JPH052260A - Exposing method, photomask used for the same, and manufacture of semiconductor integrated circuit device using the same - Google Patents

Exposing method, photomask used for the same, and manufacture of semiconductor integrated circuit device using the same

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JPH052260A
JPH052260A JP3255077A JP25507791A JPH052260A JP H052260 A JPH052260 A JP H052260A JP 3255077 A JP3255077 A JP 3255077A JP 25507791 A JP25507791 A JP 25507791A JP H052260 A JPH052260 A JP H052260A
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好彦 岡本
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Abstract

PURPOSE:To facilitate the designing of a pattern by superposing a diffracted projection image due to the phase difference of light transmitted through the light transmission area of a 1st photomask and a projection image of light of a 2nd photomask on a sample, one over the other. CONSTITUTION:The light L emitted by a light source 2 is expanded by a beam expander 4 and refracted by a mirror 5, and then split by a half-mirror 9 into two light beams L1 and L2. One light beam L1 travels straight as it is and is made incident on the 1st photomask M1 and the other light beam L2 is refracted by a mirror 6 and then made incident on the 2nd photomask M2. The light L1 passed through the 1st photomask M1 is passed through a lens 10, refracted by a mirror 7, and made incident on the surface of the sample 3 through an objective 12. The light L2, on the other hand, is passed through a lens 11 and then refracted by a mirror 8, and further made into a spot light beam through an objective 13; and the light beam is made incident on the surface of the sample 3 where the light L1 is made incident and their projection images are put on one over the other.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure technique, for example, a technique effectively applied to transfer of an integrated circuit pattern using a photomask in a semiconductor manufacturing process.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art As the miniaturization of semiconductor integrated circuits progresses and the design rules of circuit elements and wiring are on the order of submicrons, light such as i-line (wavelength 365 nm) is used to form integrated circuit patterns on a photomask. In the photolithography process of transferring onto a semiconductor wafer, the reduction of pattern accuracy becomes a serious problem.

【0003】すなわち、図37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
1,2 のそれぞれを透過した直後の二つの光の位相
は、図38に示すように、同相となる。
That is, when a pattern consisting of a pair of light transmitting regions P 1 and P 2 and a light shielding region N on a photomask (M) as shown in FIG. 37 is transferred onto a wafer, the light emitted from a light source is emitted. 38 are in phase with each other, the phases of the two lights immediately after passing through the light transmitting regions P 1 and P 2 are in phase with each other, as shown in FIG.

【0004】そのため、図39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40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。
Therefore, as shown in FIG. 39, these two lights interfere with each other to strengthen each other at a portion which originally becomes a light-shielded area on the wafer, and as shown in FIG. 40, a projected image of the above pattern on the wafer is formed. As a result of a decrease in contrast and a decrease in the depth of focus, when the pattern size is on the order of submicrons, which is approximately equal to the wavelength of the light source, the transfer accuracy will be significantly reduced.

【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。
As a means for improving such a problem, attention has been paid to a phase shift technique for preventing the deterioration of the contrast of a projected image by reversing the phase of light passing through a photomask.

【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。
For example, in Japanese Examined Patent Publication No. 62-59296, a transparent film (phase shifter) is formed on one of a pair of light transmitting regions sandwiching a light shielding region on a photomask, and a transparent film (phase shifter) is transmitted through the pair of light transmitting regions. A phase shift technique has been disclosed in which the intensities of interference lights of two lights are weakened in a portion that originally serves as a light shielding region on a wafer by making the phases of two lights opposite to each other.

【0007】上記位相シフト技術においては、図41に
示すようなフォトマスク(M)上の一対の光透過領域P
1,2 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P1,2 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P1,2 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42参照)ように位相シフタ
15の膜厚を調整する。
In the above phase shift technique, a pair of light transmitting regions P on the photomask (M) as shown in FIG.
When a pattern composed of 1, P 2 and a light shielding area N is transferred onto the wafer, a phase shifter 15 composed of a transparent film having a predetermined refractive index is formed on either one of the light transmitting areas P 1 and P 2 to The film thickness of the phase shifter 15 is adjusted so that the phases of the two lights immediately after passing through the transmission regions P 1 and P 2 are opposite to each other (see FIG. 42).

【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
43参照)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44参照)、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。
By doing so, the two lights interfere with each other in the light shielding region N and weaken on the wafer (see FIG. 43), so that the contrast of the projected image of the pattern is improved (see FIG. 44). As a result of improving the resolution and the depth of focus, the transfer accuracy of a fine pattern is improved.

【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。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 62-67514, a second minute light transmitting area is provided around a first light transmitting area on a photomask, and either one of these light transmitting areas is provided. A phase shifter that prevents the amplitude of the light transmitted through the first light transmission region from spreading in the lateral direction by forming a phase shifter on the two and making the phases of the light transmitted through the two light transmission regions opposite to each other. The technology is disclosed.

【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。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2-140743, a phase shifter is formed in a part of a light transmitting region, and the phases of two lights transmitted through a portion having the phase shifter and a portion not having the phase shifter are opposite to each other. There is disclosed a phase shift technique for emphasizing the boundary portion of the phase shifter by setting the phase.

【0011】[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。
However, in an actual photomask, various integrated circuit patterns are arranged in a complicated manner. Therefore, when the above-mentioned phase shift technique is applied to the actual photomask, the phase shifter is changed. There is a problem in that it is extremely difficult to select a place to arrange the pattern, and it takes a lot of time and labor to design the pattern of the photomask.

【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。
Therefore, an object of the present invention is to provide a phase shift technique capable of easily designing a photomask pattern.

【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。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1) 本発明の露光方法は、フォトマスクに形成された所
定のパターンを試料に転写する際、上記パターンを光透
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
と重ね合わせ用の第二のフォトマスクとに分けて形成
し、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もの
である。
(1) The exposure method of the present invention, when the predetermined pattern formed on the photomask is transferred to the sample, the pattern is superposed on the first photomask provided with a phase shifter in a part of the light transmission region. Of the second photomask separately formed, the diffraction projection image by the phase difference of the light transmitted through the light transmission region of the first photomask and the projection image of the light transmitted through the light transmission region of the second photomask And are superposed on the sample.

