JP3238732B2 - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

Info

Publication number
JP3238732B2
JP3238732B2 JP25507791A JP25507791A JP3238732B2 JP 3238732 B2 JP3238732 B2 JP 3238732B2 JP 25507791 A JP25507791 A JP 25507791A JP 25507791 A JP25507791 A JP 25507791A JP 3238732 B2 JP3238732 B2 JP 3238732B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
photomask
pattern
phase shifter
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP25507791A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH052260A (ja
Inventor
好彦 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP25507791A priority Critical patent/JP3238732B2/ja
Publication of JPH052260A publication Critical patent/JPH052260A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3238732B2 publication Critical patent/JP3238732B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、露光技術に関し、例え
ば半導体製造プロセスにおけるフォトマスクを用いた集
積回路パターンの転写などに適用して有効な技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の微細化が進み、回路素
子や配線の設計ルールがサブミクロンのオーダになる
と、i線(波長365nm)などの光を使用してフォト
マスク上の集積回路パターンを半導体ウエハに転写する
フォトリソグラフィ工程では、パターンの精度の低下が
深刻な問題となる。
【0003】すなわち、図49に示すようなフォトマス
ク(M)上の一対の光透過領域P1,P2 と遮光領域Nと
からなるパターンをウエハ上に転写する場合、光源から
放射される光の位相が揃っているときには、光透過領域
1,P2 のそれぞれを透過した直後の二つの光の位相
は、図50に示すように、同相となる。
【0004】そのため、図51に示すように、ウエハ上
の本来は遮光領域となる箇所でこれら二つの光が干渉し
て強め合い、図52に示すように、ウエハ上における上
記パターンの投影像のコントラストが低下し、焦点深度
が浅くなる結果、パターンの寸法が光源の波長にほぼ等
しいサブミクロンのオーダになると、転写精度が大幅に
低下してしまうことになる。
【0005】このような問題を改善する手段として、フ
ォトマスクを透過する光の位相を反転させることによっ
て、投影像のコントラストの低下を防止する位相シフト
技術が注目されている。
【0006】例えば特公昭62−59296号公報に
は、フォトマスク上の遮光領域を挟む一対の光透過領域
の一方に透明膜(位相シフタ)を形成し、上記一対の光
透過領域を透過した二つの光の位相を互いに逆相とする
ことによって、ウエハ上の本来は遮光領域となる箇所で
二つの光の干渉光の強度を弱くする位相シフト技術が開
示されている。
【0007】上記位相シフト技術においては、図53に
示すようなフォトマスク(M)上の一対の光透過領域P
1,P2 および遮光領域Nからなるパターンをウエハ上に
転写する際、光透過領域P1,P2 のいずれか一方に所定
の屈折率を有する透明膜からなる位相シフタ15を形成
し、光透過領域P1,P2 を透過した直後の二つの光の位
相が互いに逆相となる(図54参照)ように位相シフタ
15の膜厚を調整する。
【0008】このようにすると、ウエハ上では、上記二
つの光が遮光領域Nで互いに干渉し合って弱め合う(図
55参照)ので、上記パターンの投影像のコントラスト
が改善され(図56参照)、解像度および焦点深度が向
上する結果、微細なパターンの転写精度が良好になる。
【0009】また、特開昭62−67514号公報に
は、フォトマスク上の第一の光透過領域の周囲に第二の
微小な光透過領域を設けると共に、これらの光透過領域
のいずれか一方に位相シフタを形成し、二つの光透過領
域を透過した光の位相を互いに逆相とすることによっ
て、第一の光透過領域を透過した光の振幅が横方向に広
がるのを防止する位相シフト技術が開示されている。
【0010】さらに、特開平2−140743号公報に
は、光透過領域内の一部に位相シフタを形成し、この位
相シフタが有る箇所と無い箇所とを透過した二つの光の
位相を互いに逆相とすることによって、位相シフタの境
界部を強調させる位相シフト技術が開示されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
フォトマスクは、様々な集積回路パターンが複雑に配置
されているため、前述した位相シフト技術を実際のフォ
トマスクに適用しようとすると、位相シフタを配置する
場所の選定が極めて困難となり、フォトマスクのパター
ン設計に多大な時間と労力とを要するという問題があっ
た。
【0012】そこで本発明の目的は、フォトマスクのパ
ターン設計を容易に行うことのできる位相シフト技術を
提供することにある。
【0013】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0014】
【課題を解決するための手段】(1)本願発明の半導体
集積回路装置の製造方法は、開口部の内部に設けられ、
一辺が前記開口部を横切るように位相シフタが形成され
た第1の光透過領域と、位相シフタが形成されていない
第2の光透過領域とを有する第1のフォトマスクを用い
て、基体に、前記開口部および前記第1の光透過領域を
透過した光と前記第2の光透過領域を透過した光との干
渉の影を転写する工程と、前記開口部および前記干渉の
影に対応した領域が遮光されるように、前記開口部とほ
ぼ同じ大きさの遮光部が設けられた第2のフォトマスク
を通じて、前記基体に光を照射する工程とを有してい
る。
【0015】(2)本発明のパターン形成方法は、位相
