JP2001223155A - Photolithography method - Google Patents

Photolithography method

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JP2001223155A
JP2001223155A JP2000079836A JP2000079836A JP2001223155A JP 2001223155 A JP2001223155 A JP 2001223155A JP 2000079836 A JP2000079836 A JP 2000079836A JP 2000079836 A JP2000079836 A JP 2000079836A JP 2001223155 A JP2001223155 A JP 2001223155A
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pattern
mask
photolithography method
contact opening
line
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Japanese (ja)
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Ritsumei O
立銘 王
高財 ▲かお▼
Kozai Kao
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Winbond Electronics Corp
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Winbond Electronics Corp
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photolithography process in which a contact aperture is set small. SOLUTION: In this photolithography method, two line patterns of different line/interval mask are crossed with each other. Consequently, since a contact aperture pattern is formed, an outline of the desired contact aperture is formed on a negative resist. Since the pitch between line and interval mask can be controlled accurately, the limit size of contact aperture (CD) becomes small. Accordingly, difficulty to raise the integration density of device can be eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスを製造
するフォトリソグラフィプロセスに関するものである。
特に、本発明はコンタクト窓の大きさを小さくするフォ
トリソグラフィプロセスに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photolithography process for manufacturing a semiconductor device.
In particular, the present invention relates to a photolithography process for reducing the size of a contact window.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体プロセスは、拡散、エッチング、
薄膜形成及びフォトリソグラフィを含む4個の基本工程
に分類される。フォトリソグラフィ工程は、マスクから
ウエハにパターンを転写してエッチング工程において
したエッチングパターンを用意する或いは薄膜工程にお
いて優れた注入パターンを用意することを含む。従っ
て、フォトリソグラフィの品質は半導体プロセス全体の
品質を制御する。
2. Description of the Related Art Semiconductor processes include diffusion, etching,
It is divided into four basic processes including thin film formation and photolithography. In the photolithography process, the pattern is transferred from the mask to the wafer,
This includes preparing an etched pattern that has been prepared or providing an excellent implantation pattern in a thin film process. Therefore, the quality of photolithography controls the quality of the entire semiconductor process.

【0003】フォトリソグラフィプロセスにおいて、露
光装置は解像度(R)及び波長(λ)のようなパラメー
タを規定し、その関係は以上のように表わすことができ
る。 R=K1 λ/NA ここで、K1 はフォトレジスト材料及び処理条件と関係
する定数であり、NAは投影レンズ系の開口数を示す値
である。上述した式により、露光装置の一層良好な解像
度は短い波長の光源を用いる場合に可能になることが理
解される。また、露光装置の良好な解像度は、露光装置
のNAが一層大きい場合に可能になる。フォトレジスト
層へのパターンの転写を完全に正確に行なうため、露光
装置により投影されるパターンはある焦点深度(DO
F)を含む必要がある。すなわち、フォトレンズ層と隣
接する表面縁部又はウエハ縁部にかかわらず、フォトレ
ジスト全体にわたって均一な焦点を維持する必要があ
る。一般的に、露光装置のDOFは以下の式により表わ
すことができる。 DOF=K2 λ/(NA)2
In a photolithography process, an exposure apparatus defines parameters such as resolution (R) and wavelength (λ), and the relationship can be expressed as described above. R = K 1 λ / NA where K 1 is a constant related to the photoresist material and processing conditions, and NA is a value indicating the numerical aperture of the projection lens system. It is understood from the above equations that better resolution of the exposure apparatus is possible when using short wavelength light sources. In addition, good resolution of the exposure apparatus becomes possible when the NA of the exposure apparatus is larger. In order to transfer the pattern onto the photoresist layer completely accurately, the pattern projected by the exposure device must have a certain depth of focus (DO
F) must be included. That is, it is necessary to maintain a uniform focus throughout the photoresist, regardless of the surface edge or wafer edge adjacent to the photolens layer. Generally, the DOF of an exposure apparatus can be represented by the following equation. DOF = K 2 λ / (NA) 2

【0004】露光装置のDOFを増大させるために投影
レンズ系に対して一層長い波長の光及び一層小さいNA
を持たせることが望ましく、その結果は解像度の要件に
対して反することになる。
In order to increase the DOF of the exposure apparatus, a longer wavelength light and a smaller NA are required for the projection lens system.
And the result would be against resolution requirements.

【0005】集積回路(IC)の集積度及びマスクパタ
ーン密度が増大するにしたがって、ワード線、ビット
線、不純物添加領域又はキャパシタのピッチは一層小さ
くなる。従って、露光装置の解像度を改善して一層精密
なパターンを転写する必要がある。しかしながら、露光
装置の解像度を改善すると、通常DOFの損失を生じて
しまう。他方において、DOFが改善されて優れたパタ
ーン転写効果が得られる場合、解像度は低下する。
As the degree of integration and mask pattern density of integrated circuits (ICs) increase, the pitch of word lines, bit lines, doped regions or capacitors becomes smaller. Therefore, it is necessary to transfer a more precise pattern by improving the resolution of the exposure apparatus. However, when the resolution of the exposure apparatus is improved, DOF is usually lost. On the other hand, if the DOF is improved and an excellent pattern transfer effect is obtained, the resolution will be reduced.

