JP2004069841A

JP2004069841A - マスクパターンおよびそれを用いたレジストパターンの形成方法

Info

Publication number: JP2004069841A
Application number: JP2002226275A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kobayashi; 小林　慎司
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-03-04
Also published as: US20040025139A1; US7032209B2; US20060141372A1

Abstract

【課題】ＭＥＥＦの値を低減し、それによってウェハ上のレジスト寸法のばらつきを低減する。
【解決手段】多重露光で同一のパターンピッチを有するレジストパターンを半導体ウェハ上に形成するための多重露光用のマスクパターンであって、１回の露光で前記レジストパターンを形成する際に使用される設計上のマスクパターン１６の開口パターンの幅ｂが遮光パターンの幅ａより小さい場合に使用され、多重露光用のマスクパターン１７は、前記設計上のマスクパターン１６と同一のパターンピッチを有し、かつ開口パターンの幅ｄが遮光パターンの幅ｃより大きいことを特徴とする。
【選択図】　図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マスクパターンおよびそれを用いたレジストパターンの形成方法に関し、より詳細には、ウェハへの露光転写時のマスクＣＤ　（Ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ：最小寸法）のバラツキの増幅率を低減し、レジストパターンの形成におけるレジストＣＤの精度の向上に寄与するマスクパターンおよびそれを用いた
レジストパターンの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レジストパターンの微細化は、光リソグラフィ技術の進展によるところが大きく、それは主に露光光の短波長化によりもたらされてきた。　図１に示すように、０．２５ｕｍ世代（加工寸法２５０ｎｍ）までは、加工寸法は露光波長と同等
もしくはそれ以上に設定されるのが一般的であった。
【０００３】
しかし、露光装置の価格の高騰及び短波長化以外の微細化および超解像技術、例えば、スキャナ露光技術、照明形状技術、超解像マスク技術等の進展により、現在は露光波長を維持したままで加工寸法を微細化する傾向にあり、０．１８ｕｍ世代からは、加工寸法が露光波長（ＫｒＦエキシマレーザ：２４８ｎｍ）を下回るという逆転現象が出てきた。このような加工寸法のさらなる微細化に対応するため
に、レジストパターンの形成において様々な技術が開発されている。
【０００４】
特開平３−２０１４２２号公報には、レチクル上の二種のパターンをウェハ上の同一位置に転写することによりホールパターンの配置位置により発生する寸法差を調
整するという方法が開示されている。
特開平４−２６７５３７号公報には、二重露光による位相シフトマスクのシフタエッジの転写防止方法および微量ウェハを移動し二回露光することにより前記レジストスリットを消去する方法が開示されている。
特開平４−２７３４２７号公報および　特開平４−３５５９１０号公報には、二枚
のマスクを使用した二回露光により孤立パターンの焦点深度を向上
する手法が開示されている。つまり、一枚目のマスクで孤立パターンを含む繰り返しパターンを転写し、続いて孤立パターン以外の不要パターンを二枚目のマスクにより露光して削除するという手法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
露光波長以下の加工寸法を実現する光リソグラフィでは、前記のような多様な超解像技術が駆使されているが、従来の露光波長以上の寸法を加工していた光リソグラフィにおいては発生していなかった幾つかの問題が発生している。その中で最も深刻な問題となるのが、ＭＥＥＦ（Ｍａｓｋ　Ｅｒｒｏｒ　Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　Ｆａｃｔｏｒ）の悪化である。
