JP2005114843A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 屈曲部を精度良くレジスト状に転写すること。
【解決手段】 ライン系で局所的に線幅が異なる屈曲した部位を有する配線パターンＭ１１２において、当該レイアウトを大面積のレクトアングルパターンＭ１１４とそれらを接続するノード部Ｍ１１３に分割し、Ｍ１１３とＭ１１４とを０．２２×λ／ＮＡ以下の寸法範囲内Ｓ１１３で分離する。このマスクパターンを用い、プロセス上で光学像を繋げ、連続な配線パターンＲ１１３として形成する。これにより、従来転写精度の劣化が著しいレクトアングル部のコーナーやノード部との臨界部の光学像を改善することができる。一方、屈曲部近傍に極めて低い光コントラスト部Ｒ１１４が生じる為、マスクレイアウト上この当該部に当たる部位Ｂ１１５にバイアス補正を行いパターンの極細りを修正することで、屈曲部ならびにその近傍の転写精度を最大限に高めることができる（Ｒ１１５）。
【選択図】 図１

Description

本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に半導体製造方法のリソグラフィプロセスにおけるマスクレイアウトの最適化によるプロセス性能の向上を意図する半導体装置の製造方法に関する。

レジスト上へのパターン転写は、ガラス基板上に遮光材料でデバイスパターンを形取ったホトマスクと呼ばれるガラス材にコヒーレント光を照射し、そのホトマスクを通った回折光を投影レンズによりレジスト上に等倍または縮小投影することで行われる。投影された光学像により、レジスト内での光化学反応による照射、未照射部での現像液に対する溶解性の相違が生じ、これが現像時の溶解コントラストとしてレジストによるデバイスパターンが形成される。したがって、レジスト上に投影された光学像が、最終的なレジストパターンの良否を大きく左右する。

マスクパターンのレジストへの転写が投影光の光学的な特性を利用して行われるため、マスクパターン如何によっては光の干渉によって意図しないパターンがレジスト上に転写されることが起こり得る。これはパターンサイズが極めて微細な場合に顕在化し、マスク上の近接する両パターンが解像限界近傍、もしくはそれ以下で配置された場合には、両パターン間の分離解像性能が未達であるが故に、両パターン同士の回折光が干渉し合い、パターンが繋がってしまう。また配線系パターンが内角１８０°以下（外角１８０°以上）で屈曲する部位や線幅が異なる部位の近傍で、投影回折光の干渉が顕在化し光学像は湾曲する。したがってレジスト形状においても内屈曲部での矩形性は低下する。この転写精度の低下により、配線やゲート部における寄生抵抗や容量の増加、トランジスタの駆動能力低下、上層配線からのビアとの接触不良に伴うコンタクト抵抗の増加など危惧すべき不良の要因となり得る。

マスクパターンの転写忠実性を向上するために、従来では光の干渉を予め見積もった上で、干渉による転写光学像の変位分を、予めマスクパターン上で差し引く形でマスクパターンを修正することを行ってきた。この手法をＯＰＣ(Optical Proximity Effect Correction)手法と呼ぶ。

図１０に、干渉による光学像の変位分を予めマスクパターンに反映させる方法を示す。図１０に図示したものは、次に述べる場合を目的として特殊な形状の補正パターンを付加するものである。すなわち、当該部にマスクバイアスをかける場合（もとのマスクパターンＭ１００、バイアス分Ｍ１０１）や、端部の縮み防止用（もとのマスクパターンＭ１０２、ＯＰＣ補正分Ｍ１０３）や屈曲部コーナー部の矩形性向上（もとのマスクパターンＭ１０４、ＯＰＣ補正分Ｍ１０５）である。さらに解像しない補助パターンＳ１１０（もとのマスクパターンＭ１０６、ＯＰＣ補正パターンＭ１０７、Ｍ１０８）を配することで、パターン配置の周期性を調整しプロセス的に有利な条件とする手法も一般的である。

