KR100239813B1 - 위상시프트마스크를 사용한 패턴형성방법 - Google Patents

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Abstract

종래는 위상시프트기술을 적용할 수 없었던 패턴에도 적용가능하고, 또한 위상시프트부로서의 서브패턴의 배치를 할 수 없었던 패턴에의 응용도 가능하며, 따라서 패턴형상에 상관없이 고해상도 패턴을 얻을 수 있는 위상시프트마스크를 사용한 패턴형성방법을 제공하는 것이다.
① 제1, 제2의 최소한 2회의 노광을 행하고, 최소한 어느 1회의 노광은 위상시프트마스크를 사용한 노광이며, 최소한 다른 어느 1회의 노광은 상기 위상시프트마스크의 위상시프트경계부(P3a, P3b 간의 경계부)의 광량보상의 노광인 것을 특징으로 하는 위상시프트마스크를 사용한 패턴형성방법.
② 기판상에서의 패턴간 거리가 2.4×λ/NA 이하인 패턴을 위상시프트마스크를 사용하여 형성하는 패턴형성방법으로서, 제1, 제2의 최소한 2회의 노광을 행하고, 최소한 어느 1회의 노광은 위상시프트마스크를 사용한 노광인 것을 특징으로 하는 위상시프트마스크를 사용한 노광방법.
(단, λ : 노광광의 파장, NA : 노광기의 개구수)

Description

위상시프트마스크를 사용한 패턴형성방법
제1도는 실시예 1에 사용한 위상시프트마스크의 구성을 도시한 평면도.
제2도는 실시예 1에서 형성할 패턴도(SRAM의 LOCOS 패턴예).
제3도는 제1도의 마스크의 광강도분포시뮬레이션도.
제4도는 실시예 1의 2회째 노광에 사용하는 2매째의 마스크의 광강도시뮬레이션도.
제5도는 실시예 1에 있어서의 대비(對比)의 통상노광법에 의한 광강도분포시뮬레이션도.
제6도는 실시예 2의 마스크이 광강도시뮬레이션도.
제7도는 실시예 2에 있어서의 대비의 종래의 위상시프트방법으로 서브시프터를 만든 예의 도면.
제8도는 제7도의 패턴의 광강도시뮬레이션도.
제9도는 실시예 2에서 형성할 기판상의 콘택트홀패턴도.
제10도는 실시예 2에 있어서의 대비의 통상노광법에 의한 광강도 분포시뮬레이션도.
제11도는 위상시프트마스크의 종래의 구조예의 도면.
제12도는 위상시프트마스크의 종래의 구조예의 도면.
제13도는 문제점을 설명하기 위한 광강도분포시뮬레이션도.
제14도는 문제점을 설명하기 위한 광강도분포시뮬레이션도.
제15도는 문제점을 설명하기 위한 도면.
제16도는 문제점을 설명하기 위한 도면.
제17도는 문제점을 설명하기 위한 도면.
제18도는 위상시프트마스크의 원리설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
N, M, L : 광을 보상할 부분, P1, P2, P3 : 패턴.
본 출원의 각 발명은 위상시프트마스크를 사용한 패턴형성방법에 관한 것이다. 본 출원의 각 발명은 각종의 패턴형성기술로서 이용할 수 있고, 예를 들면 반도체장치 제조프로세스에 있어서 레지스트패턴 등의 각종 패턴을 형성하는 경우에 이용할 수 있다.
포토마스크를 이용하여 패턴을 형성하는 것, 예를 들면 반도체장치등은 그 가공치수가 해마다 미세화되는 경향이 있다. 이와 같은 배경에서 미세화된 반도체장치를 얻는 리소그라피기술에 있어서, 그 해상도를 더욱 향상시키기 위해 마스크를 투과하는 광에 위상차를 부여하고, 이것에 의해 광강도프로파일을 개선하는 이른바 위상시프트기술이 각광을 받고 있다.
