JP2002328462A - 露光用マスクパターンの検査方法 - Google Patents
露光用マスクパターンの検査方法Info
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Abstract
求めることが可能となり、許容欠陥サイズをより厳密に
求められることからスペックを緩和することが可能とな
る半導体装置製造用の露光マスクパターンの検査方法を
提供する。 【解決手段】 マスクパターン2の検査像から直接露光
転写シミュレーションを行う。露光用マスクパターンの
画像データ3を作成するステップと、この画像データか
ら検出光学系の情報を基に露光用マスクパターンより得
られる回折光分布の低次項を求めるステップ4と、得ら
れた回折光分布の低次項から露光装置1の光学系での転
写シミュレーションを用いてウェハ上に得られる像強度
分布を求めるステップを備え、この像強度分布を基に前
記画像データと比較して検査の合否判定を行う。マスク
パターンの検査像から直接露光転写シミュレーションを
行うことにより、高精度な判断を下すことが可能とな
る。
Description
に用いられる露光用のマスクの検査方法に関し、とくに
検査により発見された欠陥が許容可能かどうかの判定を
より厳密に行うマスクパターンの検査方法に関するもの
である。
伴い、この製造に用いられる露光用マスクに形成された
マスクパターン寸法も1μmを下回るサイズのものが必
要となってきている。また、設計通りにウェハ上にパタ
ーンが転写できなくなる現象、すなわち、光近接効果
(OPE:Optical Proximity Effects )も顕在化して
きており、補正を加えたマスクパターンを用いることに
より、転写後の形状を所望の設計パターン通りに仕上げ
る技術、すなわち、光近接効果補正(OPE:Optical
Proximity Correction)が必要となってきている。この
技術を導入することにより、ウェハ上のCD変動を抑制
することが可能となり、より微細なパターンまでウェハ
上に設計通り忠実に仕上げられるようになってきてい
る。この結果、逆に、ウェハ上での所望パターン形状
(設計値)に対し、実際にマスクパターンとして必要な
形状は、大きく異なって来ている。このようなマスクに
対して欠陥検査が困難になってきている。
学式とEB式の2方式が一般に行われている。検査手法
としては、複数のチップ間の差を検出する方式(die
−to−die)、マスクパターンデータとの差を検出
する方式(die−to−database(DB))
が行われている。現在問題となっているのは、差をどこ
まで許容するか、そのスペックを明確化するのが非常に
困難となってきていることにある。つまり、マスク作成
の観点から、ある許容値以下の欠陥については修正を行
わずそのまま払い出すことでマスク供給のyieldを
向上させることが可能であるが、その許容値を如何に設
定するかが困難な状況となってきている。このような問
題に対し、従来はプログラム欠陥と呼ばれる、欠陥寸法
や欠陥発生位置を複数準備したデータを用いて作成した
マスクを準備し、欠陥の種類別に転写テストを行ってO
K、NGを判定するサイズを決定するという手法を用い
ていた。最近でも、プログラム欠陥マスクを作成して転
写テストを行った結果の報告がなされている(Proc.
SPIE Vol.3677 pl.722-733、J.Fung Chun等)。ま
た、近年ではこれを補完する形で、リソグラフィーシミ
ュレーション技術を導入し、シミュレーション上で欠陥
寸法や発生位置等を振ったデータに対して転写テストを
行うことによりマスク上の許容欠陥寸法等を求めてきて
いた。
直接転写シミュレーションに流用することにより、OK
/NGを判定する手法に関しても報告がなされている
(Proc. SPIE Vol.3677 pl.711-720, Donald Petti
bone、Wafer Printability Simulation Accuracy Based
on UV Optical Inspection Images of Reticle Defect
s )。さらに、マスクを露光光学系と同等の解像特性を
有する装置にて観察し、欠陥転写特性を調べる手法も提
案されている(Proc. SPIE Vol.3236 pl.136-141, Frit
z Ganz等)。
つかの問題点が存在する。プログラム欠陥マスクを作成
して転写テストを行い評価する手法に関しては、欠陥の
種類が限られることにより、一般化することが困難であ
る。また、どの程度の欠陥サイズまで検出するかとい
う、いわゆる検査感度に関しても欠陥の種類毎に設定す
る必要があり、極めて煩雑且つ特殊化したものとなって
しまう。また、シミュレーションにより転写特性を判定
する手法については、とくにマスクパターンから輪郭を
抽出して行う手法であったとしても、微小パターンによ
るトポグラフィ効果の影響やグレイトーン(gray tone
)の位相透過率欠陥に対する精度を確保するのは困難
である。図3乃至図11を参照して以上のことを具体的
に説明する。図3は、マスクパターンの平面図である。
図3に示すように、ハーフトーン部がライン状に形成さ
れた0.15μmラインアンドスペース(L&S)パタ
ーン(ウェハ上寸法換算、4倍体マスク想定)に欠陥が
A領域に存在するとする。図4乃至図7は、A領域の欠
陥の透過率、位相、サイズを振ったときに検出光学系で
得られる像強度分布を二値化して示す拡大図である。想
定した検出光学系の光学条件及び被測定対象となるマス
クの条件は、以下のように示される。
(NA)=0.9、コヒーレンスファクタ(σ)=0.
