(57)【要約】【課題】マスクの良品率を向上させることによってマスクの製造コストを下げることができるマスク判定方法を提供すること。【解決手段】実施形態のマスク判定方法では、マスク上に形成されたマスクパターンの寸法および光学特性の少なくとも一方に対し、マスク面内における面内誤差平均値およびマスク面内における面内ばらつき分布の少なくとも一方を測定する。そして、照明光源から発した露光光を前記マスクに照射して基板上に基板上パターンを形成した場合に前記基板上に形成される像性能を表すコスト関数が所望値に近づく照明条件を、前記面内誤差平均値および前記面内ばらつき分布の少なくとも一方に基づいて算出する。さらに、前記照明条件で前記マスクに露光光を照射して前記基板上に基板上パターンを形成した場合の像性能が所定の許容範囲内であるか否かに基づいて、前記マスクの良否を判定する。【選択図】図１
2012141372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク上に形成されたマスクパターンの寸法および光学特性の少なくとも一方に対し、マスク面内における面内誤差平均値およびマスク面内における面内ばらつき分布の少なくとも一方を測定する測定ステップと、
照明光源から発した露光光を前記マスクに照射して基板上に基板上パターンを形成した場合に前記基板上に形成される像性能を表すコスト関数が所望値に近づく照明条件を、前記面内誤差平均値および前記面内ばらつき分布の少なくとも一方に基づいて算出する照明条件算出ステップと、
前記照明条件で前記マスクに露光光を照射して前記基板上に基板上パターンを形成した場合の像性能が所定の許容範囲内であるか否かに基づいて、前記マスクの良否を判定する良否判定ステップと、
を含むことを特徴とするマスク判定方法。
【請求項２】
前記像性能は、基板上に形成される像の性能を表す関数であり、露光量余裕度、焦点深度、マスク誤差拡大係数、前記基板上パターンの寸法誤差、前記基板上パターンのＰＰＥ誤差、規格化像強度ログスロープおよび適正露光量の少なくなくとも１つの情報を用いて表されることを特徴とする請求項１に記載のマスク判定方法。
【請求項３】
前記照明条件は、前記照明光源の二次光源形状であることを特徴とする請求項１に記載のマスク判定方法。
【請求項４】
前記光学特性は、前記マスクパターンに形成されている遮光体の透過率または位相差の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１または２に記載のマスク判定方法。
【請求項５】
前記照明光源から発した露光光を前記マスクに照射して基板上に基板上パターンを形成する場合のプロセスウインドウは、露光量余裕度、焦点深度、マスク寸法ばらつき敏感度の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のマスク判定方法。
【請求項６】
照明光源から発した露光光を前記マスクに照射した場合に形成される基板上パターンの寸法ばらつきが所定値以下となる露光量分布を、前記面内ばらつき分布に基づいて算出する露光量分布算出ステップをさらに含み、
前記良否判定ステップは、
前記寸法ばらつきが所定値以下となる露光量分布を算出できたか否かと、前記照明条件で前記マスクに露光光を照射して前記基板上に基板上パターンを形成した場合の像性能が所定の許容範囲内であるか否かと、に基づいて、前記マスクの良否を判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のマスク判定方法。
【請求項７】
マスク上に形成されたマスクパターンの寸法および光学特性の少なくとも一方に対し、マスク面内における面内誤差平均値およびマスク面内における面内ばらつき分布の少なくとも一方を測定する測定ステップと、
照明光源から発した露光光を前記マスクに照射して基板上に基板上パターンを形成した場合に前記基板上に形成される像性能を表すコスト関数が所望値に近づく照明条件を、前記面内誤差平均値および前記面内ばらつき分布の少なくとも一方に基づいて算出する照明条件算出ステップと、
前記照明条件で前記マスクに露光光を照射して前記基板上に基板上パターンを形成した場合の像性能が所定の許容範囲内であるか否かに基づいて、前記マスクの良否を判定する良否判定ステップと、
良品判定されたマスクを用いて基板への露光を行う露光ステップと、
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項８】
マスク上に形成されたマスクパターンの寸法および光学特性の少なくとも一方に対し、マスク面内における面内誤差平均値およびマスク面内における面内ばらつき分布の少なくとも一方を測定する測定ステップと、
照明光源から発した露光光を前記マスクに照射して基板上に基板上パターンを形成した場合に前記基板上に形成される像性能を表すコスト関数が所望値に近づく照明条件を、前記面内誤差平均値および前記面内ばらつき分布の少なくとも一方に基づいて算出する照明条件算出ステップと、
前記照明条件で前記マスクに露光光を照射して前記基板上に基板上パターンを形成した場合の像性能が所定の許容範囲内であるか否かに基づいて、前記マスクの良否を判定する良否判定ステップと、