【0015】(2) 本発明の露光方法は、フォトマスクに
形成された所定のパターンを試料に転写する際、上記パ
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
パターン領域と重ね合わせ用の第二のパターン領域とに
分けて形成し、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
わせるものである。
(2) In the exposure method of the present invention, when the predetermined pattern formed on the photomask is transferred to the sample, the pattern is formed into a first pattern region in which a phase shifter is provided in a part of the light transmission region. Formed separately for the second pattern area for superposition, and the diffraction projection image due to the phase difference of the light transmitted through the light transmission area of the first pattern area and the light transmitted through the light transmission area of the second pattern area. And the projected image of is superimposed on the sample.

【0016】[0016]

【作用】[Action]

(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。
(1) According to the means described above, one pattern is divided into two photomasks, and the phase shifter is arranged on one of the photomasks. Therefore, it becomes easy to select the place where the phase shifter is arranged, and the phase shift photomask can be selected. It is possible to significantly reduce the time and labor required for the mask pattern design.

【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。
(2) According to the above means, one pattern is divided into two pattern areas of the same photomask,
Since the phase shifter is arranged in one of the pattern regions, the place where the phase shifter is arranged can be easily selected, and the time and labor required for pattern design of the phase shift photomask can be significantly reduced.

【0018】[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。
Embodiment 1 FIG. 1 shows an optical system of an exposure apparatus 1 used in this embodiment. On the optical path connecting the light source 2 and the sample 3, the beam expander 4, the mirrors 5, 6, 7, and 8, the half mirror (or beam splitter) 9, the lens 1
0, 11 and objective lenses 12, 13 are arranged, and the alignment system includes a pair of photomasks M 1 , M 2
Is positioned.

【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。
The light source 2 is, for example, i-line (wavelength 365 nm)
Is a high-pressure mercury lamp that emits light L such as
Is a semiconductor wafer made of, for example, a silicon single crystal. A photoresist that is sensitive to the light L is spin-coated on the surface of this wafer.

【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。
The pair of photomasks M 1 and M 2 are reticles on which a predetermined integrated circuit pattern is transferred onto a wafer, for example, an original image of the integrated circuit pattern having a size five times the actual size is formed. The integrated circuit pattern is formed is divided into two photomask M 1, M 2, by superposing the respective patterns of the photomask M 1, M 2,
The original pattern is transferred onto the wafer.

【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。
Light L emitted from the light source 2 of the exposure apparatus 1
Is expanded by the beam expander 4 and the mirror 5
After being refracted by the half mirror 9, it is split into two lights L 1 and L 2 by the half mirror 9. After that, one of the two lights L 1 and L 2 (L 1 ) goes straight on and goes straight to the first photomask M.
The light enters the first photomask 1 , and the other (L 2 ) enters the second photomask M 2 after being refracted by the mirror 6.

【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。
In order to prevent the interference of the two lights L 1 and L 2, an incoherent converter (not shown) may be inserted on the optical axis of the light L 2 . Further, transparent glass may be inserted so that the optical path difference between the two lights L 1 and L 2 is equal to or longer than the coherence length.

【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。
The light L 1 that has passed through the first of a photo-mask M 1
After passing through the lens 10, the light is refracted by the mirror 7 and further becomes a spot light beam by the objective lens 12 and is incident on the surface of the sample 3 positioned on the XY table 14. Further, the light L 2 transmitted through the second photomask M 2 is transmitted through the lens 11 and then refracted by the mirror 8, and further becomes a spot light beam by the objective lens 13, so that the light L 1 on the surface of the sample 3 is changed. It is incident on the incident point.

【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。
As described above, the exposure apparatus 1 of this embodiment splits the light L emitted from the light source 2 into two lights L 1 and L 2 ,
After one light L 1 is incident on the first photomask M 1 and the other light L 2 is incident on the second photomask M 2 , two transmitted lights L 1 and L 2 are incident on the sample 3. It is incident on the same place simultaneously.

【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。
Instead of the above means, it is also possible to perform exposure with the photomask M 1 using a conventional exposure apparatus, and then perform overexposure with another photomask M 2 . However, in this case, since it takes time to replace the photomasks M 1 and M 2 , the throughput of the exposure process is reduced.

【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。
FIG. 2 is a sectional view of the main part of the first photomask M 1 , and FIG. 3 is a plan view of the same. The main surface of the photomask M 1 for example in which the refractive index is from about 1.47 transparent synthetic quartz glass, is surrounded by the light blocking regions N 1, for example, a rectangular light transmission region P 1 is formed . The light shielding area N 1 is made of a metal thin film such as Cr.

【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。
In order to form the light-transmitting region P 1 and the light-shielding region N 1 , an electron beam resist is spin-coated on the main surface of a glass substrate (mask blanks) on which a Cr thin film is deposited by sputtering, for example. Then, the glass substrate is irradiated with an electron beam by using an electron beam drawing apparatus.

【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。
The electron beam drawing apparatus scans an electron beam by computer control based on pattern data such as graphic information and position coordinates of an integrated circuit pattern. After that, the exposed portion of the electron beam resist is removed with a developing solution,
After etching the exposed Cr film, the remaining electron beam resist is removed to complete the photomask M 1 .

【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。
A part of the light transmitting region P 1 of the first photomask M 1 is, for example, spin on glass.
A phase shifter 15 made of a transparent thin film such as ss) is provided. The phase shifter 15, the area occupied in the interior of the light transmission region P 1 is set to be approximately half of the area of the entire light transmission region P 1. Accordingly, the light L 1 which passes through the light transmission region P 1 is the amount of light transmitted through the free portion of light quantity and the phase shifter 15 that transmits the portion having the phase shifter 15 is substantially equal.

【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。
In order to invert the phases of the two lights transmitted through the part with the phase shifter 15 and the part without the phase shifter 15, the wavelength of the light is λ, the refractive index of the phase shifter 15 is n, and the film thickness of the phase shifter 15 is set. (D) may be set so as to satisfy the relationship of an integral multiple of d = λ / 2 (n-1). For example, assuming that the wavelength of light is 365 nm (i-line) and the refractive index of the spin-on glass that constitutes the phase shifter 15 is 1.5, the phase shifter 1
The film thickness of 5 may be 365 nm or an integral multiple thereof.

