(57)【要約】【課題】半導体装置の製造方法及び該方法を実施する装置に関し、半導体装置を製造する場合のリソグラフィ工程に於いて、レチクルのＭＴＴエラーが原因で発生するレジスト・パターン・プロファイルの劣化を抑止できるようにする。【解決手段】リソグラフィ技術を適用してパターンが形成されるべきウエハ３上に露光されて酸を発生する物質を含有するレジスト下地膜を形成し、該レジスト下地膜上に露光時に発生する酸量を制御する為のガス或いは液体をノズル１から噴霧し、該ガス或いは液体が噴霧されたレジスト下地膜上にレジスト膜を形成する。【選択図】　　　　図２
2004095617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ技術を適用してパターンが形成されるべき層上に露光されて酸を発生する物質を含有するレジスト下地膜を形成する工程と、
次いで、該レジスト下地膜上に露光時に発生する酸量を制御する為のガス或いは液体を噴霧する工程と、
次いで、該ガス或いは液体が噴霧されたレジスト下地膜上にレジスト膜を形成する工程とが含まれてなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法を実施する装置であって、
露光されて酸を発生する物質を含有するレジスト下地膜に発生酸量を制御する為に噴霧するガス或いは液体について時間、温度、流量などのプロセス条件をＭＴＴエラー量及びレチクルに於けるＣｒ被覆率をパラメータとして制御する機能をもつこと
を特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置の製造方法を実施する装置であって、
発生酸量を制御する為にガス或いは液体を噴霧する複数のノズルと、
ガス或いは液体の流量とノズル位置を個々のノズルについて別個に制御する機能及び噴霧をウエハ上を走査しつつ実施する機能と
を備えてなることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置の製造方法を実施する装置であって、
ＭＴＴエラー及びフレアーなど露光量に影響を与えるパラメータ対レジスト下地膜に於ける酸発生量を個々に算出し、ガス或いは液体の噴霧条件を決定する際に前記パラメータの積算量で決定する機能
を備えてなることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レチクルに於けるＭＴＴ（ｍｅａｎ　ｔｏ　ｔａｒｇｅｔ）エラーに起因するレジスト・パターン・プロファイルの劣化を防止する手段が含まれる半導体装置の製造方法及び該方法を実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの微細化が進行し、最小線幅がウエハ上で１１０〔ｎｍ〕になり、最新のＡｒＦ露光装置を用いても、ＵＬＳＩに於ける多結晶シリコン・ゲート電極や素子分離領域など限界的に狭い線幅の層を作成する場合、露光マージンは０．１３〔μｍ〕世代と比較して極めて小さくなってしまう。
【０００３】
１１０〔ｎｍ〕世代に於いては、限界的層の露光マージンはパターン製作に不可欠なレチクルの完成品質、限界的寸法の均一性（ＣＤ均一性：ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）、ＭＴＴエラーに大きく影響を受ける。
【０００４】
例えばライン／スペース系の層、例えばＤＲＡＭに於けるＧＣ（ｇａｔｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、メタル層などの場合、ＭＴＴエラーが大きくずれた場合、実露光量の低下→光輝度プロファイル劣化の影響に依って、レジスト・パターン形状の劣化が起こり、結果として露光マージンが大幅に低下し、加えて、ＯＰＣ（ｏｐｔｉｃａｌ　ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）の効果を減じてしまうので、デバイス特性上からも問題である。
【０００５】
