(57)【要約】【課題】所望パターンを形成すべき被パターニング層に組成が異なる複数の異組成領域が存在していても、被パターニング層を高精度にパターニングすること。【解決手段】所望のパターンにエッチングされる組成の異なる複数の異組成領域を有する被パターニング層上に形成されたフォトレジスト膜を露光する際に用いるフォトマスクを形成するためのフォトマスクデータ作成方法であって、前記被パターニング層における各異組成領域に形成すべきパターンの基本パターンデータを、各異組成領域上に形成されたレジストパターンのパターン間距離によって各異組成領域でのエッチング状態が異なって生じる第１シフト量と、前記フォトマスクのパターン間距離によって前記フォトレジスト膜のエッチング状態が異なって生じる第２シフト量とを用いて補正することにより、形成すべきフォトマスクのフォトマスクデータを作成する工程を備えたことを特徴とするフォトマスクデータ作成方法。【選択図】図５
2008203634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望のパターンにエッチングされる組成の異なる複数の異組成領域を有する被パターニング層上に形成されたフォトレジスト膜を露光する際に用いるフォトマスクを形成するためのフォトマスクデータ作成方法であって、
前記被パターニング層における各異組成領域に形成すべきパターンの基本パターンデータを、各異組成領域上に形成されたレジストパターンのパターン間距離によって各異組成領域でのエッチング状態が異なって生じる第１シフト量と、前記フォトマスクのパターン間距離によって前記フォトレジスト膜のエッチング状態が異なって生じる第２シフト量とを用いて補正することにより、形成すべきフォトマスクのフォトマスクデータを作成する工程を備えたことを特徴とするフォトマスクデータ作成方法。
【請求項２】
前記フォトマスクデータを作成する工程が、
（ａ）前記被パターニング層における各異組成領域に形成すべきパターンの基本パターンデータを作成する工程と、
（ｂ）前記基本パターンデータにおけるパターンと同一のパターンを有するレジストパターンをマスクとして被パターニング層をエッチングした場合に、各異組成領域におけるレジストパターンのパターン間距離によってエッチング速度が異ることで前記エッチング状態が異なって生じる前記第１シフト量に基いて第１補正データを作成し、該第１補正データを用いて前記基本パターンデータを補正して形成すべきレジストパターンのレジストパターンデータを作成する工程と、
（ｃ）前記レジストパターンデータにおけるパターンと同一のパターンを有するフォトマスクを用いて露光された前記フォトレジスト膜を現像してパターンを形成した場合に、フォトマスクのパターン間距離によって光近接効果が異なることで前記エッチング状態が異なって生じる前記第２シフト量に基いて第２補正データを作成し、該第２補正データを用いて前記レジストパターンデータを補正して形成すべきフォトマスクのフォトマスクデータを作成する工程とを含む請求項１に記載のフォトマスクデータ作成方法。
【請求項３】
前記被パターニング層と同じ組成の複数の異組成領域を有するテスト用被パターニング層上に、複数の異なるパターン間距離を有するテスト用レジストパターンを形成し、該テスト用レジストパターンをマスクとしてエッチングして各異組成領域にテストパターンを形成し、このテストパターンが有する複数のパターン線幅または複数のパターン間距離と、前記テスト用レジストパターンが有する複数のパターン線幅または前記複数のパターン間距離との関係に基いて第１の関係式を作成する工程をさらに有し、
前記工程（ｂ）において、前記基本パターンデータに基くレジストパターンのパターン間距離と前記第１の関係式とを用いて前記第１シフト量を算出する請求項２に記載のフォトマスクデータ作成方法。
【請求項４】
複数の異なるパターン間距離を有するテスト用フォトマスクを用いてテスト用フォトレジストを露光し現像してテストレジストパターンを形成し、このテストレジストパターンが有する複数のパターン線幅または複数のパターン間距離と、前記テスト用フォトマスクが有する複数のパターン線幅または前記複数のパターン間距離との関係に基いて第２の関係式を作成する工程をさらに有し、
