JPH1083067A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遮光部を介して隣り合う光透過部を透過する
光の位相を互いに反転させる位相シフト法を用いた半導
体装置の製造方法において、隣り合う光透過領域が存在
しない部分は、他の部分と光強度に差が生じてしまい、
寸法精度が悪くなる。 【解決手段】 隣接する光透過部が存在しない部分に
は、補助費か離島か領域を設ける。 【効果】 補助光透過領域によって、光強度が調節され
るため、寸法精度の良好な半導体素子を製造することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は露光技術に関し、例えば
半導体装置のフォトリソグラフィ工程に適用して有効な
技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の高集積化が進み、回路
素子や配線の設計ルールがサブミクロン・オーダーにな
ると、ｇ線、ｉ線などの光を使用してマスク上の回路パ
ターンを半導体ウエハ上に転写するフォトリソグラフィ
工程では、ウエハ上に転写される回路パターンの精度の
低下が深刻な問題となってくる。例えば、図１Ｊ（ａ）
に示すようなマスク２０に形成された透過領域Ｐ１，Ｐ
２および遮光領域Ｎからなる回路パターンをウエハ上に
転写する場合、遮光領域Ｎを挟む一対の透過領域Ｐ１，
Ｐ２のそれぞれを透過した直後の光Ｌの位相は、同図
（ｂ）に示すように同相であるため、ウエハ上の本来は
遮光領域となる箇所で二つの光が干渉して強め合い（同
図（ｃ））、その結果同図（ｄ）に示すように、ウエハ
上における投影像のコントラストが低下するとともに焦
点深度が浅くなり、パターン転写精度が大幅に低下して
しまうことになる。

【０００３】このような問題を改善する手段として、マ
スクを透過する光の位相を変えることによって投影像の
コントラストの低下を防止する位相シフト技術が提案さ
れている。例えば日本特公昭６２−５９２９６号公報に
は、遮光領域を挟む一対の透過領域の一方に透明膜を設
け、露光の際に二つの透過領域を透過した光の間に位相
差を生じさせることによって、その干渉光がウエハ上の
本来は遮光領域となる箇所で弱め合うようにする位相シ
フト技術が開示されている。すなわち、図１Ｋ（ａ）に
示すようなマスク２１に形成された回路パターンをウエ
ハ上に転写する際、遮光領域Ｎを挟む一対の透過領域Ｐ
１，Ｐ２のいずれか一方に所定の屈折率を有する透明膜
２２を設ける。そして、この透明膜５２の膜厚を適当に
調整することにより、透過領域Ｐ１，Ｐ２のそれぞれを
透過した直後の光は、同図（ｂ）に示すように１８０度
の位相差が生じるため、ウエハ上の遮光領域Ｎではこれ
らの光が干渉して弱め合う（同図（ｃ））。その結果同
図（ｄ）に示すように、ウエハ上における投影像のコン
トラストが改善され、解像度および焦点深度が向上し、
マスク２１に形成された回路パターンの転写精度が良好
となる。

【０００４】また、日本特開昭６２−６７５１４号公報
には、マスクの遮光領域の一部を除去して微細な開口パ
ターンを形成した後、この開口パターンまたはその近傍
に存在する透過領域のいずれか一方に透明膜を設け、透
過領域を透過した光と開口パターンを透過した光との間
に位相差を生じさせることによって、透過領域を透過し
た光の振幅分布が横方向に広がるのを防止する位相シフ
ト技術が開示されている。

【０００５】このようにマスク上の隣り合った光透過領
域の少なくとも一対を透過した光に位相差を持たせて解
像度の向上を図る技術を、半導体装置の製造方法におい
て、微細なラインアンドスペースパターンのような周期
配置パターンに適用した場合、ラインアンドスペースの
パターン群の最端部や、パターン群から飛び出したりへ
こんだりした部分の周辺で得られる光強度と、パターン
群中央部で得られる光強度に差が生じパターン寸法に誤
差が生じる。

【０００６】このような一つのマスク上に通常のパター
ン（主パターン）とそれと反転した位相を与えるシフタ
・パターン（随伴パターン、相補パターン）を設けた位
相シフト法を本願明細書では、「オン・マスク位相シフ
ト法」と、特に位相シフト量が（２ｎ＋１）π；（ここ
で、ｎは整数）のとき「オン・マスク位相反転シフト
法」ということにする。

【０００７】更に、日本特開昭６０−１０９２２８号に
は、投影露光のスループットを向上させるために２つの
マスクを同時に照射し、それによって１つのウエハの別
々のチップに対応する部分を同時に露光する方法が開示
されている。なお、日本特開昭６０−１０７８３５号に
は、１つの露光光を２つに分割し、それにより同一パタ
ーンを有する２つのマスクの同一部分を照明し、それら
を合成してウエハを露光することによりマスクの欠陥が
片方にあっても問題なく露光する技術が示めされてい
る。

【０００８】しかしながら、これら２つはマスク・パタ
ーン上の欠陥がウエハ上に転写されることを防止した
り、スループットを向上する上では有効であるが、解像
度の向上に関しては、全く効果がない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者の検討によれ
ば、マスクの透過領域の一部に位相シフト領域を設け、
そこを通過する光とその近傍の透過領域を通過する光と
の間に位相差を生じさせる上記従来の位相シフト技術
は、マスクの製造に多大な時間と労力とを要するという
問題がある。

【００１０】すなわち、集積回路パターンが形成された
実際のマスクは、様々なパターンが複雑に配置されてい
るため、透明膜を配置する場所の選定が極めて困難とな
り、パターン設計に著しい制約が生じる。

【００１１】また、マスク上の隣り合った光透過領域の
少なくとも一対を透過した光に位相差を持たせて解像度
の向上を図る位相シフト技術を、半導体装置の製造方法
において、微細なラインアンドスペースパターンのよう
な周期配置パターンに適用した場合、ラインアンドスペ
ースのパターン群の最端部やパターン群から飛び出した
部分やパターンが欠損している部分の周辺で得られる光
強度と、パターン群中央部で得られる光強度に差が生じ
パターン寸法に誤差が生じる。

【００１２】本発明の一つの目的は、上記した問題点を
解消した位相シフト技術を提供することにある。

【００１３】本発明の一つの目的は、紫外及び遠紫外光
による微細パターンの露光限界を更に微細域まで延長で
きる投影露光技術を提供することにある。

【００１４】本発明の一つの目的は、位相シフト法を用
いた集積回路の製造に有用なマスク・パターン・レイア
ウト技術を提供することにある。

【００１５】本発明の一つの目的は、周期的微細パター
ンの露光に有効な投影露光技術を提供することにある。

【００１６】本発明の一つの目的は、エキシマ・レーザ
露光技術に応用して有効な投影露光技術を提供すること
にある。

【００１７】なお、特開平３ー８９３４６には、隣り合
った透過領域の少なくとも一対の透過領域を透過する光
に位相差をもたせたラインアンドスペースパターンを有
するマスクのパターン群最外部の外側に位相を考慮した
補助パターンを設ける技術が記載されているが、ライン
アンドスペースパターンのパターン群のなかに突出パタ
ーンまたは欠損パターンがある場合については考慮され
ていない。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１９】本願の一発明は、遮光膜を介して隣接する
光透過パターンを透過する光の位相を互いに反転させる
ような位相シフト技術を用いた露光方法であって、隣り
合う光透過パターンが存在しない部分の近傍に、補助光
透過領域を設けて光強度を調節するようなマスクを用い
て半導体装置のパターン形成を行う半導体装置の製造方
法である。

【００２０】

【作用】上記した手段によれば、ラインアンドスペース
パターンのようなくり返しパターンを、隣り合う光透過
領域を透過する光の位相を反転させるような位相シフト
技術を用いて形成する際に、パターン群の中に隣り合う
光透過領域が存在しないような突出した部分や欠損して
いる部分、またはパターン群の最外部においても、その
近傍に設けられた補助光透過領域を透過する光との干渉
によって、光強度を他の部分と同様にすることができ
る。

【００２１】

【実施例】以下の本発明の実施例の説明は便宜上、複数
の項にわけて行うが、各実施例は別々のものではなく、
単一の発明に関する工程の一部又は変形例等にあたる。
従って、特に必要である場合をのぞき重複部分の説明は
行わない。更に、以下の実施例で使用する参照番号に関
して、下２桁が同一の番号であるものは、特にことわら
ないかぎり、同一又は類似の構造又は機能を果すものと
する。

【００２２】（１）実施例・１ 図１は、本発明の実施例・１のＩである露光装置の位相
シフト機構１を示している。

【００２３】位相シフト機構１は、露光装置の光源２と
被照射試料３との間に設けられたビームエクスパンダ
４、ミラー５，６，９、ハーフミラー７，８、コーナー
ミラー１０、このコーナーミラー１０を微小駆動する光
路長可変機構１１、一対のレンズ１２ａ，１２ｂ、縮小
レンズ１３等からなる光学系により構成される。この光
学系のアライメント系には、前記被照射試料３に転写さ
れるパターンの原画が形成されたマスク１４が位置決め
される。マスク１４は、例えば半導体集積回路装置の製
造工程で使用するマスク（レチクル）であり、被照射試
料３は、例えばシリコン単結晶からなる半導体ウエハで
ある。

【００２４】光源２から発生したｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）などの光Ｌは、ビームエクスパンダ４によって拡大
され、次いでミラー５を介してマスク１４の主面と垂直
な方向に屈折された後、光路の途中に設けたハーフミラ
ー７を介して直進する光Ｌ₁とこれと直交する方向に進
む光Ｌ₂とに二分割される。光Ｌ₂はミラー９およびコー
ナーミラー１０を介して屈折され、光Ｌ₁とは異なる経
路を通ってマスク１４の別の箇所に照射される。マスク
１４の異なる箇所を透過した二つの光Ｌ₁，Ｌ₂は、レン
ズ１２ａ，１２ｂを通過した後、ミラー６およびハーフ
ミラー８を介して一つの光Ｌ に合成された後、縮小レ
ンズ１３により縮小され、ＸＹテーブル１５上に位置決
めされた被照射試料３上に照射される。

【００２５】上記位相シフト機構１においては、ハーフ
ミラー７を通過してからマスク１４に至るまでの二つの
光Ｌ₁，Ｌ₂の光路長が異なるため、マスク１４の主面か
らコーナーミラー１０までの高さ（光Ｌ₂の光路長）を
変えることによって、マスク１４を通過した直後の二つ
の光Ｌ₁，Ｌ₂の間に所望の位相差を生じさせることがで
きる。例えばマスク１４を通過した直後の二つの光
Ｌ₁，Ｌ₂の位相が互いに同相となるときのコーナーミラ
ー１０の位置を原点とし、この原点から下記の式

【００２６】

【数１】ｄ＝(２ｍ＋１)λ/４ …(1) (λ：光の波長、ｍ：整数)で定義される距離（ｄ）だけ
コーナーミラー１０を垂直方向に移動することにより、
マスク１４を通過した直後の二つの光Ｌ₁，Ｌ₂の位相を
互いに逆相（位相差１８０度）にすることができる。上
記コーナーミラー１０の垂直移動は、例えば圧電制御素
子等を用いた光路長可変機構１１を用いて行う。

【００２７】図２は、上記マスク１４の断面の拡大図で
ある。

【００２８】このマスク１４は、例えば屈折率が１.４
７程度の透明な合成石英ガラス等からなり、その主面に
は５００〜３０００Å程度の膜厚を有するＣｒ等の金属
層１６が形成されている。露光に際して金属層１６は光
が透過しない遮光領域Ａとなり、その他の領域は光が透
過する透過領域Ｂとなる。集積回路パターンは、上記遮
光領域Ａと透過領域Ｂとによって構成され、例えば実寸
の５倍の寸法を有している。

【００２９】図３（ａ），（ｂ）は、上記マスク１４に
形成された修正回路パターンの一例である。同図（ａ）
に示す回路パターンＰ₁は、斜線で示す遮光領域Ａとこ
の遮光領域Ａによって周囲を囲まれた、例えばＬ字状の
透過領域Ｂとからなる。一方、同図（ｂ）に示す回路パ
ターンＰ₂の透過領域Ｂは、回路パターンＰ₁の透過領域
Ｂと同一形状を有し、かつその寸法が拡大された透過領
域Ｂの内部に、回路パターンＰ₁の透過領域Ｂと同一形
状、同一寸法の遮光領域Ａを配置したパターンとなって
いる。すなわち、回路パターンＰ₂の透過領域Ｂは、実
質的に回路パターンＰ₁の透過領域Ｂの周辺部のパター
ンと一致している。この二つの回路パターンＰ₁，Ｐ
₂は、図３（ｃ）に示すような回路パターンＰ（斜線
部）を高い精度でウエハに転写するための一対のパター
ンであり、両者はマスク１４の所定の箇所に所定の間隔
で配置されている。

【００３０】次に、上記マスク１４の作成方法を簡単に
説明する。

【００３１】まず、合成石英ガラス板の表面を研磨、洗
浄した後、その主面上の前面に、例えば膜厚５００〜３
０００Å程度のＣｒ膜をスパッタリング法により堆積
し、続いてこのＣｒ膜上の全面にホトレジストを塗布す
る。次に、磁気テープ等に予めコード化された集積回路
パターンデータに基づいて、電子線露光法によりホトレ
ジスト上に集積回路パターンを描画した後、ホトレジス
トの露光部分を現像により除去し、露出したＣｒ膜をウ
ェットエッチングにより除去して集積回路パターンを作
成する。前記一対の回路パターンＰ₁，Ｐ₂のパターンデ
ータは、その一方の回路パターンの遮光領域Ａまたは透
過領域Ｂのデータを拡大または縮小したり、一方の回路
パターンの反転データともう一方の回路パターンのデー
タとの論理積をとったりすることによって自動的に作成
することができる。例えば回路パターンＰ₂のパターン
データは、回路パターンＰ₁の透過領域Ｂのパターンを
拡大したデータと、回路パターンＰ₁の透過領域Ｂの反
転データとの論理積をとることによって自動的に作成す
ることができる。

【００３２】上記マスク１４に作成された集積回路パタ
ーンをウエハ３上に転写するには、まず表面にホトレジ
ストを塗布したウエハ３を前記図１に示す露光装置のＸ
Ｙテーブル１５上に位置決めし、マスク１４をそのアラ
イメント系に位置決めする。マスク１４は、ハーフミラ
ー７によって分割された一方の光Ｌ₁が前記一対の回路
パターンＰ₁，Ｐ₂のうちの一方の回路パターンＰ₁上に
照射されるときに、もう一方の光Ｌ₂がもう一方の回路
パターンＰ₂上に正確に照射されるように行う。次に、
コーナーミラー１０を垂直移動させ、マスク１４を通過
した直後の二つの光Ｌ₁，Ｌ₂の位相が互いに逆相となる
ように位相差の調整を行う。マスク１４の位置決めおよ
び二つの光Ｌ₁，Ｌ₂の位相差の調整を正確に行うには、
例えばマスク１４に形成された図５（ａ），（ｂ）に示
すような一対の位置合わせマークＭ₁，Ｍ₂を利用する。
マークＭ₁，Ｍ₂のそれぞれは、斜線で示す遮光領域Ａと
この遮光領域Ａによって周囲を囲まれた、例えば正方形
の透過領域Ｂとからなるパターンによって構成され、そ
れらの寸法および形状は全く同一である。マスク１４の
位置決めと光Ｌ₁，Ｌ₂の位相差の調整とが正確になされ
ている場合は、マークＭ₁を透過した光Ｌ₁とマークＭ₂
を透過した光Ｌ₂とは、互いに干渉し合って完全に消失
するので、ウエハ３上にはマークＭ₁，Ｍ₂の投影像Ｍが
形成されることはない。すなわち、ウエハ３上で投影像
Ｍの有無を識別することによって、マスク１４の位置決
めと光Ｌ₁，Ｌ₂の位相差の調整とが正確になされている
か否かを容易に判定することができる。

【００３３】このようにしてマスク１４の位置決めと光
Ｌ₁，Ｌ₂の位相差の調整とを行った後、マスク１４に形
成された集積回路パターンの原画を、例えば光学的に１
／５に縮小してウエハ３上に投影し、ウエハ３を順次ス
テップ状に移動させながら上記操作を繰り返す。

【００３４】図４（ａ）は、前記回路パターンＰ₁が形
成された領域におけるマスク１４の断面図、図４（ｂ）
は、前記回路パターンＰ₂が形成された領域におけるマ
スク１４の断面図である。

【００３５】回路パターンＰ₁の透過領域Ｂを透過した
直後の光Ｌ₁と回路パターンＰ₂の透過領域Ｂを透過した
直後の光Ｌ₂とは、図４（ａ)，（ｂ)に示すように、互
いの位相が逆相となる。また、回路パターンＰ₂の透過
領域Ｂは、回路パターンＰ₁の透過領域Ｂの周辺部のパ
ターンと一致しているため、二つの光Ｌ₁，Ｌ₂の合成光
Ｌの振幅は同図（ｃ）のようになる。従って、この合成
光Ｌがウエハ３上に照射されると、同図（ｄ）に示すよ
うに、元の光Ｌ₁，Ｌ₂の境界部で干渉して弱め合う。そ
の結果、同図（ｅ）に示すように、ウエハ３上に投影さ
れる像のコントラストが大幅に改善され、解像度および
焦点深度が大幅に向上する。

【００３６】このように本実施例１の露光装置は、光源
２から発生する光Ｌを二つの光Ｌ₁，Ｌ₂に分割し、この
二つの光Ｌ₁，Ｌ₂がマスク１４に達するまでの光路長を
変えることによって、マスク１４を通過した直後の二つ
の光Ｌ₁，Ｌ₂の位相を互いに逆相とし、その後二つの光
Ｌ₁，Ｌ₂を合成してウエハ３上に照射する。また、本実
施例１のマスク１４は、一方の回路パターンＰ₂の透過
領域Ｂが、もう一方の回路パターンＰ₁の透過領域Ｂの
周辺部のパターンと一致するような一対の回路パターン
Ｐ₁，Ｐ₂を有している。従って、上記露光装置を用いて
上記マスク１４上に形成された集積回路パターンをウエ
ハ３上に転写することにより、回路パターンＰ₁の透過
領域Ｂを透過した光Ｌ₁と回路パターンＰ₂の透過領域Ｂ
を透過した光Ｌ₂とを合成して得られた光Ｌは、元の光
Ｌ₁，Ｌ₂の境界部で干渉して弱め合うため、ウエハ３上
に投影される像のコントラストが大幅に改善され、回路
パターンＰを高い精度でウエハに転写することができ
る。

【００３７】従って、本実施例１の１の露光方法におい
ては、下記のような効果を得ることができる。

【００３８】（１）従来の位相シフト技術のように、マ
スク上に透明膜等の位相シフト手段を設ける必要がない
ので、パターン設計に制約が生じることはない。本実施
例１のＩでは、一つの回路パターンをウエハ上に転写す
る際、マスク上に一対の回路パターンを形成する必要が
あるが、この一対の回路パターンはその一方の回路パタ
ーンの遮光領域または透過領域のデータを拡大または縮
小したり、一方の回路パターンの反転データともう一方
の回路パターンのデータとの論理積をとったりすること
によって自動的に作成することができる。

【００３９】（２）従来の位相シフト技術では不可欠で
あった透明膜の欠陥の有無を検査する工程が不要であ
る。本実施例１のＩでは、一対の回路パターンの欠陥検
査は、元のパターンデータと比較する等によって、通常
のマスクと同様に実施することができる。また、寸法検
査についても、レーザ測長等によって通常のマスクと同
様に実施することができる。従って、マスク検査工程が
煩雑になることはない。

【００４０】（３）マスク上に透明膜等の位相シフト手
段を設けないので、通常のマスクと同様の方法で洗浄す
ることができる。従って、通常のマスクと同程度に異物
のないマスクを作成することができる。

【００４１】（４）上記（１）〜（３）により、マスク
の製造に多大な時間と労力を要することなく、回路パタ
ーンの転写精度を向上させることができる。

【００４２】図６（ａ），（ｂ）は、前記実施例１のＩ
のマスクに形成された一対の回路パターンの他の例（実
施例・１のII）である。

【００４３】同図（ａ）に示す回路パターンＰ₁および
同図（ｂ）に示す回路パターンＰ₂のそれぞれは、斜線
で示す遮光領域Ａとこの遮光領域Ａのよって周囲を囲ま
れた、例えば長方形の透過領域Ｂとからなる。一対の回
路パターンＰ₁，Ｐ₂は、同図（ｃ）に示すような回路パ
ターンＰ（斜線部）を高い精度でウエハに転写するため
の一対のパターンであり、両者はマスク１４の所定の箇
所に所定の間隔で配置されている。回路パターンＰは、
寸法および形状が互いに等しい四つのパターンＰ_A，
Ｐ_B，Ｐ_C，Ｐ_Dからなる。回路パターンＰ₁の透過領域Ｂ
_AはパターンＰ_Aに対応し、回路パターンＰ₁の透過領域
Ｂ_CはパターンＰ_Cに対応している。また、回路パターン
Ｐ₂の透過領域Ｂ_BはパターンＰ_Bに、回路パターンＰ₂の
透過領域Ｂ_Dは、パターンＰ_Dにそれぞれ対応している。
すなわち、回路パターンＰは、一対の回路パターン
Ｐ₁，Ｐ₂のそれぞれの透過領域Ｂを交互に配置したパタ
ーンとなっている。

【００４４】図７（ａ）は、前記回路パターンＰ₁が形
成された領域におけるマスク１４の一部断面図、図７
（ｂ）は、前記回路パターンＰ₂が形成された領域にお
けるマスク１４の一部断面図である。

【００４５】回路パターンＰ₁の透過領域Ｂを透過した
直後の光Ｌ₁と回路パターンＰ₂の透過領域Ｂを透過した
直後の光Ｌ₂とは、図７（ａ），（ｂ）に示すように、
互いの位相が逆相となる。また、二つの光Ｌ₁，Ｌ₂の合
成光Ｌは、同図（ｃ）に示すように元の光Ｌ₁，Ｌ₂の境
界部が互いに接近する。従って、この合成光Ｌ’がウエ
ハ３上に照射されると、同図（ｄ）に示すように、元の
光Ｌ₁，Ｌ₂の境界部で干渉して弱め合う。その結果、同
図（ｅ）に示すように、ウエハ３上に投影される像のコ
ントラストが大幅に改善され、解像度および焦点深度が
大幅に向上する。

【００４６】図８（ａ），（ｂ）は、前記実施例１のＩ
のマスクに形成された一対の回路パターンのさらに他の
例（実施例・１のIII）である。

【００４７】同図（ａ）に示す回路パターンＰ₁は、斜
線で示す遮光領域Ａとこの遮光領域Ａによって周囲を囲
まれた、例えば正方形の透過領域Ｂとからなる。一方、
同図（ｂ）に示す回路パターンＰ₂の透過領域Ｂは、回
路パターンＰ₁の透過領域Ｂの各辺の外側に配置されて
いる。この一対の回路パターンＰ₁，Ｐ₂は、同図（ｃ）
に示すような回路パターンＰ（斜線部）を高い精度でウ
エハに転写するための一対のパターンであり、両者はマ
スク１４の所定の箇所に所定の間隔で配置されている。

【００４８】図９（ａ）は、前記回路パターンＰ₁が形
成された領域におけるマスク１４の一部断面図、第１Ｉ
図（ｂ）は、前記回路パターンＰ₂が形成された領域に
おけるマスク１４の一部断面図である。

【００４９】回路パターンＰ₁の透過領域Ｂを透過した
直後の光Ｌ₁と回路パターンＰ₂の透過領域Ｂを透過した
直後の光Ｌ₂とは、図９（ａ），（ｂ）に示すように、
互いの位相が逆相となる。また、二つの光Ｌ₁，Ｌ₂の合
成光Ｌは、同図（ｃ）に示すように元の光Ｌ₁，Ｌ₂の境
界部が互いに近接する。従って、この合成光Ｌ’がウエ
ハ３上に照射されると、同図（ｄ）に示すように、元の
光Ｌ₁，Ｌ₂の境界部で干渉して弱め合う。その結果、同
図（ｅ）に示すように、ウエハ３上に投影される像のコ
ントラストが大幅に改善され、解像度および焦点深度が
大幅に向上する。

【００５０】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００５１】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
集積回路装置の製造工程に用いられるマスクに適用した
場合について説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、マスクを透過した光を被照射試料上に照射
して上記マスクに形成された所定のパターンを転写する
露光技術全般に広く適用することができる。

【００５２】本願において開示される発明のうち、代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００５３】遮光領域および透過領域からなる所定のパ
ターンが形成されたマスクに光を照射し、前記マスクの
透過領域を透過した光を被照射試料上に照射することに
よって、前記マスクに形成された所定のパターンを前記
被照射試料上に転写する際、光源から発生する光を二つ
の光に分割し、前記二つの光のそれぞれが前記マスクに
達するまでの光路長を変えることによって、前記マスク
の異なる箇所を通過した直後の二つの光の位相を互いに
逆相とし、その後前記二つの光を合成して前記被照射試
料上に照射する本願の露光方法によれば、マスク上の所
定の透過領域を透過した一方の光とマスク上の他の透過
領域を透過したもう一方の光とが被照射試料上において
近接して配置される箇所では、それらの境界領域で二つ
の光が干渉して弱め合うので、投影像のコントラストが
大幅に改善される。

【００５４】これにより、マスクの製造に多大な時間と
労力とを要することなく、パターンの転写精度を向上さ
せることができる。

【００５５】（２）実施例・２ 本実施例において開示される発明のうち代表的なもの概
要を説明すれば、下記のとおりである。

【００５６】第１の発明は、それぞれ遮光領域及び透過
領域を備えた第１のパターン，第２のパターンを有し、
該２種類のパターンに位相差のある少なくとも部分的に
コヒーレントな２つの光を照射し、それらの光の透過パ
ターンを合成して、被照射試料上で所望のパターンを作
成するためのマスクであって、前記所望パターンの精度
が要求される境界部にて、第１のパターンの透過領域を
透過した光と、第２のパターンの透過領域を透過した光
とが干渉して弱めあうように、前記第１のパターン及び
第２のパターンを同一基板上に又は前記第１のパターン
と前記第２のパターンとを別々に２枚の基板上に構成し
たものである。

【００５７】第２の露光装置の発明では、少なくとも部
分的にコヒーレントな光束を発生する光源と、該コヒー
レントな光束を２つに分割するための光束分割手段と、
該光束分割手段から再度光束を合成するまでの光路のい
ずれか一方に置かれた光学位相シフト部材と、第１のパ
ターン及び第２のパターンを透過した光束を単一の光束
に合成する光学系と、該単一の光束を被照射試料に縮小
して投影する光学系とを有し、前記光学位相シフト部材
により、第１のパターンを透過する光と第２のパターン
を透過する光の位相を１８０度までずらし、被照射試料
上で合成した所望のパターンを作成するようにした。

【００５８】第３の露光方法の発明では、前記第１のマ
スク上の第１のパターンと第２のパターンに、それぞれ
位相差のある少なくとも部分的にコヒーレントな２つの
光を照射し、それらの光の透過パターンを合成して、被
照射試料上で所望のパターンを作成するようにした。

【００５９】なお、本明細書において、少なくとも部分
的にコヒーレントな光束とは、干渉して弱め合う効果が
達成されるのに十分なコヒーレント性を有した光束を言
うものとする。

【００６０】また、本実施例において、境界部とは前記
所望パターンのパターンを構成する線分の境界のみなら
ず、２つの線分に挟まれた領域をも含むものとする。

【００６１】上記した手段によれば、所望パターンの精
度が要求される境界部にて、第１のパターンの透過領域
を透過した光と、第２のパターンの透過領域を透過した
光とが干渉して弱めあうように、前記第１のパターン及
び第２のパターンを構成したマスク上の第１のパターン
と第２のパターンに、それぞれ位相差のある少なくとも
部分的にコヒーレントな２つの光を照射し、それらの光
の透過パターンを合成して、被照射試料上で所望パター
ンを作成するようにしたので、所望パターンの精度が要
求される境界部の転写精度を向上させることができる。

【００６２】図12は、本発明のマスクを用いた露光装置
の一実施例である露光光学系の要部構成図、図13〜図15
は、前記露光光学系を用いた本発明のマスクの要部平面
図、図16〜図18は、それぞれ前図図13〜図15に対応し、
マスクを通過した光の振幅および強度を示す説明図であ
る。

【００６３】本実施例の露光装置は機能的に大別して４
つのエレメントからなっている。第１はマスク２０９に
位相差のある２つの光束を照射するエレメント（第１の
エレメント）、第２はマスク２０９からなるエレメント
（第２のエレメント）、第３はマスク２０９の２つの透
過光を合成し被照射試料２１５に縮小して照射するエレ
メント（第３のエレメント）、第４は単一の光束の合成
を調整するアライメント機構からなるエレメント（第４
のエレメント）である。

【００６４】第１のエレメントは、部分的にコヒーレン
トな光を発する光源２０１、光源２０１から出た光を広
げる拡げるエクスパンダ２０２、光路を折り曲げるミラ
ー２０３，２０６、入射光の一部光を透過し一部を反射
するハーフミラー２０４、光の位相を変化させる位相シ
フト部材２０５で構成される。また、第３のエレメント
はマスク２０９からの２つの透過光を平行光にするため
のレンズ２０１，２１１、ミラー２１２、ハーフミラー
２１３、光を縮小するための縮小レンズ２１４、被照射
試料２１５、可動試料台２１６で構成される。第４のエ
レメントは、ミラー２０３、ハーフミラー２０４，レン
ズ２１０，及びミラー２１２を移動させるアライメント
機構２０７、その制御回路２０８から構成されている。

【００６５】上記において、ミラー２０３は装置全体が
小型にするために設けられたものであるが、ミラー２０
３を設けず、エクスパンダ２０２からの光を直接入射し
てもよい。ハーフミラー２０４はエクスパンダ２０２か
らの光を２つに分割する機能があり、マスク２０９上の
第１のパターン２０９ａ上に配置される。位相シフト部
材２０５はハーフミラー２０４とミラー２０６との間に
又はミラー２１２とハーフミラー２１３との間に置か
れ、位相を所定だけずらす働きがある。位相シフト部材
２０５は、例えば屈折率が１.４７の合成石英ガラスを
用いる。マスク２０９を配置し、位相シフト部材２０５
を設けない状態でミラー２１２からの第１の光束２３０
とレンズ２１１からの第２の光束２３１の位相差が０に
なっているとすれば、位相シフト部材の厚さｄは、光源
の波長をλ、部材の屈折率をｎとして

【００６６】

【数２】ｄ＝ｍλ／２（ｎ−１） …(2) （ｍ：整数）としたものを用いる。

【００６７】位相シフト部材２０５を用いるのは、露光
の際、二ヶ所の透過領域を透過した光のうち、位相シフ
ト部材２０５を透過した光と、位相シフト部材２０５を
透過していない光との間に１８０度の位相差を生じさせ
るためである。例えば露光の際に照射される光の波長λ
を０.３６５μｍ（ｉ線）、位相シフト部材２０５の屈
折率ｎを１.５とした場合には、位相シフト部材２０５
の厚さＸ₁は、０.３６５μｍのｍ（整数）倍にすれば良
い。

【００６８】ミラー２０６はハーフミラー２０４を透過
した光と位相シフト部材２０５を透過した光を平行にす
るためのミラーである。なお、マスク２０９上の２つの
パターン２０９ａ，２０９ｂは２つの光３３０，３３１
に対して直交するように配置される。

【００６９】レンズ２１０，２１１は通常、その光軸の
中心がそれぞれパターン２０９ａ，２０９ｂの中心と合
致するように配置される。ハーフミラー２１３は２つの
光２３０，２３１を合成するためのものである。ミラー
２１２はその合成のため、光２３０を折り曲げる機能が
ある。

【００７０】第４のエレメントにかかるアライメント機
構２０７は露光装置の光学系のうち、位置合わせに必要
な一部の光学系を移動させる機構からなり、圧厚電素子
等が用いられる。図12においては、ミラー２０３，ハー
フミラー２０４，レンズ２１０，及びミラー２１２を移
動させる構成になっているが、露光装置の構成により移
動させる光学素子の種類及び数は当然のことながら変化
する。なお、このアライメント機構７の移動を制御する
方法については、後述する。

【００７１】次に、第２のエレメントである本発明のマ
スク２０９の構成について説明する。

【００７２】まず、被照射試料２１５上で作りたいパタ
ーン（所望パターン）が図13（ｃ）のように２次元的な
広がりを有する、逆Ｌ字形のパターン２２９であるとす
る。図13（ａ），（ｂ）はそのような所望パターンを作
るためにマスク２０９上に形成された、それぞれ第１の
パターン２０９ａ、第２のパターン２０９ｂの一例の平
面図であり、被照射試料２１５で合成される所望パター
ン（ｃ）を考慮して相対位置関係を保持して配置され
る。

【００７３】第１のパターン２０９ａと、第２のパター
ン２０９ｂとは共に、それぞれ遮光領域と透過領域との
組合せからパターンが作られる。これらのパターンは一
枚の基板上に作っても良く、又それぞれ２枚のガラス基
板に別々に作っても良い。ただしこの場合はガラス基板
の厚さの差分をも前記位相シフト部材の厚さで補正する
ことになる。なお、図13において、透過領域を白い面で
示し、遮光領域を斜線で示している。

【００７４】図13（ａ）の透過パターン２３２は逆Ｌ字
形の透過領域を有しており、図13（ｂ）の透過パターン
２３６は逆Ｌ字形の透過領域内に僅かに小さい逆Ｌ字形
の遮蔽領域２３４が設けられ、帯状の透過領域２３６を
有するように構成されている。

【００７５】次に、本発明の作用について説明する。

【００７６】少なくとも部分的にコヒーレントな光源２
０１から出た光はエクスパンダ２０２により拡げられ、
ミラー２０３で光路を折り曲げた後、ハーフミラー２０
４によって２つの光束に分割される。ハーフミラー２０
４は通常、透過５０％，反射５０％のもの（より厳密に
は、反射率と透過率が等しいもの）が用いられる。２つ
に分けられた光束のうち、その一方の光学系への光路に
は、位相シフト部材２０５が配置されている。その位相
シフト部材２０５を透過した光は１８０度の位相差を付
けられたあと、ミラー２０６によりマスク２０９の第２
のパターン２０９ｂに照射される。一方、ハーフミラー
２０４を透過した光はマスク２０９の第１のパターン２
０９ａに照射される。

【００７７】マスク２０９上に構成した２カ所のパター
ン２０９ａ，２０９ｂを透過した２つの光束は再度レン
ズ２１０，２１１により平行光束にされた後、合成され
る。すなわち、第１のパターン２０９ａを透過した第１
の光２３０はミラー２１２によって光路を折り曲げられ
た後、レンズ２１１を経た第２の光２３１と、ハーフミ
ラー２１３により合成され単一の光束にされる。

【００７８】その後、縮小レンズ２１４を用いて、可動
試料台２１６に保持された被照射試料２１５にマスク２
０９上の２カ所のパターン２０９ａ，２０９ｂが合成さ
れた状態で照射され、被照射試料２１５上で所望のパタ
ーンが構成される。

【００７９】ここで、図13（ｃ）に示した所望パターン
を投影するときに、第１のパターン２０９ａと第２のパ
ターン２０９ｂの透過光を１８０度の位相差を持って合
成させると、なぜマスク２０９のパターンの転写精度が
よくなるかについて説明する。

【００８０】まず、前述のように、縮小倍率を考慮して
マスク２０９の第１のパターン２３２を、所望パターン
２２９の外周より少し広い外周を有し、その内側に透過
領域を有するパターン２３２に構成する。そして第２の
透過パターン２３６を、同じく縮小倍率を考慮して第１
のパターン２３２から求める所望パターン２２９と同じ
大きさの遮蔽パターン２３４を引いたときにできる帯状
の透過パターン２３６とする。

【００８１】このように構成することにより、求める所
望パターン２２９の周辺領域２３８には、第２の透過パ
ターン２３６からの透過光と、第１の透過パターン２３
２の内側の帯状領域２３６からの透過光とが光の干渉に
より弱められ、所望パターン２２９の境界部をシャープ
にすることができる。また、所望パターン２２９は第２
のパターン側の遮蔽領域２３４と、同じ大きさの第１の
パターン側の透過領域２３４とが合成されるので、結
局、通常の露光と同じになり、パターンが形成される。
なお、図13（ｃ）においては、光の照射されている部分
を斜線部で示し、干渉して弱められる部分を白い領域２
３８で示しており、図13（ａ），（ｂ）とは反対のパタ
ーンとなっている。

【００８２】図16（ａ），（ｂ）はそれぞれ、マスク２
０９上の第１のパターン２０９ａ、第２のパターン２０
９ｂのＹ−Ｙ断面図を示した図である。符号２６２は基
板を示し、符号２６３は遮蔽部材を示す。図16（ａ），
（ｂ）はそれぞれマスク透過直後の光の振幅を示してお
り、マスクの各々の透過領域２３２と透過領域２３６に
おいて、位相シフト部材を透過した光（ｂ）と、位相シ
フト部材２０５を透過していない光（ａ）との間には、
１８０度の位相差が生じていることがわかる。図16
（ｃ）は第１のパターンと第２のパターンを透過し、合
成直後の光の振幅を示した図である。

【００８３】もし、第１のパターン２３２のみで照射す
ると、ウエハ上における光の振幅は光の回析により、パ
ターンの周辺部においてなだらかな傾きになり、その境
界がシャープにならない。ところが、本実施例では、図
13における透過領域２３６を透過した１８０度の位相差
がある光２４２が、図13における透過領域２３２を透過
した光２４０の周辺に配置されているため、干渉によ
り、求める所望パターン２２９の境界部において弱め合
い、光振幅の減少度合いが著しくなる。従って、ウエハ
上に投影される像の輪郭部分のぼけが低減し、投影像の
コントラストが大幅に改善され、解像度および焦点深度
が大幅に向上する（図16(ｄ)）。なお、光強度は、光の
振幅の２乗となるため、ウエハ上における光振幅の負側
の波形は、図16（ｅ）に示すように正側に反転される。

【００８４】このように本実施例のマスクによれば、求
める所望パターンが２次元的な広がりを有するパターン
であるときには、マスク上の相対位置において、第１の
パターンをその２次元パターン（所望パターン）の外周
より少し広げパターンの内側に透過領域を有する透過パ
ターンとし、第２のパターンをその第１のパターン外周
よりも僅かに大きい外周を有する帯状の透過パターンと
することにより、２次元的な広がりを有する所望パター
ンの境界部のみをシャープにすることができる。

【００８５】なお、マスク２０９には、第１のパターン
２０９ａと第２のパターン２０９ｂとの位置合わせをす
るための位置合わせマークが形成されている。この位置
合わせマークにより前記アライメント機構２０７の駆動
が制御される。

【００８６】図20は、二カ所に分けたパターンの位置合
わせのためのマークの一例である。このマークパターン
は、（ａ）と（ｂ）とで全く同一構成、同一の相対位置
及び寸法としてある。マークの形状は図のように正方形
上に限定されず、Ｌ字型、十字型などの図形を用いるこ
とが出来る。但し、精度を増すために同じ形状を方向別
に複数個設ける方がよい。また、原則的には、これら位
置合わせマークは、アライメント機構２０７の位置合わ
せに要求される次元だけマスク２０９に設けられる。す
なわち、Ｘ−Ｙ軸の２次元の位置合わせが要求されるの
なら、これらマークもＸ−Ｙ軸の２次元方向に必要とさ
れるが、通常図12のような装置の場合、１次元で十分な
場合が多い。

【００８７】このマークを通過した透過光は、光の位相
差が１８０度で、位置関係が正しく合わされている場合
には、その透過光は全て遮光されたものと同一となる。
そこでこの遮光の状態をＣＲＴ等で監視し、その条件が
満たされたとき、位置合わせが完了したことにすればよ
い。

【００８８】逆に、初期設定のときなどに於いて、完全
に遮光されていない場合は、遮光されるように、アライ
メント機構２０７を駆動させて（ａ）と（ｂ）との位置
合わせをすれば良いことになる。

【００８９】次に、本実施例のマスク２０９の製造方法
を図19を参照しつつ説明する。

【００９０】図12に示す本実施例のマスク２０９は、半
導体集積回路装置の所定の製造工程で用いられるマスク
（レチクル）が用いられる。なお、本実施例のマスク２
０９には、例えば実寸の５倍の集積回路パターンの原画
が形成され、遮光領域Ａと透過領域Ｂとによって構成さ
れている。

【００９１】製造に際しては、まず、石英ガラス等から
なる透明な基板２６２の表面を研磨、洗浄した後、その
表面上に、例えば厚さ５００〜３０００Å程のＣｒ等か
らなる金属層２６３をスパッタリング法等により形成す
る。ついで、この金属層２６３の上面に、例えば０.４
〜０.８μｍのフォトレジスト（以下、レジストとい
う）を塗布する。続いて、レジストをプリベークした
後、磁気テープ等に予めコード化された半導体集積回路
装置の集積回路パターンデータに基づいて電子線露光方
式などによりレジストの所定部分に電子線Ｅを照射す
る。なお、集積回路パターンデータには、パターンの位
置座標や形状等が記録されている。

【００９２】次いで、例えば、図13（ａ），（ｂ）のパ
ターンデータに基づいて電子線露光方式等によりレジス
トに（ａ），（ｂ）のパターンを転写する。

【００９３】（ａ），（ｂ）のパターンデータは、上記
した集積回路パターンデータの遮光領域Ａまたは透過領
域Ｂのパターン幅を拡大または縮小して自動的に作成す
る。例えば本実施例においては、（ａ）は遮光領域のパ
ターン幅を、例えば０.５〜２.０μｍ程太らせ、（ｂ）
はこれを元のデータの反転データと論理積をとることに
より、パターンデータを自動的に作成することが可能で
ある。

【００９４】その後、現像、所定部分のエッチング、レ
ジストの除去、さらに洗浄、検査等の工程を経て、図13
（ａ），（ｂ）に示したパターンを有するマスク２０９
が製造される。

【００９５】このようにして製造されたマスク２０９を
用いてレジストが塗付された被照射試料２１５（以下単
にウエハと記す）上にマスク２０９上の集積回路パター
ンを転写するには、例えば以下のようにする。

【００９６】すなわち、図12の縮小投影露光装置にマス
ク２０９およびウエハを配置して、マスク２０９上の集
積回路パターンの原画を光学的に１／５に縮小してウエ
ハ上に投影するとともに、可動試料台２１６にてウエハ
を順次ステップ状に移動させるたびに、投影露光を繰り
返すことによって、マスク２０９上の集積回路パターン
をウエハ全面に転写する。

【００９７】次に本実施例にかかるマスクの他の例につ
いて説明する。

【００９８】図14（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明にか
かるマスクの要部構成図であり、（ａ）と（ｂ）はそれ
ぞれ図12のマスク２０９の第１，第２パターンを示し、
マスクパターンをその所望パターンを考慮して相対位置
関係を保持して分けた平面図である。なお（ｃ）は合成
された所望パターンの平面図である。図17（ａ）〜
（ｅ）は図14に示したマスクの透過領域を透過した光の
振幅および強度を説明するための図である。なお、使用
する露光装置及びその方法は前記実施例と同様である。

【００９９】図14に示す実施例は所望パターン２４８が
線２４４〜２４７が横方向に一列に並ぶような１次元的
なパターンであるときに、その境界部をシャープにする
ためのマスク上のパターン構成を示したものである。こ
の場合、マスクの相対配置上において、前記の線２４４
〜２４７の内、線２４４，２４６を構成する第１のパタ
ーンの透過領域２４９，２５０と線２４５，２４７を構
成する第２のパターンの透過領域２５１，２５２とを交
互に配置する。すると、干渉して弱めあう領域が前記所
望パターン２４８を構成する各線の中間領域２５５にき
て、各線がシャープになる。

【０１００】図17（ａ）〜（ｅ）においてその関係を所
望パターンの内、線２４４，２４５のみを抜き出した場
合で説明する。この場合も、第１のパターンの透過領域
２４９を透過した光２５６と、第２のパターンの透過領
域２５１を透過した光２５７との間に１８０度の位相差
が生じている（図17（ａ），（ｂ））。従って、これら
の光が、ウエハ上における所望パターンにおいて、二つ
の線２４４，２４５の間の領域２５５において図17
（ｄ）の２５９，２６０で示す光の成分が互いに干渉に
より打ち消し合うことになり、図17（ｄ）で示すよう
に、光振幅の傾き２６１が大きくなる。よって、図14に
示す線２４４，２４５の間の領域のおいてシャープな境
界を形成することができる。なお、図17（ｄ）は干渉前
のウエハ上の光の振幅を模式的に示した図である。

【０１０１】この結果、１次元パターンの投影像のコン
トラストを大幅に改善することができ、解像度および焦
点深度を大幅に向上させることが可能となる（図17
（ｅ））。

【０１０２】本実施例によれば、所望のパターンが、線
が横方向に一列に並ぶような１次元的なパターンである
ときには、マスク上の相対位置において、前記の線を構
成する第１のパターンの透過領域と、第２のパターンの
透過領域とを交互に配置し、前記干渉して弱めあう領域
を前記所望のパターンを構成する各線の中間に配置した
ことにより、前記２次元的なパターンの手法を取れない
くらい狭い領域に複数の線が並んでいる場合に、転写精
度を大幅に向上させることができる。

【０１０３】次に本発明にかかるマスクのその他の例に
ついて説明する。

【０１０４】図15（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明にか
かるマスクの要部構成図であり、（ａ）と（ｂ）はそれ
ぞれ図12のマスク２０９の第１，第２パターンを示し、
マスクパターンをその所望のパターンを考慮して相対位
置関係を保持して分けた平面図である。なお（ｃ）は合
成された所望パターンの平面図である。図18（ａ）〜
（ｅ）は図15に示したマスクの透過領域を透過した光の
振幅および強度を説明するための図である。なお、使用
する露光装置及びその方法は前記実施例と同様である。

【０１０５】本実施例の所望パターン２６９は、正方形
状のマスクパターン２７０の周囲に微小サブパターン２
７２を配したものである。

【０１０６】このような、２次元パターン２７０の回り
の微小サブパターン２７２を精度良く転写するのを従来
のマスクに位相透明膜を付ける方法で行うのは難しかっ
たが、本発明によれば、簡単に良好な所望パターン２６
９を作ることが出来る。すなわち図15に示す本実施例の
マスクにおいても、マスク上の相対位置において、第１
のパターンをその縮小倍率を考慮して、２次元パターン
２７０と同じ大きさの透過領域を有するパターン２７４
とし、第２のパターンを前記微小なパターン２７６とす
ることにより、図18（ａ）〜（ｅ）で示すように、マス
クの各々の透過領域において、位相シフト部材を透過し
た光２７７と、位相シフト部材２０５を透過していない
光２７８との間に１８０度の位相差が生じ（図18(ａ)，
(ｂ)）、これらの光が２次元パターンと微小パターンと
の間の領域２８０で干渉することにより、ウエハ上に投
影される像のぼけを低減することが可能となる。この結
果、投影像のコントラストを大幅に改善することがで
き、解像度および焦点深度を大幅に向上させることが可
能となる（図18(ｅ)）。

【０１０７】これらの実施例にかかるマスクによれば、
以下の効果を得ることができる。

【０１０８】露光の際、所望パターンの精度が要求され
る境界部において、第１のパターンの透過領域を透過し
た光と、第２のパターンの透過領域を透過した光とが干
渉して弱めあうように、第１のパターン及び第２のパタ
ーンが構成されているので、ウエハ上に投影される像の
輪郭部分のぼけが低減し、投影像のコントラストが大幅
に改善され、解像度および焦点深度を大幅に向上させる
ことができる。この結果、従来と同一の投影レンズで同
一の波長を用いたとしても、解像限界を大幅に高めるこ
とができる。よってマスク上のパターンが集積回路パタ
ーンのように複雑であり、かつ微細であっても、部分的
にパターン転写精度が低下することがなく、マスク上に
形成されたパターン全体の転写精度を大幅に向上させる
ことが可能となる。

【０１０９】また、２つのパターンを用意して、合成さ
れたパターンで位相シフトの効果を得るようにしている
ため、透明膜がマスク表面になく、従来の透明膜をマス
ク上に設けた場合のような検査上の不都合がなくなる。

【０１１０】さらに、透明膜を付ける工程がないので、
位相シフト手段としてマスク基板上に透明膜を用いたマ
スクよりもマスクの製造時間を大幅に短縮させることが
できる。

【０１１１】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【０１１２】例えば、本発明のマスクを用いた露光方法
によれば、装置の具体的構成には限定されず、光束を２
分割して用いる前記した実施例の構成に限らず、複数に
光束を分割し、それぞれ位相差を付け、複数マスクのパ
ターンを合成露光する手段とすることもできる。

【０１１３】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
装置の製造技術について説明したが、それに限定される
ものではなく、本発明は、位相シフト法により作像向上
効果が適用できる露光の技術分野に広く応用ができるこ
とは明らかである。

【０１１４】本実施例において開示される発明のうち代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下
記のとおりである。

【０１１５】すなわち、所望パターンの精度が要求され
る境界部にて、第１のパターンの透過領域を透過した光
と、第２のパターンの透過領域を透過した光とが干渉し
て弱めあうように、前記第１のパターン及び第２のパタ
ーンを構成したマスク上の第１のパターンと第２のパタ
ーンに、それぞれ位相差のある少なくとも部分的にコヒ
ーレントな２つの光を照射し、それらの光の透過パター
ンを合成して、被照射試料上で所望パターンを作成する
ようにしたので、所望パターンの精度が要求される境界
部の転写精度を向上させることができる。

【０１１６】実施例・１及び２で説明したような２枚の
マスクに通常の主パターンとπ又はそれと等価な位相シ
フトを与えられるべき主パターン又は微細なシフト・パ
ターン（随伴パターン）を合成露光する方法を本願明細
書では、「マルチ・マスク位相シフト法」又は「マルチ
・マスク位相反転シフト法」ということにする。

【０１１７】（３）実施例・３ 図21は、本発明の実施例・３の露光装置（１：５縮小投
影／ステップ・アンド・リピート方式）の位相シフト機
構３０１を示す。

【０１１８】同図において、位相シフト機構３０１は、
露光装置の光源３０２と被照射試料３０３（ウエハ）と
の間に設けられたビーム・エクスパンダ３０４，ミラー
３０５，３０７，３０８、ハーフ・ミラー３０６，３１
３、光軸シフタ３０９，コーナー・ミラー３１０、この
コーナー・ミラーを縮小駆動する光路長可変機構３１
１、一対の中継レンズ３１２ａ，３１２ｂ、縮小レンズ
系３１５等からなる光学系により構成される。この光学
系のアライメント系には、前記被照射試料３０３に転写
されるパターンの原画が形成されたマスク３１４（又は
レチクル）が位置決めされる。マスク３１４は、例えば
半導体集積回路装置の製造工程で使用するマスク（レチ
クル）であり、被照射試料３０３は、例えばシリコン単
結晶からなる半導体ウエハである。

【０１１９】光源３０２から発生したｉ線（波長３６５
ｎｍ）などの光Ｌは、ビームエクスパンダ３０４によっ
て拡大され、次いでミラー３０５を介してマスク３１４
の主面と垂直な方向に屈折された後、光路の途中に設け
たハーフミラー３０６を介して直進する光Ｌ₁とこれと
直交する方向に進む光Ｌ₂とに２分割される。光Ｌ₂はミ
ラー３０７及びコーナーミラー３１０を介して屈折さ
れ、光Ｌ₁と異なる経路を通ってマスク３１４の別の箇
所に照射される。マスク３１４の異なる箇所を透過した
二つの光Ｌ₁，Ｌ₂は、レンズ３１２ａ，３１２ｂを通過
した後、ミラー３０８及びハーフミラー３１３を介して
一つの光Ｌに合成された後、縮小レンズ３１５により縮
小され、ＸＹテーブル３１６上に位置決めされた被照射
試料３０３上に結像照射される。

【０１２０】上記位相シフト機構３０１においては、ハ
ーフミラー３０６を通過してから後の光Ｌ₁，Ｌ₂の光路
長が異なるため、マスク３１４の主面からコーナーミラ
ー３１０までの高さ（光Ｌ₂の光路長）を変えることに
よって、ウエハ３０３に到達した光Ｌ₁，Ｌ₂の間に所望
の位相差を生じさせることができる。上記コーナミラー
３１０の垂直移動は、例えば、圧電制御素子による光路
長可変機構３１１を用いて行なう。

【０１２１】図22は上記マスク３１４の断面の拡大図で
ある。このマスク３１４は例えば屈折率１.４７程度の
透明な合成石英ガラス３２２等からなり、その主面に５
００〜３０００Å程度の膜厚を有するＣｒ（クロム）等
の金属層３２３が形成されている。露光に際しては金属
層３２３は光が透過しない遮光領域Ａとなり、その他の
領域は光が透過する透過領域Ｂとなる。集積回路パター
ンは、上記遮光領域Ｂとによって構成され、例えば実寸
（ウエハ上の寸法）の５倍の寸法を有している。

【０１２２】図23（ａ），（ｂ）は上記マスク３１４上
に形成された集積回路パターンの一例である。同図
（ａ）に示す回路パターンＰ₁は、転写後の合成パター
ン（ｃ）の一部であり、被転写試料表面段差の低部を抜
き出したものである。同図（ｃ）に示す回路パターンＰ
₂は、転写後の合成パターン（ｃ）の一部であり、被転
写試料表面段差の高部を抜き出したものである。パター
ンＰ₁とＰ₂は、マスク３１４の所定の箇所に所定の間隔
で配置されている。上記図23（ａ）〜（ｄ）において、
３３１はＳｉ単結晶基板又はエピタキシャル層（Ｓｉ）
等の半導体基板、３３２はＳｉＯ₂膜、３３４ａ及びｂ
はポリＳｉ、ポリサイド、シリサイド又はリフラクトリ
ーメタルからなるゲート電極又は配線、３３３はその上
に塗布されたポジ型レジスト膜、Ｂ_A及びＢ_Cは主マスク
３１４ａ上の開口パターン、Ｂ_B及びＢ_Dはサブ・マスク
３１４ｂ上の開口パターン、Ｐ_A及びＰ_Cは低部パターン
に対応するレジスト膜上の位置、Ｐ_B及びＰ_Dは高部パタ
ーンに対応するレジスト膜上の位置である。

【０１２３】次に上記マスク３１４ａ，ｂの作成方法を
簡単に説明する。まず、合成石英ガラスの表面を研磨、
洗浄した後、その主面上の全面に、例えば膜厚５００〜
３０００Å程度のＣｒ膜をスパッタリング法により堆積
し、続いて、このＣｒ膜上の全面に電子線レジストを塗
布する。次に磁気テープ等に予めコード化された集積回
路パターンデータに基づいて、電子線露光法により電子
線レジスト上に集積回路パターンを描画した後、電子線
レジストの露光部分を現像により除去し、露光したＣｒ
膜をウェットエッチングにより除去して集積回路パター
ンを作成する。前記一対の回路パターンＰ₁，Ｐ₂のパタ
ーンデータは、その一方の回路パターンの遮光領域Ａ又
は透光領域Ｂのデータを拡大又は縮小したり、一方の回
路パターンの反転データともう一方の回路パターンのデ
ータとの論理積をとったりすることによって自動的に作
成することができる。例えば回路パターンＰ₂のパター
ンデータは、回路パターンＰ₁の透過領域Ｂのパターン
を拡大したデータと、回路パターンＰ₁の透過領域Ｂの
反転データとの論理積をとることによって自動的に作成
することができる。

【０１２４】上記マスク３１４に作成された集積回路パ
ターンをウエハ３０３（図21）上に転写するには、まず
表面にホトレジストを塗布したウエハ３０３を前記図21
に示す露光装置のＸＹテーブル３１６上に位置決めし、
マスク３１４（３１４ａ及び３１４ｂ）をそのアライメ
ント系に位置決めする。マスク３１４は、ハーフミラー
３０６によって分割された一方の光Ｌ₁が前記一対の回
路パターンＰ₁，Ｐ₂のうちの一方の回路パターンＰ₁上
に照射されるときに、もう一方の光Ｌ₂がもう一方の回
路パターンＰ₂上に正確に照射されるように行なう。次
にコーナーミラー３１０を垂直移動させ、再び合成され
るときの２つの光Ｌ₁，Ｌ₂の位相が互いに逆相となるよ
うに位相差の調整を行なう。このとき、光源の可干渉距
離を考慮して、２つの光路差をできるかぎり小さくおさ
える。マスク３１４の位置決め及び二つの光Ｌ₁，Ｌ₂の
位相差の調整を正確に行なうには、例えばマスク３１４
に形成された図25（ａ），（ｂ）に示すような一対の位
置合わせマークＭ₁₁，Ｍ₁₂，Ｍ₂₁，Ｍ₂₂（Ｍｌｎで総
称）を利用する。マークＭｌｎは、斜線で示す遮光領域
中に等間隔で設けられた同一形状同一配置の開口よりな
る。すなわち、Ｍ₁₂とＭ₁₁及びＭ₂₁とＭ₂₂の間隔寸法は
すべて同一である。マスク３１４（３１４ａ及び３１４
ｂ）の位置決めと光Ｌ₁，Ｌ₂の位相差の調整とが性格に
なされている場合は、マークＭ₁ｎを透過した光Ｌ₁とマ
ークＭ₂ｎを透過した光Ｌ₂とは、互いに干渉し合って完
全に消失するので、ウエハ３０３上にはマークの像
Ｍ₁，Ｍ₂が形成されることはない。すなわち、ウエハ３
０３上で投影像Ｍ₁，Ｍ₂の有無を識別することによっ
て、マスク３１４（３１４ａ及び３１４ｂ）の位置決め
と光Ｌ₁，Ｌ₂の位相差の調整とが正確になされているか
否かを容易に判定することができる。

【０１２５】マスク上のパターンＰ₁，Ｐ₂の位置合わせ
は、アライメント機構３０９を用いて行なう。次に被照
射試料３０３の表面段差（図23）に対応させて位相差を
調整する。この調整は、光路長可変機構３１１の圧電制
御素子をコンピュータ制御（プログラム化）して行な
う。すなわち、図24に示すように、位相差に対応して、
焦点位置をシフトさせることができるので、被照射試料
に表面段差がある場合にも、上部及び下部共に焦点を合
わせることが可能となる。

【０１２６】このようにしてマスク３１４の位置決めと
光Ｌ₁，Ｌ₂の位相差の調整とを行なった後、マスク３１
４に形成された集積回路パターンの原画を、例えば光学
的に１／５に縮小してウエハ３０３上に投影し、ウエハ
３０３を順次ステップ状に移動させながら上記操作を繰
り返す。

【０１２７】図24のデータは、図11に示すようなオン・
マスク位相シフト法により、位相差がそれぞれ１５０
°，１８０°，２１０°になるようにマスク上の透明シ
フタ層を形成して露光したものである。実験条件は、最
小パターン寸法０.３５μｍ，露光波長λ＝３６５ｎｍ
（ｉ線），ＮＡ＝０.４２，パーシャル・コヒーレンシ
ーσ＝０.３，レジスト「ＲＩ７０００Ｐ」（日立化成
社製）、露光装置は５：１ｉ線ステッパ「ＲＡ１０１」
（日立製作所製）である。

【０１２８】なお、本発明の原理は、上記のような二つ
のマスク・パターンを合成することによるペア・マスク
位相シフト法ばかりでなく、一つのマスクを単一の光束
で露光するオン・マスク位相シフト法によっても実現で
きる。この場合は図11の位相シフト膜２２の厚さを位相
差φが１５０°〜２１０°間の所望の値になるように形
成する必要がある。

【０１２９】本実施例に示したように、「位相シフト
法」において、シフト量を（２ｎ＋１）π；（ｎは整
数）以外の値とすることにより、複数の像面に投影する
方法を「多像面位相シフト法」と、特に２つのマスクを
用いるときは「マルチ・マスク多像面位相シフト法」と
よぶことにする。

【０１３０】なお、以下の実施例に示す位相シフトを伴
わない段差を有する複数平面への同時結像による露光法
と本実施例のものとを総称して「多像面投影露光法」と
いうことにする。

【０１３１】（４）実施例・４ 本実施例は、実施例１〜３及び後に示す実施例に適用で
きるステップ・アンド・リピート型５：１縮小投影露光
装置（ステッパ）の変形例に関するものである。本実施
例は、プロセス等からの要請により、コヒーレンシの低
い露光光を用いる等のために、コヒーレンス長が比較的
短い場合に有効である。

【０１３２】図26は、本実施例のステッパの露光光学系
の模式正断面図である。同図において、４０２は水銀ア
ーク・ランプ、水銀キセノン・アーク・ランプのｉ線等
（３６５ｎｍ）、エキシマ・レーザ（２４９ｎｍ又は３
０８ｎｍ）等の露光光源、４０３は被露光ウエハ、４０
４はビーム・エクスパンダ及びコンデンサ・レンズ等を
含む照明光学系、４０５はコールド・ミラー等のミラ
ー、４０６は光Ｌをほぼ同等に２分割するための光分割
用ハーフ・ミラー、４０７ａ及び４０７ｂはそれぞれ分
割光Ｌ₁，Ｌ₂を反射するためのミラー、４０８は光Ｌ₁
に関しての光路長制御及びマスクとの位置合せのための
コーナ・ミラー・ブロック、４０８ａは前部コーナ・ミ
ラー、４０８ｂは後部コーナ・ミラー、４０９はコーナ
・ミラー・ブロック４０８の駆動制御手段、４１０は光
Ｌ₂に関しての光路長制御のためのコーナ・ミラー・ブ
ロック、４１０ａはその前部ミラー、４１０ｂは後部コ
ーナ・ミラー、４１４ａは、主マスク、４１４ｂはサブ
・マスク、４１２ａ及び４１２ｂはそれぞれ光Ｌ₁，Ｌ₂
に対応する前部投影レンズ系、４１１はコーナ・ミラー
４１０の駆動制御系、４１３はＬ₁，Ｌ₂にを合成してＬ
とするための合成用ハーフ・ミラー、４１５は合成光
Ｌ を結像させるための後部投影レンズ系、４１６はウ
エハ４０３をＸＹ方向に移動させるためのＸＹステージ
及びウエハ吸着台である。

【０１３３】本装置の動作は、前記各装置のそれとほぼ
同一であるので、その動作説明のくりかえしはしないこ
とにする。

【０１３４】（５）実施例・５ 本実施例は、主マスクからウエハまでとサブ・マスクか
ら同ウエハまでの光学距離をほぼ同一にし、かつ、主マ
スクから光源までとサブ・マスクから光源までの光学距
離をほぼ同一にしたことを主な特徴とするステップ・ア
ンド・リピート型５：１縮小投影露光装置に関するもの
である。ただし、これらの特徴は、いずれも必ずしも本
発明の必須の特徴ではないことは、いうまでもない。

【０１３５】図27及び図28は本実施例・５のｉ線露光装
置の断面図及び代表的光線の追加説明図である。

【０１３６】これらの図において、５０２は光源部であ
り、超高圧水銀アークランプ又はキセノン水銀ランプ等
の紫外ランプとその発行のスペクトルの中から、ほぼ単
色のｉ線（３６５ｎｍ）のみを抽出するフィルタ群及び
ミラー等からなる。５０４は単一又は数枚のレンズ（合
成石英）群からなるコンデンサー・レンズ又はレンズ系
であり、マスクに対してケーラー（Koler）照明を形成
している。５５１はハーフ・ミラー面で張り合された光
路長整合用の第１のプリズム（合成石英）、５０６は露
光光束Ｌを分割して、主露光光束Ｌ₁と副露光光束Ｌ₂に
するためのハーフミラー面である。このハーフミラー
は、同一の偏光モードに対して、ほぼ同等の反射率及び
透過率を有するように設計されている。５０７ａ及び５
８０ａは主光束Ｌ₁を９０°偏向するためのミラー面、
５０７ｂは副光束Ｌ₂を９０°偏向するためのミラー
面、５５２ａ及び５５２ｂはそれぞれの蒸着ミラー面を
有する偏向プリズム（合成石英）である。５１４ａ及び
５１４ｂは被露光又は被転写パターンを有する主マスク
（レチクル）及び副マスク（レチクル）、５６１ａ及び
５６１ｂはそれぞれのマスクのホールダ及びＺ軸（光軸
方向）及びＸＹ軸方向の微小駆動手段である。５４０ａ
及び５４０ｂはＬ₁，Ｌ₂の光路長を調整することにより
両光束の位相差φを設定するための位相差設定手段、５
４１はそれらの連通管である。５６２ａ及び５６２ｂは
それぞれの前段投影レンズ群、５５４は光路長整合用の
第２のプリズム（合成石英）、５５３ｂはＬ２を９０°
偏向するための偏向プリズム（合成石英）、５４９ａ，
５４９ｂ、及び５０８ｂはそれぞれ偏向ミラー面、５１
３は光束Ｌ₁，Ｌ₂を合成してＬ（合成光束）とするため
の合成用ハーフミラー面である。このハーフミラー５１
３は、先の分割用ハーフミラー５０６と同様の特性を有
する。５１５は露光用の後段投影レンズ群、５６５は参
照用の後段投影レンズ群、５６６は参照用投影レンズ群
の像面に設けられた光検出手段、５０３は被露光ウエ
ハ、５７６はウエハを真空吸着してウエハの平坦度を確
保するためのウエハ・チャック及びθ回転（ウエハの中
心を通る鉛直軸のまわりの回軸）ステージ、５７７はＺ
軸（鉛直軸）方向の移動ステージ、５７８は３個のＺ軸
駆動手段よりなる水平度調整手段、５７９はＸステー
ジ、５８０はＹステージである。

【０１３７】図29は上記ステッパの位相差設定手段５４
０ａの要部断面図である。同図において、５４２ａ及び
５４３ａは合成石英ガラス板、５４１ａはそれらの間隔
調整手段、５４４ａは金属ベローズ、５４７ａは圧力レ
ザバ（Reservoir)、５４６ａはオースティナイト系ステ
ンレス・パイプよりなる連通管、５４５ａはステッパが
配置されている室の雰囲気ガス又は露光光束通路の主要
な雰囲気ガスと異なる屈折率を有する単独のガス又は混
合ガスが圧力レザバ５４７ａの作用により一定圧力に保
持される光路長制御室である。なお、この光路長制御室
５４５ａは５４７ａを真空ポンプとすることにより、真
空状態とすることも可能である。真空にする場合は、光
路長制御室内のガスの温度上昇を考慮する必要がない。

【０１３８】図30は上記ステッパのウエハ・ステージ部
分の上面図である。同図において、５０３は被露光ウエ
ハ、５７６はウエハ・チャック兼θステージ、５７７は
Ｚステージ、５７８ａ〜ｃは水平度調整手段５７８の要
素をなす各Ｚ軸方向駆動素子、５７９はＸテーブル、５
８０はＹテーブルである。

【０１３９】次に、本ステッパの露光動作を説明する。
まず、主マスク５１４ａ及び副マスク５１４ｂの傾きを
調整して、露光領域に対応する各マスク上の点と光源と
の光路長ができるだけ同一になるようにする。更に各マ
スクとウエハ５０３上の各対応する点間の光路長が、で
きるだけ同一になるように調整（ウエハの傾き）する。
次に実施例・３で説明した如く、位置合せ、マークＭを
用いて、焦点合せ、ＸＹ平面内でのマスク合せ及び位相
差φ＝πへの位相差合せ（その後、必要ならばπ＜φ＜
πの範囲で位相差（干渉するかぎり相対的な位相差で
よい）φを再調整して段差に対応する。）を行ない、そ
の後、同サイトの露光を実行する。

【０１４０】位相差の調整は、図29に示す如く、光路長
制御室５４０ａ又は５４０ｂの厚さを変化させることに
より実行する。すなわち、石英板５４２ａ及びｂの間の
距離を一方の石英板を平行移動させる。

【０１４１】更に、各マスク、又ウエハの傾き調整は、
図30に示すような３本の傾き調整手段５７８ａ〜ｃ（ウ
エハの場合、又、マスクの方もほぼ同様の機構による）
によりＺ軸方向に移動させることによって実行する。

【０１４２】後段投影レンズ群５１５（図27）はそれ自
体について、両側が「テレセントリック」に構成されて
おり、すなわち、主光線が同レンズ群の両側において光
軸と並行にすすむように構成されている。従って、顕微
鏡における無限遠筒長補正系の如く、前段投影レンズ群
５６２ａ又は５６２ｂと後段投影レンズ群５１５の間に
各種の光学素子を挿入した場合の全体としての結像特性
の変化を最小におさえることができる。更に、後段投影
レンズ群５１５とは別にマスク５１４ａ及びｂの近傍に
前段投影レンズ群５６２ａ及びｂがあるので、最適な物
側開口数を確保することが容易となる。

【０１４３】（６）実施例・６ 本実施例は主に主マスクと副マスクを別々に露光し、そ
れらの光束（２ｎ＋１）πの位相差をもたせて合成し、
その合成光によりウエハを露光する発明に使用するマス
ク・パターンを説明する。以下の説明では、サブ・マス
ク及び主マスク上の同一パターン（ウエハ上の）に対応
する主パターン及び副パターンを便宜上同一平面上に投
影して示すことにする。又、同パターンに付する寸法
は、５：１縮小投影の場合のウエハ上の寸法に換算して
示す。副パターンについては破線で遮蔽領域と開口領域
の境界を表わす。副パターンの開口領域については、対
応する部分を分散した点で表示する。

【０１４４】図31は実施例・６Ａの孤立Ａｌライン（他
に同様なメタル配線ライン、絶縁膜ストリップ、ストリ
ップ状開口、ポリＳｉ配線又はゲートライン、ポリサイ
ド配線又はゲートライン等にも適用できるが、説明はそ
れらの内の代表的なものに限る。）をネガ・プロセスに
よって露光する場合の主マスク及び副マスクのパターン
である。（線状の開口を形成する場合は当然、本マスク
・パターンでポジ型レジスト・プロセスを使用する必要
がある。）同図において、６０１ａはＡｌラインに対応
する主マスク上の開口部、６０４ｄ及び６０５ｄは同主
マスクのクロム膜による遮光部、６０２ｂ及び６０３ｂ
は副マスク上の副パターン（シフタ・パターン又は補償
パターン、特に位相が反転しているときは、位相反転又
は単に反転パターン又は反転スリットという。）、寸法
Ａは０.３〜０.４μｍ、寸法Ｂは約０.２μｍ、寸法Ｅ
は約０.１μｍ程度である。

【０１４５】図32は本実施例・Ｂの主マスク及び副マス
ク・パターンである。本例は、コンタクト・ホール又は
スルーホールその他の孤立ホールに対応しており、ポジ
型レジスト・プロセスが用いられる。（一方、孤立膜パ
ターンの場合は、ネガ型レジスト・プロセスによる。）
同図において、６１１ａは主マスク上のホール（開口）
に対応する開口部、６１２ｄは同主マスク上の遮光部、
６１３ｂ，６１４ｂ，６１５ｂ及び６１６ｂは副マスク
上の反転スリット群である。寸法については、同一記号
については、先の例と実質的に同一である。

【０１４６】図33は上記実施例・６Ｂの変形例である実
施例・６Ｃの主マスク及び副マスクの孤立開口等に対応
するマスク・パターンである。同図において、６１３
Ｃ，６１４Ｃ，６１５Ｃ，及び６１６Ｃは開口部が丸く
なるのを防止するための主マスク上の補助開口パターン
（コーナ・エンハンスメント・パターン又はエンハン
サ）であり、その他は全て上記実施例・６Ｂと同一であ
る。エンハンサの寸法は、０.１μｍ角程度である。こ
の方法は、上記実施例・６Ｂによるとコーナ部の丸まり
方が異常に大きくなることを防止するのに有効である。

【０１４７】図34はこれまでの例と同様その幅が当該露
光プロセスにおける最小線幅に対等する“Ｌ”字型開口
パターンをポジ型レジスト・プロセスで処理する場合の
主マスク及び副マスク・パターンである。同図におい
て、６２１ａは主マスク上の開口部、６２２ｄは主マス
ク上の遮蔽部（これまでと同様に、副マスクに関して
は、この部分が同様にその遮蔽部の一部となる。すなわ
ち、破線で示す反転シフタ部以外は全て遮蔽部又は遮蔽
部にあたる。）、６２３ｂ，６２４ｂ，６２５ｂ，６２
６ｂ，６２７ｂ，及び６２８ｂはそれぞれ副マスク上の
シフタ領域開口部である。寸法については、図32と同じ
記号で示す。（これらの記号は、特に、ことわらないか
ぎり同一の寸法を示す。）なお、本パターンは、ネガ型
レジスト・プロセスを用いると、そのままＡｌの“Ｌ”
字パターンなどの孤立膜パターンとなる。

【０１４８】図35は上記実施例・６Ｄの変形例・６Ｅで
ある。同図において、６２１ａは上記図34の６２１ａに
対応する主マスク上の開口パターン、６２１ｄは同主マ
スク上の“Ｌ”字型開口のコーナ内側の過剰な膨張を防
止するための補助遮光パターン（コーナ・リダクション
・パターン又はリデューサ）であり、そのサイズは、エ
ンハンサのそれと同じである。６２３ｃ，６２４ｃ，６
２５ｃ、６２６ｃ及び、６２７ｃはコーナの過剰な縮小
を防止するために主マスク上に設けられたエンハンサに
対応する開口パターン，６２２ｄは主マスク上の遮蔽
部，６２３ｂ，６２４ｂ，６２５ｂ，６２６ｂ，６２７
ｂ，及び６２８ｂはそれぞれシフタ・パターン（反転開
口部）である。

【０１４９】図36は実施例・６Ｆ孤立屈曲Ａｌ配線パタ
ーンのネガ型レジスト・プロセスに対応する主マスク及
び副マスク・パターンである。同図において、６３１ａ
はＡｌ配線に対応する主マスク上の開口部、６３８ｄ及
び６３９ｄは主マスク上の遮蔽部、６３３ｂ，６３４
ｂ，６３５ｂ，及び６３６ｂはＡｌ配線にそって走るシ
フタである。各寸法は原則的に他と同じである。このパ
ターンはポジ型レジスト・プロセルに適用すると、帯状
開口形成に適用することができる。

【０１５０】図37は実施例・６Ｇの主マスク及び副マス
ク・パターン（孤立Ａｌ屈曲パターン等のネガ・プロセ
スに対応する。）である。本例は、上記６Ｆの変形例に
あたる。同図において、６３１ｃはエンハンサとして作
用する開口パターン、６３１ｄはリデューサとして作用
する遮蔽パターンであり、これらはともに主マスク上に
設けられており、寸法は図35の同等のパターンと同じで
ある。その他の点に関しては上記実施例・６Ｆと全く同
じである。

【０１５１】図38は実施例６Ｈのライン・アンド・スペ
ース・パターンのための主マスク及び副マスク・パター
ンを示す。この場合、ネガ型レジスト・プロセスとす
る。同図において、６４１ａ，６４２ａ，及び６４３ａ
はＡｌライン・パターンに対応する主マスク上の帯状開
口・パターン部、６４１ｂ，６４２ｂ，及び６４３ｂは
Ａｌライン・パターン部に対応する副マスク上の帯状シ
フタ開口・パターン部（又はコンプリメンタリ・ライン
・パターン）、６４５ｄ，６４６ｄ，６４７ｄ，及び６
４８ｄは主マスク上の遮蔽部である。寸法は、ライン及
びスペースともに０.３μｍである。

【０１５２】（ウエハ上換算）なお、ポジの場合は、同
図上において、主マスク上の開口と副マスク上の開口と
の間の遮蔽部とそれと隣接する開口部を入換る必要があ
る。すなわち、スペースに対応する部分に主又は副マス
クの開口がくるようにする必要がある。これは、周知的
帯状開口を形成する場合も同じである。

【０１５３】本実施例・６Ａ〜Ｈマスク・パターンは、
以上説明したようなマルチ・マスク方式（実施例・１〜
５）ばかりでなく、オン・マスク位相シフト（１つのマ
スク上に相対位差φ＝πの反転透明膜を有するシフタ・
パターンとφ＝οの主パターンとをともに有する１つの
マスクを用いる位相シフト露光方法）に適用することも
できる。この場合、図31〜Ｈ図のパターンをそのまま１
枚のマスク上のものとして、マスク作成をすればよい。

【０１５４】（７）実施例・７ ここでは、本発明の実施に用いられるウエハ処理及び露
光プロセスについて説明する。

【０１５５】図39は５：１縮小ステップ・アンド・リピ
ート投影露光の露光の流れを示すウエハ上面図である。
同図において、７０３は、被露光ウエハ（たとえば、８
インチ単結晶Ｓｉウエハ）、７０２はウエハのオリエン
テーション・フラット、７３１及び７３２は、それぞ
れ、すでに露光完了した露光領域（一回の露光動作によ
り光照射される領域で単位露光領域ともいう。）、７３
３〜７３６はこれから露光される各単位露光領域であ
り、この領域は上記ウエハ７０３の上面のほぼ全領域を
埋めつくすことになる。露光はここに示す番号順に行な
われる。

【０１５６】図40はメモリＩＣの場合の単位露光領域７
３３と各チップ領域７２１，７２２及びチップ間領域７
２３との関係を示す平面図である。

【０１５７】図41〜Ｅ及び図44〜Ｈは、それぞれ本発明
のポジ及びネガ・レジストによる露光プロセスとウエハ
・プロセスの流れを説明するための模式断面図である。
図41及びＦ図においては、簡単のために光線図及びマス
クについては、オン・マスク位相シフト（１つのマスク
による位相シフト法である。ただし、マスクにおいて主
パターンのみを示し、シフタは省略している。）の例を
示すが、マルチ・マスクの場合は、光路が途中で２本に
なるだけで、ウエハ面では一本に合成されているので、
ここに示したものと全く同一である。

【０１５８】図41〜Ｅにおいて、７１４はポジ型・マス
ク、７４５はマスク７１４の開口部、７１４は縮小投影
レンズ系で他の実施例に示されているもの、７０３はス
テッパのウエハ・ステージ上に真空吸着された被処理ウ
エハ、７４１は半導体ウエハ主面上の第１の酸化膜、７
４２はその上に形成されたＡｌ配線パターン、７４３は
その上の全面に形成された第２の酸化膜、７４４はその
上全面にスピンナにより塗布（０.６μｍ）されたポジ
型レジスト膜（レジストについては、実施例・１６参
照）である。

【０１５９】図42において、７４６はレジスト膜７４４
の所定の部分に形成された開口部である。

【０１６０】図43において、７４７はレジスト膜７４４
をマスクとして形成された第２酸化膜のスルーホールで
ある。

【０１６１】図44〜図Ｈにおいて、７１４はネガ型マス
ク、７５５はその開口又は透光パターン、７１５は先と
同じ縮小投影レンズ系、７０３は先と同じようにステッ
パのウエハ・ステージに吸着された半導体ウエハ、７４
１はその主面上に形成された酸化膜、７４２はその上に
の全面にスパッタリングにより被着されたＡｌ膜、７５
４はその上に形成（塗布）された厚さ０.６μｍ程度の
ネガ型ホトレジスト膜である。

【０１６２】図45において、７５４ｘはパターニングさ
れたレジスト膜である。

【０１６３】図46において、７４２ｘはレジスト膜７５
４ｘをマスクとしてパターニングされたＡｌ配線パター
ンである。

【０１６４】図48図ないしは図54はツイン・ウエル方式
によるＣＭＯＳ−スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）の製
造プロセス・フロー断面図であり、図55はそのチップ上
のレイアウト図である。以下、順次説明する。

【０１６５】図48はツイン・ウエル・プロセスによるｎ
及びｐウエル形成プロセスを示す。同図において、７０
３はｎ^-型Ｓｉ単結晶ウエハ（基板）、７６０ｎはｎ型
ウエル領域、７６０ｐはｐ型ウエル領域である。

【０１６６】図49はそれにつづくゲート形成プロセス及
び形成されたゲートをマスクとして、セルファラインで
イオン注入により各ＦＥＴのソース・ドレインを形成す
るプロセスを示す。同図において、７６１ａ〜ｃはＬＯ
ＣＯＳ酸化膜、７６２ｐ及びｎはゲート酸化膜、７６３
ｐ及びｎはそれぞれポリシリコン・ゲート電極（又はポ
リサイド）、７６４ｐ及びｎはそれぞれｐ型及びｎ型高
濃度ソースドレイン領域である。

【０１６７】図50は層間ＰＳＧ膜形成プロセス及び第２
層ポリＳｉ配線並びに高抵抗形成プロセスを示す。同図
において、７６５は層間ＰＳＧ膜、７６６は第２層ポリ
Ｓｉ配線、７６６ｒはＳＲＡＭメモリセルの負荷抵抗と
なるポリＳｉ高抵抗である。

【０１６８】図51はＳＯＧによる平坦化プロセス及びコ
ンタクト・ホール又はスルーホール形成プロセスを示
す。同図において、７６７はＳＯＧ膜、７６８ａ，ｂ，
ｄ，及びｅはＳｉ基板とのコンタクト・ホール、７６８
ｃは第２層ポリＳｉ配線と上層とのスルーホールであ
る。

【０１６９】図52は第１層Ａｌ配線形成プロセスを示
す。同図において、７６９ａ〜ｅは第１層Ａｌ配線であ
る。

【０１７０】図53は第１層Ａｌ配線上の層間絶縁膜形成
プロセス及び第２層Ａｌ配線形成プロセスを示す。同図
において、７７０は第１層Ａｌ配線上の層間絶縁膜、７
７１ａ及びｂはスルーホールを介して、下層のＡｌ配線
等と接続された第２層Ａｌ配線である。

【０１７１】図54は第２層Ａｌ配線上のファイナル・パ
ッシベーション膜形成プロセスを示す。同図において、
７７２はファイナル・パッシベーション膜である。

【０１７２】図55は上記ＳＲＡＭのチップ単位でのレイ
アウトを示す上面図である。同図において、７２１はチ
ップ、７２２はメモリ・セル・マット、７２３はＩ／Ｏ
回路、アドレス・デコーダ、読み出し及び書き込回路等
を含む周辺回路である。

【０１７３】図47は、上記ＳＲＡＭの製造プロセス中の
フォトリソグラフィに関するプロセス、すなわち、露光
プロセスを抽出し、フロー化して示した露光プロセス・
フロー図である。同図において、ｎウエル・フォト工程
７Ｐ１はｎウエルとなるべき部分以外を被覆するよう
に、Ｓｉ₃Ｎ₄膜（基板上）上にレジスト・パターンを形
成する工程、フィールド・フォト工程７Ｐ２はＰチャネ
ル及びＮチャネルの能動領域上を被覆するようにＳｉ₃
Ｎ₄膜をパターニングするために、その上にレジスト膜
を被着して、パターニングする工程である。ｐウエル・
フォト工程７Ｐ３はｐウエルのチャネル・ストッパー領
域形成するために、ｎウエル上を被覆するレジスト膜を
パターニングする工程、ゲート・フォト工程７Ｐ４はゲ
ート電極７６３ｐ及びｎをパターニングするために全面
に被着されたポリＳｉ又はポリサイド層上にレジスト膜
をパターニングする工程である。ここまでのプロセスの
詳細は、図56ないしは図60及びその説明に更に詳しく説
明するので、ここでは簡単に説明した。ｎチャネル・フ
ォト工程７Ｐ５はｎチャネル側にゲート７６３ｎをマス
クにｎ型不純物をイオン注入するために、ｐチャネル側
にレジスト膜をパターニングする工程、ｐチャネル・フ
ォト工程７Ｐ６は逆にｐチャネル側にゲート７６３ｐを
マスクにｐ型不純物をイオン注入するために、ｎチャネ
ル側にレジスト膜をパターニングする工程、ポリＳｉフ
ォト工程７Ｐ７は第２層配線７６６又は高抵抗７６６ｒ
（図50）となる第２層ポリＳｉ膜をパターニングするた
めに全面に被着されたポリＳｉ膜上にレジスト・パター
ンを形成する工程、Ｒフォト工程７Ｐ８はポリＳｉ高抵
抗７６６ｒ（図50）上をレジスト膜で被覆した状態でそ
の他の部分に不純物イオンを注入するためにマスクとな
るレジスト膜をネガ・プロセスによってパターニングす
る工程、コンタクト・フォト工程７Ｐ９は基板、ソース
・ドレイン領域、第１層ポリＳｉ層、第２層ポリＳｉ層
等と第１層Ａｌ配線（Ａｌ−Ｉ）とのコンタクトをとる
ためのコンタクト・ホール７６８ａ〜ｅ（図51）を形成
するためのレジストパターンをポジ・プロセスにより被
着パターニングする工程、Ａｌ−Ｉフォト工程７Ｐ１０
（図52）はＡｌ−Ｉをパターニングするためのレジスト
・パターニング・プロセス、スルーホール・フォト工程
７Ｐ１１はＡｌ−Ｉと第２層目Ａｌ配線間の接続をとる
ためのスルーホールを開口するためのレジスト・パター
ンを形成する工程、Ａｌ−IIフォト工程７Ｐ１２（図5
3）はＡｌ−IIのパターニングのためのレジスト・パタ
ーニング工程、ボンディング・パッド・フォト工程７Ｐ
１３はファイナル・パッシベーション膜７７２にボンデ
ィング・パッドに対応する１００μｍ角程度の開口を形
成するために、パッド以外のファイナル・パッシベーシ
ョン膜上にレジスト膜を被着する工程である。

【０１７４】これらの露光プロセスの内、ｎウエルフォ
ト７Ｐ１、ｎチャネルフォト７Ｐ５、ｐチャネルフォト
７Ｐ６、及びボンディング・パッド・フォト７Ｐ１３は
最小寸法が比較的大きいので、一般に位相シフト法を使
用する必要はない。

【０１７５】一方、上記図47のそれ以外の露光プロセス
については、本発明の各実施例の「位相反転シフト法」
を適用すると有効である。「位相反転シフト法」は「マ
ルチマスク位相シフト法」及び「オン・マスク位相シフ
ト法」の両方を含む懸念である。

【０１７６】なお、図55のメモリマット７２２と周辺回
路部の各平面間に相当の段差がある場合には、本発明の
「多像面投影露光法」のいずれか一つを用いることが有
効である。

【０１７７】（８）実施例・８ 図56ないし図70は本発明による１６ＭＤＲＡＭのプロセ
ス・フローである。基本設計ルールは０.６μｍ、スタ
ック型メモリセル、ＬＯＣＯＳ酸化膜分離であり、基本
的特徴は、ツイン・ウエルＣＭＯＳ構成、ＷＳｉ₂ポリ
サイド・ビット線、ＷＳｉ₂／ＴｉＮ接線を用いた２層
Ａｌ配線である。以下のプロセスにおいては、フォトレ
ジスト除去工程、前処理（洗浄など）と後処理工程、検
査工程、裏面処理工程等は割愛する。

【０１７８】図56はリン（Ｐ）のイオン打込みによるｎ
^-ウエル形成プロセスを示す断面図である。同図におい
て、８０３はＰ型で抵抗率１０Ω・cm（ドーパントはボ
ロン）、ミラー面（１００）が主面のＳｉ単結晶ウエハ
である。８６０は薄い熱酸化膜、８６１は耐酸素マスク
であるＳｉ₃Ｎ₄膜、８６２はパターニングされたレジス
ト層でイオン打込のマスクとして作用する。８６３は打
込によって導入されたＰ（リン）によるｎウエル領域で
ある。

【０１７９】図57はボロン（Ｂ）のイオン打込によるｐ
^-ウエル形成プロセスを示す断面図である。同図におい
て、８６５は熱酸化によって形成された厚い酸化Ｓｉ膜
（ＳｉＯ₂）、８６４ａは周辺回路のｐウエル領域、８
６４ｂはメモリアレイ部のｐウエル領域である。

【０１８０】図58はｐ⁺型チャネル・ストッパ領域のＢ
（ボロン）注入する形成プロセスを示す断面図である。
同図において、８６６ａ〜ｄはｐ⁺チャネル・ストッパ
領域、８６７ａ〜ｃは耐酸素及びイオン注入マスクとし
てのＳｉ₃Ｎ₄膜、８６８はイオン注入マスクとしてのフ
ォト・レジスト膜、８６９ａ及びｂはゲート酸化膜であ
る。

【０１８１】図59はＬＯＣＯＳ酸化膜を形成した状態を
示す断面図である。同図において、８７０ａ〜ｅはＬＯ
ＣＯＳ酸化膜である。

【０１８２】図60はリン添付Ｓｉゲート形成及びｎチャ
ネルのソース・ドレイン形成プロセスを示す断面図であ
る。同図において、８７１ａ，８７１ｃ及び８７１ｄは
ｎチャネルＦＥＴのゲート電極（Ｐドープ・ポリＳ
ｉ）、８７１ｂはｐチャネルＦＥＴのゲート電極（Ｐド
ープ・ポリシリコン）、８７２ａ〜ｅはｎチャネルのソ
ース又はドレインに対応するＰ（リン）イオン注入領
域、８７３は耐イオン注入マスクとしてのフォト・レジ
スト膜である。

【０１８３】図61はサイド・ウォール形成後に行なわれ
る高濃度のｎチャネル・ソース・ドレイン領域形成プロ
セスである。同図において、８７２ｘ及びｙはｐチャネ
ル・ソース・ドレイン領域、８７４は耐イオン注入マス
クとしてのフォトレジスト膜、８７５ａ〜ｄはサイド・
ウォール絶縁膜（ＳｉＯ₂）である。

【０１８４】図62は層間ＳｉＯ２デポジション・プロセ
ス及びポリサイド・ビット線形成プロセスを示す断面図
である。同図において、８７７ａはポリＳｉ膜（リン添
加）、８７７ｂはシリサイド（ＷＳｉ₂）膜で、これら
はビット線を形成する。８７７ｃはＣＶＤによるＳｉＯ
₂、８７６はＡｓ（ひ素）打込後に形成（デポジショ
ン）されたＣＶＤによるＳｉＯ₂膜である。

【０１８５】図63はメモリ・セルのキャパシタの個別電
極となるポリＳｉ電極形成プロセスを示す断面図であ
る。同図において、８７８はＳｉＯ₂膜８７６及び８７
７ｃと一体となるように形成されたＳｉＯ２膜、８７９
ａ及びｂはメモリセルのキャパシタの個別電極となるポ
リＳｉ堆積膜である。

【０１８６】図64はメモリセルのキャパシタの他方の共
通電極となるキャパシタ・プレートの形成プロセスを示
す断面図である。同図において、８８０はキャパシタの
誘電体となるＳｉ₃Ｎ₄堆積膜、８８１はプレート電極と
なる添加ポリＳｉ堆積膜である。

【０１８７】図65はＢ⁺（ボロン）打込によるｐチャネ
ルＦＥＴの高濃度ソース・ドレイン形成プロセスを示す
断面図である。同図において、８８２ａ及びｂは耐イオ
ン注入マスクとしてのレジスト膜である。

【０１８８】図66は層間絶縁膜のリフロー・プロセスを
示す断面図である。同図において、８８３ａ〜ｆはＢＰ
ＳＧ（Boro-Phospho Silicate Glass）膜によるリフロ
ー膜、８８４ａ〜ｄはそこにあけられたコンタクト・ホ
ールである。

【０１８９】図67はシリサイド（ＷＳｉ₂／ＴｉＮ）配
線形成プロセスを示す断面図である。同図において、８
８５ａ〜ｃは、下層のＴｉＮ膜及び上層のタングステン
・シリサイド（ＷＳｉ₂）の両堆積膜からなるシリサイ
ド配線層である。

【０１９０】図68は層間ＰＳＧ（Phospho-Silicate-Gla
ss）堆積及びスルーホール形成プロセスを示す断面図で
ある。同図において、８８６ａ〜ｃは、ＰＳＧ／ＳＯＧ
／ＰＳＧの３層の堆積膜からなる層間絶縁膜である。

【０１９１】図69は第１層Ａｌ配線の形成プロセスを示
す断面図である。同図において、８８７ａ〜ｄは、下層
のＴｉＮバッファ層と上層のＡｌ（Ａｌ９９％，Ｓｉｌ
％程度）配線層（Ａｌ−Ｉ）である。

【０１９２】図70は上層の層間ＰＳＧ膜及び第２層Ａｌ
配線（Ａｌ−II）形成プロセスを示す断面図である。同
図において、８８８は先の８８６ａ〜ｃと同様なＰＳＧ
／ＳＯＧ／ＰＳＧの３層の堆積膜からなる層間ＰＳＧ膜
である。８８９ａ及びｂは第２層Ａｌ（Ａｌ−II）配線
層である。

【０１９３】図71は上記ＤＲＡＭのチップ上の回路レイ
アウト図である。同図において、８２１はチップ領域、
８２２ａ及びｂはメモリアレー又はメモリ・セル・マッ
ト部、８２３は周辺回路部（ボンディング・パッド含
む）である。

【０１９４】図72は上記ＤＲＡＭのメモリアレーのセル
平面構造をほぼその並進対称性の一周期分を示した上面
図である。ただし、簡単のために、上部配線構造は省略
している。同図において、８７１ｃはワード線、８７２
ｄはｎ型ソース又はドレイン領域、８７７ａ及びｂはビ
ット線、８７９ａはストレージ・ノード（容量）、８８
１はプレートである。

【０１９５】次に、これらの図に基づいて上記ＤＲＡＭ
の前工程（ウエハ・プロセス）のプロセス・フローを説
明する。

【０１９６】上記の如く厚さ０.７mm〜１.０mm程度のｐ
型Ｓｉ単結晶ウエハを準備し、（１００）面に薄いバッ
ファ用熱酸化膜を全面に形成する。その上にＣＶＤによ
りＳｉ₃Ｎ₄膜を耐酸素マスクとして十分な程度の厚さで
全面に堆積する。その後、ウエハの上記主面全面に回転
塗布し、本発明の露光プロセス（露光プロセス・１）に
より、上記レジストのパターニング及び下層のＳｉ₃Ｎ₄
膜のエッチングを行なう。次に、図56に示すように、レ
ジスト膜８６２等をマスクとして、ｎウエル領域となる
べき部分にリン打込みを行なう。次にレジスト膜８６２
を全面除去して、Ｓｉ₃Ｎ₄膜８６１を耐酸素マスクとし
て、ｎウエル８６３上に熱酸化膜を選択形成する。次に
Ｓｉ₃Ｎ₄膜８６１を全面除去して、図57に示す如く、ｎ
ウエル上の酸化膜８６５をイオン注入のマスクとしてｐ
ウエルとなるべき部分にボロン（Ｂ⁺）を打込む。次
に、各ウエルの引延し拡散（Ｎ₂アニール）及び活性化
処理を行なう。更に基板上の酸化膜８６０及び８６５を
全面除去した後、薄い熱酸化膜８６９ａ及びｂ並びにＳ
ｉ₃Ｎ₄膜を全面に形成する。次に、図58に示すように、
上記Ｓｉ３Ｎ４膜が能動領域のみに残るように本発明の
露光プロセス（露光プロセス・２）によりパターニング
し、耐酸素マスク８６７ａ〜ｃとする。その後、レジス
ト除去する。更に、全面にレジスト膜を塗布して、本発
明のいずれかの方法により露光（露光プロセス・３）
し、ｎウエルの上面全面がレジスト８６８で覆う。その
状態でチャネルストッパとなるべき領域８６６ａ〜ｄに
ボロン（Ｂ⁺）をイオン注入する。次にレジスト膜８６
８を全面除去して、Ｓｉ₃Ｎ₄膜８６７ａ〜ｃをマスクと
して、図58のように選択的にフィールド酸化膜８７０ａ
〜ｅを熱酸化により形成する。次にＳｉ₃Ｎ₄膜８６７ａ
〜ｃを全面除去、更に、能動領域上の薄い酸化膜８６９
ａ及びｂも除去して、新しいゲート酸化膜８６９ａ及び
ｂを再度、熱酸化により形成する（図59）。

【０１９７】更に、全面に減圧ＣＶＤにより、リン添加
ポリＳｉ膜を形成し、レジストを塗布した後、本発明の
いずれかの方法により同レジスト膜をパターニング（露
光プロセス・４）し、そのレジスト膜をマスクとして、
ゲート電極８７１ａ〜ｄをパターニングする（図60）。
次にｎウエル上をレジスト膜８７３で被覆（露光プロセ
セ・５）して、上記各ゲート電極と自己整合的に、ｎチ
ャネルＦＥＴのソース・ドレインとなるべき領域８７２
ａ〜ｅにイオン注入によりリン（Ｐ）イオンを注入す
る。この後、レジスト８７１ｂを除去する。更に、同様
にｐウエル領域上をレジスト膜で被覆（露光プロセス・
６）し、先と同様にｐチャネルＦＥＴのソース又はドレ
インとなるべき領域８７２ｘ及びｙにボロン（Ｂ）をイ
オン注入する（図61）。更に、公知のサイド・ウォール
・プロセスにより、ゲート８７１ａ〜ｄの周辺にサイド
・ウォール８７５ａ〜ｄを自己整合的に形成する。更
に、図61に示すように、ｐチャネル部をレジスト８７４
で被覆（露光プロセス・７）し、それらをマスクとし
て、ヒ素（Ａｓ）をイオン注入して、ＬＤＤ（Lightly
Doped Drain）の高濃度領域をなすｎ型領域を形成す
る。その後、レジスト８７４を除去する。

【０１９８】更に、図62に示すように、減圧ＣＶＤによ
り全面にＳｉＯ₂膜８７６を堆積する。次に幅広の開口
を有するレジスト・パターンにより（露光プロセス・
８）、メモリセルのビット線と基板のコンタクトとなる
コンタクト・ホールを半自己整合的に形成する。更に全
面にポリＳｉ，ＷＳｉ₂減圧ＣＶＤＳｉＯ₂を順に堆積
し、フォトレジストを被着（露光プロセス・９）し、ビ
ット線８７７ａ及びｂをパターニングする。ビット線を
形成し、レジストを除去した後、全面に減圧ＣＶＤによ
りＳｉＯ₂膜を堆積し、ビット線側面を絶縁膜８７８で
覆う（図63）。次にメモリセルのストレージ・ノード電
極と基板とのコンタクト・ホールを、フォトレジストを
被着して（露光プロセス・１０）、ＳｉＯ₂膜８７８及
び下層の酸化膜をエッチングすることによって開口形成
する。次に全面に、減圧ＣＶＤによりストレージ・ノー
ド電極となるべきポリＳｉ膜を堆積する。更に全面のポ
リＳｉ膜にリン（Ｐ）をイオン注入し、活性化アニール
（Ｎ₂アニール）処理し、フォトレジストを被着（露光
プロセス・１１）して、図63のようにストレージ・ノー
ド８７９ａ及びｂをパターニングする。その後、レジス
トを除去する。

【０１９９】更に、図64に示すように、キャパシタ絶縁
膜となるべきＳｉ₃Ｎ₄膜を減圧ＣＶＤにより堆積する。
次に、上記Ｓｉ₃Ｎ₄を一部厚さまで酸化処理する。更
に、その上に、キャパシタ・プレートとなるリン添加ポ
リＳｉ膜を堆積する。次に、これらの膜上にレジスト膜
を塗布して、それらをパターニングした（露光プロセス
・１２）マスクにより不要なポリＳｉ及びＳｉ₃Ｎ₄膜を
除去して、キャパシタ絶縁膜８８０及びプレート８８１
を形成する。その後、レジスト除去を行なう。

【０２００】更に、図65に示すように、レジスト膜でｎ
チャネル部を被覆（露光プロセス・１３）し、ｐチャネ
ル部のＳｉＯ₂膜８７８を除去する。次に、先のレジス
トを除去した後、再度ｎチャネル部にレジスト膜８８２
ａ及びｂを被着（露光プロセス・１４）し、それをマス
クとして、ｐチャネルＦＥＴのＬＤＤ構造の高濃度ソー
ス・ドレイン領域となるべき領域にボロン（Ｂ⁺）をイ
オン注入する。その後、レジスト膜を全面除去し、活性
化のためのＮ₂アニールを行なう。

【０２０１】更に図66に示すように、全面にＳｉＯ
₂膜、ＢＰＳＧ膜を堆積し、リフローにより平坦化を行
なう。次に、フォトレジストを被着して、パターニング
を行なう（露光プロセス・１５）ことによりコンタクト
ホール８８４ａ〜ｅを形成する。次に、ｐチャネル部の
上面をフォトレジストで被覆（露光プロセス・１６）し
ておいて、ｎ型ソース・ドレインのコンタクト下部にイ
オン注入（リン）によりｎ⁺型のｎ⁺コンタクト領域を形
成する。上記レジストを除去して、ｎチャネル部をフォ
トレジストで被覆（露光プロセス・１７）しておいて、
ｐ型ソース・ドレインのコンタクト下部にイオン注入
（Ｂ）によりｐ⁺型のｐ⁺コンタクト領域を形成する。上
記レジスト膜を除去して、イオン注入層の活性化及びＢ
ＰＳＧ膜８８３ａ〜ｆのリフローのためのＮ₂アニール
を行なう。

【０２０２】更に図67のように、全面に下地ＴｉＮバッ
ファ層と配線層ＷＳｉ₂（タングステン・シリサイド）
をＣＶＤにより被着し、その上にフォトレジスト膜を塗
布して、所望の形状にパターニング（露光プロセス・１
８）し、それをマスクとして、シリサイド配線８８５ａ
〜ｃをドライ・エッチングにより形成する。その後、不
要なレジスト膜を除去する。Ｎ₂アニール処理する。

【０２０３】更に図68にように、ＰＳＧ／ＳＯＧ／ＰＳ
Ｇの構造を有する層間ＰＳＧ膜を堆積形成し、ポジ型レ
ジスト・プロセスにより（露光プロセス・１９）により
スルーホールとなるべき場所以外をレジストで被覆した
状態でドライエッチングすることによりスルーホールを
形成する。その後、レジスト膜を除去する。

【０２０４】更に、図69のように、Ａｌ−Ｉとなるべき
下地ＴｉＮ膜及びＡｌ配線層（Ａｌ９９重量％，Ｓｉｌ
重量％）を堆積し、その上にネガ・プロセスにより（露
光プロセス・２０）レジストをＡｌ配線となるべき部分
上のみに残し、ドライ・エッチングによりＡｌ−Ｉ配線
８８７ａ〜ｄをパターニング形成する。その後、レジス
ト膜を除去する。

【０２０５】更に図８０のように、プラズマＳｉＯ₂／
ＳＯＧ（Spin-On-Glass）／プラズマＳｉＯ₂の３層から
なる層間絶縁膜８８８を堆積し、その上のスルーホール
となるべき部分以外をポジ・プロセス（露光プロセス・
２１）によりレジストで被覆した状態でドライ・エッチ
ングによりスルーホールを形成する。その後、レジスト
を除去する。次に、Ａｌ−IIとなるべきＡｌ配線層（Ａ
ｌ９９％Ｓｉｌ％）を全面に被着し、その上の配線とな
るべき部分のみにネガ・プロセスにより（露光プロセス
・２２）レジスト膜を被着する。それにより、このレジ
スト膜をマスクとしてドライ・エッチングすることで、
Ａｌ−II配線８８９ａ及びｂを形成する。

【０２０６】更に、常圧ＰＳＧ膜（ファイナル・パッシ
ベーション）を堆積し、その上のボンディング・パッド
となるべき部分以外にポジ・プロセス（露光プロセス・
２３）によりレジスト膜を被着する。このレジスト膜を
マスクとして、化学エッチングによりボンディング・パ
ッド用開口部を形成する。

【０２０７】以上の各露光プロセスの内、寸法的にきび
しい条件が要求される露光プロセス・２，４，９〜１
１，１５，及び１８〜２２に対しては、本発明の各実施
例の位相シフト法が有効である。それらの内、図71に示
すように、メモリアレー部８２２ａ及びｂと周辺回路８
２３の属する平面間に大きな段差を伴なう場合には、本
発明の各実施例に示す多像面投影露光法を活用すること
が有効である。又、露光プロセス・９，１８，２０及び
２２のように周期配線を多く含む工程では、相互型開口
（実施例・６の図38及び実施例・１５の図84〜図89な
ど）のマスクを用いる位相シフト法（位相反転シフト
法）などが有効である。

【０２０８】（９）実施例・９ 本発明のマスク・レイアウト作成上の考え方及び理論的
バック・グランドについて説明する。

【０２０９】図73は通常の位相シフトのないマスク上の
εだけ（ウエハ上換算距離）はなれた２つの開口からの
光の場合の振幅強度ｕ（破線）及び同エネルギー強度Ｉ
（実線）をウエハ上の主面にそう座標Ｘについてプロッ
トしたものである。（数値計算値）このように、たとえ
ば、５：１の縮小投影を行なった時には、位相差φ₂−
φ₁＝Δφが０又はそれと同等なときには、建設的干渉
がおこり、実線Ｉの如くなり、ピークｕ₁，ｕ₂は解像さ
れない。

【０２１０】このような微細な近接物の投影系による解
像の問題は、レーレー（Rayleigh）によって次のように
与えられる。すなわち、２つの近接点の距離（ウエハ上
換算）をδとすると：

【０２１１】

【数３】

【０２１２】ここで、λは露光波長、ＮＡ₁は像側の投
影系のＮＡ（開口数）である。

【０２１３】たとえば、ｉ線の場合を考えるとλ＝０.
３６５μｍ、例えばＮＡ＝０.４となり、解像限界δは
約０.５６μｍとなる。従って、図73のように波長と同
程度（例えばλの２００％〜５０％）の寸法のパターン
を投影しようとすると、２本の線が合体して分離できな
いという問題が発生する。

【０２１４】一方、図74のように近接する２つの開口間
の光束に位相差π（又はそれと等価）と与える（位相反
転シフト法）と、原点付近でエネルギー強度Ｉにシャー
プなへこみがあらわれ、その結果、ピークは２つに解像
される。

【０２１５】図75は、実施例・３のように主開口と副開
口間の位相差Δφをπ又はそれと等価な値以外にする多
像面位相シフト法の原理を説明するための模式図であ
る。これは、縮小投影系の光学作用を大幅に簡略化した
ものである。同図において、９９１は露光光束（波長
λ）、９１４はマスク、９２１ａは主開口（例えば図23
（ａ）のＢ_A）、９２１ｂは副開口（例えば図23（ｂ）
のＢ_B）、ｄは（ウエハ上換算）それら開口間の距離、
ｌはマスクと像面間の距離、ｌ₁，ｌ₂は各開口からスク
リーン９０３（像面又はウエハ）までの光路長である。
スクリーン上の光強度Ｉ（ｘ）は次のようにして定ま
る。

【０２１６】各開口による電解強度ｕ₁，ｕ₂は、波数
ｋ、位相φ₁，φ₂とすると、

【０２１７】

【数４】ｕ₁＝Ａ_exp〔−ｉ（ｋｌ₁−φ₂）〕…(9.2)

【０２１８】

【数５】ｕ₂＝Ｂ_exp〔−ｉ（ｋｌ₂−φ₂）〕…(9.3) となる。合成光については、

【０２１９】

【数６】

【０２２０】これにより、ｌの変化分をΔｌ、Δφ＝φ
₂−φ₁とすると、

【０２２１】

【数７】

【０２２２】となり、Δφを変化させると像面が変化す
ることがわかる。ただし、本モデルはラフ・モデルであ
り、詳細には数値計算及び実験により補正及び確認が必
要である。

【０２２３】（１０）実施例・１０ 本実施例においては、本発明の各露光プロセスに適用さ
れる投影露光用紫外光源とその周辺について説明する。

【０２２４】図76は利用できる露光照明系の諸特性をま
とめた図表である。同図表において、パーシャル・コヒ
ーレンス（Partial Coherence）とは、一般にギリシャ
文字“σ”で表示され、その定義は、

【０２２５】

【数８】

【０２２６】である。ここで、ＮＡｃは照明系コンデン
サ・レンズのマスク側の開口数、ＮＡｏは露光投影レン
ズ系のマスク側の開口数で、ここではＮＡｏ＝０.４と
する。本発明の露光に用いる紫外光源としては、ここに
示した以外にＸｅ−Ｈｇ光源の０.２〜０.３μｍ間のデ
ィープＵＶスペクトル（遠紫外）、０.２μｍ前後のエ
キシマ・レーザ発光、上図に示した以外のＨｇアーク発
光等がある。

【０２２７】なお、本発明に用いる照明は、いわゆるケ
ーラー照明（Kohler）の構造となっている。しかし、そ
れ以外の構成による照明でも可能である。

【０２２８】露光照明系の具体例については、図１９Ａ
に別途説明する。

【０２２９】（１１）実施例・１１ ここでは、本発明の露光に用いる５：１縮小投影露光装
置の変形例（実施例・５に対応）を説明する。本例で
は、照明系及び露光投影系において、それぞれ同一のレ
ンズ系のみによって２つの分割光束を操作するためのレ
ンズ作用を行なうようにしているので、一対のレンズ系
を左右それぞれの光束にたいして用いた場合に問題とな
るようなレンズ系の収差の相異を考慮する必要がない利
点がある。本露光系はマスク側（物側）及びウエハ側
（像側）においてテレセントリックに構成された両側テ
レセントリック系である。

【０２３０】図77は本実施例のステッパの照明系及び露
光投影系の簡略化した模式断面図である。同図におい
て、１１０２は水銀のｉ線等を放出する光源、Ｌは初期
光束、１１０４はケーラー照明を構成するコンデンサ・
レンズ等の照明光学レンズ系、Ｌ₁，Ｌ₂はハーフ・ミラ
ーにより同一の均一な強度で分離された主光束及び副光
束、１１１４ａは主マスク、１１１４ｂは副マスク、１
１４０ａは光路長制御室（主光束に対するもの）、１１
４０ｂは副光束に対する光路長制御室、Ｌ は合成光
束、１１１５は投影レンズ系、１１０３は被露光ウエハ
である。

【０２３１】本方法では各種の収差に差が出やすいレン
ズ系を両光束Ｌ₁及びＬ₂について共通としているので、
同時露光可能な面積を大きくとることができる。又、１
回で露光できるフィールド全体にわたって位相のずれを
所望の値に調整することができ、そのために、高い解像
力を得ることができる。

【０２３２】なお、本実施例は図77のものに限定され
ず、たとえば、２つの独立な光源系を利用することもで
きる。その場合にも、下半分（マスク以降）の光学系内
において、主及び副光束についての主要なレンズ系１１
１５が共通なので、それぞれの一対のマスク上のパター
ンの転写特性に対する両光学系の収差の差異に基づく悪
影響を最小限におさえることができる。

【０２３３】更に、本装置は２つのマスク上のパターン
を同時に一つのウエハ上に転写する露光方法の全てに適
用可能である。

【０２３４】また、図77において簡略化した光学構造に
ついては、図27及び図28とほぼ同一である。相異する部
分は、前段レンズ群５６２ａ及びｂにあたるものが、本
実施例にはなく、図27の５１５に相等する位置に設けら
れた両側テレセントリックな投影レンズ系１１１５があ
るところだけである。

【０２３５】（１２）実施例・１２ ここでは本発明のマスクを検査するためのマスク欠陥検
査装置について説明する。

【０２３６】図78はマスク検査装置の簡略化した模式断
面図である。同図において、１２５２はｅ線（５４６ｎ
ｍ）の単色光ソース、Ｌは初期検査光束、Ｌ₁及びＬ₂は
上記露光装置と同様に等強度で均一に分割された分割検
査光束のそれぞれ主光束及び副光束、Ｍ₁及びＭ₂は被検
査マスク、１２４０ａ及びｂは光路長制御室、１２６５
は１：１投影レンズ系、Ｌは合成検査光束、１２６６は
光検出器である。

【０２３７】なお、投影レンズ１２６５は、必要ならば
１より大きい倍率のものでもよいし、縮小するものでも
よい。しかし、縮小の場合は当該投影レンズ系が随伴パ
ターンを解像できなければならない。

【０２３８】次に、本装置の動作を説明する。第１に被
検査マスクＭ₁がオン・マスク位相反転シフト用のマス
クで、基準マスクＭ₂がそれと同一の開口パターンを有
するが、シフタ・パターン（随伴パターン及び相補パタ
ーン）部に位相シフト処理がされていないもの、すなわ
ち、位相シフト膜が形成されていないものの場合を説明
する。この場合は、光路制御手段１２４０ａ及びｂを調
整して、光路Ｌ₁及びＬ₂を等しくすると（２ｎπの位相
差でもよい）、合成像では、正常な場合は全くシフタ・
パターンが見えないことになる。一方、位相シフト膜の
厚さが異常な場合は、その部分が明部となって検出器１
２６６によって検出される。この場合、対応する主パタ
ーンは明部として結像するので、欠陥部と主パターンの
相互関係が明確に把握されえる。

【０２３９】第２にマルチ・マスク位相反転シフト用の
マスク検査において、被検査マスクＭ₁，Ｍ₂がそれぞれ
主マスク及び副マスクの場合について説明する。この場
合、光路長制御手段１２４０ａ及びｂを調整して、２つ
光路Ｌ₁，Ｌ₂間で位相差が０又はそれと等価になるよう
に設定すると、像面には主パターンと副パターン（随伴
パターン）の両方の合成パターンが結像される。従っ
て、その合成パターンとマスクの設計パターン情報を電
気的に比較して欠陥を総合的に判定することができる。

【０２４０】第３にマルチ・マスク位相反転シフト用の
マスク検査（位相差がπ以外のものも含む）において、
被検査マスクＭ₁，Ｍ₂が両方とも露光投影系によっては
解像しえない随伴パターンを有する同一パターンである
べきマスク同志である場合について設計する。この場
合、光露長調整手段１２４０ａ及びｂを調整して位相差
をπ又はそれと等価な値に設定すると、正常な随伴パタ
ーンの合成像は消滅するか又は一般の場合と比較して微
弱なものとなる。一方、異常パターンがあると、その部
分だけ鮮明な明部となる。

【０２４１】（１３）実施例・１３ 本実施例はＤＲＡＭ等のメモリＩＣの如く、表面に高低
差のあるチップ領域を有するウエハの縮小投影露光に適
用して有効な技術に関する。

【０２４２】図79は同実施例のステップ・アンド・リピ
ート型５：１縮小投影露光装置の簡略化正断面図（光学
系）である。同図において、１３０２ａ，ｂはそれぞれ
独立な同一波長の単色光源（例えばｉ線）、Ｌ₁，Ｌ₂は
それぞれ主光束及び副光束、１３０４ａ，ｂはそれぞれ
主及び副露光照明レンズ系（ケーラー照明）、１３１４
ａは盆地（メモリＩＣの場合では周辺回路）を露光する
ための主マスク、１３１４ｂは高原（メモリの場合はメ
モリ・セル又はメモリ・マット部）を露光するための副
マスク、１３３４ｉ及び１３３４ｊはチップ上の高原部
に対応する遮蔽部、１３３４ｋはチップ上の周辺回路パ
ターンに対応する主パターン部、１３４４ｋはチップ上
の盆地部に対応する遮蔽部、１３４４ｉ及びｊはチップ
上のメモリ・マットに対応する副パターン部、Ｌ はハ
ーフ・ミラーによる合成光束、１３１５は物側及び像側
がテレセントリックに構成された縮小投影レンズ系、１
３０３は被露光ウエハ、１３１３ｉ及びｊは高原（メモ
リ・マット部）、１３１３ｋ又は１３２４は盆地（周辺
回路部）である。

【０２４３】図80は露光の単位ステップに対応するウエ
ハ上の領域の配置を示す上面図である。同図において１
３１３と破線で囲む領域は単位ステップにより露光され
る全領域、すなわち、単位露光領域、１３２１及び１３
２２は、それぞれ第１及び第２のチップ領域、１３２３
及び１３２４はそれぞれのチップ領域の周辺回路部、１
３１３ｋは盆地又は谷間にあたる主露光部（破線で区切
られた長細い長方形の部分）、１３１３ｉ及びｊは（破
線で区切られた両側）高原又は台地にあたる副露光部で
ある。

【０２４４】次に本発明の縮小投影露光装置の動作を説
明する。本方式では、露光領域１３１３は２つのマスク
１３１４ａ及び１３１４ｂにわけられる。これは、たと
えば、メモリマット領域１３１３ｉ及びｊ，並びに周辺
回路部１３１３ｋにあたる。これらの領域には、通常図
に示す（図79）ような、段差を伴う場合が多い。このよ
うな場合には、それぞれの領域を別々のマスク上のパタ
ーンとし、それらのマスクを別々にＺ軸（光軸と同じ）
方向に移動させて、各領域の像がウエハ上のレジスト膜
の各々対応する平面に結像するように調整した状態で同
時に露光する。

【０２４５】この場合、光源には同一波長の光源ランプ
等を複数個用いるが、両方の波長に差があると、投影レ
ンズ系１３１５の色収差の影響がでるので、これを回避
するためには、実施例・１２のように単一の光源からの
光束を分割するようにしてもよい。

【０２４６】なお、本ステッパでは投影レンズ系１３１
５を光束Ｌ₁，Ｌ₂について共通とするとともに、両側
（物側及び像側）テレセントリックな構成としているの
で、各マスクのＺ軸方向への微小な移動によって、その
倍率を変化させることなく、その結像位置を変化させる
ことができる。

【０２４７】（１４）実施例・１４ 本実施例は同一マスク上の所定の部分に位相を反転させ
るための透明膜を形成して行なう位相シフト露光法（本
願においては、「オン・マスク位相シフト法」と呼称す
る。）を適用したものである。

【０２４８】図81は同実施例のステップ・アンド・リピ
ート方式５：１縮小投影露光装置の簡略化正断面図（光
学系）である。同図において、１４０２ａ及びｂは相互
に独立なｉ線等の単色露光光源、Ｌ₁及びＬ₂は主光束及
び副光束、１４０４ａ及びｂはケーラー照明を構成する
照明レンズ系、１４１４ａ及びｂは、低地（ウエハ上
の）部分の所定のパターンを露光するための主マスク、
１４１４ｂはウエハ上の高地部分の所定のパターンを露
光するための副マスク、１４１４ｘ及びｙは合成石英マ
スク基板、１４１４ｍ及びｎはクロム遮光部、１４１４
ｐ及びｑはパターンに対応する主開口部、１４１４ｓ及
びｔは位相シフタに対応する開口部上に設けられた位相
反転用透明膜、Ｌ はハーフミラーによる合成光束、１
４１５は物及び像側の両側がテレセントリックに構成さ
れた５：１縮小投影レンズ系、１４１３ｋはウエハ上
（ウエハは１４０３）の低地部分、１４１３ｉはウエハ
上の高地部分である。

【０２４９】図82はウエハ１４０３上で単位露光領域を
示し、本発明の露光方法を解明するための上面図であ
る。同図において、１４１３は単位露光領域、１４２１
及び１４２２はメモリなどのチップに対応するチップ領
域、１４２３及び１４２４はそれぞれのチップ上の低地
に対応する周辺回路部等、１４５１ａは図81に示す如く
開口部１４１４ｐが設けられている部分、１４５１ｂは
同様に開口部１４１４ｑが設けられている部分である。

【０２５０】図83は先の低地部分及び高地部の所定のパ
ターン部１４５１ａ及びｂが孤立Ａｌ配線のような長細
いパターンの場合のマスクの具体例を示すマスクの平面
図である。本マスクは、ネガ型レジスト・プロセスに対
応する。同図において、１４１４ｐ及び１４１４ｑは、
それぞれＡｌ配線に対応する開口パターン、１４１４ｇ
及びｈは、それぞれシフタに対応するスリット状開口パ
ターン、１４１４ｓ及びｔはその上に形成された位相反
転膜である。

【０２５１】本実施例のステッパの動作等については前
記実施例・１３と全く同じであるので省略する。本実施
例では、段差を有する２つの領域を同時にオン・マスク
位相シフト法により露光できるので、先の実施例・８に
示すような段差の大きいＤＲＡＭ等の微細寸法で、通常
のプロセスでは解像できないような露光工程に適用して
有効である。本方法は、あらゆるタイプのオン・マスク
位相シフト法に有効である。

【０２５２】（１５）実施例・１５ 本実施例は、本発明のマルチ・マスク位相シフト法又は
オン・マスク位相シフト法を応用した周期又は概周期Ａ
ｌ配線パターン等の形成方法に関する。

【０２５３】図84〜Ｃは本実施例１５Ａ〜Ｃの対象とな
るＡｌ周期パターン（ウエハ上）の概略を示すウエハ上
面図である。図84において、１５０３はウエハ上面、１
５５３は特異パターン、１５５９及び１５６０は隣接パ
ターン、１５５１及び１５５２は残余の周期パターンで
ある。図85において、１５５６は特異パターン、１５６
１及び１５６２はその隣接パターン、１５５４及び１５
５５は残余の周期パターン、１５０３はウエハ上面であ
る。図86において、１５５８は周期Ａｌ配線パターンの
端部にあたる特異パターン、１５５７は残余の周期パタ
ーン、１５０３はウエハ上面である。

【０２５４】図87は上記の図84に対応するマスク上のレ
イアウト又は重畳レイアウト図であり、実線は主マスク
の開口パターンの境界を示し、破線は副マスクの開口パ
ターンの境界を示す。オン・マスク位相シフト・マスク
の場合は、実線が位相シフト量“０”の開口パターン、
破線が位相シフト量“π”の開口パターンに対応する。
寸法は図87〜図89については、Ａｌ線幅が０.３〜０.４
μｍ、各図形は等倍で描かれている。

【０２５５】図87において、（以下、主にマルチ・マス
ク位相反転シフト法の場合について説明する）１５１４
は石英マスク基板、１５５９ａは主マスク上のＡｌ線１
５５９に対応する主開口パターン、１５５９ｂはそれに
随伴した副マスク上のシフタ・パターン、１５５３ｂは
Ａｌ線１５５３に対応する副マスク上の主開口パター
ン、１５６０ａはＡｌ線１５６０に対応する主マスク上
の主開口パターン、１５６０ｂはそれに随伴した副マス
ク上のシフタ・パターン、１５５９ｃは両側のＡｌ線に
対応する開口１５５９ａ及び１５６０ａから当距離にあ
ることから生じることがあるゴーストを打消すための補
助開口パターンである。

【０２５６】図88は先の図87と同様な図85図に対応する
マスク・レイアウト図である。同図において、１５１４
はマスク基板、１５５６ａは図85のＡｌ線１５５６に対
応する主開口部（主マスク上の）、１５５６ｂ及びｂ
はそれに随伴する副マスク上のシフタ・パターン、１５
６１ｂ及び１５６２ｂはそれぞれ１５６１及び１５６２
に対応する副マスク上の開口パターンである。

【０２５７】図89は先の図87及び図88と同様な図86に対
応するマスク・レイアウト図である。同図において、１
５５８ａは図86の端部Ａｌ配線１５５８に対応する主マ
スク上の主開口部、１５５８ｂはそれに対応する副マス
ク上のシフタ・パターン、１５５７ｂは内側のＡｌ線１
５５７の一つに対応する副マスク上の主開口部、１５１
４はマスク基板である。

【０２５８】次に、これらのマスクの使用方法について
説明する。まず、図86及び図89について説明する。この
ような密集周期パターンでは、図38のタイプのマスク・
レイアウトを用いるが、この場合、周期パターンの端部
では、図74の振幅分布から推察されるように、端部Ａｌ
線１５５８の外側半分については、隣接するシフタ・パ
ターン（相補主パターン）がないため、線幅がブロード
になってしまう。そこで、その不要な広がりをキャンセ
ルするように付加的な随伴開口パターン（シフタ）１５
５８ｂを設ける。

【０２５９】次に図85及び図88の場合を説明する。この
ような周期パターンにおいて、図38の如く交互に“π”
又はそれと等価な位相シフトをもつマスク・レイアウト
を使用するが、図85の如く一本だけ突出しているような
場合又は、数本（又は一本）ごとに突出している場合に
は、その突出部のＡｌ配線等１５５６が先と同じ理由
で、不所望に太くなるという問題がある。これを避ける
ためにシフタ・パターン１５５６ｂ及びｂを設けてい
る。

【０２６０】次に図84及び図87の場合を説明する。この
ような周期パターンにおいても図38の如く交互に“π”
（又はそれと等価）の位相シフトをもつマスク・レイア
ウトを使用するが、図84の如く一本だけが短い場合（一
本ごと又は数本ごとに短い場合も同じ）には、その両側
のＡｌ配線等１５５９及び１５６０のそれぞれの内側が
不所望に太くなるという第１の問題が発生する。更に図
74に示す振幅の谷間が重なるような寸法のときは、それ
らの中間にゴーストが現われるという第２の問題が発生
する。この第１の問題を解決するために随伴シフト・パ
ターン１５５９ｂ及び１５６０ｂを設けている。又、第
２の問題を解決するために、補助パターン１５５９ｃ
（補助随伴パターン）を設けている。

【０２６１】以上説明した以上の技法は、以下のプロセ
スの密集パターン部に適用すると特に有効である。すな
わち、図７１におけるプロセス・７Ｐ２，７Ｐ４，７Ｐ
７，７Ｐ１０，及び７ｐ１２、実施例・８における露光
プロセス・２，４，９，１１，１８，２０，及び２２等
である。なお、マスク及び露光の方式は、オン・マスク
位相シフトでもマルチ・マスク位相シフトのどちらでも
よい。

【０２６２】（１６）実施例・１６ 本実施例は本発明のウエハの露光に用いるフォト・レジ
ストの説明である。レジストは露光に用いる単色紫外光
源の波長によって、図90のうちから選択することができ
る。

【０２６３】レジストは、例えば、０.６μｍの厚さに
スピン・コータにより、ウエハの上主面の全面に均一に
塗布する。

【０２６４】（１７）実施例・１７ 本実施例はペア・マスク又はマルチ・マスク位相シフト
法に用いるマスクの改良に関するものである。

【０２６５】図91は同法によるステップ・アンド・リピ
ート型５：１縮小投影露光装置の光学系の主要部の略式
断面図である。同図において、１７０２はＨｇランプ等
のｉ線等の紫外単色光源、１７０４はケーラー照明を形
成する照明光学レンズ系、Ｌは照明光、Ｌ₁及びＬ₂は分
割照明光、１７１４ａ及びｂは主分割光及び副分割光に
対応する主マスク及び副マスク、１７５１ａは第１の孤
立パターンに対応する第１の主開口パターン、１７５４
ｂは第２の孤立パターンに対応する第２の主開口パター
ン、１７５２ａ及び１７５３ａは上記第２の主開口パタ
ーンに付随した第２の副開口パターン（すなわち、シフ
タ）、１７５５ｂ及び１７５６ｂは上記第１の主開口パ
ターンに随伴した第１の副開口パターン、１７４０ａ及
びｂは、それぞれ図29に示すような光路長調整手段又は
同調整室、Ｌ は合成光、１７１５は５：１縮小投影レ
ンズ系、１７０３は被露光ウエハ、１７０９は上記ウエ
ハ１７０３上に均一に塗布されたフォト・レジスト膜で
ある。

【０２６６】図92は、多数の孤立パターンに対応する主
開口パターンがどのように主マスク及び副マスク上に分
配されるかを示す重ね合せマスク平面レイアウト図であ
る。同図において、１７１４ｂ上に１７１４ａを重ねた
ときのマスク基板、１７３３は同時露光されるパターン
部（ワン・ショット分）、破線の正方形内の実線による
円は主マスク１７１４ａ上の各主開口パターン、破線に
よる円は副マスク１７１４ｂ上の各主開口パターンであ
る。

【０２６７】このように、主開口パターンを両マスク上
に均等に分布させることによって、両マスクの露光光に
よる加熱そほぼ同一かつ均一にすることができる。

【０２６８】（１８）実施例・１８ 図93は、本発明の一実施例の多マスク位相シフト法（ペ
ア・マスク・フェーズ・シフト法）を実施するためのス
テップ・アンド・リピート方式５：１縮小投影露光装置
（ステッパ）の露光光学系の模式正断面図である。同図
において、１８０２はＨｇランプのｉ線の如き露光用光
源（詳細は実施例・１０）、Ｌは原露光光束、Ｌ₁は分
割された主露光光束、Ｌ₂は同じく分割された副露光光
束、１８５１は光分割用ハーフミラー１８０６を収納す
るプリズム、１８４０は図12の２０５、図29、又は以下
の例に示すような位相調整又は光路長調整手段すなわち
シフタ、１８０８ａ及び１８０７ｂはそれぞれ主光束及
び副光束用ミラー、１８０４ａ及び１８０４ｂはそれぞ
れケーラー照明（Kohler）を形成するコンデンサー６を
収納するプリズム、１８４０は図12の２０５、図29、又
は以下の例に示すような位相調整又は光路長調整手段す
なわちシフタ、１８０８ａ及び１８０７ｂはそれぞれ主
光束及び副光束用ミラー、１８０４ａ及び１８０４ｂは
それぞれケーラー照明（Kohler）を形成するコンデンサ
ーレンズ、１８１４ａ及びｂはそれぞれ主及び副マス
ク、１８５４は合成用ハーフミラー１８１３を収納する
合成用プリズム、Ｌ は合成用光束、１８１５は５：１
縮小投影レンズ系で物及び像側の両側においてテレセン
トリックに構成されている。１８０３は被露光ウエハ、
１８８１は図27及び図１９Ａに示すようなウエハ・ステ
ージである。

【０２６９】本実施例においては、ウエハを貫通する主
露光光軸と光源を貫通する主照明光光軸が直交している
ので、主及び副分割光の光路をほぼ対称に構成すること
が比較的簡単に行なえる。

【０２７０】なお、本装置は、位相シフト法に限らず、
本願の他の実施例に示した２つのマスクを用いる露光方
法に広く適用できることは、いうまでもない。

【０２７１】（１９）実施例・１９ 本実施例では、本発明のペア・マスク位相シフト法（マ
ルチ・マスク位相シフト法）を実施するための露光照明
系の具体例と露光光学系の他の一つの例を説明する。

【０２７２】図１９Ａは本実施例のステップ・アンド・
リピート型５：１縮小投影露光装置の露光光学系の模式
正断面図である。同図において、１９０２は超高圧水銀
ランプ、１９８２は楕円面鏡、Ｌは原露光照明光束、１
９８３は第１反射鏡（例えばＡｌミラー）、１９８５は
シャッタ、１９８６はフライアイ・レンズ、１９８７は
アパーチャ、１９８８はフィルタ（例えばショート・カ
ット・フィルタ）、１９８４は第２反射鏡（例えばコー
ルド・ミラー）、１９０４はケーラー照明を構成するコ
ンデンサ・レンズ、１９０６は原露光光束Ｌを主及び副
露光光束Ｌ₁，Ｌ₂に分割するためのハーフミラー、１９
４０は他の実施例に示す光路長調整手段又は位相シフト
板（図12の２０５、図27の５４０ａ，ｂその他）、１９
０７ｂは副光束Ｌ₂に対する偏向鏡、１９１４は主パタ
ーン及び副パターンを搭載したマスク、１９６１は他の
例と同様にマスクを保持してＸＹＺ及びθ方向更には傾
きの調整を行なうマスク・ホールダ、１９６１ｃはその
中央の開口部、１９６４ａ及びｂは主及び副光束に対す
るそれぞれの物側投影レンズ系、１９４９ａは主光束Ｌ
₁に対する偏向鏡、１９１３は主光束Ｌ₁と副光束Ｌ₂を
合成して合成光Ｌとするための合成用ハーフミラー、１
９５４はハーフミラーを収納するための合成用プリズ
ム、１９１５は先の物側レンズ系１９６４ａ及び１９６
４ｂとは別に物側及び像側の両側テレセントリック（実
施例・１１同様）に構成された５：１縮小投影レンズ系
の一部をなす像側レンズ系、１９０３は被露光ウエハ、
１９７６はθ駆動テーブルを兼ねるウエハ吸着台、１９
７７は上下方向すなわちＺ軸移動台、１９７９は水平方
向の一方向すなわちＸ軸移動台、１９８０は水平方向の
他の方向すなわちＹ軸移動台である。

【０２７３】本実施例では、マスク基板が単一なので、
主及び副マスク間での合せが不要となる。

【０２７４】（２０）実施例・２０ 本実施例では、他の実施例で示した光路長調整手段又は
シフタ板として使用できる２次元局所可変シフタ板につ
いて説明する。

【０２７５】図95は本実施例の可変シフタを図１９Ａの
シフト板１９４０と置換又はそれに追加したときの、ス
テッパの簡略化正断面図である。同図において、２００
２は図76及び図１９Ａに示すような紫外又は遠紫外光
源、Ｌは原露光光束、２０９１は原露光光束のフィール
ド上の座標（ｘ，ｙ）の位相を測定するための位相検出
器すなわちスキャナ、２００６は原露光光束Ｌを主光束
Ｌ₁と副光束Ｌ₂に分割するためのハーフミラー、２０４
０は主光束Ｌ₁の座標（ｘ，ｙ）の位相と副光束Ｌ₂の同
座標の位相との差Δφ（ｘ，ｙ）を局所的（各微小部分
について）に所望の値に設定するための２次元可変位相
シフト板又はシフタ、Ｌ₁（ｘ，ｙ）及びＬ₂（ｘ，ｙ）
で各光束Ｌ₁及びＬ₂の座標（ｘ，ｙ）の部分を示す。２
０１４は、一枚のマスク上の隔離した場所に主パターン
及び副パターンを搭載したマスクであり、図はマスクの
各部の厚さが異なり、マスク通過の際の位相のずれが座
標（ｘ，ｙ）に依存することを誇張して示す。２０４９
ａは主光束Ｌ₁のための偏向ミラー、２０１３は主光束
Ｌ₁及び副光束Ｌ₂を合成してＬ を得るための合成用ハ
ーフミラー、φ₁（ｘ，ｙ）及びφ₂（ｘ，ｙ）はそれぞ
れ合成直前の基準面におけるＬ₁（ｘ，ｙ）及びＬ
₂（ｘ，ｙ）の位相、２０１５はそれ単独で又は他のレ
ンズ群とともに５：１縮小投影系を構成する投影レンズ
系で物側及び像側の両側においてテレセントリックに構
成されている。２００３は被露光半導体ウエハ、２０９
２はスキャナ２０９１により検出した座標（ｘ，ｙ）の
分割光間の位相差Δφ（ｘ，ｙ）データに基づいて、全
露光フィールド（単位ショット）にわたって位相差Δφ
を一定均一な値に可変シフタ２０４０を制御するための
可変シフタ制御回路である。

【０２７６】図96は前記図95の可変シフタ２０４０の一
主面の拡大図である。同図において、２０４０ａは多数
の正方形透明電極、２０４１は電極のない間隙部であ
る。この間隙部の幅をウエハ上での最小解像寸法に対応
する寸法以下に設定すると、この間隙部に帰因するノイ
ズを低減するのに有効である。先の正方形電極の一辺
は、例えば２０μｍ〜２００μｍ程度である。更に光路
上での可変シフタ２０１４の位置は、それによって位相
のばらつきを補償すべき光学部材の光軸上の近傍にする
ことがのぞましい。すなわち、単一ショット内の位相の
ばらつきの最大の原因がマスク基板である場合は、マス
クの近傍の光軸上に配置することが効果的である。

【０２７７】図97は上記図96の可変シフタのＸ−Ｘ断面
図である。同図において、２０４２はポッケルス（Pock
els）効果を有する電気光学結晶で図98に示すもののう
ちのいずれか一つ、２０４０ａ及びｂは対抗する正方形
透明電極（セグメント）、２０４３は透明絶縁膜であ
る。この絶縁膜２０４３中に各セグメントに対して独立
に所望の電圧を印加できるように最小解像寸法（ウエハ
上換算で）以下の幅の透明配線が形成されている。先の
可変シフタ制御回路２０９２は、これらの配線を介し
て、多数のセグメントの電圧を制御することによって、
単一ショットすなわち単一ステップ露光域内における位
相差Δφのばらつきの補償を行なう。

【０２７８】（２１）本願の記載を補足するための文献 オン・マスク位相シフト露光法に関する論理的説明、マ
スクの作成方法、パターンの計算法、実験データ等につ
いては、以下に記載されているので、それをもって本願
実施例の記載となす。すなわち、日本特願昭６３−２０
５３５０号（昭和６３年１１月２２日出願）及び日本特
願平１−２５７２２６号（平成１年１０月２日出願）並
びに、それに対応する米国特許出願０７／４３７、２６
８（１９８９年１１月１６日出願）、日本特公昭６２−
５０８１１号、「日経マイクロデバイセズ」１９９０年
５月号７４〜７５頁、レベンスンらの「インプルービン
グ・レゾルーション・イン・フォトリソグラフィー・ウ
ィズ・ア・フェイズ・シフティング・マスク」アイ・イ
ー・イー・イー・トランサクション・オン・エレクトロ
ン・デバイセズＥＤ−２９巻１２号１９８２年１２月発
行１８２８−１８３６頁（‘Improving Resolution in
Photolithograph with a Phase-Shifting Mask’, Leve
nson et al, IEEE Transaction on Electron Devices,
vol.ED-29, No.12 December 1982, P.1828-1836)、伊藤
らの「１μｍプロセス用フォトマスクパターンの投影像
歪み補正」日本電子通信学会論文誌１９８５年５月vol.
Ｊ６８−Ｃ No.５第３２５〜３３２頁である。

【０２７９】日本特開昭６２−１７１１２３号には高圧
水銀ランプ等を用いた露光照明系が開示されているの
で、これをもって本願実施例の記述となす。

【０２８０】日本特開昭６１−２２６２６号には、両側
テレセントリック構造の投影レンズ系の構成が示されて
いるので、これをもって本願実施例の記述の一部とす
る。

【０２８１】日本特開昭６１−４３４２０号には、電子
線を用いたマスクの作成技術が開示されているので、こ
れをもって本願実施例の記述の一部となす。

【０２８２】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【０２８３】形成しようとするパターンの形状に応じ
て、適切なレジストプロセスを選択することができるの
で、遮光部を介して隣り合う光透過部を透過する光の位
相を反転させて投影像のコントラストを改善する位相シ
フト法を用いて、半導体装置を形成する際に、位相シフ
ト領域の配置を含むマスクの設計が比較的容易になるの
で、パターン精度の良い半導体装置を製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例・１のＩである露光装置に設け
られた位相シフト機構の全体図。

【図２】本発明の上記実施例であるマスクの拡大断面
図。

【図３】（ａ），（ｂ）は、このマスクに形成された一
対の回路パターンの平面図。（ｃ）は、この一対の回路
パターンを合成して得られる回路パターンの平面図。

【図４】（ａ）〜（ｇ）は、図３（ａ），（ｂ）に示す
回路パターンの透過領域を透過した光の振幅、強度をそ
れぞれ示す説明図。

【図５】（ａ），（ｂ）は、このマスクに形成された一
対の位置合わせマークの平面図。（ｃ）は、この一対の
位置合わせマークを合成して得られる回路パターンの平
面図。

【図６】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施例・１のIIの
マスクに形成された一対の回路パターンの他の例を示す
平面図。（ｃ）は、この一対の回路パターンを合成して
得られる回路パターンの平面図。

【図７】（ａ）〜（ｇ）は、図６（ａ），（ｂ）に示す
回路パターンの透過領域を透過した光の振幅、強度をそ
れぞれ示す説明図。

【図８】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施例・１のIII
のマスクに形成された一対の回路パターンの他の例を示
す平面図。（ｃ）は、この一対の回路パターンを合成し
て得られる回路パターンの平面図。

【図９】（ａ）〜（ｅ）は、図８（ａ），（ｂ）に示す
回路パターンの透過領域を透過した光の振幅、強度をそ
れぞれ示す説明図。

【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、従来のマスクの透過領域
を透過した光の振幅、強度をそれぞれ示す説明図。

【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、透明膜を設けた従来のマ
スクの透過領域を透過した光の振幅、強度をそれぞれ示
す説明図。

【図１２】本発明の実施例・２である露光光学系の要部
構成図。

【図１３】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図12のマスクのパ
ターン構成の一例を示す要部平面図。（ｃ）はそれらパ
ターンによって作られる所望のパターンの平面図。

【図１４】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図12のマスクのパ
ターン構成の一例を示す要部平面図。（ｃ）はそれらパ
ターンによって作られる所望パターンの平面図。

【図１５】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図12のマスクのパ
ターン構成の一例を示す要部平面図。（ｃ）はそれらパ
ターンによって作られる所望パターンの平面図。

【図１６】（ａ）〜（ｇ）は図13のマスクの透過領域を
透過した光の振幅及び強度を示す説明図。

【図１７】（ａ）〜（ｈ）は図14のマスクの透過領域を
透過した光の振幅及び強度を示す説明図。

【図１８】（ａ）〜（ｇ）は図15に示したマスクの透過
領域を透過した光の振幅及び強度を示す説明図。

【図１９】マスクの断面図。

【図２０】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の装置に使用する
パターンの位置合わせ方法の説明図。

【図２１】本発明の実施例・３に係るステップ・アンド
・リピート型５：１縮小投影露光装置の露光光学系の概
要を示す模式正断面図。

【図２２】本発明の上記実施例の周期的又は準周期的ラ
イン・アンド・スペース・パターンに対応するマスクの
断面図。

【図２３】（ａ）は、上記実施例の段差を有する周期パ
ターンに対応する主マスク・パターン（ポジ・マス
ク）、同図（ｂ）は、同様にサブ・マスク・パターン、
同図（ｃ）は、合成開口パターンの平面図、同図（ｄ）
は、被露光ウエハ上の製造途上にある半導体集積回路装
置の周期段差部の断面図。

【図２４】上記実施例のＬ１，Ｌ２の位相差φを（２ｎ
＋１）πより前後にずらせた場合の主及びサブ・パター
ンに対応する像面のずれの様子を示す線図。

【図２５】（ａ）は上記実施例の位相シフト合せ用マー
クの内、主パターン部に形成されたものを示す平面図。
（ｂ）は、同サブ・パターン部に形成された位相合せ用
開口パターンの平面図。（ｃ）は、これらの合成時の投
影パターン。

【図２６】本発明の実施例・４のステッパ装置の模式断
面図。

【図２７】本発明の実施例５のステップ・アンド・リピ
ート型５：１縮小投影露光装置の露光投影光学系の模式
正断面図。

【図２８】上記同装置の露光光源及び照明（露光用）光
学系の模式正断面図。

【図２９】同装置の位相差設定手段の拡大断面図。

【図３０】同装置のウエハ保持部の上面図。

【図３１】本発明の実施例・６に係る孤立帯状パターン
に対応するマスク・パターン平面図。

【図３２】本発明の実施例・６に係る孤立正方形パター
ンに対応するマスク・パターン平面図。

【図３３】上記図32の変形例に係る孤立正方形パターン
に対応するマスク・パターン平面図。

【図３４】本発明の実施例・６に係る「Ｌ」字型パター
ンに対応するマスク・パターン平面図。

【図３５】上記図34の変形例に係る「Ｌ」字型パターン
に対応するマスク・パターン平面図。

【図３６】本発明の実施例・６に係る屈曲孤立帯状パタ
ーンに対応するマスク・パターン平面図。

【図３７】上記図36の変形例に係る屈曲孤立帯状パター
ンに対応するマスク・パターン平面図。

【図３８】本発明の実施例・６に係る等周期帯状パター
ンに対応するマスク・パターン平面図。

【図３９】本発明の実施例・７に係る露光ステップを示
すウエハ上面図。

【図４０】本発明の実施例・７に係る露光方法における
単位露光領域を示す平面図。

【図４１】本発明の実施例・７に係るポジ・プロセスを
示すフロー断面図。

【図４２】本発明の実施例・７に係るポジ・プロセスを
示すフロー断面図。

【図４３】本発明の実施例・７に係るポジ・プロセスを
示すフロー断面図。

【図４４】本発明の実施例・７に係るネガ・プロセスを
示すフロー断面図。

【図４５】本発明の実施例・７に係るネガ・プロセスを
示すフロー断面図。

【図４６】本発明の実施例・７に係るネガ・プロセスを
示すフロー断面図。

【図４７】本発明の実施例・７に係るツイン・ウエルＳ
ＲＡＭプロセスにおけるフォトリソグラフィ工程を示す
全体フロー図。

【図４８】本発明の上記図47に対応するＳＲＡＭのウエ
ハ工程のフロー断面図。

【図４９】本発明の上記図47に対応するＳＲＡＭのウエ
ハ工程のフロー断面図。

【図５０】本発明の上記図47に対応するＳＲＡＭのウエ
ハ工程のフロー断面図。

【図５１】本発明の上記図47に対応するＳＲＡＭのウエ
ハ工程のフロー断面図。

【図５２】本発明の上記図47に対応するＳＲＡＭのウエ
ハ工程のフロー断面図。

【図５３】本発明の上記図47に対応するＳＲＡＭのウエ
ハ工程のフロー断面図。

【図５４】本発明の上記図47に対応するＳＲＡＭのウエ
ハ工程のフロー断面図。

【図５５】上記ＳＲＡＭのチップ領域の平面レイアウト
図。

【図５６】本発明の実施例・８に係るＤＲＡＭのウエハ
工程を示すフロー断面図。

【図５７】本発明の実施例・８に係るＤＲＡＭのウエハ
工程を示すフロー断面図。

【図５８】本発明の実施例・８に係るＤＲＡＭのウエハ
工程を示すフロー断面図。

【図５９】本発明の実施例・８に係るＤＲＡＭのウエハ
工程を示すフロー断面図。

【図６０】本発明の実施例・８に係るＤＲＡＭのウエハ
工程を示すフロー断面図。

【図６１】本発明の実施例・８に係るＤＲＡＭのウエハ
工程を示すフロー断面図。

【図６２】本発明の実施例・８に係るＤＲＡＭのウエハ
工程を示すフロー断面図。

【図６３】本発明の実施例・８に係るＤＲＡＭのウエハ
工程を示すフロー断面図。

【図６４】本発明の実施例・８に係るＤＲＡＭのウエハ
工程を示すフロー断面図。

【図６５】本発明の実施例・８に係るＤＲＡＭのウエハ
工程を示すフロー断面図。

【図６６】本発明の実施例・８に係るＤＲＡＭのウエハ
工程を示すフロー断面図。

【図６７】本発明の実施例・８に係るＤＲＡＭのウエハ
工程を示すフロー断面図。

【図６８】本発明の実施例・８に係るＤＲＡＭのウエハ
工程を示すフロー断面図。

【図６９】本発明の実施例・８に係るＤＲＡＭのウエハ
工程を示すフロー断面図。

【図７０】本発明の実施例・８に係るＤＲＡＭのウエハ
工程を示すフロー断面図。

【図７１】上記ＤＲＡＭのチップ領域の平面レイアウト
図。

【図７２】Ｑは上記ＤＲＡＭのメモリ・セル領域の単位
並進周期の平面レイアウト図。

【図７３】近接したパターンの位相が同位相である場合
の光の振幅強度及びエネルギー強度の分布を説明するた
めのグラフ。

【図７４】上記図７３と同様に位相が１８０°（相対的
に）異なる場合の同分布グラフ。

【図７５】本発明の縮小投影の原理を説明するための光
学系の模式断面図。

【図７６】本発明の露光方法に用いる露光用単色光源の
諸条件を示す図表。

【図７７】物側のテレセントリック構成を利用して、投
影レンズ系を全て共通にした本発明の実施例１１の５：
１縮小投影露光装置の簡略化正断面図。

【図７８】Ａは本発明の実施例・１２のマスク検査装置
の簡略化正断面図。

【図７９】相互にコヒーレントでない２つの光源を用い
る本発明の実施例・１３のステップ・アンド・リピート
型５：１縮小投影露光装置の簡略化正断面図。

【図８０】上記図79の露光方法によって露光される単位
露光領域のレイアウトを示すマスク又はウエハ平面図。

【図８１】本発明の実施例・１４の露光方法の説明のた
めの（相互にコヒーレントでない光源を使用する）ステ
ップ・アンド・リピート型縮小投影露光装置の簡略化断
面図。

【図８２】上記図81の方法における単位置光域（マスク
又はウエハ）の平面レイアウト図。

【図８３】上記図81の方法に使用するマスクの平面パタ
ーン図。

【図８４】本発明の実施例・１５の準周期パターンに対
応するウエハ上のパターン平面図。

【図８５】上記実施例の他の準周期パターンに対応する
ウエハ上のパターン平面図。

【図８６】上記実施例の更に他の準周期パターンに対応
するウエハ上のパターン平面図。

【図８７】上記上記図84のウエハ上のパターンに対応す
るオン・マスク又はマルチ・マスク位相シフト法におけ
るマスクの平面レイアウト図又は重畳平面レイアウト
図。

【図８８】図85に対応する同様な平面レイアウト図。

【図８９】図86に対応する同様な平面レイアウト図。

【図９０】本発明の実施に使用されるフォトレジストの
一覧表。

【図９１】本発明の実施例・１７に係る随伴パターンを
２つのマスク上に相互に分割搭載する露光方法を示すス
テップ・アンド・リピート型５：１縮小投影露光装置の
簡略化正断面図。

【図９２】同方法を説明するための重畳マスクパターン
図。

【図９３】本発明の実施例・１８に係る簡易型マルチ・
マスク・ステッパの正断面図。

【図９４】本発明の各実施例の露光装置の個別照明光源
の構成を説明するため及び実施例・１９に係る単一マス
ク基板によるペアマスク（パターン）露光装置（ステッ
パ）の正断面図。

【図９５】本発明の実施例・２０に係る二次元位相合せ
装置の全体構成図。

【図９６】同二次元位相シフト板の上面図。

【図９７】同二次元位相シフト板の断面図。

【図９８】同位相シフト板に用いる電気光学効果を有す
る結晶の一覧図表。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第一の基板上にレジスト層を形成する工
   程、 第一の光透過パターンと、前記第一の光透過パターンの
   第一の辺の一部に遮光膜を介して隣接し、透過光の位相
   が前記第一の光透過パターンを透過する光の位相と反転
   する第二の光透過パターンと、前記第一の辺の他の一部
   に、透過光の位相が前記第一の光透過パターンを透過す
   る光の位相に対して反転され、実像が結像されない程度
   の大きさの第一の補助光透過パターンが形成された第二
   の基板に光を照射して、前記第二の基板からの透過光に
   より前記レジスト層にパターンを露光する工程、 前記レジスト層を現像する工程、 現像された前記レジスト層を用いて前記第一の基板にパ
   ターンを形成する工程、とを有することを特徴とするパ
   ターン形成方法。
2. 【請求項２】前記第一の光透過パターンと前記第二の光
   透過パターンの間隔は、前記第一の光透過パターンと前
   記第一の補助光透過パターンの間隔よりも広いことを特
   徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
3. 【請求項３】前記第二の基板には、さらに、 前記第一の光透過パターンの前記第一の辺と対向する第
   二の辺の一部に遮光膜を介して隣接し、透過光の位相が
   前記第一の光透過パターンを透過する光の位相に対して
   反転される第三の光透過パタンと、 前記第二の辺の他の一部に、透過光の位相が前記第一の
   光透過パターンを透過する光の位相に対して反転され、
   実像が結像されない程度の大きさの第二の補助光透過パ
   ターンが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。
4. 【請求項４】前記第二の基板には、さらに前記第一の補
   助光透過パターンと遮光膜を介して隣接し、透過光の位
   相が前記第一の光透過パターンを透過する光の位相に対
   して反転され、独立した実像が結像されない程度の大き
   さの第三の補助光透過パターンと、 前記第二の光透過パターンおよび前記第三の補助光透過
   パターンと隣接し、透過光の位相が前記第二の光透過パ
   ターンおよび第三の補助光透過パターンを透過する光の
   位相に対して反転されるような第四の光透過パターンを
   有することを特徴とする請求項１記載のパターン形成方
   法。
5. 【請求項５】一方向に延在する所定の形状を有する複数
   の第一の光透過パターンがそれぞれ遮光部を介して繰り
   返し設けられ、隣り合う前記第一の光透過パターンを透
   過する光の位相が互いに逆相となるパターン群の一部
   に、前記第一の光透過パターンの代わりに、一方向に延
   在する前記第一の光透過パターンよりも長い第二の光透
   過パターンが設けられ、前記第二の光透過パターンの辺
   の一部に沿って、透過光の位相が前記第二の光透過パタ
   ーンを透過する光の位相と逆相となるような、解像限界
   以下の大きさの補助光透過パターンを有するマスクパタ
   ーンを縮小投影露光装置により露光して、半導体ウエハ
   の導電膜上にに形成されたレジスト層に前記第一および
   第二の光透過パターンに対応するパターンを形成する工
   程、 パターンが形成された前記レジスト層を用いて前記導電
   層を加工し、前記半導体ウエハに配線層を形成する工
   程、 とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】一方向に延在する所定の形状を有する複数
   の第一の光透過パターンがそれぞれ遮光部を介して繰り
   返し設けられ、隣り合う前記第一の光透過パターンを透
   過する光の位相が互いに逆相となるパターン群の一部
   に、前記第一の光透過パターンの代わりに、一方向に延
   在する前記第一の光透過パターンよりも短い第二の光透
   過パターンが設けられ、前記第二の光透過パターンと隣
   接する第一の光透過パターンの辺の一部に沿って、透過
   光の位相が前記第二の光透過パターンを透過する光の位
   相と逆相となる、解像限界以下の大きさの補助光透過パ
   ターンを有するマスクパターンを縮小投影露光装置によ
   り露光して、半導体ウエハに形成されたレジスト層に前
   記第一および第二の光透過パターンに対応するパターン
   を形成する工程、 パターニングされた前記レジスト層を用いて前記半導体
   ウエハに配線層を形成する工程、 とを有する半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】半導体ウエハ上に配線層を形成するための
   材料からなる層を形成する工程、 前記配線層を形成するための材料からなる層上にレジス
   ト層を形成する工程、 一方向に延在する所定の形状を有する複数の光透過パタ
   ーンがそれぞれ遮光部を介して繰り返し設けられ、隣り
   合う前記光透過パターンを透過する光の位相が互いに逆
   相となるラインアンドスペースのパターン群と、前記パ
   ターン群の中で最も外側に位置する第一の光透過パター
   ンの辺に沿って、独立した実像を結像しない程度の大き
   さで、透過光が前記第一の光透過パターンを透過する光
   の位相に対して反転される補助光透過パターンとが形成
   されたフォトマスクを縮小投影露光装置で露光して、前
   記レジスト層に配線層のパターンを形成する工程、 前記配線層のパターンが形成されたレジスト層を用いて
   前記配線層を形成するための材料からなる層をエッチン
   グし、前記半導体ウエハに配線層を形成する工程、 とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】半導体ウエハ上にレジスト層を形成する工
   程、 複数の所定の形状を有する光透過パターンがそれぞれ遮
   光部を介して繰り返し設けられ、隣り合う前記光透過パ
   ターンを透過する光の位相が互いに逆相となるようなパ
   ターン群と、前記パターン群の中で最も外側に位置する
   第一の光透過パターンの辺に沿って、それ自体では独立
   した実像を結像しない程度の大きさで、透過光が前記第
   一の光透過パターンを透過する光の位相に対して反転さ
   れる補助光透過パターンとが形成され、前記第一の光透
   過パターンと前記補助光透過パターンの間隔は、前記第
   一の光透過パターンと前記第一の光透過パターンを遮光
   膜を介して隣接して設けられた前記所定の形状を有する
   光透過パターンとの間隔よりも狭いフォトマスクを露光
   光により、前記レジスト層に露光する工程、その後前記
   レジスト層を現像し、パターニングする工程、 前記パターニングしたレジスト層を用いて、前記半導体
   ウエハに配線層を形成する工程とを有することを特徴と
   する半導体装置の製造方法。