(57)【要約】【課題】突合せ部の残しパターンの線幅が１３０ｎｍ以下になっても亀裂を生じることのない優れたパターン形成方法およびマスクを提供する。【解決手段】隣合う一対のパターン２の突き合わせ部１１の両側に補助パターン５を有するマスクを用いて、一対のパターン２により２つの抜きパターンを突き合わせ状態のレジストパターンを形成するレジストパターン形成方法である。突合せ部周辺のレジスト膜の体積が減るので、突合せ部１１に加わる応力が減少し亀裂を防ぐことができる。隣合う一対のパターンの突き合わせ部が互いに反対方向を向いた曲がり部を有するマスクや、隣合う一対のパターンの突き合わせ部の先端の一方の両側に凸部設けたマスクを用いる形成方法もある。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣合う一対のパターンの突き合わせ部の両側に補助パターンを有するマスクを用いて、前記一対のパターンにより２つの抜きパターンを突き合わせた状態のレジストパターンを形成することを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項２】
隣合う一対のパターンの突き合わせ部が互いに反対方向を向いた曲がり部を有するマスクを用いて、前記一対のパターンにより２つの抜きパターンを突き合わせた状態のレジストパターンを形成することを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項３】
隣合う一対のパターンの突き合わせ部の一方の両側に凸部を設けたマスクを用いて、前記一対のパターンにより、先端が突き合わされた状態で前記先端の形状が互いに同一方向の弧状をなす２つの抜きパターンのあるレジストパターンを形成することを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項４】
隣合う一対のパターンの突き合わせ部の両側に補助パターンを有するマスク。
【請求項５】
隣合う一対のパターンの突き合わせ部が互いに反対方向を向いた曲がり部を有するマスク。
【請求項６】
隣合う一対のパターンの突き合わせ部の一方の両側に凸部を設けたマスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造に用いるレジストパターン形成方法およびマスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の微細な回路パターンの形成を行うために、従来よりリソグラフィ技術が用いられてきた。リソグラフィは、感光性の樹脂（以下レジスト）を基板上に塗布した後、回路パターンの描画されたマスクを介して光や電子線、またはＸ線などをレジストに照射し感光させ、感光されたレジストを特有の現像液に溶解させることで、基板上に回路パターンに応じたレジストパターンを形成する技術である。
【０００３】
リソグラフィによって形成されたレジストパターンは、レジストの溶解した部分と、レジストが残った部分により構成される。以下、レジストの溶解した部分を抜きパターン、レジストの残った部分を残しパターンと呼ぶことにする。
【０００４】
従来のパターン形成方法を図面を参照しながら説明する。図１２は配線パターンを示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ’における断面図であるが、図１２のＡ−Ａ′における断面も同構成である。図１２および図２において、１は第１層目の配線パターン、２は第２層目の配線パターン、３は配線パターン１と配線パターン２を接続するためのホールパターン、４は絶縁膜であり、６は基板、１１は配線パターン２の突合せ部の設計寸法である。
【０００５】
図３（ａ）〜（ｆ）は、第２層目の配線パターン２の形成方法の例を示すフロー図である。図３（ａ）は、第１層目の配線パターン１が既に形成され、ホールパターン３が絶縁膜４に開口された状態を示している。この後（ｂ）に示すように、ホールパターン３を埋め込むように反射防止膜３１を塗布し、その上にレジスト３２を塗布する。次に（ｃ）に示すように、リソグラフィによりレジストパターンを形成する。図３（ｃ）において、３３は抜きパターン、３４は残しパターンである。抜きパターン３３が第２層目の配線パターン２に対応する。次に図３（ｄ）に示すように、異方性エッチングにより、抜きパターン３３の下の反射防止膜３１と絶縁膜４を所望の深さだけ掘り下げる。次に図３（ｄ）で残ったレジスト３２と反射防止膜３１を除去した後、図３（ｅ）に示すようにメッキ処理によりホールパターン３および第２層目の配線パターン２の内部に銅などの配線材料３５を埋め込む。次に図３（ｆ）に示すように化学的機械研磨により、配線材料３５を表面から所望の量だけ研磨することで、平坦化を行いながら、ホールパターン３と第２層目の配線パターン２を同時に形成する。
【０００６】
