JP2004133456A - フォトマスク製造方法、それによるフォトマスク及びそれを利用した露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　ウェーハ上のＣＤが制御できるフォトマスク製造方法、それによるフォトマスク及びそれを利用した露光方法を提供する。
【解決手段】　本発明の一観点による製造方法は、ウェーハ上に露光過程を通じて転写される主パターン１５０が前面に具現されたフォトマスク基板１００を導入し、主パターンに入射される光の照度の分布を変化させるために領域によって異なるパターン密度値を有する透過率調節用のパターンを含んで構成される透過率調節用のパターン２００の分布層をフォトマスク基板の背面上に導入する。
【選択図】　　　　　　図２

Description

　本発明は、半導体製造に導入されるフォトリソグラフィ技術に係り、特に、背面に透過率調節パターンを具備しており、透過率調節によってウェーハ上の臨界線幅（ＣＤ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）を能動的に制御できるフォトマスク及びその製造方法、それを利用した露光方法に関する。

　フォトリソグラフィ技術は半導体製造でパターン形状をウェーハ上に転写するのに広く利用されている。ところが、半導体素子の集積度が急激に高まってデザインルールが微細になるにつれて、フォトリソグラフィの解像度の限界によって様々な問題が発生している。その問題の一つとして、例えば、ウェーハ上の線幅均一度が悪化するといった問題が発生している。すなわち、同じ線幅に設計されたパターンが同じフォトマスクを通じてウェーハ上に転写される時、露光過程でパターンが転写される位置によってパターンの線幅が予想以上に変動してしまうといった問題が深刻になっている。

　ウェーハ上の線幅均一度はフォトレジスト層のコーティング、ベイク、露光装置、フォトマスク、現像、エッチングなどのいろいろな要因によって影響される。特に、露光過程後にウェーハ上で測定される線幅または線幅間の差を意味するショット均一度（またはインフィールド均一度）は実質的に露光装置及びフォトマスクに大きく依存している。

　そして、現在まで、フォトリソグラグィ技術では、露光過程での解像度を高めることに関心が集中している。例えば、フォトマスクの背面に回折格子またはフィルタを導入して露光に使われる照明系を変化させて、解像度を高めるのに関心が集中している。それにも拘わらず、露光が遂行される領域内で無視できないほどの線幅差が生じてしまうことを解決して、、パターンの線幅の均一度を高める方案は現在までほとんど提示されていない。

　ごくわずかに報告されている例としては、フォトマスクにあらかじめ準備されたフィルタを導入して露光光源に利用されるレーザーパルスのエネルギを変化させることによって、ウェーハ上の線幅差を縮めようとする試みが提案されている。しかしながら、このような試みはレーザーパルスの強度を自由に変化させる必要があるので、、現在までの技術水準では実際に適用することが難しい。

　したがって、現在の露光照明系を大きく変化させることなく、ウェーハ上の線幅均一度を効果的に改善しうる新しい方法が切実に要求されている。

　本発明が解決しようとする技術的課題は、露光過程でウェーハ上に転写されたパターンの線幅均一度を改善できる方法及びそれを具現できるフォトマスク及びそれを使用する露光方法を提供するところにある。

　前記の技術的課題を達成するための本発明の一観点は、ウェーハ上のＣＤが制御できるフォトマスク製造方法を提供する。

　前記フォトマスク製造方法は主パターンが前面に具現されたフォトマスク基板を導入する段階と、露光時に使われる照明系の照度の変化値と前記フォトマスク基板の背面に導入される透過率調節用パターンのパターン密度値の相関関係を求める段階と、前記フォトマスク基板を使用し、露光過程を遂行して前記主パターンの像をウェーハ上に転写する段階と、前記ウェーハ上に転写されたパターンのＣＤ値の分布を求める段階と、前記ＣＤ値の分布から基準ＣＤ値を設定する段階と、前記ＣＤ値を前記基準ＣＤ値と比較してＣＤの偏差を求める段階と、前記ＣＤ値の偏差を縮めるために要求される照度のドロップ値の分布を求める段階と、前記相関関係を利用して前記照度のドロップ値に対応する前記透過率調節用パターンのパターン密度値の分布を求める段階と、前記透過率調節用パターンのパターン密度値の分布を実現する透過率調節用パターン分布層を前記フォトマスク基板の背面上に具現する段階とを含んで構成される。

　ここで、前記基準ＣＤ値は前記ＣＤ値の分布のうち最小のＣＤ値に設定される。

　前記相関関係を求める段階は、任意のサイズ及び離隔間隔を有する任意のパターンを前記フォトマスク基板の背面に導入する段階と、前記露光過程で前記任意のパターンによって変更されて前記主パターンに入射される照度を前記任意のパターンのサイズ、及び離隔間隔の関数としてフーリエ変換を利用して求める段階、及び前記求められた照度、前記任意のパターンサイズ及び離隔間隔間の関数関係に基づいて、前記照度と（前記任意のパターンのサイズ）^２／（前記任意のパターンの離隔間隔）^２に表される前記パターン密度値との相関関係を求める段階とを含んで遂行できる。

　前記照度、前記任意パターンサイズ及び離隔間間隔の関数関係は、前記照度が１−４（パターンのサイズ）^２／（パターンの離隔間隔）^２に該当する関係でありうる。

　前記照度のドロップ値の分布を求める段階は、前記照明系での露光ドーズの変化量についての露光されたパターンのＣＤの変化量で与えられるドーズラチチュード値を求める段階、及び前記ドーズラチチュード値に前記ＣＤ値の偏差を代入して前記ＣＤ値の偏差に対応する露光ドーズ変化量を逆算して前記照度のドロップ値に設定する段階を含んで遂行できる。

　前記透過率調節用パターンは、前記透過率調節用パターンのパターン密度値が前記透過率調節用パターン分布層内で０％ないし５％の範囲内で変化するように形成できる。

　前記透過率調節用パターンは０．８μｍのサイズに形成できる。

　前記透過率調節用パターンは前記フォトマスク基板の背面を選択的にエッチングして形成された溝を含んで構成できる。この時、前記溝は、前記フォトマスク基板の背面を透過する光に対して前記溝を透過する光が異なる位相を有するように所定の深さに形成できる。前記溝は前記フォトマスク基板の背面を透過する光と前記溝を透過する光との間に回折または干渉現象の発生させるように誘導できる。

　前記透過率調節用パターンは前記フォトマスク基板の背面を覆って入射される光を反射及び／又は吸収する遮光層を形成する段階、及び前記遮光層を選択的にエッチングする段階を含んで具現できる。この時、前記遮光層はクロム層を含んで形成できる。

　前記透過率調節用パターン分布層は前記フォトマスク基板の背面に透明な補助マスク基板を導入する段階、及び前記補助マスク基板上に前記透過率調節用パターンを形成する段階を含んで具現できる。

　前記フォトマスク製造方法は、ウェーハ上に露光過程を通じて転写される主パターンが前面に具現されたフォトマスク基板を導入する段階、及び前記主パターンに入射される光の照度の分布を変化させるために領域によって異なるパターン密度値を有する透過率調節用パターンを含んで構成される透過率調節用パターン分布層を前記フォトマスク基板の背面上に導入する段階を含んで構成できる。

　前記透過率調節用パターンのパターン密度値は前記主パターンが前記ウェーハ上に転写されて形成された転写済みのパターンのＣＤ値の分布に対応して前記ＣＤ値の偏差を縮めるために要求される照度のドロップ値を具現する値として求められる。

　前記フォトマスク製造方法は、露光過程を通じてウェーハ上に転写される主パターンが前面に具現されたフォトマスク基板を導入する段階、及び第１単位領域及び第２単位領域を含むように前記フォトマスクを細分して設定される多数の単位領域を含んで具現され、前記第１単位領域を通過して前記主パターンに入射される光の照度が前記第２単位領域を通過して前記主パターンに入射される光の照度と異なるように前記光の照度の分布を変化させる透過率調節用パターン分布層を前記フォトマスク基板の背面上に導入する段階を含んで構成されうる。

　前記透過率調節用パターン分布層は前記照度の分布を変化させるために前記第１単位領域と前記第２単位領域とで相異なるパターン密度値を有するように形成できる。

　前記第１単位領域の透過率調節用パターンは、前記第１単位領域に対応するウェーハ上の領域に転写されて形成された転写済みのパターンのＣＤ値の偏差を縮めるために要求される照度のドロップ値を具現するパターン密度値で形成できる。

　前記フォトマスク製造方法は、主パターンが前面に具現されたフォトマスク基板を導入する段階と、前記フォトマスク基板を使用し、露光過程を遂行して前記主パターンの像をウェーハ上に転写する段階と、前記ウェーハ上に転写されたパターンのＣＤ値の分布を求める段階と、前記ＣＤ値から基準ＣＤ値を設定する段階と、前記ＣＤ値を前記基準ＣＤ値と比較してＣＤの偏差を求める段階と、前記ＣＤ値の偏差を縮めるために要求される照度のドロップ値の分布を求める段階と、前記照度のドロップ値の分布に対応するように、透過する照明光を吸収して照度を弱めて変更された照度の分布を前記主パターンに提供する光吸収層として構成される透過率調節用パターン分布層を前記フォトマスク基板の背面上に具現する段階とを含んで構成できる。

