JP4961750B2 - 半導体装置の製造方法及び露光方法 - Google Patents

Description

本発明は、フォトリソグラフィ工程において用いて好適の露光方法、及び、この露光方法を用いる半導体装置の製造方法、及び、この露光方法に用いるマスク（露光用マスク）の製造方法に関する。

近年、半導体デバイスの高速化，高密度化の要求に応えるため、半導体基板上に非常に小さいサイズのデバイスパターンを形成することが必要になってきている。
デバイスパターンの微細化は、フォトリソグラフィ工程において用いられる露光装置の光源波長を短波長化することにより実現されている。現在、半導体デバイスのルールは１００ｎｍ以下のレベルにまで達している。これは、フォトリソグラフィ工程においてマスクパターンを転写するのに用いられる露光装置の光源波長よりも短い。例えば、光源として使用されるフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザの波長は１９３ｎｍである。

このように、フォトリソグラフィによってマスクパターンを基板上に転写する際に、解像限界を超えていると、回折等による光近接効果の影響によって、基板に転写されたパターンの突端位置などの形状が変化してしまい、マスクパターンの寸法と基板上に転写されたパターンの寸法との間に差が生じてしまうことになる。
例えば半導体デバイスを製造する際の配線工程では、図１５に示すような細幅部位１００（例えば幅１００ｎｍ）と太幅部位１０１（例えば幅５５０ｎｍ）とが混在するマスクパターン１０２を、基板上に転写する場合がある。なお、図１５中、黒く塗りつぶしてある部分は光が透過する部分である。

ここで、図１４は、半導体デバイスの配線構造を示す模式的断面図である。
図１４に示すように、配線層１１１は、下層１１２、中間層１１３、上層１１４を含むものとして構成される。なお、図１４では層間膜は図示を省略している。また、図１４中、符号１１５は半導体基板、符号１１６はゲートパターンをそれぞれ示している。
なお、ここでは、配線層を、中間層１１３を含むものとして構成しているが、中間層１１３がなく、下層１１２と上層１１４とが直接接続されているものであっても良い。

ここで、配線層１１１を構成する各層１１２，１１３，１１４に形成される配線の幅（最小配線幅）は互いに異なっているのが一般的である。
例えば、下層１１２に形成される配線の最小線幅は１００ｎｍ、中間層１１３に形成される配線の最小線幅は２００ｎｍ、上層１１４に形成される配線の最小線幅は４００ｎｍになっている場合がある。

この場合、下層１１２と中間層１１３とを接続する層では、１００ｎｍの線幅を有する配線と２００ｎｍの線幅を有する配線とを含むマスクパターンを基板上に転写することになる。また、下層１１２と上層１１４とを接続する層では、１００ｎｍの線幅を有する配線と４００ｎｍの線幅を有する配線とを含むマスクパターンを基板上に転写することになる。

例えば図１５に示すような細幅部位１００と太幅部位１０１とが混在するマスクパターン１０２（異なる線幅を有する配線を含むマスクパターン）を基板上に転写すると、マスクパターン１０２の角部１０３や細幅部位１００は解像限界を超えてしまうため、図１６に示すように、基板上に転写されたパターン（転写パターン）１０４は、細幅部位１０５がマスクパターン１０２の細幅部位１００に応じた所望の寸法よりも太くなってしまい、また、角部１０６がマスクパターン１０２の角部１０３に応じた所望の寸法よりも小さくなってしまうことになる。

このため、このような光近接効果による影響を抑制する方法が種々提案されている。例えば、図１５に示すようなマスクパターン１０２と図１６に示すような転写パターン１０４との差を補正する方法として、光近接効果補正（ＯＰＣ：Optical Proximity Correction）技術が提案されている。
ＯＰＣとは、マスクパターンを基板上に転写した際に生じるパターンの変形とは逆に予め部分的に形状を変化させたり（例えばマスクパターン１０２の角部１０３を大きくしたり、細幅部位１００をさらに細くしたり）、又は、ダミーパターンを設けたりして、基板上に転写されたパターンの形状や寸法の変化を補正するものである。

例えば、図１５に示すようなマスクパターン１０２を基板上に転写する場合、図１６に示すように転写パターン１０４の形状や寸法が変化してしまうのを防ぐため、ＯＰＣによって、図１７に示すように、図１５に示すマスクパターン１０２の細幅部位１００をさらに意図的に細くして補正細幅部位（補正パターン）１０７を形成するとともに、図１５に示すマスクパターン１０２の太幅部位１０１の角部１０３にハンマーヘッドと呼ばれる補助パターン１０８を付加して太幅部位１０１の角部１０３を意図的に大きくするようにしている。つまり、図１５に示すようなマスクパターン３にＯＰＣを適用すると、ＯＰＣ後のマスクパターン１０２Ａは図１７に示すような形状になる。

このようなＯＰＣ後のマスクパターン１０２Ａを基板上に転写することで、転写パターンの形状や寸法の変化を抑制している。
なお、先行技術調査を行なった結果、以下の特許文献１が得られた。
この特許文献１には、レベンソン型位相シフトマスクにおいて、Ｕ字状のマスクパターンを転写する場合、位相が変化するところで位相矛盾が生じ、転写パターンが切れてしまうため、これを解決すべく、マスクを２つに分割し、これらのマスクを用いて多重露光する技術が開示されている。
国際公開第０１／０６３６５３号パンフレット