【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。
In order to form the phase shifter 15 in a part of the light transmitting region P 1 , spin-on glass is spin-coated on the entire surface of the photomask M 1 and baked, and then only a necessary portion is formed by using a lithography technique. You can leave it.

【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。
FIG. 4 is a sectional view of an essential part of the second photomask M 2 , and FIG. 5 is a plan view of the same. The photomask M 2 is made from a first photomask M 1 and the same material, in its main surface, the light shielding region N 2 is formed which is surrounded by the light transmission region P 2. The light shielding region N 2 has substantially the same shape and size as the light transmitting region P 1 of the first photomask M 1 .

【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。
As shown in FIG. 6, the light L 1 immediately after passing through the light transmitting region P 1 of the first photomask M 1 and the phase of the light transmitted through the portion where the phase shifter 15 exists and the phase shifter 15 The phases of the light transmitted through the non-existing portions are opposite to each other.

【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。
Therefore, on the sample 3, the two lights interfere with each other at their boundaries and weaken each other, and a diffraction projection image (D) having a pattern as shown in FIG. 7 is obtained. This diffraction projection image (D) becomes an image of an extremely fine line with good contrast when the phases of the light L emitted from the light source 2 are aligned.

【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。
On the other hand, the light L 2 immediately after passing through the periphery of the light shielding region N 2 the second photomask M 2, since the amplitude as shown in FIG. 8, on the sample 3, FIG. 9 A projected image of the pattern as shown is obtained.

【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。
Therefore, when the diffraction projection image (D) of the first photomask M 1 and the central portion of the projection image of the second photomask are overlapped with each other, as shown in FIG. A projected image of an extremely fine line as shown is formed. That is, according to the exposure method of the present embodiment, an extremely fine pattern can be transferred onto the sample 3, so that the integrated circuit pattern can be remarkably miniaturized.

【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。
Moreover, according to the exposure method of this embodiment, when a predetermined pattern is transferred to the sample, the pattern is formed by dividing it into two photomasks M 1 and M 2 , and one photomask M 1 is formed. Since the phase shifter 15 is arranged only, the place where the phase shifter 15 is arranged is easier to select as compared with the conventional phase shift technique of forming the phase shifter on one photomask, and the time required for the pattern design of the photomask is increased. And labor can be significantly reduced.

【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。
In the first photomask M 1 , a phase shifter 15 is formed by depositing a transparent thin film such as spin-on glass on a part of the light transmission region P 1 as shown in FIG. Alternatively, a part of the light transmitting region P 1 may be processed by etching to form a groove, which can be used as the phase shifter 15. In this case, the refractive index of the synthetic quartz glass constituting the photomask M 1 is n and the wavelength of light is λ,
The depth of the groove may be λ / 2 (n-1) or an integral multiple thereof.

【0039】[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。
[Embodiment 2] Next, another embodiment of the photomask used in the exposure method of the present invention will be described with reference to FIGS.

【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。
FIG. 12 is a sectional view of the main part of the first photomask M 1 , and FIG. 13 is a plan view of the same. On the main surface of the photomask M 1, is surrounded by the light blocking regions N 1, for example, a rectangular light transmission region P 1 is formed, in a part of the light transmission region P 1 is, for example, spin-on A phase shifter 15 made of glass is provided.

【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。
In the first photomask M 1 , the area ratio of the phase shifter 15 occupying the inside of the light transmitting region P 1 is smaller than that of the photomask M 1 of the above embodiment,
Therefore, the amount of light transmitted through the portion where the phase shifter 15 is present is
It is less than the amount of light that passes through a portion where the phase shifter 15 is absent.

【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。
FIG. 14 is a sectional view of the main part of the second photomask M 2 , and FIG. 15 is a plan view of the same. On the main surface of the second photomask M 2 , a light shielding region N 2 surrounded by light transmitting regions P 2 on three sides is formed.

【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。
The light L 1 immediately after passing through the light transmission region P 1 of the first photomask M 1, as shown in FIG. 16,
Since the phase of the light transmitted through the portion with the phase shifter 15 and the phase of the light transmitted through the portion without the phase shifter 15 are opposite to each other, the two lights on the sample 3 are separated from each other at their boundaries. Interfering with each other and weakening each other, a diffraction projection image (D) having a pattern as shown in FIG. 17 is obtained. This diffraction projection image (D) becomes an image of an extremely fine line with good contrast when the phases of the light L emitted from the light source 2 are aligned, as in the case of the above-described embodiment.

【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。
On the other hand, the light L 2 immediately after passing through the periphery of the light shielding region N 2 the second photomask M 2, since the amplitude as shown in FIG. 18, on the sample 3, FIG. 19 A projected image of the pattern as shown is obtained.

【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。
Therefore, when the diffraction projection image (D) of the first photomask M 1 and the end portion of the projection image of the second photomask M 2 are superposed, the figure 3 As shown in 20, a projected image with improved contrast at the end of the light shielding region N 2 of the second photomask M 2 is formed.

【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。
As described above, according to the exposure method of this embodiment, it is possible to improve the contrast of the end portion of the pattern transferred onto the sample 3.

【0047】[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。
[Embodiment 3] In the exposure method of the present invention, when transferring a U-shaped pattern in which two parallel lines are connected at one end thereof onto a sample 3 as shown in FIG. The first photomask M 1 shown in FIG. 22 and the second photomask M 2 shown in FIG. 23 are separately formed.

【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。
That is, in the first photomask M 1 ,
Two light transmitting areas P 1 and P surrounded by a light shielding area N 1.
1 is formed, and the phase shifter 15 made of, for example, spin-on glass is formed in one of the light transmission regions P 1 . The pair of light transmitting regions P 1 and P 1 correspond to the two parallel lines shown in FIG.

【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。
[0049] On the other hand, the second photomask M 2, to form a light transmission region P 2 ambient is surrounded by the light shielding area N 2.
The light transmitting area P 2 corresponds to the connecting portion of the two parallel lines shown in FIG.

【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。
[0050] As shown in FIGS. 24 and 25, the light L 1 immediately after passing through the light transmission region P 1 of the first photomask M 1 is transmitted through the light transmission region P 1 having the phase shifter 15 Light transmission area P 1 without light phase and phase shifter 15
Since the phase of the light transmitted through is opposite to each other,
In the above, the two lights interfere with each other at their boundaries and weaken each other, so that a projected image having a pattern as shown in FIG. 26 is obtained.

