JP4177043B2 - フレア測定用マスク、マスクの製造方法、ウェーハ上にフレア影響領域を設定する方法及びフレアを補正するためのマスク製作方法 - Google Patents
フレア測定用マスク、マスクの製造方法、ウェーハ上にフレア影響領域を設定する方法及びフレアを補正するためのマスク製作方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフォトリソグラフィに係り、より具体的にはフォトリソグラフィ装置内に装着されるレンズのフレア測定用マスク及びその製造方法、それを利用したウェーハ上のフレアの影響を受ける領域測定方法及びフレアの影響を受ける領域のマスク内パターン補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、フレアはフォトリソグラフィシステムのうち露光装置に装着されるプロジェクションレンズなどの欠陥によりフォトリソグラフィ工程で誤露光が生じる現象をいう。すなわち、レンズ表面に欠陥が生じれば、レンズ欠陥部位で光散乱が生じ、フォトレジストパターンの形状変形が起きることである。ここで、レンズの表面欠陥としては表面汚染、スクラッチまたは部分的な屈折率差などを挙げられ、このような欠陥部位で露光時に光がレンズを介して集束されずに散乱が生じる。
【０００３】
このようなフレア現象について、図１及び図２によりより詳細に説明する。
【０００４】
図１及び図２に示すように、フォトリソグラフィ工程を行うための露光装置は所定の遮断パターン１１を有するマスク１０の遮断パターン１１形状をウェーハ１２の所定部分に縮小投影させるレンズ１４を含む。このようなレンズ１４はマスク１０とウェーハ１２間に介在している。併せて、ウェーハ１２上部にはフォトレジスト膜（図示せず）が被覆されている。
【０００５】
この時、図１のように、レンズ１４の表面に欠陥が生じない場合、マスク１０に描いた遮断パターン１１の形態がフォトレジスト膜に転写される。これにより、ウェーハ１２上部にはマスク１０のパターン１１を縮小した形にフォトレジストパターン１２ａが形成される。
【０００６】
一方、図２のように、レンズ１４の表面に欠陥が生じた場合、欠陥発生部位１５で光散乱が起きる。このような光散乱は上述のようにフォトレジスト膜の露光時に、不均一の光分布を招いてエアリアルイメージの照度を低下させる。さらに、このような光散乱は欠陥発生部位１５と隣接する領域の露光量を増大させ、欠陥発生部位１５及びそれと隣接する領域に対応するウェーハ上に過度露光が生じる。これにより、ウェーハ１２上のフォトレジストパターン１２ｂ形状が変形したり、あるフィールドで形成されたフォトレジストパターン１２ｂの幅が異なるオンチップバリエーション現象が生じる。
【０００７】
このような現象を通称してフレアといい、フォトリソグラフィ工程を持続すれば、露光装置のレンズの欠陥による変化がより一層深刻な問題となる。
【０００８】
したがって、各工程別にレンズのフレア量及びフレアが生じるウェーハ位置を測定し、フォトリソグラフィ工程時にパターン欠陥のないフォトレジストパターンを提供する必要性がある。
【０００９】
しかし、従来のフォトリソグラフィシステムは各工程ごとにレンズのフレアが発生しているか否か、フレア発生部分のフレア量及びフレアが影響を及ぼす領域を測定するツールを備えていないので、フレアによる誤露光を補正し難い。また、このようなフレアを測定する補正ツールをフォトリソグラフィシステムに導入すれば、工程費用が向上するという問題点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明がなそうとする技術的課題は、製造コストが向上せずに、レンズのフレアが発生しているか否か及びフレア量を測定できるフレア測定用マスクを提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の技術的課題は上記フレア測定用マスクの製造方法を提供することである。
【００１２】
また、本発明のさらに他の技術的課題は、上記フレア測定用マスクを利用して、ウェーハ上のフレアに影響を受けてフォトレジスト線幅が変化する領域を測定してフレアを補正するためのマスク製作方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の一見地によれば、本発明のフレア用マスクは、マスク基板と、マスク基板の所定領域上に形成され、前記マスク基板を光遮断領域と光透過領域とに区分し、少なくとも一つの光透過パターンが形成されたメーン光遮断層、そして前記メーン光遮断層が形成されていないマスク基板の光透過領域上に形成され、前記メーン光遮断層の光透過パターンと対応する少なくとも一つの光透過パターンが形成された少なくとも一つのサブ光遮断層とを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の他の見地によるフレア測定用マスクの製造方法は次の通りである。まず、マスク基板上に光遮断層を形成し、前記光遮断層に少なくとも一つの光透過パターンを形成する。続いて、前記光遮断層の所定部分を除去し、前記光遮断領域と光透過領域とを限定するメーン光遮断層を形成し、同時に前記光透過領域に光透過パターンを含むべく光遮断層を残留させてサブ光遮断層を形成する。
【００１５】
また、本発明のウェーハ上にフレアの影響を受ける領域を推定する方法は次の通りである。まず、露光光を放出する光源及びウェーハ上に光を集束するためのプロジェクションレンズを含むフォトリソグラフィシステムの露光装置に、光遮断領域及び光透過領域を含む基板及び前記露光光を透過する少なくとも一つの光透過パターンを含むマスクを装着する。
【００１６】
その後、前記マスク及びプロジェクションレンズを介して前記光をウェーハ上に照射し、フォトレジストパターンを形成した後、前記マスクの光遮断領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅及び前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅を測定する。
【００１７】
続いて、前記マスクの光遮断領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅と前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅とを比較し、前記プロジェクションレンズにより生じたフレア量を判定する。
【００１８】
その後、前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅が実質的に変化するウェーハ上の露光された領域の区間を測定する。前記線幅が急激に変化する区間までの距離を半径とする円を設定し、この円内部の領域に該当するウェーハ部分をフレアの影響を受ける領域と推定する。
【００１９】
また、本発明のフレアを補正するためのマスク製作方法は次の通りである。まず、露光光を放出する光源及びウェーハ上に光を集束するためのプロジェクションレンズを含むフォトリソグラフィシステムの露光装置に、光遮断領域及び光透過領域を含む基板及び前記露光光を透過する少なくとも一つの光透過パターンを含む第１マスクを装着する。
【００２０】
続いて、前記マスク及びプロジェクションレンズを介して前記光をウェーハ上に照射し、フォトレジストパターンを形成し、前記マスクの光遮断領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅及び前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅を測定する。
【００２１】
次に、前記マスクの光遮断領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅と前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅とを比較し、前記プロジェクションレンズにより生じたフレア量を判定する。
【００２２】
次に、マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅が実質的に変化するウェーハ上の露光された領域の区間を測定する。続いて、前記フォトレジスト膜の露光工程の間、前記レンズにより生じたフレアの影響を受ける区間を根拠とし、テストウェーハの領域を設定する。
【００２３】
その後、前記テストウェーハのフレア影響を受ける領域に形成されるフォトレジストパターンの有効フレア量を測定する。前記有効フレア量及びフォトレジストパターン形状を考慮し、前記テストウェーハのフレアの影響を受ける領域と対応する領域に光遮断パターンあるいは光透過パターンサイズが補正された新しいマスクを形成する。
【００２４】
また、本発明の他の実施形態によるフレアを補正するためのマスク製作方法は次の通りである。まず、フレア測定用マスクを利用して露光することにより、ウェーハ上にフォトレジストパターンを形成した後、前記フォトレジストパターンが形成されたウェーハ上の領域を複数のメッシュ領域に分類する。
【００２５】
続いて、前記メッシュ領域それぞれのフレアによるコンボリューション値を測定し、前記該当メッシュ領域のフォトレジストパターンの限界寸法（ＣＤ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）エラー値を次の式で測定する。
【００２６】
続いて、前記それぞれのメッシュ領域と対応し、前記それぞれのＣＤエラー値だけラインパターンの線幅が調節された新しいマスクを形成する。この時、前記該当メッシュ領域のフォトレジストパターンのＣＤのエラー値は、
【００２７】
【数４】
【００２８】
と求められ、
ここで、「ＣＤ ｅｒｒｏｒ ｗａｆｅｒ」は該当ウェーハメッシュ領域のＣＤエラー値を示し、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ」は該当ウェーハメッシュ領域のコンボリューション値を示し、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｍａｘ」は全体メッシュ領域のうちコンボリューション値の最大値を示し、「Ｍａｘ ＣＤ ｅｒｒｏｒ」は最大フォトレジストパターンの最大線幅差を示す。
【００２９】
また、本発明のさらに他の実施形態によるフレアを補正するためのマスク製作方法はまず、フレア測定用マスクを利用して露光することにより、ウェーハ上にフォトレジストパターンを形成した後、前記フォトレジストパターンが形成されたウェーハ上の領域を複数のメッシュ領域に分類する。
【００３０】
続いて、前記メッシュ領域それぞれのフレアによるコンボリューション値を測定し、前記該当メッシュ領域のフォトレジストパターンのＣＤエラー値を次の式１により測定する。
【００３１】
その後、前記フォトレジストパターンを形成するための縮小投影露光装備のエラーファクタ（ＭＥＥＦ）を算出し、前記フォトレジストパターンのＣＤエラー値と縮小投影露光装備のエラーファクタとを利用し、次の式２によりマスク内パターンのＣＤのエラー値を測定する。
【００３２】
続いて、前記マスク内パターンのＣＤのエラー値ほどマスク内パターンのＣＤを補正した新しいマスクを形成する。この時、該当メッシュ領域のフォトレジストパターンのＣＤのエラー値は、
