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    重庆时时彩豹子号技巧: 光掩模、光斑测定机构和测定方法及曝光方法.pdf

    关 键 词:
    光掩模 光斑 测定 机构 方法 曝光
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    摘要
    申请专利号:

    CN200410031749.9

    申请日:

    2004.03.25

    公开号:

    CN1532891A

    公开日:

    2004.09.29

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):H01L 21/027申请日:20040325授权公告日:20080820终止日期:20150325|||授权|||实质审查的生效|||公开
    IPC分类号: H01L21/027; H01L21/66; H01L21/00; G03F7/00 主分类号: H01L21/027; H01L21/66; H01L21/00; G03F7/00
    申请人: 半导体先端科技株式会社;
    发明人: 渡边晋生
    地址: 日本茨城县
    优先权: 2003.03.26 JP 85281/2003
    专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 刘宗杰;叶恺东
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200410031749.9

    授权公告号:

    |||100413026||||||

    法律状态公告日:

    2016.05.11|||2008.08.20|||2006.05.03|||2004.09.29

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明的课题在于测定由高阶波像差引起的投影透镜的局部光斑率。在晶片上分别复制备有包括在基板的中央形成的具有线图形的同一的中央图形部、以及在该中央图形部的周围形成的周边图形部的图形的,在中央图形部与周边图形部之间的距离互不相同的两种光掩模上的图形。然后,测定各自的光掩模的对应于线图形的复制图形的各线宽度。求该各线宽度之差,根据线宽度差,算出光斑率。

