JP2004502308A

JP2004502308A - フォトマスクの臨界寸法偏差を補償するための装置および方法

Info

Publication number: JP2004502308A
Application number: JP2002506167A
Authority: JP
Inventors: デイビッド、エイチ．ジガー
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2004-01-22
Also published as: US6566016B1; WO2002001294A1; TW516096B; EP1204902A1

Abstract

【課題】本発明は、フォトマスクにわたる臨界寸法偏差を補償するための装置および方法を提供する。
【解決手段】この方法において、フォトマスクは複数の区域に分割される。その後、フォトマスクの各区域において臨界寸法が測定される。測定された臨界寸法に基づいて、フォトマスクの各区域における目標寸法からの臨界寸法の偏差を示す偏差マップが形成される。偏差マップから、フォトマスクの各区域において、目標寸法からの臨界寸法偏差を補償するために必要な化学線減衰量が決定される。決定された化学線の減衰量に基づいて、フォトマスクの各区域を通じた化学線の透過を減少され、これにより、フォトマスクの各区域において、臨界寸法偏差が目標寸法へと補正される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般に、半導体処理の分野に関する。特に、本発明は、半導体ウエハの露光領域上にフォトレジストパターンを形成することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路（ＩＣ）チップの製造は多くの処理を含んでいる。ＩＣチップを製造する際の主な処理の１つはフォトリソグラフィである。フォトリソグラフィは、パターンを有するマスクをシリコンウエハの表面に移すために使用される処理である。フォトリソグラフィ処理においては、ウエハの表面上にパターンを印刷するために、光源を使用して、パターンがマスクからフォトレジストと呼ばれる感光材料へと移される。その後、ケミカルエッチングもしくはプラズマエッチングが使用されて、パターンがフォトレジストからウエハの表面に移される。ＩＣチップの製造は、ＩＣチップ内の回路の複雑度に応じて、多くのフォトリソグラフィ処理を必要とする場合がある。
【０００３】
今日、ＩＣ部品の寸法は著しく小さくなっている。デバイスの寸法を小さくすればするほど、多くの回路デバイスをＩＣチップ内に設けることができる。したがって、適切に機能する半導体ＩＣデバイスを製造する場合において、各種の処理、特にフォトリソグラフィの精度および正確度は重要である。
【０００４】
フォトリソグラフィ処理において、シリコンウエハ上におけるマスクパターンの印刷は、一般に、投影露光装置およびステッピングデバイスを使用して行なわれる。従来の投影露光装置およびステッピングデバイスは、「フォトリソグラフィシステムにおける照明の均一性を向上させるための装置および方法」と題される米国特許出願０９／１４１，８０７号に詳細に記載されている。ステッピングデバイスを使用する場合、例えば、ステッピングデバイスに晒される半導体ウエハの領域は、露光領域として一般に知られている。ステッピングデバイスは、マスクパターンを印刷するために、ウエハの表面の領域にわたって「段付け（ｓｔｅｐ）」する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
残念ながら、マスク製造プロセスにおける不均一性により、マスクにわたってマスクパターンの線幅がしばしば変化する。一般に、マスクの臨界寸法は、マスクにわたって複製される試験特徴（ｔｅｓｔ　ｆｅａｔｕｒｅ）において測定される。集積回路チップの顧客は、一般に、目標値からの最大偏差と、測定された平均値からのマスクにわたる偏差との両方の仕様を定める。一般に、マスクにわたる偏差は、顧客によって使用される場合、例えばステッピングデバイスの露光領域にわたって線幅変化を引き起こす。特定のフォトレジスト層を半導体ウエハの露光領域上に形成するために共通の化学線露光量が使用されると、マスクの目標臨界寸法からの臨界寸法偏差は、フォトレジスト層内で体系的なレジスト線幅偏差が引き起こされる。そのような線幅の変化によって、ＩＣチップが不良品となり或は用途の規格を果たさなくなることは言うまでもない。
【０００６】
以上のことを考慮すると、必要なものは、フォトマスクにわたる臨界寸法偏差を補償してＩＣチップの性能及び歩留まりを向上させる装置および方法である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
概して、本発明は、フォトマスクの臨界寸法偏差を補償する装置および方法を提供することによって、これらの条件を満たす。本発明は、プロセス、装置、システム、デバイスあるいは方法を含む多数の手段で実施できることは言うまでもない。以下、本発明の工夫に富んだ複数の実施形態を説明する。
