(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テストパターン（１）の転移特性の評価方法であって，以下の工程を備えている．
−テストパターン（１）を備えたフォトマスク（５）を供給する工程．
前記テストパターンは，基準方向２３に沿って伸びる２つの側面（２１，２２）を構成する線を備えている．上述の線（２）は線幅ｗを持つ．
周期的構造（３）は直接上述の線（２）に隣接し，繋がっている．上述の構造（３）は上述の線（２）から突き出ている．上述の構造（３）の外側の縁から上述の線（２）までの距離が最も大きくなる所で，上述の構造（３）はそれぞれ最大点（３１）になる．上述の構造（３）の外側の縁と上述の線（２）の間の最大点（３１）と，最小距離との差が，振幅Ａである．上述の差は上述の基準方向（２３）に関して垂直方向に計測される．上述の構造（３）は固定周期１／ｆで配置されている．ここで全ての構造（３）の振幅Ａは同一である．また上述の構造（３）を含む線（２）のそれぞれのどちらかの側面（２１,２２）において２つの空間（４）はそれぞれ配置されているため，空間（４）は上述の構造（３）を含む上述の線（２）に隣接しており，また逆にも同様である．上述の空間（４）は上述の基準方向（２３）に関して垂直方向に計測される空間幅ｓを持つ．空間幅ｓは２接線間の距離に相当している．テストパターン（１）の有効線幅ＣＤは以下のように定義される．
ＣＤ×ｌ＝Ｂ
ここで，ｌは基準方向の線（２）の長さに相当し，Ｂは周期構造（３）を含む特定の線（２）の面積に相当している．線（２）と周期構造（３）はマスク形成材料で作られる；
−テストパターンを転移する工程．それにより，テストパターン（１）の像（５２，５６）が得られる；
−テストパターン（１）の像（５２，５６）の縁を決める工程．それによりの縁の位置情報の集合が得られる；
−縁の位置情報を直線に合わせ，縁の位置残差を決める工程；
−空間周波数に依存する振幅分布を計算する工程．それにより空間周波数に依存する振幅を表現する関係式Ａ（ｆ，ｉｍａｇｅ）が得られる；
−関係Ａ（ｆ，ｉｍａｇｅ）の最大点Ａ（ｆｘ，ｉｍａｇｅ）決定する工程；
−基準振幅の最大点Ａ（ｆｘ，ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）を決定する工程；
−テストパターンの像の最大点Ａ（ｆｘ，ｉｍａｇｅ）と最大点Ａ（ｆｘ，ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）の比を設定する工程．
【請求項２】
上述の周期構造（３）が，線（２）の側面（２１，２２）の両側に配置され，両側の構造（３）の振幅と周期は同一である請求項１記載のテストパターン（１）の転移特性の評価方法．
【請求項３】
構造（３）の最大点（３１）が，２番目の側面（２２）の最大点（３１）と同じ高さの1番目の側面（２１）に一致し，その高さは基準方向（２３）に沿って計測される請求項２記載のテストパターンの転移特性の評価方法．
【請求項４】
構造（３）の最大点（３１）が，２番目の側面（２２）の最大点（３１）の高さに対して半周期ずつずれた位置の１番目の側面（２１）に配置される請求項２記載のテストパターン（１）の転移特性の評価方法．
【請求項５】
線幅ｗが，空間幅ｓとほぼ同じである請求項１乃至４いずれかに記載のテストパターン（１）の転移特性の評価方法．
【請求項６】
線幅ｗが，空間幅ｓより大きい請求項１乃至４いずれかに記載のテストパターン（１）の転移特性の評価方法．
【請求項７】
線幅ｗが，空間幅ｓより小さい請求項１乃至４いずれかに記載のテストパターン（１）の転移特性の評価方法．
【請求項８】
周期構造の振幅Ａが，２０〜２２０ｎｍの範囲に収まる請求項１乃至７いずれかに記載のテストパターン（１）の転移特性の評価方法．
【請求項９】
周期構造の振幅Ａが，８０〜１５０ｎｍの範囲に収まる請求項７記載のテストパターン（１）の転移特性の評価方法．
【請求項１０】
周期１／ｆが，４０００ｎｍより小さい請求項１乃至９いずれかに記載のテストパターン（１）の転移特性の評価方法．
【請求項１１】
有効線幅ＣＤが，３６０ｎｍより小さい請求項１乃至１０いずれかに記載のテストパターン（１）の転移特性の評価方法．
【請求項１２】
基準振幅分布の最大点Ａ（ｆｘ，ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）が，フォトマスク（５）の設計情報を評価することで得られる請求項１乃至１１いずれかに記載のテストパターンの転移特性の評価方法．
【請求項１３】
基準振幅分布の最大点Ａ（ｆｘ，ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）が，以下の工程から得られる請求項１乃至１１いずれかに記載のテストパターン（１）の転移特性の評価方法．
−フォトマスクの像（５６）を撮る；
−フォトマスクの像（５６）の縁を決める．それによりフォトマスクの縁位置情報の集合が得られる；
−フォトマスク縁位置情報を直線に合わせ，フォトマスクの縁の位置残差を決める工程；