【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。
On the other hand, the second photomask M shown in FIG.
Light L 2 immediately after transmitting a second light transmissive area P 2 is 28
Since the amplitude is as shown in, a projected image of the pattern as shown in FIG. 29 is obtained on the sample 3.

【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。
Therefore, when the projected image of the first photomask M 1 and the projected image of the second photomask M 2 are superposed on each other, as shown in FIG. A projected image is formed in which the contrast of the connection portion of the parallel lines of the book is improved.

【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。
As described above, according to the exposure method of this embodiment, it is possible to improve the contrast of the connecting portion of two parallel lines.

【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。
When the photomasks M 1 and M 2 used in the exposure method of the present invention are prepared, as shown in FIG.
The light-shielding region N can also be formed by a pattern in which the transparent films forming the phase shifter 15 are repeatedly arranged at minute intervals. In this case, spin-on glass may be applied to the main surface of a transparent glass substrate and the spin-on glass may be patterned using an electron beam drawing device.

【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。
According to the method of manufacturing the photomasks M 1 and M 2 as described above, since the light transmitting region P, the light shielding region N and the phase shifter 15 can be formed at the same time, the photomasks M 1 and M 2 are manufactured. The time and labor required for can be significantly reduced.

【0056】[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。
Fourth Embodiment Next, another embodiment of the photomask used in the exposure method of the present invention will be described with reference to FIGS.

【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。
As shown in FIG. 32, for example, the refractive index is 1.4.
Photomask M made of transparent synthetic quartz glass of about 7
A first pattern area A 1 and a second pattern area A 2 surrounded by a light shielding area N are provided adjacent to each other on the main surface of the.

【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。
The light-shielding region N is made of a metal thin film such as Cr and has a width of 0.5 to 0.5, for example.
It is about 10 mm. Further, outside the light-shielding region N, alignment marks B 1 and B 2 also made of a metal thin film such as Cr are provided.

【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。
FIG. 33 is a plan view of an essential part of the first pattern area A 1 . Inside the pattern area A 1, is surrounded by the light blocking regions N 1, for example, a rectangular light transmission region P 1 is formed. The light shielding area N 1
Is composed of a metal thin film such as Cr.

【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。
[0060] phase shifter 1 a part of the light transmission region P 1 is, for example composed of a transparent thin film such as a spin-on-glass
5 are provided. The phase shifter 15, the area occupied in the interior of the light transmission region P 1 is set to be approximately half of the area of the entire light transmission region P 1. Therefore,
The light L 1 transmitted through the light transmission region P 1 is transmitted by the phase shifter 1
The amount of light passing through the portion where 5 is present and the amount of light passing through where there is no phase shifter 15 are substantially equal.

【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。
FIG. 34 is a plan view of an essential part of the second pattern area A 2 . Inside the pattern area B 2 , a light shielding area N surrounded by a light transmitting area P 2 is provided.
2 is formed. The light shielding area N 2 has substantially the same shape as the light transmitting area P 1 of the first pattern area A 1 .
Have dimensions.

【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。
Thus, the first pattern area A 1
The pattern formed on the first photomask M 1 of Example 1 has the same structure as that of the first photomask M 1 , and the pattern formed on the second pattern region A 2 is the same as that of the pattern formed on the first photomask M 1. It has the same structure as the pattern formed on the second photomask M 2 of Example 1.

【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。
That is, in the first embodiment, the predetermined pattern to be transferred onto the sample 3 is divided into two photomasks M 1 and M 2 , and the phase shifter 15 is formed on one of the photomasks M 1.
On the other hand, in the present embodiment, a predetermined pattern to be transferred onto the sample 3 has the same photomask M.
Are formed separately in the two pattern areas A 1 and A 2 of
The phase shifter 15 is arranged in one pattern area A 1 .

【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。
FIG. 35 shows an optical system of the exposure apparatus 1 used in this embodiment. Mirrors 5 and 6, a shutter 16, an aperture 17, a shortcut filter 18, a mask blind 19, a condenser lens 20, and a reduction projection lens 21 are arranged on the optical path connecting the light source 2 and the sample 3, and the alignment system includes The photomask M is positioned. The photomask M can be moved in the horizontal direction by the mask moving table 22.

【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。
The light source 2 is a high pressure mercury lamp that emits light L such as i-line, and the sample 3 is a semiconductor wafer made of, for example, a silicon single crystal. A photoresist that is sensitive to the light L is spin-coated on the surface of this wafer. The wafer is placed on the wafer suction table 23, and can be moved vertically and horizontally by the Z-axis moving table 24, the X-axis moving table 25, and the Y-axis moving table 26.

【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。
The photomask M is a reticle on which a predetermined integrated circuit pattern is transferred onto a wafer, for example, an original image of the integrated circuit pattern having a size five times the actual size is formed. This integrated circuit pattern is formed by being divided into a first pattern area A 1 and a second pattern area A 2 of the photomask M, and by overlapping the patterns of the respective pattern areas A 1 and A 2 . , The original pattern is transferred onto the wafer.

【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。
To transfer a predetermined integrated circuit pattern onto a wafer using the exposure apparatus 1 and the photomask M of this embodiment, first, the light L emitted from the light source 2 is incident on the photomask M. At this time, the mask blind 19 is adjusted so that the light L is incident only on the first pattern region A 1 of the photomask M.

【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。
Light L transmitted through the first pattern area A 1
Becomes a spot light beam through the reduction projection lens 21 and is incident on the surface of the wafer positioned on the wafer suction table 23.

【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。
As shown in FIG. 36, the surface of the wafer which is the sample 3 is divided into a large number of exposure areas E 1 , E 2 , E 3 ... And transmitted through the first pattern area A 1 . The light L first enters the first exposure area E 1 . Then, the X-axis moving table 25 and the Y-axis moving table 26 are driven to move the wafer in the horizontal direction, and the light L transmitted through the first pattern area A 1 is incident on the second exposure area E 2 .