また、屈曲部を有する配線系のマスクパターンの屈曲部に転写不能な幅を有するスリットを設けることで、その内屈曲部での光の干渉を抑制し、内屈曲部でレジストパターンが湾曲することを防止する手法も考案されている（例えば、特許文献１参照。）。

局所的に線幅が異なり屈曲する部位を有する配線系のマスクパターンの当該箇所では、同パターン屈曲部付近で転写精度が低下し、内屈曲部でのパターンの湾曲が顕在化し、マスク上補正の対象となる（図１１のマスクパターンＭ１０９、レジストパターンＲ１０９イメージ）。従来は図１０のＯＰＣ補正パターンＭ１０７のＯＰＣを施すことになる。また、特許文献１で提示された補正手法を用いた場合（図１１のマスクパターンＭ１１０）、レジスト形状は図１１のレジストパターンＲ１１０のように改善され、内屈曲部でのパターン湾曲は低減される。

しかし、本パターンの微細スケールが縮小投影露光装置の露光光波長の１／２近傍以下の極微細パターンである場合、補正精度の規格が極めて厳しくなる。そのため、従来の図１０のＯＰＣ補正パターンＭ１０７では十分な精度が得られなくなる。さらに、図１１のマスクパターンＭ１１０では、図１０のＯＰＣ補正パターンＭ１０７に比べ高い補正効果が期待できるものの、極微細パターンを解像する為に高解像露光条件を用いた場合には、内屈曲部近傍でスリット部での過干渉による極低光強度部が生じ、線幅が局所的に極細りし断線に至る（図１１のマスクパターンＭ１１１、レジストパターンＲ１１１参照）。

スリット幅は、解像に寄与しないレベルの寸法であっても、十分な転写精度が得られない領域や過干渉による転写像の劣化を助長する領域があり、極微細領域での実用化は極めて困難である。
特開昭６２−１４１５５８号公報（第１図）

したがって、従来の微細パターンの形成方法には以下に述べるような問題点がある。

第１の問題点は、局所的に線幅が異なり屈曲する部位を有する配線系のマスクパターンの当該箇所では、レジストへの転写精度が著しく劣化することである。その理由は、屈曲部で回折光同士が干渉し合い、結果的に転写される光学像の光コントラストが低下する為である。

第２の問題点は、従来のＯＰＣによるマスク修正では、最適なＯＰＣの補正量を算出するのに、膨大な時間と労力を要することである。その理由は、屈曲部に配置するＯＰＣは２Ｄ（２次元）の微小矩形パターンであるが、パラメータが、その配置位置に加え縦、横寸法と計３要素になり、検討すべきパラメータの組み合わせが膨大になる為である。

第３の問題点は、微細スケールが縮小投影露光装置の露光光波長の１／２近傍以下の極微細パターンでは、従来のメインパターンに付加するタイプのＯＰＣでは、十分な転写精度が確保できないことである。その理由は、極微細のスケールでは、要求される補正精度も極めて高くなる為である。一方、付加するＯＰＣパターンの寸法もメインパターンに比較し極めて微細になる為、ホトマスク上良好な補正パターンの作り込みが困難になり、結果として十分な補正効果が安定して得られることが難しくなる。

第４の問題点は、微細スケールが縮小投影露光装置の露光光波長の１／２近傍以下の極微細ライン系パターンで屈曲部を有する場合、屈曲部近傍の転写精度を向上させる為に、マスク上解像不能なスリットを設けた場合でも、その近傍に極めて低光コントラスト部が生じ、転写パターンが断線することである。その理由は、極微細パターンを解像するに用いられる投影露光装置のパフォーマンスが極めて高く、マスクを透過した回折光が互いに相互干渉しやすい状態にある為である。そのため、解像しない程度のスリット幅であっても、寸法によってはかえって転写精度を劣化させることに繋がることが予測される。

