WO2007013162A1

WO2007013162A1 - フォトマスクおよびその製造方法、電子装置の製造方法

Info

Publication number: WO2007013162A1
Application number: PCT/JP2005/013877
Authority: WO
Inventors: Kanji Takeuchi
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-01
Also published as: JPWO2007013162A1; US20080118850A1; JP4332196B2; US7879512B2

Abstract

　フォトマスクは、透明基板と、前記透明基板上に形成され、ウェハ上に露光される素子パターンを形成する遮光膜と、前記透明基板上に、前記遮光膜により、前記素子パターンの両側に、ウェハ上において解像されないような寸法でそれぞれ形成された、少なくとも1対のアシストパターンとよりなり、前記1対のアシストパターンの各々には、一部に段差部が設けられている。

Description

明細書

フォトマスクおよびその製造方法、電子装置の製造方法

技術分野

[0001] 本発明は一般にフォトマスクに係り、特に半導体素子や磁気素子等、電子装置の製造において、微細パターンの形成に使われるフォトマスクに関する。また本発明は、力かるフォトマスクを使った電子装置の製造方法に関する。

背景技術

[0002] 近年の超微細化半導体集積回路装置や磁気ヘッドなどの磁気素子の製造においては、非常に微細なデバイスパターンの形成が要求されており、これに関連して、様々な微細化技術が提案されてヽる。

[0003] 微細なデバイスパターンをウェハ上に露光しょうとすると、短波長の光を使い、かつ大きな開口数の光学系を使用する必要があるが、開口数の大きな光学系は焦点深度が浅ぐこのため、このような光学系を使用した場合、ウェハ上で所望の微細なバターンを露光しょうとすると、厳密なフォーカシングをウェハ全面にわたり維持する必要がある。しかし、ゥヱハ表面には多少の凹凸が生じるのは避けられず、このような厳密なフォーカシングをウェハ全面にわたり維持するのは困難である。この問題は、特に孤立パターンを露光する場合にお、て顕著に現れる。

[0004] この問題を解決するため、所望のデバイスパターンを担持するフォトマスク上において、デバイスパターンの両脇に、ウェハ上には解像されない、いわゆるアシストパターンを付加することで、フォーカスレンジを広げる超解像技術が知られている。この超解像技術により、フォーカスレンジが拡大し、ウェハの凹凸などの影響を吸収すること可會になる。

特許文献 1：特開 2000— 206671号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 図 1A, 1Bは、このようなフォトマスク上に形成された、アシストパターンを有する、それぞれポジ型およびネガ型フォトマスクの例 10A, 10Bを示す。 [0006] 図 1Aを参照するに、フォトマスク 10A上には、ウェハ上に露光される露光パターンに対応した主パターン 11 Aが遮光パターンの形で形成されており、さらにその両側に、ウェハ上では解像されないような幅で、 1対のアシストパターン 12Aが、前記主パターン 11Aから離間して、同じく遮光パターンの形で形成されて、る。

[0007] また図 1Bのネガ型フォトマスク 10Bでは、フォトマスク上に、ウェハ上に露光される露光パターンに対応した主パターン 11B力遮光膜中のスリットの形で形成されており、さらにその両側に、ウェハ上では解像されないような幅で、別の 1対のアシストパターン 12B力遮光膜中のスリットの形で形成されている。

[0008] 図 2A, 2Bは、主パターンの両側に、それぞれ 2本のアシストパターンを形成したフオトマスクの例を示す。ただし図 2Aはポジ型マスクパターン 10Cを、図 2Bはネガ型マスタノターン 10Dを示す。

[0009] 図 2Aを参照するに、フォトマスク 10Cでは、前記主パターン 11Aを構成する遮光パターンの両側には、前記アシストパターン 12Aを構成する 1対の遮光パターンがそれぞれ、ウェハ上において解像されないような幅で形成されており、さらのその外側に、別のアシストパターン 13Aを構成する 1対の遮光パターン力ウェハ上において解像されな、ような幅で形成されて、る。

[0010] また図 2Bのフォトマスク 10Dにおいては、遮光膜中に形成され前記主パターン 11 Bを構成するスリットパターンの両側には、同じ遮光膜中に形成され前記アシストバターン 12Bを構成する 1対のスリットパターンがそれぞれ、ウェハ上において解像されないような幅で形成されており、さらのその外側に、別のアシストパターン 13Bを構成する 1対のスリットパターン力ウェハ上にぉ、て解像されな、ような幅で形成されて!、る

[0011] 図 3は、このようなアシストパターンを主パターンに付加する手順を示すフローチヤートを示す。

[0012] 図 3を参照するに、ステップ 1においてフォトマスクパターンのオリジナルパターンデータが供給され、ステップ 2において前記パターンデータ上におけるパターン間の距離が測定される。

