JP2001324796A - マスクパタンの形成方法、およびフォトマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトマスクのパタン寸法精度を向上させ、
さらにウエハ工程への悪影響がなく、実用が容易である
フォトマスクを作製できるマスクパタン形成方法を提供 【解決手段】 （Ａ）基板上の被加工膜上に感光性レジ
ストを塗布した状態で、目的とするパタンに、描画面積
密度、又はエッチング面積密度を均一化するダミーパタ
ンを付加したパタンを描画するための、第１のパタンデ
ータを用いて、１回目の描画を行い、製版、エッチング
して、ダミー膜パタンが付加された第１の膜パタンを形
成する第１の膜パタン形成工程と、（Ｂ）前記第１の膜
パタン全体を覆うように、基板上に感光性レジストを塗
布した状態で、製版後に、目的とするパタン部を覆い、
ダミー膜パタン部のみを露出させるようにする第２のパ
タンデータを用いて、２回目の描画を行い、製版、エッ
チングして、第１の膜パタンからダミー膜パタンのみを
除去した第２の膜パタンを得て、これを目的とする膜パ
タンとする、ダミー膜パタン除去工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクパタンの形
成方法に関し、特に、半導体集積回路の作製に用いられ
るフォトマスクのパタン形成方法とフォトマスクに関す
る。

【０００２】

【従来技術】近年、電子機器の高性能化、軽薄短小の傾
向から、ＡＳＩＣに代表される種々のＬＳＩには、ます
ます高集積化、高機能化が求められるようになってきて
いる。これに伴い、半導体集積回路の作製に用いられる
フォトマスクにおいては、更なる高精度寸法のパタン形
成が求められるようになってきた。ＬＳＩチップの製造
歩留まりは、フオトマスクのパタン寸法精度と関係して
おり、マスクの寸法精度向上は重要である。従来、フォ
トマスク製造は、以下のように行われていた。図３に基
いて説明する。先ず、石英などの透明基板３１０の上
に、クロムなどの金属薄膜３２０をスパツタ法などによ
り成膜した基板（ブランクスとも言う）を用意する。
（図３（ａ）） この上に、感光性樹脂膜（以下、感光性レジストあるい
は単にレジストとも言う）３３０を塗布した後、加熱乾
燥処理し膜に残留している溶剤の除去や金属薄膜との密
着性向上を図る。（図３（ｂ）） 次に、この感光性樹脂膜３３０に、ＥＢ（電子線）、レ
ーザー光、Ｘ線などの電離放射線３４０を照射し所望の
パタン形状に感光する。（図３（ｃ）） 次に、感光性樹脂膜３３０を現像してレジストパタン３
３５を形成した（図３（ｄ））後、レジストパタン３３
５の開口３３６から露出した金属薄膜３２０をエツチン
グして、金属薄膜パタン３２５を形成する。（図３
（ｅ）） 最後に、レジストパタン３３５を除去して、金属薄膜パ
タン３２５をその一面に配設したフオトマスクが得られ
る。（図３（ｆ））

【０００３】しかし、上記、従来のフォトマスク製造に
おいては、マスク面内における図形の設計値と仕上がり
寸法の差（以下誤差とも言う）が、周囲の図形密度や近
接図形との距離に依存することが知られている。（ＵＳ
Ｐ５５９７６６８号参照） その理由は、ＥＢ（電子線）描画工程におけるＥＢ後方
散乱量が近接する描画面積に依存すること、レーザ描画
では隣接図形との距離が関係する為である。さらにエツ
チング工程におけるエッチング速度が近接するエッチン
グ面積密度に依存する為である。