前記工程（ｃ）において、前記レジストパターンデータに基くフォトマスクのパターンのパターン間距離と前記第２の関係式とを用いて前記第２シフト量を算出する請求項２または３に記載のフォトマスクデータ作成方法。
【請求項５】
被パターニング層が、ポリシリコンからなる第１の異組成領域と、リン含有ポリシリコンからなる第２の異組成領域とを有してなる請求項１〜４のいずれか１つに記載のフォトマスクデータ作成方法。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１つに記載のフォトマスクデータ作成方法により作成されたフォトマスクデータに基いて形成されたフォトマスク。
【請求項７】
組成の異なる複数の異組成領域を有する被パターニング層上にフォトレジスト膜を形成する工程と、前記請求項１〜５のいずれか１つに記載のフォトマスクデータ作成方法により作成されたフォトマスクデータに基いて形成されたフォトマスクを用いて前記フォトレジスト膜を露光し現像して、レジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして用いて前記被パターニング層をエッチングする工程とを有するパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスクデータ作成方法、それを用いて作製されるフォトマスクおよびそれを用いて被パターニング層に所望のパターンを形成するパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被パターニング層にデバイスパターンを形成する場合、一般的には以下の工程が行なわれている。まず、被パターニング層上にフォトレジスト膜を形成し、設計パターンに形成されたフォトマスクを用いてフォトレジスト膜を露光しエッチングにより現像して、レジストパターンを形成する。その後、レジストパターンをマスクとして被パターニング層をエッチングして、被パターニング層をパターニングする。
この際、被パターニング層を設計パターン通りにパターニングすることが重要であるが、デバイスパターンの微細化に伴い、各プロセスで生ずるパターニングに悪影響を及ぼす要因によってパターンを忠実に形成することが困難になってきており、最終的な仕上がりパターンが設計パターン通りにならないという問題が生じてきている。特に、微細加工を達成するために最も重要なリソグラフィーで生ずる光近接効果およびエッチングプロセスで生ずるプロセス近接効果（エッチング疎密効果）が、所望パターンに対する最終的な仕上がりパターンの寸法精度に大きく影響を及ぼしていると考えられる。
【０００３】
ここで、光近接効果とは、フォトレジスト膜を露光する際、フォトマスクの隣接するパターン同士が近いとフォトマスクを通過した光が互いに干渉しあい、パターン間の光強度が変化してパターン通りに露光されず、その結果線幅のズレ（リソシフト）が生じる現象のことである。また、プロセス近接効果とは、被エッチング膜をエッチングする際、エッチング反応により生成する副生成物の付着量がレジストパターンのパターン密度によって異なり、その結果線幅のズレ（エッチングシフト）が生じる現象のことである。
【０００４】
図１は光近接効果を示すグラフであり、これによればフォトマスクのパターン間距離がある特定の距離よりも長いと、フォトマスクのパターン線幅よりもレジストパターンの線幅が細くなる（シフト量がマイナスとなる）傾向にあり、反対にパターン間距離が前記特定の距離よりも短いと、フォトマスクのパターン線幅よりもレジストパターンの線幅が細くなる（シフト量がマイナスとなる）傾向にあることが分かる。なお、図１はポジ型レジストの場合である。
【０００５】
図２はプロセス近接効果を示すグラフであり、これによればレジストパターンのパターン間距離がある特定の距離よりも長いと、レジストパターンの線幅よりもエッチング後の被パターニング層のパターン線幅よりも太くなる（シフト量がプラスとなる）傾向にあり、反対にパターン間距離が前記特定の距離よりも短いとレジストパターンの線幅よりもエッチング後の被パターニング層のパターン線幅が細くなる（シフト量がマイナスとなる）傾向にあることが分かる。