[0013] さらにステップ 3において、例えば以下の表 1に記述されるようなアシストパターンの挿入規則が参照され、ステップ 4において、前記挿入規則に従って、アシストパターンが揷入される。

[0014] [表 1]

さらにステップ 5においてパターン間距離の測定が繰り返され、ステップ 6において、アシストパターンを有するフォトマスクパターン力原図として出力される。

[0015] ここで表 1を参照するに、パターン間隔がウェハ上で 660nm以上ある場合、主パターンから lOOnm離れた場所と、アシストパターンから lOOnm離れた場所に、合計で 4本のアシストパターンが挿入される。またパターン間隔がウェハ上で 520nm以上、 660nm未満の場合、主パターンから lOOnm離れた場所と、アシストパターン間のセンターに、合計で 3本のアシストパターンが挿入される。さらにパターン間隔が 380η m以上、 520nm未満の場合、主パターン力もウェハ上で lOOnm離れた場所に、合計で 2本のアシストパターンが挿入される。さらにパターン間隔がウェハ上で 240nm 以上、 380nm未満の場合、主パターン間のセンターに、 1本のアシストパターンが揷入される。またパターン間隔がウェハ上で 240nm未満の場合には、アシストパターンの挿入はなされない。なお、表 1において、各数値は、ウェハ上における距離を nm単位で示している。

[0016] 図 4は、次の図 5Aに示すようにウェハ上での露光幅が lOOnmの主パターン（マスク上での幅は 400nm)だけを使い、アシストパターンを設けなかった場合、図 5Bに示すように、前記図 4Aの主パターンの両側に、ウェハ上での露光幅が 40nmの 1対のアシストパターン（マスク上での幅は 160nm)を、前記主パターンから lOOnm離間して設けた場合 (マスク上での距離は 400nm)、さらに図 5Cに示すように、前記図 4B のアシストパターンのさらに両側に、ウェハ上での露光幅力 Onmの 1対のアシストパターン（マスク上での幅は 160nm)を、前記内側アシストパターンから lOOnm離間して設けた場合（マスク上での距離は 400nm)の、フォーカス位置とウェハ上に露光されるパターンのクリティカルディメンジョン (CD)の関係を示す。ただし図 4中、横軸がゼロの位置は、ジャストフォーカス位置になっている。なお、図 4の関係は、以下の表 2の条件について、シミュレーションで求めたものである。

[表 2]

図 4を参照するに、クリティカルディメンジョンの許容値を、目標線幅の 10% (すなわち 90nm)とした場合、アシストパターンを設けていないと、フォーカシングがジャストフオーカス位置力 0. 09 m程度ずれても、クリティカルディメンジョンの許容値を超えるのに対し、 1対のアシストパターンを設けていた場合、フォーカシングのずれが 0. 1 4 /z m程度であっても、クリティカルディメンジョンは許容値を越えないのがわかる。また 2対のアシストパターンを設けた場合には、 0. 20 m以上のフォーカシングレンジを稼ぐことが可能であることがわかる。 [0018] このように、アシストパターン技術は、今日の、ゲート長が 0. 1ミクロンを切るような超微細化半導体装置の製造においては不可欠の技術であるが、従来、マスク検査ェ程において、大きな問題を引き起こしている。

[0019] 図 6A, 6Bは、従来のマスク検査を示す図である。

[0020] 図 6A、 6Bを参照するに、このマスク検査は、図 6Bに示すようにフォトマスク上に同一のチップ Aが並んで形成されている場合に適用される検査である力前記いずれかのフォトマスクに対応するフォトマスク 203が検査装置の X—Yステージ 202上に載置され、制御装置 211の制御の下、水平アラインメントおよび光学系 201の調整の後、検査が開始される。

[0021] 検査が開始されると、図 6Bに示すように前記 X— Yステージ 202は、制御装置 211 により、検査エリアが一方の端力他方の端まで走査されるように動力され、フォトマスクを通過した光が対物レンズ 204により、受光素子 205上に集光され、対応する画像データが、画像メモリ 206に保持される。

[0022] 1つのチップの走査が終了すると、次のチップの走査が開始されるが、その際、前記受光素子 205で取得された画像データは、欠陥検出回路 207において、前記画像メモリ 206中に保持されている先のチップの対応箇所の画像データと比較され、相違点が検出された場合、その座標が欠陥として、欠陥情報メモリ 208に保持される。

[0023] このようにして走査が終了すると、前記画像メモリ 206は内容がクリアされ、次の走查が開始される。

[0024] このようにして検査が終了すると、欠陥確認画面において、先に登録された座標近傍のパターンが表示され、オペレータが目視により、検出された欠陥が実際の欠陥であるかどうか、また修正を行うか否かを判断する。

