JP2005010635A

JP2005010635A - フォトマスク及び半導体装置の製造方法並びに光近接効果補正方法

Info

Publication number: JP2005010635A
Application number: JP2003176756A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Kanetani; 伸広金谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】マスクパターンを変形させることなく光近接効果補正を行える新規なフォトマスク及び半導体装置の製造方法並びに光近接効果補正方法の提供。
【解決手段】透光性の支持体１２上のマスクパターンＰに、その密集部分に配置される一部の遮光ラインＬあるいは全部の遮光ラインＬ上を解像されない形状で部分的に刳り貫く。これによって、マスクパターンＰを細くしたり太くしたりして変形させることなく、光密度を均一化して光近接効果補正を容易に行える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造プロセスの一つであるフォトリソグラフィ工程で用いられるフォトマスクに係り、特に、転写時のパターン劣化を防止すべく新規な光近接効果補正処理が施されたフォトマスク及びこれを用いた半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のＬＳＩデバイスの高集積化に伴ってフォトリソグラフィ工程時のウェハへの転写パターンも超微細化してきているが、このような転写パターンの超微細化に伴って光近接効果によるパターンの劣化（変形）といった問題が顕著になってきている。
【０００３】
この光近接効果とは、転写されたパターンの寸法や形状がその周辺のパターンの影響によって変化する現象をいい、マスクパターンを構成する遮光ライン先端の欠けや縮み、コーナー部の丸まり、孤立した遮光ラインと密集した遮光ラインとの寸法差等等といった結果を招く。例えば、図６に示すように、遮光ラインが孤立している部分（以下、適宜ＩＳＯラインという）と、遮光ラインが密集した部分（以下、適宜Ｄｅｎｃｅラインという）を有するマスクパターンをそのまま露光すると、図７に示すように、マスクパターンの各ライン幅がいずれも同じであるにもかかわらず、光近接効果によって転写された露光パターンではＩＳＯラインに比べてＤｅｎｃｅラインが太くなってしまう。また、マスクパターンでは各ラインの角部が鋭角になっているにもかかわらず、転写された露光パターンではその部分が丸く転写される結果となる。
【０００４】
そのため、従来では以下の特許文献１〜３等に示すように、フォトマスクに光近接効果補正（ＯＰＣ：ｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｘｉｍｉｔｙｅｆｆｅｃｔｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を施し、そのマスクパターンの遮光ラインの幅を膨らましたり、コーナー部分に補助パターンを追加（凸部）したり、あるいは一部を削ぎ取ったり（凹部）、さらにアシストバー等と称される転写されない補助パターンをその近くに付設する等して露光後の転写パターンが期待したパターン形状により近くなるようにマスクパターンを計算して補正するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１２７６７６号公報
【特許文献２】
特開平１１−８４６２７号公報
【特許文献３】
特開２００２−３５１０５１号（Ｐ２００２−３５１０５１Ａ）公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の光近接効果補正方法では、パターンが複雑になるに従ってその処理が面倒になるといった不都合があった。
例えば、図６及び図７に示したように、ＩＳＯラインに比べてＤｅｎｃｅラインが太くなる場合には、マスクパターン側のＩＳＯラインを太くしたり、Ｄｅｎｃｅラインの遮光ラインを細くしたり、あるいはＩＳＯラインの近傍にアシストバー等を設ける等の処理が考えられるが、この光近接効果は周囲とのバランスによって大きく変化するため、これらの処理には多大な計算を要する。
【０００７】
また、配線ピッチの厳しいパターンでは、アシストバー等の補助パターンを設けることができないケースもある。
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、マスクパターンを細くしたり太らせたりして複雑に変形させることなく、容易に光近接効果補正を達成することができる新規なフォトマスク及び半導体装置の製造方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
〔発明１〕
上記課題を解決するために発明１のフォトマスクは、
透光性の支持体上に遮光ラインが疎密に配置されたマスクパターンを備えたフォトマスクにおいて、
