JP3129007B2 - ホトマスク及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
ホトマスク及び半導体装置の製造方法Info
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- JP3129007B2 JP3129007B2 JP33140092A JP33140092A JP3129007B2 JP 3129007 B2 JP3129007 B2 JP 3129007B2 JP 33140092 A JP33140092 A JP 33140092A JP 33140092 A JP33140092 A JP 33140092A JP 3129007 B2 JP3129007 B2 JP 3129007B2
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- Japan
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- opening pattern
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- semiconductor device
- opening
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置，表面弾性波
素子などの製造に用いるホトマスク，ホトマスクのパタ
ン形状を最適化したレジストパタンの形成方法および半
導体素子、特にホトマスク及びそれを用いた半導体装置
の製造方法に関する。
素子などの製造に用いるホトマスク，ホトマスクのパタ
ン形状を最適化したレジストパタンの形成方法および半
導体素子、特にホトマスク及びそれを用いた半導体装置
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】投影露光装置を用いたマスクパターンの
転写において、その投影露光装置の解像限界に近いパタ
ンを含む複雑な形状のパタンを形成する場合、露光光の
回折現象により、大きいパタンとの接続部分に近い部分
で寸法の細りが発生し、パタンが断線する場合もある。
転写において、その投影露光装置の解像限界に近いパタ
ンを含む複雑な形状のパタンを形成する場合、露光光の
回折現象により、大きいパタンとの接続部分に近い部分
で寸法の細りが発生し、パタンが断線する場合もある。
【０００３】この現象を回避する方法として、特開平1
−187925 号公報では、大きい線幅と小さい線幅のパタ
ンを接続したパタンの場合、接続部の小さい線幅のパタ
ンの根本に、三角形や多角形のパタンを付加し、大きい
線から徐々に線幅を細くして小さい線幅のパタンと接続
し、パタン角部分での回折光の干渉を防いでいる。
−187925 号公報では、大きい線幅と小さい線幅のパタ
ンを接続したパタンの場合、接続部の小さい線幅のパタ
ンの根本に、三角形や多角形のパタンを付加し、大きい
線から徐々に線幅を細くして小さい線幅のパタンと接続
し、パタン角部分での回折光の干渉を防いでいる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、小さいパタンの横に別パタンを微細間隔で配置しよ
うとした場合、三角形や多角形の補助パタンがある為
に、解像限界に近い間隔で別パタンを配置することが困
難であり、種々のパタンに適応することが困難であっ
た。又、斜めパタンが発生するため、マスク作成におけ
る電子線描画で描画ショット数が増え、大規模な素子に
適用する場合、膨大な時間を要し、実用上、大きな問題
がある。上記従来技術では、マスク製造でのスループッ
ト向上や複雑なパタンへの寸法補正については何ら考慮
がされていない。
は、小さいパタンの横に別パタンを微細間隔で配置しよ
うとした場合、三角形や多角形の補助パタンがある為
に、解像限界に近い間隔で別パタンを配置することが困
難であり、種々のパタンに適応することが困難であっ
た。又、斜めパタンが発生するため、マスク作成におけ
る電子線描画で描画ショット数が増え、大規模な素子に
適用する場合、膨大な時間を要し、実用上、大きな問題
がある。上記従来技術では、マスク製造でのスループッ
ト向上や複雑なパタンへの寸法補正については何ら考慮
がされていない。
【０００５】本発明の目的は従来技術の欠点を補うため
の、実用的な新しいパタン形成方法を提供することにあ
る。
の、実用的な新しいパタン形成方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では投影露光装置の解像限界に近い透過パタ
ンと、大きい透過パタンの接続部分近傍の大きい透過パ
タン内に遮光パタンを配置する。本発明の一実施形態に
よれば、第１の開口パタンと、前記第１の開口パタンに
接続された線状の第２の開口パタンと、前記第１の開口
パタンと前記第２の開口パタンとの接続部の近傍であっ
て、前記第１の開口パタン内部に設けられた遮光性補助
パタンとを有することを特徴とするホトマスクとする。
又、基体上にレジスト膜を塗布する工程と、露光装置を
用い、第１の開口パタンと、前記第１の開口パタンに接
続された線状の第２の開口パタンと、前記第１の開口パ
タンと前記第２の開口パタンとの接続部の近傍であっ
て、前記第１の開口パタン内部に設けられた遮光性補助
パタンとを有するホトマスクを介して、波長λの露光光
で露光して、前記レジスト膜に前記遮光性補助パタンは
転写せず、前記第１の開口パタンと前記第２の開口パタ
ンは転写する工程とを有することを特徴とする半導体装
置の製造方法とする。
に、本発明では投影露光装置の解像限界に近い透過パタ
ンと、大きい透過パタンの接続部分近傍の大きい透過パ
タン内に遮光パタンを配置する。本発明の一実施形態に
よれば、第１の開口パタンと、前記第１の開口パタンに
接続された線状の第２の開口パタンと、前記第１の開口
パタンと前記第２の開口パタンとの接続部の近傍であっ
て、前記第１の開口パタン内部に設けられた遮光性補助
パタンとを有することを特徴とするホトマスクとする。
又、基体上にレジスト膜を塗布する工程と、露光装置を
用い、第１の開口パタンと、前記第１の開口パタンに接
続された線状の第２の開口パタンと、前記第１の開口パ
タンと前記第２の開口パタンとの接続部の近傍であっ
て、前記第１の開口パタン内部に設けられた遮光性補助
パタンとを有するホトマスクを介して、波長λの露光光
で露光して、前記レジスト膜に前記遮光性補助パタンは
転写せず、前記第１の開口パタンと前記第２の開口パタ
ンは転写する工程とを有することを特徴とする半導体装
置の製造方法とする。
【０００７】
【作用】大きいパタンに接続している微細パタンの付け
根の近傍では大きいパタンから微細パタン側に回折した
露光光と微細パタン部の露光光が干渉し、打ち消し合い
露光強度の低下を引き起こす。これによりパタンの細り
が発生する。図１にパタン細りの様子を示す。図１に従
来のマスクパタン（同図ｃ）とパタンを透過した光の光
強度分布を計算機シミュレーションにより求めた結果
（同図ｄ）を示す。１が遮光部，細い線幅の光透過部２
と大きい光透過部３が接続している。パタンを透過した
光の光強度分布を計算機シミュレーションにより求め
た。露光波長は３６５ｎｍ、投影光学系の条件はＮＡ＝
０.５２，σ＝０.３とした。パタン輪郭を示す等高線６
は相対光強度０.３を示している（但し、遮光パタンが
無い場合にウェハ上で得られる光強度を１とした）。光
透過部２が光透過部３と接続しているパタンの付け根の
近傍で線幅が細くくびれているのがわかる。このくびれ
は、光透過部２の線幅がλ／（２×ＮＡ）以下の場合顕
著である。また、照明系のコヒーレンシが小さいほど干
渉性が高くこの効果が大きい。
根の近傍では大きいパタンから微細パタン側に回折した
露光光と微細パタン部の露光光が干渉し、打ち消し合い
露光強度の低下を引き起こす。これによりパタンの細り
が発生する。図１にパタン細りの様子を示す。図１に従
来のマスクパタン（同図ｃ）とパタンを透過した光の光
強度分布を計算機シミュレーションにより求めた結果
（同図ｄ）を示す。１が遮光部，細い線幅の光透過部２
と大きい光透過部３が接続している。パタンを透過した
光の光強度分布を計算機シミュレーションにより求め
た。露光波長は３６５ｎｍ、投影光学系の条件はＮＡ＝
０.５２，σ＝０.３とした。パタン輪郭を示す等高線６
は相対光強度０.３を示している（但し、遮光パタンが
無い場合にウェハ上で得られる光強度を１とした）。光
透過部２が光透過部３と接続しているパタンの付け根の
近傍で線幅が細くくびれているのがわかる。このくびれ
は、光透過部２の線幅がλ／（２×ＮＡ）以下の場合顕
著である。また、照明系のコヒーレンシが小さいほど干
渉性が高くこの効果が大きい。
【０００８】図１ａ，ｂには本発明のマスクパタンとパ
タンを透過した光の光強度分布を計算機シミュレーショ
ンにより求めた結果を示す。大きい光透過部３の中に、
遮光パタン４を配置した。このマスクを用いパタンを透
過した光の光強度分布を、計算機シミュレーションによ
り求めた結果、相対光強度０.３ の等高線５はパタン付
け根部での細りが無く良好な形状となっている。大きい
光透過部内に遮光パタンを配置することにより、パタン
付け根部の余分な光を抑制でき、不要な回折光の強度を
低下させることができる。
タンを透過した光の光強度分布を計算機シミュレーショ
ンにより求めた結果を示す。大きい光透過部３の中に、
遮光パタン４を配置した。このマスクを用いパタンを透
過した光の光強度分布を、計算機シミュレーションによ
り求めた結果、相対光強度０.３ の等高線５はパタン付
け根部での細りが無く良好な形状となっている。大きい
光透過部内に遮光パタンを配置することにより、パタン
付け根部の余分な光を抑制でき、不要な回折光の強度を
低下させることができる。
【０００９】以上により、パタンのくびれ発生を防止す
ることができる。また、パタン内部に補助パタンを配置
するので、微細な間隔で隣接してパタンを配置すること
も可能であり、複雑なパタンへの対応も可能である。
ることができる。また、パタン内部に補助パタンを配置
するので、微細な間隔で隣接してパタンを配置すること
も可能であり、複雑なパタンへの対応も可能である。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の第１の実施例を説明する。図
２は位相シフトマスクを用いたときの本発明の効果の説
明図である。同図においてｂは従来のマスクパタンと、
このマスクで得られる光強度のシミュレーション結果を
示す。ここで用いた光学系は、図１で用いたものと同じ
である。なお、本光学系は１／５縮小投影光学系であ
り、マスクパタンは設計寸法の５倍の値となるが、ここ
では設計寸法に換算して示す。光透過部９，１１の線幅
は０.２５ μｍであり、通常のマスクではパタンが解像
しないので、光透過部８，９に対して光透過部１０，１
１を透過する露光光の位相が反転する位相シフトマスク
とした。図中に示した等高線１４の相対光強度は０.３
とした。透過パタン９と透過パタン８の接続部の近傍、
透過パタン１１と透過パタン１０の接続部近傍で等高線
１４の寸法の細りが発生している。同図ａは本発明の実
施例におけるマスクパタンとこのマスクで得られる光強
度のシミュレーション結果を示す。図２ｂと同じマスク
に、遮光パタン１２を付加したのが特徴である。遮光パ
タン１２の大きさ及び位置によって線幅の細りの度合い
が変化する。
２は位相シフトマスクを用いたときの本発明の効果の説
明図である。同図においてｂは従来のマスクパタンと、
このマスクで得られる光強度のシミュレーション結果を
示す。ここで用いた光学系は、図１で用いたものと同じ
である。なお、本光学系は１／５縮小投影光学系であ
り、マスクパタンは設計寸法の５倍の値となるが、ここ
では設計寸法に換算して示す。光透過部９，１１の線幅
は０.２５ μｍであり、通常のマスクではパタンが解像
しないので、光透過部８，９に対して光透過部１０，１
１を透過する露光光の位相が反転する位相シフトマスク
とした。図中に示した等高線１４の相対光強度は０.３
とした。透過パタン９と透過パタン８の接続部の近傍、
透過パタン１１と透過パタン１０の接続部近傍で等高線
１４の寸法の細りが発生している。同図ａは本発明の実
施例におけるマスクパタンとこのマスクで得られる光強
度のシミュレーション結果を示す。図２ｂと同じマスク
に、遮光パタン１２を付加したのが特徴である。遮光パ
タン１２の大きさ及び位置によって線幅の細りの度合い
が変化する。
【００１１】図３ａ，ｂに遮光パタンの幅Ｗ及び、パタ
ン接続部からの距離Ｚを変えたときの線幅の細り量を求
めた結果を示す。遮光パタンの幅Ｗによっても異なるが
パタン接続部からの距離Ｚが０.１〜０.２μｍの時、線
幅の細りが小さいことがわかる。この最適値は転写光学
系の特性によって異なる。光学系の解像度を示す値Ａ＝
λ／（２×ＮＡ）を用いて表わすと、パタン接続部から
の距離は０.３Ａ〜０.７Ａが好ましい。図２ａの遮光パ
タン１２は線幅０.１５μｍ、パタン接続部からの距離
は０.１５μｍ とした。パタン接続部での等高線１３の
細りが小さくなっており、設計パタンへの忠実性が向上
している。
ン接続部からの距離Ｚを変えたときの線幅の細り量を求
めた結果を示す。遮光パタンの幅Ｗによっても異なるが
パタン接続部からの距離Ｚが０.１〜０.２μｍの時、線
幅の細りが小さいことがわかる。この最適値は転写光学
系の特性によって異なる。光学系の解像度を示す値Ａ＝
λ／（２×ＮＡ）を用いて表わすと、パタン接続部から
の距離は０.３Ａ〜０.７Ａが好ましい。図２ａの遮光パ
タン１２は線幅０.１５μｍ、パタン接続部からの距離
は０.１５μｍ とした。パタン接続部での等高線１３の
細りが小さくなっており、設計パタンへの忠実性が向上
している。
【００１２】この効果を実験で確認した。まず従来法の
パタン形成を行った。通常の方法でネガ型レジストを塗
布し、通常の熱処理を行う。次に、図２ｂのパタンを有
するマスクを用いレジストを露光した。その後、通常の
現像を行った。ここで形成されたパタンを観察した結
果、図２ｂのシミュレーション結果と同様に、大パタン
との接続部の近傍で線幅の細りが見られた。０.２５μ
ｍ ライン／スペースが同じ線幅で形成される露光条件
の場合は線幅の細りが発生したが、線幅が０.２μmにな
るように露光量を減じた条件では断線が発生した。
パタン形成を行った。通常の方法でネガ型レジストを塗
布し、通常の熱処理を行う。次に、図２ｂのパタンを有
するマスクを用いレジストを露光した。その後、通常の
現像を行った。ここで形成されたパタンを観察した結
果、図２ｂのシミュレーション結果と同様に、大パタン
との接続部の近傍で線幅の細りが見られた。０.２５μ
ｍ ライン／スペースが同じ線幅で形成される露光条件
の場合は線幅の細りが発生したが、線幅が０.２μmにな
るように露光量を減じた条件では断線が発生した。
【００１３】次に本発明を適用した図２ａのパタンを含
むマスクを用いレジストパタンを形成した。従来法の実
験と同様の方法でレジストパタンを形成した。ここで形
成されたパタンを観察した結果、図２ａのシミュレーシ
ョン結果と同様に、大パタンとの接続部近傍でも線幅の
細りが見られず、良好なパタンが形成できた。線幅が
０.２μｍ になる条件でも線幅の細りはほとんど発生し
なかった。又、ここでは単層レジストを用いた結果を示
したが、通常の３層レジストの上層にパタンを形成した
結果や、単層レジストの下に反射防止膜を形成した場合
など、通常の露光強度を反映してパタンを形成するプロ
セスを用いた結果、ほぼ同様の結果が得られた。
むマスクを用いレジストパタンを形成した。従来法の実
験と同様の方法でレジストパタンを形成した。ここで形
成されたパタンを観察した結果、図２ａのシミュレーシ
ョン結果と同様に、大パタンとの接続部近傍でも線幅の
細りが見られず、良好なパタンが形成できた。線幅が
０.２μｍ になる条件でも線幅の細りはほとんど発生し
なかった。又、ここでは単層レジストを用いた結果を示
したが、通常の３層レジストの上層にパタンを形成した
結果や、単層レジストの下に反射防止膜を形成した場合
など、通常の露光強度を反映してパタンを形成するプロ
セスを用いた結果、ほぼ同様の結果が得られた。
【００１４】また、同様の実験をポジ型レジストを用い
て行った結果、レジストの残り方は反転し、従来マスク
を用いた場合に発生した線幅の細り部では、レジスト残
りが発生した。
て行った結果、レジストの残り方は反転し、従来マスク
を用いた場合に発生した線幅の細り部では、レジスト残
りが発生した。
【００１５】次に、第２の実施例を説明する。ここで用
いた光学系は、露光光源はＫｒＦエキシマレーザで波長
は２４８ｎｍ，σ＝０.３，レンズのＮＡ＝０.４５であ
る。図２ａ，ｂのパタン９，１１の幅は０.２μｍ であ
る。このマスクを用い通常の方法でレジストパタンを形
成した結果、第１の実施例とほぼ同様の結果が得られ
た。また、本発明を適用した結果（遮光パタン１２の線
幅およびパタン接続部からの距離は０.１３μｍ とし
た。）第１の実施例と同様に線幅の細りを防止できた。
パタン接続部と補助パタンの距離を０.０５μｍ にした
パタンの場合は接続部で断線が生じた。
いた光学系は、露光光源はＫｒＦエキシマレーザで波長
は２４８ｎｍ，σ＝０.３，レンズのＮＡ＝０.４５であ
る。図２ａ，ｂのパタン９，１１の幅は０.２μｍ であ
る。このマスクを用い通常の方法でレジストパタンを形
成した結果、第１の実施例とほぼ同様の結果が得られ
た。また、本発明を適用した結果（遮光パタン１２の線
幅およびパタン接続部からの距離は０.１３μｍ とし
た。）第１の実施例と同様に線幅の細りを防止できた。
パタン接続部と補助パタンの距離を０.０５μｍ にした
パタンの場合は接続部で断線が生じた。
【００１６】なお、本実施例では、１種類のパタンに限
定して説明したが、このパタンに限らず、微細パタンの
寸法ＷがＷ＝λ／（２×ＮＡ）以下で有り、このパタン
と接するパタンとの段差がＷ／３以上存在する図形パタ
ンの時、接続部近傍で線幅の細りが発生し、本発明を適
用することにより、その細り量を減じることが出来た。
定して説明したが、このパタンに限らず、微細パタンの
寸法ＷがＷ＝λ／（２×ＮＡ）以下で有り、このパタン
と接するパタンとの段差がＷ／３以上存在する図形パタ
ンの時、接続部近傍で線幅の細りが発生し、本発明を適
用することにより、その細り量を減じることが出来た。
【００１７】本発明を適用し半導体素子を作成した結
果、特に電極配線の断線率が大幅に減少し、素子の良品
歩留まりが向上した。
果、特に電極配線の断線率が大幅に減少し、素子の良品
歩留まりが向上した。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、通常のマスクでは解像
限界以下のパタンを位相シフトマスクを用い形成する場
合に問題となる、寸法変化部分でのパタン寸法細りを防
止でき、実素子の製造で用いられる複雑なパタンでも解
像限界付近のパタンを用いることが出来る。また、本発
明のマスクを用いて半導体素子を作成した結果、従来型
のマスクに比べパタンの微細化が実現でき素子面積の縮
小化が実現できた。
限界以下のパタンを位相シフトマスクを用い形成する場
合に問題となる、寸法変化部分でのパタン寸法細りを防
止でき、実素子の製造で用いられる複雑なパタンでも解
像限界付近のパタンを用いることが出来る。また、本発
明のマスクを用いて半導体素子を作成した結果、従来型
のマスクに比べパタンの微細化が実現でき素子面積の縮
小化が実現できた。
【図１】従来法と本発明の比較の説明図。
【図２】本発明の主たる実施例の説明図。
【図３】本発明の範囲を示す説明図。
１…遮光部、２，３，８，９…光透過部、４，１２…補
正パタン、１０，１１…位相が反転した光透過部。
正パタン、１０，１１…位相が反転した光透過部。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03F 1/08 H01L 21/027
Claims (6)
- 【請求項１】第１の開口パタンと、前記第１の開口パタンに接続された線状の第２の開口パ
タンと、 前記第１の開口パタンと前記第２の開口パタンとの接続
部の近傍であって、前記第１の開口パタン内部に設けら
れた遮光性補助パタンと を有することを特徴とするホト
マスク。 - 【請求項２】基体上にレジスト膜を塗布する工程と、 露光装置を用い、第１の開口パタンと、前記第１の開口
パタンに接続された線状の第２の開口パタンと、前記第
１の開口パタンと前記第２の開口パタンとの接続部の近
傍であって、前記第１の開口パタン内部に設けられた遮
光性補助パタンとを有するホトマスクを介して、波長λ
の露光光で露光して、前記レジスト膜に前記遮光性補助
パタンは転写せず、前記第１の開口パタンと前記第２の
開口パタンは転写する工程とを有する ことを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記露光装置の開口数をＮＡとした場合、
前記第２の開口パタンの線幅はλ／（２× ＮＡ）以下
であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項４】 前記露光装置の開口数をＮＡとした場合、
前記遮光性補助パタンと前記接続部との距離は０．３×
λ／（２× ＮＡ）以上０．７×λ／（２× ＮＡ）以下
であることを特徴とする請求項２記載の 半導体装置の製
造方法。 - 【請求項５】 前記レジスト膜を形成する前に、反射防止
膜を形成することを特徴とする請求項２乃至４の何れか
に記載の 半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記レジスト膜に転写されるパタンは電極
配線パタンであることを特徴とする請求項２乃至５の何
れかに記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33140092A JP3129007B2 (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | ホトマスク及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33140092A JP3129007B2 (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | ホトマスク及び半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06175349A JPH06175349A (ja) | 1994-06-24 |
| JP3129007B2 true JP3129007B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=18243270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33140092A Expired - Lifetime JP3129007B2 (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | ホトマスク及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3129007B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2015004757A1 (ja) * | 2013-07-10 | 2017-02-23 | 株式会社島津製作所 | 試料気化ユニット及びガスクロマトグラフ |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3085259B2 (ja) * | 1997-09-17 | 2000-09-04 | 日本電気株式会社 | 露光パターン及びその発生方法 |
-
1992
- 1992-12-11 JP JP33140092A patent/JP3129007B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2015004757A1 (ja) * | 2013-07-10 | 2017-02-23 | 株式会社島津製作所 | 試料気化ユニット及びガスクロマトグラフ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06175349A (ja) | 1994-06-24 |
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