    权利要求书

    1.一种光掩模,它是通过在由使曝光光透过的材料构成的基板
    上,用遮挡上述曝光光的材料设置遮光部分,形成了图形的光掩模,
    其特征在于:
    上述图形备有:
    在上述基板的中央部分隔开规定的间隔形成的包括多个线图形的
    中央图形部;以及
    包围上述中央图形部的外侧,在上述基板的外缘部附近形成的周
    边图形部。
    2.如权利要求1所述的光掩模,其特征在于:
    上述光掩?;贡赣胁恍纬烧诠獠糠值目诓?,
    上述开口部包围上述中央图形部的外侧而配置,
    上述周边图形部包围上述开口部的外侧而配置。
    3.如权利要求2所述的光掩模,其特征在于:
    上述开口部有极限值以上的宽度,
    所谓上述极限值,是指即使将上述光掩模的开口部的宽度扩大,
    复制了上述光掩模的中央部的线图形的复制图形的宽度也成为恒定时
    的宽度值而言。
    4.如权利要求1至3中的任意一项所述的光掩模,其特征在于:
    假设图形的复制中使用的曝光装置的曝光光的波长为λ,投影透
    镜的数值孔径为NA时,上述线图形的线宽度为λ/NA以上。
    5.如权利要求1至3中的任意一项所述的光掩模,其特征在于:
    上述线图形的长度为10μm以上。
    6.如权利要求1至3中的任意一项所述的光掩模,其特征在于:
    上述线图形的条数为9条。
    7.一种光斑测定机构,其特征在于,备有:
    备有在基板的中央部分形成了第一线图形的第一中央图形部、以
    及包围上述第一中央图形部的外侧而形成的第一周边图形部的第一光
    掩模;
    在基板的中央部分,备有按照与上述第一中央图形部相同的形状
    形成了第二线图形的第二中央图形部、以及包围上述第二中央图形部
    的外侧而形成的第二周边图形部,上述第二中央图形部和上述第二周
    边图形部的距离具有与上述第一中央图形部和上述第一周边图形部的
    距离不同的距离的第二光掩模;以及
    分别复制上述第一、第二光掩模上的各图形,测定被复制的上述
    第一、第二线图形部分的各线宽度,通过计算对应于该测得的上述第
    一线图形部分的图形的线宽度与对应于上述第二线图形部分的图形的
    线宽度之差,测定光斑率的计算单元。
    8.如权利要求7所述的光斑测定机构,其特征在于:
    上述第二光掩模的上述第二中央图形部与上述第二周边图形部的
    距离有极限值以上的长度,
    所谓上述极限值,是指即使将上述第二中央图形部与上述第二周
    边图形部的距离扩大,复制了上述第二光掩模的第二中央图形部的线
    图形的复制图形的宽度也成为恒定时的宽度值而言。
    9.如权利要求7或8所述的光斑测定机构,其特征在于:
    如假设图形的复制中使用的曝光装置的曝光光的波长为λ,投影
    透镜的数值孔径为NA,则上述第一及上述第二线图形的线宽度为λ/NA
    以上。
    10.如权利要求7或8所述的光斑测定机构,其特征在于:
    上述第一及上述第二线图形的线长度为10μm以上。
    11.如权利要求7或8所述的光斑测定机构,其特征在于:
    上述第一及上述第二线图形的线的条数为9条以上。
    12.如权利要求7或8所述的光斑测定机构,其特征在于:
    上述计算单元包括根据上述测定单元进行的线宽度的测定结果,
    求各线宽度差,根据其结果换算光斑率的换算表。
    13.一种光斑测定方法,其特征在于,包括下列工序:
    在基板上复制备有第一图形的第一光掩模的上述第一图形的第一
    图形复制工序,上述第一图形包括有在基板的中央形成的第一线图形
    的第一中央图形部、以及在上述第一中央图形部周围形成的第一周边
    图形部;
    在基板上复制备有第二图形的第二光掩模的上述第二图形的第二
    图形复制工序,上述第二图形包括在基板的中央形成的有与上述第一
    线图形同样的第二线图形的第二中央图形部、以及在上述第二中央图
    形部的周围形成的第二周边图形部,上述第二中央图形部和上述第二
    周边图形部之间的距离与上述第一中央图形部和上述第一周边图形部
    之间的距离不同;
    测定在上述第一图形复制工序中被复制在被加工基板上的上述第
    一线图形的线宽度的第一线宽度测定工序;
    测定在上述第二图形复制工序中被复制在被加工基板上的上述第
    二线图形的线宽度的第二线宽度测定工序;以及
    通过求出在上述第一线宽度测定工序中测得的线宽度与在上述第
    二线宽度测定工序中测得的线宽度之差,计算光斑率的计算工序。
    14.如权利要求13所述的光斑测定方法,其特征在于:
    上述第二光掩模的上述第二中央图形部与上述第二周边图形部的
    距离有极限值以上的长度,
    所谓上述极限值,是指即使将上述第二中央图形部与上述第二周
    边图形部的距离扩大,复制了上述第二中央图形部的线图形的复制图
    形的宽度也成为恒定时的宽度值而言。
    15.如权利要求13或14所述的光斑测定方法,其特征在于:
    如假设复制中使用的曝光光的波长为λ,复制中使用的投影透镜
    的数值孔径为NA,则上述第一及第二线图形的线宽度为λ/NA以上。
    16.如权利要求13或14所述的光斑测定方法,其特征在于:
    上述第一及第二线图形的线长度为10μm以上。
    17.如权利要求13或14所述的光斑测定方法,其特征在于:
    上述第一及上述第二线图形的线的条数为9条。
    18.如权利要求13或14所述的光斑测定方法,其特征在于:
    根据上述线宽度之差并根据数据,进行上述光斑率的计算。
    19.如权利要求13或14所述的光斑测定方法,其特征在于:
    在一个晶片的不同部位,进行上述第一及第二图形的复制。
    20.一种曝光方法,其特征在于,包括下列工序:
    输入光斑率的光斑率输入工序;
    根据上述光斑率,求出该光斑率中的以0%光斑率为基准的线宽度
    差的线宽度差计算工序;
    根据上述线宽度差,计算校正曝光量的校正曝光量计算工序;以

    根据上述校正曝光量,控制曝光量,进行曝光的曝光工序。

    说明书

    光掩模、光斑测定机构和测定方法及曝光方法

    技术领域

    本发明涉及光掩模、光斑测定机构、光斑测定方法和曝光方法。
    更具体地说,涉及测定半导体制造工序中使用的曝光装置的投影透镜
    的像差引起的光斑用的光掩模、使用它的光斑测定机构、光斑测定方
    法和曝光方法。

    背景技术

    一般说来,在半导体装置的制造中,在种种情况下都要利用光刻
    工序进行图形复制。在该工序中,使来自曝光光源的光照射在形成了
    所希望的图形的光掩模上,在投影透镜内使光线会聚后,被会聚的光
    照射在晶片上。因此,晶片上的抗蚀剂被感光。在这里使用的抗蚀剂
    是正型的情况下,显影时被曝光的区域局部地溶解而被除去。这样,
    在晶片上进行掩模图形的复制。

    可是,曝光时由于透过曝光光的投影透镜的微细的凹凸和散射光
    的原因,有时产生光斑。光斑会使在元件图形的形成中起重要作用的
    曝光光的对比度变差,有时会使半导体晶片的微细图形的曝光容限下
    降,或者造成微细图形的变差。

