JP4118137B2 - 露光用マスク、半導体装置の製造方法及び欠陥修正要否判定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光用マスクの製造方法、その露光用マスクを用いた半導体装置の製造方法、及び露光用マスクの欠陥修正要否判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の露光用マスクの検査方法について説明する。露光用マスクに形成されたマスクパターンを、透過光や反射光を用いる光学的パターン検査装置で光学的に走査し、マスクパターンデータを取得する。マスクパターンを形成するための描画データと、取得されたマスクパターンデータとを照合する。１枚の露光用マスクに形成された同一のマスクパターン同士を比較したり、同一マスクパターンが形成されている２枚の露光用マスクのマスクパターンデータ同士を比較したりする手法が用いられる場合もある。
【０００３】
比較される２つのデータに異なる部分があると、その部分を欠陥と認識し、欠陥部分の座標や、パターンの大きさ、種類等を記憶装置に記憶する。欠陥が検出された露光用マスクは、欠陥部分を表示装置に表示してマスクパターンを観察することにより、良否の判定が行われる。
【０００４】
マスクパターンが微細であるか、または良否の判定が困難である場合には、シミュレーション顕微鏡等を用いて、実際の露光条件と同じ条件で、ウエハ上における空間像を生成し、光強度分布を測定する。この測定結果に基づいて露光用マスクの良否を判定する。
【０００５】
図６を参照して、従来のマスクパターンの良否判定方法及びその課題について説明する。
図６（Ａ）に、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極を形成するための２本のマスクパターン１００及び１０１の平面図を示す。１本のマスクパターン１０１の端部に、パターンの一部が欠けた欠陥１０２が発生している。
【０００６】
図６（Ｂ）に、２本のマスクパターン１００及び１０１のウエハ表面における空間像１００Ａ及び１０１Ａの平面図を示す。欠陥を有しないマスクパターン１００の空間像１００Ａの両端は、活性領域１１０の外周に掛かっている。欠陥１０２を含んでいるマスクパターン１０１の空間像１０１Ａについては、欠陥１０２の発生している端部がやや後退している。ただし、後退している端部も、活性領域１１０の外周に掛かっている。このため、マスクパターン１０１の欠陥１０２は、修正不要と判定される。
【０００７】
図６（Ｃ）に、図６（Ｂ）の空間像１００Ａ及び１０１Ａに基づいて形成されるレジストパターン１００Ｂ及び１０１Ｂの平面図を示す。空間像１０１Ａの先端の後退に対応して、レジストパターン１０１Ｂの先端も後退している。レジスト材料、現像条件、ベーキング条件等によっては、この後退量が増大する。
【０００８】
図６（Ｄ）に、図６（Ｃ）に示したレジストパターン１００Ｂ及び１０１Ｂをエッチングマスクとして形成したゲートパターン１００Ｃ及び１０１Ｃの平面図を示す。ＭＯＳＦＥＴのゲート長を短くするために、一定のオーバエッチングを行うことにより、レジストパターンの幅よりも細いゲートパターンを形成するトリミング技術が採用される場合がある。
【０００９】
トリミング技術を採用すると、ゲートパターンの幅がレジストパターンの幅よりも狭くなると同時に、そのゲートパターンの端部が、レジストパターンの端部よりも後退する。このため、図６（Ｃ）に示したレジストパターン１０１Ｂの端部が活性領域１１０の外周に掛かっている場合であっても、それに対応するゲートパターン１０１Ｃの端部が活性領域１１０の内部まで後退してしまう。このため、この半導体装置は不良となる。
【００１０】
このように、トリミング技術が採用される場合には、図６（Ｂ）に示した空間像に基づいて修正不要と判定された場合であっても、実際の半導体装置が不良になってしまう。
【００１１】
特許文献１に、ウエハプロセスにおける各種条件、例えばレジストのベーキング条件、レジスト組成、プラズマエッチング条件等を加味して、ウエハ上に形成されるパターンをシミュレーションで予測し、露光用マスクの良否を判定する技術が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】
特表２００１−５１６８９８号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ウエハプロセスの各種条件を加味してウエハ上のパターンを予測する方法では、予測精度が低い場合に適切な欠陥修正要否の判定を行うことが困難になる。
【００１４】
本発明の目的は、露光用マスクの欠陥修正要否の判定を、より正確に行うことが可能な露光用マスクの製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、上記露光用マスクを用いて半導体装置を製造する方法を提供することである。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、上記露光用マスクの製造方法に使用されうる欠陥修正要否判定装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、マスクパターンの形成された露光用マスクを通して、ウエハ上に該マスクパターンの空間像が形成される条件で、該ウエハ上に形成されたレジスト膜を露光し、レジストパターンを形成するための露光用マスクの製造方法であって、（ａ）前記マスクパターンのウエハ表面における空間像の寸法を、ある範囲内で変化させたときの該空間像の寸法と、該空間像によって形成されたレジストパターンをエッチングマスクとして前記ウエハをエッチングして形成されるパターンの寸法との対応関係を、予め求めておく工程と、（ｂ）マスクブランクに、マスクパターンを形成する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）で形成されたマスクパターンの、ウエハ表面における空間像を得る工程と、（ｄ）前記工程（ｃ）で得られた空間像からウエハ上に形成されるパターンの寸法を、前記工程（ａ）で求められた対応関係に基づいて予測する工程と、（ｅ）前記工程（ｄ）で予測されたパターン寸法の予測値が許容範囲に収まっているか否かを判定する工程とを有する露光用マスクの製造方法が提供される。
【００１７】
本発明の他の観点によると、マスクパターンが形成された露光用マスクを通して、ウエハ上の感光性レジスト膜を露光する際の、該ウエハ上における前記マスクパターンの空間像データを生成する空間像データ生成手段と、前記マスクパターンの、ウエハ表面における空間像の寸法をある範囲内で変化させたときの該空間像の寸法と、該空間像によって形成されたレジストパターンをエッチングマスクとして前記ウエハをエッチングして形成されるパターンの寸法との対応関係を記憶する対応関係記憶手段と、ウエハ上に形成すべきパターンの寸法の許容範囲を記憶する許容範囲記憶手段と、前記空間像データ生成手段で生成された空間像の寸法と、前記対応関係記憶手段に記憶されている対応関係とから、ウエハ上に形成されるパターンの寸法を予測し、予測された寸法が、前記許容範囲記憶手段に記憶されている許容範囲に収まっているか否かを判定する制御手段とを有する欠陥修正要否判定装置が提供される。
【００１８】
