(57)【要約】【課題】フォトマスク及びフォトマスクの透過率補正方法を提供する。【解決手段】透明基板２０５及び遮光膜パターン２１０を備え、透明基板２０５は、前面に低透過率領域２３０を備えるフォトマスク２００である。また、透明基板２０５の前面に不純物イオンをドーピングするステップと、半導体基板上にフォトレジストパターンを形成して臨界寸法を測定した後、その分散を改善させるか、または臨界寸法の平均値を目標臨界寸法に合わせるために、対応するフォトマスク２００の全体または一部領域に不純物イオンをドーピングするステップと、を含むフォトマスクの透過率補正方法である。【選択図】図２Ａ
2006039557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板を露出させて所定の目標臨界寸法から外れた臨界寸法を有する透光部を画定する、前記透明基板の前面に設けられた遮光膜パターンと、を備え、
前記透明基板は、前記透光部の臨界寸法の値に応じて、前記透光部により露出される前面に、当該透明基板よりも透過率の低い低透過率領域を備えることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
前記低透過率領域は、前記透明基板の前面において前記透光部の臨界寸法が平均値よりも大きい領域に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記低透過率領域は、前記透明基板にＧａまたはＧｅイオンがドーピングされた領域であることを特徴とする請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項４】
前記透明基板は、前記低透過率領域を構成する不純物を有していることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項５】
前記不純物は、ＧａまたはＧｅイオンであることを特徴とする請求項４に記載のフォトマスク。
【請求項６】
前記低透過率領域は、前記透明基板にＧａイオンがドーピングされた領域であり、
前記Ｇａイオンのドーピング濃度は、前記臨界寸法の平均値と目標臨界寸法との差が大きくなるほど高くなることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項７】
透明基板と、前記透明基板を露出させる透光部を画定する、前記透明基板の前面に設けられた遮光膜パターンと、を備えるフォトマスクを提供するステップと、
前記透明基板の前面の少なくとも一部分に、不純物イオンをドーピングするステップと、を含むことを特徴とするフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項８】
前記遮光膜パターンは、所定の目標臨界寸法から外れた臨界寸法を有する透光部を備え、
前記不純物イオンをドーピングするステップは、前記臨界寸法の値に応じて、前記透明基板の前面に不純物イオンをドーピングすることを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項９】
前記不純物イオンをドーピングするステップは、前記透光部により露出される前記透明基板の前面において前記透光部の臨界寸法が平均値よりも大きい領域に不純物イオンをドーピングすることを特徴とする請求項８に記載のフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項１０】
前記不純物イオンは、ＧａまたはＧｅイオンであることを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項１１】
前記不純物イオンのドーピングは、前記透光部の全領域にわたって実施されることを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項１２】
前記不純物イオンをドーピングするステップは、イオン注入装置または集束イオンビーム装置を利用して実施されることを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項１３】
前記不純物イオンをドーピングするステップの前に、前記フォトマスクの前面の一部のみを開放するようにフォトレジストパターンを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項１４】
半導体基板上にフォトレジストをコーティングするステップと、
前記フォトレジストを、透明基板と当該透明基板の前面に設けられた遮光膜パターンとを備えるフォトマスクを通じて露光するステップと、
前記フォトレジストを現像してフォトレジストパターンを形成するステップと、
前記フォトレジストパターンの臨界寸法を測定するステップと、
前記臨界寸法のダイ内での分散に応じて、前記フォトマスクの前記透明基板の前面に不純物イオンをドーピングするステップと、を含むことを特徴とするフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項１５】
前記不純物イオンをドーピングするステップは、前記フォトマスクの前記透明基板の前面において前記臨界寸法が平均値よりも大きい領域に不純物イオンをドーピングすることを特徴とする請求項１４に記載のフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項１６】
前記不純物イオンは、ＧａまたはＧｅイオンであることを特徴とする請求項１５に記載のフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項１７】
