JPH08148408A - Exposure method and manufacture of semiconductor integrated circuit device using the same - Google Patents

Exposure method and manufacture of semiconductor integrated circuit device using the same

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JPH08148408A
JPH08148408A JP28695394A JP28695394A JPH08148408A JP H08148408 A JPH08148408 A JP H08148408A JP 28695394 A JP28695394 A JP 28695394A JP 28695394 A JP28695394 A JP 28695394A JP H08148408 A JPH08148408 A JP H08148408A
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JP
Japan
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mask
light
pattern
exposure
region
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JP28695394A
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Yoshihiko Okamoto
好彦 岡本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To eliminate the restriction of a resist material in an exposure process by obviating an unnecessary pattern generated due to the phase difference of lights in the case of transferring an independent linear pattern by using a first mask having a phase shifter by the exposure process with a second mask. CONSTITUTION: A first mask M for forming a resist pattern is provided. Three rectangular light transmission regions T which are extended in parallel are formed on the mask M. A second mask M for forming a resist pattern 14a is provided. A light shielding region S of a square shape is formed on the mask M. A resist pattern 14 is formed by using such first mask and second mask. Thus, after a semiconductor wafer is covered with a positive resist, it is exposed continuously at the timing in the state that the relative positions of the first and second mask M are brought into coincidence.

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、露光方法およびそれを
用いた半導体集積回路装置の製造技術に関し、特に、露
光光に位相差を与える位相シフトマスクを用いる露光方
法およびそれを用いた半導体集積回路装置の製造方法に
適用して有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method and a semiconductor integrated circuit device manufacturing technique using the same, and more particularly to an exposure method using a phase shift mask that gives a phase difference to exposure light and a semiconductor integrated circuit using the same. The present invention relates to a technique effectively applied to a method for manufacturing a circuit device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の高密度実装に伴って回路の
微細化が高度に進み、回路素子や配線の設計ルールもサ
ブミクロン域に入ってきている。このため、露光に用い
る光の波長も露光装置の性能限界であるi線(波長36
5nm)に及んできている。
2. Description of the Related Art As semiconductor devices are mounted at high density, circuit miniaturization has advanced to a high degree, and the design rules for circuit elements and wirings have entered the submicron range. Therefore, the wavelength of the light used for exposure is the i-line (wavelength 36
5 nm).

【0003】しかし、このような波長域の光を用い、フ
ォトマスク(以下、単にマスクという)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、パターン転写精度の低下が深刻な問題となる。
However, in a photolithography process for transferring an integrated circuit pattern on a photomask (hereinafter, simply referred to as a mask) onto a semiconductor wafer by using light in such a wavelength range, deterioration of pattern transfer accuracy is a serious problem. Become.

【0004】ここで、図22は位相シフト技術を用いな
い通常のマスクの構造を示す断面図であり、図23はそ
のマスクを透過した光の光強度分布を示す特性図であ
る。
Here, FIG. 22 is a sectional view showing the structure of an ordinary mask not using the phase shift technique, and FIG. 23 is a characteristic diagram showing the light intensity distribution of the light transmitted through the mask.

【0005】図22に示すように、微細化を要しないマ
スクを構成するマスク基板50は、ガラス等のような透
明材料からなり、その片面には、光透過領域P1 ,P2
と遮光領域Nとが形成されている。光透過領域P1 ,P
2 は、光を透過させることが可能な領域である。遮光領
域Nは、クロム等からなる金属膜51が被覆され、光の
透過を遮ることが可能な領域である。
As shown in FIG. 22, a mask substrate 50, which constitutes a mask that does not require miniaturization, is made of a transparent material such as glass, and has light transmitting regions P1 and P2 on one surface thereof.
And a light blocking area N are formed. Light transmission area P1, P
Reference numeral 2 is a region capable of transmitting light. The light-shielding region N is a region which is covered with the metal film 51 made of chromium or the like and can block the transmission of light.

【0006】このような構造のマスクにあっては遮光領
域Nを挟む一対の光透過領域P1 ,P2 を透過した2つ
の光の位相が互いに同一であるため、その2つの光は、
半導体ウエハ上において、それらの2つの光の境界部で
互いに干渉し合って強め合うように作用する。
In the mask having such a structure, since the two lights transmitted through the pair of light transmitting regions P1 and P2 sandwiching the light shielding region N have the same phase, the two lights are
On the semiconductor wafer, they act so as to interfere with each other and strengthen each other at the boundary between these two lights.

【0007】このため、遮光領域Nの幅が露光波長より
も狭い場合、半導体ウエハ上におけるパターンの投影像
のコントラストは図23のように低下し、焦点深度が浅
くなる結果、微細なパターンであると、その転写精度は
大幅に低下し、パターン間を良好に分離した状態での露
光ができないことがわかる。
Therefore, when the width of the light-shielding region N is narrower than the exposure wavelength, the contrast of the projected image of the pattern on the semiconductor wafer decreases as shown in FIG. 23, and the depth of focus becomes shallow, resulting in a fine pattern. Then, it is understood that the transfer accuracy is significantly lowered, and the exposure cannot be performed in a state where the patterns are well separated.

【0008】このような問題を解決する手段として、マ
スクを透過する光の位相を操作することにより、投影像
のコントラスト低下を防止する位相シフト技術が注目さ
れている。
As means for solving such a problem, attention has been paid to a phase shift technique for preventing the contrast of a projected image from being lowered by manipulating the phase of light passing through a mask.

【0009】この方式は、例えば図24に示すように、
遮光領域Nを挟む一対の光透過領域P1 ,P2 の一方
に、一対の光透過領域P1 ,P2 を透過した直後の2つ
の光の位相が互いに反転するように膜厚を調整した位相
シフタ(例えば透明なガラス膜等)52を設けた構造の
マスクを用いる方法である。
This system is, for example, as shown in FIG.
A phase shifter whose film thickness is adjusted so that the phases of the two lights immediately after passing through the pair of light transmitting regions P1 and P2 are inverted to one of the pair of light transmitting regions P1 and P2 sandwiching the light shielding region N (for example, This is a method of using a mask having a structure in which a transparent glass film) 52 is provided.

【0010】これによって図25に示すように、半導体
ウエハ上では2つの光がそれらの境界部で互いに干渉し
合って弱め合うので、パターンの投影像のコントラスト
が大幅に向上し、パターン相互を良好に分離した状態で
の露光が可能となる。このように、位相シフトマスクは
半導体集積回路の微細化に適したマスクであることがわ
かる。
As a result, as shown in FIG. 25, on the semiconductor wafer, the two lights interfere with each other at their boundaries and weaken each other, so that the contrast of the projected images of the patterns is greatly improved, and the mutual patterns are well formed. It becomes possible to perform exposure in the state of being separated. Thus, it can be seen that the phase shift mask is a mask suitable for miniaturization of semiconductor integrated circuits.

【0011】また、例えば特開平4−127150号公
報には、位相シフトマスクとフォトレジストプロセスと
の制約が記載されており、半導体集積回路装置の製造工
程毎に、ネガ形のフォトレジスト(以下、単にネガ形レ
ジストという)と、ポジ形のフォトレジスト(以下、単
にポジ形レジストという)とを使い分ける方式が提案さ
れている。
Further, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-127150 discloses restrictions on a phase shift mask and a photoresist process. For each manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device, a negative photoresist (hereinafter, referred to as a negative photoresist) is used. A method is proposed in which a negative resist) and a positive photoresist (hereinafter simply referred to as positive resist) are used separately.

【0012】すなわち、これまで半導体集積回路装置の
製造工程では、フォトレジスト(以下、単にレジストと
いう)として解像度が高く、異物の影響の少ない等の特
徴を有するポジ形レジストが使われているが、位相シフ
ト技術を用いてポジ形レジストに配線パターン等のよう
な孤立線状パターンを転写する場合、光の位相差に起因
して、本来、パターンが形成されてはならない領域に不
必要なパターンが形成されてしまう問題が生じるので、
この場合は、ネガ形レジストを用いている。
That is, in the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device, a positive resist having characteristics such as high resolution and little influence of foreign matter has been used as a photoresist (hereinafter simply referred to as resist). When an isolated linear pattern such as a wiring pattern is transferred to a positive resist using the phase shift technique, an unnecessary pattern is originally formed in the area where the pattern should not be formed due to the phase difference of light. Since the problem of being formed occurs,
In this case, a negative resist is used.

【0013】一方、このような光の位相差に起因して不
必要なパターンが形成される問題は、ネガ形レジストに
接続孔等のような孤立開口パターンを転写する場合にも
生じるので、この場合には、ポジ形レジストを用いてい
る。
On the other hand, such a problem that an unnecessary pattern is formed due to the phase difference of light occurs also when an isolated opening pattern such as a connection hole is transferred to a negative resist. In some cases, a positive type resist is used.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平4−
127150号公報に記載された位相シフト技術におい
ては、半導体集積回路の製造工程毎に、ネガ形レジスト
と、ポジ形レジストとを使い分けなければならないとい
うフォトレジスト材料の制約の問題がある。
However, Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
The phase shift technique described in Japanese Patent Publication No. 127150 has a problem of restriction of the photoresist material that a negative resist and a positive resist must be used separately for each manufacturing process of a semiconductor integrated circuit.

【0015】本発明の目的は、位相シフト技術を用いた
露光処理におけるフォトレジスト材料の制約を無くすこ
とのできる技術を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a technique capable of eliminating the limitation of the photoresist material in the exposure process using the phase shift technique.

【0016】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.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
Of the inventions disclosed in the present application, a representative one will be briefly described below.
It is as follows.

【0018】すなわち、本発明の露光方法は、マスクの
光透過領域の所定位置に設けられた位相シフタによって
透過光に位相差を生じさせ試料上に露光波長よりも短い
間隔となる複数のパターンを転写する際、前記試料上に
ポジ形レジストを被着した後、前記試料上に残す露光波
長より短い間隔の少なくとも一組のレジストパターンに
対応する領域に遮光領域を備えるとともに、その周囲の
一部分に形成された光透過領域のうち、前記遮光領域を
挟む光透過領域の一方に透過光の位相が反転する位相シ
フタを備える第1のマスクと、前記第1のマスクの遮光
領域とその周囲の少なくとも一部分の光透過領域を覆う
遮光領域を備える第2のマスクとの相対位置を合致させ
た状態で、時間的に連続して露光処理を行うものであ
る。
That is, in the exposure method of the present invention, a phase shifter provided at a predetermined position in the light transmission region of the mask causes a phase difference in the transmitted light to form a plurality of patterns on the sample at intervals shorter than the exposure wavelength. When transferring, after depositing a positive resist on the sample, a light-shielding region is provided in a region corresponding to at least one set of resist patterns having an interval shorter than the exposure wavelength to be left on the sample, and a part of the periphery thereof is provided. A first mask having a phase shifter for reversing the phase of transmitted light in one of the light transmitting regions sandwiching the light shielding region among the formed light transmitting regions, and at least the light shielding region of the first mask and its surroundings. In a state where the relative position to the second mask having a light shielding region that covers a part of the light transmitting region is matched, the exposure process is performed continuously in terms of time.

【0019】また、本発明の露光方法は、マスク上の光
透過領域の所定位置に設けられた位相シフタのエッジ部
における透過光の干渉の影を試料上に露光波長よりも短
い間隔となる複数のパターンを転写する際、前記試料上
にネガ形レジストを被着した後、前記試料上に開口する
露光波長より短い寸法のレジストパターンに対応する領
域に透過光の位相を反転させるように位相シフタのエッ
ジ部が直交する領域を備える第1のマスクと、前記位相
シフタのエッジ部の直交領域における一部を覆う遮光領
域を備える第2のマスクとの相対位置を合致させた状態
で、時間的に連続して露光処理を行うものである。
Further, in the exposure method of the present invention, a plurality of shadows of the interference of transmitted light at the edge portion of the phase shifter provided at a predetermined position of the light transmission region on the mask are formed on the sample at intervals shorter than the exposure wavelength. When transferring the pattern, the negative shift resist is applied on the sample, and then the phase shifter is arranged to invert the phase of the transmitted light to a region corresponding to the resist pattern having a dimension shorter than the exposure wavelength opened on the sample. Of the phase shifter and a second mask having a light-shielding region that covers a part of the orthogonal region of the edge of the phase shifter are aligned with each other in terms of time. The exposure process is continuously performed.

【0020】[0020]

【作用】上記した本発明の露光方法によれば、第1のマ
スクと第2のマスクとに分けて重ね合せて露光すること
により、位相シフタを有する第1のマスクを用いてポジ
形レジストに配線パターン等のような孤立線状パターン
を転写する際に光の位相差に起因して生じる不必要なパ
ターンを、第2のマスクによる露光処理によって無くす
ことができるので、位相シフト技術を用いた露光処理に
おけるレジスト材料の制約を無くすことが可能となる。
According to the above-described exposure method of the present invention, a positive type resist is formed by using the first mask having a phase shifter by exposing the first mask and the second mask by superposing them separately. Since an unnecessary pattern caused by the phase difference of light when transferring an isolated linear pattern such as a wiring pattern can be eliminated by the exposure process using the second mask, the phase shift technique is used. It is possible to eliminate the restriction on the resist material in the exposure process.

