JP2697746B2 - 投影露光装置用光学マスク - Google Patents
投影露光装置用光学マスクInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 投影露光装置用光学マスクに係り、特に半導体装置等
の構造に用いる縮小投影露光装置用光学マスク、いわゆ
るレチクルに関し、 “くびれ”が発生する問題を解決して、精度の高い、
微細なレジストパターンを形成することが可能な改良さ
れた投影露光装置用光学マスクを提供することを目的と
し、 開口数NA、露光波長λ、投影倍率1/mの投影レンズに
対してmλ/NAより大きな光透過部(1)と、それに接
続するmλ/NA×0.7より狭い幅の矩形光透過部(2)と
を有するパターンを設けてなる投影露光装置用光学マス
クにおいて、前記矩形光透過部(2)において、前記光
透過部(2)の前記光透過に接続している端部からわず
かに離れた位置に該矩形光透過部から片側又は両側に小
さな光透過拡張部を設けたことを構成とする。
の構造に用いる縮小投影露光装置用光学マスク、いわゆ
るレチクルに関し、 “くびれ”が発生する問題を解決して、精度の高い、
微細なレジストパターンを形成することが可能な改良さ
れた投影露光装置用光学マスクを提供することを目的と
し、 開口数NA、露光波長λ、投影倍率1/mの投影レンズに
対してmλ/NAより大きな光透過部(1)と、それに接
続するmλ/NA×0.7より狭い幅の矩形光透過部(2)と
を有するパターンを設けてなる投影露光装置用光学マス
クにおいて、前記矩形光透過部(2)において、前記光
透過部(2)の前記光透過に接続している端部からわず
かに離れた位置に該矩形光透過部から片側又は両側に小
さな光透過拡張部を設けたことを構成とする。
本発明は投影露光装置用光学マスクに係り、特に半導
体装置等の製造に用いる縮小投影露光装置用光学マス
ク、いわゆるレチクルに関する。
体装置等の製造に用いる縮小投影露光装置用光学マス
ク、いわゆるレチクルに関する。
近年の超LSIの製造においては、高速化、高集積化の
ためサブミクロン〜ハーフミクロンのパターン形成が要
求されている、上記高速化等の条件に必要な微細化のた
めパターン形成の基本であるリングラフィ工程では縮小
投影露光装置(ステッパー)が必須の装置である。しか
しステッパーの進歩よりも半導体装置の微細化がより早
く進んだためステッパーの公称解像度を超えるパターン
サイズの形成が要求されている。
ためサブミクロン〜ハーフミクロンのパターン形成が要
求されている、上記高速化等の条件に必要な微細化のた
めパターン形成の基本であるリングラフィ工程では縮小
投影露光装置(ステッパー)が必須の装置である。しか
しステッパーの進歩よりも半導体装置の微細化がより早
く進んだためステッパーの公称解像度を超えるパターン
サイズの形成が要求されている。
上記ステッパーの公称解像度(R)は通常次式で示さ
れる。
れる。
R=k・λ/NA …(1) (1)式中λは露光波長、NAは投影レンズの開口数、
kはプロセス定数である、λ,NAはレンズによって決定
され、通常λ=436nm、NAは0.3〜0.6程度である。kは
レジストプロセスにより変化し、通常0.8をもって公称
解像度が与えられる。現在の越LSIの開発では、その製
造段階でR=0.65〜0.8μmのステッパーが用いられる
が要求されるパターンサイズは0.5〜0.6μmであり、プ
ロセス定数kを小さくする工夫によりパターン形成を行
なっている。公称解度を超す高解像パターン形成のため
に、レジストを複数の層にして用いる多層レジスト、基
板の反射を低減するために用いる反射防止膜、高解像レ
ジスト等が種々の面から用いられる。現在では実際にλ
=436nm,NA=0.45のステッパーにより解像度が0.5μm
のライン&スペースを形成することも可能である。しか
しながら前記公称解像度0.8を超えた(0.8より小さな
値)パターン形成ではマージンが低減する上、実際のLS
Iパターンではパターン効果によって、マージンがより
低下する場合がある。又解像にしてもパターンサイズが
異なりLSIの信頼性上の問題を生じることがあった。
