(57)【要約】【課題】非解像パターンを形成するためのレジストパターンが所望の形状とは異なった状態となり、その状態でフォトマスク上の金属膜に転写されることを防止することで、所望のパターン形状の非解像パターンを備えたフォトマスクを提供する。【解決手段】配線用解像パターン１と、配線用解像パターン１の光隣接効果を補正するために配線用解像パターン１に離間して配置された非解像パターン２とを具備してなり、非解像パターン２の平面視形状が、その長手方向に沿って湾曲した形状とされていることを特徴とするフォトマスクを採用する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線用解像パターンと、前記配線用解像パターンの光隣接効果を補正するために前記配線用解像パターンに離間して配置された非解像パターンとを具備してなり、
前記非解像パターンには、平面視形状が、その長手方向に沿って湾曲した形状であるパターンが含まれていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
湾曲した前記非解像パターンの湾曲形状が、複数の矩形パターンからなる集合体によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク
【請求項３】
前記複数の矩形パターン内に、平面視形状の異なる矩形が含まれていることを特徴とする請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項４】
湾曲した前記非解像パターンの湾曲量が、前記非解像パターンの線幅を超えない範囲とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のフォトマスク。
【請求項５】
湾曲した前記非解像パターンの平面視形状が、隣接する前記配線用解像パターンに向けて凸状に突出した形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のフォトマスク。
【請求項６】
湾曲した前記非解像パターンの線幅に対する長手方向寸法の比率が１０以下であることを特徴とする請求項請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のフォトマスク。
【請求項７】
透光性基板上に金属膜及びレジスト膜を順次積層する積層工程と、
前記レジスト膜を露光現像してレジストパターンを形成する露光現像工程と、を具備してなり、
前記露光現像工程は、配線用解像パターン用のレジストパターンと、前記配線用解像パターンの光隣接効果を補正するために前記配線用解像パターンに離間して配置する非解像パターン用のレジストパターンとを形成する工程であって、少なくとも１つの前記非解像パターン用のレジストパターンの平面視形状を、その長手方向に沿って湾曲した形状とすることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項８】
前記非解像パターンの中で、線幅に対する長手方向寸法の比率が１０以下のパターンのみを湾曲させて形成することを特徴とする請求項７に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項９】
湾曲した前記非解像パターン用のレジストパターンの平面視形状が、前記配線用解像パターン用のレジストパターンとの関係で、前期非解像パターンを形成する際の露光現像時の処理液が前記非解像パターン用のレジストパターンに接した際に、最も大きな表面張力が働く方向に凸状に湾曲させることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のフォトマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスクおよびフォトマスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造工程においては、フォトマスク（フォトレチクル）上に形成した回路パターンを、フォトリソグラフィー技術を用いて半導体基板上に転写することが一般的に行われている。
【０００３】
フォトマスクの作成工程では、ガラス等の透光性基板上に遮光膜となる金属膜(モリブデンやモリブデンシリサイド等)を堆積し、次いで、金属膜上にレジスト膜（感光性樹脂膜）を塗布し、次いで、回路パターンを形成するためのレイアウトデータに基づき、電子線等を用いてレジスト膜に描画を行う。この後に現像したレジストパターンをマスクにして金属膜のエッチングを行うことで、金属膜をパターニングする。このようにして、所望の回路パターンを備えたフォトマスクを製造する（特許文献１）。
【０００４】
また、フォトマスク上に形成された微細な回路パターンを、できるだけ正確に半導体基板上に転写するために、ＯＰＣ（光学近接効果補正）を適用したフォトマスクを用いることも一般的に行われている。
【０００５】