前記不純物イオンをドーピングするステップにおいてドーピングされる前記不純物イオンの量は、前記臨界寸法の分散が大きいほど多くなることを特徴とする請求項１５に記載のフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項１８】
前記不純物イオンをドーピングするステップは、イオン注入装置または集束イオンビーム装置を利用して実施されることを特徴とする請求項１４に記載のフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項１９】
前記不純物イオンをドーピングするステップの前に、前記フォトマスクの前面の一部のみを開放するように、他のフォトレジストパターンを前記フォトマスク上に形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項２０】
半導体基板上にフォトレジストをコーティングするステップと、
前記フォトレジストを、透明基板と当該透明基板の前面に設けられた遮光膜パターンとを備えるフォトマスクを通じて露光するステップと、
前記フォトレジストを現像してフォトレジストパターンを形成するステップと、
前記フォトレジストパターンの臨界寸法のダイ内での平均値を測定するステップと、
前記臨界寸法の平均値と前記フォトレジストパターンの目標臨界寸法との差に応じて、不純物イオンの量を調節し、前記透明基板の前面に不純物イオンをドーピングするステップと、を含むことを特徴とするフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項２１】
前記不純物イオンは、ＧａまたはＧｅイオンであることを特徴とする請求項２０に記載のフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項２２】
前記不純物イオンをドーピングするステップにおいてドーピングされる前記不純物イオンの量は、前記臨界寸法の平均値と目標臨界寸法との差が大きいほど多くなることを特徴とする請求項２０に記載のフォトマスクの透過率補正方法。
【請求項２３】
前記不純物イオンをドーピングするステップは、イオン注入装置または集束イオンビーム装置を利用して実施されることを特徴とする請求項２０に記載のフォトマスクの透過率補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造のためのフォトマスクに係り、特に、透過率が補正されたフォトマスク及びフォトマスクの透過率補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造工程は、一般的に、半導体基板上に回路素子のパターンを形成するための複数のフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を含む。そのうち、フォトリソグラフィ工程は、フォトレジストを利用して、半導体基板上にフォトマスク上のパターンを転写する工程である。すなわち、半導体基板上にフォトレジストをコーティングするステップ、フォトマスクを通じて露光するステップ、現像液で現像するステップ、及び残っているフォトレジストをエッチング保護膜として下部の被エッチング層をエッチングした後、フォトレジストを除去するステップが行われる。
【０００３】
近年、半導体素子の集積度が高くなるにつれて、半導体素子の臨界寸法（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ：ＣＤ）が急激に小さくなっている。これにより、フォトマスクパターンのＣＤも小さくなって、次第にそのパターンが稠密になっている。したがって、このようなフォトリソグラフィ環境下では、マスクエラー促進因子（Ｍａｓｋ  Ｅｒｒｏｒ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆａｃｔｏｒ：ＭＥＥＦ）の急激な増加により、フォトマスク製作工程の難易度が高くなっている。
【０００４】
このようなＭＥＥＦの増加により、半導体基板に対するフォトリソグラフィ工程では、フォトマスク工程能力以上のＣＤ分散レベルが要求されている。また、ダイ（チップ）内のＣＤ分散が大きくなるにつれて、半導体基板のショット均一度もさらに低下する。したがって、ＭＥＥＦの低いフォトリソグラフィ工程が開発されない限り、フォトマスクを製作し難くなっている。近年、このような短所を補完するために、フォトマスクの透過率を補正処理する方法が行われている。すなわち、フォトマスクの所定部分の透過率を補正して、半導体基板上でフォトマスクパターンと相異なるＣＤを有させることができる。以下、図面を参照して、従来のフォトマスクの透過率補正処理方法について説明する。
【０００５】
図１Ａないし図１Ｆは、従来のフォトマスクの透過率補正方法を示すフォトマスクの断面図である。
【０００６】
図１Ａに示すように、石英のような透明基板１０５、透明基板１０５上に形成される遮光膜パターン１１０、及び遮光膜パターン１１０の端部上に形成されるクロムパターン１１５を備えているフォトマスク１００が準備される。フォトマスク１００は、位相シフトマスク（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｍａｓｋ：ＰＳＭ）であることもでき、この場合、遮光膜パターン１１０の遮光膜が位相シフタとなる。ただし、フォトマスク１００は、２進マスク（バイナリマスク）であることもでき、このような２進マスクは、透明基板及び遮光膜パターンのみから構成されることができる。
【０００７】
