JP5979908B2 - フォトマスク及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、フォトマスク及び半導体装置の製造方法に関する。
基板上に、露光装置の最大ショット領域のサイズよりも大きいサイズのデバイス乃至チップを形成する方法の一つとして、デバイス乃至チップを形成すべき領域を複数の領域に分割し、該複数の領域を個別に露光する方法がある。このような場合、これらの領域の境界部においては、フォトマスクの位置合わせ誤差を考慮したパターンが設けられうる。例えば、特許文献1には、前記複数の領域のうち互いに隣り合う2つの領域の一方についてはパターンの幅を拡大し、他方についてはその長さを延ばしたパターンを転写する方法が開示されている。
特開平1−276717号公報
しかしながら、特許文献1の方法では、パターンの幅が拡大される量に応じて、隣接するパターン同士の間隔を広く確保する必要があり、これらのパターンを密に配置することが困難であった。
本発明の目的は、基板上の複数の領域を個別に露光する場合において、密に隣接するパターンを転写する方法を提供することにある。
本発明の一つの側面はフォトマスクにかかり、前記フォトマスクは、基板上の領域を露光するためのフォトマスクであって、前記フォトマスクのマスクパターンは、互いに隣接するように第1方向に沿って配された第1ラインパターン及び第2ラインパターンと、前記第1ラインパターンに接触するように前記領域の周辺部に対応する部分に配された第1接続パターンと、前記第2ラインパターンに接触するように前記周辺部に対応する部分に配された第2接続パターンとを有し、前記第1接続パターンは、前記第1ラインパターンよりも前記第1方向と直交する第2方向の幅が広く、前記第2接続パターンは、前記第2ラインパターンよりも前記第2方向の幅が広く、前記第1ラインパターンと前記第2ラインパターンとの間に前記第1方向に沿って延びる仮想線から前記第1接続パターンの中心線までの距離は、前記仮想線から前記第1ラインパターンの中心線までの距離よりも大きく、前記仮想線から前記第2接続パターンの中心線までの距離は、前記仮想線から前記第2ラインパターンの中心線までの距離よりも大きい、ことを特徴とする。
本発明によれば、基板上の複数の領域を個別に露光する半導体装置の製造方法において、密に隣接するパターンを形成することができる。
個別に露光する複数の領域を説明する図。 第1実施形態のフォトマスク及び露光工程を説明する図。 第1実施形態の具体例を説明する図。 第2実施形態のフォトマスク及び露光工程を説明する図。 第3実施形態のフォトマスク及び露光工程を説明する図。
<第1実施形態>
図1乃至3を参照しながら、第1実施形態のフォトマスク、及び半導体装置の製造方法(特に、露光方法)を説明する。図1(a)に例示されるように、基板100の上にデバイス乃至チップを形成すべき領域を複数の領域に分割し、該複数の領域を個別に露光する場合、各領域の周辺にはフォトマスクの位置合わせ誤差を考慮した部分(以下、「周辺部」)が設けられる。図1(b)は、該複数の領域のうちの1つの領域R0、及びその周辺部10を示している。周辺部10は、領域R0の内側の一部と外側の一部とを含んでいる。即ち、個々の露光工程において用いられる各フォトマスクのマスクパターンは、デバイス乃至チップを形成すべき領域のパターンと該領域の周辺部のパターンとを含む。そして、例えば、領域R0と、領域R0に隣接する領域とにまたがって配されるラインパターンは、それぞれ領域ごとに個別になされる露光工程を経て、後に一括して現像されることによって形成される。よって、この周辺部10は、複数回の露光、いわゆる多重露光がなされる。ここで、それぞれのフォトマスクには、マスク位置の合わせ誤差が生じても、これらのラインパターンが互いに接続されるように、周辺部10に対応する部分に接続パターンが配される。この接続パターンは、各領域を個別に露光する場合において、フォトマスクの位置合わせ誤差が生じた場合でも、その領域と隣接する領域との接続を確保する役割を果たしている。
以下では、図1(c)に例示されるように、基板上の互いに隣り合う2つの領域(第1領域R1及び第2領域R2)を個別に露光して半導体集積回路パターンを形成する場合を考える。ここでは、2つの領域を露光する場合を考えるため、周辺部10の1辺のみを示している。A−A’は、第1領域R1と第2領域R2との境界を示している。B−B’とC−C’との間の領域は、周辺部10(の1辺)である。A−A’とB−B’との間の距離、A−A’とC−C’との間の距離は、例えば、150nm程度とすればよい。