【０００４】一方、回路パタンが存在しない空領域にダ
ミーパタンを付加して、パタンの密度を均一化して、ウ
エハの平坦化を図る、ウエハ平坦化用ダミーパタン付加
方法が知られている。この方法においては、使用するフ
ォトマスクに、パタンの密度を均一化するためのダミー
パタンを付加しておくが、ウエハ面の段差回避が目的の
為、フォトマスクに平坦化のためのパタン（ダミーパタ
ン）を挿入するだけであり、マスク製造における描画面
積密度やエッチング面積密度は考慮していない。この
為、単にダミーパタンを付加しただけでは、マスクパタ
ンの寸法精度向上に充分な効果が得られない。また、ウ
エハ平坦化用ダミーパタン付加方法においては、ダミー
パタンの位置、サイズ、形状によりウエハ工程で寄生容
量の増大や寄生トランジスタの形成、膜ハガレなどの間
題が起こる可能性がある。即ち、単にダミーパタンを付
加しただけでは、マスクパタンの寸法精度向上に充分な
効果が得られないし、仮に得られたとしても、ウエハ工
程で寄生容量の増大、寄生トランジスタの形成、膜ハガ
レなどの間題を解決しないと実用出来ない。更にこれら
の問題解決に時間がかかる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、ＬＳｌ
チップなどの半導体製品の回路が、年々、微細化してい
る中、この作製に用いられるフォトマスクにおいては、
更なる高精度寸法のパタン形成が求められるようになっ
てきた。本発明は、これに対応するもので、フォトマス
クのパタン寸法精度を向上させ、さらにウエハ工程への
悪影響がなく、実用が容易であるフォトマスクを作製で
きるマスクパタン形成方法を提供しようとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のマスクパタンの
形成方法は、フォトリソグラフィーにより、基板上に形
成された被加工膜を、所定形状の膜パタンに形成するマ
スクパタンの形成方法であって、（Ａ）基板上の被加工
膜上に感光性レジストを塗布した状態で、目的とするパ
タン（図形とも言う）に、描画面積密度、および／また
はエッチング面積密度を均一化するダミーパタン（図形
とも言う）を付加したパタン（図形とも言う）を描画す
るための、第１のパタンデータ（図形データとも言う）
を用いて、１回目の描画を行い、製版、エッチングし
て、ダミー膜パタンが付加された第１の膜パタンを形成
する第１の膜パタン形成工程と、（Ｂ）前記第１の膜パ
タン全体を覆うように、基板上に感光性レジストを塗布
した状態で、製版後に、目的とするパタン部を覆い、ダ
ミー膜パタン部のみを露出させるようにする第２のパタ
ンデータを用いて、２回目の描画を行い、製版、エッチ
ングして、第１の膜パタンからダミー膜パタンのみを除
去した第２の膜パタンを得て、これを目的とする膜パタ
ンとする、ダミー膜パタン除去工程とを、有することを
特徴とするものである。そして、上記において、第１の
パタンデータは、ダミーパタン付加後の描画面積密度お
よび／またはエッチング面積密度を、所定の密度とする
もので、順に、（ａ）目的とするパタンに対し、指定し
た領域単位に、描画面積密度および／またはエッチング
面積密度を計算する面積密度計算工程と、（ｂ）計算さ
れた面積密度に基づき、目的とするパタンの各指定領域
単位毎に、目的とするパタンとダミーパタンとを合せ、
描画面積密度、および／またはエッチング面積密度が均
一化するように、ダミーパタンを作成するダミーパタン
作成工程と、（ｃ）目的とするパタンのパタンデータと
ダミーパタンのパタンデータとから第１のパタンデータ
を合成するデータ合成工程を施し、第１のパタンデータ
を作成するものであることを特徴とするものである。そ
して上記において、第２のパタンデータは、目的とする
パタンのパタンデータをサイジング処理し、必要に応じ
て反転処理を施したものであることを特徴とするもので
ある。

【０００７】本発明のフォトマスクは、ォトリソグラフ
ィーにより、基板上に形成された被加工膜を、所定形状
の膜パタンに形成したフォトマスクであって、請求項１
ないし３に記載のマスクパタンの形成方法により作製さ
れたことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明のマスクパタンの形成方法は、このよう
な構成にすることにより、フォトマスクのパタン寸法精
度を向上させ、さらにウエハ工程への悪影響がなく、実
用が容易であるフォトマスクを作製できるマスクパタン
形成方法の提供を可能としている。具体的には、フォト
リソグラフィーにより、基板上に形成された被加工膜
を、所定形状の膜パタンに形成するマスクパタンの形成
方法であって、（Ａ）基板上の被加工膜上に感光性レジ
ストを塗布した状態で、目的とするパタン（図形）に、
描画面積密度、および／またはエッチング面積密度を均
一化するダミーパタン（図形）を付加したパタン（図
形）を描画するための、第１のパタン（図形）データを
用いて、１回目の描画を行い、製版、エッチングして、
ダミー膜パタンが付加された第１の膜パタンを形成する
第１の膜パタン形成工程と、（Ｂ）前記第１の膜パタン
全体を覆うように、基板上に感光性レジストを塗布した
状態で、製版後に、目的とするパタン部を覆い、ダミー
膜パタン部のみを露出させるようにする第２のパタンデ
ータを用いて、２回目の描画を行い、製版、エッチング
して、第１の膜パタンからダミー膜パタンのみを除去し
た第２の膜パタンを得て、これを目的とする膜パタンと
する、ダミー膜パタン除去工程とを、有することによ
り、これを達成している。

