(57)【要約】【課題】フォトリソグラフィー工程において、フォーカスマージンを向上させるだけでなく、ライン末端部の縮みを抑制し、かつエッチング工程において仕上がり寸法差を抑制する、露光用マスクとマスクパターンの作成方法を提供する。【解決手段】（ａ）露光用マスク上の遮光部と透過部を示す実パターンデータを作成する工程、（ｂ）実パターンデータに対して第１の長さだけ遮光部のサイズを一様に拡大する図形処理を行なって第１パターンデータを作成する工程、（ｃ）第１パターンデータの遮光部と透過部を反転させる図形処理を行なってダミーパターンデータを作成する工程、（ｄ）実パターンデータとダミーパターンデータを重ね合わせる図形処理を行なって、実パターンの遮光部外周とダミーパターンとの間隔が第１の長さ以下である第１露光用マスクのパターンデータを作成する工程、及び（ｅ）工程（ｄ）で作成したパターンデータを用いて第１露光用マスクパターンを作成するする工程によって露光用マスクパターンを作成する。【選択図】  図４
2004341064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）露光用マスク上の遮光部と透過部を示す実パターンデータを作成する工程、
（ｂ）実パターンデータに対して第１の長さだけ遮光部のサイズを一様に拡大する図形処理を行なって第１パターンデータを作成する工程、
（ｃ）第１パターンデータの遮光部と透過部を反転させる図形処理を行なってダミーパターンデータを作成する工程、
（ｄ）実パターンデータとダミーパターンデータを重ね合わせる図形処理を行なって、実パターンの遮光部外周とダミーパターンとの間隔が第１の長さ以下である第１露光用マスクのパターンデータを作成する工程、
及び（ｅ）工程（ｄ）で作成したパターンデータを用いて第１露光用マスクパターンを作成するする工程
を含む露光用マスクパターンの作成方法。
【請求項２】
工程が、
（ｆ）第１パターンデータに対して遮光部のサイズを一様に第２の長さだけ縮小する図形処理を行なって、透過部が第１露光用マスクのダミーパターンに対応する領域をすべて含む第２露光用マスクのパターンデータを作成する工程
（ｇ）工程（ｆ）で作成したパターンデータを用いて第２露光用マスクパターンを作成する工程
をさらに含む請求項第１記載の露光用マスクパターンの作成方法。
【請求項３】
（ａ）露光用マスク上の遮光部と透過部を示す実パターンデータを作成する工程
（ｂ）実パターンデータに対して第１の長さ（Ｌ１）だけ遮光部のサイズを一様に拡大する図形処理を行なって第１パターンデータを作成する工程
（ｃ）第１パターンデータの遮光部と透過部を反転させる図形処理を行なって第１ダミーパターンデータを作成する工程
（ｄ）第１パターンデータに対して第２の長さ（Ｌ２）だけ遮光部のサイズを一様に縮小する図形処理を行なって第２パターンデータを作成する工程
（ｅ）第２パターンデータに対して第３の長さ（Ｌ３）だけ遮光部のサイズを一様に縮小する図形処理を行なって第３パターンデータを作成する工程
（ｆ）第２パターンデータと第３パターンデータのパターンが一致しない領域を抽出する図形処理を行なって第２ダミーパターンデータを作成する工程
（ｇ）実パターンデータ、第１ダミーパターンデータおよび第２ダミーパターンデータを重ね合わせる図形処理を行なって、実パターンの遮光部外周との間隔がＬ１−Ｌ２−Ｌ３で、遮光部のパターン幅がＬ２以下の、線状の第２ダミーパターンと、第２ダミーパターンとの間隔がＬ２の第１ダミーパターンを備える第１露光用マスクのパターンデータを作成する工程
及び（ｈ）工程（ｇ）で作成したパターンデータを用いて第１露光用マスクパターンを作成する工程
を含む露光用マスクパターンの作成方法。
【請求項４】
工程が、
（ｉ）第３パターンデータに対して第４の長さだけ遮光部のサイズを一様に縮小する図形処理を行なって、透過部が第１露光用マスクの第１及び第２ダミーパターンに対応する領域をすべて含む第２露光用マスクのパターンデータを作成する工程
（ｊ）作成したパターンデータを用いて第２露光用マスクパターンを作成する工程
を更に含む請求項３記載の露光用マスクパターンの作成方法。
【請求項５】
Ｌ２とＬ３の和がＬ１を超えない請求項３記載のマスクパターンの作成方法。
【請求項６】
請求項１あるいは３記載のいずれかの方法で作成した第１露光用マスクパターンを適用して作成したマスクパターンを備える第１露光用マスク。
【請求項７】
請求項２あるいは４記載のいずれかの方法で作成した第２露光用マスクパターンを適用して作成したマスクパターンを備える第２露光用マスク。
【請求項８】
フォトリソグラフィーを用いる半導体装置の製造方法において、請求項１あるいは３記載のいずれかの方法で作成された露光用マスクパターンを適用して第１露光用マスクを作成し、さらに請求項２あるいは４記載の第２露光用マスクを作成し、製造工程が、第１露光用マスクを用いて半導体ウェハ上のフォトレジストに第１の露光を行なう第１露光工程と、第２露光用マスクを用いて半導体ウェハ上のフォトレジストに第２の露光を行なう第２露光工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項９】
製造工程が、第１露光工程の後に第２露光工程を実施し、その後に第１及び第２露光工程によってフォトレジスト層に形成された潜像に対応して選択的にレジストを除去するためのエッチング工程を更に実施することによって、半導体ウェハ上に実パターンに対応するフォトレジストパターンのみを形成する請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
製造工程が、第１露光工程の後、フォトレジスト層に形成された潜像に対応して選択的にレジストを除去するためのエッチング工程を実施することによって、第１露光マスクの実パターンとダミーパターンに対応するフォトレジストパターンを形成し、その後に前記フォトレジスト層を露光する第２露光工程を実施し、更に第２露光工程によってフォトレジスト層に形成された潜像に対応して選択的にレジストを除去するためのエッチング工程を実施することによって、ダミーパターンに対応するフォトレジストパターンを選択的に除去する請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