−空間周波数に依存する振幅分布を計算する工程．それにより空間周波数に依存する振幅を表現する関係Ａ（ｆｘ，ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）が得られる；
−関係式Ａ（ｆ，ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）の最大点Ａ（ｆｘ，ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）を決定する工程．
【請求項１４】
転移処理の少なくとも一つのパラメータを決定する方法であって以下の工程を有している；
− 複数のテストパターン（１）から成るフォトマスク（５）を提供する工程．
前記複数のテストパターンそれぞれは基準方向に沿って伸びる２つの側面（２１，２２）を構成する線から成る．上述の線（２）は線幅ｗを持つ．
周期的構造（３）は直接上述の線（２）に隣接し，繋がっている．上述の構造（３）は上述の線（２）から突き出ている．上述の構造（３）の外側の縁から上述の線（２）までの距離が最も大きくなる所で，上述の構造（３）はそれぞれ最大点（３１）になる．最大点（３１）と，上述の構造（３）の外側の縁と上述の線（２）の間の最小距離との差が，振幅Ａである．上述の差は上述の基準方向（２）に関して垂直方向に計測される．上述の構造（３）は固定周期１／ｆで配置されている．ここで全ての構造（３）の振幅Ａは同一である．また上述の構造（３）を含む線（２）それぞれのどちらかの側面（２１，２２）において２つの空間（４）はそれぞれ配置されているため，空間（４）は上述の構造（３）を含む上述の線（２）に隣接しており，また逆も同様である．上述の空間（４）は上述の基準方向（２３）に関して垂直方向に計測される空間幅ｓを持つ．空間幅ｓは２接線間の距離に相当している．テストパターン（１）の有効線幅ＣＤは以下のように定義される．
ＣＤ×ｌ＝Ｂ
ここで，ｌは基準方向の線（２）の長さに相当し，Ｂは周期構造（３）を含む特有の線（２）の領域に相当している．ここで，線（２）と周期構造（３）は材料を構成するマスクで作られる；
それぞれの複数のテストパターンはあらかじめ決定されたｆの範囲から，それぞれ異なった固定周期１／ｆを持つ；
−様々な処理パラメータを用い，転移処理を行う工程．それにより，それぞれの様々な処理パラメータに対応する転移パターンの集合が得られる；
−転移パターンの集合の像の集合を提供する工程；
−前記工程を行うことで転移パターンの像の集合を評価する工程；
−転移パターンの像の縁を決める工程．それにより１組の縁位置情報を得られる；
−縁位置情報を直線に合わせ，縁位置残差を決める工程；
−空間周波数に依存する振幅分布を計算する工程．それにより空間周波数に依存する振幅を表現する関係式Ａ（ｆ，ｉｍａｇｅ）が得られる；
−関係式Ａ（ｆ，ｉｍａｇｅ）の最大点Ａ（ｆｘ，ｉｍａｇｅ）を決定する工程；
−基準振幅の最大点Ａ（ｆｘ，ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）を決定する工程；
−テストパターンの像の最大点Ａ（ｆｘ，ｉｍａｇｅ）と最大点Ａ（ｆｘ，ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）の比率を設定する工程；
−前もって決定されたｆｘの範囲の中で最小となるＡ（ｆｘ，ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）／Ａ（ｆｘ，ｉｍａｇｅ）の比をとるように，処理パラメータを選ぶ工程．
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，あるテストパターン，テストパターンの一集合，あるテストパターンの転移特性を評価する方法，さらに少なくとも一つのパラメータを決定する方法についてのものである．
【０００２】
特に，本発明は，転移パターンにおける線状の線の粗さの影響を解析するために使用することが可能なテストパターンについてのものである．
【背景技術】
【０００３】
半導体デバイスの製造過程においては，デバイスの構成要素は，通常，半導体ウェハ，特にシリコンウェハの上に積層されるパターン層により形成される．これらの層のパターン形成は通常，レジスト材料を形成されるべき層の上に置き，結果として，露光する波長に敏感なレジスト層のあらかじめ指定した箇所を露光することにより，実現する．そののち，放射線（あるいは放射線ではない）が当てられた領域は，現像され，放射線が当てられるか，あるいは放射線を発する部分は，結果として除去される．その結果，層の部分は，エッチングの工程や注入の工程のようなその次の処理工程の間に形成されたフォトレジストパターンにより覆われる．その下にある露光した部分を処理したあと，レジストマスクは除去される．
【０００４】