【0006】半導体プロセスがディープサブミクロンサ
イズ技術に突入すると、フォトリソグラフィプロセスは
DOF及び解像度の制御において一層困難になり、これ
によりフォトリソグラフィプロセス用の装置の寿命も短
くなる。上述した課題を解決するための種々の試みが提
案されているが、多くの特別なフォトリソグラフィプロ
セス及び平均化プロセスが必要であり、製造コストが上
昇してしまう。
As semiconductor processes enter deep sub-micron size technology, photolithographic processes become more difficult in controlling DOF and resolution, which also reduces the life of equipment for photolithographic processes. Various attempts to solve the above-mentioned problems have been proposed, but require many special photolithography processes and averaging processes, and increase manufacturing costs.

【0007】半導体技術において、集積度を増大するこ
とは多くの人々が達成しようと試みられている目的であ
り、多くのトップレベルの技術者が線幅を狭くすること
を含むプロセスの開発にたずさわっている。一層小さい
限界寸法(CD)及び一層高い集積度を達成するために
開発されたプロセス技術において、フォトリソグラフィ
が1つの重要な工程である。一方、投影光源及び焦点深
度(DOF)の選択はフォトリソグラフィの解像度を制
限する。
In semiconductor technology, increasing the degree of integration is a goal that many people are trying to achieve, and many top-level engineers are involved in the development of processes that involve reducing line widths. ing. Photolithography is one important step in the process technology developed to achieve smaller critical dimensions (CD) and higher integration. On the other hand, the choice of projection light source and depth of focus (DOF) limits the resolution of photolithography.

【0008】露光の解像度及びDOFはフォトリソグラ
フィプロセスの品質の2個の重要な指標である。半導体
の集積度を増大することは一層高い解像度を必要とする
ので、ある解決策は、投影光源として作用し紫外線を放
出するKr Fレーザのような光源を用いることを含んで
いる。Kr Fレーザを用いることにより解像度は改善さ
れるが、他方においてDOFは一層制限され、プロセス
窓も一層狭くなってしまう。従って、良好な解像度を得
るため、位相シフトマスク(PSM)を用いるフォトリ
ソグラフィ技術が用いられている。
[0008] Exposure resolution and DOF are two important indicators of the quality of a photolithographic process. Because it requires a higher resolution to increase the semiconductor integration, there solution includes the use of a light source such as K r F lasers emitting ultraviolet light acts as a projection light source. The resolution is improved by using a K r F laser, but on the other hand the DOF is more limited and the process window is narrower. Therefore, in order to obtain good resolution, a photolithography technique using a phase shift mask (PSM) is used.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】PSMの基本的理論は
通常のマスク上に位相シフタ層を付加することを含み、
位相シフタ層が露光中に干渉してウエハ上に投影される
パターン像を解像度を一層良好にしている。PSMを用
いる利点は、別の新たな光源を用いることなくマスクを
修正することにより露光の解像度を改善できることであ
る。一般的に、強いPSMと弱いPSMを含む2つの形
式のPSMがある。
The basic theory of PSM involves adding a phase shifter layer on a regular mask,
The phase shifter layer interferes during the exposure to improve the resolution of the pattern image projected on the wafer. The advantage of using PSM is that exposure resolution can be improved by modifying the mask without using another new light source. Generally, there are two types of PSMs, including a strong PSM and a weak PSM.

【0010】強いPSMの製造において、エッチング中
開口の水晶基板の一部分に粒子が注がれ、これらの粒子
は水晶板上にパンプを形成している。開口部の水晶基板
を経て光が通過すると、位相欠陥のような問題が発生す
る。粒子の大きさを小さくすることにより位相欠陥を改
善するためには数回のエッチング工程が必要である。こ
の結果、フォトリソグラフィ工程の回数が増大し、製造
コストが増大しサイクル数も増加する。
In the manufacture of a strong PSM, particles are poured into a portion of the quartz substrate at the opening during etching, and these particles form a pump on the quartz plate. When light passes through the quartz substrate in the opening, problems such as phase defects occur. Several etching steps are required to improve the phase defect by reducing the size of the particles. As a result, the number of photolithography steps increases, the manufacturing cost increases, and the number of cycles increases.

【0011】さらに、エッチング作の開口部の水晶基板
の表面は平坦ではないので、光散乱が発生し、開口部を
通過した後、光の強度が一様でなくなってしまう。フォ
トリソグラフィ工程において強いPSMを用いる場合、
光強度が一様でないことにより非対称なフォトレジスト
パターンが形成され、半導体デバイスのサイズの精度が
一層不正確になってしまう。さらに、強いPSMを用い
ることと関連して設計、製造及び保守に関する問題もあ
る。
Further, since the surface of the quartz substrate at the opening formed by etching is not flat, light scattering occurs, and after passing through the opening, the light intensity is not uniform. When using strong PSM in the photolithography process,
The non-uniform light intensity results in an asymmetric photoresist pattern, which makes the size accuracy of the semiconductor device more inaccurate. In addition, there are design, manufacturing and maintenance issues associated with using a strong PSM.

【0012】他方において、弱いPSMを用いてパター
ンを転写する際、開口パターンが互いに極めて接近して
いる場合サイドローブ効果が発生する。このサイドロー
ブ効果は付近の形態による1次回折光の干渉により発生
し、開口のエッジ部に対応する部分のフォトレジスト以
上の光強度が一層強くなるので、開口周囲のフォトレビ
ストの部分も同様に露光されてしまう。この結果、フォ
トレジストの対応する部分が溶解してしまい。フォトレ
ジストの厚さが薄くなってしまう。従って、エッチング
防止した可能性能が低下し、以後のプロセスにおいてミ
スエッチング、相互接続部の導電率の低下等の問題が生
じてしまう。
On the other hand, when transferring a pattern using a weak PSM, a side lobe effect occurs when the opening patterns are extremely close to each other. This side lobe effect is caused by the interference of the first-order diffracted light in the nearby form, and the light intensity above the photoresist corresponding to the edge of the opening is further increased. Will be done. As a result, the corresponding portions of the photoresist are dissolved. The thickness of the photoresist becomes thin. Therefore, the capability of preventing the etching is reduced, and problems such as mis-etching and a decrease in the conductivity of the interconnect portion occur in subsequent processes.

