JPS6310890B2 - - Google Patents

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JPS6310890B2
JPS6310890B2 JP55040895A JP4089580A JPS6310890B2 JP S6310890 B2 JPS6310890 B2 JP S6310890B2 JP 55040895 A JP55040895 A JP 55040895A JP 4089580 A JP4089580 A JP 4089580A JP S6310890 B2 JPS6310890 B2 JP S6310890B2
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JP
Japan
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pattern
forming
resist
element unit
spaces
Prior art date
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Application number
JP55040895A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS56137628A (en
Inventor
Masaki Ito
Sotaro Edokoro
Hiroshi Gokan
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6310890B2 publication Critical patent/JPS6310890B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はサブミクロン領域の線幅を有するパタ
ーン形成方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for forming a pattern having a line width in the submicron range.

近年半導体素子等においては集積度・高速性の
向上のためにサブミクロン領域の線幅のパターン
形成技術が要求されている。
In recent years, in order to improve the degree of integration and high speed of semiconductor devices, pattern forming technology with line widths in the submicron region has been required.

ところがサブミクロン領域の線幅のパターン形
成となると、いろいろな線幅が混在するパターン
や、同じ線幅でもその密集度が異なるパターンで
は、最適露光量は線幅ごとに、さらには密集度に
より異なるので、全面にわたつて寸法精度よくパ
ターン形成を行うことができないのがふつうであ
る。
However, when it comes to forming patterns with line widths in the submicron region, the optimal exposure dose varies for each line width and even for patterns with different density levels. Therefore, it is usually impossible to form a pattern over the entire surface with high dimensional accuracy.

今、第1図に示すようなパターンが所望の場合
を考えてみる。1は試料で2はパターンの溝であ
る。同じ幅のパターン2を密集度の異なる部分に
形成するものであるから、従来の方法では互いの
最適露光量が異なり、このパターンを設計通りに
形成することは困難である。
Now, let us consider the case where a pattern as shown in FIG. 1 is desired. 1 is a sample and 2 is a pattern groove. Since patterns 2 of the same width are formed in portions with different densities, the optimum exposure doses differ from each other in the conventional method, making it difficult to form these patterns as designed.

そこで、本発明者らは、第2図に示すようなパ
ターン形成方法を別途提案し、このようなパター
ン形成上の問題を解決している。
Therefore, the present inventors separately proposed a pattern forming method as shown in FIG. 2 to solve such pattern forming problems.

その方法を第2図の工程説明断面図に従つて説
明する。
The method will be explained with reference to the process illustrative sectional view of FIG.

(1) 試料1にレジスト3を塗布し、単純に繰り返
されたライン・アンド・スペースの第一のパタ
ーンの露光4を行う。
(1) A resist 3 is applied to a sample 1, and a first pattern of simply repeated lines and spaces is exposed 4.

(2) レジスト3を現像して第一のパターンのスペ
ース10を形成する。
(2) Develop the resist 3 to form the spaces 10 of the first pattern.

(3) この上にレジスト11を塗布し、最小スペー
ス幅が前記第一のパターンのスペース幅より大
きい第二のパターンの露光12を行なう。
(3) A resist 11 is applied thereon, and a second pattern is exposed 12 in which the minimum space width is larger than the space width of the first pattern.

(4) レジスト11を現像して第二のパターンのス
ペース13を形成する。
(4) Develop the resist 11 to form the spaces 13 of the second pattern.

(5) レジスト3とレジスト11をマスクとして試
料1をエツチングすることにより凹部14,1
5を形成した後、レジスト3,11を剥離す
る。
(5) By etching sample 1 using resist 3 and resist 11 as masks, recesses 14 and 1 are etched.
After forming the resists 3 and 11, the resists 3 and 11 are peeled off.

このようにして得られたパターンはレジスト3
の第一のパターンのスペースとレジスト11の第
二のパターンのスペースの論理積により領域化さ
れ、溝幅は密集部にある溝14でも弧立部にある
溝15でも同じものが得られる。
The pattern obtained in this way is resist 3
The region is formed by the logical product of the spaces of the first pattern of the resist 11 and the spaces of the second pattern of the resist 11, and the same groove width is obtained for the grooves 14 in the dense portions and the grooves 15 in the ridged portions.

ここで問題となるのは、第一のパターンと第二
のパターンとの位置合わせ精度である。
The problem here is the alignment accuracy between the first pattern and the second pattern.

