JPH09106063A - 露光用マスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最適な位相シフタ配置によって、島状パター
ンに対してもより精密なデバイスパターンの形成を可能
にする。 【解決手段】 １／４ピッチアレイ方式で配置された島
状の光透過部とそれを取り巻く遮光部を有するＤＲＡＭ
セル形成用の露光用マスクにおいて、光透過部のパター
ンが隣接するパターン群のうち、パターンの延在方向端
部が最小間隔で対向する一対の光透過部のいずれか一方
に透過光の位相を１８０度ずらすための位相シフタ層が
形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位相シフト効果を
利用した露光用マスクに係わり、特に位相シフタの配置
法を改良した露光用マスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体回路素子の微細化が急速に
進んでおり、素子の最小寸法はついに光の波長以下の領
域に達しようとしている。例えば、Ｇビット級のＤＲＡ
Ｍデバイスを実現するには、０．１５μｍ以下の解像度
を有するリソグラフィ技術が必要と考えられているが、
このような解像度を十分な焦点深度を持って実現する方
法として、フォトマスクを透過する光に位相差を与え、
光強度プロファイルを改善するいわゆる位相シフト技術
が注目されている。

【０００３】位相シフト法には種々の方式が提案されて
いるが、最も効果的な方法として、レベンソンらによっ
て提案された空間周波数変調方式がある（M.C.Levenson
他，“Improving Resolution Photolithography with a
Phase-shifting Mask”．IEEE Transactions on Elect
ron Devices.,Vol.ED-29,No.12,Dec.,1982,P1828-1836
など）。

【０００４】このレベンソン方式の原理を、図９に従来
法と比較して示す。（ａ）が従来方式、（ｂ）がレベン
ソン方式である。レベンソン方式では、フォトマスク上
の隣り合う開口部の一方に位相シフタを配置することに
より、隣り合う開口部を通過する光の位相を１８０度ず
らし、光の干渉を利用することで透過光の光強度プロフ
ァイルをシャープにする。このように隣の開口部を通過
する光を利用するために、単純なラインアンドスペース
パターンや市松模様のパターンに対しては絶大なる効果
を発揮する。しかしながら、現実のデバイスの各層を形
成するためのパターン形状はより複雑であるため、位相
シフタの配置法に工夫が必要になる。

【０００５】図８（ａ）にＤＲＡＭの素子領域パターン
に位相シフタを用いた例を示す（T.Kaga他，“A 0.29μ
m2 MTM-CROWN Cell and Process Tecnologies for 1-Gi
gabit DRAMs ”,Technical Digest of InternationalEl
ectron Devices Meeting, 1994,P.927-929）。

【０００６】この例では、１／４ピッチアレイ方式の素
子パターンに位相シフタを配置している。このようなシ
フタ配置では、島状パターンＡ，Ｂの端部が同位相で対
向するため、図８（ｂ）に示すように対向部の光強度プ
ロファイルが鈍り、ＡＢ間のパターン分離が難しくな
る。ＡＢ間の分離を確実に行うために露光量を下げる
と、結果として、図８（ｃ）に示すようにパターン端部
でショートニングを起こしてしまうことになる。

【０００７】ここで、パターン端部には後の工程で蓄積
電極を接続するコンタクト穴を形成するため、ショート
ニングの発生は接続のためのマージンが減少させること
になり、メモリセルの歩留まりに重大な影響を与えてし
まうという問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、島状
パターンに対して位相シフト法を効果的に適用すること
は難しく、特にコンタクト穴のように厳密な大きさが要
求されるパターンにおいて、パターン分離が難しくなっ
たりショートニングが発生する恐れがあるという問題が
あった。

【０００９】本発明は上記の問題を解決すべく成された
もので、その目的とするところは、最適な位相シフタ配
置によって、島状パターンに対してもより精密なデバイ
スパターンの形成を可能にする露光用マスクを提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

（構成）上記課題を解決するために本発明は、次のよう
な構成を採用している。即ち、本発明（請求項１）は、
周期的に配置された島状の光透過部とそれを取り巻く遮
光部を有する露光用マスクにおいて、前記光透過部のパ
ターンが隣接するパターン群のうち、パターンの延在方
向端部が最小間隔で対向する一対の光透過部のいずれか
一方に位相シフタ層が形成されていることを特徴とす
る。

