(57)【要約】【課題】マスク上に形成されたマスクパターンによって所望寸法のパターンを基板上に形成できるか否かを正確に判定できるマスクパターン判定方法を提供すること。【解決手段】製品マスク上に形成されたマスクパターンの寸法変動量Ｍ１，Ｍ２を導出し、テスト用マスクを用いて基板上に形成される基板上パターンの目標寸法値とテスト用マスク上に形成されたマスクパターンのマスク上許容寸法変動量Ｐとの対応関係であるマスク寸法変動曲線Ｗ１と、寸法変動量Ｍ１，Ｍ２と、に基づいて、製品マスクを用いて基板上に目標寸法値で形成可能な基板上パターンの寸法範囲を使用可能寸法範囲Ｒ１，Ｒ２として導出し、使用可能寸法範囲Ｒ１，Ｒ２と、製品マスクを用いて形成したい基板上パターンの寸法Ｂ１と、を比較することによって、形成したい基板上パターンの寸法Ｂ１を製品マスクを用いて形成できるか否かを判定する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のフォトマスク上に形成されたマスクパターンの寸法変動量を第１の寸法変動量情報として導出する第１の導出ステップと、
テスト用の第２のフォトマスクを用いて基板上に形成される基板上パターンの目標寸法値と前記第２のフォトマスク上に形成されたマスクパターンの寸法の許容変動量との対応関係である対応関係情報と、前記第１の寸法変動量情報と、に基づいて、前記第１のフォトマスクを用いて基板上に所望寸法で形成可能な基板上パターンの寸法範囲を使用可能寸法範囲として導出する第２の導出ステップと、
前記使用可能寸法範囲と、前記第１のフォトマスクを用いて形成したい基板上パターンのパターン寸法と、を比較することによって、前記形成したい基板上パターンのパターン寸法を前記第１のフォトマスクを用いて形成できるか否かを判定する判定ステップと、
を含むことを特徴とするマスクパターン判定方法。
【請求項２】
前記使用可能寸法範囲は、前記許容変動量よりも小さく前記第１の寸法変動量情報よりも大きな範囲に対応する前記目標寸法値の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のマスクパターン判定方法。
【請求項３】
前記形成したい基板上パターンのパターン寸法が前記使用可能寸法範囲内であれば、前記形成したい基板上パターンのパターン寸法を前記第１のフォトマスクを用いて形成できると判断し、
前記形成したい基板上パターンのパターン寸法が前記使用可能寸法範囲外であれば、前記形成したい基板上パターンのパターン寸法を前記第１のフォトマスクを用いて形成できないと判断することを特徴とする請求項１または２に記載のマスクパターン判定方法。
【請求項４】
前記寸法変動量は、前記マスクパターンの寸法平均値からのずれ量および前記マスクパターンの面内ばらつきの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターン判定方法。
【請求項５】
判定対象となる第１のフォトマスク上に形成されたマスクパターンの寸法変動量を第１の寸法変動量情報として導出する第１の導出ステップと、
テスト用の第２のフォトマスクを用いて基板上に形成される基板上パターンの目標寸法値と前記第２のフォトマスク上に形成されたマスクパターンの寸法の許容変動量との対応関係である対応関係情報と、前記第１の寸法変動量情報と、に基づいて、前記第１のフォトマスクを用いて基板上に所望寸法で形成可能な基板上パターンの寸法範囲を使用可能寸法範囲として導出する第２の導出ステップと、
前記第１のフォトマスクと前記使用可能寸法範囲とを対応付ける対応付けステップと、
を含むことを特徴とするマスク製造方法。
【請求項６】
判定対象となる第１のフォトマスク上に形成されたマスクパターンの寸法変動量を第１の寸法変動量情報として導出する第１の導出ステップと、
テスト用の第２のフォトマスクを用いて基板上に形成される基板上パターンの目標寸法値と前記第２のフォトマスク上に形成されたマスクパターンの寸法の許容変動量との対応関係である対応関係情報と、前記第１の寸法変動量情報と、に基づいて、前記第１のフォトマスクを用いて基板上に所望寸法で形成可能な基板上パターンの寸法範囲を使用可能寸法範囲として導出する第２の導出ステップと、
前記使用可能寸法範囲と、前記第１のフォトマスクを用いて形成したい基板上パターンのパターン寸法と、を比較することによって、前記形成したい基板上パターンのパターン寸法を前記第１のフォトマスクを用いて形成できるか否かを判定する判定ステップと、
