(57)【要約】【課題】  露光用マスクのパターンのローカルばらつきを、顕微鏡を用いることなく回折光の測定だけで簡易に検査する。【解決手段】  露光用マスク２０に形成され、投影露光装置によりウエハ上に転写されるマスクパターンに対し、該パターンのローカルばらつきを検査するマスクパターンのローカルばらつき検査方法であって、マスク２０に形成された規則パターン２１に点光源１０からの光を照射し、点光源１０に対する回折光をモニタする工程と、シミュレーションによって規則パターン２１の寸法及び位置に対するローカルばらつきのスペック限界を算出する工程と、スペック限界に対応するローカルばらつきを持つマスク２０での点光源１０に対する回折光を計算する工程と、モニタされた回折光と計算された回折光とを比較する工程とを含む。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光用マスクに形成され、投影露光装置によりウエハ上に転写されるマスクパターンに対し、該パターンのローカルばらつきを検査するマスクパターンのローカルばらつき検査方法であって、
前記マスクに形成された規則パターンに点光源からの光を照射し、該点光源に対する回折光をモニタする工程と、
前記マスクに形成される前記規則パターンの寸法及び位置に対するローカルばらつきのスペック限界を求める工程と、
前記スペック限界に対応するローカルばらつきを持つマスクでの前記点光源に対する回折光を計算する工程と、
前記モニタされた回折光と前記計算された回折光とを比較する工程とを、
含むことを特徴とするマスクパターンのローカルばらつき検査方法。
【請求項２】
前記モニタされた回折光と前記計算された回折光とを比較する際に、各々の回折光の強度分布からメインピークを除いて計算した回折光強度の積分値を比較することを特徴とする請求項１記載のマスクパターンのローカルばらつき検査方法。
【請求項３】
前記ローカルばらつきのスペック限界を求める工程では、前記ローカルばらつきが与えられたマスクを用いたシミュレーションにより得られる光学像のスペック限界を求め、前記光学像のスペック限界に対応するマスクのローカルばらつきを求めることを特徴とする請求項１記載のマスクパターンのローカルばらつき検査方法。
【請求項４】
露光用マスクに形成され、投影露光装置によりウエハ上に転写されるマスクパターンに対し、該パターンのローカルばらつきが許容範囲か否かを測定するマスクパターンのローカルばらつき保証方法であって、
前記マスクに形成された規則パターンに点光源からの光を照射し、該点光源に対する回折光をモニタする工程と、
前記マスクに形成される前記規則パターンの寸法及び位置に対するローカルばらつきのスペック限界を求める工程と、
前記スペック限界に対応するローカルばらつきを持つマスクでの前記点光源に対する回折光を計算する工程と、
前記モニタされた回折光の強度分布からメインピークを除いて計算した回折光強度の積分値と前記計算された回折光の強度分布からメインピークを除いて計算した回折光強度の積分値とを比較する工程と、
前記モニタされた回折光の強度分布から計算した積分値が前記計算された回折光の強度分布から計算した積分値よりも小さい場合に、前記マスクパターンのローカルばらつきが許容範囲内であると判定する工程と、
を含むことを特徴とするマスクパターンのローカルばらつき保証方法。
【請求項５】
コンピュータに読み取り可能なプログラムであり、マスクに形成されたパターンのローカルばらつきの検査をコンピュータによって実行させるマスクパターンのローカルばらつき検査プログラムであって、
前記マスクに形成された規則パターンに点光源からの光を照射し、該点光源に対する回折光をモニタして得られるモニタ回折光強度を入力する手順と、
前記規則パターンの寸法及び位置に対するローカルばらつきのスペック限界に対応するローカルばらつきを持つマスクでの前記点光源に対する回折光の強度を計算する手順と、
前記モニタ回折光強度と前記計算された回折光強度とを比較する手順とを、
コンピュータに実行させることを特徴とするマスクパターンのローカルばらつき検査プログラム。
【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る露光用マスクのパターン検査技術に係わり、特に回折光モニタを用いたマスクパターンのローカルばらつき検査方法、ローカルばらつき保証方法、及びローカルばらつき検査プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造に用いる露光用マスクには、線幅が一様に変化するグローバルばらつき（レティクル全面規模で起こる寸法ばらつき）と、線毎に幅が変化したり位置がずれたりするローカルばらつき（非常に小さい領域で起こる寸法ばらつき）がある。従来、露光用マスクのローカルばらつきを検査するには、顕微鏡を用いてマスクパターンを検査していたが、パターンの微細化が進んでいることで検査は難しくなっている。また、多数の箇所をモニタする必要があり、これが検査時間及びコストを共に増大させる要因となる。