まず、図2(a)に例示されるようなパターンを形成するためのフォトマスクを用いて、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料が塗布された基板100の第1領域R1、及びその周辺部10を露光する(第1工程)。第1工程で用いるフォトマスクのマスクパターンは、第1ラインパターン20及び第2ラインパターン20と、第1接続パターン21及び第2接続パターン21と、を有している。第1ラインパターン20及び第2ラインパターン20のそれぞれは、互いに隣接するように第1方向Xに沿って配されている。フォトマスクは、第1領域R1に対応する部分と、周辺部10に対応する部分とを含む。第1ラインパターン20及び第2ラインパターン20のそれぞれは、その第1領域R1に対応する部分に配されている。第1接続パターン21は、第1ラインパターン20と接触するように、周辺部10に対応する部分に配されている。また、第2接続パターン21は、第2ラインパターン20と接触するように周辺部10に対応する部分に配されている。ここで、第1接続パターン21は、第1ラインパターン20よりも第1方向Xと直交する第2方向Yの幅が広くなっている。また、第2接続パターン21は、第2ラインパターン20よりも、第1方向Xと直交する第2方向Yの幅が広くなっている。また、仮想線Fから第1接続パターン21の中心線21Cまでの距離は、仮想線Fから第1ラインパターン20の中心線20Cまでの距離よりも大きい。また、仮想線Fから第2接続パターン21の中心線21Cまでの距離は、仮想線Fから第2ラインパターン20の中心線20Cまでの距離よりも大きい。
同様にして、図2(b)に例示されるように、A−A’に対して対称に、前述と同様の形状のパターンを形成するためのフォトマスクを用いて、第2領域R2、及びその周辺部10を露光する(第2工程)。即ち、第2工程で用いるフォトマスクのマスクパターンは、第3ラインパターン20及び第4ラインパターン20と、第3接続パターン21及び第4接続パターン21と、を有している。第3及び第4ラインパターン20及び20のそれぞれは、互いに隣接するように第1方向Xに沿って第2領域R2に配されており、後に為される現像処理を経て、第1及び第2ラインパターン20及び20のそれぞれと接続されうる。第3接続パターン21は、第3ラインパターン20と接触するように、周辺部10に対応する部分に配されている。第4接続パターン21は、第4ラインパターン20と接触するように、周辺部10に対応する部分に配されている。ここで、第3接続パターン21は、第3ラインパターン20よりも、第1方向Xと直交する第2方向Yの幅が広くなっている。また、第4接続パターン21は、第4ラインパターン20よりも、第1方向Xと直交する第2方向Yの幅が広くなっている。また、仮想線Fから第3接続パターン21の中心線21Cまでの距離は、仮想線Fから第3ラインパターン20の中心線20Cまでの距離よりも大きい。また、仮想線Fから第4接続パターン21の中心線21Cまでの距離は、仮想線Fから第4ラインパターン20の中心線20Cまでの距離よりも大きい。ここで、仮想線Fは、第1及び第3ラインパターン20及び20と、第2及び第4ラインパターン20及び20との間に第1方向Xに沿って延びている線である。
上記の方法によると、例えば、隣接する接続パターン同士の間隔を最小の寸法とし、これにより、隣接するラインパターン同士の確保すべき間隔を抑え、これらのラインパターンをより密に配することが可能となる。第1工程及び第2工程を経て、図2(c)に例示されるパターンが転写される。図2(c)は、2つのマスクパターンを重ねた場合のイメージ図である。その後、現像処理がなされ、図2(d)に例示されるような実パターンが得られる。図2(a)及び(b)では、第1乃至第4接続パターン21乃至21のそれぞれは、仮想線F側に、第1乃至第4ラインパターン20乃至20のそれぞれに対して、突出するように示されている。しかし、この突出がない形状のパターンとしてもよく、例えば、それぞれの端が一直線上に並んでいてもよい。