良品判定されたマスクを用いて基板への露光を行う露光ステップと、
露光された基板上に基板上パターンを形成する基板上パターン形成ステップと、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、マスク判定方法、露光方法および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、各種パターンを半導体基板（ウエハなど）に形成するパターン形成工程としてリソグラフィ工程がある。このリソグラフィ工程では一般に、転写パターンの原盤となるマスク（露光用のフォトマスク）が用いられている。マスク上のパターンは、半導体基板上に形成されるパターンを４〜５倍程度拡大したサイズを有しており、投影露光装置を用いてウエハ上に縮小転写される。
【０００３】
近年、半導体装置の回路パターン寸法の微細化に伴って、マスクパターンに求められる寸法精度は急速に厳しくなっている。ところが、半導体装置では、設計パターン通りにマスクを作成しても、ウエハ上に設計パターン通りのパターンを形成できないという現象が生じている。これはたとえば、あるパターンが所望の寸法になるように露光量を定めたときに、別の種類（別のピッチ、別の向き、別の形状など）のパターンが所望の寸法にならないという現象を含む。この現象は、プロセス近接効果（Process  Proximity  Effect：ＰＰＥ）と呼ばれている。ＰＰＥは、大別して、マスクプロセス、リソグラフィプロセス、エッチングプロセスに起因するものがある。このうち、マスクプロセスに起因するＰＰＥは、マスク製造工程における何らかの製造誤差により、ＰＰＥの発生量が変化する。一般に、ＰＰＥ発生量の予測に基づいてマスクパターンを修正する、近接効果補正（Optical  proximity  correction:ＯＰＣ,または  Process  proximity  correction;ＰＰＣ）が行われているが、このような場合でも、ＰＰＥの発生量が変化した場合には、ウエハ上に設計パターンどおりのパターンが形成できない。
【０００４】
例えば、マスクは、マスク基材上にマスクパターンが形成された後、マスクが良品であるか不良品であるかが判断される。このとき、マスクのＰＰＥ発生量の誤差（ＰＰＥ誤差）に関しても良品判断が行われ、ＰＰＥ誤差が規格を外れた場合にはそのマスクを不良品と判断して廃棄することになる。半導体装置の回路パターン寸法の微細化に伴って、マスクのＰＰＥを含む各種判定項目の規格が厳しくなり、この結果、マスクの歩留まりが向上せずマスクの製造コストが高くなっている。このため、マスクの良品率を向上させることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０７７３７号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１００４号公報
【特許文献３】特開２００４−３１２０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、マスクの良品率を向上させることによってマスクの製造コストを下げることができるマスク判定方法、露光方法および半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、マスク判定方法が提供される。マスク判定方法では、マスク上に形成されたマスクパターンの寸法および光学特性の少なくとも一方に対し、マスク面内における面内誤差平均値およびマスク面内における面内ばらつき分布の少なくとも一方を測定する。そして、照明光源から発した露光光を前記マスクに照射して基板上に基板上パターンを形成した場合に前記基板上に形成される像性能を表すコスト関数が所望値に近づく照明条件を、前記面内誤差平均値および前記面内ばらつき分布の少なくとも一方に基づいて算出する。さらに、前記照明条件で前記マスクに露光光を照射して前記基板上に基板上パターンを形成した場合の像性能が所定の許容範囲内であるか否かに基づいて、前記マスクの良否を判定する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るマスク判定処理手順を説明するための図である。
【図２】図２は、露光条件算出装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、露光条件算出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、輝度が画素毎に調節される二次光源形状の輝度設定処理を説明するための図である。
【図５】図５は、露光条件算出装置のハードウェア構成を示す図である。