ＯＰＣの手法として、フォトマスクを用いて半導体基板上にパターンを転写する際に、解像しない寸法の補助パターン（非解像パターン）を、形成したい回路パターンに隣接させて配置することも行われている（特許文献２）。非解像パターンを適切に配置することにより、露光時の焦点深度変化による転写パターン線幅の変動抑制等の効果を得ることができる。
【０００６】
非解像のラインパターン（ＯＰＣ用の補助パターン）が露光時に半導体基板上に転写されるのを防止するためには、解像限界値の寸法（線幅）に対して概略８０％以下の寸法のパターンとなるようにすればよい。
【０００７】
ところで、近年の微細化の進展に伴い、非解像パターンの寸法（線幅）も小さくなっている。本発明者は、寸法の小さい非解像パターンをフォトマスク上に形成する際に、以下のような問題が発生する事を見出した。
【０００８】
図６において、フォトマスク上に、配線用解像パターン１００と、ライン形状の第１，第２非解像パターン１０１、１０２とを形成する場合について説明する。配線用解像パターン１００は、半導体基板上に形成する配線パターン（回路パターン）に対応するフォトマスク上の遮光膜パターンである。また、第１、第２非解像パターン１０１、１０２は、配線用解像パターン１００に対する光近接効果を補正するために設けられた遮光膜パターンであって、配線用解像パターン１００を構成するラインと平行に形成されたパターンである。
【０００９】
配線用解像パターン１００、第１非解像パターン１０１及び第２非解像パターン１０２は、いずれもフォトマスク上で遮光領域を形成している。配線用解像パターン１００、第１、第２非解像パターン１０１、１０２はそれぞれ、透光性基板上に設けた金属膜上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにして金属膜をパターニングすることで形成される。
【００１０】
図６に示す配線用解像パターン１００は、図中Ｘ方向に延在する第１，第２配線部１００ａ、１００ｂと、図中Ｙ方向に延在する第３配線部１００ｃとから構成されている。第１，第２配線部１００ａ、１００ｂは所定の間隔を空けて配置されており、第１，第２配線部１００ａ、１００ｂの一端同士が第３配線部１００ｃによって連結されている。そして、第１〜第３配線部１００ａ〜１００ｃによって囲まれたスペース内１００ｄに、第１、第２非解像パターン１０１、１０２が配置されている。
【００１１】
図７に、第１、第２非解像パターン１０１、１０２を拡大して示す。第１、第２非解像パターン１０１、１０２の線幅は共にｈとなっており、第１非解像パターン１０１は図中Ｙ方向に延在するライン形状のパターンとなっており、第２非解像パターン１０２は図中Ｘ方向に延在するライン形状のパターンとなっている。第１、第２非解像パターン１０１、１０２は相互に離間されている。このような非解像パターン１０１，１０２は、公知のシミュレーション方法によって決定できるようになっている。
【００１２】
各パターン１００、１０１、１０２を形成するためのレジストパターンは、以下のようにして形成される。まず、金属膜の全面にレジスト膜を積層し、次に、レジスト膜を電子線でパターン描画しつつ露光し、次ぎに、露光されたレジスト膜を現像することで形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−２７５９３４号公報
【特許文献２】特開２００２−３５７８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、各パターン１００、１０１、１０２を形成するためのレジストパターンを形成する際の現像工程において、各レジストパターンの間には、現像液、洗浄液等の処理液が付着することで、これらの処理液の表面張力が作用する場合がある。非解像パターン１０１、１０２の線幅（ｈ）を細くしようとすると、非解像パターン１０１、１０２となる金属膜とレジストパターンとの接触面積が減少するため、金属膜とレジスト膜との接着力が小さくなる。特に、第１非解像パターン１０１のように、その線幅ｈと直交する方向に隣接する配線用解像パターン１００との配置関係が非対称となっている場合には、第１非解像パターン１０１に対応するレジストパターンと、配線用解像パターン１０１に対応するレジストパターンとの間で処理液の表面張力が作用し、この表面張力によって、レジストパターンを所望の形状にすることが困難になる場合があった。
【００１５】
すなわち、図８に示すように、第１非解像パターン１０１のレジストパターン１０１’と配線用解像パターン１００のレジストパターン１００’との間の表面張力によって、レジストパターン１０１’の両端部１０１ａ’がちぎれて剥離しやすい場合があった。この剥離の原因は以下の通りと考えられている。
【００１６】
図６に示すように、第１非解像パターン１０１の長手方向両端部のＸ方向側には、非解像パターン１０１に対向する回路パターンが存在しない一方で、Ｘ方向の反対方向には回路パターンに対応する第３配線部１００ｃが存在する。そうすると、図８に示すように、レジストパターンの露光現像時に、第１非解像パターン１０１のレジストパターン１０１’の両端部１０１ａ’に対し、第３配線部１００ｃのレジストパターン１００ｃ’側に向けて、処理液の表面張力が強力に作用し、この表面張力の作用によってレジスト膜が剥離する場合があった。
