JP3241628B2 - 半導体装置の製造装置 - Google Patents

半導体装置の製造装置

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JP3241628B2 JP6861597A JP6861597A JP3241628B2 JP 3241628 B2 JP3241628 B2 JP 3241628B2 JP 6861597 A JP6861597 A JP 6861597A JP 6861597 A JP6861597 A JP 6861597A JP 3241628 B2 JP3241628 B2 JP 3241628B2
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mask
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
装置に関し、より詳細には高精度微細パターニングを実
現することができる半導体装置の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体集積回路の高精度化、縮小
化に伴って、その製造工程における各パターニング工程
はますます微細化が要求されるようになってきた。そこ
で、微細パターンの形成方法として、フォトリソグラフ
ィ技術によるものが種々検討され、実用化されている。
【０００３】半導体基板上に、配線等のパターンを形成
するために、主として用いられている方法は、ポリシリ
コン膜、金属膜等の膜上に耐エッチング用マスクパター
ンを形成した後、エッチングを行うことによって、配線
等を形成する方法である。なお、フォトリソグラフィ工
程とは、エッチングのためのマスクとなるパターンを形
成する工程である。また、通常、耐エッチング用マスク
パターンの材料として、レジスト（感光性樹脂膜）が使
用される。
【０００４】つぎに、半導体基板上に、レジストパター
ンを形成する方法について、簡単に説明する。
【０００５】まず、配線用の膜を成膜した半導体基板を
回転させ、回転している該半導体基板の上にレジスト液
を滴下する。このとき、上記の半導体基板の回転によっ
て、上記のレジスト液の溶媒がとばされる。その結果、
上記の半導体基板にレジストを塗布し、レジスト膜を形
成することができる。
【０００６】つづいて、上記のレジスト膜を有する半導
体基板の露光処理を、所望のマスクパターンがＣｒ等の
遮光材料のみで形成されたフォトマスク（以下、クロム
パターンと称する）の設定された露光装置（ステッパ）
を用いて行う。ここで、上記の露光に用いる露光光は、
紫外線波長領域以下の波長を有する光が望ましい。そし
て、適当な露光光として知られているものに、ｉ線（３
６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）、
ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）等がある。
【０００７】最後に、上記のレジスト膜を有する半導体
基板の露光処理を行った後、プリベーク処理と現像処理
を行う。これにより、上記の半導体基板のレジスト膜の
うちで、露光された領域のみが該半導体基板から除去さ
れる。その結果、上記のフォトマスクのマスクパターン
と同じ形状であるが、縮小投影レンズにより所定の比率
だけ縮小されたレジストパターンが上記の半導体基板上
に形成されることになる。
【０００８】以下、ポジ型レジストを用いて露光光の波
長と同程度の線幅を有するレジストパターンを形成する
従来のフォトリソグラフィ工程における、フォトマスク
のマスクパターンと該マスクパターンを転写したレジス
トパターンとの関係を、図５ないし図８を用いて説明す
る。
【０００９】〔従来例１〕図５（ａ）に示すように、１
／５縮小投影用のフォトマスクのマスクパターンとし
て、線幅が１．２５μｍのクロムパターン１０１が透明
基板上に形成されている。
【００１０】上記のマスクパターンを、半導体基板上の
ポジ型レジスト膜に、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシ
マレーザーを用いて転写した場合、該マスクパターンは
レジスト膜上に１／５に縮小投影されて、図５（ｂ）に
示すように、線幅が０．２５μｍのレジストパターン１
０２が形成される。
【００１１】ここで、上記のマスクパターンのクロムパ
ターン１０１は、Ｃｒにより形成されているので、上記
のレジストパターン１０２の先端部はＣｒからなる該マ
スクパターンにより規定されている。
【００１２】ここで、レジストパターン１０２の線幅が
露光光の波長と同程度である場合、上記のマスクパター
ンであるクロムパターン１０１の縮小投影図（図５
（ａ））の先端部に対応する位置から、レジストパター
ン１０２の先端部がｄ（０．１３μｍ）だけ後退すると
いう現象が見られ（図５（ｂ））、問題となってきた。
これはレジストパターン１０２の線幅が細いため、クロ
ムパターン１０１の先端部では、露光光が３方向から回
り込むためである。
【００１３】上記のようなレジストパターンの後退現象
を抑制する方法として、図６および図７に示す、大きさ