【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。
Thereafter, by repeating such an operation, the light L transmitted through the first pattern area A 1 is made incident on all the exposure areas on the wafer surface, whereby the integration formed in the first pattern area A 1 is performed. Transfer the circuit pattern to the wafer.

【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。
Next, the mask blind 19 is adjusted so that the light L emitted from the light source 2 is incident only on the second pattern area A 2 of the photomask M. Second pattern area A 2
The light L that has passed through is a spot light beam via the reduction projection lens 21 and becomes the first exposure area E 1 on the surface of the wafer.
Incident on.

【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。
Thereafter, by repeating such an operation, the light L transmitted through the second pattern area A 2 is made incident on all the exposure areas on the wafer surface, whereby the integration formed in the second pattern area A 2 is performed. Transfer the circuit pattern to the wafer.

【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。
As described above, according to the exposure method of this embodiment, the predetermined pattern to be transferred to the sample 3 is divided into two pattern areas A 1 and A 2 of the same photomask M, and the first pattern area is formed. After the pattern formed on A 1 is exposed on the wafer, the pattern formed on the second pattern area A 2 is overlaid on the same position on the wafer.

【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。
The light L 1 immediately after passing through the light transmission area P 1 of the first pattern area A 1 is the phase of the light transmitted through the portion having the phase shifter 15 and the phase shifter as shown in FIG. The phases of the light transmitted through the portion without 15 are opposite to each other.

【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。
Therefore, on the sample 3, the above two lights interfere with each other at their boundaries and weaken each other.
A diffraction projection image (D) having a pattern as shown in FIG.
This diffraction projection image (D) becomes an image of an extremely fine line with good contrast when the phases of the light L emitted from the light source 2 are aligned.

【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。
[0076] On the other hand, the second light L 2 immediately after passing through the periphery of the light shielding region N 2 pattern area A 2, since the amplitude as shown in FIG. 8, on the sample 3, FIG. A projected image of a pattern as shown in 9 is obtained.

【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。
Therefore, when the diffraction projection image (D) of the first pattern area A 1 and the central portion of the projection image of the second pattern area A 2 are overlapped, Figure 1
A projected image of an extremely fine line as shown by 0 is formed.
That is, according to the exposure method of the present embodiment, an extremely fine pattern can be transferred onto the sample 3, so that the integrated circuit pattern can be remarkably miniaturized.

【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。
Moreover, according to the exposure method of the present embodiment, when a predetermined pattern is transferred to the sample, the pattern is divided into two pattern areas A 1 and A 2 of the same photomask M, and one of them is formed. Phase shifter 1 only in pattern area A 1 of
5 is arranged, it becomes easier to select the place where the phase shifter 15 is arranged, as compared with the conventional phase shift technique, and the time and labor required for the pattern design of the photomask can be significantly reduced.

【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。
Further, according to the exposure method of this embodiment, since the pattern to be transferred to the sample is formed separately in the two pattern areas A 1 and A 2 of the same photomask M, it is not necessary to replace the photomask. Therefore, the throughput of the exposure process does not decrease.

【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。
The pattern formed in the first pattern area A 1 has the same structure as the pattern formed in the first photomask M 1 of the second embodiment, and is formed in the second pattern area A 2 . The formed pattern may have the same structure as the pattern formed on the second photomask M 2 of the second embodiment.

【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。
In this case, the diffraction projection image of the first pattern area A 1 and the end portion of the second pattern area A 2 are overlapped with each other so that the light-shielding area of the second pattern area A 2 is formed on the sample 3. It is possible to form a projected image with improved contrast at the end of N 2 .

【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。
The pattern formed in the first pattern area A 1 has the same structure as the pattern formed in the first photomask M 1 of the third embodiment, and is formed in the second pattern area A 2 . The formed pattern may have the same structure as the pattern formed on the second photomask M 2 of the third embodiment.

【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。
In this case, by superimposing the projected image of the first pattern area A 1 and the projected image of the second pattern area A 2 , the contrast of the connecting portion of the two parallel lines on the sample 3 is increased. It is possible to form a projected image with improved image quality.

【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。
The phase shifter 15 formed in a part of the light transmitting area P 1 of the first pattern area A 1 has the structure shown in FIG.
As shown in FIG. 5, a part of the light transmitting region P 1 may be formed by a groove formed by etching.

【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。
Further, as shown in FIG. 31, the light shielding region N may be formed by a pattern in which the transparent films forming the phase shifter 15 are repeatedly arranged at minute intervals.

【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。
Next, an example of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device using the photomask M of this embodiment will be described with reference to FIGS.
Will be explained.

【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。
37 to 39, M is a negative type photomask, A 1 and A 2 are first and second pattern regions, 21 is a reduction projection lens of the exposure apparatus 1, 3 is a wafer,
741 is a silicon oxide film formed on the main surface, 742 is a polycrystalline silicon film deposited on the entire surface by the CVD method, and 754 is spin-coated on it to a thickness of 0.6 μm.
It is a negative type photoresist film of a certain degree.

【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。
In FIG. 38, 754a is a patterned photoresist film, and in FIG.
2a is a polycrystalline silicon film patterned by using the photoresist film 754a as a mask.

【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。
41 to 47 are sectional views showing the manufacturing process flow of a CMOS-static RAM (SRAM) by the twin well system, and FIG. 48 is a layout diagram on the chip. Hereinafter, they will be sequentially described.

【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。
FIG. 41 shows an n-well and p-well formation process by the twin well process. In the figure, 3 is a wafer (substrate) made of n -type silicon single crystal, 760 n is an n-type well region, and 760 p is a p-type well region.

【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。
FIG. 42 shows the subsequent gate forming process and the process of forming the source and drain of each MOSFET by self-aligned ion implantation using the formed gate as a mask. In the figure, 761a
~ 761c are field oxides, 762n and 762
p is a gate oxide film, 763n and 763p are polycrystalline silicon gate electrodes, and 764n and 764p are n-type and p-type high-concentration source / drain regions, respectively.

【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。
FIG. 43 shows an interlayer insulating film forming process, a second layer polycrystalline silicon wiring and a high resistance forming process. In the figure, 765 is an interlayer insulating film, 766 is a polycrystalline silicon wiring, and 766r is a polycrystalline silicon high resistance which serves as a load resistance of the SRAM memory cell.