上記マスクパターンは、その密集部分に配置される一部の遮光ラインあるいは全部の遮光ライン上を解像されない形状で部分的に刳り貫いてその光密度を孤立部分に配置される遮光用ラインの光密度と揃えるように光近接効果補正がなされていることを特徴とするものである。
【０００９】
このように、本発明は太く転写される密集部分に配置される遮光ライン、すなわち、Ｄｅｎｃｅラインの遮光ライン上を、解像されない形状で部分的に刳り貫いてその光密度を孤立部分に配置される遮光用ライン、すなわちＩＳＯラインの光密度と揃えるように光近接効果補正処理を施したことから、従来のようにマスクパターンを細くしたり太らせたりすることなく、容易に光近接効果補正を達成することができる。
【００１０】
また、アシストバー等の補助パターンも不要となるため、配線ピッチの厳しいパターンでも容易に光近接効果補正を行うことが可能となる。
〔発明２〕
また、発明２のフォトマスクは、
発明１に記載のフォトマスクにおいて、上記密集部分の遮光ラインは、その中央部をその長手方向にスリット状に刳り貫かれていることを特徴とするものである。
【００１１】
これによって、発明１に示したように、その光密度を孤立部分に配置される遮光用ラインの光密度と揃えるような光近接効果補正を具体的に実現することができる。
〔発明３〕
また、発明３のフォトマスクは、
発明１に記載のフォトマスクにおいて、上記密集部分の遮光ラインは、その長手方向又は幅方向に複数にスリット状に刳り貫かれていることを特徴とするものである。
【００１２】
このように遮光ラインの長手方向又は幅方向に複数にスリット状に刳り貫いた場合でも、その光密度を孤立部分に配置される遮光用ラインの光密度と揃えるような光近接効果補正を具体的に実現することができる。
〔発明４〕
また、発明４のフォトマスクは、
発明１に記載のフォトマスクにおいて、上記密集部分の遮光ラインは、格子状または千鳥状に刳り貫かれていることを特徴とするものである。
【００１３】
このように格子状または千鳥状に刳り貫いた場合でも、その光密度を孤立部分に配置される遮光用ラインの光密度と揃えるような光近接効果補正を具体的に実現することができる。
〔発明５〕
また、発明５のフォトマスクは、
発明１に記載のフォトマスクにおいて、上記密集部分の遮光用ラインは、そのコーナー部上が刳り貫かれていることを特徴とするものである。
【００１４】
このようにそのコーナー部上を刳り貫けば、後述するようにマスク検査時の疑似欠陥をなくすことができる。
〔発明６〕
発明６の半導体装置の製造方法は、
発明１〜５のいずれかに記載のフォトマスクを用いてそのマスクパターンを半導体ウェハ上に転写して回路パターンを形成するようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
これによって、高精度のパターン転写が容易に行われてフォトリソグラフィ工程を簡略化することが可能となるため、効率良く半導体装置を製造することができる。
〔発明７〕
発明７のフォトマスクの光近接効果補正方法は、
透光性の支持体上に遮光ラインが疎密に配置されたマスクパターンを備えたフォトマスクの光近接効果補正方法において、
上記マスクパターンの密集部分に配置される一部の遮光ラインあるいは全部の遮光ライン上を解像されない形状で部分的に刳り貫いてその光密度を孤立部分に配置される遮光用ラインの光密度と揃えるようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
これによって、発明１と同様にマスクパターンを細くしたり太らせたりすることなく、容易に光近接効果補正を達成することができると共に、アシストバー等の補助パターンも不要となるため、配線ピッチの厳しいパターンでも容易に光近接効果補正を行うことが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明に係るフォトマスク１０の一部を示した平面図、図２は図１中Ａ−Ａ線拡大断面図である。
図示するように、このフォトマスク１０はガラス基板等からなる透光性の支持体１２上に、露光を遮光すべくクロム薄膜等からなるマスクパターンＰが形成されており、このマスクパターンＰは、少なくともこのマスクパターンＰを構成する複数の遮光ラインＬが密集したＤｅｎｃｅエリア（密集部分あるいはダークエリアとも言う）と、遮光ラインＬが孤立したＩｓｏエリア（孤立部分あるいはブライトエリアとも言う）とが所定の比率で組み合わったパターンとなっている。
【００１８】
そして、本発明のマスクパターンＰにあっては、そのＤｅｎｃｅエリアに配置された各遮光ラインＬ、Ｌ…の中央部に、その長手方向に沿ってスリット状に刳り貫かれた開口部Ｓが形成されており、この開口部ＳによってそのＤｅｎｃｅエリアについて光近接効果補正処理が施されている。
ここで、このスリット状開口部Ｓの大きさ（幅）は、これが露光時に解像されない幅であれば特に限定されるものではないが、例えば、遮光ラインＬの幅が図示するように０．２μｍ（２００ｎｍ）であれば、隣接する他の遮光ラインＬとの距離等の関係にもよるが、その幅の半分程度である０．１μｍ（１００ｎｍ）前後が適当であると考えられる。すなわち、このスリット状開口部Ｓの幅が大きすぎると、この開口部Ｓが解像されてしまい、反対に狭すぎると、光近接効果補正によるＤｅｎｃｅエリアの光密度の削減効果が乏しくなってしまうからである。