が露光光の波長以下であるため解像されないクロム補助
パターンを、マスクパターンであるクロムパターンに付
加する方法と、図８に示す、位相シフトマスクを用いる
ことでレジストパターンの大きさや形状を補正する方法
がある。
【００１４】つぎに、マスクパターンであるクロムパタ
ーンに、大きさが露光光の波長以下であるため解像され
ないクロム補助パターンを付加したときのレジストパタ
ーンの形成方法について、従来例２および従来例３とし
て、図６および図７を用いて説明する。
【００１５】〔従来例２〕図６（ａ）に示すように、１
／５縮小投影用のフォトマスクのマスクパターンとし
て、線幅が１．２５μｍのクロムパターン１０３・１０
４の間隔ａが１．２５μｍであるように、互いに直交す
る方向に透明基板上に形成されている。さらに、０．２
０μｍ角のクロム補助パターン１０５・１０６が、上記
のクロムパターン１０３の先端部に、０．０５μｍ角だ
け該クロムパターン１０３と重なり合うように設けられ
ている。
【００１６】上記のマスクパターンを、半導体基板上の
ポジ型レジスト膜に、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシ
マレーザーを用いて転写した場合、該マスクパターンは
レジスト膜上に１／５に縮小投影されて、図６（ｂ）に
示すように、線幅が０．２５μｍのレジストパターン１
０７・１０８が形成される。
【００１７】ここで、上記のマスクパターンのクロムパ
ターン１０３・１０４およびクロム補助パターン１０５
・１０６は、すべてＣｒにより形成されているので、レ
ジストパターン１０６の先端部はＣｒからなる該マスク
パターンにより規定されている。ただし、クロム補助パ
ターン１０５・１０６は、その大きさが露光光の波長以
下であるため、レジストパターン１０７の角部１０９・
１０９にはクロム補助パターン１０５・１０６の形状の
パターンは形成されない。
【００１８】そして、図６（ｂ）に示したように、クロ
ム補助パターン１０５・１０６の影響により、レジスト
パターン１０７の先端部の後退量ｅは、０．０５μｍ程
度と抑制されている。しかし、レジストパターン１０８
のレジストパターン１０７の先端部と隣接する領域１１
０が、ふくらみ量ｆが約０．０５μｍ程度ふくらみ変形
するという問題が生じる。上記のレジストパターン１０
８の領域１１０のふくらみ変形は、クロム補助パターン
１０５・１０６とクロムパターン１０４の間隔が露光光
の波長以下であるため、その間の領域が解像されにくい
ことにより生じたものである。また、極端な場合、レジ
ストパターン１０７と１０８がくっついてしまうことが
懸念される。
【００１９】〔従来例３〕図７（ａ）に示すように、１
／５縮小投影用のフォトマスクのマスクパターンとし
て、線幅が１．２５μｍの逆Ｌ字型のクロムパターン１
１１・１１２が、間隔が１．２５μｍで、互いの屈曲部
の角部同士を近接させて並列に透明基板上に形成されて
いる。さらに、０．２０μｍ角のクロム補助パターン１
１３が、クロムパターン１１１の角部に、０．０５μｍ
角だけ該クロムパターン１１１と重なり合うように設け
られている。
【００２０】上記のマスクパターンを、半導体基板上の
ポジ型レジスト膜に、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシ
マレーザーを用いて転写した場合、該マスクパターンは
レジスト膜上に１／５に縮小投影されて、図７（ｂ）に
示すように、線幅が０．２５μｍのレジストパターン１
１４・１１５が形成される。
【００２１】ここで、上記のマスクパターンのクロムパ
ターン１１１・１１２およびクロム補助パターン１１３
は、すべてＣｒにより形成されているので、レジストパ
ターン１１４の角部１１６はＣｒからなるマスクパター
ンにより規定されている。ただし、クロム補助パターン
１１３は、その大きさが露光光の波長以下であるため、
レジストパターン１１４の角部１１６にはクロム補助パ
ターン１１３の形状のパターンは形成されない。
【００２２】そして、図７（ｂ）に示したように、クロ
ム補助パターン１１３の影響により、上記のレジストパ
ターン１１４の角部１１６には変形は見られないが、隣
接するレジストパターン１１５の角部１１７はふくら
み、角が丸く変形する。上記のレジストパターン１１５
の角部１１７のふくらみ変形は、クロム補助パターン１
１３とクロムパターン１１２の間隔が露光光の波長以下
であるため、その間の領域が解像されにくいことにより
生じたものである。また、極端な場合、上記のレジスト
パターン１１４の角部１１６と、レジストパターン１１
５の角部１１７がくっついてしまうことが懸念される。
【００２３】〔従来例４〕レジストパターンの後退現象
を抑制する方法としては、上述したような、マスクパタ
ーンであるクロムパターンに、大きさが露光光の波長以
下であるため解像されないクロム補助パターンを付加す
る方法の他に、位相シフトマスクを用いてレジストパタ
ーンの大きさや形状を補正する方法があり、この方法を
従来例４として、図８を用いて説明する。
【００２４】ここで、位相シフト法とは、光の位相差を
利用して露光時のコントラストを上げるものである。上
