JP2003133220A - 縮小投影露光装置及び露光方法 - Google Patents

縮小投影露光装置及び露光方法

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JP2003133220A
JP2003133220A JP2001331740A JP2001331740A JP2003133220A JP 2003133220 A JP2003133220 A JP 2003133220A JP 2001331740 A JP2001331740 A JP 2001331740A JP 2001331740 A JP2001331740 A JP 2001331740A JP 2003133220 A JP2003133220 A JP 2003133220A
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Japan
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reticle
mask
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light
exposure
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English (en)
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Atsunori Yahashi
淳規 矢橋
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本案の目的は、レチクルを相補的な市松模様
のパターンに2分割し、近接パターン同士を別個に露光
するに当たり、パターン形状に制約なく適用でき、ま
た、レチクルマスク枚数を増加させることなくかつ、1
回目の露光と2回目の露光とで目ずれが生じる虞れがな
い縮小投影露光装置及び方法を提供することである。 【解決手段】 本発明の縮小投影露光装置101は、半
導体基板8上に、レチクルを形成したレチクルマスク6
と、レチクルに対応して透光領域と遮光領域とを市松模
様に配列した領域選択マスク102とを配置し、レチク
ルマスク6または領域選択マスク102を移動機構10
3により移動させてレチクルマスク6と領域選択マスク
102の重合位置をずらせる前後で、透光領域を通して
レチクルを半導体基板8上に露光するようにしたことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、縮小投影露光装置
及び露光方法に関し、レチクルマスクに形成された近接
するパターン同士の光近接効果による転写精度の悪化を
低減させる縮小投影露光装置及び露光方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、IC,LSI等のデバイスを
投影露光技術を用いて製造するときには、例えば、5対
1、10対1等の縮小投影光学系を用いて、レチクルマ
スクに形成されたレチクルを半導体基板に塗布したレジ
スト上に投影し、転写(露光)する縮小投影露光装置及
び露光方法が使用されている。
【0003】従来の縮小投影露光装置及び露光方法の一
例を要部側面図として示す図3を用いて説明する。縮小
投影露光装置1は、光源(水銀ランプ)2より出た光を
楕円ミラー3で集光し、インテグレータ4で均一化し、
次に、コンデンサレンズ5、所定のパターンが形成され
たレチクルマスク6及び、縮小レンズ7をこの順に通過
させて、半導体基板8に塗布したレジスト9上に照射す
る。このようにして、レチクルマスク6に形成されたパ
ターンの5分の1のパターンが、レジスト9に転写され
る。露光光としては、紫外光のg線(波長436n
m),i線(波長365nm)やエキシマステッパで使
用されるレーザ光のKrF(波長248nm)などがあ
り、微細加工化が進む中で高い解像度を維持するために
より短い波長のものが使用されてきている。
【0004】上記の縮小投影露光装置1を使用した微細
パターンの露光方法の一例として、マスクROMのプロ
グラミングに際し、マスクROMを構成する一定間隔の
マトリクス状に形成されたメモリセルトランジスタのう
ち、所定のメモリセルトランジスタのスレッショールド
電圧を変えるために行うコードイオン注入用のレジスト
マスクの形成について説明する。図4は、メモリセルト
ランジスタで構成されるマスクROMのメモリセルのア
