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発明の名称 フォトマスク、パターン形成方法、半導体集積回路
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−194769(P2001−194769A)
公開日 平成13年7月19日(2001.7.19)
出願番号 特願2000−2582(P2000−2582)
出願日 平成12年1月11日(2000.1.11)
代理人 【識別番号】100088328
【弁理士】
【氏名又は名称】金田 暢之 (外2名)
【テーマコード(参考)】
2H095
4M104
5F046
【Fターム(参考)】
2H095 BA02 BB02 BB27 BB36 
4M104 DD06 DD62 GG16 HH14
5F046 AA26 CB17 LA18
発明者 岩崎 治夫 / 石田 伸二 / 吉井 剛
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 複数の露光開口が形成されているフォトマスクを用意し、半導体集積回路の層膜などの処理対象の表面にレジストを塗布し、このレジストを前記フォトマスクによる露光処理でパターニングして複数の前記露光開口に対応した複数の開口孔を形成し、このパターニングされたレジストを加熱して複数の前記開口孔を各々縮小させるサーマルフロープロセスにおける前記フォトマスクであって、複数の前記露光開口の少なくとも一部が前記レジストの開口孔の前記加熱による異方性の変形と相反する形状に形成されているフォトマスク。
【請求項2】 複数の前記露光開口の少なくとも一部は、近接した他の前記露光開口に向かう方向と略直交する方向に細長く形成されている請求項1に記載のフォトマスク。
【請求項3】 複数の前記露光開口の少なくとも一部は、近接した他の前記露光開口に向かう方向と略直交する方向に拡大されている請求項2に記載のフォトマスク。
【請求項4】 前記露光開口の拡大の度合は、他の前記露光開口との距離に相反している請求項3に記載のフォトマスク。
【請求項5】 複数の前記露光開口の少なくとも一部が相互に近接した線形に配列されており、この線形に配列されている複数の前記露光開口が前記配列の方向と略直交する方向に拡大されている請求項2ないし4の何れか一項に記載のフォトマスク。
【請求項6】 前記露光開口は前記拡大方向が長辺方向となる長方形に形成されている請求項3ないし5の何れか一項に記載のフォトマスク。
【請求項7】 複数の前記露光開口の各々が略全部の方向に拡大されており、複数の前記露光開口の少なくとも一部は、近傍に位置する他の前記露光開口に向かう方向では前記拡大の度合が小さい請求項2に記載のフォトマスク。
【請求項8】 複数の前記露光開口の少なくとも一部は、近接した他の前記露光開口に向かう方向が短辺方向、これと略直交する方向が長辺方向、となる長方形に形成されている請求項7に記載のフォトマスク。
【請求項9】 半導体集積回路の層膜などの処理対象の表面にレジストを塗布し、このレジストをパターニングして複数の開口孔を形成し、このパターニングされたレジストを加熱して複数の前記開口孔を各々縮小させるサーマルフロープロセスにおけるパターン形成方法であって、複数の前記開口孔の少なくとも一部を前記レジストの加熱による異方性の変形と相反する形状に形成するようにしたパターン形成方法。
【請求項10】 複数の前記開口孔の少なくとも一部を近接した他の前記開口孔に向かう方向と略直交する方向に細長く形成するようにした請求項9に記載のパターン形成方法。
【請求項11】 複数の前記開口孔の少なくとも一部を近接した他の前記開口孔に向かう方向と略直交する方向に拡大するようにした請求項10に記載のパターン形成方法。
【請求項12】 前記開口孔の拡大の度合を他の前記開口孔との距離に相反させるようにした請求項11に記載のパターン形成方法。
【請求項13】 複数の前記開口孔の少なくとも一部を相互に近接した線形に配列するとき、この線形に配列する複数の前記開口孔を前記配列の方向と略直交する方向に拡大するようにした請求項10ないし12の何れか一項に記載のパターン形成方法。
【請求項14】 前記開口孔を拡大方向が長辺方向となる長方形に形成するようにした請求項11ないし13の何れか一項に記載のパターン形成方法。
