KR100737086B1 - 플레어 보정 방법, 포토마스크의 제조 방법 및 플레어 보정 장치 - Google Patents

Abstract

반도체 장치를 제조할 때의 노광 시에 발생하는 로컬 플레어를 보정할 때에, 노광 대상의 각 영역마다, 해당 각 영역의 패턴에 대한 실질적 개구율을 산출한 후, 상기 각 영역에서의 상기 패턴의 상기 플레어의 보정량을 해당 각 영역의 상기 실질적 개구율 및 노광 조건에 따라서 수정한다. 이에 의해, 포토리소그래피에서 노광되는 패턴에 대한 로컬 플레어의 영향을, 각 노광 조건에 대응하여 정량적으로 보정하여, 소기의 패턴을 용이하고 또한 정확하게 형성할 수 있다.

반도체 장치, 포토리소그래피, 포토마스크, 윤대 패턴, 로컬 플레어

Description

플레어 보정 방법, 포토마스크의 제조 방법 및 플레어 보정 장치{FLARE CORRECTION METHOD, MANUFACTURING METHOD OF A PHOTOMASK, AND FLARE CORRECTION APPARATUS}

본 발명은 반도체 장치의 제조 공정 중 하나인 리소그래피 공정에 이용하는 노광 장치의 플레어 보정 방법, 플레어 보정 장치, 포토마스크의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 반도체 소자에서의 여러가지의 패턴을 형성할 때에는, 굴절 광학계 또는 반사 굴절 광학계의 투영 노광 장치를 이용하고 있지만, 조명 광학계의 렌즈, 마스크, 투영 렌즈 등의 표면이나 내부의 반사, 산란, 렌즈 재료의 굴절율의 불균일 등에 의해, 설계와는 상이한 광학 경로의 광이 발생한다. 이것은 플레어라고 하는 현상이다.

최근에는, 반도체 장치에 대한 미세화·고집적화의 요청이 점점 높아지고 있고, 이것에 수반하여 투영 노광 장치에서 채용하는 노광광의 단파장화가 진행되고 있다. 구체적으로는, 193㎚의 파장의 노광광이 채용되고 있지만, 이러한 단파장에 대응하는 렌즈 재료의 특수성으로부터, 노광 패턴에 의존한 국소적인 플레어의 발생이 문제시되고 있다. 이것은, 소위 로컬 플레어라고 불리는 것으로, 전사하는 패턴의 형상이나 라인폭에 예측할 수 없는 변화를 생기게 하는 주원인으로 된다. 포토마스크에서의 소정 패턴에 의해 로컬 플레어가 영향을 주는 범위는, 해당 패턴 으로부터 50㎛ 정도 내이다. 단, 로컬 플레어가 영향을 주는 범위는, 투영 노광 장치의 세대 및 노광 파장에 의해서 장래에 변화할 가능성이 있다. 또한, 로컬 플레어의 영향은, 패턴 주변의 개구율에 의해서 변화하기 때문에, 포토마스크 상의 위치에 따라 차이가 난다. 이 때문에, 레지스트 패턴에서의 라인폭의 변동의 정도가 위치에 따라 차이가 난다. 따라서, 로컬 플레어의 영향을 고려하여 포토마스크의 패턴을 보정하는 것이 매우 곤란하다.

도 18에 로컬 플레어가 발생하는 모습을 모식적으로 나타낸다. 포토마스크 상의 임의의 점 A를 노광 전사한 패턴에는, 점 A로부터 떨어진 임의의 영역 B, C를 투과하는 광을 발생원으로 하는 로컬 플레어가 조사된다.

특허 문헌 1 : 일본 특개 2001-272766호 공보

전술한 로컬 플레어는, 반도체 장치에서의 소기의 각 패턴을 양호하게 형성하기 위해서는, 이것을 정량화하여 제거할 것이지만, 전술한 바와 같이 아주 최근에 클로즈업되고 있는 문제이기 때문에, 현재 시점에서, 특히 이 로컬 플레어에 특정하여 이 문제를 의식적으로 해결하기 위한 적합한 몇몇 방법은 안출되어 있지 않은 상황에 있다.

본 발명은, 포토리소그래피에서 노광되는 패턴에 대한 로컬 플레어의 영향을, 각 노광 조건에 대응하여 정량적으로 보정하여, 소기의 패턴을 용이하고 또한 정확하게 형성하기 위한 플레어 보정 방법 및 포토마스크의 제조 방법, 및 플레어 보정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

<발명의 개시>

본 발명자는, 예의 검토 결과, 이하에 기재하는 발명의 여러 양태에 상도하였다.