レジスト層のパターン形成には，通常光リソグラフのマスク（フォトマスク）あるいは，レチクルが，パターン形成されるべき層の上にあらかじめ指定しておいたパターンを転移するために使用される．たとえばフォトマスクは光リソグラフィに利用できるが，これは，たとえばクロムのように不透明な材料により作成できるパターン形成された層と同様に，水晶ガラスのような透明な材料により作成できる基質によりなる．代替案として，パターン形成された層は，ＭｏＳｉＯＮ（モリブデンシリコンニトラド）のような位相変化させる半透明材料により作成することができる．他に知られたフォトマスクにおいては，クオーツの基質自身は，移送変化させるマスクを提供するようにパターン形成される．加えて，クオーツの基質の一部は，移送変化させる層により作成されたパターンにより覆うことができる．パターンが作成された材料は，伝達する光の強さの変化を結果として生じる．
【０００５】
超紫外線リソグラフィ（ＥＵＶ）において，そのマスクは基質とその上に形成されたひとつの層によってできている．その層がＥＵＶの放射線を反射する．この反射層はＥＵＶを吸収するひとつの（あるいはそれ以上）の層に覆われている．その吸収層をパターン形成することによって，ＥＵＶのための吸収バイナリマスクを得る．ＥＵＶ反射層の上に吸収層を置かない場合，ＥＵＶ反射層をパターン形成することによって，エッチングした多重バイナリマスクまたは，ＥＵＶ位相変化マスクを得る．
【０００６】
半導体表面の処理中，線状の縁の粗さはある重要な役目を果たす．線状の縁の粗さとは縁の位置の理想的な直線パターンからの逸脱量のことである．特にフォトマスクはある特有の線状の縁の粗さを示す．さらに，フォトマスクやブランケットウェハから，パターン形成されたウェハ表面までの処理工程の間に，更なる線状の縁の粗さが生じる．それゆえに，フォトマスクにおける線状の縁の粗さの影響や，パターン形成されたウェハの表面における線状の縁の粗さに関する特定の処理パラメータの影響を調べることが望まれる．
【０００７】
さらに，加工寸法が小さくなるとともに，線状の縁の粗さのデバイスの性能への影響が非常に大きくなる，ということが想定される．たとえば，ゲートの長さがさらに短くなったとき，ゲート電極における線状の縁の粗さがトランジスタの性能を決定する主な要素となることが予想される．それゆえに，線状の縁の粗さが加工寸法の更なる極小化を危うくする．ゆえに線状の縁の粗さに関する加工プロセスを解析するためのツールが強く求められている．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上の観点から，それによってある特定の加工プロセス上で線状の縁の粗さの影響が特定できるようなテストパターンを提供することが，この発明のひとつの目的である．
【０００９】
さらに，テストパターンの一集合と，テストパターンの転移特性を評価する方法，および，ある転移処理の少なくともひとつのパラメータを決定する方法を与えることが，この発明の目的である．
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると，上述の目的は以下のものから達成される．すなわち，テストパターンと，レチクルの形成部品と，基準方向に沿って延びている二つの側面によって構成される線によって構成される前述のテストパターンと，線幅ｗをもつ前述の線と，直接隣接し前述の線に接続された周期構造と，前述の線から突き出た前述の構造と，前述の構造の外縁から前述の線までの距離が最大となる極大値をもつそれぞれの前述の構造と，前述の構造の外縁と前述の線の間の距離の最大値と最小値の差である振幅Ａと，前述の基準方向に対して垂直に測られた前述の差と，固定周期１／ｆで配列された前述の構造で，ここで全ての構造の振幅Ａが同一で，前述の構造を含む線それぞれの側面において２つの空間はそれぞれ配置され，前述の構造を含む前述の直線が隣接し反対側も同様の空間と，前述の基準方向に対して垂直に測られた空間幅ｓを持つ前述の空間と，隣接する２つの線の間の距離に相当する空間幅ｓと，以下のとおりに定義されるテストパターンの有効線幅ＣＤである．
ＣＤ×ｌ＝Ｂ，
ただしここでｌは基準方向の線の長さに相当し，Ｂは周期構造を含む特定の線の面積に相当し，そこでは線と周期構造はマスクを形成する材料でできている．特にその空間は透明な材料や送られてくる光に影響されない材料から作ることができる．
【００１２】
発明の好ましい実施態様は従属する請求項の中で定義される．
【００１３】
加えて，上で定義されたテストパターンによって構成されるフォトマスクを与える工程と，テストパターンを転移し，それによってテストパターンの像を得る工程と，テストパターンの像の縁を特定し，それによって一連の縁の位置情報を得る工程と，縁の位置情報を直線に沿わせ，縁の位置残差を特定する工程と，空間周波数に依存した振幅の分布を算出し，それにより空間周波数に依存した振幅を表す関係であるＡ（ｆｘ）を得る工程により構成されるテストパターンの転移特性を評価する方法を，本発明は与える．
【００１４】
