JPH07134395A - マスクパターン及びこれを使用した微細パターンの形成方法 - Google Patents

マスクパターン及びこれを使用した微細パターンの形成方法

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JPH07134395A
JPH07134395A JP10600194A JP10600194A JPH07134395A JP H07134395 A JPH07134395 A JP H07134395A JP 10600194 A JP10600194 A JP 10600194A JP 10600194 A JP10600194 A JP 10600194A JP H07134395 A JPH07134395 A JP H07134395A
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mask pattern
mask
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resist
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JP10600194A
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Dong-Seon Lee
東宣 李
Chang-Jin Sohn
昌鎭 孫
Woo-Sung Han
宇聲 韓
Kee-Ho Kim
起鎬 金
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/70433—Layout for increasing efficiency or for compensating imaging errors, e.g. layout of exposure fields for reducing focus errors; Use of mask features for increasing efficiency or for compensating imaging errors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/36—Masks having proximity correction features; Preparation thereof, e.g. optical proximity correction [OPC] design processes

Abstract

(57)【要約】 【構成】 フォトリソグラフィ法によってレジストパタ
ーンを形成するためのマスクパターンにおいて、前記マ
スクパターン間に露光によってレジストパターンが形成
されない程度の大きさで追加パターンがさらに具備され
たマスクパターン、及び前記マスクパターンを使用する
ことにより特殊な形態のパターンにおいて、プロファイ
ルが向上された微細パターンを形成する方法である。 【効果】 過露光により望ましくないパターン損失があ
る領域におけるパターン損失が減少され優秀なプロファ
イルを有する微細パターンを製造しうる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置のマスクパタ
ーン及びこれを使用した微細パターンの形成方法に係
り、特に過多露光のための過露光されるパターン領域の
露光量を減少させうるようにマスクパターンの空間領域
に追加パターンが設けられたマスクパターンと、これを
使用することによりパターンのプロファイルが向上させ
窮極的には半導体装置キャパシターの容量を大きく増加
させうる微細パターンの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の高集積化、高性能化が進行
されるにつれ複雑な構造の導入により半導体基板上の微
細パターン形成技術に対する要求度が徐々に高まってい
る。このような半導体装置のパターンがフォトリソグラ
フィ法によって形成されることは広く知られている。
【０００３】前記したフォトリソグラフィ工程は半導体
素子の製造に必須的な工程であるが、例えば選択的な拡
散領域を限定するために半導体基板の絶縁層上に感光性
物質を塗布、露光及び現像してフォトレジストパターン
を形成する。フォトリソグラフィ工程を通じてパターニ
ングされたフォトレジスト層を利用して前記絶縁層を食
刻してウィンドー(window)を形成し、パターニングされ
た絶縁層は選択的な拡散工程のためのマスクとして使わ
れる。
【０００４】最近半導体装置の製造技術、特にフォトリ
ソグラフィ技術が発展して半導体素子の設計寸法(desig
n rule) がサブミクロン以下に縮小され半導体装置の高
集積化が加速化されている。しかし、その裏面にはキャ
パシター(capacitor) のように有効面積により蓄積容量
（capacitance)が大きく制限される要素があってこの発
展に大きな制約になっている。ところが、このような制
約にもかかわらずキャパシターの容量は半導体メモリセ
ルの読み出し能力を向上させソフトエラー(soft error)
の発生を減少させるために必ず確保しなければならない
領域なので、これについての様々な技術がフォトリソグ
ラフィ分野で絶えず開発されてきた。
【０００５】フォトリソグラフィ工程でパターン形成の
ため必須的に使われるものとしてはマスクパターンがあ
る。添付した図１はセルキャパシターの製造のための通
常的なレイアウトの一例である。
【０００６】図１を参照すれば、Ｐ１は活性領域、即ち
ソース領域及びドレイン領域を形成するためのマスクパ