본 발명의 플레어 보정 방법은, 반도체 장치를 제조할 때의 노광 시에 발생하는 국소적인 플레어를 보정하는 플레어 보정 방법으로서, 노광 대상의 각 영역마다, 해당 각 영역의 패턴에 대한 실질적 개구율을 산출하는 단계와, 상기 각 영역에서의 상기 패턴의 상기 플레어의 보정량을 해당 각 영역의 상기 실질적 개구율 및 상기 플레어의 보정량의 의존성에 따라서 산출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 플레어 보정 방법은, 반도체 장치를 제조할 때의 노광 시에 발생하는 국소적인 플레어를 보정하는 플레어 보정 방법으로서, 상기 플레어를 견적내기 위한 시험용 마스크를 이용하여, 노광 대상의 각 영역에서, 해당 각 영역에서의 노광 조건에 따라서, 상기 플레어의 점상(占像) 강도 분포를 상기 시험용 마스크의 측정 결과에 기초하여 산출하는 단계와, 상기 노광 대상의 상기 각 영역마다, 해당 각 영역의 패턴에 대한 실질적 개구율을 상기 플레어의 광 강도 분포에 기초하여 산출하는 단계와, 상기 각 영역에서의 상기 패턴의 플레어의 보정량을 해당 각 영역의 상기 실질적 개구율에 따라 산출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 포토마스크의 제조 방법은, 포토리소그래피에 의해 전사하기 위한 노광 패턴을 갖는 포토마스크의 제조 방법으로서, 노광 대상의 각 영역마다, 해당 각 영역의 패턴에 대한 실질적 개구율을 산출하는 단계와, 상기 각 영역에서의 상기 패턴의 노광 시에 발생하는 국소적인 플레어의 보정량을 해당 각 영역의 상기 실질적 개구율 및 상기 플레어의 보정량의 의존성에 따라서 산출하는 단계와, 산출 된 상기 보정량에 기초하여, 상기 노광 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 포토마스크의 제조 방법은, 포토리소그래피에 의해 전사하기 위한 노광 패턴을 갖는 포토마스크의 제조 방법으로서, 상기 노광 패턴을 전사할 때에 발생하는 국소적인 플레어를 견적내기 위한 시험용 마스크를 이용하여, 노광 대상의 각 영역에서, 해당 각 영역에서의 노광 조건에 따라서, 상기 플레어의 점상 강도 분포를 상기 시험용 마스크의 측정 결과에 기초하여 산출하는 단계와, 상기 노광 대상의 상기 각 영역마다, 해당 각 영역의 패턴에 대한 실질적 개구율을 상기 플레어의 광 강도 분포에 기초하여 산출하는 단계와, 상기 각 영역에서의 상기 패턴의 플레어의 보정량을 해당 각 영역의 상기 실질적 개구율에 따라서 산출하는 단계와, 산출된 상기 보정량에 기초하여, 상기 노광 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 반도체 장치를 제조할 때의 노광 시에 발생하는 국소적인 플레어를 보정하는 플레어 보정 장치로서, 상기 플레어를 견적내기 위한 시험용 마스크를 이용하여, 노광 대상의 각 영역에서, 해당 각 영역에서의 노광 조건에 따라서 상기 플레어의 점상 강도 분포를 상기 시험용 마스크의 측정 결과에 기초하여 산출하는 점상 강도 분포 산출 수단과, 상기 노광 대상의 상기 각 영역마다, 해당 각 영역의 패턴에 대한 실질적 개구율을 상기 플레어의 광 강도 분포에 기초하여 산출하는 실질적 개구율 산출 수단과, 상기 각 영역에서의 상기 패턴의 플레어의 보정량을 해당 각 영역의 상기 실질적 개구율에 따라서 산출하는 플레어 보정량 산출 수단을 포함한다.

본 발명의 프로그램은, 반도체 장치를 제조할 때의 노광 시에 발생하는 국소적인 플레어를 보정할 때에, 상기 플레어를 견적내기 위한 시험용 마스크를 이용하여, 노광 대상의 각 영역에 따라서, 해당 각 영역에서의 노광 조건에 따라서, 상기 플레어의 점상 강도 분포를 상기 시험용 마스크의 측정 결과에 기초하여 산출하는 단계와, 상기 노광 대상의 상기 각 영역마다, 해당 각 영역의 패턴에 대한 실질적 개구율을 상기 플레어의 광 강도 분포에 기초하여 산출하는 단계와, 상기 각 영역에서의 상기 패턴의 플레어의 보정량을 해당 각 영역의 상기 실질적 개구율에 따라서 산출하는 단계를 컴퓨터에 실행시키기 위한 것이다.

본 발명의 기억 매체는, 상기한 프로그램을 기록한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 것이다.

본 발명의 프로그램은, 포토리소그래피에 의해 전사하기 위한 노광 패턴을 갖는 포토마스크를 제조할 때에, 상기 전사 패턴을 전사할 때에 발생하는 국소적인 플레어를 견적내기 위한 시험용 마스크를 이용하여, 노광 대상의 각 영역에 따라서, 해당 각 영역에서의 노광 조건에 따라서, 상기 플레어의 점상 강도 분포를 상기 시험용 마스크의 측정 결과에 기초하여 산출하는 단계와, 상기 노광 대상의 상기 각 영역마다, 해당 각 영역의 패턴에 대한 실질적 개구율을 상기 플레어의 광 강도 분포에 기초하여 산출하는 단계와, 상기 각 영역에서의 상기 패턴의 플레어의 보정량을 해당 각 영역의 상기 실질적 개구율에 따라서 산출하는 단계와, 산출된 상기 보정량에 기초하여, 상기 노광 패턴을 형성하는 단계를 컴퓨터에 실행시키기 위한 것이다.

본 발명의 기억 매체는, 상기한 프로그램을 기록한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 것이다.

도 1은 본 발명의 플레어 평가 장치에서의 테스트 패턴의 일례를 도시하는 원리적인 모식도.

도 2A, 도 2B는 본 발명의 플레어 평가 장치에서의 테스트 패턴의 일례를 도시하는 원리적인 모식도.

