KR20050000332A - 치수 측정 방법, 치수 측정 시스템, 포토마스크 패턴의형상 측정 방법 및 포토마스크의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

포토마스크에 형성된 피검사 패턴의 치수를 정확하게 검출할 수 있어, 측정값의 신뢰성을 향상시킨다. 포토마스크에 형성된 패턴의 치수를 측정하기 위한 치수 측정 방법으로서, 포토마스크의 패턴을 포함하는 화상을 광학 현미경으로 취득하는 단계 S3과, 단계 S3에서 얻어진 화상에 상당하는 설계 데이터로부터, 광학 현미경의 화상을 시뮬레이트하는 것에 의해, 시뮬레이트 화상을 취득하는 단계 S5와, 단계 S3에서 얻어진 화상과, 단계 S5에서 얻어진 시뮬레이트 화상을, 미리 정해진 판정 기준에 따라 비교하는 단계 S6과, 단계 S6에 의한 판정 결과에 따라 설계 데이터 상의 패턴 치수를 변경하는 단계 S7과, 단계 S5, 단계 S6을 재차 실행하여, 단계 S6에서의 판정 기준을 만족하도록 S7을 반복하는 것에 의해, 최종적으로 얻어진 설계 데이터 상의 패턴 치수를 치수 측정값으로서 결정하는 단계 S8을 구비하였다.

Description

치수 측정 방법, 치수 측정 시스템, 포토마스크 패턴의 형상 측정 방법 및 포토마스크의 제조 방법{DIMENSION MEASURING METHOD, DIMENSION MEASURING SYSTEM, METHOD OF MEASURING SHAPE OF PHOTOMASK PATTERN AND METHOD OF MANUFACTURING PHOTOMASK}
본 발명은, 포토마스크 위의 패턴의 치수를 측정하기 위한 치수 측정 방법에 관한 것으로, 특히 광학 현미경으로 얻어진 마스크 패턴의 화상 데이터에 기초하여 치수 측정을 행하는 치수 측정 방법에 관한 것이다.
또한, 상기 방법을 실시하기 위한 치수 측정 시스템 및 포토마스크 위의 패턴의 형상을 측정하기 위한 포토마스크 패턴의 형상 측정 방법 및 이것을 이용한 포토마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
포토마스크 위의 패턴의 치수 측정 장치로서, 포토마스크에의 손상이 적다는 등의 이유에 의해, 주로 광학 현미경이 사용되고 있다. 광학 현미경에 의한 종래의 치수 측정 방법을, 도 10의 (a)∼도 10의 (c)에 도시한다. 도 10의 (a)는 치수 측정 위치의 패턴, 도 10의 (b)는 광학 현미경의 화상, 도 10의 (c)는 상 강도 프로파일을 도시하고 있다.
도 10의 (a1)에 도시한 바와 같은 포토마스크 위에 있는 치수 측정 위치의 패턴을 광학 현미경으로 촬상하여, 도 10의 (b1)에 도시한 바와 같은 화상을 취득한다. 화상의 (b1)의 치수 측정 위치의 부분(1-3)을 추출하는 것에 의해, 도 10의 (c1)에 도시한 바와 같은 상 강도 프로파일을 취득한다. 상 강도 프로파일(c1)에서, 미리 정해진 임계값(1-5)에 달하는 위치간의 거리(1-6)를, 치수 측정값으로서 출력한다. 통상 임계값은, 치수 측정값(1-6)이 실제의 치수(1-7)에 상당하도록,상 강도의 최대값(1-8)과 최소값(1-9)의 상대값(예를 들면 양자의 중앙값)으로서 정해진다.
그러나, 도 10의 (a2)에 도시한 바와 같이, 치수 측정 패턴의 치수(1-11)가 광학 현미경의 광원 파장 정도로 미소한 경우, 광학 현미경의 해상력 부족 때문에, 치수 측정 위치의 화상을 충분히 해상하지 않아, 도 10의 (b2)와 같이 된다. 이 경우, 도 10의 (c2)에 도시한 바와 같이, 상 강도 프로파일이 변형하여, 상 강도의 최대값(1-l4)이 통상인 경우(1-8)와 비교하여 현저히 저하한다. 이 때문에, 치수 측정값(1-15)은 실제의 치수(1-11)와 크게 달라, 측정값의 신뢰성이 저하하는 문제가 있었다.
