JPH08306615A - ハーフトーンマスク及びそれを用いたパターン形成方法 - Google Patents
ハーフトーンマスク及びそれを用いたパターン形成方法Info
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- JPH08306615A JPH08306615A JP11138195A JP11138195A JPH08306615A JP H08306615 A JPH08306615 A JP H08306615A JP 11138195 A JP11138195 A JP 11138195A JP 11138195 A JP11138195 A JP 11138195A JP H08306615 A JPH08306615 A JP H08306615A
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- 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
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
- G03F1/32—Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 必要に応じて透過率を同一マスク面内で分割
することにより、半導体パターンを的確に形成すること
ができるハーフトーンマスク及びそれを用いたパターン
形成方法を提供する。 【構成】 ハーフトーンマスクにおいて、ハーフトーン
クロム層２の露光光の透過率が異なる複数の分割した部
分３を有し、それに半導体回路パターン４を形成する。
することにより、半導体パターンを的確に形成すること
ができるハーフトーンマスク及びそれを用いたパターン
形成方法を提供する。 【構成】 ハーフトーンマスクにおいて、ハーフトーン
クロム層２の露光光の透過率が異なる複数の分割した部
分３を有し、それに半導体回路パターン４を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造プロセスに
おけるホトリソ工程でのパターン形成用マスク、特に位
相シフトマスク及びその位相シフトマスクを使用したパ
ターン形成方法に関するものである。
おけるホトリソ工程でのパターン形成用マスク、特に位
相シフトマスク及びその位相シフトマスクを使用したパ
ターン形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体製造プロセスにおけるホト
リソ工程においては、露光波長からくる解像限界を延長
する技術として、超解像と呼ばれる技術が盛んに研究さ
れている。その超解像技術の一つである位相シフト技術
のなかにハーフトーンマスクを用いたものがある。この
ハーフトーンマスクは、従来マスクに対して露光光の透
過率をかえて、本来は露光光が透過しないようにしてあ
る部分に若干量の露光光を透過させる。また、その露光
光がほとんど透過する透過部と、ほとんど透過しない非
透過部において、透過する光の位相を変化させることに
より、パターンエッジ部でのコントラストを上げる。そ
れにより解像力を向上させ、かつ露光のマージンを拡大
しようとするものであり、既に一部実用化がなされてい
る。
リソ工程においては、露光波長からくる解像限界を延長
する技術として、超解像と呼ばれる技術が盛んに研究さ
れている。その超解像技術の一つである位相シフト技術
のなかにハーフトーンマスクを用いたものがある。この
ハーフトーンマスクは、従来マスクに対して露光光の透
過率をかえて、本来は露光光が透過しないようにしてあ
る部分に若干量の露光光を透過させる。また、その露光
光がほとんど透過する透過部と、ほとんど透過しない非
透過部において、透過する光の位相を変化させることに
より、パターンエッジ部でのコントラストを上げる。そ
れにより解像力を向上させ、かつ露光のマージンを拡大
しようとするものであり、既に一部実用化がなされてい
る。
【０００３】図２は従来のハーフトーンマスクの概略断
面図である。なお、ハーフトーンにも多種のものがある
が、ここでは最も単純なものを示す。図２において、１
１はガラス基板、１２はパターンを形成するハーフトー
ンクロムであり、このハーフトーンクロム１２面にパタ
ーンを形成し、露光光がほぼ１００％透過する部分１３
と、ほとんど透過しない部分を形成する。
面図である。なお、ハーフトーンにも多種のものがある
が、ここでは最も単純なものを示す。図２において、１
１はガラス基板、１２はパターンを形成するハーフトー
ンクロムであり、このハーフトーンクロム１２面にパタ
ーンを形成し、露光光がほぼ１００％透過する部分１３
と、ほとんど透過しない部分を形成する。
【０００４】ハーフトーン法はこの露光光の透過しない
部分の透過率を、２％〜１５％に調整することにより、
透過する部分との境界部のコントラストを上げることが
できる。透過する光の位相の変化は、ガラス基板１１面
を必要量エッチング除去し、凹部１４を形成することに
より行う。上記した例では単純な単層ハーフトーン構造
のものについて説明したが、ハーフトーンマスクには位
相をずらす層と組み合わせた複数層のものもある。
部分の透過率を、２％〜１５％に調整することにより、
透過する部分との境界部のコントラストを上げることが
できる。透過する光の位相の変化は、ガラス基板１１面
を必要量エッチング除去し、凹部１４を形成することに
より行う。上記した例では単純な単層ハーフトーン構造
のものについて説明したが、ハーフトーンマスクには位
相をずらす層と組み合わせた複数層のものもある。
【０００５】図３はかかる従来の他のハーフトーンマス
クの概略断面図である。この図に示すように、ガラス基
板２１上に、位相をずらすシフタ層をエッチングすると
きに機能するエッチストップ層２２を形成する。その上
にシフタ層２３を形成し、更に、ハーフトーンクロム２
