JPH04369823A - パターン形成方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置等の製造
工程中で使用されるレジストパターンの形成方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】投影露光によるホトリソグラフィ技術の
分野においても、半導体装置の高集積化に対応出来る微
細なレジストパターンを形成出来る技術が種々提案され
ている。

【０００３】それらの技術の中で注目されている技術の
一つに位相シフト法と称される技術がある。

【０００４】この位相シフト法は、Ｌｅｖｅｎｓｏｎ（
レベンスン）等によって例えば文献（アイイーイーイー
　　トランザクション　　エレクトロン　　デバイス（
ＩＥＥＥＴｒａｎ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　　Ｄｅｖｉｃｅ
，Ｖｏｌ．ＥＤ−２９（１９８２）ｐ．１８２８，同Ｖ
ｏｌ．ＥＤ−３１（１９８４）ｐ．７５３）に報告され
ている技術であり、ウエハ上での光コントラストを上げ
るためにホトマスク上に露光光の位相をずらす透明な薄
膜（シフタ）を部分的に設けて投影露光法の解像力を向
上させる技術である。

【０００５】位相シフト法の応用例としては、例えばこ
の出願の出願人に係る特願平２−１９０１６２号に提案
（文献：応用物理学会（１９９０．９．２７），講演番
号２７ｐ−ＺＧ−３に開示。）のパターン形成方法があ
った。これについて図３（Ａ）及び（Ｂ）と図４とを参
照して簡単に説明する。なお、これらの図は、このパタ
ーン形成方法を、ゲート電極及びパッド部を有するゲー
トパターン用のレジストパターンを形成する場合に適用
した工程図である。そして、図３（Ａ）及び（Ｂ）は使
用したホトマスクをその上方から見て示した平面図、図
４はこれらホトマスクを用いた場合にレジストに形成さ
れる潜像の説明に供する平面図である。

【０００６】このパターン形成方法では、光透過部１１
、矩形の遮光部１３及び位相シフト法用シフタ１５を具
える第一のホトマスク１０であってシフタ１５のエッジ
の一部が光透過部１１内に位置している第一のホトマス
ク１０（図３（Ａ）参照。）を介しレジストに対し露光
がなされる。さらに、このレジストに対し、第一のホト
マスク１０の遮光部１３と対応する遮光部２１を具える
第二のホトマスク２０であってその、第一のホトマスク
１０のシフタの光透過部内に位置しているエッジ部分の
所定部分と対応する部分が遮光部２５とされている第二
のホトマスク２０（図３（Ｂ）参照。）を介し露光がな
される。なお、第一のホトマスク１０を用いての露光と
、第二のホトマスク２０を用いての露光とを逆の順で行
っても良い。

【０００７】このパターン形成方法では、第一のホトマ
スク１０を用いた露光においてレジストの遮光部１３と
対向する領域は未露光状態となり、シフタ１５のエッジ
ラインと対向する領域は位相シフト効果の影響によりや
はり未露光状態となり、それ以外のレジスト部分は露光
状態となる。また、第二のホトマスク２０を用いた露光
においてレジストの遮光部２１と対向する領域及び遮光
部２５と対向する領域はそれぞれ未露光状態となり、そ
れ以外のレジスト部分は露光状態となる。したがって、
両ホトマスクを用いての露光工程が終了した後は、第一
のホトマスク１０と第二のホトマスク２０との位置合わ
せが正確に行われた場合、レジスト３０（図４参照。）
には、第一のホトマスクの遮光部１３（第二のホトマス
クの遮光部２１と考えても良い。）によって形成される
未露光部３１と、第一のホトマスクのシフタのエッジ部
及び第二のホトマスクの遮光部２５の重複部分によって
形成される未露光部３３とを有する潜像が形成される（
図４参照）。

【０００８】そして、レジストがネガ型の場合であれば
、図４の潜像を現像すると、レジストの未露光部３１、
３３が除去されたレジストパターンが得られる。これは
、リフトオフ法によりゲート電極及びパツド部を形成す
るためのレジストパターンとして使用できる。レジスト
がポジ型の場合であれば、図４の潜像を現像すると、レ
ジストの未露光部３１、３３部分のみが残存するレジス
トパターンが得られる。いずれの場合も、未露光部３３
であった部分はレジストパターンのゲート電極形成用部
分となり、未露光部３１であった部分はレジストパター
ンのパッド部形成用部分となる。

