JP4205739B2

JP4205739B2 - レチクルパターンの欠陥修正装置およびその修正方法

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Description

半導体装置の製造に用いる縮小投影露光装置によるリソグラフィ工程で使用されるホトマスク（以下、レチクルと表記する）の欠陥修正装置および修正方法に関する。

近年、半導体装置の製造に用いられるリソグラフィ工程では、微細パターン形成に対応するため縮小投影露光装置が一般的に用いられている。縮小投影露光装置では、半導体基板表面に形成されるホトレジスト（以下、レジストと表記する）パターンの、例えば４倍の大きさのパターンを有するレチクルが露光マスクとして用いられる。また、1枚のレチクルは、通常、１千万個以上の半導体装置の製造に用いられる。したがって、半導体装置の製造歩留まりにはレチクル上に形成されているパターンの良否が大きく影響する。パターンの良否は、主にパターン欠陥の有無で決まる。そのため、レチクルパターンの欠陥検査は半導体装置の製造歩留まり向上に欠かせない工程となっている。

また、近年の高集積半導体装置に用いられるレチクルは、より微細なパターンを形成するための位相シフト技術や光近接効果補正などのパターン補正技術が盛り込まれ、それを具体化するために膨大な情報処理が必要となっている。そのため、レチクルの製造コストは極めて高価となっている。このコスト増大を低減させるために、パターン欠陥を有するレチクルは、可能な限り修正が試みられ、使用可能な状態のレチクルとなるように労力が費やされている。

図１は、従来のレチクル欠陥の修正ステップを説明するためのフローチャートを示している。パターン形成が完了したレチクルは外観検査装置にセットされ、欠陥の有無が探索される（Ｓ１）。パターン欠陥と判定されると、そのパターン欠陥の位置が特定される（Ｓ２）。続いて、そのパターン欠陥が修正可能か否か判断される（Ｓ３）。多数のパターンに関連するような大きな欠陥が存在する場合には、修正不可となり不合格判定されて廃棄される（Ｓ４）。一方、修正可能と判断された場合には、パターン欠陥修正装置にセットされ、その修正条件が決定される（Ｓ５）。続いて、修正条件に基づきパターン欠陥の修正が施される（Ｓ６）。続いて、修正されたレチクルを、ウエハ露光装置と等価な照明光学系レンズシステムとウエハ露光装置と等価な分解能が得られる投影光学系レンズシステムを有する光学顕微鏡型のウエハ露光光学系エミュレーションシステムにセットし、修正されたパターン欠陥部の像観察を行なう（Ｓ７）。上記のエミュレーションシステムの結像面で得られる光学情報は、レチクル上の欠陥が実際のウエハ露光装置を介してウエハ上に転写される光学像およびレジスト形状（転写像）に変換されて表示される。

次に、Ｓ７で得られたパターン欠陥部のウエハ転写像から、当該光学像の最大光強度、最小光強度、コントラスト、光学傾斜の急峻度、さらに目標とするレジスト寸法値から一意に決まる光強度の閾値において算出される欠陥部の像寸法変動値を求め、これらの寸法変動値が製品の許容規格と比較して許容可能か否かを判断する（Ｓ８）。修正量不足により修正レベルが許容規格に未達と判断された場合には、再度Ｓ５に戻り、先のＳ５で設定した修正条件に対するＳ７の結果を対応させ、オペレーターの経験則に基づいて追加修正条件を設定する。その後、再びＳ６、Ｓ７を経て、再度修正結果を評価し、所望の修正レベルに達するまで一連の修正ルーチンを繰り返す。最新のＳ７後、Ｓ８で製品の許容規格を満たした場合に限り、合格判定されレチクルパターン欠陥修正を完了する（Ｓ９）。

一方、製品許容規格の許容限界レベルを超過して修正してしまい、過剰修正により初期状態へ回復する手段がないと判断された場合は、以後のレチクル製作を継続し難い事由が発生したとみなし、Ｓ４の不合格判定とする。上記のような、レチクルパターン欠陥検査および欠陥修復方法について、特表２００１−５１６８９８号公報や特開２００４−０３７５７９号公報に述べられている。