【０００８】
一実施形態において、本発明は、フォトレジストパターンを半導体ウエハの露光領域上に形成するための装置を提供する。この装置は、光源と、レンズと、フィルタと、フォトマスクとを有している。光源は、半導体ウエハの露光領域上にフォトマスクパターンを照射するための化学線を形成するようになっている。レンズは、光源からの化学線をフィルタへと集束させる。フィルタは、レンズからの化学線を濾過する。フォトマスクは基板と焦点板の層とを有している。フォトマスクの基板は化学線を透過し、焦点板の層は１または複数のフォトレジストパターンを規定する。フォトマスクは、複数の区域に分割されるとともに、レンズからの化学線を１または複数の区域で減衰して１または複数の区域における目標臨界寸法からの臨界寸法偏差を補償するようになっている。フィルタの複数の区域は、フィルタからの化学線をフォトマスクへと透過させて、半導体ウエハの露光領域を照明し、露光領域上にフォトレジストパターンを形成する。
【０００９】
他の実施形態において、本発明は、フォトマスクにおけるフォトレジストパターンの臨界寸法の偏差を補償する方法を提供する。この方法において、フォトマスクは複数の区域に分割される。その後、フォトマスクの各区域において臨界寸法が測定される。測定された臨界寸法に基づいて、フォトマスクの各区域における目標寸法からの臨界寸法の偏差を示す偏差マップが形成される。偏差マップから、フォトマスクの各区域において、目標寸法からの臨界寸法偏差を補償するために必要な化学線減衰量が決定される。決定された化学線の減衰量に基づいて、フォトマスクの各区域を通じた化学線の透過が減少され、これにより、フォトマスクの各区域において、臨界寸法偏差が目標寸法へと補償される。
【００１０】
更に他の実施形態において、本発明は、フォトマスクにおけるフォトレジストパターンの臨界寸法の偏差を補償するようにフォトマスクを形成する方法を提供する。方法は、（ａ）化学線を透過する基板と１または複数のフォトレジストパターンを規定する焦点板の層とを有するフォトマスクを複数の区域に分割し、（ｂ）フォトマスクの各区域における臨界寸法を測定し、（ｃ）フォトマスクの各区域における目標寸法からの臨界寸法の偏差を示す偏差マップを形成し、（ｃ）フォトマスクの各区域における目標寸法からの臨界寸法偏差を補償するために必要な化学線減衰量を決定し、（ｄ）フォトマスクの１または複数の区域に１または複数の光減衰材料を添加し、光減衰材料は、決定された化学線の減衰量だけフォトマスクの各区域を通じた化学線の透過を減少させ、これにより、フォトマスクの各区域において、臨界寸法偏差が目標寸法へと補正される，ことを含んでいる。
【００１１】
好ましい実施形態において、化学線は、光減衰材料を埋め込み或は堆積させることによって、フォトマスクの区域を通じて減衰される。ポジレジストが使用される場合、目標臨界寸法値は、臨界寸法マップから選択される最大臨界寸法値である。この場合、埋め込まれ或は堆積された材料は、区域の臨界寸法を目標臨界寸法まで増大させる。一方、ネガレジストが使用される場合、目標臨界寸法値は、臨界寸法マップから選択される最小臨界寸法値である。この場合、光減衰材料が埋め込まれ或は堆積されると、区域の臨界寸法が目標臨界寸法まで減少される。
【００１２】
マスクの選択された区域に光減衰材料を埋め込み或は堆積させると、幾つかの利益が得られる。例えば、本発明の装置および方法は、略均一な臨界寸法がデバイス性能を向上させて故障を減らすため、集積回路チップの製造において高い歩留まりを提供する。光減衰材料の埋め込みは更なる利益を与える。例えば、フィルタの層の厚さを変化させるのではなく、光吸収材料を埋め込むことにより、入射光の位相が変化しない。したがって、フィルタは、リソグラフィに悪影響を与えない。本発明の他の形態および利点は、本発明の原理を一例として示す図面および以下の詳細な説明から明らかとなる。
【００１３】
本発明は、添付図面および以下の詳細な説明によって容易に理解される。同様の参照符号は同様の構成要素を示している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、フォトマスクにわたる臨界寸法偏差（ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）を補償するための装置および方法に関して述べられている。しかしながら、当業者であれば分かるように、本発明は、これらの特定の内容の幾つか或は全てを無くして実施されても良い。本発明は、これらの特定の内容の幾つか或は全てを無くして実施されても良い。一方、良く知られた回路、システム、処理操作については、本発明を不必要に曖昧にしないように、詳細に説明しない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態にしたがって半導体ウエハ１０２上にフォトレジストパターンを形成するための典型的な光学装置１００を示している。この装置１００において、光源１０４は、ウエハ１０２上にマスクパターンを照射するための化学線の形態を成す光を形成する。例えば、光源１０４は、様々な波長（例えば、１９３ｎｍ，１５０ｎｍ，３６５ｎｍ，２４８ｎｍなど）のＸ線や深部紫外光（ｄｅｅｐ　ＵＶ　ｌｉｇｈｔ）等の化学線を形成しても良い。化学線は、半導体ウエハの露光領域上にフォトレジスト材料を印刷する際に、光化学作用を生じさせるようになっている。