【0013】サイドローブ効果を低減するためには露光
量を少なくする必要があるが、露光量が不足するおそれ
がある。一方、露光量が相当量の場合、開口の周囲にサ
イドローブ効果が生じてしまう。従って、このプロセス
における2個の問題を同時に解決するのは困難である。
In order to reduce the side lobe effect, it is necessary to reduce the exposure, but there is a possibility that the exposure is insufficient. On the other hand, when the exposure amount is considerable, a side lobe effect occurs around the opening. Therefore, it is difficult to solve two problems in this process at the same time.

【0014】[0014]

【課題を解決する手段】本発明は、コンタクト開口の大
きさを小さくするフォトリソグラフィプロセスを提供す
ることにある。異なる長さ及び幅を有するラインパター
ンを2個の異なるライン/間隔マスクを用いて露光する
と共に互いに交差させてコンタクト開口のパターンを形
成する。パターンは露光により基板に投影され、複雑な
マスク及び特別な露光技術を用いることなくコンタクト
開口の限界寸法(CD)は小さくなる。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a photolithography process for reducing the size of a contact opening. Line patterns having different lengths and widths are exposed using two different line / spacing masks and cross each other to form a pattern of contact openings. The pattern is projected onto the substrate by exposure, and the critical dimension (CD) of the contact opening is reduced without using complex masks and special exposure techniques.

【0015】単一のマスクを用いて通常の方法でコンタ
クト開口をパターニングすることは同一のK1 値すなわ
ち同一の解像度のもとでライン/間隔マスクを用いてコ
ンタクト開口を形成する場合よりも一層困難であるた
め、コンタクト開口を形成するための一層優れたフォト
リソグラフィプロセスが実現される。このプロセスは、
ネガティブレジストが形成されているウェハを用意する
工程と、ネガティブレジスト上に第1のライン/間隔マ
スクの第1のパターン像を投影する工程とを具える。同
一の露光工程を繰り返し、このネガティブレジスト上に
第2のライン/間隔マスクの第2のパターン像を投影
し、第1のパターン像と第2のパターン像とが互いに交
差してネガティブレジスト上にコンタクト開口のパター
ンが形成される。そして、ウェハが現像された後、コン
タクト開口の輪郭がネガティブレジストに形成される。
Patterning a contact opening in a conventional manner using a single mask is more than forming a contact opening using a line / space mask under the same K 1 value, ie, the same resolution. Because of the difficulty, a better photolithography process for forming the contact openings is realized. This process is
The method includes a step of preparing a wafer on which a negative resist is formed, and a step of projecting a first pattern image of a first line / space mask on the negative resist. The same exposure process is repeated to project a second pattern image of the second line / interval mask on the negative resist, and the first pattern image and the second pattern image intersect with each other to form a negative pattern on the negative resist. A contact opening pattern is formed. Then, after the wafer is developed, the contour of the contact opening is formed in the negative resist.

【0016】本明細書において実施可能に詳細に説明さ
れているように、本発明は、異なる長さ及び幅を有する
パターン像が互いに交差してコンタクト開口のパターン
を形成するコンタクト開口の大きさを小さくするフォト
リソグラフィ方法を実現することにある。パターンは予
め定めた光源を用いて予め定めた基板に転写される。本
プロセスは、平行なライン形態の第1のマスクを用いて
第1のパターンを形成する工程と、平行なライン形態の
第2のマスクを用いて第2のパターンを形成する工程と
を具える。第1及び第2のパターンの交差する画像は、
ネガティブ型のフォトレジストがコートされた基板上に
繰り返し露光される。次に、基板が現像されてネガティ
ブレジストに所望のコンタクト開口の輪郭が形成され
る。
As described in detail herein, the present invention provides a method for reducing the size of a contact opening in which pattern images having different lengths and widths intersect each other to form a pattern of contact openings. An object of the present invention is to realize a photolithography method for reducing the size. The pattern is transferred to a predetermined substrate using a predetermined light source. The process includes forming a first pattern using a first mask in a parallel line configuration and forming a second pattern using a second mask in a parallel line configuration. . Intersecting images of the first and second patterns are:
The substrate on which the negative type photoresist is coated is repeatedly exposed. Next, the substrate is developed to form the desired contact opening contours in the negative resist.

【0017】本発明の第1の見地に立てば、2個のライ
ン/間隔マスクによるラインパターンが互いに交差して
コンタクト開口の所望のパターンが得られるフォトリソ
グラフィ方法が提供される。この方法は、ポジティブレ
ジストがコートされたウェハコンタクト開口のパターン
を形成する通常のフォトリソグラフィプロセスに取って
代わり、プロセス窓を増大しコンタクト開口の大きさを
小さくすることができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a photolithography method in which line patterns formed by two line / interval masks cross each other to obtain a desired pattern of contact openings. This method can replace the conventional photolithography process of forming a pattern of wafer contact openings coated with a positive resist, increasing the process window and reducing the size of the contact openings.