종래의 위상시프트기술에 대하여는 일본국 특개소 58(1983)-173744호 공보나, 레벤슨(Marc D. Levenson)외의 "위상시프트마스크에 의한 포토리소그라피에 있어서의 해상도의 개선" ("Improving Resolution in Photolithography with a Phase-Shifting Mask" IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, Vol. ED-29 No.12, 1982년 12월, 1828∼1836면), 그리고 레벤슨외의 "위상시프트마스크 II" "(The Phase-Shifting Mask II : Imaging Simulations and Submicrometer Resist Exposures" 동지(同志) Vol. ED-31, No. 6, 1984년 6월, 753∼763면)에 기재된 것이 있다.
또, 일본국 특공소 62(1987)-50811호에는 투명부와 불투명부로 형성된 소정의 패턴을 가지고, 불투명부를 사이에 둔 양측의 투명부의 최소한 한쪽에 위상부재를 배설하고, 이 양측의 투명부에 위상차를 발생시키는 구성으로 한 위상시프트마스크가 개시되어 있다.
종래부터 알려져 있는 위상시프트기술에 대하여, 제18도를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 예를 들면 라인 앤드 스페이스의 패턴 형상을 행하는 경우, 통상의 종래의 사스크는 제18도(a)에 도시한 바와 같이 석영기판등의 투명기판(1)상에 Cr(크롬)이나 기타 금속, 금속산화물등의 차광성의 재료로 사용하여 차광부(10)를 형성하고, 이것에 의해 라인 앤드 스페이스의 반복패턴을 형성하여 노광용 마스크로 하고 있다. 이 노광용 마스크를 투과한 광의 강도분포는 제18도(a)에 부호 A1로 표시한 바와 같이 이상적으로 차광부(10)가 있는 곳에서는 제로이고, 다른 부분(투과부 12a, 12b)에서는 투과한다. 하나의 투과부(12a)에 대해 생각하면, 피노광재에 주어지는 투과광은 광의 회절(回折)등에 의해 제18도(a)에 A2로 표시한 바와 같이 양측의 기슭측에 작은 산모양의 극대(極大)를 가진 광강도분포로 된다. 투과부(12b)(쪽의 투과광 A2'는 1점쇄선으로 표시하였다. 각 투과부(12a), (12b)로부터의 광을 합치면 A3으로 표시한 바와 같이 광강도 분포는 샤프성을 상실하고, 광의 회절에 의한 상(像)의 어긋남이 생겨서 결국 샤프한 노광은 달성할 수 없게 된다. 이에 대해, 상기 반복패턴의 광투과부(12a), (12b)상에 하나 걸러 제18도(b)에 도시한 바와 같이 위상시프트(11a)(시프터라 함. SiO2나 레지스트등의 재료가 사용됨)를 배설하면, 광의 회절에 의한 상의 어긋남이 위상의 반전에 의해 해소되고, 샤프한 상이 전사되어 해상력이나 초점여유도가 개선된다. 즉, 제18도(b)에 도시한 바와 같이 한쪽의 투과부(12a)에 위상시프트부(11a)가 형성되면, 그것이 예를 들어 180°의 위상시프트를 부여하는 것이면, 이 위상시프트부(11a)를 통과한 광은 부호 B1로 표시한 바와 같이 반전한다. 그것에 인접하는 투과부(12b)로부터의 광은 위상시프트부(11a)를 통과하지 않으므로 이러한 반전은 생기지 않는다. 피노광재에 주어지는 광은 서로 반전한 광이 그 광강도분포의 하류측에 있어서 도면에 B2로 표시한 위치에서 서로 상쇄하여, 결국 피노광재에 주어지는 광의 분포는 제18도(b)에 B3으로 표시한 바와 같이 샤프한 이상적인 형상으로 된다.
