JP3298501B2 - 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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- JP3298501B2 JP3298501B2 JP10603098A JP10603098A JP3298501B2 JP 3298501 B2 JP3298501 B2 JP 3298501B2 JP 10603098 A JP10603098 A JP 10603098A JP 10603098 A JP10603098 A JP 10603098A JP 3298501 B2 JP3298501 B2 JP 3298501B2
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- Japan
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】マスクパタンを転写する露光装置の解像
力を向上させる従来技術のひとつとして、特開平０４−
１３６８５４に述べられているように、マスク内に半透
明部と透明部を設け、上記半透明部を通過するわずかな
光と、透明部を通過する光の位相を反転させるようにし
た半透明位相シフトマスクがある。この方法では、パタ
ンを転写するレジストの感度以下の光を半透明膜から通
過させ、この光と透過部を通過してきた光の位相が反転
するようにして、パタンのコントラストを向上させてい
る。
力を向上させる従来技術のひとつとして、特開平０４−
１３６８５４に述べられているように、マスク内に半透
明部と透明部を設け、上記半透明部を通過するわずかな
光と、透明部を通過する光の位相を反転させるようにし
た半透明位相シフトマスクがある。この方法では、パタ
ンを転写するレジストの感度以下の光を半透明膜から通
過させ、この光と透過部を通過してきた光の位相が反転
するようにして、パタンのコントラストを向上させてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
半透明位相シフトマスクを用いたリソグラフィ工程で
は、透過部と遮光部との光の透過率が遮光膜を用いたと
きと比較すると小さくなるので露光光量の変動に対する
裕度が、若干減少する。本願発明の目的は、半透明位相
シフトマスクを用いてパタンを形成する場合においても
露光光量の変動に対する裕度を向上することのできる半
導体装置の製造方法を提供することにある。特に、２重
露光される領域においてレジストの感光を防止し、また
微細パタンのパタン崩れや寸法変動を極力抑えることの
できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
半透明位相シフトマスクを用いたリソグラフィ工程で
は、透過部と遮光部との光の透過率が遮光膜を用いたと
きと比較すると小さくなるので露光光量の変動に対する
裕度が、若干減少する。本願発明の目的は、半透明位相
シフトマスクを用いてパタンを形成する場合においても
露光光量の変動に対する裕度を向上することのできる半
導体装置の製造方法を提供することにある。特に、２重
露光される領域においてレジストの感光を防止し、また
微細パタンのパタン崩れや寸法変動を極力抑えることの
できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明では、光透過パタ
ン部及び透過光の位相が前記光透過パタン部を透過した
光の位相とは反転する半透明位相シフト部を備えた素子
パタン領域と、前記素子パタン領域の周縁であって、そ
の端部にまでは至らない部分に解像度限界以下の半透明
位相シフタパタン及び透明パタンの繰り返しパタンから
なる周縁領域とを有するマスクを介し、半導体基板上の
レジスト膜に光を照射して、前記マスクの前記半透明位
相シフト部及び前記周縁領域にそれぞれ対応する前記レ
ジスト膜の第１の領域及び第２の領域が遮光領域となる
ようにステップアンドリピート露光でパタン転写する工
程を有し、前記パタン転写する工程において、前記レジ
スト膜の第２の領域の光強度が前記第１の領域の光強度
よりも小さく、かつ前記周縁領域への露光光を一部遮蔽
するようにマスキングブレードを前記周縁領域に重ねて
配置する半導体装置の製造方法とする。
ン部及び透過光の位相が前記光透過パタン部を透過した
光の位相とは反転する半透明位相シフト部を備えた素子
パタン領域と、前記素子パタン領域の周縁であって、そ
の端部にまでは至らない部分に解像度限界以下の半透明
位相シフタパタン及び透明パタンの繰り返しパタンから
なる周縁領域とを有するマスクを介し、半導体基板上の
レジスト膜に光を照射して、前記マスクの前記半透明位
相シフト部及び前記周縁領域にそれぞれ対応する前記レ
ジスト膜の第１の領域及び第２の領域が遮光領域となる
ようにステップアンドリピート露光でパタン転写する工
