JP3913145B2

JP3913145B2 - パターン形成方法

Info

Publication number: JP3913145B2
Application number: JP2002248291A
Authority: JP
Inventors: 俊介久呉; 省二松元; 裕之中井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: JP2004087896A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体集積回路装置の微細パターン形成方法に関するもので、特に有機系反射防止膜をドライエッチングする工程を含む高精度なパターン形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、システムＬＳＩを代表とする半導体集積回路素子は、高集積化、高密度化の一途をたどっている。その中でも回路素子の微細加工はデバイスの製造歩留まりと品質に最も大きく影響を及ぼす技術であり、いかに加工精度を向上させるかが最近の製造技術においてキーポイントとなっている。
【０００３】
図４はＭＯＳ型システムＬＳＩなどの０．２５μｍレベルのゲート電極部分製造工程の一例を示した工程断面図である。半導体基板上には素子分離１が形成されており、基板の活性領域にはゲート酸化膜２を介してポリシリコン、ポリシリコン／金属シリサイド、ポリシリコン／高融点金属などゲート電極材料膜３、フォトリソ工程で微細パターンを形成するための有機系反射防止膜５が形成されている。そしてその上にはゲート電極のフォトレジスト４が形成されている（図４（ａ））。次にフォトレジスト４をマスクとして有機系反射防止膜５、ゲート電極材料膜３を順次異方性ドライエッチングする（図４（ｂ），（ｃ））。最後に、フォトレジスト４、有機系反射防止膜５を酸素を含むガスでアッシングし、洗浄してゲート電極パターンが完成する（図４（ｄ））。
【０００４】
以上の工程において、従来は図５に示すようなフローチャートの手順によって各膜のパターン寸法制御が行われていた。図５のステップＳ１では、ロット単位（１ロット２５枚〜５０枚）で処理されるウエハの１枚を試験的に前回処理したロットの露光量でゲート電極のレジストパターン形成用リソグラフィ処理を行う。次にステップＳ２では試験的リソグラフィ後のレジスト寸法測定結果から、寸法規格のセンター値になる露光量を予測算出し、ロット全体のリソグラフィ処理を行う。この時、ステップＳ１で試験的にリソグラフィ処理されたウエハはシンナー除去処理を行って再度レジストパターン形成処理される。
【０００５】
次にステップＳ３で、リソグラフィ処理後のレジスト寸法を測定し、寸法規格内であれば次工程へ進行、規格外であればレジストアッシング、洗浄、レジスト再塗布による再生処理を行い、再度規格センター値になると考えられる露光量を予測算出し、ロット全体のリソグラフィ処理を行う。次にステップＳ４で、有機系反射防止膜を高密度プラズマ、たとえば誘導結合型ドライエッチャーを用い、５ｍＴｏｒｒ、ソース電力３００Ｗ、バイアス電力５０Ｗ、Ｃｌ₂／Ｏ₂ガス＝２０／２０ｓｃｃｍの条件下でドライエッチングを行う。次にステップＳ５で、有機系反射防止膜ドライエッチング後の仕上がり寸法を測定し、規格内であればゲート電極材料膜エッチングへ進行させる。もし反射防止膜の仕上がりが寸法が規格外であった場合は、このパターン形成をやり直すことが困難であるのでロットアウトとなる場合が多い。
【０００６】
次にステップＳ６で、ゲート電極材料膜を高密度プラズマ、例えば誘導結合型ドライエッチャーを用いてＣｌ₂／ＨＢｒ／Ｏ₂系のガスを用いてドライエッチングを行う。次にステップＳ７で、エッチングマスクとなったフォトレジストのアッシング、洗浄を行って、レジスト、有機系反射防止膜、異方性エッチング時に生成した反応生成物である側壁保護膜等を除去する。