ＭＥＥＦはウェハ上におけるレジスト寸法の変動量をマスク寸法（１倍の換算値）の変動量で除した数値であり、結果的にマスク寸法のばらつきがウェハ上のレジスト寸法のばらつきに対応する増幅率を示す指標として利用されている。
【０００６】
図２は、マスクＣＤの実測値とウェハ上のレジスト寸法との関係を示すグラフである。図２（ａ）はライン系の孤立パターン（ライン幅目標値１８０ｍｎ）における特性、図２（ｂ）はラインとスペースの繰り返しパターン（ライン／スペース間隔目標値１８０ｎｍ）における特性を示す。図２中の細線１，３は、従来の露光波長以上の寸法加工の場合を示し、図２中の太線２，４は、近年の露光波
長以下の寸法加工の場合を示す。
【０００７】
ＭＥＥＦは、その定義から図２の各特性ラインの傾きに対応する。従来の露光波長以上の寸法を加工していた光リソグラフィではＭＥＥＦが基本的に１．０（図２（　ａ）の細線１及び図２（ｂ）の細線３）である。この場合、マスクパターンの　寸法ばらつきを縮小投影系の倍率で除した値がウェハ上におけるレジストパタ　ーンの寸法のばらつきとなっている。
【０００８】
しかし、露光波長以下の加工寸法を実現する光リソグラフィ（図２（ａ）の太線２及び図２（ｂ）の太線４）では、ＭＥＥＦが１．５〜４と増大するため、マス　ク寸法のばらつき（１倍の換算値）が１．５〜４倍に増幅されてウェハ上のレジ　ストパターンに転写される。なお、上記のＭＥＥＦが１．５〜４と広い範囲にあるの　は、ＭＥＥＦがパターンサイズ・ピッチ、レイアウト、形状に依存するからである　。
【０００９】
図２（ａ）のライン系の孤立パターンでは、スペースサイズ（露光光が通過する領域）が一定的と考えられるので、回折光の状態が安定的であるため、つまり、回折角の変動が小さいので、ＭＥＥＦの値は１．０に近似することがわかる。
【００１０】
一方、図２（ｂ）のライン／スペースの繰り返しパターンでは、太線４の傾き　が図２（ａ）の　太線２の傾きと比較して大きくなっていることが分かる。つま　り、スペースサイズが波長と比較して小さいために、スペースサイズの変化に　対して回折角の変動が大きく、結果的にＭＥＥＦの値が悪化することが分かる。こ　れは、スペースサイズが小さい程、回折角が光学的に大きくなることから、リ　ソグラフィにおいて転写リニアリティが劣化した状態にあると理解される。
【００１１】
以上のように、ＭＥＥＦの値は、マスクパターンの寸法のばらつきから最終的なウェハ上のレジスト寸法ばらつきを決定する係数（寸法ばらつきの増幅率）と　なる。
近年、露光波長以下の加工寸法を実現する光リソグラフィではこのＭＥＥＦの値
を低減することが重要な課題となっている。
【００１２】
この発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、ＭＥＥＦの値を低減し、それによってウェハ上のレジスト寸法のばらつきを低減するレジストパター
ンの形成方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、多重露光で同一のパターンピッチを有するレジストパターンを半導体ウェハ上に形成するための多重露光用のマスクパターンであって、１回の露光で前記レジストパターンを形成する際に使用される設計上のマスクパターンの開口パターンの幅が遮光パターンの幅より小さい場合に使用され、多重露光用のマスクパターンは、前記設計上のマスクパターンと同一のパターンピッチを有し、かつ開口パターンの幅が遮光パターンの幅より大きいことを特徴とするマスクパターンが提供される。
さらにこの発明によれば、多重露光用のマスクパターンを用いて、多重露光で同一のパターンピッチを有するレジストパターンを半導体ウェハ上に形成するに際し、前記マスクパターンを用いたレジストへの露光工程と、半導体ウェハまたはマスクパターンの微量移動工程とを複数回行い、次いで多重露光されたレジストの領域を現像で除去することにより、前記パターンピッチのレジストパターンを形成するレジストパターンの形成方法が提供される。
【００１４】