第一のパターンと第二のパターンとの回転ずれ
に関しては、本発明者らは、第二のパターンの位
置合わせマークに単純な繰り返しのライン・アン
ド・スペース・パターンを用い、この位置合わせ
マークと第一のパターンとのモアレ縞を利用して
回転ずれを除去する方法を別途提案している。
Regarding the rotational misalignment between the first pattern and the second pattern, the inventors used a simple repeating line-and-space pattern for the alignment mark of the second pattern, and We have separately proposed a method for removing rotational deviation using moiré fringes with the first pattern.

ところで半導体素子等においては1個のウエハ
ーに多数個のチツプを形成するのがふつうであ
る。そのため、第二のパターン作製用マスクは第
3図のごとく同じパターンの繰り返しになつてい
る。
Incidentally, in semiconductor devices and the like, it is common to form a large number of chips on one wafer. Therefore, the second pattern forming mask has the same pattern repeated as shown in FIG.

同図において、31は透光ガラスなどにより形
成されたガラス基板であり、このガラス基板31
にはクロム金属などにより形成された同一形状の
第二のパターンFを有するペレツト32がXおよ
びY方向に複数個配列されてフオトマスク33が
構成されている。通常、このように構成されたフ
オトマスク33を用いてのチツプ作製は、第4図
aに示すように、ウエハー34の表面にレジスト
を塗布し、フオトマスク33を通してそのレジス
トを露光することにより、複数個のチツプ35が
同時に形成される。このようにしてウエハー34
上に形成された複数個のチツプ35はウエハース
クライバによつて第4図bに示すように、チツプ
35にそれぞれ切断されて一度に数百個チツプが
生産されることになる。
In the figure, 31 is a glass substrate formed of transparent glass or the like, and this glass substrate 31
A photomask 33 is constructed by arranging a plurality of pellets 32 in the X and Y directions, each having a second pattern F of the same shape and made of chromium metal or the like. Normally, when manufacturing chips using the photomask 33 configured as described above, as shown in FIG. chips 35 are formed at the same time. In this way, the wafer 34
The plurality of chips 35 formed above are cut into chips 35 by a wafer scriber, as shown in FIG. 4B, so that several hundred chips are produced at a time.

このフオトマスク33の作製は、まずパターン
ジエネレータにより、レチクル上にパターンFの
実寸のn倍(普通10倍)の大きさのパターンF′を
形成する。次に、このレチクルパターンF′をフオ
トリピータにより、n分の1に縮小するととも
に、X方向とY方向に繰返えし、第3図に示した
ように、各ペレツト32上に同一のパターンFが
形成され、フオトマスク33が構成される。
To manufacture this photomask 33 , first, a pattern F' having a size n times (usually 10 times) the actual size of the pattern F is formed on a reticle using a pattern generator. Next, this reticle pattern F' is reduced to 1/n using a photorepeater, and is repeated in the X and Y directions to form the same pattern on each pellet 32, as shown in FIG. F is formed, and a photomask 33 is constructed.

先に述べたように、単純なライン・アンド・ス
ペースの第一のパターンと第二のパターンとの回
転ずれさえ除去すれば、他の位置合わせをせずと
も50%の確率で良品が得られる。しかしながら、
これはのべのウエハーの面積の半分は使用してい
ないということである。
As mentioned earlier, if you remove the rotational deviation between the first and second patterns of a simple line and space, you can obtain a good product with a 50% probability without any other alignment. . however,
This means that half of the total wafer area is not used.

本発明の目的は簡単な位置合わせのみでウエハ
ーの面積のほとんどを使用する線幅精度のよいパ
ターン形成方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a pattern forming method with high line width accuracy that uses most of the wafer area with only simple alignment.

すなわち、本発明によれば、単純に繰り返され
たライン・アンド・スペースの第一のパターンを
形成する工程と、前記第1のパターンの上に最小
スペース幅が前記第一のパターンのスペース幅よ
りも大きい第二のパターンを形成して前記第一の
パターンを変更する工程とを少なくとも有するパ
ターン形成方法において、前記第二のパターン作
製用マスクとしては第一の素子単位と第二の素子
単位とを少なくとも1組有するペレツトが配列さ
れたものを用い、前記第一の素子単位と前記第二
の素子単位は同一形状で前記第一のパターンの繰
り返し周期の半分の奇数倍離れているものを用い
るパターン形成方法が得られる。
That is, according to the present invention, there is provided a step of forming a first pattern of simply repeated lines and spaces, and a minimum space width on the first pattern is smaller than the space width of the first pattern. and changing the first pattern by forming a second pattern that is larger in size, the second pattern forming mask includes a first element unit and a second element unit. The first element unit and the second element unit have the same shape and are spaced apart by an odd number multiple of half the repetition period of the first pattern. A pattern forming method is obtained.

