(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク原板と、
該マスク原板上に形成された遮光性を有する主パターンと、
直角の角が該主パターンの隅部と接し、露光波長に対して解像限界を越えない大きさであり、該主パターンの隅部から該隅部の外縁線に対し、１３５°±１０°の角度を有して該隅部の外方に延びる直線上に位置する、前記主パターンと同様な遮光性を有する光学近接補償用の直角三角形の少なくとも１つの第１の補助パターンと、を備えて構成されたことを特徴とする半導体用光学近接補償マスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板上に印刷されるパターンの形状が、所望のパターン形状に近づけられるように、マスクパターンの形状を工夫した半導体用光学近接補償マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、Ｇ−ライン、Ｉ−ライン及び遠紫外線などの光源を夫々利用するフォトリソグラフィ工程において、解像度の限界を克服するための様々な方法が研究されている。その一例として、マスク製造技術に関しては、位相反転マスク（Phase  Shift  Mask：ＰＳＭ）及び光学近接補償マスク（Optical  Proximity  Correction  Mask：ＯＰＣＭ）が優秀なマスクとして評価されている。
【０００３】
特に、光学近接補償マスクは、遮光層及び透光層のみから構成された２層マスク（Binary  mask）の構造を有するため、生産原価、生産時間、生産効率の面で、位相反転マスクと比べて優れている。
このような通常の半導体用マスクを用いてフォトリソグラフィ工程を施した場合、半導体基板上に印刷されるレジストパターンは、光学近接効果（Optical  proximity  effect：ＯＰＥ）によりマスク原板のパターンとは大きさ及び形状の異なるパターンが形成される。その理由は、露光時に用いるレンズが歪曲しているため、光学近接効果により半導体基板に形成されるパターンの隅部に歪曲現象（Corner  rounding）が発生し、この歪曲現象が甚だしい場合には、パターンの長さが短くなるラインショート（Line  short ）現象が発生し、半導体素子の性能及び歩留まりが減少される。
【０００４】
そこで、実際に、所望の形状のパターンを半導体基板上に印刷するため、レンズの屈曲方向と反対方向にマスクのパターンを歪曲させることを光学近接補償（Optical  Proximity  Correction）といい、このように予め歪曲されたパターンを有するマスクを光学近接補償マスクという。
以下に、このような従来の半導体用光学近接補償マスクについて、図面に基づいて説明する。
【０００５】
まず、図７（Ａ）は、光学近接補償を行わない一般の半導体用マスクを示したもので、透明マスク原板１と、該透明マスク原板１上に遮光層として形成された主パターン２と、を備えて構成されている。
このように構成された一般の半導体用マスクに光を照射すると、図７（Ｂ）に示すように、マスク上の前記主パターン２は、半導体基板１０上においてはパターン４０のような形状に印刷される。
【０００６】
即ち、半導体基板１０上にマスク上の主パターン２がそのまま印刷されれば、長方形の隅部（点線部分）を有したパターンとなるが、光学近接効果により、実際には、ライン幅が減少し、または隅部が甚だしく歪曲されてパターン４０（実線部分）のように形成される。
このように、パターンの隅部が甚だしく歪曲されると、パターンの長さ及び幅の減少を招き、半導体素子の信頼性が低下するという問題がある。
【０００７】
従って、このようなパターンの隅部における歪曲現象を解決するため、近年、光学近接補償マスクが開発された。
従来の半導体用光学近接補償マスクについては、図８（Ａ）に示すように、透明マスク原板１と、該透明マスク原板１上に形成された遮光層の主パターン２と、前記主パターン２の隅部の外縁に付着された補助パターン３と、を備えて構成されている。
【０００８】
このとき、前記のように、半導体基板上にパターンを印刷した時、該印刷されたパターンがマスク上の主パターンよりも内側に歪曲されることを考慮に入れて、該印刷パターンがマスク上の主パターンより外側に歪曲されるように前記補助パターン３を配設している。
このように構成された従来の半導体用光学近接補償マスクを用いて、半導体基板上にパターンを印刷すると、図８（Ｂ）に示すように、該パターン５０は、一般のマスクを用いて形成した図７（Ｂ）のパターン４０に比べ、隅部の歪曲現象は改善されたものの、パターン５０の隅部の幅及び長さが、透明マスク原板１上の主パターン２よりも外側に突出して形成されるオーバーシュート（Over−shoot ）現象が発生する。
【０００９】
従って、このようなオーバーシュート現象を改善するためには、半導体基板１０上に印刷されるパターン５０の形状が、透明マスク原板１上の主パターン２の形状に近接するまで、適宜な位置に、図８（Ｂ）に示すような補償用補助パターン３を透明マスク原板１上に追加して配設するか、又は、除去する工程を繰り返す必要がある。
【００１０】
