(57)【要約】【課題】フォトマスクに実際に形成されるマスクパターンの出来映えを反映させることにより正確にホットスポットを抽出可能なマスクパターン評価装置及びフォトマスクの製造方法を提供する。【解決手段】フォトマスクのマスクパターンの測定値に基づいてマスクデータを補正するデータ補正手段と、前記データ補正手段により補正された前記マスクデータに基づいてリソグラフィ・シミュレーションを実行するパターン発生手段と、前記パターン発生手段により実行される前記リソグラフィ・シミュレーションにより生成されたウェーハパターンと設計データに基づいて生成された設計パターンとを比較してホットスポットを抽出するパターン比較手段と、を備えたことを特徴とするマスクパターン評価装置を提供する。【選択図】図１
2008242112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスクのマスクパターンの測定値に基づいてマスクデータを補正するデータ補正手段と、
前記データ補正手段により補正された前記マスクデータに基づいてリソグラフィ・シミュレーションを実行するパターン発生手段と、
前記パターン発生手段により実行される前記リソグラフィ・シミュレーションにより生成されたウェーハパターンと設計データに基づいて生成された設計パターンとを比較してホットスポットを抽出するパターン比較手段と、
を備えたことを特徴とするマスクパターン評価装置。
【請求項２】
前記データ補正手段は、前記フォトマスクの複数の部分における前記マスクパターンの測定値に基づいて、前記マスクデータを補正することを特徴とする請求項１記載のマスクパターン評価装置。
【請求項３】
前記マスクパターンの測定値は、前記マスクパターンの線幅であ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評価装置。
【請求項４】
マスクにマスクパターンを形成してフォトマスクを形成する工程と、
請求項１〜３のいずれか１つに記載のマスクパターン評価装置を用いて、前記形成したフォトマスクを評価する工程と、
前記評価の結果に基づいてフォトマスクに関する処理を実行する工程と、
を備えたことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクパターン評価装置及びフォトマスクの製造方法に関し、より詳細には、ホットスポットを抽出するマスクパターン評価装置及びフォトマスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模集積回路（ＬＳＩ：Large Scale Integration）などの高精度で微細なデバイスは、フォトマスクに形成されたマスクパターンをウェーハ上に転写させる露光工程を経て製造される。この工程において、マスクパターンの「露光マージン」が小さい部分は、「ホットスポット」などと呼ばれる。ここで、「露光マージン」とは、露光量やフォーカスの変動に対する許容範囲を意味する。つまり、「ホットスポット」とは、露光条件がずれると転写後のウェーハ上に形成されるパターンの異常が生じやすい部分を意味する。
【０００３】
このようなホットスポットは、できるだけ減らすことが望ましい。マスクのホットスポットを検査するためには、マスク描画データに変換する前のマスクのパターンデータに基づき、露光量やフォーカスの変動に対して線幅の変動が大きいパターンをリソグラフィ・シミュレーションによって抽出する。この際に、シミュレーションに用いるマスクのパターンデータは、設計通りの線幅でマスクが製作されていると仮定したものである。また、このようなマスクパターンの補正方法において、マスクパターンに対する光近接効果補正処理の負担を大幅に増大させることなく、ウェーハへの露光工程における露光マージンの変化を考慮して補正を行う技術が開示されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−１３６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、フォトマスク上に実際に形成されるマスクパターンの線幅は、設計値とは異なる場合も多い。またさらに、マスクパターンの線幅の設計値からのずれはマスク内で均一ではなく、分布を有することも多い。その結果として、ホットスポットを正確に抽出することが困難な場合も多かった。  