ところで、例えば図１７に示すように、ＯＰＣによって、所望の寸法が得られるように、元々細い細幅部位をさらに細くして補正パターン１０７とすると、例えば図１８に示すように、転写パターン１０４Ａの細幅部位１０５Ａが非常に細くなってしまい、断線しやすくなるという課題がある。
特に、例えば図１７に示すように、密に配列されていないパターンの場合、密に配列されているパターンと比べて、露光余裕度が小さいため、非常に細い細幅部位は実際のプロセスでは容易に断線してしまうことになる。

この場合、例えば図１９に示すように、図１７に示すようなＯＰＣ後のマスクパターン１０２Ａの周りに、ダミーパターン１１７を形成し、密に配列されているパターンにすることで、露光余裕度を大きくすることが考えられる。しかしながら、ダミーパターン１１７を形成して露光余裕度を大きくしたとしても、図２０に示すように、転写パターン１０４Ｂの細幅部位１０５Ｂは依然として非常に細くなってしまう。つまり、ダミーパターン１１７を形成したとしても、上記課題、即ち、転写パターン１０４Ｂの細幅部位１０５Ｂが非常に細くなってしまい、断線しやいという課題を解決するのは難しい。

また、図１５に示すように、細幅部位１００が太幅部位１０１の間に挟まれている場合、細幅部位１００と太幅部位１０１との境界部分は、僅かなプロセスの揺らぎで形状が変化してしまうため、ＯＰＣをかける際に寸法の予測が非常に難しいという課題もある。
さらに、所望の転写パターンとしてホール状パターンを確実に形成するのは難しい。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、所望寸法の転写パターンを精度良く形成できるようにした、半導体装置の製造方法及び露光方法を提供することを目的とする。

このため、本発明の半導体装置の製造方法は、異なるマスク基板上に異なるパターンを有する複数のマスクを用いて多重露光を行なって、幅又は角度が変化するラインを含む転写パターンを形成する工程を含み、複数のマスクとして、ラインの幅が変化する部位を含む転写パターンを形成するために最初に転写される転写パターンに対応する形状の基本パターンを有するマスクと、基本パターンに次いで転写される転写パターンの細幅部位に対応する位置にのみ細幅部位に対応する形状の補正パターンを有するマスクとを用いることを特徴としている。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、異なるマスク基板上に異なるパターンを有する複数のマスクを用いて多重露光を行なって、幅又は角度が変化するラインを含む転写パターンを形成する工程を含み、複数のマスクとして、ラインの角度が変化するコーナー部位を含む転写パターンを形成するために最初に転写される転写パターンに対応する形状の基本パターンを有するマスクと、基本パターンに次いで転写される転写パターンのコーナー部位近傍の部位に対応する位置にのみコーナー部位近傍の部位に対応する形状の補正パターンを有するマスクとを用いることを特徴としている。

本発明の露光方法は、一のマスク基板上に一のパターンを有する一のマスクを用いて露光を行ない、他のマスク基板上に他のパターンを有する他のマスクを用いて露光を行なって、幅又は角度が変化するラインを含む転写パターンを形成する工程を含み、一のマスクが、ラインの幅が変化する部位を含む転写パターンを形成するために最初に転写される転写パターンに対応する形状の基本パターンを有するマスクであり、他のマスクが、基本パターンに次いで転写される転写パターンの細幅部位に対応する位置にのみ細幅部位に対応する形状の補正パターンを有するマスクであることを特徴としている。
また、本発明の露光方法は、一のマスク基板上に一のパターンを有する一のマスクを用いて露光を行ない、他のマスク基板上に他のパターンを有する他のマスクを用いて露光を行なって、幅又は角度が変化するラインを含む転写パターンを形成する工程を含み、一のマスクが、ラインの角度が変化するコーナー部位を含む転写パターンを形成するために最初に転写される転写パターンに対応する形状の基本パターンを有するマスクであり、他のマスクが、基本パターンに次いで転写される転写パターンのコーナー部位近傍の部位に対応する位置にのみコーナー部位近傍の部位に対応する形状の補正パターンを有するマスクであることを特徴としている。

したがって、本発明の半導体装置の製造方法及び露光方法によれば、所望寸法の転写パターンを精度良く形成できるという利点がある。

以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法、マスクの製造方法、露光方法について説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法、マスクの製造方法、露光方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。

本発明は、所望寸法の転写パターン（所望のレジスト寸法）が得られるように、複数のマスクを用いて多重露光するようにしたものである。
本実施形態にかかる露光方法では、一のマスク基板上に例えば図１（Ａ）に示すような一のマスクパターン１Ａを有する一のマスクを用いて露光を行ない、その後、他のマスク基板上に例えば図１（Ｂ）に示すような他のマスクパターン１Ｂを有する他のマスクを用いて露光を行なう。

このように、一のマスク及び他のマスクを用いて２重露光（多重露光）を行なうことで、一のマスクパターン１Ａ及び他のマスクパターン１Ｂが基板（ウェーハ）上に転写されて、図２に示すように、所望の転写パターン３が基板上に形成されることになる。
なお、ここでは、一のマスクを透過する光の位相と他のマスクを透過する光の位相とが同じになるようにして露光を行なっている。

