(57)【要約】 【課題】  レチクルのマスクパターンのパターン寸法の変動を、高精度に短時間に検査して変動の部位を特定する。【解決手段】  レチクルのマスクパターン１の面をレーザ光３１で走査し、該マスクパターン１面のパターンエッジで回折したレーザ光３１のうち、回折条件を満足する回折光か不満足の回折光かの少なくとも一方を検出し、  該レーザ光３１の走査位置と該回折光の満足か不満足かを照合して局所的にパターン寸法が変動している部位を検出する  ことを特徴とするレチクルの検査方法。【選択図】      図１
2007163613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルのマスクパターン面をレーザ光で走査する工程と、
該マスクパターン面のパターンエッジで回折した回折光を検出する工程と、
該回折光が一の回折条件を満たすかどうか照合する工程と、
該照合に基づいてマスクパターンのパターン寸法の変動部位を検出する工程と
を含むことを特徴とするレチクルの検査方法。
【請求項２】
該マスクパターンが、所定のピッチで形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のレチクルの検査方法。
【請求項３】
該レーザ光が、少なくとも該マスクパターンのピッチ寸法まで絞り込まれている
ことを特徴とする請求項１記載のレチクルの検査方法。
【請求項４】
該マスクパターン面のパターンエッジで回折した回折光を照合する工程は、フィルタを通して行われる
ことを特徴とする請求項１記載のレチクルの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＳＩなどの製造に際して用いるマスクの検査方法に関わり、特に、リソグラフィ工程において用いられるレチクルのパターン寸法変動している局所的な部位の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＬＳＩの製造過程において、クリティカルな層におけるパターン寸法精度は、パターン寸法の約±１０％以内に納めることが要求されている。
【０００３】
このパターン寸法精度は、リソグラフィ工程とエッチング工程とによって決まるが、特にレチクルの寸法精度はリソグラフィ工程に負うところが大きい。
【０００４】
ところで、レチクルの寸法精度は、レチクルの倍率が、一般にウェーハ上のパターンの高々４倍か５倍のため、レチクル上においてもウェーハ上と同程度の寸法精度が求められる。例えば、ウェーハ上で０．５μｍのパターンに対しては、±５０ｎｍの寸法制御がウェーハ上でもレチクル上でも求められる。
【０００５】
また、レチクル面内における寸法は均一に制御される必要があり、局所的にもこの制御された精度内に収まる必要がある。もちろん、ウェーハ転写後のウェーハ上においても同様である。
【０００６】
従来、レチクル面内の局所的な寸法誤差を計測するためには、レチクルパターンをレチクルパターンの設計データと照合したり他の同一チップのパターンと比較したりして寸法誤差の大きな部位を特定していた。この手法によれば、微小な寸法誤差を捉えるためには、検査する光源の波長を短くするか、パターンを画像処理する際の画素を微細にする必要があった。
【０００７】
こうした検査波長の短波長化や検査画像の画素の微細化は、検査装置のコストを大幅に増大させることになり、コストに見合った検査手法にならない。例えば、０．２５μｍテクノロジーに求められる５０ｎｍ〜の誤差検出には、９０ｎｍテクノロジーで使用する検査装置が必要となる。
【０００８】
一方、直接、分解能の高い寸法計測を行うと、精度は期待できるものの長い処理時間を必要とするため、レチクル上の局所的に寸法誤差の大きな部位を特定することは非現実的とある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００９】
もう一つの検査方法として、分解能は劣るが光学系によって寸法精度の悪い部分を色むらとして検出し、寸法誤差の大きな部位を特定する検査方法が提案されている。この方法では、大雑把な位置情報しか得られず、局所的な詳細な部位の特定はできない。また、欠陥部位の光量変動領域は、受光素子の画素サイズよりも大きいことが必要であったり、光量の少ない高次の回折光を利用したりするため、微細な領域の欠陥部位の検出には不向きである（例えば、特許文献１参照）。