露光用マスクパターンの作成方法および露光用マスクと、それを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日の微細化の進展はフォトリソグラフィーの寄与するところが大きく、それは主に露光光の短波長化によりもたらされてきた。半導体ウェハ上の加工寸法とフォトリソグラフィー工程で用いられる光源の露光波長の関係を図１９に示す。図１９の点線（ａ）は加工寸法を、実線（ｂ）は露光波長を示している。図１９から分かるように、加工寸法が２５０ｎｍ以上の世代では、加工寸法（点線）は露光波長（実線）と同等もしくはそれ以上に設定されるのが一般的であった。ところが加工寸法が２５０ｎｍ以下の世代に移ると、加工寸法が露光波長より小さい逆転現象が生じている。これは、短波長露光装置の開発難度が高く、それに伴って価格も高くなるためである。この逆転現象を補完するための技術として、短波長化に頼らない解像度向上技術の開発が行われている。
【０００３】
露光解像度の向上手法のひとつとして、位相シフト法が知られている。これは、マスク上の位相制御部材（一般的にシフタと呼ばれる）により入射光の一部を位相反転し、ウェハ上に投影される光のコントラストを向上する手法である。位相シフト法は現在、大きく分けて二つの手法に分かれる。一つはレベンソン型といわれ、規則的な繰り返しパターンを形成する場合に適した解像度向上のための手法である。しかし、この方式は規則性のない孤立パターンに対しては効果を持たない。孤立パターンに対する解像度を向上させる手法が、ハーフトーン型である。ハーフトーン型は、マスク上に形成する遮光パターンを半透明にし、透過部を通過する光に対して位相がシフトするように構成し、これによって、各々の光が重なり合うパターンのエッジで、光が打ち消しあうように位相シフト効果を得る手法である。これによって、エッジ部のコントラストが向上し、孤立パターンにおいても解像度が向上する。
【０００４】
また、このハーフトーン型マスクに対して、露光光の照射に変形照明技術を適用することは、フォーカスマージン、即ち形成するフォトレジストパターンの寸法が許容値内に入るフォーカスずれの範囲を、さらに向上させるために有効であることが知られている。図２０（ａ）に通常照明の構成を、図２０（ｂ）に変形照明技術の原理と効果を示す図を示している。変形照明技術（図２０（ｂ））は、通常照明（図２０（ａ））の三光束干渉を二光束干渉にすることによりフォーカスマージンを向上する手法である。図２０（ｃ）にウェハ面のフォーカスがずれた場合を示す。通常照明による三光束干渉において、０次光のフォーカスずれによる光路差は、点Ｌ０とＦ間の距離ｄ０と、点Ｌ０とＦ’間の距離ｄ０’の差、ｄ０−ｄ０’で与えられる。また、＋１次光のフォーカスずれによる光路差は、点Ｌ１とＦ間の距離ｄ１と、点Ｌ１とＦ’間の距離ｄ１’の差、ｄ１−ｄ１’で与えられる。同様に−１次光の光路差は、ｄ２−ｄ２’で与えられるが、これは、−１次光の光路差ｄ１−ｄ１’に等しい。０次光と±１次光の光路差（ｄ０−ｄ０’）−（ｄ１−ｄ１’）に相当する干渉によって、光のコントラストが低下する。一方、変形照明による三光束干渉において、０次光のフォーカスずれによる光路差は、点Ｌ２とＦ間の距離ｄ２と、点Ｌ２とＦ’間の距離ｄ２’の差、ｄ２−ｄ２’で与えられる。従って、変形照明における０次光と−１次光の光路差は（ｄ２−ｄ２’）−（ｄ１−ｄ１’）で与えられるが、この値は理論的にゼロになるため、コントラストの低下が抑制される。ただし、二光束干渉に寄与する二光束は０次光と、１次光のいずれか一方（図２０（ｃ）では−１次光）であるため、干渉する光の強度バランスは適正ではない。このため、一般に用いられるクロムマスクを用いて変形照明を適用する場合、露光量マージン（フォトレジスト寸法が許容値に入る露光量の範囲）は減少する傾向にある。そこで、変形照明を適用する場合、干渉する光の強度バランスを保つため、即ち１次光の強度をあげるため、ハーフトーンマスクを採用するケースが多い。ハーフトーンマスクを適用することにより、ハーフトーン部からの（透過部に対して）逆位相のリーク光が、１次光と同位相になり、これによって１次光の強度が上昇し、結果的に二光束干渉の強度バランスが均等に近づく。
【０００５】
しかし、変形照明は、回折による光の干渉に関連する技術であるため、回折の影響が大きいラインとスペースの繰り返しパターン（以下Ｌ／Ｓという）に対しては、フォーカスマージンが大幅に向上されるが、孤立パターンに対しては、ほとんど効果が得られない。（ハーフトーンマスク＋通常照明）の場合に、繰り返し、孤立パターンともにフォーカスマージンが０．６μｍであったものに、変形照明を適用した場合の効果を図２１に示す。図２１で実線（ｃ）はＬ／Ｓを、点線（ｄ）は、孤立パターンの特性を示している。図２１において、フォトレジスト寸法の許容値はＤ１で示される。Ｌ／ＳのフォーカスマージンはＤ１で示される許容値の範囲内における線（ｃ）の最大幅Ｄ２に該当し、１．８μｍに向上している。一方、孤立パターンはＤ１で示される許容値の範囲内における線（ｄ）の最大幅Ｄ３に該当するが、０．６μｍのままである。一般的にＬＳＩチップ内のパターンは、Ｌ／Ｓと孤立パターンが共存しているため、両方のパターンに効果がなければ実用的でない。この対策の一つとして、アシストバー技術が知られている（例えば特許文献１参照）。これは、ダミーパターンを孤立パターン周辺の適当な位置に、適正なサイズで配置することにより、孤立パターンをＬ／Ｓ化し、これによってＬ／Ｓに近いフォーカスマージン特性を得る技術である。アシストバーをフォトレジスト層形成されない程度に微細なパターンに設定すれば、アシストバーを後工程で取り除く必要がないが、効果も通常のＬ／Ｓほどは得られない。そこで、孤立パターン近傍に設けたダミーパターンに対応するフォトレジストパターンが形成されてもよい大きさまで広げ、二回目の露光でダミーパターンに対応するフォトレジストパターンを除去する技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。これにより、孤立パターンもＬ／Ｓと同等のフォーカスマージンを得ることが出来る。また、Ｌ／Ｓの端に位置するライン近傍に、ラインと平行にダミーパターンを配置することによって、Ｌ／Ｓの端のラインに対しても、フォーカスマージンを向上させる効果が得られる。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２７３０１３号公報