【０００９】本発明のフォトマスクは、このような構成
にすることにより、パタン寸法精度を向上させ、さらに
ウエハ工程への悪影響がなく、実用が容易であるフォト
マスクの提供を可能としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のマスクパタンの形
成方法の実施の形態の１例を、図に基づいて説明する。
図１は本発明のマスクパタンの形成方法の実施の形態の
１例の処理断面図で、図２は、第１のパタンデータ、第
２の例のパタンデータを説明するため、各パタンデータ
を図形表示した図である。図１〜図２中、１１０は透明
基板、１２０は遮光層、１２５第１の膜パタン、１２５
Ｄはダミー膜パタン、１２５Ｍは目的とする膜パタン、
１３０は感光性レジスト、１３５はレジストパタン、１
３６は開口、１４０、１４５は電子ビーム、１６０は感
光性レジスト、１６５はレジストパタン、２０１〜２０
７はパタンデータである。図 2（ｂ）中、図２（ｃ）点
線はデータ領域を区分するもので、Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜
Ｂ４は、それぞれ区分された単位領域を示す。

【００１１】本例は、半導体回路作製用のフォトマスク
のパタン形成方法であって、フォトリソグラフィーによ
り、基板上に形成された被加工膜を、所定形状の膜パタ
ンに形成するもので、パタン形成のための描画露光をＥ
Ｂ（電子ビーム描画装置）にて行なうものである。本例
は、図２（ａ）にその図形表示を示すパタンデータ２０
１を用い、これに対応した形状の目的とする遮光膜から
なる膜パタンを、寸法精度良く形成するものである。図
１に基づいて説明する。先ず、クロム系の遮光層１２０
をその一面に配設した透明基板１１０（図１（ａ））
に、電子ビーム用感光性レジスト１３０を塗布した状態
で（図１（ｂ））、電子線描画装置にて１回目の描画を
行う。（図１（ｃ）） 本例では、電子ビーム用感光性レジスト１３０を、ポジ
型のレジストとする。描画に用いる第１のパタンデータ
（図２（ｆ）のパタンデータ２０６に相当）は、目的と
するパタン（図形）に、描画面積密度およびエッチング
面積密度を均一化するダミーパタン（図形）を付加した
パタン（図形）を描画するための、パタンデータであ
る。このパタンデータの作成については、後述する。次
いで、所定の現像液で現像を行い、レジストパタン１３
５を形成する。（図１（ｄ）） 必要に応じ、乾燥、硬化処理等を行い、レジストパタン
１３５の開口１３６から露出した遮光層１２０をエッチ
ング除去した（図１（ｅ））後、レジストパタン１３５
を所定の剥離液で剥離除去し、洗浄処理を施し、遮光層
１２０からなる、ダミーパタン付きの第１の膜パタン１
２５を得る。（図１（ｆ））

【００１２】次いで、ダミーパタン付きの第１の膜パタ
ン１２５覆うように、新たに、電子ビーム用感光性レジ
スト１６０を塗布した状態で、製版後に、目的とするパ
タン部を覆い、且つ、ダミー膜パタン部のみを露出させ
るようにする第２のパタンデータを用いて、電子線描画
装置にて２回目の描画を行う。（図１（ｇ）） 本例では、電子ビーム用感光性レジスト１６０をポジ型
のレジストとする。描画に用いる第２のパタンデータ
（図２（ｇ）のパタンデータ２０７に相当）は、目的と
するパタン（図形）のみを残し、エッチングによりダミ
ーパタン部を除去するためのパタンデータである。この
パタンデータの作成については、後述する。次いで、所
定の現像液で現像を行い、レジストパタン１６５を形成
する。（図１（ｇ）） 必要に応じ、乾燥、硬化処理等を行い、レジストパタン
１６５の開口から露出した遮光層１２０からなる膜パタ
ン（ダミー膜パタン１２５Ｄ）をエッチング除去した
（図１（ｉ））後、レジストパタン１６５を所定の剥離
液で剥離除去し、洗浄処理を施し、遮光層１２０からな
る、目的とする膜パタン１２５Ｍを得る。（図１
（ｊ））

【００１３】本例では、電子ビーム用感光性レジスト１
３０を、ポジ型のレジストとし、電子ビーム用感光性レ
ジスト１６０をポジ型のレジストとしたが、電子照射の
際に、描画オン、オフを反転できる（例えばラスター型
の）電子線描画装置では、ネガ型のレジスト、ポジ型の
レジストに限定はされない。また、本例では、電子線描
画装置を用いたが、電子線描画装置に代え、エキシマレ
ーザ描画装置（例えば、ＥＴＥＣ社製のＣｏｒｅ機、Ａ
ＬＴＡ３５００機等）とし、電子ビーム用感光性レジス
ト１３０、電子ビーム用感光性レジスト１６０をエキシ
マレーザ用感光性レジストとしても良い。

