(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相シフトマスクのパターンの設計パターンデータを所定の関係に従って変換して前記位相シフトマスクのパターン検査用データを作成し、前記作成した位相シフトマスクのパターン検査用データと、パターン欠陥検査装置で得た前記位相シフトマスクの検査画像の画像データとを比較対照して、前記位相シフトマスクのパターン欠陥を検出する検査方法において、
前記位相シフトマスクに照射する露光光の露光波長と、前記位相シフトマスクのパターン欠陥検査装置の検査波長との波長差による、シフタ部と非シフタ部の光強度の違いに起因する前記位相シフトマスクのパターンの寸法変化を含む、導波路効果による前記位相シフトマスクのシフタ部と非シフタ部の光強度の違いに起因する前記位相シフトマスクのパターンの寸法変化を求め、
前記求めたパターンの寸法変化に基づいて前記位相シフトマスクのパターンの前記シフタ部の線幅及び線長の少なくともいずれかを補正して位相シフトマスク対応検査データを作成し、
前記位相シフトマスク対応検査データと前記位相シフトマスクの前記検査画像の画像データとを比較対照して、前記位相シフトマスクのパターン欠陥を検出することを特徴とする位相シフトマスクの検査方法。
【請求項２】
位相シフトマスクのパターンのピッチ、パターン幅、パターン長さの少なくともいずれかと、導波路効果によるシフタ部と非シフタ部の光強度の違いに起因する前記位相シフトマスクの前記パターンの寸法変化との相関関係を予めルールベースとしてルールベース化し、
検査対象の位相シフトマスクのパターンに対するシフタ部と非シフタ部の間の光強度の違いに起因する位相シフトマスクのパターンの寸法変化を前記ルールベースから求め、
前記求めたパターンの寸法変化に基づいて前記パターン検査用データを補正して前記位相シフトマスク対応検査データを作成することを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクの検査方法。
【請求項３】
位相シフトマスクのパターンのピッチ、パターン幅、パターン長さの少なくともいずれかと、導波路効果によるシフタ部と非シフタ部の光強度の違いに起因する前記位相シフトマスクの前記パターンの寸法変化との相関関係とに基づいて、シフタ部と非シフタ部の間の光強度の違いに起因する検査対象の位相シフトマスクのパターンの寸法変化をシミュレーション演算により求め、
前記求めたパターンの寸法変化に基づいて前記パターン検査用データを補正して前記位相シフトマスク対応検査データを作成することを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位相シフトマスクの検査方法に関し、更に詳細には、位相シフトマスクのパターン欠陥検査に際し、パターンの疑似欠陥を誤ってパターン欠陥として検出することがないようにした、位相シフトマスクの検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び微細化に伴い、フォトリソグラフィ工程では、解像限界の高い位相シフトマスクの使用が注目されている。
位相シフトマスクは、マスク基板上にクロム膜等の金属膜で形成されたパターンを備えていて、ラインアンドスペースパターンのように、パターン開口部が繰り返して存在する場合に、一つ置きのパターン開口部を透過する透過光の位相を１８０°ずらすことにより、回折光の干渉による解像度の低下を防止して、解像度の向上を図ることができるマスクである。
【０００３】
位相シフトマスクは、一つ置きのパターン開口部に厚さｄ（ｄ＝λ／｛２（ｎ−１）｝で、波長λに対する光の屈折率ｎの透明薄膜（シフタ）を備えることにより、１８０°の位相差を生じさせることができる。
位相シフトマスクは、透明薄膜の設け方により、シフタ被着型（凸部型）位相シフトマスクと堀り込み型（凹部型）位相シフトマスクとに大別できる。
シフタ被着型位相シフトマスクでは、図５（ａ）に示すように、一つ置きの開口部が波長λ及び屈折率ｎに対して上述の関係を有する厚さｄの透明な薄膜（シフタ）で覆われている。また、堀り込み型位相シフトマスクでは、図５（ｂ）に示すように、一つ置きの開口部の基板が深さｄ′だけエッチングされ、シフタ被着型位相シフトマスクのシフタと等価になっている。