8、ハーフトーン位相シフトマスク使用、二値化に使用
した閾値=0.1769(マスク基板(非ハーフトーン
部)大開口部通過光を1に規格化した時の値) 但し、図4乃至図7の欠陥は、サイズが100nm、2
00nm、300nmの黒欠陥であり、図4は、位相差
180度、図5は、位相差90度、図6は、透過率0
%、図7は、透過率12%である。図8は、検査光学系
による欠陥検出サイズ(縦軸)(μm)とマスクの欠陥
寸法(横軸)(μm)との関係を示す特性図であり、検
出光学系より得られる欠陥のサイズと実際のレチクル
(マスク)上の欠陥サイズとの関係を示している。図8
において、−×−が図4に対応し、−○−が図5に対応
し、−■−が図6に対応し、−△−が図7に対応してい
る。
(縦軸)(μm)と共通露光裕度(横軸)(%)との関
係を示す特性図であり、マスク上の欠陥に対してウェハ
上のレジスト寸法の共通裕度がどのように劣化するかを
示している。図において、図8と同様に、−×−が図4
に対応し、−○−が図5に対応し、−■−が図6に対応
し、−△−が図7に対応している。また、図9のマスク
上欠陥サイズは、0.1μm、図10のマスク上欠陥サ
イズは、0.15μm、図11のマスク上欠陥サイズ
は、0.2μmである。以下にウェハ上の転写シミュレ
ーションの際に用いた露光条件を示す。図12は、本発
明及び従来の露光装置の概略斜視図である。
(NA)=0.68、コヒーレンスファクタ(σ)=
0.75、輪帯照明(遮蔽率=2/3) ここでレジスト寸法を求めるモデルとして、光学像I
(x)に対してガウス関数を畳み込み積分し、露光量に
対応する閾値で寸法を定義する手法を用いた。 Ig(x)=I(x)(×)g(x)=1/(√(π)・ΔL)∫I(x −x′)exp(−x′2 /ΔL2 )dx′ ・・・(7) ここではΔL=60nmとして計算した。(×)は、畳
み込み積分(cnvolution)を表わしている(実際の記号
は、○の中に×を記すことで表わされる)。
0%@0.5μmDOF(Depth OfFocus:焦点深度)
とした場合、図9(b)に示すようにマスク上寸法で
0.15μmの欠陥では透過率0%、90度位相6%透
過率欠陥についてはOKであるが、その他についてはN
Gとなっている。図8に示すように、対応する検査装置
で得られる欠陥サイズは、OKパターンに関しては0で
あるのに対し、NGパターンでは0.08〜0.1μm
程度となっている。図9(c)に示す0.2μm欠陥の
場合、全てNGとなるが、露光裕度の観点からみると、
0%透過率欠陥と6%90度位相欠陥の両者はあまり変
わらないのに、その検出光学系での検出される欠陥サイ
ズは20nm程度異なって検出される。このように透過
率や位相が異なると許容欠陥サイズとその検出光学系で
得られるサイズとの相関が劣化することによって、許容
欠陥サイズそのものを厳しい方向に設定せざるを得なく
なってしまう。この結果本来、出荷可能なマスクについ
てもNGと判定してしまい、結果マスク製造の生産効率
を落してしまうことが考えられる。
σ)を有する装置を用いることに関しては、実際の露光
装置固有の特性(収差等)が異なることが多く、その影
響を除去するのが困難である。以上のように、従来の検
査手法では許容欠陥寸法に関してかなり余裕をみたスペ
ックにせざるを得ず、結果としてスペックインしたマス
ク供給が困難となってくる。本発明は、このような事情
によりなされたものであり、より厳密に欠陥の転写性を
マスク像から直接求めることが可能となり、許容欠陥サ
イズをより厳密に求められることからスペックを緩和す
ることが可能となる露光用マスクパターンの検査方法を
提供する。
製造するための露光用マスクの検査方法において、マス
クパターンの検査像から直接露光転写シミュレーション
を行うことを特徴としている。従来手法であるdie−
to−DB手法では、マスク上に存在する欠陥が許容さ
れるかどうかの判定が困難であるのに比較し、マスクパ
ターンの検査像から直接露光転写シミュレーションを行
うことにより、高精度な判断を下すことが可能となり、
マスク作成のyield向上を達成することが可能とな
る。すなわち、本発明の露光用マスクの検査方法は、半
導体装置を製造するための露光装置に用いる露光用マス
クパターンの検査方法において、前記露光装置の露光波