【0018】本発明の別の見地に立てば、繰り返し露光
後に2個の異なるライン/間隔マスクのラインパターン
が互いに交差する。これによりコンタクト開口のパター
ンが形成されるので、所望のコンタクト開口の輪郭がネ
ガティブレジスト層上に形成される。ライン/間隔マス
ク間のピッチは正確に制御することができるので、コン
タクト開口の限界寸法(CD)が小さくなる。従って、
本発明によれば、コンタクト開口のサイズを小さくする
フォトリソグラフィ方法により、デバイスの集積度が増
大する際の処理の困難性及び限界を解消することができ
る。
In another aspect of the invention, the line patterns of two different line / interval masks cross each other after repeated exposure. As a result, a pattern of the contact opening is formed, so that a desired contour of the contact opening is formed on the negative resist layer. Since the pitch between line / spacing masks can be precisely controlled, the critical dimension (CD) of the contact openings is reduced. Therefore,
According to the present invention, a photolithography method for reducing the size of a contact opening can eliminate processing difficulties and limitations when the degree of device integration increases.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明はネガティブレジストを露
光するために用いられるマスクに適用することができ、
現像後に残存するネガティブレジストの一部はマスク上
の透明領域に対応する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention can be applied to a mask used for exposing a negative resist,
A part of the negative resist remaining after the development corresponds to a transparent region on the mask.

【0020】図1はコンタクト開口部のパターンを示
し、図2A及び図2Bは図1のコンタクト開口のパター
ンを形成する第1のライン/間隔マスク及び第2のライ
ン/間隔マスクをそれぞれ示す。
FIG. 1 shows a contact opening pattern, and FIGS. 2A and 2B show a first line / space mask and a second line / space mask, respectively, for forming the contact opening pattern of FIG.

【0021】マスクはフォトリソグラフィプロセスにお
いて回路パターンを転写するためのツールであり、集積
回路(IC)プロセスにおける重要な役割を果たす。マ
スク本体は平坦化された透明材料から成り、各レベルに
おける半導体デバイス用のパターンは透明基板にマスク
層をコーティングすることにより形成される。
A mask is a tool for transferring a circuit pattern in a photolithography process, and plays an important role in an integrated circuit (IC) process. The mask body is made of a planarized transparent material, and the pattern for the semiconductor device at each level is formed by coating a transparent substrate with a mask layer.

【0022】図1、図2A及び図2Bを参照するに、通
常のマスクはガラス又は水晶から成る透明基板200か
ら形成され、パターンを形成するマスク層202は透明
基板200上に形成される。マスク層202は、クロミ
ウム(Cr)のような材料から成り約数100Åの厚さ
を有しているので、透明基板のマスク層202が覆われ
ている部分はいかなる光も透過させない。マスク層20
2(不透明領域)を形成する方法は、透明基板200を
金属層で覆い、続いて金属層をパターニングして透明基
板200の一部分を露出させること(透明領域)を含
む。これにより図2Aに示す第1のライン/間隔マスク
203が形成され、マスク層202は(不透明領域)と
透明基板200の露出した領域(透明領域)とが第1の
ライン/間隔マスク203の平行なライン形態が形成さ
れる。
Referring to FIGS. 1, 2A and 2B, a typical mask is formed of a transparent substrate 200 made of glass or quartz, and a mask layer 202 for forming a pattern is formed on the transparent substrate 200. Since the mask layer 202 is made of a material such as chromium (Cr) and has a thickness of about several hundred degrees, the portion of the transparent substrate covered with the mask layer 202 does not transmit any light. Mask layer 20
The method of forming 2 (opaque region) includes covering the transparent substrate 200 with a metal layer, and subsequently patterning the metal layer to expose a part of the transparent substrate 200 (transparent region). As a result, the first line / space mask 203 shown in FIG. 2A is formed, and the mask layer 202 (opaque region) and the exposed region (transparent region) of the transparent substrate 200 are parallel to the first line / space mask 203. Line shape is formed.

【0023】次に、別のパターンを形成するマスク層2
04をガラス又は水晶から成る別の透明基板200上に
形成する。このマスク層204はクロミウム(Cr)の
ような材料から成り約数100Åの厚さを有している。
透明基板200のマスク層204により覆われている部
分はいかなる光も透過させない。マスク層204(不透
明領域)を形成する方法は、透明基板200を金属層で
覆い、続いて金属層をパターニングして透明基板200
の一部分を露出させること(透明領域)を含む。これに
より図2Bに示す第2のライン/間隔マスク205が形
成され、マスク層202は(不透明領域)と透明基板2
00の露出した領域(透明領域)とが第1のライン/間
隔マスク205の平行なライン形態が形成される。
Next, a mask layer 2 for forming another pattern
04 is formed on another transparent substrate 200 made of glass or quartz. The mask layer 204 is made of a material such as chromium (Cr) and has a thickness of about several hundred degrees.
The portion of the transparent substrate 200 covered by the mask layer 204 does not transmit any light. A method of forming the mask layer 204 (opaque region) is to cover the transparent substrate 200 with a metal layer, and then pattern the metal layer to form the transparent substrate 200.
Exposing a portion of the surface (transparent region). As a result, a second line / spacing mask 205 shown in FIG. 2B is formed, and the mask layer 202 includes the (opaque region) and the transparent substrate 2.
The exposed areas (transparent areas) of 00 form a parallel line form of the first line / interval mask 205.

