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発明の名称 露光マスクの作製方法、半導体装置の製造方法、および露光マスク
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−10698(P2007−10698A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−187630(P2005−187630)
出願日 平成17年6月28日(2005.6.28)
代理人 【識別番号】100086298
【弁理士】
【氏名又は名称】船橋 國則
発明者 山口 優子
要約 課題
リソグラフィー処理によって形成されたレジストパターンを形状精度良好に微細化処理することが可能な露光マスクの作製方法および半導体装置の製造方法を提供する。

解決手段
設計パターンの形状および配置状態に応じて形状および配置状態を変化させた複数のテストパターンを備えたテストマスクを作製する(S1,S5)。テストマスクを用いたパターン露光を含むリソグラフィー処理により、テストパターンを転写した複数のテスト用レジストパターンを形成する(S2,S6)。テスト用レジストパターンを微細化処理する(S3,S7)。微細化されたテスト用レジストパターンの中から前記設計パターンに最も近いパターンを選択し、選択されたパターンの形成に用いたテスト用パターンを補正パターンとして採用する(S4,S8)。補正パターンを備えた露光マスクを作製する(S9)。
特許請求の範囲
【請求項1】
設計パターンの形状および配置状態に応じて形状および配置状態を変化させた複数のテストパターンを備えたテストマスクを作製する工程と、
前記テストマスクを用いたパターン露光を含むリソグラフィー処理により、前記テストパターンを転写した複数のテスト用レジストパターンを形成する工程と、
前記テスト用レジストパターンを微細化処理する工程と、
前記微細化されたテスト用レジストパターンの中から前記設計パターンに最も近いパターンを選択し、選択されたパターンの形成に用いたテスト用パターンを補正パターンとして採用する工程と、
前記補正パターンを備えた露光マスクを作製する工程とを行う
ことを特徴とする露光マスクの作製方法。
【請求項2】
請求項1記載の露光マスクの作製方法において、
前記テスト用レジストパターンは、開口パターンとして形成され、
前記微細化処理として、レジスト材料のリフロー処理を行う
ことを特徴とする露光マスクの作製方法。
【請求項3】
請求項1記載の露光マスクの作製方法において、
前記テスト用レジストパターンは、開口パターンとして形成され、
前記微細化処理として、レジストパターンの界面に架橋層を形成する処理を行う
ことを特徴とする露光マスクの作製方法。
【請求項4】
設計パターンの形状および配置状態に応じて形状および配置状態を変化させた複数のテストパターンを備えたテストマスクを作製する工程と、
前記テストマスクを用いたパターン露光を含むリソグラフィー処理により、前記テストパターンを転写した複数のテスト用レジストパターンを形成する工程と、
前記テスト用レジストパターンを微細化処理する工程と、
前記微細化されたテスト用レジストパターンの中から前記設計パターンに最も近いパターンを選択し、選択されたパターンの形成に用いたテスト用パターンを補正パターンとして採用する工程と、
前記補正パターンを備えた露光マスクを作製する工程とを行う
前記露光マスクを用いたパターン露光を含むリソグラフィー処理により、前記補正パターンを転写した複数のレジストパターンを形成する工程と、
前記テスト用レジストパターンの微細化処理と同様に、前記レジストパターンを微細化処理する工程とを行う
を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項5】
リソグラフィー処理によって形成したレジストパターンを微細化処理することで当該レジストパターンを所望形状に微細化する方法において、前記リソグラフィー処理におけるパターン露光に用いる露光マスクであって、
前記微細化処理によってレジストパターンが所望形状に微細化されるように予め形状が補正された補正パターンを備えている
ことを特徴とする露光マスク。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、露光マスクの作製方法、半導体装置の製造方法、および露光マスクに関し、特にはリソグラフィーによって形成したレジストパターンの開口をさらに微細化する工程を含むパターン形成に用いる露光マスクの作製方法、この作製方法によって得られた露光マスクを用いた半導体装置の製造方法、この作製方法によって得られる露光マスクに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、最先端半導体装置の製造工程においては、より微細なパターンをより高精度に形成することが強く要求されている。このため、リソグラフィー技術の分野においては、露光波長の短波長化、露光装置のレンズの高NA化、レジスト材料の最適化など、レジストパターンのさらなる微細化を図る技術が検討されている。またこの他にも、リソグラフィー処理によってレジストパターンを形成した後、さらにレジストパターンの開口形状を狭めるための微細化処理(シュリンク処理)を行う手法も提案されている。