또한, 다른 방법으로서, 설계 패턴의 폭 방향에서의 양 단의 엣지에 각각 인접하는 엣지 페어를 인식하고, 이 엣지 페어가 인식된 엣지 방향에 기초하여 설계 패턴의 엣지점을 서브 화소로 검출하고, 이 엣지점으로부터 설계 패턴의 폭 치수를 산출하고, 이 설계 패턴의 폭 치수와 동일 위치에서 산출한 회로 패턴의 폭 치수에 기초하여 반도체 웨이퍼의 회로 패턴에 대한 양부 판단을 행하는 치수 검사 방법이 제안되고 있다(예를 들면, 특허 문헌1 참조).
그러나, 이 방법에서도, 광학 현미경의 해상도의 한계에 따라, 미소 패턴은 실제와 상이한 폭 치수가 검출되는 문제가 있다. 이 때문에, 미세 패턴에서, 피검사 패턴의 치수와 기준 패턴의 치수와의 차를 정확하게 검사할 수는 없어, 측정값의 신뢰성이 저하하는 문제가 있었다.
<특허 문헌1>
일본 특개2002-81914호 공보
이와 같이 종래, 포토마스크의 마스크 패턴을 광학적으로 검사하는 방법에서는, 광학 현미경의 해상력 부족에 의해 미소 패턴의 치수가 실제의 치수보다도 크게 어긋나게 검출되어, 측정값의 신뢰성이 저하하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 점은, 포토마스크에 형성된 피검사 패턴의 치수를 정확하게 검출할 수 있어, 측정값의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 치수 측정 방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 상기 방법을 실시하기 위한 치수 측정 시스템 및 포토마스크 패턴의 형상 측정 방법 및 포토마스크의 제조 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 포토마스크의 치수 측정 시스템을 도시하는 개략 구성도.
도 2는 제1 실시예에 따른 치수 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 치수 측정 위치의 패턴을 도시하는 도면.
도 4는 광학 현미경에 의한 취득 화상을 도시하는 도면.
도 5는 포토마스크의 설계 데이터를 도시하는 도면.
도 6은 시뮬레이트 화상를 도시하는 도면.
도 7은 상 강도의 차를 도시하는 도면.
도 8은 상 강도 분포의 위치 편차를 도시하는 도면.
도 9는 설계 데이터의 변경에 따른 상 강도의 차, 적분값의 차, 위치 편차량의 통계값의 변화를 도시하는 도면.
도 10은 광학 현미경에 의한 종래의 치수 측정 방법을 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 포토마스크
10 : 광학 현미경
11 : 스테이지
12 : 광원
13 : 컨덴서 렌즈
14 : 대물 렌즈
15 : 카메라
20 : 데이터베이스
30 : 퍼스널 컴퓨터
31 : 입력부
32 : 화상 보존부
33 : 설계 데이터 보존부
34 : 설정 조건 보존부
35 : 시뮬레이트부
36 : 시뮬레이트 화상 보존부
37 : 판정 기준 보존부
38 : 비교부
39 : 변경부
41 : 반복부
42 : 출력부
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 다음과 같은 구성을 채용하고 있다.