kはプロセス定数である、λ,NAはレンズによって決定
され、通常λ=436nm、NAは0.3〜0.6程度である。kは
レジストプロセスにより変化し、通常0.8をもって公称
解像度が与えられる。現在の越LSIの開発では、その製
造段階でR=0.65〜0.8μmのステッパーが用いられる
が要求されるパターンサイズは0.5〜0.6μmであり、プ
ロセス定数kを小さくする工夫によりパターン形成を行
なっている。公称解度を超す高解像パターン形成のため
に、レジストを複数の層にして用いる多層レジスト、基
板の反射を低減するために用いる反射防止膜、高解像レ
ジスト等が種々の面から用いられる。現在では実際にλ
=436nm,NA=0.45のステッパーにより解像度が0.5μm
のライン&スペースを形成することも可能である。しか
しながら前記公称解像度0.8を超えた(0.8より小さな
値)パターン形成ではマージンが低減する上、実際のLS
Iパターンではパターン効果によって、マージンがより
低下する場合がある。又解像にしてもパターンサイズが
異なりLSIの信頼性上の問題を生じることがあった。
例えばヘテロ接合FET−LSI(HEMT)ではゲート製造工
程において、0.5μm程度のスペースパターンを形成す
る必要があるが、このパターンにはほとんどの場合、配
線のためのコンタクトパッドが付属されている。
程において、0.5μm程度のスペースパターンを形成す
る必要があるが、このパターンにはほとんどの場合、配
線のためのコンタクトパッドが付属されている。
第5図は上記スペースパターンを形成するための従来
のマスクパターンの1例を示す模式図である。この図で
大きな光透過部1がコンタクトパッド部で微細な矩形透
過部2がラインパターン部である。ステッパーで用いる
マスク(レチクル)では縮小倍率m(通常5)だけ実際
は大きな寸法となるが、こゝではウェハ上での値を示
す。図中光透過部は開口されており斜線部は遮光部であ
る。
のマスクパターンの1例を示す模式図である。この図で
大きな光透過部1がコンタクトパッド部で微細な矩形透
過部2がラインパターン部である。ステッパーで用いる
マスク(レチクル)では縮小倍率m(通常5)だけ実際
は大きな寸法となるが、こゝではウェハ上での値を示
す。図中光透過部は開口されており斜線部は遮光部であ
る。
第6図は第5図に示したマスク(レチクル)を用いて
得られたレジストパターンの上面図である6はレジスト
である。
得られたレジストパターンの上面図である6はレジスト
である。
このレジストパターンではゲートスペースパターン
(B)開口2aがコンタクトパッド用開口1a付近A部で開
口寸法が狭くなっている(“くびれ”を生ずる)。この
寸法の変化は光干渉によって生じると考えられるためレ
ジストプロセスでは避けることができない。この寸法変
化の現象は、公称解像度0.8程度の寸法でも生じるが、
公称解像度Rを0.6以下とより高解像度にした場合、そ
の影響が大で上記パッド近くのゲートスペースパターン
A部が開口不可能となり不良となる。
(B)開口2aがコンタクトパッド用開口1a付近A部で開
口寸法が狭くなっている(“くびれ”を生ずる)。この
寸法の変化は光干渉によって生じると考えられるためレ
ジストプロセスでは避けることができない。この寸法変
化の現象は、公称解像度0.8程度の寸法でも生じるが、
公称解像度Rを0.6以下とより高解像度にした場合、そ
の影響が大で上記パッド近くのゲートスペースパターン
A部が開口不可能となり不良となる。
第7図及び第8図は投影レンズによるウェハ面上での
光強度分布の計算結果である。
光強度分布の計算結果である。
第7図はゲート長Wが0.8μm、第8図はゲート長が
0.5μmの場合である。これは前述の式(1)で与えら
れる公称解像度が0.78(μm)を用いた際に形成された
光強度分布(等高線)の結果であり、第8図の0.5μm
幅の場合は0.8μm幅と比較し、大幅に光強度が低下し
ていることがわかる。光強度分布の等高線は内側程光強
度が大であることを示している。コンタクトパッドエッ
ヂから0.4μm近傍で生じる“くびれ”部分では光強度
が更に低下している。このため0.8μm幅では問題とな