【0003】
シュリンク処理を行う第1の方法は、レジストパターンを形成した後、レジスト軟化点以上の温度で熱処理し、レジストの熱流動により開口形状を狭めて微細化する方法がある。この場合、さらにレジストパターンを樹脂で覆った状態で熱処理を行うことにより、レジストの流動性を制御する方法も提案されている(下記特許文献1参照)。
【0004】
またシュリンク処理を行う第2の方法は、光酸発生剤を含むレジストパターンを形成した後、酸存在下において架橋するレジスト材料でレジストパターンを覆い、この状態で露光を行うことにおりレジストパターンの界面に架橋層を形成する方法である。この場合、架橋層の形成によりレジストパターンが太り、開口形状が狭められる(下記特許文献2参照)。
【0005】
【特許文献1】特開平7−45510号公報
【特許文献2】特開平11−204399号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述した第1の方法では、ウエハ全体のレジストパターン全てが熱流動する。これにより、開口パターンの縮小率や縮小形状の制御が困難であることがわかった。すなわち、開口パターンの疎密により、当該開口パターンに対して流動し得るレジスト材の単位体積が異なるため、狭いピッチで配置された開口パターンは、孤立状態で配置された開口パターンに対して変形量が小さくなるのである。したがって、開口形状の縮小率は、開口パターンの配置状態の疎密に依存して異なる値になる。また1つの開口パターンにおいても、他の開口パターンが隣接して配置されている側と、配置されていない側での縮小率が異なることになる。このため、開口パターンの縮小形状にも差が生じることになる。
【0007】
例えば、図10(1)に示すように、先ずリソグラフィー処理によって、レジスト材料膜に、孤立状態で2つの開口形状のパターン(開口パターン)101a,101bが配置されている場合について考える。この場合、図中矢印に示すようにレジスト材料を流動させることで、図中破線部に示すように開口パターン101a,101bを微細化した設計パターン102a,102bを得ることを目標とし、加熱による微細化処理が行われる。ところが実際には、この状態で加熱による微細化処理を行うと、図10(2)の矢印に示すように、2つの開口パターン101a,101bの外側からは、大量のレジスト材料が開口パターン101a,101b方向に流動してくる。これに対して、2つの開口パターン101a,101b間からは、極少量のレジスト材料が開口パターン101a,101b方向に流動するにすぎない。このため、もともとの開口パターン101a,101bの形状に対して、微細化された開口パターン101a’,101b’が変形し、設計パターン102a,102bとは異なる形状となってしまう。
【0008】
また、上述した第2の方法においては、レジスト材料中に残存する酸を熱で拡散させ、これを覆う樹脂材料の界面に架橋層を形成する。このため、開口パターンの配置状態の疎密により、当該開口パターンの界面に対する酸の供給量が異なるため、狭いピッチで配置された開口パターンの界面に形成される架橋層は、孤立状態で配置された開口パターンの界面に形成される架橋層に対して薄膜である。したがって、第1の方法と同様に、開口形状の縮小率および開口パターンの縮小形状には、開口パターンの配置状態の疎密に依存した差が生じるのである。
【0009】
そこで本発明は、リソグラフィー処理によって形成されたレジストパターンを形状精度良好に微細化処理することが可能な露光マスクの作製方法および半導体装置の製造方法を提供すること、さらにはこの作製方法によって得られた露光マスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
このような目的を達成するための本発明の露光マスクの作製方法は、次の手順を行うことを特徴としている。先ず、設計パターンの形状および配置状態に応じて形状および配置状態を変化させた複数のテストパターンを作成する。そして、これらのテストパターンを備えたテストマスクを作製する。次に、テストマスクを用いたパターン露光を含むリソグラフィー処理により、テストパターンを転写した複数のテスト用レジストパターンを形成する。その後、テスト用レジストパターンを微細化処理する。次に、微細化されたテスト用レジストパターンの中から前記設計パターンに最も近いパターンを選択する。そして選択されたパターンの形成に用いたテスト用パターンを、補正パターンとして採用する。その後、補正パターンを備えた露光マスクを作製する。