上記の修正対象となるレチクルパターン欠陥は、以下の２つのカテゴリに大別される。１つは、本来の素子パターンエッジから突出する突起欠陥や本来パターンが存在しない箇所に残存する孤立欠陥などの、一般的に黒欠陥と呼ばれるパターン欠陥である。他の１つは、パターンエッジ部の欠け欠陥（マウスバイト）やピンホールなどの微小な開口欠陥などの、一般的に白欠陥と呼ばれるパターン欠陥である。前者の黒欠陥の修正には、真空中でのＦＩＢ（Focus Ion Beam）によるスパッタエッチング加工法や、常圧での極微細針（カンチレバー）により物理的に欠陥部を破砕し破砕片を除去するマイクロマシニング法が用いられる。また、後者の白欠陥の修正には、ＦＩＢにより欠陥部に遮光膜を堆積させるイオンビームデポジション法が一般的に用いられている。

特表２００１-５１６８９８号公報特開２００４-０３７５７９号公報

レチクル上のパターン欠陥で修正の難易度が高い場合には、図１のＳ６における修正精度を高めるため一度の修正量を少なく設定し、先のＳ５において設定される修正条件とＳ７の修正結果を対応付けながら、小刻みな修正と修正結果の確認ルーチンを繰り返す。

以下、上記小刻みな修正の態様について、レチクル上に２本の配線パターンがあり、その間に突起欠陥が存在する場合を例に取り、図２（ａ）〜（ｆ）を用いて説明する。図２（ａ）は、２本の配線パターン１間に突起欠陥２が存在する状態を示している。ここで、配線パターン１は光透過率０％の遮光クロム層とし、図面上白部はガラス部とする。最初に、高分解能を有する光学レビュー装置、もしくはＳＥＭ（Scanning Electron Microscopy）などの検査装置にレチクルをセットし、突起欠陥２の位置と欠陥サイズ７を同定する。続いて、欠陥の状態を考慮して最適な欠陥修正装置を選択する。本例のように、黒欠陥の発生箇所が密集した素子パターン近傍に存在し、且つ高精度な修正を要求される場合は、カンチレバーによるマイクロマシニング法を用いる。レチクルをマイクロマシニング装置にセットした後、初回の修正条件を設定し、突起欠陥２の修正を実施する。その後、再びレチクルを検査装置にセットし、初回の修正結果となる図２（ｂ）の欠陥サイズ８を参照し、追加修正の要否を判断する。本例では、欠陥サイズ８が正常部のサイズ１１（（ｅ）図）に対して等しくないことから、先の修正が不十分であったと判断し、追加修正を実施する。レチクルは、再びマイクロマシニング装置にセットされ、新たに設定された修正条件に基づき修正が実施される。図２（ｃ）および（ｄ）では修正された欠陥サイズ９および１０共に、正常部のサイズ１１に対して等しくないため、更なる追加修正が必要と判断される。最終的に修正結果が図２（ｅ）の欠陥サイズ１１に収束するまで上記の修正ルーチンが繰り返される。

なお、図２（ｆ）に示したように、修正部６が欠陥サイズ１２のようになった場合には突起欠陥が過修正となり、現行の修正ルーチンを継続できない状況であると判断される。

以上のように、従来の欠陥修正方法では、欠陥サイズの見積もり、修正条件の設定、修正結果の観察、修正結果の合否判断を各々個別に実施している。したがって、図１に示したＳ５からＳ８までの一連の修正過程においては、経験則に基づいた回帰的収束手法により対処せざるを得ず、効率的な修正が実施できない。経験則に基づいているため、次回の追加修正条件に関する見積もりが、先の修正結果に基づく予測値に過ぎず、予測誤差に起因して最終修正結果が過修正となり、収束不可能となり得る問題がある。また、修正の完了に要する時間および累積工程数が一定せず、工程能力を見極めることが難しいため、修正に要する時間短縮に向けた施策の構築が困難となっている。

次に、従来の欠陥修正方法の他の問題として、ハーフトーン型位相シフトマスクから成るレチクルパターン欠陥の修正例について、図３〜図７を用いて説明する。

図３（ａ）は、ハーフトーン型位相シフトマスクから成るレチクルパターンを示している。遮光部となるパターン１３は、入射光透過率が６〜８％で、入射光透過率が１００％の周囲ガラス部に対して回折光の位相が１８０度反転する半透明膜で構成されている。パターン１３の一部に白欠陥１４が存在している。図３（ｂ）は、（ａ）のレチクルパターンをウエーハ上に転写した場合の転写像１３ａを示している。白欠陥１４の部分では光強度が強くなるため、白欠陥１４に対応する部分の転写像ではパターンの断線１５が発生する。