図3(a)は、上記の方法が用いられうるパターンの一例を示している。図3(a)は、図2(c)と同様のイメージ図である。例えば、ラインパターン30とラインパターン30とが280nmの間隔で配され、ラインパターン30とラインパターン30とが280nmの間隔で配されている。また、前述の接続パターン31乃至31が配されうる。接続パターン31及び31は、ラインパターン30とラインパターン30との間隔が狭い方の端は、ラインパターン30及び30の端と一直線上に並んでおり、その反対側の端は、それぞれ100nm突出している。接続パターン31及び31についても、それぞれ同様である。このとき、ラインパターン30から十分に離れたラインパターン32及び32については、例えば、特許文献1に記載の補助パターンに対応する接続パターン33及び33が形成されてもよい。
KrFの露光装置(波長248nm)を用いて第1工程及び第2工程が為され、その後、現像処理が為され、図3(b)に示されるような配線パターンが得られた。周辺部10は、個別に為される2回の露光処理によって重複して露光(いわゆる2重露光)される。そのため、実際に形成されるパターンの寸法は、マスクのパターンの寸法に投影倍率を乗じた寸法よりも細く(又は、短く)なる。しかし、上記の方法によると、個別に露光する2つの領域の境界部において、パターンの離れ、例えば、配線の断線を防ぐことができ、また、隣接するパターン同士の短絡も回避している。
以上、本実施形態によると、基板上の複数の領域を個別に露光する半導体装置の製造方法において、密に隣接するパターンを形成することができる。ここでは、接続パターンのそれぞれは、周辺部10の領域、即ち、2重露光がされる領域に対応する部分に配されているが、それよりも大きくてもよい。また、ここでは、ポジ型のフォトレジスト材料を用いた場合を考えたが、ネガ型のフォトレジスト材料を用いてもよい。以下の各実施形態においても同様である。
<第2実施形態>
図4を参照しながら、第2実施形態のフォトマスク、及び半導体装置の製造方法(特に、露光方法)を説明する。第1実施形態と同様にして、基板上の互いに隣り合う2つの領域(第1領域R1及び第2領域R2)を個別に露光して半導体集積回路パターンを形成する場合を考える。
まず、図4(a)に例示されるようなパターンを形成するためのフォトマスクを用いて、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料が塗布された基板100の第1領域R1、及びその周辺部10を露光する(第1工程)。第1工程において用いるフォトマスクのマスクパターンは、第1乃至第3ラインパターン40乃至40と、第1接続パターン乃至第3接続パターン41乃至41と、を有している。第1ラインパターン40及び第2ラインパターン40のそれぞれは、第1方向Xに沿って第1領域R1に配されている。第3ラインパターン40は、第1ラインパターン40と第2ラインパターン40との間に第1方向Xに沿って第1領域R1に配されている。第1接続パターン41は、第1ラインパターン40と接触するように周辺部10に配されている。第2接続パターン41は、第2ラインパターン40と接触するように周辺部10に配されている。第3接続パターン41は、第3ラインパターン40と接触するように周辺部10に配されている。ここで、第1乃至第3接続パターン41乃至41のうち第1接続パターン41は、第1ラインパターン40よりも第1方向Xと直交する第2方向Yの幅がそれぞれ広い。また、第1乃至第3接続パターン41乃至41のうち第2接続パターン41は、第2ラインパターン40よりも第1方向Xと直交する第2方向Yの幅がそれぞれ広い。
次に、図4(b)に例示されるようなパターンを形成するためのフォトマスクを用いて、第2領域R2、及び周辺部10を露光する(第2工程)。即ち、第2工程において用いるフォトマスクのマスクパターンは、第4乃至第6ラインパターン40乃至40と、第4乃至第6接続パターン41乃至41と、を有している。第4ラインパターン40及び第5ラインパターン40のそれぞれは、第1方向Xに沿って第2領域R2に配されている。第4ラインパターン40は、後に為される現像処理を経て、第1ラインパターン40と接続されうる。また、第5ラインパターン40は、後に為される現像処理を経て、第2ラインパターン40と接続されうる。第6ラインパターン40は、第4ラインパターン40と第5ラインパターン40との間に第1方向Xに沿って第1領域R1に配されている。