【図６】図６は、第２の実施形態に係るマスク提供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】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係るマスク判定方法、露光方法および半導体装置の製造方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るマスク判定処理手順を説明するための図である。本実施形態では、マスク（フォトマスク）の寸法検査の結果に基づいて、マスクの露光に適した露光条件（照明条件や露光量分布など）を算出する。そして、算出した露光条件を用いてウエハなどの基板への露光処理を行った場合に、所望の像性能を得ることができるか否かに基づいて、マスクの良否を判定する。マスクが良品であると判定された場合、算出した露光条件を用いて半導体装置が製造される。
【００１１】
具体的には、マスク作製システム１００によって、フォトリソグラフィ工程の露光処理で用いるマスクを作製しておく。ここでは、マスクＭ１〜Ｍ３が作製された場合を示している。マスク作製システム１００は、例えばＥＢ描画装置、現像装置などを備えて構成されている。そして、ＥＢ描画装置によって、マスクブランクス（リソグラフィ原版の基板）に対し、設計レイアウトパターンに対応するマスクパターンのＥＢ描画を行なう。さらに、現像装置によって、ＥＢ描画されたマスクブランクスの現像処理を行なう。これにより、回路パターンが形成されたマスクＭ１〜Ｍ３が作製される。
【００１２】
作製されたマスクＭ１〜Ｍ３は、ＰＰＥ誤差などが原因で、所望のパターン寸法に仕上がっていない場合がある。例えば、ＰＰＥの一側面として、同一寸法のマスクパターン同士でも、その配列周期（ピッチ）に依存して仕上がり寸法が異なる場合がある。これは疎密寸法差と呼ばれる。また、ＰＰＥが問題ない場合でも、すべての種類のパターンがほぼ一律に寸法誤差を持ち、所望通りとならない場合がある。
【００１３】
作製されたマスクＭ１〜Ｍ３は、マスク測定装置２０で、後述のマスク測定情報（マスクパターンの検査結果）としての、マスクパターン寸法やマスクの光学特性などが測定される。例えば、マスクパターン寸法として、寸法誤差（所望値からの誤差量）のマスク面内平均値、およびマスクパターン寸法のマスク面内ばらつき分布の少なくとも一方が測定される。また、マスクの光学特性として、光学特性のマスク面内平均値、および光学特性のマスク面内ばらつき分布の少なくとも一方を測定してもよい。
【００１４】
すなわち、マスク測定装置２０では、以下に示す（Ａ）〜（Ｄ）の少なくとも１つがマスク測定情報として測定される。
（Ａ）マスクパターン寸法のマスク面内における誤差平均値
（Ｂ）マスクパターン寸法のマスク面内ばらつき分布
（Ｃ）マスク光学特性のマスク面内における誤差平均値
（Ｄ）マスク光学特性のマスク面内ばらつき分布
【００１５】
（Ａ）は、１種類のパターン（例えば、形成条件が最も厳しいパターン）に着目した場合には、マスクパターン寸法のずれ量のマスク面内平均値となる。例えば、最微細パターンに対し、マスク面内全体で平均２ｎｍの細りが発生している場合などである。また、（Ａ）は、複数種類のパターンに着目した場合には、マスクパターン寸法のピッチ毎のマスク面内平均ずれ量となる。例えば、最大ピッチのパターンに対し、マスク面内全体で平均３ｎｍの細りが発生し、最小ピッチのパターンに対し、マスク面内全体で平均１ｎｍの細りが発生している場合である。
【００１６】
また、（Ｃ）は、１種類のパターン（例えば、形成条件が最も厳しいパターン）に着目した場合には、マスク光学特性のマスク面内平均値となる。また、（Ｃ）は、複数種類のパターンに着目した場合には、マスク光学特性のピッチ毎のマスク面内平均ずれ量となる。
【００１７】
また、（Ｂ）は、マスクパターン寸法のマスク面内ばらつき分布などであり、（Ｄ）は、マスク遮光体の光学性能（例えば、透過率や位相差）のマスク面内ばらつき分布などである。
【００１８】
この後、露光条件算出装置１は、各マスクＭ１〜Ｍ３のマスク測定情報に基づいて、マスクＭ１〜Ｍ３毎の露光条件（露光装置の設定条件の調整量）を算出する。露光条件は、例えば露光の際の照明条件（二次光源形状など）やショット内における露光量の面内分布（露光量分布）である。
【００１９】
ここでは、露光条件が、照明条件（四重極照明の二次光源形状）であり、マスクＭ１の照明条件が照明瞳形状Ｃ１、マスクＭ２の照明条件が照明瞳形状Ｃ２、マスクＭ３の照明条件が照明瞳形状Ｃ３である場合を示している。
【００２０】
露光条件算出装置１は、レジスト形状（像性能）に関するコスト関数を用いた算出結果（以下、コスト算出結果という）が所定の目標値に近づくような、マスクＭ１〜Ｍ３毎の照明条件を算出する。換言すると、露光条件算出装置１は、マスクＭ１〜Ｍ３を用いてウエハ上にウエハ上パターン（レジストパターン）を形成した場合に、ウエハ上での像性能が向上するよう、マスクＭ１〜Ｍ３毎の照明条件を算出する。
【００２１】