Ｓ．Ｉ．Ａ．（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）の技術情報に依れば、１１０〔ｎｍ〕世代のＤＲＡＭ開発には、ＭＴＴを±８〔ｎｍ〕程度に制御する必要があるとしている。
【０００６】
マスク供給者側は、レチクル品質への厳しい要求に応えるように、ＭＴＴ値をターゲットに近付けるように努力しているところであるが、マスク基板やプロセスなどのばらつきの為、要求値を満たすことが極めて難しい状況にあり、現状では±１５〔ｎｍ〕レベルの保証値がやっとである。
【０００７】
従って、ＭＴＴエラーの許容値をレチクル使用者側の技術に依って少しでも緩和することができれば、デバイスやマスクの製作上の面に大きく寄与するであろうことは疑いないところである。
【０００８】
ところで、１１０〔ｎｍ〕世代のデバイス・プロセスでは、メタル層（難エッチング材料）の下地とのエッチング選択比を改善する為、ＳＯＧ（ｓｐｉｎ　ｏｎ　ｇｌａｓｓ）などの材料を用いたトリ（３）−レベル・プロセス、即ち、有機カーボン（ｃａｒｂｏｎ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍ：ＣＴ）膜＋ＳＯＧ膜＋レジスト膜を用いるプロセスが注目されているところである。
【０００９】
さきに、本発明者等は、ＳＯＧ材料にＰＡＧ（ｐｈｏｔｏ　ａｃｉｄ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）やＴＡＧ（ｔｈｅｒｍａｌ　ａｃｉｄ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）など、分解後に酸を発生する材料を加え、露光時に発生する酸に依ってポジレジストのフッティング（ｆｏｏｔｉｎｇ）やスカムを抑え、レジスト形状（プロファイル）を垂直に維持する旨の技術を開発した。
【００１０】
前記技術に於いては、ＳＯＧ中のＰＡＧ量を一定に制御している為、露光量やフレアーの影響（レチクルに於けるＣｒ被覆率で変化する）が一定であるような固定リソグラフィ・プロセス条件の下で大きな効果を期待できる反面、前記したＭＴＴエラーやレチクルのＣｒ被覆率は一切考慮されていない為、ＭＴＴがターゲットのＣＤからずれて露光量が増大した場合、ＰＡＧの分解に依って発生する酸の量が増えてしまう為、レジスト膜に逆テーパである食い込みを生じ、また、反対に露光量が低下した場合、発生する酸の量が少なくなる為、レジスト膜にフッティングが発生してしまう旨の弱点をもっている。
【００１１】
図５は露光量（露光ドーズ量）を変化させた場合にレジスト・プロファイルに発生する変化を視認する為のレジスト・パターンの微細形状を表す顕微鏡写真であり、この際の露光条件は、
Ｎｉｋｏｎ　Ｓｃａｎｎｅｒ　Ｓ２０３Ａ
ＮＡ：０．６
σ：０．７５
アニュラー：２／３
である。
【００１２】
図５中、３０（Ｂ．Ｄ．）と表示してあるのが、ベスト・露光ドーズ量の場合であって、３０〔ｍＪ〕でフォーカスが−０．１〔μｍ〕であり、その露光ドーズ量が、ベスト・露光ドーズ量から±１０〔％〕変動した場合（２７〔ｍＪ〕〜３３〔ｍＪ〕）、レジスト・プロファイルには、テーパ（フッティング）形状や食い込み形状が発生することが明らかであり、この現象は、ＰＡＧが分解して発生する酸量が露光ドーズ量の如何に依って変化することに依る。
【００１３】
図６はレチクルの実露光量（ターゲットＣＤからのＭＴＴエラー量）と発生酸量との関係を説明するウエハの要部切断側面図であり、図に於いて、１１は厚さ３００〔ｎｍ〕のＣＴ膜、１２はＰＡＧを含有させた厚さ１１０〔ｎｍ〕のＳＯＧ膜、１３は厚さ２００〔ｎｍ〕のレジスト膜をそれぞれ示している。
【００１４】
図６（Ａ）は、露光量、従って、発生酸量が適正であって、垂直なレジスト・プロファイルが得られていることを示し、図６（Ｂ）は抜き寸法が小さいので露光量を大きくした場合（ＭＴＴ＋）であって、レジスト・プロファイルには食い込みが発生することを示し、図６（Ｃ）は抜き寸法が大きいので露光量を少なくした場合（ＭＴＴ−）であって、レジスト・プロファイルにはスカムが発生している。
【００１５】