また、図９（Ａ）は、複雑な形状の主パターン１を有する従来の半導体用マスクを示した図面で、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の従来の半導体用光学近接補償マスクを用いて形成したパターンを示した平面図である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の半導体用光学近接補償マスクにおいては、必要な補助パターンの数が多くなって、マスクパターンのデータ量が増加するため、マスクの製造時、データの処理速度が遅くなり、マスクの検査を容易に行うことができないという問題がある。
【００１２】
また、各主パターンに隣接した部位に、補助パターンを追加して形成するようになっているため、各パターン間の距離が狭くなって、パターンブリッジ又はバッティング現象が発生し、マスクの解像度が低下するという問題がある。
そこで、本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、特定位置に補助パターンを形成することで、主パターンの隅部における歪曲現象及びオーバーシュート現象を効果的に防止する半導体用光学近接補償マスクを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、マスク原板と、該マスク原板上に形成された遮光性を有する主パターンと、直角の角が該主パターンの隅部と接し、露光波長に対して解像限界を越えない大きさであり、該主パターンの隅部から該隅部の外縁線に対し、１３５°±１０°の角度を有して該隅部の外方に延びる直線上に位置する、前記主パターンと同様な遮光性を有する光学近接補償用の直角三角形の少なくとも１つの第１の補助パターンと、を備えて構成されたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、補助パターンの数を必要最小限に低減させることができるので、マスクの製造時、パターンの検査を容易に行うことができる。
また、補助パターンの数が減少することによって、主パターン間の離隔距離を従来に比べて短くすることができるので、同じサイズのマスク内に形成されるパターンの密集度が向上して、結果的に、半導体チップの生産性を向上できる。
【００１８】
請求項２に係る発明によれば、補助パターンを適当な位置に形成することによって、隅部の歪曲及びオーバーシュート現象を防止して半導体基板に良好なパターンを印刷することができるので、半導体素子を製造する際、歩留りを向上できる。
請求項３に係る発明によれば、最適な位置に補助パターンを形成させることによって、補助パターンの数を必要最小限に低減させるので、マスクパターンの製造時にパターン検査より容易になる。
【００１９】
請求項４に係る発明によれば、補助パターンが解像されることなくマスク上のパターンの解像度の低下を防止できる。
請求項５に係る発明によれば、補助パターンの占める面積を必要最小限に減らすことができるので、パターンの密集度をより適度に調節できる。
請求項６に係る発明によれば、主パターンの密集度が高い場合、補助パターンの面積を減らすため、補助パターンが解像されることなくマスクの解像度の低下を防止できる。
【００２０】
請求項７に係る発明によれば、マスク上の主パターンが多角形である場合でも、パターンの密集度を適度にすることができるため、隅部における歪曲現象及びオーバーシュート現象を効果的に防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
まず、本発明の第１実施形態は、図１（Ａ）、（Ｃ）に示すように、透明マスク原板１と、該透明マスク原板１上に遮光膜によって形成される主パターン２と、該主パターン２の隅部と点接触し、なおかつ該主パターン２の隅部から該隅部の外縁線に対し１３５°近傍、例えば、１３５±１０°の角度を有して隅部の外方に延びる直線上に中心が位置している微小な四角形であって、前記主パターン２と同様な遮光性、具体的には、光が透過可能な振幅のしきい値及び位相が同様である補助パターン３０ａと、を備えて構成されている。
【００２２】
また、前記補助パターン３０ａの大きさは、光源に対し、解像限界を超えないように、臨界線幅の±３０％の範囲内に形成し、また、該補助パターン３０ａ自体は、遮光パターンによって形成されるか、又は、透明マスク原板１に対し反転した位相を有する透光パターンによって形成することができる。
さらに、図１（Ｂ）は、このように構成された本発明に係る半導体用光学近接補償マスクを用い、露光波長λ＝３６５ｎｍ（i-line）、Ｎ．Ａ．＝０．５５、部分可干渉性（Partial  coherence）δ＝０．６、縮小率（Reduction  rate ）Ｒ＝５Ｘの条件下で、露光を施して半導体基板１０上にパターン５０ａを印刷したときの図であり、従来の半導体用光学近接補償マスクと比べて、隅部における歪曲が一層改善され、オーバーシュートも減少した良好なパターンを得ることができる。
【００２３】
次に、第２実施形態は、図２（Ａ），（Ｃ）に示すように、第１実施形態の半導体用光学近接補償マスクにおいては、透明マスク原板１上の主パターン２の隅部と点接触して補助パターン３が形成されているのに対し、第２実施形態の半導体用光学近接補償マスクにおいては、主パターン２の隅部端点と接触せず、隔離された位置で、該主パターン２の隅部から該隅部の外縁線に対し１３５°近傍、例えば、１３５±１０°の角度を有して隅部の外方に延びる直線上に中心が位置している微小な四角形の補助パターン３０ｂが形成されている。
【００２４】
このとき、主パターン２の隅部端点と補助パターン３０ｂの隅部端点との最小距離をＫとすると、次の式のように表すことができる。
Ｋ＝（Ya2+Xa2 ）1/2 