    因此,曝光前,对每个掩模图形预先进行光斑测定,通过该光斑
    的测定,曝光时,能尝试校正光斑产生的影响。

    图16是说明现有的光斑测定中使用的光掩模用的剖面图,图17
    是该光掩模的俯视图。另外,图18是表示在使用了现有的光掩模的曝
    光中,在使曝光量改变了的情况下,被复制的抗蚀剂图形形状变化的
    推移的俯视示意图。

    一般说来,在计算光斑率的情况下,采用由Kirk法(盒中套盒法)
    定义的光斑率的计算方法。以下,用图16至图18,说明采用Kirk法
    对光斑率的测定。

    如图16、图17所示,采用Kirk法进行的光斑测定时用的光掩模
    与一般的光掩模相同,是在对曝光光透明的基板上,通过用铬等制的
    遮光膜形成图形构成的。光掩模300的掩模布局构成如下。即,在透
    明基板302的中央部附近,形成四边形的中央遮光部304,在其外侧包
    围中央遮光部304,形成作为未形成遮光膜的部分的开口部306。另外,
    在该开口部306的外侧,在透明基板302表面的外缘部分包围开口部
    306,形成周边遮光部308。

    在测定光斑率时,用光掩模300进行图形的复制,但这时改变曝
    光量,进行图形的复制。

    例如,图18(a)是用通常的曝光量形成的复制图形,如果从该状态
    开始增加曝光量,则由于光斑的影响,光掩模的感光量逐渐增加,如
    图18(b)所示,光掩模被除去的量增大。另外,如果增加曝光量,则在
    晶片上形成的中央遮光部304的复制图形314逐渐变小,最后如图18(c)
    所示,中央遮光部304的复制图形314消失了。

    这里,在用通常的曝光量,按照通常的设计复制图形的情况下,
    即,如将图18(a)情况下的曝光量作为X,并且如图18(c)所示,将中
    央遮光部304的复制图形314消失时的曝光量作为Y,则如下式(1)
    所示,定义由Kirk法决定的光斑率。

    光斑率(%)=X/Y×100(%)??????????????......(1)

    即,在Kirk法中,恰当地保留与中央遮光部304的光致抗蚀剂的
    图形被除去时的曝光量对应的遮光部304、308的光致抗蚀剂的图形,
    用透明区域的光掩??故醇帘蝗砍ナ钡钠毓饬康谋壤?,定义光
    斑。它是应用安装在曝光装置中的投影透镜的光斑越大,掩模布局中
    心的中央遮光部304的抗蚀剂图形就越容易被除去的现象来进行定义
    的。

    但是,如上所述,在采用Kirk法的情况下,如果开口部306的宽
    度小到某种程度,则中央遮光部的抗蚀剂就不会消失。因此,近年来
    在微细化取得进展所形成的图形的曝光中,难以用Kirk法进行开口部
    窄的图形的光斑率的测定。

    另外,曝光时发生的光斑一般认为是由远距离光斑和局部光斑构
    成的。另外,局部光斑由透过掩模的光因投影透镜的折射率的不均匀
    性对离开数微米至数十微米的晶片上的曝光图形引起尺寸变动的原因
    (中距离光斑)和投影透镜本来具有的波像差(近距离光斑;包括散
    焦、失真的像散、彗差、球差等光线网、或通过的曝光的绕射光因透
    过透镜等各种膜产生的相位的偏移)构成。特别是局部光斑难以用现
    有的Kirk法测定。

    另外,伴随图形的微细化,曝光光向短波长化发展,现在,作为
    曝光光,考虑使用F2激光。在使用F2激光的情况下,在由现有的石英
    (SiO2)构成的投影透镜中,不能获得足够的透射率。因此,作为投影
    透镜,可以考虑使用利用了萤石(CaF2)的透镜。但是,由萤石(CaF2)
    构成的投影透镜作为由其材料决定的特性,表现为由双折射引起的折
    射率的不均匀性及透镜表面的粗糙度大。因此,作为投影透镜材料,
    在使用萤石(CaF2)的情况下,与现有的石英(SiO2)透镜相比,光斑
    变得更大。另外,该光斑也能按照其原因的不同而分成几个分量,变
    得复杂起来。因此,用Kirk法进行的准确的光斑测定变得更加困难。

    但是,伴随曝光光的短波长化,可以认为虽然受局部光斑光影响
    的区域变小,但局部光斑光的强度却增大了。因此,伴随短波长化,
    对复制图形的线宽度的影响增大了,可以认为这是不能忽视的现象。
    因此,正确地把握局部光斑所产生的影响是重要的。