【００１１】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 位相シフタ層は、透過光の位相を１８０度ずらし、
隣接するパターンとの位相を逆にするものであること。 (2) 光透過部のパターンは１／４ピッチアレイ方式で配
置され、かつ各々のパターンの両端部が相互に逆方向に
折曲していること。 (3) 光透過部のパターンは１／４ピッチアレイ方式で配
置され、かつ各々のパターンが一方向に傾斜しているこ
と。また、パターンの延在方向と直交する方向に隣接す
るパターン同士との間隔は、パターンの延在方向端部が
対向する最小間隔よりも長いこと。 (4) 光透過部のパターンはＤＲＡＭのセルアレイである
こと。 (5) 光透過部のパターンにおいて、中央部にビット線コ
ンタクトホールが形成され、両端部に蓄積電極コンタク
トホールが形成されること。

【００１２】また、本発明（請求項４）は、１／３ピッ
チアレイ方式で配置された島状の光透過部とそれを取り
巻く遮光部を有する露光用マスクにおいて、前記光透過
部のパターンが隣接するパターン群のうち、パターンの
延在方向端部が最小間隔で対向する一対の光透過部のい
ずれか一方に位相シフタ層が形成され、かつパターンの
延在方向における対向する長さが最大となる一対の光透
過部のいずれか一方に位相シフタ層が形成されているこ
とを特徴とする。

【００１３】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 位相シフタ層は、透過光の位相を１８０度ずらし、
隣接するパターンとの位相を逆にするものあること。 (2) 光透過部のパターンはＤＲＡＭのセルアレイである
こと。 (3) 光透過部のパターンはＸ方向に長い矩形状のパター
ンであり、任意の光透過部のパターンに対し、Ｘ方向に
隣接するパターンは透過光が逆位相であり、Ｘ方向と直
交するＹ方向に隣接するパターンのうち、Ｘ方向の対向
長が長い方のパターンは透過光が逆位相であること。 （作用）本発明（請求項１〜３）によれば、光透過部の
パターンが隣接するパターン群のうち、パターンの延在
方向端部が最小間隔で対向する一対の光透過部のいずれ
か一方に位相シフタ層を形成することにより、パターン
端部での光強度プロファイルをシャープにすることがで
きる。例えば、この配置法をＤＲＡＭの素子領域パター
ンに適用すれば、パターン端部の寸法を精密に制御する
ことができる。ＤＲＡＭの素子領域パターンにおいて、
パターン端部にはコンタクト穴を形成するために厳密な
大きさが要求されることが多く、従って本発明のように
パターン端部の寸法を精密に制御することは、パターン
分離を確実に行うと共にショートニング発生を防止でき
るという効果につながる。

【００１４】また、本発明（請求項４）によれば、（請
求項１〜３）と同様の作用効果が得られるのは勿論のこ
と、パターンの延在方向に対向する長さが最大となる一
対の光透過部のいずれか一方に位相シフタ層が形成する
ことにより、パターンの延在方向と直交する方向に隣接
するパターン同士の分離を確実に行うことが可能とな
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。 （第１の実施形態）図１（ａ）に、１／４ピッチアレイ
方式のＤＲＡＭセルの素子領域パターンに位相シフタを
配置した様子を示す。図中の１０は光透過部のパターン
であり、ハッチングした部分１１はシフタ配置部であ
る。全体的なパターン配置は前記図８に示した従来例と
同じであるが、位相シフタの配置の仕方が異なってい
る。

【００１６】即ち、光透過部のパターンが隣接するパタ
ーン群のうち、任意のパターンに対し、パターンの延在
方向端部が最小間隔で対向するパターンが逆位相で、そ
れ以外は同位相となっている。

【００１７】具体的には、例えばパターンＤの端部は、
パターンＥ，Ｆ，Ｃの端部と最短距離ｘで対向してお
り、パターンＥ，Ｆ，Ｃを通過する光に対して、パター
ンＤを通過する光が逆位相となるように、パターンＤに
位相シフタを配置している。