フォトマスク１００のＣＤとは、透明基板１０５を露出させて光を通過させる透光部を限定する遮光膜パターン１１０間の距離である。すなわち、透光部の幅となる。半導体素子の製造に使われる各フォトマスクは、既定の目標ＣＤに合わせて製作される。しかし、製作上のエラー等により、実際に測定されたＣＤは、一定な分散を有する。そして、一つのフォトマスクが複数の目標ＣＤを有するパターンから構成されることもある。
【０００８】
半導体素子でＣＤは、素子動作において非常に重要な因子となる。特に、サブミクロン以下の高集積素子におけるゲート長の変化は、短チャンネル効果などにより素子の特性に大きな影響を及ぼし、コンタクトホールのサイズは、接触抵抗などに大きな影響を及ぼすことができる。したがって、素子の集積度が高くなるほど、半導体素子の製造において、ＣＤの分散は、その重要度がさらに高くなっている。
【０００９】
図１Ｂに示すように、フォトマスク１００の透過率を補正するために、フォトマスク１００の背面の透明基板１０５上にフォトレジスト１２０をコーティングする。次いで、ステッパ（図示せず）のような露光装置を利用して、図１Ｃに示すように、フォトレジスト１２０を、別途のフォトマスクを通じて露光させる。フォトレジストは、光エネルギーを受ければ、光エネルギーと反応してエッチング特性が変わる。参照符号１２０’は、フォトレジスト１２０の露光された部分を示す。
【００１０】
図１Ｄに示すように、露光後のフォトレジスト１２０を現像して、フォトレジストパターン１２０ｂを形成する。このような現像ステップは、ウェットエッチングで行われることができる。上記の現像ステップで、フォトレジスト１２０がポジティブである場合には、露光されたフォトレジスト部分１２０’が選択的に除去されて、フォトレジストパターン１２０ｂを形成する。
【００１１】
図１Ｅに示すように、フォトレジストパターン１２０ｂをエッチング保護膜として透明基板１０５の背面をエッチングし、波長サイズ以下の格子構造のパターンを有した透明基板１０５ａを形成する。エッチングステップは、反応性イオンドライエッチングを利用して行われることができる。
【００１２】
図１Ｆに示すように、フォトレジストパターン１２０ｂを除去して、背面に格子構造のパターンを有し、前面に遮光膜パターン１１０とクロムパターン１１５とを有するフォトマスク１００ａを完成する。フォトマスク１００ａは、背面の格子構造のパターンにより、各透明基板１０５を通過する光の透過率が調整される。
【００１３】
上記のフォトマスクの透過率補正方法は、フォトマスクの背面の透明基板上に波長サイズ以下の格子構造のパターンを形成して、このような格子での回折現象を利用する。すなわち、各格子の充填比またはデューティ比を調節し、格子の方向を異なって配置することによって、透過率及び位相をいずれも調節できる。また、フォトマスクの位置によって格子配置を異ならせることができるので、フォトマスクの位置によって透過率を調節できる。さらに、一つの２進位相の格子のみでも多様な位相の変化を与えることができるので、単一工程でマルチ位相の回折光学素子も具現可能である。
【００１４】
このようなフォトマスクの透過率補正は、結局、これを利用して形成されたフォトレジストパターン及び素子のＣＤの分散を再調整して、その分散を改善できる。しかし、フォトマスクの背面に格子構造のパターンを形成するために追加される工程により、フォトマスクの製造総時間（Ｔｕｒｎ−Ａｒｏｕｎｄ  Ｔｉｍｅ：ＴＡＴ）が長くなるという問題がある。また、フォトマスクの背面にパターニングせねばならないので、工程進行中にフォトマスクの前面にスクラッチなどの欠陥が発生する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明が解決しようとする課題は、フォトマスクの製作上のエラーによるフォトマスクのＣＤの均一度の低下を改善し、ＣＤと目標ＣＤとの差を補正したフォトマスクを提供するところにある。
【００１６】
本発明が解決しようとする他の課題は、フォトマスクのパターン上に欠陥が発生せず、経済的にフォトマスクの透過率を補正する方法を提供するところにある。
【００１７】
本発明が解決しようとするさらに他の課題は、半導体基板上に形成される素子のＣＤの分散を改善し、かつＣＤの平均値を目標ＣＤに合せるためにフォトマスクの透過率を補正する方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するための本発明によるフォトマスクは、透明基板と、前記透明基板を露出させて所定の目標ＣＤから外れたＣＤを有する透光部を画定する、前記透明基板の前面に設けられた遮光膜パターンと、を備え、前記透明基板は、前記透光部のＣＤの値に応じて、前記透光部により露出される前面に、当該透明基板よりも透過率の低い低透過率領域を備える。
【００１９】
前記低透過率領域は、前記透明基板の前面において前記透光部のＣＤが平均値よりも大きい領域に形成されたことが望ましい。さらに、前記低透過率領域は、前記透明基板にガリウム（Ｇａ）またはゲルマニウム（Ｇｅ）イオンがドーピングされた領域である。さらに、前記透光部のＣＤの分散が大きいほど、ドーピングされる前記Ｇａイオンのドーピング濃度が高いことが望ましい。
【００２０】
また、前記低透過率領域は、前記ＣＤの平均値と目標ＣＤとの差によって透過率が決定されることが望ましい。
【００２１】
さらに、前記低透過率領域は、前記透明基板にＧａイオンがドーピングされた領域であり、前記Ｇａイオンのドーピング濃度は、前記ＣＤの平均値と目標ＣＤとの差が大きくなるほど高くなることが望ましい。
【００２２】