４を形成する。ここでは、上記したように、クロム上置
き構造となっている。
クの概略断面図である。この図に示すように、ガラス基
板２１上に、位相をずらすシフタ層をエッチングすると
きに機能するエッチストップ層２２を形成する。その上
にシフタ層２３を形成し、更に、ハーフトーンクロム２
４を形成する。ここでは、上記したように、クロム上置
き構造となっている。
【０００６】そこで、ハーフトーンクロム２４、シフタ
層２３を順次エッチングする。その場合、通常ガラス基
板２１とシフタ層２３が膜質的に近く、シフタ層２３が
ない場合は、シフタ層２３のエッチングの時にガラス基
板２１がエッチングされることになる。この実施例で
は、エッチストップ層２２をガラス基板２１上に形成す
ることにより、シフタ層２３のエッチングの時にガラス
基板２１がエッチングされるのを防ぐようにしている。
層２３を順次エッチングする。その場合、通常ガラス基
板２１とシフタ層２３が膜質的に近く、シフタ層２３が
ない場合は、シフタ層２３のエッチングの時にガラス基
板２１がエッチングされることになる。この実施例で
は、エッチストップ層２２をガラス基板２１上に形成す
ることにより、シフタ層２３のエッチングの時にガラス
基板２１がエッチングされるのを防ぐようにしている。
【０００７】図４は従来の更なる他のハーフトーンマス
クの概略断面図である。この図に示すように、ガラス基
板２５上に、ハーフトーンクロム２６を形成し、更に、
位相をずらすシフタ層２７を形成する。そこで、シフタ
層２７、ハーフトーンクロム２６を順次エッチングす
る。ここでは、クロム下置き構造となっており、ガラス
基板２５とハーフトーンクロム２６とは膜質的に遠いの
で、図３に示すように、エッチストップ層を形成する必
要はない。
クの概略断面図である。この図に示すように、ガラス基
板２５上に、ハーフトーンクロム２６を形成し、更に、
位相をずらすシフタ層２７を形成する。そこで、シフタ
層２７、ハーフトーンクロム２６を順次エッチングす
る。ここでは、クロム下置き構造となっており、ガラス
基板２５とハーフトーンクロム２６とは膜質的に遠いの
で、図３に示すように、エッチストップ層を形成する必
要はない。
【０００８】このように、ハーフトーンマスクは、解像
力向上とマージンの拡大にそれなりの効果を奏すること
ができる。
力向上とマージンの拡大にそれなりの効果を奏すること
ができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ハーフトーンマスクは、一つのマスク内では遮光部（光
が僅かに透過する部分）の透過率は一定である。したが
って、実際の半導体パターンに応用する場合において
は、パターン寸法やパターンピッチが多様であるため、
セカンドピーク（本来必要のない部分に干渉によりゴー
スト的にパターンが現れる現象）の発生や、最適露光パ
ターン以外のパターンでは、解像力の劣化を起こす等の
不具合が発生する。
ハーフトーンマスクは、一つのマスク内では遮光部（光
が僅かに透過する部分）の透過率は一定である。したが
って、実際の半導体パターンに応用する場合において
は、パターン寸法やパターンピッチが多様であるため、
セカンドピーク（本来必要のない部分に干渉によりゴー
スト的にパターンが現れる現象）の発生や、最適露光パ
ターン以外のパターンでは、解像力の劣化を起こす等の
不具合が発生する。
【００１０】本発明は、上記問題点を除去し、従来ハー
フトーンマスクでは、露光光を僅かに透過させる部分の
透過率をマスク面内で一定にしていたところを、必要に
応じて透過率を同一マスク面内で分割することにより、
半導体パターンを的確に形成することができるハーフト
ーンマスク及びそれを用いたパターン形成方法を提供る
ことを目的とする。
フトーンマスクでは、露光光を僅かに透過させる部分の
透過率をマスク面内で一定にしていたところを、必要に
応じて透過率を同一マスク面内で分割することにより、
半導体パターンを的確に形成することができるハーフト
ーンマスク及びそれを用いたパターン形成方法を提供る
ことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、 （１）ハーフトーンマスクにおいて、ハーフトーン層の
露光光の透過率が異なる複数の分割した部分を有し、そ
れに半導体回路パターンを形成するようにしたものであ
る。
達成するために、 （１）ハーフトーンマスクにおいて、ハーフトーン層の
露光光の透過率が異なる複数の分割した部分を有し、そ
れに半導体回路パターンを形成するようにしたものであ
る。
【００１２】（２）上記（１）記載のハーフトーンマス
クにおいて、ハーフトーン単層又はハーフトーン・シフ
タ層を積層した構造を有するようにしたものである。 （３）上記（１）又は（２）記載のハーフトーンマスク
において、前記半導体回路のパターン寸法・ピッチの異
なる領域に応じて前記ハーフトーン層の露光光の透過率
を変えるようにしたものである。
クにおいて、ハーフトーン単層又はハーフトーン・シフ
タ層を積層した構造を有するようにしたものである。 （３）上記（１）又は（２）記載のハーフトーンマスク
において、前記半導体回路のパターン寸法・ピッチの異
なる領域に応じて前記ハーフトーン層の露光光の透過率
を変えるようにしたものである。
【００１３】（４）ハーフトーンマスクを用いたパター
ン形成方法において、請求項１、２又は３記載のハーフ
トーンマスクを用いてパターンの形成を行うようにした
ものである。 （５）ハーフトーンマスクを用いたパターン形成方法に
おいて、メモリ部、周辺回路部、合わせマーク部等の半
導体回路パターンの寸法・ピッチが異なるパターンを同
一ハーフトーンマスク内に有し、その最適露光量が異な
る場合、前記ハーフトーンマスクにおいて、ハーフトー
ン層の露光光の透過率をそれに応じて形成したハーフト
ーンマスクを用いてパターンの形成を行うようにしたも
のである。