도 3A∼도 3C는 게이트의 노광 공정에서 사용하는 포토마스크의 패턴의 예를 도시하는 모식도.

도 4의 (A)∼도 4의 (D)는 본 실시 형태에 따른 시험용 포토마스크의 개략 구성을 도시하는 모식도.

도 5는 본 실시 형태에 따른 플레어 평가 장치를 이용하여 로컬 플레어를 평가할 때의 플로우차트.

도 6은 각 윤대(輪帶) 패턴의 내부 직경값과 차분값과의 관계를 산출하여 플로팅한 결과를 나타내는 특성도.

도 7은 라인 패턴으로부터 각 윤대 패턴(2)까지의 거리와 측정 선폭과의 관계를 산출하여 플로팅한 결과를 나타내는 특성도.

도 8은 도 7의 결과에 대하여 수학식 1을 적분하여 피팅(fitting)한 결과를 나타내는 특성도.

도 9는 각 패턴의 주변에 더미 패턴을 배치하여 이루어지는 시험용 포토마스 크를 도시하는 모식도.

도 10은 시험용 포토마스크의 더미 패턴의 치수를 바꾼 경우의 패턴의 치수 변동을, 실효적 개구율과의 관계로 산출한 결과를 나타내는 특성도.

도 11은 각 패턴의 단위 개구율당 마스크 수정량을 산출하기 위한 특성도.

도 12는 게이트를 형성할 때에, 게이트 전극을 2중 노광으로, 게이트 배선을 1회의 노광으로 형성하는 경우를 나타내는 개략 평면도.

도 13은 본 실시 형태가 발휘하는 효과를 평가한 실험예를 도시하는 모식도.

도 14A, 도 14B는 비교예와의 비교에 기초하여 로컬 플레어 보정의 선폭 변화를 나타내는 특성도.

도 15는 본 실시 형태에 따른 플레어 보정 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도.

도 16은 이 플레어 보정 장치를 이용하여, 반도체 장치를 제조할 때의 실 패턴에 대한 로컬 플레어의 영향을 보정하는 플로우차트.

도 17은 일반적인 퍼스널 유저 단말 장치의 내부 구성을 도시하는 모식도.

도 18은 로컬 플레어가 발생하는 모습을 설명하기 위한 모식도.

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

-본 발명의 기본 골자-

처음에, 본 발명의 기본 골자에 대하여 설명한다.

본 발명자는, 로컬 플레어에 의한 패턴에의 영향이, 해당 패턴의 근방에 존재하는 노광광의 투과 영역까지의 거리에 따라 상이하다는 취지의 지견을 얻어, 로 컬 플레어를 정량적으로 파악하기 위해, 로컬 플레어의 영향을 견적내는 대상으로 되는 시험 패턴과, 이 시험 패턴 주위에 설치되어 해당 시험 패턴에 의도적으로 로컬 플레어를 발생시키기 위한 플레어 발생 패턴을 이용하는 것에 상도하였다.

구체적으로는, 도 1에 도시한 바와 같이, 측정용 패턴으로 되는 라인 패턴(1)과, 이 라인 패턴(1)을 둘러싸서, 해당 라인 패턴(1)에 로컬 플레어를 발생시키는 광 투과 영역을 형성하는 플레어 발생 패턴으로 되는 윤대 형상의 윤대 패턴(2)을 이용한다. 여기서, 도면 중 흑색 부위가 노광광이 차광되는 영역, 백색 부위가 노광광이 투과하는 영역을 각각 나타내고 있다. 이 경우 예를 들면, 도 2A에 도시한 바와 같이 라인 패턴(1)만의 노광과, 도 2B에 도시한 바와 같이 광 투과 영역으로 이루어지고 직경이 상이한 복수의 윤대 패턴(2)(도시한 예에서는 1개)을 준비하고, 라인 패턴(1)과 각각의 윤대 패턴(2)을 다중 노광한다. 그리고, 각각의 측정 결과, 예를 들면 라인 패턴(1)의 라인폭을 라인 패턴(1)만 노광한 경우의 라인폭과 비교하여, 로컬 플레어의 영향을 라인폭의 변화로서 파악하여 정량화한다.

이 점, 특허 문헌 1에는, 노광 장치에서의 미광(迷光)의 영향을 평가하기 위해, 측정용 패턴을 개구 내에 설치하여, 측정용 패턴의 개구까지의 거리와 해당 개구에서의 차광부의 피복율과의 관계를 측정하는 발명이 개시되어 있다. 그러나 본 발명은, 로컬 플레어가 아닌 어디까지나 미광의 영향을 평가하는 것을 목적으로 하고, 이것에 적합한 구성·방법을 채용하고 있다. 로컬 플레어의 영향을 정확하게 정량화하기 위해서는, 측정용 패턴이 설치되는 개구부가 아닌, 측정용 패턴의 근방에 존재하는 개구부로부터의 영향을 파악하는 것을 요하고, 그를 위해서는 본 발명 과 같이, 측정용 패턴과 이러한 개구부(플레어 발생 패턴에 상당함)와의 관계를 양자의 거리를 파라미터로 하여 파악하는 것이 필요하다.

