JP2693805B2 - レチクル及びこれを用いたパターン形成方法 - Google Patents
レチクル及びこれを用いたパターン形成方法Info
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- JP2693805B2 JP2693805B2 JP4055289A JP4055289A JP2693805B2 JP 2693805 B2 JP2693805 B2 JP 2693805B2 JP 4055289 A JP4055289 A JP 4055289A JP 4055289 A JP4055289 A JP 4055289A JP 2693805 B2 JP2693805 B2 JP 2693805B2
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/703—Non-planar pattern areas or non-planar masks, e.g. curved masks or substrates
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、超LSI等の製造に用いられるホトリソグ
ラフィ技術に関するものであり、特に、凹部及び凸部領
域を有する下地に精度良くレジストパターンを形成する
ことが出来る投影露光装置用のレチクルと、これを用い
たパターン形成方法とに関するものである。
ラフィ技術に関するものであり、特に、凹部及び凸部領
域を有する下地に精度良くレジストパターンを形成する
ことが出来る投影露光装置用のレチクルと、これを用い
たパターン形成方法とに関するものである。
（従来の技術） 半導体装置の高集積化に伴い、これの製造に用いられ
るホトリソグラフィ技術は、ますます高解像力を具えた
ものである必要が生じている。そこで投影露光装置を用
いる場合であれば投影レンズの開口数（NA）はますます
大きなものとされるが、この反面、この露光装置の焦点
深度はますます浅くなってしまうことも事実である。一
方、パターン形成しようとする下地例えば半導体基板で
は、半導体装置の構造上の理由から凹凸が生じており、
例えばメモリセル用素子が作り込まれた領域と、周辺回
路用素子が作り込まれた領域との間では素子構造の違い
により大きな段差が生じる。従って、このような半導体
基板上に、例えばメモリセルと周辺回路との間を結ぶ配
線パターン形成用のレジストパターンを形成しようとす
ると、レチクルのパターンは半導体基板のメモリセル形
成領域に対しては焦点が合うが周辺回路形成領域に対し
ては焦点が全く合わない（或いはその逆）という問題も
起こり得る。
るホトリソグラフィ技術は、ますます高解像力を具えた
ものである必要が生じている。そこで投影露光装置を用
いる場合であれば投影レンズの開口数（NA）はますます
大きなものとされるが、この反面、この露光装置の焦点
深度はますます浅くなってしまうことも事実である。一
方、パターン形成しようとする下地例えば半導体基板で
は、半導体装置の構造上の理由から凹凸が生じており、
例えばメモリセル用素子が作り込まれた領域と、周辺回
路用素子が作り込まれた領域との間では素子構造の違い
により大きな段差が生じる。従って、このような半導体
基板上に、例えばメモリセルと周辺回路との間を結ぶ配
線パターン形成用のレジストパターンを形成しようとす
ると、レチクルのパターンは半導体基板のメモリセル形
成領域に対しては焦点が合うが周辺回路形成領域に対し
ては焦点が全く合わない（或いはその逆）という問題も
起こり得る。
このような問題を解決するため、例えば文献（サブミ
クロンテクノロジーセミナ（1988）（株）日立製作所論
文集の「ULSIにおけるサブミクロンリソグラフィー技術
の適用例」）に開示された技術では、半導体装置のメモ
リセル領域が周辺回路領域に比し高くなることから、半
導体基板のメモリセル形成予定領域を選択酸化法を用い
予め掘っておくことにより、半導体基板の周辺回路領域
と、メモリセル領域との間の段差を緩和していた。この
文献には具体的な方法までは記載されていないが、一般
的な方法で考えれば、シリコン基板のメモリセル形成予
定領域を選択的に酸化してこの部分をフッ酸により除去
し凹部領域を形成することになる。
クロンテクノロジーセミナ（1988）（株）日立製作所論
文集の「ULSIにおけるサブミクロンリソグラフィー技術
の適用例」）に開示された技術では、半導体装置のメモ
リセル領域が周辺回路領域に比し高くなることから、半
導体基板のメモリセル形成予定領域を選択酸化法を用い
予め掘っておくことにより、半導体基板の周辺回路領域
と、メモリセル領域との間の段差を緩和していた。この
文献には具体的な方法までは記載されていないが、一般
的な方法で考えれば、シリコン基板のメモリセル形成予
定領域を選択的に酸化してこの部分をフッ酸により除去
し凹部領域を形成することになる。
この文献に開示された技術によれば、この文献の表Ｉ
