フォトマスクのパターン寸法測定方法およびフォトマスク
【課題】ＳＥＭによるマスクのホールパターン計測値を実際のマスクパターン転写に適応した値に補正することで、マスク転写特性の予想やＯＰＣの調整を正確に行うことができる実用的に信頼性が高いパターン寸法測定方法およびフォトマスクを提供する。
【解決手段】マスクの各ホールパターン寸法における回折光強度を測定するステップと、前記パターンをＳＥＭで測定し測長値を得るとともに、コーナーラウンディングの見積りを行うステップと、電磁場解析シミュレーションを行い、回折光強度のシミュレーション値を得るステップと、前記回折光強度測定とシミュレーションとから算出されたパターン寸法値と前記ＳＥＭ測長値とのオフセット量を補正値とし、前記コーナーラウンディングの見積もりからのオフセット量を補正値として決定するステップと、前記補正値を前記ＳＥＭで測定した他のパターン寸法値に適用するステップと、を含むことを特徴とする。
【解決手段】マスクの各ホールパターン寸法における回折光強度を測定するステップと、前記パターンをＳＥＭで測定し測長値を得るとともに、コーナーラウンディングの見積りを行うステップと、電磁場解析シミュレーションを行い、回折光強度のシミュレーション値を得るステップと、前記回折光強度測定とシミュレーションとから算出されたパターン寸法値と前記ＳＥＭ測長値とのオフセット量を補正値とし、前記コーナーラウンディングの見積もりからのオフセット量を補正値として決定するステップと、前記補正値を前記ＳＥＭで測定した他のパターン寸法値に適用するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影露光による半導体リソグラフィの光転写技術に使用されるフォトマスクのパターン寸法を走査型電子顕微鏡で計測するパターン寸法測定方法に関し、特にフォトマスクのホールパターンのパターン寸法測定方法およびフォトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
微細パターンを有する半導体デバイスを形成するためのフォトマスク（以後、単にマスクとも記す）は、原版としてのパターン線幅の微細化と共に高精度化が求められ、ゲートパターン線幅などの重要寸法はＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）として厳密に管理されている。マスクパターンの微細化が進んだ今日では、フォトマスクの微小寸法測定は走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）が一般的に用いられ、測長用の走査型電子顕微鏡はＣＤ−ＳＥＭとも呼ばれている（以後、本発明では単にＳＥＭと記す）。ＳＥＭ画像からのエッジ検出手法は、測長再現性を高めることを求めてＳＥＭの機種ごとに様々であり、マスク寸法（マスクＣＤとも呼ばれる）を絶対的に正しく評価することはあまり重要視されていない。したがって、実際には転写結果に対して整合性が取れるようにオフセット値を決めている。また、ＳＥＭの寸法のキャリブレーションはピッチが保証されたサンプルで行われ、パターン線幅の測長に対しての絶対的な基準は無いのが実情である。
【０００３】
ＳＥＭを用いたパターンの測長においては、ＳＥＭの一次電子ビームに広がりがあることや、照射点近傍の表面から出る電子の散乱により二次電子が放出される領域に広がりがあること、ビーム走査信号がばらつくことなどの様々な原因によって、二次電子信号は電気的・数値的に変調を受ける。このため、現実にエッジ部分の信号には広がりが生じてしまう。
【０００４】
その結果、従来のＳＥＭによる計測では、ライン形状を示す輝線の外側をエッジとして検出してしまい、実際のパターンエッジよりも数ｎｍ〜数１０ｎｍだけ外側にある箇所をエッジと定義してしまうことも生じている。また、これらの現象はパターンの高さや幅、その断面形状、一次電子ビームの照射条件、パターンの材質などによっても変動する。特に、微細化が進む半導体やフォトマスクのパターンの計測では、パターンの断面形状における寸法計測位置が重要になっている。
【０００５】
一方、上記のエッジ近傍の信号を変調させる要因を補正し、ＳＥＭによるパターン寸法の信頼性を高めるためにいくつかの測定方法が提案されている。例えば、高密度のライン／スペースパターンではＳＥＭ画像においてラインとスペースの判別が困難となることが指摘され、ＳＥＭの測長用の新しいアルゴリズムが提案されている（非特許文献１参照）。非特許文献１には、無限小でないガウシアン分布のビーム径を持つＳＥＭのプロファイルはパターンエッジより外側でピークの傾きを持つという図解が示されている。また、隣接パターンとの距離によりＳＥＭ寸法値が変化する問題を解決するため、ＳＥＭプロファイルからのエッジ検出アルゴリズムが提案されている（特許文献１参照）。さらに、ウェハ上のレジスト測長に関して、断面形状変化に伴うＳＥＭ画像の変化をデータベースとして、レジストとウェハの接点に合うように測長結果を補正する半導体パターン計測方法が提案されている（特許文献２参照）。また、パターン側壁の傾斜角によるパターン寸法の計測誤差がパターン断面形状およびアルゴリズムに依存して変化していることが示されている（非特許文献２参照）。
【０００６】
特に、従来のＳＥＭによるホールパターンの測長では、ホールパターン寸法の微細化に伴い、段差が非常に大きい高アスペクト比をもつホールパターンの底部からの二次電子は大部分が側壁に遮られて検出できないため、二次電子信号を検出し、パターン底の状態を高感度に検査することに困難が生じている。上記のホールパターン測長に関しては、ホール寸法を面積の平方根で規定する方法が提案されている（非特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第３５１２６２１号公報
【特許文献２】特開２００５−１５６４３６号公報
【非特許文献１】Ｊ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ，ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．６３４９，６３４９４１−１〜６（２００６）
【非特許文献２】Ｊ．Ｓ．Ｖｉｌｌａｒｒｕｂｉａ，ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．５０３８，ｐｐ．１３８−１４９（２００３）
【非特許文献３】Ｍ．Ｈｉｇｕｃｈｉ，ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．６３４９，６３４９４７−１〜８（２００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１および２、非特許文献１および２のいずれの方法を用いるにしろ、パターンの微細化とともにマスク寸法の変化に対して、フォトマスクを用いたウェハへのパターン転写におけるウェハ上のコントラストやマスク誤差増大因子（Ｍａｓｋ Ｅｒｒｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆａｃｔｏｒ；以後、ＭＥＥＦと記す）などの転写特性の変化が大きくなるという問題が生じていた。上記のように、ＳＥＭが検出するエッジにより得られた測定値が、実際のフォトマスクパターンの膜構造のどこに相当しているかが不明瞭であるために、シミュレーションで最適とされたマスクの設計値が、実際のマスクの寸法がずれているために最適とならないといった問題が起きていた。従来、マスクＣＤのずれは、ウェハ転写工程での露光量の見積もりずれ程度の影響で済んでいたが、ウェハ上のホールパターンのハーフピッチ７０ｎｍ以降においては、マスクＣＤによってウェハ転写工程でのコントラスト、ＭＥＥＦなどの転写特性の変化が非常に厳しくなっている。
【０００８】
例えば、図２０は、透過率６％のハーフトーンフォトマスクでホールパターンを形成し、ＳＥＭによるホール寸法の読み取り値に誤差が生じた場合、フォトマスクの転写性能を示すコントラストとＭＥＥＦに与える影響の程度を、本発明者がシミュレーションにより評価した図である。図２０（ａ）はホールパターンの上面模式図であり、透明基板２０１に半透明膜２０２でウェハ上の寸法に換算してホール寸法７０ｎｍ、パターンピッチ１４０ｎｍの矩形のホールパターンが多数形成されたハーフトーンマスクを用意し、図２０（ａ）はホールパターンをＮＡ１．３５で四重極照明で露光した場合の転写イメージのシミュレーション結果を図２０（ｂ）に示す。転写イメージは、図２０（ｂ）に示すようにホールのコーナー部に丸みを生じている。シミュレーションによる光強度評価は、図２０（ｂ）に示すように、ホール寸法測定箇所と同一の箇所（ターゲット寸法）で行なった。
【０００９】
図２０（ｃ）はシミュレーションによる評価結果であり、ｘ軸がウェハ上の寸法に換算したマスクのホール寸法、左のｙ軸がウェハ上のコントラスト（直線で示す）、右のｙ軸がＭＥＥＦ値（破線で示す）である。図２０（ｃ）が示すように、フォトマスクのパターン寸法のＳＥＭによる読み取り誤差は、ＭＥＥＦなどのウェハ転写評価の誤った判断につながってしまうという問題があった。
【００１０】
また、光近接効果補正（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；以後、ＯＰＣと記す）のためにシミュレーションを行い、転写実験からさらにマスク設計の調整をしようとした場合、パターン寸法の読み取り誤差のためにマスク寸法をシミュレーション上からずれて見積もっていると、マスク設計の変更が予想通りの転写結果にならず、マスクの設計コストや時間がさらに増え、設計負荷が増大してしまうという問題があった。
【００１１】
上記の問題点に対して、パターン寸法をＳＥＭで測定したフォトマスクを用いてウェハ露光実験を実際に行い、その結果に基づいてＳＥＭ測定値を補正する方法は、露光装置の性能、レジスト特性、プロセス安定性、寸法測定精度などのプロセス要因に大きく左右され、客観性・信頼性に欠け、さらに時間、コストもかかってしまうという問題があった。
【００１２】
さらに、ホールパターンの測長では、ラインやスペース寸法のように測長幅を取れないため、転写特性に影響を与えないパターンエッジの微小な凹凸によって測定結果がばらついてしまうという問題があった。また、非特許文献３に記載の方法のように、面積を基準とした測定では、転写条件によってはホール部分の面積が一定であっても、ホールコーナー部などの形状の変化によって転写特性が変化することが有り得るため、面積を基準とした測定方法では、寸法の変化とコーナー部のラウンディング形状の変化の区別ができないという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、ＳＥＭによるフォトマスクのホールパターン計測値を実際のマスクパターン転写に適応した値に補正し、ホールパターンのラウンディング形状の評価を行い、マスク転写特性の予想やＯＰＣの調整を正確に行うことができる実用的に信頼性が高いフォトマスクのホールパターン寸法測定方法、および上記のパターン寸法測定方法を用いてパターンの品質保証をしたフォトマスクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係るフォトマスクのパターン寸法測定方法は、投影露光に用いられるフォトマスクのパターン寸法を走査型電子顕微鏡で測定するフォトマスクのパターン寸法測定方法であって、前記投影露光と同じ波長の照明光により前記投影露光で用いられる範囲内の入射角度、偏光状態で、前記フォトマスクのホールパターンを照明して各パターン寸法における回折光強度を測定するステップと、前記ホールパターンを前記走査型電子顕微鏡で測定して測長値を得るとともに、前記ホールパターンのコーナーラウンディングの見積りを行うステップと、前記回折光強度の測定と等しい光学条件で電磁場解析シミュレーションを行い、各パターン寸法とコーナーラウンディングの組み合わせにおける回折光強度のシミュレーション値を得るステップと、前記回折光強度測定と前記電磁場解析シミュレーションとから算出されたパターン寸法値およびコーナーラウンディングの値と、前記走査型電子顕微鏡で測定した測長値および見積もったコーナーラウンディングの値とから、前記走査型電子顕微鏡に対する寸法オフセット量をパターン寸法の補正値として決定するとともに、前記走査型電子顕微鏡から見積もられるコーナーラウンディングからのオフセット量を補正値として決定するステップと、前記走査型電子顕微鏡で測定した他のパターン寸法値に前記補正値を適用するとともに、前記走査型電子顕微鏡によるマスク２次元形状見積もりに前記コーナーラウンディングの補正値を適用するステップと、を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２の発明に係るフォトマスクのパターン寸法測定方法は、請求項１に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法において、前記回折光強度の測定において、前記ホールパターンが設計上、前記照明光の入射領域内で単一ピッチ、単一ホール寸法の繰り返しパターンであることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３の発明に