【0021】また、上記した本発明の露光方法によれ
ば、第1のマスクと第2のマスクとに分けて重ね合せて
露光することにより、位相シフタを有する第1のマスク
を用いてネガ形レジストに接続孔パターン等のような孤
立開口パターンを転写する際に光の位相差に起因して生
じる不必要なパターンを、第2のマスクによる露光処理
によって無くすことができるので、位相シフト技術を用
いた露光処理におけるレジスト材料の制約を無くすこと
が可能となる。
Further, according to the above-described exposure method of the present invention, the first mask and the second mask are separately superposed and exposed, so that the negative mask is formed by using the first mask having the phase shifter. Unnecessary patterns caused by the phase difference of light when transferring an isolated opening pattern such as a connection hole pattern to a resist can be eliminated by the exposure process using the second mask. It is possible to eliminate the restriction of the resist material in the used exposure processing.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0023】図1は本発明による露光方法を示すフロー
チャート、図2は本発明の実施例で実現しようとする回
路パターンの一例を示す平面図、図3は図2の回路パタ
ーンを得るためのマスクの組み合わせを示す説明図、図
4は図1におけるステップ104,114〜117の処
理内容を図化した説明図、図5は図2の回路パターンに
対応する他のマスクの組み合わせを示す説明図、図6は
第2の回路パターン例を示す平面図、図7は図6の回路
パターンを得るためのマスクの組み合わせを示す説明
図、図8はネガ形のフォトレジストを用いた通常の露光
方法を説明するための説明図、図9はポジ形のフォトレ
ジストを用いた通常の露光方法を説明するための説明
図、図10は所定の回路パターンをポジ形のフォトレジ
ストにて形成するためのマスクの組み合わせを示す説明
図、図11は図2の回路パターンをポジ形のフォトレジ
ストにて形成するためのマスク組み合わせを示す説明
図、図12は位相シフトマスクの構造を示す断面図、図
13は図12の位相シフトマスクの要部平面図、図14
は所定の回路パターンをネガ形のフォトレジストにて形
成するためのマスクの組み合わせを示す説明図、図15
は所定の回路パターンをネガ形のフォトレジストにて形
成するためのマスクの組み合わせを示す説明図、図16
は投影光学系を介して半導体ウエハ面上に投影した光の
振幅と強度の説明図、図17は本実施例の位相シフトマ
スクの全体平面図、図18は本発明にかかる位相シフト
マスクの製造方法を説明するための説明図、図19は本
発明が適用される縮小投影露光装置における光学系の構
成を説明するための説明図、図20は本発明が適用され
る他の縮小投影露光装置における光学系の構成を説明す
るための説明図、図21は本実施例の露光処理を説明す
るための半導体ウエハの平面図である。
FIG. 1 is a flow chart showing an exposure method according to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing an example of a circuit pattern to be realized in the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a mask for obtaining the circuit pattern of FIG. 4 is an explanatory view illustrating the processing contents of steps 104 and 114 to 117 in FIG. 1, and FIG. 5 is an explanatory view showing other mask combinations corresponding to the circuit pattern of FIG. 6 is a plan view showing a second circuit pattern example, FIG. 7 is an explanatory view showing a combination of masks for obtaining the circuit pattern of FIG. 6, and FIG. 8 is a general exposure method using a negative photoresist. 9 is an explanatory view for explaining, FIG. 9 is an explanatory view for explaining a normal exposure method using a positive photoresist, and FIG. 10 is for forming a predetermined circuit pattern with the positive photoresist. FIG. 11 is an explanatory view showing a combination of masks, FIG. 11 is an explanatory view showing a combination of masks for forming the circuit pattern of FIG. 2 with a positive photoresist, and FIG. 12 is a sectional view showing a structure of a phase shift mask. 14 is a plan view of an essential part of the phase shift mask of FIG.
15 is an explanatory view showing a combination of masks for forming a predetermined circuit pattern with a negative photoresist, FIG.
16 is an explanatory view showing a combination of masks for forming a predetermined circuit pattern with a negative photoresist, FIG.
Is an explanatory view of the amplitude and intensity of light projected on the surface of a semiconductor wafer through a projection optical system, FIG. 17 is an overall plan view of the phase shift mask of this embodiment, and FIG. 18 is manufacturing of the phase shift mask according to the present invention. FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining the method, FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the optical system in the reduction projection exposure apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 20 is another reduction projection exposure apparatus to which the present invention is applied. 21 is an explanatory view for explaining the configuration of the optical system in FIG. 21, and FIG. 21 is a plan view of the semiconductor wafer for explaining the exposure processing of the present embodiment.

【0024】本実施例においては、図3に示すように、
マスクMを2つに分けて露光を行っている。すなわち、
図3の(a)に示すような第1のマスクMと、図3の
(b)に示すような第2のマスクMとを用いて露光を行
っている。ここで、図3の(b)の1つの透過領域内で
透過光の位相が逆相となる部分に影が生じるが、この影
の生じる部分に図3の(a)を重ね露光してパターン寸
断を防止している。
In this embodiment, as shown in FIG.
Exposure is performed by dividing the mask M into two. That is,
Exposure is performed using the first mask M as shown in FIG. 3A and the second mask M as shown in FIG. 3B. Here, a shadow is generated in a portion where the phase of the transmitted light is in the opposite phase in one transmission region of FIG. 3B, and the pattern is formed by overlapping and exposing the portion of FIG. Prevents shredding.

【0025】また、このようにすれば、以下のような理
由に起因するパターン寸断も防止できる。すなわち、図
24に示したような位相シフト技術を用いて図2のよう
なパターンのマスクMを作成した場合、公知技術に従え
ば、X1、X2、X3の3本のパターンに相当する光透
過領域T(図の白抜き部分。なお、斜線部分は遮光領域
Sである)の内、X1とX3に位相シフタを設けること
になるが、パターンの幅および間隔が狭いと、X1とX
2が近接している垂直部分が同相になるため、この間の
遮光部分が形成されず、パターン間がショートしてしま
う現象を防止することもできる。
Further, by doing so, it is possible to prevent the pattern fragmentation due to the following reasons. That is, when the mask M having the pattern as shown in FIG. 2 is created by using the phase shift technique as shown in FIG. 24, according to the known technique, the light transmission corresponding to the three patterns X1, X2 and X3 is transmitted. Phase shifters are provided in X1 and X3 of the region T (the white portion in the figure. The shaded portion is the light shielding region S). However, if the width and interval of the pattern are narrow, X1 and X3 are provided.
It is also possible to prevent the phenomenon that the light-shielding portion is not formed and the patterns are short-circuited because the vertical portions in which 2 are close to each other have the same phase.

【0026】なお、マスクMの遮光領域Sは、マスク基
板1上にクロム膜2が被着されて形成されている。ま
た、マスクMの所定の光透過領域T上には、光の位相シ
フトする位相シフタとして、位相シフト膜3が被着され
ている。
The light shielding region S of the mask M is formed by depositing the chrome film 2 on the mask substrate 1. Further, on the predetermined light transmitting region T of the mask M, a phase shift film 3 is applied as a phase shifter for shifting the phase of light.

【0027】ところで、このような組み合わせによるマ
スク使用は、実際の回路パターンが複雑であるため、コ
ンピュータによる自動設計に頼らざるを得ない。その処
理の具体例を示したのが図1のフローチャートである。
以下、図1およびその他の図面を用いて本実施例の露光
方法を説明する。
By the way, the use of a mask by such a combination has to rely on an automatic design by a computer because an actual circuit pattern is complicated. The specific example of the processing is shown in the flowchart of FIG.
The exposure method of this embodiment will be described below with reference to FIG. 1 and other drawings.

【0028】なお、以下の実施例では、少なくとも3つ
の連続したパターンを投影露光によって互いに露光波長
より短い間隔で近接させて形成する場合について例示し
ている。
The following embodiments exemplify a case where at least three continuous patterns are formed close to each other by projection exposure at intervals shorter than the exposure wavelength.

【0029】図1の処理の概略について説明すると、ま
ず、フォトレジストパターンを、例えばシリコン(S
i)単結晶からなる半導体ウエハ上に形成する際、上記
した3つのパターンの内の少なくとも1つのパターンを
x方向またはy方向に所定間隔毎に分割して、その他の
パターンを含めてグループ分けし、このグループ分けに
対応させて、マスク上で透過する光の位相を所定間隔毎
に順次反転させる位相シフトマスクを形成する。
The process of FIG. 1 will be briefly described. First, a photoresist pattern is formed using, for example, silicon (S
i) When forming on a semiconductor wafer made of a single crystal, at least one of the above three patterns is divided at a predetermined interval in the x direction or the y direction, and is grouped including other patterns. Corresponding to this grouping, a phase shift mask for sequentially inverting the phase of light transmitted on the mask at predetermined intervals is formed.

【0030】続いて、分割した境界領域を覆う領域のパ
ターンデータを作成し、そのパターンデータにより遮光
マスクを形成する。この遮光マスクと位相シフトマスク
を用い、露光装置の投影光学系を通してマスクパターン
の投影像を、それらの相対位置関係を変えずに半導体ウ
エハ上のフォトレジスト膜上に結像させるものである。
Subsequently, pattern data of an area covering the divided boundary area is created, and a light-shielding mask is formed by the pattern data. By using the light-shielding mask and the phase shift mask, a projected image of a mask pattern is formed on a photoresist film on a semiconductor wafer through a projection optical system of an exposure apparatus without changing their relative positional relationship.

【0031】次に、パターンの形成方法について図1の
フローチャートを参照しながら説明する。
Next, a pattern forming method will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0032】半導体集積回路等のパターンは、例えば矩
形の図形の組み合わせとし、パターン幅W、長さH、そ
の中心座標(X,Y)等の情報を記載したデータの組み
合わせで表現することができる(ステップ101)。
A pattern of a semiconductor integrated circuit or the like can be represented by a combination of data in which information such as a pattern width W, a length H, a center coordinate (X, Y) of the pattern is formed by combining rectangular figures. (Step 101).

【0033】それらのデータによって、組み合わされる
半導体集積回路等のパターンデータが図形の重ね合わせ
(別の表現をすれば、図形と図形とのオーバーラップ)
による場合、重ね除去処理(転写領域の切り出し)が行
われる(ステップ102)。
The pattern data of the semiconductor integrated circuit or the like to be combined is superimposed on the figures by these data (in other words, the figures overlap each other).
In the case of, the overlap removal processing (cutout of the transfer area) is performed (step 102).

【0034】重ね除去処理は、例えばパターンデータに
よって形成される図形をメモリマップ上に展開し、論理
和(OR)処理する。また、近接するパターンが含まれ
る領域にウィンドウを設けて、計算機の処理時間の短縮
を図っている。
In the overlap removal processing, for example, a figure formed by pattern data is developed on the memory map and logical sum (OR) processing is performed. In addition, a window is provided in an area including a pattern that is adjacent to the pattern to reduce the processing time of the computer.

【0035】次いで、図形をX,Yの各方向へ並び替え
るソート処理を行う(ステップ103)。このソート
は、パターンデータを近接するパターンの面積比率が大
きい方向(例えば、X軸方向またはY軸方向)に、所定
の間隔(例えば、半導体集積回路パターンの配線ピッ
チ)でグループ分けして並び替えるものである。
Next, sort processing is performed to rearrange the figures in the X and Y directions (step 103). In this sort, the pattern data is grouped and rearranged in a direction having a large area ratio of adjacent patterns (for example, the X-axis direction or the Y-axis direction) at predetermined intervals (for example, wiring pitch of the semiconductor integrated circuit pattern). It is a thing.

【0036】そして、図形が重なった点で、再度X軸方
向またはY軸方向に分割する処理(パターン分割)を行
う(ステップ104)。すなわち、n個の図形Pi (i
=1〜n、但しnは整数)に分割する(但し、Xi ≦X
<Xi+1 またはYi≦Y<Yi+1 )。
Then, at the point where the figures overlap, the process of dividing in the X-axis direction or the Y-axis direction (pattern division) is performed again (step 104). That is, n figures Pi (i
= 1 to n, where n is an integer) (where Xi ≤ X
<Xi + 1 or Yi ≦ Y <Yi + 1).

【0037】次いで、iをi=1に初期設定し(ステッ
プ105)、1つの図形Pi の読み込みを行う(ステッ
プ106)。
Next, i is initially set to i = 1 (step 105), and one figure Pi is read (step 106).

【0038】続いて、並び替え処理した1つのグループ
に含まれる図形について位相シフタの形成処理が行われ
るが、その図形グループが奇数番目か偶数番目か(i=
2m、但しmは整数)によって以降の処理が異なる(ス
テップ107)。
Next, the phase shifter forming process is performed on the figures included in one group that has been rearranged. Whether the figure group is an odd number or an even number (i =
The subsequent processing differs depending on 2 m, where m is an integer (step 107).

【0039】偶数番目の場合、上記のグループ内の図形
について、パターンの相対位置座標は変えないで、これ
によって決まる図形領域を透過するマスクパターンの透
過光位相をφ=0にする(ステップ108)。
In the case of an even number, the relative position coordinates of the patterns of the figures in the above group are not changed, and the transmitted light phase of the mask pattern which transmits the figure area determined by this is set to φ = 0 (step 108). .

【0040】ここで、上記のグループ内の図形が、これ
に隣接するグループの図形と境が接する場合は、以下の
処理を行う。すなわち、境が接するか否かの判定は、例
えば次のグループの各図形のx座標が前グループの図形
のx座標に配線ピッチを加えた値となるか否かによって
行うことができる。
Here, when the figure in the above group is in contact with the figure of the group adjacent to the figure, the following processing is performed. That is, whether or not the boundaries are in contact can be determined by, for example, whether or not the x coordinate of each figure in the next group becomes a value obtained by adding the wiring pitch to the x coordinate of the figure in the previous group.

【0041】上記の隣接するグループの図形によって決
まる図形領域を透過するマスクパターンの位相がφ=π
(180°)となり、前グループの図形との位相差によ
って、回折投影像が生じる。このため、この回折投影像
の影響を無くする必要がある。そこで、上記の図形の境
界部を覆う図形のパターンデータを作成し、このパター
ンデータにより、この図形を転写する遮光マスク(第2
のマスク)を作成する。このマスクを用い、上記の回折
投影像が生じた部分に重ね露光を行う。
The phase of the mask pattern passing through the figure area determined by the figures of the adjacent groups is φ = π.
(180 °), and a diffractive projection image is generated due to the phase difference from the figure in the previous group. Therefore, it is necessary to eliminate the influence of this diffraction projection image. Therefore, pattern data of a figure that covers the boundary portion of the figure is created, and with this pattern data, a light-shielding mask (second
Mask). Using this mask, overlapping exposure is performed on the portion where the diffraction projection image is generated.

【0042】ステップ107で奇数番目であることが判
定された場合、上記のグループ内の図形について、パタ
ーンの相対位置座標を変えることなく、これによって決
まる図形領域を透過するマスクパターンの位相をφ=π
にする(ステップ109)。このステップ109および
ステップ108の処理の具体例が図3の(b)のマスク
Mであり、位相シフタの形成例を示したのが図3の
(c)である(なお、図中、Tは光透過領域、Sは遮光
領域、Fは位相シフタである)。
If it is determined in step 107 that the figure is an odd number, the phase of the mask pattern that is transmitted through the figure area determined by the figure in the above group without changing the relative position coordinates of the pattern is φ =. π
(Step 109). A specific example of the processing of steps 109 and 108 is the mask M of FIG. 3B, and FIG. 3C shows an example of forming the phase shifter (note that T is in the figure). (Light-transmitting region, S is a light-shielding region, and F is a phase shifter).