【0011】
また本発明の半導体装置の製造方法は、以上のようにして作製した露光マスクを用いたパターン露光を含むリソグラフィー処理により、補正パターンを転写した複数のレジストパターンを形成する。その後、上述したテスト用レジストパターンの微細化処理と同様に、レジストパターンを微細化処理する。
【0012】
以上のような方法によれば、予めテスト用レジストパターンを実験的に複数形成して微細化処理が行われ、その結果に基づいて最も設計パターンに近いパターンの形成に用いたテストパターンが補正パターンとして採用されて露光マスクが作製される。このため、得られた露光マスクには、微細化処理によるレジストパターンの形状や配置状態が加味された補正パターンが設けられていることになる。したがって、この露光マスクを用いたリソグラフィーとその後の微細化処理においては、設計パターンに近い形状に微細化処理されたレジストパターンが得られる。
【0013】
また本発明は、以上のようにして作製された露光マスクでもある。この露光マスクは、微細化処理によってレジストパターンが所望形状に微細化されるように予め形状が補正された補正パターンを備えている。
【発明の効果】
【0014】
以上説明した本発明によれば、リソグラフィー後に微細化処理を伴うレジストパターンの形成において、リソグラフィー処理によって形成されたレジストパターンを形状精度良好に微細化処理し、所望の設計パターンに極めて近い形状に微細化されたレジストパターンを得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、リソグラフィー処理によって形成されたレジストパターンを高精度に微細化処理(シュリンク処理)することを目的とし、先ずこのリソグラフィー処理に用いる露光マスクを作製する方法を説明し、次に、この露光マスクを用いた半導体装置の製造方法を説明する。
【0016】
尚、以下に説明する内容は、本発明を理解できる程度に、パターンの形状および配置関係を概略的に示した。また、以下の実施例に記述した内容、例えば使用材料、使用量、使用装置、膜厚、温度、時間などは本発明の一例を示すものであり、本発明は、その要旨を超えない範囲で、これらに限定されないものとする。また、以下の実施例において、特に説明の無い限り、精密濾過後のフォトレジスト溶液の取り扱い、及び実施内容プロセスは、温湿度管理のされたイエロールームのクリーンルーム内で行ったものとする。
【0017】
<露光マスクの作製方法−1>
図1は、第1実施形態の露光マスクの作製方法を説明するためのフローチャートである。以下、図1および必要に応じて他の図を参照しつつ、第1実施形態の露光マスクの作製方法を説明する。
【0018】
先ず、第1ステップS1においては、半導体装置製造における実デバイスの設計データに基づいて、実デバイスの形成のための加工マスク用のレジストパターンとして形成したい設計パターンの情報を取得する。設計パターンの情報としては、形状および配置状態であることとする。ここでは、図2(1)に示すように、幅(W)×高さ(H)の2つの矩形パターン1a,1bが、ピッチ(P)で近接配置されている設計パターン1を例示する。
【0019】
そして、この設計パターン1の形状および配置状態に応じて、図2(2)に示すように、設計パターン1の寸法および配置状態(ピッチ)を変化させた複数のテストパターン1−1,1−2,1−3…を設計する。これらのテストパターン1−1,1−2,1−3…は、以降に行う微細化処理によって設計パターン1により近い形状および配置状態のとなるように、シミュレーションによって予測される範囲内で設計されていることとする。
【0020】
そして、これらのテストパターン1−1,1−2,1−3…が設計された後、これらを備えたテストマスクを作製する。
【0021】
次に、第2ステップS2においては、第1ステップS1で作製したテストマスクを用いたパターン露光を含むリソグラフィー処理を行う。これにより、テストパターンを転写した複数のテスト用レジストパターンを形成する。ここで形成される各テスト用レジストパターンは、図2(2)に示したテストパターン1−1,1−2,1−3…が、ほぼそのまま転写された形状であることとする。このため、以降は、テスト用レジストパターン1−1,1−2,1−3…と記す。
【0022】
尚、このリソグラフィー処理は、実デバイスの形成において行うリソグラフィー処理と同様のプロセス条件で行われることとする。その一例を以下に示す。
【0023】
