JP3047823B2 - 露光マスク及びパターン形成方法 - Google Patents
露光マスク及びパターン形成方法Info
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- JP3047823B2 JP3047823B2 JP23423196A JP23423196A JP3047823B2 JP 3047823 B2 JP3047823 B2 JP 3047823B2 JP 23423196 A JP23423196 A JP 23423196A JP 23423196 A JP23423196 A JP 23423196A JP 3047823 B2 JP3047823 B2 JP 3047823B2
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- Japan
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- pattern
- exposure mask
- light
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- forming method
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に縮小投影露光用の露光マスクと同マスク
による微細パターンの形成方法に関する。
法に関し、特に縮小投影露光用の露光マスクと同マスク
による微細パターンの形成方法に関する。
【０００１】
【従来の技術】近年の半導体集積回路の高集積化に伴
い、回路パターンにはますます微細化が要求されてお
り、例えば６４ＭｂＤＲＡＭにおいてはゲート長０．３
５μｍ以下のトランジスタが必要となる。現在、この微
細加工技術としては、水銀ランプのｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）を露光光源とした縮小投影露光が用いられており、
最近ではＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）も
露光光源として用いられ始めている。
い、回路パターンにはますます微細化が要求されてお
り、例えば６４ＭｂＤＲＡＭにおいてはゲート長０．３
５μｍ以下のトランジスタが必要となる。現在、この微
細加工技術としては、水銀ランプのｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）を露光光源とした縮小投影露光が用いられており、
最近ではＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）も
露光光源として用いられ始めている。
【０００２】従来からの一般的なポジ型フォトレジスト
を用いた微細パターン形成方法においては、まず半導体
基板上にポジ型のフォトレジストを塗布形成した後、所
望の集積回路パターンがＣｒ等の遮光膜によって描かれ
たフォトマスクに紫外光を照射し、投影レンズを介して
パターンをフォトレジスト上に結像させる。続いて、露
光後ベーク処理を必要に応じて行った後、有機アルカリ
現像液を用いて現像することによりレジストによる微細
パターンを形成する（図２ｂ，ｃ）。
を用いた微細パターン形成方法においては、まず半導体
基板上にポジ型のフォトレジストを塗布形成した後、所
望の集積回路パターンがＣｒ等の遮光膜によって描かれ
たフォトマスクに紫外光を照射し、投影レンズを介して
パターンをフォトレジスト上に結像させる。続いて、露
光後ベーク処理を必要に応じて行った後、有機アルカリ
現像液を用いて現像することによりレジストによる微細
パターンを形成する（図２ｂ，ｃ）。
【０００３】従来のパターン形成方法においては、露光
装置の高ＮＡ化、フォトレジストの高性能化とともに、
着実にパターンの微細化が達成されてきたのであるが、
一方、微細化に伴い、パターン密度による寸法変動すな
わち光近接効果の影響が大きいという問題が明らかにな
ってきた。
装置の高ＮＡ化、フォトレジストの高性能化とともに、
着実にパターンの微細化が達成されてきたのであるが、
一方、微細化に伴い、パターン密度による寸法変動すな
わち光近接効果の影響が大きいという問題が明らかにな
ってきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のパターン形成方
法における光近接効果の問題は、ゲート電極形成工程に
代表されるような、同一線幅のラインパターンが１：１
程度のライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）から孤立ラ
インにいたる異なった隣接パターン間距離で同一マスク
内に存在し、パターン部の面積がフォトマスク内の５０