特に，テストパターンの像は，フォトマスクの空中像の記録，あるいは，例えばＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による転移されたパターンの像のような像を撮ることにより得ることができる．加えて，テストパターンの像はフォトマスクの中に形成されたパターンのＳＥＭ像になりえる．代替案として，像はＳＴＭ（走査型トンネル顕微鏡）や，ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）や，ＡＩＭＳのような干渉計による方法のような他の適したどんな方法によっても撮ることができる．パターンは，露光の工程と現像の工程を含む共通のリソグラフ工程によって転移されうる．さらに，パターンはエッチングの工程や他のどんな適した処理工程によっても転移されることができる．
【００１５】
さらに，本発明は，少なくともひとつの転移工程のパラメータを決定する方法へと向けられている．これは，上で定義された複数のテストパターンからなるフォトマスクを与え，ここで複数のテストパターンそれぞれがあらかじめ決定されたｆｘの範囲から選択された異なる固定周期１／ｆｘをもち，多様な処理パラメータを使った転移処理を行い，それにより多様な処理パラメータそれぞれに相当する転移パターンの一集合を得，転移されたパターンの集合の像の一集合を提供し，転移されたパターンの像の縁を決定する工程を行うことにより転移パターンの集合の像を評価し，それにより縁の位置情報の一集合を得る工程，さらに，縁の位置情報を直線にあわせ縁の位置残差を決定し，空間周波数に依存する振幅分布を算出し，それにより空間周波数に依存する振幅を表す関係Ａ（ｆ，ｉｍａｇｅ）を得，このとき，関係Ａ（ｆ，ｉｍａｇｅ）の最大値Ａ（ｆｘ，ｉｍａｇｅ）を決定し，基準の振幅分布の最大値Ａ（ｆｘ，ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）を決定する工程，テストパターンの像の最大値Ａ（ｆｘ，ｉｍａｇｅ）と最大値Ａ（ｆｘ，ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）との比を形成し，あらかじめ決定されたｆｘの範囲の中でＡ（ｆｘ，ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）／Ａ（ｆｘ，ｉｍａｇｅ）の比が最小となるように処理パラメータを選択するという工程からなる．
【００１６】
転移処理の例は露光工程，現像工程，エッチング工程からなる．
【発明の効果】
【００１７】
よって本発明は線／空間のパターンからなるテストパターンを与える．その中で線はあらかじめ決められた粗さを持つように周期構造を追加的に含む．それゆえに，あらかじめ決められた粗さをもつ構造上での特定の工程の振る舞いを解析することができる．本発明は，それをレジストウェハとそのウェハの上に続く層に転移するフォトマスクの作成から始まり，マイクロプロセッサーやメモリーチップのトランジスタのようなウェハの上に得られる機能構造の電気的性能の最終的な影響にいたるまでの連続処理全体を通して，線の縁／幅の粗さの転移とその影響を解析し特徴付ける方法をさらに与える．その方法は，ウェハと同様にフォトマスクにおけるいくつかの製造処理の最後で行われるテスト設計上の計画された多様な線の縁／幅の粗さの，実際の線／縁と幅の粗さを計測する多重工程処理からなり．そのデータは解析され，線の縁と幅の粗さの転移関数が導かれる．加えて，計画された線の縁／幅の粗さはウェハ上に得られた機能構造の電気的な振る舞いと同様に重要な工程のプロセスウィンドウとの関係に帰着する．さらに線の縁／幅の粗さの最大許容限度の評価基準が得られる．これらはマスクの詳細と同様にマスクの製造工程の状況を改善するために使用することができる．
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下において，付録の図を参照してより詳細に本発明を述べる．
【００１９】
図１Ａにおいてテストパターンの要素１１は，矢印２３で示される基準方向２３に延びた２つの側面２１，２２をもつ線によって構成される．加えて，テストパターンの要素は周期構造３から構成される．図１Ａの中の周期構造はそれぞれ同じ形をしており，特に同じ幅と高さを持つ．図１Ａの中の周期構造はそれぞれ同じ距離１／ｆで配置されている．ただし１／ｆは周期構造における空間周期を表している．図１Ａに示されているように，周期構造３は長方形をしており，構造の幅と高さは異なる．周期は２つの隣接する構造間の距離に相当する．それぞれの構造は最大点３１と線の隣接する側面２１の間の差である振幅Ａをもっている．周期構造は線に直接に隣接しているため，構造３と線２の間に境界は見られない．
【００２０】
図１Ｂに表されるテストパターンの中では構造は三角形をなしていて，その中で振幅Ａと隣接する１／ｆが最大となる点間の距離は任意に選ぶことができる．
【００２１】
図１Ｃでは，周期構造は波状形をなしている．特にひとつの波の谷は側面２１と一致させることもでき，そこから離すこともできる．
【００２２】
図１Ｄに表されるように，周期構造３はたとえば半円のような，円の一部をなすこともできる．
【００２３】