【００１９】
そして、このような処理が施されたマスクパターンＰを備えた本発明のフォトマスク１０にあっては、その密集部分の光密度が、孤立部分に配置される遮光用ラインの光密度と揃うように光近接効果補正がなされるため、露光転写されたウェハ上の各転写ラインの太さは、孤立部分と密集部分とでほぼ同じ結果となり、期待した通りの露光パターンが容易に得られることになる。
【００２０】
また、孤立部分側の遮光ラインＬを加工することなく、密集部分側の遮光ラインＬを加工するようになっているため、アシストバー等の補助パターンも不要となり、配線ピッチの厳しいパターンでも容易に光近接効果補正を行うことが可能となる。
ここで、このような近接効果補正処理が施された本発明のフォトマスク１０は、従来公知のフォトマスク製造方法をそのまま利用することで容易に製造することができる。
【００２１】
すなわち、先ず、透光性の支持体１２の材料となる素材ガラス表面を研磨して平坦化・洗浄して清浄なガラス基板を形成する。
ここで使用されるガラスとしては０．１８μｍデザインルールのレクチルの場合は、一般的に熱膨張率の小さい合成石英ガラスが使用される。この石英ガラスの熱膨張率は通常のソーダライムガラスの約２０分の１と非常に小さいため、熱変動によるガラスの伸縮の影響を小さくし、ＬＳＩデバイスパターンへの精度の影響を最小限にするためである。
【００２２】
また、石英ガラスは３５０ｎｍ以下の短波長領域での透過率が全く低下しなく、他のガラスに比べて非常に優れた特性を有しており、３００ｎｍ以下においては石英以外は殆ど透過しなくなる。ＬＳＩデバイスパターンの微細化に対応してステッパ等の露光光源の短波長化が進む中で、熱膨張率、紫外部の分光透過率の特性からガラス基板は石英ガラスが使用されている。尚、レクチルのガラス基板は公称サイズ６．０×６．０×０．２５インチであり、実サイズは幅１５１．６４ｍｍ〜１５２．４０ｍｍ、厚さ６．２２ｍｍ〜６．４８ｍｍ、平坦度は２μｍ以下となっている。
【００２３】
次に、このようにして得られたガラス基板をスパッタ装置の真空チャンバ内に収容し、クロムターゲットからガラス基板へ向けて遮光材となるクロム（Ｃｒ）をスパッタしてそのガラス基板上に８５０〜１０５０Åの膜厚でクロム膜を成膜する。尚、このクロム膜はＣＲと称される表面反射タイプと、ＡＲと称される、普通の表面反射タイプの上に酸化クロム膜を重ねたクロム表面低反射タイプがあるが、現在は後者の低反射タイプが主流となっている。
【００２４】
その後、このようにしてクロム膜が成膜されたガラス基板（マスクブランクともいう）上に回転塗布方法等によって適量のレジストをディスペンサのノズルから滴下し、その直後にこのマスクブランクを一気に高速回転させて均一な膜厚に広げてその膜厚さ４０００〜６０００Åとした後、プリベーク処理を施して塗布されたレジストの余分な有機溶剤を蒸発させる。尚、ここで用いられるレジストとしては、ポジ型及びネガ型のいずれでも良く、ＰＢＳ、ＲＥ５０００シリーズ、ＥＢＲシリーズ、ＯＥＢＥＲシリーズ、ＣＯＰ、ＣＭＳ、ＰＧＭＡ、ＮＥＢ、ＯＥＢＲシリーズ、ＳＥＬシリーズ、ＡＺ−１３５０、ＭＰ−１４００等が適用可能である。
【００２５】
次に、このようにしてレジストが塗布されたマスクブランクを描画装置の移動ステージにセットしてから、パターン描画データを制御してそのレジストに少なくともブライトエリアとダークエリアとを有するＬＳＩパターンを露光描画する。ここで露光光源は電子線、レーザのいずれも利用可能であり、描画方式もベクスタスキャン方式やラスタスキャン方式等の公知の方式が利用される。
【００２６】
尚、ここで露光描画されるＬＳＩパターンは、そのダークエリアについて上述したような本発明の光近接効果補正が行われた後のものを用いることが望ましい。すなわち、後述するようにマスクパターンＰを形成した後の修正工程等において、そのダークエリアの遮光ラインＬの内部を刳り貫いて光近接効果補正を施すことは可能であるが、この露光描画工程段階で光近接効果補正を行った方が効率が良いと考えられる。
【００２７】
その後、このようにしてＬＳＩパターンが露光描画されたマスクブランクを現像してそのまま純粋又はリンス液で現像の進行の停止と洗浄を行った後、これを高速でスピンして水分を振り切り乾燥させる。
しかる後、レジストに含まれた水分等の除去とレジストとブランクとの接着強度を高めるべく、ポストベーク処理を行うと共に、酸素プラズマによりレジスト表面を僅かに削って現像残りの除去とクロム膜面の濡れ性を良好にすべくディスカム処理等を施す。
【００２８】
そして、このようにしてレジストの現像処理等が終了したマスクブランクをエッチング装置にセットし、そのレジストを保護膜として露出しているクロム膜をエッチングして除去する。ここで、エッチングの方式としてはウェットエッチング及びドライエッチングのいずれも利用可能であるが、最新の自動制御機構を備えたプラズマエッチング装置や反応性イオンエッチング装置等を用いたドライエッチングのほうが比較的容易・かつ確実にエッチングを行うことができる。