本発明は、フォトマスクに実際に形成されるマスクパターンの出来映えを反映させることにより正確にホットスポットを抽出可能なマスクパターン評価装置及びフォトマスクの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、フォトマスクのマスクパターンの測定値に基づいてマスクデータを補正するデータ補正手段と、前記データ補正手段により補正された前記マスクデータに基づいてリソグラフィ・シミュレーションを実行するパターン発生手段と、前記パターン発生手段により実行される前記リソグラフィ・シミュレーションにより生成されたウェーハパターンと設計データに基づいて生成された設計パターンとを比較してホットスポットを抽出するパターン比較手段と、を備えたことを特徴とするマスクパターン評価装置が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、マスクにマスクパターンを形成してフォトマスクを形成する工程と、上記のマスクパターン評価装置を用いて、前記形成したフォトマスクを評価する工程と、前記評価の結果に基づいてフォトマスクに関する処理を実行する工程と、を備えたことを特徴とするフォトマスクの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、フォトマスクに実際に形成されるマスクパターンの出来映えを反映させることにより正確にホットスポットを抽出可能なマスクパターン評価装置及びフォトマスクの製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。  
図１は、本発明の実施形態であるマスクパターン評価装置のブロック図である。  
また、図２は、図１に表したマスクパターン評価装置の動作を説明するためのフローチャートである。  
本実施形態においては、マスクパターンの検査に際して、図２にステップＳ１００及びＳ１１０として表したように、実際にマスクを製作し、そのパターンの線幅の設計値からのずれを測定する。そして、測定したずれを反映させたマスクパターンを基にしてリソグラフィ・シミュレーションによりウェーハ上でのホットスポットを抽出する。こうすることにより、実際に製作されるマスクパターンの出来映えを反映させてより正確にホットスポットを抽出できるようになる。
【０００８】
以下、本実施形態のマスク検査装置について説明する前に、比較例について説明する。  図３は、比較例としてのホットスポット抽出方法を例示するフローチャートである。  
また、図４〜図６は、設計データ、マスクパターン、ウェーハ上に転写されたパターンを例示する概念図である。  
図４に表したように、ＬＳＩなどの製造に際しては、まず、デバイスの設計データ７０が作成される。設計データ７０は、製造されるデバイスに形成される各種の設計パターン７５の形状、サイズ、配置に関する情報を含む。次に、この設計データ７０に基づいて、マスク７１に形成されるマスクパターン７６が形成される。なお、図４においては、設計パターン７５とマスクパターン７６を同一の形状として表したが、実際には、光近接効果（Optical Proximity Effect：ＯＰＥ）などを補正するために、マスクパターン７６は設計パターン７５とは異なる形状を有する場合もある。
【０００９】
このようにして形成されたマスク７１を用いて露光プロセス及びエッチングプロセスによりウェーハ７２の上にウェーハパターン７７が形成される。このウェーハパターン７７は、理想的には、設計データによる設計パターン７５と同一であることが望ましい。しかし、実際には、設計パターン７５とは異なる形状・サイズを有するホットスポット７８が形成されてしまうことがある。なお、図４（ｄ）においては、ホットスポット７８として、パターンの角部が丸まったり、膨らんだ形状を例示したが、これはあくまで説明の便宜上のものであり、実際のホットスポットはこれとは異なる。
【００１０】
このようなホットスポットは、デバイスの不良の原因となり、製造工程において歩留まりを低下させる要因のひとつとなる。従って、フォトマスクを検査することによりホットスポットが出現する箇所を調べて、フォトマスクのパターンを改良したり、またその箇所でホットスポットが生じないように、製造工程において露光条件などを管理することが必要とされる。
【００１１】
これに対して、図３に表した比較例のマスク検査方法の場合、まず設計データ７０からマスクデータ９０を生成する。マスクデータ９０は、図４（ｂ）に表したマスクパターン７６に関するデータである。そして、マスクデータ９０に基づいて、リソグラフィ・シミュレーションを行う（ステップＳ２００）。これは、実際のウェーハ７２のレジストへの転写プロセスをシミュレーションにより再現するものであり、フォトマスクを用いた露光と現像によりウェーハ上に形成されるレジストのウェーハパターン７７をシミュレーションにより求めるものである。
