JP2006527398A - レチクルを設計し、半導体素子をレチクルで作製する方法 - Google Patents

Abstract

レチクル（４０４）を設計し、作製するだけでなく、半導体基板（４１０）をレチクルを使用して作製する方法では、レチクルレイアウトファイルの第１エッジを画定する。第１エッジは基準パターン（１２，１４）に対応する。本方法では更に、基準パターンを使用してサブレゾルーション補助パターン（６２，６４）をレチクルレイアウトファイルに挿入する。サブレゾルーション補助パターンは、第１エッジを含むライン（８２，８４）に対して９０度とは異なる或る角度（θ）をなす。一の実施形態では、補助パターンの位置を決定した後に、手動または自動でレイアウトファイルに挿入することができる。サブレゾルーション補助パターンは、基板の上ではパターニングされないが、均一寸法のレジストパターンが形成し易くなるように作用する。

Description

本発明は概して半導体及びリソグラフィの分野に関し、特にレチクルを設計し、そして半導体素子をレチクルで作製する方法に関する。

半導体素子形成の一部として、リソグラフィプロセスを使用してパターンを半導体ウェハ上のフォトレジスト層に形成する。リソグラフィプロセスでは、光をレチクル及びレンズを通過させてフォトレジスト層の上にパターンを転写する。本明細書において使用するように、マスク、フォトマスク、及びレチクルという用語は同じ意味に使用することができる。次に、フォトレジスト層のパターンを半導体ウェハ上の下地層（例えば銅）に転写して半導体素子パターン（例えばビア）を形成する。しかしながら、フォトリソグラフィにおいては、焦点変動（ｆｏｃｕｓ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ）のような処理ばらつき（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ）が生じる。更に、半導体素子には、将来世代の製品を形成するために益々小さな寸法が要求されている。

レチクル上のパターンは多くの場合、転写が行なわれると処理ばらつきの結果としてフォトレジスト層に誤差が生じる。別の表現をすると、レチクル上のパターンを転写すると誤差が生じる。多くの場合、処理ばらつきによって、転写されるように設計されたパターンよりも小さいパターンが生じる。焦点変動は、高密度パターン（すなわち、パターンに他のパターンが非常に近接する構成）よりも孤立パターン（すなわち、パターンに非常に近接する他のパターンがない構成）に対する方が深刻な状態を生じさせる。従って、フォトリソグラフィによる孤立パターンのパターニングを改善し、かつ孤立パターンを半導体形成プロセスで形成するための処理制御を改善することができる、フォトリソグラフィプロセスが必要である。

サブレゾルーション補助パターン（ｓｕｂｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｓｓｉｓｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ）を使用して、ウェハパターニング処理マージンを改善しようとする試みが為されている。このようなサブレゾルーション補助パターンは、孤立した設計パターンの一つのエッジの反対側に配置される。しかしながら、このような配置によって、第１設計パターンが別の設計パターンに当接する設計位置において困難な現象が生じる。この配置によって、補助パターンの間に小さな空隙が生じ、これらの空隙はレチクル上で検査するのは難しく、かつソフトウェアで実現するのは難しい。

従って、レチクル検査を改善し、ウェハパターニング処理マージンを改善し、そしてサブレゾルーション補助パターンアルゴリズムの実行を容易にする必要がある。

一の実施形態によれば、レチクルを設計してそれを形成するだけでなく、半導体基板をレチクルを使用して形成する方法では、レチクルレイアウトファイルの第１エッジを画定する。第１エッジは基準パターンに対応する。本方法では更に、基準パターンを使用してサブレゾルーション補助パターンをレチクルレイアウトファイルに挿入する。サブレゾルーション補助パターンは、第１エッジを含むラインに対して９０度とは異なる或る角度（θ）をなす。

本開示の実施形態によれば、サブレゾルーション補助パターンをレチクルに設け、かつ設計パターンの両エッジの反対側には配置しない。一の実施形態では、サブレゾルーション補助パターンは本明細書で更に議論するように、メインパターンに接続する、または設計パターンの両エッジに対して或る角度に配置する。これらの実施形態によって、プロセスマージンが改善され、かつレチクル検査問題が緩和された補助パターンの補償範囲を大きくすることができる。

本明細書において使用するように、解像限界とは、レジスト層を露光するために使用するリソグラフィツールの解像限界を指す。サブレゾルーションは当該解像限界以下である。補助パターンは「サブレゾルーション」レチクルパターンである、というのは、該当する画像は、レジスト層の上に投影されると、解像限界以下の大きさであり、かつ該当する画像によって下地のレジスト層がパターニングされることがほとんどない。例えば、リソグラフィツールは１／４倍の縮小投影露光システム（４ｘ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）及び０．２ミクロンの解像限界を有することができる。レチクル上の０．６０ミクロンの幅を有する補助パターンはサブレゾルーションレチクルパターンである、というのは、投影画像が０．１５ミクロンであり、０．２ミクロンの解像限界を下回るからである。