にも記載されているように、通常の方法では1.3μｍと
なるメモリセル領域及び周辺回路領域間の段差が、0.8
μｍに抑えられると云う。
にも記載されているように、通常の方法では1.3μｍと
なるメモリセル領域及び周辺回路領域間の段差が、0.8
μｍに抑えられると云う。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、半導体基板の所定領域を予め掘ってお
くという従来の方法は、LSIの既存の製造工程に基板の
所定領域を掘るという新たな工程を加えなければならな
い。従って、このためのレジス塗布、露光、現像等のホ
トリソグラフィ工程と、これに続くエッチング工程との
ための多くの作業が追加されることになるので、生産コ
ストを高めてしまうという問題点がある。
くという従来の方法は、LSIの既存の製造工程に基板の
所定領域を掘るという新たな工程を加えなければならな
い。従って、このためのレジス塗布、露光、現像等のホ
トリソグラフィ工程と、これに続くエッチング工程との
ための多くの作業が追加されることになるので、生産コ
ストを高めてしまうという問題点がある。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、
従ってこの出願の第一発明の目的は、半導体基板等の被
パターニング基板の凹凸に起因するパターンの焦点ずれ
を緩和出来る投影露光装置用のレチクルを提供すること
にある。また、この出願の第二発明の目的は、凹凸を有
する被パターニング基板上に精度良くパターン形成出来
る簡易な方法を提供することにある。
従ってこの出願の第一発明の目的は、半導体基板等の被
パターニング基板の凹凸に起因するパターンの焦点ずれ
を緩和出来る投影露光装置用のレチクルを提供すること
にある。また、この出願の第二発明の目的は、凹凸を有
する被パターニング基板上に精度良くパターン形成出来
る簡易な方法を提供することにある。
（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この出願の第一発明によ
れば、下地上にパターンを形成するための投影露光装置
用のレチクルにおいて、 レチクルのパターンの、下地の凹部領域に投影される
部分上に、この部分から投影レンズまでの光路長を長く
する薄膜を具えたことを特徴とする。
れば、下地上にパターンを形成するための投影露光装置
用のレチクルにおいて、 レチクルのパターンの、下地の凹部領域に投影される
部分上に、この部分から投影レンズまでの光路長を長く
する薄膜を具えたことを特徴とする。
ここで光路長を長くする薄膜とは、例えば、屈折率が
１以上の材料でかつ露光光に対し透明な材料（一種でも
二種以上でも良い）から成る薄膜が考えられる。なお、
ここで云う露光光に対し透明な薄膜とは、露光光のこの
薄膜を設けたレチクル部分を透過する光が、レチクルの
他の部分を透過した光に比し極端に減衰してしまうこと
がないような程度の、言い換えれば下地に塗布されてい
るレジストの露光量を不足させてしまうことが無いよう
な程度の透明度を有する薄膜を意味する。上述したよう
な薄膜は、具体的には、用いる露光光の波長や、レジス
トの種類や目的とする解像度等を考慮し選ばれるもので
あるが、例示すれば、ブリーチング後のレジスト膜、PM
MA膜、SiO2膜、Si3N4膜等である。
１以上の材料でかつ露光光に対し透明な材料（一種でも
二種以上でも良い）から成る薄膜が考えられる。なお、
ここで云う露光光に対し透明な薄膜とは、露光光のこの
薄膜を設けたレチクル部分を透過する光が、レチクルの
他の部分を透過した光に比し極端に減衰してしまうこと
がないような程度の、言い換えれば下地に塗布されてい
るレジストの露光量を不足させてしまうことが無いよう
な程度の透明度を有する薄膜を意味する。上述したよう
な薄膜は、具体的には、用いる露光光の波長や、レジス
トの種類や目的とする解像度等を考慮し選ばれるもので
あるが、例示すれば、ブリーチング後のレジスト膜、PM
MA膜、SiO2膜、Si3N4膜等である。
また、この発明のレチクルは、光路長を長くする薄膜
をレジストやPMMAを以って構成する場合は、既存のレチ
クルのパターン形成面（クロム等のような露光光を遮断
するものが在る面）上にレジスト或いはPMMAを例えばス
ピコーティング法により塗布しこれが所定の領域に残存
するように露光現像することによって得られる。ここで
レジストとしてポジ型のレジストを用いた場合は、パタ
ーニング後のレジストに充分に光を照射しブリーチング
させることが必要である。また、光路長を長くする薄膜
をSiO2膜やSi3N4膜を以って構成する場合は、この薄膜
のパターニングをエッチングにより行なうとレチクル上
のクロムを損傷することが考えられるので、リフトオフ
法で作製するのが好適である。従って、既存のレチクル
のパターン形成面上に予め例えばリフトオフに適したレ
ジストパターンを形成し、このレジストパタンを含むレ