    因此,本发明提出了一种对应于微细的图形,在开口部分小的情
    况下,也能更准确地测定光斑率、特别是局部光斑率这样改进了的光
    掩模、光斑率测定机构以及光斑率测定方法。

    发明内容

    因此,本发明中的光掩模是一种通过在由使曝光光透过的材料构
    成的基板上,用遮挡上述曝光光的材料设置遮光部分,形成了图形的
    光掩模,

    上述图形备有:

    在上述基板的中央部分隔开规定的间隔形成的包括多个线图形的
    中央图形部;以及

    包围上述中央图形部的外侧,在上述基板的外缘部附近形成的周
    边图形部。

    另外,本发明的光斑测定机构备有:

    备有在基板的中央部分形成了第一线图形的第一中央图形部、以
    及包围上述第一中央图形部的外侧而形成的第一周边图形部的第一光
    掩模;

    在基板的中央部分,备有按照与上述第一中央图形部相同的形状
    形成了第二线图形的第二中央图形部、以及包围上述第二中央图形部
    的外侧而形成的第二周边图形部,上述第二中央图形部和上述第二周
    边图形部的距离具有与上述第一中央图形部和上述第一周边图形部的
    距离不同的距离的第二光掩模;以及

    分别复制上述第一、第二光掩模上的各图形,测定被复制的上述
    第一、第二线图形部分的各线宽度,通过计算对应于该测得的上述第
    一线图形部分的图形的线宽度与对应于上述第二线图形部分的图形的
    线宽度之差,测定光斑率的计算单元。

    另外,本发明的光斑测定方法包括下列工序:

    在基板上复制备有第一图形的第一光掩模的上述第一图形的第一
    图形复制工序,上述第一图形包括有在基板的中央形成的第一线图形
    的第一中央图形部、以及在上述第一中央图形部周围形成的第一周边
    图形部;

    在基板上复制备有第二图形的第二光掩模的上述第二图形的第二
    图形复制工序,上述第二图形包括在基板的中央形成的有与上述第一
    线图形同样的第二线图形的第二中央图形部、以及在上述第二中央图
    形部的周围形成的第二周边图形部,上述第二中央图形部和上述第二
    周边图形部之间的距离与上述第一中央图形部和上述第一周边图形部
    之间的距离不同;

    测定在上述第一图形复制工序中被复制在被加工基板上的上述第
    一线图形的线宽度的第一线宽度测定工序;

    测定在上述第二图形复制工序中被复制在被加工基板上的上述第
    二线图形的线宽度的第二线宽度测定工序;以及

    通过求出在上述第一线宽度测定工序中测得的线宽度与在上述第
    二线宽度测定工序中测得的线宽度之差,计算光斑率的计算工序。

    另外,本发明的曝光方法包括下列工序:

    输入光斑率的光斑率输入工序;

    根据上述光斑率,求出该光斑率中的以0%光斑率为基准的线宽度
    差的线宽度差计算工序;

