JP4714180B2

JP4714180B2 - フォトマスク管理方法、フォトマスク洗浄可能回数生成方法、及びフォトマスク管理システム

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Publication number: JP4714180B2
Application number: JP2007121027A
Authority: JP
Inventors: 英史向井; 真司山口; 幸恭有澤; 敏也小谷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-05-01
Filing date: 2007-05-01
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2027-05-01
Also published as: JP2008276002A; US20080320434A1; US7941767B2

Description

本発明は、半導体集積回路の製造におけるリソグラフィー工程等で使用されるフォトマスクについての、フォトマスク管理方法、フォトマスク洗浄可能回数生成方法、及びフォトマスク管理システムに関するものである。

近年、半導体記憶装置の製造においては、回路を構成する素子や配線などの高集積化、またパターンの微細化が進められている。光リソグラフィーにおいて、フォトマスクを露光することによりウエハ上にパターンを形成にするためには、０．０９μm世代まではＫｒＦ光、０．０７μm世代以降はＡｒＦ光が露光光として必要であると言われている。

しかしながら、半導体製造工場におけるフォトマスクの使用において、ＡｒＦ世代のフォトマスクは、使用され続けるとフォトマスク上に成長性欠陥が発生する。その結果、転写パターンに線幅太り、或いはライン−ライン（Line-Line）ショートを引き起こし、これがウエハ欠陥検査で検出されることにより、デバイスイールドを低下させるという問題があった。

さらに、上記フォトマスク上に発生した成長性欠陥は、洗浄をおこなうことによって除去することができ、洗浄したフォトマスクは、半導体製造工場に戻して再利用することが可能である（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、フォトマスクを洗浄することにより、ハーフトーン（ＨＴ：Half Tone)膜にダメージをひきおこすため、透過率、位相差が変動してしまい露光マージンが低下する。

従って、マスク製造工程からデバイス製造リソグラフィー工程にフォトマスクがはじめて出荷される（使用後の洗浄の前の）時点において、既に膜の透過率、位相差が理想値から大きくずれているフォトマスクには、スペックは満たしているものの、これ以上洗浄できない、即ち洗浄したとしても使用不可能なマスクも含まれていた。

従来の成長性欠陥除去フローにおいては、まず、マスク製造工程において、所望のマスクパターンの描画が行われる。続いて、現像、エッチング工程を経て、フォトマスクパターンの形成が行われる。続いて、フォトマスク洗浄が行われる。続いて、所望の検査感度にて欠陥検査が行われる。検査により異物が付着している(否と判定)場合は、再度、洗浄工程を経て検査が行われる。異物が除去(良と判定)できるまで上記を繰り返す。

続いて、上記したマスク製造工程における光学測定、寸法測定手順、及び、測定値データベースから取得した光学測定結果、及び、寸法測定結果から露光量マージンを算出する。

具体的には、光学測定工程において所望の箇所のハーフトーン膜の透過率、及び位相差が測定される。続いて、寸法測定工程において所望パターンの寸法測定が行われる。上記光学測定及び寸法測定データは、測定値データベースに保存される。保存されたデータベースから、本マスクのフレキシブルスペック判定を行う判定システム内に上記測定値を転送し、所望の光学条件で露光(リソグラフィー)マージンが算出される。

ここで、算出された露光(リソグラフィー)マージンを、予め定義された許容露光(リソグラフィー)マージンと比較することにより良否判定が行われる。

判定の結果、否となった場合は、再度マスク描画工程からマスク作製が開始される。判定結果が良となった場合は、続いて、欠陥検査が行われ、検査により異物が付着している(否)場合は、再度、洗浄工程を経て検査が行われる。その後、光学測定、寸法測定工程、フレキシブルスペック判定工程を経て、検査までの工程が良と判定されるまで、このルーチンが繰り返される。

上記検査において、良と判定されたフォトマスクは、ペリクル貼り工程を経て、デバイス製造リソグラフィー工程に送付される。デバイス製造リソグラフィー工程にフォトマスクが受入れられた後、まず、リソグラフィーマージン管理パターンを用いて露光条件出しが行われて、適正露光量を取得する。

さらに、続いて、上記適正露光量を用いて露光がおこなわれ、所望の日数、もしくは露光処理数で欠陥検査(マスク汚染の確認)が行われる。この検査結果が、良の場合は、続けて上記適正露光量を用いて露光がおこなわれ、再度、所望の日数、もしくは露光処理数で欠陥検査(マスク汚染の確認)が行われ、検査結果が否(異物検出)になるまで上記ルーチンが繰り返される。

検査結果が否の場合、マスク製造工程にフォトマスクが送付される。まず、フォトマスクからペリクルが剥され、続いて、洗浄が行われる。さらに、それに続いて、検査、光学測定、寸法測定、フレキシブルスペック判定工程を経て、検査工程、ペリクル貼り工程を経て、良と判定されたフォトマスクが再度デバイス製造リソグラフィー工程に送付されて、上記工程を繰り返す。

しかし、上記した従来のフォトマスク検査方法の場合、マスク製造工程におけるフレキシブルスペック判定において、実際にフォトマスクで形成した場合にリソグラフィー余裕度が少ない危険パターンに対してはリソグラフィーマージンが保証されていないにもかかわらず、フォトマスクの使用が可能であると誤って判断されて、デバイス製造における歩留まりの低下を招くことがあった。あるいは逆に、リソグラフィー余裕度が少ない危険パターンに対してもリソグラフィーマージンが保証されているにもかかわらず、フォトマスクの使用が不可と誤って判断されてフォトマスクを無駄に廃棄している可能性があった（例えば、特許文献２参照。）。

また、上記フレキシブルスペック判定において良否判定しか行われていなかったために、そのフォトマスクがデバイス製造リソグラフィー工程において使用する際に、マスク洗浄をどの程度、即ち後何回おこなってよいのかの情報がなく、一旦マスクが汚染された場合にマスク洗浄をおこなっても良いか否か、即ちマスク洗浄を行ってもまだそのマスクを使用できるかどうかの判断がこれまで困難であった。

さらに、上記判断が出来ない状態でデバイス製造リソグラフィー工程から汚染マスクをマスク製造工程で洗浄した場合、その後の光学測定、及び寸法測定結果を取得し、さらにフレキシブル判定が行われるが、万が一、フォトマスクのフレキシブル判定において不良となった場合、マスクを再作成する必要がある。その場合、デバイス製造リソグラフィー工程にフォトマスクを戻すのに時間がかかり、結果的にデバイス製造リソグラフィー工程におけるフォトマスクを用いたデバイス製品製造が滞ることになるという問題があった。
特開２００４−４００３８号公報特許第３４２５４１４号公報

本発明は、半導体デバイスの歩留まりの向上及びコストダウンが可能なフォトマスク管理方法、そして半導体デバイスの生産効率の向上及びコストダウンが可能なフォトマスク洗浄可能回数生成方法及びフォトマスク管理システムを提供する。

この発明の第１の態様に係るフォトマスク管理方法は、フォトマスクの洗浄工程と、前記洗浄工程の後に前記フォトマスクの透過率、位相差、パターンの寸法、パターンの高さ、或いはパターンの側壁形状の少なくとも１つの物理量を測定する工程と、前記洗浄工程の後にフォトマスクの予め定めた危険パターンの２次元形状を計測する工程であって、前記危険パターンは予め求められたリソグラフィー余裕度が最も少なくなるパターンである前記工程と、測定された前記物理量を用いて、計測された前記２次元形状についてのリソグラフィーシミュレーションを実行することにより前記危険パターンのリソグラフィー余裕度を求める工程と、求められた前記リソグラフィー余裕度に基づいて、前記フォトマスクが使用可能かどうかを判断する工程とを具備する。

この発明の第２の態様に係るフォトマスク洗浄可能回数生成方法は、フォトマスクの洗浄工程と、前記洗浄工程の後に前記フォトマスクの透過率、位相差、パターンの寸法、パターンの高さ、或いはパターンの側壁形状の少なくとも１つの物理量を測定する工程と、前記洗浄工程の後にフォトマスクの予め定めた危険パターンの２次元形状を計測する工程であって、前記危険パターンは予め求められたリソグラフィー余裕度が最も少なくなるパターンである前記工程と、測定された前記物理量を用いて、計測された前記２次元形状についてのリソグラフィーシミュレーションを実行することにより、前記危険パターンの現在のリソグラフィー余裕度を求める工程と、前記フォトマスクの洗浄回数と前記物理量との関係を予め求める工程と、前記洗浄回数に依存した前記物理量に対する前記危険パターンのリソグラフィー余裕度を求めることにより、前記洗浄回数と前記危険パターンのリソグラフィー余裕度との関係を求める工程と、前記危険パターンの現在のリソグラフィー余裕度と、予め定められた前記危険パターンの許容リソグラフィー余裕度と、前記洗浄回数と前記危険パターンのリソグラフィー余裕度との前記関係とから、前記フォトマスクの洗浄可能回数を生成する工程とを具備する。