【０００４】
掘り込み型位相シフトマスクには、片堀り（Single Trench ）式と、両堀り（Dual Trench ）式の２種類がある。
ここで、図６を参照して、片堀り式の堀り込み型位相シフトマスクの作製方法を説明する。図６（ａ）から（ｇ）は、それぞれ、片堀り式の堀り込み型位相シフトマスクを作製する際の工程毎のマスク断面図である。
図６（ａ）に示すように、石英基板等のマスク基板上に遮光体としてクロム膜を被着させる。
次いで、クロム膜上に１回目のレジスト膜（図示せず）を塗布し、レジストパターン（図示せず）を形成して、レジストパターンに従ってクロム膜をパターニングして、図６（ｂ）に示すように、遮光体パターンを形成する。
【０００５】
次いで、図６（ｃ）に示すように、遮光体パターンとしてパターニングされたクロム膜上に、２回目のレジスト膜を塗布し、電子線描画によりシフタパターンを形成する。
続いて、図６（ｄ）に示すように、レジスト膜を現像処理し、図６（ｅ）に示すように、クロム膜パターンとクロム膜パターンとの間を露出させるエッチングマスクを形成する。
次に、図６（ｆ）に示すように、エッチングマスクを使ってマスク基板をエッチングして堀り込みを形成し、図６（ｇ）に示すように、片堀り式の堀り込み型位相シフトマスクを作製することができる。
片堀り式の堀り込み型位相シフトマスクでは、図６（ｇ）に示すように、堀り込み部のパターンがシフタ部であり、マスク基板と同じ基板面のクロム膜の開口領域のパターンが非シフタ部である。
【０００６】
次いで、図１０を参照して、両堀り式の堀り込み型位相シフトマスクの作製方法を説明する。図１０（ａ）から（ｆ）は、それぞれ、両堀り式の堀り込み型位相シフトマスクを作製する際の工程毎のマスク断面図である。
片堀り式の堀り込み型位相シフトマスクの作製と同様に、石英基板等のマスク基板上に遮光体としてクロム膜を被着させ、次いで、クロム膜上に１回目のレジスト膜（図示せず）を塗布し、レジストパターン（図示せず）を形成して、レジストパターンに従ってクロム膜をパターニングして、遮光体パターンを形成する。
【０００７】
続いて、遮光体パターンとしてパターニングされたクロム膜上に、２回目のレジスト膜を塗布してマスクを形成し、電子線描画により、図１０（ａ）に示すように、マスク基板をエッチングして、堀り込みを形成する。
次いで、図１０（ｂ）に示すように、  マスクを除去し、続いて図１０（ｃ）に示すように、レジスト膜を被着させ、図１０（ｄ）に示すように、レジスト膜を現像処理して堀り込みの一方を露出させるマスクを形成する。
次いで、図１０（ｅ）に示すように、露出した堀り込みをエッチングして、堀り込みを深くする。
続いて、マスクを除去して、図１０（ｆ）に示すように、両堀り式の堀り込み型位相シフトマスクを作製する。
図１０（ｆ）に示すように、堀り込みの深い堀り込み部がシフタ部であり、堀り込みの浅い堀り込み部が非シフタ部である。
【０００８】
ところで、ＬＳＩの製品歩留まり低下の大きな原因の一つとして、位相シフトマスクのパターン欠陥が挙げられる。つまり、位相シフトマスクに生じているパターン欠陥がパターン転写の際にウエハ上に転写され、転写されたパターンに欠陥が生じるために、製品歩留りが低下する。
パターン欠陥には、図７に示すように、欠け、エッジ不良、ピンホール、突起等のクロム膜形状欠陥と、パターン欠落、パーティクルの付着等が含まれる。
そこで、位相シフトマスクのこのようなパターン欠陥を検出するパターン欠陥検査方法の研究が盛んに行われ、実用化されている。
【０００９】
パターン欠陥検査方法は、二つのタイプに大別できる。
第１のタイプのパターン欠陥検査方法は、同じパターンが転写された２つのチップをそれぞれパターン検査手段で観察し、その両者の違いを欠陥比較手段で比較することによってパターン欠陥を検出する方法（die to die（ダイツウダイ）検査法）である。
第２のタイプのパターン欠陥検査方法は、パターンが転写されたチップをパターン検査手段で観察し、観察によって得られた測定パターンデータと、データベースに格納されている設計パターンデータを所定の関係に従って変換して作成したパターン検査用データとをデータ比較手段によって比較することによって欠陥の有無を検出する方法（die to database（ダイツウデータベース）検査法）である。