    根据上述线宽度差,计算校正曝光量的校正曝光量计算工序;以

    根据上述校正曝光量,控制曝光量,进行曝光的曝光工序。

    附图说明

    图1是说明本发明的实施例1中的光掩模用的剖面示意图。

    图2是说明本发明的实施例1中的光掩模用的俯视示意图。

    图3是说明本发明的实施例1中的光掩模的制造方法用的流程
    图。

    图4是说明本发明的实施例1中的光掩模的各制造工序中的状态
    用的剖面示意图。

    图5是说明本发明的实施例1中的光掩模的各制造工序中的状态
    用的剖面示意图。

    图6是说明本发明的实施例1中的光掩模的各制造工序中的状态
    用的剖面示意图。

    图7是说明本发明的实施例1中使用的曝光装置用的示意图。

    图8是说明本发明的实施例1中的光掩模的开口部的大小和所复
    制的图形的线宽度的关系用的曲线图。

    图9是说明本发明的实施例1中的光斑率的测定方法用的流程
    图。

    图10是表示线图形的线宽度差与光斑率的关系的换算表。

    图11是表示线宽度与开口孔径的尺寸(以下称sigma)的关系的
    曲线图。

    图12是说明本发明的实施例2中的曝光方法用的流程图。

    图13是说明本发明的实施例2中使用的曝光装置用的示意图。

    图14是表示光斑率为0%和5%时的曝光量与抗蚀剂线宽度的关系
    的曲线图。

    图15是表示依赖于光斑率的线宽度差与使其无线宽度差用的曝光
    量的关系的曲线图。

    图16是说明现有的光斑率测定中使用的光掩模用的剖面示意图。

    图17是说明现有的光斑率测定中使用的光掩模用的俯视示意图。

    图18是说明现有的光斑率的测定方法用的俯视示意图。

    具体实施方式

    以下参照附图,说明本发明的实施例。另外,各图中相同或相当
    的部分标以相同的符号而省略或简化其说明。

    实施例1

    图1是说明本发明的实施例1的光掩模100用的剖面示意图,图2
    是光掩模100的俯视示意图。

    如图1所示,光掩模100包括基板2、在基板2的中央部分形成的
    中央图形部4、包围中央图形部4而形成的开口部6、以及包围开口部
    6而形成的周边图形部8。

    作为曝光光,考虑使用157.6nm的F2受激准分子激光,用能使这
    些光具有85%以上的透射率的石英玻璃形成基板2。另外,基板2的大
    小为6英寸见方、厚度为0.25英寸。

    另外,在中央图形部4和周边图形部8分别形成线和空间(L/S)
    图形。在中央图形部4和周边图形部8上形成由遮光材料构成的线图
    形10、12??悸堑绞褂?57.6nm的短波长的光,作为遮光材料,使用
    光密度为3以上、透射率为0.1%以下的铬(Cr)。各线图形10、12
    的膜厚(图1中线图形10、12的高度)为60nm以上。

    假设曝光时使用的曝光装置的曝光光的波长为λ,投影透镜的数
    值孔径为NA,则在中央图形部4形成的线图形10的线宽度为λ/NA。
    在中央图形部4,隔开λ/NA的间隔,平行地排列合计9条线图形10。
    即,中央图形部4成为线宽度λ/NA的1∶1的线和空间图形。另外,
    线图形10的线长度为10μm以上。

    开口部6只是不形成遮光部的基板2的部分。测定光斑时,准备
    两种该开口部的宽度d6不同的光掩模供使用。因此,对每个光掩模来
    说,周边图形部8的宽度也随着开口部的宽度d6的不同而不同。

    另外,周边图形部8的线图形12的线宽度与中央图形部4的线图
    形10的线宽度相同,为λ/NA,图形与图形的间隔也为λ/NA。即,周
    边图形部8成为线宽度λ/NA的1∶1的线和空间图形。另外,周边图
    形的外缘部分的长的线图形的长度约为100μm。

    图3是说明本发明的实施例1中的光掩模100的制造方法用的流
    程图。另外,图4至图7是说明光掩模100的各制造工序中的状态用
    的剖面示意图。

    以下,用图3至图7说明光掩模100的制造方法。

    首先,如图4所示,在基板2上形成铬膜20(步骤S2),再在铬
    膜2上形成电子束抗蚀剂膜22(步骤S4)。这里,为了防止发生针孔
    缺陷等,使铬膜20的膜厚达到60nm以上。另外,作为电子束抗蚀剂
    膜22,使用正型的抗蚀剂。

    其次,如图5所示,利用电子束曝光和显影工序,在电子束抗蚀
    剂膜22上分别对应于线图形10、12,形成抗蚀剂图形24、26(步骤
    S6)。这里,首先在电子束抗蚀剂膜22上进行以抗蚀剂析像时所必要
    的电荷量来设定的电子束曝光。由于电子束抗蚀剂膜22是正型,所以
    在铬膜20作为线图形而被保留的部分未曝光,而在中央图形部4与周
    边图形部8的空间图形部分和开口部6上进行了电子束曝光。

    其次,将抗蚀剂图形26作为掩模,进行铬膜20的刻蚀(步骤S8)。
    这里,应用平行平板型反应性离子刻蚀(RIE)法。对铬膜20来说,
    刻蚀气体采用CCI4(四氯化碳)和O2(氧)、或者CH2CI2(二氯甲烷),
    将流量比率控制在1∶3??淌词蹦艹浞值厝繁;?与铬膜20的刻蚀
    选择比,而且,电子束抗蚀剂的耐干法刻蚀性是足够的。因此,抗蚀
    剂图形26成为刻蚀的?;つ?,如图6所示,只在未被抗蚀剂图形26
    覆盖的部分,铬膜20被刻蚀。

    其次,将抗蚀剂图形26剥离(步骤S10)。作为剥离液,使用硫
    酸和双氧水以3∶1的比率混合后的混合液。这时,能充分地确保露出
    的基板2和铬膜20的耐刻蚀性。