【０００３】
この種の検査方法として、実際のマスクの観察と回折光のモニタとを同時に行い、異物や欠陥のない部分で観察された回折光とは異なる分布を持つ回折光が得られた場合、同時に観察中のマスク表面観察で異物か欠陥かを検査する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、微細化が進んだ現在、実際に回折光で分布異常が観測されるとき、実際に観測しているマスクの領域は意外に広いため、このような検査は実用的ではない。また、マスクパターン上のローカルバラつきの影響が高くなっている現在、実測で理想的な分布がどこかを特定するのは非常に困難である。
【特許文献１】特開平７−３３３１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、露光用マスクのパターンのローカルばらつきを、顕微鏡を用いることなく回折光の測定だけで簡易に検査することのできるマスクパターンのローカルばらつき検査方法、ローカルばらつき保証方法、及びローカルばらつき検査プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係わるマスクパターンのローカルばらつき検査方法は、露光用マスクに形成され、投影露光装置によりウエハ上に転写されるマスクパターンに対し、該パターンのローカルばらつきを検査するマスクパターンのローカルばらつき検査方法であって、前記マスクに形成された規則パターンに点光源からの光を照射し、該点光源に対する回折光をモニタする工程と、前記マスクに形成される前記規則パターンの寸法及び位置に対するローカルばらつきのスペック限界を求める工程と、前記スペック限界に対応するローカルばらつきを持つマスクでの前記点光源に対する回折光を計算する工程と、前記モニタされた回折光と前記計算された回折光とを比較する工程とを、含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の別の一態様に係わるマスクパターンのローカルばらつき保証方法は、露光用マスクに形成され、投影露光装置によりウエハ上に転写されるマスクパターンに対し、該パターンのローカルばらつきが許容範囲か否かを測定するマスクパターンのローカルばらつき保証方法であって、前記マスクに形成された規則パターンに点光源からの光を照射し、該点光源に対する回折光をモニタする工程と、前記マスクに形成される前記規則パターンの寸法及び位置に対するローカルばらつきのスペック限界を求める工程と、前記スペック限界に対応するローカルばらつきを持つマスクでの前記点光源に対する回折光を計算する工程と、前記モニタされた回折光の強度分布からメインピークを除いて計算した回折光強度の積分値と前記計算された回折光の強度分布からメインピークを除いて計算した回折光強度の積分値とを比較する工程と、前記モニタされた回折光の強度分布から計算した積分値が前記計算された回折光の強度分布から計算した積分値よりも小さい場合に、前記マスクパターンのローカルばらつきが許容範囲内であると判定する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の更に別の一態様は、コンピュータ読み取り可能なプログラムであり、マスクに形成されたパターンのローカルばらつきの検査をコンピュータによって実行させるマスクパターンのローカルばらつき検査プログラムであって、前記マスクに形成された規則パターンに点光源からの光を照射し、該点光源に対する回折光をモニタして得られるモニタ回折光強度を入力する手順と、前記規則パターンの寸法及び位置に対するローカルばらつきのスペック限界に対応するローカルばらつきを持つマスクでの前記点光源に対する回折光の強度を計算する手順と、前記モニタ回折光強度と前記計算された回折光強度とを比較する手順とを、コンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、露光用マスクで実際に測定して得られたモニタ回折光とシミュレーションにより計算して得られる回折光とを比較することにより、露光用マスクのパターンのローカルばらつきを、顕微鏡を用いることなく回折光の測定だけで簡易に検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一の実施形態に係わるマスクパターンのローカルばらつき検査方法を説明するための作業工程図である。
【００１２】
まず、露光用マスクに形成された規則パターンに点光源からの光を照射し、該点光源に対する回折光をモニタする（ステップＳ１）。
【００１３】