上記他の課題を解決するための本発明によるフォトマスクの透過率補正方法は、透明基板と、前記透明基板を露出させる透光部を画定する、前記透明基板の前面に設けられた遮光膜パターンと、を備えるフォトマスクを提供するステップ、及び前記透明基板の前面の少なくとも一部分に、不純物イオンをドーピングするステップを含む。
【００２３】
前記遮光膜パターンは、所定の目標ＣＤから外れたＣＤを有する透光部を備え、前記不純物イオンをドーピングするステップは、前記ＣＤの値に応じて、前記透明基板の前面に不純物イオンをドーピングすることが望ましい。
【００２４】
さらに、前記不純物イオンをドーピングするステップは、前記透光部により露出される前記透明基板の前面において前記透光部のＣＤが平均値よりも大きい領域に不純物イオンをドーピングすることが望ましい。
【００２５】
また、前記不純物イオンをドーピングするステップの前に、前記フォトマスクの前面の一部のみを開放するようにフォトレジストパターンを形成するステップをさらに含むことができる。
【００２６】
上記さらに他の課題を解決するための本発明の一態様によるフォトマスクの透過率補正方法は、半導体基板上にフォトレジストをコーティングするステップ、前記フォトレジストを、透明基板と当該透明基板の前面に設けられた遮光膜パターンとを備えるフォトマスクを通じて露光するステップ、前記フォトレジストを現像してフォトレジストパターンを形成するステップ、前記フォトレジストパターンのＣＤを測定するステップ、及び前記ＣＤのダイ内での分散に応じて、前記フォトマスクの前記透明基板の前面に不純物イオンをドーピングするステップを含む。
【００２７】
前記不純物イオンをドーピングするステップは、前記フォトマスクの前記透明基板の前面において前記ＣＤが平均値よりも大きい領域に不純物イオンをドーピングすることが望ましい。
【００２８】
さらに、前記不純物イオンは、ＧａまたはＧｅイオンである。
【００２９】
また、前記不純物イオンをドーピングするステップにおいてドーピングされる前記不純物イオンの量は、前記ＣＤの分散が大きいほど多くなることが望ましい。
【００３０】
また、前記不純物イオンをドーピングするステップの前に、前記フォトマスクの前面の一部のみを開放するように、他のフォトレジストパターンを前記フォトマスク上に形成するステップがさらに含まれることができる。
【００３１】
上記さらに他の課題を解決するための本発明の他の態様によるフォトマスクの透過率補正方法は、半導体基板上にフォトレジストをコーティングするステップ、前記フォトレジストを、透明基板と当該透明基板の前面に設けられた遮光膜パターンとを備えるフォトマスクを通じて露光するステップ、前記フォトレジストを現像してフォトレジストパターンを形成するステップ、前記フォトレジストパターンのＣＤのダイ内での平均値を測定するステップ、及び前記ＣＤの平均値と前記フォトレジストパターンの目標ＣＤとの差に応じて、不純物イオンの量を調節し、前記透明基板の前面に不純物イオンをドーピングするステップを含む。
【００３２】
前記不純物イオンは、ＧａまたはＧｅイオンである。また、前記不純物イオンをドーピングするステップにおいてドーピングされる前記不純物イオンの量は、前記ＣＤの平均値と目標ＣＤとの差が大きいほど多くなることが望ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によるフォトマスクを利用してフォトレジストパターンを形成すれば、フォトマスクのＣＤの均一度の低下に起因して、それを利用してパターンが転写されて形成されたフォトレジストパターンのＣＤの均一度の低下を改善し、その結果、半導体基板の全体上でショット均一度を高めることができる。また、フォトマスクのＣＤが目標ＣＤより大きくて、それを利用して製造されたフォトレジストパターンのＣＤが目標ＣＤより大きくなるという問題を解決することができる。
【００３４】
そして、本発明によるフォトマスクの透過率補正方法は、フォトマスクを構成する透明基板の前面上部の所定領域上に不純物イオンをドーピングする簡単な方法で実行されることができるので、従来に比べて工程ステップが単純かつ実行時間が短縮される。さらに、経済的にフォトマスクの透過率を補正することができる。また、従来の方法による前面のスクラッチ発生及び欠陥発生を抑制できる。
【００３５】
また、半導体基板上へのフォトレジストパターンの形成結果においてＣＤ値の分散が大きい領域と対応するフォトマスクに、本発明によって透過率を補正すれば、以後、それを利用して形成されるパターンのＣＤ値の分散は減少し、これによりショット均一度も向上する。また、フォトマスク全体の透過率を補正して半導体基板上にパターンを形成すれば、パターンのＣＤ平均値が目標ＣＤから外れないように合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付した図面を参照して、本発明における望ましい実施の形態を説明することによって、本発明を詳細に説明する。しかし、本発明は、以下で開示される実施の形態に限定されるものではなく、相異なる多様な形態に具現されることができる。本実施の形態は、本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範囲を理解させるために提供される。添付された図面で、種々の膜と領域の厚さは、明瞭性のために強調されている。
【００３７】
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明によるフォトマスクを示す断面図であり、図２Ｃは、本発明によるフォトマスクの透過率補正後、半導体基板に転写されるフォトレジストパターンのＣＤ（臨界寸法）の変化を説明するための図である。
【００３８】