記の位相シフト法で用いる位相シフタは、透過光の位相
を本来の位相より１８０度ずらすように設定されてい
る。このため、露光光の波長程度の大きさの位相シフタ
をレジストに露光しようとすると、該位相シフタを透過
した光と該位相シフタの周囲を透過した光が干渉して遮
光状態となるため、露光されない。したがって、位相シ
フタの形状そのものを、レジストパターンとして残すこ
とができる。加えて、クロムパターンに比べて露光時の
コントラストが高く、より高精細なレジストパターンが
形成できる。
【００２５】そこで、図８に示すように、マスクパター
ンに位相シフタを用いて、レジストパターンを補正する
方法が用いられている。
【００２６】図８（ａ）に示すように、所定の形状のマ
スクパターン１１８の主要部にＣｒ等の遮光材料からな
るクロムパターン１１９を形成し、該マスクパターン１
１８の先端部にＳＯＧ（spin on glass ）膜、ＭｏＳｉ
ＮｘＯｙ膜等からなる位相シフタ１２０を形成する。な
お、マスクパターン１１８の線幅を１．２５μｍとする
ため、クロムパターン１１９は線幅を１．２５μｍとし
て、位相シフタ１２０は寸法を１．２５×１．００μｍ
として透明基板上に形成されている。
【００２７】上記のマスクパターン１１８を、半導体基
板上のポジ型レジスト膜に、波長が２４８ｎｍのＫｒＦ
エキシマレーザーを用いて転写した場合、マスクパター
ン１１８はレジスト膜上に１／５に縮小投影されて、図
８（ｂ）に示すように、線幅が０．２５μｍのレジスト
パターン１２１が形成される。
【００２８】ここで、マスクパターン１１８の主要部は
クロムパターン１１９により形成されているので、レジ
ストパターン１２１の主要部はクロムパターン１１９に
より規定されている。そして、マスクパターン１１８の
先端部は位相シフタ１２０により形成されているので、
レジストパターン１２１の先端部は位相シフタ１２０に
より規定されている。
【００２９】図８（ｂ）に示したように、本方法によれ
ば、従来例２（図６）の場合に比べて、レジストパター
ン１２１の先端部の後退は抑えられるものの、依然、後
退量ｇは０．０９μｍと大きい。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、ポジ
型レジストを用いて露光光の波長と同程度の線幅を有す
るレジストパターンを形成する、ＫｒＦエキシマレーザ
ーを用いたフォトリソグラフィ工程において、図５
（ｂ）に示したように、パターニング後に、レジストパ
ターン１０２の後退量ｄが０．１３μｍ程度もあり、露
光光の波長の半分にも相当するため、設計上のマージン
がとれない。
【００３１】これに対する従来の補正の方法では、以下
のような問題が生じる。
【００３２】〔１〕クロム補助パターンを用いる方法
（従来例２・３） 従来例２として、図６に示したように、クロム補助パタ
ーン１０５・１０６の影響により、パターニング後に、
レジストパターン１０７の先端部の後退量ｅが０．０５
μｍ程度と小さく抑制することができる。
【００３３】しかし、隣接するレジストパターン１０８
の領域１１０が、ふくらみ量ｆが約０．０５μｍ程度ふ
くらみ変形し、極端な場合、レジストパターン１０７の
先端部と、レジストパターン１０８の領域１１０がくっ
ついてしまうことが懸念される。
【００３４】また、従来例３として、図７に示したよう
に、レジストパターン１１５の角部１１７が丸くふくら
み変形し、極端な場合、レジストパターン１１４の角部
１１６と、レジストパターン１１５の角部１１７がくっ
ついてしまうことが懸念される。
【００３５】以上のような、レジストパターンのふくら
み変形は、クロム補助パターンとクロムパターンの間隔
が、露光光の波長以下であるため、その間の領域が解像
されにくいことにより生じたものである。
【００３６】〔２〕位相シフタを用いる方法（従来例
４） 従来例４として、図８に示したように、位相シフタ１２
０の影響により、パターニング後、従来例１（図５）の
場合に比べて、レジストパターン１２１の先端部の後退
は抑えられるものの、依然、後退量ｇは０．０９μｍと
大きい。
【００３７】以上のように、上記した従来の構造では、
マスクパターンの先端部が後退したり、隣接するレジス
トパターンにふくらみ変形が生じるという問題が生じ
る。
【００３８】本発明は、上記の各問題点を解決するため
になされたもので、その目的は、フォトマスクを通し
て、ポジ型レジストに露光光を照射し、レジストパター
ンの線幅が該露光光の波長と同程度であるパターン、あ
るいは隣接する各レジストパターンの間隔が該露光光の
波長と同程度であるパターンの形成に際して、該レジス
トパターンの角部の後退を抑制するとともに、該角部か
ら露光光の波長と同程度離れた位置にあるレジストパタ
ーンに変形を生じさせないことにより、高精度微細パタ
ーニングを実現することができるフォトマスクおよびフ
ォトマスクを用いたパターン形成を行う半導体装置の製
造装置を提供することにある。
【００３９】
【課題を解決するための手段】請求項１の半導体装置の
製造装置は、上記の課題を解決するために、フォトマス
クを通して、ポジ型レジストに露光光を照射し、近接す
る各レジストパターンの間隔が該露光光の波長と同程度