第５の問題点は、スリット幅は、解像に寄与しないレベルの寸法であっても、十分な転写精度が得られない領域や過干渉による転写像の劣化を助長する領域があり、極微細領域での実用化は極めて困難であることである。その理由は、極微細パターンを解像するに用いられる投影露光装置のパフォーマンスが極めて高く、微小なスリット幅でも最適化を行わなければ、近傍の光学像に悪影響を及ぼすことになる為である。

本発明は、微細スケールが縮小投影露光装置の露光光波長の１／２近傍以下の極微細ライン系パターンにおいて、局所的に線幅が異なり屈曲する部位の内屈曲部や外屈曲部を精度良くレジスト状に転写することを目的とする。ここで、「精度」とは、マスク上矩形な屈曲部のパターンをレジスト上にも高い矩形性をもって転写することを意味する。

また、本発明は、補正に際しては、極力少ないパラメータのみを最適化することにより、より簡便に高い補正精度が得られることを目的とする。

本発明による手法では、ライン系で局所的に線幅が異なる屈曲した部位を有する配線パターンにおいて、当該レイアウトを大面積のレクトアングルパターンとそれらを接続するノード部とに分割する。この際、ノード部とレクトアングルパターンとを０．２２×λ／ＮＡ以下の寸法範囲内の幅を持つスリットで分離する。ここで、λは露光光波長を示し、ＮＡは投影レンズの開口数を示す。このマスクパターンを用い、プロセス上で光学像を繋げ、連続な配線パターンとして形成する。これにより、従来転写精度の劣化が著しいレクトアングル部のコーナーやノード部との臨界部の光学像を改善することができる。一方、屈曲部近傍に極めて低い光コントラスト部が生じる為、マスクレイアウト上この当該光コントラスト部に当たる部位にバイアス補正を行いパターンの極細りを修正することで、屈曲部ならびにその近傍の転写精度を最大限に高めることができる。

以上の結果、ライン系で局所的に線幅が異なる屈曲した部位を有する配線パターンのレジストへの高精度転写を上述した手法により得られたマスクパターンを使用して実現したことで、デバイス設計時に想定されるデバイスパターンイメージに忠実なデバイスを作製することができる。これにより、プロセスばらつきの幅を最小限に押さえ込んだ高機能設計を行うことが可能になる。

微細スケールが縮小投影露光装置の露光光波長の１／２近傍以下の極微細パターンにおいて極めて高い転写精度を得られることから、極めて微細な配線系パターンを有する高集積メモリデバイスやロジックデバイスの製造に寄与できる。

マスクパターンの寸法補正量ならびにＯＰＣ量を最適化する際、本発明によるマスク補正手法を用いる場合には、従来のＯＰＣ手法を適用する場合に比較し、検討パラメータが少ないため、最適化が極めて容易になり、プロセス条件の最適化に要する時間と労力を最小限に止めることができる。

また、微細スケールが縮小投影露光装置の露光光波長の１／２近傍以下の極微細パターンにおいて、従来のオリジナルパターン付加型のＯＰＣパターンを用いる場合、マスク製造上極めて難しいサイズと形状を要求することになり、実用的に用いることは困難になるが、本発明によるマスク補正手法であるスリットと単純バイアスであれば、微細なスケールであっても容易にマスク上に作り込むことができ、マスク製造段階での寸法保証および外観保証も容易に行える為、如何なる極微細な世代においても高い汎用性をもつ。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１を参照して、本発明の一実施の形態による極微細パターンに向けたマスク補正手法について説明する。

本手法では、ライン系で局所的に線幅が異なる屈曲した部位を有する配線パターン（オリジナルマスクレイアウトパターン）Ｍ１１２（図１（ａ））において、図１（ｂ）に示されるように、当該レイアウトを大面積のレクトアングルパターンＭ１１４とそれらを接続するノード部Ｍ１１３とに分割する。この場合、図１（ｂ）に示されるように、ノード部Ｍ１１３とレクトアングルパターンＭ１１４とを０．２２×λ／ＮＡ以下の寸法範囲内の幅を持つスリットＳ１１３で分離する。ここで、λは露光光波長を示し、ＮＡは投影レンズの開口数を示す。このマスクパターンを用い、プロセス上で光学像を繋げ、図１（ｂ）に示されるような連続な配線パターン（レジスト形状イメージ）Ｒ１１３として形成する。これにより、従来転写精度の劣化が著しいレクトアングル部のコーナーやノード部との臨界部の光学像を改善することができる。