次にステップＳ８で、ゲート電極ドライエッチング後の仕上がり寸法を測定し、寸法規格内であれば次工程へ進行させ、規格外であった場合はロットアウトとなる場合が多い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のようなゲートパターン制御方法では、有機系反射防止膜、ゲート電極材料膜のパターン形成のやり直しが困難であるのでこれらの仕上がり寸法が最終ゲート電極パターンの仕上がり寸法を律束してしまい、寸法規格外れが頻発し、ロットアウトや歩留り低下を引き起こしてしまうという問題点を有していた。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、上記問題点に鑑み、高精度な微細パターンの加工をロットアウトなどを防止しつつ実現しようとするパターン形成方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためにこの発明の請求項１記載のパターン形成方法は、基板上に被エッチング膜、有機系反射防止膜、マスク層を順次形成し、前記マスク層にパターンを形成する工程と、前記マスク層のパターン寸法を測定する工程と、前記マスク層のパターン寸法と前記有機系反射防止膜が有すべき目標パターン寸法との差である目標シフト量を求める工程と、前記有機系反射防止膜が前記目標シフト量をもってエッチングされるための、二酸化イオウ（ＳＯ_２）と酸素の混合ガスまたはその混合ガスを含むガスの、二酸化イオウと酸素との流量比を決定した後、前記流量比を決定したガスで前記マスク層をマスクとして前記有機系反射防止膜をエッチングする工程と、少なくとも前記有機系反射防止膜をマスクとして前記被エッチング膜をエッチングし、前記被エッチング膜が目標仕上がりパターン寸法となるようにする工程とを含む。
【００１０】
このように、マスク層のパターン寸法と有機系反射防止膜が有すべき目標パターン寸法（目標仕上がり寸法）との差である目標寸法シフト量を求める工程と、有機系反射防止膜が目標シフト量をもってエッチングされるための、二酸化イオウ（ＳＯ_２）と酸素の混合ガスまたはその混合ガスを含むガスの、二酸化イオウと酸素との流量比を決定した後、流量比を決定したガスでマスク層をマスクとして有機系反射防止膜をエッチングする工程とを含むので、二酸化イオウと酸素の混合ガスを用いて有機系反射防止膜のドライエッチングを行うが、このガスを使用するエッチングでは、レジストなどのマスク層からの寸法シフト量（有機系反射防止膜ドライエッチング後の寸法−マスク層寸法）が二酸化イオウと酸素の流量比を変化させることで直線的に変化し、所望の寸法シフト量が容易に求まる。従って、被エッチング膜を最終目標寸法に加工するため、マスク層のパターン寸法と有機系反射防止膜が有すべき目標パターン寸法（目標仕上がり寸法）との差である目標シフト量が得られるように、二酸化イオウと酸素の混合ガスまたはその混合ガスを含むガスの、二酸化イオウと酸素との流量比を決定した後、有機系反射防止膜をエッチングすると、高精度な微細パターンの加工を実現させることが可能となる。
【００１１】
請求項２記載のパターン形成方法は、基板上に被エッチング膜、有機系反射防止膜、マスク層を順次形成し、前記マスク層にパターンを形成する工程と、前記被エッチング膜が有すべき目標仕上がりパターン寸法と前記有機系反射防止膜をマスクとした前記被エッチング膜のエッチングによる第１の寸法シフト量との差から前記有機系反射防止膜の目標仕上がりパターン寸法を求める工程と、前記マスク層のパターン寸法を測定する工程と、前記マスク層のパターン寸法と前記有機系反射防止膜の目標仕上がりパターン寸法との差である第２の寸法シフト量を求める工程と、前記有機系反射防止膜が前記第２の寸法シフト量をもってエッチングされるための、二酸化イオウと酸素の混合ガスまたはその混合ガスを含むガスの、二酸化イオウと酸素との流量比を決定した後、前記流量比を決定したガスで前記マスク層をマスクとして前記有機系反射防止膜をエッチングする工程と、少なくとも前記有機系反射防止膜をマスクとして前記被エッチング膜をエッチングし、前記被エッチング膜がその目標仕上がりパターン寸法となるようにする工程とを含む。
【００１２】
