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マスク検査とは

THEME 05 検査・計測・歩留まり · 検査・計測Mask Inspection
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マスク検査とは、露光に使うフォトマスクやレチクルに欠陥の有無を調べる工程です。 マスクの欠陥は使うたびに同じ位置へ写るため、使い始める前に確かめます。

ウェーハ上に欠陥が1つあれば、そのチップが1個不良になります。マスクに欠陥が1つあれば、そのマスクで露光したすべてのウェーハの、すべてのチップの同じ位置へ写り、1枚の欠陥が製造ライン全体へ広がります。

1枚の欠陥が全数へ写り、誤差はウェーハ上で拡大される

Section titled “1枚の欠陥が全数へ写り、誤差はウェーハ上で拡大される”

ウェーハ検査が作ったものの状態を調べるのに対し、マスク検査はこれから何度も使う道具の状態を調べます。しかもマスク側の誤差はウェーハ上で拡大されます。MEEF（Mask Error Enhancement Factor）は、マスク上の誤差がウェーハ上で何倍になるかを示す比率です1。

検査は2つの段階で行われます。パターンを描く前の素材の状態で行うブランクス検査と、パターンを描いたあとに行うパターン検査です。レーザーテックはEUVマスクブランクスの検査およびレビューシステムとしてABICSシリーズを、EUVパターン付きマスクの検査システムとしてACTISシリーズを2そろえています。2018年11月27日に発表したMAGICSシリーズ M9650/M96513は設計ルール5nm以降の最先端マスク用ブランクスを対象とし、同社はサブストレートに加えてブランクス各層の欠陥検出感度を上げたとしています。M9651は、ライン&スペースで作ったモニターパターンの検査にも対応します。

マスクの欠陥は、使うたび同じ位置へ写ります
マスク（1枚）欠陥が1つあります露光のたびに転写すべてのウェーハのすべてのチップの同じ位置へ写りますだから使い始める前に素材とパターンを検査します
ウェーハ上の欠陥はそのチップだけの問題です。マスクの欠陥は、そのマスクで露光したすべてのウェーハの、すべてのチップの同じ位置へ写ります。使い始める前に素材とパターンの両方を検査する理由がここにあります。

EUVマスクは反射で使うため、多層膜の内部の乱れも欠陥になる

Section titled “EUVマスクは反射で使うため、多層膜の内部の乱れも欠陥になる”

使う光の波長とマスクの構造が異なるため、装置も別のラインになります。レーザーテックは、EUV向けのACTISシリーズおよびABICSシリーズと、DUV向けのMATRICSおよびMAGICSシリーズを別のラインとしてそろえています。

光を通すか、反射させるかで、装置のラインが別になります
DUV ─ 光を通して使います光が通り抜けますDUV向けの装置ラインMATRICS / MAGICSEUV ─ 反射で使います光を当てます反射します表面の形多層膜の内部の乱れどちらも欠陥として働きますEUV向けの装置ラインACTIS / ABICS
DUVマスクは光を通して使い、EUVマスクは多層膜で反射させて使います。使う光の波長とマスクの構造が異なるため、検査装置もEUV向けとDUV向けで別のラインになります。

EUVマスクは多層膜で光を反射させて使う構造のため、表面の形だけでなく、多層膜の内部にある乱れも欠陥として働きます。表面の形の観察をすり抜ける欠陥まで検出する点が、透過で使うDUVマスクとの違いです。

多層膜（ML）は、EUV光が通常の物質で反射しにくいために異なる物質を交互に積んで反射材とした膜で、モリブデンとシリコンの40対以上が一般に使われます。EUVマスクの膜構成は4、Mo約3nm・Si約4nm・周期約7nm・40層超の多層膜、Si約11nmのCapping、Ru約1〜3nmのBuffer、TaやTaBNなど50〜70nmの遮光膜です。Mo/Si多層膜の反射率は理論値でも70%強にとどまり、光源から照明系とマスクと投影光学系の反射面を経てウェハへ届くEUV光は1%に届かず、ほぼ全てが熱負荷になります。基板にはTiドープ石英ガラスなど低熱膨張材料（LTEM）を使います。