　ここで、前記光吸収層は、前記照度のドロップ値によって厚さが変わるように形成できる。

　前記の技術的課題を達成するための本発明の一観点は、ウェーハ上のＣＤが制御できるフォトマスクを提供する。

　前記フォトマスクは露光過程を通じてウェーハ上に転写される主パターンが前面に具現されたフォトマスク基板、及び前記フォトマスク基板の背面上に導入され、前記主パターンに入射される光の照度の分布を変化させるために領域によって異なるパターン密度値を有する透過率調節用パターンを含んで構成される透過率調節用パターン分布層を含んで構成できる。

　ここで、前記透過率調節用パターンのパターン密度値は前記主パターンが前記ウェーハ上に転写されて形成された転写済みのパターンのＣＤ値の分布に対応して前記ＣＤ値の偏差を縮めるために要求される照度のドロップ値に当たる照度の変化値を具現する値でありうる。

　前記透過率調節用パターンは前記透過率調節用パターンのパターン密度値は前記透過率調節用パターン分布層内で０％ないし５％の範囲内で変化するように形成されたものでありうる。前記透過率調節用パターンは０．８μｍのサイズに形成されたものでありうる。

　前記フォトマスクは露光過程を通じてウェーハ上に転写される主パターンが前面に具現されたフォトマスク基板、及び前記フォトマスク基板の背面上に第１単位領域及び第２単位領域を含んで前記フォトマスクを細分して設定される多数の単位領域を含んで具現され、前記第１単位領域を通過して前記主パターンに入射される光の照度が前記第２単位領域を通過して前記主パターンに入射される光の照度と異なるように前記光の照度の分布を変化させる透過率調節用パターン分布層を含んで構成されうる。

　前記透過率調節用パターン分布層は前記照度の分布を変化させるために前記第１単位領域と前記第２単位領域とで相異なるパターン密度値を有するものでありうる。

　前記の技術的課題を達成するための本発明の一観点は、ウェーハ上のＣＤが制御できるフォトマスクを使用するウェーハ露光方法を提供する。

　前記露光方法は、主パターンが前面に具現されたフォトマスク基板を導入する段階と、露光時に使われる照明系の照度の変化値と前記フォトマスク基板の背面に導入される透過率調節用パターンのパターン密度値との相関関係を求める段階と、前記フォトマスク基板を使用し、第１露光過程を遂行して前記主パターンの像をウェーハ上に転写する段階と、前記ウェーハ上に転写されたパターンのＣＤ値の分布を求める段階と、前記ＣＤ値から基準ＣＤ値を設定する段階と、前記ＣＤ値を前記基準ＣＤ値と比較してＣＤの偏差を求める段階と、前記ＣＤ値の偏差を縮めるために要求される照度のドロップ値の分布を求める段階と、前記相関関係を利用して前記照度のドロップ値に当たる前記透過率調節用パターンのパターン密度値の分布を求める段階と、前記透過率調節用パターンのパターン密度値の分布を実現する透過率調節用パターン分布層を前記フォトマスク基板の背面上に具現する段階と、前記透過率調節用パターン分布層が導入されたフォトマスク基板を使用し、第２露光過程を遂行してウェーハ上に前記主パターンの像を転写する段階とを含んで構成できる。

　ここで、前記第２露光過程は、前記第１露光過程と同じ照明系条件が使用できる。

　本発明によれば、露光照明系を維持しつつも露光過程でウェーハ上に転写されたパターンの線幅均一度を効果的に改善できる。

　フォトマスク基板の背面に透過率調節用のパターン分布層を導入することによって、露光装置での照明系条件を変化させない場合であっても、フォトマスクを透過する照明光を任意に目的に合わせて変更させうる。これによって、ウェーハ上に発生したＣＤ偏差をそれぞれの場合に合わせて補正してＣＤ偏差を縮めてウェーハ上のＣＤ均一度を改善できる。

　以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明の実施例は色々な他の形態に変形できるものであり、本発明の範囲が後述する実施例によって限定されると解釈されるものではない。本発明の実施例は当業者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面での要素の形状はより明確な説明を強調するために誇張されたものであり、図面上で同じ符号で表示された要素は同じ要素を意味する。また、ある層が他の層、または半導体基板の「上」にあると記載される場合には、前記ある層は前記他の層または半導体基板に当接して存在してもよく、または、その間に第３の層が介在してもよい。

　本発明の実施例では露光過程でウェーハ上にパターンを転写する時、露光された領域内のパターンの位置によってＣＤ差、すなわち線幅偏差が深刻に発生して線幅均一度が低下されることを、フォトマスク水準で補償して補正することによって、ウェーハ上のパターンのＣＤ均一度を改善する方法を提示する。なお、ＣＤ（クリティカル　ディメンジョン）とは、パターンの線幅や間隔などを示す寸法値であり、短寸法または微小寸法とも呼ばれる。

　本発明の実施例では前面に転写される主パターンが形成されたフォトマスク基板の背面に透過率が調節できる透過率調節用のパターン分布層を設ける。このような透過率調節用のパターン分布層は露光によってウェーハ上に転写されたパターンの線幅がより均一になるように誘導する。フォトマスク基板の背面に具現される透過率調節用のパターン分布層は、フォトマスク基板を透過して前面に具現された主パターンに入射する光度分布を微細に変化（または変更）させる。

　このような照度の分布の変化は透過率調節用のパターン分布層を構成する透過率調節用のパターンの稠密度、またはパターン密度値％の変化によって行われる。この時、透過率調節用のパターンの稠密度、またはパターン密度値の変化によって透過率調節用のパターン分布層は照度の分布を５０％程度まで変化させうる。但し、透過率調節用のパターン分布層は照度の分布を２０％内で変化させて照明系の形状を維持することが望ましい。さらに、好ましくは、照明系が環状である場合、このような環状をある程度維持しつつ、照度を変更できる程に、照度の分布を変化させるのが望ましい。これにより、透過率調節用のパターン分布層内での透過率調節用のパターンのパターン密度値、すなわち、稠密度は５％内で変化するのが望ましい。

　このように透過率調節用のパターン分布層は、フォトマスク基板を透過する照明の照度の分布を変更させてウェーハ上に形成されるパターンの線幅均一度が改善されるように誘導する。すなわち、透過率調節用のパターン分布層は、主パターンに入射される光度、またはドーズが、例えば、それぞれの主パターンの領域間で変化するように誘導する。この結果、ウェーハ上に形成されるパターン間に線幅偏差が発生することを防止し、正しく補正する。

　本発明の実施例では、露光装置を使用してウェーハ上に像転写を既に遂行したフォトマスク基板を準備し、前記フォトマスク基板の背面にウェーハ上で測定される線幅分布とドーズマージンを利用して適当な透過率分布を有するようにパターニングされた透過率調節用のパターン分布を具現してウェーハ上の線幅均一度を改善させうる方法を提示する。これにより、該当フォトマスク及び露光装置の条件に合う任意の透過率分布を何らの制約なしにフォトマスク水準で具現できる。

　図１及び図２は、本発明の実施例によるフォトマスクの概念を説明するために概略的に示した図面である。

　図１及び図２を参照すれば、図１は、典型的なフォトマスクを導入した露光過程を示しており、図２は、本発明の実施例によるフォトマスクを導入した露光過程を示している。ウェーハ上に塗布されたフォトレジストを露光するために、照明系によってフォトマスク基板１０、１００に照明光が入射される。この照明光は図１及び図２に示されたように均一な照度の分布を有するように設定される。この時、図１及び図２に示される例では、照明系の形状、または条件は図１及び図２共に同一に設定される。すなわち、同じ照明系形状、レンズ条件などを有する。

　図１に示されるような照明光がフォトマスク基板１０に直接入射される場合、フォトマスク基板１０を透過する間にもその照度の分布は均一に維持される。フォトマスク基板１０を透過した光は、フォトマスク基板１０の前面に設けられた主パターン１５に入射する。ここで、露光過程では、このような主パターン１５の像をウェーハ上に転写するように期待される。ところが、実際のウェーハ上で測定されるショット均一度（ｓｈｏｔ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ、またはインフィールド均一度）は、図１に提示するように、ウェーハ上のパターン位置によってＣＤが異なるようになってしまい、ＣＤの分布が均一に現れず、非常に低い均一度を示す場合が生じる。

　本発明の実施例では、このようなウェーハ上のＣＤの不均一な分布を均一に補正するために、図２に示したように、フォトマスク基板１００の背面において領域に応じて相異なるパターン密度値で構成された透過率調節用のパターン２００の分布層、いいかえれば、パターン稠密度が領域によって変化した透過率調節用のパターン２００で構成される透過率調節用のパターン２００分布層を導入する。

　図２を参照すれば、照明光は均一な照度の分布を有して、フォトマスク基板１００の背面に入射される。入射された照明光はフォトマスク基板１００の背面に設けられた透過率調節用のパターン２００によって回折または／及び干渉される。この時、透過率調節用のパターン２００は位相差の異なる領域で構成されたり、または入射される光を反射または吸収して透過した光度を変化させるパターンで構成される。