すなわち、この発明のマスクパターンは、ウェハ上のレジスト（スペース）　パターンと比較してマスクパターンの透過部を大きくとれるので、露光波長以　下のフォトリソグラフィにおいてＭＥＥＦの値を大幅に低減することができる。
さらに、この発明のレジストパターンの形成方法では、前記マスクパターンを用いて多重露光を行うに際し、この多重露光はアンダー露光による転写シフトではなく、多重露光部は適正露光量となるため、露光マージンの劣化をきた
すことがない。
この発明のマスクパターンおよびこのマスクパターンを用いて半導体ウェハの多重露光を行うレジストパターンの形成方法により、従来の装置を適用しながら転写シフトなしに、ＭＥＥＦが低くかつ解像性能が良好なレジストパターンを
形成することができる。
【００１５】
この発明によるマスクパターンは、クロム等の金属やシリコンなどを材料として構成することができる。
マスクパターンを構成する開口パターンは、位相シフタとなるハーフトーンマスクまたはレベンソンマスクを用いて形成されるので、転写時の光コントラストが向上し、これに伴ってＭＥＥＦの値も低減される。
マスクパターンを構成する遮光パターンが、クロムであるバイナリマスクを用いて形成されるので、転写時の光コントラストが向上し、これに伴ってＭＥＥＦの値も低減される。
【００１６】
この発明における「設計上のマスクパターンの開口パターンの幅が遮光パターンの幅より小さい場合」とは、開口パターンの幅（ライン幅）が、遮光パターンの幅（スペース幅）に対して１００％未満の範囲にある場合を意味する。
この発明のマスクパターンにおける「開口パターンの幅が遮光パターンの幅より大きい」とは、開口パターンの幅（ライン幅）が、遮光パターンの幅（スペース幅）に対して１００％を超える範囲にある場合を意味する。
この発明における「半導体ウェハまたはマスクパターンの微量移動工程」とは、半導体ウェハおよびマスクパターンのいずれか一方を、固定された他方に対して移動させるか、上記の双方をそれぞれが異なる移動量で移動させる工程を意味する。この移動工程における移動方向は、パターンのピッチ方向である。また、「微量」の移動距離は、開口パターンの幅（ライン幅）の１００％未満の移動距離を意味する。半導体ウェハまたはマスクパターンの微量移動距離
は、露光の回数に相関して決定される。
【００１７】
この発明に至る発明者らのアプローチについて説明する。
露光波長以下の加工寸法を実現する光リソグラフィでは、前記ＭＥＥＦの値を低減する方法として、いくつかの手法が開発されている。
一般的手法としては、光コントラストそのものを向上する、いわゆる超解像マスクの改良が考えられる。同一露光波長による転写の場合、マスク性能（光コントラスト）が向上するとＭＥＥＦの値も低減される。マスクタイプとしては、クロムマスク→ハーフトーンマスク→レベンソン型位相シフトマスクの順に転写時の光コントラストが向上し、これに伴ってＭＥＥＦの値も低減されることが知られている。
【００１８】
発明者らは、ＭＥＥＦの低減方法として、マスクパターン及び転写されるウェハ上のレジストパターンの白黒比（同一パターンピッチでの開口部／遮光部の比　率）の依存性に注目し、これを検討した。
なお、以下の考察では、マスクパターンとウェハ上のレジストパターンの白黒比は、常に一致しているものとし、全ての評価においてポジレジストを用いて行った。また、露光はＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）を用い、マスクは、ハ　ーフトーンマスクとレベンソンマスクの２タイプを評価した。
【００１９】
まず、ハーフトーンマスクとレベンソンマスクの特性を検討した。
ハーフトーンマスクとレベンソンマスクは共に位相シフト法を用いたマスクであり、位相シフトマスクとは露光光の位相を１８０度反転する位相シフタのパターンをマスクパターンに用いたフォトマスクである。これによりマスクを通過する光の位相を０度と１８０度の位相に制御し、０度と１８０度の光の干
渉を利用してウェハ上の解像力の向上を図ることができる。
位相シフタは半透明膜を置くか、または石英基板を掘り込んで形成される。ハーフトーンマスクは半透明膜を有するマスクであり、レベンソンマスクは石
