JP3827544B2 - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置の製造技術に関し、特に、半導体集積回路装置の製造工程における露光技術に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者らが検討したフォトマスクは、露光光に対する遮光体として感光性有機膜（フォトレジスト膜）を使用するレジストマスクである。このレジストマスクでは、クロム等のような金属膜のエッチング工程を含まないことから、フォトマスクのコストの低減の効果が期待できる。また、パターン寸法の精度確保の面で有利である。さらに、フォトマスクの製造ＴＡＴを大幅に短縮できる。
【０００３】
なお、感光性有機膜を遮光体とする技術については、例えば特開平５−２８９３０７号公報に開示がある。
【０００４】
また、例えば特開平１１−１５１３３号公報には、周期的に配置されたパターン群の最外周パターンにマスクバイアスをかけたパターン形成方法の一例が開示されている。
【０００５】
また、例えば特開平６−１９１１５号公報には、露光時の焦点位置ずれによるレジストの寸法変動が最小となるようなマスクバイアスを加える技術が開示されている。
【０００６】
また、例えば特願２０００−２４６５０６号には、レジストマスクの再生技術について記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記レジストマスクを用いる露光技術においては、以下の課題があることを本発明者らは見出した。
【０００８】
すなわち、クロム等のような金属膜を遮光体とする通常のフォトマスクと、上記レジストマスクとで各々の遮光体の寸法を同一にすると、通常のマスクを用いて転写されたパターンと、レジストマスクを用いて転写されたパターンとの間に寸法差が生じる問題である。
【０００９】
レジストマスクでは、遮光体を構成するフォトレジスト膜の遮光性能がクロム等のような金属膜に比較して劣るため、フォトレジスト膜の厚さを金属膜に比べて厚くする必要がある。このため、レジストマスクの縦構造は大きくなり、導波管効果の影響により開口部での光強度が小さくなることが懸念される。すなわち、導波管効果による光強度の低下が避けられない。例えば露光波長λ＝２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光では、本発明者らが開発中のレジストマスクの光学定数ｎ＝２，ｋ＝０．３の場合には、ＯＤ値が３の遮光性能を得るためにはフォトレジスト膜の厚さとして０．４５μｍ程度が必要である。これらの数値を用いてレジストマスクの縦構造の影響を計算したところ、開口部の光強度の低下が確認でき、この場合の光強度の低下による寸法変動量は、レジストマスクの上片側４０ｎｍ程度であることが本発明者らによって初めて判明した。したがって、遮光体寸法を通常のフォトマスクと同一としてレジストマスクを作成すると、ウエハ上における光強度分布が通常のフォトマスクとレジストマスクとで異なってしまう。多くの場合、通常のフォトマスクを用いてマスク寸法を最適化しているので、レジストマスクにおいてはマスク寸法が最適寸法でなくなってしまう。また、この問題は、レジストマスクから通常のフォトマスクを用いた露光処理に変更する場合または逆にレジストマスクから通常のフォトマスクを用いた露光処理に変更する場合に問題となる。
【００１０】
本発明の目的は、半導体集積回路装置のパターン精度を向上させることのできる技術を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１３】
すなわち、本発明は、遮光体がメタル膜からなるフォトマスクと、遮光体が感光性有機膜からなるフォトマスクとの置き換えに際して、前記メタル膜からなる遮光体または前記感光性有機膜からなる遮光体の平面寸法に、露光条件に応じた寸法補正を加える工程、その寸法補正後のフォトマスクを用いてウエハに所定のパターンを縮小投影露光する工程を有するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本願発明を詳細に説明する前に、本願における用語の意味を説明すると次の通りである。
【００１５】
１．デバイス面とは、ウエハの主面であってその面にフォトリソグラフィにより、複数のチップ領域に対応するデバイスパターンが形成される面を言う。
【００１６】
２．半導体集積回路ウエハ（半導体集積回路基板）またはウエハ（半導体基板）とは、半導体集積回路の製造に用いるシリコン単結晶基板（半導体ウエハ；一般にほぼ平面円形状）、サファイア基板、ガラス基板その他の絶縁、反絶縁または半導体基板等並びにそれらの複合的基板を言う。
【００１７】
３．マスキング層は、一般にレジスト膜を言うが、無機マスクや非感光性の有機物マスク等も含むものとする。
【００１８】
４．「遮光領域」、「遮光膜」、「遮光パターン」と言うときは、その領域に照射される露光光のうち、４０％未満を透過させる光学特性を有することを示す。一般に数％から３０％未満のものが使われる。特に従来のクロムマスクの代替として使用されるバイナリマスク（またはバイナリ遮光パターン）では、その遮光領域の透過率がほぼ０、すなわち、１％未満、望ましくは０．５％未満、更に実際的には０．１％未満である．一方、「透明」、「透明膜」と言うときは、その領域に照射される露光光のうち、６０％以上を透過させる光学特性を有することを示す。一般に９０％以上のものが使用されるものを言う。
【００１９】
５．「フォトレジストパターン」は、感光性の有機膜をフォトリソグラフィの手法により、パターニングした膜パターンを言う。なお、このパターンには当該部分に関して全く開口のない単なるフォトレジスト膜を含む。
【００２０】
６．半導体の分野では紫外線は以下のように分類する。波長が４００ｎｍ程度未満で、５０ｎｍ程度以上を紫外線、３００ｎｍ以上を近紫外線、３００ｎｍ未満、２００ｎｍ以上を遠紫外線、２００ｎｍ未満を真空紫外線。なお、本願の主な実施例はＫｒＦエキシマレーザによる遠紫外域を中心に説明したが、２００ｎｍ未満の真空紫外線、また、１００ｎｍ未満、５０ｎｍ以上の紫外線の短波長端領域でも本発明の原理を適用することは同様に可能である。
【００２１】
７．マスク遮光材料に関して「メタル」と言うときは、クロム、酸化クロム、その他の金属の同様な化合物を指し、広くは金属元素を含む単体、化合物、複合体等で遮光作用のあるものを含む。
【００２２】
８．通常のフォトマスク（メタルマスクまたはクロムマスク）：マスク基板上に、メタルからなる遮光パターンと、光透過パターンとでマスクパターンを形成した一般的なマスクのことを言う。以下、単にマスクとも言う。
【００２３】
９．レジストマスク：本願でレジストマスクというのは、一般に感光性レジストをベースとした膜を電子線（イオンビーム）や光（真空紫外、遠紫外、近紫外等の紫外線、可視光）等のエネルギービームやフォトリソグラフィーの手法で感光してパターニングするものを言う。遮蔽膜としては真空紫外、遠紫外、近紫外等の紫外線、可視光の全部または一部を遮蔽する。感光性は上記樹脂自体の属性であり（但し、必要があれば光吸収剤や光散乱物質を添加する場合もある）、ハロゲン化銀等の添加組成物が感光性の主体をなすエマルジョンマスク等は原則として、ここで言うレジストマスクに対応しないものとする。すなわち、現像して初めて所望の遮光性を発揮するものではなく、現像前から、又はマスク基板上に塗布等した時点ですでに遮光性を有するものである。ただし、それらを含めて各種の添加物を含むことを許容することは言うまでもない。レジストは一般に有機樹脂を主要な樹脂成分とするものであるが、無機物を添加することを許容する。
【００２４】
１０．ハーフトーンマスク：位相シフトマスクの一種でシフタと遮光膜を兼用するハーフトーン膜の透過率が１％以上、４０％未満（好ましくは２０％未満）で、それが無い部分と比較したときの位相シフト量が光りの位相（位相差が相互干渉で弱めあうような値になっているもの（位相が完全に反転しているものに限らず、不完全反転でも良い。少なくとも相互に強めあわなければ良い）を反転させるハーフトーンシフタを有するものである。
【００２５】
１１．レベンソン型位相シフトマスク：遮光領域で隔てられた隣り合う開口の位相を相互に反転させて、その干渉作用によって鮮明な像を得ようとする位相シフトマスクの一種である。
【００２６】
１２．半導体集積回路装置というときは、シリコンウエハやサファイア基板等のような半導体または絶縁体基板上に作られるものだけでなく、特に、そうでない旨明示された場合を除き、ＴＦＴ（Thin-Film-Transistor ）およびＳＴＮ（Super-Twisted-Nematic ）液晶等のようなガラス等のような他の絶縁基板上に作られるもの等も含むものとする。
【００２７】
１３．ホールパターン：ウエハ上で露光波長と同程度又はそれ以下の二次元的寸法を有するコンタクトホール、スルーホール等の微細パターン。一般には、マスク上では正方形またはそれに近い長方形あるいは八角形等の形状であるが、ウエハ上では円形に近くなることが多い。
【００２８】
１４．ラインパターン：ウエハ上で配線等を形成する帯状のパターンをいう。
【００２９】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００３０】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００３１】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００３２】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００３３】
また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３４】
また、本実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
【００３５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、上記通常のマスク（第１フォトマスク）Ｍの一例の要部断面図である。マスクＭを構成するマスク基板１は、例えば露光光に対して透明な合成石英ガラス板からなり、その主面（第１面）には、遮光パターン（遮光体）２が形成されている。遮光パターン２は、例えばクロム（Ｃｒ）、クロム上に酸化クロム（ＣｒＯ）を堆積してなる積層膜または酸化クロム上にクロムを介して酸化クロムを体積してなる積層膜等、露光光に対して遮光性を有するメタル材料からなる。
【００３７】
一方、図２は、上記レジストマスク（第２フォトマスク）ＲＭの一例の要部断面図である。ここでは、図１の通常のマスクＭを用いてウエハ上に転写されるパターンと、図２のレジストマスクＲＭを用いてウエハ上に転写されるパターンとが設計上同一となるものが例示されている。このレジストマスクＲＭにおいて上記と同様のマスク基板１の主面（第１面）には、遮光パターン（遮光体）３が形成されている。この遮光パターン３は、例えばＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）またはＦ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）等のような露光光に対して遮光性を有する感光性有機膜（フォトレジスト膜；以下、単にレジスト膜という）によって形成されている。このレジスト膜としては、例えばα-メチルスチレンとα−クロロアクリル酸の共重合体、ノボラック樹脂とキノンジアジド、ノボラック樹脂とポリメチルペンテン−1−スルホン、クロロメチル化ポリスチレン等を主成分とするものを用いた。ポリビニルフェノール樹脂等のようなフェノール樹脂やノボラック樹脂にインヒビタおよび酸発生剤を混合した、いわゆる化学増幅型レジスト等を用いることができる。ここで用いるレジスト膜の材料としては、投影露光装置の光源に対し遮光特性をもち、マスク製造工程における、パターン描画装置の光源、例えば電子線あるいは２３０ｎｍ以上の光に感度を有する特性を持っていることが必要であり、前記材料に限定されるものではなく種々変更可能である。また、レジストマスクの遮光パターン３を形成するためのレジスト膜として、ネガ型のレジスト膜を使用することが好ましい場合がある。すなわち、レジストマスクＲＭでは、マスク基板１の転写パターン領域の外側にレジスト膜を残しておくと異物発生の原因となるので、その外側のレジスト膜を除去しておく必要がある。ここで、ポジ型のレジスト膜を用いると転写パターン領域の外周の大半の部分をも電子線描画しなければならず時間がかかる。これに対して、ネガ型のレジスト膜を用いた場合には、レジスト膜の描画面積を小さくでき、描画時間を短くできるので、レジストマスクＲＭをＱ−ＴＡＴ（Quick Turn Around Time）で作成できるからである。なお、レジストマスクにつては、本願発明者を含む特願平１１−１８５２２１号（平成１１年６月３０日出願）に記載がある。
【００３８】
露光処理に際し、上記のような通常のマスクＭまたはレジストマスクＲＭは、その主面（第１面）が縮小投影レンズに向くように縮小投影露光装置（ステッパまたはスキャナ）にセッティングされる。露光光は、通常のマスクＭまたはレジストマスの裏面（遮光パターン２，３が形成されていない面；第２面）側から照射され、通常のマスクＭまたはレジストマスクＲＭおよび縮小投影レンズを介してウエハ上のレジスト膜に照射される。この際、通常のマスクＭまたはレジストマスクＲＭのマスクパターンが縮小投影レンズによって縮小されてウエハ上のレジスト膜に結像され、パターンが転写される。