長と実質的に同一の検査波長を使用し、露光装置の投影
光学系の開口数より大なる開口数を有する検査装置の検
出光学系を用いて前記露光用マスクパターンの画像デー
タを作成するステップと、得られた前記露光用マスクパ
ターンの画像データから、前記検出光学系の情報を基に
前記露光用マスクパターンより得られる回折光分布の低
次項を求めるステップと、得られた前記回折光分布の低
次項から、前記露光装置光学系での転写シミュレーショ
ンを用いてウェハ上に得られる像強度分布を求めるステ
ップと、得られた前記像強度分布を基に前記画像データ
と比較して検査の合否判定を行うステップとを備えたこ
とを特徴としている。
(λ)使用時の光学特性と前記検査波長使用時の光学特
性とが実質的に変化しない範囲内で設定されるようにし
ても良い。前記検査波長(λins )は、露光波長(λ)
に対して、次式(1)の範囲のものを使用するようにし
ても良い。 0.9λ≦λins ≦1.1λ ・・・(1) また、前記露光用マスクパターンの前記画像データは、
画像データの被検査マスク上で換算した画素間隔(D)
が、少なくとも(2)式の条件を満たしているようにし
ても良い。 D≦λins /(2(1+σins )NAins ) ・・・(2) 但し、λins は、前記検査波長、NAins は、検査光学
系の対物側開口数、σ、ins は、検査光学系のコヒーレ
ンスファクタを表している。
回折光分布(m(f,g)の内、次式(3)、(4)の
範囲に存在する回折光分布のみを前記低次項として用い
るようにしても良い。 −(1+σ)NA/λ≦f≦(1+σ)NA/λ・・・(3) −(1+σ)NA/λ≦g≦(1+σ)NA/λ・・・(4) 但し、σは、前記露光装置のコヒーレンスファクタ、N
Aは、前記露光装置の投影光学系開口数、λは、前記露
光波長、f、gは、前記露光装置の投影光学系瞳座標を
表している。
次式(5)で定めRの値を最小にするように、マスクパ
ターン設計値より得られる回折光分布初期値(m0
(f,g))より、摂動を加えてm(f,g)の値を求
めるようにしても良い。 R(m)=∫[I(x,y)−F-1{∫TCC(f,g;f′,g′ )m(f、g)m*(f′、g′)dfdgdf′dg′}]dxdy ・・・(5) 但し、F-1{ }は、フーリエ逆変換、TCCは、相互透
過係数を表している。また、前記マスクパターン回折光
分布(m(f、g))は、得られた前記画像データを前
記検出光学系の検出装置面での光強度分布に校正したデ
ータ(I(x,y))より、次式(6)で定められるR
の値を最小にするようにして得られるようにしても良
い。
係数(TCC)をOCA(Optimal Coherent Assumptio
n )により固有値展開した関数核、σkは、固有値、★
は、相関(correlation )計算を表している。また、前
記検査の合否判定を行うステップは、予め定められた露
光時のフォーカシング精度や露光量ばらつきを想定し
て、その条件下でウェハ上で得られる加工形状を求め、
その寸法精度が予め定められた基準を満足するかどうか
で判定するようにしても良い。
の形態を説明する。まず、図1、図2及び図12乃至図
15を参照して実施例を説明する。図1は、本発明の半
導体装置の製造に用いる露光用フォトマスクのパターン
検査方法を説明する工程図、図2は、本発明に用いるサ
ンプリング定理を説明する特性図、図12は、本発明の
半導体装置の製造に用いる露光装置の斜視図、図13
は、検査光学系により得られたマスクパターン像を表す
(8)式のTCCを求めるための積分領域を示す特性
図、図14は、本発明のTCC(f,0;f′,0)の
帯域を示す特性図、図15は、本発明の検査方法を説明
するフローチャートである。本発明では光学式検査装置
によって形成されたマスクパターン像を用いる。
いる露光用フォトマスクのパターン検査方法を説明す
る。露光装置の露光波長と実質的に同一の検査波長を使
用し、露光装置の投影光学系の開口数より大なる開口数
を有する検査装置1の検出光学系に露光用マスク2を配
置し、この検出光学系により露光用マスクパターンの画
像データ3を作成する。このようにして得られた露光用
マスクパターンの画像データ3から、検出光学系の情報
を基にして再構成手法(deconvolution )4により露光