シフタが形成された第1の光透過領域と、位相シフタが
形成されていない第2の光透過領域との間に遮光部が設
けられた第1のフォトマスクを用いて、ウエハにパター
ンを転写する第1の工程と、前記第1の工程による投影
像の、前記遮光部による影パターンに対応する領域に光
透過領域が設けられた第2のフォトマスクを用いて、前
記ウエハにパターンを転写する第2の工程とを有してい
る。
【0016】
【作用】
(1) 上記した手段によれば、一つのパターンを二つのフ
ォトマスクに分け、一方のフォトマスクに位相シフタを
配置するので、位相シフタを配置する場所の選定が容易
になり、位相シフト用フォトマスクのパターン設計に要
する時間および労力を著しく低減することが可能とな
る。
【0017】(2) 上記した手段によれば、一つのパター
ンを同一のフォトマスクの二つのパターン領域に分け、
一方のパターン領域に位相シフタを配置するので、位相
シフタを配置する場所の選定が容易になり、位相シフト
用フォトマスクのパターン設計に要する時間および労力
を著しく低減することが可能となる。
【0018】
【実施例1】図1は、本実施例において用いる露光装置
1の光学系である。光源2と試料3とを結ぶ光路上に
は、ビームエクスパンダ4、ミラー5,6,7,8、ハ
ーフミラー(またはビームスプリッタ)9、レンズ1
0,11および対物レンズ12,13が配置されてお
り、アライメント系には、一対のフォトマスクM1,M2
が位置決めされている。
【0019】光源2は、例えばi線(波長365nm)
などの光Lを放射する高圧水銀ランプであり、試料3
は、例えばシリコン単結晶からなる半導体ウエハであ
る。このウエハの表面には、光Lに感光するフォトレジ
ストがスピン塗布されている。
【0020】一対のフォトマスクM1,M2 は、ウエハに
所定の集積回路パターンを転写する、例えば実寸の5倍
の寸法の集積回路パターンの原画が形成されたレチクル
である。この集積回路パターンは、二つのフォトマスク
1,M2 に分けて形成されており、それぞれのフォトマ
スクM1,M2 のパターンを重ね合わせることによって、
本来のパターンがウエハに転写されるようになってい
る。
【0021】露光装置1の光源2から放射された光L
は、ビームエクスパンダ4によって拡大され、ミラー5
によって屈折された後、ハーフミラー9によって二つの
光L1,2 に分割される。その後、二つの光L1,2
一方(L1)は、そのまま直進して第一のフォトマスクM
1 に入射し、もう一方(L2)は、ミラー6によって屈折
された後、第二のフォトマスクM2 に入射する。
【0022】なお、二つの光L1,2 の干渉を防ぐた
め、光L2 の光軸上にインコヒーレント変換器(図示せ
ず)を挿入してもよい。また、二つの光L1,2 の光路
差を可干渉距離以上にするような透明ガラスを挿入して
もよい。
【0023】第一のフォトマスクM1 を透過した光L1
は、レンズ10を透過した後、ミラー7によって屈折さ
れ、さらに対物レンズ12によってスポット光ビームと
なり、XYテーブル14上に位置決めされた試料3の表
面に入射する。また、第二のフォトマスクM2 を透過し
た光L2 は、レンズ11を透過した後、ミラー8によっ
て屈折され、さらに対物レンズ13によってスポット光
ビームとなり、試料3の表面の前記光L1が入射した箇
所に入射する。
【0024】このように、本実施例の露光装置1は、光
源2から放射された光Lを二つの光L1,2 に分割し、
一方の光L1 を第一のフォトマスクM1 に、またもう一
方の光L2 を第二のフォトマスクM2 にそれぞれ入射し
た後、二つの透過光L1,を試料3上の同一箇所に
同時に入射する。
【0025】なお、上記手段に代え、従来の露光装置を
用いてフォトマスクMで露光を行い、その後、もう
一つのフォトマスクM2 で重ね露光を行ってもよい。た
だし、この場合は、フォトマスクM1,M2 の交換に時間
を必要とするため、露光工程のスループットが低下す
る。
【0026】図2は、上記第一のフォトマスクM1 の要
部の断面図、図3は、同じく平面図である。例えば屈折
率が1.47程度の透明な合成石英ガラスからなるフォト
マスクM1 の主面には、周囲を遮光領域N1 によって囲
まれた、例えば矩形の光透過領域P1 が形成されてい
る。上記遮光領域N1 は、例えばCrなどの金属薄膜に
よって構成されている。
【0027】上記光透過領域P1 および遮光領域N1
形成するには、例えばスパッタ法を用いて全面にCrの
薄膜を堆積したガラス基板(マスクブランクス)の主面
に電子線レジストをスピン塗布し、電子線描画装置を用
いてこのガラス基板に電子線を照射する。
【0028】上記電子線描画装置は、集積回路パターン
の図形情報や位置座標などのパターンデータに基づい
て、コンピュータ制御により電子線を走査する。その
後、電子線レジストの露光部分を現像液により除去し、
露出したCr膜をエッチングした後、残りの電子線レジ
ストを除去することにより、上記フォトマスクM1 が完
成する。
【0029】上記第一のフォトマスクM1 の光透過領域
1 の一部には、例えばスピンオングラス(Spin On Gla
ss) などの透明な薄膜からなる位相シフタ15が設けら
れている。上記位相シフタ15は、光透過領域P1 の内
部に占めるその面積が光透過領域P1全体の面積のほぼ
半分になるように設定されている。従って、上記光透過
領域P1 を透過する光L1 は、位相シフタ15の有る箇
所を透過する光の量と位相シフタ15の無い箇所を透過
する光の量とがほぼ等しくなっている。
【0030】位相シフタ15の有る箇所と無い箇所とを
透過した二つの光の位相を互いに反転させるには、光の
波長をλ、位相シフタ15の屈折率をnとして、位相シ
フタ15の膜厚(d)を、d=λ/2(n−1)の整数
倍の関係を満たすように設定すればよい。例えば光の波
長を365nm(i線)、位相シフタ15を構成するス
ピンオングラスの屈折率を1.5とすると、位相シフタ1
5の膜厚を365nmまたはその整数倍とすればよい。
【0031】光透過領域P1 の一部に位相シフタ15を
形成するには、フォトマスクM1 の全面にスピンオング
ラスをスピン塗布し、これをベークした後、リソグラフ
ィ技術を用いて必要箇所のみを残せばよい。
【0032】図4は、前記第二のフォトマスクM2 の要
部の断面図、図5は、同じく平面図である。このフォト
マスクM2 は、第一のフォトマスクM1 と同一の材料か
らなり、その主面には、周囲を光透過領域P2 によって
囲まれた遮光領域N2 が形成されている。上記遮光領域
2 は、第一のフォトマスクM1 の光透過領域P1 とほ