【0043】また、上記のグループ内の図形が、これに
隣接するグループの図形と境を接する場合には、図形の
境界部を覆う図形のパターンデータを作成し、このパタ
ーンデータにより、この図形を転写する遮光マスクを作
成して、上記の回折投影像が生じた部分に重ね露光す
る。
When the figure in the above group touches the border of the figure in the adjacent group, pattern data of the figure that covers the boundary part of the figure is created, and this figure is used to form this figure. A light-shielding mask to be transferred is created, and the portion where the above-mentioned diffraction projection image is generated is overlaid and exposed.

【0044】n個の図形に対する処理の終了が判定され
ると(ステップ110)、マスクパターン形成を実行し
(ステップ112)、半導体ウエハに対する露光を行う
(ステップ113)。一方、(i=i+1)でない場合
には、次のグループのデータを読み込み(ステップ11
1)、X座標に対する位置、 Pi+1 (X)−Pi (X)≦pW を判定し(ステップ114)、Yesであれば図3の
(a)に示すような遮光用図形Qi+1 (ΔW,H+Δ
H,X+pW/2,Y)を作成する(ステップ11
5)。また、判定がNoであれば、図形の発生は無いも
のと見なし、次のステップへ移行する(ただし、Pi は
図形Pi の位相φ=0、Pi+1 は図形Pi+1 の位相φ=
π、Pi (X)は図形Pi のX座標、Pi+1 (X)は図
形Pi+1 のX座標、pWはX方向パターンピッチであ
る)。
When it is determined that the processing for n figures is completed (step 110), mask pattern formation is executed (step 112), and the semiconductor wafer is exposed (step 113). On the other hand, if (i = i + 1) is not satisfied, the data of the next group is read (step 11
1), the position with respect to the X coordinate, Pi + 1 (X) -Pi (X) ≤pW, is determined (step 114), and if Yes, the light-shielding figure Qi + 1 (as shown in FIG. 3A). ΔW, H + Δ
H, X + pW / 2, Y) is created (step 11)
5). On the other hand, if the determination is No, it is considered that no figure has occurred, and the process proceeds to the next step (where Pi is the phase φ = 0 of the figure Pi and Pi + 1 is the phase φ = of the figure Pi + 1).
π, Pi (X) is the X coordinate of the figure Pi, Pi + 1 (X) is the X coordinate of the figure Pi + 1, and pW is the pattern pitch in the X direction).

【0045】さらに、ステップ114,115の処理の
後、Y座標に対する位置、 Pi+1 (Y)−Pi (Y)≦pH を判定し(ステップ116)、図3の(a)に示すよう
な遮光用図形Qi+1 (W+ΔW,ΔH,X,Y+pH/
2)を作成し(ステップ117)、処理をステップ10
6へ戻し、以降の処理を繰り返し実行する。
Further, after the processing of steps 114 and 115, the position relative to the Y coordinate, Pi + 1 (Y) -Pi (Y) ≤pH, is determined (step 116), and as shown in FIG. Light-shielding figure Qi + 1 (W + ΔW, ΔH, X, Y + pH /
2) is created (step 117), and the process proceeds to step 10
The process returns to 6 and the subsequent processes are repeatedly executed.

【0046】なお、ステップ104によるパターン分割
(X方向領域分割)、遮光用図形の作成処理の流れを図
化したのが図4である。すなわち、X方向とY方向が連
結された部分で垂直部と水平部との境界部分で分割し、
ついで、水平部分の中間で領域分割し、パターン分割を
行っている。さらに、Qi+1 の光透過領域を有する遮光
用図形の作成要領が示されている。
FIG. 4 illustrates the flow of pattern division (X-direction area division) and light-shielding figure creation processing in step 104. That is, the part where the X direction and the Y direction are connected is divided at the boundary part between the vertical part and the horizontal part,
Then, the area is divided at the middle of the horizontal portion to perform the pattern division. Furthermore, the procedure for creating a light-shielding figure having a light transmission area of Qi + 1 is shown.

【0047】ここで、図3の(b)に示したマスクMの
構造について説明する。なお、図3のパターンは、半導
体ウエハ上のネガ形レジストに半導体集積回路パターン
を転写する際のパターンである。
Now, the structure of the mask M shown in FIG. 3B will be described. The pattern shown in FIG. 3 is a pattern when the semiconductor integrated circuit pattern is transferred to the negative resist on the semiconductor wafer.

【0048】このマスクMは、所定の半導体集積回路パ
ターンを縮小投影光学系等を通して半導体ウエハに転写
するためのマスク、例えば実寸の5倍の寸法の半導体集
積回路パターンの原画が形成されたレチクルである。
The mask M is a mask for transferring a predetermined semiconductor integrated circuit pattern onto a semiconductor wafer through a reduction projection optical system or the like, for example, a reticle on which an original image of a semiconductor integrated circuit pattern having a size five times the actual size is formed. is there.

【0049】このマスクMは、例えば屈折率が1.47程
度の透明な合成石英ガラスがベース材に用いられてお
り、その主面には、露光光に対して実質的に透明である
光透過領域T(図示の白抜領域)が不透明な遮光領域S
(図示の斜線域)を挟んで形成されているとともに、図
3の(c)に示すように、光透過領域Tの一方に透過光
の位相を反転させる位相シフタFが配置されている。
In this mask M, for example, a transparent synthetic quartz glass having a refractive index of about 1.47 is used as a base material, and the main surface thereof has a light transmission that is substantially transparent to exposure light. Area T (white area shown) is opaque light-shielding area S
A phase shifter F for inverting the phase of the transmitted light is arranged in one of the light transmission regions T as shown in FIG. 3C while being formed so as to sandwich the (shaded area in the drawing).

【0050】そして、光透過領域Tには、第1の透過領
域と、これに近接すると共に第1の透過領域に対して、
その透過光の位相が反転している少なくとも第2の透過
領域とが設けられている。
In the light transmission region T, the first transmission region and the first transmission region which is close to the first transmission region
At least a second transmissive region in which the phase of the transmitted light is inverted is provided.

【0051】次に、図5は図2の半導体集積回路パター
ンを得るための他のマスク組み合わせを示しており、そ
のマスク構造について説明する。なお、図5のパターン
は、半導体ウエハ上のネガ形レジストに半導体集積回路
パターンを転写する際のパターンである。
Next, FIG. 5 shows another mask combination for obtaining the semiconductor integrated circuit pattern of FIG. 2, and the mask structure will be described. The pattern of FIG. 5 is a pattern used when a semiconductor integrated circuit pattern is transferred to a negative resist on a semiconductor wafer.

【0052】単純繰り返し方式による位相シフタの形成
では、図2で説明したようにパターン間隔が狭いと水平
部分に影が生じ、パターンが寸断される。
In the formation of the phase shifter by the simple repetition method, as described with reference to FIG. 2, when the pattern interval is narrow, a shadow is produced in the horizontal portion and the pattern is cut off.

【0053】この実施例は、図3の代替例に相当し、水
平部は図5の(a)に示す細い幅の位相シフタ4を額縁
状に設けたマスクと、図5の(b)に示す3列の光透過
領域を左から順にφ=π、φ=0、φ=πとなるように
位相シフタ5を設けたマスクとを使用し、これを重ね合
わせ露光することにより、影の生じないパターン露光が
可能になる。なお、図5の(c),(d)は断面図であ
り、図5の(e),(f)は半導体ウエハ上における振幅
波形、図5の(g),(h)は半導体ウエハ上における光
強度特性を示している。
This embodiment corresponds to the alternative example of FIG. 3, and the horizontal portion is a mask provided with a phase shifter 4 having a narrow width shown in FIG. 5A in a frame shape, and FIG. A mask having a phase shifter 5 so that φ = π, φ = 0, and φ = π is sequentially used from the left in the three columns of light transmitting regions shown in FIG. No pattern exposure is possible. 5C and 5D are cross-sectional views, FIGS. 5E and 5F are amplitude waveforms on the semiconductor wafer, and FIGS. 5G and 5H are semiconductor wafers. 3 shows the light intensity characteristic of the.

【0054】図3の実施例と比較して、図5の(a)の
実効的な転写パターンの寸法を小さくし、焦点深度を大
きくすることができる。
As compared with the embodiment of FIG. 3, the size of the effective transfer pattern of FIG. 5A can be reduced and the depth of focus can be increased.

【0055】また、図6は第2の回路パターン例を示す
ものである。この場合も、半導体ウエハ上のネガ形レジ
ストに半導体集積回路パターンを転写する際のパターン
である。
Further, FIG. 6 shows a second circuit pattern example. In this case as well, this is a pattern for transferring the semiconductor integrated circuit pattern to the negative resist on the semiconductor wafer.

【0056】このようなパターンのマスクが必要な場
合、従来方式による位相シフタの形成ではパターン間隔
が狭いと、水平方向または垂直方向の一方のパターン間
の遮光部が形成されずにショートしてしまう。
When a mask having such a pattern is required, if the pattern interval is small in the conventional phase shifter formation, the light-shielding portion between the patterns in either the horizontal direction or the vertical direction is not formed, resulting in a short circuit. .

【0057】そこで、このようなケースでは図7に示す
ように、(a)のようなサブ位相シフタ6を有するマス
クと(b)のような位相シフタ7を有するマスクとを重
ね合わせ露光すると、図6の如き形状の希望するパター
ンが得られることになる。図7の(a)では図6のQの
部分を取り囲むようにして細い幅のサブ位相シフタ6を
4つ設け、これをφ=πの領域にしている。この結果、
図3の実施例と比較して、図6の(a)の実効的な転写
パターンの寸法を小さくし、焦点深度を大きくすること
ができる。
Therefore, in such a case, as shown in FIG. 7, when a mask having the sub-phase shifter 6 as shown in FIG. 7A and a mask having the phase shifter 7 as shown in FIG. A desired pattern having a shape as shown in FIG. 6 can be obtained. In FIG. 7A, four sub-phase shifters 6 having a narrow width are provided so as to surround the portion Q of FIG. 6, and this is set as a region of φ = π. As a result,
As compared with the embodiment of FIG. 3, the size of the effective transfer pattern of FIG. 6A can be reduced and the depth of focus can be increased.

【0058】また、図7の(b)では左側の上下2本と
右側に垂直に1本の計3本の光透過領域T(白抜き部
分)が存在するが、この内、左側の上側をφ=πとなる
ように位相シフタ7を設けると共に、右側の光透過領域
Tの下半分を取り囲むように位相シフタ8を設け、同様
にφ=πの領域にしている。他は、位相シフタを設けな
いφ=0の領域である。なお、(c),(d)はマスクM
の断面図、(e),(f)は半導体ウエハにおける振幅波
形であり、(g),(h)は半導体ウエハ上における光強
度特性を示している。
Further, in FIG. 7B, there are two light transmission regions T (white portions), one on the left side and two on the left side, and one light transmission region T on one side vertically (white portion). The phase shifter 7 is provided so that φ = π, and the phase shifter 8 is provided so as to surround the lower half of the light transmission region T on the right side, and similarly, the region is φ = π. The other is a region of φ = 0 where no phase shifter is provided. Note that (c) and (d) are masks M
(E) and (f) are amplitude waveforms on the semiconductor wafer, and (g) and (h) show light intensity characteristics on the semiconductor wafer.

【0059】前記した図2、図3(b)、図5(b)、
図6、図7(b)に示した構造のマスクMは、半導体ウ
エハ上に被着したネガ形レジストに対して露光処理する
ことで、露光波長程度またはそれ以下に近接したレジス
トパターンを半導体ウエハ上に残す応用に用いるもので
ある。例えば半導体集積回路の配線工程では、配線部の
露光レジストを残すため、通常、ネガ形レジストを用い
ることになる。
The above-mentioned FIG. 2, FIG. 3 (b), FIG. 5 (b),
The mask M having the structure shown in FIGS. 6 and 7B is formed by exposing a negative resist deposited on a semiconductor wafer to an exposure process to form a resist pattern close to or about the exposure wavelength on the semiconductor wafer. It is used for the application to be left on. For example, in the wiring process of a semiconductor integrated circuit, a negative resist is usually used because the exposure resist of the wiring portion is left.

【0060】ここで、図8の(a)〜(c)は通常のマ
スクを用いてネガ形レジストに配線パターンを転写する
方法を説明するための説明図である。
Here, FIGS. 8A to 8C are explanatory views for explaining a method of transferring a wiring pattern to a negative resist using a normal mask.

【0061】同図の(a)は露光処理中の説明図であ
る。半導体ウエハ9上には、絶縁膜10aが堆積され、
絶縁膜10a上には、金属膜11が堆積され、さらに、
金属膜11上には、ネガ形レジスト12が堆積されてい
る。マスクMの光透過領域Tを透過した光は、縮小投影
レンズ13を通じて縮小され半導体ウエハ9上のネガ形
レジスト12に転写されるようになっている。
FIG. 6A is an explanatory diagram during the exposure process. An insulating film 10a is deposited on the semiconductor wafer 9,
A metal film 11 is deposited on the insulating film 10a, and further,
A negative resist 12 is deposited on the metal film 11. The light transmitted through the light transmitting region T of the mask M is reduced by the reduction projection lens 13 and transferred to the negative resist 12 on the semiconductor wafer 9.

【0062】同図の(b)はマスクM上の配線パターン
等をネガ形レジスト12に転写した後の説明図である。
金属膜11上には、ネガ形レジスト12からなるレジス
トパターン12aが形成されている。
FIG. 6B is an explanatory diagram after the wiring pattern and the like on the mask M are transferred to the negative resist 12.
A resist pattern 12a made of a negative resist 12 is formed on the metal film 11.

【0063】ネガ形レジストの場合は、光が当たった箇
所が硬化してパターンとして残るようになっている。し
たがって、マスクM上の光透過領域Tがネガ形レジスト
の残存するパターンである。
In the case of a negative type resist, a portion exposed to light is cured and remains as a pattern. Therefore, the light transmission region T on the mask M is a pattern in which the negative resist remains.

【0064】同図の(c)はそのパターニングされたレ
ジストパターン12aをエッチングマスクとして金属膜
11をパターニングして配線パターン11aを形成した
後の説明図である。
FIG. 7C is an explanatory diagram after the metal film 11 is patterned using the patterned resist pattern 12a as an etching mask to form the wiring pattern 11a.