このように、被エッチング膜が有すべき目標仕上がりパターン寸法と有機系反射防止膜をマスクとした被エッチング膜のエッチングによる第１の寸法シフト量との差から有機系反射防止膜の目標仕上がりパターン寸法を求める工程を含むので、有機系反射防止膜と被エッチング膜との間のドライエッチングに起因する寸法シフトがある場合、その寸法シフトである第１の寸法シフト量を計算して有機系反射防止膜の目標仕上がりパターン寸法を求め、この有機系反射防止膜の目標仕上がりパターン寸法を用いて請求項１と同様の工程を行うことにより、被エッチング膜の目標仕上がりパターン寸法により一層近い値を得ることができる。
【００１３】
すなわち、被エッチング膜を最終目標寸法に加工するため、マスク層のパターン寸法と有機系反射防止膜が有すべき目標パターン寸法（目標仕上がり寸法）との差である目標シフト量（第２の寸法シフト量）が得られるように、二酸化イオウと酸素の混合ガスまたはその混合ガスを含むガスの、二酸化イオウと酸素との流量比を決定した後、有機系反射防止膜をエッチングすると、高精度な微細パターンの加工を実現させることが可能となる。
【００１４】
請求項３記載のパターン形成方法は、請求項２記載のパターン形成方法において、第１の寸法シフト量は、前回処理ロットにおける被エッチング膜の仕上がりパターン寸法と有機系反射防止膜の仕上がりパターン寸法との差である。このように、第１の寸法シフト量は、前回処理ロットにおける被エッチング膜の仕上がりパターン寸法と有機系反射防止膜の仕上がりパターン寸法との差であるので、被エッチング膜のエッチングによる寸法シフト量の結果（実績）を用いることができる。
【００１５】
請求項４記載のパターン形成方法は、請求項１，２または３記載のパターン形成方法において、マスク層にパターンを形成する形成条件は、前回処理ロットにおける形成条件を用いる。このように、マスク層にパターンを形成する形成条件は、前回処理ロットにおける形成条件を用いるので、前回のパターン加工処理が終了したロットの形成条件でマスク層にパターンを形成することができる。
請求項５記載のパターン形成方法は、請求項１〜４のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記被エッチング膜はゲート電極材料であり、前記被エッチング膜のパターンはゲート電極である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。本発明の実施の形態のゲート電極パターン形成工程では、図４に示した有機系反射防止膜５にドライエッチングをＳＯ₂＋Ｏ₂系混合ガスを用いて行うようにする。
【００１７】
すなわち、基板上に被エッチング膜（ゲート電極材料）３、有機系反射防止膜５、マスク層（フォトレジスト）４を順次形成し、マスク層４にパターンを形成する工程と、マスク層４のパターン寸法と有機系反射防止膜５が有すべき目標パターン寸法との差である目標寸法シフト量を得るに際し、二酸化イオウ（ＳＯ₂）と酸素の混合ガスまたはその混合ガスを含むガスの、二酸化イオウと酸素との流量比を決定した後、流量比を決定したガスでマスク層４をマスクとして有機系反射防止膜５をエッチングする工程と、少なくとも有機系反射防止膜５をマスクとして被エッチング膜３をエッチングする工程とを含む。
【００１８】
図１はこの発明の第１の実施の形態によるゲート電極形成工程を示したフローチャート、図２はＳＯ₂／（ＳＯ₂＋Ｏ₂）ドライエッチングガス流量比と有機系反射防止膜寸法シフト量の関係を示すグラフである。
【００１９】
図２に示すように、レジストをマスクとしてＳＯ₂＋Ｏ₂混合ガスを用いて有機系反射防止膜のドライエッチングを行ったとき、ＳＯ₂／（ＳＯ₂＋Ｏ₂）ガスの流量比によって直線的に寸法シフト量（有機系反射防止膜寸法−レジストパターン寸法）が変化する。従ってガス流量比を選択して容易に目標とする寸法シフトが得られるという特徴がある。本発明はこのような特性を利用するものである。
【００２０】
まず図１のステップＳ１では、ロット単位で処理されるウエハ全体を、例えば前回ゲート電極パターン形成処理したロットの平均露光量でゲート電極のレジストパターン形成を行う。次にステップＳ２で、レジストパターン寸法を測定する。本実施の形態では、図４の工程（ｃ）において有機系反射防止膜５をマスクとしてゲート電極材料膜３をエッチングしたとき、反射防止膜５のパターン寸法どおりにゲート電極材料膜３のパターンが形成できる場合を取り扱う。この場合、最終のゲート電極パターンがその寸法規格のセンター値とするには、有機系反射防止膜５も同一センター値とすればよい。
