JP2007164084A - フォトマスクの製造方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

フォトマスクの製造方法および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】半導体基板上に転写される実パターンの寸法均一性を向上させる。
【解決手段】ガラス基板GS上のクロム膜M1の加工に際し、実パターンとSRAFとをポジ/ネガが互いに逆の関係にあるレジストに個別に描画し、2つのリソグラフィ工程でクロム膜M1を順次に加工する。
【選択図】図1

Description

本発明は、フォトマスクの製造方法および半導体装置の製造方法に関する。
フォトマスクに対して斜入射などの変形照明を行うことにより、垂直照明に比較して焦点深度が向上することが知られている。このため、フォトリソグラフィの分野では、ウェーハに転写すべき実パターンに隣接してウェーハ転写時の限界解像度を下回る幅の補助パターンであって半導体基板には転写されないパターンであるSRAF(Sub-Resolution Assist Feature)を配置し、実パターンの周期性を整えることにより解像性能を向上させる技術が利用されている。
しかしながら、SRAFを用いると実パターンのマスク上の寸法精度に加えてSRAFの寸法精度にも依存して半導体基板上に転写される実パターン寸法が変動してしまう。
現状では、フォトマスクにパターンを形成する際、SRAFも実パターンも一度のリソグラフィ工程で同時に形成するため、マスク面内の寸法傾向が両者ともに似たようなものになってしまい、半導体基板上に転写した際のショット内寸法均一性に問題が生じていた。
特開2004−348118号公報
本発明の目的は、半導体基板上に転写される実パターンのショット内における寸法均一性を向上させることができるフォトマスクの製造方法およびこの方法を備える半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明は、以下の手段により上記課題の解決を図る。
即ち、本発明によれば、
マスク基板上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上にポジ型レジスト膜とネガ型レジスト膜とを形成する工程と、
半導体装置が形成される基板上のレジスト膜に転写され解像されるべき第1のパターンで前記ポジ型レジスト膜をパターニングして第1のレジストパターンを形成する工程と、
前記第1のパターンの解像性能の向上を目的とするパターンであって、前記半導体装置が形成される基板上で解像されない第2のパターンで前記ネガ型レジスト膜をパターニングして第2のレジストパターンを形成する工程と、
前記第1のレジストパターンと前記第2のレジストパターンを用いて前記金属膜を加工する工程と、
を備えるフォトマスクの製造方法が提供される。
また、本発明によれば、
マスク基板上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上にポジ型レジスト膜とネガ型レジスト膜とを形成する工程と、
半導体装置が形成される基板上のレジスト膜に転写され解像されるべき第1のパターンで前記ネガ型レジスト膜をパターニングして第1のレジストパターンを形成する工程と、
前記第1のパターンの解像性能の向上を目的とするパターンであって、前記半導体装置が形成される基板上で解像されない第2のパターンで前記ポジ型レジスト膜をパターニングして第2のレジストパターンを形成する工程と、
前記第1のレジストパターンと前記第2のレジストパターンを用いて前記金属膜を加工する工程と、
を備えるフォトマスクの製造方法が提供される。
本発明によれば、基板上に転写された第1のパターンのショット内寸法均一性を向上させることができる。
また、本発明によれば、高い歩留りで高精度の半導体装置を製造することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(A)フォトマスクの製造方法
以下の実施形態に説明するフォトマスク製造方法は、実パターンとSRAFにつき、ポジ型/ネガ型が互いに異なるレジストを用いて個別に作成する点に特徴がある。このように互いに逆相関関係にあるプロセスにより実パターンとSRAFとが転写されて金属膜が加工されるので、これらのパターン間でマスク面内での寸法傾向を逆転させることができる。これにより、実パターンのショット内における寸法均一性を向上させることができるフォトマスクを製造することができる。