ここでのコスト関数は、リソグラフィ性能（像性能）を評価する関数であり、マスクパターンのウエハ上への転写特性に関する光学像特徴量を用いて表される。換言すると、コスト関数は、ウエハ上に形成される像の性能を表す関数である。具体的には、コスト関数は、露光量余裕度（Exposure Latitude：ＥＬ）、焦点深度（Depth Of Focus：ＤＯＦ）、マスク誤差拡大係数（Mask  Error  Enhancement  Factor：ＭＥＥＦ）、ウエハ上のレジストパターンの寸法誤差またはＰＰＥ誤差、規格化像強度ログスロープ（Normalized  Image  Log  Slope：ＮＩＬＳ）、適正露光量、またはこれらの組み合わせに関する情報から構成され、構成はユーザが任意に設定できる。例えば、コスト関数は、像の性能値そのものとする場合に限らず、目標値からのずれの二乗とするなど、適宜変形した関数を用いてもよい。コスト関数は、例えば、レジストパターンの所望寸法と、予測寸法との差を示す関数であってもよいし、焦点深度の所望値と、予測値との差を示す関数であってもよい。
【００２２】
コスト関数は、所望の像性能に近い像性能を得ることができる照明条件に対して低いコスト算出結果（例えば０）が算出され、所望の像性能から離れた像性能しか得ることができない照明条件に対して高いコスト算出結果が算出されるよう設定されている。露光条件算出装置１は、コスト関数を用いることにより、前記（Ａ）〜（Ｄ）の少なくとも１つを解消する照明条件を算出する。また、露光条件算出装置１は、前記（Ｂ）や前記（Ｄ）を解消する露光量分布条件を算出してもよい。
【００２３】
そして、露光条件算出装置１のマスク判定部１５は、算出した照明条件で露光した場合にウエハ上での像性能が許容範囲内となる場合に、マスクが合格であると判定（良品判定）し、ウエハ上での像性能が許容範囲外となる場合に、マスクが不合格であると判定する。
【００２４】
また、露光条件算出装置１のマスク判定部１５は、所定範囲内の露光量分布条件を算出できた場合に、マスクが合格であると判定（良品判定）し、露光量分布条件を算出できなかった場合に、マスクが不合格であると判定してもよい。
【００２５】
この後、露光装置３は、合格と判定されたマスクを用いてウエハＷＡへの露光処理を行なう。このとき、露光装置３は、露光条件算出装置１で算出されたマスクＭ１〜Ｍ３毎の露光条件を用いて、マスクＭ１〜Ｍ３毎に露光処理を行う。例えば、マスクＭ１が合格であると判定された場合、露光装置３は、露光条件算出装置１で算出されたマスクＭ１の露光条件（照明瞳形状Ｃ１など）を用いてウエハＷＡへの露光処理を行う。これにより、所望の像性能（所望のパターン寸法）を有したレジストパターンがウエハ上に形成される。以下では、説明の便宜上、マスクＭ１〜Ｍ３の何れかをマスクＭｘという場合ある。
【００２６】
つぎに、露光条件算出装置１の構成について説明する。図２は、露光条件算出装置の構成を示す図である。露光条件算出装置１は、入力部１１、コスト関数情報記憶部１２、マスク測定情報記憶部１３、露光条件算出部１４、マスク判定部１５、露光条件記憶部１６、出力部１７を有している。
【００２７】
入力部１１は、コスト関数に関する情報（コスト関数情報）を入力し、コスト関数情報記憶部１２に送る。また、入力部１１は、マスク測定情報（マスクパターンの寸法やマスクの光学特性）を入力し、マスク測定情報記憶部１３に送る。コスト関数情報は、コスト関数、コスト関数によって算出される値の目標値（以下、コスト目標値という）などを含んだ情報である。また、入力部１１は、露光条件の初期値を入力し、露光条件記憶部１６に送る。
【００２８】
コスト関数情報記憶部１２は、コスト関数情報や露光条件算出部１４が算出したコスト関数の現状値（最新のコスト算出結果）（以下、コスト現状値という）を記憶するメモリなどである。マスク測定情報記憶部１３は、マスク測定情報を記憶するメモリなどである。露光条件記憶部１６は、露光条件の初期値や露光条件算出部１４が算出した最新の露光条件を記憶するメモリなどである。
【００２９】
露光条件算出部１４は、コスト関数情報記憶部１２内のコスト関数情報やコスト現状値と、マスク測定情報記憶部１３内のマスク測定情報と、露光条件記憶部１６内の露光条件（最新の露光条件または露光条件の初期値）と、を用いて、マスクＭ１〜Ｍ３毎の露光条件を算出する。露光条件算出部１４は、コスト算出結果がコスト現状値よりもコスト目標値に近づくような露光条件をマスクＭ１〜Ｍ３毎に算出する。例えば、コスト目標値がＸである場合、露光条件算出部１４は、コスト算出結果が現状値よりもＸに近づく露光条件を算出する。
【００３０】
露光条件算出部１４は、露光条件に対応するコスト算出結果を新たなコスト現状値として、コスト関数情報記憶部１２に記憶させる。また、露光条件算出部１４は、算出したマスクＭｘの露光条件を最新の露光条件として露光条件記憶部１６に記憶させる。また、露光条件算出部１４は、算出したマスクＭ１〜Ｍ３毎の露光条件と、マスクＭ１〜Ｍ３毎のマスク測定情報と、をマスク判定部１５に送る。
【００３１】
露光条件算出部１４は、このような露光条件の算出処理を繰り返すことにより、コスト算出結果がコスト目標値に近くなる又は同じになる露光条件を算出する。露光条件算出部１４は、露光条件の算出処理を所定回数繰り返しても、マスク判定が合格にならない場合、マスク判定部１５からの指示に従って、露光条件の算出処理を終了する。
【００３２】
