JP2974821B2 - パターン形成方法 - Google Patents
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Description
工程中で使用されるレジストパターンの形成方法に関す
るものである。
分野においても、半導体装置の高集積化に対応出来る微
細なレジストパターンを形成出来る技術が種々提案され
ている。
一つに位相シフト法と称される技術がある。
(レベンスン)等によって例えば文献(アイイーイーイ
ー トランザクション エレクトロン デバイス(IE
EETran.Electron Device,Vo
l.ED−29(1982)p.1828,同Vol.
ED−31(1984)p.753)に報告されている
技術であり、ウエハ上での光コントラストを上げるため
にホトマスク上に露光光の位相をずらす透明な薄膜(シ
フタ)を部分的に設けて投影露光法の解像力を向上させ
る技術である。
の出願の出願人に係る特願平2−190162号に提案
(文献:応用物理学会(1990.9.27),講演番
号27p−ZG−3に開示。)のパターン形成方法があ
った。これについて図3(A)及び(B)と図4とを参
照して簡単に説明する。なお、これらの図は、このパタ
ーン形成方法を、ゲート電極及びパッド部を有するゲー
トパターン用のレジストパターンを形成する場合に適用
した工程図である。そして、図3(A)及び(B)は使
用したホトマスクをその上方から見て示した平面図、図
4はこれらホトマスクを用いた場合にレジストに形成さ
れる潜像の説明に供する平面図である。
1、矩形の遮光部13及び位相シフト法用シフタ15を
具える第一のホトマスク10であってシフタ15のエッ
ジの一部が光透過部11内に位置している第一のホトマ
スク10(図3(A)参照。)を介しレジストに対し露
光がなされる。さらに、このレジストに対し、第一のホ
トマスク10の遮光部13と対応する遮光部21を具え
る第二のホトマスク20であってその、第一のホトマス
ク10のシフタの光透過部内に位置しているエッジ部分
の所定部分と対応する部分が遮光部25とされている第
二のホトマスク20(図3(B)参照。)を介し露光が
なされる。なお、第一のホトマスク10を用いての露光
と、第二のホトマスク20を用いての露光とを逆の順で
行っても良い。
スク10を用いた露光においてレジストの遮光部13と
対向する領域は未露光状態となり、シフタ15のエッジ
ラインと対向する領域は位相シフト効果の影響によりや
はり未露光状態となり、それ以外のレジスト部分は露光
状態となる。また、第二のホトマスク20を用いた露光
においてレジストの遮光部21と対向する領域及び遮光
部25と対向する領域はそれぞれ未露光状態となり、そ
れ以外のレジスト部分は露光状態となる。したがって、
両ホトマスクを用いての露光工程が終了した後は、第一
のホトマスク10と第二のホトマスク20との位置合わ
せが正確に行われた場合、レジスト30(図4参照。)
には、第一のホトマスクの遮光部13(第二のホトマス
クの遮光部21と考えても良い。)によって形成される
未露光部31と、第一のホトマスクのシフタのエッジ部
及び第二のホトマスクの遮光部25の重複部分によって
形成される未露光部33とを有する潜像が形成される
(図4参照)。
ば、図4の潜像を現像すると、レジストの未露光部3
1、33が除去されたレジストパターンが得られる。こ
れは、リフトオフ法によりゲート電極及びパツド部を形
成するためのレジストパターンとして使用できる。レジ
ストがポジ型の場合であれば、図4の潜像を現像する
と、レジストの未露光部31、33部分のみが残存する
レジストパターンが得られる。いずれの場合も、未露光
部33であった部分はレジストパターンのゲート電極形
成用部分となり、未露光部31であった部分はレジスト
パターンのパッド部形成用部分となる。
ッド部と、線幅(チャネル長に相当する寸法)が0.2