【０００６】
そのため、加工後の仕上がりパターンの寸法精度を向上する技術が検討され、リソグラフィプロセスで生じる寸法変動をパターンで補正する光近接効果補正（ＯＰＣ：Optical Proximity Correction）技術およびエッチングプロセスで生じる寸法変動をパターンで補正するプロセス近接効果補正（ＰＰＣ：Process Proximity Correction）技術等が報告されている（例えば特許文献１および２参照）。
前記ＯＰＣ技術は、上述の光近接効果によって生ずるパターン線幅のシフト量（ズレ量）を認識した上で、形成しようとするパターン密度に応じてフォトマスクのパターン寸法を補正する技術である。また、前記ＰＰＣ技術は、上述のプロセス近接効果によって生ずるパターン線幅のシフト量を認識した上で、形成しようとするパターン密度に応じてマスクパターンの寸法を補正する技術である。
【特許文献１】特開平３−３６５４９号公報
【特許文献２】特開平８−３２１４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者が前記ＰＰＣ技術を検討したところ、エッチングによる加工変換差（エッチングシフト）は、パターン間の距離以外の影響も受けることが判明した。例えば、ポリシリコン膜をエッチングする際に、ポリシリコン膜へのイオン注入の有無により、加工変換差が異なる。このことは、例えば、選択的にイオン注入されたポリシリコン膜にゲートパターンをエッチング加工する際、イオン注入の有無によって寸法変換差が異なることを意味する。したがって、上述のＰＰＣ技術では完全にマスクパターンの補正ができない。
【０００８】
本発明は、前記課題に鑑みなされたものであり、所望パターンを形成すべき被パターニング層に組成が異なる複数の異組成領域が存在していても、被パターニング層を高精度にパターニングすることができるフォトマスクデータ作成方法、フォトマスクおよびパターン形成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かくして、本発明によれば、所望のパターンにエッチングされる組成の異なる複数の異組成領域を有する被パターニング層上に形成されたフォトレジスト膜を露光する際に用いるフォトマスクを形成するためのフォトマスクデータ作成方法であって、前記被パターニング層における各異組成領域に形成すべきパターンの基本パターンデータを、各異組成領域上に形成されたレジストパターンのパターン間距離によって各異組成領域のエッチング状態が異なって生じる第１シフト量と、前記フォトマスクのパターン間距離によって前記フォトレジスト膜のエッチング状態が異なって生じる第２シフト量とを用いて補正することにより、形成すべきフォトマスクのフォトマスクデータを作成する工程を備えたフォトマスクデータ作成方法が提供される。
【００１０】
また、本発明の別の観点によれば、前記フォトマスクデータ作成方法により作成されたフォトマスクデータに基いて形成されたフォトマスクが提供される。
また、本発明のさらに別の観点によれば、組成の異なる複数の異組成領域を有する被パターニング層上にフォトレジスト膜を形成する工程と、前記フォトマスクデータ作成方法により作成されたフォトマスクデータに基いて形成されたフォトマスクを用いて前記フォトレジスト膜を露光し現像して、レジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして用いて前記被パターニング層をエッチングする工程とを有するパターン形成方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、所望パターンを形成すべき被パターニング層に組成が異なる複数の異組成領域が存在していても、被パターニング層を高精度にパターニングすることができ、所望の仕上がり寸法を得ることが可能となり、デバイスの特性、歩留りの向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のフォトマスクデータ作成方法は、所望のパターンにエッチングされる組成の異なる複数の異組成領域を有する被パターニング層上に形成されたフォトレジスト膜を露光する際に用いるフォトマスクを形成するためのフォトマスクデータ作成方法であって、前記被パターニング層における各異組成領域に形成すべきパターンの基本パターンデータを、各異組成領域上に形成されたレジストパターンのパターン間距離によって各異組成領域のエッチング状態が異なって生じる第１シフト量と、前記フォトマスクのパターン間距離によって前記フォトレジスト膜のエッチング状態が異なって生じる第２シフト量とを用いて補正することにより、形成すべきフォトマスクのフォトマスクデータを作成する工程を備えたことを特徴とする。
図５は本発明のフォトマスクデータ作成方法を用いてゲートパターンを形成するまでの工程を示すフローチャートである。
【００１３】
本発明において、被パターニング層は、上述のように組成の異なる複数の異組成領域を有している。ここで、被パターニング層とは、例えば支持体（基板、ウェハ等）上に形成された層に限らず、支持体自体をも包含する。被パターニング層としては、例えば半導体基板、半導体やその他の材質からなる基板上に形成された半導体層等が挙げられる。したがって、被パターニング層の複数の異組成領域とは、例えば半導体基板あるいは半導体層に平面的に存在する一の領域と他の領域が異なる組成で構成されていることを意味し、このような異組成領域は半導体基板あるいは半導体層への部分的な不純物注入、不純物除去等によって形成されることができる。
被パターニング層は、具体的には、ポリシリコンからなる第１の異組成領域と、リン含有ポリシリコンからなる第２の異組成領域とを有してなる構成を例示することができるが、これに限定されるものではない。
【００１４】
本発明において、前記フォトマスクデータを作成する工程が、（ａ）前記被パターニング層における各異組成領域に形成すべきパターンの基本パターンデータを作成する工程と、（ｂ）前記基本パターンデータにおけるパターンと同一のパターンを有するレジストパターンをマスクとして被パターニング層をエッチングした場合に、各異組成領域におけるレジストパターンのパターン間距離によってエッチング速度が異なることで前記エッチング状態が異なって生じる前記第１シフト量に基いて第１補正データを作成し、該第１補正データを用いて前記基本パターンデータを補正して形成すべきレジストパターンのレジストパターンデータを作成する工程と、（ｃ）前記レジストパターンデータにおけるパターンと同一のパターンを有するフォトマスクを用いて露光された前記フォトレジスト膜を現像してパターンを形成した場合に、フォトマスクのパターン間距離によって光近接効果が異なることで前記エッチング状態が異なって生じる前記第２シフト量に基いて第２補正データを作成し、該第２補正データを用いて前記レジストパターンデータを補正して形成すべきフォトマスクのフォトマスクデータを作成する工程とを含むものであってもよい。
以下、工程（ａ）〜（ｃ）について詳しく説明する。
【００１５】
＜工程（ａ）＞
前記工程（ａ）における基本パターンデータとは、非エッチング部分であるパターンの形状および配置を特定するデータであって、各パターンの線幅データと、隣接するパターン間のパターン間距離データ（エッチング幅データ）とを少なくとも有している。
【００１６】
＜工程（ｂ）＞
図２で説明したように、レジストパターンをマスクとして被パターニング層をエッチングするとプロセス近接効果（エッチング疎密効果）が作用してレジストパターンのパターン間距離によってエッチング速度が異なるため、レジストパターン通りのパターンを被パターニング層に形成できない。
さらに、図３に示すように、レジストパターンをマスクとして被パターニング層をエッチングすることによる加工変換差（エッチングシフト）は、パターン間の距離以外にも、被パターニング層の組成の違いによっても影響している。なお、図３はレジストパターンをマスクとしてポリシリコン膜をエッチングする際に、ポリシリコンへのリンイオンの注入の有無によりエッチングシフト量が異なることを示すグラフである。
さらに、図４に示すように、被パターニング層のエッチングシフトは、注入された不純物イオンの濃度の違いによっても影響している。なお、図４はレジストパターンをマスクとしてポリシリコン膜をエッチングする際に、リンイオンの濃度によりエッチングシフト量が異なることを示すグラフである。