前記フォトマスクで所定寸法の基板上パターンを形成してもよいと判定されたフォトマスクを用いて前記所定寸法の基板上パターンを形成するパターン形成ステップと、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクパターン判定方法、マスク製造方法およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体製造技術の進歩は非常に目覚しく、最小加工寸法５０ｎｍサイズの半導体デバイス（半導体集積回路装置）が量産されている。半導体デバイスを構成するパターンの微細化はリソグラフィ技術の躍進により実現されている。このようなパターンの微細化に伴って、パターン転写を行う際に用いるフォトマスクの寸法精度の向上が強く要求されている。このため、微細パターンを形成する際に露光されるフォトマスクのパターン寸法のばらつきも非常に厳しいスペックで管理する必要がある。
【０００３】
例えば、マスク製造時に総合的に発生する大局的寸法変動を補正して高精度なマスクを製造するパターン形成方法がある。このパターン形成方法では、マスクの作製に使用する装置群を用いた場合の、マスク上の位置と寸法変動との相関関係及びパターン特性と寸法変動との相関関係を予め調べている。そして、装置群を用いてマスクを作製する際に、各相関関係のデータを利用して、寸法変動が許容範囲となる小さな領域毎に設計パターンの寸法を一律に補正し、この補正したパターン寸法に基づいてマスクに所望パターンを形成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、マスクを作製した後、ウエハへの製品量産時にはリソグラフィ以外の他のプロセスマージンとのバランスの観点から、基板上に形成する微細パターンの目標寸法値を想定値から僅かに変更する場合がある。例えば、マスク作製時に想定した微細パターン寸法の形成は可能であったマスクが、基板上に形成する目標寸法値の変更によって十分なリソグラフィマージンを確保できない場合がある。このため、マスク作製時のパターン寸法想定値とは異なる目標寸法値のパターンを基板上に形成しようとしても、目標寸法値通りのパターン寸法で基板上にパターンを形成することができないという問題があった。したがって、マスクを用いて基板上に作製可能なパターン寸法の判断を誤ると、基板上にパターン形成した際にパターンの寸法不良を引き起こしてしまう場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４３６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、マスク上に形成されたマスクパターンによって所望寸法のパターンを基板上に形成できるか否かを正確に判定できるマスクパターン判定方法、マスク製造方法およびデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明の一態様によれば、判定対象となる第１のフォトマスク上に形成されたマスクパターンの寸法変動量を第１の寸法変動量情報として導出する第１の導出ステップと、テスト用の第２のフォトマスクを用いて基板上に形成される基板上パターンの目標寸法値と前記第２のフォトマスク上に形成されたマスクパターンの寸法の許容変動量との対応関係である対応関係情報と、前記第１の寸法変動量情報と、に基づいて、前記第１のフォトマスクを用いて基板上に所望寸法で形成可能な基板上パターンの寸法範囲を使用可能寸法範囲として導出する第２の導出ステップと、前記使用可能寸法範囲と、前記第１のフォトマスクを用いて形成したい基板上パターンのパターン寸法と、を比較することによって、前記形成したい基板上パターンのパターン寸法を前記第１のフォトマスクを用いて形成できるか否かを判定する判定ステップと、を含むことを特徴とするマスクパターン判定方法が提供される。
【０００８】
また、本願発明の一態様によれば、判定対象となる第１のフォトマスク上に形成されたマスクパターンの寸法変動量を第１の寸法変動量情報として導出する第１の導出ステップと、テスト用の第２のフォトマスクを用いて基板上に形成される基板上パターンの目標寸法値と前記第２のフォトマスク上に形成されたマスクパターンの寸法の許容変動量との対応関係である対応関係情報と、前記第１の寸法変動量情報と、に基づいて、前記第１のフォトマスクを用いて基板上に所望寸法で形成可能な基板上パターンの寸法範囲を使用可能寸法範囲として導出する第２の導出ステップと、前記第１のフォトマスクと前記使用可能寸法範囲とを対応付ける対応付けステップと、を含むことを特徴とするマスク製造方法が提供される。
【０００９】
