JP2002198435A - 半導体集積回路装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体集積回路装置及びその製造方法Info
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Abstract
はメタル配線等のライン状パターンを形成するときに、
マスクパターンレイアウトの違いに起因して寸法ばらつ
きが生じることを防止する。 【解決手段】 回路パターンの配置領域のうち、活性領
域パターン1及びゲート電極パターン2が設けられてい
ない空き領域3に、短冊状又は線状のゲート電極ダミー
パターン4を挿入し、それによってゲート電極パターン
2とゲート電極ダミーパターン4との合計の単位面積当
たりのゲート電極周縁長が所定の範囲に設定されるよう
にする。
Description
置及びその製造方法に関し、特に、DRAM(Dynamic
Random Access Memory)等の微細な繰り返しパターンを
有する素子群の混載が可能なシステムLSIにおける、
MOS型トランジスタのゲート電極・配線又はメタル配
線等のライン状パターンを形成するための技術に関す
る。
体集積回路装置として、搭載DRAM容量が20メガビ
ットを超えるようなシステムLSIが量産化されつつあ
る。
m Access Memory )又はROM(Read Only Memory)等
のメモリー回路の1個の半導体チップへの搭載率(チッ
プ全体の面積に対するメモリー回路の面積の比率:以
下、占有面積率と称することもある)が用途又は仕様に
より異なるシステムLSIをはじめとする半導体集積回
路装置の製造工程においては、ユニット回路が単に繰り
返し配列されているだけではなく様々なレイアウトが施
されたマスクパターンの加工が求められている。
いて被加工膜に対してエッチングを行なうことにより得
られるパターン(以下、加工パターンと称する)の形状
又は寸法が、マスクパターンレイアウトつまり素子パタ
ーンの配置の仕方によって変化する現象が知られてい
る。
程におけるレジストパターン形成時に生じるパターン近
接効果がある。これは、同じ設計形状及び設計寸法を有
するパターンであっても、該パターンと、それに隣接す
る他のパターンとがどの程度接近しているか、又は隣接
する他のパターンがどのような形状をしているか等によ
って、該パターンの加工形状又は加工寸法が異なってく
る現象である。
工程におけるローディング効果又はマイクロローディン
グ効果があげられる。ローディング効果は、半導体チッ
プ上における全被エッチング面積の大小に依存してエッ
チングレートが変化する現象であり、それによってパタ
ーン寸法の変動に若干の影響が生じることもある。マイ
クロローディング効果は、同一の半導体チップの内部に
レイアウトされたパターンにおいて場所によって配列に
粗密がある場合に、その粗密に依存して局所的にエッチ
ングレートが異なる現象である。すなわち、全く同一の
パターンであっても、それが疎に配列された箇所と密に
配列された箇所とではエッチングレートが異なり、これ
によってもパターン寸法の変動に間接的な影響が生じ
る。
たパターン寸法の変動等の問題に対して、従来、近接効
果又はローディング効果によってパターン寸法がマスク
パターンレイアウトに依存して著しく変動すると考えら
れるようなマスク箇所でのみ、パターン寸法の変動を補
正するような設計ルールが加えられていた。
SIの製造においては、DRAM搭載の有無又はDRA
M占有面積率(チップ全体の面積に対するDRAMの面
積の比率)に関係なく同一の加工方法又は加工条件が用
いられてきた。
の微細化の進展に伴って、具体的には、集積回路パター
ン寸法が0.25μm以下、特に0.15μm以下とい
う微細化の進展に伴って、より高精度な寸法制御が求め
られるようになってきたため、マスクパターンレイアウ
トの違いに起因して生じる寸法ばらつきが無視できなく
なりつつある。
された半導体集積回路装置(以下、DRAM搭載品種と
称する)、及びDRAMが搭載されていない半導体集積
回路装置(以下、DRAM非搭載品種と称する)のそれ
ぞれの製造においてレジストパターンをマスクとしてド
ライエッチングによりゲート電極を形成した場合におけ
る、エッチング前のレジストパターンの寸法と完成した
ゲート電極の寸法との差であるCD(critical dimensi
on)ロスの頻度分布を示している。尚、図8に示す結果
は、DRAM搭載品種及びDRAM非搭載品種のそれぞ
れの製造において同一のゲート電極加工プロセスを採用
して得られたものである。また、CDロスの計算方法
は、(エッチング前のレジストパターンの寸法)−(完
成したゲート電極の寸法)である。
ゲート電極加工プロセスを用いているにも関わらず、パ
ターン寸法にマスクパターンレイアウト依存性が発生し
ている。
造方法においては、同一のゲート電極加工プロセスを採
用したとしても、品種の違いに伴うマスクパターンレイ
アウトの違いによって、ゲート電極寸法がばらついてし
まう。言い換えると、ゲート電極寸法に品種依存性が発
生してしまう。その結果、特定のマスクを用いて製造さ
れる半導体集積回路装置の特定の品種において、MOS
型トランジスタの特性が設計仕様からずれてしまい、動
作マージンが狭くなってしまうという問題が生じる。こ
のような問題は設計ルールが0.18μm以下になると
特に無視できなくなる。
スタのゲート電極・配線又はメタル配線等のライン状パ
ターンを形成するときに、マスクパターンレイアウトの
違いに起因して寸法ばらつきが生じることを防止するこ
とを目的とする。
めに、本願発明者らは、マスクパターンレイアウトの違
いによって寸法ばらつきが生じる原因について検討し
た。
l-Oxide Semiconductor )からなるロジック回路が搭載
されており、且つゲート電極及び配線が密に配列されて
なるDRAM等のメモリー回路が搭載された半導体集積
回路装置においては、メモリ回路の占有面積率によって
パターン寸法が変動することを見いだした。
よって寸法ばらつきが生じる現象は、被エッチング面積
の大小つまりパターン面積の大小に依存して生じる前述
のローディング効果とは性質が異なることを見いだし
た。さらに、この現象は、図8から明らかなように、チ
ップ内部の局所的なパターンの粗密等に依存して生じる
マイクロローディング効果とも異なり、チップ全体にわ
たってパターン寸法が変動するという新規な性質の現象
であるということを見いだした。
等の加工寸法における品種依存性はCDロスに起因して
発生している。一方、現在のドライエッチング工程で
は、サイドエッチングを防止して異方性ドライエッチン
グを達成するために、側壁保護効果を有するエッチング
ガス(以下、デポガスと称する)を用いるか、又は側壁
保護効果を有するエッチング反応生成物を形成してい
る。例えば、ポリシリコン膜に対してドライエッチング
を行なってゲート電極を形成する場合、エッチングガス
として塩素含有ガスが用いられると同時にデポガスとし
てHBrガスがよく用いられる。このようにすると、ポ
リシリコン膜の側壁に、HBrとポリシリコンとの反応
生成物であるSiBr4 からなる揮発性の低い側壁保護
膜が形成される。また、アルミニウム膜に対してドライ
エッチングを行なってアルミニウム配線を形成する場
合、最近、デポガスとしてCHF3 ガスがよく用いられ
る。ここで、フッ素含有ガスであるCHF3 ガスは、側
壁保護膜を形成するために添加された堆積性のガスであ
る一方、アルミニウム膜のエッチングには寄与しない。
係に同一のゲート電極加工プロセスを用いる場合におい
て被エッチング膜の加工形状を側壁保護効果により制御
しようとすると、保護対象となる被エッチング膜の側壁
の面積が増大するに従って単位面積当たりの側壁保護効
果が減少し、それによりCDロスが増大してしまうこと
を本願発明者らは見出した。
DRAM占有面積率を有する品種における、単位面積当
たりのゲート電極周縁長(ゲート電極の周縁部の長さ)