즉, 본 발명의 일 양태는, 반도체 장치의 제조에 제공되는 포토마스크에 형성된 패턴의 치수를 측정하기 위한 치수 측정 방법으로서, 포토마스크의 패턴을 포함하는 화상을 광학 현미경으로 취득하는 제1 단계와, 제1 단계에서 얻어진 화상에 상당하는 포토마스크 설계 데이터로부터, 상기 광학 현미경의 화상을 시뮬레이트하는 것에 의해, 시뮬레이트 화상을 취득하는 제2 단계와, 제1 단계에서 얻어진 화상과 제2 단계에서 얻어진 시뮬레이트 화상을, 미리 정해진 판정 기준에 따라 비교하는 제3 단계와, 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 치수를 변경하여, 제2 단계,제3 단계를 실행하는 제4 단계와, 제3 단계에서의 판정 기준을 만족하도록 제4 단계를 반복하는 것에 의해, 최종적으로 얻어진 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 치수를 치수 측정값으로서 결정하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 양태는, 반도체 장치의 제조에 제공되는 포토마스크에 형성된 패턴의 치수 측정 시스템으로서, 포토마스크의 패턴을 포함하는 화상을 광학 현미경으로 취득하는 제1 수단과, 제1 수단에 의해 얻어진 화상에 상당하는 포토마스크 설계 데이터로부터, 상기 광학 현미경의 화상을 시뮬레이트함으로써 시뮬레이트 화상을 취득하는 제2 수단과, 제1 수단에 의해 얻어진 화상과, 제2 수단에 의해 얻어진 시뮬레이트 화상을, 미리 정해진 판정 기준에 따라 비교하는 제3 수단과, 제3 수단에서의 판정 기준을 만족하도록 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 치수를 변경하고, 최종적으로 얻어진 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 치수를 치수 측정값으로서 출력하는 제4 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 양태는, 반도체 장치의 패턴 노광에 제공되는 포토마스크에 형성된 패턴에 대하여, 컴퓨터 제어에 의해 치수 측정을 행하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램으로서, 포토마스크의 패턴을 포함하는 화상을 광학 현미경으로부터 수취하는 제1 수순과, 제1 수순에서 얻어진 화상에 상당하는 포토마스크 설계 데이터로부터, 상기 광학 현미경의 화상을 시뮬레이트하는 것에 의해, 시뮬레이트 화상을 취득하는 제2 수순과, 제1 수순에서 얻어진 화상과, 제2 수순에서 얻어진 시뮬레이트 화상을, 미리 정해진 판정 기준에 따라 비교하는 제3 수순과, 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 치수를 변경하여, 제2 수순, 제3 수순을 실행하는 제4 수순과, 제3 수순에서의 판정 기준을 만족하도록 제4 수순을 반복하는 것에 의해, 최종적으로 얻어진 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 치수를 치수 측정값으로서 결정하는 제5 수순을 컴퓨터에 실행시키기 위한 치수 측정 프로그램.
또한, 본 발명의 다른 양태는, 반도체 장치의 패턴 노광에 제공되는 포토마스크에 형성된 패턴의 형상을 측정하기 위한 포토마스크 패턴의 형상 측정 방법으로서, 포토마스크의 패턴을 포함하는 화상을 광학 현미경으로 취득하는 제1 단계와, 제1 단계에서 얻어진 화상에 상당하는 포토마스크 설계 데이터로부터, 상기 광학 현미경의 화상을 시뮬레이트하는 것에 의해, 시뮬레이트 화상을 취득하는 제2 단계와, 제1 단계에서 얻어진 화상과 제2 단계에서 얻어진 시뮬레이트 화상을, 미리 정해진 판정 기준에 따라 비교하는 제3 단계와, 제3 단계에 의한 판정 결과에 따라 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 형상을 변경하여, 제2 단계, 제3 단계를 재차 실행하는 제4 단계와, 제3 단계에서의 판정 기준을 만족하도록 제4 단계를 반복하는 것에 의해, 최종적으로 얻어진 포토마스크 설계 데이터를 패턴 형상으로 하여 출력하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 양태는, 포토마스크의 제조 방법으로서, 포토마스크의 패턴을 포함하는 화상을 광학 현미경으로 취득하는 제1 단계와, 제1 단계에서 얻어진 화상에 상당하는 포토마스크 설계 데이터로부터, 상기 광학 현미경의 화상을 시뮬레이트하는 것에 의해, 시뮬레이트 화상을 취득하는 제2 단계와, 제1 단계에서 얻어진 화상과 제2 단계에서 얻어진 시뮬레이트 화상을, 미리 정해진 판정 기준에 따라 비교하는 제3 단계와, 제3 단계에 의한 판정 결과에 따라 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 형상을 변경하여, 제2 단계, 제3 단계를 재차 실행하는 제4 단계와, 제3 단계에서의 판정 기준을 만족하도록 제4 단계를 반복하는 것에 의해, 최종적으로 얻어진 포토마스크 설계 데이터를 패턴 형상으로서 출력하는 제5 단계와, 제5 단계에서 얻어진 포토마스크 설계 데이터에 기초하여 마스크 기판 위에 패턴을 묘화하는 제6 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토마스크의 치수 측정 시스템을 도시하는 개략 구성도이다.
본 장치는, 포토마스크(1)의 패턴을 포함하는 화상을 취득하는 광학 현미경(10)과, 모든 포토마스크의 설계 데이터와 포토마스크의 투과율이나 위상차의 측정값을 보존하는 데이터 베이스(20)와, 각종 처리를 행하는 퍼스널 컴퓨터(30)로 구성되어 있다.
