(57)【要約】　　　（修正有）【課題】半導体製品の製造方法に関し、二重露光法でレジスト・パターンを形成する場合、２枚のマスクに対する露光量を別個に補正する際、それぞれの露光量に於ける補正量を関連させて補正し、パターン寸法を目標に近付ける。【解決手段】第１のマスク及び第２のマスクである２枚のマスクを同一領域に合わせて露光転写するに際し、第１のマスクで露光する時の露光量のみに依って完成寸法が支配的に影響を受けるパターンの寸法測定結果に基づいて第１のマスクに対する露光量を決定する工程と、第１のマスクと第２のマスクの双方を露光する時の露光量の相互作用に依って完成寸法が影響を受けるパターンの寸法測定結果及び前記決定した第１のマスクに対する露光量に基づいて第２のマスクに対する露光量を決定する工程とが含まれる。【選択図】　　　　図４
2004095683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に塗布したレジストに半導体装置形成の為の形状パターンを転写するリソグラフィ工程に於いて、
第１のマスク及び第２のマスクである２枚のマスクを同一領域に合わせて露光転写するに際し、第１のマスクで露光する時の露光量のみに依って完成寸法が支配的に影響を受けるパターンの寸法測定結果に基づいて第１のマスクに対する露光量を決定する工程と、
第１のマスクと第２のマスクの双方を露光する時の露光量の相互作用に依って完成寸法が影響を受けるパターンの寸法測定結果及び前記決定した第１のマスクに対する露光量に基づいて第２のマスクに対する露光量を決定する工程と
が含まれてなることを特徴とする半導体製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光量を補正する手段を改善したリソグラフィ工程が含まれる半導体製品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に形成したレジスト膜に半導体装置を製造するのに必要なパターンを投影光学系を用いて露光し且つ現像を行って前記パターンを転写するリソグラフィ工程に於いて、２枚のマスクを同一の領域に重ねて露光することで所望のパターンを形成する方法（以下、二重露光法とする）が知られている。
【０００３】
二重露光法で形成されるレジスト・パターンでは、第１のマスクを用いて露光した際の露光量が支配的にパターン完成寸法に影響している寸法測定結果に基づいて第１のマスクを用いる際の露光量を決定し、且つ、第２のマスクを用いて露光した際の露光量が支配的にパターン完成寸法に影響している寸法測定結果に基づいて第２のマスクを用いる際の露光量を決定している。
【０００４】
図４は従来の二重露光法のプロセスを説明する為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断平面図であり、以下、図を参照しつつ説明する。
【０００５】
図に於いて、Ｍ１は位相シフトを用いない第１のマスク（以下、通常マスクとする）、Ｍ２は位相シフトを用いた第２のマスク（以下、位相シフト・マスクとする）、１は通常マスクＭ１上のＣｒからなる遮蔽パターン部分、２は通常マスクＭ１上の遮蔽パターン部分が存在しない透過部分、３は位相シフト・マスクＭ２上のＣｒからなる遮蔽パターン部分、４は位相シフト・マスクＭ２上の遮蔽パターン部分及び位相シフタが存在しない透過部分、５は位相シフト・マスクＭ２上のπ位相シフタが存在するπ位相シフト部分、６は露光及び現像後のレジスト・パターン、Ｐ１及びＰ２はパターン寸法管理位置、Ｗ１及びＷ２はパターン寸法をそれぞれ示している。
【０００６】
図４（Ａ）及び（Ｂ）参照
（１）
通常マスクＭ１及び位相シフト・マスクＭ２を重ねてレジスト膜上に投影露
光する。
【０００７】