この発明の第３の態様に係るフォトマスク管理システムは、この発明の第２の態様に係るフォトマスク洗浄可能回数生成方法により生成したフォトマスクの洗浄可能回数を保持するデータベースと、予め測定しておいた前記フォトマスクの欠陥発生頻度を保持するデータベースと、予め定めた前記フォトマスクの露光頻度を保持するデータベースとを具備し、前記洗浄可能回数と前記欠陥発生頻度と前記露光頻度に基づいて前記フォトマスクの寿命を予測する。

本発明によれば、半導体デバイスの歩留まりの向上及びコストダウンが可能なフォトマスク管理方法、そして半導体デバイスの生産効率の向上及びコストダウンが可能なフォトマスク洗浄可能回数生成方法及びフォトマスク管理システムを提供できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図面において、対応する部分には対応する符号を付し、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で示している。

(第１の実施形態)
本発明の第１の実施形態に係るフォトマスク管理方法を、図１０に示したフローチャートを用いて以下に説明する。

本実施形態のフォトマスク管理方法においては、フォトマスクで使用する成長性欠陥（汚染物質）への対応としてのフォトマスクの洗浄工程の後に、フォトマスクパターンの寸法（ＣＤ）、位相差、透過率等の物理量を測定し、さらに、リソグラフィー余裕度のないパターンの画像を取得する。上記測定で得られた実測物理量を用いて、画像取得されたリソグラフィー余裕度のないパターンについてのリソグラフィーシミュレーションを実行することにより当該フォトマスクの使用可否を判断する。

半導体製造工場におけるＡｒＦ世代のフォトマスクの使用において、当初は、図１に示すように問題なくウエハパターンを形成していたフォトマスクが、使用され続けると、図２に示すようにフォトマスク上に成長性欠陥が発生する。その結果、転写パターンに線幅太り、或いはライン−ライン（Line-Line）ショートを引き起こし、これがウエハ欠陥検査で検出されることにより、デバイスイールドを低下させるという問題があった。

このような成長性欠陥は、図３に示すように、洗浄をおこなうことによって除去することができ、洗浄したフォトマスクは、半導体製造工場に戻して再利用することが可能である。上記洗浄工程は、例えば加水硫酸とアンモニアの混合液で洗浄し、洗浄後に温水（純水）でリンスを行ってなされ、上記戻入対応時の他、フォトマスク作成時にも実施される。

しかしながら、フォトマスクを洗浄することにより、ハーフトーン膜にダメージをひきおこしてしまい、フォトマスクを透過した光強度のパターンは、洗浄前の様子を示した図４から洗浄後の様子を示した図５のように変化する。その結果、透過率、位相差が変動してしまい、例えば、所望のＤＯＦ（焦点深度）＝Ｄ_１に対する、露光量の裕度が、洗浄前のＥＤツリーを示した図６で示された値ＥＬ_Ｂから洗浄後のＥＤツリーを示した図７で示された値ＥＬ_Ａへと減少してしまう。

ＥＤツリーは、横軸に露光量(dose)、縦軸にフォーカス(focus)を取り、ウエハ上でのレジストパターンの寸法が所定量の割合ずれることを許容した場合に、露光量及びフォーカスが最適点からどこまで変動してもかまわないかを、露光量-フォーカス(dose-focus)空間上で示した図である。

図６及び図７ではそれぞれ孤立ラインがパターン寸法±Ｂ％となるdose-focus値を破線で結んでいる。即ち、まず、最適点において露光量及びフォーカスが最適な値となっている孤立ラインパターンを考える。その孤立ラインパターンが露光量及びフォーカスが最適点からずれて露光された場合の寸法を、縦軸及び横軸と垂直、即ち紙面と垂直な方向にとり、パターン寸法±Ｂ％となる等寸法線を結んで紙面に投影している。従って、破線で囲まれた領域は、孤立ラインがパターン寸法±Ｂ％を守るためのプロセスマージンとして、どれだけ露光量とフォーカスが最適値からずれても許されるかを示している。

図６及び図７に示された所望のＤＯＦ（焦点深度）＝Ｄ_１に対する、露光量の裕度の洗浄前後の変化を、ＤＯＦを変化させてプロットしたものが図８である。図８に示されるように、フォトマスクの洗浄によってリソグラフィーマージンが低下する。

このようなフォトマスクの洗浄によるリソグラフィーマージンの低下に対して、従来は、図９のフローチャートに示すように洗浄後のフォトマスクの使用可否判断がなされていた。すなわち、所定回数の露光（ステップＳ９０１）の後にフォトマスクの洗浄（ステップＳ９０２）が行われ、その後、フォトマスクの透過率、位相差、パターンの寸法、パターンの高さ、或いはパターンの側壁形状等の物理量を測定する（ステップＳ９０３）。

ステップＳ９０３においては、上記複数の物理量を測定してもよいが、上記複数の物理量の中から少なくとも１つの物理量は測定する。

その測定結果に基づいてマスクの製造工程で求められるスペック等を基準にして洗浄後のフォトマスクの使用可否の判断がなされていた（ステップＳ９０４）。或いは、測定された物理量に基づいてリソグラフィーマージンを見積もり、そのリソグラフィーマージンが所望の値を満たすかどうかに基づいて洗浄後のフォトマスクの使用可否の判断がなされていた。

ステップＳ９０４のフォトマスクの使用可否の判断において、使用不可と判断されたフォトマスクは廃棄され、使用可能と判断されたフォトマスクは、再び半導体装置の製造工程で用いられて露光が繰り返される（ステップＳ９０１）。

しかしながら、従来ステップＳ９０３で測定される物理量は、リソグラフィー余裕度が少なく、露光条件のわずかな変動によって所望のパターン形成が難しくなるような危険パターンのみに直接関係したパラメータではなかった。

従って、上に述べた手法で洗浄後のフォトマスクの使用可否の判断を行った場合、実際にフォトマスクで形成するリソグラフィー余裕度が少ない危険パターンに対してはリソグラフィーマージンが保証されていないにもかかわらず、フォトマスクの使用が可能であると誤って判断されて、半導体装置の製造における歩留まりの低下を招くことがあった。あるいは逆に、リソグラフィー余裕度が少ない危険パターンに対してもリソグラフィーマージンが保証されているにもかかわらず、フォトマスクの使用が不可と誤って判断されてフォトマスクを無駄に廃棄している可能性があった。

これに対して、本実施形態のフォトマスク管理方法は、洗浄処理によって物理特性等が変化したフォトマスクの使用可否判断をより精度高く行うことが可能となる。

本実施形態に係るフォトマスク管理方法を、図１０のフローチャートを用いて以下に説明する。

まず、所定のロット数、例えば４５０ロット分の露光（ステップＳ１００１）が行われた後にフォトマスクの洗浄（ステップＳ１００２）が行われる。フォトマスクの洗浄がフォトマスク作成時の洗浄である場合は、ステップＳ１００１は省かれる。

その後、フォトマスクの透過率、位相差、パターンの寸法、パターンの高さ、或いはパターンの側壁形状等の物理量の中から、複数或いは少なくとも１つの物理量について測定する（ステップＳ１００３）。

ステップＳ１００３の物理量の測定において、例えば、透過率、位相差等は光学測定で行う。また、フォトマスクパターンの寸法は、例えば、マスクの仕上がりが確認できリソグラフィー余裕度が求められるような代表的なパターンの部分の寸法であり、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて取得した画像から測定してもよいし、光学系測定装置を用いて測定してもよい。

また、フォトマスクパターンの高さは、測定した前記位相差より算出してもよいし、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いるなどして測定してもよい。また、パターンの側壁形状は、例えば、ハーフトーンマスク或いはガラスで形成されたラインパターンの側壁の形状である。側壁形状がテーパー形状、或いは逆テーパー形状のいずれであるか、さらにどの程度傾斜しているかについての３次元構造に関する情報を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、或いはＥＢの反射ビーム等を用いて測定する。

ステップＳ１００３の測定工程の後、本実施形態においては、フォトマスク上のパターンの中から、予め定めておいた危険パターンの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を取得する（ステップＳ１００４）。

この危険パターンは、例えば、マスクパターンデータに基づいたリソグラフィーシミュレーションによって、リソグラフィー余裕度が相対的に小さい、或いはフォトマスク上の全てのパターンの中で最もリソグラフィー余裕度が小さいパターンを予め抽出しておいたものである。このリソグラフィーシミュレーションにおいては、リソグラフィー工程の理想露光条件、及び理想条件からのずれに関する露光装置の特性を含んだ情報、例えば、レンズ収差、照明輝度ムラ、偏光、等の実測データを用いてよい。

或いはまた、リソグラフィー余裕度が小さいパターンであることが当初から分かっているパターンを管理パターンとして予め定めておいて、それを危険パターンとして用いてもよい。