【0065】一方、ポジ形レジストを用いれば、同一形
状の溝を形成する応用に用いることができる。ここで、
図9の(a)〜(c)は通常のマスクを用いてポジ形レ
ジストに接続孔パターンを形成する方法を説明するため
の説明図である。
On the other hand, if a positive resist is used, it can be used for the application of forming grooves of the same shape. here,
9A to 9C are explanatory views for explaining a method of forming a connection hole pattern in a positive resist using a normal mask.

【0066】同図(a)は露光中の説明図である。金属
膜11上には、絶縁膜10bが堆積され、絶縁膜10b
上には、ポジ形レジスト14が堆積されている。マスク
Mの光透過領域Tを透過した光は、縮小投影レンズ13
を通じて縮小され半導体ウエハ9上のポジ形レジスト1
4に転写されるようになっている。
FIG. 6A is an explanatory diagram during exposure. The insulating film 10b is deposited on the metal film 11, and the insulating film 10b
A positive resist 14 is deposited on the top. The light transmitted through the light transmitting region T of the mask M is reduced by the reduction projection lens 13
Positive resist 1 reduced on the semiconductor wafer 9 through
4 is to be transferred.

【0067】同図の(b)はマスクM上の接続孔パター
ン等をポジ形レジスト14に転写した後の説明図であ
る。絶縁膜10b上には、ポジ形レジスト14からなる
レジストパターン14aが形成されている。
FIG. 9B is an explanatory diagram after the connection hole pattern and the like on the mask M are transferred to the positive type resist 14. A resist pattern 14a made of a positive resist 14 is formed on the insulating film 10b.

【0068】ポジ形レジストの場合は、光が当たった箇
所が除去され、光の当たらなかった箇所がパターンとし
て残るようになっている。したがって、マスクM上の遮
光領域がポジ形レジストの残存するパターンである。
In the case of a positive type resist, a portion exposed to light is removed and a portion not exposed to light remains as a pattern. Therefore, the light-shielding region on the mask M is a pattern in which the positive resist remains.

【0069】同図の(c)はそのパターニングされたレ
ジストパターン14aをエッチングマスクとして絶縁膜
10bをパターニングして接続孔15を形成した後の説
明図である。
FIG. 6C is an explanatory diagram after the insulating film 10b is patterned by using the patterned resist pattern 14a as an etching mask to form the connection hole 15.

【0070】ところで、位相シフト技術を用いて配線パ
ターン等のような孤立パターンをポジ形レジストに転写
する場合、光の位相差に起因して本来パターンが形成さ
れない領域に不必要なパターンが形成されてしまうの
で、位相シフト技術を用いた孤立パターンの形成には、
通常、ポジ形レジストが用いられず、ネガ形レジストが
用いられている。
By the way, when an isolated pattern such as a wiring pattern is transferred to a positive resist by using the phase shift technique, an unnecessary pattern is formed in a region where the pattern is not originally formed due to the phase difference of light. Therefore, to form an isolated pattern using the phase shift technique,
Normally, a positive resist is not used, but a negative resist is used.

【0071】なお、溝パターンを形成したポジ形レジス
ト上にスパッタリング法等により金属膜を堆積させた
後、そのポジ形レジストを除去することにより溝パター
ン以外の金属膜を除去する、いわゆるリフトオフ法を用
いて配線パターンを形成することもできるが一般的でな
い。
A so-called lift-off method is used in which a metal film is deposited on the positive resist having the groove pattern formed thereon by a sputtering method or the like, and then the positive resist is removed to remove the metal film other than the groove pattern. A wiring pattern can be formed by using it, but this is not common.

【0072】本実施例においては、露光領域を2つに分
け、一方を位相シフタの形成された露光領域とし、他方
を不必要なパターン部分に光を照射するための露光領域
とすることにより、露光波長程度またはそれ以下に近接
したレジストパターンを半導体ウエハ上のポジ形レジス
トに転写することが可能となっている。すなわち、半導
体ウエハ上に被着するレジストがポジ形かネガ形かに関
する制約を無くすことが可能となっている。以下、具体
的な例を用いて説明する。
In this embodiment, the exposure area is divided into two, one of which is an exposure area in which a phase shifter is formed, and the other of which is an exposure area for irradiating unnecessary pattern portions with light. It is possible to transfer a resist pattern close to the exposure wavelength or less to a positive resist on a semiconductor wafer. That is, it is possible to eliminate the restriction on whether the resist deposited on the semiconductor wafer is a positive type or a negative type. Hereinafter, a specific example will be described.

【0073】図10は、半導体ウエハ上に被着したポジ
形レジストに、露光波長程度またはそれ以下に近接した
レジストパターンを露光処理によって残す方法を説明す
るための説明図である。なお、x1 〜x6 ,y1 ,y2
は位置座標を表し、同一位置には同一位置座標が示され
ている。
FIG. 10 is an explanatory view for explaining a method of leaving a resist pattern, which is close to or less than the exposure wavelength, on the positive resist deposited on the semiconductor wafer by the exposure process. In addition, x1 to x6, y1, y2
Represents position coordinates, and the same position coordinates are shown at the same position.

【0074】同図(a)は、半導体ウエハのポジ形レジ
ストに実際に形成する近接したレジストパターンの一例
であり、斜線で示す互いに平行に延在する2本の長方形
状のパターンがポジ形レジストからなるレジストパター
ン14aである。
FIG. 10A is an example of a resist pattern which is actually formed on a positive resist of a semiconductor wafer and is in close proximity. Two rectangular patterns shown in diagonal lines and extending in parallel to each other are positive resist. Is a resist pattern 14a.

【0075】同図(b)は、(a)のレジストパターン
14aを形成するための第1のマスクMの一例である。
マスクM上には、互いに平行に延びる3つの長方形状の
光透過領域Tが形成されており、そのうちの両側の光透
過領域Tを透過する各々の光は位相が同相で、両側の光
透過領域Tと中央の光透過領域Tとを透過する各々の光
は位相が互いに逆相となるように設定されている。両側
の光透過領域Tと中央の光透過領域Tとに挟まれた遮光
領域Sが、(a)に示した半導体ウエハ上に残る露光波
長よりも短い間隔のレジストパターン14aに対応す
る。
FIG. 9B shows an example of the first mask M for forming the resist pattern 14a shown in FIG.
On the mask M, three rectangular light-transmitting regions T extending in parallel to each other are formed, and the lights passing through the light-transmitting regions T on both sides have the same phase and the light-transmitting regions on both sides are formed. The respective lights passing through T and the central light transmitting region T are set so that their phases are opposite to each other. The light-shielding region S sandwiched between the light-transmitting regions T on both sides and the central light-transmitting region T corresponds to the resist pattern 14a shown in (a) with an interval shorter than the exposure wavelength remaining on the semiconductor wafer.

【0076】同図(c)は、(a)のレジストパターン
14aを形成するための第2のマスクMの一例である。
マスクM上には、(b)の第1のマスクにおける光透過
領域Tとそれに挟まれた遮光領域Sとを覆うような、す
なわち、座標(x1 ,y1 ),(x6 ,y1 ),(x1
,y2 ),(x6 ,y2 )によって形成される四角形
状の遮光領域Sが形成されている。ただし、この遮光領
域Sは、(b)の両側の光透過領域Tの少なくとも一部
を覆うように形成されれば良い。
FIG. 7C shows an example of the second mask M for forming the resist pattern 14a shown in FIG.
On the mask M, the light transmission region T and the light shielding region S sandwiched by it in the first mask of (b) are covered, that is, the coordinates (x1, y1), (x6, y1), (x1.
, Y2), (x6, y2) has a rectangular light-shielding region S formed therein. However, the light shielding region S may be formed so as to cover at least a part of the light transmitting regions T on both sides of (b).

【0077】このような第1のマスクMおよび第2のマ
スクMを用いてレジストパターン14aを形成するに
は、半導体ウエハ上にポジ形レジストを被着した後、そ
の第1のマスクMおよび第2のマスクMの相対的位置を
合致させた状態で時間的に連続して露光を行うようにす
れば良い。
In order to form the resist pattern 14a by using the first mask M and the second mask M as described above, after depositing a positive resist on the semiconductor wafer, the first mask M and the second mask M are formed. It suffices to carry out the exposure continuously in time with the relative positions of the two masks M matched.

【0078】なお、同図(a)と(b),(c)とは説
明の都合により、同一の尺度としている。例えば5:1
縮小投影露光に用いるレチクルに適用する場合には、同
図(b),(c)は、(a)に対し5倍に拡大する必要
がある。以下、レジストパターンとそれに対応したマス
クの説明においても同一の尺度として説明する。
For convenience of explanation, the same scales are used for the figures (a), (b), and (c). For example 5: 1
When applied to a reticle used for reduction projection exposure, FIGS. 7B and 7C need to be magnified five times as large as FIG. Hereinafter, the same scale is used in the description of the resist pattern and the mask corresponding thereto.

【0079】また、図11は、ポジ形レジストを用い
て、図2の配線パターンを形成する場合の例を示したも
のである。なお、x1 〜x8 ,y1 〜y6 は位置座標を
表し、同一位置には同一位置座標が示されている。
FIG. 11 shows an example of forming the wiring pattern of FIG. 2 using a positive resist. Note that x1 to x8 and y1 to y6 represent position coordinates, and the same position coordinates are shown at the same position.

【0080】同図の(a)は、半導体ウエハ上のポジ形
レジストに転写する近接したレジストパターンの一例で
ある。半導体ウエハ上には斜線で示す3つのレジストパ
ターン14aが配置されている。3つのレジストパター
ン14aのうち、図11の一番左側のレジストパターン
14aは、途中位置で直交する方向に延びた後、中央の
レジストパターン14aの配置線上で再度直交する方向
へ延びて形成されている。
FIG. 10A is an example of a resist pattern in proximity to be transferred to a positive resist on a semiconductor wafer. Three resist patterns 14a indicated by hatching are arranged on the semiconductor wafer. Of the three resist patterns 14a, the leftmost resist pattern 14a in FIG. 11 extends in the direction orthogonal to the middle position, and then extends again in the direction orthogonal to the arrangement line of the central resist pattern 14a. There is.

【0081】同図(b)は、(a)のレジストパターン
14aを形成するための第1のマスクMの一例である。
マスクM上には、3つの光透過領域Tが形成されてお
り、そのうち、図11(b)の左側2つの光透過領域T
は、同一領域内で透過する光の位相が逆相となるように
設定されている。光透過領域Tに挟まれた遮光領域S
が、(a)に示した半導体ウエハ上に残る露光波長より
も短い間隔のレジストパターン14aに対応する。
FIG. 10B shows an example of the first mask M for forming the resist pattern 14a shown in FIG.
Three light transmitting regions T are formed on the mask M, and two light transmitting regions T on the left side of FIG.
Are set so that the phases of light transmitted in the same region are opposite to each other. Light-blocking area S sandwiched between light-transmissive areas T
Corresponds to the resist pattern 14a shown in (a) with an interval shorter than the exposure wavelength remaining on the semiconductor wafer.

【0082】同図(c)は、(a)のレジストパターン
14aを形成するための第2のマスクMの一例である。
マスクM上には、(b)の第1のマスクMにおける光透
過領域Tとそれに挟まれた遮光領域Sとを覆うような、
すなわち、座標(x1 ,y1),(x8 ,y1 ),(x1
,y6 ),(x8 ,y6 )によって形成される四角形
状の遮光領域Sが形成されている。ただし、この四角形
状の遮光領域Sは、両側の光透過領域Tの少なくとも一
部を覆うように形成されれば良い。
FIG. 7C shows an example of the second mask M for forming the resist pattern 14a shown in FIG.
On the mask M, so as to cover the light transmission region T and the light shielding region S sandwiched by the light transmission region T in the first mask M of (b),
That is, the coordinates (x1, y1), (x8, y1), (x1
, Y6) and (x8, y6), a quadrangular light shielding region S is formed. However, the quadrangular light shielding region S may be formed so as to cover at least part of the light transmitting regions T on both sides.

【0083】そして、この四角形状の遮光領域Sの所定
位置に、すなわち、第1のマスクMでの露光処理のみで
は光の位相が反転する境界領域となり不必要なパターン
がポジ形レジストに残ってしまう箇所に、四角形状の微
小な光透過領域Tが形成されている。ここで、この微小
な光透過領域Tの周囲に、前記図5(a)等と同様に、
その透過光の位相を反転させる位相シフタを設けること
で、より微細なパターンに対応させることができる。
Then, at a predetermined position of the quadrangular light-shielding region S, that is, a boundary region in which the phase of light is inverted only by the exposure process with the first mask M, an unnecessary pattern remains in the positive resist. A quadrangular minute light-transmitting region T is formed at the closed position. Here, around the minute light transmission region T, as in the case of FIG.
By providing a phase shifter for inverting the phase of the transmitted light, it is possible to deal with a finer pattern.

【0084】このような第1のマスクMおよび第2のマ
スクMを用いてレジストパターン14aを形成するに
は、半導体ウエハ上にポジ形レジストを被着した後、そ
の第1のマスクMおよび第2のマスクMの相対的位置を
合致させた状態で時間的に連続して露光を行うようにす
れば良い。これにより、微細配線を形成することが可能
となる。
In order to form the resist pattern 14a by using the first mask M and the second mask M as described above, after depositing a positive resist on the semiconductor wafer, the first mask M and the second mask M are formed. It suffices to carry out the exposure continuously in time with the relative positions of the two masks M matched. This makes it possible to form fine wiring.

【0085】また、ポジ形レジストに接続孔用のレジス
トパターンを転写するには、図5の(a)または図7の
(a)に示した構造の位相シフトマスクのみを用いて露
光処理を行えば良い。
Further, in order to transfer the resist pattern for the contact hole to the positive type resist, the exposure process is performed only by using the phase shift mask having the structure shown in FIG. 5A or FIG. 7A. I'm fine.

【0086】あるいは、ポジ形レジストに接続孔用のレ
ジストパターンを転写するために、図12および図13
に示すように、ガラス基板16上に、例えば透過率が6
%程度以下の半透明の位相反転膜17を堆積し、その所
定位置に所望形状・寸法の開口パターン18を形成した
位相シフタを有するマスクM0 を用いて露光処理を行う
ようにしても良い。なお、透過光の位相差(L2 −L1
)は、約180度である。
Alternatively, in order to transfer the resist pattern for the connection hole to the positive type resist, FIG. 12 and FIG.
As shown in FIG.
% Or less of a semi-transparent phase shift film 17 may be deposited, and the exposure process may be performed using a mask M0 having a phase shifter in which an opening pattern 18 having a desired shape and size is formed at a predetermined position. The phase difference of the transmitted light (L2-L1
) Is about 180 degrees.