광학 현미경(10)은, 포토마스크(1)를 탑재하여 임의의 위치로 이동 가능한 스테이지(11)와, 광원(12), 컨덴서 렌즈(13) 및 대물 렌즈(14) 등으로 이루어져 포토마스크(1) 상의 패턴의 화상을 결상하기 위해 필요한 광학 부품과, 패턴의 화상을 취득하는 카메라(15)를 구비하고 있다.
퍼스널 컴퓨터(30)는, 외부로부터 포토마스크 위의 치수 측정 위치를 입력하기 위한 입력부(31)와, 각종 데이터를 보존하는 보존부(32, 33, 34, 36, 37)와, 시뮬레이션을 행하기 위한 시뮬레이트부(35)와, 화상과 시뮬레이트 화상을 비교하는 비교부(38)와, 설계 데이터의 패턴 형상이나 위치를 변경하는 변경부(39)와, 시뮬레이션과 비교를 반복하여 실행시키는 반복부(41)와, 치수 측정 결과를 출력하는 출력부(42)를 구비하고 있다.
설정 조건 보존부(34)에는, 광원(12)의 파장, 컨덴서 렌즈(13)의 NA, 대물 렌즈(14)의 NA 등의 광학 현미경(10)의 설정 조건이 보존되어 있다. 판정 기준 보존부(37)에는, 광학 현미경(10)의 화상과 시뮬레이트 화상을 비교하기 위한 판정 기준이 보존되어 있다.
입력부(31)에 입력된 치수 측정 위치에 따라 스테이지(11)에 명령을 내리는 것에 의해, 화상 보존부(32)에는, 카메라(15)로 취득한 화상이 보존된다. 그리고, 설계 데이터 보존부(33)에는, 화상 보존부(32)에 보존된 화상에 상당하는 설계 데이터가, 데이터베이스(20)로부터 취득되어 보존된다.
시뮬레이트부(35)에서는, 설계 데이터 보존부(33)에 보존된 설계 데이터와 설정 조건 보존부(34)에 보존된 광학 현미경(10)의 정보로부터, 광학 현미경(10)의 화상이 시뮬레이트된다. 이 시뮬레이트에 의한 시뮬레이트 화상은, 시뮬레이트 화상 보존부(36)에 보존된다.
비교부(38)에서는, 화상 보존부(32)에 의해 보존된 화상과 시뮬레이트 화상 보존부(36)에 의해 보존된 시뮬레이트 화상이, 판정 기준 보존부(37)에 의해 보존된 판정 기준에 따라 비교된다. 판정 기준을 만족하지 않는 경우, 변경부(39)에 의해, 설계 데이터 보존부(33)에 보존된 설계 데이터의 패턴 치수와 함께, 패턴 형상이나 위치가 변경되고, 이 변경 결과가 보존부(33)에 덮어쓰기되어 보존된다. 이것에 수반하여, 시뮬레이트부(35)에 의한 시뮬레이트 결과가 변하여, 시뮬레이트화상 보존부(36)에 보존되는 시뮬레이트 화상도 갱신된다.
그리고, 반복부(41)에 의해, 비교부(38)에서 판정 기준을 만족할 때까지, 변경부(39)에 의한 변경과 시뮬레이트부(35)에 의한 시뮬레이트를 반복하여 실행시킨다. 그리고, 반복부(41)의 실행 종료 후에 설계 데이터 보존부(33)에 보존된 설계 데이터 상의 치수 측정 위치의 패턴 치수가, 출력부(42)로부터 출력되도록 되어 있다.
본 실시예에서는, 포토마스크(1) 상의 임의 패턴의 치수를 측정할 때, 광학 현미경(10)으로써 해당 패턴의 화상을 취득한다. 한편, 포토마스크 설계 데이터로부터, 해당 화상을 시뮬레이트하는 것에 의해, 시뮬레이트 화상을 취득한다. 해당 화상과 해당 시뮬레이트 화상이 동일한지의 여부를, 미리 정해진 판정 기준에 따라 비교한다. 해당 화상과 해당 시뮬레이트 화상이 동일하게 되도록, 해당 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 형상이나 패턴 위치를 변경하고, 시뮬레이트 화상을 취득하는 행위를 반복한다. 최종적으로 얻어진 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 치수를 해당 패턴의 치수 측정값으로 한다.