μm以下の微細なゲート電極とを形成するためのレジス
トパターンが簡易に形成できた。
パターン形成方法では、第一のホトマスク10及び第二
のホトマスク20各々の矩形の遮光部13、21の寸法
が実質的に同じとされていた。したがって、第一のホト
マスクを用いた露光と第二のホトマスクを用いた露光と
において、第一のホトマスク10と第二のホトマスク2
0とが相対的に例えば図5(A)に示すようにゲート長
方向(図5中にXで示す方向)にx0 ずれた場合、設計
ではX方向の寸法がW0 の未露光部とならなければなら
ないところX方向の寸法がx0 分だけ狭いW1 の幅の未
露光部31aとなるので、設計通りのパッド部が得られ
ないという問題点があった。さらに、第一のホトマスク
10のシフタ15の光透過部内に位置するエッジ部のう
ち第二のホトマスクを介しての露光において露光されな
ければならない部分15aが上記x0 のマスク位置ずれ
によって生じた遮光部41によって未露光状態となるの
で、このエッジ部分15aが凸状に残存してしまうとい
う問題点があった(図5(B)参照。)。
(A)に示すように、第一のホトマスク10の矩形の遮
光部13aのX方向及びY方向の各々の辺の寸法を設計
寸法W0 に対し各辺の両端でtずつ大きくすることも考
えられる。しかしこの場合は、第一のホトマスクの遮光
部13aの設計寸法より広げた部分と第二のホトマスク
の遮光部25との重複部分が余分な未露光部分31bと
なるので(図6(B)参照。)、設計通りのパッド部が
得られないという問題点があった。
のであり、したがってこの発明の目的は、位相シフト法
用のシフタのエッジ部を利用してレジストに細線の未露
光部を形成できる第一のホトマスクと上記細線未露光部
の不要部分を露光するための第二のホトマスクとを使用
するパターン形成方法であって各ホトマスクは各々矩形
の遮光部を有しこれら遮光部の重複部分でレジストに上
記細線未露光部とは別に矩形の未露光部を形成するパタ
ーン形成方法において、両ホトマスクの位置ずれが生じ
ても両ホトマスクの矩形の遮光部同士の重複部分の形状
及び面積がずれない方法を提供することにある。
め、この発明によれば、光透過部、矩形の遮光部及び位
相シフト法用のシフタを具える第一のホトマスクであっ
て前述のシフタのエッジ部の一部が前述の光透過部内に
位置している第一のホトマスクと、該第一のホトマスク
の矩形の遮光部に対応する矩形の遮光部を具えかつ当該
第二のホトマスクの、前述の第一のホトマスクのシフタ
の光透過部内に位置しているエッジ部分の所定部分と対
応する部分が、遮光部とされている第二のホトマスクと
を、第一及び第二のホトマスクの順にまたはこの逆の順
に用いてレジストをそれぞれ露光するパターン形成方法
において、第一のホトマスクは、その矩形の遮光部の第
一の辺の寸法が設計寸法としてあり該第一の辺と直交す
る第二の辺の寸法が設計寸法より大きくしてあり、第二
のホトマスクは、その矩形の遮光部の前記第一のホトマ
スクでいう第一の辺に相当する辺の寸法が設計寸法より
大きくしてあり前記第一のホトマスクでいう第二の辺に
相当する寸法が設計寸法としてあることを特徴とする。
トマスク及び第二のホトマスク各々の矩形の遮光部の辺
のうちの設計寸法より大きくしてある辺の寸法を、他方
のホトマスクとの位置合わせずれ予想分だけ大きい寸法
とするのが好適である。当該寸法を大きくし過ぎると他
のパターン配置面積を侵食する場合が生じ好ましくな
く、当該寸法が小さ過ぎると第一及び第二のホトマスク
の位置ずれを吸収できずないからである。第一及び第二
のホトマスクの位置合わせずれ予想分とするのが、必要
最小限の寸法になるからである。
トに形成される矩形の未露光部の形状及び面積は、第一
のホトマスクの矩形の遮光部と第二のホトマスクの矩形
の遮光部との重複部分で決定される。この点は従来と同
様である。しかし、この発明では、第一のホトマスクの
矩形の遮光部の第一の辺の寸法を設寸法計通りとしかつ
この第一の辺と直交する第二の辺の寸法は設計寸法より