以下本発明におけるパターン形成方法を図面を
用いて詳細に説明する。
The pattern forming method according to the present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.

第5図及び第6図は本発明を説明するための図
で、第5図は所望の素子パターンの平面図、第6
図は工程説明断面図である。
5 and 6 are diagrams for explaining the present invention, and FIG. 5 is a plan view of a desired element pattern, and FIG.
The figure is a sectional view explaining the process.

(1) 試料1の上に塗布されたレジスト3に単純な
繰り返しのライン・アンド・スペースの第一の
パターンを形成し、その上に他のレジスト11
を塗布し、露光用マスク61で覆う。この露光
用マスク61は多数のペレツト62を有してお
り、各ペレツトには同一形状のパターン64,
65が有り、このパターン64とパターン65
は単純なライン・アンド・スペースの第一のパ
ターンの繰り返し周期2lの半分lの奇数倍、即
ち(2n−1)lの間隔に配置されている(こ
こでnは任意の整数を表わす)。次に、露光用
マスク61のパターンと第1のパターンのライ
ン・アンド・スペース・パターンとの回転ずれ
を除去して露光する。
(1) A first pattern of simple repeating lines and spaces is formed on the resist 3 coated on the sample 1, and the other resist 11 is formed on top of it.
is applied and covered with an exposure mask 61. This exposure mask 61 has a large number of pellets 62, and each pellet has a pattern 64 of the same shape,
65, this pattern 64 and pattern 65
are arranged at intervals of an odd multiple of half l of the repetition period 2l of the first simple line-and-space pattern, that is, (2n-1)l (where n represents an arbitrary integer). Next, the rotational deviation between the pattern of the exposure mask 61 and the line and space pattern of the first pattern is removed, and exposure is performed.

(2) レジスト11を現像する。このとき、チツプ
66の中には所望な位置関係にある部分67と
そうでない部分68が得られる。
(2) Develop the resist 11. At this time, a portion 67 having a desired positional relationship and a portion 68 not having the desired positional relationship are obtained in the chip 66.

(3) レジスト3,11をマスクとして試料1をエ
ツチングし、レジスト3,11を剥離すると、
各チツプ66の中に良品の素子69と不良品の
素子70が形成される。
(3) When sample 1 is etched using resists 3 and 11 as masks, and resists 3 and 11 are peeled off,
In each chip 66, a good element 69 and a defective element 70 are formed.

一般に半導体素子等においては、1チツプの中
での素子パターンの実質的に必要な面積はごくわ
ずかで、他はスクライブ線からの一定距離のダミ
ー領域と、外部との接続用の電極部がほとんどを
占めている。したがつて、本発明のように素子の
実質的に必要なパターンを1チツプ内に2個形成
し、内1個だけを使用するようにしても、1チツ
プの面積の増加はごくわずかで、外部接続用電極
を共通にすれば、ほとんど同じ面積で1チツプを
形成できる。
In general, in semiconductor devices, the actual area required for the device pattern in one chip is very small, and most of the other area is a dummy area at a certain distance from the scribe line and an electrode part for connection with the outside. occupies . Therefore, even if two substantially necessary patterns of elements are formed in one chip and only one of them is used as in the present invention, the area of one chip increases only slightly. If the external connection electrodes are shared, one chip can be formed with almost the same area.

以上述べたように本発明によれば回転ずれを除
去せしめる簡単な位置合わせのみで、従来の倍の
良品チツプが得られる線幅精度のよいパターン形
成が可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to form a pattern with high line width accuracy and to obtain twice as many good quality chips as in the conventional method, simply by simple positioning that eliminates rotational deviation.