とDRAM占有面積率との関係を示している。尚、図9
のグラフにおいて、縦軸にとった「単位面積当たりのゲ
ート電極周縁長」とは、所定の回路領域上におけるゲー
ト電極の総周縁長を所定の回路領域の面積で割った値を
意味する。ここで所定の回路領域はチップ全体であって
もよい。
増加するに従って、単位面積当たりのゲート電極周縁長
が増大する。
位面積当たりのゲート電極周縁長とCDロスとの関係を
示している。
ート電極周縁長が大きくなるとゲート電極寸法が細る
(CDロスが正になる)一方、単位面積当たりのゲート
電極周縁長が小さくなるとゲート電極寸法が太る(CD
ロスが負になる)。これは、単位面積当たりのゲート電
極周縁長が大きくなるに従って、保護対象となる側壁の
面積が増大し、それにより単位面積当たりの側壁保護効
果が減少してしまうことが原因である。
のゲート電極周縁長が大きくなるに従ってCDロスが負
の値から正の値に単調に変化していくこと(図10参
照)に着目して、品種によらず単位面積当たりのゲート
電極周縁長を所定の範囲に設定するか、又は、単位面積
当たりのゲート電極周縁長の品種毎の違いに応じてプロ
セス条件を調整することによって、マスクパターンレイ
アウトの違いに起因して寸法ばらつきが生じる事態を防
止できることを見いだした。
積回路装置は、ライン状パターンを有する回路パターン
を備えた半導体集積回路装置を前提とし、ライン状パタ
ーンの単位面積当たりの周縁長が所定の範囲に設定され
ている。
ン状パターンの単位面積当たりの周縁長が所定の範囲に
設定されているため、半導体集積回路装置の品種により
マスクパターンレイアウトが大きく異なる場合にも、マ
スクパターンレイアウトの違いに起因してライン状パタ
ーンに寸法ばらつきが生じることを防止できる。従っ
て、DRAM等の搭載率が用途又は仕様により異なるシ
ステムLSIにおいても、ゲート電極又はメタル配線等
の加工寸法をマスクパターンレイアウトと無関係に一定
にできるので、動作マージンのバラツキが解消された半
導体集積回路装置を実現できる。
は、ライン状パターンを有する回路パターンを備えた半
導体集積回路装置を前提とし、回路パターンの配置領域
にダミーパターンが、ライン状パターンとダミーパター
ンとの合計の単位面積当たりの周縁長が所定の範囲に設
定されるように挿入されている。
ーパターンの挿入によって、ライン状パターンとダミー
パターンとの合計の単位面積当たりの周縁長が所定の範
囲に設定されているため、半導体集積回路装置の品種に
よりマスクパターンレイアウトが大きく異なる場合に
も、マスクパターンレイアウトの違いに起因してライン
状パターンに寸法ばらつきが生じることを防止できる。
従って、DRAM等の搭載率が用途又は仕様により異な
るシステムLSIにおいても、ゲート電極又はメタル配
線等の加工寸法をマスクパターンレイアウトと無関係に
一定にできるので、動作マージンのバラツキが解消され
た半導体集積回路装置を実現できる。
ーパターンは、その形状が短冊状であることが好まし
い。
に形成できる。
は、繰り返しパターンを有する素子群の形成領域に配置
されており且つ第1のライン状パターンを有する第1の
回路パターンと、素子群以外の他の部分の形成領域に配
置されており且つ第2のライン状パターンを有する第2
の回路パターンとを備えた半導体集積回路装置を前提と
し、第2の回路パターンの配置領域にダミーパターン
が、第1のライン状パターンと第2のライン状パターン
とダミーパターンとの合計の単位面積当たりの周縁長
が、第1のライン状パターンの単位面積当たりの周縁長
と同程度以下になるように挿入されている。
群以外の他の部分と対応する第2の回路パターンの配置
領域にダミーパターンが挿入されており、それによっ
て、素子群と対応する第1の回路パターンの第1のライ
ン状パターンと、第2の回路パターンの第2のライン状
パターンと、ダミーパターンとの合計の単位面積当たり
の周縁長が、第1のライン状パターンの単位面積当たり
の周縁長、つまり最も大きい単位面積当たりの周縁長と
同程度以下に設定されている。具体的には、前記の合計
の単位面積当たりの周縁長が、第1のライン状パターン
の単位面積当たりの周縁長の70〜100%に設定され
ていることが好ましい。すなわち、前記の合計の単位面
積当たりの周縁長が所定の範囲に設定されているため、
半導体集積回路装置の品種によりマスクパターンレイア
ウトが大きく異なる場合にも、マスクパターンレイアウ
トの違いに起因してライン状パターンに寸法ばらつきが
生じることを防止できる。従って、DRAM等の搭載率
が用途又は仕様により異なるシステムLSIにおいて
も、ゲート電極又はメタル配線等の加工寸法をマスクパ
ターンレイアウトと無関係に一定にできるので、動作マ
ージンのバラツキが解消された半導体集積回路装置を実
現できる。
群はメモリであることが好ましい。
て、ダミーパターンの単位面積当たりの周縁長は、第1
のライン状パターンの単位面積当たりの周縁長の70%
以上であることが好ましい。
によって、前記の合計の単位面積当たりの周縁長が確実
に所定の範囲、具体的には、第1のライン状パターンの
単位面積当たりの周縁長の70〜100%に設定され
る。
製造方法は、ライン状パターンを有する回路パターンを
備えており、製造工程の少なくとも一部が共通する複数
の半導体集積回路装置を製造するための半導体集積回路
装置の製造方法を前提とし、各半導体集積回路装置の製
造工程は、回路パターンの配置領域にダミーパターン
を、ライン状パターンとダミーパターンとの合計の単位
面積当たりの周縁長が所定の範囲に設定されるように挿
入する工程を含む。
ると、ダミーパターンの挿入によって、ライン状パター
ンとダミーパターンとの合計の単位面積当たりの周縁長
を所定の範囲に設定する。具体的には、所定の範囲とし
て、メモリ回路におけるライン状パターンの単位面積当
たりの周縁長の70〜100%を想定することが望まし
い。このとき、該規格が満たされるようにするために
は、挿入されるダミーパターンの単位面積当たりの周縁
長は、メモリ回路におけるライン状パターンの単位面積
当たりの周縁長の70%以上である必要がある。ところ
で、加工パターンのCDロス又はパターン寸法は、該加
工パターンの単位面積当たりの周縁長に依存して変化す
ることが本願発明者らによって見いだされている。この
ため、メモリ回路のライン状パターンと比較してその7
0%以上の単位面積当たりの周縁長を有するダミーパタ
ーンを空き領域に追加形成することによって、半導体集
積回路装置の品種によりマスクパターンレイアウトが大
きく異なる場合にも、ライン状パターンとダミーパター
ンとの合計の単位面積当たりの周縁長を所定の範囲に設
定できる。例えば、メモリ回路等の特定回路はその単位
面積当たりのゲート電極周縁長が大きいため、チップ全
体における単位面積当たりのゲート電極周縁長を大きく
左右する。そして、チップ内における、このような特定
回路の占有面積率が品種によって変動する場合にも、前
述のようにダミーパターンを用いることによって、チッ
プ全体における単位面積当たりのゲート電極周縁長のば
らつきを抑制できる。その結果、マスクパターンレイア
ウトの違いに起因して寸法ばらつきが生じることを防止
できる。すなわち、ライン状パターンを常に一定の寸法
に精度良くエッチング加工することが可能となる。従っ
て、DRAM、SRAM又はROM等の搭載率が用途又
は仕様により異なるシステムLSIにおいても、MOS
型トランジスタのゲート電極・配線又はメタル配線等の
加工寸法をマスクパターンレイアウトと無関係に一定に
できるので、動作マージンのバラツキが解消された半導
体集積回路装置を実現できる。
製造方法は、半導体基板上における複数の第1領域のそ
れぞれに対して、ライン状パターンを有する回路パター
ンを転写するための露光を行なう工程と、半導体基板上
における各第1領域と異なる複数の第2領域のそれぞれ
に対してダミーパターンを転写するための露光を行なう
工程と、転写される全てのライン状パターンと転写され
