JPH0346316A - レジストパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体集積回路等の製造工程としてホトリン
グラフィ工程を用いて形成されるレジストパターンの形
成方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野としては、例えば第２図のような
ものがあった。以下、その構成を図を用いて説明する。

第２図は、従来のメモリ用ＬＳＩに用いられるレジスト
パターンの一構成例を示す概略構成図である。

このレジストパターン１は、半導体ウェハ表面上に、そ
の面積を有効利用するように形成され、スライプライン
部２を境にして複数のチップ部３が格子状に配列形成さ
れている。各チップ部３の内部には、メモリセル部４お
よび回路パターン部５がそれぞれ設けられいる。

メモリセル部４は、微細なパターンの繰り返しで構成さ
れた図示しないセルブロックを有し、そのセルブロック
が規則的に配列形成されている。

その上、メモリセル部４の回路パターンは高密度であり
、しかも均一に形成されている。メモリセル部４の周囲
に設けられている回路パターン部５は、複数の回路パタ
ーンを有し、その各回路パターンは特に規則性がなく配
列され、寸法も非常に大きなものが混在し、パターン密
度も低い。

第３図（１）〜（５〉は、従来のレジストパターンの形
成方法を示す製造工程図である。以下、第３図（１）〜
（５〉を参照にしつつ各工程を説明する。

（Ａ＞　　第３図（１）の工程 シリコン等の半導体ウェハ１０上の吸着物を除去するた
め熱処理を行う。その結果、半導体ウェハ上１０上にＳ
　ｉ　０２等の酸化絶縁膜１１が形成される。

（Ｂ）　　第３図（２）の工程 酸化絶縁膜１１上にレジスト膜１２を塗布する。

続いて、塗布されたレジスト膜１２中に残る有機溶剤を
除去するため、乾燥雰囲気中で８０°Ｃ程度の熱処理を
施す。

（Ｃ）　　第３図（３）の工程 第２図に示すようなレジストパターン１に対応した原図
を、透明ガラス板等の表面にしゃ光性画像として転写し
、ホトマスク１３を作成する。次に、このホトマスク１
３をレジスト膜１２の表面上に重ね合わせ、ホトマスク
１３の上から紫外光１３ａを照射する（露光）。この露
光によって、紫外光１３ａが当たった部分のレジスト膜
１２が高分子化する。その結果、第２図に示すようなレ
ジストパターン１に対応した潜象が、レジスト膜１２中
に形成される。

（Ｄ＞　　第３図（４〉の工程 潜象が形成されたレジスト膜１２に対して有機溶剤等の
現像液を吹き付ける。すると、紫外光が当たって高分子
化されたレジスト膜１２が現像液に溶けずに残存し、光
の当たらなかった部分が溶け、レジストパターンが形成
される。

（Ｅ）　　第３図（５）の工程 最後に、レジスト膜１２で覆われてない部分を、エツチ
ングで除去すれば、第２図に示すようなレジストパター
ン１が得られる。

ところで、メモリセル部４には、超精密性を十分満足さ
れるにたるパターン寸法精度が必要とされるＭＯ８ＦＥ
Ｔ形式のトランジスタ構造を有する場合があり、パター
ン寸法はメモリセル部４内の全域において差異なく形成
されることが要求されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のレジストパターンの形成方法では
、次のような課題があった。以下、図を用いて説明する
。

第４図（ａ）、（ｂ）は、第３図（４〉の工程の現像処
理時におけるレジスト膜１２の溶解状態を示す図である
。

その内、第４図（ａ）は、第２図の（Ａ）で示されるメ
モリセル部４の中央部におけるレジスト膜１２の溶解状
態を表し、第４図（ｂ）は、第２図の（Ｂ）で示される
メモリセル部４およびチップ部３のコーナ一部分におけ
るレジスト膜１２の溶解状態を表している。半導体ウェ
ハ１０上には、第３図（３〉の工程によって形成された
潜象を有するレジスト膜１２が形成され、さらにそのレ
ジスト膜１２の上には第３図（４〉の工程で示すように
現像液１２ａが盛られている。

ところで、第２図の（Ａ）、（Ｂ）部ではパターン密度
に大きな差がある。つまり、（Ａ＞部ではパターン密度
が高く、それに比べて（Ｂ）部ははるかに低い。そのた
め、（Ａ＞部において現像により溶解するレジスト膜１
２の領域が少ないが、（Ｂ）部は、大部分のレジスト膜
１２が現像により溶解される。その結果、現像液１２ａ
中にある溶解したレジスト膜１２ｂの濃度は（Ａ＞部で
は低く、（Ｂ）部ではかなり高くなり、（Ａ）。

（Ｂ）部において僅かに濃度差が生ずる。これにより、
（Ｂ）部に接する現像液の現像能力が低下し、（Ａ＞部
にあるメモリセル部４のセルブロックと、（Ｂ）部の付
近にあるセルブロックとでは、そのレジストパターンに
寸法差が生ずる虞があつた。