[0025] また同様な検査を、先のチップの画像データの代わりに、設計データを基準データとして使って実行することも可能である。

[0026] 図 7A,図 7Bは、このような欠陥を含むフォトマスクの例を示す。ただし図 7Aは、欠陥 1 IXが主パターン 11A中に形成されている場合を、図 7Bは、欠陥 12Xが、アシストパターン 12A中に形成されている場合を示す。同様な欠陥は、図示は省略するが、 2対以上のアシストパターンを有するフォトマスク、あるいはネガティブ型フォトマスクにおヽても発生する可能性がある。

[0027] 以上の説明のように、このようなフォトマスクの検査では、最後は人間のオペレータが目視で欠陥を確認しており、フォトマスク中に多数のパターンが担持されていることを考えると、検査に際してのオペレータの負担は大きぐこれを軽減する必要がある。課題を解決するための手段

[0028] 一の側面によれば、本発明は、透明基板と、前記透明基板上に形成され、ウェハ上に露光される素子パターンを形成する遮光膜と、前記透明基板上に、前記遮光膜により、前記素子パターンに隣接して、ウェハ上において解像されないような寸法でそれぞれ形成された、少なくとも 1対のアシストパターンとよりなり、前記 1対のアシストパターンの各々には、一部に段差部が設けられたフォトマスクを提供する。

[0029] 他の側面によれば本発明は、基板上に、素子パターンを露光する工程を含む電子装置の製造方法であって、前記素子パターンを露光する工程は、フォトマスクを使つて実行され、前記フォトマスクは、透明基板と、前記透明基板上に形成され、ウエノ、上に露光される素子パターンを形成する遮光膜と、前記透明基板上に、前記遮光膜により、前記素子パターンに隣接して、ウェハ上において解像されないような寸法でそれぞれ形成された、少なくとも 1対のアシストパターンとよりなり、前記 1対のアシストパターンの各々には、一部に段差部が設けられた電子装置の製造方法を提供する。

[0030] さらに他の側面によれば本発明は、透明基板と、前記透明基板上に形成され、ゥェハ上に露光される素子パターンを形成する遮光膜と、前記透明基板上に、前記遮光膜により、前記素子パターンに隣接して、ウェハ上において解像されないような寸法でそれぞれ形成された、少なくとも 1対のアシストパターンとよりなり、前記 1対のアシストパターンの各々には、一部に段差部が設けられたフォトマスクの製造方法であって、パターンデータ上において、前記素子パターンのパターン間距離を測定する手順と、前記パターン間距離に応じて、前記パターン間距離と、段差部を有するアシストパターンの本数および配置、および段差部を有さな!/、アシストパターンの本数および配置の関係を記述したテーブルを参照し、前記フォトマスク上における前記少なくとも 1対のアシストパターンの数、形状および配置を決定する手順と、前記決定手順に従って、マスクパターンを作成する手順とを含む、フォトマスクの製造方法を提供する発明の効果

[0031] 本発明によれば、アシストパターンに段差部を形成することにより、フォトマスクの欠陥を目視検査する際に、オペレータはウェハ上への露光特性に実質的な影響を及ぼさないアシストパターンを容易に識別でき、そのようなアシストパターンの欠陥は無視し、注意を、露光特性に実質的な影響を及ぼす素子パターンに生じた欠陥に集中することが可能となる。これにより、検査効率が向上するとともにオペレータの負荷が軽減される。特に、このような段差部を有するアシストパターンを含む少なくとも 1対のアシストパターンの数、形状および配置を決定する手順を、ウェハ上に露光されるパターンのクリティカルディメンジョンあるいは露光時のフォーカスマージンへの影響が最小になるように、テーブルの形で予め決定しておくことにより、フォトマスクのパターンを決定する際に、前記テーブルを単に参照するだけで、このようなアシストパターンに設けた段差部が、ウェハ上に露光されるパターンのクリティカルディメンジョンに及ぼす影響、あるいはフォーカスマージンに及ぼす影響を最小化することが可能である