熟練した技術を持つ人には明らかなように，周期構造は任意の形状とすることができ，以上で示した形状は例として示したに過ぎない．それぞれの線は幅ｗをもち，これは基準方向２３に対して垂直に測られた２つの側面２１，２２の間の距離に相当する．テストパターンの有効線幅ＣＤはＣＤ×ｌ＝Ｂ，のように定義される．ここでｌは基準方向２３に沿った線の長さに相当し，Ｂは周期構造を含むある特定の線の面積に相当する．
【００２４】
特に図１Ａに表されるパターンに関して，基準方向２３に沿って測った周期構造それぞれの幅が１／２ｆと等しいならば，周期構造が線の片側のみに配置されている場合，有効線幅ＣＤはｗ＋Ａ／２となり，一方周期構造が線の両側に配置されている場合，有効線幅ＣＤはｗ＋Ａとなる．
【００２５】
線と周期構造はマスクを形成する材料によって作られる．特に，上述のように，線と周期構造は不透明な素材，たとえばクロムのような金属から作られる．加えて，線と周期構造はＭｏＳｉＯＮ（モリブデンシリコンニトラド）のような位相を変化させる半透明な材料からも作られる．代替案として，形成されるマスクがＥＵＶマスクの場合，線と周期構造はＥＵＶ吸収層やＥＵＶ光線反射層によって作られる．明確に理解されているようにレチクルの基質そのものは線と周期構造を形成するためにパターン形成されうる．線と周期構造を構成する材料の選択はリソグラフ工程とテストパターンが使われている技術に依存する．以上で示されているように，線２と周期構造は直接に隣接していて，互いに連続しているので，周期構造３と線の間の境界は見られない．
【００２６】
テストパターンそれぞれの空間周期１／ｆはそれぞれ８０ｎｍから４０００ｎｍの範囲とすることができる．それにもかかわらず，本発明を実装するためにそれ以下やそれ以上の値もとられる．加えて上限はより大きく，下限はより小さくとることができる．換言すると，隣り合う頂点間の距離あるいは，基準方向にそって測られるこれらの周期構造の最大点間の距離は８０ｎｍから４０００ｎｍの間とすることができる．加えて，最大点と隣接する線の側面２１，２２の間の距離に相当する周期構造それぞれの振幅は８０ｎｍから２２０ｎｍの範囲とすることができる．特に，周期構造を含む線の有効線幅ＣＤが周期構造の振幅よりも大きくなることが重要である．特に空間周期が８０ｎｍを下回った場合，バターン転移の工程がより難しくなる．加えて振幅が２２０ｎｍを上回ったときパターンの転写像の評価から得られる追加知識はなにもない．特に，空間周期と同様に，８０ｎｍを下回った空間周期はマスク処理方法の質に依存して，使用することができる．たとえば４０ｎｍの空間周期も使用することができる．
【００２７】
図２はテストパターンの要素１１を表し，この中で周期構造は異なる配置方法で並べられている．
【００２８】
図２Ａは線から突き出た追加構造のない線２を表している．このパターンは基準のパターンと呼ぶ．図２Ｂに示されたテストパターンにおいて，周期構造は線の片側のみに形成されている．このパターンは単面パターンと呼ぶ．
【００２９】
図２Ｃに示されたパターンにおいて，周期構造は線２の両側の側面２１，２２に配置されている．加えて，線の一つ目の面２１の周期構造３の最大点３１は二つ目の面２２の最大点３１と同じ高さで配置されている．ただしこの高さは基準方向２３に沿って測られる．このパターンは反相関形状と呼ぶ．
【００３０】
図２Ｄに示されているパターンにおいて，周期構造は同様に線２の両側面２１，２２に配置されている．見てわかるように，二つ目の面２２の，基準方向２３に沿って測った最大点３１の高さに対して，構造３の最大点３１は，線の一つ目の面２１上で，半周期分ずれた位置に配置されている．換言すると，図２Ｃで基準方向２３に対して垂直に切断すると，一つ目の面２１上の頂点と二つ目の面２２上の頂点は一致する．これに対して図２Ｄで示されたパターンにおいて基準方向２３に対して垂直に切断すると，一つ目の面２１上に配置された構造の頂点は二つ目の面に配置された構造の谷と一致し，逆も同様になる．
【００３１】
図２Ｄに示されているパターンは完全相関パターンと呼ぶ．
【００３２】
図３は本発明によるテストパターンの一集合を表す．見てわかるように，図３に示されるテストパターンは一つ目と二つ目のテストパターンの部分集合からなり，そこで二つ目の部分集合の基準方向は一つ目の部分集合の基準方向に対して９０度回転している．この二つ目の部分集合が９０度回転していることが有利な点となる．なぜならそれによってパターンの方向による影響が調べられる．特に，知られているように，リソグラフ処理は線／空間のパターンの方向に大きく依存する．この影響がテストパターンを回転することで調べられる．
【００３３】
図３で示されるテストパターンの一集合の中で，線／空間のパターン，単面パターン，反相関パターン，完全相関パターンが基準パターンと同様に組み合わされる．
【００３４】