一方、図３（ｃ）はレチクル上パターン１３の一部に黒欠陥１６が存在する状態を示し、図３（ｄ）は、（ｃ）の転写像１３ａを示している。黒欠陥１６に対応する部分の転写像ではパターンのブリッジング１７が発生する。

上述のように、図３（ａ）に示した白欠陥１４、および（ｃ）に示した黒欠陥１６を修正する場合、黒欠陥は突起部を削ることにより修正可能であるが、白欠陥では一旦クロム膜を局所成膜した後、余分に突起したクロム膜を削除して修正する。クロム膜は光透過率が０％なので、白欠陥修正後には、光透過率６〜８％の半透明膜の中に光透過率０％のクロム膜から成る欠陥修正部が残存することになる。光透過率の異なる膜が共存してしまうことが、ハーフトーン型位相シフトマスクの、特に白欠陥の修正を困難としている。以下に、ハーフトーン型位相シフトマスクの白欠陥の修正を困難としている理由について説明する。

図４は、図３（ａ）に示した白欠陥１４にクロム膜を局所的に形成し、少しづつ修正していく過程を示している。図４（ａ）はクロム膜を局所成膜した直後の修正部１８の状態を示している。図４（ｂ）は、正常部のエッジからわずかに突起した状態まで修正した修正部１９を示している。図４（ｃ）は、正常部のエッジと同じ位置まで修正した修正部２０を示している。図４（ｄ）は、正常部のエッジよりパターンの内側まで過剰に修正された修正部２１を示している。

図５には、図４の各々に対応する転写像の状態をシミュレーションで求めた結果を示している。シミュレーションには、波長１９３ｎｍ、開口数（ＮＡ）０．８５、σout０．８５、２/３輪帯照明、縮小倍率１/４の露光条件で、欠陥および欠陥修正部を含むレチクル上４００ｎｍのラインアンドスペースパターンを用いている。σoutとは投影レンズの瞳面における絞りの外周に相当し、レンズ中心から、その２/３の位置に絞りの内周に相当するσinが存在する。したがって、σinは０．５７となる。また、必要に応じて、光吸収率、屈折率、酸の拡散長などのホトレジストに関する情報をシミュレーションに反映させて、より高精度化することもできる。

図５（ａ）には、図４（ａ）の修正部１８に対応する転写像１８ａが示されている。図５（ｂ）には、図４（ｂ）の修正部１９に対応する転写像１９ａが示されている。図５（ｃ）には、図４（ｃ）の修正部２０に対応する転写像２０ａが示されている。図５（ｄ）には、図４（ｄ）の修正部２１に対応する転写像２１ａが示されている。これらの結果で注目しなければならない点は、レチクル上で、正常部と同じ位置に修正された図４（ｃ）の修正部２０を転写した場合、転写像上では正常なパターンにはならず、正常なパターンよりも細っていることにある。転写像上で正常に転写されているのは、レチクル上では修正がやや未達な図４（ｂ）の修正部１９を有するレチクルパターンである。この現象は、ハーフトーン型位相シフトマスクから成るレチクルの白欠陥修正後に、光透過率６〜８％の半透明膜の中に光透過率０％のクロム膜から成る欠陥修正部が残存することに起因している。

上記の図４および図５の結果をまとめ、レチクル上と転写像上での修正部における位置偏差の相関として図７に示している。横軸はレチクル上パターンにおける正常位置からの偏差量を示し、縦軸は転写像上パターンにおける正常位置からの偏差量を示している。各々の軸は正および負の偏差を有している。横軸の負の偏差は、図６（ａ）に示したレチクルパターン１３の欠陥修正部２１のエッジが正常部エッジ２２よりも内側に存在する場合の偏差２３に相当している。一方、横軸の正の偏差は図６（ｃ）に示したレチクルパターン１３の欠陥修正部１８のエッジが正常部エッジ２２のよりも外側に存在する場合の偏差２４に相当している。また、縦軸の負の偏差は、図６（ｂ）に示した転写像パターン１３ａの正常部エッジ２２ａからの偏差２３ａに相当し、縦軸の正の偏差は、図６（ｄ）に示した転写像パターン１３ａの正常部エッジ２２ａからの偏差２４ａに相当している。