【特許文献２】特開平１０−３２６００６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記のフォトリソグラフィーにおける解像度向上技術を適用する場合、解像度攻城技術が適用可能な露光用マスクのパターンを、単純な図形処理によって、自動的に作成する方法が望まれている。
【０００８】
また、図２２および図２３に示すように、Ｌ／Ｓの各ラインの末端部が、回折光の影響を受けて縮む現象が依然として存在している。縮みの量の一例では、ラインの幅（Ｘ）が１６０ｎｍの場合に、マスクパターンに対する端部の縮み量は５０乃至８０ｎｍである。フォトレジストパターンを精度よく形成するために、この縮みを抑制する手法が望まれている。
【０００９】
さらに、パターン露光後のエッチング工程においては、フォトレジストパターンの配置密度が疎な部分に比べ、フォトレジストパターンの配置密度が密な部分のエッチングレートが低くなる効果（以下、ローディング効果という）が知られている。フォトレジストパターンを精度よく形成するために、ローディング効果を抑制し、エッチングレートを均一化する手法が望まれている。
【００１０】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、解像度攻城技術が適用可能な露光用マスクのパターンを、単純な図形処理によって、自動的に作成するための、マスクパターン作成方法および露光用マスクと、それを用いた半導体装置の製造方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、
（ａ）露光用マスク上の遮光部と透過部を示す実パターンデータを作成する工程、
（ｂ）実パターンデータに対して第１の長さだけ遮光部のサイズを一様に拡大する図形処理を行なって第１パターンデータを作成する工程、
（ｃ）第１パターンデータの遮光部と透過部を反転させる図形処理を行なってダミーパターンデータを作成する工程、
（ｄ）実パターンデータとダミーパターンデータを重ね合わせる図形処理を行なって、実パターンの遮光部外周とダミーパターンとの間隔が第１の長さ以下である第１露光用マスクのパターンデータを作成する工程、
及び（ｅ）工程（ｄ）で作成したパターンデータを用いて第１露光用マスクパターンを作成するする工程
を含む露光用マスクパターンの作成方法を提供する。
【００１２】
これによって、解像度向上技術が適用可能な露光用マスクのパターンを、単純な図形処理によって、自動的に作成する方法が提供される。
【００１３】
また、実パターンの遮光部外周とダミーパターンとの間隔が第１の長さ以下である第１露光用マスクパターンを作成するので、すべての実パターンの遮光部外周におけるハーフトーン部からのリーク光と１次回折光の干渉が、Ｌ／Ｓに近づき、繰り返しパターンと孤立パターンのフォーカスマージンが向上するだけでなく、ライン末端部の回折光が補正され、縮みが抑制される。また、ダミーパターンによってパターン外縁部におけるパターンの配置密度がＬ／Ｓに均一化されるので、エッチング工程において、ローディング効果に起因するエッチングの仕上がり寸法差の発生を抑制することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
フォトリソグラフィーに用いる露光用マスクのパターンは、例えば当業者に知られた半導体のレイアウト設計用のＣＡＤを用いて作成される。それらのＣＡＤにおいて、マスクのパターンは、例えば、平面上に配置されて遮光部と透過部の境界線を表す図形データと、平面上の任意の点が遮光部か透過部かを識別するための情報を含む。境界線の図形データは、各頂点を示す座標の集合として格納されていてもよい。これらの図形情報をパターンデータという。
【００１５】
この発明の露光用マスクパターンの作成方法は、露光解像度の向上手法が適用可能な第１露光用マスク用マスクパターンと、第１露光用マスクに含まれるダミーパターンに対応するフォトレジスト潜像あるいはフォトレジストパターンを選択的に除去するための第２露光用マスクパターンを作成する方法からなる。
【００１６】
この発明は、（ａ）露光用マスク上の遮光部と透過部を示す実パターンデータを作成する工程、
（ｂ）実パターンデータに対して第１の長さだけ遮光部のサイズを一様に拡大する図形処理を行なって第１パターンデータを作成する工程、
（ｃ）第１パターンデータの遮光部と透過部を反転させる図形処理を行なってダミーパターンデータを作成する工程、
（ｄ）実パターンデータとダミーパターンデータを重ね合わせる図形処理を行なって、実パターンの遮光部外周とダミーパターンとの間隔が第１の長さ以下である第１露光用マスクのパターンデータを作成する工程、
及び（ｅ）工程（ｄ）で作成したパターンデータを用いて第１露光用マスクパターンを作成するする工程
を含む露光用マスクパターンの作成方法を提供する。
【００１７】
工程は、（ｆ）第１パターンデータに対して遮光部のサイズを一様に第２の長さだけ縮小する図形処理を行なって、透過部が第１露光用マスクのダミーパターンに対応する領域をすべて含む第２露光用マスクのパターンデータを作成する工程
（ｇ）工程（ｆ）で作成したパターンデータを用いて第２露光用マスクパターンを作成する工程
をさらに含むようにしてもよい。
【００１８】
あるいは、この発明は、（ａ）露光用マスク上の遮光部と透過部を示す実パターンデータを作成する工程
（ｂ）実パターンデータに対して第１の長さ（Ｌ１）だけ遮光部のサイズを一様に拡大する図形処理を行なって第１パターンデータを作成する工程
（ｃ）第１パターンデータの遮光部と透過部を反転させる図形処理を行なって第１ダミーパターンデータを作成する工程
（ｄ）第１パターンデータに対して第２の長さ（Ｌ２）だけ遮光部のサイズを一様に縮小する図形処理を行なって第２パターンデータを作成する工程
