JP2007121607A - マスクパターンの検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上にパターン露光し半導体装置を製造するための露光装置に用いるマスクパターンの検査装置において、包含関係にある相異なるマスクパターンの対象基板上での包含の検査が出来るマスクパターンの検査装置を提供する。
【解決手段】マスクパターンのデータを入力する入力手段と、得られたマスクパターンについて転写シミュレーションを実施し対象基板上での画像データを得るシミュレーション手段と、入力手段およびシミュレーション手段から、欠陥のあるマスクパターンの対象基板上の画像データと、パターンが包含関係にある他のマスクパターンの対象基板上での画像データを得、両画像データを同一座標について重ね合わせ、欠陥の発生したパターンについて両マスクパターン間の対象基板上での包含距離を求める包含距離算出手段と、パターン間の包含距離が規定値を満足するか否かを判定する包含判定手段と、判定した結果を出力する出力手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、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装置及び検査方法に関する。

半導体集積回路の微細化技術は、年々進歩が見られ、最近では微細化に用いられるフォトリソグラフィ技術上では、フォトマスクのパターン寸法が露光に利用される光の波長と同等程度のレベルまで進んでいる。このため、マスクを露光装置に設置し、ウェハーなどの露光の対象基板上にパターン露光した場合、光の干渉、回折などによりマスクパターンが変形して露光されてしまう。これを補うために、設計上のパターンに対して光近接効果補正（ＯＰＣ ：optical proximity correction）と呼ばれるパターン補正を行ってマスクパターンを形成している。この補正されたマスクパターンではウェハー上では設計値に近いパターンを形成するものであるが、マスクパターンとウェハーなどの対象基版とのパターンが異なるものとなっている。補正パターンは設計値に対し、パターン幅を微少量、太くしたり細くしたり位置をずらしたりしたものである。あるいは対象基板上では解像されない微細パターン等が形成されている。

一方マスクパターンの検査は、従来であれば、検査対象のマスクパターンに光を当てるなどしてその画像データを得、基準となるマスクパターンのデータと比較するだけで成し得た。しかし、上記のような補正をされたパターンは、このような検査方法だけでは品質並びにコストの面から大きな問題が生じた。これは、上記のような事情から補正は設計パターンに対し微小であって、マスクの製造過程で設計された補正のパターンからズレや欠陥が発生した場合、そのズレや欠陥はどこまで許容できるか判断が、困難である。そしてこの許容範囲が厳しいものであれば、マスクの歩留まりが極端に悪化する。このような問題から、転写シミュレーションが実施されるようになった。

このシミュレーションは、従来の比較検査結果から判明した欠陥のあるマスクについて、ウェハーなどの露光対象基板上で形成されるパターンを求めるものである。フォトリソグラフィに利用される露光装置と同等あるいは近似の条件で、実際にマスクに露光して対象基板に形成されたパターンの画像データを得られる装置（例えば、Carl Zeiss社製のＡＭＩＳ）を用いて、シミュレーションする方法や、マスクパターンからコンピュータを用い算出する方法がある（Synopsys社製、virtual stepperなど）。この後者の方法では、検査対象のレイヤーのマスクパターンの画像データを得、このデータから露光波長の光を照射した場合、対象基板上で形成される光（パターン）の像の強度分布などを算出するものである（特許文献１）。このようにしてシミュレーションすることにより、欠陥部分と、同じ領域の正常部分との強度分布等を求め、この結果を用いて、ＣＤ又は強度を比較検討してマスクパターンの良否を判断できるものである。このように検査することによって上記の問題がある程度解決できるものとなった。

公知の文献は次の通りである。
特開２００２−３２８４６２号公報 特開２００２−０９３８７５号公報 このように検査して良好との判断となっても、実際にウェハープロセスで製造し、不良となる場合が生じていた。これは特に層間のズレ、欠陥により発生するもので、フラッシュメモリーやＤＲＡＭで顕著に見られた。具体的には、コンタクトと包含関係にある拡散等とのズレが発生し、半導体装置の歩留まり・特性に影響を与えた。このような欠陥は、従来のシミュレーションでは検査できていなかった。