【００２１】
そこでステップＳ１で形成したレジストパターン４をマスクとして反射防止膜５をエッチングしたときの寸法シフト量をいくらにすれば上記センター値となるかを計算する。すなわち目標寸法シフト量を計算するのである。例えばゲート電極の寸法規格センター値が１８０ｎｍであり、ステップＳ１で形成したレジストパターン寸法が２０５ｎｍとなった場合には、反射防止膜５の目標寸法シフト量は１８０−２０５＝−２５ｎｍと計算される。
【００２２】
次にステップＳ３で、ステップＳ２で求めた反射防止膜５の目標寸法シフト量を実現するためのＳＯ₂＋Ｏ₂ドライエッチングにおける、ＳＯ₂／（ＳＯ₂＋Ｏ₂）ガス流量比を決定する。有機系反射防止膜５を高密度プラズマ、例えば誘導結合型ドライエッチャーを用い、５ｍＴｏｒｒ、ソース電力３００Ｗ、バイアス電力５０Ｗの条件下でエッチングするとき、目標寸法シフト量が−２０ｎｍであれば図２から５０％（ＳＯ₂／Ｏ₂＝２０／２０ｓｃｃｍ）、−２５ｎｍであれば４５％（ＳＯ₂／Ｏ₂＝１８／２２ｓｃｃｍ）、−３０ｎｍであれば４０％（ＳＯ₂／Ｏ₂＝１６／２４ｓｃｃｍ）というように容易に決定でき、それに基づいて有機系反射防止膜５のドライエッチングを行う。この場合、上記のように目標寸法シフト量が−２５ｎｍであれば、ＳＯ₂／（ＳＯ₂＋Ｏ₂）ガス流量比を４５％に決定する。
【００２３】
次にステップＳ４で、有機系反射防止膜ドライエッチング後の仕上がり寸法を測定し、寸法規格内であることを確認する。次にステップＳ５で、ポリシリコン、ポリシリコン／高融点金属シリサイド、ポリシリコン／高融点金属などのゲート電極材料膜３を高密度プラズマ、例えば誘導結合型ドライエッチャーを用い、Ｃｌ₂／ＨＢｒ／Ｏ₂系のガスを用いてドライエッチングを行う。
【００２４】
次にステップＳ６で、レジスト４のアッシング、洗浄を行って、レジスト４、有機系反射防止膜５、エッチング時に生成した側壁保護膜等を除去する。次にステップＳ７で、ゲート電極ドライエッチング後の最終仕上がり寸法を測定し、規格内であることを確認して次工程へ進行させる。
【００２５】
以上のように本発明の第１の実施の形態によれば、ほぼ有機系反射防止膜パターン寸法どおりにゲート電極材料膜をエッチングしてゲート電極を形成できるとき、最初のゲート電極レジスト寸法が多少本来の寸法よりばらついたとしても、ＳＯ₂とＯ₂ガス流量比を変化させて、レジストパターンからの有機系反射防止膜寸法シフト量を図２のようなデーダに基づいて容易に調整し、反射防止膜の目標パターン寸法を得ることができる。つまり、レジスト寸法のばらつきを反射防止膜のＳＯ₂＋Ｏ₂混合ガスドライエッチング条件によって吸収することができるのである。このことにより、図５に見られる、従来行っていたリソグラフィ処理のやり直し、および有機系反射防止膜エッチング後の規格外れに基づくロットアウトを防止できるとともに、ゲート電極の最終仕上がり寸法がより規格センター値に近いものとなり高歩留まりを実現する精度の高い微細加工が可能となる。
【００２６】
従来のゲート電極加工方法と本実施の形態による１８０ｎｍゲート電極を例にとって、最終仕上がり寸法の工程能力指数Ｃｐ（（寸法規格の最大値−寸法規格の最小値）／仕上がり寸法の６σ）、およびＣｐｋ（｜仕上がり寸法の平均値に近い方の規格限界値−仕上がり寸法の平均値｜／仕上がり寸法の３σ）を実験的に求めた。その比較を表１に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
上の式で規格限界値は寸法規格の最大値または最小値のどちらかであることを意味する。また、σはゲート電極寸法の標準偏差である。また、ゲート電極の寸法規格を１８０±１８ｎｍとしている。式からわかるように、Ｃｐ，Ｃｐｋの値が大きいほどマージンの大きい安定したプロセスである。表１から明らかなように、従来のゲート電極加工方法と比較して本発明の方法ではＣｐ，Ｃｐｋの値が飛躍的に向上し、より精度の高い微細加工が可能となっている。
【００２９】
