JP2003173013A - マスクパターンの補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い補正精度を必要とすることなく、短時間
に低コストにフォトマスク上のヴィアパターンを補正す
る。特に、デュアルダマシン法で配線パターンに対応し
た溝を層間絶縁膜上に形成し、その後にヴィアホールを
開孔することにより溝配線とヴィアを形成する場合にお
いて、ヴィアパターンの線幅変動を効果的に抑制する。 【解決手段】 配線パターン（溝１４）上のレジスト１
６に光リソグラフ法を用いてヴィアパターン３ｐを開孔
する場合に用いるフォトマスクのマスクパターンの補正
方法であって、フォトマスク上のヴィアパターン３１の
形状を、該ヴィアパターン３１と隣接する配線パターン
２０との距離Ｓに応じて補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板に形成
するヴィアホールのフォトマスク上の補正方法に関し、
特にデュアルダマシン法で配線パターンに対応した溝を
層間絶縁膜上に形成し、その後にヴィアホールを開孔
し、溝配線とヴィアを形成する場合のヴィアホールのフ
ォトマスク上の補正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の製造工程においては、半導
体基板にパターンを形成するために、光リソグラフィ技
術が多く用いられている。光リソグラフィ技術では、縮
小投影露光装置により、フォトマスク（透明領域と遮光
領域からなるパターンが形成された露光用原版）のパタ
ーンを、半導体基板上に塗布した感光性樹脂（レジスト
層）に露光転写する。

【０００３】近年、半導体素子の微細化に伴い、光リソ
グラフィ技術で露光に用いる光の波長よりも微細なパタ
ーンを形成する必要が生じている。露光波長より微細な
パターンを露光転写する場合、光の回折が大きくなるの
で、露光転写するパターンは隣接するパターンの影響を
受けるようになる。その結果、隣接するパターンとの距
離に応じて、形成されるパターン寸法が設計値から変動
する、光近接効果と称される問題が生じる。

【０００４】また、下地構造の違いによるレジスト層で
の反射率の変化や、下地段差によるレジスト定在波効果
（光の干渉により、レジスト層の厚さの変化に応じて、
レジスト層における実効的な光吸収量が周期的に変動す
ること）によりパターン寸法が変動するという問題もあ
る。

【０００５】パターン寸法の変動が大きい場合、半導体
素子を所望の性能に製造することはできない。

【０００６】このような問題のうち、光近接効果に対し
ては、予め転写後の寸法変動を予測し、それを補正する
ようにマスクパターンの寸法を変える方法（光近接効果
補正、ＯＰＣ：Optical Proximity Correction ）が用
いられている。下地構造や下地段差に起因するパターン
寸法変動に対しては、反射防止膜が用いられている。反
射防止膜には、レジスト層の下に形成する下層反射防止
膜とレジスト層の上に形成する上層反射防止膜がある。

【０００７】ところで、半導体素子の消費電力を小さく
する目的で、配線材料として、アルミニウムに代わって
銅が用いられるようになっている。銅配線を形成する方
法としては、層間絶縁膜に、ヴィアホールとなる部分と
配線となる溝部分とを連続して削り込み、そこに銅をメ
ッキ等により埋め込み、ヴィアと溝配線とを同時に形成
するデュアルダマシン法がある。

【０００８】また、配線信号の遅延を減らすため、層間
絶縁膜にＳｉＯ₂ に代わって、ＦＳＧ又はＳｉＯＦと称
される比誘電率の低いフッ素をドープしたＳｉＯ₂ 、有
機高分子膜であるポリアリルエーテル系膜等が用いられ
ている。

【０００９】層間絶縁膜にフッ素をドープしたＳｉＯ₂
を用いる場合、ヴィアと配線の形成方法としては、所
謂、先ヴィアプロセスが一般的である。先ヴィアプロセ
スでは、図８に示すように、銅配線１上の層間絶縁膜２
（同図（ａ））に対して、まず、ヴィアホール３ｈを形
成する（同図（ｂ））。なお、図中、符号４ａ、４ｂは
ＳｉＮ等からなるエッチングストッパー膜である。次
に、エッチングストッパーとして樹脂５をヴィアホール
３ｈ内に埋め込み、さらにレジスト６を塗布して配線溝
のパターンを露光転写し（同図（ｃ））、エッチングに
より配線溝７をパターニングし（同図（ｄ））、エッチ
ングストッパー膜４ｂをエッチング除去し（同図
（ｅ））、銅を埋め込むことによりヴィア３と溝配線８
を形成する（同図（ｆ））。

【００１０】しかしながら、この先ヴィアプロセスで
は、層間絶縁膜２に有機高分子膜を用いることはできな
い。なぜなら、配線溝７のパターンを露光転写するとき
のレジスト６又はエッチングストッパーとして埋め込む
樹脂５が有機系であるため、レジスト６又はヴィアホー
ル３ｈ内に埋め込んだ樹脂５の除去を目的としてアッシ
ングあるいはエッチングするときに、層間絶縁膜２とし
て用いた有機膜がエッチングされてしまうからである。