여기서, 판정 기준으로서, 상 강도의 차뿐만 아니라, 상 강도 분포를 적분한 적분값의 차나, 상 강도가 어느 일정한 임계값에 달하는 위치의 편차량을 이용하는 것에 의해, 미소 패턴이라도 정확한 치수 측정이 가능하게 되며, 이에 따라 측정값의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
이어서, 본 실시예에 따른 치수 측정 방법의 구체예를, 도 2의 흐름도에 따라 설명한다.
우선, 오퍼레이터는, 광학 현미경(10)에 포토마스크(1)를 세트한다(단계 S1). 계속해서, 오퍼레이터는, 포토마스크(1)의 명칭과 치수 측정 위치를 퍼스널 컴퓨터(30)의 입력부(31)에 입력한다(단계 S2).
이어서, 광학 현미경(10)은, 도 3에 도시한 바와 같은 치수 측정 위치의 패턴에 대하여, 포토마스크(1) 상의 치수 측정 위치(3-1)에 스테이지(11)를 이동하여, 치수 측정 위치를 포함하는 패턴의 화상을 취득한다(단계 S3). 여기서, 도 3은 치수 측정 위치의 패턴을 도시하고, 도 4는 광학 현미경(10)으로 얻어지는 화상을 도시하고 있다.
계속해서, 퍼스널 컴퓨터(30)는, 단계 S2에서 입력된 포토마스크(1)의 명칭과 치수 측정 위치에 따라, 치수 측정 부분의 설계 데이터와 투과율, 위상차 등의 광학 특성값의 측정값 혹은 포토마스크 차광막의 두께의 측정값으로부터 환산되는 광학 특성값의 환산값을 데이터베이스(20)로부터 취득하고, 설계 데이터에 기술되어 있는 광학 특성값의 설계값을 해당 측정값 혹은 해당 환산값으로 치환하여, 설계 데이터 보존부(33)에 보존한다(단계 S4). 여기서, 도 5는 포토마스크 설계 데이터를 도시하고 있고, 도 5의 (3-17)은 출력값을 도시하고 있다.
계속해서, 퍼스널 컴퓨터(30)는, 미리 보존된 광학 현미경(10)의 정보를 이용하여, 광학 현미경(10)의 화상을 시뮬레이트하는 것에 의해, 시뮬레이트 화상을 취득하여, 시뮬레이트 화상 보존부(36)에 보존한다(단계 S5). 여기서, 도 6은 시뮬레이트 화상을 도시하고 있다.
계속해서, 도 4에 도시하는 화상과 도 6에 도시하는 시뮬레이트 화상이 동일하거나, 비교부(38)에 의해 이하에서 적어도 하나의 판정 기준으로 판정한다(단계 S6).
(1) 도 7에 도시한 바와 같이, 화상과 시뮬레이트 화상의 각 좌표에서의 상 강도의 차를 구하여, 상 강도의 차가 미리 정해진 범위 내(3-7)인 경우, 동일하다고 판정한다.
(2) 화상과 시뮬레이트 화상이 미리 정해진 좌표 영역에서 상 강도의 적분값을 각각 구하여, 양자의 적분값의 차가 미리 정해진 범위 내인 경우, 동일하다고 판정한다.
(3) 도 8에 도시한 바와 같이, 화상과 시뮬레이트 화상의 상 강도가 미리 정해진 임계값(3-8, 3-9)에 달하는 위치를 각각 플롯하고(3-10, 3-11), 위치(3-10) 상의 임의점으로부터 가장 근접한 위치(3-11) 상의 점까지의 거리에 의해 얻어지는 위치 편차량(3-12)이 미리 정해진 범위 내인 경우, 동일하다고 판정한다. 혹은, (3-10)에 둘러싸인 영역의 면적과 (3-11)에 둘러싸인 영역의 면적의 차나, (3-10)과 (3-11)로 둘러싸인 영역(3-17)의 면적 등의 위치 편차량에 상당하는 값이 미리 정해진 범위 내인 경우, 동일하다고 판정한다.
