JP2000047367A - マイクロリソグラフィ製造におけるパタ―ン形成を改善する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】マイクロリソグラフィ技術を使ったパターン形
成において、非円形の像が投影されないようにする。 【解決手段】マイクロリソグラフィ製造のためのマスク
２０は、第１の方向および第２の方向に均一に離間した
複数の長方形開口部３０を含む。第２の方向の間隔３８
は、第１の方向の間隔３６よりも長い。長方形開口部３
０の長辺３４は、第１の方向に沿っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路の製造に
関し、より詳細には、マイクロリソグラフィ製造におけ
るパターン形成を改善する方法およびシステムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】集積回路を製造するには、シリコンウエ
ハの表面に極めて微細なパターンをエッチングしなけれ
ばならない。これらのパターンを形成する最初のステッ
プでは、フォトリソグラフィ技術（形成すべきパターン
のサイズが極めて小さい場合、マイクロリソグラフィと
しても知られる）を使用する。フォトリソグラフィ技術
は、フォトレジストとして知られる感光性材料がコーテ
ィングされたウエハにマスク（または、レチクル）から
の像を投射するステップを含む。マスクは、一般に、不
透明な領域を有するガラスプレートである。光（一般に
紫外光であるが、他のタイプの光も使用できる）は、マ
スクの透明領域を通過して、フォトレジストに入射す
る。不透明領域は光をブロックする。使用するフォトレ
ジストのタイプにより、光とフォトレジストとの反応は
フォトレジストを分解したり硬化させる。フォトレジス
トが分解された場合には、これを除去し、後の処理がで
きるようにウエハを露出する。フォトレジストが硬化さ
れた場合には、露出されていない領域にあるフォトレジ
ストを除去し、その領域を後に処理できるように露出し
た状態のままにする。他のタイプのマスクとしては、ハ
ーフトーン（減衰）マスクがある。このタイプのマスク
は、約２〜１０％の光をリークするとともに光の位相を
１８０°変化させるクロームを使用している。このハー
フトーンマスクは、標準的なマスクよりもパターンの解
像度を改善する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ウエハにほぼ円形のパ
ターンを形成しなければならないことが多い。例えば、
ビットラインの接点および記憶ノードの接点は、一般
に、設計では円形である。一般に、正方形の開口部が、
フォトレジストおよびウエハに円形の像を投射するのに
マスク上で使用される。正方形の開口部の間隔に起因し
て、これら正方形の開口部の間隔が最大となる方向に長
軸が位置するような楕円形として円形の像が投影される
ことが多い。このような現象は、光近接効果として知ら
れている。

【０００４】フォトレジストに円形パターンではなく楕
円形パターンが形成されることによって、いくつかの欠
点が生じる。例えば、楕円形が長すぎる場合には、この
ような形状をプリントすることはできない。また、細長
い接点が集積回路内の他の構造と接触するウエハの領域
で細長い接点がプリントされることがあり、潜在的なシ
ョートを生じさせる。

【０００５】このような問題を解決するため、マスク内
の正方形の開口部の各方向の大きさを大きくするか、い
つかマスク内のパターンを改善するのに役立つようなセ
リフ（serif）として知られるあるタイプの不規則な形
状を正方形の開口部に追加するかの試みがこれまでなさ
れている。しかしながら、マスク上の開口部にセリフを
加えることは極めて困難であり、コストがかかり、接点
形状が円形でなくなる。更に、マスクを製造するのに費
用がかかり、マスク自身も製造が困難である。正方形の
開口部の大きさを双方の方向に大きくしても、フォトレ
ジストに円形でない形状が作られる問題を解決できな
い。

【０００６】

【課題を解決するための手段】したがって、マイクロリ
ソグラフィ製造におけるパターン形成を改善する方法お
よびシステムが望まれていることが理解できよう。本発
明の教示によれば、現在のマイクロリソグラフィ製造に
関連した欠点および問題をほぼ解消または低減する方法
およびシステムが提供される。

【０００７】本発明の一実施形態では、リソグラフィ用
のマスクが提供される。このマスクは、第１の方向およ
び第２の方向に均一に離間した複数の長方形開口部を有
する。第２の方向の間隔は、第１の方向の間隔よりも長
い。長方形開口部の長辺は第１の方向に沿っており、そ
の短辺は第２の方向に沿っている。

【０００８】他の実施形態では、リソグラフィシステム
が提供される。このリソグラフィシステムは、所定の波
長の光源と、集光レンズと、マスクと、縮小レンズとを
含む。このマスクは、第１の方向および第２の方向に均
一に離間した複数の長方形開口部を有し、第１の方向の
間隔は第２の方向の間隔よりも長い。長方形開口部の長
辺は第１の方向にある。