図７に示した１８ｂは、図４（ａ）に示した修正部１８に相当し、レチクル上で８０ｎｍの偏差に対して、図５（ａ）に示した転写像における修正部１８ａでの偏差は２５ｎｍとなっている。同様に、１９ｂは図４（ｂ）に示した修正部１９に相当し、レチクル上では３５ｎｍの偏差が残存しているにも係らず、転写像における修正部の偏差は０ｎｍとなっている。同様に、２０ｂは図４（ｃ）に示した修正部２０に相当し、レチクル上では偏差が０ｎｍで、偏差が残存していないにも係らず、転写像における修正部の偏差は、−１５ｎｍ存在している。さらに、２１ｂは図４（ｄ）に示した修正部２１に相当し、レチクル上で−２０ｎｍの偏差に対し、転写像における修正部の偏差は−２３ｎｍとなっている。

上記の結果は、レチクル上での修正状態と、転写像の状態は一致しないことを示している。以上のように、今後さらに微細化が進むパターン形成に不可欠となるハーフトーン型位相シフトマスクにおいては、レチクル上での修正が物理的形状として完全に行なわれた場合でも、光を介してウエーハ上に投影されるレチクルパターンの転写像は必ずしも修正が完結していない。したがって、欠陥修正装置でレチクル上の欠陥を修正した後、修正する毎に、検査装置で転写像としての修正状態を確認しながら、欠陥の影響を収束させることが必要となる。そのため、レチクル上の欠陥修正には、膨大な時間を要し、生産性を著しく低下させる一因となっている。また、極端な場合には、過修正により、修復不可状態となって廃棄せざるを得ない場合も生じ、大きなコスト損失が生じる問題がある。

上記問題に鑑み、本発明の目的は、修正の精度を向上させて過修正をなくし、修正レチクルが廃棄される事態を回避すると共に、修正の効率を向上させて修正時間の短縮を図り、生産性を向上すると共にコスト低減を図れるレチクルパターンの欠陥修正装置およびその修正方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、特定の露光装置にセットして被加工物である半導体ウエハにパターンを転写させるためのレチクルを対象としたレチクルパターン欠陥修正装置であって、
光学エミュレーションシステムと画像処理ユニットを備えるリソグラフィエミュレーションシステムと、欠陥修正機構と制御ユニットを備える欠陥修正システムと、を有し、
前記光学エミュレーションシステムは、前記露光装置で用いられる照明光学系レンズシステムおよび投影光学系レンズシステムと等価な光学特性を有する光学系と、該光学系からの光を受ける受光素子と、を備え、前記画像処理ユニットは、ホトレジストのパターニング特性情報を格納しシミュレーション機能を備えており、
前記画像処理ユニットは、前記受光素子から得られるレチクルパターンの光情報と、前記ホトレジストのパターニング特性情報とを基に半導体ウエハ上に転写されるホトレジストパターンをシミュレーションする機能と、該シミュレーション結果に基づいて前記レチクルの修正レベルが許容規格に達しているかどうかの比較をする機能と、を具備することを特徴とする。

また本発明は、特定の露光装置にセットして被加工物である半導体ウエハにパターンを転写させるためのレチクルを対象とし、
光学エミュレーションシステムと画像処理ユニットを備えるリソグラフィエミュレーションシステムと、欠陥修正機構と制御ユニットを備える欠陥修正システムと、を有し、前記光学エミュレーションシステムは、前記露光装置で用いられる照明光学系レンズシステムおよび投影光学系レンズシステムと等価な光学特性を有する光学系と、該光学系からの光を受ける受光素子と、を備え、前記画像処理ユニットは、ホトレジストのパターニング特性情報を格納しシミュレーション機能を備えるレチクルパターン欠陥修正装置を使って、レチクルパターン欠陥を修正する方法であって、
前記光学エミュレーションシステムにレチクルを搭載し、レチクルパターン欠陥の位置を特定するステップ（１）と、
前記欠陥修正システムを用いて前記レチクルパターン欠陥を修正するステップ（２）と、
前記受光素子から得られる、前記ステップ（２）で修正されたレチクルパターンの光情報と、前記ホトレジストのパターニング特性情報とを基に半導体ウエハ上に転写されるホトレジストパターンをシミュレーションするステップ（３）と、
前記ステップ（３）のシミュレーション結果に基づいて、前記ステップ（２）での修正レベルが許容規格に達しているかどうかの比較をするステップ（４）と、
前記ステップ（４）の比較結果に基づいて、前記ステップ（２）から（４）を繰り返すか、レチクルパターン欠陥を修正を終了させるかを決定するステップ（５）と、
を具備することを特徴とする。