【００３３】
【数５】
【００３４】
と求められ、
マスク内のパターンのＣＤのエラー値は、
【００３５】
【数６】
【００３６】
と求められ、ここで、「ＣＤ ｅｒｒｏｒ ｗａｆｅｒ」は該当ウェーハメッシュ領域のＣＤエラー値を示し、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ」は該当ウェーハメッシュ領域のコンボリューション値を示し、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｍａｘ」は全体メッシュ領域のうちコンボリューション値の最大値を示し、「Ｍａｘ ＣＤ ｅｒｒｏｒ」は最大フォトレジストパターンの最大線幅差を示し、前記「ＭＥＥＦ」は縮小投影露光装備のエラーファクタを示し、「Ｍａｇ」は露光装備の縮小投影倍数を示す。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の望ましい実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態はさまざまな他の形態に変形でき、本発明の範囲が後述する実施形態により限定されると解釈されてはならない。本発明の実施形態は当業界の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。従って、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、ある層が前記他の層または半導体基板に直接接触して存在でき、またはその間に第３の層が介在されうる。
【００３８】
まず、図３に示すように、レンズのフレア測定をするために、フレア測定用第１マスク１００を形成する（Ｓ１）。
【００３９】
ここで、第１マスク１００は図４に示すように、マスク基板（図示せず）と、マスク基板表面に覆われ、一定規則で配列された複数の光透過パターン１１０が限定されている光遮断層１２０とを含む。ここで、光透過パターン１１０により光遮断層１２０内にラインパターン１３０が限定される。すなわち、ラインパターン１３０は光透過パターン１１０間の空間である。
【００４０】
第１マスク１００の基板は透明基板、例えば石英基板であり、光遮断層１２０はクロムのように入射される光を遮断する物質である。ここで、光透過パターン１１０は、例えば光遮断層１２０内に形成された溝であり、縦方向に複数配列される。これらの光透過パターン１１０によりラインパターン１３０が限定される。
【００４１】
ここで、光透過パターン１１０は全て同サイズに形成され、横間隔、すなわちラインパターン１３０の線幅がそれぞれ同一である。また、各光透過パターン１１０はその縦間隔も同一である。また、光透過パターン１１０はマスクの中央に配される。本実施形態では光透過パターン１１０及び光透過パターン１１０により限定されるラインパターン１３０の幅をそれぞれ０．１５μｍに設定し、光透過パターン１１０は横方向に、例えば７つずつ配列されている。
【００４２】
また、図３に示すように、第１マスク１００を利用し、第１フォトリソグラフィ工程を実施する（Ｓ２）。
【００４３】
図５に示すように、まずフォトレジスト膜（図示せず）が被覆されたウェーハ１６０上部に第１マスク１００を配した後、公知の方式で第１フォトリソグラフィ工程を実施する。この時、第１マスク１００とウェーハ１６０間にレンズ１５０が介在し、レンズ１５０は第１マスク１００の光遮断層１２０の形状を縮小投影する。
【００４４】
その後、第１マスク１００の外部からウェーハ１６０に向かって光１７０が入射され、光１７０は第１マスク１００の光遮断層１２０が形成された部分では吸収され、光透過パターン１１０部分では通過される。第１マスク１００を通過した光はレンズ１５０によりウェーハ１６０のフォトレジスト膜（図示せず）に集束され、フォトレジスト膜（図示せず）が所定部分露光される。
【００４５】
ここで、本実施形態では露光装備として、例えばＡＳＭＬ社のＵ−ライン露光装備を使用した。その後、露光されたフォトレジスト膜を現像し、フォトレジストパターン１６２を形成する。なお、図５に示される図面符号１０１は第１マスク１００の基板を示す。
【００４６】
図３を併せて参照し、第１フォトリソグラフィ工程により形成されたフォトレジストパターン１６２の線幅ａ１及びフォトレジストパターン１６２間の間隔ａ２、すなわちＣＤを測定する（Ｓ３）。この時、前述の如く、第１マスク１００の光透過パターン１１０が全て一定のサイズに設計されているので、露光装置（図示せず）の特別の欠陥がないならば、第１マスク１００により限定されるフォトレジストパターン１６２の線幅ａ１及び間隔ａ２もやはり一定である。
【００４７】
図６は第１フォトリソグラフィ工程により形成されたウェーハ各領域別フォトレジストパターン１６２の線幅ａ１を示したグラフである。図６のグラフによれば、光透過パターン１１０により限定されるフォトレジストパターン１６２のサイズは全領域にわたり均一であり、約１５０ｎｍ線幅に形成される。
【００４８】
このように、第１マスク１００を利用してフォトリソグラフィ工程を行うことにより、第１マスク１００の設計が所望の形態に均一になったのかを測定することができる。さらに、第１マスク１００によるフォトリソグラフィ工程は、開閉比がほとんど「０」である場合（マスクの大部分の領域が遮断された場合）に、フレアが存在してもフォトレジストパターンの線幅変化がほとんどないことを示すために実施される。
【００４９】
引続き、図３を参照し、第１マスク１００の光遮断層１２０を所定部分除去し、フレア測定用第２マスク２００を形成する（Ｓ４）。第２マスク２００は図７に示すように第１マスク１００の光遮断層１２０の所定部分を除去し、メーン光遮断層１２０ａを形成することにより具現される。
【００５０】
この時、メーン光遮断層１２０ａにより第２マスク２００は光遮断領域２１０と光透過領域２２０とに限定される。第２マスク２００は第１マスク１００の光遮断層１２０を所定部分除去して得られたものであるので、メーン光遮断層１２０ａ内には第１マスク１００と同様にサイズ、縦間隔及び横間隔がそれぞれ同じである複数の光透過パターン１１０が形成されている。一方、光透過領域２２０には、メーン光遮断層１２０ａの光透過パターン１１０と対応する少なくとも一つの光透過パターン１１０が形成された、少なくとも一つのサブ光遮断層１２１が形成される。
【００５１】
この時、サブ光遮断層１２１はメーン光遮断層１２０ａと同時に形成され、同じ平面に位置する。ここで、サブ光遮断層１２１を形成することは、光透過領域２２０にある全ての光遮断層１２０を除去すれば、光透過パターン１１０が限定されないので、複数の光透過パターン１１０を限定するために残すのである。サブ光遮断層１２１は互いに同サイズを有しつつ縦方向に配列される。すなわち、サブ光遮断層１２１は光透過領域２２０上に島状に配列され、例えば、同一行に形成された光透過パターン１１０を覆いかぶせるように形成される。
【００５２】
本実施形態での第２マスク２００にてメーン光遮断層１２０ａが形成された光遮断領域２１０と光透過領域２２０とは互いに同サイズを有すべく形成されうる。併せて、光遮断領域２１０と光透過領域２２０との境界は直線Ｌ１であり、この直線Ｌ１は光遮断領域２１０の光透過パターン１１０の中心と光透過領域２２０の光透過パターン１１０の中心とを連結する線Ｌ２と直交をなすのが望ましい。また、光透過領域２２０に形成されるサブ光遮断パターン１２１が占める面積は光透過領域２２０全体の面積に比べて非常に小さい。ここで、図面符号ｘ１はサブ光遮断パターン１２１の横方向長さを示す。
【００５３】
引続き、図３を参照し、上記の通りに製作された第２マスク２００を利用し、第２フォトリソグラフィ工程を実施する（Ｓ５）。すなわち、図８に示すように、まず第２マスク２００を利用してフォトレジスト膜（図示せず）が覆われたウェーハ１８０を露光する。ここで、ウェーハ１８０は第１フォトリソグラフィ工程に使われたウェーハ１６０を再び使用するか、新しいテスト用ウェーハを使用できる。
【００５４】
第１フォトリソグラフィ工程に使われたウェーハを使用する場合、第１フォトリソグラフィ工程で形成されたフォトレジストパターンは除去し、新しいフォトレジスト膜が塗布された状態で利用される。第１フォトリソグラフィ工程（Ｓ２）と同様に、第２マスク２００とウェーハ１８０間に縮小投影をするレンズ１５０が介在される。
【００５５】
光１７０は第２マスク２００外部からウェーハ１８０に向かって照射される。入射された光１７０は第２マスク２００のメーン光遮断層１２０ａ及びサブ光遮断層１２１が形成された部分では吸収され、光透過パターン１１０では通過される。
【００５６】
このように第２マスク２００を通過した光はレンズ１５０によりウェーハ１８０のフォトレジスト膜（図示せず）に集束され、フォトレジストパターン１８４を形成する。第２フォトリソグラフィ工程時に使われる光源は第１フォトリソグラフィ工程時に使われたＡＳＭＬ Ｕ−ライン露光装備をそのまま使用する。ここで、図８に示す説明符号ｂ１はフォトレジストパターン１８４の幅を示し、ｂ２はフォトレジストパターン１８４の間隔を示す。
【００５７】
再び図３を参照し、第２フォトリソグラフィ工程により形成されたフォトレジストパターン１８４の幅ｂ１及び間隔ｂ２、すなわちＣＤを測定する（Ｓ６）。図９は第２フォトリソグラフィ工程により各ウェーハ領域別にフォトレジストパターン１８４の線幅ｂ１を示したグラフである。図９のグラフによれば、光遮断領域２１０に形成されたフォトレジストパターン１８４と光透過領域２２０に形成されたフォトレジストパターン１８４との幅差が顕著に生じることが分かる。
【００５８】
このように光遮断領域２１０と光透過領域２２０とでフォトレジストパターン１８４の幅差がはなはだしく生じることはレンズのフレア現象のためである。一般的に、レンズ１５０（図８参照）に欠陥がないならば、第２マスク２００を利用して露光工程を実行しても、図６に示されたように均一な線幅を有するフォトレジストパターン１８４が形成される。しかし、レンズ１５０に欠陥がある場合、この欠陥部位３００（図８参照）で激しい光散乱が生じ、望まない散乱光３１０（図８参照）がウェーハ１８０表面に照射される。
【００５９】
これにより、フォトリソグラフィ工程時に光散乱によりレンズの欠陥発生部位及びそれと隣接する領域に対応するウェーハ上に過度露光が生じ、フォトレジストパターン１８４の線幅が変形される。
【００６０】
図９のグラフによれば、光遮断領域２１０に形成されたフォトレジストパターン１８４の平均幅はおよそ１５０ｎｍである一方、透過領域２２０に形成されたフォトレジストパターン１８４の平均幅はおよそ１３０ｎｍほどである。これにより、遮断領域２１０と透過領域２２０とに形成されそれぞれのフォトレジストパターン１８４は平均およそ２０ｎｍほど線幅差が生じる。
【００６１】
再び図３を参照し、遮断領域２１０と透過領域２２０とに形成されるそれぞれのフォトレジストパターン１８４の平均線幅差を参考にしてレンズのフレア量を推定し、線幅差が測定装備の測定誤差以上である場合、ウェーハ上でフレアにより影響を受ける領域を測定する（Ｓ７）。
【００６２】
