JP2001066759A - Ｏｐｃマスク欠陥修正方法及び欠陥修正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＯＰＣマスクの欠陥修正方法において、ＯＰＣ
マスク欠陥に対する修正形状を最適化し、かつ良否判定
を正確に行うことのできるＯＰＣマスク欠陥修正方法お
よび欠陥修正装置を提供する。 【解決手段】ＯＰＣパターンの欠陥部分を含むパターン
領域の画像データを用いて所定条件で光強度分布シミュ
レーションすることにより、該ＯＰＣマスクに最適化し
たＯＰＣパターンの修正形状を算出し、その形状に従っ
てパターン修正することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造のリソグ
ラフィ工程に用いられるフォトマスクの欠陥修正工程に
おいて、ＯＰＣマスクの欠陥を修正するための欠陥修正
方法及び欠陥修正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＬＳＩ回路等の微細回路パターン
の形成に用いられるフォトマスクにおいて、近年目覚ま
しい発展を遂げている微細加工技術に対応するため、Ｏ
ＰＣ（光近接効果補正）マスクや位相シフトマスクが使
われるようになってきている。

【０００３】ＯＰＣマスクとは、ウェハー露光転写時に
本来のパターン形状が精度良く転写されるように、ＯＰ
Ｃパターンが付加されているマスクをいう。一般的には
パターン形状が、露光される光の波長程度もしくはそれ
よりも小さいパターンを含む場合、ＯＰＣマスクとして
対象となる。ＯＰＣパターンとは、投影露光による転写
パターン形状の劣化を光学効果により補い、自らは転写
されない補正パターンである。一般にＯＰＣパターンは
前記のような性能を持つため、本来の回路用パターンよ
りも微細であって、そのためマスク製造工程も非常に高
度な微細加工技術を必要とする。

【０００４】図３はＯＰＣマスクの欠陥修正工程を示す
フローである。図３で、まずＯＰＣマスク作製３３にお
いてマスクが準備され、このマスクを欠陥検査機にかけ
て欠陥検査３４を行う。ここで欠陥が検出された場合
は、修正判定３５において欠陥が修正可能か修正不可か
について検査者が判定する。修正可能と判定した場合は
欠陥の修正３６において欠陥修正機を用いて欠陥修正を
行う。修正不可と判定した場合はそのマスクを不良品と
して処理する。

【０００５】次に欠陥修正後、修正部判定３７において
修正者が合格かどうか判定する。合格であれば再度欠陥
検査３４を行い、欠陥として検出されないことを確認し
てそのマスクを合格品とする。もし欠陥と認識された場
合には以上の作業を反復する。修正部判定３７において
不合格であった場合は、修正不可能であるとして不良品
となる。

【０００６】前記のＯＰＣマスクの欠陥修正工程におい
て、欠陥は残留欠陥及び欠損欠陥の２種類に大別され
る。図４にＯＰＣマスクにおけるＯＰＣパターンの欠陥
の例を示す。残留欠陥は図４の欠陥ａのように、正常な
パターン以外の部分に遮光膜や異物・汚染物等が残って
いるような欠陥をいう。また欠損欠陥は図４の欠陥ｂの
ような、正常なパターンの一部分が欠けたり、抜けたり
しているような欠陥をいう。透過光で観察すれば、残留
欠陥は遮光されて黒く見え、欠損欠陥は透過して見え
る。

【０００７】このようなＯＰＣマスク上の欠陥が存在し
た場合には、その欠陥の大きさやパターンとの相対位置
にもよるが、一般には半導体回路において致命的な特性
不良となりうる。本来の回路用パターンに欠陥があった
場合は当然であるが、ＯＰＣパターンのような補正のた
めのパターンであっても、欠陥があれば本来意図した補
正ができず、転写パターンの形状が劣化するばかりか、
隣接パターンとの接触等の致命不良を引き起こすことが
ありうる。

【０００８】従って、そのような致命不良となりうるＯ
ＰＣパターンの欠陥は可能な限り修正しなければならな
い。実際のＯＰＣマスク製造プロセスにおいて最初から
無欠陥のものを製造することは極めて困難であり、それ
では歩留まりが著しく低下してしまうため、通常は欠陥
修正を施すことが必要になる。