以下の実施形態において、実パターンは例えば第1のパターンに対応し、SRAFは例えば第2のパターンに対応する。
以下では残しパターン(第1〜第4)と抜きパターン(第5〜第8)に分けて本発明にかかるフォトマスク製造方法の実施の形態をより具体的に説明する。
(1)第1の実施形態
本実施形態は、1)残しパターンで、a)SRAFをネガ型レジスト、実パターンをポジ型レジストで形成する場合で、なおかつ、1)実パターンをSRAFに先立って作成する場合である。
図1に本実施形態のマスク製造方法を説明する略示断面図を示す。まず、図1(a)に示すように、ガラス基板GS上に形成したクロム膜M1の上に、ポジ型のレジスト膜RPを塗布し、実パターンを描画してポジ型レジスト膜RPを露光する。図1(a)において、レジスト膜中、白抜き部分は露光部分を示し、斜線部分は未露光部分を示す。この点は以下の図2(b)乃至図8についても同様である。
次に、図1(b)に示すように、ポジ型レジスト膜RPを現像して実パターンの形状に応じた部分RPMを有するポジ型レジストRP2を取得し、これをマスクとしたエッチングによりクロム膜M1を選択的に除去する。本実施形態において、ポジ型レジストRP2は、例えば第1のレジストパターンに対応する。
さらに、図1(c)に示すように、ポジ型レジストRP2を剥離することにより、実パターンの形状に応じた部分MP2を含むクロム膜M2へ加工する。
次に、図1(d)に示すように、全面にネガ型レジスト膜RNを塗布してSRAFを露光する。続いて、図1(e)に示すように、ネガ型レジスト膜RNを現像してSRAFの形状に応じた部分が除去されたネガ型レジストRN2へ加工する。このとき、既に作成されたクロム膜M2中の実パターンの形状に応じた部分MP2を次工程のエッチングから保護するエッチングストッパES2が同時に形成されるようにネガ型レジストRN2が加工される。本実施形態において、ネガ型レジストRN2は、例えば第2のレジストパターンに対応する。
さらに、ネガ型レジストRN2をマスクとしたエッチングによりクロム膜M2を選択的に除去することにより、図1(f)に示すように、実パターンに対応した形状部分MP2とSRAFに対応した形状部分MA2とを有するクロム膜M4を備えるフォトマスクPM4が作成される。
(2)第2の実施の形態
本実施形態は、1)残しパターンで、a)SRAFをネガ型レジスト、実パターンをポジ型レジストで形成する場合で、なおかつ、1)SRAFを実パターンに先立って作成する場合である。
図2に本実施形態のマスク製造方法を説明する略示断面図を示す。まず、図2(a)に示すように、ガラス基板GS上に形成したクロム膜M1の上に、ネガ型のレジスト膜RNを塗布し、SRAFを描画してネガ型レジスト膜RNを露光する。
次に、図2(b)に示すように、ネガ型レジスト膜RNを現像してSRAFの形状に応じた部分RNAと実パターン作成時のアライメントマージンを見込んだ実パターン被加工部分RNDとを有するネガ型レジストRN6を取得し、これをマスクとしたエッチングによりクロム膜M1を選択的に除去する。本実施形態において、ネガ型レジストRN6は、例えば第2のレジストパターンに対応する。
続いて、ネガ型レジストRN6を剥離することにより、図2(c)に示すように、SRAFの形状に応じた部分MA6と実パターン被加工部分MD6を含むクロム膜M6へ加工する。
次に、図2(d)に示すように、全面にポジ型レジスト膜RPを塗布して実パターンを露光する。続いて、図2(e)に示すように、ポジ型レジスト膜RPを現像して実パターンの形状に応じた部分RNMが残されたポジ型レジストRP6へ加工する。本実施形態において、ポジ型レジストRP6は、例えば第1のレジストパターンに対応する。
さらに、ポジ型レジストRP6の実パターン対応部分RNMをマスクとしたエッチングによりクロム膜M6を選択的に除去することにより、図2(f)に示すように、実パターンに対応した形状部分MP8とSRAFに対応した形状部分MA2とを有するクロム膜M8を備えるフォトマスクPM8が作成される。
(3)第3の実施の形態
本実施形態は、1)残しパターンで、a)SRAFをポジ型レジスト、実パターンをネガ型レジストで形成する場合で、なおかつ、1)実パターンをSRAFに先立って作成する場合である。
図3に本実施形態のマスク製造方法を説明する略示断面図を示す。まず、図3(a)に示すように、ガラス基板GS上のクロム膜M1の上に、ネガ型のレジスト膜RNを塗布し、実パターンを露光する。
次に、図3(b)に示すように、ネガ型レジスト膜RNを現像して実パターンの形状に応じた部分RNMを有するネガ型レジストRN10を取得し、これをマスクとしたエッチングによりクロム膜M1を選択的に除去する。本実施形態において、ネガ型レジストRN10は、例えば第1のレジストパターンに対応する。