この発明の第２の実施の形態を図３に基づいて説明する。本実施の形態では、図４の製造工程において、フォトレジスト４と有機系反射防止膜５との間の寸法シフト、および有機系反射防止膜５とゲート電極パターンとの間のドライエッチングに起因する寸法シフトがある場合を取り扱う。
【００３０】
すなわち、基板上に被エッチング膜（ゲート電極材料）３、有機系反射防止膜５、マスク層（フォトレジスト）４を順次形成し、マスク層４にパターンを形成する工程と、被エッチング膜３が有すべき目標仕上がりパターン寸法と有機系反射防止膜５をマスクとした被エッチング膜のエッチングによる第１の寸法シフト量との差から有機系反射防止膜５の目標仕上がりパターン寸法を求める工程と、マスク層４のパターン寸法と有機系反射防止膜５の目標仕上がりパターン寸法との差である第２の寸法シフト量を得るに際し、二酸化イオウ（ＳＯ₂）と酸素の混合ガスまたはその混合ガスを含むガスの、二酸化イオウと酸素との流量比を決定した後、流量比を決定したガスでマスク層４をマスクとして有機系反射防止膜５をエッチングする工程と、少なくとも有機系反射防止膜５をマスクとして被エッチング膜３をエッチングする工程とを含む。
【００３１】
図３はこの発明の第２の実施の形態によるゲート電極形成工程を示したフローチャートである。
【００３２】
まず図３のステップＳ１では、前回ゲート電極パターン形成処理したロットの、ゲート電極最終仕上がり寸法（例えばそのロットの平均値）と有機系反射防止膜５の仕上がり寸法とのシフト量（第１の寸法シフト量）を計算する。次にステップＳ２で、ステップＳ１で求めた寸法シフト量に基づいて、ゲート電極が最終的に目標仕上がり寸法（寸法規格のセンター値）とするための、有機系反射防止膜５の目標仕上がり寸法を計算する。このための式は、「有機系反射防止膜の目標仕上がり寸法＝ゲート電極目標仕上がり寸法−前回処理ロットの寸法シフト量」である。例えば、目標仕上がり寸法１８０ｎｍのゲート電極にするとき、前回処理ロットの寸法シフト量が＋５ｎｍであったとすると、有機系反射防止膜５の目標仕上がり寸法を１８０−５＝１７５ｎｍとしなければならない。
【００３３】
次にステップＳ３で、ロット単位のウエハ全体を、例えば前回処理の複数ロットにおける平均露光量などの条件でゲート電極のレジストパターン形成を行う。次にステップＳ４で、まずレジストパターン寸法測定をする。そしてステップＳ２で求めた有機系反射防止膜の目標仕上がり寸法（寸法規格のセンター値）と測定したレジストパターン寸法との寸法シフト量（第２の寸法シフト量）を求める。これがレジストパターン４をマスクとして反射防止膜５をＳＯ₂＋Ｏ₂ガスエッチングするときに実現しなければならない目標寸法シフト量である。例えば、レジストパターン４の測定寸法が２００ｎｍ、有機系反射防止膜５の目標仕上がり寸法が１７５ｎｍならば目標寸法シフト量は１７５ｎｍ−２００ｎｍ＝−２５ｎｍとなる。
【００３４】
次にステップＳ５で、有機系反射防止膜５を高密度プラズマ、例えば誘導結合型ドライエッチャーを用い、５ｍＴｏｒｒ、ソース電力３００Ｗ、バイアス電力５０Ｗの条件下でエッチングするとき、目標寸法シフト量が−２０ｎｍであれば図２から５０％（ＳＯ₂／Ｏ₂＝２０／２０ｓｃｃｍ）、−２５ｎｍであれば４５％（ＳＯ₂／Ｏ₂＝１８／２２ｓｃｃｍ）、−３０ｎｍであれば４０％（ＳＯ₂／Ｏ₂＝１６／２４ｓｃｃｍ）というようにＳＯ₂／（ＳＯ₂＋Ｏ₂）ガス流量比を決定してドライエッチングを行う。こうして有機系反射防止膜を目標仕上がり寸法に近い値に加工することができる。
【００３５】
次にステップＳ６で、有機系反射防止膜ドライエッチング後の仕上がり寸法を測定し、規格内であることを確認して次工程へ進行させる。この時の有機系反射防止膜ドライエッチング後の仕上がり寸法データは次ロットのゲート電極加工の基礎データとなる。次にステップＳ７で、ゲート電極材料膜３を高密度プラズマ、例えば誘導結合型ドライエッチャーを用い、Ｃｌ₂／ＨＢｒ／Ｏ₂系のガスを用いてレジストパターン４および反射防止膜５をマスクとしてドライエッチングを行う。
【００３６】
