JP3159163B2 - 走査露光方法及び走査露光装置 - Google Patents

走査露光方法及び走査露光装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造工
程の一つとしてのフォトリソグラフィ工程で行われる露
光技術に関し、特にフォトマスクに対しスリット光での
走査を行う露光方式に用いられるフォトマスク用いた
走査露光方法及び走査露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造工程では、半導体ウェ
ハの表面上に形成された導電膜や絶縁膜を所要のパター
ンにエッチング形成するパターニング工程があり、この
パターニングを行うための技術としてのフォトリソグラ
フィ工程がある。このフォトリソグラフィ工程では、半
導体ウェハの表面上に形成された導電膜や絶縁膜等のパ
ターン形成膜上にフォトレジストを塗布し、形成しよう
とするパターンに対応した光透過部あるいは光不透過部
のパターンを有するフォトマスクに光源からの光を照射
し、このフォトマスクを透過した光を前記フォトレジス
トに照射することで前記パターンを露光し、その後にフ
ォトレジストを現像して露光部分のフォトレジストを除
去することで(ポジ型フォトレジスト)、前記フォトレ
ジストに前記フォトマスクのパターンを転写したパター
ン形成が行われる。しかる上で、パターン形成されたフ
ォトレジストを選択マスクとしてパターン形成膜を選択
的にエッチングすることで、前記導電膜や絶縁膜を所要
のパターンに形成することが可能となる。
【0003】ところで、近年における半導体装置の微細
化、高集積化に伴い、前記したフォトリソグラフィ工程
でのフォトマスクのパターンをフォトレジストに転写す
る露光技術として、スリット光を用いた走査露光技術が
提案されている。図7はその概略構成を示す図であり、
光源301から出射される紫外光を図外のコンデンサレ
ンズにより集光して平行光束とした上でスリット板30
2により前記光束の一部を遮光し、光軸を含む一方向、
例えばY方向に細長い矩形をしたスリット光SLとす
る。そして、このスリット光SLを、半導体ウェハ上に
形成する半導体チップの1チップに相当する露光用パタ
ーンが形成されているフォトマスクPMに照射し、この
フォトマスクPMを透過された光を縮小投影レンズ30
3により半導体ウェハWの表面に集光し、前記フォトマ
スクPMの露光用パターンPを半導体ウェハWの表面に
投影露光する。前記半導体ウェハWの表面には、図示は
省略するが前記したようにパターン形成膜が形成され、
かつその表面にフォトレジストが塗布されている。そし
て、前記フォトマスクPMをその面内において所定の速
度でX方向に移動させ、かつこれと同期して半導体ウェ
ハWを反対の−X方向に移動させることで、前記フォト
マスクPMはスリット光SLにより走査され、かつ半導
体ウェハWの表面にフォトマスクPMのパターンが走査
露光されることになる。なお、この場合、フォトマスク
Pの走査速度vPと、半導体ウェハWの走査速度vP
は、縮小投影レンズ303の結像倍率をmとしたとき、
vP=vW×mとすれば、フォトマスクPMの露光用パ
ターンPはX方向及びY方向に等しい縮小倍率で半導体
ウェハWに露光されることになる。
【0004】この走査露光方式では、光源301から出
射され、かつ平行光束とされた光のうち、光軸を含む矩
形のスリット領域のスリット光SLのみを利用して露光
を行うために、縮小投影レンズ303におけるレンズ収
差の影響を小さくし、半導体ウェハWの結像面における
歪みや焦点ボケを抑えたパターン露光が可能となる。因
みに、フォトマスクの露光用パターンを一括して半導体
ウェハに縮小投影して露光する方式の場合には、露光を
瞬時に行うことができるという利点はあるものの、縮小
投影レンズの周辺部を透過する光を利用してパターン露
光を行っているため、フォトマスクの周辺部においてレ
ンズ収差の影響が顕著となり、周辺部におけるパターン
の形状や寸法に誤差が生じ易いものとなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ここで、前記したよう
なスリット光による走査露光を行う場合、従来ではフォ