そこで、前記工程（ｂ）では、被パターニング層における複数の異組成領域毎において、レジストパターンの各パターン間距離によってエッチング速度が異なって生じるパターン間距離毎の前記第１シフト量を用いて前記第１補正データを作成する。
【００１７】
本発明では第１シフト量を求めるために、被パターニング層と同じ組成の複数の異組成領域を有するテスト用被パターニング層上に、複数の異なるパターン間距離を有するテスト用レジストパターンを形成し、該テスト用レジストパターンをマスクとしてエッチングして各異組成領域にテストパターンを形成し、このテストパターンが有する複数のパターン線幅または複数のパターン間距離と、前記テスト用レジストパターンが有する複数のパターン線幅または前記複数のパターン間距離との関係に基いて第１の関係式を作成する工程をさらに有してもよい。これによって前記工程（ｂ）において、前記基本パターンデータに基くレジストパターンのパターン間距離と前記第１の関係式とを用いて前記第１シフト量を算出することができる。なお、この第１の関係式（第１の補正関数）を作成する工程は、被パターニング層の各異組成領域の組成毎について行われる。つまり、第１の関係式は必要な数だけあらかじめ作成される。したがって、テスト用被パターニング層が１つの組成からなる場合は、各異組成領域の組成に対応する複数枚のテスト用被パターニング層を用いて前記工程が行なわれる。
【００１８】
この第１の関係式を作成する工程の一例を以下に詳しく説明する。
例えば被パターニング層が、リンイオンが注入されない領域と注入された領域を有するポリシリコン膜である場合、図６（ａ）に示すように、例えば半導体基板１上に酸化膜２を介して形成されたポリシリコン膜３（リンイオン注入なし）を１枚目のテスト用被パターニング層として用意し、このテスト用被パターニング層のポリシリコン膜３上に、異なるパターン間距離Ａ1、Ｂ1およびＣ1を有するテスト用レジストパターン４を形成する。例えば、テストパターンのパターン間距離は、デザインルールの最小値（１８０ｎｍ程度）から１００００ｎｍに設定する。この際のパターン間距離のふり幅は、例えばパターン間距離がデザインルールの最小値（１８０ｎｍ）程度〜３００ｎｍの場合は、２ｎｍから５ｎｍの範囲に任意の値分増減させて異なるパターン間距離に設定し、これと同様にパターン間距離が３００〜５００ｎｍの場合は１０〜２０ｎｍの範囲の任意の値分増減させ、パターン間距離が５００〜１０００ｎｍの場合は５０〜１００ｎｍの範囲の任意の値分増減させ、パターン間距離が１０００〜１００００ｎｍの場合は１０００〜２０００ｎｍの範囲の任意の値分増減させて異なるパターン間距離に設定する。
このとき、このレジストパターン４は、実際の工程で行なわれる被パターニング層のエッチングに用いられるレジストパターンと同じ材料である。
【００１９】
また、ポリシリコン膜３の膜厚は被パターニング層で設定される膜厚と同程度であることが実験精度の観点から好ましい。また、レジストパターン４の線幅は任意であり、図６（ａ）では各パターン距離Ａ1、Ｂ1およびＣ1でのパターン線幅をＷＡ1、ＷＢ1およびＷＣ1としている。パターン線幅をＷＡ1、ＷＢ1およびＷＣ1は、例えば、デザインルールの最小（１３０ｎｍ）程度から１０００ｎｍ程度の範囲の任意の値に設定することができる。
なお、パターン間距離はできるだけ多く、かつ小さい距離ずつ異ならせていくことが実験精度を高める上で好ましく、パターン間距離Ａ1、Ｂ1およびＣ1とパターン線幅をＷＡ1、ＷＢ1およびＷＣ1はマトリックスに振ってテスト用レジストパターン４を作製することができる。また、このようなパターン間距離およびパターン線幅の設定は、ポジ型レジストとネガ型レジストの場合について同様である。
【００２０】
次に、図６（ｂ）に示すように、レジストパターン４をマスクとしてポリシリコン膜３をエッチングし、レジストパターン４を除去する。このとき使用するエッチング液等のエッチング条件は、被パターニング層のエッチングで採用されるエッチング条件と同じである。