【００１６】
光源１０４からの光は集光レンズ１０６に方向付けられる。集光レンズ１０６は、光を集束させるとともに、集束された光をフィルタ１０８に送る。フィルタ１０８は、レンズ１０６からの光を濾過する。フィルタを通った光は、その後、ウエハ１０２上の露光領域１１２に移される１または複数のパターン１１６を有するマスク１１０へと方向付けられる。以下に詳細に説明するように、マスク１１０は、マスクにわたる臨界寸法の変化を補償するようになっている。
【００１７】
一実施形態において、マスク１１０には、マスク１１０の１または複数の区域に光吸収材料が埋め込まれている。光吸収材料および半透明材料は、マスク１１０を透過する光を調節して、線幅の変化を補償するようになっている。例えば、レンズからの光を異なる量で吸収もしくは減衰するように、マスク１１０の区域における光吸収材料の量を変えても良い。
【００１８】
他の実施形態においては、様々な厚さの半透明材料がマスク１１０の１または複数の区域に堆積される。半透明材料の堆積は、マスク１１０を通じた露光量を調節して、マスクパターンの臨界寸法の変化を補償するように成される。したがって、光吸収材料の埋め込み、あるいは、半透明材料の堆積は、ポジフォトレジストが使用される場合には線幅を更に大きくし、ネガフォトレジストが使用される場合には線幅を更に小さくするという効果を有する。
【００１９】
典型的には、マスク１１０上のパターン１１６のサイズは、露光領域１１２上に印刷されるパターンのサイズよりも整数倍だけ大きい。例えば、パターン１１６のサイズは、露光領域１１２上に印刷される実際のパターンのサイズよりもＮ倍大きい場合がある。ここで、Ｎは１よりも大きい整数である。パターン１１６のサイズを露光領域１１２上で所望のサイズまで小さくするために、フィルタ１０８からの光は、マスク１１０のパターン１１６を、リダクションレンズ１１４を介して、ウエハの領域１１２（例えば、露光領域）上に露光させ、すなわち、照射する。これによって、リダクションレンズ１１４は、ウエハ１０２の露光領域１１２上に印刷されるパターンのサイズを減少させる。
【００２０】
マスク１１０を通じた露光によって、ウエハ１０２の領域１１２上にマスクパターン１１６を印刷すなわち形成することができる。マスク１１０に対する光吸収材料の埋め込みや半透明材料の堆積は、マスク１１０にわたる線幅の変化を補償する。マスク１１０は、化学線に晒されると、領域１１２内に形成されるパターンの臨界寸法線幅の変化を最小限に抑える。領域１１２上にパターン１１６を印刷した後、ウエハ１０２の他の領域または他のウエハの他の領域を同様の方法で露光してフォトレジストパターンを形成しても良い。
【００２１】
図２Ａは、マスクパターンの臨界寸法変化を補償する本発明の一実施形態に係るマスク１１０を形成するための方法２００のフローチャートを示している。操作２０２においては、印刷されるパターンを有するマスクが複数の区域に分割される。例えば、マスクがＮ×Ｍ行列の区域に分割されても良い。ここで、ＮおよびＭは、１よりも大きい整数である。ＮおよびＭは、行列がＮ×Ｎ行列となるように等しいことが好ましい。
【００２２】
マスクを複数の区域に分割した後、操作２０４では、マスクパターンの線幅を測定して、各区域における平均ＣＤ値を得る。区域に関する平均ＣＤ値は、平均ＣＤマップを規定する。操作２０６では、区域におけるＣＤ値に基づいて、目標臨界寸法からの偏差を補償するために必要な光調整が各区域毎に決定される。一例として、比例定数αは、線幅当たりの単位面積におけるエネルギの単位を与える、線幅変化当たりの臨界寸法変化として規定されても良い。全体の光照射線量（露光量）Ｅおよび必要な偏差補正Ｃが与えられると、必要な光吸収量Ａは、Ａ＝（α＊Ｃ）／Ｅとして規定される。線幅を１７ｎｍだけ増加するためには、例えばＥ＝１７０Ｊｏｕｌｅｓ／ｍ^２およびα＝７００（Ｊｏｕｌｅｓ／ｍ^２）／μｍが与えられると、ポジレジストを使用した場合、７％の露光量の減少が必要である。
【００２３】
マスクの区域を介した光調整が評価されたら、操作２０８で、臨界寸法偏差を補償するように光減衰材料をマスクの複数の区域に添加することによってマスク１１０が形成される。具体的には、基板およびフォトレジストパターンを有するマスクの各区域を通じた光の透過は、１または複数の光減衰（減少）材料を各区域に添加することによって変化する。一実施形態において、化学線に対して安定な半透明材料の層がマスクの区域に堆積される。例えば、線幅寸法を目標寸法まで増大するために光減衰を必要とするマスクの区域に線漏れクロム（ｌｅａｋｙ　ｃｈｒｏｍｅ）を堆積させても良い。
【００２４】