係るフォトマスクのパターン寸法測定方法は、請求項１または請求項２に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法において、前記回折光のうち少なくとも０次光と１次光の回折光強度の測定をリソグラフィシミュレーション顕微鏡で行うことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４の発明に係るフォトマスクのパターン寸法測定方法は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法において、前記ホールパターンを前記走査型電子顕微鏡で測定するステップにおいて、コーナーラウンディングの見積りを行わず、前記電磁場解析シミュレーションでの回折光強度から算出したコーナーラウンディングの値を用いることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項５の発明に係るフォトマスクのパターン寸法測定方法は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法において、前記電磁場解析シミュレーションをあらかじめ行い、各パターン寸法およびコーナーラウンディングにおける回折光強度のシミュレーション値を得てデータベース化し、前記データベース化したシミュレーション値を前記電磁場解析シミュレーションのシミュレーション値として用いることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項６の発明に係るフォトマスクのパターン寸法測定方法は、前記投影露光のプロセス条件および前記フォトマスクの製造条件に変更がない限りにおいて、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法により決定された前記補正値を、前記走査型電子顕微鏡を用いた他のフォトマスクの同一のパターンの寸法測定の補正値として用いることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項７の発明に係るフォトマスクは、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法により前記フォトマスク面内のパターンのオフセット量を算出し、前記算出したオフセット量が所定の基準値内に入るかどうかを検証することで、前記フォトマスク面内のパターンの断面形状および光学特性を品質保証したことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項８の発明に係るフォトマスクは、請求項７に記載のフォトマスクにおいて、前記オフセット量が、前記フォトマスク面内の５箇所以上で算出されたものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法によれば、ウェハ転写条件と同じ波長の照明光によりウェハ転写で用いられる範囲の入射角度、偏光状態で、フォトマスクのホールパターンを照明して回折光強度を測定し、ホールパターンのラウンディング形状の評価を行うことにより、フォトマスクの断面形状による誤差などのうち転写に影響するものだけを含んだ実効的なマスク寸法を得ることが可能となり、本発明のパターン寸法測定方法を用いてＳＥＭ測長値を補正することで、マスク転写特性の予想やＯＰＣの調整を正確に行うことが可能となる。また、本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法によれば、回折光強度測定の際に、照明光で照明される領域内で、平均化された寸法およびパターン形状が算出されるので、従来のＳＥＭ測定ではパターンエッジの微小な凹凸により分からなかった、フォトマスク面内での分布、パターン粗密の影響など、パターンの系統的な寸法および形状誤差がより高精度に把握できるという効果がある。
【００２３】
本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法は、従来のようにマスク断面を切断し、その断面形状を調べるような困難な作業が不要となり、本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法によりマスク面内のオフセット量を算出し、所定の基準値と比較することにより、従来は保証されていなかったマスクのホールパターンの断面形状や遮光膜や位相シフト膜の光学特性をも品質保証したフォトマスクを提供することが可能となる。
【００２４】
本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法を用いたホールパターンを有するフォトマスクは、ウェハへのパターン転写において正確なコントラストやＭＥＥＦ値を得ることが可能となり、その結果、ウェハ転写露光工程における品質、生産性を向上させるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（フォトマスクのパターン寸法測定方法）
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るフォトマスクのパターン寸法測定方法について詳細に説明する。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法の工程の一例を示すフロー図である。先ず、寸法測定すべきパターンを有するフォトマスクを準備する。パターンとしては、複数種類のピッチ、ホール寸法幅の組合せがある半導体用フォトマスクのホールパターンを用いることができるが、それぞれの測定では、照明光の入射領域内でホールパターンが設計上、Ｘ方向、Ｙ方向に単一ピッチ、同一ホール寸法の繰り返しパターンであることが回折光の解析を複雑にすることが無くより好ましい。
【００２７】
本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法の一例としての図１に示す工程は、先ず投影露光と同じ波長の照明光により投影露光で用いられる範囲内の入射角度、偏光状態で、フォトマスクのホールパターンを照明し、各パターン寸法における回折光強度を測定する（第１のステップ）。
【００２８】
回折光強度の測定は、リソグラフィシミュレーション顕微鏡あるいはエリプソメータを用いて行うことができるが、リソグラフィシミュレーション顕微鏡が種々の条件設定が容易でより好ましい。本発明の好ましい形態としては、ホールパターンによる回折光のうち少なくとも０次光と１次光の回折光強度の測定をリソグラフィシミュレーション顕微鏡で行うものである。リソグラフィシミュレーション顕微鏡としては、例えば、エアリアルイメージ測定システム（Ａｅｒｉａｌ Ｉｍａｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：以後、ＡＩＭＳ（登録商標）と記す）が挙げられる。本発明においては、ＡＩＭＳを用いた実施形態について述べる。
【００２９】
図２は、フォトマスクのホールパターンによる回折光の強度測定に用いたリソグラフィシミュレーション顕微鏡（ＡＩＭＳ）の光学系の概略説明図であり、コノスコープ観察が可能な透過型顕微鏡である。照明用光源としてはウェハ投影露光と同じ露光波長の光源が用いられ、本発明ではＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を用いた。図２に示すように、照明系に実際のウェハ投影露光で用いられる二重極、四重極、輪帯などの瞳フィルタの一部に相当する位置にσアパーチャ２１（図２はモノポールの場合を示す）を用いることによって、実際のウェハ投影露光で用いられる範囲内の入射角度、偏光状態で照明し、ＣＣＤもしくはフォトディテクターよりなる光検出部２５により回折光の強度を測定した。通常のＡＩＭＳの光学系ではウェハ転写像がそのまま出力されるが、本発明ではベルトランズレンズ２４を挿入することにより回折光の強度測定を可能としている。光検出部２５は、照明光の入射角、マスクパターンのピッチなどに応じて位置を変えることができる。
【００３０】
図３は、照明側に用いる瞳フィルタ形状の一例であり、図３（ａ）はＴＥ偏光の場合、図３（ｂ）はＴＭ変更の場合を示し、いずれも４５°に回転した位置に瞳を設けてある。シミュレーションではＴＥ偏光、ＴＭ偏光が別々に算出されるので、上記のような条件を用いている。図４は、ＡＩＭＳを用いた回折光の測定例であり、０次光、１次光およびホールパターンの配列に対して斜め方向に投影される１次光（以下、斜め１次光と記す）を示す。
【００３１】
次に、上記のフォトマスクの回折光強度測定と同じ領域のホールパターンをＳＥＭで測定してホール寸法の測長値を得るとともに、ホールパターンのコーナーラウンディングの見積りを行い、見積り値を得る（第２のステップ）。
【００３２】
図５は、ホールパターンの平面模式図であり、斜線部が遮光膜または半透明膜を示し、中央にホールパターンが開口しており、矢印は測定する箇所を示す。ホールパターンは設計上矩形であるが、パターン寸法の微細化に伴い、図５に示すようにコーナー部は丸みを帯びている。コーナーラウンディングとは上記のパターンのコーナー部分の丸みを示すものであり、この丸み具合が小さいほどコーナー形状が良好ということになる。コーナーラウンディングを定量化する場合には、図５に示すように、一般的に、コーナー部に内接する円の曲率半径で表している。
【００３３】
次に、上記の回折光強度の測定と等しい光学条件、パターンのピッチ、寸法、コーナーラウンディングの組み合わせで電磁場解析シミュレーションを行い、各パターン寸法とコーナーラウンディングの組み合わせにおける回折光強度のシミュレーション値を得る（第３のステップ）。
【００３４】
マスクパターンの転写特性を見積もるためのシミュレーション・ソフトウェアとしては、例えば、ＥＭ−Ｓｕｉｔｅ（商品名：Ｐａｎｏｒａｍｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）が用いられ、また、フォトマスクの三次元電磁界シミュレーションにはＴＥＭＰＥＳＴｐｒ２（ＥＭ−Ｓｕｉｔｅオプション）によるＦＤＴＤ法（時間領域差分法、有限差分時間領域法とも称する。）で、Ｎｏｎ−ｃｏｎｓｔａｎｔ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔモデルを用いることにより回折光強度のシミュレーション値が得られる。
【００３５】
次に、上記の回折光強度測定および電磁場解析シミュレーションとから算出されたパターン寸法値およびコーナーラウンディングの値と、ＳＥＭで測定した測長値および見積もったコーナーラウンディングの値とから、ＳＥＭに対する寸法オフセット量をパターン寸法の補正値として決定するとともに、ＳＥＭから見積もられるコーナーラウンディングからのオフセット量を補正値として決定する（第４のステップ）。
【００３６】
次いで、上記のＳＥＭで測定した他のパターン寸法値に上記の補正値を適用するとともに、ＳＥＭによるマスク２次元形状見積もりに上記のコーナーラウンディングの補正値を適用する（第５のステップ）ことにより、実際のマスクパターン転写に適応した本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法を用いた実用的なフォトマスクが得られる。
【００３７】
（実施形態２）
本発明の別な実施形態として、上記のＳＥＭによるホールパターンのコーナーラウンディングの見積りを行わず、電磁場解析シミュレーションでの回折光強度から算出したコーナーラウンディングの値を用いることもでき、ＳＥＭによるコーナーラウンディングの見積りが難しい場合などに適用するのが好ましい。
【００３８】
本実施形態のパターン寸法測定方法の工程の一例は、投影露光と同じ波長の照明光により投影露光で用いられる範囲内の入射角度、偏光状態でホールパターンを照明し、各パターン寸法における回折光強度を測定するステップと、ホールパターンをＳＥＭで測定して測長値を得るステップと、上記の回折光強度の測定と等しい光学条件で電磁場解析シミュレーションを行い、各パターン寸法とコーナーラウンディングの組み合わせにおける回折光強度のシミュレーション値を得るステップと、回折光強度測定と電磁場解析シミュレーションとから算出されたパターン寸法値とＳＥＭで測定した測長値とから、ＳＥＭ寸法オフセット量をパターン寸法の補正値として決定するとともに、電磁場解析シミュレーションでの回折光強度から算出したコーナーラウンディングの値として決定するステップと、ＳＥＭで測定した他のパターン寸法値に上記の補正値を適用するとともに、マスク２次元形状見積もりに上記のコーナーラウンディングの値を適用するステップと、を含むものである。
【００３９】
（実施形態３）
本発明において、電磁場解析シミュレーションは独立した工程であり、本発明の別な実施形態においては、上記の第１のステップのリソグラフィ顕微鏡などによる回折光強度測定、第２のステップのＳＥＭ測定および第３のステップの電磁場解析シミュレーションの順番をそれぞれ入れ替えることも可能である。例えば、回折光強度測定、電磁場解析シミュレーション、ＳＥＭ測定の順番、あるいは電磁場解析シミュレーション、回折光強度測定、ＳＥＭ測定の順番、あるいはＳＥＭ測定、回折光強度測定、電磁場解析シミュレーションの順番などが例示できる。しかし、通常、ＳＥＭ測定を行うと清浄なマスク表面が汚染されるおそれがあるので再度洗浄しないと光学測定に適さないことがある。したがって、ＳＥＭ測定は回折光強度測定の後に行う方がより好ましい。