【００１０】
最近では、測定によって得られた測定パターンデータと設計パターンデータとを比較して欠陥の有無を検出するダイツウデータベース検査法が採用される傾向にある。
ここで、図８を参照して、ダイツウデータベース検査法を適用したパターン欠陥検査装置（以下、単にパターン欠陥検査装置と言う）の構成を説明する。図８はパターン欠陥検査装置の構成を示す模式図である。
パターン欠陥検査装置１０は、図８に示すように、位相シフトマスクを照射する照明光学系１２と、位相シフトマスクの位置決め機構１４と、位相シフトマスクの検査データを収集するデータ収集機構１６と、データベースから設計パターンデータを読み出し、パターン検査用データを発生させるデータ発生機構１８と、設計パターンデータとパターン検査用データとを比較する比較機構２０とを備えている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、単純にチップとチップを比較するダイツウダイ検査法とは異なり、ダイツウデータベース検査法により、レベンソンＰＳＭ（Phase Shift Mask）などの位相シフトマスクを検査しようとすると、位相シフトマスクに実際に照射する露光波長が位相シフトマスクを検査する際の検査波長より短いために、露光波長と検査波長との違いによる導波路効果、フォーカスエラー等が生じ、位相シフトマスクの正確な検査画像を得ることが難しい。
この結果、欠陥でない部分を擬似欠陥と判断してしまうために、正確なパターン欠陥検査を行うことが難しかった。また、欠陥でない部分を擬似欠陥と判断してしまうために、製品歩留りが著しく低下するという問題もあった。
ここで、導波路効果とは、シフタ部と非シフタ部の光強度の違いに起因するパターンの線幅変化、線長変化、形状変化等を言う。また、フォーカスエラーは、主としてパターン欠陥検査装置の性能限界により生じる。
【００１２】
例えば、位相シフトマスクのパターンが、微細Ｌ／Ｓパターンであって、設計パターンデータ（以下、描画データと言う）が、図９（ａ）に示すように、離隔して平行に設けられた帯状のパターンであるとする。
位相シフトマスクの検査画像の画像データと比較する際には、所定の関係に従って描画データを変換し、図９（ｂ）に示すように、パターン検査用データを作成する。そして、パターン検査用データは、上述の比較機構２０に入力される。尚、所定の関係とは、透過光及び反射光を考慮して帯状パターンのエッジの輪郭等を補正するために規定されている関係である。
一方、位相シフトマスクから得たマスクの検査画像の画像データは、図９（ｃ）に示すように、導波路効果、フォーカスずれなどにより、線幅細り、線長さの縮小等がシフタ部に生じる（図９（ｃ）の四角形内の図形を参照）。
その結果、マスクの検査画像にパターン欠陥があるような比較結果が出力され、欠陥でないもの、つまり疑似欠陥が、多数、誤ってパターン欠陥として検出される。これでは、位相シフトマスクのパターン欠陥を正確に検出することはできない。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、位相シフトマスクのパターン欠陥検査に際し、パターンの疑似欠陥を誤ってパターン欠陥として検出することがないようにした、位相シフトマスクの検査方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
フォーカスエラーは、主として、パターン欠陥検査装置の性能限界により生じるものであって、直ちに改善することは難しい。
そこで、本発明者は、導波路効果によるシフタ部と非シフタ部の光強度の違いに起因する位相シフトマスクのパターンの寸法変化をパターン検査用データに反映させて、位相シフトマスク対応検査データを作成し、位相シフトマスク対応検査データと位相シフトマスクの検査画像の画像データとを比較することを着想し、実験及びシミュレーションにより確認して、本発明を発明するに到った。
【００１５】