その後、パターニングされたテストポリシリコンパターン３０の各パターン線幅Ｗａ1、Ｗｂ1およびＷｃ1と各パターン距離ａ1、ｂ1およびｃ1との両方あるいはいずれか一方を測定する。
その結果、パターン間距離Ａ1のときのエッチングシフト量は、ＷＡ1−Ｗａ1（またはＷａ1−ＷＡ1）、もしくはＡ1−ａ1（またはａ1−Ａ1）として算出され、他のパターン間距離Ｂ1およびＣ1についても同様にエッチングシフト量を算出する。そして、各パターン間距離に応じたエッチングシフト量に基いて、ポリシリコン膜３に関する前記第１の関係式を作成する。
【００２１】
また、上述のポリシリコン膜３に関する第１の関係式の作成と同様に、リンイオンを注入したポリシリコン膜をテスト用被パターニング層として用意し、このリンイオン含有ポリシリコン膜についても第１の関係式を作成する。この場合、被パターニング層が、リンイオン濃度が異なる複数の異組成領域を有するものであれば、リンイオンの濃度が同様の濃度で異なる複数枚のテスト用被パターニング層を用意して、これらについての第１の関係式を作成する。
そして、上述のように前記工程（ｂ）において、このようにして得られた各異組成領域の組成毎に対応する複数の第１の関係式と、基本パターンデータに基くレジストパターンのパターン間距離とを用いて、前記第１シフト量を算出する。
【００２２】
＜工程（ｃ）＞
図１で説明したように、フォトマスクを用いてレジスト膜を露光し現像すると、フォトマスクのパターン間距離によってレジスト膜に作用する光近接効果が異なるため、フォトマスクのパターン通りのレジストパターンを形成できない。そこで、前記工程（ｃ）では、フォトマスクの各パターン間距離によって光近接効果が異なって生じるパターン間距離毎の前記第２シフト量を用いて前記第２補正データを作成する。
本発明では第２シフト量を求めるために、複数の異なるパターン間距離を有するテスト用フォトマスクを用いてテスト用フォトレジストを露光し現像してテストレジストパターンを形成し、このテストレジストパターンが有するパターン線幅または複数のパターン間距離と、前記テスト用フォトマスクが有する複数のパターン線幅または前記複数のパターン間距離との関係に基いて第２の関係式を作成する工程をさらに有してもよい。これによって前記工程（ｃ）において、前記レジストパターンデータに基くフォトマスクのパターンのパターン間距離と前記第２の関係式とを用いて前記第２シフト量を算出することができる。
本発明において、被パターニング層上にレジストパターンを形成するフォトリソ工程は、その光源波長や転写方式は限定されるものではない。
この第２の関係式（第２の補正関数）を作成する工程の一例を以下に詳しく説明する。
【００２３】
（ポジ型レジストの場合）
図７（ａ）に示すように、例えば半導体基板またはガラス基板等の基板５上に、図６で説明したレジストパターンの材料であるポジ型フォトレジスト膜６を塗布し、異なるパターン間距離Ａ2、Ｂ2およびＣ2を有するテスト用ポジ型フォトマスク７を用いてフォトレジスト膜６を露光する。このとき、フォトレジスト膜６の膜厚は、被パターニング層上に塗布するフォトレジスト膜の膜厚と同程度であることが実験精度の観点から好ましい。また、フォトマスク７の線幅は任意であり、図７（ａ）では各パターン間距離Ａ2、Ｂ2およびＣ2でのパターン線幅をＷＡ2、ＷＢ2およびＷＣ2としている。なお、パターン間距離はできるだけ多く、かつ小さい距離ずつ異ならせていくことが実験精度を高める上で好ましい。
【００２４】
次に、図７（ｂ）に示すように、露光後のフォトレジスト膜６を現像する。このとき使用するエッチングガス等のエッチング条件は、被パターニング層上に形成するレジストパターンの形成で採用されるエッチング条件と同じである。
その後、パターニングされたテストレジストパターン６０の各パターン線幅Ｗａ2、Ｗｂ2およびＷｃ2と各パターン間距離ａ2、ｂ2およびｃ2との両方あるいはいずれか一方を測定する。
その結果、パターン間距離Ａ2のときのエッチングシフト量は、ＷＡ2−Ｗａ2（またはＷａ2−ＷＡ2）、もしくはＡ2−ａ2（またはａ2−Ａ2）として算出され、他のパターン間距離Ｂ2およびＣ2についても同様にエッチングシフト量を算出する。そして、各パターン間距離に応じたエッチングシフト量に基いて、フォトレジスト膜６に関する前記第２の関係式を作成する。