図３に見られるように，空間４は周期構造を含む線の間に配置される．特に空間４は，２つの隣接する線２１，２２の間で，基準方向２３に対して垂直に測られた距離に相当する空間幅sをもつ．特に図３に示されるテストパターンの一集合の中で，空間幅ｓはテストパターンそれぞれの有効線幅ＣＤとほぼ等しい．テストパターンのひとつの部分集合を形成するテストパターン単体それぞれにおいて，テストパターンの有効線幅ＣＤと同様に，振幅，周期はそれぞれ等しい．有効線幅ＣＤが空間４の空間幅ｓにほぼ等しいテストパターンの一集合あるいは部分集合は密集テストパターンと呼ぶ．特に密集テストパターンのなかで以下の関係が保たれる：
【００３５】
０．５×ＣＤ≦ｓ≦２×ＣＤ
【００３６】
図４はテストパターンの２つの部分集合によって構成されるテストパターンの一集合を表し，その２つの部分集合は互いに対して９０度回転している．それぞれの部分集合の配置は図３に描写されるものと等しい．特に図４では線／空間のパターン，単面パターン，反相関パターン，完全相関パターンは基準パターンと同様に組み合わされる．図４に示されるテストパターンの一集合では，空間幅ｓは有効線幅ＣＤよりもはるかに小さく，すなわちｓ<０．５×ＣＤとなる．つまり図４に示されたテストパターンは“隔離（された）空間”パターンと呼ぶ．
【００３７】
図５はさらに典型的なテストパターンの一集合を示す．図５に示される一集合は同様に２つの部分集合で構成されており，互いに対して９０度回転している．それぞれの部分集合は基準パターンと同様に，線／空間のパターン，片面，完全相関，反相関パターンで構成される．図５に示されるテストパターンそれぞれの中では，空間幅ｓは有効線幅ＣＤに比べてはるかに大きく，すなわちｓ>２×ＣＤとなる．よって図５に示されるパターンは“隔離(された)線”パターンと呼ぶ．
【００３８】
図６は固定された有効線幅ＣＤのテストパターンの典型的な列を示す．矢印で指し示されるように，その配列はテストパターンの多様な集合１３で構成されており，それぞれの集合１３はテストパターンの２つの部分集合１２で構成されており，それらは互いに対して９０度回転している．それぞれの部分集合は，たとえば反相関テストパターンと同様に，線／空間のパターン（基準パターン），単面テストパターン，完全相関パターンで構成される．それでも理解されているように，それぞれの部分集合はより少ないテストパターンから，あるいはより多いテストパターンからでさえ構成される．図６に示される配列は振幅が多様な，テストパターンの複数の集合を表し，たとえば８０ｎｍから２２０ｎｍまでで，たとえば２０ｎｍ刻みで，さらに空間周期が８０ｎｍからたとえば４０００ｎｍのような任意の値まで様々な値をとる．とくに空間周期の刻み幅は，空間周期１／ｆが８０ｎｍ，９０ｎｍ，１００ｎｍ，１２０ｎｍ，１４０ｎｍ，１６０ｎｍ，２００ｎｍ，２５０ｎｍ，３００ｎｍ，４００ｎｍ，５００ｎｍ，６００ｎｍ，７００ｎｍ，８００ｎｍ，９００ｎｍ，１０００ｎｍ，１５００ｎｍ，２０００ｎｍ，２５００ｎｍ，３０００ｎｍ，４０００ｎｍをとるように変化させることができる．
【００３９】
図７は固定された有効線幅ＣＤのテストパターンの典型的なグループ１５を示す．特に図７で示されるグループ１５は図６で示されたテストパターンの列１４，３列で構成されており，その中で第１の列１４は密集テストパターンの列で，第２の列は隔離線テストパターンの列で，第３の列は隔離空間テストパターンの列である．
【００４０】
フォトマスクはたとえば１つあるいはそれ以上，特に５つのテストパターンの配列１６によって構成され，そこではそれぞれの配列１６はテストパターンの異なるグループ１５によって構成され，異なるグループそれぞれのテストパターンは異なる有効線幅ＣＤをもつ．たとえば有効線幅ＣＤは１００ｎｍから３６０ｎｍまでで多様な値をとることができ，図８に示されるように，配列１６はテストパターンの６つのグループ１５によって構成される．さらに図８に示されるように，たとえばフォトマスク上ではテストパターンの５つの配列１６を置くことができる．特にこれらの配列１６は十字をなすように配置することができる．
【００４１】
さらなる具体化によると，本発明はテストパターンの転移特性の評価方法について述べており，その中でフォトマスクの一部を形成するテストパターンは転移され，それによってテストパターンの像が得られる．特にその像は，上述のテストパターンの一集合を含むフォトマスクを使うことによる空中像を形成することによって得られる．その転移パターンは，上述のテストパターンの一集合を含むフォトマスクを使う露光ツールや標準リソプロセスを用いるレジストパターンと同様に形成される．加えて，その転移パターンはさらなる処理工程のあと，たとえばエッチングの工程のあとで得られるパターンとなる．
【００４２】
図９はそのあとで転移パターンの像が得られる工程を描いている．
【００４３】
たとえば図９Ａに示されるように，フォトマスク５は像を映し出すことができ，それにより空中像５１が生み出される．空中像５１は記録され，そして空中像の記録５２が得られる．この空中像の記録５２を以下で描写される本発明の方法を用いて評価することができる．加えて，フォトマスクのＳＥＭ５６像も以下で述べる本発明の方法を用いて撮ることができ，評価することができる．
【００４４】