図３（ｃ）の段階でのレジストパターンの平面図を示した図が図１３および図１４である。図１３は、図１２の配線パターン２を得たい場合、図１２と全く同じ寸法で描画したマスクを用いた場合のレジストパターンであり、図１２の配線パターン２に対応する抜きパターン３３の先端は丸まり、突合せ部のレジスト寸法１３１は図１２における設計寸法１１より大きくなる。この突合せ部のレジスト寸法１３１と設計寸法１１との差が大きくなりすぎると図１２の配線パターン２とホールパターン３との接触面積が減少し不良となる。
【０００７】
そこで、このような抜きパターンの先端部には、マスクパターンの寸法を補正するマスク補正技術が用いられる。図１４は、図１５に示すマスクパターンを用いて得られたレジストパターンである。図１５において、１５１はクロムなどの遮光体より構成される遮光部であり、図１２の絶縁膜４に対応する。また、マスク上では配線用パターン２ａは透過部として形成されている。ここで１５２は補正パターンであり、同じく透過部として形成されている。配線用パターン２ａの先端を膨らますように補正パターン１５２が付加されているため、図１４の配線パターン２を形成する抜きパターン３３の先端は矩形に近づく。また、突合せ部のレジスト寸法１４１は補正を行わない図１３のレジスト寸法１３１に対して小さくすることが可能となり、図１２の設計寸法１１に近づけることが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のパターン形成方法では、突合せ部のレジスト寸法が最小となる１点に、周辺のレジストからの応力が集中する。特に、半導体装置の微細化が進み、突合せ部のレジスト寸法が１３０ｎｍ以下になると、集中する応力にレジストが耐えられなくなり、突合せ部の残しパターンに亀裂が発生するという問題が生じた。そのため、従来のマスク補正技術を用いて単純に突合せ部のレジスト寸法を１３０ｎｍ以下に縮小することはできなくなった。
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、突合せ部の残しパターンの線幅が１３０ｎｍ以下になっても亀裂を生じることのない優れたパターン形成方法およびマスクを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のレジストパターン形成方法は、隣合う一対のパターンの突き合わせ部の両側に補助パターンを有するマスクを用いて、一対のパターンにより２つの抜きパターンを突き合わせた状態のレジストパターンを形成することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１記載のレジストパターン形成方法によれば、抜きパターンの突合せ部の周辺に、抜きパターンよりなる補助パターンを追加する構成としたため、突合せ部周辺のレジスト膜の体積が減るので、突合せ部に加わる応力が減少し亀裂を防ぐことができる。このように、突き合わせ部の応力の集中を防ぐことができるため、抜きパターンを１３０ｎｍ以下の間隔で突き合わすように配置した場合においても亀裂を発生することなく、パターンを形成することができる。
【００１２】
請求項２記載のレジストパターン形成方法は、隣合う一対のパターンの突き合わせ部が互いに反対方向を向いた曲がり部を有するマスクを用いて、一対のパターンにより２つの抜きパターンを突き合わせた状態のレジストパターンを形成することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２記載のレジストパターン形成方法によれば、突合せ部の抜きパターンの先端が互いに直線状に並ばない形状としたため、突合せ部の残しパターンの線幅が最小となる点が１点にならないので、応力の集中を防止し亀裂の発生を防ぐことができる。このため、２つの抜きパターンがたとえば１３０ｎｍ以下の間隔で突き合わすことが可能となる。
【００１４】
請求項３記載のレジストパターン形成方法は、隣合う一対のパターンの突き合わせ部の一方の両側に凸部を設けたマスクを用いて、一対のパターンにより、先端が突き合わされた状態で先端の形状が互いに同一方向の弧状をなす２つの抜きパターンのあるレジストパターンを形成することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３記載のレジストパターン形成方法によれば、突き合わされた抜きパターンの先端の形状が互いに同一方向の弧を描く形状としたため、突合せ部の残しパターンの線幅の変化が緩やかになるので、応力の集中を防止し亀裂の発生を防ぐことができる。このため、２つの抜きパターンがたとえば１３０ｎｍ以下の間隔で突き合わすことが可能となる。
【００１６】
請求項４記載のマスクは、隣合う一対のパターンの突き合わせ部の両側に補助パターンを有するものである。
【００１７】
請求項４記載のマスクによれば、請求項１と同様な効果がある。
【００１８】
請求項５記載のマスクは、隣合う一対のパターンの突き合わせ部が互いに反対方向を向いた曲がり部を有するものである。
【００１９】
請求項５記載のマスクによれば、請求項２と同様な効果がある。
【００２０】
請求項６記載のマスクは、隣合う一対のパターンの突き合わせ部の一方の両側に凸部を設けたものである。
【００２１】