本実施形態では、太幅部位と細幅部位とを含むＯＰＣ後のマスクパターンを、ダミーパターン２はそのままで、太幅部位と細幅部位との境界で分割して、図１（Ａ）に示すような一のパターン１Ａとして太幅部位を有する一のマスクと、図１（Ｂ）に示すような他のパターン１Ｂとして細幅部位を有する他のマスクとの２つのマスクを形成している。つまり、所望のパターンを構成するラインの幅が変化する部位で所望のパターンを分割することによって、一のマスク及び他のマスクを形成している。

このようにして形成されるマスクを用いて露光を行なう場合、露光装置として、例えば開口率０．８０のレンズを有するＡｒＦエキシマレーザ（例えば波長１９３ｎｍ）を光源とし、縮小率１／４倍（マスクパターン寸法：転写した結像面上のパターン寸法＝４：１)の縮小投影系を備えるものを用いれば良い。
そして、フォトリソグラフィによって、まず、例えば太幅部位をマスクパターン１Ａとして有する一のマスクを用いて基板（ウェーハ）上に塗布されたレジストに太幅部位を転写し、次いで、細幅部位をマスクパターン１Ｂとして有する他のマスクを用いて基板（ウェーハ）上に塗布されたレジストに細幅部位を転写する。この結果、図２に示すように、所望の転写パターン３（例えば幅５５０ｎｍの太幅部位３Ａ，例えば幅１００ｎｍの細幅部位３Ｂ，ダミーパターン３Ｃを含む）が基板上に塗布されたレジストに形成されることになる。なお、上記の各寸法は結像面上に形成されたパターンの寸法である。

このようにしてマスクパターンを転写すれば、図２に示すように、転写パターン３の細幅部位３Ａの中央部は細くならず、転写パターン３の細幅部位３Ａの幅は所望の幅（例えば１００ｎｍ程度）になり、所望寸法の転写パターンが精度良く形成される。特に、本発明は、太幅部位の幅が細幅部位の幅の２倍以上になるような転写パターン３を形成する場合に有効である。

特に、本実施形態では、細幅部位１Ｂの周辺にダミーパターン２が存在し、密配列のパターンになっているため、細幅部位１Ｂも露光余裕度を持って転写されることになる。
なお、本実施形態では、フォトリソグラフィ工程において幅又は角度が変化するラインを含む所望の転写パターンを形成するのに用いられるマスク（例えばＯＰＣ後のマスクパターンを有するマスク）を分割し、それぞれのパターンを異なるマスク基板上に形成して、所望の転写パターンを形成するためのマスクパターンの一部を含む２つのマスクを製造している（マスクの製造方法）が、これに限られるものではなく、例えば、所望のパターンを３つ以上のパターンに分割して複数のマスクを形成するようにしても良い。この場合、他のマスクとして、異なるパターンを有する複数のマスクを用いて多重露光を行なうことになる。

また、本実施形態では、それぞれのマスクパターンの周辺にダミーパターンを設けているが、マスクパターンが密に配列されているのであれば（例えば線幅とピッチとの比が１：４程度になっていれば）、ダミーパターンは設けなくても良い。なお、ここでは、それぞれのマスクに設けるダミーパターンを同じにしているが、ダミーパターン同士がつながってしまわなければ、異なるダミーパターンを設けても良い。また、ダミーパターンを設けなくても、本発明によれば、所望のパターンを精度良く転写することができる。

次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。
本半導体装置の製造方法は、異なるマスク基板上に異なるパターンを有する複数のマスクを用いて多重露光を行なって、幅又は角度が変化するラインを含む所望の転写パターンを形成する工程を含む。
つまり、一のマスク基板上に一のパターンを有する一のマスクを用いて露光を行ない、他のマスク基板上に他のパターンを有する他のマスクを用いて露光を行なって、幅又は角度が変化するラインを含む所望の転写パターンを形成する工程を含む。

以下、本半導体装置の製造方法について、図３（Ａ）〜図３（Ｊ）を参照しながら、具体的に説明する。
本実施形態では、半導体基板上に形成されている下層配線と上層配線とを接続する配線（配線パターン）を形成するのに本発明を適用している。
まず、図３（Ａ）に示すように、トランジスタ１１及び下層配線１２が予め形成されている半導体基板１０を用意する。

次いで、図３（Ｂ）に示すように、下層配線１２上に例えば酸化シリコン炭素膜からなる層間膜１３（例えば厚さ３００ｎｍ）を形成する。次に、層間膜１３上に、エッチング時にマスクとなる薄膜１４を例えばシリコン窒化膜（例えば厚さ１５０ｎｍ）によって形成する。
次に、図３（Ｃ）に示すように、例えばノボラック樹脂等からなる有機系の反射防止膜１５（例えば厚さ８０ｎｍ）を塗布し、さらに、例えば有機系のポジ型化学増幅型のレジスト１６（例えば厚さ２５０ｎｍ）を塗布する。

そして、図１（Ａ）に示すマスクパターンを有するマスク（即ち、太幅部位１Ａをマスクパターンとして有するマスク）を用いて露光し、図３（Ｄ）に示すように、太幅部位１Ａをレジストに転写して、図２の太幅部位３Ａ及びダミーパターン３Ｃからなるレジストパターン（転写パターン）を形成する。なお、図３（Ｄ）は、図１（Ａ）に示すマスクパターンを転写した場合のマスクパターンのＡ−Ａ′線に沿う模式的断面図である。