上記目的を達成するために、上述の知見に基づいて、本発明に係る位相シフトマスクの検査方法は、位相シフトマスクのパターンの設計パターンデータを所定の関係に従って変換して位相シフトマスクのパターン検査用データを作成し、作成した位相シフトマスクのパターン検査用データと、パターン欠陥検査装置で得た位相シフトマスクの検査画像の画像データとを比較対照して、位相シフトマスクのパターン欠陥を検出する検査方法において、
位相シフトマスクに照射する露光光の露光波長と、位相シフトマスクのパターン欠陥検査装置の検査波長との波長差による、シフタ部と非シフタ部の光強度の違いに起因する前記位相シフトマスクのパターンの寸法変化を含む、導波路効果による位相シフトマスクのシフタ部と非シフタ部の光強度の違いに起因する位相シフトマスクのパターンの寸法変化を求め、
求めたパターンの寸法変化に基づいて位相シフトマスクのパターンのシフタ部の線幅及び線長の少なくともいずれかを補正して位相シフトマスク対応検査データを作成し、
位相シフトマスク対応検査データと位相シフトマスクの検査画像の画像データとを比較対照して、位相シフトマスクのパターン欠陥を検出することを特徴としている。
【００１６】
本発明方法では、パターン検査用データを補正して位相シフトマスク対応検査データを作成する際、導波路効果による位相シフトマスクのシフタ部と非シフタ部の光強度の違いに起因する位相シフトマスクのパターンの寸法変化に基づいてパターン検査用データを補正する。例えばパターンのピッチ、パターン幅、パターン長さの少なくともいずれかと、シフタ部の線幅、線長の補正量（以下、バイアス量と言う）との相関関係を規定する。尚、寸法変化には、形状変化も含むものとする。
本発明方法は、位相シフトマスクのパターン検査用データと、パターン欠陥検査装置で得た位相シフトマスクの検査画像の画像データとを比較対照して、位相シフトマスクのパターン欠陥を検出する検査方法、つまりdie to database（ダイツウデータベース）検査法に適用できる。
ここで、所定の関係とは、透過光及び反射光を考慮してパターンのエッジの輪郭等を補正するために規定されている既知の関係である。
本発明方法は、位相シフトマスクのマスク構造に制約なく、つまりシフタ被着型（凸部型）位相シフトマスク及び堀り込み型（凹部型）位相シフトマスクに適用できる。
【００１７】
具体的には、位相シフトマスクのパターンのピッチ、パターン幅、パターン長さの少なくともいずれかと、導波路効果によるシフタ部と非シフタ部の光強度の違いに起因する位相シフトマスクのパターンの寸法変化との相関関係を予めルールベースとしてルールベース化し、
検査対象の位相シフトマスクのパターンに対するシフタ部と非シフタ部の間の光強度の違いに起因する位相シフトマスクのパターンの寸法変化をルールベースから求め、
求めたパターンの寸法変化に基づいてパターン検査用データを補正して位相シフトマスク対応検査データを作成する。
また、位相シフトマスクのパターンのピッチ、パターン幅、パターン長さの少なくともいずれかと、導波路効果によるシフタ部と非シフタ部の光強度の違いに起因する位相シフトマスクのパターンの寸法変化との相関関係とに基づいて、シフタ部と非シフタ部の間の光強度の違いに起因する検査対象の位相シフトマスクのパターンの寸法変化をシミュレーション演算により求め、
求めたパターンの寸法変化に基づいてパターン検査用データを補正して位相シフトマスク対応検査データを作成する。
【００１９】
本発明方法では、導波路効果、波長差、マスク構造の相違をパターン検査用データに反映させた位相シフトマスク対応検査データを作成し、位相シフトマスク対応検査データと検査画像の画像データとを比較対照することにより、擬似欠陥の検出を抑制し、精度の高い欠陥検出を可能としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。以下の実施形態例は本発明の態様の例示であって、本発明は、以下の実施形態例に限定されるものではない。
実施形態例１
本実施形態例は、本発明に係る位相シフトマスクの検査方法の実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の位相シフトマスクの検査方法の手順を示すフローチャート、図２はルールベース化の具体例を示す模式図、及び図３は本実施形態例の位相シフトマスクの検査方法で検査基準として使用する位相シフトマスク対応検査データの作成手順を示すフローチャートである。