請求項６記載のマスクによれば、請求項３と同様な効果がある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法およびマスクを図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態に係る配線パターンを示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ’における断面図である。
【００２３】
図１および図２において、１は第１層目の配線パターン、２は第２層目の配線パターン、３は配線パターン１と配線パターン２を接続するためのホールパターンである。
【００２４】
図１および図２において、１１は配線パターン２の突合せ部の設計寸法であり本実施例では１３０ｎｍである。１２は配線パターン２の線幅であり、本実施例では１３０ｎｍとした。また、５は補助パターンである。１３は補助パターン５の線幅であり、本実施例では配線パターンと同じ寸法１３０ｎｍとした。また、１４は補助パターンの長さであり、本実施例では突合せ部の寸法１１の３倍となる３９０ｎｍに設定した。１５は配線パターン２と補助パターン５との間隔であり、本実施例では突合せ部の寸法と同じ寸法１３０ｎｍに設定した。
【００２５】
図３（ａ）〜（ｆ）は、図１および図２の配線パターン２の形成方法の例を示すフロー図であり、従来と同様である。
【００２６】
図１の配線パターン２を形成するためのマスクのマスクパターンを図４に示す。図４に示すマスクパターンはマスク補正が施されている。図４において、４１はクロムなどの遮光体より構成される遮光部であり、図１の絶縁膜４に対応する。また、マスク上では、配線用パターン２ａは透過部として形成されている。ここで４２は配線用パターン２ａの先端部のマスク補正パターンであり、同じく透過部として形成されている。４３、４４は補正パターン４２の各部分の寸法であり、本実施例では４３は１６ｎｍ，４４は１０ｎｍとした。したがって、突合せ部のマスク寸法４５は１１０ｎｍとなる。補助用パターン５ａも同じく透過部として形成した。補助用パターン５ａと配線用パターン２ａの先端部の距離４６はマスク補正パターン４２があるため１１４ｎｍとなる。その他の部分の寸法は、設計値どおりとし、配線用パターン２ａの線幅４７、補助用パターン５ａの線幅４８、補助用パターン５ａの長さ４９は、順に１３０ｎｍ，１３０ｍ、３９０ｎｍとした。
【００２７】
図４に示すマスクパターンを用いて、リソグラフィによりレジストパターンの形成を行った。露光装置には波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを光源とする縮小投影型の露光装置を使用した。また、光の照射された部分が現像液に溶解するポジ型のレジストを用いた。その結果得られたレジストパターンは図５のようになった。図５において、５１は図１の絶縁膜４に対応する部分であり残しパターンである。このとき、突合せ部のレジスト寸法５２と配線パターン２用の抜きパターンの線幅５３はともに設計値どおりの１３０ｎｍに仕上げることができ、かつ、レジストパターンに亀裂は発生しなかった。
【００２８】
本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を図面を参照しながら説明する。図６は本実施形態に係る配線パターンを示す平面図である。また、図６のＡ−Ａ’における断面図は第１の実施例と同様に図２となる。
【００２９】
図６において、１は第１層目の配線パターン、２は第２層目の配線パターン、３は配線パターン１と配線パターン２を接続するためのホールパターンである。４は絶縁膜である。また、６１は配線パターン２の突合せ部の設計寸法であり本実施例では１３０ｎｍである。６２は配線パターン２に付加した曲がり部である。６３は配線パターン２の線幅の設計寸法であり、本実施例では１３０ｎｍである。また、６４は曲がり部６２の線幅の設計寸法であり、本実施例では配線パターン２の線幅６３と同じ１３０ｎｍとした。また、６５は曲がり部６２の折り曲げ量であり、本実施例では５０ｎｍとした。
【００３０】
図６の配線パターン２の形成方法は、第１の実施例の場合と同様であり、図３のフロー図に従う。
【００３１】
図６の配線パターン２を形成するためのマスクのマスクパターンを図７に示す。
【００３２】
図７に示すマスクパターンはマスク補正が施されている。図７において、７１はクロムなどの遮光体より構成される遮光部であり、図６の絶縁膜４に対応する。また、マスク上では、配線用パターン２ａは透過部として形成されている。ここで７２は配線用パターン２ａの先端部のマスク補正パターンであり、同じく透過部として形成されている。７３、７４は補正パターン７２の各部分の寸法であり、本実施例では７３は１０ｎｍ，７４は２０ｎｍとした。したがって、突合せ部のマスク寸法７５は１１０ｎｍとなる。また、７６は先端部に付加した曲がり部のマスクパターンであり、透過部として形成されている。曲がり部の線幅７７と配線パターン２の線幅７８は設計値どおり１３０ｍとした。
【００３３】