また、Ｋの範囲は、次の式のように設定するのが好ましい。
0 ≦Ｋ≦SCDmy/2
ここで、SCDmy は、隣接した主パターン間の最小距離で、Xaは、主パターン２の隅部と補助パターン３０ｂの隅部とを結ぶ直線の水平成分の距離で、Yaは、主パターン２の隅部と補助パターン３０ｂの隅部とを結ぶ直線の垂直成分の距離である。
【００２５】
更に、第２実施形態の半導体用光学近接補償マスクを用い、第１実施形態と同様な露光条件下で、露光を施して、半導体基板１０上にパターン５０ｂを印刷すると、図２（Ｂ）に示すように、半導体基板１０上には、半導体用光学近接補償マスク上の主パターン２とほぼ近接した形状のパターン５０ｂが得られる。
このように、前記補助パターン３０ｂを主パターン２の隅部から離して形成する場合、パターンの密集度がより適度に調節されることにより、光学近接効果によるパターン隅部の歪曲現象をより効果的に防止し、第１実施形態の半導体用光学近接補償マスクと比べて、より優れた光学近接補償効果を得ることができる。
【００２６】
次に、第３実施形態は、図３に示すように、補助パターン３０ｃの形状を主パターン２の隅部と点接触する隅部が直角な直角三角形に形成し、その他は、第１実施形態と同様に構成されている。
即ち、第１実施形態の補助パターン３０ａと比較して、第３実施形態の補助パターン３０ｃは、適度な大きさに縮小しているため、主パターン２間の密集度が高いとき、補助パターン３０ｃ間の接触を防止し、同時に、透明マスク原板１の中で補助パターン３０ｃが占める不必要な面積を低減することができる。
【００２７】
次に、第４実施形態は、図４に示すように、透明マスク原板１上に、主パターン２と、補助パターン３０ｄと、が形成され、補助パターン３０ｄの形状を主パターン２に最も近い隅部が直角な直角三角形に形成したことを除くと、第２実施形態と同様に構成されている。
なお、第４実施形態においても、主パターン２の密度が高いとき、補助パターン３０ｄの大きさを縮小することにより、該補助パターン３０ｄどうしの接触を防止できる。このとき、主パターン２の隅部と直角三角形の補助パターン３０ｄの直角な隅部間の距離は、０〜SCDmy/2 に設定することが望ましい。
【００２８】
次に、第５実施形態は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、透明マスク原板１上に、複数の主パターン２と、複数の補助パターン３０ｅと、が形成され、隣接する主パターン２間の距離が非常に近くて、各主パターン２の隅部に対応して複数の補助パターンを設けた場合には、それらの補助パターンどうしの一部が重なる場合には、相互に隣接する各主パターン２の隅部から、各隅部の外縁線に対して１３５°近傍（例えば、１３５±１０°）の角度を有してなる直線どうしが交差した点に前記補助パターン３０ｅの中心が相当する位置に、該補助パターン３０ｅを１つだけ配設する。
【００２９】
次に、第６実施形態は、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、主パターン２の隅部が直角でない場合には、Ｐ点（主パターン２のそれぞれの隅部Ｔ１、Ｔ２から主パターン２の内側に垂直延長線と水平延長線を引いて両線が交わる点）で、前記水平延長線または垂直延長線と４５°±１０°の角度を有する方向（隅部Ｔ１、Ｔ２の各外縁線に対してそれぞれ１３５±１０°の角度を有する方向）の延長線上に補助パターン３０ｆの中心線が位置するようにする。特に、補助パターン３０ｆが直角三角形である場合は、前記Ｐ点からの４５±１０°方向の延長線上に補助パターン３０ｆの直角頂点が位置するように形成するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体用光学近接補償マスクの第１実施形態を示した図で、（Ａ）平面図（Ｂ）図１（Ａ）のマスクを用いて半導体基板上に印刷したパターンを示した平面図（Ｃ）図１（Ａ）のＩ部分の部分拡大図
【図２】本発明に係る半導体用光学近接補償マスクの第２実施形態を示した図で、（Ａ）平面図（Ｂ）図２（Ａ）のマスクを用いて半導体基板上に印刷したパターンを示した平面図（Ｃ）図２（Ａ）のII部分の部分拡大図
【図３】本発明に係る半導体用光学近接補償マスクの第３実施形態を示した平面図
【図４】本発明に係る半導体用光学近接補償マスクの第４実施形態を示した平面図
【図５】（Ａ）本発明に係る半導体用光学近接補償マスクの第５実施形態を示した平面図（Ｂ）図５（Ａ）のＶ部分の部分拡大図
【図６】（Ａ）本発明に係る半導体用光学近接補償マスクの第６実施形態を示した平面図（Ｂ）図６（Ａ）のVI部分の部分拡大図
【図７】通常の半導体用マスクの一例を示した図で、（Ａ）平面図（Ｂ）図７（Ａ）のマスクを用いて半導体基板上に印刷したパターンを示した平面図
【図８】従来の半導体用光学近接補償マスクを示した概略図で、（Ａ）平面図（Ｂ）従来の半導体用光学近接補償マスクを用いて半導体基板上に印刷したパターンを示した平面図
【図９】従来の半導体用マスクの他の例を示した図で、（Ａ）平面図（Ｂ）図９（Ａ）のマスクを用いて形成したパターンを示した平面図
【符号の説明】
１：透明マスク原板            ３０ａ〜３０ｆ：補助パターン
２：主パターン
【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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