(57)【要約】【課題】フォトマスクのパターン寸法をパターン形状が次世代フォトマスクのように複雑な形状であっても精度良く測定することのできるパターン寸法測定方法を提供する。【解決手段】フォトマスクのパターンを撮像してパターン寸法を測定する際に、パターン画像の画素数をパターン寸法に変換するパターン寸法変換式をテストパターンの寸法計測値とテストパターン画像の画素数とから求めておき、パターン画像の画素数をパターン寸法変換式によりパターン寸法に変換してフォトマスクのパターン寸法を測定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスクのパターン寸法を測定する方法であって、
寸法の異なる複数のテストパターンが形成されたテストフォトマスクを準備する準備工程と、
前記テストパターンの実寸法を測定するテストパターン寸法測定工程と、
前記テストパターンの画像を取得するテストパターン画像取得工程と、
前記テストパターン寸法測定工程の測定結果と前記テストパターン画像取得工程で得られたテストパターン画像とから、前記テストパターンの実寸法と前記テストパターン画像の画素数との相関を求める相関取得工程と、
前記パターン寸法を測定すべき検査対象フォトマスクのパターン画像を取得する被測定パターン画像取得工程と、
前記被測定パターン画像取得工程で得られたパターン画像と前記相関取得工程で得られた前記相関とから、前記検査対象フォトマスクのパターン寸法を取得する被測定パターン寸法取得工程と、
を備えたことを特徴とするパターン寸法測定方法。
【請求項２】
前記テストパターン寸法測定工程で前記テストパターンの寸法を測定するにあたり、ＣＤ−ＳＥＭ、ＡＦＭのいずれかを用いて前記テストパターンの寸法を測定することを特徴とする請求項１に記載のパターン寸法測定方法。
【請求項３】
前記被測定パターン画像取得工程で前記検査対象フォトマスクのパターン画像を取得するにあたり、前記検査対象フォトマスクの全面を撮像した画像を取得することを特徴とする請求項１または２に記載のパターン寸法測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レチクルを含むフォトマスクのパターン寸法を測定するパターン寸法測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体集積回路を製造するときに使用されるフォトマスクは、通常、以下の方法によって作製される。まず、石英ガラス等からなる透明基板の片面に金属薄膜または酸化金属薄膜からなる多層の遮光膜をスパッタ成膜法により形成し、遮光膜が形成された透明基板をレジスト塗布装置のステージ上に遮光膜を上にして載置する。次に、ステージ上の透明基板を固定した状態で遮光膜の表面にレジスト液を滴下し、レジスト液が遮光膜の表面全体に均一の厚さで拡散するようにレジスト塗布装置のステージを高速回転させる。その後、透明基板を加熱処理してフォトマスクブランクスを作製し、作製されたフォトマスクブランクスのレジスト層上に半導体集積回路の回路パターンを電子ビーム描画法によって描画する。そして、レジスト層を現像処理して遮光膜の表面上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクにして遮光膜をエッチング処理した後、レジストパターンを除去することによってフォトマスクが作製される。
【０００３】
このようにして作製されるフォトマスクは、そのパターンの大きさが実際の回路パターンを４〜１０倍に拡大した大きさとなる。従って、フォトマスクパターンを集積回路基板のウエハ表面に投影露光装置によって転写する場合は、パターンの大きさを１／４〜１／１０程度に縮小してウエハ表面に投影露光している。このため、フォトマスクパターンの実寸法と設計寸法との間に大きな誤差やバラツキがあるとウエハの収率を低下させるなどの原因となるため、フォトマスクパターンの実寸法を測定して設計通りであるか否かを検査する必要がある。
【０００４】
また、フォトマスクパターンはウエハ表面への転写性がパターン密度やパターン寸法などに依存するため、パターンの実寸法に縮小倍率を乗じた寸法のパターンがそのままウエハ表面に転写されるとは限らない。従って、パターン密度の高いフォトマスクでは数ナノメートルの寸法エラーがパターンショートなどの不良になることもあり、このことからもフォトマスクパターンの実寸法を測定して設計通りであるか否かを検査する必要がある。
【０００５】
フォトマスクのパターン寸法を検査する場合、近年では、ＣＤ−ＳＥＭ（Critical Dimension Scanning Electron Microscope）と呼ばれる走査型電子顕微鏡を用いてフォトマスクパターンの実寸法を測定し、その計測値を設計値と比較して検査する方法が一般的に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２５１２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＣＤ−ＳＥＭによるパターン寸法の測定はフォトマスクの全面に数十〜数百の測定ポイントを設定してフォトマスクパターンの実寸法を測定する方法であるため、測定ポイント以外の箇所で寸法のバラツキなどがあった場合には異常として検出することができないという問題があった。