用マスクパターンから得られた回折光分布の低次項5を
求める。得られた回折光分布の低次項から、露光装置の
光学系での転写シミュレーション(OpticalSimulation)
を用いてウェハ上に得られる像強度分布を求める。その
後、この像強度分布を基に前記画像データと比較して検
査の合否判定を行う、すなわち、像強度分布 (wafer im
age)でのマージンをチェック(check) して画像データと
の差を調べる。
クパターンを修正する方法を説明するフローチャートで
ある。図1に示すように、マスクパターンを検査装置に
搭載して画像データを形成し、画像データから検出光学
系の情報を基にして再構成手法によりマスクパターンか
ら得られた回折光分布の低次項を求め、この低次項か
ら、露光装置の光学系での露光シミュレーションを用い
てウェハ上に得られる像強度分布を求め、この像強度分
布を基に画像データと比較して、像強度分布でのマージ
ンをチェックして画像データとの差を調べる。マスクパ
ターンの欠陥が認められなかったり、所定の基準に達し
ない大きさの場合には判定はOKとなって露光装置にマ
スクを装着して半導体装置の製造工程における露光処理
を行う。マスクパターンの欠陥が認められた場合には判
定はNGとなって欠陥を修正してから露光装置に装着す
るか、もしくは再描画する。
に用いる露光装置の概略図である。露光光源10からの
光は、σ絞り11をかけられて、本発明の検査方法でO
Kとなったマスク12を通過する。マスク12を通過し
た光は、所定の値を有するNA絞り14を備えた投影光
学系13を通ってフォトレジストが形成されたウェハ1
5に照射されて露光される。その後現像工程などの後工
程が行われて半導体装置が形成される。一般に光学式検
査装置の開口数(NAins )は、露光装置で用いるNA
に比較して大きい。また検査波長に関しても、露光波長
とほぼ同一のものを用いるものが増えてきている。これ
は検査装置の解像力向上を狙ったものである。検査光学
系により得られる像は、露光装置に用いられている投影
光学系と同様に、部分コヒーレント結像理論を用いて、
以下のような式で表わされる。 I(x,y)=F-1{∫TCC(f,g;f′,g′)m(f,g)m*(f ′,g′)dfdgdf′dg′} ・・・(8) 但し、F{}は、フーリエ変換であり、F-1{}は、フ
ーリエ逆変換、TCCは、相互透過係数(Transmission
Cross Coefficient)である。
g2 )≦σins NAins /λins 、S(f,g)=1,
Else S(f,g)=0である。但し、σinsは、
コヒーレンスファクタを表している。また、Pは、瞳関
数を表し、if√(f2 +g2 )≦NAins /λins 、
|P(f,g)|=1,Else P(f,g)=0で
ある。m(f,g)は、マスクパターンより得られる回
折光分布であり、F-1{m(f,g)}=m(x,y)
で表される。また、m(x,y)は、マスクパターンの
複素振幅透過率分布を表している。得られたマスクパタ
ーン像I(x,y)は、マスクパターンを透過する回折
光のうち、実際の露光時に使用される成分を全て含んだ
ものとなっている。ここで得られたマスクパターン像か
ら再構成手法(deconvolution )を用いることでマスク
パターンの回折光分布を再構成することは原理的に可能
である。
(9)式で表されるTCCは、部分コヒーレント光学系
の伝達特性を示し、その式から得られる伝達特性は、帯
域制限(band limit)されているため、実際
に転写に使用される回折光分布の内、結像に寄与するの
は低次成分のみとなる。図14は、TCC(f,0;
f′,0)の帯域を示す特性図である。上記部分コヒー
レント結像式から分かるように、TCCが帯域制限受け
ているためその帯域外の回折光成分の影響を像強度I
(x,y)が受けないことは明白である。即ち、露光波
長λ、露光装置の投影光学系の開口数NA、コヒーレン
スファクタσとすると、図1に記載されているように、
露光時に使用されるマスクパターンからの回折光分布
は、その回折角をθとすると、次式(10)の回折光の
み露光時に寄与する。 −(1+σ)NA/λ≦Msinθ≦(1+σ)NA/λ・・・(10) 但し、1/Mは、マスク縮小率を表している。