一方、図１（ｂ）に示されるように、屈曲部近傍に極めて低い光コントラスト部（レジストが極細る部位）Ｒ１１４が生じる。この為、図１（ｃ）に示されるように、マスクレイアウト上この当該部に当たる部位にバイアスパターンＢ１１５でバイアス補正を行いパターンの極細りを修正することで、屈曲部ならびにその近傍の転写精度を最大限に高めることができる。

以上の結果、ライン系で局所的に線幅が異なる屈曲した部位を有する配線パターンのレジストへの高精度転写を上述した手法により得られたマスクパターンを用いて実現したことで、デバイス設計時に想定されるデバイスパターンイメージに忠実なデバイスを作製することができる。これにより、プロセスばらつきの幅を最小限に押さえ込んだ高機能設計を行うことが可能になる。

微細スケールが縮小投影露光装置の露光光波長の１／２近傍以下の極微細パターンにおいて極めて高い転写精度を得られることから、極めて微細な配線系パターンを有する高集積メモリデバイスやロジックデバイスの製造に寄与できる。

次に、図２を参照して、本発明により提案された手法と従来手法とによる、マスクレイアウト手法の最適化を比較して説明する。

図２（ａ）に示されるように、ライン系で局所的に線幅が異なり屈曲する部位を有する配線パターンにおいて、当該パターンをオリジナルマスクパターンＭ１とする。このオリジナルマスクパターンＭ１をホトマスク上の極微細パターンとし、高解像性能を有する縮小投影露光装置にてレジスト上にパターン転写を行うと、opt１のような光学像が得られる。この光学像opt１は線幅が異なる屈曲部Ａ１と幅広レクトアングルのコーナー部Ａ２でコントラストが劣化し、屈曲部Ａ１、コーナー部Ａ２で光学像が湾曲する。

最初に、このオリジナルマスクパターンＭ１に対して従来のマスク補正手法を適用する場合について説明する。この場合、オリジナルマスクパターンＭ１に対して、図２（ｂ）に示されるように、そのレクトアングルのコーナー部Ａ２にセリフパターンＡ３を付加し、レクトアングル部コーナーの矩形性を高める為に補正量を最適化した第１の補正マスクパターンＭ２を得る。この結果、光学像はopt２となるが、ライン部との屈曲部で光学像が鈍るため十分な転写精度が得られない。

一方、この第１の補正マスクパターンＭ２に対して、図２（ｃ）に示されるように、その内屈曲部に反転セリフパターンＡ４を施し、内屈曲部の矩形性を高める為に補正量を最適化した第２の補正マスクパターンＭ３を得る。この結果、光学像はopt３となるが、レクトアングル部の矩形化に寄与したものの、Ａ８で示す部で光学像が著しくくびれる。

次に、図２（ｄ）に示されるように、上述した２つの最適化で得られた第１及び第２の補正マスクパターンＭ２、Ｍ３で検討したＯＰＣを複合させ、さらに複合した状態での最適な補正量を算出するために、各セリフパターンＡ３、反転セリフパターンＡ４を再度最適化検討する。こうして得られた第３の補正マスクパターンはＭ４となり、このマスクにおける光学像はopt4となる。ここでもＡ９で示す部で光学像がくびれる。

最終段階として、光学像opt4のくびれ部に相当する第３の補正マスクパターンＭ４に対して、図２（ｅ）に示されるように、その上の部位Ａ５にバイアス補正を行うことで、最終補正マスクパターンＭ５が完了する。