る全てのダミーパターンとの合計の単位面積当たりの周
縁長が所定の範囲に設定されるように、回路パターンを
転写するための露光ショット数とダミーパターンを転写
するための露光ショット数との比を調整する工程とを備
えている。
ると、転写される全てのライン状パターンと転写される
全てのダミーパターンとの合計の単位面積当たりの周縁
長が所定の範囲に設定されるように、回路パターン転写
の露光ショット数とダミーパターン転写の露光ショット
数との比を調整する。このため、半導体集積回路装置の
品種によりマスクパターンレイアウトが大きく異なる場
合にも、マスクパターンレイアウトの違いに起因してラ
イン状パターンに寸法ばらつきが生じることを防止でき
る。従って、DRAM等の搭載率が用途又は仕様により
異なるシステムLSIにおいても、ゲート電極又はメタ
ル配線等の加工寸法をマスクパターンレイアウトと無関
係に一定にできるので、動作マージンのバラツキが解消
された半導体集積回路装置を実現できる。
製造方法は、ライン状パターンを有する回路パターンを
備えており、製造工程の少なくとも一部が共通する複数
の半導体集積回路装置を製造するための半導体集積回路
装置の製造方法を前提とし、各半導体集積回路装置の製
造工程は、ライン状パターンの単位面積当たりの周縁長
に応じてドライエッチング条件を調整しながら被加工膜
に対してドライエッチングを行なう工程を含む。
ると、ライン状パターンの単位面積当たりの周縁長に応
じてドライエッチング条件を調整しながら被加工膜に対
してドライエッチングを行なうため、半導体集積回路装
置の品種によりマスクパターンレイアウトが大きく異な
る場合にも、ライン状パターンの寸法を常に所定値と等
しくできる。従って、DRAM等の搭載率が用途又は仕
様により異なるシステムLSIにおいても、ゲート電極
又はメタル配線等の加工寸法をマスクパターンレイアウ
トと無関係に一定にできるので、動作マージンのバラツ
キが解消された半導体集積回路装置を実現できる。
いて、ドライエッチング条件を調整する工程は、ライン
状パターンの単位面積当たりの周縁長が一の範囲内にあ
る場合に一のドライエッチング条件を設定する工程を含
むことが好ましい。
の調整を簡単に行なえる。
製造方法は、ライン状パターンを有する回路パターンを
備えており、製造工程の少なくとも一部が共通する複数
の半導体集積回路装置を製造するための半導体集積回路
装置の製造方法を前提とし、各半導体集積回路装置の製
造工程は、ライン状パターンと対応するレジストパター
ンを、その寸法をライン状パターンの単位面積当たりの
周縁長に応じて調整しながら形成する工程を含む。
ると、ライン状パターンと対応するレジストパターン
を、その寸法をライン状パターンの単位面積当たりの周
縁長に応じて調整しながら形成するため、半導体集積回
路装置の品種によりマスクパターンレイアウトが大きく
異なる場合にも、ライン状パターンの寸法を常に所定値
と等しくできる。従って、DRAM等の搭載率が用途又
は仕様により異なるシステムLSIにおいても、ゲート
電極又はメタル配線等の加工寸法をマスクパターンレイ
アウトと無関係に一定にできるので、動作マージンのバ
ラツキが解消された半導体集積回路装置を実現できる。
製造方法は、ライン状パターンを有する回路パターンを
備えており、製造工程の少なくとも一部が共通する複数
の半導体集積回路装置を製造するための半導体集積回路
装置の製造方法を前提とし、各半導体集積回路装置の製
造工程は、ライン状パターンと対応するレジストパター
ンを被加工膜の上に形成する第1の工程と、レジストパ
ターンをマスクとして被加工膜に対してドライエッチン
グを行なう第2の工程とを備え、第2の工程は、エッチ
ングにより被加工膜に形成される側壁を保護する側壁保
護効果を有するエッチングガスを用いるか、又は側壁保
護効果を有するエッチング反応生成物を形成する工程を
含み、第1の工程及び第2の工程のうちの少なくとも1
つの工程における処理方法又は処理条件を、回路パター
ンに含まれており且つ繰り返しパターンを有する素子群
の面積の、回路パターンの配置領域の面積に対する比率
に応じて調整する。
ると、ライン状パターンと対応するレジストパターンを
形成する第1の工程、又は、該レジストパターンをマス
クとして被加工膜に対してドライエッチングを行なう第
2の工程において、繰り返しパターンを有する素子群の
面積の、回路パターンの配置領域の面積に対する比率
(以下、素子群占有面積率と称する)に応じて処理方法
又は処理条件を変更する。このため、エッチングにより
被加工膜に形成される側壁の面積が、素子群占有面積率
の違いつまりマスクパターンレイアウトの違いによって
異なる場合にも、第2の工程での単位面積当たりの側壁
保護効果の違いを打ち消すように第1の工程でレジスト
パターンの寸法を調整したり、又は、第2の工程で所望
の単位面積当たりの側壁保護効果が得られるようにエッ
チング条件を調整したりすることができる。従って、回
路パターンをリソグラフィ技術及びドライエッチング技
術によって形成するときに、マスクパターンレイアウト
の違いに起因して寸法ばらつきが生じる事態を防止で
き、それによって精度の良いゲート電極加工又は配線加
工等を行なうことができる。
いて、素子群はDRAM等のメモリであってもよい。
いて、第1の工程は、素子群占有面積率が大きくなるに
従って、レジストパターンの寸法を大きくする工程を含
むことが好ましい。
工膜に形成される側壁の面積が素子群占有面積率の増加
により増大して、第2の工程で単位面積当たりの側壁保
護効果が減少する場合にも、該側壁保護効果の減少分を
補うことができるので、構成要素の寸法ばらつきを確実
に抑制できる。
いて、第2の工程は、素子群占有面積率が大きくなるに
従って、側壁保護効果が増大するようにエッチング条件
を設定する工程を含むことが好ましい。
工膜に形成される側壁の面積が素子群占有面積率の増加
により増大する場合にも、第2の工程で所望の単位面積
当たりの側壁保護効果が得られるようにできるので、構
成要素の寸法ばらつきを確実に抑制できる。
の第1の実施形態に係る半導体集積回路装置及びその製
造方法について図面を参照しながら説明する。尚、第1
の実施形態に係る半導体集積回路装置の製造方法は、ラ
イン状パターンを有する回路パターンを備えており、製
造工程の少なくとも一部が共通する複数の半導体集積回
路装置を製造するための半導体集積回路装置の製造方法
を前提とする。
ンを有する回路パターンの配置領域にダミーパターンが
挿入されており、それによってライン状パターンとダミ
ーパターンとの合計の単位面積当たりの周縁長が所定の
範囲に設定されていることである。
回路装置におけるダミーパターン挿入前の回路パターン
のレイアウトの一例を示しており、図2は、第1の実施
形態に係る半導体集積回路装置におけるダミーパターン
挿入後の回路パターンのレイアウトの一例を示してい
る。尚、図1及び図2においては、ロジック回路の回路
パターンを示しているが、第1の実施形態において、チ
ップ上にロジック回路に加えて、RAM又はROM等の
メモリ回路が搭載されていてもよい。
S型トランジスタの活性領域パターン1及びゲート電極
パターン2から構成されている。また、図2に示すよう
に、活性領域パターン1及びゲート電極パターン2が設
けられていない空き領域3に、短冊状又は線状のゲート
電極ダミーパターン4が挿入されている。
ることなく、ゲート電極周縁長を増大せることができ
る。具体的には、図1に示すダミーパターン挿入前の回
路パターンにおいては、単位面積当たりのゲート電極周
縁長が500mm/mm2 であるのに対して、図2に示
すダミーパターン挿入後の回路パターンにおいては、単
位面積当たりのゲート電極周縁長が1600mm/mm
2 に増大している。すなわち、第1の実施形態において
は、ダミーパターンの挿入前の時点で、ゲート電極パタ
ーンが密集しているDRAM又はROM等の占有面積率
が小さい結果(或いはDRAM又はROM等が搭載され
ていない結果)、単位面積当たりのゲート電極周縁長が