ぼ同一の形状、寸法を有している。
【0033】前記第一のフォトマスクM1 の光透過領域
1 を透過した直後の光L1 は、図6に示すように、位
相シフタ15の有る箇所を透過した光の位相と位相シフ
タ15の無い箇所を透過した光の位相とが互いに逆相と
なる。
【0034】従って、試料3上では、上記二つの光がそ
れらの境界部で互いに干渉し合って弱め合い、図7に示
すようなパターンの回折投影像(D)が得られる。この
回折投影像(D)は、光源2から放射される光Lの位相
が揃っている場合には、コントラストの良い極微細なラ
インの像となる。
【0035】一方、前記第二のフォトマスクM2 の遮光
領域N2の周囲を透過した直後の光L2 は、図8に示す
ような振幅となるので、試料3上には、図9に示すよう
なパターンの投影像が得られる。
【0036】そこで、第一のフォトマスクM1 の回折投
影像(D)と、第二のフォトマスクの投影像の中心部と
を重ね合わせた場合には、試料3上には、図10に示す
ような極微細なラインの投影像が形成される。すなわ
ち、本実施例の露光方法によれば、試料3上に極微細な
パターンを転写することができるので、集積回路パター
ンを著しく微細化することができる。
【0037】しかも、本実施例の露光方法によれば、所
定のパターンを試料に転写する際、上記パターンを二つ
のフォトマスクM1,M2 に分けて形成し、一方のフォト
マスクM1 にのみ位相シフタ15を配置するので、一枚
のフォトマスクに位相シフタを形成する従来の位相シフ
ト技術に比べて位相シフタ15を配置する場所の選定が
容易になり、フォトマスクのパターン設計に要する時間
および労力を著しく低減することができる。
【0038】なお、前記第一のフォトマスクM1 は、光
透過領域P1 の一部にスピンオングラスのような透明な
薄膜を堆積して位相シフタ15を形成したが、例えば図
11に示すように、光透過領域P1 の一部をエッチング
で加工して凹溝を形成し、これを位相シフタ15とする
こともできる。この場合は、フォトマスクM1 を構成す
る合成石英ガラスの屈折率をn、光の波長をλとして、
凹溝の深さをλ/2(n−1)またはその整数倍とすれ
ばよい。
【0039】
【実施例2】次に、本発明の露光方法に用いるフォトマ
スクの他の実施例を図12〜図15を用いて説明する。
【0040】図12は、第一のフォトマスクM1 の要部
の断面図、図13は、同じく平面図である。このフォト
マスクM1 の主面には、周囲を遮光領域N1 によって囲
まれた、例えば矩形の光透過領域P1 が形成されてお
り、この光透過領域P1 の一部には、例えばスピンオン
グラスからなる位相シフタ15が設けられている。
【0041】上記第一のフォトマスクM1 は、光透過領
域P1 の内部に占める位相シフタ15の面積比率が前記
実施例のフォトマスクM1 に比べて小さくなっており、
従って、位相シフタ15の有る箇所を透過する光量は、
位相シフタ15の無い箇所を透過する光量よりも少な
い。
【0042】図14は、第二のフォトマスクM2 の要部
の断面図、図15は、同じく平面図である。この第二の
フォトマスクM2 の主面には、三方を光透過領域P2
よって囲まれた遮光領域N2 が形成されている。
【0043】前記第一のフォトマスクM1 の光透過領域
1 を透過した直後の光L1 は、図16に示すように、
位相シフタ15の有る箇所を透過した光の位相と位相シ
フタ15の無い箇所を透過した光の位相とが互いに逆相
となるので、試料3上では、上記二つの光がそれらの境
界部で互いに干渉し合って弱め合い、図17に示すよう
なパターンの回折投影像(D)が得られる。この回折投
影像(D)は、前記実施例の場合と同様、光源2から放
射される光Lの位相が揃っている場合には、コントラス
トの良い極微細なラインの像となる。
【0044】一方、前記第二のフォトマスクM2 の遮光
領域N2の周囲を透過した直後の光L2 は、図18に示
すような振幅となるので、試料3上には、図19に示す
ようなパターンの投影像が得られる。
【0045】そこで、第一のフォトマスクM1 の回折投
影像(D)と、第二のフォトマスクM2 の投影像の端部
とを重ね合わせた場合には、試料3上には、図20に示
すように、第二のフォトマスクM2 の遮光領域N2 の端
部のコントラストが向上した投影像が形成される。
【0046】このように、本実施例の露光方法によれ
ば、試料3上に転写されるパターンの端部のコントラス
トを向上させることができる。
【0047】
【実施例3】本発明の露光方法は、図21に示すよう
な、二本の平行なラインをそれらの一端で接続したコの
字形のパターンを試料3上に転写する際、上記パターン
を図22に示す第一のフォトマスクM1 と図23に示す
第二のフォトマスクM2 とに分けて形成する。
【0048】すなわち、第一のフォトマスクM1 には、
周囲が遮光領域N1 で囲まれた二つの光透過領域P1,P
1 を形成し、その一方の光透過領域P1 には、例えばス
ピンオングラスからなる位相シフタ15を形成する。上
記一対の光透過領域P1,P1 は、前記図21に示す二本
の平行なラインに対応している。
【0049】一方、第二のフォトマスクM2 には、周囲
が遮光領域N2 で囲まれた光透過領域P2 を形成する。
この光透過領域P2 は、前記図21に示す二本の平行な
ラインの接続部分に対応している。
【0050】図24および図25に示すように、上記第
一のフォトマスクM1 の光透過領域P1 を透過した直後
の光L1 は、位相シフタ15の有る光透過領域P1 を透
過した光の位相と位相シフタ15の無い光透過領域P1
を透過した光の位相とが互いに逆相となるので、試料3
上では、上記二つの光がそれらの境界部で互いに干渉し
合って弱め合い、図26に示すようなパターンの投影像
が得られる。
【0051】一方、図27に示す第二のフォトマスクM
2 の光透過領域P2 を透過した直後の光L2 は、図28
に示すような振幅となるので、試料3上には、図29に
示すようなパターンの投影像が得られる。
【0052】そこで、第一のフォトマスクM1 の投影像
と、第二のフォトマスクM2 の投影像とを重ね合わせた
場合には、試料3上には、図30に示すように、二本の
平行なラインの接続部分のコントラストが向上した投影
像が形成される。
【0053】このように、本実施例の露光方法によれ
ば、二本の平行なラインの接続部分のコントラストを向
上させることができる。
【0054】なお、本発明の露光方法で使用するフォト
マスクM1,M2 を作成する場合、図31に示すように、
位相シフタ15を構成する透明膜が微小な間隔で繰り返
し配置されたパターンによって遮光領域Nを形成するこ