상기의 경우, 이 효과를 가장 확실하게 하기 위해서는 위상을 180°반전시키는 것이 가장 유리하지만, 이를 위해서는
(n은 위상시프트부의 굴절율, λ는 노광파장)의 막두께 D로 막형성한 위상시프트부(11a)를 형성한다.
그리고, 노광에 의해 패턴형성하는 경우, 축소투영하는 것을 레티클, 1 대 1 투영하는 것을 마스크라고 칭하거나, 또는 원반(原盤)에 상당하는 것을 레티클, 그것을 복제한 것을 마스크라고 칭하거나 하는 일이 있으나, 본원 발명에 있어서는 이와 같은 여러가지의 의미에 있어서의 마스크나 레티클을 총칭하여 마스크라 칭한다.
전술한 바와 같은 인접하는 광투과부에서 광의 위상을 시프트(이상적으로는 180°반전)시키는 위상시프트마스크는 공간주파수변조형(또는 레벤슨형)이라 칭하고 있으며, 그 밖에도 수종의(에지강조형, 차광효과강조형 등이라 칭함) 위상시프트마스크법중에서도 가장 해상도 개선의 효과가 큰 것이다(日經 마그로힐사 「日經마이크로디바이스」1990년 7월호, 108∼114면 참조).
이 타입의 위상시프트마스크는 해상도의 향상을 도모하는데 있어서 매우 유망한 기술인데, 전술한 바와 같이 인접하는 패턴의 투과광에 바람직하기로는 180°의 위상차를 부여할 필요가 있으며, 패턴에 따라서는 0°와 180°의 위상차의 부분을 잘 인접한 것끼리 배치할 수 없고, 따라서 적용할 수 있는 패턴이 제한되어 있었다.
예를 들면, 서로 인접하는 제1, 제2의 패턴 P1, P2 이 있고, 다시 이들 양 패턴 P1, P2의 쌍방에 인접하는 제3의 패턴 P3이 존재하는 경우, 기본대로 0°와 180°를 할당할수 없다. 서로 인접하는 제1, 제2의 패턴 P1, P2에 0˚와 180˚를 할당하면, 양 패턴 P1, P2의 쌍방에 인접하는 제3의 패턴 P3에는 0°를 할당해도, 180°를 할당해도, 어느 경우에도 제1, 제2의 패턴 P1, P2의 어느 한쪽에 대하여는 위상시프트효과를 발휘할 수 없게 되기 때문이다.
또, 콘택트홀이나 고립라인의 주위에 서브패턴을 붙이고, 이것에 180°의 위상차를 부여하여 해상도향상을 도모하는 기술도 있다. 예를 들면, 제11도에 도시한 바와 같이 콘택트홀형성용의 패턴(12)의 주위에 4개의 서브패턴(11)을 형성하여, 이 서브패턴을 180°반전의 위상시프트부로 한다. 그러나, 이와 같은 기술도 패턴끼리 지나치게 가까우면 위상시프트부로 하는 서브패턴을 배치할 수 없다는 난점이 있었다.
본원 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하여, 종래에는 위상시프트기술을 적용할 수 없었던 패턴에도 적용가능하며, 또한 위상시프트부로서의 서브패턴을 배치할 수 없었던 패턴에의 응용도 가능하며, 따라서 패턴형상에 상관없이 고해상도패턴을 얻을 수 있는 위상시프트마스크를 사용한 패턴형성방법을 제공하려는 것이다.
본 출원의 청구항 1의 발명은, 제1, 제2의 최소한 2회의 노광을 행하고, 최소한 어느 1회의 노광은 위상시프트마스크를 사용한 노광이며, 최소한 다른 어느 1회의 노광은 상기 위상시프트마스크의 위상시프트경계부의 광량보상의 노광인 것을 특징으로 하는 위상시프트마스크를 사용한 패턴형성방법이며, 이것에 의해 상기 목적을 달성하는 것이다.