そして、ステップＳ１００４で取得した画像データから危険パターンの輪郭、即ち２次元情報を抽出する（ステップＳ１００５）。ここで得られた、危険パターンの実測された２次元データに対して、ステップＳ１００３で測定した物理量も利用して、リソグラフィーシミュレーションを実行し（ステップＳ１００６）、この危険パターンのウエハ上での転写パターンを求める。ここで、ステップＳ１００３で測定しなかった物理量については、洗浄工程による変化が無かったものとして、フォトマスク出荷時の規格値を用いてリソグラフィーシミュレーションを行ってもよい。

ステップＳ１００６のリソグラフィーシミュレーションにおいては、具体的には、露光装置の特性及びその他の要因に起因して露光条件が変動した場合に危険パターンのウエハ上での転写パターンがどのような寸法あるいは形状になるかを求める。

そして、ステップＳ１００６のリソグラフィーシミュレーションの結果に基づいて、洗浄後のフォトマスクの使用可否の判断を行う（ステップＳ１００７）。具体的には、ステップＳ１００６で求めた危険パターンのウエハ上での寸法あるいは形状と、所望のパターンとのずれ即ち寸法公差を計測する、或いは所望パターンとの形状一致度等を求める。この寸法公差、或いは形状一致度等を、それらに対応するそれぞれの所定の閾値と比較することにより、リソグラフィーマージンの有無を判定してフォトマスクの使用可否の判断を行う。

リソグラフィー余裕度は、理想的な露光条件で形成される所望パターンに対して、実際に露光によって形成されるパターンの寸法ずれを所定量許容した場合に、露光量、フォーカス等の露光条件がどの程度変動してもかまわないかを表す指標である。従って、ステップＳ１００７における判断は、リソグラフィーシミュレーションによって求められたリソグラフィー余裕度に基づいてフォトマスクの使用可否の判断をしていることになる。

従来、フォトマスクの洗浄後の使用可否判断は、洗浄後の位相差、透過率をリソグラフィーシミュレーションに取り込んで、リソグラフィー余裕度を計算して行われていたが、本実施形態においては、洗浄後の位相差、透過率、ＣＤ（寸法）等の物理量の測定を行った上、さらに予め定めたリソグラフィー余裕度の少ない危険パターンの２次元データを実測する。この２次元データに対して、洗浄によって変化した上記物理量の測定値を用いてリソグラフィーシミュレーション実施してフォトマスクの合否判定を実行する。

これにより、戻入対応等におけるマスク洗浄によって、物理的な特性が変化したフォトマスクの使用可否判断がより高い精度で可能となる。

その結果、危険パターンに対してリソグラフィーマージンを適切に保証できるので、当該フォトマスクを用いて製造した半導体装置の歩留まりの向上が可能となる。それと同時に、フォトマスクの使用可否判断においてフォトマスクに対してオーバースペックな要求をしなくなるので、フォトマスクの無駄な廃棄を回避してコストダウンが図れることになる。

(第２の実施形態)
本発明の第２の実施形態に係るフォトマスク洗浄可能回数生成方法を、図１４に示した工程の流れを示す図を用いて以下に説明する。

本実施形態のフォトマスク洗浄可能回数生成方法においては、マスク製造工程におけるフォトマスクの洗浄工程の後に、さらに当該フォトマスクがリソグラフィーマージンを有した状態で何回洗浄可能についての洗浄可能回数を算出する。

一般に、マスク製造工程からデバイス製造リソグラフィー工程にフォトマスクがはじめて出荷される（使用後の洗浄の前の）時点において、既に膜の透過率、位相差が理想値から大きくずれている場合がある。

ところで、図８で示したように、フォトマスクを洗浄することにより、ハーフトーン膜にダメージをひきおこすため、透過率、位相差が変動してしまい露光マージンが低下する。従って、スペックは満たしているものの既に膜の透過率、位相差が理想値から大きくずれているフォトマスクの中には、これ以上洗浄できない、即ち洗浄したとしても直ちに使用不可能となってしまうフォトマスクも含まれていた。

本実施形態に係るフォトマスク洗浄回数生成方法を説明する前に、対比のために従来のフォトマスク管理方法について説明する。図１１に、従来の成長性欠陥除去フローの一例を示す。

まず、マスク製造工程において、所望のマスクパターンの描画が行われる（ステップＳ１１０１）。続いて、現像工程（ステップＳ１１０２）、エッチング工程（ステップＳ１１０３）を経て、フォトマスクパターンの形成が行われる。

続いて、フォトマスクの洗浄（ステップＳ１１０４）が行われる。続いて、所望の検査感度にて欠陥検査が行われる（ステップＳ１１０５）。欠陥検査により異物が付着している(ＮＧ)と判定された場合は、再度、洗浄工程（ステップＳ１１０４）を経て検査（ステップＳ１１０５）が行われ、異物が除去された(ＯＫ)と判定されるまで上記ルーチンを繰り返す。

異物が除去された(ＯＫ)と判定されると、光学測定工程（ステップＳ１１０６）において所望の箇所のハーフトーン膜の透過率、及び位相差が測定される。さらに続いて、寸法測定工程（ステップＳ１１０７）において、フォトマスクの仕上がりを確認するための代表的なパターンのライン又はスペースの寸法測定が行われる。この、光学測定工程（ステップＳ１１０６）及び寸法測定工程（ステップＳ１１０７）は、図９におけるマスクの物理量測定（ステップＳ９０３）に相当する。

上記の光学測定データ（透過率及び位相差）、及び寸法測定データは、測定値データベース１１０に保存される。この測定値データベース１１０から、このフォトマスクのフレキシブルスペック判定（ステップＳ１１０８）を行うフレキシブルスペック判定システム（図示せず）内に上記測定データが転送される。上記測定データに基づいて、図１２に示すような所望の光学条件でのＥＤツリーが求められるので、所望の光学条件で図１３に示すような露光量(リソグラフィー)余裕度を算出することができる。

フレキシブルスペック判定（ステップＳ１１０８）においては、図１３で示すように求められたフォトマスクの露光量(リソグラフィー)余裕度に対して、予め定義された許容露光(リソグラフィー)余裕度を用いてフォトマスクの良否判定が行われる。

上記判定が否（ＮＧ）の場合は、再度マスク描画工程（ステップＳ１１０１）からマスク作製が開始される。良（ＯＫ）の場合は、続いて欠陥検査が行われ（ステップＳ１１０９）、検査により異物が付着している(ＮＧ)場合は、再度洗浄工程（ステップＳ１１０４）を経て、欠陥検査（ステップＳ１１０５）が行われ、光学測定（ステップＳ１１０６）、寸法測定工程（ステップＳ１１０７）、フレキシブルスペック判定工程（ステップＳ１１０８）を経て、欠陥検査（ステップＳ１１０９）で良（ＯＫ）と判定されるまで上記ルーチンが繰り返される。

欠陥検査（ステップＳ１１０９）で良（ＯＫ）と判定されたフォトマスクは、ペリクル（防塵保護膜）貼り工程（ステップＳ１１１０）を経て、デバイス製造リソグラフィー工程に送付される。

デバイス製造リソグラフィー工程にフォトマスクが受入れられた後、まず、リソマージン管理パターンを用いて露光条件出しが行われ適正な露光量を求める（ステップＳ１１１１）。続いて、ステップＳ１１１１で求めた適正な露光量で、所定の日数、或いは所定の露光処理数の露光が実行される（ステップＳ１１１２）。

その後、欠陥検査(マスク汚染の確認)（ステップＳ１１１３）が行われる。検査の結果が良（ＯＫ）の場合は、ステップＳ１１１１で求めた適正な露光量で、再び所定の日数、或いは所定の露光処理数の露光が実行され（ステップＳ１１１２）、続いて欠陥検査（ステップＳ１１１３）が行われる。

上記ルーチンが、欠陥検査（ステップＳ１１１３）の結果が、ＮＧ(異物検出)となるまで繰り返される。ＮＧ(異物検出)となった場合、フォトマスクはマスク製造工程に送付されて、フォトマスクからペリクルが剥がされる（図示せず）。続いて、洗浄が行われ（ステップＳ１１０４）、さらに、検査（ステップＳ１１０５）、光学測定（ステップＳ１１０６）、寸法測定（ステップＳ１１０７）、フレキシブルスペック判定工程（ステップＳ１１０８）を経て、検査工程（ステップＳ１１０９）で良（ＯＫ）と判定されたフォトマスクが、ペリクル貼り工程（ステップＳ１１１０）を経て、再度デバイス製造リソグラフィー工程に送付される。以上の工程が繰り返されることになる。