先ず、被加工基板上にレジスト膜を塗布成膜する。ここで用いられるレジスト材料としては、熱流動を起こすものであるか、または化学増幅型レジストであれば、ポジ型であってもネガ型であっても良い。ここでは一例として、ポジ型のKrF用化学増幅型レジスト(アセタールタイプ)を用い、膜厚0.73μmのレジスト膜を塗布成膜する。
【0024】
次に、レジスト膜を塗布成膜した被加工基板をホットプレート上に載置してプリベークを行う。ここでは一例として、90℃の加熱温度で1分間のプリべーク処理を行う。次に、被加工基板上に塗布成膜したレジスト膜に対して、第1ステップS1で作製したテストマスクを用いたパターン露光を行う。ここでは一例として、ニコン社製のKrFスキャナ(NSR−202A)によって、40mJ/cm2 の露光量でのパターン露光を行う。
【0025】
次に、被加工基板をホットプレート上に載置してポストエクスポージャベークを行う。ここでは一例として、100℃の加熱温度で1分間のポストエクスポージャべーク処理を行う。そして、2.38%の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液によって現像し、さらに純水でリンスを行う。尚、この現像処理および上述したレジスト膜の塗布成膜は、例えば東京エレクトロン社製のACT8を用いて行われる。
【0026】
以上により、テストパターン1−1,1−2,1−3…の形状がほぼそのまま転写された開口状の矩形パターンを備えた複数のテスト用レジストパターン1−1,1−2,1−3…が形成される。テストパターン1−1,1−2,1−3…の寸法の一例として、図3に示すような縦横の寸法マトリックとなる。
【0027】
次に、第3ステップS3においては、第2ステップS2で形成したテスト用レジストパターン1−1,1−2,1−3…を微細化処理する。この微細化処理は、実デバイスの形成において行う微細化処理と同様のプロセス条件で行われることとする。以下、2つの方法の微細化処理の例を示す。
【0028】
一つ目の微細化処理の方法として、加熱リフローによる微細化処理を行う。ここでは、被加工基板をホットプレート上に載置し、140℃の加熱温度で1分間の加熱を行う。これにより、レジスト材料をリフローさせてテスト用レジストパターン1−1,1−2,1−3…の開口幅を狭める第1の方法の微細化処理を行う。
【0029】
二つ目の微細化処理の方法として、被加工基板の表面上に水溶性樹脂組成物の上層剤を塗布し、ソフトベーク85℃、70秒を行い、次いでミキシングベークス120℃、90秒の加熱処理を行う。これにより、レジスト材料中の酸を拡散させて上層剤を架橋させて架橋層を形成する。次に、上層剤の未反応部分を除去する目的で、水系リンス液を用いて50秒間のリンスを行う。その後、100℃、90秒のポストべークを行う。このようにして、架橋層によってテスト用レジストパターン1−1,1−2,1−3…の開口幅を狭める第2の方法の微細化処理を行う。
【0030】
尚、第2の方法の微細化処理において、酸の拡散が大きすぎる場合、これを抑える方法として、ここで、拡散しすぎた酸を最適にクエンチ(除去)する方法として、パターン密度の違いによって発生した酸の量、拡散長のコントロールをするための添加剤を、上層剤に予め含ませておくものとする。これにより、パターン配置や非対称性なパターンによらず、寸法縮小量のばらつきを低減することが可能になる。
【0031】
なお、本形態で用いる具体的な添加剤としては、例えば、塩基性化合物、すなわち、水酸化テトラメチルアンモニウムなどのアンモニウム化合物、n−ヘキシルアミンやアニリンなどのアミン類が挙げられる。また、これらの添加剤として、一種もしくは複数種の添加剤を併用することもできる。このような添加剤の選択及び添加量は、形成されたレジストパターンから発生する酸の種類、強さ、拡散長の長さ、発生する酸の量によって適宜決定すればよい。
【0032】
また、本実施形態においては、二つの方法の微細化処理を示したが、組み合わせでも良い。ただし、レジスト材料が酸を含んでいない場合には、第1の方法の微細化処理のみが行われる。
【0033】
以上により、図4に示すように、テスト用レジストパターン1−1,1−2,1−3…を微細化処理した微細化テストパターン1−1’,1−2’,1−3’…が得られる。
【0034】
次に、第4ステップS4においては、第3ステップS3において得られた微細化テストパターン1−1’,1−2’,1−3’…の中から、図2(1)に示した設計パターン1に、寸法(W×H)および配置状態(p)が最も近いパターンを選択する。ここでは、例えば、微細化テストパターン3−1’が、設計パターン1に寸法および配置状態が最も近いパターンとして選択されたこととする。そして、選択された微細化テストパターン3−1’の形成に用いたテストパターン3−1[図2(2)参照]を、第1補正パターン(3−1)として採用する。