前記したように、レジスト及びリソグラフィ・プロセスをＴＥＧ（ｔｅｓｔ　ｅｌｅｍｅｎｔａｌ　ｇｒｏｕｐ）レチクルで最適化した時と同一のレジスト形状を実デバイスの作成時に実現させることは大変困難であった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、半導体装置を製造する場合のリソグラフィ工程に於いて、レチクルのＭＴＴエラーが原因で発生するレジスト・パターン・プロファイルの劣化を抑止できるようにする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に依る半導体装置の製造方法及び該方法を実施する装置に於いては、リソグラフィ技術を適用してパターンが形成されるべき層上に露光されて酸を発生する物質を含有するレジスト下地膜を形成し、該レジスト下地膜上に露光時に発生する酸量を制御する為のガス或いは液体を噴霧し、該ガス或いは液体が噴霧されたレジスト下地膜上にレジスト膜を形成することを特徴とする。
【００１８】
前記手段を採ることに依り、ＭＴＴエラーやフレアーなどが原因で発生していたレジスト・パターン形状の劣化を防止することが可能となり、高精度デバイスのＣＤ制御上で卓効があり、加えて、レチクル製造の歩留り向上のネックとなっていたＭＴＴエラーの要求規格（要求値±８〔ｎｍ〕）を±１５〔ｎｍ〕に大きく緩和することができ、レチクルの製造歩留り向上とコスト削減に有効である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、ＳＯＧ塗布後にレチクルのＣｒ被覆率やＭＴＴエラーに起因する露光量変動に依って発生量が変わる酸の量を正確に測定し、その変動酸量を塩基性ガス（或いは液体）を用いて中和することに依り、発生酸量を一定に制御することを可能にし、その結果、レチクルのＭＴＴエラーや露光時のフレアーの影響を受けることなく、常にレジスト形状を垂直に維持することを可能にした。
【００２０】
本発明を適用すれば、ＭＴＴ許容値の緩和も可能となり、また、塩基性ガスの噴霧ノズルを複数にすれば、ウエハ面内のＣＤ均一性を大きく改善することができる。
【００２１】
図１は本発明の半導体装置の製造方法に含まれるリソグラフィ・プロセスを説明する為のフロー・チャートであり、図２は本発明の半導体装置の製造方法を実施する装置を説明する為の要部説明図であり、（Ａ）は要部切断側面を、（Ｂ）は要部平面をそれぞれ示している。尚、図１のフロー・チャートは、比較の為、旧リソグラフィ・プロセスについても併記してある。
【００２２】
図１に見られるフロー・チャートに於いて、旧方法と本発明方法とで相違する点は、本発明方法に於いて、ＳＯＧ塗布後にレチクル情報、即ち、レチクルに於けるＣｒの被覆率やＣＤに依存してずれを生ずるＭＴＴなどを基にして実施する発生酸を制御するプロセスを付加したことである。
【００２３】
ここに採用した試料であるウエハの構造は、厚さ３００〔ｎｍ〕のＣＴ膜＋厚さ１１０〔ｎｍ〕のＳＯＧ膜＋厚さ２００〔ｎｍ〕のＡｒＦレジスト膜、であって、ＣＴ、ＳＯＧ、ＡｒＦレジストのいずれもＪＳＲ社から市販されているものを用いた。
【００２４】
図２に於いて、１は塩基性ガス噴霧ノズル、２はウエハ吸着チャック、３はウエハをそれぞれ示し、ノズル１はウエハ３上を走査することができ、各ノズル毎に塩基性ガスの流量及び濃度を制御可能である。
【００２５】
図２（Ｂ）に見られる矢印は各ノズル１の走査方向を示し、ウエハ３上に懸かった位置で砂地模様に表したノズル１が塩基性ガスを噴霧していることを表していて、各ノズル１の高さや塩基性ガスの濃度を制御して、ウエハ３に於けるＣＤ均一性改善に寄与することができる。
【００２６】
本発明では、発生酸量が一定になるように低濃度の塩基性ガスをＳＯＧ膜上に予め噴霧し、ＭＴＴがターゲットＣＤから±量方向にずれた場合にも実露光量下で発生酸量が一定になるようにする。
【００２７】
図３は本発明を実施してＳＯＧ膜内に於ける発生酸量を補正する方法を説明する為の説明図であり、（Ａ）はターゲットＣＤからのＭＴＴエラーに依って発生酸量が変化する関係を示す線図、（Ｂ）はレチクルに於けるＣｒ被覆率〔％〕と発生酸量との関係を示す線図、（Ｃ）は酸量を説明する線図である。