トマスクに形成する露光用パターンは、半導体ウェハに
対するフォトマスクの配置方向に基づいてのみ設計され
ている。例えば、半導体記憶装置のメモリセルのワード
線とビット線を形成する場合を例にとって説明する。図
7に示したように、従来ではステージ上に搭載された半
導体ウェハWのオリエンテーションフラット(以下、オ
リフラと称する)OFを基準に半導体ウェハWをX,−
X方向に走査しており、フォトマスクPMはフォトマス
クを支持するためのマスクステージに対して一定方向か
ら着脱する構成とされている。このため、メモリセルの
ワード線を露光するためのフォトマスクPMw’は、図
8(a)に示すように、ワード線の長辺方向がX方向に
沿って延長されたパターンPwとして形成される。これ
に対し、ワード線に直交されるビット線を露光するため
のフォトマスクPMbは、図8(b)に示すように、ビ
ット線の長辺方向がY方向に沿って延長されたパターン
Pbとして形成される。したがって、これらのフォトマ
スクPMw’,PMb’を用いてワード線とビット線の
各パターンPw,Pbを走査露光すると、ワード線パタ
ーンPwの露光時には、スリット光SLはワード線パタ
ーンPwの長辺方向に沿って走査され、ビット線パター
ンPbの露光時には、スリット光SLはビット線パター
ンPbの長辺方向と直交する方向に沿って走査される。
【0006】このようにして走査露光を行った上で、半
導体ウェハ上に形成されたワード線とビット線の各パタ
ーンについて本願発明者がそのパターン形状や寸法につ
いて検討したところ次のような問題が生じていることが
明らかになった。すなわち、形成されたビット線パター
ンについては、特にパターン形状と寸法に問題は生じて
いないが、ワード線パターンについては、図9に示すよ
うに、チップCの中心部ないしその近傍領域に配設され
ているワード線パターンPw1と、チップの周辺部に配
設されているワード線パターンPw2とでは、ワード線
の短辺寸法、すなわちワード線幅に寸法差が生じている
ことである。多数の半導体ウェハについての検討結果で
は、中心領域を通る前者のワード線パターンPw1に対
して、周辺部を通る後者のワード線パターンPw2の幅
寸法が細く形成されるという傾向が生じている。このた
め、形成される個々のチップの中心領域と周辺領域とで
は、最終的に形成されるワード線の線幅が異なることに
なり、この結果MOSトランジスタをメモリ素子とする
半導体記憶装置では、MOSトランジスタのゲート長が
チップの中心領域と周辺領域とで異なる寸法に形成され
ることになり、メモリセルの特性、例えばメモリセルの
MOSトランジスタのしきい値が中心領域と周辺部とで
相違してしまうことになる。このため、例えば、記憶さ
れたデータを読み出す際にビット線に現れる電流にばら
つきが生じ、誤ったデータ読み出しが生じてしまうとい
う、半導体記憶装置にとって致命的な問題が生じること
になる。
【0007】なお、前記した場合とは逆に、ワード線と
ビット線のそれぞれの延長方向を互いに逆にして同様の
パターン形成を行ったところ、今度はスリット光の長辺
方向と直交する方向に延長されているビット線におい
て、チップの中心領域と周辺領域とでそれぞれのビット
線の短辺方向の寸法、すなわち線幅に寸法差が生じてい
ることが確認された。このようなビット線の寸法がチッ
プの中心領域と周辺領域とで異なると、これに伴ってビ
ット線の抵抗が相違されることになり、前記したように
読み出したデータ電流がセンスアンプに到達されるまで
の電圧降下が各ビット線によって相違され、各ビット線
におけ正確なデータの読み出しができなくなるという問
題が生じることになる。なお、このような問題は前記し
たワード線、ビット線のパターン形成のみならず、一方
向に細長いライン状パターンをスリット光を用いた走査
露光によって転写する場合に、ライン状パターンの長辺
方向がスリット光の短辺方向、すなわちスリット光の走
査方向に向けられている場合において、光軸に近い領域
と、光軸から離れた領域とでライン幅が異なるパターン
が形成されることが確認されている。
【0008】本発明の目的は、露光されるラインパター
ンの短辺寸法を含めたパターン寸法のバラツキを解消し
てパターン寸法精度を高め、これにより高信頼度の半導
体装置を製造することを可能にした走査露光用フォトマ