レンズ１５０のフレアはマスク２００を利用して露光されたウェーハ１８０の全面に、すなわち全露光フィールドに影響を及ぼす。併せて、レンズ１５０のフレアは光遮断領域２１０を通過した光により形成されたフォトレジストパターン１８４と光透過領域２２０を通過した光により形成されたフォトレジストパターン１８４間の線幅差を利用し、一般的なコンピュータプログラムで得られる。
【００６３】
図１０に示すグラフは上記プログラムにより、各露光条件別にフレア量によるフォトレジストパターンの線幅の変化を示したグラフである。本実施形態では露光条件（装備）Ｃを使用し、フォトレジストパターンの差が２０ｎｍであり、光透過領域２２０により形成されたフォトレジストパターンの線幅が１３０ｎｍであるので、およそ５％ほどのフレア量が得られる。
【００６４】
次に、線幅差によりフレアの影響を受ける領域を測定する方法について説明する。
【００６５】
図９のグラフによれば、フォトレジストパターン１８４の線幅は光遮断領域２１０と光透過領域２２０との境界面で急激な変化を示し、特に境界面から０〜５００μｍの範囲（図９のｒ）内で線幅が急激に減少し、５００μｍ以上の線幅の変化がない。この時、急激に線幅が変化するのはレンズのフレア現象のためであり、このように急激に線幅が変化した０〜５００μｍ区間がフレアの影響を受ける領域になる。
【００６６】
一方、グラフ上では光透過領域２２０に該当する０〜５００μｍでだけ急激な変化を示したが、境界面を基準に光遮断領域２１０を含む半径５００μｍ領域は全てフレアの影響を受けることになると予測できる。
【００６７】
さらに具体的に、図９及び図１１を参照し、フォトレジストパターン１８４の線幅が急激に変化する区間（ｒ、本実施形態では０〜５００μｍ）を測定する。続いて、フォトレジストパターン１８４の線幅が変化し始める点（本実施形態では０点）を中心とし、線幅変化区間ｒだけの距離を半径とする円４００を設定し、この円４００内部の領域に該当するウェーハ領域をフレア影響を受ける領域と推定する。
【００６８】
その後、フレアの影響を受ける領域に形成されるフォトレジストパターン１８４を補正する（Ｓ８）。これを一層具体的に説明すれば、前述の如くフレアの影響を受ける領域に形成されるフォトレジストパターン１８４はレンズのフレアによる光散乱により定められた線幅（サイズ）より相対的に狭い線幅に形成される。これにより、次のような方法によりパターンの線幅減少分を算出し、後続のマスク製作時に、線幅減少分だけ線幅を補償するように設計できる。
【００６９】
このようなパターンの線幅減少分は次の通り算出することができる。
【００７０】
まず、ウェーハ上のフレアの影響を受ける領域内にてのパターンの開閉比を測定する。開閉比は一般的に遮蔽領域（ＤＫ）に対する開放領域（ＣＬ）の比（ＣＬ／ＤＫ）と定義され、本発明での開閉比はフレア領域でメーン及びサブ光遮断層１２０ａ，１２１により覆われた総面積に対する光透過パターン１１０の面積及び露出された石英基板１０１の面積の総合比で求める。
【００７１】
その後、上記図１０のグラフで得たレンズのフレア量をフレア発生領域に該当する開閉比に換算し、該当領域の有効フレア量を測定する。すなわち、上記の図１０のグラフで得られたフレア量は開閉比が１００％である場合のフレア量であるので、フレアの影響を受ける領域内における有効フレア量は該当領域の開閉比と１００％である時のフレア量との積として求められる。
【００７２】
このように求めたフレア領域のフレア量により、後続のマスク製作工程時にフレアの影響を受ける領域に対応するマスクのラインパターン１３０（図４参照）の線幅を有効フレア量に該当する線幅変化量だけ大きく設計する。それにより、以後フォトリソグラフィ工程時に、フレアが生じても、ウェーハ上部には均一サイズのフォトレジストパターンが形成される。
【００７３】
本実施形態では中心が光遮断領域２１０と光透過領域２２０との境界面に位置するので、開閉比はおよそ５０％ほどになり、レンズのフレア量が５％ほどであるので、フレアの影響を受ける領域の実質的なフレア量は約２．５％となる。
【００７４】
このように、本実施形態によれば別途のツールを用いることなく、１枚のマスクをもって、レンズのフレアが生じているか否か、レンズのフレア量、フレアの影響を受けるウェーハ領域を測定でき、このようなデータに基づいてフレアの影響を受ける領域のパターンの線幅を補正できる。
【００７５】
また、本発明は次のような方式によりフォトレジストパターン線幅をさらに補正できる。
【００７６】
すなわち、上記のフレア測定用マスク２００により露光を実施してウェーハ上に所定のフォトレジストパターン（図示せず）を形成する。その次に、フレア測定用マスク２００によりフォトレジストパターンが形成された領域を図１９に示されたように縦横に分類し、マトリックス状のメッシュ領域３１０を形成する。
【００７７】
続いて、それぞれのメッシュ領域３１０内のフォトレジストパターン（図示せず）の線幅を測定した後、測定した線幅をガウス分布で示し、それをコンボリューション演算して各メッシュ領域３１０のフォトレジストパターンの線幅に対するコンボリューション値を測定する。ここで、コンボリューション演算は公知の如く、２つの関数を時間領域または周波数領域で二つのうち一つの関数をｙ軸対称移動しつつ重複、積分するものである。
【００７８】
このように測定されたフォトレジストパターンの線幅に対するコンボリューション値を利用して次の式により各メッシュ領域当たりＣＤのエラー値を測定する。ここで、ＣＤエラー値は定められたＣＤよりいかほど外れているかを示す。
【００７９】
【数７】
【００８０】
ここで、「ＣＤ ｅｒｒｏｒ ｗａｆｅｒ」は前述の如く該当ウェーハメッシュ領域３１０のＣＤエラー値を示し、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ」は該当ウェーハメッシュ領域３１０のフォトレジストパターンの線幅に対するコンボリューション値を示す。また、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｍａｘ」は全体メッシュ領域３１０のうちコンボリューション値の最大値を示すのであるが、これは開閉比が０％である領域で「１」が示されるので、コンボリューション値の最大値は１になる。また、前記「Ｍａｘ ＣＤ ｅｒｒｏｒ」は最大フォトレジストパターンの線幅差を示すものであり、前記図９のグラフを一例に挙げれば、「Ｍａｘ ＣＤ ｅｒｒｏｒ」は２０ｎｍとなる。
【００８１】
これにより、前記式１により各メッシュ領域３１０別にコンボリューション値を測定し、各メッシュのＣＤエラー値を測定できる。このようにＣＤエラー値が測定されれば、このエラー値ほどメッシュ領域３１０に対応するマスク領域の透過パターン１１０（図７参照）あるいは透過パターン１１０間のラインパターン１３０の線幅を調節し、フォトレジストパターンの線幅を補正する。
【００８２】
一例として、図１９は各メッシュ領域３１０のコンボリューション値を示しており、そのうちコンボリューション値が０．３である特定領域について例を挙げて説明する。
【００８３】
まず、メッシュ領域３１０のコンボリューション値が０．３であり、もともとフォトレジストパターンのＣＤ値が１００ｎｍであると仮定し、最大ＣＤエラー値が２０ｎｍである場合、メッシュ領域３１０のフォトレジストパターンのＣＤエラー値は６ｎｍになり、このメッシュ領域３１０に形成されるフォトレジストパターンのサイズはもともとのサイズよりは６ｎｍほど小さい９４ｎｍとなる。すなわち、フレアの影響による散乱光により過度露光がなされ、フォトレジストパターンは６ｎｍほどより小さく形成される。
【００８４】
これにより、これを補正するために、このメッシュ領域３１０と対応するマスク内のパターン、すなわちラインパターン１３０の間隔を、ウェーハ上に露光した時にフォトレジストパターンの線幅が６ｎｍほど大きく形成されるように補正する。
【００８５】
この時、露光装備の縮小投影倍数が１：１である場合にはラインパターン１３０の間隔を６ｎｍほど大きく形成すればよいが、縮小投影倍数が、例えば４：１の場合には２４ｎｍほど大きく形成する。それにより、このようなパターンを有するマスクをもって露光した時、フレア値を考慮してウェーハ上には１００ｎｍの線幅を有するフォトレジストパターンを形成できる。
【００８６】
一方、さらに正確に補正するために、露光装備の縮小投影倍数を考慮することもできる。
【００８７】
ＣＤのエラー値はフレアの影響によるエラーだけではなく、露光装備自体のエラーも原因になる。それにより、本実施形態ではマスク自体のエラーファクタのＭＥＥＦ（Ｍａｓｋ Ｅｒｒｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆａｃｔｏｒ）を求めた後で、これに基づいてマスクのＣＤ補正値を求める。
【００８８】
ここで、ＭＥＥＦは次の通り求められる。
【００８９】
例えば、マスク内パターンのサイズ（線幅）が０．４２μｍである場合、これを基板に露光した場合、４倍縮小投影であるので、露光装備自体にエラーがないならば、０．１０５μｍ線幅でフォトレジストパターンが形成される。このような場合、ＭＥＥＦは１である。しかし、０．４２μｍパターンで露光して、０．１１μｍ線幅のフォトレジストパターンが形成されたとすれば、露光装備自体のエラーにより、０．０５μｍほど大きく形成されたので、このような場合にＭＥＥＦは２となる。
【００９０】
このように求められたＭＥＥＦとフォトレジストパターンのＣＤエラー値とにより、マスクのＣＤ補正値は次の式で具現される。
【００９１】
【数８】
【００９２】
ここで、「ＣＤ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｍａｓｋ」はマスクのパターンＣＤエラー値を示し、「ＭＥＥＦ」は縮小投影露光装備のエラーファクタを示し、「Ｍａｇ」は縮小投影倍数を示す。現在の露光装備は４倍縮小投影露光装置を利用するので、「Ｍａｇ」は４となる。「ＣＤ ｅｒｒｏｒ ｗａｆｅｒ」は上述のように求められたウェーハの各メッシュ領域のＣＤエラー値を示す。
【００９３】
このようなコンボリューション値及び露光装備のエラーファクタを考慮し、さらに正確にマスクのパターンＣＤエラー値を求め、そのエラー値だけマスク内パターンのＣＤを補正する。
【００９４】
一方、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７および図１８は第２マスクの変形例を示した平面図であり、上記第２マスクはさまざまな形態に変形できる。
【００９５】
まず、図１２に示すように、光透過領域２２０に形成されるサブ光遮断層１２２は光透過領域２２０に形成される全ての光透過パターン１１０を覆い包むようにバー状に形成される。バー状のサブ光遮断層１２２の水平方向長さｘ２は図７に示されたサブ光遮断層１２１の水平方向長さｘ１と同一である。
【００９６】
結果的に、図１２に示されるような形態のサブ光遮断層１２２は、図７のサブ光遮断層１２１の縦間隔に光遮断層がさらに配された形状を有する。この時、図７でのサブ光遮断層１２１間の縦間隔に該当する面積は全体透過領域２２０の面積に比べて非常に微細なので、この部分に光遮断層を形成しても同じ効果を得ることができる。
【００９７】
また、光遮断領域２１０のサイズを任意に調節できる。
【００９８】