【００１７】
また、図９に示すように、第３配線部１００ｃ側への強い表面張力が作用した結果、非解像パターン１０１のレジストパターン１０１’の全体が完全に剥離してしまう場合もあった。また、非解像パターン１０１のレジストパターン１０１’が、その場で倒壊した状態（図示せず）になることもあった。
【００１８】
このように、非解像パターン１０１を形成するためのレジストパターンが所望の形状とは異なった状態となってしまい、その状態でフォトマスク上の金属膜に転写されることになる。このため、所望のパターン形状の非解像パターンを備えたフォトマスクを形成するのが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明のフォトマスクは、配線用解像パターンと、前記配線用解像パターンの光隣接効果を補正するために前記配線用解像パターンに離間して配置された非解像パターンとを具備してなり、前記非解像パターンには、平面視形状が、その長手方向に沿って湾曲した形状であるパターンが含まれていることを特徴とする。
また、本発明のフォトマスクの製造方法は、透光性基板上に金属膜及びレジスト膜を順次積層する積層工程と、前記レジスト膜を露光現像してレジストパターンを形成する露光現像工程と、を具備してなり、前記露光現像工程は、配線用解像パターン用のレジストパターンと、前記配線用解像パターンの光隣接効果を補正するために前記配線用解像パターンに離間して配置する非解像パターン用のレジストパターンとを形成する工程であって、少なくとも１つの前記非解像パターン用のレジストパターンの平面視形状を、その長手方向に沿って湾曲した形状とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、フォトマスク上に形成する非解像パターンを、ライン形状ではなく、湾曲した形状とすることで、フォトマスクの形成工程において、非解像パターンの変形を防止し、所望の特性を備えたフォトマスクを容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施形態であるフォトマスクの製造方法を説明する工程図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態であるフォトマスクの製造工程を示す拡大平面図である。
【図３】図３は、従来のフォトマスクの要部を示す拡大平面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態である別のフォトマスクの製造工程を示す拡大平面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態である他のフォトマスクの製造工程を示す拡大平面図である。
【図６】図６は、従来のフォトマスクの要部を示す拡大平面図である。
【図７】図７は、従来のフォトマスクの要部を示す図であって、非解像パターンを示す拡大平面図である。
【図８】図８は、従来のフォトマスクを製造する際の問題点を説明する拡大平面図である。
【図９】図９は、従来のフォトマスクを製造する際の別の問題点を説明する拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態のフォトマスクは、積層工程、露光現像工程を経ることによって製造される。先ず、図１（ａ）に示すように、積層工程では、ガラス等の透光性基板５１上に金属膜５２及びレジスト膜５３（感光性樹脂）を順次積層する。このようにして、フォトマスクブランク５４を形成する。尚、金属膜５２は、遮光体として機能するもので、モリブデンシリサイドやクロム等から構成される。また、レジスト膜５３はポジ型、ネガ型のいずれでもよい。
【００２３】
次に、図１（ｂ）に示すように、露光現像工程では、フォトマスクブランク５４のレジスト膜５３に対して電子線による描画を行うことでレジスト膜５３を露光し、次いで、所定の現像液によって露光済みのレジスト膜を現像することで、レジスト膜５３をパターニングする。パターニング後のレジスト膜５３には、配線用解像パターンに対応するレジストパターン５３ａと、非解像パターンに対応するレジストパターン５３ｂとに少なくとも加工される。
【００２４】
次に、図１（ｃ）に示すように、パターニングされたレジスト膜５３をマスクにして金属膜５２をエッチングして、図１（ｂ）における金属膜５２のうちレジスト膜５３から露出した部分を除去する。
最後に、図１（ｄ）に示すように、レジスト膜５３を除去することにより、配線用解像パターン１及び非解像パターン２を具備してなるフォトマスクが得られる。非解像パターン２は、配線用解像パターン１の光隣接効果を補正するために配線用解像パターン１に離間して配置されたパターンである。
【００２５】
次に、図１において露光現像されるレジストパターンの形状について、図２を参照して説明する。図２は、図１（ｃ）に対応する平面図である。この図１（ｃ）は、図２におけるＡ−Ａ’線に対応する断面図となる。