スク用いた走査露光方法及び走査露光装置を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願発明者が前記したよ
うなライン状パターンでの幅寸法のばらつきが生じる要
因について研究を重ねたところ、チップの中心領域と周
辺領域との間に生じる寸法差、例えば前記したワード線
パターンの場合のワード線パターンの短辺の寸法差は、
縮小投影レンズを含む投影光学系において生じるコマ収
差が要因であることが確認された。すなわち、コマ収差
は縮小投影レンズの光軸を通る光と、この光軸に対して
傾斜された方向から縮小投影レンズを透過する光との焦
点位置がずれることが原因で生じるものであり、例え
ば、図10に示すような特性を有している。同図におい
て、横軸は光軸上の焦点位置f、縦軸は光がレンズに入
射する際の光軸Oに対する角度αである。このように、
光軸Oに対する角度αが増大するのに従って焦点位置の
ずれ量が増大されれるため、結像面においては焦点ボケ
が生じることになり、コマ収差が顕著なものとなる。そ
のため、このコマ収差は、スリット光SLにおける光軸
からの寸法が小さい短編側の両端部よりも、光軸からの
寸法が大きな長辺側の両端部においてコマ収差の影響が
大きくなる。前記したスリット光SLの場合には、長辺
端部での焦点ずれ量Δf1は、短辺端部での焦点ずれΔ
f2に比較して大きくなっている。したがって、このス
リット光SLを、例えば図8(a)に示したようにワー
ド線パターンPwの長辺方向に沿って走査したときに
は、スリット光SLの中心領域において露光されるチッ
プ中心領域のワード線パターンPw1よりも、スリット
光SLの両端領域において露光されるチップ周辺領域の
ワード線パターンPw2におけるコマ収差の影響が大き
くなる。このコマ収差の影響により、チップ周辺領域の
ワード線では集光性が劣化されて鮮鋭なパターン露光が
行われず、そのためにフォトレジストに対する露光が不
十分なものとなり、結果として、図9に示したような、
いわゆる「やせた露光」が生じ、最終的に形成されるチ
ップ周辺領域のワード線の線幅寸法が小さいものとな
る。
【0010】
【0011】このことから、本発明の走査露光方法は、
フォトマスクを走査して被露光体に対してパターン露光
を行うためのスリット光は、その長辺方向が前記フォト
マスクのライン状をした露光用パターンの長辺方向と一
致した状態で走査されることを特徴とする。例えば、前
記スリット光は光軸を含む位置に固定状態とされ、前記
フォトマスクはその面内において前記スリット光の短辺
方向に移動されて前記露光用パターンが前記スリット光
により走査され、かつ前記被露光体は前記フォトマスク
と同期してその面内において反対方向に移動されて前記
スリット光により前記フォトマスクの露光用パターンが
投影されるようにする。
【0012】さらに、本発明の走査露光装置は、光源か
ら出射された光を光軸を含む矩形のスリット光に制限す
るスリット手段と、ライン状をした露光用パターンが形
成されたフォトマスクを載置するマスクステージと、前
記マスクステージを前記スリット光の短辺方向に沿って
移動させて前記スリット光に対して前記フォトマスクの
露光用パターンを走査させるためのマスクステージ駆動
機構と、前記フォトマスクを透過した光を被露光体の表
面に縮小して結像させるための縮小投影レンズと、前記
被露光体を載置する被露光体ステージと、前記被露光体
ステージを前記マスクステージと同期して当該マスクス
テージの移動方向と反対方向に移動させるための被露光
体ステージ駆動機構とを備えており、前記マスクステー
ジは前記フォトマスクを面内の90度異なる平面方向に
載置可能に構成され前記被露光体ステージは、載置さ
れる被露光体を平面方向に少なくとも90度回転位置さ
せるためのθ駆動部と、前記被露光体を前記スリット光
の短辺方向と、これに直交するスリット光の長辺方向に
それぞれ移動させるXY駆動部とを備え、前記マスクス
テージと前記被露光体ステージは、前記フォトマスクの
前記露光用パターンの長辺方向と、前記被露光体に露光
されるパターンの長辺方向がそれぞれ前記スリット光の
長辺方向に一致される方向に載置可能に構成される。
【0013】このように、本発明では、フォトマスクに