ン形成方法において、請求項１、２又は３記載のハーフ
トーンマスクを用いてパターンの形成を行うようにした
ものである。 （５）ハーフトーンマスクを用いたパターン形成方法に
おいて、メモリ部、周辺回路部、合わせマーク部等の半
導体回路パターンの寸法・ピッチが異なるパターンを同
一ハーフトーンマスク内に有し、その最適露光量が異な
る場合、前記ハーフトーンマスクにおいて、ハーフトー
ン層の露光光の透過率をそれに応じて形成したハーフト
ーンマスクを用いてパターンの形成を行うようにしたも
のである。
【００１４】
（１）請求項１記載のハーフトーンマスクによれば、露
光光が僅かに透過する部分を分割したことにより、実際
の半導体回路パターンにおいて、同一マスク面上でパタ
ーン寸法やパターンピッチが異なるものが形成できるの
で、それにより最適露光量がパターン領域毎に異なり、
ウエハ上でパターンがうまく形成されない領域があった
り、露光のマージンが狭い場合でも、マスク面で既に調
整されているため、同一露光量でも全てのパターンにお
いて良好なパターンが得られ、かつ露光のマージンが拡
大することになり、品質の大幅な向上が期待できる。
光光が僅かに透過する部分を分割したことにより、実際
の半導体回路パターンにおいて、同一マスク面上でパタ
ーン寸法やパターンピッチが異なるものが形成できるの
で、それにより最適露光量がパターン領域毎に異なり、
ウエハ上でパターンがうまく形成されない領域があった
り、露光のマージンが狭い場合でも、マスク面で既に調
整されているため、同一露光量でも全てのパターンにお
いて良好なパターンが得られ、かつ露光のマージンが拡
大することになり、品質の大幅な向上が期待できる。
【００１５】また、露光光が僅かに透過する部分を分割
したことにより、その部分での（５％と８％）透過する
露光光の位相はずれるが、このずれによる露光光のウエ
ハ面での乱れはごく僅かであり、まったく問題にはなら
ない。因みに、従来問題にされているセカンドピークと
よばれる１００％透過領域の近傍での光強度分布のやや
大きい領域の光強度よりも、圧倒的に小さいことがシミ
ュレーションから確認されている。
したことにより、その部分での（５％と８％）透過する
露光光の位相はずれるが、このずれによる露光光のウエ
ハ面での乱れはごく僅かであり、まったく問題にはなら
ない。因みに、従来問題にされているセカンドピークと
よばれる１００％透過領域の近傍での光強度分布のやや
大きい領域の光強度よりも、圧倒的に小さいことがシミ
ュレーションから確認されている。
【００１６】（２）請求項２記載のハーフトーンマスク
によれば、ハーフトーンクロム層と位相をずらすシフタ
層が積層されたハーフトーンマスクを得ることができ、
上記（１）と同様な効果が期待できる。すなわち、単層
ハーフトーンマスク以外の複雑な構造の場合にも実施で
きる。 （３）請求項３記載のハーフトーンマスクによれば、同
一マスク面において、光が僅かに透過する部分を３つ以
上に分割し、それに半導体回路パターンを形成してある
ハーフトーンマスクであるため、実際の半導体回路パタ
ーンでパターン寸法、パターンピッチの種類が複数ある
場合に、それぞれに対する最適露光量が異なる場合で
も、半導体ウエハ上において、より広いマージンと、よ
り高い寸法精度を得ることが可能となる。
によれば、ハーフトーンクロム層と位相をずらすシフタ
層が積層されたハーフトーンマスクを得ることができ、
上記（１）と同様な効果が期待できる。すなわち、単層
ハーフトーンマスク以外の複雑な構造の場合にも実施で
きる。 （３）請求項３記載のハーフトーンマスクによれば、同
一マスク面において、光が僅かに透過する部分を３つ以
上に分割し、それに半導体回路パターンを形成してある
ハーフトーンマスクであるため、実際の半導体回路パタ
ーンでパターン寸法、パターンピッチの種類が複数ある
場合に、それぞれに対する最適露光量が異なる場合で
も、半導体ウエハ上において、より広いマージンと、よ
り高い寸法精度を得ることが可能となる。
【００１７】（４）請求項４記載のハーフトーンマスク
を用いたウエハへのパターン形成方法によれば、実際の
半導体回路パターンにおいて同一マスク面上でパターン
寸法やパターンピッチが異なるものが形成できるので、
それにより最適露光量がパターン領域毎に異なり、ウエ
ハ上でパターンがうまく形成されない領域があったり、
露光のマージンが狭い場合でも、マスク面で既に調整さ
れているため、同一露光量でも全てのパターンにおいて
良好なパターンが得られ、かつ露光のマージンが拡大す
ることになり、品質の大幅な向上が期待できる。
を用いたウエハへのパターン形成方法によれば、実際の
半導体回路パターンにおいて同一マスク面上でパターン
寸法やパターンピッチが異なるものが形成できるので、
それにより最適露光量がパターン領域毎に異なり、ウエ
ハ上でパターンがうまく形成されない領域があったり、
露光のマージンが狭い場合でも、マスク面で既に調整さ
れているため、同一露光量でも全てのパターンにおいて
良好なパターンが得られ、かつ露光のマージンが拡大す
ることになり、品質の大幅な向上が期待できる。
【００１８】（５）請求項５記載のハーフトーンマスク
を用いたウエハへのパターン形成方法によれば、上記の
ようにパターンに応じたハーフトーン透過率をパターン
の寸法、ピッチに応じて大きく３つに分けて形成してあ
るマスクを使用することにより、メモリセル部、周辺回
路部、マーク部の何れも最適露光量をほぼ同じような数
値にすることができ、仕上がり寸法精度が向上し、露光
のマージンも大幅に向上させることができる。
を用いたウエハへのパターン形成方法によれば、上記の
ようにパターンに応じたハーフトーン透過率をパターン
の寸法、ピッチに応じて大きく３つに分けて形成してあ
るマスクを使用することにより、メモリセル部、周辺回
路部、マーク部の何れも最適露光量をほぼ同じような数
値にすることができ、仕上がり寸法精度が向上し、露光
