JP5581639B2 - フォトマスク群の検査方法及びフォトマスク群の検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のフォトマスクを使って描画パターンを形成するためのフォトマスク群の検査方法及びフォトマスク群の検査装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体集積回路の回路パターンは、最初に、回路パターンをフォトマスク用のマスクブランクスに、描画又は転写の露光処理をして、回路パターンを形成したレチクル又はフォトマスクを製造する。次に、フォトマスクを用いた露光装置により半導体集積回路用基板のウエハ上に形成したレジスト層へ回路パターンを転写し、回路パターンを形成する。

ここで、フォトマスクの製造方法を説明する。最初に、石英ガラス等からなる透明基板の片側に遮光膜を形成する。遮光膜は、スパッタ成膜法により金属、又は酸化金属の多層膜を形成する。次に、レジスト塗布装置のステージ上に透明基板を固定し、レジスト液を表面に滴下し、ステージを高速回転させ、レジスト液を均一の厚さに分散塗布した後、加熱処理してレチクル又はフォトマスク用マスクブランクスを製造する。次に、描画装置を用いて回路パターンのレジストパターンを形成する。描画装置のステージ上にフォトマスク用ブランクスを載置し、描画室まで搬送し、所定の方法でフォトマスク用ブランクスを固定する。描画装置では、予め編集した描画の条件とその手順を記載した描画手順書（ジョブファイル）及び描画用のデータファイルの設計データを用いてレジストへ電子ビームを露光し、レジストパターンを製造する。次に、レジストパターンを現像処理する。次に、レジストパターンをマスクにして遮光膜をエッチング処理した後、レジストパターンを剥膜処理して、回路パターンを形成したレチクル、又はフォトマスクの製造が完了する。

現状の技術においてフォトマスクは半導体集積回路の１つのレイヤを形成する際に１枚のフォトマスクが用いられているが、パターンの微細化に伴い１枚のマスクでは解像力等が不十分のため、２枚に分割して露光する手法が検討されている。この技術はダブルパターニングと呼ばれる。

次に、半導体集積回路の製造方法を説明する。半導体集積回路の回路パターンを形成する製造過程の一例としては、フォトマスクの回路パターンが実寸法より４倍〜１０倍に拡大した寸法で形成して、ウエハの回路パターンが縮小投影の露光方法によりフォトマスクの回路パターンを１／４〜１／１０に縮小した寸法で形成する。

電子ビームの露光によるレジストパターンの形成では、フォトマスクの欠陥判定は重要である。半導体集積回路は、フォトマスクのパターンを縮小して転写されるため、フォトマスク上の欠陥サイズ及び半導体集積回路上の欠陥サイズは一致しない。欠陥の転写されやすさは、パターン密度や寸法、欠陥種類、欠陥サイズ等により大きく異なる。そのため、欠陥判定を誤ると、フォトマスクの欠陥が半導体集積回路に転写され、パターンの欠落やショート等の不良となる。

フォトマスクの欠陥判定方法としては、例えば、特許文献１に記載のＡＩＭＳ（Ａｅｒｉａｌ Ｉｍａｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）等のシミュレータが提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１では、フォトマスクの欠陥部位の画像をシミュレータで取り込み、半導体集積回路への転写像を形成、その画像及び画像から計測したパターン寸法により半導体集積回路へのフォトマスクの欠陥の影響度を調査している。

上述したダブルパターニング技術においては、第１のフォトマスク及び第２のフォトマスクの両方を用いて半導体回路の形成をする。そのため、第１のフォトマスクの欠陥の影響度を特許文献１のシミュレータで調べようとしても、正確に調べることはできない。正確に第１のフォトマスクの欠陥の影響度を調べるには欠陥箇所の第２のフォトマスクのパターン情報が必要である。

そこで、ダブルパターニング用のフォトマスクの欠陥判定を行う技術が必要となると推測されるが、現状は判定ツールも手法も定まっていない。

特開２００９−９２７９２号公報

本発明は、ダブルパターニング用フォトマスクの欠陥判定及び欠陥影響度を検証するフォトマスクの検査方法及びフォトマスクの検査装置を提供することである。

本発明の請求項１に係る発明は、複数のフォトマスクを使って描画パターンを形成するためのフォトマスク群の検査方法であって、複数のフォトマスクについてフォトマスク画像を取得するフォトマスク画像取得工程と、フォトマスク画像を重ね合わせ、重ね合わせ画像を取得する画像重ね合わせ工程と、重ね合わせ画像から描画パターンへの影響を検査する検査工程と、を備え、複数のフォトマスクは、第１のフォトマスクと第２のフォトマスクを含み、フォトマスク画像取得手段は、第１の光源と第１のセンサに挟まれた領域に第１のフォトマスクを載置する第１のステージと、第２の光源と第２のセンサに挟まれた領域に第２のフォトマスクを載置する第２のステージと、を備え、第１のステージと第２のステージとは互いに離隔されて平行にオーバーラップして配置されることを特徴とするフォトマスク群の検査方法としたものである。

本発明によれば、欠陥の判定方法が確立されていないダブルパターニング技術において、フォトマスク上の欠陥の影響度、転写有無を正確に判定するフォトマスクの検査方法及びフォトマスクの検査装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るフォトマスクの検査方法の一例を示すフロー図である。 本発明の実施の形態に係るフォトマスクの検査装置の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係るフォトマスクの検査装置の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係るフォトマスクの検査装置の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係るフォトマスクの検査方法の一例を示すフロー図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ、説明する。実施の形態において、同一構成要素には、同一符号を付けることにする。