図面の簡単な説明

[0032] [図 1A]アシストパターンを有する従来のフォトマスクパターンの例を示す図である。

[図 1B]アシストパターンを有する従来のフォトマスクパターンの別の例を示す図である

[図 2A]アシストパターンを有する従来のフォトマスクパターンの別の例を示す図である。

[図 2B]アシストパターンを有する従来のフォトマスクパターンの別の例を示す図である

[図 3]フォトマスクパターンにアシストパターンを追加する手順を示すフローチャートである。

[図 4]アシストパターンの効果を説明する図である。

[図 5A]図 4に対応したフォトマスクパターンの具体例を示す図である。

[図 5B]図 4に対応した、アシストパターンを有するフォトマスクパターンの具体例を示す図である。

[図 5C]図 4に対応した、アシストパターンを有するフォトマスクパターンの具体例を示す図である。

[図 6A]フォトマスクの検査工程を示す図（その 1)である。

[図 6B]フォトマスクの検査工程を示す図（その 2)である。

[図 7A]フォトマスクの欠陥の例を示す図である。

[図 7B]フォトマスクの欠陥の例を示す別の図である。

[図 8]フォトマスクの欠陥に伴うクリティカルディメンジョンの変化を示す図である。

[図 9]本発明の第 1の実施形態によるフォトマスクパターンを示す図である。

[図 10A]図 9のフォトマスクパターンを使った場合のクリティカルディメンジョンとフォーカシングの関係を示す図である。

[図 10B]図 9のフォトマスクパターンを使った場合の、露光パターン中におけるタリティカルディメンジョンの変化量の、最大値と最小値を示す図である。

[図 11]本発明の第 2の実施形態によるフォトマスクパターンを示す図である。

[図 12A]図 11のフォトマスクパターンを使った場合のクリティカルディメンジョンとフォ一力シングの関係を示す図である。

[図 12B]図 11のフォトマスクパターンを使った場合の、露光パターン中におけるクリテイカルディメンジョンの変化量の、最大値と最小値を示す図である。

[図 13]本発明の第 3の実施形態によるフォトマスクパターンを示す図である。

[図 14A]図 11のフォトマスクパターンを使った場合のクリティカルディメンジョンとフォ一力シングの関係を示す図である。

[図 14B]図 11のフォトマスクパターンを使った場合の、露光パターン中におけるクリテイカルディメンジョンの変化量の、最大値と最小値を示す図である。

[図 15A]本発明の第 4の実施形態によるフォトマスクパターンの例を示す図である。

[図 15B]本発明の第 4の実施形態によるフォトマスクパターンの例を示す図である。

[図 15C]本発明の第 4の実施形態によるフォトマスクパターンの例を示す図である。

[図 15D]本発明の第 4の実施形態によるフォトマスクパターンの例を示す図である。

[図 16A]本発明の第 5の実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す図（その 1)である。

[図 16B]本発明の第 5の実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す図（その 2)である。

[図 16C]本発明の第 5の実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す図（その 3)である。

[図 16D]本発明の第 5の実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す図（その 4)である。

[図 16E]本発明の第 5の実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す図（その 5)である。

[図 16F]本発明の第 5の実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す図（その 6)である。

[図 17A]本発明の第 6の実施形態による半導体装置の製造工程を示す図（その 1)である。

[図 17B]本発明の第 6の実施形態による半導体装置の製造工程を示す図（その 2)である。

[図 17C]本発明の第 6の実施形態による半導体装置の製造工程を示す図（その 3)である。

[図 17D]本発明の第 6の実施形態による半導体装置の製造工程を示す図（その 4)である。

[図 17E]本発明の第 6の実施形態による半導体装置の製造工程を示す図（その 5)である。

発明を実施するための最良の形態

[0033] [原理]

先に図 7A, 7Bで説明したように、フォトマスクの欠陥は、主パターン上に発生する場合と、アシストパターン上に発生する場合とがある。

[0034] そこで、本発明の発明者は、本発明の基礎となる研究において、欠陥が主パターン上に発生した場合とアシストパターン上で発生した場合につ!ヽて、フォーカス位置とクリティカルディメンジョン (CD)の関係がどう変化する力、調査した。 [0035] 図 8は、このような調査結果を示す。ただし図 8中、♦はフォトマスクに欠陥が含まれな、場合を、國は図 7Aに示すように主パターン 11A中に欠陥 1 IXが含まれる場合を、さらに△は、図 7Bに示すように、アシストパターン 12A中に欠陥 12Xが含まれる場合を示している。

[0036] 図 8を参照するに、欠陥がアシストパターン 12A中に形成されている場合には、ゥェハ上に露光されるパターンのクリティカルディメンジョンは、フォトマスク中に欠陥が含まれな、場合と比べてほとんど変化して、な、が、主パターン 11A中に欠陥が含まれる場合には、露光パターンのクリティカルディメンジョンは大きな影響を受けることがわかる。これは、アシストパターン 12A力実際にはウェハ上に解像されないパターンであるのに対し、主パターン 11Aは実際にウェハ上に露光されるパターンである事情を反映して!/ヽるものと考えられる。

