等は４５°斜線を使って構成
されるため、Ｘ−Ｙ方向に寸法を計測した場合、その寸
法が正常パターンの最小値よりも小さい）とがある。

そこで、上記目的を達成する本発明の構成は、Ｘ方向成
分とＹ方向成分と所定の傾斜をもつ斜め成分とからなる
フォトマスクパターン等のパターンを量子化パターンと
して、その量子化パターンを通して上記パターンに欠陥
が有るか無いかを検査する方法において、上記検査すべ
きフォトマスクパターン等のパターンの最小寸法より小
さい微小な部分を検出する第１の画像切出し手段と、上
記微小な部分に境界が有るか無いかを検出する第２の画
像切出し手段と、上記所定の傾斜をもつ斜め成分を検出
する第３の画像切出し手段とを備え、上記第１の画像切
出し手段によりＸ方向およびＹ方向同時に上記微小な部
分を検出する場合に欠陥有りと判定し、また、その第１
の画像切出し手段によりＸ方向もしくはＹ方向のいずれ
か一方のみに上記微小な部分を検出する場合には、上記
第２の画像切出し手段により上記境界を検出し、しかも
上記第３の画像切出し手段により斜め成分を検出しない
ときに限り欠陥有りと判定する点に特徴がある。

以下、図に示す本発明の実施態様について説明する。

第２図は本発明において利用する、フォトダイオードア
レーによるパターンの電気的メモリー変換の原理を示す
工程図である。

第２図に示すように、検査すべきマスターレティクル５
上のパターン６を、まず拡大レンズ１により拡大し、そ
の拡大像をフォトダイオードアレー８に投影し、このフ
ォトダイオードアレー８により光信号を電気信号に変換
し、その電気信号を図示しない増幅器により増幅してビ
デオ信号９とする。

そして、このビデオ信号９を適当なしきい値で量子化（
２値化”白″と”黒”′を°゛Ｏ″と”１″とする）し
、それによる量子化信号１０を連続的に走査して量子化
パターン１１として電気的にメモリーする。

このようにして得られる量子化パターン１１の１ビツト
の大きさは、たとえば拡大レンズ７の倍率を２５Ｘ、フ
ォトダイオードアレー８の大きさを２５μ口とした場合
、ｌμ口となる。

本発明では、上記のような量子化パターン１１上を、次
に述べるような電気的な画像切出し手段（回路）を走査
することにより、上記マスターレティクル５上のパター
ン６の欠陥の有無を判定する。

第３図は検査すべきパターン６の最小寸法より小さい微
小な部分を検出するための第１の画像切出し回路を示す
図である。

この第１の画像切出し回路１２は■字形であり、それを
構成する各ビットａｙｌｙａｙ２ｙ
ａｙ３ｙＣｌｔＣ２′Ｃ２０ｖａ
ｙｌｔａＩｙ２．ａ′、ｊ３は上記量子化パターン
１１の１ビツトと同じ大きさである。

この場合、第１の画像切出し回路１２の長さＬは、上記
検査すべきパターン６の最小パターンの寸法より小さく
選ぶ。

そして、ＬＸＬの範囲に上記第１の切出し回路１２を隙
間なく配置する。

なお、１３は上記第１の画像切出し回路１２を９００回
転したものと同等の画像切出し回路（この回路１３はａ
ｘｌ、ａｘ２．ａｘ３．ｃ′１゜Ｃ’２〜ｃ’２０ｙ
ａ’ＸＩｔ ”）（２１”Ｘ３の各ビットから成っ
ている）である。

ここで、前記した白点１、黒点２等の孤立欠陥を判定す
る場合、上記Ｘ、Ｙ方向の第１の画像切出し回路１２．
１３を用いて、Ｘ、Ｙ方向同時に上記りより小さい微小
部（たとえば黒点２′）が検出された場合、それを欠陥
とする。

すなわち、ａｙｌ′ａｙ３＝ａ′ｙ１′ａ′ｙ３であっ
てＣＩ″−Ｃ２ｏ矢ａｙ１しかもａｘ１〜ａｘ３−ａｌ
ｘ１〜ａ′Ｘ３であってＣ′１〜Ｃ’２０〜ａｘのとき
、欠陥として判定するわけである。

この場合、＝、与の記号は、符号が同じである、符号が
異なっていることをそれぞれ示す。

一方、上記Ｘ、Ｙ方向の第１の画像切出し回路１２゜１
３のうち、いずれか一方のみが上記微小な部分を検出し
た場合には、その微小な部分は一応前記した凸欠陥３、
凹欠陥４等の接触欠陥であろうという予想が立つ。

