(57)【要約】【課題】  光強度差分を用いたレチクルマスクなどの欠陥検査において、検査対象パターンと基準パターンとに光強度しきい値を導入して欠陥検出の精度を高める。【解決手段】  検査対象パターン２と基準パターン１との光強度分布を比較して欠陥を検査する光強度差分評価方法において、評価パターンの全領域に渡って、パターン形状強度しきい値以上の光強度しきい値：Ｕを超える部位を一定値とし、該一定値を超えない部位における光強度の差分のみを検出するように光強度差分評価方法を構成する。              【選択図】      図１
2006091576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象パターンと基準パターンとの光強度分布のシミュレーションパターンを比較して欠陥を検査する光強度差分評価方法において、
評価パターンの全領域に渡って、パターン形状強度しきい値以上の光強度しきい値を超える部位を一定値とし、該一定値を超えない部位における光強度の差分のみを検出する
ことを特徴とする光強度差分評価方法。
【請求項２】
検査対象パターンと基準パターンとの光強度分布のシミュレーションパターンを比較して欠陥を検査する光強度差分評価方法において、
評価パターンの全領域に渡って、パターン形状強度の上限しきい値と下限しきい値とを設定して上限一定値と下限一定値とし、該上限一定値と下限一定値との間に内在する部位の差分のみを検出する
ことを特徴とする光強度差分評価方法。
【請求項３】
該光強度しきい値、上限しきい値および下限しきい値のそれぞれは、該検査対象パターンによって露光される感光体の光感度に依存するものである
ことを特徴とする請求項１または２記載の光強度差分評価方法。
【請求項４】
請求項１または２記載の光強度差分評価方法によって検査されたマスクを含む製造方法によって製造された
ことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造に用いられる露光用のマスクの検査方法に関し、特にレチクルなどのマスクパターンの良否判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の微細化が一層進んでおり、半導体装置の製造に際して用いられる露光用のマスクパターンの寸法は０．３μｍを下回る超微細なものが要求されている。また、パターンの微細化に伴って光近接効果（ＯＰＥ）も現れてきており、ウェーハへの転写後のパターン形状を所望の設計パターン通りに仕上げる光近接効果補正（ＯＰＣ）が必要になってきている。この技術の導入によって、より微細なパターンまでウェーハ上に設計通り忠実にパターニングができるようになってきている。
【０００３】
ところが、レチクル製造に光近接効果補正が広く適用されるようになった結果、レチクルなどのマスタパターンの欠陥良否判定などにおいて、レチクル上のパターン形状、寸法からだけでは、ウェーハ上に転写形成されるパターンに及ぼす影響まで考慮したパターン欠陥判定は困難になってきている。
【０００４】
マスク欠陥検査方法は、かつては目視検査に頼っていたが、パターンの微細化で目視では不可能になり、外観検査の自動化が導入されるようになった。自動外観検査は、光学式とＥＢ式の２方法によって一般的に行われている。
【０００５】
検査の手法としては、検査対象のダイとその近接ダイの同じ位置から得られる画像同士を比較するダイ・ツー・ダイ比較方式がある。また、近接ダイが存在しないマスクの場合に、マスクパターンデータを近接ダイの代わりとして比較するダイ・ツー・データ比較方式がある。マスクについては、ＣＡＤデータに正確に一致する必要があるために、ダイ・ツー・データ比較方式がより実用的である（特許文献１参照）。
【０００６】
ところで、こうした手法では、比較して得られる差の許容値をどのように設定するかによってマスクを修正するか否かが決まるので、マスク製造の歩留りを大きく左右することになる。ところが、許容値を設定することが非常に困難になってきている。
【０００７】
この問題に対しては、例えば、複数の欠陥寸法も欠陥発生位置などを盛り込んだプログラム欠陥データを用いて作成したマスクによって転写テストを行って許容値を設定する。あるいは、検査装置から得られたマスクパターンを直接シミュレーションに流用したり、露光光学系と同等の解像特性を有する検査装置によってマスクを観察し、欠陥転写特性を調べたりする。
【０００８】
