JPH01147546A - 集積回路製造用ホトマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は集積回路の製造工程中のホトエツチングプロセ
スにおいて使用されるホトマスク（以下では単に「マス
ク」とも称する）に関する。

（従来の技術） 集積回路に対する動作速度向上の要求はますます強まっ
ている。このような要求に応するための一手段として回
路の集積度を上げる努力がなされている。回路の集積度
増大にとって重要なポイントのひとつとして、ホトエツ
チングプロセスにおける解像度の向上が挙げられる。

従来より、材料（ホトレジスト、現像液等）や露光装置
の改良によってホトエツチングにおける解像度の向上が
図られてきている。材料については１分子量分布の分散
度や感光基の改良により高解像度のホトレジストを開発
しようとする試みがなされている。

露光装置については、光源の露光波長を短くすることや
レンズのＮＡ（開口数）を大きくすることにより解像度
が改善されてきた。理論解像度Ｒは、露光波長λおよび
開口数ＮＡによって次式のように表される。

一方、焦点深度Ｆ、　Ｄ、は。

λ と表される。式（１）および（２）から明らかなように
。

理論解像度が向上すれば焦点深度は小さくなる。

焦点深度が小さくなるということは９表面に段差を有す
るデバイスにおいて股上および股下の両方に焦点を合わ
せることが難しくなることを意味する。このため実質的
な解像度は理論解像度よりも低くなる。

また、コンタクトホールのような微細なパターンの露光
においでは、マスクパターンの光透過面積が小さく、マ
スクパターンを透過する光量が小さいため、所望のパタ
ーンのホトレジストへの転写が容易ではなかった。従来
では第３図（ａ）に示す矩形のマスクパターン３１が用
いられていたが、このようなマスクパターンで一辺が２
μ−よりも小さいコンタクトホールを形成しようとする
と、マスクパターンを透過する光の強度がマスクパター
ンの中心からの距離に従って小さくなる分布を示すた°
め、形成されたコンタクトホール３２の開口形状は第３
図（ロ）に示すような円状のものになってしまう。この
傾向はコンタクトホールが微細になるほど著しい。特に
、デバイス表面に段差がある場合には焦点深度の不足に
よりｄｅｆｏｃｕｓになり易く。

コンタクトホールの輪郭が歪んだり、開口径にばらつき
が生じたりする。時には全く開口しないこともある。こ
のように、微細なコンタクトホールについては計算上の
解像度が得られず、設計上の性能が達成されないという
問題があった。

露光を過剰に行えば上述の問題は軽減されるが。

コンタクトホールの最終的な開口径がマスクパターン径
よりも大きくなってしまう。経験的には。

コンタクトホールの最終開口径はＬ＆Ｓ　（ラインアン
ドスペース）理論解像度に０．２μｍを加えたものとな
る。ＮＡの異なる値について計算した理論解像度と、マ
スクパターン径を理論解像度と同一にした場合のコンタ
クトホールの最終開口径を第１表に示す。第１表に示さ
れている数値は、露光波長λが４３６ｎｍで、ウェハ表
面が平坦な場合のものである。但しＮＡが０．４２．マ
スクパターン径が０．８μｍの組み合わせは焦点深度が
不足するため段差のあるデバイス上では使用できない。

第１表 上述した。所望の形状および大きさのコンタクトホール
を得ることが難しいという問題を解決するために、コン
タクトホールのためのマスクパターンとして第４図（ａ
）に示すものが提案されている。

このマスクパターン４１は矩形の主パターン４２とその
４つの頂点にそれぞれ配設された小さな矩形の補助パタ
ーン４３とからなっている。マスクパターン４１を用い
た場合には第４図（ロ）に示すような良好な形状を有す
るコンタクトホール４４が得られ、コンタクトホールの
一辺の長さは０．５μｍ程度まで短くすることができる
。

（発明が解決しようとする問題点） 第３図（ａ）のマスクパターン３１が１個の矩形を有す
るのに対して第４図（ａ）に示されるマスクパターン４
１は５個の矩形を有している。従って、マスクパターン
をＣＡＤで設計する場合、マスクパターン４１のデータ
量はマスクパターン３１のデータ量の５倍になるので、
ＣＡＤによる設計に多くの時間がかかり、ＣＡＤ機器の
記憶容量等の処理能力を増強する必要がある。また、マ
スクの作製のためにＣＡＤｆ−夕をＥＢ（電子ビーム）
データに変換する場合にも、第４図（ａ）のパターンを
有するマスクについては、複雑な図形を有する分だけデ
ータ量が多くなるので、データ変換やマスクパターンの
描画に要する時間が長くなり、複雑なパターンを描画す
るため作業の難度が大きくなる。

このように、マスクパターン４１には、マスク製作のス
ループットが低下し、マスクの品質の確保が難しくなる
という問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、マスク製作のスループットおよび作業の難易度
を許容範囲内に留めることができ。