【００４０】
（実施形態４）
上記のように、電磁場解析シミュレーションは独立した工程であるので、別な実施形態として、電磁場解析シミュレーションをあらかじめ行い、各パターン寸法およびコーナーラウンディングにおける回折光強度のシミュレーション値を得てデータベース化しておき、このデータベース化したシミュレーション値を電磁場解析シミュレーションのシミュレーション値として用いることも可能である。
【００４１】
（実施形態５）
本発明の別な実施形態として、フォトマスクを使用する投影露光のプロセス条件およびフォトマスクのパターンの膜質や断面形状に影響するマスク製造条件に変更がない限りにおいて、上記のフォトマスクのパターン寸法測定方法により決定された補正値を、同じＳＥＭを用いた他のフォトマスクの上記の補正値を算出したパターンと同一のパターンの寸法測定の補正値として用いることができる。
【００４２】
（フォトマスク）
次に、本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法によりパターンの品質を保証したフォトマスクについて説明する。
【００４３】
本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法において、１枚のフォトマスクの面内数箇所で各々のパターンのオフセット量が異なるということは、投影露光のプロセス条件およびマスク製造条件を同じくしているのだから、オフセット量の差異はパターンの断面形状、あるいは遮光膜や位相シフト膜の光学特性が異なるということを意味するものである。
【００４４】
従来、マスクパターンの断面形状を調べるに際し、実際に露光に使用するマスクを事前に切断して調べることはできなかった。仮に、マスクを切断してその断面形状を調べようとしても、マスクのように厚い材料を正確に切断するのは困難であった。本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法は、マスク断面を切断し、その断面形状を調べるような困難な作業が不要となり、本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法によりマスク面内のオフセット量を算出し、所定の基準値と比較することにより、従来は保証されていなかったマスクパターンの断面形状や遮光膜や位相シフト膜の光学特性をも品質保証したフォトマスクを提供することが可能となる。上記の所定の基準値としては、あらかじめホールパターンのパターン寸法を測定して得られた数値を基準にして設定すればよい。
【００４５】
上記のオフセット量を測定する箇所としては、オフセット量のマスク面内分布を把握するために、フォトマスク面内の５箇所以上で算出するのが好ましい。例えば、面内中央と左右の上下の計５箇所などが示される。
以下、実施例によりさらに詳しく説明する。
【実施例】
【００４６】
（実施例１）ハーフトーンマスク
測定対象のフォトマスクとして、モリブデンシリサイド系６％ハーフトーンマスク（ブランクスはＨＯＹＡ社製商品名Ａ６１Ａを使用）を用意した。このマスクは測長評価用として、２７×２７μｍのチップ領域にウェハ上の寸法に換算してパターンピッチ１４０ｎｍ（ハーフピッチ（ｈｐ）７０ｎｍ）、ターゲット寸法７０ｎｍのホールパターンが複数形成されたものである。
【００４７】
先ず、リソグラフィシミュレーション顕微鏡（カールツァイス社製ＡＩＭＳ４５−１９３ｉ）を用い、照明用光源としてはウェハ投影露光と同じ露光波長の光源として、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を用いた。パターンピッチ１４０ｎｍのホールパターンを測定対象の中心にして、照明系は、実際のウェハ転写条件で用いられる範囲内の入射角度、偏光状態として、クォードラポールの瞳フィルタを用いた場合に相当する位置にモノポールの瞳フィルタを設置し、照明光を入射し、光検出部にＣＣＤを用いて回折光の強度を測定した。
【００４８】
次に、上記のフォトマスクの回折光強度測定に用いたパターンピッチ１４０ｎｍのホールパターンをＳＥＭで測定して測長値を得るとともに、ホールパターンのコーナーラウンディングの見積りを行なった。ＳＥＭは製造メーカ、装置ごとにオフセット量が異なるが、本実施例ではＳＥＭとして、Ｖｉｓｔｅｃ ＬＷＭ９０００（Ｖｉｓｔｅｃ社製）を用いた。以下のいずれの実施例においても同じＳＥＭを用いた。
【００４９】
次に、上記の回折光強度の測定と等しい光学条件、パターンのピッチ、寸法、コーナーラウンディングの組み合わせで３次元電磁場解析シミュレーションを行い、各ホールパターン寸法とコーナーラウンディングの組み合わせにおける回折光強度のシミュレーション値を得た。コーナーラウンディング（Ｒで示す）は、コーナーに内接する円の曲率半径の値を任意の数種類の値に変えて、３次元電磁場解析シミュレーションを行ない、適切な値を求めた。
【００５０】
シミュレーション・ソフトウェアとしては、ＥＭ−Ｓｕｉｔｅ（商品名：Ｐａｎｏｒａｍｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）を用いた。また、フォトマスクの３次元電磁界シミュレーションにはＴＥＭＰＥＳＴｐｒ２（ＥＭ−Ｓｕｉｔｅオプション）によるＦＤＴＤ法（時間領域差分法、有限差分時間領域法とも称する。）で、Ｎｏｎ−ｃｏｎｓｔａｎｔ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔモデルを用いた。
【００５１】
図６、図７、図８は、本実施例の６％ハーフトーンマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果で、いずれもＴＥ偏光の場合であり、横軸にマスクスケールのホール寸法（ｎｍ）、縦軸に回折光強度を示す。回折光強度は、マスクパターンのないガラス部をあらかじめ測定して１として規格化している。そのため、光学系のアポダイゼーションやＣＣＤの受光感度エラーは打ち消されている。図６は０次回折光、図７は１次回折光、図８は斜め１次回折光を示す図である。コーナーラウンディング（Ｒ）の適正な値を求めるために、任意の数種類の値を用いてシミュレーションを行ったが、図６〜図８には、その中の３種類の値（Ｒ＝０，４０，８０ｎｍ）を用いた場合のみを示してある。図８に示されるように、コーナーラウンディングによる回折光強度の違いは、特に斜め１次回折光において明らかであり、ホールパターンの寸法測定においてコーナーラウンディング測定の重要性が示されている。
【００５２】
図９および図１０は、実施例１のＳＥＭで測定した測長値に対するＡＩＭＳによる測定結果と、シミュレーション結果との関係を示す図であり、図９がＴＥ偏光の場合、図１０がＴＭ変更の場合を示す。図９、図１０は、上記のＳＥＭにより測定したハーフトーンマスクのホール寸法（マスクホール寸法）としての各測長値（横軸）に対し、各々の測長値におけるＡＩＭＳによる回折光強度の測定結果（点で表示）と、シミュレーションによるホール寸法に対する回折光強度の結果（曲線で表示）を示すものである。ＡＩＭＳおよびシミュレーション共に、０次光、１次光、斜め１次光の場合の各々について回折光強度を求めた。回折光強度は、マスクパターンのないガラス部をあらかじめ測定して１として規格化している。そのため、光学系のアポダイゼーションやＣＣＤの受光感度エラーは打ち消されている。
【００５３】
次に、回折光強度測定と電磁場解析シミュレーションとから算出されたパターン寸法値およびコーナーラウンディングの値と、ＳＥＭで測定した測長値および見積もったコーナーラウンディングの値とから、ＳＥＭに対する寸法オフセット量をパターン寸法の補正値として決定するとともに、ＳＥＭから見積もられるコーナーラウンディングからのオフセット量を補正値として決定する。図９、図１０が示すように、ＡＩＭＳによる結果とシミュレーションによる結果はずれており、マスクホール寸法を基準とした回折光強度が、ＡＩＭＳとシミュレーションで異なり、ＡＩＭＳの方がシミュレーションよりも全体に図面左側にシフトしていることが示されている。
【００５４】
そこで、図９および図１０について、各々のＳＥＭによるマスクホール寸法測長値から一定量の数値をオフセット量として減じてみた。本実施例では、図９、図１０ともに寸法オフセット量を１５ｎｍとした。また、シミュレーションにおけるホールパターンのコーナーラウンディングは１００ｎｍとした。図１１はＴＥ偏光の場合で、図９に示されたＳＥＭによるハーフトーンマスクのマスクホール寸法測長値からオフセット量を１５ｎｍとして補正した図であり、図１２はＴＭ偏光の場合で、図１０に示されたＳＥＭによるマスクホール寸法測長値からオフセット量を同様に１５ｎｍとして補正した図である。また、ＳＥＭ画像から見積もられたコーナーラウンディングの値とシミュレーションによるコーナーラウンディングの値１００ｎｍとの差分をオフセット量とし、補正値とした。
【００５５】
図１１および図１２に示されるように、寸法オフセット量を１５ｎｍとすることにより、ＳＥＭ測長値に対してＡＩＭＳによる結果とシミュレーションによる結果がほぼ完全に一致した。すなわち、寸法オフセット量１５ｎｍをパターン寸法の補正値を１５ｎｍとすることにより、マスクホール寸法によらず、信頼性のある実効的なマスク寸法が得られることが示された。また、ＳＥＭ画像によるマスクの２次元形状の見積もりにシミュレーションによるコーナーラウンディングの値１００ｎｍを適用した。
【００５６】
次いで、上記の補正値１５ｎｍをＳＥＭで測長した他のパターン寸法値に適用し、実際のマスクパターン転写に適応した本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法を用いてマスクホール寸法が保証された実用的なフォトマスクを得た。
【００５７】
（実施例２）バイナリマスク
本実施例は、パターン形成膜の種類を変えた場合の測定例である。フォトマスクとして多用されているクロム系バイナリマスク（ブランクスはＨＯＹＡ社製商品名ＮＴＡＲ７を使用）を用意した。実施例１と同様に、このマスクは測長評価用として、２７×２７μｍのチップ領域にウェハ上の寸法に換算してパターンピッチ１４０ｎｍ（ハーフピッチ（ｈｐ）７０ｎｍ）、ターゲット寸法７０ｎｍのホールパターンが複数形成されたものである。
【００５８】
実施例１と同様に、先ず、ＡＩＭＳを用い、照明用光源にＡｒＦエキシマレーザを用い、照明系は、実際のウェハ転写条件で用いられる範囲内の入射角度、偏光状態として、パターンピッチ１４０ｎｍのホールパターンを測定対象の中心にして、クォードラポールの瞳フィルタを用いた場合に相当する位置にモノポールの瞳フィルタを設置し、照明光を入射し、結像光学系にベルトランズレンズを挿入し、光検出部にＣＣＤを用いて回折光の強度を測定した。
【００５９】
次に、上記のフォトマスクの回折光強度測定に用いたパターンピッチ１４０ｎｍのホールパターンをＳＥＭで測定して測長値を得るとともに、ホールパターンのコーナーラウンディングの見積りを行なった。
【００６０】
次に、実施例１と同様にして、上記の回折光強度の測定と等しい光学条件、パターンのピッチ、寸法、コーナーラウンディングの組み合わせで３次元電磁場解析シミュレーションを行い、各ホールパターン寸法とコーナーラウンディングの組み合わせにおける回折光強度のシミュレーション値を得た。コーナーラウンディングの値は実施例１と同じく数種類の値を用いて３次元電磁場解析シミュレーションを行なった。
【００６１】
図１３、図１４、図１５は、本実施例のバイナリマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果であり、ＴＥ偏光の場合で横軸にマスク上のホール寸法（ｎｍ）、縦軸に回折光強度を示す。図１３は０次回折光、図１４は１次回折光、図１５は斜め１次回折光を示す図である。実施例１と同様に、コーナーラウンディング（Ｒ）の適正な値を求めるために、任意の数種類の値を用いてシミュレーションを行ったが、図１３〜図１５には、その中の３種類の値（Ｒ＝０，４０，８０ｎｍ）を用いた場合のみを示してある。図１５に示されるように、実施例１と同様に、コーナーラウンディングによる回折光強度の違いは、斜め１次回折光において明らかであり、ホールパターンの寸法測定においてコーナーラウンディング測定の重要性が示されている。
【００６２】
図１６および図１７は、実施例２のＳＥＭで測定した測長値に対するＡＩＭＳによる測定結果と、シミュレーション結果との関係を示す図であり、図１６がＴＥ偏光の場合、図１７がＴＭ偏光の場合を示す。図１６、図１７は、上記のＳＥＭにより測定したバイナリマスクのホール寸法（マスクホール寸法）としての各測長値（横軸）に対し、各々の測長値におけるＡＩＭＳによる回折光強度の測定結果（点で表示）と、シミュレーションによるホール寸法に対する回折光強度の結果（曲線で表示）を示すものである。ＡＩＭＳおよびシミュレーション共に、０次光、１次光、斜め１次光の場合の各々について回折光強度を求めた。
【００６３】