また、本願発明の一態様によれば、判定対象となる第１のフォトマスク上に形成されたマスクパターンの寸法変動量を第１の寸法変動量情報として導出する第１の導出ステップと、テスト用の第２のフォトマスクを用いて基板上に形成される基板上パターンの目標寸法値と前記第２のフォトマスク上に形成されたマスクパターンの寸法の許容変動量との対応関係である対応関係情報と、前記第１の寸法変動量情報と、に基づいて、前記第１のフォトマスクを用いて基板上に所望寸法で形成可能な基板上パターンの寸法範囲を使用可能寸法範囲として導出する第２の導出ステップと、前記使用可能寸法範囲と、前記第１のフォトマスクを用いて形成したい基板上パターンのパターン寸法と、を比較することによって、前記形成したい基板上パターンのパターン寸法を前記第１のフォトマスクを用いて形成できるか否かを判定する判定ステップと、前記フォトマスクで所定寸法の基板上パターンを形成してもよいと判定されたフォトマスクを用いて前記所定寸法の基板上パターンを形成するパターン形成ステップと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、マスク上に形成されたマスクパターンによって所望寸法のパターンを基板上に形成できるか否かを正確に判定できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態に係るマスク判定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態に係るマスク判定処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、マスク寸法変動曲線の一例を示す図である。
【図４】図４は、製品マスク変動量を説明するための図である。
【図５】図５は、使用可能寸法範囲を説明するための図である。
【図６】図６は、製品マスク変動量の要素が２つである場合のマスク寸法変動曲線の一例を示す図である。
【図７】図７は、図６を用いて導出される使用可能寸法範囲の一例を説明するための図である。
【図８】図８は、マスク判定装置のハードウェア構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、実施の形態に係るマスクパターン判定方法、マスク製造方法およびデバイス製造方法を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下に説明する製品マスクが特許請求の範囲に記載の第１のフォトマスクに対応し、テスト用マスクが特許請求の範囲に記載の第２のフォトマスクに対応している。
【００１３】
実施の形態
図１は、実施の形態に係るマスク判定装置の構成を示すブロック図である。マスク判定装置１は、所望形状のレジストパターンを形成するため、フォトマスクに形成されたマスクパターンの寸法が適切な寸法であるか否かを判定するコンピュータなどの装置である。本実施の形態のマスク判定装置１は、マスクパターンの寸法を合否判定することによって、マスクパターンの寸法保証を行う。
【００１４】
マスク判定装置１は、入力部１１、許容変動量波形導出部１２、製品マスク変動量導出部１３、使用可能寸法範囲導出部１４、マスク寸法判定部１５、出力部１６を備えている。
【００１５】
入力部１１は、外部装置などからマスク寸法の判定に用いる種々の情報を入力する。入力部１１へは、基板上（ウエハなど）に形成するパターン（例えばレジストパターン等）（以下、ウエハ上パターンという）の想定値（例えば４３ｎｍ）、想定値のウエハ上パターンを形成するためのマスクパターンデータ、ウエハ上パターンを形成するための露光条件などが入力される。入力部１１に入力されるウエハ上パターンの想定値は、１〜複数であり、例えばウエハ上パターンとして４３ｎｍ、５０ｎｍのパターンを形成する場合には、４３ｎｍと５０ｎｍが想定値として入力される。また、入力部１１に入力されるマスクパターンデータは、後述のマスク寸法変動曲線を導出するためのテストパターン（テスト用マスクパターン）であり、想定値のウエハ上パターンを形成できるマスクパターンのデータである。
【００１６】
また、入力部１１へは、半導体デバイスの製造に用いる予定のフォトマスク（製品マスク）に形成されている製品マスクパターンのマスクパターンデータが入力される。
【００１７】
許容変動量波形導出部１２は、種々の目標寸法値（想定値と想定値から種々のずれ量が付加された寸法値）でウエハ上パターンを形成した場合の許容寸法変動量（以下、ウエハ上許容寸法変動量Ｗという）を、入力部１１に入力された想定値、テスト用マスクのマスクパターンデータ、露光条件を用いて導出する。ウエハ上許容寸法変動量Ｗは、目標寸法値でウエハ上パターンを形成するのに許されるウエハ上パターンの寸法値のずれ量（例えば２ｎｍ）である。
【００１８】