このように、レチクルパターンの欠陥検査には、いろいろな手法が採られてきている。しかし、マスクの品質は、転写されたパターンが正確に設計パターンを再現しているかどうかであり、実際にウェーハ上に露光してみないと分からない。そこで、マスクの欠陥判定においては、ウェーハへの転写におけるシミュレーションを施して、ウェーハ上に形成されるパターンをシミュレーションで得られる光強度分布に基づいて判定することが望ましい。つまり、レチクルパターンと設計パターンとのそれぞれを、シミュレーションによって縮小光学系を通して得られる光強度分布を求めて比較することを行う（特許文献２参照）。
【０００９】
図３は従来の光強度分布のシミュレーションの結果の一例、図４は図３のシミュレーションの説明である。
【００１０】
まず、図３において、（Ａ−１）はデータ上のイメージを示し、設計されたＣＡＤデータに基づいた基準パターン１である。それに対して、（Ｂ−１）はレチクル上のイメージであり、不具合部位３、いわゆる、欠陥が存在する検査対象パターン２である。
【００１１】
光強度分布のシミュレーションにおいては、それぞれのイメージの光強度の分布状態を調べる。（Ａ−２）は（Ａ−１）の基準パターン１から得られる標準光強度分布図１１を模式的に示したものであり、（Ｂ−２）は（Ｂ−１）の検査対象パターン２から得られる検査対象光強度分布図２１を模式的に示したものである。
【００１２】
ここで、交差した陰影部位は完全な遮光マスクの部位で、斜線の陰影部位は白色の透光部位まで中間調が連続的に連なることを模式的に示したものである。
【００１３】
ところが、光強度分布では欠陥の存在しないＣＡＤデータから算出して形成した標準光強度分布図１１の（Ａ−２）と、不具合部位３が存在する（Ｂ−１）から得られる検査対象光強度分布図２１との区別は判然としない。
【００１４】
図４において、ＣＡＤデータから算出した標準光強度分布図１１の（Ａ−２）と、不具合部位が存在するレチクルパターンから得られる検査対象光強度分布図２１の（Ｂ−２）とのそれぞれのＸ−Ｙ断面の光強度断面図を、縦軸を光強度：Ｄとして求める。
【００１５】
標準光強度分布図１１の（Ａ−２）では、実線で示した（Ａ−５）の標準強度分布断面図１４のようになり、検査対象光強度分布図２１の（Ｂ−２）では、破線で示した（Ｂ−５）の検査対象光強度断面図２４のようになる。
【００１６】
ここで、（Ａ−５）と（Ｂ−５）とを重ね合わせて比較すると、光強度差分断面図４２が得られる。不具合部位がなければ一致する筈の両光強度分布の間に、（Ｄ−２）に示したように光強度：Ｄに陰影を付けた差分４２０が現れる。このような比較方法は、ダイ・ツー・データベース比較と呼ばれるマスクの欠陥検査方法の一つである。
【００１７】
ところで、再び図３において、（Ａ−２）と（Ｂ−２）とをダイ・ツー・データベース比較を行って差分を取ると、（Ｃ−２）のような光強度差分分布図４が得られる。ところが、（Ｃ−２）には、（Ｂ−１）の不具合部位３に対応する不具合光強度部位３１以外の部位に、（Ｂ−１）の不具合部位３に対応しない不対応不具合イメージ３２が間々点在して現れる。そのため、欠陥の位置を特定することができない不具合が生ずる。
【特許文献１】ＵＳＰ５５６３７０２号
【特許文献２】特開平９−２９７１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
このように、光強度分布のシミュレーション結果を基にしたマスクの欠陥を判定する上では幾つかの問題点が生じ、適用方法を考慮しつつ対策を講じなければならないことが、適用を検討して実験を行っている中で判明してきている。
【００１９】
つまり、レチクルパターンの欠陥判定においては、予めウェーハに転写された状態をシミュレーションしておき、ウェーハ上に形成されるパターンをシミュレーションによって得られる光強度分布に基づいて判定しようとする際、そのまま光強度の差分計算を行うと欠陥検出に不具合が生じる場合が多い。
【００２０】
そこで、本発明は、パターン形状強度しきい値の上限または下限の光強度しきい値を一定値とし、この部位を除いた領域の光強度の差分のみを検出して、精度の高い欠陥検出が可能な方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上で述べた課題は、請求項１において、検査対象パターンと基準パターンとの光強度分布のシミュレーションパターンを比較して欠陥を検査する光強度差分評価方法において、評価パターンの全領域に渡って、パターン形状強度しきい値以上の光強度しきい値を超える部位を一定値とし、該一定値を超えない部位における光強度の差分のみを検出するように構成された光強度差分評価方法によって解決される。
【００２２】
つまり、レチクルマスクなどにおいて、光強度が強くて解像する限界となるしきい値以上の部位は、検査対象パターンと基準パターンとの間の光強度に差分があっても、本来は検出不要の差分である。つまり、欠陥ではない。
【００２３】
そこで、本発明においては、光強度が解像する限界となるしきい値以上の部位は一定値にして差分の検出を行わないようにしている。