形成されるライン状をした露光用パターンはそのパター
ン形状の長辺方向が露光時に走査されるスリット光の長
辺方向に一致された構成とし、スリット光の中心領域と
両端領域とのコマ収差の影響が抑制されるように、スリ
ットの長辺方向を、露光するパターンの長辺方向と一致
させて走査露光を行う。スリット光は縮小投影レンズの
光軸を含んで短辺寸法W1、長辺L1(W1<<L1)
の矩形のスリット光として構成されるため、前記光軸に
対してスリット短辺方向の両端部の寸法W1/2は、ス
リット長辺方向の両端部の寸法L1/2に比較して小さ
いため、スリット光の短辺方向の両端部でのコマ収差
は、スリット長辺方向の両端部でのコマ収差に比較して
小さいものとなる。この場合、スリットの長辺方向を、
露光するパターンの長辺方向と一致させることにより、
スリットの長辺方向の両端部におけるコマ収差は、露光
するパターンの長辺方向の両端部において生じるもの
の、このスリット光の短辺方向においてはスリット光が
全短辺方向にわたって露光されるため、露光するパター
ンの短辺方向の両端部でのコマ収差の影響は殆ど解消さ
れる。これにより、露光パターンの短辺方向ではフォト
レジストに対して充分な光量での露光が確保され、露光
不足に伴うパターン短辺の低減が生じることはなくな
る。また、スリット長辺方向の両端部において生じてい
るコマ収差により、露光するパターンの長辺方向の両端
部では露光量不足が生じることもあるが、この場合には
露光するパターンの長辺方向の両端部で線長が若干短く
されるのみであり、パターン短辺寸法に与える影響を殆
ど無くし、短辺寸法のばらつきの無いラインパターンの
露光、転写が実現できる。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の走査露光方法を実施
するための走査露光装置の構成を示す正面構成図、図2
はその要部の概略構成の斜視図である。走査露光装置1
00の上部には、紫外光を出射する光源101が配置さ
れており、この光源101から出射された紫外光を反射
鏡102で反射した上でコンデンサレンズ103により
集光して平行光束とする。この平行光束の光軸O上に
は、前記光軸Oを含む平面Y方向に細長いスリットを有
するスリット板104が配置され、前記平行光束のうち
光軸Oを通るスリット光SLのみを選択して透過させる
ように構成される。前記スリット板104の下側には、
マスクステージ105が配置されており、マスクステー
ジ駆動部106によって平面X方向に所要の速度で直線
移動可能に構成されている。前記マスクステージ105
には、露光するパターンに対応した光透過パターンを有
するフォトマスクPMが搭載され、前記マスクステージ
105によって平面X方向に走査可能とされる。また、
前記マスクステージ105の下側の前記平行光束の光軸
O上には、縮小投影レンズ107が配置され、前記マス
クステージ105上のフォトマスクPMのパターンを縮
小して後述する半導体ウェハWの表面に結像するように
構成される。さらに、前記縮小投影レンズ107の下側
位置には、ウェハステージ108が設置されており、こ
のウェハステージ108上には半導体ウェハWが載置さ
れ、前記縮小投影レンズ107によって前記フォトマス
クPFのパターンが投影露光される。
【0015】前記ウェハステージ108は、前記半導体
ウェハWに設けられたオリフラOFを基準にしてその平
面上の位置決めを行なうように構成されるとともに、ウ
ェハステージ駆動部109によって平面XY方向及びθ
方向に駆動可能に構成されている。すなわち、前記ウェ
ハステージ駆動部109は、前記ウェハステージ108
を搭載したθ駆動機構110と、このθ駆動機構110
を搭載して前記ウェハステージ108を一体的に平面X
Y方向に移動させるXY駆動機構111とを備えててい
る。そして、前記θ駆動機構110によって前記ウェハ
ステージ108をその平面上で90度の方向に回転可能
とし、またXY駆動機構111によって前記ウェハステ
ージ108をθ駆動機構110と共に平面X方向及びY
方向に直線移動可能に構成されている。そして、前記マ
スクステージ駆動部106、ウェハステージ駆動部10
9はそれぞれコントローラ112に電気接続されてお