であるパターンを形成する半導体装置の製造装置におい
て、上記フォトマスクの形状が、近接する一方の第１マ
スクパターンの長手方向の辺に対して、他方の第２マス
クパターンの長手方向の片がほぼ直角に配置されてお
り、上記第２マスクパターンの、第１マスクパターンに
近接する２つの角部には補助パターンが形成されてお
り、上記補助パターンは、上記露光光を減光する機能、
および上記露光光の位相を変える機能の少なくとも一つ
の機能を有しており、対応するレジストパターンの大き
さが上記露光光の波長以下の大きさであることを特徴と
している。請求項２の半導体装置の製造装置は、上記の
課題を解決するために、フォトマスクを通して、ポジ型
レジストに露光光を照射し、近接する各レジストパター
ンの間隔が該露光光の波長と同程度であるパターンを形
成する半導体装置の製造装置において、上記フォトマス
クの形状が、近接する一方の第１マスクパターンの屈曲
部の内側に、他方の第２マスクパターンの屈曲部が、該
第１マスクパターンの屈曲部に対してほぼ平行に配置さ
れており、上記第２マスクパターンの、第１マスクパタ
ーンに近接する角部には補助パターンが形成されてお
り、上記補助パターンは、上記露光光を減光する機能、
および上記露光光の位相を変える機能の少なくとも一つ
の機能を有しており、対応するレジストパターンの大き
さが上記露光光の波長以下の大きさであることを特徴と
している。
【００４０】上記の構成により、補助パターンが露光光
を減光する機能を有する場合、レジストパターンの角部
の近傍の光を減光することができる。また、補助パター
ンが露光光の位相を変える機能を有する場合、レジスト
パターンの角部の近傍の光の位相を逆位相とすることが
でき、光の回り込みを打ち消すことができる。そして、
補助パターンが露光光を減光するとともに、位相を変え
る機能を有する場合、上記の２つの効果を同時に期待す
ることができる。
【００４１】以上のように、上記のような補助パターン
を設けることにより、露光時に、レジストパターンの角
部において、他の部分よりも露光量が実効的に増加する
という作用を抑制することができる。
【００４２】これにより、露光後のレジストパターンの
線幅が、マスクパターンの線幅（縮小投影の場合はマス
クパターンの線幅×縮小率）と一致するように露光して
も、レジストパターンの角部の後退が抑制され、かつ、
補助パターンから露光光の波長以下の位置にあるレジス
トパターンの変形を防止することができる。
【００４３】したがって、上記の半導体装置の製造装置
によれば、高精度のパターニングを行うことができるた
め、信頼性の高い半導体装置を歩留りよく製造できる。
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】請求項３の半導体装置の製造装置は、上記
の課題を解決するために、請求項１または２の構成にお
いて、上記フォトマスクのマスクパターンのうち、上記
補助パターンが設けられている角部の近傍部分が、上記
露光光の位相を変える機能を有する素材によって形成さ
れていることを特徴としている。
【００４８】上記の構成により、請求項１または２の構
成による作用に加えて、補助パターンが設けられている
角部の近傍のマスクパターン部分が、遮光性の素材から
なっている場合に比べて、光の回り込みを逆位相の光で
打ち消す効果を増加させることができる。すなわち、マ
スクパターンの角部を位相シフタで規定しても、該角部
における光の回り込みを防げないとき、補助パターンを
付加することによって、レジストパターンの角部におい
て、他の部分よりも露光量が実効的に増加するという作
用を抑制する効果を増加させることができる。 これによ
り、露光後のレジストパターンの線幅が、マスクパター
ンの線幅（縮小投影の場合はマスクパターンの線幅×縮
小率）と一致するように露光した場合における、レジス
トパターンの角部の後退を抑制する効果、および、補助
パターンから露光光の波長以下の位置にあるレジストパ
ターンの変形を防止する効果を増加させることができ
る。
【００４９】請求項４の半導体装置の製造装置は、上記
の課題を解決するために、請求項１乃至３のいずれか１
項の構成において、上記マスクパターンの先端部にＭｏ
ＳｉＮｘＯｙ膜のみからなる位相シフタが形成されてい
ることを特徴としている。
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕本発明の一実施の形態について、図１
ないし図３に基づいて説明する。
【００５３】本実施の形態にかかる半導体装置の製造装
置は、表面にパターニング用のポジ型レジストが塗布さ
れた半導体基板に、透明なガラス基板の上にＣｒ膜とＭ
ｏＳｉＮＯ膜からなるマスクパターンが形成されたフォ
トマスクを通して、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマ
レーザーを照射することによって、縮小投影法により１
／５に縮小投影して、レジスト上にパターン転写を行う
ものである。
【００５４】上記のパターニングによる加工を必要とす
る半導体基板は、約８ｎｍの薄いＳｉＯ2 層の上に、