次に、回折光強度測定と電磁場解析シミュレーションとから算出されたパターン寸法値およびコーナーラウンディングの値と、ＳＥＭで測定した測長値および見積もったコーナーラウンディングの値とから、ＳＥＭに対する寸法オフセット量をパターン寸法の補正値として決定するとともに、ＳＥＭから見積もられるコーナーラウンディングからのオフセット量を補正値として決定する。図１６、図１７が示すように、ＡＩＭＳによる結果とシミュレーションによる結果はずれており、マスクホール寸法を基準とした回折光強度が、ＡＩＭＳとシミュレーションで異なり、ＡＩＭＳの方がシミュレーションよりも全体に図面左側にシフトしていることが示されている。
【００６４】
そこで、図１６および図１７について、各々のＳＥＭによるマスクホール寸法測長値から一定量の数値をオフセット量として減じてみた。本実施例では、実施例１と同じく、図１６、図１７ともに寸法オフセット量を１５ｎｍとした。また、シミュレーションにおけるホールパターンのコーナーラウンディングも実施例１と同様に１００ｎｍとした。図１８はＴＥ偏光の場合で、図１６に示されたＳＥＭによるバイナリマスクのマスクホール寸法測長値からオフセット量を１５ｎｍとして補正した図であり、図１９はＴＭ偏光の場合で、図１７に示されたＳＥＭによるマスクホール寸法測長値からオフセット量を同様に１５ｎｍとして補正した図である。また、ＳＥＭ画像から見積もられたコーナーラウンディングの値とシミュレーションによるコーナーラウンディングの値１００ｎｍとの差分をオフセット量とし、補正値とした。
【００６５】
図１８および図１９に示されるように、寸法オフセット量を１５ｎｍとすることにより、ＳＥＭ測長値に対してＡＩＭＳによる結果とシミュレーションによる結果がほぼ完全に一致した。すなわち、寸法オフセット量１５ｎｍをパターン寸法の補正値を１５ｎｍとすることにより、マスクホール寸法によらず、信頼性のある実効的なマスク寸法が得られることが示された。また、ＳＥＭ画像によるマスクの２次元形状の見積もりにシミュレーションによるコーナーラウンディングの値１００ｎｍを適用した。
【００６６】
次いで、上記の補正値１５ｎｍをＳＥＭで測長した他のパターン寸法値に適用し、実際のマスクパターン転写に適応した本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法を用いてマスクホール寸法が保証された実用的なフォトマスクを得た。
【００６７】
実施例１および実施例２が示すように、本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法は、たとえフォトマスクの膜の種類が異なったとしても、オフセット量を適切に選定して補正量とすることにより、信頼性のある実効的なマスク寸法が得られるものである。
また、ホール寸法と斜め１次回折光の回折光強度を示す図８および図１５から明らかなように、本発明のパターン寸法測定方法は、ホールパターンのコーナーラウンディングの形状評価方法としても用いることができる。
【００６８】
上記の実施例１、実施例２では、オフセット量がいずれもＳＥＭ測定値より増やす場合を例示したが、本発明のパターン寸法測定方法においては、オフセット量がＳＥＭ測定値より減じる場合、あるいはＳＥＭ測定値と一致する場合もあり得るものである。
【００６９】
（実施例３）
実施例１で算出した電磁場解析シミュレーションによる各パターン寸法およびコーナーラウンディングにおける回折光強度のシミュレーション値をデータベース化した。次いで実施例１と同様のパターンピッチ１４０ｎｍ（ハーフピッチ（ｈｐ）７０ｎｍ）、ターゲット寸法７０ｎｍのホールパターンが複数形成されたハーフトーンマスクを準備し、実施例１と同様にして、ＡＩＭＳによりマスクパターンによる回折光強度を測定し、次に、マスクパターンをＳＥＭで測定して測長値を得るとともに、ホールパターンのコーナーラウンディングの見積もりを行った。電磁場解析シミュレーションによる回折光強度のシミュレーション値には上記のデータベース化したシミュレーション値を用いた。
【００７０】
次に、上記の回折光解析とシミュレーション値とから算出されたパターン寸法値とＳＥＭで測定した測長値とのオフセット量からＳＥＭで測定したパターン寸法の補正値を決定するとともに、ＳＥＭから見積もられるコーナーラウンディングからのオフセット量を補正値として決定した。次いで、上記のパターン寸法補正値をＳＥＭで測定した他のパターン寸法値に適用するとともに、ＳＥＭ画像による２次元形状見積もりにラウンディングの補正値を適用し、パターン寸法測定を行った。本実施例では、回折光強度のシミュレーション値のデータベースを使用することにより、パターン寸法測定時間が大幅に短縮された。
【００７１】
（実施例４）
実施例１のパターン寸法測定方法により決定された補正値１５ｎｍを用い、実施例１と同じＳＥＭを用いて、実施例１と同種の他のハーフトーンマスクの上記の補正値を算出したパターンと同じパターンピッチ１４０ｎｍ（ハーフピッチ（ｈｐ）７０ｎｍ）、ターゲット寸法７０ｎｍのホールパターンの寸法測定に適用した。フォトマスクを使用する投影露光のプロセス条件およびフォトマスクのパターンの膜質や断面形状に影響するマスク製造条件に変更がない限りにおいて、同じＳＥＭを用いて異なるフォトマスクの同一のパターンの寸法測定に適用できることを確認した。
【００７２】
（実施例５）
実施例１で得られたホールパターンのパターン寸法の補正値１５ｎｍを基にして、マスクパターンの品質を管理する基準値を１５ｎｍ±２ｎｍと設定した。次に、実施例１で使用したハーフトーンマスクの面内５箇所（中央と左右の上下）のパターンのオフセット量を求めたところ、いずれの箇所のオフセット量も基準値内に入っていることが確認された。したがって、本実施例に用いたハーフトーンマスクは、マスク面内において、マスクパターンの断面形状に台形や逆台形のような異常が無く、ハーフトーン位相シフト膜の光学特性が適切であることが保証され、パターン寸法測定と共に高品質のフォトマスクであることを保証することができた。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法の工程の一例を示すフロー図である。
【図２】本発明の回折光強度測定に用いたリソグラフィシミュレーション顕微鏡（ＡＩＭＳ）の光学系の概略説明図である。
【図３】本発明の照明側に用いる瞳フィルタ形状の一例を示す図である。
【図４】ＡＩＭＳを用いた回折光の測定例であり、０次光、１次光、斜め１次光を示す図である。
【図５】ホールパターンの平面模式図であり、ホール寸法とコーナーラウンディングを示す。
【図６】実施例１の６％ハーフトーンマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果によるＴＥ偏光の場合のホール寸法と０次回折光の回折光強度との関係を示す図である。
【図７】実施例１の６％ハーフトーンマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果によるＴＥ偏光の場合のホール寸法と１次回折光の回折光強度との関係を示す図である。
【図８】実施例１の６％ハーフトーンマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果によるＴＥ偏光の場合のホール寸法と斜め１次回折光の回折光強度との関係を示す図である。
【図９】実施例１のＴＥ偏光の場合で、ＳＥＭで測定した測長値に対するＡＩＭＳによる測定結果と、シミュレーション結果との関係を示す図である。
【図１０】実施例１のＴＭ偏光の場合で、ＳＥＭで測定した測長値に対するＡＩＭＳによる測定結果と、シミュレーション結果との関係を示す図である。
【図１１】図９に示されたＳＥＭによるハーフトーンマスクのマスクホール寸法測長値からオフセット量を１５ｎｍとして補正した図で、ＴＥ偏光の場合を示す。
【図１２】図１０に示されたＳＥＭによるハーフトーンマスクのマスクホール寸法測長値からオフセット量を１５ｎｍとして補正した図で、ＴＭ偏光の場合を示す。
【図１３】実施例２のバイナリマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果によるＴＥ偏光の場合のホール寸法と０次回折光の回折光強度との関係を示す図である。
【図１４】実施例２のバイナリマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果によるＴＥ偏光の場合のホール寸法と１次回折光の回折光強度との関係を示す図である。
【図１５】実施例２のバイナリマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果によるＴＥ偏光の場合のホール寸法と斜め１次回折光の回折光強度との関係を示す図である。
【図１６】実施例２のＳＥＭで測定した測長値に対するＡＩＭＳによる測定結果と、シミュレーション結果との関係を示す図であり、ＴＥ偏光の場合を示す。
【図１７】実施例２のＳＥＭで測定した測長値に対するＡＩＭＳによる測定結果と、シミュレーション結果との関係を示す図であり、ＴＭ偏光の場合を示す。
【図１８】図１６に示されたＳＥＭによるバイナリマスクのマスクホール寸法測長値からオフセット量を１５ｎｍとして補正した図で、ＴＥ偏光の場合を示す。
【図１９】図１７に示されたＳＥＭによるバイナリマスクのマスクホール寸法測長値からオフセット量を１５ｎｍとして補正した図で、ＴＭ偏光の場合を示す。
【図２０】ＳＥＭによるマスクのホール寸法の読み取り値の誤差が生じた場合、コントラストとＭＥＥＦに与える影響をシミュレーションにより評価した図である。
【符号の説明】
【００７４】
２１ σアパーチャ
２２ マスク
２３ ＮＡアパーチャ
２４ ベルトランレンズ
２５ 光検出部（ＣＣＤまたはフォトディテクター）
２０１ 透明基板
２０２ 半透明膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影露光による半導体リソグラフィの光転写技術に使用されるフォトマスクのパターン寸法を走査型電子顕微鏡で計測するパターン寸法測定方法に関し、特にフォトマスクのホールパターンのパターン寸法測定方法およびフォトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
微細パターンを有する半導体デバイスを形成するためのフォトマスク（以後、単にマスクとも記す）は、原版としてのパターン線幅の微細化と共に高精度化が求められ、ゲートパターン線幅などの重要寸法はＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）として厳密に管理されている。マスクパターンの微細化が進んだ今日では、フォトマスクの微小寸法測定は走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）が一般的に用いられ、測長用の走査型電子顕微鏡はＣＤ−ＳＥＭとも呼ばれている（以後、本発明では単にＳＥＭと記す）。ＳＥＭ画像からのエッジ検出手法は、測長再現性を高めることを求めてＳＥＭの機種ごとに様々であり、マスク寸法（マスクＣＤとも呼ばれる）を絶対的に正しく評価することはあまり重要視されていない。したがって、実際には転写結果に対して整合性が取れるようにオフセット値を決めている。また、ＳＥＭの寸法のキャリブレーションはピッチが保証されたサンプルで行われ、パターン線幅の測長に対しての絶対的な基準は無いのが実情である。
【０００３】
ＳＥＭを用いたパターンの測長においては、ＳＥＭの一次電子ビームに広がりがあることや、照射点近傍の表面から出る電子の散乱により二次電子が放出される領域に広がりがあること、ビーム走査信号がばらつくことなどの様々な原因によって、二次電子信号は電気的・数値的に変調を受ける。このため、現実にエッジ部分の信号には広がりが生じてしまう。
【０００４】
その結果、従来のＳＥＭによる計測では、ライン形状を示す輝線の外側をエッジとして検出してしまい、実際のパターンエッジよりも数ｎｍ〜数１０ｎｍだけ外側にある箇所をエッジと定義してしまうことも生じている。また、これらの現象はパターンの高さや幅、その断面形状、一次電子ビームの照射条件、パターンの材質などによっても変動する。特に、微細化が進む半導体やフォトマスクのパターンの計測では、パターンの断面形状における寸法計測位置が重要になっている。
【０００５】
一方、上記のエッジ近傍の信号を変調させる要因を補正し、ＳＥＭによるパターン寸法の信頼性を高めるためにいくつかの測定方法が提案されている。例えば、高密度のライン／スペースパターンではＳＥＭ画像においてラインとスペースの判別が困難となることが指摘され、ＳＥＭの測長用の新しいアルゴリズムが提案されている（非特許文献１参照）。非特許文献１には、無限小でないガウシアン分布のビーム径を持つＳＥＭのプロファイルはパターンエッジより外側でピークの傾きを持つという図解が示されている。また、隣接パターンとの距離によりＳＥＭ寸法値が変化する問題を解決するため、ＳＥＭプロファイルからのエッジ検出アルゴリズムが提案されている（特許文献１参照）。さらに、ウェハ上のレジスト測長に関して、断面形状変化に伴うＳＥＭ画像の変化をデータベースとして、レジストとウェハの接点に合うように測長結果を補正する半導体パターン計測方法が提案されている（特許文献２参照）。また、パターン側壁の傾斜角によるパターン寸法の計測誤差がパターン断面形状およびアルゴリズムに依存して変化していることが示されている（非特許文献２参照）。
【０００６】
特に、従来のＳＥＭによるホールパターンの測長では、ホールパターン寸法の微細化に伴い、段差が非常に大きい高アスペクト比をもつホールパターンの底部からの二次電子は大部分が側壁に遮られて検出できないため、二次電子信号を検出し、パターン底の状態を高感度に検査することに困難が生じている。上記のホールパターン測長に関しては、ホール寸法を面積の平方根で規定する方法が提案されている（非特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第３５１２６２１号公報
【特許文献２】特開２００５−１５６４３６号公報
【非特許文献１】Ｊ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ，ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．６３４９，６３４９４１−１〜６（２００６）
【非特許文献２】Ｊ．Ｓ．Ｖｉｌｌａｒｒｕｂｉａ，ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．５０３８，ｐｐ．１３８−１４９（２００３）
【非特許文献３】Ｍ．Ｈｉｇｕｃｈｉ，ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．６３４９，６３４９４７−１〜８（２００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１および２、非特許文献１および２のいずれの方法を用いるにしろ、パターンの微細化とともにマスク寸法の変化に対して、フォトマスクを用いたウェハへのパターン転写におけるウェハ上のコントラストやマスク誤差増大因子（Ｍａｓｋ Ｅｒｒｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆａｃｔｏｒ；以後、ＭＥＥＦと記す）などの転写特性の変化が大きくなるという問題が生じていた。上記のように、ＳＥＭが検出するエッジにより得られた測定値が、実際のフォトマスクパターンの膜構造のどこに相当しているかが不明瞭であるために、シミュレーションで最適とされたマスクの設計値が、実際のマスクの寸法がずれているために最適とならないといった問題が起きていた。従来、マスクＣＤのずれは、ウェハ転写工程での露光量の見積もりずれ程度の影響で済んでいたが、ウェハ上のホールパターンのハーフピッチ７０ｎｍ以降においては、マスクＣＤによってウェハ転写工程でのコントラスト、ＭＥＥＦなどの転写特性の変化が非常に厳しくなっている。
【０００８】
例えば、図２０は、透過率６％のハーフトーンフォトマスクでホールパターンを形成し、ＳＥＭによるホール寸法の読み取り値に誤差が生じた場合、フォトマスクの転写性能を示すコントラストとＭＥＥＦに与える影響の程度を、本発明者がシミュレーションにより評価した図である。図２０（ａ）はホールパターンの上面模式図であり、透明基板２０１に半透明膜２０２でウェハ上の寸法に換算してホール寸法７０ｎｍ、パターンピッチ１４０ｎｍの矩形のホールパターンが多数形成されたハーフトーンマスクを用意し、図２０（ａ）はホールパターンをＮＡ１．３５で四重極照明で露光した場合の転写イメージのシミュレーション結果を図２０（ｂ）に示す。転写イメージは、図２０（ｂ）に示すようにホールのコーナー部に丸みを生じている。シミュレーションによる光強度評価は、図２０（ｂ）に示すように、ホール寸法測定箇所と同一の箇所（ターゲット寸法）で行なった。
【０００９】
図２０（ｃ）はシミュレーションによる評価結果であり、ｘ軸がウェハ上の寸法に換算したマスクのホール寸法、左のｙ軸がウェハ上のコントラスト（直線で示す）、右のｙ軸がＭＥＥＦ値（破線で示す）である。図２０（ｃ）が示すように、フォトマスクのパターン寸法のＳＥＭによる読み取り誤差は、ＭＥＥＦなどのウェハ転写評価の誤った判断につながってしまうという問題があった。
【００１０】
また、光近接効果補正（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；以後、ＯＰＣと記す）のためにシミュレーションを行い、転写実験からさらにマスク設計の調整をしようとした場合、パターン寸法の読み取り誤差のためにマスク寸法をシミュレーション上からずれて見積もっていると、マスク設計の変更が予想通りの転写結果にならず、マスクの設計コストや時間がさらに増え、設計負荷が増大してしまうという問題があった。
【００１１】
上記の問題点に対して、パターン寸法をＳＥＭで測定したフォトマスクを用いてウェハ露光実験を実際に行い、その結果に基づいてＳＥＭ測定値を補正する方法は、露光装置の性能、レジスト特性、プロセス安定性、寸法測定精度などのプロセス要因に大きく左右され、客観性・信頼性に欠け、さらに時間、コストもかかってしまうという問題があった。
【００１２】
さらに、ホールパターンの測長では、ラインやスペース寸法のように測長幅を取れないため、転写特性に影響を与えないパターンエッジの微小な凹凸によって測定結果がばらついてしまうという問題があった。また、非特許文献３に記載の方法のように、面積を基準とした測定では、転写条件によってはホール部分の面積が一定であっても、ホールコーナー部などの形状の変化によって転写特性が変化することが有り得るため、面積を基準とした測定方法では、寸法の変化とコーナー部のラウンディング形状の変化の区別ができないという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、ＳＥＭによるフォトマスクのホールパターン計測値を実際のマスクパターン転写に適応した値に補正し、ホールパターンのラウンディング形状の評価を行い、マスク転写特性の予想やＯＰＣの調整を正確に行うことができる実用的に信頼性が高いフォトマスクのホールパターン寸法測定方法、および上記のパターン寸法測定方法を用いてパターンの品質保証をしたフォトマスクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係るフォトマスクのパターン寸法測定方法は、投影露光に用いられるフォトマスクのパターン寸法を走査型電子顕微鏡で測定するフォトマスクのパターン寸法測定方法であって、前記投影露光と同じ波長の照明光により前記投影露光で用いられる範囲内の入射角度、偏光状態で、前記フォトマスクのホールパターンを照明して各パターン寸法における回折光強度を測定するステップと、前記ホールパターンを前記走査型電子顕微鏡で測定して測長値を得るとともに、前記ホールパターンのコーナーラウンディングの見積りを行うステップと、前記回折光強度の測定と等しい光学条件で電磁場解析シミュレーションを行い、各パターン寸法とコーナーラウンディングの組み合わせにおける回折光強度のシミュレーション値を得るステップと、前記回折光強度測定と前記電磁場解析シミュレーションとから算出されたパターン寸法値およびコーナーラウンディングの値と、前記走査型電子顕微鏡で測定した測長値および見積もったコーナーラウンディングの値とから、前記走査型電子顕微鏡に対する寸法オフセット量をパターン寸法の補正値として決定するとともに、前記走査型電子顕微鏡から見積もられるコーナーラウンディングからのオフセット量を補正値として決定するステップと、前記走査型電子顕微鏡で測定した他のパターン寸法値に前記補正値を適用するとともに、前記走査型電子顕微鏡によるマスク２次元形状見積もりに前記コーナーラウンディングの補正値を適用するステップと、を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２の発明に係るフォトマスクのパターン寸法測定方法は、請求項１に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法において、前記回折光強度の測定において、前記ホールパターンが設計上、前記照明光の入射領域内で単一ピッチ、単一ホール寸法の繰り返しパターンであることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３の発明に係るフォトマスクのパターン寸法測定方法は、請求項１または請求項２に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法において、前記回折光のうち少なくとも０次光と１次光の回折光強度の測定をリソグラフィシミュレーション顕微鏡で行うことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４の発明に係るフォトマスクのパターン寸法測定方法は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法において、前記ホールパターンを前記走査型電子顕微鏡で測定するステップにおいて、コーナーラウンディングの見積りを行わず、前記電磁場解析シミュレーションでの回折光強度から算出したコーナーラウンディングの値を用いることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項５の発明に係るフォトマスクのパターン寸法測定方法は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法において、前記電磁場解析シミュレーションをあらかじめ行い、各パターン寸法およびコーナーラウンディングにおける回折光強度のシミュレーション値を得てデータベース化し、前記データベース化したシミュレーション値を前記電磁場解析シミュレーションのシミュレーション値として用いることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項６の発明に係るフォトマスクのパターン寸法測定方法は、前記投影露光のプロセス条件および前記フォトマスクの製造条件に変更がない限りにおいて、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法により決定された前記補正値を、前記走査型電子顕微鏡を用いた他のフォトマスクの同一のパターンの寸法測定の補正値として用いることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項７の発明に係るフォトマスクは、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法により前記フォトマスク面内のパターンのオフセット量を算出し、前記算出したオフセット量が所定の基準値内に入るかどうかを検証することで、前記フォトマスク面内のパターンの断面形状および光学特性を品質保証したことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項８の発明に係るフォトマスクは、請求項７に記載のフォトマスクにおいて、前記オフセット量が、前記フォトマスク面内の５箇所以上で算出されたものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法によれば、ウェハ転写条件と同じ波長の照明光によりウェハ転写で用いられる範囲の入射角度、偏光状態で、フォトマスクのホールパターンを照明して回折光強度を測定し、ホールパターンのラウンディング形状の評価を行うことにより、フォトマスクの断面形状による誤差などのうち転写に影響するものだけを含んだ実効的なマスク寸法を得ることが可能となり、本発明のパターン寸法測定方法を用いてＳＥＭ測長値を補正することで、マスク転写特性の予想やＯＰＣの調整を正確に行うことが可能となる。また、本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法によれば、回折光強度測定の際に、照明光で照明される領域内で、平均化された寸法およびパターン形状が算出されるので、従来のＳＥＭ測定ではパターンエッジの微小な凹凸により分からなかった、フォトマスク面内での分布、パターン粗密の影響など、パターンの系統的な寸法および形状誤差がより高精度に把握できるという効果がある。
【００２３】
本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法は、従来のようにマスク断面を切断し、その断面形状を調べるような困難な作業が不要となり、本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法によりマスク面内のオフセット量を算出し、所定の基準値と比較することにより、従来は保証されていなかったマスクのホールパターンの断面形状や遮光膜や位相シフト膜の光学特性をも品質保証したフォトマスクを提供することが可能となる。
【００２４】
本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法を用いたホールパターンを有するフォトマスクは、ウェハへのパターン転写において正確なコントラストやＭＥＥＦ値を得ることが可能となり、その結果、ウェハ転写露光工程における品質、生産性を向上させるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（フォトマスクのパターン寸法測定方法）