500mm/mm2 と小さかった。そこで、図1に示す
回路パターンにおけるゲート電極パターン2の単位面積
当たりのゲート電極周縁長を、DRAM又はROMの搭
載率が大きい他の品種における単位面積当たりのゲート
電極周縁長に近づけるため、図2に示すように、ゲート
電極ダミーパターン4を大量に挿入することによって、
ゲート電極パターン2とゲート電極ダミーパターン4と
の合計の単位面積当たりのゲート電極周縁長を1600
mm/mm2 と大幅に増大させている。
縁長の品種毎の違いに起因してゲート電極加工プロセス
(具体的にはゲート電極エッチング)で生じるCDロス
のばらつきを、寸法測定又はレチクル製造等に伴う誤差
範囲である0〜0.003μmに抑制するためには、単
位面積当たりのゲート電極周縁長の品種毎の違いを50
0mm/mm2 程度の範囲に抑える必要がある(図10
参照)。
ターンが密集しているDRAM又はROM等の搭載率が
品種によって大きく異なり、その結果、単位面積当たり
のゲート電極周縁長が品種毎に大きくばらつく。ここ
で、単位面積当たりのゲート電極周縁長が最大となるの
は、ゲート電極パターンが最も密集するDRAMセルを
有する汎用DRAMであって、その値は2500mm/
mm2 程度である。
長の品種による違いを500mm/mm2 程度の範囲に
抑えるために、規格範囲(前述の所定の範囲)を200
0〜2500mm/mm2 程度と設定してもよい。しか
しながら、ダミーパターン挿入前のレイアウトによって
は、2000mm/mm2 という単位面積当たりのゲー
ト電極周縁長を満たすようにダミーパターンを挿入でき
ない品種が存在する場合がある。現実的には、70%以
上の占有面積率でDRAMが搭載されたシステムLSI
は発生しないと想定できる。そこで、本実施形態におい
ては、DRAM占有面積率が80%である場合に相当す
る2000mm/mm2 を単位面積当たりのゲート電極
周縁長の規格範囲の上限とし、1600〜2000mm
/mm2を単位面積当たりのゲート電極周縁長の規格範
囲として設定した。
ーパターン4の挿入によって、チップ全体における単位
面積当たりのゲート電極周縁長、つまり、ゲート電極パ
ターン2とゲート電極ダミーパターン4との合計の単位
面積当たりのゲート電極周縁長(図示しないメモリ回路
が搭載されている場合にはそれに含まれる他のゲート電
極パターンも加えた単位面積当たりのゲート電極周縁
長)を所定の範囲に設定することができる。具体的に
は、所定の範囲として、メモリ回路の単位面積当たりの
ゲート電極周縁長、つまり、最も大きい単位面積当たり
のゲート電極周縁長の70〜100%を想定することが
望ましい。このとき、該規格が満たされるようにするた
めには、挿入されるゲート電極ダミーパターン4の単位
面積当たりの周縁長(例えばゲート電極ダミーパターン
4の周縁長を空き領域3の面積で割った値)は、メモリ
回路の単位面積当たりのゲート電極周縁長の70%以上
である必要がある。このようにすると、半導体集積回路
装置の品種によりマスクパターンレイアウトが大きく異
なる場合にも、チップ全体における単位面積当たりのゲ
ート電極周縁長を確実に所定の範囲に設定できる。例え
ば、メモリ回路等の特定回路はその単位面積当たりのゲ
ート電極周縁長が大きいため、チップ全体における単位
面積当たりのゲート電極周縁長を大きく左右する。そし
て、チップ内における、このような特定回路の占有面積
率が品種によって変動する場合にも、前述のようにダミ
ーパターンを用いることによって、チップ全体における
単位面積当たりのゲート電極周縁長のばらつきを抑制で
きる。その結果、マスクパターンレイアウトの違いに起
因して寸法ばらつきが生じることを防止できる。すなわ
ち、ゲート電極パターン2を常に一定の寸法に精度良く
エッチング加工することが可能となる。従って、DRA
M等の搭載率が用途又は仕様により異なるシステムLS
Iにおいても、ゲート電極パターン2の加工寸法をマス
クパターンレイアウトと無関係に一定にできるので、動
作マージンのバラツキが解消された半導体集積回路装置
を実現できる。
パターン2の加工方法は、特に限定されるものではない
が、例えば、平行平板型RIE(リアクティブ・イオン
・エッチング)装置を用いると共に、主なドライエッチ
ング条件としてCl2 ガス流量を0.04SLM(Stan
dard Litter per Minute)、HBrガス流量を0.08
SLM、圧力を20Pa、RFパワーを300Wに設定
して、ポリシリコン膜に対してエッチングを行なうこと
により、ゲート電極パターン2を形成してもよい。
ターンを用いることなしに、ゲート電極パターン等の、
回路パターンを構成するライン状パターンの単位面積当
たりの周縁長が所定の範囲に設定されていてもよい。
極加工を対象としたが、これに限られず、他のライン状
パターンを有するレイヤーの微細加工、例えばアルミニ
ウム又は銅等からなるメタル配線の加工等を対象として
も、同様の高い加工精度を達成することができる。
実施形態に係る半導体集積回路装置の製造方法について
図面を参照しながら説明する。尚、第2の実施形態に係
る半導体集積回路装置の製造方法は、ライン状パターン
を有する回路パターンを備えており、製造工程の少なく
とも一部が共通する複数の半導体集積回路装置を製造す
るための半導体集積回路装置の製造方法を前提とする。
るウェハ上において、ライン状パターンを有する回路パ
ターンを転写するための露光ショット数と、ダミーパタ
ーンを転写するための露光ショット数との比を調整する
ことによって、転写される全てのライン状パターンと転
写される全てのダミーパターンとの合計の単位面積当た
りの周縁長を所定の範囲に設定することである。
体集積回路装置の製造方法における、ポリシリコンゲー
ト電極パターンを形成するためのリソグラフィー工程で
のパターン露光ショットマップの一例を示しており、図
3(b)は、該リソグラフィー工程で用いられるダミー
パターンの一例を示している。
の製造方法においては、図3(a)に示すように、回路
パターンがそれぞれ転写される第1の露光領域11の数
(つまり回路パターンを転写するための露光ショット
数)と、ダミーパターンがそれぞれ転写される第2の露
光領域12の数(つまりダミーパターンを転写するため
の露光ショット数)とがウェハ10上で調整される。ま
た、各第2の露光領域12においては、図3(b)に示
すように、例えば0.2μm幅のラインと0.2μm幅
のスペースとからなる短冊状のダミーパターン13が単
純に敷き詰められるように転写される。
る単位面積当たりのゲート電極周縁長、つまり、転写さ
れる全ての回路パターンに含まれるゲート電極パターン
と、転写される全てのダミーパターン13との合計の単
位面積当たりのゲート電極周縁長を、半導体集積回路装
置のマスクパターンレイアウト、つまり回路パターンと
対応するマスクパターンレイアウトに依存しない一定の
範囲に抑えることが可能となる。
パターン形成用のレチクルマスクとは別に、ダミーパタ
ーン13を転写するためのダミーのレチクルマスクを用
いるため、第1実施形態と比べて、ウエハ10全体とし
ての単位面積当たりのゲート電極周縁長をより大きくす
ることが可能である。
体としての単位面積当たりのゲート電極周縁長を例えば
第1の実施形態と同じく1600〜2000mm/mm
2 の範囲にするために、第2の露光領域12がウェハ1
0上において占める面積割合Aを次のように計算するこ
とができる。但し、各第2の露光領域12に転写される
ダミーパターンの単位面積当たりの周縁長が例えば50
00mm/mm2 であり、各第1の露光領域11に転写
される回路パターンにおける単位面積当たりのゲート電
極周縁長が例えば500mm/mm2 であるとする。
0 の関係式が成り立つので、 0.244≦A≦0.333 となる。これにより、第2の露光領域12がウェハ10
上において占める面積割合が約24.5%以上になるよ
うに、ダミーパターンを転写するための露光ショット数
を設定する必要があることになる。具体的には、本実施