空間像の寸法と、ウエハ上に形成されるパターンの寸法との対応関係を予め求めておくことにより、欠陥を有するマスクパターンの空間像の寸法から、ウエハ上に形成されるパターンの寸法を高精度に予測することができる。パタン寸法の予測値に基づいて、欠陥修正要否を判定することにより、判定精度を高めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施例による露光用マスクの製造方法について説明する。第１の実施例では、一例として、半導体ウエハ上に形成された層間絶縁膜に、レジストシュリンク技術を用いて直径１２０ｎｍのビアホールを形成するためのＫｒＦエキシマレーザ用マスクのマスクパターンの作製方法について説明する。
【００２０】
図１（Ａ）に、欠陥を有しないマスクパターン１を示す。遮光領域２（図１（Ａ）においてハッチを付した領域）内に、正方形の透過領域からなるマスクパターン１が形成されている。遮光領域２には、例えばクロム（Ｃｒ）等の遮光膜が配置されている。
【００２１】
図１（Ｂ）に、ウエハ表面におけるレジストパターン１の空間像１Ｂを示す。直径２００ｎｍの円形の空間像が得られる。ポジ型レジスト膜の表面に、図１（Ｂ）に示した空間像を形成し、現像を行うと、レジスト膜に直径２００ｎｍの円形の開口が形成される。
【００２２】
図１（Ｃ）に、ホールシュリンク技術を適用した後のレジストパターンを示す。現像直後の開口が縮小され、直径１２０ｎｍの開口１Ｃが得られる。ホールシュリンクは、例えば、レジスト膜の表面に溶剤を塗布してベーキングすることにより行うことができる。ホールシュリンク技術適用後のレジスト膜をエッチングマスクとして、層間絶縁膜をエッチングすることにより、直径１２０ｎｍのビアホールを形成することができる。
【００２３】
ビアホールの半径は、１００ｎｍから６０ｎｍに縮小している。この縮小量４０ｎｍは、一般的にプロセスシフト値と呼ばれる。
図２に、ホールシュリンク技術適用前のレジスト膜の開口の直径と、ホールシュリンク技術適用後の開口の直径との対応関係を示す。この対応関係は、ホールシュリンク技術適用前に、種々の大きさの開口を形成しておき、これらの開口に対してホールシュリンク技術を適用して小径化させ、小径化後の開口の直径を測定することにより求められる。なお、ホールシュリンク技術適用前の開口の直径は、図１（Ｂ）に示した空間像の直径とほぼ等しく、ホールシュリンク技術適用後の開口の直径は、実際に層間絶縁膜に形成されるビアホールの直径とほぼ等しい。このため、空間像の直径とビアホールの直径との対応関係を求めておくことも可能である。
【００２４】
図２の横軸及び縦軸は、それぞれホールシュリンク技術適用前及び適用後における開口の直径を単位「ｎｍ」で表す。ホールシュリンク技術適用前の開口の直径が２００ｎｍのとき、ホールシュリンク技術適用後の開口の直径が１２０ｎｍになる。シュリンク前の開口の直径が大きくなると、シュリンク後の開口の直径も大きくなるが、その関係は比例関係ではない。このため、実験によらず、シミュレーションのみでシュリンク後の開口の直径を高精度に予測することは困難である。本実施例においては、実際に種々の直径の開口をシュリンクさせてシュリンク後の開口の直径を測定している。このため、両者の高精度の対応関係を得ることができる。
【００２５】
図２に示した対応関係に基づいて、空間像の寸法と、ウエハ上のパターンの寸法との高精度の対応関係を求めることができる。以下に説明する実施例では、図２に示した対応関係に基づいて得られた空間像の寸法と、ウエハ上のパターンの寸法との対応関係が利用される。
【００２６】
図１（Ｄ）に、透過領域からなるマスクパターン５に、透過領域の内側に向かって遮光領域が突出した欠陥６が形成されている例を示す。図１（Ｅ）に、欠陥６を有するマスクパターン５の空間像５Ｂを示す。欠陥６を有するため、空間像５Ｂの直径が、欠陥がない場合の空間像の直径２００ｎｍよりも小さくなる。例えば、空間像５Ｂの直径が１８０ｎｍになる。図１（Ｆ）に、直径１８０ｎｍの開口５Ｂに対してホールシュリンク技術を適用した後の開口５Ｃを示す。開口５Ｃの直径は、約１００ｎｍになる。
【００２７】
図１（Ｇ）に、透過領域からなるマスクパターン８に、遮光領域側に向かって透過領域が突出した欠陥９が形成されている例を示す。図１（Ｈ）に、欠陥９を有するマスクパターン８の空間像８Ｂを示す。欠陥９を有するため、空間像８Ｂの直径が、欠陥がない場合の空間像の直径２００ｎｍよりも大きくなる。例えば、空間像８Ｂの直径が２２０ｎｍになる。図１（Ｉ）に、直径２２０ｎｍの開口８Ｂに対してホールシュリンク技術を適用した後の開口８Ｃを示す。開口８Ｃの直径は、約１５０ｎｍになる。
【００２８】
シュリンク後の開口の直径の目標値が１２０ｎｍであり、寸法の許容誤差が±１０％であるとすると、開口の直径の許容範囲は１０８〜１３２ｎｍになる。図１（Ｆ）及び図１（Ｉ）に示した開口５Ｃ及び８Ｃの直径は、この許容範囲から外れているため、図１（Ｄ）及び図１（Ｇ）に示したマスクパターン５及び８は、修正する必要がある。
【００２９】
以下、実施例による露光用マスクの製造工程を順番に説明する。まず、マスクブランクに多数のマスクパターンを形成する。多数のマスクパターンを観察することにより、欠陥を有するマスクパターンを抽出する。欠陥を有すると判定されたマスクパターン（例えば、図１（Ｄ）及び（Ｇ）に示したマスクパターン）について、空間像（例えば、図１（Ｅ）及び（Ｈ）に示した空間像）を求める。空間像は、シミュレーション顕微鏡を用いて、実際の露光条件と同一の条件で空間像を生成し、この光強度分布を測定することにより求めることができる。なお、数値シミュレーションにより空間像を求めることも可能である。
【００３０】
次に、図２に基づいて予め求められている空間像の寸法と、ウエハ上のパターンの寸法との対応関係に、欠陥を有するマスクパターンの空間像の寸法を適用することにより、ウエハに形成されるパターンの寸法を予測する。図２の対応関係は、実際の実験から得られたものであるため、高精度に寸法の予測を行うことができる。
【００３１】
寸法の予測結果が、当該パターンの寸法の許容範囲に収まっている場合には、そのマスクパターンの欠陥は修正不要である。寸法の予測結果が許容範囲から外れている場合には、そのマスクパターンの欠陥は修正必要であると判定される。
【００３２】
次に、修正必要と判定された欠陥の修復を行う。図１（Ｄ）に示したように、透過領域であるべき部分に遮光膜が残っている欠陥は、欠陥部分にレーザビームを照射して余分な遮光膜を除去することにより修復される。図１（Ｇ）に示したように、遮光領域であるべき部分の遮光膜が除去されて透過領域になっている欠陥は、欠陥部分にカーボンの収束イオンビームを入射させてカーボン膜を堆積させることにより修復される。
【００３３】
上記第１の実施例では、実際にウエハ上に形成されるパターンの寸法を予測して、欠陥修正の要否を判定している。図１（Ｅ）及び図１（Ｈ）に示した空間像の寸法に基づいて欠陥修正の要否を判定すると、この２つの場合は、目的とする空間像の寸法の±１０％内に収まっているため、修正不要と判定されてしまう。図１（Ｆ）及び図１（Ｉ）に示したウエハ上に形成されるパターンの予測寸法に基づいて欠陥修正の要否を判定することにより、修正すべき欠陥を修正不要と誤って判定することを防止できる。
【００３４】
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施例による露光用マスクの製造方法について説明する。第２の実施例では、一例として、半導体ウエハ上にトリミング技術を用いてゲート長６０ｎｍのゲート電極を形成するためのＫｒＦエキシマレーザ用マスクのマスクパターンを作製する方法について説明する。