ともできる。この場合は、透明なガラス基板の主面にス
ピンオングラスを塗布し、電子線描画装置を用いて上記
スピンオングラスをパターニングすればよい。
【0055】このようなフォトマスクM1,M2 の製造方
法によれば、光透過領域P、遮光領域Nおよび位相シフ
タ15を同時に作成することができるので、フォトマス
クM1,M2 の製造に要する時間および労力を著しく低減
することができる。
【0056】
【実施例4】次に、本発明の露光方法に用いるフォトマ
スクの他の実施例を図32〜図34を用いて説明する。
【0057】図32に示すように、例えば屈折率が1.4
7程度の透明な合成石英ガラスからなるフォトマスクM
の主面には、周囲を遮光領域Nによって囲まれた第一の
パターン領域A1 および第二のパターン領域A2 が隣接
して設けられている。
【0058】上記遮光領域Nは、例えばCrなどの金属
薄膜によって構成されており、その幅は、例えば0.5〜
10mm程度である。また、遮光領域Nの外側には、同じ
くCrなどの金属薄膜によって構成された位置合わせマ
ークB1,B2 が設けられている。
【0059】図33は、上記第一のパターン領域A1
要部の平面図である。このパターン領域A1 の内部に
は、周囲を遮光領域N1によって囲まれた、例えば矩形
の光透過領域P1 が形成されている。上記遮光領域N1
は、例えばCrなどの金属薄膜によって構成されてい
る。
【0060】上記光透過領域P1 の一部には、例えばス
ピンオングラスなどの透明な薄膜からなる位相シフタ1
5が設けられている。上記位相シフタ15は、光透過領
域P1 の内部に占めるその面積が光透過領域P1 全体の
面積のほぼ半分になるように設定されている。従って、
上記光透過領域P1 を透過する光L1 は、位相シフタ1
5の有る箇所を透過する光の量と位相シフタ15の無い
箇所を透過する光の量とがほぼ等しくなっている。
【0061】図34は、上記第二のパターン領域A2
要部の平面図である。このパターン領域B2 の内部に
は、周囲を光透過領域P2 によって囲まれた遮光領域N
2 が形成されている。上記遮光領域N2 は、前記第一の
パターン領域A1 の光透過領域P1 とほぼ同一の形状、
寸法を有している。
【0062】このように、上記第一のパターン領域A1
に形成されたパターンは、前記実施例1の第一のフォト
マスクM1 に形成されたパターンと同一の構成になって
おり、上記第二のパターン領域A2 に形成されたパター
ンは、前記実施例1の第二のフォトマスクM2 に形成さ
れたパターンと同一の構成になっている。
【0063】すなわち、前記実施例1は、試料3に転写
する所定のパターンを二つのフォトマスクM1,M2 に分
けて形成し、一方のフォトマスクM1 に位相シフタ15
を配置した構成になっているのに対し、本実施例は、試
料3に転写する所定のパターンを同一のフォトマスクM
の二つのパターン領域A1,A2 の内部に分けて形成し、
一方のパターン領域A1 に位相シフタ15を配置した構
成になっている。
【0064】図35は、本実施例において用いる露光装
置1の光学系である。光源2と試料3とを結ぶ光路上に
は、ミラー5,6、シャッタ16、アパーチャ17、シ
ョートカットフィルタ18、マスクブラインド19、コ
ンデンサレンズ20および縮小投影レンズ21が配置さ
れており、アライメント系には、前記フォトマスクMが
位置決めされている。このフォトマスクMは、マスク移
動台22によって水平方向に移動できるようになってい
る。
【0065】光源2は、例えばi線などの光Lを放射す
る高圧水銀ランプであり、試料3は、例えばシリコン単
結晶からなる半導体ウエハである。このウエハの表面に
は、光Lに感光するフォトレジストがスピン塗布されて
いる。ウエハは、ウエハ吸着台23の上に載置されてお
り、Z軸移動台24、X軸移動台25およびY軸移動台
26によって上下方向および水平方向に移動できるよう
になっている。
【0066】フォトマスクMは、ウエハに所定の集積回
路パターンを転写する、例えば実寸の5倍の寸法の集積
回路パターンの原画が形成されたレチクルである。この
集積回路パターンは、フォトマスクMの第一のパターン
領域A1 と第二のパターン領域A2 とに分けて形成され
ており、それぞれのパターン領域A1,A2 のパターンを
重ね合わせることによって、本来のパターンがウエハに
転写されるようになっている。
【0067】本実施例の露光装置1およびフォトマスク
Mを用いてウエハに所定の集積回路パターンを転写する
には、まず、光源2から放射された光Lをフォトマスク
Mに入射する。このとき、光LがフォトマスクMの第一
のパターン領域A1 のみに入射するようにマスクブライ
ンド19を調整する。
【0068】第一のパターン領域A1 を透過した光L
は、縮小投影レンズ21を介してスポット光ビームとな
り、ウエハ吸着台23上に位置決めされたウエハの表面
に入射する。
【0069】図36に示すように、試料3であるウエハ
の表面は、多数の露光領域E1,E2,E3...に分割されて
おり、第一のパターン領域A1 を透過した光Lは、ま
ず、第一の露光領域E1に入射する。続いて、X軸移動
台25およびY軸移動台26を駆動してウエハを水平方
向に移動し、第一のパターン領域A1 を透過した光Lを
第二の露光領域E2 に入射する。
【0070】以後、このような操作を繰り返し、第一の
パターン領域A1 を透過した光Lをウエハ表面のすべて
の露光領域に入射することにより、第一のパターン領域
1 に形成された集積回路パターンをウエハに転写す
る。
【0071】次に、マスクブラインド19を調整し、光
源2から放射された光LをフォトマスクMの第二のパタ
ーン領域A2 のみに入射する。第二のパターン領域A2
を透過した光Lは、縮小投影レンズ21を介してスポッ
ト光ビームとなり、ウエハの表面の第一の露光領域E1
に入射する。
【0072】以後、このような操作を繰り返し、第二の
パターン領域A2 を透過した光Lをウエハ表面のすべて
の露光領域に入射することにより、第二のパターン領域
2 に形成された集積回路パターンをウエハに転写す
る。
【0073】このように、本実施例の露光方法は、試料
3に転写する所定のパターンを同一のフォトマスクMの
二つのパターン領域A1,A2 に分けて形成し、第一のパ
ターン領域A1 に形成されたパターンをウエハに露光し
た後、第二のパターン領域A2 に形成されたパターンを
ウエハの同一箇所に重ね露光する。
【0074】上記第一のパターン領域A1 の光透過領域
1 を透過した直後の光L1 は、前記図6に示すよう
に、位相シフタ15の有る箇所を透過した光の位相と位