【0024】次に、第1のライン/間隔マスク202を
露光してウェハ100上のネガティブレジスト上に第1
のライン/間隔マスク202のパターン画像を投影す
る。第2のライン/間隔マスク204についても同一の
露光工程を繰り返し、ウェハ100上のネガティブレジ
スト上に第2のライン/間隔マスク204のパターン画
像を投影する。第1のパターン画像は第2のパターン画
像と交差するので、図1に示す所望のコンタクト開口パ
ターン102が上100のネガティブレジスト上に形成
される。
Next, the first line / spacing mask 202 is exposed to expose the first resist on the negative resist on the wafer 100.
The pattern image of the line / interval mask 202 is projected. The same exposure process is repeated for the second line / interval mask 204, and the pattern image of the second line / interval mask 204 is projected on the negative resist on the wafer 100. Since the first pattern image intersects the second pattern image, the desired contact opening pattern 102 shown in FIG. 1 is formed on the upper 100 negative resist.

【0025】第3は、本発明の好適実施例によるコンタ
クト開口のサイズを小さくするためのフォトリソグラフ
ィプロセスを示すフローチャートである。図4A〜図4
Dは本発明の好適実施例によるコンタクト開口のサイズ
を小さくするフォトリソグラフィプロセスを示す線図及
び断面図である。
Third, a flow chart illustrating a photolithography process for reducing the size of a contact opening according to a preferred embodiment of the present invention. 4A to 4
D is a diagram and a sectional view showing a photolithography process for reducing the size of the contact opening according to the preferred embodiment of the present invention.

【0026】図3及び図4A〜4Dを参照するに、ネガ
ティブレジストが形成されているウェハ400を用意す
る(ステップ300)。第1のライン/間隔マスク20
3を用いて第1のパターン画像をネガティブレジストが
コートされているウェハ400上に投影し、互いに平行
な縦方向露出領域402及び縦方向フォトレジスト領域
404が交互する第1のパターンを形成する。(ステッ
プ302)。これを図4Bに示す。この場合の縦方向露
出領域402は透明基板200の露出した部分(透明領
域)に対応し、縦方向フォトレジスト領域404は第1
のライン/間隔マスク203のマスク層202(不透明
領域)に対応する。
Referring to FIG. 3 and FIGS. 4A to 4D, a wafer 400 on which a negative resist is formed is prepared (step 300). First line / space mask 20
3 is used to project a first pattern image onto a negative resist coated wafer 400 to form a first pattern in which vertical exposure regions 402 and vertical photoresist regions 404 parallel to each other are alternated. (Step 302). This is shown in FIG. 4B. In this case, the vertical exposure region 402 corresponds to an exposed portion (transparent region) of the transparent substrate 200, and the vertical photoresist region 404 is the first photoresist region 404.
Corresponds to the mask layer 202 (opaque region) of the line / interval mask 203.

【0027】第2のライン/間隔マスク205を用いて
第2の画像をネガティブレジストがコートされているウ
ェハ400上に投影する。第2のパターンは、横方向露
出領域406と横方向フォトレジスト領域408とが交
互に形成されたものとして形成され、これらの領域は互
いに平行である(ステップ304)。これを図4Cに示
す。この場合の横方向露出領域406は透明基板200
の露出した部分(透明領域)に対応し、横方向フォトレ
ジスト領域408は第2のライン/間隔マスク205の
マスク層202(不透明領域)に対応する。
A second line / space mask 205 is used to project a second image onto a negative resist coated wafer 400. The second pattern is formed as alternating laterally exposed regions 406 and laterally photoresist regions 408, which are parallel to each other (step 304). This is shown in FIG. 4C. In this case, the laterally exposed area 406 is the transparent substrate 200
The lateral photoresist region 408 corresponds to the mask layer 202 (opaque region) of the second line / spacing mask 205.

【0028】繰り返し露光した後第1のパターンと第2
のパターンとは互いに交差するので、ネガティブレジス
ト上にはコンタクト開口の所望のパターンが形成され
る。すなわち、縦方向レジスト領域が縦方向レジスト領
域と重なり合う区域は、後にコンタクト開口を構成する
露出領域410となる。本発明においては、第1のライ
ン/間隔マスクと第2のライン/間隔マスクとの間のピ
ッチ及びこれらのサイズは、所望のコンタクト開口の長
さ及び幅を含む寸法により決定される。
After the repeated exposure, the first pattern and the second
Therefore, a desired pattern of the contact opening is formed on the negative resist. That is, the area where the vertical resist area overlaps with the vertical resist area becomes the exposed area 410 that will later form a contact opening. In the present invention, the pitch between the first line / spacing mask and the second line / spacing mask and their size are determined by dimensions including the length and width of the desired contact opening.

【0029】上記コンタクト開口のパターンがプリント
されたネガティブレジストは、現像工程の後する。4C
に示すコンタクト開口の形状を有するブロック状のレジ
ストパターン412を形成する(ステップ306)。次
に、露出領域410のネガティブレジストは除去されて
コンタクト開口領域414を形成する。
The negative resist on which the contact opening pattern has been printed is subjected to a developing step. 4C
A block-shaped resist pattern 412 having the shape of a contact opening shown in FIG. Next, the negative resist in the exposed region 410 is removed to form a contact opening region 414.