第4接続パターン41は、第1ラインパターン40と接触するように周辺部10に配されている。第5接続パターン41は、第2ラインパターン40と接触するように周辺部10に配されている。第6接続パターン41は、第3ラインパターン40と接触するように周辺部10に配されている。ここで、第4乃至第6接続パターン41乃至41のうち第6接続パターン41は、第6ラインパターン40よりも、第1方向Xと直交する第2方向Yの幅がそれぞれ広い。第1乃至第6接続パターン41乃至41のうち第1、第2、及び第6接続パターン41、41及び41は、以上のような特徴を有している。
例えば、第1、第3、及び第2ラインパターン40、40及び40が、170nmの距離だけ離れて順に配されている。同様に、第4、第5、及び第6ラインパターン40、40及び40が、170nmの距離だけ離れて順に配されている。また、第1乃至第3接続パターン41乃至41のそれぞれは、周辺部において、A−A’より、例えば、50〜150nm程度、第2領域R2側に突出している。同様にして、第4乃至第6接続パターン41乃至41のそれぞれは、周辺部において、A−A’より、例えば、50〜150nm程度、第1領域R1側に突出している。また、第1接続パターン41は、第1ラインパターン40から、例えば、20〜30nm程度、両側の端がそれぞれ突出している。第2及び第6接続パターン41及び41についても同様にして、両側の端が突出している。
KrFの露光装置(波長248nm)を用いて第1工程及び第2工程が為され、図4(c)に例示されるパターンが転写され、その後、現像処理が為され、図4(d)に例示されるような実パターンが得られる。第1実施形態と同様に、周辺部10においては、2重露光が為される。ここで、本実施形態では、第1及び第2接続パターン41及び41のそれぞれが、周辺部10の幅よりも大きく(C−C’より左側まで)配されている。また、第6接続パターン41が、周辺部10の幅よりも大きく(B−B’より左側まで)配されている。したがって、現像処理の後に得られるパターンは、パターン幅の大きい部分が、互いに近接しないように千鳥配置になっている。
以上、この方法によると、個別に露光する2つの領域の境界部において、パターンの離れ、例えば、配線の断線を防ぐことができ、また、隣接するパターン同士の短絡も回避しうる。したがって、基板上の複数の領域を個別に露光する半導体装置の製造方法において、密に隣接するパターンを形成することができる。
<第3実施形態>
図5を参照しながら、第3実施形態を説明する。第3実施形態は、以下に述べる点で第2実施形態と異なる。まず、図5(a)に示されるように、第1仮想線Fから第1接続パターン41の中心線41Cまでの距離は、第1仮想線Fから第1ラインパターン40の中心線40Cまでの距離よりも大きい。ここで、第1仮想線Fは、第1ラインパターン40と第3ラインパターン40との間に第1方向Xに沿って延びている線である。また、図5(b)に示されるように、第2仮想線Fから第2接続パターン41の中心線41Cまでの距離は、第2仮想線Fから第2ラインパターン40の中心線40Cまでの距離よりも大きい。ここで、第2仮想線Fは、第2ラインパターン40と第3ラインパターン40との間に第1方向Xに沿って延びている線である。
例えば、第1乃至第3接続パターン41乃至41は、周辺部において、A−A’より、例えば、50〜150nm程度、第2領域R2側に突出している。また、第1接続パターン41のパターンの間隔が狭い方の端は、第1ラインパターン40の端と一直線上に並んでおり、一方で、その反対側の端は、例えば、20〜30nm程度、突出している。同様に、第2接続パターン41のパターンの間隔が狭い方の端は、第2ラインパターン40の端と一直線上に並んでおり、一方で、その反対側の端は、例えば、20〜30nm程度、突出している。第4乃至第6接続パターン41乃至41のそれぞれは、周辺部において、A−A’より、例えば、50〜150nm程度、第1領域R1側に突出している。また、第6接続パターン41は、第6ラインパターン40から、例えば、20〜30nm程度、両側の端がそれぞれ突出している。