上述した（Ａ）や（Ｃ）の影響をキャンセルする方法（誤差平均値のキャンセル方法）としては、露光条件として露光装置３の照明条件を調整する方法がある。この方法では、露光条件算出部１４は、露光装置３の二次光源形状の調節量を算出する。もともと、任意のマスクパターンは、露光装置３において所定の照明条件（＝標準条件）で露光された場合に、ウエハ上に所望のウエハ上パターンが形成されるよう設計されている。露光条件算出部１４は、例えば、マスクの特性に応じてこの標準条件に調節を加える。二次光源形状の調節方法には２種類ある。
【００３３】
第１の二次光源形状調節方法は、σ値、開き角などの形状パラメータを変える方法である。また、第２の二次光源形状調節方法は、二次光源輝度分布を画素（ピクセル）の集合体で規定し、各画素の輝度を調節する方法である。これらの方法の少なくとも一方を用いて、露光装置３の二次光源形状の設定を変更することにより、マスクパターンのマスク面内誤差平均値の影響が、レジストパターンの寸法変化となってあらわれることを防止できる。この方法は、例えば、マスクのＰＰＥの面内平均誤差の補正に関して有効である。
【００３４】
また、上述した（Ｂ）や（Ｄ）の影響をキャンセルする方法（面内ばらつき分布のキャンセル方法）としては、次に示す２つの方法がある。面内ばらつき分布の第１のキャンセル方法は、上述した露光装置３の照明条件を調節する方法である。この方法では、照明条件の調整により、寸法ばらつきの大きなパターンのプロセスウインドウを拡大させる。プロセスウインドウとしては、露光量余裕度、焦点深度、またはマスク誤差拡大係数（マスク寸法ばらつき敏感度）などがある。
【００３５】
また、面内ばらつき分布の第２の方法は、ショット内の露光量分布を制御する方法である。この方法では、マスクの寸法誤差に応じてマスク面内の露光量を変化させ、これにより、ウエハ上のレジストパターン寸法のばらつきを抑制する。この方法では、露光条件算出部１４は、マスク面内の露光量分布を算出する。
【００３６】
ここで、ショット内の露光量分布制御方法について説明する。例えば、マスクに形成されたパターンの線幅が、スキャン方向にのみ分布を持ち、スキャン方向に垂直な方向には一定であるとする。また、露光の際、光の照度は非照射面上で均一であるとする。この場合において、標準の露光量で露光した場合のレジストパターン線幅が、所望値よりも大きくなるような太いマスクパターンがある。この場合、所望の線幅を有したレジストパターンを形成するために、露光量を標準の露光量よりも小さくする。
【００３７】
もともと、露光装置３はショット内（１枚のマスクのパターン全体が露光される領域）において露光量が均一になるように調整されている。このため、ショット内の露光量分布制御方法では、マスクの状態（マスク測定情報）に応じて、露光量の均一性を悪化させ、レジストパターン寸法が均一になるように調節する。これにより、マスクパターンの線幅分布にかかわらず均一な線幅を有したパターンをレジストに転写することができる。なお、露光量の制御は、例えば、レチクルステージおよびウエハステージのスキャンスピード（移動速度）を変化させることによって行う。
【００３８】
露光条件算出部１４は、上述した（Ａ）〜（Ｄ）の少なくとも１つの影響をキャンセルするよう、誤差平均値のキャンセル方法と面内ばらつき分布のキャンセル方法との少なくとも一方を用いることによって、マスクＭｘ毎に適切な露光条件（望ましい露光装置の調節量）を算出する。
【００３９】
具体的には、露光条件算出部１４は、照明光源から発した露光光をマスクに照射してウエハ上にウエハ上パターンを形成した場合に、コスト関数が所望値に近づく照明条件を、上述した（Ａ）〜（Ｄ）の少なくとも一つに基づいて算出する。また、露光条件算出部１４は、照明光源から発した露光光をマスクに照射した場合に形成されるウエハ上パターンの寸法ばらつきが所定値以下となる露光量分布を、上述した（Ｂ）、（Ｄ）の少なくとも一方に基づいて算出してもよい。また、露光条件算出部１４は、コスト関数が所望値に近づく照明条件と、ウエハ上パターンの寸法ばらつきが所定値以下となる露光量分布の両方を算出してもよい。本実施形態では、露光条件算出部１４が、コスト関数が所望値に近づく照明条件と、ウエハ上パターンの寸法ばらつきが所定値以下となる露光量分布の両方を算出する場合について説明する。
【００４０】
マスク判定部１５は、露光条件算出部１４から送られてくる照明条件と、マスク測定情報と、を用いて像性能（レジストパターン寸法）を算出する。換言すると、マスク判定部１５は、例えば結像計算処理や、リソグラフィ・シミュレータなどによるリソグラフィシミュレーションによって、レジストパターンの寸法を予測する。ここでの、リソグラフィ・シミュレータは、例えば露光、ＰＥＢ、現像などの効果を含めた計算を行うシミュレータである。
【００４１】
マスク判定部１５は、算出した像性能が許容範囲内であるか否かに基づいて、マスクＭｘが良品であるか否かを判定する。マスク判定部１５は、算出した像性能が許容範囲内である場合にマスクＭｘが良品であると判定する。換言すると、予測されたレジストパターンが管理規格を満たしている場合は、マスクが良品と判定されて出荷される。その際、算出された最新の露光条件（露光装置３の調節量）に関する情報も合わせてマスクユーザに提供してもよい。一方、予測されたレジストパターンが管理規格を満たしていない場合は、そのマスクは不良品と判定され廃棄される。
【００４２】