本明細書において議論する実施形態は、半導体素子形成に使用される非常に広い範囲の波長の照射源、非常に広い範囲の開口数のレンズ、及び非常に広い範囲のレジスト材料に使用することができる。使用する波長は、例えば約４３６ナノメートル（ｇ線）及びそれ以下の範囲の波長とすることができる。他の普通に使用される波長は、約３６５ナノメートル（ｉ線）、約２４８，１９３，または１５７ナノメートル（遠紫外線またはＤＵＶ）、及び約１３ナノメートル（超紫外線またはＥＵＶ）を含む。レンズの開口は通常、約０．４５〜０．９０の範囲である。レジスト材料は通常、使用する照射源によって決まる、というのは、レジスト内部の材料を、使用する照射源の波長で最適に活性化させる必要があるからである。他のレジスト材料、光源構成、開口、及び波長を使用することができる。本実施形態を長い波長を利用するシステムに使用して、設備を取り替える必要が生じる前のシステムの耐用年数を伸ばすこともできる。

本実施形態は、レチクルの設計及び製造の際に使用することができる。設計の際、半導体素子レイアウトファイルが生成される。サブレゾルーション補助パターンに対応するレイアウトファイルの各部分を作成する。サブレゾルーション補助パターンは、補助パターンの位置を決定した後に、手動または自動でレイアウトファイルに挿入することができる。

レイアウトファイルを完成させた後、レイアウトファイルは、電子ビームライターのようなレチクル生成ツールに転送することができる。通常、レイアウトファイルは、レチクル生成ツールに接続されるコンピュータにダウンロードされる。レチクル基板を処理して、ターゲットデザインの所望パターンを有するレチクルを形成する。次にレチクルを使用して、レジスト層を露光し現像してレジスト層に、レチクルのパターンに従ったパターンを有するレジスト形状を持たせることにより、半導体素子を形成する。

当業者であれば、これらの図における構成要素が説明を簡単かつ明瞭にするために示され、そして必ずしも寸法通りには描かれていないことが分かるであろう。例えば、これらの図における幾つかの構成要素の寸法を他の構成要素に対して誇張して描いて本開示の実施形態を理解し易くしている。

図１は、ターゲット素子パターン１２及び１４を含むターゲットデザイン１０の説明図である。ターゲット素子パターン１２及び１４は、例えばビアを含む。ターゲットデザイン１０は更に、参照番号１６〜３０で示すように、それぞれのターゲット素子パターン１２及び１４のエッジに平行に配置されるサブレゾルーション補助パターンを含む。補助パターン２０及び２２は、参照番号３２で示すように、それぞれの端部で従来から頻繁に使用される９０度の角度で重なる。従来から頻繁に使用される角度（ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ａｎｇｌｅ）とは、０度も指す。位置３２では、重複補助パターン２０及び２２がウェハまたは基板のフォトレジストパターンの中で解像されてしまう恐れがある。更に、補助パターン２８及び３０は、参照番号３４で示すように、それぞれの端部で重複しないで非常に近接する。位置３４では、補助パターン２８及び３０のレチクル製造またはレチクル検査が不可能になる恐れがある。通常のレチクルレイアウト処理を用いて、補助パターン２０，２２，２８，及び／又は３０の内の一つ以上をレチクルレイアウトから取り除いて上に述べた不具合を解決する。

図２は、図１のターゲットデザイン１０の焦点深度範囲の説明図である。ターゲットデザイン１０はターゲット素子パターン１２及び１４だけでなく、該当するターゲット素子パターン１２及び１４のエッジに平行に配置されるサブレゾルーション補助パターン１６，１８，２０，２４，２６，及び３０も含む。ここで、図２において、補助パターン２２及び２８は、上に示したように取り除かれていることに注目されたい。最良の処理条件では、結果として得られるウェハパターンの最適なフォーカス画像が、それぞれのターゲット素子パターン１２及び１４に対応する参照番号３６及び４０で示される。悪い処理条件では、結果として得られるウェハパターンの焦点ボケ画像が、該当するターゲット素子パターン１２及び１４に対応する参照番号３８及び４２で示される。ここで、最適なフォーカス条件では、ウェハパターン３６及び４０はほぼサイズが同じであることに注目されたい。しかしながら、デフォーカス条件では、ウェハパターン３８はウェハパターン４２よりもはるかに大きい。最良のフォーカス条件とデフォーカス条件との間のウェハパターン４２のこのような大きなサイズばらつきは望ましくなく、そしてこのような大きなサイズばらつきにより不所望のプロセス及び／又は回路不良が生じる。

図３は、ターゲット素子パターン４６及び４８を含む別のターゲットデザイン４４の説明図である。ターゲットデザイン４４は更に、それぞれのターゲット素子パターン４６及び４８のエッジに平行に配置されるサブレゾルーション補助パターン５０，５２，及び５４を含む。補助パターン５０は、参照番号５６で示すように、ターゲット素子パターン４６の該当する端部に非常に近接する。補助パターン５２及び５４は、参照番号５８で示すように、これらのパターンのそれぞれの端部で重なることなく非常に近接する。位置５６及び５８では、関連する補助パターンのレチクル製造またはレチクル検査が不可能になる恐れがある。