相シフタ15の無い箇所を透過した光の位相とが互いに
逆相となる。
【0075】従って、試料3上では、上記二つの光がそ
れらの境界部で互いに干渉し合って弱め合い、前記図7
に示すようなパターンの回折投影像(D)が得られる。
この回折投影像(D)は、光源2から放射される光Lの
位相が揃っている場合には、コントラストの良い極微細
なラインの像となる。
【0076】他方、上記第二のパターン領域A2 の遮光
領域N2の周囲を透過した直後の光L2 は、前記図8に
示すような振幅となるので、試料3上には、前記図9に
示すようなパターンの投影像が得られる。
【0077】そこで、第一のパターン領域A1 の回折投
影像(D)と、第二のパターン領域A2 の投影像の中心
部とを重ね合わせた場合には、試料3上には、前記図1
0に示すような極微細なラインの投影像が形成される。
すなわち、本実施例の露光方法によれば、試料3上に極
微細なパターンを転写することができるので、集積回路
パターンを著しく微細化することができる。
【0078】しかも、本実施例の露光方法によれば、所
定のパターンを試料に転写する際、上記パターンを同一
のフォトマスクMの二つのパターン領域A1,A2 に分け
て形成し、一方のパターン領域A1 にのみ位相シフタ1
5を配置するので、従来の位相シフト技術に比べて位相
シフタ15を配置する場所の選定が容易になり、フォト
マスクのパターン設計に要する時間および労力を著しく
低減することができる。
【0079】また、本実施例の露光方法によれば、試料
に転写するパターンを同一のフォトマスクMの二つのパ
ターン領域A1,A2 に分けて形成するので、フォトマス
クの交換は不要であり、露光工程のスループットが低下
することもない。
【0080】なお、第一のパターン領域A1 に形成され
たパターンを前記実施例2の第一のフォトマスクM1
形成されたパターンと同一の構成とし、第二のパターン
領域A2 に形成されたパターンを前記実施例2の第二の
フォトマスクM2 に形成されたパターンと同一の構成と
してもよい。
【0081】この場合は、第一のパターン領域A1 の回
折投影像と第二のパターン領域A2 の端部とを重ね合わ
せることにより、試料3上に第二のパターン領域A2
遮光領域N2 の端部のコントラストが向上した投影像を
形成することができる。
【0082】また、第一のパターン領域A1 に形成され
たパターンを前記実施例3の第一のフォトマスクM1
形成されたパターンと同一の構成とし、第二のパターン
領域A2 に形成されたパターンを前記実施例3の第二の
フォトマスクM2 に形成されたパターンと同一の構成と
してもよい。
【0083】この場合は、第一のパターン領域A1 の投
影像と第二のパターン領域A2 の投影像とを重ね合わせ
ることにより、試料3上に二本の平行なラインの接続部
分のコントラストが向上した投影像を形成することがで
きる。
【0084】なお、第一のパターン領域A1 の光透過領
域P1 の一部に形成する位相シフタ15は、前記図11
に示すように、光透過領域P1 の一部をエッチングで加
工して形成した凹溝で構成してもよい。
【0085】また、前記図31に示すように、位相シフ
タ15を構成する透明膜が微小な間隔で繰り返し配置さ
れたパターンによって遮光領域Nを形成してもよい。
【0086】次に、本実施例のフォトマスクMを用いた
半導体集積回路装置の製造方法の一例を図37〜図48
を用いて説明する。
【0087】図37〜図39図において、Mはネガ型の
フォトマスク、A1,A2 は第一および第二のパターン領
域、21は露光装置1の縮小投影レンズ、3はウエハ、
741はその主面上に形成された酸化珪素膜、742は
その上の全面にCVD法により堆積された多結晶シリコ
ン膜、754はその上にスピン塗布された厚さ0.6μm
程度のネガ型のフォトレジスト膜である。
【0088】図38において、754aはパターニング
されたフォトレジスト膜であり、図39において、74
2aはフォトレジスト膜754aをマスクとしてパター
ニングされた多結晶シリコン膜である。
【0089】図41〜図47は、ツイン・ウェル方式に
よるCMOS−スタティックRAM(SRAM)の製造
プロセス・フロー断面図であり、図48は、そのチップ
上のレイアウト図である。以下、順次説明する。
【0090】図41は、ツイン・ウェルプロセスによる
nウェルおよびpウェル形成プロセスを示す。同図にお
いて、3はn- 型のシリコン単結晶からなるウエハ(基
板)、760nはn型ウェル領域、760pはp型ウェ
ル領域である。
【0091】図42は、それに続くゲート形成プロセス
および形成されたゲートをマスクとして、セルフアライ
ンでイオン注入により各MOSFETのソース、ドレイ
ンを形成するプロセスを示す。同図において、761a
〜761cはフィールド酸化膜、762nおよび762
pはゲート酸化膜、763nおよび763pは多結晶シ
リコンのゲート電極、764nおよび764pはそれぞ
れn型およびp型の高濃度ソース・ドレイン領域であ
る。
【0092】図43は、層間絶縁膜形成プロセスおよび
第二層多結晶シリコン配線ならびに高抵抗形成プロセス
を示す。同図において、765は層間絶縁膜、766は
多結晶シリコン配線、766rは、SRAMメモリセル
の負荷抵抗となる多結晶シリコン高抵抗である。
【0093】図44は、スピンオングラスによる平坦化
プロセスおよびコンタクトホール(またはスルーホー
ル)形成プロセスを示す。同図において、767はスピ
ンオングラス膜、768a,768b,768d,76
8eはシリコン基板とのコンタクトホール、768c
は、多結晶シリコン配線766と上層とのスルーホール
である。
【0094】図45は、第一層Al配線形成プロセスを
示す。同図において、769a〜769eは第一層Al
配線である。
【0095】図46は、第一層Al配線上の層間絶縁膜
形成プロセスおよび第二層Al配線形成プロセスを示
す。同図において、770は第一層Al配線上の層間絶
縁膜、771aおよび771bはスルーホールを介して
第一層Al配線と接続された第二層Al配線である。
【0096】図47は、第二層Al配線上のファイナル
・パッシベーション膜形成プロセスを示す。同図におい
て、772はファイナル・パッシベーション膜である。
【0097】図48は、上記SRAMのチップ単位での
レイアウトを示す平面図である。同図において、721
は半導体チップ、722はメモリセル・マット、723
はI/O回路、アドレス・デコーダ、読出しおよび書込
み回路などを含む周辺回路である。
【0098】図40は、上記SRAMの製造プロセスの
フォトリソグラフィに関するプロセス、すなわち露光プ