図９Ｂは，代表的なマスク製造手順５９の工程と代表的なウェハ処理手順６０の工程を，そのあとで転移パターンの像を本発明の方法によって得ることと評価することができる工程と同様に概念的に描写している．
【００４５】
図９Ｂに示されるように，まず，たとえばフォトマスクは，書き込み工程５７の中で，ある対応するパターンを適切なレジスト材料に電子銃ライターを用いて書き込まれることによって形成される．そのパターンは以上で示されたテストパターンやテストパターンの集合によって構成される．そのあとで，１つあるいはそれ以上のマスク処理工程５８が行われる．ＳＥＭ像５６はフォトマスクから撮られる．特定のマスク処理工程５８のあとで，そのフォトマスクのＳＥＭ像５６は，以下に示す方法によって評価することができる．
【００４６】
フォトマスク５を完成させた後，上述のテストパターンやテストパターンの集合から成るパターンはレジスト材料，例えばシリコンウェハ６といった基質の表面に塗られている材料から作ることができる．工程５３で，一般的なリソグラフィ工程によりパターンはレジスト材料に転移され，現像される．その後，例えば，現像されたレジストパターンのＳＥＭ像５６が得られる．随意にイオン注入工程や他の工程といったさらなる処理工程は実行することができ，そしてその後，ＳＥＭ像５６は同様に得られる．
【００４７】
従って，ウェハ処理順序と同様にマスク製造順序の過程で像，特にＳＥＭ像５６を得ることができる．さらに空中像５２の記録が得られ，以下に説明されるように評価できる．
【００４８】
像の評価は図１０，１１を参照しながら述べられる．
【００４９】
図１０は処理工程の筋道を描いた概要図で，一方，図１１Ａ〜１１Ｄには処理工程を経た後に得ることができた結果が，それぞれ描いてある．
【００５０】
図１０には転移されたパターンを評価する処理工程の典型的な筋道が示してある．空中像やＳＥＭ像５６の記録である転移パターンの像から始まっており，縁決定工程は実行される．例えば，図１１Ａは記述された処理工程により解析されることになっている像を示している．特に図１１Ａに示される像はレジストパターンのＳＥＭ像である．
【００５１】
縁決定工程はグレーレベルのマトリックスを通じて縁検出アルゴリズムとしてうまく実行される．図１１Ｂはこの縁決定工程の典型的な結果を示している．
【００５２】
その後，図１０に示してあるように，縁の位置情報を直線に一致させ，縁の位置の残差を決めるために，フィッティング工程６２は機能する．それにより，転移された周期構造のゼロ線が得られる．図１１Ｃはフィッティング工程６２の典型的な出力を示している．
【００５３】
次の工程で，線の残差の情報は高速フーリエ変換機に転移され，振幅の分布が得られる．特に，図１１Ｃに描かれた値はフーリエ変換アルゴリズム６３を用いて解析され，それにより図１１Ｄに示された分布Ａ（ｆ）が得られる．
【００５４】
図１１Ｄに示されているように，評価方法の結果，空間周波数Ａ（ｆ）に依存する振幅の相関関係が得られる．図１１Ｄからわかるように，図１１Ｃに示される分布は本質的に，使用されている特定のテストパターンにおける固定空間的周期の逆数に対応する一つの空間周波数ｆｘを持つ．
【００５５】
Ａ（ｆｘ，ｉｍａｇｅ）の値が得られ，それとフォトマスク５の一部を構成するテストパターンの基準値Ａ（ｆｘ，ｍａｓｋ）と比較することになる．基準値は例えばテストパターンの設計情報を用いることで得ることができる．代替案として，図１０と１１を参考にして記述された方法を使用したフォトマスク５のＳＥＭ像を評価することで基準値を得ることができる．さらなる選択肢として，フォトマスクの空中像５１を評価することができる．その結果，Ａ（ｆｘ，ｍａｓｋ）の値が得られる．
【００５６】
次の工程において，Ａ（ｆｘ，ｉｍａｇｅ）とＡ（ｆｘ，ｍａｓｋ）の比が決まり，検討中の処理と特定の空間周波数ｆｘにおける線状の縁の粗さ転移関数となる．また，Ａ（ｆｘ，ｉｍａｇｅ）とＡ（ｆｘ，ｍａｓｋ）の比はフォトマスクに含まれるその他のテストパターンの他の固定空間周期1／ｆｘにより決められる．その結果，空中像処理や，印刷処理，エッチング処理や他の全ての調査された処理で，線状の縁の粗さ転移関数（ＬＴＦ（ｆｘ））を得ることができる．
【００５７】
本発明は，ある処理工程の最適処理パラメータを決める方法にさらに言及している．この方法によると，例えば図８に関して上述しているように，テストパターンの配置１６を含むフォトマスク５は，空中像を構成するため，または基質上の対応パターンを定義するために用いられる．線状の縁の粗さにおいて特定の転移処理の影響を調査するため，変化処理パラメータを用いることで，検討中の処理を実行する．さらに，テストパターンの配列１６は相違空間周期ｆｘをそれぞれ持つ複数のテストパターンを含んでいる．
【００５８】
