JP3288829B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
ン形成を含む半導体装置の製造方法に関する。
微細かつ高精度なパターン形成技術が要求される。投影
露光装置を用いたマスクパターンの転写では、その投影
露光装置の解像限界に近いパターンを含む複雑な形状の
パターンの形成が必要となっている。このような解像限
界付近のパターン形成では、今までパターン形成で問題
とならなかった露光光の回折現象がパターン形成上の障
害となる。例えば、90度に曲がるパターンでは、パタ
ーン角部分で寸法細りが発生し断線する場合も有る。こ
の現象を回避するには、パターンの幅を大きくする、あ
るいはパターンの間隔を広げる等の対策が必要であっ
た。従って、パターンピッチを大きくしなければならず
素子の高集積化の障害となっていた。又、解像度の向上
方法として特公昭62−50811 号公報に示されるようなマ
スク上で透過光の位相をコントロールする方法が知られ
ている。この方法は解像度の向上効果が顕著であり、素
子の高集積化が可能であるがパターンの角部での寸法細
り現象も大きく、思い通りの素子の高集積化が実現出来
ないのが現状である。
曲がり部分を含む解像限界に近いパターンを、パターン
ピッチを大きくすることなく解像出来るようにし、素子
の高集積度化を実現することにある。
に、本発明では投影露光装置の解像限界に近いパターン
の折れ曲がり部分の形状を変更した。第一の線パターン
と第二の線パターンが120度より小さい角度で連結さ
れている場合、その連結部近傍で線幅の細りや断線不良
が発生する。第一のパターンと第二のパターンとの間に
中間パターンを付加し、互いに120度〜180度のい
ずれかの角度で連結するようにした。すなわち、第一の
パターンと中間パターン、及び第二のパターンと中間パ
ターンのなす角度を120〜180度のいずれかとし
た。
を90度で連結したい場合、間に中間パターンを設け、
第一のパターンと中間パターンのなす角度、及び第二の
パターンと中間パターンのなす角度を135度とした。
更に中間パターンの連結部の設定は図2に示す位置とし
た。図2に示すように第一と第二パターンの仮の交点A
から図中Bまでの距離をDとした。Dの値は上記投影光
学系の特性で決定される係数から導かれる。その係数W
は、投影レンズの開口数をNA、露光波長をλとした
時、W=λ/(2×NA)以下であり、D=F×W(但
し、1.8≦F≦2.7)である。
は、回折した露光光が干渉し、露光光強度の低下を引き
起こす。これによりパターンの細りが発生する。図1に
パターンの細りの様子を示す。図1(a)に90度に曲
がる場合のマスクパターンを示す。縦線の光透過部1と
横線の光透過部2が接続している。パターンを透過した
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。
郭を示す等高線3は相対光強度0.4を示している。(但
し、遮光パターンが無い場合にウェハ上で得られる光強
度を1とする。)光透過部1と光透過部2との接続部近
榜で線幅が大きく変化しているのがわかる。この変化
は、光透過部1,2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現象が明確である。
パターン配置を変更した場合に得られる投影像の、相対
光強度0.4の等高線をマスクパターンと重ねて示す。
(a)〜(d)は光透過部1と2の間に135度の連結
角で第三の中間パターン4を配置している。(a)〜
(d)は図2に示すDの値をそれぞれ変えた場合を示し
ている。(a)はD=(線幅)とした場合。(b)はD
=2×(線幅)とした場合。(c)はD=3×(線幅)
とした場合。(d)はD=4×(線幅)とした場合であ
る。
ーン4を第一のパターン1と第二のパターン2の仮の交
点からD=2×(線幅)だけ離して配置した場合、線の
くびれ防止が可能であることがわかる。しかし、第三の
パターン4の配置が第一のパターン1と第二のパターン
2の仮の交点に近すぎる場合、第三のパターン4と第一
のパターン1、及び第二のパターン2の接続部で寸法細
りが、又、離れすぎると、第三のパターン4中央部で寸
法細りが発生している。
仮の交点に近すぎる場合、中間パターンを付加しない場
合と同様の干渉現象が発生しているものと思われる。
又、(c),(d)の様に中間パターン4の接続位置が仮
の交点から離れすぎた場合、第三のパターン中央部で第
一のパターン1、及び第二のパターン2からの回折光が
中間パターン4の中央部に集光し光を打ち消した為と考
えられる。第三の中間パターンの配置には適正位置があ
る。解像すべきパターンの短寸法をWとするとD=F×
W(但し、1.8≦F≦2.7)が第三の中間パターンの
適性位置である。以上により、本発明によれば、パター
ンの細りや断線が防止でき、良好な形状のパターンが形
成できる。
4(a)(b)は位相シフトマスクにおけるマスクパタ
ーン配置改良法の説明図である。(a)は従来の位相シ
フトマスクパターンと、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,図3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、マスクパターンは設計寸
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。図中に示した等高線15の相対光強度は0.4 とし
た。パターン5,7,9、が通常の光透過部。パターン
6,8、が位相反転用の位相シフタを配置した光透過部
である。パターンの幅は全て0.25μmである。
がり部を改良した場合を示している。新パターン10,
11,12,13,14を配置した。パターンの幅は他
のパターンと同様に0.25μm である。新パターンの
配置により、図4(a)で見られたパターンの細りを防
止できた。ここで、新パターン10,11,12,1
3,14の配置を前記したルールにもとづいて、計算機
を用いた自動パターン配置システムで行った結果、所望
の位置に新パターンを自動的に配置できた。
ず従来法のパターン形成を行った。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4
(a)のパターンを有するマスクを用いレジストを露光
した。次に定在波防止用の熱処理を行った後、通常の現
像を行った。ここで形成されたパターンを観察した結
果、図4(a)のシミュレーション結果と同様に、パタ
ーンの接続部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、更に線幅が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。
ンを含むマスクを用いレジストパターンを形成した。従
来法の実験と同様の方法でレジストパターンを形成し
た。ここで形成されたパターンを観察した結果、図4
(b)のシミュレーション結果と同様に、パターンとの
接続部近傍でも線幅の細りは見られず、良好なパターン
が形成できた。同様に線幅が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。
たが、通常の三層レジストの上層にパターンを形成した
結果や、単層レジストの下に反射防止膜がある場合な
ど、通常の露光強度を反映してパターンを形成するプロ