形態においては、図3(a)に示すように、ウェハ10
上における3/4(75%)の面積に回路パターン転写
用の第1の露光領域11が設けられており、ウェハ10
上における残り1/4(25%)の面積にダミーパター
ン転写用の第2の露光領域12が設けられている。
における単位面積当たりのゲート電極周縁長が所定の範
囲に設定されるように、回路パターン転写の露光ショッ
ト数とダミーパターン転写の露光ショット数との比を調
整する。従って、半導体集積回路装置の品種によりマス
クパターンレイアウトが大きく異なる場合にも、マスク
パターンレイアウトの違いに起因してゲート電極パター
ンに寸法ばらつきが生じることを防止できる。従って、
DRAM等の搭載率が用途又は仕様により異なるシステ
ムLSIにおいても、ゲート電極パターンの加工寸法を
マスクパターンレイアウトと無関係に一定にできるの
で、動作マージンのバラツキが解消された半導体集積回
路装置を実現できる。
ーンの単位面積当たりの周縁長は、半導体集積回路装置
に搭載されるメモリ回路における単位面積当たりのゲー
ト電極周縁長の70%以上であることが好ましい。
体における単位面積当たりのゲート電極周縁長が、メモ
リ回路における単位面積当たりのゲート電極周縁長の7
0〜100%に設定されるように、回路パターンを転写
するための露光ショット数と、ダミーパターンを転写す
るための露光ショット数との比を調整することが好まし
い。
極加工を対象としたが、これに限られず、他のライン状
パターンを有するレイヤーの微細加工、例えばアルミニ
ウム又は銅等からなるメタル配線の加工等を対象として
も、同様の高い加工精度を達成することができる。
実施形態に係る半導体集積回路装置の製造方法について
図面を参照しながら説明する。尚、第3の実施形態に係
る半導体集積回路装置の製造方法は、ライン状パターン
を有する回路パターンを備えており、製造工程の少なく
とも一部が共通する複数の半導体集積回路装置を製造す
るための半導体集積回路装置の製造方法を前提とする。
構成するライン状パターンの単位面積当たりの周縁長に
応じてドライエッチング条件を調整しながら被加工膜に
対してドライエッチングを行なうことである。以下、ゲ
ート電極パターンを形成するためのドライエッチング条
件を選択することによって、半導体集積回路装置のマス
クパターンレイアウトに対するゲート電極パターンの寸
法依存性を抑制する場合を例として説明する。
まれた複数品種の半導体集積回路装置の製造においてポ
リシリコンゲート電極パターンをドライエッチングによ
り形成する時に、チップ上における単位面積当たりのゲ
ート電極周縁長をパラメータ(パラメータS1:600
mm/mm2 、パラメータS2:1000mm/m
m 2 、パラメータS3:1400mm/mm2 、パラメ
ーS4:1800mm/mm2 )として、ドライエッチ
ング用ガスの流量とゲート電極パターンのCDロスとの
関係を実験により求めた結果を示すグラフである。ここ
で、図4に示す実験結果は、エッチングガスとして、H
Br及びCl2 と、He等の冷却ガスとの混合ガスを用
いると共に、該混合ガスのうちHBrのガス流量を可変
とすることによって得られたものである。
であっても単位面積当たりのゲート電極周縁長が異なる
と、それに伴ってゲート電極パターンのCDロスも異な
ってくる。一方、単位面積当たりのゲート電極周縁長の
どんな値に対しても、HBrガス流量を変えていくと、
特定の流量でCDロスをほぼ0にすることができる。
回路装置の製造方法では、予め、各半導体集積回路装置
の回路パターンにおける単位面積当たりのゲート電極周
縁長を求めておくと同時に、図4に示すようなドライエ
ッチング条件とCDロスとの関係を実験的に求めてお
く。そして、求められた単位面積当たりのゲート電極周
縁長に対して、ゲート電極パターンのCDロスが設計上
許容される程度において実質的に0となるようなドライ
エッチング条件(図4ではHBrガス流量)、言い換え
ると、ゲート電極パターンの寸法が設計上決定された目
標寸法と等しくなるようなドライエッチング条件を選択
して、ゲート電極となるポリシリコン膜に対してドライ
エッチングを行なう。
路とが搭載された複数品種の半導体集積回路装置の製造
において、品種毎に加工パターンの目標寸法は同一であ
るがレイアウトが大きく異なる場合に、以上に説明した
方法を用いることによって、原則的には、レイアウトに
関わりなく正確なパターンエッチングを実行することが
できる。しかしながら、実際には、レイアウトの異なる
品種毎にドライエッチング条件を求めることは、つま
り、ドライエッチング条件を品種毎に変えることは量産
性の点では好ましくない。
たりのゲート電極周縁長を複数の範囲に区分して、各範
囲の単位面積当たりのゲート電極周縁長に対してそれぞ
れ1つのドライエッチング条件を設定するようにしても
よい。
ーンをドライエッチングにより形成する際における、単
位面積当たりのゲート電極周縁長の各範囲に対するドラ
イエッチング工程の最適条件を示している。
ゲート電極周縁長を複数の範囲に区切って、各範囲毎に
異なるドライエッチング条件(具体的には異なるHBr
ガス流量)が適用されている。[表1]に示すドライエ
ッチング条件を用いた場合、図4との対応関係から明ら
かなように、単位面積当たりのゲート電極周縁長の各範
囲(S1〜S4)に対してゲート電極パターンのCDロ
スがほぼ0±0.002μm以内の小さい値に収まって
いる。これにより、0.1μm以下の設計ルールのデバ
イスの製造においても十分なパターン精度を得ることが
できる。
面積当たりのゲート電極周縁長に応じて、ゲート電極と
なるポリシリコン膜に対するドライエッチングの条件を
調整しながらポリシリコン膜に対してドライエッチング
を行なうため、半導体集積回路装置の品種によりマスク
パターンレイアウトが大きく異なる場合にも、ゲート電
極パターンの寸法を常に所定値と等しくできる。従っ
て、DRAM等の搭載率が用途又は仕様により異なるシ
ステムLSIにおいても、ゲート電極の加工寸法をマス
クパターンレイアウトと無関係に一定にできるので、動
作マージンのバラツキが解消された半導体集積回路装置
を実現できる。
当たりのゲート電極周縁長を複数の範囲に区分して、各
範囲に対してそれぞれ1つのドライエッチング条件を設
定するため、ドライエッチング条件を品種毎に変える場
合と比べて、ドライエッチング条件の調整を簡単に行な
える。
コンゲート電極を形成するためのドライエッチングにお
いてHBrガス流量の調整によってゲート電極パターン
のCDロスを制御したが、これに代えて、全てのエッチ
ングガスの総流量、エッチングガス圧力、又はドライエ
ッチング装置のRFパワー等を調整することによっても
最適なドライエッチング条件を設定することが可能であ
る。
ソグラフィー工程で光反射防止膜となる有機塗布膜を、
ゲート電極となるポリシリコン膜上に形成する場合、或
いは、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition )法
によってハードマスクとなるシリコン酸化膜等を、ゲー
ト電極となるポリシリコン膜上に形成する場合等におい
ては、ポリシリコン膜に対するエッチング条件に代え
て、前述の有機塗布膜又はCVDシリコン酸化膜等に対
するエッチング条件を調整してもよい。
極加工を対象としたが、これに限られず、他のライン状
パターンを有するレイヤーの微細加工、例えばメタル配
線のエッチング加工、或いは、埋め込み配線用溝を形成
するための絶縁膜のエッチング加工等を対象としても、
同様の高い加工精度を達成することができる。
実施形態に係る半導体集積回路装置の製造方法について
図面を参照しながら説明する。尚、第4の実施形態に係
る半導体集積回路装置の製造方法は、ライン状パターン
を有する回路パターンを備えており、製造工程の少なく
とも一部が共通する複数の半導体集積回路装置を製造す
るための半導体集積回路装置の製造方法を前提とする。
を構成するライン状パターンの単位面積当たりの周縁長