また、光近接効果補正マスク（ＯＰＣマスク）や位相シフトマスク（ＰＳＭ）などの次世代フォトマスクにおいては、パターン形状がさらに複雑化されることが予測されるため、既存の方法では、パターンのエッジを正確に認識できず、パターン寸法を精度良く計測できないことが懸念される。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、フォトマスクのパターン寸法をパターン形状が次世代フォトマスクのように複雑な形状であっても精度良く測定することのできるパターン寸法測定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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、フォトマスクのパターン寸法を測定する方法であって、寸法の異なる複数のテストパターンが形成されたテストフォトマスクを準備する準備工程と、前記テストパターンの実寸法を測定するテストパターン寸法測定工程と、前記テストパターンの画像を取得するテストパターン画像取得工程と、前記テストパターン寸法測定工程の測定結果と前記テストパターン画像取得工程で得られたテストパターン画像とから、前記テストパターンの実寸法と前記テストパターン画像の画素数との相関を求める相関取得工程と、前記パターン寸法を測定すべき検査対象フォトマスクのパターン画像を取得する被測定パターン画像取得工程と、前記被測定パターン画像取得工程で得られたパターン画像と前記相関取得工程で得られた前記相関とから、前記検査対象フォトマスクのパターン寸法を取得する被測定パターン寸法取得工程と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のパターン寸法測定方法において、前記テストパターン寸法測定工程で前記テストパターンの寸法を測定するにあたり、ＣＤ−ＳＥＭ、ＡＦＭのいずれかを用いて前記テストパターンの寸法を測定することを特徴とする。
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のパターン寸法測定方法において、前記被測定パターン画像取得工程で前記検査対象フォトマスクのパターン画像を取得するにあたり、前記検査対象フォトマスクの全面を撮像した画像を取得することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フォトマスクのロットごとの寸法バラツキによる影響やフォトマスクを作製する時の装置状態に起因する変動要因による影響を大きく受けることがないので、フォトマスクのパターン寸法をパターン形状が次世代フォトマスクのように複雑な形状であっても精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るパターン寸法測定方法を実施するときに用いられるパターン画像取得装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るパターン寸法測定方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】フォトマスクのパターン画像からパターン寸法を得るためのパターン寸法パターン寸法変換式の算出方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１〜図３を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るパターン寸法測定方法を実施するときに用いられるパターン画像取得装置の一例を示す図で、このパターン画像取得装置１はステージ２、光源３、反射光用光センサ４及び透過光用光センサ５を備えている。
ステージ２はフォトマスク６を載置するためのものであって、図中Ｘ方向とＹ方向に移動可能となっている。
光源３はステージ２の上面に置かれたフォトマスク６の表面に照明光を照射するものであって、この光源３としてはレーザー光源などを用いることができる。
【００１３】
反射光用光センサ４は光源３からフォトマスク６に照射された照明光のうちフォトマスク６の表面で反射した光を受光してフォトマスク６のパターン画像を得るものであって、例えばＣＤＤカメラなどから構成されている。
透過光用光センサ５は光源３からフォトマスク６に照射された照明光のうちフォトマスク６を透過した光を受光してフォトマスク６のパターン画像を得るものであって、例えばＣＤＤカメラなどから構成されている。また、この透過光用光センサ５はステージ２の下面側に設けられ、ステージ２はフォトマスク６を透過した光を透過させるためにガラス等の透光性材料で形成されている。
【００１４】