【０００９】他の実施形態では、ウエハに円形像を投影
する方法が提供される。この方法は、所定の波長の光源
を設けることにより始まる。次に、光源からの光が集光
レンズを通過される。次に、光源からの光は、第１の方
向および第２の方向に均一に離間する複数の長方形開口
部を有するマスクを通過される。第１の方向の間隔は第
２の方向の間隔よりも長い。長方形開口部の長辺は第１
の方向に沿っている。最後に、マスクの像が、縮小レン
ズを用いてフォトレジストに投影される。

【００１０】本発明は、現在のマイクロリソグラフィ製
造方法よりも種々の技術的な利点を提供するものであ
る。例えば、１つの技術的利点として、フォトレジスト
に正確に円形の接点パターンを形成することができるこ
とが挙げられる。別の技術的利点として、改良されたマ
スクにより、製造のための作動領域（すなわち、プロセ
スウィンドウ）をより広くできることが挙げられる。図
面，詳細な説明および特許請求の範囲から、当業者には
別の技術的利点が容易に明らかとなろう。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明自体およびその利点をより
完全に理解するために、同じ参照符号が同じ部品を示し
ている添付図面とともに、次の詳細な説明を参照する。

【００１２】図１は、マイクロリソグラフィ製造におい
て使用するための投影システム１０を示す。投影システ
ム１０は、光源１４と、複数のミラー１６と、集光レン
ズ１８と、マスク２０と、縮小レンズ２２とを含む。フ
ォトレジスト２４がコーティングされたシリコンウエハ
２６も図示されている。投影システム１０は極めて簡単
に作動する。その目的は、マスク２０の像をフォトレジ
スト２４に投影することである。マスク２０のある部分
は光源１４からの光を透過してフォトレジスト２４に到
達させるが、マスク２０のある部分は光をブロックして
フォトレジスト２４に到達させない。使用されるフォト
レジスト２４のタイプに応じて、光は、フォトレジスト
２４を除去するか、フォトレジストを所定場所に維持す
る。フォトレジストには一般に２つのタイプ（すなわ
ち、ポジタイプのフォトレジストとネガタイプのフォト
レジスト）がある。ネガタイプのフォトレジストは、露
光されると不溶性となり、露光されていない部分が可溶
性となる。したがって、露光されていない領域を除去す
ることができ、露光された領域を維持することができ
る。一方、ポジタイプのフォトレジストは逆の効果を有
する。フォトレジストが現像され、フォトレジストのタ
イプに応じて露光された領域または露光されていない領
域が除かれると、ウエハ２６自体が露出する。当業者に
周知のように、フォトレジスト層の下方のウエハ２６の
カバーされていない部分が、次に、エッチングされ得
る。これにより、マスクの像をウエハ２６自体に転写で
きる。

【００１３】作動時において、光学的な光源，Ｘ線また
は電子ビームとすることができる光源１４は、一連のミ
ラー１６により投影される。光源１４が光学的な光源で
はなく、Ｘ線または電子ビームの光源である場合には、
異なる構成のミラーを使用したり、全くミラーを使用し
ないようにもできる。したがって、図１に示されたミラ
ーは、単に図示のためのものにすぎず、ミラーは構造に
応じて変わり得る。光は集光ミラーを通過し、集光ミラ
ーは光を集光レンズ１８に合焦し、集光レンズは次に光
をマスク２０上に合焦する。マスク２０は、図２により
完全に示されているあらかじめ設計されたエッチングパ
ターンを有する。次に、マスク２０の像は縮小レンズ２
２を通過し、このレンズで光はウエハ２６に設けられて
いるフォトレジスト２４に入射する。ステップおよび繰
返し投影システム１０では、ウエハ全体に露光を行うこ
とができるように、ウエハ２６は繰り返して移動され
る。マスク２０は、ステップおよびスキャンシステムを
含む、ステップおよび繰返しシステムではない他のタイ
プの投影システムでも使用できる。

【００１４】図２は、投影システム１０で使用されるマ
スク２０を示す。マスク２０は、それにエッチングされ
た一連の長方形開口部３０を有する。光は、長方形開口
部３０を通過するが、開口部以外のマスク２０の他の部
分によってブロックされる。開口部３０は、一般に、ｘ
方向の大きさ３４とｙ方向の大きさ３２を有するほぼ長
方形となっている。開口部３０は、図２に示されるよう
に、ｘ方向に所定の距離３６だけ離間し、ｙ方向に所定
の距離３８だけ離間している。開口部３０の間隔がｘ方
向よりもｙ方向に長くなっていることにより近接効果が
生じるので、開口部３０の間隔は重要である。この効果
により、マスク２０の長方形開口部をほぼ円形の形状と
してフォトレジスト上に生じさせることできる。