英基板を彫り込んだマスクである。
【００２０】
図３は、ピッチ３４０ｎｍのラインパターンを用いた場合のハーフトーンおよびレベンソンの各マスクについて、それぞれのマスクＣＤに対するＭＥＥＦの特性を示すグラフである。図３では、ＫｒＦエキシマレーザを光源としたハーフトーンマスクの特性を破線５（ＫｒＦ−ＨＴ）で表し、レベンソンマスクの特性を実線６（
Ｌｅｖｅｎｓｏｎ）で表している。
一般的に、レベンソンマスクは位相シフタを介しても光強度は低下しないため、干渉効果も大きく微細加工に適しているが、干渉効果を得るには固定パターンである必要があり、ハーフトーンマスクはランダムパターンを形成可能であるが、半透明の位相フィルタを介するため、光強度は低下し、干渉効果も小
さいという特徴を有する。
【００２１】
図４は、パターンピッチを固定しマスクパターンの白黒比を変化させる場合
を説明する図である。
図４に示すように、黒幅（遮光部であって、図３のグラフ中のＸ軸に対応す　る）が大きくなると、ＭＥＥＦの値が急激に大きくなる。つまり、白幅（開口部）　が大きくなるとＭＥＥＦの値がかなり低減されることがわかる。これはマスク上の　開口部を大きくとれると露光光の回折角の拡大が抑制され、それによって開口　サイズの変動に対する透過光強度の変動が小さくなるためと考えられる。この　現象はマスクタイプによらず、同様の挙動を示す傾向にある。
【００２２】
図５は、狭いレジストスペースパターンを形成する工程を、（ａ）ポ　ジレジスト用マスクを用いた場合および（ｂ）ネガレジスト用マスクを用いた場合の各場合について説明する断面図である。
図中において、７はマスクの石英基板、８は遮光パターン、１１はウェハ基板である。遮光パターン８は、クロム、ＭｏＳｉＯ等のハーフトーン膜などから構成される。
図５（ａ）はポジレジスト９を形成するためにポジレジスト用マスクを用いた場合、図５（ｂ）は９と同じ形状のネガレジスト１０を形成するためにネガ
レジスト用マスクを用いた場合を示している。
図５から明らかなように、同じスペースで同じ形状のレジスト９あるいは１０を形成してもネガレジスト用マスクを用いた（ｂ）の方が開口サイズは大き
くなる。
【００２３】
図５に示すように、スペースの狭いレジストパターンを得ることを想定した場合、前記したように理論上はマスクパターンの開口サイズが大きくとれる程、ＭＥＥＦは低減される。つまり、ＭＥＥＦを向上させる観点からはネガレジストを採
用することが有利になると考えられる。
【００２４】
図６は、Ｘ軸方向にマスクＣＤの変動値（Ｍａｓｋ　Ｂｉａｓ）、Ｙ軸方向に形成されるレジストサイズをとり、ポジレジスト及びネガレジストを用いた各場合の特
性をプロットしたものである。
この条件として、ポジレジストおよびネガレジストは共にハーフトーンマスクを用い、ピッチを３４０ｎｍとしてポジレジスト用のマスクＣＤ（黒幅）が２００ｎｍ（白幅１４０ｎｍ）、ネガレジスト用のマスクＣＤ（黒幅）が１４０ｎ
ｍ（白幅２００ｎｍ）とした。
このようにマスクパターンの白黒比を反転しレジストをポジ型からネガ型に
変更することによりＭＥＥＦの値が低減されることを確認した。
すなわち、ポジレジストを用いた場合（グラフのライン１２）のＭＥＦ＝５．０から、ネガレジストを用いた場合（グラフのライン１３）は、ＭＥＦ＝２
．２まで低減している。
【００２５】
図３のポジレジストによる同一寸法マスクの評価と比較すると、ＭＥＥＦの値の低減効果は小さい。すなわち、ＭＥＥＦ値は、図３のネガレジスト＋ハーフトーンマスク＝１．７に対して、　図６のネガレジスト＋ハーフトーンマスク＝２．２となる　。これはレジスト性能に起因していると推定される。
【００２６】
図７は、Ｘ軸方向にＤｏｓｅ　Ｅｒｒｏｒ（露光量の誤差）、Ｙ軸方向にＤＯＦ（Ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　　Ｆｏｃｕｓ　：焦点深度）をとり、レジストＣＤの変動が許容範囲内となる光源の焦　点からの位置の変動幅を、ポジレジストおよびネガレジストを用いた各場合に　ついてプロットしたものである。