例えば，もし検討中の処理が露光工程ならば，いくつかの照明条件が用いられる．この場合，それぞれ異なる照明条件により1つの転移パターンに帰着したことから，円形で，環状で，２極且つ４極の照明条件が与えられる．その後，パターンの像でレジスト材料に転移されたものが得られる．そして，それぞれ異なる照明条件と複数のｆｘの値に対する，Ａ（ｆｘ，ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）の値が決まり，Ａ（ｆｘ，ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，  ｉｍａｇｅ）とＡ（ｆｘ，ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，  ｍａｓｋ）との比を計算することにより，多様なｆｘの値とそれぞれの照明条件に対する，線状の縁の粗さ転移関数ＬＴＦ（ｆｘ，ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）が決まる．そして，ＬＴＦに近いまたは1よりも小さい固有の照明条件が選ばれ，従って，固有の処理における最適な照明条件が決まる．この選択により，前もって決められた空間周期１／ｆｘで粗さの移転を最小化する処理が選ばれる．
【００５９】
レジスト材料内のパターン像の代わりに，それぞれの照明条件下で空中像５１を記録することができ，また最適照明条件を決めるために空中像を評価することができる．
【００６０】
上述されているものと似た方法で，他のどの処理工程の処理パラメータを，上述のような方法を用いることで決めることができる．これらの処理工程の例は現像工程またはエッチング，他の適当な処理工程を含む．
【００６１】
一般的に，線状の縁の粗さ転移関数は空間周波数ｆｘ（ＬＴＦ（ｆｘ））に依存して決まる．ＬＴＦ（ｆｘ）が1よりも小さいｆｘの範囲においては，線状の縁の粗さ転移は抑制される．ＬＴＦ（ｆｘ）が1よりも大きいｆｘの範囲においては，線状の縁の粗さ転移は高められる．適切な処理条件を選択することにより，線状の縁の粗さ転移関数は減らすことができる．その上，線状の縁の変換関数への依存において，固有のフォトマスクが必要な線状の縁粗さ転移の特性を満たすかどうかを決めることが可能である．
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１Ａ】本発明においてのテストパターンの一部を形成するさまざまな要素を表す．本発明でのテストパターンの多様な要素を表す．
【図１Ｂ】本発明においてのテストパターンの一部を形成するさまざまな要素を表す．本発明でのテストパターンの多様な要素を表す．
【図１Ｃ】本発明においてのテストパターンの一部を形成するさまざまな要素を表す．本発明でのテストパターンの多様な要素を表す．
【図１Ｄ】本発明においてのテストパターンの一部を形成するさまざまな要素を表す．本発明でのテストパターンの多様な要素を表す．
【図２Ａ】本発明を具体化するテストパターンの一部を形成する異なる要素を表す．
【図２Ｂ】本発明を具体化するテストパターンの一部を形成する異なる要素を表す．
【図２Ｃ】本発明を具体化するテストパターンの一部を形成する異なる要素を表す．
【図２Ｄ】本発明を具体化するテストパターンの一部を形成する異なる要素を表す．
【図３】本発明の具体化でのテストパターンの一集合を表す．
【図４】本発明の更なるの具体化でのテストパターンの一集合を表す．
【図５】本発明の３番目の具体化でのテストパターンの一集合を表す．
【図６】本発明の更なる具体化でのテストパターンの配列を表す．
【図７】本発明でのテストパターンのグループを表す．
【図８】本発明でのテストパターンの５つの配置を含むフォトマスクを表す．
【図９Ａ】フォトマスクの空中像の記録を得る工程を描いた概念図を表す．
【図９Ｂ】ウェハ処理方法の工程を概念的に説明する．
【図１０】テストパターンの転移特性を評価するための工程を概念的に示す．
【図１１Ａ】図テストパターンの転移特性を評価するためのひとつの工程による結果を示す．
【図１１Ｂ】テストパターンの転移特性を評価するためのひとつの工程による結果を示す．
【図１１Ｃ】テストパターンの転移特性を評価するためのひとつの工程による結果を示す．
【図１１Ｄ】テストパターンの転移特性を評価するためのひとつの工程による結果を示す．
【符号の説明】
【００６３】
１  テストパターン
１１  テストパターンの要素
１２  テストパターンの部分集合
１３  テストパターンの集合
１４  テストパターンの配列
１５  テストパターンのグループ
１６  テストパターンの配置
２  線
２１、２２  線の側面
２３  基準方向
３周期構造
３１  構造の最大点
４  空間
５  フォトマスク
５１  空中像
５２  空中像の記録
５３  リソグラフィ工程
５４  エッチング工程
５５  さらなる処理工程
５６  ＳＥＭ像
５７  書き込み工程
５８  マスク処理工程
５９  マスク製造順序
６０  ウェハ処理順序
６  ウェハ
６１  縁決定工程
６２  フィッティング工程
６３  フーリエ変換工程
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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