JP2861642B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
に利用され、特に、ホトリソグラクフィ工程において、
表面に段差を有する半導体基板に対して、高精度に集積
回路パターンを転写するための半導体装置の製造方法に
関する。
という。)は、平坦な透明基板としてのガラス基板また
は石英基板と、その表面に形成された遮光体膜とで構成
されていた。図11はかかる従来の一般的なマスクの模
式的断面図である。ガラス基板1は、数μmの平坦性を
もつように精密研磨され、このガラス基板1上に、遮光
体膜としてクロム膜2がパターニングされマスク5gが
構成されている。
のマスク5gを用いて露光を行う場合のホトリソグラフ
ィ工程の要部を説明するための模式的断面図である。
る半導体基板10上に、配線材料11が一様に形成さ
れ、さらにその上に表面が平坦になるようにレジスト膜
3が被着されている。そして、ガラス基板1にパターニ
ングされたクロム膜2を有するマスク5gを介して遠紫
外光(以下、UV光という。)4を照射し露光を行う
(図12(a))。この場合、段差12上に塗布された
レジスト膜3の露光は段差底部および段差上部とも一括
して行われる。
(b))、最後に、レジスト膜3のパターンをマスクと
して、エッチング等の処理を行い所要の配線パターンを
形成していた(図12(c))。
RAM(ダイナミック ランダムアクセス メモリ)等
では、容量素子を形成するために、図13に示したよう
に半導体基板(チップ)10の中心部15と周辺部13
とで、1ないし2μm程度の段差12を有するようにな
ってきている。
集積回路パターンを転写する場合、露光領域の一部もし
くは前部に対して最適な焦点位置を求め、半導体基板1
0を最適焦点位置まで移動させ露光を行う方法、また
は、露光領域の一部に対して最適焦点位置を求めた場
合、それ以外の領域では最適焦点位置からずれるため、
求めた光軸上の最適焦点位置に対して適当なオフセット
を加えた位置で露光する方法がとられていた。
スクでは、遮光体膜のパターンが平坦なガラス基板の表
面に形成されているため、マスクのパターンを転写する
半導体基板が前工程において段差を有している場合、マ
スクのパターンは半導体基板の段差にかかわらず平面に
結像することから、半導体基板表面とマスクパターンの
結像面が一致せず、半導体基板表面の段差上部と下部で
のレジスト膜の形状および寸法に差を生じ、また、段差
が露光装置のレンズの焦点深度よりも大きい場合は、レ
ジスト膜のパターンが形成できない。
て適正な焦点を得ることが困難であり、適正な焦点を得
られない領域では、図14に示すように、 (a)レジスト膜の底部でレジスト残りが発生する。
ーン寸法と著しく異なる。等の不具合が生じる課題があ
った。
を移動させる方法においても以下の課題が発生してい
る。
0.5μm程度以下になってきている。現在半導体集積
回路の製造に用いられている露光波長365nm(i
線)の5対1縮小投影露光装置では0.5μmパターン
の焦点深度は高々1.5μmである。従って、図13に
おける段差12の高低差が1.5μmを超える場合に
は、中心部15と周辺部13に同時に良好な形状を有す
るレジストパターンを形成することが不可能である。
とにより、表面に段差を有する半導体基板に対して、精
密なレジストパターンを形成することができる露光手段
を有する半導体装置の製造方法を提供することにある。
造方法は、表面に段差に対応した複数の領域を有する半
導体基板上に感光性有機被膜を被着し、集積回路パター
ンが形成された露光用マスクを介して所定の波長の光を
露光し、前記集積回路パターンを前記半導体基板上に転
写する工程を含む半導体装置の製造方法において、前記
露光用マスクとして、前記半導体基板表面の段差に応じ
て区分された複数の部分露光用マスクを用い、前記各領
域ごとに独立に前記部分露光用マスクで焦点を合わせ露
光することを特徴とする。
表面に段差を有する半導体基板上に感光性有機被膜を被
着し、集積回路パターンが形成された露光用マスクを介
して所定の波長の光を露光し、前記集積回路パターンを
前記半導体基板上に転写する工程を含む半導体装置の製
造方法において、前記半導体基板表面の段差に応じて区
分された部分領域以外の領域を遮光する複数の遮光部を
有する遮光板を用意し、前記遮光板と単一の前記露光用
マスクとをあらかじめ定められた形に保持したうえで、
各部分領域ごとに焦点を合わせ露光することを特徴とす
る。
段差下部と段差上部とでは露光装置での焦点位置が異な
ってくる。
れ精密に合わせる手段として、以下の方法を用いること