【０００９】このパターン形成方法によれば、矩形のパ
ッド部と、線幅（チャネル長に相当する寸法）が０．２
μｍ以下の微細なゲート電極とを形成するためのレジス
トパターンが簡易に形成できた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
パターン形成方法では、第一のホトマスク１０及び第二
のホトマスク２０各々の矩形の遮光部１３、２１の寸法
が実質的に同じとされていた。したがって、第一のホト
マスクを用いた露光と第二のホトマスクを用いた露光と
において、第一のホトマスク１０と第二のホトマスク２
０とが相対的に例えば図５（Ａ）に示すようにゲート長
方向（図５中にＸで示す方向）にｘ０　ずれた場合、設
計ではＸ方向の寸法がＷ０　の未露光部とならなければ
ならないところＸ方向の寸法がｘ０　分だけ狭いＷ１　
の幅の未露光部３１ａとなるので、設計通りのパッド部
が得られないという問題点があった。さらに、第一のホ
トマスク１０のシフタ１５の光透過部内に位置するエッ
ジ部のうち第二のホトマスクを介しての露光において露
光されなければならない部分１５ａが上記ｘ０　のマス
ク位置ずれによって生じた遮光部４１によって未露光状
態となるので、このエッジ部分１５ａが凸状に残存して
しまうという問題点があった（図５（Ｂ）参照。）。

【００１１】また、これを防止するために、例えば図６
（Ａ）に示すように、第一のホトマスク１０の矩形の遮
光部１３ａのＸ方向及びＹ方向の各々の辺の寸法を設計
寸法Ｗ０　に対し各辺の両端でｔずつ大きくすることも
考えられる。しかしこの場合は、第一のホトマスクの遮
光部１３ａの設計寸法より広げた部分と第二のホトマス
クの遮光部２５との重複部分が余分な未露光部分３１ｂ
となるので（図６（Ｂ）参照。）、設計通りのパッド部
が得られないという問題点があった。

【００１２】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、したがってこの発明の目的は、位相シフト法
用のシフタのエッジ部を利用してレジストに細線の未露
光部を形成できる第一のホトマスクと上記細線未露光部
の不要部分を露光するための第二のホトマスクとを使用
するパターン形成方法であって各ホトマスクは各々矩形
の遮光部を有しこれら遮光部の重複部分でレジストに上
記細線未露光部とは別に矩形の未露光部を形成するパタ
ーン形成方法において、両ホトマスクの位置ずれが生じ
ても両ホトマスクの矩形の遮光部同士の重複部分の形状
及び面積がずれない方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明によれば、光透過部、矩形の遮光部及び位
相シフト法用のシフタを具える第一のホトマスクであっ
て前述のシフタのエッジ部の一部が前述の光透過部内に
位置している第一のホトマスクと、該第一のホトマスク
の矩形の遮光部に対応する矩形の遮光部を具えかつ当該
第二のホトマスクの、前述の第一のホトマスクのシフタ
の光透過部内に位置しているエッジ部分の所定部分と対
応する部分が、遮光部とされている第二のホトマスクと
を、第一及び第二のホトマスクの順にまたはこの逆の順
に用いてレジストをそれぞれ露光するパターン形成方法
において、第一のホトマスクは、その矩形の遮光部の第
一の辺の寸法が設計寸法としてあり該第一の辺と直交す
る第二の辺の寸法が設計寸法より大きくしてあり、第二
のホトマスクは、その矩形の遮光部の前記第一のホトマ
スクでいう第一の辺に相当する辺の寸法が設計寸法より
大きくしてあり前記第一のホトマスクでいう第二の辺に
相当する寸法が設計寸法としてあることを特徴とする。

【００１４】この発明の実施に当たり、前述の第一のホ
トマスク及び第二のホトマスク各々の矩形の遮光部の辺
のうちの設計寸法より大きくしてある辺の寸法を、他方
のホトマスクとの位置合わせずれ予想分だけ大きい寸法
とするのが好適である。当該寸法を大きくし過ぎると他
のパターン配置面積を侵食する場合が生じ好ましくなく
、当該寸法が小さ過ぎると第一及び第二のホトマスクの
位置ずれを吸収できずないからである。第一及び第二の
ホトマスクの位置合わせずれ予想分とするのが、必要最
小限の寸法になるからである。

【００１５】

【作用】この発明のパターン形成方法によれば、レジス
トに形成される矩形の未露光部の形状及び面積は、第一
のホトマスクの矩形の遮光部と第二のホトマスクの矩形
の遮光部との重複部分で決定される。この点は従来と同
様である。しかし、この発明では、第一のホトマスクの
矩形の遮光部の第一の辺の寸法を設寸法計通りとしかつ
この第一の辺と直交する第二の辺の寸法は設計寸法より
大きくしてあり、一方の第二のホトマスクでは矩形の遮
光部の第一の辺及び第二の辺の寸法を第一のホトマスク
の場合と逆にしてあるので、両マスクの矩形の遮光部の
重複部分は常に（第一のホトマスク側の設計寸法）×（
第二のホトマスク側の設計寸法）で規定される。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明のパターン形
成方法の実施例について説明する。なお、以下の実施例
は、ゲート電極及びパッド部を有するゲートパターン形
成にこの発明を適用した例である。図１（Ａ）及び（Ｂ
）はその説明に供する図である。特に、図１（Ａ）は実
施例で用いた第一のホトマスク４０をその上方から見て
示した平面図、図１（Ｂ）は実施例で用いた第二のホト
マスク５０をその上方から見て示した平面図である。い
ずれの図もこの発明を理解できる程度に各構成成分の寸
法、形状及び配置関係を概略的に示してある。