さらに、図3(c)に示すように、ネガ型レジストRN10を剥離することにより、実パターンの形状に応じた部分MP2を含むクロム膜M10へ加工する。
次に、図3(d)に示すように、全面にポジ型レジスト膜RPを塗布してSRAFを露光する。続いて、図3(e)に示すように、ポジ型レジスト膜RPを現像してSRAFの形状に応じた部分を有するポジ型レジストRP10へ加工する。このとき、既に作成されたクロム膜10中の実パターンの形状に応じた部分MP2を次工程のエッチングから保護するエッチングストッパES2が同時に形成されるようにポジ型レジストRP10が加工される。本実施形態において、ポジ型レジストRP10は、例えば第2のレジストパターンに対応する。
さらに、ポジ型レジストRP10をマスクとしたエッチングによりクロム膜M10を選択的に除去することにより、図3(f)に示すように、実パターンに対応した形状部分MP2とSRAFに対応した形状部分MA10とを有するクロム膜M12を備えるフォトマスクPM12が作成される。
(4)第4の実施の形態
本実施形態は、1)残しパターンで、a)SRAFをポジ型レジスト、実パターンをネガ型レジストで形成する場合で、なおかつ、1)SRAFを実パターンに先立って作成する場合である。
図4に本実施形態のマスク製造方法を説明する略示断面図を示す。まず、図4(a)に示すように、ガラス基板GS上に形成したクロム膜M1の上に、ポジ型のレジスト膜RPを塗布して、SRAFを露光する。
次に、図4(b)に示すように、ポジ型レジスト膜RPを現像してSRAFの形状に応じた部分RPAと実パターン作成時のアライメントマージンを見込んだ実パターン被加工部分RPDとを有するポジ型レジストRP14を取得し、これをマスクとしたエッチングによりクロム膜M1を選択的に除去する。本実施形態において、ポジ型レジストRP14は、例えば第2のレジストパターンに対応する。
続いて、ポジ型レジストRP14を剥離することにより、図4(c)に示すように、SRAFの形状に応じた部分MA14と実パターン被加工部分MD14を含むクロム膜M14へ加工する。
次に、図4(d)に示すように、全面にネガ型レジスト膜RNを塗布して実パターンを露光する。続いて、図4(e)に示すように、ネガ型レジスト膜RNを現像して実パターンの形状に応じた部分RNMが残されたネガ型レジストRN14へ加工する。本実施形態において、ネガ型レジストRN14は、例えば第2のレジストパターンに対応する。
さらに、ネガ型レジストRN14をマスクとしたエッチングによりクロム膜M14を選択的に除去することにより、図4(f)に示すように、実パターンに対応した形状部分MP16とSRAFに対応した形状部分MA16とを有するクロム膜M16を備えるフォトマスクPM16が作成される。
(5)第5の実施の形態
本実施形態は、2)抜きパターンで、a)SRAFをポジ型レジスト、実パターンをネガ型レジストで形成する場合で、なおかつ、1)実パターンをSRAFに先立って作成する場合である。
図5に本実施形態のマスク製造方法を説明する略示断面図を示す。まず、図5(a)に示すように、ガラス基板GS上のクロム膜M1の上に、ネガ型のレジスト膜RNを塗布し、実パターンを描画する。レジスト膜RN中、実パターンに対応する部分は露光されず、実パターン以外の部分が露光される。
次に、図5(b)に示すように、ネガ型レジスト膜RNを現像して実パターンの形状に応じた部分が除去されたネガ型レジストRN18を取得し、これをマスクとしたエッチングによりクロム膜M1を選択的に除去する。本実施形態において、ネガ型レジストRN18は、例えば第1のレジストパターンに対応する。は、例えば第1のレジストパターンに対応する。
さらに、ネガ型レジストRN18を剥離することにより、図5(c)に示すように、実パターンの形状に応じた部分が除去されたクロム膜M18へ加工する。
次に、図5(d)に示すように、全面にポジ型レジスト膜RPを塗布してSRAFを描画する。ポジ型レジスト膜RP中、SRAFに対応する部分が露光される。続いて、図5(e)に示すように、ポジ型レジスト膜RPを現像してSRAFの形状に応じた露光部分が除去されたポジ型レジストRP18へ加工する。本実施形態において、ポジ型レジストRP18は、例えば第2のレジストパターンに対応する。
さらに、ポジ型レジストRP18をマスクとしたエッチングによりクロム膜M18をさらに選択的に除去することにより、図5(f)に示すように、実パターンの形状に対応した部分とSRAFの形状に対応した部分とが除去されたクロム膜M20を備えるフォトマスクPM20が作成される。