本願発明は、このような問題を解決するもので、包含関係にある相異なるマスクパターンの対象基板上での包含の検査が出来るマスクパターンの検査装置及び検査方法を提供することを課題とする。

本発明は係る課題に鑑みなされたもので、請求項１の発明は、対象基板上にパターン露光し半導体装置を製造するための露光装置に用いるマスクパターンの検査装置において、マスクパターンの画像データを入力する入力手段と、入力手段により得られたマスクパターンについて転写シミュレーションを実施し対象基板上での画像データを得るシミュレーション手段と、入力手段およびシミュレーション手段から、欠陥のあるマスクパターンの対象基板上の画像データ（１）と、パターンが包含関係にある他のマスクパターンの対象基板上での画像データ（２）を得、両画像データ（１）（２）を同一座標について重ね合わせ、欠陥の発生したパターンについて両マスクパターン間の対象基板上での包含距離を求める包含距離算出手段と、パターン間の包含距離が規定値を満足するか否かを判定する包含判定手段と、判定した結果を出力する出力手段とを有することを特徴とするマスクパターンの検査装置としたものである。

本発明の請求項２の発明は、マスクパターンの画像データが、マスクに露光して得られた画像のデータであることを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの検査装置としたものである。

本発明の請求項３の発明は、マスクパターンの画像データが、マスクを電子顕微鏡撮影して得られた画像のデータであることを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの検査装置としたものである。

本発明の請求項４の発明は、パターンが包含関係にある他のマスクパターンの対象基板上での画像データ（２）が、予め用意されていることを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの検査装置としたものである。

本発明の請求項５の発明は、対象基板上にパターン露光し半導体装置を製造するための露光装置に用いるマスクパターンの検査方法において、欠陥のあるマスクパターンの画像データを入手する工程と、得られたマスクパターンについて転写シミュレーションを実施し対象基板上での画像データ（１）を得る工程と、データの入手工程および対象基板上での画像データを得る工程から、前記マスクパターンとパターンが包含関係にある他のマスクパターンの対象基板上での画像データ（２）を得る工程と、両画像データ（１）（２）を同一座標について重ね合わせ、欠陥の発生したパターンについて両マスクパターン間の対象基板上での包含距離を求める工程と、パターン間の包含距離が規定値を満足するか否かを判定する工程とを有することを特徴とするマスクパターンの検査方法としたものである。

本発明は、以上のような構成であるから、包含関係にある相異なるマスクパターンの包含の検査が対象基板上でのパターンで出来るマスクパターンの検査装置及び検査方法とすることが出来る。

従来、レイヤー間の位置ずれによる歩留まり低下の評価は、デバイス完成後の性能評価テストでしか確認する術がなかったため、その間のプロセスの時間や、コストが無駄となっていたが、本発明により、デバイスの作りこみ中での歩留まり予想が可能となる。

本発明のマスクパターンの検査装置及び検査方法の実施の形態を、以下に説明する。

図１は、本発明のマスクパターンの検査装置の実施の形態例の構成を、模式的に示した説明図である。本例のマスクパターンの検査装置１０では、ウェハーなどの対象基板上にパターン露光し半導体装置を製造するための露光装置に用いるマスクパターンの検査装置であることを前提とする。本例の検査装置１０は、入力手段１と、シミュレーション手段２と、包含距離算出手段３と、包含判定手段４と、出力手段５より構成されている。入力手段１では、マスクパターンの画像データを入力する。シミュレーション手段２では、入力手段１により得られたマスクパターンについて転写シミュレーションを実施し対象基板上での画像データを得る。包含距離算出手段３では、まず、従来の検査機から欠陥が見つかったマスクパターンに対して、入力手段１およびシミュレーション手段２により、欠陥のあるマスクパターンの対象基板上の画像データ（１）を得る。次に、欠陥のあるマスクパターンに対し、パターンが包含関係にある他のマスクパターンの対象基板上での画像データ（２）を同様に入力手段１およびシミュレーション手段２により得る。次に、両画像データ（１）（２）を同一座標について重ね合わせ、欠陥の発生したパターンについて両マスクパターン間の対象基板上での包含距離を求める。包含判定手段４では、求められたパターン間の包含距離が規定値を満足するか否かを判定する。判定した結果を出力手段５で出力する。なお、以上の各手段により作成されるデータを記憶するため、また処理途中のデータ、またその他のデータを記憶するために、別途記憶手段６を設ける。