のマージンも大幅に向上させることができる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。まず、本発明の第１実施例について説
明する。図１は本発明の第１実施例を示すハーフトーン
マスクの製造工程断面図である。
ながら説明する。まず、本発明の第１実施例について説
明する。図１は本発明の第１実施例を示すハーフトーン
マスクの製造工程断面図である。
【００２０】（１）まず、図１（ａ）に示すように、ガ
ラス基板１上に、たとえば、透過率５％のハーフトーン
クロム層２を形成する。 （２）次に、図１（ｂ）に示すように、通常のリソグラ
フィ手段によりハーフトーンクロム層２の一部をエッチ
ングする。すなわち、透過率を高めたい部分３をエッチ
ングにより薄膜化して、例えば、透過率が８％になるよ
うにする。これにより、一つのマスク面に透過率が５％
と８％と異なる領域が形成される。
ラス基板１上に、たとえば、透過率５％のハーフトーン
クロム層２を形成する。 （２）次に、図１（ｂ）に示すように、通常のリソグラ
フィ手段によりハーフトーンクロム層２の一部をエッチ
ングする。すなわち、透過率を高めたい部分３をエッチ
ングにより薄膜化して、例えば、透過率が８％になるよ
うにする。これにより、一つのマスク面に透過率が５％
と８％と異なる領域が形成される。
【００２１】（３）次いで、図１（ｃ）に示すように、
実際に半導体に焼き付けたい半導体回路パターン４を、
通常のリソグラフィ手段により形成する。このようにし
て、形成された半導体回路パターン４が透過率がほぼ１
００％である。これにより露光光がほぼ透過する部分
と、ほとんど透過しない部分が形成されたことになる。 （４）次に、図１（ｄ）に示すように、更に、パターン
エッジでのコントラストをあげて解像力を向上し、露光
光の位相をずらすための凹部５をエッチングによりガラ
ス面に施し、凹部５を形成する。
実際に半導体に焼き付けたい半導体回路パターン４を、
通常のリソグラフィ手段により形成する。このようにし
て、形成された半導体回路パターン４が透過率がほぼ１
００％である。これにより露光光がほぼ透過する部分
と、ほとんど透過しない部分が形成されたことになる。 （４）次に、図１（ｄ）に示すように、更に、パターン
エッジでのコントラストをあげて解像力を向上し、露光
光の位相をずらすための凹部５をエッチングによりガラ
ス面に施し、凹部５を形成する。
【００２２】この実施例では、同一マスクにおいて露光
光を僅かに透過する領域が二つあり、そこに半導体回路
パターンが形成されたハーフトーンマスクが作製でき
る。次に、本発明の第２実施例について説明する。図５
は本発明の第２実施例を示すハーフトーンマスクの製造
工程断面図である。
光を僅かに透過する領域が二つあり、そこに半導体回路
パターンが形成されたハーフトーンマスクが作製でき
る。次に、本発明の第２実施例について説明する。図５
は本発明の第２実施例を示すハーフトーンマスクの製造
工程断面図である。
【００２３】（１）まず、図５（ａ）に示すように、ガ
ラス基板３１上にハーフトーンクロム層３２（透過率５
％）を形成する。 （２）次に、図５（ｂ）に示すように、ハーフトーンク
ロム層３２の透過率を高めたい部分３３をエッチングに
より薄膜化して、例えば、透過率が８％になるようにす
る。これにより、一つのマスク面に透過率が５％と８％
と異なる領域が形成される。
ラス基板３１上にハーフトーンクロム層３２（透過率５
％）を形成する。 （２）次に、図５（ｂ）に示すように、ハーフトーンク
ロム層３２の透過率を高めたい部分３３をエッチングに
より薄膜化して、例えば、透過率が８％になるようにす
る。これにより、一つのマスク面に透過率が５％と８％
と異なる領域が形成される。
【００２４】（３）次に、図５（ｃ）に示すように、位
相をずらすためのシフタ層３４を全面に形成する。この
シフタ層３４はＳＯＧ（スピン・オン・グラス）等で形
成する場合が多い。 （４）その後、図５（ｄ）に示すように、通常のリソグ
ラフィ手段で、シフタ層３４及びハーフトーンクロム層
３２の必要な領域をエッチング除去し、半導体回路パタ
ーン３５を形成する。
相をずらすためのシフタ層３４を全面に形成する。この
シフタ層３４はＳＯＧ（スピン・オン・グラス）等で形
成する場合が多い。 （４）その後、図５（ｄ）に示すように、通常のリソグ
ラフィ手段で、シフタ層３４及びハーフトーンクロム層
３２の必要な領域をエッチング除去し、半導体回路パタ
ーン３５を形成する。
【００２５】このようにして、ハーフトーンクロム層と
シフタ層が積層された場合のハーフトーンマスクでも、
同一面内で光を僅かに浸透する部分を分割した場合のマ
スクを製造できる。次に、本発明の第３実施例について
説明する。上記第１実施例及び第２実施例においては、
半導体回路パターンにより露光光が僅かに浸透する部分
を２つに分割する場合について説明したが、この実施例
では、半導体回路パターンの構成上露光光が僅かに透過
する部分を３つ以上に分割したい場合について説明す
る。
シフタ層が積層された場合のハーフトーンマスクでも、
同一面内で光を僅かに浸透する部分を分割した場合のマ
スクを製造できる。次に、本発明の第３実施例について
説明する。上記第１実施例及び第２実施例においては、
半導体回路パターンにより露光光が僅かに浸透する部分
を２つに分割する場合について説明したが、この実施例
では、半導体回路パターンの構成上露光光が僅かに透過
する部分を３つ以上に分割したい場合について説明す
る。
【００２６】図６はかかる本発明の第３実施例を示すハ
ーフトーンマスクの製造工程断面図である。 （１）まず、図６（ａ）に示すように、ガラス基板４１
上にハーフトーンクロム層４２（露光光の透過率４％）
を形成する。 （２）次いで、図６（ｂ）に示すように、通常のリソグ
ラフィ手段により、ハーフトーンクロム層４２の一部を
薄膜化して、露光光の透過率が６％の部分４３を形成す