らない“くびれ”部分が0.5μm幅では問題となり、
“くびれ”部分のレジストが開口しにくくなっている。
0.5μmの場合である。これは前述の式(1)で与えら
れる公称解像度が0.78(μm)を用いた際に形成された
光強度分布(等高線)の結果であり、第8図の0.5μm
幅の場合は0.8μm幅と比較し、大幅に光強度が低下し
ていることがわかる。光強度分布の等高線は内側程光強
度が大であることを示している。コンタクトパッドエッ
ヂから0.4μm近傍で生じる“くびれ”部分では光強度
が更に低下している。このため0.8μm幅では問題とな
らない“くびれ”部分が0.5μm幅では問題となり、
“くびれ”部分のレジストが開口しにくくなっている。
上記説明したパッド近傍の“くびれ”部を確実に開口
させるためには下記(1),(2)の方法が考えられて
いる。
させるためには下記(1),(2)の方法が考えられて
いる。
1)マスクのゲート部を太くする。
2)プロセス条件を変えることによってレジスト開口を
マスクより拡大させる。
マスクより拡大させる。
これら2つの条件では目標の微細パターンを形成する
ことができなかった。また微細パターンを開口しようと
するとプロセスマージンが低下する問題が生じた。
ことができなかった。また微細パターンを開口しようと
するとプロセスマージンが低下する問題が生じた。
更に又、このくびれ部がゲートメタルとして転写され
るため、その部分で電流密度が上昇し、半導体装置とし
て信頼性の上で問題ともなる。
るため、その部分で電流密度が上昇し、半導体装置とし
て信頼性の上で問題ともなる。
本発明は上記“くびれ”が発生する問題を解決して、
精度の高い、微細なレジストパターンを形成することが
可能な改良された投影露光装置用光学マスクを提供する
ことを目的とする。
精度の高い、微細なレジストパターンを形成することが
可能な改良された投影露光装置用光学マスクを提供する
ことを目的とする。
上記課題は本発明によれば開口数NA、露光波長λ、投
影倍率1/mの投影レンズに対してmλ/NAより大きな第1
光透過部(1)と、それに接続するmλ/NA×0.7より狭
い幅の矩形の第2光透過部(2)とを有するパターンを
設けてなる投影露光装置用光学マスクにおいて、前記第
2光透過部(2)の前記第1光透過部(1)に接続して
いる端部からわずかに離れた位置に該第2光透過部
(2)から片側又は両側に小さな光透過部拡張部(3)
を設けたことを特徴とする投影露光装置用光学マスクに
よって解決される。
影倍率1/mの投影レンズに対してmλ/NAより大きな第1
光透過部(1)と、それに接続するmλ/NA×0.7より狭
い幅の矩形の第2光透過部(2)とを有するパターンを
設けてなる投影露光装置用光学マスクにおいて、前記第
2光透過部(2)の前記第1光透過部(1)に接続して
いる端部からわずかに離れた位置に該第2光透過部
(2)から片側又は両側に小さな光透過部拡張部(3)
を設けたことを特徴とする投影露光装置用光学マスクに
よって解決される。
本発明によれば、上記光透過拡張部(付加パターン)
の位置はその中心が上記大きな光透過部の端から0.25〜
0.4×m(mは整数)μmの範囲にあってしかも、その
横幅が片側でmλ/NA×0.05〜0.2μm拡張(両側ではそ
の倍)した長さを有することが上記くびれを防止するの
に好ましい。それぞれその臨界の理由を説明するならば
光透過拡張部の中心位置はレンズのNA、露光波長により
最適値が変動するため、横幅はくびれを小さくするが、
逆に拡張部が太くならないようにするためであるとな
る。
の位置はその中心が上記大きな光透過部の端から0.25〜
0.4×m(mは整数)μmの範囲にあってしかも、その
横幅が片側でmλ/NA×0.05〜0.2μm拡張(両側ではそ
の倍)した長さを有することが上記くびれを防止するの
に好ましい。それぞれその臨界の理由を説明するならば
光透過拡張部の中心位置はレンズのNA、露光波長により
最適値が変動するため、横幅はくびれを小さくするが、
逆に拡張部が太くならないようにするためであるとな
る。
本発明では選択的にマスクパターンを補正することに
より本来光強度が低下するパターン部分の光強度を上げ