【００３５】
図３（Ａ）に、欠陥を有しないマスクパターン１１を示す。透過領域１２内に、長方形の遮光領域からなる２本のマスクパターン１１が形成されている。遮光領域には、例えばクロム（Ｃｒ）等の遮光膜が配置されている。
【００３６】
図３（Ｂ）に、ウエハ表面におけるレジストパターン１１の空間像１１Ｂを示す。幅１００ｎｍの帯状の空間像が得られる。空間像１１Ｂの端部は、角がとれて丸くなっている。ポジ型レジスト膜の表面に、図３（Ｂ）に示した空間像を形成し、現像を行うと、幅１００ｎｍの帯状のレジストパターンが形成される。
【００３７】
図３（Ｃ）に、トリミング技術を適用した後のゲート電極１１Ｃを示す。エッチングマスクとして使用されるレジストパターンの幅は１００ｎｍであるが、片側２０ｎｍのトリミングを行うことにより、幅６０ｎｍのゲート電極１１Ｃが形成される。例えば、エッチングが等方性になる条件でオーバエッチングを行うことによりトリミングを行うことができる。このトリミング量は、一般的にプロセスシフト値と呼ばれる。
【００３８】
種々の幅の空間像について、実際にゲート電極を形成し、トリミング後のゲート電極の幅を測定する。この測定結果から、空間像の幅とトリミング後のゲート電極の幅との対応関係が求められる。この対応関係は、第１の実施例における図２の対応関係に相当する。
【００３９】
図３（Ｄ）に、遮光領域からなる２本の長方形状のマスクパターン１５のうち一方のマスクパターンの長辺から、透過領域側に向かって遮光領域が突出した欠陥１６が形成されている例を示す。図３（Ｅ）に、欠陥１６を有するマスクパターン１５の空間像１５Ｂを示す。欠陥１６に対応する位置に、突出部１６Ｂが現れている。突出部１６Ｂの突出量が１０ｎｍのとき、この部分の空間像の幅は１１０ｎｍになる。図３（Ｆ）に、図３（Ｅ）に示した空間像により形成したレジストパターンをエッチングマスクとして用いて形成したゲート電極１５Ｃを示す。空間像１５Ｂの突出部１６Ｂに対応する位置に、突出部１６Ｃが形成されている。片側２０ｎｍのトリミングを行うと、突出部１６Ｃの位置におけるゲート電極の幅が７０ｎｍになる。
【００４０】
図３（Ｇ）に、遮光領域からなる２本の長方形状のマスクパターン１８のうち一方のマスクパターンの長辺から内側に向かって窪んだ欠陥１９が形成されている例を示す。図３（Ｈ）に、欠陥１９を有するマスクパターン１８の空間像１８Ｂを示す。欠陥１９に対応する位置に窪み部１９Ｂが現れている。窪み部１９Ｂの窪み量が１０ｎｍのとき、この部分の空間像の幅は９０ｎｍになる。図３（Ｉ）に、図３（Ｈ）に示した空間像により形成したレジストパターンをエッチングマスクとして用いて形成したゲート電極１８Ｃを示す。空間像１８Ｂの窪み部１９Ｂに対応する位置に、窪み部１９Ｃが形成されている。片側２０ｎｍのトリミングを行うと、窪み部１９Ｃの位置におけるゲート電極１８Ｃの幅が５０ｎｍになる。
【００４１】
トリミング後のゲート電極の幅の目標値が６０ｎｍであり、寸法の許容誤差が±１０％であるとすると、ゲート電極の幅の許容範囲は５４〜６６ｎｍになる。図３（Ｆ）及び図３（Ｉ）に示したゲート電極の幅はこの許容範囲から外れるため、図３（Ｄ）及び図３（Ｇ）に示したマスクパターン１５及び１８は、修正する必要がある。
【００４２】
図３（Ｅ）及び（Ｈ）に示した空間像１５Ｂ及び１８Ｂの欠陥に対応する部分の幅は、図３（Ｂ）に示した正常な空間像の幅の±１０％の範囲内に収まっている。このため、空間像の幅に基づいて欠陥修正の要否を判定すると、図３（Ｄ）及び（Ｇ）に示した欠陥１６及び１９が、共に修正不要と判定されてしまう。
【００４３】
第２の実施例の場合には、ゲートパターンの空間像の幅と、その空間像で形成されるトリミング後のゲート電極の幅との対応関係が、予め求められている。この対応関係により、ゲートパターンの空間像の幅から、トリミング後のゲート電極の幅を。高精度に予測することが可能になる。予測されたゲート電極の幅に基づいて、マスクパターンの欠陥の修正要否が判定されるため、判定の精度を高めることができる。
【００４４】
上記第１の実施例では、ビアホールを形成するためのマスクパターン、第２の実施例では、ゲート電極を形成するためのマスクパターンを例にとって、欠陥修正要否の判定方法を説明したが、この判定方法は、その他のマスクパターンの欠陥の判定にも適用することが可能である。
【００４５】
一般的には、マスクパターンのウエハ表面における空間像の寸法を、ある範囲内で変化させたときの空間像の寸法と、空間像によって形成されたレジストパターンをエッチングマスクとしてウエハをエッチングして形成されるパターンの寸法との対応関係を、予め求めておけばよい。この対応関係により、空間像の寸法からウエハ上のパターンの寸法を高精度に予測することができる。
【００４６】
次に、第３の実施例による露光用マスクの製造方法について説明する。上記第１及び第２の実施例では、ホールシュリンク技術やトリミング技術を用いて、空間像の寸法をシフトさせたパターンをウエハ上に形成した。第３の実施例では、このようなプロセスシフト技術が採用される場合に限定されない。
【００４７】
第３の実施例で作製する露光用マスクは、マスクパターンの配置が密な領域と、それよりもマスクパターンの配置が疎な領域とを含んでいる。密な領域におけるマスクパターンの空間像の寸法とウエハ上に形成されるパターンの寸法との対応を示す第１の対応関係、及び疎な領域におけるマスクパターンの空間像の寸法とウエハ上に形成されるパターンの寸法との対応を示す第２の対応関係を予め求めておく。これらの対応関係は、寸法をある範囲内で変化させた複数のマスクパターンを用いて、実際にウエハ上に対応するパターンを形成し、空間像の寸法と、実際にウエハ上に形成されたパターンの寸法とを測定することにより求めることができる。
【００４８】
マスクブランクに、マスクパターンを形成し、欠陥の有無を検査する。欠陥があると判定されたマスクパターンの空間像を求める。マスクパターンが密な領域に配置されている場合には、第１の対応関係に基づいて、空間像の寸法から、ウエハ上に形成されるパターンの寸法を予測する。マスクパターンが疎な領域に配置されている場合には、第２の対応関係に基づいて、空間像の寸法から、ウエハ上に形成されるパターンの寸法を予測する。
【００４９】
一般に、パターンの密な領域におけるエッチング速度と、疎な領域におけるエッチング速度とは異なる。このため、マスクパターンに発生した欠陥の影響の度合いも異なる。第３の実施例では、密な領域と疎な領域とで、別々に空間像の寸法とウエハ上のパターンの寸法との対応関係を求めておき、パターンの寸法を予測する。このため、エッチング速度の相違による予測誤差を排除し、より正確なパターン寸法の予測を行うことができる。
【００５０】
次に、図４を参照して、第４の実施例による露光用マスクの製造方法について説明する。
図４（Ａ）に、マスクパターンの一例を示す。図の横方向に延在する直線状のマスクパターン３０、及び図の縦方向に延在するマスクパターン３１が配置されている。マスクパターン３１の先端とマスクパターン３１との間に、微小な間隔Ｄ1が画定されている。
【００５１】
図４（Ｂ）に、マスクパターンの他の例を示す。１本の仮想直線に沿って、複数の直線状のパターン３２Ａ、３２Ｂ、及び３２Ｃが一列に配列し、相互に隣り合うパターンの間に微小な間隔Ｄ2が画定されている。
【００５２】
図４（Ｃ）に、空間像における微小な間隔と、ウエハ上に形成されるパターンの間隔との対応関係の一例を示す。この対応関係は、間隔Ｄ1やＤ2をある範囲内で変化させて複数のマスクパターンを形成し、このマスクパターンを用いて実際にウエハ上にパターンを形成することにより求めることができる。