전술된 바와 같이, 시험용 마스크를 이용하여 미리 로컬 플레어를 견적냄으로써, 실 패턴을 형성할 때의 로컬 플레어 보정을 행할 수 있다. 그러나, 이 로컬 플레어 평가법에서는, 측정용 패턴의 라인폭이나 측정용 패턴으로부터 플레어 발생 패턴까지의 거리 및 플레어 발생 패턴의 개구 면적을 주된 파라미터로 하여 로컬 플레어를 평가하고 있어, 다종에 걸친 포토리소그래피에 차례대로 대응하는 것은 실제상 곤란하다고 생각된다.

본 발명자는, 예를 들면 거의 마찬가지의 노광 영역에 거의 마찬가지의 실 패턴을 형성하는 경우에도, 상기 영역에 대한 노광 횟수 및 포토마스크의 종류로 대표되는 노광 조건이 상이하면, 발생하는 로컬 플레어량이 상이한 것을 발견하였다. 또한, 해당 노광 조건은 동일하여도, 주목하는 마스크 패턴의 형상이나 주위 환경 등을 포함시킨(노광 조건뿐만 아니라 이들 요인도 가미함) 로컬 플레어 보정량의 의존성이 상이한 경우도 생각된다. 노광 조건에 의한 로컬 플레어량의 차이점은, 예를 들면 트랜지스터의 게이트를 형성할 때에, 게이트 전극을 게이트 배선에 비교하여 좁은 폭으로 형성하기 위한 2중 노광을 행하는 경우에 현저해진다. 그래서 본 발명에서는, 로컬 플레어의 평가에 해당 노광 조건을 파라미터 외에 추가로, 보다 정확한 플레어 평가를 얻는 것을 지향한다.

2중 노광에 의해 게이트를 패턴 형성하는 경우, 해당 게이트의 2중 노광 부분으로 되는 게이트 전극이 활성 영역에 형성되고, 단(單)노광 부분으로 되는 게이 트 배선이 그 이외의 영역(소자 분리 영역 위를 포함함)에 형성되기 때문에, 활성 영역 이외의 영역에는 미리 측정해 둔 로컬 플레어 평가값에 기초하여 보정하고, 활성 영역에 대해서는 미리 측정해 둔 2중 노광에 고유한 수정값을 로컬 플레어 평가값에 가미하여 보정하면 된다.

-구체적인 여러가지 실시 형태-

이하, 전술한 본 발명의 기본 골자를 근거로 하여, 구체적인 여러가지 실시 형태에 대하여 설명한다.

본 실시 형태에서는, 테스트 패턴을 구비한 시험용 포토마스크를 이용하여 로컬 플레어를 정량적으로 평가하여 보정값을 산출하고, 또한 노광 대상에서 2중 노광 부위인지 단노광 부위인지에 따라서 해당 보정값을 수정하는 구체적 방법에 대하여 개시한다.

(로컬 플레어 보정법을 2중 노광 기술에 의한 게이트에 적용하는 기본 구성)

처음에, 본 발명을 적용하는 전형적 장면인 2중 노광 기술에 의한 게이트 형성에 대하여 설명한다.

도 3A∼도 3C는 게이트의 노광 공정에서 사용하는 포토마스크의 패턴의 예를 도시하는 모식도이다.

여기서는, 하프톤형 위상 시프트 마스크(11)(도면 중, 흑색으로 칠하여 나타냄) 및 레벤슨형 위상 시프트 마스크(12)(도면 중, 실선으로 나타냄)의 2 종류의 포토마스크를 이용한다. 도 3A는 이들 2 종류의 포토마스크를 이용하여 2중 노광으로 형성하는 게이트 전극 패턴을, 도 3B는 하프톤형 위상 시프트 마스크(11)만으 로 형성하는 게이트 배선 패턴을 나타낸다. 한편, 도 3C는 하프톤형 위상 시프트 마스크(11)만으로 형성하는 배선 패턴에서, 선단을 대향시켜서 인접하는 소위 I자 패턴으로 되는 부분을 나타낸다.

우선, 하프톤형 위상 시프트 마스크(11)를 사용하는 노광 조건에서의 로컬 플레어와 패턴의 치수 변동과의 관계를 조사하기 위해, 도 4의 (A)∼도 4의 (D)에 도시한 시험용 포토마스크를 이용하여 노광한다.

이 시험용 포토마스크(21)는, 테스트 패턴 A∼C, …, D를 갖고 있고, 각 테스트 패턴은, 도 1과 마찬가지로, 라인 패턴(1)과, 이 라인 패턴(1)을 둘러싸는 윤대 형상의 광 투과 영역을 형성하는 윤대 패턴(2)이 조합된 기본 구성을 갖고 구성되어 있다.

이 경우, 도 4의 (A)의 테스트 패턴 A는, 플레어의 영향을 받지 않는 라인 패턴(1)만으로 이루어져, 라인 패턴(1)으로부터 100㎛ 이내의 영역이 완전히 차광되어 있다. 도 4의 (B)의 테스트 패턴 B는, 라인 패턴(1)과, 이 라인 패턴(1)을 둘러싸도록, 내부 직경이 4.14㎛, 외부 직경이 6.89㎛인 윤대 형상으로 된 투과 영역을 배치한 윤대 패턴(2)으로 이루어지고, 라인 패턴(1)으로부터, 로컬 플레어의 영향의 고려를 요하는 거리 이내의 영역에는, 이 윤대 패턴(2) 이외의 패턴은 형성되어 있지 않다. 도 4의 (C)의 테스트 패턴 C는 라인 패턴(1)과, 이 라인 패턴(1)을 둘러싸도록, 내부 직경이 6.89㎛, 외부 직경이 9.65㎛인 윤대 형상으로 된 투과 영역을 배치한 윤대 패턴(2)으로 이루어지고, 라인 패턴(1)으로부터, 로컬 플레어의 영향의 고려를 요하는 거리 이내의 영역에는, 이 윤대 패턴(2) 이외의 패턴은 형성되어 있지 않다.