【００１２】
このようにしてウェーハパターン７７が得られたら、設計パターン７５と比較する（ステップＳ２１０）。そして、パターン形状やサイズ、配置が所定の範囲を超えて異なる部分をホットスポットとして抽出する。
【００１３】
以上説明したように、本比較例によれば、マスクデータ９０に基づいてリソグラフィ・シミュレーションを行い、その結果得られたウェーハパターン７７と設計パターン７５とを比較することにより、ホットスポットを抽出する。
【００１４】
しかし、実際に製造されるフォトマスクのマスクパターンは、設計通りであるとは限らない。すなわち、図３に表した比較例の場合、マスクデータ９０に基づいてフォトマスク７１を作成するが（ステップＳ２２０）、作成されたフォトマスク７１のマスクパターン７６の線幅が設計値からずれていても、その情報はステップＳ２００のリソグラフィ・シミュレーションには反映されない。  
図５は、フォトマスクのマスクパターンの線幅が設計値と異なる場合を例示する模式図である。  
図５（ａ）に表したように設計データ７０に対応して、図５（ｂ）に表したようにフォトマスク７１が製造される場合、形成プロセスにおいて条件のずれなどにより、実際のフォトマスクのマスクパターンの線幅ｄ２が設計値（破線により表した）とは異なる場合もある。このようにマスクパターン７６の線幅ｄ２が設計値からずれると、ホットスポットが出現する箇所や頻度も変化する。
【００１５】
ところが、図３に表した比較例の場合、実際に形成されるマスクパターンの出来映えを考慮していないので、リソグラフィ・シミュレーションにより得られるウェーハパターン７７も実際のものとは異なる場合がある。例えば、マスクパターン７６が設計通りに出来ていればホットスポットにはならない箇所であっても、マスクパターン７６の線幅が設計値からずれたためにホットスポットになってしまう場合などがある。あるいは、この逆もあり得る。その結果として、ホットスポットとなるべき箇所を抽出することができない場合が生ずる。
【００１６】
これに対して、本実施形態によれば、実際のフォトマスクの出来映えを反映させてリソグラフィ・シミュレーションを実施することにより、ホットスポットをより正確に抽出することが可能となる。  
以下、ふたたび図１及び図２に戻って本発明の実施の形態について説明する。  
本実施形態のマスクパターン評価装置５は、光学手段４０と、寸法算出手段１２と、寸法比較手段１５と、寸法誤差算出手段１７と、データ補正手段２０と、パターン発生手段２５と、パターン比較手段３０と、を有する。なお、これらの各要素は一体である必要はなく、例えば、光学手段４０は、その他の要素とは別体であってもよい。
【００１７】
本実施形態においては、図２に表したように、設計データ７０に基づいて作成されたマスクデータ９０に基づき、フォトマスク７１を作成する（ステップＳ１００）。そして、作成したフォトマスク７１のマスクパターン７６を測定する。
【００１８】
図１に表した光学手段４０は、設計データに基づいて作成されたフォトマスク７１のマスクパターン７６を撮像する役割を有する。光学手段４０は、フォトマスクを載置するステージ２７と、光源５１と、コンデンサレンズ５２ａと、対物レンズ５２ｂと、画像センサ５５と、を有する。ステージ２７はステージ制御手段１３により平面内で移動可能とされている。これにより、フォトマスク７１の全体に亘りマスクパターンを高い解像度で撮像することが可能となる。
【００１９】
ステージ２７の略垂直下方には、コンデンサレンズ５２ａと、光源５１と、がこの順に設けられ、ステージ２７の略垂直上方には対物レンズ５２ｂと、画像センサ５５と、がこの順に設けられている。また、これらは、光源５１から放射された光の光軸上に配置されている。光学手段４０において、光源５１から放射された光は、コンデンサ対物レンズ５２ａで集光し、フォトマスク上で結像する。そして、フォトマスクを透過した光は、発散して対物レンズ５２ｂで集光されて、例えば、ＣＣＤなどの画像センサ５５に撮像される。
【００２０】
なお、本実施形態のマスクパターン評価装置５は、光学手段４０を必ずしも含む必要はない。すなわち、別体として設けられた光学手段４０により撮像したデータに基づき、後述する処理を実行するものであればよい。
【００２１】
