(57)【要約】【課題】フォトマスク及びこれを用いたパターン製造方法を提供する。【解決手段】半導体露光工程に用いられる上下対称構造を有する複数個のリングゲートパターン１２２を備えるフォトマスクにおいて、フォトマスク上の各リングゲートパターン１２２の穴中に、該当のリングゲートパターンから一定距離離隔して補助パターン１２４を追加する。上下対称構造を有するリングゲートパターン１２２の穴中に一定距離離隔して補助パターン１２４を追加することによって、隣り合うパターン間で生じるレンズ収差によるＣＤが一致しなければならない１対の上下対称構造を有するリングゲートパターン間の臨界寸法変化を減らし、微細化パターンを正確に形成することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体露光工程に用いられる上下対称構造を有する複数個のリングゲートパターンを備えるフォトマスクにおいて、
補助パターンが、前記フォトマスク上の前記各リングゲートパターンの穴中に、該リングゲートパターンから一定距離離れて追加されることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
前記補助パターンは、正方形の形状を有す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】
前記補助パターンは、２０×２０ｎｍ〜１２０×１２０ｎｍの範囲で形成され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４】
前記補助パターンは、Ｙ軸に沿って、該当のリングゲートパターンの底部上面から１５０ｎｍ〜１９０ｎｍの距離だけ離れた位置に形成され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５】
上下対称構造を有する複数個のリングゲートパターンを備えるフォトマスクを用いてウエハにパターンを形成する方法において、
前記リングゲートパターンに形成される穴中に、該リングゲートパターンから一定距離離れて追加された補助パターンを有するフォトマスクを用いて露光工程を行う段階と、
前記露光工程により前記フォトレジストに形成された前記リングゲートパターンを用いてウエハ上のフォトレジストをパターニングする段階と、
を有することを特徴とするフォトマスクを用いたパターン製造方法。
【請求項６】
前記補助パターンは、正方形の形状を有することを特徴とする請求項５に記載のフォトマスクを用いたパターン製造方法。
【請求項７】
前記補助パターンは、２０×２０ｎｍ〜１２０×１２０ｎｍの範囲で形成されることを特徴とする請求項５に記載のフォトマスクを用いたパターン製造方法。
【請求項８】
前記補助パターンは、Ｙ軸に沿って、該当のリングゲートパターンの底部上面から１５０ｎｍ〜１９０ｎｍの距離だけ離れて配置されることを特徴とする請求項５に記載のフォトマスクを用いたパターン製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトリソグラフィ技術に関し、特に、フォトマスクに形成されたパターン間の臨界寸法の変化を減らすことができるフォトマスク及びこれを用いたパターン製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、フォトリソグラフィ技術は、半導体素子の高集積化を先導する基本技術であって、光を用いてウエハ基板上に任意の形状を有するパターンを形成する（例えば、特許文献１又は２）。すなわち、ウエハ基板において絶縁膜や導電膜などのパターンを形成すべき位置に、露光装備から紫外線、電子ビームまたはＸ線のような光を照射し、溶解度が変化するフォトレジストを形成し、該フォトレジストの所定部位をフォトマスクを用いて光に晒した後に、現像液に対して高い溶解度を有するフォトレジストの部分を除去することによって、任意の形状を有するフォトレジストパターンを形成する。続いて、このフォトレジストパターンから外部に露出された部分をエッチング工程で除去することで、望む半導体素子パターンを得る。
【０００３】
図１は、一般の露光装置の概略的構造を示す図である。
【０００４】
図１に示すように、一般の露光装置は、露光源１０のレーザービームのような光を集光するコンデンサレンズ（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ  ｌｅｎｓ）２０と、コンデンサレンズ２０の下部に配置されたウエハ５０に光を集光させるプロジェクションレンズ（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｌｅｎｓ）４０と、コンデンサレンズ２０とプロジェクションレンズ４０との間に配置され、ウエハ５０のフォトレジストをパターニングするための任意の形状のパターン３２が描かれたフォトマスク３０と、を備える。
【０００５】
このように構成される露光装置は、露光源１０から照射されるレーザー光が、コンデンサレンズ２０を経てフォトマスク３０を通過した後に、プロジェクションレンズ４０により集光されてウエハ５０に伝達され、これにより、フォトマスク３０のパターン３２がウエハ５０上のフォトレジスト５２に投影される。
【０００６】
