JPH1167639A

JPH1167639A - 露光方法及び露光用マスク

Info

Publication number: JPH1167639A
Application number: JP22360797A
Authority: JP
Inventors: Takeo Hashimoto; 武夫橋本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 1999-03-09
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: JP3102384B2

Abstract

(57)【要約】【課題】二つ以上の露光フィールドをスクライブ領域
を介さずに接続するスティッチング露光方法において、
接続部におけるパターン寸法の細りや断線を防止する。【解決手段】スティッチング露光の接続マージンにお
いて、配線パターン２０６の端部に三角形の付加パター
ン１０１を付ける、この付加パターン１０１は接続する
配線パターン２０６の互いに反対側に付ける。また接続
するパターンの中心は一致させず、ライン幅より小さい
一定の寸法だけずらしておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置製造過
程におけるマスクパターンの露光方法に関し、特に二つ
以上の露光領域をつなぎ合わせて半導体装置を形成す
る、いわゆるスティッチング露光方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路、特に、ダイナミ
ックランダムアクセスメモリー（ＤＲＡＭ）の高集積化
は著しく、研究開発レベルでは１Ｇ、量産レベルでは６
４Ｍ規模に達している。この高集積化は、微細化と共に
露光装置の広露光フィールド化（大チップ化）によると
ころが大きい。

【０００３】現在、リソグラフィー工程には、いわゆる
ステッパーと呼ばれる縮小投影露光装置が最も一般的に
用いられている。ステッパーの露光フィールドは、前述
の技術的要請から、ここ十数年の間に、１０ｍｍ□、１
５ｍｍ□、１７．５ｍｍ□、２０ｍｍ□、そして２２ｍ
ｍ□と拡大してきた。

【０００４】しかしながら、１Ｇ規模のＤＲＡＭの集積
度を有する半導体装置は、０．１８μｍレベルの設計ル
ールを採用しても、２２ｍｍ□の露光領域内に収めるこ
とは不可能である。一方で、ステッパーの露光領域の拡
大も、技術的困難さや、経済性の面から難しくなってい
る。

【０００５】上記の状況を鑑み、最近スキャン型露光装
置の開発及び導入が進みつつある。スキャン型露光装置
は、投影光学系を介し、レチクルと感光性有機被膜を形
成した半導体基板を縮小倍率に応じた走査速度で同期走
査させ、露光するものである。露光領域は通常、スリッ
ト状の領域が用いられている。

【０００６】スキャン型露光装置では、スリット状の露
光領域であるため、一般に非走査方向の露光領域は、ス
テッパー方式より大きく取れる。また、走査方向は、レ
チクルの大きさで制限されるまで露光領域を設定できる
ため、やはりステッパーより大きく取れる。代表的なス
キャン型露光装置である（株）ニコン製ＮＳＲ−Ｓ２０
１Ａでは、露光フィールドは、２５（非走査方向）×３
３（走査方向）ｍｍ²である。しかし、４Ｇ、１６Ｇ規
模のＤＲＡＭの高集積デバイスでは、この露光フィール
ドでも不足である。

【０００７】以上のような露光装置の露光フィールド不
足を補う方法として、露光フィールドと露光フィールド
をスクライブ線を挾まずに直接接続するスティッチング
露光と呼ばれる方法がある。これは、図８に示すよう
に、一般的な露光がチップ２０２の露光フィールド２０
１と露光フィールド２０１の境界部に必ずスクライブ線
（あるいはスクライブ領域）を含むのに対して、図９及
び図１０に示すように、一個のチップ２０２を二つ以上
の露光フィールド２０３，２０４で構成し、露光フィー
ルド２０３，２０４同士の境界部で回路パターンを直接
接続するようにしたものである。この方法により、露光
フィールド２０３，２０４より大きなチップ（半導体装
置）２０２でも形成できるため、４Ｇ及び１６Ｇ規模の
ＤＲＡＭのような高集積デバイスの製造にも対応でき
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例では、図１１に示すように、露光フィールド２
０３，２０４の接続部２０７で配線パターン２０６に細
りが発生するという課題があった。すなわち、配線パタ
ーン２０６の寸法がクオーターミクロンレベルに達する
と、接続部２０７の僅かのパターン細りでもパターンの
断線に至ることがある。