図１１の従来の成長性欠陥除去フローにおいては、以下のような問題点があった。

デバイス製造リソグラフィー工程において使用されているフォトマスクは、マスク製造工程におけるフレキシブルスペック判定（ステップＳ１１０８）においてマスクの使用可否の判定しか行われていなかった。従って、デバイス製造リソグラフィー工程における欠陥検査（ステップＳ１１１３）の時点で、当該フォトマスクについてマスク洗浄をこの後どの程度(何回)おこなってもよいのか、即ち、何回洗浄しても使用可能な程度にフォトマスクの特性が維持されているかについての情報が無かった。よって、欠陥検査（ステップＳ１１１３）においてＮＧ(異物検出)となった時点で、この後に実際にマスク洗浄をおこなっても良いか否かの判断がこれまで困難であった、即ち、この後にマスク洗浄を行って、実際にフォトマスクが再利用可能であるのか、或いは洗浄によって直ちに使用不能となるかについての判断が出来なかった（問題点１）。

さらに、デバイス製造リソグラフィー工程から汚染マスクがマスク製造工程へ送付された場合、マスク製造工程における洗浄工程（ステップＳ１１０４）から光学測定及び寸法測定（ステップＳ１１０６及びＳ１１０７）までの工程を経る必要があり、この後のフレキシブルスペック判定（ステップＳ１１０８）において洗浄完了の判定がなされる。しかし、ここで万が一、不良（ＮＧ）となった場合、ステップＳ１１０１に戻ってフォトマスクを再作製する必要があり、再び、デバイス製造リソグラフィー工程にフォトマスクを戻すのに時間がかかるという問題があった。従って、デバイス製造リソグラフィー工程において、フォトマスクを用いたデバイス製品製造が滞る可能性があった（問題点２）。

これに対して、本実施形態のフォトマスク洗浄可能回数生成方法においては、マスク製造工程におけるフォトマスクの洗浄工程の後に、さらに当該フォトマスクがリソグラフィーマージンを有した状態で何回洗浄可能についての洗浄可能回数を算出することにより、上記問題点を解決する。

本実施形態に係るフォトマスク洗浄可能回数生成方法を、図１４のフローチャートを用いて以下に説明する。

まず、マスク製造工程において、所望のマスクパターンの描画が行われる（ステップＳ１４０１）。続いて、現像工程（ステップＳ１４０２）、エッチング工程（ステップＳ１４０３）を経て、フォトマスクパターンの形成が行われる。ここで製造されるフォトマスクは、例えば、ハーフトーン型位相シフトマスクである。

続いて、フォトマスクの洗浄（ステップＳ１４０４）が行われる。続いて、所望の検査感度にて欠陥検査が行われる（ステップＳ１４０５）。欠陥検査により異物が付着している(ＮＧ)と判定された場合は、再度、洗浄工程（ステップＳ１４０４）を経て検査（ステップＳ１４０５）が行われ、異物が除去された(ＯＫ)と判定されるまで上記ルーチンを繰り返す。

異物が除去された(ＯＫ)と判定されると、光学測定工程（ステップＳ１４０６）において所望の箇所のハーフトーン膜の透過率、及び位相差が測定される。この測定結果は、測定値データベース１４０に保存される。続いて寸法測定工程（ステップＳ１４０７）において、フォトマスクの仕上がりを確認するための代表的なパターンのライン又はスペースの寸法測定が行われる。この寸法は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて取得した画像から測定してもよいし、光学系測定装置を用いて測定してもよい。この測定結果も、測定値データベース１４０に保存される。

ステップＳ１４０７においては、パターンの高さ、或いはパターンの側壁形状等の物理量を測定してもよい。フォトマスクパターンの高さは、ステップＳ１４０６で測定した位相差より算出してもよいし、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いるなどして測定してもよい。また、パターンの側壁形状は、その形状がテーパー形状、或いは逆テーパー形状のいずれであるか、さらにどの程度傾斜しているかについての３次元構造に関する情報を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、或いはＥＢの反射ビーム等を用いて測定する。

また、図１４のフローチャートのようにステップＳ１４０６、Ｓ１４０７と分けないでも、フォトマスクの透過率、位相差、パターンの寸法、パターンの高さ、或いはパターンの側壁形状等の物理量の中から、複数或いは少なくとも１つの物理量について測定が行なわれればよい。

その後、測定値データベース１４０から、光学測定及び寸法測定（ステップＳ１４０６及びＳ１４０７）によって得られた各測定データが、このフォトマスクのフレキシブルスペック判定（ステップＳ１４０８）を行うフレキシブルスペック判定システム（図示せず）内に転送される。

フレキシブルスペック判定システムは、転送された上記測定データに基づいて、図１３に示すように、所望の光学条件でのフォトマスクの現在の露光量(リソグラフィー)余裕度を算出することができる。

フレキシブルスペック判定（ステップＳ１４０８）においては、図１３で示すように求められた露光量(リソグラフィー)余裕度に対して、予め定義された許容露光(リソグラフィー)余裕度を用いてフォトマスクの使用可否についての良否判定が行われる。

上記判定が否（ＮＧ）の場合は、再度マスク描画工程（ステップＳ１４０１）からマスク作製が開始される。良（ＯＫ）の場合は、続いて欠陥検査が行われ（ステップＳ１４０９）、検査により異物が付着している(ＮＧ)場合は、再度洗浄工程（ステップＳ１４０４）を経て、欠陥検査（ステップＳ１４０５）が行われ、光学測定（ステップＳ１４０６）、寸法測定工程（ステップＳ１４０７）、フレキシブルスペック判定工程（ステップＳ１４０８）を経て、欠陥検査（ステップＳ１４０９）で良（ＯＫ）と判定されるまで上記ルーチンが繰り返される。

欠陥検査（ステップＳ１４０９）で良（ＯＫ）と判定された場合は、測定値データベース１４０から、当該フォトマスクについて保存された最新の透過率、位相差、寸法データの測定値データが洗浄可能回数生成システム（図示せず）に転送される。さらに、プロセスデータベース１４１に保持されている、洗浄回数に依存して変化する透過率及び位相差のデータが洗浄可能回数生成システムに転送される。

プロセスデータベース１４１に保持されている、洗浄回数に依存して変化する透過率及び位相差等の物理量のデータは、事前の測定あるいは理論的な見積もりによりあらかじめ求めたものである。それらの物理量のデータの例を図１５及び図１６に示す。

図１５は、洗浄回数に依存して変化する透過率を示しており、ハーフトーン膜の当初の透過率である６％から、洗浄回数が増えるに従って、透過率が増大(縦軸上方向)して行く様子を示している。また、図１６は、洗浄回数に依存して変化する位相差を示しており、ハーフトーン膜とガラスの当初の位相差である１８０度から、洗浄回数が増えるに従って、位相差が減少（即ち、ハーフトーン膜の膜厚が減少）(縦軸下方向)して行く様子を示している。ちなみに、洗浄を繰り返してハーフトーン膜の膜厚が無くなると位相差は０である。

上述した洗浄回数に依存して変化する透過率及び位相差等の物理量のデータは、異なる製造プロセスにより製造されたハーフトーン型位相シフトマスクが存在する場合は、各製造プロセス毎に予め求めておく。

洗浄可能回数生成システムは転送された、洗浄回数に依存した物理量の上記データに基づいて、今後の洗浄回数毎の所望の光学条件で露光量(リソグラフィー)余裕度を算出する。具体的には、図１７に示すように、当該フォトマスクに対してさらに洗浄をおこなった場合を想定して、各洗浄回数に対する露光量(リソグラフィー)余裕度が計算される。

そして、既にフレキシブルスペック判定システムにおいて求めておいた現在の露光量余裕度とあらかじめ定められた許容露光量裕度(ＥＬ_Ｐ)を用いて、図１８に示されるように各洗浄回数と露光量裕度との関係から、後さらに何回当該フォトマスクの洗浄が可能であるかを示す洗浄可能回数が求められる（ステップＳ１４１０）。

なお、異なる製造プロセスにより製造されたフォトマスクが存在する場合は、ここで求めた各洗浄回数に対する露光余裕度も、各製造プロセス毎に求めることになる。

なお、上では、許容露光量裕度(ＥＬ_Ｐ)を用いて洗浄可能回数を求めるとして説明したが、実際には、許容焦点深度(Ｄ１)に対しても、図１７から、後さらに何回当該フォトマスクの洗浄が可能であるかが求められる。従って、一般には、許容露光量裕度(ＥＬ_Ｐ)及び許容焦点深度(Ｄ１)の両方を満足するような洗浄可能回数がステップＳ１４１０で求められる。ステップＳ１４１０で生成された洗浄可能回数は洗浄可能回数データベース１４２に当該フォトマスクのマスクＩＤに付加された形式で蓄積される。

欠陥検査（ステップＳ１４０９）で良（ＯＫ）と判定された場合は、ステップＳ１４１０で洗浄可能回数が計算されている間に、ペリクル貼り工程（ステップＳ１４１１）においてフォトマスクにペリクルが貼られる。続いて、フォトマスクはマスク製造工程からデバイス製造リソグラフィー工程に送付される。