ロセスを抽出し、フロー化して示した露光プロセス・フ
ロー図である。同図において、nウェル・フォト工程7
P1は、nウェルとなるべき部分以外を被覆するよう
に、窒化珪素膜(基板上)にフォトレジスト・パターン
を形成する工程、フィールド・フォト工程7P2は、n
チャネルおよびpチャネルのアクティブ領域上を被覆す
るように窒化珪素膜をパターニングするために、その上
にフォトレジスト膜を被着してパターニングする工程で
ある。
【0099】pウェル・フォト工程7P3は、pウェル
のチャネル・ストッパー領域を形成するために、nウェ
ル上を被覆するフォトレジスト膜をパターニングする工
程、ゲート・フォト工程7P4は、ゲート電極763
n,763pをパターニングするために全面に被着され
た多結晶シリコン層上にフォトレジスト膜をパターニン
グする工程である。
【0100】nチャネル・フォト工程7P5は、nチャ
ネル側にゲート電極763nをマスクにしてn型不純物
をイオン注入するために、pチャネル側にフォトレジス
ト膜をパターニングする工程、pチャネル・フォト工程
7P6は、逆にpチャネル側にゲート電極763pをマ
スクにしてp型不純物をイオン注入するために、nチャ
ネル側にフォトレジスト膜をパターニングする工程であ
る。
【0101】多結晶シリコン・フォト工程7P7は、多
結晶シリコン配線766または多結晶シリコン高抵抗7
66r(図43)となる第二層多結晶シリコン膜をパタ
ーニングするために全面に被着された多結晶シリコン層
上にフォトレジスト膜をパターニングする工程、R・フ
ォト工程7P8は、多結晶シリコン高抵抗766r(図
43)上をフォトレジスト膜で被覆した状態でその他の
部分に不純物イオンを注入するためにマスクとなるフォ
トレジスト膜をネガ・プロセスによってパターニングす
る工程である。
【0102】コンタクト・フォト工程7P9は、基板、
ソース・ドレイン領域、第一層多結晶シリコン層、第二
層多結晶シリコン層などと第一層Al配線(Al−I)
とのコンタクトをとるためのコンタクトホール768
a,768b,768d,768e(図44)を形成す
るためのフォトレジスト・パターンをポジ・プロセスに
より被着、パターニングする工程、Al−I・フォト工
程7P10(図45)は、第一層Al配線をパターニン
グするためのフォトレジスト・パターニング・プロセス
である。
【0103】スルーホール・フォト工程7P11は、第
一層Al配線と第二層Al配線との接続をとるためのス
ルーホールを開口するためのフォトレジスト・パターン
を形成する工程、Al−II・フォト工程7P12(図4
6)は、第二層Al配線のパターニングのフォトレジス
ト・パターニング・プロセス、ボンディングパッド・フ
ォト工程7P13は、ファイナル・パッシベーション膜
772にボンディングパッドに対応する100μm角程
度の開口を形成するために、パッド以外のファイナル・
パッシベーション膜上にフォトレジスト膜を被着する工
程である。
【0104】これらの露光プロセスのうち、nウェル・
フォト工程7P1、nチャネル・フォト工程7P5、p
チャネル・フォト工程7P6およびボンディングパッド
・フォト工程7P13は、最小寸法が比較的大きいの
で、一般に位相シフト法を使用する必要はないが、その
他のフォト工程では本発明の露光方法を用いた位相シフ
ト法を使用する。
【0105】特に、ゲート・フォト工程7P4に本発明
の露光方法を用いることにより、ゲート寸法のばらつき
の少ない微細ゲート加工を実現することができる。
【0106】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0107】前記実施例では、二つのフォトマスク(ま
たは二つのパターン領域)の一方にのみ位相シフタを形
成したが、双方に位相シフタを形成してもよい。
【0108】また、本発明の露光方法で用いるフォトマ
スク(またはパターン領域)は、三つまたはそれ以上で
あってもよい。すなわち、試料に転写するパターンを三
つまたはそれ以上のフォトマスクに分けて形成したり、
一つのフォトマスクの三つまたはそれ以上のパターン領
域に分けて形成したりしてもよい。
【0109】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
【0110】(1) 試料に転写すべきパターンを、光透過
領域の一部に位相シフタを設けた第一のフォトマスク
と、第二のフォトマスクとに分けて形成し、上記第一の
フォトマスクの光透過領域を透過した光の位相差による
回折投影像と、上記第二のフォトマスクの光透過領域を
透過した光の投影像とを試料上で重ね合わせる本発明の
露光方法によれば、位相シフタを配置する場所の選定が
容易になり、位相シフト用フォトマスクのパターン設計
に要する時間および労力を著しく低減することができ
る。
【0111】(2) 試料に転写すべきパターンを、光透過
領域の一部に位相シフタを設けた第一のパターン領域
と、第二のパターン領域とに分けて形成し、上記第一の
パターン領域の光透過領域を透過した光の位相差による
回折投影像と、上記第二のパターン領域の光透過領域を
透過した光の投影像とを試料上で重ね合わせる本発明の
露光方法によれば、前記(1) と同様の効果を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である露光方法に用いる露光
装置の概略図である。
【図2】この実施例で用いる第一のフォトマスクの要部
断面図である。
【図3】この実施例で用いる第一のフォトマスクの要部
平面図である。
【図4】この実施例で用いる第二のフォトマスクの要部
断面図である。
【図5】この実施例で用いる第二のフォトマスクの要部
平面図である。
【図6】第一のフォトマスクを透過した直後の光の振幅
を示す図である。
【図7】試料上におけるこの光の強度を示す図である。
【図8】第二のフォトマスクを透過した直後の光の振幅
を示す図である。
【図9】試料上におけるこの光の強度を示す図である。
【図10】試料上における合成光の強度を示す図であ
る。
【図11】第一のフォトマスクの別例を示す要部断面図
である。
【図12】本発明の他の実施例で用いる第一のフォトマ
スクの要部断面図である。
【図13】同じく第一のフォトマスクの要部平面図であ
る。
【図14】この実施例で用いる第二のフォトマスクの要
部断面図である。
【図15】同じく第二のフォトマスクの要部平面図であ
る。
【図16】第一のフォトマスクを透過した直後の光の振
幅を示す図である。
【図17】試料上におけるこの光の強度を示す図であ
る。
【図18】第二のフォトマスクを透過した直後の光の振