본 출원의 청구항 2의 발명은, 기판상에서의 패턴간 거리가 2.4 × λ/NA 이하인 패턴을 위상시프트마스크를 사용하여 형성하는 패턴 형성방법으로서, 제1, 제2의 최소한 2회의 노광을 행하고, 최소한 어느 1회의 노광은 위상시프트마스크를 사용한 노광인 것을 특징으로 하는 위상시프트마스크를 사용한 노광방법이며, 이것에 의해 상기 목적을 달성하는 것이다.
(단, λ : 노광광의 파장, NA : 노광기의 개구수)
청구항 2의 발명에 있어서, 제1, 제2의 최소한 2회의 노광은 동형(내지는 대략 동형)의 마스크를 사용하여 적합하게 실시할 수 있다. 단, 청구항 1, 2의 어느 발명에 있어서나 제1, 제2의 최소한 2회의 노광을 서로 상이한 마스크로 행하여도 되는 것은 당연하며, 예를 들면 위상시프트마스크와 통상의 마스크와의 조합이라도 된다.
본 출원의 청구항 1의 발명은 위상시프트마스크를 사용한 노광뿐만 아니라, 이 위상시프트마스크의 위상시프트경계부의 광량보상의 노광을 행한다. 따라서, 종래 인접하는 패턴끼리 위상반전부를 교대로 할당하는 것이 잘 되지 않았던 패턴에 대하여도 패턴을 분할하여 예를 들면 0°와 180°의 위상으로 하고, 그 경우 0°와 180°와의 경계에서 생기는 광량부정(光量不定)부분에 대하여는 이것을 보상하는 노광을 행할 수 있으므로, 전체로서는 양호한 해상도의 패턴을 얻을 수 있다. 종래 서브패턴을 형성할 수 없었던 미세한 패턴에 대하여도 마찬가지로 광량보상에 의해 위상시프트기술을 적용하는 것이 가능하게 된다.
본 출원의 청구항 2에 의하면, 마찬가지로 2회의 노광에 의해 고해상도의 위상시프트기술에 의한 패턴형성이 가능하게 된다. 청구항 2의 발명은 다음과 같은 지견(知見)에 의해 얻어진 것이다.
제12도(a)와 같이 2개의 홀패턴(12a), (12b) 사이에 서브시프터(위상시프트부로 한 서브패턴을 칭함, 이하 같음)(11a), (11b)를 2개 배설하는 경우를 고려한다. 이 경우, 양 서브시프터(11a), (11b)가 지나치게 가까워지면 제13도에 부호 C로 표시한 바와 같이 중심에 또 하나의 홀패턴이 형성되어 버린다. 제14도에 부호 D로 표시한 바와 같이 영향이 없는 곳까지 떨어질 필요가 있다.
이 거리와 서브시프터(11a), (11b) 사이의 중앙의 광강도를 그래프로 한 것이 제15도이다. 광강도를 가령 0.3으로 하면 z=0.2㎛ 로 된다. λ/NA로 규격화하면 0.35×λ/NA 정도로 된다.
따라서, 홀내의 거리는 최대에서 (0.85×λ¡NA)×2+0.35×λ/NA=2.4×λ/NA로 된다.
한편, 제12도(b)에 도시한 바와 같이 2개의 홀패턴(12a), (12b) 사이에 서브시프터(11c)를 하나만 배설하여 공유하는 경우를 생각한다. 1변 0.35㎛, 1번 0.30㎛의 홀패턴에 대해 패턴중심과 시프터중심의 거리를 횡축에, 중심과 에지의 광강도를 종축에 취한 그래프를 작성하였다(제16도, 제17도).
이것에서 보면, 콘트라스트를 가장 취할 수 있는 것은 거리 x가 0.45㎛ 전후로 된다. 이것은 KrF 레이저노광에서 NA = 0.42의 경우인데, λ/NA 로 규격화하면 i선이나 g선등에도 적용할 수 있다. 즉, 콘트라스트가 가장 잘 되는 것은 λ/NA의 0.65배∼0.85배로 된다.