これにより、第1及び第2接続パターン41及び41と、第6接続パターン41とは、それぞれの突出した部分が互いに近接しないように転写されうる。具体的には、KrFの露光装置(波長248nm)を用いて第1工程及び第2工程が為され、図5(c)に示されるパターンが転写され、その後、現像処理が為され、図5(d)に例示されるようなパターンが得られる。ここで、周辺部10においては、2重露光が為され、現像処理の後に得られるパターン(図5(d))は、パターン幅の大きい部分が、互いに近接しないように配されている。
以上、この方法によると、個別に露光する2つの領域の境界部において、パターンの離れ、例えば、配線の断線を防ぐことができ、また、隣接するパターン同士の短絡も回避しうる。したがって、基板上の複数の領域を個別に露光する半導体装置の製造方法において、密に隣接するパターンを形成することができる。
以上の3つの実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途、機能、およびその他の仕様の変更が適宜可能であり、他の実施形態によっても実施されうることは言うまでもない。

Claims (4)

  1. 基板上の領域を露光するためのフォトマスクであって、
    前記フォトマスクのマスクパターンは、互いに隣接するように第1方向に沿って配された第1ラインパターン及び第2ラインパターンと、前記第1ラインパターンに接触するように前記領域の周辺部に対応する部分に配された第1接続パターンと、前記第2ラインパターンに接触するように前記周辺部に対応する部分に配された第2接続パターンとを有し、
    前記第1接続パターンは、前記第1ラインパターンよりも前記第1方向と直交する第2方向の幅が広く、前記第2接続パターンは、前記第2ラインパターンよりも前記第2方向の幅が広く、
    前記第1ラインパターンと前記第2ラインパターンとの間に前記第1方向に沿って延びる仮想線から前記第1接続パターンの中心線までの距離は、前記仮想線から前記第1ラインパターンの中心線までの距離よりも大きく、
    前記仮想線から前記第2接続パターンの中心線までの距離は、前記仮想線から前記第2ラインパターンの中心線までの距離よりも大きい、
    ことを特徴とするフォトマスク。
  2. 基板上の領域を露光するためのフォトマスクであって、
    前記フォトマスクのマスクパターンは、第1方向に沿って配された第1ラインパターン及び第2ラインパターンと、前記第1ラインパターンと前記第2ラインパターンとの間に前記第1方向に沿って配された第3ラインパターンと、前記第1ラインパターンに接触するように前記領域の周辺部に対応する部分に配された第1接続パターンと、前記第2ラインパターンに接触するように前記周辺部に配された第2接続パターンと、前記第3ラインパターンに接触するように前記周辺部に対応する部分に配された第3接続パターンとを形成するためのマスクパターンを有し、
    前記第1乃至第3接続パターンのうち前記第1接続パターンは、前記第1ラインパターンよりも前記第1方向と直交する第2方向の幅が広く、前記第1乃至第3接続パターンのうち前記第2接続パターンは、前記第2ラインパターンよりも前記第2方向の幅が広く、
    前記第1ラインパターンと前記第3ラインパターンとの間に前記第1方向に沿って延びる第1仮想線から前記第1接続パターンの中心線までの距離は、前記第1仮想線から前記第1ラインパターンの中心線までの距離よりも大きく、
    前記第2ラインパターンと前記第3ラインパターンとの間に前記第1方向に沿って延びる第2仮想線から前記第2接続パターンの中心線までの距離は、前記第2仮想線から前記第2ラインパターンの中心線までの距離よりも大きい、
    ことを特徴とするフォトマスク。
  3. 基板上の互いに隣り合う第1領域及び第2領域を個別に露光して半導体集積回路パターンを形成する半導体装置の製造方法であって、
    前記基板の第1領域及びその周辺部を露光する第1工程であって、
    第1方向に沿って前記第1領域に形成される第1ラインパターンに対応する領域と、
    前記第1ラインパターンに隣接するように形成される第2ラインパターンに対応する領域と、
    前記第1ラインパターンに接触するように前記第1領域の周辺部に形成される第1接続パターンに対応する領域と、
    前記第2ラインパターンに接触するように当該周辺部に形成される第2接続パターンに対応する領域と
    のそれぞれを露光する第1工程と、
    前記基板の第2領域及びその周辺部を露光する第2工程であって、
