(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光時に入射される光エネルギーが互いに異なる複数の領域を有し、前記各領域にフレアノイズ検出のためのそれぞれ異なる大きさのブロックからなる複数のダミーパターンを有するマスクを準備するステップと、
前記マスクのダミーパターンをフォトリソグラフィ工程によって、ウェハに転写するステップと、
露光の際のフレアノイズの影響に関して、予めカーク方法によって、複数の大きさのブロックについて、露光の光エネルギーとその光エネルギーで具現されなくなるブロックの大きさとフレアノイズとの関係を求めて、ルックアップテーブルを作成しておくステップと、
前記各領域について、前記ウェハに転写されたダミーパターンで具現されなかったブロックの大きさから前記ルックアップテーブルを参照して前記フレアノイズを読み取るステップと
を含んでなる半導体装置のフレアノイズ検出方法。
【請求項２】
前記ダミーパターンを前記ウェハに転写するステップにおいて、
それぞれのショットが互いに重なる回数によって、前記各領域別に入射される光エネルギーが異なることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置のフレアノイズ検出方法。
【請求項３】
前記ショットが重なる領域は、スクライブレーン(Scribe lane)を含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置のフレアノイズ検出方法。
【請求項４】
前記ダミーパターンは、四角形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置のフレアノイズ検出方法。
【請求項５】
前記ルックアップテーブルを作成するステップは、
複数の大きさのブロックについて、
式：  Log(ブロックの大きさ)＝ａ＊Exp(ｂ＊光エネルギーＥ)
の関係を満足する複数の光エネルギーＥとその各々に対する係数ｂとをテーブルとして作成する（なお、ここにａは実験データにより平均的な値として定められる値である）とともに、
与えられた大きさのブロックが具現されなくなる場合における複数の光エネルギーＥと各フレアノイズの割合とをテーブルとして作成する
ことを特徴とする請求項１に記載のフレアノイズ検出方法。
【請求項６】
前記露光時に入射される光エネルギーが互いに異なる複数の領域は、  転写される複数のショットが隣接する境界において、複数回の露光が重なることによってエネルギーが異なる領域が生じる
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置のフレアノイズ検出方法。
【請求項７】
ある光エネルギーで具現されなくなるダミーパターンのブロックを見つけるとき、光学顕微鏡を使用する
ことを特徴とする請求項１に記載のフレアノイズ検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置のフレアノイズ(Flare noise)検出方法に関し、特に、露光装置のフレアノイズ現象をマスクのレイアウト(Layout)変更とカーク方法(Kirk's method)を用いてリアルタイムで検出できるようにする半導体装置のフレアノイズ検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、フレア(Flare)ノイズは、露光装置固有のレンズの欠陥、不完全な反射防止コーティング(Anti-Reflective Coating：以下、「ＡＲＣ」と記す)またはマスクにおける散乱などによって、マスクパターンを通過した光とは関係なく、レンズで散乱されてウェハに入射される一種の光ノイズ(Light noise)を指すものである。フレアノイズは、露光装置内のレンズアレイ(Lens array)、特に投影レンズ(Projection optic)に比べて相対的に完璧なARC処理がされていない照明レンズ(Illumination optic)によって始まる。
【０００３】
また、フレアノイズは、入射された光が前記した不完全なレンズ要素(Lens elements)によって、散乱されて発生し、全体的な光の強度(Intensity)を高めたり、不均一な光の分布をもたらして、エアリアルイメージ(Aerial image)の照度(Contrast)を低下させたり、マスクのオープン領域(Open area)が過度な領域では過露光現象をもたらして結果的に臨界寸法(Critical Dimension：以下、ＣＤと記す)の均一度及び工程マージンの低下を招く。
【０００４】