に応じてドライエッチング条件を調整した。それに対し
て、第4の実施形態の特徴は、回路パターンを構成する
ライン状パターンと対応するレジストパターンを、その
寸法をライン状パターンの単位面積当たりの周縁長に応
じて調整しながら形成することである。以下、ゲート電
極パターンと対応するレジストパターンの寸法を調整す
ることによって、半導体集積回路装置のマスクパターン
レイアウトに対するゲート電極パターンの寸法依存性を
抑制する場合を例として説明する。
様々なレイアウトの回路が組み込まれた複数品種の半導
体集積回路装置の製造においてポリシリコンゲート電極
パターンをドライエッチングにより形成する時に、エッ
チングガスとして、HBr及びCl2 と、He等の冷却
ガスとの混合ガスを用いると共に、該混合ガスのうちH
Brのガス流量を0.07SLMに固定する。すなわ
ち、第4の実施形態においては、ドライエッチング条件
を、第3の実施形態の[表1]に示すレシピNo.PS
3のドライエッチング条件(標準的な条件)に固定す
る。このようにドライエッチング条件を固定した場合、
例えば第3の実施形態の図4に示すように、マスクパタ
ーンレイアウトによってゲート電極パターンのCDロス
の値が異なってくる。
回路装置の製造方法では、まず各半導体集積回路装置の
回路パターンにおける単位面積当たりのゲート電極周縁
長と、ゲート電極パターンのCDロスとの関係を求めて
おく。そして、求められたCDロスの大きさ、つまり単
位面積当たりのゲート電極周縁長に依存して生じるパタ
ーン寸法変化を補償するように、ドライエッチングマス
クとなるレジストパターンの寸法を例えば露光量等のフ
ォトリソグラフィ条件により調整する。
ーンと対応するレジストパターンを形成して該レジスト
パターンを用いてドライエッチングを行なう際におけ
る、単位面積当たりのゲート電極周縁長の各範囲に対す
る、ゲート電極パターンのCDロス(A)、フォトリソ
グラフィー工程での目標寸法(B)、及びドライエッチ
ング後におけるゲート電極パターンの設計寸法(C)の
それぞれを示している。
1]に示すレシピNo.PS3のドライエッチング条件
を用いた場合の値である。また、目標寸法(B)は、前
述のようにCDロス(A)の大きさを考慮して調整され
たレジストパターンの最適寸法である。また、本実施形
態においては、設計寸法(C)を0.150μmとして
いる。
って、[表2]に示すような、目標寸法(B)、つまり
レジストパターンの最適寸法の値を具体的に設定でき
る。逆に言うと、フォトリソグラフィー工程での目標寸
法(B)を調整することにより、該調整分とCDロス
(A)とを相殺することが可能となる。
0.150μmであり、ドライエッチング条件が[表
1]に示すレシピNo.PS3(HBrガス流量:0.
07SLM)であることに着目して、例えば図4におい
てHBrガス流量が0.07SLMである場合の、単位
面積当たりのゲート電極周縁長の各範囲(S1〜S4)
に対応するCDロスを読むことによっても、フォトリソ
グラフィー工程での目標寸法(B)を簡単に設定するこ
とができる。尚、本実施形態において、ドライエッチン
グ条件として[表1]に示すレシピNo.PS3を用い
ているのは次の理由による。すなわち、[表2]から明
らかなように、レシピNo.PS3を用いると、CDロ
ス(A)の大きさと対応する目標寸法(B)の調整量
が、半導体集積回路装置の各品種で実現される様々な単
位面積当たりのゲート電極周縁長に対して最も小さくな
るからである。
よると、ゲート電極パターンと対応するレジストパター
ンを、その寸法を単位面積当たりのゲート電極周縁長に
応じて調整しながら形成するため、半導体集積回路装置
の品種によりマスクパターンレイアウトが大きく異なる
場合にも、ゲート電極パターンの寸法を常に所定値と等
しくできる。従って、DRAM等の搭載率が用途又は仕
様により異なるシステムLSIにおいても、ゲート電極
の加工寸法をマスクパターンレイアウトと無関係に一定
にできるので、動作マージンのバラツキが解消された半
導体集積回路装置を実現できる。
グラフィー工程での目標寸法の調整、つまり、ゲート電
極パターンと対応するレジストパターンの寸法の調整に
関しては、例えばレジスト膜に対する露光における露光
量を増減させる方法が最も簡便である。また、フォトマ
スク上における遮光パターン(例えばクロムパターン)
等の寸法を補正してもよい。この場合、露光量を増減さ
せる必要がなくなるので、製造工程の運用上有利にな
る。
極加工を対象としたが、これに限られず、他のライン状
パターンを有するレイヤーの微細加工、例えばアルミニ
ウム又は銅等からなるメタル配線の加工等を対象として
も、同様の高い加工精度を達成することができる。
実施形態に係る半導体集積回路装置の製造方法について
図面を参照しながら説明する。尚、第5の実施形態に係
る半導体集積回路装置の製造方法は、ライン状パターン
を有する回路パターンを備えており、製造工程の少なく
とも一部が共通する複数の半導体集積回路装置を製造す
るための半導体集積回路装置の製造方法を前提とする。
また、以下の説明では、DRAM等の繰り返しパターン
を有するメモリの混載が可能なシステムLSIにおける
ゲート電極の形成方法を例とする。
係る半導体集積回路装置の製造方法の各工程を示す断面
図である。
基板21上に、ゲート絶縁膜となる厚さ5nm程度のシ
リコン酸化膜22を形成した後、シリコン酸化膜22上
に、ゲート電極となる厚さ200nm程度のポリシリコ
ン膜23を形成し、その後、ポリシリコン膜23上に、
リソグラフィー工程(図5(b)参照)での光反射防止
膜となる厚さ100nm程度の有機塗布膜24を形成す
る。
フィー技術を用いて、有機塗布膜24上に、ライン状パ
ターンを有するゲート電極26(図5(d)参照)と対
応する最小線幅(ゲート電極の目標寸法)0.15μm
のレジストパターン25(厚さは600nm程度)を形
成する。
パターン25をマスクとして有機塗布膜24に対してド
ライエッチングを行なう。
非搭載品種である場合、例えば、圧力が10Paに設定
されたチャンバー内に、SO2 ガスとO2 ガスとの混合
ガスからなるエッチングガスを、SO2 ガスの流量:2
0cc/min、O2 ガスの流量:20cc/minの
流量比で導入すると共に、試料台に200Wの高周波電
力(RFパワー)を印加して、ドライエッチングを行な
う。また、半導体集積回路装置がDRAM搭載品種であ
る場合、例えば、圧力が10Paに設定されたチャンバ
ー内に、SO2 ガスとO2 ガスとの混合ガスからなるエ
ッチングガスを、SO2 ガスの流量:25cc/mi
n、O2 ガスの流量:20cc/minの流量比で導入
すると共に、試料台に200Wの高周波電力を印加し
て、ドライエッチングを行なう。尚、本実施形態におい
ては、標準状態(0℃、1気圧)における1分間当たり
の流量を用いてガス流量を表している。
エッチング工程においては、DRAM搭載の有無によっ
てエッチング条件を変更する。具体的には、DRAM搭
載品種の場合、エッチングにより有機塗布膜24に形成
される側壁を保護する効果を有するSO2 ガスの流量
を、DRAM非搭載品種の場合の20cc/minから
25cc/minへと増加させる。これにより、DRA
Mが搭載されることによって有機塗布膜24の側壁の面
積が増大する場合にも、所望の単位面積当たりの側壁保
護効果が得られるので、DRAM搭載の有無に関わらず
有機塗布膜24を所望の寸法(0.15μm)を有する
ようにパターン化できる。
化された有機塗布膜24をマスクとして、ポリシリコン
膜23に対してドライエッチングを行なった後、図5
(d)に示すように、レジストパターン25及び有機塗
布膜24をアッシングにより除去して、ポリシリコン膜
23からなるゲート電極26を形成する。このとき、D
RAM搭載の有無に関わらず有機塗布膜24が所望の寸
法を有するようにパターン化されているので、CDロス
の発生を防止して所望の寸法(0.15μm)を有する
ゲート電極26を形成できる。