【００２１】
先ず、図１に示すように、パターン欠陥検査装置を使って検査波長により位相シフトマスクの検査画像を撮像し、次いで検査画像の画像データを作成する。
一方、設計パターンデータ（以下、描画データと言う）から所定の関係に従って従来と同様にしてパターン検査用データを作成する。
次いで、パターンのピッチ、パターン幅、パターン長さの少なくともいずれかと、露光波長と検査波長との違いに起因する光強度の違いを含む、導波路効果による位相シフトマスクのシフタ部と非シフタ部との間の光強度の違いに起因する位相シフトマスクのパターンの寸法変化との相関関係を実験等により求める。
そして、求めた相関関係をルールベース化する。つまり、パターンのピッチ、パターン幅、パターン長さの少なくともいずれかと、非シフタ部の線幅、線長の補正量（以下、バイアス量と言う）との相関関係を規定し、テーブル化する。
次いで、パターンのピッチ、パターン幅、パターン長さの少なくともいずれかに基づいて、ルールベースから補正量を算出してパターン検査用データを補正して、位相シフトマスク対応検査用データを作成する。
続いて、検査波長でのパターン欠陥検査装置により得た検査画像の画像データと位相シフトマスク対応検査用データとを比較対照してパターン欠陥を検出する。
【００２２】
ここで、ルールベースとは、パターンのピッチ（pitch）、線幅、線長等のパラメータに基づいてバイアス量のルールを作成し、そのルールに従ってバイアス量を算出することである。
本実施形態例では、パターンのピッチとバイアス量との関係がルールベース化されている。
例えば、図２（ａ）から（ｃ）に示すように、描画データのピッチ（Ｐ）に応じて、非シフタ部（Ｎ）のパターンに対してシフタ部（Ｓ）の線幅、線長を調整する。
図２（ａ）では、ピッチ（Ｐ）が小さいので、非シフタ部（Ｎ）に対するシフタ部（Ｓ）のバイアス量は大きく、図２（ｂ）では、図２（ａ）に比べて、ピッチ（Ｐ）が大きいので、非シフタ部（Ｎ）に対するシフタ部（Ｓ）のバイアス量は小さくなっている。図２（ｃ）では、更にピッチ（Ｐ）が大きいので、非シフタ部（Ｎ）に対するシフタ部（Ｓ）のバイアス量は更に小さくなっている。
【００２３】
具体的には、以下のようにして、位相シフトマスク対応検査用データを作成する。
先ず、図３（ａ）に示すように、従来と同様にして、１層目パターンの描画データに基づいて、マスク基板上のクロム膜パターンのパターン検査用データを形成する。ここで、１層目パターンの描画データとは、前述の堀り込み型位相シフトマスクの作成方法で、図６（ａ）に示した遮光体パターンを形成する際のレジストパターンである。
次いで、図３（ｂ）に示すように、２層目の描画データに基づくシフタ部の堀り込み部の形成用データをルールベースによって補正して、２層目パターンを形成する。ここで、２層目パターンとは、前述の片堀り込み式の堀り込み型位相シフトマスクの作成方法で、図６（ｅ）に示したエッチングマスクの開口パターンである。つまり、シフタ部の堀り込みパターンの長さ、幅を調整する。また、前述の両堀り込み式の堀り込み型位相シフトマスクの作成方法で、図１０（ｅ）に示したエッチングマスクの開口パターンである。つまり、シフタ部の堀り込みパターンの長さ、幅を調整する。
【００２４】
これにより、図３（ｃ）に示すように、補正した位相シフトマスク対応検査データを作成することができる。
次いで、位相シフトマスク対応検査データとパターン欠陥検査装置で得た位相シフトマスクの検査画像の画像データと比較対照することにより、正確なパターン検査を行うことができる。
【００２５】
従来の位相シフトマスクの検査方法では、位相シフトマスクの露光波長が検査波長より短波長で、相互に異なるため、露光波長用に作製された位相シフトマスクを検査波長で検査したときに、露光波長と検査波長との波長の違いにより位相差がずれて、導波路効果、フォーカスエラーを生じていた。