にした。 (1)段差に対応した別々のマスクを用い、段差上、下
部ごとに焦点を合わせてやる。 (2)(1)において、マスクを変える代わりに、段差
に対応して露光を遮光する遮光板を用いる。この場合、
マスクと遮光板とを段差部の傾斜に対応して保持するこ
とにより、傾斜のある段差部に対しても精密にレジスト
パターン形成ができる。
図面を参照して説明する。
の一例を示す模式的断面図、および図1(b)はそれを
用いた露光装置の要部を示す説明図である。
のパターンを転写する半導体基板10の表面の段差12
に対応する凹凸がガラス基板1に設けられており、段差
12aをもつガラス基板1上に、クロム膜2によるパタ
ーンが形成されている。ガラス基板1の段差12aの長
さl1 は、半導体基板10上の前工程における段差12
の長さl2 に応じて任意であるが、本第一実施例は、
5:1の縮小投影露光用のマスクの例で、例えば、l2
=2μmのとき、l1 =25μmとする。これにより、
半導体基板10表面に凹凸があっても、投影レンズ23
を介しての光路長はすべて等しくなり、半導体基板10
表面とマスク5aのパターンの結像面とが一致する。
例を示す模式的断面図である。
に段差を設けた例であるが、半導体基板表面の段差によ
っては、この図2のマスク5bのように、クロム膜2に
よるパターンをガラス基板1に埋め込むことによって、
マスクパターンを段差構造にしても、図1のマスク5a
と同様の効果を得ることができる。
本発明の第一実施例による主要工程におけるマスクおよ
び半導体基板の模式的断面図である。
を有する半導体基板10上に形成した例えばアルミニュ
ームからなる配線材料2を、ネガ型レジスト膜3aのパ
ターンをマスクとしてエッチングする場合を考える。光
源としてi線(UV光4)を用いi線にてレジスト膜を
露光する場合、1μm程度の配線幅のパターンを得るた
めの焦点余裕は2μm程度であるが、例えば0.4μm
程度の微細配線パターンを得るための焦点余裕は0.5
μm以下になってしまう。このため1回の露光でレジス
ト膜のパターンを形成する場合、焦点余裕が段差の量よ
りも大きい1μmの配線パターンは形成できるが、焦点
余裕が段差の量より小さい0.4μmの配線パターンは
形成できない。
め、段差底部のネガ型レジスト膜3aのパターンを、図
3(a)の上部に示すマスク5cにて露光し、次に、段
差上部のネガ型レジスト膜3aのパターンを図3(b)
の上部に示すマスク5dにて露光し、しかるのちに、現
象および配線パターンのエッチングを行っている。(図
3(c)、(d))。
スト膜の露光は、それぞれ適正な焦点にて行うことがで
き、焦点ずれによるレジスト底部の残り、レジストのす
そ引き、レジストの寸法のマスクパターン寸法からのず
れ等を防止することができる。
本発明の第二実施例による主要工程におけるマスクおよ
び半導体基板の模式的断面図である。
ガ型レジスト膜3aの代わりにポジ型レジスト膜3bを
用いている点である。このため、図4(a)および
(b)に示すように、それに対応してクロム膜2のパタ
ーンが形成されたマスク5eおよび5fを用いている。
一般にパターン寸法精密がよい利点がある。
て、マスクとして、半導体基板10表面の段差12に応
じて区分された複数の部分露光用マスク5cおよび5
d、あるいは5eおよび5fを用い、この部分露光用マ
スクごとに焦点を合わせ露光することにある。
明の第三実施例について図5〜図8を参照して説明す
る。
導体基板10は、周辺部13、境界部14および中心部
15から構成されている。この半導体基板10の断面構
造はすでに図13に示した通りであり、中心部15が周
辺部13に比べ段差12が2μmの凸の形状となってい
る。
するための縮小投影露光装置の要部を図6に示す。ま
ず、光源21より波長365nmのi線を取り出し、コ
ンデンサレンズ22によりマスク5上に一様に照射す
る。従来の縮小投影露光装置と異なる点は、マスク5の
直下に遮光板6を配したことである。
石英板に遮光膜としてクロムを1000Å、反射防止膜
として酸化クロムを200Åの膜厚で形成したものを用
いる。この遮光板6には図7に示すように、図5に示し
た半導体基板10の各部を選択的に露光するための、周
辺部露光用遮光部6a、境界部露光用遮光部6bおよび
中心部露光用遮光部6cからなる遮光体パターンが配置
されている。そして、半導体基板10の各部を露光する
ために、遮光板6をマスク5の直下で移動させ所望の遮
光部をマスク直下に配置する。
置合わせをして配置し、中心部15を露光する場合は、
図8における位置Aに焦点が合うようにステージ24を