しかし、その予想の中には前記したユニットセル間のス
ペース、数字、文字、配線の一部等の擬似欠陥も含まれ
ているため、その擬似欠陥を上記予想される欠陥の中か
ら取り除くことが必要である。

第４図は上記擬似欠陥のうちユニットセル間のスペース
を取り除くための（言わば、上記微小な部分に境界が有
るか無いかを検出するための）第２の画像切出し回路を
示す図である。

この第２の切出し回路１４は、上記■字形の第１の画像
切出し回路をまたぐ横取であり、ビットｄ１．ｄ２・・
・・・・ｄ、ｄ・・・・・・ｄ、ｄ
ｄ’、ｄ’ ・・・・・・ｄ′ｎｎ＋］
１９２０１１２ｊ
ｒ１ｙｄ′、・・・・・・ｄ’１９１ｄ
’２０からなる。

この場合、ｎ＋１（ｄｎ ” ｄｎ＋＋〕＋（”ｎ＝”ｎ＋ｉ）
であるとき、接触欠陥（たとえば凸欠陥３′）として判
定できる。

従って、接触欠陥の場合には、Ｘ方向（Ｙ方向）で微小
部が検出されたときに、Ｙ方向（Ｘ方向）に境界がある
かどうかを検出し、境界があるときにのみ欠陥として判
定する。

また、第５図は上記擬似欠陥のうち数字、文字、配線の
一部を取り除くための（言わば、４５°斜線成分を検出
するための）第３の画像切出し回路を示す図である。

この第３の画像切出し回路１５は、４５°斜線方向に配
置したビットａ１〜ａ７．ａ’ｌ〜ａ７．ｂｌ〜ｂ７．
ｂ１〜ｂ７．Ｃ１〜ｃ７．Ｃ１〜ｃ７゜ｄ１〜ｄ７．ｄ
′１〜ｄ′７から成り、（ａｌ＝ａ２＝＝−・
・ａ７）４（ａ’１−ａ’２＝・・””＝ａ’
７）または、〔ｂ１ｂ２−・・・・・・＝ｂ７〕矢〔
ｂ′１−ｂ′２−・・・・・・＝ｂ′７〕または、〔ｃ
ｌ−ｃ２＝・・・・・・＝ｃ７〕矢〔ｃ′１−ｃ′２・
・・・・・＝ｃ′７〕または、〔ｄにｄ２−・・・・・
・＝ｄ７〕へ〔ｄ′１−ｄ′２−・・・・・・＝ｄ′７
〕のとき、４５°斜線として判定できる。

従って、上記第１および第２の画像切出し回路により接
触欠陥が検出されたときでも、一定範囲（時間）に４５
°斜線部が検出された場合には欠陥としない。

上述のように、本発明のフォトマスクパターン等の検査
方法によれば、パターンの欠陥の有無を自動化できるた
め、欠陥の判定基準を一様にし、しかもその検査時間を
大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ＝ｄはこの種のパターンにおける欠陥例を示す
図、第２図は本発明におけるパターンの電気的メモリー
変換の原理を示す工程図、第３図〜第５図はそれぞれ第
１、第２および第３の画像切出し回路例を示す図である
。１・・・・・・白点、２，２′・・・・・・黒点、３，
３′・・・・・・凸欠陥、４・・・・・・凹欠陥、５・
・・・・・マスターレティクル、６・・・・・・パター
ン、１・・・・・・拡大レンズ、８・・・・・・フォト
ダイオードアレー９・・・・・・ビデオ信号、１０・
・・・・・量子化信号、１１・・・・・・量子化パター
ン、１２゜１３・・・・・・第１の画像切出し回路、１
４・・・・・・第２の画像切出し回路、１５・・・・・
・第３の画像切出し回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１Ｘ方向成分とＹ方向成分と所定の傾斜をもつ斜め成
分とからなるフォトマスクパターン等のパターンを量子
化パターンとして、その量子化パターンを通して上記パ
ターンに欠陥が有るか無いかを検査する方法において、
上記検査すべきフォトマスクパターン等のパターンの最
小寸法より小さい微小な部分を検出する第１の画像切出
し手段と、上記微小な部分に境界が有るか無いかを検出
する第２の画像切出し手段と、上記所定の傾斜をもつ斜
め成分を検出する第３の画像切出し手段とを備え、上記
第１の画像切出し手段によりＸ方向およびＹ方向同時に
上記微小な部分を検出する場合に欠陥有りと判定し、ま
た、その第１の画像切出し手段によりＸ方向もしくはＹ
方向のいずれか一方のみに上記微小な部分を検出する場
合には、上記第２の画像切出し手段により境界を検出し
、しかも上記第３の画像切出し手段により斜め成分を検
出しないときに限り欠陥有りと判定することを特徴とす
るパターンの検査方法。