他の実施形態において、調整が必要なマスクの区域に光吸収材料が埋め込まれても良い。光吸収材料は、化学線を吸収して、マスクの区域を通じた光透過を減らす。露光量を減らすことによって線幅寸法を目標寸法まで増大させるために、ホウ素、酸素、ナトリウム等の光吸収材料がマスクの基板領域に埋め込まれても良い。このように、マスクの選択された区域に光減衰材料を添加すると、装置１００を使用してウエハの露光領域上にマスクパターンを印刷する際に、マスクにわたる線幅の変化が補償される。
【００２５】
本発明によれば、ポジレジストまたはネガレジストのいずれかを使用して露光領域にパターンを印刷することができる。いずれのタイプのレジストにおいても、平均臨界寸法マップから偏差マップおよび減衰（減少）マップが形成される。図２Ｂは、ポジレジストもしくはネガレジストにおける各区域のＣＤ変化を補償するために必要な光調整量を評価するための操作２０６のより詳細なフローチャートを示している。操作２５２では、露光領域１１２上にパターン１１６を形成するためのレジストがポジレジストであるか或はネガレジストであるかが決定される。レジストがポジレジストである場合には、最大ＣＤ値よりも小さい臨界寸法を有する区域で光量を減少させて、ＣＤ寸法を最大ＣＤ値まで増加させる必要がある。この場合、ポジレジストにおける偏差マップは、平均臨界寸法マップからの局所的なＣＤ偏差値と最大ＣＤ値との間の差を評価することによって形成される。次に、操作２５６で、最大ＣＤ値からの偏差を補償するためにマスクで必要な光の減少が、マスクの各区域毎に決定される。
【００２６】
一方、レジストがネガレジストである場合には、最小ＣＤ値よりも大きい特徴を有する区域で化学線量が減少されて、ＣＤ寸法が最小ＣＤ値まで減少される。この場合、ネガレジストにおける偏差マップは、操作２５８で示されるように、平均臨界寸法マップからの最小ＣＤ値と局所的なＣＤ偏差値との間の差を評価することによって形成される。次に、操作２６０で、最小ＣＤ値からの偏差を補償するためにマスクで必要な光の減少が、マスクの各区域毎に決定される。
【００２７】
図３は、本発明の一実施形態に係る非補償マスクの典型的な平均ＣＤマップ３００を示している。マスクは、５×５行列を形成するように配置された２５個の区域に分割されている。マスクの寸法は、ウエハの露光領域上に印刷される実際の寸法の５倍である。例えば、１．２５μの寸法を有するマスク上のパターンは、ウエハ上に印刷される際には、０．２５μの寸法になる。したがって、ウエハのレベルでの目標寸法０．２５μは、マスクのレベルでは目標寸法１．２５μとなる。
【００２８】
非補償マスクのＣＤマップ３００は、各区域３０２〜３５０における平均線幅値を示している。例えば、区域３０２，３０４，３０６，３０８，３１０はそれぞれ、１．２１μｍ、１．２３μｍ、１．２３μｍ、１．２２μｍ、１．２１μｍの平均線幅によって特徴付けられ、一方、区域３２２，３２４，３２６，３２８，３３０は、１．２２μｍ、１．２６μｍ、１．２５μｍ、１．２３μｍ、１．２２μｍの平均線幅を呈している。この線幅マップ３００において、最小線幅は、区域３０２，３１０，３４２，３４８，３５０における１．２１μｍであり、最大線幅は、区域３２４における１．２６μｍである。
【００２９】
図４Ａは、本発明の一実施形態に係る図２Ｂの操作２５４においてポジレジストに関し平均臨界寸法マップ３００から形成された典型的な偏差マップ４００を示している。各区域における臨界寸法偏差値を決定するために、平均ＣＤマップ３００から最も高い平均臨界寸法が最大ＣＤ値として選択される。その後、平均ＣＤマップ３００の局所的な平均ＣＤ値と最大ＣＤ値との間の差を計算することによって、各区域における臨界寸法偏差値が評価される。
【００３０】
例えば、平均ＣＤマップ３００においては、区域３２４における最も高いＣＤ値１．２６μｍが最大臨界寸法として選択される。その後、平均臨界寸法マップ３００の各区域における平均臨界寸法と最大臨界寸法との間の差が計算されて、臨界寸法偏差が決定され、偏差マップ４００が形成される。一例として、区域３０２，３０４，３０６，３０８，３１０はそれぞれ、０．０５μｍ、０．０３μｍ、０．０３μｍ、０．０４μｍ、０．０５μｍという最大臨界寸法１．２６μｍからの臨界寸法偏差を示している。マップ４００の他の区域における臨界寸法偏差値は、同様の方法で得られる。
【００３１】
臨界寸法偏差マップ５００が形成されたら、各区域における光減少（光減衰）を示すマスクの減衰（減少）マップが形成される。図４Ｂは、本発明の一実施形態に係るポジレジストを使用した図２Ｂの操作２５６で形成される減衰マップ４５０を示している。例えば、区域３２２の臨界寸法偏差を目標最大臨界寸法１．２６μｍに達するように補償するためには、縮小率５が与えられると、０．０４μｍだけ線幅を増大させる光減衰を行なう必要がある。先に説明した方程式Ａ＝（α＊Ｃ）／Ｅを使用するとともに、Ｅ＝１７０Ｊｏｕｌｅｓ／ｍ^２およびα＝７００（Ｊｏｕｌｅｓ／ｍ^２）／μｍが与えられると、区域３２２の臨界寸法を０．０４μｍだけ増大するために必要な全体の光照射線量（露光量）は、（α＊Ｃ）すなわち（０．０４μｍ）（７００Ｊｏｕｌｅｓ／ｍ^２）／μｍ）によって与えられ、２８Ｊｏｕｌｅｓ／ｍ^２となる。その後、０．０４μｍだけ臨界寸法を増大させるために必要な正規化露光量（すなわち、光減衰すなわちフィルタリングの割合）は、ポジレジストを使用して、１００％＊（α＊Ｃ）／（Ｅ＊縮小率）、すなわち、（０．０４μｍ）（７００Ｊｏｕｌｅｓ／ｍ^２）／μｍ）／（１７０Ｊｏｕｌｅｓ／ｍ^２＊５）＊１００％、つまり３．３％の露光量の減少によって得られる。