図４は、ターゲット素子パターン４７、例えばポリシリコンラインまたはゲート電極を含むターゲットデザイン４５の説明図である。ターゲットデザイン４５は更に、該当するターゲット素子パターン４７のエッジに平行に配置されるサブレゾルーション補助パターン４９，５１，及び５３を含む。ターゲットデザイン４５は、図示しない他のターゲット素子パターンを含むことができる。補助パターン４９及び５１は、参照番号５５で示すように、これらの補助パターンの該当する端部で互いに接触する。位置５５では、補助パターン４９及び５１の重複部分がウェハまたは基板のフォトレジストパターンの中で解像されてしまう恐れがある。更に、補助パターン５１及び５３は、参照番号５７で示すように、これらのパターンの該当する端部で重なることなく非常に近接する。位置５７では、補助パターン５１及び５３のレチクル製造またはレチクル検査が不可能になる恐れがある。

図５は、本開示の一の実施形態による改良型サブレゾルーション補助パターンを有するターゲットデザイン６０の説明図である。ターゲットデザイン６０は、ターゲット素子パターン１２及び１４、例えばビアを含む。ターゲットデザイン６０は更に、それぞれのターゲット素子パターン１２及び１４のエッジに平行に配置されるサブレゾルーション補助パターン１６，１８，２４，及び２６を含む。更に、ターゲットデザイン６０は、図５に示し、かつここにおいて更に議論するように、２つのターゲット素子パターン１２及び１４のエッジに対して或る角度で配置される補助パターン６２及び６４を含む。ここで、図５の実施形態には、重複する、または互いに非常に近接する補助パターンがないことに注目されたい。従って、ターゲットデザイン６０によって、レチクル製造またはレチクル検査の可能性が高くなったレチクルが実現する。

図６は、図５のターゲットデザイン６０の焦点深度範囲の説明図である。サブレゾルーション補助パターン６２及び６４に角度を付けた場合において、かつ最良の処理条件において、結果として得られるウェハパターンの最良のフォーカス画像が、それぞれのターゲット素子パターン１２及び１４に対応する参照番号６６及び７０で示される。悪い処理条件では、結果として得られるウェハパターンの焦点ボケ画像が、それぞれのターゲット素子パターン１２及び１４に対応する参照番号６８及び７２で示される。最良のフォーカス条件では、ウェハパターン６６及び７０は、該当するターゲット素子パターン１２及び１４とほぼサイズが同じである。更に、デフォーカス条件では、ウェハパターン６８及び７２はこの場合もまた、該当するターゲット素子パターン１２及び１４とほぼサイズが同じであるが、最良のフォーカス条件の場合よりも若干小さい。その結果、ウェハパターン（６６，７０）または（６８，７２）のサイズのばらつきを最小にすることができ、所望のプロセス及び／又は所望の回路性能が得られる。

本実施形態の利点は、サブレゾルーション補助パターンによって、パターンが高密度幾何学パターン、半高密度幾何学パターン、または孤立幾何学パターンのいずれに含まれるかに拘らず、基板表面全体に渡って現像済みレジストパターンの幅が更に一定になり易くなることである。幅は、リソグラフィ処理条件に小さな変動が生じる場合においても一定に維持する必要がある。

図７は、本開示の一の実施形態に従って形成される改良型サブレゾルーション補助パターンを有するターゲットデザイン８０の説明図である。ターゲットデザイン８０は、ターゲット素子パターン１２及び１４を含む。ターゲットデザイン８０はまた、２つのターゲット素子パターン１２及び１４のエッジに対して或る角度で配置される補助パターン６２及び６４を含む。補助パターン６２及び６４を形成する方法では、幾何学操作をターゲット素子１２及び１４のエッジに対して行ってターゲット素子１２及び１４の該当する第１エッジから、０度超かつ９０度未満の或る角度で配置される生成エッジ８２及び８４を形成する。生成エッジ８２及び８４に関して、補助パターン６４及び６２をこれらのエッジに平行に配置する。補助パターン６２は長さ９４、幅９６を有し、そして生成エッジ８４から距離８８の位置に配置される。補助パターン６４は長さ９０、幅９２を有し、そして生成エッジ８２から距離８６の位置に配置される。補助パターン６２及び６４の特定の長さ、幅、及び距離は、所与の用途の特定の設計要件に従って決定することができる。

図８は、本開示の一の実施形態に従って形成される改良型サブレゾルーション補助パターンを有するターゲットデザイン１８０の説明図である。ターゲットデザイン１８０はターゲット素子パターン１２及び１４を含む。ターゲットデザイン１８０はまた、２つのターゲット素子パターン１２及び１４のエッジに対して或る角度で配置される補助パターン６２及び６４を含む。補助パターン６２及び６４を形成する方法では、幾何学操作をターゲット素子１２及び１４のエッジに対して行って生成パターン１１２及び１１４を形成する。例えば、これらのターゲット素子の各々をその中心の回りを回転させて、それぞれの生成パターンを形成する。生成パターン１１２及び１１４は、ターゲット素子１２及び１４の該当する第１エッジから、０度超かつ９０度未満の或る角度で配置される。