【0030】本発明においては、2個のライン/間隔マ
スクのラインパターンは互いに交差し、ネガティブレジ
スト層上にコンタクト開口の所望のパターンが得られ
る。また、第1のライン/間隔マスクと第2のライン/
間隔マスクとの間のピッチ及びそのサイズは所望のコン
タクト開口の長さ及び幅により決定することができ、従
って設計者の意図に応じて調整される。従って、本発明
はプロセス窓を増加させるだけでなく、ライン/間隔マ
スク間のピッチを精密に制御することによりコンタクト
開口の限界寸法(CD)を小さくする。
In the present invention, the line patterns of the two line / interval masks intersect each other to obtain a desired pattern of contact openings on the negative resist layer. Also, the first line / interval mask and the second line / interval
The pitch between the spacing mask and its size can be determined by the length and width of the desired contact opening, and can therefore be adjusted according to the intention of the designer. Thus, the present invention not only increases the process window, but also reduces the critical dimension (CD) of the contact opening by precisely controlling the pitch between the line / space masks.

【0031】半導体産業全体のデバイスの集積化が0.
15μm又はそれ以下ライン幅に達するか否かは、プロ
セス技術の開発により決定される。このような開発の必
要性を満足させるため、光近接補正(OPC)、位相シ
フトマスク(PSM)オフ軸照明(OAI)等の種々の
方法が提案されている。
The integration of devices in the semiconductor industry as a whole is 0.
Whether the line width reaches 15 μm or less is determined by the development of process technology. To satisfy the need for such development, various methods such as optical proximity correction (OPC), phase shift mask (PSM) off-axis illumination (OAI), and the like have been proposed.

【0032】本発明においては、通常の方法によりライ
ン/間隔マスクを形成することに加えて、ライン/間隔
マスクを強いPSM又は弱いPSMを用いることにより
形成して露光装置の解像度を一層改善する。結果とし
て、コンタクト開口のCDは小さくなる。
In the present invention, in addition to forming the line / space mask by the usual method, the line / space mask is formed by using a strong PSM or a weak PSM to further improve the resolution of the exposure apparatus. As a result, the CD of the contact opening becomes smaller.

【0033】また、パターン転写中に生ずる誤差は無視
してはならない。この理由は、露光工程後の順次のプロ
セスにより生ずる誤差は、ミスエッチング、相互接続部
の導電性の低下等の問題が生ずるためである。従って、
オリジナルのパターンは、近接パターン転写が一般的に
に行われている場合、マスクパターンとして用いられる
前に光近接補正する。
Further, errors occurring during pattern transfer must not be ignored. The reason for this is that errors caused by the sequential processes after the exposure step cause problems such as mis-etching and a decrease in the conductivity of the interconnects. Therefore,
When the proximity pattern is generally transferred, the original pattern is subjected to optical proximity correction before being used as a mask pattern.

【0034】この場合、OPCを行う理由は、プロセス
窓を増加させること並びにウェハ上に投影されるCDの
精度に影響を与える近接効果に起因するCD誤差の発生
を低減することである。
In this case, the reason for performing the OPC is to increase the process window and to reduce the occurrence of CD errors due to proximity effects that affect the accuracy of the CD projected on the wafer.

【0035】この近接効果は以下において簡単に説明す
る。光がマスクを通過してウェハ上に投影される際、光
の偏向及び散乱により光学的な歪みが発生する。他方に
おいて、ウェハ基板で反射した光はフォトレジストを通
過して干渉を発生する。この結果、繰り返し露光により
フォトレジスト層上での実際の露光量が変化してしま
う。この作用は、プロセスにおけるCDが一層小さくな
るにしたがって、特にCDが光源の波長に極めて接近す
ると一層顕著になる。
This proximity effect will be briefly described below. When light passes through the mask and is projected onto the wafer, optical distortion occurs due to light deflection and scattering. On the other hand, light reflected from the wafer substrate passes through the photoresist and causes interference. As a result, the actual exposure amount on the photoresist layer changes due to repeated exposure. This effect becomes more pronounced as the CD in the process becomes smaller, especially when the CD is very close to the wavelength of the light source.

【0036】投影光により生ずる光散乱及び光偏向に起
因して、フォトレジストのコーナ部が丸くなり、フォト
レジストのサイズが小さくなる。さらに、本明細書にお
いては示さない他の起こり得るパターン歪みも存在す
る。。例えば、パターンが極めて高い密度を有する場合
又はパターンがそのオリジナルの位置からずれる場合、
パターンは一緒に集束する。上述した問題を解消する一
般的な方法は、コーナ付近の段差領域又は又はのエッジ
を増大してパターン歪みを補正することである。結果と
して、予期したパターンに近いものが得られる。
Due to light scattering and light deflection caused by the projection light, the corners of the photoresist are rounded and the size of the photoresist is reduced. In addition, there are other possible pattern distortions not shown here. . For example, if the pattern has a very high density or if the pattern deviates from its original position,
The patterns converge together. A general method for solving the above-mentioned problem is to correct the pattern distortion by increasing a step region or an edge near a corner. As a result, a pattern close to the expected pattern is obtained.

【0037】従って、2個のライン/間隔マスクをOP
Cにより補正して一層大きなプロセス窓及び一層精密な
パターンを得ることができる。
Therefore, the two line / interval masks are
A larger process window and a more precise pattern can be obtained by correcting with C.

【0038】さらに、2個のライン/間隔マスクは通常
の露光方法により又はオフ軸照明(OAI)を用いる新
しい技術により露光することができる。OAIはは入射
角改善するので、2個のライン/間隔マスクは、別の新
たな光源を用いることなく一層適切な角度で入射光を傾
けることにより露光することができる。この結果、焦点
が改善されて露光装置の解像度が増大するので、一層正
確なパターンが得られる。
In addition, the two line / spacing masks can be exposed by conventional exposure methods or by new techniques using off-axis illumination (OAI). Since the OAI improves the angle of incidence, the two line / space masks can be exposed by tilting the incident light at a more appropriate angle without using another new light source. As a result, a more accurate pattern can be obtained because the focus is improved and the resolution of the exposure apparatus is increased.