次にステップＳ８で、レジストおよび反射防止膜アッシング、洗浄を行い、ステップＳ９で、ゲート電極ドライエッチング後の最終仕上がり寸法を測定し、規格内であることを確認して次工程へ進行させる。この時の最終仕上がり寸法のデータは次ロットのゲート電極加工の基礎データとなる。
【００３７】
本発明の第２の実施の形態によれば、最初のゲート電極レジスト寸法が多少本来の寸法よりばらついたとしても、レジストパターンと有機系反射防止膜との寸法シフト量だけでなく、有機系反射防止膜とゲート電極パターンとのドライエッチングに起因する寸法シフト量をも計算し、ＳＯ₂とＯ₂ガス流量比を変化させて、レジストパターンからの有機系反射防止膜寸法シフト量を図２のようなデータに基づいて調整してエッチングしているので、反射防止膜の目標パターン寸法、およびゲート電極の目標仕上がり寸法により一層近い値を得ることができる。
【００３８】
つまり、レジスト寸法のばらつき、およびゲート電極パターン寸法の反射防止膜からのエッチングシフトを反射防止膜のＳＯ₂＋Ｏ₂混合ガスドライエッチング条件を選択することによって吸収することができるのである。このことにより、第２の実施の形態では、図５に見られる、従来のリソグラフィ処理のやり直し、および有機系反射防止膜エッチング後の規格外れに基づくロットアウトを防止できるとともに、ゲート電極の最終仕上がり寸法の規格外れによるロットアウトもまた減少させることができる。
【００３９】
従来のゲート電極加工方法と本実施の形態による１８０ｎｍゲート電極を例にとって、第１の実施の形態と同様に最終仕上がり寸法の工程能力指数ＣｐおよびＣｐｋを実験的に求めた結果の比較を表２に示す。
【００４０】
【表２】

【００４１】
ゲート電極の寸法規格を１８０±１８ｎｍとしている。表２から明らかなように、従来のゲート電極加工方法と比較して本発明の方法ではＣｐ，Ｃｐｋの値が飛躍的に向上し、しかも本発明の第１の実施の形態より精度の高い微細加工が可能となっている。
【００４２】
なお、図３に示したゲート電極パターン形成工程では最初に前回処理ロットの寸法シフトと有機系反射防止膜の目標仕上がり寸法を求めたが、工程（Ｓ３）の後の目標寸法シフト計算（工程（Ｓ４））においてまとめて計算してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
この発明の請求項１記載のパターン形成方法によれば、マスク層のパターン寸法と有機系反射防止膜が有すべき目標パターン寸法（目標仕上がり寸法）との差である目標寸法シフト量を求める工程と、有機系反射防止膜が目標シフト量をもってエッチングされるための、二酸化イオウ（ＳＯ_２）と酸素の混合ガスまたはその混合ガスを含むガスの、二酸化イオウと酸素との流量比を決定した後、流量比を決定したガスでマスク層をマスクとして有機系反射防止膜をエッチングする工程とを含むので、有機系反射防止膜をＳＯ_２＋Ｏ_２系ガスにてドライエッチングする工程を採用し、このガスがＳＯ_２／（ＳＯ_２＋Ｏ_２）流量比（ＳＯ_２／Ｏ_２流量比）を変えることによって直線的にマスク層からの寸法シフト量（有機系反射防止膜ドライエッチング後の寸法−マスク層寸法）が変化するという特性を利用する。これによって、マスク層形成後の寸法値、被エッチング膜の目標仕上がり寸法に応じて目標寸法シフト量を容易に設定することができ、目標設定値に近い最終仕上がり寸法を実現させることが可能となる。したがって従来のような寸法規格外れやロットアウトのような問題点を防止することができる。
【００４４】
この発明の請求項２記載のパターン形成方法によれば、被エッチング膜が有すべき目標仕上がりパターン寸法と有機系反射防止膜をマスクとした被エッチング膜のエッチングによる第１の寸法シフト量との差から有機系反射防止膜の目標仕上がりパターン寸法を求める工程を含むので、有機系反射防止膜と被エッチング膜との間のドライエッチングに起因する寸法シフトがある場合、その寸法シフトである第１の寸法シフト量を計算して有機系反射防止膜の目標仕上がりパターン寸法を求め、この有機系反射防止膜の目標仕上がりパターン寸法を用いて請求項１と同様の工程を行うことにより、被エッチング膜の目標仕上がりパターン寸法により一層近い値を得ることができる。
【００４５】