【００３９】
ところで、露光光として、例えば波長が０．２４８μｍのＫｒＦエキシマレーザ光を用いた場合、上記の通常のマスクＭにおいては、その遮光体パターン２の厚さが、例えば０．１μｍ程度で充分な遮光性を得ることができる。これに対して、レジストマスクＲＭにおいては、その遮光体パターン３を形成するレジスト膜の遮光性能が、金属系材料で形成される遮光体パターン２に比べて劣るため、レジストマスクＲＭの遮光体パターン３の厚さを、例えば０．４５μｍ程度（遮光性が０．１％、ＯＤ値が３を得ることが可能な厚さ、なお、光学定数ｎ＝２，ｋ＝３とする）というように、通常のマスクＭの遮光体パターン２よりも厚くする必要性がある。しかし、このような違いは、以下の課題を招くことを本発明者らが初めて見出した。
【００４０】
図３は、遮光体パターン３の厚さが、例えば０．４６μｍの場合において、ウエハ上の光強度分布を計算した例を示している。ここでは、例えば露光波長（以下、λと略す）＝０．２４８μｍのＫｒＦエキシマレーザ光、露光装置の縮小率＝４、露光装置のレンズ開口数（以下、ＮＡと略す）＝０．６８、シグマ（Sigma）値（以下、単にσとも記す）＝０．７５とし、ウエハ上の寸法で０．２４μｍのライン・アンド・スペース（以下、単にＬ／Ｓと略す）のパターンを露光する場合のウエハ上の光強度分布を示している。実線がレジストマスクを用いた場合の光強度分布、破線が通常のマスクを用いた場合の光強度分布を示している。この図３から分かるように、通常のマスクＭと、レジストマスクＲＭとでは、光強度分布が異なり、レジストマスクの方がマスク基板上の開口部の光強度が小さくなっている。すなわち、ウエハ上のポジ型のレジスト膜にパターンを転写する場合、同じ露光量では、レジストマスクの方がライン幅が太くなることが分かる。これは、レジスト膜からなる遮光パターン３の側壁段差が大きいために、その側壁近傍において導波管効果により光強度が低下するためである。
【００４１】
レジストマスクの場合にも露光光を調整することでウエハ上に所望のパターンを得ることは可能だが、その場合、解像度やプロセスマージンが劣化してしまう可能性がある。図４は、その例を示している。図４は、通常のマスクおよびレジストマスクのそれぞれに対し、マスク基板上のパターンサイズを変えた時のウエハ上のパターン寸法の計算結果を示している。ここでの露光条件は、例えばλ＝０．２４８μｍのＫｒＦエキシマレーザ光、ＮＡ＝０．６８、σ＝０．７５、露光装置の縮小率＝４、ウエハ上のレジスト膜がポジ型のレジスト膜を仮定している。図４において黒丸は、通常のマスクの計算結果（スライスレベル（しきい値；以下、単にＩｔｈと略す）＝０．２９６）を示しており、それ以外はレジストマスクの計算結果を示している。レジストマスクに対しては、（１）露光量を通常のマスクと同じに設定した場合（白丸、Ｉｔｈ＝０．２９６）、（２）レジストマスク上の０．３μｍのＬ／Ｓパターンをウエハ上で０．３μｍのＬ／Ｓに加工するように露光量を調整した場合（×印、Ｉｔｈ＝０．２４６）、さらに（３）ウエハ上の寸法で片側１０ｎｍ（マスク基板上の寸法で片側４０ｎｍ）だけ一律にマスク上の遮光パターン（レジスト膜）の寸法が小さくなるような補正を加え、露光量は通常のマスクと同じにした場合（黒塗りの四角、Ｉｔｈ＝０．２９６）を示している。なお、露光量を調整することは光強度分布のＩｔｈを変更することと等価であり、図４ではＩｔｈを変更している。
【００４２】
この本発明者らが検討して得られた図４によれば、通常のマスクと同じ露光量ではレジストマスクの場合（上記（１））は、ライン寸法が太くなり、通常のマスクの場合に比べて解像性能が劣化してしまうことが分かる。一方、レジストマスクに対して露光量を合わせ込んだ場合（上記（２））でも、マスク寸法が０．１８μｍ以下において、解像性能が通常のマスクの場合に比較して劣化していることが分かる。しかし、レジストマスク上の遮光パターンの寸法をパターン寸法によらず一律に片側１０ｎｍ程度の寸法補正（メタルによる遮光パターンよりも小さくなる方向の補正）をかけ、露光量を通常のマスクと同じとした場合には、通常のマスクとほぼ同じ解像性能を得ることができる。これは、レジストマスク上の遮光パターンの寸法を補正することにより、光強度分布自体を通常のマスクの場合と同じようにすることができるためである。
【００４３】
次に、この遮光パターンの寸法補正量を加えた場合のフォーカス裕度（以下、ＤＯＦと略す）および光学像コントラストを計算した結果を図５〜図８に示す。
【００４４】
この場合の露光条件も、上記図４で説明したのと同じである。図５〜図７は、それぞれ０．３μｍのＬ／Ｓ、０．２μｍのＬ／Ｓおよび０．１６μｍのＤＯＦを示している。図５〜図７において、黒塗りの四角形は、上記通常のマスクを用いた場合の測定点、白い三角形は、上記レジストマスク（寸法補正を加えていないもの）を用いた場合の測定点、×印は、上記レジストマスク（上記寸法補正を加えたもの）を用いた場合の測定点をそれぞれ示している。また、図８は、フォーカスとコントラストとの関係を示している。図８において黒塗りの四角形、三角形および丸は上記通常のマスクを用いた測定点、白い四角形、三角形および丸は、上記寸法補正をしていないレジストマスクを用いた測定点、さらに×印は、上記寸法補正をしたレジストマスクを用いた測定点をそれぞれ示している。黒塗りおよび白い四角形は、０．３μｍのＬ／Ｓを、黒塗りおよび白い三角形は、０．２μｍのＬ／Ｓを、さらに黒丸および白丸は、０．１６μｍのＬ／Ｓを転写する場合を示している。さらに、測定群Ａの×印は０．３μｍのＬ／Ｓを、測定群Ｂの×印は０．２μｍのＬ／Ｓを、さらに測定群Ｃの×印は０．１６μｍのＬ／Ｓを転写する場合を示している。
【００４５】
これらの図５〜図８によれば、例えば０．３μｍのＬ／Ｓ、０．２μｍのＬ／Ｓまたは０．１６μｍのＬ／Ｓのいずれの場合においても、レジストマスク上の遮光パターンの寸法を補正することにより、通常のマスクの場合とほぼ同じＤＯＦ、光学像コントラストを得ることができることが分かる。
【００４６】
図９は、本実施の形態の基本的な寸法補正の一例を模式的に示している。図９では、上記寸法補正の状態を分かり易くするために、例えば単純なＬ／Ｓのパターンをウエハに転写するために用いる通常のマスクとレジストマスクとの遮光パターン２，３（いずれの遮光パターン２，３も上記バイナリ遮光パターンとして機能する場合を例示する）のデータを重ね合わせて示している。通常のマスクをレジストマスクに置き換える場合には、遮光パターン２の外周から一律に補正量Ｌを差し引く。すなわち、遮光パターン２を細らせて遮光パターン３とする。一方、レジストマスクを通常のマスクに置き換える場合には、遮光パターン３の外周に一律に補正量Ｌを加える。すなわち、遮光パターン３を太らせて遮光パターン２とする。ただし、図９では説明を簡単にするためレジストマスクに起因する寸法変動を修正するための補正量Ｌのみを示している。通常のマスクの場合、メタルをエッチングして遮光パターン２を形成する際にエッチングによって寸法シフトが生るので、その寸法シフトを考慮した分の補正量を加える必要がある。したがって、レジストマスクを通常のマスクに置き換える場合、実際には、図９の遮光パターン２の外周にさらに一律にエッチング対策用の補正量を加える必要がある。なお、通常のマスクをレジストマスクに置き換える場合には、エッチング処理が無く、上記のアンダーカットの問題がないので、その対策のための補正量を追加する必要はない。
【００４７】
また、上記の図４〜図９では、遮光パターンの寸法の補正をパターンサイズによらず一律で片側１０ｎｍ程度としたが、この補正寸法は、露光波長、遮光パターン（レジスト膜）の光学定数（ｎ、ｋ）、遮光パターン（レジスト膜）の厚さｄ、パターン形状およびパターン寸法等のような露光条件に依存する。また、Ｌ／Ｓ等のような単純なパターンで比較的寸法の大きいところはパターン寸法や形状によらず一律の補正で良いが、一般には補正量はｎ、ｋ、ｄおよびパターンサイズ（Ｄ）、パターン形状（Ｍ）、さらに露光装置の照明条件（ＮＡ、σ）等に依存し、補正量（Ｌ）＝ｆ（ｎ，ｋ,ｄ，Ｄ，Ｍ，ＮＡ，σ，…）と書ける。解像性能やプロセスマージンの観点から最適化されるのは光強度分布であて、マスク寸法ではない。同じ光強度分布を得るために通常のマスクを用いた場合とレジストマスクを用いた場合とでは、遮光パターンに寸法差があり、その差の補正を行うことにより、通常のマスクとレジストマスクとの間の置き換え（通常のマスクをレジストマスクに置き換える場合と、その逆にレジストマスクから通常のマスクに置き換える場合とがある）が可能となる。ここまでの説明では、通常のマスクとレジストマスクとを比較してきたが、ハーフトーンマスクやレベンソンマスク等のような通常の位相シフトマスクと、遮光パターンをレジスト膜で構成する位相シフトマスクとの比較でも同様である。
【００４８】
次に、図１０は、上記通常のマスクとレジストマスクとをデータの取り扱いの点から比較した場合を示している。
【００４９】
まず、論理回路データからレイアウトデータを作成する（工程１００，１０１）。続いて、このレイアウトデータに対して必要ならばＯＰＣ（Optical Proximity Correction）等のような補正を加える（工程１０２ａ，１０２ｂ）。さらに続いて、このデータはマスク描画用データに変換される（工程１０３ａ，１０３ｂ）。これらの仮定で、レジストマスクに対しては、これまで述べてきたように、レジスト膜からなる遮光パターンの寸法補正が加わり、通常のマスクの場合には、上記メタルからなる遮光体パターンを形成するためのエッチング時の寸法補正が加わる（工程１０２ａ，１０２ｂ）。そのため、通常のマスク用のデータと、レジストマスク用のデータとでは異なる。ここでは、通常のマスクとの比較を述べたが、上記ハーフトーンマスクの場合には、メタルエッチング時の寸法シフトの代わりに、例えばモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ2）やフッ化クロム（ＣｒＦ）等からなるハーフトーン膜のエッチング時の寸法補正が加わる。一方、レジストマスクの場合には、エッチング工程が無いためエッチング時の寸法シフト補正は不要である。次いで、マスクの製作は、マスクメーカに依頼することが多く、その場合には、マスク描画用データはマスクメーカに送られる（工程１０４）。また、マスク製作をデバイス製造メーカ（半導体集積回路装置の製造業者）内で行う場合もある。このようにマスクメーカまたはデバイス製造メーカによって通常のマスクおよびレジストマスクを製造する（工程１０５ａ，１０５ｂ）。続いて、作成された通常のマスクとレジストマスクとを用いてウエハに対して露光処理を施すことでウエハ上のレジスト膜にパターンを転写する（工程１０６）。作成された通常のマスクと、レジストマスクとでは、同じデバイスパターンを転写するものであっても各々の遮光パターンの寸法が異なる。しかし、露光により得られる光強度分布は、通常のマスクを用いた場合とレジストマスクを用いた場合とでほぼ同じであり、ウエハ上に転写されるレジストパターンの寸法もほぼ同じとなる。その後、ウエハに転写されたレジストパターンをエッチングマスクとして、下地膜をエッチングして所望のパターンを得る。あるいは、ウエハに転写されたレジストパターンをイオン注入用のマスクとしてウエハに所定の不純物を導入する（工程１０７）。ここでは、通常のマスクとレジストマスクとを比較したが、ハーフトーンマスクまたはレベンソンマスク等のような位相シフトマスクでも同様である。
【００５０】
次に、図１１は、半導体集積回路装置（以下、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）と略す）の論理検証、すなわち、マスクデバッグ時の通常のマスクとレジストマスクとの使い分けの一例を示している。ここでも、通常のマスクを例示するが、ハーフトーンマスクやレベンソンマスク等のような位相シフトマスクでも同様である。
【００５１】
まず、上記と同様に論理回路データからレイアウトデータを作成した後、このデータに基づいてマスク描画データを作成する（工程２００）。続いて、そのマスク描画データにしたがってレジストマスクを作製し（工程２０１）、そのレジストマスクを用いてデバック用の試作品（ＬＳＩ）を実際に製造する（工程２０２）。その後、そのデバック用の試作品の論理・レイアウトを検証する（工程２０３）。その検証により不合格であれば、論理・レイアウトを修正（工程２０４）し、その修正データにしたがって再びレジストマスクを作製する。再び作製されたレジストマスクを用いて上記と同様の工程２０２，２０３を行う。そして、工程２０３の検証により合格であれば、デバックを完了する（工程２０５）。なお、合格でなければ上記工程を繰り返し行う。
【００５２】
次いで、デバックが完了した後、合格したレジストマスクのマスク描画データを用いて通常のマスクを作製する（工程２０６）。この際、レジストマスクと通常のマスクとの置き換えには、上記寸法補正を行う。ここでは、レジストマスクのレジスト膜からなる遮光パターンの寸法を大きくする（太らせる）ような補正を行って、通常のマスクのメタルからなる遮光パターンのデータを作成する。その後、この通常のマスクを用いた露光処理によってＬＳＩを大量生産する（工程２０７）。
【００５３】
このように、通常、ＬＳＩの開発初期においては、その論理回路の検証を行わなければならず、論理に不具合があれば論理修正、マスク修正を行う。このため、論理検証が完了するまでは少量の試作を繰り返すことなる。したがって、この開発期では、レジストマスクを適用することにより、低コストおよびＱ−ＴＡＴ（Quick Turn Around Time）を実現することが可能となる。
【００５４】