【０００９】その理由について以下に説明する。一般的
に、スティッチング露光においては、接続部２０７に接
続マージン（のりしろ）２０５を取り、図１１における
露光フィールド２０３と露光フィールド２０４を僅かに
重ねて露光する。これは、二つの露光フィールド２０
３，２０４に全く接続マージン２０５を設けない場合、
半導体基板を保持した露光装置のステージ、いわゆるウ
ェハーステージの設定位置誤差や投影光学系のディスト
ーションのために、露光フィールド２０３，２０４間に
僅かに隙間が生じ、極めてパターン形成の異常が発生し
やすいためである。そこで、接続マージン（のりしろ）
２０５が必要となる。

【００１０】また、大部分のリソグラフィー工程では、
ポジ型フォトレジストが用いられている。ポジ型レジス
トでは、感光した部分のレジストが溶解する。図１２
（ａ）に示すように、接続マージン２０５の部分を重ね
て露光フィールド２０３及び２０４を露光するとき、露
光量をＥとすると、接続マージン２０５の部分（領域２
１０及び２１１は除く）は２Ｅ、その他の露光部はＥ、
領域２１０と領域２１１もＥの露光量で露光され、露光
済レジスト２０８と未露光レジスト２０９とが混在する
ことになる。

【００１１】従って、ウェハーステージの位置誤差や投
影光学系のディストーションがあるとき、露光フィール
ド２０３と２０４との接続部のパターン形状は概ね図１
２（ｂ）に斜線で示したパターン細りを生じた形状とな
る。即ち、接続マージン２０５がない場合のように、直
ちに断線に至ることは少ないが、露光フィールド２０３
と２０４との接続部でのパターン細りが発生し、断線に
至る危険性は、回避することができない。

【００１２】本発明の目的は、スティッチング露光にお
いて、露光フィールド接続部におけるパターンの断線を
確実に防止する露光方法及び露光用マスクを提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る露光方法は、半導体装置の一層を形成
するにあたりスクライブ領域を挾まずに二つ以上の露光
領域を接続して露光するスティッチング露光方法におい
て、露光用マスクの接続部のパターン端の片側に補助パ
ターンを付与し、該マスクを用いて露光するものであ
る。

【００１４】また、前記補助パターンは、三角形又は矩
形のものである。

【００１５】また、前記三角形及び矩形の補助パターン
は、接続される二本のパターン端部において互いに反対
側に形成されるものである。

【００１６】また、前記パターンの中心は、パターンの
幅より小さい一定の距離だけずらして設置するものであ
る。

【００１７】また、本発明に係る露光用マスクは、半導
体装置の一層を形成するにあたりスクライブ領域を挾ま
ずに二つ以上の露光領域を接続して露光するスティッチ
ング露光方法に用いられるマスクであって、露光用マス
ク本体は、接続部のパターン端の片側に三角形及び矩形
を付与したパターンを含むものである。

【００１８】露光用マスクにおいて、接続部のパターン
端の形状は図１に示すように、パターン端部に三角形の
補助パターンを付けた形状となっている（レチクル
上）。また図２に示すように、初期設定にて接続部にお
ける配線パターンの中心を互いに僅かにずらしておく。
従って、ウェハーステージ設定誤差やディストーション
による位置誤差が接続部で全く無視できる場合は、図２
のように接続部で配線パターンが曲がることになる。

【００１９】これに対し、前記ウェハーステージ設定誤
差やディストーションによる位置誤差により、露光フィ
ールドのパターン同士が近ずく方向のズレが発生した場
合、パターンは直線状のパターンに近ずく（図２
（ｂ））。また、露光フィールドのパターン同士が遠ざ
かる方向にずれた場合、接続部での”曲がり”は大きく
なる（図２（ｃ））が、極端に大きなズレがない限り、
パターンの細りが発生し断線に至ることはない。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。

【００２１】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１に用いたレチクルのフィールド接続部を示す平面図で
ある。

【００２２】図において、本発明の実施形態１に用いた
レチクルの露光フィールド２０３，２０４の接続部は、
補助パターン１０１，１０２を付加して有している。付
加した補助パターン１０１，１０２は、露光フィールド
２０３と露光フィールド２０４にそれぞれ含まれ、接続
マージン２０５にて接続される配線パターン２０６，２
０６の端部に三角形の形状に形成されている。

【００２３】三角形の補助パターン１０１，１０２は、
互いに配線パターン２０６の反対側に形成され、そのパ
ターン１０１，１０２の幅は、先端に向けて広幅形状と
なっている。ここで、配線パターン２０６の線幅Ｙは半
導体基板上で０．２５μｍ、付加した補助パターン１０
１，１０２のＸ部の寸法は同じく０．２μｍ、接続マー
ジン（のりしろ）２０５の幅は０．５０μｍにそれぞれ
設定してある。尚、本発明の実施形態１では、ポジ型レ
ジストプロセスに適用するものであり、したがって、図
１の斜線で示した領域は、レチクル上にて総てクロム膜
から構成されている。