前記した露光装置におけるフレアノイズ問題は、ずいぶん前から知らされてきたが、近年、半導体素子のデザインルール(Design rule)が限界点に至り、従来は大きな問題ではなかったＣＤの均一性及び照明の均一性が重要視されてから、フレアノイズもＣＤ均一度及び工程マージンを低下させるに多くの原因を生み出すものと認識されている。
【０００５】
一方、前述したフレアノイズを検出する方法には、露光装置内の特定の機能やテストマスク(Test mask)を用いて一定の周期で装置を検査する方法を用いてきたが、その代表的な方法にはファイヤフライ方法(Firefly method)とカーク方法がある。
【０００６】
しかし、前述した2つの方法は、その手順があまりにも煩雑であり、その検査周期を一定期間以上、減らすことができないし、フレアノイズが発生しても既に多くの素子のパターンで欠陥(Damage)が発生した以後に検出されるので、既存の検出方法を補完できる新しい方法が求められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、素子のパターン内でリアルタイムでフレアノイズを検出できる半導体装置のフレアノイズ検出方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、露光時に入射される光エネルギーが互いに異なる複数の領域を有し、前記各領域にフレアノイズ検出のためのそれぞれ異なる大きさのブロックからなる複数のダミーパターンを有するマスクを準備するステップと、前記マスクのダミーパターンをフォトリソグラフィ工程によって、ウェハに転写するステップと、露光の際のフレアノイズの影響に関して、予めカーク方法によって、複数の大きさのブロックについて、露光の光エネルギーとその光エネルギーで具現されなくなるブロックの大きさとフレアノイズとの関係を求めて、ルックアップテーブルを作成しておくステップと、前記各領域について、前記ウェハに転写されたダミーパターンで具現されなかったブロックの大きさから前記ルックアップテーブルを参照して前記フレアノイズを読み取るステップとを含む半導体装置のフレアノイズ検出方法を提供する。
【０００９】
好ましくは、本発明の前記ダミーパターンを前記ウェハに転写するステップにおいて、それぞれのショットが互いに重なる回数によって、前記各領域別に入射される光エネルギーが異なることを特徴とし、前記ショットが重なる領域は、スクライブレーン(Scribe lane)を含むことを特徴とし、前記ダミーパターンは、四角形状に形成されたことを特徴とする。また、前記フレアノイズ検出方法は、前記ルックアップテーブルを作成するステップが、複数の大きさのブロックについて、
式：  Log(ブロックの大きさ)＝ａ＊Exp(ｂ＊光エネルギーＥ)
の関係を満足する複数の光エネルギーＥとその各々に対する係数ｂとをテーブルとして作成する（なお、ここにａは実験データにより平均的な値として定められる値である）とともに、与えられた大きさのブロックが具現されなくなる場合における複数の光エネルギーＥと各フレアノイズの割合とをテーブルとして作成するステップであることを特徴とする。
【００１０】
通常考えられることは、実際パターン上においてフレアノイズの影響を受けるＣＤを継続観測すれば良いが、この場合、精密ＣＤ測定装置の使用による全般的なコスト低下の問題が発生するようになる。従って、簡単な光学顕微鏡を通してフレアノイズを検出できるカーク方法を素子のマスク上で具現できる方法を探すべきであり、本発明は素子のマスクレイアウトと露光装置の露光時に隣接するショット(Shot)と間の重複性を用いてこれを具現した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の最も好ましい実施例を添付する図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、イメージ平面(Image plane)において迷光(Stray light)によるフレアノイズ現象を説明するための概略図であり、図２は、カーク方法を説明するためにカークスプリット(Kirk's split)のブロック大きさを示した概略図であり、図３は、カーク方法をマスク上で具現するための本発明の一実施例に係るマスクレイアウトを示した平面図であり、図４は、カーク方法によるブロック大きさと露光エネルギーとの関係を示したグラフである。
【００１３】
フレアノイズは、前述したように、元々光が到達すべき領域以外に他の領域に光が到達することであり、回折(Diffraction)とは異なる。
【００１４】