チクル上に例えばスパッタ法によりSiO2膜を形成し、そ
の後リフトオフすることでこの発明のレチクルを得るの
が良い。
をレジストやPMMAを以って構成する場合は、既存のレチ
クルのパターン形成面（クロム等のような露光光を遮断
するものが在る面）上にレジスト或いはPMMAを例えばス
ピコーティング法により塗布しこれが所定の領域に残存
するように露光現像することによって得られる。ここで
レジストとしてポジ型のレジストを用いた場合は、パタ
ーニング後のレジストに充分に光を照射しブリーチング
させることが必要である。また、光路長を長くする薄膜
をSiO2膜やSi3N4膜を以って構成する場合は、この薄膜
のパターニングをエッチングにより行なうとレチクル上
のクロムを損傷することが考えられるので、リフトオフ
法で作製するのが好適である。従って、既存のレチクル
のパターン形成面上に予め例えばリフトオフに適したレ
ジストパターンを形成し、このレジストパタンを含むレ
チクル上に例えばスパッタ法によりSiO2膜を形成し、そ
の後リフトオフすることでこの発明のレチクルを得るの
が良い。
なお、下地の凹部領域及び凸部領域間の段差がａであ
る場合で、これら凹部領域及び凸部領域それぞれにレチ
クルのパターンを適度に合焦させるための、レチクルの
凹部領域用パターンから投影レンズまでの光路長を長く
する薄膜の好適な膜厚Ｃは、この薄膜の屈折率をｎ、投
影露光装置の縮小倍率（レチクル上の寸法／基板上の寸
法）である。をＮとした場合、投影露光装置の光学系の
誤差が無いものとすれば、 Ｃ＝［aN/（ｎ−１）］ で示される。しかし実際は、光学系のハラツキがあるの
で実験的に求めることになるが、フォーカスマージンを
広げる目的と、露光量を減衰させない範囲内で考える
と、膜厚Ｃは（１）式を満足する値とするのが好適であ
る。
る場合で、これら凹部領域及び凸部領域それぞれにレチ
クルのパターンを適度に合焦させるための、レチクルの
凹部領域用パターンから投影レンズまでの光路長を長く
する薄膜の好適な膜厚Ｃは、この薄膜の屈折率をｎ、投
影露光装置の縮小倍率（レチクル上の寸法／基板上の寸
法）である。をＮとした場合、投影露光装置の光学系の
誤差が無いものとすれば、 Ｃ＝［aN/（ｎ−１）］ で示される。しかし実際は、光学系のハラツキがあるの
で実験的に求めることになるが、フォーカスマージンを
広げる目的と、露光量を減衰させない範囲内で考える
と、膜厚Ｃは（１）式を満足する値とするのが好適であ
る。
0.2［aN/（ｎ−１）］≦Ｃ≦２［aN/（ｎ−１）］ …
（１） また、この出願の第二発明のパターン形成方法によれ
ば、凹部領域及び凸部領域を有する下地上に投影露光装
置を用いパターンを形成するに当たり、 凹部領域及び凸部領域を有する下地上にレジストを塗
布する工程と、 このレジストに対し、レチクルのパターンの、前述の
下地の凹部領域に投影される部分上に、投影レンズまで
の光路長を長くする薄膜を具えたレチクルを介し露光す
る工程と、 この露光済みのレジストを現像する工程と を含むことを特徴とする。
（１） また、この出願の第二発明のパターン形成方法によれ
ば、凹部領域及び凸部領域を有する下地上に投影露光装
置を用いパターンを形成するに当たり、 凹部領域及び凸部領域を有する下地上にレジストを塗
布する工程と、 このレジストに対し、レチクルのパターンの、前述の
下地の凹部領域に投影される部分上に、投影レンズまで
の光路長を長くする薄膜を具えたレチクルを介し露光す
る工程と、 この露光済みのレジストを現像する工程と を含むことを特徴とする。
（作用） この出願の第一発明のレチクルによれば、レチクル
の、下地の凹部領域に投影されるパターン部分から投影
レンズまでの光路長と、該レチクルの、下地の凸部領域
に投影されるパターン部分から投影レンズまでの光路長
とに違いを生じさせることが出来る。このため、各パタ
ーン部分の投影像の正焦点の位置をずらすことが出来る
ので、凹部領域及び凸部領域を有する下地のそれぞれの
領域に、レチクルのパターンを正焦点に近い位置で結像
させることが可能になる。従って、凹部及び凸部領域を
有する下地に対するフォーカスマージンを大きく出来
る。
の、下地の凹部領域に投影されるパターン部分から投影
レンズまでの光路長と、該レチクルの、下地の凸部領域
に投影されるパターン部分から投影レンズまでの光路長
とに違いを生じさせることが出来る。このため、各パタ
ーン部分の投影像の正焦点の位置をずらすことが出来る
ので、凹部領域及び凸部領域を有する下地のそれぞれの
領域に、レチクルのパターンを正焦点に近い位置で結像
させることが可能になる。従って、凹部及び凸部領域を
有する下地に対するフォーカスマージンを大きく出来
る。
また、この出願の第二発明のパターン形成方法によれ
ば、凹部領域及び凸部領域を有する下地のそれぞれの領
域に、下地が平坦なものの場合と実質的に同様にレチク
ルのパターンを結像させてパターニングが行なえる。
ば、凹部領域及び凸部領域を有する下地のそれぞれの領