【００１４】次に、第１のパタンデータと第２のパタン
データの作成例を、図２に基づいて説明する。先ず、回
路パタンやアライメントパタンなどが配置された目的と
するパタン（図形）のデータであるパタンデータ（以
下、元の回路パタンデータ、あるいは、単に回路パタン
データとも言う）２０１を準備する（図２（ａ）） 次いで、パタンデータ２０１について、描画面積密度、
エッチング面積密度の算出を行なう。例えば、以下のよ
うにして行なう。（図２（ｂ）） 回路パタンが配置されたパタンデータ２０１全体面を適
切なサイズに分割し、分割された個々の領域で回路パタ
ンの描画面積密度、及びエッチング面積密度を計算す
る。ここでは、分割を４分割とし、パタンデータ２０１
全領域をＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の４つの単位領域に分
け、各領域毎に、その画面積密度を計算する。Ａ１，Ａ
２，Ａ３，Ａ４の各領域の面積密度は、それぞれ、０
％、５％，１０％、２０％となる。分割サイズはＥＢ描
画における影響の範囲、エッチングにおける影響の範囲
などを考慮し決定する。描画面積密度算出では、描画装
置によってパタンの存在する部分を描画するものと、パ
タンの存在しない部分を描画する反転描画が可能な装置
があるためこれらを考慮し密度を算出する。またエツチ
ング面積算出では、使用するレジストがポジレジストと
ネガレジストで描画領域とエツチング領域が異なる為、
これらを考慮し算出する。本例ではパタン領域を描画し
使用レジストはポジレジストとして記述する。

【００１５】次いで、ダミーパタン付加後の密度目標値
決め、ダミーパタン付加した後の密度目標値を決定す
る。目標値はマスク全体に１つでも、上記の分割した領
域単位でもよい。本例では、マスク全体に対し１つの目
標値を持ち、これを３０％としている。

【００１６】次いで、ダミー用基本パタンデータの作成
を行なう。小サイズに分割した領域単位に、ダミー用基
本パタンデータを作成する。ダミーパタンの密度は、目
的とするパタン（元の回路パタン）の面積＋ダミーパタ
ン面積、によって計算される面積密度が、決定した目標
密度３０％になるようにする。Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４
にそれぞれ対応する領域に、即ち、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，
Ｂ４領域に、それぞれ面積密度３０％、２５％、２０
％、１０％のパタン（図形）を配置したパタンデータ２
０３（ダミー用基本パタンデータ）を作成する。（図２
（ｃ）） しかし、必ずしも目標値と厳密に等しい必要はなく、パ
タン仕上がり寸法への影響が問題にならない範囲内の面
積密度であれば良い。尚、本例は、目的とするパタン
（回路パタン）とダミーパタンが重なる部分の面積は密
度計算では考慮してない例である。

【００１７】一方、目的とするパタン（回路パタン）以
外の領域、即ち、非回路パタン領域を抽出したパタンデ
ータを、例えば、以下のようにして準備しておく。先
ず、目的とするパタンのデータ（回路パタンデータ）を
指定値だけオーバーサイズしたパタンデータ（これを以
下、非回路パタン領域データとも言う）を作成する。次
に、このパタンデータとマスクの外形を示す図形とＮＯ
Ｔ演算処理を行うことで非回路パタン領域を抽出する。
これより、非回路パタン領域データ２０４が得られる。
（図２（ｄ）） オーバーサイズ処理は、１回目の描画後の、レジストパ
タン（図１（ｄ）の１３５）形成において、エッチング
形成する、目的とする膜パタン（回路パタン）部とダミ
ー膜パタン部が指定値だけ離れるようにする為に行なう
操作である。あるいは、２回目の描画後の、レジストパ
タン（図１（ｈ）の１６５）形成において、目的とする
膜パタン（回路パタン）部を完全に覆い、ダミー膜パタ
ンのみをエッチング除去できるようにするために行なう
操作である。上記指定値は、マスク製造における解像度
や、レーザ描画における隣接図形との影響距離、及び２
回目の描画後の、製版時の描画アライメント精度、描
画、工ッチング時の近傍への影響距離などを考慮して決
定する。