一方、本実施形態例では、露光波長と検査波長との波長の違いを補正した位相シフトマスク対応検査データとパターン欠陥検査装置で得た検査画像の画像データとを比較している。よって、従来のように、露光波長と検査波長との波長の違いにより位相差がずれて、導波路効果、フォーカスエラー等が生じていても、本実施形態例では、疑似パターン欠陥として検出しないので、正確なパターン欠陥を検出することができる。
【００２６】
実施形態例２
本実施形態例は、本発明に係る位相シフトマスクの検査方法の実施形態の別の例であって、図４は本実施形態例の位相シフトマスクの検査方法の手順を示すフローチャートである。
本実施形態例は、実施形態例１の方法で行ったルールベース化に代えて、シミュレーション演算を行うことを除いて同じ構成を備えている。
本実施形態例では、パターンのピッチ、パターン幅、パターン長さの少なくともいずれかと、露光波長と検査波長との違いに起因する光強度の違いを含む、導波路効果による位相シフトマスクのシフタ部と非シフタ部との間の光強度の違いに起因する位相シフトマスクのパターンの寸法変化との相関関係に従ってシミュレーション演算を行い、シフタ部の線幅、線長の補正量（以下、バイアス量と言う）を決定する。
以上の構成により、本実施形態例の方法は、実施形態例１と同様の効果を奏する。
【００２７】
また、シミュレーション演算では、マスク構造による位相シフトマスクのシフタ部と非シフタ部との間の光強度の違いをシミュレーション演算し、その結果を位相シフトマスク対応検査データに反映させることもできる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、位相シフトマスクのパターン検査用データと、位相シフトマスクの検査画像の画像データとを比較対照して、位相シフトマスクのパターン欠陥を検出する検査方法において、導波路効果による位相シフトマスクのシフタ部と非シフタ部の光強度の違いに起因するパターンの寸法変化に基づいてパターン検査用データを補正して位相シフトマスク対応検査データを作成し、位相シフトマスク対応検査データと検査画像の画像データとを比較対照して、位相シフトマスクのパターン欠陥を検出することにより、パターンの疑似欠陥を誤ってパターン欠陥として検出することがない、精度の高い位相シフトマスクの検査方法を実現している。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１の位相シフトマスクの検査方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】ルールベース化の具体例を示す模式図である。
【図３】実施形態例１の位相シフトマスクの検査方法で検査基準として使用する位相シフトマスク対応検査データの作成手順を示すフローチャートである。
【図４】実施形態例２の位相シフトマスクの検査方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、シフタ被着型（凸部型）位相シフトマスク及び堀り込み型（凹部型）位相シフトマスクの構成を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）から（ｇ）は、それぞれ、片堀り込み式の堀り込み型位相シフトマスクを作製する際の工程毎のマスク断面図である。
【図７】種々のパターン欠陥を示す平面図である。
【図８】パターン欠陥検査装置の構成を示す模式図である。
【図９】図９（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、描画データ、パターン検査用データ、及び検査画像の画像データとの関係を示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）から（ｆ）は、それぞれ、両堀り込み式の堀り込み型位相シフトマスクを作製する際の工程毎のマスク断面図である。
【符号の説明】
１０……パターン欠陥検査装置、１２……照明光学系、１４……位置決め機構１６……データ収集機構、１８……データ発生機構、２０……比較機構。
【図１】
0004023141.tif 000002
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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