上記のようにレジストマスクによりデバッグが完了した後は、生産工程に移行するが、生産量が多い場合には、露光照射耐性の点で有利な通常のマスクに変換して生産展開をする方が有利な場合が多い。このとき、レジストマスクと通常のマスクとの置き換えには、上記寸法補正が必要であり、逆に、この補正を行うことにより、レジストマスクを用いた露光処理で得られる光強度分布と同等な光強度分布を通常のマスクを用いた露光処理でも得ることができ、通常のマスクを用いて量産展開が可能となる。
【００５５】
また、他の例としては、これまで通常のマスクを用いて開発した従来製品の一部または全部をＩＰ（Intellectual Property）として別の製品に組み込む場合がある。開発する製品がシステムＬＳＩ等のような少量生産品ならばレジストマスクを適用する場合が考えられ、この場合、通常のマスクからレジストマスクに変換する場合には、上記のような寸法補正（寸法を小さくする補正）を加える。このような寸法補正を加えることにより、従来製品を別の製品に組み込むことが短時間で可能となる。
【００５６】
また、同一の半導体集積回路装置において、所定の層（例えば活性領域、ゲート電極等のようにパターンがほぼ確定している層；第１の層）は、通常のマスクを用いてパターンを転写し、他の層（例えば配線層等のようにパターンが確定しておらず変更や修正等が生じやすい層（特にカスタム製品）；第２の層）は、レジストマスクを用いてパターンを転写する場合においても、そのレジストマスクのレジスト膜からなる遮光パターン３については、これに対応するメタルからなる遮光パターン２（通常、他の層のパターンを転写する際に本来使用されるメタル膜からなる遮光パターン２）のデータに対して上記寸法補正（寸法を小さくする補正）がなされる。
【００５７】
なお、通常のマスクとレジストマスクとの使い分けについては、例えば特願２０００−３０８３２０号（平成１２年１０月６日出願）および特願２０００−２４６４６６号（平成１２年８月１５日出願）に記載がある。
【００５８】
（実施の形態２）
図１２は、本発明の一実施の形態のマスクの平面図、図１３は図１２のマスクを所定の製造装置に装着した時のＸ１−Ｘ１線の断面図、図１４は図１２の領域ＭＥの要部拡大平面図、図１５は図１４のＸ２−Ｘ２線の断面図、図１６は図１２の領域ＲＥの要部拡大平面図、図１７は図１２のＸ３−Ｘ３線の断面図である。なお、図１４および図１６には遮光パターン２，３の相対的な寸法の違いを示すために座標を記す。
【００５９】
本実施の形態２のレジストマスクＲＭ２は、例えば実寸の１〜１０倍の寸法の集積回路パターンの原画を縮小投影光学系等を通してウエハに結像して転写するためのレチクルである。ここには、半導体チップ（以下、単にチップという）の周辺が遮光部となる場合のマスクであって、ウエハ上でポジ型のレジスト膜を用いラインパターンを形成する場合のマスクが例示されている。
【００６０】
このレジストマスクＲＭ２のマスク基板１は、例えば平面四角形に形成された厚さ６ｍｍ程度の透明な合成石英ガラス板等からなり、その主面（第１面）中央には、平面長方形状の光透過開口領域が形成され、マスク基板１の主面が露出されている。この光透過開口領域は、上記転写パターン領域を形成している。この転写パターン領域においてマスク基板１の主面上には、ウエハ上に集積回路パターンを転写するための遮光パターン２，３（いずれの遮光パターン２，３も上記バイナリ遮光パターンとして機能する場合を例示する）が配置されている。すなわち、本実施の形態においては、領域ＭＥの遮光パターン２は通常のマスクと同様にメタルで構成されているが、領域ＲＥの遮光パターン３はレジスト膜で形成されている。したがって、レジストマスクＲＭ２の全体の遮光パターン２，３の中から領域ＲＥ部分の遮光パターン３のみを選択的に除去し、領域ＲＥに新たな遮光パターン３を形成し直すことができるので、部分的にマスクパターンが変更された新たなレジストマスクを比較的簡単に、しかも短時間のうちに製造することが可能となっている。なお、ここには、遮光パターン２，３が、ウエハ上においてラインパターンとして転写される場合が例示されている。
【００６１】
ここで、このような本実施の形態２においては、同一のマスク基板１上の領域ＭＥのメタルからなる遮光パターン２の一群と、領域ＲＥのレジスト膜からなる遮光パターン３の一群とは、ウエハ上において同一パターン（同一寸法で同一形状のパターン）を転写するパターンであるが、前記実施の形態１で説明したのと同じ趣旨から、遮光パターン２，３の平面寸法が異なっている。すなわち、図１４〜図１７に示すように、レジスト膜からなる遮光パターン３の平面寸法は、本来使用されるメタル膜からなる遮光パターンの平面寸法に対して所定寸法分外周から一律に小さくなるような補正が加えられている結果、メタルからなる遮光パターン２の平面寸法よりも小さくなっている。なお、このようにレジスト膜からなる遮光パターン３を部分的に有するレジストマスクを前記通常のマスクに置き換える場合については前記実施の形態１と同様なので説明を省略する。
【００６２】
このマスク基板１の主面において転写パターン領域の外周は遮光パターン２ａによって覆われている。遮光パターン２ａは、上記転写パターン領域を取り囲むように平面枠状に形成されており、例えば上記遮光パターン２と同じメタルで、同じパターン加工工程において形成されている。遮光パターン２，２ａの材料は、前記実施の形態１で説明したものからなるが、これに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えばタングステン、モリブデン、タンタルまたはチタン等のような高融点金属、窒化タングステン等のような窒化物、タングステンシリサイド（ＷＳｉｘ）やモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉｘ）等のような高融点金属シリサイド（化合物）、あるいはこれらの積層膜を用いても良い。本実施の形態のレジストマスクＲＭ２の場合は、レジスト膜で形成される遮光パターン３を除去した後、そのマスク基板１を洗浄し再度使用する場合があるので、遮光パターン２，２ａには耐剥離性や耐摩耗性に富む材料が好ましい。タングステン等の高融点金属は、耐酸化性および耐摩耗性に富み、耐剥離性に富むので、遮光パターン２，２ａの材料として好ましい。
【００６３】
遮光パターン２ａ上において略八角形の枠内領域は、上記ペリクルカバー領域を示している。すなわち、ここには、レジストマスクＲＭ２のマスク基板１の主面（第１面）側に、ペリクルＰＥがペリクル貼り付けフレームＰＥＦを介して接合されている場合が例示されている。ペリクルＰＥは、透明な保護膜を持つ構成体であり、レジストマスクＲＭ２に異物が付着すること等を避けるためにマスク基板１の主面あるいは主面および裏面から一定の距離を隔てて設けられている。この一定の距離は、保護膜表面上の付着異物と異物のウエハへの転写性を考慮して設計されている。このペリクル張り付けフレームＰＥＦの基部は、レジストマスクＲＭ２の遮光パターン２ａに直接接触した状態で接合固定されている。これにより、ペリクル張り付けフレームＰＥＦの剥離を防止できる。また、ペリクル張り付けフレームＰＥＦの取り付け位置にレジスト膜が形成されていると、ペリクルＰＥの取り付け取り外しの際に、レジスト膜が剥離し異物発生の原因となる。ペリクル張り付けフレームＰＥＦを遮光パターン２ａに直接接触させた状態で接合することにより、そのような異物発生を防止できる。なお、遮光パターン２ａの一部は除去されており、例えばアライメントマーク等のような各種のマークパターン４が形成されている。また、図１２のレジストマスクＲＭ２の四隅近傍に示された太枠の領域５Ａは、露光装置や検査装置の装着部５が接触する領域を示している。
【００６４】
このレジストマスクＲＭ２を用い、縮小投影露光装置によって図１８および図１９に示すウエハ６上にパターンを転写した。図１８はウエハ６の要部平面図、図１９は図１８のＸ４−Ｘ４線の断面図を示している。被投影基板となるウエハ６の半導体基板（以下、単に基板という）６Ｓは、例えばシリコン単結晶からなり、その主面上には、例えばＭＩＳ・ＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）等のような集積回路素子が形成されている。さらに、基板６Ｓの主面には、上記集積回路素子を覆うように、絶縁膜７ａが堆積されている。絶縁膜７ａ上の全面には導体膜８ａが堆積されている。さらに、その導体膜８ａ上には、例えばＫｒＦ等に感光性を持つ通常のポジ型のレジスト膜９ａが、例えば４００ｎｍ程度の膜厚で堆積されている。
【００６５】
縮小投影露光装置の露光光は、例えばＫｒＦエキシマレーザ光を用いた。投影レンズの開口数ＮＡは、例えば０．６８、光源のコヒーレンシ（上記シグマ値）σは、例えば０．７５を用いた。縮小投影露光装置とレジストマスクＲＭ２とのアライメントは、レジストマスクＲＭ２の上記マークパターン４を検出することで行った。ここでのアライメントには、例えば波長６３３ｎｍのヘリウム−ネオン（Ｈｅ−Ｎｅ）レーザ光等のような露光波長よりも長波長の光を用いた。このように露光波長に対して長波長の光をアライメント光として用いた場合でも、マークパターン４を透過した光のコントラストが充分にとれるので、レジストマスクＲＭ２と露光装置との相対的な位置合わせを、容易に、しかも高い精度で行うことができた。
【００６６】
その後、通常の露光方法によってレジストマスＲＭ２上の集積回路パターンをウエハ６の主面上に縮小投影した。そして、通常の熱処理、現像工程を経て、図２０および図２１に示すレジストパターン９ａ１を形成した。図２０はウエハ６の要部平面図、図２１は図２０のＸ５−Ｘ５線の断面図である。なお、領域ＷＲＥはレジスト膜からなる遮光パターン３が転写された領域を示している。それ以外はメタルからなる遮光パターン２が転写された領域となっている。
【００６７】
その後、そのレジストパターン９ａ１をエッチングマスクとして、導体膜８ａに対してエッチング処理を施すことにより、図２２および図２３に示すように導体膜パターン８ａ１を形成した。図２２はウエハ６の要部平面図、図２３は図２２のＸ６−Ｘ６線の断面図である。この結果、上記通常のマスクを用いた露光時とほぼ同じパターン転写特性が得られた。また、領域ＷＲＥとそれ以外の領域とで導体膜パターン８ａ１の縦横寸法および隣接間隔（またはピッチ）は互いに等しくなっている。
【００６８】
次に、本実施の形態２のレジストマスクＲＭ２を用いて、半導体集積回路装置のパターンを部分的に修正または変更する場合に対処する方法について説明する。半導体集積回路装置の開発期や製造時においては、集積回路パターンの一部に修正や変更等が生じる場合がある。そのような場合、通常のマスクでは、新たなマスク基板を用意して、その上にメタル膜を堆積し、そのメタル膜をパターン加工することになるため、その修正や変更の作業は手間や時間のかかる面倒な作業となる。しかも、仮に製造されたマスクのパターンに不良が存在していた場合、不良の程度にもよるが一般的にそのマスクを使用することはできないので、そのマスクを破棄せざるを得ないし、新たなマスク基板を用意して最初からマスクを製造し直さなければならないため、無駄の多い不経済な作業となる場合がある。
【００６９】
これに対して本実施の形態２のレジストマスクＲＭ２を用いる場合には、次のように対処できる。まず、図１２のレジストマスクＲＭ２のレジスト膜からなる遮光パターン３を、図２４および図２５に示すように除去する。図２４は、遮光パターン３を除去した後のレジストマスクＲＭ２の平面図、図２５は図２４のＸ７−Ｘ７線の断面図を示している。レジストマスクＲＭ２には、メタルからなる遮光パターン２，２ａは残されているが、領域ＲＥの遮光パターン３は除去されている。
【００７０】
このレジスト膜からなる遮光パターン３は、例えばｎ−メチル−２−ピロリドン有機溶剤によって剥離した。この他、加熱したアミン系有機溶剤またはアセトンにより遮光パターン３を剥離しても良い。テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液、オゾン硫酸または過酸化水素水と濃硫酸との混合液により除去することも可能である。ＴＭＡＨ水溶液を用いる場合には、その濃度を５％程度にするとメタル（遮光パターン２，２ａ）を侵すことなくレジスト膜（遮光パターン３）を剥離することができたので好ましい。また、レジスト膜（遮光パターン３）を除去する別の方法として酸素プラズマアッシング法を用いることも可能である。この方法は、特に、レジストマスクＲＭ２上のレジスト膜（遮光パターン３）に対してハードニング処理を施している場合に有効である。ハードニング処理を施しているレジスト膜（遮光パターン３）は硬化しており、上記化学的な除去方法では充分に除去できない場合が生じるからである。また、遮光パターン３をピーリングによって機械的に剥離しても良い。すなわち、レジストマスクＲＭ２の遮光パターン３の形成面に粘着テープを張り付けた後、その粘着テープを剥がすことにより、遮光パターン３を剥離する。
【００７１】