【００５３】
マスクパターンに欠陥が発生したことにより、空間像における間隔Ｄ1やＤ2が所望の値からずれてしまった場合、図４（Ｃ）に示した対応関係を用いてウエハ上のパターンの間隔を予測することができる。この予測値に基づいて、欠陥修正の要否を判断する。
【００５４】
一般的には、空間像における間隔Ｄ1やＤ2がずれてしまったとき、ウエハ上のパターンの対応する間隔が、空間像におけるずれ量に比例して変動するとは限らない。このため、ウエハ上のパターンの間隔がどの程度になるかを予測することは困難である。第４の実施例のように、空間像における間隔と、それに対応するウエハ上のパターンの間隔とを予め実測しておくことにより、ウエハ上のパターンの間隔を、高精度に予測することができる。
【００５５】
予測されたウエハ上のパターンの間隔に基づいて、欠陥の修正要否を判定することにより、判定精度を高めることができる。
次に、上記第１〜第４の実施例による方法で製造した露光用マスクを用いて半導体装置を製造する方法について説明する。
【００５６】
まず、半導体ウエハの表面上に感光性レジスト膜を形成する。第１〜第４の実施例のいずれかの方法で作製された露光用マスクを通して、感光性レジスト膜を露光し、現像する。これにより、半導体ウエハ上にレジストパターンが形成される。
【００５７】
レジストパターンをエッチングマスクとして、半導体ウエハの表層部をエッチング加工する。このエッチングに、上記第２の実施例で説明したように、トリミング技術が適用される場合がある。また、上記第１の実施例で説明したように、レジストパターンを形成した後、ホールシュリンク技術が適用される場合もある。
【００５８】
図５に、上記実施例を実行するための欠陥修正要否判定装置のブロック図を示す。欠陥修正要否判定装置は、シミュレーション顕微鏡４０、欠陥検出装置４３、空間像データ記憶装置４１、対応関係データ記憶装置４２、欠陥データ記憶装置４４、予測値データ記憶装置４５、許容範囲データ記憶装置４６、及び制御装置４７を含んで構成される。
【００５９】
シミュレーション顕微鏡４０は、検査対象の露光用マスクのマスクパターンの空間像を生成する。生成された空間像を数値化した空間像データが、空間像データ記憶装置４１に記憶される。
【００６０】
欠陥検出装置４３は、検査対象の露光用マスクのマスクパターンを光学的に観察して数値データ化し、元の描画データと比較する。両者に相違点があれば、その部分が欠陥と判定され、欠陥の位置情報、欠陥を有するパターンの種類等を含む欠陥データが、欠陥データ記憶手段４４に記憶される。
【００６１】
検査対象の露光用マスクのマスクパターンの空間像の寸法と、実際にウエハ上に形成されるパターンの寸法との対応関係、例えば図２に示した対応関係が、対応関係データ記憶装置４２に記憶されている。
【００６２】
制御装置４７が、欠陥データ記憶装置４４から欠陥の位置情報を読み取る。この欠陥を含むマスクパターンの空間像データを、空間像データ記憶装置４１から入手する。入手された空間像データから、空間像の寸法を求める。求められた寸法を、対応関係データ記憶装置４２に記憶されている対応関係に適用し、実際にウエハ上に形成されるパターンの寸法を予測する。予測された寸法を、予測値データ記憶装置４５に記憶させる。
【００６３】
許容範囲データ記憶装置４６に、ウエハ上に形成すべきパターンのパターンデータ、及びウエハ上に形成されるパターンの寸法の許容範囲が記憶されている。制御装置４７は、予測値が許容範囲に収まっているか否かを判定する。予測値が許容範囲に収まっている場合には、当該欠陥は修正不要と判断される。予測値が許容範囲から外れている場合には、当該欠陥は修正必要と判断される。
【００６４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、露光用マスクのマスクパターンの欠陥の修正要否の判定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施例による露光用マスクの製造方法を説明するためのマスクパターン、空間像、及びレジストパターン（ウエハ上のパターン）を示す平面図である。
【図２】 第１の実施例で用いられるホールシュリンク前の開口径とホールシュリンク後の開口径との関係を示すグラフである。
【図３】 第２の実施例による露光用マスクの製造方法を説明するためのマスクパターン、空間像、及びウエハ上のパターンを示す平面図である。
【図４】 第４の実施例による方法で形成される露光用マスクのマスクパターンを示す平面図、及び空間像における間隔とウエハ上のパターンの間隔との関係を示すグラフである。
【図５】 欠陥修正要否判定装置のブロック図である。
【図６】 （Ａ）は、欠陥を有するマスクパターンの平面図、（Ｂ）はその空間像の平面図、（Ｃ）は、その空間像に対応するレジストパターンの平面図、及び（Ｄ）は、そのレジストパターンを用いて形成したウエハ上のパターンの平面図である。
【符号の説明】
１、５、８、１１、１５、１８、３０、３１、３２Ａ〜３２Ｃ マスクパターン１Ｂ、５Ｂ、８Ｂ、１１Ｂ、１５Ｂ、１８Ｂ 空間像
１Ｃ、５Ｃ、８Ｃ ホールシュリンク後の開口
２ 遮光領域
６、９、１６、１９ 欠陥
１１Ｃ、１５Ｃ、１８Ｃ ウエハ上のゲート電極
４０ シミュレーション顕微鏡
４１ 空間像データ記憶装置
４２ 対応関係データ記憶装置
４３ 欠陥検出装置
４４ 欠陥データ記憶装置
４５ 予測値データ記憶装置
４６ 許容範囲データ記憶装置
４７ 制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光用マスクの製造方法、その露光用マスクを用いた半導体装置の製造方法、及び露光用マスクの欠陥修正要否判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の露光用マスクの検査方法について説明する。露光用マスクに形成されたマスクパターンを、透過光や反射光を用いる光学的パターン検査装置で光学的に走査し、マスクパターンデータを取得する。マスクパターンを形成するための描画データと、取得されたマスクパターンデータとを照合する。１枚の露光用マスクに形成された同一のマスクパターン同士を比較したり、同一マスクパターンが形成されている２枚の露光用マスクのマスクパターンデータ同士を比較したりする手法が用いられる場合もある。
【０００３】
比較される２つのデータに異なる部分があると、その部分を欠陥と認識し、欠陥部分の座標や、パターンの大きさ、種類等を記憶装置に記憶する。欠陥が検出された露光用マスクは、欠陥部分を表示装置に表示してマスクパターンを観察することにより、良否の判定が行われる。
【０００４】
マスクパターンが微細であるか、または良否の判定が困難である場合には、シミュレーション顕微鏡等を用いて、実際の露光条件と同じ条件で、ウエハ上における空間像を生成し、光強度分布を測定する。この測定結果に基づいて露光用マスクの良否を判定する。
【０００５】
図６を参照して、従来のマスクパターンの良否判定方法及びその課題について説明する。
図６（Ａ）に、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極を形成するための２本のマスクパターン１００及び１０１の平面図を示す。１本のマスクパターン１０１の端部に、パターンの一部が欠けた欠陥１０２が発生している。
【０００６】