【非特許文献１】Byung Gook Kim,et al.Required Performances of Reticle Inspection System for ArF Lithography:Through Analysis of Defect Printability Study,Proceedings of SPIE Vol.4754 p517-525(2002)
【特許文献１】特開２００５−２３３８６９号公報（〔００１５〕、〔図１〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、従来のレチクルの検査技術では、局所的に寸法精度が劣化している部位を実用的な測定時間内に精度よく計測して特定することができなかった。
【００１１】
そこで、本発明はレチクルのマスクパターン面をレーザ光で走査し、そのレーザ光がパターンエッジで回折した回折光を検出することによって、パターン寸法の局所的な変動を特定する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、請求項１において、レチクルのマスクパターン面をレーザ光で走査する工程と、該マスクパターン面のパターンエッジで回折した回折光を検出する工程と、該回折光が一の回折条件を満たすかどうか照合する工程と、該照合に基づいてマスクパターンのパターン寸法の変動部位を検出する工程とを含むように構成されたレチクルの検査方法によって解決される。
【００１３】
つまり、マスクパターン上を走査したレーザ光は、マスクパターンで回折を起こす。この回折する光の回折角：θは、回折条件式：ｐ×ｓｉｎθ＝ｎλ／２（ｐ；パターンピッチ、λ；レーザ光の波長、ｎ；自然数）を満足する角度で表される。
【００１４】
一定の波長の光を照射したとき、パターンピッチ：ｐが決まれば、回折条件式に従って回折光の回折角が決まる。従って、レーザ光の走査する部位と、回折光の回折角の変動、つまりパターンピッチ：ｐの変動を照合しながら検査をすれば、パターン寸法が変動するパターンの境界部位を特定することができる。
【００１５】
次いで、請求項２において、該マスクパターンが、所定のピッチで形成されているように構成された請求項１記載のレチクルの検査方法によって解決される。
【００１６】
つまり、本発明では、走査光がマスクパターンのパターンピッチ：ｐに依存して回折した光の回折角の変動を検出するので、予めマスクの測定部位のパターンピッチ：ｐが正確に捉えられていることが必須である。
【００１７】
次いで、請求項３において、該レーザ光が、少なくとも該マスクパターンのピッチ寸法まで絞り込まれているように構成された請求項１記載のレチクルの検査方法によって解決される。
【００１８】
つまり、マスクパターンを走査するレーザ光は、パターンの境界部位で回折条件に従って回折するので、少なくとも２本のパターンを跨ぐ以上のビーム幅では正確な回折角の変動が検出し難い。従って、照射するレーザ光はマスクパターンのピッチ：ｐまで絞り込まれている方が好ましい。
【００１９】
次いで、請求項４において、該マスクパターン面のパターンエッジで回折した回折光を照合する工程は、フィルタを通して行われるように構成された請求項１記載のレチクルの検査方法によって解決される。
【００２０】
つまり、回折光は、０次回折光から１次、２次と順次高次回折光まで回折条件式の自然数；ｎによって決まる複数の回折角に回折する。本発明の場合には、例えば、１次回折光のみを透すフィルタを通して、１次回折光のみを検出するようにすれば、回折光の光強度も大きいのでより正確に迅速に検出できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明になるマスク検査方法によれば、レチクルのマスクパターンをレーザ光で走査しながら、パターンの寸法変動が存在する部位を実用的な短時間に検査して特定することができる。
【００２２】