しかし、図７に示すように、ＤＯＦマージンを評価したところ、ネガレジストを用いた場合の性能は、ポジレジストを使用した際と比較して劣化している。すなわち、ＤＯＦの値が大きい程、焦点距離に対するマージンが大きいことが
わかる。
図７においてＤＯＦの観点からは、ネガレジスト（グラフのライン１５）よりポジレジスト（グラフのライン１４）の方が優位であることがわかる。これは、ＭＥＥＦ値は光学的品質の改善により低減されたが、ＤＯＦはレジストの解像性能に左右されるので、レジスト性能の差によりネガレジストでＤＯＦが劣化した
と考えられる。
【００２７】
市販レジストの解像性能は圧倒的にポジ型が優位である現状から、ポジ型レジストを使用しかつＭＥＥＦを低減することは、フォトリソグラフィ技術として有意である。前記の図３において、マスクパターンの開口部比率よりウェハ上のレジストスペース比率を小さくして転写すると、ＭＥＥＦは低減する方向に作用する。しかし、この場合にはジャスト露光に対して基本的にアンダー露光になるため、転写シフト量を大きく取るほど露光量マージンが大幅に低下することを
考慮する必要がある。
【００２８】
かくして発明者らは、マスクパターンおよびこれを用いたレジストパターン
の形成方法とからなるこの発明を見出すに至った。
すなわち、この発明の多重露光用のマスクパターンの設計においては、前記の考察および実験結果より、マスクパターンの開口部（透過部）を大きくとる　ことにより、ＭＥＥＦを低減することができることが明らかになった。この場合、　パターンが形成されたマスクは、隣接するパターンと分離解像するというのが　制約条件となる。
【００２９】
次に、このマスクパターンを用いて多重露、すなわち、少なくとも二回の露光を行う。露光シーケンスとしては、一回目の露光でハーフ露光を行い、次いで半導体ウェハまたはマスクパターンを微量移動し二回目のハーフ露光を行う。ポジ型レジストの場合、一回目及び二回目の露光が重なった領域、つまりウ
ェハの移動量がウェハ上のレジスト感光領域としてパターンが形成される。
【００３０】
この際、ウェハ上に形成される感光領域（レジストスペースパターン）と比　較し、マスク上の開口部ははるかに大きくとることが可能であり、理論的にＭＥ　ＥＦを大幅に低減することが可能である。また、アンダー露光による転写シフト　ではなく、あくまで二重露光部は適正露光量であるため、露光マージンの劣化　をきたすことがない。
このように、この発明では、１枚のマスクによって多重露光部のパターン形
成を行うことができる。
なお、前記した公報を含む先行技術は、ウェハの位置をシフトせずにウェハ上の同一位置に転写する点や、寸法補正を目的としたマスク設計が行われていない点あるいは、ウェハの移動量の設定等において、この発明との相違点が多
々ある。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、これによって、この発明が限定されるものではない。
【００３２】
図８は、この発明のマスクパターンを説明するためのマスクパターンの一例を示す平面図である。
なお、以下では、位相シフトマスクによる１枚マスクの同一パターンを用い、
半導体ウェハの移動によりレジストパターンを形成する一例を示す。
図８において、図８（ａ）のマスクパターン１６は、ライン幅ａが大きく、か　つスペース幅ｂが狭いという特長を有する設計上のマスクパターンである。設　計上のマスクパターン１６に基づいてレジストパターンをウェハ上に得るため　には、転写シフトゼロ、つまり、アンダー露光による露光マージンの劣化がな　いことを前提とした場合、白黒比（透過部／遮光部）が同一比率のマスクを作　成する必要がある。
【００３３】
この発明の多重露光用のマスクパターンの形成方法を説明する。
図８（ａ）の設計上のマスクパターン１６のピッチを変えずに、そのライン幅ａを図８（ｂ）に示すように、ライン幅ｃに変更すると、当然、スペース幅ｄは　大きくなる。図８（ａ）の設計上のマスクパターン１６は、このようなパターン　変換により、図８（ｂ）に示すような多重露光用のマスクパターン１７となる。
【００３４】
