光掩模对、光斑测定机构和光斑测定方法技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光掩模、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。
技术介绍
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，用透明区域的光掩模抗蚀剂被全部除去时的曝光量的比例，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，本专利技术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。
技术实现思路
因此，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
JP 2003-3-26 85281/031.一种光掩模，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模还备有不形成遮光部分的开口部，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边晋生，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]