【００１１】このような問題に対し、Advanced Metalli
zation Conference 1999: Asian Session, "A Nobel In
tegration Approach to Organic Low-K Dual Damascene
Processing" で発表されているように、ソニー株式会
社の宮田らは先溝プロセスを提案している。先溝プロセ
スでは、図９に示すように、銅配線１上に、ＳｉＮ膜等
の銅の拡散を防止しエッチングストッパーも兼ねるバリ
ア膜１０、ＳｉＯ膜１１ａ、有機系絶縁膜１２、ＳｉＯ
膜１１ｂ、及びＳｉＮ膜等のエッチングストッパー膜１
３を順次形成し、エッチングストッパー膜１３に配線パ
ターンをパターニングすることにより溝１４を形成し
（同図（ａ））、その上に反射防止膜１５及びレジスト
１６を順次塗布し、レジスト１６にヴィアパターン３ｐ
をパターニングし（同図（ｂ））、それをマスクとして
反射防止膜１５とＳｉＯ膜１１ｂをエッチングし（同図
（ｃ））、次いで有機系絶縁膜１２をエッチングし（同
図（ｄ））、エッチングストッパー膜１３をマスクとし
てエッチングすることにより配線溝７とヴィアホール３
ｈを形成し（同図（ｅ））、さらに有機系絶縁膜１２を
エッチングすることにより配線溝７をＳｉＯ膜１１ａの
上面にまで到達させる（同図（ｆ））。そしてエッチン
グストッパー膜１３とバリア膜１０をエッチング除去し
（同図（ｇ））、配線溝７とヴィアホール３ｈに銅を埋
め込むことによりヴィア３と溝配線８を形成する（同図
（ｈ））。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】先溝プロセスを用いる
場合、エッチングストッパー膜１３をパターニングして
形成される溝１４の段差上にレジスト１６を塗布し、そ
のレジスト１６にヴィアパターン３ｐを露光転写したと
き（図９（ｂ））に、パターン密度により生じる光近接
効果と、下地（反射防止膜１５）の段差に起因したレジ
スト定在波効果により、露光転写されるヴィアパターン
３ｐの径に寸法変動が生じるという問題がある。

【００１３】本発明者の実験によれば、この露光転写さ
れるヴィアパターン３ｐの寸法変動の大きさは、以下の
実験条件下で、ウエハ基板上でヴィアパターンのピッチ
を０．４μｍとした場合、１μｍとした場合よりも１２
ｎｍ大きくなった。また、ウエハ基板上でピッチ１μｍ
のヴィアパターンの直径は、溝１４の幅を０．２μｍか
ら２μｍの範囲で振った場合に３０ｎｍ変動した。この
ヴィアパターン径の変化を図１０に示す。

【００１４】実験条件 ターゲット ヴィア径：２００ｎｍ レジスト：化学増幅型ポジレジスト 露光装置：ＫｒＦエキシマレーザ縮小投影スキャン型露
光装置 縮小倍率１／４、ＮＡ＝０．６３、σ＝０．６０ フォトマスク：Ｃｒ／石英

【００１５】光近接効果により生じるヴィアパターン径
の変動に対する対策としては、光近接効果補正が考えら
れる。実際、光近接効果補正は、ゲート等のラインパタ
ーンには一般に導入されている。光近接効果補正をライ
ンパターンに適用する場合には、当該ラインとその左右
両隣のラインとの距離に応じて線幅補正量を決める。一
方、光近接効果補正をヴィアパターンに適用する場合に
は、ヴィアパターンは、通常、フォトマスク上では矩形
に設計されるので、４辺のそれぞれに補正を行うことが
必要とされる（山元和子ら、2000 International Micro
processes andNanotechnology Conference "Hierarchic
al Optical Proximity Correction onContact Hole Lay
ers"）。そのため、ラインパターンに比して計算量が倍
増する。特にシミュレーションにより光近接効果を予測
し、補正値を求める場合には、計算時間が莫大なものと
なる。また、露光波長以下のヴィアパターンは、マスク
上での寸法変動量（縮小投影換算）は、レジストにパタ
ーニングしたときに２〜４倍になる。例えば、設計辺
０．２０μｍの正方形のヴィアパターンを辺０．２１μ
ｍに補正した場合、露光転写後のヴィアパターンの直径
は０．２０μｍ〜０．２３μｍになる場合がある。

【００１６】このようにラインパターンに比べてヴィア
パターンの方がマスク上での線幅変動に敏感なため、光
近接効果補正を適用する場合には、マスクに高い線幅精
度と検査精度が要求される。そのため、ヴィアパターン
に対する光近接効果補正は、ラインパターンほどは導入
されていない。