次に、図１（Ｂ）に示すマスクパターンを有するマスク（即ち、細幅部位１Ｂをマスクパターンとして有するマスク）を用いて露光し、図３（Ｅ）に示すように、細幅部位１Ｂをレジストに転写して、図２の細幅部位３Ｂ及びダミーパターン３Ｃからなるレジストパターン（転写パターン）を形成する。なお、図３（Ｅ）は、図１（Ｂ）に示すマスクパターンを転写した場合のマスクパターンのＢ−Ｂ′線に沿う模式的断面図である。

ここで、図１（Ｂ）に示すマスクパターンを有するマスクは、図１（Ａ）に示すマスクパターンのＡ−Ａ′線と図１（Ｂ）に示すマスクパターンのＢ−Ｂ′線とが重なり合うような位置関係で配置される。このため、太幅部位３Ａと細幅部位３Ｂとが組み合わされて、図２に示すような所望のレジストパターン３が形成されることになる。
次に、図３（Ｆ）に示すように、レジストパターン３をマスクにして、例えばフルオロカーボンのエッチングガスを用いて反射防止膜１５をエッチングする。

次いで、図３（Ｇ）に示すように、例えばフルオロカーボンに酸素を添加したエッチングガスを用いてマスク薄膜１４をエッチングする。そして、図３（Ｈ）に示すように、例えば窒素あるいはアルゴンを用いたアッシングによってレジスト１６及び反射防止膜１５を除去する。
そして、図３（Ｉ）に示すように、マスク薄膜１４に形成されたパターンをマスクとして、例えばフルオロカーボンに酸素、一酸化炭素を添加したエッチングガスを用いて層間膜１３をエッチングする。

その結果、層間膜１３に所望のパターン１７が形成される。
そして、図３（Ｊ）に示すように、所望のパターン１７に例えば銅やアルミなどの金属を埋め込むことで、所望の配線パターン１８を形成する。
なお、上述のように、本実施形態では、細幅部位１Ｂをマスクパターンとして有するマスクと、太幅部位１Ａをマスクパターンとして有するマスクとの異なるパターンを有するマスクを用いて別々に露光するため、細幅部位１Ｂを有するマスクを用いる場合の露光量を調整することで、転写パターン３の細幅部位３Ｂの線幅を容易に調整することができる。

したがって、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法、マスクの製造方法、露光方法によれば、転写パターンの幅を精密に制御することができ、所望寸法の転写パターンを精度良く形成できるという利点がある。特に、マスクパターンに細幅部位が含まれている場合であっても、非常に細くなってしまったり、断線してしまったりすることなく、所望寸法の転写パターンが得られるという利点がある。

なお、本実施形態では、本発明を、図２に示すように、細幅部位１Ｂが太幅部位１Ａの間に挟まれたマスクパターンを転写するのに適用した例を説明しているが、これに限られるものではない。例えば図４に示すように、本発明は、太幅部位１Ａの一端に細幅部位１Ｂが接続されているマスクパターンを転写するのに適用することもできる。この場合、マスクパターンを太幅部位１Ａと細幅部位１Ｂとに分割し、太幅部位１Ａをマスクパターンとして有するマスクを用いて露光した後、細幅部位１Ｂをマスクパターンとして有するマスクを用いて２重露光（多重露光）すれば良い。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態にかかる半導体装置の製造方法、マスクの製造方法、露光方法について、図５〜図７を参照しながら説明する。

本実施形態にかかる露光方法は、上述の第１実施形態のものに対し、フォトリソグラフィ工程において幅又は角度が変化するラインを含む所望の転写パターンを形成するのに用いられるマスク（例えばＯＰＣ後のマスクパターンを有するマスク）を分割せずに一のマスクとしてそのまま用い、細幅部位のみを２重露光（ここでは２重露光）する点が異なる。

つまり、本露光方法では、一のマスクを、ラインの幅が変化する部位を含む所望のパターン（ここでは細幅部位と太幅部位とを有する所望のパターン；基本パターン）を有するマスク（例えばＯＰＣ後のマスクパターンを有するマスク；例えば図１９参照）とし、他のマスクを、図５に示すように、所望のパターンの細幅部位に対応する位置に微小パターン（細幅部位と同程度又はそれよりも小さい幅を有するパターン；補正パターン）２０を有するマスク（ここではダミーパターン２も有する）として、細幅部位のみを２重露光（多重露光）する点が異なる。

本実施形態では、ＯＰＣ後のマスクパターン（基本パターン）にダミーパターンを設けたマスク（図１９参照）と、図５に示すように、ＯＰＣ後のマスクパターンの細幅部位に対応する位置に微小パターン（微小パターン）２０を有するマスク（ここではダミーパターン２も有する）との複数（ここでは２つ）のマスクを用いる。なお、ここでは、微小パターン２０の大きさは例えば８０×８０ｎｍである。

そして、フォトリソグラフィによって、まず、ＯＰＣ後のマスクパターンを有するマスク（図１９参照）を用いて基板（ウェーハ）上に塗布されたレジストにＯＰＣ後のマスクパターンを転写し、次いで、微小パターン２０を有するマスク（ここではダミーパターン２も有する）を用いて基板（ウェーハ）上に塗布されたレジストに微小パターン２０を転写することで、基板（ウェーハ）上に転写された細幅部位のみを２重露光（多重露光）する。この結果、図６に示すように、所望のパターン３′（太幅部位３Ａ′，細幅部位３Ｂ′，ダミーパターン３Ｃ′を含む）が基板上に塗布されたレジストに形成されることになる。