(4) 도 7에 도시한 바와 같이, 화상과 시뮬레이트 화상의 각 좌표에서의 상 강도의 차를 구하고, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 상 강도의 차 혹은 상 강도의 차의 최대값(3-13)이나 평균값 등 상 강도의 차를 대표하는 값이, 후술하는 단계 S7에서 행하는 설계 데이터 상의 패턴 치수나 패턴 형상이나 패턴 위치의 변경에 대하여 최소값(3-14)으로 되는 경우, 동일하다고 판정한다. 더 구체적으로 설명하면, 상 강도의 차가 작아지도록 단계 S5, 단계 S6, 단계 S7을 반복하고, 상 강도의 차가 최소값으로 되는 점을, 화상과 시뮬레이션상이 동일하게 되는 점으로서 판정한다. 따라서, 처음에 S5를 행한 경우에는 최소값의 판정이 불가능하기 때문에, 단계 S6은 행하지 않고 S7로 진행한다.
(5) 화상과 시뮬레이트 화상이 미리 정해진 좌표 영역에서 상 강도의 적분값을 각각 구하고, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 양자의 적분값의 차가, 단계 S7에서 행하는 설계 데이터 상의 패턴 치수나 패턴 형상이나 패턴 위치의 변경에 대하여 최소값(3-15)으로 되는 경우, 동일하다고 판정한다. 단, 처음에 S5를 행한 경우에는 측정 불능이기 때문에, 단계 S6은 행하지 않고, S7로 진행한다.
(6) 도 8에 도시한 바와 같이, 화상과 시뮬레이트 화상의 상 강도가 미리 정해진 임계값(3-8, 3-9)에 달하는 위치의 편차량을 각각 플롯하고(3-10, 3-11), 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이, 위치(3-10) 상의 임의점으로부터 가장 근접한 (3-11) 상의 점까지의 거리에 의해 얻어지는 위치 편차량(3-12), 혹은 각 플롯에 각각 둘러싸인 영역의 면적의 차나, 양자의 플롯에 의해 둘러싸인 영역(3-17)의 면적 등의 위치 편차량에 상당하는 값, 혹은 위치(3-10) 상의 모든 점에서의 위치 편차량의 최대값 혹은 평균값 등 위치 편차량을 대표하는 값이, 단계 S7에서 행하는 설계 데이터 상의 패턴 치수나 패턴 형상이나 패턴 위치의 변경에 대하여 최소값(3-16)으로 되는 경우, 동일하다고 판정한다. 단, 처음으로 단계 S5를 행한 경우에는 측정 불능이기 때문에, 단계 S6은 행하지 않고, 단계 S7로 진행한다.
단계 S6에서 동일하다고 판정한 경우, 단계 S8로 진행한다. 동일하지 않다고 판정한 경우, 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 치수나 패턴 형상이나 패턴 위치를 변경하고, 단계 S5로 되돌아간다.
최종적으로 얻어진 포토마스크 설계 데이터 상의 치수 측정 위치에서의 패턴의 치수를 치수 측정값으로서 출력한다(단계 S8). 그리고, 오퍼레이터는, 포토마스크를 추출하고, 종료한다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 포토마스크의 패턴을 광학 현미경으로 촬상하여 얻어지는 화상과 설계 데이터로부터 얻어지는 시뮬레이트 화상을 비교하고, 이들 비교 결과가 미리 정해진 비교 기준을 만족하도록 설계 데이터 상의 패턴 치수 등을 변경하고, 최종적으로 얻어지는 설계 데이터 상의 패턴 치수로부터 패턴 측정 치수를 얻을 수 있다.
그리고 이 경우, 측정 패턴이 작아 광학 현미경에서의 해상력 부족이 발생하는 경우에도, 시뮬레이트 화상에도 이것을 반영시키는 것에 의해, 화상과 시뮬레이트 화상으로 해상력을 상쇄할 수 있다. 이 때문에, 미세한 패턴이라도, 포토마스크에 형성된 피검사 패턴의 치수를 정확하게 검출할 수 있어, 측정값의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 실시예에서는, 화상과 시뮬레이트 화상과의 판정 결과에 기초하여 설계 데이터 상의 패턴 치수, 형상 및 위치를 변경했지만, 화상과 시뮬레이트 화상에 관하여 패턴 형상이나 패턴 위치의 어긋남이 거의 없다고 할 수 있는 경우에는, 패턴 치수만을 변경하면 된다. 또한, 화상과 시뮬레이트 화상을 비교할 때의 판정 기준으로는, 실시예에서 설명한상 강도, 상 강도 분포의 적분값, 위치 편차량 등을 적절하게 선택하여 이용하면 된다. 또한, 치수 측정 시스템의 구성은 상기 도 1에 아무것도 한정되지 않으며, 사양에 따라 적절하게 변경 가능하다.