図６（Ｂ）に、２本のマスクパターン１００及び１０１のウエハ表面における空間像１００Ａ及び１０１Ａの平面図を示す。欠陥を有しないマスクパターン１００の空間像１００Ａの両端は、活性領域１１０の外周に掛かっている。欠陥１０２を含んでいるマスクパターン１０１の空間像１０１Ａについては、欠陥１０２の発生している端部がやや後退している。ただし、後退している端部も、活性領域１１０の外周に掛かっている。このため、マスクパターン１０１の欠陥１０２は、修正不要と判定される。
【０００７】
図６（Ｃ）に、図６（Ｂ）の空間像１００Ａ及び１０１Ａに基づいて形成されるレジストパターン１００Ｂ及び１０１Ｂの平面図を示す。空間像１０１Ａの先端の後退に対応して、レジストパターン１０１Ｂの先端も後退している。レジスト材料、現像条件、ベーキング条件等によっては、この後退量が増大する。
【０００８】
図６（Ｄ）に、図６（Ｃ）に示したレジストパターン１００Ｂ及び１０１Ｂをエッチングマスクとして形成したゲートパターン１００Ｃ及び１０１Ｃの平面図を示す。ＭＯＳＦＥＴのゲート長を短くするために、一定のオーバエッチングを行うことにより、レジストパターンの幅よりも細いゲートパターンを形成するトリミング技術が採用される場合がある。
【０００９】
トリミング技術を採用すると、ゲートパターンの幅がレジストパターンの幅よりも狭くなると同時に、そのゲートパターンの端部が、レジストパターンの端部よりも後退する。このため、図６（Ｃ）に示したレジストパターン１０１Ｂの端部が活性領域１１０の外周に掛かっている場合であっても、それに対応するゲートパターン１０１Ｃの端部が活性領域１１０の内部まで後退してしまう。このため、この半導体装置は不良となる。
【００１０】
このように、トリミング技術が採用される場合には、図６（Ｂ）に示した空間像に基づいて修正不要と判定された場合であっても、実際の半導体装置が不良になってしまう。
【００１１】
特許文献１に、ウエハプロセスにおける各種条件、例えばレジストのベーキング条件、レジスト組成、プラズマエッチング条件等を加味して、ウエハ上に形成されるパターンをシミュレーションで予測し、露光用マスクの良否を判定する技術が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】
特表２００１−５１６８９８号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ウエハプロセスの各種条件を加味してウエハ上のパターンを予測する方法では、予測精度が低い場合に適切な欠陥修正要否の判定を行うことが困難になる。
【００１４】
本発明の目的は、露光用マスクの欠陥修正要否の判定を、より正確に行うことが可能な露光用マスクの製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、上記露光用マスクを用いて半導体装置を製造する方法を提供することである。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、上記露光用マスクの製造方法に使用されうる欠陥修正要否判定装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、マスクパターンの形成された露光用マスクを通して、ウエハ上に該マスクパターンの空間像が形成される条件で、該ウエハ上に形成されたレジスト膜を露光し、レジストパターンを形成するための露光用マスクの製造方法であって、（ａ）前記マスクパターンのウエハ表面における空間像の寸法を、ある範囲内で変化させたときの該空間像の寸法と、該空間像によって形成されたレジストパターンをエッチングマスクとして前記ウエハをエッチングして形成されるパターンの寸法との対応関係を、予め求めておく工程と、（ｂ）マスクブランクに、マスクパターンを形成する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）で形成されたマスクパターンの、ウエハ表面における空間像を得る工程と、（ｄ）前記工程（ｃ）で得られた空間像からウエハ上に形成されるパターンの寸法を、前記工程（ａ）で求められた対応関係に基づいて予測する工程と、（ｅ）前記工程（ｄ）で予測されたパターン寸法の予測値が許容範囲に収まっているか否かを判定する工程とを有する露光用マスクの製造方法が提供される。
【００１７】
本発明の他の観点によると、マスクパターンが形成された露光用マスクを通して、ウエハ上の感光性レジスト膜を露光する際の、該ウエハ上における前記マスクパターンの空間像データを生成する空間像データ生成手段と、前記マスクパターンの、ウエハ表面における空間像の寸法をある範囲内で変化させたときの該空間像の寸法と、該空間像によって形成されたレジストパターンをエッチングマスクとして前記ウエハをエッチングして形成されるパターンの寸法との対応関係を記憶する対応関係記憶手段と、ウエハ上に形成すべきパターンの寸法の許容範囲を記憶する許容範囲記憶手段と、前記空間像データ生成手段で生成された空間像の寸法と、前記対応関係記憶手段に記憶されている対応関係とから、ウエハ上に形成されるパターンの寸法を予測し、予測された寸法が、前記許容範囲記憶手段に記憶されている許容範囲に収まっているか否かを判定する制御手段とを有する欠陥修正要否判定装置が提供される。
【００１８】
空間像の寸法と、ウエハ上に形成されるパターンの寸法との対応関係を予め求めておくことにより、欠陥を有するマスクパターンの空間像の寸法から、ウエハ上に形成されるパターンの寸法を高精度に予測することができる。パタン寸法の予測値に基づいて、欠陥修正要否を判定することにより、判定精度を高めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施例による露光用マスクの製造方法について説明する。第１の実施例では、一例として、半導体ウエハ上に形成された層間絶縁膜に、レジストシュリンク技術を用いて直径１２０ｎｍのビアホールを形成するためのＫｒＦエキシマレーザ用マスクのマスクパターンの作製方法について説明する。
【００２０】
図１（Ａ）に、欠陥を有しないマスクパターン１を示す。遮光領域２（図１（Ａ）においてハッチを付した領域）内に、正方形の透過領域からなるマスクパターン１が形成されている。遮光領域２には、例えばクロム（Ｃｒ）等の遮光膜が配置されている。
【００２１】
図１（Ｂ）に、ウエハ表面におけるレジストパターン１の空間像１Ｂを示す。直径２００ｎｍの円形の空間像が得られる。ポジ型レジスト膜の表面に、図１（Ｂ）に示した空間像を形成し、現像を行うと、レジスト膜に直径２００ｎｍの円形の開口が形成される。
【００２２】
図１（Ｃ）に、ホールシュリンク技術を適用した後のレジストパターンを示す。現像直後の開口が縮小され、直径１２０ｎｍの開口１Ｃが得られる。ホールシュリンクは、例えば、レジスト膜の表面に溶剤を塗布してベーキングすることにより行うことができる。ホールシュリンク技術適用後のレジスト膜をエッチングマスクとして、層間絶縁膜をエッチングすることにより、直径１２０ｎｍのビアホールを形成することができる。
【００２３】
ビアホールの半径は、１００ｎｍから６０ｎｍに縮小している。この縮小量４０ｎｍは、一般的にプロセスシフト値と呼ばれる。