　これにより、フォトマスク基板１００を透過する照明光度分布が元々の状態から変化する。このような変化した強度分布を有する照明光はフォトマスク１００の前面に具現された主パターン１５０に入射され、主パターン１５０の像をウェーハ上に転写する。この時、それぞれの主パターン１５０にはそれぞれ異なる強さを有する照明光が入射されるので、このような照明光によって転写される像は、図１で転写される像とは実質的に異なる照明条件によって転写されることとなる。

　図１で得られたＣＤ分布、すなわち、ウェーハ上でのショット均一度程度を補正するように透過率調節用のパターン２００の分布を調節すれば、実際ウェーハ上に転写される主パターンの像のＣＤ分布が均一になるように誘導できる。これにより、ウェーハ上でのショット均一度が改善できる。

　このような本発明の実施例での透過率調節用のパターン２００分布層を導入してウェーハ上のＣＤ分布を均一に誘導することができる原理は、基本的には、ウェーハ上に具現されるパターンのＣＤを露光ドーズによって変化させることができることに基づく。このような露光ドーズの変化は、透過率調節用のパターン２００分布が主パターン１５０に入射される光の照明条件を領域に応じて変化させることによって可能となる。

　図３は、透過率調節用のパターン２００分布層の導入によって照明条件を変化させることを概略的に示す。

　図３を参照すれば、露光過程で利用される照明光の元の照明系は図３の左側に示したように環状に設定できる。もちろん、照明系条件によってこのような照明系の形状は別の絵形状に設定できる。なお、露光装置によって照射されてフォトマスクを経てウェーハ上に到達する時点での照明光の形状が環状であるというのが正確な表現であるが、説明の便宜上、照明系条件が環状であると仮定する。このような元の照明系の環状は、フォトマスクの背面に導入される透過率調節用のパターン２００分布を構成するパターンのパワースペクトルと結合して、図３の右側に示したように変更された照明系に変化する。このような変更された照明系によって実質的に主パターン（図２の１５０）の像がウェーハ上に転写される。この際に、透過率調節用のパターン２００分布を構成するパターンのパワースペクトルと元の照明系が結合されて変更された照明光が主パターン１５０に入射されるので、主パターン１５０での実質的な露光ドーズ量が調節できる。

　ところが、図１と同じ典型的なフォトマスク基板１０を利用した露光過程でウェーハ上に発生するＣＤ差が、ある特定の傾向で発生するとは期待し難い。ＣＤ差がウェーハ上に不特定に発生することに対応するためにフォトマスク基板１００の背面に具現される透過率調節用のパターン２００の分布は、このようなＣＤ差分布に対応して構成されねばならない。

　このために、フォトマスク１００の背面に具現される透過率調節用のパターン２００によって具現されてウェーハ上に至る変更された照明光のフーリエスペクトルはフーリエ変換で簡単に導出することができる。

　図４は、フォトマスク基板１００の背面の所定領域での透過率調節用のパターン２００が形成された形状を示す図面である。

　図４を参照すれば、フォトマスク基板１００のある特定の領域内で透過率調節用のパターン２００が同じサイズｄ、及び同じ離隔間隔ｐで設けられた状態が示されている。この時、好ましくは、透過率調節用のパターン２００はフォトマスク基板１００の背面に形成された溝を含んで構成される。このような溝はフォトマスク基板１００の背面に対して１８０゜の光位相差が具現できる深さに形成されることが望ましい。しかしながら、このような溝形状の透過率調節用パターン２００はフォトマスク基板１００に対して他の光位相差を有する深さに形成することもできる。

　このように透過率調節用のパターン２００を構成すれば、フォトマスク基板１００を透過した光は０゜の位相を有し、透過率調節用のパターン２００を透過した光は１８０゜の位相を有する。このような位相差によって透過率調節用のパターン２００とフォトマスク基板１００面を透過した光との間には干渉現象または／及び回折現象が発生する。これにより、透過率調節用のパターン２００はフォトマスク基板１００に入射される光の照度分布を変化させる作用をする。

　透過率調節用のパターン２００によって変更されてウェーハ上に至る光のフーリエスペクトルはフーリエ変換で説明できる。まず、図４に示したような透過率調節用のパターン２００の配列状態を個々のパターン別に分離してフーリエ変換式を求めた後、得られるフーリエ変換を用いるコンボリューション理論によって、本来具現しようとする図４に示したような透過率調節用のパターン２００の配列状態についてのフーリエ変換式が求められる。具現されたフーリエ変換式でウェーハ上に実質的に入射される光において高次項のない場合を仮定してその結果を求めると、フーリエ変換式は概略的に（１−２ｄ^２／ｐ^２）で簡略的に与えられる。露光強さは、このようなフーリエ変換式から得られた値の自乗である（１−２ｄ^２／ｐ^２）^２として与えられる。この時、（１−２ｄ^２／ｐ^２）^２は約１−４ｄ^２／ｐ^２という値に概略的にみなすことができる。

　このような結果は、透過率調節用のパターン２００のサイズｄ及び配列間隔ｐを変化させることによって、透過率調節用のパターン２００の配列を透過した光、すなわち、フォトマスク２００内に入射されて透過されている光の照度を任意に落とせることを意味する。そして、このような結果は、理論的にフーリエ変換時に高次項を考慮せずに、透過率調節用のパターン２００の密度（ｄ^２／ｐ^２値に当たる）が小さい時、最大露光強さのドロップはパターン密度（ｄ^２／ｐ^２）の４倍までであることを意味する。実際的な場合には高次項が０になれないので、パターン密度に対する露光強さのドロップの傾度はこのような４よりは小さくなる。

　図５は、パターン密度による照度変化傾向を概略的に示すグラフである。

　図５を参照すれば、図５はいろいろなサイズの透過率調節用のパターン２００に対してパターン密度値と照度の変化値との間の相関関係を示している。照度数値は標準化された数値で照度の変化値を示したものである。この時、照明条件は、０．７ＮＡ（Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ａｐｅｒｔｕｒｅ、開口数）であり、０．５５ないし０．８５の環状の照明系を採用した。露光波長は２４８ｎｍに固定した。

　図５のグラフの傾向を述べれば、パターン密度が変化するにつれて、照度のドロップの程度が変化しうることが分かる。一方で、このような傾向を示しつつ、透過率調節用のパターン２００のサイズが小さくなるほど理論的な臨界に近接することが分かる。これは透過率調節用のパターン２００のサイズが小さくなるにつれて回折効果が大きくなって高次項の値が小さくなることに起因すると判断される。

　このような図５の結果は、露光される領域内の特定な部分でＣＤ差が発生する場合、このようなＣＤ差が発生するフォトマスク基板１００の所定の単位領域部分に対して透過率調節用のパターン２００のサイズｄまたは離隔間隔ｐを相対的に変化させることによって、所定の単位領域部分間（たとえば、第1単位領域と第２単位領域との間）で相対的に異なる照度を個別に提供できることを意味する。

　一方、透過率調節用のパターン２００の分布をフォトマスク基板２００の背面に具現する時、透過率調節用のパターン２００分布が照明系ピューピル（ｐｕｐｉｌ）形状をあまりにも大きく変化させるのは望ましくない。照明系ピューピル形状があまりにも大きく変化される場合、レンズのフレアが増加したような所望しない不良と見なされうる。

　図６は、パターンサイズ及びパターン密度の変化による照明系ピューピル形状差を示すグラフである。

　図６を参照すれば、図６は透過率調節用のパターン２００のサイズと密度による照明系ピューピル形状差を示す。この時、照明条件は開口数が０．７ＮＡであり、０．５５ないし０．８５である環状の照明系を採用した。露光波長は２４８ｎｍに固定した。また、測定された照明系ピューピル形状差は、次式で与えられる。

　ここで、Ａ_ｉｊは元の照明系ピューピル形状であり、Ｂ_ｉｊは変更された照明系ピューピル形状であり、ＮＩＩは標準化された照明系強さを意味する。

　図６に提示されたグラフの傾向を述べれば、パターンのサイズｄが小さいほど照明系ピューピル形状変化が小さくなることが分かる。したがって、フレアの増加を防止する観点からは、透過率調節用のパターン２００のサイズを小さくするほど有利である。

　図５及び図６を参照して説明した結果を総合すれば、透過率調節用のパターン２００のサイズが小さいほど小さいパターン密度でも大きい露光照度のドロップが実現できて、元来の照明系形状を維持するのに有利である。したがって、現在、実際の量産工程に適用可能なプロセスにおいて実現できる最小パターンサイズに透過率調節用のパターン２００のサイズをすれば、有利である。例えば、露光装置での露光強さ１３０ｍＪを利用する工程で８００ｎｍのサイズで透過率調節用のパターン２００が具現できる。８００ｎｍサイズの四角形パターンを用いた場合、パターン密度に対する露光照度の相関関係でのドロップ傾度は−３．２であり、この値は実験的に求めることができる。