【００２４】
次いで、請求項２において、検査対象パターンと基準パターンとの光強度分布のシミュレーションパターンを比較して欠陥を検査する光強度差分評価方法において、評価パターンの全領域に渡って、パターン形状強度の上限しきい値と下限しきい値とを設定して上限一定値と下限一定値とし、該上限一定値と下限一定値との間に内在する部位の差分のみを検出するように構成された光強度差分評価方法によって解決される。
【００２５】
つまり、光強度が強くて解像する限界となるしきい値以上の部位と同様に、光強度が弱くて解像し得ない限界となるしきい値以下の部位においても、検査対象パターンと基準パターンとの間の光強度に差分があっても、本来は検出不要の差分である。
【００２６】
そこで、本発明においては、光強度が解像する限界となるしきい値以上の部位の上限一定値と、光強度が解像し得ない限界となるしきい値以下の部位の下限一定値とを設定するようにしている。そして、両一定値の間から外れる光強度分布は除き、内在する部位の光強度の差分のみを検出するようにしている。
【００２７】
次いで、請求項３において、該光強度しきい値、上限しきい値および下限しきい値のそれぞれは、該検査対象パターンによって露光される感光体の光感度に依存するものであるように構成された請求項１または２記載の光強度差分評価方法によって解決される。
【００２８】
つまり、光強度しきい値、上限しきい値および下限しきい値などは、絶対的な値ではなく、感光体、具体的には、例えば、ホトリソグラフィで用いるレジストの光感度に依存して変動する相対的な値である。
【００２９】
次いで、請求項４において、請求項１または２記載の光強度差分評価方法によって検査されたマスクを含む製造方法によって製造された半導体装置によって解決される。
【００３０】
つまり、請求項１または２に記載された光強度差分評価方法によって欠陥検査されたレチクルマスクを用いたリソグラフィ工程を経て製造された半導体装置は、マスク欠陥に伴う不具合を減ずることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、リソグラフィなどで用いられるマスクの光強度分布の差分から算出する欠陥検査における検査精度を向上させることができる。
【００３２】
従って、特に、半導体装置の製造に用いるレチクルマスクの欠陥検査において、欠陥の有無や位置の特定を効率的に高精度に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
〔実施例１〕
図１は本発明による光強度分布のシミュレーションの結果の一例、図２はシミュレーションの模式的な説明である。図１および図２において、交差陰影部位はマスクパターンの完全な遮光部位を示し、白色部位はマスクパターンのない完全な透光部位を示し、斜線陰影部位は遮光部位と透光部位との間の中間調部位を模式的に示したものである。
【００３４】
図１において、（Ａ−１）はデータ上のイメージを示し、設計されたＣＡＤデータに基づいた基準パターン１である。それに対して、（Ｂ−１）はレチクル上のイメージである検査対象パターン２で、マスクの中央部位に不具合部位３が存在する。いわゆる、欠陥である。
【００３５】
光強度分布のシミュレーションにおいては、それぞれのイメージの光強度の分布状態を調べる。（Ａ−２）は（Ａ−１）のＣＡＤデータのイメージから得られた標準光強度分布図１１を模式的に示したものである。また、（Ｂ−２）は（Ｂ−１）のレチクルイメージから得られた検査対象光強度分布図２１を模式的に示したものである。
【００３６】
（Ｂ−１）には不具合部位３が存在する。しかし、標準光強度分布図１１と検査対象光強度分布図２１との分布図で比較してみると、欠陥の存在しないＣＡＤデータから算出したマスクフォーマット（Ａ−２）と不具合部位３が存在するマスクフォーマット（Ｂ−２）との区別は判然としない状態が起こり、本発明の課題となっている所以である。
【００３７】
次いで、図２において、（Ａ−３）は、図１（Ａ−２）における光強度のうち、レジストの感光度が飽和する光強度を超える部位を一定値として処理した処理済標準光強度分布図１２である。さらに、実線で示した（Ａ−４）は、（Ａ−３）の処理済標準光強度分布図１２のＸ−Ｙ断面の光強度を模式的に図示したもので、光強度：Ｄ＝Ｕを光強度しきい値：Ｕとし、その光強度しきい値：Ｕを超える部位を一定値として処理した処理済標準光強度断面図１３である。
【００３８】
同様にして、（Ｂ−３）は、図１（Ｂ−２）の光強度のうち、光強度：Ｄ＝Ｕを光強度しきい値Ｕを超える部位を一定値として処理した処理済検査対象光強度分布図２２である。破線で示した（Ｂ−４）は、（Ｂ−３）の処理済検査対象光強度分布図２２のＸ−Ｙ断面の光強度を模式的に図示したもので、光強度：Ｄ＝Ｕを光強度しきい値：Ｕとし、その光強度しきい値：Ｕを超える部位を一定値として処理した処理済検査対象光強度断面図２３である。