【００３２】
減衰マップ５５０の他の区域における光減衰量も同様の方法で得られる。例えば、区域３２４，３２６，３２８，３３０の露光量は、０％、０．８％、２．５％、３．３％だけそれぞれ減少（減衰）される。なお、減衰マップ４５０を、マップ４５０の各区域において１００％から光減衰量を差し引くことによって透過される光量を示す透過マップに変えても良い。
【００３３】
本発明の他の実施形態において、図５Ａは、図２Ｂの操作２５８においてネガレジストに関し平均臨界寸法マップ３００から形成された偏差マップ５００を示している。各区域における臨界寸法偏差値を決定するために、平均ＣＤマップ３００から最も低い平均臨界寸法が最小ＣＤ値として選択される。その後、平均ＣＤマップ３００の局所的な平均ＣＤ値と最大ＣＤ値との間の差を計算することによって、各区域における臨界寸法偏差値が評価される。
【００３４】
例えば、平均ＣＤマップ３００に示されるように、区域３０２における最も低いＣＤ値１．２１μｍが最小臨界寸法として選択されても良い。その後、平均臨界寸法マップ３００の各区域における平均臨界寸法と最小臨界寸法との間の差が計算されて、臨界寸法偏差が決定され、偏差マップ５００が形成される。一例として、区域３０２，３０４，３０６，３０８，３１０はそれぞれ、０μｍ、０．０２μｍ、０．０２μｍ、０．０１μｍ、０μｍという最小臨界寸法１．２１μｍからの臨界寸法偏差を示している。マップ５００の他の区域における臨界寸法偏差値は、同様の方法で得られる。
【００３５】
臨界寸法偏差マップ５００が得られたら、各区域における光減少（光減衰）を示すマスクの減衰（減少）マップが形成される。図５Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって先に説明した方程式Ａ＝（α＊Ｃ）／Ｅを使用するとともに、Ｅ＝１７０Ｊｏｕｌｅｓ／ｍ^２およびα＝７００（Ｊｏｕｌｅｓ／ｍ^２）／μｍが与えられた図２Ｂの操作２６０で形成されるマスクの減衰マップ５５０を示している。一例として、区域３０４の臨界寸法偏差を目標最小臨界寸法１．２１μｍに達するように補償するためには、０．０２μｍだけ線幅を減少させる光減衰を行なう必要がある。区域３１０の臨界寸法を０．０２μｍだけ減少するために必要な全体の光照射線量（露光量）は、（α＊Ｃ）すなわち（０．０２μｍ）（７００Ｊｏｕｌｅｓ／ｍ^２）／μｍ）によって与えられ、１４Ｊｏｕｌｅｓ／ｍ^２となる。その後、縮小率５が与えられると、０．０２μｍだけ臨界寸法を減少させるために必要な正規化露光量（すなわち、光減衰すなわちフィルタリングの割合）は、ネガレジストを使用して、１００％＊（α＊Ｃ）／（Ｅ＊縮小率）、すなわち、（０．０２μｍ）（７００Ｊｏｕｌｅｓ／ｍ^２）／μｍ）／（１７０Ｊｏｕｌｅｓ／ｍ^２＊５）＊１００％、つまり１．６％の露光量の減少によって得られる。
【００３６】
減衰マップ５５０の他の区域における光減衰量も同様の方法で得られる。例えば、区域３０２，３０６，３０８，３１０の露光量は、０％、１．６％、０．８％、０％だけそれぞれ減少（減衰）される。なお、マスクの減衰マップ５５０を、マップ５５０の各区域において１００％から光減衰量を差し引くことによって透過される光量を示す透過マップに変えても良い。
【００３７】
このように、臨界寸法偏差マップ４００，５００は、各区域毎に補正される臨界寸法の量を示している。ポジレジストを使用すると、最大ＣＤ値を有する区域は補償されないが、最大ＣＤ値よりも少ない他の区域は、マスクの対応する領域に光吸収材料を埋め込み或は堆積させることによって補償される。一方、ネガレジストを使用すると、最小ＣＤ値を有する区域は補償されないが、他の区域は、マスクに光吸収材料を埋め込み或は堆積させることによって補償される。
【００３８】
一実施形態において、光減衰マップ５５０，６５０は、ドーパントでマスクを選択的に埋め込むために使用される。ドーパントは、フィルタ内に埋め込まれて化学線を吸収し、レジストがポジレジストであるかネガレジストであるかに応じて区域の臨界寸法線幅を増大もしくは減少させる。例えば、化学線の吸収を調整するために、ドーパントがマスクに埋め込まれる。
【００３９】
図６Ａは、本発明の一実施形態にしたがってポジレジストを使用した時の線幅変化を補償するマスク１１０の断面図を示している。この図において、マスク１１０の断面は、図３のＢ−Ｂ’によって規定される線に沿ってとられており、したがって、マスク１１０の区域３２２〜３３０を示している。マスク１１０は、化学線を透過する例えばガラス、石英、透明プラスチック、石英ガラス、フッ化カルシウム等の基板６０２から成る。印刷されるフォトレジストパターン１１６を有する焦点板６０４の層が基板６０２上に形成される。
【００４０】