図１は、本発明の実施の形態に係るフォトマスクの検査方法の一例を示すフロー図である。図１に示すように、まず、Ｓ１１１において、第１のフォトマスク１の画像及び第２のフォトマスク２の画像を取得する。ここで、本発明の実施の形態においては、第１のフォトマスク１の画像及び第２のフォトマスクの画像の２種類のフォトマスクの画像を取得しているが、２種類以上の複数のフォトマスクの画像を取得しても良く、取得するフォトマスクの画像は、任意に選択することができる。次に、Ｓ１１２において、所得した第１のフォトマスク１の画像及び第２のフォトマスク２の画像の重ね合わせ画像を形成する。

第１のフォトマスク１の画像及び第２のフォトマスク２の画像を取得する方法及び所得した画像を重ね合わせる方法について説明する。図２乃至図４は、本発明の実施の形態に係るフォトマスクの検査装置の一例を示す概略図である。図２乃至図４は、第１のフォトマスク１及び第２のフォトマスク２が載置可能なステージ３を有するシミュレータである。

図２に示すように、本発明の実施の形態に係るフォトマスクの検査装置は、ステージ３上に第１のフォトマスク１及び第２のフォトマスク２を配置して、光源５より照射した光が第１のフォトマスク１及び第２のフォトマスク２を通ってセンサ４に入ることで重ね合わせ画像を形成する。詳細には、第１のフォトマスク１及び第２のフォトマスク２を配置したステージ３をＸ方向、Ｙ方向に動かして、第１のフォトマスク１及び第２のフォトマスク２の透過光画像を交互に取得し、それらを重ね合わせることで第１のフォトマスク１及び第２のフォトマスク２の重ね合わせ画像を形成する。

図３に示すように、本発明の実施の形態に係るフォトマスクの検査装置は、ステージ３１上に第１のフォトマスク１を配置して、ステージ３２上に第２のフォトマスク２を配置する。このステージ３１とステージ３２が平行に位置しており、光源５１より照射した光が第１のフォトマスク１を通ってセンサ４１に入ることで画像形成する。同様に光源５２より照射した光が第２のフォトマスク２を通ってセンサ４２に入ることで画像形成する。これらを重ね合わせることにより、第１のフォトマスク１及び第２のフォトマスク２の重ね合わせ画像を形成する。

図４に示すように、本発明の実施の形態に係るフォトマスクの検査装置は、ステージ３１上に第１のフォトマスク１を配置して、ステージ３２上に第２のフォトマスク２を配置する。ステージ３１とステージ３２が平行に並び、光源５より照射した光が第１のフォトマスク１及び第２のフォトマスク２を透過してセンサ４に入るフォトマスクの検査装置である。画像の重ね合わせを行わずに第１のフォトマスク１及び第２のフォトマスク２の重ね合わせ画像が一度に取得できる。第１のフォトマスク１及び第２のフォトマスク２の画像取得と、画像重ね合わせとを一括して行なうことができる。

次に、Ｓ１１３において、Ｓ１１２の重ね合わせた画像より半導体集積回路の空間像をシミュレーションする。

次に、Ｓ１１４において、Ｓ１１３のシミュレーションにより半導体集積回路への欠陥の影響度、転写有無の評価ができる。

図５は、本発明の実施の形態に係るフォトマスクの検査方法の別の例を示すフロー図である。図５に示すように、Ｓ１２１において、上述した図２乃至図４に示す方法を用いて第１のフォトマスク１の画像を取得し、第２のフォトマスク２の画像の変わりに、描画データより画像を抽出する。描画データより画像を抽出することで、描画パターンを形成するためのフォトマスクの一部が無くても転写への影響を調査できる。なお、ここでは、第２のフォトマスクの変わりに描画データの画像を抽出しているが、複数のフォトマスクの画像に、さらに、描画データの画像を抽出して用いてもよい。

次に、Ｓ１２２において、第１のフォトマスク１の画像及び描画データの画像を用いて重ね合わせ画像を形成する。次に、Ｓ１２３において、Ｓ１２２の重ね合わせた画像より半導体集積回路の空間像をシミュレーションする。次に、Ｓ１２４において、Ｓ１２３のシミュレーションにより半導体集積回路への欠陥の影響度、転写有無の評価ができる。

上述した、本発明の実施の形態においては、欠陥の判定方法が確立されていないダブルパターニング技術において、フォトマスク上の欠陥の影響度、転写有無を正確に判定できる。

本発明は、半導体集積回路を形成するフォトマスクの製造工程、管理工程で好適に利用できる。

１…第１のフォトマスク、２…第２のフォトマスク、３、３１、３２…ステージ、４、４１、４２…センサ、５、５１、５２…光源。

Claims (1)

1. 複数のフォトマスクを使って描画パターンを形成するためのフォトマスク群の検査装置であって、
   前記複数のフォトマスクについてフォトマスク画像を取得するフォトマスク画像取得手段と、
   前記フォトマスク画像を重ね合わせ、前記重ね合わせ画像を取得する画像重ね合わせ手段と、
   前記重ね合わせ画像から描画パターンへの影響を検査する検査手段と、
   を備え、
   前記複数のフォトマスクは、第１のフォトマスクと第２のフォトマスクを含み、
   前記フォトマスク画像取得手段は、第１の光源と第１のセンサに挟まれた領域に前記第１のフォトマスクを載置する第１のステージと、
   第２の光源と第２のセンサに挟まれた領域に前記第２のフォトマスクを載置する第２のステージと、
   を備え、
   前記第１のステージと前記第２のステージとは互いに離隔されて平行にオーバーラップして配置されることを特徴とするフォトマスク群の検査装置。

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