図２は本発明の一実施形態に係るパターン寸法測定方法を説明するための図で、本発明の一実施形態に係るパターン寸法測定方法によりフォトマスクのパターン寸法を測定する場合は、まず、寸法の異なる複数のテストパターンが形成されたテストフォトマスクを準備し、テストフォトマスクに形成されたテストパターンの実寸法を走査型電子顕微鏡（ＣＤ−ＳＥＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などを用いて測定する（準備工程及びテストパターン寸法測定工程）。次に、上述したパターン画像取得装置１を用いてテストフォトマスクのテストパターン画像を図２のステップＳ１１１で取り込む（テストパターン画像取得工程）。
【００１５】
具体的には、パターン画像取得装置１のステージ２上にテストフォトマスクを載置し、光源３からテストフォトマスク上にレーザー光などの光を照射する。そして、テストフォトマスクの表面で反射した光源光を反射光用光センサ４で、またはテストフォトマスクを透過した光源光を透過光用光センサ５で受光してテストフォトマスクのテストパターン画像を取得する。なお、この場合、ステージ２を図中Ｘ方向とＹ方向に動かしてテストフォトマスク全面の画像を取得することが好ましい。
【００１６】
図２に示すステップＳ１１１でテストフォトマスクのテストパターン画像を取得したならば、次に、取得したテストパターン画像を画像処理装置で画像処理してテストパターン画像の画素数（ピクセル数）をステップＳ１１２で計測する（画素数計測工程）。
このようにしてテストパターン画像の画素数を計測したならば、次に、テストパターン寸法測定工程で求めたテストパターンの実寸法とステップＳ１１２で求めたテストパターン画素数とから、パターン画像の画素数をパターン寸法に変換するパターン寸法変換式をステップＳ１１３で求める（相関取得工程）。
【００１７】
具体的には、図３に示すように、テストパターン寸法測定工程で事前に計測しておいたテストパターンの実寸法Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３と画素数計測工程で求めた画素数Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３とを比較して両者の相関関係を図３（ｃ）に示すグラフにプロットすることで、パターン画像の画素数をパターン寸法に変換するパターン寸法変換式を求める。
図２に示すステップＳ１１３でパターン寸法変換式を求めたならば、次に、検査すべきフォトマスク（検査対象フォトマスク）のパターン画像を上述したパターン画像取得装置１を用いて取得し、取得した取得したパターン画像を画像処理装置で画像処理してパターン画像の画素数を計測する（ステップＳ１１４、被測定パターン画像取得工程）。
【００１８】
具体的には、パターン画像取得装置１のステージ２上に検査対象フォトマスクを載置し、光源３から検査対象フォトマスク上にレーザー光などの光を照射する。そして、検査対象フォトマスクの表面で反射した光源光を反射光用光センサ４で、またはテストフォトマスクを透過した光源光を透過光用光センサ５で受光して検査対象フォトマスクのパターン画像を取得して画素数を計測する。なお、この場合、ステージ２を図中Ｘ方向とＹ方向に動かしてフォトマスク全面の画像を取得することが好ましい。
図２に示すステップＳ１１４でフォトマスクのパターン画像から画素数を計測したならば、取得した画素数をステップＳ１１３で求めたパターン寸法変換式を用いてパターン寸法に変換する（ステップＳ１１５）。
【００１９】
上述した本発明の一実施形態のように、フォトマスクのパターンを撮像してパターン寸法を測定する際に、パターン画像の画素数をパターン寸法に変換するパターン寸法変換式をテストパターンの寸法計測値とテストパターン画像の画素数とから求めておくことで、フォトマスクのパターンを撮像して得られたパターン画像の画素数からフォトマスクのパターン寸法を測定することができる。これにより、フォトマスクのロットごとの寸法バラツキによる影響やフォトマスクを作製する時の装置状態に起因する変動要因による影響を大きく受けることがないので、フォトマスクのパターン寸法やＣＤユニフォーミティを精度良く測定することができる。
【００２０】
また、パターン寸法変換式を用いてパターン画像の画素数をパターン寸法に変換することで、ＣＤ−ＳＥＭによる寸法検査では困難であった複雑な形状のパターンエッジも検査することが可能となるので、検査対象が光近接効果補正マスク（ＯＰＣマスク）や位相シフトマスク（ＰＳＭ）などの次世代フォトマスクであってもパターン寸法を精度良く測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、半導体集積回路を形成するフォトマスクの製造工程、管理工程及びウエハ転写工程で好適に利用できる。
【符号の説明】
【００２２】
１…パターン画像取得装置
２…ステージ
３…光源
４…反射光用光センサ
５…透過光用光センサ
６…フォトマスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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