JPH1083958A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH1083958A JPH1083958A JP9248173A JP24817397A JPH1083958A JP H1083958 A JPH1083958 A JP H1083958A JP 9248173 A JP9248173 A JP 9248173A JP 24817397 A JP24817397 A JP 24817397A JP H1083958 A JPH1083958 A JP H1083958A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 位相シフト技術を用いて半導体装置製造する
際に、マスクパターンの設計が困難。 【解決手段】 開口パターンを形成する際は、ポジ型レ
ジストを用いてパターン形成し、孤立パターンを形成す
る際は、ネガ型のレジストを用いてパターン形成し、一
つの半導体装置の製造工程で、形成するパターン応じて
ポジ型とネガ型のレジストを使い分け混用する。 【効果】 位相シフト領域を含むマスクの設計が容易に
なり、位相シフト技術を用いて、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。
際に、マスクパターンの設計が困難。 【解決手段】 開口パターンを形成する際は、ポジ型レ
ジストを用いてパターン形成し、孤立パターンを形成す
る際は、ネガ型のレジストを用いてパターン形成し、一
つの半導体装置の製造工程で、形成するパターン応じて
ポジ型とネガ型のレジストを使い分け混用する。 【効果】 位相シフト領域を含むマスクの設計が容易に
なり、位相シフト技術を用いて、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。
Description
【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。
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10(a)に
示すようなマスク20に形成された透過領域P1,P2
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,P
2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。
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10(a)に
示すようなマスク20に形成された透過領域P1,P2
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,P
2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11(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。
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11(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。
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。
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。
【0006】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されている。
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されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、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、実際のマスクに
複数の様々な集積回路パターンが複雑に配置されている
ため、位相シフト領域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。
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、実際のマスクに
複数の様々な集積回路パターンが複雑に配置されている
ため、位相シフト領域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。
【0008】本発明者は、上記位相シフト技術を用いた
集積回路の製造工程において、形成しようとする集積回
路パターンの形状とレジストプロセスとの関係を考慮
し、形成するパターンの形状によって、マスクパターン
を露光するレジストのポジ型、ネガ型を選択して使い分
け、一つの半導体装置の製造方法に置いてポジ型レジス
トとネガ型レジストを混用することで、マスクに形成さ
れた複数の様々なパターンとの関係を良好に保ちつつ、
上記位相シフト領域を配置することが可能になることに
気がついた。
集積回路の製造工程において、形成しようとする集積回
路パターンの形状とレジストプロセスとの関係を考慮
し、形成するパターンの形状によって、マスクパターン
を露光するレジストのポジ型、ネガ型を選択して使い分
け、一つの半導体装置の製造方法に置いてポジ型レジス
トとネガ型レジストを混用することで、マスクに形成さ
れた複数の様々なパターンとの関係を良好に保ちつつ、
上記位相シフト領域を配置することが可能になることに
気がついた。
【0009】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。
解消した位相シフト技術を提供することにある。
【0010】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。
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。
【0011】本発明の一つの目的は、位相シフト法を用
いた半導体装置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。
いた半導体装置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。
【0012】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。
ンの露光に有効な投影露光技術を提供することにある。
【0013】本発明の目的の一つは、開口パターンの露
光に有効な投影露光技術を提供することにある。
光に有効な投影露光技術を提供することにある。
【0014】尚、特開平1ー283925には、ドット
状の透光部を有する位相シフトマスクを用いてポジ型レ
ジスト層に開口部を形成する技術と、同じマスクを用い
てネガレジスト層にドットパターンを形成する技術が記
載されているが、所望のパターン形状とレジストプロセ
スの関係については考慮されておらず、形成する集積回
路パターンの形状によってポジ型、ネガ型のレジストを
選択して使い分ける点、ひとつの半導体装置の製造工程
において、ポジ型レジストとネガ型レジストを混用して
使い分ける点については、記載されていない。
状の透光部を有する位相シフトマスクを用いてポジ型レ
ジスト層に開口部を形成する技術と、同じマスクを用い
てネガレジスト層にドットパターンを形成する技術が記
載されているが、所望のパターン形状とレジストプロセ
スの関係については考慮されておらず、形成する集積回
路パターンの形状によってポジ型、ネガ型のレジストを
選択して使い分ける点、ひとつの半導体装置の製造工程
において、ポジ型レジストとネガ型レジストを混用して
使い分ける点については、記載されていない。
【0015】
【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。
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。
【0016】本願の一発明は、半導体基板上に設けられ
たレジスト層に露光する所望のパターンが、第一の領域
と前記第一の領域に囲まれた第二の領域のうち、現像に
より、第一の領域を残し第二の領域を除去するパターン
(開口パターン)であるときは、ポジ型のレジストを選
択し、第一の領域を除去し第二の領域を残すパターン
(孤立パターン)であるときは、ネガ型のレジストを選
択し、一つの半導体集積回路装置の製造方法において、
ポジ型レジストとネガ型レジストを使い分け、混用する
半導体装置の製造方法である。
たレジスト層に露光する所望のパターンが、第一の領域
と前記第一の領域に囲まれた第二の領域のうち、現像に
より、第一の領域を残し第二の領域を除去するパターン
(開口パターン)であるときは、ポジ型のレジストを選
択し、第一の領域を除去し第二の領域を残すパターン
(孤立パターン)であるときは、ネガ型のレジストを選
択し、一つの半導体集積回路装置の製造方法において、
ポジ型レジストとネガ型レジストを使い分け、混用する
半導体装置の製造方法である。
【0017】
【作用】上記した手段によれば、一つの半導体装置の製
造工程において、形成するパターンの形状によって、そ
れぞれ適したレジストプロセスを選択できるため、位相
シフト技術を用いたマスクを用いる場合でも、マスクの
製作が容易になり、微細なパターンを有する半導体装置
を精度よく製造することができる。
造工程において、形成するパターンの形状によって、そ
れぞれ適したレジストプロセスを選択できるため、位相
シフト技術を用いたマスクを用いる場合でも、マスクの
製作が容易になり、微細なパターンを有する半導体装置
を精度よく製造することができる。
【0018】
【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。
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。
【0019】(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。
シフト機構1を示している。
【0020】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。
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。
【0021】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。
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。
【0022】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
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
【0023】
【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。
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。
【0024】図2は、上記マスク14の断面の拡大図で
ある。
ある。
【0025】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。
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。
【0026】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。
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。
【0027】次に、上記マスク14の作成方法を簡単に
説明する。
説明する。
【0028】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。
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。
【0029】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M 1,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。
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M 1,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。
【0030】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。
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。
【0031】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。
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。
【0032】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。
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。
【0033】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L
1,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P
1,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。
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L
1,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P
1,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。
【0034】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。
ては、下記のような効果を得ることができる。
【0035】(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。
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。
【0036】(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。
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。
【0037】(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。
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。
【0038】(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。
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。
【0039】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。
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。
【0040】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PA,
PB,PC,PDからなる。回路パターンP1の透過領域B
AはパターンPAに対応し、回路パターンP1の透過領域
BCはパターンPCに対応している。また、回路パターン
P2の透過領域BBはパターンPBに、回路パターンP2の
透過領域BDは、パターンPD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。
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PA,
PB,PC,PDからなる。回路パターンP1の透過領域B
AはパターンPAに対応し、回路パターンP1の透過領域
BCはパターンPCに対応している。また、回路パターン
P2の透過領域BBはパターンPBに、回路パターンP2の
透過領域BDは、パターンPD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。
【0041】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。
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。
【0042】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。
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。