이와 같이, 각 윤대 패턴(2)은, 윤대 폭을 2.76㎛인 일정값으로 하고, 윤대 폭 순으로 그 내부 직경을 외부 직경으로 하도록 직경이 증가해가고, 윤대의 내부 직경을 4.14㎛∼48.25㎛까지 2.76㎛마다 변화시킨 것이다. 여기서, 가장 큰 직경을 갖는 도 4의 (D)의 테스트 패턴 D는, 라인 패턴(1)과, 이 라인 패턴(1)을 둘러싸도록, 내부 직경이 48.25㎛, 외부 직경이 51.01㎛인 윤대 형상으로 된 투과 영역을 배치한 윤대 패턴(2)이 형성되어 있고, 라인 패턴(1)으로부터, 로컬 플레어의 영향의 고려를 요하는 거리 내의 영역에는, 이 윤대 패턴(2) 이외의 패턴은 형성되어 있지 않다.

도 5는 이 플레어 평가 장치를 이용하여 로컬 플레어를 평가할 때의 플로우차트이다.

우선, 도 4의 (A)∼도 4의 (D)의 테스트 패턴 A∼D를 사용하여 노광하고, 포토레지스트를 현상한 후에, 형성된 각 라인 패턴(1)의 라인폭을 각각 측정한다(단계 1).

계속해서, 측정된 테스트 패턴 A의 라인 패턴(1)의 라인폭과, 측정된 테스트 패턴 B∼D의 각 라인 패턴(1)의 라인폭을 비교하여, 여기서는 테스트 패턴 A와 테스트 패턴 B∼D와의 라인폭의 각 차분값을 각각 산출한다(단계 2). 이 차분값이 테스트 패턴 B∼D의 로컬 플레어에 의한 라인폭의 변화량이고, 이 값이 작을수록 해당 라인 패턴(1)에 대한 로컬 플레어는 작고, 반대로 클수록 해당 라인 패턴(1)에 대한 로컬 플레어는 크다.

그리고, 테스트 패턴 B∼D의 각 윤대 패턴(2)의 로컬 플레어의 영향, 즉 테스트 패턴 A와의 상기 각 차분값을, 라인 패턴(1)의 중앙 부위와 각 윤대 패턴(2)까지의 거리, 여기에서는 각 윤대 패턴(2)의 내부 직경값과의 관계에서 정량화한다(단계 3).

실제로, 상기 차분값에 대하여, 각 윤대 패턴(2)의 내부 직경값과의 관계를 산출하여 플로팅한 결과를 도 6에, 라인 패턴(1)으로부터 각 윤대 패턴(2)까지의 거리와 측정 선폭과의 관계를 도 7에, 각각 나타낸다.

이와 같이, 윤대 패턴(2)의 내부 직경이 12㎛ 정도 이하에서는 로컬 플레어의 영향은 크고, 12㎛ 정도를 초과하면 해당 영향은 거의 보이지 않게 되는 것을 알 수 있다.

또 여기서는, 윤대 패턴(2)의 윤대의 내부 직경을 4.14㎛∼48.25㎛로 했지만, 노광 장치에 따라 플레어의 영향 범위는 상이하기 때문에, 그 때마다, 최적의 범위를 선택하면 된다. 또한, 윤대 폭을 2.76㎛로 했지만, 윤대 폭을 작게 하면, 상기 거리에 대응한 로컬 플레어의 영향을 더 미세하게 정량화하는 것이 가능하다.

여기서, 일점의 광의 로컬 플레어 강도 분포를 이하의 더블 가우시안 분포로 가정하였다.

r : 플레어의 거리

A : 정수

σ₁, σ₂ : 가우스 분포의 표준 편차

B : 가우스 분포의 강도비

도 4의 (A)∼도 4의 (D)에 도시한 각 테스트 패턴의 로컬 플레어량은, 수학식 1을 적분하여 구할 수 있다. 도 7의 결과에 대하여 수학식 1을 적분하여 피팅한 결과를 도 8에 도시한다. 이와 같이, 피팅 결과는 양호하고, 로컬 플레어의 강도 분포가 정밀도 좋게 계산되어 있는 것을 알 수 있다. 여기서는, 하프톤형 위상 시프트 마스크를 사용한 예를 나타내었지만, 레벤슨형 위상 시프트 마스크의 노광 조건에 대해서도 마찬가지의 방법으로 로컬 플레어의 강도 분포를 계산할 수 있다.