幾何学操作を生成パターン１１２及び１１４のエッジに対して行って生成エッジ１８２及び１８４を形成する。次に更に、幾何学操作を生成エッジ１８２及び１８４に対して行って補助パターン６２及び６４を生成する。生成エッジ１８２及び１８４に関して、補助パターン６４及び６２をこれらのエッジに平行に配置する。補助パターン６２は長さ９４、幅９６を有し、そして生成エッジ１８４から距離１８８の位置に配置される。補助パターン６４は長さ９０、幅９２を有し、そして生成エッジ１８２から距離１８６の位置に配置される。補助パターン６４及び６２の特定の長さ、幅、及び距離は、所与の用途の特定の設計要件に従って決定することができる。

図９は、本開示の一の実施形態に従って形成される改良型サブレゾルーション補助パターンを有する図３のターゲットデザインの説明図である。図９は、ターゲット素子パターン４６及び４８を含むターゲットデザイン１４４の説明図である。ターゲットデザイン１４４は更に、サブレゾルーション補助パターン１５０，１５２，１５４，及び１５６を含む。サブレゾルーション補助パターン１５０，１５２，及び１５６は、該当するターゲット素子パターン４６及び４８のエッジに平行に配置される。補助パターン１５０はまた、参照番号１６２で示すように、ターゲット素子パターン４６の該当する端部に取り付けられる。

サブレゾルーション補助パターン１５４は、参照番号１６０で示すように、ターゲット素子パターン４８の該当するエッジに対して０度超かつ９０度未満の或る角度で配置される。更に、サブレゾルーション補助パターン１５４は、サブレゾルーション補助パターン１５２及び１５６の該当する端部に重複する。サブレゾルーション補助パターン１５４のエッジは、サブレゾルーション補助パターン１５２及び１５６の該当するエッジに対して０度超かつ９０度未満の或る角度で配置される。ここで、図９の実施形態には、ぎりぎりの形で互いに非常に近接する補助パターンが無いことに注目されたい。

従って、ターゲットデザイン１４４によって、レチクル製造の可能性が高くなり、そして／またはレチクル検査の可能性が高くなったレチクルが実現する。レチクル検査機能を有するレチクルが得られる。更に、図９の実施形態には、別の補助パターンと９０度に等しい角度で重なる、または一体になる補助パターンが無い。従って、ターゲットデザイン１４４によって、重複補助パターン１５２，１５４，１５６がリソグラフィパターニングプロセスの間に、ウェハまたは基板のフォトレジストパターンの中で解像されてしまう危険を小さくすることができる。

図１０は、本開示の別の実施形態に従って形成される改良型サブレゾルーション補助パターンを有する図４のターゲットデザインの説明図である。更に詳細には、図１０は、ターゲット素子パターン４７、例えばポリシリコンラインまたはゲート電極を含むターゲットデザイン１４５の説明図である。ターゲットデザイン１４５は更に、ターゲット素子パターン４７の該当するエッジに平行に配置されるサブレゾルーション補助パターン１４９，１５１，及び１５３を含む。また、ターゲットデザイン１４５は更に、ターゲット素子パターン４７の該当するエッジに対して９０度以外の或る角度で配置されるサブレゾルーション補助パターン１５９及び１６１を含む。ターゲットデザイン１４５は、図示しない他のターゲット素子パターンを含むこともできる。

図示のように、角度の付いたサブレゾルーション補助パターン１５９は、参照番号１５７で示すように、補助パターン１５１及び１５３に、これらの補助パターンの該当する端部で重なる。更に詳細には、サブレゾルーション補助パターン１５９の端部は、補助パターン１５１及び１５３の端部で重なり、この場合更に、サブレゾルーション補助パターン１５９は、補助パターン１５１及び１５３に対して９０度とは異なる或る角度で配置される。

同じようにして、角度の付いたサブレゾルーション補助パターン１６１は、参照番号１５５で示すように、補助パターン１４９及び１５１に、これらの補助パターンの該当する端部で重なる。すなわち、補助パターン１６１のそれぞれの端部は、補助パターン１４９及び１５１の該当する端部で重なり、この場合、補助パターン１６１は９０度以外の或る角度で配置される。これとは異なり、図４を参照すると、補助パターン４９及び５１は互いに平行であり、かつ参照番号５５で示すように更に、これらの補助パターンの該当する端部で互いに接触する。上に示すように、位置５５では、補助パターン４９及び５１の接触端部が、リソグラフィプロセスの間に、ウェハまたは基板のフォトレジストパターンの中で解像されてしまう危険が生じる。再度図１０を参照すると、参照番号１６３及び１６５は、図４のレジストパターン４９及び５１の破線に囲まれた部分であって、本開示の一の実施形態に従って変更された部分を指している。別の表現をすると、本開示の一の実施形態によれば、図４の元のレジストパターン４９及び５１も、角度の付いたサブレゾルーション補助パターン１６１を配置することに加えて、変更されている。