マスク判定部１５は、マスクＭｘの判定結果が良品（合格）であった場合に、マスクＭｘの判定結果と、マスクＭｘの露光条件と、を出力部１７に送る。また、マスク判定部１５は、マスクＭｘの判定結果が不合格であった場合に、マスクＭｘの判定結果を出力部１７に送る。さらに、マスク判定部１５は、マスクＭｘの判定結果が不合格であった場合、露光条件算出部１４に、露光条件の再算出処理を指示する。マスク判定部１５は、露光条件算出部１４が露光条件の算出処理を所定回数繰り返しても、マスク判定が合格にならない場合、露光条件算出部１４に露光条件の算出処理の終了を指示する。出力部１７は、マスクＭｘの判定結果やマスクＭｘの露光条件を外部装置などに出力する。
【００４３】
つぎに、露光条件の算出処理手順について説明する。図３は、露光条件算出処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、露光条件として照明条件を算出する場合について説明する。また、ここでは照明条件として、四重極照明の二次光源形状を照明瞳の面要素毎に算出する場合について説明する。
【００４４】
露光条件算出装置１の入力部１１へは、予めコスト関数およびコスト目標値からなるコスト関数情報と、マスクＭｘ毎のマスク測定情報と、露光条件の初期値と、が入力される。
【００４５】
入力部１１は、コスト関数情報をコスト関数情報記憶部１２に送り、マスク測定情報をマスク測定情報記憶部１３に送る。また、入力部１１は、露光条件の初期値を露光条件記憶部１６に送る。これにより、コスト関数情報記憶部１２に、コスト関数と、コスト関数の目標値であるコスト目標値と、が設定される（ステップＳ１０）。また、マスク測定情報記憶部１３にマスク測定情報が設定され、露光条件記憶部１６に露光条件の初期値が設定される。
【００４６】
露光条件算出部１４は、コスト関数情報記憶部１２から、コスト関数と、コスト関数の現状値であるコスト現状値と、を受け取る（ステップＳ２０）。ここでは、コスト関数情報記憶部１２内にコスト現状値が格納されていないので、露光条件算出部１４は、コスト関数情報記憶部１２からコスト関数を受け取る。
【００４７】
さらに、露光条件算出部１４は、露光条件記憶部１６から露光条件の初期値として、最適化前の照明条件を受け取る（ステップＳ３０）。露光条件算出部１４は、コスト関数情報と、マスク測定情報と、露光条件の初期値と、を用いて、マスクＭｘの露光条件を算出する。露光条件算出部１４は、二次光源輝度分布を画素（ピクセル）の集合体で規定し、各画素の輝度を調節することによって得られる照明の二次光源形状を、露光条件として算出する。
【００４８】
具体的には、露光条件算出部１４は、露光条件の初期値である照明瞳の初期条件（最適化前の照明条件）を露光条件記憶部１６から読み出す。最適化前の照明条件は、例えば、二次光源形状を設定する領域（光源領域）であってもよいし、例えば、所定のσ値、所定の開き角などが設定された四重極照明の二次光源形状であってもよい。露光条件算出部１４は、読み出した照明瞳の初期条件を、Ｎ番目のピッチ（Ｎは自然数）（ここではＮ＝１）で面要素に分割する（ステップＳ４０）。
【００４９】
そして、露光条件算出部１４は、分割した各面要素のコスト関数への寄与を計算する（ステップＳ５０）。このとき、露光条件算出部１４は、コスト関数が目標値に近づくよう、面要素毎に輝度を決定していく（ステップＳ６０）。換言すると、露光条件算出部１４は、面要素の輝度がコスト算出結果に与える影響を算出し、この算出結果が目標値に近づくよう面要素の輝度を決定する。露光条件算出部１４は、この処理を、面要素毎に繰り返すことにより、照明瞳設定面内の全ての面要素の輝度を算出する。これにより、露光条件算出部１４は、露光条件としての第１回目の照明形状を規定する（ステップＳ７０）。
【００５０】
露光条件算出部１４は、露光条件に対応するコスト算出結果を新たなコスト現状値として、コスト関数情報記憶部１２に記憶させる。また、露光条件算出部１４は、算出したマスクＭｘの露光条件を最新の露光条件として露光条件記憶部１６に記憶させる。また、露光条件算出部１４は、算出したマスクＭｘの露光条件と、マスクＭｘのマスク測定情報と、をマスク判定部１５に送る。
【００５１】
図４は、輝度が画素毎に調節される二次光源形状の輝度設定処理を説明するための図である。初期条件の照明瞳形状Ｃ０に対して、照明瞳設定面Ｌ内が面要素Ｅ毎に分割される。そして、各面要素Ｅに対し輝度が設定される。例えば、各面要素は、輝度０．００〜０．２５、輝度０．２５〜０．５０、輝度０．５０〜０．７５、輝度０．７５〜１．００の何れかに設定される。これにより、最適条件の照明瞳形状Ｃ１０が得られる。
【００５２】
マスク判定部１５は、露光条件算出部１４が規定した照明形状と、マスク測定情報と、を用いて、像性能（レジストパターン寸法）を算出する。マスク判定部１５は、算出した像性能が許容範囲内であるか否かに基づいて、マスクＭｘが良品であるか否かを判定する（ステップＳ８０）。
【００５３】
算出した像性能が許容範囲外である場合（ステップＳ８０、Ｎｏ）、マスク判定部１５は、マスクＭｘが不良品であると判定する。この場合、露光条件算出装置１は、ステップＳ２０の処理に戻ってステップＳ２０〜Ｓ８０の処理を繰り返す。