本実施の形態の許容変動量波形導出部１２は、所望の歩留まりを確保できるよう所定のリソグラフィマージンを設定する。許容変動量波形導出部１２は、露光条件を用いてテスト用マスクのマスクパターンデータでウエハ上にパターン形成した場合のウエハ上パターンの寸法値を、リソグラフィシミュレーションなどによって想定値ごとに導出する。許容変動量波形導出部１２は、導出したウエハ上パターンの寸法値と、所望の歩留まりを確保できるウエハ上パターンの寸法値のずれ量と、に基づいて、ウエハ上許容寸法変動量Ｗを導出する。許容変動量波形導出部１２は、目標寸法値毎にウエハ上許容寸法変動量Ｗを導出する。
【００１９】
許容変動量波形導出部１２は、導出したウエハ上許容寸法変動量Ｗを用いて、ウエハ上パターンの形成に用いるマスクパターンのマスク上での許容寸法変動量（以下、マスク上許容寸法変動量Ｐという）を目標寸法値ごとに導出する。換言すると、許容変動量波形導出部１２は、ウエハ上許容寸法変動量Ｗを目標寸法値ごとにマスク上許容寸法変動量Ｐに変換する。許容変動量波形導出部１２は、マスク上許容寸法変動量Ｐを、ウエハ上許容寸法変動量Ｗを用いたリソグラフィシミュレーションなどによって導出する。許容変動量波形導出部１２は、マスク上許容寸法変動量Ｐを用いて、目標寸法値とマスク上許容寸法変動量Ｐとの対応関係（後述のマスク寸法変動曲線Ｗ１，Ｗ２）を導出する。
【００２０】
製品マスク変動量導出部１３は、製品マスクのマスク上でのパターン寸法変動量を、製品マスクのマスクパターンデータ、露光条件などを用いて導出する。製品マスク変動量導出部１３は、例えばリソグラフィシミュレーションによって製品マスクのパターン寸法変動量を導出する。
【００２１】
使用可能寸法範囲導出部１４は、許容変動量波形導出部１２が導出したマスク寸法変動曲線Ｗ１，Ｗ２と、製品マスク変動量導出部１３が導出した製品マスクのマスク上寸法変動量と、に基づいて、製品マスクを用いてウエハ上に形成してもよい（寸法保証できる）ウエハ上パターンの寸法範囲を導出する。製品マスクを用いてウエハ上に形成してもよいウエハ上パターンの寸法範囲は、量産時に目標寸法値（量産条件）に設定してもよい寸法範囲（以下、使用可能寸法範囲という）である。本実施の形態では、ウエハ上のレジストターゲット寸法が変動しても所定のリソグラフィマージンを確保できる使用可能寸法範囲が導出される。
【００２２】
マスク寸法判定部１５は、使用可能寸法範囲導出部１４が導出した使用可能寸法範囲と、実際の量産条件（量産時のウエハパターンの目標寸法値）とを比較することによって、製品マスクのマスクパターン寸法を合否判定する。マスク寸法判定部１５は、実際の量産条件が使用可能寸法範囲内であれば、製品マスクを合格判定し、実際の量産条件が使用可能寸法範囲外であれば、製品マスクを不合格判定する。換言すると、マスク寸法判定部１５は、実際の量産条件が使用可能寸法範囲内であれば、量産条件を合格判定し、実際の量産条件が使用可能寸法範囲外であれば、量産条件を不合格判定する。出力部１６は、マスク寸法判定部１５による判定結果を出力する。
【００２３】
つぎに、マスク判定処理（マスク寸法保証処理）の処理手順について説明する。図２は、実施の形態に係るマスク判定処理の処理手順を示すフローチャートである。マスク判定装置１の入力部１１へは、ウエハ上パターンの想定値（例えば４３ｎｍ）、テスト用マスクのマスクパターンデータ、ウエハ上パターンを形成するための露光条件、製品マスクパターンのマスクパターンデータなどが入力される。
【００２４】
許容変動量波形導出部１２は、種々の目標寸法値でウエハ上パターンを形成した場合のウエハ上許容寸法変動量Ｗを、入力部１１に入力された想定値、テスト用マスクのマスクパターンデータ、露光条件を用いて導出する。さらに、許容変動量波形導出部１２は、導出したウエハ上許容寸法変動量Ｗを用いて、目標寸法値のウエハ上パターンを形成する場合のマスク上許容寸法変動量Ｐを導出する。許容変動量波形導出部１２は、種々の目標寸法値（例えば３０ｎｍ〜５５ｎｍ）に対してマスク上許容寸法変動量Ｐを導出する。これにより、許容変動量波形導出部１２は、目標寸法値とマスク上許容寸法変動量Ｐとの対応関係をマスク寸法変動曲線Ｗ１として導出する（ステップＳ１０）。このように、本実施の形態では、目標寸法値を複数設定して、目標寸法値毎にマスク上許容寸法変動量Ｐを導出し、これによりマスク寸法変動曲線Ｗ１を予め導出しておく。
【００２５】