このようにしてマスクパターンを転写したところ、図６に示すように、転写パターン３′の細幅部位３Ａ′の中央部は細くならず、転写パターン３の細幅部位３Ａ′の幅が所望の幅（例えば１００ｎｍ程度）になり、所望寸法の転写パターンが精度良く形成された。
上述のように、本実施形態では、太幅部位１Ａと細幅部位１Ｂとをマスクパターンとして有するマスクと、微小パターン２０をマスクパターンとして有するマスクという、異なるパターンを有するマスクを用いて別々に露光するため、微小パターン２０を有するマスクを用いる場合の露光量を調整することで、転写パターン３′の細幅部位３Ｂ′の線幅を容易に調整することができる。

ここで、図７は、微小パターン２０の露光量（適正露光量を１００としたときの割合）を変化させて細幅部位３Ｂ′の線幅を測定した結果を示している。なお、ここでは、微小パターン２０の露光量は、適正露光量に対して０−５０％アンダー露光にした場合の測定結果を示している。
図７に示すように、適正露光量（１００％）で微小パターン２０を露光すると、所望の線幅寸法１００ｎｍを有する細幅部位３Ｂ′が得られる。また、露光量を下げて、適正露光量の７５％で露光すると、線幅寸法は９０ｎｍとなり、より細い幅を有する細幅部位３Ｂ′が得られる。このように、露光量を調整することで、細幅部位３Ｂ′の線幅を容易に調整できることがわかる。

なお、その他の詳細は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法、マスクの製造方法、露光方法によれば、上述の第１実施形態のものと同様に、マスクの製造方法、露光方法によれば、転写パターンの幅を精密に制御することができ、所望寸法の転写パターンを精度良く形成できるという利点がある。特に、マスクパターンに細幅部位が含まれている場合であっても、非常に細くなってしまったり、断線してしまったりすることなく、所望寸法の転写パターンが得られるという利点がある。

なお、本実施形態では、所望の転写パターンが、細幅部位と太幅部位とからなるライン状パターンである場合を例に説明しているが、これに限られるものではない。例えば、所望の転写パターンが、所望寸法のホールを含むパターンである場合にも、本発明を適用することができる。この場合、所望寸法のホールを含むパターン（基本パターン）を有するマスクを用いて露光した後、所望寸法よりも小さい寸法のホールを含むパターン（補正パターン）を有するマスクを用いて２重露光（多重露光）すれば良い。これにより、所望寸法のホールを含む転写パターンを確実に形成できるようになる。

また、上述の第１実施形態の変形例（図４参照）のように、太幅部位１Ａの一端に細幅部位１Ｂが接続されているマスクパターンを転写する場合は、太幅部位１Ａの一端に細幅部位１Ｂが接続されているマスクパターンを有するマスクを用いて露光した後、細幅部位１Ｂに対応する位置に微小パターンを有するマスクを用いて細幅部位１Ｂに対応する部分のみを２重露光（多重露光）すれば良い。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態にかかる半導体装置の製造方法、マスクの製造方法、露光方法について、図８〜図１３を参照しながら説明する。

本実施形態にかかる露光方法は、上述の第２実施形態のものに対し、所望のパターンの形状が異なり、２重露光（多重露光）する部位も異なる。つまり、本露光方法では、一のマスクを、コーナー部位（ラインの角度が変化する部位）を含む所望の転写パターンを形成するためのマスクパターン（例えばＬ字形状やＵ字形状を含む所望のマスクパターン）を有するマスクとし、他のマスクを、所望のパターンのコーナー部位近傍の部位に対応する位置にパターンを有するマスクとして、コーナー部位のみを２重露光（多重露光）する。

例えば、コーナー部位を含む所望のパターンが、Ｌ字形状を含む所望のパターンである場合、図８（Ａ）に示すようなＬ字形状を含む所望の転写パターンを形成するためのマスクパターン（ＯＰＣ後のマスクパターン；基本パターン）３０を有するマスクと、図８（Ｂ）に示すように、Ｌ字形状を含む所望のパターン３０のコーナー部位近傍の部位３１に対応する位置に微小パターン（コーナー部位近傍の部位よりも小さいパターン；補正パターン）３２を有するマスクとを用いる。なお、ＯＰＣ前のＬ字形状のコーナー部位近傍の部位（Ｌ字根元部位）３１の幅は例えば１００ｎｍである。また、ここでは、微小パターン３２の大きさは例えば８０×２５０ｎｍである。なお、図８（Ａ），（Ｂ）ではダミーパターンは省略している。

そして、フォトリソグラフィによって、まず、図８（Ａ）に示すようなＯＰＣ後のマスクパターン３０を有するマスクを用いて基板（ウェーハ）上に塗布されたレジストにＯＰＣ後のマスクパターン３０を転写し、次いで、図８（Ｂ）に示すような微小パターン３２を有するマスクを用いて基板（ウェーハ）上に塗布されたレジストに微小パターン３２を転写することで、基板（ウェーハ）上に転写されたコーナー部位近傍の部位のみを２重露光（多重露光）する。この結果、図１０に示すように、所望の転写パターン３３（コーナー部位３３Ａを含む）が基板上に塗布されたレジストに形成されることになる。