図２Ａに示すように、本発明によるフォトマスク２００は、透明基板２０５と、透明基板２０５上に設けられた遮光膜パターン２１０と、を備える。フォトマスク２００がＰＳＭ（位相シフトマスク）である場合には、遮光膜パターン２１０が位相シフタとなり、フォトマスク２００は、遮光膜パターン２１０の端部上にクロムパターン２１５をさらに備えることができる。ただし、本発明の実施の形態によるフォトマスクは、ＰＳＭに限定されず、２進マスクにも適用されることができる。
【００３９】
透明基板２０５は、光を通過させる石英のようなガラス基板であり、前面の上部の所定領域Ｃ１に透明基板２０５より透過率の低い低透過率領域２３０を備えている。そして、遮光膜パターン２１０は、透明基板２０５を露出させて前記透明基板２０５の背面を通過してくる光を通過させる透光部を画定するとともに光を遮断する、または、位相シフトさせる遮光膜から構成される。遮光膜パターン２１０は、モリブデンのような遮光膜から構成されることができる。なお、透光部は、所定の目標ＣＤから外れたＣＤを有する場合がある。
【００４０】
フォトマスク２００のＣＤは、透光部の幅に依存する値である。したがって、フォトマスク２００のＣＤは、透光部の幅に応じて所定の分散を有する。低透過率領域２３０は、フォトマスク２００のＣＤが平均よりも大きいＣ１領域の透明基板２０５の前面の上部に形成されていることが望ましい。また、低透過率領域２３０は、不純物イオンがドーピングされた領域である。不純物イオンは、Ｇａイオンであるが、その他にＧｅイオンでもあることができる。イオンが透明基板２０５と結合すれば、光がイオンによって反射または散乱され、イオンドーピング領域を通過する光の強度が減少する。また、不純物濃度が高くなるほどこのような散乱などの効果がさらに大きくなるので、光の通過強度はさらに減少する。したがって、不純物イオンでドーピングされた領域は、透明基板２０５よりも光の透過率の低い低透過率領域２３０となる。
【００４１】
図２Ｂに示すように、本発明によるフォトマスク２００は、低透過率領域２３０が透明基板２０５前面の上部の透光部全体にわたって形成されることもできる。したがって、フォトマスク２００の透光部により露出される透明基板２０５の前面の上部は、いずれも低透過率領域２３０となる。
【００４２】
次に、図２Ｃを参照して、フォトマスクの透過率と、それを利用して形成された半導体基板上のフォトレジストパターンのＣＤとの関係を説明する。フォトマスクの遮光膜パターン間の透光部を通過して、フォトレジスト（図示せず）に露光された光の強度がＴ１及びＴ２（ただし、Ｔ１＞Ｔ２）であるとき、フォトレジストを現像して形成されたフォトレジストパターンのＣＤは、それぞれＬ１及びＬ２（ただし、Ｌ１＞Ｌ２）となる。したがって、フォトマスクの透過率が低くなれば、光の強度がＴ１からＴ２に減少するので、フォトマスクを利用して形成されたフォトレジストパターンのＣＤは、Ｌ１からＬ２に小さくなる。その理由は、ＣＤがフォトレジストと反応する一定な強度以上の光の強度により決定されるためである。
【００４３】
したがって、図２ＡのＣ１領域に低透過率領域２３０を備えるフォトマスク２００を利用して製造されたＣ１領域に対応するフォトレジストパターンのＣＤは、低透過率領域を備えないフォトマスクにより製造されたフォトレジストパターンのＣＤより相対的に小さくなる。これにより、フォトマスク２００を利用して製造されたフォトレジストパターン（図示せず）のＣＤの全体分散は、フォトマスクのＣＤの大きい分散にもかかわらず小さくなる。したがって、遮光膜パターン２１０の透光部のＣＤの分散が大きいほど、Ｇａイオンのドーピング濃度が高いことが望ましい。そして、ダイ内でのフォトレジストのＣＤの分散減少は、結局、半導体基板全体でのショット均一度を向上させる。
【００４４】
また、図２Ｂの低透過率領域２３０を備えるフォトマスク２００を利用して製造されたフォトレジストパターンのＣＤの平均は、低透過率領域を備えないフォトマスクを利用して製造されたフォトレジストパターンのＣＤの平均よりも小さくなる。したがって、フォトマスク２００のＣＤが目標ＣＤよりも大きいとしても、それを利用して製造されたフォトレジストパターンのＣＤは減少して、フォトレジストの目標ＣＤに合せることができる。したがって、フォトマスク２００のＣＤの平均値と目標ＣＤとの差が大きくなるほど、低透過率領域２３０へのＧａイオンのドーピング濃度が高められることが望ましい。
【００４５】
したがって、上記本発明の実施の形態によるフォトマスクを利用してフォトレジストパターンを形成すれば、フォトマスクのＣＤの均一度の低下によるフォトレジストパターンのＣＤの均一度の低下を改善できる。また、フォトマスクのＣＤが目標ＣＤよりも大きくて、それを利用して製造されたフォトレジストパターンのＣＤが目標ＣＤよりも大きくなるという問題を解決できる。
【００４６】
図３Ａないし図３Ｅは、本発明の一実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示すフォトマスクの断面図である。フォトマスクの透過率補正方法は、上記本発明の実施の形態によるフォトマスクを参照できる。
【００４７】
図３Ａに示すように、透明基板３０５と、透明基板３０５の前面に設けられ、所定の目標ＣＤに対して特定分散のＣＤを有する透光部を画定する遮光膜パターン３１０と、遮光膜パターン３１０の端部上に設けられたクロムパターン３１５と、を備えるフォトマスク３００上に、フォトレジスト３２０をコーティングする。
【００４８】