【0043】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。
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。
【0044】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。
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。
【0045】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。
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。
【0046】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。
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。
【0047】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。
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。
【0048】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。
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。
【0049】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。
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。
【0050】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。
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。
【0051】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。
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。
【0052】(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。
要を説明すれば、下記のとおりである。
【0053】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。
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。
【0054】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。
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。
【0055】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。
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。
【0056】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。
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。
【0057】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。
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。
【0058】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。
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。
【0059】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。
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。
【0060】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。
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。
【0061】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。
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。
【0062】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
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
【0063】
【数2】d=mλ/2(n−1) …(2) (m:整数)としたものを用いる。
【0064】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。
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。
【0065】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。
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。
【0066】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。
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。
【0067】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。
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。
【0068】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。
スク209の構成について説明する。
【0069】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。
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。
【0070】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。
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。
【0071】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。
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。
【0072】次に、本発明の作用について説明する。
【0073】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。
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。
【0074】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。
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。
【0075】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。
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。
【0076】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。
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。
【0077】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。
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。
【0078】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。
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。
【0079】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。
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。
【0080】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。
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。
【0081】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。
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。
【0082】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。
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。
【0083】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。
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。
【0084】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。
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。
【0085】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。
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。
【0086】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。
を図19を参照しつつ説明する。
【0087】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。
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。
【0088】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。
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。
【0089】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。
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。
【0090】(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。
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。
【0091】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。
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。
【0092】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。
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。
【0093】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。
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。
【0094】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。
いて説明する。
【0095】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。
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。
【0096】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。
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。
【0097】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。
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。
【0098】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))。
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))。
【0099】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。
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。
【0100】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。
ついて説明する。
【0101】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。
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。
【0102】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。
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。
【0103】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))。
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))。
【0104】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。
以下の効果を得ることができる。
【0105】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。
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。
【0106】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。
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。
【0107】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。
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。
【0108】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。
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。
【0109】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。
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。
【0110】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。
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。
【0111】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。
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。
【0112】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。
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。
【0113】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。
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。
【0114】(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。
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。
【0115】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。
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。
【0116】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。
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。
【0117】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。
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。
【0118】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。
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。
【0119】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、BA及びBCは主マスク
314a上の開口パターン、BB及びBDはサブ・マスク
314b上の開口パターン、PA及びPCは低部パターン
に対応するレジスト膜上の位置、PB及びPDは高部パタ
ーンに対応するレジスト膜上の位置である。
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、BA及びBCは主マスク
314a上の開口パターン、BB及びBDはサブ・マスク
314b上の開口パターン、PA及びPCは低部パターン
に対応するレジスト膜上の位置、PB及びPDは高部パタ
ーンに対応するレジスト膜上の位置である。
【0120】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。
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。
【0121】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。
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。
【0122】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。
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。
【0123】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。
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。
【0124】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。
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。
【0125】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。
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。
【0126】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。
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。
【0127】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。
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。
【0128】(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。
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。
【0129】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。
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。
【0130】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。
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。
【0131】(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。
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。
【0132】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。
置の断面図及び代表的光線の追加説明図である。
【0133】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。
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。
【0134】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。
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。
【0135】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。
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。
【0136】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。
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。
【0137】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。
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。
【0138】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。
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。
【0139】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。
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。
【0140】(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。
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。
【0141】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。
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。
【0142】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。
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。
【0143】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。
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。
【0144】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。
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。
【0145】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。
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。
【0146】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。
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。
【0147】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。
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。
【0148】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。
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。
【0149】(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。
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。
【0150】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。
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。
【0151】(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。
光プロセスについて説明する。
【0152】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。
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。
【0153】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。
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。
【0154】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。
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。
【0155】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。
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。
【0156】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。
の所定の部分に形成された開口部である。
【0157】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。
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。
【0158】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。
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。
【0159】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。
れたレジスト膜である。
【0160】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。
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。
【0161】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。
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。
【0162】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。
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。
【0163】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。
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。
【0164】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。
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。
【0165】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。
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。
【0166】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。
す。同図において、769a〜eは第1層Al配線であ
る。
【0167】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。
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。
【0168】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。
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。
【0169】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。
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。
【0170】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。
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。
【0171】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。
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。
【0172】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。
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。
【0173】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。
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。
【0174】(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。
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。
【0175】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。
-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。
【0176】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。
-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。
【0177】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。
(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。
【0178】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。
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。
【0179】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。
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。
【0180】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。
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。
【0181】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。
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。
【0182】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。
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。
【0183】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。
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。
【0184】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。
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。
【0185】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。
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。
【0186】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。
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。
【0187】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。
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。
【0188】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。
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。
【0189】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。
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。
【0190】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。
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。
【0191】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。
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。
【0192】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。
の前工程(ウエハ・プロセス)のプロセス・フローを説
明する。
【0193】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)。
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)。
【0194】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。
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。
【0195】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。
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。
【0196】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。
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。
【0197】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。
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。
【0198】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。
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。
【0199】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。
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。
【0200】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。
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。
【0201】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。
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。
【0202】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。
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。
【0203】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。
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。
【0204】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。
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。
【0205】(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。
バック・グランドについて説明する。
【0206】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。
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。
【0207】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:
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:
【0208】
【数3】
【0209】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。
影系のNA(開口数)である。
【0210】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。
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。
【0211】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。
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。
【0212】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BA)、921bは副開口(例えば図23(b)
のBB)、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。
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BA)、921bは副開口(例えば図23(b)
のBB)、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。
【0213】各開口による電解強度u1,u2は、波数
k、位相φ1,φ2とすると、
k、位相φ1,φ2とすると、
【0214】
【数4】u1=Aexp〔−i(kl1−φ2)〕…(9.2)
【0215】
【数5】u2=Bexp〔−i(kl2−φ2)〕…(9.3) となる。合成光については、
【0216】
【数6】
【0217】これにより、lの変化分をΔl、Δφ=φ
2−φ1とすると、
2−φ1とすると、
【0218】
【数7】
【0219】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。
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。
【0220】(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。
れる投影露光用紫外光源とその周辺について説明する。
【0221】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、
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、
【0222】
【数8】
【0223】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。
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。
【0224】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。
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。
【0225】露光照明系の具体例については、図19A
に別途説明する。
に別途説明する。
【0226】(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。
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。
【0227】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。
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。
【0228】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。
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。
【0229】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。
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。
【0230】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。
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。
【0231】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。
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。
【0232】(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。
査装置について説明する。
【0233】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。
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。
【0234】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。
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。
【0235】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。
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。
【0236】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。
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。
【0237】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。
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。
【0238】(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。
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。
【0239】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。
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。
【0240】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。
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。
【0241】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。
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。
【0242】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。
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。
【0243】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。
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。
【0244】(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。
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。
【0245】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。
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。
【0246】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。
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。
【0247】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。
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。
【0248】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。
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。
【0249】(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。
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。
【0250】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。
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。
【0251】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。
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。
【0252】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。
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。
【0253】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。
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。
【0254】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。
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。
【0255】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。
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。
【0256】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。
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。
【0257】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。
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。
【0258】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。
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。
【0259】(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。
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。
【0260】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。
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。
【0261】(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。
法に用いるマスクの改良に関するものである。
【0262】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。
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。
【0263】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。
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。
【0264】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。
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。
【0265】(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。
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。
【0266】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。
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。
【0267】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。
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。
【0268】(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。
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。
【0269】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。
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。
【0270】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。
主及び副マスク間での合せが不要となる。
【0271】(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。
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。
【0272】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。
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。
【0273】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。
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。
【0274】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。
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。
【0275】(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。
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。
【0276】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。
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。
【0277】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。
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。
【0278】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。
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。
【0279】
【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。
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。
【0280】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。
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。
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。
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
・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。
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。
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。
+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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
【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。
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。
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。
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。
る結晶の一覧図表。
Claims (13)
- 【請求項1】第一の領域と前記第一の領域に囲まれた第
二の領域が形成された第一のマスクに光を照射して、透
過光により半導体ウエハ上に形成されたポジ型の感光膜
にパターンを露光する工程、 前記ポジ型の感光膜を現像することにより、前記マスク
の第二の領域によって該ポジ型の感光膜に結像されたパ
ターンを除去する工程、 前記現像されたポジ型の感光膜を用いて、前記半導体ウ
エハを加工する工程、 第三の領域と前記第三の領域に囲まれた第四の領域が形
成され、マスクの光透過領域の一部に、該マスクの他の
光透過領域を透過した光と位相が反転するような位相シ
フト領域が形成されているような第二のマスクに光を照
射して、透過光により半導体ウエハ上に形成されたネガ
型の感光膜にパターンを露光する工程、 前記ネガ型の感光膜を現像することにより、前記マスク
の第四の領域によって結像されたパターンを残し、周囲
の該ネガ型の感光膜を除去する工程、 前記現像されたネガ型の感光膜を用いて、前記半導体ウ
エハを加工する工程、 とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】前記第三の領域は遮光領域であり、前記第
四の領域は光透過領域であり、前記第二のマスクの前記
他の光透過領域は、前記第一の領域を介して前記第二の
領域に近接して設けられていることを特徴とする請求項
1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】前記第一のマスクには光透過領域の一部
に、該マスクの他の光透過領域を透過した光と位相が反
転するような位相シフト領域が形成されていることを特
徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】前記第一の領域は遮光領域であり、前記第
二の領域は光透過領域であり、前記第一のマスクの前記
他の光透過領域は、前記第一の領域を介して前記第二の
領域に近接して設けられていることを特徴とする請求項
3記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】前記第二の領域は光透過領域であり、前記
第一のマスクの前記他の光透過領域は前記第二の領域と
境界を接して設けられていることを特徴とする請求項3
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】第一の基板に配線層を形成するための一方
向に延在する複数の光透過パターンが、遮光部を介して
互いに近接してして形成され、隣り合うパターンを透過
する光の位相が互いに逆相となっているような第二の基
板に光を透過させて、前記第一の基板上の導電膜上に設
けられたネガレジスト層にパターンを露光する工程、そ
の後、 前記ネガレジスト層を現像する工程、 現像された前記ネガレジスト層を用いて前記導電膜を加
工し、前記第一の基板上に配線パターンを形成する工
程、 前記第一の基板上の絶縁膜に開口部を形成するための光
透過パターンが形成された第三の基板に光を透過させ
て、前記絶縁膜上に設けられたポジレジスト層にパター
ンを露光する工程、その後、 前記ポジレジスト層を現像する工程、 現像された前記ポジレジスト層を用いて、前記第一の基
板上に開口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。 - 【請求項7】前記開口部を形成するための光透過パター
ンは、互いに近接して複数設けられており、遮光部を介
して隣り合うパターンを透過する光の位相が、互いに逆
相となるように形成されていることを特徴とする請求項
6記載のパターン形成方法。 - 【請求項8】前記開口部を形成するための光透過パター
ンの周辺には、補助的に光を透過する補助光透過領域が
設けられており、前記補助光透過領域を透過した光は、
前記開口部を形成するための光透過パターンを透過した
光と干渉して弱め合うことにより、前記第一の基板上に
開口パターンを露光することを特徴とした請求項6記載
のパターン形成方法。 - 【請求項9】前記第三の基板には、前記開口部を形成す
るための光透過パターンと境界を接し、前記開口部を形
成するための光透過パターンを透過した光と、透過光の
位相が反転するような別の光透過パターンが設けられて
いることを特徴とした請求項6記載のパターン形成方
法。 - 【請求項10】前記開口部はホールであることを特徴と
する請求項6、7、8、9に記載のパターン形成方法。 - 【請求項11】半導体ウエハ上にラインアンドスペース
パターンを形成するための、光透過パターンと遮光部が
互いに近接してして形成され、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っているよう
な第一のフォトマスクに光を透過させて、前記半導体ウ
エハに設けられたネガレジスト層にパターンを露光する
工程、 前記ネガレジスト層を現像する工程、 現像された前記ネガレジスト層を用いて、前記半導体ウ
エハ上にラインアンドスペースパターンを形成する工
程、 前記第一の基板にホールパターンを形成するための光透
過パターンが形成された第二のフォトマスクに光を透過
させて、前記半導体ウエハ上に設けられたポジレジスト
層にパターンを露光する工程、 前記ポジレジスト層を現像する工程、その後、 現像された前記ポジレジスト層を用いて、前記半導体ウ
エハ上にホール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。 - 【請求項12】半導体ウエハ上にネガレジスト膜を形成
する工程、 前記半導体ウエハに電界効果トランジスタのゲートライ
ンを複数形成するためのパターン群が形成された第一の
フォトマスクであって、前記パターン群は前記半導体ウ
エハ上に形成されるゲートラインに対応する光透過領域
が互いに遮光領域を介して複数形成されており、隣り合
う光透過領域を透過する光の位相は互いに反転するよう
に形成された前記第一のフォトマスクを用いて、前記ネ
ガレジスト膜にパターンを形成する工程、 前記パターンが形成されたネガレジスト膜を用いて、前
記半導体ウエハに電解効果トランジスタのゲートライン
を形成する工程、 前記ゲートラインが形成された前記半導体ウエハ上に絶
縁膜を形成する工程、 前記絶縁膜上にポジレジスト膜を形成する工程、 前記絶縁膜にスルーホールとなる開口を形成するための
開口パターンが形成された第二のフォトマスクであっ
て、前記開口パターンの周囲には、その透過光の位相が
前記開口パターンを透過する光と位相が反転するような
透過領域が設けられている前記第二のフォトマスクを用
いて、前記ポジレジスト膜にパターンを形成する工程、 前記パターンが形成されたポジレジスト膜を用いて、前
記絶縁膜にスルーホールを形成する工程、 とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項13】前記スルーホールを形成する工程の後、
さらに、 前記半導体ウエハ上にファイナルパッシベーション膜を
形成する工程、 前記ファイナルパッシベーション膜上にポジレジスト膜
を形成する工程、 前記ファイナルパッシベーション膜にボンディングパッ
ド用の開口を形成するための開口パターンを有し、前記
開口パターンを透過する光と位相が反転するような光透
過領域は有さないような第三のフォトマスクを用いて、
前記ポジレジスト膜に開口を形成する工程、 を有することを特徴とする請求項12記載の半導体装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9248173A JPH1083958A (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9248173A JPH1083958A (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 半導体装置の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24710090A Division JP3164815B2 (ja) | 1990-03-20 | 1990-09-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1083958A true JPH1083958A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=17174305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9248173A Pending JPH1083958A (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1083958A (ja) |
-
1997
- 1997-09-12 JP JP9248173A patent/JPH1083958A/ja active Pending
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