    前記第1方向に沿って前記第2領域に形成され且つ前記第1ラインパターンと接続されるべき第3ラインパターンに対応する領域と、
    前記第3ラインパターンに隣接するように形成され且つ前記第2ラインパターンと接続されるべき第4ラインパターンに対応する領域と、
    前記第3ラインパターンに接触するように前記第2領域の周辺部に形成される第3接続パターンに対応する領域と、
    前記第4ラインパターンに接触するように当該周辺部に形成される第4接続パターンに対応する領域と
    のそれぞれを露光する第2工程と、を含み、
    前記第1接続パターンは、前記第1ラインパターンよりも前記第1方向と直交する第2方向の幅が広く、前記第2接続パターンは、前記第2ラインパターンよりも前記第2方向の幅が広く、前記第3接続パターンは、前記第3ラインパターンよりも前記第2方向の幅が広く、前記第4接続パターンは、前記第4ラインパターンよりも前記第2方向の幅が広く、
    前記第1及び前記第3ラインパターンと前記第2及び前記第4ラインパターンとの間に前記第1方向に沿って延びる仮想線から前記第1接続パターンの中心線までの距離は、前記仮想線から前記第1ラインパターンの中心線までの距離よりも大きく、前記仮想線から前記第2接続パターンの中心線までの距離は、前記仮想線から前記第2ラインパターンの中心線までの距離よりも大きく、前記仮想線から前記第3接続パターンの中心線までの距離は、前記仮想線から前記第3ラインパターンの中心線までの距離よりも大きく、前記仮想線から前記第4接続パターンの中心線までの距離は、前記仮想線から前記第4ラインパターンの中心線までの距離よりも大きい、
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 基板上の互いに隣り合う第1領域及び第2領域を個別に露光して半導体集積回路パターンを形成する半導体装置の製造方法であって、
    前記基板の第1領域及びその周辺部を露光する第1工程であって、
    第1方向に沿って前記第1領域に形成される第1ラインパターン及び第2ラインパターンに対応する領域と、
    前記第1ラインパターンと前記第2ラインパターンとの間に前記第1方向に沿って前記第1領域に形成される第3ラインパターンに対応する領域と、
    前記第1ラインパターンと接触するように前記第1領域の周辺部に形成される第1接続パターンに対応する領域と、
    前記第2ラインパターンと接触するように当該周辺部に形成される第2接続パターンに対応する領域と、
    前記第3ラインパターンと接触するように当該周辺部に形成される第3接続パターンに対応する領域と
    のそれぞれを露光する第1工程と、
    前記基板の第2領域及びその周辺部を露光する第2工程であって、
    第1方向に沿って前記第2領域に形成され且つ前記第1ラインパターンと接続されるべき第4ラインパターンに対応する領域と、
    第1方向に沿って前記第2領域に形成され且つ前記第2ラインパターンと接続されるべき第5ラインパターンに対応する領域と、
    前記第4ラインパターンと前記第5ラインパターンとの間に前記第1方向に沿って前記第2領域に形成される第6ラインパターンに対応する領域と、
    前記第4ラインパターンと接触するように前記第2領域の周辺部に形成される第4接続パターンに対応する領域と、
    前記第5ラインパターンと接触するように当該周辺部に形成される第5接続パターンに対応する領域と、
    前記第6ラインパターンと接触するように当該周辺部に形成される第6接続パターンに対応する領域と
    のそれぞれに対応する領域を露光する第2工程と、を含み、
    前記第1乃至第6接続パターンのうち前記第1接続パターンは、前記第1ラインパターンよりも前記第1方向と直交する第2方向の幅が広く、前記第1乃至第6接続パターンのうち前記第2接続パターンは、前記第2ラインパターンよりも前記第2方向の幅が広く、前記第1乃至第6接続パターンのうち前記第6接続パターンは、前記第6ラインパターンよりも前記第2方向の幅が広い、
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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