さらに、上記のレチクルパターン欠陥の修正は、前記リソグラフィエミュレーションシステムを構成する画像処理ユニットで実施される前記シミュレーション結果を、前記欠陥修正システムを構成する制御ユニットへ伝送し、前記制御ユニットに表示される半導体ウエハ上へのシミュレーション転写像をモニターしながら、前記欠陥修正機構を用いてレチクルパターン欠陥を修正することを特徴としている。また、制御ユニットへ伝送される転写像と、欠陥修正機構に備えられたＡＦＭ顕微鏡による欠陥形状観察像とを比較モニターしながら、欠陥修正機構を用いてレチクルパターン欠陥を修正することも可能である。さらに、前記欠陥修正機構は、カンチレバーを有するマイクロマシニング欠陥修正機構であることを特徴としている。

本発明によれば、レチクルパターンの欠陥修正装置自体に転写像観察機能を備えているので、ウエーハ上へ転写される転写像を確認しながら、同時に欠陥修正を行なうことが可能となり、修正の精度を向上させて過修正をなくし、修正レチクルが廃棄される事態を回避すると共に、修正の効率を向上させて修正時間の短縮を図り、生産性を向上すると共にコスト低減を図れる効果がある。

以下、本発明の実施例について図を用いて詳細に説明する。

最初に、本発明のレチクルパターン欠陥修正装置について、図８を用いて説明する。
図８に示した本発明のレチクルパターン欠陥修正装置は、リソグラフィエミュレーションシステム４８と、マイクロマシニング欠陥修正システム５２を備えている。

上記のリソグラフィエミュレーションシステム４８は、光学エミュレーションシステム４５と画像処理ユニット４６を備えている。さらに、光学エミュレーションシステム４５は、少なくとも、光源からの照射光をレチクルに導入する照明光学系レンズシステム４１と、レチクル４２と、レチクルを通過した照射光を受光部に結像するように投影させる投影光学系レンズシステム４３と、受光部に設けられた受光素子４４を備えている。ここで、照明光学系レンズシステム４１と投影光学系レンズシステム４３は、レチクルパターンを半導体ウエハ表面に転写する場合の光学特性と等価な光学特性を備えることが必要である。また、上記画像処理ユニット４６は、受光素子４４が受光した光情報と、画像処理ユニット４６に予め入力されているホトレジストのパターニング特性情報を基にシミュレーションを行ない、半導体ウエハ上に転写されるパターンをシミュレーション表示する機能を備えている。

上記のマイクロマシニング欠陥修正システム５２は、カンチレバー５０を備えた欠陥修正機構４９と制御ユニット５１で構成される。欠陥修正機構４９は、ＡＦＭ顕微鏡を備え、レチクルパターン欠陥形状をモニターすることが可能である。また、リソグラフィエミュレーションシステム４８を構成する画像処理ユニット４６と、マイクロマシニング欠陥修正システム５２を構成する制御ユニット５１は、伝送経路４７を介して相互に接続されており、画像処理ユニット４６で作成された画像情報は、制御ユニット５１でもモニターできるようになっている。