なお、説明では第二のパターンの作製には露光
用マスクを用いているが、電子線露光などのマス
クを用いない露光にも本発明が適用できることは
云うまでもない。
In the description, an exposure mask is used for producing the second pattern, but it goes without saying that the present invention is also applicable to exposure without using a mask, such as electron beam exposure.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は所望のパターンを示す平面図、第2図
は第1図のパターンを形成するための線幅精度の
よい方法の工程説明断面図で、1は試料にレジス
トを塗布し、単純にライン・アンド・スペースを
繰り返して露光している状態を示す図、2は現像
した状態を示す図、3は他のレジストを塗布し、
複雑なパターンを露光している状態を示す図、4
は現像した状態を示す図、5はエツチングし、レ
ジストを剥離した状態を示す図である。第3図は
一般のパターン作製用フオトマスクを示す平面
図、第4図a,bは第3図のフオトマスクを用い
て作製されたウエハー及びチツプを示す平面図で
ある。第5図は所望素子パターンを示す平面図、
第6図は本発明を説明するための工程説明断面図
で、1は本発明の露光用マスクをライン・アン
ド・スペースの第一のパターンの上に覆つた状態
を示す図、2は現像した状態を示す図、3はエツ
チングし、レジストを剥離した状態を示す図であ
る。 なお図において、1は試料、2は所望のパター
ンの溝、3,11はレジスト、4,12は露光、
10,13はレジストのスペース、14,15は
得られる溝、31はガラス基板、32はペレツ
ト、33はフオトマスク、34はウエハー、35
はチツプ、61は露光用マスク、62はペレツ
ト、64,65は第二のパターン,66はチツ
プ、67は良好に位置合わせされた第二のパター
ン、68は位置合わせ不良の第二のパターン、6
9は良好な素子パターン、70は不良な素子パタ
ーンを表わす。
Fig. 1 is a plan view showing the desired pattern, and Fig. 2 is a cross-sectional view explaining the process of forming the pattern shown in Fig. 1 with high line width accuracy. Figure 2 shows the state in which line and space is repeatedly exposed, Figure 2 shows the developed state, Figure 3 shows the state in which another resist is applied,
Diagram 4 showing a state in which a complex pattern is exposed.
5 is a diagram showing a developed state, and 5 is a diagram showing a state after etching and peeling off the resist. FIG. 3 is a plan view showing a general photomask for pattern production, and FIGS. 4a and 4b are plan views showing wafers and chips manufactured using the photomask shown in FIG. 3. FIG. 5 is a plan view showing a desired element pattern;
FIG. 6 is a process explanatory sectional view for explaining the present invention, 1 is a diagram showing a state in which the exposure mask of the present invention is covered over the first pattern of line and space, and 2 is a diagram showing the developed state. Figure 3 shows the state after etching and the resist has been peeled off. In the figure, 1 is a sample, 2 is a groove of a desired pattern, 3 and 11 are resists, 4 and 12 are exposed,
10 and 13 are resist spaces, 14 and 15 are grooves to be obtained, 31 is a glass substrate, 32 is a pellet, 33 is a photomask, 34 is a wafer, 35
is a chip, 61 is an exposure mask, 62 is a pellet, 64 and 65 are second patterns, 66 is a chip, 67 is a well-aligned second pattern, 68 is a poorly aligned second pattern, 6
9 represents a good element pattern, and 70 represents a defective element pattern.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 単純に繰り返されたライン・アンド・スペー
スの第一のパターンを形成する工程と、前記第一
のパターンの上に最小スペース幅が前記第一のパ
ターンのスペース幅よりも大きい第二のパターン
を形成して前記第一のパターンを変更する工程と
を少なくとも有するパターン形成方法において、
前記第二のパターン作製用マスクとしては第一の
素子単位と第二の素子単位とを少なくとも1組有
するペレツトが配列されたものを用い、前記第一
の素子単位と前記第二の素子単位は同一形状で前
記第一のパターンの繰り返し周期の半分の奇数倍
離れていることを特徴とするパターン形成方法。
1. Forming a first pattern of simply repeated lines and spaces, and forming a second pattern on the first pattern, the minimum space width of which is larger than the space width of the first pattern. A pattern forming method comprising at least the step of forming and changing the first pattern,
As the second pattern production mask, a mask in which pellets having at least one set of a first element unit and a second element unit are arranged is used, and the first element unit and the second element unit are A pattern forming method characterized in that the patterns have the same shape and are separated by an odd number multiple of half the repetition period of the first pattern.
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