この場合、図８（Ａ）に示すようなＯＰＣ後のマスクパターン３０を有するマスクを用いて、基板上に塗布されたレジストにＯＰＣ後のマスクパターン３０を転写した段階では、図９に示すように、転写パターン３３′のＬ字形状のコーナー部位近傍の部位（Ｌ字根元部位）３３Ｂ′の幅は非常に細くなっていたが、上述のようにして微小パターン３２を転写したところ、図１０に示すように、転写パターン３３のＬ字形状のコーナー部位近傍の部位（Ｌ字根元部位）３３Ｂの幅が所望の幅（例えば１００ｎｍ程度）になり、所望寸法の転写パターンが精度良く形成された。特に、本発明は、Ｌ字形状の一方の辺の幅が他方の辺の幅の２倍以上になるような転写パターンを形成する場合に有効である。なお、ここでは、Ｌ字形状の各辺の幅が異なる場合について説明しているが、各辺の幅が同じ場合であっても本発明を適用しうる。

なお、ここでは、Ｌ字形状を含む所望のパターンの場合を例に説明しているが、いずれか一方の辺を長くすることによって形成されるＴ字形状を含む所望のパターンの場合も同様である。
また、例えば、コーナー部位を含む所望のパターンが、Ｕ字形状を含む所望のパターンである場合、図１１（Ａ）に示すようなＵ字形状を含む所望の転写パターンを形成するためのマスクパターン（ＯＰＣ後のマスクパターン；基本パターン）４０を有するマスクと、図１１（Ｂ）に示すように、Ｕ字形状を含む所望のパターン４０のコーナー部位近傍の部位４１に対応する位置に微小パターン（コーナー部位近傍の部位よりも小さいパターン；補正パターン）４２を有するマスクとを用いる。なお、ＯＰＣ前のＵ字形状のコーナー部位近傍の部位（Ｕ字底部位）４１の幅は例えば１００ｎｍである。また、ここでは、微小パターン４２の大きさは例えば７０×２５０ｎｍである。なお、図１１（Ａ），（Ｂ）ではダミーパターンは省略している。

そして、フォトリソグラフィによって、まず、図１１（Ａ）に示すようなＯＰＣ後のマスクパターン４０を有するマスクを用いて基板（ウェーハ）上に塗布されたレジストにＯＰＣ後のマスクパターン４０を転写し、次いで、図１１（Ｂ）に示すような微小パターン４２を有するマスクを用いて基板（ウェーハ）上に塗布されたレジストに微小パターン４２を転写することで、基板（ウェーハ）上に転写されたコーナー部位近傍の部位のみを２重露光（多重露光）する。この結果、図１３に示すように、所望の転写パターン４３（コーナー部位４３Ａを含む）が基板上に塗布されたレジストに形成されることになる。

この場合、図１１（Ａ）に示すようなＯＰＣ後のマスクパターン４０を有するマスクを用いて、基板上に塗布されたレジストにＯＰＣ後のマスクパターン４０を転写した段階では、図１２に示すように、転写パターン４３′のＵ字形状のコーナー部位近傍の部位（Ｕ字底部位）４３Ｂ′の幅は非常に細くなっていたが、上述のようにして微小パターン４２を転写したところ、図１３に示すように、転写パターン４３のＵ字形状のコーナー部位近傍の部位（Ｕ字底部位）４３Ｂの幅が所望の幅（例えば１００ｎｍ程度）になり、所望寸法の転写パターンが精度良く形成された。特に、本発明は、Ｕ字形状のコーナー部位を形成する一方の辺の幅が他方の辺の幅の２倍以上になるような転写パターンを形成する場合に有効である。

なお、その他の詳細は、上述の第２実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法、マスクの製造方法、露光方法によれば、上述の第２実施形態のものと同様に、マスクの製造方法、露光方法によれば、転写パターンの幅を精密に制御することができ、所望寸法の転写パターンを精度良く形成できるという利点がある。特に、マスクパターンにコーナー部位が含まれている場合であっても、非常に細くなってしまったり、断線してしまったりすることなく、所望寸法の転写パターンが得られるという利点がある。

なお、本実施形態は、上述の第１実施形態の変形例として構成することもできる。つまり、所望のパターンを構成するコーナー部位で所望のパターンを分割して、一のマスク及び他のマスクを形成し、コーナー部位近傍の部位を多重露光するように構成することもできる。
［その他］
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。例えば、上述の各実施形態のもの又はその変形例のものを任意に組み合わせても良い。

（付記１）
異なるマスク基板上に異なるパターンを有する複数のマスクを用いて多重露光を行なって、幅又は角度が変化するラインを含む転写パターンを形成する工程を含むことを特徴とする、半導体装置の製造方法。
（付記２）
前記複数の異なるパターンが、前記ラインの幅が変化する部位で前記転写パターンを形成するためのマスクパターンを分割して形成され、
前記複数のマスクを用いて露光を行なって、前記複数の異なるパターンを組み合わせたものとして前記転写パターンが形成されることを特徴とする、付記１記載の半導体装置の製造方法。