程を有し、前記パタン転写する工程において、前記レジ
スト膜の第２の領域の光強度が前記第１の領域の光強度
よりも小さく、かつ前記周縁領域への露光光を一部遮蔽
するようにマスキングブレードを前記周縁領域に重ねて
配置する半導体装置の製造方法とする。
【０００５】
【作用】半透明位相シフトパタンと透明パタンを同じ寸
法で解像度限界以下のピッチで配置するとパタンイメー
ジは消えるが、一様の光強度は０にならない。これは、
半透明位相シフト部を通過した光と透明部を通過した光
の光量に差があるため、位相反転効果による光の打ち消
し作用が効率よく行われないためである。半透明位相シ
フト部の設定透過率に応じて半透明位相シフト部の面積
と透明部の面積の比率を調整することにより光り強度を
０にすることができる。従って、本マスクは半透明位相
シフト部と透明部だけで構成されるため、新たに遮光部
形成用遮光膜を形成することが不要であり、マスク作成
工程が簡略化される。なお、上記遮光部は、素子領域内
の遮光部形成に適用できる。この場合、透過部と遮光部
との光の透過率の比を大きくできるので露光光量の変動
に対する裕度を増すことができる。特に、このような解
像度限界以下の半透明位相シフトパタンと透明パタンの
繰り返しパタンを素子パタン領域の周縁領域に設けるこ
とにより、２重露光される領域のレジストの感光が防止
され、また微細パタンのパタン崩れや寸法変動を極力抑
えることが可能となる。なお、マスキングブレードを用
いることを前提として、この繰り返しパタンをマスクの
端部にまでは至らないように形成することにより、この
繰り返しパタン形成領域が減るのでパタン欠陥が入りに
くくマスクの製造歩留まりが向上し、また描画時間が低
減されて製造時間が短縮され、低コストの半導体装置を
短期間で製造できることは言うまでもない。
法で解像度限界以下のピッチで配置するとパタンイメー
ジは消えるが、一様の光強度は０にならない。これは、
半透明位相シフト部を通過した光と透明部を通過した光
の光量に差があるため、位相反転効果による光の打ち消
し作用が効率よく行われないためである。半透明位相シ
フト部の設定透過率に応じて半透明位相シフト部の面積
と透明部の面積の比率を調整することにより光り強度を
０にすることができる。従って、本マスクは半透明位相
シフト部と透明部だけで構成されるため、新たに遮光部
形成用遮光膜を形成することが不要であり、マスク作成
工程が簡略化される。なお、上記遮光部は、素子領域内
の遮光部形成に適用できる。この場合、透過部と遮光部
との光の透過率の比を大きくできるので露光光量の変動
に対する裕度を増すことができる。特に、このような解
像度限界以下の半透明位相シフトパタンと透明パタンの
繰り返しパタンを素子パタン領域の周縁領域に設けるこ
とにより、２重露光される領域のレジストの感光が防止
され、また微細パタンのパタン崩れや寸法変動を極力抑
えることが可能となる。なお、マスキングブレードを用
いることを前提として、この繰り返しパタンをマスクの
端部にまでは至らないように形成することにより、この
繰り返しパタン形成領域が減るのでパタン欠陥が入りに
くくマスクの製造歩留まりが向上し、また描画時間が低
減されて製造時間が短縮され、低コストの半導体装置を
短期間で製造できることは言うまでもない。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１
（ａ）に本実施例で用いたマスクの外観を示す。図１
（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図である。１が透明基
板、２が半透明位相シフト部と透明部が配列されている
素子パタン部である。３が半透明位相シフトパタンを解
像限界以下のピッチで配列した、ウェーハ上では遮光部
として作用する部分である。４は露光装置側で露光光を
遮光するためのマスキングブレードである。マスキング
ブレードは位置精度が悪いため、遮光部として作用する
領域３の幅の中間位置より外側を遮光するように設定し
た。遮光部として作用する領域３の詳細を図２を用いて
説明する。図２（ａ）がパタンの平面形状である。半透
明位相シフト部３内に透明パタン部５を形成した。透明
パタン５の配列ピッチ６は用いる投影光学系の解像度特
性に依存し決定される。配列ピッチＰは次式で表わされ
る Ｐ＝α・λ／ＮＡ （ただし、ＮＡは投影レンズの
開口数、λは露光波長、αは係数）ここで係数αは実験
により０．８以下にすることが望ましいが、照明系の特
性やパタン形状等によって最適値はこれに限らない。透
明パタン５の幅７が暗部形成に大きく影響する。図２
（ｂ）に透明パタン５の幅７を変えたときにウェーハ上
でえられる投影光光強度を示す。投影光光強度は、図２
（ａ）のＡ−Ｂを通過した光強度を示している。透過パ
タン５のピッチは配列ピッチの式のα＝０．５７を用い
決定し、０．４μｍとした。半透明位相シフト部の透過
率９％、１６％、２５％の３種類について、透過パタン