図２に示すように、レジスト膜５３は、配線用解像パターン１に対応するレジストパターン５３ａと、非解像パターン２に対応するレジストパターン５３ｂとにパターニングされている。尚、配線用解像パターン１とそれに対応するレジストパターン５３ａとは、平面視した場合にほぼ同じ形状になる。同様に、非解像パターン２とそれに対応するレジストパターン５３ｂとは、平面視した場合にほぼ同じ形状になる。
【００２６】
尚、図２においてレジストパターン５３ａの下にある配線用解像パターン１は、図中Ｘ方向に延在する第１，第２配線部１ａ、１ｂと、図中Ｙ方向に延在する第３配線部１ｃとから構成されている。第１，第２配線部１ａ、１ｂは所定の間隔を空けて配置されており、第１，第２配線部１ａ、１ｂの一端同士が第３配線部１ｃによって連結されている。そして、第１〜第３配線部１ａ〜１ｃによって囲まれたスペース内１ｄに、非解像パターン２が配置されている。図２における非解像パターン２は、レジストパターン５３ｂの下に配置されている。
【００２７】
また、図１（ｃ）及び図２に示すように、レジストパターン５３ａによって形成される配線用解像パターン１は、半導体素子を構成する回路パターンの一部であり、レジストパターン５３ａ下の金属膜５２が残存することで形成される遮光領域である。配線用解像パターン１に対応するレジストパターン５３ａは、半導体素子を製造する際に使用する露光装置の解像限界以上の幅に対応した寸法で描画される。ここで、「解像限界」とは、露光装置によって半導体基板上に転写形成が可能な最小の寸法（線幅）を意味する。なお、フォトマスク上のパターンは通常、縮小投影露光器を用いて半導体基板上に転写されることになる。従って実際に半導体基板上に転写される線幅に対して、露光投影機の縮小率に相当する分だけ拡大された寸法で、フォトマスク上には配線用解像パターン１が配置される。従って、以下の説明の「解像限界」とは、半導体基板上に転写形成することが可能な最小寸法に対応して形成された、フォトマスク上のパターン寸法を意味する。
【００２８】
次に、図１（ｃ）及び図２に示すように、レジストパターン５３ｂによって形成される非解像パターン２は、配線用解像パターン１に隣接して配置される非解像パターンである。非解像パターン２は、配線用解像パターン１と同様に、フォトマスク上で遮光領域を形成する。非解像パターン２は、フォトマスク上に形成された微細な配線用解像パターン１を、できるだけ正確に半導体基板上に転写すべく、ＯＰＣ（光学近接効果補正）を発現するために形成されるパターンである。
【００２９】
本実施形態における非解像パターン２は、ＯＰＣ効果を及ぼす配線用解像パターン１に対して、その端部２ａが配線用解像パターン１から離れるように長手方向に沿って湾曲した形状とされている。
非解像パターン２を湾曲形状とするために、非解像パターン２は複数の矩形領域部３（矩形パターン）の集合体として形成することが好ましい。図２では、矩形領域部３を７つ配置することで非解像パターン２が構成されている。
【００３０】
本実施形態では、非解像パターンが１つのフォトマスク中に複数ある場合、少なくとも１つの非解像パターン２の平面視形状を、その長手方向に沿って湾曲した形状とすることが好ましい。
このような湾曲した非解像パターン２は、電子線描画等の手段で露光現像されたレジストパターン５３ｂによって形成される。即ち、図１（ｂ）〜図１（ｃ）においてレジストパターン５３ｂを形成する際に、矩形領域部３に対応する微細パターン５３ｃに電子線を照射（露光）し、その後、現像することで微細パターン５３ｃからなるレジストパターン５３ｂを形成し、更に、レジストパターン５３ｂをマスクにして金属膜５２をパターニングすることで、非解像パターン２が形成される。
【００３１】
また、図２において、矩形領域部３のＸ方向の幅ａは、解像限界以下の所定の寸法とされている。また、非解像パターン２の湾曲量ｃは、フォトマスクを使った露光時に非解像パターン２が半導体基板上に転写されるのを防止するため、線幅ａ以下の値とすることが好ましい。また、湾曲量ｃを線幅ａ以下の値とすることで、ＯＰＣとしての効果の減少を防止できる。
尚、矩形領域部３のＹ方向の長さは特に限定されないので、描画効率等を考慮して所望の値を選択すればよい。
【００３２】
このように、非解像パターン２を、複数の矩形領域部３の集合体として形成することで、湾曲した形状の非解像パターン２を容易に得ることが可能になる。
【００３３】
次に、比較のために、従来の非解像パターン２０を配置した例を図３に示す。図３に示す非解像パターン２０の線幅ａは、解像限界以下の所定の寸法に設定されている。また、配線用解像パターン１との間隔ｂ、ｄについても、ＯＰＣ効果を考慮した所定の値に設定されている。
【００３４】