幅を示す図である。
【図19】試料上におけるこの光の強度を示す図であ
る。
【図20】試料上における合成光の強度を示す図であ
る。
【図21】試料に転写されるパターンの一例を示す平面
図である。
【図22】本発明の他の実施例で用いる第一のフォトマ
スクの要部平面図である。
【図23】この実施例で用いる第二のフォトマスクの要
部平面図である。
【図24】第一のフォトマスクの要部断面図である。
【図25】第一のフォトマスクを透過した直後の光の振
幅を示す図である。
【図26】試料上におけるこの光の強度を示す図であ
る。
【図27】第二のフォトマスクの要部断面図である。
【図28】第二のフォトマスクを透過した直後の光の振
幅を示す図である。
【図29】試料上におけるこの光の強度を示す図であ
る。
【図30】試料上における合成光の強度を示す図であ
る。
【図31】第一のフォトマスクの別例を示す要部断面図
である。
【図32】本発明の他の実施例で用いるフォトマスクの
要部平面図である。
【図33】この実施例で用いるフォトマスクの第一のパ
ターン領域の要部平面図である。
【図34】この実施例で用いるフォトマスクの第二のパ
ターン領域の要部平面図である。
【図35】本発明の他の実施例である露光方法に用いる
露光装置の概略図である。
【図36】半導体ウエハの平面図である。
【図37】本発明の露光方法を用いたCMOS−SRA
Mの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図38】このCMOS−SRAMの製造方法を示すウ
エハの要部断面図である。
【図39】このCMOS−SRAMの製造方法を示すウ
エハの要部断面図である。
【図40】このCMOS−SRAMの製造プロセスの露
光プロセスを抽出し、フロー化して示した露光プロセス
・フロー図である。
【図41】このCMOS−SRAMの製造方法を示すウ
エハの要部断面図である。
【図42】このCMOS−SRAMの製造方法を示すウ
エハの要部断面図である。
【図43】このCMOS−SRAMの製造方法を示すウ
エハの要部断面図である。
【図44】このCMOS−SRAMの製造方法を示すウ
エハの要部断面図である。
【図45】このCMOS−SRAMの製造方法を示すウ
エハの要部断面図である。
【図46】このCMOS−SRAMの製造方法を示すウ
エハの要部断面図である。
【図47】このCMOS−SRAMの製造方法を示すウ
エハの要部断面図である。
【図48】このCMOS−SRAMのチップ単位でのレ
イアウトを示す平面図である。
【図49】従来のフォトマスクの要部断面図である。
【図50】このフォトマスクを透過した直後の光の振幅
を示す図である。
【図51】ウエハ上におけるこの光の振幅を示す図であ
る。
【図52】ウエハ上におけるこの光の強度を示す図であ
る。
【図53】従来の位相シフト用フォトマスクの要部断面
図である。
【図54】このフォトマスクを透過した直後の光の振幅
を示す図である。
【図55】ウエハ上におけるこの光の振幅を示す図であ
る。
【図56】ウエハ上におけるこの光の強度を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 露光装置 2 光源 3 試料 4 ビームエクスパンダ 5 ミラー 6 ミラー 7 ミラー 8 ミラー 9 ハーフミラー(またはビームスプリッタ) 10 レンズ 11 レンズ 12 対物レンズ 13 対物レンズ 14 XYテーブル 15 位相シフタ 16 シャッタ 17 アパーチャ 18 ショートカットフィルタ 19 マスクブラインド 20 コンデンサレンズ 21 縮小投影レンズ 22 マスク移動台 23 ウエハ吸着台 24 Z軸移動台 25 X軸移動台 26 Y軸移動台 721 半導体チップ 722 メモリセル・マット 723 周辺回路 741 酸化珪素膜 742 多結晶シリコン膜 742a 多結晶シリコン膜 754 フォトレジスト膜 754a フォトレジスト膜 760n n型ウェル領域 760p p型ウェル領域 761a フィールド酸化膜 761b フィールド酸化膜 761c フィールド酸化膜 762n ゲート酸化膜 762p ゲート酸化膜 763n ゲート電極 763p ゲート電極 764n 高濃度ソース・ドレイン領域 764p 高濃度ソース・ドレイン領域 765 層間絶縁膜 766 多結晶シリコン配線 766r 多結晶シリコン高抵抗 768a コンタクトホール 768b コンタクトホール 768d コンタクトホール 768e コンタクトホール 768c スルーホール 769a Al配線 769b Al配線 769c スルーホール 769d Al配線 769e Al配線 770 層間絶縁膜 771a Al配線 771b Al配線 772 ファイナル・パッシベーション膜 A1 パターン領域 A2 パターン領域 B1 位置合わせマーク B2 位置合わせマーク D 回折投影像 E1 露光領域 E2 露光領域 E3 露光領域 L 光 L1 光 L2 光 M フォトマスク M1 フォトマスク M2 フォトマスク N 遮光領域 N1 遮光領域 N2 遮光領域 P 光透過領域 P1 光透過領域 P2 光透過領域

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 開口部の内部に設けられ、一辺が前記開
    口部を横切るように位相シフタが形成された第1の光透
    過領域と、位相シフタが形成されていない第2の光透過
    領域とを有する第1のフォトマスクを用いて、基体に、
    前記開口部および前記第1の光透過領域を透過した光と
    前記第2の光透過領域を透過した光との干渉の影を転写
    する工程と、 前記開口部および前記干渉の影に対応した領域が遮光さ
    れるように、前記開口部とほぼ同じ大きさの遮光部が設
    けられた第2のフォトマスクを通じて、前記基体に光を
    照射する工程とを有することを特徴とする半導体集積回
    路装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第1の光透過領域を透過する光の量
    と前記第2の光透過領域を透過する光の量とは、ほぼ等
    しいことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装
    置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記位相シフタは、前記フォトマスクを
    構成するマスク基板を掘り込むことによって形成されて