線幅を最大偏差値もしくは目標偏差値まで増大させるために、ドーパント６０６が区域３２２，３２６，３２８，３３０で基板６０２に埋め込まれ、化学線が吸収される。例えば、ホウ素、酸素、ナトリウムなどの光吸収材料６０６は、様々な波長（例えば、１５０ｎｍ，１５２ｎｍ，１９３ｎｍ，２４８ｎｍ，３６５ｎｍ）の化学線を吸収するために基板６０２に埋め込まれても良い。光吸収材料の埋め込みは、例えばイオン衝撃やＣＶＤ法等によって行なわれても良い。例えば、ホウ素が埋め込まれた石英基板は、埋め込まれていない石英と比べて、２４８ｎｍの化学線（例えばＤＵＶ）を吸収する。
【００４１】
区域３２２，３３０は０．０４μｍを補償する必要があり、また、区域３２６，３２８は０．０１μｍおよび０．０３μｍの補正が必要であるため、区域３２２，３３０には区域３２６，３２８よりも多くのドーパント６０６が埋め込まれる。同様に、区域３２８には区域３２６よりも多くのドーパントが埋め込まれる。なお、区域３２４のように、区域の寸法が目標寸法と一致する場合には、その区域に光減衰材料は添加されない。マスクの他の区域には同様の方法で光吸収材料が埋め込まれ、目標寸法と一致するように線幅が増大される。
【００４２】
他の実施形態においては、マスク１１０の区域を通じた光の透過を選択的に調整するために、光減衰材料の層がマスク上に堆積される。図６Ｂは、本発明の一実施形態にしたがってポジレジストを使用した時の線幅変化を補償するマスク１１０の断面図を示している。この図において、マスク１１０の断面は、図３のＣ−Ｃ’によって規定される線に沿ってとられており、したがって、マスク１１０の区域３０２〜３１０を示している。線幅を最大偏差値もしくは目標偏差値まで増大させるために、光減衰材料の層６５０がマスク１１０の区域３０２，３１０上に選択的に堆積され、この区域を通じて化学線を減衰させる。例えば線漏れクロム等のように化学線に対して安定し且つ比較的容易に堆積される光減衰材料が、様々な波長（例えば、１５０ｎｍ，１５２ｎｍ，１９３ｎｍ，２４８ｎｍ，３６５ｎｍ）の化学線を減衰させるために基板６０２の区域３０２，３０６，３０８，３１０上に堆積される。更に多くの光減衰を必要とする区域には、更に多くの光減衰材料が堆積される。例えば、区域３０２は０．０５μｍを補償する必要があり、また、区域３０６は０．０３μｍの補正が必要であるため、区域３０２には区域３０６よりも厚い光減衰材料の層４５２が堆積される。なお、区域３０４のように、区域の寸法が目標寸法と一致する場合には、その区域に光減衰材料は堆積されない。他の区域には同様の方法で光吸収材料が堆積され、目標寸法と一致するように線幅が増大される。
【００４３】
幾つかの実施形態においては、最大もしくは最小臨界寸法値を使用する代わりに、目標ＣＤ値が設定されても良い。この場合、ポジレジストを使用した場合、臨界寸法を目標値まで増大させるために、目標ＣＤ値よりも小さい偏差値を有するフィルタ１０８の区域に光吸収材料が埋め込まれ或は堆積される。同様に、ネガレジストを使用した場合、臨界寸法を目標値まで減少させるために、目標値よりも大きい臨界寸法値を有するフィルタ１０８の領域に光吸収材料が埋め込まれ或は堆積される。
【００４４】
光吸収材料もしくは光減衰材料の埋め込み或は堆積は、ウエハ上の露光領域へと透過される光量を減少するように成される。この露光量の減少は、区域に添加される材料の量に応じて、露光領域の区域の線幅を増大させる効果を有する。したがって、光吸収材料が埋め込まれた露光領域の区域において、マスク１１０が線幅の変化を補償するとともに、略均一な線幅を有する露光領域の区域をマスク１１０によって形成することができる。
【００４５】
マスク１１０の選択された区域に光減衰材料を埋め込み或は堆積させると、幾つかの利点が得られる。例えば、本発明の装置および方法は、略均一な臨界寸法がデバイス性能を向上させるとともに故障を減らすため、集積回路チップの製造において高い歩留まりを与える。光吸収材料の埋め込みは更なる利点を与える。例えば、フィルタの層の厚さを変化させるのではなく、光吸収材料を埋め込むことにより、入射光の位相が変化しない。したがって、フィルタは、リソグラフィに悪影響を与えない。更に、埋め込まれる様々な量の種を与えるために、異なる露光量でインプラントビーム下でフィルタを走査することにより、フィルタリソグラフィなしでフィルタを構成することができる。
【００４６】
複数の好ましい実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明の範囲に入る変形、並び替え、等価物がある。また、本発明の方法、装置、システムを共に実施する他の方法もある。したがって、以下の添付のクレームは、本発明の思想および範囲内のそのような変形、並び替え、等価物を全て含むように解釈されることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】
半導体ウエハ上にフォトレジストパターンを形成するための本発明の一実施形態に係る典型的な光学装置を示している。
【図２Ａ】
本発明の一実施形態に係るマスクパターンの臨界寸法変化を補償するマスクを形成する方法のフローチャートを示している。
【図２Ｂ】