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るフォトマスクのパターン寸法測定方法について詳細に説明する。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法の工程の一例を示すフロー図である。先ず、寸法測定すべきパターンを有するフォトマスクを準備する。パターンとしては、複数種類のピッチ、ホール寸法幅の組合せがある半導体用フォトマスクのホールパターンを用いることができるが、それぞれの測定では、照明光の入射領域内でホールパターンが設計上、Ｘ方向、Ｙ方向に単一ピッチ、同一ホール寸法の繰り返しパターンであることが回折光の解析を複雑にすることが無くより好ましい。
【００２７】
本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法の一例としての図１に示す工程は、先ず投影露光と同じ波長の照明光により投影露光で用いられる範囲内の入射角度、偏光状態で、フォトマスクのホールパターンを照明し、各パターン寸法における回折光強度を測定する（第１のステップ）。
【００２８】
回折光強度の測定は、リソグラフィシミュレーション顕微鏡あるいはエリプソメータを用いて行うことができるが、リソグラフィシミュレーション顕微鏡が種々の条件設定が容易でより好ましい。本発明の好ましい形態としては、ホールパターンによる回折光のうち少なくとも０次光と１次光の回折光強度の測定をリソグラフィシミュレーション顕微鏡で行うものである。リソグラフィシミュレーション顕微鏡としては、例えば、エアリアルイメージ測定システム（Ａｅｒｉａｌ Ｉｍａｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：以後、ＡＩＭＳ（登録商標）と記す）が挙げられる。本発明においては、ＡＩＭＳを用いた実施形態について述べる。
【００２９】
図２は、フォトマスクのホールパターンによる回折光の強度測定に用いたリソグラフィシミュレーション顕微鏡（ＡＩＭＳ）の光学系の概略説明図であり、コノスコープ観察が可能な透過型顕微鏡である。照明用光源としてはウェハ投影露光と同じ露光波長の光源が用いられ、本発明ではＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を用いた。図２に示すように、照明系に実際のウェハ投影露光で用いられる二重極、四重極、輪帯などの瞳フィルタの一部に相当する位置にσアパーチャ２１（図２はモノポールの場合を示す）を用いることによって、実際のウェハ投影露光で用いられる範囲内の入射角度、偏光状態で照明し、ＣＣＤもしくはフォトディテクターよりなる光検出部２５により回折光の強度を測定した。通常のＡＩＭＳの光学系ではウェハ転写像がそのまま出力されるが、本発明ではベルトランズレンズ２４を挿入することにより回折光の強度測定を可能としている。光検出部２５は、照明光の入射角、マスクパターンのピッチなどに応じて位置を変えることができる。
【００３０】
図３は、照明側に用いる瞳フィルタ形状の一例であり、図３（ａ）はＴＥ偏光の場合、図３（ｂ）はＴＭ変更の場合を示し、いずれも４５°に回転した位置に瞳を設けてある。シミュレーションではＴＥ偏光、ＴＭ偏光が別々に算出されるので、上記のような条件を用いている。図４は、ＡＩＭＳを用いた回折光の測定例であり、０次光、１次光およびホールパターンの配列に対して斜め方向に投影される１次光（以下、斜め１次光と記す）を示す。
【００３１】
次に、上記のフォトマスクの回折光強度測定と同じ領域のホールパターンをＳＥＭで測定してホール寸法の測長値を得るとともに、ホールパターンのコーナーラウンディングの見積りを行い、見積り値を得る（第２のステップ）。
【００３２】
図５は、ホールパターンの平面模式図であり、斜線部が遮光膜または半透明膜を示し、中央にホールパターンが開口しており、矢印は測定する箇所を示す。ホールパターンは設計上矩形であるが、パターン寸法の微細化に伴い、図５に示すようにコーナー部は丸みを帯びている。コーナーラウンディングとは上記のパターンのコーナー部分の丸みを示すものであり、この丸み具合が小さいほどコーナー形状が良好ということになる。コーナーラウンディングを定量化する場合には、図５に示すように、一般的に、コーナー部に内接する円の曲率半径で表している。
【００３３】
次に、上記の回折光強度の測定と等しい光学条件、パターンのピッチ、寸法、コーナーラウンディングの組み合わせで電磁場解析シミュレーションを行い、各パターン寸法とコーナーラウンディングの組み合わせにおける回折光強度のシミュレーション値を得る（第３のステップ）。
【００３４】
マスクパターンの転写特性を見積もるためのシミュレーション・ソフトウェアとしては、例えば、ＥＭ−Ｓｕｉｔｅ（商品名：Ｐａｎｏｒａｍｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）が用いられ、また、フォトマスクの三次元電磁界シミュレーションにはＴＥＭＰＥＳＴｐｒ２（ＥＭ−Ｓｕｉｔｅオプション）によるＦＤＴＤ法（時間領域差分法、有限差分時間領域法とも称する。）で、Ｎｏｎ−ｃｏｎｓｔａｎｔ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔモデルを用いることにより回折光強度のシミュレーション値が得られる。
【００３５】
次に、上記の回折光強度測定および電磁場解析シミュレーションとから算出されたパターン寸法値およびコーナーラウンディングの値と、ＳＥＭで測定した測長値および見積もったコーナーラウンディングの値とから、ＳＥＭに対する寸法オフセット量をパターン寸法の補正値として決定するとともに、ＳＥＭから見積もられるコーナーラウンディングからのオフセット量を補正値として決定する（第４のステップ）。
【００３６】
次いで、上記のＳＥＭで測定した他のパターン寸法値に上記の補正値を適用するとともに、ＳＥＭによるマスク２次元形状見積もりに上記のコーナーラウンディングの補正値を適用する（第５のステップ）ことにより、実際のマスクパターン転写に適応した本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法を用いた実用的なフォトマスクが得られる。
【００３７】
（実施形態２）
本発明の別な実施形態として、上記のＳＥＭによるホールパターンのコーナーラウンディングの見積りを行わず、電磁場解析シミュレーションでの回折光強度から算出したコーナーラウンディングの値を用いることもでき、ＳＥＭによるコーナーラウンディングの見積りが難しい場合などに適用するのが好ましい。
【００３８】
本実施形態のパターン寸法測定方法の工程の一例は、投影露光と同じ波長の照明光により投影露光で用いられる範囲内の入射角度、偏光状態でホールパターンを照明し、各パターン寸法における回折光強度を測定するステップと、ホールパターンをＳＥＭで測定して測長値を得るステップと、上記の回折光強度の測定と等しい光学条件で電磁場解析シミュレーションを行い、各パターン寸法とコーナーラウンディングの組み合わせにおける回折光強度のシミュレーション値を得るステップと、回折光強度測定と電磁場解析シミュレーションとから算出されたパターン寸法値とＳＥＭで測定した測長値とから、ＳＥＭ寸法オフセット量をパターン寸法の補正値として決定するとともに、電磁場解析シミュレーションでの回折光強度から算出したコーナーラウンディングの値として決定するステップと、ＳＥＭで測定した他のパターン寸法値に上記の補正値を適用するとともに、マスク２次元形状見積もりに上記のコーナーラウンディングの値を適用するステップと、を含むものである。
【００３９】
（実施形態３）
本発明において、電磁場解析シミュレーションは独立した工程であり、本発明の別な実施形態においては、上記の第１のステップのリソグラフィ顕微鏡などによる回折光強度測定、第２のステップのＳＥＭ測定および第３のステップの電磁場解析シミュレーションの順番をそれぞれ入れ替えることも可能である。例えば、回折光強度測定、電磁場解析シミュレーション、ＳＥＭ測定の順番、あるいは電磁場解析シミュレーション、回折光強度測定、ＳＥＭ測定の順番、あるいはＳＥＭ測定、回折光強度測定、電磁場解析シミュレーションの順番などが例示できる。しかし、通常、ＳＥＭ測定を行うと清浄なマスク表面が汚染されるおそれがあるので再度洗浄しないと光学測定に適さないことがある。したがって、ＳＥＭ測定は回折光強度測定の後に行う方がより好ましい。
【００４０】
（実施形態４）
上記のように、電磁場解析シミュレーションは独立した工程であるので、別な実施形態として、電磁場解析シミュレーションをあらかじめ行い、各パターン寸法およびコーナーラウンディングにおける回折光強度のシミュレーション値を得てデータベース化しておき、このデータベース化したシミュレーション値を電磁場解析シミュレーションのシミュレーション値として用いることも可能である。
【００４１】
（実施形態５）
本発明の別な実施形態として、フォトマスクを使用する投影露光のプロセス条件およびフォトマスクのパターンの膜質や断面形状に影響するマスク製造条件に変更がない限りにおいて、上記のフォトマスクのパターン寸法測定方法により決定された補正値を、同じＳＥＭを用いた他のフォトマスクの上記の補正値を算出したパターンと同一のパターンの寸法測定の補正値として用いることができる。
【００４２】
（フォトマスク）
次に、本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法によりパターンの品質を保証したフォトマスクについて説明する。
【００４３】
本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法において、１枚のフォトマスクの面内数箇所で各々のパターンのオフセット量が異なるということは、投影露光のプロセス条件およびマスク製造条件を同じくしているのだから、オフセット量の差異はパターンの断面形状、あるいは遮光膜や位相シフト膜の光学特性が異なるということを意味するものである。
【００４４】
従来、マスクパターンの断面形状を調べるに際し、実際に露光に使用するマスクを事前に切断して調べることはできなかった。仮に、マスクを切断してその断面形状を調べようとしても、マスクのように厚い材料を正確に切断するのは困難であった。本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法は、マスク断面を切断し、その断面形状を調べるような困難な作業が不要となり、本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法によりマスク面内のオフセット量を算出し、所定の基準値と比較することにより、従来は保証されていなかったマスクパターンの断面形状や遮光膜や位相シフト膜の光学特性をも品質保証したフォトマスクを提供することが可能となる。上記の所定の基準値としては、あらかじめホールパターンのパターン寸法を測定して得られた数値を基準にして設定すればよい。
【００４５】
上記のオフセット量を測定する箇所としては、オフセット量のマスク面内分布を把握するために、フォトマスク面内の５箇所以上で算出するのが好ましい。例えば、面内中央と左右の上下の計５箇所などが示される。
以下、実施例によりさらに詳しく説明する。
【実施例】
【００４６】
（実施例１）ハーフトーンマスク
測定対象のフォトマスクとして、モリブデンシリサイド系６％ハーフトーンマスク（ブランクスはＨＯＹＡ社製商品名Ａ６１Ａを使用）を用意した。このマスクは測長評価用として、２７×２７μｍのチップ領域にウェハ上の寸法に換算してパターンピッチ１４０ｎｍ（ハーフピッチ（ｈｐ）７０ｎｍ）、ターゲット寸法７０ｎｍのホールパターンが複数形成されたものである。
【００４７】
先ず、リソグラフィシミュレーション顕微鏡（カールツァイス社製ＡＩＭＳ４５−１９３ｉ）を用い、照明用光源としてはウェハ投影露光と同じ露光波長の光源として、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を用いた。パターンピッチ１４０ｎｍのホールパターンを測定対象の中心にして、照明系は、実際のウェハ転写条件で用いられる範囲内の入射角度、偏光状態として、クォードラポールの瞳フィルタを用いた場合に相当する位置にモノポールの瞳フィルタを設置し、照明光を入射し、光検出部にＣＣＤを用いて回折光の強度を測定した。
【００４８】
次に、上記のフォトマスクの回折光強度測定に用いたパターンピッチ１４０ｎｍのホールパターンをＳＥＭで測定して測長値を得るとともに、ホールパターンのコーナーラウンディングの見積りを行なった。ＳＥＭは製造メーカ、装置ごとにオフセット量が異なるが、本実施例ではＳＥＭとして、Ｖｉｓｔｅｃ ＬＷＭ９０００（Ｖｉｓｔｅｃ社製）を用いた。以下のいずれの実施例においても同じＳＥＭを用いた。
【００４９】
次に、上記の回折光強度の測定と等しい光学条件、パターンのピッチ、寸法、コーナーラウンディングの組み合わせで３次元電磁場解析シミュレーションを行い、各ホールパターン寸法とコーナーラウンディングの組み合わせにおける回折光強度のシミュレーション値を得た。コーナーラウンディング（Ｒで示す）は、コーナーに内接する円の曲率半径の値を任意の数種類の値に変えて、３次元電磁場解析シミュレーションを行ない、適切な値を求めた。