또한, 실시예에서 기재한 방법은, 컴퓨터에 실행시킬 수 있는 프로그램으로서, 예를 들면 자기 디스크(플로피 디스크, 하드디스크 등), 광 디스크(CD-ROM, DVD 등), 반도체 메모리 등의 기록 매체에 기입하여 각종 장치에 적용하거나, 통신 매체에 의해 전송하여 각종 장치에 적용하는 것도 가능하다. 본 장치를 실현하는 컴퓨터는, 기록 매체에 기록된 프로그램을 판독하고, 이 프로그램에 의해 동작이 제어됨으로써, 상술한 처리를 실행한다.
또한, 본 방법은, 최종적으로 얻어진 설계 데이터를 출력하는 것에 의해, 패턴 형상 측정 방법으로서 사용할 수 있다. 출력된 설계 데이터의 이용예로서는, 출력된 설계 데이터로부터 웨이퍼 전사상을 계산하는 것을 예로 들 수 있다. 또한, 본 방법에 의한 수정을 행하기 이전의 설계 데이터와 출력된 설계 데이터의 차이를 보정하도록, 해당 포토마스크의 묘화 데이터를 수정하는 것이나, 출력된 설계 데이터로부터 얻어진 웨이퍼 전사상과 원하는 웨이퍼 전사상의 차이를 보정하도록, 해당 포토마스크의 묘화 데이터를 수정하는 것에 의해, 포토마스크의 제조 방법에 적용하는 것도 가능하다.
기타, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
본 발명에 따르면, 포토마스크 위의 패턴을 광학 현미경으로 취득한 화상과 설계 데이터로부터 얻어지는 시뮬레이트 화상을 미리 정해진 판정 기준에 따라 비교하여, 양자가 일치하거나 혹은 허용 범위가 되도록 설계 데이터 상의 패턴 치수를 변경하고, 최종적으로 얻어지는 설계 데이터 상의 패턴 치수를 측정 치수로 함으로써, 포토마스크에 형성된 피검사 패턴의 치수를 정확하게 검출할 수 있어, 측정값의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 마찬가지의 방법을 이용함으로써, 정확한 피검사 패턴의 형상을 측정할 수 있다.

Claims (12)

  1. 반도체 장치의 패턴 노광에 제공되는 포토마스크에 형성된 패턴의 치수를 측정하기 위한 치수 측정 방법에 있어서,
    포토마스크의 패턴을 포함하는 화상을 광학 현미경으로 취득하는 제1 단계와,
    제1 단계에서 얻어진 화상에 상당하는 포토마스크 설계 데이터로부터, 상기 광학 현미경의 화상을 시뮬레이트하는 것에 의해, 시뮬레이트 화상을 취득하는 제2 단계와,
    제1 단계에서 얻어진 화상과 제2 단계에서 얻어진 시뮬레이트 화상을, 미리 정해진 판정 기준에 따라 비교하는 제3 단계와,
    제3 단계에 의한 판정 결과에 따라 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 치수를 변경하여, 제2 단계, 제3 단계를 재차 실행하는 제4 단계와,
    제3 단계에 있어서의 판정 기준을 만족하도록 제4 단계를 반복하는 것에 의해, 최종적으로 얻어진 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 치수를 치수 측정값으로서 결정하는 제5 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 치수 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제4 단계에 있어서, 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 치수와 함께, 해당데이터 상의 패턴 형상 및 패턴 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 치수 측정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    제2 단계에 있어서, 포토마스크 설계 데이터에 기술되어 있는 광학 특성값의 설계값을, 미리 측정하거나 또는 상기 광학 특성값 이외의 측정값으로부터 환산된 값으로 치환하는 것에 의해, 포토마스크 설계 데이터를 수정하고, 수정된 설계 데이터로부터 시뮬레이트 화상을 취득하는 것을 특징으로 하는 치수 측정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    제3 단계에 있어서의 판정 기준으로서, 상기 화상과 상기 시뮬레이트 화상과의 상 강도의 차를 이용하여, 상기 차가 미리 정해진 범위 내인지의 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 치수 측정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    제3 단계에 있어서의 판정 기준으로서, 어느 일정 