るように構成している。従って“くびれ”部分の光学マ
スクパターンを拡張(太く)することによって露光、現
像した後のレジストパターンに“くびれ”の発生を防止
することができる。
より本来光強度が低下するパターン部分の光強度を上げ
るように構成している。従って“くびれ”部分の光学マ
スクパターンを拡張(太く)することによって露光、現
像した後のレジストパターンに“くびれ”の発生を防止
することができる。
本発明では光学マスクの大きな大きな光透過部(主に
コンタクトパッドを形成するパターン)と光透過拡張部
(付加パターン)がわずかに、例えば0.05×m2〜0.2×m
2μm程度、離れていて、接しないことである。もしも
それらが接すれば付加パターンから少し離れた上記矩形
光透過部に別にくびれを生ずる。
コンタクトパッドを形成するパターン)と光透過拡張部
(付加パターン)がわずかに、例えば0.05×m2〜0.2×m
2μm程度、離れていて、接しないことである。もしも
それらが接すれば付加パターンから少し離れた上記矩形
光透過部に別にくびれを生ずる。
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の光学マスクの1実施例を示す模式図
である。本光学マスクは1/5縮小投影露光装置に使用す
るレチクルのパターンを有する。
である。本光学マスクは1/5縮小投影露光装置に使用す
るレチクルのパターンを有する。
本実施例のパターンはλ=436nm,NA=0.45のレンズに
適用される。第1図に示された光学マスクパターンの各
寸法はレチクル上の値、つまりウェハ上の値を5倍した
値である。本発明では第1図に示すようにラインパター
ンとなる、公称解像度を超える微細矩形透過部2が、コ
ンタクトパッドパターンとなる大きな透過部1と接続す
る近傍に該矩形透過部2から両側に拡張する付加パター
ン3が形成されている。該矩形透過部2の幅は2.5μ
m、大きな光透過部1は一辺12μmの正方形である。こ
の付加パターン3は該光透過部1の端Pから0.30μmの
位置にあり、幅は3.5μm、長さは0.5μmである。
適用される。第1図に示された光学マスクパターンの各
寸法はレチクル上の値、つまりウェハ上の値を5倍した
値である。本発明では第1図に示すようにラインパター
ンとなる、公称解像度を超える微細矩形透過部2が、コ
ンタクトパッドパターンとなる大きな透過部1と接続す
る近傍に該矩形透過部2から両側に拡張する付加パター
ン3が形成されている。該矩形透過部2の幅は2.5μ
m、大きな光透過部1は一辺12μmの正方形である。こ
の付加パターン3は該光透過部1の端Pから0.30μmの
位置にあり、幅は3.5μm、長さは0.5μmである。
このようなパターンを有する光学マスクを用いてレジ
ストに転写して得られたレジストパターン形状の上面図
を第2図に示す。
ストに転写して得られたレジストパターン形状の上面図
を第2図に示す。
第2図から明らかに従来“くびれ”が生じたA部の
“くびれ”が小さくなっているのがわかる。6はレジス
トを示す。このことは第3図は第1図に示した光学マス
クパターンによる光強度分布図によっても明らかであ
る。
“くびれ”が小さくなっているのがわかる。6はレジス
トを示す。このことは第3図は第1図に示した光学マス
クパターンによる光強度分布図によっても明らかであ
る。
なお本実施例で用いたレジストはAZ系レジストで、例
えば東京応化製TSMR 8900を用い厚さを1μmとした。
またプロセス条件は以下の条件で実施した。
えば東京応化製TSMR 8900を用い厚さを1μmとした。
またプロセス条件は以下の条件で実施した。
プリベークの温度,時間:85℃,90秒, 露光エネルギー:200mJ/cm2 露光後ベーク(PEB)の温度,時間:110℃,90秒 現像溶液及び現像時間:TMAH 2.38%,65秒 第4図は本発明に係る光学マスクの他の実施例を示す
模式図である。
模式図である。
本実施例パターンもλ=436nm,NA=0.45のレンズに適
用される。第4図に示された実施例は大きな光透過部1
に少し離れて近接した拡張部(付加パターン)3が片側
に設けられている場合である。微細パターン2の幅は2.