【００５４】
具体的には、マスク判定部１５は、露光条件算出部１４に、露光条件の再算出処理を指示する。露光条件算出部１４は、コスト関数情報記憶部１２から、コスト関数と、コスト現状値と、を受け取る（ステップＳ２０）。
【００５５】
さらに、露光条件算出部１４は、露光条件記憶部１６から最新の露光条件を受け取る（ステップＳ３０）。露光条件算出部１４は、コスト関数情報と、マスク測定情報と、最新の露光条件と、コスト現状値と、を用いて、マスクＭｘの露光条件を新たに算出する。このとき、露光条件算出部１４は、最新の露光条件に対応する照明瞳を（Ｎ＋１）番目の分割ピッチで面要素に分割する（ステップＳ４０）。
【００５６】
そして、露光条件算出部１４は、分割した各面要素のコスト関数への寄与を計算する（ステップＳ５０）。このとき、露光条件算出部１４は、コスト関数が目標値に近づくよう、面要素毎に輝度を決定していく（ステップＳ６０）。このように、照明形状の算出は、輝度分布を持つ照明瞳の輝度分布を適切に設計することによって行われる。
【００５７】
換言すると、以下の（Ｓ１）〜（Ｓ６）の処理が行なわれる。
（Ｓ１）照明瞳における第Ｎ番目の照明形状を示す輝度分布が準備される。第Ｎ番目の照明形状は、照明条件の算出が（Ｎ−１）回繰り返された照明形状である。
（Ｓ２）照明瞳を、面要素に分割する第Ｎ番目の分割ピッチが規定される。
（Ｓ３）前記分割ピッチによって照明瞳が面要素に分割される。
（Ｓ４）前記第Ｎ番目の輝度分布に対して各面要素の輝度調節量が決定され、第（Ｎ＋１）番目の輝度分布が算出される。
（Ｓ５）前記第Ｎ番目の分割ピッチとは異なる第（Ｎ＋１）番目の分割ピッチが規定される。
（Ｓ６）前記第（Ｎ＋１）番目の輝度分布に対して前記（Ｓ３）と前記（Ｓ４）の処理が行われる。
【００５８】
マスク判定部１５は、露光条件算出部１４が規定した照明形状と、マスク測定情報と、を用いて、像性能を算出する。マスク判定部１５は、算出した像性能が許容範囲内であるか否かに基づいて、マスクＭｘが良品であるか否かを判定する（ステップＳ８０）。
【００５９】
算出した像性能が許容範囲外である場合（ステップＳ８０、Ｎｏ）、マスク判定部１５は、マスクＭｘが不良品であると判定する。露光条件算出装置１では、算出した像性能が許容範囲内となるまで、ステップＳ２０〜Ｓ８０の処理が繰り返される。算出した像性能が許容範囲内である場合（ステップＳ８０、Ｙｅｓ）、マスク判定部１５は、マスクＭｘが良品であると判定する。この後、出力部１７から良品と判定されたマスクＭｘの露光条件が出力される。
【００６０】
露光装置３では、良品判定されたマスクＭｘの露光条件として規定された輝度分布を持つ照明瞳Ｃ１０から発した光を、マスクＭｘに照射し、マスクＭｘの像をウエハに露光する。換言すると、良品判定されたマスクＭｘを用いて、半導体デバイスを製造する際には、計算された露光装置３の調節量を露光装置３に設定して露光する。これにより、レジストパターンの寸法精度を高めることができる。
【００６１】
このように、マスクの寸法誤差の影響が出にくいように露光装置３の設定を調節している。これにより、従来は不良品と判定されていたマスクを良品して使用できる場合が増えることとなる。
【００６２】
なお、本実施形態のマスク判定で判定対象とするマスクパターンは、例えば高度な寸法制御が要求されるマスクパターンとしてもよい。例えば、マスク判定の判定対象マスクパターンを、マスク内で最もプロセスウインドウの小さいマスクパターンを含むようにする。
【００６３】
マスク作製システム１００によるマスクの作製、マスク測定装置２０によるマスク測定情報の測定、露光条件算出装置１による露光条件の算出とマスク判定、露光装置３による露光処理は、例えばウエハプロセスのレイヤ毎に行われる。
【００６４】
そして、露光条件が算出されて合格判定となったマスクを用いて半導体装置（半導体集積回路）が製造される。具体的には、レジストの塗布されたウエハに、合格判定となったマスクと露光条件を適用して露光を行ない、その後ウエハを現像してウエハ上にレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンをマスクとしてレジストパターンの下層側をエッチングする。これにより、レジストパターンに対応する実パターンをウエハ上に形成する。半導体装置を製造する際には、上述したマスク判定、算出した露光条件を用いた露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
【００６５】
つぎに、露光条件算出装置１のハードウェア構成について説明する。図５は、露光条件算出装置のハードウェア構成を示す図である。露光条件算出装置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。露光条件算出装置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。
【００６６】