図４（Ｃ）参照
（２）
前記二重露光法で露光を行った場合にレジスト・パターン６が形成される。
【０００８】
前記のようにして露光を行った場合のパターン寸法Ｗ１及びＷ２を示すパターン寸法管理位置としてＰ１及びＰ２が挙げられ、パターン寸法管理位置Ｐ１は主として通常マスクＭ１を用いた露光した場合に形成されるレジスト・パターンの寸法管理を目的として設定されるものであり、また、パターン寸法管理位置Ｐ２は主として位相シフト・マスクＭ２を用いた露光した場合に形成されるレジスト・パターンの寸法管理を目的として設定されるものである。
【０００９】
従来の露光量補正方法では、パターン寸法管理位置Ｐ１に於けるパターン寸法Ｗ１は、主として通常マスクＭ１を用いて露光する際の露光量Ｄ１の影響を支配的に受けることを前提とし、パターン寸法Ｗ１が所望の寸法となるように露光量Ｄ１を決定し、また、パターン寸法管理位置Ｐ２に於けるパターン寸法Ｗ２は、主として位相シフト・マスクＭ２を用いて露光する際の露光量Ｄ２の影響を支配的に受けることを前提とし、パターン寸法Ｗ２が所望の寸法となるように露光量Ｄ２を決定することで露光量補正を行っている。
【００１０】
具体的には、例えば、通常マスクＭ１を用いて露光量Ｄ１０で露光し、それに重ねて位相シフト・マスクＭ２を用いて露光量Ｄ２０で露光し、且つ、現像して得られれたレジスト・パターン６のパターン寸法管理位置Ｐ１に於ける完成パターン寸法Ｗ１０から、パターン寸法管理位置Ｐ１に於ける目標とするパターン寸法Ｗ１ｔを近付ける為に通常マスクＭ１を露光する露光量Ｄ１ｔは次式で与えられる。
Ｄ１ｔ＝Ｄ１０＋（Ｗ１ｔ−Ｗ１０）／Ｃ１
ここで、Ｃ１は通常マスクＭ１を露光する露光量Ｄ１の変化に対し、パターン寸法管理位置Ｐ１のパターン寸法Ｗ１が変動する割合を示す係数であり、
Ｃ１＝∂Ｗ１／∂Ｄ１
を意味し、パターン寸法管理位置Ｐ１に於ける目的とするパターン寸法Ｗ１ｔの近傍で実際に測定することで得られた値、或いは、シミュレーション等で論理上から導出された値など予め用意された値を用いるのが一般的である。
【００１１】
同様にして、レジスト・パターン６のパターン寸法管理位置Ｐ２に於ける完成パターン寸法Ｗ２０から、パターン寸法管理位置Ｐ２に於ける目的とするパターン寸法Ｗ２ｔを狙いとする為に位相シフト・マスクＭ２を露光する露光量Ｄ２ｔは次式で与えられる。
Ｄ２ｔ＝Ｄ２０＋（Ｗ２ｔ−Ｗ２０）／Ｃ２
ここで、Ｃ２は位相シフト・マスクＭ２を露光する露光量Ｄ２の変化に対し、パターン寸法管理位置Ｐ２のパターン寸法Ｗ２が変動する割合を示す係数であり、Ｃ２＝∂Ｗ２／∂Ｄ２
を意味し、Ｃ２についても、Ｃ１と同様、予め用意された値を用いるのが一般的である。
【００１２】
ところで、前記説明した二重露光法を適用する目的は、位相シフト・マスク等を用いた線幅１００〔ｎｍ〕オーダ以下の微細パターンを加工する為であり、これ等の微細パターンは厳密に完成寸法を制御することが必要とされる。
【００１３】
これ等の微細パターンは、位相シフト・マスクを用いた場合の露光量のみに支配されてパターン寸法が決まるわけではなく、通常マスクを用いた場合の露光量にも影響されることは云うまでもない。
【００１４】
通常マスクと位相シフト・マスクの両方の露光量を補正する場合、従来の位相シフト・マスクの露光量のみが微細パターンの寸法を決定付ける旨の前提で露光量補正を行うと、通常マスク側の露光量に依存した寸法変動分が考慮されていないことになるのは勿論であるから、その分だけ完成パターン寸法が目標とするところからずれてしまい、正確な露光量補正はできない旨の問題がある。
【００１５】
また、通常マスクを用いて形成される比較的粗いパターンについては、完成パターン寸法の規格自体も緩いとが多く、位相シフト・マスクを用いて形成される微細パターンに比較して厳密な寸法管理を必要としない旨の考えに基づいて、通常マスクに依る露光量を固定する方法を採る場合もある。