　今までの図３ないし図６を参照して記述した説明は、本発明の実施例で導入される透過率調節用のパターン２００の分布によって、露光装置の照明系を深刻に変化させることなく、照明系を微細に変化させながら、フォトマスク１００の主パターンに到達する前の光の透過率分布を任意に調節できる根拠を示す。この時、実質的に露光過程を遂行するために設定された照明系条件は変化しない。このような根拠から透過率調節用のパターン２００分布をウェーハ上に発生したＣＤ差を補正するように調節してフォトマスク基板２００の背面に具現することによって、ウェーハ上におけるＣＤ差の発生を正しく補正できる。

　このように透過率調節用のパターン２００をフォトマスク基板１００の背面に具現してウェーハ上におけるショット均一度の改善を具体的な実施例によって詳細に説明する。

　（第１実施例）
　図７は、補正前の典型的な露光過程によってウェーハ上に転写されたパターンに発生したＣＤの分布を概略的に示す分布図である。

　図７を参照すれば、図７はデザインルールが０．１４６μｍであるフォトマスクを用いて露光過程を遂行してウェーハ上に像転写を遂行した後、ウェーハ上の露光された領域内のＣＤ分布を測定した結果を示している。測定された結果は５ｎｍ単位で図７に表示されているが、１２５〜１３０ｎｍから１６５〜１７０ｎｍのＣＤ分布を示している。この時、平均ＣＤ値は１４８．１ｎｍと測定され、ＣＤ分布の３σは２８．８ｎｍであり、分布幅は、４３．１ｎｍである。

　図７によれば、分布図の上から下へ行くほどＣＤが大きくなっていることが分かる。すなわち、分布図の上から下へ行くほどＣＤが大きくなる傾向のＣＤ偏差が発生したことを示している。

　図８は、図７のＣＤ分布でのドーズマージンを示す図面である。

　図８を参照すれば、図７に提示されたウェーハ上のＣＤ分布で上側での適正露光ドーズは３０ｍＪに認知されるが、下へ行くほど適正露光ドーズは２８ｍＪ、２６ｍＪに減少する状態であることが分かる。実質的に図８でのドーズマージンを説明すれば、図７の分布図に連関したインフィールドドーズ差は１４．４％に至っている。また、図８によれば、最適の露光ドーズは２８ｍＪに推定できる。

　このように発生したウェーハ上のＣＤ差を補正するために、まず、発生したＣＤ差を適切に補正できるように、発生したＣＤ差に適合した透過率調節用のパターン分布を、図７のＣＤ分布図を得るのに使われたフォトマスク基板の背面に適切に具現する。このような透過率調節用のパターン分布を具現することを次の図面を参照して詳述する。

　図９は、図７のＣＤ分布に適切に対応するように透過率調節用のパターン分布を具現するために露光された領域を細分する多数の単位領域を任意に設定した状態を概略的に示す。

　図９を参照すれば、図７に示したようなＣＤ分布を補正して均一なＣＤ分布を具現するように、透過率調節用のパターン分布をＣＤ分布に適切に対応するように具現する。例えば、図９に示されたように図７のＣＤ分布図の領域、すなわち、露光された領域を１５個の単位領域に細分して区分する。すなわち、下方に５段階の領域に細分して区画し、横に３段階の領域に細分して区画する。

　それぞれの単位領域はその領域内でＣＤ分布がある程度充足されるように均一に見なされうる領域に細分されるのが望ましいが、説明の便宜のために図９でのように任意の領域に設定する。ここで、実質的に図７のＣＤ分布が下方に行くほどＣＤが広がるように分布されているので、下方に５段階の領域に便宜上区画する。そして、透過率調節用のパターン２００のサイズによる影響を示すために横に３段階の領域を区画する。

　図９の左側で縦方向に伸長したカラム１　９１０を構成する５領域９１１、９１３、９１５、９１７、９１９において、それぞれの領域内では照度のドロップ程度が同一になるように設定されるが、領域９１１、９１３、９１５、９１７、９１９間では照度のドロップ程度が相異なるように設定される。同じように、図の中間領域で縦方向に伸長したカラム２　９３０を構成する５領域９３１、９３３、９３５、９３７、９３９も設定される。ただ、カラム２ ９３０では透過率調節用のパターンがカラム１ ９１０の場合とは異なるサイズを有するように設定される。右側で縦方向に伸長したカラム３　８５０をなす５領域９５１、９５３、９５５、９５７、９５９はカラム１　９１０と同じように設定される。

　このように１５個の単位領域のそれぞれに設定される照度のドロップ程度は該当領域で発生したウェーハ上のＣＤサイズと基準ＣＤとの差によって設定される。例えば、最上側の領域９１１、９３１、９５１に当たるウェーハ上のＣＤサイズを基準とすれば、このような最上側の領域９１１、９３１、９５１には実質的に照度のドロップが不要で実質的に０％の照度変化が要求されると仮定できる。したがって、このような最上側の領域９１１、９３１、９５１に当たるＣＤを基準として設定する。

　このような最上側の領域９１１、９３１、９５１には照度のドロップが不要なので、このような領域９１１、９３１、９５１に当たる透過率調節用のパターン分布層部分を構成する透過率調節用のパターンに対して要求されるパターン密度（ｄ^２／ｐ^２）値は０％に設定する。しかし、その下方に設定された領域に当たるウェーハ上のＣＤ分布は図７に示されたように、このような基準領域のＣＤに比べて大きいＣＤを有している。したがって、このように大きいＣＤを基準ＣＤと対等なＣＤになるように減らすために下記に設定された領域には基準ＣＤとの差を補正する程度の照度ドロップ値を具現するようにパターン密度（ｄ^２／ｐ^２）値をそれぞれ設定する。

　例えば、最上側領域９１１、９３１、９５１から順次に下方の領域へ進むにつれて、順次に１％のパターン密度（ｄ^２／ｐ^２）ずつ下がっていくように設定する。これにより、図９に示されたようにそれぞれの領域には０％、１％、２％、３％、４％のパターン密度（ｄ^２／ｐ^２）値が適切に設定される。

　しかしながら、このようにそれぞれの単位領域に設定されるパターン密度（ｄ^２／ｐ^２）値は任意に設定すると理解するのではなく、一定の規則によって合理的に設定されると理解するべきである。より詳細に説明すれば、このようなパターン密度（ｄ^２／ｐ^２）値は図７で提示されたようにウェーハ上に発生したＣＤ分布に基づいてＣＤ差を求めることによって設定される。この時、以下のように、ドーズラチチュードＤ＿Ｌによって数値で計算できる。

　ドーズラチチュードはΔＣＤ（ｎｍ）／Δ％ドーズで与えられるものであり、それぞれの露光過程で測定によって求められる値である。例えば、現在の露光過程に使われた露光条件で、露光ドーズのみを変化させて、このような露光ドーズの変化によるウェーハ上のＣＤの変化を測定する。そして、露光ドーズ値をＸ軸に記載し、ウェーハ上のＣＤ値をＹ軸に記載すれば、このようなＸＹ平面に表示される測定値は一定の傾向を表す。このような測定値を連結すれば、一定の傾きを有する直線が描かれる。このような直線の傾きに当たる値を得た後、現在の露光過程に使われた露光ドーズ値をこのような傾きと乗じれば、その結果値がドーズラチチュードに当たる値になる。

　例えば、ドーズ変化による線幅変化のグラフの傾度が３．７ｎｍ／ｍＪと測定され、現在の露光過程の最適露光ドーズ、すなわち、ウェーハ上にパターンを転写するのに実際に使われた露光ドーズ値が４７．５ｍＪに設定された状態であれば、現在の露光過程のドーズラチチュードは３．７ｎｍ／ｍＪ×４７．５ｍＪ／１００＝１．７６ｎｍ／Δ％ドーズのドーズラチチュード値として求められる。

　しかしながら、ここでは説明の便宜のために、現在、量産工程で許容されるドーズラチチュード値が２ｎｍ／％ドーズと仮定する。この場合、基準ＣＤに対する該当単位領域でのＣＤ差が３０ｎｍになれば、該当単位領域では１５％の照度のドロップ値が要求される。図５に示したような照度の変化とパターン密度との間の相関関係を利用して１５％の照度のドロップ値に対応するパターン密度を求めれば、４％の数値のパターン密度値が得られる。このような方法をそれぞれの単位領域のパターン密度値を求めるために適用して該当単位領域で具現されるパターン密度値を設定する。すなわち、該当単位領域に対してこのように得られたパターン密度値が図９に提示されていると理解されるのが望ましい。

　図１０は、図７のＣＤ分布を補正するための透過率調節用のパターン分布層を構成するためのそれぞれの単位領域に透過率調節用のパターンが形成された状態を示す平面図である。

　図１０を参照すれば、ウェーハ上のＣＤ差を補正するために、図７のＣＤ分布図に依存してそれぞれの単位領域に要求されるパターン密度値をそれぞれ求めた後、求められた該当パターン密度値に該当するパターンをそれぞれの単位領域に形成する。

　例えば、図１０で示されたように、単位領域９１１にはパターン密度値が０％に設定され場合のように、実質的に透過率調節用のパターン２００が形成されない場合もある。パターン密度は（ｄ^２／ｐ^２）で与えられるので、パターン２００を該当するパターン密度値を具現するサイズｄ及び離隔間隔ｐによって、パターン密度値を決定することができる。。したがって、サイズｄを０に設定すれば、実質的に０％のパターン密度が具現できる。また、サイズｄを前述したように１．０μｍに具現する場合を考えれば、離隔間隔ｐを無限にすることによってパターン密度が０％になるので、実質的にパターンが形成されない結果に相当することになる。