EUVマスクの位相欠陥は多層膜の平坦性が崩れた段差で生じ、1.5から2nmの段差が干渉によって暗部を作ります。この段差はおもに超低膨張ガラス基板の表面が持つ起伏から来ており、幅25nm・高さ3nmの段差がハーフピッチ22nmのパターンで10%の寸法誤差を招きます。JEITAの平成21年度の報告では、DUV光や電子線を使うパターン欠陥検査はハーフピッチ22nmまで目処が立った段階で、より細かい世代へはアクティニック検査が要るとされています。

マスクは使うほど汚れ、ヘイズは露光の光で育つ

Section titled “マスクは使うほど汚れ、ヘイズは露光の光で育つ”

出荷検査で無欠陥だったマスクも、使うあいだに欠陥を得ます。成長性異物（ヘイズ）は5、ArFレーザーの高い照射光エネルギーがマスク表面のまわりにあるガス状の物質へ化学反応を起こし、マスク上で固体の異物へ育つものです。つまりマスク上のパーティクルは、露光ショット数とともに増えていきます。

そこで比較の相手をマスク自身の過去へ取る方式が入ります。MATRICS X8ULTRA6のMtM機能（マスクtoマスク比較検査）は、使い始めの時点でマスクパターンの全画像を残し、ウェハ露光後のパターンと比べてマスク上の異物を見つけます。同機はテクノロジーノード7nm／5nm／3nmのペリクル非装着EUVマスクとフォトマスクを対象とし、ピクセルサイズは45nm、光源は213nmのハイパワーQCWレーザー（400mW超）です。レーザーテックは、そこへ2種類の偏光照明を足して異物検出性能を上げたとしています。

EUVマスクでは付着そのものが重い問題になります。EUVマスクは従来の考え方のペリクルを欠くためマスク表面への欠陥の付着が問題になり、真空中では照射領域へハイドロカーボンなどの不純物が堆積して反射率が下がります。JEITAの同じ報告は、開発課題の1位が光源から無欠陥マスクへ移ったとしています。BASICシリーズ7はEUVマスク裏面の異物の検出と高さの測定とクリーニングを1台に収め、対象は6インチのEUVマスク、装置本体サイズは1,550（W）×2,955（D）×2,400（H）mmです。MZ1008はフォトマスク中央146×146mm2以外のすべての領域を検査領域とし、エッジ部のサイド面とベベルを対象にしています。

検査は3か所に入り、運用中も欠陥が育ちます
ブランクス（Mo/Si多層膜）多層膜内部の位相欠陥MAGICS / ABICS描く前に弾けますパターン描画後吸収体パターンの欠陥MATRICS / ACTISマスク1枚が無駄になりますウェハファブでの運用中ヘイズと異物が育ちますMATRICS MtM / BASIC / MZ100全ウェーハへ写り続けます時間 →レーザーテックはMATRICS X8ULTRAで、使い始めの時点の全画像を残しておき、ウェハ露光後のパターンと比べて異物を見つける機能を掲げています出荷時の検査に加えて、運用中の再検査が入ります
マスク検査は、多層膜ブランクス、パターン描画後、ウェハファブでの運用中の3か所に入ります。運用中はヘイズと異物が育つため、初期状態の全画像を残して露光後と比べる方式が使われます。

感度を上げるつまみは、どれも別の負担と引き換えになる

Section titled “感度を上げるつまみは、どれも別の負担と引き換えになる”

第一のつまみは光源の波長と出力です。レーザーテックは、MATRICS X810EX9で213nm QCWレーザーの出力を従来比2倍（400mW超）へ上げてさらに高感度化し、MATRICS X9ULTRA10ではハイパワー193nmレーザーと高開口数対物レンズで微小異物検出性能を上げたとしています。出力を上げれば同じ寸法の異物からの信号が増えますが、上のヘイズの機構がそのまま働きます。露光波長のエネルギーは異物を育てる側でもあるためです。

第二はピクセルサイズです。X8ULTRAのピクセルサイズ45nmは、マスク倍率4倍から計算するとウェーハ上の約11nmに当たります。画素を細かくすれば小さな異物へ届きますが、同じ面積のデータ量が増えます。X810EXのスキャン時間は100mm×100mmエリアあたり38分で、対応マスクはCr・MoSi・OMOG、マスクサイズは6インチです。

第三は検査領域です。MZ100の中央146×146mm2という区切りが示すように、パターン面の中央部と、その外側のエッジ部やベベル、裏面は別の装置が受けます。領域を広げれば発塵源を先に見つけられますが、1枚あたりの占有時間が増えます。領域を絞れば台数は減る代わりに、パターン面の外から来る異物の見落としが増えます。