【００１６】
通常マスクを用いた場合の露光量を固定する方法は、位相シフト・マスクを用いた場合の露光量のみの調整で微細パターンの完成寸法を制御することができるので、調整が容易になる旨の利点はあるが、しかし、この方法では、通常マスクを用いて形成するパターンの寸法は調整できないこととなり、全体としてパターン寸法精度を悪化させてしまう。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、二重露光法を適用してレジスト・パターンを形成する場合、２枚のマスクそれぞれに対する露光量を別個に補正する際、それぞれの露光量に於ける補正量を互いに関連させた状態で補正を行い、レジスト・パターン寸法を目標とするレジスト・パターン寸法に正確に近付けようとする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に依る半導体製品の製造方法に於いては、第１のマスクを照射する露光量及び第２マスクを照射する露光量の両方の露光量の補正量を考慮して完成レジスト・パターン寸法を目標寸法に合わせ込むようにして露光量補正を行うことが基本になっている。
【００１９】
図４に示した例を用いて説明すると、通常マスクである第１のマスクＭ１を用いて形成されるレジスト・パターンは、位相シフト・マスクである第２のマスクＭ２を用いた露光の影響を殆ど受けないこと、そして、第２のマスクを用いて形成される微細なレジスト・パターンに比較して寸法が大きい粗いパターンであって、第２のマスクを用いた露光の影響を受けて寸法に若干の変動があったとしても、管理上は殆ど問題にならないこと、などから、主に第１のマスクに依って形成されるパターンは第１のマスクを照射する露光量のみに依存して寸法が決まるものとする。
【００２０】
この前提に依り、パターン寸法管理位置Ｐ１に於ける寸法測定結果から第１のマスクを照射する露光量を決定することができ、そして、位相シフト・マスクである第２のマスクを照射する露光量の決定にあたっては、前記のようにして決定された第１のマスクを照射する露光量の変動に依って影響を受ける主に第２のマスクで形成されるパターンの寸法変動分を見積もり、その寸法変動の見積もり量を付加した上でパターン寸法管理位置Ｐ２に於ける寸法測定結果から第２マスクを照射する露光量を決定する。
【００２１】
前記手段を採ることに依り、二重露光法を実施してレジスト・パターンを形成するに際し、レジスト・パターン寸法を目標とするレジスト・パターン寸法に正確且つ容易に近付けることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
ここでは、例えばＫｒＦレーザ光を用いた光リソグラフィに於いて、通常のマスクＭ１と位相シフト・マスクＭ２の２枚のマスクを用いる二重露光の場合を例に説明する。尚、二重露光法を説明する為の工程要所に於ける半導体装置を表す図４を参照すると理解が容易である。
【００２３】
図１は第１のマスクを照射する露光量Ｄ１の変動に対するパターン寸法管理位置Ｐ１に於ける寸法Ｗ１の変化を表す線図であり、また、図２は第１のマスクを照射する露光量Ｄ１及び第２のマスクを照射する露光量Ｄ２それぞれの変動に対するパターン寸法管理位置Ｐ２に於ける寸法Ｗ２の変化を表す線図である。
【００２４】
基板上に塗布したレジスト膜に第１のマスクＭ１を用いて露光量Ｄ１０で照射し、更に、第２のマスクＭ２を用いて露光量Ｄ２０で照射し、その後、現像して得られたレジスト・パターンに於いて、主に第１のマスクＭ１に依って形成されるレジスト・パターンの寸法管理位置Ｐ１に於ける寸法がＷ１０であり、主に第２のマスクＭ２によって形成されるレジスト・パターンの寸法管理位置Ｐ２に於ける寸法がＷ２０であったとする。