寸法算出手段１２は、光学手段４０及びステージ制御手段１３に接続されている。光学手段４０により得られたマスクパターンを画像処理した後、座標データに変換して寸法あるいは寸法分布を算出する（ステップＳ１００）。この際に、ステージ２７からのフォトマスクの位置情報を関連づけて、フォトマスク７１に形成されたマスクパターン７６の寸法や寸法分布を測定することができる。ここで、フォトマスク７１の全体にわたって寸法を測定することで、寸法分布も得られることになる。
【００２２】
寸法比較手段１５は、寸法算出手段１２とデータベース１０に接続されている。寸法算出手段１２から得られたマスクパターンの寸法や寸法分布と、データベース１０から得られるマスクデータ上の寸法や寸法分布と、を比較し、マスクデータと、実際に測定したマスクパターンと、の不一致の部分を検出することができる（ステップＳ１２０）。
【００２３】
寸法誤差算出手段１７は、寸法比較手段１５に接続され、寸法比較手段１５から得られたマスクデータと、実際に測定したマスクパターン７６との不一致の部分の「寸法誤差」を算出する（ステップＳ１２５）。この際、例えば、マスク７１を複数領域に分割した後、領域ごとにマスクパターン７６の線幅ｄ２の寸法誤差を平均化して算出することができる。これにより、フォトマスク７１の領域ごとの処理を行うことができ、計算データ量が過大になるのを抑制できる。ここで、寸法誤差とは、マスクデータ上の寸法からのずれ量をいう。
【００２４】
データ補正手段２０は、寸法誤差算出手段１７に接続されており、寸法誤差算出手段１７から得られた寸法誤差に基づいて、マスクデータを補正する（ステップＳ１３０）。
【００２５】
パターン発生手段２５は、データ補正手段２０に接続されており、データ補正手段２０から得られた補正したマスクデータを用いてリソグラフィ・シミュレーションを行い、ウェーハ７２上に転写されるウェーハパターン７７を作成する（ステップＳ１４０）。
【００２６】
パターン比較手段３０は、パターン発生手段２５及びデータベース１０に接続されている。パターン発生手段２５でシミュレーションしたウェーハパターン７７と、設計データに基づく設計パターン７５と、を比較する（ステップＳ１５０）。そして、設計パターン７５からみたウェーハパターン７７のずれが所定の範囲を超えた部分をホットスポット７８として抽出する。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態によれば、フォトマスク７１を作成しマスクパターン７６の線幅を測定することにより、マスクパターン７６の出来映えをリソグラフィ・シミュレーションに反映させることができる。その結果として、実際のフォトマスク７１に対応したホットスポットを正確に抽出することが可能となる。例えば、図５に関して前述したように、マスクパターン７６の線幅が設計値からずれたために、ホットスポットが出現する箇所が変化したような場合にも、これを正確に抽出することができる。
【００２８】
また、本実施形態によれば、フォトマスク７１の面内において出来映えに分布があるような場合にも、これを反映させたリソグラフィ・シミュレーションを実施することができる。  
図６は、マスクパターン７６の線幅がフォトマスク７１の面内において分布を有する場合を例示する模式図である。  
すなわち、設計データ７０ではパターンの線幅ｄは均一であるような場合でも、フォトマスク７１を作成した時に、マスクパターン７６の線幅ｄ２がフォトマスク７１の面内で分布を有する場合がある。図６に例示した具体例においては、フォトマスク７１の中央付近ではマスクパターン７６の線幅ｄ２は大きく、付近ではマスクパターン７６の端部に近づくとマスクパターン７６の線幅ｄ２は小さくなる。  
このようにマスクパターン７６の線幅に分布が生ずると、これに対応してホットスポットが出現する箇所や頻度なども変化する。  
これに対して、本実施形態によれば、マスクパターン７６の線幅の分布を反映させることができる。すなわち、図２に関して前述したプロセスにおいて、まずマスクパターン７６の線幅をフォトマスク７１の全体に亘り測定し算出する（ステップＳ１１０）。そして、測定したマスクパターンの寸法分布と、データベース１０から得られるマスクデータ上の寸法分布と、を比較し、マスクデータと、実際に測定したマスクパターンと、の不一致をフォトマスク７１の全体に亘って検出することができる（ステップＳ１２０）。
【００２９】