図２に、ホールシュリンク技術適用前のレジスト膜の開口の直径と、ホールシュリンク技術適用後の開口の直径との対応関係を示す。この対応関係は、ホールシュリンク技術適用前に、種々の大きさの開口を形成しておき、これらの開口に対してホールシュリンク技術を適用して小径化させ、小径化後の開口の直径を測定することにより求められる。なお、ホールシュリンク技術適用前の開口の直径は、図１（Ｂ）に示した空間像の直径とほぼ等しく、ホールシュリンク技術適用後の開口の直径は、実際に層間絶縁膜に形成されるビアホールの直径とほぼ等しい。このため、空間像の直径とビアホールの直径との対応関係を求めておくことも可能である。
【００２４】
図２の横軸及び縦軸は、それぞれホールシュリンク技術適用前及び適用後における開口の直径を単位「ｎｍ」で表す。ホールシュリンク技術適用前の開口の直径が２００ｎｍのとき、ホールシュリンク技術適用後の開口の直径が１２０ｎｍになる。シュリンク前の開口の直径が大きくなると、シュリンク後の開口の直径も大きくなるが、その関係は比例関係ではない。このため、実験によらず、シミュレーションのみでシュリンク後の開口の直径を高精度に予測することは困難である。本実施例においては、実際に種々の直径の開口をシュリンクさせてシュリンク後の開口の直径を測定している。このため、両者の高精度の対応関係を得ることができる。
【００２５】
図２に示した対応関係に基づいて、空間像の寸法と、ウエハ上のパターンの寸法との高精度の対応関係を求めることができる。以下に説明する実施例では、図２に示した対応関係に基づいて得られた空間像の寸法と、ウエハ上のパターンの寸法との対応関係が利用される。
【００２６】
図１（Ｄ）に、透過領域からなるマスクパターン５に、透過領域の内側に向かって遮光領域が突出した欠陥６が形成されている例を示す。図１（Ｅ）に、欠陥６を有するマスクパターン５の空間像５Ｂを示す。欠陥６を有するため、空間像５Ｂの直径が、欠陥がない場合の空間像の直径２００ｎｍよりも小さくなる。例えば、空間像５Ｂの直径が１８０ｎｍになる。図１（Ｆ）に、直径１８０ｎｍの開口５Ｂに対してホールシュリンク技術を適用した後の開口５Ｃを示す。開口５Ｃの直径は、約１００ｎｍになる。
【００２７】
図１（Ｇ）に、透過領域からなるマスクパターン８に、遮光領域側に向かって透過領域が突出した欠陥９が形成されている例を示す。図１（Ｈ）に、欠陥９を有するマスクパターン８の空間像８Ｂを示す。欠陥９を有するため、空間像８Ｂの直径が、欠陥がない場合の空間像の直径２００ｎｍよりも大きくなる。例えば、空間像８Ｂの直径が２２０ｎｍになる。図１（Ｉ）に、直径２２０ｎｍの開口８Ｂに対してホールシュリンク技術を適用した後の開口８Ｃを示す。開口８Ｃの直径は、約１５０ｎｍになる。
【００２８】
シュリンク後の開口の直径の目標値が１２０ｎｍであり、寸法の許容誤差が±１０％であるとすると、開口の直径の許容範囲は１０８〜１３２ｎｍになる。図１（Ｆ）及び図１（Ｉ）に示した開口５Ｃ及び８Ｃの直径は、この許容範囲から外れているため、図１（Ｄ）及び図１（Ｇ）に示したマスクパターン５及び８は、修正する必要がある。
【００２９】
以下、実施例による露光用マスクの製造工程を順番に説明する。まず、マスクブランクに多数のマスクパターンを形成する。多数のマスクパターンを観察することにより、欠陥を有するマスクパターンを抽出する。欠陥を有すると判定されたマスクパターン（例えば、図１（Ｄ）及び（Ｇ）に示したマスクパターン）について、空間像（例えば、図１（Ｅ）及び（Ｈ）に示した空間像）を求める。空間像は、シミュレーション顕微鏡を用いて、実際の露光条件と同一の条件で空間像を生成し、この光強度分布を測定することにより求めることができる。なお、数値シミュレーションにより空間像を求めることも可能である。
【００３０】
次に、図２に基づいて予め求められている空間像の寸法と、ウエハ上のパターンの寸法との対応関係に、欠陥を有するマスクパターンの空間像の寸法を適用することにより、ウエハに形成されるパターンの寸法を予測する。図２の対応関係は、実際の実験から得られたものであるため、高精度に寸法の予測を行うことができる。
【００３１】
寸法の予測結果が、当該パターンの寸法の許容範囲に収まっている場合には、そのマスクパターンの欠陥は修正不要である。寸法の予測結果が許容範囲から外れている場合には、そのマスクパターンの欠陥は修正必要であると判定される。
【００３２】
次に、修正必要と判定された欠陥の修復を行う。図１（Ｄ）に示したように、透過領域であるべき部分に遮光膜が残っている欠陥は、欠陥部分にレーザビームを照射して余分な遮光膜を除去することにより修復される。図１（Ｇ）に示したように、遮光領域であるべき部分の遮光膜が除去されて透過領域になっている欠陥は、欠陥部分にカーボンの収束イオンビームを入射させてカーボン膜を堆積させることにより修復される。
【００３３】
上記第１の実施例では、実際にウエハ上に形成されるパターンの寸法を予測して、欠陥修正の要否を判定している。図１（Ｅ）及び図１（Ｈ）に示した空間像の寸法に基づいて欠陥修正の要否を判定すると、この２つの場合は、目的とする空間像の寸法の±１０％内に収まっているため、修正不要と判定されてしまう。図１（Ｆ）及び図１（Ｉ）に示したウエハ上に形成されるパターンの予測寸法に基づいて欠陥修正の要否を判定することにより、修正すべき欠陥を修正不要と誤って判定することを防止できる。
【００３４】
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施例による露光用マスクの製造方法について説明する。第２の実施例では、一例として、半導体ウエハ上にトリミング技術を用いてゲート長６０ｎｍのゲート電極を形成するためのＫｒＦエキシマレーザ用マスクのマスクパターンを作製する方法について説明する。
【００３５】
図３（Ａ）に、欠陥を有しないマスクパターン１１を示す。透過領域１２内に、長方形の遮光領域からなる２本のマスクパターン１１が形成されている。遮光領域には、例えばクロム（Ｃｒ）等の遮光膜が配置されている。
【００３６】
図３（Ｂ）に、ウエハ表面におけるレジストパターン１１の空間像１１Ｂを示す。幅１００ｎｍの帯状の空間像が得られる。空間像１１Ｂの端部は、角がとれて丸くなっている。ポジ型レジスト膜の表面に、図３（Ｂ）に示した空間像を形成し、現像を行うと、幅１００ｎｍの帯状のレジストパターンが形成される。
【００３７】
図３（Ｃ）に、トリミング技術を適用した後のゲート電極１１Ｃを示す。エッチングマスクとして使用されるレジストパターンの幅は１００ｎｍであるが、片側２０ｎｍのトリミングを行うことにより、幅６０ｎｍのゲート電極１１Ｃが形成される。例えば、エッチングが等方性になる条件でオーバエッチングを行うことによりトリミングを行うことができる。このトリミング量は、一般的にプロセスシフト値と呼ばれる。
【００３８】
種々の幅の空間像について、実際にゲート電極を形成し、トリミング後のゲート電極の幅を測定する。この測定結果から、空間像の幅とトリミング後のゲート電極の幅との対応関係が求められる。この対応関係は、第１の実施例における図２の対応関係に相当する。
【００３９】
図３（Ｄ）に、遮光領域からなる２本の長方形状のマスクパターン１５のうち一方のマスクパターンの長辺から、透過領域側に向かって遮光領域が突出した欠陥１６が形成されている例を示す。図３（Ｅ）に、欠陥１６を有するマスクパターン１５の空間像１５Ｂを示す。欠陥１６に対応する位置に、突出部１６Ｂが現れている。突出部１６Ｂの突出量が１０ｎｍのとき、この部分の空間像の幅は１１０ｎｍになる。図３（Ｆ）に、図３（Ｅ）に示した空間像により形成したレジストパターンをエッチングマスクとして用いて形成したゲート電極１５Ｃを示す。空間像１５Ｂの突出部１６Ｂに対応する位置に、突出部１６Ｃが形成されている。片側２０ｎｍのトリミングを行うと、突出部１６Ｃの位置におけるゲート電極の幅が７０ｎｍになる。