レジスト膜（遮光パターン３）の除去工程後、洗浄処理を施すことにより、レジストマスクＲＭ２の表面の異物を除去する。ここでの洗浄では、例えばオゾン硫酸洗浄およびブラシ洗浄処理の組合せを用いたが、異物除去能力が高く、メタル（遮光パターン２，２ａ）を侵さない方法であれば、この方法に限定されず種々変更可能である。その後、図２４および図２５のマスク基板１の主面上に、例えばＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザまたはＦ2レーザ光等のような露光光を吸収する性質を持つ感電子線レジスト膜（例えばノボラック形レジスト膜）をスピンコート法等によって塗布した後、通常のマスクの製造工程における所望パターンの形成方法と同じ電子線描画方法を用いて、図２６および図２７に示すように、領域ＲＥに、図１２の領域ＲＥに示した遮光パターン３の一群とは異なる形状の所望の遮光パターン３の一群をレジスト膜によって形成し、新たなレジストマスクＲＭ３を作成した。図２６は新たなレジストマスクＲＭ３の平面図、図２７は図２６のＸ８−Ｘ８線の断面図である。このような電子線描画処理に際して、レジスト膜からなる新たな遮光パターン３のデータを、メタルからなる遮光パターンのパターンデータに基づいて作成する場合には、前記実施の形態１で説明した寸法補正が必要である。すなわち、上記と同様に、本来形成されるメタルからなる遮光パターンの平面寸法よりも、レジスト膜からなる遮光パターンの平面寸法を小さくする。これにより、ウエハ上に所望の寸法のレジストパターンを転写することができる。
【００７２】
図２８および図２９は、図２６および図２７のレジストマスクＲＭ３のパターンを縮小投影露光することでウエハ上に形成された導体膜パターン８ａ１を示している。図２８はウエハ６の要部平面図、図２９は図２８のＸ７−Ｘ７線の断面図を示している。このようにウエハ６の主面上の領域ＷＲＥに、図２２および図２３で示したのとは異なる形状の導体膜パターン８ａ１の一群を形成することができる。
【００７３】
このように、本実施の形態２のレジストマスクＲＭ２，３の場合には、一部の遮光パターン３をレジスト膜で形成したことにより、部分的（領域ＲＥ）なパターンに修正や変更が生じた場合、半導体集積回路装置の製造工程で一般的に行われているフォトリソグラフィと同じ要領で、遮光パターン３を除去し、遮光パターン３を形成し直せば良いので、その修正や変更を、簡単に、しかも極めて短時間のうちに行うことが可能となる。すなわち、マスクの製造期間を大幅に短縮することが可能となる。したがって、このマスクを半導体集積回路装置の開発や製造に用いることにより、半導体集積回路装置の開発や製造の時間を大幅に短縮させることが可能となる。なお、このような一部の遮光パターンがレジスト膜からなるマスクを用いた半導体集積回路装置の製造技術については、例えば本願発明者を含む特願２０００−２０６７２８号および特願２０００−２０６７２９号（共に平成１２年７月７日出願）に記載がある。
【００７４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７５】
例えば前記実施の形態においては、半導体集積回路基板として半導体単体からなる半導体基板を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば絶縁層上に薄い半導体層を設けてなるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板、半導体基板上にエピタキシャル層を設けてなるエピタキシャル基板を用いても良い。
【００７６】
また、前記実施の形態においては、主として露光光がＫｒＦの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば露光光にｉ線（波長３６５ｎｍ）を用いた場合にも適用できる。この場合もレジスト膜からなる遮光パターンを厚くする方向にあるので、前記実施の形態と同様の手段を適用でき、その結果、同様の効果を得ることができる。また、露光光に、例えばＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）またはＦ2（波長１５７ｎｍ）等のような短波長の光を用いる場合にも前記実施の形態１，２の技術を適用できる。この場合は、前記実施の形態１，２の技術を適用することで、前記実施の形態１，２と同様の効果を得ることができる他に、ｉ線やＫｒＦを使用する場合に比べて、レジスト膜からなる遮光パターンを薄くできるので、マスク基板上により微細なパターンを形成することができ、ウエハ上により微細なパターンを形成することができる。また、マスクの加工を容易にすることができる。
【００７７】
また、前記実施の形態においては、主としてバイナリマスクを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば位相シフトマスク、特にハーフトーンマスク（レジスト膜をハーフトーン膜としたものおよび無機材料をハーフトーン膜としたものを含む）に前記実施の形態１，２の技術を適用することもできる。このハーフトーンスクを用いる場合は、前記実施の形態１，２で得られた効果の他に、ハーフトーン膜として機能するレジスト膜を薄くすることができるので、マスク基板上により微細なパターンを形成することができ、ウエハ上により微細なパターンを形成することができる。また、マスクの加工を容易にすることができる。
【００７８】
また、前記実施の形態においては、ラインパターンの転写および加工について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば上記したホールパターンの転写および加工についても適用できる。
【００７９】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である半導体集積回路装置の製造方法に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、例えば超電導装置、マイクロマシーン、磁気ヘッド、電子デバイスまたは液晶パネル等の製造に適用して有効である。
【００８０】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【００８１】
すなわち、遮光体がメタル膜からなるフォトマスクと、遮光体が感光性有機膜からなるフォトマスクとの置き換えに際して、前記メタル膜からなる遮光体または前記感光性有機膜からなる遮光体の平面寸法に、露光条件に応じた寸法補正を加える工程、その補正後のフォトマスクを用いてウエハに所定のパターンを縮小投影露光する工程を有することにより、ウエハ上に転写される半導体集積回路装置のパターンの精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】通常のフォトマスクの一例の要部断面図である。
【図２】レジストマスクの一例の要部断面図である。
【図３】レジストマスクの遮光体パターンの厚さが、例えば０．４６μｍの場合において、ウエハ上の光強度分布を計算した例のグラフ図である。
【図４】通常のフォトマスクおよびレジストマスクのそれぞれに対し、マスク基板上のパターンサイズを変えた時のウエハ上のパターン寸法の計算結果を示すグラフ図である。
【図５】通常のフォトマスクとレジストマスクとのフォーカス裕度の比較を示すグラフ図である。
【図６】通常のフォトマスクとレジストマスクとのフォーカス裕度の比較を示すグラフ図である。
【図７】通常のフォトマスクとレジストマスクとのフォーカス裕度の比較を示すグラフ図である。
【図８】通常のフォトマスクとレジストマスクとのコントラストの比較を示すグラフ図である。
【図９】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法で用いるフォトマスクの基本的な寸法補正の一例を模式的に示した説明図である。
【図１０】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法における通常のフォトマスクとレジストマスクとをデータの取り扱いの点から比較した場合を示した説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法における半導体集積回路装置の論理検証時の通常のフォトマスクとレジストマスクとの使い分けの一例の説明図である。
【図１２】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法で用いるフォトマスクの平面図である。
【図１３】図１２のフォトマスクを所定の製造装置に装着した時のＸ１−Ｘ１線の断面図である。
【図１４】図１２の領域ＭＥの要部拡大平面図である。
【図１５】図１２および図１４のＸ２−Ｘ２線の断面図である。
【図１６】図１２の領域ＲＥの要部拡大平面図である。
【図１７】図１２および図１６のＸ３−Ｘ３線の断面図である。
【図１８】本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の製造工程中のウエハの要部平面図である。
【図１９】図１８のＸ４−Ｘ４線の断面図である。
【図２０】図１８および図１９に続く製造工程中のウエハの要部平面図である。
【図２１】図２０のＸ５−Ｘ５線の断面図である。
【図２２】図２０および図２１に続く製造工程中のウエハの要部平面図である。
【図２３】図２２のＸ６−Ｘ６線の断面図である。
【図２４】レジスト膜からなる遮光パターンを除去した後のレジストマスクの平面図である。
【図２５】図２４のＸ７−Ｘ７線の断面図である。
【図２６】新たに作成されたレジストマスクの平面図である。
【図２７】図２６のＸ８−Ｘ８線の断面図である。
【図２８】図２６および図２７のレジストマスクを用いてウエハに転写されたパターンを示すウエハの要部平面図である。
【図２９】図２８のＸ７−Ｘ７線の断面図である。
【符号の説明】
１ マスク基板
２ 遮光パターン（遮光体）
３ 遮光パターン（遮光体）
４ マークパターン
５ 装着部
６ ウエハ
６Ｓ 半導体基板
７ａ 絶縁膜
８ａ 導体膜
８ａ１ 導体膜パターン
９ａ フォトレジスト膜
９ａ１ フォトレジストパターン
Ｍ 通常のフォトマスク（第１フォトマスク）
ＲＭ レジストマスク（第２フォトマスク）
ＲＭ２，ＲＭ３ レジストマスク
ＰＥ ペリクル
ＰＥＦ ペリクルフレーム
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置の製造技術に関し、特に、半導体集積回路装置の製造工程における露光技術に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者らが検討したフォトマスクは、露光光に対する遮光体として感光性有機膜（フォトレジスト膜）を使用するレジストマスクである。このレジストマスクでは、クロム等のような金属膜のエッチング工程を含まないことから、フォトマスクのコストの低減の効果が期待できる。また、パターン寸法の精度確保の面で有利である。さらに、フォトマスクの製造ＴＡＴを大幅に短縮できる。
【０００３】
なお、感光性有機膜を遮光体とする技術については、例えば特開平５−２８９３０７号公報に開示がある。
【０００４】
また、例えば特開平１１−１５１３３号公報には、周期的に配置されたパターン群の最外周パターンにマスクバイアスをかけたパターン形成方法の一例が開示されている。
【０００５】
また、例えば特開平６−１９１１５号公報には、露光時の焦点位置ずれによるレジストの寸法変動が最小となるようなマスクバイアスを加える技術が開示されている。
【０００６】
また、例えば特願２０００−２４６５０６号には、レジストマスクの再生技術について記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記レジストマスクを用いる露光技術においては、以下の課題があることを本発明者らは見出した。
【０００８】
すなわち、クロム等のような金属膜を遮光体とする通常のフォトマスクと、上記レジストマスクとで各々の遮光体の寸法を同一にすると、通常のマスクを用いて転写されたパターンと、レジストマスクを用いて転写されたパターンとの間に寸法差が生じる問題である。
【０００９】
レジストマスクでは、遮光体を構成するフォトレジスト膜の遮光性能がクロム等のような金属膜に比較して劣るため、フォトレジスト膜の厚さを金属膜に比べて厚くする必要がある。このため、レジストマスクの縦構造は大きくなり、導波管効果の影響により開口部での光強度が小さくなることが懸念される。すなわち、導波管効果による光強度の低下が避けられない。例えば露光波長λ＝２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光では、本発明者らが開発中のレジストマスクの光学定数ｎ＝２，ｋ＝０．３の場合には、ＯＤ値が３の遮光性能を得るためにはフォトレジスト膜の厚さとして０．４５μｍ程度が必要である。これらの数値を用いてレジストマスクの縦構造の影響を計算したところ、開口部の光強度の低下が確認でき、この場合の光強度の低下による寸法変動量は、レジストマスクの上片側４０ｎｍ程度であることが本発明者らによって初めて判明した。したがって、遮光体寸法を通常のフォトマスクと同一としてレジストマスクを作成すると、ウエハ上における光強度分布が通常のフォトマスクとレジストマスクとで異なってしまう。多くの場合、通常のフォトマスクを用いてマスク寸法を最適化しているので、レジストマスクにおいてはマスク寸法が最適寸法でなくなってしまう。また、この問題は、レジストマスクから通常のフォトマスクを用いた露光処理に変更する場合または逆にレジストマスクから通常のフォトマスクを用いた露光処理に変更する場合に問題となる。
【００１０】
本発明の目的は、半導体集積回路装置のパターン精度を向上させることのできる技術を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１３】
すなわち、本発明は、遮光体がメタル膜からなるフォトマスクと、遮光体が感光性有機膜からなるフォトマスクとの置き換えに際して、前記メタル膜からなる遮光体または前記感光性有機膜からなる遮光体の平面寸法に、露光条件に応じた寸法補正を加える工程、その寸法補正後のフォトマスクを用いてウエハに所定のパターンを縮小投影露光する工程を有するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本願発明を詳細に説明する前に、本願における用語の意味を説明すると次の通りである。