次に、寸法比較手段１５から得られたマスクデータと、実際に測定したマスクパターン７６との不一致の部分の「寸法誤差」の分布を算出する（ステップＳ１２５）。データ補正手段２０は、寸法誤差算出手段１７から得られた寸法誤差の分布に基づいて、マスクデータの分布を補正する（ステップＳ１３０）。
【００３０】
パターン発生手段２５は、データ補正手段２０から得られた補正したマスクデータの分布を用いてリソグラフィ・シミュレーションを行い、ウェーハ７２上に転写されるウェーハパターン７７の分布を作成する（ステップＳ１４０）。
【００３１】
パターン比較手段３０は、パターン発生手段２５でシミュレーションしたウェーハパターン７７の分布と、設計データに基づく設計パターン７５と、を比較する（ステップＳ１５０）。そして、設計パターン７５からみたウェーハパターン７７のずれが所定の範囲を超えた部分をホットスポット７８として抽出する。  
以上説明したようにすれば、フォトマスク７１の出来映えに分布があるような場合にも、これを反映してリソグラフィ・シミュレーションを実施し、ホットスポットを正確に抽出することができる。
【００３２】
このようにしてホットスポットを抽出した後は、その内容に応じて、フォトマスクに関する処理を実行する。具体的には、例えば、フォトマスクが良品であれば、使用したり出荷する。また、マスクパターン７６のリペアが可能であればリペアを実行したり、マスクパターン７６を改良したり、また、ホットスポットの頻度が大きい場合にはそのマスクを不良品として処理したりすることができる。また、フォトマスク７１の形成条件を改良して、再度フォトマスク７１を作成してもよい。そして、良品のフォトマスクは露光装置に取り付けて、露光工程を実行する。
【００３３】
またあるいは、本実施形態のマスクパターン評価装置によりホットスポットが抽出された箇所を、量産工程においてプロセスモニタとして監視し、ホットスポットが発生しないように露光条件などを管理するということも有効である。
【００３４】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
【００３５】
例えば、本実施形態において、マスクパターンの全面にわたって寸法を測定したが、これには限定されない。マスクパターンにおいて、予め定められた所定の箇所の寸法を測定して比較してもよい。このようにすれば、より短時間でフォトマスクの出来映えの分布を調べることが可能となる。  
また、本実施形態において、寸法を線幅により表現したが、これには限定されない。Ｌ型コーナ部の丸まりや、ドットの面積などを用いても、同様の効果が得られる。
【００３６】
さらにまた、本発明のマスクパターン評価装置において、光学手段、寸法算出手段、寸法比較手段、寸法誤差算出手段、データ補正手段、パターン発生手段、パターン比較手段などを構成する各要素などについては、当業者が適宜変更を加えたものであっても、本発明の要旨を包含する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態であるマスクパターン評価装置のブロック図である。
【図２】図１に表したマスクパターン評価装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】比較例としてのホットスポット抽出方法を例示するフローチャートである。
【図４】設計データ、マスクパターン、ウェーハ上に転写されたパターンを例示する概念図である。
【図５】設計データ、マスクパターン、ウェーハ上に転写されたパターンを例示する概念図である。
【図６】設計データとマスクパターンを例示する概念図である。
【符号の説明】
【００３８】
５ マスクパターン評価装置、 １０ データベース、 １２ 寸法算出手段、 １３ ステージ制御手段、 １５ 寸法比較手段、 １７ 寸法誤差算出手段、 ２０ データ補正手段、 ２５ パターン発生手段、 ２７ ステージ、 ３０ パターン比較手段、 ４０ 光学手段、 ５１ 光源、 ５２ａ コンデンサレンズ、 ５２ｂ 対物レンズ、 ５５ 画像センサ、 ７０ 設計データ、 ７１ フォトマスク、 ７２ ウェーハ、 ７５ 設計パターン、 ７６ マスクパターン、 ７７ ウェーハパターン、 ７８ ホットスポット、 ９０ マスクデータ
【図１】
2008242112.tif 000003
【図２】
2008242112.tif 000004
【図３】
2008242112.tif 000005
【図４】
2008242112.tif 000006
【図５】
2008242112.tif 000007
【図６】
2008242112.tif 000008