光掩模、聚焦监视方法、曝光量监视方法和半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术的目的在于以高灵敏度，高精度，监视曝光光源相对焦点位置的偏离，或曝光量变化。在光掩模上，具有器件图案，该器件图案具有开口部与掩模部；聚焦监视图案，或曝光量监视图案，该聚焦监视图案或曝光量监视图案具有开口部和掩模部，具有与器件图案中的至少一部分区域相同的平面图案形状。聚焦监视图案的开口部与掩模部的透射曝光光的相位差，与上述器件图案的开口部与掩模部的透射曝光光的相位差不同。另外，曝光量监视图案的开口部与器件图案的开口部的曝光光透射率不同。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件的制造，本专利技术特别是涉及光掩模和使用该光掩模的光刻步骤中所采用的曝光装置的聚焦条件，或曝光量条件的管理方法，以及采用该方法的半导体装置的制造方法。在过去，例如，采用图21(a)所示那样的，具有对角线短轴长度为0.5μm左右的棱形监视图案1000的光掩模，如图21(b)所示的那样，通过测定将转印于晶片上的棱形图案1010的长度1(对角线长轴的长度)，进行聚焦条件的管理。图22表示转印于晶片上的棱形图案1010的长度1与相对焦点位置的偏离距离(散焦值)之间的关系。对于棱形图案1010，越接近最佳聚焦，分辨率越高，连棱形图案1010中的较窄的边缘部都可转印到晶片上。其结果是，棱形图案1010的长度1在最佳聚焦的位置达到最大值，散焦值越大，该长度1越小。于是，在制造半导体器件时，在使批量制品经过制造步骤之前，首先，求出转印到晶片上的棱形图案1010的长度1与散焦值的关系，确定该批量制品的曝光步骤中的最佳聚焦条件。另外，在管理批量制品的聚焦条件的场合，在与该批量制品同一曝光条件下，采用具有棱形图案1000的光掩模，制作转印图案，测定已转印的棱形图案1010的长度1，由此，监视散焦值。作为不影响曝光量，对聚焦进行监视的方法，有人提出将聚焦的变化量作为图案的位置偏离量进行检测的方法(US5300786号专利)。但是，在该方法中，由于聚焦的检测灵敏度大大依赖于光源形状(σ形状)，故虽然在较低的σ的曝光条件下，可获得充分地灵敏度，但是，在一般使用的较大的σ条件，或环带照明条件下，无法获得充分的灵敏度。另外，作为曝光量监视方法，有特开P2000-310850号公报中公开的方法。该方法采用特殊的图案，以便监视曝光量，通过测定转印于晶片上的图案的尺寸或中心位置的偏离可监视曝光量。但是在此场合，同样由于器件图案与曝光量监视图案的尺寸，或形状是完全不同的，故在这两个图案中，相对曝光量的尺寸的灵敏度是不同的场合，无法正确地相对器件图案，监视曝光量。本专利技术的目的在于针对上述课题，提供可用于更正确的聚焦监视方法的光掩模，采用该光掩模的聚焦监视方法，采用该聚焦监视方法的半导体器件的制造方法。此外，本专利技术的另一目的在于提供可用于更正确的曝光量监视方法的光掩模，采用该光掩模的曝光量监视方法，采用该曝光量监视方法的半导体器件的制造方法。本专利技术的第1光掩模的特征在于，该光掩模具有掩模基板；器件图案，该器件图案设置于上述掩模基板上，具有开口部与掩模部；第1聚焦监视图案，该第1聚焦监视图案设置于上述掩模基板上，其具有与上述器件图案中的至少一部分区域相同的平面图案形状的开口部与掩模部。另外，上述第1聚焦监视图案的开口部与掩模部的透射曝光光的相位差，与上述器件图案的开口部与掩模部的透射曝光光的相位差不同。本专利技术的第2光掩模的特征在于，其具有掩模基板；器件图案，该器件图案设置于上述掩模基板上，其具有开口部与掩模部；第1聚焦监视图案，第1聚焦监视图案设置于上述掩模基板上，其具有与上述器件图案中的至少一部分区域相同的平面图案形状的开口部与掩模部；第2聚焦监视图案，该第2监视图案设置于上述掩模基板上，具有开口部与掩模部，具有与上述第1聚焦监视图案相同的平面图案形状。另外，上述第2聚焦监视图案的开口部与掩模部的透射曝光光的相位差，与上述第1聚焦监视案的开口部与掩模部的透射曝光光的相位差的绝对值基本相同，但是上述两个相位差的符号相反。本专利技术的聚焦监视方法的特征在于，该方法包括下述步骤准备表示下述关系的聚焦校正曲线数据的步骤，该关系指采用上述第1，或2光掩模转印于晶片上的器件图案，参考监视图案，或第2聚焦监视图案中的任何图案，与转印于该晶片上的第1聚焦监视图案的相对应的部位的尺寸差与曝光光源与焦点的偏离距离之间的关系。