【0035】
次に、第5ステップS5においては、第1補正パターンの形状を因子とし、この形状を少しずつ変化させた複数のテストパターンを設計する。図5に示すように、これらのテストパターン1−1(3−1),1−2(3−1),1−3(3−1)…は、以降に行う微細化処理によって設計パターン1により近い形状および配置状態のとなるように、シミュレーションによって予測される範囲内で設計されていることとする。ここでは、例えば、第3ステップS3の微細化処理で得られた微細化テストパターン3−1’の形状に基づき、大きさをマトリックスに振った追加パターンを矩形形状の角部に発生させ、いわゆるハンマーヘッド形状のテストパターン1−1(3−1),1−2(3−1),1−3(3−1)…を設計する。
【0036】
尚、例えば設計パターンがL字状である場合には内周側の角部を角欠け形状とする等、設計パターンのもともとの形状によって、テストパターンに発生させる形状が適宜選択されることとする。尚、テストパターンに発生させる追加パターンとしては、テストパターンとは独立して設けられて、以降の微細化処理によって消滅するダミーパターンでも良い。
【0037】
そして、これらのテストパターン1−1(3−1),1−2(3−1),1−3(3−1)…が設計された後、これらを備えたテストマスクを作製する。
【0038】
次に、第6ステップS6においては、第5ステップS5で作製したテストマスクを用いたパターン露光を含むリソグラフィー処理を行う。これにより、テストパターンを転写した複数のテスト用レジストパターンを形成する。ここで形成される各テスト用レジストパターンは、図5に示したテストパターン1−1(3−1),1−2(3−1),1−3(3−1)…が、ほぼそのまま転写された形状であることとする。このため、以降は、テスト用レジストパターン1−1(3−1),1−2(3−1),1−3(3−1)…と記す。
【0039】
尚、このリソグラフィー処理は、実デバイスの形成において行うリソグラフィー処理と同様のプロセス条件で行われることは、第2ステップS2と同様である。
【0040】
次に第7ステップS7においては、第6ステップS6で形成したテスト用レジストパターン1−1(3−1),1−2(3−1),1−3(3−1)…を微細化処理する。この微細化処理は、実デバイスの形成において行う微細化処理と同様のプロセス条件で行われることは、第3ステップS3と同様である。
【0041】
そしてこれにより、図6に示すように、テスト用レジストパターン1−1(3−1),1−2(3−1),1−3(3−1)…を微細化処理した微細化テストパターン1−1(3−1)’,1−2(3−1)’,1−3(3−1)’…が得られる。
【0042】
次に、第8ステップS8においては、第7ステップS7において得られた微細化テストパターン1−1(3−1)’,1−2(3−1)’,1−3(3−1)’…の中から、図2(1)に示した設計パターン1に形状が最も近いパターンを選択する。ここでは、例えば、微細化テストパターン2−2(3−1)’が、設計パターン1に最も形状が近いパターンとして選択されたこととする。そして、選択された微細化テストパターン2−2(3−1)’3−1’の形成に用いたテストパターン2−2(3−1)[図5参照]を、第2補正パターン2−2(3−1)として採用する。
【0043】
次に、第9ステップS9においては、第8ステップS8で採用された第2補正パターン2−2(3−1)を備えた露光マスクを作製する。
【0044】
<半導体装置の製造方法>
次に、以上のような第1実施形態で示す手順で作製された露光マスクを用いて実デバイス用のレジストパターンを形成する半導体装置の製造方法を、図7のフローチャートに基づいて説明する。
【0045】
先ず、第11ステップS11においては、上述の第9ステップS9で作製した露光マスクを用いたパターン露光とその後の現像処理とを含むリソグラフィー処理を行う。これにより、被加工基板上のレジスト膜に第2補正パターンが転写された開口形状のレジストパターンを有するレジストマスクを形成する。このリソグラフィー処理は、上述した露光マスクの作製方法における第2ステップS2および第6ステップS6と同様に行うこととする。
【0046】
次に、第12ステップS12においては、第11ステップS11で形成したレジストマスクに対して微細化処理を行い、レジストパターンの開口形状を微細化する。この微細化処理は、上述した露光マスクの作製方法における第3ステップS3および第7ステップS7と同様に行うこととする。
【0047】
以上の後の第13ステップS13においては、微細化処理が施されたレジストマスク上から被加工基板の表面層をパターンエッチングする。
【0048】