域に、下地が平坦なものの場合と実質的に同様にレチク
ルのパターンを結像させてパターニングが行なえる。
（実施例） 以下、図面を参照してこの発明のレチクル及びこれを
用いたパターン形成方法の実施例につきそれぞれ説明す
る。
用いたパターン形成方法の実施例につきそれぞれ説明す
る。
レチクルの説明 先ず、レチクルの実施例につき説明する。なお以下に
説明するレチクルの実施例は、この発明のレチクルが、
凹部領域及び凸部領域を有する下地に対する投影露光装
置のフォーカスマージンを大きくすることに有効なこと
を示した実験結果である。第１図は、実験に用いたレチ
クルの説明に供する図であり、実験用レチクルを断面図
を以って示したものである。第１図において、11は実験
用レチクル、13は実験用レチクルを得るための既存のレ
チクルでありこの場合（株）ニコン製のテストレチクル
15Aを用いた。このテストレチクル13の一方の面13a上に
は、種々の寸法のライン・アンド・スペースパターンが
形成されている。15は、既存レチクル13のパターン形成
面（クロム面）13aのほぼ左半分の領域上に設けた、光
路長を長くする薄膜である。この実施例ではこの薄膜15
を、東京応化工業（株）製のTSMR−V3と称されるレジス
トの薄膜で構成している。なお、実験用のレチクルであ
るので薄膜15を既存レチクル13のパターン形成面のほぼ
左半分に設けたが、この発明を半導体装置の製造に実際
に適用する場合には、例えば半導体装置が周辺回路を基
板の段差上に具えたDRAMであると考えれば、その場合の
レチクルは、周辺回路用のパターン部分上に光路長を長
くする薄膜15を具えた構成のものになることは理解され
たい。
説明するレチクルの実施例は、この発明のレチクルが、
凹部領域及び凸部領域を有する下地に対する投影露光装
置のフォーカスマージンを大きくすることに有効なこと
を示した実験結果である。第１図は、実験に用いたレチ
クルの説明に供する図であり、実験用レチクルを断面図
を以って示したものである。第１図において、11は実験
用レチクル、13は実験用レチクルを得るための既存のレ
チクルでありこの場合（株）ニコン製のテストレチクル
15Aを用いた。このテストレチクル13の一方の面13a上に
は、種々の寸法のライン・アンド・スペースパターンが
形成されている。15は、既存レチクル13のパターン形成
面（クロム面）13aのほぼ左半分の領域上に設けた、光
路長を長くする薄膜である。この実施例ではこの薄膜15
を、東京応化工業（株）製のTSMR−V3と称されるレジス
トの薄膜で構成している。なお、実験用のレチクルであ
るので薄膜15を既存レチクル13のパターン形成面のほぼ
左半分に設けたが、この発明を半導体装置の製造に実際
に適用する場合には、例えば半導体装置が周辺回路を基
板の段差上に具えたDRAMであると考えれば、その場合の
レチクルは、周辺回路用のパターン部分上に光路長を長
くする薄膜15を具えた構成のものになることは理解され
たい。
第１図に示した実験用のレチクルは、以下に説明する
ような手順で製作した。
ような手順で製作した。
先ず、既存のレチクル13としてのニコンテストレチク
ル15Aのパターン形成面13a上に、スピンコーティング法
により、TSMR−V3と称されるレジスト（東京応化工業
（株）製のレジスト）を2.5μｍの膜厚に形成した。
ル15Aのパターン形成面13a上に、スピンコーティング法
により、TSMR−V3と称されるレジスト（東京応化工業
（株）製のレジスト）を2.5μｍの膜厚に形成した。
次に、レジスト付きレチクル13をベーク炉に入れ90℃
の温度で30分間のソフトベークを行なった。次いで、レ
チクル13のパターンの左半分上のレジスト部分をアルミ
ホイルで覆い、その後、UV光により一括照射を行なっ
た。次いで、専用現像液NMD−Ｗ（東京応化工業（株）
製）を用い現像を行ないレチクル13のパターンの左半分
上にレジスト膜15を残存させた。なお、後に行なう露光
の際の露光装置によるレチクルローディングの支障とな
らないよう、実験用レチクル11の縁周辺にはレジストが
残らないようにした。
の温度で30分間のソフトベークを行なった。次いで、レ
チクル13のパターンの左半分上のレジスト部分をアルミ
ホイルで覆い、その後、UV光により一括照射を行なっ
た。次いで、専用現像液NMD−Ｗ（東京応化工業（株）
製）を用い現像を行ないレチクル13のパターンの左半分
上にレジスト膜15を残存させた。なお、後に行なう露光
の際の露光装置によるレチクルローディングの支障とな
らないよう、実験用レチクル11の縁周辺にはレジストが
残らないようにした。
次に、第１図に示した実験用レチクル11と、（株）ニ
コン製ステッパNSRG4D（NA 0.45）とを用い、実験用レ
チクル11の薄膜15を設けた部分と薄膜15の無い部分の各
パターンの投影像の正焦点位置の違いを以下に説明する
方法で調べた。第２図は、その説明に供する図であり、
実験用レチクル11と、ステッパの投影レンズ21と、レジ