따라서, 2개의 홀사이가 1.3×λ/NA 이하의 패턴은 2매의 마스크로 나누어서, 2회의 노광을 행할 필요가 있게 된다.
상기에 의해 어느 경우도 2.4×λ/NA 이하에 대하여는 2회 노광이 효과적이며, 이로써 양호한 패턴형성이 가능하게 된다는 것을 알 수 있다.
다음에, 본 출원의 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 단, 당연한 것이지만 본 출원의 발명은 다음의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
본 실시예는 미세화, 집적화된 반도체장치, 특히 SRAM의 LOCOS 패턴의 형성에 청구항 1의 발명의 패턴형성방법을 응용한 것이다. 제1도에 본 실시예에 사용하는 위상시프트마스크를 도시하고, 제2도에 이것에 의해 형성되는 SRAM의 LOCOS 패턴의 구조예를 도시한다. 이 LOCOS 패턴의 최소 선폭은 0.25㎛이며, 64메가비트 SRAM 를 상정(想定)하고 있다. 이와 같은 미세한 패턴은 현재 있는 스테퍼(투영노광기)중에서 가장 해상도가 높은 KrF 엑시머레이저스테퍼로 노광해도 해상은 곤란하다. 즉, 제5도는 통상법의 노광기술을 이용하여 N.A 가 0.42로서 KrF 레이저광(248nm)으로 노광한 경우의 광강도분포시뮬레이션 결과인데, 도시한 바와 같이 차광부에도 광이 회절에 의해 구부러져 들어가 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 이 패턴은 최소한 3개의 패턴이 서로 인접해 있으므로, 0°와 180°가 인접하도록 분할할 수도 없다.
이에 대해, 본 실시예에 사용하는 위상시프트마스크는 제1도에 도시한 바와 같이 패턴의 하나를 중심부에서 분할하고, 한쪽에 180°의 시프터를 형성한다. 즉, 패턴 P1, P2과, 이 양자에 인접하는 패턴 P3에 대하여, 패턴 P1, P2을 각각 0°, 180°로 하여 서로 위상시프트효과를 부여하는 동시에, 패턴 P3을 분할하여 0°, 180°로 한다(각각 부호 P3a, P3b로 표시한다). 단, 패턴이 미세한 부분은 해상되지 않기 때문에 이 부분은 제외한다. 이 마스크를 사용하여 노광하면 제3도에 도시한 바와 같은 광강도분포가 얻어진다. 패턴 P3에 대해 0°와 180°의 경계에서는 광강도가 0으로 되어 있다. 또, 패턴이 미세하기 때문에 생략한 부분도 당연히 해상되지 않는다. 그러나, 다른 부분은 충분히 해상된다.
상기 마스크를 사용하여 1회째의 노광을 행한다. 레지스트패턴 형성에 이용할 때에는 KrF 엑시머레이저광에 감광하여 0.25㎛ 패턴의 해상이 가능한 예를 들면 시프레이사의 네가티브형 화학증폭레지스트인 XP-8843 을 사용하면 된다.
이상의 1회째의 노광을 행한 후, 현상하지 않고 그대로 2회째의 노광을 행한다. 이것에 사용하는 마스크는 최소한 제1도의 위상시프트마스크의 위상시프트경계부의 광량보상의 노광을 행할 수 있는 것이다. 즉, 1회째의 노광으로 광을 받지 않았던 0˚와 180˚의 경계부분 및 필요에 따라 패턴이 미세하기 때문에 제외한 부분에만 광을 쬐도록 형성된 마스크를 사용한다. 여기서는, 제4도에 도시한 광강도 분포를 보이는 마스크를 사용하였다. 제4도의 M 부분에서, 제2도의 M 부분이 노광되어 해상된다. 이것은 제1도의 패턴 P3의 0°와 180°와의 경계의 광량부족부분에 대응한다. 역시 제4도의 N, L 부분이 제2도의 N, L 부분에 대응한다. 선폭(線幅)은 제2도의 ℓ1, ℓ2로 표시한 바와 같이 0.25㎛ 이지만 고립패턴이므로, 이 2회째 노광에 있어서는 통상법의 노광마스크로 충분히 노광가능하다. 단, 이 2회째 노광에 사용하는 2매째의 마스크에 대하여도 양 사이드에 서브패턴을 형성하여, 위상시프트법을 응용해도 된다. 본 실시예에 있어서는 상기와 같이 패턴을 2로 분할하여 2종류의 마스크를 만들어 2회의 노광을 행함으로써, 위상시프트법을 패턴형상에 상관없이 응용할 수 있도록 하고, 더욱이 미세패턴의 형성을 가능하게 한 것이다.