계속해서, 전체면이 투과부로 된 포토마스크를 이용하여, 수학식 1의 적분값이 1로 되도록 규격하고, 수학식 1의 적분값을 실효적 개구율로서 정의한다. 그리고, 도 3A∼도 3C의 각 패턴을 이용하여 실효적 개구율과 치수 변동과의 관계를 구한다. 여기서는, 도 9에 도시한 바와 같이, 각 패턴(13)의 주변에 더미 패턴(14)을 배치하여 이루어지는 시험용 포토마스크(15)를 이용한다. 더미 패턴(14)의 면적이 상이한 각종 시험용 포토마스크(15)에 의해, 하프톤형 위상 시프트 마스크의 더미 패턴(14)의 치수를 바꾼 경우의 패턴(13)의 치수 변동을, 실효적 개구율과의 관계로 산출한다. 계산 결과를 도 10에 도시한다. 이와 같이, 실효적 개구율과 치수 변동과는 거의 선형 관계에 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 1차 근사한 기울기는, 도 3A, 도 3B, 도 3C에 대하여 각각, -0.23㎚/%, -0.31㎚/%, 0.90㎚/%로 되었다.

또한, 실제의 포토마스크에서의 패턴의 로컬 플레어 보정에 있어서는, 해당 패턴의 치수 변동에 레지스트 패턴의 치수 변동을 나타내는, 소위 MEEF(Mask Error Enhancement Factor)를 고려할 필요가 있다. 도 3A, 도 3B, 도 3C의 각 패턴의 단위 개구율당 마스크 수정량 M은, 이하의 식으로 구할 수 있다.

M=각 패턴의 단위 개구율당 치수 변동량/MEEF

도 3A, 도 3B, 도 3C의 각 패턴의 MEEF는, 이 순서로 0.69, 1.35, 4.38이기 때문에, 각 패턴의 단위 개구율당 마스크 수정량 M은, 도 11에 도시한 바와 같이, 각각 0.33㎚/%, 0.23㎚/%, 0.21㎚/%로 된다.

이와 같이, 게이트 배선 패턴 및 I자 패턴은 거의 마찬가지의 마스크 수정량으로 되는 데 대하여, 2중 노광에 의한 게이트 전극 패턴의 마스크 수정량은 상이한 값을 나타내는 것을 알 수 있다. 게이트 전극 패턴은 소자 분리 영역에서 구획된 활성 영역에 형성되기 때문에, 실 패턴의 노광 시에는, 2중 노광 부위인지의 여부를, 노광 대상으로 되는 부위가 활성 영역인지의 여부로 판별하면 된다.

즉, 도 12에 도시한 바와 같이 노광 대상이 활성 영역(액티브 영역)(111)이면, 하프톤형 위상 시프트 마스크 및 레벤슨형 위상 시프트 마스크를 이용하는 2중 노광 부위(게이트 전극 패턴(112))라고 판단하여, 0.33㎚/% 정도의 마스크 수정량을 채용한다. 한편, 노광 대상이 활성 영역 이외(소자 분리 영역 위도 포함함)이면, 하프톤형 위상 시프트 마스크만을 이용하는 노광(게이트 배선 패턴(113))이라고 판단하여, 0.21㎚/%∼0.23㎚/% 정도의 마스크 수정량을 채용한다.

여기서, 본 실시 형태가 발휘하는 효과를 평가한 실험예를 설명한다. 여기서는, 도 13A 및 도 13B에 도시한 바와 같이, 연속한 라인 & 스페이스(L&S)의 코너부로부터 중심부에 선폭 변화 측정하였다. 도 13A가 2중 노광으로 형성하는 L&S를, 도 13B가 1회 노광만으로 형성하는 L&S를 각각 나타낸다. 도 13A의 1회째의 노광과 도 13B의 노광은, 하프톤형 위상 시프트 마스크를 이용하여 NA 0.7, 1/2 윤대 조명(조명 NA0.595의 외형)을 사용하여 노광하였다. 도 13A의 2회째의 노광은, 레벤슨형 위상 시프트 마스크를 이용하여 NA 0.7, 조명 NA 0.595를 사용하여 노광하였다. L&S의 주변은, 개구부에 가깝기 때문에, 로컬 플레어의 영향을 강하게 받는다.

도 14A는, 도 13A의 패턴을 측정한 결과를 나타내는 특성도이다.

이것은, 로컬 플레어 보정이 없는 경우, 2중 노광의 패턴에 최적인 마스크 수정량을 0.33㎚/%로 한 경우, 2중 노광 이외의 패턴에 최적인 마스크 수정량을 0.23㎚/%로 한 경우에 비교한 것이다. 로컬 플레어 보정 후의 선폭 변화는, 2중 노광의 패턴에 최적인 마스크 수정량을 0.33㎚/%로 함으로써, 치수 정밀도가 개선되어 있는 것을 확인할 수 있다.

도 14B는, 도 13B의 패턴을 측정한 결과를 나타내는 특성도이다.

이것은, 로컬 플레어 보정이 없는 경우, 2중 노광 이외의 패턴에 최적인 마스크 수정량을 0.23㎚/%로 한 경우에 비교한 것이다. 로컬 플레어 보정 후의 선폭 변화는, 2중 노광 이외의 패턴에 최적인 마스크 수정량을 0.23㎚/%로 함으로써, 치수 정밀도가 개선되어 있는 것을 확인할 수 있다.

(로컬 플레어 보정 장치 및 보정 방법의 구체예)

도 15는 본 실시 형태에 따른 플레어 보정 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.