０．２μｍの膜厚のポリシリコン層が形成されたシリコ
ン基板である。そして、上記の半導体基板には、その表
面にパターニング用のポジ型レジストＴＤＵＲ−Ｐ００
９（東京応化工業社製）を膜厚０．７７μｍにスピン塗
布して形成した後、９０℃、９０秒のベーク処理を行
う。
【００５５】上記のフォトマスクは、透明なガラス基板
の上に、Ｃｒ膜とＭｏＳｉＮＯ膜を積層したものであ
る。そして、ＭｏＳｉＮＯ膜としては、減光型のＫｒＦ
エキシマレーザーを６〜８％透過するものや、ｉ線を４
〜８％透過するもの、または位相シフト型のものを用い
る。
【００５６】つぎに、マスクパターンの露光・転写・現
像の工程は以下のとおりである。マスクパターンの形成
されたフォトマスクを露光装置に入れ、波長が２４８ｎ
ｍのＫｒＦエキシマレーザーを用いて、レジスト上に縮
小投影法により、パターン転写を行う。このとき、転写
されたレジストパターンの形状を線幅が０．２５μｍの
ラインパターンとするために、ポジ型レジスト上のパタ
ーンにおける線幅のシフト量がほぼ０になるように３１
０Ｊ／ｍ2 程度照射する。つづいて、１０７．５℃、９
０秒間のベーク処理、ＴＭＡＨ（テトラ・メチル・アン
モニウム・ハイドライド）２．３８％のアルカリ現像
液、液温２４℃、６０秒間の現像処理、および１５秒間
の水洗い処理を行った後、スピン乾燥の処理を行う。
【００５７】以上の工程によって、上記のマスクパター
ンはレジスト膜上に１／５に縮小投影されて、線幅が
０．２５μｍのレジストパターンが形成される。
【００５８】その後、上記のレジストパターンをマスク
パターンとして、公知の方法により、ポリシリコン膜を
エッチングし、約０．２５μｍの線幅の所定の配線パタ
ーンを形成することができる。
【００５９】本実施の形態で説明するフォトマスクのマ
スクパターンには、近接する一方の第１マスクパターン
の長手方向の辺に対して、他方の第２マスクパターンの
長手方向の辺がほぼ直角に配置され、補助パターンが、
該第２マスクパターンの、第１マスクパターンに近接す
る２つの角部に設けられている。
【００６０】はじめに、補助パターンが、フォトマスク
に設けられた遮光性の素材のみからなるマスクパターン
の角部に設けられている場合について、図１および図２
に基づいて説明する。
【００６１】上記のフォトマスクは、図１（ａ）に示す
ように、１／５縮小投影用のフォトマスクのマスクパタ
ーンとして、線幅が１．２５μｍのクロムパターン１・
２が、間隔ａが１．２５μｍであるように、第１マスク
パターンであるクロムパターン２の長手方向の辺に対し
て、第２マスクパターンであるクロムパターン１の長手
方向の辺がほぼ直角に透明基板上に形成されている。さ
らに、露光光の減光もしくは位相シフトの機能を有す
る、半導体基板（ウエハ）上のパターンサイズで０．１
５μｍ角の補助パターン３ａ・４ａが上記のクロムパタ
ーン１の先端部の両角部に、同じく半導体基板（ウエ
ハ）上のパターンサイズで０．０５μｍ角程度重なり合
うように設けられている。
【００６２】ここで、上記のレジストパターン５の先端
部の角部７・７は、上記のマスクパターンのクロムパタ
ーン１および補助パターン３ａ・４ａにより規定され
る。ただし、補助パターン３ａ・４ａは、大きさが露光
光の波長以下であり、しかも減光型あるいは位相シフト
型の素材よりなっているため、補助パターン３ａ・４ａ
の形状は、レジストパターン５の先端部の角部７・７に
は形成されない。
【００６３】そして、図１（ｂ）に示したように、補助
パターン３ａ・４ａの影響により、レジストパターン５
の先端部の後退量ｂは、０．０５μｍ程度に抑制されて
いる。なお、この後退量ｂは、上述した従来例２の場合
と同程度である。また、レジストパターン５の先端部の
両角部７・７は、丸くならず、角が形成される。さら
に、上述した従来例３のような、補助パターン３ａ・４
ａの影響によるレジストパターン６のふくらみ変形は見
られない。
【００６４】なお、以上に説明したマスクパターンは、
図１（ａ）に示したように、クロムパターン１の上に、
補助パターン３ａ・４ａが重なっているものであった
が、これは図２に示すように、補助パターン３ｂ・４ｂ
の上に、クロムパターン１が重なっているものであって
もよい。
【００６５】つぎに、補助パターンが、露光光の位相を
変える機能を有する素材によって形成されたマスクパタ
ーンの角部に設けられている場合について、図３に基づ
いて説明する。
【００６６】図３（ａ）に示すように、１／５縮小投影
用のフォトマスクのマスクパターンが、線幅が１．２５
μｍのマスクパターン１５とクロムパターン１８が、間
隔ａが１．２５μｍであるように、第１マスクパターン
であるクロムパターン１８の長手方向の辺に対して、第
２マスクパターンであるマスクパターン１５の長手方向
の辺がほぼ直角に透明基板上に形成されている。そし
て、上記のマスクパターン１５には、Ｃｒ等の遮光材料
からなるクロムパターン１６を主要部として形成される
とともに、該マスクパターン１５の先端部にＭｏＳｉＮ
ｘＯｙ膜のみからなる１．２５×１．００μｍの位相シ
フタ１７が形成されている。
【００６７】さらに、露光光の減光もしくは位相シフト
の機能を有する０．１５μｍ角の補助パターン１９・２