본 실시예에 의하면, 1회의 노광에서는 해상되지 않는 패턴을 2(또는 그 이상)로 분할하여 2매의 마스크를 준비하여 복수회의 노광을 행하는 동시에, 위상시프트법의 적용을 최소한 한쪽에 행함으로써, 양호한 해상을 실현하였다.
또한, 본 실시예(다음의 실시예도 같음)에 있어서는 1회째와 2회째의 노광에 있어서의 정확한 위치결정 얼라인멘트가 필요한 것은 물론이다. 똬, 위상시프트마스크의 구조, 제조방법에는 특별한 제한은 없다. 예를 들면 석영기판상에 투명도전막(ITO 등, 이것은 EB 묘화시의 차지업저감에 효과가 있음), Cr의 순으로 붙인 것을, 먼저 Cr 패턴을 형성하고, 그 위에 SOG, 레지스트를 순으로 도포하고, EB 묘화에 의해 시프터패턴을 형성하는 일반적인 수법을 이용할 수 있다.
[실시예 2]
본 실시예는 특히 청구항 2의 발명을 콘택트홀패턴의 형성용 노광에 응용한 것이다. 콘택트홀패턴에는 제11도에 도시한 바와 같은 서브시프터를 붙임으로써, 위상시프트법의 적용이 가능하게 된다. 그러나, 실제의 디바이스패턴에서는 홀사이가 접근하고 있는 예도 많고, 적용 곤란한 것이 많다.
예를 들면, 64∼256메가비트 DRAM을 상정한 경우, 제9도에 도시한 바와 같은 홀패턴이 필요하게 된다. 이것은 기판상에서 0.35㎛ 각의 미세패턴이며, 이 패턴도 KrF 엑시머레이저광에서는 콘트라스트가 불충분해서 해상은 곤란하다. 통상법에 의한 노광에서는 제10도에 도시한 바와 같은 강도분포밖에 얻을 수 없다. 그래서 무리하게라도 서브시프터를 만들면 제7도와 같이 된다. 이 도면에서는 패턴이 많아 보기 어려우므로, 차광체(Cr 등)가 아니라 서브시프터(180°)를 사선으로 표시한다. 그래도, 이와 같은 미세콘택트홀패턴에 서브시프터를 배설하려고 하면 배치할 수 없는 부분이 몇군데 나온다. 이 마스크를 사용하여 노광하면 제8도에 도시한 바와 같이 왜곡된 강도 분포로 되고 만다. 무엇보다도 제7도의 서브시프터의 몇개는 너무나도 메인패턴에 지나치게 접근해 있으며(웨이퍼상에서 0.1㎛, 마스크상에서 0.5㎛), 마스크제작시 EB의 근접효과에 의해 정확한 묘화를 할 수 없게 된다.