이 플레어 보정 장치는, 전술한 바와 같은 테스트 패턴을 갖는 시험용 포토마스크(21)와, 노광 대상의 각 영역에서, 해당 각 영역에서의 노광 조건에 따라서, 상기 플레어의 점상 강도 분포를 상기 시험용 마스크의 측정 결과에 기초하여 산출하는 점상 강도 분포 산출 수단(101)과, 노광 대상의 각 영역마다, 해당 각 영역의 실 패턴에 대한 실질적 개구율을 산출하는 실질적 개구율 산출 수단(102)과, 각 영역에서의 실 패턴의 로컬 플레어의 보정량을 해당 각 영역의 실질적 개구율에 따라서 산출하는 플레어 보정량 산출 수단(103)을 구비하여 구성되어 있다.

도 16은 이 플레어 보정 장치를 이용하여, 반도체 장치를 제조할 때의 실 패턴에 대한 로컬 플레어의 영향을 보정하는 플로우차트이다.

여기서는, 노광 대상의 각 영역에 대하여, 해당 각 영역에서의 노광 조건에 따른 로컬 플레어 수정값을 산출한다. 전술한 예로 말하면, 활성 영역에는 2중 노광에 의한 것이라고 판단하여 로컬 플레어 보정값을 수정하고, 활성 영역 이외에는 그에 따른 수정을 가한다.

우선, 도 5를 이용하여 설명한 단계 1∼3에 의해, 시험용 포토마스크(21)를 이용하여 라인 패턴(1)에 대한 로컬 플레어의 영향을 상기 차분값으로 하여, 라인 패턴(1)의 중앙 부위와 각 윤대 패턴(2)까지의 거리, 즉 각 윤대 패턴(2)의 내부 직경값과의 관계로 정량화한다(단계 11).

계속해서, 측정된 라인 패턴(1)의 라인폭 변화를 라인 패턴(1)과 윤대 패턴(2)과의 거리와, 윤대 패턴(2)의 광 투과 영역의 개구 면적과의 관계(실효적 개구율과의 관계)를 나타내는 함수 또는 테이블을 작성한다(단계 12).

계속해서, 실제로 형성하는 디바이스 패턴(실 패턴)에서, 주목하는 실 패턴에 대하여, 상기한 함수 또는 테이블을 이용하여 실질적 개구율을 산출한다(단계 13). 예를 들면, 해당 실 패턴으로부터 일정 거리 내에서의 개구 면적을 일정 영역, 여기서는 예를 들면, 실 패턴으로부터, 로컬 플레어의 영향의 고려를 요하는 거리 범위, 예를 들면 100㎛인 거리 범위에서, 개구 면적을 1㎛□마다 계산한다.

계속해서, 계산한 실질적 개구율을 상기 함수 또는 테이블에 입력하여, 실 패턴의 라인폭 변화를 구한다(단계 14).

계속해서, 산출된 실 패턴의 라인폭에 기초하여, 실 패턴만을 대상으로서 측정한 라인폭에 가급적 가깝게 되도록, 해당 실 패턴의 설계 데이터를 수정한다(단계 15).

그리고, 단계 13에서 구한 수정된 함수 또는 테이블을 사용하여, 포토마스크의 복수의 실 패턴에 대하여 단계 14∼16을 순차적으로 실행하여, 포토마스크의 각 실 패턴에 대한 로컬 플레어의 영향을 각각 보정하여, 포토마스크를 제조한다(단계 16).

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 플레어 보정 장치(방법)에 따르면, 포토리소그래피에서 노광되는 패턴에 대한 로컬 플레어의 영향을, 각 노광 조건에 대응하여 정량적으로 보정하여, 소기의 패턴을 용이하고 또한 정확하게 형성하는 것이 가능해진다.

전술한 본 실시 형태에 따른 플레어 보정 장치를 구성하는 각 장치 및 각 수단, 및 플레어 보정 방법의 각 단계(도 5의 단계 1∼3, 도 16의 단계 11∼16)는, 컴퓨터의 RAM이나 ROM 등에 기억된 프로그램이 동작함으로써 실현할 수 있다. 이 프로그램 및 해당 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체는 본 발명에 포함된다.

구체적으로, 상기 프로그램은, 예를 들면 CD-ROM과 같은 기록 매체에 기록하거나, 혹은 각종 전송 매체를 통하여, 컴퓨터에 제공된다. 상기 프로그램을 기록하는 기록 매체로서는, CD-ROM 이외에, 플렉시블 디스크, 하드디스크, 자기 테이프, 광 자기 디스크, 불휘발성 메모리 카드 등을 이용할 수 있다. 한편, 상기 프로그램의 전송 매체로서는, 프로그램 정보를 반송파로서 전파시켜 공급하기 위한 컴퓨터 네트워크(LAN, 인터넷 등의 WAN, 무선 통신 네트워크 등) 시스템에서의 통신 매체(광 파이버 등의 유선 회선이나 무선 회선 등)를 이용할 수 있다.

또한, 컴퓨터가 공급된 프로그램을 실행함으로써 전술한 실시 형태의 기능이 실현되는 것뿐만 아니라, 그 프로그램이 컴퓨터에서 가동하고 있는 OS(오퍼레이팅 시스템) 혹은 다른 어플리케이션 소프트웨어 등과 공동하여 전술한 실시 형태의 기능이 실현되는 경우나, 공급된 프로그램의 처리의 모두 혹은 일부가 컴퓨터의 기능 확장 보드나 기능 확장 유닛에 의해 행해져서 전술한 실시 형태의 기능이 실현되는 경우도, 이러한 프로그램은 본 발명에 포함된다.