図３は、マスク寸法変動曲線の一例を示す図である。図３では、想定値が４３ｎｍである製品パターンのマスク寸法変動曲線Ｗ１を示している。図３のグラフでは、横軸が目標寸法値を示し、縦軸がマスク上許容寸法変動量Ｐを示している。マスク寸法変動曲線Ｗ１では、目標寸法値に応じてマスク上許容寸法変動量Ｐの値が変化している。この後に導出される製品マスク変動量Ｑ（以下、製品マスク変動量Ｑという）が、マスク寸法変動曲線Ｗ１で示されるマスク上許容寸法変動量Ｐよりも下側であれば、製品マスクのマスクパターン寸法は合格と判定されることとなる。
【００２６】
製品マスク変動量導出部１３は、製品マスク変動量Ｑを、製品マスクのマスクパターンデータ、露光条件などを用いて導出する（ステップＳ２０）。使用可能寸法範囲導出部１４は、許容変動量波形導出部１２が導出したマスク寸法変動曲線Ｗ１と、製品マスク変動量導出部１３が導出した製品マスク変動量Ｑと、を用いて、使用可能寸法範囲を導出する（ステップＳ３０）。
【００２７】
図４は、製品マスク変動量を説明するための図である。ここでは、製造された製品マスク（判定対象）が第１のマスク、第２のマスク、第３のマスクである場合について説明する。図４では、図３に示したグラフ（マスク寸法変動曲線Ｗ１）上に第１のマスク、第２のマスク、第３のマスクの各製品マスク変動量Ｑを製品マスク寸法変動量Ｍ１〜Ｍ３として示している。
【００２８】
図４では、想定値（当初想定された目標寸法値）が寸法Ａ１である場合を示している。第３のマスクの製品マスク変動量Ｍ３は、何れの目標寸法値でウエハ上にパターン形成を行っても、マスク寸法変動曲線Ｗ１で示されるマスク上許容寸法変動量Ｐの値より大きな製品マスク変動量Ｑが発生する。一方、第１または第２のマスクの製品マスク変動量Ｍ１，Ｍ２は、所定の目標寸法値でウエハ上にパターン形成を行なえば、マスク寸法変動曲線Ｗ１で示されるマスク上許容寸法変動量Ｐの値より小さな製品マスク変動量Ｑでパターン形成を行うことができる。
【００２９】
本実施の形態では、各製品マスクが何れの目標寸法値でウエハ上にパターン形成を行なえば、マスク寸法変動曲線Ｗ１で示されるマスク上許容寸法変動量Ｐの値より小さな製品マスク変動量Ｑでパターン形成を行えるかを判定する。
【００３０】
図５は、使用可能寸法範囲を説明するための図である。図５の（ａ）は、第２のマスクの使用可能寸法範囲Ｒ１を示しており、図５の（ｂ）は、第１のマスクの使用可能寸法範囲Ｒ２を示している。
【００３１】
図５の（ａ）に示すように、マスク寸法変動曲線Ｗ１と第２のマスクのマスク寸法変動量Ｍ２との交点で挟まれた範囲ｒ１に対応する目標寸法値の範囲が第２のマスクの使用可能寸法範囲Ｒ１となる。
【００３２】
図５の（ｂ）に示すように、マスク寸法変動曲線Ｗ１と第１のマスクのマスク寸法変動量Ｍ１との交点で挟まれた範囲ｒ２に対応する目標寸法値の範囲が第１のマスクの使用可能寸法範囲Ｒ２となる。
【００３３】
使用可能寸法範囲導出部１４は、マスク寸法変動曲線Ｗ１と、第１のマスクのマスク寸法変動量Ｍ１と、を用いて、第１のマスクの使用可能寸法範囲Ｒ２を導出し、マスク寸法変動曲線Ｗ１と、第２のマスクのマスク寸法変動量Ｍ２と、を用いて、第２のマスクの使用可能寸法範囲Ｒ１を導出する。
【００３４】
マスク寸法判定部１５は、使用可能寸法範囲導出部１４が導出した使用可能寸法範囲Ｒ１や使用可能寸法範囲Ｒ２と、実際の量産条件とを比較することによって、製品マスクのマスクパターンの寸法を判定する（ステップＳ４０）。例えば、図５の（ａ）や図５の（ｂ）では、想定値が寸法Ａ１であり、量産条件（量産時に変更された目標寸法値）が寸法Ｂ１である場合を示している。製品マスクを用いて形成するウエハ上のパターン寸法を想定値の寸法Ａ１から量産条件の寸法Ｂ１に変更すると、量産条件の寸法Ｂ１が使用可能寸法範囲から外れる場合がある。本実施の形態では、製品マスクを用いて形成するウエハ上のパターン寸法を想定値の寸法Ａ１から量産条件の寸法Ｂ１に変更した場合に、量産条件の寸法Ｂ１が使用可能寸法範囲内であるか否かに基づいて、マスク寸法判定部１５が、製品マスクを量産条件に使用可能か否かを判定する。
【００３５】
マスク寸法判定部１５は、量産条件が使用可能寸法範囲内であれば、製品マスクを合格判定し、量産条件が使用可能寸法範囲外であれば、製品マスクを不合格判定する。例えば、図５の（ａ）に示した第２のマスクのマスク寸法変動量Ｍ２の場合、形成するウエハ上のパターン寸法を想定値の寸法Ａ１から量産条件の寸法Ｂ１に変更すると、寸法Ｂ１が使用可能寸法範囲外となる。したがって、マスク寸法判定部１５は、第２のマスクに対しては、寸法Ｂ１での量産使用をできないと判定する。換言すると、第２のマスクは、想定値のパターン形成に用いても問題ないが、量産条件でのパターン形成はＮＧとなる。
【００３６】
