(57)【要約】【課題】  マスク表面のくもりの状態を正確に判定すること。【解決手段】  疎ピッチパターンと密ピッチパターンを有するマスクを使用して、レジストに所定パターン形成条件でパターンを形成し、レジストの疎ピッチパターンと密ピッチパターンの寸法差を計測し、基準寸法差とし、その後、該マスクを使用して、レジストに該所定パターン形成条件でパターンを形成し、レジストの疎ピッチパターンと密ピッチパターンの寸法差を計測し、計測寸法差とし、基準寸法差と計測寸法差とを比較して、該マスクのくもり状態を判定する、マスクくもり判定方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
疎ピッチパターンと密ピッチパターンを有するマスクを使用して、レジストに所定パターン形成条件でパターンを形成し、レジストの疎ピッチパターンと密ピッチパターンの寸法差を計測し、基準寸法差とし、
その後、該マスクを使用して、レジストに該所定パターン形成条件でパターンを形成し、レジストの疎ピッチパターンと密ピッチパターンの寸法差を計測し、計測寸法差とし、
基準寸法差と計測寸法差とを比較して、該マスクのくもり状態を判定することを特徴とする、マスクくもり判定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のマスクくもり判断方法において、
計測寸法差が基準寸法差より所定値以上大きくなった場合、該マスクにくもりが生じていると判定することを特徴とする、マスクくもり判定方法。
【請求項３】
請求項１に記載のマスクくもり判定方法において、
所定パターン形成条件は、レジストの種類、レジストの膜厚、レジストの熱処理条件、レジストの照明条件、レジストの露光時間、露光のフォーカス値、及びレジストの現像条件とすることを特徴とするマスクくもり判定方法。
【請求項４】
請求項１に記載のマスクくもり判断方法において、
所定パターン形成条件は、反射防止膜の種類、反射防止膜の膜厚、及び反射防止膜の熱処理条件とすることを特徴とするマスクくもり判定方法。
【請求項５】
請求項１に記載のマスクくもり判定方法において、
所定パターン形成条件は、レジスト及び反射防止膜の種類、レジスト及び反射防止膜の膜厚、レジスト及び反射防止膜の熱処理条件、照明条件、露光時間、露光のフォーカス値、現像条件、及び下地膜条件とすることを特徴とするマスクくもり判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置などの製造工程である光リソグラフィ工程で用いられるマスクにおいて、継続使用によるマスク表面に生じるくもりを判定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光リソグラフィ工程で用いられるマスクを継続使用すると、マスクの製造時にマスク表面に残った不純物とクリーンルーム環境に起因するＳＯｘとアンモニアの光ＣＶＤで硫安（（ＮＨ４）２ＳＯ４））が生じ、照射の反応により、マスク表面にくもりが生じる。このマスク表面のくもりは、適正露光量を変化させ、光リソグラフィー技術により形成されるレジストパターンの寸法を変化させる。このマスク表面のくもりの有無は、従来、マスク表面を目視して判定していた。
【０００３】
レジストパターンの寸法変化に関して、疎のレジストパターンと密のレジストパターンの粗密差を求め方法が、特許文献１に示されている。しかし、この方法は、疎のレジストパターンと密のレジストパターンの粗密差を考慮して、光近接効果による線幅の寸法変化を解消するものである。
【０００４】
また、レジストパターンの比較に関して、基準のパターンと製造途中のパターンを比較する方法が、特許文献２に示されている。しかし、この方法は、基準のパターンと製造途中のパターンを比較して、プロセスの良否や異物の有害性を判断することにある。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１００７０１号公報