(6)第6の実施の形態
本実施形態は、2)抜きパターンで、a)SRAFをポジ型レジスト、実パターンをネガ型レジストで形成する場合で、なおかつ、2)SRAFを実パターンに先立って作成する場合である。
図6に本実施形態のマスク製造方法を説明する略示断面図を示す。まず、図6(a)に示すように、ガラス基板GS上のクロム膜M1の上に、ポジ型のレジスト膜RPを塗布し、SRAFを描画する。レジスト膜RP中、SRAFに対応する部分は露光される。
次に、図6(b)に示すように、ポジ型レジスト膜RPを現像してSRAFの形状に応じた部分が除去されたポジ型レジストRP22を取得し、これをマスクとしたエッチングによりクロム膜M1を選択的に除去する。本実施形態において、ポジ型レジストRP22は、例えば第2のレジストパターンに対応する。
さらに、ポジ型レジストRP22を剥離することにより、図6(c)に示すように、実パターンの形状に応じた部分が除去されたクロム膜M22へ加工する。
次に、図6(d)に示すように、全面にネガ型レジスト膜RNを塗布して実パターンを描画する。ネガ型レジスト膜RN中、実パターンに対応する部分は露光されず、実パターン以外の部分が露光される。続いて、図6(e)に示すように、ネガ型レジスト膜RNを現像して実パターンの形状に応じた露光部分が除去されたネガ型レジストRN22へ加工する。本実施形態において、ネガ型レジストRN22は、例えば第1のレジストパターンに対応する。
さらに、ネガ型レジストRN22をマスクとしたエッチングによりクロム膜M22をさらに選択的に除去することにより、図6(f)に示すように、実パターンの形状に対応した部分とSRAFの形状に対応した部分とが除去されたクロム膜M24を備えるフォトマスクPM24が作成される。
(7)第7の実施の形態
本実施形態は、2)抜きパターンで、b)SRAFをネガ型レジスト、実パターンをポジ型レジストで形成する場合で、なおかつ、1)実パターンをSRAFに先立って作成する場合である。
図7に本実施形態のマスク製造方法を説明する略示断面図を示す。まず、図7(a)に示すように、ガラス基板GS上のクロム膜M1の上に、ポジ型のレジスト膜RPを塗布し、実パターンを描画する。レジスト膜RP中、実パターンに対応する部分が露光される。
次に、図7(b)に示すように、ポジ型レジスト膜RPを現像して実パターンの形状に応じた部分が除去されたポジ型レジストRP26を取得し、これをマスクとしたエッチングによりクロム膜M1を選択的に除去する。本実施形態において、ポジ型レジストRP26は、例えば第1のレジストパターンに対応する。
さらに、ポジ型レジストRP26を剥離することにより、図7(c)に示すように、実パターンの形状に応じた部分が除去されたクロム膜M26へ加工する。
次に、図7(d)に示すように、全面にネガ型レジスト膜RNを塗布してSRAFを描画する。ネガ型レジスト膜RN中、SRAFに対応する部分は露光されず、SRAF以外の部分が露光される。続いて、図7(e)に示すように、ネガ型レジスト膜RNを現像してSRAFの形状に応じた未露光部分が除去されたネガ型レジストRN26へ加工する。本実施形態において、ネガ型レジストRN26は、例えば第2のレジストパターンに対応する。
さらに、ネガ型レジストRN26をマスクとしたエッチングによりクロム膜M26をさらに選択的に除去することにより、図7(f)に示すように、実パターンの形状に対応した部分とSRAFの形状に対応した部分とが除去されたクロム膜M28を備えるフォトマスクPM28が作成される。
(8)第8の実施の形態
本実施形態は、2)抜きパターンで、b)SRAFをネガ型レジスト、実パターンをポジ型レジストで形成する場合で、なおかつ、2)SRAFを実パターンに先立って作成する場合である。
図8に本実施形態のマスク製造方法を説明する略示断面図を示す。まず、図8(a)に示すように、ガラス基板GS上のクロム膜M1の上に、ネガ型のレジスト膜RNを塗布し、SRAFを描画する。レジスト膜RN中、SRAFに対応する部分は露光されず、SRAF以外の部分が露光される。
次に、図8(b)に示すように、ネガ型レジスト膜RNを現像してSRAFの形状に応じた部分が除去されたネガ型レジストRN32を取得し、これをマスクとしたエッチングによりクロム膜M1を選択的に除去する。本実施形態において、ネガ型レジストRN32は、例えば第2のレジストパターンに対応する。
さらに、ネガ型レジストRN32を剥離することにより、図8(c)に示すように、SRAFの形状に応じた部分が除去されたクロム膜M32へ加工する。