移動させ露光する。続いて、境界部露光用遮光部6bを
マスク直下に配置し、高低差の中心位置である位置Bに
焦点が合うように露光する。その後、周辺部露光用遮光
部6aをマスク直下に移動させ、位置cに焦点が合うよ
うに露光する。
るため、凹凸の下部および上部では最大1μm程度最適
焦点位置からはずれることにある。これによりパターン
形成不良が生ずる場合は境界部14を半導体基板10の
高さに応じてさらに細かく分割して露光すればよい。
び第二実施例のように、集積回路パターンを複数のマス
クに分割して、それぞれのマスクを用いて露光する方法
では、それぞれのレチクルで形成したパターンの接続を
高精度で行わなければならないが、本第四実施例に示し
た方法ではそれを考慮する必要がない利点がある。
施例について図9および図10を参照して説明する。
した半導体基板表面の各所において焦点を連続的に合わ
せることは不可能である。本第四実施例は、半導体基板
10の傾斜した境界部14に対して連続的に焦点を合わ
せるためのものである。
を示す説明図である。中心部15および周辺部13の露
光方法は第三実施例に示したのと同様である。境界部1
4の露光を行う際に、マスク5および遮光板6を図9に
示すように傾斜させる。
の物体と結像位置の関係は、図10に示したようにな
る。すなわち、投影レンズ23に近い位置Pの結像位置
P′は投影レンズ23から離れた点となり、投影レンズ
23から離れた位置Qの結像位置は投影レンズ23に近
い位置Q′となる。
マスク5および遮光板6を傾斜させることによって、半
導体基板10の段差部の傾斜に対応して連続的に結像位
置を変化させ、境界部14の各所について焦点を合わせ
ることが可能となる。
示すように、半導体基板10表面の段差12に応じて区
分された部分領域(13、14、15)ごとに露光を遮
光する遮光部(6a、6b、6c)を有する遮光板6を
用意し、遮光板6とマスク5とをあらかじめ定められた
形に保持したうえで、焦点を合わせ露光することにあ
る。
表面に段差を有する半導体基板上に、段差に合わせて高
精度に形成されたホトレジストパターンを形成すること
ができ、その効果は大である。
面図と、露光装置の要部を示す説明図。
式的断面図。
スクおよび半導体基板の模式的断面図。
スクおよび半導体基板の模式的断面図。
示す平面図。
す説明図。
図。
要部を示す模式的断面図。
す説明図。
す説明図。
半導体基板の模式的断面図。
部を示す模式的断面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 表面に段差に対応した複数の領域を有す
る半導体基板上に感光性有機被膜を被着し、集積回路パ
ターンが形成された露光用マスクを介して所定の波長の
光を露光し、前記集積回路パターンを前記半導体基板上
に転写する工程を含む半導体装置の製造方法において、 前記露光用マスクとして、前記半導体基板表面の段差に
応じて区分された複数の部分露光用マスクを用い、前記
各領域ごとに独立に前記部分露光用マスクで焦点を合わ
せ露光することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 表面に段差を有する半導体基板上に感光
性有機被膜を被着し、集積回路パターンが形成された露
光用マスクを介して所定の波長の光を露光し、前記集積
回路パターンを前記半導体基板上に転写する工程を含む
半導体装置の製造方法において、 前記半導体基板表面の段差に応じて区分された部分領域
以外の領域を遮光する複数の遮光部を有する遮光板を用
意し、 前記遮光板と単一の前記露光用マスクとをあらかじめ定
められた形に保持したうえで、各部分領域ごとに焦点を
合わせ露光することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
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JP15972792A JP2861642B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 半導体装置の製造方法 |
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JP15972792A Expired - Fee Related JP2861642B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 半導体装置の製造方法 |
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