スト25付きのシリコンウエハ23（後述する）との位置関
係を概略的に示した図である。
コン製ステッパNSRG4D（NA 0.45）とを用い、実験用レ
チクル11の薄膜15を設けた部分と薄膜15の無い部分の各
パターンの投影像の正焦点位置の違いを以下に説明する
方法で調べた。第２図は、その説明に供する図であり、
実験用レチクル11と、ステッパの投影レンズ21と、レジ
スト25付きのシリコンウエハ23（後述する）との位置関
係を概略的に示した図である。
直径５インチ（１インチは約2.54cm以下同様）のシリ
コンウエハ上にレジストTSMR−V3を1.2μｍの膜厚に形
成する。また、第１図に示した実験用レチクル11をステ
ッパNSRG4Dにセットする。レジストを塗布したシリコン
ウエハ23をステッパのステージにセットし、露光量は20
0mJ/cm2と一定にし、ステッパのフォーカスオフセット
を0.2μｍ刻みでショット毎に変化させながら、該シリ
コンウエハ23のレジスト25を露光した。その後、専用現
像液で現像を行ない、シリコンウエハ上にフォーカスオ
フセットが異なるレジストパタンを多数形成した。
コンウエハ上にレジストTSMR−V3を1.2μｍの膜厚に形
成する。また、第１図に示した実験用レチクル11をステ
ッパNSRG4Dにセットする。レジストを塗布したシリコン
ウエハ23をステッパのステージにセットし、露光量は20
0mJ/cm2と一定にし、ステッパのフォーカスオフセット
を0.2μｍ刻みでショット毎に変化させながら、該シリ
コンウエハ23のレジスト25を露光した。その後、専用現
像液で現像を行ない、シリコンウエハ上にフォーカスオ
フセットが異なるレジストパタンを多数形成した。
次に、フォーカスオフセットを異ならせた各レジスト
パタン毎の0.5μｍライン・アンド・スペース（L/S）パ
タンに着目しこれを順次顕微鏡で観察してゆき、実験用
レチクルの右半分のパターンにおける0.5μｍのL/Sパタ
ーンのピントがあっているフォーカスオフセット値と、
実験用レチクルの左半分のパターンにおける0.5μｍのL
/Sパターンのピントがあっているフォーカスオフセット
値とをそれぞれ調べた。この結果、レチクルの右半分の
パターンはフォーカスオフセット0.0の位置が正焦点の
位置であり、レチクルの左半分のパターンはフォーカス
オフセット＋0.4μｍの位置が正焦点の位置であること
が分った。即ち、両者の間でのフォーカスオフセット値
の差は0.4μｍであることが分った。
パタン毎の0.5μｍライン・アンド・スペース（L/S）パ
タンに着目しこれを順次顕微鏡で観察してゆき、実験用
レチクルの右半分のパターンにおける0.5μｍのL/Sパタ
ーンのピントがあっているフォーカスオフセット値と、
実験用レチクルの左半分のパターンにおける0.5μｍのL
/Sパターンのピントがあっているフォーカスオフセット
値とをそれぞれ調べた。この結果、レチクルの右半分の
パターンはフォーカスオフセット0.0の位置が正焦点の
位置であり、レチクルの左半分のパターンはフォーカス
オフセット＋0.4μｍの位置が正焦点の位置であること
が分った。即ち、両者の間でのフォーカスオフセット値
の差は0.4μｍであることが分った。
フォーカスオフセット値はこのような差が生じる理由
は次のようなものであると考えられる。
は次のようなものであると考えられる。
第１図の実験用レチクル11のクロム面13aから出た光
のうちレジスト膜15を通った光の投影レンズ21（第２図
参照）までの光路長は、レジスト膜15の屈折率をｎ、膜
厚をｄとすると、他の部分の光の光路長に比しｄ（ｎ−
１）だけ長くなる。実施例の場合で考えれば、レジスト
膜15の膜厚ｄは2.5μｍでありこのレジストの屈折率は
1.67であるので、光路長は1.675μｍ長くなる。つま
り、レジスト膜15を設けたことによりこの部分のパター
ンは、レジスト膜が無い場合に比し1.675μｍだけ投影
レンズ21から離れたことになる。さらに用いたステッパ
が1/5の縮小投影露光装置であることから、1.675/5＝0.
33μｍが求まる。この0.33μｍという値は、上記正焦点
位置の差0.4μｍに非常に近い値であり、投影レンズ21
の特性による誤差を考慮した場合、上記正焦点位置の差
0.4μｍは、レジスト膜15により光路長が長くなったた
め生じたと考えることが出来る。
のうちレジスト膜15を通った光の投影レンズ21（第２図
参照）までの光路長は、レジスト膜15の屈折率をｎ、膜
厚をｄとすると、他の部分の光の光路長に比しｄ（ｎ−
１）だけ長くなる。実施例の場合で考えれば、レジスト
膜15の膜厚ｄは2.5μｍでありこのレジストの屈折率は
1.67であるので、光路長は1.675μｍ長くなる。つま
り、レジスト膜15を設けたことによりこの部分のパター
ンは、レジスト膜が無い場合に比し1.675μｍだけ投影
レンズ21から離れたことになる。さらに用いたステッパ
が1/5の縮小投影露光装置であることから、1.675/5＝0.