一方、図５の（ｂ）に示した第１のマスクのマスク寸法変動量Ｍ１の場合、形成するウエハ上のパターン寸法を想定値の寸法Ａ１から量産条件の寸法Ｂ１に変更しても、寸法Ｂ１が使用可能寸法範囲内となる。したがって、マスク寸法判定部１５は、第１のマスクに対しては、寸法Ｂ１での量産使用をできると判定する。換言すると、第１のマスクのように比較的小さいマスク寸法変動量の製品マスクであれば、想定値、量産条件の両方がマスク寸法変動曲線Ｗ１より内側（下側）に入るので、量産条件であっても問題なく利用できる製品マスクと判断できる。出力部１６は、マスク寸法判定部１５による判定結果を出力する。
【００３７】
なお、図３〜図５に示した横軸の目標寸法値は、ウエハ上パターンを形成する際に用いられる露光量（適正露光量）に対応している。したがって、使用可能寸法範囲は、適正露光量の範囲に対応している。
【００３８】
このように、マスク寸法変動曲線Ｗ１と製品マスク（第１〜第３のマスクなど）の寸法変動量を用いて使用可能寸法範囲を導出しているので、製品マスクに対して適用可能な目標寸法値の範囲を正確に導出することが可能となり、各製品マスクの利用条件が明確になる。したがって、製品マスクで適用できる製品量産時の目標寸法値の範囲（使用可能寸法範囲）、もしくは適正露光量範囲を、製品マスク毎に規定することができる。この結果、量産条件での目標寸法値に対して、各製品マスクが適用可能か否かを判断することが可能となり、歩留まり評価実施を行わずとも製品マスクを量産条件に適用できるか否かを判定できる。したがって、製品検証による製品マスクの合否判断の負荷を減らすことが可能になり、量産適用判断の高速化を実現できる。
【００３９】
つぎに、マスク上許容寸法変動量Ｐが、マスク面内ばらつきとマスク面内平均値シフト（平均値ずれ量）の２つである場合について説明する。図６は、マスク上許容寸法変動量Ｐの要素が２つである場合のマスク寸法変動曲線の一例を示す図である。図６のグラフでは、目標寸法値とマスク上許容寸法変動量Ｐとの対応関係を３次元的に示している。ここでのマスク上許容寸法変動量Ｐは、マスクパターン寸法（リソターゲット寸法）のマスク面内ばらつき（例えば３σ）と、リソターゲット寸法の平均値からのずれ量（平均値ずれ量）の２つに分解されている。図６のグラフでは、Ｘ軸が平均値ずれ量であり、Ｙ軸が目標寸法値であり、Ｚ軸がばらつき（マスク面内ばらつき）である。
【００４０】
マスク寸法変動曲線Ｗ２は、リソグラフィシミュレーションなどを用いて許容変動量波形導出部１２によって導出される。マスク寸法変動曲線Ｗ２を用いることによって、空間上にマスク寸法を規定することが可能となる。製品マスクに対応するマスク寸法面でマスク寸法変動曲線Ｗ２をカットした平面図を、目標寸法値の軸側に投影することにより、製品マスクを何れの目標寸法値の範囲で利用可能か判断することができる。
【００４１】
例えば、製品マスクに対応するマスク寸法面を平均値ずれ量とする場合、マスク寸法変動曲線Ｗ２をＹＺ平面（例えばＸ＝２）でカットした平面図（ＹＺ平面上の曲線）を、目標寸法値の軸上にあるＹＺ平面に投影することにより、図３で示したマスク寸法変動曲線Ｗ１のような曲線（ばらつきと目標寸法値との対応関係）を得ることができる。マスク寸法変動曲線Ｗ２をカットした平面図を目標寸法値の軸側に投影した場合の曲線（後述のマスク寸法変動曲線Ｗ３）と、製品マスク変動量Ｑとの交点で挟まれた範囲に対応する目標寸法値の範囲が製品マスクの使用可能寸法範囲となる。
【００４２】
図７は、図６を用いて導出される使用可能寸法範囲の一例を説明するための図である。図７では、図６に示したグラフ（マスク寸法変動曲線Ｗ２）をＹＺ平面でカットした平面図を目標寸法値の軸上にあるＹＺ平面に投影した場合のマスク寸法変動曲線Ｗ３と、第４のマスクの製品マスク変動量Ｍ４を示している。
【００４３】
図７に示すように、マスク寸法変動曲線Ｗ３と第４のマスクの製品マスク変動量Ｍ４との交点で挟まれた範囲ｒ３に対する目標寸法値の範囲が第４のマスクの使用可能寸法範囲Ｒ３となる。
【００４４】
図７に示す使用可能寸法範囲Ｒ３は、使用可能寸法範囲導出部１４によって導出される。マスク寸法判定部１５は、使用可能寸法範囲導出部１４が導出した使用可能寸法範囲Ｒ３と、実際の量産条件とを比較することによって、製品マスクのマスクパターンの寸法を判定する。例えば、図７では、想定値が寸法Ａ２であり、量産条件が寸法Ｂ２または寸法Ｂ３である場合を示している。
【００４５】
例えば、図７に示した第４のマスクの製品マスク変動量Ｍ４の場合、形成するウエハ上のパターン寸法を想定値の寸法Ａ２から量産条件の寸法Ｂ３に変更すると、寸法Ｂ３が使用可能寸法範囲外となる。したがって、マスク寸法判定部１５は、第４のマスクの量産条件の寸法Ｂ３への適用に対しては、不合格と判定する。換言すると、第４のマスクは、想定値が寸法Ａ２のパターン形成に用いても問題ないが、量産条件の寸法Ｂ３でのパターン形成はＮＧとなる。