図１を参照すると、横軸は各領域を区分しており、縦軸は光エネルギー(Ｅ)を示す。「Ｃ」領域に光エネルギーを伝達しようとする時、「Ｂ」のような迷光によって、光エネルギーが遮蔽されるべき領域である「Ｄ」領域に光エネルギーが到達するようになる。したがって、理想的には「Ｄ」領域における光エネルギーが「０」となるべきであるが、迷光によって図示の「Ａ」程度の光エネルギーが存在するようになることが確認できる。
【００１５】
図２を参照すると、カーク方法においてはブロックの大きさが多種類用意されたマスクを製作する。この場合、フレアノイズの量に応じて、ある大きさのブロックがあるエネルギー範囲で具現されない（フォトレジスト上にその形の像として形成されない）。この場合に具現されないブロックの大きさに対するフレアノイズの量を表すことができ、次の式［数１］はその関係を数式的に示す。
【００１６】
【数１】
Ｆ(Flare noise)［％］＝ Ｅ0／Ｅx × １００。
【００１７】
ここで、E0はブロッキング(Blocking)をしない状態でフォトレジスト(PR)がすべてなくなるのに必要な基本エネルギーを表し、Exは、大きさxを有する特定ブロックがブロッキングされている時、フレアノイズによって大きさxのブロックがなくなるのに必要なエネルギーを表す。ブロックの大きさxは、フレアノイズが回折と区別されて飽和される大きさであり、ＤＲＡＭ工程においては、通常５μｍ〜１０μｍの間の値を用いる。
【００１８】
前述したカーク方法を実際素子具現のためのマスクで具現することにおいて最も大きな問題は、適正エネルギーの設定と多様な大きさのブロックを挿入する空間を確保することである。なぜならば、実際素子用マスクを用いた露光時のエネルギーは素子のパターンによって決定されるものであって、カーク方法のように任意に適用できないためである。
【００１９】
しかし、マスクのレイアウトと露光装置の露光方式を適切に用いると、最小限の面積と必要なエネルギーレベルを得ることができ、本発明では多様な大きさのダミーパターンを実際マスク上に具現しようとするものである。
【００２０】
このため、露光時に入射される光エネルギーが互いに異なる複数の領域を有し、前記各領域にフレアノイズ検出のためのそれぞれ異なる大きさの複数のダミーパターンを有するマスクを用いる。
【００２１】
図３を参照すると、３０Ａ〜３０Ｄは、それぞれ１回の露光によって転写されるパターン領域、すなわちショット(Shot)であれば、この領域には１回の露光による単位光エネルギー「Ｅ」が照射され、この領域を含む領域、すなわち、１回の露光領域Ｘも同様に単位光エネルギー「Ｅ」が照射される。
【００２２】
一方、実際の露光装置ではブレード(Blade)自体に誤差があるので、素子のレイアウト時に、主パターン(Main pattern)以外の領域、例えば、スクライブレーンを設けて、その領域で露光時に隣接するショット（３０Ａ〜３０Ｄ）を重複させて露光するようになる。したがって、本発明の一実施例として例示された図３に示した図面符号「Ｙ」は、「３０Ａ」と「３０Ｂ」の隣接する2ショットに対する露光時に重なって露光されるので、2回の露光がなされるようになり、これによって「Ｙ」領域は、２倍の単位光エネルギー「２Ｅ」が入射される２回の露光領域になる。
【００２３】
また、図３に示した図面符号「Ｚ」は、「３０Ａ」〜「３０Ｄ」の４個のショットの露光時に重なって４回の露光がなされるので、「Ｚ」領域は４倍の単位光エネルギー「４Ｅ」が入射される４回の露光領域になる。
【００２４】
従って、前述した例えば、「Ｅ」、「２Ｅ」、「４Ｅ」の光エネルギーが「Ｘ」、「Ｙ」、「Ｚ」それぞれの領域に照射され、このような領域、特に「Ｙ」と「Ｚ」に適正なブロック大きさ、すなわち複数の大きさを有するダミーパターンを挿入する場合、「Ｅ」と「２Ｅ」、「４Ｅ」のエネルギーと各ダミーパターンの組合せによってフレアノイズを検出できるようになる。
【００２５】
以下、各エネルギーステップに挿入すべきダミーパターンのブロック大きさを計算する方法とこれを通してフレアノイズを計算する方法を具体的に説明する。
【００２６】
図４のグラフは、カーク方法で用いる四角形状のブロック大きさ(ログスケール)と光エネルギー関係を示しているが、これは次の式［数２］のようになる。
【００２７】
【数２】
Log(ブロック大きさ)=ａ＊Exp(ｂ＊エネルギー)  。
【００２８】
ここで、「ａ」と「ｂ」は、固定係数(Fitting coefficient)を表しているが、エネルギーは、例えば、本発明の実施例の場合、「Ｅ」、「２Ｅ」、「４Ｅ」に固定され、実験データによると、固定係数「ａ」は他の変数の変化にほとんど影響を受けないことが分析されており、平均的な値に定数化させることができる。この場合、各エネルギーにおいて、具現されなくなるダミーパターンの大きさと係数「ｂ」との関係を求めることができ、ダミーパターンの大きさを、例えば、５μｍに固定させると、係数「ｂ」に対するエネルギーを求めることができ、フレアノイズの数値に結びつく。