図７に示すマスクパターンを用いて、リソグラフィによりレジストパターンの形成を行った。露光装置には波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを光源とする縮小投影型の露光装置を使用した。また、光の照射された部分が現像液に溶解するポジ型のレジストを用いた。その結果得られたレジストパターンは図８のようになった。図８において、８１は図６の絶縁膜４に対応する部分であり残しパターンである。
【００３４】
図８において８２は、突合せ部のレジスト寸法、８３は突合せ部が描く弧の中心位置のずれ量である。弧の中心位置のずれ量８３を４０ｎｍ程度にずらした形状とすることができた結果、レジストパターンに亀裂は発生せず、同時に突合せ部のレジスト寸法８２と配線パターン２の抜きパターンの寸法８４を設計値どおり１３０ｎｍに仕上げることができた。
【００３５】
本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を図面を参照しながら説明する。図９は本実施形態に係る配線パターンを示す平面図である。また、図９のＡ−Ａ’における断面図は第１の実施の形態と同様に図２となる。
【００３６】
図９において、１は第１層目の配線パターン、２は第２層目の配線パターン、３は配線パターン１と配線パターン２を接続するためのホールパターンである。９１は配線パターン２の突合せ部の設計寸法であり本実施例では１３０ｎｍである。９２は配線パターン２の線幅であり、本実施例では１３０ｎｍである。また、９３は配線パターン２の付加パターンであり、後述の結果を得るように配線パターン２の片側のみに付加し、配線パターン２の先端の両側に他の片側の配線パターン２の先端および両側外方に向けて突出するように配置した凸部である。付加パターン９３の各部の寸法は突出幅９４、長さ９５、突き合わせ部への突出量９６は、順に、３０ｎｍ、５０ｎｍ、２０ｎｍに設定した。
【００３７】
図９の配線パターン２を形成するためのマスクのマスクパターンを図１０に示す。
【００３８】
図１０に示すマスクパターンはマスク補正が施されている。図１０において、１０１はクロムなどの遮光体より構成される遮光部であり、図９の絶縁膜４に対応する。また、マスク上では、配線用パターン２ａは透過部として形成されている。ここで、１０２は補正パターンであり、同じく透過部として形成されている。また、１０３、１０４、１０５は補正パターンの各部分の寸法を示し、本実施例では突き合わせ部の方向長さ１０３、突き合わせ部の方向の突出量１０４、幅１０５はいずれも１０ｎｍと設定した。このとき、突合せ部分のマスク寸法１０６は１２０ｎｍとなる。その他の部分の寸法は、設計値どおりとし、配線用パターン２ａの線幅１０７は１３０ｍである。
【００３９】
図９の配線パターン２の形成方法は、第１の実施例の場合と同様に図３である。
【００４０】
図１０に示すマスクパターンを用いて、リソグラフィによりレジストパターンの形成を行った。露光装置には波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを光源とする縮小投影型の露光装置を使用した。また、光の照射された部分が現像液に溶解するポジ型のレジストを用いた。その結果得られたレジストパターンは図１１のようになった。図１１において、１１１は図９の絶縁膜４に対応する部分であり残しパターンである。１１２は、突合せ部のレジスト寸法、１１３は付加パターンのない左側の配線パターン２の抜きパターンの先端が描く小さい方の弧を示し、１１４は付加パターンのある右側の配線パターン２の抜きパターンの先端が描く大きい方の弧を示す。１１２と１１３が。互いに同じ方向を向いた弧であるため、突合せ部の残しパターンの寸法変動量は緩やかであり、応力は分散される。その結果、レジストパターンに亀裂は発生せず、同時に。突合せ部のレジスト寸法１１２と配線パターン２の線幅１１５を設計値どおり１３０ｎｍに仕上げることができた。
【００４１】
なお、第１から第３の実施の形態においては配線パターンの形成方法を例に説明したが、本発明はこれに限るものではなく、素子分離パターンの形成や、ゲートパターンの形成に適用した場合にも同様の効果が得られる。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１記載のレジストパターン形成方法によれば、抜きパターンの突合せ部の周辺に、抜きパターンよりなる補助パターンを追加する構成としたため、突合せ部周辺のレジスト膜の体積が減るので、突合せ部に加わる応力が減少し亀裂を防ぐことができる。このように、突き合わせ部の応力の集中を防ぐことができるため、抜きパターンを１３０ｎｍ以下の間隔で突き合わすように配置した場合においても亀裂を発生することなく、パターンを形成することができる。
【００４３】
請求項２記載のレジストパターン形成方法によれば、突合せ部の抜きパターンの先端が互いに直線状に並ばない形状としたため、突合せ部の残しパターンの線幅が最小となる点が１点にならないので、応力の集中を防止し亀裂の発生を防ぐことができる。このため、２つの抜きパターンがたとえば１３０ｎｍ以下の間隔で突き合わすことが可能となる。
【００４４】