【００２５】
前記露光結果に基づいて、寸法管理位置Ｐ１及びＰ２それぞれに於ける所望の目標寸法Ｗ１ｔ、Ｗ２ｔを実現する為の第１のマスクＭ１及び第２のマスクＭ２それぞれの照射露光量Ｄ１ｔ及びＤ２ｔを次のようにして決定する。
【００２６】
主に第１のマスクＭ１に依り形成されるパターンは、第２のマスクＭ２の照射露光量変動の影響が小さいものと仮定し、また、第１のマスクＭ１の照射露光量の変動のみの影響を受けると仮定し、第１のマスクＭ１を露光量Ｄ１０で照射して得られたパターン寸法管理位置Ｐ１に於ける寸法Ｗ１０を基にし、パターン寸法管理位置Ｐ１に於いて所望の寸法Ｗ１ｔを実現する為の第１のマスクＭ１を露光する露光量Ｄ１ｔは次式で与えられる。
Ｄ１ｔ＝Ｄ１０＋（Ｗ１ｔ−Ｗ１０）／Ｃ１１
ここで、Ｃ１１は第１のマスクＭ１を露光する露光量Ｄ１の変化に対し、パターン寸法管理位置Ｐ１のパターン寸法Ｗ１が変動する割合を示す係数であり、
Ｃ１１＝∂Ｗ１／∂Ｄ１
を意味し、パターン寸法管理位置Ｐ１に於ける目標とするパターン寸法Ｗ１ｔの近傍で実験などに依って得られた値、或いは、シミュレーション等で論理上から導出された値など予め用意された値を用いるものとする。
【００２７】例えば、図１に見られる関係を既に実験的に求めてある場合、図示した近似直線の傾きをＣ１１の値として用いることができ、この例では、Ｃ１１＝−０．９０として予め設定しておくことができる。
【００２８】
この時の第１のマスクＭ１を照射する露光量の変動量ΔＤ１は、
ΔＤ１＝Ｄ１ｔ−Ｄ１０＝（Ｗ１ｔ−Ｗ１０）／Ｃ１１
として表される。
【００２９】
この第１のマスクＭ１の照射露光量に於ける変動の影響に依り生じる、主に第２のマスクＭ２に依り形成されるパターンの寸法管理位置Ｐ２に於ける寸法変動ΔＷ２は次式で与えられる。
ΔＷ２＝ΔＤ１＊　Ｃ２１＝（Ｗ１ｔ−Ｗ１０）＊　Ｃ２１／Ｃ１１
ここで、Ｃ２１は第１のマスクＭ１を照射する露光量Ｄ１の変化に対し、パターン寸法管理位置Ｐ２のパターン寸法Ｗ２が変動する割合を示す係数であり、
Ｃ２１＝∂Ｗ２／∂Ｄ１
を意味し、パターン寸法管理位置Ｐ２に於ける目標とするパターン寸法Ｗ２ｔの近傍で実験などに依って得られた値、或いは、シミュレーション等で論理上から導出された値など予め用意された値を用いるものとする。
【００３０】
例えば図２（Ａ）に見られる関係が既に実験的に求められている場合、図示した近似直線の傾きをＣ２１の値として用いることができ、この例では、Ｃ２１＝−０．３５として予め設定しておくことができる。
【００３１】
パターン寸法管理位置Ｐ２に於ける所望の寸法Ｗ２ｔを目標とする為に第２のマスクＭ２を照射する露光量Ｄ２ｔは、第１のマスクＭ２の照射露光量の変動に起因する寸法変動も考慮することで次式で与えられる。
Ｄ２ｔ＝Ｄ２０＋｛Ｗ２ｔ−（Ｗ２０＋ΔＷ２）｝／Ｃ２２
＝Ｄ２０＋｛Ｗ２ｔ−Ｗ２０−（Ｗ１ｔ−Ｗ１０）＊　Ｃ２１／Ｃ１１｝／
Ｃ２２
ここで、Ｃ２２は第２のマスクＭ２を照射する露光量Ｄ２の変化に対し、パターン寸法管理位置Ｐ２のパターン寸法Ｗ２が変動する割合を示す係数であり、
Ｃ２２＝∂Ｗ２／∂Ｄ２
を意味し、パターン寸法管理位置Ｐ２に於ける目標とするパターン寸法Ｗ２ｔの近傍で実験などに依って得られた値、或いは、シミュレーション等で論理上から導出された値など予め用意された値を用いるものとする。
【００３２】
例えば、図１（Ｂ）に見られる関係を既に実験的に求めてある場合、図示した近似直線の傾きをＣ２２の値として用いることができ、この例では、Ｃ２２＝−０．４５として予め設定しておくことができる。
【００３３】
前記した露光量Ｄ１ｔ及びＤ２ｔを第１のマスクＭ１及び第２のマスクＭ２の照射露光量として露光量を決定する。