【００１５】開口部３０がｙ方向の大きさ３２に等しい
長さのｘ方向の大きさ３４を有する場合には、この開口
部は現在のマスクとほぼ同じとなり、その結果、楕円形
がフォトレジスト２４上に投影されることとなる。本発
明の一実施形態では、近接効果を補償するために、ｘ方
向の大きさ３４はｙ方向の大きさ３２よりも大きくされ
ている。これにより、より円形の形状をフォトレジスト
２４上に投影することが可能となっている。ｘ方向の大
きさ３４とｙ方向の大きさ３２との相対的な差は、フォ
トリソグラフィに使用される像形成装置のタイプに基づ
いて実験的に決定される。

【００１６】図３は、図２に示されたマスク２０を使用
したフォトレジスト２４への投影を示す。この図から理
解できるように、円形のパターン４０がフォトレジスト
２４に投影される。各円形パターン４０は、図２のマス
ク２０上の一つの開口部３０に対応する。

【００１７】図４は、本発明の教示によるマスク２０の
開口部３０用のサンプルプロセスウィンドウを示す。相
対的露光量６０の対数がグラフ内のｙ軸に沿って示され
ている。この露光量は、フォトレジスト２４に投影され
る光エネルギー量の尺度である。ｘ軸には、焦点ずれ量
５０が示されている。この焦点ずれ量は、フォトレジス
ト２４上のマスク２０のパターンを調節するステッパー
における設定量である。曲線６２，６４，６６，６８，
７０は、そのプロセスに組み込まれた所定のラチチュー
ドを示す。曲線６２は、開口部３０のｘ方向の大きさに
開口部の１０％を加えた値を示し、また、曲線６４は、
開口部３０のｘ方向の大きさから開口部の１０％を引い
た値を示す。曲線６６は、開口部３０のｙ方向の大きさ
に開口部の１０％を加えた値を示し、また、曲線６８
は、開口部のｙ方向の大きさから開口部の１０％を引い
た値を示す。曲線７０は、相対的露光量６０の８０％を
示す。これらラチチュード係数に基づいて、所定の波長
の光および設定された数値の開口を有する縮小レンズ２
２が、フォトレジスト２４およびウエハ２６にマスク２
０の像を投影するのに使用される。ラチチュードが決ま
れば、クロスハッチングした領域は、マイクロリソグラ
フィ装置を効率的に使用できる領域を示す。これはプロ
セスウィンドウとして知られている。このようなシミュ
レーションは、マイクロリソグラフィシステム１０で使
用される所定の波長の光および所定の数値の開口の縮小
レンズ２２が与えられたマスク２０上で使用できるｘ方
向の大きさ３４およびｙ方向の大きさ３２の最適寸法を
決定するのに使用できる。

【００１８】マスク２０における長方形開口部の辺の最
適寸法は、プロセスウィンドウを使うことによって決定
できる。このような決定は、どれだけの大きさの円形開
口部をフォトレジスト２４に投影する必要があるかを最
初に決定することによって行うことができる。例えば、
円形開口部がメモリセル上のビットライン接点となる場
合には、必要な正確な大きさはその設計によって決定さ
れる。

【００１９】次に、必要な円形開口部の大きさだけでな
く、プロセスウィンドウに関する情報もよく知ることに
より、長方形開口部の辺の大きさだけでなく長方形開口
部の間隔も変えるコンピュータシミュレーションを行う
ことができる。したがって、シミュレーションによっ
て、マスク２０に対する最適開口部を決定できる。

【００２０】したがって、上記利点を満たす本発明によ
れば、マイクロリソグラフィ製造におけるパターン形成
を改善する方法およびシステムが提供されることは明ら
かである。以上で、本発明について詳細に説明したが、
当業者であれば種々の変更、変形および置換を容易に思
いつくことができ、特許請求の範囲に記載した発明の要
旨および範囲から逸脱することなく、これらの変形、変
更および置換を行うことができると理解すべきである。

【００２１】以上の説明に関して、更に以下の項を開示
する。 （１）マイクロリソグラフィ製造のためのマスクであっ
て、第１の方向および第２の方向に均一に離間された複
数の長方形開口部を備え、前記第２の方向の間隔が、前
記第１の方向の間隔よりも長く、短辺が、前記第２の方
向に沿っており、前記マスクが、円形像を投影するのに
使用されるようになっている、マイクロリソグラフィ製
造のためのマスク。 （２）辺の長さが、固定されたプロセスウィンドウを与
えられたマスクからどのぐらいの大きさの円形像を投影
しなければならないかによって決定される、第１項記載
のマスク。 （３）前記長方形開口部の長辺の長さが、近接効果を克
服するのに充分な大きさとなっている、第１項記載のマ
スク。 （４）前記マスクに光を入射させる光源がほぼ円形開口
部を投影するように、長辺の長さと短辺の長さとが比例
している、第１項記載のマスク。

