JPS6360528A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子ビーム、等を用いた半導体装置の製造方法
に係わり、特に３Ｗ間以上のマスクを用いて露光を行な
う場合の各マスク層間における図形位置合わせ精度の向
上に好適な半導体装置の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

電子ビーム直接描画技術はサブミクロン寸法領域以下で
、従来の光学的露光技術では実現し得ない超微細な図形
を形成し得る次世代りソグラフイ技術であり、来たるべ
き１６Ｍ、６４Ｍｂ　ｉ　を以上という超高集積半導体
メモリ素子、等を実現する上で必須の技術とされている
。これは主として極めて微細に収束した電子ビームによ
って図形の１つ１つを描画していく描画方式に起因する
ものである。またこの描画方式は、リソグラフィ技術と
して要求される層間の図形位置合わせ精度においても、
上記転写方式に比べすぐれていることが。

例えばソリッドステートテクノロジ／日本版／１９８２
．７月号第４２頁から第４８頁（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅ
　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／日本版／１９８２，７　　ｐ
ｐ４２−ｐｐ４８）で述べられている。第２図を用いて
描画方式における一般的な図形位置合わせ方法を説明す
る。まず２層１，２の間での図形位置合わせにおいて位
置合わせされるべき既存チップ内４隅に位置合わせ用マ
ーク３，４，５，６、を予め設けておく。そして位置合
わせすべき図形７の描画に際しては、上記位置合わせ用
マーク３〜６を電子ビームにて走査の上、そのマークの
位置座標を求める。然る後、該位置座標より、該チップ
全体の形状歪（台形歪、倒れ、回転９等）を算出し、こ
れに応じて位置合わせされるべき図形８の図形位置を算
出補正して上記位置合わせすべき図形７を描画する。す
なわち、描画方式においてはチップ内の個々の図形単位
での図形位置合わせが可能である。一方上記転写方式に
おいては同じくチップ内に設けた複数の合わせ用マーク
を基準とするが、図形位置合わせの最小単位がチップレ
ベルである。このため、電子ビーム直接描画法における
図形位置合わせ精度は約０．２〜０．４μｍとなり、光
学式転写方式の約０．４〜０．８μｍに比べて高い精度
の実現が可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の図形位置合わせ方法では、位置合わせする図
形を含む層と位置合わせされる図形を含む層との２層間
においてのみその高い図形位置合わせ精度を実現するこ
とができる（通常、２層間合わせ、と言われている）。

しかしながらある層を仲介とした３層間あるいは４層間
の位置合わせにおいては、その合わせ精度は相乗的に低
下することが一般に知られている。したがって下地に幾
層ものマスク層を経て形成された多数の図形が存在した
基板試料に対して、欠なるマスク層の図形を位置合わせ
して描画・形成する場合、上記既存図形の中である特定
マスク層の図形との間には上記２Ｍ間合わせが実現でき
るが、その他のマスク層に含まれる図形との間では必然
的に３層間以上の合わせとなり、全体としての図形位置
合わせ精度は不均一になるという問題があった。これを
第３図を用いて説明する。第３図は最も一般的なＭＯ８
電解効果型トランジスタの平面概要図であり、拡散層図
形９、ゲート層図形１０、コンタクト層図形１１、およ
び配線層図形１２の５層よす構成されている。またチッ
プの４隅には拡散層図形９を形成する際に同時に加工・
形成した図形位置合わせマーク１３を設けである。従来
の図形位置合わせ方法により拡散層図形９ならびにゲー
ト層図形１０に対してコンタクト層図形１１を位置合わ
せする場合、上記拡散層における図形位置合わせマーク
１３を基準にすると、拡散層図形９とコンタクト層図形
１１とは上記２Ｍ間合わせとなり高精度位置合わせが実
現できる。しかしゲート層図形１０とコンタクト層図形
１１とでは拡散層における図形位置合わせマーク１３を
基準とする限り３層間合わせとなるため、位置合わせ精
度は前者のものよりも低下する。このように従来方法に
よる図形位置合わせにおいては必然的に合わせ精度に不
均一が生じていた。

本発明の目的は下地に既存の図形がいずれのマスク層に
おいて形成されたか否かにかかわらず、全ての図形に対
して２層間合わせを可能とし、高精度で均一な図形位置
合わせを実現し、高精度の荷電粒子による処理を行なう
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明では各図形に図形情報
として該図形が含まれるマスク層の属性情報を予め与え
、かつ該当するマスク層全てにおいて図形位置合わせマ
ークを形成するようにした。

この結果上記下地図形に対して次なるマスク層図形を図
形位置合わせして描画・形成する場合に該下地図形の上
記マスク層属性からこれに対応するマスク層内の上記図
形位置合わせマークを基準とすることにより、上記目的
は達成される。

〔作用〕

下地図形の個々に対してそれがいずれのマスク層に含ま
れるものであるか、という層属性を知り。

各マスク層に既存の図形位置合わせマークの中から上記
図形のＮＦＸ性に対応したマークを選び、これを基準と
して図形を位置合わせすれば、下地図形と次なるマスク
層図形とは全て２層間合わせとなる。この結果、下地図
形全てに対して高精度で均一な位置合わせができる。こ
れを第１図を用いて説明する。ＬＳｌ等のチップ１１１
の４隅には下地既存層Ｌ１層および２２層の各マスク層
における図形位置合わせ用マーク１５．１６が設けられ
ている。また下地既存図形であるＬ１層図形１８゜Ｌ２
２層図形１９は各々が、Ｌ１層および２２層であるとい
う層の属性情報を与えである。上記図形１８．１９に対
してＬ３３層図形１７図形位置合わせして描画・形成す
る場合、まずＬ１層図形１８に対しては、これの層属性
がＬ１層であるとの情報から、これに対応するＬ１層マ
スク内の図形位置合わせマーク１５を基準とする。また
Ｌ２２層図形１９対しては、これの層属性が２２層であ
るとの情報から、これに対応するＬ２層マスク内の図形
位置合わせマーク１６を基準とする。この結果、Ｌ３ｆ
ｉ図形とＬ１層図形およびＬ２層図形とは各々２層間合
わせとなり、チップ内既存下地図形１８．１９全てに対
して等しく高精度図形位置合わせが実現でき、高精度の
荷電粒子による処理が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