データより初期値m0(f,g)を求め、これを(1
0)式に代入して得られる光学像I0(x,y)と、得
られた検査光学像I(x,y)の差分を最小化するよう
にm(f,g)を摂動させて求める手法や、上記式(1
0)を、Journal of Optical Society of America A/ V
ol.11, No.9/ pl.2438-2452/ Sep.(1994) で、Y.C.Pati
等が“Phase-shifting masks for microlithography: a
utomated design and mask requirements ”の中で説明
しているOCA(Optimal Coherent Assumption )手法
に従って固有値展開して得られた式を利用する手法等が
考えられる。OCAによる結像式I(x,y)は、略以
下のように表される。 I(x,y)〜F-1{Σσk((φk・m(f,g))★(φk・m(f,g )*}] ・・・(11) 但し、σkは、TCCを固有関数核Φk(k=0,1,
1,2,・・・,N)で最適展開した際の固有値、φk
は、Φkのフーリエ変換、★は、相関(correlation )
計算を表している。
が高速化されるため、より速く回折光分布を求めること
が可能となる。このようにして得られた回折光分布よ
り、露光装置のNA、σ等及びレジストのパラメータ等
を適宜与えてウェハ上転写シミュレーションを行う。こ
のシミュレーションによって、より厳密な判定を行うこ
とが可能となる。従来のマスクパターンの輪郭を抽出し
てシミュレーションを行う手法と比較すると、本発明の
手法を用いた場合、輪郭情報ではなくマスクパターンの
回折光分布情報を直接求めるため、スカラー回折理論か
らのずれは回避可能であり、且つグレイトーン(gra
y tone)欠陥による影響も考慮することが可能と
なっている。本発明において、マスク全面に対し上記チ
ェック(check )を行わず、先にフィルタリング(filt
ering )してエラー箇所候補を絞った上で実施すること
により、高速な検査処理を達成することが可能となる。
この際、フィルタリング手法として、従来の検査手法と
適宜組み合わせることが望ましい。即ち、die to
DBやdie to die手法において、その検出
感度を厳しく設定した上で上記発明に従った手法を適用
することにより、シミュレーション回数を削減でき、よ
り高速な処理が可能となる。なお、本発明の好ましい実
施形態であるが、検査装置に用いる検査波長は、露光波
長と略同じであることが望ましい。もしくはマスクに使
用する光学部材(基板、遮光部材等)、欠陥要因となる
マスクパターンプロセス用材料(マスクパターニング用
レジスト等)の光学特性が露光波長使用時とそれほど変
化しない、もしくは換算可能な範囲内に検査波長を設定
することが望ましい。
モニター素子の分解能(素子サイズ)に関して、少なく
とも、検査光学装置のNAins 、λins より決定される
cutoff周波数(νc≦(1+σins )NAins /
λins )の逆数の1/2より小さいことが必要である。
露光装置は、光学的に見て一種のローパスフィルタ(l
owpass filter)として機能するため、検
出光学系を介して得られた像は、空間周波数的に帯域制
限(bandlimit)されている。図2に示す標本
化定理(Sampling Theorem)より、c
utoff周波数の逆数の1/2倍より細かくサンプリ
ングされたデータから任意の空間座標位置での像を再構
成することが可能となる。また、像強度モニター素子の
性能に関して、できるだけ広範囲、多階調、且つリニア
リティに優れたものを用いることが望ましい。測定時に
サチュレーション(saturation)を起こさない範囲で、
少なくとも256階調以上の強度方向分解力を有する素
子が望ましい。また、検査後の合否判定を行う手段とし
ては、図9にて説明したような露光量余裕度、焦点深度
を計算より求めた上で、必要マージンを確保できている
かどうかでもって判定することが望ましい。
長とほぼ同等の検査波長を用いることにより、マスクの
透過率分布を正確に反映した像が得られ、且つ検査装置
の対物光学系のNAとして露光光学系の投影光学系のN
Aより大なるものを使用することにより、得られる像に