【００２４】図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１に示
すレチクルを使い、ＮＡ＝０．５５，σ＝０．７０のＫ
ｒＦエキシマレーサステッパで露光したレジストパター
ンを示す平面図である。

【００２５】図２（ａ）に示すように、接続すべき配線
パターン（レジスト）１０３の中心１０３ａは、設計時
にずらせておく。このずれ量は、図２（ａ）に示すｄの
ことであり、実施形態１では、ｄ＝０．１０μｍに設定
している。

【００２６】図２（ａ）において、配線パターン１０３
を露光する一方のレチクルの形状は、ａ₁，ａ₂，ａ₃，
ａ₄に示す配線パターン１０３にａ₅，ａ₆，ａ₂からなる
三角形の補助パターンを付加して形成した形状になって
いる。他方のレチクルの形状は、ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃，ｂ₄に
示す配線パターン１０３にｂ₆，ｂ₃，ｂ₅からなる三角
形の補助パターンを付加して形成した形状になってい
る。

【００２７】したがって、これらのレチクルを使って露
光を行うと、露光フィールド２０３，２０４同士の配線
パターン１０３，１０３は図２（ａ）に示すように、接
続マージン２０５の部分で斜めになるが、パターン細り
は生じることがない。尚、図２（ａ）に示す状態は、ウ
ェハーステージ設定誤差やディストーションによる位置
誤差が全くない場合で露光が行われた状態を示してい
る。

【００２８】ウェハーステージ設定誤差やディストーシ
ョンによる位置誤差がある場合は、ｄが変化することと
同等として扱える。ｄが基準値０．１０μｍより小さく
なった場合、特にｄ＝０μｍの場合を図２（ｂ）に示し
ている。これは特殊なケースであり、配線パターン１０
３，１０３は直線になる。また、ｄがマイナスになるに
従って、本発明においても接続部でのパターン細りが発
生することになるが、現在の露光装置の性能では、０．
１０μｍを超えるズレが発生することはない。また配線
パターンが離れる方向にずれた場合（ｄ＝０．２０μ
ｍ）の接続部の形状を図２（ｃ）に示している。その形
状は図２（ａ）の場合と大差がない。

【００２９】以上のように本発明の実施形態１によれ
ば、露光フィールドの接続部における配線パターン端部
に付加的な補助パターンを設け、更に配線パターンの中
心位置をずらすことにより、接続部での位置ズレに対す
る許容度を増加するため、スティッチング露光における
フィールド接続部でのパターンの細り及び断線を防止す
ることができる。

【００３０】（実施形態２）次に、本発明の実施形態２
について図を用いて説明する。実施形態１では、極く近
傍にパターンのない場合について示したが、一般的に
は、繰り返しパターンが多用される。本発明は、ピッチ
が制限されている繰り返しパターンの場合に極めて好適
である。

【００３１】図３は、本発明の実施形態２に係る半導体
基板上のレジストパターンを示す平面図である。図３に
おいて、配線パターン１０３の線幅はｙ、配線パターン
１０３間のスペース幅はｚ、配線パターン１０３のピッ
チはｙ＋ｚである。ｘ及びｙは実施形態１と同様に０．
２０μｍ、及び０．２５μｍ、スペース幅ｚは０．２６
μｍ、配線パターン１０３のピッチは０．５１μｍとす
る。このような繰り返しパターンに対しても、図３のよ
うに良好なパターンを形成することができる。

【００３２】繰り返しパターンの場合は、接続マージン
２０５において配線パターン１０３，１０３同士が短絡
（シュート）するのではないかという危惧があるが、こ
のことについて実施形態２に即し説明する。図４は、接
続部において一方の露光フィールドのみ露光された後の
未露光レジスト２０９の形状を示している。配線パター
ン１０３，１０３間のスペースの最小値はｚ−ｘ＝０．
２６−０．２０μｍ＝０．０６μｍとなる。図４では、
未露光レジスト２０９の領域の形状をマスクパターンに
忠実に描いているが、投影露光した場合、良く知られて
いるようにパターン形状は劣化するため、配線パターン
の端部でショートが発生する。しかし、接続部では、も
う一方の露光フィールドを露光するとき、図４に露光部
１０４で示した形状で再度露光することになり、そのシ
ョートの部分が除去され、配線パターン同士が電気的に
切り離される。従って、仮に、一方の露光フィールドの
領域を露光した時点で配線パターン間がショートしてい
たとしても、他方の露光フィールドの領域を露光した時
点で配線パターン間のショートが解消されるため、問題
になることはない。