このように、前記設計上のマスクパターン１６と同一のパターンピッチを有し、かつ開口パターンの幅が遮光パターンの幅より大きいことを特徴とするマスクパターン１７は、ＭＥＥＦの値を低減することができる。具体的には、前記した図３のポジレジストとハーフトーンマスクの組み合わせによる評価結果に示されている。すなわち、ライン幅をａ＝２００ｎｍ（マスクの１倍換算値）から１４０ｎｍ　に変更した場合、ＭＥＥＦの値が５．０から１．７に大幅に低減されることが明らかで　ある。
【００３５】
図９は、上記のように形成された多重露光用のマスクパターン１７を用いたレジストパターンの形成方法の一例を説明するためのマスクパターン１７の平面図である。
図９を参照しながら、マスクパターン１７を用いてウェハ上のポジ型レジストへ露光を行う方法の一例を以下に説明する。
【００３６】
まず、マスクパターン１７を用いて一回目のハーフ露光を行う。図９（ａ）に示すように、１回目のハーフ露光により、未露光領域１８と、ハーフ露光領
域１９とが交互に同一ピッチでウェハ上に形成される。
次いで、ウェハをＤだけＹ方向に移動し、二回目のハーフ露光を行う。図８　（ｂ）に示すように、２回目のハーフ露光による未露光領域２０と、ハーフ露　光領域２１とが交互に同一ピッチでウェハ上に形成される。
【００３７】
この結果、図８（Ｃ）に示すように、１回目及び二回目のハーフ
露光により、２回露光後の二重露光部以外の領域２２（１回露光ま
たは未露光部の領域）と２回露光後の二重露光部２３とが、交互
に同一ピッチでウェハ上に形成される。
つまり、一回目及び二回目の露光が重なった領域、つまりウェハの移動量に
相当する領域がウェハ上のレジスト感光領域としてパターンが形成される。
例えば、マスクパターン１７のライン幅を１４０ｎｍ、ライン幅のピッチを３４０ｎｍとした場合、ウェハの移動量Ｄを１４０ｎｍに設定することにより、二　重露光部２３に１４０ｎｍのレジストパターンが形成される。
【００３８】
前記したマスクパターンの形成方法およびそれを用いた露光方法の組み合わせからなるレジストパターンの形成方法により、高解像性能のポジ型レジストを使用しかつ転写シフトを用いることなく、つまり、アンダー露光による露光マージンの劣化を生じることなく、ＭＥＥＦの値を大幅に低減することができる。
なお、上記の実施の形態では、位相シフトマスクを用いた場合について説明したが、遮光部にクロムを使用したバイナリーマスクを用いた場合においても、前記したマスクパターンの形成方法およびそれを用いた露光方法への適用が可能であり、同様の効果が得られる。
【００３９】
前記の実施の形態に示したように、この発明により、ウェハ上のレジスト（スペース）パターンと比較してマスク上の透過部を大きくとれるので、露光波長以下のフォトリソグラフィにおいてＭＥＥＦの値を大幅に低減することができる
。
例えば、図３に示したハーフトーンマスク（ＫｒＦ−ＨＴ）の例では、ライン幅を２００ｎｍ（マスクの１倍換算値）から１４０ｎｍに変更した場合、ＭＥＥＦの値が５．０から１．　７に大幅に低減される。
【００４０】
また、現在最先端（１３０〜１００ｎｍ世代）の４倍マスクの寸法バラツキ（Ｍａｘ−Ｍｉｎ　）が２０ｎｍとすると、従来のマスクを用いて１回だけ露光する際のＭＥＥＦ＝５．０から　、ウェハ上の寸法バラツキは２５ｎｍ（すなわち、５．０　Ｘ　２０／４）となる。
一方、この発明のマスクパターンを用いて（すなわち、透過部拡大マスクを用いて）ウェハの移動による二回露光を行うことにより、ＭＥＥＦ＝１．７からウェハ上の寸法のバラツキは８．５ｎｍ（＝１．７　Ｘ　２０／４）となる。つまり、この発明により、ウェハ上の寸法バラツキはＭＥＥＦの値の比率分について低減されることになる。
なお、前記の実施の形態では、多重露光用のマスクパターン１
７を用いて２回の露光によりレジストパターンを形成したが、露
光の回数は２回以上であれば、特に限定されない。
【００４１】
【発明の効果】
この発明のマスクパターンは、ウェハ上のレジスト（スペース）パターンと　比較してマスクパターンの透過部を大きくとれるので、露光波長以下のフォト　リソグラフィにおいてＭＥＥＦの値を大幅に低減することができる。