図２は、マスク２０に形成された規則パターン２１に点光源１０からの光を照射した時の回折光の様子を示す図である。このとき、図３に示すように、マスク２０に形成された規則パターン２１の周期、サイズ、照明光の波長に応じた位置に回折光（０次光，±１次光）が生じる。即ち、マスク２０上の理想的な周期パターン２１からの回折光は、パターン２１のピッチ、サイズに依存した位置に現れる。しかし、実際のマスク２０にはローカルなＣＤばらつき及び位置ばらつきがあり、予想される回折光に加えて、瞳上のあらゆる角度の位置に微小な回折光が現れる。
【００１４】
回折光を実際にモニタするには、図４に示すように、マスク２０上の光照射部を中心とする円弧上で、受光部３０により回折光を検出する。即ち、露光光と同じ波長の点光源１０でマスク２０の規則パターン２１を照射すると共に、光電子倍増管等の受光部３０をマスク２０上の光照射部を中心とする円弧上で移動しながら、マスクを通過して得られる光の強度を検出する。このとき、図５に示すように、期待される回折光分布（０次光，±１次光）に加えて、あらゆる角度φに回折光が現れる。
【００１５】
ここで注目すべき点は、本来のピーク位置以外の回折光（微小回折光）の強度は、マスクパターンのローカルばらつきに依存することである。即ち、ローカルばらつきが大きいほど微小回折光の強度は大きくなる。従って、微小回折光を検出することにより、マスクパターンのローカルばらつきの大きさを測定できることになる。
【００１６】
ステップＳ１では、マスク上に設けたウエハ上寸法で例えば５０ｎｍのラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンによる回折光を、図４の装置を用いて測定する。ここで、マスクに形成されたＬ／Ｓパターンにローカルばらつきが存在するため、その測定により得られた回折光の強度分布は、例えば上述の図５に示すように、０次及び１次の回折光と共に、微小回折光が現れる。
【００１７】
一方、規則パターンの寸法及び位置に対するローカルばらつきのスペック限界を求める（ステップＳ２）。
【００１８】
例えば、実マスクと同様の５０ｎｍのＬ／Ｓパターンを持つマスクを用いたリソグラフィシミュレーションにより、ウエハ上に形成される光学像を計算する。さらに、マスク上の規則的なパターン（Ｌ／Ｓ）の寸法及び位置に対し、少なくとも２条件（３σ＝１ｎｍ，２ｎｍ，…）のローカルＣＤばらつきを与え、それぞれに対応する光学像を計算する。
【００１９】
図６（ａ）〜（ｄ）は、ローカルばらつきと回折光分布との関係を説明するためのもので、図６（ａ）はローカルばらつき無しであり、図６（ｂ）から（ｄ）の順にローカルばらつきが大きくなっている。ここで、図６（ａ）はローカルばらつきがない場合の光学像であり、（ｂ）は３σ＝１ｎｍ、（ｃ）は３σ＝２ｎｍ、（ｄ）は３σ＝３ｎｍのばらつきを与え場合の光学像である。図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、ローカルばらつきが大きいほど、光学像の強度分布に乱れが生じてしまう。図６（ａ）〜（ｃ）は光学像として許容範囲で、図６（ｄ）は許容範囲外とすると、光学像のスペック限界は図６（ｃ）となる。即ち、図６（ｃ）の光学像に相当するローカルばらつきであればマスクパターンとして許容範囲とする。
【００２０】
次いで、スペック限界に対応するローカルばらつきを持つマスクでの点光源に対する回折光をシミュレーションで計算する（ステップＳ３）。
【００２１】
前記図６（ａ）〜（ｄ）に示す光学像に対応する回折光の強度分布は、図７（ａ）〜（ｄ）に示すようになる。即ち、ローカルばらつきが小さく光学像にばらつきがない場合は、回折光の強度分布はメインピークのみを有するものとなる。しかし、ローカルばらつきが大きく光学像にばらつきがある場合は、回折光の強度分布においてメインピーク以外の回折光の強度が大きくなる。そこで、図６（ｃ）の光学像に対応する図７（ｃ）の回折光の強度分布を、スペック限界に対応する回折光の強度分布として抽出する。
【００２２】
このようにステップＳ２，Ｓ３では、シミュレーション上で周期的パターンにローカルサイズ誤差や位置の誤差をパラメータとして振り（モンテカルロ計算）、着目するパターンの仕上がり寸法（光学像）と所望寸法（光学像）の誤差がスペック限界となる場合における、着目パターンの光学像に対応する回折光の強度分布を求める。さらに、後に説明するが、その場合の着目パターンのローカルばらつきを表す指標として、その回折光強度分布の微小回折光のみの積分値を計算しておく。なお、Ｓ２，Ｓ３として、ローカルばらつきのスペック限界に対応する回折光の強度分布を予め計算しておき、これを波形メモリ等に格納しておくようにしても良い。
【００２３】
次いで、モニタされた回折光と計算された回折光とを比較する（ステップＳ４）。次いで、比較結果に応じてマスクパターンのローカルばらつきが許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００２４】