영역에서 상기 화상 및 상기 시뮬레이트 화상의 상 강도 분포를 각각 적분한 적분값을 이용하여, 양자의 적분값의 차가 미리 정해진 범위 내인지의 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 치수 측정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    제3 단계에 있어서의 판정 기준으로서, 상기 화상과 상기 시뮬레이트 화상에 있어서 상 강도가 소정의 임계값에 달하는 위치를 이용하여, 양자의 위치의 편차량 혹은 상기 편차량에 상당하는 값이 미리 정해진 범위 내인지의 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 치수 측정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    제3 단계에 있어서의 판정 기준으로서, 상기 화상과 상기 시뮬레이트 화상과의 상 강도의 차를 이용하여, 상기 포토마스크 설계 데이터의 패턴 치수의 변경에 대하여, 상기 차 혹은 상기 차를 대표하는 값이 최소로 되는 점을 판정하는 것을 특징으로 하는 치수 측정 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    제3 단계에 있어서의 판정 기준으로서, 어느 일정 영역에서 상기 화상 및 상기 시뮬레이트 화상의 상 강도 분포를 적분한 적분값을 이용하여, 상기 포토마스크 설계 데이터의 패턴 치수의 변경에 대하여, 양자의 적분값의 차가 최소로 되는 점을 판정하는 것을 특징으로 하는 치수 측정 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    제3 단계에 있어서의 판정 기준으로서, 상기 화상과 상기 시뮬레이트 화상에있어서 상 강도가 소정의 임계값에 달하는 위치를 이용하여, 상기 포토마스크 설계 데이터의 패턴 치수의 변경에 대하여, 양자의 위치의 편차량 혹은 상기 편차량에 상당하는 값이 최소로 되는 점을 판정하는 것을 특징으로 하는 치수 측정 방법.
  10. 반도체 장치의 패턴 노광에 제공되는 포토마스크에 형성된 패턴의 치수를 측정하기 위한 치수 측정 시스템에 있어서,
    포토마스크의 패턴을 포함하는 화상을 광학 현미경으로 취득하는 제1 수단과,
    제1 수단에 의해 얻어진 화상에 상당하는 포토마스크 설계 데이터로부터, 상기 광학 현미경의 화상을 시뮬레이트함으로써 시뮬레이트 화상을 취득하는 제2 수단과,
    제1 수단에 의해 얻어진 화상과, 제2 수단에 의해 얻어진 시뮬레이트 화상을, 미리 정해진 판정 기준에 따라 비교하는 제3 수단과,
    제3 수단에 있어서의 판정 기준을 만족하도록 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 치수를 변경하고, 최종적으로 얻어진 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 치수를 치수 측정값으로서 출력하는 제4 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 치수 측정 시스템.
  11. 반도체 장치의 패턴 노광에 제공되는 포토마스크에 형성된 패턴의 형상을 측정하기 위한 형상 측정 방법에 있어서,
    포토마스크의 패턴을 포함하는 화상을 광학 현미경으로 취득하는 제1 단계와,
    제1 단계에서 얻어진 화상에 상당하는 포토마스크 설계 데이터로부터, 상기 광학 현미경의 화상을 시뮬레이트하는 것에 의해, 시뮬레이트 화상을 취득하는 제2 단계와,
    제1 단계에서 얻어진 화상과 제2 단계에서 얻어진 시뮬레이트 화상을, 미리 정해진 판정 기준에 따라 비교하는 제3 단계와,
    제3 단계에 의한 판정 결과에 따라 포토마스크 설계 데이터 상의 패턴 형상을 변경하여, 제2 단계, 제3 단계를 재차 실행하는 제4 단계와,
    제3 단계에 있어서의 판정 기준을 만족하도록 제4 단계를 반복하는 것에 의해, 최종적으로 얻어진 포토마스크 설계 데이터를 패턴 형상으로서 출력하는 제5 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 패턴의 형상 측정 방법.
  12. 제11항의 포토마스크 패턴의 형상 측정 방법에 의해 최종적으로 얻어진 포토마스크 설계 데이터에 기초하여 마스크 기판 위에 패턴을 묘화하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
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