JP2000208394A - 半導体装置、半導体装置の製造方法およびそれに用いるレジストパタ―ン形成方法と露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的特性を劣化させることなく、高集積化
を図ることが可能な半導体装置、半導体装置の製造方法
およびそれに用いるレジストパターン形成方法と露光装
置を提供する。 【解決手段】 半導体装置の製造方法において用いるレ
ジストパターン形成方法であって、マスクを介して、基
板上に形成されたレジスト表面に光を照射することによ
り、レジスト表面に光の波長以下の幅Ｗ０を有する第１
の光学像１３ａ〜１３ｄを投影する。基板に対してマス
クを相対的に移動させる。移動させられたマスクを介し
て、レジスト表面に光を照射することにより、レジスト
表面に、第１の光学像１３ａ〜１３ｄが投影された領域
と部分的に重なるように、光の波長以下の幅Ｗ０を有す
る第２の光学像１４ａ〜１４ｄを投影する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置、半
導体装置の製造方法およびそれに用いるレジストパター
ン形成方法と露光装置に関するものであり、より特定的
には、半導体装置の電気的特性を劣化させることなく、
高集積化を図ることが可能な半導体装置、半導体装置の
製造方法およびそれに用いるレジストパターン形成方法
と露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、半導体記憶装置などに代表される
半導体装置においては、微細化、高集積化の要求がます
ます強くなってきている。このような微細化、高集積化
を実現するため、半導体装置の配線間隔は、配線の形成
工程において用いる写真製版加工における露光光の波長
とほぼ同一のレベルとなってきている。そして、この配
線間において、配線上の層間絶縁膜に配線と接触しない
ようにスルーホールを形成する場合には、配線の間の距
離よりも小さな径を有するスルーホールを形成する必要
がある。つまり、この場合、露光光の波長よりも小さな
径を有するスルーホールを形成する必要がある。例え
ば、露光光としてエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）
を用いる場合には、直径が２００ｎｍ程度のスルーホー
ルが、また、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を用いる場合に
は、直径が３００ｎｍ程度のスルーホールが求められる
ようになってきている。

【０００３】一方、このスルーホールは、下層の導電領
域と上層配線とを電気的に接続するために用いられる。
この場合、スルーホール上に重なるように、上層配線を
形成する必要がある。しかし、この上層配線の形成に用
いられるマスクの重ね合せ精度などから考えると、スル
ーホール上に確実に上層配線を形成するためには、この
スルーホールの径が、少なくとも上層配線の幅および上
層配線の位置精度余裕を考慮した大きさを有することが
好ましい。そして、このようなスルーホールの径は、露
光光の波長よりもはるかに大きくする必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような２つの課
題を満足するスルーホールの構造としては、たとえば、
図２１に示すような半導体装置が考えられる。図２１
は、本発明に関連する半導体装置を示す平面模式図であ
る。

【０００５】図２１を参照して、半導体基板（図示せ
ず）上にゲート電極などの下層配線１１５ａ〜１１５ｅ
が形成されている。この下層配線１１５ａ〜１１５ｅの
間に位置する半導体基板の主表面には、導電領域（図示
せず）が形成されている。下層配線１１５ａ〜１１５ｅ
上には、層間絶縁膜（図示せず）が形成されている。こ
の層間絶縁膜には、下層配線１１５ｂ、１１５ｃの間に
位置する領域および下層配線１１５ｄ、１１５ｅの間に
位置する領域において、コンタクトホール１１６ａ〜１
１６ｆが形成されている。層間絶縁膜上とコンタクトホ
ール１１６ａ〜１１６ｆの内部とには、下層配線１１５
ａ〜１１５ｅの延びる方向とほぼ垂直な方向に延びるよ
うに、上層配線１１７ａ〜１１７ｃが形成されている。

【０００６】ここで、下層配線１１５ａ〜１１５ｅの配
線間の間隔は、これらの下層配線１１５ａ〜１１５ｅを
形成する際に用いられた露光光の波長とほぼ同程度とな
っている。そのため、コンタクトホール１１６ａ〜１１
６ｆの短径の長さを、この露光光の波長よりも小さくす
る必要がある。

【０００７】一方、コンタクトホール１１６ａ〜１１６
ｆの長径の長さは、上層配線１１７ａ〜１１７ｃの線幅
と、この上層配線１１７ａ〜１１７ｃの位置精度余裕Δ
Ｍとを加算した長さよりも長くなるようにすることが好
ましい。これは、上層配線１１７ａ〜１１７ｃが形成さ
れる位置がマスクの重ね合せ誤差などといった製造ばら
つきにより変動した場合にも、上層配線１１７ａ〜１１
７ｃがコンタクトホール１１６ａ〜１１６ｆを介して半
導体基板上の導電領域と確実に接触できるようにするた
めである。

【０００８】このようなコンタクトホール１１６ａ〜１
１６ｆを形成するためには、図２２に示すようなマスク
パターンを用いる。図２２は、図２１に示したコンタク
トホール１１６ａ〜１１６ｆを形成する際に用いられる
マスクパターンを示す模式図である。

【０００９】図２２を参照して、遮光体膜１０９にマス
クパターン１１０が形成されている。マスクパターン１
１０は、幅Ｗｍ４、高さＨｍ４というサイズである。こ
こで、たとえばステッパを用いる縮小露光工程の場合に
は、マスクパターン１１０のサイズは半導体基板上のレ
ジスト膜に形成されるレジストパターンの約５倍のサイ
ズとなる。また、スキャン型など縮小倍率が４対１など
異なる露光装置では、マスクパターンのサイズはレジス
トパターンの約４倍またはその縮小倍の逆数倍となる。

【００１０】そして、図２３は、図２２に示したマスク
パターンを用いて形成されるべきレジストパターンを示
す模式図である。図２３を参照して、レジスト膜１１１
に幅Ｗ３、高さＨ３というサイズを有するレジストパタ
ーン１１２ａが形成される。

【００１１】ここで、形成されるレジストパターン１１
２ａの幅Ｗ３が、露光光の波長よりも十分大きい場合に
は、レジストパターン１１２ａの幅Ｗ３と高さＨ３との
比率は、図２２に示したマスクパターン１１０の幅Ｗｍ
４と高さＨｍ４との比率にほぼ近い値となる。そのた
め、図２３に示すような、ほぼ楕円形状のレジストパタ
ーン１１２ａを得ることができる。

【００１２】しかし、形成されるべきレジストパターン
１１２ａの幅Ｗ３が露光光の波長よりも小さいような場
合には、図２４に示すように、レジストパターン１１２
ｂの幅Ｗ４に対する高さＨ４の比率は、露光に用いたマ
スクのマスクパターン１１０における幅Ｗｍ４に対する
高さＨｍ４の比率よりも小さくなる。この結果、図２４
に示すように、得られるレジストパターン１１２ｂの平
面形状は円形に近くなってしまう。ここで、図２４は、
レジストパターンの短径が露光光の波長よりも小さくな
った場合に、図２２に示したマスクパターンを用いて形
成されたレジストパターンの模式図である。

【００１３】このような場合には、図２３に示すような
レジストパターン１１２ａを得ることができないので、
図２１に示すような十分な長さの長径を有するコンタク
トホール１１６ａ〜１１６ｆを形成することは困難であ
る。この場合、コンタクトホール１１６ａ〜１１６ｆの
長径の長さが十分に確保できないことに起因して、上層
配線１１７ａ〜１１７ｃを形成した際に、この上層配線
１１７ａ〜１１７ｃとコンタクトホール１１６ａ〜１１
６ｆとの位置がずれる場合がある。

【００１４】この結果、半導体基板上の導電領域と上層
配線１１７ａ〜１１７ｃとが電気的に接続することがで
きないといった問題が発生する。このため、半導体装置
において回路が正常に作動しないなど、半導体装置の電
気的特性が劣化する。その結果、半導体装置の製造歩留
りが低下するといった問題が発生する。

【００１５】ここで、図２４に示すように、レジストパ
ターン１１２ｂの高さＨ４が小さくなることを防止する
ために、図２５に示すようなマスクパターンを用いるこ
とが考えられる。図２５は、本発明に関連するマスクパ
ターンのもう１つの例を示す模式図である。

【００１６】図２５を参照して、このマスクパターンの
もう１つの例においては、マスクパターン１１０ａの高
さＨｍ５が、図２２に示したマスクパターン１１０の高
さＨｍ４よりも長くなっている。しかし、図２５に示し
たようなマスクパターンを用いる場合にも、図２１に示
すように、コンタクトホール１１６ａ〜１１６ｆが隣接
して形成されるような場合には、図２６に示すように隣
接するそれぞれのレジストパターンがパターンの接続部
１４０を介して繋がった大きなレジストパターン１１２
ｃが形成されてしまう。ここで、図２６は、図２５に示
したマスクパターンを用いて形成されたレジストパター
ンの模式図である。

【００１７】このため、図２５に示すようにマスクパタ
ーンの高さＨｍ５を長くすることにより、図２１に示す
ようなコンタクトホール１１６ａ〜１１６ｆを形成する
ことはやはり困難であった。

【００１８】このように、従来のレジストパターン形成
方法では、短径が露光光の波長より短く、長径が露光光
の波長よりも大きいというようなレジストパターンを形
成することは困難であった。そのため、図２１に示すよ
うなコンタクトホール１１６ａ〜１１６ｃを形成するこ
とは困難であった。

【００１９】また、半導体装置の高集積化、微細化の要
求により、これまで述べたようなコンタクトホールにつ
いてのみでなく、半導体基板の主表面に形成される導電
領域の形状についても、図２７に示すように、高さＨ５
がこの導電領域１３５を形成する際に用いられる露光光
の波長よりも短く、幅Ｗ５がその露光光の波長よりも十
分に長いというような平面形状を有する導電領域１３５
を形成する必要が出てきた。ここで、図２７は、本発明
に関連する半導体装置を示す平面模式図である。図２７
を参照して、高さＨ５方向における導電領域１３５の密
度を高めることにより、半導体装置における素子の高集
積化を図ることができる。

【００２０】一方、図２７を参照して、導電領域１３５
には、上層の配線などとの電気的接続を行なうためのコ
ンタクトホール１３６ａ、１３６ｂが形成されている。
また、半導体基板上には、ゲート電極１１８ｃ〜１１８
ｇが形成されている。このように、導電領域１３５上に
は、コンタクトホール１３６ａ、１３６ｂとゲート電極
１１８ｆ、１１８ｇとを形成する必要があるため、その
幅Ｗ５は、露光光の波長よりも十分大きくする必要があ
る。

【００２１】そして、導電領域１３５を形成する際に
は、図２８に示すように、半導体基板１３７の主表面上
に、熱酸化を行なう際の保護膜となるシリコン窒化膜
（図示せず）などを堆積した後、導電領域１３５（図２
７参照）となる領域上にレジストパターン１１２ｃを形
成する。図２８は、図２７に示した半導体装置を形成す
る際に必要となるレジストパターンを示す模式図であ
る。そして、このレジストパターン１１２ｃは、上述し
たように、露光光の波長よりも小さな高さＨ５と、露光
光の波長よりも十分大きな幅Ｗ５とを有する必要があ
る。

【００２２】しかし、この場合にも、上述のコンタクト
ホール１１６ａ〜１１６ｆ（図２１参照）を備える半導
体装置において指摘した問題と同様の問題が発生する。
つまり、従来のレジストパターン形成方法を用いて図２
８に示すようなレジストパターン１１２ｃを形成しよう
としても、図２９に示すように、レジストパターンの長
径となる幅Ｗ６が、本来必要とされるレジストパターン
の幅Ｗ５よりも小さくなってしまう。ここで、図２９
は、レジストパターンの短径が露光光の波長よりも小さ
くなった場合のレジストパターンを示す模式図である。

【００２３】このため、図２７に示すような導電領域１
３５を形成し、半導体装置の高集積化を図ることは、従
来困難であった。

【００２４】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、この発明の１つの目的は、
半導体装置の電気的特性を劣化させることなく、高集積
化を図ることが可能な半導体装置を提供することであ
る。

【００２５】この発明のもう１つの目的は、半導体装置
の電気的特性を劣化させることなく、高集積化を図るこ
とが可能な半導体装置の製造方法を提供することであ
る。

【００２６】この発明の他の目的は、半導体装置の電気
的特性を劣化させることなく、高集積化を図ることが可
能な半導体装置の製造方法において用いるレジストパタ
ーン形成方法を提供することである。

【００２７】この発明の別の目的は、半導体装置の電気
的特性を劣化させることなく、高集積化を図ることが可
能な半導体装置の製造方法において用いる露光装置を提
供することである。

【００２８】

【課題を解決するための手段】この発明の一の局面にお
けるレジストパターン形成方法では、マスクを介して、
基板上に形成されたレジスト膜表面に光を照射すること
により、レジスト膜表面に光の波長以下の幅を有する第
１の光学像を投影する。基板に対してマスクを相対的に
移動させる。移動させられたマスクを介して、レジスト
膜表面に光を照射することにより、レジスト膜表面に、
第１の光学像が投影された領域と部分的に重なるよう
に、光の波長以下の幅を有する第２の光学像を投影する
（請求項１）。

【００２９】このため、第１および第２の光学像により
形成される最終的な光学像では、短径を光の波長よりも
小さくすることができる。一方、マスクの移動方向およ
び移動距離を調節することにより、長径を光の波長より
も十分大きくすることができる。このため、従来の露光
工程のような１回の露光では形成することが困難であっ
た、光の波長よりも小さい短径を有し、かつ、光の波長
よりも大きな長径を有する細長いレジストパターンを精
度よく形成することが可能となる。そのため、このよう
な細長いレジストパターンを用いることにより、光の波
長よりも短い幅を有するコンタクトホールや導電領域な
どの半導体素子構造を形成することができる。この結
果、半導体装置の高集積化を図ることができる。

【００３０】また、第１の光学像が投影された領域と第
２の光学像が投影される領域との重なり部分の位置や大
きさを調節することにより、最終的に形成されるレジス
トパターンの長径の長さを容易に調節することができ
る。この結果、光の波長よりも小さい短径を有し、か
つ、任意の長さの長径を有するレジストパターンを得る
ことができる。

【００３１】また、マスクの移動方向や移動距離を調節
すれば、細長いレジストパターンのみではなく、任意の
形状のレジストパターンを形成することが可能である。

【００３２】上記一の局面におけるレジストパターン形
成方法は、レジスト膜を現像処理することにより、第１
および第２の光学像のみが投影された領域と第１および
第２の光学像が重ねられて投影された領域とにおいて、
光の波長以下の幅を有するレジストパターンを形成する
工程をさらに備えていてもよい。幅の方向とほぼ垂直な
方向におけるレジストパターンの長さは、光の波長より
も大きくてもよい（請求項２）。

【００３３】この場合、幅（短径）が光の波長よりも小
さく、幅の方向とほぼ垂直な方向におけるレジストパタ
ーンの長さ（長径）が光の波長よりも大きなレジストパ
ターンを容易に形成することができる。そして、このレ
ジストパターンを用いて、たとえばコンタクトホールな
どを形成すれば、レジストパターンの短径方向において
は、コンタクトホールなどの半導体素子構造の集積度を
向上させることができる。

【００３４】また、レジストパターンの長径方向におい
ては、このレジストパターンを用いて形成されるコンタ
クトホールなどの半導体素子構造上に、短径方向とほぼ
同じ方向に延びるように形成される配線の位置精度が十
分でないような場合にも、半導体素子構造を細長い形状
とすることにより、確実に半導体素子構造上に配線を形
成することが可能となる。この結果、半導体素子構造の
位置と配線の位置とがずれることに起因して半導体装置
において接続不良や断線などが起きる、というような問
題の発生を防止できる。そのため、この接続不良などに
起因する半導体装置の電気的特性の劣化を防止すること
ができる。

【００３５】このように、半導体装置の電気的特性の劣
化を防止すると同時に、半導体装置の高集積化を図るこ
とが可能となる。

【００３６】上記一の局面におけるレジストパターン形
成方法では、基板に対してマスクを相対的に移動させる
工程が、マスクを相対的に移動させながら、マスクを介
して、レジスト膜表面に光を照射する工程を含んでいて
もよい（請求項３）。

【００３７】この場合、特にスキャン型の露光装置にお
いて本発明によるレジストパターン形成方法を容易に実
施することができる。

【００３８】上記一の局面におけるレジストパターン形
成方法では、レジスト膜がポジ型レジスト膜であっても
よい（請求項４）。

【００３９】上記一の局面におけるレジストパターン形
成方法では、レジストパターンがホールパターンであっ
てもよい（請求項５）。

【００４０】上記一の局面におけるレジストパターン形
成方法では、ホールパターンの平面形状がほぼ楕円形状
であってもよい（請求項６）。

【００４１】この場合、楕円形状のホールパターンを用
いて、平面形状がほぼ楕円形状であるコンタクトホール
を容易に形成することができる。そして、このコンタク
トホールの短径を露光に用いた光の波長よりも小さくす
れば、コンタクトホールの短径方向において、コンタク
トホールの集積度を従来よりもより高くすることができ
る。

【００４２】一方、コンタクトホールの長径を光の波長
よりも十分大きくすることにより、コンタクトホールの
長径とほぼ垂直方向に延びるようにコンタクトホール上
に配線が形成され、その配線の位置精度が十分ではない
ような場合にも、確実にコンタクトホール上に配線を形
成することができる。この結果、コンタクトホールと配
線との位置がずれることに起因して、配線がコンタクト
ホールを介してコンタクトホール下の導電領域と電気的
に十分に接続されない（接続不良）というような問題の
発生を防止することができる。そのため、この接続不良
などに起因する半導体装置の電気的特性の劣化を防止す
ることができる。

【００４３】このように、半導体装置の電気的特性の劣
化を防止すると同時に、半導体装置の高集積化を図るこ
とが可能となる。

【００４４】上記一の局面におけるレジストパターン形
成方法では、レジスト膜がネガ型レジスト膜であっても
よい（請求項７）。

【００４５】上記一の局面におけるレジストパターン形
成方法では、レジストパターンが導電領域を形成するた
めに用いられてもよい（請求項８）。

【００４６】上記一の局面におけるレジストパターン形
成方法では、導電領域の平面形状がほぼ矩形状であって
もよい（請求項９）。

【００４７】この場合、短辺が光の波長よりも小さく、
長辺が光の波長よりも大きな矩形状の平面形状を有する
導電領域を容易に形成することができる。このような導
電領域においては、短辺方向において導電領域の密度を
従来よりも高くすることができるので、半導体装置の集
積化を容易に行なうことができる。

【００４８】また、導電領域上にはコンタクトホールや
電極となる配線などが形成される場合がある。そして、
コンタクトホールなどの位置精度が十分ではないような
時にも、導電領域の長辺が光の波長よりも大きく、十分
な長さを有することにより、確実に導電領域上にこれら
のコンタクトホールや配線を形成することができる。こ
の結果、コンタクトホールなどが導電領域の位置とずれ
ることにより半導体装置の回路に接続不良などが発生す
るといった問題の発生を防止できる。そのため、この接
続不良などに起因する半導体装置の電気的特性の劣化を
防止することができる。

【００４９】このように、半導体装置の電気的特性の劣
化を防止すると同時に、半導体装置の高集積化を図るこ
とが可能となる。

【００５０】この発明の他の局面における半導体装置の
製造方法は上記一の局面におけるレジストパターン形成
方法を用いる（請求項１０）。

【００５１】この場合、幅（短径）が光の波長よりも小
さく、幅の方向とほぼ垂直な方向におけるレジストパタ
ーンの長さ（長径）が光の波長よりも大きなレジストパ
ターンを用いて、例えばコンタクトホールなどの半導体
素子構造を形成することができる。そのため、レジスト
パターンの短径方向においては、コンタクトホールなど
の半導体素子構造の集積度を向上させることができる。

【００５２】また、レジストパターンの長径方向におい
ては、このレジストパターンを用いて形成されるコンタ
クトホールなどの半導体素子構造上に、短径方向とほぼ
同じ方向に延びるように形成される配線の位置精度が十
分でないような場合にも、半導体素子構造を細長い形状
とすることにより、確実に半導体素子構造上に配線を形
成することが可能となる。この結果、半導体素子構造の
位置と配線の位置とがずれることに起因して半導体装置
において接続不良や断線などが起きる、というような問
題の発生を防止できる。そのため、この接続不良などに
起因する半導体装置の電気的特性の劣化を防止すること
ができる。

【００５３】このように、半導体装置の電気的特性の劣
化を防止すると同時に、半導体装置の高集積化を図るこ
とが可能となる。

【００５４】この発明の別の局面における露光装置は、
基板保持部材とマスクと照射手段とを備える。基板保持
部材はレジスト膜が形成された基板を保持する。照射手
段は、基板に対してマスクを相対的に移動させながら、
マスクを介してレジスト膜に光を照射することにより、
レジスト膜に光の波長以下の幅を有する光学像を投影す
る（請求項１１）。

【００５５】このため、本発明による露光装置を用いれ
ば、上記一の局面におけるレジストパターン形成方法を
容易に行なうことができる。

【００５６】この発明のもう１つの局面における半導体
装置は、半導体基板と被覆膜とを備える。被覆膜は半導
体基板上に形成され、孔を有する。孔の短径は、孔を形
成するための写真製版加工において用いられる露光光の
波長以下である。孔の長径は、露光光の波長よりも大き
い（請求項１２）。

【００５７】このため、短径方向においては、孔の短径
が露光光の波長よりも小さいため、孔の密度を従来より
も高くすることができる。この結果、この孔が半導体装
置のコンタクトホールなどとして利用されるような場合
に、これらのコンタクトホールの密度を高くすることが
できるので、半導体素子構造の集積度を向上させること
ができる。このため、半導体装置の集積度を従来よりも
高くすることが可能となる。

【００５８】また、長径とほぼ垂直な方向に延びるよう
に、孔の上に配線を形成するような場合に、この配線の
位置精度が十分でないような際にも、孔の長径は露光光
の波長よりも大きく十分な長さを有するので、確実に孔
の上に配線を形成することが可能となる。この結果、こ
の孔と配線との位置がずれることによる配線と孔の下に
形成された導電領域との接続不良の発生を防止できる。
そのため、この接続不良に起因する半導体装置の電気的
特性の劣化を防止することができる。

【００５９】このように、半導体装置の電気的特性の劣
化を防止すると同時に、半導体装置の高集積化を図るこ
とが可能となる。

【００６０】上記もう１つの局面における半導体装置
は、長径とほぼ垂直な方向に延びるように、孔上に形成
された配線をさらに備えていてもよい。被覆膜は絶縁膜
であってもよく、長径は、配線の線幅と配線の位置精度
余裕長さとの合計よりも大きくてもよい（請求項１
３）。

【００６１】この場合、孔上に形成される配線の位置が
ある程度ばらつくような場合にも、確実孔と重なる位置
にに配線を形成することができる。この結果、配線と孔
の下に形成された導電領域などとの電気的接続を確実に
行うことができる。

【００６２】この発明のさらに他の局面における半導体
装置は、半導体基板と導電領域とを備える。導電領域は
基板上に形成される。導電領域の平面形状の短径は、導
電領域を形成するための写真製版加工において用いられ
る露光光の波長以下である。平面形状の長径は露光光の
波長よりも大きい（請求項１４）。

【００６３】このように、導電領域の短径が、露光光の
波長よりも小さくなっているので、露光光の波長よりも
大きな短径を有する導電領域を備える従来の半導体装置
よりも、短径方向における導電領域の密度を高くするこ
とができる。この結果、半導体装置の集積度を従来より
も高めることが可能となる。

【００６４】また、導電領域の長径は露光光の波長より
も大きいので、導電領域上に配線やコンタクトホールな
どを形成する場合にも、確実に導電領域上にこれらのコ
ンタクトホールなどを形成することが可能となる。この
結果、導電領域の位置とコンタクトホールなどの位置と
がずれることに起因して半導体装置において接続不良や
断線などが起きる、というような問題の発生を防止でき
る。そのため、この接続不良などに起因する半導体装置
の電気的特性の劣化を防止することができる。

【００６５】このように、半導体装置の電気的特性の劣
化を防止すると同時に、半導体装置の高集積化を図るこ
とが可能となる。

【００６６】上記さらに他の局面における半導体装置
は、長径とほぼ垂直な方向に延びるように、導電領域上
に形成された配線をさらに備えていてもよい。長径は、
配線の線幅と配線の位置精度余裕長さとの合計よりも大
きくてもよい（請求項１５）。

【００６７】この場合、配線の位置にばらつきが発生す
るような場合にも、確実に導電領域上に配線を形成する
ことができる。この結果、半導体装置において、配線の
位置と導電領域の位置とがずれることに起因する接続不
良の発生を確実に防止することができる。そのため、こ
の接続不良などに起因する半導体装置の電気的特性の劣
化を確実に防止することができる。

【００６８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。

【００６９】（実施の形態１）図１は、本発明による半
導体装置の製造方法で実施するレジストパターン形成方
法において用いる露光装置の実施の形態１の模式図であ
る。図１を参照して、露光装置を説明する。

【００７０】図１を参照して、露光装置は、露光光源１
とハーフミラー２とマスク３と投影レンズ４と半導体基
板６を設置するＸＹステージ７と干渉計８とを備える。
ＸＹステージ７上には半導体基板６が設置されている。
そして、この半導体基板６が設置されたＸＹステージ７
は、水平方向に移動可能となっている。そして、ＸＹス
テージ７の位置は、干渉計８を用いて測定可能となって
いる。ＸＹステージ７上には投影レンズ４が設置されて
いる。投影レンズ４上には転写パターンが形成されてい
るマスク３が設置されている。マスク３上にはハーフミ
ラー２が設置されている。

【００７１】露光光源１において発生した露光光は、ハ
ーフミラー２、マスク３、投影レンズ４を介して、レジ
スト膜（図示せず）が表面に形成された半導体基板６の
表面におけるパターン形成部５に到達する。そして、こ
のパターン形成部５においては、マスク３に形成された
転写用パターンが投影される。

【００７２】なお、露光光源１としては水銀ランプある
いはエキシマレーザを用いることができる。ここで、従
来の露光装置においては、露光を行なう際にはＸＹステ
ージ７とマスク３との相対的な位置が移動しないように
固定された状態としていた。しかし、本発明による露光
装置においては、露光光を照射している場合にも、後述
するレジストパターン形成方法のようにマスク３に対す
るＸＹステージ７の位置を変更することが可能となって
いる。また、一度露光を行なった後、僅かにＸＹステー
ジの位置をマスク３に対して相対的に変化させた後、再
度露光を行なうことが可能となっていてもよい。

【００７３】このときのＸＹステージ７の位置は、干渉
計８を用いて正確に測定される。このため、後述する本
発明によるレジストパターン形成方法を容易に行なうこ
とができる。

【００７４】なお、図１においてはマスク３を固定し、
ＸＹステージ７の位置をマスク３に対して相対的に変化
させる構成を示したが、逆に、ＸＹステージ７を固定
し、マスク３の位置を半導体基板６に対して相対的に移
動させるようにしても同様の効果を得ることができる。

【００７５】図２は、本発明によるレジストパターン形
成方法において用いるマスクパターンの実施の形態１を
示す模式図である。図２を参照して、遮光体膜９ａにマ
スクパターン１０ａが形成されている。

【００７６】図３は、本発明によるレジストパターン形
成方法の実施の形態１において形成しようとするレジス
トパターンの模式図である。図３を参照して、形成しよ
うとするレジストパターンでは、レジスト膜１１に幅Ｗ
０、高さＨ０のホールパターンであるレジストパターン
１２が形成されている。

【００７７】レジストパターン１２の幅Ｗ０は、露光に
用いられる光の波長よりも小さくなっている。たとえ
ば、露光光としてエキシマレーザによる光を用いた場合
を考える。この場合、露光光の波長は２４８ｎｍであ
る。そして、レジストパターン１２の幅Ｗ０は、ここで
は約２００ｎｍである。一方、レジストパターン１２の
高さＨ０は、形成しようとする半導体装置などによって
も異なるが、ここではレジストパターン１２の幅Ｗ０の
２〜３倍程度の長さとしている。

【００７８】そして、図２に示したマスクパターン１０
の幅Ｗｍ１は、ステッパ方式の露光装置を用いる場合に
は、図３に示したレジストパターン１２の幅Ｗ０の５倍
程度である。また、マスクパターン１０ａの高さＨｍ１
も、同様に、レジストパターン１２（図３参照）の高さ
Ｈ０の５倍以上である。

【００７９】ここで、上述のように露光光としてエキシ
マレーザ光（波長が２４８ｎｍ）を用い、幅Ｗ０が２０
０ｎｍ程度のホールパターンを形成する場合を考える。
この場合、図２に示したマスクパターンを用い従来の露
光方法によって露光および現像工程を行なうと、図４に
示すようなレジストパターンが形成される。図４は、図
２に示したマスクパターンを用いて従来の露光方法であ
る１回の露光により形成されるレジストパターンの模式
図である。図４に示すように、レジストパターン１２ａ
の幅Ｗ０は所望のサイズとなるが、レジストパターン１
２ａの高さＨ１が目的とするレジストパターン１２（図
３参照）の高さＨ０よりも小さくなってしまう。

【００８０】そこで、本発明によるレジストパターン形
成方法では、図５に示すような工程を実施する。図５
は、本発明によるレジストパターン形成方法の実施の形
態１のプロセスフロー図である。また、図６は、図５に
示したレジストパターン形成方法を説明するための平面
模式図である。図５および６を参照して、レジストパタ
ーン形成方法を説明する。

【００８１】まず、半導体基板６（図１参照）上にポジ
型レジストを塗布する。そして、ＸＹステージ７（図１
参照）の所定の位置に半導体基板６を設置する。次に、
図２に示したようなマスクパターンが形成されたマスク
３（図１参照）をマスクホルダに設置する。そして、図
５を参照して、まず第１の光学像を投影する工程（Ｓ
１）である１回目の露光工程を実施する。このとき、半
導体基板６上のレジスト膜には、図６に示すように、第
１の光学像である転写パターン１３ａ〜１３ｄが投影さ
れる。

【００８２】次に、基板に対してマスクを相対的に移動
させる工程（Ｓ２）（図５参照）を実施する。具体的に
は、半導体基板６をＸＹステージ７上に固定したまま、
ＸＹステージ７をΔＸ１だけ移動させる。このとき、マ
スク３の位置は固定されている。

【００８３】次に、第２の光学像を投影する工程（Ｓ
３）（図５参照）を行なう。具体的には、ＸＹステージ
７をΔＸ１だけ移動させた状態で、第１の光学像を投影
する工程（Ｓ１）において用いたマスクと同じマスクを
用いて２回目の露光を行なう。この結果、第２の光学像
である転写パターン１４ａ〜１４ｄ (図６参照）が半導
体基板６の表面のレジスト膜に投影される。なお、この
とき、転写パターン１３ａ〜１３ｄと転写パターン１４
ａ〜１４ｄとは部分的に重なるように投影される。この
ため、ΔＸ１は転写パターン１３ａ〜１３ｄの長径であ
る高さＨ１（図４参照）以下であることが好ましい。

【００８４】また、図６を参照して、転写パターン１３
ａ〜１３ｄと転写パターン１４ａ〜１４ｄとの合計の高
さがＨ０と、形成しようとするレジストパターン１２の
高さＨ０（図３参照）となるように調節することが好ま
しい。

【００８５】そして、このような露光工程の後、現像処
理を行なえば、図３に示したようなレジストパターンを
容易に形成することができる。つまり、１回の露光によ
っては図４に示すようなパターンしか形成することはで
きないが、この発明によるレジストパターン形成方法に
よれば、複数回の露光を行なうことにより、短径である
幅Ｗ０が露光に用いる光の波長よりも小さく、かつ、長
径である高さＨ０が露光に用いる光の波長よりも大きい
という細長いホールパターンであるレジストパターン１
２（図３参照）を精度よく形成することができる。

【００８６】なお、ここでは露光工程を２回行なった
が、３回以上に分けて露光工程を行なっても同様の効果
を得ることができる。また、露光の回数を増やすことに
より、より高さＨ０の大きな細長いレジストパターン１
２を形成することが可能である。

【００８７】また、このように露光に用いる光の波長よ
りも小さな幅Ｗ０を有するレジストパターン１２を形成
することができるので、このようなレジストパターン１
２を用いてコンタクトホールなどを形成すれば、レジス
トパターン１２の幅Ｗ０方向におけるコンタクトホール
の集積度を従来よりも高くすることができる。この結
果、高い集積度を有する半導体装置を製造することが可
能となる。

【００８８】また、半導体基板６に対してマスク３を相
対的に移動させる際の移動距離ΔＸ１および移動方向を
調節することにより、任意の形状のレジストパターン１
２を形成することができる。

【００８９】図７および８は、本発明による半導体装置
の製造方法の第１および第２工程を説明するための平面
模式図である。図７および８を参照して、半導体装置の
製造方法を説明する。

【００９０】まず、半導体基板（図示せず）の主表面に
導電領域を形成する。そして、半導体基板の主表面上に
下層配線１５ａ〜１５ｅを形成する。下層配線１５ａ〜
１５ｅ上に層間絶縁膜（図示せず）を形成する。層間絶
縁膜上にレジスト（図示せず）を塗布する。そして、図
５に示した本発明によるレジストパターン形成方法を用
いて、このレジスト膜に図３に示すようなホールパター
ンであるレジストパターンを形成する。このレジストパ
ターンをマスクとして、層間絶縁膜をエッチングにより
除去する。その後、レジストパターンを除去する。この
ようにして、図７に示すように、下層配線１５ａ〜１５
ｅの間に位置するように、層間絶縁膜にコンタクトホー
ル１６ａ〜１６ｆを形成する。

【００９１】ここで、下層配線１５ａ〜１５ｅの配線間
の間隔は、露光に用いる光の波長と同等となっている。
また、コンタクトホール１６ａ〜１６ｆと下層配線１５
ａ〜１５ｅとは直接接触しないようにする必要がある。
このため、コンタクトホール１６ａ〜１６ｆの短径であ
る幅は露光に用いる光の波長よりも十分小さくする必要
がある。

【００９２】一方、後述するように、コンタクトホール
１６ａ〜１６ｆは、上層配線と下層配線１５ａ〜１５ｅ
の間に位置する導電領域との電気的接続を確保するため
に用いられるので、このコンタクトホール１６ａ〜１６
ｆ上に上層配線を確実に形成する必要がある。このと
き、上層配線の位置精度のばらつきにより、コンタクト
ホール１６ａ〜１６ｆと上層配線との位置がずれること
によって上層配線と下層の導電領域との電気的接続が確
保できないといった問題が発生する可能性がある。この
ような問題を回避するため、コンタクトホール１６ａ〜
１６ｆの長径である高さは、上層の配線やその位置精度
余裕などを考慮して十分な大きさにする必要がある。こ
のため、コンタクトホール１６ａ〜１６ｆは図７に示す
ように楕円形状となっている。

【００９３】次に、図８に示すように、層間絶縁膜上と
コンタクトホール１６ａ〜１６ｆの内部とに上層配線１
７ａ〜１７ｃを形成する。ここで、コンタクトホール１
６ａ〜１６ｆの長径は上層配線１７ａ〜１７ｃの位置精
度余裕長さΔＭと上層配線１７ａ〜１７ｃの線幅とを考
慮して決定されている。そのため、確実に上層配線１７
ａ〜１７ｃをコンタクトホール１６ａ〜１６ｆ上に形成
することが可能となっている。このため、上層配線１７
ａ〜１７ｃとコンタクトホール１６ａ〜１６ｆ下に位置
する導電領域とを確実に電気的に接続できる。この結
果、上層配線１７ａ〜１７ｃとコンタクトホール１６ａ
〜１６ｆとの位置がずれることによって上層配線１７ａ
〜１７ｃが下層の導電領域と接続されないといった接続
不良の発生を防止できる。また、コンタクトホール１６
ａ〜１６ｆの短径である幅を露光に用いる光の波長以下
とすることができるので、このコンタクトホール１６ａ
〜１６ｆの幅方向における半導体素子の密度を従来より
も高くすることができる。この結果、半導体装置におけ
る電気的特性の劣化を防止しながら、高い集積度を実現
することが可能となる。

【００９４】図９は、本発明による半導体装置の実施の
形態１を示す平面模式図である。図９を参照して、半導
体装置を説明する。

【００９５】図９を参照して、半導体装置は、半導体基
板の主表面に形成され、分離絶縁膜２２によって囲まれ
たソース／ドレイン領域２０ｂと、ゲート電極１８ａ、
１８ｂと、キャパシタ下部電極３０ａ、３０ｂを含むキ
ャパシタと、ビット線１７ｄとを備える。ビット線１７
ｄはコンタクトホール１６ｇを介してソース／ドレイン
領域２０ｂと電気的に接続されている。ここで、コンタ
クトホール１６ｇは、図５に示した本発明によるレジス
トパターン形成方法を用いて形成され、ほぼ楕円形状の
平面形状を有している。そして、このコンタクトホール
１６ｇの幅Ｗ０は、半導体装置の製造工程において用い
られる露光光の波長よりも小さくなっている。

【００９６】図１０は、図９に示した半導体装置の線分
１００−１００における断面模式図である。図１０を参
照して、半導体装置の断面構造を説明する。

【００９７】図１０を参照して、半導体基板２１の主表
面に分離絶縁膜２２が形成されている。分離絶縁膜２２
により囲まれた領域では、ソース／ドレイン領域２０ａ
〜２０ｃが半導体基板２１の主表面に形成されている。
このソース／ドレイン領域２０ａ〜２０ｃは、チャネル
領域を介して隣り合うように配置されている。このチャ
ネル領域上には、半導体基板２１の主表面上にゲート絶
縁膜１９ａ、１９ｂを介してゲート電極１８ａ、１８ｂ
が形成されている。ゲート電極１８ａ、１８ｂとゲート
絶縁膜１９ａ、１９ｂとの側面にはサイドウォール酸化
膜２３ａ〜２３ｄが形成されている。ゲート電極１８
ａ、１８ｂとサイドウォール酸化膜２３ａ〜２３ｄとの
上には、第１の層間絶縁膜２４が形成されている。

【００９８】層間絶縁膜２４のソース／ドレイン領域２
０ｂ上に位置する領域には、コンタクトホール１６ｇが
形成されている。層間絶縁膜２４上とコンタクトホール
１６ｇの内部とにはポリシリコン膜２５が形成されてい
る。ポリシリコン膜２５上にはタングステンシリサイド
膜２６が形成されている。このポリシリコン膜２５とタ
ングステンシリサイド膜２６とからビット線１７ｄは構
成されている。

【００９９】層間絶縁膜２４とビット線１７ｄとの上に
は第２の層間絶縁膜２７が形成されている。ソース／ド
レイン領域２０ａ、２０ｃ上に位置する領域において
は、第１および第２の層間絶縁膜２４、２７にコンタク
トホール２８ａ、２８ｂが形成されている。コンタクト
ホール２８ａ、２８ｂの内部には、プラグ２９ａ、２９
ｂが形成されている。プラグ２９ａ、２９ｂ上には、キ
ャパシタ下部電極３０ａ、３０ｂが形成されている。

【０１００】また、第３の層間絶縁膜３１が、第２の層
間絶縁膜２７上に形成されている。そして、コンタクト
ホール２８ａ、２８ｂ上に位置する領域においては、層
間絶縁膜３１に開口部３２ａ、３２ｂが形成されてい
る。この開口部３２ａ、３２ｂの内部に延在するよう
に、キャパシタ下部電極３０ａ、３０ｂは形成されてい
る。キャパシタ下部電極３０ａ、３０ｂ上には誘電体膜
３３ａ、３３ｂが形成されている。誘電体膜３３ａ、３
３ｂと第３の層間絶縁膜３１との上にはキャパシタ上部
電極３４が形成されている。

【０１０１】このように、ソース／ドレイン領域２０ｂ
とビット線１７ｄとの接続のためのコンタクトホール１
６ｇを、本発明によるレジストパターン形成方法を用い
て図９に示すように楕円形状とすることにより、ビット
線１７ｄとソース／ドレイン領域２０ｂとの接続を確実
に行なうことができる。

【０１０２】また、コンタクトホール１６ｇの幅Ｗ０
は、露光に用いる光の波長よりも小さくなっているの
で、ゲート電極１８ａ、１８ｂの間隔を従来よりもより
小さくすることができる。この結果、半導体装置をより
高集積化することが可能となる。

【０１０３】ここで、本発明によるレジストパターン形
成方法を用いて形成されたコンタクトホールは、楕円形
状となっているものをこれまで示してきたが、第１およ
び第２の転写パターン１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｄ
（図６参照）の形状およびΔＸ１の値の選択によって
は、図１１に示すように、その平面形状の外周に凹部４
１ａ、４１ｂが形成されたようなコンタクトホール１６
ｈ〜１６ｊを形成することも可能である。ここで、図１
１は、本発明による半導体装置の製造方法の実施の形態
１の変形例を説明するための平面模式図である。

【０１０４】この場合にも、コンタクトホール１６ｈ〜
１６ｊの幅Ｗ０は、露光に用いる光の波長よりも小さ
く、その高さＨ０は、露光に用いる光の波長よりも十分
に大きくなっている。

【０１０５】そして、このようなコンタクトホール１６
ｈ〜１６ｊを備えた半導体装置によっても、図９および
１０に示した本発明の実施の形態１における半導体装置
と同様の効果を得ることができる。

【０１０６】（実施の形態２）図１２は、本発明による
レジストパターン形成方法の実施の形態２において用い
るマスクパターンの模式図である。図１２を参照して、
マスクパターン１０ｂは、遮光体膜９ｂに幅Ｗｍ２、高
さＨｍ２というサイズを有するように形成されている。
ここで、幅Ｗｍ２は、本発明の実施の形態１において用
いられたマスクパターンの幅Ｗｍ１（図２参照）と同等
である。しかし、マスクパターン１０ｂの高さＨｍ２
は、本発明の実施の形態１で用いたマスクパターン１０
ａの高さＨｍ１よりも小さくなっている。

【０１０７】この図１２に示したようなマスクパターン
１０ｂを用いて、本発明の実施の形態２におけるレジス
トパターン形成方法を行なう。ここで、実施の形態２に
おけるレジストパターン形成方法は、基本的には本発明
の実施の形態１におけるレジストパターン形成方法と同
様である。ただし、この実施の形態２におけるレジスト
パターン形成方法では、図５に示した基板に対してマス
クを相対的に移動させる工程（Ｓ２）においても、露光
光の照射を行なう。このため、第１の光学像を投影する
工程（Ｓ１）から第２の光学像を投影する工程（Ｓ３）
まで、連続して露光を行なうことになる。

【０１０８】このような本発明の実施の形態２における
レジストパターン形成方法を、図１３を参照して説明す
る。図１３は、本発明によるレジストパターン形成方法
の実施の形態２を説明するための模式図である。

【０１０９】まず、本発明の実施の形態１と同様に、第
１の光学像を投影する工程（Ｓ１）として図１２に示し
たマスクパターンを用いて露光を行なう。その際、転写
パターン１３ａ〜１３ｇがレジスト膜上に投影される。

【０１１０】そして、基板に対してマスクを相対的に移
動させる工程（Ｓ２）においても、露光を続ける。この
際、ＸＹステージ７をΔＸ２だけ移動させる。なお、転
写パターン１３ｅ〜１３ｇの幅Ｗ３は、本発明の実施の
形態１における転写パターン１３ａ〜１３ｄの幅Ｗ０と
同等である。

【０１１１】このような露光工程の後、現像工程を行な
うことにより、ほぼ平行な２つの辺を有する平面形状を
備える細長いレジストパターンを得ることができる。こ
のようなレジストパターンを用いた半導体装置の製造方
法を、図１４を参照して説明する。図１４は、本発明に
よる半導体装置の製造方法の実施の形態２を説明するた
めの平面模式図である。

【０１１２】図１４を参照して、本発明の実施の形態２
による半導体装置の製造方法は、基本的には図７に示し
た本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法
と同様である。ただし、形成されたコンタクトホール４
０ａ〜４０ｃは、その平面形状がほぼ平行な２つの辺を
有している。これは、露光を行ないながら半導体基板６
が固定されたＸＹステージ７を、コンタクトホール４０
ａ〜４０ｃの高さＨ０方向に沿うようにΔＸ２だけ移動
させたためである。

【０１１３】その後、図８に示した本発明の実施の形態
１における半導体装置の製造方法と同様の工程を実施す
ることにより、半導体装置を得ることができる。そし
て、この実施の形態２における半導体装置の製造方法に
おいても、本発明の実施の形態１における半導体装置の
製造方法と同様の効果を得ることができる。

【０１１４】なお、このように露光しながらＸＹステー
ジの位置を移動させるレジストパターン形成方法は、ス
キャン型の露光装置に適用すればより有効である。

【０１１５】また、最新のステッパでは半導体基板が固
定されているＸＹステージ７の動きに合わせてマスク３
を動かし、半導体基板６とマスク３との相対的な位置が
変動しないように制御されているものもある。そして、
このような露光装置においては、マスク３が半導体基板
６に対して相対的に移動するように、マスク３の位置を
制御すれば、同様の効果を得ることができる。

【０１１６】（実施の形態３）図１５は、本発明による
半導体装置の実施の形態３を示す平面模式図である。図
１５を参照して、半導体装置を説明する。

【０１１７】図１５を参照して、半導体基板（図示せ
ず）の主表面に、分離絶縁膜２２に囲まれるように導電
領域３５が形成されている。導電領域３５と分離絶縁膜
２２との上にはゲート電極１８ｃ〜１８ｇが形成されて
いる。導電領域３５は、コンタクトホール３６ａ、３６
ｂを介してキャパシタ下部電極（図示せず）と電気的に
接続されている。また、導電領域３５のゲート電極１８
ｆと１８ｇとの間に位置する領域は、コンタクトホール
（図示せず）を介してビット線（図示せず）と電気的に
接続されている。ここで、導電領域３５の高さＨ２は、
この導電領域３５を形成する際に用いられる写真製版加
工工程の露光光の波長よりも小さくなっている。一方、
導電領域３５の幅Ｗ２は、露光光の波長よりも十分大き
くなっている。

【０１１８】ここで、導電領域３５の高さＨ２が露光光
の波長よりも小さくなっているので、この高さＨ２方向
において導電領域３５を従来よりもより密集した状態で
形成することができる。このため、半導体装置の集積度
を向上させることが可能となる。

【０１１９】また、導電領域３５の幅Ｗ２は、露光光の
波長よりも大きく設定されており、ゲート電極１８ｆ、
１８ｇの位置精度余裕やコンタクトホール３６ａ、３６
ｂの精度余裕を考慮した長さとなっている。この結果、
ゲート電極１８ｆやコンタクトホール３６ａ、３６ｂの
位置が導電領域３５の位置とずれることに起因して半導
体装置の回路において接続不良や断線が起こるといった
問題の発生を防止できる。そのため、この接続不良など
に起因する半導体装置の電気的特性の劣化を防止するこ
とができる。

【０１２０】このように、半導体装置の電気的特性の劣
化を防止すると同時に、半導体装置の高集積化を図るこ
とが可能となる。

【０１２１】そして、図１５に示したような導電領域３
５を形成する際には、図１６に示すように、半導体基板
３７上にレジストパターン１１ａを形成する必要があ
る。ここで、図１６は、図１５に示した半導体装置を形
成するために用いるレジストパターンを示す平面模式図
である。図１６を参照して、レジストパターン１１ａの
高さＨ２と幅Ｗ２は、図１５に示した導電領域３５の高
さＨ２と幅Ｗ２と同様である。

【０１２２】このようなレジストパターン１１ａを形成
する場合においても、本発明によるレジストパターン形
成方法は有効である。以下、具体的に説明する。

【０１２３】図１７は、本発明によるレジストパターン
形成方法の実施の形態３において用いるマスクパターン
の模式図である。図１７を参照して、遮光体膜９ｃに高
さＨｍ３、幅Ｗｍ３というマスクパターン１０ｃが形成
されている。このようなマスクパターンを用いた本発明
の実施の形態３におけるレジストパターン形成方法は以
下のような工程により行なわれる。

【０１２４】まず、半導体基板の表面にネガ型レジスト
を塗布する。次に、本発明の実施の形態１におけるレジ
ストパターン形成方法と同様に、露光装置のＸＹステー
ジ７（図１参照）に半導体基板６（図１参照）を設置す
る。そして、図１７に示したようなマスクパターンが形
成されたマスク３を露光装置に設置する。そして、図５
に示した本発明の実施の形態１におけるレジストパター
ン形成方法と同様の工程を行なう。

【０１２５】具体的には、第１の光学像を投影する工程
（Ｓ１）（図５参照）に対応する１回目の露光工程を実
施する。この結果、図１８に示すように、半導体基板６
の表面のレジスト膜に１回目の転写パターン３８が投影
される。ここで、図１８は、本発明によるレジストパタ
ーン形成方法の実施の形態３を説明するための平面模式
図である。

【０１２６】次に、基板に対してマスクを相対的に移動
させる工程（Ｓ２）に対応して、半導体基板６をＸＹス
テージ７上で固定した状態で、ＸＹステージをΔＸ３だ
け移動させる。このとき、本発明の実施の形態１におけ
るレジストパターン形成方法と同様に、マスク３の位置
は固定されている。

【０１２７】そして、ＸＹステージの移動が終了した
後、第２の光学像を投影する工程（Ｓ３）（図５参照）
である２回目の露光を実施する。このとき、２回目の転
写パターン３９がレジスト膜上に投影される。

【０１２８】その後、現像処理を行なうことにより、図
１６に示すようなレジストパターン１１ａを容易に得る
ことができる。

【０１２９】また、ＸＹステージの移動距離ΔＸ３は、
転写パターン３８、３９の幅以下であることが望まし
い。このようにすれば、１回目の転写パターン３８と２
回目の転写パターン３９とが部分的に重なるようにする
ことができるので、確実に長方形のレジストパターン１
１ａ（図１６参照）を形成することができる。

【０１３０】このように、従来のような１回の露光工程
では形成することが困難であった、露光光の波長よりも
短い長さの短径と、露光光の波長よりも長い長径を有す
る長方形のレジストパターン１１ａを精度よく形成する
ことができる。

【０１３１】また、ここでは露光の回数は２回とした
が、３回以上の露光工程を用いれば、レジストパターン
１１ａの幅Ｗ２をさらに長くすることができる。この結
果、任意の形状のレジストパターン１１ａを得ることが
できる。

【０１３２】図１９は、本発明による半導体装置の実施
の形態３の変形例を示す平面模式図である。図１９を参
照して、半導体装置は、基本的には図１５に示した半導
体装置と同様の構造を備えるが、導電領域３５の外周に
部分的に凸部４２ａ、４２ｂが形成されている。これ
は、１回目の転写パターン３８と２回目の転写パターン
３９との重なり領域を調節する、あるいは、マスクパタ
ーンの形状を変更する、などの方法により実現できる。
そして、このような形状の導電領域３５を備える半導体
装置においても、図１５に示した半導体装置と同様の効
果を得ることができる。

【０１３３】（実施の形態４）本発明の実施の形態４に
よるレジストパターン形成方法は、基本的には本発明の
実施の形態３におけるレジストパターン形成方法と同様
である。しかし、実施の形態４におけるレジストパター
ン形成方法においては、基板に対してマスクを相対的に
移動させる工程（Ｓ２）（図５参照）に対応する工程に
おいても露光光の照射を行なっている。このため、図２
０に示すように、半導体基板６の上に形成されたレジス
ト膜表面においては、転写パターン３８ａがＸＹステー
ジ７の移動に伴って並行移動したような光学像が投影さ
れる。ここで、図２０は、本発明によるレジストパター
ン形成方法の実施の形態４を説明するための平面模式図
である。

【０１３４】図２０を参照して、ΔＸ４は、ＸＹステー
ジ７の移動距離である。そして、このような露光工程の
後、現像処理を行なえば、本発明の実施の形態３と同様
に、図１６に示すようなレジストパターン１１ａを容易
に得ることができる。このため、本発明の実施の形態３
および２に示したレジストパターン形成方法と同様の効
果を得ることができる。

【０１３５】なお、最新のステッパでは半導体基板６が
固定されたＸＹステージ７の動きに合わせてマスク３を
動かし、マスク３と半導体基板６との相対的な位置が動
かないように制御するものがある。このようなステッパ
においては、マスク３をＸＹステージ７に対して移動さ
せることにより、同様の効果を得ることができる。

【０１３６】なお、今回開示された実施の形態は全ての
点で例示であって、制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。

【０１３７】

【発明の効果】このように請求項１〜１５に記載の発明
によれば、露光に用いる光の波長以下の幅を有する光学
像を複数回レジスト膜上に位置をずらしながら照射する
ことにより、露光光の波長以下の短径と、露光光の波長
よりも十分大きな長径とを有するレジストパターンを容
易に形成することができる。この結果、半導体装置の電
気的特性の劣化を防止しながら、半導体装置の高集積化
を図ることが可能な半導体装置、その半導体装置の製造
方法およびそれに用いるレジストパターン形成方法と露
光装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による露光装置の実施の形態１の模式
図である。

【図２】 本発明によるレジストパターン形成方法にお
いて用いるマスクパターンの実施の形態１を示す模式図
である。

【図３】 本発明によるレジストパターン形成方法の実
施の形態１において形成しようとするレジストパターン
の模式図である。

【図４】 図２に示したマスクパターンを用いて１回の
露光により形成されるレジストパターンの模式図であ
る。

【図５】 本発明によるレジストパターン形成方法の実
施の形態１のプロセスフロー図である。

【図６】 図５に示したレジストパターン形成方法を説
明するための平面模式図である。

【図７】 本発明による半導体装置の製造方法の実施の
形態１の第１工程を説明するための平面模式図である。

【図８】 本発明による半導体装置の製造方法の実施の
形態１の第２工程を説明するための平面模式図である。

【図９】 本発明による半導体装置の実施の形態１を示
す平面模式図である。

【図１０】 図９に示した半導体装置の線分１００−１
００における断面模式図である。

【図１１】 本発明による半導体装置の製造方法の実施
の形態１の変形例を説明するための平面模式図である。

【図１２】 本発明によるレジストパターン形成方法の
実施の形態２において用いるマスクパターンの模式図で
ある。

【図１３】 本発明によるレジストパターン形成方法の
実施の形態２を説明するための模式図である。

【図１４】 本発明による半導体装置の製造方法の実施
の形態２を説明するための平面模式図である。

【図１５】 本発明による半導体装置の実施の形態３を
示す平面模式図である。

【図１６】 図１５に示した半導体装置を形成するため
に用いるレジストパターンを示す平面模式図である。

【図１７】 本発明によるレジストパターン形成方法の
実施の形態３において用いるマスクパターンの模式図で
ある。

【図１８】 本発明によるレジストパターン形成方法の
実施の形態３を説明するための平面模式図である。

【図１９】 本発明による半導体装置の実施の形態３の
変形例を示す平面模式図である。

【図２０】 本発明によるレジストパターン形成方法の
実施の形態４を説明するための平面模式図である。

【図２１】 本発明に関連する半導体装置を示す平面模
式図である。

【図２２】 図２１に示したコンタクトホール１１６ａ
〜１１６ｆを形成する際に用いられるマスクパターンを
示す模式図である。

【図２３】 図２２に示したマスクパターンを用いて形
成されるべきレジストパターンを示す模式図である。

【図２４】 レジストパターンの短径が露光光の波長よ
りも小さくなった場合に、図２２に示したマスクパター
ンを用いて形成されたレジストパターンの模式図であ
る。

【図２５】 本発明に関連するマスクパターンのもう１
つの例を示す模式図である。

【図２６】 図２５に示したマスクパターンを用いて形
成されたレジストパターンの模式図である。

【図２７】 本発明に関連する半導体装置を示す平面模
式図である。

【図２８】 図２７に示した半導体装置を形成する際に
必要となるレジストパターンを示す模式図である。

【図２９】 レジストパターンの短径が露光光の波長よ
りも小さくなった場合のレジストパターンを示す模式図
である。

【符号の説明】

１ 露光光源、２ ハーフミラー、３ マスク、４ 投
影レンズ、５ パターン形成部、６，２１，３７ 半導
体基板、７ ＸＹステージ、８ 干渉計、９ａ〜９ｃ
遮光体膜、１０ａ〜１０ｃ マスクパターン、１１ レ
ジスト膜、１１ａ，１２，１２ａ〜１２ｃ レジストパ
ターン、１３ａ〜１３ｇ，１４ａ〜１４ｄ，３８，３８
ａ，３９ 転写パターン、１５ａ〜１５ｅ 下層配線、
１６ａ〜１６ｊ，２８ａ，２８ｂ，３６ａ，３６ｂ，４
０ａ〜４０ｃ コンタクトホール、１７ａ〜１７ｄ 上
層配線、１８ａ〜１８ｇ ゲート電極、１９ａ，１９ｂ
ゲート絶縁膜、２０ａ〜２０ｃ ソース／ドレイン領
域、２２ 分離絶縁膜、２３ａ〜２３ｄ サイドウォー
ル酸化膜、２４，２７，３１ 層間絶縁膜、２５ポリシ
リコン膜、２６ タングステンシリサイド膜、２９ａ，
２９ｂ プラグ、３０ａ，３０ｂ キャパシタ下部電
極、３２ａ，３２ｂ 開口部、３３ａ，３３ｂ 誘電体
膜、３４ キャパシタ上部電極、３５ 導電領域、４１
ａ，４１ｂ凹部、４２ａ，４２ｂ 活性領域の凸部。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクを介して、基板上に形成されたレ
   ジスト膜に光を照射することにより、前記レジスト膜表
   面に前記光の波長以下の幅を有する第１の光学像を投影
   する工程と、 前記基板に対して前記マスクを相対的に移動させる工程
   と、 前記移動させられたマスクを介して、前記レジスト膜表
   面に光を照射することにより、前記レジスト膜表面にお
   いて、前記第１の光学像が投影された領域と部分的に重
   なるように、前記光の波長以下の幅を有する第２の光学
   像を投影する工程とを備える、レジストパターン形成方
   法。
2. 【請求項２】 前記レジスト膜を現像処理することによ
   り、前記第１および第２の光学像のみが投影された領域
   と前記第１および第２の光学像が重ねられて投影された
   領域とにおいて、前記光の波長以下の幅を有するレジス
   トパターンを形成する工程をさらに備え、 前記幅の方向とほぼ垂直な方向における前記レジストパ
   ターンの長さは、前記光の波長よりも大きい、請求項１
   に記載のレジストパターン形成方法。
3. 【請求項３】 前記基板に対して前記マスクを相対的に
   移動させる工程は、前記マスクを相対的に移動させなが
   ら、前記マスクを介して、前記レジスト膜表面に光を照
   射する工程を含む、請求項１または２に記載のレジスト
   パターン形成方法。
4. 【請求項４】 前記レジスト膜はポジ型レジスト膜であ
   る、請求項２に記載のレジストパターン形成方法。
5. 【請求項５】 前記レジストパターンはホールパターン
   である、請求項４に記載のレジストパターン形成方法。
6. 【請求項６】 前記ホールパターンの平面形状はほぼ楕
   円形状である、請求項５に記載のレジストパターン形成
   方法。
7. 【請求項７】 前記レジスト膜はネガ型レジスト膜であ
   る、請求項２に記載のレジストパターン形成方法。
8. 【請求項８】 前記レジストパターンは導電領域を形成
   するために用いられる、請求項７に記載のレジストパタ
   ーン形成方法。
9. 【請求項９】 前記導電領域の平面形状はほぼ矩形状で
   ある、請求項８に記載のレジストパターン形成方法。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか１項に記載の
    レジストパターン形成方法を用いた半導体装置の製造方
    法。
11. 【請求項１１】 レジスト膜が形成された基板を保持す
    る基板保持部材と、 マスクと、 前記基板に対して前記マスクを相対的に移動させなが
    ら、前記マスクを介して前記レジスト膜に光を照射する
    ことにより、前記レジスト膜に前記光の波長以下の幅を
    有する光学像を投影する照射手段とを備える露光装置。
12. 【請求項１２】 半導体基板と、 前記半導体基板上に形成され、孔を有する被覆膜とを備
    え、 前記孔の短径は、前記孔を形成するための写真製版加工
    において用いられる露光光の波長以下であり、 前記孔の長径は、前記露光光の波長よりも大きい、半導
    体装置。
13. 【請求項１３】 前記長径とほぼ垂直な方向に延びるよ
    うに、前記孔上に形成された配線をさらに備え、 前記被覆膜は絶縁膜であり、 前記長径は、前記配線の線幅と前記配線の位置精度余裕
    長さとの合計よりも大きい、請求項１２に記載の半導体
    装置。
14. 【請求項１４】 半導体基板と、 前記基板上に形成された導電領域と、 前記導電領域の平面形状における短径は、前記導電領域
    を形成するための写真製版加工において用いられる露光
    光の波長以下であり、 前記平面形状における長径は前記露光光の波長よりも大
    きい、半導体装置。
15. 【請求項１５】 前記長径とほぼ垂直な方向に延びるよ
    うに、前記導電領域上に形成された配線をさらに備え、 前記長径は、前記配線の線幅と前記配線の位置精度余裕
    長さとの合計よりも大きい、請求項１４に記載の半導体
    装置。