33μｍが求まる。この0.33μｍという値は、上記正焦点
位置の差0.4μｍに非常に近い値であり、投影レンズ21
の特性による誤差を考慮した場合、上記正焦点位置の差
0.4μｍは、レジスト膜15により光路長が長くなったた
め生じたと考えることが出来る。
従って、凹部領域と凸部領域を有する下地にレジスト
パターンを形成する場合、レチクルのパターンの、下地
の凹部領域に投影される部分上にレジスト膜15のような
薄膜を設けるようにすれば、レチクルのパターンを下地
の凹部領域及び凸部領域それぞれにほぼ正焦点の位置で
結像させることが出来るようになると云える。
パターンを形成する場合、レチクルのパターンの、下地
の凹部領域に投影される部分上にレジスト膜15のような
薄膜を設けるようにすれば、レチクルのパターンを下地
の凹部領域及び凸部領域それぞれにほぼ正焦点の位置で
結像させることが出来るようになると云える。
パターン形成方法の説明 次に、凹部領域及び凸部領域を有する下地、即ち段差
を有する下地上に、投影露光装置と、この発明のレチク
ルとを用いレジストパターンを形成する例を説明する。
第３図（Ａ）〜（Ｃ）はその説明に供する図であり、第
３図（Ａ）は下地を概略的に示した断面図、第３図
（Ｂ）はレチクルのパターンの説明に供する概略的平面
図、第３図（Ｃ）は光路長を長くする薄膜を設けた状態
のレチクルを示した断面図である。
を有する下地上に、投影露光装置と、この発明のレチク
ルとを用いレジストパターンを形成する例を説明する。
第３図（Ａ）〜（Ｃ）はその説明に供する図であり、第
３図（Ａ）は下地を概略的に示した断面図、第３図
（Ｂ）はレチクルのパターンの説明に供する概略的平面
図、第３図（Ｃ）は光路長を長くする薄膜を設けた状態
のレチクルを示した断面図である。
下地としては、第３図（Ａ）に示すように、シリコン
基板41上に、膜厚が0.5μｍのBPSG（BoroPhospho Silic
ate Glass）膜の500μｍライン・アンドスペースパター
ン43を具え、さらにこの上に膜厚が0.5μｍのAl膜45を
具える、下地47とした。この下地47においては、BPSG膜
がある部分47aが凸領域であり、BPSG膜の無い部分47bが
凹部領域である。なおこの下地47の形成は、シリコン基
板41上にスパッタ法によりBPSG膜を0.5μｍの膜厚に形
成し、これをホトリソグラフィ技術及びエッチング技術
により500μｍのL/Sパターンに加工し、このパターン上
にスパッタ法によりAl膜を形成することで、行なった。
基板41上に、膜厚が0.5μｍのBPSG（BoroPhospho Silic
ate Glass）膜の500μｍライン・アンドスペースパター
ン43を具え、さらにこの上に膜厚が0.5μｍのAl膜45を
具える、下地47とした。この下地47においては、BPSG膜
がある部分47aが凸領域であり、BPSG膜の無い部分47bが
凹部領域である。なおこの下地47の形成は、シリコン基
板41上にスパッタ法によりBPSG膜を0.5μｍの膜厚に形
成し、これをホトリソグラフィ技術及びエッチング技術
により500μｍのL/Sパターンに加工し、このパターン上
にスパッタ法によりAl膜を形成することで、行なった。
また、パターニング実験に用いたレチクル51のパター
ンは、第３図（Ｂ）に示すような0.3〜1.5μｍのライン
・アンド・スペースの解像チャート（パターン）53を50
0μｍ毎に繰り返して格子状に具えたものとした（これ
ら寸法は、下地47上に投影された際の寸法である。）。
ンは、第３図（Ｂ）に示すような0.3〜1.5μｍのライン
・アンド・スペースの解像チャート（パターン）53を50
0μｍ毎に繰り返して格子状に具えたものとした（これ
ら寸法は、下地47上に投影された際の寸法である。）。
先ず、比較実験として第３図（Ｂ）に示したパターン
を有するレチクル（光路長を長くする薄膜の無いレチク
ル）と、（株）ニコン製のNSRG4D（NA 0.45）と称され
るｇ線ステッパにセットした。また、第３図（Ａ）に示
した下地47のAl膜45上にTSMR−CRB3と称される東京応化
工業（株）製のレジストを1.7μｍの膜厚で形成し、次
いで、このレジスト付き下地47を上述のｇ線ステッパの
ステージにセットした。次いで、露光量を200mJ/cm2と
一定にし、ショット毎にステッパのフォーカスオフセッ
トを0.2μｍづつずらしながら露光を行なった。露光済
みの試料を専用現像液で現像後、顕微鏡により各ショッ
トの中心部の3mm角の領域でのレジストパターンの分離
解像度を調べた。比較実験においては、凸部領域47a上
と、凹部領域47b上とで0.6μｍのL/Sレジストパターン
が解像出来たフォーカスオフセット範囲は、0.8μｍで
あることが分った。
を有するレチクル（光路長を長くする薄膜の無いレチク
ル）と、（株）ニコン製のNSRG4D（NA 0.45）と称され
るｇ線ステッパにセットした。また、第３図（Ａ）に示
した下地47のAl膜45上にTSMR−CRB3と称される東京応化
工業（株）製のレジストを1.7μｍの膜厚で形成し、次
いで、このレジスト付き下地47を上述のｇ線ステッパの
ステージにセットした。次いで、露光量を200mJ/cm2と
一定にし、ショット毎にステッパのフォーカスオフセッ
トを0.2μｍづつずらしながら露光を行なった。露光済
みの試料を専用現像液で現像後、顕微鏡により各ショッ
トの中心部の3mm角の領域でのレジストパターンの分離
解像度を調べた。比較実験においては、凸部領域47a上
と、凹部領域47b上とで0.6μｍのL/Sレジストパターン
が解像出来たフォーカスオフセット範囲は、0.8μｍで
あることが分った。
次に、この発明に係る実験を以下に説明するように行
なった。
なった。
比較実験に用いたレチクル51をステッパから外し、第
３図に示すように、このレチクル51のパターンの、500
×Ｎμｍ（Ｎは投影露光装置の縮小倍率である）毎に繰
り返される解像チャート53の１ブロック置きの解像チャ
ート上に、光路長を長くするための薄膜として膜厚が2.