【００１７】図１（Ａ）に示すように、この実施例で用
いた第一のホトマスク４０は、光透過部４１と、矩形の
遮光部４２と、位相シフト法用のシフタ４３とを具える
。そして、シフタ４３のエッジ部の一部が光透過部４１
内に位置するようにシフタ４３は設けてある。さらに、
矩形の遮光部４２の第一の辺（この場合図１（Ａ）中Ｙ
で示す方向の辺）の寸法は設計寸法Ｗ０　としてあり該
第一の辺と直交する第二の辺の寸法は設計寸法Ｗ０　よ
り大きくしてある。ここで設計寸法とはレジスト上での
設計寸法に対応する寸法のことでありレジスト上での寸
法に投影露光装置の縮小比の逆数を乗じた値のことであ
る。また、第二の辺の具体的な寸法は、この実施例では
、設計寸法Ｗ０　に対し第二の辺の両端にＷｘ　ずつ長
くした寸法としてある。ここで２Ｗｘで与えられる寸法
は、第一のホトマスク４０と、後述する第二のホトマス
ク５０（図１（Ｂ）参照。）とのＸ方向でのマスク合わ
せずれ予想分である。もちろん、第二の辺の寸法は、（
Ｗ０　＋２Ｗｘ　）より大きくしても位置ずれ対策上は
問題ないが、矩形の遮光部４２に隣接する他のパターン
を形成する上で問題となるので（Ｗ０　＋２Ｗｘ　）程
度とするのが良い。

【００１８】一方、この実施例で用いた第二のホトマス
ク５０は、図１（Ｂ）に示すように、第一のホトマスク
４０（図１（Ａ）参照）の矩形の遮光部４２（図１（Ａ
）参照）に対応する矩形の遮光部５１を具えかつ当該第
二のホトマスク５０の、第一のホトマスク４０のシフタ
４３（図１（Ａ）参照）の光透過部内に位置しているエ
ッジ部分の所定部分と対応する部分（ゲート電極用パタ
ーンとなる部分）が、遮光部５２とされている。さらに
、矩形の遮光部５１の第一のホトマスクでいう第一の辺
に相当する辺の寸法が設計寸法より大きい寸法この場合
（Ｗ０　＋２Ｗｙ　）としてあり第一のホトマスク４０
でいう第二の辺に相当する寸法が設計寸法Ｗ０　として
ある。ここで２Ｗｙ　で与えられる寸法は、第一のホト
マスク４０（図１（Ａ）参照）と、第二のホトマスク５
０とのＹ方向でのマスク合わせずれ予想分である。

【００１９】なお、上述の説明においては、Ｗｙ　とＷ
ｘ　とは互いに異なる寸法のごとく説明しているがＷｙ
　とＷｘ　とは同じ値の場合も勿論有り得る。また、矩
形の遮光部の設計寸法をＸ方向及びＹ方向共にＷ０　と
して説明しているが、設計によっては、Ｘ方向の辺の設
計寸法とＹ方向の辺の設計寸法とが異なる場合もあり得
る。

【００２０】次に、上述の第一のホトマスク４０及び第
二のホトマスク５０を、第一及び第二のホトマスクの順
に用いてまたはこの逆の順に用いて、レジストをそれぞ
れ別々に露光する。この露光において一方のホトマスク
を用いての露光が終えた後他方のホトマスクを正確にマ
スク合わせした状態で露光した場合、図２（Ａ）に平面
図をもって示すように、レジスト６０にはＷ０　×Ｗ０
　の面積の矩形の未露光部６１と細線の未露光部６２と
が形成される。また、この露光において一方のホトマス
クを用いての露光が終えた後他方のホトマスクが例えば
Ｘ方向（図１参照）にＷｘ　ずれた状態で露光した場合
、図２（Ｂ）に平面図をもって示すように、レジスト６
０にはＷ０　×Ｗ０　の面積の矩形の未露光部６１と、
この矩形の未露光部６１のＸ方向の中心からＷｘ　ずれ
た位置から延びる細線の未露光部６２ａとが形成される
。ここで、細線の未露光部６２、６２ａはゲート電極形
成用パターンとして利用できる。矩形の未露光部６１は
パッド部形成用パターンとして利用できる。また、図示
は省略するが、第一及び第二のホトマスクの位置合わせ
が図１のＹ方向にずれた場合、Ｘ方向及びＹ方向に合成
された方向にずれた場合も、矩形の未露光部はＷ０　×
Ｗ０　の面積のものとなる。したがって、この発明のパ
ターン形成方法によれば、第一のホトマスク及び第二の
ホトマスクの位置合わせずれが生じても一定の面積で一
定形状の矩形の未露光部が得られることが理解できる。