【００１７】さらに、先溝プロセスにおいてヴィアパタ
ーンの形成に光近接効果補正を用いても、下地（反射防
止膜１５）の段差に起因する線幅変動は補正することが
できない。

【００１８】本発明者は、下地の段差に起因する線幅変
動をなくすため、下地となる反射防止膜１５として、埋
め込み性のよいものを用いてみたが、完全には平坦化す
ることができず、下地の段差に起因する線幅変動は、３
０ｎｍから１８ｎｍへの減少にとどまった。このため、
ターゲット径２００ｎｍに対して、露光ショットの中心
で、レジストに開孔したヴァアパターンの底の径が１８
２ｎｍにシフトしたものもあった。さらに露光装置のフ
ォーカス変動とマスク誤差が加わるので、露光ショット
の周辺では、レジストに開孔したヴィアパターン３ｐの
径が１６０ｎｍ以下になったものもあった。これにエッ
チング誤差が加わるので、ヴィアホール３ｈの直径は最
終的に１００ｎｍ以下になったものもあり、銅が埋め込
めないか、又はマイグレーションが生じるという問題が
生じた。

【００１９】また、銅の埋め込み性を確保するために、
最小径に仕上がるヴィアパターンが設計サイズ通りにな
るように露光量を上げると他のヴィアパターンが大きく
仕上がり、隣接する配線との耐圧を確保できなかった。
特に、先溝プロセスでは、図１１（ａ）に示すように、
溝１４上の所定の位置に、ある位置ズレの範囲で形成さ
れるヴィアパターン３ｐが、同図（ｂ）に示すように、
最終的な配線部分８ｔとなるので、最終的な配線部分８
ｔは溝配線８とヴィア３との論理和になる。このため、
隣接する配線との距離が狭まることにより配線間の耐圧
の確保が難しくなる。

【００２０】一方、下地構造に起因する線幅変動を考慮
した線幅補正方法が提案されている（特開２０００−２
９２９０３号公報、特開平１１−３０７４２６号公
報）。しかしながら、先溝プロセスにおけるヴィアパタ
ーン３ｐの変動は、下地材料（反射防止膜１５）に起因
するのではなく、図１２に示すように、溝１４とヴィア
パターン３ｐとの位置関係や溝１４の幅に応じて生じる
ので、従来の下地構造に起因する線幅変動を考慮した線
幅補正方法では補正効果が無い。

【００２１】このように、従来の光近接効果に対する補
正方法や反射防止膜の使用によっては、先溝プロセスで
のヴィアパターン形成における線幅変動を抑制すること
はできなかった。

【００２２】これに対し、本発明は、デュアルダマシン
法の先溝プロセスでヴィアパターンを形成する際の線幅
変動も効果的にかつ簡便に抑制することのできる新たな
マスクパターンの補正方法を提供することを目的とす
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来の露光
転写後の線幅が均一になるようにマスクパターンを形成
するのではなく、電気的性能が確保できれば線幅は均一
でなくてもよいという観点にたってマスクパターンに補
正を加えればよいこと、具体的には、フォトマスク上
で、ヴィアパターンの各辺について、隣接する配線パタ
ーンとの距離を抽出し、この距離に応じて辺の位置を平
行移動させれば、所定の電気性能を実現するヴィアパタ
ーンを形成できること、この場合、ヴィアパターンと配
線パターンとの距離とヴィアパターンの各辺の移動量
（補正量）との関係は、予め双方の関係のデータを蓄積
しテーブルとして用意しておけばよいことを見出した。

【００２４】即ち、本発明は、配線パターン上のレジス
ト層に光リソグラフ法を用いてヴィアパターンを開孔す
る場合に用いるフォトマスクのマスクパターンの補正方
法であって、フォトマスク上のヴィアパターンの形状
を、該ヴィアパターンと隣接する配線パターンとの距離
に応じて補正することを特徴とするマスクパターンの補
正方法を提供する。

【００２５】特に、デュアルダマシン法の先溝プロセス
において、ヴィアパターン用のフォトマスクのマスクパ
ターンを補正する場合のように、上述の補正方法におい
て、配線パターンが、溝配線を形成するために層間絶縁
膜上のエッチングストッパー膜に形成されたパターンで
ある場合を提供する。

【００２６】また、本発明は、層間絶縁膜上のエッチン
グストッパー膜に配線パターンをパターニングすること
により溝を形成し、その上にレジスト層を形成し、該レ
ジスト層に光リソグラフ法を用いてヴィアパターンを開
孔し、該ヴィアパターンを開孔したレジスト層をマスク
として層間絶縁膜をエッチングすることによりヴィアパ
ターンを開孔し、さらに前記エッチングストッパー膜を
マスクとして層間絶縁膜をエッチングすることによりヴ
ィアホールと配線溝を形成し、該ヴィアホールと配線溝
に導電材料を埋め込むことにより溝配線とヴィアを形成
する工程を含む半導体装置の製造方法において、ヴィア
パターンの開孔に用いるフォトマスク上のヴィアパター
ンの形状を、該ヴィアパターンと隣接する配線パターン
との距離に応じて補正することを特徴とする半導体装置
の製造方法を提供する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は
同等の構成要素を表している。