    如上所述,形成图1、2所示的形成了图形的光掩模100。

    图7是说明本发明的实施例1中使用的曝光装置200用的示意图。

    如图7所示,本实施例1中使用的曝光装置200与现有的一般的
    曝光装置相同。具体地说,在曝光装置200中,配置着曝光光源30、
    接受来自曝光光源的光的投影透镜32、以及放置接受被投影透镜缩小
    至规定倍率的光的晶片34的晶片放置台36。

    另外,具体地说,在实施例1中,测定局部光斑率时,作为曝光
    光源,使用F2受激准分子激光器。另外,作为投影透镜32,使用数值
    孔径为0.85、sigma(σ)为0.7的透镜。

    另外,在测定由该曝光装置的投影透镜的像差等决定的局部光斑
    率的情况下,上述的光掩模100作为光掩模被安装在曝光装置200内。
    另一方面,涂敷了抗蚀剂的晶片34被放置在晶片放置台上。另外,晶
    片34在涂敷了抗蚀剂后,预先形成在约100℃下进行了60秒钟的预烘
    焙的状态。

    在使用曝光装置200的情况下,从曝光光源30发射的曝光光透过
    光掩模100。这时,只在光掩模100中未形成线图形10、12的部分透
    过光掩模100。该透过光入射到投影透镜32后被会聚,该会聚了的光
    在晶片34上成像,使晶片34上的抗蚀剂感光。此后,进行了约100
    ℃、60秒的烘焙后,在浓度约2.38%的显影液中,浸渍约45秒,从而
    将抗蚀剂的感光过的部分除去,形成抗蚀剂图形。

    现在,对与如上复制的中央图形部4的线图形10对应的掩模图形
    的线宽度进行比较。

    图8是表示复制了线图形10的图形的线宽度对开口部6的长度d6
    的曲线图。

    如图8所示,在开口部6的长度d6小的情况下,几乎按照所设计
    的理想的线宽度,复制线图形10??墒?,随着开口部6的长度d6增大,
    被复制的图形的线宽度变小,与所设计的线宽度之差增大。另外,如
    果开口部6的长度d6加长至某一程度,则超过该程度时开口部6即使
    增大,线宽度差也是恒定的。

    在本实施例1中,用它来定义光斑率。即,开口部6的大小越大,
    光斑的影响就越大,达到某种程度的大小后,影响就是恒定的。根据
    达到该恒定的状态下复制的图形的线宽度和在理想状态下复制的图形
    的线宽度之差,计算光斑率。

    图9是说明本发明的实施例1的光斑率的测定方法用的流程图。
    另外,图10是复制图形的线宽度差与光斑率的换算表。

    以下,用图9及图10,说明实施例1中的光斑率的测定方法。

    在光斑率的测定中,使用两种光斑率测定用的光掩模。在图1中,
    第一光掩模是开口部6的长度d6大致为0的图形,即,中央图形部4
    与周边图形部8紧密接触,是实际上不形成开口部6的图形。另外,
    第二光掩模是开口部6的长度d6有大至如上所述其线宽度差不变化的
    程度的长度的光掩模。另外,第一、第二光掩模只是开口部6的大小、
    以及与其相伴随的周边图形部8的大小有所不同,而中央图形部4有
    相同的形状,基板2的大小也相同。

    首先,将第一光掩模安装在曝光装置200中,利用曝光装置200,
    使透过了第一光掩模的光照射在晶片34上的抗蚀剂的规定区域,进行
    曝光(步骤S12)。

    其次,将第二光掩模安装在曝光装置200中,同样,利用曝光装
    置200,使透过了第二光掩模的光照射在与利用第一光掩模的图形曝光
    过的晶片34为同一晶片的与规定区域不同的区域,进行曝光(步骤
    S14)。

    其次,对晶片34上的抗蚀剂进行显影,测定第一光掩模的对应于
    9条线图形10的复制图形的线宽度。同样,测定第二光掩模的对应于
    9条线图形10的复制图形的各线宽度。(步骤S16)。

    这里,第一光掩模的复制图形的各线宽度为图8所示的曲线图中
    的理想状态的线宽度A。另外,第二光掩模的复制图形的各线宽度为线
    宽度差处于稳定状态时的线宽度B。求该两者的各线宽度差A-B。

    其次,根据图10所示的线宽度差,用求光斑率的换算表,进行光
    斑率的换算(步骤S18)。由此,能求光斑率。例如,在线宽度差A-
    B为13nm的情况下,根据换算表,光斑率为5%。