り、このコントローラ112の制御により、それぞれ前
記マスクステージ105とウェハステージ108を駆動
するように構成されている。なお、前記走査露光装置1
00には、前記した構成の他に、前記縮小投影レンズ1
07の投影倍率を変化させるための機構や、ウェハステ
ージ108の焦点位置を調整するための機構等が設けら
れているが、ここではその説明は省略する。
【0016】以上の構成の走査露光装置100では、図
2のように、前記フォトマスクPMは、半導体ウェハW
に形成する半導体チップの1チップに対応するパターン
として形成されている。また、前記縮小投影レンズ10
7は、前記フォトマスクPMの1チップ相当領域を縮小
して前記半導体ウェハWの表面に結像するようにその縮
小倍率が設定されている。なお、前記半導体ウェハは、
前記各図には表れないが、その表面に絶縁膜や導電膜が
形成され、かつその上にフォトレジストが塗布されてい
る。そして、前記光源101からの紫外光をスリット板
104によりスリット光SLに制限した上で、このスリ
ット光SLでフォトマスクPMを照射し、フォトマスク
PMを透過した光を縮小投影レンズ107により半導体
ウェハWの表面上のフォトレジストに投影する。また、
これと同時にコントローラ112はマスクステージ駆動
部106を制御してフォトマスクPMをマスクステージ
105と共に平面X方向に所定の速度で移動させるとと
もに、これに同期してウェハ駆動部109によりXY駆
動機構111を制御して半導体ウェハWを前記フォトマ
スクPMとは反対の平面−X方向に所定の速度で移動さ
せる。
【0017】これにより、フォトマスクPMはスリット
光SLに対して走査されるとともに、スリット光SLが
透過されたフォトマスクPMのパターンが半導体ウェハ
Wの表面上に走査されながら投影され、フォトレジスト
に対する1チップ分の露光が行われることになる。1チ
ップ分の露光が完了した後は、半導体ウェハWはXY駆
動機構111により平面Y方向に1チップ分だけ移動さ
れ、次いで今度はマスクステージ駆動部106は反対の
−X方向に移動され、これと同期してウェハステージ駆
動部109のXY駆動機構111はX方向に移動され、
これにより半導体ウェハWの隣接する領域に次の1チッ
プ分の露光が行われることになる。この露光作業を繰り
返すことにより、半導体ウェハWに対する複数チップ分
の露光が完了されることになる。なお、この場合、フォ
トマスクPMの走査速度vPと、半導体ウェハの走査速
度vWは、縮小投影レンズ107の結像倍率mとしたと
き、vP=vW×mとすれば、フォトマスクPMのパタ
ーンはX方向及びY方向に等しい縮小倍率で半導体ウェ
ハWに露光されることになる。
【0018】前記した走査露光装置100を用いた走査
露光方法において、今、図3及び図4に示す半導体メモ
リセルのワード線とビット線を露光する場合を説明す
る。前記半導体メモリセルとして、ここではCOB構造
のDRAMに適用した例を示している。このCOB構造
のDRAMは、データを蓄積するための容量(キャパシ
タ)がビット線よりも上側に設けられているものであ
り、図3に断面図を、またそのAA線、BB線における
階層での断面図を図4(a),(b)に示している。こ
れらの図において、P型シリコン基板201にP- 拡散
層202及びフィールド酸化膜203で素子分離領域が
形成され、素子領域内にゲート酸化膜204と、その上
のワード線WLとしてのゲート電極205が形成されて
いる。このゲート電極205は、前記半導体ウェハWの
オリフラOFと直交する平面Y方向に延長Tれており、
その幅寸法、すなわち短辺寸法が0.2μm程度でピッ
チ寸法が0.2μm程度の複数のライン状に形成されて
いる。そして、前記ゲート電極205間の前記P型シリ
コン基板201にはソース・ドレインとなるN- 型拡散
層206とN+ 拡散層207が形成される。前記ゲート
電極205の上面と側面はそれぞれシリコン酸化膜20
8,209で覆われており、その上に第1の層間絶縁膜
210が形成されている。この第1の層間絶縁膜210
上には、前記半導体ウェハWのオリフラOFと平行な平
面X方向に延長された複数本のビット線BLとしての配
線211が形成されており、これらビット線BLは幅寸
法、すなわち短辺寸法が0.2μmでピッチ寸法が0.