【００１５】
１．デバイス面とは、ウエハの主面であってその面にフォトリソグラフィにより、複数のチップ領域に対応するデバイスパターンが形成される面を言う。
【００１６】
２．半導体集積回路ウエハ（半導体集積回路基板）またはウエハ（半導体基板）とは、半導体集積回路の製造に用いるシリコン単結晶基板（半導体ウエハ；一般にほぼ平面円形状）、サファイア基板、ガラス基板その他の絶縁、反絶縁または半導体基板等並びにそれらの複合的基板を言う。
【００１７】
３．マスキング層は、一般にレジスト膜を言うが、無機マスクや非感光性の有機物マスク等も含むものとする。
【００１８】
４．「遮光領域」、「遮光膜」、「遮光パターン」と言うときは、その領域に照射される露光光のうち、４０％未満を透過させる光学特性を有することを示す。一般に数％から３０％未満のものが使われる。特に従来のクロムマスクの代替として使用されるバイナリマスク（またはバイナリ遮光パターン）では、その遮光領域の透過率がほぼ０、すなわち、１％未満、望ましくは０．５％未満、更に実際的には０．１％未満である．一方、「透明」、「透明膜」と言うときは、その領域に照射される露光光のうち、６０％以上を透過させる光学特性を有することを示す。一般に９０％以上のものが使用されるものを言う。
【００１９】
５．「フォトレジストパターン」は、感光性の有機膜をフォトリソグラフィの手法により、パターニングした膜パターンを言う。なお、このパターンには当該部分に関して全く開口のない単なるフォトレジスト膜を含む。
【００２０】
６．半導体の分野では紫外線は以下のように分類する。波長が４００ｎｍ程度未満で、５０ｎｍ程度以上を紫外線、３００ｎｍ以上を近紫外線、３００ｎｍ未満、２００ｎｍ以上を遠紫外線、２００ｎｍ未満を真空紫外線。なお、本願の主な実施例はＫｒＦエキシマレーザによる遠紫外域を中心に説明したが、２００ｎｍ未満の真空紫外線、また、１００ｎｍ未満、５０ｎｍ以上の紫外線の短波長端領域でも本発明の原理を適用することは同様に可能である。
【００２１】
７．マスク遮光材料に関して「メタル」と言うときは、クロム、酸化クロム、その他の金属の同様な化合物を指し、広くは金属元素を含む単体、化合物、複合体等で遮光作用のあるものを含む。
【００２２】
８．通常のフォトマスク（メタルマスクまたはクロムマスク）：マスク基板上に、メタルからなる遮光パターンと、光透過パターンとでマスクパターンを形成した一般的なマスクのことを言う。以下、単にマスクとも言う。
【００２３】
９．レジストマスク：本願でレジストマスクというのは、一般に感光性レジストをベースとした膜を電子線（イオンビーム）や光（真空紫外、遠紫外、近紫外等の紫外線、可視光）等のエネルギービームやフォトリソグラフィーの手法で感光してパターニングするものを言う。遮蔽膜としては真空紫外、遠紫外、近紫外等の紫外線、可視光の全部または一部を遮蔽する。感光性は上記樹脂自体の属性であり（但し、必要があれば光吸収剤や光散乱物質を添加する場合もある）、ハロゲン化銀等の添加組成物が感光性の主体をなすエマルジョンマスク等は原則として、ここで言うレジストマスクに対応しないものとする。すなわち、現像して初めて所望の遮光性を発揮するものではなく、現像前から、又はマスク基板上に塗布等した時点ですでに遮光性を有するものである。ただし、それらを含めて各種の添加物を含むことを許容することは言うまでもない。レジストは一般に有機樹脂を主要な樹脂成分とするものであるが、無機物を添加することを許容する。
【００２４】
１０．ハーフトーンマスク：位相シフトマスクの一種でシフタと遮光膜を兼用するハーフトーン膜の透過率が１％以上、４０％未満（好ましくは２０％未満）で、それが無い部分と比較したときの位相シフト量が光りの位相（位相差が相互干渉で弱めあうような値になっているもの（位相が完全に反転しているものに限らず、不完全反転でも良い。少なくとも相互に強めあわなければ良い）を反転させるハーフトーンシフタを有するものである。
【００２５】
１１．レベンソン型位相シフトマスク：遮光領域で隔てられた隣り合う開口の位相を相互に反転させて、その干渉作用によって鮮明な像を得ようとする位相シフトマスクの一種である。
【００２６】
１２．半導体集積回路装置というときは、シリコンウエハやサファイア基板等のような半導体または絶縁体基板上に作られるものだけでなく、特に、そうでない旨明示された場合を除き、ＴＦＴ（Thin-Film-Transistor ）およびＳＴＮ（Super-Twisted-Nematic ）液晶等のようなガラス等のような他の絶縁基板上に作られるもの等も含むものとする。
【００２７】
１３．ホールパターン：ウエハ上で露光波長と同程度又はそれ以下の二次元的寸法を有するコンタクトホール、スルーホール等の微細パターン。一般には、マスク上では正方形またはそれに近い長方形あるいは八角形等の形状であるが、ウエハ上では円形に近くなることが多い。
【００２８】
１４．ラインパターン：ウエハ上で配線等を形成する帯状のパターンをいう。
【００２９】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００３０】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００３１】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００３２】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００３３】
また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３４】
また、本実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
【００３５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、上記通常のマスク（第１フォトマスク）Ｍの一例の要部断面図である。マスクＭを構成するマスク基板１は、例えば露光光に対して透明な合成石英ガラス板からなり、その主面（第１面）には、遮光パターン（遮光体）２が形成されている。遮光パターン２は、例えばクロム（Ｃｒ）、クロム上に酸化クロム（ＣｒＯ）を堆積してなる積層膜または酸化クロム上にクロムを介して酸化クロムを体積してなる積層膜等、露光光に対して遮光性を有するメタル材料からなる。
【００３７】
一方、図２は、上記レジストマスク（第２フォトマスク）ＲＭの一例の要部断面図である。ここでは、図１の通常のマスクＭを用いてウエハ上に転写されるパターンと、図２のレジストマスクＲＭを用いてウエハ上に転写されるパターンとが設計上同一となるものが例示されている。このレジストマスクＲＭにおいて上記と同様のマスク基板１の主面（第１面）には、遮光パターン（遮光体）３が形成されている。この遮光パターン３は、例えばＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）またはＦ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）等のような露光光に対して遮光性を有する感光性有機膜（フォトレジスト膜；以下、単にレジスト膜という）によって形成されている。このレジスト膜としては、例えばα-メチルスチレンとα−クロロアクリル酸の共重合体、ノボラック樹脂とキノンジアジド、ノボラック樹脂とポリメチルペンテン−1−スルホン、クロロメチル化ポリスチレン等を主成分とするものを用いた。ポリビニルフェノール樹脂等のようなフェノール樹脂やノボラック樹脂にインヒビタおよび酸発生剤を混合した、いわゆる化学増幅型レジスト等を用いることができる。ここで用いるレジスト膜の材料としては、投影露光装置の光源に対し遮光特性をもち、マスク製造工程における、パターン描画装置の光源、例えば電子線あるいは２３０ｎｍ以上の光に感度を有する特性を持っていることが必要であり、前記材料に限定されるものではなく種々変更可能である。また、レジストマスクの遮光パターン３を形成するためのレジスト膜として、ネガ型のレジスト膜を使用することが好ましい場合がある。すなわち、レジストマスクＲＭでは、マスク基板１の転写パターン領域の外側にレジスト膜を残しておくと異物発生の原因となるので、その外側のレジスト膜を除去しておく必要がある。ここで、ポジ型のレジスト膜を用いると転写パターン領域の外周の大半の部分をも電子線描画しなければならず時間がかかる。これに対して、ネガ型のレジスト膜を用いた場合には、レジスト膜の描画面積を小さくでき、描画時間を短くできるので、レジストマスクＲＭをＱ−ＴＡＴ（Quick Turn Around Time）で作成できるからである。なお、レジストマスクにつては、本願発明者を含む特願平１１−１８５２２１号（平成１１年６月３０日出願）に記載がある。
【００３８】
露光処理に際し、上記のような通常のマスクＭまたはレジストマスクＲＭは、その主面（第１面）が縮小投影レンズに向くように縮小投影露光装置（ステッパまたはスキャナ）にセッティングされる。露光光は、通常のマスクＭまたはレジストマスの裏面（遮光パターン２，３が形成されていない面；第２面）側から照射され、通常のマスクＭまたはレジストマスクＲＭおよび縮小投影レンズを介してウエハ上のレジスト膜に照射される。この際、通常のマスクＭまたはレジストマスクＲＭのマスクパターンが縮小投影レンズによって縮小されてウエハ上のレジスト膜に結像され、パターンが転写される。
【００３９】
ところで、露光光として、例えば波長が０．２４８μｍのＫｒＦエキシマレーザ光を用いた場合、上記の通常のマスクＭにおいては、その遮光体パターン２の厚さが、例えば０．１μｍ程度で充分な遮光性を得ることができる。これに対して、レジストマスクＲＭにおいては、その遮光体パターン３を形成するレジスト膜の遮光性能が、金属系材料で形成される遮光体パターン２に比べて劣るため、レジストマスクＲＭの遮光体パターン３の厚さを、例えば０．４５μｍ程度（遮光性が０．１％、ＯＤ値が３を得ることが可能な厚さ、なお、光学定数ｎ＝２，ｋ＝３とする）というように、通常のマスクＭの遮光体パターン２よりも厚くする必要性がある。しかし、このような違いは、以下の課題を招くことを本発明者らが初めて見出した。
【００４０】
図３は、遮光体パターン３の厚さが、例えば０．４６μｍの場合において、ウエハ上の光強度分布を計算した例を示している。ここでは、例えば露光波長（以下、λと略す）＝０．２４８μｍのＫｒＦエキシマレーザ光、露光装置の縮小率＝４、露光装置のレンズ開口数（以下、ＮＡと略す）＝０．６８、シグマ（Sigma）値（以下、単にσとも記す）＝０．７５とし、ウエハ上の寸法で０．２４μｍのライン・アンド・スペース（以下、単にＬ／Ｓと略す）のパターンを露光する場合のウエハ上の光強度分布を示している。実線がレジストマスクを用いた場合の光強度分布、破線が通常のマスクを用いた場合の光強度分布を示している。この図３から分かるように、通常のマスクＭと、レジストマスクＲＭとでは、光強度分布が異なり、レジストマスクの方がマスク基板上の開口部の光強度が小さくなっている。すなわち、ウエハ上のポジ型のレジスト膜にパターンを転写する場合、同じ露光量では、レジストマスクの方がライン幅が太くなることが分かる。これは、レジスト膜からなる遮光パターン３の側壁段差が大きいために、その側壁近傍において導波管効果により光強度が低下するためである。
【００４１】
レジストマスクの場合にも露光光を調整することでウエハ上に所望のパターンを得ることは可能だが、その場合、解像度やプロセスマージンが劣化してしまう可能性がある。図４は、その例を示している。図４は、通常のマスクおよびレジストマスクのそれぞれに対し、マスク基板上のパターンサイズを変えた時のウエハ上のパターン寸法の計算結果を示している。ここでの露光条件は、例えばλ＝０．２４８μｍのＫｒＦエキシマレーザ光、ＮＡ＝０．６８、σ＝０．７５、露光装置の縮小率＝４、ウエハ上のレジスト膜がポジ型のレジスト膜を仮定している。図４において黒丸は、通常のマスクの計算結果（スライスレベル（しきい値；以下、単にＩｔｈと略す）＝０．２９６）を示しており、それ以外はレジストマスクの計算結果を示している。レジストマスクに対しては、（１）露光量を通常のマスクと同じに設定した場合（白丸、Ｉｔｈ＝０．２９６）、（２）レジストマスク上の０．３μｍのＬ／Ｓパターンをウエハ上で０．３μｍのＬ／Ｓに加工するように露光量を調整した場合（×印、Ｉｔｈ＝０．２４６）、さらに（３）ウエハ上の寸法で片側１０ｎｍ（マスク基板上の寸法で片側４０ｎｍ）だけ一律にマスク上の遮光パターン（レジスト膜）の寸法が小さくなるような補正を加え、露光量は通常のマスクと同じにした場合（黒塗りの四角、Ｉｔｈ＝０．２９６）を示している。なお、露光量を調整することは光強度分布のＩｔｈを変更することと等価であり、図４ではＩｔｈを変更している。
【００４２】
この本発明者らが検討して得られた図４によれば、通常のマスクと同じ露光量ではレジストマスクの場合（上記（１））は、ライン寸法が太くなり、通常のマスクの場合に比べて解像性能が劣化してしまうことが分かる。一方、レジストマスクに対して露光量を合わせ込んだ場合（上記（２））でも、マスク寸法が０．１８μｍ以下において、解像性能が通常のマスクの場合に比較して劣化していることが分かる。しかし、レジストマスク上の遮光パターンの寸法をパターン寸法によらず一律に片側１０ｎｍ程度の寸法補正（メタルによる遮光パターンよりも小さくなる方向の補正）をかけ、露光量を通常のマスクと同じとした場合には、通常のマスクとほぼ同じ解像性能を得ることができる。これは、レジストマスク上の遮光パターンの寸法を補正することにより、光強度分布自体を通常のマスクの場合と同じようにすることができるためである。