（ｅ）第２パターンデータに対して第３の長さ（Ｌ３）だけ遮光部のサイズを一様に縮小する図形処理を行なって第３パターンデータを作成する工程
（ｆ）第２パターンデータと第３パターンデータのパターンが一致しない領域を抽出する図形処理を行なって第２ダミーパターンデータを作成する工程
（ｇ）実パターンデータ、第１ダミーパターンデータおよび第２ダミーパターンデータを重ね合わせる図形処理を行なって、実パターンの遮光部外周との間隔がＬ１−Ｌ２−Ｌ３で、遮光部のパターン幅がＬ２以下の、線状の第２ダミーパターンと、第２ダミーパターンとの間隔がＬ２の第１ダミーパターンを備える第１露光用マスクのパターンデータを作成する工程
及び（ｈ）工程（ｇ）で作成したパターンデータを用いて第１露光用マスクパターンを作成する工程
を含む露光用マスクパターンの作成方法を提供する。
【００１９】
工程は、（ｉ）第３パターンデータに対して第４の長さだけ遮光部のサイズを一様に縮小する図形処理を行なって、透過部が第１露光用マスクの第１及び第２ダミーパターンに対応する領域をすべて含む第２露光用マスクのパターンデータを作成する工程
（ｊ）作成したパターンデータを用いて第２露光用マスクパターンを作成する工程
を更に含んでいてもよい。
【００２０】
この発明の露光用マスクパターンの作成方法は、Ｌ２とＬ３の和がＬ１を超えないように選択されてもよい。
【００２１】
また、この発明は、前記の方法で作成した第１露光用マスクパターンを適用して作成したマスクパターンを備える第１露光用マスクを提供する。
【００２２】
さらにまた、この発明は、前記の方法で作成した第２露光用マスクパターンを適用して作成したマスクパターンを備える第２露光用マスクを提供する。
【００２３】
また、この発明はフォトリソグラフィーを用いる半導体装置の製造工程において、前記のいずれかの方法で作成された露光用マスクパターンを適用して第１および第２露光用マスクを作成し、製造工程が、第１露光用マスクを用いて半導体ウェハ上のフォトレジストに第１の露光を行なう第１露光工程と、第２露光用マスクを用いて半導体ウェハ上のフォトレジストに第２の露光を行なう第２露光工程とを含む半導体装置の製造方法を提供する。
【００２４】
製造工程は、第１露光工程の後に第２露光工程を実施し、その後に第１及び第２露光工程によってフォトレジスト層に形成された潜像に対応して選択的にレジストを除去するためのエッチング工程を更に実施することによって、半導体ウェハ上に実パターンに対応するフォトレジストパターンのみを形成するように実施されてもよい。
【００２５】
あるいは、製造工程は、第１露光工程の後、フォトレジスト層に形成された潜像に対応して選択的にレジストを除去するためのエッチング工程を実施することによって、第１露光マスクの実パターンとダミーパターンに対応するフォトレジストパターンを形成し、その後に前記フォトレジスト層を露光する第２露光工程を実施し、更に第２露光工程によってフォトレジスト層に形成された潜像に対応して選択的にレジストを除去するためのエッチング工程を実施することによって、ダミーパターンに対応するフォトレジストパターンを選択的に除去するように実施されてもよい。
【００２６】
【実施例】
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。なお、この発明は、これによって限定されるのもではない。
【００２７】
（実施例１）
図１乃至６は、この実施例の第１露光用マスクと第２露光用マスクのパターン作成例を示す説明図である。また、図７は、この実施例の、第１露光用マスクと第２露光用マスクのパターンを重ね合わせた状態を示す説明図である。
【００２８】
図８は、この実施例の、露光用マスクのパターン作成する手順を示すフローチャートである。図１乃至６のマスクパターンデータは図８に示すフローチャートの各ステップに対応している。
【００２９】
繰り返しパターンと孤立パターンの全ての外縁部に配置されるダミーパターンを、繰り返しパターンの条件に近づける、露光用マスクパターン作成の望ましい実施例を以下に説明する。
【００３０】
まず、図１に示すように実パターンデータ、すなわち半導体ウェハ上のフォトレジスト層に形成するパターンに対応するパターンデータを作成する（ステップＳ０１）。
【００３１】
図１において、実パターンデータは露光用マスクＭ上に遮光部Ａ１およびＡ２と透過部Ｂを備える。遮光部Ａ１は、孤立パターンの例であり、遮光部Ａ２はＬ／Ｓの例である。
【００３２】
この図１の実パターンデータに対して、遮光部Ａ１、Ａ２のサイズを一様に拡大する処理を行ない図２のパターンデータを得る（ステップ  Ｓ０２）。
【００３３】
図形処理的には、対応するパターンの頂点のＸおよびＹ座標を、パターンの外側に対応する方向に所定量だけ増減させることによって実現される。以下、この処理をプラスリサイズ処理という。プラスリサイズの量がパターン間のスペースを越えた個所は、例えば図２の密集部分のようにパターンとパターンがつながって一つの矩形になる。このパターンデータを第１パターンデータという。
【００３４】
次に、第１パターンデータに対して、図３のように対象となる図形領域内の全座標にわたってパターンの遮光部と透過部を反転させて、ダミーパターンデータを得る。（ステップ  Ｓ０３）。
【００３５】
次に、図１の実パターンデータと図３のダミーパターンデータを図４のように重ね合わせる。図形処理的には、対応する図形の各パターンデータをＯＲ演算することによって両者のパターンを重ね合わせることができる（ステップ  Ｓ０４）。
【００３６】
こうして得られたパターンデータを、第１露光の工程で用いるマスクのパターンデータとして使用する。このパターンデータを用いてマスクパターンを作成し、第１露光用マスクパターンを得る（ステップ  Ｓ０６）。
【００３７】
第１露光で用いるフォトレジストがポジフォトレジストの場合は、第１露光用マスクを用いて露光、エッチングすることにより、マスクパターンに対応する部分にフォトレジストが残り、マスクパターンに対応するフォトレジストパターンが形成される。
【００３８】
更に、図２の第１パターンデータに対して、パターンを一様に縮小する処理を行ない図６のパターンデータを得る（ステップ  Ｓ０５）。