另外，该方法还包括下述步骤采用上述光掩模，制作半导体器件的器件图案的步骤；通过制作上述器件图案的步骤，测定转印于晶片上的器件图案，参考监视图案，或第2聚焦监视图案中的任何图案，与转印于该晶片上的第1聚焦监视图案的相对应的部位的尺寸差ΔL的步骤；根据已测定的尺寸差ΔL与聚焦校正曲线数据，测定曝光光源与焦点的偏离距离ΔD；根据已检测的与焦点的偏离距离ΔD，将曝光光源的位置调整到焦点位置的步骤。本专利技术的第1半导体器件的制造方法的特征在于，采用上述聚焦监视方法，在对曝光光源的焦点位置进行管理的条件下制造半导体器件。按照上述第1和第2的光掩模，由于转印到晶片上而获得的器件图案，参考监视图案，或第2聚焦监视图案与第1聚焦监视图案相对应的任何部位的尺寸差对应曝光光源与焦点的偏离距离(散焦值)的变化而改变，故可将尺寸差与散焦值之间的关系用作聚焦校正曲线。另外，可通过调整第1聚焦监视图案的开口部与掩模部的透射曝光光的相位差，获得相对散焦值的变化，尺寸差变化较大的聚焦校正曲线。另外，由于在第1聚焦监视图案中，与器件图案的一部分相同的平面图案形状，即，各个开口图案的形状，尺寸，间距，排列方向等是相同的，故即使在对于伴随图案的形状，尺寸的差异产生不同的影响的曝光光源的透镜象差，曝光量变化的情况下，仍可得到变化很小的聚焦校正曲线。此外，如果按照使用上述第1，或第2光掩模的本专利技术的聚焦监视方法，在半导体器件的器件图案制造步骤中，可通过测定同时转印于晶片上的器件图案，参考监视图案，或第2聚焦监视图案，与第1聚焦监视图案的相对应的任何的部位的尺寸差ΔL，检测曝光光源与焦点的偏离距离(散焦值)，根据预先准备的聚焦校正曲线，进行聚焦的调整。还有，如果采用本专利技术的第1半导体器件的制造方法，则可通过使用高灵敏度的聚焦监视方法，制造图案精度较高的半导体器件。本专利技术的第3光掩模的特征在于，其包括掩模基板；器件图案，该器件图案设置于上述掩模基板上，其具有开口部与掩模部；曝光量监视图案，曝光量监视图案设置于上述掩模基板上，其具有与上述器件图案中的至少一部分区域相同的平面图案形状的开口部与掩模部。另外，上述曝光量监视图案的开口部与掩模部，相对于上述器件图案的开口部与掩模部，透射曝光光的相位差相同，透射率不同。本专利技术的曝光量监视方法的特征在于，其包括下述步骤准备表示下述关系的曝光量校正曲线数据的步骤，该关系指采用上述本专利技术的第3光掩模，转印于晶片上的器件图案，或参考监视图案，与转印于该晶片上的曝光量监视图案的相对应的特定部位的尺寸差与曝光量之间的关系。另外，该方法还包括下述步骤，采用上述光掩模制作半导体器件的器件图案的步骤；在制作上述器件图案的步骤中，测定转印于晶片上的器件图案，或参考监视图案，与所转印的第1曝光量监视图案的相对应的部位的尺寸差ΔL的步骤；根据已测定的尺寸差ΔL与上述曝光量校正曲线数据，检测曝光光源的曝光量的变化值ΔE的步骤；根据已检测的曝光量的变化值ΔE，调整曝光量的步骤。本专利技术的第2半导体器件的制造方法的特征在于，采用上述曝光量监视方法，在对曝光量进行管理的条件下进行制造。按照上述本专利技术的第3光掩模，由于转印于晶片上而获得的器件图案，或参考监视图案与曝光量监视图案的相对应的任何部位的尺寸差对应于曝光量的变化而变化，故可将该尺寸差与曝光量之间的关系，用作曝光量校正曲线。另外，由于曝光量监视图案具有与器件图案的一部分相同的平面图案形状，即，各个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光掩模，其特征在于该光掩模具有：掩模基板；器件图案，该器件图案设置于上述掩模基板上，具有开口部与掩模部；第１聚焦监视图案，该第１聚焦监视图案设置于上述掩模基板上，其具有与上述器件图案中的至少一部分区域相同的平面图案形状的开口部与掩模部；上述第１聚焦监视图案的开口部与掩模部的透射曝光光的相位差，与上述器件图案的开口部与掩模部的透射曝光光的相位差不同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：酢谷拓路，出羽恭子，藤泽忠仁，井上壮一，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]