は露光時に使用される回折光分布の成分が全て含まれる
こととなる。よって検査光学系より得られる像強度分布
に対して再構成手法を行うことによって、マスクパター
ンより得られる回折光分布を再構成することが可能とな
り、この分布を用いて露光シミュレーションを実行する
ことにより高精度の欠陥転写特性を得ることが可能とな
る。
トマスクのパターン検査方法を説明する工程図。
説明する特性図。
m)とマスクの欠陥寸法(横軸)(μm)との関係を示
す特性図。
光裕度(横軸)(%)との関係を示す特性図。
露光裕度(横軸)(%)との関係を示す特性図。
露光裕度(横軸)(%)との関係を示す特性図。
ターン像を表す(8)式のTCCを求めるための積分領
域を示す特性図。
を示す特性図。
ト。
画像データ、4・・・再構成、 5・・・回折項分布
の低次項、10・・・露光光源、 11・・・σ絞
り、 12・・・マスク、13・・・投影光学系、
14・・・NA絞り、 15・・・ウェハ。
2)
製造するための露光用マスクの検査方法において、マス
クパターンの検査像から直接露光転写シミュレーション
を行うことを特徴としている。従来手法であるdie−
to−DB手法では、マスク上に存在する欠陥が許容さ
れるかどうかの判定が困難であるのに比較し、マスクパ
ターンの検査像から直接露光転写シミュレーションを行
うことにより、高精度な判断を下すことが可能となり、
マスク作成のyield向上を達成することが可能とな
る。すなわち、本発明の露光用マスクの検査方法は、半
導体装置を製造するための露光装置に用いる露光用マス
クパターンの検査方法において、前記露光装置の露光波
長と実質的に同一の検査波長を使用し、露光装置の投影
光学系の開口数より大なる開口数を有する検査装置の検
出光学系を用いて前記露光用マスクパターンの画像デー
タを作成するステップと、得られた前記露光用マスクパ
ターンの画像データから、前記検出光学系の情報を基に
前記露光用マスクパターンより得られる回折光分布の低
次項を求めるステップと、得られた前記回折光分布の低
次項から、前記露光装置光学系での転写シミュレーショ
ンを用いてウェハ上に得られる像強度分布を求めるステ
ップと、得られた前記像強度分布を基に検査の合否判定
を行うステップとを備えたことを特徴としている。
いる露光用フォトマスクのパターン検査方法を説明す
る。露光装置の露光波長と実質的に同一の検査波長を使
用し、露光装置の投影光学系の開口数より大なる開口数
を有する検査装置1の検出光学系に露光用マスク2を配
置し、この検出光学系により露光用マスクパターンの画
像データ3を作成する。このようにして得られた露光用
マスクパターンの画像データ3から、検出光学系の情報
を基にして再構成手法(deconvolution )4により露光
用マスクパターンから得られた回折光分布の低次項5を
求める。得られた回折光分布の低次項から、露光装置の
光学系での転写シミュレーション(OpticalSimulation)
を用いてウェハ上に得られる像強度分布を求める。その
後、この像強度分布を基に検査の合否判定を行う、すな
わち、像強度分布 (wafer image)でのマージンをチェッ
ク(check) して所定の予め定められた基準と比較する。
クパターンを修正する方法を説明するフローチャートで
ある。図1に示すように、マスクパターンを検査装置に
搭載して画像データを形成し、画像データから検出光学
系の情報を基にして再構成手法によりマスクパターンか
ら得られた回折光分布の低次項を求め、この低次項か
ら、露光装置の光学系での露光シミュレーションを用い
てウェハ上に得られる像強度分布を求める。この像強度
分布からシミュレーションを用いて、ウェハ上転写後パ
ターンのリソマージンを求める。得られたリソマージン
が所定の基準を超える大きさの場合には判定はOKとな
って露光装置にマスクを装着して半導体装置の製造工程
における露光処理を行う。マスクパターンの欠陥起因等
で所定の基準以下となっている場合には判定はNGとな
って欠陥を修正してから露光装置に装着するか、もしく
は再描画する。
Claims (8)
- 【請求項1】 半導体装置を製造するための露光装置に
用いる露光用マスクパターンの検査方法において、 前記露光装置の露光波長と実質的に同一の検査波長を使