【００４３】
次に、この遮光パターンの寸法補正量を加えた場合のフォーカス裕度（以下、ＤＯＦと略す）および光学像コントラストを計算した結果を図５〜図８に示す。
【００４４】
この場合の露光条件も、上記図４で説明したのと同じである。図５〜図７は、それぞれ０．３μｍのＬ／Ｓ、０．２μｍのＬ／Ｓおよび０．１６μｍのＤＯＦを示している。図５〜図７において、黒塗りの四角形は、上記通常のマスクを用いた場合の測定点、白い三角形は、上記レジストマスク（寸法補正を加えていないもの）を用いた場合の測定点、×印は、上記レジストマスク（上記寸法補正を加えたもの）を用いた場合の測定点をそれぞれ示している。また、図８は、フォーカスとコントラストとの関係を示している。図８において黒塗りの四角形、三角形および丸は上記通常のマスクを用いた測定点、白い四角形、三角形および丸は、上記寸法補正をしていないレジストマスクを用いた測定点、さらに×印は、上記寸法補正をしたレジストマスクを用いた測定点をそれぞれ示している。黒塗りおよび白い四角形は、０．３μｍのＬ／Ｓを、黒塗りおよび白い三角形は、０．２μｍのＬ／Ｓを、さらに黒丸および白丸は、０．１６μｍのＬ／Ｓを転写する場合を示している。さらに、測定群Ａの×印は０．３μｍのＬ／Ｓを、測定群Ｂの×印は０．２μｍのＬ／Ｓを、さらに測定群Ｃの×印は０．１６μｍのＬ／Ｓを転写する場合を示している。
【００４５】
これらの図５〜図８によれば、例えば０．３μｍのＬ／Ｓ、０．２μｍのＬ／Ｓまたは０．１６μｍのＬ／Ｓのいずれの場合においても、レジストマスク上の遮光パターンの寸法を補正することにより、通常のマスクの場合とほぼ同じＤＯＦ、光学像コントラストを得ることができることが分かる。
【００４６】
図９は、本実施の形態の基本的な寸法補正の一例を模式的に示している。図９では、上記寸法補正の状態を分かり易くするために、例えば単純なＬ／Ｓのパターンをウエハに転写するために用いる通常のマスクとレジストマスクとの遮光パターン２，３（いずれの遮光パターン２，３も上記バイナリ遮光パターンとして機能する場合を例示する）のデータを重ね合わせて示している。通常のマスクをレジストマスクに置き換える場合には、遮光パターン２の外周から一律に補正量Ｌを差し引く。すなわち、遮光パターン２を細らせて遮光パターン３とする。一方、レジストマスクを通常のマスクに置き換える場合には、遮光パターン３の外周に一律に補正量Ｌを加える。すなわち、遮光パターン３を太らせて遮光パターン２とする。ただし、図９では説明を簡単にするためレジストマスクに起因する寸法変動を修正するための補正量Ｌのみを示している。通常のマスクの場合、メタルをエッチングして遮光パターン２を形成する際にエッチングによって寸法シフトが生るので、その寸法シフトを考慮した分の補正量を加える必要がある。したがって、レジストマスクを通常のマスクに置き換える場合、実際には、図９の遮光パターン２の外周にさらに一律にエッチング対策用の補正量を加える必要がある。なお、通常のマスクをレジストマスクに置き換える場合には、エッチング処理が無く、上記のアンダーカットの問題がないので、その対策のための補正量を追加する必要はない。
【００４７】
また、上記の図４〜図９では、遮光パターンの寸法の補正をパターンサイズによらず一律で片側１０ｎｍ程度としたが、この補正寸法は、露光波長、遮光パターン（レジスト膜）の光学定数（ｎ、ｋ）、遮光パターン（レジスト膜）の厚さｄ、パターン形状およびパターン寸法等のような露光条件に依存する。また、Ｌ／Ｓ等のような単純なパターンで比較的寸法の大きいところはパターン寸法や形状によらず一律の補正で良いが、一般には補正量はｎ、ｋ、ｄおよびパターンサイズ（Ｄ）、パターン形状（Ｍ）、さらに露光装置の照明条件（ＮＡ、σ）等に依存し、補正量（Ｌ）＝ｆ（ｎ，ｋ,ｄ，Ｄ，Ｍ，ＮＡ，σ，…）と書ける。解像性能やプロセスマージンの観点から最適化されるのは光強度分布であて、マスク寸法ではない。同じ光強度分布を得るために通常のマスクを用いた場合とレジストマスクを用いた場合とでは、遮光パターンに寸法差があり、その差の補正を行うことにより、通常のマスクとレジストマスクとの間の置き換え（通常のマスクをレジストマスクに置き換える場合と、その逆にレジストマスクから通常のマスクに置き換える場合とがある）が可能となる。ここまでの説明では、通常のマスクとレジストマスクとを比較してきたが、ハーフトーンマスクやレベンソンマスク等のような通常の位相シフトマスクと、遮光パターンをレジスト膜で構成する位相シフトマスクとの比較でも同様である。
【００４８】
次に、図１０は、上記通常のマスクとレジストマスクとをデータの取り扱いの点から比較した場合を示している。
【００４９】
まず、論理回路データからレイアウトデータを作成する（工程１００，１０１）。続いて、このレイアウトデータに対して必要ならばＯＰＣ（Optical Proximity Correction）等のような補正を加える（工程１０２ａ，１０２ｂ）。さらに続いて、このデータはマスク描画用データに変換される（工程１０３ａ，１０３ｂ）。これらの仮定で、レジストマスクに対しては、これまで述べてきたように、レジスト膜からなる遮光パターンの寸法補正が加わり、通常のマスクの場合には、上記メタルからなる遮光体パターンを形成するためのエッチング時の寸法補正が加わる（工程１０２ａ，１０２ｂ）。そのため、通常のマスク用のデータと、レジストマスク用のデータとでは異なる。ここでは、通常のマスクとの比較を述べたが、上記ハーフトーンマスクの場合には、メタルエッチング時の寸法シフトの代わりに、例えばモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ2）やフッ化クロム（ＣｒＦ）等からなるハーフトーン膜のエッチング時の寸法補正が加わる。一方、レジストマスクの場合には、エッチング工程が無いためエッチング時の寸法シフト補正は不要である。次いで、マスクの製作は、マスクメーカに依頼することが多く、その場合には、マスク描画用データはマスクメーカに送られる（工程１０４）。また、マスク製作をデバイス製造メーカ（半導体集積回路装置の製造業者）内で行う場合もある。このようにマスクメーカまたはデバイス製造メーカによって通常のマスクおよびレジストマスクを製造する（工程１０５ａ，１０５ｂ）。続いて、作成された通常のマスクとレジストマスクとを用いてウエハに対して露光処理を施すことでウエハ上のレジスト膜にパターンを転写する（工程１０６）。作成された通常のマスクと、レジストマスクとでは、同じデバイスパターンを転写するものであっても各々の遮光パターンの寸法が異なる。しかし、露光により得られる光強度分布は、通常のマスクを用いた場合とレジストマスクを用いた場合とでほぼ同じであり、ウエハ上に転写されるレジストパターンの寸法もほぼ同じとなる。その後、ウエハに転写されたレジストパターンをエッチングマスクとして、下地膜をエッチングして所望のパターンを得る。あるいは、ウエハに転写されたレジストパターンをイオン注入用のマスクとしてウエハに所定の不純物を導入する（工程１０７）。ここでは、通常のマスクとレジストマスクとを比較したが、ハーフトーンマスクまたはレベンソンマスク等のような位相シフトマスクでも同様である。
【００５０】
次に、図１１は、半導体集積回路装置（以下、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）と略す）の論理検証、すなわち、マスクデバッグ時の通常のマスクとレジストマスクとの使い分けの一例を示している。ここでも、通常のマスクを例示するが、ハーフトーンマスクやレベンソンマスク等のような位相シフトマスクでも同様である。
【００５１】
まず、上記と同様に論理回路データからレイアウトデータを作成した後、このデータに基づいてマスク描画データを作成する（工程２００）。続いて、そのマスク描画データにしたがってレジストマスクを作製し（工程２０１）、そのレジストマスクを用いてデバック用の試作品（ＬＳＩ）を実際に製造する（工程２０２）。その後、そのデバック用の試作品の論理・レイアウトを検証する（工程２０３）。その検証により不合格であれば、論理・レイアウトを修正（工程２０４）し、その修正データにしたがって再びレジストマスクを作製する。再び作製されたレジストマスクを用いて上記と同様の工程２０２，２０３を行う。そして、工程２０３の検証により合格であれば、デバックを完了する（工程２０５）。なお、合格でなければ上記工程を繰り返し行う。
【００５２】
次いで、デバックが完了した後、合格したレジストマスクのマスク描画データを用いて通常のマスクを作製する（工程２０６）。この際、レジストマスクと通常のマスクとの置き換えには、上記寸法補正を行う。ここでは、レジストマスクのレジスト膜からなる遮光パターンの寸法を大きくする（太らせる）ような補正を行って、通常のマスクのメタルからなる遮光パターンのデータを作成する。その後、この通常のマスクを用いた露光処理によってＬＳＩを大量生産する（工程２０７）。
【００５３】
このように、通常、ＬＳＩの開発初期においては、その論理回路の検証を行わなければならず、論理に不具合があれば論理修正、マスク修正を行う。このため、論理検証が完了するまでは少量の試作を繰り返すことなる。したがって、この開発期では、レジストマスクを適用することにより、低コストおよびＱ−ＴＡＴ（Quick Turn Around Time）を実現することが可能となる。
【００５４】
上記のようにレジストマスクによりデバッグが完了した後は、生産工程に移行するが、生産量が多い場合には、露光照射耐性の点で有利な通常のマスクに変換して生産展開をする方が有利な場合が多い。このとき、レジストマスクと通常のマスクとの置き換えには、上記寸法補正が必要であり、逆に、この補正を行うことにより、レジストマスクを用いた露光処理で得られる光強度分布と同等な光強度分布を通常のマスクを用いた露光処理でも得ることができ、通常のマスクを用いて量産展開が可能となる。
【００５５】
また、他の例としては、これまで通常のマスクを用いて開発した従来製品の一部または全部をＩＰ（Intellectual Property）として別の製品に組み込む場合がある。開発する製品がシステムＬＳＩ等のような少量生産品ならばレジストマスクを適用する場合が考えられ、この場合、通常のマスクからレジストマスクに変換する場合には、上記のような寸法補正（寸法を小さくする補正）を加える。このような寸法補正を加えることにより、従来製品を別の製品に組み込むことが短時間で可能となる。
【００５６】
また、同一の半導体集積回路装置において、所定の層（例えば活性領域、ゲート電極等のようにパターンがほぼ確定している層；第１の層）は、通常のマスクを用いてパターンを転写し、他の層（例えば配線層等のようにパターンが確定しておらず変更や修正等が生じやすい層（特にカスタム製品）；第２の層）は、レジストマスクを用いてパターンを転写する場合においても、そのレジストマスクのレジスト膜からなる遮光パターン３については、これに対応するメタルからなる遮光パターン２（通常、他の層のパターンを転写する際に本来使用されるメタル膜からなる遮光パターン２）のデータに対して上記寸法補正（寸法を小さくする補正）がなされる。
【００５７】
なお、通常のマスクとレジストマスクとの使い分けについては、例えば特願２０００−３０８３２０号（平成１２年１０月６日出願）および特願２０００−２４６４６６号（平成１２年８月１５日出願）に記載がある。
【００５８】
（実施の形態２）
図１２は、本発明の一実施の形態のマスクの平面図、図１３は図１２のマスクを所定の製造装置に装着した時のＸ１−Ｘ１線の断面図、図１４は図１２の領域ＭＥの要部拡大平面図、図１５は図１４のＸ２−Ｘ２線の断面図、図１６は図１２の領域ＲＥの要部拡大平面図、図１７は図１２のＸ３−Ｘ３線の断面図である。なお、図１４および図１６には遮光パターン２，３の相対的な寸法の違いを示すために座標を記す。
【００５９】
本実施の形態２のレジストマスクＲＭ２は、例えば実寸の１〜１０倍の寸法の集積回路パターンの原画を縮小投影光学系等を通してウエハに結像して転写するためのレチクルである。ここには、半導体チップ（以下、単にチップという）の周辺が遮光部となる場合のマスクであって、ウエハ上でポジ型のレジスト膜を用いラインパターンを形成する場合のマスクが例示されている。
【００６０】
このレジストマスクＲＭ２のマスク基板１は、例えば平面四角形に形成された厚さ６ｍｍ程度の透明な合成石英ガラス板等からなり、その主面（第１面）中央には、平面長方形状の光透過開口領域が形成され、マスク基板１の主面が露出されている。この光透過開口領域は、上記転写パターン領域を形成している。この転写パターン領域においてマスク基板１の主面上には、ウエハ上に集積回路パターンを転写するための遮光パターン２，３（いずれの遮光パターン２，３も上記バイナリ遮光パターンとして機能する場合を例示する）が配置されている。すなわち、本実施の形態においては、領域ＭＥの遮光パターン２は通常のマスクと同様にメタルで構成されているが、領域ＲＥの遮光パターン３はレジスト膜で形成されている。したがって、レジストマスクＲＭ２の全体の遮光パターン２，３の中から領域ＲＥ部分の遮光パターン３のみを選択的に除去し、領域ＲＥに新たな遮光パターン３を形成し直すことができるので、部分的にマスクパターンが変更された新たなレジストマスクを比較的簡単に、しかも短時間のうちに製造することが可能となっている。なお、ここには、遮光パターン２，３が、ウエハ上においてラインパターンとして転写される場合が例示されている。