【特許文献２】特開平７−６６２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、マスク表面のくもりの状態を正確に判定することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、疎ピッチパターンと密ピッチパターンを有するマスクを使用して、レジストに所定パターン形成条件でパターンを形成し、レジストの疎ピッチパターンと密ピッチパターンの寸法差を計測し、基準寸法差とし、該マスクを継続して使用した後、該マスクを使用して、レジストに該所定パターン形成条件でパターンを形成し、レジストの疎ピッチパターンと密ピッチパターンの寸法差を計測し、計測寸法差とし、基準寸法差と計測寸法差とを比較して、該マスクのくもり状態を判定することを特徴とする、マスクくもり判定方法にある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、マスク表面のくもりの状態を正確に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
マスクくもり判定方法は、半導体基板の製造において、光リソグラフィ工程で使用されるマスクにおいて、その表面に生じる曇りの有無を判定する方法である。マスク表面のくもりが生じると、レジストに形成されるパターン寸法に影響し、特に、疎ピッチパターンと密ピッチパターンとで、その影響が異なり、特に、疎ピッチパターンの方が強く影響を受けることを見出した。そこで、くもりの無い初期のマスクを用いて、レジストに疎ピッチパターンと密ピッチパターンを形成し、その寸法の差を基準寸法差として求めておく。その後、何度か使用した同一のマスクを用いて疎ピッチパターンと密ピッチパターンを形成し、その寸法の差を計測寸法差として求める。ここで求めた基準寸法差と計測寸法差を比較して、くもりの程度を知ることができる。
【００１０】
基準寸法差と計測寸法差を求める際に、レジストにパターンを形成する条件（パターン形成条件）を等しくして、判定の精度を高める必要がある。
【００１１】
レジストにパターンを形成する例として、半導体基板上の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程がある。その場合、層間絶縁膜上に反射防止膜を形成し、反射防止膜上にレジストを塗布し、レジストにパターンを形成し、そのレジストのパターンをエッチングマスクとして、反射防止膜をエッチングし、更に層間絶縁膜をエッチングしてコンタクトホールを形成する。このような工程におけるパターン形成条件としては、例えば、レジストの種類、レジストの膜厚、レジストの熱処理条件、レジストの照明条件、レジストの露光時間、露光のフォーカス（Ｆｏｃｕｓ）値、及びレジストの現像条件を含める。
【００１２】
また、パターン形成条件は、反射防止膜について、その種類、その膜厚、及びその熱処理条件を含める。また、精度を高めるためには、パターン形成条件は、レジスト及び反射防止膜の種類、レジスト及び反射防止膜の膜厚、レジスト及び反射防止膜の熱処理条件、照明条件、露光時間、露光のフォーカス値、現像条件、及び下地膜条件とする。
【００１３】
レジストに形成されたパターン寸法の状態を図１（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図１（ａ）では、メタクリレート１００％の樹脂を使ったレジストＡを用い、図１（ｂ）〜（ｃ）では、メタクリレートの入ったブレンド品樹脂を使ったレジストＢを用いた。図１（ａ）〜（ｂ）のパターン形成条件は、ＮＡ＝０．７５、σ＝０．７を使用し、図１（ｃ）のパターン形成条件は、ＮＡ＝０．７５、σ＝０．４を用いた。マスクは、寸法１６０ｎｍのコンタクトホール用のパターンを有し、２４０ｎｍピッチのパターン、３６０ｎｍピッチのパターン、及び、孤立したパターンを有している。
【００１４】
図１は、コンタクトホールの直径の測長値（ＣＤ）（ｎｍ）を縦軸に取り、単位面積当たりの露光量（Ｄｏｓｅ）（Ｊ／ｍ２）を横軸に取っている。図中の初期状態は、マスク初期の状態で使用した測定値であり、継続状態は、継続使用した後の測定値を示している。
【００１５】
図１の各図とも、マスクに曇りが生じていることを示している。図１（ａ）〜（ｂ）は、レジストの種類以外は全て同一条件でのパターン形成条件だが、疎ピッチパターンと密ピッチパターンとでは、コンタクトホールの寸法差が大きく異なっている。図１（ａ）〜（ｂ）では、マスクにくもりが生じても、２４０ｎｍピッチと３６０ｎｍピッチ共に、初期状態（破線で白マーク）と継続状態（実線で黒マーク）との間にコンタクトホール寸法に差は殆ど生じていないが、孤立状態では、マスクにくもりが生じると、コンタクトホール径が小さくなっている。図１（ｃ）においては、マスクにくもりが生じると、全てのパターンにおいてコンタクトホール径の減少が見られ、変化量は疎ピッチパターンになるほど大きくなっている。ただ、露光量に対するコンタクトホール径の傾きに大きな変化は見られない。