そして、上述のように前記工程（ｃ）において、このようにして得られた第２の関係式と、レジストパターンデータに基くフォトマスクのパターン間距離とを用いて、前記第２シフト量を算出する。
【００２５】
（ネガ型レジストの場合）
図８（ａ）に示すように、例えば半導体基板またはガラス基板等の基板５上に、図６で説明したレジストパターンの材料であるネガ型フォトレジスト膜８を塗布し、異なるパターン間距離ＷＡ2、ＷＢ2およびＷＣ2を有するテスト用ネガ型フォトマスク９を用いてフォトレジスト膜８を露光する。このとき、フォトレジスト膜８の膜厚は、被パターニング層上に塗布するフォトレジスト膜の膜厚と同程度であることが実験精度の観点から好ましい。また、フォトマスク９の線幅は任意であり、図８（ａ）では各パターン間距離ＷＡ2、ＷＢ2およびＷＣ2でのパターン線幅をＡ2、Ｂ2およびＣ2としている。この場合も、パターン間距離はできるだけ多く、かつ小さい距離ずつ異ならせていくことが実験精度を高める上で好ましい。
【００２６】
次に、図８（ｂ）に示すように、露光後のフォトレジスト膜８を現像する。このとき使用するエッチングガス等のエッチング条件は、被パターニング層上に形成するレジストパターンの形成で採用されるエッチング条件と同じである。
その後、パターニングされたテストレジストパターン８０の各パターン線幅Ｗａ2、Ｗｂ2およびＷｃ2と各パターン間距離ａ2、ｂ2およびｃ2との両方あるいはいずれか一方を測定する。
その結果、パターン間距離ＷＡ2のときのエッチングシフト量は、ＷＡ2−Ｗａ2（またはＷａ2−ＷＡ2）、もしくはＡ2−ａ2（またはａ2−Ａ2）として算出され、他のパターン間距離ＷＢ2およびＷＣ2についても同様にエッチングシフト量を算出する。そして、各パターン間距離に応じたエッチングシフト量に基いて、フォトレジスト膜８に関する前記第２の関係式を作成する。
そして、上述のように前記工程（ｃ）において、このようにして得られた第２の関係式と、レジストパターンデータに基くフォトマスクのパターン間距離とを用いて、前記第２シフト量を算出する。
【００２７】
このように、工程（ｃ）では、フォトマスクのパターン間距離によって光近接効果が異なることでエッチング状態が異なって生じる第２シフト量に基いて第２補正データを作成し、この第２補正データを用いてレジストパターンデータを補正して形成すべきフォトマスクのフォトマスクデータを作成する。
そして、このフォトマスクデータに基いてフォトマスクを形成する。
【００２８】
次に、上述の方法によるフォトマスクデータに基いて形成されたフォトマスクを用いたパターン形成方法を図９および図１０を参照しながら説明する。
このパターン形成方法は、組成の異なる複数の異組成領域を有する被パターニング層上にフォトレジスト膜を形成する工程と、上述のフォトマスクデータ作成方法により作成されたフォトマスクデータに基いて形成されたフォトマスクを用いて前記フォトレジスト膜を露光し現像して、レジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして用いて前記被パターニング層をエッチングする工程とを有する。
以下、リンが注入されていないポリシリコン領域とリン含有ポリシリコン領域とを有する被パターニング層をパターニングして、ＭＯＳトランジスタのゲート電極パターンを形成する場合を説明する。
【００２９】
まず、図９（ａ）に示すように、図示していない素子分離膜および不純物拡散層等が形成されたＳｉ基板１１上に膜厚１〜３０ｎｍ程度のゲート酸化膜１２および膜厚５０〜３００ｎｍ程度のポリシリコン膜１３を形成する。次に、図９（ｂ）に示すように、デバイスの微細化に伴いＮＭＯＳトランジスタのゲート空乏化を抑制する為に、ＮＭＯＳトランジスタ領域１３ａを開口し、ＰＭＯＳトランジスタ領域１３ｂを被覆するレジストパターン１４をポリシリコン膜１３上に形成し、ＮＭＯＳトランジスタ領域１３ａにリン（Ｐ）イオンを濃度２Ｅ１５〜５Ｅ１５（stms/cm2）程度でイオン注入する。なお、図９（ｂ）において、矢印はイオン注入を表している
【００３０】