【００２８】図１（ａ）は、デュアルダマシン法の先溝
プロセスにおいて、ヴィアパターンの開孔に用いるフォ
トマスクの補正前のマスクパターンの一例である。図
中、粗い斜線で塗りつぶした部分２０は、図９に示した
先溝プロセスにおいて、層間絶縁膜上のエッチングスト
ッパー膜１３をパターニングすることにより形成した溝
１４に対応する配線パターンのフォトマスク上の位置を
示したものである。また、細かい斜線で塗りつぶした部
分は、ヴィアパターン３０である。

【００２９】本発明の一実施例においては、図１（ｂ）
のように、このフォトマスクのヴィアパターン３０の中
から一つのヴィアパターン３１を抽出し、その中心から
所定の距離（Ｓmax ）にある、ヴィアパターン３１を囲
む所定の領域４０を指定し、その領域４０の中でヴィア
パターン３１と重なる配線パターン２１を除き、ヴィア
パターン３１の各辺の中点とそれらが隣接する配線パタ
ーンとの距離Ｓ（Ｓa、Ｓb、Ｓc、Ｓd） を求める。領
域４０の中に隣接する配線パターンが無く、このような
距離Ｓを求められない場合（Ｓa、Ｓc）には、その距離
はＳmax とおく。また、図２（ａ）に示すように、距離
Ｓが予め指定した値Ｓmin よりも小さい場合には、同図
（ｂ）に示すように、ヴィアパターン３１の辺の中点と
その中点が２番目に隣接する配線パターン２０との距離
を求め、これを距離Ｓaとする。

【００３０】一方、予め、ヴィアパターンと配線パター
ンとの距離を種々変えた場合のヴィアパターンの径の変
動量を測定することにより、ヴィアパターンを形成する
辺の中点とこれに隣接する配線パターンとの距離Ｓと、
この辺に施すべき補正量ｄとの関係を、例えば、表１に
示すように求めておく。なお、表１の値は、ウエハ基板
上（設計上）に換算した値である。

【００３１】

【表１】

【００３２】ここで、この補正量ｄは、ヴィアと隣接す
る配線との耐圧が確保される限り、距離Ｓが大きいほど
配線パターン側に大きくする（即ち、距離Ｓが大きいほ
どヴィアパターンを太らせる）。従来の光近接効果補正
による線幅補正方法では、露光転写後の線幅が均一にな
るように補正するが、本発明においては、ヴィアと隣接
する配線との耐圧が確保される限り、ヴィアパターンを
大きく太らせるので、フォトマスクに高い製造精度が必
要とされず、またこれにより、ヴィアホールへの銅の埋
め込み性を向上させることができる。

【００３３】なお、ヴィアパターン３１の補正量ｄは、
必要に応じて、配線パターンとの距離Ｓだけでなく、他
のヴィアパターンとの距離にも応じて定めてもよい。デ
ザインルールの微細化に伴い、ヴィア間のスペースが小
さくなった場合に、他のヴィアパターンとの距離にも応
じて補正量ｄを定めることにより、ヴィアパターンのエ
ッチング時にヴィア同士が連通してしまうことを防止で
きる。

【００３４】表１のように求めた距離Ｓと補正量ｄとの
関係に従い、当該ヴィアパターン３１について求めた距
離Ｓa、Ｓb、Ｓc、Ｓdに基づいて、各辺の補正量ｄa、
ｄb、ｄc、ｄdを求め、図１（ｃ）のように、ヴィアパ
ターン３１の設計データを破線のパターンから実線のパ
ターンへ変更する。

【００３５】このようなヴィアパターンの補正をフォト
マスク上の全てのヴィアパターンについてコンピュータ
を用いて自動的に行い、図１（ｄ）のように、ヴィアパ
ターン３０の設計データを破線のパターンから実線のパ
ターンへ変更する。

【００３６】本発明の半導体装置の製造方法は、上述の
本発明のマスクパターンの補正方法を、デュアルダマシ
ン法の先溝プロセスのヴィアパターンの形成に適用する
ものであり、他の工程は、公知の先溝プロセスにより半
導体装置を製造する場合と同様とすることができる。

【００３７】

【実施例】以下、実施例に基づき、本発明を具体的に説
明する。

【００３８】実施例１ 図３（ａ）に示すように、下層の銅配線１を形成した基
板上に銅の拡散を防止しエッチングストッパーも兼ねる
バリア膜１０としてＳｉＮ膜を７０ｎｍ厚成膜し、次に
層間絶縁膜として、ＳｉＯ膜１１ａを３５０ｎｍ厚、ポ
リアリルエーテル系の有機系絶縁膜１２を１５０ｎｍ
厚、ＳｉＯ膜１１ｂを２５０ｎｍ厚成膜する。