以上説明した第1実施形態の製造方法によれば、第1ステップS1〜第4ステップS4、および第5ステップS5〜第8ステップS8と、予め実験的に複数の微細化テストパターンを形成し、この中から設計パターンに最も近い微細化テストパターンの形成に用いたテストパターンを補正パターンとして採用して露光マスクが作製される。
【0049】
このため、得られた露光マスクは、微細化処理によってレジストパターンが所望形状に微細化されるように予め形状が補正された補正パターンを備えたものとなっている。つまり、この露光マスクには、微細化処理によるレジストパターンの形状や配置状態が加味された補正パターンが設けられていることになる。したがって、この露光マスクを用いたリソグラフィーとその後の微細化処理においては、設計パターンに近い形状に微細化処理されたレジストパターンを得ることができる。
【0050】
この結果、リソグラフィー処理によって形成されたレジストパターンを、形状精度良好に微細化処理することができる。これにより、所望の設計パターンに極めて近い形状で、リソグラフィーの解像限界を越えて微細化されたレジストパターンを得ることが可能になり、半導体装置のさらなる微細化、高機能化を図ることが可能になる。
【0051】
<露光マスクの作製方法−2>
図8は、第2実施形態の露光マスクの作製方法を説明するためのフローチャートである。以下、図8および必要に応じて他の図を参照しつつ、第2実施形態の露光マスクの作製方法を説明する。
【0052】
先ず、第1ステップS1’においては、第1実施形態の第1ステップS1と同様の、図2(1)の設計パターン1の情報を取得する。そして、この設計パターン1に基づいて、設計された複数のテストパターンを設けてなるテストマスクを作製する。ここでは、テストマスクに、レジストパターンの微細化処理における変形特性を決める因子の全てを変動させた複数のテストパターンを設けることとする。上記因子としては、設計パターンの寸法、形状、配置状態(ピッチ)等が挙げられる。
【0053】
具体的には先ず、図2(2)に示すように、設計パターン1の形状および配置状態に応じて、設計パターン1を構成する設計パターンの寸法およびピッチを変化させた複数のテストパターン1−1,1−2,1−3…を設計する。また、これらのテストパターン1−1,1−2,1−3…のそれぞれについて形状を少しずつ変化させた、さらに複数のテストパターンを設計する。
【0054】
そして、図9に示すように、これらのテストパターン1−1,1−2,1−3…と、これらの形状を変化させたさらに複数のテストパターンとを備えた1枚のテストマスクを作製する。尚、図9の平面図に示すように、このテストマスクには、第1領域aにテストパターン1−1,1−2,1−3…を配列形成する。そして、これとは別の第2領域b内に、例えばテストパターン1−1の形状を変化させた領域(1−1)、テストパターン1−2の形状を変化させた領域(1−2)、…を設ける。
【0055】
次に、第2ステップS2’においては、第1ステップS1’で作製したテストマスクを用いたパターン露光を含むリソグラフィー処理を行う。これにより、テストパターンを転写した複数のテスト用レジストパターンを形成する。尚、このリソグラフィー処理は、実デバイスの形成において行うリソグラフィー処理と同様のプロセス条件で行われることは、第1実施形態の第2ステップS2と同様である。
【0056】
次に第3ステップS3’においては、第2ステップS2’で形成したテスト用レジストパターンを微細化処理する。この微細化処理は、実デバイスの形成において行う微細化処理と同様のプロセス条件で行われることは、第1実施形態の第3ステップS3と同様である。そしてこれにより、テスト用レジストパターンを微細化処理した微細化テストパターンが得られる。
【0057】
次に、第4ステップS4’においては、第3ステップS3’において得られた微細化テストパターンの中から、図2(1)に示した設計パターン1に対して、矩形パターンの形状および配置状態が最も近いパターンを選択する。
【0058】
ここでは、例えば先ず、図9の第1領域aのテストパターンを用いて形成された微細化テストパターン群の中から、図2(1)に示した設計パターン1に寸法(W×H)および配置状態(p)が最も近い微細化テストパターンを選択する。次に、選択された微細化テストパターンの形成に用いたテストパターン(例えば3−1)について、この形状を変化させたテストパターン群が配置された領域(3−1)に注目する。そして、この領域(3−1)のテストパターンを用いて形成された微細化テストパターン群の中から、図2(1)に示した設計パターン1に形状が最も近いパターンを選択する。そして、ここで選択された微細化テストパターンの形成に用いたテストパターンを、補正パターンとして採用する。
【0059】
次に、第5ステップS5’においては、第4ステップS4’で採用された補正パターンを備えた露光マスクを作製する。