예를 들면, 도 17은 일반적인 퍼스널 유저 단말 장치의 내부 구성을 도시하 는 모식도이다. 이 도 17에서, 참조 부호 1200은 컴퓨터 PC이다. PC(1200)는, CPU(1201)를 구비하고, ROM(1202) 또는 하드디스크(HD)(1211)에 기억되거나, 혹은 플렉시블 디스크 드라이브(FD)(1212)로부터 공급되는 디바이스 제어 소프트웨어를 실행하여, 시스템 버스(1204)에 접속되는 각 디바이스를 총괄적으로 제어한다.

본 발명에 따르면, 포토리소그래피에서 노광되는 패턴에 대한 로컬 플레어의 영향을, 각 노광 조건에 대응하여 정량적으로 보정하여, 소기의 패턴을 용이하고 또한 정확하게 형성하는 것이 가능해진다.

Claims (17)

1. 반도체 장치를 제조할 때의 노광 시에 발생하는 국소적인 플레어를 보정하는 플레어 보정 방법으로서,

   노광 대상의 각 영역마다, 해당 각 영역의 패턴에 대한 실질적 개구율을 산출하는 단계와,

   상기 각 영역에서의 상기 패턴의 상기 플레어의 보정량을 해당 각 영역의 상기 실질적 개구율과, 노광 조건 또는 상기 패턴의 형상에 따라서 산출하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레어 보정 방법.
2. 삭제
3. 반도체 장치를 제조할 때의 노광 시에 발생하는 국소적인 플레어를 보정하는 플레어 보정 방법으로서,

   상기 플레어를 견적내기 위한 시험용 마스크를 이용하여, 노광 대상의 각 영역에서, 해당 각 영역에서의 노광 조건에 따라서, 상기 플레어의 점상(占像) 강도 분포를 상기 시험용 마스크의 측정 결과에 기초하여 산출하는 단계와,

   상기 노광 대상의 상기 각 영역마다, 해당 각 영역의 패턴에 대한 실질적 개구율을 상기 플레어의 광 강도 분포에 기초하여 산출하는 단계와,

   상기 각 영역에서의 상기 패턴의 플레어의 보정량을 해당 각 영역의 상기 실질적 개구율에 따라서 산출하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레어 보정 방법.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 노광 조건은, 상기 각 영역이 활성 영역인지 비활성 영역인지에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 플레어 보정 방법.
5. 포토리소그래피에 의해 전사하기 위한 노광 패턴을 갖는 포토마스크의 제조 방법으로서,

   노광 대상의 각 영역마다, 해당 각 영역의 패턴에 대한 실질적 개구율을 산출하는 단계와,

   상기 각 영역에서의 상기 패턴의 노광 시에 발생하는 국소적인 플레어의 보정량을 해당 각 영역의 상기 실질적 개구율과, 노광 조건 또는 상기 패턴의 형상에 따라서 산출하는 단계와,

   산출된 상기 보정량에 기초하여, 상기 노광 패턴을 형성하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
6. 삭제
7. 포토리소그래피에 의해 전사하기 위한 노광 패턴을 갖는 포토마스크의 제조 방법으로서,

   상기 노광 패턴을 전사할 때에 발생하는 국소적인 플레어를 견적내기 위한 시험용 마스크를 이용하여, 노광 대상의 각 영역에서, 해당 각 영역에서의 노광 조건에 따라서, 상기 플레어의 점상 강도 분포를 상기 시험용 마스크의 측정 결과에 기초하여 산출하는 단계와,

   상기 노광 대상의 상기 각 영역마다, 해당 각 영역의 패턴에 대한 실질적 개구율을 상기 플레어의 광 강도 분포에 기초하여 산출하는 단계와,

   상기 각 영역에서의 상기 패턴의 플레어의 보정량을 해당 각 영역의 상기 실질적 개구율에 따라서 산출하는 단계와,

   산출된 상기 보정량에 기초하여, 상기 노광 패턴을 형성하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
8. 제5항 또는 제7항에 있어서,

   상기 노광 조건은, 상기 각 영역이 활성 영역인지 비활성 영역인지에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
9. 반도체 장치를 제조할 때의 노광 시에 발생하는 국소적인 플레어를 보정하는 플레어 보정 장치로서,

   상기 플레어를 견적내기 위한 시험용 마스크를 이용하여, 노광 대상의 각 영역에서, 해당 각 영역에서의 노광 조건에 따라서, 상기 플레어의 점상 강도 분포를 상기 시험용 마스크의 측정 결과에 기초하여 산출하는 점상 강도 분포 산출 수단과,

   상기 노광 대상의 상기 각 영역마다, 해당 각 영역의 패턴에 대한 실질적 개구율을 상기 플레어의 광 강도 분포에 기초하여 산출하는 실질적 개구율 산출 수단과,

   상기 각 영역에서의 상기 패턴의 플레어의 보정량을 해당 각 영역의 상기 실질적 개구율에 따라서 산출하는 플레어 보정량 산출 수단

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 플레어 보정 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 노광 조건은, 상기 영역에 대한 노광 횟수 또는 포토마스크의 종류인 것을 특징으로 하는 플레어 보정 장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 노광 조건은, 상기 각 영역이 활성 영역인지 비활성 영역인지에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 플레어 보정 장치.
12. 제1항 또는 제3항에 있어서,

    상기 노광 조건은, 상기 영역에 대한 노광 횟수 또는 포토마스크의 종류인 것을 특징으로 하는 플레어 보정 방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제

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