次に、本発明のレチクルパターン欠陥修正方法について、図９を用いて説明する。
図９は、本発明のレチクルパターン欠陥修正方法のフローチャートを示している。まず、パターン形成が完了したレチクルを外観検査装置にセットし、レチクル全面に渡って欠陥の有無を探索する（Ｓ１０）。パターン欠陥と判定した場合には、そのパターン欠陥の位置を特定する（Ｓ１１）。続いて、そのパターン欠陥が修正可能か否か判断する（Ｓ１２）。多数のパターンに関連するような大きな欠陥が存在する場合や欠陥自体が多数存在するような場合には、修正不可と判断し、不合格判定にして当該レチクルは廃棄する（Ｓ１３）。一方、修正可能と判断した場合には、当該レチクルを上述のレチクルパターン欠陥修正装置にセットする。光学エミュレーションシステム４５および画像処理ユニット４６で、予め位置が特定されている欠陥部分の転写像を観察し、その情報を制御ユニット５１へ伝送する。制御ユニット５１は、画像処理ユニット４６からの伝送情報を受けて修正条件を決定すると共に、欠陥修正機構４９を制御してカンチレバー５０によりレチクル４２のパターン欠陥修正を実行する（Ｓ１４）。また、カンチレバー５０によるレチクル４２の修正作業を開始すると同時に、光学エミュレーションシステム４５および画像処理ユニット４６により、当該修正部分におけるウエーハ転写像を観察する（Ｓ１５）。画像処理ユニット４６では、観察した情報から、ウエーハ転写像における、現時点での修正レベルと所定の許容規格との差を算出し、その差情報を制御ユニット５１に伝送する。制御ユニット５１は、進行中の修正作業の継続もしくは完了を瞬時に判断し、欠陥修正機構４９の動作を制御する。なお、画像処理ユニット４６で取得された転写像情報をそのまま制御ユニット５１へ伝送し、制御ユニット５１で修正レベルと許容規格の差を算出しても良い。欠陥修正部の修正レベルが所定の許容規格に達している場合には、制御ユニット５１は欠陥修正機構４９の動作を終了させ、欠陥修正と修正結果の確認が完了したことを宣言し（Ｓ１７）、当該欠陥部分における一連のレチクル欠陥修正作業を終了する（Ｓ１８）。

図１０は、カンチレバー５０の動作を示す拡大図である。レチクル４２をレチクルステージにセットもしくはリセットする場合、カンチレバー５０は待機位置で待機している。レチクル４２をセットした後、図８に示した制御ユニット５１は、入力された欠陥位置情報に基づき、欠陥修正機構４９を作動させてカンチレバー５０を欠陥５３の位置に移動させる。カンチレバー５０全体を降下させてレチクル表面に接触させた後、Ｘ方向に移動させることにより欠陥部を破砕する。1回目のＸ方向移動が終了した後、カンチレバー５０を一旦上昇させ、Ｙ方向にずらして、再度レチクル表面に接触させ、Ｘ方向の移動により隣接欠陥部を破砕する。これらの一連の動作は、制御ユニット５１に表示される転写像を確認しながら行なわれる。転写像が所定の許容レベルに達した段階で当該欠陥部の修正を終了し、次の欠陥修正位置に移動し、修正を継続する。全ての欠陥修正が終了した後、カンチレバー５０を所定の待機位置に移動させ、待機状態とする。その後、レチクルをリセットし、レチクルパターンの欠陥修正を終了する。

図１０では、欠陥修正時、Ｘ方向に移動する1本のカンチレバー５０で修正する場合の態様を図示しているが、これに加えて直角方向（Ｙ方向）に移動可能な別のカンチレバーを設けることもできる。直角方向に移動する２本のカンチレバーを備えることにより、欠陥の形状の応じた修正をより容易におこなうことが可能となる。また、レチクルの各辺に対して斜めに配置されるパターンへの修正を容易にするため、レチクルステージに回転機構を設けることも可能である。また、物理的に破砕された破砕片は、他のパターンに飛び散って新たな欠陥となることを防止するため、カンチレバーの形状に付随する真空排気管を設け、カンチレバーの針近傍を排気することが望ましい。

図１１は、受像部の拡大図を示している。図１０で修正されたレチクルパターンを透過した照射光は投影光学系レンズシステム４３を通して縮小され、結像面に設けられた受光素子４４に、欠陥５３に対応する転写光学像５４として照射される。受光素子４４で受光された転写光学像５４は、図８に示した画像処理ユニット４６におけるシミュレーションにより転写パターン像に変換される。受光素子には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサなどの光電変換素子を用いることができる。

