JP2000075467A - フォトマスク及びその製造方法、並びにそのフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

フォトマスク及びその製造方法、並びにそのフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法

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JP2000075467A JP24536798A JP24536798A JP2000075467A JP 2000075467 A JP2000075467 A JP 2000075467A JP 24536798 A JP24536798 A JP 24536798A JP 24536798 A JP24536798 A JP 24536798A JP 2000075467 A JP2000075467 A JP 2000075467A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CMOSロジック集積回路のように、粗密が
あるパターンをドライエッチングで加工したときのマイ
クロローディング効果を軽減するフォトマスクの製造方
法を提供する。 【解決手段】 まず、フォトマスクパターン全体の設計
データを縦及び横にマス目状の小領域のパターンデータ
に分割し、さらにそれぞれの小領域毎に、パターンの占
有面積率を求める。一方で、占有面積率と実際にエッチ
ングなどで得られた加工寸法との関数を求めておき、そ
れと求めた占有面積率に基づいて、半導体基板上に実際
に加工されるパターン寸法を予想する。次に、予想結果
に基づいて小領域毎に、フォトマスクパターンの設計デ
ータに補正量を与え、最後に補正した小領域設計データ
を合成する。これによって、パターン密度に応じた精密
な寸法補正が可能となり、粗密による寸法ばらつきを防
止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、投影光学系を介
して、加工対象にパターン転写を行うために使用するフ
ォトマスク及びその製造方法、並びにそのフォトマスク
を用いた半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置、特にLSIデバイスを構成
する素子寸法の微細化に伴い、要求される半導体基板上
のパターン寸法精度は日々高まっている。しかしなが
ら、特にMOSロジック分野では、回路パターンがラン
ダムであり、また、個々のフォトマスクレイヤーのパタ
ーン面積率[(パターン面積)/(チップ面積)]も半
導体装置によって大きく異なるため、マスク合わせ時の
現像速度のばらつきやエッチング時のマイクロローディ
ング効果が発生し、パターン寸法精度向上の妨げとなっ
ている。
【0003】その対応策として、これまでのパターン寸
法の半導体装置においては、パターン面積率に依存しな
い、プロセスウインドウの広いリソグラフィ技術及びエ
ッチング技術を設定することで対応していたが、要求さ
れるパターン寸法精度が厳しくなるに従って、従来のリ
ソグラフィ技術やエッチング技術等のプロセス条件の最
適化では所望の精度が得られなくなったため、最近で
は、パターン転写を行うためのフォトマスクパターンに
修正を加えて対策するようになっている。
【0004】以下に、半導体基板上のパターン寸法精度
を向上するための従来のフォトマスクパターン修正設計
方法について説明する。
【0005】図2は、従来のフォトマスクパターン作成
方法を示すフロー図である。まず、フォトマスク作成工
程において、半導体基板上の加工対象のパターン転写を
行うために使用するフォトマスクの初期設計データPを
パターン補正装置に入力する。次に、パターン補正装置
を用いて、半導体基板上の全領域に対して、加工対象の
パターンが占める面積率Sを求める。
【0006】一方、パターン占有面積率が異なる評価用
フォトマスクを数種類事前に準備し、実際に半導体装置
の製造工程で、フォトリソグラフィ技術とエッチング技
術を用いて基板上にパターンを形成し、仕上がり寸法を
測定して、占有面積率Sと仕上がり寸法との相関関係を
把握する。そして、その相関関係を表す関数fをパター
ン補正装置に入力する。
【0007】次に、パターン占有面積率Sと関数fを用
いて、半導体基板上に形成される仕上がり寸法を予想す
る。次いで、予想された仕上がり寸法と所望の寸法との
差をパターン補正装置で計算し、その差を補正するよう
な、フォトマスクの初期設計データPに補正量を付加し
た設計データP´を求める。次に、設計データP´に基
づいてフォトマスクを作成する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のフォトマスク作成方法では、パターン面積率Sは、
チップ全体の面積に対する、そのパターンのチップ全体
に占める面積の比として定義されている。したがって、
チップ上で平均化したフォトマスクの補正量を決定する
ことから、MOSメモリデバイスのような、半導体基板
上で同じような寸法、密度のパターンがほぼ均一に分布
するデバイスでは問題とならないが、DRAMや不揮発
性メモリを混載化したembeddedマイコン等に象
徴されるような、半導体基板上のデバイスによってパタ
ーン密度が大きく異なるデバイスにとっては、パターン