【0039】上述した事項を要約すると、本発明は、コ
ンタクト開口の所望のパターンをネガティブレジスト上
に形成しコンタクト開口のサイズを小さくする目的を達
成するため、2個の異なるライン/間隔マスクを繰り返
し露光した後ラインパターンを交差させることに関する
ものである。
To summarize the above, the present invention repeats two different line / spacing masks to achieve the purpose of forming the desired pattern of contact openings on the negative resist and reducing the size of the contact openings. It relates to crossing line patterns after exposure.

【0040】本発明の範囲又は精神から逸脱することな
く当業者にとって種々の変更や変形が可能であること明
らかである。この観点より、本発明は特許請求の範囲に
包含される種々の変更や変形を含むものと理解されるべ
きである。
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the scope or spirit of the invention. From this point of view, it is to be understood that the present invention includes various changes and modifications that fall within the scope of the appended claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】コンタクト開口のパターンを示す線図である。FIG. 1 is a diagram showing a pattern of a contact opening.

【図2】図1のコンタクト開口のパターンを形成するた
めの第1及び第2のライン/間隔マスクを示す線図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing first and second line / spacing masks for forming a contact opening pattern of FIG. 1;

【図3】本発明による好適実施例によるコンタクト開口
の大きさを小さくするフォトリソグラフィプロセスのフ
ローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart of a photolithography process for reducing the size of a contact opening according to a preferred embodiment of the present invention.

【図4】Aは、本発明の好適実施例によるコンタクト開
口の大きさを小さくするフォトリソグラフィ方法を示す
図である。Bは、本発明の好適実施例によるコンタクト
開口の大きさを小さくするフォトリソグラフィ方法を示
す図である。Cは、本発明の好適実施例によるコンタク
ト開口の大きさを小さくするフォトリソグラフィ方法を
示す図である。Dは、本発明の好適実施例によるコンタ
クト開口の大きさを小さくするフォトリソグラフィ方法
を示す図である。
FIG. 4A illustrates a photolithography method for reducing the size of a contact opening according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 3B illustrates a photolithography method for reducing the size of a contact opening according to a preferred embodiment of the present invention. C illustrates a photolithography method for reducing the size of a contact opening according to a preferred embodiment of the present invention. D illustrates a photolithographic method for reducing the size of a contact opening according to a preferred embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

200 透明基板 202,204 マスク層 203 第1のライン/間隔マスク 205 第2のライン/間隔マスク 410 露光領域 414 コンタクト開口領域 200 Transparent substrate 202, 204 Mask layer 203 First line / space mask 205 Second line / space mask 410 Exposure area 414 Contact opening area