図１２は、レチクル上の折り曲げ配線パターンの内側コーナー部に突起欠陥がある場合の修正例を示している。図１２（ａ１）は、各コーナー部５６を有するレチクル上の折り曲げ配線パターン５５の上部内側コーナーに突起欠陥５７が存在する状態を示している。レチクルの欠陥形状は、欠陥修正装置に内臓されているＡＦＭ顕微鏡により観察している。図１２（ａ２）は、上記欠陥に対応する転写像を示している。レチクル上のコーナー部５６は、光近接効果の影響でやや丸みを帯びるものの、所定のリソグラフィ条件の基で、曲率半径の最も小さい最良状態のコーナー部５８として転写されている。一方、突起欠陥５７部に対応する転写像では、コーナー部５８に比べて著しく大きな曲率半径を有するコーナー部５９として転写される。このような転写状態は、隣接して同様の形状のパターンが存在する場合にはパターン同士が分離できなくなる懸念が生じる。図１２（ｂ１）は、図８に示した制御ユニット５１からの制御信号により欠陥修正装置４９を作動させカンチレバー５０により欠陥５７を修正し、約半分の大きさの欠陥６０に縮小させた状態を示している。図１２（ｂ２）は、欠陥６０に対応する転写像を示している。欠陥６０に対応するコーナー部６１は、他の最良状態のコーナー部５８に比べて曲率半径が大きく、修正レベルが許容規格に達していないと判定され、修正が継続される。最終的に図１２（ｃ２）に示されるように、欠陥部分の転写像が他のコーナー部５８と同等で所定の許容規格範囲以内に達するように、図１２（ｃ１）に示すレチクルパターンとなるまで修正が繰り返される。

図１２は、ハーフトーン型位相シフトマスクではないレチクルの修正例を示したが、ハーフトーン型位相シフトマスクからなるレチクルの白欠陥を光透過率の異なるクロムで埋め込んだ後、余剰の突き出し部を削る修正においても、上記のように、修正後の転写像をその場観察しながら修正できるので、過修正を行なうことなく効率良く修正することができる。

従来のレチクルパターン欠陥修正方法を示すフローチャート。従来の遮光クロムマスクにおける黒突起欠陥修正ステップの概略図。従来のハーフトーン型位相シフトマスクにおける欠陥の問題を説明するための図。従来のハーフトーン型位相シフトマスクにおける白欠陥修正方法の概略図。図４の各修正結果に対応する転写像を説明するための図。従来のハーフトーン型位相シフトマスクにおける欠陥修正の問題を説明するための図。図４、図５、図６をまとめた、従来のハーフトーン型位相シフトマスクにおける欠陥修正の問題を説明するための図。本発明のレチクルパターン欠陥修正装置の概略模式図。本発明のレチクルパターン欠陥修正方法を示すフローチャート。本発明のレチクルパターン欠陥修正方法を説明するための一部概略模式図。本発明のレチクルパターン欠陥修正方法を説明するための一部概略模式図。本発明のレチクルパターン欠陥修正方法に基づく、パターンの修正例を説明するための概略図。

符号の説明

１配線パターン
２、３、４、５突起欠陥
６修正部
７、８、９、１０、１１、１２欠陥サイズ
１３レチクル上パターン
１３ａ転写像パターン
１４白欠陥
１５断線
１６黒欠陥
１７ブリッジング
１８、１９、２０、２１レチクル上修正部
１８ａレチクル上修正部１８に対応する転写像
１９ａレチクル上修正部１９に対応する転写像
２０ａレチクル上修正部２０に対応する転写像
２１ａレチクル上修正部２１に対応する転写像
２２レチクル上パターンの正常部エッジ
２２ａ転写像上の正常部エッジ
２３レチクル上白欠陥偏差
２３ａ転写像上の白欠陥偏差
２４レチクル上黒欠陥偏差
２４ａ転写像上の黒欠陥偏差
１８ｂ図４に示した修正部１８に対応するデータポイント
１９ｂ図４に示した修正部１９に対応するデータポイント
２０ｂ図４に示した修正部２０に対応するデータポイント
２１ｂ図４に示した修正部２１に対応するデータポイント
４１照明光学系レンズシステム
４２レチクル
４３投影光学系レンズシステム
４４受光素子
４５光学エミュレーションシステム
４６画像処理ユニット
４７伝送経路
４８リソグラフィエミュレーションシステム
４９欠陥修正機構
５０カンチレバー
５１制御ユニット
５２マイクロマシニング欠陥修正システム
５３欠陥
５４転写光学像
５５レチクル上折り曲げ配線パターン
５６レチクル上コーナー部
５７レチクル上突起欠陥
５８転写像上コーナー部
５９レチクル上突起欠陥に対応する転写像コーナー部
６０修正段階のレチクル上欠陥
６１修正段階の欠陥に対応する転写像コーナー部
６２修正完了段階の転写像コーナー部