しかしながら、ＤＲＡＭまたはフラッシュメモリのようにフォトマスクに形成されたパターンが反復され且つ微細な形状を有する場合、露光装置に備えられるレンズの収差により、フォトマスク上のパターンがウエハ上に同一のパターンで投影されず、パターンの臨界寸法（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ：ＣＤ）やフィデリティ（ｆｉｄｅｌｉｔｙ）が望む通りにならない現象が生じてしまう。
【０００７】
例えば、図２に示すように、ウエハ上に形成されるパターンが円形のリングゲートである場合、フォトマスクには上下対称構造を有する直方形のリングゲートターン３２のアレイが配置されている。
【０００８】
しかしながら、このように上下対称構造を有するリングゲートパターン３２では、レンズ収差によって、向かい合うパターン間においてパターン臨界寸法（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が変わることがある。
【０００９】
一方、最近高集積化・高密度化しつつある半導体装置に対応しうるより微細化したパターンを形成すべく高い解像力を具現するフォトリソグラフィ技術には、光源補正（例えば、斜め入射照明）、光干渉現象を利用するマスク（例えば、減衰位相シフト、交互位相シフト等）製造、光近接効果を防止するためのフォトマスクのレイアウト補正などがある。
【００１０】
したがって、このような方法を用いて微細なパターンをより正確に製造するフォトリソグラフィ技術に関する更なる研究・開発が望まれている。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第４，６０９，５６６号
【特許文献２】米国特許第４，６５０，９８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上記事情に鑑みて、上下対称構造を有するリングゲートパターンの穴中に補助パターンを追加することによって、隣り合うパターン間で生じるレンズの収差によるパターン臨界寸法の変化を減らし、微細化パターンを正確に形成することができるフォトマスク及びこれを用いたパターン製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、半導体露光工程に用いられる上下対称構造を有する複数個のリングゲートパターンを備えるフォトマスクにおいて、補助パターンが、前記フォトマスク上の前記各リングゲートパターンの穴中に、該リングゲートパターンから一定距離離れて追加されることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、上下対称構造を有する複数個のリングゲートパターンを備えるフォトマスクを用いてウエハにパターンを形成する方法であって、前記リングゲートパターンに形成される穴中に、該リングゲートパターンから一定距離離れて追加された補助パターンを有するフォトマスクを用いて露光工程を行う段階と、
前記露光工程により前記フォトレジストに形成された前記リングゲートパターンを用いてウエハ上のフォトレジストをパターニングする段階と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、上下対称構造を有するリングゲートパターンの穴中に補助パターンを追加するため、隣り合うパターン間で生じるレンズ収差による臨界寸法の変化を減らし、微細化パターンを正確に形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態について、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者が容易に実施できるように詳細に説明する。
【００１７】
図面では、多数の層及び領域の明確な図示のために、厚さを拡大して示す。また、図面中、同一の構成要素には、同一の参照符号または番号を共通使用するものとする。
【００１８】
図３は、本発明によるフォトマスクを用いた露光装置を概略的に示す図である。
【００１９】
図３に示すように、本発明が適用された露光装置は、露光源１００のレーザービームのような光を集光するコンデンサレンズ１１０と、コンデンサレンズ１１０の下部に配置されたウエハ１４０に光を集光させるプロジェクションレンズ１３０と、コンデンサレンズ１１０とプロジェクションレンズ１３０との間に配置され、ウエハ１４０のフォトレジスト１４２をパターニングするための任意の形状のパターン１２２及びその補助パターンが描かれたフォトマスク１２０と、を備える。
【００２０】
本発明のフォトマスク１２０上のパターン１２２は、同じパターンが反復される直方形のリングゲート形態を有し、かつ、１対のリングゲートパターンが上下対称するように向かい合っている。また、各リングゲートパターン１２２の穴中に、リングゲートパターン１２２から一定距離離れて補助パターンが追加される。
【００２１】
本発明によるフォトマスクを用いた露光装置により露光工程を実施すると、露光源１００から照射されるレーザー光が、コンデンサレンズ１１０を経てフォトマスク１２０の、補助パターンを持つリングゲートパターン１２２を通過した後にプロジェクションレンズ１３０により集光され、ウエハ１４０に伝達される。これにより、フォトマスク１２０のリングゲートパターン１２２がウエハ１４０上のフォトレジスト１４２に投影され、円形のリングゲートパターンが形成される。ここで、リングゲートパターン１２２中の補助パターンは、ウエハ１４０上のフォトレジスト１４２に投影されないような最小サイズを有する。