その結果、従来、マスク上の寸法変動の局所的な部位が特定し難かったり、特定するための検査に長時間を要したりすることが解消でき、本発明は特にレチクルのマスクパターン検査などの効率化に対して多いに貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１はパターン寸法変動部と走査レーザ光との位置関係図、図２はパターン寸法の正常／異常部の回折光の模式図、図３は局所的な寸法変動と境界部の模式図、図４は境界部のパターン寸法変動量を示す図、図５はパターン寸法変動量をピッチ変動量に変換した図、図６はパターンピッチと回折角との関係図、図７はパターン寸法変動と回折角との関係図、図８はパターン寸法変動と回折角とのワーキングカーブ例、図９は本発明を実施する光学系の構成例である。
【００２４】
図１はパターン寸法変動部位と走査レーザ光との位置関係図を模式的に示したものである。レチクル１０の上に形成された隣り合うパターン１を跨ぐようにレーザ光３１で矢印方向に順次走査していく。走査されたマスクのパターン１が正常なピッチ：ｐの場合と異常なピッチ：ｐ’が存在する場合とを模式的に示す。
【００２５】
パターン１が正常なピッチ：ｐの場合には、回折条件式：ｐ×ｓｉｎθ＝ｎλ／２で決まる回折角：θ（°）の方向に回折光が出現する。ところが、パターン１が異常なピッチ：ｐ’の場合には、回折条件式に従わずに回折角：θの方向に回折光が出現しない。この回折光の出現の可／否がパターン１のピッチの正常部位／異常部位に対応する。従って、それらの部位を局所的に位置検出すれば、パターン１が異常な部位を特定することができる。
【００２６】
図２はパターン寸法の正常部位／異常部位の回折光の模式図である。図５（Ａ）は、パターン１のピッチが正常なピッチ：ｐの場合には回折光４が回折角：θで回折することを示している。
【００２７】
それに対して、図５（Ｂ）に示したように、パターン１のピッチが正常部位／異常部位の境界部２における異常なピッチ：ｐ’（＝ｐ＋ΔＣＤ／２、ΔＣＤはパターン寸法の変動量）の場合には、回折光４は回折角：θで回折せずに回折角：θ’（≠θ）で回折することになる。
【００２８】
ところで、レチクル上のパターンピッチの変動を検出することによって、パターン寸法の変動を認識する本発明の実証は、パターンの境界部で回折する回折光を調べた結果、パターンピッチの変動とパターン寸法の変動に相関関係があることに基づいている。つまり、パターンピッチの変動をパターン寸法の変動に置き換えることができることに基づくものである。以下に考察する。
【００２９】
図３において、レチクルなどのマスクパターン１における局所的なパターン寸法変動〔ＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｉ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）変動とも呼ばれる〕は、矢印で示したようにパターンエッジの境界部２の微小な出っ張り／引っ込みの程度を指す。
【００３０】
つまり、並設されたパターン１が所定のパターンピッチで形成されていれば、この境界部２の出入りである変動は許容範囲内である。従って、隣り合うパターン１同士の間隔が変動していない正常状態に相当しており問題とはならない。こうしたパターン寸法変動の事象をシミュレーションした結果を図４、図５に示す。
【００３１】
図４は、境界部のパターン寸法の変動量を示すもので、横軸は単位が無次元でマスクパターンのレチクル上の任意の位置を示すもの、縦軸はパターン寸法変動量をｎｍの単位で示したものである。
【００３２】
図４において、●で示した曲線は最もパターン寸法変動量が急激に変化した場合を示すもので、破線で示した曲線は、順次パターン寸法変動量の変化が緩やかな場合を示し、○で示した曲線は最もパターン寸法変動量の変化が緩やかな場合を示す。
【００３３】
このパターン寸法変動量をレチクル上に並設されたマスクパターンのピッチ変動量に置き換えると図５のようになる。すなわち、図５は、図４のパターン寸法変動量をピッチ変動量に換算し直したもので、横軸は単位が無次元でマスクパターンのレチクル上の任意の位置を示すもの、縦軸はパターン寸法変動量をｎｍの単位で示したものである。
【００３４】