５の寸法を変えて投影光光強度の変化を調べた。グラフ
の横軸は透過パタン寸法とした。透過パタンの寸法に依
存し透過光光強度に極小値が存在し、この極小値は半透
明位相シフト部の透過率に依存して変化することがわか
る。すなわち、半透明位相シフト部３の透過率に応じて
最適な透過パタン寸法が存在することがわかる。透過パ
タン寸法７に対する半透明位相シフト部８の寸法比率を
αとすると、その最適値は次式で表わされる。α＝β・
√Ｔ （ただし、Ｔは半透明位相シフト部の透過率、β
は係数）許容できる投影光光強度は目的によって異なる
が、２重露光によるレジストの感光を防止する目的の場
合は、半透明位相シフト部の半分程度の強度にすれば良
い。しかし、微細パタンを含む部分と二重露光されるの
を防止する目的の場合には、微細パタンの寸法変動を極
力抑える必要があり、許容できる投影光光強度は０．０
５以下にすることが望ましい。この場合のβはおおよそ
β＝０．５〜２．０となる。ここで求めた最適条件で図
１の領域３を形成し、実際に投影露光装置を用い、素子
部２をステップアンドリピート露光した。その結果、領
域３が二重露光された領域でもパタンの崩れや寸法シフ
トの発生も無く良好な素子パタンが形成できた。以上の
ように、半透明位相シフト部と透過部を最適な寸法組合
せで構成することにより、実効的な暗部を形成すること
ができた。なお、本実施例では半透明位相シフト領域に
線状の透明パタンを形成した例を示したが、これに限ら
ない。例えば、島状パタンやその他のパタンとしても特
に問題は無い、α＝β・√（Ｔ／１００）のαを透過パ
タン面積に対する半透明位相シフト部の面積比率に置き
換えればほぼ同様の結果が得られる。又、本実施例では
半透明位相シフトパタンと透明パタンの組合せで構成し
た暗部を、２重露光防止に適用したが、用途はこれに限
らない。暗部を必要とするマスク位置整合用の窓パタン
や、ウェーハ位置検出用のパタン、あるいは大面積の半
透明位相シフト部など、必要な部所に適用できることは
いうまでもない。また上記ホトマスクは半導体素子を作
製するときのパタン形成に有用である。
（ａ）に本実施例で用いたマスクの外観を示す。図１
（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図である。１が透明基
板、２が半透明位相シフト部と透明部が配列されている
素子パタン部である。３が半透明位相シフトパタンを解
像限界以下のピッチで配列した、ウェーハ上では遮光部
として作用する部分である。４は露光装置側で露光光を
遮光するためのマスキングブレードである。マスキング
ブレードは位置精度が悪いため、遮光部として作用する
領域３の幅の中間位置より外側を遮光するように設定し
た。遮光部として作用する領域３の詳細を図２を用いて
説明する。図２（ａ）がパタンの平面形状である。半透
明位相シフト部３内に透明パタン部５を形成した。透明
パタン５の配列ピッチ６は用いる投影光学系の解像度特
性に依存し決定される。配列ピッチＰは次式で表わされ
る Ｐ＝α・λ／ＮＡ （ただし、ＮＡは投影レンズの
開口数、λは露光波長、αは係数）ここで係数αは実験
により０．８以下にすることが望ましいが、照明系の特
性やパタン形状等によって最適値はこれに限らない。透
明パタン５の幅７が暗部形成に大きく影響する。図２
（ｂ）に透明パタン５の幅７を変えたときにウェーハ上
でえられる投影光光強度を示す。投影光光強度は、図２
（ａ）のＡ−Ｂを通過した光強度を示している。透過パ
タン５のピッチは配列ピッチの式のα＝０．５７を用い
決定し、０．４μｍとした。半透明位相シフト部の透過
率９％、１６％、２５％の３種類について、透過パタン
５の寸法を変えて投影光光強度の変化を調べた。グラフ
の横軸は透過パタン寸法とした。透過パタンの寸法に依
存し透過光光強度に極小値が存在し、この極小値は半透
明位相シフト部の透過率に依存して変化することがわか
る。すなわち、半透明位相シフト部３の透過率に応じて
最適な透過パタン寸法が存在することがわかる。透過パ
タン寸法７に対する半透明位相シフト部８の寸法比率を
αとすると、その最適値は次式で表わされる。α＝β・
√Ｔ （ただし、Ｔは半透明位相シフト部の透過率、β
は係数）許容できる投影光光強度は目的によって異なる
が、２重露光によるレジストの感光を防止する目的の場
合は、半透明位相シフト部の半分程度の強度にすれば良
い。しかし、微細パタンを含む部分と二重露光されるの
を防止する目的の場合には、微細パタンの寸法変動を極
力抑える必要があり、許容できる投影光光強度は０．０
５以下にすることが望ましい。この場合のβはおおよそ
β＝０．５〜２．０となる。ここで求めた最適条件で図
１の領域３を形成し、実際に投影露光装置を用い、素子
部２をステップアンドリピート露光した。その結果、領
域３が二重露光された領域でもパタンの崩れや寸法シフ
トの発生も無く良好な素子パタンが形成できた。以上の
ように、半透明位相シフト部と透過部を最適な寸法組合