なお、上記説明においては、欠陥検査（ステップＳ１４０９）で良（ＯＫ）と判定された後に、洗浄可能回数が生成される（ステップＳ１４１０）としたが、欠陥検査（ステップＳ１４０９）は一般に時間がかかるので、フレキシブルスペック判定（ステップＳ１４０８）において良（ＯＫ）と判定された時点で、ステップＳ１４１０に入って洗浄可能回数を算出してもかまわない。

ペリクル貼り工程（ステップＳ１４１１）の後、デバイス製造リソグラフィー工程にフォトマスクが受入れられると、まず、リソマージン管理パターンを用いて露光条件出しが行われ適正な露光量を求める（ステップＳ１４１２）。続いて、ステップＳ１４１２で求めた適正な露光量で、所定の日数、或いは所定の露光処理数の露光が実行される（ステップＳ１４１３）。

デバイス製造リソグラフィー工程にフォトマスクが受入れられた時点で、洗浄可能データベース１４２に保持されている当該フォトマスクの洗浄可能回数を参照してもよい、洗浄可能回数が例えば３回以下の場合には、当該フォトマスクを使用出来なくなる時期が近づいていると判断して、デバイス製造リソグラフィー工程からマスク製造工程に対して新たなマスク作製指示を出す。

即ち、新たなフォトマスクに対してステップＳ１４０１のマスクパターンの描画が行われる。ただし、洗浄可能回数が３回以下というのは例であり、フォトマスク作成にかかる時間等を考慮に入れて、フォトマスクを用いたデバイス製品製造が滞らないのであれば他の回数にしてもかまわない。なおこの工程の流れは、新たなフォトマスクに対するものなので、図１４には示していない。

ステップＳ１４１３の後、欠陥検査(マスク汚染の確認)（ステップＳ１４１４）が行われる。検査の結果が良（ＯＫ）の場合は、ステップＳ１４１２で求めた適正な露光量で、再び所定の日数、或いは所定の露光処理数の露光が実行され（ステップＳ１４１３）、続いて欠陥検査（ステップＳ１４１４）が行われる。

上記ルーチンが、欠陥検査（ステップＳ１４１４）の結果が、ＮＧ(異物検出)となるまで繰り返される。ＮＧ(異物検出)となった場合、洗浄可能データベース１４２に保持されている当該フォトマスクの洗浄可能回数を参照する（ステップＳ１４１５）。

この時点で、洗浄可能データベース１４２に保持されている当該フォトマスクの洗浄可能回数が０回である場合は、当該フォトマスクはマスク製造工程へ送付しないで、再利用不能と判断して廃棄する（ステップＳ１４１６）。これにより、洗浄しても再利用不能なフォトマスクをマスク製造工程へ送付しないで済むので、上述した（問題点１）を解決することが出来る。

従って、洗浄しても再利用不能なフォトマスクをマスク製造工程へ送付してしまった場合に経ることになる、マスク製造工程における洗浄工程（ステップＳ１４０４）から光学測定及び寸法測定（ステップＳ１４０６及びＳ１４０７）、及びフレキシブルスペック判定（ステップＳ１４０８）までの工程を省いて、直ちに新たなマスク作製のためのマスク描画（ステップＳ１４０１）の指示を出すことが可能となる。よって、その分デバイス製造リソグラフィー工程にフォトマスクを戻すのに要する時間を節約でき、上述した（問題点２）を解決することが出来る。

なお、新たなマスク作製のためのマスク描画指示は、洗浄可能回数が、例えば、３回以下になった時点で出してもよい。ただし、３回以下というのは例であり、フォトマスク作成にかかる時間等を考慮に入れて、フォトマスクを用いたデバイス製品製造が滞らないのであれば他の回数にしてもかまわない。

ステップＳ１４１５で、洗浄可能回数が１回以上ある場合は、当該フォトマスクは、マスク製造工程に送られて、ペリクルが剥がされる（図示せず）。続いて、洗浄が行われ（ステップＳ１４０４）、さらに、検査（ステップＳ１４０５）、光学測定（ステップＳ１４０６）、寸法測定（ステップＳ１４０７）、フレキシブルスペック判定工程（ステップＳ１４０８）を経て、検査工程（ステップＳ１４０９）で良（ＯＫ）と判定されたフォトマスクが、ペリクル貼り工程（ステップＳ１４１１）を経て、再度デバイス製造リソグラフィー工程に送付される。以上の工程が繰り返されることになる。

本実施形態においては、フォトマスクの例を用いて説明したが、本実施形態のフォトマスク洗浄可能回数生成方法は、ＥＵＶマスク、反射型マスクなどにも適用することが可能である。

以上説明したように、本実施形態においては、フォトマスクの洗浄による物理特性のダメージ量、及び、ウエハへの転写性を考慮に入れてフォトマスクの洗浄可能回数を生成している。従って、フォトマスク製品の管理がより適切に行える、即ち、新たにマスクを製造する必要があった場合にデバイス生産にインパクトを与えないように計画的にマスクを再作製する準備を行うことができるという効果がある。従って、半導体デバイスの生産効率の向上及びコストダウンが図れる。

(第３の実施形態)
本発明の第３の本実施形態に係るフォトマスク洗浄可能回数生成方法を、図１９に示した工程の流れを示す図を用いて以下に説明する。

本実施形態のフォトマスク洗浄可能回数生成方法においては、マスク製造工程におけるフォトマスクの洗浄工程の後に、さらに当該フォトマスクがリソグラフィーマージンを有した状態で何回洗浄可能についての洗浄可能回数を、危険パターンを用いて求めたリソグラフィー余裕度により算出する。

まず、図１９に示すように第２の実施形態と同様にマスク製造工程において、所望のマスクパターンの描画が行われる（ステップＳ１９０１）。続いて、現像工程（ステップＳ１９０２）、エッチング工程（ステップＳ１９０３）を経て、フォトマスクパターンの形成が行われる。ここで製造されるフォトマスクは、例えば、ハーフトーン型位相シフトマスクである。

続いて、フォトマスクの洗浄（ステップＳ１９０４）が行われる。続いて、所望の検査感度にて欠陥検査が行われる（ステップＳ１９０５）。欠陥検査により異物が付着している(ＮＧ)と判定された場合は、再度、洗浄工程（ステップＳ１９０４）を経て検査（ステップＳ１９０５）が行われ、異物が除去された(ＯＫ)と判定されるまで上記ルーチンを繰り返す。

異物が除去された(ＯＫ)と判定されると、光学測定工程（ステップＳ１９０６）において所望の箇所のハーフトーン膜の透過率、及び位相差が測定される。この測定結果は、測定値データベース１９０に保存される。続いて寸法測定工程（ステップＳ１９０７）において、フォトマスクの仕上がりを確認するための代表的なパターンのライン又はスペースの寸法測定が行われる。この寸法は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて取得した画像から測定してもよいし、光学系測定装置を用いて測定してもよい。この測定結果も、測定値データベース１９０に保存される。

ステップＳ１９０７においては、パターンの高さ、或いはパターンの側壁形状等の物理量を測定してもよい。フォトマスクパターンの高さは、ステップＳ１９０６で測定した位相差より算出してもよいし、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いるなどして測定してもよい。また、パターンの側壁形状は、その形状がテーパー形状、或いは逆テーパー形状のいずれであるか、さらにどの程度傾斜しているかについての３次元構造に関する情報を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、或いはＥＢの反射ビーム等を用いて測定する。

また、図１９のフローチャートのようにステップＳ１９０６、Ｓ１９０７と分けないでも、フォトマスクの透過率、位相差、パターンの寸法、パターンの高さ、或いはパターンの側壁形状等の物理量の中から、複数或いは少なくとも１つの物理量について測定が行なわれればよい。

この後、本実施形態においては、第１の実施形態において行ったのと同じように、予め定めておいた危険パターンのフォトマスク上での２次元形状を計測する（ステップＳ１９０８）。具体的には、フォトマスク上のパターンの中から、予め定めておいた危険パターンの例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を取得し、取得した画像データから危険パターンの輪郭、即ち２次元情報を抽出することにより計測する。

そして、ステップＳ１９０６及びＳ１９０７で測定した物理量（各測定データ）が、測定値データベース１９０から、このフォトマスクのフレキシブルスペック判定（ステップＳ１９０９）を行うフレキシブルスペック判定システム（図示せず）内に転送される。

フレキシブルスペック判定システムは、転送された上記測定データに基づいて、ステップＳ１９０８で得られた危険パターンの実測された２次元データに対して、リソグラフィーシミュレーションを実行し、この危険パターンのウエハ上での転写パターンを求める。ここで、ステップＳ１９０６及びＳ１９０７で測定しなかった物理量については、洗浄工程による変化が無かったものとして、フォトマスク出荷時の規格値を用いてリソグラフィーシミュレーションを行ってもよい。