さらに、この発明のレジストパターンの形成方法では、前記マスクパターンを用いて多重露光を行うに際し、この多重露光はアンダー露光による転写シフトではなく、多重露光部は適正露光量となるため、露光マージンの劣化をきたすことがない。
この発明のマスクパターンおよびこのマスクパターンを用いて半導体ウェハの多重露光を行うレジストパターンの形成方法により、従来の装置を適用しながら転写シフトなしに、ＭＥＥＦが低くかつ解像性能が良好なレジストパターンを
形成することができる。したがって、
マスク上の寸法バラツキのウェハ上への転写を最小限に抑えることができ、結果的にウェハ上の寸法バラツキを低減することができる。これにより、ＬＳＩチップの製造において高歩留りを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加工寸法と露光波長の関係を示すグラフである。
【図２】１８０ｎｍのパターンを転写する際の（ａ）孤立ライン系および（ｂ）ラインアンドスペース系におけるそれぞれのＭＥＥＦを示すグラフである。
【図３】ＭＥＥＦのマスクＣＤ依存性を示すグラフである。
【図４】パターンピッチを固定しマスクパターンの白黒比を変化させる場合の黒幅の変化を説明する図である。
【図５】狭いレジストスペースパターンを形成する工程を、（ａ）ポジレジストおよび（ｂ）ネガレジストの各場合について説明する断面図である。
【図６】ネガレジスト適用の場合のＭＥＥＦの評価結果を示すグラフである。
【図７】ネガレジスト適用の場合のＥＤ−Ｔｒｅｅの評価結果を示すグラフである。
【図８】この発明によるマスクパターンの形成方法を説明する平面図である。
【図９】この発明による露光方法を説明する平面図である。
【符号の説明】
１　　ＭＥＥＦ＝１．０となるグラフ上のライン
２　　１８０ｎｍ孤立ラインの転写実験結果を示すグラフ上のライン
３　　　ＭＥＥＦ＝１．０となるグラフ上のライン
４　　　　　１８０ｎｍラインアンドスペースの転写実験結果を示すグラフ上のライン
５　　　ポジレジストとＫｒＦハーフトーンマスクの組み合わせでのマスク寸法とＭＥＥＦの相関関係を示すグラフ上のライン
６　　　ポジレジストとＫｒＦレベンソンマスクの組み合わせでのマスク寸法とＭＥＥＦの相関関係を示すグラフ上のライン
７　　　石英基板
８　　　遮光パターン
９　　　ポジレジスト
１０　　ネガレジスト
１１　　ウェハ基板
１２　　ポジレジストとＫｒＦハーフトーンマスク（　ＣＤ２００ｎｍ）の組み合わせにおけるＭＥＥＦ
１３　　ネガレジストとＫｒＦハーフトーンマスク（　ＣＤ１４０ｎｍ）の組み合わせにおけるＭＥＥＦ
１４　　ポジレジストのＥＤウインドウのライン
１５　　ネガレジストのＥＤウインドウのライン
１６　　設計上のマスクパターン
１７　　多重露光用のマスクパターン
１８　　１回目の未露光部
１９　　１回目のハーフ露光部
２０　　２回目の未露光部
２１　　２回目のハーフ露光部
２２　　２回露光後の二重露光部以外の領域（１回露光または未露光部の領域）
２３　　２回露光後の二重露光部

Claims

多重露光で同一のパターンピッチを有するレジストパターンを半導体ウェハ上に形成するための多重露光用のマスクパターンであって、１回の露光で前記レジストパターンを形成する際に使用される設計上のマスクパターンの開口パターンの幅が遮光パターンの幅より小さい場合に使用され、多重露光用のマスクパターンは、前記設計上のマスクパターンと同一のパターンピッチを有し、かつ開口パターンの幅が遮光パターンの幅より大きいことを特徴とするマスクパターン。
開口パターンが、位相シフタとなるハーフトーンマスクまたはレベンソンマスクを用いて形成される請求項１に記載のマスクパターン。
遮光パターンが、クロムであるバイナリマスクを用いて形成される請求項１に記載のマスクパターン。
請求項１から３のいずれか１つに記載の多重露光用のマスクパターンを用いて、多重露光で同一のパターンピッチを有するレジストパターンを半導体ウェハ上に形成するに際し、前記マスクパターンを用いたレジストへの露光工程と、半導体ウェハまたはマスクパターンの微量移動工程とを複数回行い、次いで多重露光されたレジストの領域を現像で除去することにより、前記パターンピッチのレジストパターンを形成するレジストパターンの形成方法。