すなわち、図１３及び図１４に示されたように、光遮断領域２１０と光透過領域２２０との境界線をマスクの縦方向に移動可能である。フレア量及びフレアの影響を受ける領域はプロジェクションレンズの位置ごとに異なりうるので、前述の如く、光遮断領域２１０のサイズを調節することによりプロジェクションレンズの縦方向各部分のフレア量及びフレアの影響を受ける領域を測定できる。併せて、光透過領域２２０でのサブ光遮断層１２１は図１２に示されるようにバー状に形成できる。
【００９９】
また、図１５に示すように、一定サイズ及び一定間隔で形成される光透過パターン１１０はマスクの横方向に移動できる。前述の如く、光透過パターン１１０、すなわちフォトレジストパターンが形成される部分でフレア領域を測定できるので、光透過パターン１１０はフレアを測定しようとする位置に合うように設計できる。
【０１００】
併せて、図１６に示すように、所望のウェーハ領域のフレアを容易に測定できるように、光遮断領域１２０のサイズ及び光透過パターン１１０の形成位置を全て変更させることも可能である。ここで、図１６は光遮断領域２１０と光透過領域２２０との境界面がマスク２００の縦方向に移動しており、光透過パターン１１０はマスク２００の右側に偏って配されている状態を示す。
【０１０１】
また、図１７及び図１８のように、図７、図１２、図１３、図１４、図１５及び図１６に示された第２マスクを９０゜回転させた状態に形成することもできる。すなわち、前述の第２マスク２００は光遮断領域２１０と光透過領域２２０とが水平方向に二分したが、図１７及び図１８のように、遮断領１０と透過領域２２０とを垂直方向に二分し、ウェーハの水平方向でのフレアを測定できる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、複数の光透過パターンを有する光遮断領域及び光透過領域を有するマスクを利用し、フォトリソグラフィ工程を進めることにより、レンズのフレアが生じているか否かを測定できる。併せて、遮断領域と光透過領域とに対応して形成されるフォトレジストパターンの線幅を比較し、レンズのフレア量及びウェーハ上にフレアの影響を受ける領域を測定する。
【０１０３】
また、このようにフレアの影響を受ける領域内の開閉比を利用してフレアの影響を受ける領域の有効フレア量を測定できる。これにより、フレアの影響を受ける領域の有効フレア量からウェーハ上のフォトレジストパターンの線幅変化を予測できる。併せて、フレアに影響を受ける領域に形成されマスクパターンの線幅を補正することにより、ウェーハ上部に均一なパターンを得られる。
【０１０４】
また、露光装置にレンズのフレアの存否及びフレア量を測定しつつ、フレアの影響を受ける領域を測定するための別途装備を設置する必要がないので、製造コストが大きく節減される。
【０１０５】
以上、本発明を望ましい実施形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で当業者によりさまざまな変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的なフレア現象を説明するための断面図である。
【図２】一般的なフレア現象を説明するための断面図である。
【図３】本発明によるフレア量及びフレアの影響を受ける領域の測定方法及びフレアの影響を受ける領域のパターン補正方法を説明するためのフリーチャートである。
【図４】本発明によるフレア測定用第１マスクの平面図である。
【図５】本発明の第１フォトリソグラフィ工程を説明するための図面である。
【図６】ウェーハ各領域別第１フォトリソグラフィ工程により形成されたフォトレジストパターンの線幅を示したグラフである。
【図７】本発明によるフレア測定用第２マスクの平面図である。
【図８】本発明の第２フォトリソグラフィ工程を説明するための図面である。
【図９】ウェーハ各領域別第２フォトリソグラフィ工程により形成されたフォトレジストパターンの線幅を示したグラフである。
【図１０】フレア量によるフォトレジストパターンの線幅変化を示したグラフである。
【図１１】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１２】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１３】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１４】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１５】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１６】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１７】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１８】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１９】コンボリューションによりマスク内パターンの線幅を補正する方法を説明するためのウェーハの平面図である。
１０、１００…マスク、
１１…遮断パターン、
１２、１６０、１８０…ウェーハ、
１２ａ…フォトレジストパターン、
１２ｂ…フォトレジストパターン、
１４、１５０…レンズ、
１５…欠陥発生部位、
１０１…石英基板、
１１０…光透過パターン、
１２０ａ…メーン光遮断層、
１２１…サブ光遮断層、
１２２…サブ光遮断層、
１３０…ラインパターン、
１６２、１８４…フォトレジストパターン、
１７０…光、
２００…フレア測定用マスク、
２１０…光遮断領域、
２２０…光透過領域、
３００…欠陥部位、
３１０…メッシュ領域。
【発明の属する技術分野】
本発明はフォトリソグラフィに係り、より具体的にはフォトリソグラフィ装置内に装着されるレンズのフレア測定用マスク及びその製造方法、それを利用したウェーハ上のフレアの影響を受ける領域測定方法及びフレアの影響を受ける領域のマスク内パターン補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、フレアはフォトリソグラフィシステムのうち露光装置に装着されるプロジェクションレンズなどの欠陥によりフォトリソグラフィ工程で誤露光が生じる現象をいう。すなわち、レンズ表面に欠陥が生じれば、レンズ欠陥部位で光散乱が生じ、フォトレジストパターンの形状変形が起きることである。ここで、レンズの表面欠陥としては表面汚染、スクラッチまたは部分的な屈折率差などを挙げられ、このような欠陥部位で露光時に光がレンズを介して集束されずに散乱が生じる。
【０００３】
このようなフレア現象について、図１及び図２によりより詳細に説明する。
【０００４】
図１及び図２に示すように、フォトリソグラフィ工程を行うための露光装置は所定の遮断パターン１１を有するマスク１０の遮断パターン１１形状をウェーハ１２の所定部分に縮小投影させるレンズ１４を含む。このようなレンズ１４はマスク１０とウェーハ１２間に介在している。併せて、ウェーハ１２上部にはフォトレジスト膜（図示せず）が被覆されている。
【０００５】
この時、図１のように、レンズ１４の表面に欠陥が生じない場合、マスク１０に描いた遮断パターン１１の形態がフォトレジスト膜に転写される。これにより、ウェーハ１２上部にはマスク１０のパターン１１を縮小した形にフォトレジストパターン１２ａが形成される。
【０００６】
一方、図２のように、レンズ１４の表面に欠陥が生じた場合、欠陥発生部位１５で光散乱が起きる。このような光散乱は上述のようにフォトレジスト膜の露光時に、不均一の光分布を招いてエアリアルイメージの照度を低下させる。さらに、このような光散乱は欠陥発生部位１５と隣接する領域の露光量を増大させ、欠陥発生部位１５及びそれと隣接する領域に対応するウェーハ上に過度露光が生じる。これにより、ウェーハ１２上のフォトレジストパターン１２ｂ形状が変形したり、あるフィールドで形成されたフォトレジストパターン１２ｂの幅が異なるオンチップバリエーション現象が生じる。
【０００７】
このような現象を通称してフレアといい、フォトリソグラフィ工程を持続すれば、露光装置のレンズの欠陥による変化がより一層深刻な問題となる。
【０００８】
したがって、各工程別にレンズのフレア量及びフレアが生じるウェーハ位置を測定し、フォトリソグラフィ工程時にパターン欠陥のないフォトレジストパターンを提供する必要性がある。
【０００９】
しかし、従来のフォトリソグラフィシステムは各工程ごとにレンズのフレアが発生しているか否か、フレア発生部分のフレア量及びフレアが影響を及ぼす領域を測定するツールを備えていないので、フレアによる誤露光を補正し難い。また、このようなフレアを測定する補正ツールをフォトリソグラフィシステムに導入すれば、工程費用が向上するという問題点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明がなそうとする技術的課題は、製造コストが向上せずに、レンズのフレアが発生しているか否か及びフレア量を測定できるフレア測定用マスクを提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の技術的課題は上記フレア測定用マスクの製造方法を提供することである。
【００１２】
また、本発明のさらに他の技術的課題は、上記フレア測定用マスクを利用して、ウェーハ上のフレアに影響を受けてフォトレジスト線幅が変化する領域を測定してフレアを補正するためのマスク製作方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の一見地によれば、本発明のフレア用マスクは、マスク基板と、マスク基板の所定領域上に形成され、前記マスク基板を光遮断領域と光透過領域とに区分し、少なくとも一つの光透過パターンが形成されたメーン光遮断層、そして前記メーン光遮断層が形成されていないマスク基板の光透過領域上に形成され、前記メーン光遮断層の光透過パターンと対応する少なくとも一つの光透過パターンが形成された少なくとも一つのサブ光遮断層とを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の他の見地によるフレア測定用マスクの製造方法は次の通りである。まず、マスク基板上に光遮断層を形成し、前記光遮断層に少なくとも一つの光透過パターンを形成する。続いて、前記光遮断層の所定部分を除去し、前記光遮断領域と光透過領域とを限定するメーン光遮断層を形成し、同時に前記光透過領域に光透過パターンを含むべく光遮断層を残留させてサブ光遮断層を形成する。
【００１５】
また、本発明のウェーハ上にフレアの影響を受ける領域を推定する方法は次の通りである。まず、露光光を放出する光源及びウェーハ上に光を集束するためのプロジェクションレンズを含むフォトリソグラフィシステムの露光装置に、光遮断領域及び光透過領域を含む基板及び前記露光光を透過する少なくとも一つの光透過パターンを含むマスクを装着する。
【００１６】
その後、前記マスク及びプロジェクションレンズを介して前記光をウェーハ上に照射し、フォトレジストパターンを形成した後、前記マスクの光遮断領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅及び前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅を測定する。