密部と粗部が混在するため、ドライエッチングによって
半導体基板上の、ある領域では所望の加工仕上がり寸法
が得られても、別の領域では仕上がり寸法が目標に対し
て大きくずれ、結果として必要な半導体装置の性能が得
られないという問題が発生していた。
【0009】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、半導体チップ上のパターン密度にばらつきが存在し
ても、半導体基板上のすべての領域で所望の仕上がり寸
法を得ることができるフォトマスクの製造方法を提供す
ることを主たる目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のフォトマスクの製造方法は、フォトマスクパ
ターンの設計データを抽出する工程と、フォトマスクパ
ターンの設計データを小領域のパターンデータに分割
し、さらに小領域毎に、小領域の面積に対するパターン
の面積が占める割合を求める工程と、求めたパターン面
積が占める割合に基づいて、半導体基板などの加工対象
上に実際に加工されるパターン寸法がどうなるかを予想
する工程と、予想結果に基づいて小領域毎に、フォトマ
スクパターンの設計データに補正量を与える工程と、小
領域毎に補正量を与えた設計データを合成する工程とを
有するものである。
【0011】上記の小領域データは、具体的には、
(1)フォトマスクパターンデータを縦及び横にマス目
状に分割して形成、(2)フォトマスクパターンデータ
を、ユニットデバイス領域データ毎に分割して形成、あ
るいは、(3)フォトマスクパターンデータを、パター
ン密度がほぼ同じ領域データ毎に分割して形成したもの
にすることができる。
【0012】また、上記半導体基板などの加工対象上に
実際にエッチングなどで加工されるパターン寸法を予想
する工程は、具体的には、パターン面積と実際にエッチ
ングなどで加工して得られた加工寸法との関数を求め、
それを用いて行う。
【0013】上記本発明のフォトマスクの製造方法にお
いては、特にフォトマスクパターンの設計データを小領
域のパターンデータに分割し、さらにその小領域毎に、
フォトマスクパターンの設計データに補正量を与えるこ
とによって、小領域毎のパターン密度に応じた適切で精
密な寸法補正が可能になり、最後に小領域毎に補正量を
与えた設計データを合成すれば、フォトマスクパターン
に粗密があっても全体として、半導体基板上に所望の寸
法のパターンを得ることができる。
【0014】また、課題を解決するための本発明のフォ
トマスクの他の製造方法は、先に説明した製造方法にお
いて、分割した小領域毎に、小領域の面積に対するパタ
ーンの面積が占める割合を求める代りに、小領域に存在
するパターンの個数を求め、そのパターンの個数に基づ
いて、加工対象上に実際に加工されるパターン寸法を予
想する工程を有するものである。
【0015】このようにしても、パターン密度の粗密に
よらず、半導体基板上の全領域で精度の高い仕上がり寸
法を実現できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0017】図1は、本発明の一実施の形態におけるフ
ォトマスクパターンの作成方法を示すフロー図である。
まず、フォトマスク作成工程において、半導体基板上に
加工対象のパターン転写を行うために使用するフォトマ
スクの初期設計データPをパターン補正装置に入力す
る。次に、初期設計データPを任意の面積のn個のユニ
ットPnに分割する。
【0018】ここて、設計データの分割については、ま
ず、フォトマスクの全受光領域をマス目状にn個(横i
個×縦j個)に分け、次に、n11(1行1列目のマス
目)と初期設計データPとを重ね合わせて(And処
理)、P11とし、これをPijまで繰り返して、初期設計
データPをPn個に分割する方法を実施する。
【0019】次に、パターン補正装置を用いて、各ユニ
ットPij毎に加工対象のパターンが占める面積率Sを求
める。個々での面積率は、マス目領域全体の面積に対す
るパターンが占める面積との比である。
【0020】一方、パターン占有面積率が異なる評価用
のフォトマスクを数種類事前に準備しておき、実際に半
導体装置の製造工程で、フォトリソグラフィ技術とエッ
チング技術を用いて、基板上にパターンを形成して仕上
がり寸法を測定し、占有面積率と仕上がり寸法との相関
関係を把握する。そしてその相関関係を示す関数fをパ
ターン補正装置に入力する。
【0021】このようにした後、パターン占有面積率S
と関数fを用いて、半導体基板上に形成される各マス目
領域での仕上がり寸法を予想する。次に、それぞれのマ
ス目領域について、予想された仕上がり寸法と所望の寸
法との差をパターン補正装置で計算し、対応する領域の
フォトマスクの初期設計データPnに前記差に相当する
補正量を付加した設計データPn´を求める。次に、す
べての設計データPn´を合成して設計データP´を算
出し、設計データP´に基づいてフォトマスクを作成す
る。
【0022】従来では、既に述べたように、初期設計デ
ータPに対して基本的に均一に1個の補正量を加えて補
正設計データP´としていたのに比べて、本発明では、
初期設計データPに対してデータPを複数個の領域のデ
ータに分割し、それぞれの領域毎のパターン占有面積率
に応じた補正量を、それぞれの領域に加えて全体として
の補正設計データP´を算出するので、領域毎のパター
ン密度に応じたきめ細かい精密なパターン寸法補正をす