このリソグラフィーシミュレーションにおいては、具体的には、露光装置の特性及びその他の要因に起因して露光条件が変動した場合に危険パターンのウエハ上での転写パターンがどのような寸法あるいは形状になるかを求める。さらに、ここで得られた寸法あるいは形状と、所望のパターンとのずれ即ち寸法公差を計測する、或いは所望パターンとの形状一致度等を求めることにより、当該フォトマスクの現在のリソグラフィー余裕度を求めることができる。

即ち、本実施形態においては、ウエハ上に転写するパターンの中から、例えば、リソグラフィー余裕度が最も小さい箇所においてリソグラフィー余裕度を求める。

フレキシブルスペック判定（ステップＳ１９０９）においては、求められたリソグラフィー余裕度に対して、予め上記危険パターンに対して同一箇所で定義された許容リソグラフィー余裕度を用いてフォトマスクの使用可否についての良否判定が行われる。

上記判定が否（ＮＧ）の場合は、再度マスク描画工程（ステップＳ１９０１）からマスク作製が開始される。良（ＯＫ）の場合は、続いて欠陥検査が行われ（ステップＳ１９１０）、検査により異物が付着している(ＮＧ)場合は、再度洗浄工程（ステップＳ１９０４）を経て、欠陥検査（ステップＳ１９０５）が行われ、光学測定（ステップＳ１９０６）、寸法測定工程（ステップＳ１９０７）、危険パターンの計測（ステップＳ１９０８）、フレキシブルスペック判定工程（ステップＳ１９０９）を経て、欠陥検査（ステップＳ１９１０）で良（ＯＫ）と判定されるまで上記ルーチンが繰り返される。

欠陥検査（ステップＳ１９１０）で良（ＯＫ）と判定された場合は、測定値データベース１９０から、当該フォトマスクについて保存された最新の透過率、位相差、寸法データの測定値データが洗浄可能回数生成システム（図示せず）に転送される。さらに、プロセスデータベース１９１に保持されている、洗浄回数に依存して変化する透過率及び位相差のデータが洗浄可能回数生成システムに転送される。

プロセスデータベース１９１に保持されている、洗浄回数に依存して変化する透過率及び位相差のデータの例は、図１５及び図１６に示すようなデータであり、異なる製造プロセスにより製造されたハーフトーン型位相シフトマスクが存在する場合は、各製造プロセス毎に予め求めておく。

洗浄可能回数生成システムは転送された上記データに基づいて、今後の洗浄回数毎の所望の光学条件で露光量(リソグラフィー)余裕度を算出する。ここで、ステップＳ１９０８で得られた危険パターンのフォトマスク上での２次元情報も用いてもよい。

そして、第２の実施形態で求められたのと同様に、図１７及び図１８に示されるような各洗浄回数と露光量裕度との関係から、既にフレキシブルスペック判定システムにおいて求めておいた現在の露光量余裕度とあらかじめ定められた許容露光量裕度(ＥＬ_Ｐ)を用いて、後さらに何回当該フォトマスクの洗浄が可能であるかを示す洗浄可能回数が求められる（ステップＳ１９１１）。

なお、上では、許容露光量裕度(ＥＬ_Ｐ)を用いて洗浄可能回数を求めるとして説明したが、実際には、許容焦点深度(Ｄ１)に対しても、図１７に示されるように、後さらに何回当該フォトマスクの洗浄が可能であるかが求められる。従って、一般には、許容露光量裕度(ＥＬ_Ｐ)及び許容焦点深度(Ｄ１)の両方を満足するような洗浄可能回数がステップＳ１９１１で求められる。ステップＳ１９１１で生成された洗浄可能回数は洗浄可能回数データベース１９２に当該フォトマスクのマスクＩＤに付加された形式で蓄積される。

以下の工程の流れも、寸法測定工程（ステップＳ１９０７）とフレキシブルスペック判定工程（ステップＳ１９０９）の間に危険パターンの計測（ステップＳ１９０８）がある点を除いては、基本的に第２の実施形態と同様である。

本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、洗浄しても再利用不能なフォトマスクをマスク製造工程へ送付しないで済み、デバイス製造リソグラフィー工程にフォトマスクを戻すのに要する時間を節約できることになるので、第２の実施形態において述べた問題が解決可能となる。

さらに、本実施形態においては、フレキシブルスペック判定工程（ステップＳ１９０９）及び洗浄可能回数算出工程（ステップＳ１９１１）において、ステップＳ１９０８で得られた危険パターンのフォトマスク上での２次元形状についての情報に基づいたリソグラフィー余裕度を利用して、マスク使用可否の判定及び洗浄可能回数を算出している。

従って、これらの判定及び算出が第２の実施形態に比べてより精度高く実行できる。よって、半導体デバイスの生産効率の向上及びコストダウンがさらに図れることになる。

本実施形態においてもフォトマスクの例を用いて説明したが、本実施形態のフォトマスク洗浄可能回数生成方法は、ＥＵＶマスク、反射型マスクなどにも適用することが可能である。

また、上記実施形態においては危険パターンとして、例えば、最もリソグラフィー余裕度が小さいパターン、即ち、実際に露光した場合にリソグラフィー劣化量が最も大きなパターンを選択したとして説明した。しかし、危険パターンを、別の基準で選択することも考えられる。

例えば、実際に半導体デバイスを形成した場合にデバイスイールドへの影響度が最も大きなパターンを危険パターンとして選択してもよい。即ち、デバイスイールドへの影響度が最も大きな箇所においてリソグラフィー余裕度を求める。

そして、許容リソグラフィー余裕度もこのデバイスイールドへの影響度が最も大きな箇所に対して予め定義する。これにより、上記フレキシブルスペック判定工程及び洗浄可能回数算出工程における判定及び算出が半導体デバイスの歩留まりが向上するように精度を高められるので、半導体デバイスの生産効率の向上及びコストダウンという効果が直接得られる。

(第４の実施形態)
本発明の第４の実施形態に係るフォトマスク管理システムを、図２０に示した工程の流れを示す図を用いて以下に説明する。

本実施形態のフォトマスク管理システムにおいては、第２及び第３の実施形態に係るフォトマスク洗浄可能回数生成方法で得られた洗浄可能回数を用いて、新たにマスクを製造する必要の有無を判断し、必要がある場合にはデバイス生産にインパクトを与えないように計画的にマスクを再作製するタイミングを決定して準備を行う。

ここでは、第２の実施形態で説明したフォトマスク洗浄可能回数生成方法を用いるフォトマスク管理システムについて説明する。

第２の実施形態と同様に、例えば、ハーフトーン型位相シフトマスクであるフォトマスクに対して、図２０のフレキシブルスペック判定工程（ステップＳ１４０８）を経て欠陥検査（ステップＳ１４０９）で良（ＯＫ）と判定された場合は、測定値データベース１４０から、当該フォトマスクについて保存された最新の透過率、位相差、寸法データの測定値データが洗浄可能回数生成システム（図示せず）に転送される。さらに、プロセスデータベース１４１に保持されている、洗浄回数に依存して変化する透過率及び位相差のデータが洗浄可能回数生成システムに転送される。

そして、第２の実施形態と同様に、後さらに何回当該フォトマスクの洗浄が可能であるかを示す洗浄可能回数が求められる（ステップＳ１４１０）。ステップＳ１４１０で生成された洗浄可能回数データは洗浄可能回数生成システム内の洗浄可能回数データベース１４２に当該フォトマスクのマスクＩＤに付加された形式で蓄積される。洗浄可能回数データベース１４２に保持される洗浄可能回数データは、例えば図１８に示されるような情報を含んでいる。

なお、上記洗浄可能回数データベース１４２をはじめとして、本実施形態において以下において利用されるデータベースは、例えば、メモリ、ハードディスク等の記憶装置から構成される。さらにこれらデータベースは、データベース間でのデータのやり取り及び以下で説明されるようなデータベース内に保持されたデータに対する演算の実行が可能な、図示せぬ単一或いは複数のコンピュータ（或いはＣＰＵ）に接続されている。

上記説明においては、欠陥検査（ステップＳ１４０９）で良（ＯＫ）と判定された後に、洗浄可能回数が生成される（ステップＳ１４１０）としたが、フレキシブルスペック判定（ステップＳ１４０８）において良（ＯＫ）と判定された時点で、ステップＳ１４１０に入って洗浄可能回数を算出してもかまわない。

フォトマスクがマスク製造工程からデバイス製造リソグラフィー工程に送付されると同時に、洗浄可能回数データベース１４２上に蓄積されているマスクＩＤが付加された洗浄可能回数データは、さらに、図２０のマスク洗浄管理システム上のマスク洗浄管理データベース２００に転送されそこで保存される。

一方、デバイス製造リソグラフィー工程では、マスク汚染データベース２０１内に、図２１に示すように、これまでに得られたフォトマスクの成長性欠陥発生履歴に基づいて求めた、(1)成長性欠陥発生頻度（Ｄ）、及び(2)成長性欠陥発生度数（Ｐ）があらかじめ準備されている。