０が、マスクパターン１５の先端部である位相シフタ１
７の両角部に、０．０５μｍ角程度重なり合うように設
けられている。
【００６８】上記のフォトマスクは、透明なガラス基板
の上に、Ｃｒ膜とＭｏＳｉＮＯ膜を積層したものであ
る。そして、上記のＭｏＳｉＮＯ膜は減光型のものとし
て、ＫｒＦエキシマレーザーを６〜８％透過するもの、
もしくはｉ線を４〜８％透過するもの、あるいは位相シ
フト型のものを用いる。
【００６９】上記のマスクパターンを、図１について説
明した手順と同様の手順によって、半導体基板上のポジ
型レジスト膜に、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレ
ーザーを用いて転写する。その結果、上記のマスクパタ
ーンはレジスト膜上に１／５に縮小投影され、図３
（ｂ）に示すように、線幅が０．２５μｍのレジストパ
ターンが形成される。
【００７０】ここで、上記のレジストパターン２１の先
端部の角部２３・２３は、上記のマスクパターンの位相
シフタ１７および補助パターン１９・２０により規定さ
れる。ただし、上記の補助パターン１９・２０は、大き
さが露光光の波長以下であり、しかも素材が位相シフタ
材よりなっているため、補助パターン１９・２０の形状
は、レジストパターン２１の先端部の角部２３・２３に
は形成されない。
【００７１】そして、上記の位相シフタ１７および補助
パターン１９・２０の影響によって、レジストパターン
２１の先端部の後退量ｃが、０．０２μｍ程度に抑制さ
れている。また、レジストパターン２１の先端部の両角
部２３・２３は、丸くならず、角が形成されている。さ
らに、上述した従来例２のような、補助パターン１９・
２０の影響によるレジストパターン２２のふくらみ変形
は見られない。
【００７２】なお、以上に説明したマスクパターンは、
図３（ａ）に示したように、位相シフタ１７の上に、補
助パターン１９・２０が重なっているものであったが、
補助パターン１９・２０の上に、位相シフタ１７が重な
っているものであってもよい。
【００７３】また、以上に説明した本実施の形態のマス
クパターンは、クロムパターンに対して露光光が３方向
から回り込む場合であった。そこで、クロムパターンに
対して露光光が２方向から回り込む場合について、本発
明の他の実施の形態として、つぎに説明する。
【００７４】〔実施の形態２〕本発明の他の実施の形態
について図４に基づいて説明する。
【００７５】本実施の形態で説明するフォトマスクのマ
スクパターンには、近接する一方の第１マスクパターン
の屈曲部の内側に、他方の第２マスクパターンの屈曲部
が、該第１マスクパターンの屈曲部に対してほぼ平行に
配置され、補助パターンが、該第２マスクパターンの、
第１マスクパターンに近接する角部に設けられている。
【００７６】図４（ａ）に示すように、１／５縮小投影
用のフォトマスクのマスクパターンが、線幅が１．２５
μｍのクロムパターン８・９が、間隔が１．２５μｍで
あるように、第１マスクパターンであるクロムパターン
９の屈曲部の内側に、第２マスクパターンであるクロム
パターン８の屈曲部が、該クロムパターン９の屈曲部に
対してほぼ平行に透明基板上に形成されている。
【００７７】さらに、０．２０μｍ角の補助パターン１
０が、上記のクロムパターン８の角部に、０．０５μｍ
角だけクロムパターン８と重なり合うように設けられて
いる。
【００７８】上記のマスクパターンを、図１について説
明した手順と同様の手順によって、半導体基板上のポジ
型レジスト膜に、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレ
ーザーを用いて転写する。その結果、上記のマスクパタ
ーンはレジスト膜上に１／５に縮小投影されて、図４
（ｂ）に示すように、線幅が０．２５μｍのレジストパ
ターン１１・１２が形成される。
【００７９】ここで、上記のレジストパターン１１の角
部１３は、上記のマスクパターンのクロムパターン８お
よび補助パターン１０により規定され、上記のレジスト
パターン１２の角部１４は、該マスクパターンのクロム
パターン９により規定される。ただし、補助パターン１
０は、大きさが露光光の波長以下であり、しかも減光型
あるいは位相シフト型の素材からなっているため、該補
助パターン１０の形状は、レジストパターンには形成さ
れない。
【００８０】そして、上記の補助パターン１０の影響に
より、レジストパターン１１の角部１３は、丸くなら
ず、角が形成される。また、レジストパターン１２の角
部が変形しない。さらに、レジストパターン１２の角部
１４が後退せず、丸みがとれることで、屈曲部にコンタ
クト形成時のアライメントマージンを確保できるように
なる。
【００８１】なお、以上に説明したマスクパターンは、
図４（ａ）において、屈曲部の角部以外の所には補助パ
ターンを付けなかった。その理由は、隣接するクロムパ
ターン９の存在で、クロムパターン８の角部への露光光
の回り込みの影響が３方向から２方向に弱められたた
め、クロムパターン８の延在部方向への後退が、孤立し
たパターンの場合に比べて、少なくなるためである。
【００８２】なお、以上に説明したマスクパターンは、
