JPH07209850A - レジストパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置製造時のレジストパターン形成工
程においてマスク上に最適露光量の異なるパターンが混
在した場合でもそれぞれ所望のパターン寸法に形成する
ことができるレジストパターン形成方法を提供する。 【構成】 最適露光量の異なるパターンに対応して、フ
ォトマスクの所定の領域に適宜光吸収膜を形成した構成
となっている。

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等の回路パタ
ーン形成技術におけるレジストパターン形成方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のレジストパターン形成方法では、
半導体基板上にレジストを塗布し、半導体回路が描画さ
れてあるフォトマスクを介し露光光を照射し、これを感
光させ現像液によって所望のパターンを形成している。
現在露光光として使用されているｇ線、ｉ線、ＫｒＦエ
キシマレーザー光においては、マスクとして素ガラスに
露光光を遮蔽するためＣｒ膜のパターンを形成したもの
が広く使用されている。

【０００３】また半導体基板上に所望の寸法値のレジス
トを形成させるためには露光光の照射量を調整すること
が必要であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年半
導体回路素子の微細化に伴い寸法の許容範囲が狭くなっ
てきており、１６ＭＤＲＡＭの主要工程においては、設
計寸法値に対して規格は±０．０５μｍの精度が必要と
される他、露光装置の限界解像力付近でレジストパター
ンを形成することになりフォーカスがシフトした場合の
寸法の相対的な変動は大きくなってきている。

【０００５】これらの背景にたいして寸法の変化要因は
多岐にわたっており代表的なものをあげればパターンの
寸法幅、粗密による適性露光量の違い、下地段差形状、
レンズのショット内の解像性能による適正露光量の違い
があげられる。

【０００６】半導体装置製造に際してのレジストパター
ン形成工程においては上述要因はすべて含まれており、
寸法を規格内に制御するのは困難となってきている。例
えば、メモリ内部の規則的なセルアレイ配置と、その周
辺の回路パターンとでは、その幾何学的な状態が大きく
異なり、全体に亙って高精度のレジストパターンを作成
することは、現段階では極めて困難であった。

【０００７】本発明は、上述の如き従来の問題点を解決
するためになされたもので、その目的は、半導体装置製
造時のレジストパターン形成工程においてマスク上に最
適露光量の異なるパターンが混在した場合でもそれぞれ
所望のパターン寸法に形成することができるレジストパ
ターン形成方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、同一の半導体装置基板に照射される露光
光量をパターン寸法、形状別あるいは位置別に調整する
ことを提案する。これを実現するために露光光を一定の
率で吸収する膜をフォトマスク上に部分的に設け、これ
により透過する露光光の透過率を調整する。その吸収膜
の膜厚あるいは膜種は適宜選択され、又所望のフォトマ
スク位置に形成される。

【０００９】

【作用】これにより半導体装置基板に転写されるすべて
のパターンに対して最適照射量でレジストを感光する事
ができ所望のパターン寸法を高精度で形成することが可
能になる。

【００１０】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。

【００１１】図１には、本発明にかかわるレジストパタ
ーン形式方法で用いるフォトマスクが示されている。こ
のフォトマスクは、素ガラス１、露光光遮蔽膜２、透過
光調整膜３で構成されている。そして、本実施例ではラ
インアンドスペースパターン間隔が縮小比１／５の露光
装置で転写された場合、ウエハー面上で０．８μｍ，
０．６μｍ，０．５μｍ，０．３５μｍとなるように、
夫々の幅の異なるパターンの露光光遮蔽膜２ａ，２ｂ，
２ｃがＣｒ膜で形成させる。それぞれのパターンに対し
透過光調整膜３ａ，３ｂとしてＳｉ_1.0 Ｎ_1.0 膜を３３
００Å，３０００Åの厚みで形成するが、０．３５μｍ
間隔のパターン上には、この透過光調整膜３は形成しな
い。夫々の膜形成は、例えばスパッタリングにより行わ
れ、Ｓｉ基板上にレジストを塗布したサンプルに対しそ
れぞれのパターンが変換差０（従って、ここでは縮小比
１／５そのまま）となるための露光量がもとめられる。