第４図は本発明の図形位置合わせ方法の一実施例を示す
図であり、ＭＯ５電界効果型トランジスタの典物的な平
面概要図を表わしている。拡散層図形２０、ゲート層図
形２１、コンタクト層図形２２、および配線層図形２３
の各々を電子ビーム直接描画技術を用いて形成した。以
下類を追って各層間図形の位置合わせ法について述べる
。

まず拡散図形２０をチップ２７内に形成する際。

同時に図形位置合わせマーク２４をチップ２７の４隅に
形成した。次に拡散処理を経てゲート酸化処理、ゲート
材料被膜堆積処理および電子ビーム用ネガ型レジスト塗
布の後、上記拡散層マスク内における図形位置合わせマ
ーク２４を基準にしてゲート層図形２１を拡散層図形２
０に位置合わせして描画し、同時に図形位置合わせマー
ク２５も描画した。そしてレジスト現像処理、ゲート材
料、ゲート酸化膜のドライエツチング処理、絶縁膜堆積
処理および電子ビーム用ポジ型レジスト塗布の後、コン
タクト層図形２２を拡散層図形２０およびゲート層図形
２１に位置合わせした。この際、拡散層図形２０に対し
ては、該図形の層属性が拡散層であるとの図形情報から
図形位置合わせマークは拡散層マスク内のマーク２４を
基準とし、ゲート層図形２１に対しては同様に該図形の
層属性がゲート層であるとの図形情報からゲート層マス
ク内のマーク２５を基準とした。尚、ここでも、拡散層
図形２０に位置合わせした時には図形位置合わせマーク
２６を、ゲート層図形２１に位置合わせした時にはマー
ク２６′　を各々、チップ２７の４隅に描画した。レジ
スト現像処理、配線材料被膜堆積処理および電子ビーム
用ネガ型レジスト塗布の後、配線層図形２３を上記各コ
ンタクト層図形２２．２２’に位置合わせして描画した
。この際、拡散層図形上に形成されたコンタクト層図形
２２に対しては、該図形の層属性が拡散層−コンタクト
層であるとの図形情報から図形位置合わ　４せマークは
コンタクト層マスク内のマークの内、拡散層−コンタク
ト層に対応したマーク２６を基準として位置合わせし、
描画した。またグー１−層図形上に形成されたコンタク
ト層図形２２′に対しては、該図形の層属性がゲート層
−コンタクト層であるとの図形情報から図形位置合わせ
マークはゲート層−コンタクト層に対応したマーク２６
′を基準として位置合わせし、描画した、レジスト現像
処理、配線材料のドライエツチング処理の後、ＭＯ５電
解効果型トランジスタを完成させた。各層間の図形位置
合わせは、全て２ＦＰ１間合わせとなり、位置合わせ精
度は全ての図形間において約０．２μｍ以下を得た。

〔発明の効果〕

本発明によれば下地既存の図形がどの層に含まれるかに
かかわらず全ての図形に対して２層間図形位置合わせが
可能となり、図形全てにおいて等しく、高い図形位置合
わせ精度が実現でき、高い精度の荷電粒子による処理が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念を示す図であり、特に３層間合わ
せの場合を表わす上面図、第２図は、電子ビーム直接描
画法における一般的に図形位置合わせ方法を示す斜視図
、第３図は上記一般的な図形位置合わせ方法を用いて製
作したＭＯＳ電界効果型トランジスタの概略上面図、第
４図は本発明の一実施例であり、本発明を用いて製作し
たＭＯＳ電界効果型トランジスタの概略上面図である。 １・・・図形位置合わせされる層、２・・・図形位置合
わせする層、３〜６・・・図形位置合わせ用マーク、７
・・・図形位置合わせする図形、８・・・図形位置合わ
せされる図形、９，２０・・・拡散層図形、１０．２１
・・・ゲート層図形、１１，２２，２２’・・・コンタ
クト層図形、１２．２３・・・配線層図形、１３．２４
・・・拡散層内図形位置合わせ用マーク、１４・・・Ｌ
ＳＩチップ、１５・・・下地既存層Ｌ１層内図形位置合
わせ用マーク、１６・・・下地既存層Ｌ２２層内形位置
合わせ用マーク、１７・・・図形位置合わせする図形、
１８・・・Ｌ１層内図形、１９・・・Ｌ２２層内形。 ２５・・・ゲート層内位置合わせ用マーク、２６，２６
′・・・配線層内位置合わせ用マーク。 代理人　弁理士　小川置方、−＼ （′ 叉−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、荷電粒子ビームを用いた半導体装置の製造方法にお
   いて、半導体装置の下地基板に既存でかつ図形位置合わ
   せの必要な図形の全てに対して該図形の所属する層（マ
   スク層）の属性情報を与えると共に、上記の対応するマ
   スク層において図形位置合わせ用マークを予め設けてお
   き、位置合わせすべき下地既存図形の上記層属性情報に
   対応したマスク層の図形位置合わせ用マークを基準とし
   てマスクの位置合わせをした後に、前記荷電粒子ビーム
   にてよつて、前記半導体装置を照射することを特徴とす
   る半導体装置の製造方法。