【００３９】
以下、この処理をマイナスリサイズ処理という。こうして得られたパターンデータを第２露光の工程で用いるマスクのパターンデータとして使用する。このパターンデータ用いてマスクパターンを作成し、第２露光用マスクパターンを得る（ステップ  Ｓ０７）。
【００４０】
図５は、第１露光用マスクのダミーパターンのエッジに対して、第２露光用マスクのパターンを示すものである。破線Ｃはダミーパターンデータのエッジを示し、Ｄは第２露光用マスクの遮光部を示す。
【００４１】
また、図７は、第１露光用マスクと第２露光用マスクのパターンを重ね合わせた状態を示している。
【００４２】
図５に示すように、第２露光用マスクパターンの遮光部Ｄのエッジは、第１露光用マスクの実パターンとダミーパターンの中間に位置する。実パターンとダミーパターン間のスペースは、ステップＳ０２のプラスリサイズ処理におけるリサイズ量（第１長さ）によって決定される。第２露光用マスクについて、実パターンとダミーパターン間のスペースの１／２がアライメントマージン（マスクの重ね合わせ余裕度）となため、ステップＳ０２のプラスリサイズ処理におけるリサイズ量（第２長さ）を決定するに際に、これを考慮する必要がある。
【００４３】
上記の手順によれば、この実施例の説明に用いたパターンに限らず、いかなるＬＳＩパターンからも、実パターンと実パターンの全ての外縁部に配置されたダミーパターンを含む第１露光用マスクのパターンを、図形処理によって自動的に作成することができる。更に第１露光用マスクのダミーパターンに対応して形成されるフォトレジスト潜像あるいはフォトレジストパターンを削除するための、第２露光用マスクのパターンを、自動的に作成することができる。
【００４４】
このマスクパターン作成方法によれば、実パターンの遮光部外周とダミーパターンとの間隔が第１の長さ以下である第１露光用マスクパターンを作成するので、すべての実パターンの遮光部外周におけるハーフトーン部からのリーク光と１次回折光の干渉が、Ｌ／Ｓに近づき、繰り返しパターンと孤立パターンのフォーカスマージンが向上するだけでなく、図２４及び図２５に示すように、ライン末端部の回折光が補正され、縮みが抑制される（図２２に比べ、Ｙ２＜Ｙ１）。また、ダミーパターンによってパターン外縁部におけるパターンの配置密度がＬ／Ｓに均一化されるので、エッチング工程において、ローディング効果に起因するエッチングの仕上がり寸法差の発生を抑制することができる。
【００４５】
（実施例２）
繰り返しパターンと孤立パターンの全ての外縁部に配置されるダミーパターンを、繰り返しパターンの条件に近づける、露光用マスクパターン作成の更に望ましい実施例を以下に説明する。
【００４６】
この実施例は、実施例１におけるプラスリサイズ処理（ステップ  Ｓ０２）のリサイズ量を増加させて行ない、実パターンの外縁に沿う二重のパターンデータを、演算処理によって作成するものである。
【００４７】
図９乃至１６は、この実施例の、第１露光用及び第２露光用マスクのパターンの作成例を示す説明図である。
【００４８】
図１７は、この実施例の、第１露光用マスクと第２露光用マスクのパターンを重ね合わせた状態を示す説明図である。
【００４９】
図１８は、この実施例の、露光用マスクのパターンを得る手順を示すフローチャートである。
【００５０】
図９乃至図１６のパターンは図１８のフローチャートの各ステップに対応している。また、図１８において、図７と対応する処理は、同一のステップ番号を付している。図７に対する主な相違は、ステップ  Ｓ０８〜Ｓ１０の処理が追加されている点である。
【００５１】
まず、実施例１と同様に、図９の実パターンデータを作成する。（ステップ  Ｓ０１）
実パターンデータに対して、図１０のようにプラスリサイズ処理を行なって第１パターンデータを作成する。（ステップ  Ｓ０２）
更に、ステップ  Ｓ０２のプラスリサイズ処理によって得たパターンデータに対して、図１１のようにパターンの遮光部と透過部を反転させる（ステップ  Ｓ０３）。こうして第１ダミーパターンデータを得る。
【００５２】
次に、図１０第１パターンデータに対し、第２長さのマイナスリサイズ処理を施し、図１２の第２パターンデータを作成する。（ステップ  Ｓ０８）
図１２で、破線Ｅは第１パターンデータのエッジを示し、Ｆはパターンデータの遮光部を示す。
【００５３】
更に、図１２の第２パターンデータに対して第３長さのマイナスリサイズ処理を施して、図１３の第３パターンデータを作成する。（ステップ  Ｓ０９）
図１３で破線Ｇは第２パターンデータのエッジを示し、Ｈはパターンデータの遮光部を示す。
【００５４】
ここで、ステップ  Ｓ０８、  Ｓ０９のマイナスリサイズ量である第２長さと第３長さの和は、実パターン（図９）より縮小されない範囲で選択する。
【００５５】
次に、図１２の第２パターンデータと、図１３の第３パターンデータに対して、２つの図形で一致しない部分をパターンとして残す処理を行なって、図１４の第２ダミーパターンデータを作成する。（ステップ  Ｓ１０）
図形処理的には、対応する各図形パターンデータの排他的論理和（ＥＸ−ＯＲ）演算をすることによって両者のパターンの一致しない部分を抽出することができる。
【００５６】
次に、図９の実パターンデータ、図１１の第１ダミーパターンデータおよび図１２の第２ダミーパターンデータを図１５のように重ね合わせる（ステップ  Ｓ０４）。
【００５７】
図形処理的には、対応する図形の各パターンデータをＯＲ演算することによって両者のパターンを重ね合わせることができる。こうして得られたパターンデータから、第１露光用マスクを作成する（ステップ  Ｓ０６）。
【００５８】
更に、図１３の第３パターンデータに対して、図１６のように第５長さ分のマイナスリサイズを行なう（ステップ  Ｓ０５）。
【００５９】
図１６で破線Ｉは第３パターンデータのエッジを示し、Ｊはパターンデータの遮光部を示す。
【００６０】
こうして得られたパターンデータから、第２露光用マスクパターンを作成する（ステップ  Ｓ０７）。
【００６１】