かつ微細なパターンをホトレジスト上に形成することの
できるマスクを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明のホトマスクは、四辺形の主パターンと。

該主パターンの対向する２辺に接してそれぞれ配設され
、短辺が解像しない長さを有し、長辺が該主パターンの
辺に接している矩形の補助パターンとを備え、該長辺の
長さが該長辺に接している該主パターンの辺の長さより
も太き（、該長辺に接している該主パターンの辺が該長
辺の中間部において該長辺に接しており、そのことによ
って上記目的が達成される。

（実施例） 第１図（ａ）は本発明の一実施例におけるコンタクトホ
ール形成用のマスクパターンｌを示している。

マスクパターン１は０．８μｍ角のコンタクトホールを
形成するためのものであり、矩形の主パターン２と、２
個の矩形の補助パターン３および４とを備えている。補
助パターン３はその長辺７が主パターンの辺５に接する
ようにして配設されている。補助パターン４は、主パタ
ーンの辺５に対向する辺６にその長辺８が接するように
配設されている。補助パターン３および４の長辺７およ
び８は、それらに接している主パターン２０辺５および
６よりも長く、補助パターン３および４はその長手方向
の両端部が主パターン２の外に突出している。補助パタ
ーン３および４の短辺９．１０の長さはいずれも露光装
置の露光波長（４０５ｎｍ〜４３６ｎｍ程度）では解像
しない値である０、３μＩ１１〜０．４μｌに設定され
ている。

主パターン２の寸法は、補助パターンの長辺方向が０．
８μｍ、補助パターンの短辺方向が０．３μｍであり、
補助パターンの短辺方向の寸法が０．５μｍだけ小さく
されている。主パターン２にこの程度の異方性（長方形
）をもたせると、マスクパターン１によって形成される
コンタクトホールが等方的（正方形）になる。

第１図（ｂ）は０．７μ−角のコンタクトホールを形成
するためのマスクパターン１１を示している。このマス
クパターン１１では、補助パターン１３．１４の短辺方
向の主パターン１２の長さは０．３μｍであり。

形成するコンタクトホールの寸法である０、７μｍより
も０．４μｍだけ短い。

上述の実施例のマスクを用いて微細なコンタクトホール
を形成するホトエツチングプロセスを以下に述べる。

ｉ）半導体等の基板上にポジ型ホトレジストを塗布する
。

ｉｉ）基板を熱処理してホトレジスト膜中に残存する溶
剤を除去する。

ｉｉｉ　）上述したマスクを基板上の所望の位置に位置
づける。

１ｖ）ｉ光装置を用いて紫外光等をホトマスクに照射す
る。

Ｖ）有機溶剤等の現像液を用いてホトレジストを現像す
る。

以上の手順によって、第１図（ａ）に示したマスクパタ
ーン１に対応して第２図に示すような適正なコンタクト
ホール２１が形成される。

上述した実施例のマスクパターン１および１１はいずれ
も３個の矩形を含んでいる。従って第４図（ａ）に示し
た従来のマスクパターン４１に比べて、ＣＡＤデータ量
は３７５程度に削減される。また、従来のマスクパター
ンはどパターンが複雑でないので、電子ビームによるマ
スクパターンの描画作業は容易になる。

（発明の効果） 本発明によれば、マスクパターンの複雑さが小さいので
ＣＡＤによるマスクパターン設計や電子ビームによるマ
スクパターン描画を含むマスク作製過程のスループット
を改善できる。しかも良好な形状の微細パターンをホト
レジスト上に形成できるホトマスクが提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施例における
マスクパターンの平面図、第２図はその実施例によって
形成されるコンタクトホールの平面図、第３図（ａ）は
従来のホトマスクの一例におけるマスクパターンの平面
図、第３図■）は第３図（ａ）のホトマスフによって形
成されるコンタクトホールの平面図、第４図（ａ）は従
来のホトマスクの他の例におけるマスクパターンの平面
図、第４図（ハ）は第４図（ａ）のホトマスクによって
形成されるコンタクトホールの平面図である。 １．１１・・・マスクパターン、２．１２・・・主パタ
ーン。 ３、　４．１３．１４・・・補助パターン、５．６・・
・主パターンの辺、７．８・・・補助パターンの長辺、
９．１０・・・補助パターンの短辺、２１・・・コンタ
クトホール。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、四辺形の主パターンと、該主パターンの対向する２
   辺に接してそれぞれ配設され、短辺が解像しない長さを
   有し、長辺が該主パターンの辺に接している矩形の補助
   パターンとを備え、該長辺の長さが該長辺に接している
   該主パターンの辺の長さよりも大きく、該長辺に接して
   いる該主パターンの辺が該長辺の中間部において該長辺
   に接している集積回路製造用ホトマスク。