％未満と小さい工程では（図２ａ）、特に深刻な問題と
なっている。
法における光近接効果の問題は、ゲート電極形成工程に
代表されるような、同一線幅のラインパターンが１：１
程度のライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）から孤立ラ
インにいたる異なった隣接パターン間距離で同一マスク
内に存在し、パターン部の面積がフォトマスク内の５０
％未満と小さい工程では（図２ａ）、特に深刻な問題と
なっている。
【０００５】この原因としては、以下のように考えられ
る。従来の場合、パターン間のスペース部はマスク上の
光透過部となる。スペース幅の変化は、光透過部の面積
が変化することであり、投影光学系を通過する回折光量
そのものが大きく変化することになる。このため、パタ
ーン密度によって像面上の光学像が大きく変化し、強い
光近接効果が生じることになる。
る。従来の場合、パターン間のスペース部はマスク上の
光透過部となる。スペース幅の変化は、光透過部の面積
が変化することであり、投影光学系を通過する回折光量
そのものが大きく変化することになる。このため、パタ
ーン密度によって像面上の光学像が大きく変化し、強い
光近接効果が生じることになる。
【０００６】光近接効果を低減する方法として、パター
ン出来上がり寸法が一定値になるようにフォトマスク上
のパターンの寸法あるいは形状を補正する方法が提案さ
れているが（例えば、特開平３−０３６５４９、特開平
６−１３８６４３）、これらの方法は複雑でありフォト
マスクの設計、製造あるいは検査に多くの時間と労力を
要するものである。
ン出来上がり寸法が一定値になるようにフォトマスク上
のパターンの寸法あるいは形状を補正する方法が提案さ
れているが（例えば、特開平３−０３６５４９、特開平
６−１３８６４３）、これらの方法は複雑でありフォト
マスクの設計、製造あるいは検査に多くの時間と労力を
要するものである。
【０００７】本発明は前述の問題点を解決し、簡易に寸
法精度の高いパターンを形成できる露光マスクと、その
露光マスクを用いるパターン形成方法を提供することを
目的とする。
法精度の高いパターンを形成できる露光マスクと、その
露光マスクを用いるパターン形成方法を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の露光マスクは、
露光マスク上に形成された光透過部よりなるパターンを
コヒーレンスファクターが０．４以上０．９以下の照明
光を用いて基板上に形成されたネガ型フォトレジスト上
に転写する露光マスクであって、前記パターンが複数種
の隣接パターン間距離を有し、前記光透過部よりなるパ
ターンの占める面積が前記露光マスクの被光照射領域の
面積の５０％未満であることを特徴とする。
露光マスク上に形成された光透過部よりなるパターンを
コヒーレンスファクターが０．４以上０．９以下の照明
光を用いて基板上に形成されたネガ型フォトレジスト上
に転写する露光マスクであって、前記パターンが複数種
の隣接パターン間距離を有し、前記光透過部よりなるパ
ターンの占める面積が前記露光マスクの被光照射領域の
面積の５０％未満であることを特徴とする。
【０００９】また、本発明のパターン形成方法は、基板
上にネガ型のフォトレジスト膜を形成する工程と、露光
マスク上に形成された光透過部よりなるパターンが複数
種の隣接パターン間距離を有し、かつ前記パターンの占
める面積が前記露光マスクの被光照射領域の面積の５０
％未満である露光マスクを用いて前記フォトレジスト膜
をコヒーレンスファクターが０．４以上０．９以下の照
明光により露光する工程と、前記フォトレジスト膜を現
像する工程とを有することを特徴とする。（作用）本発
明のパターン形成方法を図１に示す。本発明のパターン
形成方法においては、図１ａのように、同一線幅のライ
ンパターン部がマスク上の光透過部１２となり、パター
ン間のスペース部はマスク上の遮光部１１となる。スペ
ース幅が変化しても遮光部の面積が変化するだけであ
り、同一線幅のラインパターン部に対応する光透過部の
面積は変化しない。
上にネガ型のフォトレジスト膜を形成する工程と、露光
マスク上に形成された光透過部よりなるパターンが複数
種の隣接パターン間距離を有し、かつ前記パターンの占
める面積が前記露光マスクの被光照射領域の面積の５０
％未満である露光マスクを用いて前記フォトレジスト膜
をコヒーレンスファクターが０．４以上０．９以下の照
明光により露光する工程と、前記フォトレジスト膜を現
像する工程とを有することを特徴とする。（作用）本発
明のパターン形成方法を図１に示す。本発明のパターン
形成方法においては、図１ａのように、同一線幅のライ
ンパターン部がマスク上の光透過部１２となり、パター
ン間のスペース部はマスク上の遮光部１１となる。スペ