【００２１】また、実施例のように、第一のホトマスク
４０の矩形の遮光部４２の図１のＸ方向の寸法を設計寸
法より広くしかつ第二のホトマスク５０の矩形の遮光部
５１の図１のＹ方向の寸法を設計寸法より広くした構成
の場合、図１（Ａ）のシフタ４３の、矩形の遮光部４２
からＸ方向に延びるエッジ部分４３ａは第二のホトマス
ク５０を用いた露光工程で露光されるので、図５（Ｂ）
を用いて説明した凸状の未露光部が生じることがなくな
るという利点が得られる。

【００２２】上述においては、この発明のパターン形成
方法の実施例について説明したがこの発明は上述の説明
に限られるものではない。

【００２３】例えば、上述の実施例はこの発明をゲート
パターン形成に適用した例であった。しかし、この発明
はその他の配線パターンを形成する場合であってかつ矩
形パターンを必要とするパターンを形成する場合に広く
適用できることは明らかである。

【００２４】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明のパターン形成方法によれば、第一のホトマスク
の矩形の遮光部の第一の辺の寸法を設計寸法計通りとし
かつこの第一の辺と直交する第二の辺の寸法は設計寸法
より大きくしてあり、一方の第二のホトマスクでは矩形
の遮光部の第一の辺及び第二の辺の寸法を第一のホトマ
スクの場合と逆にしてあるので、これらホトマスクを用
い露光をしたレジストに形成される矩形の未露光部の形
状及び面積は、常に（第一のホトマスク側の設計寸法）
×（第二のホトマスク側の設計寸法）で規定される。こ
のため、第一のホトマスク及び第二のホトマスクのマス
ク位置ずれがあったとしても、一定の形状及び面積の例
えばパッド部が形成できるので、例えばパッド部で配線
を接続しようとする場合のコンタクト抵抗を一定にでき
るなどの利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は実施例で用いた第一のホトマスクの説
明に供する平面図であり、（Ｂ）は実施例で用いた第二
のホトマスクの説明に供する平面図である。

【図２】実施例でレジストに形成される潜像の説明に供
する図である。

【図３】従来技術の説明に供する図であり、従来技術で
用いられていた第一及び第二のホトマスクの説明に供す
る図である。

【図４】従来技術の説明に供する図であり、従来技術に
おいて第一及び第二のホトマスクのマスク合わせが正確
に行われた場合にレジストに形成される潜像の説明に供
する図である。

【図５】従来技術の問題点の説明に供する図である。

【図６】従来技術の問題点の説明に供する図である。

【符号の説明】

４０：実施例で用いた第一のホトマスク４１：光透過部 ４２：矩形の遮光部 ４３：位相シフト法用のシフタ ４３ａ：シフタの一部分 Ｗ０　：設計寸法 ５０：実施例で用いた第二のホトマスク５１：矩形の遮
光部 ５２：遮光部 ６０：レジスト ６１：矩形の未露光部 ６２，６２ａ：細線の未露光部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光透過部、矩形の遮光部及び位相シフ
   ト法用のシフタを具える第一のホトマスクであって前記
   シフタのエッジ部の一部が前記光透過部内に位置してい
   る第一のホトマスクと、該第一のホトマスクの矩形の遮
   光部に対応する矩形の遮光部を具えかつ当該第二のホト
   マスクの、前記第一のホトマスクのシフタの光透過部内
   に位置しているエッジ部分の所定部分と対応する部分が
   、遮光部とされている第二のホトマスクとを、第一及び
   第二のホトマスクの順にまたはこの逆の順に用いてレジ
   ストをそれぞれ露光するパターン形成方法において、第
   一のホトマスクは、その矩形の遮光部の第一の辺の寸法
   が設計寸法としてあり該第一の辺と直交する第二の辺の
   寸法が設計寸法より大きくしてあり、第二のホトマスク
   は、その矩形の遮光部の前記第一のホトマスクでいう第
   一の辺に相当する辺の寸法が設計寸法より大きくしてあ
   り前記第一のホトマスクでいう第二の辺に相当する寸法
   が設計寸法としてあることを特徴とするパターン形成方
   法。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載のパターン形成方法に
   おいて、前記第一のホトマスク及び第二のホトマスク各
   々の矩形の遮光部の辺のうちの設計寸法より大きくして
   ある辺の寸法は、他方のホトマスクとのマスク合わせず
   れ予想分だけ大きい寸法としてあることを特徴とするパ
   ターン形成方法。