ッチング工程においては、DRAM非搭載品種であって
もDRAM搭載品種であっても、例えば、圧力が20P
aに設定されたチャンバー内に、Cl2 ガスとHBrガ
スとの混合ガスからなるエッチングガスを、Cl2 ガス
の流量:40cc/min、HBrガスの流量:80c
c/minの流量比で導入すると共に、試料台に300
Wの高周波電力を印加して、ドライエッチングを行な
う。すなわち、ポリシリコン膜23及び有機塗布膜24
のそれぞれに対するドライエッチング工程においては、
異なる設備や条件を用いる。
よると、ライン状パターンを有するゲート電極26と対
応するレジストパターン25をマスクとして有機塗布膜
24に対してドライエッチングを行なう工程において、
DRAM搭載の有無に応じてエッチング条件を変更す
る。具体的には、DRAM搭載品種の場合、DRAM非
搭載品種の場合と比べて、エッチングにより有機塗布膜
24に形成される側壁を保護する効果を有するSO2 ガ
スの流量を増加させる。このため、有機塗布膜24の側
壁の面積がDRAM搭載により増大する場合にも、所望
の単位面積当たりの側壁保護効果が得られるようにでき
るので、有機塗布膜24を所望の寸法を有するようにパ
ターン化できる。従って、パターン化された有機塗布膜
24をマスクとしてポリシリコン膜23に対してドライ
エッチングを行なうことによって、所望の寸法を有する
ゲート電極26を形成できる。すなわち、DRAM搭載
の有無に伴うマスクパターンレイアウトの違いに起因す
るゲート電極26の寸法ばらつきを確実に抑制でき、そ
れによって精度の良いゲート電極加工を行なうことがで
きる。
回路装置の製造方法を用いて、DRAM非搭載品種を含
む様々なDRAM占有面積率を有する品種を製造した場
合における、CDロス(エッチング前のレジストパター
ンの寸法から完成したゲート電極の寸法を引いた値)と
DRAM占有面積率との関係を示している。
と、DRAM搭載の有無に関わらず、CDロスの発生を
抑制して所望のゲート電極寸法である0.15μmを実
現することができた。
に関わらず同一のエッチング条件を用いて、DRAM非
搭載品種を含む様々なDRAM占有面積率を有する品種
を製造した場合における、CDロスとDRAM占有面積
率との関係を示している。
AM非搭載品種ではCDロスの発生を抑制できる一方、
DRAM搭載品種では平均約+0.013μmのCDロ
スが発生している。
載の有無に応じて有機塗布膜24のエッチング条件(具
体的には有機塗布膜24の側壁を保護する効果を有する
SO 2 ガスの流量)を変更する一方、DRAM搭載の有
無に関わらずポリシリコン膜23のエッチング条件を共
通にしたが、これに代えて、DRAM搭載の有無に関わ
らず有機塗布膜24のエッチング条件を共通にする一
方、DRAM搭載の有無に応じてポリシリコン膜23の
エッチング条件を変更してもよい。このとき、例えばポ
リシリコン膜23の側壁を保護する効果を有するエッチ
ング反応生成物(SiBr4 等)を側壁保護膜として形
成するためのHBrガスの流量を、DRAM搭載の有無
に応じて変更してもよい。また、ゲート電極構造とし
て、ポリシリコン膜上にシリコン酸化膜等が形成された
構造を採用する場合には、該シリコン酸化膜のエッチン
グ条件を変更することによって、DRAM搭載の有無に
起因するゲート電極の寸法ばらつきを抑制してもよい。
搭載の有無に応じてエッチング条件を変更したが、これ
に代えて、DRAM占有面積率に応じてエッチング条件
を細かに変更してもよい。
極の形成を対象としたが、これに限られず他のライン状
パターン、例えばメタル配線等の形成を対象としてもよ
い。
等のメモリの搭載が可能なシステムLSIを対象とした
が、これに限られず、複数の半導体素子が繰り返しパタ
ーンを有するように配列されてなる他の素子群の搭載が
可能なシステムLSIを対象としてもよい。
実施形態に係る半導体集積回路装置の製造方法について
図面を参照しながら説明する。尚、第6の実施形態に係
る半導体集積回路装置の製造方法は、ライン状パターン
を有する回路パターンを備えており、製造工程の少なく
とも一部が共通する複数の半導体集積回路装置を製造す
るための半導体集積回路装置の製造方法を前提とする。
また、以下の説明では、DRAM等の繰り返しパターン
を有するメモリの混載が可能なシステムLSIにおける
ゲート電極の形成方法を例とする。さらに、第6の実施
形態に係る半導体集積回路装置の製造方法の各工程を示
す断面図を、第5の実施形態と同様に、図5(a)〜
(d)に示す。
ている点は次の通りである。すなわち、第5の実施形態
では、ライン状パターンを有するゲート電極26と対応
するレジストパターン25をマスクとして有機塗布膜2
4に対してドライエッチングを行なう工程(図5
(c)、(d)参照)において、DRAM搭載の有無に
応じてエッチング条件を変更した。それに対して、第6
の実施形態では、レジストパターン25を形成する工程
(図5(b)参照)において、DRAM占有面積率に応
じてレジストパターン25の寸法を変更する。
例えば図7に示すような、CDロス(エッチング前のレ
ジストパターンの寸法から完成したゲート電極の寸法を
引いた値)とDRAM占有面積率との関係を予め取得し
ておくことにより、例えば下式 (レジストパターンの寸法)=(DRAM占有面積率と
対応するCDロスの予測値)+(ゲート電極の目標寸
法) を用いてレジストパターンの寸法を設定する。
大きくなるに従ってCDロスが増大するので、上式によ
ると、DRAM占有面積率が大きくなるに従ってレジス
トパターン25の寸法を大きくすることになる。このよ
うにすると、第6の実施形態では次のような効果が得ら
れる。すなわち、レジストパターン25をマスクとして
用いたエッチングによりポリシリコン膜23又は有機塗
布膜24に形成される側壁の面積がDRAM占有面積率
の増加により増大して、単位面積当たりの側壁保護効果
が減少する場合にも、該側壁保護効果の減少分を、レジ
ストパターン25の寸法の調整により補うことができ
る。従って、DRAM占有面積率の違いに伴うマスクパ
ターンレイアウトの違いに起因するゲート電極26の寸
法ばらつきを確実に抑制でき、それによって精度の良い
ゲート電極加工を行なうことができる。
集積回路装置の製造方法を用いて、DRAM非搭載品種
を含む様々なDRAM占有面積率を有する品種を製造す
る場合における、目標寸法0.15μmのゲート電極を
形成するためのレジストパターンの寸法を示している。
尚、[表3]においては、参考のため、各DRAM占有
面積率と対応するCDロスの予測値を示している。
示すように設定することによって、第6の実施形態にお
いて、DRAM占有面積率に関わらず、所望のゲート電
極寸法である0.15μmを実現することができた。
有面積率に応じてレジストパターン25の寸法を変更し
たが、これに代えて、DRAM搭載の有無に応じてレジ
ストパターン25の寸法を粗く変更してもよい。
パターン25の寸法を調整する具体的な方法として、例
えば、露光量を調整する方法、又はレチクル上のマスク
パターン寸法を調整する方法等を用いてもよい。
極の形成を対象としたが、これに限られず他のライン状
パターン、例えばメタル配線等の形成を対象としてもよ
い。
等のメモリの搭載が可能なシステムLSIを対象とした
が、これに限られず、複数の半導体素子が繰り返しパタ
ーンを有するように配列されてなる他の素子群の搭載が
可能なシステムLSIを対象としてもよい。
品種によりマスクパターンレイアウトが大きく異なる場
合にも、マスクパターンレイアウトの違いに起因してラ
イン状パターンに寸法ばらつきが生じることを防止でき
る。従って、DRAM等の搭載率が用途又は仕様により
異なるシステムLSIにおいても、ゲート電極又はメタ
ル配線等の加工寸法をマスクパターンレイアウトと無関
係に一定にできるので、動作マージンのバラツキが解消
された半導体集積回路装置を実現できる。
装置におけるダミーパターン挿入前の回路パターンのレ
イアウトの一例を示す図である。