[0037] そこで、図 6A, 6Bのようなフォトマスクの検査工程にお!、て、オペレータが目視で欠陥を確認する場合、一目でアシストパターンと主パターンとを区別することができれば、アシストパターンを無視し、主パターンのみを確認することにより、検査効率を向上させ、また作業負荷を軽減することが可能になる。

[0038] アシストパターンは、主パターンよりもパターン幅がやや狭いため、オペレータが注意深くパターンの線幅を確認すれば、原理的には現状の目視検査でも、アシストパターンを識別できる可能性はあるが、実際には確認画面上においてこのような識別を次々と行っていくのは困難であり、このため、オペレータは、確認画面上において、主パターンとアシストパターンを区別せずに検査しているのが現状である。

[第 1の実施形態]

図 9は、本発明の第 1の実施形態によるフォトマスクのパターンを示す。

[0039] 図 9を参照するに、フォトマスク 20は、主パターン 21と、その両側に、 lOOnmの距離だけ離間した配置された 1対の、幅力 Onmのアシストパターン 22より構成されているが、本実施形態では、目視検査の際にオペレータが容易に視認できるように、ァシストパターン 22のエッジ部に 2nmの大きさの段差を形成している。

[0040] すなわち、アシストパターン 22では、段差部 1を境に狭幅部 2と広幅部 3とが、いずれもウェハ上のサイズで例えば lOOnmの長さ（フォトマスク上では 400nmの長さ）で交互に繰り返されており、前記狭幅部 2ではウェハ上における幅が例えば 38nm (フオトマスク上では 152nm)に設定され、前記広幅部 3ではウェハ上における幅が例えば 42nm (フォトマスク上では 168nm)に設定されている。ただし実際の露光では、前記アシストパターン 22は、ウェハ上において解像されることはない。

[0041] このようにアシストパターン 22のエッジ部に段差を形成することにより、前記フォトマスクの目視検查工程において、オペレータは一目でアシストパターンと主パターンとを区別でき、主パターンの欠陥識別に注意を集中することが可能になる。

[0042] 図 10Aは、このようにアシストパターン 22に段差部を形成した場合の、フォーカス位置とクリティカルディメンジョン (CD)の関係の変化を示す。

[0043] 図 10Aを参照するに、「REF」と示したデータは、アシストパターン 12Aに段差部を形成しない場合のクリティカルディメンジョンを、「1」は、前記段差部 1に対応した位置における主パターン 21のクリティカルディメンジョンを、「2」は、前記狭幅部 2に対応した位置における主パターン 21のクリティカルディメンジョンを、さらに「3」は、前記広幅部 3に対応した位置における主パターン 21のクリティカルディメンジョンを示している。

[0044] 図 10Aを参照するに、このようにアシストパターン 12Aに段差部を形成しても、主パターン 21のウェハ上におけるクリティカルディメンジョンはほとんど変化することがなく

、露光に実質的な影響は生じないことがわかる。

[0045] 図 10Bは、前記基準パターン (REF)に対する位置 1, 2, 3におけるクリティカルディメンジョンの変化のうち、最大のもの（MAX)と最小のもの（MIN)を、フォーカス位置の関数として示す。

[0046] 図 10Bを参照するに、フォーカス状態が変化し、ジャストフォーカス位置からずれても、上記クリティカルディメンジョンの最大値および最小値はほとんど変化しな、のがゎカゝる。

[第 2の実施形態]

図 11は、本発明の第 2の実施形態によるフォトマスク 40のパターンを示す。ただし図 11中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図 11を参照するに、本実施例のフォトマスク 40では、図 9のフォトマスク 20において、前記 1対のアシストパターン 22のそれぞれ外側に、ウェハ上において lOOnmの距離だけ離間して、同じパターン力 1対のアシストパターン 23として形成されている。すなわち、前記アシストパターン 23は、ウェハ上における幅力 Onmのパターンで、両側エッジ部に大きさが 2nmの段差が形成されている。

[0047] 図 12Aは、先の図 10Aと同様な図で、図 11のフォトマスク 40を使った場合のウェハ上に前記主パターン 22に対応して露光されるパターンのクリティカルディメンジョン C Dとフォーカシング位置の関係を示している力段差部 1、狭幅部 2および広幅部 3のいずれにおいても、クリティカルディメンジョンとフォーカシング位置の関係は、基準パターン (REF)に対して変化してヽな、ことがわかる。

[0048] 図 12Bは、前記図 10Bに対応する図であり、前記位置 1, 2および 3のうち、タリティカルディメンジョン変化量のうち最大値 (MAX)および最小値 MIN)を示してヽるが、前記最大値および最小値とも、フォーカシング位置に対してほとんど変化しな、ことがわカゝる。

[第 3の実施形態]