ターンであり、Ｐ２はゲート電極を形成するためのマス
クパターンであり、Ｐ３はソース領域とストレージノー
ドを連結する配線を形成するためのマスクパターンであ
り、Ｐ４はビットラインを形成するためのマスクパター
ンであって、真ん中部分にコンタクトホールがあり、Ｐ
５はストレージノードを形成するためのマスクパターン
である。前記したレイアウトはビットライン上にセルキ
ャパシターを形成するためのもので、この製造は次の通
りである。
【０００７】トランジスタのドレイン領域と接続される
ようにビットラインを形成した後、基板全面に絶縁物質
を沈積し、前記ビットラインを電気的に絶縁させ、続け
て前記絶縁物質を部分的に取り除いてトランジスタのソ
ース領域と電気的に接続する領域を露出させた後、スト
レージノードを前記絶縁物質上に形成し前記絶縁物質が
部分的に除去された部分を通じてトランジスタのソース
領域と接続させる。
【０００８】前記ストレージノードのレジストパターン
を形成するためには、図２に示しているようなマスクパ
ターンを使用して前記したフォトリソグラフィ工程を遂
行するようになる。ところが、実際にマスクパターンの
レイアウトとは異なり、基板上では縁部分で損失が多く
レジストパターン縁が丸くなる。プロキシミティ効果
（proximity effect）と説明されるこの問題は、特に長
方形のパターンを形成する時に深刻に表れる。露光時、
図２において“ａ”部分は相対的に露光量が多くなって
実際にパターンを形成させようとする部分まで現像され
レジストパターンの大きさが望む大きさ“ｂ”より減少
され、結局ストレージノードパターンの大きさを減ら
す。
【０００９】これによりフォトリソグラフィ分野におい
て絶えず開発されてきた分野中一つがセルキャバシター
を構成するストレージノートの構造改善に関することで
ある。例えば、富士通株式会社のフィン（fin)構造、株
式会社東芝のボックス（box)構造とＳＳＣ(spread stac
ked capacitor)構造、三菱電気株式会社の円筒(cylinde
r)構造電極などが提案されている。
【００１０】ところで、このような長方形のパターンを
有するストレージノードの構造を改善してセルの容量を
増大させようとする試しは設計寸法の限界、複雑な工程
による失敗率の増加等が問題点に指摘されその製造が易
しくないし、これらの問題点を克服しながらキャバシタ
ーの蓄積容量を十分に確保しうる製造方法に対する必要
性が高まる実情である。
【００１１】一方、フォトリソグラフィによるパターン
の形成方法を詳細に説明すると次の通りである。
【００１２】先ず、半導体ウェハー（wafer)、絶縁膜又
は電導性膜等パターンを形成しようとする基板上に、紫
外線とかＸ線等の光を照射すれば溶解度変化が生じる有
機層のフォトレシスト層を形成する。このフォトレシス
ト層の上部に所定部分のみを選択的に露光しうるように
パターニングされたマスクパターンを介してフォトレジ
スト層に選択的に光を照射した後、現像して溶解度が大
きい部分（ポジティブ型レジストの場合露光された部
分）は除去し、溶解度が小さい部分は残しフォトレジス
トパターンを形成する。レジストを取り除いた部分の基
板はエッチングによってパターンを形成し、残ったレジ
ストを取り除いて望むパターンを形成するようにする。
【００１３】このようなフォトリソグラフィによるパタ
ーン形成方法によれば、高い解像度の微細なパターンが
得られるので多く利用されているが、より微細なパター
ンを形成するためにはさらに工程上の改善を必要とす
る。
【００１４】即ち、フォトレジスト層を現像して得た微
細なパターンでパターンの線幅（linewidth)はフォトマ
スク上に形成されたパターンと同一な倍率で一定するべ
きである。しかし、フォトリソグラフィに多段階の工程
が存するのでパターンの線幅を一定に維持することはと
ても難しい。このような線幅偏差は主にａ）相違なレジ
スト厚さを有するレジスト内に集まるエネルギー差と、
ｂ）回折及び放射による光のバラツキ等に起因する（S.
Wolf and R.N.Tauber, Silicon Processing for the VL
SI Era,Vol.1,(1986))。これをさらに詳細に調べると次
の通りである。
【００１５】基板を１００ないし１０００rpm の速度で
回転させながらフォトレジストを基板の上部に塗布した
後、基板を約２０００ないし６０００rpm で高速回転さ
せるとフォトレジストが遠心力によって放射状に広がり
基板全体に均一な厚さのフォトレジスト層が形成され
る。
【００１６】この際、基板上に前もってパターンが形成
されている場合は段差がある部分でフォトレジストのバ
ルク効果（bulk effect;段差によって局部的に感光剤の
厚さが厚くなる現象）が現れる。
【００１７】図３は段差Ｓを有する基板３の上部に形成
されたレジスト層２（図３Ｂ）及び前記レジスト層２の
所定部位を露光するための通常的なライン＆スペース型
マスクパターン１（図３Ａ）の一例を示す図面である。
図面のように段差を有する基板３の上部に塗布されたレ
ジストは段差の高さの差により厚さの差を有しながらレ
ジスト層２を形成するようになる。このようにレジスト
厚さの差がある段差領域で前記した通常のライン＆スペ
ース型マスクパターンを使用してレジスト層を露光する
ようになると、レジスト層の全面に対してレジストの厚
さと関係なく同一な露光量が与えられるので多くの問題
が起こる。特に、素子の高集積化につれ複雑な構造の導
入で段差の数が増加し、このような段差によってフォト
レジスト塗布時段差部位のレジストが他の部位に比して
相対的な厚さの差を有して形成されると、パターン形成
時均一なプロファイルを有するパターンが得られないの