フォトレジスト３２０は、フォトマスク３００を回転させつつ、フォトレジスト液を落として分散させるスピン方式によってコーティングされることができる。フォトレジスト３２０のコーティング後、フォトレジスト３２０は、ソフトベークステップをさらに経ることができる。ソフトベークは、フォトレジスト液に含まれている溶媒を減少させ、フォトレジストの接着力を向上させようとする目的で行われることができる。具体的に、ソフトベークでは、対流オーブン、赤外線加熱、及びホットプレートオーブンなどを利用して、数十秒ないし数十分以内の熱処理が行われる。
【００４９】
図３Ｂに示すように、フォトマスク３００のＣＤの値に応じて、これに対応するフォトレジスト３２０の所定領域を、別途のフォトマスクを通じて露光させる。このような露光ステップは、フォトレジストと光エネルギーとの反応ステップといえる。参照符号３２０’は、フォトレジスト３２０の露光された部分に該当する。
【００５０】
図３Ｃに示すように、フォトレジスト３２０を現像して、フォトレジストパターン３２０ｂを形成する。現像により、フォトレジストの露光された部分３２０’が選択的に除去される。このような現像ステップは、ウェットエッチングで行われるか、または現像液を噴射するスプレー方式で行われることができる。
【００５１】
上記の現像ステップの後、ポストベークが実行されることができる。ポストベークを実行すれば、フォトレジストパターン３２０ｂ内の残留溶媒が除去され、接着力が向上し、かつエッチング抵抗が増加されることができる。
【００５２】
図３Ｄに示すように、フォトレジストパターン３２０ｂを保護膜として、透明基板３０５の前面に不純物イオン３３０をドーピングする。不純物イオン３３０は、透明基板３０５と反応して光を散乱及び反射させ、不純物イオン３３０がドーピングされた領域の透過率を減少させる。不純物イオンは、Ｇａイオンであり、またその他にＧｅイオンであることができる。不純物イオンは、透明基板３０５の透過率を減少させるためにドーピングされる。イオンドーピングは、イオン注入装置（イオンインプランタ）またはＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ：集束イオンビーム）装置を利用して行われることができる。イオン注入装置及びＦＩＢ装置は、いずれもイオンを抽出して、加速後に集束して注入する装置である。ただし、イオン注入装置は、ＦＩＢ装置に比べてさらに大きいエネルギーでイオンを加速でき、さらに多くの量のイオンを注入するのに使われる。ＦＩＢ装置を使用して不純物イオンをドーピングする場合、フォトマスクの全体をスキャンするのにかかる時間は、１時間程度である。もし、局部的な透過率調節のためにフォトマスクの一部分をイオンドーピングする場合には、スキャン時間がさらに短縮される。したがって、従来の透過率補正方法が平均的に１ないし２日かかることに比べて、製作時間が短縮され、全体工程ステップが単純になる。
【００５３】
図３Ｅに示すように、次いで、フォトレジストパターン３２０ｂを除去する。フォトレジストパターン３２０ｂの除去は、ウェットエッチング及びドライエッチングのうちいずれか一つの方法で行われることができる。
【００５４】
透明基板３０５において、不純物イオン３３０がドーピングされた低透過率領域は、透光部により露出される透明基板３０５の前面において透光部のＣＤが平均値よりも大きい上部領域であることが望ましい。したがって、フォトマスク３００を利用してフォトレジストパターン（図示せず）を形成すれば、フォトマスク３００のＣＤの大きな分散にもかかわらず、それを利用して形成されたフォトレジストパターンのＣＤの分散は減少する。また、これにより、半導体基板全体でのショット均一度も改善される。
【００５５】
上記の実施の形態によって、フォトマスクの所定領域に不純物イオンを注入することによって、従来の格子パターン形成工程よりも簡単かつ経済的な方法でフォトマスクの透過率を補正できる。したがって、フォトマスクの曲率方向エラー及び上下または左右のような側面エラーを効果的に補正して、それを利用して転写される半導体基板上のフォトレジストパターン及び素子のＣＤの分散特性を改善でき、かつ半導体基板全体のショット均一度を改善できる。また、上記の不純物イオンのドーピングによる透過率補正方法は、従来と異なり、フォトマスクの前面にスクラッチのような欠陥を発生させない。
【００５６】
図４Ａないし図４Ｆは、本発明の他の実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示す断面図である。
【００５７】
図４Ａに示すように、まず、半導体基板４２０上に第１フォトレジスト４２５をコーティングする。上記のコーティングステップは、本発明による一実施の形態のフォトレジストコーティングステップを参照できる。
【００５８】
図４Ｂに示すように、次いで、透明基板４０５上に遮光膜パターン４１０を備え、遮光膜パターン４１０の端部にクロムパターン４１５が備えられるフォトマスク４００を通じて、第１フォトレジスト４２５を露光させる。参照符号４２５’は、第１フォトレジスト４２５の露光された部分に該当する。
【００５９】
上記の露光ステップは、ステッパまたはスキャナーのような露光装置を利用して行われることができる。露光装置で集束された光は、フォトマスクの遮光膜パターン４１０がない透光部により露出された透明基板４０５を通過して、第１フォトレジスト４２５と反応する。フォトマスク４００の遮光膜パターン４１０による露光領域は、第１フォトレジストの露光された部分４２５’と１：１に対応する。ただし、一般的には、フォトマスク４００の遮光膜パターン４１０を１／４に縮小して、第１フォトレジスト４２５を露光させる。
【００６０】