従って、図１０の実施形態には、ぎりぎりの形で互いに非常に近接する補助パターンが無い。更に、ターゲットデザイン１４５によって、レチクル製造の可能性が高くなり、そして／またはレチクル検査の可能性が高くなったレチクルが実現する。ここでまた、図１０の実施形態には、９０度に等しい角度で一体になる、または重なる補助パターンが無いことに注目されたい。従って、ターゲットデザイン１４５によって、重複補助パターン１４９，１５１，１５３，１５９，及び１６１がリソグラフィプロセスパターニング工程の間に、ウェハまたは基板の上のフォトレジストパターンの中で解像されてしまう危険を小さくすることができる。

図１１は、本開示の一の実施形態による改良型サブレゾルーション補助パターンを有するターゲットデザインの焦点深度を示す説明図である。特に、図１１は、ターゲット素子パターン２０２を含むターゲットデザイン２００の説明図である。悪い処理条件では、そしてサブレゾルーション補助パターンがターゲットデザイン２００に配置されない場合においては、結果として得られるウェハパターンの焦点ボケ画像が、ターゲット素子パターン２０２に対応する参照番号２０４で示されるように生じる。ここで、パターン２０４はターゲット素子パターン２０２よりもかなりサイズが小さいことに注目されたい。ターゲット素子パターン２０２とパターン２０４との間のサイズのこのようなバラツキによって、参照番号２１６で示す、例えば能動トランジスタ領域のような不所望のプロセス及び／又は回路不良が重要な回路位置で生じる。しかしながら、不所望のプロセス及び／又は回路不良は、本開示の一の実施形態によるサブレゾルーション補助パターンを追加することによって回避することができる。

ターゲットデザイン２００に配置されるサブレゾルーション補助パターン２０６及び２０８を悪い処理条件で使用することにより、参照番号２１０で示すように、結果として得られるウェハパターンの焦点ボケ画像がターゲット素子パターン２０２に関して得られる。ここで、パターン２０２及び２１０は重要な回路位置２１６ではサイズがほぼ同じであることに注目されたい。本実施形態では、サブレゾルーション補助パターン２０６及び２０８は重要な回路位置２１６のエッジに平行に配置され、これにより位置２１６における焦点ボケ画像２１０は確実に、位置２１６におけるターゲット素子パターン２０２とサイズがほぼ同じになる。更に、各サブレゾルーション補助パターン２０６及び２０８の一端は、ターゲット素子パターン２０２に図示の該当する位置で接触する（またはほんの少しだけ重複する）ように配置される。その結果、ウェハパターン２１０は、小さなパターン突起２１２及び２１４を、サブレゾルーション補助パターン２０６及び２０８がそれぞれターゲット素子パターン２０２と接触する位置に有する。パターン突起２１２及び２１４は重要な回路位置に形成されないので、これらの突起によって不所望の回路性能が生じることはない。従って、図１１の実施形態には、ぎりぎりの形で互いに、またはターゲット素子パターンに非常に近接する補助パターンが無い。更に、サブレゾルーション補助パターン２０６及び２０８をターゲットデザイン２００に配置することにより、所望のプロセス及び／又は回路性能が得られる。

図１２は、本開示の更に別の実施形態による改良型サブレゾルーション補助パターンを有するターゲットデザイン２２０の説明図である。ターゲットデザイン２２０は、ターゲット素子パターン２２２，２２４，２２６，及び２２８を含む。ターゲットデザイン２２０はまた、ターゲット素子パターン２２２，２２４，２２６，及び２２８の間に配置されるサブレゾルーション補助パターン２３６を含む。サブレゾルーション補助パターン２３６を形成する一の方法では、幾何学操作をターゲット素子パターン２２２，２２４，２２６，及び２２８のエッジに対して行って補助パターン２３６の配置及び形成を決定する。例えば、補助パターン２３６は、ターゲット素子２２２，２２４，２２６，及び２２８の内側エッジの間に集約される形で形成することができる。

補助パターン２３６を形成する別の方法では、幾何学操作をターゲット素子２２２，２２４，２２６，及び２２８のコーナーエッジに対して行って生成パターンエッジ２３０及び２３２を形成する。生成パターンエッジ２３０及び２３２は参照番号２３４で示すポイントで交差する。ポイント２３４は、サブレゾルーション補助パターン２３６を形成するために使用する中心基準ポイントとなり、かつターゲット素子２２２，２２４，２２６，及び２２８の内側エッジの間に集約される形で配置される。次に、幾何学操作を生成パターンエッジ２３０及び２３２に対して行ってサブレゾルーション補助パターン２３６を生成する。図示のように、サブレゾルーション補助パターン２３６のエッジは、ターゲット素子パターン２２２，２２４，２２６，及び２２８のどのエッジに対しても真向かいに対向していない。更に、補助パターン２３６のエッジは、ターゲット素子パターン２２２，２２４，２２６，及び２２８のそれぞれのエッジに平行に配置される。