せで構成することにより、実効的な暗部を形成すること
ができた。なお、本実施例では半透明位相シフト領域に
線状の透明パタンを形成した例を示したが、これに限ら
ない。例えば、島状パタンやその他のパタンとしても特
に問題は無い、α＝β・√（Ｔ／１００）のαを透過パ
タン面積に対する半透明位相シフト部の面積比率に置き
換えればほぼ同様の結果が得られる。又、本実施例では
半透明位相シフトパタンと透明パタンの組合せで構成し
た暗部を、２重露光防止に適用したが、用途はこれに限
らない。暗部を必要とするマスク位置整合用の窓パタン
や、ウェーハ位置検出用のパタン、あるいは大面積の半
透明位相シフト部など、必要な部所に適用できることは
いうまでもない。また上記ホトマスクは半導体素子を作
製するときのパタン形成に有用である。
【０００７】
【発明の効果】本発明によれば、解像度限界以下の半透
明位相シフトパタンと透明パタンの繰り返しパタンを用
いて実効的な暗部を形成することができ、新たな遮光部
形成用遮光膜を形成することなく露光光量の変動に対す
る裕度を増すことができる。特に、素子パタン領域の周
辺にこの繰り返しパタンを設けることにより、２重露光
される領域のレジストの感光が防止され、また微細パタ
ンのパタン崩れや寸法変動を極力抑えることが可能とな
る。
明位相シフトパタンと透明パタンの繰り返しパタンを用
いて実効的な暗部を形成することができ、新たな遮光部
形成用遮光膜を形成することなく露光光量の変動に対す
る裕度を増すことができる。特に、素子パタン領域の周
辺にこの繰り返しパタンを設けることにより、２重露光
される領域のレジストの感光が防止され、また微細パタ
ンのパタン崩れや寸法変動を極力抑えることが可能とな
る。
【図１】本発明に係るマスク構成の説明図で、（ａ）は
マスクの平面図、（ｂ）は断面図である。
マスクの平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明に係るのマスクの詳細な説明図で、
（ａ）は遮光部の平面図、（ｂ）は透明パタンの寸法と
投影露光光強度との関係を示す図である。
（ａ）は遮光部の平面図、（ｂ）は透明パタンの寸法と
投影露光光強度との関係を示す図である。
１…透明基板、２…素子部パタン領域、３…半透明位相
シフトパタンを解像限界以下のピッチで配列した遮光領
域。
シフトパタンを解像限界以下のピッチで配列した遮光領
域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−204653（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−223464（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−75361（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03F 1/00 - 1/16
Claims (8)
- 【請求項１】 光透過パタン部及び透過光の位相が前記光
透過パタン部を透過した光の位相とは反転する半透明位
相シフト部を備えた素子パタン領域と、前記素子パタン
領域の周縁であって、その端部にまでは至らない部分に
解像度限界以下の半透明位相シフタパタン及び透明パタ
ンの繰り返しパタンからなる周縁領域とを有するマスク
を介し、半導体基板上のレジスト膜に光を照射して、前
記マスクの前記半透明位相シフト部及び前記周縁領域に
それぞれ対応する前記レジスト膜の第１の領域及び第２
の領域が遮光領域となるようにステップアンドリピート
露光でパタン転写する工程を有し、前記パタン転写する
工程において、前記レジスト膜の第２の領域の光強度が
前記第１の領域の光強度よりも小さく、かつ前記周縁領
域への露光光を一部遮蔽するようにマスキングブレード
を前記周縁領域に重ねて配置することを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項２】前記半透明位相シフト部の光透過率は、２
５％以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項３】前記レジスト膜の前記周縁領域に対応する
第２の領域は、２重露光されることを特徴とする請求項
１または２記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】前記周縁領域には、光透過パタン部と第２
の半透明位相シフト部との繰り返しパタンが形成されて
おり、 前記繰り返しパタンのパタンピッチＰは、Ｐ＝α・λ／
ＮＡ （ＮＡは投影レンズの開口数、λは露光光の波長、α≦
０．８） であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】前記第２の半透明位相シフト部のパタン面
積に対する前記光透過パタン部の面積比αは、α＝β・
√Ｔ （Ｔは半透明位相シフト部の光透過率、０．５≦β≦