これに比較して、次に本発明により新規に提案したマスク補正手法を適用する場合について説明する。この場合、図２（ａ）に示すオリジナルのマスクパターンＭ１に対して、図２（ｆ）に示されるように、線幅が異なる屈曲部位との境界にスリットＡ６を設けた主補正マスクパターンＭ６について、プロセス上で光学像を繋げ連続的なライン系パターンを形成する。ここでは、スリット幅を規定範囲の中から所望の形状が得られる値を採択し適用する。その結果、光学像opt６では良好なレクトアングル形状を実現できる。しかし、図２（ｆ）に示されるように、Ａ１０で示す部で光学コントラストが著しく低下する部位Ａ１０が生じてしまう。最終段階として、主補正マスクパターンＭ６に対して、図２（ｇ）に示されるように、その当該部にＡ７のバイアス補正を施した最終補正マスクパターンＭ７を用いることで、良好なプロファイルを有する光学像opt7が得られる。

上述したように、本発明によるマスク補正手法によれば、最終的に、従来の煩雑な工程を経ることが必要であった従来のＯＰＣ手法を駆使して成形したパターンと遜色ない補正精度を容易に実現することができる。

次に、図３を参照して、分離幅の設定可能領域について検討する。図３において、（ａ）は寸法モニター箇所を示し、（ｂ）は分離部幅を変えた時の線幅コントラストを示す。

所望の結果が得られる為には、挿入するスリット幅を最適化する必要がある。図３（ａ）に示すマスクレイアウトＭ１２において、各部の寸法をドックボーン最大径部Ｍ８、最小線幅部Ｍ９、マスク上屈曲部Ｍ１０、ライン部Ｍ１１とし、各部における光学像Ｒ９のイメージ寸法を算出した。これらの値から、線幅コントラスを（ドックボーン最大径部Ｍ８のイメージ寸法）／（マスク上屈曲部Ｍ１０のイメージ寸法）と定義して算出した。したがって、ドックボーン近傍の屈曲部において矩形性の高い良好な光学像が得られる条件で線幅コントラストは大きくなる。

ここで得られた計算結果を、図３（ｂ）に示されるように、スリット幅Ｇ０を変えた時の線幅コントラストＧ３、最小線幅部の寸法Ｇ２、ライン部寸法Ｇ１の挙動としてプロットした。当該の寸法特性については、様々な露光条件において汎用性を持たせる為、ナノメートルオーダーの単位系を露光光波長λと投影レンズの開口数ＮＡをもって規格化した。

ここでは、スリット幅Ｇ０を拡大するに伴い、得られる光学像の線幅コントラストＧ４は増大するが、分離幅Ｇ０が０．３３λ／ＮＡで線幅コントラストＧ７は極大点となり、Ｇ７以降ではマスク上屈曲部Ｍ１０でパターンが分断される為、線幅コントラストは急峻に減衰する。

一方、スリットを挿入することで生じた光の相互過干渉点であり最小光強度部でもある最小線幅部Ｍ９の光学イメージ寸法Ｇ２は、スリット幅Ｇ０の増大にしたがって指数関数的に細る傾向にある。結果的に、スリット幅Ｇ０が０．２２λ／ＮＡで線幅０となり事実上光学像が分断される。したがって、パターンの分断が生じ始める極限点Ｇ６がスリット幅Ｇ０を規定できるプロセス的な許容上限値である。このことから、極限点Ｇ６における線幅コントラストＧ４は事実上プロセス的に許容できる最大値となり、実用できる範囲内で最も矩形性が高まる条件であると考えられる。以上をもとに、最適分離幅Ｇ６を０．２２λ／ＮＡ、もしくは≦０．２２λ／ＮＡの値とすることで、極めて矩形性の高い良好な光学像が得られる。