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を用いてパターンの判定を行う。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、マスク測定情報、コスト関数情報、露光条件、マスクの判定結果などを表示する。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。
【００６７】
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。図５では、マスク判定プログラム９７がＲＡＭ９３へロードされた状態を示している。
【００６８】
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、露光条件算出装置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。
【００６９】
露光条件算出装置１で実行されるマスク判定プログラム９７は、露光条件算出部１４、マスク判定部１５を含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。
【００７０】
なお、マスク判定プログラム９７は、露光条件算出部１４、マスク判定部１５の何れか一方の機能を実行するプログラムであってもよいし、露光条件算出部１４、マスク判定部１５の両方の機能を実行するプログラムであってもよい。
【００７１】
このように第１の実施形態によれば、マスクＭｘに応じた露光条件を算出し、算出した露光条件でウエハへの露光を行った場合に像性能が許容範囲内に入るマスクを良品判定するので、マスクの良品率が向上し、これにより、マスク製造コストが低減する。
【００７２】
なお、本実施形態では、上述の（Ａ）や（Ｃ）の影響をキャンセルする方法（誤差平均値のキャンセル方法）としては、露光条件として露光装置３の照明条件（二次光源形状）を調整する方法を用いて説明したが、照明条件（二次光源形状）以外の手段を用いて調節を行うことも出来る。例えば、投影レンズの開口数（ＮＡ）の調節や、投影レンズの収差の調節など、露光装置の結像性能を変更できる任意の手段を用いることが可能である。
【００７３】
（第２の実施形態）
つぎに、図６を用いてこの発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態で説明したマスク判定方法を用いたビジネスモデル（マスク販売ビジネス）について説明する。
図６は、第２の実施形態に係るマスク提供方法を説明するための図である。図６の（ａ）に示す方法では、（ＳＴ１）〜（ＳＴ４）の手順でマスクが半導体装置製造業者５０に提供される。
（ＳＴ１）半導体装置製造業者５０は、マスク製造業者６０に、設計データ・マスク仕様を提示する。
（ＳＴ２）マスク製造業者６０は、設計データ・マスク仕様に基づいて、マスクを製造するとともに、マスクを検査する。
（ＳＴ３）半導体装置製造業者５０は、マスク検査結果（マスク測定情報）に基づいて、製造されたマスクに適した露光装置３への露光条件（設定条件）を算出する。半導体装置製造業者５０は、算出した露光条件下でのマスク性能を判定する。
（ＳＴ４）半導体装置製造業者５０は、マスク性能の判定で合格と判定されたマスクをマスク製造業者６０から受け入れる。
【００７４】
また、図６の（ｂ）に示す方法では、（ＳＴ１１）〜（ＳＴ１４）の手順でマスクが半導体装置製造業者５０に提供される。
（ＳＴ１１）半導体装置製造業者５０は、マスク製造業者６０に、設計データ・マスク仕様を提示する。
（ＳＴ１２）マスク製造業者６０は、設計データ・マスク仕様に基づいて、マスクを製造するとともに、マスクを検査する。さらに、マスク製造業者６０は、マスク検査結果に基づいて、そのマスクに適した露光装置３への露光条件を算出する。
（ＳＴ１３）半導体装置製造業者５０は、算出された露光条件下でのマスク性能を判定する。
（ＳＴ１４）半導体装置製造業者５０は、マスク性能の判定で合格と判定されたマスクをマスク製造業者６０から受け入れる。
【００７５】
図６の（ｂ）に示す方法では、半導体装置製造業者５０が、例えば、露光装置３の露光条件を算出するために必要な情報（標準照明条件、シミュレーション手法、プロセスパラメータ等）をマスク製造業者６０に提供する。なお、露光装置３の露光条件を変えないで良品判定される場合、露光装置３の露光条件を変えて良品判定される場合など、状況に応じてマスク価格を変えてもよい。
【００７６】
このように第１および第２の実施形態によれば、マスクの良品率が向上し、これにより、マスク製造コストが低減する。
【００７７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１…露光条件算出装置、３…露光装置、１２…コスト関数情報記憶部、１３…マスク測定情報記憶部、１４…露光条件算出部、１５…マスク判定部、１６…露光条件記憶部、２０…マスク測定装置、１００…マスク作製システム、Ｍ１〜Ｍ３…マスク。
【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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