　この時、パターン２００の形状はフォトマスク１００の背面に形成された四角形の溝に便宜上図示されたが、このような形態は他の形状に具現される場合もある。また、このようなパターン２００はパターン２００が形成された部分とパターン２００が形成されない部分とが位相差を具現するように溝の深さが設定される。例えば、１８０゜の位相差を具現するように溝の深さが具現される。しかしながら、このような溝は他の値の位相差を実現するように形成される場合もある。

　また図１０を参照すれば、単位領域９１３には図９に示されたように１％のパターン密度値が具現されるように設定されたので、これに合うようにパターン２０１が形成される。この時、図９に示されたように、カラム１ ９１０を構成する単位パターンでは、パターン２０１サイズｄ１は全て１．０μｍのサイズに形成するものと仮定した。したがって、パターン密度値１％はパターンの離隔間隔ｐ１２によって具現される。パターン密度式ｄ^２／ｐ^２によってパターン２０１間の離隔間隔ｐ１２は決定される。例えば、１０μｍの離隔間隔ｐ１２を与えれば、１％のパターン密度値が具現できる。

　単位領域９１５、９１７、９１９にもそれぞれ該当するパターン密度値が具現されるようにパターン離隔間隔ｐ１３、ｐ１４、ｐ１５がそれぞれ別に設定される。もちろん、これまで例示とは違ってパターンサイズｄ１を１．０μｍに固定せずに他のサイズにする場合にはこのような離隔間隔も異なりうる。

　図１０を参照すれば、カラム２ ９３０に該当する単位領域のそれぞれにも該当するパターン密度値を具現するようにパターンサイズ及びパターン間隔を設定して、パターン２０２を形成する。パターンは全て０．８μｍのサイズに形成されるように仮定したので、０．８μｍサイズに設定される。したがって、要求されるパターン密度値のためのパターン２０３の離隔間隔ｐ２２、ｐ２３、ｐ２４、ｐ２５はそれぞれ領域別に別に設定される。

　図１０をさらに参照すれば、カラム３ ９５０に該当する単位領域のそれぞれにも該当するパターン密度値を具現するようにパターンサイズ及びパターン間隔を設定して、パターン２０３を形成する。パターンは全て１．０μｍのサイズに形成されるように仮定したので、１．０μｍサイズに設定される。したがって、要求されるパターン密度値のためのパターン２０３の離隔間隔ｐ３２、ｐ３３、ｐ３４、ｐ３５はそれぞれ領域別に別に設定される。

　実質的に、１．０μｍ及び０．８μｍサイズのパターンに対してパターン密度（または稠密度）を４％まで変化させた時、透過率、すなわち、照度のドロップ程度をそれぞれ９．７％及び１２．２％まで変化させられる。このような結果は、領域によって要求される照度のドロップ程度を、図５に提示されたパターン密度と照度との間の相関関係に代入することによって得られる。

　このような単位領域で構成される透過率調節用のパターン２００の分布をフォトマスク基板１００の背面に具現した後、具現されたフォトマスク基板１００、すなわち、補正されたフォトマスク基板１００を利用して露光過程を遂行すれば、ウェーハ上のＣＤ分布をより均一に具現できる。

　図１１は、補正されたフォトマスク基板を利用した露光過程によってウェーハ上に実際に具現されたパターンに発生したＣＤ分布を概略的に示す分布図である。

　図１１を参照すれば、図１１は、図７のＣＤ分布を求める時に使用した露光過程で使用した照明系条件と同一の条件を使用して求めたウェーハ上のパターンのＣＤ分布を示している。使われたフォトマスク基板の背面に図９及び図１０を参照して説明したように設定された透過率調節用のパターン分布層を具現した後、このような透過率調節用のパターン分布が背面に具現されたフォトマスク基板を露光過程に使用した。したがって、露光過程で使われたフォトマスクの主パターンは図７を引用して説明した場合と同じようにデザインルールが０．１４６μｍである活性領域を形成するためのパターンである。また、図７で示されたように、ウェーハ上に形成されたパターンのＣＤを測定した結果は５ｎｍ単位に表示されているが、１３０〜１３５ｎｍから１５５〜１６０ｎｍのＣＤ分布を示している。この時、平均ＣＤ値は１４６．１ｎｍと測定され、ＣＤ分布の３σは１５．３ｎｍであり、ＣＤ分布の範囲は２４．３ｎｍと測定される。

　このような結果を図７に提示されたＣＤ分布と比較してさらに説明すれば、ＣＤ分布の３σが２８．８ｎｍから１５．３ｎｍに改善されて、特に、カラム２（図９及び１０の９３０）に該当する領域では、ほとんど均一なＣＤ分布を具現していることが分かる。カラム２に該当する領域は透過率調節用のパターン分布を構成するパターンサイズｄを８００ｎｍに設定した領域であり、ほかのカラム１及び３領域と比較する時より効果的にＣＤ均一度を改善させていることが分かる。これは本発明の実施例でのような透過率調節用のパターン分布を導入することによって、ウェーハ上でＣＤ差が発生することをほとんど完壁に補正できることを示唆する。

　図１２は、図１１のＣＤ分布を得るのに使われた露光過程に対するドーズマージンを示す図面である。

　図１２を参照すれば、２８ｍＪの露光ドーズでパターン形状の差が最小になったことを示している。実質的に２８．４ｍＪの露光ドーズが最適の露光ドーズであると推定される。この時、インフィールドドーズの差は３．０％であると測定される。これは図８で提示された１４．４％に至るインフィールドドーズの差に比べてインフィールドドーズの差が非常に改善されたことが分かる。

　図１３は、図１１のＣＤ分布を得るのに使われた露光過程に対するフォーカス深さ（ＤｏＦ）マージンを示す図面である。

　図１３を参照すれば、ＤｏＦ側面に対しても最適フォーカスでインフィールドＣＤ差が９ｎｍに測定される。このようなフォーカスマージン程度は透過率調節用のパターン分布を導入しない場合と比べて有意差のない水準と見なせる。これは透過率調節用のパターン分布を導入してもフォーカスマージンには悪影響を及ぼさないことを示す結果である。

　これまで、図７ないし図１３を参照して説明した本発明の第１実施例によれば、フォトマスクの背面に透過率調節用のパターン分布を具現することによって、ウェーハ上の露光面積内でＣＤ差が発生することをグロ−バルに改善させうる。これによって、ウェーハ上のＣＤ均一度を大幅に改善させうる。

　一方、これまでの第１実施例の説明では透過率調節用のパターン分布を構成する時、その領域内でパターン密度（または稠密度）が一定の領域である単位領域を任意に設定して説明したが、このような単位領域はそのサイズをさらに小さく細分化して透過率調節用のパターン分布を具現することもできる。例えば、１ｍｍサイズのメッシュを与えて個々の単位領域のサイズを設定することができる。

　このような単位領域のサイズは、露光過程の空間解像度を考慮し、環状照明系について考慮した結果である。この時、照明系は０．７ＮＡ／環状（０．５５ないし０．８５）である。このような照明系で空間解像度は１．２６ｍｍ程度が求められるが、これによってメッシュを１ｍｍサイズに設定できる。但し、このようなメッシュサイズ、すなわち、単位領域のサイズは露光過程に参加する変数、例えば、照明系、フォトマスクなどの変数によって変わりうる。

　これまで説明した本発明の実施例による透過率調節用のパターン分布を具現する方法を概略的に整理すれば、図１４に提示した通りである。

　図１４は、本発明の第１実施例による透過率調節用のパターン分布を具現する方法を概略的に示すフローチャートである。

　図１４を参照すれば、まず、元のＣＤ分布（または、ＣＤマップ、ショット均一度マップ）を優先的に求める（１４１０段階）。このような元のＣＤ分布は透過率調節用のパターン分布が具現されていない典型的なフォトマスク基板を使用した露光過程によって具現されるウェーハ上のＣＤを測定してマップを作成することによって求められる。この時、必要に応じて、このような元のＣＤ分布をスムージングする過程をさらに導入することができる。これはＣＤ偏差が不正常に高い数値を示す場合には、全体ＣＤ平均を歪曲しうるので、このようなＣＤ偏差が不正常に高く現れる数値をフィルタリングして除去する目的で遂行される。

　一方、この時、別途に使われた露光過程のドーズラチチュード（ΔＣＤ／Δ％ドーズ）を求め、使われた照明系条件（例えば、照明系形態、ＮＡ、σ）を得る。フォトマスクの背面領域を多数の単位領域に細分した後（１４２０段階）、このような単位領域に具現されるパターン密度値（または、稠密度値）を求める。

　このようなパターン密度値は元のＣＤマップで該当単位領域でのＣＤ値を得て、さらに、基準ＣＤに対してどの程度の偏差を有するかを把握した後、このような偏差を補償するために具現されるべき照度のドロップ値を求め（１４３０段階）、図５で示したようなパターン密度と照度との相関関係を利用して均一なＣＤ分布を具現するのに要求される照度のドロップ値を実現する透過率調節用のパターン密度値を個別に求めることによって得られる（１４４０段階）。