図２に示すように、本実施形態において、配線用解像パターン１との間隔ｂ、ｄおよび、非解像パターン２の線幅ａは、従来（図３）の場合と同じ値となるように設定されている。すなわち本実施形態では、湾曲した非解像パターン２の凸部の中央に位置する矩形領域３と、配線用解像パターン１との間隔は従来の配置と同じ間隔ｂとなっている。また、凸型湾曲形状の端部に位置する矩形領域３と、配線用解像パターン１との間隔は従来の配置と同じ間隔ｄとなっている。
【００３５】
図３においては、非解像パターン２０のＹ方向における両端部が、レジストの現像工程において丸みをおびた形状になることに起因して、端部のレジストの下層の金属膜との接着面積が減少する。このため接着力の低下に起因して、図８及び図９で説明したように、特に非解像パターン２０の端部が剥離や変形を起こしやすくなる。
これに対して本実施形態では、非解像パターン２の端部において、対向する配線用解像パターン１との距離がｂ＋ｃとなっており、従来の距離ｂよりもｃ（湾曲量）の分だけ長くなっている。このため、レジスト膜５３の現像工程において、配線用解像パターン１と非解像パターン２との間における現像液等の処理液の表面張力が緩和される。このようにして、現像液等の表面張力によるレジスト膜５３の剥離や変形を抑制することが可能となる。
【００３６】
以上のようにして、本実施形態のフォトマスク上には、配線用解像パターン１と、湾曲形状を有した非解像パターン２とが形成される。
【００３７】
本実施形態においては、非解像パターン２と対向する配線用解像パターン１の配置との関係により、最も大きな表面張力が働く方向に対して凸形状となるように、非解像パターン２を湾曲させて配置すればよい。すなわち、対向する配線用解像パターン１の長さと非解像パターン２との距離を考慮して、湾曲の方向を決定すればよい。
【００３８】
なお、本実施形態においては、すべての非解像パターンを湾曲させる必要はない。
例えば、図６及び図７に示す非解像パターン１０２においては、ラインの延在する方向（Ｘ方向）に対して垂直方向（Ｙ方向）に、等しい距離で均等に配線用解像パターン１００の第１，第２配線部１００ａ、１００ｂが配置されている。従ってこのような場合には、非解像パターン１０２を湾曲させる必要はない。
【００３９】
また、非解像パターンが全長の長いラインパターンになる場合には、レジストパターンの接着面積が大きくなるので、レジストパターン全体の剥離は起きにくい。従って、特にレジストパターンの線幅（短手方向の寸法）に対する長手方向寸法の比率（アスペクト比）が１０以下の非解像パターンにおいて、非解像パターンの平面視形状を湾曲にすることが好ましい。
【００４０】
［発明の変形例］
非解像パターンを湾曲させる際に形成する矩形領域部は、すべて同一の形状でなくてもよく、異なる形状にしてもよい。図４は、非解像パターン１２のＹ方向における両端１２ａに配置される矩形領域部４を、他の矩形領域部３よりもＹ方向において大きくなるようにして配置した例である。このような配置とすることで、現像処理によってレジストパターン１５３ｂのコーナー部分が丸い形状となっても、図２の場合に比べて大きな接着強度を確保することができる。従って、この場合には、レジストパターン１５３ｂの変形をより強く抑制することが可能となる。
【００４１】
また、図５は、非解像パターン２２の中央に配置される矩形領域部５を、他の矩形領域部３よりもＸ方向において短く配置し、湾曲形状中央部分における凸形状の飛び出し部分を無くした配置である。このような配置とすることで、図２の場合よりも湾曲量ｃが小さくなる。この配置は、個々の矩形領域部３のずらし量を調節する代わりに、適用することが可能である。
【００４２】
尚、本発明の湾曲した非解像パターン２、１２、２２を、ＥＢ描画の際に使用するデータとして生成するには、従来の直線形状のみの非解像パターンの描画データを作成した後に、マスクデータの設計ルールチェック（ＤＲＣ）を行う。その際に、非解像パターンのサイズおよび隣接する回路パターンとの位置関係を抽出し、あらかじめ設定した特定の基準を満たした非解像パターンのみに湾曲処理を施せばよい。例えば、レジストパターンの線幅（短手方向の寸法）に対する長手方向寸法の比率（アスペクト比）が１０以下になる非解像パターンに湾曲処理を施せばよい。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、フォトマスク上に形成する非解像パターン２を、湾曲した形状とすることで、フォトマスクの形成工程において、非解像パターン２の変形を防止し、所望の特性を備えたフォトマスクを容易に製造できる。
【符号の説明】
【００４４】
１…配線用解像パターン、２、１２、２２…非解像パターン、３，４、５…矩形領域部（矩形パターン）、５１…透光性基板、５２…金属膜、５３…レジスト膜、５３a…レジストパターン（配線用解像パターン用のレジストパターン）、５３ｂ、１５３ｂ、２５３ｂ…レジストパターン（非解像パターン用のレジストパターン）、ａ…非解像パターンの線幅、ｃ…非解像パターンの湾曲量。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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