最終段階として、マスクレイアウトパターン上の図３(a)に示す最小線幅部Ｍ９に相当する箇所に局所的なバイアス補正を行う。微細配線系パターンを解像するにあたり、スリット挿入による光学像の矩形性増大化を図るため、高解像な露光装置や照明条件を用いるが、これは一重に光の干渉性を高めることを意味しており、マスク上屈曲部近傍で多重干渉を起こしやすくなる。本発明を適用した当該配線系レイアウトにおいて、多重干渉はスリット近傍の図３(a)に示すドックボーン最大径部Ｍ８に集中して発生する。したがって、図３(a)に示すドックボーン最大径部Ｍ８の光強度は極めて低下し、これをトレースしたレジスト形状において線幅は極細りする。

そこで、図４に示されるように、マスクレイアウト上過干渉部opzに相当する位置に、バイアスパターンＭ９２を付加することにより、低下していた光強度を回復する。バイアスパターンＭ９２は、マスクレイアウト上過干渉部opzを基点とする垂線上を中心に左右にＷ１、Ｗ２の長さを持ち、その高さをｈとする。当初長さＷ１、Ｗ２をops0で変位する光学像において勾配の１／２相当とし、Ｗ１＋Ｗ２＝０．２７λ／ＮＡ相当を目安とする。ここで高さｈのみをパラメータとして、イメージ寸法opwとの関係を調べる。ここでは、高さをそれぞれｈ１、ｈ２としたときの光学像ops1、ops2における光学像の線幅opw1、opw2を示している。

目標とする高さｈは、図５の特性グラフから最適化できる。当該グラフは、図４の高さｈを０〜０．０６λ／ＮＡまで変えた時の最小線幅opw１の寸法変位ｖ１００をプロットしたもので、任意に変位させた高さｈに対するイメージ寸法opwが、ライン部の線幅ｖ１０１と等しくなる時の高さｈ２が最適ＯＰＣ量であることが分かる。以上、スリット挿入により生じた過干渉部は、幅ｗ１＋ｗ２、高さｈ２のバイアスパターンＭ９２を当該部の両側に配置することで、一連の補正が完了する。

以下図６に加えて図７、図８をも参照して、ＤＲＡＭを含む半導体集積回路のデバイス回路パターンに対し、本発明を適用した例について説明する。図６は０．１３μｍルールのＤＲＡＭ配線系マスクレイアウトパターンへの応用例である。図７は本発明によるマスクパターン最適化手法を説明するための図である。図８はマスクパターン最適化手法の概略図である。

図６（ａ）に示すオリジナルのマスクレイアウトパターンＭ１２１は、線幅ｗ１１２＝１３０ｎｍのライン部と、径ｗ１１１＝３９０ｎｍのコンタクトプラグを受けるパッド部（ドックボーン）とを有するパターンである。

図７のステップＦ１として、所望のパターン形状をオリジナルレイアウトとして、図８（ａ）に示されるようなマスクパターンＭ１２を設計する。現状のマスクレイアウトでは、図８（ａ）に示されるように、レジストパターンＲ１２への転写精度が極めて劣化する。

図７のステップＦ２として、オリジナルマスクレイアウトを、図８（ｂ）に示されるように、大面積レクトアングル部Ｅ１３とそれらを接続するノード部Ｅ１４とに分割しそれぞれを抽出する。

図７のステップＦ３として、図８（ｂ）に示した大面積レクトアングル部Ｅ１３とノード部Ｅ１４とを、図８（ｃ）に示されるように、規定のスリット寸法Ｅ１５で分離する。図７のステップＦ４として、当該マスクパターンを用い、シミュレーションベースの検討により、図８（ｄ）に示されるように、マスクパターンＥ１５を最適化することで、所望の転写形状を得る。