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コンタクト窓の大きさを小さくするフォ
トリソグラフィ方法であって、 ネガティブレジストがコートされたウェハを用意する工
程と、 第1のライン/間隔マスクを露光して、第1のライン/
間隔マスクの第1のパターンを前記ネガティブレジスト
に投影する工程と、 第2のライン/間隔マスクを露光して、第2のライン/
間隔マスクの第2のパターンを前記第1のパターンが形
成されているネガティブレジストに投影し、第1のパタ
ーンと第2のパターンとにより形成されたオーバラップ
したパターンがネガティブレジストにコンタクト開口パ
ターンを形成する工程と、 前記ネガティブレジストを現像して前記コンタクト開口
パターンにより規定されたコンタクト開口を露出させる
工程とを具えるフォトリソグラフィ方法。
1. A photolithography method for reducing the size of a contact window, comprising: providing a wafer coated with a negative resist; exposing a first line / interval mask to a first line / interval mask;
Projecting a first pattern of an interval mask onto the negative resist; exposing a second line / interval mask to a second line / interval;
The second pattern of the interval mask is projected on the negative resist on which the first pattern is formed, and the overlapping pattern formed by the first pattern and the second pattern forms a contact opening pattern on the negative resist. A photolithography method comprising: forming; and developing the negative resist to expose a contact opening defined by the contact opening pattern.
【請求項2】 請求項1に記載のフォトリソグラフィ方
法において、前記第1のパターンを、透明領域と不透明
領域とが交互に互いに平行に形成されたライン形態とし
たフォトリソグラフィ方法。
2. The photolithography method according to claim 1, wherein the first pattern has a line shape in which transparent regions and opaque regions are alternately formed in parallel with each other.
【請求項3】 請求項2に記載のフォトリソグラフィ方
法において、前記透明領域を、マスク層により覆われて
いない透明基板の一部としたフォトリソグラフィ方法。
3. The photolithography method according to claim 2, wherein the transparent region is a part of a transparent substrate that is not covered by a mask layer.
【請求項4】 請求項3に記載のフォトリソグラフィ方
法において、前記マスク層がクロミウム層を含むフォト
リソグラフィ方法。
4. The photolithography method according to claim 3, wherein said mask layer includes a chromium layer.
【請求項5】 請求項2に記載のフォトリソグラフィ方
法において、前記不透明領域を、マスク層により覆われ
ている透明基板の一部としたフォトリソグラフィ方法。
5. The photolithography method according to claim 2, wherein the opaque region is a part of a transparent substrate covered by a mask layer.
【請求項6】 請求項1に記載のフォトリソグラフィ方
法において、前記第2のパターンを、透明領域と不透明
領域とが交互に互いに平行に形成されたライン形態とし
たフォトリソグラフィ方法。
6. The photolithography method according to claim 1, wherein the second pattern has a line shape in which transparent regions and opaque regions are alternately formed in parallel with each other.
【請求項7】 請求項6に記載のフォトリソグラフィ方
法において、前記透明領域を、マスク層により覆われて
いない透明基板の一部としたフォトリソグラフィ方法。
7. The photolithography method according to claim 6, wherein the transparent region is a part of a transparent substrate that is not covered by a mask layer.
【請求項8】 請求項7に記載のフォトリソグラフィ方
法において、前記マスク層がクロミウム層を含むフォト
リソグラフィ方法。
8. The photolithography method according to claim 7, wherein the mask layer includes a chromium layer.
【請求項9】 請求項6に記載のフォトリソグラフィ方
法において、前記不透明領域を、マスク層により覆われ
ている透明基板の一部としたフォトリソグラフィ方法。
9. The photolithography method according to claim 6, wherein said opaque region is a part of a transparent substrate covered by a mask layer.
【請求項10】 請求項1に記載のフォトリソグラフィ
方法において、前記第1のパターンが第2のパターンと
交差してコンタクト開口パターンを形成するフォトリソ
グラフィ方法。
10. The photolithography method according to claim 1, wherein the first pattern crosses a second pattern to form a contact opening pattern.
【請求項11】 請求項1に記載のフォトリソグラフィ
方法において、前記第1のマスクのピッチと第2のマス
クのピッチとがコンタクト開口の寸法を決定するフォト
リソグラフィ方法。
11. The photolithography method according to claim 1, wherein the pitch of the first mask and the pitch of the second mask determine the size of a contact opening.
【請求項12】 請求項1に記載のフォトリソグラフィ
方法において、前記第1のマスクのサイズと第2のマス
クのサイズがコンタクト開口の寸法を決定するフォトリ
ソグラフィ方法。
12. The photolithography method according to claim 1, wherein the size of the first mask and the size of the second mask determine the size of a contact opening.
【請求項13】 ネガティブレジストがコートされてい
るウェハに適用することができるコンタクト開口パター
ンを規定するフォトリソグラフィ方法であって、第1の
マスクを露光して、第1のマスクの第1のパターンを前
記ネガティブレジストに投影する工程と、 第2のマスクを露光して、第2のマスクの第2のパター
ンを前記第1のパターンが形成されているネガティブレ
ジストに投影し、第1のパターンと第2のパターンとに
より形成されたオーバラップしたパターンがネガティブ
レジストにコンタクト開口パターンを形成する工程と、 前記コンタクト開口パターンを有するネガティブレジス
トを現像する工程とを具えるフォトリソグラフィ方法。
13. A photolithographic method for defining a contact opening pattern applicable to a wafer coated with a negative resist, comprising exposing a first mask and exposing a first pattern of the first mask. Projecting the second pattern on the negative resist, exposing a second mask, projecting a second pattern of the second mask onto the negative resist on which the first pattern is formed, and A photolithography method comprising: a step of forming a contact opening pattern in a negative resist with an overlapped pattern formed by a second pattern; and a step of developing a negative resist having the contact opening pattern.
【請求項14】 請求項13に記載のフォトリソグラフ
ィ方法において、前記第1のマスクが、透明領域と不透
明領域とが交互に互いに平行に形成されたライン/間隔
マスクを含むフォトリソグラフィ方法。
14. The photolithography method according to claim 13, wherein the first mask includes a line / space mask in which transparent regions and opaque regions are alternately formed in parallel with each other.
【請求項15】 請求項13に記載のフォトリソグラフ
ィ方法において、前記第2のマスクが、透明領域と不透
明領域とが交互に互いに平行に形成されたライン/間隔
マスクを含むフォトリソグラフィ方法。
15. The photolithography method according to claim 13, wherein the second mask includes a line / space mask in which transparent regions and opaque regions are alternately formed in parallel with each other.
【請求項16】 請求項13に記載のフォトリソグラフ
ィ方法において、前記第1のパターンが第2のパターン
と交差してコンタクト開口パターンを形成するフォトリ
ソグラフィ方法。
16. The photolithography method according to claim 13, wherein the first pattern crosses a second pattern to form a contact opening pattern.
【請求項17】 請求項16に記載のフォトリソグラフ
ィ方法において、前記第1のパターンを縦方向のライン
形態としたフォトリソグラフィ方法。
17. The photolithography method according to claim 16, wherein the first pattern has a vertical line shape.
【請求項18】 請求項16に記載のフォトリソグラフ
ィ方法において、前記第2のパターンを横方向のライン
形態としたフォトリソグラフィ方法。
18. The photolithography method according to claim 16, wherein the second pattern has a horizontal line shape.
【請求項19】 請求項13に記載のフォトリソグラフ
ィ方法において、前記第1のマスクのピッチと第2のマ
スクのピッチとがコンタクト開口の長さ及び幅を決定す
るフォトリソグラフィ方法。
19. The photolithography method according to claim 13, wherein the pitch of the first mask and the pitch of the second mask determine the length and width of a contact opening.
【請求項20】 請求項13に記載のフォトリソグラフ
ィ方法において、前記第1のマスクのサイズと第2のマ
スクのサイズとがコンタクト開口の長さ及び幅を決定す
るフォトリソグラフィ方法。
20. The photolithography method according to claim 13, wherein the size of the first mask and the size of the second mask determine the length and width of the contact opening.
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