【請求項15】 複数の前記開口孔の少なくとも一部を、近傍に位置する他の前記開口孔に向かう方向では拡大の度合が小さくなるように、略全部の方向に拡大するようにした請求項10に記載のパターン形成方法。
【請求項16】 複数の前記開口孔の少なくとも一部を、近接した他の前記開口孔に向かう方向が短辺方向、これと略直交する方向が長辺方向、となる長方形に形成するようにした請求項15に記載のパターン形成方法。
【請求項17】 複数の露光開口が形成されているフォトマスクを用意し、半導体集積回路の層膜などの処理対象の表面にレジストを塗布し、このレジストを前記フォトマスクによる露光処理でパターニングして複数の前記露光開口に対応した複数の開口孔を形成し、このパターニングされたレジストを加熱して複数の前記開口孔を各々縮小させるサーマルフロープロセスにおけるパターン形成方法であって、前記露光処理に請求項1ないし8の何れか一項に記載のフォトマスクを使用するようにしたパターン形成方法。
【請求項18】 平面形状が微細な所定の部分に所定処理が実行されている半導体集積回路であって、請求項9ないし17の何れか一項に記載のパターン形成方法で形成された前記レジストの開口孔から前記所定処理が実行されている半導体集積回路。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーマルフロープロセスに利用されるフォトマスク、サーマルフロープロセスによるパターン形成方法、レジストの開口孔から平面形状が微細な所定の部分に所定処理が実行されている半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、薄膜技術を利用した微細な半導体集積回路が各種用途に利用されており、その微細化も年々進行している。例えば、半導体集積回路の層膜を微細にパターニングする技術としてはフォトリソグラフィがある。
【0003】例えば、半導体集積回路の絶縁膜にスルーホールを形成する場合、処理対象である絶縁膜の表面にレジストを塗布し、複数の露光開口が形成されているフォトマスクを利用してレジストを露光する。このレジストを現像して露光された部分に開口孔を形成し、このレジストをマスクとして開口孔から絶縁膜をエッチングする。
【0004】なお、このようなフォトリソグラフィ技術は、上述したスルーホールの形成だけでなく、半導体基板への不純物の導入や配線のパターニングなど各種用途に利用されている。このようなフォトリソグラフィでは、露光したいパターンを全部の方向に拡大した状態にフォトマスクを形成し、このフォトマスクによる露光処理を縮小光学系で実行することにより、所望の寸法のパターンをレジストに露光することができる。
【0005】しかし、これでは光学的な解像度の限界より微細なパターンを露光することができないが、このような露光限界よりレジストの開口孔を縮小することが現在では要求されており、これを実現する手段としてサーマルフロープロセスが開発された。
【0006】このサーマルフロープロセスを一従来例として図6および図7を参照して以下に説明する。なお、図6および図7はサーマルフロープロセスの処理工程を示す模式的な縦断正面図である。まず、図6(a)に示すように、処理対象の半導体集積回路100として、例えば、製造過程のDRAM(Dynamic Random Access Memory)を用意する。
【0007】ここで例示する半導体集積回路100は、半導体基板101の表面にゲート酸化膜102が成膜されており、このゲート酸化膜102の表面に、メモリセルとなるトランジスタ素子のゲート電極103,104が所定パターンで形成されている。ゲート酸化膜102はメモリセルの位置に対応して素子分離領域105で分離されており、ゲート電極103,104の周囲空間が所定の層膜である層間絶縁膜106で充填されている。
【0008】ここで例示する半導体集積回路100では、図7(c)に示すように、一対のゲート電極103,104の間隙の位置で層間絶縁膜106の表面から半導体基板101の表面までビットコンタクトのコンタクト孔107を形成することになるので、図6(c)に示すように、このコンタクト孔107に対応して露光開口110が形成されているフォトマスク111を用意する。
【0009】このフォトマスク111は、透光性のベース部材112の下面に遮光膜113が形成された構造からなり、この遮光膜113が部分的に除去されることで露光開口110が形成されている。この露光開口110はコンタクト孔107に対応した位置に形成されているが、その寸法はコンタクト孔107より全部の方向に拡大されている。