（付記３）
前記複数の異なるパターンが、前記ラインの角度が変化するコーナー部位で前記転写パターンを形成するためのマスクパターンを分割して形成され、
前記複数のマスクを用いて露光を行なって、前記複数の異なるパターンを組み合わせたものとして前記パターンが形成されることを特徴とする、付記１又は２記載の半導体装置の製造方法。

（付記４）
前記複数のマスクとして、前記ラインの幅が変化する部位を含む前記転写パターンを形成するための基本パターンを有するマスクと、前記転写パターンの細幅部位に対応する位置に補正パターンを有するマスクとを用いることを特徴とする、付記１記載の半導体装置の製造方法。

（付記５）
前記複数のマスクとして、前記ラインの角度が変化するコーナー部位を含む前記転写パターンを形成するための基本パターンを有するマスクと、前記転写パターンのコーナー部位近傍の部位に対応する位置に補正パターンを有するマスクとを用いることを特徴とする、付記１又は４記載の半導体装置の製造方法。

（付記６）
前記基本パターンを有するマスクが、Ｌ字形状、Ｔ字形状、Ｕ字形状のいずれかの形状を含むパターンを有するマスクであることを特徴とする、付記５記載の半導体装置の製造方法。
（付記７）
前記マスクが、前記パターンの周辺にダミーパターンを有することを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

（付記８）
異なるマスク基板上に異なるパターンを有する複数のマスクを用いて多重露光を行なって、所望寸法のホールを含む転写パターンを形成する工程を含み、
前記複数のマスクとして、所望寸法のホールを含むパターンを有するマスクと、前記所望寸法よりも小さい寸法のホールを含むパターンを有するマスクとを用いることを特徴とする、半導体装置の製造方法。

（付記９）
フォトリソグラフィ工程において幅又は角度が変化するラインを含む転写パターンを形成するのに用いられるマスクの製造方法であって、
前記転写パターンを形成するためのマスクパターンを分割し、それぞれのパターンを異なるマスク基板上に形成して複数のマスクを製造することを特徴とする、マスクの製造方法。

（付記１０）
前記ラインの幅が変化する部位で前記マスクパターンを分割して前記複数のマスクを製造することを特徴とする、付記９記載のマスクの製造方法。
（付記１１）
前記ラインの角度が変化するコーナー部位で前記マスクパターンを分割して前記複数のマスクを製造することを特徴とする、付記９又は１０記載のマスクの製造方法。

（付記１２）
前記マスクパターンを３つ以上のパターンに分割して前記複数のマスクを製造することを特徴とする、付記９〜１１のいずれか１項に記載のマスクの製造方法。
（付記１３）
一のマスク基板上に一のパターンを有する一のマスクを用いて露光を行ない、他のマスク基板上に他のパターンを有する他のマスクを用いて露光を行なって、幅又は角度が変化するラインを含む転写パターンを形成することを特徴とする、露光方法。

（付記１４）
前記一のマスクが、前記ラインの幅が変化する部位を含む前記転写パターンを形成するための基本パターンを有するマスクであり、
前記他のマスクが、前記転写パターンの細幅部位に対応する位置に補正パターンを有するマスクであることを特徴とする、付記１３記載の露光方法。

（付記１５）
前記一のマスクが、前記ラインの角度が変化するコーナー部位を含む前記転写パターンを形成するための基本パターンを有するマスクであり、
前記他のマスクが、前記転写パターンのコーナー部位近傍の部位に対応する位置に補正パターンを有するマスクであることを特徴とする、付記１３記載の露光方法。

（付記１６）
前記基本パターンを有するマスクが、Ｌ字形状、Ｔ字形状、Ｕ字形状のいずれかの形状を含むパターンを有するマスクであることを特徴とする、付記１５記載の露光方法。
（付記１７）
前記他のマスクとして、異なるパターンを有する複数のマスクを用いて多重露光を行なうことを特徴とする、付記１３〜１６のいずれか１項に記載の露光方法。

本発明の第１実施形態において用いられる２つのマスクパターンを示す模式図であって、（Ａ）は太幅部位を有するマスクパターンを示しており、（Ｂ）は細幅部位を有するマスクパターンを示している。 本発明の第１実施形態において用いられる２つのマスクパターンを転写して得られたパターンを示す模式図である。 （Ａ）〜（Ｊ）は、本発明の第１実施形態にかかる半導体デバイスの製造方法を説明するための模式的断面図である。 本発明の第１実施形態にかかるマスクパターンの変形例を示す模式図である。 本発明の第２実施形態において用いられる微小パターンを有するマスクパターンを示す模式図である。 本発明の第２実施形態において用いられる２つのマスクパターンを転写して得られたパターンを示す模式図である。 本発明の第２実施形態にかかるマスクパターンを転写して得られる細幅部位の線幅と露光量との関係を示す図である。 本発明の第３実施形態において用いられる２つのマスクパターンを示す模式図であって、（Ａ）はＯＰＣ後のＬ字形状パターンを示しており、（Ｂ）は微小パターンを示している。 本発明の第３実施形態において用いられるＯＰＣ後のＬ字形状パターンを転写して得られたパターンを示す模式図である。 本発明の第３実施形態において用いられる２つのマスクパターンを転写して得られたパターンを示す模式図である。 本発明の第３実施形態において用いられる２つのマスクパターンを示す模式図であって、（Ａ）はＯＰＣ後のＵ字形状パターンを示しており、（Ｂ）は微小パターンを示している。 本発明の第３実施形態において用いられるＯＰＣ後のＵ字形状パターンを転写して得られたパターンを示す模式図である。 本発明の第３実施形態において用いられる２つのマスクパターンを転写して得られたパターンを示す模式図である。 一般的な半導体デバイスの積層構造を示す模式的断面図である。 一般的なマスクパターンを示す模式図である。 図１５に示すマスクパターンを転写して得られたパターンを示す模式図である。 ＯＰＣ後のマスクパターンを示す模式図である。 図１７に示すＯＰＣ後のマスクパターンを転写して得られたパターンを示す模式図である。 図１７に示すＯＰＣ後のパターンにダミーパターンを設けたマスクパターンを示す模式図である。 図１９に示すマスクパターンを転写して得られたパターンを示す模式図である。