【００１８】このようにして得られた、ダミー用基本パ
タンデータ（パタンデータ２０３に相当）と非回路パタ
ン領域データ（パタンデータ２０４に相当）とで図形論
理積（ＡＮＤ）処理を行い、目的とするパタン（元の回
路パタン）が存在しない領域にのみダミーパタンが存在
するデータ（パタンデータ２０５に相当）を得る。（図
２（ｅ））

【００１９】次いで、以下のようにして、１回目の描画
に用いる第１のパタン（図形）データを作成する。得ら
れた、目的とするパタン（元の回路パタン）が存在しな
い領域にのみダミーパタンが存在するデータ２０５と元
の回路パタンデータ２０１を論理和演算（ＯＲ）処理し
て第１回目の描画用の第１のパタンデータ２０６を得
る。（図２（ｆ））

【００２０】第２回目の描画用の第２のパタンデータ
は、先に作成した非回路パタン領域データ２０４を用い
る。（図２（ｇ））

【００２１】

【発明の効果】本発明は、上記のように、フォトマスク
のパタン寸法精度を向上させ、さらにウエハ工程への悪
影響がなく、実用が容易であるフォトマスクと、その作
製を可能とするマスクパタン形成方法の提供を可能にし
た。従来に比べ、パタン密度に依存しない、寸法誤差の
小さい高精度フォトマスクの製造を可能とした。また、
ウエハ平坦化ダミーパタン付きマスクの問題点である、
ウエハエ程での寄生容量の増大や寄生トランジスタの発
生、膜ハガレなどの心配がないフォトマスクの提供を可
能とした。特に、電子ビームまたはレーザ光を照射して
描画する、通常の描画方式に適用でき有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマスクパタンの形成方法の実施の形態
の１例の処理断面図

【図２】第１のパタンデータ、第２の例のパタンデータ
を説明するための、パタンデータを示した図

【図３】従来のフォトマスク製造工程図

【符号の説明】

１１０ 透明基板 １２０ 遮光層 １２５ 第１の膜パタン １２５Ｄ ダミー膜パタン １２５Ｍ 目的とする膜パタン １３０ 感光性レジスト １３５ レジストパタン １３６ 開口 １４０、１４５ 電子ビーム １６０ 感光性レジスト １６５ レジストパタン ２０１〜２０７ パタンデータ Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４ データの単位領域

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フォトリソグラフィーにより、基板上に
   形成された被加工膜を、所定形状の膜パタンに形成する
   マスクパタンの形成方法であって、（Ａ）基板上の被加
   工膜上に感光性レジストを塗布した状態で、目的とする
   パタンに、描画面積密度、および／またはエッチング面
   積密度を均一化するダミーパタンを付加したパタンを描
   画するための、第１のパタンデータを用いて、１回目の
   描画を行い、製版、エッチングして、ダミー膜パタンが
   付加された第１の膜パタンを形成する第１の膜パタン形
   成工程と、（Ｂ）前記第１の膜パタン全体を覆うよう
   に、基板上に感光性レジストを塗布した状態で、製版後
   に、目的とするパタン部を覆い、ダミー膜パタン部のみ
   を露出させるようにする第２のパタンデータを用いて、
   ２回目の描画を行い、製版、エッチングして、第１の膜
   パタンからダミー膜パタンのみを除去した第２の膜パタ
   ンを得て、これを目的とする膜パタンとする、ダミー膜
   パタン除去工程とを、有することを特徴とするマスクパ
   タンの形成方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、第１のパタンデータ
   は、ダミーパタン付加後の描画面積密度および／または
   エッチング面積密度を、所定の密度とするもので、順
   に、（ａ）目的とするパタンに対し、指定した領域単位
   に、描画面積密度および／またはエッチング面積密度を
   計算する面積密度計算工程と、（ｂ）計算された面積密
   度に基づき、目的とするパタンの各指定領域単位毎に、
   目的とするパタンとダミーパタンとを合せ、描画面積密
   度、および／またはエッチング面積密度が均一化するよ
   うに、ダミーパタンを作成するダミーパタン作成工程
   と、（ｃ）目的とするパタンのパタンデータとダミーパ
   タンのパタンデータとから第１のパタンデータを合成す
   るデータ合成工程を施し、第１のパタンデータを作成す
   るものであることを特徴とするマスクパタンの形成方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１において、第２のパタンデータ
   は、目的とするパタンのパタンデータをサイジング処理
   し、必要に応じて反転処理を施したものであることを特
   徴とするマスクパタンの形成方法。
4. 【請求項４】 フォトリソグラフィーにより、基板上に
   形成された被加工膜を、所定形状の膜パタンに形成した
   フォトマスクであって、請求項１ないし３に記載のマス
   クパタンの形成方法により作製されたことを特徴とする
   フォトマスク。