ース幅が変化しても遮光部の面積が変化するだけであ
り、同一線幅のラインパターン部に対応する光透過部の
面積は変化しない。
【００１０】このため、パターン密度による像面上の光
学像の変化は小さく、図１ｂ，ｃのようにネガ型フォト
レジストを用いてパターン形成を行った場合、従来のパ
ターン形成方法に比べ光近接効果が低減される。
学像の変化は小さく、図１ｂ，ｃのようにネガ型フォト
レジストを用いてパターン形成を行った場合、従来のパ
ターン形成方法に比べ光近接効果が低減される。
【００１１】特に、光近接効果を効果的に低減するため
には、露光装置のコヒーレンスファクタ（σ）を０．４
以上０．９以下とすることが望ましいことが、光学像の
計算結果からわかっている。
には、露光装置のコヒーレンスファクタ（σ）を０．４
以上０．９以下とすることが望ましいことが、光学像の
計算結果からわかっている。
【００１２】
（実施例１）本発明の一実施例について図面を参照して
説明する。図３は本実施例で用いたフォトマスクの概略
を示しており、０．２５μｍ幅のライン３２（光透過
部）に対し、スペース幅（遮光部）３１を０．２５μｍ
から１μｍまで変化させたＬ＆Ｓパターンで構成されて
いる。
説明する。図３は本実施例で用いたフォトマスクの概略
を示しており、０．２５μｍ幅のライン３２（光透過
部）に対し、スペース幅（遮光部）３１を０．２５μｍ
から１μｍまで変化させたＬ＆Ｓパターンで構成されて
いる。
【００１３】ＫｒＦエキシマレーザを露光光源に用い、
縮小投影露光装置の開口数（ＮＡ）を０．５とし、コヒ
ーレンスファクタ（σ）を０．４から０．９まで変化さ
せ、Ｓｉ基板上に０．７μｍ膜厚にスピン塗布された化
学増幅型のネガ型フォトレジストに露光を行った。これ
に続いて、露光後ベークを行い、アルカリ現像すること
によりパターンを形成した。露光量は、ライン／スペー
ス＝０．２５μｍ／０．２５μｍのＬ＆Ｓパターンが設
計通りに出来上がる露光量とした。
縮小投影露光装置の開口数（ＮＡ）を０．５とし、コヒ
ーレンスファクタ（σ）を０．４から０．９まで変化さ
せ、Ｓｉ基板上に０．７μｍ膜厚にスピン塗布された化
学増幅型のネガ型フォトレジストに露光を行った。これ
に続いて、露光後ベークを行い、アルカリ現像すること
によりパターンを形成した。露光量は、ライン／スペー
ス＝０．２５μｍ／０．２５μｍのＬ＆Ｓパターンが設
計通りに出来上がる露光量とした。
【００１４】この結果、図５に示すようにσ＝０．４〜
０．９のどの場合においても、光近接効果による寸法変
動は設計寸法の１０％未満に抑えられた。
０．９のどの場合においても、光近接効果による寸法変
動は設計寸法の１０％未満に抑えられた。
【００１５】一方、従来のパターン形成方法、すなわち
ラインパターン部を遮光部、スペース部を光透過部で形
成したフォトマスクとポジ型フォトレジストを用いた場
合は以下のような結果になった。
ラインパターン部を遮光部、スペース部を光透過部で形
成したフォトマスクとポジ型フォトレジストを用いた場
合は以下のような結果になった。
【００１６】図４に示すフォトマスク、つまり図３と明
暗の反転したフォトマスクを用い、上記実施例と同様の
条件で化学増幅型のポジ型レジストにパターン形成を行
った。この場合、図６に示すように、σ＝０．７の条件
を除いては光近接効果による寸法変動は設計寸法の１０
％以上となり、特に０．６以下のσにおいては寸法変動
が非常に顕著にみられた。 （実施例２）別の例として、上記実施例でσを０．７一
定とし、ＮＡを０．４５から０．５５まで変化させた場
合の結果は以下の様になった。
暗の反転したフォトマスクを用い、上記実施例と同様の
条件で化学増幅型のポジ型レジストにパターン形成を行
った。この場合、図６に示すように、σ＝０．７の条件
を除いては光近接効果による寸法変動は設計寸法の１０
％以上となり、特に０．６以下のσにおいては寸法変動
が非常に顕著にみられた。 （実施例２）別の例として、上記実施例でσを０．７一
定とし、ＮＡを０．４５から０．５５まで変化させた場
合の結果は以下の様になった。
【００１７】本発明の方法においては、図７のようにＮ
Ａを変化させても光近接効果の影響はほとんどみられ
ず、非常に寸法制御精度が優れていることが確認され
た。
Ａを変化させても光近接効果の影響はほとんどみられ
ず、非常に寸法制御精度が優れていることが確認され
た。
【００１８】一方、従来の方法においては、図８のよう
にＮＡを０．４５と低くした場合に、光近接効果による
顕著な寸法細りがみられた。
にＮＡを０．４５と低くした場合に、光近接効果による
顕著な寸法細りがみられた。
【００１９】以上説明した、二つの実施の形態では、パ
ターンの線幅が一定の場合について説明したが、異なっ
た線幅を有するパターンが同一マスク上に混在している