【００２９】
その後、残りのレジストを剥離除去して洗浄、乾燥処理等を行った後、検査修正を経ることで上述したような近接効果補正が行われた本発明のフォトマスク１０が得られることになる。
尚、本実施の形態では、マスクパターンＰを構成する密集部分の各遮光ラインＬの中央部を、その長手方向に沿ってスリット状に刳り貫いて近接効果補正を行ったが、図３に示すような形状に刳り貫いても同様な効果を得ることができる。
【００３０】
すなわち、図３（ａ）は、遮光ラインＬ上にその長手方向に延びるスリット状の開口部Ｓを複数（３本）平行に形成したものであり、また、図３（ｂ）は、遮光ラインＬ上にそのスリット状の開口部Ｓをその幅方向に複数平行に形成したものである。また、図３（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ遮光ラインＬ上に矩形状の開口（ホール）Ｓを複数、格子状あるいは千鳥状に形成したものである。
【００３１】
また、図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ遮光ラインＬのコーナー部上をＬ字状又は三角形状に刳り貫いてそのコーナー部分に近接効果補正を施したものである。通常、この遮光ラインＬのコーナー部は、光近接効果によって太く（大きく）転写されることから、従来ではインナーセリフ（ｉｎｎｅｒｓｅｒｉｆ）によってコーナー内側を矩形状に刳り貫かれた近接効果補正がなされているが、このインナーセリフによる近接効果補正の場合では、マスク検査の際に疑似欠陥となることが多いが、図４に示すような近接効果補正によれば、疑似欠陥となることが少なくなると考えられる。
【００３２】
また、このような本発明に係る近接効果補正は、上述したようにそれ単独でも十分な効果を得ることが可能であるが、従来の近接効果補正を組み合わせて利用しても良いことは勿論である。
例えば、図６等に示したように角部が鋭角な遮光ラインＬの場合では、図７に示すように近接効果によってその部分が丸く露光されてしまうため、図５に示すように本発明に係る近接効果補正処理に加え、これら各角部にそれぞれ矩形状に突出するアウターセリフＴ、Ｔ、Ｔ…を設ければ、丸みを補正してより高精度な露光パターンを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光近接効果補正を施したマスクパターンを示す平面図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】本発明のマスクパターンの他の実施の形態を示す拡大図である。
【図４】本発明のマスクパターンの他の実施の形態を示す拡大図である。
【図５】従来の光近接効果補正を加えたマスクパターンの平面図である。
【図６】遮光ラインが疎密に配置されたマスクパターンを示す平面図である。
【図７】図６のマスクパターンの露光パターンを示す平面図である。
【符号の説明】
１０…フォトマスク、１２…支持体、Ｌ…遮光ライン、Ｐ…マスクパターン、Ｓ…開口部。

Claims

透光性の支持体上に遮光ラインが疎密に配置されたマスクパターンを備えたフォトマスクにおいて、
上記マスクパターンは、その密集部分に配置される一部の遮光ラインあるいは全部の遮光ライン上を解像されない形状で部分的に刳り貫いてその光密度を孤立部分に配置される遮光用ラインの光密度と揃えるように光近接効果補正がなされていることを特徴とするフォトマスク。
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
上記密集部分の遮光ラインは、その中央部をその長手方向にスリット状に刳り貫かれていることを特徴とするフォトマスク。
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
上記密集部分の遮光ラインは、その長手方向又は幅方向に複数にスリット状に刳り貫かれていることを特徴とするフォトマスク。
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
上記密集部分の遮光ラインは、格子状または千鳥状に刳り貫かれていることを特徴とするフォトマスク。
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
上記密集部分の遮光用ラインは、そのコーナー部上が刳り貫かれていることを特徴とするフォトマスク。
上記請求項１〜５のいずれかに記載のフォトマスクを用いてそのマスクパターンを半導体ウェハ上に転写して回路パターンを形成するようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
透光性の支持体上に遮光ラインが疎密に配置されたマスクパターンを備えたフォトマスクの光近接効果補正方法において、
上記マスクパターンの密集部分に配置される一部の遮光ラインあるいは全部の遮光ライン上を解像されない形状で部分的に刳り貫いてその光密度を孤立部分に配置される遮光用ラインの光密度と揃えるようにしたことを特徴とする光近接効果補正方法。