【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。
FIG. 44 shows a flattening process and a contact hole (or through hole) forming process by spin-on-glass. In the figure, 767 is a spin-on-glass film, 768a, 768b, 768d, 76.
8e is a contact hole with a silicon substrate, 768c
Is a through hole between the polycrystalline silicon wiring 766 and the upper layer.

【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。
FIG. 45 shows a first layer Al wiring forming process. In the figure, 769a to 769e are the first layer Al
Wiring.

【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。
FIG. 46 shows an interlayer insulating film forming process on the first layer Al wiring and a second layer Al wiring forming process. In the figure, 770 is an interlayer insulating film on the first-layer Al wiring, and 771a and 771b are second-layer Al wirings connected to the first-layer Al wiring via through holes.

【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。
FIG. 47 shows the final passivation film forming process on the second layer Al wiring. In the figure, 772 is a final passivation film.

【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。
FIG. 48 is a plan view showing a layout of the SRAM in chip units. In the figure, 721
Is a semiconductor chip, 722 is a memory cell mat, 723
Is a peripheral circuit including an I / O circuit, an address decoder, a read / write circuit, and the like.

【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。
FIG. 40 is an exposure process flow chart showing a photolithography process of the SRAM manufacturing process, that is, an exposure process extracted and made into a flow. In the figure, n-well photo process 7
P1 is a step of forming a photoresist pattern on the silicon nitride film (on the substrate) so as to cover a portion other than an n-well portion, and field photo step 7P2 is a step of n.
In order to pattern the silicon nitride film so as to cover the active regions of the channel and p-channel, a step of depositing and patterning a photoresist film thereon is performed.

【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。
The p-well photo step 7P3 is a step of patterning a photoresist film covering the n-well to form a channel stopper region of the p-well, and the gate photo step 7P4 is a gate electrode 763.
This is a step of patterning a photoresist film on the polycrystalline silicon layer deposited on the entire surface for patterning n, 763p.

【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。
In the n-channel photo step 7P6, a step of patterning a photoresist film on the p-channel side in order to ion-implant an n-type impurity using the gate electrode 763n as a mask on the n-channel side, p-channel photo step 7P6 Is a step of patterning a photoresist film on the n-channel side in order to ion-implant p-type impurities using the gate electrode 763p as a mask on the p-channel side.

【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。
The polycrystalline silicon photo step 7P7 is performed by using the polycrystalline silicon wiring 766 or the polycrystalline silicon high resistance 7
The step of patterning a photoresist film on the polycrystalline silicon layer deposited on the entire surface for patterning the second layer polycrystalline silicon film to be 66r (FIG. 43), the R / photo step 7P8, is a step of increasing the polycrystalline silicon film. This is a step of patterning the photoresist film serving as a mask for injecting impurity ions into other portions with the photoresist film covering the resistor 766r (FIG. 43) by a negative process.

【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。
The contact / photo step 7P9 is for the substrate,
Source / drain regions, first-layer polycrystalline silicon layer, second-layer polycrystalline silicon layer, etc. and first-layer Al wiring (Al-I)
Contact hole 768 for making contact with
a, 768b, 768d, 768e (FIG. 44) is formed by depositing and patterning a photoresist pattern by a positive process, Al-I photo step 7P10 (FIG. 45) is the first layer Al wiring. Is a photoresist patterning process for patterning.

【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。
The through hole photo step 7P11 is a step of forming a photoresist pattern for opening a through hole for connecting the first layer Al wiring and the second layer Al wiring, Al-II photo. Process 7P12 (Fig. 4
6) is a photoresist patterning process for patterning the second layer Al wiring, and the bonding pad photo process 7P13 is a pad for forming an opening of about 100 μm square corresponding to the bonding pad in the final passivation film 772. Finals other than
This is a step of depositing a photoresist film on the passivation film.

【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。
Of these exposure processes, n-well
Photo process 7P1, n-channel photo process 7P5, p
Since the channel photo step 7P6 and the bonding pad photo step 7P13 have relatively large minimum dimensions, it is generally unnecessary to use the phase shift method, but in other photo steps, the phase shift method using the exposure method of the present invention is used. To use.

【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。
In particular, by using the exposure method of the present invention in the gate photo step 7P4, it is possible to realize fine gate processing with less variation in gate dimensions.

【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。
Although the invention made by the present inventor has been concretely described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

【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。
In the above embodiment, the phase shifter is formed only on one of the two photomasks (or the two pattern regions), but the phase shifter may be formed on both of them.

【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。
The number of photomasks (or pattern regions) used in the exposure method of the present invention may be three or more. That is, the pattern to be transferred to the sample is formed by dividing it into three or more photomasks,
It may be formed by dividing into three or more pattern regions of one photomask.

【0109】[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。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【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。
(1) The pattern to be transferred to the sample is formed separately for the first photomask in which a phase shifter is provided in a part of the light transmitting region and the second photomask, and the first photomask is formed. According to the exposure method of the present invention, the diffraction projection image due to the phase difference of the light transmitted through the light transmission region of the mask and the projection image of the light transmitted through the light transmission region of the second photomask are superimposed on the sample. As a result, it becomes easy to select the place where the phase shifter is arranged, and the time and labor required for the pattern design of the phase shift photomask can be significantly reduced.

【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。
(2) The pattern to be transferred to the sample is separately formed into a first pattern area in which a phase shifter is provided in a part of the light transmitting area and a second pattern area, and the first pattern is formed. According to the exposure method of the present invention, the diffraction projection image due to the phase difference of the light transmitted through the light transmission region of the region and the projection image of the light transmitted through the light transmission region of the second pattern region are superimposed on the sample. The same effect as the above (1) can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a schematic diagram of an exposure apparatus used in an exposure method that is an embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 2 is a cross-sectional view of essential parts of a first photomask used in this embodiment.

【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。
FIG. 3 is a plan view of a main part of a first photomask used in this embodiment.

【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。
FIG. 4 is a cross-sectional view of essential parts of a second photomask used in this embodiment.

【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。
FIG. 5 is a plan view of an essential part of a second photomask used in this embodiment.

【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。
FIG. 6 is a diagram showing the amplitude of light immediately after passing through a first photomask.

【図7】試料上におけるこの光の強度を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the intensity of this light on a sample.