すなわち、マスク層形成後の寸法値、被エッチング膜の目標仕上がり寸法に応じて有機系反射防止膜の目標寸法あるいは目標寸法シフト量（第２の寸法シフト量）を容易に設定することができ、目標設定値に近い最終仕上がり寸法を実現させることが可能となる。したがって従来のような寸法規格外れやロットアウトのような問題点を防止することができる。
【００４６】
請求項３では、第１の寸法シフト量は、前回処理ロットにおける被エッチング膜の仕上がりパターン寸法と有機系反射防止膜の仕上がりパターン寸法との差であるので、被エッチング膜のエッチングによる寸法シフト量の結果（実績）を用いることができる。
【００４７】
請求項４では、マスク層にパターンを形成する形成条件は、前回処理ロットにおける形成条件を用いるので、前回のパターン加工処理が終了したロットの形成条件でマスク層にパターンを形成することができる。
請求項５では、請求項１〜４のいずれかに記載のパターン形成方法において、被エッチング膜はゲート電極材料であり、被エッチング膜のパターンはゲート電極であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態によるゲート電極形成方法を示したフローチャートである。
【図２】ＳＯ₂／（ＳＯ₂＋Ｏ₂）ドライエッチングガス流量比と有機系反射防止膜寸法シフト量の関係を示すグラフである。
【図３】この発明の第２の実施の形態によるゲート電極形成方法を示したフローチャートである。
【図４】ゲート電極形成工程を示す工程断面図である。
【図５】従来のゲート電極形成方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１素子分離
２ゲート酸化膜
３ゲート電極材料膜（被エッチング膜）
４フォトレジスト（マスク層）
５有機系反射防止膜

Claims

基板上に被エッチング膜、有機系反射防止膜、マスク層を順次形成し、前記マスク層にパターンを形成する工程と、前記マスク層のパターン寸法を測定する工程と、前記マスク層のパターン寸法と前記有機系反射防止膜が有すべき目標パターン寸法との差である目標シフト量を求める工程と、前記有機系反射防止膜が前記目標シフト量をもってエッチングされるための、二酸化イオウと酸素の混合ガスまたはその混合ガスを含むガスの、二酸化イオウと酸素との流量比を決定した後、前記流量比を決定したガスで前記マスク層をマスクとして前記有機系反射防止膜をエッチングする工程と、少なくとも前記有機系反射防止膜をマスクとして前記被エッチング膜をエッチングし、前記被エッチング膜が目標仕上がりパターン寸法となるようにする工程とを含むパターン形成方法。
基板上に被エッチング膜、有機系反射防止膜、マスク層を順次形成し、前記マスク層にパターンを形成する工程と、前記被エッチング膜が有すべき目標仕上がりパターン寸法と前記有機系反射防止膜をマスクとした前記被エッチング膜のエッチングによる第１の寸法シフト量との差から前記有機系反射防止膜の目標仕上がりパターン寸法を求める工程と、前記マスク層のパターン寸法を測定する工程と、前記マスク層のパターン寸法と前記有機系反射防止膜の目標仕上がりパターン寸法との差である第２の寸法シフト量を求める工程と、前記有機系反射防止膜が前記第２の寸法シフト量をもってエッチングされるための、二酸化イオウと酸素の混合ガスまたはその混合ガスを含むガスの、二酸化イオウと酸素との流量比を決定した後、前記流量比を決定したガスで前記マスク層をマスクとして前記有機系反射防止膜をエッチングする工程と、少なくとも前記有機系反射防止膜をマスクとして前記被エッチング膜をエッチングし、前記被エッチング膜がその目標仕上がりパターン寸法となるようにする工程とを含むパターン形成方法。
第１の寸法シフト量は、前回処理ロットにおける被エッチング膜の仕上がりパターン寸法と有機系反射防止膜の仕上がりパターン寸法との差である請求項２記載のパターン形成方法。
マスク層にパターンを形成する形成条件は、前回処理ロットにおける形成条件を用いる請求項１，２または３記載のパターン形成方法。
前記被エッチング膜はゲート電極材料であり、前記被エッチング膜のパターンはゲート電極である請求項１〜４のいずれかに記載のパターン形成方法。