【００３９】
さらに、実線の（Ａ−４）と破線の（Ｂ−４）との差分を取ると、（Ｄ−１）のような処理済光強度差分断面図４１が得られ、差分は処理済差分４１０と４１１となる。つまり、光強度：Ｄ＝Ｕを超える部位はノーマライズされるので、光強度：Ｄ＝Ｕを超える部位で現れる、いわばノイズに相当する不対応不具合イメージの出現が抑制される。
【００４０】
その結果、再び図１において、（Ａ−３）と（Ｂ−３）との光強度分布の差分を取ると、（Ｃ−１）に示したような処理済光強度差分分布図４が得られ、交差陰影部位の完全な遮光部位の中に不具合部位光強度分布３１が明瞭に現れる。
〔実施例２〕
実施例１においては、例えば、光強度に対してレジストの感光が飽和してしまう強い光強度のしきい値を一定値としたが、光強度に対してレジストが感光しない弱い光強度のしきい値も存在する。そこで、ここでは、強い光強度のしきい値は、実質的に実施例１における光強度：Ｄ＝Ｕと同じ値なので上限しきい値：Ｕとし、弱い光強度：Ｄ＝Ｌは下限しきい値：Ｌと定義する。
【００４１】
図２において、実線で示した（Ａ−４）の処理済標準光強度断面図１３は、図１に示した（Ａ−１）のＣＡＤデータのイメージから得られた光強度分布を模式的に示した（Ａ−３）の分布図のＸ−Ｙの断面の光強度分布断面図である。また、破線で示した（Ｂ−４）の検査対象光強度断面図２３は、図１に示した（Ｂ−１）の不具合部位３が存在するレチクルパターンのイメージから得られた光強度分布を模式的に示した（Ｂ−３）の分布図のＸ−Ｙの断面の光強度分布の断面図である。上限しきい値：Ｕを超える部位の光強度と下限しきい値：Ｌに満たない部位の光強度はそれぞれノーマライズする。
【００４２】
次いで、（Ａ−４）の処理済標準光強度断面図１３と（Ｂ−４）の処理済検査対象光強度断面図２３とを重ね合わせると、（Ｄ−１）の処理済光強度差分断面図４１が得られ、差分は処理済差分４１０となる。
【００４３】
下限しきい値：Ｌに満たない光強度は、レジストなどを感光させない弱い光強度であるので、Ｕ＞〔光強度差分評価領域〕＞Ｌにおける（Ａ−４）と（Ｂ−４）との光強度の差分のうち、処理済差分４１１は、実質的に、例えば、レジストなどの感光に寄与しない弱い光強度である。
【００４４】
従って、図１の（Ｃ−１）に示したように、実施例１で得られる結果と同様に、交差陰影部位の完全な遮光部位の中に不具合部位光強度分布３１が明瞭に現れる。
【００４５】
光強度の上限しきい値：Ｕや下限しきい値：Ｌは、例えば、リソグラフィで用いるレジストの光感度や光源の種類などに依存し一義的に決まるものではないので、種々の変形が可能である。
【００４６】
また、ここでは、不具合部位が存在するレチクルなどの検査対象パターンとＣＡＤなどで設計した基準パターンとを比較する、いわゆるダイ・ツー・データベース比較を例示したが、近接する同じ位置のパターン同士を比較するダイ・ツー・ダイ比較にも適用でき、種々の変形が可能である。
【００４７】
さらに、本発明は、半導体装置の製造工程において、本発明になる光強度差分評価方法によって欠陥検査を行ったレチクルマスクをリソグラフィ工程に適用すれば、安定に効率よく半導体装置を得ることができる。
【産業上の利用の可能性】
【００４８】
本発明になる光強度差分評価方法によれば、レチクルなどの検査対象パターンの中の欠陥部位を明瞭に特定できる。従って、本発明は、半導体装置などの製造工程におけるリソグラフィの安定性や効率性を向上させることに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による光強度分布のシミュレーションの結果の一例である。
【図２】シミュレーションの模式的な説明である。
【図３】従来の光強度分布のシミュレーションの結果の一例である。
【図４】図３のシミュレーションの説明である。
【符号の説明】
【００５０】
１    基準パターン
１１  標準光強度分布図                １２  処理済標準光強度分布図
１３  処理済標準光強度断面図
２    検査対象パターン
２１  検査対象光強度分布図            ２２  処理済検査対象光強度分布図
２３  処理済検査対象光強度断面図
３    不具合部位
３１  不具合部位光強度分布
４    処理済光強度差分分布図
４１  処理済光強度差分断面図
４１０、４１１  処理済差分
【図１】
2006091576.tif 000003
【図２】
2006091576.tif 000004
【図３】
2006091576.tif 000005
【図４】
2006091576.tif 000006