【００１７】
続いて、前記マスクの光遮断領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅と前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅とを比較し、前記プロジェクションレンズにより生じたフレア量を判定する。
【００１８】
その後、前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅が実質的に変化するウェーハ上の露光された領域の区間を測定する。前記線幅が急激に変化する区間までの距離を半径とする円を設定し、この円内部の領域に該当するウェーハ部分をフレアの影響を受ける領域と推定する。
【００１９】
また、本発明のフレアを補正するためのマスク製作方法は次の通りである。まず、露光光を放出する光源及びウェーハ上に光を集束するためのプロジェクションレンズを含むフォトリソグラフィシステムの露光装置に、光遮断領域及び光透過領域を含む基板及び前記露光光を透過する少なくとも一つの光透過パターンを含む第１マスクを装着する。
【００２０】
続いて、前記マスク及びプロジェクションレンズを介して前記光をウェーハ上に照射し、フォトレジストパターンを形成し、前記マスクの光遮断領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅及び前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅を測定する。
【００２１】
次に、前記マスクの光遮断領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅と前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅とを比較し、前記プロジェクションレンズにより生じたフレア量を判定する。
【００２２】
次に、マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅が実質的に変化するウェーハ上の露光された領域の区間を測定する。続いて、前記フォトレジスト膜の露光工程の間、前記レンズにより生じたフレアの影響を受ける区間を根拠とし、テストウェーハの領域を設定する。
【００２３】
その後、前記テストウェーハのフレア影響を受ける領域に形成されるフォトレジストパターンの有効フレア量を測定する。前記有効フレア量及びフォトレジストパターン形状を考慮し、前記テストウェーハのフレアの影響を受ける領域と対応する領域に光遮断パターンあるいは光透過パターンサイズが補正された新しいマスクを形成する。
【００２４】
また、本発明の他の実施形態によるフレアを補正するためのマスク製作方法は次の通りである。まず、フレア測定用マスクを利用して露光することにより、ウェーハ上にフォトレジストパターンを形成した後、前記フォトレジストパターンが形成されたウェーハ上の領域を複数のメッシュ領域に分類する。
【００２５】
続いて、前記メッシュ領域それぞれのフレアによるコンボリューション値を測定し、前記該当メッシュ領域のフォトレジストパターンの限界寸法（ＣＤ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）エラー値を次の式で測定する。
【００２６】
続いて、前記それぞれのメッシュ領域と対応し、前記それぞれのＣＤエラー値だけラインパターンの線幅が調節された新しいマスクを形成する。この時、前記該当メッシュ領域のフォトレジストパターンのＣＤのエラー値は、
【００２７】
【数４】
と求められ、
ここで、「ＣＤ ｅｒｒｏｒ ｗａｆｅｒ」は該当ウェーハメッシュ領域のＣＤエラー値を示し、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ」は該当ウェーハメッシュ領域のコンボリューション値を示し、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｍａｘ」は全体メッシュ領域のうちコンボリューション値の最大値を示し、「Ｍａｘ ＣＤ ｅｒｒｏｒ」は最大フォトレジストパターンの最大線幅差を示す。
【００２９】
また、本発明のさらに他の実施形態によるフレアを補正するためのマスク製作方法はまず、フレア測定用マスクを利用して露光することにより、ウェーハ上にフォトレジストパターンを形成した後、前記フォトレジストパターンが形成されたウェーハ上の領域を複数のメッシュ領域に分類する。
【００３０】
続いて、前記メッシュ領域それぞれのフレアによるコンボリューション値を測定し、前記該当メッシュ領域のフォトレジストパターンのＣＤエラー値を次の式１により測定する。
【００３１】
その後、前記フォトレジストパターンを形成するための縮小投影露光装備のエラーファクタ（ＭＥＥＦ）を算出し、前記フォトレジストパターンのＣＤエラー値と縮小投影露光装備のエラーファクタとを利用し、次の式２によりマスク内パターンのＣＤのエラー値を測定する。
【００３２】
続いて、前記マスク内パターンのＣＤのエラー値ほどマスク内パターンのＣＤを補正した新しいマスクを形成する。この時、該当メッシュ領域のフォトレジストパターンのＣＤのエラー値は、
【００３３】
【数５】
と求められ、
マスク内のパターンのＣＤのエラー値は、
【００３５】
【数６】
と求められ、ここで、「ＣＤ ｅｒｒｏｒ ｗａｆｅｒ」は該当ウェーハメッシュ領域のＣＤエラー値を示し、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ」は該当ウェーハメッシュ領域のコンボリューション値を示し、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｍａｘ」は全体メッシュ領域のうちコンボリューション値の最大値を示し、「Ｍａｘ ＣＤ ｅｒｒｏｒ」は最大フォトレジストパターンの最大線幅差を示し、前記「ＭＥＥＦ」は縮小投影露光装備のエラーファクタを示し、「Ｍａｇ」は露光装備の縮小投影倍数を示す。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の望ましい実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態はさまざまな他の形態に変形でき、本発明の範囲が後述する実施形態により限定されると解釈されてはならない。本発明の実施形態は当業界の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。従って、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、ある層が前記他の層または半導体基板に直接接触して存在でき、またはその間に第３の層が介在されうる。
【００３８】
まず、図３に示すように、レンズのフレア測定をするために、フレア測定用第１マスク１００を形成する（Ｓ１）。
【００３９】
ここで、第１マスク１００は図４に示すように、マスク基板（図示せず）と、マスク基板表面に覆われ、一定規則で配列された複数の光透過パターン１１０が限定されている光遮断層１２０とを含む。ここで、光透過パターン１１０により光遮断層１２０内にラインパターン１３０が限定される。すなわち、ラインパターン１３０は光透過パターン１１０間の空間である。
【００４０】
第１マスク１００の基板は透明基板、例えば石英基板であり、光遮断層１２０はクロムのように入射される光を遮断する物質である。ここで、光透過パターン１１０は、例えば光遮断層１２０内に形成された溝であり、縦方向に複数配列される。これらの光透過パターン１１０によりラインパターン１３０が限定される。
【００４１】
ここで、光透過パターン１１０は全て同サイズに形成され、横間隔、すなわちラインパターン１３０の線幅がそれぞれ同一である。また、各光透過パターン１１０はその縦間隔も同一である。また、光透過パターン１１０はマスクの中央に配される。本実施形態では光透過パターン１１０及び光透過パターン１１０により限定されるラインパターン１３０の幅をそれぞれ０．１５μｍに設定し、光透過パターン１１０は横方向に、例えば７つずつ配列されている。
【００４２】
また、図３に示すように、第１マスク１００を利用し、第１フォトリソグラフィ工程を実施する（Ｓ２）。
【００４３】
図５に示すように、まずフォトレジスト膜（図示せず）が被覆されたウェーハ１６０上部に第１マスク１００を配した後、公知の方式で第１フォトリソグラフィ工程を実施する。この時、第１マスク１００とウェーハ１６０間にレンズ１５０が介在し、レンズ１５０は第１マスク１００の光遮断層１２０の形状を縮小投影する。
【００４４】
その後、第１マスク１００の外部からウェーハ１６０に向かって光１７０が入射され、光１７０は第１マスク１００の光遮断層１２０が形成された部分では吸収され、光透過パターン１１０部分では通過される。第１マスク１００を通過した光はレンズ１５０によりウェーハ１６０のフォトレジスト膜（図示せず）に集束され、フォトレジスト膜（図示せず）が所定部分露光される。
【００４５】
ここで、本実施形態では露光装備として、例えばＡＳＭＬ社のＵ−ライン露光装備を使用した。その後、露光されたフォトレジスト膜を現像し、フォトレジストパターン１６２を形成する。なお、図５に示される図面符号１０１は第１マスク１００の基板を示す。
【００４６】
図３を併せて参照し、第１フォトリソグラフィ工程により形成されたフォトレジストパターン１６２の線幅ａ１及びフォトレジストパターン１６２間の間隔ａ２、すなわちＣＤを測定する（Ｓ３）。この時、前述の如く、第１マスク１００の光透過パターン１１０が全て一定のサイズに設計されているので、露光装置（図示せず）の特別の欠陥がないならば、第１マスク１００により限定されるフォトレジストパターン１６２の線幅ａ１及び間隔ａ２もやはり一定である。
【００４７】
図６は第１フォトリソグラフィ工程により形成されたウェーハ各領域別フォトレジストパターン１６２の線幅ａ１を示したグラフである。図６のグラフによれば、光透過パターン１１０により限定されるフォトレジストパターン１６２のサイズは全領域にわたり均一であり、約１５０ｎｍ線幅に形成される。
【００４８】
このように、第１マスク１００を利用してフォトリソグラフィ工程を行うことにより、第１マスク１００の設計が所望の形態に均一になったのかを測定することができる。さらに、第１マスク１００によるフォトリソグラフィ工程は、開閉比がほとんど「０」である場合（マスクの大部分の領域が遮断された場合）に、フレアが存在してもフォトレジストパターンの線幅変化がほとんどないことを示すために実施される。
【００４９】
引続き、図３を参照し、第１マスク１００の光遮断層１２０を所定部分除去し、フレア測定用第２マスク２００を形成する（Ｓ４）。第２マスク２００は図７に示すように第１マスク１００の光遮断層１２０の所定部分を除去し、メーン光遮断層１２０ａを形成することにより具現される。
【００５０】