【００２９】
次の［表１］は、カーク方法で求めた係数（ａ、ｂ）とフレアノイズ（Ｆ）との関係を示しており、［表２］は、［数２］で求めた各固定されたエネルギー（単位エネルギーＥを５０に設定したものである）におけるブロックの大きさと係数(ｂ)との関係を示す。
【００３０】
【表１】
0004295983.tif 000002
【００３１】
【表２】
0004295983.tif 000003
【００３２】
例えば、「４Ｅ」のエネルギー、すなわち、単位エネルギー「５０」の４倍である「２００」のエネルギーで７μｍ大きさのダミーパターンが具現されないか、意図したものより小さい大きさに具現されると、既に作成されたルックアップテーブルである［表２］において光エネルギーが「４Ｅ」である「２００」でダミーパターンの大きさが７μｍであるので、この場合の固定係数「ｂ」を探す。
【００３３】
この場合、固定係数「ｂ」が「０．０１５９」であるので、再びルックアップテーブルである［表１］においてこれに最も類似の値を探すが、「ｂ」の値が0.016に近似するので、これに該当する５．８８％がフレアノイズと言える。ここで、ルックアップテーブルである［表１］においては、５μｍ大きさのダミーパターンを基準とした。
【００３４】
また、「４Ｅ」すなわち、エネルギー「２００」のレベルで８μｍ大きさのダミーパターンがすべて具現されないと、この場合は「２Ｅ」、すなわち、エネルギー「１００」のレベルで各大きさ別に固定係数「ｂ」を探せば良い。この場合、エネルギー「１００」で５μｍの大きさのダミーパターンがなくなると、固定係数「ｂ」は「０．０２９９」であるので、これを参照して［表１］でフレアノイズを探せば、約１０．２９％であることが分かる。一方、このようにフレアノイズが１０％を越えるようになると、露光装置に対する補償措置を取らなければならないことが認知できる。
【００３５】
すなわち、前述したようにフレアノイズの検出時には各領域のうち、光エネルギーが大きい領域から順次ダミーパターンの大きさと光エネルギーによってエネルギーとダミーパターンの大きさによる固定係数「ｂ」をルックアップテーブルすなわち、［表２］を参照して近似した固定係数「ｂ」を探した後、探した固定係数「ｂ」とダミーパターンの大きさを用いて固定係数「ｂ」とフレアノイズをルックアップテーブル、すなわち、［表２］を参照してフレアノイズを探す。
【００３６】
このような過程は、ＳＥＭ(Scanning Electron Microscopy)などを用いず、光学顕微鏡を用いて簡単にリアルタイムで行われる。
【００３７】
前述したようになされる本発明は、素子のマスクレイアウトと露光装置の露光時に隣接したショットとの間の重畳性を用い、このような重なる領域、例えば、スクライブレーンに複数種の大きさのダミーパターンを形成することによって、露光時に光エネルギーが他の各領域においてパターンが具現されるか否かを光学顕微鏡を通してリアルタイムで確認できるので、装置保守及び装置検査の時間を追加する必要がないし、素子に対するフレアノイズ影響を最小化できることが実施例を通して分かった。
【００３８】
なお、本発明は、本実施例に限られるものではない。本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【００３９】
【発明の効果】
前記したような本発明は、露光装置のフレアノイズを素子のウェハにおいて光学顕微鏡を用いた検査のみを用いてリアルタイムで検出できるので、装置保守及び装置検査の時間を追加する必要がないし、素子に対するフレアノイズ影響を最小化できる効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  イメージ平面において迷光によるフレアノイズ現象を説明するための概略図である。
【図２】  カーク方法を説明するためにカークスプリットのブロック大きさを示した概略図である。
【図３】  カーク方法をマスク上で具現するための本発明の一実施例に係るマスクレイアウトを示した平面図である。
【図４】  カーク方法によるブロック大きさと露光エネルギーとの関係を示したグラフである。
【符号の説明】
３０Ａ〜３０Ｄ…1回の露光によって単位光エネルギーが入射される領域(ショット)、Ｘ…１回の露光領域、Ｙ…２回の露光領域、Ｚ…４回の露光領域。
【図１】
0004295983.tif 000004
【図２】
0004295983.tif 000005
【図３】
0004295983.tif 000006
【図４】
0004295983.tif 000007