図４Ｃに示すように、第１フォトレジスト４２５を現像して、第１フォトレジストパターン４２５ｂを形成する。現像ステップは、上述した本発明の一実施の形態で説明したように行われることができる。そして、第１フォトレジストパターン４２５ｂのＣＤを測定する。第１フォトレジストパターン４２５ｂの点線図示領域Ａ１は、全体平均よりもＣＤがさらに大きい領域を表す。このようなＣＤの分散は、フォトマスク自体の製作エラーまたは露光及び現像ステップでの均一度などにより発生する。
【００６１】
図４Ｄに示すように、第１フォトレジストパターン４２５ｂのＣＤが平均よりも大きいＡ１（図３Ｃ）領域に対応するフォトマスク４００上のＢ１領域を開放する第２フォトレジストパターン４３０ｂを形成する。第２フォトレジストパターン４３０ｂの形成過程は、第１フォトレジストパターン４２５ｂの形成過程を参照できる。
【００６２】
図４Ｅに示すように、第２フォトレジストパターン４３０ｂを保護膜として、Ｂ１領域の透明基板４０５の前面に不純物イオン４３５をドーピングする。不純物イオン４３５は、Ｇａイオンであるが、その他にＧｅイオンであることもできる。不純物イオンは、透明基板４０５と反応して光の散乱または反射を発生させることにより、ドーピング領域の光の透過率を低める。不純物イオンのドーピングは、上述した本発明の一実施の形態で説明したように、イオン注入装置またはＦＩＢ装置を利用して行われることができる。ただし、不純物イオンのドーピング量は、第１フォトレジストパターン（図４Ｃの４２５ｂ）のＣＤの分散が大きいほど光の透過率補正が大きくなければならないので、多くなることが望ましい。
【００６３】
図４Ｆに示すように、第２フォトレジストパターン４３０ｂを除去する。第２フォトレジストパターン４３０ｂの除去ステップは、ウェットエッチング及びドライエッチングのうちいずれか一つの方法で行われることができる。
【００６４】
したがって、不純物イオン４３５がドーピングされたフォトマスク４００の透明基板４０５のＢ１領域は、不純物イオンがドーピングされる前の透明基板よりも相対的に光の透過率が低くなる。結局、不純物イオン４３５がドーピングされたフォトマスク４００を利用して、図４Ｂのように半導体基板上に再びパターンを形成すれば、透明基板４０５上のＢ１領域の光の透過率が最初の図４Ｂの時よりも低くなるので、半導体基板上の対応領域のＣＤが最初の図４Ｃでの値より減少するようになる。したがって、全体フォトレジストのＣＤの平均より高い地域Ａ１のＣＤが減少して、全体でのＣＤの分散が改善される。また、ダイ内のＣＤの分散改善は、半導体基板全体でのショット均一度の改善につながる。
【００６５】
図５Ａないし図５Ｄは、本発明のさらに他の実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示す断面図である。
【００６６】
図５Ａに示すように、まず、半導体基板５２０上にフォトレジスト５２５をコーティングする。フォトレジスト５２５のコーティング方法は、本発明の一実施の形態で説明したように行われることができる。
【００６７】
図５Ｂに示すように、次いで、透明基板５０５上に遮光膜パターン５１０を備え、遮光膜パターン５１０の端部にクロムパターン５１５が備えられるフォトマスク５００を通じて、フォトレジスト５２５を露光させる。参照符号５２５’は、フォトレジスト５２５の露光された部分に該当する。露光ステップは、本発明の一実施の形態を参照できる。
【００６８】
図５Ｃに示すように、フォトレジスト５２５を現像して、フォトレジストパターン５２５ｂを形成する。現像ステップは、本発明の一実施の形態で説明したように行われることができる。そして、フォトレジストパターン５２５ｂのＣＤを測定して、その平均を求める。
【００６９】
半導体素子の形成において、各パターン形成ステップで、各構成素子またはフォトレジストの目標ＣＤがほぼ決まっている。所定の目標ＣＤよりもＣＤが大きい、または小さければ、これによって素子の特性及び抵抗などが変わるようになって、素子は誤動作を起こすおそれがある。本実施の形態では、ＣＤの測定平均値が所定の目標ＣＤから外れた場合、それを合わせるためにフォトマスクの透過率を補正する方法を説明する。図５Ｃは、ＣＤの平均値が目標ＣＤよりも大きい場合を示している。
【００７０】
図５Ｄに示すように、フォトマスク全域に不純物イオン５３５をドーピングする。イオンドーピングにより、透明基板５０５の前面に不純物イオン５３５がドーピングされる。不純物イオンは、Ｇａイオンであり、またＧｅイオンであることができる。不純物イオンは、前述したようにフォトマスク５００の透過率を低めるためのものである。不純物イオン５３５のドーピングは、本発明の一実施の形態で説明したように、イオン注入装置またはＦＩＢ装置を利用して行われることができる。不純物イオンのドーピング量は、ＣＤの平均値と目標ＣＤとの差が大きくなるほど、多くなることが望ましい。すなわち、ＣＤの平均値と目標ＣＤとの差が大きくなれば、透過率補正がさらに多く必要になり、これにより不純物イオンのドーピング量も多くなる。
【００７１】
したがって、フォトマスク５００の透明基板５０５は、相対的に不純物イオンをドーピングする前より光の透過率が低くなる。結局、不純物イオン５３５がドーピングされたフォトマスク５００を利用して、図５Ｂのように半導体基板上に再びフォトレジストパターンを形成すれば、フォトレジストパターンのＣＤが光の透過率減少によって減少する。したがって、本発明によるフォトマスクを利用して半導体基板上にフォトレジストパターンを形成すれば、そのフォトレジストパターンのＣＤの平均値が目標ＣＤに合わせられる。
【００７２】