ここで用いたプロセス条件は、露光光波長λ＝０．２４８μｍ(ＫｒＦエキシマレーザ)、投影レンズの開口数ＮＡ＝０．８、照明絞りσ＝０．５、マスク材料は遮光部のみ６％の光透過率を有するハーフトーン型位相シフトマスクとした。レジスト材料は高感度ポジトーンを前提とし、レジスト膜厚０．４μｍ、投影された光学像がレジスト中央で結像するとして、デフォーカス値０．２μｍとした。ここでドックボーンとノード部との間隙に挿入する幅Ｓ１２１（図６（ｂ））は、規定条件Ｓ１２１≦０．２２λ/ＮＡよりＳ１２１≦０．６８２μｍとなる。ここでは、レイアウトデータの描画グリッドが１０ｎｍであることから、第一桁を切り捨て６０ｎｍとし新マスクレイアウトＭ１２２（図６（ｂ））を得る。

本発明者は、以上のパラメータをもとに光強度シミュレーションを実施し、転写光学像の光強度分布を算出した。図６（ｃ）に示すマスクレイアウトＭ１２３における転写光学像は図６（ｃ）のopt111のようになり、対向するドックボーン辺から１００ｎｍの距離にあるopt112で示す部に干渉が集中し光学像が大きくくびれる。そこで、図６（ｃ）のopt112部を通る法線を中心線として左右にそれぞれ４０ｎｍ、全８０ｎｍ（≒０．２７λ／ＮＡ）とし、高さ寸法を各種変えたときの最小線幅寸法をシミュレーションにより算出した。その結果、図６（ｃ）のopt112部のイメージ寸法が図６（ｃ）のopt111部相当になる図６（ｄ）に示すバイアスパターンＭ１２５の最適高さは４０ｎｍとなる。以上、シミュレーションによる検討結果から最適化した図６（ｂ）に示すスリットＳ１２１と図６（ｄ）に示すバイアスパターンＭ１２５を適用することで、図６（ｅ）に示されるように、従来のマスクレイアウト修正手法に比較して高い矩形性を有する良好な配線系デバイスパターンＲ１２１を形成できる。

次に、図９を参照して、本発明を適用した別の例について説明する。本発明を用いたホトマスクを用い、レジストプロセスのポジトーン、ネガトーンを使い分けることにより、矩形性の高いドックボーン部を有するライン系配線パターンをレジストの残しパターン（ライン型）もしくは抜きパターン(スリット型)として形成することができる。図９はその詳細なプロセスを示す図である。

本発明を適用したマスクレイアウトパターンＭ１３１を、それぞれブライトフィールド（光の透過領域が多い）マスクＭ１３２とダークフィールド（遮光領域が多い）マスクＭ１３３としてマスクパターンを作製する。それぞれのマスクを透過した回折光は縮小投影露光装置を介してレジスト表面に集光され結像される。ブライトフィールドマスクＭ１３２でポジトーンレジストＲ１３１を、ダークフィールドマスクＭ１３３でネガトーンレジストＲ１３２をそれぞれ露光することによって得られるレジストパターンはそれぞれＰ１２１、Ｐ１２２という同一のライン系パターンＰ１２５となる。

一方、ダークフィールドマスクＭ１３３、ブライトフィールドマスクＭ１３２に対し、それぞれポジトーンレジストＲ１３１、ネガトーンレジストＲ１３２を組み合わせることにより、得られたレジストパターンはそれぞれＰ１２３、Ｐ１２４という同一のスリットパターンＰ１２６になる。

以上本発明を適用するにあたって、正・反転マスクとポジ・ネガレジストとの組み合わせによるバリエーション次第で、良好な矩形性を有する配線パターンを、ラインパターンとしてだけではなく、スリットパターンとしても作り分けることが可能になる。スリット系パターンは、ダマシンプロセスやデュアルダマシンプロセスを用いた配線系パターンの形成に有用である。ここでは、エッチングによる微細加工が困難なメタル材料を半導体集積回路の多層配線やゲート形成に適用する場合、デバイスパターンをスリットパターンとしてレジスト状に転写し、これをマスクに層間膜をエッチング後、当該材料をスリット内に埋設する。

