JPH04158522A - 微細なホールパターンを形成する方法 - 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】 〔概要〕 半導体記憶装置等の集積回路装置の製造過程で用いられ
る微細なホールパターンを形成する方法に関し、 従来公知の位相反転層を設けた露光マスクに簡単な改変
を加えることにより、微細ホールパターンを形成する手
段を提供することを目的とし、第１の方向に延在する端
部を含む位相反転手段を有する第１のマスクを用いて露
光する工程と、第１の方向とは異なる第２の方向に延在
する端部を含む位相反転手段を有する第２のマスクを用
いて露光する工程とからなり、この第１の方向に延在す
る端部と第２の方向に延在する端部の交点にホールパタ
ーンを形成するように構成した。

〔産業上の利用分野］ 本発明は、半導体記憶装置等の集積回路装置の製造過程
で用いられる微細なホールパターンを形成する方法に関
する。

〔従来の技術］ 露光光を、光学マスク上に形成された微細パターンを通
して被加工面に投射する場合、その解像度Ｆは、 Ｆ＝ｋ・λ／ＮＡ で与えられる。

ここで、ｋは定数、λは露光光の波長、ＮＡは開口数で
ある。

この式から、解像度Ｆを小さくして微細なパターンを得
るためには、露光光の波長λを短くするか、開口数ＮＡ
を大きくすることが考えられ、露光光については水銀放
電灯のｇ線（波長４３６ｎｍ）からｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）、ＫｒＦｘキシマ・レーザ（波長２４８　ｎｍ）へ
と短波長化され、開口数ＮＡについても、付随して変化
する焦点深度を適切な範囲に維持しながら、その数値を
大きくする努力が払われている。

しかしながら、この方法によっては、露光光の波長以下
の解像度を得ることは原理的に不可能である。

これに対し、露光光の位相を、パターンの開口周縁にお
いてシフトして反転することによって、露光光の波長の
半分程度の解像度のパターンを形成する方法が先に提案
されている。

以下、その原理を説明する。

第３図（ａ）〜（Ｃ）は、位相シフトによって解像度を
向上する方法の原理説明図である。

この図において、１は露光マスク、２は透明基板、３は
位相反転層、４は透明基板を透過した光の振幅、５は位
相反転層を透過した光の振幅、６は光が干渉して生じた
光強度の弱い鮮明な線、７は位相シフト効果を用いない
で、矩形枠状の遮光層を通して露光した場合の透過光で
ある。

第３図（ａ）は、透明基板２の上に、露光光の波長をほ
ぼ１８０度シフトする厚さの透明材料からなる位相反転
層（位相シフター層）３を形成した露光マスク１の概念
図である。

説明を簡単にするため、この位相反転層の平面形状は正
方形であるとする。

光を１８０度シフトするための位相反転層の厚さＳは、
光の伝播速度が媒質の屈折率ｎに反比例する事実から導
かれ、 Ｓ＝λ／２（ｎ−１） で表される。

第３図（ｂ）は、第３図（ａ）の露光マスク１を透過し
た後の光の振幅を表している。

位相反転層３の周囲の透明基板２を透過した光の振幅を
実線４で表し、位相反転層３を透過して位相が１８０度
シフト、すなわち、反転している光の振幅を破線５で表
している。

第３図（Ｃ）の実線６は、第３図（ａ）の露光マスク１
を透過した後の光の強度を表しているが、第３図（ｂ）
で示された位相反転層３の周縁部で、位相反転層３を透
過した光と、その周囲の透明基板２を透過した光が干渉
して光強度の弱い鮮明な線６が生じている。

破線７は、位相シフト効果を用いないで、矩形枠状の遮
光層を通して露光した場合の透過光を比較のため書き加
えたもので、露光光の回折によって、遮光部の境界が不
鮮明になっている。

このような露光光の位相反転による露光を利用すると、
露光対象がネガ・レジストの場合は、微細抜きパターン
が、また、ポジ・レジストの場合は、微細残しパターン
が形成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の方法では、ライン状のパターンは
形成できるが、微細なホールパターンを形成するために
微細な位相反転層を形成すると、中央部の微細な位相反
転層３を透過する光の振幅が、その周囲の透明基板２を
透過する光の振幅に比べて極度に小さくなり、干渉した
結果が０にならなくなるために、位相反転層の効果が不
充分になる。

本発明は、このような事情に鑑み、従来公知の位相反転
層を設けた露光マスクに簡単な改変を加えることにより
、微細ホールパターンを形成する手段を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明にかかる微細なホールパターンを形成する方法に
おいては、第１の方向に延在する端部を含む位相反転手
段を有する第１のマスクを用いて露光する工程と、第１
の方向とは異なる第２の方向に延在する端部を含む位相
反転手段を有する第２のマスクを用いて露光する工程と
により構成され、第１の方向に延在する端部と第２の方
向に延在する端部の交点にホールパターンを形成するこ
ととした。

［作用〕 本発明の微細なホールパターンを形成する方法の原理に
ついて説明する。

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の微細なホールパターン
を形成する方法の原理説明図である。

この図において、１１は第１の露光マスク、１５は第２
の露光マスク、１２．１６は透明基板、１３．１７は位
相反転層、工４．１８は透過光の強度が小さい線状の領
域、１９は透過光の強度が弱い状態で残されている点で
ある。

第１回目の露光 第１図（ａ）は、透明基板工２の上に、第１の方向（縦
方向）に延在する端部を含む矩形状の２つの位相反転層
１３を形成した第１の露光マスク１１を示している。

第１図（ｂ）は、この第１の露光マスク１１を使用して
露光したとき、透明基板１２を透過した光と位相反転層
１３を透過した光が干渉して、透過光の強度が小さい線
状の領域が生しる状態を示している。

黒線、１４が、透過光の強度が小さい線状の領域である
。

第２回目の露光 第１図（ｃ）は、透明基板１６の上に、第２の方向（横
方向）に延在する端部を含む矩形状の２つの位相反転層
１７を有する第２の露光マスク１５を示している。

第１図（ｄ）は、この第２の露光マスクを使用して露光
したときの透過光の強度が小さい線状の領域が生じるこ
とを示している。

第１回目の露光と第２回目の露光の結果第１図（ｅ）は
、上記の第１回目の露光と第２回目の露光の結果を示し
ている。

この図に示されているように、第１回目の露光と第２回
目の露光の結果、位相反転層の端部が交差した１４か所
の点１９の透過光の強度が弱い状態で残されている。

このように、第１あるいは第２の露光マスクを使用して
露光すると、位相反転層の端部（矩形状位相反転層の長
辺）の両側の透過光強度は路間じであるから、この端部
に沿って透過光の干渉が効果的に行われて、線状の透過
光の強度が弱い領域が生じるため、第１回目と第２回目
の露光によって、その交点に微細な透過光の強度が弱い
領域が残される。

したがって、上記の露光の対象を、絶縁膜上に塗布され
たネガ・レジストとし、第１のマスクによる第１回目の
露光と、第２のマスクによる第２回目の露光の後に、こ
のネガ・レジストを現像して微細なホールを形成し、こ
れをマスクとしてＲＩＥ等の異方性エツチングを行うと
、絶縁膜に微小なホールを形成することができる。

上記の説明から明らかなように、本発明によると、微細
なホールパターンの形成が可能で、その露光マスクのパ
ターンは微細なホール形状ではないから、露光マスクの
作成が容易である。

〔実施例〕

本発明の微細なホールパターンを形成する方法の一実施
例を図面に基づいて説明する。

第２図（ａ）、（ｂ）は、本発明を、転送トランジスタ
と蓄積容量を有するＤＲＡＭの製造に適用した実施例の
説明図である。

図において、２１は活性層、２２．２３はコンタクトホ
ール、２４は第１の露光マスク、２５は第１の位相反転
層の端部、２６は第２の露光マスク、２７は第２の位相
反転層の端部、ＢＬはビット線、ＷＬはワード線である
。

第２図（ａ）は、本発明の微小なホールパターンの形成
方法を適用する、転送トランジスタと蓄積容量を有する
ＤＲＡＭセルの製造途中の平面図である。

この図には、ビット線ＢＬ、ワード線ＷＬの微細なライ
ンパターンと、ビット綿ＢＬと活性領域２１のｎ゛層と
のコンタクトホール２２、蓄積電極と活性領域２１のｎ
゛層とのコンタクトホール２３が示されている。

第２図（ｂ）は、本発明の微小なホールパターンの形成
方法を、蓄積電極を形成するためのコンタクトホール２
３の形成に適用する場合の説明図である。

ＤＲＡＭセルの全面に絶縁膜を形成し、さらにその上に
ネガ型レジストを塗布した後、縦方向（第１の方向）に
位相反転手段である位相反転層の端部２５を有する第１
の露光マスク２４を用いて第１回目の露光を行う。

この第１の露光マスクの位置合わせに際しては、ワード
線ＷＬと形成しようとしているコンタクトホールとの余
裕が少なく、コンタクトホールがワード線ＷＬと接近し
すぎると短絡するおそれがあるから、露光される半導体
基板に予め形成されているマークの横方向（第２の方向
）に対して位置合わせすることが望ましい。

次いで、横方向（第２の方向）に位相反転層の端部２７
を有する第２の露光マスク２６を用いて第２回目の露光
を行う。

この第２の露光マスクの位置合わせに際しては、ビット
線ＢＬと形成しようとしているコンタクトホールとの余
裕が少なく、コンタクトホールがビット線ＢＬと接近し
すぎると短絡するおそれがあるから、露光される半導体
基板に予め形成されているマークの縦方向（第１の方向
）に対して位置合わせすることが望ましい。

この前後２回の露光の結果、第１の露光マスク２４の位
相反転端部２５と第２の露光マスク２６の位相反転端部
２７の交点だけが、露光光の光強度が小さいままの状態
で残り、ネガ型レジストを現像すると、この交点の部分
のレジストが除去される。

この後、通常のＲ２Ｈ法によって異方性エツチングして
絶縁層を除去すると活性領域２１のｎ゛層が露出したホ
ールを形成することができる。

本実施例においては、このホールを蓄積容量のコンタク
トホールとして用いる。

上記の実施例においては、第１の露光マスクと第２の露
光マスクを直交して位置合わせしたが、例えば、ワード
線ＷＬの湾曲部を避けるため、あるいは、全体のレイア
ウトに応じて、第１の露光マスクと第２の露光マスクを
斜交させることもできる。

また、第１の露光マスクと第２の露光マスクを別個のも
のとして説明したが、第１の方向と第２の方向のパター
ンの間隔によっては、同一のものであり得ることはいう
までもない。

そしてまた、上記のホールパターンの形成方法を、ビッ
ト線コンタクトホール２２に適用することも同様に可能
である。

〔発明の効果〕

本発明によると、従来公知の位相反転手段を用いるライ
ン状パターン形成方法に簡単な改変を加え、２回の露光
を行うことによって、微細なホールパターンを形成する
ことができる。

また、本発明による露光マスクのパターンは微細な構造
を有しないから、露光マスクの作成が容品である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の微細なホールパターン
を形成する方法の原理説明図、第２図（ａ）、（ｂ）は
、本発明を、転送トランジスタと蓄積容量を有するＤＲ
ＡＭの製造に適用した実施例の説明図、第３図（ａ）〜
（Ｃ）は、位相シフトによって解像度を向上する方法の
原理説明図である。 １１−・−第１の露光マスク、１５−第２の露光マスク
、１２．１６・−・透明基板、１３．１７−・−位相反
転層、１４．１８−透過光の強度が小さい線状の領域、
１９−・透過光の強度が弱い状態で残されている点、２
１−活性領域、２２．２３−コンタクトホール、２４−
・第１の露光マスク、２５・−第１の位相反転層の端部
、２６−第２の露光マスク、２７・−・第２の位相反転
層の端部、ＢＬ−ビット線、ＷＬ−・−ワード線 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　（ｃ）（ｂ）　
　　　　　　　　　　　　　　（ｄ）（ｅ） 本発明の微細なホールパターンを形成する方法の原理説
明図第１図 （ａ） （ｂ） 本発明を、転送トランジスタと蓄積容量を有するＤＲＡ
Ｍの製造に適用した実施例の説明図第２図 戸露光マスク （ａ） （ｂ） 位相シフトによって解像度を向上する方法の原理説明図
第３図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）、第１の方向に延在する端部を含む位相反転手段
   を有する第１のマスクを用いて露光する工程と、 第１の方向とは異なる第２の方向に延在する端部を含む
   位相反転手段を有する第２のマスクを用いて露光する工
   程とにより構成され、 該第１の方向に延在する端部と第２の方向に延在する端
   部の交点にホールパターンを形成することを特徴とする
   微細なホールパターンを形成する方法。
2. （２）、請求項（１）記載の微細なホールパターンを形
   成する方法において、 第１のマスクと第２のマスクが同一のものであることを
   特徴とする微細なホールパターンを形成する方法。
3. （３）、請求項（１）記載の微細なホールパターンを形
   成する方法において、 第１のマスクを用いて露光する際、露光される基板に予
   め形成されたパターンの第２の方向に対して位置合わせ
   を行い、 第２のマスクを用いて露光する際、露光される基板に予
   め形成されたパターンの第１の方向に対して位置合わせ
   を行うことを特徴とする微細なホールパターンを形成す
   る方法。
4. （４）、請求項（１）記載の微細なホールパターンを形
   成する方法において、 形成されるパターンは、コンタクト・ホールであること
   を特徴とする微細なホールパターンを形成する方法。
5. （５）、請求項（４）記載の微細なホールパターンを形
   成する方法において、 露光の対象であるレジストはネガ型であることを特徴と
   する微細なホールパターンを形成する方法。