図１３は、本開示の一の実施形態による改良型サブレゾルーション補助パターンを有するフォトマスクを設計する方法を示すフロー図である。本方法３００は、ステップ３０２においてターゲットデザインデータを取得する操作から始まる。次に、サブレゾルーション補助パターン（ａｓｓｉｓｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ：ＡＦ）の初期配置をステップ３０４に示すように行なう。次にステップ３０６では、一つ以上の位置を変更サブレゾルーションＡＦ配置に関して特定し、これらの位置は、変更サブレゾルーション補助パターンの配置に適するように決定される。本方法はステップ３０８に進み、このステップで、変更サブレゾルーション補助パターンをステップ３０６で特定された位置に配置する。ステップ３１０では、本方法において、ステップ３０８の結果がプロセス要件に合致するかどうかを評価する。ステップ３１０において、結果がプロセス要件に合致しない場合、本方法では、ステップ３０６及び３０８を繰り返し、この場合、これらの後続ステップは参照番号３１２で一括して示す。ステップ３１０において、結果がプロセス要件に合致する場合、本方法は完了し、そして終了する。

一の実施形態によれば、半導体素子用のレチクルを設計する方法においては、レチクルレイアウトファイルの内、基準パターンに対応する第１エッジを定義する。基準パターンを使用してサブレゾルーション補助パターンをレチクルレイアウトファイルに挿入する。サブレゾルーション補助パターンは、補助パターンの位置または複数の位置を決定した後に、レイアウトファイルに手動で、または自動で挿入することができる。サブレゾルーション補助パターンは基板の上ではパターニングされないが、均一寸法のレジストパターンが形成し易くなるように作用する。

サブレゾルーション補助パターンは基本的に、第１エッジを含むラインに対して９０度ではない（すなわち９０度とは異なる）或る角度で配置される。一の実施形態では、基準パターンはターゲット素子パターンまたは第２サブレゾルーション補助パターンの内の一つを含む。更に、本方法においては、第１エッジを定義する前に、レチクルレイアウトファイルを検査して変更対象位置を求める。

別の実施形態では、基準パターンを使用してサブレゾルーション補助パターンをレチクルレイアウトファイルに挿入する操作において、基準パターンを初期レイアウト位置から回転させ、生成エッジを回転済み基準パターンに基づいて定義し、そして生成エッジを使用して、角度の付いたサブレゾルーション補助パターンの挿入ポイント及び位置を求める。一の実施形態では、本方法においては更に、サブレゾルーション補助パターンを生成エッジを含むラインにほぼ平行に挿入する。

本方法では更に、レチクルレイアウトファイルの第２基準パターンを定義する。本実施形態では、第２基準パターンを所定の量だけ回転させ、この場合、生成エッジは回転済みの第２基準パターンに基づいて定義される。更に、基準パターンは第１ターゲット素子パターンまたは第２サブレゾルーション補助パターンの内の一つを含むことができ、第２基準パターンは第２ターゲット素子パターンまたは第３サブレゾルーション補助パターンの内の一つを含むことができる。

別の実施形態では、基準パターンの第１エッジは基準パターンの第１頂点を含むことができる。従って、基準パターンを使用してサブレゾルーション補助パターンを挿入するステップでは、第１頂点を使用してサブレゾルーション補助パターンを挿入する。更に、基準を使用するステップでは、第１頂点から延びる生成エッジを定義し、そして生成エッジを使用してサブレゾルーション補助パターンを挿入することもできる。また、生成エッジは基準パターンの第１頂点から第２基準パターンの第２頂点に延びることができる。後者の例では、基準パターンは第１ターゲット素子パターンまたは第２サブレゾルーション補助パターンの内の一つを含むことができ、そして第２基準パターンは第２ターゲット素子パターンまたは第３サブレゾルーション補助パターンの内の一つを含むことができる。

更に別の実施形態では、本方法においては更に、レチクルレイアウトファイルの第２エッジを定義する。第２エッジは第２基準パターンに対応する。本実施形態では、基準パターンを使用してサブレゾルーション補助パターンを挿入するステップにおいて、基準パターン及び第２基準パターンを使用してサブレゾルーション補助パターンを挿入する。結果として得られるサブレゾルーション補助パターンは、第２エッジを含むラインに対して、９０度とは異なる第２の角度をなす。

別の実施形態では、半導体素子のレチクルを設計する方法において、レチクルレイアウトファイルの第１パターンを定義し、レチクルレイアウトファイルの第２パターンを定義し、そして第１パターンを第２パターンに接続する第３パターンを定義する。第３パターンは、第１パターンに対して或る角度で配置され、かつ第２パターンに対して第２の角度で配置されるサブレゾルーション補助パターンを含み、第１の角度及び第２の角度の各々は９０度だけ異なる。更に、第３パターンは、隣接ターゲット素子パターンに対して第３の角度をなすことができ、第３の角度は０度超かつ９０度未満である。