みならず、パターンブリッジ（brige)とか残留物等の誘
発が増える。図３Ｂでフォトレジスト（ポジティブ型フ
ォトレジストの場合）の厚さが薄い部分Ａを基準として
露光量を合わせると段差の下部Ｂ、即ちレジストの厚さ
が厚い部分のレジストは露光量が不足になり現像時完全
に除去されず残留されてスカム(scum)が発生され、レジ
ストの厚さが厚い部分を基準として露光量を合わせると
段差の上部、即ちレジストの厚さが薄い部分のレジスト
は露光量が過多になり現像時過多に除去されるのでパタ
ーンが薄くなる問題が生ずる。
【００１８】このような望ましくない現象が発生される
原因をさらに詳細に調べると次の通りである。良好なレ
ジストパターンを形成させようと、露光時光線の焦点を
レジストの厚さ中心線に合わせるべきだが（レジスト表
面における露光領域とレジスト下部における露光領域が
焦点中心に対して対称なので、焦点がレジストの厚さ中
心線に合わせる時レジスト表面と下部の露光領域が同一
になってシャープ（sharp)な光度分布を有する）。段差
があるウェハー上に形成されたレジスト層の厚さは基板
の領域により一定でないので全レジスト層の厚さ中心線
ｃに光線の焦点を合わせることは殆ど不可能である。即
ち、段差で相対的に厚さが厚いレジスト部分では光線の
焦点線がレジストの厚さ中心線ｃの上部に存するように
なるのでレジストの下部の露光範囲が広く（broad)なる
が、これは露光エネルギーが相対的に不足なこと、つま
り露光が十分でないことを意味する。不十分な露光は望
ましくなくレジスト現像後線幅の変化、ブリッジ、スカ
ム(scum)発生等を招くようになる。これは、結局プロフ
ァイルの不良をもたらして基板のエッチングを不可能に
することがある。
【００１９】以上で見たようにレジストパターンを形成
するため望むレジストパターンに合うマスクパターンを
そのまま使用するようになると、得ようとするパターン
の形によって露光量において差が発生し均一で良好なプ
ロファイルを有するパターンが得られない場合がある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は前記した問
題点を勘案し前記した長方形パターンと段差におけるパ
ターンのようにパターンの特殊性に起因して部分的に露
光量が異なるパターンの製造を容易にするためにこの製
造時使用されるマスクパターンを新たに開発するように
なった。即ち、本発明の目的を特に微細パターンの縁部
分でのパターン損失を減らし段差部分で厚さの差がある
フォトレジストを優秀な解像度を有する微細パターンが
形成されうるように局部的に露光量を調節しうるマスク
パターンを提供することである。
【００２１】本発明の他の目的は前記した本発明のマス
クパターンを使用して製造することにより、パターンの
縁部分が望ましくマスクパターンと同一な形態を有する
ようになって表面積が向上され、窮極的にはセルキャパ
シターの容量を増加せることができ、優れたプロファイ
ルを有する微細パターンを形成しうる微細パターンの形
成方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明では、フォトリソグラフィ法によってレジスト
パターンを形成するためのマスクパターンにおいて、前
記マスクパターンの間、過露光領域に露光によってレジ
ストパターンを形成させない程度の大きさで追加パター
ンがさらに具備されたことを特徴とするマスクパターン
を提供する。
【００２３】前記した本発明の他の目的は、基板の上部
にフォトレジスト層を形成する段階、露光によってフォ
トレジストパターンが形成されない程度の大きさで追加
パターンをマスクパターンの間にさらに具備させたマス
クパターンを使用し前記フォトレジスト層の所定部位を
露光する段階及び前記露光されたフォトレジスト層を現
像する段階を含む微細パターンの形成方法によって達成
される。
【００２４】特に本発明は前記マスクパターンがマトリ
ックス型（本発明では交差空間が形成されるマスクパタ
ーンをマトリックス型マスクパターンと定義する。）と
して前記マトリックスパターンを区分する空間の交差領
域で追加パターンを有することが望ましく適用される。
【００２５】前記マトリックス型マスクパターンにおい
て、追加パターンはマトリックスパターンの空間部分に
位置されながら、縁部分に連結されるとか空間内に挿入
されることができ、その大きさは０．１λ／ＮＡないし
０．４λ／ＮＡ（ここで、λ；光源の波長、ＮＡ；露光
レンズの開口数）を有する程度であることが望ましい。
【００２６】又、前記追加パターンはその形態にこだわ
らず過露光のために望ましくないパターンが形成される
ことを排除しうることなら全て例外なく適用可能であ
る。
【００２７】特にマトリックス型マスクパターンの空間
領域に追加パターンを配置させるための例として、図４
に示したようなマトリックスパターンの縁部分に追加パ
ターンを連結させた構造、図５に示したような交差領域
内に追加パターンを挿入した構造、図６ないし図８に示
したような追加パターンとしてライン型パターンを使用
しこれをマトリックスパターン間に連結させた構造を使
用することができる。
【００２８】前記マトリックスパターンに使われる追加
パターンの様々な変形例としては図６ないし図８に示し
たようにマトリックスパターンの縁で空間上に補助ライ
ンの形態に設けるものがあるが例えば、ｘ軸方向のライ
ン（図６）、ｙ軸方向のライン（図７）、又はｘ軸及び
ｙ軸の交差方向のライン（図８）に設けられる。
【００２９】又前記本発明のマスクパターンは前記レジ
ストパターンが段差を有する被加工基板上に形成される
ことで、レジスト層が相対的に薄く形成された領域に配