ポジレジストもしくはネガレジストにおける各区域のＣＤ変化を補償するために必要な光調整量を評価する方法のフローチャートを示している。
【図３】
本発明の一実施形態に係る非補償マスクの典型的な平均ＣＤマップを示している。
【図４Ａ】
本発明の一実施形態に係るポジレジストにおける平均臨界寸法マップから形成された典型的な偏差マップを示している。
【図４Ｂ】
本発明の一実施形態に係るポジレジストを使用して偏差マップから形成される減衰マップを示している。
【図５Ａ】
本発明の一実施形態に係るネガレジストにおける平均臨界寸法マップから形成された偏差マップを示している。
【図５Ｂ】
本発明の一実施形態に係るネガレジストにおける偏差マップから形成されたマスクの減衰マップを示している。
【図６Ａ】
ポジレジストを使用した時の線幅変化を補償する本発明の一実施形態に係るマスクの断面図を示している。
【図６Ｂ】
ポジレジストを使用した時の線幅変化を補償する本発明の一実施形態に係るマスクの断面図を示している。

Claims

フォトレジストパターンを半導体ウエハの露光領域上に形成するための装置において、
前記半導体ウエハの露光領域上にフォトマスクパターンを照射するための化学線を形成するようになっている光源と、
前記光源からの化学線を集束するためのレンズと、
前記レンズからの化学線を濾過するフィルタと、
基板と焦点板の層とを有し、前記基板は化学線を透過し、前記焦点板の層は１または複数のフォトレジストパターンを規定するフォトマスクであって、複数の区域に分割されるとともに、前記レンズからの化学線を１または複数の区域で減衰して１または複数の区域における目標臨界寸法からの臨界寸法偏差を補償するようになっており、前記フィルタの複数の区域からの化学線を受けて、半導体ウエハの露光領域を照明するフォトマスクを備えた、露光領域上にフォトレジストパターンを形成する装置。
前記基板の１または複数の区域にドーパントを埋め込むことによって前記化学線が減衰され、前記ドーパントは、１または複数の区域を通じた化学線の透過を減少させることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記基板の１または複数の区域に、１または複数の区域を通じた前記化学線の透過を減衰させる半透明材料の層が堆積されることによって前記化学線が減衰されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記化学線は、前記フォトレジストパターンを前記露光領域上に形成するための光化学作用を生じさせることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ドーパントは、ホウ素、酸素、ナトリウムから成るグループから選択される化学薬品であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
前記半透明材料が線漏れクロムであることを特徴とする請求項３に記載の装置。
前記基板は、ガラス、透明プラスチック、石英、石英ガラス、フッ化カルシウムから成るグループから選択される材料によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記臨界寸法が前記フォトレジストパターンの線幅であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記化学線が深部紫外光またはＸ線であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記複数の区域がＮ×Ｎ行列であり、Ｎは１よりも大きい整数であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
フォトマスクにおけるフォトレジストパターンの臨界寸法の偏差を補償する方法において、
フォトマスクを複数の区域に分割し、
前記フォトマスクの各区域における臨界寸法を測定し、
前記フォトマスクの各区域における目標寸法からの前記臨界寸法の偏差を示す偏差マップを形成し、
前記フォトマスクの各区域における前記目標寸法からの臨界寸法偏差を補償するために必要な化学線減衰量を決定し、
前記決定された化学線の減衰量だけ前記フォトマスクの各区域を通じた化学線の透過を減少させ、これにより、前記フォトマスクの各区域において、前記臨界寸法偏差が前記目標寸法へと補正される方法。
前記フォトマスクは、
前記化学線を透過する基板と、
１または複数のフォトレジストパターンを規定する焦点板の層と、
を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
前記基板の１または複数の区域にドーパントを埋め込むことによって前記化学線の透過が減衰され、前記ドーパントは、１または複数の区域を通じた前記化学線の透過を減少させることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
前記基板の１または複数の区域に、１または複数の区域を通じた前記化学線の透過を減衰させる半透明材料の層が堆積されることによって前記化学線が減衰されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