直前の段落の実施形態に関して、第１及び第２パターンの各々はサブレゾルーション補助パターンを含むことができる。更に、第１パターンは第２パターンと交点で交差することができ、第１パターンを第２パターンに接続する第３パターンを定義するステップでは、交点を第３パターンによって置き換える。一例では、交点において、第１パターンは第２パターンにほぼ直交することができる。また、第１パターンを含むラインは、第２パターンを含むラインに平行になるようにすることができる。後者の場合、第１パターンは第２パターンと同一直線を構成しないようにすることもできる。

半導体素子のレチクルを本開示の更に別の実施形態に従って設計する操作では、レチクルレイアウトファイルのターゲット素子パターンを定義し、そしてサブレゾルーション補助パターンをレチクルレイアウトファイルに挿入する。本実施形態では、サブレゾルーション補助パターンはターゲット素子パターンに取り付けられ、かつ少なくとも１のアスペクト比を有する。アスペクト比は、サブレゾルーション補助パターンの幅に対するサブレゾルーション補助パターンの長さの比として定義される。

更に別の実施形態では、半導体素子のレチクルを設計する方法において、レチクルレイアウトファイル内部のサブレゾルーション補助パターンを、少なくとも３つのターゲット素子パターンによって取り囲まれる領域に挿入する。本実施形態では、サブレゾルーション補助パターンは、少なくとも３つのターゲット素子のいずれかのエッジの直交突起により定義される領域の外側に配置される。更に、このような領域はターゲット素子パターンを全く含まない。一例として、生成エッジは、少なくとも３つのターゲット素子パターンの頂点によって定義され、生成エッジを使用して、サブレゾルーション補助パターンを挿入する配置位置を求める。

図１４は、本開示の一の実施形態による改良型サブレゾルーション補助パターンを有するレチクルを使用して半導体素子を形成するシステムのブロック図である。システム４００は照射光を生成する光源４０２を含む。この照射光は、紫外線（ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ ｌｉｇｈｔ：ＵＶ）、遠紫外線（ＤＵＶ）、及び超紫外線（ＥＵＶ）、Ｘ線、電子ビームまたはイオンビームとすることができる。光源４０２はまた、入射光をレチクル４０４上に導く。レチクル４０４は、半導体基板の上に画像を転写するための素子レイアウトを含む。レチクル４０４は、種々の実施形態に関して上に記載した改良型サブレゾルーション補助パターンを有する所望のターゲットデザインレイアウトを含む。投影光学系４０６は、レチクル４０４が回折する入射光を集光する。投影光学系４０６はまた、照射パターンを、半導体基板４１０上に設けられるフォトレジスト層４０８に撮像する。次に、結果として得られる照射済フォトレジスト層をフォトリソグラフィツールから取り除き、そして公知の方法で処理してパターンを半導体基板４１０に転写し、そして回路素子を形成する。更に処理を公知の方法を使用して行なって、一つ以上の半導体素子を半導体基板４１０に形成することができる。

半導体素子基板４１０は単結晶半導体ウェハ、絶縁体の上に半導体を設ける構成のウェハ（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｉｎｎ ｗａｆｅｒ：ＳＯＩ）、または半導体素子を形成するために使用される他のいずれかの基板とすることができる。レジスト層４０８は通常、ウェハ全面を覆い、そしてスピン塗布して非常に平坦な上部表面を形成する。更に、レチクル４０４は石英またはガラスなどから作製される透明基板を含み、かつ本明細書に記載したように、デザインパターン及びサブレゾルーション補助パターンを有する。

本開示の実施形態は、多くの異なるタイプのパターニング層に使用することができる。例えば、導電層をパターニングしてゲート電極を形成するのではなく、本実施形態を使用して半導体素子のコンタクト層または配線層をパターニングすることができる。通常、本実施形態は、重要と考えられるマスク層を形成する場合に非常に大きな利点をもたらすことが明らかになる。別の表現をすると、重要なマスク層は、リソグラフィツールの解像限界に近いパターンを有するように設計される層である。本開示の実施形態は、複数のイオン注入マスクの内の幾つかのマスクのような重要ではない層に使用することができるが、本開示のコンセプトは、必要に応じてイオン注入マスクに拡張することができる。更に、本開示の実施形態は、位相シフトマスクと一緒に使用する形で統合することができる。これらの例では、位相シフトマスク材料は、サブレゾルーション補助パターンに隣接して形成することができる。

これまでの明細書において、本開示について種々の実施形態を参照しながら記載してきた。しかしながら、この技術分野の当業者であれば、種々の変形及び変更を、以下の請求項に示す本実施形態の技術範囲から逸脱しない範囲において加え得ることが分かるであろう。従って、明細書及び図は、制限的な意味ではなく、例示として捉えられるべきであり、そしてこのような変形は全て、本実施形態の技術範囲に含まれるものである。