【００５０】
シミュレーション・ソフトウェアとしては、ＥＭ−Ｓｕｉｔｅ（商品名：Ｐａｎｏｒａｍｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）を用いた。また、フォトマスクの３次元電磁界シミュレーションにはＴＥＭＰＥＳＴｐｒ２（ＥＭ−Ｓｕｉｔｅオプション）によるＦＤＴＤ法（時間領域差分法、有限差分時間領域法とも称する。）で、Ｎｏｎ−ｃｏｎｓｔａｎｔ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔモデルを用いた。
【００５１】
図６、図７、図８は、本実施例の６％ハーフトーンマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果で、いずれもＴＥ偏光の場合であり、横軸にマスクスケールのホール寸法（ｎｍ）、縦軸に回折光強度を示す。回折光強度は、マスクパターンのないガラス部をあらかじめ測定して１として規格化している。そのため、光学系のアポダイゼーションやＣＣＤの受光感度エラーは打ち消されている。図６は０次回折光、図７は１次回折光、図８は斜め１次回折光を示す図である。コーナーラウンディング（Ｒ）の適正な値を求めるために、任意の数種類の値を用いてシミュレーションを行ったが、図６〜図８には、その中の３種類の値（Ｒ＝０，４０，８０ｎｍ）を用いた場合のみを示してある。図８に示されるように、コーナーラウンディングによる回折光強度の違いは、特に斜め１次回折光において明らかであり、ホールパターンの寸法測定においてコーナーラウンディング測定の重要性が示されている。
【００５２】
図９および図１０は、実施例１のＳＥＭで測定した測長値に対するＡＩＭＳによる測定結果と、シミュレーション結果との関係を示す図であり、図９がＴＥ偏光の場合、図１０がＴＭ変更の場合を示す。図９、図１０は、上記のＳＥＭにより測定したハーフトーンマスクのホール寸法（マスクホール寸法）としての各測長値（横軸）に対し、各々の測長値におけるＡＩＭＳによる回折光強度の測定結果（点で表示）と、シミュレーションによるホール寸法に対する回折光強度の結果（曲線で表示）を示すものである。ＡＩＭＳおよびシミュレーション共に、０次光、１次光、斜め１次光の場合の各々について回折光強度を求めた。回折光強度は、マスクパターンのないガラス部をあらかじめ測定して１として規格化している。そのため、光学系のアポダイゼーションやＣＣＤの受光感度エラーは打ち消されている。
【００５３】
次に、回折光強度測定と電磁場解析シミュレーションとから算出されたパターン寸法値およびコーナーラウンディングの値と、ＳＥＭで測定した測長値および見積もったコーナーラウンディングの値とから、ＳＥＭに対する寸法オフセット量をパターン寸法の補正値として決定するとともに、ＳＥＭから見積もられるコーナーラウンディングからのオフセット量を補正値として決定する。図９、図１０が示すように、ＡＩＭＳによる結果とシミュレーションによる結果はずれており、マスクホール寸法を基準とした回折光強度が、ＡＩＭＳとシミュレーションで異なり、ＡＩＭＳの方がシミュレーションよりも全体に図面左側にシフトしていることが示されている。
【００５４】
そこで、図９および図１０について、各々のＳＥＭによるマスクホール寸法測長値から一定量の数値をオフセット量として減じてみた。本実施例では、図９、図１０ともに寸法オフセット量を１５ｎｍとした。また、シミュレーションにおけるホールパターンのコーナーラウンディングは１００ｎｍとした。図１１はＴＥ偏光の場合で、図９に示されたＳＥＭによるハーフトーンマスクのマスクホール寸法測長値からオフセット量を１５ｎｍとして補正した図であり、図１２はＴＭ偏光の場合で、図１０に示されたＳＥＭによるマスクホール寸法測長値からオフセット量を同様に１５ｎｍとして補正した図である。また、ＳＥＭ画像から見積もられたコーナーラウンディングの値とシミュレーションによるコーナーラウンディングの値１００ｎｍとの差分をオフセット量とし、補正値とした。
【００５５】
図１１および図１２に示されるように、寸法オフセット量を１５ｎｍとすることにより、ＳＥＭ測長値に対してＡＩＭＳによる結果とシミュレーションによる結果がほぼ完全に一致した。すなわち、寸法オフセット量１５ｎｍをパターン寸法の補正値を１５ｎｍとすることにより、マスクホール寸法によらず、信頼性のある実効的なマスク寸法が得られることが示された。また、ＳＥＭ画像によるマスクの２次元形状の見積もりにシミュレーションによるコーナーラウンディングの値１００ｎｍを適用した。
【００５６】
次いで、上記の補正値１５ｎｍをＳＥＭで測長した他のパターン寸法値に適用し、実際のマスクパターン転写に適応した本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法を用いてマスクホール寸法が保証された実用的なフォトマスクを得た。
【００５７】
（実施例２）バイナリマスク
本実施例は、パターン形成膜の種類を変えた場合の測定例である。フォトマスクとして多用されているクロム系バイナリマスク（ブランクスはＨＯＹＡ社製商品名ＮＴＡＲ７を使用）を用意した。実施例１と同様に、このマスクは測長評価用として、２７×２７μｍのチップ領域にウェハ上の寸法に換算してパターンピッチ１４０ｎｍ（ハーフピッチ（ｈｐ）７０ｎｍ）、ターゲット寸法７０ｎｍのホールパターンが複数形成されたものである。
【００５８】
実施例１と同様に、先ず、ＡＩＭＳを用い、照明用光源にＡｒＦエキシマレーザを用い、照明系は、実際のウェハ転写条件で用いられる範囲内の入射角度、偏光状態として、パターンピッチ１４０ｎｍのホールパターンを測定対象の中心にして、クォードラポールの瞳フィルタを用いた場合に相当する位置にモノポールの瞳フィルタを設置し、照明光を入射し、結像光学系にベルトランズレンズを挿入し、光検出部にＣＣＤを用いて回折光の強度を測定した。
【００５９】
次に、上記のフォトマスクの回折光強度測定に用いたパターンピッチ１４０ｎｍのホールパターンをＳＥＭで測定して測長値を得るとともに、ホールパターンのコーナーラウンディングの見積りを行なった。
【００６０】
次に、実施例１と同様にして、上記の回折光強度の測定と等しい光学条件、パターンのピッチ、寸法、コーナーラウンディングの組み合わせで３次元電磁場解析シミュレーションを行い、各ホールパターン寸法とコーナーラウンディングの組み合わせにおける回折光強度のシミュレーション値を得た。コーナーラウンディングの値は実施例１と同じく数種類の値を用いて３次元電磁場解析シミュレーションを行なった。
【００６１】
図１３、図１４、図１５は、本実施例のバイナリマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果であり、ＴＥ偏光の場合で横軸にマスク上のホール寸法（ｎｍ）、縦軸に回折光強度を示す。図１３は０次回折光、図１４は１次回折光、図１５は斜め１次回折光を示す図である。実施例１と同様に、コーナーラウンディング（Ｒ）の適正な値を求めるために、任意の数種類の値を用いてシミュレーションを行ったが、図１３〜図１５には、その中の３種類の値（Ｒ＝０，４０，８０ｎｍ）を用いた場合のみを示してある。図１５に示されるように、実施例１と同様に、コーナーラウンディングによる回折光強度の違いは、斜め１次回折光において明らかであり、ホールパターンの寸法測定においてコーナーラウンディング測定の重要性が示されている。
【００６２】
図１６および図１７は、実施例２のＳＥＭで測定した測長値に対するＡＩＭＳによる測定結果と、シミュレーション結果との関係を示す図であり、図１６がＴＥ偏光の場合、図１７がＴＭ偏光の場合を示す。図１６、図１７は、上記のＳＥＭにより測定したバイナリマスクのホール寸法（マスクホール寸法）としての各測長値（横軸）に対し、各々の測長値におけるＡＩＭＳによる回折光強度の測定結果（点で表示）と、シミュレーションによるホール寸法に対する回折光強度の結果（曲線で表示）を示すものである。ＡＩＭＳおよびシミュレーション共に、０次光、１次光、斜め１次光の場合の各々について回折光強度を求めた。
【００６３】
次に、回折光強度測定と電磁場解析シミュレーションとから算出されたパターン寸法値およびコーナーラウンディングの値と、ＳＥＭで測定した測長値および見積もったコーナーラウンディングの値とから、ＳＥＭに対する寸法オフセット量をパターン寸法の補正値として決定するとともに、ＳＥＭから見積もられるコーナーラウンディングからのオフセット量を補正値として決定する。図１６、図１７が示すように、ＡＩＭＳによる結果とシミュレーションによる結果はずれており、マスクホール寸法を基準とした回折光強度が、ＡＩＭＳとシミュレーションで異なり、ＡＩＭＳの方がシミュレーションよりも全体に図面左側にシフトしていることが示されている。
【００６４】
そこで、図１６および図１７について、各々のＳＥＭによるマスクホール寸法測長値から一定量の数値をオフセット量として減じてみた。本実施例では、実施例１と同じく、図１６、図１７ともに寸法オフセット量を１５ｎｍとした。また、シミュレーションにおけるホールパターンのコーナーラウンディングも実施例１と同様に１００ｎｍとした。図１８はＴＥ偏光の場合で、図１６に示されたＳＥＭによるバイナリマスクのマスクホール寸法測長値からオフセット量を１５ｎｍとして補正した図であり、図１９はＴＭ偏光の場合で、図１７に示されたＳＥＭによるマスクホール寸法測長値からオフセット量を同様に１５ｎｍとして補正した図である。また、ＳＥＭ画像から見積もられたコーナーラウンディングの値とシミュレーションによるコーナーラウンディングの値１００ｎｍとの差分をオフセット量とし、補正値とした。
【００６５】
図１８および図１９に示されるように、寸法オフセット量を１５ｎｍとすることにより、ＳＥＭ測長値に対してＡＩＭＳによる結果とシミュレーションによる結果がほぼ完全に一致した。すなわち、寸法オフセット量１５ｎｍをパターン寸法の補正値を１５ｎｍとすることにより、マスクホール寸法によらず、信頼性のある実効的なマスク寸法が得られることが示された。また、ＳＥＭ画像によるマスクの２次元形状の見積もりにシミュレーションによるコーナーラウンディングの値１００ｎｍを適用した。
【００６６】
次いで、上記の補正値１５ｎｍをＳＥＭで測長した他のパターン寸法値に適用し、実際のマスクパターン転写に適応した本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法を用いてマスクホール寸法が保証された実用的なフォトマスクを得た。
【００６７】
実施例１および実施例２が示すように、本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法は、たとえフォトマスクの膜の種類が異なったとしても、オフセット量を適切に選定して補正量とすることにより、信頼性のある実効的なマスク寸法が得られるものである。
また、ホール寸法と斜め１次回折光の回折光強度を示す図８および図１５から明らかなように、本発明のパターン寸法測定方法は、ホールパターンのコーナーラウンディングの形状評価方法としても用いることができる。
【００６８】
上記の実施例１、実施例２では、オフセット量がいずれもＳＥＭ測定値より増やす場合を例示したが、本発明のパターン寸法測定方法においては、オフセット量がＳＥＭ測定値より減じる場合、あるいはＳＥＭ測定値と一致する場合もあり得るものである。
【００６９】
（実施例３）
実施例１で算出した電磁場解析シミュレーションによる各パターン寸法およびコーナーラウンディングにおける回折光強度のシミュレーション値をデータベース化した。次いで実施例１と同様のパターンピッチ１４０ｎｍ（ハーフピッチ（ｈｐ）７０ｎｍ）、ターゲット寸法７０ｎｍのホールパターンが複数形成されたハーフトーンマスクを準備し、実施例１と同様にして、ＡＩＭＳによりマスクパターンによる回折光強度を測定し、次に、マスクパターンをＳＥＭで測定して測長値を得るとともに、ホールパターンのコーナーラウンディングの見積もりを行った。電磁場解析シミュレーションによる回折光強度のシミュレーション値には上記のデータベース化したシミュレーション値を用いた。
【００７０】
次に、上記の回折光解析とシミュレーション値とから算出されたパターン寸法値とＳＥＭで測定した測長値とのオフセット量からＳＥＭで測定したパターン寸法の補正値を決定するとともに、ＳＥＭから見積もられるコーナーラウンディングからのオフセット量を補正値として決定した。次いで、上記のパターン寸法補正値をＳＥＭで測定した他のパターン寸法値に適用するとともに、ＳＥＭ画像による２次元形状見積もりにラウンディングの補正値を適用し、パターン寸法測定を行った。本実施例では、回折光強度のシミュレーション値のデータベースを使用することにより、パターン寸法測定時間が大幅に短縮された。
【００７１】
（実施例４）
実施例１のパターン寸法測定方法により決定された補正値１５ｎｍを用い、実施例１と同じＳＥＭを用いて、実施例１と同種の他のハーフトーンマスクの上記の補正値を算出したパターンと同じパターンピッチ１４０ｎｍ（ハーフピッチ（ｈｐ）７０ｎｍ）、ターゲット寸法７０ｎｍのホールパターンの寸法測定に適用した。フォトマスクを使用する投影露光のプロセス条件およびフォトマスクのパターンの膜質や断面形状に影響するマスク製造条件に変更がない限りにおいて、同じＳＥＭを用いて異なるフォトマスクの同一のパターンの寸法測定に適用できることを確認した。