【0087】すなわち、本実施例においては、図10お
よび図11の方法と、図5の(a)および図7の(a)
の方法と、位相シフト技術を使用しない工程では従来の
通常の遮光マスクを用いる方法等とを、半導体集積回路
装置の製造工程で適宜使い分けることにより、半導体集
積回路装置の製造工程における全露光処理において、ポ
ジ形レジストのみを用いて、露光波長程度またはそれ以
下に近接するレジストパターンまたは露光波長程度また
はそれ以下の寸法のレジストパターンを形成することが
できる。
That is, in this embodiment, the method of FIGS. 10 and 11 and the method of FIGS. 5A and 7A are used.
In the entire exposure process in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device, by appropriately using the method of (1) and the method of using a conventional ordinary light-shielding mask in the process not using the phase shift technique in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device. It is possible to form a resist pattern close to an exposure wavelength or less or a resist pattern having a dimension of an exposure wavelength or less using only a positive resist.

【0088】一方、ネガ形レジストを用いた場合、図2
等で説明したようにラインパターンを形成することは可
能であるが、微小な接続孔を形成することが困難であ
る。これは、位相シフト技術を用いて接続孔等のような
孤立開口パターンをネガ形レジストに転写する場合、光
の位相差に起因して本来パターンが形成されない領域に
不必要なパターンが形成されてしまうからである。
On the other hand, when a negative resist is used, as shown in FIG.
Although it is possible to form a line pattern as described above, it is difficult to form a minute connecting hole. This is because when an isolated opening pattern such as a connection hole is transferred to a negative resist by using the phase shift technique, an unnecessary pattern is formed in an area where the pattern is not originally formed due to the phase difference of light. Because it will be.

【0089】本実施例においては、露光領域を2つに分
け、一方を位相シフタの形成された露光領域とし、他方
を不必要なパターン部分に光を照射するための露光領域
とすることにより、露光波長程度またはそれ以下に近接
したレジストパターンを半導体ウエハ上のネガ形レジス
トに転写することが可能となっている。すなわち、半導
体ウエハ上に被着するレジストがポジ形かネガ形かに関
する制約を無くすることが可能となっている。以下、具
体的な例を用いて説明する。
In this embodiment, the exposure area is divided into two, one of which is an exposure area in which a phase shifter is formed, and the other is an exposure area for irradiating unnecessary pattern portions with light. It is possible to transfer a resist pattern close to the exposure wavelength or less to a negative resist on a semiconductor wafer. That is, it is possible to eliminate the restriction on whether the resist deposited on the semiconductor wafer is a positive type or a negative type. Hereinafter, a specific example will be described.

【0090】図14は、微小接続孔をネガ形レジストを
用いて位相シフト技術を用いた露光処理によって形成す
る方法の一例である。なお、本図におけるx1 ,x2 ,
y1,y2 はマスクM上の図形の中心位置座標を表し、
同一位置には同一位置座標が示されている。
FIG. 14 shows an example of a method of forming a minute connecting hole by an exposure process using a phase shift technique using a negative resist. In the figure, x1, x2,
y1 and y2 represent the center position coordinates of the figure on the mask M,
The same position coordinates are shown at the same position.

【0091】同図(a)は、半導体ウエハ上のネガ形レ
ジストに転写する近接したレジストパターン12aの一
例である。白抜きの4つの微小四角形が接続孔を形成す
るための領域である。
FIG. 9A shows an example of a resist pattern 12a which is transferred to a negative resist on a semiconductor wafer and is closely arranged. Four small white squares are regions for forming connection holes.

【0092】同図(b)は、(a)に示した露光波長よ
りも短い間隔のレジストパターン12aを形成するため
の第1のマスクMの一例である。マスクM上において接
続孔を形成する位置には位相シフタ19aが配置されて
いる。位相シフタ19aは、2つの直角二等辺三角形の
直角部を、その各々の斜辺が一直線上に配置されるよう
に接触させて構成されている。すなわち、位相シフタ1
9aは、2本の直線状のエッジをXY軸に対して±45
度傾かせて直交されてなる直交領域を有している。
FIG. 9B shows an example of the first mask M for forming the resist pattern 12a having an interval shorter than the exposure wavelength shown in FIG. A phase shifter 19a is arranged on the mask M at a position where a connection hole is formed. The phase shifter 19a is configured by contacting the right-angled portions of two right-angled isosceles triangles so that their respective hypotenuses are aligned. That is, the phase shifter 1
9a has two straight edges of ± 45 with respect to the XY axes.
It has an orthogonal region which is inclined at right angles and is orthogonal.

【0093】同図(c)は、(a)のレジストパターン
12aを形成するための第2のマスクMの一例である。
マスクM上において接続孔を形成するための位置には、
第1のマスクMの位相シフタ19aにおけるエッジの直
交領域の一部を覆うような四角形状の遮光パターン20
が形成されている。
FIG. 9C shows an example of the second mask M for forming the resist pattern 12a shown in FIG.
At the position for forming the connection hole on the mask M,
A quadrangular light-shielding pattern 20 that covers a part of the edge orthogonal region in the phase shifter 19a of the first mask M.
Are formed.

【0094】このような第1のマスクMおよび第2のマ
スクMを用いてレジストパターン12aを形成するに
は、半導体ウエハ上にネガ形レジストを被着した後、そ
の第1のマスクMおよび第2のマスクMの相対的位置を
合致させた状態で時間的に連続して露光を行うようにす
れば良い。これにより、微小な接続孔を形成することが
可能となる。
In order to form the resist pattern 12a using the first mask M and the second mask M as described above, a negative resist is deposited on the semiconductor wafer, and then the first mask M and the second mask M are formed. It suffices to carry out the exposure continuously in time with the relative positions of the two masks M matched. This makes it possible to form minute connection holes.

【0095】図15は微小な接続孔をネガ形レジストを
用いて位相シフト技術を用いた露光処理によって形成す
る方法の他の一例である。
FIG. 15 shows another example of a method of forming minute connection holes by exposure processing using a phase shift technique using a negative resist.

【0096】同図(a)は、半導体ウエハ上のネガ形レ
ジストに転写する近接したレジストパターン12aの一
例である。白抜きの4つの微小四角形が接続孔を形成す
るための領域である。
FIG. 10A shows an example of the adjacent resist pattern 12a transferred to the negative resist on the semiconductor wafer. Four small white squares are regions for forming connection holes.

【0097】同図(b)は、(a)に示した露光波長よ
りも短い間隔のレジストパターン12aを形成するため
の第1のマスクMの一例である。破線は接続孔を示して
いる。
FIG. 9B shows an example of the first mask M for forming the resist pattern 12a having an interval shorter than the exposure wavelength shown in FIG. The broken line indicates the connection hole.

【0098】マスクM上には、四角形状の位相シフタ1
9bが配置されている。この位相シフタ19bは、その
各辺が接続孔の対角線上に配置されるように形成されて
いる。ただし、ここでは位相シフタ19aのエッジが、
(a)の少なくとも2個のレジストパターン12aの開
口パターンの対角線に対応するように形成されていれば
良い。
On the mask M, a rectangular phase shifter 1 is formed.
9b is arranged. The phase shifter 19b is formed so that each side thereof is arranged on the diagonal line of the connection hole. However, here, the edge of the phase shifter 19a is
It suffices that it is formed so as to correspond to the diagonal line of the opening pattern of at least two resist patterns 12a in (a).

【0099】ここで、少なくとも2個の対角線としたの
は、これによって、個々の開口パターン毎に位相シフタ
を設ける場合よりも位相シフタのパターン寸法をある程
度大きくとることが可能となるからであり、位相シフタ
の有る領域と無い領域との透過光の良好な干渉が得られ
るからである。
Here, the reason why at least two diagonal lines are used is that this makes it possible to make the pattern size of the phase shifter somewhat larger than in the case where a phase shifter is provided for each individual aperture pattern. This is because good interference of transmitted light can be obtained between the region with the phase shifter and the region without the phase shifter.

【0100】同図(c)は、(a)に示した露光波長よ
りも短い間隔のレジストパターン12aを形成するため
の第2のマスクMの一例である。破線は接続孔を示して
いる。
FIG. 10C is an example of the second mask M for forming the resist pattern 12a having an interval shorter than the exposure wavelength shown in FIG. The broken line indicates the connection hole.

【0101】マスクM上には、(b)に示した位相シフ
タ19bと重ねた時にその一辺と接続孔の位置で直交す
るような辺をもつ形状の位相シフタ19cが形成されて
いる。ただし、ここでは位相シフタ19cのエッジが、
(a)の少なくとも2個の開口パターンの対角線に対応
するように形成されていれば良い。
On the mask M, there is formed a phase shifter 19c having a side which is orthogonal to one side of the phase shifter 19b shown in (b) at the position of the connection hole. However, here, the edge of the phase shifter 19c is
It may be formed so as to correspond to the diagonal lines of at least two opening patterns of (a).

【0102】ここで、少なくとも2個の対角線としたの
は、これによって、個々のレジストパターン毎に位相シ
フタを設ける場合よりも位相シフタのパターン寸法をあ
る程度大きくとることが可能となるからであり、位相シ
フタの有る領域と無い領域との透過光の良好な干渉が得
られるからである。
Here, the reason why there are at least two diagonal lines is that this makes it possible to make the pattern size of the phase shifter somewhat larger than in the case where a phase shifter is provided for each individual resist pattern. This is because good interference of transmitted light can be obtained between the region with the phase shifter and the region without the phase shifter.

【0103】なお、図示はしないが、図15の(b),
(c)のマスクには、その周囲に位置合せマークパター
ンが形成されている。
Although not shown, (b) of FIG.
An alignment mark pattern is formed around the mask in (c).

【0104】このような第1のマスクMおよび第2のマ
スクMを用いて接続孔用のレジストパターン12aを形
成するには、半導体ウエハ上にネガ形レジストを被着し
た後、その第1のマスクMおよび第2のマスクMの相対
的位置を合致させた状態で時間的に連続して露光を行う
ようにすれば良い。これにより、微小な接続孔を形成す
ることが可能となる。
In order to form the resist pattern 12a for the connection hole by using the first mask M and the second mask M as described above, a negative resist is deposited on the semiconductor wafer and then the first resist M is formed. It suffices to carry out exposure continuously in time with the relative positions of the mask M and the second mask M being matched. This makes it possible to form minute connection holes.

【0105】また、上記した図14および図15のマス
クを用いて、半導体集積回路素子の形成された半導体ウ
エハ上に接続孔を形成するには、例えば以下のようにす
れば良い。すなわち、まず、半導体ウエハ上に堆積され
た絶縁膜上にネガ形レジストを塗布し、絶縁膜上に接続
孔用のレジストパターンを図14または図15のマスク
を用いて露光処理によって形成した後、そのレジストパ
ターンをエッチングマスクとして絶縁膜をエッチングす
ることにより、その絶縁膜に露光波長より短い寸法の接
続孔を形成する。
Further, in order to form a connection hole on a semiconductor wafer on which a semiconductor integrated circuit element is formed, using the masks of FIGS. 14 and 15, the following may be performed, for example. That is, first, a negative resist is applied on an insulating film deposited on a semiconductor wafer, a resist pattern for a connection hole is formed on the insulating film by an exposure process using the mask of FIG. 14 or 15, and then, By etching the insulating film using the resist pattern as an etching mask, a connection hole having a size shorter than the exposure wavelength is formed in the insulating film.

【0106】ここで、図16は、投影光学系(光学露光
装置)を介して、半導体ウエハ面上に投影した光の振幅
と強度の説明図である。
Here, FIG. 16 is an explanatory diagram of the amplitude and intensity of the light projected on the surface of the semiconductor wafer via the projection optical system (optical exposure apparatus).

【0107】上記の構成によって、図16の(a)に示
すように、マスクM上に形成された遮光領域Sを挟む光
透過領域T1 ,T2 の一方に形成された位相シフタFに
より透過光を位相反転させ、それらの間の光の干渉を利
用することで、光学投影システムを通して、露光波長よ
り近接したパターンを半導体ウエハ上のレジスト膜上に
結像させることができる。
With the above configuration, as shown in FIG. 16A, the transmitted light is transmitted by the phase shifter F formed in one of the light transmission regions T1 and T2 sandwiching the light shielding region S formed on the mask M. By inverting the phase and utilizing the light interference between them, a pattern closer to the exposure wavelength can be imaged on the resist film on the semiconductor wafer through the optical projection system.

【0108】マスクMの第1の光透過領域T1 を透過し
た直後の光L1 は、第2の光透過領域T2 を透過した直
後の光L2 の位相とが(b)のように互いに反転する。
マスクMの通過直後の振幅は矩形波形であるが、半導体
ウエハ上での振幅は(c)のような波形になる。そし
て、半導体ウエハでは、2つの光がそれらの境界部とな
る遮光領域Sで互いに干渉し合って弱め合い、(d)の
ような光強度波形になる。
The light L1 immediately after passing through the first light transmitting region T1 of the mask M is inverted from the phase of the light L2 immediately after passing through the second light transmitting region T2 as shown in (b).
The amplitude immediately after passing through the mask M has a rectangular waveform, but the amplitude on the semiconductor wafer has a waveform as shown in (c). Then, in the semiconductor wafer, the two lights interfere with each other in the light-shielding region S, which is the boundary between them, and weaken each other, resulting in a light intensity waveform as shown in (d).

【0109】本実施例では、遮光領域Sを挟んで隣接す
る一方の光透過領域T1 と他方の光透過領域T2 とを互
いに位相反転させている。このように、露光波長の1/
2程度離すことで、透過光の強度を互いに増加させるこ
とができる。そこで、前記分割の境界領域を覆う領域の
パターンデータを作成し、このパターンデータに基づい
て遮光マスクを形成し、位相シフト手段の投影によって
生じた影の部分に重ね露光させる。
In this embodiment, one light transmission region T1 and the other light transmission region T2 which are adjacent to each other with the light shielding region S interposed therebetween are phase-inverted with each other. Thus, 1 / of the exposure wavelength
By separating them by about 2, the intensities of the transmitted lights can be mutually increased. Therefore, pattern data of an area covering the boundary area of the division is created, a light-shielding mask is formed based on this pattern data, and a shadow portion generated by the projection of the phase shift means is overlaid and exposed.