【００４６】
一方、形成するウエハ上のパターン寸法を想定値の寸法Ａ２から量産条件の寸法Ｂ２に変更しても、寸法Ｂ２は使用可能寸法範囲内となる。したがって、マスク寸法判定部１５は、第４のマスクの量産条件の寸法Ｂ２への適用に対しては、合格と判定する。
【００４７】
マスク判定装置１によってパターン寸法が合格と判定された製品マスク（量産条件での目標寸法値に用いてもよいと判定された製品マスク）は、ウエハプロセスに用いられて半導体デバイスなどの半導体装置（半導体集積回路）が製造される。具体的には、露光装置が合格判定された製品マスクを用いてウエハへの露光処理を行い、その後、ウエハの現像処理、エッチング処理を行う。換言すると、リソグラフィ工程で転写により形成したレジストパターンでマスク材を加工し、さらにパターンニングされたマスク材を使用して被加工膜をエッチングによりパターンニングする。半導体装置を製造する際には、上述した露光処理、現像処理、エッチング処理がレイヤ毎に繰り返される。
【００４８】
製品マスクのパターン寸法の判定は、例えばウエハプロセスのレイヤ毎（製品マスク毎）に行われる。そして、合格判定された製品マスクを用いて各レイヤでウエハの露光処理が行われ、半導体デバイスが作製される。
【００４９】
マスク判定装置１によってパターン寸法が不合格と判定された場合、量産条件でのパターン寸法、ウエハ上での寸法許容変動範囲、製品マスク、製品マスクを生成する為のフォトマスクデータ、露光条件の少なくとも１つ以上（以下、変更要素という）を、パターン寸法が合格となるよう変更する。例えば、許容変動量波形導出部１２は、マスク寸法変動曲線Ｗ１〜Ｗ３を関数として導出しておく。そして、マスク寸法変動曲線Ｗ１〜Ｗ３の関数に基づいて、量産条件が使用可能寸法範囲内に収まるよう、変更要素が変更される。換言すると、量産条件が使用可能寸法範囲内に収まる変更量だけ変更要素が変更される。
【００５０】
つぎに、従来のマスクパターン判定方法と本実施の形態のマスクパターン判定方法の相違点について説明する。従来方法のマスクパターン判定方法では、フォトマスク上で判定するパターンを選定し、そのパターンを用いて基板上に形成される基板上パターンの目標寸法値を導出する。この目標寸法値に対して、設計、プロセス、デバイス動作の観点から、フォトマスク寸法変動に起因する基板上パターンの寸法許容変動量を導出する。さらに、この寸法許容変動量を生ぜしめるフォトマスクパターンの寸法許容変動量を導出する。そして、導出されたフォトマスクパターンの寸法許容変動量内に、製造されたフォトマスクの寸法が含まれれば合格と判定され、含まれなければ不合格と判定される。したがって、合格判定されたフォトマスクが想定された目標寸法値で露光された場合には、基板上での寸法許容変動量の範囲内に寸法ばらつきが収まるので、製品製造時のフォトマスクに適用しても問題ない。
【００５１】
ところが、リソグラフィ以外のプロセス（例えば、エッチングプロセス、埋め込みプロセス等）とのプロセスマージンバランスが原因で、想定された目標寸法値は僅かながら変更される場合がある。その場合には、想定した目標寸法値と異なるウエハ上パターン寸法となるように露光されることになり、所定の寸法許容変動量の範囲内に寸法ばらつきが収まることを保証できなくなる。通常、このような目標寸法値の変更は、露光装置の露光量を変化させる、フォーカスを変化させる、照明条件を変更する、といった方法で実現されることが多い。このように、想定条件からプロセスなどが変更された場合には、スループロセスでの製品検証を実施し、問題の有無を確認し、問題が無いと判断されることでプロセス変更が承認されることになる。ここで問題となるのは、フォトマスクの寸法許容変動量は、当初想定された目標寸法値に基づき決められたものであるので、フォトマスクの寸法許容変動量に矛盾が生じることである。
【００５２】
一方、本実施の形態のマスクパターン判定方法では、マスク寸法変動曲線Ｗ１，Ｗ２と製品マスクの寸法変動量とを用いて使用可能寸法範囲を導出しているので、使用可能寸法範囲と量産条件を比較することによって容易かつ正確に製品マスクのマスク判定を行うことが可能となる。
【００５３】
図８は、マスク判定装置のハードウェア構成を示す図である。マスク判定装置１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）９１、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）９２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）９３、表示部９４、入力部９５を有している。マスク判定装置１では、これらのＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、表示部９４、入力部９５がバスラインを介して接続されている。