【００４０】
図３（Ｇ）に、遮光領域からなる２本の長方形状のマスクパターン１８のうち一方のマスクパターンの長辺から内側に向かって窪んだ欠陥１９が形成されている例を示す。図３（Ｈ）に、欠陥１９を有するマスクパターン１８の空間像１８Ｂを示す。欠陥１９に対応する位置に窪み部１９Ｂが現れている。窪み部１９Ｂの窪み量が１０ｎｍのとき、この部分の空間像の幅は９０ｎｍになる。図３（Ｉ）に、図３（Ｈ）に示した空間像により形成したレジストパターンをエッチングマスクとして用いて形成したゲート電極１８Ｃを示す。空間像１８Ｂの窪み部１９Ｂに対応する位置に、窪み部１９Ｃが形成されている。片側２０ｎｍのトリミングを行うと、窪み部１９Ｃの位置におけるゲート電極１８Ｃの幅が５０ｎｍになる。
【００４１】
トリミング後のゲート電極の幅の目標値が６０ｎｍであり、寸法の許容誤差が±１０％であるとすると、ゲート電極の幅の許容範囲は５４〜６６ｎｍになる。図３（Ｆ）及び図３（Ｉ）に示したゲート電極の幅はこの許容範囲から外れるため、図３（Ｄ）及び図３（Ｇ）に示したマスクパターン１５及び１８は、修正する必要がある。
【００４２】
図３（Ｅ）及び（Ｈ）に示した空間像１５Ｂ及び１８Ｂの欠陥に対応する部分の幅は、図３（Ｂ）に示した正常な空間像の幅の±１０％の範囲内に収まっている。このため、空間像の幅に基づいて欠陥修正の要否を判定すると、図３（Ｄ）及び（Ｇ）に示した欠陥１６及び１９が、共に修正不要と判定されてしまう。
【００４３】
第２の実施例の場合には、ゲートパターンの空間像の幅と、その空間像で形成されるトリミング後のゲート電極の幅との対応関係が、予め求められている。この対応関係により、ゲートパターンの空間像の幅から、トリミング後のゲート電極の幅を。高精度に予測することが可能になる。予測されたゲート電極の幅に基づいて、マスクパターンの欠陥の修正要否が判定されるため、判定の精度を高めることができる。
【００４４】
上記第１の実施例では、ビアホールを形成するためのマスクパターン、第２の実施例では、ゲート電極を形成するためのマスクパターンを例にとって、欠陥修正要否の判定方法を説明したが、この判定方法は、その他のマスクパターンの欠陥の判定にも適用することが可能である。
【００４５】
一般的には、マスクパターンのウエハ表面における空間像の寸法を、ある範囲内で変化させたときの空間像の寸法と、空間像によって形成されたレジストパターンをエッチングマスクとしてウエハをエッチングして形成されるパターンの寸法との対応関係を、予め求めておけばよい。この対応関係により、空間像の寸法からウエハ上のパターンの寸法を高精度に予測することができる。
【００４６】
次に、第３の実施例による露光用マスクの製造方法について説明する。上記第１及び第２の実施例では、ホールシュリンク技術やトリミング技術を用いて、空間像の寸法をシフトさせたパターンをウエハ上に形成した。第３の実施例では、このようなプロセスシフト技術が採用される場合に限定されない。
【００４７】
第３の実施例で作製する露光用マスクは、マスクパターンの配置が密な領域と、それよりもマスクパターンの配置が疎な領域とを含んでいる。密な領域におけるマスクパターンの空間像の寸法とウエハ上に形成されるパターンの寸法との対応を示す第１の対応関係、及び疎な領域におけるマスクパターンの空間像の寸法とウエハ上に形成されるパターンの寸法との対応を示す第２の対応関係を予め求めておく。これらの対応関係は、寸法をある範囲内で変化させた複数のマスクパターンを用いて、実際にウエハ上に対応するパターンを形成し、空間像の寸法と、実際にウエハ上に形成されたパターンの寸法とを測定することにより求めることができる。
【００４８】
マスクブランクに、マスクパターンを形成し、欠陥の有無を検査する。欠陥があると判定されたマスクパターンの空間像を求める。マスクパターンが密な領域に配置されている場合には、第１の対応関係に基づいて、空間像の寸法から、ウエハ上に形成されるパターンの寸法を予測する。マスクパターンが疎な領域に配置されている場合には、第２の対応関係に基づいて、空間像の寸法から、ウエハ上に形成されるパターンの寸法を予測する。
【００４９】
一般に、パターンの密な領域におけるエッチング速度と、疎な領域におけるエッチング速度とは異なる。このため、マスクパターンに発生した欠陥の影響の度合いも異なる。第３の実施例では、密な領域と疎な領域とで、別々に空間像の寸法とウエハ上のパターンの寸法との対応関係を求めておき、パターンの寸法を予測する。このため、エッチング速度の相違による予測誤差を排除し、より正確なパターン寸法の予測を行うことができる。
【００５０】
次に、図４を参照して、第４の実施例による露光用マスクの製造方法について説明する。
図４（Ａ）に、マスクパターンの一例を示す。図の横方向に延在する直線状のマスクパターン３０、及び図の縦方向に延在するマスクパターン３１が配置されている。マスクパターン３１の先端とマスクパターン３１との間に、微小な間隔Ｄ1が画定されている。
【００５１】
図４（Ｂ）に、マスクパターンの他の例を示す。１本の仮想直線に沿って、複数の直線状のパターン３２Ａ、３２Ｂ、及び３２Ｃが一列に配列し、相互に隣り合うパターンの間に微小な間隔Ｄ2が画定されている。
【００５２】
図４（Ｃ）に、空間像における微小な間隔と、ウエハ上に形成されるパターンの間隔との対応関係の一例を示す。この対応関係は、間隔Ｄ1やＤ2をある範囲内で変化させて複数のマスクパターンを形成し、このマスクパターンを用いて実際にウエハ上にパターンを形成することにより求めることができる。
【００５３】
マスクパターンに欠陥が発生したことにより、空間像における間隔Ｄ1やＤ2が所望の値からずれてしまった場合、図４（Ｃ）に示した対応関係を用いてウエハ上のパターンの間隔を予測することができる。この予測値に基づいて、欠陥修正の要否を判断する。
【００５４】
一般的には、空間像における間隔Ｄ1やＤ2がずれてしまったとき、ウエハ上のパターンの対応する間隔が、空間像におけるずれ量に比例して変動するとは限らない。このため、ウエハ上のパターンの間隔がどの程度になるかを予測することは困難である。第４の実施例のように、空間像における間隔と、それに対応するウエハ上のパターンの間隔とを予め実測しておくことにより、ウエハ上のパターンの間隔を、高精度に予測することができる。
【００５５】
予測されたウエハ上のパターンの間隔に基づいて、欠陥の修正要否を判定することにより、判定精度を高めることができる。
次に、上記第１〜第４の実施例による方法で製造した露光用マスクを用いて半導体装置を製造する方法について説明する。
【００５６】
まず、半導体ウエハの表面上に感光性レジスト膜を形成する。第１〜第４の実施例のいずれかの方法で作製された露光用マスクを通して、感光性レジスト膜を露光し、現像する。これにより、半導体ウエハ上にレジストパターンが形成される。
【００５７】
レジストパターンをエッチングマスクとして、半導体ウエハの表層部をエッチング加工する。このエッチングに、上記第２の実施例で説明したように、トリミング技術が適用される場合がある。また、上記第１の実施例で説明したように、レジストパターンを形成した後、ホールシュリンク技術が適用される場合もある。
【００５８】
図５に、上記実施例を実行するための欠陥修正要否判定装置のブロック図を示す。欠陥修正要否判定装置は、シミュレーション顕微鏡４０、欠陥検出装置４３、空間像データ記憶装置４１、対応関係データ記憶装置４２、欠陥データ記憶装置４４、予測値データ記憶装置４５、許容範囲データ記憶装置４６、及び制御装置４７を含んで構成される。