本例の入力手段１で入力するマスクパターンの画像データとしては、従来の検査装置から得られたもので良いが、マスクパターンの電子顕微鏡のデータをＧＤＳ２等のＣＡＤデータに変換したものを利用しても良い。前者のデータでは、検査結果がそのまま利用できるので、効率が良い。あるいは、マスクに露光し、ＣＣＤカメラで撮影したものでも良い。

本例のシミュレーション手段２としては、従来の比較検査結果から判明した欠陥のあるマスクについて、ウェハーなどの露光対象基板上で形成されるパターンのデータを求めるものであれば、利用できる。フォトリソグラフィに利用される露光装置と同等あるいは近似の条件で、実際にマスクに露光して対象基板に形成されたパターンの画像データを得られる装置を用いて、シミュレーションする方法や、マスクパターンからコンピュータを用い画像データを算出する方法などである。この後者の方法では、検査対象のレイヤーのマスクパターンの画像データを得、このデータから露光波長の光を照射した場合、対象基板上で形成される光（パターン）の像の強度分布などを算出するものである。

本例の包含距離算出手段３を例示する。図３は、レイヤーＡに欠陥Ｄが発生したマスクパターン（図３（ａ））と、転写シミュレーションをした結果のパターン（図３（ｂ））を平面で見た模式説明図である。図３に示したマスクに欠陥Ｄが生じた場合、この領域のマスクデータを入力手段で入力し、シミュレーション手段で転写シミュレーションをし、図３のようなパターンのデータを得られる。このようなデータに対し、レイヤーＡと包含関係にあるレイヤーＢの同じ領域について転写シミュレーションを実施してパターンデータを得、これを重ね、図４のように重ねパターンデータが得られる。図４は、欠陥Ｄの発生したレイヤーＡと、レイヤーＢとを重ねたマスクのパターン（図４（ａ））と、転写シミュレーションをした結果を重ねたパターン（図４（ｂ））を平面で見た模式説明図である。このデータから包含距離ｂを算出する。このため例えば、転写シミュレーションデー
タをＧＤＳ２等のＣＡＤデータに変換し、デザインルールチェックソフトで算出する手法などを採用できる。

本例の包含判定手段４は、算出した包含距離ｂをスペック値と比較する。図５は、欠陥の無いレイヤーＡと、これと包含関係にあるレイヤーＢとを重ねたマスクのパターン（図５（ａ））と、それぞれのパターンを転写シミュレーションをした結果のパターン（図５（ｂ））を平面で見た模式説明図である。図５（ｂ）に、本願に係る距離のスペック値ａを例示した。このａ、ｂの値を比較し、スペックとの判定をする。

更に具体的に、本例の装置での処理の流れを図２を用いて説明する。

図２は、本例の装置での処理の流れを示した説明図である。
従来の比較検査機により検出したレイヤーＡの欠陥を含む領域の画像データを、入力手段で入力し、シミュレーション手段で転写シミュレーションを実施する（Ｓ１）。次にレイヤーＡと包含関係にあるレイヤーＢの、レイヤーＡの欠陥を含む領域と同じ領域の画像データを、同様に入力し転写シミュレーションを実施する（Ｓ２）。予め記憶手段に記憶させていたレジストレーション情報（Ｍ１）を利用して、包含距離算出手段によりシミュレーション結果のレイヤーＡの欠陥部分とレイヤーＢの同一座標箇所を重ね合わせる（Ｓ３）。レジストレーション情報は、レイヤーＡ、レイヤーＢのマスク作成時に生じたズレについての情報であって、これを基に、座標の補正を行う。この結果を重ね合わせる。レジストレーション情報は入力手段で入力するようにしても良い。引き続き包含距離算出手段により、重ね合わせたデータからレイヤー間の包含距離を算出する（Ｓ４）。次に包含判定手段により、予め記憶手段に記憶させていた重ね合わせスペックライブラリ（Ｍ２）からスペックを取り出し、算出した包含距離がスペックを満たすか判定する（Ｓ５）。満たしていない場合、出力手段によりロットストップ指示を出力し、満たしている場合、ロット進行指示を出力する。