この時、メーン光遮断層１２０ａにより第２マスク２００は光遮断領域２１０と光透過領域２２０とに限定される。第２マスク２００は第１マスク１００の光遮断層１２０を所定部分除去して得られたものであるので、メーン光遮断層１２０ａ内には第１マスク１００と同様にサイズ、縦間隔及び横間隔がそれぞれ同じである複数の光透過パターン１１０が形成されている。一方、光透過領域２２０には、メーン光遮断層１２０ａの光透過パターン１１０と対応する少なくとも一つの光透過パターン１１０が形成された、少なくとも一つのサブ光遮断層１２１が形成される。
【００５１】
この時、サブ光遮断層１２１はメーン光遮断層１２０ａと同時に形成され、同じ平面に位置する。ここで、サブ光遮断層１２１を形成することは、光透過領域２２０にある全ての光遮断層１２０を除去すれば、光透過パターン１１０が限定されないので、複数の光透過パターン１１０を限定するために残すのである。サブ光遮断層１２１は互いに同サイズを有しつつ縦方向に配列される。すなわち、サブ光遮断層１２１は光透過領域２２０上に島状に配列され、例えば、同一行に形成された光透過パターン１１０を覆いかぶせるように形成される。
【００５２】
本実施形態での第２マスク２００にてメーン光遮断層１２０ａが形成された光遮断領域２１０と光透過領域２２０とは互いに同サイズを有すべく形成されうる。併せて、光遮断領域２１０と光透過領域２２０との境界は直線Ｌ１であり、この直線Ｌ１は光遮断領域２１０の光透過パターン１１０の中心と光透過領域２２０の光透過パターン１１０の中心とを連結する線Ｌ２と直交をなすのが望ましい。また、光透過領域２２０に形成されるサブ光遮断パターン１２１が占める面積は光透過領域２２０全体の面積に比べて非常に小さい。ここで、図面符号ｘ１はサブ光遮断パターン１２１の横方向長さを示す。
【００５３】
引続き、図３を参照し、上記の通りに製作された第２マスク２００を利用し、第２フォトリソグラフィ工程を実施する（Ｓ５）。すなわち、図８に示すように、まず第２マスク２００を利用してフォトレジスト膜（図示せず）が覆われたウェーハ１８０を露光する。ここで、ウェーハ１８０は第１フォトリソグラフィ工程に使われたウェーハ１６０を再び使用するか、新しいテスト用ウェーハを使用できる。
【００５４】
第１フォトリソグラフィ工程に使われたウェーハを使用する場合、第１フォトリソグラフィ工程で形成されたフォトレジストパターンは除去し、新しいフォトレジスト膜が塗布された状態で利用される。第１フォトリソグラフィ工程（Ｓ２）と同様に、第２マスク２００とウェーハ１８０間に縮小投影をするレンズ１５０が介在される。
【００５５】
光１７０は第２マスク２００外部からウェーハ１８０に向かって照射される。入射された光１７０は第２マスク２００のメーン光遮断層１２０ａ及びサブ光遮断層１２１が形成された部分では吸収され、光透過パターン１１０では通過される。
【００５６】
このように第２マスク２００を通過した光はレンズ１５０によりウェーハ１８０のフォトレジスト膜（図示せず）に集束され、フォトレジストパターン１８４を形成する。第２フォトリソグラフィ工程時に使われる光源は第１フォトリソグラフィ工程時に使われたＡＳＭＬ Ｕ−ライン露光装備をそのまま使用する。ここで、図８に示す説明符号ｂ１はフォトレジストパターン１８４の幅を示し、ｂ２はフォトレジストパターン１８４の間隔を示す。
【００５７】
再び図３を参照し、第２フォトリソグラフィ工程により形成されたフォトレジストパターン１８４の幅ｂ１及び間隔ｂ２、すなわちＣＤを測定する（Ｓ６）。図９は第２フォトリソグラフィ工程により各ウェーハ領域別にフォトレジストパターン１８４の線幅ｂ１を示したグラフである。図９のグラフによれば、光遮断領域２１０に形成されたフォトレジストパターン１８４と光透過領域２２０に形成されたフォトレジストパターン１８４との幅差が顕著に生じることが分かる。
【００５８】
このように光遮断領域２１０と光透過領域２２０とでフォトレジストパターン１８４の幅差がはなはだしく生じることはレンズのフレア現象のためである。一般的に、レンズ１５０（図８参照）に欠陥がないならば、第２マスク２００を利用して露光工程を実行しても、図６に示されたように均一な線幅を有するフォトレジストパターン１８４が形成される。しかし、レンズ１５０に欠陥がある場合、この欠陥部位３００（図８参照）で激しい光散乱が生じ、望まない散乱光３１０（図８参照）がウェーハ１８０表面に照射される。
【００５９】
これにより、フォトリソグラフィ工程時に光散乱によりレンズの欠陥発生部位及びそれと隣接する領域に対応するウェーハ上に過度露光が生じ、フォトレジストパターン１８４の線幅が変形される。
【００６０】
図９のグラフによれば、光遮断領域２１０に形成されたフォトレジストパターン１８４の平均幅はおよそ１５０ｎｍである一方、透過領域２２０に形成されたフォトレジストパターン１８４の平均幅はおよそ１３０ｎｍほどである。これにより、遮断領域２１０と透過領域２２０とに形成されそれぞれのフォトレジストパターン１８４は平均およそ２０ｎｍほど線幅差が生じる。
【００６１】
再び図３を参照し、遮断領域２１０と透過領域２２０とに形成されるそれぞれのフォトレジストパターン１８４の平均線幅差を参考にしてレンズのフレア量を推定し、線幅差が測定装備の測定誤差以上である場合、ウェーハ上でフレアにより影響を受ける領域を測定する（Ｓ７）。
【００６２】
レンズ１５０のフレアはマスク２００を利用して露光されたウェーハ１８０の全面に、すなわち全露光フィールドに影響を及ぼす。併せて、レンズ１５０のフレアは光遮断領域２１０を通過した光により形成されたフォトレジストパターン１８４と光透過領域２２０を通過した光により形成されたフォトレジストパターン１８４間の線幅差を利用し、一般的なコンピュータプログラムで得られる。
【００６３】
図１０に示すグラフは上記プログラムにより、各露光条件別にフレア量によるフォトレジストパターンの線幅の変化を示したグラフである。本実施形態では露光条件（装備）Ｃを使用し、フォトレジストパターンの差が２０ｎｍであり、光透過領域２２０により形成されたフォトレジストパターンの線幅が１３０ｎｍであるので、およそ５％ほどのフレア量が得られる。
【００６４】
次に、線幅差によりフレアの影響を受ける領域を測定する方法について説明する。
【００６５】
図９のグラフによれば、フォトレジストパターン１８４の線幅は光遮断領域２１０と光透過領域２２０との境界面で急激な変化を示し、特に境界面から０〜５００μｍの範囲（図９のｒ）内で線幅が急激に減少し、５００μｍ以上の線幅の変化がない。この時、急激に線幅が変化するのはレンズのフレア現象のためであり、このように急激に線幅が変化した０〜５００μｍ区間がフレアの影響を受ける領域になる。
【００６６】
一方、グラフ上では光透過領域２２０に該当する０〜５００μｍでだけ急激な変化を示したが、境界面を基準に光遮断領域２１０を含む半径５００μｍ領域は全てフレアの影響を受けることになると予測できる。
【００６７】
さらに具体的に、図９及び図１１を参照し、フォトレジストパターン１８４の線幅が急激に変化する区間（ｒ、本実施形態では０〜５００μｍ）を測定する。続いて、フォトレジストパターン１８４の線幅が変化し始める点（本実施形態では０点）を中心とし、線幅変化区間ｒだけの距離を半径とする円４００を設定し、この円４００内部の領域に該当するウェーハ領域をフレア影響を受ける領域と推定する。
【００６８】
その後、フレアの影響を受ける領域に形成されるフォトレジストパターン１８４を補正する（Ｓ８）。これを一層具体的に説明すれば、前述の如くフレアの影響を受ける領域に形成されるフォトレジストパターン１８４はレンズのフレアによる光散乱により定められた線幅（サイズ）より相対的に狭い線幅に形成される。これにより、次のような方法によりパターンの線幅減少分を算出し、後続のマスク製作時に、線幅減少分だけ線幅を補償するように設計できる。
【００６９】
このようなパターンの線幅減少分は次の通り算出することができる。
【００７０】
まず、ウェーハ上のフレアの影響を受ける領域内にてのパターンの開閉比を測定する。開閉比は一般的に遮蔽領域（ＤＫ）に対する開放領域（ＣＬ）の比（ＣＬ／ＤＫ）と定義され、本発明での開閉比はフレア領域でメーン及びサブ光遮断層１２０ａ，１２１により覆われた総面積に対する光透過パターン１１０の面積及び露出された石英基板１０１の面積の総合比で求める。
【００７１】
その後、上記図１０のグラフで得たレンズのフレア量をフレア発生領域に該当する開閉比に換算し、該当領域の有効フレア量を測定する。すなわち、上記の図１０のグラフで得られたフレア量は開閉比が１００％である場合のフレア量であるので、フレアの影響を受ける領域内における有効フレア量は該当領域の開閉比と１００％である時のフレア量との積として求められる。
【００７２】
このように求めたフレア領域のフレア量により、後続のマスク製作工程時にフレアの影響を受ける領域に対応するマスクのラインパターン１３０（図４参照）の線幅を有効フレア量に該当する線幅変化量だけ大きく設計する。それにより、以後フォトリソグラフィ工程時に、フレアが生じても、ウェーハ上部には均一サイズのフォトレジストパターンが形成される。
【００７３】
本実施形態では中心が光遮断領域２１０と光透過領域２２０との境界面に位置するので、開閉比はおよそ５０％ほどになり、レンズのフレア量が５％ほどであるので、フレアの影響を受ける領域の実質的なフレア量は約２．５％となる。
【００７４】
このように、本実施形態によれば別途のツールを用いることなく、１枚のマスクをもって、レンズのフレアが生じているか否か、レンズのフレア量、フレアの影響を受けるウェーハ領域を測定でき、このようなデータに基づいてフレアの影響を受ける領域のパターンの線幅を補正できる。
【００７５】
また、本発明は次のような方式によりフォトレジストパターン線幅をさらに補正できる。
【００７６】
すなわち、上記のフレア測定用マスク２００により露光を実施してウェーハ上に所定のフォトレジストパターン（図示せず）を形成する。その次に、フレア測定用マスク２００によりフォトレジストパターンが形成された領域を図１９に示されたように縦横に分類し、マトリックス状のメッシュ領域３１０を形成する。
【００７７】
続いて、それぞれのメッシュ領域３１０内のフォトレジストパターン（図示せず）の線幅を測定した後、測定した線幅をガウス分布で示し、それをコンボリューション演算して各メッシュ領域３１０のフォトレジストパターンの線幅に対するコンボリューション値を測定する。ここで、コンボリューション演算は公知の如く、２つの関数を時間領域または周波数領域で二つのうち一つの関数をｙ軸対称移動しつつ重複、積分するものである。
【００７８】
このように測定されたフォトレジストパターンの線幅に対するコンボリューション値を利用して次の式により各メッシュ領域当たりＣＤのエラー値を測定する。ここで、ＣＤエラー値は定められたＣＤよりいかほど外れているかを示す。
【００７９】
【数７】
ここで、「ＣＤ ｅｒｒｏｒ ｗａｆｅｒ」は前述の如く該当ウェーハメッシュ領域３１０のＣＤエラー値を示し、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ」は該当ウェーハメッシュ領域３１０のフォトレジストパターンの線幅に対するコンボリューション値を示す。また、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｍａｘ」は全体メッシュ領域３１０のうちコンボリューション値の最大値を示すのであるが、これは開閉比が０％である領域で「１」が示されるので、コンボリューション値の最大値は１になる。また、前記「Ｍａｘ ＣＤ ｅｒｒｏｒ」は最大フォトレジストパターンの線幅差を示すものであり、前記図９のグラフを一例に挙げれば、「Ｍａｘ ＣＤ ｅｒｒｏｒ」は２０ｎｍとなる。