図５において、図４に●で示した曲線のようなパターン寸法変動量の変化が最も急激である場合には、図５に●で示した曲線のようにパターンのピッチ変動量が局所的に最大のピークを持つことを示している。そして、順次パターン寸法変動量の変化を緩やかにしていくに従ってピッチ変動量のピークが低くなり、○で示した曲線のように最もパターン寸法変動量の変化を緩やかにした場合には、対応するピッチ変動量のピークも最もなだからになる。
【００３５】
このように、図４に示したマスクパターンのパターン寸法の変動量は、図５に示したマスクパターンのピッチ変動量に置き換えることができる。しかも、パターン寸法の変動が大きい局所的な領域においては、ピッチ変動量に急峻なピークが現れる。従って、ピッチ変動量のピークが現れる部位が検出できれば、マスクパターン上の局所的な部位を特定することができる。
【００３６】
図６には、検査するレチクル上のマスクパターンを走査するレーザ光に波長：λ＝６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザを用いたときに、回折条件式：ｐ×ｓｉｎθ＝ｎλ／２で決まるパターンピッチ：ｐ（μｍ）と１次回折光の回折角：θ（°）との関係を示す。
【００３７】
図６において、パターンピッチの僅かな変動、例えば、１μｍ＞の変動で回折角が大きく変化する。従って、パターンの境界部で規定されるパターンピッチの変動を捉えれば、パターンピッチの変動を局所的なパターン寸法の変動に置き換えることができる。
【００３８】
図７には、図６で示したパターンピッチの変動と回折角との関係を置き換えたパターン寸法変動と回折角との関係を示す。ここでは、ウェーハ上で９０ｎｍ、ピッチ１８０ｎｍのパターンと、４倍レチクルを想定した場合、６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光で回折条件を満たす回折角と、ウェーハ上のパターン寸法の変動〔ＭＥＦ（Ｍａｓｋ  Ｅｒｒｏｒ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆａｃｔｏｒ）＝１、レチクル倍率４倍としたとき）との関係を示している。局所的にパターン寸法が変動する領域のパターンピッチの変動は、このパターン寸法の誤差と等価である。
【００３９】
図８は図７におけるΔＣＤ±９ｎｍの領域とそれに対応する回折角変動の量を示したもので、いわゆるワーキングカーブとして用いる。図８から、パターン寸法の変動の許容される範囲がΔＣＤ±９ｎｍのとき、回折角の範囲は２３．６°〜２９．３°の範囲であることが分かる。
【００４０】
図９は本発明を実施するレチクル検査光学系の一構成例である。図９において、パターン寸法変動を調べる被検査物となるレチクル１０は、例えば、レーザ干渉計などに付設された検査ステージ５に載置されて高精度に、かつ短時間に移動させながら正確に位置決めされる。
【００４１】
レーザ光源３には、例えば、波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザを用いる。レーザ光３１は、レチクル１０の面上には図５に示したように所定の角度の斜光として照射する。レーザ光３１をレチクル１０の面上で走査するには、検査ステージ５を高精度に移動することによって行う。
【００４２】
レチクル１０の面上に走査されながら照射されたレーザ光３１は、レチクル１０に形成されたマスクパターンのパターンエッジで回折し、局所的な寸法異常部位と正常部位との境界部２で１次回折光の回折角：θが変動する。従って、その回折角：θの変動量を受光素子６で検出するとともに、図示してないが、検査ステージ５を同期させて読み込んだ位置と照合し、レチクル１０の面上の異常部位を特定する。
【００４３】
回折角：θの変動を捉えるには、受光素子６で回折条件を満たした１次回折光のみを検出するか、回折条件を満たさない回折光を検出するかによって行い、例えば、受光素子６の前段に配置したフィルタ７によってどちらかに振り分けた回折光を検出する。
〔実施例１〕