【0010】そこで、同図(b)に示すように、半導体集積回路100の所定の層膜である層間絶縁膜106の表面にレジスト115を所定膜厚まで塗布し、同図(c)に示すように、このレジスト115の表面に前述のフォトマスク111を所定距離で平行に対向させる。
【0011】このような状態で露光装置(図示せず)によりフォトマスク111の露光開口110からレジスト115を露光し、図7(a)に示すように、このレジスト115を現像することで露光開口110に対応した開口孔116を形成する。従来のフォトリソグラフィ技術では、このレジスト115の開口孔116から半導体集積回路100の層間絶縁膜106にコンタクト孔を形成していた。
【0012】しかし、これでは露光の限界より小径のコンタクト孔107は形成できないので、サーマルフロープロセスでは、同図(b)に示すように、上述のようにパターニングされたレジスト115を加熱して軟化させることで開口孔116を縮小させる。
【0013】これでレジスト115の開口孔116が露光限界より小径となるので、このレジスト115の開口孔116から半導体集積回路100の層間絶縁膜106をエッチングすることにより、極度に小径のコンタクト孔107が層間絶縁膜106の表面から半導体基板101の表面まで形成されることになる。
【0014】このため、上述のようなサーマルフロープロセスで露光処理に利用されるフォトマスク111の露光開口110は、レジスト115に加熱により縮小された開口孔116を全部の方向に拡大した形状として、露光処理の限界に近い寸法で形成されている。
【0015】なお、このように略露光限界の寸法ではフォトマスク111の露光開口110を透過した光線は回折などによりビーム形状が変形するので、例えば、露光開口110が正方形でもレジスト115の開口孔116の露光形状は略円形となり、これをサーマルフロープロセスすると略正円となる。
【0016】上述のように限界寸法に形成されるコンタクト孔107などの平面形状は略正円で良いため、フォトマスク111の露光開口110は設計や製造を容易とするために一般的に正方形とされている。このため、レジスト115の開口孔116の露光寸法を直径aの正円とするならば、フォトマスク111の露光開口110は一辺aの正方形などとして形成されている。
【0017】また、ここでは説明を簡単とするため、フォトマスク111によるレジスト115の露光処理が等倍に実行されることを例示したが、上述のように限界寸法での露光処理を実行する場合、一般的には縮小光学系によりフォトマスク111の開口パターンが縮小されてレジスト115に露光される。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなサーマルフロープロセスでは、フォトマスク111による露光処理でレジスト115に開口孔116を形成してから、このレジスト115を加熱して開口孔116を縮小させるので、層間絶縁膜106に露光限界より小径の処理を実行することができる。
【0019】しかし、上述のように露光処理により形成した開口孔116を縮小させるためにレジスト115を加熱して軟化させると、このレジスト115の表面張力などのために開口孔116が縮小されるときに変形される。その変形は複数の開口孔116の相互の位置関係に対応することが本発明者により確認されており、具体的には、複数の開口孔116をレジスト115の加熱により縮小するとき、相互に近接している複数の開口孔116は、他方に向かう方向では縮小の度合が小さく、これと直交する方向では縮小の度合が大きい。
【0020】例えば、高集積化したDRAMには、そのビット線やワード線の配列方向から45度だけ傾斜した方向に複数のコンタクト孔107を線形に配列するものがあり、1/4ピッチDRAMなどと呼称されている。このように複数のコンタクト孔107を形成するフォトマスク111は、図8(a)に示すように、正方形の複数の露光開口110が45度方向に線形に配列された形状となる。
【0021】このようなフォトマスク111でレジスト115を露光すると、同図(b)に示すように、各々円形の複数の開口孔116が45度方向に線形に配列されることになる。しかし、このレジスト115を加熱して開口孔116を縮小させると、その配列方向には縮小の度合が小さく、これと直交する方向には縮小の度合が大きいので、同図(c)に示すように、開口孔116は配列方向に細長い楕円形となる。
【0022】従来のサーマルフロープロセスでは、上述のように複数の開口孔116が相互の位置関係に対応して変形するため、所望位置に所望形状の開口孔116を形成することが困難であり、半導体集積回路100に微細な所定処理を適正に実行することが困難である。
【0023】本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、サーマルフロープロセスで半導体集積回路に微細な所定処理を適正に実行できるようにするフォトマスク、半導体集積回路に微細な所定処理を適正に実行できるサーマルフロープロセスでのパターン形成方法、微細な所定処理が適正に実行されている半導体集積回路、の少なくとも一つを提供することを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】本発明の一のパターン形成方法は、複数の露光開口が形成されているフォトマスクを用意し、半導体集積回路の層膜などの処理対象の表面にレジストを塗布し、このレジストを前記フォトマスクによる露光処理でパターニングして複数の前記露光開口に対応した複数の開口孔を形成し、このパターニングされたレジストを加熱して複数の前記開口孔を各々縮小させるサーマルフロープロセスにおけるパターン形成方法であって、前記露光処理に本発明のフォトマスクを使用する。
【0025】本発明のフォトマスクは、複数の露光開口が形成されているフォトマスクを用意し、半導体集積回路の層膜などの処理対象の表面にレジストを塗布し、このレジストを前記フォトマスクによる露光処理でパターニングして複数の前記露光開口に対応した複数の開口孔を形成し、このパターニングされたレジストを加熱して複数の前記開口孔を各々縮小させるサーマルフロープロセスにおける前記フォトマスクであって、複数の前記露光開口の少なくとも一部が前記レジストの開口孔の前記加熱による異方性の変形と相反する形状に形成されている。
【0026】従って、本発明のフォトマスクを利用したサーマルフロープロセスでは、半導体集積回路の層膜などの処理対象の表面に塗布されたレジストを、フォトマスクによる露光処理でパターニングして複数の露光開口に対応した複数の開口孔を形成するとき、これら複数の開口孔が加熱による異方性の変形と相反する形状に形成される。そこで、このようにパターニングされたレジストを加熱して複数の開口孔を各々縮小させると、これら複数の開口孔は縮小されるときに異方性に変形するが、この異方性の変形と相反する形状に事前に形成されているので、縮小されるときに変形されることで適正な形状となる。
【0027】本発明のフォトマスクの他の形態としては、複数の前記露光開口の少なくとも一部は、近接した他の前記露光開口に向かう方向と略直交する方向に細長く形成されていることも可能である。また、複数の前記露光開口の少なくとも一部は、近接した他の前記露光開口に向かう方向と略直交する方向に拡大されていることも可能である。
【0028】この場合、本発明のフォトマスクによる露光処理でレジストに形成される開口孔は、近接した他の開口孔に向かう方向と略直交する方向に細長く形成される。このように形成された複数の開口孔をレジストの加熱により縮小するとき、相互に近接している複数の開口孔は、レジストの表面張力などのため、他方に向かう方向には縮小の度合が小さく、これと直交する方向には縮小の度合が大きいので、このように変形が発生することで適正な形状となる。
【0029】本発明のフォトマスクの他の形態としては、前記露光開口の拡大の度合は、他の前記露光開口との距離に相反していることも可能である。この場合、本発明のフォトマスクによる露光処理でレジストに形成される開口孔は、他の開口孔との距離に対応して拡大された形状に形成される。このように形成された複数の開口孔をレジストの加熱により縮小するとき、このレジストに表面張力などが作用するので、開口孔は他の開口孔との距離に相反して異方性に変形されて適正な形状となる。
【0030】本発明のフォトマスクの他の形態としては、複数の前記露光開口の少なくとも一部が相互に近接した線形に配列されており、この線形に配列されている複数の前記露光開口が前記配列の方向と略直交する方向に拡大されていることも可能である。
【0031】この場合、本発明のフォトマスクによる露光処理でレジストに形成される開口孔は、少なくとも一部が相互に近接した線形に配列されており、この線形に配列されている複数の開口孔は配列の方向と略直交する方向に拡大された形状に形成される。このように形成された複数の開口孔をレジストの加熱により縮小するとき、相互に近接した線形に配列されている複数の開口孔は、配列方向には縮小の度合が小さく、これと直交する方向には縮小の度合が大きいので、このように変形が発生することで適正な形状となる。
【0032】本発明のフォトマスクの他の形態としては、前記露光開口は前記拡大方向が長辺方向となる長方形に形成されていることも可能である。この場合、露光開口を矩形に形成するときに所定方向に拡大する場合でも、露光開口を平行四辺形に形成する必要がない。
【0033】本発明のフォトマスクの他の形態としては、複数の前記露光開口の各々が略全部の方向に拡大されており、複数の前記露光開口の少なくとも一部は、近傍に位置する他の前記露光開口に向かう方向では前記拡大の度合が小さいことも可能である。この場合、本発明のフォトマスクによる露光処理でレジストに形成される開口孔は、近傍に位置する他の開口孔に向かう方向では拡大の度合が小さい状態で、略全部の方向に拡大された形状に形成される。このように形成された複数の開口孔をレジストの加熱により縮小するとき、相互に近接している複数の開口孔は、レジストの表面張力などのため、他方に向かう方向には縮小の度合が小さく、これと直交する方向には縮小の度合が大きいので、このように変形が発生することで適正な形状となる。
【0034】なお、本発明で云うレジストの開口孔の拡大とは、サーマルフロープロセスにより縮小された開口孔の最終的な所望の寸法に対し、この開口孔がサーマルフロープロセスにより縮小される以前の寸法を想定し、この寸法よりレジストの露光寸法を拡大しておくことを意味している。
【0035】例えば、サーマルフロープロセスにより縮小された円形の開口孔の直径がaで、サーマルフロープロセスにより開口孔が“1/b”に縮小される場合、サーマルフロープロセスにより縮小される以前の開口孔は直径“a×b”の正円となるが、本発明ではレジストの開口孔の露光寸法を拡大方向で“a×b”以上とする。
【0036】また、本発明で云うフォトマスクの露光開口の拡大とは、レジストに所望寸法の開口孔を形成するとき、この開口孔から単純に設計される寸法より露光開口を拡大することである。例えば、上述のようにサーマルフロープロセスにより縮小された円形の開口孔の直径がaで、サーマルフロープロセスにより開口孔が“1/b”に縮小される場合、サーマルフロープロセスにより縮小される以前の開口孔は直径“a×b”の正円となるので、露光光学系が等倍であるならば単純にはフォトマスクに各辺“a×b”の正方形の露光開口を形成することになるが、本発明でフォトマスクに形成する露光開口は短辺が“a×b”で長辺が“a×b”以上の長方形などとなる。
【0037】また、本発明で云う略全部の方向とは、露光開口の形成に関与する方向の略全部であることを意味しており、フォトマスクの表面と平行な360度の二次元方向、フォトマスクの表面と平行な前後左右の四方向、長方形に形成する露光開口の四辺と平行な四方向、などを許容する。
【0038】本発明のフォトマスクの他の形態としては、複数の前記露光開口の少なくとも一部は、近接した他の前記露光開口に向かう方向が短辺方向、これと略直交する方向が長辺方向、となる長方形に形成されていることも可能である。この場合、露光開口を矩形に形成するときに所定方向に拡大する場合でも、露光開口を平行四辺形に形成する必要がない。
【0039】本発明の他のパターン形成方法は、半導体集積回路の層膜などの処理対象の表面にレジストを塗布し、このレジストをパターニングして複数の開口孔を形成し、このパターニングされたレジストを加熱して複数の前記開口孔を各々縮小させるサーマルフロープロセスにおけるパターン形成方法であって、複数の前記開口孔の少なくとも一部を前記レジストの加熱による異方性の変形と相反する形状に形成するようにした。
【0040】本発明のパターン形成方法の他の形態としては、複数の前記開口孔の少なくとも一部を近接した他の前記開口孔に向かう方向と略直交する方向に細長く形成することも可能である。また、複数の前記開口孔の少なくとも一部を近接した他の前記開口孔に向かう方向と略直交する方向に拡大することも可能である。また、前記開口孔の拡大の度合を他の前記開口孔との距離に相反させることも可能である。また、複数の前記開口孔の少なくとも一部を相互に近接した線形に配列するとき、この線形に配列する複数の前記開口孔を前記配列の方向と略直交する方向に拡大することも可能である。また、前記開口孔を拡大方向が長辺方向となる長方形に形成することも可能である。また、複数の前記開口孔の少なくとも一部を、近傍に位置する他の前記開口孔に向かう方向では拡大の度合が小さくなるように、略全部の方向に拡大することも可能である。また、複数の前記開口孔の少なくとも一部を、近接した他の前記開口孔に向かう方向が短辺方向、これと略直交する方向が長辺方向、となる長方形に形成することも可能である。
【0041】本発明の半導体集積回路は、平面形状が微細な所定の部分に所定処理が実行されている半導体集積回路であって、本発明のパターン形成方法で形成された前記レジストの開口孔から前記所定処理が実行されている。
【0042】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図1および図2を参照して以下に説明する。ただし、本実施の形態に関して前述した一従来例と同一の部分は、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。なお、図1(a)は本発明のフォトマスクの実施の一形態を示す平面図、(b)はフォトマスクでの露光によりレジストに開口孔が形成された状態を示す平面図、(c)はレジストの加熱により開口孔が縮小された状態を示す平面図、図2はレジストの加熱による開口孔の変形の度合を示す特性図、である。
【0043】本実施の形態のフォトマスク200も、図1に示すように、サーマルフロープロセスでのレジスト201のパターニングに利用されるものであり、処理対象の半導体集積回路(図示せず)の処理位置に対応して複数の露光開口202が形成されている。
【0044】より詳細には、本実施の形態のパターン形成方法では、同図(c)に示すように、半導体集積回路の表面に塗布されたレジスト201に、例えば、三行三列に配列された九個の開口孔203を形成するが、これらの開口孔203は、相互の距離が前後方向(図面での上下方向)では小さく左右方向では大きい。
【0045】そこで、本実施の形態のフォトマスク200にも、同図(a)に示すように、前後方向では近接して左右方向では離反した三行三列に九個の露光開口202が形成されているが、これらの露光開口202は、レジスト201の加熱による開口孔203の異方性の変形と相反する形状に形成されている。
【0046】つまり、本実施の形態のフォトマスク200では、前後方向では近接して左右方向では離反した複数の露光開口202の各々が、正方形を左右方向に拡大した長方形状に形成されている。このため、本実施の形態のフォトマスク200では、前後方向で相互に近接した線形に配列された複数の露光開口202の各々が、配列方向と直交する左右方向に拡大されていることになり、拡大方向である左右方向が長辺方向となる長方形に形成されているので、近接した他の露光開口202に向かう前後方向が短辺方向となっている。
【0047】ただし、本実施の形態のパターン形成方法では、レジスト201に露光処理する開口孔203の寸法に比較して、実際にはフォトマスク200の複数の露光開口202の各々が略全部の方向である前後左右に拡大されている。しかし、これらの露光開口202は、近傍に位置する他の露光開口202に向かう前後方向では拡大の度合が小さいので、結果的には左右方向に拡大された形状に形成されている。
【0048】なお、上述のようにフォトマスク200の前後左右に配列された露光開口202は、前後方向ほどではないが左右方向でも近接していることになるので、この左右方向と直交する前後方向にも露光開口202は拡大されている。ただし、前述のように露光開口202は、拡大の度合が左右方向では大きく前後方向では小さいので、各方向での拡大の度合は各方向での相互の距離に相反していることになる。
【0049】上述のような構成において、本実施の形態のフォトマスク200を利用したサーマルフロープロセスの処理工程を以下に簡単に説明する。まず、処理対象の半導体集積回路の表面にレジスト201を塗布し、このレジスト201をフォトマスク200による露光処理でパターニングする。
【0050】図1(b)に示すように、これでフォトマスク200の複数の露光開口202に対応した複数の開口孔203がレジスト201に形成されるので、このレジスト201を加熱して複数の開口孔203の各々を縮小させる。これでレジスト201の開口孔203が露光限界より小径となるので、半導体集積回路の微細な範囲に所望の処理を実行することができる。
【0051】ただし、上述のようにレジスト201を加熱して複数の開口孔203の各々を縮小させると、これらの開口孔203には相互の位置関係に対応して異方性の変形が発生する。この開口孔203の変形はレジスト201の表面張力などに起因していると予想され、複数の開口孔203をレジスト201の加熱により縮小させると、相互に近接している複数の開口孔203は、図2に示すように、他方に向かう方向には縮小の度合が小さく、これと直交する方向には縮小の度合が大きい。
【0052】しかし、本実施の形態のフォトマスク200は、図1(a)に示すように、上述のような複数の開口孔203の異方性の変形と相反する形状に露光開口202が形成されているので、このフォトマスク200での露光処理によりレジスト201に形成される開口孔203は、同図(b)に示すように、近接した他の開口孔203に向かう方向と略直交する方向に拡大された楕円形状に形成される。そこで、このように形成された複数の開口孔203をレジスト201の加熱により縮小させると、同図(c)に示すように、相互の位置関係に対応して異方性の変形が発生することで略正円となる。
【0053】このため、本実施の形態のフォトマスク200を使用したサーマルフロープロセスでは、レジスト201に微細な開口孔203を適正な形状で形成することができるので、半導体集積回路の微細な範囲に適正な処理を実行することができる。しかも、本実施の形態のフォトマスク200では、複数の露光開口202の各々が、所要な拡大方向である左右方向が長辺方向となる長方形に形成されているので、その設計や製造が容易である。
【0054】なお、本発明は上記形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態ではフォトマスク200を使用するフォトリソグラフィ技術によりレジスト201に所望形状の開口孔203を形成することを例示したが、このような開口孔203をフォトマスク200を使用しない直描技術でレジスト201に形成することも可能である。
【0055】上記形態ではレジスト201に形成する開口孔203が前後方向で線形に配列されていることを例示したが、前述した一従来例の1/4ピッチDRAMなどのように、傾斜した方向で線形に配列されていることも可能である。ただし、このような配列に上述のフォトマスク200を単純に適用すると、本来は正方形の露光開口を傾斜した方向に拡大することになり、露光開口が平行四辺形や菱形となるのでフォトマスクの設計や製造が困難となる。
【0056】そこで、これが問題となる場合には、図3(a)に示すように、フォトマスク210の傾斜方向で線形に配列された複数の露光開口211を、その配列方向と直交した傾斜方向に拡大することにより、この拡大方向である傾斜方向が長辺となる長方形に露光開口211を形成することが好適である。
【0057】この場合、同図(b)に示すように、レジスト201には複数の開口孔212が傾斜した楕円形に形成されることになるが、これら複数の楕円形の開口孔212は相互に近接した方向と直交する方向に拡大されているので、レジスト201の加熱により縮小させると適正な正円となる。
【0058】なお、上述のようにレジスト201の開口孔212を45度の方向に配列するフォトマスク210を本発明者は実際に試作した。その場合、レジスト201の加熱により縮小された開口孔212の平均直径を“0.15(μm)”、45度方向に配列されている複数の開口孔212の前後方向および左右方向でのピッチを“0.3(μm)”と設定した。
【0059】そこで、図2のデータを考慮して、図4に示すように、フォトマスク210の露光開口211を短辺が“0.23(μm)”で長辺が“0.4(μm)”の長方形に形成したところ、略上述の寸法の開口孔212を最終的に形成できることが確認された。
【0060】なお、上記形態では規則的に配列されている開口孔203をレジスト201に形成する場合を例示したが、本発明は不規則に配列されている開口孔203をレジスト201に形成する場合にも適用可能である。さらに、上述のように同一形状の開口孔を一定間隔で線形に配列する場合でも、両端の開口孔と中央領域の開口孔では変形の条件が相違することは当然である。
【0061】そこで、図5(a)に示すように、本発明者はレジスト201に直径“0.2(μm)”の三個の開口孔221をピッチ“0.35(μm)”で線形に配列することを想定し、このような開口孔221の全部を良好な形状に形成できるフォトマスク222を設計した。
【0062】この場合、同図(b)に示すように、従来のフォトマスクであれば、一辺が“0.2(μm)”の三個の正方形の露光開口をピッチ“0.35(μm)”で線形に配列することになる。しかし、本発明のフォトマスク222としては、同図(c)に示すように、中央の露光開口223を“0.24×0.30(μm)”の長方形に形成し、両端の露光開口223を“0.27×0.30(μm)”の長方形に形成することが好適であることが確認された。つまり、複数の露光開口223を線形に配列する場合、両端の露光開口223では中央領域の露光開口223より配列方向での拡大の度合を大きくすることが好適である。
【0063】また、上記形態ではフォトマスク200の露光開口202を略全部の方向である前後左右に拡大し、その拡大の度合を前後方向と左右方向とで相違させることを例示したが、例えば、露光開口202を特定の方向のみ拡大することも可能である。
【0064】
【発明の効果】本発明のフォトマスクは、複数の露光開口の少なくとも一部がレジストの開口孔の加熱による異方性の変形と相反する形状に形成されていることにより、本発明のフォトマスクを利用したサーマルフロープロセスでは、半導体集積回路の層膜などの処理対象の表面に塗布されたレジストをフォトマスクによる露光処理でパターニングして複数の開口孔を形成し、このレジストを加熱して複数の開口孔を各々縮小させると、これら複数の開口孔は縮小されるときに変形されることで適正な形状となるので、半導体集積回路の複数の微細な箇所の各々を良好な形状で処理することができる。
【0065】また、本発明のフォトマスクの他の形態としては、複数の露光開口が近接した他の露光開口に向かう方向と略直交する方向に細長く形成されていることにより、本発明のフォトマスクによる露光処理でレジストに形成した開口孔は加熱により縮小すると適正な形状となるので、半導体集積回路の複数の微細な箇所の各々を良好な形状で処理することができる。
【0066】また、複数の露光開口が近接した他の露光開口に向かう方向と略直交する方向に拡大されていることにより、本発明のフォトマスクによる露光処理でレジストに形成した開口孔は加熱により縮小すると適正な形状となるので、半導体集積回路の複数の微細な箇所の各々を良好な形状で処理することができる。
【0067】また、露光開口の拡大の度合が他の露光開口との距離に相反していることにより、レジストに形成した開口孔が加熱により縮小すると適正な形状となるので、半導体集積回路の複数の微細な箇所の各々を良好な形状で処理することができる。
【0068】また、複数の露光開口の少なくとも一部が相互に近接した線形に配列されており、この線形に配列されている複数の露光開口が配列の方向と略直交する方向に拡大されていることにより、レジストに形成した開口孔が加熱により縮小すると適正な形状となるので、半導体集積回路の複数の微細な箇所の各々を良好な形状で処理することができる。
【0069】また、露光開口は拡大方向が長辺方向となる長方形に形成されていることにより、露光開口を矩形に形成するときに所定方向に拡大する場合でも、露光開口を平行四辺形に形成する必要がないので、フォトマスクを簡易に設計および製造することができる。
【0070】また、複数の露光開口の各々が略全部の方向に拡大されており、複数の露光開口の少なくとも一部は、近傍に位置する他の露光開口に向かう方向では拡大の度合が小さいことにより、レジストに形成した開口孔が加熱により縮小すると適正な形状となるので、半導体集積回路の複数の微細な箇所の各々を良好な形状で処理することができる。
【0071】また、複数の露光開口の少なくとも一部は、近接した他の露光開口に向かう方向が短辺方向、これと略直交する方向が長辺方向、となる長方形に形成されていることにより、露光開口を矩形に形成するときに所定方向に拡大する場合でも、露光開口を平行四辺形に形成する必要がないので、フォトマスクを簡易に設計および製造することができる。
【0072】本発明のパターン形成方法は、複数の開口孔の少なくとも一部をレジストの加熱による異方性の変形と相反する形状に形成するようにしたことにより、このレジストを加熱して複数の開口孔を各々縮小させると、これら複数の開口孔は縮小されるときに変形されることで適正な形状となるので、半導体集積回路の複数の微細な箇所の各々を良好な形状で処理することができる。




 

 


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