15〜0.2μmののライン状に形成されている。そし
て、前記ビット線BL(211)は前記第1の層間絶縁
膜210の厚さ方向にわたって設けられた第1の導電プ
ラグ212によって前記N+拡散層207に電気接続さ
れている。さらに、前記ビット線BL(211)上には
第2の層間絶縁膜213が形成され、この上には蓄積電
極214、容量絶縁膜215、共通電極216が順次積
層されてキャパシタが構成され、前記蓄積電極214は
前記第1及び第2の各層間絶縁膜210,213の厚さ
方向にわたって設けられた第2の導電プラグ217によ
って前記N+ 型拡散層207に電気接続されている。
【0019】このようなDRAMの前記ワード線WLと
ビット線BLをパターン形成するためのフォトマスクの
一部を図5(a),(b)に示す。ワード線用のフォト
マスクPMwは、前記ビット線BLのパターンに対応し
てフォトマスクPMwの平面Y方向に延長されたライン
状の光透過パターンPwが形成されている。また、ビッ
ト線用のフォトマスクPMbは、前記ビット線BLのパ
ターンに対応して平面X方向に延長されたライン状の光
透過パターンPbが形成されている。なお、前記ビット
線用のパターンの一部に設けられている幅広部Pb’は
前記導電プラグ212に接続されるコンタクト部であ
る。そして、これら各フォトマスクPMw,PMbは、
図1及び図2に示した走査露光装置100のマスクステ
ージ105に搭載される。ワード線用のフォトマスクP
Mwをマスクステージ105に搭載するときには、図5
(a)の矢印S1のように、当該フォトマスクPMwの
左辺側をマスクステージ105にその右側から挿入して
搭載する。すなわち、ワード線パターンPwの長辺方向
がY方向に向けられるようにフォトマスクPMwを搭載
し、しかる上で、図6(a)のように、マスクステージ
駆動部106によりフォトマスクPMwをスリット光S
Lに対してX方向に移動させて、走査する。これによ
り、フォトマスクPMwのワード線パターンPwは、そ
の長辺方向がスリット光SLの長辺方向と一致した状態
で走査され、フォトマスクPMwを透過したスリット光
SLは縮小投影レンズ107により半導体ウェハWの表
面に結像され、ワード線パターンPwが半導体ウェハW
に縮小されて転写されることになる。また、このマスク
ステージ105のX方向の移動に同期してウェハステー
ジ108を−X方向に移動させることで、前記スリット
光SLによりワード線パターンPwは半導体ウェハWの
表面上で走査される。この走査により、半導体ウェハに
ワード線用フォトマスクPMwのワード線パターンPw
が1チップ分露光されることは前記した通りである。
【0020】またこのとき、図6(a)に示すように、
ワード線パターンPwはその長辺方向がY方向であり、
スリット光SLは長辺方向がY方向であるため、両者の
長辺方向は一致される。このため、縮小投影レンズ10
7にコマ収差が生じている場合でも、スリット光SLの
短辺方向では光軸からの距離が短いためにコマ収差がワ
ード線パターンPwの短辺寸法に与える影響は殆ど無
く、形成されるチップの全領域にわたって均一な短辺寸
法のワード線パターンを得ることが可能となる。このと
き、スリット光SLの長辺方向の両端部のコマ収差はチ
ップ外周部におけるワード線パターンPwの端部に影響
するものの、スリット光SLはその走査方向においては
スリット光SLが走査に伴って重なり状態で露光が行わ
れるため、スリット光SLの走査方向のコマ収差の影響
は少なく、したがってワード線パターンPwの短辺寸法
に対するコマ収差の影響は殆ど生じることはない。仮に
影響が生じるとしてもワード線パターンPwの両端部に
おいてワード線パターンPwの長辺方向に影響が生じ
て、ワード線パターンPwの両端部が若干露光不足とな
ってワード線パターンPwの長辺が若干短くなるのみで
ある。このワード線パターンによって形成されるワード
線WLの長辺方向の端部は、通常は素子分離領域上にま
で延長辺れているため、この領域のワード線の長辺が短
くなってもメモリセルに与える特性上の影響は殆ど生じ
ることはない。
【0021】次に、ビット線用のフォトマスクをマスク
ステージに搭載するときには、図5(b)に矢印S2で
示すように、当該フォトマスクPMbの上辺をマスクス
テージ105の右側から挿入してマスクステージ105
に搭載する。これにより、ビット線用のフォトマスクP
Mbは、前記したワード線用のフォトマスクPMwの場
合とは90度異なる方向を向けられてマスクステージ1
05に搭載されることになり、その結果として、図6
(b)のように、ビット線パターンPbはその長辺方向
が走査露光装置のY方向に向けられることになる。その
上で、前記ワード線用のフォトマスクPMwの場合と同
様に、マスクステージ駆動部106によりマスクステー
ジ105ををX方向に移動させて、ビット線用のフォト
マスクPMbをスリット光SLに対して走査する。これ
により、当該フォトマスクPMbのビット線パターンP
bは、その長辺方向がスリット光SLの長辺方向と一致