この問題は、１μｍ前後の寸法で形成されるレジストパ
ターン形成においては問題ではなかったが、０．５μｍ
〜０．８μｍ前後の寸法精度を要求されるＬＳＩのレジ
ストパターン形成では無視し得ない重要な問題であった
。

本発明は前記従来技術が持っていた課題として、パター
ン密度の差が、現像液の濃度差を引き起こしてパターン
寸法の差を生じさせるという点について解決したレジス
トパターンの形成方法を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記課題を解決するために、半導体ウェハ上
にレジスト膜を形成する第１の工程と、前記半導体ウェ
ハ上の複数のチップ部にそれぞれ設けられる所定のパタ
ーン密度の第１の回路パターン領域と前記第１の回路パ
ターン領域の近傍に配置され前記第１の回路パターン領
域より低いパターン密度の第２の回路パターン領域とを
有する潜象を、露光により前記レジスト膜中に形成する
第２の工程と、現像液を用いて前記潜象をレジストパタ
ーンに変える第３の工程とを有するレジストパターンの
形成方法において、前記第１および第２の回路パターン
領域の形成時に、前記第１の回路パターン領域の近傍の
空領域に、前記レジスト膜全体の潜象密度がほぼ均一状
態となるように、電気回路としての機能を持たないダミ
ー領域を形成した後、前記第３の工程を施す構成とした
ものである。

（作用） 本発明によれば、以上のようにレジストパターンの形成
方法を構成したので、ダミー領域は、レジスト膜全体の
潜象密度をほぼ均一状態とするように働く。これにより
現像液の濃度差をなくさせ、レジストパターンの寸法差
を解消するように働く。

したがって、前記課題を解決することができるのである
。

（実施例） 第１図は、本発明の実施例を示すメモリ用ＬＳＩに用い
られるレジストパターンの概略の構成図である。

このレジストパターン１００は、半導体ウェハ表面上に
形成され、スライプライン部１０１を境にして複数のチ
ップ部１０２が、ウェハ表面の面積を有効利用するため
、格子状に配列形成されていている。各チップ部１０２
には、第１および第２の回路パターン領域１０３，１０
４がそれぞれ設けられいる。

メモリセル部である第１の回路パターン領域１０３は、
微細なパターンの繰り返しで構成された複数のセルブロ
ック１０３ａを有し、そのセルブロック１０３ａが規則
的に配列形成されている。

その上、第１の回路パターン領域１０３の回路パターン
は高密度であり、しかも均一に形成されている。

第１の回路パターン領域１０３の周囲に設けられている
第２の回路パターン領域１０４には、複数の回路パター
ン部１０４ａを有し、その各回路パターン部１０４ａは
特に規則性がなく配列され、寸法も非常に大きなものが
混在し、パターン密度も低い。さらに、第２の回路パタ
ーン領域１０４の空領域には、レジストパターン１００
全体のパターン密度がほぼ均一になるように、電気回路
としての機能を持たない複数のダミー領域１０４ｂが設
けられている。

第５図（１）〜（５〉は、本発明の実施例を示すレジス
トパターンの形成方法の製造工程図である。以下、第５
図（１〉〜（５）を参照にしつつ各工程を説明する。

（Ａ）　　第を図（１）の工程 シリコン等の半導体ウェハ１１０上の吸着物を除去する
ため熱処理を行う。その結果、半導体ウェハ上５０上に
５ｉ０２等の酸化絶縁膜１１１が形成される。

（Ｂ）　　第１図（２）の工程 スピンコード法やスプレィ法等を用いて酸化絶縁膜１１
１上に均一になるように、レジスト膜１１２を塗布する
。続いて、塗布されたレジスト膜１１２中に残る有機溶
剤を除去するため、ドライＮ２ガス等の乾燥雰囲気中で
電気オーブンまたは赤外線加熱により８０℃程度の熱処
理を施す。

（Ｃ）　　第１図（３）の工程 第１図に示すようなレジストパターン１００に対応した
原図を例えば、ディジタイザで読み取る等の方法を用い
、透明ガラス板等の表面にしゃ光性画像として転写し、
ホトマスク１１３を作成する。次に、このホトマスク１
１３をレジストＭ１１２の表面上に重ね合わせ、ホトマ
スク１１３の上から例えば、２００Ｗ前後の超高圧水銀
灯を用いて紫外光１１３ａを照射する（露光〉。この露
光によって、紫外光１１３ａが当たった部分のレジスト
膜１１２が高分子化する。その結果、第１図に示すよう
なレジストパターン１００に対応した潜象が、レジスト
膜１１２全体の潜象密度が均一となるように、レジスト
膜１１２中に形成される。

（Ｄ）　　第１図（４）の工程 例えば、スプレィ法を使用し、潜象が形成された半導体
ウェハ１００を多数乗せたテーブルを回転させ、そこへ
有機溶剤等の現像液を吹き付ける。