このマスクパターン作成方法によれば、実パターンの遮光部外周との間隔と、遮光部のパターン幅が所定の第２ダミーパターンと、第２ダミーパターンとの間隔が所定の第１ダミーパタンが存在する第１露光用マスクパターンを作成するので、すべての実パターンの遮光部外周におけるハーフトーン部からのリーク光と１次回折光の干渉が、よりＬ／Ｓに近づき、繰り返しパターンと孤立パターンのフォーカスマージンよりが向上するだけでなく、図２６及び図２７に示すように、ライン末端部の回折光が補正され、縮みが効果的に抑制される。また、ダミーパターンによってパターン外縁部におけるパターンの配置密度がよりＬ／Ｓに均一化されるので、エッチング工程において、ローディング効果に起因するエッチングの仕上がり寸法差の発生を効果的に抑制することができる。
【００６２】
フォーカスマージンの向上効果を最大限にとりたい場合は、図１５に示す第１露光用マスクのパターンのスペースとラインの間隔をＬ／Ｓに近づければよいが、これはステップＳ０２のプラスリサイズ処理量およびステップＳ０８、Ｓ０９のマイナスリサイズ処理量を調整することによって実現することができる。ただし、当然のことながら、図１５の第２ダミーパターンのパターン幅を実パターンのパターン幅と同様のサイズにした場合、第２ダミーパターンはフォトレジスト層に形成されてしまう。
【００６３】
実施例２のマイナスリサイズと、不一致部抽出（ステップ  Ｓ０８、Ｓ０９およびＳ１０）を繰り返し適用すれば、複数本からなる第２ダミーパターンを作成することもできる。これによって、実パターンとの外縁部はさらに繰り返しパターンに近くなるが、パターン作成の処理は増える。これを考慮して、パターン作成処理は、繰り返しパターン周辺、ライン末端部および孤立パターンのフォーカスマージン向上と、ローディング効果に起因するエッチングの仕上がり寸法差の抑制効果が得られる範囲に留めておくことが現実的である。
【００６４】
（実施例３）
この発明によれば、第１露光用マスクを用いた第１露光によって、ダミーパターンに対応するフォトレジストパターンが形成され、ウェハ上に残存することがあるが、このダミーパターンに対応するフォトレジストパターンの除去処理に関する実施例を以下に説明する。
【００６５】
まず、ダミーパターンに対応するフォトレジストパターンが形成され、それによって、製造されたＬＳＩに対応するパターンが残存しても機能上問題のないケースは、ダミーパターンに対応して形成されたパターンを除去せずに、そのまま残存させればよい。トランジスタ構造上、素子分離、ゲート工程等については、機能に支障なく前記パターンを残存させることは不可能だが、メタル配線工程では適用できる可能性がある。ダミーパターンは、図７、１０に示した演算処理によって作成されるため、実パターンとの電気的ショートが発生しないからである。即ち、ダミーパターンに対応するパターンは、電気的に完全にフローティングの状態になる。線間容量が信号伝達遅延等に悪影響を与えなければ、ダミーパターンに対応して形成されたパターンを残存させておくことができる。この場合、フォト工程の後のエッチング工程においてもダミーパターンに対応するパターンが存在するので、パターン密度が均一化され、ローディング効果に起因するエッチング工程後のパターンの線幅、寸法等のばらつきを効果的に低減することができる。
【００６６】
機能的に弊害があるため、ダミーパターンに対応して形成されたパターンを削除しなければならない場合、第１露光用マスクを用いた第１露光工程の後、第２露光用マスクを用いた第２露光を行なうことによって、潜像の段階でダミーパターンに対応するパターンを削除することができる。この工程によれば、エッチング後のフォトレジストパターンは実パターンだけが形成され、ダミーパターンに対応するパターンは形成されない。従って、これ以降の追加工程は一切必要ない。この方法は、エッチング工程におけるローディング効果は持たないが、フォトレジストパターン形成工程におけるパターンの線幅、寸法等のばらつきやライン末端部の縮みに対しては実施例３と同様の効果が得られる。
【００６７】
これによって、第１露光用マスクのダミーパターンに対応するパターンが残存すると半導体装置の機能に弊害を与える場合に、そのパターンを形成しないようにすることができる。
【００６８】
（実施例４）
第１露光によって形成されたダミーパターンに対応するパターンの処理に関する更に異なる実施例を以下に説明する。
この工程は、第１露光用マスクによって形成されたダミーパターンに対応して形成されたパターンを残したまま第１エッチング工程まで行った後、第２露光用マスクを用いて第２露光を行ない、更に第２のエッチングを行なうことによってダミーパターンに対応して形成されたパターンを削除するものである。工程は長くなるが、露光、エッチングの両方の工程においてパターンの線幅、寸法等のばらつきを効果的に低減することができる。ダミーパターンに対応して形成されたパターンは第２エッチング工程によって最終的に削除されるので、この方法は、全てのマスクに対して適用することが可能である。
【００６９】
これによって、第１露光用マスクのダミーパターンに対応するパターンが残存すると半導体装置の機能に弊害を与える場合に、そのパターンを形成しないようにすることができる。
【００７０】
【発明の効果】
この発明のマスクパターンの作成方法によれば、実パターンデータに対して図形処理を行なって作成したパターンデータを用いて、第１及び第２露光用マスクパターンを作成するので、解像度向上技術が適用可能な露光用マスクのパターンを、単純な図形処理によって、自動的に作成する方法が提供され、安価なツールを用いて短時間のうちにパターンを作成することが可能になる。
【００７１】
また、この発明のマスクパターンの作成方法によって作成した第１露光用マスクは、実パターンの遮光部外周とダミーパターンとの間隔が第１の長さ以下である第１露光用マスクパターンを作成するので、すべての実パターンの遮光部外周におけるハーフトーン部からのリーク光と１次回折光の干渉が、Ｌ／Ｓに近づき、繰り返しパターンと孤立パターンのフォーカスマージンが向上するだけでなく、ライン末端部の回折光が補正され、縮みが抑制される。また、ダミーパターンによってパターン外縁部におけるパターンの配置密度がＬ／Ｓに均一化されるので、エッチング工程において、ローディング効果に起因するエッチングの仕上がり寸法差の発生を抑制することができる。従って、この発明を適用して製造される半導体装置は、高い歩留り率を確保することができる。