【００７２】
（実施例５）
実施例１で得られたホールパターンのパターン寸法の補正値１５ｎｍを基にして、マスクパターンの品質を管理する基準値を１５ｎｍ±２ｎｍと設定した。次に、実施例１で使用したハーフトーンマスクの面内５箇所（中央と左右の上下）のパターンのオフセット量を求めたところ、いずれの箇所のオフセット量も基準値内に入っていることが確認された。したがって、本実施例に用いたハーフトーンマスクは、マスク面内において、マスクパターンの断面形状に台形や逆台形のような異常が無く、ハーフトーン位相シフト膜の光学特性が適切であることが保証され、パターン寸法測定と共に高品質のフォトマスクであることを保証することができた。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明のフォトマスクのパターン寸法測定方法の工程の一例を示すフロー図である。
【図２】本発明の回折光強度測定に用いたリソグラフィシミュレーション顕微鏡（ＡＩＭＳ）の光学系の概略説明図である。
【図３】本発明の照明側に用いる瞳フィルタ形状の一例を示す図である。
【図４】ＡＩＭＳを用いた回折光の測定例であり、０次光、１次光、斜め１次光を示す図である。
【図５】ホールパターンの平面模式図であり、ホール寸法とコーナーラウンディングを示す。
【図６】実施例１の６％ハーフトーンマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果によるＴＥ偏光の場合のホール寸法と０次回折光の回折光強度との関係を示す図である。
【図７】実施例１の６％ハーフトーンマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果によるＴＥ偏光の場合のホール寸法と１次回折光の回折光強度との関係を示す図である。
【図８】実施例１の６％ハーフトーンマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果によるＴＥ偏光の場合のホール寸法と斜め１次回折光の回折光強度との関係を示す図である。
【図９】実施例１のＴＥ偏光の場合で、ＳＥＭで測定した測長値に対するＡＩＭＳによる測定結果と、シミュレーション結果との関係を示す図である。
【図１０】実施例１のＴＭ偏光の場合で、ＳＥＭで測定した測長値に対するＡＩＭＳによる測定結果と、シミュレーション結果との関係を示す図である。
【図１１】図９に示されたＳＥＭによるハーフトーンマスクのマスクホール寸法測長値からオフセット量を１５ｎｍとして補正した図で、ＴＥ偏光の場合を示す。
【図１２】図１０に示されたＳＥＭによるハーフトーンマスクのマスクホール寸法測長値からオフセット量を１５ｎｍとして補正した図で、ＴＭ偏光の場合を示す。
【図１３】実施例２のバイナリマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果によるＴＥ偏光の場合のホール寸法と０次回折光の回折光強度との関係を示す図である。
【図１４】実施例２のバイナリマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果によるＴＥ偏光の場合のホール寸法と１次回折光の回折光強度との関係を示す図である。
【図１５】実施例２のバイナリマスクの３次元電磁場解析シミュレーション結果によるＴＥ偏光の場合のホール寸法と斜め１次回折光の回折光強度との関係を示す図である。
【図１６】実施例２のＳＥＭで測定した測長値に対するＡＩＭＳによる測定結果と、シミュレーション結果との関係を示す図であり、ＴＥ偏光の場合を示す。
【図１７】実施例２のＳＥＭで測定した測長値に対するＡＩＭＳによる測定結果と、シミュレーション結果との関係を示す図であり、ＴＭ偏光の場合を示す。
【図１８】図１６に示されたＳＥＭによるバイナリマスクのマスクホール寸法測長値からオフセット量を１５ｎｍとして補正した図で、ＴＥ偏光の場合を示す。
【図１９】図１７に示されたＳＥＭによるバイナリマスクのマスクホール寸法測長値からオフセット量を１５ｎｍとして補正した図で、ＴＭ偏光の場合を示す。
【図２０】ＳＥＭによるマスクのホール寸法の読み取り値の誤差が生じた場合、コントラストとＭＥＥＦに与える影響をシミュレーションにより評価した図である。
【符号の説明】
【００７４】
２１ σアパーチャ
２２ マスク
２３ ＮＡアパーチャ
２４ ベルトランレンズ
２５ 光検出部（ＣＣＤまたはフォトディテクター）
２０１ 透明基板
２０２ 半透明膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影露光に用いられるフォトマスクのパターン寸法を走査型電子顕微鏡で測定するフォトマスクのパターン寸法測定方法であって、
前記投影露光と同じ波長の照明光により前記投影露光で用いられる範囲内の入射角度、偏光状態で、前記フォトマスクのホールパターンを照明して各パターン寸法における回折光強度を測定するステップと、
前記ホールパターンを前記走査型電子顕微鏡で測定して測長値を得るとともに、前記ホールパターンのコーナーラウンディングの見積りを行うステップと、
前記回折光強度の測定と等しい光学条件で電磁場解析シミュレーションを行い、各パターン寸法とコーナーラウンディングの組み合わせにおける回折光強度のシミュレーション値を得るステップと、
前記回折光強度測定と前記電磁場解析シミュレーションとから算出されたパターン寸法値およびコーナーラウンディングの値と、前記走査型電子顕微鏡で測定した測長値および見積もったコーナーラウンディングの値とから、前記走査型電子顕微鏡に対する寸法オフセット量をパターン寸法の補正値として決定するとともに、前記走査型電子顕微鏡から見積もられるコーナーラウンディングからのオフセット量を補正値として決定するステップと、
前記走査型電子顕微鏡で測定した他のパターン寸法値に前記補正値を適用するとともに、前記走査型電子顕微鏡によるマスク２次元形状見積もりに前記コーナーラウンディングの補正値を適用するステップと、
を含むことを特徴とするフォトマスクのパターン寸法測定方法。
【請求項２】
前記回折光強度の測定において、前記ホールパターンが設計上、前記照明光の入射領域内で単一ピッチ、単一ホール寸法の繰り返しパターンであることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法。
【請求項３】
前記回折光のうち少なくとも０次光と１次光の回折光強度の測定をリソグラフィシミュレーション顕微鏡で行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法。
【請求項４】
前記ホールパターンを前記走査型電子顕微鏡で測定するステップにおいて、コーナーラウンディングの見積りを行わず、前記電磁場解析シミュレーションでの回折光強度から算出したコーナーラウンディングの値を用いることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法。
【請求項５】
前記電磁場解析シミュレーションをあらかじめ行い、各パターン寸法およびコーナーラウンディングにおける回折光強度のシミュレーション値を得てデータベース化し、前記データベース化したシミュレーション値を前記電磁場解析シミュレーションのシミュレーション値として用いることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法。
【請求項６】
前記投影露光のプロセス条件および前記フォトマスクの製造条件に変更がない限りにおいて、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法により決定された前記補正値を、前記走査型電子顕微鏡を用いた他のフォトマスクの同一のパターンの寸法測定の補正値として用いることを特徴とするフォトマスクのパターン寸法測定方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法により前記フォトマスク面内のパターンのオフセット量を算出し、前記算出したオフセット量が所定の基準値内に入るかどうかを検証することで、前記フォトマスク面内のパターンの断面形状および光学特性を品質保証したことを特徴とするフォトマスク。
【請求項８】
前記オフセット量が、前記フォトマスク面内の５箇所以上で算出されたものであることを特徴とする請求項７に記載のフォトマスク。
【請求項１】
投影露光に用いられるフォトマスクのパターン寸法を走査型電子顕微鏡で測定するフォトマスクのパターン寸法測定方法であって、
前記投影露光と同じ波長の照明光により前記投影露光で用いられる範囲内の入射角度、偏光状態で、前記フォトマスクのホールパターンを照明して各パターン寸法における回折光強度を測定するステップと、
前記ホールパターンを前記走査型電子顕微鏡で測定して測長値を得るとともに、前記ホールパターンのコーナーラウンディングの見積りを行うステップと、
前記回折光強度の測定と等しい光学条件で電磁場解析シミュレーションを行い、各パターン寸法とコーナーラウンディングの組み合わせにおける回折光強度のシミュレーション値を得るステップと、
前記回折光強度測定と前記電磁場解析シミュレーションとから算出されたパターン寸法値およびコーナーラウンディングの値と、前記走査型電子顕微鏡で測定した測長値および見積もったコーナーラウンディングの値とから、前記走査型電子顕微鏡に対する寸法オフセット量をパターン寸法の補正値として決定するとともに、前記走査型電子顕微鏡から見積もられるコーナーラウンディングからのオフセット量を補正値として決定するステップと、
前記走査型電子顕微鏡で測定した他のパターン寸法値に前記補正値を適用するとともに、前記走査型電子顕微鏡によるマスク２次元形状見積もりに前記コーナーラウンディングの補正値を適用するステップと、
を含むことを特徴とするフォトマスクのパターン寸法測定方法。
【請求項２】
前記回折光強度の測定において、前記ホールパターンが設計上、前記照明光の入射領域内で単一ピッチ、単一ホール寸法の繰り返しパターンであることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法。
【請求項３】
前記回折光のうち少なくとも０次光と１次光の回折光強度の測定をリソグラフィシミュレーション顕微鏡で行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法。
【請求項４】
前記ホールパターンを前記走査型電子顕微鏡で測定するステップにおいて、コーナーラウンディングの見積りを行わず、前記電磁場解析シミュレーションでの回折光強度から算出したコーナーラウンディングの値を用いることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法。
【請求項５】
前記電磁場解析シミュレーションをあらかじめ行い、各パターン寸法およびコーナーラウンディングにおける回折光強度のシミュレーション値を得てデータベース化し、前記データベース化したシミュレーション値を前記電磁場解析シミュレーションのシミュレーション値として用いることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法。
【請求項６】
前記投影露光のプロセス条件および前記フォトマスクの製造条件に変更がない限りにおいて、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法により決定された前記補正値を、前記走査型電子顕微鏡を用いた他のフォトマスクの同一のパターンの寸法測定の補正値として用いることを特徴とするフォトマスクのパターン寸法測定方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のフォトマスクのパターン寸法測定方法により前記フォトマスク面内のパターンのオフセット量を算出し、前記算出したオフセット量が所定の基準値内に入るかどうかを検証することで、前記フォトマスク面内のパターンの断面形状および光学特性を品質保証したことを特徴とするフォトマスク。
【請求項８】
前記オフセット量が、前記フォトマスク面内の５箇所以上で算出されたものであることを特徴とする請求項７に記載のフォトマスク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図４】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図４】
【図２０】
【公開番号】特開２００９−２５８２４８（Ｐ２００９−２５８２４８Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０５２２７（Ｐ２００８−１０５２２７）
【出願日】平成２０年４月１５日（２００８．４．１５）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１５日（２００８．４．１５）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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