場合においても本発明が有効であることは言うまでもな
い。
ターンの線幅が一定の場合について説明したが、異なっ
た線幅を有するパターンが同一マスク上に混在している
場合においても本発明が有効であることは言うまでもな
い。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によ
り、光近接効果による寸法変動を低減することができ、
寸法制御精度・露光裕度とも大幅に改善される。
り、光近接効果による寸法変動を低減することができ、
寸法制御精度・露光裕度とも大幅に改善される。
【図１】本発明のパターン形成方法を説明する図。
【図２】従来のパターン形成方法を説明する図。
【図３】本発明の方法によるフォトマスクの概略図。
【図４】従来の方法によるフォトマスクの概略図。
【図５】実施例１における本発明の方法の光近接効果を
示す図。
示す図。
【図６】従来の方法の光近接効果を示す図。
【図７】実施例２における本発明の方法の光近接効果を
示す図。
示す図。
【図８】従来の方法の光近接効果を示す図。
１０，２０，３０，４０ フォトマスク １１，２１，３１，４２ 遮光部 １２，２２，３２，４１ 光透過部 １３，２３ ガラス基板 １４，２４ 遮光膜 １５ ネガ型フォトレジスト ２５ ポジ型フォトレジスト １６，２６ 半導体基板 １７，２７ 紫外光もしくは遠紫外光 １８，２８ レジストパターン
Claims (3)
- 【請求項１】 露光マスク上に形成された光透過部より
なるパターンをコヒーレンスファクターが０．４以上
０．９以下の照明光を用いて基板上に形成されたネガ型
フォトレジスト上に転写する露光マスクにおいて、前記
パターンが複数種の隣接パターン間距離を有し、前記光
透過部よりなるパターンの占める面積が前記露光マスク
の被光照射領域の面積の５０％未満であることを特徴と
する露光マスク。 - 【請求項２】 前記光透過部の線幅が前記パターン間で
同一であることを特徴とする請求項１記載の露光マス
ク。 - 【請求項３】 基板上にネガ型のフォトレジスト膜を形
成する工程と、露光マスク上に形成された光透過部より
なるパターンが複数種の隣接パターン間距離を有し、か
つ前記パターンの占める面積が前記露光マスクの被光照
射領域の面積の５０％未満である露光マスクを用いて前
記フォトレジスト膜をコヒーレンスファクターが０．４
以上０．９以下の照明光により露光する工程と、前記フ
ォトレジスト膜を現像する工程とを有することを特徴と
するパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23423196A JP3047823B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 露光マスク及びパターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23423196A JP3047823B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 露光マスク及びパターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1078646A JPH1078646A (ja) | 1998-03-24 |
| JP3047823B2 true JP3047823B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=16967754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23423196A Expired - Fee Related JP3047823B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 露光マスク及びパターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3047823B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4192618B2 (ja) * | 2003-02-17 | 2008-12-10 | ソニー株式会社 | マスクの補正方法 |
-
1996
- 1996-09-04 JP JP23423196A patent/JP3047823B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1078646A (ja) | 1998-03-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000222 |
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