すると、紫外光１１３ａが当たって高分子化されたレジ
スト膜１１２が現像液に溶けずに残存し、光１１３ａの
当たらなかった部分が溶け、レジストパターンが形成さ
れる。現像後に、現像液とは異なったタイプの溶剤でリ
ンスした後、ドライＮ２ガス等で乾燥させる。

（Ｅ）　　第１図（５）の工程 最後に、レジスト膜１１２で覆われてない部分を、スパ
ッタエツチング等の気相エツチングで除去すれば、第１
図に示すようなレジストパターン１００が得られる。

本実施例では、次のような利点を有している。

（１〉　第６図は、第Ｉ図中の破線Ｉａ−Ｉｂ間の断面
部における現像処理時のレジスト膜１１２の溶解状態を
示す図である。

メモリセル部１０３の周辺付近にダミー領域↓０４ｂを
設けたことによって、その付近のレジスト膜１１２の溶
解領域が少なくなる。そのため、第６図に示すように、
この付近に存在する現像液１１２ａの濃度をセルブロッ
ク１０３ａの中心部に接している現像液１１２ａの濃度
とほぼ同等とすることができる。これにより、セルブロ
ック１０３ａの中心部と、メモリセル部１０３の周辺付
近のセルブロック）０３ａとのパターン寸法に誤差が生
ずることを防止できる。

（２）　ダミー領域１０４ｂを設けたことにより、ホト
ソゲラフイエ程の後のエツチング工程において、エツチ
ングを施す領域を減少させることができるので、エツチ
ング反応によって消失するエツチング材（エッチャント
〉が少量となり、エツチング速度の向上が期待できる。

なお、本発明は上記実施例に限定されず、種々の変形が
可能である。例えば、その変形例としては次のようなも
のがある。

（Ｉ）　　上記実施例では、第１の回路パターン領域を
メモリセル部１０３としたが、他の回路構成でもよい。

（Ｉ）　　上記実施例では、レジスト膜１１２中に潜象
を形成するために、ホトマスク１１３を用いたが、ホト
マスク１１３を用いないで、例えば電子走査法等を用い
てレジスト膜１１２中に直接、潜象を形成する事も可能
である。

（Ｉ［Ｉ）　　第１図（５）の工程においてレジスト膜
１１２で覆われてない部分を、スパッタエツチング等の
気相エツチングを用いて除去するようにしたが、他のド
ライエツチング法等を用いることも可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、レジスト
パターンのレイアウトにおいて、第２の回路パターン領
域中の空領域に、レジスト膜全体の潜象密度が均一とな
るように、電気回路としての機能を持たないダミー領域
を設け、そのレジストパターンの潜象を露光によりレジ
スト膜中に形成したので、現像液を用いて前記潜象をレ
ジストパターンに変えるとき、そのダミー領域付近のレ
ジスト膜の溶解領域が少なくなる。そのため、この付近
に存在する現像液の濃度を第１の回路パターン領域の中
心部に接している現像液の濃度とほぼ同等とすることが
できる。これにより、第２の回路パターン領域の中心部
と第２の回路パターン領域の周辺付近とのパターン寸法
に誤差が生ずることを防止できる。

その上、ホトソゲラフイエ程の後のエツチング工程にお
いて、エツチングを施す領域を減少させることができる
ので、エツチング反応によって消失するエツチング材（
エッチャント）が少量となり、エツチング速度の向上が
期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すレジストパターンの構成
図、第２図は従来のレジストパターンの構成図、第３図
（１）〜（５）は従来のレジストパターンの形成方法を
示す製造工程図、第４図（ａ＞、＜ｂ）は第３図中のレ
ジスト膜の溶解状態を示す図、第５図（１）〜（５〉は
本発明の実施例を示すレジストパターンの形成方法の製
造工程図、第６図は第５図中のレジスト膜の溶解状態を
示す図である。 １００・・・・・・レジストパターン、１０２・・・チ
ップ部、１０３・・・・・・第１の回路パターン領域、
１０４・・・・・・第２の回路パターン領域、１０４ａ
・・・・・・回路パターン部、１０４ｂ・・・・・・ダ
ミー領域、１１０・・・・・・半導体ウェハ、１１２・
・・・・・レジスト膜、１１２ａ・・・・・・現像液。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体ウェハ上にレジスト膜を形成する第１の工程と、
   前記半導体ウェハ上の複数のチップ部にそれぞれ設けら
   れる所定のパターン密度の第１の回路パターン領域と前
   記第１の回路パターン領域の近傍に配置され前記第１の
   回路パターン領域より低いパターン密度の第２の回路パ
   ターン領域とを有する潜象を、露光により前記レジスト
   膜中に形成する第２の工程と、現像液を用いて前記潜象
   をレジストパターンに変える第３の工程とを有するレジ
   ストパターンの形成方法において、 前記第１および第２の回路パターン領域の形成時に、 前記第２の回路パターン領域中の空領域に、前記レジス
   ト膜全体の潜象密度がほぼ均一状態となるように、電気
   回路としての機能を持たないダミー領域を形成した後、
   前記第３の工程を施すことを特徴とするレジストパター
   ン形成方法。