【００７２】
また、この発明の、別のマスクパターンの作成方法で作成した第１露光用マスクは、実パターンの遮光部外周との間隔と、遮光部のパターン幅が所定の第２ダミーパターンと、第２ダミーパターンとの間隔が所定の第１ダミーパタンが存在する第１露光用マスクパターンを作成するので、すべての実パターンの遮光部外周におけるハーフトーン部からのリーク光と１次回折光の干渉が、よりＬ／Ｓに近づき、繰り返しパターンと孤立パターンのフォーカスマージンよりが向上するだけでなく、ライン末端部の回折光が補正され、縮みが効果的に抑制される。また、ダミーパターンによってパターン外縁部におけるパターンの配置密度がよりＬ／Ｓに均一化されるので、エッチング工程において、ローディング効果に起因するエッチングの仕上がり寸法差の発生を効果的に抑制することができる。従って、この発明を適用して製造される半導体装置は、より高い歩留り率を確保することができる。
【００７３】
製造工程が、前記のいずれかの方法で作成された露光用マスクパターンを適用して第１および第２露光用マスクを作成し、製造工程が、第１露光用マスクを用いて半導体ウェハ上のフォトレジストに第１の露光を行なう第１露光工程と、第２露光用マスクを用いて半導体ウェハ上のフォトレジストに第２の露光を行なう第２露光工程とを含むので、第１露光用マスクのダミーパターンに対応するパターンが残存すると半導体装置の機能に弊害を与える場合に、そのパターンを形成しないようにすることができる。
【００７４】
製造工程が、第１露光工程の後、更に第１露光工程によってフォトレジスト層に形成された潜像に対応して選択的にレジストを除去するためのエッチング工程を実施することによって、第１露光マスクの実パターンとダミーパターンに対応するフォトレジストパターンを形成し、その後に前記フォトレジスト層を露光する第２露光工程を実施し、更に第２露光工程によってフォトレジスト層に形成された潜像に対応して選択的にレジストを除去するためのエッチング工程を実施するようにすれば、実パターンに対応するフォトレジストパターンのエッチング後に、ダミーパターンに対応するフォトレジストパターンが除去されるので、露光、エッチングの両方の工程においてパターンの線幅、寸法等のばらつきを効果的に低減しながら、実パターンに対応するフォトレジストパターンのみを形成することができる。
【００７５】
あるいは、製造工程が、第１露光工程の後に第２露光工程を実施し、その後に第１及び第２露光工程によってフォトレジスト層に形成された潜像に対応して選択的にレジストを除去するためのエッチング工程を更に実施するようにすれば、レジスト潜像の段階でダミーパターンに対応する潜像が除去されるので、第２露光以外に追加工程を必要とせずに、実パターンに対応するフォトレジストパターンのみを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１の、第１露光用マスクのパターン作成例を示す第１の説明図である。
【図２】この発明の実施例１の、第１露光用マスクのパターン作成例を示す第２の説明図である。
【図３】この発明の実施例１の、第１露光用マスクのパターン作成例を示す第３の説明図である。
【図４】この発明の実施例１の、第１露光用マスクのパターン作成例を示す第４の説明図である。
【図５】この発明の実施例１の、第２露光用マスクのパターン作成例を示す第１の説明図である。
【図６】この発明の実施例１の、第２露光用マスクのパターン作成例を示す第２の説明図である。
【図７】この発明の実施例１の、第１露光用マスクと第２露光用マスクのパターンを重ね合わせた状態を示す説明図である。
【図８】この発明の実施例１の、第１及び第２露光用マスクのパターン作成する手順を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施例２の、第１露光用マスクの作成例を示す第１の説明図である。
【図１０】この発明の実施例２の、第１露光用マスクの作成例を示す第２の説明図である。
【図１１】この発明の実施例２の、第１露光用マスクの作成例を示す第３の説明図である。
【図１２】この発明の実施例２の、第１露光用マスクの作成例を示す第４の説明図である。
【図１３】この発明の実施例２の、第１露光用マスクの作成例を示す第５の説明図である。
【図１４】この発明の実施例２の、第１露光用マスクの作成例を示す第６の説明図である。
【図１５】この発明の実施例２の、第１露光用マスクの作成例を示す第７の説明図である。
【図１６】この発明の実施例２の、第２露光用マスクの作成例を示す説明図である。
【図１７】この発明の実施例２の、第１露光用マスクと第２露光用マスクのパターンを重ね合わせた状態を示す説明図である。
【図１８】この発明の実施例２の、第１及び第２露光用マスクのパターン作成する手順を示すフローチャートである。
【図１９】半導体ウェハ上の加工寸法とフォトリソグラフィー工程で用いられる光源の露光波長の関係を示す説明図である。
【図２０】公知の変形照明の原理と効果を示す説明図である。
【図２１】公知の変形照明を適用した場合の効果を示す説明図である。
【図２２】従来技術によるダミーパターンを備えたパターン形成における、ラインパターン末端部の縮みを示す説明図である。
【図２３】図２２の要部拡大図である。
【図２４】この発明の実施例１の、ラインパターン末端部の縮み抑制効果を示す説明図である。
【図２５】図２４の要部拡大図である。
【図２６】この発明の実施例２の、ラインパターン末端部の縮み抑制効果を示す説明図である。
【図２７】図２６の要部拡大図である。
【符号の説明】
１  露光用マスク
２  光学系
３  ウェハ
４  露光用マスクのパターン
５  エッチング工程後に形成されるフォトレジストパターン
【図１】
2004341064.tif 000003
【図２】
2004341064.tif 000004
【図３】
2004341064.tif 000005
【図４】
2004341064.tif 000006
【図５】
2004341064.tif 000007
【図６】
2004341064.tif 000008