【0110】図17は本実施例のマスクMの全体構成を
示したものである。図17に示すように、露光に用いる
転写領域A1 ,A2 の周囲に不透明な遮光領域Sが設け
られている。この遮光領域SにマスクMの位置合せマー
クB1 ,B2 、マスクMと被露光試料である半導体ウエ
ハとの位置合せマークB3 ,B4 を形成してあり、これ
によって前記マスクMと半導体ウエハとを位置合わせし
て露光することができる。なお、B5 ,B6 は位相シフ
ト層および遮光層位置合せマークである。
FIG. 17 shows the overall structure of the mask M of this embodiment. As shown in FIG. 17, an opaque light shielding area S is provided around the transfer areas A1 and A2 used for exposure. Positioning marks B1 and B2 of the mask M and position adjusting marks B3 and B4 of the mask M and the semiconductor wafer which is the sample to be exposed are formed in the light-shielding region S, and the mask M and the semiconductor wafer are positioned by this. It can be exposed together. B5 and B6 are phase shift layer and light shielding layer alignment marks.

【0111】上記の位相シフタを有するマスクM0 とマ
スクMとを同一のガラス基板16に構成しておくこと
で、露光の際、露光装置のマスクブラインドにより、マ
スク面に照射する露光光を遮蔽することで、効率よく露
光することができる。この点については、二枚の異なる
ガラス基板に分けて2回に分けて露光処理を行っても同
様に露光することは可能である。
By forming the mask M0 having the above-mentioned phase shifter and the mask M on the same glass substrate 16, the exposure light irradiated on the mask surface is shielded by the mask blind of the exposure device at the time of exposure. Thus, the exposure can be performed efficiently. In this respect, the same exposure can be performed by dividing the two glass substrates into two and performing the exposure process twice.

【0112】単に遮光領域を挟む光透過領域の一方に位
相差を与える従来方式では、微細な転写パターンの配置
に制約があったが、本方式により、露光の実行スループ
ットを低下させないで、その制約を無くすことができ
る。したがって、位相シフトパターンの配置の自動化を
推進することが可能となる。
In the conventional method in which the phase difference is simply applied to one of the light transmitting areas sandwiching the light shielding area, there is a restriction on the arrangement of the fine transfer pattern. However, this method does not reduce the execution throughput of exposure, and the restriction is imposed. Can be eliminated. Therefore, it becomes possible to promote automation of arrangement of the phase shift pattern.

【0113】次に、本実施例のマスクの作成方法および
それを用いた露光方法について説明する。図18(a)
〜(f)は本実施例のマスクの製造方法を説明するため
の説明図である。
Next, the mask forming method of this embodiment and the exposure method using the same will be described. Figure 18 (a)
(F) is an explanatory view for explaining the mask manufacturing method of the present embodiment.

【0114】まず、マスク素材M0 を作成する。マスク
素材M0 は、透明な石英ガラス等からなるガラス基板1
6の主面上に、例えばスパッタリング法を用いてCr
(クロム)等の金属薄膜21を堆積して作成される。こ
のマスク素材M0 の主面に、(a)のように電子線レジ
スト22aがスピン塗布されている。
First, the mask material M0 is created. The mask material M0 is a glass substrate 1 made of transparent quartz glass or the like.
Cr on the main surface of No. 6 by using, for example, a sputtering method.
It is created by depositing a metal thin film 21 such as (chrome). An electron beam resist 22a is spin-coated on the main surface of the mask material M0 as shown in FIG.

【0115】次に、電子線描画装置を用い、このマスク
素材M0 に電子線を照射する。電子線描画装置は、半導
体集積回路パターンの図形情報や位置座標等のパターン
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。ここで用いるパターンデータは、例えば図1の
ステップ109に示した透過光の位相を反転させる領域
(φ=π)に対応したものである。
Next, the mask material M0 is irradiated with an electron beam by using an electron beam drawing apparatus. The electron beam drawing apparatus scans an electron beam by computer control based on pattern information such as graphic information of semiconductor integrated circuit patterns and position coordinates. The pattern data used here corresponds to, for example, the region (φ = π) where the phase of the transmitted light is inverted shown in step 109 of FIG.

【0116】この際、半導体集積回路パターンの他、図
17に示すように、マスクMの主面上周辺部の対角に遮
光パターン加工のための2つの位置合わせマークのパタ
ーンも露光される。このパターンは、300μm程度の
大きさのクロスマークである。
At this time, in addition to the semiconductor integrated circuit pattern, as shown in FIG. 17, two alignment mark patterns for light-shielding pattern processing are exposed diagonally on the periphery of the main surface of the mask M. This pattern is a cross mark having a size of about 300 μm.

【0117】次いで、電子線レジスト22aがポジ型で
あるかネガ型であるかに応じて、その露光部分または未
露光部分を現像液により除去し、露出したCr膜をエッ
チングすることにより図18の(b)に示すように、遮
光パターン21aを形成する。Cr膜のエッチングは、
例えば硝酸セリウム第二アンモニウム等の湿式エッチン
グを用いて行うことができる。
Next, depending on whether the electron beam resist 22a is a positive type or a negative type, the exposed portion or the unexposed portion thereof is removed by a developing solution, and the exposed Cr film is etched to remove the exposed portion of FIG. As shown in (b), the light shielding pattern 21a is formed. The etching of the Cr film is
For example, wet etching with cerium diammonium nitrate or the like can be used.

【0118】なお、次の工程であるガラス基板16のエ
ッチングでCr膜上のレジストは通常除去されるが、こ
の場合、酸素プラズマエッチング等によって除去し、マ
スク洗浄して、マスクMの外観検査をすることが望まし
い。この外観検査で発見された微小なCr膜の残り欠陥
は、例えばレーザ光の照射により除去される。また、C
r膜の欠け欠陥は、例えばネガ型レジストを用いて当該
欠陥箇所にスポット露光し、現像してレジストを残して
おく。このようにして、実質的に無欠陥な位相シフト層
形成のための遮光パターン21aが形成できる。
The resist on the Cr film is usually removed by etching the glass substrate 16 in the next step. In this case, the resist is removed by oxygen plasma etching or the like, the mask is washed, and the appearance of the mask M is inspected. It is desirable to do. The remaining defects of the minute Cr film found by this visual inspection are removed by, for example, irradiation with laser light. Also, C
The defect of the r film is spot-exposed to the defective portion by using, for example, a negative resist, and developed to leave the resist. In this way, the light-shielding pattern 21a for forming a substantially defect-free phase shift layer can be formed.

【0119】次に、図18の(c)に示すように、Cr
膜等をマスクとして、ガラス基板16を所定の深さだ
け、CF4 のプラズマエッチング処理等によってエッチ
ング除去する。ここで、ガラス基板16の深さdは、露
光光の波長をλ、ガラス基板16の屈折率をnとする
と、次式で表される。或いは、この奇数倍の関係を満た
すように設定する。
Next, as shown in (c) of FIG.
Using the film or the like as a mask, the glass substrate 16 is removed by a predetermined depth by CF 4 plasma etching or the like. Here, the depth d of the glass substrate 16 is represented by the following equation, where λ is the wavelength of the exposure light and n is the refractive index of the glass substrate 16. Alternatively, it is set so as to satisfy this odd multiple relationship.

【0120】d=λ/2(n−1) 例えば光の波長を365nm(i線)、ガラス基板16
の屈折率を1.47とすると、ガラス基板16の深さdは
390nm程度にすればよい。CF4 のプラズマエッチ
ング処理では、エッチング時間等で深さの制御ができ
る。なお、このプラズマエッチング処理によって、特定
の場所が所定の深さとなっていない欠陥については、収
束イオンビーム法等によって当該欠陥箇所に照射し、ガ
ラス基板16のエッチング処理を行う。
D = λ / 2 (n-1) For example, the wavelength of light is 365 nm (i line), the glass substrate 16
Assuming that the refractive index is 1.47, the depth d of the glass substrate 16 may be about 390 nm. In the plasma etching process of CF 4 , the depth can be controlled by the etching time or the like. By the plasma etching process, with respect to a defect in which a specific location does not have a predetermined depth, the defect site is irradiated by a focused ion beam method or the like, and the glass substrate 16 is etched.

【0121】また、ガラス基板16の代りに、ガラス基
板16上に所定の膜厚の透明膜と遮光膜を堆積しておく
ことで、深さの加工精度を向上させることができる。
Further, instead of the glass substrate 16, by depositing a transparent film and a light-shielding film having a predetermined film thickness on the glass substrate 16, it is possible to improve the depth processing accuracy.

【0122】次に、湿式エッチング処理等を用い、図1
8の(d)に示すように、Cr膜を除去する。さらに、
図18の(e)に示すように、ガラス基板16の主面上
に、例えばスパッタリング法を用いてCr等の金属薄膜
23のように堆積した後、この主面の金属薄膜23上に
電子線レジスト22bをスピン塗布する。
Next, as shown in FIG.
As shown in FIG. 8D, the Cr film is removed. further,
As shown in (e) of FIG. 18, after a metal thin film 23 such as Cr is deposited on the main surface of the glass substrate 16 by using, for example, a sputtering method, an electron beam is deposited on the metal thin film 23 on the main surface. The resist 22b is spin-coated.

【0123】さらに、上記の位置合せ用クロスマークを
電子線描画装置を用いて、位置検出し、このガラス基板
16上に形成した段差パターンの座標系を合わせ、所望
のパターンを所定の位置に電子線照射する。ここで、電
子線照射するパターンは、例えば図3に示した光透過領
域T(φ=πとφ=0との合成領域)のポジネガ反転領
域である遮光領域Sとなるパターンである。電子線描画
装置の描画精度に関しては、パターンの重ね合わせを0.
1μm以下にすることができるので、この方式は、例え
ば縮小率1/5の露光装置のマスク(レチクル)に適用
可能である。
Further, the position of the above-mentioned alignment cross mark is detected by using an electron beam drawing apparatus, the coordinate system of the step pattern formed on the glass substrate 16 is aligned, and the desired pattern is electronically aligned at a predetermined position. Irradiate with rays. Here, the pattern of electron beam irradiation is, for example, a pattern that becomes a light-shielding region S that is a positive / negative reversal region of the light transmission region T (combined region of φ = π and φ = 0) shown in FIG. Regarding the drawing accuracy of electron beam drawing equipment, the pattern superposition is 0.
Since it can be 1 μm or less, this method can be applied to, for example, a mask (reticle) of an exposure apparatus with a reduction rate of 1/5.

【0124】また、回路パターンに加えて、ガラス基板
16の転写領域の周辺部に半導体ウエハとの位置合わせ
マークのためのパターンを露光する。この位置合わせマ
ークのパターンは、縮小投影露光装置によって指定され
るものである。その後、電子線レジスト22bがポジ形
であるかネガ形であるかに応じて、その露光部分または
未露光部分を現像液により除去し、露出した金属薄膜2
3をエッチングすることにより、図18の(f)に示す
ように、遮光パターン23aを形成する。
In addition to the circuit pattern, the peripheral portion of the transfer area of the glass substrate 16 is exposed with a pattern for alignment marks with the semiconductor wafer. The pattern of this alignment mark is specified by the reduction projection exposure apparatus. Thereafter, depending on whether the electron beam resist 22b is a positive type or a negative type, the exposed portion or the unexposed portion is removed by a developing solution, and the exposed metal thin film 2 is removed.
By etching 3, the light-shielding pattern 23a is formed as shown in FIG.

【0125】最後に上記の電子線レジスト22bを除去
する。そして、遮光パターン23aの外観検査をする。
遮光パターン23aは、微小なCr膜の残り欠陥は、例
えばレーザ光を照射して除去し、Cr膜の欠け欠陥は、
例えば収束イオンビーム法により、有機ガスを添加して
当該欠陥箇所に照射して、カーボン膜の遮光膜を形成す
ることで、欠陥を修正することができる。
Finally, the electron beam resist 22b is removed. Then, the appearance of the light shielding pattern 23a is inspected.
In the light-shielding pattern 23a, the remaining defects of the minute Cr film are removed by, for example, irradiating a laser beam, and the defective defects of the Cr film are
For example, by the focused ion beam method, the defect can be repaired by adding the organic gas and irradiating the defective portion to form the light shielding film of the carbon film.

【0126】上記の説明では、透過光の位相を反転させ
る方式として、ガラス基板16をエッチング除去する方
式を示したが、ガラス基板16上に透明膜を堆積しても
良い。この透明膜としては、例えばスピンオングラス(S
pin On Glass) 等の手段を用いることができる。
In the above description, the method of inverting the phase of the transmitted light is the method of removing the glass substrate 16 by etching, but a transparent film may be deposited on the glass substrate 16. Examples of this transparent film include spin-on-glass (S
A means such as pin on glass) can be used.

【0127】図19は本実施例の縮小投影方式の露光装
置24aの光学系を示す構成図である。
FIG. 19 is a block diagram showing the optical system of a reduction projection type exposure apparatus 24a of this embodiment.

【0128】露光装置24aは、光源25と半導体ウエ
ハ9とを結ぶ光路上には、ビームエクスパンダ26、ミ
ラー27、ハーフミラー28(またはビームスプリッ
タ)、レンズ29、ミラー30および対物レンズ31が
配設されている。また、ハーフミラー28の反射光路上
には、ミラー32、レンズ33、ミラー34、対物レン
ズ35の各々が順次配設されている。
In the exposure device 24a, a beam expander 26, a mirror 27, a half mirror 28 (or a beam splitter), a lens 29, a mirror 30, and an objective lens 31 are arranged on the optical path connecting the light source 25 and the semiconductor wafer 9. It is set up. Further, each of the mirror 32, the lens 33, the mirror 34, and the objective lens 35 is sequentially arranged on the reflection optical path of the half mirror 28.

【0129】そして、マスクM1 ,M2 の位置に、例え
ば図10,図11等のように位相シフタを設けたマスク
Mを配設する。光源25は、例えばi線(波長365n
m)等の光Lを放射する高圧水銀ランプである。また、
半導体ウエハ9は、X,Yステージ36上に露光に先行
して正確に位置決めしてセットされる。なお、半導体ウ
エハ9の主面には、光に感光するレジストがスピン塗布
されている。
Then, at the positions of the masks M1 and M2, a mask M provided with a phase shifter as shown in FIGS. 10 and 11 is provided. The light source 25 is, for example, i-line (wavelength 365n
m) is a high pressure mercury lamp that emits light L. Also,
The semiconductor wafer 9 is accurately positioned and set on the X, Y stage 36 prior to exposure. A resist sensitive to light is spin-coated on the main surface of the semiconductor wafer 9.