レイを模式的に示す平面図である。ソースまたはドレイ
ンとなる図中横向きに走る拡散層10(10a,10
b,10c,…)と、図中縦向きに走るゲート電極11
(11a,11b,11c,11d,…)とがマトリク
ス状に直交している。このようなメモリセルトランジス
タのチャネル領域は、ソースまたはドレインとなる拡散
層10とゲート電極11との交差部分の下部に形成され
るため、コードイオン注入は、所定のプログラムに従っ
た配列の交差部分のレジストに、矩形の開口部12(1
2a,12b,12c,…)を設け、この開口部12
(12a,12b,12c,…)を通してなされる。例
えば、図4では、開口部12bに対して、図中左側には
開口部12aが隣接して形成されており、図中右側に
は、開口部12cがメモリセルトランジスタ1つ分離れ
て形成されている状態を示している。このような配列を
したレジストマスクの露光の様子を図4のX−X線にお
ける断面図として図5に示す。レチクルマスク6には、
矩形をした単一パターン13(13a,13b,13
c,…)が形成されており、単一パターン13bに対し
て、図中左側には単一パターン13aが隣接して形成さ
れており、図中右側には、単一パターン13cがメモリ
セルトランジスタ1つ分、離れて形成されている。コー
ドイオン注入において、レジスト9に形成する開口部1
2の面積のばらつきは、メモリセルトランジスタのスレ
ッショールド電圧のばらつきとなるため、開口面積のば
らつきの少ないレジストマスクを形成することが望まれ
る。しかしながら、露光光の波長が転写するパターン間
隔に近くなると解像度に余裕がなくなり、隣接するパタ
ーン同士が光近接効果の影響(互いの露光光の影響)を
受ける。例えばレジスト9がポジ型レジストであった場
合、互いに隣接して形成される開口部12aと開口部1
2bとは、隣接した開口部のない開口部12cに比べ
て、開口面積が大きくなる傾向がある。(図5中の開口
部12a,12bにおいて、破線は隣接した開口部がな
かったと仮定した場合に形成される開口部を示す。)ま
た、この光近接効果による開口面積の増加を見込んで、
露光量を少な目に設定すると、隣接したパターンがない
部分の開口面積が小さくなり、イオン注入が正常に出来
ないという二律背反する問題があった。
【0005】この光近接効果による開口面積のばらつき
を低減させるために、以下の2つの構成が考えられる。
第1の構成として、本来、1つのレチクルマスクに形成
するレチクルを、相補的な市松模様に2分割した2つの
レチクルマスクを製作し、一方のレチクルマスクで、1
回目の露光として半分のパターンを露光し、次に他方の
レチクルマスクに交換し、2回目の露光として残りの半
分を露光する構成である。あるいは、第2の構成とし
て、レチクルマスクを相補的な市松模様に2分割したい
ずれか一方のレチクルマスクを用いて、先ず、1回目の
露光として半分のパターンを露光し、次にそのレチクル
マスクと半導体基板との相対位置を半ピッチ分(市松模
様において同じ模様が配列されている間隔の半分)移動
させて、2回目の露光として残りの半分を露光する構成
である。このようにすると、近接パターン同士を市松模
様に2分割し別個に露光するため、光近接効果による転
写精度のばらつきを低減できる。
【0006】しかしながら、第1の構成の場合、2つの
レチクルマスクの出来映えに差がない高度な寸法精度の
2つのレチクルマスクを製造する必要がある上、レチク
ルマスク枚数が増加し管理が煩雑になるという問題があ
った。また、2つのレチクルマスクを交換する必要があ
るため、交換作業の工数が掛かるとともに、1回目の露
光と2回目の露光とで目ずれが生じる虞れがあった。
【0007】次に、第2の構成の場合は、レチクルマス
クは1つで済みかつ、レチクルマスクの交換作業の工数
は不要であるが、レチクルマスクと半導体基板との相対
位置を半ピッチ分、変化させるため1回目の露光と2回
目の露光とで目ずれが生じる虞れがある点では、第1の
構成と同様であった。また、第2の構成の場合、2分割
したパターン同士が同一(1回目に露光するパターン
と、半ピッチ分、移動後2回目に露光するパターンとが
同じ)である場合に限定されパターン形状における制約
があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本案の目的は、レチク
ルを相補的な市松模様のパターンに2分割し、近接パタ
ーン同士を別個に露光するに当たり、パターン形状に制
約なく適用でき、また、レチクルマスク枚数を増加させ
ることなくかつ、1回目の露光と2回目の露光とで目ず
れが生じる虞れがない縮小投影露光装置及び方法を提供
することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の縮小投影露光装
置は、半導体基板上に、レチクルを形成したレチクルマ
スクと、レチクルに対応して透光領域と遮光領域とを市
松模様に配列した領域選択マスクとを配置し、レチクル
マスクまたは領域選択マスクを移動機構により移動させ
てレチクルマスクと領域選択マスクの重合位置をずらせ
る前後で、透光領域を通してレチクルを半導体基板上に
露光するようにしたことを特徴とする縮小投影露光装置
である。
【0010】本発明の露光方法は、レチクルマスクを、
レチクルに対応して透光領域と遮光領域とを市松模様に
配列した領域選択マスクで被覆し1回目の露光を行い、
次に、2回目の露光として重合位置をずらせた後、未露
光部分の露光を行うことを特徴とする縮小投影露光方法
である。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の縮小投影露光装置の一例
を要部側面図として示す図1を用いて説明する。図3と
同一部分には同一符号を付して説明を省略する。縮小投
影露光装置101が、従来の縮小投影露光装置1と異な
る点は、レチクルマスク6の近傍にレチクルマスク6を
被覆するように配置した領域選択マスク102と、この
領域選択マスク102に連結した移動機構103とを備
えた点である。領域選択マスク102には、レチクルマ
スク6に形成されたレチクルを透光領域と遮光領域とか
ら成る市松模様に分割するような開口部104が形成さ
れており、この開口部104の下のレチクルのみがレジ
スト9上に露光される。また、この領域選択マスク10
2に連結した移動機構103は、レチクルマスク6及び
半導体基板8に対する領域選択マスク102の相対位置
を所定の方向に所定の距離だけ変化させられる。
【0012】次に、上記の縮小投影露光装置101を使
用した微細パターンの露光方法の一例を、図2を用いて
説明する。図2は、図4で示したメモリセルアレイに形
成するレジストマスクの露光において、領域選択マスク
102の平面図と、領域選択マスク102のY−Y線に
おける断面図を用いた露光の説明図である。図4と同一
部分には同一符号を付して説明を省略する。先ず、図2
(a)に示すように、領域選択マスク102に市松模様
に形成された開口部104のうち、開口部104aがレ
チクル6に形成された開口部13bと、領域選択マスク
102に形成された開口部104bがレチクルマスク6
に形成された開口部13cと、それぞれ対応するように
配置し、1回目の露光として、レチクルマスク6に形成
された単一パターン13のうちの半分を露光する。この
露光により、レジスト9には、開口部12b,開口部1
2cとなる部分の露光がなされるが、図2(b)に示す
開口部12aとなる部分は、領域選択マスク102で遮
光されるため露光されない。次に、図2(b)に示すよ
うに、領域選択マスク102を、図中左方向に市松模様
において隣り同士の開口部104から開口部104まで
の間隔の半分の距離(半ピッチ)、移動させる。これに
より、領域選択マスク102に形成された開口部104
aは、レチクルマスク6に形成された開口部13aに対
応した位置に来る。この状態で2回目の露光としてレチ
クルマスク6に形成された単一パターン13のうちの残
り半分を露光する。この露光により、レジスト9には、
開口部12aとなる部分の露光がなされるが、開口部1
2b,開口部12cとなる部分は、領域選択マスク10
2で遮光されるため2回目は露光されない。このように
して、隣接パターン同士を市松模様に2分割し別個に露
光するため、光近接効果による転写精度のばらつきを低
減できる。ここで、領域選択マスク102に形成する開
口部104の大きさを、レチクルマスク6に形成した単
一パターン13の大きさより、若干大きく開口しておく
と、レチクルマスク6と領域選択マスク102との位置
合せが容易になるとともに、領域選択マスク102が単
一パターン13を欠損させたりすることを防止できて好
適である。
【0013】尚、ここでは、領域選択マスク102の位
置は、レチクルマスク6の上側に配置したが、レチクル
マスク6と近接していれば、レチクルマスク6の下側に
配置してもよい。また、領域選択マスク102とレチク
ルマスク6及び半導体基板9との相対位置を変える方法
として、レチクルマスク6及び半導体基板9を固定と
し、領域選択マスク102を移動させたが、レチクルマ
スク6及び半導体基板9を同一移動機構で移動させる場
合は、領域選択マスク102を固定とし、レチクルマス
ク6及び半導体基板9を移動させる構成としても目ずれ
の虞は少ない。また、レチクルとして、同一の単一パタ
ーンが略マトリクス状に配列された例で説明したが、レ
チクルは、これに限らず、特に制約されるものではな
い。
【0014】
【発明の効果】本発明の縮小投影露光装置及び露光方法
によると、1つのレチクルマスクに形成するパターンを
2つのレチクルマスクに2分割したり、レチクルマスク
と感光基板との相対位置を移動させたりせずに、近接パ
ターン同士を別個に露光できるため、レチクルマスクに
形成されるパターンの形状に制約されることなく適用で
き、レチクルマスク枚数を増加させたり、1回目の露光
と2回目の露光とで目ずれを生じさせる虞れがなく、光
近接効果による転写精度のばらつきを低減できる。ま
た、領域選択マスクの開口部の大きさを露光するレチク
ルマスクのパターンの大きさよりも若干大きくしておく
と、レチクルマスクと領域選択マスクとの位置合せが容
易になり、領域選択マスクがパターンを欠損させたりす
ることを防止できる。また、レチクルが、マスクROM
のコードイオン注入用のレジストマスクを形成するため
のレチクルであった場合、レジストに開口面積のばらつ
きの少ないレジストマスクが形成でき、それにより、メ
モリトランジスタのスレッショールド電圧のばらつきが
少ないマスクROMが製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の縮小投影露光装置の要部側面図
【図2】 本発明の縮小投影露光装置を用いた露光方法
の説明図
【図3】 従来の縮小投影露光装置の要部側面図
【図4】 マスクROMのメモリセルのアレイの模式図
【図5】 従来の縮小投影露光装置を用いた露光方法の
説明図
【符号の説明】
6 レチクルマスク 8 半導体基板 101 縮小投影露光装置 102 領域選択マスク 103 移動機構

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に、レチクルを形成したレチ
    クルマスクと、レチクルに対応して透光領域と遮光領域
    とを市松模様に配列した領域選択マスクとを配置し、レ
    チクルマスクまたは領域選択マスクを移動機構により移
    動させてレチクルマスクと領域選択マスクの重合位置を
    ずらせる前後で、透光領域を通してレチクルを半導体基
    板上に露光するようにしたことを特徴とする縮小投影露
    光装置。
  2. 【請求項2】前記レチクルは、単一パターンが一定間隔
    のマトリクス状または略マトリクス状に配列されたパタ
    ーンであることを特徴とする請求項1に記載の縮小投影
    露光装置。
  3. 【請求項3】前記単一パターンは、マスクROMを構成
    するメモリセルにコードイオン注入するため、メモリセ
    ル上に塗布したレジストに形成する開口部のパターンで
    あることを特徴とする請求項2に記載の縮小投影露光装
    置。
  4. 【請求項4】レジストに形成する開口部のパターンの大
    きさよりも領域選択マスクの透光領域の大きさが若干大
    きいことを特徴とする請求項3に記載の縮小投影露光装
    置。
  5. 【請求項5】レチクルマスクを、レチクルに対応して透
    光領域と遮光領域とを市松模様に配列した領域選択マス
    クで被覆し1回目の露光を行い、次に、2回目の露光と
    して重合位置をずらせた後、未露光部分の露光を行うこ
    とを特徴とする縮小投影露光方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010134353A (ja) * 2008-12-08 2010-06-17 Fujifilm Corp カラーフィルタの製造方法及び固体撮像装置
US7803501B2 (en) 2002-10-10 2010-09-28 Nec Lcd Technologies, Ltd. Mask for light exposure

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7803501B2 (en) 2002-10-10 2010-09-28 Nec Lcd Technologies, Ltd. Mask for light exposure
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