ることができる。
【0023】そして、このような本発明の方法でパター
ン補正され、作成されたフォトマスクを用いて半導体装
置を製造する。特に、ドライエッチング加工すること
で、半導体チップ上のパターン密度の粗密に対応した補
正量の効果により、半導体装置上のすべての領域で、所
望の仕上がり寸法を得ることができる。
【0024】なお、本発明の実施の形態においては、そ
のパターンの占有面積率に対する仕上がり寸法の関数f
を用いた。しかし、異なる配線層同士を結線するコンタ
クトパターンマスク系のフォトマスクレイヤーについて
は、パターン占有面積率の代りに、各マス目領域内に存
在するコンタクトパターン個数を用いた仕上がり寸法の
関数を用いて寸法補正をすることができる。これは、こ
の種のコンタクト径がチップ上どこでも大体同じで密度
だけが異なっている場合が多いからである。
【0025】また、データPの分割方法として、n個の
マス目領域にする方法以外に、チップ上のユニットデバ
イスの領域、すなわち例えばメモリー領域、CPU領域
などパターン密度のよく似た領域データ毎に分解するこ
ともできる。この方法によれば、分割がより少ない個数
で効率よくできるという利点がある。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、フォト
マスクパターンの設計データを任意の小領域に分割し、
小領域毎に最適な補正量を決定して、最後にそれらを合
成したフォトマスクを作成することで、パターン密度の
粗密に依らず、半導体装置上の全ての領域で所望の仕上
がり寸法を得ることができる優れたフォトマスクの製造
方法であり、それを用いて、微小寸法のパターンを有す
る半導体装置の製造が実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態におけるフォトマスクパ
ターンの作成方法を示すフロー図
【図2】従来のフォトマスクパターンの作成方法を示す
フロー図

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 投影光学系を介して、加工対象にパター
    ン転写を行うために使用するフォトマスクの製造方法で
    あって、フォトマスクパターンの設計データを抽出する
    工程と、前記フォトマスクパターンの設計データを小領
    域パターンデータに分割する工程と、前記小領域毎に、
    前記小領域の面積に対するパターンの面積が占める割合
    を求める工程と、前記パターン面積が占める割合に基づ
    いて、前記加工対象上に実際に加工されるパターン寸法
    を予想する工程と、前記予想結果に基づいて前記小領域
    毎に、前記フォトマスクパターンの設計データに補正量
    を与える工程と、前記小領域毎に前記補正量を与えた設
    計データを合成する工程とを含むことを特徴とするフォ
    トマスクの製造方法。
  2. 【請求項2】 小領域データは、フォトマスクパターン
    データを縦及び横にマス目状に分割したものであること
    を特徴とする請求項1記載のフォトマスクの製造方法。
  3. 【請求項3】 小領域データは、フォトマスクパターン
    データを、ユニットデバイス領域データ毎に分割したも
    のであることを特徴とする請求項1記載のフォトマスク
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 小領域データは、フォトマスクパターン
    データを、パターン密度がほぼ同じ領域データ毎に分割
    したものであることを特徴とする請求項1記載のフォト
    マスクの製造方法。
  5. 【請求項5】 パターン面積が占める割合に基づいて、
    加工対象上に実際に加工されるパターン寸法を予想する
    工程は、パターン面積と実際に加工して得られた加工寸
    法との関数を用いて予想する工程であることを特徴とす
    る請求項1ないし4のいずれかに記載のフォトマスクの
    製造方法。
  6. 【請求項6】 投影光学系を介して、加工対象にパター
    ン転写を行うために使用するフォトマスクの製造方法で
    あって、フォトマスクパターンの設計データを抽出する
    工程と、前記フォトマスクパターンの設計データを小領
    域パターンデータに分割する工程と、前記小領域毎に、
    前記小領域に存在するパターンの個数を求める工程と、
    前記パターンの個数に基づいて、前記加工対象上に実際
    に加工されるパターン寸法を予想する工程と、前記予想
    結果に基づいて前記小領域毎に、前記フォトマスクパタ
    ーンの設計データに補正量を与える工程と、前記小領域
    毎に前記補正量を与えた設計データを合成する工程とを
    含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれか1項に記載
    の製造方法によって得られたフォトマスク。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載のフォトマスクを用い
    て、半導体基板上にパターンを転写することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
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