【００６１】
ここで、このような本実施の形態２においては、同一のマスク基板１上の領域ＭＥのメタルからなる遮光パターン２の一群と、領域ＲＥのレジスト膜からなる遮光パターン３の一群とは、ウエハ上において同一パターン（同一寸法で同一形状のパターン）を転写するパターンであるが、前記実施の形態１で説明したのと同じ趣旨から、遮光パターン２，３の平面寸法が異なっている。すなわち、図１４〜図１７に示すように、レジスト膜からなる遮光パターン３の平面寸法は、本来使用されるメタル膜からなる遮光パターンの平面寸法に対して所定寸法分外周から一律に小さくなるような補正が加えられている結果、メタルからなる遮光パターン２の平面寸法よりも小さくなっている。なお、このようにレジスト膜からなる遮光パターン３を部分的に有するレジストマスクを前記通常のマスクに置き換える場合については前記実施の形態１と同様なので説明を省略する。
【００６２】
このマスク基板１の主面において転写パターン領域の外周は遮光パターン２ａによって覆われている。遮光パターン２ａは、上記転写パターン領域を取り囲むように平面枠状に形成されており、例えば上記遮光パターン２と同じメタルで、同じパターン加工工程において形成されている。遮光パターン２，２ａの材料は、前記実施の形態１で説明したものからなるが、これに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えばタングステン、モリブデン、タンタルまたはチタン等のような高融点金属、窒化タングステン等のような窒化物、タングステンシリサイド（ＷＳｉｘ）やモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉｘ）等のような高融点金属シリサイド（化合物）、あるいはこれらの積層膜を用いても良い。本実施の形態のレジストマスクＲＭ２の場合は、レジスト膜で形成される遮光パターン３を除去した後、そのマスク基板１を洗浄し再度使用する場合があるので、遮光パターン２，２ａには耐剥離性や耐摩耗性に富む材料が好ましい。タングステン等の高融点金属は、耐酸化性および耐摩耗性に富み、耐剥離性に富むので、遮光パターン２，２ａの材料として好ましい。
【００６３】
遮光パターン２ａ上において略八角形の枠内領域は、上記ペリクルカバー領域を示している。すなわち、ここには、レジストマスクＲＭ２のマスク基板１の主面（第１面）側に、ペリクルＰＥがペリクル貼り付けフレームＰＥＦを介して接合されている場合が例示されている。ペリクルＰＥは、透明な保護膜を持つ構成体であり、レジストマスクＲＭ２に異物が付着すること等を避けるためにマスク基板１の主面あるいは主面および裏面から一定の距離を隔てて設けられている。この一定の距離は、保護膜表面上の付着異物と異物のウエハへの転写性を考慮して設計されている。このペリクル張り付けフレームＰＥＦの基部は、レジストマスクＲＭ２の遮光パターン２ａに直接接触した状態で接合固定されている。これにより、ペリクル張り付けフレームＰＥＦの剥離を防止できる。また、ペリクル張り付けフレームＰＥＦの取り付け位置にレジスト膜が形成されていると、ペリクルＰＥの取り付け取り外しの際に、レジスト膜が剥離し異物発生の原因となる。ペリクル張り付けフレームＰＥＦを遮光パターン２ａに直接接触させた状態で接合することにより、そのような異物発生を防止できる。なお、遮光パターン２ａの一部は除去されており、例えばアライメントマーク等のような各種のマークパターン４が形成されている。また、図１２のレジストマスクＲＭ２の四隅近傍に示された太枠の領域５Ａは、露光装置や検査装置の装着部５が接触する領域を示している。
【００６４】
このレジストマスクＲＭ２を用い、縮小投影露光装置によって図１８および図１９に示すウエハ６上にパターンを転写した。図１８はウエハ６の要部平面図、図１９は図１８のＸ４−Ｘ４線の断面図を示している。被投影基板となるウエハ６の半導体基板（以下、単に基板という）６Ｓは、例えばシリコン単結晶からなり、その主面上には、例えばＭＩＳ・ＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）等のような集積回路素子が形成されている。さらに、基板６Ｓの主面には、上記集積回路素子を覆うように、絶縁膜７ａが堆積されている。絶縁膜７ａ上の全面には導体膜８ａが堆積されている。さらに、その導体膜８ａ上には、例えばＫｒＦ等に感光性を持つ通常のポジ型のレジスト膜９ａが、例えば４００ｎｍ程度の膜厚で堆積されている。
【００６５】
縮小投影露光装置の露光光は、例えばＫｒＦエキシマレーザ光を用いた。投影レンズの開口数ＮＡは、例えば０．６８、光源のコヒーレンシ（上記シグマ値）σは、例えば０．７５を用いた。縮小投影露光装置とレジストマスクＲＭ２とのアライメントは、レジストマスクＲＭ２の上記マークパターン４を検出することで行った。ここでのアライメントには、例えば波長６３３ｎｍのヘリウム−ネオン（Ｈｅ−Ｎｅ）レーザ光等のような露光波長よりも長波長の光を用いた。このように露光波長に対して長波長の光をアライメント光として用いた場合でも、マークパターン４を透過した光のコントラストが充分にとれるので、レジストマスクＲＭ２と露光装置との相対的な位置合わせを、容易に、しかも高い精度で行うことができた。
【００６６】
その後、通常の露光方法によってレジストマスＲＭ２上の集積回路パターンをウエハ６の主面上に縮小投影した。そして、通常の熱処理、現像工程を経て、図２０および図２１に示すレジストパターン９ａ１を形成した。図２０はウエハ６の要部平面図、図２１は図２０のＸ５−Ｘ５線の断面図である。なお、領域ＷＲＥはレジスト膜からなる遮光パターン３が転写された領域を示している。それ以外はメタルからなる遮光パターン２が転写された領域となっている。
【００６７】
その後、そのレジストパターン９ａ１をエッチングマスクとして、導体膜８ａに対してエッチング処理を施すことにより、図２２および図２３に示すように導体膜パターン８ａ１を形成した。図２２はウエハ６の要部平面図、図２３は図２２のＸ６−Ｘ６線の断面図である。この結果、上記通常のマスクを用いた露光時とほぼ同じパターン転写特性が得られた。また、領域ＷＲＥとそれ以外の領域とで導体膜パターン８ａ１の縦横寸法および隣接間隔（またはピッチ）は互いに等しくなっている。
【００６８】
次に、本実施の形態２のレジストマスクＲＭ２を用いて、半導体集積回路装置のパターンを部分的に修正または変更する場合に対処する方法について説明する。半導体集積回路装置の開発期や製造時においては、集積回路パターンの一部に修正や変更等が生じる場合がある。そのような場合、通常のマスクでは、新たなマスク基板を用意して、その上にメタル膜を堆積し、そのメタル膜をパターン加工することになるため、その修正や変更の作業は手間や時間のかかる面倒な作業となる。しかも、仮に製造されたマスクのパターンに不良が存在していた場合、不良の程度にもよるが一般的にそのマスクを使用することはできないので、そのマスクを破棄せざるを得ないし、新たなマスク基板を用意して最初からマスクを製造し直さなければならないため、無駄の多い不経済な作業となる場合がある。
【００６９】
これに対して本実施の形態２のレジストマスクＲＭ２を用いる場合には、次のように対処できる。まず、図１２のレジストマスクＲＭ２のレジスト膜からなる遮光パターン３を、図２４および図２５に示すように除去する。図２４は、遮光パターン３を除去した後のレジストマスクＲＭ２の平面図、図２５は図２４のＸ７−Ｘ７線の断面図を示している。レジストマスクＲＭ２には、メタルからなる遮光パターン２，２ａは残されているが、領域ＲＥの遮光パターン３は除去されている。
【００７０】
このレジスト膜からなる遮光パターン３は、例えばｎ−メチル−２−ピロリドン有機溶剤によって剥離した。この他、加熱したアミン系有機溶剤またはアセトンにより遮光パターン３を剥離しても良い。テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液、オゾン硫酸または過酸化水素水と濃硫酸との混合液により除去することも可能である。ＴＭＡＨ水溶液を用いる場合には、その濃度を５％程度にするとメタル（遮光パターン２，２ａ）を侵すことなくレジスト膜（遮光パターン３）を剥離することができたので好ましい。また、レジスト膜（遮光パターン３）を除去する別の方法として酸素プラズマアッシング法を用いることも可能である。この方法は、特に、レジストマスクＲＭ２上のレジスト膜（遮光パターン３）に対してハードニング処理を施している場合に有効である。ハードニング処理を施しているレジスト膜（遮光パターン３）は硬化しており、上記化学的な除去方法では充分に除去できない場合が生じるからである。また、遮光パターン３をピーリングによって機械的に剥離しても良い。すなわち、レジストマスクＲＭ２の遮光パターン３の形成面に粘着テープを張り付けた後、その粘着テープを剥がすことにより、遮光パターン３を剥離する。
【００７１】
レジスト膜（遮光パターン３）の除去工程後、洗浄処理を施すことにより、レジストマスクＲＭ２の表面の異物を除去する。ここでの洗浄では、例えばオゾン硫酸洗浄およびブラシ洗浄処理の組合せを用いたが、異物除去能力が高く、メタル（遮光パターン２，２ａ）を侵さない方法であれば、この方法に限定されず種々変更可能である。その後、図２４および図２５のマスク基板１の主面上に、例えばＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザまたはＦ2レーザ光等のような露光光を吸収する性質を持つ感電子線レジスト膜（例えばノボラック形レジスト膜）をスピンコート法等によって塗布した後、通常のマスクの製造工程における所望パターンの形成方法と同じ電子線描画方法を用いて、図２６および図２７に示すように、領域ＲＥに、図１２の領域ＲＥに示した遮光パターン３の一群とは異なる形状の所望の遮光パターン３の一群をレジスト膜によって形成し、新たなレジストマスクＲＭ３を作成した。図２６は新たなレジストマスクＲＭ３の平面図、図２７は図２６のＸ８−Ｘ８線の断面図である。このような電子線描画処理に際して、レジスト膜からなる新たな遮光パターン３のデータを、メタルからなる遮光パターンのパターンデータに基づいて作成する場合には、前記実施の形態１で説明した寸法補正が必要である。すなわち、上記と同様に、本来形成されるメタルからなる遮光パターンの平面寸法よりも、レジスト膜からなる遮光パターンの平面寸法を小さくする。これにより、ウエハ上に所望の寸法のレジストパターンを転写することができる。
【００７２】
図２８および図２９は、図２６および図２７のレジストマスクＲＭ３のパターンを縮小投影露光することでウエハ上に形成された導体膜パターン８ａ１を示している。図２８はウエハ６の要部平面図、図２９は図２８のＸ７−Ｘ７線の断面図を示している。このようにウエハ６の主面上の領域ＷＲＥに、図２２および図２３で示したのとは異なる形状の導体膜パターン８ａ１の一群を形成することができる。
【００７３】
このように、本実施の形態２のレジストマスクＲＭ２，３の場合には、一部の遮光パターン３をレジスト膜で形成したことにより、部分的（領域ＲＥ）なパターンに修正や変更が生じた場合、半導体集積回路装置の製造工程で一般的に行われているフォトリソグラフィと同じ要領で、遮光パターン３を除去し、遮光パターン３を形成し直せば良いので、その修正や変更を、簡単に、しかも極めて短時間のうちに行うことが可能となる。すなわち、マスクの製造期間を大幅に短縮することが可能となる。したがって、このマスクを半導体集積回路装置の開発や製造に用いることにより、半導体集積回路装置の開発や製造の時間を大幅に短縮させることが可能となる。なお、このような一部の遮光パターンがレジスト膜からなるマスクを用いた半導体集積回路装置の製造技術については、例えば本願発明者を含む特願２０００−２０６７２８号および特願２０００−２０６７２９号（共に平成１２年７月７日出願）に記載がある。
【００７４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７５】
例えば前記実施の形態においては、半導体集積回路基板として半導体単体からなる半導体基板を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば絶縁層上に薄い半導体層を設けてなるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板、半導体基板上にエピタキシャル層を設けてなるエピタキシャル基板を用いても良い。
【００７６】
また、前記実施の形態においては、主として露光光がＫｒＦの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば露光光にｉ線（波長３６５ｎｍ）を用いた場合にも適用できる。この場合もレジスト膜からなる遮光パターンを厚くする方向にあるので、前記実施の形態と同様の手段を適用でき、その結果、同様の効果を得ることができる。また、露光光に、例えばＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）またはＦ2（波長１５７ｎｍ）等のような短波長の光を用いる場合にも前記実施の形態１，２の技術を適用できる。この場合は、前記実施の形態１，２の技術を適用することで、前記実施の形態１，２と同様の効果を得ることができる他に、ｉ線やＫｒＦを使用する場合に比べて、レジスト膜からなる遮光パターンを薄くできるので、マスク基板上により微細なパターンを形成することができ、ウエハ上により微細なパターンを形成することができる。また、マスクの加工を容易にすることができる。