Claims

特定の露光装置にセットして被加工物である半導体ウエハにパターンを転写させるためのレチクルを対象とし、
光学エミュレーションシステムと画像処理ユニットを備えるリソグラフィエミュレーションシステムと、欠陥修正機構と制御ユニットを備える欠陥修正システムと、を有し、前記光学エミュレーションシステムは、前記露光装置で用いられる照明光学系レンズシステムおよび投影光学系レンズシステムと等価な光学特性を有する光学系と、該光学系からの光を受ける受光素子と、を備え、前記画像処理ユニットは、ホトレジストのパターニング特性情報を格納しシミュレーション機能を備えているレチクルパターン欠陥修正装置を使って、レチクルパターン欠陥を修正する方法であって、
前記光学エミュレーションシステムにレチクルを搭載し、レチクルパターン欠陥の位置を特定するステップ（１）と、
前記欠陥修正システムを用いて前記レチクルパターン欠陥を修正するステップ（２）と、
前記受光素子から得られる、前記ステップ（２）で修正されたレチクルパターンの光情報と、前記ホトレジストのパターニング特性情報とを基に半導体ウエハ上に転写されるホトレジストパターンをシミュレーションするステップ（３）と、
前記ステップ（３）のシミュレーション結果に基づいて、前記ステップ（２）での修正レベルが許容規格に達しているかどうかの比較をするステップ（４）と、
前記ステップ（４）の比較結果に基づいて、前記ステップ（２）から（４）を繰り返すか、レチクルパターン欠陥の修正を終了させるかを決定するステップ（５）と、
を具備することを特徴とするレチクルパターン欠陥修正方法。
レチクルパターン欠陥の修正は、前記リソグラフィエミュレーションシステムを構成する画像処理ユニットで実施される前記シミュレーション結果を、前記欠陥修正システムを構成する制御ユニットへ伝送し、前記制御ユニットに表示される半導体ウエハ上へのシミュレーション転写像をモニターしながら、前記欠陥修正機構を用いてレチクルパターン欠陥を修正することを特徴とする請求項１記載のレチクルパターン欠陥修正方法。
前記欠陥修正機構は、カンチレバーを有するマイクロマシニング欠陥修正機構であることを特徴とする請求項１記載のレチクルパターン欠陥修正方法。
特定の露光装置にセットして被加工物である半導体ウエハにパターンを転写させるためのレチクルを対象としたレチクルパターン欠陥修正装置であって、
光学エミュレーションシステムと画像処理ユニットを備えるリソグラフィエミュレーションシステムと、欠陥修正機構と制御ユニットを備える欠陥修正システムと、を有し、
前記光学エミュレーションシステムは、前記露光装置で用いられる照明光学系レンズシステムおよび投影光学系レンズシステムと等価な光学特性を有する光学系と、該光学系からの光を受ける受光素子と、を備え、前記画像処理ユニットは、ホトレジストのパターニング特性情報を格納しシミュレーション機能を備えており、
前記画像処理ユニットは、前記受光素子から得られるレチクルパターンの光情報と、前記ホトレジストのパターニング特性情報とを基に半導体ウエハ上に転写されるホトレジストパターンをシミュレーションする機能と、該シミュレーション結果に基づいて前記レチクルの修正レベルが許容規格に達しているかどうかの比較をする機能と、を具備することを特徴とするレチクルパターン欠陥修正装置。
前記欠陥修正機構は、カンチレバーを有するマイクロマシニング欠陥修正機構であることを特徴とする請求項４記載のレチクルパターン欠陥修正装置。