【００２８】
図３（Ａ）から判るように、ＭＴＴエラーがターゲットＣＤから＋側に触れた場合には露光量は大きくなるので、ＳＯＧ膜中に発生する酸量は多くなる。
【００２９】
図３（Ｂ）から判るように、レチクルに於けるＣｒ被覆率が５０〔％〕、従って、ライン／スペースが１：１である場合が基準となり、Ｃｒ被覆率が小さい場合には、露光量が大きくなるので、ＳＯＧ膜中に発生する酸量は多くなる。
【００３０】
図３（Ｃ）から判るように、酸の基準量に対して、ＭＴＴエラーに起因する酸の増加、及び、レチクルのＣｒ被覆率に起因する酸の増加が発生するので、この増加分を中和して理想状態に近付けるように補正する。即ち、本発明では、レチクルのＭＴＴエラー及びフレアーから酸の補正量を決定し、例えば塩基性ガスの噴霧位置及びノズルを選択して補正を行うものである。尚、補正に使用する薬液は塩基或いは酸の何れであっても良い。
【００３１】
図４は本発明を実施することに依ってＭＴＴに関係なくレジスト・プロファイルを改善できることを視認する為のレジスト・パターンの微細形状を表す顕微鏡写真である。
【００３２】
図４に見られるレジスト・パターンは、図５のレジスト・パターンを得たときと比較し、異なるＭＴＴエラーをもつレチクルを対象とした以外は、同じプロセス条件、撮影条件、使用機器で得られたものである。
【００３３】
図４（Ａ）はＭＴＴ＋１３〔ｎｍ〕、露光量３０．５〔ｍＪ〕であって、図４（Ｂ）はＭＴＴ＋２４〔ｎｍ〕、露光量３２．５〔ｍＪ〕であり、露光量が約７〔％〕も相違しているにも拘わらず、（Ａ）及び（Ｂ）の双方のパターンともレジスト・プロファイルは略垂直になっていることが看取される。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に依る半導体装置の製造方法及び該方法を実施する装置に於いては、リソグラフィ技術を適用してパターンが形成されるべき層上に露光されて酸を発生する物質を含有するレジスト下地膜を形成し、該レジスト下地膜上に露光時に発生する酸量を制御する為のガス或いは液体を噴霧し、該ガス或いは液体が噴霧されたレジスト下地膜上にレジスト膜を形成する。
【００３５】
前記構成を採ることに依り、ＭＴＴエラーやフレアーなどが原因で発生していたレジスト・パターン形状の劣化を防止することが可能となり、高精度デバイスのＣＤ制御上で卓効があり、加えて、レチクル製造の歩留り向上のネックとなっていたＭＴＴエラーの要求規格（要求値±８〔ｎｍ〕）を±１５〔ｎｍ〕に大きく緩和することができ、レチクルの製造歩留り向上とコスト削減に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法に含まれるリソグラフィ・プロセスを説明する為のフロー・チャートである。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法を実施する装置を説明する為の要部説明図である。
【図３】本発明を実施してＳＯＧ膜内に於ける発生酸量を補正する方法を説明する為の説明図である。
【図４】本発明を実施することに依ってＭＴＴに関係なくレジスト・プロファイルを改善できることを視認する為のレジスト・パターンの微細形状を表す顕微鏡写真である。
【図５】露光量（露光ドーズ量）を変化させた場合にレジスト・プロファイルに発生する変化を視認する為のレジスト・パターンの微細形状を表す顕微鏡写真である。
【図６】レチクルの実露光量（ターゲットＣＤからのＭＴＴエラー量）と発生酸量との関係を説明するウエハの要部切断側面図である。
【符号の説明】
１　塩基性ガス噴霧ノズル
２　ウエハ吸着チャック
３　ウエハ
【図１】
2004095617.tif 000003
【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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