【００３９】その上にエッチングストッパー膜１３とし
てＳｉＮ膜を形成し、さらにポジ型化学増幅レジスト６
を成膜し、これに配線パターンを露光転写する。図４
（ａ）に、配線パターン２０の一部の平面図（設計デー
タ）を示す。設計ルールにより、この配線パターン２０
の最小幅Ｌmin は２００ｎｍ、配線パターン２０間の最
小スペースＳmin は２００ｎｍとする。

【００４０】次に、配線パターンをパターニングしたレ
ジスト６をマスクとして、ドライエッチング法によりエ
ッチングストッパー膜（ＳｉＮ膜）１３をエッチングし
（図３（ｂ））、レジスト６を除去し、溝１４を形成す
る（図３（ｃ））。

【００４１】次に、有機系の反射防止膜１５を塗布し、
その上にレジスト１６を塗布する（図３（ｄ））。この
反射防止膜１５とレジスト１６の厚さは、それぞれ平坦
な基板上で１２０ｎｍ、５７０ｎｍとする。

【００４２】次に、レジスト１６にヴィアパターンを光
リソグラフ法を用いて露光転写する。この露光転写に用
いるフォトマスクのヴィアパターンは、設計データ（ヴ
ィア径２００ｎｍ、ヴィアパターン間の最小スペース２
００ｎｍ）を、コンピュータを用いて次の（１）〜
（８）の工程により補正したものである。

【００４３】（１）図４（ａ）に示すように、配線パタ
ーン２０の設計データと共に、フォトマスクのヴィアパ
ターン３０の設計データをＣＡＤデータとして出力す
る。

【００４４】（２）図４（ｂ）に示すように、配線パタ
ーン２０の設計データを矩形パターンにわける。

【００４５】（３）図４（ｃ）に示すように、ヴィアパ
ターン３０の中から一つのヴィアパターン３１を抽出
し、そのヴィアパターン３１と重なる配線パターン２１
をＣＡＤデータから削除する。

【００４６】（４）さらに図４（ｃ）に示すように、ヴ
ィアパターン３１の辺からの距離Ｓmax を１０００ｎｍ
とする場合において、ヴィアパターン３１の中心から距
離が１１００ｎｍの正方形の計算領域４０を定める。な
お、この距離１０００ｎｍは、経験的に予め求められる
数値である。

【００４７】（５）図４（ｄ）に示すように、ヴィアパ
ターン３１の上辺の中点とそれと隣接する配線パターン
との距離Ｓa（ヴィアパターン３１の辺と垂直方向の最
短距離）を計算する。ここで、領域４０の中に隣接する
配線パターンの矩形パターンが無い場合、距離Ｓa はＳ
max ＝１０００ｎｍとする。また、予め定める距離Ｓの
最低値Ｓmin を１９５ｎｍとする場合において、距離Ｓ
a がＳmin よりも小さいとき、さらにヴィアパターン３
１の上辺に２番目に隣接する配線パターンの矩形パター
ンを探し、距離Ｓa を求める。

【００４８】ヴィアパターン３１の残りの右辺、下辺、
左辺についても同様にそれらと隣接する矩形パターンと
の距離Ｓb、Ｓc、Ｓdを求める。

【００４９】これにより、例えば、Ｓa ＝１０００ｎ
ｍ、Ｓｂ ＝３２０ｎｍ、Ｓｃ ＝１０００ｎｍ、Ｓｄ
＝２００ｎｍを得る。

【００５０】（６）一方、予め、単純な配線パターンと
ヴィアパターンについて、ヴィアパターンの辺と配線パ
ターンとの距離Ｓを種々変化させ、露光転写により形成
されるヴィアパターンの径の変動量とその距離Ｓとの関
係を求めることにより、表２に示すように、この距離Ｓ
とヴィアパターンの辺の補正量ｄとの関係（補正テーブ
ル）を求めておく。

【００５１】

【表２】

【００５２】なお、フォトマスク上のヴィアパターンの
寸法と、露光転写後のヴィアパターンの寸法に線形性は
ない。このデザインルールのサイズでは、露光転写後の
ヴィアパターンの寸法変動量は、線形データの補正量の
２倍程度となる。そこで、この表２では、露光転写後に
このような寸法変動量が生じても、ヴィアと溝配線との
スペースが最小ルールの２００ｎｍよりも小さくならな
いようにしている。

【００５３】例えば、距離Ｓが３００ｎｍの場合、補正
量ｄは５ｎｍなので、露光転写後の補正量は１０ｎｍと
なり、露光転写後のヴィアパターンと配線との距離は２
９０となる。この値は、最小ルールの２００ｎｍよりも
大きい。