【図７】
2004341064.tif 000009
【図８】
2004341064.tif 000010
【図９】
2004341064.tif 000011
【図１０】
2004341064.tif 000012
【図１１】
2004341064.tif 000013
【図１２】
2004341064.tif 000014
【図１３】
2004341064.tif 000015
【図１４】
2004341064.tif 000016
【図１５】
2004341064.tif 000017
【図１６】
2004341064.tif 000018
【図１７】
2004341064.tif 000019
【図１８】
2004341064.tif 000020
【図１９】
2004341064.tif 000021
【図２０】
2004341064.tif 000022
【図２１】
2004341064.tif 000023
【図２２】
2004341064.tif 000024
【図２３】
2004341064.tif 000025
【図２４】
2004341064.tif 000026
【図２５】
2004341064.tif 000027
【図２６】
2004341064.tif 000028
【図２７】
2004341064.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月6日(2004.5.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
今日の微細化の進展はフォトリソグラフィーの寄与するところが大きく、それは主に露光光の短波長化によりもたらされてきた。半導体ウェハ上の加工寸法とフォトリソグラフィー工程で用いられる光源の露光波長の関係を図１９に示す。図１９の実線(a)は加工寸法を、点線(b)は露光波長を示している。図１９から分かるように、加工寸法が２５０ｎｍ以上の世代では、加工寸法（実線）は露光波長（点線）と同等もしくはそれ以上に設定されるのが一般的であった。ところが加工寸法が２５０ｎｍ以下の世代に移ると、加工寸法が露光波長より小さい逆転現象が生じている。これは、短波長露光装置の開発難度が高く、それに伴って価格も高くなるためである。この逆転現象を補完するための技術として、短波長化に頼らない解像度向上技術の開発が行われている。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記のフォトリソグラフィーにおける解像度向上技術を適用する場合、解像度向上技術が適用可能な露光用マスクのパターンを、単純な図形処理によって、自動的に作成する方法が望まれている。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
このマスクパターン作成方法によれば、実パターンの遮光部外周とダミーパターンとの間隔が第１の長さ以下である第１露光用マスクパターンを作成するので、すべての実パターンの遮光部外周におけるハーフトーン部からのリーク光と１次回折光の干渉が、Ｌ／Ｓに近づき、繰り返しパターンと孤立パターンのフォーカスマージンが向上するだけでなく、図２４及び図２５に示すように、ライン末端部の回折光が補正され、縮みが抑制される（図２３に比べ、Ｙ２＜Ｙ１）。また、ダミーパターンによってパターン外縁部におけるパターンの配置密度がＬ／Ｓに均一化されるので、エッチング工程において、ローディング効果に起因するエッチングの仕上がり寸法差の発生を抑制することができる。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
図９乃至図１６のパターンは図１８のフローチャートの各ステップに対応している。また、図１８において、図８と対応する処理は、同一のステップ番号を付している。図８に対する主な相違は、ステップＳ０８〜Ｓ１０の処理が追加されている点である。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
まず、ダミーパターンに対応するフォトレジストパターンが形成され、それによって、製造されたＬＳＩに対応するパターンが残存しても機能上問題のないケースは、ダミーパターンに対応して形成されたパターンを除去せずに、そのまま残存させればよい。トランジスタ構造上、素子分離、ゲート工程等については、機能に支障なく前記パターンを残存させることは不可能だが、メタル配線工程では適用できる可能性がある。ダミーパターンは、図８、１８に示した演算処理によって作成されるため、実パターンとの電気的ショートが発生しないからである。即ち、ダミーパターンに対応するパターンは、電気的に完全にフローティングの状態になる。線間容量が信号伝達遅延等に悪影響を与えなければ、ダミーパターンに対応して形成されたパターンを残存させておくことができる。この場合、フォト工程の後のエッチング工程においてもダミーパターンに対応するパターンが存在するので、パターン密度が均一化され、ローディング効果に起因するエッチング工程後のパターンの線幅、寸法等のばらつきを効果的に低減することができる。


【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２２】
2004341064.tif 000030
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２３】
2004341064.tif 000031
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２４】
2004341064.tif 000032
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２５】
2004341064.tif 000033
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２６】
2004341064.tif 000034
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２７】
2004341064.tif 000035