【０００９】従来、フォトマスクの欠陥修正作業には専
用の修正装置を用いているが、前記残留欠陥と欠損欠陥
とでは修正方法が異なり、装置を使い分ける場合が多
い。例えば図４の欠陥ａのような残留欠陥の修正にはレ
ーザー修正装置が使用され、レーザービームを照射して
欠陥を蒸発させることにより除去する。また、図４の欠
陥ｂのような欠損欠陥の修正には集束イオンビーム（＝
ＦＩＢ）修正装置が用いられ、この装置はカーボン（炭
素）からなる遮光膜を集束イオンビームの照射によるア
シスト作用で選択的に堆積させることにより、欠損部分
を修復する。

【００１０】しかし、前述のようにＯＰＣパターンは補
正パターンであって、自らは転写されないように他のパ
ターンに比べて微細であり、一般には回路パターン最小
寸法の１／２〜１／３程度の寸法しかない。そのためＯ
ＰＣパターンに欠陥がある場合、欠陥修正はかなり高い
加工精度を必要とする。

【００１１】また、ＯＰＣパターンは投影露光光学系で
の光の回折作用によるパターン近接効果という光学原理
を利用したものであって、本来の回路パターン設計にお
いて設計されたパターンではなく、周囲のパターンとの
相互作用に基づく効果を計算に入れて生成させたパター
ンであるため、マスク修正工程においては正しい修正形
状というものが不明確である場合が多い。例えば、マス
ク上で本来の回路パターンが設計寸法より太めになって
いた場合、ＯＰＣパターンが設計通りの寸法に修正され
てしまうと、補正の効果が不足することが考えられる。
逆に、回路パターンが細めであった場合は補正効果が過
大になってしまう。

【００１２】すなわち、ＯＰＣパターンの修正は、補正
対象となる回路パターンや周囲のパターンとのバランス
を最適に保ったものでなければならない。これが間違っ
ていた場合は、パターンの接触（ショート）不良や断線
不良といった致命不良の原因となりうる。従来のＯＰＣ
マスクの欠陥修正工程においては、このような理由から
ＯＰＣパターンに欠陥があった場合は修正不可能として
マスク自体が不良品となるという問題があった。

【００１３】また、上記の欠陥修正工程において、修正
部分の形状精度は一般には修正者がモニター画面から判
定しなければならず、微小な修正位置のずれが生じた
り、修正形状がよくない場合の良否判定が難しいという
問題があった。修正が不充分な場合には欠陥部分に再度
修正を施す必要があるが、通常２度以上同じ部分を修正
した場合はパターンやマスク基板に与える損傷が大きく
なってしまい、かえって実質的な不良となってしまうこ
とがあった。

【００１４】実際には修正装置の修正精度は近年の微細
化が進んだマスクの要求精度に対して必ずしも達してい
ないことが多く、特にＯＰＣパターンに対する修正精度
は仕様外となっている場合がある。また修正形状の良否
判定を修正者が行う場合においても、実際には判定はオ
ペレータの経験的な判断に委ねることになり、本来は露
光転写性能で判定すべきＯＰＣパターンの最終的な保証
にはなっておらず、品質保証上の問題になっていた。

【００１５】さらに、近年の半導体回路の微細化の著し
い進展に伴い、フォトマスク欠陥規格が非常に厳しいも
のになっており、欠陥検査機の検出限界に近い欠陥を修
正する必要が生じている。そのため修正精度の要求も厳
しくなり、上記のような問題点がさらにクローズアップ
されてきている。

【００１６】上記のように、ＯＰＣマスクの欠陥修正精
度が不充分であることに起因した不具合があった場合、
ウェハーへの露光転写の際にマスク修正不良部分による
ウェハーの欠陥が生じてしまう危険があることが大きな
問題であった。特にＯＰＣパターンに欠陥がある場合
は、微細であるため修正は困難な場合が多く、たとえ修
正できたとしても光近接効果補正の性能では不適正な形
状となってしまう不具合があった。また、修正部の良否
判定はオペレータの経験的判断によるため、常に正確な
判断が行える保証がなく、品質保証上の問題もあった。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を鑑みてなされたもので、ＯＰＣマスク欠陥に対する修
正形状を最適化し、かつ良否判定を正確に行うことので
きるＯＰＣマスク欠陥修正方法および欠陥修正装置を提
供することを課題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が提供する手段とは、すなわち、前記請求項１
において、ＯＰＣマスクの欠陥修正方法が、ＯＰＣパタ
ーンの欠陥部分を含むパターン領域の画像データを用い
て所定条件で光強度分布シミュレーションすることによ
り、該ＯＰＣマスクに最適化したＯＰＣパターンの修正
形状を算出し、その形状に従ってパターン修正すること
を特徴とする、ＯＰＣマスク欠陥修正方法。