成長性欠陥発生頻度は、成長性欠陥が発生し始める生産数（ロット数）、即ち露光数であるＤ[ロット]によって定義され、図２１の(1)の図に示されるように、特定の露光装置で特定の時期（月）にデータが取得されている。図２１の(1)の図の例では、露光装置Ａで１月にGate（ゲート）層、Active Area（アクティブエリア）層、Metal（メタル）層等の各層に対応したフォトマスク毎にＤ_１、Ｄ_２、Ｄ_３[ロット]と求められている。また、成長性欠陥発生度数（Ｐ）は、成長性欠陥が発生する度合いを示すパラメータであり、図２１の(2)の表に示されるように、露光装置毎、時期（月）毎に予めデータが得られている。

さらに、生産管理データベース２０２内に、図２２に示すように、当該マスクのマスク描画が始まる前に当該マスクを用いて生産するデバイスの生産計画があらかじめ準備されている。生産計画とは、生産月Ｕ毎の生産目標数Ｃ[ロット／月]が示されたものである。

図２０に示されるように、ペリクル貼り工程（ステップＳ１４１１）の後、デバイス製造リソグラフィー工程にフォトマスクが受入れられた後、まず、上記マスク汚染データベース２０１からフォトマスクの洗浄頻度が生成される。

具体的には、図２１の洗浄頻度計算例に示されるように、露光装置Ａで１月に取得した各成長性欠陥発生頻度Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３[ロット]を用いて、露光装置Ａの１月の成長性欠陥発生度数（０．７）で規格化することにより、各層に対応したフォトマスクに対して、各露光装置、各月での洗浄頻度を計算する。

なお、洗浄頻度の計算においては、実際に欠陥が発生する前に洗浄することを目標としているので、上記各成長性欠陥発生頻度Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３[ロット]の値は、ある程度マージをとって成長性欠陥が発生し始める実際の生産数（ロット数）よりも小さな値を用いてもよい。

例えば、Gate層に対応するフォトマスクを露光装置Ｂで１月に露光する場合は、
Ｄ_１×Ｐ／０．７[ロット／回] （１）
なる式（１）に、Ｐとして図２１の(2)の表の露光装置Ｂの１月の値を代入することにより成長性欠陥発生頻度が見積もれるのでそれを洗浄頻度とする。ここで、０．７で割っているのは、成長性欠陥発生頻度Ｄ_１のデータを得た露光装置Ａの１月の成長性欠陥発生度数で規格化するためである。ただし、図２０及び以下の説明では簡単のため、Ｐは規格化後の値であるとしている。洗浄頻度の単位[ロット／回]は、一回洗浄するまでに何ロット露光しているかを示している。

続いて、マスク汚染データベース２０１のデータから生成されたフォトマスクの洗浄頻度[ロット／回]と、生産管理データベース２０２上に保持された図２２に示す月あたりの生産数Ｃ[ロット／月]、即ち当該フォトマスクによる露光頻度とから、以下の式（２）で示されるフォトマスクの洗浄タイミング[月／回]を生成する。即ち、月あたりの生産数Ｃ[ロット／月]で洗浄頻度を割ることにより、一回の洗浄を何ヶ月毎に行わなければならないかが求まる。

洗浄タイミング＝Ｄ×Ｐ／Ｃ[月／回] （２）
ここで求められたフォトマスクの洗浄タイミングは、図２０に示すマスク洗浄管理システムにおけるマスク洗浄管理データベース２００に保持される。

続いてさらに、生産管理データベース２０２上に図２２に示すように保持されている当該マスクを用いたデバイス生産期間Ｕ[月]を、上で得られた洗浄タイミングで割ることにより、デバイス生産期間Ｕ[月]までに必要なトータルなフォトマスクの要洗浄回数を、以下の式（３）に示すように生成する。

トータル要洗浄回数＝Ｃ×Ｕ／（Ｄ×Ｐ）[回] （３）
ここで求められたトータル要洗浄回数も、マスク洗浄管理データベース２００に保持される。

続いて、図２３に示すように、マスク洗浄管理データベース２００に保持されているトータル要洗浄回数と、既に洗浄可能回数データベース１４２から転送されてマスク洗浄管理データベース２００内に保持される洗浄可能回数Ｒ[回]とから、各層を露光するためのフォトマスク毎に、トータルで必要なマスク枚数を示すトータル要マスク枚数を、以下の式（４）に示すように生成する。

トータル要マスク枚数＝Ｃ×Ｕ／（Ｄ×Ｐ×Ｒ）（４）
トータル要マスク枚数は、適切な生産計画を立てるために必要なデータであるので、これを求めるために式（４）で用いるフォトマスクの洗浄可能回数Ｒ[回]としてはフォトマスクが最初にマスク製造工程からデバイス製造リソグラフィー工程に送られるときの洗浄可能回数を用いる。即ちＲは、当該フォトマスクを用いてデバイス製造リソグラフィー工程において露光が行われる前の洗浄可能回数である。

式（４）でトータル要マスク枚数を求める前提として、フォトマスクを廃棄して再作成したマスクも廃棄したマスクと最初は同一の露光マージンを有していると仮定している。即ち、ステップＳ１４１０で生成された洗浄可能回数Ｒが、再作成したマスクに対しても同じ値になると仮定している。

ただしこのＲは、フォトマスクをマスク製造工程で作成して最初にデバイス製造リソグラフィー工程に送られる度に得られるので、そのときまでに得られた最悪値（最小値）を用いてトータル要マスク枚数の最大値を見積もるようにしてもよい。

トータル要マスク枚数を生成するとともに、式（２）で求めた洗浄タイミングと洗浄可能回数Ｒ[回]とから、以下の式（５）に示すようにマスク寿命を生成する。

マスク寿命＝Ｄ×Ｐ×Ｒ／Ｃ[月] （５）
ここで、マスク寿命を求めるのは計画的にマスクを再作製するタイミングを決定することを目的としているので、式（５）で用いる洗浄可能回数Ｒとしては、式（４）で用いたフォトマスクが最初にマスク製造工程からデバイス製造リソグラフィー工程に送られるときの洗浄可能回数に限る必要はない。

即ち、この後説明するように、フォトマスクを用いてデバイス製造リソグラフィー工程で何度か露光した後に、当該マスクがマスク製造工程に再び戻されて、洗浄（ステップＳ１４０４）、検査（ステップＳ１４０５）、光学測定（ステップＳ１４０６）、寸法測定（ステップＳ１４０７）、フレキシブルスペック判定工程（ステップＳ１４０８）、検査工程（ステップＳ１４０９）を経て、再びステップＳ１４１０で生成された洗浄可能回数を用いてもよい。これにより、洗浄によるマスク寿命の減少をモニターすることが可能となる。

フォトマスクがデバイス製造リソグラフィー工程に送られる度に、洗浄可能回数は洗浄可能回数データベース１４２からマスク洗浄管理データベース２００内に転送されるのでこのようなマスク寿命のモニターが可能となる。

ここで、マスク作成にマスク描画からＸヵ月かかる場合、マスク寿命がなくなる時点からＸヵ月前にマスクの発注をかけないと、マスクを用いて途切れ無くデバイスを生産することができなくなってしまう。従って、マスク再作成（マスク発注）タイミングは、上で得られたマスク寿命を用いて以下の式（６）に示すように求められる。

マスク再作成（マスク発注）タイミング＝マスク寿命−Ｘ[月] （６）
このマスク再作成タイミングに従って、マスク洗浄管理システムからマスク製造工程にマスク発注指示が出される。即ち、図２０において、一つのフォトマスクがマスク製造工程で作成されて、それがデバイス製造リソグラフィー工程で使用され、再びマスク製造工程で洗浄されて、再びデバイス製造リソグラフィー工程で使用されるという流れを繰り返すうちに、当該フォトマスクの洗浄可能回数は単調に減少して行き、式（５）で示されるマスク寿命は減って行く。そして、式（６）に従ってマスク寿命があとＸヶ月或いは、多少マージンを持たせてその少し前になった時点、即ち式（６）が何らかの閾値判定をするなどして０に近くなったと判断された時点でマスク再発注をかける。

マスク再発注の指示が出されると、次のマスクに対するマスク描画工程（ステップＳ１４０１）がはじめられる。これにより、現在使用しているマスクが洗浄不能で廃棄処分となった時点（ステップＳ１４１５）で、遅滞なく直ちに次のマスクを使用することが可能となり、デバイスの生産効率の向上及び生産コストの低減が図れる。

なお、上で求められたトータル要マスク枚数及びマスク再作成タイミングはマスク洗浄管理データベース２００上に保存される。

一方、フォトマスクは、ペリクル貼り工程（ステップＳ１４１１）の後、デバイス製造リソグラフィー工程に受入れられて、まず、リソマージン管理パターンを用いて露光条件出しが行われ適正な露光量を求める（ステップＳ１４１２）。続いて、ステップＳ１４１２で求めた適正な露光量で、所定の日数、或いは所定の露光処理数の露光が実行される（ステップＳ１４１３）。