請求項３記載のレジストパターン形成方法によれば、突き合わされた抜きパターンの先端の形状が互いに同一方向の弧を描く形状としたため、突合せ部の残しパターンの線幅の変化が緩やかになるので、応力の集中を防止し亀裂の発生を防ぐことができる。このため、２つの抜きパターンがたとえば１３０ｎｍ以下の間隔で突き合わすことが可能となる。
【００４５】
請求項４記載のマスクによれば、請求項１と同様な効果がある。
【００４６】
請求項５記載のマスクによれば、請求項２と同様な効果がある。
【００４７】
請求項６記載のマスクによれば、請求項３と同様な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるパターン形成方法を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】パターン形成方法の例を示すフロー図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態にかかるパターン形成方法で使用するマスクのマスクパターンを示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態にかかるパターン形成方法によって形成したレジストパターンを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかるパターン形成方法を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態にかかるパターン形成方法で使用するマスクのマスクパターンを示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態にかかるパターン形成方法によって形成したレジストパターンを示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態にかかるパターン形成方法を示す図である
【図１０】本発明の第３の実施の形態にかかるパターン形成方法で使用するマスクのマスクパターンを示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態にかかるパターン形成方法によって形成したレジストパターンを示す図である。
【図１２】従来のパターン形成方法を示す図である。
【図１３】配線パターン２について図１２と全く同じ寸法で描画したマスクを用いた場合のレジストパターンを示す部分平面図である。
【図１４】図１５に示すマスクパターンを用いて得られたレジストパターンを示す部分平面図である。
【図１５】従来の補正パターンが施されたマスクのマスクパターンの部分平面図である。
【符号の説明】
１　　　第１層目の配線パターン
２　　　第２層目の配線パターン
３　　　ホールパターン
４　　　絶縁膜
５　　　補助パターン
６　　　基板
１１　　　突合せ部の設計寸法
１２　　　配線パターン２の線幅の設計寸法
１３　　　補助パターン５の線幅の設計寸法
１４　　　補助パターン５の長さの設計寸法
１５　　　配線パターン２と補助パターン５の距離
３１　　　反射防止膜
３２　　　レジスト
３３　　　抜きパターン
３４　　　残しパターン
３５　　　配線材料
４１　　　遮光部
４２　　　補正パターン
４３、４４　　　補正パターン４２のマスク寸法
４５　　　突合せ部のマスク寸法
４６　　　補助パターンと補正パターンの間のマスクパターンの距離
４７　　　配線パターン２のマスクパターンの線幅
４８　　　補助バターン５のマスクパターンの線幅
４９　　　補助パターン５のマスクパターンの長さ
５１　　　残しパターン
５２　　　突合せ部のレジスト寸法
６１　　　突合せ部の設計寸法
６２　　　曲がり部
６３　　　配線パターン２の線幅の設計寸法
６４　　　曲がり部６２の線幅の設計寸法
６５　　　曲がり部６２の曲がり量の設計寸法
７１　　　遮光部
７２　　　補正パターン
７３、７４　補正パターンの寸法
７６　　　曲がり部６２のマスクパターン
７７　　　曲がり部６２のマスクパターン７６の線幅
７８　　　配線パターン２のマスクパターンの線幅
８１　　　残しパターン
８２　　　突合せ部のレジストパターンの寸法
８３　　　突合せ部が描く弧の中心位置のずれ量
８４　　　配線パターン２のレジストパターンの寸法
９１　　　突合せ部の設計寸法
９２　　　配線パターン２の線幅の設計寸法
９３　　　付加パターン
９４、９５、９６　　　付加パターン９３の設計寸法
１０１　　　遮光部
１０２　　　補正パターン
１０３、１０４、１０５　補正パターンの寸法
１０６　　　マスクパターンの突合せ部の寸法
１０７　　　配線パターン２のマスクパターンの線幅
１１１　　　残しパターン
１１２　　　突合せ部のレジストパターンの寸法
１１３　　　付加パターンのない配線パターンの先端が描く弧
１１４　　　付加パターンのある配線パターンの先端が描く弧
１１５　　　配線パターン２のレジストパターンの寸法
１５１　　　遮光部
１５２　　　補正パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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