JPH04291345A - パターン形成方法 - Google Patents

パターン形成方法

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JPH04291345A
JPH04291345A JP3057403A JP5740391A JPH04291345A JP H04291345 A JPH04291345 A JP H04291345A JP 3057403 A JP3057403 A JP 3057403A JP 5740391 A JP5740391 A JP 5740391A JP H04291345 A JPH04291345 A JP H04291345A
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JP
Japan
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film
pattern
substrate
sidewall
forming method
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JP3057403A
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Hiroyuki Tanaka
裕之 田中
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パターン形成方法に係
り、詳しくは半導体集積回路の製造におけるフォトリソ
グラフィー技術に適用することができ、特にスループッ
ト及び歩留りを向上させることができるパターン形成方
法に関する。
【0002】近年、LSIは高集積化が要求されており
、回路パターンを微細化しつつ、LSIチップを大型化
することが要求されている。そのため、露光装置の高解
像力化が進められているが、現在のパターン微細化の速
度は露光装置の高性能化を上回っており、最近ではマス
ク(レチクル)の工夫である位相シフト法が盛んに開発
されつつあり、その位相シフトマスクを安定して形成す
ることが要求されている。
【0003】
【従来の技術】従来のエッジ強調型位相シフトマスクは
、そのエッジ周辺の位相シフターの幅が本来は厳密に設
定製造されなければならないのに関わらず、その製作方
法は極めてトリッキーな手法を用いていた。例えば、遮
光膜で形成されたパターン上に位相シフト用の膜を形成
し、次いで、位置合わせを行ってレジストパターンを形
成した後、位相シフト膜をエッチングするというもので
あった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た位相シフトマスクを形成する従来のパターン形成方法
では、位置合わせ、電子線描画等が必要になる等のため
スループットが悪く、また、位置ずれによって各エッジ
のシフター幅が変化してしまい、再現性良く形成し難く
、良品レチクルの歩留りが悪くなるといった問題を生じ
ていた。
【0005】そこで本発明は、位置合わせ、電子線描画
を不要にすることができ、スループットを向上させるこ
とができ、しかも再現性良く形成することができ、良品
レチクルの歩留りを向上させることができるパターン形
成方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によるパターン形
成方法は上記目的達成のため、基板上に第1の膜を形成
し、次いで、該第1の膜をエッチングして該基板上にパ
ターン状の第1の膜パターンを形成し、次いで、該第1
の膜パターンを覆うように第2の膜を形成し、次いで、
該第2の膜3を異方性エッチングして該第1の膜パター
ン側壁に側壁膜を形成し、次いで、該第1の膜パターン
及び該側壁膜をマスクとして該基板をエッチングし、更
に該側壁膜を除去して該基板上にパターン状段差を形成
するものである。
【0007】
【作用】図1は本発明の原理説明図である。図1におい
て、1は基板、1aは基板1表面に形成されたパターン
状の段差、2は基板1上に形成された第1の膜、2aは
第1の膜2がエッチングされ形成されたパターン状の第
1の膜パターン、3は第1の膜パターン2aを覆うよう
に形成された第2の膜、3aは第2の膜3が異方性エッ
チングされ第1の膜パターン2a側壁に形成された側壁
膜である。
【0008】次に、そのパターン形成方法について説明
する。まず、図1(a)に示すように、基板1上に第1
の膜2を形成した後、図1(b)に示すように、第1の
膜2を異方性エッチングして第1の膜パターン2aを形
成する。この時、基板1が露出される。
【0009】次に、図1(c)に示すように、第1の膜
パターン2aを覆うように第2の膜3を形成した後、図
1(d)に示すように、第2の膜3を異方性エッチング
し第2の膜3が少なくとも第1の膜パターン2a側壁に
残るように除去して第1の膜パターン2a側壁に側壁膜
3aを形成する。この時、基板1が露出される。
【0010】そして、第1の膜パターン2a及び側壁膜
3aをマスクとして基板1を異方性エッチングし(図1
(e))、更に側壁膜3aを除去することにより、図1
(f)に示すような基板1表面にパターン状の段差1a
が形成されたパターンを得ることができる。
【0011】このように、本発明では、自己整合的に第
1の膜パターン2a側壁に側壁膜3aを一様な幅で形成
しており、遮光膜となる第1の膜パターン2aエッジ周
辺の位相シフターの幅及び外側のパターンエッジの位置
(図1(f)に示すX部)を、第1の膜パターン2a側
壁に一様な幅で形成された側壁膜3aの幅で決定するよ
うにしたため、図1(f)に示す如くa=bというよう
に位相シフター幅及びパターンエッジの位置を略等しく
することができる。このため、エッジ強調型位相シフト
マスクの形成に極めて有効であり、かつ再現性良く形成
することができ、レチクル製作の歩留りを向上させるこ
とができる。なお、側壁膜3aの膜厚管理のみでよく、
現状のところ±5%の制御で行うことができる。
【0012】また、自己整合的に形成することができ、
しかも位置合わせ及び電子線描画を不要にすることがで
きるため、レチクル製作のスループットを向上させるこ
とができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
2は本発明の一実施例に則したパターン形成方法を説明
する図であり、図示例は位相シフトマスクの形成方法に
適用する場合である。図2において、図1と同一符号は
同一または相当部分を示し、4は第1の膜2上に形成さ
れたレジスト、4aはレジスト4がパターニングされ形
成されたレジストパターンである。
【0014】次に、そのパターン形成方法について説明
する。まず、図2(a)に示すように、合成石英等から
なる露光光透過用の基板1上にCr等の遮光膜2bを形
成し、図2(b)に示すように、遮光膜2b上にレジス
ト4を塗布し、図2(c)に示すように、露光・現像に
よりレジスト4をパターニングしてレジストパターン4
aを形成する。
【0015】次に、図2(d)に示すように、レジスト
パターン4aをマスクとしてCr膜2bを異方性エッチ
ングし、図2(e)に示すように、Cr膜2b及びレジ
ストパターン4aを覆うように例えばポリシリコンから
なる第2の膜3(図示せず)を形成した後、第2の膜3
を異方性エッチングしてレジストパターン4a及びCr
膜2b側壁に側壁膜3aを形成する。
【0016】そして、レジストパターン4a、Cr膜2
b及び側壁膜3aをマスクとして基板1をエッチングし
、更にレジストパターン4a及び側壁膜3aを除去する
ことにより、図2(f)に示すような基板1表面にパタ
ーン状の段差1aが形成されたパターンを得ることがで
きる。
【0017】すなわち、本実施例では、基板1を露光装
置に用いられる露光光透過性基板とし、1層の遮光膜2
bを含んでいる場合であり、自己整合的にレジストパタ
ーン4a及び遮光膜2b側壁に側壁膜3aを一様な幅で
形成しており、遮光膜2bエッジ周辺の位相シフターの
幅及び外側のパターンエッジの位置(図2(f)に示す
X部)を、遮光膜2b側壁に一様な幅で形成された側壁
膜3aの幅で決定するようにしたため、位相シフター幅
及びパターンエッジの位置を略等しくすることができる
。このため、エッジ強調型位相シフトマスクの形成に極
めて有効であり、かつ再現性良く形成することができ、
レチクル製作の歩留りを向上させることができる。 なお、側壁膜3aの膜厚管理のみでよく、現状のところ
±5%の制御で行うことができる。また、自己整合的に
形成することができ、しかも位置合わせ及び電子線描画
を不要にすることができるため、レチクル製作のスルー
プットを向上させることができる。
【0018】次に、本発明においては、基板表面に1層
(少なくとも1層以上であればよい)の第3の膜が形成
されている基板を用いる場合であってもよく、具体的に
は、図3(a)に示すように、基板1上にSiO2 第
3の膜5を形成し、第3の膜5上にポリSi第1の膜2
を形成し、第1の膜2を異方性エッチングして第1の膜
パターン2aを形成した後、図3(b)に示すように、
第1の膜パターン2aを覆うようにPSG第2の膜3を
形成する。次いで、図3(c)に示すように、第2の膜
3を異方性エッチングして第1の膜パターン2a側壁に
側壁膜3aを形成し、図3(d)に示すように、第1の
膜パターン2a及び側壁膜3aをマスクとして第3の膜
5を異方性エッチングし、更に側壁膜3aを除去して基
板1上に段差を形成する。この場合、基板1上に段差を
形成することができるため、SiO2 、PSG等の絶
縁層を第1の膜パターン2a及び第3の膜5を覆うよう
に形成する際、垂直形状に形成されたパターンを覆う場
合よりもカバレッジ良く配線層を形成することができる
【0019】次に、図3では第3の膜5にSiO2 を
用いる場合について説明したが、本発明においては、第
3の膜5に露光光透過性膜を用いる場合であってもよく
、具体的には図4(a)に示すように、基板1上に露光
光透過性材料からなる(例えばOCD:東京応化社製)
P第3の膜5及びCr等の遮光膜となる第1の膜2を形
成し、図4(b)に示すように、第1の膜2上にレジス
トパターン4aを形成した後、図4(c)に示すように
、レジストパターン4aをマスクとして第1の膜2を異
方性エッチングして第1の膜パターン2aを形成する。 次いで、図4(d)に示すように、第1の膜パターン2
a及びレジストパターン4aを覆うように例えばポリシ
リコン又はPSG等からなる第2の膜を形成し、第2の
膜を異方性エッチングして第1の膜パターン2a及びレ
ジストパターン4a側壁に側壁膜3aを形成する。そし
て、図4(e)に示すように、第1の膜パターン2a、
レジストパターン4a及び側壁膜3aをマスクとして第
3の膜5を異方性エッチングし、更にレジストパターン
4a及び側壁膜3aを除去して基板1上に段差を形成す
る。この場合、図2の実施例と同様の効果を得ることが
できる。
【0020】次に、本発明においては、基板1がLSI
を形成するウェーハ基板である場合であってもよく、具
体的には図5(a)に示すように、Si基板1上にPS
G第3の膜5を形成し、第3の膜5上に第1の膜パター
ン2aを形成し、図5(b)に示すように第1の膜パタ
ーン2aをマスクとして第3の膜5を異方性エッチング
した後(基板1が露出しないように途中で止める)、図
5(c)に示すように、第1の膜パターン2a側壁に側
壁膜3aを形成する。そして、図5(d)に示すように
、第1の膜パターン2a及び第2の膜3をマスクとして
第3の膜5を異方性エッチングして基板1を露出させ、
図5(e)に示すように、第1の膜パターン2a及び側
壁膜3aを除去して基板1上に段差を形成する。この場
合、図3の実施例と同様の効果を得ることができる。
【0021】次に、本発明においては、第1の膜が多層
で形成されている場合であってもよく、具体的には、図
6(a)に示すように、基板1上にCr膜2b及びPS
G膜2cからなる第1の膜2を形成し、図6(b)に示
すように、第1の膜2上にレジスト塗布によりレジスト
4を形成し、図6(c)に示すように、露光・現像によ
りレジスト4をパターニングにしてレジストパターン4
aを形成した後、図6(d)に示すように、レジストパ
ターン4aをマスクとしてPSG膜2cを異方性エッチ
ングし、レジストパターン4aを除去する。そして、図
6(e)に示すように、PSG膜2c側壁にポリSi側
壁膜3aを形成し、図6(f)に示すように、PSG膜
2c及び側壁膜3aをマスクとしてCr膜2bをエッチ
ングし、更に側壁膜3aを除去して基板1上に段差を形
成する。
【0022】次に、図6では、PSG膜2c側壁に側壁
膜3aを形成する場合について説明したが、PSG膜2
c及びCr膜2b側壁に側壁膜3aを形成する場合であ
ってもよく、具体的には、図6(d)に示すPSG膜2
cパターン形成後、図7(a)に示すように、PSG膜
2cパターンをマスクとしてCr膜2bを異方性エッチ
ングしてCr膜2bパターンを形成し、図7(b)に示
すように、PSG膜2c及びCr膜2b側壁に側壁膜3
aを形成し、図7(c)に示すように、PSG膜2c、
Cr膜2b及び側壁膜3aをマスクとして基板1をエッ
チングし、更に側壁膜3aを除去して基板1上に段差を
形成する。
【0023】図6、7では、PSG膜2cパターン形成
後、レジストパターン4aを除去する場合について説明
したが、レジストパターン4aを残した状態で次工程に
進んでもよく、具体的には図8(a)に示すように、レ
ジストパターン4aをマスクとしてPSG膜2cを異方
性エッチングしてPSG膜2cパターンを形成し、図8
(b)に示すように、レジストパターン4aを除去せず
にレジストパターン4a及びPSG膜2c側壁に側壁膜
3aを形成した後、図8(c)に示すように、レジスト
パターン4a、PSG膜2c及び側壁膜3aをマスクと
してCr膜2bを異方性エッチングし、更にレジストパ
ターン4a及び側壁膜3aを除去して基板1上に段差を
形成する。
【0024】図8では、レジストパターン4a及びPS
G膜2c側壁に側壁膜3aを形成する場合について説明
したが、レジストパターン4a、PSG膜2c及びCr
膜2b側壁に側壁膜3aを形成する場合であってもよく
、具体的には、図9(a)に示すように、レジストパタ
ーン4aをマスクとしてPSG膜2c及びCr膜2bを
異方性エッチングし、図9(b)に示すように、レジス
トパターン4a、PSG膜2c及びCr膜2b側壁に側
壁膜3aを形成した後、図9(c)に示すように、レジ
ストパターン4a、PSG膜2c、Cr膜2b及び側壁
膜3aをマスクとして基板1をエッチングし、更にレジ
ストパターン4a及び側壁膜3aを除去して基板1上に
段差を形成する。
【0025】次に、本発明においては、図10に示すよ
うに、第2の膜形成とそれに引き続く第2の膜の異方性
エッチングと基板のエッチングとを繰り返し行って多重
パターン状の段差を形成する場合であってもよく、更に
段差を緩やかにすることができ、その段差上にAl等の
配線層を形成する際、更にカバレッジ良く形成すること
ができ好ましい。
【0026】次に、本発明においては、図11に示すよ
うに、第2の膜形成とそれに引き続く第2の膜の異方性
エッチングを繰り返し行い、多重の側壁を形成し、その
後1部の側壁のみ除去した後、基板をエッチングして多
重パターン状の段差を形成する場合であってもよく、こ
の場合、LSI製作等の多重パターン段差形成に好まし
く適用することができる。又、特殊なタイプの位相シフ
トレチクルの形成にも適用できる。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、位置合わせ、電子線描
画を不要にすることができ、レチクル製作のスループッ
トを向上させることができ、しかも再現性良く形成する
ことができ、レチクル製作の歩留りを向上させることが
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の一実施例に則したパターン形成方法を
説明する図である。
【図3】本発明に適用できるパターン形成方法を説明す
る図である。
【図4】本発明に適用できるパターン形成方法を説明す
る図である。
【図5】本発明に適用できるパターン形成方法を説明す
る図である。
【図6】本発明に適用できるパターン形成方法を説明す
る図である。
【図7】本発明に適用できるパターン形成方法を説明す
る図である。
【図8】本発明に適用できるパターン形成方法を説明す
る図である。
【図9】本発明に適用できるパターン形成方法を説明す
る図である。
【図10】本発明に適用できるパターン形成方法を説明
する図である。
【図11】本発明に適用できるパターン形成方法を説明
する図である。
【符号の説明】
1    基板 1a    段差 2    第1の膜 2a    第1の膜パターン 3    第2の膜 3a    側壁膜 4    レジスト 4a    レジストパターン 5    第3の膜

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  基板(1)上に第1の膜(2)を形成
    し、次いで、該第1の膜(2)をエッチングして該基板
    (1)上にパターン状の第1の膜パターン(2a)を形
    成し、次いで、該第1の膜パターン(2a)を覆うよう
    に第2の膜(3)を形成し、次いで、該第2の膜(3)
    を異方性エッチングして該第1の膜パターン(2a)側
    壁に側壁膜(3a)を形成し、次いで、該第1の膜パタ
    ーン(2a)及び該側壁膜(3a)をマスクとして該基
    板(1)をエッチングし、更に該側壁膜(3a)を除去
    して該基板1上にパターン状段差1aを形成するように
    構成する。
  2. 【請求項2】  前記基板が露光装置に用いられる露光
    光透過性基板であり、前記第1の膜パターン膜が少なく
    とも1層の遮光膜を含んでいることを特徴とする請求項
    1記載のパターン形成方法。
  3. 【請求項3】  基板表面に少なくとも1層以上の第3
    の膜が形成されている基板を用いることを特徴とする請
    求項1記載のパターン形成方法。
  4. 【請求項4】  前記第3の膜に露光光透過性の材料を
    用いることを特徴とする請求項3記載のパターン形成方
    法。
  5. 【請求項5】  前記基板が半導体素子を形成するウェ
    ーハ基板であることを特徴とする請求項1記載のパター
    ン形成方法。
  6. 【請求項6】  前記第1の膜が多層で形成されている
    ことを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
  7. 【請求項7】  請求項1記載の第2の膜形成とそれに
    引き続く第2の膜の異方性エッチングと基板のエッチン
    グとを繰り返し行って多重パターン状の段差を形成する
    ことを特徴とするパターン形成方法。
  8. 【請求項8】  請求項1記載の第2の膜形成とそれに
    引き続く第2の膜の異方性エッチングを繰り返し行い、
    多重の側壁を形成し、その後1部の側壁のみ除去した後
    、基板をエッチングして多重パターン状の段差を形成す
    ることを特徴とするパターン形成方法。
JP3057403A 1991-03-20 1991-03-20 パターン形成方法 Withdrawn JPH04291345A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07209851A (ja) * 1993-12-23 1995-08-11 Internatl Business Mach Corp <Ibm> リソグラフィ露光マスクおよびその製造方法
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