包含関係にあるレイヤーＢについては、予め転写シミュレーションなどから露光対象基板上での画像データを用意し、レイヤーＡの欠陥のある領域を転写シミュレーションすることで、スペックとの判定をしても良い（KLA-Tencor社製、Prolithなど）。この場合は、シミュレーションの作業が短縮でき、さらに効率が良い。

本発明の検査装置の実施の形態例の構成を模式的に示した説明図である。 本実施の形態例の装置での処理の流れを示した説明図である。 本実施の形態例に係るレイヤーＡに欠陥Ｄが発生したマスクパターン（ａ）と、転写シミュレーションをした結果のパターン（ｂ）を平面で見た模式説明図である。 本実施の形態例に係る欠陥Ｄの発生したレイヤーＡと、レイヤーＢとを重ねたマスクのパターン（ａ）と、転写シミュレーションをした結果のパターン（ｂ）を平面で見た模式説明図である。 本実施の形態例に係る欠陥の無いレイヤーＡと、これと包含関係にあるレイヤーＢとを重ねたマスクのパターン（ａ）と、それぞれのパターンを転写シミュレーションをした結果のパターン（ｂ）を平面で見た模式説明図である。

符号の説明

１・・・・・入力手段
２・・・・・シミュレーション手段
３・・・・・包含距離算出手段
４・・・・・包含判定手段
５・・・・・出力手段
６・・・・・記憶手段
１０・・・・マスクパターンの検査装置

Claims (5)

1. 対象基板上にパターン露光し半導体装置を製造するための露光装置に用いるマスクパターンの検査装置において、マスクパターンの画像データを入力する入力手段と、入力手段により得られたマスクパターンについて転写シミュレーションを実施し対象基板上での画像データを得るシミュレーション手段と、入力手段およびシミュレーション手段から、欠陥のあるマスクパターンの対象基板上の画像データ（１）と、パターンが包含関係にある他のマスクパターンの対象基板上での画像データ（２）を得、両画像データ（１）（２）を同一座標について重ね合わせ、欠陥の発生したパターンについて両マスクパターン間の対象基板上での包含距離を求める包含距離算出手段と、パターン間の包含距離が規定値を満足するか否かを判定する包含判定手段と、判定した結果を出力する出力手段とを有することを特徴とするマスクパターンの検査装置。
2. マスクパターンの画像データが、マスクに露光して得られた画像のデータであることを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの検査装置。
3. マスクパターンの画像データが、マスクを電子顕微鏡撮影して得られた画像のデータであることを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの検査装置。
4. パターンが包含関係にある他のマスクパターンの対象基板上での画像データ（２）が、予め用意されていることを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの検査装置。
5. 対象基板上にパターン露光し半導体装置を製造するための露光装置に用いるマスクパターンの検査方法において、欠陥のあるマスクパターンの画像データを入手する工程と、得られたマスクパターンについて転写シミュレーションを実施し対象基板上での画像データ（１）を得る工程と、データの入手工程および対象基板上での画像データを得る工程から、前記マスクパターンとパターンが包含関係にある他のマスクパターンの対象基板上での画像データ（２）を得る工程と、両画像データ（１）（２）を同一座標について重ね合わせ、欠陥の発生したパターンについて両マスクパターン間の対象基板上での包含距離を求める工程と、パターン間の包含距離が規定値を満足するか否かを判定する工程とを有することを特徴とするマスクパターンの検査方法。