この時点で、洗浄可能データベース１４２に保持されている当該フォトマスクの洗浄可能回数が０回である場合は、当該フォトマスクはマスク製造工程へ送付しないで、再利用不能と判断して廃棄する（ステップＳ１４１６）。

ステップＳ１４１５で、洗浄可能回数が１回以上ある場合は、当該フォトマスクは、マスク製造工程に送られて、ペリクルが剥がされる（図示せず）。続いて、洗浄が行われ（ステップＳ１４０４）、さらに、検査（ステップＳ１４０５）、光学測定（ステップＳ１４０６）、寸法測定（ステップＳ１４０７）、フレキシブルスペック判定工程（ステップＳ１４０８）を経て、検査工程（ステップＳ１４０９）で良（ＯＫ）と判定されたフォトマスクが、洗浄可能回数算出工程（ステップＳ１４１０）及びペリクル貼り工程（ステップＳ１４１１）を経て、再度デバイス製造リソグラフィー工程に送付される。

そして、再びマスク洗浄管理システムにおいて、マスク洗浄タイミング及びマスク再作成タイミングを生成することによりマスク洗浄管理データベースが更新されて上記工程が繰り返される。

本実施形態においては、上記のように露光後のフォトマスクに異物が検出されて（ステップＳ１４１４）、ステップＳ１４１５を経て洗浄（ステップＳ１４０４）される他に、マスク洗浄管理システムにおいて式（２）で求められたマスク洗浄タイミングに基づいても洗浄（ステップＳ１４０４）が実行される。

露光後のフォトマスクに異物が検出された場合は、前回のステップＳ１４１４での検査結果が良（ＯＫ）とされてから、今回までに露光されたロットは廃棄しなければならい。しかしながら、本実施形態においては、マスク汚染データベース２０１内に保持されている予め取得した成長性欠陥発生頻度、及び成長性欠陥発生度数に基づいて洗浄タイミングを決定しているので、フォトマスクに欠陥が生じる前に予防的に洗浄することが可能である。従って、これにより歩留まりの向上が図れ、デバイス製造のコストを低下させることができる。

なお、上記実施形態の説明においては、第２の実施形態で説明したフォトマスク洗浄可能回数生成方法を用いたフォトマスク管理システムを例にとり説明したが、第３の実施形態で説明したフォトマスク洗浄可能回数生成方法を用いてもよい。

即ち、フレキシブルスペック判定工程（ステップＳ１４０８）の前に、予め定めておいた危険パターンのフォトマスク上での２次元形状を計測しておいて、それに基づいてフレキシブルスペック判定工程（ステップＳ１４０８）及び洗浄可能回数算出工程（ステップＳ１４１０）を実行してもよい。

これにより、これらの判定及び算出が第２の実施形態で説明した洗浄可能回数生成方法を用いた場合に比べてより精度高く実行できる。洗浄可能回数の算出の精度が高まることにより、マスク寿命の推定、即ちマスク再作成（マスク発注）タイミングの生成がより精度高く実行できることになるので、デバイスの生産効率の向上及び生産コストの低減がさらに図れる。

以上説明したように、本実施形態においては、フォトマスクの洗浄による物理特性のダメージ量、及び、ウエハへの転写性を考慮に入れてフォトマスクの洗浄可能回数を生成して、それを用いてフォトマスクの寿命を予測してマスク再作成指示を出す。

即ち、リソグラフィー的もしくはデバイス的な観点からフォトマスク製品の管理を適正に行った場合のマスクダメージを考慮して洗浄可能回数を生成し、その情報及び、フォトマスクの欠陥発生頻度、半導体製造工場におけるデバイス生産計画に基づいてマスクの寿命を予測する。これにより、新たにフォトマスクを製造する必要が生じた場合にデバイスイールドを落とすことなしに計画的にフォトマスクを再作成する準備を行うことが可能となる。

なお、上記第１乃至第４の実施形態における各工程の順番は、上述した効果が得られるのであれば、上記記載の順番にとらわれることなく実施してかまわない。

さらに、本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

成長性欠陥が発生する前を示す図。成長性欠陥が発生して問題となる様子を示す図。発生した成長性欠陥が洗浄により除去される様子を示す図。洗浄前のフォトマスクを透過した光強度のパターンを示す図。洗浄後のフォトマスクを透過した光強度のパターンを示す図。洗浄前のＥＤツリーを示す図。洗浄後のＥＤツリーを示す図。洗浄によるリソグラフィーマージンの劣化を示す図。従来のフォトマスク管理方法を示すフローチャート。本発明の第１の実施形態に係るフォトマスク管理方法を示すフローチャート。従来の成長性欠陥洗浄フローを示すフローチャート。マスク製造工程における測定結果から求められたＥＤツリーを示す図。マスク製造工程における測定結果から求められたリソグラフィー余裕度を示す図。本発明の第２の実施形態に係るフォトマスク洗浄可能回数生成方法の工程の流れを示す図。洗浄回数に依存して変化するフォトマスクの透過率を示す図。洗浄回数に依存して変化するフォトマスクの位相差を示す図。各洗浄回数に対するリソグラフィー余裕度を示す図。各洗浄回数に対する露光量裕度を示す図。本発明の第３の実施形態に係るフォトマスク洗浄可能回数生成方法の工程の流れを示す図。本発明の第４の実施形態に係るフォトマスク管理システムにおける工程の流れを示す図。マスク汚染データベースに保持される成長性欠陥発生頻度、及び成長性欠陥発生度数を示す図。生産管理データベースに保持される生産計画を示す図。マスク洗浄管理データベースに保持されるマスク洗浄タイミング、マスク寿命、マスク再作成タイミング及びその導出方法を示す図。

符号の説明

Ｓ９０１〜Ｓ９０４、Ｓ１００１〜Ｓ１００７、Ｓ１１０１〜Ｓ１１１３、Ｓ１４０１〜Ｓ１４１６、Ｓ１９０１〜Ｓ１９１７…ステップ、
１１０、１４０、１９０…測定値データベース、１４１、１９１…プロセスデータベース、１４２、１９２…洗浄可能回数データベース、２００…マスク洗浄管理データベース、
２０１…マスク汚染データベース、２０２…生産管理データベース。

Claims

フォトマスクの洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に前記フォトマスクの透過率、位相差、パターンの寸法、パターンの高さ、或いはパターンの側壁形状の少なくとも１つの物理量を測定する工程と、
前記洗浄工程の後にフォトマスクの予め定めた危険パターンの２次元形状を計測する工程であって、前記予め定めた危険パターンは予め求められたリソグラフィー余裕度が最も少なくなるパターンである前記工程と、
測定された前記物理量を用いて、計測された前記２次元形状についてのリソグラフィーシミュレーションを実行することにより前記危険パターンのリソグラフィー余裕度を求める工程と、
求められた前記リソグラフィー余裕度に基づいて、前記フォトマスクが使用可能かどうかを判断する工程と
を具備することを特徴とするフォトマスク管理方法。
フォトマスクの洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に前記フォトマスクの透過率、位相差、パターンの寸法、パターンの高さ、或いはパターンの側壁形状の少なくとも１つの物理量を測定する工程と、
前記洗浄工程の後にフォトマスクの予め定めた危険パターンの２次元形状を計測する工程であって、前記予め定めた危険パターンは予め求められたリソグラフィー余裕度が最も少なくなるパターンである前記工程と、
測定された前記物理量を用いて、計測された前記２次元形状についてのリソグラフィーシミュレーションを実行することにより、前記危険パターンの現在のリソグラフィー余裕度を求める工程と、
前記フォトマスクの洗浄回数と前記物理量との関係を予め求める工程と、
前記洗浄回数に依存した前記物理量に対する前記危険パターンのリソグラフィー余裕度を求めることにより、前記洗浄回数と前記危険パターンのリソグラフィー余裕度との関係を求める工程と、
前記危険パターンの現在のリソグラフィー余裕度と、予め定められた前記危険パターンの許容リソグラフィー余裕度と、前記洗浄回数と前記危険パターンのリソグラフィー余裕度との前記関係とから、前記フォトマスクの洗浄可能回数を生成する工程と
を具備することを特徴とするフォトマスク洗浄可能回数生成方法。
請求項２に記載のフォトマスク洗浄可能回数生成方法により生成したフォトマスクの洗浄可能回数を保持するデータベースと、
予め測定しておいた前記フォトマスクの欠陥発生頻度を保持するデータベースと、
予め定めた前記フォトマスクの露光頻度を保持するデータベースと
を具備し、
前記洗浄可能回数と前記欠陥発生頻度と前記露光頻度に基づいて前記フォトマスクの寿命を予測する
ことを特徴としたフォトマスク管理システム。