用し、露光装置の投影光学系の開口数より大なる開口数
を有する検査装置の検出光学系を用いて前記露光用マス
クパターンの画像データを作成するステップと、 得られた前記露光用マスクパターンの画像データから、
前記検出光学系の情報を基に前記露光用マスクパターン
より得られる回折光分布の低次項を求めるステップと、 得られた前記回折光分布の低次項から、前記露光装置光
学系での転写シミュレーションを用いてウェハ上に得ら
れる像強度分布を求めるステップと、 得られた前記像強度分布を基に前記画像データと比較し
て検査の合否判定を行うステップとを備えたことを特徴
とする露光用マスクパターンの検査方法。 - 【請求項2】 前記検査波長(λins )は、前記露光波
長(λ)使用時の光学特性と前記検査波長使用時の光学
特性とが実質的に変化しない範囲内で設定されることを
特徴とする請求項1に記載の露光用マスクパターンの検
査方法。 - 【請求項3】 前記検査波長(λins )は、露光波長
(λ)に対して、次式(1)の範囲のものを使用するこ
とを特徴とする請求項2に記載の露光用マスクパターン
の検査方法。 0.9λ≦λins ≦1.1λ ・・・(1) - 【請求項4】 前記露光用マスクパターンの前記画像デ
ータは、画像データの被検査マスク上で換算した画素間
隔(D)が、少なくとも(2)式の条件を満たしている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記
載の露光用マスクパターンの検査方法。 D≦λins /(2(1+σins )NAins ) ・・・(2) 但し、λins は、前記検査波長、NAins は、検査光学
系の対物側開口数、σins は、検査光学系のコヒーレン
スファクタを表している。 - 【請求項5】 前記回折光分布は、マスクパターン回折
光分布(m(f,g))の内、次式(3)、(4)の範
囲に存在する回折光分布のみを前記低次項として用いる
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記
載の露光用マスクパターンの検査方法。 −(1+σ)NA/λ≦f≦(1+σ)NA/λ・・・(3) −(1+σ)NA/λ≦g≦(1+σ)NA/λ・・・(4) 但し、σは、前記露光装置のコヒーレンスファクタ、N
Aは、前記露光装置の投影光学系開口数、λは、前記露
光波長、f,gは、前記露光装置の投影光学系瞳座標を
表している。 - 【請求項6】 前記マスクパターン回折光分布は、次式
(5)で定められるRの値を最小にするように、マスク
パターン設計値より得られる回折光分布初期値(m0
(f,g))より、摂動を加えてm(f,g)の値を求
めることを特徴とする請求項5に記載の露光用マスクパ
ターンの検査方法。 R(m)=∫[I(x,y)−F-1{∫TCC(f,g;f′,g′)m (f、g)m*(f′,g′)dfdgdf′dg′}]dxdy ・・・(5) 但し、F-1{ }は、フーリエ逆変換、TCCは、相互透
過係数を表している。 - 【請求項7】 前記マスクパターン回折光分布(m
(f,g))は、得られた前記画像データを前記検出光
学系の検出装置面での光強度分布に校正したデータ(I
(x,y))より、次式(6)で定められるRの値を最
小にするようにして得られることを特徴とする請求項5
に記載の露光用マスクパターンの検査方法。 R(m)=∫[I(x,y)−F-1{Σσk((φk・m(f,g))★ (φk・m(f,g)*}]dxdy ・・・(6) 但し、F-1{ }は、フーリエ逆変換、φkは、相互透過
係数(TCC)をOCA(Optimal Coherent Assumptio
n )により固有値展開した関数核、σkは、固有値、★
は、相関(correlation )計算を表している。 - 【請求項8】 前記検査の合否判定を行うステップは、
予め定められた露光時のフォーカシング精度や露光量ば
らつきを想定して、その条件下でウェハ上で得られる加
工形状を求め、その寸法精度が予め定められた基準を満
足するかどうかで判定することを特徴とする請求項1乃
至請求項7のいずれかに記載の露光用マスクパターンの
検査方法。
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