【００１９】前記請求項２において、ＯＰＣマスクの欠
陥修正方法が、マスクパターンの前記画像データを取り
込んで、別途用意された形成可能な修正ＯＰＣパターン
データを前記画像データと合成して、シミュレーション
用パターンデータに変換した後、光強度シミュレーショ
ンを行って解析評価することにより、最適なＯＰＣパタ
ーンの修正形状を算出することを特徴とする。

【００２０】前記請求項３において、ＯＰＣマスク用の
欠陥修正装置が、マスクパターン画像を取り込んで画像
データとするための画像取込手段と、形成可能な修正パ
ターンのデータをデータベースとして保持する修正パタ
ーンデータベース手段と、前記修正パターンデータベー
スから修正パターンデータを取り出し、前記画像取り込
み手段で得られた画像データと合成するためのパターン
データ合成手段と、前記合成したパターンデータを光強
度シミュレーション用パターンデータに変換するための
画像データ変換手段と、前記変換した画像データと所定
の露光条件とを用いて光強度シミュレーションを行う光
強度シミュレーション手段とを設けたことを特徴とす
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態の例を詳述する。図１は本発明のＯＰＣマス
クの欠陥修正方法の実施形態例を示すフローである。図
１において、ＯＰＣマスク作製１で作製したＯＰＣマス
クを欠陥検査２で欠陥検査機にかけ、欠陥の有無を検査
する。欠陥が検出されなければそのまま良品となり、欠
陥が検出された場合は画像データ取込３においてその欠
陥を含む所定パターン領域の観察画像を画像データとし
て取り込む。

【００２２】ここでＯＰＣパターンについては、事前に
パターンのデータベースを準備しておき、該ＯＰＣマス
クに該当するＯＰＣパターンの画像データを任意に取り
出すことができる。

【００２３】次に、取り込んだ欠陥を含む画像データ
と、ＯＰＣパターンデータベース４から取り出した修正
ＯＰＣパターンデータとを、コンピュータによる画像処
理によってデータ合成する（画像データ合成５）。この
操作は、例えば図４で示した残留欠陥ａがあった場合、
この欠陥部分に対してウェハー上に正常なパターンを形
成する修正ＯＰＣパターン画像データと図４の欠陥画像
データを交換するような操作である。修正装置により形
成可能なパターンよりなる数種類のＯＰＣパターンデー
タを用意しておき、それぞれを画像処理により前記欠陥
を含む画像データと合成し、数種類の合成データを作成
する。ここで、ＯＰＣパターンデータは少しずつ寸法が
異なるものをデータベースから抽出する。異なる寸法の
ＯＰＣパターンを用意する理由は、後述の手順において
最適な形状のパターンデータを見出すためである。これ
により、欠陥のあるパターンに対して、欠陥のない、す
なわちウェハー上に正常なパターンを形成する画像デー
タを作ることができる。

【００２４】前記合成した画像データを用いて、次のシ
ミュレーション用データ変換６において光強度シミュレ
ーションのためのデータ形式に変換する。ここで光強度
シミュレーション用パターンデータとは、マスクパター
ンを含む画像データ全体を長方形に整形した後、所定の
大きさの格子に分割し、各格子における濃淡の階調の値
を所定の条件で透過率値に変換したデータである。すな
わち、マスクパターンを透過率の分布データとして表し
たものであり、形式的には数値をマトリックス配列にし
たデータとなる。

【００２５】透過率値は、マスクパターンの遮光部分を
０、透過部分を１としたときの値であって、通常のマス
クパターンであれば遮光部と透過部のみからなるため、
０か１の値のみとなる。しかし、例えば実際に観察した
マスクパターンに半透明な膜残りや汚れ等があった場
合、その中間の値をとることがある。また、前記画像デ
ータ取込手段で取り込む際の装置に起因するバックノイ
ズや反射光の処理によっても、中間階調をとってしまう
ことがある。このような場合には、２値化処理やエッジ
検出、平滑化処理等の公知の画像処理技術を利用して最
適なデータ変換処理がなされるように条件設定を行い、
光強度シミュレーション用データに変換すればよい。

【００２６】次に、データ変換されたデータを用いて光
強度シミュレーション７を行い、該パターンがウェハー
上に露光転写されたときの光強度分布を算出する。この
とき、シミュレーションするデータは前記画像データ合
成５において準備された数種類のＯＰＣパターンデータ
である。そして、これらをシミュレーションし、その結
果を比較評価し解析することによって、最適な結果を得
るパターンデータが求められる。すなわち、光強度シミ
ュレーション７の結果を解析評価することによって、欠
陥のない正常なパターンと同等となる修正後の形状デー
タが抽出できることになる（最適修正形状の算出８）。