【００１６】
また、図１（ａ）〜図１（ｃ）の特定の露光量に対する数値を利用して求めた基準寸法差と計測寸法差を表１〜表３に示す。表１は、図１（ａ）の露光量２４０Ｊ／ｍ２の数値を用い、また、表２は、図１（ｂ）の露光量３５０Ｊ／ｍ２の数値を用い、また、表３は、図１（ｃ）の露光量３９０Ｊ／ｍ２の数値を用いる。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
【表２】
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【００１９】
【表３】
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【００２０】
上記表１〜表３は、初期のマスクと継続して使用したマスクについて、レジストパターンの疎密差（基準寸法差と計測寸法差）から差Δ（計測寸法差−基準寸法差）を求めて、その値を示している。この差Δは、ほぼ全ての測定において生じており、マスクのくもりの状態をよく現している。
【００２１】
以上のように、初期マスクと継続使用マスクについて、レジストパターンの疎ピッチパターンと密ピッチパターンの寸法差（レジストパターンの疎密差）をモニターすることで、マスク表面のくもりの状態を判定することができる。
【００２２】
マスク表面のくもり状態を判定するフローを図２に示す。光リソグラフィ技術により、疎ピッチパターンと密ピッチパターンを有するマスクを用いて、あらかじめ設定されたパターン形成条件によってレジストパターンを形成する（Ｓ１）。次に形成されたレジストパターンの疎ピッチパターンと密ピッチパターンを含む複数パターンの寸法を計測し（Ｓ２）、疎ピッチパターン寸法と密ピッチパターン寸法の寸法差を求めて、基準寸法差とする（Ｓ３）。この同じマスクを継続して使用し（Ｓ４）、このマスクに特定量の光照射がなされた後に、このマスクを用いて、同一パターン形成条件により、レジストにパターンを形成する（Ｓ５）。レジストに形成された疎ピッチパターンと密ピッチパターンの寸法を計測し、疎ピッチパターン寸法と密ピッチパターン寸法の寸法差を求め、計測寸法差とする。
【００２３】
あらかじめ求められている基準寸法差と後に得られた計測寸法差を比較する（Ｓ６）。基準寸法差と計測寸法差とを比較し（Ｓ７）、所定値以内で一致していれば、マスクは、そのまま継続して使用する（Ｓ４）。所定値以上差があり一致していなければ、くもりの影響が大きいので、水洗等の洗浄処理を行い（Ｓ８）、くもりを除去する。洗浄処理を行った後、再度、計測寸法差を取得し（Ｓ５）、その計測寸法差と基準寸法差とを比較する（Ｓ６）。計測寸法差が基準寸法差と所定値以内で一致すれば、マスクの使用を再開し、所定値以上差があり一致しなければ、上記処理を繰り返す。このフローにより、くもりの状態を判定し、マスクからくもりを除去することができる。なお、マスクのくもりは、少しずつ生じるため、寸法変動も少しずつ生じる。そのため、上記「所定値」は、製品の精度によって異なり、どれだけの寸法精度を要求するかに依存するが、例えば、基準寸法差の１０％未満とし、好ましくは１％〜１０％とする。
【００２４】
パターン形成条件には、照明条件としてＮＡ、σ、変形照明を使用するのであれば、その条件、レジスト材料、ＢＡＲＣ材料の種類とその膜厚、熱処理条件、現像条件、また、ウエハに形成されている堆積膜の種類と膜厚等が含まれる。同一の露光条件で行うことが望ましく、マスクの継続使用によりマスクに特定量光照射がなされている以外全ての条件を等しくすることが望ましい。
【００２５】
本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】疎ピッチパターンと密ピッチパターンによる、コンタクトホール径の測定値を示す図
【図２】マスク表面のくもり状態を判定するフロー図
【図１】
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【図２】
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