大きくしてあり、一方の第二のホトマスクでは矩形の遮
光部の第一の辺及び第二の辺の寸法を第一のホトマスク
の場合と逆にしてあるので、両マスクの矩形の遮光部の
重複部分は常に(第一のホトマスク側の設計寸法)×
(第二のホトマスク側の設計寸法)で規定される。
成方法の実施例について説明する。なお、以下の実施例
は、ゲート電極及びパッド部を有するゲートパターン形
成にこの発明を適用した例である。図1(A)及び
(B)はその説明に供する図である。特に、図1(A)
は実施例で用いた第一のホトマスク40をその上方から
見て示した平面図、図1(B)は実施例で用いた第二の
ホトマスク50をその上方から見て示した平面図であ
る。いずれの図もこの発明を理解できる程度に各構成成
分の寸法、形状及び配置関係を概略的に示してある。
いた第一のホトマスク40は、光透過部41と、矩形の
遮光部42と、位相シフト法用のシフタ43とを具え
る。そして、シフタ43のエッジ部の一部が光透過部4
1内に位置するようにシフタ43は設けてある。さら
に、矩形の遮光部42の第一の辺(この場合図1(A)
中Yで示す方向の辺)の寸法は設計寸法W0 としてあり
該第一の辺と直交する第二の辺の寸法は設計寸法W0 よ
り大きくしてある。ここで設計寸法とはレジスト上での
設計寸法に対応する寸法のことでありレジスト上での寸
法に投影露光装置の縮小比の逆数を乗じた値のことであ
る。また、第二の辺の具体的な寸法は、この実施例で
は、設計寸法W0 に対し第二の辺の両端にWx ずつ長く
した寸法としてある。ここで2Wxで与えられる寸法
は、第一のホトマスク40と、後述する第二のホトマス
ク50(図1(B)参照。)とのX方向でのマスク合わ
せずれ予想分である。もちろん、第二の辺の寸法は、
(W0 +2Wx )より大きくしても位置ずれ対策上は問
題ないが、矩形の遮光部42に隣接する他のパターンを
形成する上で問題となるので(W0 +2Wx )程度とす
るのが良い。
ク50は、図1(B)に示すように、第一のホトマスク
40(図1(A)参照)の矩形の遮光部42(図1
(A)参照)に対応する矩形の遮光部51を具えかつ当
該第二のホトマスク50の、第一のホトマスク40のシ
フタ43(図1(A)参照)の光透過部内に位置してい
るエッジ部分の所定部分と対応する部分(ゲート電極用
パターンとなる部分)が、遮光部52とされている。さ
らに、矩形の遮光部51の第一のホトマスクでいう第一
の辺に相当する辺の寸法が設計寸法より大きい寸法この
場合(W0 +2Wy )としてあり第一のホトマスク40
でいう第二の辺に相当する寸法が設計寸法W0 としてあ
る。ここで2Wy で与えられる寸法は、第一のホトマス
ク40(図1(A)参照)と、第二のホトマスク50と
のY方向でのマスク合わせずれ予想分である。
とは互いに異なる寸法のごとく説明しているがWy とW
x とは同じ値の場合も勿論有り得る。また、矩形の遮光
部の設計寸法をX方向及びY方向共にW0 として説明し
ているが、設計によっては、X方向の辺の設計寸法とY
方向の辺の設計寸法とが異なる場合もあり得る。
二のホトマスク50を、第一及び第二のホトマスクの順
に用いてまたはこの逆の順に用いて、レジストをそれぞ
れ別々に露光する。この露光において一方のホトマスク
を用いての露光が終えた後他方のホトマスクを正確にマ
スク合わせした状態で露光した場合、図2(A)に平面
図をもって示すように、レジスト60にはW0 ×W0 の
面積の矩形の未露光部61と細線の未露光部62とが形
成される。また、この露光において一方のホトマスクを
用いての露光が終えた後他方のホトマスクが例えばX方
向(図1参照)にWx ずれた状態で露光した場合、図2
(B)に平面図をもって示すように、レジスト60には
W0 ×W0 の面積の矩形の未露光部61と、この矩形の
未露光部61のX方向の中心からWx ずれた位置から延
びる細線の未露光部62aとが形成される。ここで、細
線の未露光部62、62aはゲート電極形成用パターン