그래서, 본 실시예에 있어서는 제6도와 같은 노광마스크를 사용한다. 본 예에서도 역시 패턴을 2로 분할하는 것인데, 여기서는 제6도의 패턴형상(시프터패턴을 포함함)의 배치를 가진 마스크를 같은것을 2 만들고, 이것을 사용하여 2번 노광함으로써, 모든 홀패턴에 위상시프트법을 동일하게 적용하도록 하였다. 즉, 제8도의 ①, ②, ③의 패턴을 선정하여 제6도의 마스크로 하고, 이것에 의해 1회째의 노광을 행하고, 이것과 같은 마스크를 사용하여(즉, 어긋난 형으로 사용하여), 제8도의 ①', ②', ③'을 노광함으로써 전체로서 제8도와 같은 노광을, 더욱이 위상시프트효과를 부여하여 해상도 양호하게 달성한 것이다. 실제의 노광에는 포지티브레지스트가 필요하므로, 0.35㎛ 패턴의 해상이 가능한 레지스트로서 FH-EX(후지사진필름)을 사용하면 된다.
전술한 바와 같이, 본원 발명의 패턴형성방법은 종래는 위상시프트기술을 적용할 수 없었던 패턴의 형성에도 적용가능하며, 또한 위상시프트부로서의 서브패턴을 배치할 수 없었던 패턴에 대한 응용도 가능하며, 따라서 패턴형상에 상관없이 고해상도패턴을 얻을 수 있다는 효과를 가진다.

Claims (2)

  1. 제1, 제2의 최소한 2회의 노광을 행하고, 최소한 어느 1회의 노광은 위상시프트마스크를 사용한 노광이며, 최소한 다른 어느 1회의 노광은 상기 위상시프트마스크의 위상시프트경계부의 광량보상의 노광인 것을 특징으로 하는 위상시프트마스크를 사용한 패턴 형성방법.
  2. 기판상에서의 패턴간 거리가 2.4×λ/NA 이하인 패턴을 위상시프트마스크를 사용하여 형성하는 패턴형성방법으로서, 제1, 제2의 최소한 2회의 노광을 행하고, 최소한 어느 1회의 노광은 위상시프트마스크를 사용한 노광인 것을 특징으로 하는 위상시프트마스크를 사용한 노광방법.
    (단, λ : 노광광의 파장, NA : 노광기의 개구수)
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3409493B2 (ja) * 1995-03-13 2003-05-26 ソニー株式会社 マスクパターンの補正方法および補正装置
US5869212A (en) * 1996-05-31 1999-02-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Integrated circuit photofabrication masks and methods for making same
JPH1064788A (ja) * 1996-08-22 1998-03-06 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法と露光用マスク
US5883813A (en) * 1997-03-04 1999-03-16 International Business Machines Corporation Automatic generation of phase shift masks using net coloring
US5959325A (en) * 1997-08-21 1999-09-28 International Business Machines Corporation Method for forming cornered images on a substrate and photomask formed thereby
US6117625A (en) * 1999-03-08 2000-09-12 Cymbolic Sciences Inc. Method and apparatus for creating a composite image by the tiling of multiple image frames
JP2000277427A (ja) * 1999-03-29 2000-10-06 Canon Inc デバイス製造方法
JP2002156738A (ja) * 2000-11-17 2002-05-31 Nec Corp パターン形成方法
JP2002260983A (ja) * 2001-02-28 2002-09-13 Nec Corp Eb転写マスク及びその製造方法
US6757886B2 (en) 2001-11-13 2004-06-29 International Business Machines Corporation Alternating phase shift mask design with optimized phase shapes
US6664011B2 (en) 2001-12-05 2003-12-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Hole printing by packing and unpacking using alternating phase-shifting masks
JP3938694B2 (ja) * 2002-01-17 2007-06-27 Necエレクトロニクス株式会社 パターン形成方法
US7235348B2 (en) * 2003-05-22 2007-06-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Water soluble negative tone photoresist

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2642634A1 (de) * 1976-09-22 1978-03-23 Siemens Ag Verfahren zum justieren von belichtungsmasken relativ zu einer substratscheibe
JP2710967B2 (ja) * 1988-11-22 1998-02-10 株式会社日立製作所 集積回路装置の製造方法

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