本発明は上述した実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更・変形が可能なのは勿論である。

本発明の一実施の形態による極微細パターンに向けた新規マスク補正手法を説明するための図である。 従来および本発明によるマスクレイアウト手法の最適化手法を比較する図である。 本発明によるマスクレイアウト手法で得られる分離幅の設定可能領域を検討するための図で、（ａ）は寸法モニター箇所を示し、（ｂ）は分離幅を変えた時の線幅コントラストを示す図ある。 図１に示した極微細パターンに向けた新規マスク補正手法を説明するための図である。 図４に示したバイアスパターンの高さに対するイメージ寸法の関係を示す特性グラフである。 本発明による手法をデバイスパターンへ適用した例を説明するための図である。 図６の例におけるマスクパターン最適化手法を説明するための図である。 図６の例におけるマスクパターン最適化手法の概略図であって、（ａ）はオリジナルマスクレイアウトとレジストイメージを、（ｂ）はレクトアングル部とノード部の抽出を、（ｃ）はマスクレイアウトとレジストイメージを、（ｄ）は最終マスクレイアウトとレジストイメージを示す図である。 本発明による手法をデバイスパターンへ適用した他の例を説明するための図である。 従来の各種ＯＰＣ手法を説明するための図である。 転写不能なスリットを用いたマスク補正手法とその問題点を説明するための図である。

符号の説明

Ｍ１１２ 配線パターン（オリジナルマスクレイアウトパターン）
Ｍ１１３ ノード部
Ｍ１１４ レクトアングルパターン
Ｍ１１５ マスクレイアウトパターン
Ｓ１１３ スリット
Ｒ１１２ レジスト形状イメージ
Ｒ１１３ レジスト形状イメージ
Ｒ１１４ レジストが極細る部位
Ｒ１１５ レジスト形状イメージ
Ｂ１１５ バイアスパターン

Claims (12)

1. ライン系直線パターンで途中局所的に線幅の異なる部位を有する配線系パターンを持つ半導体装置の製造方法であって、前記配線系パターンはレジストパターンを用いて形成される前記半導体装置の製造方法において、
   当該配線系パターンをマスク上単純なライン部と線幅の異なるレクトパターン部とに分解し、前記ライン部と前記レクトパターン部と間に規定分離幅０．２２×λ／ＮＡ（ここで、λは露光光波長、ＮＡは投影レンズの開口数）以下の幅を持つスリットを設けたマスクパターンを用いて露光作業を行うことで前記レジストパターンを形成する半導体装置の製造方法。
2. 前記マスクパターンを用いて露光作業を行う際、レジストプロセスをポジトーンかネガトーンかを選択することで、前記レジストパターンの形状を有するラインパターンとスリットパターンとを作り分けられることができる請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記線幅の異なる部位がドックボーン部である、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記線幅の異なる部位が屈曲部である、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記ライン部がノード部である、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記マスクパターンは、マスクレイアウト上の過干渉部に相当する部位にパターンの極細りを修正するためのバイアスパターンを更に有する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記マスクパターンを用いて露光作業を行う際、レジストプロセスをポジトーンかネガトーンかを選択することで、前記レジストパターンの形状を有するラインパターンとスリットパターンとを作り分けられることができる請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記線幅の異なる部位がドックボーン部である、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記線幅の異なる部位が屈曲部である、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記ライン部がノード部である、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
11. ライン系直線パターンで途中局所的に線幅の異なる部位を有する配線系パターンを持つ半導体装置を製造する際に用いられるホトマスクであって、
    当該配線系パターンをマスク上単純なライン部と線幅の異なるレクトパターン部とに分解し、前記ライン部と前記レクトパターン部と間に規定分離幅０．２２×λ／ＮＡ（ここで、λは露光光波長、ＮＡは投影レンズの開口数）以下の幅を持つスリットを設けたマスクパターンを有することを特徴とするホトマスク。
12. 前記マスクパターンは、マスクレイアウト上の過干渉部に相当する部位にパターンの極細りを修正するためのバイアスパターンを更に有する、請求項１１に記載のホトマスク。
    
    

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