【0130】光源25からの光Lはビームエクスパンダ
26によって拡大され、ミラー27によって屈折された
後、ハーフミラー28によって2つの光L1 ,L2 に分
割される。その後、2つの光L1 ,L2 の内の一方の光
(L1)は、そのまま直進してマスクM1 に入射し、もう
一方の光(L2 )はミラー32によって屈折された後、
マスクM2 に入射する。
The light L from the light source 25 is expanded by the beam expander 26, refracted by the mirror 27, and then split into two lights L1 and L2 by the half mirror 28. After that, one of the two lights L1 and L2 (L1) goes straight on and is incident on the mask M1, and the other light (L2) is refracted by the mirror 32.
It is incident on the mask M2.

【0131】マスクM1 を透過した光は、レンズ29で
集光されミラー30で屈折された後、対物レンズ31に
よって半導体ウエハ9上に露光される。一方、ハーフミ
ラー28の反射光路上の光L2 は、ミラー32で屈折さ
れる。さらに、ミラー32の出射光はマスクM2 を透過
し、レンズ33で集光され、さらにミラー34で屈折さ
れた後、対物レンズ35により半導体ウエハ9上に露光
される。
The light transmitted through the mask M1 is condensed by the lens 29, refracted by the mirror 30, and then exposed on the semiconductor wafer 9 by the objective lens 31. On the other hand, the light L2 on the reflection optical path of the half mirror 28 is refracted by the mirror 32. Further, the light emitted from the mirror 32 passes through the mask M2, is condensed by the lens 33, is refracted by the mirror 34, and is then exposed on the semiconductor wafer 9 by the objective lens 35.

【0132】なお、図19の露光装置24aにおいて
は、2つの光L1 ,L2 の干渉を防ぐため、光L1 の光
軸上にインコヒーレント変換器(不図示)を挿入しても
良い。また、2つの光L1 ,L2 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良い。さらに
は、ハーフミラー28およびミラー32の後段にシャッ
ターを設け、マスクM1 とマスクM2 との一方を露光後
に他方の露光を行うようにしても良い。
In the exposure device 24a of FIG. 19, an incoherent converter (not shown) may be inserted on the optical axis of the light L1 in order to prevent the interference of the two lights L1 and L2. In addition, transparent glass may be inserted so that the optical path difference between the two lights L1 and L2 is equal to or longer than the coherence length. Further, a shutter may be provided in the latter stage of the half mirror 28 and the mirror 32 so that one of the mask M1 and the mask M2 is exposed and then the other is exposed.

【0133】また、露光装置24aは、マスクM1 ,M
2 への照射光のコヒーレンシまたは照射角度の変更機能
と、マスクM1 ,M2 への照射光領域の設定機能と、照
射光領域の設定に対応したマスクM1 ,M2 の転写領域
の移動機能とを備えている。これにより、縮小投影光学
レンズの歪による誤差を低減し、転写パターンの重ね合
せ精度を向上させることが可能となっている。
Further, the exposure apparatus 24a has masks M1 and M
2 has a function to change the coherency of the irradiation light to 2 or the irradiation angle, a function to set the irradiation light area to the masks M1 and M2, and a function to move the transfer area of the masks M1 and M2 corresponding to the setting of the irradiation light area. ing. This makes it possible to reduce the error due to the distortion of the reduction projection optical lens and improve the overlay accuracy of the transfer patterns.

【0134】図20は、本実施例において用いる他の縮
小投影方式の露光装置の光学系を示す構成図である。
FIG. 20 is a block diagram showing the optical system of another reduction projection type exposure apparatus used in this embodiment.

【0135】露光装置24bの光源25と半導体ウエハ
9とを結ぶ光路上には、ミラー37,38、シャッタ3
9、アパーチャ40、ショートカットフィルタ41、マ
スクブラインド42、コンデンサレンズ43および縮小
投影レンズ44が配設されており、アライメント系に
は、前記マスクMが位置決めされている。このマスクM
は、マスク移動台45によって水平方向に移動できるよ
うになっている。マスク移動台45は、照射光領域の設
定値に対応して移動できるようになっている。
On the optical path connecting the light source 25 of the exposure device 24b and the semiconductor wafer 9, the mirrors 37 and 38 and the shutter 3 are provided.
9, an aperture 40, a shortcut filter 41, a mask blind 42, a condenser lens 43 and a reduction projection lens 44 are provided, and the mask M is positioned in the alignment system. This mask M
Can be moved horizontally by the mask moving table 45. The mask moving table 45 can be moved according to the set value of the irradiation light area.

【0136】そして、マスクMの位置に、例えば図1
0、図11等の位相シフタを設けたマスクMを配設す
る。光源25は、例えばi線(波長365nm)等の光
Lを放射する高圧水銀ランプである。また、半導体ウエ
ハ9は、X,Yステージ36上のウエハ吸着台46に露
光に先行して正確に位置決めしてセットされる。なお、
半導体ウエハ9の主面には、光に感光するレジストがス
ピン塗布されている。
Then, at the position of the mask M, for example, in FIG.
0, a mask M provided with a phase shifter as shown in FIG. 11 is provided. The light source 25 is a high-pressure mercury lamp that emits light L such as i-line (wavelength 365 nm). Further, the semiconductor wafer 9 is accurately positioned and set on the wafer suction table 46 on the X, Y stage 36 prior to exposure. In addition,
A resist sensitive to light is spin-coated on the main surface of the semiconductor wafer 9.

【0137】また、露光装置24bにおいても、マスク
Mへの照射光のコヒーレンシまたは照射角度の変更機能
と、マスクMへの照射光領域の設定機能と、照射光領域
の設定に対応したマスクMの転写領域の移動機能とを備
えている。これにより、縮小投影光学レンズの歪による
誤差を低減し、転写パターンの重ね合せ精度を向上させ
ることが可能となっている。
Also in the exposure device 24b, the function of changing the coherency or the irradiation angle of the irradiation light to the mask M, the function of setting the irradiation light area to the mask M, and the mask M corresponding to the setting of the irradiation light area. It has a transfer area moving function. This makes it possible to reduce the error due to the distortion of the reduction projection optical lens and improve the overlay accuracy of the transfer patterns.

【0138】本実施例の露光装置24bおよびマスクM
を用いて半導体ウエハ9に所定の半導体集積回路パター
ンを転写するには、まず、光源25から放射された光L
をマスクMに入射する。この時、光LがマスクMの第一
のパターン領域のみに入射するようにマスクブラインド
42を調整する。
Exposure apparatus 24b and mask M of this embodiment
In order to transfer a predetermined semiconductor integrated circuit pattern onto the semiconductor wafer 9 using, the light L emitted from the light source 25 is first used.
To the mask M. At this time, the mask blind 42 is adjusted so that the light L enters only the first pattern region of the mask M.

【0139】パターン領域を透過した光は、縮小投影レ
ンズ44を介して、スポット光ビームとなり、ウエハ吸
着台46に位置決められた半導体ウエハ9の主面に入射
する。
The light transmitted through the pattern area becomes a spot light beam via the reduction projection lens 44 and is incident on the main surface of the semiconductor wafer 9 positioned on the wafer suction table 46.

【0140】半導体ウエハ9の主面は、図21に示すよ
うに、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を透過した光は第一の露光
領域E1 に入射する。
As shown in FIG. 21, the main surface of the semiconductor wafer 9 is divided into a large number of exposure areas E1, E2, E3, ... And the light transmitted through the first pattern area is the first exposure area. It is incident on E1.

【0141】続いて、X,Yステージ36を移動させ
て、半導体ウエハ9を水平方向に移動し、第一のパター
ン領域を透過した光は第一の露光領域E2 に入射する。
Subsequently, the X and Y stages 36 are moved to move the semiconductor wafer 9 in the horizontal direction, and the light transmitted through the first pattern area is incident on the first exposure area E2.

【0142】以後、このような操作を繰り返し、第一の
パターン領域に形成された半導体集積回路パターンを半
導体ウエハ9に転写する。
Thereafter, such an operation is repeated to transfer the semiconductor integrated circuit pattern formed in the first pattern area onto the semiconductor wafer 9.

【0143】次に、マスクMを移動させ、マスクブライ
ンド42を調整し、光源25から放射された光Lをマス
クMの第二のパターン領域のみに入射する。パターン領
域を透過した光Lは、縮小投影レンズ44を介して、ス
ポット光ビームとなり、半導体ウエハ9主面の第一の露
光領域E2 に入射する。
Next, the mask M is moved, the mask blind 42 is adjusted, and the light L emitted from the light source 25 is incident only on the second pattern region of the mask M. The light L transmitted through the pattern area becomes a spot light beam via the reduction projection lens 44 and is incident on the first exposure area E2 on the main surface of the semiconductor wafer 9.

【0144】以後、このような操作を繰り返し、第二の
パターン領域に形成された半導体集積回路パターンを半
導体ウエハ9に転写する。
Thereafter, such an operation is repeated to transfer the semiconductor integrated circuit pattern formed in the second pattern area onto the semiconductor wafer 9.

【0145】このようにして、同一のマスクMの二つの
パターン領域に形成されたパターンを半導体ウエハ9の
同一領域に重ね露光が容易にできる。
In this way, the patterns formed in the two pattern regions of the same mask M can be easily overlaid and exposed on the same region of the semiconductor wafer 9.

【0146】このように、本実施例においては、以下の
効果を得ることが可能となる。
As described above, the following effects can be obtained in this embodiment.

【0147】(1).露光領域を2つに分け、一方を位相シ
フタの形成された露光領域とし、他方を不必要なパター
ン部分に光を照射するための露光領域とすることによ
り、所定の半導体集積回路パターンを半導体ウエハ9上
のポジ形レジストに転写することが可能となる。すなわ
ち、半導体ウエハ9上に被着するレジストがポジ形かネ
ガ形かに関する制約を無くすことが可能となる。したが
って、半導体集積回路装置の製造工程における全露光処
理において、ポジ形レジストのみを用いて、レジストパ
ターンを形成することが可能となる。
(1) By dividing the exposure area into two areas, one of which is an exposure area where a phase shifter is formed, and the other is an exposure area for irradiating light to an unnecessary pattern portion, a predetermined area is obtained. The semiconductor integrated circuit pattern can be transferred to the positive resist on the semiconductor wafer 9. That is, it is possible to eliminate the restriction as to whether the resist deposited on the semiconductor wafer 9 is a positive type or a negative type. Therefore, it is possible to form the resist pattern using only the positive resist in the entire exposure process in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device.

【0148】(2).露光領域を2つに分け、一方を位相シ
フタの形成された露光領域とし、他方を不必要なパター
ン部分に光を照射するための露光領域とすることによ
り、所定の半導体集積回路パターンを半導体ウエハ9上
のネガ形レジストに転写することが可能となる。すなわ
ち、半導体ウエハ9上に被着するレジストがポジ形かネ
ガ形かに関する制約を無くすことが可能となる。したが
って、半導体集積回路装置の製造工程における全露光処
理において、ネガ形レジストのみを用いて、レジストパ
ターンを形成することが可能となる。
(2). By dividing the exposure area into two areas, one of which is an exposure area on which a phase shifter is formed, and the other of which is an exposure area for irradiating unnecessary pattern portions with light, The semiconductor integrated circuit pattern can be transferred to the negative resist on the semiconductor wafer 9. That is, it is possible to eliminate the restriction as to whether the resist deposited on the semiconductor wafer 9 is a positive type or a negative type. Therefore, in the entire exposure process in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device, the resist pattern can be formed using only the negative resist.

【0149】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言うまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

【0150】例えば前記実施例においては、マスクが1
枚の場合と、2枚の組み合わせから成る場合とを示した
が、3枚以上の組み合わせであっても良い。
For example, in the above embodiment, the mask is 1
Although the case of one sheet and the case of a combination of two sheets are shown, a combination of three or more sheets may be used.

【0151】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
集積回路装置の製造工程における露光処理に適用した場
合について説明したが、これに限定されず種々適用可能
であり、例えば液晶基板等の製造における露光処理等の
ような他の露光方法に適用することも可能である。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the exposure process in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device which is the field of application of the background has been described, but the invention is not limited to this. It is applicable, and can be applied to other exposure methods such as exposure processing in manufacturing liquid crystal substrates and the like.

【0152】[0152]

【発明の効果】本願におい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、
以下のとおりである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described.
It is as follows.

【0153】(1).本発明の露光方法によれば、第1のマ
スクと第2のマスクとに分けて重ね合せて露光すること
により、位相シフタを有する第1のマスクを用いてポジ
形レジストに配線パターン等のような孤立線状パターン
を転写する際に光の位相差に起因して生じる不必要なパ
ターンを、第2のマスクによる露光処理によって無くす
ことができるので、位相シフト技術を用いた露光処理に
おけるレジスト材料の制約を無くすことが可能となる。
したがって、半導体集積回路装置の製造工程における全
ての露光処理において一貫してポジ形レジストを用いる
ことが可能となる。
(1). According to the exposure method of the present invention, the first mask and the second mask are separately superposed and exposed, so that the positive mask is formed using the first mask having the phase shifter. Unnecessary patterns caused by the phase difference of light when transferring an isolated linear pattern such as a wiring pattern to a resist can be eliminated by the exposure process using the second mask. It is possible to eliminate the restriction of the resist material in the used exposure processing.
Therefore, it becomes possible to consistently use the positive resist in all the exposure processes in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device.

【0154】(2).上記した本発明の露光方法によれば、
第1のマスクと第2のマスクとに分けて重ね合せて露光
することにより、位相シフタを有する第1のマスクを用
いてネガ形レジストに接続孔パターン等のような孤立開
口パターンを転写する際に光の位相差に起因して生じる
不必要なパターンを、第2のマスクによる露光処理によ
って無くすことができるので、位相シフト技術を用いた
露光処理におけるレジスト材料の制約を無くすことが可
能となる。したがって、半導体集積回路装置の製造工程
における全ての露光処理において一貫してネガ形レジス
トを用いることが可能となる。
(2). According to the exposure method of the present invention described above,
When an isolated opening pattern such as a connection hole pattern is transferred to a negative resist by using the first mask having a phase shifter by exposing the first mask and the second mask by overlapping and exposing. Unnecessary patterns caused by the light phase difference can be eliminated by the exposure process using the second mask, so that it is possible to eliminate the restriction of the resist material in the exposure process using the phase shift technique. . Therefore, it is possible to consistently use the negative resist in all exposure processes in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device.