として利用できる。矩形の未露光部61はパッド部形成
用パターンとして利用できる。また、図示は省略する
が、第一及び第二のホトマスクの位置合わせが図1のY
方向にずれた場合、X方向及びY方向に合成された方向
にずれた場合も、矩形の未露光部はW0 ×W0 の面積の
ものとなる。したがって、この発明のパターン形成方法
によれば、第一のホトマスク及び第二のホトマスクの位
置合わせずれが生じても一定の面積で一定形状の矩形の
未露光部が得られることが理解できる。
40の矩形の遮光部42の図1のX方向の寸法を設計寸
法より広くしかつ第二のホトマスク50の矩形の遮光部
51の図1のY方向の寸法を設計寸法より広くした構成
の場合、図1(A)のシフタ43の、矩形の遮光部42
からX方向に延びるエッジ部分43aは第二のホトマス
ク50を用いた露光工程で露光されるので、図5(B)
を用いて説明した凸状の未露光部が生じることがなくな
るという利点が得られる。
方法の実施例について説明したがこの発明は上述の説明
に限られるものではない。
パターン形成に適用した例であった。しかし、この発明
はその他の配線パターンを形成する場合であってかつ矩
形パターンを必要とするパターンを形成する場合に広く
適用できることは明らかである。
の発明のパターン形成方法によれば、第一のホトマスク
の矩形の遮光部の第一の辺の寸法を設計寸法計通りとし
かつこの第一の辺と直交する第二の辺の寸法は設計寸法
より大きくしてあり、一方の第二のホトマスクでは矩形
の遮光部の第一の辺及び第二の辺の寸法を第一のホトマ
スクの場合と逆にしてあるので、これらホトマスクを用
い露光をしたレジストに形成される矩形の未露光部の形
状及び面積は、常に(第一のホトマスク側の設計寸法)
×(第二のホトマスク側の設計寸法)で規定される。こ
のため、第一のホトマスク及び第二のホトマスクのマス
ク位置ずれがあったとしても、一定の形状及び面積の例
えばパッド部が形成できるので、例えばパッド部で配線
を接続しようとする場合のコンタクト抵抗を一定にでき
るなどの利点が得られる。
明に供する平面図であり、(B)は実施例で用いた第二
のホトマスクの説明に供する平面図である。
する図である。
用いられていた第一及び第二のホトマスクの説明に供す
る図である。
おいて第一及び第二のホトマスクのマスク合わせが正確
に行われた場合にレジストに形成される潜像の説明に供
する図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 光透過部、矩形の遮光部及び位相シフト
法用のシフタを具える第一のホトマスクであって前記シ
フタのエッジ部の一部が前記光透過部内に位置している
第一のホトマスクと、該第一のホトマスクの矩形の遮光
部に対応する矩形の遮光部を具えかつ当該第二のホトマ
スクの、前記第一のホトマスクのシフタの光透過部内に
位置しているエッジ部分の所定部分と対応する部分が、
遮光部とされている第二のホトマスクとを、第一及び第
二のホトマスクの順にまたはこの逆の順に用いてレジス
トをそれぞれ露光するパターン形成方法において、第一
のホトマスクは、その矩形の遮光部の第一の辺の寸法が
設計寸法としてあり該第一の辺と直交する第二の辺の寸
法が設計寸法より大きくしてあり、第二のホトマスク
は、その矩形の遮光部の前記第一のホトマスクでいう第
一の辺に相当する辺の寸法が設計寸法より大きくしてあ
り前記第一のホトマスクでいう第二の辺に相当する寸法
が設計寸法としてあることを特徴とするパターン形成方
法。 - 【請求項2】 請求項1に記載のパターン形成方法にお
いて、前記第一のホトマスク及び第二のホトマスク各々
の矩形の遮光部の辺のうちの設計寸法より大きくしてあ
る辺の寸法は、他方のホトマスクとのマスク合わせずれ
予想分だけ大きい寸法としてあることを特徴とするパタ
ーン形成方法。
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