装置におけるダミーパターン挿入後の回路パターンのレ
イアウトの一例を示す図である。
集積回路装置の製造方法における、ポリシリコンゲート
電極パターンを形成するためのリソグラフィー工程での
パターン露光ショットマップの一例を示す図であり、
(b)は該リソグラフィー工程で用いられるダミーパタ
ーンの一例を示す図である。
ポリシリコンゲート電極パターンをドライエッチングに
より形成する時に、チップ上における単位面積当たりの
ゲート電極周縁長をパラメータとして、ドライエッチン
グ用ガスの流量とゲート電極パターンのCDロスとの関
係を実験により求めた結果を示す図である。
形態に係る半導体集積回路装置の製造方法の各工程を示
す断面図である。
装置の製造方法を用いて、DRAM非搭載品種を含む様
々なDRAM占有面積率を有する品種を製造した場合に
おける、CDロスとDRAM占有面積率との関係を示す
図である。
一のエッチング条件を用いて、DRAM非搭載品種を含
む様々なDRAM占有面積率を有する品種を製造した場
合における、CDロスとDRAM占有面積率との関係を
示す図である。
AMが搭載されたDRAM搭載品種、及びDRAM非搭
載品種をそれぞれ製造した場合における、CDロスの頻
度分布を示す図である。
面積率を有する品種における、単位面積当たりのゲート
電極周縁長とDRAM占有面積率との関係を示す図であ
る。
ト電極周縁長とCDロスとの関係を示す図である。
Claims (16)
- 【請求項1】 ライン状パターンを有する回路パターン
を備えた半導体集積回路装置であって、 前記ライン状パターンの単位面積当たりの周縁長が所定
の範囲に設定されていることを特徴とする半導体集積回
路装置。 - 【請求項2】 ライン状パターンを有する回路パターン
を備えた半導体集積回路装置であって、 前記回路パターンの配置領域にダミーパターンが、前記
ライン状パターンと前記ダミーパターンとの合計の単位
面積当たりの周縁長が所定の範囲に設定されるように挿
入されていることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項3】 前記ダミーパターンは、その形状が短冊
状であることを特徴とする請求項2に記載の半導体集積
回路装置。 - 【請求項4】 繰り返しパターンを有する素子群の形成
領域に配置されており且つ第1のライン状パターンを有
する第1の回路パターンと、前記素子群以外の他の部分
の形成領域に配置されており且つ第2のライン状パター
ンを有する第2の回路パターンとを備えた半導体集積回
路装置であって、 前記第2の回路パターンの配置領域にダミーパターン
が、前記第1のライン状パターンと前記第2のライン状
パターンと前記ダミーパターンとの合計の単位面積当た
りの周縁長が、前記第1のライン状パターンの単位面積
当たりの周縁長と同程度以下になるように挿入されてい
ることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項5】 前記素子群はメモリであることを特徴と
する請求項4に記載の半導体集積回路装置。 - 【請求項6】 前記ダミーパターンの単位面積当たりの
周縁長は、前記第1のライン状パターンの単位面積当た
りの周縁長の70%以上であることを特徴とする請求項
4に記載の半導体集積回路装置。 - 【請求項7】 ライン状パターンを有する回路パターン
を備えており、製造工程の少なくとも一部が共通する複
数の半導体集積回路装置を製造するための半導体集積回
路装置の製造方法であって、 前記各半導体集積回路装置の製造工程は、 前記回路パターンの配置領域にダミーパターンを、前記
ライン状パターンと前記ダミーパターンとの合計の単位
面積当たりの周縁長が所定の範囲に設定されるように挿
入する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置
の製造方法。 - 【請求項8】 半導体基板上における複数の第1領域の
それぞれに対して、ライン状パターンを有する回路パタ
ーンを転写するための露光を行なう工程と、 前記半導体基板上における前記各第1領域と異なる複数
の第2領域のそれぞれに対してダミーパターンを転写す
るための露光を行なう工程と、 転写される全ての前記ライン状パターンと転写される全
ての前記ダミーパターンとの合計の単位面積当たりの周
縁長が所定の範囲に設定されるように、前記回路パター
ンを転写するための露光ショット数と前記ダミーパター
ンを転写するための露光ショット数との比を調整する工
程とを備えていることを特徴とする半導体集積回路装置
の製造方法。 - 【請求項9】 ライン状パターンを有する回路パターン
を備えており、製造工程の少なくとも一部が共通する複
数の半導体集積回路装置を製造するための半導体集積回
路装置の製造方法であって、 前記各半導体集積回路装置の製造工程は、 前記ライン状パターンの単位面積当たりの周縁長に応じ
てドライエッチング条件を調整しながら被加工膜に対し
てドライエッチングを行なう工程を含むことを特徴とす
る半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項10】 前記ドライエッチング条件を調整する
工程は、前記ライン状パターンの単位面積当たりの周縁
長が一の範囲内にある場合に一のドライエッチング条件
を設定する工程を含むことを特徴とする請求項9に記載
の半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項11】 ライン状パターンを有する回路パター
ンを備えており、製造工程の少なくとも一部が共通する
複数の半導体集積回路装置を製造するための半導体集積
回路装置の製造方法であって、 前記各半導体集積回路装置の製造工程は、 前記ライン状パターンと対応するレジストパターンを、
その寸法を前記ライン状パターンの単位面積当たりの周
縁長に応じて調整しながら形成する工程を含むことを特
徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項12】 ライン状パターンを有する回路パター
ンを備えており、製造工程の少なくとも一部が共通する
複数の半導体集積回路装置を製造するための半導体集積
回路装置の製造方法であって、 前記各半導体集積回路装置の製造工程は、 前記ライン状パターンと対応するレジストパターンを被
加工膜の上に形成する第1の工程と、 前記レジストパターンをマスクとして前記被加工膜に対
してドライエッチングを行なう第2の工程とを備え、 前記第2の工程は、エッチングにより前記被加工膜に形
成される側壁を保護する側壁保護効果を有するエッチン
グガスを用いるか、又は前記側壁保護効果を有するエッ
チング反応生成物を形成する工程を含み、 前記第1の工程及び第2の工程のうちの少なくとも1つ
の工程における処理方法又は処理条件を、前記回路パタ
ーンに含まれており且つ繰り返しパターンを有する素子
群の面積の、前記回路パターンの配置領域の面積に対す
る比率に応じて調整することを特徴とする半導体集積回
路装置の製造方法。 - 【請求項13】 前記素子群はメモリであることを特徴
とする請求項12に記載の半導体集積回路装置の製造方
法。 - 【請求項14】 前記メモリはDRAMであることを特
徴とする請求項13に記載の半導体集積回路装置の製造
方法。 - 【請求項15】 前記第1の工程は、前記比率が大きく
なるに従って、前記レジストパターンの寸法を大きくす
る工程を含むことを特徴とする請求項12に記載の半導
体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項16】 前記第2の工程は、前記比率が大きく
なるに従って、前記側壁保護効果が増大するようにエッ
チング条件を設定する工程を含むことを特徴とする請求
項12に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
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