【００３４】
図３は露光量算出のルーチンを示す流れ図であり、（Ａ）は本発明に於ける流れを示す図、また、（Ｂ）は参考の為に挙げた従来の技術に於ける流れを示す図である。
【００３５】
図から明らかであるが、本発明に依る露光量の設定では、ステップＳ２０３に示してあるように、マスクＭ１を照射する露光量を変更することに依って発生するパターン寸法Ｗ２に変化量を計算して見積もること、及び、ステップＳ２０４に示してあるように、マスクＭ２を照射する露光量を決定する際にステップＳ２０３で見積もった寸法変化量を加味することが特徴になっている。
【００３６】
これに対し、従来に於ける露光量の設定では、ステップ１０２でマスクＭ１を照射する露光量Ｄ１ｔを決定し、ステップＳ１０３でマスクＭ２を照射する露光量Ｄ２ｔを決定しているが、マスクＭ１を照射する露光量を変更することで生じるパターン寸法Ｗ２の変化は加味されないことが明らかであり、また、マスクＭ１の照射露光量Ｄ１を調整することなく、固定値に設定することでステップＳ１０２を無くしてしまい、照射露光量Ｄ１の変更に依るパターン寸法Ｗ２の変動自体が生じない状態でマスクＭ２を照射する露光量Ｄ２ｔを決定することも行われる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明に依る半導体製品の製造方法では、基板上に塗布したレジストに半導体装置形成の為の形状パターンを転写するリソグラフィ工程に於いて、第１のマスク及び第２のマスクである２枚のマスクを同一領域に合わせて露光転写するに際し、第１のマスクで露光する時の露光量のみに依って完成寸法が支配的に影響を受けるパターンの寸法測定結果に基づいて第１のマスクに対する露光量を決定する工程と、第１のマスクと第２のマスクの双方を露光する時の露光量の相互作用に依って完成寸法が影響を受けるパターンの寸法測定結果及び前記決定した第１のマスクに対する露光量に基づいて第２のマスクに対する露光量を決定する工程とが含まれる。
【００３８】
前記構成を採ることに依り、二重露光法を実施してレジスト・パターンを形成するに際し、レジスト・パターン寸法を目標とするレジスト・パターン寸法に正確且つ容易に近付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１のマスクを照射する露光量Ｄ１の変動に対するパターン寸法管理位置Ｐ１に於ける寸法Ｗ１の変化を表す線図である。
【図２】第１のマスクを照射する露光量Ｄ１及び第２のマスクを照射する露光量Ｄ２それぞれの変動に対するパターン寸法管理位置Ｐ２に於ける寸法Ｗ２の変化を表す線図である。
【図３】露光量算出のルーチンを示す流れ図である。
【図４】従来の二重露光法のプロセスを説明する為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断平面図である。
【符号の説明】
Ｍ１　位相シフトを用いない第１のマスク（通常マスク）
Ｍ２　位相シフトを用いた第２のマスク（位相シフト・マスク）
１　通常マスクＭ１上のＣｒからなる遮蔽パターン部分
２　通常マスクＭ１上の遮蔽パターン部分が存在しない透過部分
３　位相シフト・マスクＭ２上のＣｒからなる遮蔽パターン部分
４　位相シフト・マスクＭ２上の遮蔽パターン部分及び位相シフタが存在しない透過部分
５　位相シフト・マスクＭ２上のπ位相シフタが存在するπ位相シフト部分
６　露光及び現像後のレジスト・パターン
Ｐ１及びＰ２　パターン寸法管理位置
Ｗ１及びＷ２　パターン寸法
【図１】
2004095683.tif 000003
【図２】
2004095683.tif 000004
【図３】
2004095683.tif 000005
【図４】
2004095683.tif 000006