【００５４】この表２の補正量によれば、当初の設計デ
ータで距離Ｓが２００ｎｍのところが、露光転写後にも
ヴィアパターンと配線との距離が最小となる。

【００５５】（７）表２に従い、ヴィアパターン３１の
各辺について、補正量（移動量）を求める。それによ
り、例えば、各辺の補正量ｄは、ｄa＝２０ｎｍ、ｄb＝
５ｎｍ、ｄc＝２０ｎｍ、ｄd＝０ｎｍとなる。そこで、
図４（ｅ）のように、フォトマスク上のヴィアパターン
の形状や大きさを変更する。

【００５６】（８）以上のヴィアパターン３１の補正方
法を、フォトマスク上の全てのヴィアパターンについて
行い、図４（ｆ）のように、ヴィアパターン３０を補正
する。このＣＡＤデータ上でのヴィアパターン３０の補
正データをＥＢデータに変換してフォトマスクを作成す
る。

【００５７】こうして補正したヴィアパターンのフォト
マスクを、以下の条件でレジスト１６に露光転写し、図
３（ｅ-1）、（ｅ-2）に示すようにレジスト１６をパタ
ーニングする。なお、図３（ｅ-1）はパターニングに位
置ズレが生じた場合を表し、図３（ｅ-2）は位置ズレな
くパターニングが行われた場合を表している。

【００５８】レジスト：化学増幅型ポジレジスト 露光装置：ＫｒＦエキシマレーザ縮小投影スキャン型露
光装置 縮小倍率＝１／４、ＮＡ＝０．６３、σ＝０．６０ 露光量：配線パターンと最も近接して配置されたヴィア
パターンの径が２００ｎｍとなる露光量 フォトマスク：Ｃｒ／石英

【００５９】次に、反射防止膜１５、ＳｉＯ膜１１ｂ、
有機系絶縁膜１２を連続的にドライエッチングする。こ
こで、図３（ｅ-1）に示すように、ヴィアパターンが位
置ズレして転写露光され、溝１４の外にかかるようにレ
ジスト１６が開孔した場合には、エッチングストッパー
膜（ＳｉＮ膜）１３もドライエッチングされる（図３
（ｆ））。なお、レジスト１６は、有機系絶縁膜１２を
エッチングするときに除去される。

【００６０】次に、エッチングストッパー膜（ＳｉＮ
膜）１３をマスクとして、ＳｉＯ膜１１ｂをドライエッ
チングする。これにより配線溝７が形成される。このと
き、ＳｉＯ膜１１ａも同時にエッチングされるので、Ｓ
ｉＯ膜１１ａ中にヴィアホール３ｈが形成される（図３
（ｇ））。

【００６１】さらに、ＳｉＯ膜１１ｂをマスクとして有
機系絶縁膜１２をエッチングすることにより、有機系絶
縁膜１２にも配線溝７を形成する（図３（ｈ））。

【００６２】次に、バリア膜（ＳｉＮ膜）１０をドライ
エッチングし、ヴィアホール３ｈを銅配線１に到達させ
る。このとき、エッチングストッパー膜（ＳｉＮ膜）１
３もエッチング除去される（図３（ｉ））。

【００６３】次に、ヴィアホール３ｈ及び配線溝７の内
壁にバリアメタルを薄く成膜し、銅を電解メッキにより
埋め込み、上面をＣＭＰ技術で研磨することにより銅の
溝配線８とヴィア３が同時に形成された配線基板を得る
（図３（ｊ））。

【００６４】ヴィア径の下限規格が１８０ｎｍ、ヴィア
と溝配線とのスペースが最小ルールの２００ｎｍである
ところ、こうして形成した配線基板において、レジスト
１６に露光転写したヴィアパターン径は、最小値が１９
０ｎｍ、最大値が２８０ｎｍ、ヴィアと配線パターンと
の位置ズレ（アライメントエラー）の最大値が１００ｎ
ｍとなる。

【００６５】図５（ａ）に示すように、溝配線８とヴィ
ア３との論理和としての配線部分８ｔの相互スペースの
最小値Ｓ₀ は、ヴィアパターン３ｐと配線パターン（溝
１４）との位置ズレ（アライメントエラー）Δｘの最大
値が１００ｎｍであるので、Ｓ₀ ＝２００−１００＝１
００ｎｍとなる。ヴィアホールを開孔するためのドライ
エッチングやＣＭＰ工程でのシフトが２０ｎｍ程度ある
ので、最終的には、図５（ｂ）に示すようにヴィア３と
溝配線８の論理和としての配線部分８ｔの相互スペース
の最小値Ｓ₁ は１００−２０＝８０ｎｍとなる。一方、
この配線部分８ｔが半導体装置のローカル配線又は中間
配線に用いられる場合、電気的な耐圧には、６０ｎｍ必
要である。したがって、日々のプロセス変動（１０ｎｍ
程度）を考慮しても、この実施例の配線部分８ｔ間の耐
圧は、十分に規格を満たすものとなっている。