    此后,根据该光斑率,算出校正量,进行调整。

    另外,利用光学模拟器等,能容易地作成这样的换算表。具体方
    法说明如下。

    图11是表示线宽度与开口孔径的尺寸(以下称sigma)的关系的
    曲线图。

    透过了光学系统的光在应使光透过的表面上散射,或反射,其结
    果是,产生被称为光斑的背景光。光斑率是表示到达晶片上的光中成
    为光斑的光的比例的值,以入射强度为基准进行表示。即,图10利用
    曝光时产生的光斑的比例,表示抗蚀剂的线宽度变化的关系。

    图10所示的换算表是这样一种换算表,例如,首先利用模拟器,
    如图11所示,对每个光斑率求出线宽度与sigma的关系。图10是其
    中将sigma为0.7、光斑率为0%时的线宽度作为基准,对各种光斑率
    求线宽度差而得到的换算表。即,换算表是表示将某基准的照明条件
    和光斑率为0%作为基准时的线宽度差的表。

    另外,利用上述的方法,根据对应于中央图形部4的各线图形的
    线宽度,分别算出光斑率。这里,虽然只示出了一条曲线,但实际上,
    随着中央图形4的各线图形10的配置位置的不同,线宽度差也不同。
    一般说来,在端部附近的线图形10中,光斑率的影响大,所以线宽度
    差增大,对于中央附近的线图形10,虽然可以认为线宽度差变小,但
    对于各个线图形10,通过求光斑率,能进行评价,更具体地说,对于
    哪一部分受光斑的影响大等,也能进行评价。

    如果进行如上处理,使图形微细化,即使在采用现有的Kirk法进
    行光斑率的测定有困难的情况下,也能简单地求得由投影透镜的高阶
    波像差引起的局部光斑率。另外,能用1次方程表示光斑率与线宽度
    差的关系,所以能容易地进行换算。

    另外,在实施例1中,虽然具体地说明了中央图形部的线的宽度、
    长度、或条数,但在本发明中却不限于此。复制图形时,线的宽度、
    长度、条数有能准确地进行线宽度的测定程度的大小即可。具体地说,
    如在实施例1中所述,作为线宽度最好为λ/NA左右,但例如,对于波
    长为157.6nm的F2受激准分子激光来说,如果线宽度为150nm~250nm
    左右,则认为能更准确地评价光斑率。但是,这些值未必限定本发明
    的范围。

    另外,同样在本发明中,不限于在实施例1中说明过的周边图形
    部8的线宽度、长度等。在本发明中,周边图形部8的线宽度例如为1∶
    2线和空间图形等,也可以与中央图形部的线宽度不同。另外,也不一
    定限制在线和空间图形内。但是,可以认为周边图形部8的图形形状
    也会对测定光斑用的中央图形4的复制图形的线宽度差产生影响,所
    以最好对应于周边图形的形状,准备根据线宽度差测定光斑率的换算
    表。

    另外,在光斑率的测定中,对于使用开口部6为0的第一光掩模、
    以及使用虽然处于恒定状态可是有足够大的开口部6的第二光掩模的
    情况进行了比较。这是因为使用这种状态的光掩模容易,另外,作为
    基准是明确的缘故,可是,本发明却不限于此。通过使用开口部6的
    长度d6、宽度不同的两种光掩模,比较其线宽度,从而能根据同样的
    理论测定光斑率。在此情况下,有必要另外作成图10所示的换算表。

    另外,在本发明中,测定光斑率用的曝光装置不限于在实施例1
    中说明过的曝光装置200。使用测定透镜的光斑所需的其他种类的曝光
    装置,如在实施例1中所述,通过求光斑率,也能校正该曝光装置的
    光斑所产生的影响。

    另外,光掩模的材料,即基板2、或形成线图形的材料不限于在实
    施例1中说明过的石英玻璃和铬??悸瞧毓馐庇玫牟ǔ?,作为这些材
    料,使用有适当的透明度的材料即可。作为基板的材料,最好是对曝
    光光具有80%以上的高透射率的材料。另外,作为形成线图形用的遮光
    部分的材料,也可以是透射率为0.5%以下的材料。另外,如实施例1
    所示,使用铬膜20时的原材料除了高纯度的铬颗粒(99.999%)以外,
    有时也使用碘化铬??墒?,碘化铬虽然对高纯度的铬颗粒来说,能获
    得纯度高的铬膜,但价格昂贵。另外,由于铬薄膜对光的反射很好,
    所以往往复制精度变坏。因此,作为抗反射膜,也可以使用在铬膜上
    形成了30nm左右的氧化铬膜后的膜。