図 13は、本発明の第 3の実施形態によるフォトマスク 60のパターンを示す。ただし図 13中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図 13を参照するに、本実施例のフォトマスク 60は、図 9のフォトマスク 20と同様な構成を有する力ウェハ上での大きさが 5nm (フォトマスク上では 20nm)の段差部が、アシストパターン 22の外側エッジ部、すなわち前記主パターン 21から遠い側のエツジ部にのみ、ウェハ上での周期が lOOnm (フォトマスク上では 400nmの周期）で形成されて!/ヽる点で相違して!/ヽる。

[0049] 図 14Aは、先の図 10Aと同様な図で、図 13のフォトマスク 40を使った場合のウェハ上に前記主パターン 22に対応して露光されるパターンのクリティカルディメンジョン C Dとフォーカシング位置の関係を示している力段差部 1、狭幅部 2および広幅部 3のいずれにおいても、クリティカルディメンジョンとフォーカシング位置の関係は、基準パターン (REF)に対して変化してヽな、ことがわかる。 [0050] 図 14Bは、前記図 10Bに対応する図であり、前記位置 1, 2および 3のうち、タリティカルディメンジョン変化量のうち最大値 (MAX)および最小値 MIN)を示してヽるが、前記最大値および最小値とも、フォーカシング位置に対してほとんど変化しな、ことがわカゝる。

[0051] 特に本実施形態のフォトマスクの場合、他の実施形態のものよりも、クリティカルディメンジョンの最大値と最小値の差が小さぐ露光パターンへの影響が最小限に抑えられることがゎカゝる。

[第 4の実施形態]

先に、図 3および表 1を参照しながら、このようなアシストパターンを付加する手順を、アシストパターンに段差が形成されていない場合について説明した。一方、本発明のように、アシストパターンに段差が形成されている場合は、前記表 1の規則を、両側エッジ部に段差を設けたアシストパターン、右側の側エッジ部にのみ段差を設けたァシストパターン、左側の側エッジ部にのみ段差を設けたアシストパターン、段差を設けないアシストパターンの使用に応じて、より適切な規則に変形することが必要である。

[0052] 以下、図 15A〜15Dに示す様々なフォトマスクパターンにおいて、図 3の手順でァシストパターンを付加する例を説明する。ただし、図 15A〜15Dは、いずれも 2本の主パターン 21の周辺にアシストパターン 22を付加する例を示している。

[0053] 図 15A〜15Dのパターン 80A〜80Dにおいては、アシストパターン 22として両側エッジ部に段差を有するパターン (SB1) ,段差を有さないパターン (SB2) ,左側エツジ部にのみ段差を有するパターン (R— SB1) ,右側エッジ部にのみ段差を有するパターン (L SB1)のいずれかよりなり、以下の表 3および表 4に従って配置される。

[0054] [表 3] パターン間隔

D (nm) 本数 L-SB1 L-SB2 R-SB2 R-SB1 SB1 SB2

660≤D 4 C E E D ― ―

520≤D<660 3 C 一 ― D ― B

380≤D <520 2 C 一 ― D ― ―

240≤D<380 1 一一 ― ― A ―

Dく 240 0 ― ― ― ― ― ―

[表 4]

力かる構成によれば、図 15Cあるいは 15Dに示すように段差部を有さな、アシストパターン (SB2)を使った場合でも、力かるアシストパターンは、その両側に配置された、段差部を有するアシストパターン (L— SB1、 R— SB1)の段差部が形成された側エッジ部によりマーキングされ、オペレータは主パターン 21と容易に区別することが可能である。 [0056] その際、表 3および表 4を、前記段差部を有するアシストパターンを形成すること〖こよりウェハ上において露光される素子パターンのクリティカルディメンジョンあるいはフオーカシンダマージンに対する影響力、最小になるように予め決定しておけば、単にテーブルを参照するだけで、フォトマスクパターン中の最適な位置に前記アシストパターンを挿入することが可能になる。

[第 5の実施形態]

図 16A〜16Fは、本発明のパターンを使ったハーフトーンマスクの作製工程を示す。

[0057] 図 16Aを参照するに、石英ガラス基板 61上には透過率が 6%のハーフトーン膜 62 および Cr膜 63が順次形成され、 Cr膜 63上にレジスト膜 64が形成される。

[0058] 次いで図 16Bの工程において前記レジスト膜 64が電子ビーム露光によりパター- ングされ、パターユングされたレジスト膜 64をマスクに前記 Cr膜 63をドライエッチングすることにより、前記 Cr膜 63中に開口部 63A, 63B, 63Cが形成される。

[0059] 次に図 16Cの工程において前記レジスト膜 64を除去し、前記 Cr膜 63をマスクにその下のハーフトーン膜 62をドライエッチングすることにより、前記ハーフトーン膜 62中に開口部 62A, 62B, 62C力形成される。