２．０） であることを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項６】 露光光に対して半透明な領域と透明な領域
を含み、前記透明な領域を通過する光に対し、前記半透
明な領域を通過する光の位相差がおよそ１８０°となる
ようにした素子領域と、前記素子領域外周であって、そ
の端部にまでは至らない部分に解像度限界以下の半透明
位相シフタパタン及び透明パタンの繰り返しパタンから
なる実効的な暗部領域とを有するホトマスクを準備する
工程と、 前記ホトマスクをマスキングブレードを有する露光装置
に保持する工程と、 前記マスキングブレードが前記暗部領域の一部を遮光す
るように前記ホトマスクを用いて半導体ウエハ上のレジ
スト膜にステップアンドリピート露光する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】前記暗部領域は、少なくとも、二重露光さ
れる前記レジスト膜上の領域に対応した領域を含むこと
を特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 半透明位相シフトパタンと透明パタンとを
有する素子部パタン領域と、素子部パタン領域を取り囲
むように配置され、その端部にまでは至らない部分に解
像度限界以下の半透明位相シフタパタン及び透明パタン
の繰り返しパタンからなリ、半透明位相シフトパタンよ
りも投影光光強度が小さい遮光領域とを有するホトマス
クを用い、露光装置のマスキングブレードが前記遮光領
域に重なるような状態で、二重露光を防ぎながらパタン
を半導体ウエハ上に転写する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10603098A JP3298501B2 (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10603098A JP3298501B2 (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 半導体装置の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32643392A Division JP2864915B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10293392A JPH10293392A (ja) | 1998-11-04 |
| JP3298501B2 true JP3298501B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=14423250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10603098A Expired - Lifetime JP3298501B2 (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3298501B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004251969A (ja) | 2003-02-18 | 2004-09-09 | Renesas Technology Corp | 位相シフトマスク、位相シフトマスクを用いたパターンの形成方法および電子デバイスの製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2727784B2 (ja) * | 1990-05-28 | 1998-03-18 | 日本電気株式会社 | 縮小投影露光装置用レティクル |
| JP3105234B2 (ja) * | 1990-09-28 | 2000-10-30 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置の製造方法 |
| JP3312653B2 (ja) * | 1990-12-26 | 2002-08-12 | 株式会社ニコン | フォトマスク |
| JP3083551B2 (ja) * | 1990-11-30 | 2000-09-04 | 株式会社東芝 | 露光用マスクおよびその製造方法 |
| JP3345447B2 (ja) * | 1991-11-13 | 2002-11-18 | 株式会社東芝 | 露光用マスクの製造方法 |
-
1998
- 1998-04-16 JP JP10603098A patent/JP3298501B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10293392A (ja) | 1998-11-04 |
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