【００５４】
ＣＰＵ９１は、コンピュータプログラムであるマスク判定プログラム９７を用いてマスクパターンの寸法判定を行う。表示部９４は、液晶モニタなどの表示装置であり、ＣＰＵ９１からの指示に基づいて、マスクパターン、ウエハ上許容寸法変動量Ｗ、マスク上許容寸法変動量Ｐ、マスク寸法変動曲線Ｗ１，Ｗ２、製品マスクのマスク上許容寸法変動量Ｐ、使用可能寸法範囲などを表示する。入力部９５は、マウスやキーボードを備えて構成され、使用者から外部入力される指示情報（マスクパターンの寸法判定に必要なパラメータ等）を入力する。入力部９５へ入力された指示情報は、ＣＰＵ９１へ送られる。
【００５５】
マスク判定プログラム９７は、ＲＯＭ９２内に格納されており、バスラインを介してＲＡＭ９３へロードされる。ＣＰＵ９１はＲＡＭ９３内にロードされたマスク判定プログラム９７を実行する。具体的には、マスク判定装置１では、使用者による入力部９５からの指示入力に従って、ＣＰＵ９１がＲＯＭ９２内からマスク判定プログラム９７を読み出してＲＡＭ９３内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。ＣＰＵ９１は、この各種処理に際して生じる各種データをＲＡＭ９３内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶させておく。
【００５６】
マスク判定装置１で実行されるマスク判定プログラム９７は、前述の各部（入力部１１、許容変動量波形導出部１２、製品マスク変動量導出部１３、使用可能寸法範囲導出部１４、マスク寸法判定部１５、出力部１６）を含むモジュール構成となっており、上記各部が主記憶装置上にロードされ、入力部１１、許容変動量波形導出部１２、製品マスク変動量導出部１３、使用可能寸法範囲導出部１４、マスク寸法判定部１５、出力部１６が主記憶装置上に生成される。
【００５７】
なお、本実施の形態では、製品マスクのパターン寸法を判定したが、パターン寸法を判定するフォトマスクは、製品マスクに限らず、何れのフォトマスク（実験用のフォトマスクなど）であってもよい。
【００５８】
また、本実施の形態では、リソグラフィシミュレーションによってマスク寸法変動曲線Ｗ１，Ｗ２を導出する場合について説明したが、マスク寸法変動曲線Ｗ１，Ｗ２は、実験で求めてもよい。この場合、マスク判定装置１は、許容変動量波形導出部１２を有していなくてもよい。マスク寸法変動曲線Ｗ１，Ｗ２は、実験で求める場合、種々の露光条件で種々のパターン寸法をウエハ上に形成し、形成されたウエハ上パターンのウエハ上許容寸法変動量Ｗが測定される。そして、ウエハ上許容寸法変動量Ｗを用いてマスク上許容寸法変動量Ｐが導出され、導出したマスク上許容寸法変動量Ｐと目標寸法値とを対応付けることによってマスク寸法変動曲線Ｗ１，Ｗ２が作成される。
【００５９】
また、本実施の形態では、マスク寸法変動曲線Ｗ１やマスク寸法変動曲線Ｗ２を導出してから製品マスク変動量Ｑを導出する場合について説明したが、製品マスク変動量Ｑを導出してからマスク寸法変動曲線Ｗ１やマスク寸法変動曲線Ｗ２を導出してもよい。
【００６０】
このように実施の形態によれば、マスク寸法変動曲線Ｗ１，Ｗ２と製品マスクのマスク上許容寸法変動量Ｐに基づいて、使用可能寸法範囲を導出しているので、正確に製品マスクの品質を規定することができる。また、使用可能寸法範囲と量産条件を比較することによってマスクパターンの寸法判定を行っているので、フォトマスクに形成されたマスクパターンの寸法判定を正確に行うことが可能になるとともに、製品マスクの検証に要する時間を短縮することが可能となる。したがって、フォトマスクに形成されたマスクパターンの寸法保証を正確かつ短時間で行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００６１】
１  マスク判定装置、１２  許容変動量波形導出部、１３  製品マスク変動量導出部、１４  使用可能寸法範囲導出部、１５  マスク寸法判定部、Ｍ１〜Ｍ４  製品マスク変動量、Ｒ１〜Ｒ３  使用可能寸法範囲、Ｗ１〜Ｗ３  マスク寸法変動曲線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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