【００５９】
シミュレーション顕微鏡４０は、検査対象の露光用マスクのマスクパターンの空間像を生成する。生成された空間像を数値化した空間像データが、空間像データ記憶装置４１に記憶される。
【００６０】
欠陥検出装置４３は、検査対象の露光用マスクのマスクパターンを光学的に観察して数値データ化し、元の描画データと比較する。両者に相違点があれば、その部分が欠陥と判定され、欠陥の位置情報、欠陥を有するパターンの種類等を含む欠陥データが、欠陥データ記憶手段４４に記憶される。
【００６１】
検査対象の露光用マスクのマスクパターンの空間像の寸法と、実際にウエハ上に形成されるパターンの寸法との対応関係、例えば図２に示した対応関係が、対応関係データ記憶装置４２に記憶されている。
【００６２】
制御装置４７が、欠陥データ記憶装置４４から欠陥の位置情報を読み取る。この欠陥を含むマスクパターンの空間像データを、空間像データ記憶装置４１から入手する。入手された空間像データから、空間像の寸法を求める。求められた寸法を、対応関係データ記憶装置４２に記憶されている対応関係に適用し、実際にウエハ上に形成されるパターンの寸法を予測する。予測された寸法を、予測値データ記憶装置４５に記憶させる。
【００６３】
許容範囲データ記憶装置４６に、ウエハ上に形成すべきパターンのパターンデータ、及びウエハ上に形成されるパターンの寸法の許容範囲が記憶されている。制御装置４７は、予測値が許容範囲に収まっているか否かを判定する。予測値が許容範囲に収まっている場合には、当該欠陥は修正不要と判断される。予測値が許容範囲から外れている場合には、当該欠陥は修正必要と判断される。
【００６４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、露光用マスクのマスクパターンの欠陥の修正要否の判定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施例による露光用マスクの製造方法を説明するためのマスクパターン、空間像、及びレジストパターン（ウエハ上のパターン）を示す平面図である。
【図２】 第１の実施例で用いられるホールシュリンク前の開口径とホールシュリンク後の開口径との関係を示すグラフである。
【図３】 第２の実施例による露光用マスクの製造方法を説明するためのマスクパターン、空間像、及びウエハ上のパターンを示す平面図である。
【図４】 第４の実施例による方法で形成される露光用マスクのマスクパターンを示す平面図、及び空間像における間隔とウエハ上のパターンの間隔との関係を示すグラフである。
【図５】 欠陥修正要否判定装置のブロック図である。
【図６】 （Ａ）は、欠陥を有するマスクパターンの平面図、（Ｂ）はその空間像の平面図、（Ｃ）は、その空間像に対応するレジストパターンの平面図、及び（Ｄ）は、そのレジストパターンを用いて形成したウエハ上のパターンの平面図である。
【符号の説明】
１、５、８、１１、１５、１８、３０、３１、３２Ａ〜３２Ｃ マスクパターン１Ｂ、５Ｂ、８Ｂ、１１Ｂ、１５Ｂ、１８Ｂ 空間像
１Ｃ、５Ｃ、８Ｃ ホールシュリンク後の開口
２ 遮光領域
６、９、１６、１９ 欠陥
１１Ｃ、１５Ｃ、１８Ｃ ウエハ上のゲート電極
４０ シミュレーション顕微鏡
４１ 空間像データ記憶装置
４２ 対応関係データ記憶装置
４３ 欠陥検出装置
４４ 欠陥データ記憶装置
４５ 予測値データ記憶装置
４６ 許容範囲データ記憶装置
４７ 制御装置
Claims (5)
- マスクパターンの形成された露光用マスクを通して、ウエハ上に該マスクパターンの空間像が形成される条件で、該ウエハ上に形成されたレジスト膜を露光し、レジストパターンを形成するための露光用マスクの製造方法であって、
（ａ）前記マスクパターンのウエハ表面における空間像の寸法を、ある範囲内で変化させたときの該空間像の寸法と、該空間像によって形成されたレジストパターンをエッチングマスクとして前記ウエハをエッチングして形成されるパターンの寸法との対応関係を、予め求めておく工程と、
（ｂ）マスクブランクに、マスクパターンを形成する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）で形成されたマスクパターンの、ウエハ表面における空間像を得る工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）で得られた空間像からウエハ上に形成されるパターンの寸法を、前記工程（ａ）で求められた対応関係に基づいて予測する工程と、
（ｅ）前記工程（ｄ）で予測されたパターン寸法の予測値が許容範囲に収まっているか否かを判定する工程と
を有する露光用マスクの製造方法。 - 前記マスクパターンが、ウエハ上のレジスト膜に転写されたレジストパターンから、プロセスシフト値に基づいてパターン寸法をシフトさせたパターンを該ウエハ上に形成するためのものであり、
前記工程（ａ）で求められる対応関係は、前記ウエハ上におけるマスクパターンの空間像の寸法と、前記プロセスシフト値に基づいてパターン寸法をシフトさせる条件の下で、該ウエハ上に形成されるパターンの寸法との対応を表している請求項１に記載の露光用マスクの製造方法。 - 前記露光用マスクが、マスクパターンの配置が密な領域と疎な領域とを含み、
前記工程（ａ）で求められる対応関係が、前記密な領域におけるマスクパターンの空間像の寸法とウエハ上に形成されるパターンの寸法との対応を示す第１の対応関係、及び前記疎な領域におけるマスクパターンの空間像の寸法とウエハ上に形成されるパターンの寸法との対応を示す第２の対応関係を含み、
前記工程（ｄ）において、前記密な領域内のウエハ上に形成されるパターンの寸法を、前記第１の対応関係に基づいて予測し、前記疎な領域内のウエハ上に形成されるパターンの寸法を、前記第２の対応関係に基づいて予測する請求項１に記載の露光用マスクの製造方法。 - 請求項１〜３のいずれかに記載の露光用マスクの製造方法により製造された露光用マスクを準備する工程と、
半導体ウエハの表面上に感光性レジスト膜を形成する工程と、
前記露光用マスクを通して、前記感光性レジスト膜を露光し、現像することによりレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記半導体ウエハの表層部をエッチング加工する工程と
を有する半導体装置の製造方法。 - マスクパターンが形成された露光用マスクを通して、ウエハ上の感光性レジスト膜を露光する際の、該ウエハ上における前記マスクパターンの空間像データを生成する空間像データ生成手段と、
前記マスクパターンの、ウエハ表面における空間像の寸法をある範囲内で変化させたときの該空間像の寸法と、該空間像によって形成されたレジストパターンをエッチングマスクとして前記ウエハをエッチングして形成されるパターンの寸法との対応関係を記憶する対応関係記憶手段と、
ウエハ上に形成すべきパターンの寸法の許容範囲を記憶する許容範囲記憶手段と、
前記空間像データ生成手段で生成された空間像の寸法と、前記対応関係記憶手段に記憶されている対応関係とから、ウエハ上に形成されるパターンの寸法を予測し、予測された寸法が、前記許容範囲記憶手段に記憶されている許容範囲に収まっているか否かを判定する制御手段と
を有する欠陥修正要否判定装置。
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