前記ドーパントは、前記目標寸法よりも小さい臨界寸法を有する前記１または複数の区域に埋め込まれ、前記ドーパントは、光源からの化学線を吸収して、前記１または複数の区域の臨界寸法を目標臨界寸法まで増大させることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
前記化学線は、前記フォトレジストパターンを半導体ウエハの露光領域上に形成するための光化学作用を生じることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
前記ドーパントは、ホウ素、酸素、ナトリウムから成るグループから選択される化学薬品であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
前記半透明材料が線漏れクロムであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
前記透明基板は、ガラス、透明プラスチック、石英、石英ガラス、フッ化カルシウムから成るグループから選択される材料によって形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
前記臨界寸法が前記フォトレジストパターンの線幅であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
前記化学線が深部紫外光またはＸ線であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
前記複数の区域がＮ×Ｎ行列であり、Ｎは１よりも大きい整数であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
フォトマスクにおけるフォトレジストパターンの臨界寸法の偏差を補償するようにフォトマスクを形成する方法において、
化学線を透過する基板と１または複数のフォトレジストパターンを規定する焦点板の層とを有するフォトマスクを複数の区域に分割し、
前記フォトマスクの各区域における臨界寸法を測定し、
前記フォトマスクの各区域における目標寸法からの前記臨界寸法の偏差を示す偏差マップを形成し、
前記フォトマスクの各区域における前記目標寸法からの前記臨界寸法偏差を補償するために必要な化学線減衰量を決定し、
前記フォトマスクの１または複数の区域に、１または複数の光減衰材料を添加し、前記光減衰材料は、決定された化学線の減衰量だけ前記フォトマスクの各区域を通じた前記化学線の透過を減少させ、これにより、前記フォトマスクの各区域において、前記臨界寸法偏差が前記目標寸法へと補償される方法。
前記基板の１または複数の区域にドーパントを埋め込むことによって前記化学線の透過が減衰され、前記ドーパントは、１または複数の区域を通じた化学線の透過を減少させるようになっている請求項２３に記載の方法。
前記基板の１または複数の区域に前記フォトマスクの１または複数の区域を通じた前記化学線の透過を減衰させる半透明材料の層が堆積されることによって前記化学線が減衰されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
前記ドーパントは、前記目標寸法よりも小さい臨界寸法を有する１または複数の区域に埋め込まれ、前記ドーパントは、光源からの化学線を吸収して、前記１または複数の区域の臨界寸法を前記目標臨界寸法まで増大させることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
前記化学線は、前記フォトレジストパターンを半導体ウエハの露光領域上に形成するための光化学作用を生じることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
前記ドーパントは、ホウ素、酸素、ナトリウムから成るグループから選択される化学薬品であることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
前記半透明材料が線漏れクロムであることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
前記基板は、ガラス、透明プラスチック、石英、石英ガラス、フッ化カルシウムから成るグループから選択される材料によって形成されていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
前記臨界寸法が前記フォトレジストパターンの線幅であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
前記化学線が深部紫外光またはＸ線であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
前記複数の区域がＮ×Ｎ行列であり、Ｎは１よりも大きい整数であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。