効果、他の利点、及び技術的問題に対する解決法について、特定の実施形態に関して上に記載してきた。しかしながら、効果、利点、及び問題解決法、及びこのような効果、利点、または問題解決法をもたらし、またはさらに顕著にし得る全ての要素（群）が、いずれかの請求項または全ての請求項の必須の、必要な、または基本的な特徴または要素であると解釈されるべきではない。本明細書で使用されるように、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」という用語、または他の全てのこれらの変形は包括的な意味で適用されるものであり、一連の要素を備えるプロセス、方法、製品、または装置がこれらの要素のみを含むのではなく、明らかには列挙されていない、またはそのようなプロセス、方法、製品、または装置に固有の他の要素も含むことができる。

本開示の実施形態は例を通して示され、添付の図によって制限されるものではなく、これらの図では、同様の参照記号は同様の構成要素を指す。
サブレゾルーション補助パターンを有するターゲットデザインの説明図。 図１のターゲットデザインの焦点深度範囲の説明図である。 サブレゾルーション補助パターンを有する別のターゲットデザインの説明図。 サブレゾルーション補助パターンを有する更に別のターゲットデザインの説明図。 本開示の一の実施形態による改良型サブレゾルーション補助パターンを有するターゲットデザインの説明図。 図５のターゲットデザインの焦点深度範囲の説明図。 本開示の一の実施形態に従って形成される改良型サブレゾルーション補助パターンを有する図５のターゲットデザインの説明図。 本開示の別の実施形態に従って形成される改良型サブレゾルーション補助パターンを有する図５のターゲットデザインの説明図。 本開示の一の実施形態に従って形成される改良型サブレゾルーション補助パターンを有する図３のターゲットデザインの説明図。 本開示の別の実施形態に従って形成される改良型サブレゾルーション補助パターンを有する図４のターゲットデザインの説明図。 本開示の一の実施形態による改良型サブレゾルーション補助パターンを有するターゲットデザインの焦点深度範囲を示す説明図。 本開示の別の実施形態による改良型サブレゾルーション補助パターンを有するターゲットデザインの説明図。 レチクルを本開示の一の実施形態による改良型サブレゾルーション補助パターンで設計する方法のフローを示す図。 半導体素子を本開示の一の実施形態による改良型サブレゾルーション補助パターンを有するレチクルを使用して形成するシステムのブロック図。

Claims (5)

1. 半導体素子を作製する方法であって、
   レジスト層を基板の上に形成する工程と、
   レジスト層を、第１サブレゾルーション補助パターンを有するレチクルを使用して露光する工程であって、該第１サブレゾルーション補助パターンは、ターゲット素子パターンまたは第２サブレゾルーション補助パターンの内の該当する一つのパターンを基準として配置され、該第１サブレゾルーション補助パターンが、ターゲット素子パターンまたは第２サブレゾルーション補助パターンの内の該当する一つのパターンの第１エッジを含むラインに対して９０度ではない或る角度をなす前記工程と、
   露光工程の後に、層を現像して半導体素子の少なくとも一つの素子領域を画定する工程と、からなる方法。
2. 前記第１サブレゾルーション補助パターンは、ターゲット素子パターンまたは第２サブレゾルーション補助パターンの内の該当する一つのパターンを基準として、かつ第２ターゲット素子パターンまたは第３サブレゾルーション補助パターンの内の該当する一つのパターンを基準として、配置される請求項１記載の方法。
3. 前記第１サブレゾルーション補助パターンは、前記第２ターゲット素子パターンまたは前記第３サブレゾルーション補助パターンの内の該当する一つのパターンの第２エッジを含むラインに対して９０度ではない第２の角度をなす、請求項２記載の方法。
4. 半導体素子を作製する方法であって、
   レジスト層を基板の上に形成する工程と、
   該レジスト層を、レチクルの第１パターンをレチクルの第２パターンに接続するサブレゾルーション補助パターン、を有するレチクルを使用して露光する工程であって、該サブレゾルーション補助パターンは、第１パターンに対して９０度ではない第１の角度をなし、かつ第２パターンに対して９０度ではない第２の角度をなす工程と、
   露光工程の後に、層を現像して半導体素子の少なくとも一つの素子領域を画定する工程と、からなる方法。
5. 半導体素子を画定する方法であって、
   レジスト層を基板の上に形成する工程と、
   該レジスト層を、サブレゾルーション補助パターンを有するレチクルを使用して露光する工程であって、該サブレゾルーション補助パターンはレチクルのターゲット素子パターンに取り付けられ、かつ該サブレゾルーション補助パターンの幅に対するサブレゾルーション補助パターンの長さの比として定義されるアスペクト比が少なくとも１である工程と、
   露光工程の後に、層を現像して半導体素子の少なくとも一つの素子領域を画定する工程と、からなる方法。

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