    いることを特徴とする請求項1または2記載の半導体集
    積回路装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記位相シフタは、前記フォトマスクを
    構成するマスク基板上に形成されていることを特徴とす
    請求項1または2記載の半導体集積回路装置の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 前記第1の光透過領域と前記第2の光透
    過領域とは、互いに隣接して設けられていることを特徴
    とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体集積
    回路装置の製造方法。
JP25507791A 1991-02-08 1991-10-02 半導体集積回路装置の製造方法 Expired - Fee Related JP3238732B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25507791A JP3238732B2 (ja) 1991-02-08 1991-10-02 半導体集積回路装置の製造方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3-17186 1991-02-08
JP1718691 1991-02-08
JP25507791A JP3238732B2 (ja) 1991-02-08 1991-10-02 半導体集積回路装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH052260A JPH052260A (ja) 1993-01-08
JP3238732B2 true JP3238732B2 (ja) 2001-12-17

Family

ID=26353672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25507791A Expired - Fee Related JP3238732B2 (ja) 1991-02-08 1991-10-02 半導体集積回路装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3238732B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH052260A (ja) 1993-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6309800B1 (en) Process for fabricating semiconductor integrated circuit device, and exposing system and mask inspecting method to be used in the process
KR100240522B1 (ko) 반도체 집적 회로장치의 제조 방법
US5723236A (en) Photomasks and a manufacturing method thereof
JP4646367B2 (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JPH10207038A (ja) レチクル及びパターン形成方法
JPH08179492A (ja) 位相シフトマスクパターニングのためのi線ステッパリソグラフィ法
US6660438B2 (en) Method of manufacturing an electronic device and a semiconductor integrated circuit device
JP2001230186A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
US20030091940A1 (en) Pattern forming method and method of fabricating device
JP3912949B2 (ja) フォトマスクの形成方法及び半導体装置の製造方法
US6706452B2 (en) Method of manufacturing photomask and method of manufacturing semiconductor integrated circuit device
US5837426A (en) Photolithographic process for mask programming of read-only memory devices
JP2000019710A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
US6057066A (en) Method of producing photo mask
JP2001203139A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3238732B2 (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JP2001042545A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3619664B2 (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JP3135508B2 (ja) パターン形成方法およびデバイス生産方法
US8048614B2 (en) Semiconductor integrated circuit device fabrication method
JP3268692B2 (ja) 半導体集積回路パターンの形成方法およびそれに用いるマスクの製造方法
JPH10186630A (ja) 位相シフト露光マスクおよびその製造方法
JP3696982B2 (ja) 半導体集積回路露光用のフォトマスク
JP2002072444A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JP2000131824A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071005

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081005

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees