JP2007251147A - Exposure method and method for preparing semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、露光方法及び当該露光方法を用いた半導体装置の作製方法に関し、特にホログラフィを用いた露光方法に関する。 The present invention relates to an exposure method and a method for manufacturing a semiconductor device using the exposure method, and more particularly to an exposure method using holography.
近年、半導体装置の製造工程におけるパターンの形成方法として、ホログラフィを利用した露光技術が注目されている。ホログラフィを利用した露光技術は、ホログラムを記録するための媒体(以下、「ホログラム記録媒体」と記す)に物体光と参照光を照射することによりホログラムを記録する工程(記録工程)と、ホログラム記録媒体に再生光を照射してレジスト等の被照射物にホログラムの再生像を形成する工程(再生工程)とを有している。 In recent years, an exposure technique using holography has attracted attention as a method for forming a pattern in a manufacturing process of a semiconductor device. The exposure technology using holography includes a process of recording a hologram by irradiating a medium for recording a hologram (hereinafter referred to as “hologram recording medium”) with object light and reference light (recording process), and hologram recording. And a step (reproduction step) of forming a reproduction image of a hologram on an irradiation object such as a resist by irradiating the medium with reproduction light.
記録工程では、ホログラム記録媒体に、所望のパターンが形成されたマスクを介して第1のレーザー光(物体光)を照射し、当該第1のレーザー光と異なる方向から第2のレーザー光(参照光)を照射する。そして、第1のレーザー光と第2のレーザー光とを同時にホログラム記憶媒体に照射することによって、当該ホログラム記録媒体に第1のレーザー光と第2のレーザー光の干渉縞を形成する。一方、再生工程では、ホログラム記録媒体に再生光としてのレーザー光を照射し、基板上に形成されたレジストに元のパターンを再現した回折光を結像させてレジストを露光する。 In the recording process, the hologram recording medium is irradiated with a first laser beam (object beam) through a mask on which a desired pattern is formed, and a second laser beam (see reference) from a direction different from the first laser beam. Light). Then, by irradiating the hologram storage medium with the first laser beam and the second laser beam simultaneously, interference fringes of the first laser beam and the second laser beam are formed on the hologram recording medium. On the other hand, in the reproduction process, the hologram recording medium is irradiated with laser light as reproduction light, and the resist is exposed by forming an image of diffracted light that reproduces the original pattern on the resist formed on the substrate.
ホログラフィを利用した露光技術の記録工程と再生工程において、異なる種類のレーザー発振器から発振されたレーザー光を用いることによって、レジストに元のパターンをより微細化して形成する方法に関する研究等が行われている。(例えば、特許文献1)
しかしながら、これまでホログラフィを用いた縮小露光に関して様々な検討が行われているが、実際のデバイスの微細化におけるマスクの設計や他の露光方法と組み合わせてデバイスを形成する場合についての検討が十分でない。 However, various studies on reduction exposure using holography have been conducted so far, but there are not enough studies on the formation of a device in combination with mask design and other exposure methods in actual device miniaturization. .
例えば、レジストに幅が0.5μmのパターンを形成する場合を考えたとき、記録用光源にNd:YAGレーザーの第3高調波(波長355nm)を用い、再生用光源にF2レーザー(波長157nm)を用いた場合、再生光に対する記録光の波長の倍率が2.26倍となる。この場合、マスク原版のパターンを1.13μm(0.5μm×2.26)で形成しなければならず、パターンの幅の最小単位が0.01μmとなるためマスク原版のデータの情報量が多くなり設計やデータの読み込み時間が長くなるという問題がある。更に、マスク原版に形成されるパターンの加工精度が要求されるためコストが増加する恐れがある。 For example, when a pattern having a width of 0.5 μm is formed on a resist, the third harmonic (wavelength 355 nm) of an Nd: YAG laser is used as a recording light source, and an F 2 laser (wavelength 157 nm) is used as a reproduction light source. ), The magnification of the recording light wavelength with respect to the reproduction light is 2.26 times. In this case, the mask original pattern must be 1.13 μm (0.5 μm × 2.26), and the minimum unit of the pattern width is 0.01 μm. As a result, there is a problem that the design and data reading time becomes long. Furthermore, since the processing accuracy of the pattern formed on the mask original plate is required, the cost may increase.
また、マスク原版に形成されるパターンの加工精度が十分でない場合には、デバイスを製造する上での位置合わせ等に影響を及ぼす恐れもある。この問題は、デバイスの微細化が進に伴い、又はホログラフィを用いた縮小露光を、ステッパーやMPA(Mirror Projection Aligner)等の他の露光装置と組み合わせてデバイスを製造する場合により顕著となる。 In addition, when the processing accuracy of the pattern formed on the mask original plate is not sufficient, there is a risk of affecting the alignment in manufacturing the device. This problem becomes more conspicuous when a device is manufactured by miniaturization of the device or by combining reduction exposure using holography with another exposure apparatus such as a stepper or MPA (Mirror Projector Aligner).
本発明は上記問題を鑑み、マスク原版に形成されたパターンを縮小してより微細なパターンをレジストに形成する場合であっても、位置合わせ等の問題やマスク原版等の設計の煩雑さを解消する露光方法及び当該露光方法を用いた半導体装置の作製方法の提供を課題とする。 In view of the above problems, the present invention eliminates the problem of alignment and the complexity of the design of the mask original plate even when the pattern formed on the mask original plate is reduced to form a finer pattern on the resist. It is an object of the present invention to provide an exposure method to be performed and a method for manufacturing a semiconductor device using the exposure method.
本発明の露光方法は、第1のレーザー発振器から発振されたレーザー光が照射されることにより第1のパターンのホログラムが記録されたホログラム記録媒体に、第2のレーザー発振器から発振されたレーザー光を照射する工程と、第2のレーザー発振器から発振されたレーザー光をホログラム記録媒体を通過させてレジストに照射することによって、レジストに第2のパターンを形成する工程を有し、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体を通過させてレジストに照射するレーザー光の波長を、ホログラム記録媒体にホログラムを記録するため照射するレーザー光の波長より短くし、且つホログラムを記録するため照射するレーザー光の波長の0.5のn倍(nは3以上の整数)の逆数倍とする。つまり、第1のレーザー発振器から発振された後にホログラム記録媒体に照射されたレーザー光の波長をλ1、第2のレーザー発振器から発振された後にホログラム記録媒体に照射するレーザー光の波長をλ2としたときに、λ2が、λ1>λ2、且つλ2=λ1/(0.5×n)(nは3以上の整数)の関係を満たすように、ホログラム記録媒体に第2のレーザー発振器から発振されたレーザー光の照射を行う。 In the exposure method of the present invention, the laser beam oscillated from the second laser oscillator is applied to the hologram recording medium on which the hologram having the first pattern is recorded by being irradiated with the laser beam oscillated from the first laser oscillator. And irradiating the resist with laser light oscillated from the second laser oscillator through the hologram recording medium, and forming a second pattern on the resist. The wavelength of the laser beam irradiated to the resist through the hologram recording medium is made shorter than the wavelength of the laser beam irradiated to record the hologram on the hologram recording medium, and the wavelength of the laser beam irradiated to record the hologram The reciprocal of 0.5 times n (n is an integer of 3 or more). That is, λ 1 is the wavelength of the laser light that is emitted from the first laser oscillator and then is applied to the hologram recording medium, and λ 2 is the wavelength of the laser light that is emitted from the second laser oscillator and is applied to the hologram recording medium. Λ 2 satisfies the following relationship: λ 1 > λ 2 and λ 2 = λ 1 /(0.5×n) (n is an integer of 3 or more). Irradiation of laser light oscillated from the laser oscillator of.
また、ホログラム記録媒体への第1のパターンのホログラムの記録方法は、第1のレーザー発振器から発振されたレーザー光を分割することにより第1のレーザー光と第2のレーザー光を形成し、分割された一方のレーザー光(例えば、第1のレーザー光)を第1のパターンが形成されたマスクを介してホログラム記録媒体に照射すると同時に他方のレーザー光(例えば、第2のレーザー光)をホログラム記録媒体に照射することによって行うことができる。ホログラム記録媒体には、第1のレーザー光と第2のレーザー光が同時に照射されることにより干渉縞が形成される。そして、干渉縞が形成されたホログラム記録媒体に、第2のレーザー発振器から発振された第3のレーザー光を照射して、当該ホログラム記録媒体を通過した第3のレーザー光をレジストに照射することによって、当該レジストに第2のパターンを形成することができる。 In addition, a method for recording a hologram having a first pattern on a hologram recording medium forms a first laser beam and a second laser beam by dividing a laser beam oscillated from a first laser oscillator. The hologram recording medium is irradiated with one of the laser beams (for example, the first laser beam) through the mask on which the first pattern is formed, and at the same time, the other laser beam (for example, the second laser beam) is holograms This can be done by irradiating the recording medium. On the hologram recording medium, interference fringes are formed by simultaneously irradiating the first laser beam and the second laser beam. The hologram recording medium on which the interference fringes are formed is irradiated with the third laser light oscillated from the second laser oscillator, and the resist is irradiated with the third laser light that has passed through the hologram recording medium. Thus, the second pattern can be formed on the resist.
また、上記構成において、第3のレーザー光の波長を第1のレーザー光及び第2のレーザー光の波長より短くし、第1のレーザー光及び第2のレーザー光の波長を第3のレーザー光の波長の0.5の整数倍とすることを特徴としている。第1のレーザー発振器と第2のレーザー発振器としては、異なる種類のレーザー発振器を用いてもよいし、同一種類のレーザー発振器を用いてもよいし、全く同一のレーザー発振器を用いてもよい。なお、本明細書において、同一種類のレーザー発振器を用いるとは、レーザー発振器自体は異なるが同一の波長のレーザー光を発振するレーザー発振器(例えば、YAGレーザーとYAGレーザー、又はYVO4レーザーとYVO4レーザー)を用いる場合を指し、同一のレーザー発振器を用いるとは全く同一のレーザー発振器を用いる場合を指している。 In the above structure, the wavelength of the third laser light is shorter than the wavelengths of the first laser light and the second laser light, and the wavelengths of the first laser light and the second laser light are set to the third laser light. The wavelength is an integral multiple of 0.5. As the first laser oscillator and the second laser oscillator, different types of laser oscillators may be used, the same type of laser oscillators may be used, or exactly the same laser oscillators may be used. In this specification, using the same type of laser oscillator means that a laser oscillator that oscillates laser light of the same wavelength, although the laser oscillator itself is different (for example, YAG laser and YAG laser, or YVO 4 laser and YVO 4). Laser), and using the same laser oscillator means using the same laser oscillator.
また、本発明の露光方法は、レーザー発振器として、固体レーザー発振器を用いることを特徴としており、特に、固体レーザー発振器として、YAGレーザー発振器、YVO4レーザー発振器、YLFレーザー発振器、YAlO3レーザー発振器又はGdVO4レーザー発振器等を用いることができる。 The exposure method of the present invention is characterized in that a solid-state laser oscillator is used as a laser oscillator. In particular, a YAG laser oscillator, a YVO 4 laser oscillator, a YLF laser oscillator, a YAlO 3 laser oscillator, or a GdVO is used as the solid-state laser oscillator. A 4- laser oscillator or the like can be used.
本発明の半導体装置の作製方法は、基板上に半導体膜を形成する工程と、半導体膜の上方に導電膜を形成する工程と、導電膜上にレジストを形成する工程と、第1のレーザー発振器から発振されたレーザー光が照射されることにより第1のパターンのホログラムが記録されたホログラム記録媒体に、第2のレーザー発振器から発振されたレーザー光を照射する工程と、第2のレーザー発振器から発振されたレーザー光をホログラム記録媒体を通過させてレジストに照射することによって、レジストに第2のパターンを形成する工程を有し、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体を通過させてレジストに照射するレーザー光の波長を、ホログラム記録媒体にホログラムを記録するため照射するレーザー光の波長より短くし、且つホログラムを記録するため照射するレーザー光の波長の0.5のn倍(nは3以上の整数)の逆数倍とする。 A method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming a semiconductor film on a substrate, a step of forming a conductive film over the semiconductor film, a step of forming a resist on the conductive film, and a first laser oscillator A step of irradiating a laser beam oscillated from the second laser oscillator onto a hologram recording medium on which a hologram of the first pattern is recorded by irradiating the laser light oscillated from the second laser oscillator; A process of forming a second pattern on the resist by irradiating the resist with the oscillated laser light passing through the hologram recording medium, and irradiating the resist through the hologram recording medium on which the hologram has been recorded. The wavelength of the laser beam is made shorter than the wavelength of the laser beam irradiated for recording the hologram on the hologram recording medium, and the hologram 0.5 n times the wavelength of the laser beam irradiated for recording (n is an integer of 3 or more) and reciprocal of the.
また、本発明の半導体装置の作製方法は、基板上に半導体膜を形成する工程と、半導体膜の上方に導電膜を形成する工程と、導電膜上にレジストを形成する工程と、第1のレーザー発振器から発振されたレーザー光が照射されることにより第1のパターンのホログラムが記録されたホログラム記録媒体に、第2のレーザー発振器から発振されたレーザー光を照射する工程と、第2のレーザー発振器から発振されたレーザー光をホログラム記録媒体を通過させてレジストに照射することによって、レジストに第2のパターンを形成する工程を有し、第1のレーザー発振器及び第2のレーザー発振器として同一種類のレーザー発振器を用い、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体を通過させてレジストに照射するレーザー光の波長を、ホログラム記録媒体にホログラムを記録するため照射するレーザー光の波長より短くし、且つホログラムが記録されたホログラム記録媒体に照射するレーザー光として高調波を用いる。 The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming a semiconductor film on a substrate, a step of forming a conductive film over the semiconductor film, a step of forming a resist on the conductive film, A step of irradiating a hologram recording medium on which a hologram having a first pattern is recorded by being irradiated with laser light oscillated from a laser oscillator; and a second laser. A process of forming a second pattern on the resist by irradiating the resist with laser light oscillated from an oscillator through the hologram recording medium, and the same type as the first laser oscillator and the second laser oscillator The wavelength of the laser beam that passes through the hologram recording medium on which the hologram is recorded and irradiates the resist with the laser oscillator Shorter than the wavelength of the laser beam irradiated for recording a hologram in ram recording medium, and the hologram is a harmonic is used as the laser beam irradiated to the recorded hologram recording medium.
本発明の露光方法を用いることによって、マスク原版に形成されたパターンを縮小してレジストに露光した場合であっても、位置合わせ等の問題やマスク原版等の設計の煩雑さを解消することができる。また、本発明の露光方法を用いて半導体装置等のデバイスを作製する場合に、作製工程において異なる露光方法を用いても位置合わせを高精度で行うことが可能となる。 By using the exposure method of the present invention, even when the pattern formed on the mask original plate is reduced and the resist is exposed, the problem of alignment and the complexity of the design of the mask original plate can be solved. it can. Further, when a device such as a semiconductor device is manufactured using the exposure method of the present invention, alignment can be performed with high accuracy even if a different exposure method is used in the manufacturing process.
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures of the present invention described below, the same reference numerals may be used in common in different drawings.
(実施の形態1)
本実施の形態では、ホログラフィを用いた本発明の露光方法の一例について図面を参照して説明する。具体的には、マスク原版のパターンをホログラム記録媒体に記録する工程と、当該ホログラム記録媒体に記録されたホログラムを基板上に形成されたレジストに転写して再生する工程とをそれぞれ図1と図2を用いて説明する。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, an example of the exposure method of the present invention using holography will be described with reference to the drawings. Specifically, the steps of recording the mask original pattern on the hologram recording medium and the steps of transferring the hologram recorded on the hologram recording medium to a resist formed on the substrate and reproducing it are shown in FIGS. 2 will be described.
まず、本実施の形態で利用する露光装置の例を図1に示す。 First, FIG. 1 shows an example of an exposure apparatus used in this embodiment.
図1に示す露光装置は、レーザー発振器101と、レーザー発振器101から発振されたレーザー光を分割するビームスプリッタ102と、レーザー光を所望の方向に反射するミラー103、106と、レーザー光のスケールを拡大する拡大光学系104、105と、ステージ112a、113aとを有している。
The exposure apparatus shown in FIG. 1 includes a
ステージ112a及びステージ113aは、露光に用いる試料を配置するために設けられており、上下方向及び水平方向への位置調整が可能となっている。ここでは試料として、ステージ112aにはマスク原版108が配置され、ステージ113aにはホログラム記録媒体111が配置されている例を示している。
The
次に、図1に示す露光装置を用いて、マスク原版108のパターンをホログラム記録媒体111に記録する工程(記録工程)について説明する。
Next, a process (recording process) of recording the pattern of the mask original 108 on the
レーザー発振器101から発振されたレーザー光をビームスプリッタ102により、適当な強度比のレーザー光に分割する。ここでは、第1のレーザー光114aと第2のレーザー光114bとに分割する。第1のレーザー光114aは、その後、拡大光学系105によりスケールが拡大された後、基板107上に形成されたマスク原版108を通ってホログラム記録媒体111に物体光109として入射する。一方、第2のレーザー光114bは、拡大光学系104によりスケールが拡大された後に、ホログラム記録媒体111に参照光110として入射する。このように、ホログラム記録媒体111に物体光109と参照光110が同時に照射されることによって、ホログラム記録媒体111には物体光109と参照光110との干渉縞が形成される。つまり、ホログラム記録媒体111にマスク原版108のパターンのホログラムが記録される。なお、レーザー光の照射により干渉縞が形成されたホログラム記録媒体111に代えて、計算によって求められた干渉縞が形成された計算機ホログラムを用いてもよい。
The laser light oscillated from the
レーザー発振器101としては、固体レーザーであるYAGレーザー、YVO4レーザー、YLFレーザー、YAlO3レーザー、GdVO4レーザー等を用いることができる。具体的には、YAG、YVO4、YLF、YAlO3、GdVO4等の結晶にCr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti又はTmをドープした結晶を使った固体レーザーを用いる。なお、本発明では、これらの固体レーザー発振器の基本波〜第5高調波を利用に応じて選択的に適用する。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。
As the
次に、上記図1で形成されたホログラム記録媒体111に記録されたホログラムをレジストに転写して再生する工程(再生工程)の一例を図2に示す。
Next, FIG. 2 shows an example of a process (reproduction process) in which the hologram recorded on the
レーザー発振器121から発振されたレーザー光は、非線形光学素子122により高調波に変調されレーザー光131となる。高調波に変調されたレーザー光131は、その後、ミラー123により進行方向が変えられた後、拡大光学系124で当該レーザー光131のスケールが拡大される。そして、ミラー125、126により進行方向が変えられた後、再生参照光127としてホログラム記録媒体111に入射する。ホログラム記録媒体111に入射した再生参照光127は、ホログラム記録媒体111に形成された干渉縞によって回折し、その一部が再生光128となって基板129上に設けられたレジスト130に入射する。なお、ここでは、ステージ112bには基板129が配置され、ステージ113bには干渉縞が形成されたホログラム記録媒体111が配置されている。また、再生参照光127は、図1に示した参照光110と反対方向からホログラム記録媒体111に入射され、レジスト130は、図1に示したマスク原版108のあった位置に配置されている。
The laser beam oscillated from the
図2に示す再生工程においては、ホログラム記録媒体111に記録されたホログラムをレジスト130に転写する際に用いるレーザー光131として、上記図1で示した記録工程に用いた第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bより波長が短く、且つ波長が第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bの波長の0.5のn倍(nは3以上の整数)の逆数倍となるレーザー光を利用する。なお、レーザー光131の波長は、第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bの波長の0.5のn倍(nは3以上の整数)の逆数倍となるレーザー光の波長と完全に同一でなくても当業者が同一視できる範囲でシフトしていてもよい。ここでは、再生工程に用いるレーザー光131として、上記記録工程で用いた第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bの高調波を用いることができる。つまり、再生工程で用いるレーザー発振器121として記録工程で用いたレーザー発振器101と同一種類又は同一のレーザー発振器を用いて、図2に示したように、非線形光学素子122を用いてレーザー発振器121から発振されたレーザー光を高調波に変調する。また、ステージ112b及びステージ113bは、図1で示した記録工程で用いたステージ112a及びステージ113aと同一のステージを用いてもよい。
In the reproducing step shown in FIG. 2, the
具体的には、図1に示した記録工程において、レーザー発振器101としてYAGレーザーを使用し、第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bとしてYAGレーザーの基本波(波長1064nm)を用いる。一方、図2に示した再生工程において、レーザー発振器121としてYAGレーザーを使用し、レーザー発振器121から発振されたレーザー光を非線形光学素子122によって高調波に変調してレーザー光131とする。レーザー光131として、例えば、YAGレーザーの第3高調波(波長355nm)を用いる。この場合、再生工程に用いるレーザー光131に対する記録工程に用いる第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bの波長は3倍となり、マスク原版108に形成されたパターンを1/3倍に縮小したパターンをレジスト130に転写することができる。なお、レーザー発振器としては、YAGレーザーに限られず、レーザー発振器101とレーザー発振器121として同じ種類のレーザー発振器を用いればよく、上述した固体レーザーのいずれかを用いることができる。
Specifically, in the recording process shown in FIG. 1, a YAG laser is used as the
また、第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bとしてYAGレーザーの第2高調波(波長532nm)を用い、レーザー光131としてYAGレーザーの第3高調波(波長355nm)を用いてもよい。この場合、再生工程に用いるレーザー光131に対する記録工程に用いる第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bの波長は1.5倍となり、マスク原版108に形成されたパターンを1/1.5倍に縮小したパターンをレジスト130に転写することができる。第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bとして高調波を用いる場合には、レーザー発振器101から発振されたレーザー光を第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bに分割する前に、非線形光学素子を用いて高調波に変調すればよい。
Alternatively, the second harmonic (wavelength 532 nm) of the YAG laser may be used as the
このように、第3のレーザー光131として、第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bより波長が短く、且つ第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bの高調波を用いることによって、マスク原版108に形成されたパターンを0.5の整数倍の逆数倍(1/(0.5×n)、n:3以上の整数)に縮小したパターンをレジスト130に転写することができる。レーザー発振器101、121として、基本波〜第5高調波までのレーザー光を発振させることができる場合には、レーザー発振器101とレーザー発振器121から発振するレーザー光の波長を組み合わせることによって、マスク原版108に形成されたパターンを1/1.5倍、1/2倍、1/2.5倍、1/3倍、1/4倍又は1/5倍に縮小したパターンをレジスト130に形成することが可能となる。
As described above, the
例えば、レジスト130に0.5μmのパターンを形成したい場合には、マスク原版108のパターンを、1μm(記録工程に基本波を用い再生工程に第2高調波を用いた場合、又は記録工程に第2高調波を用い再生工程に第4高調波を用いた場合)、1.5μm(記録工程に基本波を用い再生工程に第3高調波を用いた場合)、2μm(記録工程に基本波を用い再生工程に第4高調波を用いた場合)又は2.5μm(記録工程に基本波を用い再生工程に第5高調波を用いた場合)等で形成することができる。
For example, when it is desired to form a pattern of 0.5 μm on the resist 130, the pattern of the mask
また、本実施の形態で示したホログラフィを用いた露光方法とパターンを微小化する光学系とを組み合わせて適用してもよい。この場合、マスク原版に形成されたパターンをより微小にしてレジストに転写することが可能となる。 Further, the exposure method using holography shown in this embodiment mode and an optical system for miniaturizing a pattern may be applied in combination. In this case, the pattern formed on the mask original can be made smaller and transferred to the resist.
なお、本実施の形態では、透過型のホログラムを用いた例を示したが、反射型のホログラムを用いてもよい。反射型のホログラムを用いる場合には、例えば、図1に示した記録工程における参照光110と、図2に示した再生工程における再生参照光127との光の入射方向を逆にすればよい。具体的には、記録工程において、参照光110をホログラム記録媒体111を境界として物体光109の照射される方向と異なる方向に入射(図1におけるホログラム記録媒体111の上面側から入射)させ、再生工程において、再生参照光127を参照光110の反対方向から入射(図2におけるホログラム記録媒体111の下面側から入射)させる。
In this embodiment, an example in which a transmission hologram is used has been described. However, a reflection hologram may be used. In the case of using a reflection type hologram, for example, the incident directions of the
このように、ホログラフィを利用した露光方法において、再生工程に用いるレーザー光の波長を記録工程に用いるレーザー光の波長より短くすることによって、マスク原版のパターンを縮小してレジストに転写することが可能となる。また、再生工程に用いるレーザー光を記録工程に用いるレーザー光より波長の短い高調波とすることによって、マスク原版に形成されたパターンを少なくとも0.5のn倍(nは3以上の整数)の逆数倍に縮小したパターンをレジストに転写することができる。その結果、マスク原版に形成するパターン又はレジストに形成するパターンの数値の最小単位を少なくし、マスク原版のレイアウト設計の簡略化を図ることができる。また、レジストに形成するパターンの数値の最小単位を小さくすることによって、ホログラフィを用いた露光工程と他の露光工程(ステッパー、MPA)と組み合わせてデバイスを製造する際に、位置あわせ等を正確に行うことができる。本発明は、工程数の増加やデバイスの微細化が進に伴って、より効果的となる。 In this way, in the exposure method using holography, it is possible to reduce the mask original pattern and transfer it to the resist by making the wavelength of the laser beam used in the reproduction process shorter than the wavelength of the laser beam used in the recording process. It becomes. Further, by making the laser beam used in the reproduction process a harmonic having a wavelength shorter than that of the laser beam used in the recording process, the pattern formed on the mask original plate is at least n times 0.5 (n is an integer of 3 or more). A pattern reduced to a reciprocal number can be transferred to a resist. As a result, the minimum unit of the numerical value of the pattern formed on the mask original or the pattern formed on the resist can be reduced, and the layout design of the mask original can be simplified. In addition, by reducing the minimum unit of the numerical value of the pattern to be formed on the resist, when manufacturing a device in combination with an exposure process using holography and another exposure process (stepper, MPA), alignment and the like can be accurately performed. It can be carried out. The present invention becomes more effective as the number of processes and device miniaturization progress.
(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる露光方法に関して図面を参照して説明する。具体的には、プリズムを用いた全反射ホログラフィを利用した露光方法に関して説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment mode, an exposure method different from that of the above embodiment mode will be described with reference to drawings. Specifically, an exposure method using total reflection holography using a prism will be described.
まず、マスク原版のパターンをホログラム記録媒体に記録する工程(記録工程)で利用する露光装置の一例を図3に示す。 First, FIG. 3 shows an example of an exposure apparatus used in a process (recording process) of recording a mask original pattern on a hologram recording medium.
図3に示す露光装置は、レーザー発振器101と、レーザー発振器101から発振されたレーザー光を分割するビームスプリッタ102と、レーザー光を所望の方向に反射するミラー103、125a、126aと、レーザー光のスケールを拡大する拡大光学系104、105と、ステージ112a、113aとを有している。
The exposure apparatus shown in FIG. 3 includes a
ステージ112a及びステージ113aは、露光に用いる試料を配置するために設けられており、上下方向及び水平方向への位置調整が可能となっている。ここでは試料として、ステージ112aには基板107上に設けられたマスク原版108が配置され、ステージ113aにはプリズム132に装着されたホログラム記録媒体111が配置されている例を示している。
The
次に、図3に示す露光装置を用いて、マスク原版108のパターンをプリズム132に装着されたホログラム記録媒体111に記録する工程(記録工程)について説明する。
Next, a process (recording process) of recording the pattern of the mask original 108 on the
レーザー発振器101から発振されたレーザー光をビームスプリッタ102により、適当な強度比のレーザー光に分割する。ここでは、第1のレーザー光114aと第2のレーザー光114bとに分割する。第1のレーザー光114aは、その後、拡大光学系105によりスケールが拡大された後、基板107上に形成されたマスク原版108を通ってホログラム記録媒体111に物体光109として入射する。一方、第2のレーザー光114bは、拡大光学系104によりスケールが拡大され、ミラー125a、126aによって進行方向が変えられた後、ホログラム記録媒体111に参照光110として入射する。ここでは、参照光110は、プリズム132を介してホログラム記録媒体111と空気の境界面で全反射する。
The laser light oscillated from the
このように、ホログラム記録媒体111に物体光109と参照光110とが同時に照射されることによって、ホログラム記録媒体111には干渉縞が形成される。つまり、ホログラム記録媒体111にマスク原版108のパターンのホログラムが記録される。
As described above, when the
レーザー発振器101としては、固体レーザーであるYAGレーザー、YVO4レーザー、YLFレーザー、YAlO3レーザー、GdVO4レーザー等を用いることができる。具体的には、YAG、YVO4、YLF、YAlO3、GdVO4等の結晶にCr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti又はTmをドープした結晶を使った固体レーザーを用いる。なお、本発明では、これらの固体レーザー発振器の基本波〜第5高調波を利用に応じて選択的に適用する。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。
As the
次に、上記図3で形成されたホログラム記録媒体111に記録されたホログラムをレジストに転写して再生する工程(再生工程)の一例を図4に示す。
Next, FIG. 4 shows an example of a process (reproduction process) in which the hologram recorded on the
レーザー発振器121から発振されたレーザー光は、非線形光学素子122により高調波に変調されてレーザー光131となる。その後、レーザー光131は、ミラー123により進行方向が変えられた後、拡大光学系124で当該レーザー光131のスケールが拡大される。そして、ミラー125b、126bにより進行方向が変えられた後、再生参照光127としてプリズム132を介してホログラム記録媒体111に入射する。ホログラム記録媒体111に入射した再生参照光127は、ホログラム記録媒体111に形成された干渉縞によって回折し、その一部が再生光128となって基板129上に設けられたレジスト130に入射する。なお、図4に示した拡大光学系124、ミラー125b、126bは、それぞれ図3に示した拡大光学系104、ミラー125a、126aと同一のものを用いることができる。
Laser light oscillated from the
なお、ここでは、ステージ112bには基板129が配置され、ステージ113bには干渉縞が形成されたホログラム記録媒体111が配置されている。また、再生参照光127は、図3に示した参照光110と反対方向からプリズム132を介してホログラム記録媒体111に入射され、レジスト130は、図3に示したマスク原版108のあった位置に配置されている。
Here, the
図4に示す再生工程においては、ホログラム記録媒体111に記録されたホログラムをレジスト130に転写する際に用いるレーザー光131として、上記図3で示した記録工程に用いた第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bより波長が短く、且つ波長が第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bの波長の0.5のn倍(nは3以上の整数)の逆数倍となるレーザー光を利用する。例えば、再生工程に用いるレーザー光131として、上記記録工程で用いた第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bの高調波を用いることができる。つまり、再生工程で用いるレーザー発振器121として記録工程で用いたレーザー発振器101と同一種類又は同一のレーザー発振器を用いて、図4に示したように、非線形光学素子122を用いてレーザー発振器121から発振されたレーザー光を高調波に変調する。また、ステージ112b及びステージ113bは、図3で示した記録工程で用いたステージ112a及びステージ113aと同一のステージを用いてもよい。
In the reproduction step shown in FIG. 4, the
例えば、図3に示した記録工程において、レーザー発振器101としてYVO4レーザーを使用し、第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bとしてYVO4レーザーの基本波(波長1064nm)を用いる。一方、図4に示した再生工程において、レーザー発振器121としてYVO4レーザーを使用し、レーザー光131としてYVO4レーザーの第4高調波(波長266nm)を用いる。この場合、再生工程に用いるレーザー光131に対する記録工程に用いる第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bの波長は4倍となり、マスク原版108に形成されたパターンを1/4倍に縮小したパターンをレジスト130に転写することができる。なお、レーザー発振器としては、YVO4レーザーに限られず、レーザー発振器101とレーザー発振器121として同じ種類のレーザー発振器を用いればよく、上述した固体レーザーのいずれかを用いることができる。
For example, in the recording process shown in FIG. 3, using a YVO 4 laser as the
また、第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bとしてYVO4レーザーの第2高調波(波長532nm)を用い、レーザー光131としてYVO4レーザーの第4高調波(波長266nm)を用いてもよい。この場合、再生工程に用いるレーザー光131に対する記録工程に用いる第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bの波長は2倍となり、マスク原版108に形成されたパターンを1/2倍に縮小したパターンをレジスト130に転写することができる。
Further, YVO 4 laser second harmonic (wavelength 532 nm) is used as the
このように、第3のレーザー光131として、第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bより波長が短く、且つ第1のレーザー光114a及び第2のレーザー光114bの高調波を用いることによって、マスク原版108に形成されたパターンを0.5のn倍(nは3以上の整数)の逆数倍に縮小したパターンをレジスト130に転写することができる。レーザー発振器101、121として、基本波〜第5高調波までのレーザー光を発振させることができる場合には、レーザー発振器101とレーザー発振器121から発振するレーザー光の波長を組み合わせることによって、マスク原版108に形成されたパターンを1/1.5倍、1/2倍、1/2.5倍、1/3倍、1/4倍又は1/5倍に縮小したパターンをレジスト130に形成することが可能となる。
As described above, the
例えば、レジスト130に1μmのパターンを形成したい場合には、マスク原版108のパターンを、2μm(記録工程に基本波を用い再生工程に第2高調波を用いた場合、又は記録工程に第2高調波を用い再生工程に第4高調波を用いた場合)、3μm(記録工程に基本波を用い再生工程に第3高調波を用いた場合)、4μm(記録工程に基本波を用い再生工程に第4高調波を用いた場合)又は5μm(記録工程に基本波を用い再生工程に第5高調波を用いた場合)等で形成することができる。
For example, when it is desired to form a pattern of 1 μm on the resist 130, the pattern of the mask
このように、ホログラフィを利用した露光方法において、再生工程に用いるレーザー光の波長を記録工程に用いるレーザー光の波長より短くすることによって、マスク原版のパターンを縮小してレジストに露光することが可能となる。また、再生工程に用いるレーザー光を記録工程に用いるレーザー光より波長の短い高調波とすることによって、マスク原版に形成されたパターンを少なくとも0.5のn倍(nは3以上の整数)の逆数倍に縮小したパターンをレジストに転写することができる。その結果、マスク原版に形成するパターン又はレジストに形成するパターンの数値の最小単位を少なくし、マスク原版のレイアウト設計の簡略化を図ることができる。また、レジストに形成するパターンの最小単位を小さくすることによって、ホログラフィを用いた露光工程と他の露光工程(ステッパー、MPA)と組み合わせてデバイスを製造する際に、位置あわせ等を正確に行うことができる。本発明は、工程数の増加やデバイスの微細化が進に伴って、より効果的となる。 In this way, in the exposure method using holography, by making the wavelength of the laser beam used in the reproduction process shorter than the wavelength of the laser beam used in the recording process, it is possible to reduce the mask pattern and expose the resist to the resist. It becomes. Further, by making the laser beam used in the reproduction process a harmonic having a wavelength shorter than that of the laser beam used in the recording process, the pattern formed on the mask original plate is at least n times 0.5 (n is an integer of 3 or more). A pattern reduced to a reciprocal number can be transferred to a resist. As a result, the minimum unit of the numerical value of the pattern formed on the mask original or the pattern formed on the resist can be reduced, and the layout design of the mask original can be simplified. In addition, by making the minimum unit of the pattern to be formed on the resist small, alignment and the like are accurately performed when manufacturing a device in combination with an exposure process using holography and another exposure process (stepper, MPA). Can do. The present invention becomes more effective as the number of processes and device miniaturization progress.
(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる露光方法に関して図面を参照して説明する。具体的には、ホログラフィを用いた露光方法において、同一のレーザー発振器及び露光装置を用いて記録工程及び再生工程を行う場合に関して説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment mode, an exposure method different from that of the above embodiment mode will be described with reference to drawings. Specifically, in the exposure method using holography, a case where a recording process and a reproduction process are performed using the same laser oscillator and exposure apparatus will be described.
まず、本実施の形態で利用する露光装置の例を図5に示す。 First, an example of an exposure apparatus used in this embodiment is shown in FIG.
図5に示す露光装置は、レーザー発振器101と、レーザー発振器101から発振されたレーザー光を高調波に変調する非線形光学素子122aと、レーザー光を分割するビームスプリッタ102、133と、レーザー光を所望の方向に反射するミラー103、106、126、134、135と、レーザー光のスケールを拡大する拡大光学系104、105と、ステージ112、113と、レーザー光を遮るシャッター141a〜141cとを有している。
The exposure apparatus shown in FIG. 5 includes a
ステージ112及びステージ113は、露光に用いる試料を配置するために設けられており、上下方向及び水平方向への位置調整が可能となっている。ここでは試料として、ステージ112には基板107上に形成されたマスク原版108が配置され、ステージ113にはホログラム記録媒体111が配置されている例を示している。
The
シャッター141a〜141cは、レーザー光を遮断できる材質で設けられており、シャッター141a〜141cの開閉によって選択的にレーザー光を遮断することが可能となっている。
The
次に、マスク原版108のパターンをホログラム記録媒体111に記録する工程(記録工程)について説明する。
Next, a process (recording process) for recording the pattern of the mask
レーザー発振器101から発振されたレーザー光は、非線形光学素子122aにより高調波に変調されレーザー光142となる。次に、レーザー光142は、ビームスプリッタ102により、適当な強度比のレーザー光に分割される。ここでは、第1のレーザー光142aと第2のレーザー光142bとに分割される。なお、記録工程において、基本波を用いる場合には、非線形光学素子122aを介さずにレーザー光をビームスプリッタ102に入射させる。
The laser light oscillated from the
そして、第1のレーザー光142aは、その後、拡大光学系105によりスケールが拡大された後、基板107上に形成されたマスク原版108を通ってホログラム記録媒体111に物体光109として入射する。一方、第2のレーザー光142bは、拡大光学系104によりスケールが拡大された後に、ビームスプリッタ133により第3のレーザー光142cと第4のレーザー光142dとに分割される。第3のレーザー光142cは、ミラー106により進行方向が変えられた後にホログラム記録媒体111に参照光110として入射する。第4のレーザー光142dは、ミラー134、126により進行方向が変えられた後にシャッター141cによって遮断される。また、本実施の形態において、ビームスプリッタ133は、ミラーであってもよく、記録工程時には移動して光路を妨げない構成とすることができる。
Then, the scale of the
このように、ホログラム記録媒体111に物体光109と参照光110とが同時に照射されることによって、ホログラム記録媒体111には物体光109と参照光110との干渉縞が形成される。つまり、ホログラム記録媒体111にマスク原版108のパターンのホログラムが記録される。
In this way, the
なお、記録工程においては、シャッター141a及び141bは開いた状態(レーザー光を遮断しない状態)となっており、シャッター141cは閉じた状態(レーザー光を遮断する状態)となっている。
In the recording process, the
次に、上記図5で形成されたホログラム記録媒体111に記録されたホログラムをレジストに転写して再生する工程(再生工程)の一例を図6に示す。
Next, FIG. 6 shows an example of a process (reproduction process) in which the hologram recorded on the
図5に示した記録工程で利用したレーザー発振器101から発振されたレーザー光は、非線形光学素子122bにより高調波に変調されレーザー光143となる。レーザー光143は記録工程で用いたレーザー光142より波長が短くなるように高調波に変調する。次に、レーザー光143は、ビームスプリッタ102により、適当な強度比のレーザー光に分割される。ここでは、第5のレーザー光143aと第6のレーザー光143bとに分割される。
The laser light oscillated from the
そして、第5のレーザー光143aは、シャッター141aによって遮断される。第6のレーザー光143bは、拡大光学系104で当該第6のレーザー光143bのスケールが拡大された後に、ビームスプリッタ133により第7のレーザー光143cと第8のレーザー光143dとに分割される。第7のレーザー光143cは、シャッター141bによって遮断される。また、第8のレーザー光143dは、ミラー134、126、135により進行方向が変えられた後、再生参照光127としてホログラム記録媒体111に入射する。ホログラム記録媒体111に入射した再生参照光127は、ホログラム記録媒体111に形成された干渉縞によって回折し、その一部が再生光128となって基板129上に設けられたレジスト130に入射する。なお、ここでは、ステージ112にはレジスト130が配置され、ステージ113には干渉縞が形成されたホログラム記録媒体111が配置されている。また、再生参照光127は、図5に示した参照光110と反対方向からホログラム記録媒体111に入射され、レジスト130は、図5に示したマスク原版108のあった位置に配置されている。
Then, the
なお、再生工程においては、シャッター141a及び141bは閉じた状態(レーザー光を遮断する状態)となっており、シャッター141cは開いた状態(レーザー光を遮断しない状態)となっている。
In the reproduction process, the
以上のように、シャッター141a〜141cを設けることによって、ホログラフィを用いた露光方法において、同一のレーザー発振器及び露光装置を用いて記録工程及び再生工程を行うことができる。
As described above, by providing the
なお、本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。例えば、本実施の形態で示した露光方法に変えて、全反射ホログラフィを利用してもよい。 Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment. For example, instead of the exposure method shown in the present embodiment, total reflection holography may be used.
(実施の形態4)
本発明は、上記実施の形態で示した露光方法に変えて、フーリエ変換ホログラムを用いて露光を行ってもよい。フーリエ変換ホログラムを用いて露光を行う場合、レーザー発振器から発振されたレーザー光を第1のレーザー光と第2のレーザー光に分割し、その後、第1のレーザー光をマスク原版を通してホログラム記録媒体に物体光として入射させると同時に第2のレーザー光をホログラム記録媒体に参照光として入射させてホログラムを形成する。この際、マスク原版とホログラム記録媒体の間にフーリエ変換レンズを設け、マスク原版を通ったレーザー光は当該フーリエ変換レンズを介してホログラム記録媒体に入射させる。
(Embodiment 4)
In the present invention, exposure may be performed using a Fourier transform hologram instead of the exposure method described in the above embodiment. In the case of performing exposure using a Fourier transform hologram, the laser light oscillated from the laser oscillator is divided into a first laser light and a second laser light, and then the first laser light is passed through a mask original to a hologram recording medium. At the same time as the incidence of object light, the second laser light is incident on the hologram recording medium as reference light to form a hologram. At this time, a Fourier transform lens is provided between the mask original and the hologram recording medium, and the laser light that has passed through the mask original enters the hologram recording medium through the Fourier transform lens.
フーリエ変換ホログラムを用いて露光を行うことによって、再生像の分解能を高めることができる。なお、記録工程で用いるレーザー光と再生工程で用いるレーザー光は、上記実施の形態で示したように、再生工程で用いるレーザー光を記録工程で用いるレーザー光より波長が短くし、且つ記録工程で用いるレーザー光の波長が再生工程で用いるレーザー光の波長の0.5のn倍(nは3以上の整数)とする。又は、記録工程で用いるレーザー発振器と再生工程で用いるレーザー発振器を同一種類のものを用い、再生工程で用いるレーザー光を記録工程で用いるレーザー光より波長を短くし、且つ再生工程で用いるレーザー光として高調波を用いることができる。 By performing exposure using a Fourier transform hologram, the resolution of the reproduced image can be increased. Note that the laser light used in the recording process and the laser light used in the reproducing process have a wavelength shorter than that of the laser light used in the recording process, as shown in the above embodiment, and in the recording process. The wavelength of the laser beam used is set to n times 0.5 (n is an integer of 3 or more) of the wavelength of the laser beam used in the reproduction process. Alternatively, the laser oscillator used in the recording process and the laser oscillator used in the reproducing process are of the same type, the laser light used in the reproducing process is made shorter in wavelength than the laser light used in the recording process, and the laser light used in the reproducing process Harmonics can be used.
また、本発明において、ホログラフィを用いた露光方法において適用されるホログラムは、振幅型ホログラム又は位相型ホログラムのいずれであってもよい。位相型ホログラムを適用した場合には、回折効率が高いという利点を有している。また、ホログラムを厚く形成することにより回折効率を高めることができる。 In the present invention, the hologram applied in the exposure method using holography may be either an amplitude hologram or a phase hologram. When a phase hologram is applied, there is an advantage that diffraction efficiency is high. Moreover, diffraction efficiency can be improved by forming a thick hologram.
なお、本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。 Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment.
(実施の形態5)
本実施の形態では、上記実施の形態で示した露光方法を用いて、半導体装置を作製する方法に関して図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では、一例として、6個のトランジスタを有するスタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)のセルを例として説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではない。
(Embodiment 5)
In this embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device using the exposure method described in the above embodiment will be described with reference to drawings. Note that in this embodiment, a static random access memory (SRAM) cell having six transistors is described as an example, but the present invention is not limited to this.
本実施の形態で示すSRAMは、インバータ301、302を有しており、当該インバータ301、302の各入力は、スイッチS1、S2を介してビット線BL1、BL2にそれぞれ接続されている(図7)。スイッチS1、S2は、ワード線WLによって伝達される行選択信号によって制御される。各インバータ301、302は、高電圧VDDと一般に接地である低電圧GNDとにより電力供給される。メモリセルに情報を書き込むために、電圧VDDがビット線BL1、BL2の一方に印加され、電圧GNDはそれらのビット線の他方に印加される。
The SRAM shown in this embodiment includes
インバータ301は、直列接続されたnチャネル型トランジスタN1とpチャネル型トランジスタP1とを含んでいる。pチャネル型トランジスタP1のソースは電圧VDDに接続され、nチャネルトランジスタN1のソースは電圧GNDに接続されている。また、pチャネル型トランジスタP1のドレインとnチャネルトランジスタN1のドレインが接続されており、pチャネル型トランジスタP1のゲートとnチャネルトランジスタN1のゲートが接続されている。同様に、インバータ302は、pチャネル型トランジスタP1、nチャネル型トランジスタN1のように直列に接続されたpチャネル型トランジスタP2、nチャネル型トランジスタN2を含み、pチャネル型トランジスタP2とnチャネル型トランジスタN2のドレインが接続され、トランジスタP2のゲートとnチャネル型N2のゲートが接続されている。
図7で示すSRAMの動作では、スイッチS1、S2がオンとなり、インバータ301、302の入力及び出力の状態が設定される。次いで、スイッチS1、S2がオフとなり、インバータ301、302内の信号の状態が保持される。メモリセルから情報を読み出すために、各ビット線BL1、BL2は、電圧VDDとGNDとの間の電圧範囲にプリチャージされる。スイッチS1、S2がオンとなり、ビット線上の電圧がインバータ301、302の信号の状態に基づいて変化するようになっている。ビット線に接続されたセンスアンプによって、メモリセル内に保存されているデータが読み出される。
In the operation of the SRAM shown in FIG. 7, the switches S1 and S2 are turned on, and the input and output states of the
図7で示すSRAMの回路配置の一例を図8に示す。図8は、半導体膜と、ゲート配線層を含む2層の配線層で形成されるSRAMである。nチャネル型トランジスタが形成される半導体膜408bと、pチャネル型トランジスタが形成される半導体膜408aが下層に配置されるものとすると、その上層には絶縁膜を介して第1配線層456、458、460が配置されている。第1配線層456はゲート電極を形成する層であり、半導体膜408b、408aと交差してnチャネル型トランジスタN1及びpチャネル型トランジスタP1を形成している。第1配線層458はゲート電極を形成する層であり、半導体膜408b、408aと交差してnチャネル型トランジスタN2及びpチャネル型トランジスタP2を形成している。第1配線層460はワード線(WL)であり、半導体膜408bと交差してスイッチS1、S2を形成している。第1配線層456、458、460は、半導体膜408b、408aとこのような関係にあり、ゲート電極を形成している。
An example of the circuit arrangement of the SRAM shown in FIG. 7 is shown in FIG. FIG. 8 shows an SRAM formed of a semiconductor film and two wiring layers including a gate wiring layer. When the
第2配線層462、432b、432c、464は、第1配線層456、458、460と絶縁層を介して形成されている。第2配線層462はビット線(BL1)、第2配線層464はビット線(BL2)、第2配線層432bは電源線(VDD)、第2配線層432cは接地電位線(GND)を形成している。
The second wiring layers 462, 432b, 432c, and 464 are formed with the first wiring layers 456, 458, and 460 through an insulating layer. The
コンタクトホールC1は絶縁層に形成される開口であって、第2配線層462と半導体膜408bとを接続する。コンタクトホールC2は絶縁層に形成される開口であって、第2配線層464と半導体膜408aとを接続する。コンタクトホールC3は絶縁層に形成される開口であって、第2配線層432aと半導体膜408bとを接続する。コンタクトホールC4は絶縁層に形成される開口であって、第2配線層432aと半導体膜408aとを接続する。コンタクトホールC5は絶縁層に形成される開口であって、第2配線層432dと半導体膜408bとを接続する。コンタクトホールC6は絶縁層に形成される開口であって、第2配線層432dと半導体膜408aとを接続する。コンタクトホールC7は絶縁層に形成される開口であって、第2配線層432bと半導体膜408bとを接続する。コンタクトホールC8は絶縁層に形成される開口であって、第2配線層432cと半導体膜408aとを接続する。コンタクトホールC9は絶縁層に形成される開口であって、第2配線層432aと第1配線層458を接続する。コンタクトホールC10は絶縁層に形成される開口であって、第2配線層432dと第1配線層456を接続する。このように半導体膜と第1配線層及び第2配線層の間を接続するコンタクトホールC1〜C10によって、図8に示すSRAMが形成されている。
The contact hole C1 is an opening formed in the insulating layer and connects the
次にこのようなSRAMの製造工程について、図8に示すA−B線(pチャネル型トランジスタP1及びnチャネル型トランジスタN2)に対応する断面図を図9参照して説明する。 Next, a manufacturing process of such an SRAM will be described with reference to FIG. 9 which is a cross-sectional view corresponding to the line AB (p-channel transistor P1 and n-channel transistor N2) shown in FIG.
まず、基板401上に下地膜として機能する絶縁膜402を介して半導体膜403を形成し、当該半導体膜403上にレジスト404を形成する(図9(A))。
First, the
基板401は、ガラス基板、石英基板、金属基板(例えばセラミック基板またはステンレス基板など)、Si基板等の半導体基板から選択されるものである。他にもプラスチック基板として、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、アクリルなどの基板を選択することもできる。
The
絶縁膜402は、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、絶縁膜402を2層構造とする場合、第1層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成するとよい。また、第1層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成してもよい。このように、ブロッキング層として機能する絶縁膜402を形成することによって、基板401からNaなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、この上に形成する素子に悪影響を与えることを防ぐことができる。なお、基板401として石英を用いるような場合には絶縁膜402を省略してもよい。
The insulating
半導体膜403は、結晶性半導体膜で形成することが好ましい。結晶性半導体膜は、絶縁膜402上に形成した非晶質半導体膜を熱処理やレーザー光の照射によって結晶化させたもの、絶縁膜402上に形成した結晶性半導体膜を非晶質化した後、再結晶化させたものなどが含まれる。
The
レーザー光の照射によって結晶化若しくは再結晶化を行う場合には、レーザー光の光源としてLD励起の連続発振(CW)レーザー(YVO4、第2高調波(波長532nm))を用いることができる。特に第2高調波に限定する必要はないが、第2高調波はエネルギー効率の点で、さらに高次の高調波より優れている。CWレーザーを半導体膜に照射すると、連続的に半導体膜にエネルギーが与えられるため、一旦半導体膜を溶融状態にすると、溶融状態を継続させることができる。さらに、CWレーザーを走査することによって半導体膜の固液界面を移動させ、この移動の方向に沿って一方向に長い結晶粒を形成することができる。また、固体レーザーを用いるのは、気体レーザー等と比較して、出力の安定性が高く、安定した処理が見込まれるためである。なお、CWレーザーに限らず、繰り返し周波数が10MHz以上のパルスレーザを用いることも可能である。繰り返し周波数が高いパルスレーザを用いると、半導体膜が溶融してから固化するまでの時間よりもレーザーのパルス間隔が短ければ、常に半導体膜を溶融状態にとどめることができ、固液界面の移動により一方向に長い結晶粒で構成される半導体膜を形成することができる。その他のCWレーザー及び繰り返し周波数が10MHz以上のパルスレーザを使用することもできる。例えば、気体レーザーとしては、Arレーザー、Krレーザー、CO2レーザー等がある。固体レーザーとして、YAGレーザー、YLFレーザー、YAlO3レーザー、GdVO4レーザー、KGWレーザー、KYWレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ti:サファイアレーザー、Y2O3レーザー、YVO4レーザー等がある。また、固体レーザーの特殊なものとして、YAGレーザー、Y2O3レーザー、GdVO4レーザー、YVO4レーザーなどのセラミックスレーザがある。金属蒸気レーザーとしてはヘリウムカドミウムレーザ等が挙げられる。また、レーザー発振器において、レーザー光をTEM00(シングル横モード)で発振して射出すると、被照射面において得られる線状のビームスポットのエネルギー均一性を上げることができるので好ましい。その他にも、パルス発振のエキシマレーザーを用いても良い。 When crystallization or recrystallization is performed by laser light irradiation, an LD-excited continuous wave (CW) laser (YVO 4 , second harmonic (wavelength 532 nm)) can be used as a laser light source. The second harmonic is not particularly limited to the second harmonic, but the second harmonic is superior to higher harmonics in terms of energy efficiency. When the semiconductor film is irradiated with the CW laser, energy is continuously given to the semiconductor film. Therefore, once the semiconductor film is in a molten state, the molten state can be continued. Furthermore, the solid-liquid interface of the semiconductor film can be moved by scanning with a CW laser, and crystal grains that are long in one direction can be formed along the direction of this movement. The solid laser is used because the output stability is higher than that of a gas laser or the like, and stable processing is expected. Note that not only the CW laser but also a pulse laser having a repetition frequency of 10 MHz or more can be used. If a pulse laser with a high repetition frequency is used, the semiconductor film can always remain in a molten state if the laser pulse interval is shorter than the time from when the semiconductor film melts until it solidifies. A semiconductor film including crystal grains that are long in one direction can be formed. Other CW lasers and pulse lasers with a repetition frequency of 10 MHz or more can also be used. For example, examples of the gas laser include an Ar laser, a Kr laser, and a CO 2 laser. Examples of the solid-state laser include a YAG laser, a YLF laser, a YAlO 3 laser, a GdVO 4 laser, a KGW laser, a KYW laser, an alexandrite laser, a Ti: sapphire laser, a Y 2 O 3 laser, and a YVO 4 laser. Further, as a special type of solid-state laser, there are ceramic lasers such as a YAG laser, a Y 2 O 3 laser, a GdVO 4 laser, and a YVO 4 laser. Examples of the metal vapor laser include a helium cadmium laser. In addition, it is preferable to emit laser light in TEM 00 (single transverse mode) in a laser oscillator because energy uniformity of a linear beam spot obtained on the irradiated surface can be improved. In addition, a pulsed excimer laser may be used.
レジスト404は、感光剤を含む組成物を用いればよく、ネガ型(現像後、露光部分がパターンとして残るフォトレジスト)、ポジ型(現像後、非露光部分がパターンとして残るフォトレジスト)ともに用いることが可能である。なお、本実施の形態では、ネガ型のレジストを用いた場合を示している。 As the resist 404, a composition containing a photosensitive agent may be used. Both a negative type (a photoresist in which an exposed portion remains as a pattern after development) and a positive type (a photoresist in which an unexposed portion remains as a pattern after development) are used. Is possible. In the present embodiment, a case where a negative resist is used is shown.
次に、透光性を有するフィルム405上に選択的に光を遮光する金属406が設けられたマスクを介して、レジスト404を露光した後エッチングすることによって、レジスト404を選択的に除去してレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンに覆われていない半導体膜403を選択的に除去して、島状の半導体膜を形成する(図9(B))。ここでは、レジスト404を選択的に除去することによりレジスト407a、407bを形成し、当該レジスト407a、407bに覆われていない半導体膜403を選択的に除去することにより島状の半導体膜408a、408bを形成した例を示している。また、ここでは、レジスト404の露光は、ステッパー又はMPA等の露光方法を用いて行う。
Next, the resist 404 is selectively removed by exposing and etching the resist 404 through a mask provided with a
次に、島状の半導体膜408a及び408bを覆うようにゲート絶縁膜409を介して導電膜410を形成し、当該導電膜410上にレジスト411を形成する(図9(C))。
Next, a
ゲート絶縁膜409は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)等を適用する。このような絶縁層は、気相成長法やスパッタリング法で形成する。また、半導体膜408a、408bに酸素雰囲気下(例えば、酸素(O2)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下、または酸素と水素(H2)と希ガス雰囲気下)または窒素雰囲気下(例えば、窒素(N2)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下、または窒素と水素と希ガス雰囲気下またはNH3と希ガス雰囲気下)で高密度プラズマ処理を半導体膜408a、408bの表面を酸化処理または窒化処理することによって、ゲート絶縁膜409を形成することもできる。高密度プラズマ処理により半導体膜408a、408bの表面を酸化処理または窒化処理を行うことによってゲート絶縁膜409を形成することにより、電子やホールのトラップとなる欠陥準位密度を低減することができる。
As the
導電膜410は、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、クロム、ニオブなどその他高融点金属を用いて形成する。或いは、モリブデンとタングステンの合金、窒化チタン、窒化タングステンなど前記した金属の合金又は導電性金属窒化物若しくは導電性酸化物を用いても良い。そして、窒化タンタルとタングステンとの積層構造で形成することができる。また、リン等の不純物元素をドーピングしたポリシリコンを用いても良い。
The
次に、ホログラムが形成されたホログラム記録媒体412を用いて、レジスト411を露光した後エッチングすることによって、レジスト411を選択的に除去してレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンに覆われていない導電膜410を選択的に除去して、ゲート電極となる導電膜を形成する(図10(A))。ここでは、レジスト411を選択的に除去することによりレジスト413a、413bを形成し、当該レジスト413a、413bに覆われていない導電膜410を選択的に除去することによりゲート電極414a、414bを形成した例を示している。
Next, by using the
なお、図10(A)におけるゲート電極414a及び414bとなる導電膜を形成する際に用いたレジスト413a及び413bは、レジスト411にホログラフィを用いた露光方法を用いることにより形成する。具体的には、上記実施の形態で示したいずれかの記録工程を利用してホログラム記録媒体412に干渉縞を形成し、当該干渉縞が形成されたホログラム記録媒体412を介してレジスト411にレーザー光を照射することによって露光を行う。なお、レジスト411に照射するレーザー光は、ホログラム記録媒体412に干渉縞を形成する記録工程に用いるレーザー光の高調波を用いる。
Note that the resists 413 a and 413 b used for forming the conductive films to be the
ホログラフィを用いた縮小露光によって、マスク原版より小さいパターンでゲート電極を形成することができる。その結果、半導体膜408a、408bのパターンをより微細に形成することができ、集積度を向上させることができる。
By reduction exposure using holography, the gate electrode can be formed with a pattern smaller than the mask original. As a result, the patterns of the
次に、ゲート電極414a、414b及びレジスト413a、413b、又はゲート電極414a、414bをマスクとして、半導体膜408a及び408bにN型を付与する不純物元素を低濃度に添加して低濃度の不純物領域415を形成する。その後、半導体膜408b及びゲート電極414bの上方にレジスト416を選択的に形成し、ゲート電極414aをマスクとして半導体膜408aにP型を付与する高濃度の不純物元素を選択的に添加する(図10(B))。この工程によって、ゲート電極414aの下方に位置する半導体膜408aの領域にチャネル領域が形成され、それ以外の領域にソース領域又はドレイン領域となるP型の高濃度不純物領域417が形成される。
Next, using the
次に、レジスト416を除去した後、ゲート絶縁膜409とゲート電極414a及びゲート電極414bを覆うように絶縁膜を形成する。絶縁膜は、CVD法やスパッタ法等により、珪素、珪素の酸化物又は珪素の窒化物の無機材料を含む層や、有機樹脂などの有機材料を含む層を、単層又は積層して形成する。次に、絶縁層を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして、ゲート電極414a及びゲート電極414bの側面に接する絶縁層(サイドウォールともよばれる)418を形成する。その後、半導体膜408a及びゲート電極414aの上方にレジスト419を選択的に形成し、ゲート電極414b及びゲート電極414bの側面に接する絶縁膜418をマスクとして半導体膜408bにN型を付与する高濃度の不純物元素を選択的に添加する(図10(C))。この工程によって、ゲート電極414bの下方に位置する半導体膜408bの領域にチャネル領域が形成され、絶縁膜418の下方に位置する半導体膜408bの領域にN型を示す低濃度不純物領域(LDD領域ともいう)が形成され、それ以外の領域にソース領域又はドレイン領域となるN型の高濃度不純物領域420が形成される。
Next, after the resist 416 is removed, an insulating film is formed so as to cover the
次に、半導体膜408a、408b及びゲート電極414a、414bを覆うように絶縁膜を形成し、その後、当該絶縁膜上にレジストを形成する(図11(A))。ここでは、絶縁膜として、絶縁膜421と絶縁膜422を積層して形成した後に、絶縁膜422上にレジスト423を形成した場合を示している。
Next, an insulating film is formed so as to cover the
絶縁膜421、422は、CVD法やスパッタ法等で形成した、酸化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)などを用いることができる。また、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料、またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料、オキサゾール樹脂などからなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Si−O−Si結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。オキサゾール樹脂は、例えば、感光性ポリベンゾオキサゾール等である。感光性ポリベンゾオキサゾールは、誘電率が低く(常温1MHzで誘電率2.9)、耐熱性が高く(示差熱天秤(TGA:thermal gravity analysis)昇温5℃/minで熱分解温度550℃)、吸水率が低い(常温24時間で0.3%)材料である。オキサゾール樹脂は、ポリイミド等の比誘電率(3.2〜3.4程度)と比較すると、比誘電率が低いため(2.9程度)、寄生容量の発生を抑制し、高速動作を行うことができる。ここでは、絶縁膜421として、CVD法で形成した酸化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)又は窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)を形成し、絶縁膜422として、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料、シロキサン樹脂等のシロキサン材料、又はオキサゾール樹脂を形成する。
As the insulating
次に、ホログラムが形成されたホログラム記録媒体424を用いて、レジスト423を露光した後エッチングすることによって、レジスト423を選択的に除去してレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンに覆われていない絶縁膜421、422を選択的に除去して、半導体膜408a、408bを露出する(図11(B))。ここでは、レジスト423を選択的に除去することによりレジスト425a〜425eを形成し、当該レジスト425a〜425eに覆われていない絶縁膜421、422を選択的に除去することによりコンタクトホール426a〜426dを形成した例を示している。
Next, using the
ホログラムを用いた縮小露光によって、マスク原版より小さい口径のコンタクトホールを形成することができる。その結果、半導体膜408a、408bと導電膜431a〜431dがコンタクトを形成する面積を小さくすることができる。それによりコンタクトホール426a〜426d同士の間隔を狭めることができ、集積度を向上させることができる。
A contact hole having a smaller diameter than the mask original plate can be formed by reduction exposure using a hologram. As a result, the area in which the
次に、少なくともコンタクトホール426a〜426dを充填するように導電膜427を形成し、当該導電膜427上にレジスト428を形成する(図11(C))。
Next, a
導電膜427は、アルミニウム、タングステン、チタン、タンタル、モリブデン、ニッケル、ネオジウム(Nd)から選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金からなる単層構造または積層構造を用いることができる。例えば、当該元素を複数含む合金からなる導電膜として、チタンを含有したアルミニウム合金、ネオジウムを含有したアルミニウム合金などで形成することができる。また、積層構造で設ける場合、例えば、アルミニウム層若しくは前記したようなアルミニウム合金層を、チタン層で挟んで積層させた構造としても良い。また、ここでは、導電膜431bは電源線(VDD)、導電膜431cは接地電位線(GND)を形成している。
The
次に、ホログラムが形成されたホログラム記録媒体429を用いて、レジスト428を露光した後エッチングすることによって、レジスト428を選択的に除去してレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンに覆われていない導電膜427を選択的に除去して、ソース電極又はドレイン電極となる導電膜を形成する(図12(A))。ここでは、レジスト428を選択的に除去することによりレジスト430a〜430dを形成し、当該レジスト430a〜430dに覆われていない導電膜427を選択的に除去することによりソース電極又はドレイン電極となる導電膜431a〜431dを形成した例を示している。
Next, by using the
ホログラフィを用いた縮小露光によって、マスク原版より小さい口径のコンタクトホールを形成することができる。その結果、半導体膜408a、408bと導電膜431a〜431dがコンタクトを形成する面積を小さくすることができる。それによりコンタクトホール426a〜426d同士の間隔を狭めることができ、集積度を向上させることができる。
A contact hole having a smaller diameter than the mask original plate can be formed by reduced exposure using holography. As a result, the area in which the
そして、レジスト430a〜430dを除去する。そして、トランジスタを形成することができる(図12(B))。このように半導体装置の作製工程において、上記実施の形態1〜4に示したホログラフィを用いた露光方法を適用することによって、異なる露光方法を用いる場合であっても、微細なパターンを形成する際にも位置あわせを高精度で行うことができる。 Then, the resists 430a to 430d are removed. Then, a transistor can be formed (FIG. 12B). As described above, in the manufacturing process of the semiconductor device, by applying the exposure method using the holography described in the first to fourth embodiments, even when a different exposure method is used, a fine pattern is formed. In addition, alignment can be performed with high accuracy.
また、本実施の形態では、ゲート電極の形成、コンタクトホールの形成、ソース電極又はドレイン電極の形成を行う際に、ホログラフィを用いた露光方法を適用したが、これに限られず、島状の半導体膜の作製工程等の全ての工程においてホログラフィを用いた露光方法を適用してもよいし、ゲート電極の形成の工程に限ってホログラフィを用いた露光方法を適用することも可能である。つまり、半導体装置の作製工程において、少なくとも一つの工程においてホログラフィを用いた露光方法を適用すればよい。 In this embodiment mode, an exposure method using holography is applied when forming a gate electrode, a contact hole, or a source electrode or a drain electrode. However, the present invention is not limited to this, and an island-shaped semiconductor is used. An exposure method using holography may be applied in all steps such as a film formation step, or an exposure method using holography may be applied only to the step of forming a gate electrode. That is, in the manufacturing process of a semiconductor device, an exposure method using holography may be applied in at least one step.
なお、本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。 Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment.
(実施の形態6)
本実施の形態では、上記実施の形態5で示した作製方法を用いて得られた半導体装置の使用形態の一例について説明する。具体的には、非接触でデータの入出力が可能である半導体装置の適用例に関して図面を参照して以下に説明する。非接触でデータの入出力が可能である半導体装置は利用の形態によっては、RFIDタグ、IDタグ、ICタグ、ICチップ、RFタグ、無線タグ、電子タグまたは無線チップともよばれる。
(Embodiment 6)
In this embodiment, an example of usage of a semiconductor device obtained using the manufacturing method described in Embodiment 5 will be described. Specifically, application examples of a semiconductor device capable of inputting and outputting data without contact will be described below with reference to the drawings. A semiconductor device in which data can be input / output without contact is also referred to as an RFID tag, an ID tag, an IC tag, an IC chip, an RF tag, a wireless tag, an electronic tag, or a wireless chip depending on the application.
半導体装置80は、非接触でデータを交信する機能を有し、高周波回路81、電源回路82、リセット回路83、クロック発生回路84、データ復調回路85、データ変調回路86、他の回路の制御を行う制御回路87、記憶回路88およびアンテナ89を有している(図13(A))。高周波回路81はアンテナ89より信号を受信して、データ変調回路86より受信した信号をアンテナ89に出力する回路であり、電源回路82は受信信号から電源電位を生成する回路であり、リセット回路83はリセット信号を生成する回路であり、クロック発生回路84はアンテナ89から入力された受信信号を基に各種クロック信号を生成する回路であり、データ復調回路85は受信信号を復調して制御回路87に出力する回路であり、データ変調回路86は制御回路87から受信した信号を変調する回路である。また、制御回路87としては、例えばコード抽出回路91、コード判定回路92、CRC判定回路93および出力ユニット回路94が設けられている。なお、コード抽出回路91は制御回路87に送られてきた命令に含まれる複数のコードをそれぞれ抽出する回路であり、コード判定回路92は抽出されたコードとリファレンスに相当するコードとを比較して命令の内容を判定する回路であり、CRC判定回路93は判定されたコードに基づいて送信エラー等の有無を検出する回路である。
The
図13(A)では、制御回路87の他に、アナログ回路である高周波回路81、電源回路82を含んでいる。このような回路であっても、上記実施の形態で説明したように、ホログラフィを用いた露光方法を用いて形成することができる。このような露光法を用いることで、トランジスタのサイズを縮小することができるため、ガラス基板等の平坦性の低いものであってもチップサイズの縮小を図ることができる。 In FIG. 13A, in addition to the control circuit 87, a high frequency circuit 81 and a power supply circuit 82 which are analog circuits are included. Even such a circuit can be formed by an exposure method using holography as described in the above embodiment. By using such an exposure method, the size of the transistor can be reduced. Therefore, the chip size can be reduced even when the glass substrate has low flatness.
次に、上述した半導体装置の動作の一例について説明する。まず、アンテナ89により無線信号が受信される。無線信号は高周波回路81を介して電源回路82に送られ、高電源電位(以下、VDDと記す)が生成される。VDDは半導体装置80が有する各回路に供給される。また、高周波回路81を介してデータ復調回路85に送られた信号は復調される(以下、復調信号)。さらに、高周波回路81を介してリセット回路83を通った信号(リセット信号)、クロック発生回路84を通った信号(クロック信号)及び復調信号は制御回路87に送られる。制御回路87に送られた信号は、コード抽出回路91、コード判定回路92およびCRC判定回路93等によって解析される。そして、解析された信号にしたがって、記憶回路88内に記憶されている半導体装置の情報が出力される。出力された半導体装置の情報は出力ユニット回路94を通って符号化される。さらに、符号化された半導体装置80の情報はデータ変調回路86で変調され、アンテナ89により無線信号に載せて送信される。なお、半導体装置80を構成する複数の回路においては、低電源電位(以下、VSS)は共通であり、VSSはGNDとすることができる。
Next, an example of operation of the above-described semiconductor device will be described. First, a radio signal is received by the
このように、リーダ/ライタから半導体装置80に信号を送り、当該半導体装置80から送られてきた信号をリーダ/ライタで受信することによって、半導体装置のデータを読み取ることが可能となる。
As described above, by transmitting a signal from the reader / writer to the
また、半導体装置80は、各回路への電源電圧の供給を電源(バッテリー)を搭載せず電磁波により行うタイプとしてもよいし、電源(バッテリー)を搭載して電磁波と電源(バッテリー)により各回路に電源電圧を供給するタイプとしてもよい。
Further, the
次に、非接触でデータの入出力が可能な半導体装置の使用形態の一例について説明する。表示部3210を含む携帯端末の側面には、リーダ/ライタ3200が設けられ、品物3220の側面には半導体装置3230が設けられる(図13(B))。品物3220が含む半導体装置3230にリーダ/ライタ3200をかざすと、表示部3210に品物の原材料や原産地、生産工程ごとの検査結果や流通過程の履歴等、更に商品の説明等の商品に関する情報が表示される。また、商品3260をベルトコンベアにより搬送する際に、リーダ/ライタ3240と、商品3260に設けられた半導体装置3250を用いて、該商品3260の検品を行うことができる(図13(C))。このように、システムに半導体装置を活用することで、情報の取得を簡単に行うことができ、高機能化と高付加価値化を実現する。
Next, an example of a usage pattern of a semiconductor device capable of inputting and outputting data without contact will be described. A reader /
なお、上述した以外にも本発明の露光方法を用いて作製した半導体装置の用途は広範にわたり、非接触で対象物の履歴等の情報を明確にし、生産・管理等に役立てる商品であればどのようなものにも適用することができる。例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類、包装用容器類、書籍類、記録媒体、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、薬品類及び電子機器等に設けて使用することができる。これらの例に関して図14を用いて説明する。 In addition to the above, the semiconductor device manufactured by using the exposure method of the present invention has a wide range of applications, and any product that can be used for production, management, etc. without any contact and clarifying information such as the history of the object. It can also be applied to such things. For example, banknotes, coins, securities, certificate documents, bearer bonds, packaging containers, books, recording media, personal belongings, vehicles, foods, clothing, health supplies, daily necessities, chemicals, etc. It can be provided and used in an electronic device or the like. These examples will be described with reference to FIG.
紙幣、硬貨とは、市場に流通する金銭であり、特定の地域で貨幣と同じように通用するもの(金券)、記念コイン等を含む。有価証券類とは、小切手、証券、約束手形等を指す(図14(A))。証書類とは、運転免許証、住民票等を指す(図14(B))。無記名債券類とは、切手、おこめ券、各種ギフト券等を指す(図14(C))。包装用容器類とは、お弁当等の包装紙、ペットボトル等を指す(図14(D))。書籍類とは、書物、本等を指す(図14(E))。記録媒体とは、DVDソフト、ビデオテープ等を指す(図14(F))。乗物類とは、自転車等の車両、船舶等を指す(図14(G))。身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指す(図14(H))。食品類とは、食料品、飲料等を指す。衣類とは、衣服、履物等を指す。保健用品類とは、医療器具、健康器具等を指す。生活用品類とは、家具、照明器具等を指す。薬品類とは、医薬品、農薬等を指す。電子機器とは、液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置(テレビ受像機、薄型テレビ受像機)、携帯電話機等を指す。 Banknotes and coins are money that circulates in the market, and include those that are used in the same way as money in a specific area (cash vouchers), commemorative coins, and the like. Securities refer to checks, securities, promissory notes, etc. (FIG. 14A). Certificates refer to driver's licenses, resident's cards, etc. (FIG. 14B). Bearer bonds refer to stamps, gift tickets, various gift certificates, etc. (FIG. 14C). Packaging containers refer to wrapping paper for lunch boxes, plastic bottles, and the like (FIG. 14D). Books refer to books, books, and the like (FIG. 14E). The recording media refer to DVD software, video tapes, and the like (FIG. 14F). The vehicles refer to vehicles such as bicycles, ships, and the like (FIG. 14G). Personal belongings refer to bags, glasses, and the like (FIG. 14H). Foods refer to food products, beverages, and the like. Clothing refers to clothing, footwear, and the like. Health supplies refer to medical equipment, health equipment, and the like. Livingware refers to furniture, lighting equipment, and the like. Chemicals refer to pharmaceuticals, agricultural chemicals, and the like. Electronic devices refer to liquid crystal display devices, EL display devices, television devices (television receivers, thin television receivers), cellular phones, and the like.
紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類等に半導体装置80を設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、書籍類、記録媒体等、身の回り品、食品類、生活用品類、電子機器等に半導体装置80を設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。乗物類、保健用品類、薬品類等に半導体装置80を設けることにより、偽造や盗難の防止、薬品類ならば、薬の服用の間違いを防止することができる。半導体装置80の設け方としては、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだりして設ける。例えば、本ならば紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。また、半導体装置を紙等に設けた場合であっても、上記実施の形態で示した露光方法を用いて微細化して半導体装置を設けることによって、当該半導体装置に含まれる素子の破損等を防止することができる。
Forgery can be prevented by providing the
このように、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に半導体装置を設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。また乗物類に半導体装置を設けることにより、偽造や盗難を防止することができる。また、動物等の生き物に埋め込むことによって、個々の生き物の識別を容易に行うことができる。例えば、家畜等の生き物にセンサーを備えた半導体装置を埋め込むことによって、生まれた年や性別または種類等はもちろん体温等の健康状態を容易に管理することが可能となる。 In this way, by providing semiconductor devices in packaging containers, recording media, personal items, foods, clothing, daily necessities, electronic devices, etc., it is possible to improve the efficiency of inspection systems and rental store systems. it can. Further, forgery or theft can be prevented by providing a semiconductor device in the vehicles. Moreover, by embedding it in creatures such as animals, it is possible to easily identify individual creatures. For example, by embedding a semiconductor device equipped with a sensor in a living creature such as livestock, it is possible to easily manage health conditions such as body temperature as well as the year of birth, gender or type.
なお、本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。 Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment.
80 半導体装置
81 高周波回路
82 電源回路
83 リセット回路
84 クロック発生回路
85 データ復調回路
86 データ変調回路
87 制御回路
88 記憶回路
89 アンテナ
91 コード抽出回路
92 コード判定回路
93 CRC判定回路
94 出力ユニット回路
101 レーザー発振器
102 ビームスプリッタ
103 ミラー
104 拡大光学系
105 拡大光学系
106 ミラー
107 基板
108 マスク原版
109 物体光
110 参照光
111 ホログラム記録媒体
112 ステージ
112a ステージ
112b ステージ
113 ステージ
113a ステージ
113b ステージ
114a レーザー光
114b レーザー光
121 レーザー発振器
122 非線形光学素子
122a 非線形光学素子
122b 非線形光学素子
123 ミラー
124 拡大光学系
125 ミラー
125a ミラー
125b ミラー
126 ミラー
126a ミラー
126b ミラー
127 再生参照光
128 再生光
129 基板
130 レジスト
131 レーザー光
132 プリズム
133 ビームスプリッタ
134 ミラー
135 ミラー
141a シャッター
141b シャッター
141c シャッター
142 レーザー光
142a レーザー光
142b レーザー光
142c レーザー光
142d レーザー光
143 レーザー光
143a レーザー光
143b レーザー光
143c レーザー光
143d レーザー光
301 インバータ
302 インバータ
401 基板
402 絶縁膜
403 半導体膜
404 レジスト
405 フィルム
406 金属
407a レジスト
408a 半導体膜
408b 半導体膜
409 ゲート絶縁膜
410 導電膜
411 レジスト
412 ホログラム記録媒体
413a レジスト
413b レジスト
414a ゲート電極
414b ゲート電極
415 不純物領域
416 レジスト
417 高濃度不純物領域
418 絶縁膜
419 レジスト
420 高濃度不純物領域
421 絶縁膜
422 絶縁膜
423 レジスト
424 ホログラム記録媒体
425a レジスト
425b レジスト
425c レジスト
425d レジスト
425e レジスト
426a コンタクトホール
426b コンタクトホール
426c コンタクトホール
426d コンタクトホール
427 導電膜
428 レジスト
429 ホログラム記録媒体
430a レジスト
430b レジスト
430c レジスト
430d レジスト
431a 導電膜
431b 導電膜
431c 導電膜
431d 導電膜
3200 リーダ/ライタ
3210 表示部
3220 品物
3230 半導体装置
3240 リーダ/ライタ
3250 半導体装置
3260 商品
80 Semiconductor Device 81 High Frequency Circuit 82 Power Supply Circuit 83 Reset Circuit 84 Clock Generation Circuit 85 Data Demodulation Circuit 86 Data Modulation Circuit 87 Control Circuit 88 Memory Circuit 89 Antenna 91 Code Extraction Circuit 92 Code Determination Circuit 93 CRC Determination Circuit 94 Output Unit Circuit 101 Laser Oscillator 102 Beam splitter 103 Mirror 104 Magnifying optical system 105 Magnifying optical system 106 Mirror 107 Substrate 108 Mask original 109 Object beam 110 Reference beam 111 Hologram recording medium 112 Stage 112a Stage 112b Stage 113 Stage 113a Stage 113b Stage 114a Laser beam 114b Laser beam 121 Laser oscillator 122 Nonlinear optical element 122a Nonlinear optical element 122b Nonlinear optical element 123 Mirror 124 Magnifying optical system 125 Mirror 125a Mirror 125b Mirror 126 Mirror 126a Mirror 126b Mirror 127 Playback reference beam 128 Playback beam 129 Substrate 130 Resist 131 Laser beam 132 Prism 133 Beam splitter 134 Mirror 135 Mirror 141a Shutter 141b Shutter 141c Shutter 142 Laser beam 142a Laser beam 142b Laser beam 142c Laser beam 142d Laser beam 143 Laser beam 143a Laser beam 143b Laser beam 143c Laser beam 143d Laser beam 301 Inverter 302 Inverter 401 Substrate 402 Insulating film 403 Semiconductor film 404 Resist 405 Film 406 Metal 407a Resist 408a Semiconductor film 408b Semiconductor film 409 Gate insulating film 410 Conductive film 411 Resist 412 E Gram recording medium 413a resist 413b resist 414a gate electrode 414b gate electrode 415 impurity region 416 resist 417 high concentration impurity region 418 insulating film 419 resist 420 high concentration impurity region 421 insulating film 422 insulating film 423 resist 424 hologram recording medium 425a resist 425b resist 425c Resist 425d resist 425e resist 426a contact hole 426b contact hole 426c contact hole 426d contact hole 427 conductive film 428 resist 429 hologram recording medium 430a resist 430b resist 430c resist 430d resist 431a conductive film 431b conductive film 431c conductive film 431d conductive film 3200 reader / writer 3210 Display 3220 Item 3 30 semiconductor device 3240 reader / writer 3250 semiconductor device 3260 items
Claims (14)
前記第2のレーザー発振器から発振されたレーザー光を前記ホログラム記録媒体を通過させてレジストに照射することによって、前記レジストに第2のパターンを形成する工程を有し、
前記ホログラムが記録された前記ホログラム記録媒体を透過させてレジストに照射するレーザー光の波長を、前記ホログラム記録媒体に前記ホログラムを記録するため照射するレーザー光の波長より短くし、且つ前記ホログラムを記録するため照射するレーザー光の波長の0.5のn倍(nは3以上の整数)の逆数倍とすることを特徴とする露光方法。 Irradiating the hologram recording medium on which the hologram of the first pattern is recorded by irradiating the laser beam oscillated from the first laser oscillator with the laser beam oscillated from the second laser oscillator;
A step of forming a second pattern on the resist by irradiating the resist with laser light oscillated from the second laser oscillator through the hologram recording medium;
The wavelength of the laser beam that irradiates the resist through the hologram recording medium on which the hologram is recorded is shorter than the wavelength of the laser beam that is irradiated to record the hologram on the hologram recording medium, and the hologram is recorded. Therefore, the exposure method is characterized in that the reciprocal of 0.5 times the wavelength of the laser beam to be irradiated (n is an integer of 3 or more).