次に、図8(d)に示すように、全面にポジ型レジスト膜RPを塗布して実パターンを描画する。ポジ型レジスト膜RP中、実パターンに対応する部分は露光される。続いて、図8(e)に示すように、ポジ型レジスト膜RPを現像して実パターンの形状に応じた露光部分が除去されたポジ型レジストRP34へ加工する。本実施形態において、ポジ型レジストRP34は、例えば第1のレジストパターンに対応する。
さらに、ポジ型レジストRP34をマスクとしたエッチングによりクロム膜M32をさらに選択的に除去することにより、図8(f)に示すように、実パターンの形状に対応した部分とSRAFの形状に対応した部分とが除去されたクロム膜M34を備えるフォトマスクPM34が作成される。
(B)半導体装置の製造方法
上述した実施形態により製造されたフォトマスクを用いて半導体装置を製造することにより、各ショットにおける実パターンの寸法均一性が向上するので、高精度の半導体装置を高い歩留りで製造することが可能になる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記形態に限られることなくその技術的範囲内において種々変形して実施できることは勿論である。
本発明にかかるフォトマスクの製造方法の第1の実施の形態を説明する略示断面図である。 本発明にかかるフォトマスクの製造方法の第2の実施の形態を説明する略示断面図である。 本発明にかかるフォトマスクの製造方法の第3の実施の形態を説明する略示断面図である。 本発明にかかるフォトマスクの製造方法の第4の実施の形態を説明する略示断面図である。 本発明にかかるフォトマスクの製造方法の第5の実施の形態を説明する略示断面図である。 本発明にかかるフォトマスクの製造方法の第6の実施の形態を説明する略示断面図である。 本発明にかかるフォトマスクの製造方法の第7の実施の形態を説明する略示断面図である。 本発明にかかるフォトマスクの製造方法の第8の実施の形態を説明する略示断面図である。
符号の説明
GS:ガラス基板
M4,M8,M12,M16,M20,M24,M28,M34:クロム膜
RP:ポジ型レジスト膜
RP2,RP6,RP10,RP14,RP18,RP22,RP26,RP34:ポジ型レジストパターン
RN:ネガ型レジスト膜
RN2,RN6,RN10,RN14,RN18,RN22,RN26,RN32:ネガ型レジストパターン
PM4,PM8,PM12,PM16,PM20,PM24,PM28,PM34:ポジ型レジストパターン

Claims (5)

  1. マスク基板上に金属膜を形成する工程と、
    前記金属膜上にポジ型レジスト膜とネガ型レジスト膜とを形成する工程と、
    半導体装置が形成される基板上のレジスト膜に転写され解像されるべき第1のパターンで前記ポジ型レジスト膜をパターニングして第1のレジストパターンを形成する工程と、
    前記第1のパターンの解像性能の向上を目的とするパターンであって、前記半導体装置が形成される基板上で解像されない第2のパターンで前記ネガ型レジスト膜をパターニングして第2のレジストパターンを形成する工程と、
    前記第1のレジストパターンと前記第2のレジストパターンを用いて前記金属膜を加工する工程と、
    を備えるフォトマスクの製造方法。
  2. マスク基板上に金属膜を形成する工程と、
    前記金属膜上にポジ型レジスト膜とネガ型レジスト膜とを形成する工程と、
    半導体装置が形成される基板上のレジスト膜に転写され解像されるべき第1のパターンで前記ネガ型レジスト膜をパターニングして第1のレジストパターンを形成する工程と、
    前記第1のパターンの解像性能の向上を目的とするパターンであって、前記半導体装置が形成される基板上で解像されない第2のパターンで前記ポジ型レジスト膜をパターニングして第2のレジストパターンを形成する工程と、
    前記第1のレジストパターンと前記第2のレジストパターンを用いて前記金属膜を加工する工程と、
    を備えるフォトマスクの製造方法。
  3. 前記ネガ型レジスト膜は、前記ポジ型レジスト膜の上に形成される、請求項1または2に記載のフォトマスクの製造方法。
  4. 前記ポジ型レジスト膜は、前記ネガ型レジスト膜の上に形成される、請求項1または2に記載のフォトマスクの製造方法。
  5. 請求項1乃至5のいずれかに記載の方法により製造されたフォトマスクを用いて前記第1のパターンを前記基板上に形成する工程を備える、半導体装置の製造方法。
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