した状態で走査され、フォトマスクPMbを透過したス
リット光SLは縮小投影レンズ107により半導体ウェ
ハWの表面に結像され、ビット線パターンPbが半導体
ウェハWに縮小されて転写されることになる。
【0022】一方、ウェハステージ108においては、
ウェハステージ駆動部109のθ駆動機構110が動作
され、ウェハステージ108を90度平面方向に回転さ
せる。これにより、半導体ウェハWのオリフラOFは、
図2の状態から走査露光装置100の正面に対して直交
するY方向に向けられる。そして、ウェハステージ10
8を−X方向に移動することで、前記スリット光SLに
よりビット線パターンPbは半導体ウェハWの表面上で
走査される。この走査により、半導体ウェハWにビット
線用パターンPbが1チップ分露光される。このビット
線パターンPbは、ビット線用のフォトマスクPMbが
平面上で90度回転位置されており、かつ半導体ウェハ
Wもこれに対応して平面上で90度回転位置されている
ため、マスクステージ105とウェハステージ108が
それぞれX方向、−X方向に走査されているのにもかか
わらず、前記ワード線のパターンと90度直交する方向
に延長された状態で転写されることになる。
【0023】このとき、図6(b)に示したように、ビ
ット線パターンPbはその長辺方向がワード線の場合と
同様にY方向とされており、またスリット光SLは長辺
方向がY方向であるため、両者の長辺方向は一致され
る。このため、縮小投影レンズ107にコマ収差が生じ
ている場合でも、スリット光SLの短辺方向では光軸か
らの距離が短いためにコマ収差がビット線パターンPb
の短辺寸法に与える影響は殆ど無く、形成されるチップ
の全領域にわたって均一な短辺寸法のビット線パターン
を得ることが可能となる。このとき、ワード線パターン
の場合と同様に、スリット光SLの長辺方向の両端部の
コマ収差はチップ外周部におけるビット線パターンPb
の端部に影響するものの、スリット光SLの走査方向に
おいてはスリット光SLが重なり状態で露光が行われる
ため、スリット光SLの走査方向のコマ収差の影響は少
なく、したがってビット線パターンPbの短辺寸法に対
するコマ収差の影響は殆ど生じることはない。仮に影響
が生じるとしてもビット線パターンPbの両端部におい
てビット線の長辺方向に影響が生じて、ビット線の両端
部が若干露光不足となって形成されるビット線BLの長
辺が若干短くなるのみである。ビット線の長辺方向の端
部は、通常はビット線における電流の通流に寄与される
ことは少ないため、この領域のビット線の長辺が短くな
ってもメモリセルに与える特性上の影響は殆ど生じるこ
とはない。
【0024】したがって、この実施形態で形成される図
3及び図4に示したようなワード線WLとビット線BL
は、それぞれの長辺方向にスリット光SLの長辺方向が
向けられて走査露光されるために、縮小投影レンズ10
7におけるコマ収差の影響を殆ど無視した露光が実現で
き、ワード線WLにおいてはチップ内の全領域にわたっ
て均一な短辺寸法のワード線の形成が可能となり、ワー
ド線で構成されるMOSトランジスタのチャネル長を均
一化し、このMOSトランジスタで構成されるメモリセ
ルの特性の均一化が実現できる。また、ビット線BLに
おいては、チップ内の全領域にわたって均一は短辺寸法
のビット線の形成が可能となり、ビット線の抵抗を均一
化し、特にメモリセルから読み出すデータ電流の均一化
を図ってデータ読み出しの信頼性を高めることが可能と
なる。
【0025】ここで、前記実施形態では、本発明をワー
ド線、ビット線の各パターンを走査露光する例について
説明したが、これらのパターンに限定されるものではな
く、細長いパターンを転写するためのマスクを用いてス
リット光により走査露光する場合には本発明を同様に適
用することが可能である。例えば、ASICにおけるX
方向とY方向に交差する多数本の配線パターンを露光す
るためのフォトマスクに適用可能であることは言うまで
もない。また、実際の半導体装置のパターンは、前記し
たように単純なライン形状なものに限られるものではな
く、その長辺方向の一部において屈曲されたり、短辺寸
法が変化されるパターンが存在しているが、そのような
パターン形状の場合でも、パターンの長手方向にスリッ
トの長手方向を一致させるようにすれば、本発明の前記
した作用効果を享受することが可能となる。
【0026】また、本発明の走査露光を実施するための
走査露光装置としては、前記した実施形態の構成に限ら
れるものではなく、例えば、露光するパターン形状に応
じてスリット板のスリット方向を90度回転させてX方
向に設定するとともに、マスクステージ駆動機構とウェ
ハステージ駆動機構を平面XY方向に移動可能に構成し
て、フォトマスクとウェハの走査方向をそれぞれY方向
に走査させるようにしてもよい。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、フォトマ
スクに形成されるライン状をした露光用パターンはその
パターン形状の長辺方向が露光時に走査されるスリット