る。この段階で、露光光の透過率が４％の部分４２と６
％の部分４３とが形成される。
ーフトーンマスクの製造工程断面図である。 （１）まず、図６（ａ）に示すように、ガラス基板４１
上にハーフトーンクロム層４２（露光光の透過率４％）
を形成する。 （２）次いで、図６（ｂ）に示すように、通常のリソグ
ラフィ手段により、ハーフトーンクロム層４２の一部を
薄膜化して、露光光の透過率が６％の部分４３を形成す
る。この段階で、露光光の透過率が４％の部分４２と６
％の部分４３とが形成される。
【００２７】（３）さらに、図６（ｃ）に示すように、
それを通常のリソグラフィ手段にて透過率が８％の部分
４４を形成する。それにより、露光光の透過率４％の部
分４２と、露光光の透過率６％の部分４３と、さらに露
光光の透過率８％の部分４４とが形成される。これによ
り、同一マスク面においても光が僅かに透過する部分
が、３つに分割されたものが形成されたことになる。
それを通常のリソグラフィ手段にて透過率が８％の部分
４４を形成する。それにより、露光光の透過率４％の部
分４２と、露光光の透過率６％の部分４３と、さらに露
光光の透過率８％の部分４４とが形成される。これによ
り、同一マスク面においても光が僅かに透過する部分
が、３つに分割されたものが形成されたことになる。
【００２８】（４）次に、図６（ｄ）に示すように、通
常のリソグラフィ手段により、ハーフトーンクロム面に
半導体回路パターン４５を形成する。 （５）更に、図６（ｅ）に示すように、ガラス基板４１
の面を必要量エッチング除去し、凹部４６を形成し、露
光光の位相をずらことができるようにする。これによ
り、同一マスク面で露光光が僅かに透過する部分が３つ
（４％、６％、８％）に分割されて、半導体回路パター
ンが形成されているハーフトーンマスクが作製できたこ
とになる。
常のリソグラフィ手段により、ハーフトーンクロム面に
半導体回路パターン４５を形成する。 （５）更に、図６（ｅ）に示すように、ガラス基板４１
の面を必要量エッチング除去し、凹部４６を形成し、露
光光の位相をずらことができるようにする。これによ
り、同一マスク面で露光光が僅かに透過する部分が３つ
（４％、６％、８％）に分割されて、半導体回路パター
ンが形成されているハーフトーンマスクが作製できたこ
とになる。
【００２９】また、ここでは単層ハーフトーン構造のも
のについて説明したが、図３及び図４で示した従来のよ
うな、複数に積層されたハーフトーンマスクにも応用可
能なことは明らかである。上記した実施例において、ハ
ーフトーン層はクロム、位相をずらすためのシフタ層は
ＳＯＧで説明してきたが、その他の材料、例えばハーフ
トーン層にはＭｏＳｉ（モリブデンシリサイド）、シフ
タ層にはＳｉ3 Ｎ4 （窒化膜）等の材料を用いても本発
明が応用できることは明らかである。
のについて説明したが、図３及び図４で示した従来のよ
うな、複数に積層されたハーフトーンマスクにも応用可
能なことは明らかである。上記した実施例において、ハ
ーフトーン層はクロム、位相をずらすためのシフタ層は
ＳＯＧで説明してきたが、その他の材料、例えばハーフ
トーン層にはＭｏＳｉ（モリブデンシリサイド）、シフ
タ層にはＳｉ3 Ｎ4 （窒化膜）等の材料を用いても本発
明が応用できることは明らかである。
【００３０】上記した第１実施例、第２実施例及び第３
実施例においては、露光光が僅かに透過する部分が複数
に分割されたハーフトーンマスクの構造及びその製造方
法について説明してきた。次いで、実際の半導体回路パ
ターンへの適用について説明する。ここではＤＲＡＭ
（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）を例に
とって、特にハーフトーンマスクの応用が最も進んでい
るコンタクト工程の場合について説明する。
実施例においては、露光光が僅かに透過する部分が複数
に分割されたハーフトーンマスクの構造及びその製造方
法について説明してきた。次いで、実際の半導体回路パ
ターンへの適用について説明する。ここではＤＲＡＭ
（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）を例に
とって、特にハーフトーンマスクの応用が最も進んでい
るコンタクト工程の場合について説明する。
【００３１】ＤＲＡＭのパターンは大別して、メモリを
記憶するメモリセル部、駆動するための周辺回路に分け
ることができる。一般にメモリセル部はパターン寸法が
微細でピッチも小さい。それに対して周辺回路部はパタ
ーン寸法もピッチも大きい。コンタクトパターンでも、
そのようなパターン構成になるのが一般的である。更に
製造プロセスを考えると、露光の際に使用する合わせマ
ークが、グリッドラインに配置されるが、このマークは
回路パターンに対して非常に大きい寸法及びピッチであ
る。すなわち一つのマスク上にパターン寸法及びピッチ
に従って、大きく３つの部分に分割されると言える。
記憶するメモリセル部、駆動するための周辺回路に分け
ることができる。一般にメモリセル部はパターン寸法が
微細でピッチも小さい。それに対して周辺回路部はパタ
ーン寸法もピッチも大きい。コンタクトパターンでも、
そのようなパターン構成になるのが一般的である。更に
製造プロセスを考えると、露光の際に使用する合わせマ
ークが、グリッドラインに配置されるが、このマークは
回路パターンに対して非常に大きい寸法及びピッチであ
る。すなわち一つのマスク上にパターン寸法及びピッチ
に従って、大きく３つの部分に分割されると言える。
【００３２】図７は本発明の第４実施例を示す実際の半
導体回路パターンへの適用例を示すＤＲＡＭの概略平面
図である。この図において、５１はチップ最外周部でグ
リッドライン、ここには半導体回路パターンは形成され
ないが、ホトリソにおいて前後の工程との合せを行う際
の合わせマークが形成される場合が多い。ここでは、グ
リッドラインのマーク部分５２にマークを形成する。そ