レーザ光に波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザを用い、１次回折光を検出する。局所的な寸法異常部位と正常部位との境界では、図４の●で図示したように寸法が局所的に変動する。そのため、各箇所のパターンエッジで規定されるピッチは、図５に示したように急峻に変動する。この変動は、図４に示したｐ’に相当する。このピッチ変動をＨｅ−Ｎｅレーザ光で走査させ、１次回折光を検出する。
【００４４】
１次回折光は、回折条件式（ｐ×ｓｉｎθ＝ｎλ／２）の条件に従って図５に示すピッチと回折角の関係を満足する。
【００４５】
図５に示したような急峻なピークを示すピッチ変動が現れる部位は、回折角から得られる１次回折光強度を位置情報とともにモニタすることによって、その位置を特定することができる。
【００４６】
位置情報は、例えば、被測定物のレチクルをレーザ干渉計のステージ上で移動させて読み取ることができる。
【００４７】
いま、図１に示したように、平行するラインパターンの実デバイスの例として、フラッシュメモリの活性領域形成層を取り挙げると、被測定パターンは，レチクル上で２μｍＬ＆Ｓパターン、ピッチは４μｍである。
〔実施例２〕
レーザ光のスポットをパターンピッチ程度に絞り込む。その他の条件を実施例１と同様である。
【００４８】
レーザ光のスポット径を、例えば、５μｍφと小さく絞ると、回折光の回折条件を満たす角度の変動に対して感度が高くなる。因みに、図１において、紡錘型をしたレーザ光の寸法は５μｍである。
〔実施例３〕
図９に示したように、レーザ光３１の回折光を、所定の角度からの入射光のみを透過する固定したフィルタ７を配置することにより、ある回折角の回折光４のみを取り出して検出する。その他の条件は実施例１と同様である。
【００４９】
レチクル１０の図示してないマスクパターンの正常部位のパターンエッジで回折した回折光４の回折角：θに合わせてフィルタ７を配置する位置を設定しておく。そうすると、異常部位のパターンとの境界部２で回折光４がフィルタ７を通過しなくなるため、その位置を検出することによって異常部位と正常部位との境界部を特定することができる。
【００５０】
ここでは、レーザ光の光源に、取扱の容易なＨｅ−Ｎｅレーザを用い、１８０ｎｍピッチのパターンについてシミュレーションした結果を示した。しかし、光源やパターンピッチは限定されるものではなく、シミュレーションの結果とそれに伴うパターン寸法変動のワーキングカーブには種々の変形が可能である。
【００５１】
また、レーザ光の走査には、レチクルをステージに載置して移動させたが、例えば、レチクルをＸ方向に移動させ、レーザ光をポリゴンミラーを回転させてＹ方向に振って走査することもでき、種々の変形が可能である。
【００５２】
さらに、ここでは、パターンが所定のピッチで形成されている場合を例示したが、同一ピッチで並設されているマスクパターンの場合に限定するものではなく、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】パターン寸法変動部位と走査レーザ光との位置関係図である。
【図２】パターン寸法の正常／異常部の回折光の模式図である。
【図３】局所的な寸法変動と境界部の模式図である。
【図４】境界部のパターン寸法変動量を示す図である。
【図５】パターン寸法変動量をピッチ変動量に変換した図である。
【図６】パターンピッチと回折角との関係図である。
【図７】パターン寸法変動と回折角との関係図である。
【図８】パターン寸法変動と回折角とのワーキングカーブ例である。
【図９】本発明を実施する光学系の構成例である。
【符号の説明】
【００５４】
１  マスクパターン
２  境界部
３  レーザ光源                      ３１  レーザ光
４  回折光
５  検査ステージ
６  受光素子
７  フィルタ
１０  レチクル
【図１】
2007163613.tif 000003
【図２】
2007163613.tif 000004
【図３】
2007163613.tif 000005
【図４】
2007163613.tif 000006
【図５】
2007163613.tif 000007
【図６】
2007163613.tif 000008
【図７】
2007163613.tif 000009
【図８】
2007163613.tif 000010
【図９】
2007163613.tif 000011