【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。
FIG. 8 is a diagram showing the amplitude of light immediately after passing through a second photomask.

【図9】試料上におけるこの光の強度を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the intensity of this light on a sample.

【図10】試料上における合成光の強度を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing the intensity of combined light on a sample.

【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。
FIG. 11 is a main-portion cross-sectional view showing another example of the first photomask.

【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。
FIG. 12 is a cross-sectional view of essential parts of a first photomask used in another embodiment of the present invention.

【図13】同じく第一のフォトマスクの要部平面図であ
る。
FIG. 13 is a plan view of an essential part of the same first photomask.

【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。
FIG. 14 is a cross-sectional view of essential parts of a second photomask used in this example.

【図15】同じく第二のフォトマスクの要部平面図であ
る。
FIG. 15 is a plan view of an essential part of the second photomask.

【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。
FIG. 16 is a diagram showing the amplitude of light immediately after passing through a first photomask.

【図17】試料上におけるこの光の強度を示す図であ
る。
FIG. 17 is a diagram showing the intensity of this light on a sample.

【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。
FIG. 18 is a diagram showing the amplitude of light immediately after passing through a second photomask.

【図19】試料上におけるこの光の強度を示す図であ
る。
FIG. 19 is a diagram showing the intensity of this light on a sample.

【図20】試料上における合成光の強度を示す図であ
る。
FIG. 20 is a diagram showing the intensity of combined light on a sample.

【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。
FIG. 21 is a plan view showing an example of a pattern transferred to a sample.

【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。
FIG. 22 is a plan view of an essential part of a first photomask used in another embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 23 is a main-portion plan view of a second photomask used in this embodiment.

【図24】第一のフォトマスクの要部断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view of essential parts of a first photomask.

【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。
FIG. 25 is a diagram showing the amplitude of light immediately after being transmitted through the first photomask.

【図26】試料上におけるこの光の強度を示す図であ
る。
FIG. 26 is a diagram showing the intensity of this light on a sample.

【図27】第二のフォトマスクの要部断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view of essential parts of a second photomask.

【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。
FIG. 28 is a diagram showing the amplitude of light immediately after passing through a second photomask.

【図29】試料上におけるこの光の強度を示す図であ
る。
FIG. 29 is a diagram showing the intensity of this light on a sample.

【図30】試料上における合成光の強度を示す図であ
る。
FIG. 30 is a diagram showing the intensity of combined light on a sample.

【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。
FIG. 31 is a main-portion cross-sectional view showing another example of the first photomask.

【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。
FIG. 32 is a plan view of an essential part of a photomask used in another embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 33 is a main-portion plan view of the first pattern region of the photomask used in this embodiment.

【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。
FIG. 34 is a main-portion plan view of the second pattern region of the photomask used in this embodiment.

【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。
FIG. 35 is a schematic view of an exposure apparatus used in an exposure method that is another embodiment of the present invention.

【図36】半導体ウエハの平面図である。FIG. 36 is a plan view of a semiconductor wafer.

【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。
FIG. 37 is a CMOS-SRA using the exposure method of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the essential parts of the wafer, for showing the method for manufacturing M.

【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。
FIG. 38 is a cross-sectional view of essential parts of a wafer, showing a method for manufacturing this CMOS-SRAM.

【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。
FIG. 39 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer, showing the method of manufacturing the CMOS-SRAM.

【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。
FIG. 40 is an exposure process flow chart showing the exposure process of the manufacturing process of the CMOS-SRAM, which is extracted and made into a flow.

【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。
FIG. 41 is a cross-sectional view of essential parts of a wafer, showing a method for manufacturing this CMOS-SRAM.

【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。
FIG. 42 is a cross-sectional view of essential parts of a wafer, showing a method for manufacturing this CMOS-SRAM.

【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。
FIG. 43 is a cross-sectional view of essential parts of a wafer, showing a method for manufacturing this CMOS-SRAM.

【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。
FIG. 44 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer, showing the method of manufacturing the CMOS-SRAM.

【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。
FIG. 45 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer, showing the method of manufacturing the CMOS-SRAM.

【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。
FIG. 46 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer, showing the method of manufacturing the CMOS-SRAM.

【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。
FIG. 47 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer, showing the method of manufacturing the CMOS-SRAM.

【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。
FIG. 48 is a plan view showing the layout of this CMOS-SRAM in chip units.

【図49】従来のフォトマスクの要部断面図である。FIG. 49 is a cross-sectional view of a main part of a conventional photomask.

【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。
FIG. 50 is a diagram showing the amplitude of light immediately after passing through this photomask.

【図51】ウエハ上におけるこの光の振幅を示す図であ
る。
FIG. 51 is a diagram showing the amplitude of this light on the wafer.

【図52】ウエハ上におけるこの光の強度を示す図であ
る。
FIG. 52 is a diagram showing the intensity of this light on the wafer.

【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。
FIG. 53 is a cross-sectional view of essential parts of a conventional phase shift photomask.

【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。
FIG. 54 is a diagram showing the amplitude of light immediately after passing through this photomask.

【図55】ウエハ上におけるこの光の振幅を示す図であ
る。
FIG. 55 is a diagram showing the amplitude of this light on the wafer.

【図56】ウエハ上におけるこの光の強度を示す図であ
る。
FIG. 56 is a diagram showing the intensity of this light on the wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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1 exposure device 2 light source 3 sample 4 beam expander 5 mirror 6 mirror 7 mirror 8 mirror 9 half mirror (or beam splitter) 10 lens 11 lens 12 objective lens 13 objective lens 14 XY table 15 phase shifter 16 shutter 17 aperture 18 shortcut filter 19 mask blind 20 condenser lens 21 reduction projection lens 22 mask moving table 23 wafer suction table 24 Z-axis moving table 25 X-axis moving table 26 Y-axis moving table 721 semiconductor chip 722 memory cell mat 723 peripheral circuit 741 silicon oxide film 742 multi Crystal silicon film 742a Polycrystalline silicon film 754 Photoresist film 754a Photoresist film 760n n-type well region 760p p-type well region 761a field oxide film 761b field oxide film 761c Field oxide film 762n Gate oxide film 762p Gate oxide film 763n Gate electrode 763p Gate electrode 764n High concentration source / drain region 764p High concentration source / drain region 765 Inter-layer insulating film 766 Polycrystalline silicon wiring 766r Polycrystalline silicon High resistance 768a Contact hole 768b Contact hole 768d Contact hole 768e Contact hole 768c Through hole 769a Al wiring 769b Al wiring 769c Through hole 769d Al wiring 769e Al wiring 770 Interlayer insulating film 771a Al wiring 771b Al wiring 772 Final passivation film A 1 Pattern area A 2 Pattern area B 1 alignment mark B 2 alignment mark D diffractive projection image E 1 exposure region E 2 exposure region E 3 exposure region L light L 1 light L 2 light M follower Mask M 1 photomask M 2 photomask N shielding region N 1 shielding area N 2 shielding region P light transmission region P 1 light transmission region P 2 light transmission region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 7352−4M H01L 21/30 311 W ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location 7352-4M H01L 21/30 311 W