【００２２】（５）ほぼ円形の開口部を投影するように
作動するリソグラフィシステムにおいて、所定の波長の
光源と、該光源から光を受けるように作動する集光レン
ズと、第１および第２の方向に均一に離間された複数の
長方形開口部を有するマスクとを備え、前記第１の方向
の間隔が前記第２の方向の間隔よりも長く、前記長方形
開口部の長辺が前記第１の方向に沿っており、前記マス
クが前記集光レンズから光を受け、前記複数の長方形開
口部に関連したほぼ円形の像を投影するように作動す
る、リソグラフィシステム。 （６）辺の長さが、固定されたプロセスウィンドウを与
えられたマスクからどのぐらいの大きさの円形像を投影
しなければならないかによって、決定される、第５項記
載のシステム。 （７）前記長方形開口部の長辺の長さが、光学的近接効
果を克服するのに充分な大きさとなっている、第５項記
載のシステム。 （８）前記ほぼ円形の像が、ウエハにデポジットされた
フォトレジストに投影される、第５項記載のシステム。

【００２３】（９）ウエハに円形の像を投影する方法で
あって、所定の波長の光源を設けるステップと、前記光
源からの光を集光レンズに通すステップと、第１の方向
および第２の方向に均一に離間した複数の長方形開口部
を有するマスクに、前記光源からの光を通すステップで
あって、前記第１の方向の間隔が前記第２の方向の間隔
よりも長く、前記長方形開口部の長辺が前記第１の方向
に沿っている、ステップと、縮小レンズを使用してフォ
トレジストにマスクの像を投影するステップと、を含
む、方法。 （１０）前記辺の長さが、固定されたプロセスウィンド
ウを与えられたマスクからどのぐらいの大きさの円形光
像を投影しなければならないかによって、決定される、
第９項記載の方法。 （１１）前記長方形開口部の長辺の長さが、光学的近接
効果を克服するのに充分な大きさとなっている、第９項
記載の方法。 （１２）前記ほぼ円形の像が、ウエハにデポジットされ
たフォトレジストに投影される、第１１項記載の方法。

【００２４】(１３) マイクロリソグラフィ製造のため
のマスク２０が提供される。マスク２０は、第１の方向
３６および第２の方向３８に均一に離間した複数の長方
形開口部３０を含む。第２の方向３８の間隔は、第１の
方向３６の間隔よりも長い。長方形開口部３０の長辺３
４は、第１の方向３６に沿っている。

【図面の簡単な説明】

【図１】マイクロリソグラフィ製造で使用するための投
影システムを示す図である。

【図２】投影システムで使用されるマスクを示す図であ
る。

【図３】マスクによって形成されたフォトレジストに投
影された円形パターンを示す図である。

【図４】マスクの開口部用のサンプルプロセスウィンド
ウを示す図である。

【符号の説明】

１０ 投影システム １４ 光源 １６ ミラー １８ 集光レンズ ２０ マスク ２２ 縮小レンズ ２４ フォトレジスト ２６ シリコンウエハ

フロントページの続き (72)発明者 アサノ イサム 埼玉県入間市1314 − ３，ナンバー804, ダイア パレス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロリソグラフィ製造のためのマス
   クであって、 第１の方向および第２の方向に均一に離間された複数の
   長方形開口部を備え、 前記長方形開口部の前記第２の方向の間隔が、前記長方
   形開口部の前記第１の方向の間隔よりも長く、 前記長方形開口部の短辺が、前記第２の方向に沿ってお
   り、 前記マスクが、円形像を投影するのに使用されるように
   なっている、 マイクロリソグラフィ製造のためのマスク。
2. 【請求項２】 ウエハに円形の像を投影する方法であっ
   て、 所定の波長の光源を設けるステップと、 前記光源からの光を集光レンズに通すステップと、 第１の方向および第２の方向に均一に離間した複数の長
   方形開口部を有するマスクに、前記光源からの光を通す
   ステップであって、前記第１の方向の間隔が前記第２の
   方向の間隔よりも長く、前記長方形開口部の長辺が前記
   第１の方向に沿っている、ステップと、 縮小レンズを使用してフォトレジストにマスクの像を投
   影するステップと、 を含む、方法。