のグリッドライン５１の内側に半導体回路パターンが形
成されるが、点線内の部分がメモリセル部分５３、その
周辺部が周辺回路部分５４である。
導体回路パターンへの適用例を示すＤＲＡＭの概略平面
図である。この図において、５１はチップ最外周部でグ
リッドライン、ここには半導体回路パターンは形成され
ないが、ホトリソにおいて前後の工程との合せを行う際
の合わせマークが形成される場合が多い。ここでは、グ
リッドラインのマーク部分５２にマークを形成する。そ
のグリッドライン５１の内側に半導体回路パターンが形
成されるが、点線内の部分がメモリセル部分５３、その
周辺部が周辺回路部分５４である。
【００３３】６４ＭｂＤＲＡＭを例にとると、メモリセ
ル部のコンタクトホールパターンは寸法で０．３〜０．
４μｍピッチで、１〜１．５μｍ程度のものが使われ
る。それに対して周辺回路部では寸法０．３５〜０．５
μｍピッチで、１．２〜数μｍのパターンが使用され
る。更に、合わせマークでは、数μｍから数十μｍのも
のが使用される。従って、その各々の領域において最適
な露光量が異なってくる。例えば、メモリセル部分５３
のパターンでの最適露光量を１００とすると、周辺回路
部分では９５％、マーク部分５２では８０％等の比率に
なる（この比率は、そのパターン工程、及びレジストプ
ロセス等により変化する）。
ル部のコンタクトホールパターンは寸法で０．３〜０．
４μｍピッチで、１〜１．５μｍ程度のものが使われ
る。それに対して周辺回路部では寸法０．３５〜０．５
μｍピッチで、１．２〜数μｍのパターンが使用され
る。更に、合わせマークでは、数μｍから数十μｍのも
のが使用される。従って、その各々の領域において最適
な露光量が異なってくる。例えば、メモリセル部分５３
のパターンでの最適露光量を１００とすると、周辺回路
部分では９５％、マーク部分５２では８０％等の比率に
なる（この比率は、そのパターン工程、及びレジストプ
ロセス等により変化する）。
【００３４】このような場合、ハーフトーンマスクでの
光が僅かに透過するハーフトーン部の透過率を、例えば
グリッドライン５１、グリッドラインのマーク部分５２
では３％、メモリセル部分５３では８％、周辺回路部分
５４では６％に設定したマスクを作製し露光を行う。な
お、本発明は上記実施例に限定されるものではなく本発
明の趣旨に基づき、種々の変形が可能であり、それらを
本発明の範囲から排除するものではない。
光が僅かに透過するハーフトーン部の透過率を、例えば
グリッドライン５１、グリッドラインのマーク部分５２
では３％、メモリセル部分５３では８％、周辺回路部分
５４では６％に設定したマスクを作製し露光を行う。な
お、本発明は上記実施例に限定されるものではなく本発
明の趣旨に基づき、種々の変形が可能であり、それらを
本発明の範囲から排除するものではない。
【００３５】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、露光光が僅かに透
過する部分を分割したことにより、実際の半導体回路パ
ターンにおいて同一マスク面上でパターン寸法やパター
ンピッチが異なるものが形成されているので、最適露光
量がパターン領域毎に異なり、ウエハ上でパターンがう
まく形成されない領域があったり、露光のマージンが狭
い場合でも、マスク面で既に調整されているため、同一
露光量でも全てのパターンにおいて良好なパターンが得
られ、かつ露光のマージンが拡大することになり、品質
の大幅な向上が期待できる。
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、露光光が僅かに透
過する部分を分割したことにより、実際の半導体回路パ
ターンにおいて同一マスク面上でパターン寸法やパター
ンピッチが異なるものが形成されているので、最適露光
量がパターン領域毎に異なり、ウエハ上でパターンがう
まく形成されない領域があったり、露光のマージンが狭
い場合でも、マスク面で既に調整されているため、同一
露光量でも全てのパターンにおいて良好なパターンが得
られ、かつ露光のマージンが拡大することになり、品質
の大幅な向上が期待できる。
【００３６】また、露光光が僅かに透過する部分を分割
したことにより、その部分での（５％と８％）透過する
露光光の位相はずれるが、このずれによる露光光のウエ
ハ面での乱れはごく僅かであり、まったく問題にはなら
ない。因みに、従来問題にされているセカンドピークと
よばれる１００％透過領域の近傍での光強度分布のやや
大きい領域の光強度よりも圧倒的に小さいことがシミュ
レーションから確認されている。
したことにより、その部分での（５％と８％）透過する
露光光の位相はずれるが、このずれによる露光光のウエ
ハ面での乱れはごく僅かであり、まったく問題にはなら
ない。因みに、従来問題にされているセカンドピークと
よばれる１００％透過領域の近傍での光強度分布のやや
大きい領域の光強度よりも圧倒的に小さいことがシミュ
レーションから確認されている。
【００３７】（２）請求項２記載の発明によれば、ハー
フトーンクロム層と位相をずらすシフタ層が積層された
ハーフトーンマスクを得ることができ、上記（１）と同
様な効果が期待できる。すなわち、単層ハーフトーンマ
スク以外の複雑な構造の場合にも実施できる。 （３）請求項３記載の発明によれば、同一マスク面にお
いて、光が僅かに透過する部分を３つ以上に分割し、そ
れに半導体回路パターンを形成してあるハーフトーンマ
スクであるため、実際の半導体回路パターンでパターン
寸法、パターンピッチの種類が複数ある場合に、それぞ
れに対する最適露光量が異なる場合でも、半導体ウエハ
上において、より広いマージンと、より高い寸法精度を
得ることが可能となる。
フトーンクロム層と位相をずらすシフタ層が積層された
ハーフトーンマスクを得ることができ、上記（１）と同
様な効果が期待できる。すなわち、単層ハーフトーンマ
スク以外の複雑な構造の場合にも実施できる。 （３）請求項３記載の発明によれば、同一マスク面にお