【００８１】
これにより、前記式１により各メッシュ領域３１０別にコンボリューション値を測定し、各メッシュのＣＤエラー値を測定できる。このようにＣＤエラー値が測定されれば、このエラー値ほどメッシュ領域３１０に対応するマスク領域の透過パターン１１０（図７参照）あるいは透過パターン１１０間のラインパターン１３０の線幅を調節し、フォトレジストパターンの線幅を補正する。
【００８２】
一例として、図１９は各メッシュ領域３１０のコンボリューション値を示しており、そのうちコンボリューション値が０．３である特定領域について例を挙げて説明する。
【００８３】
まず、メッシュ領域３１０のコンボリューション値が０．３であり、もともとフォトレジストパターンのＣＤ値が１００ｎｍであると仮定し、最大ＣＤエラー値が２０ｎｍである場合、メッシュ領域３１０のフォトレジストパターンのＣＤエラー値は６ｎｍになり、このメッシュ領域３１０に形成されるフォトレジストパターンのサイズはもともとのサイズよりは６ｎｍほど小さい９４ｎｍとなる。すなわち、フレアの影響による散乱光により過度露光がなされ、フォトレジストパターンは６ｎｍほどより小さく形成される。
【００８４】
これにより、これを補正するために、このメッシュ領域３１０と対応するマスク内のパターン、すなわちラインパターン１３０の間隔を、ウェーハ上に露光した時にフォトレジストパターンの線幅が６ｎｍほど大きく形成されるように補正する。
【００８５】
この時、露光装備の縮小投影倍数が１：１である場合にはラインパターン１３０の間隔を６ｎｍほど大きく形成すればよいが、縮小投影倍数が、例えば４：１の場合には２４ｎｍほど大きく形成する。それにより、このようなパターンを有するマスクをもって露光した時、フレア値を考慮してウェーハ上には１００ｎｍの線幅を有するフォトレジストパターンを形成できる。
【００８６】
一方、さらに正確に補正するために、露光装備の縮小投影倍数を考慮することもできる。
【００８７】
ＣＤのエラー値はフレアの影響によるエラーだけではなく、露光装備自体のエラーも原因になる。それにより、本実施形態ではマスク自体のエラーファクタのＭＥＥＦ（Ｍａｓｋ Ｅｒｒｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆａｃｔｏｒ）を求めた後で、これに基づいてマスクのＣＤ補正値を求める。
【００８８】
ここで、ＭＥＥＦは次の通り求められる。
【００８９】
例えば、マスク内パターンのサイズ（線幅）が０．４２μｍである場合、これを基板に露光した場合、４倍縮小投影であるので、露光装備自体にエラーがないならば、０．１０５μｍ線幅でフォトレジストパターンが形成される。このような場合、ＭＥＥＦは１である。しかし、０．４２μｍパターンで露光して、０．１１μｍ線幅のフォトレジストパターンが形成されたとすれば、露光装備自体のエラーにより、０．０５μｍほど大きく形成されたので、このような場合にＭＥＥＦは２となる。
【００９０】
このように求められたＭＥＥＦとフォトレジストパターンのＣＤエラー値とにより、マスクのＣＤ補正値は次の式で具現される。
【００９１】
【数８】
ここで、「ＣＤ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｍａｓｋ」はマスクのパターンＣＤエラー値を示し、「ＭＥＥＦ」は縮小投影露光装備のエラーファクタを示し、「Ｍａｇ」は縮小投影倍数を示す。現在の露光装備は４倍縮小投影露光装置を利用するので、「Ｍａｇ」は４となる。「ＣＤ ｅｒｒｏｒ ｗａｆｅｒ」は上述のように求められたウェーハの各メッシュ領域のＣＤエラー値を示す。
【００９３】
このようなコンボリューション値及び露光装備のエラーファクタを考慮し、さらに正確にマスクのパターンＣＤエラー値を求め、そのエラー値だけマスク内パターンのＣＤを補正する。
【００９４】
一方、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７および図１８は第２マスクの変形例を示した平面図であり、上記第２マスクはさまざまな形態に変形できる。
【００９５】
まず、図１２に示すように、光透過領域２２０に形成されるサブ光遮断層１２２は光透過領域２２０に形成される全ての光透過パターン１１０を覆い包むようにバー状に形成される。バー状のサブ光遮断層１２２の水平方向長さｘ２は図７に示されたサブ光遮断層１２１の水平方向長さｘ１と同一である。
【００９６】
結果的に、図１２に示されるような形態のサブ光遮断層１２２は、図７のサブ光遮断層１２１の縦間隔に光遮断層がさらに配された形状を有する。この時、図７でのサブ光遮断層１２１間の縦間隔に該当する面積は全体透過領域２２０の面積に比べて非常に微細なので、この部分に光遮断層を形成しても同じ効果を得ることができる。
【００９７】
また、光遮断領域２１０のサイズを任意に調節できる。
【００９８】
すなわち、図１３及び図１４に示されたように、光遮断領域２１０と光透過領域２２０との境界線をマスクの縦方向に移動可能である。フレア量及びフレアの影響を受ける領域はプロジェクションレンズの位置ごとに異なりうるので、前述の如く、光遮断領域２１０のサイズを調節することによりプロジェクションレンズの縦方向各部分のフレア量及びフレアの影響を受ける領域を測定できる。併せて、光透過領域２２０でのサブ光遮断層１２１は図１２に示されるようにバー状に形成できる。
【００９９】
また、図１５に示すように、一定サイズ及び一定間隔で形成される光透過パターン１１０はマスクの横方向に移動できる。前述の如く、光透過パターン１１０、すなわちフォトレジストパターンが形成される部分でフレア領域を測定できるので、光透過パターン１１０はフレアを測定しようとする位置に合うように設計できる。
【０１００】
併せて、図１６に示すように、所望のウェーハ領域のフレアを容易に測定できるように、光遮断領域１２０のサイズ及び光透過パターン１１０の形成位置を全て変更させることも可能である。ここで、図１６は光遮断領域２１０と光透過領域２２０との境界面がマスク２００の縦方向に移動しており、光透過パターン１１０はマスク２００の右側に偏って配されている状態を示す。
【０１０１】
また、図１７及び図１８のように、図７、図１２、図１３、図１４、図１５及び図１６に示された第２マスクを９０゜回転させた状態に形成することもできる。すなわち、前述の第２マスク２００は光遮断領域２１０と光透過領域２２０とが水平方向に二分したが、図１７及び図１８のように、遮断領１０と透過領域２２０とを垂直方向に二分し、ウェーハの水平方向でのフレアを測定できる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、複数の光透過パターンを有する光遮断領域及び光透過領域を有するマスクを利用し、フォトリソグラフィ工程を進めることにより、レンズのフレアが生じているか否かを測定できる。併せて、遮断領域と光透過領域とに対応して形成されるフォトレジストパターンの線幅を比較し、レンズのフレア量及びウェーハ上にフレアの影響を受ける領域を測定する。
【０１０３】
また、このようにフレアの影響を受ける領域内の開閉比を利用してフレアの影響を受ける領域の有効フレア量を測定できる。これにより、フレアの影響を受ける領域の有効フレア量からウェーハ上のフォトレジストパターンの線幅変化を予測できる。併せて、フレアに影響を受ける領域に形成されマスクパターンの線幅を補正することにより、ウェーハ上部に均一なパターンを得られる。
【０１０４】
また、露光装置にレンズのフレアの存否及びフレア量を測定しつつ、フレアの影響を受ける領域を測定するための別途装備を設置する必要がないので、製造コストが大きく節減される。
【０１０５】
以上、本発明を望ましい実施形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で当業者によりさまざまな変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的なフレア現象を説明するための断面図である。
【図２】一般的なフレア現象を説明するための断面図である。
【図３】本発明によるフレア量及びフレアの影響を受ける領域の測定方法及びフレアの影響を受ける領域のパターン補正方法を説明するためのフリーチャートである。
【図４】本発明によるフレア測定用第１マスクの平面図である。
【図５】本発明の第１フォトリソグラフィ工程を説明するための図面である。
【図６】ウェーハ各領域別第１フォトリソグラフィ工程により形成されたフォトレジストパターンの線幅を示したグラフである。
【図７】本発明によるフレア測定用第２マスクの平面図である。
【図８】本発明の第２フォトリソグラフィ工程を説明するための図面である。
【図９】ウェーハ各領域別第２フォトリソグラフィ工程により形成されたフォトレジストパターンの線幅を示したグラフである。
【図１０】フレア量によるフォトレジストパターンの線幅変化を示したグラフである。
【図１１】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１２】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１３】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１４】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１５】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１６】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１７】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１８】第２マスクの変形例を示した平面図である。
【図１９】コンボリューションによりマスク内パターンの線幅を補正する方法を説明するためのウェーハの平面図である。
１０、１００…マスク、
１１…遮断パターン、
１２、１６０、１８０…ウェーハ、
１２ａ…フォトレジストパターン、
１２ｂ…フォトレジストパターン、
１４、１５０…レンズ、
１５…欠陥発生部位、
１０１…石英基板、
１１０…光透過パターン、
１２０ａ…メーン光遮断層、
１２１…サブ光遮断層、
１２２…サブ光遮断層、
１３０…ラインパターン、
１６２、１８４…フォトレジストパターン、
１７０…光、
２００…フレア測定用マスク、
２１０…光遮断領域、
２２０…光透過領域、
３００…欠陥部位、
３１０…メッシュ領域。
Claims (26)
- マスク基板と、
マスク基板の所定領域上に形成され、前記マスク基板を光遮断領域と光透過領域とに区分し、少なくとも一つの光透過パターンが形成されたメーン光遮断層と、