前記レジストパターン１４を除去した後、図９（ｃ）に示すように、ＮＭＯＳおよびＰＭＯＳトランジスタ領域１３ａ、１３ｂ上に膜厚１００〜１０００ｎｍのポジ型フォトレジスト膜１５を形成する。そして、上述のフォトマスクデータに基いて形成されたＰＰＣ補正およびＯＰＣ補正がなされたポジ型用フォトマスク１６を用いてフォトレジスト膜１５を露光し、その後図１０（ａ）に示すようにフォトレジスト膜１５を現像処理することにより、レジストパターン１７を形成する。
次に、図１０（ｂ）に示すように、レジストパターン１７をマスクとしてポリシリコン膜１３をドライエッチングし、図１０（ｃ）に示すようにレジストパターン１７を除去することにより、ＮＭＯＳおよびＰＭＯＳトランジスタ領域１３ａ、１３ｂに同時にゲート電極パターン１８を形成する。このゲート電極パターン１８の線幅は、ポリシリコン膜１３のＮＭＯＳおよびＰＭＯＳトランジスタ領域１３ａ、１３ｂに形成すべきパターンの線幅に対して±５〜２０ｎｍ程度の小さな誤差で収められている。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本実施形態では、ゲート電極パターンを構成する複数の異組成領域を有するポリシリコン膜に関して例示したが、本発明は特定の層に限定されるものではない。例えば、組成の異なるメタル配線層とコンタクトホール層、組成の異なるゲート層とコンタクトホール層などのパターン形成にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】リソシフトのパターン間距離依存性を表すグラフである。
【図２】エッチングシフトのパターン間距離依存性を表すグラフである。
【図３】ポリシリコン膜におけるリン含有の有無によってエッチングシフトのパターン間距離依存性が変化することを表すグラフである。
【図４】ポリシリコン膜におけるリンの濃度によってエッチングシフト量が変化することを表すグラフである。
【図５】本発明のフォトマスクデータ作成方法を用いてゲートパターンを形成するまでの工程を示すフローチャートである。
【図６】本発明における第１の関係式を作成する工程の一例を説明する図である。
【図７】本発明における第２の関係式を作成する工程の一例を説明する図である。
【図８】本発明における第２の関係式を作成する工程の別の例を説明する図である。
【図９】本発明のパターン形成方法の一実施形態を説明する工程図である。
【図１０】図８の続きの工程を説明する工程図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  半導体基板
２  酸化膜
３  ポリシリコン膜
４  テスト用レジストパターン
５  基板
６、８  フォトレジスト膜
７  テスト用ポジ型フォトマスク
９  テスト用ネガ型フォトマスク
１１  シリコン基板
１２  ゲート酸化膜
１３  ポリシリコン膜
１３ａ  ＮＭＯＳトランジスタ領域
１３ｂ  ＰＭＯＳトランジスタ領域
１４  レジストパターン
１５  ポジ型フォトレジスト膜
１６  フォトマスク
１７  レジストパターン
１８  ゲート電極パターン
３０  テストポリシリコンパターン
６０、８０  テストレジストパターン
Ａ1、Ｂ1、Ｃ1  テスト用レジストパターンのパターン間距離
ＷＡ1、ＷＢ1、ＷＣ1  テスト用レジストパターンのパターン線幅
ａ1、ｂ1、ｃ1  テストポリシリコンパターンのパターン間距離
ＷＡ1、ＷＢ1、ＷＣ1  テストポリシリコンパターンのパターン線幅
Ａ2、Ｂ2、Ｃ2  テスト用フォトマスクのパターン間距離
ＷＡ2、ＷＢ2、ＷＣ2  テスト用フォトマスクのパターン線幅
ａ2、ｂ2、ｃ2  テストレジストパターンのパターン間距離
ＷＡ2、ＷＢ2、ＷＣ2  テストレジストパターンのパターン線幅
【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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【図１０】
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