【００７７】
また、前記実施の形態においては、主としてバイナリマスクを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば位相シフトマスク、特にハーフトーンマスク（レジスト膜をハーフトーン膜としたものおよび無機材料をハーフトーン膜としたものを含む）に前記実施の形態１，２の技術を適用することもできる。このハーフトーンスクを用いる場合は、前記実施の形態１，２で得られた効果の他に、ハーフトーン膜として機能するレジスト膜を薄くすることができるので、マスク基板上により微細なパターンを形成することができ、ウエハ上により微細なパターンを形成することができる。また、マスクの加工を容易にすることができる。
【００７８】
また、前記実施の形態においては、ラインパターンの転写および加工について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば上記したホールパターンの転写および加工についても適用できる。
【００７９】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である半導体集積回路装置の製造方法に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、例えば超電導装置、マイクロマシーン、磁気ヘッド、電子デバイスまたは液晶パネル等の製造に適用して有効である。
【００８０】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【００８１】
すなわち、遮光体がメタル膜からなるフォトマスクと、遮光体が感光性有機膜からなるフォトマスクとの置き換えに際して、前記メタル膜からなる遮光体または前記感光性有機膜からなる遮光体の平面寸法に、露光条件に応じた寸法補正を加える工程、その補正後のフォトマスクを用いてウエハに所定のパターンを縮小投影露光する工程を有することにより、ウエハ上に転写される半導体集積回路装置のパターンの精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】通常のフォトマスクの一例の要部断面図である。
【図２】レジストマスクの一例の要部断面図である。
【図３】レジストマスクの遮光体パターンの厚さが、例えば０．４６μｍの場合において、ウエハ上の光強度分布を計算した例のグラフ図である。
【図４】通常のフォトマスクおよびレジストマスクのそれぞれに対し、マスク基板上のパターンサイズを変えた時のウエハ上のパターン寸法の計算結果を示すグラフ図である。
【図５】通常のフォトマスクとレジストマスクとのフォーカス裕度の比較を示すグラフ図である。
【図６】通常のフォトマスクとレジストマスクとのフォーカス裕度の比較を示すグラフ図である。
【図７】通常のフォトマスクとレジストマスクとのフォーカス裕度の比較を示すグラフ図である。
【図８】通常のフォトマスクとレジストマスクとのコントラストの比較を示すグラフ図である。
【図９】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法で用いるフォトマスクの基本的な寸法補正の一例を模式的に示した説明図である。
【図１０】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法における通常のフォトマスクとレジストマスクとをデータの取り扱いの点から比較した場合を示した説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法における半導体集積回路装置の論理検証時の通常のフォトマスクとレジストマスクとの使い分けの一例の説明図である。
【図１２】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法で用いるフォトマスクの平面図である。
【図１３】図１２のフォトマスクを所定の製造装置に装着した時のＸ１−Ｘ１線の断面図である。
【図１４】図１２の領域ＭＥの要部拡大平面図である。
【図１５】図１２および図１４のＸ２−Ｘ２線の断面図である。
【図１６】図１２の領域ＲＥの要部拡大平面図である。
【図１７】図１２および図１６のＸ３−Ｘ３線の断面図である。
【図１８】本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の製造工程中のウエハの要部平面図である。
【図１９】図１８のＸ４−Ｘ４線の断面図である。
【図２０】図１８および図１９に続く製造工程中のウエハの要部平面図である。
【図２１】図２０のＸ５−Ｘ５線の断面図である。
【図２２】図２０および図２１に続く製造工程中のウエハの要部平面図である。
【図２３】図２２のＸ６−Ｘ６線の断面図である。
【図２４】レジスト膜からなる遮光パターンを除去した後のレジストマスクの平面図である。
【図２５】図２４のＸ７−Ｘ７線の断面図である。
【図２６】新たに作成されたレジストマスクの平面図である。
【図２７】図２６のＸ８−Ｘ８線の断面図である。
【図２８】図２６および図２７のレジストマスクを用いてウエハに転写されたパターンを示すウエハの要部平面図である。
【図２９】図２８のＸ７−Ｘ７線の断面図である。
【符号の説明】
１ マスク基板
２ 遮光パターン（遮光体）
３ 遮光パターン（遮光体）
４ マークパターン
５ 装着部
６ ウエハ
６Ｓ 半導体基板
７ａ 絶縁膜
８ａ 導体膜
８ａ１ 導体膜パターン
９ａ フォトレジスト膜
９ａ１ フォトレジストパターン
Ｍ 通常のフォトマスク（第１フォトマスク）
ＲＭ レジストマスク（第２フォトマスク）
ＲＭ２，ＲＭ３ レジストマスク
ＰＥ ペリクル
ＰＥＦ ペリクルフレーム
Claims (15)
- 以下の工程を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）遮光体がメタル膜からなる第１フォトマスクと、遮光体が感光性有機膜からなる第２フォトマスクとの置き換えに際して、前記メタル膜からなる遮光体または前記感光性有機膜からなる遮光体の寸法に、露光条件に応じた寸法の補正を加える工程、
（ｂ）前記補正後の第１フォトマスクまたは第２フォトマスクを用いて縮小投影露光処理を施すことによりウエハにパターンを転写する工程。 - 請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記第１フォトマスクを、前記第２フォトマスクに置き換える場合には、前記第２フォトマスクの感光性有機膜からなる遮光体のパターン寸法を、前記第１フォトマスクのメタル膜からなる遮光体のパターン寸法よりも小さくする補正を行う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１記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記第２フォトマスクを、前記第１フォトマスクに置き換える場合には、前記第１フォトマスクのメタル膜からなる遮光体のパターン寸法を、前記第２フォトマスクの感光性有機膜からなる遮光体のパターン寸法よりも大きくする補正を行う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１記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記縮小投影露光処理に用いる露光光が、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光であることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 半導体集積回路装置の製造工程における露光処理に際し、感光性有機膜からなる遮光体を有するフォトマスクと、メタル膜からなるフォトマスクとを、前記半導体集積回路装置の生産量に応じて使い分けて縮小投影露光処理に用いる工程を有し、
前記メタル膜からなる遮光体を有するフォトマスクと、前記感光性有機膜からなる遮光体を有するフォトマスクとの置き換えに際して、前記メタル膜からなる遮光体または前記感光性有機膜からなる遮光体の寸法に、露光条件に応じた寸法の補正を加えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項５記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記生産量が相対的に多い第１工程においては、前記メタル膜からなる遮光体を有するフォトマスクを用いて縮小投影露光処理を行い、前記生産量が前記第１工程よりも少ない第２工程では、前記感光性有機膜からなる遮光体を有するフォトマスクを用いて縮小投影露光処理を行う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５記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記縮小投影露光処理に用いる露光光が、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光であることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 - （ａ）感光性有機膜からなる遮光体を有するフォトマスクを製造する工程、
（ｂ）前記感光性有機膜からなる遮光体を有するフォトマスクを用いた縮小投影露光処理によってウエハに所定のパターンを転写する工程、
（ｃ）前記ウエハにおける所定のパターンの良否を判定する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程において不合格の場合は、合格するまで前記（ａ）〜（ｃ）の工程を繰り返す工程、
（ｅ）前記（ｃ）工程において合格した場合は、前記感光性有機膜からなる遮光体を有するフォトマスクに置き換えて、メタル膜からなる遮光体を有するフォトマスクを用い、ウエハに所定のパターンを縮小投影露光処理によって転写する工程を有し、
前記感光性有機膜からなる遮光体を有するフォトマスクを、前記メタル膜からなる遮光体を有するフォトマスクに置き換える際に、前記メタル膜からなる遮光体のパターン寸法を、前記感光性有機膜からなる遮光体のパターン寸法よりも大きくする補正を行う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記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記（ａ）〜（ｄ）は、マスクデバック工程であり、前記（ｅ）工程は、半導体集積回路装置の量産工程であ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８記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記縮小投影露光処理に用いる露光光が、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光であることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
- （ａ）半導体基板の第１の層は、メタル膜からなる遮光体を有するフォトマスクを用いた縮小投影露光処理によってパターンを転写する工程、
（ｂ）前記半導体基板の第２の層は、感光性有機膜からなる遮光体を有するフォトマスクを用いた縮小投影露光処理によってパターンを転写する工程を有し、
前記感光性有機膜からなる遮光体のパターン寸法は、第２の層のパターンを転写する際に本来形成されるメタル膜からなる遮光体のパターン寸法よりも小さくなるような補正がなされ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１１記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記縮小投影露光処理に用いる露光光が、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光であることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 同一のマスク基板上にメタル膜からなる遮光体と感光性有機膜からなる遮光体とを有するフォトマスクを用いた縮小投影露光処理によってウエハに所定のパターンを転写する工程を有し、
前記感光性有機膜からなる遮光体のパターン寸法は、本来形成されるメタル膜からなる遮光体のパターン寸法よりも小さくなるような補正がなされ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１３記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記メタル膜からなる遮光体は確定しているパターンを転写するためのパターンであり、前記感光性有機膜からなる遮光体は変更や修正の伴う不確定なパターンを転写するためのパターンであ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記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記縮小投影露光処理に用いる露光光が、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光であることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
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