前記メーン光遮断層が形成されていないマスク基板の光透過領域上に形成され、前記メーン光遮断層の光透過パターンと対応する少なくとも一つの光透過パターンが形成された少なくとも一つのサブ光遮断層とを含むことを特徴とするフレア測定用マスク。 - 前記メーン光遮断層の光透過パターンは、前記光遮断領域から前記光透過領域に向かう縦方向に複数配列されており、
前記サブ光遮断層は互いに同サイズを有しつつ前記縦方向に複数配列されていることを特徴とする請求項１に記載のフレア測定用マスク。 - 前記各光透過パターンは同一サイズであることを特徴とする請求項２に記載のフレア測定用マスク。
- 前記各光透過パターンの前記縦方向に略直交する方向の横間隔は同一であることを特徴とする請求項２に記載のフレア測定用マスク。
- 前記各光透過パターンの縦間隔は同一であることを特徴とする請求項２に記載のフレア測定用マスク。
- 前記光遮断領域と前記光透過領域とは同一サイズであることを特徴とする請求項１に記載のフレア測定用マスク。
- 前記メーン光遮断層と光透過領域との境界は直線であることを特徴とする請求項１あるいは６に記載のフレア測定用マスク。
- 前記直線は前記光透過パターンの中心を連結する線と直交をなすことを特徴とする請求項７に記載のフレア測定用マスク。
- 前記各光透過パターンは前記マスク基板の中央に配列されることを特徴とする請求項８に記載のフレア測定用マスク。
- 前記各光透過パターンは前記マスク基板の一側に偏り配列されることを特徴とする請求項８に記載のフレア測定用マスク。
- 前記光透過パターンは前記メーン光遮断層及びサブ光遮断層内に形成される溝であることを特徴とする請求項１に記載のフレア測定用マスク。
- マスク基板上に光遮断層を形成する段階と、
前記光遮断層に少なくとも一つの光透過パターンを形成する段階と、
前記光遮断層の所定部分を除去し、前記光遮断領域と光透過領域とを限定するメーン光遮断層を形成し、同時に前記光透過領域に光透過パターンを含むべく光遮断層を残留させてサブ光遮断層を形成する段階とを含むことを特徴とするフレア測定用マスクの製造方法。 - 前記少なくとも一つの光透過パターンはマスク基板の、前記光遮断領域から前記光透過領域に向かう縦方向に複数配列されるように形成することを特徴とする請求項１２に記載のフレア測定用マスクの製造方法。
- 前記各光透過パターンは同サイズを有するように形成することを特徴とする請求項１３に記載のフレア測定用マスクの製造方法。
- 前記各光透過パターンは前記縦方向に略直交する方向の横間隔が同一となるように形成することを特徴とする請求項１３に記載のフレア測定用マスクの製造方法。
- 前記各光透過パターンは縦間隔が同一となるように形成することを特徴とする請求項１３に記載のフレア測定用マスクの製造方法。
- 前記光遮断層は前記光遮断領域のサイズと前記光透過領域のサイズとが同一となるように除去することを特徴とする請求項１２に記載のフレア測定用マスクの製造方法。
- 前記各光透過パターンは前記マスク基板の中央に配列されることを特徴とする請求項１７に記載のフレア測定用マスクの製造方法。
- 前記各光透過パターンは前記マスク基板の左側または右側に配列されることを特徴とする請求項１７に記載のフレア測定用マスクの製造方法。
- 露光光を放出する光源及びウェーハ上に光を集束するためのプロジェクションレンズを含むフォトリソグラフィシステムの露光装置に、光遮断領域及び光透過領域を含む基板及び前記露光光を透過する少なくとも一つの光透過パターンを含むマスクを装着する段階と、
前記マスク及びプロジェクションレンズを介して前記光をウェーハ上に照射し、フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記マスクの光遮断領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅及び前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅を測定する段階と、
前記マスクの光遮断領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅と前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅とを比較し、前記プロジェクションレンズにより生じたフレア量を判定する段階と、
前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅が実質的に変化するウェーハ上の露光された領域の区間を測定する段階と、
前記線幅が急激に変化する区間までの距離を半径とする円を設定し、この円内部の領域に該当するウェーハ部分をフレアの影響を受ける領域と推定する段階とを含むことを特徴とするウェーハ上にフレアの影響を受ける領域推定方法。 - 前記フレア測定用マスクを利用してフォトレジストパターンを形成する段階以前に、前記フレア測定用マスクの各領域のラインパターンが均一サイズを有しているか否かを確認する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載のウェーハ上にフレアの影響を受ける領域の推定方法。
- 前記フォトレジストパターンの線幅を測定する段階は、測定装備のスキャニングディバイスを利用して前記ウェーハをスキャニングする段階を含み、
前記フレアの影響を受ける領域を推定する段階は、前記フォトレジストパターンの線幅差と測定装備の測定誤差とを比較する段階を含むことを特徴とする請求項２０に記載のウェーハ上にフレアの影響を受ける領域推定方法。 - 露光光を放出する光源及びウェーハ上に光を集束するためのプロジェクションレンズを含むフォトリソグラフィシステムの露光装置に、光遮断領域及び光透過領域を含む基板及び前記露光光を透過する少なくとも一つの光透過パターンを含む第１マスクを装着する段階と、
前記マスク及びプロジェクションレンズを介して前記光をウェーハ上に照射し、フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記マスクの光遮断領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅及び前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅を測定する段階と、
前記マスクの光遮断領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅と前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅とを比較し、前記プロジェクションレンズにより生じたフレア量を判定する段階と、
前記マスクの光透過領域を通過した光により形成されるフォトレジストパターンの線幅が実質的に変化するウェーハ上の露光された領域の区間を測定する段階と、
前記フォトレジスト膜の露光工程の間、前記レンズにより生じたフレアの影響を受ける区間を根拠とし、テストウェーハの領域を設定する段階と、
前記テストウェーハのフレア影響を受ける領域に形成されるフォトレジストパターンの有効フレア量を測定する段階と、
前記有効フレア量及びフォトレジストパターン形状を考慮し、前記テストウェーハのフレアの影響を受ける領域と対応する領域に光遮断パターンあるいは光透過パターンサイズ補正された新しいマスクを形成する段階とを含むことを特徴とするフレアを補正するためのマスク製作方法。 - 前記フレアの影響を受ける領域に該当する有効フレア量を測定する段階は、前記フレアの影響を受ける領域の開閉比を算出する段階と、前記露光される領域全体に及ぶフレア量を前記開閉比に換算し、フレアの影響を受ける領域の有効フレア量を算出する段階とを含み、
前記開閉比は、前記フレアの影響を受ける領域内の光遮断層の総面積に対するそれぞれの光透過パターン及び領域の総面積の比として算出することを特徴とする請求項２３に記載のフレアを補正するためのマスク製作方法。 - 請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載のフレア測定用マスクを利用して露光することにより、ウェーハ上にフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンが形成されたウェーハ上の領域を複数のメッシュ領域に分類する段階と、
前記メッシュ領域それぞれのフレアによるコンボリューション値を測定する段階と、
前記該当メッシュ領域のフォトレジストパターンの限界寸法エラー値を測定する段階と、
前記それぞれのメッシュ領域と対応し、前記それぞれの限界寸法エラー値だけラインパターンの線幅が調節された新しいマスクを形成する段階とを含み、
前記該当メッシュ領域のフォトレジストパターンの限界寸法のエラー値は、
「限界寸法 ｅｒｒｏｒ ｗａｆｅｒ」は該当ウェーハメッシュ領域の限界寸法エラー値を示し、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ」は該当ウェーハメッシュ領域のコンボリューション値を示し、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｍａｘ」は全体メッシュ領域のうちコンボリューション値の最大値を示し、「Ｍａｘ 限界寸法 ｅｒｒｏｒ」は最大フォトレジストパターンの最大線幅差を示すことを特徴とするフレアを補正するためのマスク製作方法。 - 請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載のフレア測定用マスクを利用して露光することにより、ウェーハ上にフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンが形成されたウェーハ上の領域を複数のメッシュ領域に分類する段階と、
前記メッシュ領域それぞれのフレアによるコンボリューション値を測定する段階と、
前記該当メッシュ領域のフォトレジストパターンの限界寸法エラー値を測定する段階と、
前記フォトレジストパターンを形成するための縮小投影露光装備のエラーファクタ（ＭＥＥＦ）を算出する段階と、
前記フォトレジストパターンの限界寸法エラー値と、縮小投影露光装備のエラーファクタとを利用し、マスク内パターンの限界寸法のエラー値を測定する段階と、
前記マスク内パターンの限界寸法のエラー値だけマスク内パターンの限界寸法を補正した新しいマスクを形成する段階とを含み、
前記該当メッシュ領域のフォトレジストパターンの限界寸法のエラー値は、
前記マスク内のパターンの限界寸法のエラー値は、
「限界寸法 ｅｒｒｏｒ ｗａｆｅｒ」は該当ウェーハメッシュ領域の限界寸法エラー値を示し、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ」は該当ウェーハメッシュ領域のコンボリューション値を示し、「ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｍａｘ」は全体メッシュ領域のうちコンボリューション値の最大値を示し、「Ｍａｘ 限界寸法 ｅｒｒｏｒ」は最大フォトレジストパターンの最大線幅差を示し、前記「ＭＥＥＦ」は縮小投影露光装備のエラーファクタを示し、「Ｍａｇ」は露光装備の縮小投影倍数を示すことを特徴とするフレアを補正するためのマスク製作方法。
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