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フォトマスクに形成された所定のパター
ンを試料に転写する際、光源と試料との間に一対のフォ
トマスクを配置すると共に、一方のフォトマスクの光透
過領域の一部に位相シフタを形成し、前記位相シフタを
形成した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、もう一方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
ことを特徴とする露光方法。
1. When transferring a predetermined pattern formed on a photomask onto a sample, a pair of photomasks are arranged between a light source and the sample, and a phase is formed on a part of a light transmitting region of one photomask. A shifter is formed, and a diffraction projection image due to the phase difference of light transmitted through the light transmission region of the photomask on which the phase shifter is formed and a projection image of light transmitted through the light transmission region of the other photomask are placed on the sample. An exposure method characterized by overlapping with.
【請求項2】 前記位相シフタを形成したフォトマスク
の光透過領域を透過した光の位相差による回折投影像
を、もう一方のフォトマスクの光透過領域を透過した光
の投影像の中心部または端部に重ね合わせることを特徴
とする請求項1記載の露光方法。
2. The center portion of the projected image of the light transmitted through the light transmission region of the other photomask, which is the diffraction projection image due to the phase difference of the light transmitted through the light transmission region of the photomask on which the phase shifter is formed, The exposure method according to claim 1, wherein the exposure is performed on the end portion.
【請求項3】 前記一対のフォトマスクからなることを
特徴とする請求項1または2記載の露光方法に用いるフ
ォトマスク。
3. The photomask used in the exposure method according to claim 1, comprising the pair of photomasks.
【請求項4】 フォトマスクに形成された所定のパター
ンを試料に転写する際、光源と試料との間に一対のパタ
ーン領域を設けたフォトマスクを配置すると共に、一方
のパターン領域の光透過領域の一部に位相シフタを形成
し、前記位相シフタを形成した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、もう一方
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ことを特徴とする露光方法。
4. When transferring a predetermined pattern formed on a photomask onto a sample, a photomask having a pair of pattern regions is provided between a light source and the sample, and the light transmitting region of one pattern region is arranged. A phase shifter is formed on a part of the pattern shifter, and a diffraction projection image due to the phase difference of the light transmitted through the light transmission area of the pattern area where the phase shifter is formed and the projection of the light transmitted through the light transmission area of the other pattern area An exposure method characterized by superimposing an image on a sample.
【請求項5】 前記光源とフォトマスクとの間に配置し
たマスクブラインドを用いてそれぞれのパターン領域に
選択的に光を照射することを特徴とする請求項4記載の
露光方法。
5. The exposure method according to claim 4, wherein a mask blind disposed between the light source and the photomask is used to selectively irradiate each pattern area with light.
【請求項6】 前記位相シフタを形成したパターン領域
の光透過領域を透過した光の位相差による回折投影像
を、もう一方のパターン領域の光透過領域を透過した光
の投影像の中心部または端部に重ね合わせることを特徴
とする請求項4または5記載の露光方法。
6. The center portion of the projection image of the light transmitted through the light transmission region of the other pattern region, or the diffraction projection image due to the phase difference of the light transmitted through the light transmission region of the pattern region where the phase shifter is formed, The exposure method according to claim 4 or 5, wherein the exposure method is overlapped on an end portion.
【請求項7】 前記一対のパターン領域を同一ガラス基
板上に設けたフォトマスクからなることを特徴とする請
求項4、5または6記載の露光方法に用いるフォトマス
ク。
7. The photomask used in the exposure method according to claim 4, wherein the photomask has the pair of pattern regions provided on the same glass substrate.
【請求項8】 フォトマスクに形成された回路パターン
を半導体ウエハに転写する際、光源と半導体ウエハとの
間に一対のフォトマスクを配置すると共に、一方のフォ
トマスクの光透過領域の一部に位相シフタを形成し、前
記位相シフタを形成した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、もう一方のフォ
トマスクの光透過領域を透過した光の投影像とを半導体
ウエハ上で重ね合わせるか、または光源と半導体ウエハ
との間に一対のパターン領域を設けたフォトマスクを配
置すると共に、一方のパターン領域の光透過領域の一部
に位相シフタを形成し、前記位相シフタを形成したパタ
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、もう一方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半導体ウエハ上で重ね合わせること
を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
8. When transferring a circuit pattern formed on a photomask onto a semiconductor wafer, a pair of photomasks are arranged between a light source and the semiconductor wafer, and a part of a light transmitting region of one photomask is arranged. A phase shifter is formed, and a diffraction projection image due to the phase difference of light transmitted through the light transmission region of the photomask on which the phase shifter is formed and a projection image of light transmitted through the light transmission region of the other photomask are semiconductor. A photomask having a pair of pattern regions is arranged between the light source and the semiconductor wafer so as to overlap with each other on the wafer, and a phase shifter is formed in a part of the light transmitting region of one of the pattern regions. A diffraction projection image due to the phase difference of the light transmitted through the light transmission region of the pattern region where the shifter is formed, and a projection image of the light transmitted through the light transmission region of the other pattern region. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, which comprises stacking on a semiconductor wafer.
【請求項9】 前記回路パターンは、電界効果トランジ
スタのゲート電極パターンであることを特徴とする請求
項8記載の半導体集積回路装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein the circuit pattern is a gate electrode pattern of a field effect transistor.
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