いて、光が僅かに透過する部分を３つ以上に分割し、そ
れに半導体回路パターンを形成してあるハーフトーンマ
スクであるため、実際の半導体回路パターンでパターン
寸法、パターンピッチの種類が複数ある場合に、それぞ
れに対する最適露光量が異なる場合でも、半導体ウエハ
上において、より広いマージンと、より高い寸法精度を
得ることが可能となる。
【００３８】（４）請求項４記載の発明によれば、実際
の半導体回路パターンにおいて同一マスク面上でパター
ン寸法や、パターンピッチが異なるものが形成できるの
で、それにより最適露光量がパターン領域毎に異なり、
ウエハ上でパターンがうまく形成されない領域があった
り、露光のマージンが狭い場合でも、マスク面で既に調
整されているため、同一露光量でも全てのパターンにお
いて良好なパターンが得られ、かつ露光のマージンが拡
大することになり、品質の大幅な向上が期待できる。
の半導体回路パターンにおいて同一マスク面上でパター
ン寸法や、パターンピッチが異なるものが形成できるの
で、それにより最適露光量がパターン領域毎に異なり、
ウエハ上でパターンがうまく形成されない領域があった
り、露光のマージンが狭い場合でも、マスク面で既に調
整されているため、同一露光量でも全てのパターンにお
いて良好なパターンが得られ、かつ露光のマージンが拡
大することになり、品質の大幅な向上が期待できる。
【００３９】（５）請求項５記載の発明によれば、上記
のようにパターンに応じたハーフトーン透過率をパター
ンの寸法、ピッチに応じて大きく３つに分けて形成して
あるマスクを使用することにより、メモリセル部、周辺
回路部、マーク部の何れも最適露光量をほぼ同じような
数値にすることができ、仕上がり寸法精度が向上し、露
光のマージンも大幅に向上させることができる。
のようにパターンに応じたハーフトーン透過率をパター
ンの寸法、ピッチに応じて大きく３つに分けて形成して
あるマスクを使用することにより、メモリセル部、周辺
回路部、マーク部の何れも最適露光量をほぼ同じような
数値にすることができ、仕上がり寸法精度が向上し、露
光のマージンも大幅に向上させることができる。
【００４０】以上、ＤＲＡＭを例に取って説明してきた
が、本発明の方法によれば、ロジックのパターンでも近
年は内部にメモリを内蔵した回路が多用されており、そ
のような場合でも、パターン寸法・ピッチの小さいメモ
リ部、それ以外のロジック回路部に領域を分割してマス
クパターンを形成すれば、同じ様な効果が期待できる。
が、本発明の方法によれば、ロジックのパターンでも近
年は内部にメモリを内蔵した回路が多用されており、そ
のような場合でも、パターン寸法・ピッチの小さいメモ
リ部、それ以外のロジック回路部に領域を分割してマス
クパターンを形成すれば、同じ様な効果が期待できる。
【図１】本発明の第１実施例を示すハーフトーンマスク
の製造工程断面図である。
の製造工程断面図である。
【図２】従来のハーフトーンマスクの概略断面図であ
る。
る。
【図３】従来の他のハーフトーンマスクの概略断面図で
ある。
ある。
【図４】従来の更なる他のハーフトーンマスクの概略断
面図である。
面図である。
【図５】本発明の第２実施例を示すハーフトーンマスク
の製造工程断面図である。
の製造工程断面図である。
【図６】本発明の第３実施例を示すハーフトーンマスク
の製造工程断面図である。
の製造工程断面図である。
【図７】本発明の第４実施例を示す実際の半導体回路パ
ターンへの適用例を示すＤＲＡＭの概略平面図である。
ターンへの適用例を示すＤＲＡＭの概略平面図である。
１，３１，４１ ガラス基板 ２，３２，４２ ハーフトーンクロム層 ３，３３，４３，４４ 透過率を高めたい部分 ４，３５，４５ 半導体回路パターン ５，４６ 凹部 ３４ シフタ層 ５１ グリッドライン ５２ グリッドラインのマーク部分 ５３ メモリセル部分 ５４ 周辺回路部分
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２８
Claims (5)
- 【請求項１】 ハーフトーンマスクにおいて、 ハーフトーン層の露光光の透過率が異なる複数の分割し
た部分を有し、それに半導体回路パターンを形成するよ
うにしたことを特徴とするハーフトーンマスク。 - 【請求項２】 請求項１記載のハーフトーンマスクにお
いて、ハーフトーン単層又はハーフトーン・シフタ層を
積層した構造を有することを特徴とするハーフトーンマ
スク。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載のハーフトーンマス
クにおいて、前記半導体回路のパターン寸法・ピッチの
異なる領域に応じて前記ハーフトーン層の露光光の透過
率を変えたことを特徴とするハーフトーンマスク。 - 【請求項４】 ハーフトーンマスクを用いたパターン形
成方法において、 請求項１、２又は３記載のハーフトーンマスクを用いて
パターンの形成を行うことを特徴とするハーフトーンマ
スクを用いたパターン形成方法。 - 【請求項５】 ハーフトーンマスクを用いたパターン形
成方法において、 メモリ部、周辺回路部、合わせマーク部等の半導体回路
パターンの寸法・ピッチが異なるパターンを同一ハーフ
トーンマスク内に有し、その最適露光量が異なる場合、
前記ハーフトーンマスクにおいてハーフトーン層の露光
光の透過率をそれに応じて形成したハーフトーンマスク
を用いてパターンの形成を行うことを特徴とするハーフ