　それぞれの単位領域毎にこのような透過率調節用のパターンのパターン密度値を得れば、要求されるパターン密度値に対する分布を得られる（１４５０段階）。このように要求されるパターン密度値に対する分布に符合するようにフォトマスクの背面をパターニングすることによって透過率調節用のパターン分布が求められる（１４６０段階）。

　これまでの本発明の第１実施例では、フォトマスクの背面にパターニングを遂行して所定深さを有する溝を形成して、透過率調節用のパターン分布を形成することを重点に本発明を説明した。このような溝は周囲のフォトマスク面に対して位相差を発生させることによって、透過される光が回折及び／又は干渉されるように許容する。この時、位相差は１８０゜程度が望ましいと説明したが、他の値の位相差も採用されうる。このような回折及び／又は干渉を透過率調節用のパターン分布が引き起こすので、透過率調節用のパターン分布を過ぎた光は変更された照度の分布を有する。また、このような透過率調節用のパターン分布はフォトマスクの背面に前記したような溝の形態ではない他の形態にも具現できる。これについては他の実施例でより詳細に説明する。

　（第２実施例）
　第２実施例では、これまでの第１実施例で説明したような透過率調節用のパターン分布層をフォトマスク基板の背面に導入される物質層パターンを用いてに具現する場合を提示する。

　図１５は、本発明の第２実施例による透過率調節用のパターン分布が導入されたフォトマスクを概略的に示す断面図である。

　図１５を参照すれば、透明な基板、例えば、石英基板にウェーハ上に転写しようとする主パターン１５０が形成されたフォトマスク基板１００の背面に遮光層を形成する。このような遮光層は光の反射や吸収を引き起こさせる物質、例えば、クロム（Ｃｒ）で形成できる。以後に、遮光層をパターニングして透過率調節用のパターン２５０を形成する。

　このような透過率調節用のパターン２５０は、図７ないし図１４を参照して説明したように透過率調節用のパターン２５０を導入していないフォトマスクを利用して露光過程を遂行した時、ウェーハ上に発生したＣＤ分布に対応するように、フォトマスク基板１００の背面に分布配置される。すなわち、図７ないし図１４を参照して説明したようにパターン密度値の分布を求めてこのようなパターン密度値の分布によってそのサイズｄ及び離隔間隔ｐが決定された透過率調節用のパターン２５０がフォトマスク基板１００の背面に分布配置される。

　このような透過率調節用のパターン２５０は入射される光を反射または吸収して主パターン１５０に入射される照度を局所的に弱める役割をするので、結局、このような透過率調節用のパターン２５０分布は露光ドーズの分布を調節する役割をする。したがって、図１１ないし図１３を参照して説明したようにウェーハ上に発生したＣＤ偏差を補正してウェーハ上のＣＤ均一度を改善する効果を具現できる。

　一方、これまでの第１実施例及び第２実施例では、フォトマスク基板１００の背面に透過率調節用のパターン分布を直接形成する場合について説明した。しかしながら、透過率調節用のパターン分布が別途の補助マスク基板に形成されて、この補助マスク基板をフォトマスク基板１００の後側に密着させるように導入することもできる。

　（第３実施例）
　第３実施例では、第１実施例及び第２実施例の説明とは異なり、透過率調節用のパターン分布層が形成された補助マスク基板をフォトマスク基板の後側に導入する場合に
ついて提示する。

　図１６は、本発明の第３実施例による透過率調節用のパターン分布が導入されたフォトマスクを概略的に示す断面図である。

　図１６を参照すれば、透明な基板の補助マスク基板２７５の背面に透過率調節用のパターン２７０を形成する。このような透過率調節用のパターン２７０は補助マスク基板２７５に溝の形態に具現できて、この時、溝は補助マスク基板２７５面に対して透過する光に所定の位相差を付与する作用ができる。この時、具現される位相差は１８０゜でありうるが、他の数値の位相差が導入される場合もある。このような位相差は溝の深さに依存して具現される。

　このような透過率調節用のパターン２７０は、図７ないし図１４を参照して説明したように透過率調節用のパターン２７０を導入していないフォトマスク基板を利用して露光過程を遂行した時、ウェーハ上に発生したパターンＣＤ分布に対応するように、補助マスク基板２７５上に分布配置される。すなわち、図７ないし図１４を参照して説明したようにパターン密度値の分布を求めて、このようなパターン密度値の分布によってパターン２７０が補助マスク基板２７５の背面に分布配置される。

　このように具現された補助マスク基板２７５は透明な基板、例えば、石英基板の全面にウェーハ上に転写しようとする主パターン１５０が形成されたフォトマスク基板１００の後側に導入される。補助マスク基板２７５はフォトマスク基板１００の後側に密着して接着できるが、この時、接着部材２７９が導入できる。

　このような透過率調節用のパターン２７０は図１１ないし図１３を参照して説明したようにウェーハ上に発生したＣＤ偏差を補正してウェーハ上のＣＤ均一度を改善しうる。

　（第４実施例）
　第４実施例では、第３実施例とは異なり、透過率調節用のパターンが補助マスク基板上に遮光層として形成される場合を提示する。

　図１７は、本発明の第４実施例による透過率調節用のパターン分布が導入されたフォトマスクを概略的に示す断面図である。

　図１７を参照すれば、透明な基板の補助マスク基板２８５の背面に透過率調節用のパターン２８０が形成される。このような透過率調節用のパターン２８０は補助マスク２８５上に遮光層として形成できる。このような遮光層は図１５で説明した遮光層のパターン２５０のように入射光を反射、吸収して透過される光のドーズを減らす役割をする。

　このような透過率調節用のパターン２８０は、図７ないし図１４を参照して説明したように透過率調節用のパターン２８０を導入していないフォトマスク基板を利用して露光過程を遂行した時、ウェーハ上に発生したＣＤ分布に対応するように、補助マスク基板２８５上に分布配置される。

　このように具現された補助マスク基板２８５は透明な基板、例えば、石英基板の全面にウェーハ上に転写しようとする主パターン１５０が形成されたフォトマスク基板１００の後側に導入される。補助マスク基板２８５はフォトマスク基板１００の後側に密着して接着できるが、この時、接着部材２７９を介在させることができる。

　このような透過率調節用のパターン２８０は、図１１ないし図１３を参照して説明したようにウェーハ上に発生したＣＤ偏差を補正してウェーハ上のＣＤ均一度を改善する効果を具現する役割を果たす。

　（第５実施例）
　第５実施例では、フォトマスクの背面に透過率調節のための光吸収層を蒸着して透過率調節用のパターン分布に利用する場合を提示する。

　図１８は、本発明の第５実施例による透過率調節用のパターン分布に光吸収層が導入されたフォトマスクを概略的に示す断面図である。

　図１８を参照すれば、フォトマスク基板１００を透過する光の透過率分布、または照度の分布を調節するためにフォトマスク基板１００の背面に光吸収層２９０を蒸着し、パターニングして透過率調節用のパターン分布に利用できる。

　このような光吸収層２９０はクロム層などのように光がその膜質内を透過する途中に吸収できる物質層よりなる。このような光吸収層２９０は図７に示したようなＣＤ分布を均一に誘導するべく、このようなＣＤ分布に対応する照度のドロップ値の分布を具現するために、その厚さがこのような照度のドロップ値の分布によって変化するように具現される。

　例えば、図１に示されたようにウェーハ上の位置に対するＣＤ分布が中央でＣＤ偏差が最大であり、両側に行くほどＣＤ偏差が減少する放物線形態に発生するならば、このようなＣＤ偏差を減少させるための照度の分布は図２に示したような変更された照度の分布曲線形態に求められる。光吸収層２９０は光が透過される経路が増加するほど吸収する光量が多くなるので、図１８に示されたように真中の厚さが異なる両側部の厚さより厚い曲面の表面を有するように光吸収層２９０を具現すれば、このような照度の分布曲線が具現できる。

　このように光吸収層２９０が曲面の表面パターンを有するように具現することは光吸収層２９０を蒸着する過程で具現されうる。すなわち、フォトマスク１００の中央部分で他の部分でより蒸着速度を速くすれば、図１８でのような光吸収層２９０が具現できる。逆に、フォトマスク１００の真中部分で他の部分でより蒸着速度を遅くすれば、図１８でとは逆に曲面の表面を有する光吸収層が具現できる。

　このような光吸収層２９０の表面にパターンを付与すること、すなわち、光吸収層２９０の厚さが変更された照度の分布を具現するために変化するようにパターニングすることは、前記したような蒸着過程で具現される場合もあるが、均一な厚さの光吸収層を形成した後、光吸収層を部分エッチングする方法でも具現できる。すなわち、両側部に行くほどエッチング量が増加するエッチング過程を通じて均一な厚さの光吸収層を部分エッチングすることによって、光吸収層が、変更された照度の分布をフォトマスク１００に提供させうる。または選択的なエッチング過程を導入して前記したように厚さが領域別に異なる光吸収層を具現する場合もある。

　このような光吸収層２９０を用いる場合も、ＣＤ偏差の分布に対応してＣＤ偏差を縮めるために照度のドロップを具現する点で前述した実施例で示したような透過率調節用のパターン分布と同様なものとして理解されうる。