【００１２】ここで、レジストは日本合成ゴム製のｉ線
レジスト（ｉｘ５００）を使用し、露光装置にはニコン
製ｉ線ステッパー（ｉ７Ａ）を使用した。また、ここで
言う露光量とは露光装置で設定する露光量のことであ
る。

【００１３】以上の様に、半導体ウエハ上にレジスト膜
を塗布し、本発明によるこのフォトマスクを介して露光
を行うことによって、従来と同じようにレジストパター
ンの形成を行うことができる。ここで、露光装置で設定
すべき最適の露光量を実験により測定すると、図３に示
すような結果となる。これから分かるように、形成され
たすべてのフォトマスクパターンに対し所望のレジスト
寸法をえるための露光量はほぼ同一であった。従って、
様々な寸法を持つパターンが混在する場合であっても、
どのパターンの形成も最適露光量で行われることとな
る。

【００１４】即ち、本発明では、パターンの粗い領域に
は光吸収膜を設けることにより、パターンの細かい領域
を通過する光の強度を相対的に大きくしている。又、パ
ターンの粗い領域では、粗いほど光吸収膜を厚くして全
体的に最適露光量が得られるようにしている。

【００１５】本発明の最も効果的な応用の例としては、
マイクロプロセッサがある。マイクロプロセッサは、内
部にキャッシュメモリのように規則的で非常に細かいパ
ターンをもつ部分と、演算部分のように集積度よりも高
速性が要求される部分等、様々な部分からなっている。
従って、このようなマイクロプロセッサの為のレジスト
パターンでは、少なくともメモリの領域には光吸収膜を
設けず、その他の部分にはパターンの細かさに応じて、
２０００Åから３０００Åの光吸収膜を形成することに
よって、パターン形成の精度を向上させることができ
る。

【００１６】比較例として図２に示す露光光吸収膜を持
たない従来型のフォトマスクを用いて同様の実験を行っ
た結果を図４に示すが、各フォトマスクパターンに対し
所望の寸法値を得るにはそれぞれ固有の設定露光量を持
つことがわかる。従って、様々な寸法を持つパターンが
混在する場合、ある１つのパターンに合わせて露光量を
決めると、他のパターンでは所定の精度がでないことに
なる。

【００１７】

【発明の効果】以上、本発明によれば、半導体装置基板
に転写するパターンの寸法および間隔、形状、あるいは
下地段差構造等が原因となって生じる最適露光量のパタ
ーン依存性による寸法誤差を抑制する事ができ、１つの
フォトマスクに最適露光量の違うパターンが複数混在し
た場合であっても転写するすべてのパターンに対し正確
に所望の寸法値を持つレジストパターンを形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した透過光調整膜付きフォトマス
クの模式図である。

【図２】従来型フォトマスクの模式図である。

【図３】本発明を適用時に各パターン寸法を形成するた
めの最適露光量をもとめた実験結果である。

【図４】従来の技術を適用時に各パターン寸法を形成す
るための最適露光量をもとめた実験結果である。

【符号の説明】

１ 素ガラス ２ 露光光遮蔽膜 ３ 透過光調整膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フォトマスクを介してレジストを露光す
   る事により半導体装置基板上にレジストパターンを形成
   するレジストパターン形成法において、より細かいパタ
   ーンの領域を通過する光の強度が相対的に大きくなる様
   に、露光の際に前記フォトマスクを透過する光の強度分
   布を調整する手段を前記フォトマスクに重畳して設ける
   工程を有することを特徴とするレジストパターン形成方
   法。
2. 【請求項２】 前記フォトマスクを通過する光の強度の
   調整手段は、露光光に対しある透過率をもつ膜をフォト
   マスクの光透過部に選択的に形成することにより設けら
   れることを特徴とする請求項１に記載のレジストパター
   ン形成方法。