セスを用いた結果、ほぼ同様の結果が得られた。又、一
本線の折れ曲がり部や、ここでは位相シフトマスクを用
いた例を示したが、これに限らず通常のマスクでも解像
限界付近の寸法で同様の結果が得られた。
寸法細り現象は、投影露光光学系の照明系のコヒーレン
シィにより、その度合いが変化し、コヒーレントに近い
方が寸法細りが大きく本発明の効果が大きかった。又、
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。
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=0.5,レンズのNA=0.45であ
る。図3(b)のパターン10,11,12,13,1
4の幅は0.2μm である。このマスクを用い通常の方
法でレジストパターンを形成した結果、実施例1とほぼ
同様の結果が得られた。このように、パターン配置の変
更により、解像限界に近いパターンを良好な形状で形成
することが出来る。
な解像限界付近のパターンを位相シフトマスクを用いて
形成する場合に問題となるパターン折れ曲がり部分での
パターン細りを防止できる。従って超LSIの製造で用
いられるような複雑なパターンでも解像限界付近のパタ
ー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
パターンの微細化が実現でき素子面積の縮小化が実現で
きた。
の光透過部、6,8,11,13…マスク上の位相シフ
タを配置した光透過部、3,15…シミュレーションに
よる等高線の相対光強度0.4 の等高線。
Claims (6)
- 【請求項1】解像限界付近の折れ曲がるパターンを含む
半導体装置の製造方法であって、 前記折れ曲がるパターンを形成するための 第一及び第二
のパターンを有し、 前記第一および前記第二のパターンの長手方向の延長線
の交点のなす角度が120度より小さく、 前記第一および前記第二のパターンの間に第三のパター
ンが連結して配置され、 前記第一のパターンと前記第
三のパターンの連結角度が120度以上180度以下で
あるとともに、 前記第二のパターンと前記第三のパターンの連結角度が
120度以上180度以下であるホトマスクを用いて、
半導体基板上に形成されたレジスト膜を投影露光し、前
記折れ曲がるパターンの角部分における、回折露光光の
干渉による寸法細りや断線不良を防止することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】請求項1において、前記第一のパターンと
前記第二のパターンの短寸法Wが、W=λ/(2×N
A)以下である(但しλ=露光波長、NA=投影レンズ
の開口数)ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】請求項1において、前記投影露光の照明の
コヒーレント係数が0.4 以下であることを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】解像限界付近の折れ曲がるパターンを含む
半導体装置の製造方法であって、前記折れ曲がるパター
ンを形成するための第一及び第二のパターンを有し、 前記第一および前記第二のパターンの長手方向の延長線
の交点のなす角度が120度より小さく、 前記第一および前記第二のパターンの間に第三のパター
ンが連結して配置され、 前記第三のパターン端の位置
を、前記第一及び前記第二パターンの長手方向の延長線
の交点からF×W(但し、1.8≦F≦2.7、W≦λ/
(2×NA)、λ=露光波長、NA=投影レンズの開口
数)離れた位置としたホトマスクを用いて、半導体基板
上に形成されたレジスト膜を投影露光し、前記折れ曲が
るパターンの角部分における、回折露光光の干渉による
寸法細りや断線不良を防止することを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項5】請求項4において、 前記第一のパターンと前記第三のパターンの連結角度が
120度以上180度以下であるとともに、 前記第二のパターンと前記第三のパターンの連結角度が
120度以上180度以下であることを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項6】互いの辺が隣接して設けられ、解像限界付
近の折れ曲がるパターンを複数含む半導体装置の製造方
法であって、 複数の前記折れ曲がるパターンを形成するために複数の
開口部を有し、複数の前記開口部はそれぞれ 第一及び第二のパターンを
有し、前記第一および前記第二のパターンの長手方向の
延長線の交点のなす角度が120度より小さく、前記第
一および前記第二のパターンの間に第三のパターンが連
結して配置され、前記第一のパターンと前記第三のパタ
ーンの連結角度が120度以上180度以下であるとと
もに、前記第二のパターンと前記第三のパターンの連結
角度が120度以上180度以下であり、互いに隣接す
る前記開口部を透過した光は互いに位相が反転するホト
マスクを用いて、半導体基板上に形成されたレジスト膜
を投影露光し、前記折れ曲がるパターンの角部分におけ
る、回折露光光の干渉による寸法細りや断線不良を防止
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP26606593A JP3288829B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP26606593A JP3288829B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
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JPH07120932A JPH07120932A (ja) | 1995-05-12 |
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Family
ID=17425886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP26606593A Expired - Fee Related JP3288829B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 半導体装置の製造方法 |
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JP (1) | JP3288829B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4817746B2 (ja) * | 2005-07-27 | 2011-11-16 | 株式会社東芝 | 半導体装置の設計データ処理方法、そのプログラム、及び半導体装置の製造方法 |
WO2024178680A1 (zh) * | 2023-03-01 | 2024-09-06 | 京东方科技集团股份有限公司 | 掩膜板、显示基板、显示面板和显示装置 |
-
1993
- 1993-10-25 JP JP26606593A patent/JP3288829B2/ja not_active Expired - Fee Related
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