5μｍのレジスト膜15を公知のホトリソグラフィ技術に
よりそれぞれ形成した。なお、このレジスト膜15は、東
京応化工業（株）製のTSMR−V3と称されるレジストを用
い形成し、パターニング後のレジスト膜15に対しブリー
チングさせるためUV光を一括照射した。
３図に示すように、このレチクル51のパターンの、500
×Ｎμｍ（Ｎは投影露光装置の縮小倍率である）毎に繰
り返される解像チャート53の１ブロック置きの解像チャ
ート上に、光路長を長くするための薄膜として膜厚が2.
5μｍのレジスト膜15を公知のホトリソグラフィ技術に
よりそれぞれ形成した。なお、このレジスト膜15は、東
京応化工業（株）製のTSMR−V3と称されるレジストを用
い形成し、パターニング後のレジスト膜15に対しブリー
チングさせるためUV光を一括照射した。
次に、レジスト膜15を設けたレチクル51をステッパ
に、レチクル51のレジスト膜15部分が下地47の凹部領域
47bに投影されるようにセットした。下地47は、比較実
験と同様な手順で用意したもので未露光の新しいもので
ある。その後、比較実験と同様に、露光量は200mJ/cm2
と一定にしショット毎にステッパのフォーカスオフセッ
トを0.2μｍづつずらしながら露光の行なった。露光済
みの試料を専用現像液で現像後、顕微鏡により各ショッ
トの中心部の3mm角の領域でのレジストパターンの分解
解像度を調べた。その結果、凸部領域47a上と、凹部領
域47b上とで0.6μｍのL/Sレジストパターンが比較実験
と同様に解像出来ていることが分った。また、フォーカ
スオフセット範囲は、1.2μｍであり比較実験より大き
くなることが分った。このようにこの発明のパターン形
成方法は、フォーカスマジーンを大きく出来るので、凹
凸の在る下地上にレジストパターンを形成する際、非常
に有効である。
に、レチクル51のレジスト膜15部分が下地47の凹部領域
47bに投影されるようにセットした。下地47は、比較実
験と同様な手順で用意したもので未露光の新しいもので
ある。その後、比較実験と同様に、露光量は200mJ/cm2
と一定にしショット毎にステッパのフォーカスオフセッ
トを0.2μｍづつずらしながら露光の行なった。露光済
みの試料を専用現像液で現像後、顕微鏡により各ショッ
トの中心部の3mm角の領域でのレジストパターンの分解
解像度を調べた。その結果、凸部領域47a上と、凹部領
域47b上とで0.6μｍのL/Sレジストパターンが比較実験
と同様に解像出来ていることが分った。また、フォーカ
スオフセット範囲は、1.2μｍであり比較実験より大き
くなることが分った。このようにこの発明のパターン形
成方法は、フォーカスマジーンを大きく出来るので、凹
凸の在る下地上にレジストパターンを形成する際、非常
に有効である。
（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この出願の第一
発明のレチクルによれば、レチクルの、下地の凹部領域
に投影されるパターン部分から投影レンズまでの光路長
と、該レチクルの、下地の凸部領域に投影されるパター
ン部分から投影レンズまでの光路長とに違いを生じさせ
ることが出来る。このため、各パターン部分の投影像の
正焦点の位置をずらすことが出来るので、凹部領域及び
凸部領域を有する下地のそれぞれの領域に、レチクルの
パターンの正焦点に近い位置で結像させることが可能に
なる。従って、凹部及び凸部領域を有する下地に対して
も、平坦な下地の場合とほぼ同様なフォーカスマージン
が得られる。このため、今後ますます浅くなるであろう
投影露光装置の焦点深度を補う有効な手段となる。
発明のレチクルによれば、レチクルの、下地の凹部領域
に投影されるパターン部分から投影レンズまでの光路長
と、該レチクルの、下地の凸部領域に投影されるパター
ン部分から投影レンズまでの光路長とに違いを生じさせ
ることが出来る。このため、各パターン部分の投影像の
正焦点の位置をずらすことが出来るので、凹部領域及び
凸部領域を有する下地のそれぞれの領域に、レチクルの
パターンの正焦点に近い位置で結像させることが可能に
なる。従って、凹部及び凸部領域を有する下地に対して
も、平坦な下地の場合とほぼ同様なフォーカスマージン
が得られる。このため、今後ますます浅くなるであろう
投影露光装置の焦点深度を補う有効な手段となる。
また、この出願の第二発明のパターン形成方法によれ
ば、凹部領域及び凸部領域を有する下地のそれぞれの領
域に、下地が平坦なものの場合と実質的に同様にレチク
ルのパターンを結像させてパターニングが行なえる。こ
のため、高集積化したLSIの製造等に利用出来る。
ば、凹部領域及び凸部領域を有する下地のそれぞれの領
域に、下地が平坦なものの場合と実質的に同様にレチク
ルのパターンを結像させてパターニングが行なえる。こ
のため、高集積化したLSIの製造等に利用出来る。
【図面の簡単な説明】 第１図は、実験用レチクルの説明に供する断面図、 第２図は、正焦点位置の違いが生じる理由を示す図、 第３図（Ａ）は、下地の説明に供する断面図、 第３図（Ｂ）は、パターニング実験用レチクルのパター
ンの説明に供する平面図、 第３図（Ｃ）は、パターニング実験用レチクルの説明に
供する断面図である。 11……実験用レチクル、13……既存レチクル 13a……既存レチクルのパターン形成面、 15……光路長を長くする薄膜（例えばレジスト膜） 21……投影レンズ、23……シリコンウエハ 25……レジスト、41……シリコン基板 43……BPSG膜のライン・アンド・スペースパターン 45……Al膜、47a……下地の凸部領域 47b……下地の凹部領域 51……パターニング実験用レチクル 53……解像チャート。