【0060】
そして、以上のようにして作製された露光マスクを用いた半導体装置の製造方法は、先に図7のフローチャートを用いて説明したと同様に行う。
【0061】
このような第2実施形態の製造方法によれば、第1ステップS1’〜第4ステップS4’で、予め実験的に複数の微細化テストパターンを形成し、この中から設計パターンに最も近い微細化テストパターンの形成に用いたテストパターンを補正パターンとして採用して露光マスクが作製される。
【0062】
このため、第1実施形態の製造方法と同様に、この露光マスクを用いたリソグラフィーとその後の微細化処理においては、設計パターンに近い形状に微細化処理されたレジストパターンを得ることができ、所望の設計パターンに極めて近い形状で、リソグラフィーの解像限界を越えて微細化されたレジストパターンを得ることが可能になる。
【0063】
しかも、第2実施形態の製造方法では、第1ステップ1S’において形成する1枚のテストマスクに、微細化処理の際の形状精度の変動要因となる因子の全てを変動させた複数のテストパターンを設ける。これにより、実験的な微細化テストパターンの形成を1回行えば良い。このことから第1実施形態の方法と比較して露光マスクの作製工程を大幅に削減することが可能になる。
【0064】
尚、上述した第1実施形態および第2実施形態で作製した露光マスクは、半導体装置の製造工程にけるリソグラフィー処理および微細化処理のプロセス条件に変更がない限りにおいては、実デバイスの形成に繰り返し用いることができる。ただし、半導体装置の製造工程にけるリソグラフィー処理および微細化処理のプロセス条件が変更された場合には、これに合わせて上述した実施形態の方法によって露光マスクを作製し直すことが好ましい。なお、このプロセス条件には、レジスト材料の変更も含まれる。
【0065】
また第1実施形態および第2実施形態においては、レジストパターンの微細化処理で生じる形状精度の変動のみを考慮して露光マスクを作製した。しかしながら、レジストパターンを形成するためのリソグラフィー処理において既に生じるパターンの変形特性も合わせて補正されるようにしても良い。この場合、リソグラフィー処理においては近接効果補正を行う必要はない。
【0066】
さらに第1実施形態および第2実施形態については、2つの矩形パターンを並列配置した設計パターンを例示した。しかしながら、設計パターンは、このような形状に限定されることはなく、真円形状、楕円形状、溝条形状、L字や複数の屈折部を有する溝形状など、抜き(開口)形状をメインにした各種形状に対応できるものである。
【0067】
また、設計パターンは、実デバイスに用いるパターンだけではなく、微細化プロセスにより変形特性の影響を受けるアライメントマークやモニターパターンなどの付属パターンであっても良い。特に、アライメントマークやモニターパターンを、上述した実施形態における設計パターンとした場合には、これらのアライメントマークやモニターパターンを形状精度良好に形成することが可能になる。この結果、合わせ精度の劣化を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0068】
【図1】第1実施形態の露光マスクの作製方法を説明するためのフローチャートである。
【図2】(1)は設計パターンを示す平面図であり、(2)は設計パターンに基づいて寸法および配置状態を因子として作成されたテストパターンおよびテスト用レジストパターンを示す平面図である。
【図3】テストパターンの寸法マトリックスを示す図である。
【図4】第3ステップS3で形成された微細化テストパターンを示す平面図である。
【図5】選択された微細化テストパターンに基づいて形状を因子として作成されたテスト用パターンおよびテスト用レジストパターンを示す平面図である。
【図6】第7ステップS7で形成された微細化テストパターンを示す平面図である。
【図7】実施形態を適用した半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図8】第2実施形態の露光マスクの作製方法を説明するためのフローチャートである。
【図9】第2実施形態の露光マスクの作成に用いるテストマスクの構成図である。
【図10】従来技術の課題を説明する平面工程図である。
【符号の説明】
【0069】
1…設計パターン、1−1,1−2,1−3…テストパターン(テスト用レジストパターン)、1−1(3−1),1−2(3−1),1−3(3−1)…テストパターン(テスト用レジストパターン)、1−1’,1−2’,1−3’…微細化テストパターン、1−1(3−1)’,1−2(3−1)’,1−3(3−1)’…微細化テストパターン




 

 


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