　以上、本発明を具体的な実施例を通じて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の技術的思想内で当業者によってその変形や改良が可能であることが明白である。

　本発明は光リソグラフィ過程を利用してパターンを転写する時に利用でき、特に、半導体素子または集積回路素子を製造する過程に利用できる。

典型的なフォトマスクの概念を説明するために概略的に示した図面である。 本発明の実施例によるフォトマスクの概念を説明するために概略的に示した図面である。 本発明の実施例による透過率調節用のパターン分布層の導入によって照明条件が変形されることを概略的に示す図面である。 本発明の実施例によるフォトマスク基板の背面の所定領域にあるパターン密度の透過率調節用のパターンが形成された形状を概略的に示す図面である。 本発明の実施例による透過率調節用のパターンのパターン密度による照度変化傾向を概略的に示すグラフである。 本発明の実施例による透過率調節用のパターンのパターンサイズ及びパターン密度変化による照明系ピューピル形状差を示すグラフである。 本発明の第１実施例による補正前の典型的な露光過程によってウェーハ上に転写されたパターンに発生したＣＤの分布を概略的に示す分布図である。 図７のＣＤの分布でのドーズマージンを概略的に示す図面である。 図７のＣＤ分布に適切に対応するように透過率調節用のパターン分布を具現するために露光された領域を細分する多数の単位領域を任意に設定した状態を概略的に示す図面である。 図７のＣＤ分布を補正するための透過率調節用のパターン分布層を構成するためのそれぞれの単位領域に透過率調節用のパターンが形成された状態を概略的に示す平面図である。 本発明の第１実施例によって補正されたフォトマスク基板を利用した露光過程によってウェーハ上に実際に具現されたパターンに発生したＣＤ分布を概略的に示す分布図である。 図１１のＣＤ分布を得るに使われた露光過程に対するドーズマージンを概略的に示す図面である。 図１１のＣＤ分布を得るに使われた露光過程に対するＤｏＦマージンを概略的に示す図面である。 本発明の第１実施例による透過率調節用のパターン分布を具現する方法を概略的に示すフローチャートである。 本発明の第２実施例による透過率調節用のパターン分布が導入されたフォトマスクを概略的に示す断面図である。 本発明の第３実施例による透過率調節用のパターン分布が導入されたフォトマスクを概略的に示す断面図である。 本発明の第４実施例による透過率調節用のパターン分布が導入されたフォトマスクを概略的に示す断面図である。 本発明の第５実施例による透過率調節用のパターン分布に光吸収層が導入されたフォトマスクを概略的に示す断面図である。

符号の説明

　　１００　　フォトマスク基板
　　１５０　　主パターン
　　２００　　透過率調節用のパターン
　　ＣＤ　　臨界線幅

Claims (48)