5μm、大きな光透過部1は一辺が12μmの正方形であ
り、付加パターン3は光透過部1の端Pから0.4μmの
位置にあり、その幅は片側拡張長さで1μm長さが0.5
μmである。
用される。第4図に示された実施例は大きな光透過部1
に少し離れて近接した拡張部(付加パターン)3が片側
に設けられている場合である。微細パターン2の幅は2.
5μm、大きな光透過部1は一辺が12μmの正方形であ
り、付加パターン3は光透過部1の端Pから0.4μmの
位置にあり、その幅は片側拡張長さで1μm長さが0.5
μmである。
このような光学マスクパターンを有する装置によりレ
ジストを露光現像した場合も第2図に前述のくびれの発
生は大幅に減少した。
ジストを露光現像した場合も第2図に前述のくびれの発
生は大幅に減少した。
以上説明した様に本発明によれば公称解像度を上まわ
る微細パターン(ラインパターン)の形成において、よ
り微細なパターンを精度よく、所望のレジストパターン
に形成することができる。
る微細パターン(ラインパターン)の形成において、よ
り微細なパターンを精度よく、所望のレジストパターン
に形成することができる。
またパターン幅で“くびれ”(細い部分)が生じなく
なるので例えばヘテロ接合FETのゲート工程に適用する
と耐エレクトロマイグレーションが向上し、信頼が高く
なる。
なるので例えばヘテロ接合FETのゲート工程に適用する
と耐エレクトロマイグレーションが向上し、信頼が高く
なる。
第1図は本発明の光学マスクの1実施例を示す模式図で
あり、 第2図は第1図の光学マスクを用いて得られたレジスト
パターンの模式図であり、 第3図は第1図の光学マスクを用いて得られる光強度分
布等高線図であり、 第4図は本発明の他の実施例を示す模式図であり、 第5図及び第6図は従来の光学マスクの1例を示す模式
図及びその光学マスクを用いて得られたレジストパター
ン(Aは“くびれ”部)であり、 第7図、第8図は従来の光学マスクによって得られる光
強度分布等高線図である。 1…大きな光透過部、2…微細な矩形光透過部、3…付
加パターン(拡張部)、6…レジスト。
あり、 第2図は第1図の光学マスクを用いて得られたレジスト
パターンの模式図であり、 第3図は第1図の光学マスクを用いて得られる光強度分
布等高線図であり、 第4図は本発明の他の実施例を示す模式図であり、 第5図及び第6図は従来の光学マスクの1例を示す模式
図及びその光学マスクを用いて得られたレジストパター
ン(Aは“くびれ”部)であり、 第7図、第8図は従来の光学マスクによって得られる光
強度分布等高線図である。 1…大きな光透過部、2…微細な矩形光透過部、3…付
加パターン(拡張部)、6…レジスト。
Claims (1)
- 【請求項1】開口数NA、露光波長λ、投影倍率1/mの投
影レンズに対してmλ/NAより大きな第1光透過部
(1)と、それに接続するmλ/NA×0.7より狭い幅の矩
形の第2光透過部(2)とを有するパターンを設けてな
る投影露光装置用光学マスクにおいて、 前記第2光透過部(2)の前記第1光透過部(1)に接
続している端部からわずかに離れた位置に該第2光透過
部(2)から片側又は両側に小さな光透過拡張部(3)
を設けたことを特徴とする投影露光装置用光学マスク。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22460689A JP2697746B2 (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | 投影露光装置用光学マスク |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22460689A JP2697746B2 (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | 投影露光装置用光学マスク |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0389347A JPH0389347A (ja) | 1991-04-15 |
JP2697746B2 true JP2697746B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=16816361
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22460689A Expired - Fee Related JP2697746B2 (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | 投影露光装置用光学マスク |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2697746B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR960010023B1 (ko) * | 1991-02-19 | 1996-07-25 | 후지쓰 가부시끼가이샤 | 투영노광(投影露光) 방법 및 투영노광용 광학 마스크 |
US6977133B2 (en) | 2002-03-20 | 2005-12-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd | Photomask and pattern forming method |
JP2005114843A (ja) | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Elpida Memory Inc | 半導体装置の製造方法 |
JP2005227666A (ja) | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Toshiba Corp | マスクデータ補正方法と半導体装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-09-01 JP JP22460689A patent/JP2697746B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0389347A (ja) | 1991-04-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |