JP2002064043A - 半導体装置とその製造方法および半導体装置パターン露光用マスク - Google Patents
半導体装置とその製造方法および半導体装置パターン露光用マスクInfo
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Abstract
光リソグラフィを用いた微細な配線パターンを形成する
時の解像度や焦点深度の悪化を抑制し、配線パターンの
断線やショートが発生する可能性を低減し、高集積化が
可能となる半導体装置露光用マスクおよびそれを用いて
製造された半導体装置を提供する。 【解決手段】半導体基板上のピッチの異なる配線を接続
する領域における配線パターンとして、ピッチが小さい
領域のラインパターンの偶数番のものは、ピッチが大き
い領域のラインパターンに接続するとともに長さ方向の
途中でライン幅を段状に太くし、ピッチが小さい領域の
ラインパターンの奇数番のものは、その終端位置を分散
させる。
Description
製造方法および半導体装置パターン露光用マスクに係
り、特にピッチの異なる配線を接続する領域における配
線パターンおよびその形成方法ならびにそれに使用され
る半導体装置パターン露光用マスクに関するもので、例
えばNAND型フラッシュメモリのメモリセルアレイ領域と
メモリセル周辺回路領域との境界領域に適用されるもの
である。
の半導体装置の製造には、光リソグラフィが用いられる
のが一般的である。光リソグラフィとは、パターンを形
成したパターン露光用マスクに光線を照射し、光学系を
介して半導体基板上のフォトレジストに光線を投影し、
フォトレジストを露光してマスクのパターンを半導体基
板上へ転写する技術である。
を目的として微細化が進められているが、そのためには
光リソグラフィにより形成されるパターンの微細化を実
現することがまず必要である。
と焦点深度DOFは、以下のレイリーの式で表される。
プロセス等による定数である。
転写するには光源の波長を短くすることが有効である。
露光装置の光源として、従来は波長365 nmのi線が一
般に用いられてきたが、さらに微細なパターンを形成す
るために、現在では波長248nmのKrFエキシマレ
ーザが一般に使用される。
の光源を用いること、k1、k2を小さくすること、開
口率NAを増加させること(高NA化)が必要となる。
ここで、短波長の光源としては波長193 nmのArFエ
キシマレーザが有望とされているものの、ArFエキシ
マレーザ用の光学系やフォトレジスト等を含めた開発が
困難であり、未だ実用化には至っていない。また、k
1、k2はレジストやプロセスの改良により小さくでき
るものの、一般には0.4 〜0.5 程度が限界となってい
る。また、高NA化に関しては、大面積を露光できる高
NAレンズの加工が困難であることから実用的ではな
い。しかも、実際の露光では焦点深度をある程度以上確
保する必要があるが、前記レイリーの式より明らかなよ
うに、高NA化を進めると焦点深度が低下してしまうた
め、この点からも高NA化は困難である。
の改善だけでは解像度の向上に限界がある。そこで、解
像度をさらに高める技術として、ハーフトーン位相シフ
トマスクを使用する方法や、マスクパターンの露光に際
して変形照明を使用する方法など、いわゆる超解像技術
が用いられるようになってきている。ここで、超解像技
術について簡単に説明する。
ンパターン部でも完全に光を遮断せずに、クロムなどの
代わりに一般に透過係数 3〜10%の半透明な膜を形成し
て光を透過させ、しかも、透過光の位相を180度ずら
すようにする。この時、ラインパターン部を透過する光
とスペースパターン部を透過する光との間に生じる干渉
により、ラインパターンとスペースパターンの境界にお
ける光強度分布が急峻になるようにして解像度を向上さ
せるものである。これに対して、通常のマスクでは、ラ
インパターン部は、通常はフォトレジストが露光されな
いようにクロムなどで光を遮断するようになっている。
遮光するアパーチャを設置することによって、斜め方向
に入射する光のみをマスクに照射する。このような変形
照明法を使用した場合、回折光の内の±1次光のどちら
かは投影されず、残った一方の回折光が投影される。こ
のような0次光と±1次光のいずれかの2つの光束を用
いて結像させる方法により解像度を向上させることがで
きる。これに対して、通常の照明方法では、光源よりマ
スクに照射された光は、0次光と回折により生じた±1
次光の3つの光束が投影されることによって半導体基板
上に光学像が結像される。
期的に配置された密なパターンに対しては非常に有効で
あるが、密なパターンと同時に疎なパターンを形成する
ことが困難である。これに関して、例えば以下のような
問題がある。
ン配置を示している。
モリセルアレイを駆動する周辺回路領域2 が配置され
る。メモリセルアレイ領域1 のゲート線や金属配線など
は、一般に単純なライン・アンド・スペース(ライン&
スペース)のような周期的に配置された密なパターンに
より形成されるが、周辺回路領域2 のゲート線や金属配
線は、メモリセルアレイ領域1 よりは疎なパターンによ
り形成されている。また、周辺回路領域2 におけるゲー
ト線や金属配線は、ある程度の周期性はもつが、メモリ
セルアレイ領域1 よりも複雑なパターンになっている。
そして、メモリセルアレイ領域1 のゲート線や金属配線
は、そのままメモリセルアレイ領域1 の外に延び、接続
領域3 を経て周辺回路領域2 のゲート線や金属配線に接
続される。
1 と周辺回路領域2 との間の接続領域3 では、メモリセ
ルアレイ領域1 内の微細なライン・アンド・スペースの
パターンがそのまま延びてきている上にパターンの周期
性が崩れているので、この接続領域3 における解像度や
焦点深度が悪化し易い。その結果、所望通りのパターン
が形成されず、配線の断線やショートの原因になる。
域1 と周辺回路領域2 とを接続する配線パターンが形成
されたパターン露光用マスクを示す。
ン幅L、ライン間スペースS、ピッチ(L+S)の配線
パターンが形成されており、周辺回路領域2 には、ピッ
チが2×(L+S)の配線パターンが形成されており、
接続領域3 にはメモリセルアレイ領域1 の例えば奇数番
の配線パターンを周辺回路領域2 の配線パターンに接続
するための配線パターンが形成されている。この場合、
メモリセルアレイ領域1 の残り(偶数番)の各配線パタ
ーンは、一端が接続領域3 との境界線上で終端されてい
る。また、接続領域3 の各配線パターンは、ライン幅が
二段階に変化しており、それぞれの変化位置は同一線上
に揃っている。
マスクを用いて半導体基板上のレジストに露光した時に
得られるレジストパターンをシミュレーションにより求
めた結果を示す。ここで、レジストパターンは、光強度
分布を求め、等強度の分布を示したものであり、レジス
トパターン中の3本の線は、配線寸法が狙い通りにでき
る光強度と、それより+/- 10%の光強度のそれぞれにお
けるレジストのパターンを示す。
て、半導体基板上の配線のライン幅、ライン間スペース
は共に半導体基板上で0.15μmであり、光源は波長λ=
248 nmのKrFエキシマレーザ、開口率NA=0.6 、
コヒーレント係数σ=0.75としており、光源の中央部分
を覆う(面積比率で光源全体の3分の2を覆う)輪帯を
使用した。また、パターン露光用マスクとして、透過率
6 %、位相を180度回転させるハーフトーン型位相シフ
トマスクを使用した。また、焦点深度が確保できている
かどうか調べるために、最適フォーカスから0.4 μmず
らした条件で露光されていると仮定した。
ション結果のうち、最もライン幅が細いもの、即ち、露
光量が最適値より10%増加した場合に配線の断線が生じ
ていることが分かる。即ち、実際の露光では露光量のば
らつきやレジスト感度などに起因して配線の断線が発生
する可能性があり、誤動作の原因となる。このように配
線の周期性が途切れた部分で所望のパターンが形成され
ないのは、配線の終端部あるいは配線のライン幅が変化
する部分で生じた回折光が隣接パターンに影響を及ぼし
ているからである。
よってメモリセルアレイ領域における微細化が可能であ
っても、前述のようなメモリセルアレイ領域と周辺回路
領域との間の配線の接続領域3 において所望通りのパタ
ーンを形成することが困難であり、場合によっては、こ
の接続領域3 のパターン部分によりメモリセルアレイの
ピッチが制限され、半導体メモリのチップサイズの増大
につながるという問題があった。
半導体メモリは、露光装置の光源の波長以下のような微
細なピッチでライン&スペースンの配線パターンが形成
されているメモリセルアレイ領域と、それよりは大きい
ピッチで配線パターンが形成されている周辺回路領域と
の境界領域において、光リソグラフィを用いた配線パタ
ーン形成時の光の干渉などにより解像度や焦点深度が悪
化し易く、所望通りのパターンが形成されず、配線の断
線やショートが発生し易いという問題があった。
されたもので、露光装置の光源の波長以下のような微細
なピッチPでライン&スペースンの配線パターンが形成
されている第1領域と、それよりは大きいピッチ(例え
ば2×P)で配線パターンが形成されている第2領域と
の境界領域における光リソグラフィを用いた配線パター
ン形成時の解像度や焦点深度の悪化を抑制し、ピッチの
異なる配線を接続する領域における配線パターンの断線
やショートを防止でき、高集積化が可能となる半導体装
置およびその製造方法ならびに半導体装置パターン露光
用マスクを提供することを目的とする。
置は、半導体基板と、前記半導体基板上の第1の領域
で、それぞれライン幅Lを有する導電体からなる第1、
第2、第3、第4のラインパターンがそれぞれライン間
スペースSを存して順に並ぶように形成された第1のラ
イン&スペースパターンと、前記半導体基板上の第2の
領域で、それぞれライン幅L以上を有する導電体からな
る第5、第6のラインパターンがそれぞれライン間スペ
ースS以上を存して順に並ぶように形成された第2のラ
イン&スペースパターンと、前記半導体基板上の前記第
1の領域と第2の領域との間に存在する第3の領域で、
前記第1のラインパターンと前記第5のラインパターン
に連なる導電体からなる第7のラインパターンおよび前
記第3のラインパターンと前記第6のラインパターンに
連なる導電体からなる第8のラインパターンが形成され
た第3のライン&スペースパターンとを具備し、前記第
2のラインパターンは前記第1の領域と第3の領域との
境界位置で終端されており、前記第4のラインパターン
は前記第3の領域と第2の領域との境界位置まで延長さ
れて終端されており、前記第7のラインパターンは、第
3の領域内の長さ方向の途中でライン幅が変化し、前記
第1のラインパターン側よりも前記第5のラインパター
ン側の方がライン幅が太くなるように形成されており、
前記第8のラインパターンは、第3の領域内の長さ方向
の途中でライン幅が変化し、前記第3のラインパターン
側よりも前記第6のラインパターン側の方がライン幅が
太くなるように形成されており、前記各ライン&スペー
スパターンはそれぞれ対応する領域で少なくとも2組以
上周期的に繰り返すように配置されていることを特徴と
する。
と、前記半導体基板上の第1の領域で、導電体からなる
第1、第2、第3、第4のラインパターンがライン間ス
ペースを存してピッチPで順に並ぶように形成された第
1のライン&スペースパターンと、前記半導体基板上の
第2の領域で、導電体からなる第5、第6のラインパタ
ーンがライン間スペースを存してピッチ2×P以上で順
に並ぶように形成された第2のライン&スペースパター
ンと、前記半導体基板上の前記第1の領域と第2の領域
との間に存在する第3の領域で、前記第1のラインパタ
ーンと前記第5のラインパターンに連なる導電体からな
る第7のラインパターンおよび前記第3のラインパター
ンと前記第6のラインパターンに連なる導電体からなる
第8のラインパターンが形成された第3のライン&スペ
ースパターンとを具備し、前記第2のラインパターンは
前記第1の領域と第3の領域との境界位置で終端されて
おり、前記第4のラインパターンは前記第3の領域と第
2の領域との境界位置まで延長されて終端されており、
前記第7のラインパターンは、第3の領域内の長さ方向
の途中でライン幅が変化し、前記第1のラインパターン
側よりも前記第5のラインパターン側の方がライン幅が
太くなるように形成されており、前記第8のラインパタ
ーンは、第3の領域内の長さ方向の途中でライン幅が変
化し、前記第3のラインパターン側よりも前記第6のラ
インパターン側の方がライン幅が太くなるように形成さ
れており、前記各ライン&スペースパターンはそれぞれ
対応する領域で少なくとも2組以上周期的に繰り返すよ
うに配置されていることを特徴とする。
と、前記半導体基板上の第1の領域で、導電体からなる
複数(n)本のラインパターンがライン間スペースを存
してピッチPで順に並ぶように形成された第1のライン
&スペースパターンと、前記半導体基板上の第2の領域
で導電体からなるn/2本のラインパターンがライン間
スペースを存して2×P以上のピッチで繰り返すように
形成された第2のライン&スペースパターンと、前記半
導体基板上の前記第1の領域と第2の領域との間に存在
する第3の領域で、前記第1のライン&スペースパター
ンのうちの奇数番目あるいは偶数番目のn/2本のライ
ンパターンと前記第2のライン&スペースパターンの各
ラインパターンに連なるn/2本の導電体からなるライ
ンパターンが形成された第3のライン&スペースパター
ンとを具備し、前記第1のライン&スペースパターンの
うちで前記第2のライン&スペースパターンに連ならな
いn/2本の各ラインパターンは、第1の領域と第3の
領域との境界位置、前記第3の領域と第2の領域との境
界位置、第3の領域内のいずれかの位置で終端され、か
つ、前記第1のライン&スペースパターンの配列の中央
部に位置するほど終端位置が前記第2の領域に近づいて
おり、前記第3のライン&スペースパターンは、第3の
領域内の長さ方向の途中でライン幅が変化し、前記第1
のライン&スペースパターン側よりも前記第2のライン
&スペースパターン側の方がライン幅が太くなるように
形成されており、かつ、前記第3のライン&スペースパ
ターンの配列の中央部に位置するほど前記ライン幅が変
化する位置は前記第2の領域に近づいており、前記各ラ
イン&スペースパターンはそれぞれ対応する領域で少な
くとも2組以上周期的に繰り返すように配置されている
ことを特徴とする。
と、前記半導体基板上の第1の領域でそれぞれ導電体か
らなる複数(n)本のラインパターンがライン間スペー
スを存してピッチP1 で順に並ぶように形成された第
1、第2、第3、第4のライン&スペースパターンと、
前記半導体基板上の第2の領域でそれぞれ導電体からな
るn本のラインパターンがライン間スペースを存して2
×P1 以上のピッチで繰り返すように形成された第5、
第6のライン&スペースパターンと、前記半導体基板上
の前記第1の領域と第2の領域との間に存在する第3の
領域で、前記第2のライン&スペースパターンのn本の
導電体からなるラインパターンと前記第5のライン&ス
ペースパターンのn本の導電体からなるラインパターン
に連なるn本の導電体からなるラインパターンおよびラ
イン間スペースパターンが繰り返すように形成された第
7のライン&スペースパターン、ならびに、前記第3の
ライン&スペースパターンのn本の導電体からなるライ
ンパターンと前記第6のライン&スペースパターンのn
本の導電体からなるラインパターンに連なるn本の導電
体からなるラインパターンおよびライン間スペースパタ
ーンが繰り返すように形成された第8のライン&スペー
スパターンとを具備し、前記第1のライン&スペースパ
ターンおよび第4のライン&スペースパターンの各ライ
ンパターンは前記第1の領域と第3の領域との境界位置
で終端されており、前記第7のライン&スペースパター
ンおよび第8のライン&スペースパターンの各ラインパ
ターンの各一部は、前記第1の領域のパターンの長さ方
向に対して斜めに配置されており、かつ、斜めに配置さ
れた部分のピッチP2 は、P1 <P2 <2×P1 であ
り、前記第1、第2、第3、第4のライン&スペースパ
ターンは前記第1の領域で少なくとも2組以上周期的に
繰り返すように配置され、前記第5、第6のライン&ス
ペースパターンは前記第2の領域で少なくとも2組以上
周期的に繰り返すように配置され、前記第7、第8のラ
イン&スペースパターンは前記第3の領域で少なくとも
2組以上周期的に繰り返すように配置されていることを
特徴とする。
マスクは、ラインパターンが遮光部により形成され、ス
ペースパターンが透光部により形成されるマスク基板
と、前記マスク基板上の第1の領域に配置され、ライン
幅L、ライン間スペースSを有し、順に並んで形成され
た第1、第2、第3、第4のラインパターンが少なくと
も1組以上周期的に配置された第1のライン&スペース
パターンと、前記マスク基板上の第2の領域に配置さ
れ、ライン幅L以上、ライン間スペースS以上を有し、
順に並んで形成された第5、第6のラインパターンが少
なくとも1組以上周期的に配置された第2のライン&ス
ペースパターンと、前記マスク基板上で前記第1の領域
と第2の領域との間に存在する第3の領域に配置され、
前記第1のパターンと前記第5のパターンに連なる第7
のラインパターンおよび前記第3のラインパターンと前
記第6のラインパターンに連なる第8のラインパターン
が少なくとも1組以上周期的に配置された第3のライン
&スペースパターンとを具備し、前記第2のラインパタ
ーンは前記第1の領域と第3の領域との境界位置で終端
されており、前記第1の領域における第4のラインパタ
ーンは前記第3の領域と第2の領域との境界位置まで延
長されて終端されており、前記第3の領域における第7
のラインパターンは、前記第1のラインパターン側より
も前記第5のラインパターン側の方がライン幅が太くな
るように第3の領域内の途中で段状に形成されているこ
とを特徴とする。
を変化させる半透明な材料を用いたハーフトーン位相シ
フトマスクを使用することも可能である。
半導体基板上に堆積された導電体膜上にフォトレジスト
を塗布する塗布工程と、前記フォトレジストに対して本
発明の第1の半導体装置パターン露光用マスクを用いて
光リソグラフィによりパターン露光を行う露光工程と、
前記露光工程後のフォトレジストの一部を剥離し、前記
金属膜あるいは半導体膜の露出部をエッチング除去して
パターニングを行う工程とを具備することを特徴とす
る。
を用いることも可能である。
マスクは、スペースパターンが遮光部により形成され、
ラインパターンが透光部により形成され、本発明の第1
の半導体装置パターン露光用マスクと比べてラインパタ
ーンとスペースパターンが反転されていることを特徴と
する。
相を変化させる半透明な材料を用いたハーフトーン位相
シフトマスクを使用することも可能である。
半導体基板上の絶縁膜上にフォトレジストを塗布する塗
布工程と、前記フォトレジストに対して本発明の第2の
半導体装置パターン露光用マスクを用いて光リソグラフ
ィによりパターン露光を行う露光工程と、前記露光工程
後のフォトレジストの一部を剥離し、前記絶縁膜の露出
部をエッチング除去して配線形成用の溝を形成する工程
と、前記配線形成用の溝の内部に導電体を埋め込み形成
する工程とを具備することを特徴とする。
を用いることも可能である。
施の形態を詳細に説明する。
ーン露光用マスク>図1は、本発明の第1の実施の形態
に係る半導体装置パターン露光用マスクに形成されてい
るマスクパターンの一部を示す平面図である。図2は、
図1のマスクパターンの一部を取り出して拡大して示し
ている。
半導体メモリのパターン露光用マスクであり、11はメモ
リセルアレイ領域に対応する第1のマスク領域、12は周
辺回路領域に対応する第2のマスク領域、13はメモリセ
ルアレイ領域と周辺回路領域との境界領域(接続領域)
に対応する第3のマスク領域を示している。そして、斜
線部は遮光部(遮光体パターン)、白地部は透光部を示
しており、それぞれ対応して半導体基板上にラインパタ
ーン、スペースパターンを転写するためのものである。
ターン111 、第2のラインパターン112 、第3のライン
パターン113 および第4のラインパターン114 がそれぞ
れライン幅Lを有し、それぞれライン間スペースSを存
して順に並び(配線ピッチはL+Sである)、かつ、こ
れらのラインパターン111 〜114 が少なくとも2組以上
周期的に繰り返すように配置された第1のライン&スペ
ースパターンが形成されている。
幅L以上を有する第5のラインパターン121 および第6
のラインパターン122 がライン間スペースS以上を存し
て並び(配線ピッチは、2×(L+S)である)、か
つ、これらのラインパターン121 、122 が少なくとも2
組以上周期的に繰り返すように配置された第2のライン
&スペースパターンが形成されている。
ターン111 〜114 のうちの第1のラインパターン111 お
よび第3のラインパターン113 の各一端側は、延長さ
れ、第3のマスク領域13における第7のラインパターン
131 および第8のラインパターン132 を経て第2のマス
ク領域12における第5のラインパターン121 および第6
のラインパターン122 に接続されている。
おけるラインパターン111 〜114 のうちの第2のライン
パターン112 および第4のラインパターン114 の各一端
側は、第3のマスク領域12において終端されている。こ
の場合、第2のラインパターン112 は、第1のマスク領
域11と第3のマスク領域13との境界位置で終端されてお
り、第4のラインパターン114 は第3のマスク領域13と
第2のマスク領域12との境界位置まで延長されて終端さ
れている。
インパターン111 と第5のラインパターン121 に連なる
第7のラインパターン131 および第3のラインパターン
113と第6のラインパターン122 に連なる第8のライン
パターン132 が並び、かつ、上記第5、第6のラインパ
ターンが少なくとも2組以上周期的に繰り返すように配
置された第3のライン&スペースパターンが形成されて
いる。
図1中に示した第3のマスク領域13および第2のマスク
領域12と対称的に、図示しない第3のマスク領域および
第2のマスク領域が存在している。そして、第1のマス
ク領域11における第1のラインパターン111 および第3
のラインパターン113 の各他端側は、図示しない第3の
マスク領域において終端されている。また、第1のマス
ク領域11における第2のラインパターン112 および第4
のラインパターン114 の各他端側は、延長され、図示し
ない第3のマスク領域内を経て図示しない第2のマスク
領域のラインパターンに接続されている。こうして、第
1のマスク領域11の全てのラインパターン111 〜114 が
第2のマスク領域へ接続されるようにしている。
第7のラインパターン131 は、長さ方向の途中でライン
幅が段状に変化し、第1のラインパターン111 側よりも
第5のラインパターン121 側の方がライン幅が段状に太
くなるように形成されている。同様に、第8のラインパ
ターン132 は、第3のマスク領域13内の長さ方向の途中
でライン幅が段状に変化し、第3のラインパターン113
側よりも第6のラインパターン122 側の方がライン幅が
段状に太くなるように形成されている。
インパターン132 のライン幅が段状に変化する位置は、
第3のマスク領域13と第1のマスク領域11との境界位置
から長さ方向にS以上、かつ、第3のマスク領域13と第
2のマスク領域12との境界位置から長さ方向にL以上の
位置である。
部として、第1のラインパターン111 がそのライン幅の
ままで第3のマスク領域13内へパターン長さ方向へ距離
Sの部分まで延びており、この距離Sの部分で第7のラ
インパターン131 のライン幅が広くなっている。同様
に、第8のラインパターン132 の一部として、第3のラ
インパターン113 がそのライン幅のままで第3のマスク
領域13内へパターン長さ方向へ距離Sの部分まで延びて
おり、この距離Sの部分で第8のラインパターン132 の
ライン幅が広くなっている。
8のラインパターン132 と平行に、第1のマスク領域11
における第4のラインパターン114 がそのライン幅Lの
まま延びている。
半導体装置パターン露光用マスクの特徴を要約すると、
(a)ラインパターンが遮光部により形成され、スペー
スパターンが透光部により形成されるマスク基板と、
(b)前記マスク基板上の第1の領域で、それぞれライ
ン幅Lを有する第1、第2、第3、第4のラインパター
ンがそれぞれライン間スペースSを存して順に並ぶよう
に形成された第1のライン&スペースパターンと、
(c)前記マスク基板上の第2の領域で、それぞれライ
ン幅L以上を有する第5、第6のラインパターンがライ
ン間スペースS以上を存して順に並ぶように形成された
第2のライン&スペースパターンと、(d)前記マスク
基板上の前記第1の領域と第2の領域との間に存在する
第3の領域で、前記第1のラインパターンと前記第5の
ラインパターンに連なる遮光体からなる第7のラインパ
ターンおよび前記第3のラインパターンと前記第6のラ
インパターンに連なる遮光体からなる第8のラインパタ
ーンが形成された第3のライン&スペースパターンとを
具備している。そして、(e)前記第2のラインパター
ンは前記第1の領域と第3の領域との境界位置で終端さ
れており、前記第4のラインパターンは前記第3の領域
と第2の領域との境界位置まで延長されて終端されてお
り、(f)前記第7のラインパターンは、第3の領域内
の長さ方向の途中でライン幅が変化し、前記第1のライ
ンパターン側よりも前記第5のラインパターン側の方が
ライン幅が太くなるように形成されており、(g)前記
第8のラインパターンは、第3の領域内の長さ方向の途
中でライン幅が変化し、前記第3のラインパターン側よ
りも前記第6のラインパターン側の方がライン幅が太く
なるように形成されており、(h)前記各ライン&スペ
ースパターンはそれぞれ対応する領域で少なくとも2組
以上周期的に繰り返すように配置されている。
8のラインパターン132 のライン幅が段状に変化する位
置は、第3のマスク領域13と第1のマスク領域11との境
界位置からSより大きくても構わないが、余り大きくす
ると、パターンの占有面積が大きくなってしまい、製作
しようとする半導体装置のコスト増加を招き、望ましく
ない。そこで、この部分の距離はSとすることが適当で
ある。
上の最小スペースはSであり、このマスク上の最小スペ
ースSは、ライン&スペースパターンの最小スペースS
と合わせることが望ましい。その理由を以下に説明す
る。
起因してマスクのパターンが所望のものとは異なってし
まう可能性がある。そこで、マスク上にパターンを形成
した後、欠陥の有無を検査する必要がある。欠陥の検査
は、レーザー顕微鏡など、光を用いた検査装置で行われ
るので、検査可能なパターンの大きさは、検査装置の光
源の波長により制限される。欠陥検査を完全に行うため
には、パターンの寸法をある程度大きい値にしておく必
要がある。
時に形成するためのマスクでは、一般に、あるマスク内
に存在する最も寸法の小さいパターンは、メモリセルア
レイ領域内のパターンに対応する。したがって、マスク
内のあらゆるパターンの配線ライン幅および配線間スペ
ースを、メモリセルアレイ領域の配線のライン幅と配線
間スペースにそれぞれ合わせておけば、マスク内の欠陥
の検査を完全に行うことができるようになる。
成した後に、前記マスクのライン間スペースに対応する
パターン部分は後で層間絶縁膜で埋め込まれるが、この
時、ゲート線間や配線間のスペースが小さ過ぎると、こ
の部分に層間絶縁膜を埋め込むことができないおそれが
ある。すると、この部分に異物が残り、メモリの誤動作
の原因となるおそれがある。このように層間絶縁膜の埋
め込みを完全に行うためにも、ゲート線や配線のスペー
スはメモリセルアレイ領域の最小スペースに合わせてお
くことが望ましい。
影露光が用いられるので、マスクパターンの寸法は半導
体基板上に形成されるレジストパターンの寸法の4倍あ
るいは5倍などの値となる。即ち、例えば0.15μmのレ
ジストパターンを形成するためのマスクの寸法は0.6 μ
mや0.75μmなどになる。以下、説明の簡単化のため、
マスクパターンの寸法をレジストパターンと同じとして
説明している。
は、図1のマスクパターンを使用して半導体装置上のフ
ォトレジストに露光することにより得られるレジストパ
ターンを光学シミュレーションにより求めた結果を示し
ている。
応するラインパターンのライン幅、ライン間スペースが
共に半導体基板上で0.15μmであり、光源の波長λ=24
8 nmのKrFエキシマレーザ、開口率NA=0.6 、コ
ヒーレント係数σ=0.75とし、光源の中央部分を光源全
体の面積に対して3分の2程度覆う輪帯を適用し、遮光
部には透過率6 %、位相を180 度回転させるハーフトー
ン型位相シフトマスクを使用した場合について計算した
ものである。
ステージ高さのずれや、半導体基板の反りなどに起因す
る段差、基板上の段差などによるフォーカスのずれを考
慮する必要があり、フォーカスのずれを0.4 μmとして
計算している。
り半導体基板上の光強度分布を求め、等強度の分布を図
3に示したものであり、図中の3本の線は、配線寸法が
狙い通りの0.15μmになる光強度と、それより+/- 10%
の光強度のそれぞれにおけるレジストのパターンを示
す。
マスクパターンに対応して形成されており、配線の断
線、ショートなどが見られず、また、ライン幅が極端に
細い部分やスペースが極端に狭い部分も見られない。図
21に示した従来のレジストパターンと比較すると、配
線の終端部や配線のライン幅が変化する部分同士の距離
が適度に離れて配置されるので、そのような部分で生じ
る回折光の影響によって隣接する配線パターンに不具合
が生じ難くなっていることが分かる。したがって、図1
のマスクパターンを用いて実際に半導体基板上にパター
ン露光を行った場合にも、十分なプロセスマージンを確
保でき、良好な配線パターンが得られるものと予想され
る。
成された第1の実施の形態に係る半導体装置のパターン
の特徴を要約すると、(a)半導体基板上の第1の領域
で、それぞれライン幅Lを有する導電体からなる第1、
第2、第3、第4のラインパターンがそれぞれライン間
スペースSを存して順に並ぶように形成された第1のラ
イン&スペースパターンと、(b)半導体基板上の第2
の領域で、それぞれライン幅L以上を有する導電体から
なる第5、第6のラインパターンがそれぞれライン間ス
ペースS以上を存して順に並ぶように形成された第2の
ライン&スペースパターンと、(c)半導体基板上の前
記第1の領域と第2の領域との間に存在する第3の領域
で、前記第1のラインパターンと前記第5のラインパタ
ーンに連なる導電体からなる第7のラインパターンおよ
び前記第3のラインパターンと前記第6のラインパター
ンに連なる導電体からなる第8のラインパターンが形成
された第3のライン&スペースパターンとを具備してい
る。そして、(d)前記第2のラインパターンは前記第
1の領域と第3の領域との境界位置で終端されており、
前記第4のラインパターンは前記第3の領域と第2の領
域との境界位置まで延長されて終端されており、(e)
前記第7のラインパターンは、第3の領域内の長さ方向
の途中でライン幅が段状に変化し、前記第1のラインパ
ターン側よりも前記第5のラインパターン側の方がライ
ン幅が段状に太くなるように形成されており、(f)前
記第8のラインパターンは、第3の領域内の長さ方向の
途中でライン幅が段状に変化し、前記第3のラインパタ
ーン側よりも前記第6のラインパターン側の方がライン
幅が段状に太くなるように形成されており、(g)前記
各ライン&スペースパターンはそれぞれ対応する領域で
少なくとも2組以上周期的に繰り返すように配置されて
いる。
方法>次に、図1のマスクを使用して半導体基板上のフ
ォトレジストにパターンを転写し、配線パターンを形成
する方法について簡単に説明する。
(金属膜あるいは半導体膜)上にフォトレジストを塗布
し、このフォトレジストに対して図1のマスクを用いて
光リソグラフィによりパターン露光を行う。次に、露光
後のフォトレジストの一部を剥離し、導電体膜の露出部
をエッチング除去してパターニングを行う。この際、露
光工程は、通常照明法を用いてもよいが、変形照明法を
用いることも可能である。また、図1のマスクの各遮光
部を位相を変化させる半透明な材料に変えたハーフトー
ン位相シフトマスクを使用することも可能である。
置およびその製造方法の変形例>第1の実施形態に係る
マスクの変形例として、第1の実施形態に係るマスクに
おけるライン&スペースパターンにおける遮光部と透光
部を逆にした反転マスクを構成してもよい。
板上のフォトレジストにパターンを転写し、配線パター
ンを形成する方法について簡単に説明する。
ジストを塗布し、このフォトレジストに対して前記反転
マスクを用いて光リソグラフィによりパターン露光を行
う。次に、前記露光後のフォトレジストの一部を剥離
し、絶縁膜の露出部をエッチング除去して配線形成用の
溝を形成する。この後、配線形成用の溝の内部に導電体
を埋め込み形成する。この際、露光工程は、通常照明法
を用いてもよいが、変形照明法を用いることも可能であ
る。また、反転マスクの各遮光部を位相を変化させる半
透明な材料に変えたハーフトーン位相シフトマスクを使
用することも可能である。
は、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置パター
ン露光用マスクに形成されているマスクパターンの一部
を示す平面図である。図5は、図4のマスクパターンの
一部を取り出して拡大して示している。
図1および図2を参照して前述した第1の実施の形態に
係るマスクパターンと比べて、(1)第2のマスク領域
12内において、第5のラインパターン121 の位置が図面
の下方向へ少しシフトしており、結果として、第3のマ
スク領域13内において、第7のラインパターン131aが段
状に屈曲している点、(2)第2のマスク領域12内にお
いて、第6のラインパターン122 の位置が図面の上方向
(第5のラインパターン121 のシフト方向とは逆方向)
へ少しシフトしており(第5のラインパターン121 との
間隔はS以上)、結果として、第3のマスク領域13内に
おいて、第8のラインパターン132aが段状に屈曲してい
る点が異なり、その他は同じであるので図1および図2
中と同一符号を付している。
のラインパターン131aは、長さ方向の途中でライン幅が
段状に変化し、第1のラインパターン111 側よりも第5
のラインパターン121a側の方がライン幅が段状に太くな
るように形成されている。同様に、第8のラインパター
ン132aは、第3のマスク領域13内の長さ方向の途中でラ
イン幅が段状に変化し、第3のラインパターン113 側よ
りも第6のラインパターン122a側の方がライン幅が段状
に太くなるように形成されている。
のラインパターン132aが屈曲する向きは、それぞれが互
いに接近する方向になっている。また、屈曲している部
分の配線のライン幅はLである。この部分のライン幅は
Lより大きくてもかまわないが、占有面積の増大につな
がるため望ましくなく、Lとすることが適当である。
び第8のラインパターン132aと平行に、第1のマスク領
域11における第4のラインパターン114 がそのライン幅
Lのまま延びている。上記第7のラインパターン131a、
第8のラインパターン132aおよび第4のラインパターン
114 のピッチは2×(L+S)となっており、ライン間
スペースはSとなっているが、Sより大きくても構わな
い。
のラインパターン132aのライン幅が段状に屈曲する位置
は、第3のマスク領域13と第1のマスク領域11との境界
位置から長さ方向に前記S以上、かつ、第3のマスク領
域13と第2のマスク領域12との境界位置から長さ方向に
前記L以上(本例ではL)の位置である。
び第8のラインパターン132aは、前記第1のラインパタ
ーン111 および第3のラインパターン113 がそのライン
幅のままで第3のマスク領域13内へパターン長さ方向へ
距離Sの部分まで延び、この部分でライン幅が広くなっ
ている。
び第8のラインパターン132aのライン幅が段状に屈曲す
る位置は、第3のマスク領域13と第1のマスク領域11と
の境界位置からSより大きくても構わないが、余り大き
くすると、パターンの占有面積が大きくなってしまい、
製作しようとする半導体装置のコスト増加を招き、望ま
しくない。そこで、この部分の距離はSとすることが適
当である。
上の最小スペースはSであり、このマスク上の最小スペ
ースSは、ライン&スペースパターンの最小スペースS
と合わせることが望ましい。その理由は第1の実施の形
態で前述した通りである。
は、図4のマスクパターンを使用して半導体装置上のフ
ォトレジストに露光することにより得られるレジストパ
ターンを光学シミュレーションにより求めた結果を示し
ている。このシミュレーションに際して、光源の条件な
どは第1の実施の形態と同様である。
スクパターンに対応して形成されており、配線の断線、
ショートなどが見られず、また、ライン幅が極端に細い
部分やスペースが極端に狭い部分も見られない。したが
って、実際に半導体基板上にパターン露光を行った場合
にも、十分なプロセスマージンを確保でき、良好な配線
パターンが得られるものと予想される。
製法は、前述した第1の実施形態に準じて実施すればよ
く、また、図4のマスクパターンの反転マスクを使用し
て製造することも可能である。
は、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置パター
ン露光用マスクに形成されているマスクパターンの一部
を示す平面図である。図8は、図7のマスクパターンの
一部を取り出して拡大して示している。
図4および図5を参照して前述した第2の実施の形態に
係るマスクパターンと比べて、第4のラインパターン11
4 の終端位置が第7のラインパターン131aあるいは第8
のラインパターン132aの屈曲部分よりもさらに第2の領
域12に近づいている点が異なり、その他は同じであるの
で図1および図2中と同一符号を付している。
終端位置は、第3の領域13と第2の領域12との境界位置
であり、この境界位置から長さ方向にL以上の位置で第
7のラインパターン131aおよび第8のラインパターン13
2aのライン幅方向の一端側が段状に屈曲しており、この
屈曲位置からさらに長さ方向にLの位置で第7のライン
パターン131aおよび第8のラインパターン132aのライン
幅方向の他端側が段状に屈曲している。
は、図7のマスクパターンを使用して半導体装置上のフ
ォトレジストに露光することにより得られるレジストパ
ターンを光学シミュレーションにより求めた結果を示し
ている。このシミュレーションに際して、光源の条件な
どは第1の実施の形態と同様である。
スクパターンに対応して形成されており、配線の断線、
ショートなどが見られず、また、ライン幅が極端に細い
部分やスペースが極端に狭い部分も見られない。したが
って、実際に半導体基板上にパターン露光を行った場合
にも、十分なプロセスマージンを確保でき、良好な配線
パターンが得られるものと予想される。
は、第2の実施形態に係る図4のマスクを使用した場合
と比べて、第4のラインパターン113 の終端部付近で生
じた回折光と、マスクの第7のラインパターン131aの屈
曲部付近および第8のラインパターン132aの屈曲部付近
で生じた回折光との干渉を小さくすることができ、配線
の断線やショートを防止する効果をさらに高めることが
できる。
製法は、前述した第1の実施形態に準じて実施すればよ
く、また、図7のマスクパターンの反転マスクを使用し
て製造することも可能である。
は、本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置パター
ン露光用マスクに形成されているマスクパターンの一部
を示す平面図である。
び図8を参照して前述した第3の実施の形態に係るマス
クパターンと比べて、第2の領域12における第5ライン
パターン121bおよび第6のラインパターン122bのライン
幅が第3の領域13と第2の領域12との境界位置およびそ
の近傍で段状に変化し、第5ラインパターン121bおよび
第6のラインパターン122bが互いに接近する方向に段状
に太くなっている点が異なり、その他は同じであるので
図1および図2中と同一符号を付している。
のように大きい第5ラインパターン121bおよび第6のラ
インパターン122bのライン幅方向の一端側に補助パター
ンが付加されている。
1は、図10のマスクパターンを使用して半導体装置上
のフォトレジストに露光することにより得られるレジス
トパターンを光学シミュレーションにより求めた結果を
示している。このシミュレーションに際して、光源の条
件などは第1の実施の形態と同様である。
のマスクパターンに対応して形成されており、配線の断
線、ショートなどが見られず、また、ライン幅が極端に
細い部分やスペースが極端に狭い部分も見られない。し
たがって、実際に半導体基板上にパターン露光を行った
場合にも、十分なプロセスマージンを確保でき、良好な
配線パターンが得られるものと予想される。
は、第3の実施形態に係る図7のマスクを使用した場合
と比べて、第2の領域12における第5ラインパターン12
1bおよび第6のラインパターン122bのライン幅が第3の
領域13と第2の領域12との境界位置およびその近傍で段
状に広くなっており、この近傍で生じた回折光と第4の
ラインパターン114 の終端部付近で生じた回折光の干渉
を小さくすることができ、配線の断線やショートを防止
する効果をさらに高めることができる。
製法は、前述した第1の実施形態に準じて実施すればよ
く、また、図10のマスクパターンの反転マスクを使用
して製造することも可能である。
〜第4の実施の形態においては、マスクの第1の領域11
における第1のライン&スペースパターンは、ライン幅
L以上を有するラインパターンがそれぞれライン間スペ
ースSを存して順に並ぶように形成され、第2の領域12
における第2のライン&スペースパターンは、ライン幅
L以上を有するラインパターンがそれぞれライン間スペ
ースS以上を存して順に並ぶように形成されている場合
を示した。
て、第1のライン&スペースパターンは、ラインパター
ンがピッチPで順に並ぶように形成され、第2のライン
&スペースパターンは、ラインパターンがピッチ2×P
以上で順に並ぶように形成された場合でも、第1〜第4
の実施の形態とほぼ同様の効果が得られる。
反転マスクを使用して製造することも可能である。
実施の形態に係るマスクは、EEPROMの一種であるNAND型
フラッシュメモリのパターン露光用マスクである。
簡単に説明する。不揮発性半導体記憶装置の一種である
EEPROMは、通常は、浮遊ゲートと制御ゲートが積層され
たMOS 構造のメモリセル(EEPROMセル)を用いており、
電気的に書き換え可能である。NAND型フラッシュメモリ
は、上記EEPROMセルを複数個直列接続したNANDセルのア
レイを有するものであり、高集積化に向いている。
リセルアレイにおけるワード線方向に配列された2ブロ
ック分を取り出して等価回路を示している。
が直列に接続されてそれぞれNANDセルを構成しており、
これらのNANDセルのドレイン側は、ドレイン側選択トラ
ンジスタ1D、2Dを介してビット線BL1 、BL2 に接続さ
れ、ソース側は、ソース側選択トランジスタ1S、2Sを介
してソース線SLに接続されている。
NDセル1個、ソース側選択トランジスタ1個を組み合わ
せたものを1ブロックとする複数個のブロックによって
メモリセルアレイが構成されている。なお、NANDセルを
構成するEEPROMセルの個数は8個に限らず、4個、16
個、32個などいくつでも構わない。
リセルアレイにおけるワード線方向に配列された3ブロ
ック分を取り出して平面パターンを示している。
〜WL8 に接続されており、このワード線WL1 〜WL8 は隣
接するNANDセルの制御ゲート電極に共通に接続されてい
る。また、隣接するドレイン側選択トランジスタ1D、2D
のゲート電極は共通にドレイン側選択ゲート線SG(D) に
接続され、隣接するソース側選択トランジスタ1S、2Sの
ゲート電極は共通にソース側選択ゲート線SG(S) に接続
されている。
る半導体装置パターン露光用マスクに形成されているマ
スクパターンの一部を示す平面図である。図15は、図
14のマスクパターンの一部を取り出して拡大して示し
ている。
において、11はNAND型フラッシュメモリのメモリセルア
レイ領域に対応する第1のマスク領域、12は周辺回路領
域に対応する第2のマスク領域、13はメモリセルアレイ
領域と周辺回路領域との境界領域(接続領域)に対応す
る第3のマスク領域を示している。そして、斜線部は遮
光部(遮光体パターン)、白地部は透光部を示してお
り、それぞれ対応して半導体基板上にラインパターン、
スペースパターンを転写するためのものである。
幅Lを有する第1のラインパターン111 〜第8のライン
パターン118 がそれぞれライン間スペースSを存して順
に並び(配線ピッチはL+Sである)、かつ、上記ライ
ンパターン111 〜118 が少なくとも2組以上周期的に繰
り返すように配置された第1のライン&スペースパター
ンが形成されている。この場合、上記ラインパターン11
1 〜118 は、NANDセルの8本のワード線WL1 〜WL8 に対
応するものであり、このラインパターン111 〜118 の各
組の相互間に前記NANDセルのドレイン側選択ゲート線SG
(D) およびソース側選択ゲート線SG(S) に対応するライ
ンパターン110 および119 が配置されて形成されてい
る。上記ドレイン側選択ゲート線に対応するラインパタ
ーン110 の一端側は、そのライン幅のまま延長され、第
3のマスク領域13内を経て第2のマスク領域12における
ラインパターン120 に接続されている。
幅L以上を有する第9のラインパターン121 〜第12の
ラインパターン124 がそれぞれライン間スペースS以上
を存して並び(配線ピッチは、2×(L+S)であ
る)、かつ、上記ラインパターン121 〜124 が少なくと
も2組以上周期的に繰り返すように配置された第2のラ
イン&スペースパターンが形成されている。この場合、
上記ラインパターン121 〜124 の各組の相互間に前記ド
レイン側選択ゲート線に対応するラインパターン120 が
配置されている。
ンパターン111 〜118 のうちの例えば偶数番目の第2、
第4、第6、第8のラインパターン112 、114 、116 、
118の各一端側は、延長され、第3のマスク領域13内を
経て第2のマスク領域12におけるラインパターン121 〜
124 に接続されている。
るラインパターン111 〜118 のうちの残りの奇数番目の
第1、第3、第5、第7のラインパターン111 、113 、
115、117 の各一端側は、第3のマスク領域13において
終端されている。この場合、第1のラインパターン111
は、第1のマスク領域11と第3のマスク領域13との境界
位置で終端されており、第3のラインパターン113 およ
び第7のラインパターン117 はそのライン幅のまま延長
され、第3のマスク領域13の中間位置で終端されてお
り、第5のラインパターン115 は第3のマスク領域13と
第2のマスク領域12との境界位置までそのライン幅のま
ま延長されて終端されている。
ーンのうちで第2のライン&スペースパターンに連なら
ない4本の各ラインパターン(第1、第3、第5、第7
のラインパターン111 、113 、115 、117 )は、第1の
領域11と第3の領域13との境界位置、第3の領域13と第
2の領域12との境界位置、第3の領域13内のいずれかの
位置で終端され、かつ、第1のライン&スペースパター
ンの配列の中央部に位置するほど終端位置が第2の領域
12に近づいている。
インパターン112 と第9のラインパターン121 に連なる
第13のラインパターン131 、第4のラインパターン11
4 と第10のラインパターン122 に連なる第14のライ
ンパターン132 、第6のラインパターン116 と第11の
ラインパターン123 に連なる第15のラインパターン13
3 および第8のラインパターン118 と第12のラインパ
ターン124 に連なる第16のラインパターン134 が並
び、かつ、上記ラインパターン131 〜134 が少なくとも
2組以上周期的に繰り返すように配置された第3のライ
ン&スペースパターンが形成されている。この場合、第
1のマスク領域11における第3、第5、第7のラインパ
ターン111 、113 、115 、117 は第3のマスク領域13内
に延長されており、第3のマスク領域13内のラインパタ
ーンの配列順は、131 、113 、132、115 、133 、117
、134 である。さらに、上記ラインパターン131 〜134
の各組の相互間に前記ドレイン側選択ゲート線に対応
するラインパターン130 が配置されている。
は、第3の領域13内の長さ方向の途中でライン幅が段状
に変化するとともに段状に屈曲し、第1のライン&スペ
ースパターン側よりも第2のライン&スペースパターン
側の方がライン幅が段状に太くなるように形成されてお
り、かつ、ライン幅が段状に変化する位置は第3のライ
ン&スペースパターンの配列の中央部に位置するほど第
2の領域12に近づいている。
屈曲する向きは、第1のラインパターン111 に近付く方
向になっており、屈曲部分の長さはL以上(パターンの
占有面積を抑制する点からLとすることが適当である)
であり、そのライン幅方向の一端が段状に変化する位置
は、第1のラインパターン111 の終端位置から長さ方向
にS以上(パターンの占有面積を抑制する点からSとす
ることが適当である)の位置である。
置は、第13のラインパターン131のライン幅方向の他
端が段状に変化する位置から長さ方向にS以上(パター
ンの占有面積を抑制する点からSとすることが適当であ
る)の位置である。
する向きは、第3のラインパターン113 に近付く方向に
なっており、屈曲部分の長さはL以上(パターンの占有
面積を抑制する点からLとすることが適当である)であ
り、そのライン幅方向の一端が段状に変化する位置は、
第3のラインパターン113 の終端位置から長さ方向にS
以上(パターンの占有面積を抑制する点からSとするこ
とが適当である)の位置である。
置は、第14のラインパターン132のライン幅方向の他
端が段状に変化する位置から長さ方向にL以上(パター
ンの占有面積を抑制する点からLとすることが適当であ
る)の位置である。
する向きは、第7のラインパターン117 に近付く方向に
なっており、屈曲部分の長さはL以上(パターンの占有
面積を抑制する点からLとすることが適当である)であ
り、そのライン幅方向の一端が段状に変化する位置は、
第3のラインパターン113 の終端位置から長さ方向にS
以上(パターンの占有面積を抑制する点からSとするこ
とが適当である)の位置である。つまり、第15のライ
ンパターン133 が屈曲する位置は第14のラインパター
ン132 が屈曲する位置と同一線上である。
置は、第13のラインパターン131のライン幅方向の他
端が段状に変化する位置から長さ方向にS以上(パター
ンの占有面積を抑制する点からSとすることが適当であ
る)の位置である。つまり、第7のラインパターン117
の終端位置は第3のラインパターン113 の終端位置と同
一線上である。
する向きは、第7のラインパターン117 から遠去かる方
向になっており、そのライン幅方向の一端が段状に変化
する位置は、第1のラインパターン111 の終端位置から
長さ方向にS以上(パターンの占有面積を抑制する点か
らSとすることが適当である)の位置であり、屈曲部分
の長さはL以上(パターンの占有面積を抑制する点から
Lとすることが適当である)である。つまり、第16の
ラインパターン134 が屈曲する位置は第13のラインパ
ターン131 が屈曲する位置と同一線上である。
上の最小スペースはSであり、このマスク上の最小スペ
ースSは、ライン&スペースパターンの最小スペースS
と合わせることが望ましい。その理由は第1の実施の形
態で前述した通りである。
図1中に示した第3のマスク領域13および第2のマスク
領域12と対称的に、図示しない第3のマスク領域および
第2のマスク領域が存在している。そして、第1のマス
ク領域11における第2、第4、第6、第8のラインパタ
ーン112 、114 、116 、118 の各他端側は、図示しない
第3のマスク領域13において終端されている。
第3、第5、第7のラインパターン111 、113 、115 、
117 の各他端側は、延長され、図示しない第3のマスク
領域13内を経て図示しない第2のマスク領域12のライン
パターンに接続されている。こうして、第1のマスク領
域11の全てのラインパターンが第2のマスク領域へ接続
される。
6は、図14のマスクパターンを使用してNAND型フラッ
シュメモリ上のフォトレジストに露光することにより得
られるレジストパターンを光学シミュレーションにより
求めた結果を示している。このシミュレーションに際し
て、光源の条件などは第1の実施の形態と同様である。
のマスクパターンに対応して形成されており、配線の断
線、ショートなどが見られず、また、ライン幅が極端に
細い部分やスペースが極端に狭い部分も見られない。し
たがって、実際に半導体基板上にパターン露光を行った
場合にも、十分なプロセスマージンを確保でき、良好な
配線パターンが得られるものと予想される。
製法は、前述した第1の実施形態に準じて実施すればよ
く、また、図14のマスクパターンの反転マスクを使用
して製造することも可能である。
は、本発明の第6の実施の形態に係る半導体装置パター
ン露光用マスクに形成されているマスクパターンの一部
を示す平面図である。
ラッシュメモリのパターン露光用マスクであり、11はNA
ND型フラッシュメモリのメモリセルアレイにおける第1
のマスク領域、12は周辺回路領域に対応する第2のマス
ク領域、13はメモリセルアレイ領域と周辺回路領域との
境界領域(接続領域)に対応する第3のマスク領域を示
している。
イにおいては、図12に示した等価回路を参照して前述
したように、例えばドレイン側選択トランジスタ1D、8
個のEEPROMセル101 〜108 が直列接続されてなるNANDセ
ル、ソース側選択トランジスタ1Sを組み合わせたものを
1ブロックとする複数個のブロックによってメモリセル
アレイが構成されている。ここでは、ビット線方向に配
列された4ブロック分に対応する領域を示している。
イ領域の第1のブロック、第2のブロック、第3のブロ
ック、第4のブロックの各NANDセルのワード線WL1 〜WL
8 を形成するためのそれぞれ遮光体からなる8本のライ
ンパターン111 〜118 がライン間スペースSを存してピ
ッチP1 で順に並ぶように形成された少なくとも4個
(第1、第2、第3、第4)のライン&スペースパター
ンが配置されている。
からなる8本のラインパターン121〜128 がライン間ス
ペースを存して2×P1 以上のピッチで繰り返すように
形成された第5、第6のライン&スペースパターンが配
置されている。
スペースパターンと第8のライン&スペースパターンが
繰り返すように配置されている。上記第7のライン&ス
ペースパターンは、第1のマスク領域11における第2の
ライン&スペースパターンの8本のラインパターン111
〜118 と第2のマスク領域12における第5のライン&ス
ペースパターンの8本のラインパターン121 〜128 に連
なるそれぞれ遮光体からなる8本のラインパターン131
〜138 およびライン間スペースパターンが繰り返すよう
に形成されている。前記第8のライン&スペースパター
ンは、第3のライン&スペースパターンの8本のライン
パターン111 〜118 と第6のライン&スペースパターン
の8本のラインパターン121 〜128 に連なるそれぞれ遮
光体からなる8本のラインパターン131 〜138 およびラ
イン間スペースパターンが繰り返すように形成されてい
る。
&スペースパターンおよび第4のライン&スペースパタ
ーンの各ラインパターン111 〜118 は、第1の領域11と
第3の領域13との境界位置で終端されている。
&スペースパターンおよび第8のライン&スペースパタ
ーンの各ラインパターン131 〜138 の各一部は、第1の
マスク領域11のパターンの長さ方向に対して斜めに配置
されており、かつ、斜めに配置された部分のピッチP2
は、第1のマスク領域11におけるラインパターン111〜1
18 のピッチP1 よりも大きく、第2のマスク領域12に
おけるラインパターン121 〜128 のピッチ2×P1 より
は小さくなっている。即ち、P1 <P2 <2×P1 であ
る。
&スペースパターンは、第1のマスク領域11で少なくと
も2組以上周期的に繰り返すように配置され、第5、第
6のライン&スペースパターンは第2のマスク領域12で
少なくとも2組以上周期的に繰り返すように配置され、
第7、第8のライン&スペースパターンは第3のマスク
領域13で少なくとも2組以上周期的に繰り返すように配
置されている。
図17中に示した第3のマスク領域13および第2のマス
ク領域12と対称的に、図示しない第3のマスク領域およ
び第2のマスク領域が存在している。そして、第1のマ
スク領域における第2、第3のライン&スペース中のラ
インパターン111 〜118 (第2、第3のブロック内の各
メモリセルのゲート線)の各他端側は、図示しない第3
のマスク領域において終端されている。また、第1のマ
スク領域における第1、第4のライン&スペース中のラ
インパターン111 〜118 (第1、第4のブロック内の各
メモリセルのゲート線)の各他端側は、延長され、図示
しない第3のマスク領域内を経て図示しない第2のマス
ク領域のラインパターンに接続されている。こうして、
第1のマスク領域11の全てのラインパターン111 〜118
が第2のマスク領域へ接続されるようにしている。
のドレイン側選択ゲート線SG(D) に対応するラインパタ
ーンであり、119 はソース側選択ゲート線SG(S) に対応
するラインパターンである。
8は、図17のマスクパターンを使用してNAND型フラッ
シュメモリ上のフォトレジストに露光することにより得
られるレジストパターンを光学シミュレーションにより
求めた結果を示している。このシミュレーションに際し
て、光源の条件などは第1の実施の形態と同様である。
のマスクパターンに対応して形成されており、配線の断
線、ショートなどが見られず、また、ライン幅が極端に
細い部分やスペースが極端に狭い部分も見られない。し
たがって、実際に半導体基板上にパターン露光を行った
場合にも、十分なプロセスマージンを確保でき、良好な
配線パターンが得られるものと予想される。
製法は、前述した第1の実施形態に準じて実施すればよ
く、また、図17のマスクパターンの反転マスクを使用
して製造することも可能である。
ッチが異なる領域間の接続領域における光リソグラフィ
を用いた微細な配線パターンを形成する時の解像度や焦
点深度の悪化を抑制し、配線パターンの断線やショート
が発生する可能性を低減し、高集積化が可能となる半導
体装置およびその製造方法ならびに半導体装置パターン
露光用マスクを提供することができる。
ターン露光用マスクに形成されているマスクパターンの
一部を示す平面図。
して示す平面図。
のフォトレジストに露光することにより得られるレジス
トパターンを光学シミュレーションにより求めた結果を
示す図。
ターン露光用マスクに形成されているマスクパターンの
一部を示す平面図。
して示す平面図。
のフォトレジストに露光することにより得られるレジス
トパターンを光学シミュレーションにより求めた結果を
示す図。
ターン露光用マスクに形成されているマスクパターンの
一部を示す平面図。
して示す平面図。
のフォトレジストに露光することにより得られるレジス
トパターンを光学シミュレーションにより求めた結果を
示す図。
パターン露光用マスクに形成されているマスクパターン
の一部を示す平面図。
置上のフォトレジストに露光することにより得られるレ
ジストパターンを光学シミュレーションにより求めた結
果を示す図。
NAND型フラッシュメモリのメモリセルアレイにおけるワ
ード線方向に配列された2ブロック分を取り出して等価
回路を示す図。
ルアレイにおけるワード線方向に配列された3ブロック
分を取り出して平面パターンを示す図。
パターン露光用マスクに形成されているマスクパターン
の一部を示す平面図。
拡大して示す平面図。
ラッシュメモリ上のフォトレジストに露光することによ
り得られるレジストパターンを光学シミュレーションに
より求めた結果を示す図。
パターン露光用マスクに形成されているマスクパターン
の一部を示す平面図。
ラッシュメモリ上のフォトレジストに露光することによ
り得られるレジストパターンを光学シミュレーションに
より求めた結果を示す図。
図。
領域とを接続する配線パターンが形成されたパターン露
光用マスクを示す図。
ターン露光用マスクを用いて半導体基板上のレジストに
露光した時に得られるレジストパターンをシミュレーシ
ョンにより求めた結果を示す図。
Claims (18)
- 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板上の第1の領域で、それぞれライン幅L
を有する導電体からなる第1、第2、第3、第4のライ
ンパターンがそれぞれライン間スペースSを存して順に
並ぶように形成された第1のライン&スペースパターン
と、 前記半導体基板上の第2の領域で、それぞれライン幅L
以上を有する導電体からなる第5、第6のラインパター
ンがライン間スペースS以上を存して順に並ぶように形
成された第2のライン&スペースパターンと、 前記半導体基板上の前記第1の領域と第2の領域との間
に存在する第3の領域で、前記第1のラインパターンと
前記第5のラインパターンに連なる導電体からなる第7
のラインパターンおよび前記第3のラインパターンと前
記第6のラインパターンに連なる導電体からなる第8の
ラインパターンが形成された第3のライン&スペースパ
ターンとを具備し、 前記第2のラインパターンは前記第1の領域と第3の領
域との境界位置で終端されており、前記第4のラインパ
ターンは前記第3の領域と第2の領域との境界位置まで
延長されて終端されており、 前記第7のラインパターンは、第3の領域内の長さ方向
の途中でライン幅が変化し、前記第1のラインパターン
側よりも前記第5のラインパターン側の方がライン幅が
太くなるように形成されており、 前記第8のラインパターンは、第3の領域内の長さ方向
の途中でライン幅が変化し、前記第3のラインパターン
側よりも前記第6のラインパターン側の方がライン幅が
太くなるように形成されており、 前記各ライン&スペースパターンはそれぞれ対応する領
域で少なくとも2組以上周期的に繰り返すように配置さ
れていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記第7のラインパターンおよび第8の
ラインパターンのライン幅が変化する位置は、前記第3
の領域と第1の領域との境界位置から長さ方向に前記S
以上、かつ、前記第3の領域と第2の領域との境界位置
から長さ方向に前記L以上の位置であることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 半導体基板と、 前記半導体基板上の第1の領域で、導電体からなる第
1、第2、第3、第4のラインパターンがライン間スペ
ースを存してピッチPで順に並ぶように形成された第1
のライン&スペースパターンと、 前記半導体基板上の第2の領域で、導電体からなる第
5、第6のラインパターンがライン間スペースを存して
ピッチ2×P以上で順に並ぶように形成された第2のラ
イン&スペースパターンと、 前記半導体基板上の前記第1の領域と第2の領域との間
に存在する第3の領域で、前記第1のラインパターンと
前記第5のラインパターンに連なる導電体からなる第7
のラインパターンおよび前記第3のラインパターンと前
記第6のラインパターンに連なる導電体からなる第8の
ラインパターンが形成された第3のライン&スペースパ
ターンとを具備し、 前記第2のラインパターンは前記第1の領域と第3の領
域との境界位置で終端されており、前記第4のラインパ
ターンは前記第3の領域と第2の領域との境界位置まで
延長されて終端されており、 前記第7のラインパターンは、第3の領域内の長さ方向
の途中でライン幅が変化し、前記第1のラインパターン
側よりも前記第5のラインパターン側の方がライン幅が
太くなるように形成されており、 前記第8のラインパターンは、第3の領域内の長さ方向
の途中でライン幅が変化し、前記第3のラインパターン
側よりも前記第6のラインパターン側の方がライン幅が
太くなるように形成されており、 前記各ライン&スペースパターンはそれぞれ対応する領
域で少なくとも2組以上周期的に繰り返すように配置さ
れていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】 前記第7のラインパターンおよび第8の
ラインパターンのライン幅が変化する位置は、前記第3
の領域と第1の領域との境界位置から長さ方向に前記P
の1/2 以上、かつ、前記第3の領域と第2の領域との境
界位置から長さ方向に前記Pの1/2 以上の位置であるこ
とを特徴とする請求項3記載の半導体装置。 - 【請求項5】 半導体基板と、 前記半導体基板上の第1の領域で、導電体からなる複数
(n)本のラインパターンがライン間スペースを存して
ピッチPで順に並ぶように形成された第1のライン&ス
ペースパターンと、 前記半導体基板上の第2の領域で導電体からなるn/2
本のラインパターンがライン間スペースを存して2×P
以上のピッチで繰り返すように形成された第2のライン
&スペースパターンと、 前記半導体基板上の前記第1の領域と第2の領域との間
に存在する第3の領域で、前記第1のライン&スペース
パターンのうちの奇数番目あるいは偶数番目のn/2本
のラインパターンと前記第2のライン&スペースパター
ンの各ラインパターンに連なるn/2本の導電体からな
るラインパターンが形成された第3のライン&スペース
パターンとを具備し、 前記第1のライン&スペースパターンのうちで前記第2
のライン&スペースパターンに連ならないn/2本の各
ラインパターンは、第1の領域と第3の領域との境界位
置、前記第3の領域と第2の領域との境界位置、第3の
領域内のいずれかの位置で終端され、かつ、前記第1の
ライン&スペースパターンの配列の中央部に位置するほ
ど終端位置が前記第2の領域に近づいており、 前記第3のライン&スペースパターンは、第3の領域内
の長さ方向の途中でライン幅が変化し、前記第1のライ
ン&スペースパターン側よりも前記第2のライン&スペ
ースパターン側の方がライン幅が太くなるように形成さ
れており、かつ、前記第3のライン&スペースパターン
の配列の中央部に位置するほど前記ライン幅が変化する
位置は前記第2の領域に近づいており、 前記各ライン&スペースパターンはそれぞれ対応する領
域で少なくとも2組以上周期的に繰り返すように配置さ
れていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項6】 半導体基板と、 前記半導体基板上の第1の領域でそれぞれ導電体からな
る複数(n)本のラインパターンがライン間スペースを
存してピッチP1 で順に並ぶように形成された第1、第
2、第3、第4のライン&スペースパターンと、 前記半導体基板上の第2の領域でそれぞれ導電体からな
るn本のラインパターンがライン間スペースを存して2
×P1 以上のピッチで繰り返すように形成された第5、
第6のライン&スペースパターンと、 前記半導体基板上の前記第1の領域と第2の領域との間
に存在する第3の領域で、前記第2のライン&スペース
パターンのn本の導電体からなるラインパターンと前記
第5のライン&スペースパターンのn本の導電体からな
るラインパターンに連なるn本の導電体からなるライン
パターンおよびライン間スペースパターンが繰り返すよ
うに形成された第7のライン&スペースパターン、なら
びに、前記第3のライン&スペースパターンのn本の導
電体からなるラインパターンと前記第6のライン&スペ
ースパターンのn本の導電体からなるラインパターンに
連なるn本の導電体からなるラインパターンおよびライ
ン間スペースパターンが繰り返すように形成された第8
のライン&スペースパターンとを具備し、 前記第1のライン&スペースパターンおよび第4のライ
ン&スペースパターンの各ラインパターンは前記第1の
領域と第3の領域との境界位置で終端されており、 前記第7のライン&スペースパターンおよび第8のライ
ン&スペースパターンの各ラインパターンの各一部は、
前記第1の領域のパターンの長さ方向に対して斜めに配
置されており、かつ、斜めに配置された部分のピッチP
2 は、P1 <P2 <2×P1 であり、 前記第1、第2、第3、第4のライン&スペースパター
ンは前記第1の領域で少なくとも2組以上周期的に繰り
返すように配置され、前記第5、第6のライン&スペー
スパターンは前記第2の領域で少なくとも2組以上周期
的に繰り返すように配置され、前記第7、第8のライン
&スペースパターンは前記第3の領域で少なくとも2組
以上周期的に繰り返すように配置されていることを特徴
とする半導体装置。 - 【請求項7】 前記第1の領域はメモリセルアレイが形
成されている領域であり、前記第2の領域はメモリセル
周辺回路が形成されている領域であることを特徴とする
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 【請求項8】 前記第1の領域は、NAND型フラッシュメ
モリのメモリセルアレイが形成されている領域であり、
前記第2の領域はメモリセル周辺回路が形成されている
領域であり、 前記第1の領域におけるライン&スペースパターンのn
本のラインパターンは、前記メモリセルアレイの単位ブ
ロックをなす直列に接続された複数のメモリセルおよび
それを挟むように直列に接続された選択トランジスタの
うちの前記複数のメモリセルの各ゲートに接続されてい
ることを特徴とする請求項7記載の半導体装置。 - 【請求項9】 前記各ラインパターンは、前記半導体基
板上に堆積されてパターニング形成された金属あるいは
半導体により形成された配線あるいはゲート線であるこ
とを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の
半導体装置。 - 【請求項10】 前記各ラインパターンは、前記半導体
基板上の絶縁膜に埋め込み形成された金属あるいは半導
体により形成された配線あるいはゲート線であることを
特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の半導
体装置。 - 【請求項11】 ラインパターンが遮光部により形成さ
れ、スペースパターンが透光部により形成されるマスク
基板と、 前記マスク基板上の第1の領域に配置され、ライン幅
L、ライン間スペースSを有し、順に並んで形成された
第1、第2、第3、第4のラインパターンが少なくとも
1組以上周期的に配置された第1のライン&スペースパ
ターンと、 前記マスク基板上の第2の領域に配置され、ライン幅L
以上、ライン間スペースS以上を有し、順に並んで形成
された第5、第6のラインパターンが少なくとも1組以
上周期的に配置された第2のライン&スペースパターン
と、 前記マスク基板上で前記第1の領域と第2の領域との間
に存在する第3の領域に配置され、前記第1のパターン
と前記第5のパターンに連なる第7のラインパターンお
よび前記第3のラインパターンと前記第6のラインパタ
ーンに連なる第8のラインパターンが少なくとも1組以
上周期的に配置された第3のライン&スペースパターン
とを具備し、 前記第2のラインパターンは前記第1の領域と第3の領
域との境界位置で終端されており、前記第1の領域にお
ける第4のラインパターンは前記第3の領域と第2の領
域との境界位置まで延長されて終端されており、 前記第3の領域における第7のラインパターンは、前記
第1のラインパターン側よりも前記第5のラインパター
ン側の方がライン幅が太くなるように第3の領域内の途
中で段状に形成されていることを特徴とする半導体装置
パターン露光用マスク。 - 【請求項12】 前記ラインパターンとして、位相を変
化させる半透明な材料が用いられていることを特徴とす
る請求項11記載の半導体装置パターン露光用マスク。 - 【請求項13】 半導体基板上に堆積された導電体膜上
にフォトレジストを塗布する塗布工程と、 前記フォトレジストに対して請求項11または12記載
の半導体装置パターン露光用マスクを用いて光リソグラ
フィによりパターン露光を行う露光工程と、 前記露光工程後のフォトレジストの一部を剥離し、前記
導電体膜の露出部をエッチング除去してパターニングを
行う工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項14】 前記露光工程において、さらに変形照
明法を用いることを特徴とする請求項13記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項15】 スペースパターンが遮光部により形成
され、ラインパターンが透光部により形成され、請求項
11記載の半導体装置パターン露光用マスクと比べてラ
インパターンとスペースパターンが反転されていること
を特徴とする半導体装置パターン露光用マスク。 - 【請求項16】 前記スペースパターンは、位相を変化
させる半透明な材料が用いられていることを特徴とする
請求項15記載の半導体装置パターン露光用マスク。 - 【請求項17】 半導体基板上の絶縁膜上にフォトレジ
ストを塗布する塗布工程と、 前記フォトレジストに対して請求項15または16記載
の半導体装置パターン露光用マスクを用いて光リソグラ
フィによりパターン露光を行う露光工程と、 前記露光工程後のフォトレジストの一部を剥離し、前記
絶縁膜の露出部をエッチング除去して配線形成用の溝を
形成する工程と、 前記配線形成用の溝の内部に導電体を埋め込み形成する
工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項18】 前記露光工程において、さらに変形照
明法を用いることを特徴とする請求項17記載の半導体
装置の製造方法。
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