    另外,在实施例1中,虽然说明了复制了晶片34的图形后,测量
    其线宽度,分别利用必要的装置、或者通过人工,分别进行根据换算
    表测定光斑率的各工序的情形??墒?,本发明却不限于此,例如也可
    以考虑将测定线宽度以测定光斑率的系统、或根据其光斑率自动地控
    制曝光装置的曝光量的系统组装在曝光装置内。

    实施例2

    图12是说明本发明的实施例2中的曝光方法用的流程图。另外,
    图13是说明本发明的实施例2中使用的曝光装置210用的示意图。图
    14是表示光斑率为0%和5%时的曝光量与抗蚀剂线宽度的关系的曲线
    图。另外,图15是表示依赖于光斑率的线宽度差与使其无线宽度差用
    的曝光量的关系的曲线图。

    实施例2中使用的曝光装置210是与实施例1中说明过的一般的
    曝光装置200类似的装置??墒?,如图14所示,在曝光装置210中备
    有:输入光斑率的输入单元40;根据输入的光斑率,计算校正曝光量
    的计算单元42;以及根据该计算结果,调节曝光量的控制单元44。

    另外,在计算单元42中,根据图10所示的换算表那样的数据,
    并根据光斑率,能换算线宽度差。另外,根据图14所示的线宽度差与
    曝光量之差,能求出所计算的线宽度差中的相对于各光斑率的曝光
    量。另外,如图15所示,计算单元42根据图14所示的表示相对于光
    斑率的曝光量与线宽度差的关系的数据,导出输入的光斑率中的线宽
    度差与校正曝光量的关系的数据,从而,能算出校正曝光量。

    以下,用图12至图15说明使用了该曝光装置210时的曝光方法。

    首先,从输入单元40输入与欲曝光的图形有关的光斑率(步骤
    S202)。这里输入的光斑率,是使用实施例1中说明过的掩模,在该
    曝光装置中预先通过实验求得的。根据所输入的数据,由计算单元42
    自动地计算线宽度差(步骤S204)。例如,如果光斑率5%被输入,则
    根据图10所示的换算表的数据,自动地计算出线宽度差为13nm。

    其次,根据图15所示的数据,由计算单元42根据线宽度差,自
    动地算出校正曝光量(步骤S206)。在上述的例子中,由于光斑率为
    5%,线宽度差为13nm,所以能计算出校正曝光量为2.6mJ。此后,校
    正曝光量被送给控制单元44,控制单元44控制曝光光源30,使该校
    正曝光量部分比实际的曝光量小(步骤S208)。在该状态下,进行曝
    光(步骤S210),因此能控制抗蚀剂的线宽度,进行曝光。

    如果进行如上处理,则在存在局部光斑的情况下,也能根据其光
    斑率,适当地校正曝光量,进行曝光。因此能进行对设计逼真的图形
    的复制。

    另外,在实施例2中,虽然说明了曝光装置中设有输入单元40、
    计算单元42、控制单元44的情况,但本发明却不限于此,如果是能根
    据输入结果,算出并控制校正曝光量的装置,则也可以是其他曝光装
    置。另外,也可以没有计算单元42,而是根据图14、图15所示的图
    表,由人工计算校正曝光量,调整曝光量的装置。

    另外,例如在实施例1中,达到图8中的线宽度B时的开口部的
    长度相当于本发明中的极限值。另外,例如利用实施例1中的开口部
    长度为d6=0的第一光掩模、开口部6的长度为该极限值的第二光掩
    模、以及图10所示的换算表,能实现本发明的光斑测定机构。

    另外,例如在实施例1中,通过执行步骤S12、S14,能执行本发
    明的第一、第二图形复制工序,通过执行步骤S16,能执行第一、第二
    线宽度测定工序,通过执行步骤S18,能执行计算工序。

    另外,例如在实施例2中,通过执行步骤S202、S204、S206,能
    分别执行本发明的光斑率输入工序、线宽度差计算工序、校正曝光量
    计算工序,例如通过执行步骤S208、S210,能实行曝光工序。

    发明的效果

    如上所述,按照本发明,通过使用开口部的尺寸不同的两个光掩
    模,计算各自复制的线图形的线宽度,求出它们的差值,能容易地测
    定光斑率。因此,即使在使图形微细化,形成开口部小的图形的情况
    下,也能更准确地测定对应于微细化了的图形的局部的光斑率。

    关于本文
    本文标题:光掩模、光斑测定机构和测定方法及曝光方法.pdf
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