置されるマスクパターンの間に前記追加パターンが具備
されることを望ましい一例とする。
【００３０】段差を有する基板の上部に適用されるマス
クパターンにおいては前記追加パターンがドット型、マ
トリックス型及び直線型よりなっている群から選ばれた
少なくとも一つであることが望ましく、これは挿入型及
び連結型よりなった群から選ばれた少なくとも一つであ
ることができる。
【００３１】
【作用】本発明では露光時露光量が多くなるマスクパタ
ーンの空間領域で得られる微細パターンの形、大きさ、
周期、厚さ等に従い適切な形態と大きさの補助パターン
を設けることによって露光量を減らすことにより、同一
なマスクパターン内で露光量の強度を調節することによ
ってパターンのプロファイルを向上させうる。
【００３２】
【実施例】以下、添付した図面に基づき本発明を詳細に
説明する。
【００３３】本発明では形成されるパターンの様相によ
り望む露光量が与えられるようにマスクパターン自体の
空間領域に露光によってパターニングされない程度の大
きさの追加パターンを具備させることによりパターン形
態による不良を減少させうるようにした。
【００３４】追加パターンはクロムのように従来のマス
クパターンの制作に使われる物質をそのまま使用して制
作することができるので、この制作はとても容易であ
る。そして本発明のマスクパターンに含まれる追加パタ
ーンは但し光の露光量のみを減らすので“位相”には変
化がなくてレジストパターンの形態には全然影響がな
い。
【００３５】先ず、ストレージノードパターンを形成す
るための長方形のマスクパターンに適用した例を説明す
る。
【００３６】図４及び図５はそれぞれ本発明の第１変形
及び第２変形によるマスクパターンを示したが、これら
はそれぞれ追加パターンをマスクパターンの縁部分に連
結したり、空間交差領域内に挿入したことである。
【００３７】従来のマスクパターンを使用するようにな
ると相対的に露光量が多くなる図２の“ａ”領域に前記
変形例でのように、追加パターンを設けると追加された
パターンのサイズほど露光された光がマスキングされる
効果が得られるので、従来のようにストレージノードパ
ターンの縁部分におけるパターン減少を防ぐことができ
るようになる。
【００３８】追加されるパターンの望ましいサイズを決
めるため本発明者は前記図５に示した本発明の第２変形
例によるマスクパターンで挿入される追加パターンの大
きさを変化させながら得られるパターンの大きさを観察
した。
【００３９】図９ないし図１５は従来及び本発明の第２
変形例（図５参照）による追加パターンの使用によって
得られる効果を示すため、さまざまな形態の追加パター
ンを使用して得られるレジストパターンに対してシミュ
レーションした結果を示す。図９は比較のため従来のマ
スクパターンを使用した場合であり、図１０ないし図１
５は前記第２変形例によって追加パターンを挿入した本
発明のマスクパターンを使用した場合である。使われた
既存パターンの大きさはウェハー上で０．５６μｍ／
１．４μｍであり、露光時ビームの波長（λ）は０．３
６５μｍ、投影レンズのＮＡ値は０．５である。
【００４０】シミュレーションは、各パターン間の距離
Ａ，Ｂをそれぞれ０．４μｍ，０．４μｍとして、追加
されるパターンの大きさ（ｘ，ｙ値；単位μｍ）をそれ
ぞれ０．１６／０．１６（図１０）、０．２／０．２
（図１１）、０．２４／０．２（図１２）、０．３２／
０．２（図１３）、０．４／０．２（図１４）及び０．
６／０．１２（図１５）に変化させながら遂行した。図
９ないし図１５で各図面には四つのシミュレーション結
果が示しているが、これらは露光量によって区分したも
のである。左上端のものはドス量が１６０、右上端のも
のは１８０、左下端のものは２００、右下端のものは２
２０である場合に対することで、同一な追加パターンの
サイズに対してはドス量が多いほどパターンの大きさが
小さくなることが分かる。
【００４１】前記シミュレーション結果を通じ、追加パ
ターンがない従来のマスクパターンを使用した場合（図
９）と比較する時、追加パターンを挿入した本発明の場
合に特に四角形の頂点部分でパターン減少が減て結局パ
ターンの面積が増加されることが確認できる。シミュレ
ーシュン結果を比較する時ｘ／ｙ値が０．３２／０．２
である図１３の結果が望ましいことが確認できる。
【００４２】ｘ／ｙ値がそれぞれ０．２８／０．２、
０．３２／０．２及び０．３６／０．２である追加パタ
ーンを有するマスクパターンを実際に制作しこれを使用
してレジストパターンを形成した。その結果を図１７な
いし図１９に示しているが、これは前記第２変形例によ
るマスクパターンを使用して得られたレジストパターン
の写真である。図１６は比較のための従来のマスクパタ
ーンを使用した場合で、図１７ないし図１９は本発明の
第２変形例によって追加パターンを挿入して製造したマ
スクパターンを使用した場合である。
【００４３】写真を通じて確認することができるよう
に、本発明のマスクパターンを使用して製造されたレジ
ストパターンは従来のマスクパターンを使用して製造し
たレジストパターンと比較する時、特に四角形の四つの
頂点部分でパターン量が増え、縦方向の大きさが伸びて
さらに長方形に近づいたことである。即ち、本発明のマ
スクパターンを使用して製造されたレジストパターンが
マスクパターンの形態とさらに近いことであるが分か
る。
【００４４】結局、従来のマスクパターン間に追加パタ
ーンを挿入し、他の部分に比して相対的に過多露光され
る影響を減らすことにより、縁部分におけるレジストパ
ターンの大きさを増加させうるようになった。これはキ
ャパシターを円筒形に形成させる設計で、形成されるキ
ャパシターの上部分の表面積を増加させるのみならず横
回りの長さも増加させ、結局はキャパシターの容量を大
きく増加させることである。このような効果を概略的に
確認するために高さが０．５μｍの準円筒形状の上部面
と側面を使用するストレージノードの表面積を理論的に
計算した結果、約１７％程度の表面積増加効果が得られ
ることが分かった。
【００４５】第１変形例によってマトリックスパターン
に追加パターンを連結し設けた場合にも面積増加の効果
は得られるが、その効果が大きくないことが確認でき
た。
【００４６】本発明者は又本発明の他の変形例としてマ
トリックス型マスクパターンの各縁部分に細い補助ライ
ン形態の追加パターンを水平方向（ｘ軸方向）、垂直方
向（ｙ軸方向）及び交差方向（ｘ，ｙ軸方向）に設けて
製造されたマスクパターンを使用することによって極め
て優秀な効果を得ることができた。
【００４７】図６は本発明の第３変形例によるマスクパ
ターンであって、追加パターンを補助ライン形態として
ｘ軸方向に設置したことであり、図７は本発明の第４変
形例によるマスクパターンであって、補助ライン形態の
追加パターンをｙ軸方向へ設置したことであり、図８は
本発明の第５変形例によるマスクパターンであって、補
助ライン形態の追加パターンをｘ軸及びｙ軸方向に設置
したことである。
【００４８】このようにパターン相互間に補助ラインを
連結した形態の追加パターンを有するマスクパターンを
使用して露光するようになると、ラインをどの方向に設
置するかによって程度の差はあるが、最小限３０％以上
の面積拡張が可能になる。
【００４９】これらの中、ｙ軸方向に補助ラインを設置
したマスクパターンはストレージノードパターンにおい
てｙ軸方向への面積拡大が著しくなり、補助ラインをｘ
軸方向に面積拡大が優勢なのでマスクパターンのデザイ
ンに忠実な長方形のパターンが得られるので実際に適用
するには一番適した形態になる。補助ラインをｘ軸及び
ｙ軸方向の全部にわたって設けた場合には過度にパター
ンが拡大されブリッジの危険を内包するという問題があ
るが、ライン幅を調節することによって本発明の効果は
十分に得られる。
【００５０】補助ライン型の追加パターンを設けるよう
になるとプロキシミティ効果が大きくなるマスクパター
ンの空間領域がすきまなく連結されるので補助ラインが
どの形態を有しても表面積増加効果が容易に得られる。
【００５１】実際に、６４Ｍ ＤＲＡＭ級デザインサイ
ズを有し前記した三形態の補助ラインを設置したマスク
パターンを制作してレジストパターンを製造した。
【００５２】図２０ないし図２３は従来のマスクパター
ン及び前記した補助ライン型追加パターンを有するマス
クパターンを使用して得られたストレージノードパター
ンの写真であって、図２０は従来のマスクパターンを使
用した場合のものであり、図２１及び図２２は本発明の
第３変形例によってｘ軸方向補助ラインを有するマスク
パターンを使用して得られた場合のものであり、図２３
は本発明の第４変形例によってｙ軸方向補助ラインを有
するマスクパターンを使用した場合のものである。な
お、各ストレージノードパターンはＳＥＭ観察結果であ
る。
【００５３】ｘ軸方向に補助ラインを設置した第３変形
例に対しては補助ラインの広さが０．１６μｍ（図２
１）、０．２０μｍ（図２２）である二つに対して平価
してみた。フォトレジストはポジティブ型ＰＦＩー２６
Ａを使用し、レジスト厚さＴpr＝１．０５μｍ、ステッ
パＮＡ＝０．５、σ＝０．５、露光時間Ｅ．Ｔ＝５００
mescとして露光した。
【００５４】図２１の０．１６μｍ広さの補助ラインを
設置したマスクパターンを使用して得られたストレージ
ノードパターンはマスクパターンのデザインに忠実な長
方形の良好なパターンであって、この際の面積増加率は
図２０に示した従来の場合と比較して約４０％向上され
たことであり、面積が増加するにつれＤＯＦ（depthof
focus）も０．４μｍ程度増加した。
【００５５】０．２０μｍ広さの補助ラインを有するマ
スクパターンを使用して得られたパターンは図２２から
確認することができるようにピーナッツ形を有する。こ
の際の面積増加率は図２０に示した従来のことと比較し
約５０％程度になり、ＤＯＦ増加率は補助ラインの広さ
が０．１６μｍの時と類似した。
【００５６】ｙ軸方向に補助ラインを設置した第４変形
例では補助ラインの広さを０．１６μｍ（図２３）とし
て、露光条件は前記ｘ方向補助ライン設置時と同一にし
た。図２３から確認することができたように、ｙ軸方向
からの面積拡大が著しい。この際の面積増加率は従来と
比較して約４０％程度であり、ＤＯＦ増加率は約０．４
μｍ程度であった。しかし、ｙ軸方向への過度な拡大が
パターンブリッジの危険性を内包するので補助ラインの
広さを大き過ぎないようにする必要があることが分かっ
た。
【００５７】実際適用を通じた前記結果から補助ライン
をｘ軸方向経設置した場合に望ましいパターンが形成さ
れ、特に０．１６μｍ幅の補助ラインを設置した場合に
はさらに望ましいパターンが形成されることが確認でき
た。
【００５８】前記した図２０ないし図２３のストレージ
ノードはポジティブ型フォトレジストを使用してストレ
ージノードを製造した場合であり、ネガチブ型フォトレ
ジストを使用してストレージノードを製造した結果は次
の通りである。
【００５９】図２４Ａないし図２４Ｇは従来、本発明の
第３，４及び５の変形例によるマスクパターンを使用し
て得られたストレージノードパターンの面積を比較する
ための平面写真であって、前記したポジティブ型フォト
レジストを使用した場合と同一な条件とし、ネガチブ型
フォトレジストを使用した結果である。
【００６０】図２４Ａは従来のマスクパターンを使用し
た場合、図２４Ｂは０．１６μｍ幅の水平方向補助ライ
ン、図２４Ｃは０．２０μｍ幅の水平方向補助ライン、
図２４Ｄは０．１６μｍ幅の水直方向補助ライン、図２
４Ｅは０．２０μｍ幅の水直方向補助ライン、図２４Ｆ
は０．１６μｍの交差ライン、図２４Ｇは０．２０μｍ
幅の交差ライン型追加パターンを設けた場合に得られる
ストレージノードに対することである。追加に、交差型
追加パターンを使用して得られた図２４Ｇのストレージ
ノードパターンはブリッジ危険性を観察するために隣接
パターンが表れるようにした。図２４Ｇから交差型ライ
ンを設置した場合が水平及び垂直型ラインを設置する場
合に比してブリッジの危険が大きいということが確認で
きるが、ライン幅を調節することによって十分に適用可
能であることも分かる。
【００６１】図２１ないし図２３を図２４と比較してみ
る時、ネガチブ型フォトレジストを使用した場合にもポ
ジティブ型フォトレジストを使用した場合と同一な効果
が得られることが確認されるが、これは結局本発明のマ
スクパターンを使用するようになるとレジストの種類に
問わず優秀な微細パターンが得られることを意味する。
【００６２】従来のストレージノードパターンの面積と
対比して補助ライン型追加パターンを設置して得られる
ストレージノードパターンの面積増加率を明確に比較す
るため、本発明のパターンに対する面積を従来のパター
ンに対する面積を１００とした場合の相対値と計算して
グラフと示した。
【００６３】図２５は図２０ないし図２３に示した各ス
トレージノードパターンの面積をグラフに示したもの
で、図２０，２１，２２及び２３がそれぞれ図２５中の
Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤに対応している。
【００６４】又、図２６は図２４に示した各ストレージ
ノードのパターンの面積をグラフに示したもので、図２
４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ，２４Ｅ，２４Ｆ及び２
４Ｇがそれぞれ図２６中のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ及びＦに
対応している。
【００６５】図２５及び図２６のグラフから本発明の変
形例によって補助ライン型追加パターンを設けたマスク
パターンを使用してストレージノードパターンを製造す
るようになるとパターン面積が大きく増加される効果が
得られることが再び確認できた。
【００６６】本発明者は又、本発明の他の変形例として
長方形パターンで短い辺が横辺の中心部分を除去し、こ
れらパターン間をライン型追加パターンに連結した形態
のマスクパターンを製造してレジストパターンを形成し
た。その結果、特に水平ライン型と交差ライン型の追加
パターンを有するマスクパターンにおいて、前記した様
々な変形例のように優秀な面積増加の効果が得られた。
しかし、マスクパターン製造自体に困難があって、工程
を複雑にする問題があることが分かる。しかしこのよう
な形態のマスクパターンが本発明の範疇に含まれること
は無論である。
【００６７】以上のように露光過多領域に追加パターン
を有するマスクパターンを使用して微細パターンを形成
するようになると面積が大きく増加される効果が得られ
る。これにより窮極的にキャパシターの容量拡大に大き
く寄与することができるようになね。
【００６８】本発明のまた他の適用例として改善された
プロファイルを有する微細パターンの製造を開始する。
即ち、段差を有する基板の上部に形成されるレジストパ
ターンにおいて、レジストの厚さによって露光量が異な
るようになる効果によって良好でないプロファイルの微
細パターンが得られる点を改善した例を開示しようとす
る。
【００６９】図２７は本発明の第６変形例によるマスク
パターン（図２７Ａ）の一例を段差を有するレジスト層
（図２７Ｂ）と共に示したものである。即ち、本発明の
第６変形例によるマスクパターンは露光量を相対的に厚
いレジストに合うように調節する時（段差がある基板３
上部のレジスト層２で段差の上部にあるレジストは相対
的に厚さが薄くなり、段差の下部にあるレジストは相対
的に厚くなる）厚さが薄い部分の露光量を減らすために
薄いレジスト層の上部に配置された従来のマスクパター
ン１の間に追加パターン１′として水平型パターンを挿
入した構造を有する。挿入された水平型パターンは露光
時光の量のみ減らしパターニングされ追加パターンであ
ってこれがない場合厚さに比して相対的に露光量が多く
なる領域における露光量を適切に減少させる役割を果た
すようになる。従って段差がひどい領域におけるレジス
ト厚さ差によるパターンプロファイルの不良の問題を解
決しうるようになる。
【００７０】本発明のマスクパターンに含まれる追加パ
ターンとしては前記した本発明の目的を達成しうること
ならばその形態や大きさに関係なく使用することができ
る。
【００７１】図２８Ａないし図２８Ｅに前記した目的に
応じる追加パターンを具備した本発明の第７ないし第１
１変形例によるマスクパターンを示したが、これらは水
平型連結パターン２８Ａ、マトリックス型挿入パターン
２８Ｂ、ドット型連結パターン２８Ｃ、格子型垂直パタ
ーン２８Ｄ及びトット型挿入パターン２８Ｅ等であっ
て、これらの大きさや形態等は段差の高さ、露光量等の
条件によって適切に選択して使用しうる。
【００７２】以下、本発明の第６変形例を望ましい一実
施例として詳細に説明する。
【００７３】６０００■の高さの段差を有する基板の上
部にフォトレジストを塗布し相対的に薄い領域のレジス
トは１．２μｍ、相対的に厚い領域のレジストは１．８
μｍになるようにする。前記１．２μｍの厚さのレジス
ト上部には本発明の第６変形例によって水平型追加パタ
ーンが挿入されたマスクパターンを介して露光し、前記
１．８μｍ厚さのレジスト上部には追加パターンが挿入
されない通常のマスクパターンを介して露光した後現像
してレジストパターンを形成する。追加パターンの大き
さは同一なレジストパターンが形成されるように調節し
て選択する。この際、露光ビームの波長（λ）は０．３
６５μｍ、ステッパＮＡ＝０．５００、ディフォーカス
なくドス量は２００、現像時間は６０秒とした。
【００７４】図２９は前記１．２μｍ厚さのレジスト層
に対して得られる微細パターンのシミュレーシュン結果
を示す図面であり、図３０は１．８μｍ厚さのレジスト
層に対して得られる微細パターンのシミュレーシュン結
果を示す図面である。
【００７５】図面からレジストの厚さが異なる場合に対
しても同一な大きさのレジストパターンが得られること
が確認できた。
【００７６】
【発明の効果】以上のように本発明のマスクパターンは
従来のマスクパターンの間にステッパ解像度限界以下の
大きさを有する追加パターンをさらに具備させたもの
で、同一なチップ内で露光エネルギーをフォトレジスト
の厚さによって変えることができる。即ち、単純に追加
パターンをさらに含ませることによってパターン損失が
ない長方形微細パターンが得られ、段差によるレジスト
厚さの局部的変化のための起こるスカム、ブリッジが全
然ない微細パターンを得ることができる。結局はフォト
リソグラフィ性能低下を止め、工程安全性確保が可能に
なることである。
【００７７】本発明は開示された本発明の実施例とのみ
限らず、かえって請求範囲に記載された範疇を逸脱しな
い範囲内で様々な用途のレジスト微細パターン製造に容
易に変形しうることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 通常的なセルキャパシターの製造のためのレ
イアウトの一例である。
【図２】 従来のストレージノード製造用スマクパター
ンである。
【図３】 従来のマスクパターンの一例を示したもので
あり、図３Ａはレジスト層の所定部位を露光するための
マスクパターンの一例を示し、図３Ｂは段差を有する基
板の上部に形成されたレジスト層を示す。
【図４】 本発明の第１変形例によるストレージノード
製造用マスクパターンである。
【図５】 本発明の第２変形例によるストレージノード
製造用マスクパターンである。
【図６】 本発明の第３変形例によるストレージノード
製造用マスクパターンである。
【図７】 本発明の第４変形例によるストレージノード
製造用マスクパターンである。
【図８】 本発明の第５変形例によるストレージノード
製造用マスクパターンである。
【図９】 従来のマスクパターンを使用して得たシミュ
レーシュン結果を示す。
【図１０】 本発明の第２変形例によって追加パターン
を挿入したマスクパターンを使用して得たシミュレーシ
ョン結果であって、図５でｘ，ｙ値が異なる六つの場合
に対するものである。
【図１１】 本発明の第２変形例によって追加パターン
を挿入したマスクパターンを使用して得たシミュレーシ
ョン結果であって、図５でｘ，ｙ値が異なる六つの場合
に対するものである。
【図１２】 本発明の第２変形例によって追加パターン
を挿入したマスクパターンを使用して得たシミュレーシ
ョン結果であって、図５でｘ，ｙ値が異なる六つの場合
に対するものである。
【図１３】 本発明の第２変形例によって追加パターン
を挿入したマスクパターンを使用して得たシミュレーシ
ョン結果であって、図５でｘ，ｙ値が異なる六つの場合
に対するものである。
【図１４】 本発明の第２変形例によって追加パターン
を挿入したマスクパターンを使用して得たシミュレーシ
ョン結果であって、図５でｘ，ｙ値が異なる六つの場合
に対するものである。
【図１５】 本発明の第２変形例によって追加パターン
を挿入したマスクパターンを使用して得たシミュレーシ
ョン結果であって、図５でｘ，ｙ値が異なる六つの場合
に対するものである。
【図１６】 基板上に形成された微細なパターンを表す
写真であり、従来のマスクパターンを使用して製造され
たレジストパターンを示す。
【図１７】 基板上に形成された微細なパターンを表す
写真であり、本発明の第２変形例によって追加パターン
を挿入した本発明のマスクパターンを使用して製造され
たパターンであって、図５でｘ，ｙ値が異なる三つの場
合のうちの一つを示す。
【図１８】 基板上に形成された微細なパターンを表す
写真であり、本発明の第２変形例によって追加パターン
を挿入した本発明のマスクパターンを使用して製造され
たパターンであって、図５でｘ，ｙ値が異なる三つの場
合のうちの一つを示す。
【図１９】 基板上に形成された微細なパターンを表す
写真であり、本発明の第２変形例によって追加パターン
を挿入した本発明のマスクパターンを使用して製造され
たパターンであって、図５でｘ，ｙ値が異なる三つの場
合のうちの一つを示す。
【図２０】 従来のマスクパターンを使用して得られた
ストレージノードの写真である。
【図２１】 基板上に形成された微細なパターンを表す
写真であり、本発明の第３変形例によるマスクパターン
を使用して得られたストレージノードの写真である。
【図２２】 基板上に形成された微細なパターンを表す
写真であり、本発明の第３変形例によるマスクパターン
を使用して得られたストレージノードの写真である。
【図２３】 基板上に形成された微細なパターンを表す
写真であり、本発明の第４変形例によるマスクパターン
を使用して得られたストレージノードの写真である。
【図２４】 基板上に形成された微細なパターンを表す
写真であり、ネガチブ型フォトレジストと、従来および
本発明のマスクパターンを使用して得られたストレージ
ノードの平面写真である。
【図２５】 図２０ないし図２３に示した各ストレージ
ノードパターンの面積を比較して示したグラフである。
【図２６】 図２４に示した各ストレージノードパター
ンの面積を比較して示したグラフである。
【図２７】 本発明の第６変形例によるマスクパターン
と段差を有する基板の上部に形成されたレジスト層を示
す。
【図２８】 本発明の第７ないし第１１変形例によるマ
スクパターンを示す図面である。
【図２９】 本発明の第６変形例によるマスクパターン
を使用した時１．２μｍ厚さのレジスト層に対して得ら
れる微細パターンのシミュレーション結果を示す図面で
ある。
【図３０】 本発明の第６変形例によるマスクパターン
を使用した時１．８μｍ厚さのレジスト層に対して得ら
れる微細パターンのシミュレーション結果を示す図面で
ある。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年８月２６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１６】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１７】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１８】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１９】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金 起鎬 大韓民国京畿道龍仁郡器興邑新吉里122− ８番地

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フォトリソグラフィ法によってレジスト
    パターンを形成するためのマスクパターンにおいて、 前記マスクパターン間、過露光領域に露光によってレジ
    ストパターンを形成させない程度の大きさで追加パター
    ンがさらに具備されたことを特徴とするマスクパター
    ン。
  2. 【請求項２】 前記マスクパターンがマトリックス型で
    あることを特徴とする請求項１記載のマスクパターン。
  3. 【請求項３】 前記追加パターンの大きさが０．１λ／
    ＮＡないし０．４λ／ＮＡの解像度を有する大きさであ
    ることを特徴とする請求項２記載のマスクパターン（但
    し、λ；露光光源の波長，ＮＡ；露光レンズの開口
    数）。
  4. 【請求項４】 前記追加パターンが各マトリックスパタ
    ーンの縁部分に追加に存することを特徴とする請求項２
    記載のマスクパターン。
  5. 【請求項５】 前記追加パターンがマトリックスパター
    ンを区分する空間の交差領域に挿入されたことを特徴と
    する請求項２記載のマスクパターン。
  6. 【請求項６】 前記追加パターンがマトリックスパター
    ンの縁部分に補助ライン型で設けられたことを特徴とす
    る請求項２記載のマスクパターン。
  7. 【請求項７】 前記補助ライン型追加パターンがマトリ
    ックスパターンの水平方向（ｘ軸方向）、垂直方向（ｙ
    軸方向）及び交差方向（ｘ，ｙ軸方向）中少なくとも一
    形態の補助ラインより構成されたことを特徴とする請求
    項６記載のマスクパターン。
  8. 【請求項８】 前記補助ライン型追加パターンを通じて
    マトリックスパターンが相連なることを特徴とする請求
    項７記載のマスクパターン。
  9. 【請求項９】 前記レジストパターンが段差を有する被
    加工基板上に形成されることなので、前記追加パターン
    が相対的に薄く形成されたフォトレジスト領域に配置さ
    れるマスクパターンの間に具備されることを特徴とする
    請求項１記載のマスクパターン。
  10. 【請求項１０】 前記追加パターンがステッパ解像度限
    界以下の大きさであることを特徴とする請求項９記載の
    マスクパターン。
  11. 【請求項１１】 前記追加パターンがドット型、マトリ
    ックス型及び直線型よりなる群から選ばれた少なくとも
    一つであることを特徴とする請求項９記載のマスクパタ
    ーン。
  12. 【請求項１２】 前記追加パターンが挿入型及び連結型
    よりなる群から選ばれた少なくとも一つであることを特
    徴とする請求項９記載のマスクパターン。
  13. 【請求項１３】 前記追加パターンが挿入型及び連結型
    よりなる群から選択された少なくとも一つであることを
    特徴とする請求項１１記載のマスクパターン。
  14. 【請求項１４】 基板の上部にフォトレジスト層を形成
    する段階と、 露光によってホォトレジストパターンが形成されない程
    度の大きさで追加パターンをマスクパターンの間にさら
    に具備させたマスクパターンを使用し前記フォトレジス
    ト層の所定部位を露光する段階と、前記露光されたホォ
    トレジスト層を現象する段階を含む微細パターンの形成
    方法。
  15. 【請求項１５】 前記マスクパターンがマトリックス型
    であることを特徴とする請求項１４記載の微細パターン
    の形成方法。
  16. 【請求項１６】 前記追加パターンが段差を有する被加
    工基板の上部に相対的に薄く形成されたフォトレジスト
    層領域に形成されることを特徴とする請求項１４記載の
    微細パターンの形成方法。
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