[0060] さらに図 16Dの工程において図 16Cの構造上にレジスト膜 65を形成し、さらにこれを図 16Eの工程でパターユングして前記 Crパターン 62の一部を露出し、さらに図 16 Fの工程で前記レジスト膜 65をマスクに前記露出した Cr膜 63を除去することにより、所望の超解像フォトマスクが形成される。

[0061] このようにして作製されたフォトマスクでは、欠陥の目視検査工程にぉ、て、ォペレータが、実際にウェハ上に露光される主パターンと露光されな、アシストパターンとを一目で識別することができ、フォトマスクの作製効率を向上させることが可能となる。

[0062] なお、本発明は、図 16A〜16Fのようなハーフトーンフォトマスクの製造に限定されるものではなぐバイナリフォトマスクの製造においても有用である。

[第 6の実施形態]

以下に、このようなハーフトーンフォトマスクを使ったフォトリソグラフイエ程によりシリコン基板上に半導体素子パターンを形成する例を、本発明の第 6の実施形態として、図 17A〜図 17Dを参照しながら説明する。

[0063] 図 17Aを参照するに、シリコン基板 110中に STI法により、深さが例えば 300nmのトレンチと、力かるトレンチを充填する素子分離膜 112を形成する。ただし図 17A中、中央の素子分離膜 12より左側の領域力チャネル MOSトランジスタの素子領域として使われ、右側が pチャネル MOSトランジスタ素子領域として使われる。

[0064] 次いで図 17Bの工程において例えば熱酸ィ匕法により、前記シリコン基板 110上に犠牲酸化膜 114を形成し、さらにフォトリソグラフィプロセスにより、前記 nチャネル M OSトランジスタの素子領域を露出し pチャネル MOSトランジスタの素子領域を覆うように、フォトレジスト膜 116を形成する。

[0065] さらに図 17Bの工程では、前記フォトレジスト膜 116をマスクとしてイオン注入を行い、前記 nチャネル MOSトランジスタの素子領域において、前記シリコン基板 110中に、 P型不純物拡散領域 118, 120, 122を形成する。

[0066] 前記 p型不純物拡散領域 118は、例えばインジウムイオン (In +)を、 60keVの加速エネルギ下、 1 X 10¹³cm ²のドーズ量でイオン注入することにより形成することにより形成できる。また前記 p型不純物拡散領域 120は、例えばインジウムイオンを、 180 keVの加速エネルギ下、 3 X 10¹³cm— ²のドーズ量でイオン注入することにより形成できる。さらに前記 p型不純物拡散領域 122は、例えばボロンイオン (B + )を、 150keV の加速エネルギ下、 3 X 10¹³cm— ²のドーズ量でイオン注入することにより形成できる。

[0067] 次に図 17Cの工程において、フォトリソグラフィプロセスにより、前記 pチャネル MO Sトランジスタの素子領域を露出し前記 nチャネル MOSトランジスタの素子領域を覆うように、フォトレジスト膜 124を形成する。

[0068] さらに図 17Cの工程において前記フォトレジスト膜 124をマスクにイオン注入を行い、前記 pチャネル MOSトランジスタの素子領域において、前記シリコン基板 110中に n型不純物拡散領域 126, 128, 130を形成する。

[0069] 前記 n型不純物拡散領域 126は、例えば砒素イオン (As + )を、 lOOkeVの加速ェネルギ下、 5 X 10¹²cm ²のドーズ量でイオン注入することにより形成することができる。一方前記 n型不純物拡散領域 128は、例えば砒素イオンを、 150keVの加速エネルギ下、 3 X 10¹³cm ²のドーズ量でイオン注入することにより形成することができる。さらに前記 n型不純物拡散領域 130は、例えばリンイオン (P + )を、 300keVの加速ェネルギ下、 3 X 10¹³cm ²のドーズ量でイオン注入することにより形成することができる

[0070] 図 17Cの工程では、さらに弗酸系の水溶液を用いたウエットエッチングにより前記犠牲酸化膜 114を除去し、前記シリコン基板 110の表面を露出する。

[0071] 次に、図 17Dの工程において熱酸ィ匕法などにより、前記図 17Cの工程において犠牲酸ィ匕膜 114を除去することにより露出したシリコン基板表面に、例えば膜厚 l lnm のシリコン酸ィ匕膜を成長し、シリコン酸ィ匕膜よりなるゲート絶縁膜 32を形成する。