第四は比較方式です。X810EXはマルチダイモードとシングルダイモードを備えます。同一マスク内で同じパターンが並ぶ場合はダイ同士の比較で足りますが、1枚に1つだけのパターンでは設計データとの比較が要り、OPC後の補正パターンまで含んだデータ整備の負担が乗ります。比較方式は、ダイ比較検査（Die to Die）、セル比較検査（Cell shift）、データ比較検査（Die to Database）の3つです。

欠陥の有無に加えて、寸法と位相も測る

Section titled “欠陥の有無に加えて、寸法と位相も測る”

JEITAの報告に載るフォトマスクへの要求表は、マスク倍率4倍のもとで、マスク上の像位置精度（多点）を2009年の6.2nmから2022年の1.4nmへ、マスク上の解像限界以下の補助パターン寸法を93nmから20nmへ、CDの目標値からのずれを4.1nmから0.9nmへ縮める形で示しています。X810EXがマスク検査と同時にパターン寸法分布（CD uniformity）を測る機能を備えるのは、この要求の側から来ています。

MPM193シリーズは11、ステッパの露光波長と同じArF 193nmで位相シフト量を直接測ります。測定再現性は、レーザー光源のMPM193EXで位相差0.2°（3σ）・透過率0.04%（3σ）、ランプ光源のMPM193IIで位相差0.5°（3σ）・透過率0.2%（3σ）です。露光と同じ波長で測る発想は、EUV側のアクティニック検査と同じ筋です。

この用語に対応する装置と製造メーカー

Section titled “この用語に対応する装置と製造メーカー”

装置カタログDBから、この用語に一致する製品familyを持つメーカー 2社／3family を引いています。 各行は各社の公式製品ページを出典とします。 DBからの生成日: 2026-08-22

出典は各社の公式製品ページです。 装置カタログDB では、同じ製品familyを工程・メーカー横断で検索できます。

関連するデータ・ツール

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よくある質問（FAQ）

Section titled “よくある質問（FAQ）”
マスク検査とは何ですか？

露光に使うフォトマスクやレチクルに欠陥の有無を調べる工程です。マスクは同じパターンを何枚ものウェーハへ繰り返し転写するため、1枚の欠陥がそのまま全数へ写ります。

なぜウェーハ検査と別に行うのですか？

影響の広がり方が異なるためです。ウェーハ上の欠陥はそのチップだけの問題ですが、マスクの欠陥は使うたびに同じ位置へ写り続けます。使い始める前に確かめる価値が非常に高くなります。

ブランクス検査とは何ですか？

パターンを描く前の素材の状態で行う検査です。レーザーテックは、EUVマスクブランクスの検査およびレビューシステムとしてABICSシリーズをそろえています。素材の段階で欠陥があれば、描画する前に弾けます。

EUVとDUVで装置は違いますか？

別のラインになります。レーザーテックは、EUV向けのACTISシリーズと、DUV向けのMATRICSおよびMAGICSシリーズを別のラインとしてそろえています。使う光の波長とマスクの構造が異なるためです。

EUVマスク特有の難しさは何ですか？

反射で使うことです。EUVマスクは多層膜で光を反射させる構造のため、表面の形だけでなく多層膜の内部の乱れも欠陥になります。表面の形の観察をすり抜ける欠陥まで検出する必要があります。多層膜には、モリブデンとシリコンの40対以上の積層が一般に使われます。

マスクは使っているうちに汚れますか？

汚れます。ArFレーザーの高い照射光エネルギーがマスク表面のまわりのガス状の物質へ化学反応を起こし、固体の成長性異物としてヘイズが育ちます。レーザーテックのMATRICS X8ULTRAは、使い始めの時点のマスクパターンの全画像を残し、ウェハ露光後のパターンと比べて異物を見つけるMtM機能を備えます。

マスクのどこを検査しますか？

パターン面のほかにエッジ部と裏面も対象です。レーザーテックのMZ100はフォトマスク中央146×146mm<sup>2</sup>以外のすべての領域を検査でき、BASICシリーズはEUVマスク裏面の異物の検出と高さの測定とクリーニングを1台に収めています。

マスク検査装置のメーカーはどこですか？

レーザーテックが代表的なメーカーです。当サイトの装置カタログDBでは、検査に一致する製品familyを公式製品ページ単位で引けます。

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