【００３３】（実施形態３）次に、本発明の実施形態３
について図を用いて説明する。露光用マスクの接続部に
おける形状は既に図１に示したが、図５に示すように本
発明の実施形態３においては、露光用マスクに付加した
補助パターン１０５，１０６は、傾斜辺の形状を階段状
の形状としたものである。一般に投影露光する場合、極
微細パターンの形状は劣化するため、図５に示す形状の
露光用マスクであっても、実施形態２と同様の効果が得
られる。

【００３４】（実施形態４）次に、本発明の実施形態４
について図を用いて説明する。露光マスクの接続部にお
いて繰り返しパターンを有し、繰り返しのピッチをでき
るだけ小さくしたい場合は、実施形態１、２に示したよ
うに、三角形の補助パターンを付与するのが好適であ
る。しかし、隣接する配線パターンとのスペースが比較
的広い場合は、図６に示すように、三角形の補助パター
ンに代えて矩形の補助パターン１０８，１０８を用いて
も良い。図６に示す接続部における露光用マスクの形状
を半導体基板上に転写した場合、図７に示すようにレジ
ストパターンの形状は、平面形状となる。この場合も接
続する配線パターンの中心はずらしておく。

【００３５】本発明の実施形態４によれば、隣接する配
線パターンとのスペースが比較的広い場合に適用するこ
とができ、露光用マスクとしての汎用性を向上させるこ
とができる。

【００３６】尚、以上の実施形態では、露光用マスクの
接続部のパターンを配線パターンとして説明したが、こ
のパターンは、配線パターン以外のパターンでもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ティッチング露光におけるフィールド接続部でのパター
ンの細り及び断線を防止することができる。

【００３８】その理由は、フィールド接続部におけるパ
ターン端部に付加的なパターンを付け、更にパターンの
中心位置をずらすことにより、接続部の位置ズレに対す
る許容度を増加することができたことによる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に用いたレチクルのフィー
ルド接続部を示す平面図である。

【図２】本発明の実施形態１で露光されたフィールド接
続部におけるパターンを示す平面図である。

【図３】本発明の実施形態２で露光されたフィールド接
続部におけるパターンを示す平面図である。

【図４】本発明の実施形態２に用いたレチクルのフィー
ルド接続部を示す平面図である。

【図５】本発明の実施形態３に用いたレチクルのフィー
ルド接続部を示す平面図である。

【図６】本発明の実施形態４に用いたレチクルのフィー
ルド接続部を示す平面図である。

【図７】本発明の実施形態４のフィールド接続部におけ
るパターンを示す平面図である。

【図８】一般的な露光方法の結果を示す半導体基板の平
面図である。

【図９】スティッチング露光を示す半導体基板の平面図
である。

【図１０】スティッチング露光におけるレチクルのフィ
ールド接続部を示す平面図である。

【図１１】スティッチング露光におけるフィールド接続
部のパターンを示す平面図である。

【図１２】スティッチング露光におけるフィールド接続
部のレジスト露光状態を示す平面図である。

【符号の説明】

１０１付加パターン１０２付加パターン１０３配線パターン（レジスト）１０４露光部１０５付加パターン１０６付加パターン１０７付加パターン１０８付加パターン２０１露光フィールド２０２チップ２０３露光フィールド２０４露光フィールド２０５接続マージン（のりしろ）２０６配線パータン２０７接続部２０８露光済レジスト２０９未露光レジスト２１０領域２１１領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/30 ５１４Ｃ５１８

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体装置の一層を形成するにあたりス
クライブ領域を挾まずに二つ以上の露光領域を接続して
露光するスティッチング露光方法において、露光用マスクの接続部のパターン端の片側に補助パター
ンを付与し、該マスクを用いて露光することを特徴とす
る露光方法。
【請求項２】前記補助パターンは、三角形又は矩形の
ものであることを特徴とする請求項１に記載の露光方
法。
【請求項３】前記三角形及び矩形の補助パターンは、
接続される二本のパターン端部において互いに反対側に
形成されるものであることを特徴とする請求項１に記載
の露光方法。
【請求項４】前記パターンの中心は、パターンの幅よ
り小さい一定の距離だけずらして設置するものであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項５】半導体装置の一層を形成するにあたりス
クライブ領域を挾まずに二つ以上の露光領域を接続して
露光するスティッチング露光方法に用いられる露光用マ
スクにおいて、露光用マスク本体は、接続部のパターン端の片側に三角
形及び矩形を付与したパターンを含むものであることを
特徴とする露光用マスク。