図４（ａ）に示したように、クロムパターン８の上に、
補助パターン１０が重なっているものであったが、補助
パターン１０の上に、クロムパターン８が重なっている
ものであってもよい。
【００８３】以上に説明した、本発明のフォトマスク
は、線幅あるいは間隔が露光光の波長と同程度であるレ
ジストパターンを、該露光光により形成した際に生じる
後退量を、上述した従来例２程度またはそれ以下に抑え
るとともに、隣接するレジストパターンにふくらみ変形
が生じないようにするマスクパターンを有するものであ
る。
【００８４】具体的には、図１（ａ）ないし図４（ａ）
に示したように、露光光を減光する機能、および露光光
の位相を変える機能の少なくとも一つの機能を有する材
料からなる、露光光の波長以下の大きさの補助パターン
が、上記のマスクパターンの角部に付加されているフォ
トマスクである。
【００８５】さらに、上記の露光光を減光する機能を有
する補助パターンについては、露光光に対して約１０％
以下の透過率を有するものであれば、同様の効果が得ら
れる。また、露光光の位相を変える機能を有する位相シ
フタ材としては、露光光の位相を１８０度だけ変えるこ
とができる材料が理想的であるが、これに限定されず、
ある程度位相をシフトさせることができるものであれば
よい。
【００８６】なお、本発明において、露光光の波長と同
程度であるレジストパターンの線幅とは、レジスト膜上
に露光、転写されたパターンにおいて、各レジストパタ
ーンの線幅が、ＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）
を用いて露光が行われる場合には、約０．３０μｍ以
下、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）を用いて露
光が行われる場合には、約０．２５μｍ以下とするもの
である。
【００８７】また、本発明において用いられるポジ型レ
ジストとしては、一般に用いられているものであれば特
に限定されるものではない。
【００８８】以上、２つの実施の形態からわかるよう
に、本発明のフォトマスクおよびそのパターン形成方法
は、ポリシリコン以外の材料、たとえば、金属シリサイ
ドやアルミニウム系金属または合金等のパターン形成に
も適用できる。
【００８９】
【発明の効果】請求項１の発明の半導体装置の製造装置
は、以上のように、フォトマスクの形状が、近接する一
方の第１マスクパターンの長手方向の辺に対して、他方
の第２マスクパターンの長手方向の片がほぼ直角に配置
されており、上記第２マスクパターンの、第１マスクパ
ターンに近接する２つの角部には補助パターンが形成さ
れており、上記補助パターンは、上記露光光を減光する
機能、および上記露光光の位相を変える機能の少なくと
も一つの機能を有しており、対応するレジストパターン
の大きさが上記露光光の波長以下の大きさである構成で
ある。 請求項２の発明の半導体装置の製造装置は、以上
のように、フォトマスクの形状が、近接する一方の第１
マスクパターンの屈曲部の内側に、他方の第２マスクパ
ターンの屈曲部が、該第１マスクパターンの屈曲部に対
してほぼ平行に配置されており、上記第２マスクパター
ンの、第１マスクパターンに近接する角部には補助パタ
ーンが形成されており、上記補助パターンは、上記露光
光を減光する機能、および上記露光光の位相を変える機
能の少なくとも一つの機能を有しており、対応するレジ
ストパターンの大きさが上記露光光の波長以下の大きさ
からなる構成である。
【００９０】それゆえ、露光後のレジストパターンの線
幅が、マスクパターンの線幅（縮小投影の場合はマスク
パターンの線幅×縮小率）と一致するように露光して
も、レジストパターンの角部の後退が抑制され、かつ、
補助パターンから露光光の波長以下の位置にあるレジス
トパターンの変形を防止することができる。
【００９１】したがって、上記の半導体装置の製造装置
によれば、高精度のパターニングを行うことができるた
め、信頼性の高い半導体装置を歩留りよく製造できると
いう効果を奏する。
【００９２】
【００９３】
【００９４】請求項３の発明の半導体装置の製造装置
は、以上のように、請求項１または２の構成において、
上記フォトマスクのマスクパターンのうち、上記補助パ
ターンが設けられている角部の近傍部分が、上記露光光
の位相を変える機能を有する素材によって形成されてい
る構成である。
【００９５】それゆえ、請求項１または２の構成による
効果に加えて、補助パターンが設けられている角部の近
傍のマスクパターン部分が、遮光性の素材からなってい
る場合に比べて、光の回り込みを逆位相の光で打ち消す
効果を増加させることができる。 これにより、露光後の
レジストパターンの線幅が、マスクパターンの線幅（縮
小投影の場合はマスクパターンの線幅×縮小率）と一致
するように露光した場合における、レジストパターンの
角部の後退を抑制する効果、および、補助パターンから
露光光の波長以下の位置にあるレジストパターンの変形
を防止する効果を増加させることができる。
【００９６】請求項４の発明の半導体装置の製造装置
は、以上のように、請求項１乃至３のいずれか１項の構
成において、上記マスクパターンの先端部にＭｏＳｉＮ