【００６６】以上のように、この実施例によれば、ヴィ
アパターンの下限規格と、ヴィア３と溝配線８の論理和
としての配線部分８ｔのスペース規格を同時に満足して
露光転写することができる。したがって、この実施例に
よれば、配線間の耐圧を確保し、かつ、埋め込み不良や
マイグレーションを生じさせること無く、デュアルダマ
シン構造の銅配線を形成することができる。

【００６７】比較例１ ヴィアパターンのフォトマスクを補正しない以外、実施
例１と同様にしてヴィアと溝配線を形成した。その結
果、ヴィアパターンの露光転写後、幅１μｍ以上の溝１
４の上に位置するヴィアパターンの径が、下限規格の１
８０ｎｍ以下に仕上がった。

【００６８】実施例２ 実施例１では、表２の補正テーブルにおいて、ヴィアパ
ターン３１の辺の中点とそれと隣接する配線パターンと
の距離Ｓが最小ルールの２００ｎｍになるところの補正
量ｄを０としたのに対し、本実施例では、表３の補正テ
ーブルのように、距離Ｓが最小ルールの２００ｎｍとな
るところの補正量を負の値とする（即ち、ヴィアパター
ンの径を狭める）。

【００６９】この場合、露光量を実施例１よりも大きく
し、距離Ｓが最小ルールの２００ｎｍのヴィアが２００
ｎｍ径に仕上がるようにする。

【００７０】

【表３】

【００７１】実施例３ 実施例１では、図６（ａ）に示すように、フォトマスク
の設計データにおいて一本の溝１４に対応する配線パタ
ーン２０の上にヴィアパターン３０が最小ルールの２０
０ｎｍ間隔で並んでいる場合、ヴィアパターン３０の辺
は、そのヴィアパターン３０が並ぶ方向に各辺が２０ｎ
ｍの移動量で補正される。また、露光転写後の寸法シフ
トは補正量の２倍となる。このため、露光転写後の補正
量は、同図（ｂ）に示すように、ヴィア３が並ぶ方向に
４０ｎｍとなる。したがって、露光転写後のヴィアのス
ペースの最小値Ｓ₁ は１２０ｎｍとなる。

【００７２】しかし、デザインルールがより微細にな
り、ヴィア径１８０ｎｍ、ヴィア間の最小スペース１６
０ｎｍ、配線幅の最小値１７０ｎｍ、配線間の最小スペ
ース１７０ｎｍとする場合に、実施例１の方法でヴィア
パターンを補正すると、形成されるヴィア間のスペース
が小さくなりすぎ、ヴィアパターンのドライエッチング
時にヴィア同士が連通してしまう可能性がある。

【００７３】そこで、ヴィアパターンの補正量を、次の
ようにして、配線パターンとの距離だけでなく、他のヴ
ィアパターンとの距離にも応じて定める。

【００７４】［１］まず、フォトマスクのヴィアパター
ン３０の設計データと、配線パターン２０の設計データ
とをＣＡＤデータとして出力する。

【００７５】［２］配線パターンの設計データを矩形パ
ターンに分ける。

【００７６】［３］ヴィアパターンの中から一つのヴィ
アパターンを抽出し、そのヴィアパターンと重なる配線
パターン２１をＣＡＤデータから削除する。

【００７７】［４］ＣＡＤ上で、配線パターンのデータ
とヴィアパターンのデータを合成し、それらをそれぞれ
同一平面上の矩形データとする。

【００７８】［５］図７（ａ）に示すように、ヴィアパ
ターン３１の各辺の中点とそれと隣接する配線パターン
２０又はヴィアパターン３０との距離Ｓa、Ｓb、Ｓc、
Ｓd（ヴィアパターン３１の辺と垂直方向の最短距離）
を実施例１の補正方法と同様に計算する。

【００７９】［６］実施例１の補正方法の工程（６）以
降と同様に、補正テーブルに基づいて、各辺の補正量を
定める。

【００８０】この場合に使用する補正テーブルの一例を
表４に示す。

【００８１】

【表４】

【００８２】こうして補正したヴィアパターンのフォト
マスクのレイアウトを図７（ｂ）に示す。

【００８３】このように、ヴィアパターンの補正量ｄを
配線パターンとの距離だけでなく、他のヴィアパターン
との距離に応じて定めることにより、ヴィア間のスペー
スを確保しつつ、ヴィアと配線との距離の余裕に応じて
ヴィア径が大きくなるように補正することができる。

【００８４】

【発明の効果】本発明の補正方法によれば、光学シミュ
レーションなどを用いることなく補正テーブルを用い
て、高い補正精度を必要とすることなく、短時間に低コ
ストにフォトマスク上のヴィアパターンを補正すること
ができる。