前記第2のレーザー発振器から発振されたレーザー光を前記ホログラム記録媒体を通過させてレジストに照射することによって、前記レジストに第2のパターンを形成する工程を有し、
前記第1のレーザー発振器及び前記第2のレーザー発振器として同一種類のレーザー発振器を用い、
前記ホログラムが記録された前記ホログラム記録媒体を通過させてレジストに照射するレーザー光の波長を、前記ホログラム記録媒体に前記ホログラムを記録するため照射するレーザー光の波長より短くし、且つ前記ホログラムが記録された前記ホログラム記録媒体を通過させてレジストに照射するレーザー光として高調波を用いることを特徴とする露光方法。 Irradiating the hologram recording medium on which the hologram of the first pattern is recorded by irradiating the laser beam oscillated from the first laser oscillator with the laser beam oscillated from the second laser oscillator;
A step of forming a second pattern on the resist by irradiating the resist with laser light oscillated from the second laser oscillator through the hologram recording medium;
Using the same type of laser oscillator as the first laser oscillator and the second laser oscillator,
The wavelength of the laser beam irradiated to the resist through the hologram recording medium on which the hologram is recorded is made shorter than the wavelength of the laser beam irradiated to record the hologram on the hologram recording medium, and the hologram records A harmonic is used as a laser beam that passes through the hologram recording medium and irradiates the resist.
前記第1のレーザー光を第1のパターンが形成されたマスクを介してホログラム記録媒体に照射すると同時に前記第2のレーザー光を前記ホログラム記録媒体に照射することによって、前記ホログラム記録媒体に前記第1のパターンのホログラムを記録する工程と、
前記ホログラムが記録されたホログラム記録媒体に第2のレーザー発振器から発振された第3のレーザー光を照射し、前記ホログラム記録媒体を通過した前記第3のレーザー光をレジストに照射することによって、前記レジストに第2のパターンを形成する工程とを有し、
前記第3のレーザー光の波長を、前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光の波長より短くし、且つ前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光の波長の0.5のn倍(nは3以上の整数)の逆数倍とすることを特徴とする露光方法。 Splitting the laser beam oscillated from the first laser oscillator to form a first laser beam and a second laser beam;
By irradiating the hologram recording medium with the first laser light through the mask on which the first pattern is formed, and simultaneously irradiating the hologram recording medium with the second laser light, the hologram recording medium is irradiated with the first laser light. Recording a hologram of one pattern;
By irradiating the hologram recording medium on which the hologram is recorded with the third laser light oscillated from a second laser oscillator, and irradiating the resist with the third laser light that has passed through the hologram recording medium, Forming a second pattern on the resist,
The wavelength of the third laser light is shorter than the wavelengths of the first laser light and the second laser light, and is 0.5 of the wavelength of the first laser light and the second laser light. An exposure method characterized in that it is a reciprocal multiple of n times (n is an integer of 3 or more).
前記第1のレーザー光を第1のパターンが形成されたマスクを介してホログラム記録媒体に照射すると同時に前記第2のレーザー光を前記ホログラム記録媒体に照射することによって、前記ホログラム記録媒体に前記第1のパターンのホログラムを記録する工程と、
前記ホログラムが記録されたホログラム記録媒体に第2のレーザー発振器から発振された第3のレーザー光を照射し、前記ホログラム記録媒体を通過した前記第3のレーザー光をレジストに照射することによって、前記レジストに第2のパターンを形成する工程とを有し、
前記第1のレーザー発振器及び前記第2のレーザー発振器として同一種類のレーザー発振器を用い、
前記第3のレーザー光の波長を、前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光の波長より短くし、
前記第3のレーザー光として高調波を用いることを特徴とする露光方法。 Splitting the laser beam oscillated from the first laser oscillator to form a first laser beam and a second laser beam;
By irradiating the hologram recording medium with the first laser light through the mask on which the first pattern is formed, and simultaneously irradiating the hologram recording medium with the second laser light, the hologram recording medium is irradiated with the first laser light. Recording a hologram of one pattern;
By irradiating the hologram recording medium on which the hologram is recorded with the third laser light oscillated from a second laser oscillator, and irradiating the resist with the third laser light that has passed through the hologram recording medium, Forming a second pattern on the resist,
Using the same type of laser oscillator as the first laser oscillator and the second laser oscillator,
The wavelength of the third laser light is shorter than the wavelengths of the first laser light and the second laser light,
An exposure method using harmonics as the third laser light.
前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光として基本波を用い、且つ前記第3のレーザー光として高調波を用いることを特徴とする露光方法。 In claim 3 or claim 4,
An exposure method using a fundamental wave as the first laser light and the second laser light and using a harmonic as the third laser light.
前記第3のレーザー光として第3高調波を用いることを特徴とする露光方法。 In claim 5,
An exposure method using a third harmonic as the third laser light.
前記第1のレーザー光、前記第2のレーザー光及び前記第3のレーザー光として高調波を用いることを特徴とする露光方法。 In claim 3 or claim 4,
An exposure method using harmonics as the first laser light, the second laser light, and the third laser light.
前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光として第2高調波を用い、
前記第3のレーザー光として第3高調波を用いることを特徴とする露光方法。 In claim 7,
Using the second harmonic as the first laser light and the second laser light,
An exposure method using a third harmonic as the third laser light.
前記第1のレーザー発振器及び前記第2のレーザー発振器として、固体レーザー発振器を用いることを特徴とする露光方法。 In any one of Claims 1 thru | or 8,
An exposure method using a solid laser oscillator as the first laser oscillator and the second laser oscillator.
前記第1のレーザー発振器及び前記第2のレーザー発振器として、YAGレーザー発振器、YVO4レーザー発振器、YLFレーザー発振器、YAlO3レーザー発振器又はGdVO4レーザー発振器を用いることを特徴とする露光方法。 In any one of Claims 1 thru | or 9,
An exposure method using a YAG laser oscillator, a YVO 4 laser oscillator, a YLF laser oscillator, a YAlO 3 laser oscillator, or a GdVO 4 laser oscillator as the first laser oscillator and the second laser oscillator.
前記半導体膜の上方に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜上にレジストを形成する工程と、
第1のレーザー発振器から発振されたレーザー光が照射されることにより第1のパターンのホログラムが記録されたホログラム記録媒体に、第2のレーザー発振器から発振されたレーザー光を照射する工程と、
前記第2のレーザー発振器から発振されたレーザー光を前記ホログラム記録媒体を通過させて前記レジストに照射することによって、前記レジストに第2のパターンを形成する工程を有し、
前記ホログラムが記録された前記ホログラム記録媒体を通過させてレジストに照射するレーザー光の波長を、前記ホログラム記録媒体に前記ホログラムを記録するため照射するレーザー光の波長より短くし、且つ前記ホログラムを記録するため照射するレーザー光の波長の0.5のn倍(nは3以上の整数)の逆数倍とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a semiconductor film on the substrate;
Forming a conductive film above the semiconductor film;
Forming a resist on the conductive film;
Irradiating the hologram recording medium on which the hologram of the first pattern is recorded by irradiating the laser beam oscillated from the first laser oscillator with the laser beam oscillated from the second laser oscillator;
Forming a second pattern on the resist by irradiating the resist with laser light oscillated from the second laser oscillator through the hologram recording medium;
The wavelength of the laser beam irradiated to the resist through the hologram recording medium on which the hologram is recorded is made shorter than the wavelength of the laser beam irradiated to record the hologram on the hologram recording medium, and the hologram is recorded. In order to achieve this, a method for manufacturing a semiconductor device is characterized in that the reciprocal is n times 0.5 (n is an integer of 3 or more) of the wavelength of the laser beam to be irradiated.
前記半導体膜の上方に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜上にレジストを形成する工程と、
第1のレーザー発振器から発振されたレーザー光が照射されることにより第1のパターンのホログラムが記録されたホログラム記録媒体に、第2のレーザー発振器から発振されたレーザー光を照射する工程と、
前記第2のレーザー発振器から発振されたレーザー光を前記ホログラム記録媒体を通過させて前記レジストに照射することによって、前記レジストに第2のパターンを形成する工程を有し、
前記第1のレーザー発振器及び前記第2のレーザー発振器として同一種類のレーザー発振器を用い、
前記ホログラムが記録された前記ホログラム記録媒体を通過させてレジストに照射するレーザー光の波長を、前記ホログラム記録媒体に前記ホログラムを記録するため照射するレーザー光の波長より短くし、且つ前記ホログラムが記録された前記ホログラム記録媒体を通過させてレジストに照射するレーザー光として高調波を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a semiconductor film on the substrate;
Forming a conductive film above the semiconductor film;
Forming a resist on the conductive film;
Irradiating the hologram recording medium on which the hologram of the first pattern is recorded by irradiating the laser beam oscillated from the first laser oscillator with the laser beam oscillated from the second laser oscillator;
Forming a second pattern on the resist by irradiating the resist with laser light oscillated from the second laser oscillator through the hologram recording medium;
Using the same type of laser oscillator as the first laser oscillator and the second laser oscillator,
The wavelength of the laser beam irradiated to the resist through the hologram recording medium on which the hologram is recorded is made shorter than the wavelength of the laser beam irradiated to record the hologram on the hologram recording medium, and the hologram records A method for manufacturing a semiconductor device, wherein harmonics are used as laser light that passes through the hologram recording medium and is applied to a resist.
前記第1のレーザー発振器及び前記第2のレーザー発振器として、固体レーザー発振器を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。 In claim 11 or claim 12,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a solid-state laser oscillator is used as the first laser oscillator and the second laser oscillator.
前記第1のレーザー発振器及び前記第2のレーザー発振器として、YAGレーザー発振器、YVO4レーザー発振器、YLFレーザー発振器、YAlO3レーザー発振器又はGdVO4レーザー発振器を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。 In any one of Claims 11 thru / or Claim 13,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a YAG laser oscillator, a YVO 4 laser oscillator, a YLF laser oscillator, a YAlO 3 laser oscillator, or a GdVO 4 laser oscillator is used as the first laser oscillator and the second laser oscillator.
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