トーンマスクを用いたパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11138195A JPH08306615A (ja) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | ハーフトーンマスク及びそれを用いたパターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11138195A JPH08306615A (ja) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | ハーフトーンマスク及びそれを用いたパターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08306615A true JPH08306615A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14559746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11138195A Withdrawn JPH08306615A (ja) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | ハーフトーンマスク及びそれを用いたパターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08306615A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11184069A (ja) * | 1997-12-22 | 1999-07-09 | Canon Inc | 半導体露光方法及び装置とそれに用いるレクチル |
| KR100464204B1 (ko) * | 2001-06-08 | 2005-01-03 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 그레이톤 마스크 및 이를 이용한 액정디스플레이 제조방법 |
| JP2008003520A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Toshiba Corp | フォトマスク及び半導体装置の製造方法 |
| JP2008203373A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Clean Surface Gijutsu:Kk | ハーフトーンブランクス及びハーフトーンブランクスの製造方法 |
| US7696081B2 (en) | 2007-01-31 | 2010-04-13 | Renesas Technology Corp. | Method of manufacturing semiconductor device that uses both a normal photomask and a phase shift mask for defining interconnect patterns |
| JP2013195496A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Toshiba Corp | フォトマスクおよびパターン形成方法 |
-
1995
- 1995-05-10 JP JP11138195A patent/JPH08306615A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11184069A (ja) * | 1997-12-22 | 1999-07-09 | Canon Inc | 半導体露光方法及び装置とそれに用いるレクチル |
| KR100464204B1 (ko) * | 2001-06-08 | 2005-01-03 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 그레이톤 마스크 및 이를 이용한 액정디스플레이 제조방법 |
| US6876428B2 (en) | 2001-06-08 | 2005-04-05 | Lg Philips Lcd Co., Ltd. | Method of manufacturing a liquid crystal display panel using a gray tone mask |
| JP2008003520A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Toshiba Corp | フォトマスク及び半導体装置の製造方法 |
| US7696081B2 (en) | 2007-01-31 | 2010-04-13 | Renesas Technology Corp. | Method of manufacturing semiconductor device that uses both a normal photomask and a phase shift mask for defining interconnect patterns |
| US8084279B2 (en) | 2007-01-31 | 2011-12-27 | Renesas Electronics Corporation | Method of manufacturing semiconductor device that uses both a normal photomask and a phase shift mask for defining interconnect patterns |
| JP2008203373A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Clean Surface Gijutsu:Kk | ハーフトーンブランクス及びハーフトーンブランクスの製造方法 |
| JP2013195496A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Toshiba Corp | フォトマスクおよびパターン形成方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020806 |