[0072] さらに前記ゲート絶縁膜 132上に、例えば CVD法により、例えば膜厚が lOOnmのポリシリコン膜を堆積し，さらに前記ポリシリコン膜上に有機反射防止膜 136を 80nm 程度の膜厚に形成し、更に感光材料である ArF型のポジ型レジストを 250nm〜300 nm程度の膜厚に塗布する。

[0073] さらにこの状態で、前記シリコン基板 110を構成するシリコンゥエーハに、 ArFェキシマレーザを光源とする縮小投影露光装置を用い、前記フォトマスクのパターンを露光する。露光条件は、例えば開口率 (NA)が 0. 7で 1Z2輪帯照明（σ値: 0. 425/ 0. 85)を使う場合、露光量を 210jZcm²に設定する。

[0074] 次に、図 17Dの工程において前記レジスト膜の熱処理 (PEB)及び現像処理を行い、前記レジスト膜をパターニングし、レジストパターン 138を形成する。さらに、前記レジストパターン 138をマスクに前記反射防止膜 136、ポリシリコン膜 134及びゲート酸ィ匕膜 132をドライエッチングし、ポリシリコン膜よりなるゲート電極 140η, 140ρを形成する。ここで、ゲート電極 140ηは ηチャネル MOSトランジスタのゲート電極であり、ゲート電極 140ρは ρチャネル MOSトランジスタのゲート電極である。

[0075] さらに前記レジスト膜 138および反射防止膜 136を除去することにより、図 17Eに示す CMOS素子が得られる。

[0076] 本発明の実施形態では、ポジ型フォトマスクを例に説明した力本発明はネガ型フオトマスクに対しても同様に有効である。

[0077] 以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明はカゝかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内にお、て様々な変形 ·変更が可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 透明基板と、

前記透明基板上に形成され、ウェハ上に露光される素子パターンを形成する遮光膜と、

前記透明基板上に、前記遮光膜により、前記素子パターンに隣接して、ウェハ上において解像されないような寸法でそれぞれ形成された、少なくとも 1対のアシストバターンとよりなり、

前記 1対のアシストパターンの各々には、一部に段差部が設けられたフォトマスク。

[2] 前記段差部は、前記 1対のアシストパターンの各々において、少なくとも一方のエツジ部に規則性をもって形成される請求項 1記載のフォトマスク。

[3] 前記段差は、 16〜40nmの大きさを有し、 400nmの周期で繰り返される請求項 1 記載のフォトマスク。

[4] 前記段差部は、前記 1対のアシストパターンの各々において、前記素子パターンから遠い側のエッジ部にのみ形成される請求項 1記載のフォトマスク。

[5] 前記段差部は、前記 1対のアシストパターンの各々において、両側のエッジ部に形成される請求項 1記載のフォトマスク。

[6] 前記 1対のアシストパターンの外側には、さらに別の 1対のアシストパターンが形成されており、前記別の 1対のアシストパターンの各々は、両側のエッジ部に、前記段差部に対応する段差部が形成される請求項 1記載のフォトマスク。

[7] 前記 1対のアシストパターンの外側には、さらに別の 1対のアシストパターンが形成されており、前記別の 1対のアシストパターンの各々は、段差部が形成されない請求項 1記載のフォトマスク。

[8] 前記フォトマスクは、ハーフトーン位相シフトマスクである請求項 1記載のフォトマスク。

[9] 基板上に、素子パターンを露光する工程を含む電子装置の製造方法であって、前記素子パターンを露光する工程は、フォトマスクを使って実行され、前記フォトマスクは、透明基板と、前記透明基板上に形成され、ウェハ上に露光される素子パターンを形成する遮光膜と、前記透明基板上に、前記遮光膜により、前記素子パターンに隣接して、ウェハ上において解像されないような寸法でそれぞれ形成された、少なくとも 1対のアシストパターンとよりなり、前記 1対のアシストパターンの各々には、一部に段差部が設けられた電子装置の製造方法。

透明基板と、前記透明基板上に形成され、ウェハ上に露光される素子パターンを形成する遮光膜と、前記透明基板上に、前記遮光膜により、前記素子パターンに隣接して、ウェハ上において解像されないような寸法でそれぞれ形成された、少なくとも 1 対のアシストパターンとよりなり、前記 1対のアシストパターンの各々には、一部に段差部が設けられたフォトマスクの製造方法であって、

パターンデータ上において、前記素子パターンのパターン間距離を測定する手順と、

前記パターン間距離に応じて、前記パターン間距離と、段差部を有するアシストパターンの本数および配置、および段差部を有さな、アシストパターンの本数および配置の関係を記述したテーブルを参照し、前記フォトマスク上における前記少なくとも 1 対のアシストパターンの数、形状および配置を決定する手順と、

前記決定手順に従って、マスクパターンを作成する手順とを含む、フォトマスクの製造方法。