本発明の特定な実施の形態についての以上の説明は、例示及び説明を目的として提供された。本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想内で当業者により上記の実施の形態を組み合わせて実施するなど、多様な修正及び変更が可能であるということは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、半導体の製造業に利用できる。例えば、半導体の製造業の製造ステップの一つであるフォトリソグラフィ工程ステップで利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１Ａ】従来のフォトマスク及びフォトマスクの透過率補正方法を示すフォトマスクの断面図である。
【図１Ｂ】従来のフォトマスク及びフォトマスクの透過率補正方法を示すフォトマスクの断面図である。
【図１Ｃ】従来のフォトマスク及びフォトマスクの透過率補正方法を示すフォトマスクの断面図である。
【図１Ｄ】従来のフォトマスク及びフォトマスクの透過率補正方法を示すフォトマスクの断面図である。
【図１Ｅ】従来のフォトマスク及びフォトマスクの透過率補正方法を示すフォトマスクの断面図である。
【図１Ｆ】従来のフォトマスク及びフォトマスクの透過率補正方法を示すフォトマスクの断面図である。
【図２Ａ】本発明によるフォトマスクを示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明によるフォトマスクを示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明によるフォトマスクの透過率補正後、半導体基板に転写されるフォトレジストパターンのＣＤの変化を説明するための図面である。
【図３Ａ】本発明の一実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示すフォトマスクの断面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示すフォトマスクの断面図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示すフォトマスクの断面図である。
【図３Ｄ】本発明の一実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示すフォトマスクの断面図である。
【図３Ｅ】本発明の一実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示すフォトマスクの断面図である。
【図４Ａ】本発明の他の実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の他の実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示す断面図である。
【図４Ｃ】本発明の他の実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示す断面図である。
【図４Ｄ】本発明の他の実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示す断面図である。
【図４Ｅ】本発明の他の実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示す断面図である。
【図４Ｆ】本発明の他の実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示す断面図である。
【図５Ａ】本発明のさらに他の実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明のさらに他の実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示す断面図である。
【図５Ｃ】本発明のさらに他の実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示す断面図である。
【図５Ｄ】本発明のさらに他の実施の形態によるフォトマスクの透過率補正方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
２００    フォトマスク、
２０５    透明基板、
２１０    遮光膜パターン、
２１５    クロムパターン、
２３０    低透過率領域。
【図１Ａ】
2006039557.tif 000003
【図１Ｂ】
2006039557.tif 000004
【図１Ｃ】
2006039557.tif 000005
【図１Ｄ】
2006039557.tif 000006
【図１Ｅ】
2006039557.tif 000007
【図１Ｆ】
2006039557.tif 000008
【図２Ａ】
2006039557.tif 000009
【図２Ｂ】
2006039557.tif 000010
【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
2006039557.tif 000012
【図３Ｂ】
2006039557.tif 000013
【図３Ｃ】
2006039557.tif 000014
【図３Ｄ】
2006039557.tif 000015
【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
2006039557.tif 000017
【図４Ｂ】
2006039557.tif 000018
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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