【００２２】
図４は、本発明のフォトマスクにおいて補助パターンがそれぞれ追加されたリングゲートパターンのレイアウトを示す図である。
【００２３】
図４を参照すると、本発明によるフォトマスクには、上下対称構造を有する直方形のリングゲートパターン１２２のアレイがフォトマスク上に配列されており、各リングゲートパターン１２２の穴中には、該当のリングゲートパターン１２２から一定距離離れた補助パターン１２４が備えられる。
【００２４】
例えば、補助パターン１２４は、正方形の形状を有し、その大きさは、ウエハ上にパターニングされないような最小サイズを有するよう、２０×２０ｎｍ〜１２０×１２０ｎｍの範囲で形成される。
【００２５】
リングゲートパターン１２２の左側及び右側の幅が均一であり、広い幅を有するリングゲートパターン１２２の部分を上部、幅の狭い部分を底部と定義すると、本発明の補助パターン１２４は、Ｙ軸に沿って底部上面から１５０ｎｍ〜１９０ｎｍの距離（Ｓ）だけ離れた位置に形成される。
【００２６】
したがって、本発明によるフォトマスクによれば、上下対称構造を有する１対の向かい合うリングゲートパターン１２２間の臨界寸法の差が、それぞれの穴中に備えられた補助パターン１２４によって大きく低減する。すなわち、向かい合うリングゲートパターンの臨界寸法が、それぞれの補助パターン１２４により、レンズ収差によるパターン１２２の敏感度変化を減らすことができ、隣り合うパターン間で生じる光近接効果を最小限に抑えることになる。
【００２７】
図５は、従来のフォトマスクと本発明の補助パターンが追加されたフォトマスクを用いた露光工程におけるウエハパターンの上下差を比較したグラフである。
【００２８】
図５を参照すると、露光工程において、補助パターンを追加しない従来のフォトマスクを使用する時（クリーンの棒）と、上下対称構造のリングゲートパターン中にそれぞれ６０×６０ｎｍ、８０×８０ｎｍ、９０×９０ｎｍ、１００×１００ｎｍ、１２０×１２０ｎｍサイズの補助パターンを追加した本発明のフォトマスクを使用する時（陰影付きの棒）における、ウエハパターンの上下差（Ｔ−Ｂ）によるレンズ収差敏感度を比較する。
【００２９】
このグラフから、補助パターンを追加しない従来のフォトマスクを用いる場合のウエハパターンの上下差（Ｔ−Ｂ）によるレンズ収差敏感度が、本発明のフォトマスクを用いる場合に比べて大きいことが分かる。
【００３０】
図６は、従来のフォトマスクと補助パターンが追加された本発明のフォトマスクを用いた露光工程におけるウエハパターンの左右大きさの差を比較したグラフである。
【００３１】
図６では、異なるレンズ（Ａ，Ｂ，Ｃ）を使用した露光工程において、補助パターンを追加しない従来のフォトマスクを用いる時（左の棒）と、上下対称構造のリングゲートパターン中にそれぞれ９０×９０ｎｍの大きさと１５０ｎｍの距離を有する補助パターンが追加されたフォトマスクを用いる時（中央の棒）、１００×１００ｎｍの大きさと１９０ｎｍの距離を有する補助パターンが追加されたフォトマスクを用いる時（右グラフ）における、ウエハパターンの左右大きさの差（ｍａｘ｜Ｌ−Ｒ｜）を比較する。
【００３２】
このグラフから、補助パターンを追加しない従来のフォトマスクを用いる時のウエハパターンの左右大きさの差（ｍａｘ｜Ｌ−Ｒ｜）が、本発明のフォトマスクを用いる時のそれに比べて大きいことが分かる。
【００３３】
したがって、本発明は、上下対称構造を有するリングゲートパターン内にそれぞれ追加された補助パターンにより、向かい合うリングゲートパターンにおいてレンズ収差によるパターン敏感度変化を減らすことができる。その結果、向かい合うリングゲートパターンの臨界寸法の変化が均一に維持される。
【００３４】
以上では、本発明を特定の好ましい実施形態に挙げて図示及び説明してきたが、本発明は、上記の実施形態に限定されなく、本発明の概念を逸脱しない範囲内で、当該技術分野で通常の知識を持つ者により各種の変更及び修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】一般の露光装置の概略的構造を示す図である。
【図２】従来の技術によるフォトマスクのリングゲートパターンのレイアウトを示す図である。
【図３】本発明によるフォトマスクを用いた露光装置を概略的に示す図である。
【図４】本発明によるフォトマスクにおいて補助パターンが追加されたリングゲートパターンのレイアウトを示す図である。
【図５】従来のフォトマスクと補助パターンが追加された本発明のフォトマスクを用いた露光工程において、ウエハパターンの上下差を比較したグラフである。
【図６】従来のフォトマスクと補助パターンが追加された本発明のフォトマスクを用いた露光工程において、ウエハパターンの左右大きさの差を比較したグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１２２  リングゲートパターン、１２４  補助パターン。
【図１】
2006163342.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006163342.tif 000006
【図５】
2006163342.tif 000007
【図６】
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