【００８５】特に、デュアルダマシン法で配線パターン
に対応した溝を層間絶縁膜上に形成し、その後にヴィア
ホールを開孔することにより溝配線とヴィアを形成する
場合において、配線パターンに対応する溝とヴィアパタ
ーンとの位置関係や、この溝の幅に起因して生じるヴィ
アパターンの線幅変動を効果的に抑制することができ
る。

【００８６】したがって、本発明の半導体装置の製造方
法によれば、高度に集積した半導体素子を低コストで容
易に作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の補正方法の説明図である。

【図２】 本発明の補正方法の説明図である。

【図３】 実施例の補正方法の説明図である。

【図４】 実施例のヴィアパターンの補正方法の説明図
である。

【図５】 実施例におけるアライメントエラーと配線間
のスペースとの説明図である。

【図６】 実施例におけるヴィアパターン間のスペース
の説明図である。

【図７】 他の実施例におけるヴィアパターンの補正方
法の説明図である。

【図８】 先ヴィアプロセスの工程説明図である。

【図９】 先溝プロセスの工程説明図である。

【図１０】 下地の溝幅とヴィアパターン径との関係図
である。

【図１１】 溝配線とヴィアホールが最終的な配線部分
に及ぼす影響の説明図である。

【図１２】 ヴィアパターンの線幅変動とヴィアパター
ンの下地の溝との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１…銅配線、 ３…ヴィア、 ３ｈ…ヴィアホール、
３ｐ…ヴィアパターン、 ６…レジスト又はレジスト
層、 ７…配線溝、 ８…溝配線、 ８ｔ…最終的な配
線部分、 １０…バリア膜、 １１ａ、１１ｂ…ＳｉＯ
膜、 １２…有機系絶縁膜、 １３…エッチングストッ
パー膜、 １４…溝、 １５…反射防止膜、 １６…レ
ジスト、 ２０…フォトマスクにおける配線パターンの
位置、 ３０…フォトマスク上のヴィアパターン、 ３
１…フォトマスク上のヴィアパターン、 ４０…ヴィア
パターンを囲む領域、 Δｘ…アライメントエラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H095 BB01 BB02 5F033 HH11 JJ11 KK11 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 PP27 QQ01 QQ04 QQ09 QQ11 QQ25 QQ28 QQ37 RR04 RR06 RR21 TT04 XX34

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配線パターン上のレジスト層に光リソグ
   ラフ法を用いてヴィアパターンを開孔する場合に用いる
   フォトマスクのマスクパターンの補正方法であって、フ
   ォトマスク上のヴィアパターンの形状を、該ヴィアパタ
   ーンと隣接する配線パターンとの距離に応じて補正する
   ことを特徴とするマスクパターンの補正方法。
2. 【請求項２】 配線パターンが、溝配線を形成するため
   に層間絶縁膜上のエッチングストッパー膜に形成された
   パターンである請求項１記載のマスクパターンの補正方
   法。
3. 【請求項３】 フォトマスク上でのヴィアパターンの各
   辺の補正量を、ヴィアパターンの辺と該ヴィアパターン
   の辺に隣接する配線パターンとの距離が大きいほど配線
   パターン側に大きくする請求項１記載のマスクパターン
   の補正方法。
4. 【請求項４】 フォトマスク上のヴィアパターンの形状
   を、他のヴィアパターンとの距離に応じて補正する請求
   項１記載のマスクパターンの補正方法。
5. 【請求項５】 層間絶縁膜上のエッチングストッパー膜
   に配線パターンをパターニングすることにより溝を形成
   し、その上にレジスト層を形成し、該レジスト層に光リ
   ソグラフ法を用いてヴィアパターンを開孔し、該ヴィア
   パターンを開孔したレジスト層をマスクとして層間絶縁
   膜をエッチングすることによりヴィアパターンを開孔
   し、さらに前記エッチングストッパー膜をマスクとして
   層間絶縁膜をエッチングすることによりヴィアホールと
   配線溝を形成し、該ヴィアホールと配線溝に導電材料を
   埋め込むことにより溝配線とヴィアを形成する工程を含
   む半導体装置の製造方法において、ヴィアパターンの開
   孔に用いるフォトマスク上のヴィアパターンの形状を、
   該ヴィアパターンと隣接する配線パターンとの距離に応
   じて補正することを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 フォトマスク上でのヴィアパターンの各
   辺の補正量を、ヴィアパターンの辺と該ヴィアパターン
   の辺に隣接する配線パターンとの距離が大きいほど配線
   パターン側に大きくする請求項５記載の半導体装置の製
   造方法。
7. 【請求項７】 フォトマスク上のヴィアパターンの形状
   を、他のヴィアパターンとの距離に応じて補正する請求
   項５記載の半導体装置の製造方法。