符号の説明

１Ａ 太幅部位（一のマスクパターン）
１Ｂ 細幅部位（他のマスクパターン）
２ ダミーパターン
３，３′ 所望のパターン
３Ａ，３Ａ′ 転写パターンの太幅部位
３Ｂ，３Ｂ′ 転写パターンの細幅部位
３Ｃ，３Ｃ′ 転写パターンのダミーパターン
１１ トランジスタ
１２ 下層配線
１３ 層間膜
１４ マスク薄膜
１５ 反射防止膜
１６ レジスト
１７ 層間膜に形成される所望のパターン
１８ 所望の配線パターン
２０ 微小パターン
３０ Ｌ字形状を含む所望のパターン（マスクパターン）
３１ コーナー部位近傍の部位
３２ 微小パターン
３３，３３′ 所望のパターン（転写パターン）
３３Ａ 転写パターンのコーナー部位
３３Ｂ，３３Ｂ′ 転写パターンのＬ字形状のコーナー部位近傍の部位
４０ Ｕ字形状を含む所望のパターン（マスクパターン）
４１ コーナー部位近傍の部位
４２ 微小パターン
４３，４３′ 所望のパターン（転写パターン）
４３Ａ 転写パターンのコーナー部位
４３Ｂ，４３Ｂ′ 転写パターンのＵ字形状のコーナー部位近傍の部位（Ｕ字底部位）

Claims (8)

1. 異なるマスク基板上に異なるパターンを有する複数のマスクを用いて多重露光を行なって、幅又は角度が変化するラインを含む転写パターンを形成する工程を含み、
   前記複数のマスクとして、前記ラインの幅が変化する部位を含む前記転写パターンを形成するために最初に転写される前記転写パターンに対応する形状の基本パターンを有するマスクと、前記基本パターンに次いで転写される前記転写パターンの細幅部位に対応する位置にのみ前記細幅部位に対応する形状の補正パターンを有するマスクとを用いることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
2. 異なるマスク基板上に異なるパターンを有する複数のマスクを用いて多重露光を行なって、幅又は角度が変化するラインを含む転写パターンを形成する工程を含み、
   前記複数のマスクとして、前記ラインの角度が変化するコーナー部位を含む前記転写パターンを形成するために最初に転写される前記転写パターンに対応する形状の基本パターンを有するマスクと、前記基本パターンに次いで転写される前記転写パターンのコーナー部位近傍の部位に対応する位置にのみ前記コーナー部位近傍の部位に対応する形状の補正パターンを有するマスクとを用いることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
3. 前記基本パターンを有するマスクが、Ｌ字形状、Ｔ字形状、Ｕ字形状のいずれかの形状を含むパターンを有するマスクであることを特徴とする、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記マスクが、前記パターンの周辺にダミーパターンを有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
5. 一のマスク基板上に一のパターンを有する一のマスクを用いて露光を行ない、他のマスク基板上に他のパターンを有する他のマスクを用いて露光を行なって、幅又は角度が変化するラインを含む転写パターンを形成する工程を含み、
   前記一のマスクが、前記ラインの幅が変化する部位を含む前記転写パターンを形成するために最初に転写される前記転写パターンに対応する形状の基本パターンを有するマスクであり、
   前記他のマスクが、前記基本パターンに次いで転写される前記転写パターンの細幅部位に対応する位置にのみ前記細幅部位に対応する形状の補正パターンを有するマスクであることを特徴とする、露光方法。
6. 一のマスク基板上に一のパターンを有する一のマスクを用いて露光を行ない、他のマスク基板上に他のパターンを有する他のマスクを用いて露光を行なって、幅又は角度が変化するラインを含む転写パターンを形成する工程を含み、
   前記一のマスクが、前記ラインの角度が変化するコーナー部位を含む前記転写パターンを形成するために最初に転写される前記転写パターンに対応する形状の基本パターンを有するマスクであり、
   前記他のマスクが、前記基本パターンに次いで転写される前記転写パターンのコーナー部位近傍の部位に対応する位置にのみ前記コーナー部位近傍の部位に対応する形状の補正パターンを有するマスクであることを特徴とする、露光方法。
7. 前記基本パターンを有するマスクが、Ｌ字形状、Ｔ字形状、Ｕ字形状のいずれかの形状を含むパターンを有するマスクであることを特徴とする、請求項６に記載の露光方法。
8. 前記他のマスクとして、異なるパターンを有する複数のマスクを用いて多重露光を行なうことを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載の露光方法。

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