比較に際しては、メインピーク以外の回折光の積分強度を比較する。即ち、モニタ回折光の強度分布からメインピークを除いた積分値と、スペック限界と計算された回折光の強度分布からメインピークを除いた積分値とを比較する。メインピーク以外の回折光の積分強度は、先にも説明したようにローカルばらつきが大きいほど大きいものとなる。従って、モニタ回折光の積分強度の方がスペック限界の回折光の積分強度よりも小さい場合は、モニタ回折光は許容範囲内であると判定し、マスクパターンのローカルばらつきは許容範囲であると判定する。
【００２５】
一方、この比較において、スペック限界の回折光の積分強度の方が小さい場合は、モニタ回折光は許容範囲外であると判定し、マスクパターンのローカルばらつきは許容範囲外であると判定する。即ち、メインピーク以外の回折光の積分強度を比較し、実マスクがばらつきのスペックに収まっているかを判定することにより、マスクローカルばらつきを保証することが可能となる。
【００２６】
なお、マスク２０には多数の規則パターンが存在するため、各々の規則パターン毎に上記の測定を行う。ここで、全ての規則パターンに関して測定を行っても良いし、必要な規則パターンに関してのみ測定を行うようにしても良い。
【００２７】
このように本実施形態によれば、マスク２０に形成された規則パターン２１に点光源１０からの光を照射し、点光源１０に対する回折光を受光部３０によりモニタして得られる回折光と、シミュレーションによって得られるローカルばらつきのスペック限界に対応する回折光とを比較することにより、露光用マスクのパターンのローカルばらつきを、顕微鏡を用いることなく回折光の測定だけで簡易に検査することができる。即ち、実際に顕微鏡などを用いて観察することなく、回折光モニタのみでマスク上にあるパターンのローカルなパターンサイズエラーや位置ずれの存在と、その量をマクロ的に捉えることができる。
【００２８】
しかも、モニタ回折光の強度分布からメインピークを除いた積分値と、計算された回折光の強度分布からメインピークを除いた積分値と、の差でローカルばらつきが許容範囲内であるか否かを簡易に判定することができ、その結果から、ローカルばらつきの保証を簡易に実現することができる。
【００２９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態では、モニタ回折光とシミュレーションによる回折光との比較のために、メインピーク以外の回折光の積分強度を比較したが、必ずしもこれに限るものではなく、種々の比較が可能である。例えば、メインピーク同士を比較するようにしても良い。ローカルばらつきが大きいとメインピークが小さくなることから、メインピークの比較でローカルばらつきの大きさを判定することができる。さらに、モニタ回折光をスペック限界に対応する回折光と比較するのではなく、理想的な形状・位置でパターンが形成されたマスクでの回折光と比較し、各々の積分値の差がある程度以上大きくなったらエラーと判定するようにしても良い。
【００３０】
また、実施形態において記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、例えば磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク，ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等）、半導体メモリなどの記録媒体に書き込んで適用したり、通信媒体により伝送して各種装置に適用することも可能である。本発明を実現するコンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行するものであればよい。
【００３１】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係わるマスクパターンのローカルばらつき検査方法を説明するための作業工程図。
【図２】マスクに形成された規則パターンに点光源からの光を照射した時の回折光の様子を示す図。
【図３】ローカルばらつきがない場合の回折光を示す図。
【図４】回折光をモニタするための構成を示す図。
【図５】図４の構成で得られる回折光を示す図。
【図６】マスク上のパターンにローカルばらつきを与えたときの光学像の変化を示す図。
【図７】マスク上のパターンにローカルばらつきを与えたときの回折光の変化を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１０…光源
２０…露光用マスク
２１…規則パターン
３０…受光部
【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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