【００１８】なお、光透過部のパターンは、紙面左右方
向に長い矩形状のパターンの両端部を紙面上下方向に折
曲して、カギ型のパターンとなっている。そして、この
パターンの中央部にはビット線コンタクトホールが形成
され、両端部には蓄積電極コンタクトホールが形成され
るものとなっている。但し、図ではこれらのコンタクト
パターンは省略している。また、位相シフタ層は、透過
光の位相を１８０度ずらし、隣接するパターンとの位相
を逆にするものである。

【００１９】図１のシフタ配置では、隣接するパターン
との端部同士が常に逆相の配置となるため、図１（ｂ）
（ｃ）に示すように、パターン端部での光強度プロファ
イルをシャープに立てることができ、端部同士をぎりぎ
りまで近付けることが可能となる。この結果、後の工程
で蓄積電極コンタクトを接続する余裕を十分に見込める
ようになる。

【００２０】このように本実施形態によれば、従来は位
相シフトマスクの適用が困難であった島状のデバイスパ
ターンに対しても、十分な解像度と焦点深度を実現でき
る。従って、より高密度かつ高性能な半導体デバイスを
実現することが可能になる。また、位相シフトマスクに
適用することで、露光装置の性能を極限まで引き出すこ
とが可能になるため、より安価な装置を用いた製造が可
能になり、高密度かつ高性能な半導体デバイスを安価に
実現することが可能になる。 （第２の実施形態）図２は、第１の実施形態の変形例で
あり、カギ型の素子領域パターンを直線状にしたもので
ある。即ち、光透過部のパターンは１／４ピッチアレイ
方式で配置され、かつ各々のパターンが一方向に傾斜し
ている。

【００２１】このようなレイアウトでは、パターンＩ‐
Ｈ間の距離ｙをパターンＧ‐Ｉ，Ｇ‐Ｈ間の距離ｘより
も広げることができる。従って、先の第１の実施形態と
同様の効果が得られるのは勿論のこと、同位相となるパ
ターンＩ，Ｈの分離をより確実に行うことができる。 （第３の実施形態）図３は、紙面上下方向に隣接するパ
ターン間の分離を優先したものである。この場合、任意
のパターンＪに対し、パターン端部が上下方向に隣接す
るパターンＬは逆位相、パターン端部が左右方向に隣接
するパターンＫは同位相となるように、パターンＪ，Ｋ
に位相シフタを配置している。

【００２２】このように、パターンＪ‐Ｌ間の分離を優
先した場合、パターンＪ‐Ｋ間は同位相になるため、 ｐ＜ｑ になるように設計する方が望ましい。 （第４の実施形態）図４は、第３の実施形態の変形例で
あり、カギ型の素子領域パターンを直線状にしたもので
ある。即ち、光透過部のパターンは１／４ピッチアレイ
方式で配置され、かつ各々のパターンが一方向に傾斜し
ている。

【００２３】このようなレイアウトでは、上下方向に隣
接するパターン間の距離を広げることができると共に、
上下方向に隣接するパターンの位相を逆にするために、
上下方向に隣接するパターンの分離をより確実に行うこ
とができる。 （第５の実施形態）第１〜第４の実施形態では、位相シ
フタを個々の島状パターンにそれぞれ形成したが、図５
に示すように、同相となる領域全体に連続して位相シフ
タを配置してもよい。なお、図中の１２は素子領域、１
３はビット線コンタクトパターンを示している。

【００２４】この場合、１つのシフタのパターンが大き
くなり、かつその数が少なくなるため、シフタ配置のた
めのリソグラフィが容易となる。 （第６の実施形態）図６に、１／３ピッチアレイ方式の
ＤＲＡＭセルの素子領域パターンに位相シフタを配置し
た様子を示す。光透過部のパターンは紙面左右方向に長
い矩形状のパターンであり、任意の光透過部のパターン
に対し、長手方向に隣接するパターンは透過光が逆位相
となり、長手方向と直交する方向に隣接するパターンの
うち、長手方向の対向長が長い方のパターンは透過光が
逆位相となるように位相シフタを配置している。

【００２５】具体的には、例えばパターンＭに対して、
左右に隣接するパターンが逆位相になるようにシフタを
配置している。さらに、パターンＭに対して、パターン
Ｎ，Ｏは長い辺方向に平行に位置しているが、パターン
Ｍ‐Ｎ，Ｍ‐Ｏの対向する辺の長さｚ，ｗは ｚ＞ｗ の関係にある。従って、対向する辺の長さが長いパター
ンＭ‐Ｎ間が逆位相になるようにシフタを配置してい
る。

【００２６】このようなシフタ配置によれば、第１の実
施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、島状パ
ターン間の分離を容易に行うことができる。なお、パタ
ーンＭ‐Ｏ間は同位相となるが、対向する辺の長さが短
いためにパターンＭ‐Ｏがショートする危険は小さい。 （第７の実施形態）図７は、１／３ピッチアレイ方式の
ＤＲＡＭセルの蓄積電極パターンに位相シフタを配置し
た例である。シフタ配置の考え方は第６の実施形態と全
く同様であり、従って第６の実施形態と同様の効果が得
られる。

【００２７】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。実施形態に示した位相シフタの配
置法は、デバイスパターンとの相対的な位置関係に意味
があり、実施形態に示したレイヤーに限定されるもので
はない。また、島状のパターンを有したマスクとネガ型
レジストを組み合わせることで残しパターンを形成で
き、ポジ型レジストを組み合わせることでホールパター
ンを形成することができ、レジストとの組み合わせは問
わない。また、位相シフタとしては、スタックタイプ，
トレンチタイプのいずれも使用することができる。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実
施することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、光
透過部のパターンが隣接するパターン群のうち、パター
ンの延在方向端部が最小間隔で対向する一対の光透過部
のいずれか一方に位相シフタ層を形成することにより、
最適な位相シフタ配置を実現することができ、島状パタ
ーンに対してもより精密なデバイスパターンの形成が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態を説明するためのもので、１／
４ピッチアレイ方式のＤＲＡＭセルの素子領域パターン
に位相シフタを配置した様子を示す図。

【図２】第２の実施形態における位相シフタ配置の様子
を示す図。

【図３】第３の実施形態における位相シフタ配置の様子
を示す図。

【図４】第４の実施形態における位相シフタ配置の様子
を示す図。

【図５】第５の実施形態における位相シフタ配置の様子
を示す図。

【図６】第６の実施形態を説明するためのもので、１／
３ピッチアレイ方式のＤＲＡＭセルの素子領域パターン
に位相シフタを配置した様子を示す図。

【図７】第７の実施形態を説明するためのもので、１／
３ピッチアレイ方式のＤＲＡＭセルの蓄積電極パターン
に位相シフタを配置した様子を示す図。

【図８】ＤＲＡＭの素子領域パターンに位相シフタを用
いた従来例を示す図。

【図９】位相シフトマスクの原理説明図。

【符号の説明】

１０…パターン １１…シフタ配置部 １２…素子領域 １３…ビット線コンタクトパターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新木 晶子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周期的に配置された島状の光透過部とそれ
   を取り巻く遮光部を有する露光用マスクにおいて、 前記光透過部のパターンが隣接するパターン群のうち、
   パターンの延在方向端部が最小間隔で対向する一対の光
   透過部のいずれか一方に位相シフタ層が形成されている
   ことを特徴とする露光用マスク。
2. 【請求項２】前記光透過部のパターンは１／４ピッチア
   レイ方式で配置され、かつ各々のパターンの両端部が相
   互に逆方向に折曲していることを特徴とする請求項１記
   載の露光用マスク。
3. 【請求項３】前記光透過部のパターンは１／４ピッチア
   レイ方式で配置され、かつ各々のパターンが一方向に傾
   斜していることを特徴とする請求項１記載の露光用マス
   ク。
4. 【請求項４】１／３ピッチアレイ方式で配置された島状
   の光透過部とそれを取り巻く遮光部を有する露光用マス
   クにおいて、 前記光透過部のパターンが隣接するパターン群のうち、
   パターンの延在方向端部が最小間隔で対向する一対の光
   透過部のいずれか一方に位相シフタ層が形成され、かつ
   パターンの延在方向における対向する長さが最大となる
   一対の光透過部のいずれか一方に位相シフタ層が形成さ
   れていることを特徴とする露光用マスク。