光の長辺方向に一致された構成とし、スリット光の中心
領域と両端領域とのコマ収差の影響が抑制されるよう
に、スリットの長辺方向を、露光するパターンの長辺方
向と一致させて走査露光を行う構成とすることにより、
露光するパターンに対するスリットの長辺方向の両端部
におけるコマ収差の影響を緩和し、コマ収差の影響によ
るパターン形状やパターン寸法のばらつきを解消し、高
精度なパターンの露光、転写を実現することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる走査露光装置の正面構成図であ
る。
【図2】図1の走査露光装置の要部の概略構成と走査露
光状態を示す斜視図である。
【図3】走査露光により形成しようとする半導体装置の
断面図である。
【図4】図3の半導体装置のAA線、BB線の階層断面
図である。
【図5】ビット線とワード線の各フォトマスクの一部の
パターン図である。
【図6】図5のビット線及びワード線の各フォトマスク
における走査露光状態を示す図である。
【図7】スリット光により走査露光方法を説明するため
の概念構成図である。
【図8】従来におけるビット線とワード線の各フォトマ
スクを用いた走査露光方法を説明するための図である。
【図9】従来における露光パターンでの不具合を説明す
るための図である。
【図10】コマ収差を説明するための特性図である。
【符号の説明】
100 走査露光装置 101 光源 104 スリット板 105 マスクステージ 106 マスクステージ駆動部 107 縮小投影レンズ 108 ウェハステージ 109 ウェハステージ駆動部 110 θ駆動機構 111 XY駆動機構 PM フォトマスク W ウェハ WL ワート線 BL ビット線 PMw ワード線用フォトマスク PMb ビット線用フォトマスク Pw ワード線パターン Pb ビット線パターン SL スリット光

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ライン状をした露光用パターンが形成さ
    れたフォトマスクに対してスリット光をスリット短辺方
    向に相対的に走査して前記露光用パターンを被露光体表
    面に露光する走査露光方法において、前記スリット光
    は、その長辺方向が前記フォトマスクの前記露光用パタ
    ーン形状の長辺方向と一致した状態で走査されることを
    特徴とする走査露光方法。
  2. 【請求項2】 前記スリット光は光軸を含む位置に固定
    状態とされ、前記フォトマスクはその面内において前記
    スリット光の短辺方向に移動されて前記露光用パターン
    が前記スリット光により走査され、かつ前記被露光体は
    前記フォトマスクと同期してその面内において反対方向
    に移動されて前記スリット光により前記フォトマスクの
    露光パターンが露光される請求項1に記載の走査露光方
    法。
  3. 【請求項3】 前記フォトマスクの前記露光用パターン
    の長辺方向がそれぞれ異なるフォトマスクを前記スリッ
    ト光に対して走査する際には、各フォトマスクはそれぞ
    れの前記露光用パターンの長辺方向が前記スリット光の
    長辺方向に一致する方向に設定され、かつ前記露光用パ
    ターンの短辺方向に沿って移動されて前記スリット光に
    より走査される請求項2に記載の走査露光方法。
  4. 【請求項4】 光源から出射された光を光軸を含む矩形
    のスリット光に制限するスリット手段と、ライン状をし
    た露光用パターンが形成されたフォトマスクを載置する
    マスクステージと、前記マスクステージを前記スリット
    光の短辺方向に沿って移動させて前記スリット光に対し
    て前記フォトマスクの露光用パターンを走査させるため
    のマスクステージ駆動機構と、前記フォトマスクを透過
    した光を被露光体の表面に縮小して結像させるための
    投影レンズと、前記被露光体を載置する被露光体ステ
    ージと、前記被露光体ステージを前記マスクステージと
    同期して当該マスクステージの移動方向と反対方向に移
    動させるための被露光体ステージ駆動機構とを備え、前
    記マスクステージは前記フォトマスクを面内の90度異
    なる平面方向に載置可能に構成され前記被露光体ステ
    ージは、載置される被露光体を平面方向に少なくとも9
    0度回転位置させるためのθ駆動部と、前記被露光体を
    前記スリット光の短辺方向と、これに直交するスリット
    光の長辺方向にそれぞれ移動させるXY駆動部とを備
    え、前記マスクステージと前記被露光体ステージは、前
    記フォトマスクの前記露光用パターンの長辺方向と、前
    記被露光体に露光されるパターンの長辺方向がそれぞれ
    前記スリット光の長辺方向に一致される方向に載置可能
    に構成されることを特徴とする走査露光装置。
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