【００２７】光強度シミュレーションとは、フォトマス
クを露光装置に装着してウェハー上に露光転写した際の
ウェハー上の露光分布、言い換えれば光強度分布を光学
系モデルを適用したシミュレーション計算により求める
ものである。光強度シミュレーションは露光装置の光学
系のパラメータで表した所定の露光条件と前記光強度シ
ミュレーション用パターンデータから計算される。な
お、光強度シミュレーションの基礎となる理論は、例え
ばＨ．Ｈｏｐｋｉｎｓらによる結像光学理論（参考文献
としてＢｏｒｎ，Ｗｏｌｆ著「光学の原理」（１９７
５）など）がある。

【００２８】次に、求めた最適形状に従い、該ＯＰＣマ
スクを修正装置に装着し、欠陥の修正９を行う。ここで
の修正は、残留欠陥か欠損欠陥かによって適切な修正装
置を選択する。一般には残留欠陥のみであれば前述の従
来技術で述べたレーザー修正装置を選択し、そうでない
場合は集束イオンビーム修正装置を用いればよい。

【００２９】修正後、修正部判定１０において修正部が
良好な形状であれば合格として、再度欠陥検査２を行い
欠陥が検出されないことを確認すれば、良品となる。も
し修正部の形状が良くなければ、不合格で不良品として
処置する。以上の手順により、ＯＰＣパターンの欠陥修
正に関して、画像データをもとにして最適な修正形状を
光強度シミュレーションを用いて求め、その結果に従っ
て修正を施すことによって、露光転写した際に正常パタ
ーンと同等な転写性能を発揮するようなマスクパターン
が得られる。

【００３０】なお、本実施の形態の例では、欠陥を含む
画像データと修正ＯＰＣパターンデータを合成してから
シミュレーションデータへの変換を実行するがこれを逆
にしても良い。すなわち画像データと修正ＯＰＣパター
ンデータをそれぞれシミュレーションデータへ変換して
からデータ合成し、シミュレーションする事もできる。

【００３１】次に、図２は本発明の欠陥修正装置の構成
を示すブロック図である。図２において、試料となるＯ
ＰＣマスク２１に対し、欠陥修正手段２２と画像データ
取込手段２３が接続され、さらにこれらの手段をコンピ
ュータ制御するためのコントロールプロセッサ２５が接
続されている。さらに前記コントロールプロセッサ２５
を通じて、画像データ変換手段２４、光強度シミュレー
ション２６、モニター２７、入力手段２８、出力手段２
９、情報記録手段３０が接続されている。

【００３２】以下、図２を用いて装置の構成を説明す
る。まず、試料となるＯＰＣマスク２１を準備する。こ
のマスクは既に欠陥検査を行い、修正を要する欠陥が検
出されているものとする。欠陥位置情報等については欠
陥検査機から出力されており、その情報は欠陥情報読取
手段３１によって読みとられ、コントロールプロセッサ
２５を通じて欠陥修正手段２２で修正処理ができるよう
にマスク位置が制御される。欠陥部分を含むパターン領
域が装置の観察視野に入り画像観察されると、画像デー
タ取込手段２３によってコンピュータ処理可能な画像デ
ータが取り込まれる。取り込んだ画像データは、画像デ
ータ合成・変換手段２４において、前記観察画像とＯＰ
Ｃパターンデータベース３２から取り出されたパターン
データとを合成した後、光強度シミュレーション用パタ
ーンデータに変換される。

【００３３】変換されたパターンデータを用いて、光強
度シミュレーション２６が実行される。さらに前記のよ
うにシミュレーション結果を解析評価して、最適修正形
状が求められることにより、欠陥修正手段２２を用いて
修正処理を行う。これらの処理はすべてコントロールプ
ロセッサ２５の制御により行われるが、その操作はモニ
ター２７により画面で確認でき、操作指示はキーボード
等による入力手段２８を用いて行い、結果や処理状況は
プリンタ等の出力手段２９により実行される。さらに、
以上の画像データや処理結果等の情報については、外部
記憶装置を用いた情報記録手段３０によって記録保存で
きる。