1. 　主パターンが前面に具現されたフォトマスク基板を導入する段階と、
   　露光時に使われる照明系の照度の変化値と前記フォトマスク基板の背面に導入される透過率調節用パターンのパターン密度値との相関関係を求める段階と、
   　前記フォトマスク基板を使用し、露光過程を遂行して前記主パターンの像をウェーハ上に転写する段階と、
   　前記ウェーハ上に転写されたパターンのＣＤ値の分布を求める段階と、
   　前記ＣＤ値の分布から基準ＣＤ値を設定する段階と、
   　前記ＣＤ値を前記基準ＣＤ値と比較してＣＤの偏差を求める段階と、
   　前記ＣＤ値の偏差を縮めるために要求される照度のドロップ値の分布を求める段階と、
   　前記相関関係を利用して前記照度のドロップ値に対応する前記透過率調節用パターンのパターン密度値の分布を求める段階と、
   　前記透過率調節用パターンのパターン密度値の分布を実現する透過率調節用パターン分布層を前記フォトマスク基板の背面上に具現する段階と、を含むことを特徴とする、ウェーハ上のＣＤを制御可能なフォトマスク製造方法。
2. 　前記基準ＣＤ値は、
   　前記ＣＤ値の分布のうち最小であるＣＤ値に設定されることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク製造方法。
3. 　前記相関関係を求める段階は、
   　任意のサイズ及び離隔間隔を有する任意のパターンを前記フォトマスク基板の背面に導入する段階と、
   　前記露光過程で前記任意のパターンによって変更されて前記主パターンに入射される照度を前記任意パターンのサイズ及び離隔間隔の関数としてフーリエ変換を利用して求める段階と、
   　前記求められた照度、前記任意のパターンサイズ、及び離隔間隔の関数関係に基づいて、前記照度と、（前記任意のパターンのサイズ）^２／（前記任意のパターンの離隔間隔）^２で表される前記パターン密度値との相関関係を求める段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク製造方法。
4. 　前記照度、前記任意パターンサイズ、及び離隔間隔の関数関係は、
   　前記照度が１−４（パターンのサイズ）^２／（パターンの離隔間隔）^２に該当する関係であることを特徴とする請求項３に記載のフォトマスク製造方法。
5. 　前記照度のドロップ値の分布を求める段階は、
   　前記照明系での露光ドーズ変化量に対する露光されたパターンのＣＤの変化量で与えられるドーズラチチュード値を求める段階と、
   　前記ドーズラチチュード値に前記ＣＤ値の偏差を代入して前記ＣＤ値の偏差に対応する露光ドーズ変化量を逆算して前記照度のドロップ値に設定する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク製造方法。
6. 　前記透過率調節用パターンは、
   　前記透過率調節用パターンのパターン密度値が前記透過率調節用パターン分布層内で０％ないし５％の範囲内で変化するように形成されることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク製造方法。
7. 　前記透過率調節用パターンは、
   　０．８μｍのサイズに形成されることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク製造方法。
8. 　前記透過率調節用パターンは、
   　前記フォトマスク基板の背面を選択的にエッチングして形成された溝を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク製造方法。
9. 　前記溝は、
   　前記フォトマスク基板の背面を透過する光に対して前記溝を透過する光が異なる位相を有するように所定深さに形成されることを特徴とする請求項８に記載のフォトマスク製造方法。
10. 　前記溝は、
    　前記フォトマスク基板の背面を透過する光と前記溝を透過する光との間に回折または干渉現象を発生させるように誘導することを特徴とする請求項８に記載のフォトマスク製造方法。
11. 　前記透過率調節用パターンは、
    　前記フォトマスク基板の背面を覆って入射される光を反射及び／又は吸収する遮光層を形成する段階と、
    　前記遮光層を選択的にエッチングする段階と、を含んで具現されることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク製造方法。
12. 　前記遮光層は、
    　クロム層を含んで形成されることを特徴とする請求項１１に記載のフォトマスク製造方法。
13. 　前記透過率調節用パターン分布層は、
    　前記フォトマスク基板の背面に透明な補助マスク基板を導入する段階と、
    　前記補助マスク基板上に前記透過率調節用パターンを形成する段階と、を含んで具現されることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク製造方法。
14. 　前記透過率調節用パターンは、
    　前記補助マスク基板の背面を選択的にエッチングして形成された溝を含んで構成されることを特徴とする請求項１３に記載のフォトマスク製造方法。
15. 　前記溝は、
    　前記補助マスク基板の背面を透過する光に対して前記溝を透過する光が異なる位相を有するように所定深さに形成されることを特徴とする請求項１４に記載のフォトマスク製造方法。
16. 　前記溝は、
    　前記補助マスク基板の背面を透過する光と前記溝を透過する光との間に回折または干渉現象を発生させるように誘導することを特徴とする請求項１５に記載のフォトマスク製造方法。
17. 　前記透過率調節用パターンは、
    　前記補助マスク基板の背面を覆って入射される光を反射及び／又は吸収する遮光層を形成する段階と、
    　前記遮光層を選択的にエッチングする段階と、を含んで具現されることを特徴とする請求項１３に記載のフォトマスク製造方法。
18. 　前記遮光層は、
    　クロム層を含んで形成されることを特徴とする請求項１７に記載のフォトマスク製造方法。
19. 　ウェーハ上に露光過程を通じて転写される主パターンが前面に具現されたフォトマスク基板を導入する段階と、
    　前記主パターンに入射される光の照度の分布を変化させるために、領域によって異なるパターン密度値を有する透過率調節用パターンを含んで構成される透過率調節用パターン分布層を前記フォトマスク基板の背面上に導入する段階と、を含むことを特徴とするウェーハ上のＣＤを制御可能なフォトマスク製造方法。
20. 　前記透過率調節用パターンのパターン密度値は、
    　前記主パターンが前記ウェーハ上に転写されて形成された転写済みのパターンのＣＤ値の分布に対応して前記ＣＤ値の偏差を縮めるために要求される照度のドロップ値を具現する値として求められることを特徴とする請求項１９に記載のフォトマスク製造方法。
21. 　露光過程を通じてウェーハ上に転写される主パターンが前面に具現されたフォトマスク基板を導入する段階と、
    　第１単位領域及び第２単位領域を含むように前記フォトマスクを細分して設定される多数の単位領域を含んで具現され、
    　前記第１単位領域を通過して前記主パターンに入射される光の照度が前記第２単位領域を通過して前記主パターンに入射される光の照度と異なるように前記光の照度の分布を変化させる透過率調節用パターン分布層を前記フォトマスク基板の背面上に導入する段階と、を含むことを特徴とする、ウェーハ上のＣＤを制御可能なフォトマスク製造方法。
22. 　前記透過率調節用パターン分布層は、
    　前記照度の分布を変化させるために前記第１単位領域と前記第２単位領域とで相異なるパターン密度値を有するように形成されることを特徴とする請求項２１に記載のフォトマスク製造方法。
23. 　前記第１単位領域の透過率調節用パターンは、
    　前記第１単位領域に対応するウェーハ上の領域に転写されて形成された転写済みのパターンのＣＤ値を縮めるために要求される照度のドロップ値を具現するパターン密度値に形成されることを特徴とする請求項２２に記載のフォトマスク製造方法。
24. 　主パターンが前面に具現されたフォトマスク基板を導入する段階と、
    　前記フォトマスク基板を使用し、露光過程を遂行して前記主パターンの像をウェーハ上に転写する段階と、
    　前記ウェーハ上に転写されたパターンのＣＤ値の分布を求める段階と、
    　前記ＣＤ値の分布から基準ＣＤ値を設定する段階と、
    　前記ＣＤ値を前記基準ＣＤ値と比較してＣＤの偏差を求める段階と、
    　前記ＣＤ値の偏差を縮めるために要求される照度のドロップ値の分布を求める段階と、
    　前記照度のドロップ値の分布に対応するように、透過する照明光を吸収して照度を弱めて変更された照度の分布を前記主パターンに提供する光吸収層として構成される透過率調節用パターン分布層を前記フォトマスク基板の背面上に具現する段階と、を含むことを特徴とするフォトマスク製造方法。
25. 　前記光吸収層は、
    　前記照度のドロップ値によって異なる厚さに形成されることを特徴とする請求項２４に記載のフォトマスク製造方法。
26. 　露光過程を通じてウェーハ上に転写される主パターンが前面に具現されたフォトマスク基板と、
    　前記フォトマスク基板の背面上に導入され、
    　前記主パターンに入射される光の照度の分布を変化させるために領域によって異なるパターン密度値を有する透過率調節用パターンを含んで構成される透過率調節用パターン分布層と、を含むことを特徴とする、ウェーハ上のＣＤを制御可能なフォトマスク。
27. 　前記透過率調節用パターンのパターン密度値は、
    　前記主パターンが前記ウェーハ上に転写されて形成された転写済みのパターンのＣＤ値の分布に対応して前記ＣＤ値の偏差を縮めるために要求される照度のドロップ値に当たる照度の変化値を実現する値に具現されたことを特徴とする請求項２６に記載のフォトマスク。
28. 　前記透過率調節用パターンは、
    　前記透過率調節用のパターンのパターン密度値が前記透過率調節用パターン分布層内で０％ないし５％の範囲内で変化するように形成されていることを特徴とする請求項２６に記載のフォトマスク。
29. 　前記透過率調節用パターンは、
    　０．８μｍのサイズに形成さていることを特徴とする請求項２６に記載のフォトマスク。
30. 　前記透過率調節用パターンは、
    　前記フォトマスク基板の背面に選択的にエッチングされた溝を含むことを特徴とする請求項２６に記載のフォトマスク。
31. 　前記溝は、
    　前記フォトマスク基板の背面を透過する光に対して前記溝を透過する光が異なる位相を有するように所定の深さに形成されていることを特徴とする請求項３０に記載のフォトマスク。
32. 　前記溝は、
    　前記フォトマスク基板の背面を透過する光と前記溝を透過する光との間に回折または干渉現象を発生させるように誘導することを特徴とする請求項３０に記載のフォトマスク。
33. 　前記透過率調節用パターンは、
    　前記フォトマスク基板の背面を覆って入射される光を反射及び／又は吸収する遮光層を含んで構成されていることを特徴とする請求項２６に記載のフォトマスク。
34. 　前記遮光層は、
    　クロム層を含んで構成されていることを特徴とする請求項３３に記載のフォトマスク。
35. 　前記透過率調節用パターン分布層は、
    　前記フォトマスク基板の背面に導入された透明な補助マスク基板と、
    　前記補助マスク基板上に具現された前記透過率調節用パターンと、を含むことを特徴とする請求項２６に記載のフォトマスク。
36. 　前記透過率調節用パターンは、
    　前記補助マスク基板の背面に選択的にエッチングされた溝を含んで構成されていることを特徴とする請求項３５に記載のフォトマスク。
37. 　前記溝は、
    　前記補助マスク基板の背面を透過する光に対して前記溝を透過する光が異なる位相を有するように所定の深さに形成されていることを特徴とする請求項３６に記載のフォトマスク。
38. 　前記溝は、
    　前記補助マスク基板の背面を透過する光と前記溝を透過する光との間に回折または干渉現象を発生させるように誘導することを特徴とする請求項３５に記載のフォトマスク。
39. 　前記透過率調節用パターンは、
    　前記補助マスク基板の背面を選択的に覆って入射される光を反射及び／又は吸収する遮光層を含むことを特徴とする請求項３５に記載のフォトマスク。
40. 　前記遮光層は、
    　クロム層を含んで形成されていることを特徴とする請求項３９に記載のフォトマスク。
41. 　露光過程を通じてウェーハ上に転写される主パターンが前面に具現されたフォトマスク基板と、
    　前記フォトマスク基板の背面上に第１単位領域及び第２単位領域を含むように前記フォトマスクを細分して設定される多数の単位領域を含んで具現され、
    　前記第１単位領域を通過して前記主パターンに入射される光の照度が前記第２単位領域を通過して前記主パターンに入射される光の照度と異なるように前記光の照度の分布を変化させる透過率調節用パターン分布層と、を含むことを特徴とするウェーハ上のＣＤを制御可能なフォトマスク。
42. 　前記透過率調節用パターン分布層は、
    　前記照度の分布を変化させるために前記第１単位領域と前記第２単位領域とで相異なるパターン密度値を有することを特徴とする請求項４１に記載のウェーハ上のＣＤが制御できるフォトマスク。
43. 　主パターンが前面に具現されたフォトマスク基板を導入する段階と、
    　露光時に使われる照明系の照度の変化値と前記フォトマスク基板の背面に導入される透過率調節用パターンのパターン密度値との相関関係を求める段階と、
    　前記フォトマスク基板を使用し、第１露光過程を遂行して前記主パターンの像をウェーハ上に転写する段階と、
    　前記ウェーハ上に転写されたパターンのＣＤ値の分布を求める段階と、
    　前記ＣＤ値の分布から基準ＣＤ値を設定する段階と、
    　前記ＣＤ値を前記基準ＣＤ値と比較してＣＤの偏差を求める段階と、
    　前記ＣＤ値の偏差を縮めるために要求される照度のドロップ値の分布を求める段階と、
    　前記相関関係を利用して前記照度のドロップ値に対応する前記透過率調節用パターンのパターン密度値の分布を求める段階と、
    　前記透過率調節用パターンのパターン密度値の分布を実現する透過率調節用パターン分布層を前記フォトマスク基板の背面上に具現する段階と、
    　前記透過率調節用パターン分布層が導入されたフォトマスク基板を使用し、第２露光過程を遂行してウェーハ上に前記主パターンの像を転写する段階と、を含むことを特徴とするウェーハ上のＣＤを制御可能なフォトマスクを使用する露光方法。
44. 　前記基準ＣＤ値は、
    　前記ＣＤ値の分布のうち最小であるＣＤ値に設定されることを特徴とする請求項４３に記載の露光方法。
45. 　前記相関関係を求める段階は、
    　任意のサイズ及び離隔間隔を有する任意のパターンとを前記フォトマスク基板の背面に導入する段階と、
    　前記露光過程で前記任意のパターンによって変更されて前記主パターンに入射される照度を前記任意パターンのサイズ及び離隔間隔の関数としてフーリエ変換を利用して求める段階と、
    　前記求められた照度、前記任意のパターンサイズ、及び離隔間隔の関数関係に基づいて、前記照度と（前記任意のパターンのサイズ）^２／（前記任意のパターンの離隔間隔）^２で表される前記パターン密度値との相関関係を求める段階と、を含むことを特徴とする請求項４４に記載の露光方法。
46. 　前記照度、前記任意パターンサイズ、及び離隔間隔の関数関係は、
    　前記照度が１−４（パターンのサイズ）^２／（パターンの離隔間隔）^２に該当する関係であることを特徴とする請求項４５に記載の露光方法。
47. 　前記照度のドロップ値の分布を求める段階は、
    　前記照明系での露光ドーズ変化量に対する露光されたパターンのＣＤ変化量で与えられるドーズラチチュード値を求める段階と、
    　前記ドーズラチチュード値に前記ＣＤ値の偏差を代入して前記ＣＤ値の偏差に対応する露光ドーズ変化量を逆算して前記照度のドロップ値に設定する段階と、を含むことを特徴とする請求項４４に記載の露光方法。
48. 　前記第２露光過程は、
    　前記第１露光過程と同じ照明系条件を使用することを特徴とする請求項４４に記載の露光方法。