ンの説明に供する平面図、 第３図（Ｃ）は、パターニング実験用レチクルの説明に
供する断面図である。 11……実験用レチクル、13……既存レチクル 13a……既存レチクルのパターン形成面、 15……光路長を長くする薄膜（例えばレジスト膜） 21……投影レンズ、23……シリコンウエハ 25……レジスト、41……シリコン基板 43……BPSG膜のライン・アンド・スペースパターン 45……Al膜、47a……下地の凸部領域 47b……下地の凹部領域 51……パターニング実験用レチクル 53……解像チャート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 吉雄 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−3044（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−160144（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−140955（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】下地上にパターンを形成するための投影露
光装置用のレチクルにおいて、 レチクルのパターンの、下地の凹部領域に投影される部
分上に、該部分から投影レンズまでの光路長を長くする
薄膜を具えたことを特徴とするレチクル。 - 【請求項２】前記薄膜を、屈折率が１以上でかつ露光光
に対し透明な薄膜であってその膜厚Ｃが（１）式を満た
す薄膜とした請求項１に記載のレチクル（但し、（１）
式において、ａは下地の凹部領域及び凸部領域間の段
差、ｎは薄膜の屈折率、Ｎは投影露光装置の縮小倍率
（レチクル上の寸法／基板上の寸法）である。）。 0.2［aN/（ｎ−１）］≦Ｃ≦２［aN/（ｎ−１）］ …
（１） - 【請求項３】凹部領域及び凸部領域を有する下地上に投
影露光装置を用いパターンを形成するに当たり、 凹部領域及び凸部領域を有する下地上にレジストを塗布
する工程と、 該レジストに対し請求項１に記載のレチクルを介し露光
する工程と、 該露光済みのレジストを現像する工程と を含むことを特徴とするパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4055289A JP2693805B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | レチクル及びこれを用いたパターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4055289A JP2693805B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | レチクル及びこれを用いたパターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02220425A JPH02220425A (ja) | 1990-09-03 |
| JP2693805B2 true JP2693805B2 (ja) | 1997-12-24 |
Family
ID=12583614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4055289A Expired - Fee Related JP2693805B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | レチクル及びこれを用いたパターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2693805B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3028028B2 (ja) * | 1994-04-22 | 2000-04-04 | キヤノン株式会社 | 投影露光装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法 |
| NL1036647A1 (nl) * | 2008-04-16 | 2009-10-19 | Asml Netherlands Bv | A method of measuring a lithographic projection apparatus. |
| FR2979023A1 (fr) * | 2011-08-08 | 2013-02-15 | St Microelectronics Crolles 2 | Procede de determination de la mise au point et de la dose d'un equipement de micro-lithographie optique |
-
1989
- 1989-02-21 JP JP4055289A patent/JP2693805B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02220425A (ja) | 1990-09-03 |
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