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

【図1】本発明による露光方法を示すフローチャートで
ある。
FIG. 1 is a flowchart showing an exposure method according to the present invention.

【図2】本発明の実施例で実現しようとする回路パター
ンの一例を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing an example of a circuit pattern to be realized by the embodiment of the present invention.

【図3】図2の回路パターンを得るためのマスクの組み
合わせを示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a combination of masks for obtaining the circuit pattern of FIG.

【図4】図1におけるステップ104,114〜117
の処理内容を図化した説明図である。
FIG. 4 shows steps 104, 114 to 117 in FIG.
It is explanatory drawing which illustrated the processing content of.

【図5】図2の回路パターンに対応する他のマスクの組
み合わせを示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing another mask combination corresponding to the circuit pattern of FIG. 2;

【図6】第2の回路パターン例を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a second circuit pattern example.

【図7】図6の回路パターンを得るためのマスクの組み
合わせを示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a combination of masks for obtaining the circuit pattern of FIG.

【図8】ネガ形のフォトレジストを用いた通常の露光方
法を説明するための説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a normal exposure method using a negative photoresist.

【図9】ポジ形のフォトレジストを用いた通常の露光方
法を説明するための説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a normal exposure method using a positive photoresist.

【図10】所定の回路パターンをポジ形のフォトレジス
トにて形成するためのマスクの組み合わせを示す説明図
である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a combination of masks for forming a predetermined circuit pattern with a positive photoresist.

【図11】図2の回路パターンをポジ形のフォトレジス
トにて形成するためのマスク組み合わせを示す説明図で
ある。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a mask combination for forming the circuit pattern of FIG. 2 with a positive photoresist.

【図12】位相シフトマスクの構造を示す断面図であ
る。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the structure of a phase shift mask.

【図13】図12の位相シフトマスクの要部平面図であ
る。
13 is a plan view of a main part of the phase shift mask of FIG.

【図14】所定の回路パターンをネガ形のフォトレジス
トにて形成するためのマスクの組み合わせを示す説明図
である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a combination of masks for forming a predetermined circuit pattern with a negative photoresist.

【図15】所定の回路パターンをネガ形のフォトレジス
トにて形成するためのマスクの組み合わせを示す説明図
である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a combination of masks for forming a predetermined circuit pattern with a negative photoresist.

【図16】投影光学系を介して半導体ウエハ面上に投影
した光の振幅と強度の説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram of the amplitude and intensity of light projected on the surface of a semiconductor wafer via a projection optical system.

【図17】本実施例の位相シフトマスクの全体平面図で
ある。
FIG. 17 is an overall plan view of the phase shift mask of this example.

【図18】本発明にかかる位相シフトマスクの製造方法
を説明するための説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram for explaining the manufacturing method of the phase shift mask according to the present invention.

【図19】本発明が適用される縮小投影露光装置におけ
る光学系の構成を説明するための説明図である。
FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining a configuration of an optical system in a reduction projection exposure apparatus to which the present invention is applied.

【図20】本発明が適用される他の縮小投影露光装置に
おける光学系の構成を説明するための説明図である。
FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an optical system in another reduction projection exposure apparatus to which the present invention is applied.

【図21】本実施例の露光処理を説明するための半導体
ウエハの平面図である。
FIG. 21 is a plan view of the semiconductor wafer for explaining the exposure processing of the present embodiment.

【図22】位相シフトを有しないマスクの構造を示す断
面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing the structure of a mask having no phase shift.

【図23】図22のマスクの光強度分布を示す特性図で
ある。
23 is a characteristic diagram showing a light intensity distribution of the mask of FIG.

【図24】従来の位相シフトマスクの構造を示す断面図
である。
FIG. 24 is a sectional view showing the structure of a conventional phase shift mask.

【図25】図24の光強度分布を示す特性図である。FIG. 25 is a characteristic diagram showing the light intensity distribution of FIG. 24.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 2 クロム膜 3 位相シフト膜 4 位相シフタ 5 位相シフタ 6 サブ位相シフタ 7 位相シフタ 8 位相シフタ 9 半導体ウエハ 10a,10b 絶縁膜 11 金属膜 11a 配線パターン 12 ネガ形のフォトレジスト 12a レジストパターン 13 縮小投影レンズ 14 ポジ形のフォトレジスト 14a レジストパターン 15 接続孔 16 ガラス基板 17 位相反転膜 18 開口パターン 19a〜19c 位相シフタ 20 遮光パターン 21 金属薄膜 21a 遮光パターン 22a,22b 電子線レジスト 23 金属薄膜 23a 遮光パターン 24a,24b 露光装置 25 光源 26 ビームエクスパンダ 27 ミラー 28 ハーフミラー 29 レンズ 30 ミラー 31 対物レンズ 32 ミラー 33 レンズ 34 ミラー 35 対物レンズ 36 X,Yステージ 37 ミラー 38 ミラー 39 シャッタ 40 アパーチャ 41 ショートカットフィルタ 42 マスクブラインド 43 コンデンサレンズ 44 縮小投影レンズ 45 マスク移動台 46 ウエハ吸着台 50 マスク基板 51 金属膜 52 位相シフタ M,M1 マスク S 遮光領域 T 光透過領域 P1 ,P2 光透過領域 N 遮光領域 1 Glass Substrate 2 Chromium Film 3 Phase Shift Film 4 Phase Shifter 5 Phase Shifter 6 Sub Phase Shifter 7 Phase Shifter 8 Phase Shifter 9 Semiconductor Wafers 10a, 10b Insulation Film 11 Metal Film 11a Wiring Pattern 12 Negative Photoresist 12a Resist Pattern 13 Reduction projection lens 14 Positive photoresist 14a Resist pattern 15 Connection hole 16 Glass substrate 17 Phase inversion film 18 Opening pattern 19a-19c Phase shifter 20 Light shielding pattern 21 Metal thin film 21a Light shielding pattern 22a, 22b Electron beam resist 23 Metal thin film 23a Light shielding Patterns 24a, 24b Exposure device 25 Light source 26 Beam expander 27 Mirror 28 Half mirror 29 Lens 30 Mirror 31 Objective lens 32 Mirror 33 Lens 34 Mirror 35 Objective lens 36 X, Y stage 37 Mirror 38 Mirror 39 Shutter 40 Aperture 41 Shortcut filter 42 Mask blind 43 Condenser lens 44 Reduction projection lens 45 Mask moving table 46 Wafer suction table 50 Mask substrate 51 Metal film 52 Phase shifter M, M1 Mask S Light-shielding area T light transmitting area P1, P2 light transmitting area N light shielding area

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクの光透過領域の所定位置に設けら
れた位相シフタによって透過光に位相差を生じさせ試料
上に露光波長よりも短い間隔となる複数のパターンを転
写する際、前記試料上にポジ形のフォトレジストを被着
した後、前記試料上に残す露光波長より短い間隔の少な
くとも一組のレジストパターンに対応する領域に遮光領
域を備えるとともに、その周囲の一部分に形成された光
透過領域のうち、前記遮光領域を挟む光透過領域の一方
に透過光の位相が反転する位相シフタを備える第1のマ
スクと、前記第1のマスクの遮光領域とその周囲の少な
くとも一部分の光透過領域を覆う遮光領域を備える第2
のマスクとの相対位置を合致させた状態で、時間的に連
続して露光処理を行うことを特徴とする露光方法。
1. When a plurality of patterns having an interval shorter than an exposure wavelength are transferred onto a sample by causing a phase difference in transmitted light by a phase shifter provided at a predetermined position of a light transmitting region of a mask, the sample is transferred onto the sample. After depositing a positive photoresist on the sample, a light-shielding region is provided in a region corresponding to at least one set of resist patterns with an interval shorter than the exposure wavelength to be left on the sample, and a light-transmitting region formed in a part of the periphery thereof. A first mask having a phase shifter for reversing the phase of transmitted light in one of the light transmission regions sandwiching the light shielding region, and the light transmission region of at least a part of the light shielding region of the first mask and the periphery thereof. A light-shielding region covering the second
The exposure method is characterized in that the exposure process is performed continuously in time while matching the relative position with the mask.
【請求項2】 請求項1記載の露光方法において、前記
第1のマスクを用いた露光処理時に光の位相差によりポ
ジ形のフォトレジストに形成される不必要なパターン位
置に光を照射する光透過領域が形成されている前記第2
のマスクを用いて露光処理を行うことを特徴とする露光
方法。
2. The exposure method according to claim 1, wherein light is irradiated to unnecessary pattern positions formed on the positive photoresist due to a phase difference of light during the exposure process using the first mask. The second portion in which a transparent region is formed
An exposure method, which comprises performing an exposure process using the mask of.
【請求項3】 マスクの光透過領域の所定位置に設けら
れた位相シフタのエッジ部における透過光の干渉の影を
試料上に露光波長よりも短い間隔となる複数のパターン
を転写する際、前記試料上にネガ形のフォトレジストを
被着した後、前記試料上に開口する露光波長より短い寸
法のレジストパターンに対応する領域に透過光の位相を
反転させるように位相シフタのエッジ部が直交する領域
を備える第1のマスクと、前記位相シフタのエッジ部の
直交領域における一部を覆う遮光領域を備える第2のマ
スクとの相対位置を合致させた状態で、時間的に連続し
て露光処理を行うことを特徴とする露光方法。
3. When transferring a plurality of patterns having an interval shorter than an exposure wavelength onto a sample, a shadow of interference of transmitted light at an edge portion of a phase shifter provided at a predetermined position of a light transmitting region of a mask, After depositing a negative photoresist on the sample, the edges of the phase shifter are orthogonal to each other so as to invert the phase of the transmitted light to the region corresponding to the resist pattern having a dimension shorter than the exposure wavelength opened on the sample. Exposure processing is performed continuously in time with the relative positions of a first mask including a region and a second mask including a light-shielding region that covers a part of an orthogonal region of the edge portion of the phase shifter being matched. An exposure method comprising:
【請求項4】 マスクの光透過領域の所定位置に設けら
れた位相シフタのエッジ部における透過光の干渉の影を
試料上に露光波長よりも短い間隔となる複数のパターン
を転写する際、前記試料上にネガ形のフォトレジストを
被着した後、前記試料上に開口する露光波長より短い寸
法のレジストパターンに対応する領域にそのレジストパ
ターンの対角線上にエッジ部が配置されるように透過光
の位相を反転させる位相シフタを設けた第1のマスク
と、前記レジストパターンに対応する領域に前記レジス
トパターンの他の対角線上にエッジ部が配置されるよう
に透過光の位相を反転させる位相シフタを設けた第2の
マスクとの相対位置を合致させた状態で、時間的に連続
して露光処理を行うことを特徴とする露光方法。
4. When transferring a plurality of patterns having an interval shorter than an exposure wavelength onto a sample, a shadow of interference of transmitted light at an edge portion of a phase shifter provided at a predetermined position of a light transmitting region of a mask, After depositing a negative photoresist on the sample, the transmitted light so that the edge portion is arranged on the diagonal line of the resist pattern in the region corresponding to the resist pattern having a dimension shorter than the exposure wavelength opened on the sample. A first mask provided with a phase shifter for inverting the phase of the resist pattern, and a phase shifter for inverting the phase of transmitted light such that an edge portion is arranged on another diagonal line of the resist pattern in a region corresponding to the resist pattern. The exposure method, wherein the exposure process is performed continuously in time in a state where the relative position to the second mask provided with is matched.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項に記載の露
光方法において、前記マスクへの照射光領域を設定し、
それに応じて前記マスクを移動し転写領域をシフトさせ
て前記マスク上の所定のパターンの透過光を前記試料上
に転写する工程を有することを特徴とする露光方法。
5. The exposure method according to claim 1, wherein an irradiation light region for the mask is set,
An exposure method comprising the step of moving the mask accordingly and shifting the transfer area to transfer the transmitted light of a predetermined pattern on the mask onto the sample.
【請求項6】 請求項1または2記載の露光方法を用い
た半導体集積回路装置の製造方法であって、前記試料が
半導体ウエハであり、前記複数のパターンが配線パター
ンであることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
6. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device using the exposure method according to claim 1, wherein the sample is a semiconductor wafer and the plurality of patterns are wiring patterns. Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device.
【請求項7】 請求項6記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記半導体ウエハ上に転写される所定
の半導体集積回路パターンの寸法と間隔との両方が露光
波長以上となる工程においては、前記所定の半導体集積
回路パターンを透過光に位相差を生じさせない通常のマ
スクを用いて前記半導体ウエハ上に被着されたポジ形の
フォトレジストに転写することを特徴とする半導体集積
回路装置の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein both the size and the interval of the predetermined semiconductor integrated circuit pattern transferred onto the semiconductor wafer are equal to or more than the exposure wavelength, Manufacturing of a semiconductor integrated circuit device, characterized in that the predetermined semiconductor integrated circuit pattern is transferred to a positive photoresist deposited on the semiconductor wafer by using an ordinary mask that does not cause a phase difference in transmitted light. Method.
【請求項8】 請求項3または4記載の露光方法を用い
た半導体集積回路装置の製造方法であって、前記試料が
半導体ウエハであり、前記複数のパターンが接続孔パタ
ーンであることを特徴とする半導体集積回路装置の製造
方法。
8. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device using the exposure method according to claim 3, wherein the sample is a semiconductor wafer, and the plurality of patterns are connection hole patterns. Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device.
【請求項9】 請求項8記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記半導体ウエハ上に転写される所定
の半導体集積回路パターンの寸法と間隔との両方が露光
波長以上となる工程においては、前記所定の半導体集積
回路パターンを透過光に位相差を生じさせない通常のマ
スクを用いて前記半導体ウエハ上に被着されたネガ形の
フォトレジストに転写することを特徴とする半導体集積
回路装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein in the step in which both the size and the interval of the predetermined semiconductor integrated circuit pattern transferred onto the semiconductor wafer are equal to or more than the exposure wavelength, Manufacturing of a semiconductor integrated circuit device, characterized in that the predetermined semiconductor integrated circuit pattern is transferred to a negative photoresist deposited on the semiconductor wafer by using an ordinary mask that does not cause a phase difference in transmitted light. Method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100598497B1 (en) * 2003-12-31 2006-07-10 동부일렉트로닉스 주식회사 Method of forming dual lithography pattern
KR100765606B1 (en) * 2006-10-20 2007-10-09 동부일렉트로닉스 주식회사 Producing method of mask and patterning method thereby

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