ｘＯｙ膜のみからなる位相シフタが形成されている構成
である。
【００９７】それゆえ、請求項１乃至３の発明を効果的
に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のマスクパターンおよび
レジストパターンを示す要部の概略平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の他のマスクパターンを
示す要部の概略平面図である。
【図３】本発明の一実施の形態の他のマスクパターンお
よびレジストパターンを示す要部の概略平面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態のマスクパターンおよ
びレジストパターンを示す要部の概略平面図である。
【図５】従来のマスクパターンおよびレジストパターン
を示す要部の概略平面図である。
【図６】従来のマスクパターンおよびレジストパターン
を示す要部の概略平面図である。
【図７】従来のマスクパターンおよびレジストパターン
を示す要部の概略平面図である。
【図８】従来のマスクパターンおよびレジストパターン
を示す要部の概略平面図である。
【符号の説明】
１ クロムパターン（第２マスクパターン） ２ クロムパターン（第１マスクパターン） ３ａ・３ｂ 補助パターン ４ａ・４ｂ 補助パターン ５ レジストパターン ６ レジストパターン ７ 角部 ８ クロムパターン（第２マスクパターン） ９ クロムパターン（第１マスクパターン） １０ 補助パターン １１ レジストパターン １２ レジストパターン １３ 角部 １４ 角部 １５ マスクパターン（第２マスクパターン） １６ クロムパターン １７ 位相シフタ １８ クロムパターン（第１マスクパターン） １９ 補助パターン ２０ 補助パターン ２１ レジストパターン ２２ レジストパターン ２３ 角部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−66550（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−202020（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−148928（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−127676（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03F 1/00 - 1/16

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】フォトマスクを通して、ポジ型レジストに
    露光光を照射し、近接する各レジストパターンの間隔が
    該露光光の波長と同程度であるパターンを形成する半導
    体装置の製造装置において、上記フォトマスクの形状が、近接する一方の第１マスク
    パターンの長手方向の辺に対して、他方の第２マスクパ
    ターンの長手方向の片がほぼ直角に配置されており、 上記第２マスクパターンの、第１マスクパターンに近接
    する２つの角部には補助パターンが形成されており、 上記補助パターンは、上記露光光を減光する機能、およ
    び上記露光光の位相を変える機能の少なくとも一つの機
    能を有しており、対応するレジストパターンの大きさが
    上記露光光の波長以下の大きさであることを特徴とする
    半導体装置の製造装置。
  2. 【請求項２】フォトマスクを通して、ポジ型レジストに
    露光光を照射し、近接する各レジストパターンの間隔が
    該露光光の波長と同程度であるパターンを形成する半導
    体装置の製造装置において、 上記フォトマスクの形状が、近接する一方の第１マスク
    パターンの屈曲部の内側に、他方の第２マスクパターン
    の屈曲部が、該第１マスクパターンの屈曲部に対してほ
    ぼ平行に配置されており、 上記第２マスクパターンの、第１マスクパターンに近接
    する角部には補助パターンが形成されており、 上記補助パターンは、上記露光光を減光する機能、およ
    び上記露光光の位相を変える機能の少なくとも一つの機
    能を有しており、対応するレジストパターンの大きさが
    上記露光光の波長以下の大きさであることを特徴とする
    半導体装置の製造装置。
  3. 【請求項３】上記フォトマスクのマスクパターンのう
    ち、上記補助パターンが設けられてい る角部の近傍部分
    が、 上記露光光の位相を変える機能を有する素材によって形
    成されていることを特徴とする請求項１または２に記載
    の半導体装置の製造装置。
  4. 【請求項４】上記マスクパターンの先端部にＭｏＳｉＮ
    ｘＯｙ膜のみからなる位相シフタが形成されていること
    を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半
    導体装置の製造装置。
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