【００３４】なお、本実施の形態の欠陥修正装置では、
欠陥を含む画像データと修正ＯＰＣパターンデータを合
成してからシミュレーションデータへの変換を実行する
がこれを逆にしても良い。すなわち画像データと修正Ｏ
ＰＣパターンデータをそれぞれシミュレーションデータ
へ変換してからデータ合成し、シミュレーションする事
もできる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、ＯＰＣマスクの欠陥修正
において、本発明のＯＰＣマスク欠陥修正方法及び欠陥
修正装置を用いることにより、欠陥修正部の画像データ
及びＯＰＣパターンデータを取り込んで光強度シミュレ
ーションを行って修正部の露光転写性を評価することが
可能となった。

【００３６】さらに光強度シミュレーション結果を利用
して、最適な露光転写性を持つような修正形状を探索し
最適修正形状を求めることにより、ＯＰＣパターンの本
来の露光転写における光近接効果補正の性能を最大に発
揮できるような修正が行えるので、従来の修正装置より
も露光転写性において信頼性の高い欠陥修正が可能とな
った。

【００３７】すなわち、本発明の方法によれば、従来の
ようにＯＰＣパターンの欠陥に対してオペレータの経験
的判断による、光近接効果を考慮しない不適切な修正を
施してしまうようなことがなく、実際の画像データを用
いたシミュレーション結果に基づく光近接効果を考慮し
た修正が行える。さらに修正形状はＯＰＣパターンデー
タベースから抽出したデータを適用してシミュレーショ
ンにより最適な形状を求めることにより、光近接効果補
正の性能を最適にした修正を行うことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態によるＯＰＣマスク欠陥修正
方法の手順を説明するフローチャートである。

【図２】本発明の実施形態による欠陥修正装置の構成を
説明するブロック図である。

【図３】従来のＯＰＣマスク欠陥修正方法の手順を説明
するフローチャートである。

【図４】ＯＰＣパターンの欠陥の種類を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１・・・ＯＰＣマスク作製 ２・・・欠陥検査 ３・・・画像データ取込 ４・・・ＯＰＣパターンデータベース ５・・・画像データ合成 ６・・・シミュレーション用データ変換 ７・・・光強度シミュレーション ８・・・最適修正形状の算出 ９・・・修正 １０・・・修正部判定 ２１・・・ＯＰＣマスク ２２・・・欠陥修正手段 ２３・・・画像データ取込手段 ２４・・・画像データ合成・変換手段 ２５・・・コントロールプロセッサ ２６・・・光強度シミュレーション ２７・・・モニター ２８・・・入力手段 ２９・・・出力手段 ３０・・・情報記録手段 ３１・・・欠陥情報読取手段 ３２・・・ＯＰＣパターンデータベース ３３・・・ＯＰＣマスク作製 ３４・・・欠陥検査 ３５・・・修正判定 ３６・・・修正 ３７・・・修正部判定 ａ・・・ＯＰＣパターン残留欠陥 ｂ・・・ＯＰＣパターン欠損欠陥

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＯＰＣマスクの欠陥修正方法において、Ｏ
   ＰＣパターンの欠陥部分を含むパターン領域の画像デー
   タを用いて所定条件で光強度分布シミュレーションする
   ことにより、該ＯＰＣマスクに最適化したＯＰＣパター
   ンの修正形状を算出し、その形状に従ってパターン修正
   することを特徴とする、ＯＰＣマスク欠陥修正方法。
2. 【請求項２】前記請求項１のＯＰＣマスクの欠陥修正方
   法において、マスクパターンの前記画像データを取り込
   んで、別途用意された形成可能な修正ＯＰＣパターンデ
   ータを前記画像データと合成して、シミュレーション用
   パターンデータに変換した後、光強度シミュレーション
   を行って解析評価することにより、最適なＯＰＣパター
   ンの修正形状を算出することを特徴とする、ＯＰＣマス
   ク欠陥修正方法。
3. 【請求項３】ＯＰＣマスク用の欠陥修正装置において、
   マスクパターン画像を取り込んで画像データとするため
   の画像取込手段と、形成可能な修正パターンのデータを
   データベースとして保持する修正パターンデータベース
   手段と、前記修正パターンデータベースから修正パター
   ンデータを取り出し、前記画像取り込み手段で得られた
   画像データと合成するためのパターンデータ合成手段
   と、前記合成したパターンデータを光強度シミュレーシ
   ョン用パターンデータに変換するための画像データ変換
   手段と、前記変換した画像データと所定の露光条件とを
   用いて光強度シミュレーションを行う光強度シミュレー
   ション手段とを設けたことを特徴とする、欠陥修正装
   置。