JP3164815B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は露光技術に関し、例えば半導体集積回路装置
のフォトリソグラフィ工程に適用して有効な技術に関す
るものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure technique, for example, a technique effective when applied to a photolithography process of a semiconductor integrated circuit device.
半導体集積回路の高集積化が進み、回路素子や配線の
設計ルールがサブミクロン・オーダーになると、g線、
i線などの光を使用してマスク上の回路パターンを半導
体ウエハ上に転写するフォトリソグラフィ工程では、ウ
エハ上に転写される回路パターンの精度の低下が深刻な
問題となってくる。例えば、第1J図(a)に示すような
マスク20に形成された透過領域P1,P2および遮光領域N
からなる回路パターンをウエハ上に転写する場合、遮光
領域Nを挟む一対の透過領域P1,P2のそれぞれを透過し
た直後の光Lの位相は、同図(b)に示すように同相で
あるため、ウエハ上の本来は遮光領域となる箇所で二つ
の光が干渉して強め合い(同図(c))、その結果同図
(d)に示すように、ウエハ上における投影像のコント
ラストが低下するともに焦点深度が浅くなり、パターン
転写精度が大幅に低下してしまうことになる。As the degree of integration of semiconductor integrated circuits has increased and the design rules for circuit elements and wiring have reached the submicron order, g-lines,
In a photolithography process in which a circuit pattern on a mask is transferred onto a semiconductor wafer using light such as i-line, a serious problem arises in that the accuracy of the circuit pattern transferred on the wafer is reduced. For example, the transmission regions P 1 and P 2 and the light shielding region N formed in the mask 20 as shown in FIG.
When the circuit pattern composed of is transmitted onto the wafer, the phase of the light L immediately after passing through each of the pair of transmission regions P 1 and P 2 sandwiching the light shielding region N is in the same phase as shown in FIG. Therefore, two light beams interfere with each other at a portion of the wafer which is originally a light-shielding region and reinforce each other (FIG. 3C). As a result, as shown in FIG. And the depth of focus becomes shallower, resulting in a significant decrease in pattern transfer accuracy.
このような問題を改善する手段として、マスクを透過
する光の位相を変えることによって投影像のコントラス
トの低下を防止する位相シフト技術が提案されている。
例えば日本特公昭62−59296号公報には、遮光領域を挟
む一対の透過領域の一方に透明膜を設け、露光の際に二
つの透過領域を透過した光の間に位相差を生じさせるこ
とによって、その干渉光がウエハ上の本来は遮光領域と
なる箇所で弱め合うようにする位相シフト技術が開示さ
れている。すなわち、第1K図(a)に示すようなマスク
21に形成された回路パターンをウエハ上に転写する際、
遮光領域Nを挟む一対の透過領域P1,P2のいずれか一方
に所定の屈折率を有する透明膜22を設ける。そして、こ
の透明膜52の膜厚を適当に調整することにより、透過領
域P1,P2のそれぞれを透過した直後の光は、同図(b)
に示すように180度の位相差が生じるため、ウエハ上の
遮光領域Nではこれらの光が干渉して弱め合う(同図
(c))。その結果同図(d)に示すように、ウエハ上
における投影像のコントラストが改善され、解像度およ
び焦点深度が向上し、マスク21に形成された回路パター
ンの転写精度が良好となる。As means for solving such a problem, a phase shift technique has been proposed in which the phase of light transmitted through a mask is changed to prevent a decrease in contrast of a projected image.
For example, Japanese Patent Publication No. 62-59296 discloses that a transparent film is provided on one of a pair of transmission regions sandwiching a light shielding region, and a phase difference is generated between light transmitted through the two transmission regions during exposure. There is disclosed a phase shift technique in which the interference light is weakened at a place on the wafer which is originally a light shielding area. That is, a mask as shown in FIG.
When transferring the circuit pattern formed on 21 onto the wafer,
A transparent film 22 having a predetermined refractive index is provided on one of the pair of transmission regions P 1 and P 2 sandwiching the light shielding region N. By adjusting the thickness of the transparent film 52 appropriately, the light immediately after passing through each of the transmission regions P 1 and P 2 is shown in FIG.
As shown in (1), these lights interfere with each other and weaken each other in the light shielding area N on the wafer (FIG. 3 (c)). As a result, as shown in FIG. 3D, the contrast of the projected image on the wafer is improved, the resolution and the depth of focus are improved, and the transfer accuracy of the circuit pattern formed on the mask 21 is improved.
また、日本特開昭62−67514号公報には、マスクの遮
光領域の一部を除去して微細な開口パターンを形成した
後、この開口パターンまたはその近傍に存在する透過領
域のいずれか一方に透明膜を設け、透過領域を透過した
光と開口パターンを透過した光との間に位相差を生じさ
せることによって、透過領域を透過した光の振幅分布が
横方向に広がるのを防止する位相シフト技術が開示され
ている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-67514 discloses that a fine opening pattern is formed by removing a part of a light-shielding region of a mask, and then the opening pattern or a transmission region existing in the vicinity of the opening pattern is formed. By providing a transparent film, a phase difference is generated between the light transmitted through the transmission area and the light transmitted through the aperture pattern, thereby preventing the amplitude distribution of the light transmitted through the transmission area from spreading in the horizontal direction. Techniques are disclosed.
このような一つのマスク上に通常のパターン(主パタ
ーン)とそれと反転した位相を与えるシフタ・パターン
(随伴パターン、相補パターン)を設けた位相シフト法
を本願明細書では、「オン・マスク位相シフト法」と、
時に位相シフト量が(2n+1)π;(ここで、nは整
数)のとき「オン・マスク位相反転シフト法」というこ
とにする。In this specification, a phase shift method in which a normal pattern (main pattern) and a shifter pattern (accompanying pattern, complementary pattern) for providing a phase inverted to the normal pattern are provided on one mask is referred to as “on-mask phase shift”. Law "
Sometimes, when the phase shift amount is (2n + 1) π; (where n is an integer), it is referred to as “on-mask phase inversion shift method”.
更に、日本特開昭60−109228号には、投影露光のスル
ープットを向上させるために2つのマスクを同時に照明
し、それによって1つのウエハの別々のチップに対応す
る部分を同時に露光する方法が開示されている。なお、
日本特開昭60−107835号には、1つの露光光を2つに分
割し、それにより同一パターンを有する2つのマスクの
同一部分を照明し、それらを合成してウエハを露光する
ことによりマスクの欠陥が片方にあっても問題なく露光
する技術が示めされている。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-109228 discloses a method of simultaneously illuminating two masks to improve the throughput of projection exposure, thereby simultaneously exposing portions corresponding to different chips of one wafer. Have been. In addition,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-107835 discloses a method in which one exposure light is divided into two parts, thereby illuminating the same part of two masks having the same pattern, combining them and exposing the wafer. A technique for exposing without any problem even if one of the defects is present.
しかしながら、これら2つはマスク・パターン上の欠
陥がウエハ上に転写されることを防止したり、スループ
ットを向上する上では有効であるが、解像度の向上に関
しては、全く効果がない。However, these two methods are effective in preventing defects on the mask pattern from being transferred onto the wafer and improving throughput, but have no effect on improving resolution.
本発明者の検討によれば、マスクの透過領域の一部に
透明膜を設け、そこを通過する光とその近傍の透過領域
を通過する光との間に位相差を生じさせる上記従来の位
相シフト技術は、マスクの製造に多大な時間と労力とを
要するという問題がある。According to the study of the present inventor, a transparent film is provided in a part of the transmission area of the mask, and the above-described conventional phase which causes a phase difference between the light passing therethrough and the light passing through the transmission area in the vicinity thereof. The shift technique has a problem that a great deal of time and labor is required for manufacturing a mask.
また、“L"字型の開口パターン有するマスクを用いて
半導体ウエハ上にパターンを露光する場合に、ウエハに
投影される“L"字型のパターンのコーナ内側が光の干渉
により光量が過剰になり、パターンが膨張してしまうと
いう問題があった。尚、特開平2−140743号には、マス
クを用いて半導体ウエハ上にパターンを露光する場合
に、ウエハ上で光の干渉により光量が不足してしまう部
分に対応するマスク上の領域に解像限界以下の寸法の光
透過領域を設ける技術が記載されているが、光の干渉に
より、光が過剰になることによってパターンが膨張する
ことを防止する技術については記載されていない。Also, when exposing a pattern on a semiconductor wafer using a mask having an “L” -shaped opening pattern, the light inside the corner of the “L” -shaped pattern projected on the wafer becomes excessive due to light interference. This causes a problem that the pattern expands. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-140743 discloses that, when a pattern is exposed on a semiconductor wafer using a mask, the pattern is resolved in a region on the mask corresponding to a portion where the amount of light is insufficient due to light interference on the wafer. Although a technique for providing a light transmitting region having a dimension smaller than the limit is described, a technique for preventing a pattern from expanding due to excessive light due to light interference is not described.
本発明の一つの目的は、上記した問題点を解消した位
相シフト技術を提供することにある。An object of the present invention is to provide a phase shift technique that solves the above-mentioned problems.
本発明の一つの目的は、被露光面に段差があっても、
各段差を有する平面に対して、一度の露光で最良の像面
を与えることができる縮小透過露光技術を提供すること
にある。One object of the present invention is that even if there is a step on the surface to be exposed,
It is an object of the present invention to provide a reduced transmission exposure technique capable of providing the best image surface with a single exposure for a plane having each step.
本発明の一つの目的は、紫外及び遠紫外光による微細
パターンの露光限界を更に微細域まで延長できる投影露
光技術を提供することにある。An object of the present invention is to provide a projection exposure technique capable of extending the exposure limit of a fine pattern by ultraviolet and far ultraviolet light to a further fine range.
本発明の一つの目的は、2つのマスク・パターンを合
成して露光できる投影露光技術を提供することにある。An object of the present invention is to provide a projection exposure technique capable of combining and exposing two mask patterns.
本発明の一つの目的は、光源の干渉可能な距離が短か
い場合にも、2つのマスク・パターンを合成干渉させて
投影露光することができる縮小投影露光技術を提供する
ことにある。An object of the present invention is to provide a reduced projection exposure technique capable of projecting and exposing two mask patterns by synthesizing interference even when the distance at which a light source can interfere is short.
本発明の一つの目的は、位相シフト法を用いた集積回
路の製造に有用なマスク・パターン・レイアウト技術を
提供することにある。An object of the present invention is to provide a mask pattern layout technique useful for manufacturing an integrated circuit using a phase shift method.
本発明の一つの目的は、位相シフト法等を用いたSRAM
等の製造に有用な投影露光技術を提供することにある。One object of the present invention is to provide an SRAM using a phase shift method or the like.
It is an object of the present invention to provide a projection exposure technique that is useful for the manufacture of a device such as the one described above.
本発明の一つの目的は、露光波長と同程度の微細な寸
法を有するDRAM等の高集積半導体集積回路装置の製造に
有用な露光技術を提供することにある。An object of the present invention is to provide an exposure technique that is useful for manufacturing a highly integrated semiconductor integrated circuit device such as a DRAM having a fine dimension equivalent to an exposure wavelength.
本発明の一つの目的は、周期的微細パターンの露光に
有効な投影露光技術を提供することにある。An object of the present invention is to provide a projection exposure technique effective for exposing a periodic fine pattern.
本発明の一つの目的は、エキシマ・レーザ露光技術に
応用して有効な投影露光技術を提供することにある。An object of the present invention is to provide an effective projection exposure technique applied to an excimer laser exposure technique.
本発明の一つの目的は、位相シフト法に用いるマスク
の検査に有用なマスク検査技術を提供することにある。An object of the present invention is to provide a mask inspection technique useful for inspecting a mask used for a phase shift method.
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。The outline of a representative invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
本願発明の一発明は、マスク基板上に形成された光遮
光領域内にある第一光透過パターンを有する光学マスク
を用い、縮小投影露光装置により半導体ウエハ上のフォ
トレジスト膜に露光して回路パターンを形成する工程を
含む半導体装置の製造方法であって、 前記フォトレジスト膜において光の干渉により露光量
が過剰となる領域に対応する前記第一光透過パターン内
のパターン周辺領域の近傍に、補助光遮蔽領域を設け、
前記第一光透過パターンを透過する光の一部を遮ること
を特徴とした半導体装置の製造方法。One aspect of the present invention is to provide a circuit pattern by exposing a photoresist film on a semiconductor wafer by a reduction projection exposure apparatus using an optical mask having a first light transmission pattern in a light shielding region formed on a mask substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an auxiliary in the vicinity of a pattern peripheral region in the first light transmission pattern corresponding to a region where an exposure amount becomes excessive due to light interference in the photoresist film. Providing a light shielding area,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a part of light transmitted through the first light transmission pattern is blocked.
上記した手段によれば、“L"字型の開口のようなパタ
ーンを露光する場合でも、光が過剰になる部分には補助
光遮光領域が形成されているため、投影されるパターン
が膨張するのを防ぐことができる。According to the above-described means, even when a pattern such as an “L” -shaped opening is exposed, the projected light pattern expands because the auxiliary light shielding area is formed in a portion where light is excessive. Can be prevented.
以下の本発明の実施例の説明は便宜上、複数の項にわ
けて行うが、各実施例は別々のものではなく、単一の発
明に関する工程の一部又は変形例等にあたる。従って、
時に必要である場合をのぞき重複部分の説明は行わな
い。更に、以下の実施例で使用する参照番号に関して、
下2桁が同一の番号であるものは、特にことわらないか
ぎり、同一又は類似の構造又は機能を果すものとする。The following description of the embodiments of the present invention will be made into a plurality of sections for the sake of convenience. However, each embodiment is not a separate one, but corresponds to a part of a process relating to a single invention or a modified example. Therefore,
Except where it is necessary at times, description of overlapping parts will not be given. Further, with respect to the reference numbers used in the following examples,
Those having the same last two digits have the same or similar structure or function unless otherwise specified.
(1)実施例・1 第1A図は、本発明の実施例・1のIである露光装置の
位相シフト機構1を示している。(1) Embodiment 1 FIG. 1A shows a phase shift mechanism 1 of an exposure apparatus which is I of Embodiment 1 of the present invention.
位相シフト機構1は、露光装置の光源2と被照射試料
3との間に設けられたビームエクスパンダ4、ミラー5,
6,9、ハーフミラー7,8、コーナーミラー10、このコーナ
ーミラー10を微小駆動する光路長可変機構11、一対のレ
ンズ12a,12b、縮小レンズ13等からなる光学系により構
成される。この光学系のアライメント系には、前記被照
射試料3に転写されるパターンの原画が形成されたマス
ク14が位置決めされる。マスク14は、例えば半導体集積
回路装置の製造工程で使用するマスク(レチクル)であ
り、被照射試料3は、例えばシリコン単結晶からなる半
導体ウエハである。The phase shift mechanism 1 includes a beam expander 4 provided between a light source 2 of the exposure apparatus and a sample 3 to be irradiated, a mirror 5,
6 and 9, half mirrors 7, 8, a corner mirror 10, an optical system including a variable optical path length mechanism 11 for minutely driving the corner mirror 10, a pair of lenses 12a, 12b, a reduction lens 13, and the like. In the alignment system of the optical system, a mask 14 on which an original image of a pattern to be transferred to the irradiation sample 3 is formed is positioned. The mask 14 is, for example, a mask (reticle) used in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device, and the irradiated sample 3 is, for example, a semiconductor wafer made of silicon single crystal.
光源2から発生したi線(波長365nm)などの光L
は、ビームエクスパンダ4によって拡大され、次いでミ
ラー5を介してマスク14の主面と垂直な方向に屈折され
た後、光路の途中に設けたハーフミラー7を介して直進
する光L1とこれと直交する方向に進む光L2とに二分割さ
れる。光L2はミラー9およびコーナーミラー10を介して
屈折され、光L1とは異なる経路を通ってマスク14の別の
箇所に照射される。マスク14の異なる箇所を透過した二
つの光L1,L2は、レンズ12a,12bを通過した後、ミラー6
およびハーフミラー8を介して一つの光L′に合成され
た後、縮小レンズ13により縮小され、XYテーブル15上に
位置決めされた被照射試料3上に照射される。Light L such as i-ray (wavelength 365 nm) generated from the light source 2
Is expanded by the beam expander 4, and then after being refracted to the main surface perpendicular to the direction in which the mask 14 via the mirror 5, the light L 1 to straight through the half mirror 7 provided in the optical path which is divided into two parts and the light L 2 which advances in a direction perpendicular to the. Light L 2 is refracted through the mirror 9 and the corner mirror 10, it is irradiated to another point of the mask 14 through the path different from the optical L 1. The two lights L 1 and L 2 transmitted through different portions of the mask 14 pass through the lenses 12a and 12b,
After being combined into one light L ′ via the half mirror 8, the light L ′ is reduced by the reduction lens 13 and irradiated onto the irradiation target 3 positioned on the XY table 15.
上記位相シフト機構1においては、ハーフミラー7を
通過してからマスク14に至るまでの二つの光L1,L2の光
路長が異なるため、マスク14の主面からコーナーミラー
10までの高さ(光L2の光路長)を変えることによって、
マスク14を通過した直後の二つの光L1,L2の間に所望の
位相差を生じさせることができる。例えばマスク14を通
過した直後の二つの光L1,L2の位相が互いに同相となる
ときのコーナーミラー10の位置を原点とし、この原点か
ら下記の式 d=(2m+1)λ/4(λ:光の波長、m:整数) で定義される距離(d)だけコーナーミラー10を垂直方
向に移動することにより、マスク14を通過した直後の二
つの光L1,L2の位相を互いに逆相(位相差180度)にする
ことができる。上記コーナーミラー10の垂直移動は、例
えば圧電制御素子等を用いた光路長可変機構11を用いて
行う。In the phase shift mechanism 1, since the optical path lengths of the two lights L 1 and L 2 from passing through the half mirror 7 to reaching the mask 14 are different, the corner mirror
By varying up to 10 height (the length of the optical path of light L 2),
A desired phase difference can be generated between the two lights L 1 and L 2 immediately after passing through the mask 14. For example, the position of the corner mirror 10 when the phases of the two lights L 1 and L 2 immediately after passing through the mask 14 are the same as the origin, and from the origin, the following equation d = (2m + 1) λ / 4 (λ : Wavelength of light, m: integer) by moving the corner mirror 10 in the vertical direction by the distance (d) defined by the following formula, whereby the phases of the two lights L 1 and L 2 immediately after passing through the mask 14 are reversed. Phase (180 degree phase difference). The vertical movement of the corner mirror 10 is performed using, for example, an optical path length variable mechanism 11 using a piezoelectric control element or the like.
第1B図は、上記マスク14の断面の拡大図である。 FIG. 1B is an enlarged view of a cross section of the mask 14.
このマスク14は、例えば屈折率が1.47程度の透明な合
成石英ガラス等からなり、その主面には500〜3000Å程
度の膜厚を有するCr等の金属層16が形成されている。露
光に際して金属層16は光が透過しない遮光領域Aとな
り、その他の領域は光が透過する透過領域Bとなる。集
積回路パターンは、上記遮光領域Aと透過領域Bとによ
って構成され、例えば実寸の5倍の寸法を有している。The mask 14 is made of, for example, transparent synthetic quartz glass having a refractive index of about 1.47, and has a main surface on which a metal layer 16 of Cr or the like having a thickness of about 500 to 3000 ° is formed. At the time of exposure, the metal layer 16 becomes a light-shielding area A through which light does not pass, and the other area becomes a transmission area B through which light passes. The integrated circuit pattern is constituted by the light shielding area A and the transmission area B, and has, for example, a size five times the actual size.
第1C図(a),(b)は、上記マスク14に形成された
集積回路パターンの一例である。同図(a)に示す回路
パターンP1は、斜線で示す遮光領域Aとこの遮光領域A
によって周囲を囲まれた、例えばL字状の透過領域Bと
からなる。一方、同図(b)に示す回路パターンP2の透
過領域Bは、回路パターンP1の透過領域Bと同一形状を
有し、かつその寸法が拡大された透過領域Bの内部に、
回路パターンP1の透過領域Bと同一形状、同一寸法の遮
光領域Aを配置したパターンとなっている。すなわち、
回路パターンP2の透過領域Bは、実質的に回路パターン
P1の透過領域Bの周辺部のパターンと一致している。こ
の二つの回路パターンP1,P2は、第1C図(c)に示すよ
うな回路パターンP(斜線部)を高い精度でウエハに転
写するための一対のパターンであり、両者はマスク14の
所定の箇所に所定の間隔で配置されている。FIGS. 1C and 1C are examples of an integrated circuit pattern formed on the mask 14. FIG. Circuit pattern P 1 shown in the diagram (a) is, the light shielding region A of the light shielding regions A Toko hatched
And an L-shaped transmissive area B surrounded by a circle. On the other hand, the transmission region B of the circuit pattern P 2 shown in (b) has a transmissive region B and the same shape of the circuit pattern P 1, and the interior of the transmission region B in which the size is enlarged,
Transmission region B and the same shape of the circuit pattern P 1, and has a pattern of arranging the light-shielding region A of the same size. That is,
Transmission region B of the circuit pattern P 2 is substantially the circuit patterns
Consistent with the pattern of the peripheral portion of the transmission region B of P 1. The two circuit patterns P 1 and P 2 are a pair of patterns for transferring a circuit pattern P (hatched portion) as shown in FIG. 1C (c) to the wafer with high accuracy. They are arranged at predetermined locations at predetermined intervals.
次に、上記マスク14の作成方法を簡単に説明する。 Next, a method for forming the mask 14 will be briefly described.
まず、合成石英ガラス板の表面を研磨、洗浄した後、
その主面上の全面に、例えば膜厚500〜3000Å程度のCr
膜をスパッタリング法により堆積し、続いてこのCr膜上
の全面にホトレジストを塗布する。次に、磁気テープ等
に予めコード化された集積回路パターンデータに基づい
て、電子線露光法によりホトレジスト上に集積回路パタ
ーンを描画した後、ホトレジストの露光部分を現像によ
り除去し、露出したCr膜をウェットエッチングにより除
去して集積回路パターンを作成する。前記一対の回路パ
ターンP1,P2のパターンデータは、その一方の回路パタ
ーンの遮光領域Aまたは透過領域Bのデータを拡大また
は縮小したり、一方の回路パターンの反転データともう
一方の回路パターンのデータとの論理積をとったりする
ことによって自動的に作成することができる。例えば回
路パターンP2のパターンデータは、回路パターンP1の透
過領域Bのパターンを拡大したデータと、回路パターン
P1の透過領域Bの反転データとの論理積をとることによ
って自動的に作成することができる。First, after polishing and cleaning the surface of the synthetic quartz glass plate,
On the entire surface on the main surface, for example, Cr having a thickness of about 500 to 3000 mm
A film is deposited by a sputtering method, and then a photoresist is applied on the entire surface of the Cr film. Next, based on the integrated circuit pattern data previously encoded on a magnetic tape or the like, an integrated circuit pattern is drawn on the photoresist by an electron beam exposure method, and then the exposed portions of the photoresist are removed by development, and the exposed Cr film is exposed. Is removed by wet etching to form an integrated circuit pattern. The pattern data of the pair of circuit patterns P 1 and P 2 is obtained by enlarging or reducing the data of the light shielding area A or the transmission area B of one of the circuit patterns, or inverting the data of one of the circuit patterns and the other of the circuit patterns. And can be automatically created by taking a logical product with the data of For example, the pattern data of the circuit pattern P 2 is a data obtained by enlarging the pattern of the through region B of the circuit pattern P 1, the circuit pattern
It can be created automatically by taking the logical product of the inverted data of the transmission region B of P 1.
上記マスク14に作成された集積回路パターンをウエハ
3上に転写するには、まず表面にホトレジストを塗布し
たウエハ3を前記第1図に示す露光装置のXYテーブル15
上に位置決めし、マスク14をそのアライメント系に位置
決めする。マスク14は、ハーフミラー7によって分割さ
れた一方の光L1が前記一対の回路パターンP1,P2のうち
の一方の回路パターンP1上に照射されるときに、もう一
方の光L2がもう一方の回路パターンP2上に正確に照射さ
れるように行う。次に、コーナーミラー10を垂直移動さ
せ、マスク14を通過した直後の二つの光L1,L2の位相が
互いに逆相となるように位相差の調整を行う。マスク14
の位置決めおよび二つの光L1,L2の位相差の調整を正確
に行うには、例えばマスク14に形成された第1E図
(a),(b)に示すような一対の位置合わせマーク
M1,M2を利用する。マークM1,M2のそれぞれは、斜線で示
す遮光領域Aとこの遮光領域Aによって周囲を囲まれ
た、例えば正方形の透過領域Bとからなるパターンによ
って構成され、それらの寸法および形状は全く同一であ
る。マスク14の位置決めと光L1,L2の位相差の調整とが
正確になされている場合は、マークM1を透過した光L1と
M2を透過した光L2とは、互いに干渉し合って完全に消失
するので、ウエハ3上にはマークM1,M2の投影像Mが形
成されることはない。すなわち、ウエハ3上で投影像M
の有無を識別することによって、マスク14の位置決めと
光L1,L2の位相差の調整とが正確になされているか否か
を容易に判定することができる。In order to transfer the integrated circuit pattern formed on the mask 14 onto the wafer 3, first, the wafer 3 having a surface coated with photoresist is placed on the XY table 15 of the exposure apparatus shown in FIG.
It is positioned above and the mask 14 is positioned in the alignment system. Mask 14, when the light L 1 of one divided by the half mirror 7 is irradiated onto one of the circuit patterns P 1 of the pair of the circuit patterns P 1, P 2, the other light L 2 There performed as accurately irradiated onto the other circuit pattern P 2. Next, the corner mirror 10 is vertically moved, and the phase difference is adjusted so that the phases of the two lights L 1 and L 2 immediately after passing through the mask 14 are opposite to each other. Mask 14
In order to accurately perform the positioning of the laser beam and the adjustment of the phase difference between the two light beams L 1 and L 2 , for example, a pair of alignment marks formed on the mask 14 as shown in FIGS. 1A and 1B are used.
Use M 1 and M 2 . Each of the marks M 1 and M 2 is constituted by a pattern composed of a light-shielding area A indicated by oblique lines and a square transmission area B surrounded by the light-shielding area A, and their dimensions and shapes are exactly the same. It is. When the positioning of the mask 14 and the adjustment of the phase difference between the lights L 1 and L 2 are accurately performed, the light L 1 transmitted through the mark M 1
The light L 2 transmitted through M 2 interferes with each other and completely disappears, so that the projected images M of the marks M 1 and M 2 are not formed on the wafer 3. That is, the projected image M on the wafer 3
By discriminating the presence or absence, it is possible to easily determine whether or not the positioning of the mask 14 and the adjustment of the phase difference between the lights L 1 and L 2 have been accurately performed.
このようにしてマスク14の位置決めと光L1,L2の位相
差の調整とを行った後、マスク14に形成された集積回路
パターンの原画を、例えば光学的に1/5に縮小してウエ
ハ3上に投影し、ウエハ3を順次ステップ状に移動させ
ながら上記操作を繰り返す。After performing the positioning of the mask 14 and the adjustment of the phase difference between the lights L 1 and L 2 in this manner, the original image of the integrated circuit pattern formed on the mask 14 is optically reduced to 1/5, for example. The above operation is repeated while projecting onto the wafer 3 and sequentially moving the wafer 3 in steps.
第1D図(a)は、前記回路パターンP1が形成された領
域におけるマスク14の断面図、第4図(b)は、前記回
路パターンP2が形成された領域におけるマスク14の断面
図である。The 1D diagram (a) is a sectional view of the mask 14 in the circuit pattern P 1 is formed region, FIG. 4 (b) is a sectional view of the mask 14 in the circuit pattern P 2 is formed regions is there.
回路パターンP1の透過領域Bを透過した直後の光L1と
回路パターンP2の透過領域Bを透過した直後の光L2と
は、第1D図(a′),(b′)に示すように、互いの位
相が逆相となる。また、回路パターンP2の透過領域B
は、回路パターンP1の透過領域Bの周辺部のパターンと
一致しているため、二つの光L1,L2の合成光L′の振幅
は同図(c)のようになる。従って、この合成光L′が
ウエハ3上に照射されると、同図(d)に示すように、
元の光L1,L2の境界部で干渉して弱め合う。その結果、
同図(e)に示すように、ウエハ3上に投影される像の
コントラストが大幅に改善され、解像度および焦点深度
が大幅に向上する。The light L 2 immediately after passing through the transmission region B of the light L 1 and the circuit pattern P 2 immediately after passing through the transmission region B of the circuit pattern P 1, shown in 1D view (a '), (b' ) Thus, the phases are opposite to each other. Further, the circuit pattern P 2 transmission area B
Since match the pattern of the peripheral portion of the transmission region B of the circuit pattern P 1, the amplitude of the combined beam L 'of the two light L 1, L 2 is as Fig. (C). Therefore, when the combined light L ′ is irradiated onto the wafer 3, as shown in FIG.
At the boundary between the original light beams L 1 and L 2 , they interfere and weaken each other. as a result,
As shown in FIG. 3E, the contrast of the image projected on the wafer 3 is greatly improved, and the resolution and the depth of focus are greatly improved.
このように本実施例1の露光装置は、光源2から発生
する光Lを二つの光L1,L2に分割し、この二つの光L1,L2
がマスク14に達するまでの光路長を変えることによっ
て、マスク14を通過した直後の二つの光L1,L2の位相を
互いに逆相とし、その後二つの光L1,L2を合成してウエ
ハ3上に照射する。また、本実施例1のマスク14は、一
方の回路パターンP2の透過領域Bが、もう一方の回路パ
ターンP1の透過領域Bの周辺部のパターンと一致するよ
うな一対の回路パターンP1,P2を有している。従って、
上記露光装置を用いて上記マスク14上に形成された集積
回路パターンをウエハ3上に転写することにより、回路
パターンP1の透過領域Bを透過した光L1と回路パターン
P2の透過領域Bを透過した光L2とを合成して得られた光
L′は、元の光L1,L2の境界部で干渉して弱め合うた
め、ウエハ3上に投影される像のコントラストが大幅に
改善され、回路パターンPを高い精度でウエハに転写す
ることができる。As described above, the exposure apparatus of the first embodiment divides the light L generated from the light source 2 into two lights L 1 and L 2 , and these two lights L 1 and L 2
By changing the optical path length until reaching the mask 14, the phases of the two lights L 1 and L 2 immediately after passing through the mask 14 are made opposite to each other, and then the two lights L 1 and L 2 are combined. Irradiate on the wafer 3. The mask 14 of the first embodiment, the transmission region B of one of the circuit pattern P 2 is a pair that match the pattern of the peripheral portion of the other circuit pattern P 1 in the transmission region B circuit pattern P 1 , and it has a P 2. Therefore,
By transferring the integrated circuit pattern formed on the mask 14 by using the exposure apparatus on the wafer 3, the light L 1 and the circuit pattern that has been transmitted through the transmissive region B of the circuit pattern P 1
The light L ′ obtained by synthesizing the light L 2 transmitted through the transmission region B of P 2 interferes with the light L 1 and L 2 at the boundary between the light L 1 and L 2 and is weakened. Thus, the circuit pattern P can be transferred onto the wafer with high accuracy.
従って、本実施例1のIの露光方法においては、下記
のような効果を得ることができる。Therefore, the following effects can be obtained by the exposure method I of the first embodiment.
(1)従来の位相シフト技術のように、マスク上に透明
膜等の位相シフト手段を設ける必要がないので、パター
ン設計に制約が生じることはない。本実施例1のIで
は、一つの回路パターンをウエハ上に転写する際、マス
ク上に一対の回路パターンを形成する必要があるが、こ
の一対の回路パターンはその一方の回路パターンの遮光
領域または透過領域のデータを拡大または縮小したり、
一方の回路パターンの反転データともう一方の回路パタ
ーンのデータとの論理積をとったりすることによって自
動的に作成することができる。(1) Unlike the conventional phase shift technique, there is no need to provide a phase shift means such as a transparent film on the mask, so that there is no restriction on the pattern design. In I of the first embodiment, when transferring one circuit pattern onto a wafer, it is necessary to form a pair of circuit patterns on a mask. You can enlarge or reduce the data in the transparent area,
It can be automatically created by taking the logical product of the inverted data of one circuit pattern and the data of the other circuit pattern.
(2)従来の位相シフト技術では不可欠であった透明膜
の欠陥の有無を検査する工程が不要である。本実施例1
のIでは、一対の回路パターンの欠陥検査は、元のパタ
ーンデータと比較する等によって、通常のマスク同様に
実施することができる。また、寸法検査についても、レ
ーザ測長等によって通常のマスクと同様に実施すること
ができる。従って、マスク検査工程が煩雑になることは
ない。(2) The step of inspecting the transparent film for defects, which is indispensable in the conventional phase shift technique, is unnecessary. Example 1
In I, the defect inspection of a pair of circuit patterns can be performed in the same manner as a normal mask by comparing with the original pattern data. Also, the dimension inspection can be performed by laser measurement or the like in the same manner as a normal mask. Therefore, the mask inspection process does not become complicated.
(3)マスク上に透明膜等の位相シフト手段を設けない
ので、通常のマスクと同様の方法で洗浄することができ
る。従って、通常のマスクと同程度に異物のないマスク
を作成することができる。(3) Since no phase shift means such as a transparent film is provided on the mask, cleaning can be performed by the same method as that for a normal mask. Therefore, it is possible to create a mask free of foreign matter as much as a normal mask.
(4)上記(1)〜(3)により、マスクの製造に多大
な時間と労力とを要することなく、回路パターンの転写
精度を向上させることができる。(4) According to the above (1) to (3), the transfer accuracy of the circuit pattern can be improved without requiring much time and labor for manufacturing the mask.
第1F図(a),(b)は、前記実施例1のIのマスク
に形成された一対の回路パターンの他の例(実施例・1
のII)である。FIGS. 1F and 1B show another example of a pair of circuit patterns formed on the mask I of the first embodiment (first embodiment).
II).
同図(a)に示す回路パターンP1および同図(b)に
示す回路パターンP2のそれぞれは、斜線で示す遮光領域
Aとこの遮光領域Aによって周囲を囲まれた、例えば長
方形の透過領域Bとからなる。一対の回路パターンP1,P
2は、同図(c)に示すような回路パターンP(斜線
部)を高い精度でウエハに転写するための一対のパター
ンであり、両者はマスク14の所定の箇所に所定の間隔で
配置されている。回路パターンPは、寸法および形状が
互いに等しい四つのパターンPA,PB,PC,PDからなる。回
路パターンP1の透過領域BAはパターンPAに対応し、回路
パターンP1の透過領域BCはパターンPCに対応している。
また、回路パターンP2の透過領域BBはパターンPBに、回
路パターンP2の透過領域BDは、パターンPDにそれぞれ対
応している。すなわち、回路パターンPは、一対の回路
パターンP1,P2のそれぞれの透過領域Bを交互に配置し
たパターンとなっている。Each of FIG. (A) circuit is shown in pattern P 1 and the circuit pattern P 2 shown in FIG. (B), is surrounded by the light blocking region A of the light shielding regions A Toko indicated by hatching, for example, a rectangular transparent region B. A pair of circuit patterns P 1 and P
Reference numeral 2 denotes a pair of patterns for transferring a circuit pattern P (hatched portion) as shown in FIG. 3C onto the wafer with high accuracy, and both are arranged at predetermined positions of the mask 14 at predetermined intervals. ing. The circuit pattern P is composed of four patterns P A , P B , P C , and P D having the same size and shape. Transmission region B A of the circuit pattern P 1 corresponds to the pattern P A, transmission region B C of the circuit pattern P 1 corresponds to the pattern P C.
Further, the transmission region B B of the circuit pattern P 2 in the pattern P B, the transmission region B D of the circuit pattern P 2 respectively correspond to the pattern P D. That is, the circuit pattern P is a pattern in which the transmission regions B of the pair of circuit patterns P 1 and P 2 are alternately arranged.
第1G図(a)は、前記回路パターンP1が形成された領
域におけるマスク14の一部断面図、第1G図(b)は、前
記回路パターンP2が形成された領域におけるマスク14の
一部断面図である。The 1G diagram (a) is a partial sectional view of the mask 14 in the circuit pattern P 1 is formed region, the 1G view (b) shows one of the mask 14 in the circuit pattern P 2 is formed regions It is a fragmentary sectional view.
回路パターンP1の透過領域Bを透過した直後の光L1と
回路パターンP2の透過領域Bを透過した直後の光L2と
は、第1G図(a′),(b′)に示すように、互いの位
相が逆相となる。また、二つの光L1,L2の合成光L′
は、同図(c)に示すように元の光L1,L2の境界部が互
いに接近する。従って、この合成光L′がウエハ3上に
照射されると、同図(d)に示すように、元の光L1,L2
の境界部で干渉して弱め合う。その結果、同図(e)に
示すように、ウエハ3上に投影される像のコントラスト
が大幅に改善され、解像度および焦点深度が大幅に向上
する。The light L 2 immediately after passing through the transmission region B of the light L 1 and the circuit pattern P 2 immediately after passing through the transmission region B of the circuit pattern P 1, shown in 1G diagram (a '), (b' ) Thus, the phases are opposite to each other. Also, a combined light L ′ of the two lights L 1 and L 2
As shown in FIG. 3C, the boundaries of the original light beams L 1 and L 2 approach each other. Therefore, this combined light L 'is irradiated on the wafer 3, as shown in FIG. 2 (d), the original light L 1, L 2
Interfere and weaken each other at the boundary of. As a result, as shown in FIG. 3E, the contrast of the image projected on the wafer 3 is greatly improved, and the resolution and the depth of focus are greatly improved.
第1H図(a),(b)は、前記実施例1のIのマスク
に形成された一対の回路パターンのさらに他の例(実施
例・1のIII)である。1H (a) and (b) show still another example of the pair of circuit patterns formed on the mask I of the first embodiment (III of the first embodiment).
同図(a)に示す回路パターンP1は、斜線で示す遮光
領域Aとこの遮光領域Aによって周囲を囲まれた、例え
ば正方形の透過領域Bとからなる。一方、同図(b)に
示す回路パターンP2の透過領域Bは、回路パターンP1の
透過領域Bの各辺の外側に配置されている。この一対の
回路パターンP1,P2は、同図(c)に示すような回路パ
ターンP(斜線部)を高い精度でウエハに転写するため
の一対のパターンであり、両者はマスク14の所定の箇所
に所定の間隔で配置されている。Circuit pattern P 1 shown in the diagram (a), was surrounded by the light blocking region A of the light shielding regions A Toko hatched, for example, a square of the transmission region B. On the other hand, the transmission region B of the circuit pattern P 2 shown in (b) is arranged on the outside of each side of the transmission region B of the circuit pattern P 1. The pair of circuit patterns P 1 and P 2 are a pair of patterns for transferring a circuit pattern P (hatched portion) as shown in FIG. At predetermined intervals.
第1I図(a)は、前記回路パターンP1が形成された領
域におけるマスク14の一部断面図、第1I図(b)は、前
記回路パターンP2が形成された領域におけるマスク14の
一部断面図である。The 1I diagram (a) is a partial sectional view of the mask 14 in the circuit pattern P 1 is formed region, the 1I view (b) shows one of the mask 14 in the circuit pattern P 2 is formed regions It is a fragmentary sectional view.
回路パターンP1の透過領域Bを透過した直後の光L1と
回路パターンP2の透過領域Bを透過した直後の光L2と
は、第1I図(a′),(b′)に示すように、互いの位
相が逆相となる。また、二つの光L1,L2の合成光L′
は、同図(c)に示すように元の光L1,L2の境界部が互
いに接近する。従って、この合成光L′がウエハ3上に
照射されると、同図(d)に示すように、元の光L1,L2
の境界部で干渉して弱め合う。その結果、同図(e)に
示すように、ウエハ3上に投影される像のコントラスト
が大幅に改善され、解像度および焦点深度が大幅に向上
する。The light L 2 immediately after passing through the transmission region B of the light L 1 and the circuit pattern P 2 immediately after passing through the transmission region B of the circuit pattern P 1, shown in 1I diagram (a '), (b' ) Thus, the phases are opposite to each other. Also, a combined light L ′ of the two lights L 1 and L 2
As shown in FIG. 3C, the boundaries of the original light beams L 1 and L 2 approach each other. Therefore, this combined light L 'is irradiated on the wafer 3, as shown in FIG. 2 (d), the original light L 1, L 2
Interfere and weaken each other at the boundary of. As a result, as shown in FIG. 3E, the contrast of the image projected on the wafer 3 is greatly improved, and the resolution and the depth of focus are greatly improved.
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づ
き具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments, and it can be said that various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Not even.
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
置の製造工程に用いられるマスクに適用した場合につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、マスクを透過した光を被照射試料上に照射して上記
マスクに形成された所定のパターンを転写する露光技術
全般に広く適用することができる。In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to a mask used in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is a utilization field as a background has been described, but the present invention is not limited to this. Instead, the present invention can be widely applied to all exposure techniques for transferring a predetermined pattern formed on the mask by irradiating the sample to be irradiated with light transmitted through the mask.
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、下記のとおり
である。The effects obtained by typical aspects of the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows.
遮光領域および透過領域からなる所定のパターンが形
成されたマスクに光を照射し、前記マスクの透過領域を
透過した光を被照射試料上に照射することによって、前
記マスクに形成された所定のパターンを前記被照射試料
上に転写する際、光源から発生する光を二つの光に分割
し、前記二つの光のそれぞれが前記マスクに達するまで
の光路長を変えることによって、前記マスクの異なる箇
所を通過した直後の二つの光の位相を互いに逆相とし、
その後前記二つの光を合成して前記被照射試料上に照射
する本願の露光方法によれば、マスク上の所定の透過領
域を透過した一方の光とマスク上の他の透過領域を透過
したもう一方の光とが被照射試料上において近接して配
置される箇所では、それらの境界領域で二つの光が干渉
して弱め合うので、投影像のコントラストが大幅に改善
される。A predetermined pattern formed on the mask is formed by irradiating light on a mask on which a predetermined pattern including a light-shielding region and a transmission region is formed, and irradiating the light on the sample to be irradiated with light transmitted through the transmission region of the mask. When transferring onto the sample to be irradiated, by dividing the light generated from the light source into two lights, by changing the optical path length until each of the two lights reaches the mask, a different portion of the mask The phases of the two lights immediately after passing through are opposite to each other,
According to the exposure method of the present invention, in which the two lights are combined and irradiated onto the irradiated sample, one light transmitted through a predetermined transmission area on the mask and another light transmitted through another transmission area on the mask are combined. At a place where one of the lights is located close to the irradiated sample, the two lights interfere with each other at their boundary region and weaken each other, so that the contrast of the projected image is greatly improved.
これにより、マスクの製造に多大な時間と労力とを要
することなく、パターンの転写精度を向上させることが
できる。Thereby, the transfer accuracy of the pattern can be improved without requiring much time and labor for manufacturing the mask.
(2)実施例・2 本実施例において開示される発明のうち代表的なもの
の概要を説明すれば、下記のとおりである。(2) Embodiment 2 An outline of a typical invention disclosed in this embodiment is as follows.
第1の発明は、それぞれ遮光領域及び透過領域を備え
た第1のパターン,第2のパターンを有し、該2種類の
パターンに位相差のある少なくとも部分的にコヒーレン
トな2つの光を照射し、それらの光の透過パターンを合
成して、被照射試料上で所望のパターンを作成するため
のマスクであって、 前記所望パターンの精度が要求される境界部にて、第
1のパターンの透過領域を透過した光と、第2のパター
ンの透過領域を透過した光とが干渉して弱めあうよう
に、前記第1のパターン及び第2のパターンを同一基板
上に又は前記第1のパターンと前記第2のパターンとを
別々に2枚の基板上に構成したものである。The first invention has a first pattern and a second pattern each having a light-shielding region and a transmission region, and irradiates the two types of patterns with at least partially coherent two lights having a phase difference. A mask for forming a desired pattern on a sample to be irradiated by synthesizing a transmission pattern of the light, and transmitting the first pattern at a boundary where the accuracy of the desired pattern is required. The first pattern and the second pattern are formed on the same substrate or with the first pattern so that light transmitted through the region and light transmitted through the transmission region of the second pattern interfere with each other and weaken each other. The second pattern and the second pattern are separately formed on two substrates.
第2の露光装置の発明では、少なくとも部分的にコヒ
ーレントな光束を発生する光源と、該コヒーレントな光
束を2つに分割するための光束分割手段と、該光束分割
手段から再度光束を合成するまでの光路のいずれか一方
に置かれた光学位相シフト部材と、第1のパターン及び
第2のパターンを透過した光束を単一の光束に合成する
光学系と、該単一の光束を被照射試料に縮小して投影す
る光学系とを有し、 前記光学位相シフト部材により、第1のパターンを透
過する光と第2のパターンを透過する光の位相を180度
までずらし、被照射試料上で合成した所望のパターンを
作成するようにした。In the invention of the second exposure apparatus, a light source that generates at least partially a coherent light beam, a light beam splitting unit for splitting the coherent light beam into two, and until the light beam is combined again from the light beam splitting unit An optical phase shift member placed on one of the optical paths, an optical system for synthesizing a light beam transmitted through the first pattern and the second pattern into a single light beam, and a sample to be irradiated with the single light beam An optical system for projecting the light transmitted through the first pattern and the light transmitted through the second pattern by 180 degrees by the optical phase shift member. A synthesized desired pattern was created.
第3の露光方法の説明では、前記第1のマスク上の第
1のパターンと第2のパターンに、それぞれ位相差のあ
る少なくとも部分的にコヒーレントな2つの光を照射
し、それらの光の透過パターンを合成して、被照射試料
上で所望パターンを作成するようにした。In the description of the third exposure method, the first pattern and the second pattern on the first mask are irradiated with at least partially coherent two lights each having a phase difference, and the light is transmitted. The patterns were synthesized to create a desired pattern on the sample to be irradiated.
なお、本明細書において、少なくとも部分的にコヒー
レントな光束とは、干渉して弱めあう効果が達成される
のに十分なコヒーレント性を有した光束を言うものとす
る。In this specification, an at least partially coherent light beam means a light beam having sufficient coherence to achieve an effect of interference and weakening.
また、本実施例において、境界部とは前記所望パター
ンのパターンを構成する線分の境界のみならず、2つの
線分に挾まれた領域をも含むものとする。Further, in the present embodiment, the boundary portion includes not only the boundary of the line segment constituting the pattern of the desired pattern but also the region sandwiched between the two line segments.
上記した手段によれば、所望パターンの精度が要求さ
れる境界部にて、第1のパターン透過領域を透過した光
と、第2のパターンの透過領域を透過した光とが干渉し
て弱めあうように、前記第1のパターン及び第2のパタ
ーンを構成したマスク上の第1のパターンと第2のパタ
ーンに、それぞれ位相差のある少なくとも部分的にコヒ
ーレントな2つの光を照射し、それらの光の透過パター
ンを合成して、被照射試料上で所望パターンを作成する
ようにしたので、所望パターンの精度が要求される境界
部の転写精度を向上させることができる。According to the above-described means, the light transmitted through the transmission area of the first pattern and the light transmitted through the transmission area of the second pattern interfere with each other and weaken each other at the boundary where the accuracy of the desired pattern is required. As described above, the first pattern and the second pattern on the mask constituting the first pattern and the second pattern are irradiated with at least partially coherent two lights having a phase difference, respectively, Since the desired pattern is created on the sample to be irradiated by combining the light transmission patterns, it is possible to improve the transfer accuracy of the boundary where the accuracy of the desired pattern is required.
第2A図は、本発明のマスクを用いた露光装置の一実施
例である露光光学系の要部構成図、第2B図〜第2D図は、
前記露光光学系を用いた本発明のマスクの要部平面図、
第2E図〜第2G図は、それぞれ前図第2B図〜第2D図に対応
し、マスクを通過した光の振幅および強度を示す説明図
である。FIG. 2A is a configuration diagram of a main part of an exposure optical system that is an embodiment of an exposure apparatus using the mask of the present invention, FIGS. 2B to 2D,
Main part plan view of the mask of the present invention using the exposure optical system,
2E to 2G correspond to FIGS. 2B to 2D, respectively, and are explanatory diagrams showing the amplitude and intensity of light passing through the mask.
本実施例の露光装置は機能的に大別して4つのエレメ
ントからなっている。第1はマスク209に位相差のある
2つの光束を照射するエレメント(第1のエレメン
ト)、第2はマスク209からなるエレメント(第2のエ
レメント)、第3はマスク209の2つの透過光を合成し
被照射試料215に縮小して照射するエレメント(第3の
エレメント)、第4は単一の光束の合成を調整するアラ
イメント機構からなるエレメント(第4のエレメント)
である。The exposure apparatus according to the present embodiment is roughly divided into four elements functionally. The first element irradiates two light beams having a phase difference to the mask 209 (first element), the second element composed of the mask 209 (second element), and the third element that transmits two transmitted lights of the mask 209. An element (third element) that synthesizes and irradiates the irradiated sample 215 in a reduced size, and a fourth element that is an alignment mechanism that adjusts the synthesis of a single light beam (fourth element)
It is.
第1のエレメントは、部分的にコヒーレントな光を発
する光源201、光源201から出た光を広げる拡げるエクス
パンダ202、光路を折り曲げるミラー203,206、入射光の
一部光を透過し一部を反射するハーフミラー204、光の
位相を変化させる位相シフト部材205で構成される。ま
た、第3のエレメントはマスク209からの2つの透過光
を平行光にするためのレンズ201,211、ミラー212、ハー
フミラー213、光を縮小するための縮小レンズ214、被照
射試料215、可動試料台216で構成される。第4のエレメ
ントは、ミラー203,ハーフミラー204,レンズ210,及びミ
ラー212を移動させるアライメント機構207、その制御回
路208から構成されている。The first element includes a light source 201 that emits partially coherent light, an expander 202 that expands the light emitted from the light source 201, mirrors 203 and 206 that bends the optical path, and transmits part of incident light and reflects part of incident light. It comprises a half mirror 204 and a phase shift member 205 for changing the phase of light. The third element includes lenses 201 and 211 for converting two transmitted lights from the mask 209 into parallel light, a mirror 212, a half mirror 213, a reduction lens 214 for reducing light, a sample to be irradiated 215, and a movable sample table. It consists of 216. The fourth element includes an alignment mechanism 207 for moving the mirror 203, the half mirror 204, the lens 210, and the mirror 212, and a control circuit 208 therefor.
上記において、ミラー203は装置全体を小型にするた
めに設けられたものであるが、ミラー203を設けず、エ
クスパンダ202からの光を直接入射してもよい。ハーフ
ミラー204はエクスパンダ202からの光を2つに分割する
機能があり、マスク209上の第1のパターン209a上に配
置される。位相シフト部材205はハーフミラー204とミラ
ー206との間に又はミラー212とハーフミラー213との間
に置かれ、位相を所定だけずらす働きがある。位相シフ
ト部材205は、例えば屈折率が1.47の合成石英ガラスを
用いる。マスク209を配置し、位相シフト部材205を設け
ない状態でミラー212からの第1の光束230とレンズ211
からの第2の光束231の位相差が0になっているとすれ
ば、位相シフト部材の厚さdは、光源の波長をλ、部材
の屈折率をnとして d=mλ/2(n−1) (m:整数) としたものを用いる。In the above description, the mirror 203 is provided to reduce the size of the entire apparatus. However, the light from the expander 202 may be directly incident without providing the mirror 203. The half mirror 204 has a function of splitting the light from the expander 202 into two, and is arranged on the first pattern 209a on the mask 209. The phase shift member 205 is placed between the half mirror 204 and the mirror 206 or between the mirror 212 and the half mirror 213, and has a function of shifting the phase by a predetermined amount. The phase shift member 205 uses, for example, synthetic quartz glass having a refractive index of 1.47. With the mask 209 disposed and the phase shift member 205 not provided, the first light flux 230 from the mirror 212 and the lens 211
If the phase difference of the second light flux 231 is zero, the thickness d of the phase shift member is d = mλ / 2 (n−n, where λ is the wavelength of the light source and n is the refractive index of the member. 1) (m: integer) is used.
位相シフト部材205を用いるのは、露光の際、二ケ所
の透過領域を透過した光のうち、位相シフト部材205を
透過した光と、位相シフト部材205を透過していない光
との間に180度の位相差を生じさせるためである。例え
ば露光の際に照射される光の波長λを0.365μm(i
線)、位相シフト部材205の屈折率nを1.5とした場合に
は、位相シフト部材205の厚さX1は、0.365μmのm(整
数)倍にすれば良い。The phase shift member 205 is used because, during exposure, of the light transmitted through the two transmission regions, the light transmitted through the phase shift member 205 and the light not transmitted through the phase shift member 205 This is to cause a phase difference of degrees. For example, the wavelength λ of the light irradiated at the time of exposure is set to 0.365 μm (i.
Line), when the refractive index n of the phase shift member 205 was set to 1.5, the thickness X 1 of the phase-shift member 205 may be in the m (integer) times of 0.365 .mu.m.
ミラー206はハーフミラー204を透過した光と位相シフ
ト部材205を透過した光を平行にするためのミラーであ
る。なお、マスク209上の2つのパターン209a,209bは2
つの光330,331に対して直交するように配置される。The mirror 206 is a mirror for making the light transmitted through the half mirror 204 and the light transmitted through the phase shift member 205 parallel. The two patterns 209a and 209b on the mask 209 are 2
The two light beams 330 and 331 are arranged so as to be orthogonal to each other.
レンズ210,211は通常、その光軸の中心がそれぞれパ
ターン209a,20bの中心と合致するように配置される。ハ
ーフミラー213は2つの光230,231を合成するためのもの
である。ミラー212はその合成のため、光230を折り曲げ
る機能がある。The lenses 210 and 211 are usually arranged such that the centers of the optical axes thereof coincide with the centers of the patterns 209a and 20b, respectively. The half mirror 213 is for combining the two lights 230 and 231. The mirror 212 has a function of bending the light 230 for the synthesis.
第4のエレメントにかかるアライメント機構207は露
光装置の光学系のうち、位置合わせに必要な一部の光学
系を移動させる機構からなり、圧電素子等が用いられ
る。第2A図においては、ミラー203,ハーフミラー204,レ
ンズ210,及びミラー212を移動させる構成になっている
が、露光装置の構成により移動させる光学素子の種類及
び数は当然のことながら変化する。なお、このアライメ
ント機構7の移動を制御する方法については、後述す
る。The alignment mechanism 207 for the fourth element is a mechanism for moving a part of the optical system of the exposure apparatus necessary for alignment, and uses a piezoelectric element or the like. In FIG. 2A, the mirror 203, the half mirror 204, the lens 210, and the mirror 212 are configured to be moved. However, the type and number of optical elements to be moved naturally vary depending on the configuration of the exposure apparatus. The method for controlling the movement of the alignment mechanism 7 will be described later.
次に、第2のエレメントである本発明のマスク209の
構成について説明する。Next, the configuration of the mask 209 of the present invention, which is the second element, will be described.
まず、被照射試料215上で作りたいパターン(所望パ
ターン)が第2B図(c)のように2次元的な広がりを有
する、逆L字形のパターン229であるとする。第2B図
(a),(b)はそのような所望パターンを作るために
マスク209上に形成された、それぞれ第1のパターン209
a、第2のパターン209bの一例の平面図であり、被照射
試料215で合成される所望パターン(c)を考慮して相
対位置関係を保持して配置される。First, it is assumed that a pattern (desired pattern) desired to be formed on the sample to be irradiated 215 is an inverted L-shaped pattern 229 having a two-dimensional spread as shown in FIG. 2B (c). FIGS. 2B (a) and 2 (b) each show a first pattern 209 formed on a mask 209 to produce such a desired pattern.
FIG. 6A is a plan view of an example of a second pattern 209b, which is arranged while maintaining a relative positional relationship in consideration of a desired pattern (c) to be synthesized by the sample 215 to be irradiated.
第1のパターン209aと、第2のパターン209bとは共
に、それぞれ遮光領域と透過領域との組合せからパター
ンが作られる。これらのパターンは一枚の基板上に作っ
ても良く、又それぞれ2枚のガラス基板に別々に作って
も良い。ただしこの場合はガラス基板の厚さの差分をも
前記位相シフト部材の厚さで補正することになる。な
お、第2B図において、透過領域を白い面で示し、遮光領
域を斜線で示している。Both the first pattern 209a and the second pattern 209b are formed from a combination of a light shielding area and a transmission area, respectively. These patterns may be formed on a single substrate, or may be separately formed on two glass substrates. However, in this case, the difference in the thickness of the glass substrate is also corrected by the thickness of the phase shift member. In FIG. 2B, the transmissive area is shown by a white surface, and the light-shielding area is shown by oblique lines.
第2B図(a)の透過パターン232は逆L字形の透過領
域を有しており、第2B図(b)の透過パターン236は逆
L字形の透過領域内に僅かに小さい逆L字形の遮光領域
234が設けられ、帯状の透過領域236を有するように構成
されている。The transmission pattern 232 in FIG. 2B (a) has an inverted L-shaped transmission area, and the transmission pattern 236 in FIG. 2B (b) has a slightly smaller inverted L-shaped light shield in the inverted L-shaped transmission area. region
234 are provided, and are configured to have a band-shaped transmission region 236.
次に、本発明の作用について説明する。 Next, the operation of the present invention will be described.
少なくとも部分的にコヒーレントな光源201から出た
光はエクスパンダ202により拡げられ、ミラー203で光路
を折り曲げた後、ハーフミラー204によって2つの光束
に分割される。ハーフミラー204は通常、透過50%,反
射50%のもの(より厳密には、反射率と透過率が等しい
もの)が用いられる。2つに分けられた光束のうち、そ
の一方の光学系への光路には、位相シフト部材205が配
置されている。その位相シフト部材205を透過した光は1
80度の位相差を付けられたあと、ミラー206によりマス
ク209の第2のパターン209bに照射される。一方、ハー
フミラー204を透過した光はマスク209の第1のパターン
209aに照射される。The light emitted from the at least partially coherent light source 201 is expanded by the expander 202, the optical path is bent by the mirror 203, and then split by the half mirror 204 into two light beams. Normally, the half mirror 204 has a transmittance of 50% and a reflection of 50% (more precisely, a mirror having the same reflectance and transmittance). A phase shift member 205 is disposed on the optical path to one of the two luminous fluxes to the optical system. The light transmitted through the phase shift member 205 is 1
After a phase difference of 80 degrees is given, the mirror 206 irradiates the second pattern 209b of the mask 209. On the other hand, the light transmitted through the half mirror 204 is the first pattern of the mask 209.
Irradiates 209a.
マスク209上に構成した2カ所のパターン209a,209bを
透過した2つの光束は再度レンズ210,211により平行光
束にされた後、合成される。すなわち、第1のパターン
209aを透過した第1の光230はミラー212によって光路を
折り曲げられた後、レンズ211を経た第2の光231と、ハ
ーフミラー213により合成され単一の光束にされる。The two light beams transmitted through the two patterns 209a and 209b formed on the mask 209 are converted into parallel light beams by the lenses 210 and 211 again and then combined. That is, the first pattern
After the optical path of the first light 230 that has passed through 209a is bent by the mirror 212, the first light 230 is combined with the second light 231 that has passed through the lens 211 by the half mirror 213 to form a single light beam.
その後、縮小レンズ214を用いて、可動試料台216に保
持された被照射試料215にマスク209上の2カ所のパター
ン209a,209bが合成された状態で照射され、被照射試料2
15上で所望のパターンが構成される。Thereafter, the irradiation target 215 held on the movable sample stage 216 is irradiated with the two patterns 209a and 209b on the mask 209 in a combined state using the reduction lens 214, and the irradiation target 2
A desired pattern is formed on 15.
ここで、第2B図(c)に示した所望パターンを投影す
るときに、第1のパターン209aと第2のパターン209bの
透過光を180度の位相差を持って合成させると、なぜマ
スク209のパターンの転写精度がよくなるかについて説
明する。Here, when projecting the desired pattern shown in FIG. 2B (c), if the transmitted light of the first pattern 209a and the transmitted light of the second pattern 209b are combined with a phase difference of 180 degrees, why the mask 209 A description will be made as to whether or not the transfer accuracy of the pattern is improved.
まず、前述のように、縮小倍率を考慮してマスク209
の第1のパターン232を、所望パターン229の外周より少
し広い外周を有し、その内側に透過領域を有するパター
ン232に構成する。そして第2の透過パターン236を、同
じく縮小倍率を考慮して第1のパターン232から求める
所望パターン229と同じ大きさの遮蔽パターン234を引い
たときにできる帯状の透過パターン236とする。First, as described above, the mask 209 is considered in consideration of the reduction ratio.
The first pattern 232 is configured as a pattern 232 having an outer periphery slightly wider than the outer periphery of the desired pattern 229 and having a transmission area inside the outer periphery. The second transmission pattern 236 is also assumed to be a strip-shaped transmission pattern 236 formed when a shielding pattern 234 having the same size as the desired pattern 229 obtained from the first pattern 232 is also taken into consideration in consideration of the reduction magnification.
このように構成することにより、求める所望パターン
229の周辺領域238には、第2の透過パターン236からの
透過光と、第1の透過パターン232の内側の帯状領域23
6′からの透過光とが光の干渉により弱められ、所望パ
ターン229の境界部をシャープにすることができる。ま
た、所望パターン229は第2のパターン側の遮蔽領域234
と、同じ大きさの第1のパターン側の透過領域234′と
が合成されるので、結局、通常の露光と同じになり、パ
ターンが形成される。なお、第2B図(c)においては、
光の照射されている部分を斜線部で示し、干渉して弱め
られる部分を白い領域238で示しており、第2B図
(a),(b)とは反対のパターンとなっている。With this configuration, the desired pattern to be obtained can be obtained.
In the peripheral area 238 of the 229, the transmitted light from the second transmission pattern 236 and the band-shaped area 23 inside the first transmission pattern 232 are provided.
The transmitted light from 6 ′ is weakened by the interference of light, and the boundary of the desired pattern 229 can be sharpened. Further, the desired pattern 229 is a shielding area 234 on the second pattern side.
And the transmission area 234 'on the side of the first pattern having the same size are synthesized, so that the exposure is the same as normal exposure, and a pattern is formed. In FIG. 2B (c),
Portions irradiated with light are indicated by hatched portions, and portions that are weakened by interference are indicated by white regions 238, and have a pattern opposite to that of FIGS. 2B (a) and 2 (b).
第2E図(a),(b)はそれぞれ、マスク209上の第
1のパターン209a、第2のパターン209bのY−Y断面図
を示した図である。符号262は基板を示し、符号263は遮
蔽部材を示す。第2E図(a′),(b′)はそれぞれマ
スク透過直後の光の振幅を示しており、マスクの各々の
透過領域232と透過領域236において、位相シフト部材を
透過した光(b′)と、位相シフト部材205を透過して
いない光(a′)との間には、180度の位相差が生じて
いることがわかる。第2E図(c)は第1のパターンと第
2のパターンを透過し、合成直後の光の振幅を示した図
である。FIGS. 2E (a) and (b) are cross-sectional views of the first pattern 209a and the second pattern 209b on the mask 209, respectively, taken along the line YY. Reference numeral 262 indicates a substrate, and reference numeral 263 indicates a shielding member. 2E (a ') and (b') show the amplitude of the light immediately after transmission through the mask, respectively, and the light (b ') transmitted through the phase shift member in each of the transmission region 232 and the transmission region 236 of the mask. It can be seen that there is a phase difference of 180 degrees between the light and the light (a ') not transmitted through the phase shift member 205. FIG. 2E (c) is a diagram showing the amplitude of light transmitted through the first pattern and the second pattern and immediately after synthesis.
もし、第1のパターン232のみで照射すると、ウエハ
上における光の振幅は光の回折により、パターンの周辺
部においてなだなから傾きになり、その境界がシャープ
にならない。ところが、本実施例では、第2B図における
透過領域236を透過した180度の位相差がある光242が、
第2B図における透過領域232を透過した光240の周辺に配
置されているため、干渉により、求める所望パターン22
9の境界部において弱め合い、光振幅の減少度合いが著
しくなる。従って、ウエハ上に投影あれる像の輪郭部分
のぼけが低減し、投影像のコントラストが大幅に改善さ
れ、解像度および焦点深度が大幅に向上する(第2E図)
d))。なお、光強度は、光の振幅の2乗となるため、
ウエハ上における光振幅の負側の波形は、第2E図(e)
に示すように正側に反転される。If irradiation is performed only with the first pattern 232, the amplitude of the light on the wafer will be sloped at the periphery of the pattern due to light diffraction, and the boundary will not be sharp. However, in the present embodiment, the light 242 having a phase difference of 180 degrees transmitted through the transmission region 236 in FIG.
Since it is arranged around the light 240 transmitted through the transmission area 232 in FIG. 2B, the desired pattern 22
At the 9th boundary, they are weakened, and the degree of decrease in light amplitude is remarkable. Therefore, blurring of the outline of the image projected on the wafer is reduced, the contrast of the projected image is greatly improved, and the resolution and the depth of focus are greatly improved (FIG. 2E).
d)). Since the light intensity is the square of the light amplitude,
The waveform on the negative side of the light amplitude on the wafer is shown in FIG. 2E (e).
Is inverted to the positive side as shown in FIG.
このように本実施例のマスクによれば、求める所望パ
ターンが2次元的に広がりを有するパターンであるとき
には、マスク上の相対位置において、第1のパターンを
その2次元パターン(所望パターン)の外周より少し広
げパターンの内側に透過領域を有する透過パターンと
し、第2のパターンをその第1のパターン外周よりも僅
かに大きい外周を有する帯状の透過パターンとすること
により、2次元的な広がりを有する所望パターンの境界
部のみをシャープにすることができる。As described above, according to the mask of the present embodiment, when the desired pattern to be obtained is a pattern having a two-dimensional spread, the first pattern is placed on the outer periphery of the two-dimensional pattern (desired pattern) at a relative position on the mask. The transmission pattern has a two-dimensional spread by forming a transmission pattern having a transmission region inside a slightly wider pattern and a second pattern being a strip-shaped transmission pattern having an outer periphery slightly larger than the outer periphery of the first pattern. Only the boundary of the desired pattern can be sharpened.
なお、マスク209には、第1のパターン209aと第2の
パターン29bとの位置合わせをするための位置合わせマ
ークが形成されている。この位置合わせマークにより前
記アライメント機構207の駆動が制御される。The mask 209 has alignment marks for aligning the first pattern 209a and the second pattern 29b. The driving of the alignment mechanism 207 is controlled by the alignment marks.
第2I図は、二カ所に分けたパターンの位置合わせのた
めのマークの一例である。このマークパターンは、
(a)と(b)と全く同一構成、同一の相対位置及び寸
法としてある。マークの形状は図のように正方形上に限
定されず、L字型、十字型などの図形を用いることが出
来る。但し、精度を増すために同じ形状を方向別に複数
個設ける方がよい。また、原則的には、これら位置合わ
せマークは、アライメント機構207の位置合わせに要求
される次元だけマスク209に設けられる。すなわち、X
−Y軸の2次元の位置合わせが要求されるのなら、これ
らマークもX−Y軸の2次元方向に必要とされるが、通
常第2A図のような装置の場合、1次元で十分な場合が多
い。FIG. 2I is an example of a mark for positioning a pattern divided into two parts. This mark pattern is
(A) and (b) have exactly the same configuration, the same relative position and dimensions. The shape of the mark is not limited to a square as shown in the figure, and an L-shaped or cross-shaped figure can be used. However, it is better to provide a plurality of the same shapes for each direction in order to increase the accuracy. Further, in principle, these alignment marks are provided on the mask 209 only in dimensions required for alignment of the alignment mechanism 207. That is, X
If two-dimensional alignment of the Y-axis is required, these marks are also required in the two-dimensional direction of the XY axis, but in the case of the apparatus shown in FIG. Often.
このマークを通過した透過光は、光の位相差が180度
で、位置関係が正しく合わされている場合には、その透
過光は全て遮光されたものと同一となる。そこでこの遮
光の状態をCRT等で監視し、その条件が満たされたと
き、位置合わせが完了したことにすればよい。If the transmitted light that has passed through this mark has a phase difference of 180 degrees and the positional relationship is correctly matched, all the transmitted light is the same as the light that has been shielded. Therefore, the state of the light shielding may be monitored by a CRT or the like, and when the condition is satisfied, the alignment may be completed.
逆に、初期設定のときなどに於いて、完全に遮光され
ていない場合は、遮光されるように、アライメント機構
207を駆動させて(a)と(b)との位置合わせをすれ
ば良いことになる。Conversely, if the light is not completely shielded at the time of initial setting, the alignment mechanism
What is necessary is to drive the 207 to align the positions (a) and (b).
次に、本実施例のマスク209の製造方法を第2H図を参
照しつつ説明する。Next, a method for manufacturing the mask 209 of this embodiment will be described with reference to FIG. 2H.
第2A図に示す本実施例のマスク209は、半導体集積回
路装置の所定の製造工程で用いられるマスク(レチク
ル)が用いられる。なお、本実施例のマスク209には、
例えば実寸の5倍の集積回路パターンの原画が形成さ
れ、遮光領域Aと透過領域Bとによって構成されてい
る。As the mask 209 of this embodiment shown in FIG. 2A, a mask (reticle) used in a predetermined manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device is used. Note that the mask 209 of this embodiment includes:
For example, an original image of an integrated circuit pattern that is five times the actual size is formed, and is constituted by a light-shielding region A and a transmission region B.
製造に際しては、まず、石英ガラス等からなる透明な
基板262の表面を研磨、洗浄した後、その表面上に、例
えば厚さ500〜3000Å程のCr等からなる金属層263をスパ
ッタリング法等により形成する。ついで、この金属層26
3の上面に、例えば0.4〜0.8μmのフォトレジスト(以
下、レジスト)というを塗布する。続いて、レジストを
プリベークした後、磁気テープ等に予めコード変された
半導体集積回路装置の集積回路パターンデータに基づい
て電子線露光方式などによりレジストの所定部分に電子
線Eを照射する。なお、集積回路パターンデータには、
パターンの位置座標や形状等が記録されている。In manufacturing, first, after polishing and washing the surface of a transparent substrate 262 made of quartz glass or the like, a metal layer 263 made of, for example, Cr having a thickness of about 500 to 3000 mm is formed on the surface by a sputtering method or the like. I do. Next, this metal layer 26
For example, a photoresist (hereinafter, referred to as a resist) having a thickness of 0.4 to 0.8 μm is applied to the upper surface of 3. Subsequently, after pre-baking the resist, a predetermined portion of the resist is irradiated with an electron beam E by an electron beam exposure method or the like based on the integrated circuit pattern data of the semiconductor integrated circuit device which has been pre-coded on a magnetic tape or the like. The integrated circuit pattern data includes
The position coordinates and the shape of the pattern are recorded.
次いで、例えば、第2B図(a),(b)のパターンデ
ータに基づいて電子線露光方式等によりレジストに
(a),(b)のパターンを転写する。Next, for example, the patterns (a) and (b) are transferred to the resist by an electron beam exposure method or the like based on the pattern data shown in FIGS. 2A and 2B.
(a),(b)のパターンデータは、上記した集積回
路パターンデータの遮光領域Aまたは透過領域Bのパタ
ーン幅を拡大または縮小して自動的に作成する。例えば
本実施例においては、(a)は遮光領域のパターン幅
を、例えば0.5〜2.0μm程太らせ、(b)はこれを元の
データの反転データと論理積をとることにより、パター
ンデータを自動的に作成することが可能である。The pattern data of (a) and (b) is automatically created by enlarging or reducing the pattern width of the light-shielded area A or the transmissive area B of the above-mentioned integrated circuit pattern data. For example, in the present embodiment, (a) increases the pattern width of the light-shielding region by, for example, 0.5 to 2.0 μm, and (b) logically ANDs this with the inverted data of the original data to thereby convert the pattern data. It can be created automatically.
その後、現像、所定部分のエッチング、レジストの除
去、さらに洗浄、検査等の工程を経て、第2B図(a),
(b)に示したパターンを有するマスク209が製造され
る。Thereafter, through processes such as development, etching of a predetermined portion, removal of the resist, cleaning and inspection, etc., FIG. 2B (a),
A mask 209 having the pattern shown in FIG.
このようにして製造されたマスク209を用いてレジス
トが塗布された被照射試料215(以下単にウエハと記
す)上にマスク209上の集積回路パターンを転写するに
は、例えば以下のようにする。To transfer the integrated circuit pattern on the mask 209 onto the irradiated sample 215 (hereinafter simply referred to as a wafer) on which a resist is applied using the mask 209 manufactured in this manner, for example, as follows.
すなわち、第2A図の縮小投影露光装置にマスク209お
よびウエハを配置して、マスク209上の集積回路パター
ンの原画を光学的に1/5に縮小してウエハ上に投影する
とともに、可動試料台216にてウエハを順次ステップ状
に移動させるたびに、投影露光を繰り返すことによっ
て、マスク209上の集積回路パターンをウエハ全面に転
写する。That is, the mask 209 and the wafer are arranged in the reduction projection exposure apparatus shown in FIG. 2A, the original image of the integrated circuit pattern on the mask 209 is optically reduced to 1/5 and projected onto the wafer, and the movable sample stage Each time the wafer is sequentially moved in step 216, the integrated circuit pattern on the mask 209 is transferred to the entire surface of the wafer by repeating the projection exposure.
次に本実施例にかかるマスクの他の例について説明す
る。Next, another example of the mask according to the present embodiment will be described.
第2C図(a),(b)はそれぞれ本発明にかかるマス
クの要部構成図であり、(a)と(b)はそれぞれ第2A
図のマスク209の第1、第2パターンを示し、マスクパ
ターンをその所望パターンを考慮して相対位置関係を保
持して分けた平面図である。なお(c)は合成された所
望パターンの平面図である。第2F図(a)〜(e)は第
2C図に示したマスクの透過領域を透過した光の振幅およ
び強度を説明するための図である。なお、使用する露光
装置及びその方法は前記実施例と同様である。FIGS. 2A and 2B are main part configuration diagrams of the mask according to the present invention, and FIGS. 2A and 2B are 2A and 2B, respectively.
FIG. 4 is a plan view showing first and second patterns of a mask 209 shown in the figure and dividing the mask pattern while maintaining a relative positional relationship in consideration of the desired pattern. (C) is a plan view of the synthesized desired pattern. FIG. 2F (a) to (e)
FIG. 2C is a diagram for explaining the amplitude and intensity of light transmitted through the transmission region of the mask shown in FIG. 2C. The exposure apparatus and the method used are the same as those in the above embodiment.
第2C図に示す実施例は所望パターン248が線244〜247
が横方向に一列に並ぶような1次元的なパターンである
ときに、その境界部をシャープにするためのマスク上の
パターン構成を示したものである。この場合、マスクの
相対配置上において、前記の線244〜247の内、線244,24
6を構成する第1のパターンの透過領域249,250と線245,
247を構成する第2のパターンの透過領域251,252とを交
互に配置する。すると、干渉して弱めあう領域が前記所
望パターン248を構成する各線の中間領域255にきて、各
線がシャープになる。In the embodiment shown in FIG. 2C, the desired pattern 248 has lines 244-247.
This shows a pattern configuration on a mask for sharpening the boundary when is a one-dimensional pattern arranged in a row in the horizontal direction. In this case, out of the lines 244 to 247, lines 244 and 24
6, the transparent areas 249, 250 and the lines 245, 250 of the first pattern
The transparent regions 251 and 252 of the second pattern forming the 247 are alternately arranged. Then, a region that interferes and weakens is located in the middle region 255 of each line constituting the desired pattern 248, and each line becomes sharp.
第2F図(a)〜(e)においてその関係を所望パター
ンの内、線244,245のみを抜き出した場合で説明する。
この場合も、第1のパターンの透過領域249を透過した
光256と、第2のパターンの透過領域251を透過した光25
7との間に180度の位相差が生じている(第2F図
(a′),(b′))。従って、これらの光が、ウエハ
上における所望パターンにおいて、二つの線244,245の
間の領域255において第2F図(d′)の259,260で示す光
の成分が互いに乾燥により打ち消し合うことになり、第
2F図(d)で示すように、光振幅の傾き261が大きくな
る。よって、第2C図に示す線244,245の間の領域におい
てシャープな境界を形成することができる。なお、第2F
図(d′)は干渉前のウエハ上の光の振幅を模式的に示
した図である。In FIG. 2F (a) to (e), the relationship will be described in the case where only the lines 244 and 245 are extracted from the desired pattern.
Also in this case, the light 256 transmitted through the transmission region 249 of the first pattern and the light 25 transmitted through the transmission region 251 of the second pattern are used.
There is a phase difference of 180 degrees between them (Fig. 2F (a '), (b')). Therefore, in the desired pattern on the wafer, the light components indicated by 259 and 260 in FIG. 2D (d ′) in the area 255 between the two lines 244 and 245 cancel each other by drying, and
As shown in FIG. 2D, the slope 261 of the light amplitude increases. Therefore, a sharp boundary can be formed in the region between the lines 244 and 245 shown in FIG. 2C. The second floor
FIG. 4D is a diagram schematically showing the amplitude of light on the wafer before interference.
この結果、1次元パターンの投影像のコントラストを
大幅に改善することができ、解像度および焦点深度を大
幅に向上させることが可能となる(第2F図(e))。As a result, the contrast of the projected image of the one-dimensional pattern can be significantly improved, and the resolution and the depth of focus can be greatly improved (FIG. 2F (e)).
本実施例によれば、所望のパターンが、線が横方向に
一列に並ぶような1次元的パターンであるときには、マ
スク上の相対位置において、前記の線を構成する第1の
パターンの透過領域と、第2のパターンの透過領域とを
交互に配置し、前記干渉して弱めあう領域を前記所望の
パターンを構成する各線の中間に配置したことにより、
前記2次元的なパターンの手法を取れないくらい狭い領
域に複数の線が並んでいる場合に、転写精度を大幅に向
上させることができる。According to this embodiment, when the desired pattern is a one-dimensional pattern in which the lines are arranged in a line in the horizontal direction, the transmission area of the first pattern constituting the line is determined at a relative position on the mask. And, by alternately arranging the transmission areas of the second pattern, and arranging the interfering and weakening areas in the middle of each line constituting the desired pattern,
In the case where a plurality of lines are arranged in a narrow area where the two-dimensional pattern technique cannot be used, the transfer accuracy can be greatly improved.
次に本発明にかかるマスクのその他の例について説明
する。Next, other examples of the mask according to the present invention will be described.
第2D図(a),(b)はそれぞれ本発明にかかるマス
クの要部構成図であり、(a)と(b)はそれぞれ第2A
図のマスク209の第1、第2パターンを示し、マスクパ
ターンをその所望パターンを考慮して相対位置関係を保
持して分けた平面図である。なお(c)は合成された所
望パターンの平面図である。第2G図(a)〜(e)は第
2D図に示したマスクの透過領域を透過した光の振幅およ
び強度を説明するための図である。なお、使用する露光
装置及びその方法は前記実施例と同様である。FIGS. 2D and 2B are main part configuration diagrams of a mask according to the present invention, respectively. FIGS. 2A and 2B are 2A and 2B, respectively.
FIG. 4 is a plan view showing first and second patterns of a mask 209 shown in the figure and dividing the mask pattern while maintaining a relative positional relationship in consideration of the desired pattern. (C) is a plan view of the synthesized desired pattern. 2G (a) to (e) show
FIG. 3 is a diagram for explaining the amplitude and intensity of light transmitted through a transmission region of the mask shown in the 2D diagram. The exposure apparatus and the method used are the same as those in the above embodiment.
本実施例の所望パターン269は、正方形状のマスクパ
ターン270の周囲に微小サブパターン272を配したもので
ある。The desired pattern 269 of the present embodiment is one in which minute sub-patterns 272 are arranged around a square mask pattern 270.
このような、2次元パターン270の回りの微小サブパ
ターン272を精度良く転写するのを従来のマスクに位相
透明膜を付ける方法で行うのは難しかったが、本発明に
よれば、簡単に良好な所望パターン269を作ることが出
来る。すなわち第2D図に示す本実施例のマスクにおいて
も、マスク上の相対位置において、第1のパターンをそ
の縮小倍率を考慮して、2次元パターン270と同じ大き
さの透過領域を有するパターン274とし、第2のパター
ンを前記微小なパターン276とすることにより、第2G図
(a)〜(e)で示すように、マスクの各々の透過領域
において、位相シフト部材を透過した光277と、位相シ
フト部材205を透過していない光278との間に180度の位
相差が生じ(第2G図(a′),(b′))、これらの光
が2次元パターンと微小パターンとの間の領域280で干
渉することにより、ウエハ上に投影される像のぼけを低
減することが可能となる。この結果、投影像のコントラ
ストを大幅に改善することができ、解像度および焦点深
度を大幅に向上させることが可能となる(第2図
(e))。Although it was difficult to transfer such a fine sub-pattern 272 around the two-dimensional pattern 270 with high accuracy by a conventional method of attaching a phase transparent film to a mask, according to the present invention, it is easy to obtain a good pattern. A desired pattern 269 can be created. That is, also in the mask of the present embodiment shown in FIG. 2D, at a relative position on the mask, the first pattern is formed into a pattern 274 having a transmission area of the same size as the two-dimensional pattern 270 in consideration of the reduction magnification. By making the second pattern the fine pattern 276, as shown in FIGS. 2G (a) to 2 (e), the light 277 transmitted through the phase shift member and the phase A phase difference of 180 degrees is generated between the light 278 that has not passed through the shift member 205 (FIGS. 2G (a ′) and (b ′)), and these lights are generated between the two-dimensional pattern and the minute pattern. Interference in region 280 can reduce blurring of the image projected on the wafer. As a result, the contrast of the projected image can be greatly improved, and the resolution and the depth of focus can be greatly improved (FIG. 2 (e)).
これらの実施例にかかるマスクによれば、以下の効果
を得ることができる。According to the masks according to these embodiments, the following effects can be obtained.
露光の際、所望パターンの精度が要求される境界部に
おいて、第1のパターンの透過領域を透過した光と、第
2のパターンの透過領域を透過した光とが干渉して弱め
あうように、第1のパターン及び第2のパターンが構成
されているので、ウエハ上に投影される像の輪郭部分の
ぼけが低減し、投影像のコントラストが大幅に改善さ
れ、解像度および焦点深度を大幅に向上させることがで
きる。この結果、従来と同一の投影レンズで同一の波長
を用いたとしても、解像限界を大幅に高めることができ
る。よってマスク上のパターンが集積回路パターンのよ
うに複雑であり、かつ微細であっても、部分的にパター
ン転写精度が低下することがなく、マスク上に形成され
たパターン全体の転写精度を大幅に向上させることが可
能となる。At the time of exposure, at the boundary where the accuracy of the desired pattern is required, the light transmitted through the transmission region of the first pattern and the light transmitted through the transmission region of the second pattern interfere with each other and weaken each other. Since the first pattern and the second pattern are configured, blurring of the outline portion of the image projected on the wafer is reduced, the contrast of the projected image is greatly improved, and the resolution and the depth of focus are greatly improved. Can be done. As a result, even if the same wavelength is used with the same projection lens as before, the resolution limit can be greatly increased. Therefore, even if the pattern on the mask is as complicated as an integrated circuit pattern and fine, the transfer accuracy of the entire pattern formed on the mask is greatly reduced without partially reducing the pattern transfer accuracy. It can be improved.
また、2つのパターンを用意して、合成されたパター
ンで位相シフトの効果を得るようにしているため、透明
膜がマスク表面になく、従来の透明膜をマスク上に設け
た場合のような検査上の不都合がなくなる。In addition, since two patterns are prepared and the effect of the phase shift is obtained by the synthesized pattern, the inspection is performed as in the case where the transparent film is not provided on the mask surface and the conventional transparent film is provided on the mask. The above inconvenience disappears.
さらに、透明膜を付ける工程がないので、位相シフト
手段としてマスク基板上に透明膜を用いたマスクよりも
マスクの製造時間を大幅に短縮させることができる。Further, since there is no step of applying a transparent film, the manufacturing time of the mask can be significantly reduced as compared with a mask using a transparent film on a mask substrate as a phase shift means.
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である
ことはいうまでもない。Although the invention made by the present inventors has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist of the invention.
例えば、本発明のマスクを用いた露光方法によれば、
装置の具体的構成には限定されず、光束を2分割して用
いる前記した実施例の構成に限らず、複数に光束を分割
し、それぞれ位相差を付け、複数マスクのパターンを合
成露光する手段とすることもできる。For example, according to the exposure method using the mask of the present invention,
It is not limited to the specific configuration of the apparatus, and is not limited to the configuration of the above-described embodiment in which the light beam is divided into two, and may be a unit that divides the light beam into a plurality of pieces, adds a phase difference to each of them, and synthesizes and exposes a plurality of mask patterns. It can also be.
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装置の製造
技術について説明したが、それに限定されるものではな
く、本発明は、位相シフト法による作像向上効果が適用
できる露光の技術分野に広く応用ができることは明らか
である。In the above description, the semiconductor device manufacturing technique, which is a field of application in which the invention made by the present inventor is the background, has been described. However, the present invention is not limited to this. It is apparent that the present invention can be widely applied to the technical field of exposure to which the enhancement effect can be applied.
本実施例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下記のとおり
である。The effects obtained by the representative inventions among the inventions disclosed in the present embodiment will be briefly described as follows.
すなわち、所望パターンの精度が要求される境界部に
て、第1のパターンの透過領域を透過した光と、第2の
パターンの透過領域を透過した光とが干渉して弱めあう
ように、前記第1のパターン及び第2のパターンを構成
したマスク上の第1のパターンと第2のパターンに、そ
れぞれ位相差のある少なくとも部分的にコヒーレントな
2つの光を照射し、それらの光の透過パターンを合成し
て、被照射試料上で所望パターンを作成するようにした
ので、所望パターンの精度が要求される境界部の転写精
度を向上させることができる。That is, the light transmitted through the transmission region of the first pattern and the light transmitted through the transmission region of the second pattern interfere with each other and weaken at the boundary where the accuracy of the desired pattern is required. A first pattern and a second pattern on a mask constituting the first pattern and the second pattern are irradiated with at least partially coherent two lights having a phase difference, respectively, and transmission patterns of the lights are radiated. Are synthesized to form the desired pattern on the sample to be irradiated, so that the transfer accuracy of the boundary portion where the accuracy of the desired pattern is required can be improved.
実施例・1及び2で説明したような2枚のマスクに通
常の主パターンとπ又はそれと等価な位相シフトを与え
られるべき主パターン又は微細なシフト・パターン(随
伴パターン)を合成露光する方法を本願明細書では、
「マルチ・マスク位相シフト法」又は「マルチ・マスク
位相反転シフト法」ということにする。A method of combining and exposing a normal main pattern and a main pattern or a fine shift pattern (associated pattern) to be given a phase shift of π or an equivalent thereto on two masks as described in Embodiments 1 and 2 will be described. In the present specification,
It is referred to as "multi-mask phase shift method" or "multi-mask phase inversion shift method".
(3) 実施例・3 第3A図は、本発明の実施例・3の露光装置(1:5縮小
投影/ステップ・アンド・リピート方式)の位相シフト
機構301を示す。(3) Third Embodiment FIG. 3A shows a phase shift mechanism 301 of an exposure apparatus (1: 5 reduction projection / step-and-repeat method) according to a third embodiment of the present invention.
同図において、位相シフト機構301は、露光装置の光
源302と被照射試料303(ウェハ)との間に設けられたビ
ーム・エクスパンダ304,ミラー305,307,308,ハーフ・ミ
ラー306,313、光軸シフタ309,コーナー・ミラー310、こ
のコーナー・ミラーを微小駆動する光路長可変機構31
1、一対の中継レンズ312a,312b、縮小レンズ系315等か
らなる光学系により構成される。この光学系のアライメ
ント系には、前記被照射試料303に転写されるパターン
の原画が形成されたマスク314(又はレチクル)が位置
決めされる。マスク314は、例えば半導体集積回路装置
の製造工程で使用するマスク(レチクル)であり、被照
射試料303は、例えばシリコン単結晶からなる半導体ウ
ェハである。In the figure, a phase shift mechanism 301 includes a beam expander 304, mirrors 305, 307, 308, half mirrors 306, 313, an optical axis shifter 309, and a corner provided between a light source 302 of an exposure apparatus and a sample to be irradiated 303 (wafer). Mirror 310, variable optical path length mechanism 31 for minutely driving this corner mirror
1. An optical system including a pair of relay lenses 312a and 312b, a reduction lens system 315, and the like. A mask 314 (or reticle) on which an original image of a pattern to be transferred to the irradiation sample 303 is formed is positioned in the alignment system of the optical system. The mask 314 is, for example, a mask (reticle) used in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device, and the irradiation target 303 is, for example, a semiconductor wafer made of silicon single crystal.
光源302から発生したi線(波長365nm)などの光L
は、ビームエクスパンダ304によって拡大され、次いで
ミラー305を介してマスク314の主面と垂直な方向に屈折
された後、光路の途中に設けたハーフミラー306を介し
て直進する光L1とこれと直交する方向に進む光L2とに2
分割される。光L2はミラー307及びコーナーミラー310を
介して屈折され、光L1とは異なる経路を通ってマスク31
4の別の箇所に照射される。マスク314の異なる箇所を透
過した二つの光L1,L2は、レンズ312a,312bを通過した
後、ミラー308及びハーフミラー313を介して一つの光
L′に合成された後、縮小レンズ315により縮小され、X
Yテーブル316上に位置決めされた被照射試料303上に結
像照射される。Light L such as i-line (365 nm wavelength) generated from the light source 302
Is expanded by the beam expander 304, and then after being refracted to the main surface perpendicular to the direction in which the mask 314 via a mirror 305, a light L 1 to straight through the half mirror 306 provided in the optical path which Light L 2 traveling in a direction orthogonal to
Divided. Light L 2 is refracted through the mirror 307 and the corner mirror 310, the mask 31 through the path different from the optical L 1
Irradiated to another part of 4. The two lights L 1 and L 2 transmitted through different portions of the mask 314 pass through the lenses 312a and 312b, are combined into one light L ′ via the mirror 308 and the half mirror 313, and then are reduced to a reduction lens 315. Reduced by X
An image is irradiated on the irradiation target 303 positioned on the Y table 316.
上記位相シフト機構301においては、ハーフミラー306
を通過してから後の光L1,L2の光路長が異なるため、マ
スク314の主面からコーナーミラー310までの高さ(光L2
の光路長)を変えることによって、ウェハ303に到達し
た光L1,L2の間に所望の位相差を生じさせることができ
る。上記コーナーミラー310の垂直移動は、例えば、圧
電制御素子による光路長可変機構311を用いて行なう。In the phase shift mechanism 301, the half mirror 306
Since the optical path lengths of the light beams L 1 and L 2 after passing through the optical path are different, the height from the main surface of the mask 314 to the corner mirror 310 (the light beam L 2
, The desired phase difference can be generated between the light beams L 1 and L 2 that have reached the wafer 303. The vertical movement of the corner mirror 310 is performed using, for example, an optical path length variable mechanism 311 using a piezoelectric control element.
第3B図は上記マスク314の断面の拡大図である。この
マスク314は例えば屈折率1.47程度の透明な合成石英ガ
ラス322等からなり、その主面に500〜3000Å程度の膜厚
を有するCr(クロム)等の金属層323が形成されてい
る。露光に際しては金属層323は光が透過しない遮光領
域Aとなり、その他の領域は光が透過する透過領域Bと
なる。集積回路パターンは、上記遮光領域Bとによって
構成され、例えば実寸(ウェハ上の寸法)の5倍の寸法
を有している。FIG. 3B is an enlarged view of a cross section of the mask 314. The mask 314 is made of, for example, a transparent synthetic quartz glass 322 having a refractive index of about 1.47, and a metal layer 323 such as Cr (chromium) having a thickness of about 500 to 3000 ° is formed on a main surface thereof. At the time of exposure, the metal layer 323 becomes a light-shielding region A through which light does not pass, and the other region becomes a transmission region B through which light passes. The integrated circuit pattern is constituted by the light-shielding region B and has, for example, a size five times the actual size (dimension on the wafer).
第3C図(a),(b)は上記マスク314上に形成され
た集積回路パターンの一例である。同図(a)に示す回
路パターンP1は、転写後の合成パターン(c)の一部で
あり、被照射試料表面段差の低部を抜き出したものであ
る。同図(c)に示す回路パターンP2は、転写後の合成
パターン(c)の一部であり、被照射試料表面段差の高
部を抜き出したものである。パターンP1とP2は、マスク
314の所定の箇所に所定の間隔で配置されている。上記
第3C図(a)〜(d)において、331はSi単結晶基板又
はエピタキシャル層(Si)等の半導体基板、332はSiO2
膜、334a及びbはポリSi、ポリサイド、シリサイド又は
リフラクトリーメタルからなるゲート電極又は配線、33
3はその上に塗布されたポジ型レジスト膜、BA及びBCは
主マスク314a上の開口パターン、BB及びBDはサブ・マス
ク314b上の開口パターン、PA及びPCは低部パターンに対
応するレジスト膜上の位置、PB及びPDは高部パターンに
対応するレジスト膜上の位置である。3C (a) and (b) are examples of an integrated circuit pattern formed on the mask 314. Circuit pattern P 1 shown in the diagram (a) is part of a composite pattern after transfer (c), is obtained by extracting the low portion of the irradiated sample surface steps. Circuit pattern P 2 shown in (c) is a part of a composite pattern after transfer (c), is obtained by extracting the high portion of the irradiated sample surface steps. Pattern P 1 and P 2, the mask
314 are arranged at predetermined positions at predetermined intervals. In FIGS. 3C (a) to (d), reference numeral 331 denotes a semiconductor substrate such as an Si single crystal substrate or an epitaxial layer (Si), and 332 denotes SiO 2.
Films, 334a and 334b are gate electrodes or wirings made of poly-Si, polycide, silicide or refractory metal, 33
3 coated positive resist film thereon, B A and B C opening pattern on the main mask 314a, B B and B D opening pattern on the sub-mask 314b, P A and P C are lower portion position on the resist film corresponding to the pattern, P B and P D is the position on the resist film corresponding to the higher portion pattern.
次に上記マスク314a,bの作成方法を簡単に説明する。
まず、合成石英ガラスの表面を研磨、洗浄した後、その
主面上の全面に、例えば膜厚500〜3000Å程度のCr膜を
スパッタリング法により堆積し、次いで、このCr膜上の
全面に電子線レジストを塗布する。次に磁気テープ等に
予めコード化された集積回路パターンデータに基づい
て、電子線露光法により電子線レジスト上に集積回路パ
ターンを描画した後、電子線レジストの露光部分を現像
により除去し、露光したCr膜をウェットエッチングによ
り除去して集積回路パターンを作成する。前記一対の回
路パターンP1,P2のパターンデータは、その一方の回路
パターンの遮光領域A又は透光領域Bのデータを拡大又
は縮小したり、一方の回路パターンの反転データともう
一方の回路パターンのデータとの論理積をとったりする
ことによって自動的に作成することができる。例えば回
路パターンP2のパターンデータは、回路パターンP1の透
過領域Bのパターンを拡大したデータと、回路パターン
P1の透過領域Bの反転データとの論理積をとることによ
って自動的に作成することができる。Next, a method of forming the masks 314a and 314b will be briefly described.
First, after polishing and washing the surface of the synthetic quartz glass, a Cr film having a thickness of, for example, about 500 to 3000 mm is deposited on the entire surface of the main surface by a sputtering method. Apply resist. Next, based on the integrated circuit pattern data previously encoded on a magnetic tape or the like, an integrated circuit pattern is drawn on the electron beam resist by an electron beam exposure method, and then the exposed portion of the electron beam resist is removed by development, and the exposure is performed. The Cr film thus removed is removed by wet etching to form an integrated circuit pattern. The pattern data of the pair of circuit patterns P 1 and P 2 may be obtained by enlarging or reducing the data of the light shielding area A or the light transmitting area B of one of the circuit patterns, or inverting the data of one of the circuit patterns and the other circuit. It can be automatically created by taking a logical product with the pattern data. For example, the pattern data of the circuit pattern P 2 is a data obtained by enlarging the pattern of the through region B of the circuit pattern P 1, the circuit pattern
It can be created automatically by taking the logical product of the inverted data of the transmission region B of P 1.
上記マスク314に作成された集積回路パターンをウェ
ハ303(第3A図)上に転写するには、まず表面にホトレ
ジストを塗布したウェハ303を前記第3A図に示す露光装
置のXYテーブル316上に位置決めし、マスク314(314a及
び314b)をそのアライメント系に位置決めする。マスク
314は、ハーフミラー306によって分割された一方の光L1
が前記一対の回路パターンP1,P2のうちの一方の回路パ
ターンP1上に照射されるときに、もう一方の光L2がもう
一方の回路パターンP2上に正確に照射されるように行な
う。次にコーナーミラー310を垂直移動させ、再び合成
されるときの2つの光L1,L2の位相が互いに逆相となる
ように位相差の調整を行なう。このとき、光源の可干渉
距離を考慮して、2つの光路差をできるかぎり小さくお
さえる。マスク314の位置決め及び二つの光L1,L2の位相
差の調整を正確に行なうには、例えばマスク314に形成
された第3E図(a),(b)に示すような一対の位置合
わせマークM11,M12,M21,M22(Mlnで総称)を利用する。
マークMlnは、斜線で示す遮光領域中に等間隔で設けら
れた同一形状同一配置の開口よりなる。すなわち、M12
とM11及びM21とM22の間隔寸法はすべて同一である。マ
スク314(314a及び314b)の位置決めと光L1,L2の位相差
の調整とが正確になされている場合は、マークM1nを透
過し光L1とマスクM2nを透過した光L2とは、互いに干渉
し合って完全に消失するので、ウェハ303上にはマーク
の像M1,M2が形成されることはない。すなわち、ウェハ3
03上で投影像M1,M2の有無を識別することによって、マ
スク314(314a及び314b)の位置決めと光L1,L2の位相差
の調整とが正確になされてちるか否かを容易に判定する
ことができる。In order to transfer the integrated circuit pattern formed on the mask 314 onto the wafer 303 (FIG. 3A), first, the wafer 303 coated with photoresist on the surface is positioned on the XY table 316 of the exposure apparatus shown in FIG. 3A. Then, the mask 314 (314a and 314b) is positioned in the alignment system. mask
314 is one light L 1 split by the half mirror 306
When but irradiated on one of the circuit patterns P 1 of the pair of the circuit patterns P 1, P 2, other such that one optical L 2 is accurately irradiated onto the other circuit pattern P 2 Perform Next, the corner mirror 310 is moved vertically, and the phase difference is adjusted so that the phases of the two lights L 1 and L 2 when recombined are opposite to each other. At this time, considering the coherence length of the light source, the difference between the two optical paths is kept as small as possible. In order to accurately position the mask 314 and adjust the phase difference between the two lights L 1 and L 2 , for example, a pair of alignments formed on the mask 314 as shown in FIGS. 3A and 3B Marks M 11 , M 12 , M 21 , M 22 (collectively Mln) are used.
The mark Mln is formed of openings of the same shape and the same arrangement provided at equal intervals in the shaded area indicated by oblique lines. That is, M 12
All the distance dimension M 11 and M 21 and M 22 are the same. When the positioning of the mask 314 (314a and 314b) and the adjustment of the phase difference between the light L 1 and L 2 are accurately performed, the light transmitted through the mark M 1 n and the light transmitted through the mark L 1 and the mask M 2 n Since L 2 interferes with each other and disappears completely, no mark images M 1 and M 2 are formed on the wafer 303. That is, wafer 3
By identifying the presence or absence of the projection images M 1 and M 2 on the 03, it is determined whether or not the positioning of the mask 314 (314a and 314b) and the adjustment of the phase difference between the light L 1 and L 2 are accurately performed. It can be easily determined.
マスク上のパターンP1,P2の位置合せは、アライメン
ト機構309を用いて行なう。次に被照射試料303の表面段
差(第3C図)に対応させて位相差を調整する。この調整
は、光路長可変機構311の圧電制御素子をコンピュータ
制御(プログラム化)して行なう。すなわち、第3D図に
示すように、位相差に対応して、焦点位置をシフトさせ
ることができるので、被照射試料に表面段差がある場合
にも、上部及び下部共に焦点を合わせることが可能とな
る。The alignment of the patterns P 1 and P 2 on the mask is performed using the alignment mechanism 309. Next, the phase difference is adjusted according to the surface step of the irradiation target 303 (FIG. 3C). This adjustment is performed by computer-controlling (programming) the piezoelectric control element of the optical path length variable mechanism 311. That is, as shown in FIG. 3D, the focal position can be shifted in accordance with the phase difference, so that even when the irradiated sample has a surface step, it is possible to focus on both the upper and lower parts. Become.
このようにしてマスク314の位置決めと光L1,L2の位相
差の調整とを行なった後、マスク314に形成された集積
回路パターンの原画を、例えば光学的に1/5に縮小して
ウェハ303上に投影し、ウェハ303を順次ステップ状に移
動させながら上記操作を繰り返す。After the positioning of the mask 314 and the adjustment of the phase difference between the lights L 1 and L 2 in this manner, the original image of the integrated circuit pattern formed on the mask 314 is optically reduced to, for example, 1/5. The above operation is repeated while projecting onto the wafer 303 and sequentially moving the wafer 303 in a step shape.
第3D図のデータは、第1K図に示すようなオン・マスク
位相シフト法により、位相差がそれぞれ150゜,180゜,21
0゜になるようにマスク上の透明シフタ層を形成して露
光したものである。実験条件は、最小パターン寸法0.35
μm,露光波長λ=365nm(i線),NA=0.42,パーシャル
・コヒーレンシーσ=0.3,レジスト「RI7000P」(日立
化成社製)、露光装置は5:1i線ステッパ「RA101」(日
立製作所製)である。The data in FIG. 3D are obtained by the on-mask phase shift method as shown in FIG.
A transparent shifter layer on a mask was formed so as to be 0 ° and exposed. The experimental condition is the minimum pattern size 0.35
μm, exposure wavelength λ = 365 nm (i-line), NA = 0.42, partial coherency σ = 0.3, resist “RI7000P” (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), exposure apparatus: 5: 1 i-line stepper “RA101” (manufactured by Hitachi, Ltd.) It is.
なお、本発明の原理は、上記のような2つのマスク・
パターンを合成することによるペア・マスク位相シフト
法ばかりでなく、一つのマスクを単一の光束で露光する
オン・マスク位相シフト法によっても実現できる。この
場合は第1K図の位相シフト膜22の厚さを位相差φが150
゜〜210゜間の所望の値になるように形成する必要があ
る。Note that the principle of the present invention is that two masks as described above are used.
The present invention can be realized not only by a pair mask phase shift method by combining patterns, but also by an on-mask phase shift method in which one mask is exposed with a single light beam. In this case, the thickness of the phase shift film 22 in FIG.
It must be formed to have a desired value between {} and {210}.
本実施例に示したように、「位相シフト法」におい
て、シフト量を(2n+1)π;(nは整数)以外の値と
することにより、複数の像面に投影する方法を「多像面
位相シフト法」と、特に2つのマスクを用いるときは
「マルチ・マスク多像面位相シフト法」とよぶことにす
る。As described in the present embodiment, in the “phase shift method”, the method of projecting on a plurality of image planes by setting the shift amount to a value other than (2n + 1) π; The "phase shift method" will be referred to as "multi-mask multi-image plane phase shift method" particularly when two masks are used.
なお、以下の実施例に示す位相シフトを伴わない段差
を有する複数平面の同時結像による露光法と本実施例の
ものとを総称して「多像面投影露光法」ということにす
る。The exposure method according to the present embodiment and the exposure method based on simultaneous imaging of a plurality of planes having a step without a phase shift shown in the following embodiments are collectively referred to as a “multi-image plane projection exposure method”.
(4) 実施例・4 本実施例は、実施例1〜3及び後に示す実施例に適用
できるステツプ・アンド・リピート型5:1縮小投影露光
装置(ステッパ)の変形例に関するものである。本実施
例は、プロセス等からの要請により、コヒーレンシの低
い露光光を用いる等のために、コヒーレンス長が比較的
短い場合に有効である。(4) Fourth Embodiment This embodiment relates to a modification of a step-and-repeat type 5: 1 reduction projection exposure apparatus (stepper) applicable to the first to third embodiments and the embodiments described later. This embodiment is effective when the coherence length is relatively short because, for example, exposure light with low coherency is used at the request of a process or the like.
第4A図は、本実施例のステッパの露光光学系の模式正
断面図である。同図において、402は水銀アーク・ラン
プ、水銀キセノン・アーク・ランプのi線等(365n
m)、エキシマ・レーザ(249nm又は308nm)等の露光光
源、403は被露光ウェハ、404はビーム・エクスパンダ及
びコンデンサ・レンズ等を含む照明光学系、405はコー
ルド・ミラー等のミラー、406は光Lをほぼ同等に2分
割するための光分割用ハーフ・ミラー、407a及び407bは
それぞれ分割光L1,L2を反射するためのミラー、408は光
L1に関しての光路長制御及びマスクとの位置合せのため
のコーナ・ミラー・ブロック、408aは前部コーナ・ミラ
ー、408bは後部コーナ・ミラー、409はコーナ・ミラー
・ブロック408の駆動制御手段、410は光L2に関しての光
路長制御のためのコーナ・ミラー・ブロック、410aはそ
の前部ミラー、410bは後部コーナ・ミラー、414aは、主
マスク、414bはサブ・マスク、412a及び412bはそれぞれ
光L1,L2に対応する前部投影レンズ系、411はコーナ・ミ
ラー410の駆動制御系、413はL1,L2を合成してL′とす
るための合成用ハーフ・ミラー、415は合成光L′を結
像させるための後部投影レンズ系、416はウェハ403をXY
方向に移動させるためのXYステージ及びウェハ吸着台で
ある。FIG. 4A is a schematic front sectional view of the exposure optical system of the stepper of this embodiment. In the figure, reference numeral 402 denotes a mercury arc lamp, i-line of a mercury xenon arc lamp, etc. (365n
m), an exposure light source such as an excimer laser (249 nm or 308 nm), 403 is a wafer to be exposed, 404 is an illumination optical system including a beam expander and a condenser lens, 405 is a mirror such as a cold mirror, and 406 is a mirror. Half mirrors for splitting the light L almost equally into two, 407a and 407b are mirrors for reflecting the split lights L 1 and L 2 respectively, and 408 is a light
Corner mirror block, 408a the front corner mirror, 408b rear corner mirror, the drive control means of corner mirror block 408 is 409 for alignment between the optical path length control and a mask with respect to L 1, corner mirror block, 410a is a front portion thereof a mirror for optical path length control with respect to the light L 2 is 410, 410b rear corner mirror, 414a primarily masks, 414b are sub-masks, 412a and 412b, respectively A front projection lens system corresponding to the light L 1 , L 2 , a drive control system 411 for the corner mirror 410, a combining half mirror 413 for combining L 1 , L 2 to L ′, 415 Is a rear projection lens system for forming an image of the combined light L ', and 416 is an XY
An XY stage and a wafer suction table for moving in the direction.
本装置の動作は、前記各装置のそれとほぼ同一である
ので、その動作説明のくりかえしはしないことにする。Since the operation of the present apparatus is almost the same as that of each of the above-mentioned apparatuses, the description of the operation will not be repeated.
(5) 実施例・5 本実施例は、主マスクからウェハまでとサブ・マスク
から同ウェハまでの光学距離をほぼ同一にし、かつ、主
マスクから光源までとサブ・マスクから光源までの光学
距離をほぼ同一にしたことを主な特徴とするステップ・
アンド・リピート型5:1縮小投影露光装置に関するもの
である。ただし、これらの特徴は、いずれも必ずしも本
発明の必須の特徴ではないことは、いうまでもない。(5) Embodiment 5 In this embodiment, the optical distances from the main mask to the wafer and from the sub-mask to the wafer are made substantially the same, and the optical distances from the main mask to the light source and from the sub-mask to the light source. The main feature is that the
The present invention relates to an AND repeat type 5: 1 reduction projection exposure apparatus. However, it goes without saying that none of these features is necessarily an essential feature of the present invention.
第5A図及び第5B図は本実施例・5のi線露光装置の断
面図及び代表的光線の追加説明図である。5A and 5B are a cross-sectional view of the i-line exposure apparatus of the fifth embodiment and additional explanatory views of representative light beams.
これらの図において、502は光源部であり、超高圧水
銀アークランプ又はキセノン水銀ランプ等の紫外ランプ
とその発光のスペクトルの中から、ほぼ単色のi線(36
5nm)のみを抽出するフィルタ群及びミラー等からな
る。504は単一又は数枚のレンズ(合成石英)群からな
るコンデンサー・レンズ又はレンズ系であり、マスクに
対してケーラー(Kler)照明を形成している。551は
ハーフ・ミラー面で張り合された光路長整合用の第1の
プリズム(合成石英)、506は露光光束Lを分割して、
主露光光束L1と副露光光束L2にするためのハーフミラー
面である。このハーフミラーは、同一の偏光モードに対
して、ほぼ同等の反射率及び透過率を有するように設計
されている。507a及び580aは主光束L1を90゜偏向するた
めのミラー面、507bは副光束L2を90゜偏光するためのミ
ラー面、552a及び552bはそれぞれの蒸着ミラー面を有す
る偏光プリズム(合成石英)である。514a及び514bは被
露光又は被転写パターンを有する主マスク(レチクル)
及び副マスク(レチクル)、561a及び561bはそれぞれの
マスクのホールダ及びZ軸(光軸方向)及びXY軸方向の
微小駆動手段である。540a及び540bはL1,L2の光路長を
調整することにより両光束の位相差φを設定するための
位相差設定手段、541はそれらの連通管である。562a及
び562bはそれぞれ前段投影レンズ群、554は光路長整合
用の第2のプリズム(合成石英)、553bはL2を90゜偏光
するための偏向プリズム(合成石英)、549a,549b、及
び508bはそれぞれ偏向ミラー面、513は光束L1,L2を合成
してL′(合成光束)とするための合成用ハーフミラー
面である。このハーフミラー513は、先の分割用ハーフ
ミラー506と同様の特性を有する。515は露光用の後段投
影レンズ群、565は参照用の後段投影レンズ群、566は参
照用投影レンズ群の像面に設けられた光検出手段、503
は被露光ウェハ、576はウェハを真空吸着してウェハの
平坦度を確保するためのウェハ・チャック及びθ回転
(ウェハの中心を通る鉛直軸のまわりの回軸)ステー
ジ、577はZ軸(鉛直軸)方向の移動ステージ、578は3
個のZ軸駆動手段よりなる水平度調整手段、579はXス
テージ、580はYステージである。In these figures, reference numeral 502 denotes a light source unit, which is substantially monochromatic i-line (36) from an ultraviolet lamp such as an ultra-high pressure mercury arc lamp or a xenon mercury lamp and its emission spectrum.
It consists of a filter group that extracts only 5 nm) and a mirror. Reference numeral 504 denotes a condenser lens or a lens system including a group of one or several lenses (synthetic quartz), which forms Kler illumination on the mask. Reference numeral 551 denotes a first prism (synthetic quartz) for optical path length alignment bonded on the half mirror surface, and 506 splits the exposure light beam L,
A half-mirror surface for the main exposure light beam L 1 in the sub-exposure light beam L 2. This half mirror is designed to have substantially the same reflectance and transmittance for the same polarization mode. 507a and 580a are mirror surfaces for 90 ° deflects the main luminous flux L 1, 507b are mirror surfaces for 90 ° polarize the sub beam L 2, 552a and 552b are polarization prism (synthetic quartz having a respective evaporated mirror surface ). 514a and 514b are main masks (reticles) having patterns to be exposed or transferred
And sub-masks (reticles) 561a and 561b are holders of the respective masks and minute driving means in the Z axis (optical axis direction) and XY axis directions. 540a and 540b are phase difference setting means for setting the phase difference φ between the two light beams by adjusting the optical path lengths of L 1 and L 2 , and 541 is a communicating pipe thereof. 562a and 562b, respectively front projection lens, 554 a second prism for optical path length matching (synthetic quartz), 553b is deflecting prism (synthetic quartz) for 90 ° polarization to L 2, 549a, 549b, and 508b Is a deflecting mirror surface, and 513 is a combining half mirror surface for combining the light beams L 1 and L 2 into L ′ (synthesized light beam). This half mirror 513 has the same characteristics as the above-described half mirror 506 for division. Reference numeral 515 denotes a rear projection lens group for exposure, 565 denotes a rear projection lens group for reference, 566 denotes light detection means provided on the image plane of the reference projection lens group, and 503.
Is a wafer to be exposed, 576 is a wafer chuck and θ rotation (rotational axis around a vertical axis passing through the center of the wafer) stage for securing the wafer flatness by vacuum suction, and 577 is a Z axis (vertical axis). Axial direction stage, 578 is 3
The horizontality adjusting means is composed of Z-axis driving means, 579 is an X stage, and 580 is a Y stage.
第5C図は上記ステッパの位相差設定手段540aの要部断
面図である。同図において、542a及び543aは合成石英ガ
ラス板、541aはそれらの間隔調整手段、544aは金属ベロ
ーズ、547aは圧力レザバ(Reservoir)、546aはオース
ティナイト系ステンレス・パイプよりなる連通管、545a
はステッパが配置されている室の雰囲気ガス又は露光光
束通路の主要な雰囲気ガスと異なる屈折率を有する単独
のガス又は混合ガスが圧力レザバ547aの作用により一定
圧力に保持される光路長制御室である。なお、この光路
長制御室545aは547aを真空ポンプとすることにより、真
空状態とすることも可能である。真空にする場合は、光
路長制御室内のガスの温度上昇を考慮する必要がない。FIG. 5C is a sectional view of a main part of the phase difference setting means 540a of the stepper. In the figure, 542a and 543a are synthetic quartz glass plates, 541a is a means for adjusting the distance between them, 544a is a metal bellows, 547a is a pressure reservoir (Reservoir), 546a is a communicating pipe made of an austenitic stainless steel pipe, 545a
Is an optical path length control chamber in which a single gas or a mixed gas having a different refractive index from the atmospheric gas in the chamber in which the stepper is disposed or the main atmospheric gas in the exposure light beam passage is maintained at a constant pressure by the action of the pressure reservoir 547a. is there. The optical path length control chamber 545a can be brought into a vacuum state by using the vacuum pump 547a. In the case of a vacuum, it is not necessary to consider the temperature rise of the gas in the optical path length control chamber.
第5D図は上記ステッパのウェハ・ステージ部分の上面
図である。同図において、503は被露光ウェハ、576はウ
ェハ・チャック兼θステージ、577はZステージ、578a
〜cは水平度調整手段578の要素をなす各Z軸方向駆動
素子、579はXテーブル、580はYテーブルである。FIG. 5D is a top view of the wafer stage portion of the stepper. In the figure, reference numeral 503 denotes a wafer to be exposed, 576 denotes a wafer chuck and θ stage, 577 denotes a Z stage, and 578a.
Cc are the respective Z-axis direction driving elements which are elements of the horizontality adjusting means 578, 579 is an X table, and 580 is a Y table.
次に、本ステッパの露光動作を説明する。まず、主マ
スク514a及び副マスク514bの傾きを調整して、露光領域
に対応する各マスク上の点と光源との光路長ができるだ
け同一になるようにする。更に各マスクとウェハ503上
の各対応する点間の光路長が、できるだけ同一になるよ
うに調整(ウェハの傾き)する。次に実施例・3で説明
した如く、位置合せ、マスクMを用いて、焦点合せ、XY
平面内でのマスク合せ及び位相差φ=πへの位相差合せ
(その後、必要ならば、πφ<πの範囲で位相差(干
渉するかぎり相対的な位相差でよい)φを再調整して段
差に対応する。)を行ない、その後、同サイトの露光を
実行する。Next, the exposure operation of the present stepper will be described. First, the inclinations of the main mask 514a and the sub-mask 514b are adjusted so that the optical path length between the light source and the point on each mask corresponding to the exposure area is made as equal as possible. Further, the optical path length between each mask and each corresponding point on the wafer 503 is adjusted (tilt of the wafer) so as to be as identical as possible. Next, as described in the third embodiment, alignment, focusing using the mask M, XY
Mask adjustment in the plane and phase adjustment to phase difference φ = π (After that, if necessary, readjust the phase difference φ within the range of πφ <π (this may be a relative phase difference as long as interference occurs) Corresponding to the step), and then exposure of the same site is performed.
位相差の調整は、第5C図に示す如く、光路長制御室54
0a又は540bの厚さを変化させることにより実行する。す
なわち、石英板542a及びbの間の距離を一方の石英板を
平行移動させる。The adjustment of the phase difference is performed by adjusting the optical path length control room 54 as shown in FIG. 5C.
This is performed by changing the thickness of 0a or 540b. That is, the distance between the quartz plates 542a and 542b is moved in parallel by one of the quartz plates.
更に、各マスク、又はウェハの傾き調整は、第5D図に
示すような3本の傾き調整手段578a〜c(ウェハの場
合、又、マスクの方もほぼ同様の機構による)によりZ
軸方向に移動させることによって実行する。Further, the inclination of each mask or wafer is adjusted by three inclination adjusting means 578a to 578c (in the case of a wafer, the mask is also substantially the same mechanism) as shown in FIG. 5D.
Performed by moving in the axial direction.
後段投影レンズ群515(第5A図)はそれ自体につい
て、両側が「テレセントリック」に構成されており、す
なち、主光線が同レンズ群の両側において光軸と平行に
すすむように構成されている。従って、顕微鏡における
無限遠筒長補正系の如く、前段投影レンズ群562a又は56
2bと後段投影レンズ群515の間に各種の光学素子を挿入
した場合の全体としての結像特性の変化を最小におさえ
ることができる。更に、後段投影レンズ群515とは別に
マスク514a及びbの近傍に前段投影レンズ群562a及びb
があるので、最適な物側開口数を確保することが容易と
なる。The rear projection lens group 515 (FIG. 5A) is itself configured to be "telecentric" on both sides, that is, so that the principal ray travels parallel to the optical axis on both sides of the lens group. I have. Therefore, like the infinity cylinder length correction system in the microscope, the front projection lens group 562a or 56
When various optical elements are inserted between the second projection lens group 515 and the rear projection lens group 515, it is possible to minimize a change in overall imaging characteristics. Further, separately from the rear-stage projection lens group 515, the front-stage projection lens groups 562a and 562b are located near the masks 514a and 514b.
Therefore, it is easy to secure the optimum object-side numerical aperture.
(6) 実施例・6 本実施例は主に主マスクと副マスクを別々に露光し、
それらの光束に(2n+1)πの位相差をもたせて合成
し、その合成光によりウェハを露光する発明に使用する
マスク・パターンを説明する。以下の説明では、サブ・
マスク及び主マスク上の同一パターン(ウェハ上の)に
対応する主パターン及び副パターンを便宜上同一平面上
に投影して示すことにする。又、同パターンに付する寸
法は、5:1縮小投影の場合のウェハ上の寸法に換算して
示す。副パターンについては破線で遮蔽領域と開口領域
の境界を表わす。副パターンの開口領域については、対
応する部分を分散した点で表示する。(6) Embodiment 6 This embodiment mainly exposes the main mask and the sub-mask separately.
A description will be given of a mask pattern used in the invention in which the light beams are combined with a phase difference of (2n + 1) π and the wafer is exposed by the combined light. In the following description,
The main pattern and the sub-pattern corresponding to the same pattern (on the wafer) on the mask and the main mask are projected and shown on the same plane for convenience. Also, the dimensions attached to the pattern are shown in terms of dimensions on the wafer in the case of 5: 1 reduced projection. Regarding the sub-pattern, the boundary between the shielding area and the opening area is indicated by a broken line. Regarding the opening area of the sub-pattern, the corresponding portion is indicated by dispersed points.
第6A図は実施例・6Aの孤立Alライン(他に同様なメタ
ル配線ライン、絶縁膜ストリップ、ストリップ状開口、
ポリSi配線又はゲートライン、ポリサイド配線又はゲー
トライン等にも適用できるが、説明はそれらの内の代表
的なものに限る。)をネガ・プロセスによって露光する
場合の主マスク及び副マスクのパターンである。(線状
の開口を形成する場合は当然、本マスク・パターンでポ
ジ型レジスト・プロセスを使用する必要がある。)同図
において、601aはAlラインに対応する主マスク上の開口
部、604d及び605dは同主マスクのクロム膜による遮光
部、602b及び603bは副マスク上の副パターン(シフタ・
パターン又は補償パターン、特に位相が反転していると
きは、位相反転又は単に反転パターン又は反転スリット
という。)、寸法Aは0.3〜0.4μm、寸法Bは約0.2μ
m、寸法Eは約0.1μm程度である。FIG. 6A shows the isolated Al line of the embodiment 6A (other similar metal wiring lines, insulating film strips, strip-shaped openings,
The present invention can be applied to a poly-Si wiring or a gate line, a polycide wiring or a gate line, etc., but the description is limited to representative ones among them. 3) shows the patterns of the main mask and the sub-mask when the pattern is exposed by the negative process. (If a linear opening is to be formed, it is necessary to use a positive resist process with this mask pattern.) In the figure, reference numeral 601a denotes an opening on the main mask corresponding to the Al line, 604d and 605d is a light-shielding portion of the same main mask made of a chrome film, and 602b and 603b are sub-patterns (shifter and
When the pattern or the compensation pattern, especially the phase is inverted, it is referred to as phase inversion or simply inversion pattern or inversion slit. ), Dimension A is 0.3-0.4μm, dimension B is about 0.2μ
m and the dimension E are about 0.1 μm.
第6B図は本実施例・Bの主マスク及び副マスク・パタ
ーンである。本例は、コンタクト・ホール又はスルーホ
ールその他の孤立ホールに対応しており、ポジ型レジス
ト・プロセスが用いられる。(一方、孤立膜パターンの
場合は、ネガ型レジスト・プロセスによる。)同図にお
いて、611aは主マスク上のホール(開口)に対応する開
口部、612dは同主マスク上の遮光部、613b,614b,615b及
び616bは副マスク上の反転スリット群である。寸法につ
いては、同一記号については、先の例と実質的に同一で
ある。FIG. 6B shows a main mask and a sub mask pattern of the embodiment B. This example corresponds to a contact hole or a through hole or other isolated holes, and a positive resist process is used. (On the other hand, in the case of an isolated film pattern, a negative resist process is used.) In the figure, reference numeral 611a denotes an opening corresponding to a hole (opening) on the main mask, 612d denotes a light-shielding portion on the main mask, 613b, Reference numerals 614b, 615b, and 616b denote reverse slit groups on the sub-mask. Regarding the dimensions, the same symbols are substantially the same as those in the previous example.
第6C図は上記実施例・6Bの変形例である実施例・6Cの
主マスク及び副マスクの孤立開口等に対応するマスク・
パターンである。同図において、613C,614C,615C,及び6
16Cは開口部が丸くなるのを防止するための主マスク上
の補助開口パターン(コーナ・エンハンスメント・パタ
ーン又はエンハンサ)であり、その他は全て上記実施例
・6Bと同一である。エンハンサの寸法は、0.1μm角程
度である。この方法は、上記実施例・6Bによるとコーナ
部の丸まり方が異常に大きくなることを防止するのに有
効である。FIG. 6C shows a mask corresponding to the isolated openings of the main mask and the sub-mask of the embodiment 6C which is a modification of the embodiment 6B.
It is a pattern. In the figure, 613C, 614C, 615C, and 6
Reference numeral 16C denotes an auxiliary opening pattern (corner enhancement pattern or enhancer) on the main mask for preventing the opening from being rounded, and all other components are the same as those in the embodiment 6B. The dimension of the enhancer is about 0.1 μm square. According to the embodiment 6B, this method is effective for preventing the corner portion from being excessively rounded.
第6D図はこれまでの例と同様その幅が当該露光プロセ
スにおける最小線幅に対応する“L"字型開口パターンを
ポジ型レジスト・プロセスで処理する場合の主マスク及
び副マスク・パターンである。同図において、621aは主
マスク上の開口部、622dは主マスク上の遮蔽部(これま
でと同様に、副マスクに関しては、この部分が同様にそ
の遮蔽部の一部となる。すなわち、破線で示す反転シフ
タ部以外は全て遮光部又は遮蔽部にあたる。)、623b,6
24b,625b,626b,627b,及び628bはそれぞれ副マスク上の
シフタ領域開口部である。寸法については、第6B図と同
じ記号で示す。(これらの記号は、特に、ことらわない
かぎり同一の寸法を示す。)なお、本パターンはネガ型
レジスト・プロセスを用いると、そのままAlの“L"字パ
ターンなどの孤立膜パターンとなる。FIG. 6D shows a main mask and a sub-mask pattern in the case where an “L” -shaped opening pattern corresponding to the minimum line width in the exposure process is processed by a positive resist process, as in the previous examples. . In the same figure, reference numeral 621a denotes an opening on the main mask, and 622d denotes a shielding portion on the main mask (this portion also becomes a part of the shielding portion with respect to the sub-mask as before, that is, a broken line. Except for the reversing shifter portion shown by, all correspond to the light shielding portion or the shielding portion.), 623b, 6
Reference numerals 24b, 625b, 626b, 627b, and 628b denote shifter region openings on the sub-mask, respectively. The dimensions are indicated by the same symbols as in FIG. 6B. (These symbols indicate the same dimensions unless otherwise noted.) If a negative resist process is used, this pattern becomes an isolated film pattern such as an Al “L” -shaped pattern as it is.
第6E図は上記実施例・6Dの変形例・6Eである。同図に
おいて、621a′は上記第6D図の621aに対応する主マスク
上の開口パターン、621dは同主マスク上の“L"字型開口
のコーナ内側の過剰な膨張を防止するための補助遮光パ
ターン(コーナ・リダクション・パターン又はリデュー
サ)であり、そのサイズは、エンハンサのそれと同じで
ある。623c,624c,625c,626c及び,627cはコーナの過剰な
縮小を防止するために主マスク上に設けられたエンハン
サに対応する開口パターン,622dは主マスク上の遮蔽部,
623b,624b,625b,626b,627b,及び628bはそれぞれシフタ
・パターン(反転開口部)である。FIG. 6E is a modification example 6E of the embodiment 6D. In this figure, 621a 'is an opening pattern on the main mask corresponding to 621a in FIG. 6D, and 621d is an auxiliary light shield for preventing excessive expansion inside the corner of the "L" -shaped opening on the main mask. Pattern (corner reduction pattern or reducer), the size of which is the same as that of the enhancer. 623c, 624c, 625c, 626c, and 627c are opening patterns corresponding to enhancers provided on the main mask to prevent excessive reduction of corners, 622d is a shielding portion on the main mask,
623b, 624b, 625b, 626b, 627b, and 628b are shifter patterns (inversion openings), respectively.
第6F図は実施例・6F孤立屈曲Al配線パターンのネガ型
レジスト・プロセスに対応する主マスク及び副マスク・
パターンである。同図において、631aはAl配線に対応す
る主マスク上の開口部、638d及び639dは主マスク上の遮
蔽部、633b,634b,635b,及び636bはAl配線にそって走る
シフタである。各寸法は原則的に他と同じである。この
パターンはポジ型レジスト・プロセスに適用すると、帯
状開口形成に適用することができる。FIG. 6F shows an embodiment of a main mask and a sub-mask corresponding to a negative resist process of an isolated bent Al wiring pattern of the 6F.
It is a pattern. In the figure, 631a is an opening on the main mask corresponding to the Al wiring, 638d and 639d are shielding parts on the main mask, and 633b, 634b, 635b, and 636b are shifters running along the Al wiring. Each dimension is basically the same as the others. When this pattern is applied to a positive resist process, it can be applied to forming a band-shaped opening.
第6G図は実施例・6Gの主マスク及び副マスク・パター
ン(孤立Al屈曲パターン等のネガ・プロセスに対応す
る。)である。本例は、上記6Fの変形例にあたる。同図
において、631cはエンハンサとして作用する開口パター
ン、631dはリデューサとして作用する遮蔽パターンであ
り、これらはともに主マスク上に設けられており、寸法
は第6E図の同等のパターンと同じである。その他の点に
関しては上記実施例・6Fと全く同一である。FIG. 6G shows a main mask and a sub-mask pattern (corresponding to a negative process such as an isolated Al bending pattern) of the embodiment 6G. This example is a modification of the above-described 6F. In the same figure, 631c is an opening pattern acting as an enhancer, 631d is a shielding pattern acting as a reducer, these are both provided on the main mask, and the dimensions are the same as the equivalent pattern in FIG. 6E. The other points are exactly the same as those in the above-mentioned Example 6F.
第6H図は実施例6Hのライン・アンド・スペース・パタ
ーンのための主マスク及び副マスク・パターンを示す。
この場合、ネガ型レジスト・プロセスとする。同図にお
いて、641a,642a,及び643aはAlライン・パターンに対応
する主マスク上の帯状開口・パターン部、641b,642b,及
び643bはAlライン・パターン部に対応する副マスク上の
帯状シフタ開口・パターン部(又はコンプリメンタリ・
ライン・パターン)、645d,646d,647d,及び648dは主マ
スク上の遮蔽部である。寸法は、ライン及びスペースと
もに0.3μmである。(ウェハ上換算)なお、ポジの場
合は、同図上において、主マスク上の開口と副マスク上
の開口との間の遮蔽部とそれと隣接する開口部を入換る
必要がある。すなわち、スペースに対応する部分に主又
は副マスクの開口がくるようにする必要がある。これ
は、周期的帯状開口を形成する場合も同じである。FIG. 6H shows a main mask and a sub mask pattern for the line and space pattern of the embodiment 6H.
In this case, a negative resist process is used. In the same figure, 641a, 642a, and 643a are band-shaped opening / pattern portions on the main mask corresponding to the Al line pattern, and 641b, 642b, and 643b are band-shaped shifter openings on the sub-mask corresponding to the Al line pattern portion.・ Pattern part (or complementary ・
Line patterns), 645d, 646d, 647d, and 648d are shielding portions on the main mask. The dimensions are 0.3 μm for both lines and spaces. In the case of positive, it is necessary to replace the shielding portion between the opening on the main mask and the opening on the sub-mask and the opening adjacent thereto in FIG. That is, it is necessary to make the opening of the main or sub mask at a portion corresponding to the space. This is the same when a periodic strip-shaped opening is formed.
本実施例・6A〜Hマスク・パターンは、以上説明した
ようなマルチ・マスク方式(実施例・1〜5)ばかりで
なく、オン・マスク位相シフト(1つのマスク上に相対
位差φ=πの反転透明膜を有するシフタ・パターンとφ
=0の主パターンとをともに有する1つのマスクを用い
る位相シフト露光方法)に適用することもできる。この
場合、第6A〜H図のパターンをそのまま1枚のマスク上
のものとして、マスク作成をすればよい。In the present embodiment, the 6A to H mask patterns are not limited to the multi-mask system as described above (embodiments 1 to 5), but also include an on-mask phase shift (relative position φ = π on one mask). Shifter pattern with inverted transparent film
(Phase shift exposure method using one mask having both the main pattern = 0 ). In this case, the mask may be created by using the patterns of FIGS. 6A to 6H as they are on a single mask.
(7) 実施例・7 ここでは、本発明の実施に用いられるウェハ処理及び
露光プロセスについて説明する。(7) Embodiment 7 Here, a wafer processing and an exposure process used for carrying out the present invention will be described.
第7A図は5:1縮小ステップ・アンド・リピート投影露
光の露光の流れを示すウェハ上面図である。同図におい
て、703は、被露光ウェハ(たとえば、8インチ単結晶S
iウェハ)、702はウェハのオリエンテーション・フラッ
ト、731及び732は、それぞれ、すでに露光完了した露光
領域(一回の露光動作により光照射される領域で単位露
光領域ともいう。)、733〜736はこれから露光される各
単位露光領域であり、この領域は上記ウェハ703の上面
のほぼ全領域を埋めつくすことになる。露光はここに示
す番号順に行なわれる。FIG. 7A is a top view of a wafer showing an exposure flow of 5: 1 reduction step-and-repeat projection exposure. In the figure, reference numeral 703 denotes a wafer to be exposed (for example, an 8-inch single crystal S
i, wafer 702, orientation flat of the wafer, 731 and 732, exposure areas that have already been exposed (areas irradiated with light by one exposure operation, also called unit exposure areas), and 733 to 736, respectively. Each unit exposure area to be exposed from now on, this area will cover almost the entire area of the upper surface of the wafer 703. Exposure is performed in the numerical order shown here.
第7B図はメモリICの場合の単位露光領域733と各チッ
プ領域721,722及びチップ間領域723との関係を示す平面
図である。FIG. 7B is a plan view showing the relationship between the unit exposure area 733 and the chip areas 721, 722 and the inter-chip area 723 in the case of a memory IC.
第7C〜E図及び第7F〜Hは、それぞれ本発明のポジ及
びネガ・レジストによる露光プロセスとウェハ・プロセ
スの流れを説明するための模式断面図である。第7C及び
F図においては、簡単のために光線図及びマスクについ
ては、オン・マスク位相シフト(1つのマスクによる位
相シフト法である。ただし、マスクにおいて主パターン
のみを示し、シフタは省略している。)の例を示すが、
マルチ・マスクの場合は、光路が途中で2本になるだけ
で、ウェハ面では一本に合成されているので、ここに示
したものと全く同一である。7C to 7E and 7F to 7H are schematic cross-sectional views for explaining the flow of the exposure process using the positive and negative resists and the flow of the wafer process of the present invention, respectively. In FIGS. 7C and 7F, for the sake of simplicity, the ray diagram and the mask are on-mask phase shift (the phase shift method using one mask. However, only the main pattern is shown in the mask, and the shifter is omitted). Is shown), but
In the case of a multi-mask, the optical paths are only two in the middle and are combined into one on the wafer surface, so that they are exactly the same as those shown here.
第7C〜E図において、714はポジ型・マスク、745はマ
スク714の開口部、714は縮小投影レンズ系で他の実施例
に示されているもの、703はステッパのウェハ・ステー
ジ上に真空吸着された被処理ウェハ、741は半導体ウェ
ハ主面上の第1の酸化膜、742はその上に形成されたAl
配線パターン、743はその上の全面に形成された第2の
酸化膜、744はその上全面にスピンナにより塗布(0.6μ
m)されたポジ型レジスト膜(レジストについては、実
施例・16参照)である。7C to 7E, reference numeral 714 denotes a positive type mask, 745 denotes an opening of the mask 714, 714 denotes a reduction projection lens system shown in another embodiment, and 703 denotes a vacuum on a wafer stage of a stepper. The adsorbed wafer to be processed, 741 is the first oxide film on the main surface of the semiconductor wafer, and 742 is the Al formed thereon.
The wiring pattern 743 is a second oxide film formed on the entire surface thereof, and 744 is coated on the entire surface thereof by a spinner (0.6 μm).
m) is a positive resist film (see Example 16 for the resist).
第7D図において、746はレジスト膜744の所定の部分に
形成された開口部である。In FIG. 7D, reference numeral 746 denotes an opening formed in a predetermined portion of the resist film 744.
第7E図において、747はレジスト膜744をマスクとして
形成された第2酸化膜のスルーホールである。In FIG. 7E, reference numeral 747 denotes a through hole of the second oxide film formed using the resist film 744 as a mask.
第7F〜H図において、714はネガ型マスク、755はその
開口又は透光パターン、715は先と同じ縮小投影レンズ
系、703は先と同じようにステッパのウェハ・ステージ
に吸着された半導体ウェハ、741はその主面上に形成さ
れた酸化膜、742はその上にの全面にスパッタリングに
より被着されたAl膜、754はその上に形成(塗布)され
た厚さ0.6μm程度のネガ型ホトレジスト膜である。7F to 7H, reference numeral 714 denotes a negative mask, 755 denotes its opening or light-transmitting pattern, 715 denotes the same reduced projection lens system, and 703 denotes a semiconductor wafer which is adsorbed to the stepper wafer stage as before. Numeral 741 denotes an oxide film formed on the main surface thereof, 742 denotes an Al film deposited on the entire surface thereof by sputtering, and 754 denotes a negative type having a thickness of about 0.6 μm formed (applied) thereon. It is a photoresist film.
第7G図において、754xはパターニングされたレジスト
膜である。In FIG. 7G, 754x is a patterned resist film.
第7H図において、742xはレジスト膜754xをマスクとし
てパターニングされたAl配線パターンである。In FIG. 7H, reference numeral 742x denotes an Al wiring pattern patterned using the resist film 754x as a mask.
第7J図ないしは第7P図はツイン・ウェル方式によるCM
OS−スタティックRAM(SRAM)の製造プロセス・フロー
断面図であり、第7Q図はそのチップ上のレイアウト図で
ある。以下、順次説明する。Fig.7J or Fig.7P shows CM using twin well method
FIG. 7 is a cross-sectional view of a manufacturing process flow of an OS-static RAM (SRAM), and FIG. 7Q is a layout diagram on the chip. Hereinafter, description will be made sequentially.
第7J図はツイン・ウェル・プロセスによるn及びpウ
ェル形成プロセスを示す。同図において、703はn-型Si
単結晶ウェハ(基板)、760nはn型ウェル領域、760pは
p型ウェル領域である。FIG. 7J shows an n and p well formation process by a twin well process. In the figure, 703 is an n - type Si
A single crystal wafer (substrate), 760n is an n-type well region, and 760p is a p-type well region.
第7K図はそれにつづくゲート形成プロセス及び形成さ
れたゲートをマスクとして、セルファラインでイオン注
入により各FETのソース・ドレインを形成するプロセス
を示す。同図において、761a〜cはLOCOS酸化膜、762p
及びnはゲート酸化膜、763p及びnはそれぞれポリジリ
コン・ゲート電極(又はポリサイド)、764p及びnはそ
れぞれp型及びn型高濃度ソースドレイン領域である。FIG. 7K shows a subsequent gate forming process and a process of forming the source / drain of each FET by ion implantation with a self-aligned line using the formed gate as a mask. In the figure, reference numerals 761a to 761c denote LOCOS oxide films and 762p
And n are gate oxide films, 763p and n are polysilicon gate electrodes (or polycides), respectively, and 764p and n are p-type and n-type high-concentration source / drain regions, respectively.
第7L図は層間PSG膜形成プロセス及び第2層ポリSi配
線並びに高抵抗形成プロセスを示す。同図において、76
5は層間PSG膜、766は第2層ポリSi配線、766rはSRAMメ
モリセルの負荷抵抗となるポリSi高抵抗である。FIG. 7L shows an interlayer PSG film forming process, a second layer poly-Si wiring, and a high resistance forming process. In the figure, 76
Reference numeral 5 denotes an interlayer PSG film, 766 denotes a second-layer poly-Si wiring, and 766r denotes poly-Si high resistance serving as a load resistance of the SRAM memory cell.
第7M図はSOGによる平坦化プロセス及びコンタクト・
ホール又はスルーホール形成プロセスを示す。同図にお
いて、767はSOG膜、768a,b,d,及びeはSi基板とのコン
タクト・ホール、768cは第2層ポリSi配線と上層とのス
ルーホールである。Figure 7M shows the SOG planarization process and contact
4 shows a hole or through-hole forming process. In the figure, 767 is a SOG film, 768a, b, d, and e are contact holes with the Si substrate, and 768c is a through hole between the second-layer poly-Si wiring and the upper layer.
第7N図は第1層Al配線形成プロセスを示す。同図にお
いて、769a〜eは第1層Al配線である。FIG. 7N shows a process of forming a first-layer Al wiring. In FIG. 7, reference numerals 769a to 769 denote first layer Al wirings.
第7O図は第1層Al配線上の層間絶縁膜形成プロセス及
び第2層Al配線形成プロセスを示す。同図において、77
0は第1層Al配線上の層間絶縁膜、771a及びbはスルー
ホールを介して、下層のAl配線等と接続された第2層Al
配線である。FIG. 70 shows a process of forming an interlayer insulating film on the first layer Al wiring and a process of forming the second layer Al wiring. In the figure, 77
0 is an interlayer insulating film on the first layer Al wiring, and 771a and 771b are second layer Al connected to a lower layer Al wiring or the like via through holes.
Wiring.
第7P図は第2層Al配線上のファイナル・パッシベーシ
ョン膜形成プロセスを示す。同図において、772はファ
イナル・パッシベーション膜である。FIG. 7P shows a process of forming a final passivation film on the second-layer Al wiring. In the figure, reference numeral 772 is a final passivation film.
第7Q図は上記SRAMのチップ単位でのレイアウトを示す
上面図である。同図において、721はチップ、722はメモ
リ・セル・マット、723はI/O回路、アドレス・デコー
ダ、読み出し及び書き込回路等を含む周辺回路である。FIG. 7Q is a top view showing a layout of the SRAM in a chip unit. In the figure, 721 is a chip, 722 is a memory cell mat, and 723 is a peripheral circuit including an I / O circuit, an address decoder, a read / write circuit, and the like.
第7I図は、上記SRAMの製造プロセス中のフォトリソグ
ラフィに関するプロセス、すなわち、露光プロセスを抽
出し、フロー化して示した露光プロセス・フロー図であ
る。同図において、nウェル・フォト工程7P1はnウェ
ルとなるべき部分以外を被覆するように、Si3N4膜(基
板上)上にレジスト・パターンを形成する工程、フィー
ルド・フォト工程7P2はPチャネル及びNチャネルの能
動領域上を被覆するようにSi3N4膜をパターニングする
ために、その上にレジスト膜を被着して、パターニング
する工程である。pウェル・フォト工程7P3はpウェル
のチャネル・ストッパー領域形成するために、nウェル
上を被覆するレジスト膜をパターニングする工程、ゲー
ト・フォト工程7P4はゲート電極763p及びnをパターニ
ングするために全面に被着されたポリSi又はポリサイド
層上にレジスト膜をパターニングする工程である。ここ
までのプロセスの詳細は、第8A図ないしは第8E図及びそ
の説明に更に詳しく説明するので、ここでは簡単に説明
した。nチャネル・フォト工程7P5はnチャネル側にゲ
ート763nをマスクにn型不純物をイオン注入するため
に、pチャネル側にレジスト膜をパターニングする工
程、pチャネル・フォト工程7P6は逆にpチャネル側に
ゲート763pをマスクにp型不純物をイオン注入するため
に、nチャネル側にレジスト膜をパターニングする工
程、ポリSiフォト工程7P7は第2層配線766又は高抵抗76
6r(第7L図)となる第2層ポリSi膜をパターニングする
ために全面に被着されたポリSi膜上にレジスト・パター
ンを形成する工程、Rフォト工程7P8はポリSi高抵抗766
r(第7L図)上をレジスト膜で被覆した状態でその他の
部分に不純物イオンを注入するためにマスクとなるレジ
スト膜をネガ・プロセスによってパターニングする工
程、コンタクト・フォト工程7P9は基板、ソース・ドレ
イン領域、第1層ポリSi層、第2層ポリンSi層等と第1
層Al配線(Al−I)とのコンタクトをとるためのコンタ
クト・ホール768a〜e(第7M図)を形成するためのレジ
ストパターンをポジ・プロセスにより被着パターニング
する工程、Al−Iフォト工程7P10(第7N図)はAl−Iを
パターニングするためのレジスト・パターニング・プロ
セス、スルーホール・フォト工程7P11はAl−Iと第2層
目Al配線間の接続をとるためのスルーホールを開口する
ためのレジスト・パターンを形成する工程、Al−IIフォ
ト工程7P12(第7O図)はAl−IIのパターニングのための
レジスト・パターニング工程、ボンディング・パッド・
フォト工程7P13はファイナル・パッシベーション膜772
にボンディング・パッドに対応する100μm角程度の開
口を形成するために、パッド以外のファイナル・パッシ
ベーション膜上にレジスト膜を被着する工程である。FIG. 7I is an exposure process flow diagram showing a process relating to photolithography in the above SRAM manufacturing process, that is, an exposure process extracted and flowd. In the figure, an n-well photo step 7P1 is a step of forming a resist pattern on a Si 3 N 4 film (on a substrate) so as to cover a portion other than a portion to be an n-well, and a field photo step 7P2 is a P-step. In order to pattern the Si 3 N 4 film so as to cover the active regions of the channel and the N channel, a resist film is applied thereon and patterned. The p-well photo step 7P3 is a step of patterning a resist film covering the n-well to form a channel stopper region of the p-well, and the gate-photo step 7P4 is a step of patterning the entire surface to pattern the gate electrodes 763p and n. This is a step of patterning a resist film on the applied poly-Si or polycide layer. The details of the process up to this point will be described in more detail in FIGS. 8A to 8E and the description thereof, so that it has been briefly described here. The n-channel photo step 7P5 is a step of patterning a resist film on the p-channel side for ion-implanting n-type impurities using the gate 763n as a mask on the n-channel side, and the p-channel photo step 7P6 is reversed on the p-channel side. A step of patterning a resist film on the n-channel side in order to implant a p-type impurity by using the gate 763p as a mask.
The step of forming a resist pattern on the poly-Si film deposited on the whole surface to pattern the second-layer poly-Si film to be 6r (FIG. 7L), the R photo step 7P8 is a poly-Si high resistance 766
r (Fig. 7L) Step of patterning the resist film as a mask to implant impurity ions into other parts with the resist film coated on the top by a negative process. The drain region, the first poly-Si layer, the second poly-Si layer, etc.
A resist pattern for forming contact holes 768a to 768e (FIG. 7M) for making contact with the layer Al wiring (Al-I) by a positive process, and an Al-I photo step 7P10 (FIG. 7N) is a resist patterning process for patterning Al-I, and a through-hole photo step 7P11 is for opening a through-hole for making a connection between Al-I and the second-layer Al wiring. Al-II photo step 7P12 (FIG. 70) is a resist patterning step for Al-II patterning, and a bonding pad
Photo process 7P13 is final passivation film 772
In this step, a resist film is deposited on the final passivation film other than the pads in order to form an opening of about 100 μm square corresponding to the bonding pad.
これらの露光プロセスの内、nウェルフォト7P1、n
チャネルフォト7P5、pチャネルフォト7P6、及びボンデ
ィング・パッド・フォト7P13は最小寸法が比較的大きい
ので、一般に位相シフト法を使用する必要はない。Among these exposure processes, n-well photo 7P1, n
Since the channel photo 7P5, the p-channel photo 7P6, and the bonding pad photo 7P13 have relatively large minimum dimensions, it is generally not necessary to use the phase shift method.
一方、上記第7I図のそれ以外の露光プロセスについて
は、本発明の各実施例の「位相反転シフト法」を適用す
ると有効である。「位相反転シフト法」は「マルチマス
ク位相シフト法」及び「オン・マスク位相シフト法」の
両方を含む概念である。On the other hand, for the other exposure processes in FIG. 7I, it is effective to apply the “phase inversion shift method” of each embodiment of the present invention. The “phase inversion shift method” is a concept including both the “multi-mask phase shift method” and the “on-mask phase shift method”.
なお、第7Q図のメモリマット722と周辺回路部の各平
面間に相当の断差がある場合には、本発明の「多像面投
影露光法」のずれか一つを用いることが有効である。When there is a considerable difference between each plane of the memory mat 722 and the peripheral circuit section in FIG. 7Q, it is effective to use one of the shifts of the “multi-image plane projection exposure method” of the present invention. is there.
(8) 実施例・8 第8A図ないしは第8O図は本発明による16MDRAMのプロ
セス・フローである。基本設計ルールは0.6μm、スタ
ック型メモリセル、LOCOS酸化膜分離であり、基本的特
徴は、ツイン・ウェルCMOS構成、WSi2ポリサイド・ビッ
ト線、WSi2/TiN接線を用いた2層Al配線である。以下の
プロセスにおいては、フォトレジスト除去工程、前処理
(洗浄など)と後処理工程、検査工程、裏面処理工程等
は割愛する。(8) Embodiment 8 FIGS. 8A to 80 show the process flow of 16MDRAM according to the present invention. The basic design rule is 0.6μm, stack type memory cell, LOCOS oxide film separation. The basic features are twin well CMOS configuration, WSi 2 polycide bit line, and two-layer Al wiring using WSi 2 / TiN tangent. is there. In the following processes, a photoresist removing step, a pre-processing (such as cleaning) and a post-processing step, an inspection step, a back surface processing step, and the like are omitted.
第8A図はリン(P)のイオン打込みによるn-ウェル形
成プロセスを示す断面図である。同図において、803は
P型で抵抗率10Ω・cm(ドーパントはボロン)、ミラー
面(100)が主面のSi単結晶ウェハである。860は薄い熱
酸化膜、861は耐酸素マスクであるSi3N4膜、862はパタ
ーニングされたレジスト層でイオン打込のマスクとして
作用する。863は打込によって導入されたP(リン)に
よるnウェル領域である。FIG. 8A is a cross-sectional view showing an n - well formation process by phosphorus (P) ion implantation. In the figure, reference numeral 803 denotes a P-type Si single crystal wafer having a resistivity of 10 Ω · cm (boron is a dopant) and a main surface of a mirror surface (100). 860 is a thin thermal oxide film, 861 is a Si 3 N 4 film as an oxygen-resistant mask, and 862 is a patterned resist layer that acts as a mask for ion implantation. Reference numeral 863 denotes an n-well region formed by P (phosphorus) introduced by implantation.
第8B図はボロン(B)のイオン打込によるp-ウェル形
成プロセスを示す断面図である。同図において、865は
熱酸化によって形成された厚い酸化Si膜(SiO2)、864a
は周辺回路のpウェル領域、864bはメモリアレイ部のp
ウェル領域である。FIG. 8B is a sectional view showing a p - well forming process by boron (B) ion implantation. In the figure, reference numeral 865 denotes a thick oxide silicon film (SiO 2 ) formed by thermal oxidation, 864a
Is the p-well region of the peripheral circuit, and 864b is the p-well of the memory array.
This is a well region.
第8C図はp+型チャネル・ストッパ領域のB(ボロン)
注入による形成プロセスを示す断面図である。同図にお
いて、866a〜dはp+チャネル・ストッパ領域、867a〜c
は耐酸素及びイオン注入マスクとしてのSi3N4膜、868は
イオン注入マスクとしてのフォト・レジスト膜、869a及
びbはゲート酸化膜である。FIG. 8C shows B (boron) in the p + type channel stopper region.
It is sectional drawing which shows the formation process by injection | pouring. In the same figure, 866a-d are p + channel stopper regions, 867a-c
Is an Si 3 N 4 film as an oxygen implantation and ion implantation mask, 868 is a photoresist film as an ion implantation mask, and 869a and b are gate oxide films.
第8D図はLOCOS酸化膜を形成した状態を示す断面図で
ある。同図において、870a〜eはLOCOS酸化膜である。FIG. 8D is a cross-sectional view showing a state where the LOCOS oxide film is formed. In the figure, reference numerals 870a to 870e denote LOCOS oxide films.
第8E図はリン添付Siゲート形成及びnチャネルのソー
ス・ドレイン形成プロセスを示す断面図である。同図に
おいて、871a,871c及び871dはnチャネルFETのゲート電
極(Pドープ・ポリSi)、871bはpチャネルFETのゲー
ト電極(Pドープ・ポリシリコン)、872a〜eはnチャ
ネルのソース又はドレインに対応するP(リン)イオン
注入領域、873は耐イオン注入マスクとしてのフォト・
レジスト膜である。FIG. 8E is a cross-sectional view showing a process for forming a phosphorus-attached Si gate and an n-channel source / drain. In the figure, 871a, 871c and 871d are gate electrodes (P-doped polysilicon) of an n-channel FET, 871b are gate electrodes (P-doped polysilicon) of a p-channel FET, and 872a to 872e are n-channel sources or drains. P (phosphorus) ion implantation region corresponding to, 873 is a photo-
It is a resist film.
第8F図はサイド・ウォール形成後に行なわれる高濃度
のnチャネル・ソース・ドレイン領域形成プロセスであ
る。同図において、872x及びyはpチャネル・ソース・
ドレイン領域、874は耐イオン注入マスクとしてのフォ
トレジスト膜、874a〜dはサイド・ウォール絶縁膜(Si
O2)である。FIG. 8F shows a process of forming a high-concentration n-channel source / drain region performed after formation of a side wall. In the figure, 872x and y are p-channel source
The drain region, 874 is a photoresist film as an ion implantation resistant mask, and 874a to 874d are side wall insulating films (Si
O 2 ).
第8G図は層間SiO2デポジション・プロセス及びポリサ
イド・ビット線形成プロセスを示す断面図である。同図
において、877aはポリSi膜(リン添加)、877bはシリサ
イド(WSi2)膜で、これらはビット線を形成する。877c
はCVDによるSiO2膜、876はAs(ひ素)打込後に形成(デ
ポジション)されたCVDによるSiO2膜である。FIG. 8G is a sectional view showing an interlayer SiO 2 deposition process and a polycide bit line forming process. In the figure, reference numeral 877a denotes a poly-Si film (addition of phosphorus), and 877b denotes a silicide (WSi 2 ) film, which form bit lines. 877c
SiO 2 film by CVD is 876 is a SiO 2 film by CVD which is As (arsenic) formed after implantation (deposition).
第8H図はメモリ・セルのキャパシタの個別電極となる
ポリSi電極形成プロセスを示す断面図である。同図にお
いて、878はSiO2膜876及び877cと一体となるように形成
されたSiO2膜、879a及びbはメモリセルのキャパシタの
個別電極となるポリSi堆積膜である。FIG. 8H is a cross-sectional view showing a process for forming a poly-Si electrode serving as an individual electrode of a capacitor of a memory cell. In the figure, 878 is a SiO 2 film 876 and 877c integrally become thus formed SiO 2 film, 879A and b is a poly Si deposited film serving as individual electrodes of the memory cell capacitor.
第8I図はメモリセルのキャパシタの他方の共通電極と
なるキャパシタ・プレートの形成プロセスを示す断面図
である。同図において、880はキャパシタの誘電体とな
るSi3N4堆積膜、881はプレート電極となるリン添加ポリ
Si堆積膜である。FIG. 8I is a cross-sectional view showing a process of forming a capacitor plate serving as the other common electrode of the capacitor of the memory cell. In the figure, reference numeral 880 denotes an Si 3 N 4 deposited film serving as a dielectric of a capacitor, and 881 denotes a phosphorus-doped poly-electrode serving as a plate electrode.
This is a Si deposited film.
第8J図はB+(ボロン)打込によるpチャネルFETの高
濃度ソース・ドレイン形成プロセスを示す断面図であ
る。同図において、882a及びbは耐イオン注入マスクと
してのレジスト膜である。FIG. 8J is a cross-sectional view showing a process of forming a high-concentration source / drain of a p-channel FET by implanting B + (boron). In the figure, reference numerals 882a and 882b denote resist films as ion implantation resistant masks.
第8K図は層間絶縁膜のリフロ・ープロセスを示す断面
図である。同図において、883a〜fはBPSG(Boro−Phos
pho Silicate Glass)膜によるリフロー膜、884a〜dは
そこにあけられたコンタクト・ホールである。FIG. 8K is a cross-sectional view showing a reflow process of the interlayer insulating film. In the figure, 883a-f are BPSG (Boro-Phos
The reflow films 884a to 884d are pho silicate glass films, and contact holes are formed there.
第8L図はシリサイド(WSi2/TiN)配線形成プロセスを
示す断面図である。同図において、885a〜cは、下層の
TiN膜及び上層のタングステン・シリサイド(WSi2)の
両堆積膜からなるシリサイド配線層である。FIG. 8L is a cross-sectional view showing a silicide (WSi 2 / TiN) wiring formation process. In the figure, 885a to 885c are lower layers.
This is a silicide wiring layer composed of both deposited films of a TiN film and an upper layer of tungsten silicide (WSi 2 ).
第8M図は層間PSG(Phospho−Silicate−Glass)堆積
及びスルーホール形成プロセスを示す断面図である。同
図において、886a〜cは、PSG/SOG/PSGの3層の堆積膜
からなる層間絶縁膜である。FIG. 8M is a cross-sectional view showing a process of depositing an interlayer PSG (Phospho-Silicate-Glass) and forming a through hole. In the figure, reference numerals 886a to 886c denote interlayer insulating films formed of three layers of PSG / SOG / PSG.
第8N図は第1層Al配線の形成プロセスを示す断面図で
ある。同図において、887a〜dは、下層のTiNバッファ
層と上層のAl(Al99%,Si1%程度)配線層(Al−I)で
ある。FIG. 8N is a sectional view showing a forming process of the first-layer Al wiring. In the figure, reference numerals 887a to 887d denote a lower TiN buffer layer and an upper Al (Al99%, Si1%) wiring layer (Al-I).
第8O図は上層の層間PSG膜及び第2層Al配線(Al−I
I)形成プロセスを示す断面図である。同図において、8
88は先の886a〜cと同様なPSG/SOG/PSGの3層の堆積膜
からなる層間PSG膜である。889a及びbは第2層Al(Al
−II)配線層である。FIG. 80 shows an upper interlayer PSG film and a second layer Al wiring (Al-I
It is sectional drawing which shows I) formation process. In the figure, 8
Reference numeral 88 denotes an inter-layer PSG film comprising the same three-layered deposited film of PSG / SOG / PSG as 886a to 886c. 889a and b are the second layer Al (Al
-II) The wiring layer.
第8P図は上記DRAMのチツプ上の回路レイアウト図であ
る。同図において、821はチツプ領域、822a及びbはメ
モリアレー又はメモリ・セル・マット部、823周辺回路
部(ボンディング・パッド含む)である。FIG. 8P is a circuit layout diagram on the chip of the DRAM. In the figure, 821 is a chip area, 822a and b are memory arrays or memory cell mat sections, and 823 peripheral circuit sections (including bonding pads).
第8Q図は上記DRAMのメモリアレーのセル平面構造をほ
ぼその並進対称性の一周期分を示した上面図である。た
だし、簡単のために、上記配線構造は省略している。同
図において、871cはワード線、872dはn型ソース又はド
レイン領域、877a及びbはビット線、879aはストレージ
・ノード(容量)、881はプレートである。FIG. 8Q is a top view showing the cell plane structure of the memory array of the DRAM substantially for one period of the translation symmetry. However, the above wiring structure is omitted for simplicity. In the figure, 871c is a word line, 872d is an n-type source or drain region, 877a and b are bit lines, 879a is a storage node (capacitance), and 881 is a plate.
次に、これらの図に基づいて上記DRAMの前工程(ウェ
ハ・プロセス)のプロセス・フローを説明する。Next, a process flow of a preceding process (wafer process) of the DRAM will be described with reference to these drawings.
上記の如く厚さ0.7mm〜1.0mmのp型Si単結晶ウェハを
準備し、(100)面に薄いバッファ用熱酸化膜を全面に
形成する。その上にCVDによりSi3N4膜を耐酸素マスクと
して十分な程度の厚さで全面に堆積する。その後、ウェ
ハの上記主面全面に回転塗布し、本発明の露光プロセス
(露光プロセス・1)により、上記レジストのパターニ
ング及び下層のSi3N4膜のエッチングを行なう。次に、
第8A図に示すように、レジスト膜862等をマスクとし
て、nウェル領域となるべき部分にリン打込みを行な
う。次にレジスト膜862を全面除去して、Si3N4膜861を
耐酸素マスクとして、nウェル863上に熱酸化膜を選択
形成する。次にSi3N4861を全面除去して、第8B図に示す
如く、nウェル上の酸化膜865をイオン注入のマスクと
してpウェルとなるべき部分にボロン(B+)を打込む。
次に、各ウェルの引延し拡散(N2アニール)及び活性化
処理を行なう。更に基板上の酸化膜860及び865を全面除
去した後、薄い熱酸化膜869a及びb並びにSi3N4膜を全
面に形成する。次に、第8C図に示すように、上記Si3N4
膜が能動領域のみに残るように本発明の露光プロセス
(露光プロセス・2)によりパターニングし、耐酸素マ
スク867a〜cとする。その後、レジスト除去する。更
に、全面にレジスト膜を塗布して、本発明のいずれかの
方法により露光(露光プロセス・3)し、nウェルの上
面全面がレジスト868で覆う。その状態でチャネルスト
ッパとなるべき領域866a〜dにボロン(B+)をイオン注
入する。次にレジスト膜868を全面除去して、Si3N4膜86
7a〜cをマスクとして、第8D図のように選択的にフィー
ルド酸化膜870a〜eを熱酸化により形成する。次に、Si
3N4膜867a〜cを全面除去、更に能動領域上の薄い酸化
膜869a及びbも除去して、新しいゲート酸化膜869a′及
びb′を再度、熱酸化により形成する(第8D図)。As described above, a p-type Si single crystal wafer having a thickness of 0.7 mm to 1.0 mm is prepared, and a thin thermal oxide film for a buffer is formed on the entire (100) plane. A Si 3 N 4 film is deposited on the entire surface by CVD with a sufficient thickness as an oxygen-resistant mask. Thereafter, spin coating is performed on the entire main surface of the wafer, and the resist is patterned and the underlying Si 3 N 4 film is etched by the exposure process (exposure process 1) of the present invention. next,
As shown in FIG. 8A, using the resist film 862 or the like as a mask, phosphorus is implanted into a portion to be an n-well region. Next, the resist film 862 is entirely removed, and a thermal oxide film is selectively formed on the n-well 863 using the Si 3 N 4 film 861 as an oxygen-resistant mask. Next, the entire surface of the Si 3 N 4 861 is removed, and as shown in FIG. 8B, boron (B + ) is implanted into a portion to be a p-well using the oxide film 865 on the n-well as a mask for ion implantation.
Next, the spreading diffusion (N 2 annealing) and activation processing in each well. After the oxide films 860 and 865 on the substrate are entirely removed, thin thermal oxide films 869a and 869b and a Si 3 N 4 film are formed on the entire surface. Next, as shown in FIG. 8C, the above Si 3 N 4
The film is patterned by the exposure process (exposure process 2) of the present invention so that the film remains only in the active region, thereby obtaining oxygen-resistant masks 867a to 867c. After that, the resist is removed. Further, a resist film is applied to the entire surface, and is exposed by any of the methods of the present invention (exposure process 3), and the entire upper surface of the n-well is covered with the resist 868. In this state, boron (B + ) is ion-implanted into regions 866a to 866d to be channel stoppers. Next, the resist film 868 is entirely removed, and the Si 3 N 4 film 86 is removed.
Using the masks 7a to 7c as masks, field oxide films 870a to 870e are selectively formed by thermal oxidation as shown in FIG. 8D. Next, Si
3 N 4 film 867a~c entirely removed, and further a thin oxide film 869A and b also removed on the active region, the new gate oxide film 869A 'and b' again, formed by thermal oxidation (first 8D view).
更に、全面に減圧CVDにより、リン添加ポリSi膜を形
成し、レジストを塗布した後、本発明のいずれかの方法
により同レジスト膜をパターニング(露光プロセス・
4)し、そのレジスト膜をマスクとして、ゲート電極87
1a〜dをパターニングする(第8E図)。次にnウェル上
をレジスト膜873で被覆(露光プロセス・5)して、上
記各ゲート電極と自己整合的に、nチャネルFETのソー
ス・ドレインとなるべき領域872a〜eにイオン注入によ
りリン(P)イオンを注入する。この後、レジスト871b
を除去する。更に、同様にpウェル領域上をレジスト膜
で被覆(露光プロセス・6)し、先と同様にpチャネル
FETのソース又はドレインとなるべき領域872x及びyに
ボロン(B)をイオン注入する(第8F図)。更に、公知
のサイド・ウォール・プロセスにより、ゲート871a〜d
の周辺にサイド・ウォール875a〜dを自己整合的に形成
する。更に、第8F図に示すように、pチャネル部をレジ
スト874で被覆(露光プロセス・7)資、それらをマス
クとして、ヒ素(As)をイオン注入して、LDD(Lightly
Doped Drain)の高濃度領域をなすn型領域を形成す
る。その後、レジスト874を除去する。Further, a phosphorus-added poly-Si film is formed on the entire surface by low-pressure CVD, and a resist is applied. Then, the resist film is patterned (exposure process /
4) Then, using the resist film as a mask, the gate electrode 87 is formed.
Pattern 1a-d (FIG. 8E). Next, the n-well is covered with a resist film 873 (exposure process 5), and phosphorus (I) is implanted into the regions 872a to 87e to be the source / drain of the n-channel FET by ion implantation in a self-aligned manner with the gate electrodes. P) Implant ions. After that, resist 871b
Is removed. Further, the p-well region is similarly covered with a resist film (exposure process 6).
Boron (B) is ion-implanted into the regions 872x and y to be the source or drain of the FET (FIG. 8F). In addition, the gates 871a-87d
Are formed in a self-aligned manner around the edge of the substrate. Further, as shown in FIG. 8F, the p-channel portion is covered with a resist 874 (exposure process 7), and arsenic (As) is ion-implanted using the resist as a mask to form an LDD (Lightly
An n-type region forming a high-concentration region of Doped Drain is formed. After that, the resist 874 is removed.
更に、第8G図に示すように、減圧CVDにより全面にSiO
2膜876を堆積する。次に幅広の開口を有するレジスト・
パターンにより(露光プロセス・8)、メモリセルのビ
ット線と基板のコンタクトとなるコンタクト・ホールを
半自己整合的に形成する。更に全面にポリSi,WSi2,減圧
CVDSiO2を順に堆積し、フォトレジストを被着(露光プ
ロセス・9)し、ビット線877a及びbをパターニングす
る。ビット線を形成し、レジストを除去した後、全面に
減圧CVDによりSiO2膜を堆積し、ビット線側面を絶縁膜8
78で覆う(第8H図)。次にメモリセルのストレージ・ノ
ード電極と基板とのコンタクト・ホールをフォトレジス
トを被着して(露光プロセス・10)、SiO2膜878及び下
層の酸化膜をエッチングすることによって開口形成す
る。次に全面に、減圧CVDによりストレージ・ノード電
極となるべきポリSi膜を堆積する。更に全面のポリSi膜
にリン(P)をイオン注入し、活性化アニール(N2アニ
ール)処理し、フォトレジストを被着(露光レジスト・
11)して、第8H図のようにストレージ・ノード879a及び
bをパターニングする。その後、レジストを除去する。Further, as shown in FIG.
2 Film 876 is deposited. Next, a resist with a wide opening
According to the pattern (exposure process 8), a contact hole serving as a contact between the bit line of the memory cell and the substrate is formed in a semi-self-aligned manner. Furthermore, poly Si, WSi 2 , pressure reduction
CVD SiO 2 is sequentially deposited, a photoresist is applied (exposure process 9), and the bit lines 877a and 877b are patterned. After forming the bit line and removing the resist, an SiO 2 film is deposited on the entire surface by low pressure CVD, and the side of the bit line is covered with an insulating film 8.
Cover with 78 (Figure 8H). Next, a contact hole between the storage node electrode of the memory cell and the substrate is coated with a photoresist (exposure process 10), and an opening is formed by etching the SiO 2 film 878 and the underlying oxide film. Next, a poly-Si film to be a storage node electrode is deposited on the entire surface by low pressure CVD. Further, phosphorus (P) is ion-implanted into the entire surface of the poly-Si film, an activation annealing (N 2 annealing) treatment is performed, and a photoresist is deposited (exposure resist /
11) Then pattern storage nodes 879a and b as shown in FIG. 8H. After that, the resist is removed.
更に、第8I図に示すように、キャパシタ絶縁膜となる
べきSi3N4膜を減圧CVDにより堆積する。次に、上記Si3N
4を一部厚さまで酸化処理する。更に、その上に、キャ
パシタ・プレートとなるリン添加ポリSi膜を堆積する。
次に、これらの膜上にレジスト膜を塗布して、それらを
パターニングした(露光プロセス・12)マスクにより不
要なポリSi及びSi3N4膜を除去して、キャパシタ絶縁膜8
80及びプレート881を形成する。その後、レジスト除去
を行なう。Further, as shown in FIG. 8I, a Si 3 N 4 film to be a capacitor insulating film is deposited by low pressure CVD. Next, the above Si 3 N
4 is oxidized to a partial thickness. Further, a phosphorus-added poly-Si film serving as a capacitor plate is deposited thereon.
Next, a resist film is applied on these films, and unnecessary poly-Si and Si 3 N 4 films are removed by using a patterned (exposure process · 12) mask.
80 and plate 881 are formed. After that, the resist is removed.
更に、第8J図に示すように、レジスト膜でnチャネル
部を被覆(露光プロセス・13)し、pチャネル部のSiO2
膜878を除去する。次に、先のレジストを除去した後、
再度nチャネル部にレジスト膜882a及びbを被着(露光
プロセス・14)し、それをマスクとして、pチャネルFE
TのLDD構造の高濃度ソース・ドレイン領域となるべき領
域にボロン(B+)をイオン注入する。その後、レジスト
膜を全面除去し、活性化のためのN2アニールを行なう。Further, as shown in FIG. 8J, the n-channel portion is covered with a resist film (exposure process 13), and SiO 2 in the p-channel portion is exposed.
The film 878 is removed. Next, after removing the previous resist,
The resist films 882a and 882b are again applied to the n-channel portion (exposure process 14), and the p-channel FE
Boron (B + ) is ion-implanted into a region to be a high-concentration source / drain region of the LDD structure of T. Thereafter, the resist film is entirely removed, and N 2 annealing for activation is performed.
更に第8K図に示すように、全面にSiO2膜、BPSG膜を堆
積し、リフローにより平坦化を行なう。次に、フォトレ
ジストを被着して、パターニングを行なう(露光プロセ
ス・15)ことによりコンタクトホール884a〜eを形成す
る。次に、pチャネル部の上面をフォトレジストで被覆
(露光プロセス・16)しておいて、n型ソース・ドレイ
ンのコンタクト下部にイオン注入(リン)によりn+型の
n+コンタクト領域を形成する。上記レジストを除去し
て、nチャネル部をフォトレジストで被覆(露光プロセ
ス・17)しておいて、p型ソース・ドレインのコンタク
ト下部にイオン注入(B)によりp+型のp+コンタクト領
域を形成する。上記レジスト膜を除去して、イオン注入
層の活性化及びBPSG膜883a〜fのリフローのためのN2ア
ニールを行なう。Further, as shown in FIG. 8K, a SiO 2 film and a BPSG film are deposited on the entire surface and flattened by reflow. Next, a photoresist is applied and patterning is performed (exposure process 15) to form contact holes 884a to 884e. Next, the upper surface of the p-channel portion is covered with a photoresist (exposure process 16), and an n + -type
Form an n + contact region. After removing the resist, the n-channel portion is covered with a photoresist (exposure process 17), and the p + -type p + contact region is formed under the p-type source / drain contacts by ion implantation (B). Form. And removing the resist film, performing N 2 anneal for reflow activation and BPSG film 883a~f ion implantation layer.
更に第8L図のように、全面に下地TiNバッファ層と配
線層WSi2(タングステン・シリサイド)をCVDにより被
着し、その上にフォトレジスト膜を塗布して、所望の形
状にパターニング(露光プロセス・18)し、それをマス
クとして、シリサイド配線885a〜cをドライ・エッチン
グにより形成する。その後、不要なレジスト膜を除去す
る。N2アニール処理する。Further, as shown in FIG. 8L, a base TiN buffer layer and a wiring layer WSi 2 (tungsten silicide) are deposited on the entire surface by CVD, and a photoresist film is applied thereon, and patterned into a desired shape (exposure process). 18) Then, using the mask as a mask, silicide wirings 885a to 885c are formed by dry etching. After that, the unnecessary resist film is removed. Perform N 2 annealing treatment.
更に第8M図のように、PSG/SOG/PSGの構造を有する層
間PSG膜を堆積形成し、ポジ型レジスト・プロセスによ
り(露光プロセス・19)によりスルーホールとなるべき
場所以外をレジストで被覆した状態でドライエッチング
することによりスルーホールを形成する。その後、レジ
スト膜を除去する。Further, as shown in FIG. 8M, an inter-layer PSG film having a PSG / SOG / PSG structure was deposited and formed, and the resist was coated by a positive resist process (exposure process 19) except for the place where a through hole was to be formed. Dry etching is performed in this state to form a through hole. After that, the resist film is removed.
更に第8N図のように、Al−Iとなるべき下地TiN膜及
びAl配線層(Al99重畳%,Si1重畳%)を堆積し、その上
にネガ・プロセスにより(露光プロセス・20)レジスト
をAl配線となるべき部分上のみに残し、ドライ・エッチ
ングによりAl−I配線887a〜dをパターニング形成す
る。その後、レジスト膜を除去する。Further, as shown in FIG. 8N, an underlying TiN film to be Al-I and an Al wiring layer (Al 99% superposition, Si1 superposition%) are deposited, and a resist is exposed thereon by a negative process (exposure process 20). The Al-I wirings 887a to 887d are formed by patterning by dry etching, leaving only the portions to be wirings. After that, the resist film is removed.
更に第80図のように、プラスマSiO2/SOG(Spin−On−
Glass)/プラズマSiO2の3層からなる層間絶縁膜888を
堆積し、その上のスルーホールとなるべき部分以外をポ
ジ・プロセス(露光プロセス・21)によりレジストで被
覆した状態でドライ・エッチングによりスルーホールを
形成する。その後、レジストを除去する。次に、Al−II
となるべきAl配線層(Al99%,Si1%)を全面に被着し、
その上の配線となるべき部分のみにネガ・プロセスによ
り(露光プロセス・22)レジスト膜を被着する。それに
より、このレジスト膜をマスクとしてドライ・エッチン
グすることで、Al−II配線889a及びbを形成する。Further, as shown in FIG. 80, plasma SiO 2 / SOG (Spin-On-
Glass) / plasma SiO 2 inter-layer insulating film 888 is deposited, and dry etching is performed with a portion covered with a resist by a positive process (exposure process 21) except for the portion to be a through hole. Form a through hole. After that, the resist is removed. Next, Al-II
Al wiring layer (Al99%, Si1%) to be
A resist film is applied only on the portions to be wiring thereon by a negative process (exposure process 22). Thereby, dry etching is performed using this resist film as a mask, thereby forming Al-II wirings 889a and 889b.
更に、常圧PSG膜(ファイナル・パッシベーション)
を堆積し、その上のボンディング・パッドとなるべき部
分以外にポジ・プロセス(露光プロセス・23)によりレ
ジスト膜を被着する。このレジスト膜をマスクとして、
化学エッチングによりボンディング・パット用開口部を
形成する。Furthermore, normal pressure PSG film (final passivation)
Is deposited, and a resist film is applied by a positive process (exposure process 23) to a portion other than a portion to be a bonding pad thereon. Using this resist film as a mask,
A bonding pad opening is formed by chemical etching.
以上の各露光プロセスの内、寸法的にきびしい条件が
要求される露光プロセス・2,4,9〜11,15,及び18〜22に
対しては、本発明の各実施例の位相シフト法が有効であ
る。それらの内、第8P図に示すように、メモリアレー部
822a及びbと周辺回路823の属する平面間に大きな段差
を伴なう場合には、本発明の各実施例に示す多像面投影
露光法を活用することが有効である。又、露光プロセス
・9,18,20及び22のように周期配線を多く含む工程で
は、相互型開口(実施例・6の第6H図及び実施例・15の
第15A図〜第15F図など)のマスクを用いる位相シフト法
(位相反転シフト法)などが有効である。Of the above exposure processes, the phase shift method of each embodiment of the present invention is applied to the exposure processes 2, 4, 9 to 11, 15, and 18 to 22 in which strict conditions are required in dimensions. It is valid. Among them, as shown in Fig. 8P, the memory array section
When there is a large step between the planes 822a and 822b and the peripheral circuit 823 belong to, it is effective to utilize the multi-image projection exposure method shown in each embodiment of the present invention. In the process including a large number of periodic wirings such as the exposure processes 9, 18, 20, and 22, the mutual opening (FIG. 6H of the embodiment 6 and FIGS. 15A to 15F of the embodiment 15, etc.) The phase shift method (the phase inversion shift method) using the mask described above is effective.
(9)実施例・9 本発明のマスク・レイアウト作成上の考え方及び理論
的バック・グラウンドについて説明する。(9) Embodiment 9 The concept of creating a mask layout according to the present invention and the theoretical background will be described.
第9A図は通常の位相シフトのないマスク上のεだけ
(ウェハ上換算距離)はなれた2つの開口からの光の場
合の振幅強度u(破線)及び同エネルギー強度I(実
線)をウェハ上の主面にそう座標Xについてプロットし
たものである。(数値計算値)このように、たとえば、
5:1の縮小投影を行なった時には、位相差φ2−φ1=
△φが0又はそれと同等なときは、建設的干渉がおこ
り、実線Iの如くなり、ピークu1,u2は解像されない。FIG. 9A shows the amplitude intensity u (broken line) and the same energy intensity I (solid line) in the case of light from two apertures separated by ε (equivalent distance on the wafer) on a mask without a normal phase shift on the wafer. This is a plot of the coordinates X on the main surface. (Numerical value) Thus, for example,
When 5: 1 reduction projection is performed, the phase difference φ 2 −φ 1 =
When Δφ is equal to or equal to 0, constructive interference occurs, as indicated by the solid line I, and the peaks u 1 and u 2 are not resolved.
このような微細な近接物の投影系による解像の問題
は、レーレー(Rayleigh)によって次のように与えられ
る。すなち、2つの近接点の距離(ウェハ上換算)をδ
とすると: ここで、λは露光波長、NAiは像側の投影系のNA(開口
数)である。The problem of the resolution of such a minute proximity object by the projection system is given by Rayleigh as follows. That is, the distance between two adjacent points (converted on the wafer) is δ
Then: Here, λ is the exposure wavelength, and NA i is the NA (numerical aperture) of the projection system on the image side.
たとえば、i線の場合を考えるとλ=0.365μm、例
えばNA=0.4となり、解像限界δは約0.56μmとなる。
従って、第9A図のように波長と同程度(例えばλの200
%〜50%)の寸法のパターンを投影しようとすると、2
本の線が合体して分離できないという問題が発生する。For example, considering the case of the i-line, λ = 0.365 μm, for example, NA = 0.4, and the resolution limit δ is about 0.56 μm.
Therefore, as shown in FIG.
% To 50%), a pattern with a size of 2
A problem arises in that the lines cannot be merged and separated.
一方、第9B図のように近接する2つの開口間の光束に
位相差π(又はそれと等価)を与える(位相反転シフト
法)と、原点付近でエネルギー強度Iにシャープなへこ
みがあらわれ、その結果、ピークは2つに解像される。On the other hand, when a phase difference π (or its equivalent) is given to the light flux between two adjacent apertures as shown in FIG. 9B (phase inversion shift method), a sharp dent appears in the energy intensity I near the origin, and as a result , The peak is resolved into two.
第9C図は、実施例・3のように主開口と副開口間の位
相差Δφをπ又はそれと等価な値以外にする多像面位相
シフト法の原理を説明するための模式図である。これ
は、縮小投影系の光学作用を大幅に簡略化したものであ
る。同図において、991は露光光束(波長λ)、914はマ
スク、921aは主開口(例えば第3C図(a)のBA)、921b
は副開口(例えば第3C図(b)のBB)、dは(ウェハ上
換算)それら開口間の距離、lはマスクと像面間の距
離、l1,l2は各開口からスクリーン903(像面又はウェ
ハ)までの光路長である。スクリーン上の光強度I
(x)は次のようにして定まる。FIG. 9C is a schematic diagram for explaining the principle of the multi-image plane phase shift method in which the phase difference Δφ between the main aperture and the sub-aperture is set to a value other than π or an equivalent value as in Embodiment 3. This greatly simplifies the optical action of the reduction projection system. In the figure, 991 is an exposure light beam (wavelength λ), 914 is a mask, 921a is a main aperture (for example, B A in FIG. 3A), 921b
The sub opening (e.g. B B of Figure 3C (b)), d is the distance between (the wafer on the basis) thereof opening, l is the distance between the mask and the image plane, l 1, l 2 is the screen 903 from the opening (Optical length to image plane or wafer). Light intensity I on the screen
(X) is determined as follows.
各開口による電解強度u1,u2は、波数k、位相φ1,φ
2とすると、 u1=Aexp〔−i(kl1−φ1)〕 ……(9.2) u2=Bexp〔−i(kl2−φ2)〕 ……(9.3) となる。合成光については、 これより、lの変化分をΔl、Δφ=φ2−φ1とする
と、 となり、Δφを変化させると像面が変化することがわか
る。ただし、本モデルはラフ・モデルであり、詳細には
数値計算及び実験により補正及び確認が必要である。The electrolysis intensity u 1 , u 2 by each aperture is represented by wave number k, phase φ 1 , φ
Assuming that 2 , u 1 = Aexp [−i (kl 1 −φ 1 )] (9.2) u 2 = Bexp [−i (kl 2 −φ 2 )] (9.3) For synthetic light, From this, assuming that the change of l is Δl, Δφ = φ 2 −φ 1 , It can be seen that changing Δφ changes the image plane. However, this model is a rough model, and needs to be corrected and confirmed by numerical calculations and experiments.
(10)実施例・10 本実施例においては、本発明の各露光プロセスに適用
される投影露光用紫外光源とその周辺について説明す
る。(10) Embodiment 10 This embodiment describes an ultraviolet light source for projection exposure applied to each exposure process of the present invention and its periphery.
第10A図は利用できる露光照明系の諸特性をまとめた
図表である。同図表において、パーシャル・コヒーレン
ス(Partial Coherence)とは、一般にギリシャ文字
“σ”で表示され、その定義は、 である。ここで、NACは照明系コンデンサ・レンズのマ
スク側の開口数、NAOは露光投影レンズ系のマスク側の
開口数で、ここではNAO=0.4とする。本発明の露光に用
いる紫外光源としては、ここに示した以外にXe−Hg光源
の0.2〜0.3μm間のディープUVスペクトル(遠紫外)、
0.2μm前後のエキシマ・レーザ発光、上図に示した以
外のHgアーク発光等がある。FIG. 10A is a table summarizing various characteristics of the available exposure illumination system. In the diagram, Partial Coherence is generally denoted by the Greek letter “σ”, and its definition is It is. Here, NA C is the numerical aperture on the mask side of the illumination system condenser lens, NA O is the numerical aperture on the mask side of the exposure projection lens system, here, the NA O = 0.4. As the ultraviolet light source used for the exposure of the present invention, a deep UV spectrum (far ultraviolet) between 0.2 and 0.3 μm of a Xe-Hg light source,
Excimer laser emission around 0.2 μm, Hg arc emission other than those shown in the above figure, and the like are available.
なお、本発明に用いる照明は、いわゆるケーラー照明
(Khler)の構造となっている。しかし、それ以外の
構成による照明でも可能である。The illumination used in the present invention has a so-called Koehler illumination (Khler) structure. However, illumination with other configurations is also possible.
露光照明系の具体例については、第19A図に別途説明
する。A specific example of the exposure illumination system will be described separately with reference to FIG. 19A.
(11)実施例・11 ここでは、本発明の露光に用いる5:1縮小投影露光装
置の変形例(実施例・5に対応)を説明する。本例で
は、照明系及び露光投影系において、それぞれ同一のレ
ンズ系のみによって2つの分割光束を操作するためのレ
ンズ作用を行なうようにしているので、一対のレンズ系
を左右それぞれの光束にたいして用いた場合に問題とな
るようなレンズ系の収差の差異を考慮する必要がない利
点がある。本露光系はマスク側(物側)及びウェハ側
(像側)においてテレセントリックに構成された両側テ
レセントリック系である。(11) Embodiment 11 Here, a modified example (corresponding to embodiment 5) of the 5: 1 reduction projection exposure apparatus used for exposure according to the present invention will be described. In this example, in the illumination system and the exposure projection system, the lens operation for operating the two divided light beams is performed only by the same lens system. Therefore, a pair of lens systems is used for each of the left and right light beams. There is an advantage that it is not necessary to consider a difference in aberration of the lens system, which is a problem in the case. This exposure system is a double-sided telecentric system configured to be telecentric on the mask side (object side) and on the wafer side (image side).
第11A図は本実施例のステッパの照明系及び露光投影
系の簡略化した模式断面図である。同図において、1102
は水銀のi線等を放出する光源、Lは初期光束、1104は
ケーラー照明を構成するコンデンサ・レンズ等の照明光
学レンズ系、L1,L2はハーフ・ミラーにより同一の均一
な強度で分離された主光束及び副光束、1114aは主マス
ク、1114bは副マスク、1140aは光路長制御室(主光束に
体するもの)、1140bは副光束に対する光路長制御室、
L′は合成光束、1115は投影レンズ系、1103は被露光ウ
ェハである。FIG. 11A is a simplified schematic cross-sectional view of the illumination system and the exposure projection system of the stepper of this embodiment. In the figure, 1102
Is a light source that emits i-rays of mercury, etc., L is an initial light beam, 1104 is an illumination optical lens system such as a condenser lens that constitutes Koehler illumination, and L 1 and L 2 are separated by a half mirror with the same uniform intensity. 1114a is a main mask, 1114b is a sub-mask, 1140a is a light path length control room (which is a main light beam), 1140b is a light path length control room for a sub light beam,
L ′ is a combined light beam, 1115 is a projection lens system, and 1103 is a wafer to be exposed.
本方法では各種の収差に差が出やすいレンズ系を両光
束L1及びL2について共通としているので、同時露光可能
な面積を大きくとることができる。又、1回で露光でき
るフィールド全体にわたって位相をずれを所望の値に調
整することができ、そのために、高い解像力を得ること
ができる。Since in this method are common to various easy lens system out difference in aberration for both light beams L 1 and L 2, it is possible to increase the simultaneous exposure possible area. In addition, the phase shift can be adjusted to a desired value over the entire field that can be exposed at one time, so that a high resolution can be obtained.
なお、本実施例は第11A図のものに限定されず、たと
えば、2つの独立な光源系を利用することもできる。そ
の場合にも、下半分(マスク以降)の光学系内におい
て、主及び副光束についての主要なレンズ系1115が共通
なので、それぞれの一対のマスク上のパターンの転写特
性に対する両光学系の収差の差異に基づく悪影響を最小
限におさえることができる。This embodiment is not limited to the one shown in FIG. 11A. For example, two independent light source systems can be used. Also in this case, since the main lens system 1115 for the main and sub-beams is common in the lower half (after the mask) of the optical system, the aberration of the two optical systems with respect to the transfer characteristic of the pattern on each pair of masks. Adverse effects due to differences can be minimized.
更に、本装置は2つのマスク上のパターンを同時に一
つのウェハ上に転写する露光方法の全てに適用可能であ
る。Further, the present apparatus is applicable to all the exposure methods for simultaneously transferring the patterns on two masks onto one wafer.
また、第11A図において簡略化した光学構造について
は、第5A図及び第5B図とほぼ同一である。相異する部分
は、前段レンズ群562a及びbにあたるものが、本実施例
にはなく、第5A図の515に相等する位置に設けられた両
側テレセントリックな投影レンズ系1115があるところだ
けである。The simplified optical structure in FIG. 11A is almost the same as in FIGS. 5A and 5B. The different part corresponds to the former-stage lens groups 562a and 562b, but is not present in this embodiment, but only in the presence of a double-sided telecentric projection lens system 1115 provided at a position equivalent to 515 in FIG. 5A.
(12)実施例・12 ここでは本発明のマスクを検査するためのマスク欠陥
検査装置について説明する。(12) Embodiment 12 Here, a mask defect inspection apparatus for inspecting a mask according to the present invention will be described.
第12A図はマスク検査装置の簡略化した模式断面図で
ある。同図において、1252はe線(546nm)の単色光ソ
ース、Lは初期検査光束、L1及びL2は上記露光装置と同
様に等強度で均一に分割された分割検査光束のそれぞれ
主光束及び副光束、M1及びM2は被検査マスク、1240a及
びbは光路長制御室、1265は1:1投影レンズ系、L′は
合成検査光束、1266は光検出器である。FIG. 12A is a simplified schematic cross-sectional view of a mask inspection apparatus. In the figure, 1252 monochromatic light source of the e-line (546 nm), L is the initial inspection light beams, L 1 and L 2 each main beam split inspection light flux uniformly divided with equal intensity similarly to the above exposure apparatus, and sub beam, M 1 and M 2 to be inspected mask, 1240a and b optical path length control chamber, 1265 1: 1 projection lens system, L 'synthetic inspection light beam, 1266 indicates an optical detector.
なお、投影レンズ1265は、必要ならば1より大きい倍
率のものでもよいし、縮小するものでもよい。しかし、
縮小の場合は当該投影レンズ系が随伴パターンを解像で
きなければならない。Note that the projection lens 1265 may have a magnification larger than 1 if necessary, or may have a reduced size. But,
In the case of reduction, the projection lens system must be able to resolve the accompanying pattern.
次に、本装置の動作を説明する。第1に被検査マスク
M1がオン・マスク位相反転シフト用のマスクで、基準マ
スクM2がそれと同一の開口パターンを有するが、シフタ
・パターン(随伴パターン及び相補パターン)部に位相
シフト処理がされていないもの、すなわち、位相シフト
膜が形成されていないものの場合を説明する。この場合
は、光路制御手段1240a及びbを調整して、光路L1及びL
2を等しくすると(2nπの位相差でもよい)、合成像で
は、正常な場合は全くシフタ・パターンが見えないこと
になる。一方、位相シフト膜の厚さが異常な場合は、そ
の部分が明部となって検出器1266によって検出される。
この場合、対応する主パターンは明部として結像するの
で、欠陥部と主パターンの相互関係が明確に把握されえ
る。Next, the operation of the present apparatus will be described. First, the mask to be inspected
In mask M 1 is for on-mask phase inversion shift, the reference mask M 2 has the identical opening patterns, the shifter pattern that the (associated pattern and complementary pattern) portion is not phase shifted processing, i.e. The case where no phase shift film is formed will be described. In this case, by adjusting the optical path control means 1240a and b, the optical path L 1 and L
If 2 is equal (a phase difference of 2nπ may be used), the shift pattern will not be visible at all in the composite image under normal conditions. On the other hand, when the thickness of the phase shift film is abnormal, the portion becomes a bright portion and is detected by the detector 1266.
In this case, since the corresponding main pattern is imaged as a bright portion, the mutual relationship between the defective portion and the main pattern can be clearly grasped.
第2にマルチ・マスク位相反転シフト用のマスク検査
において、被検査マスクM1,M2がそれぞれ主マスク及び
副マスクの場合について説明する。この場合、光路長制
御手段1240a及びbを調整して、2つの光路L1,L2間で位
相差が0又はそれと等価になるように設定すると、像面
には主パターンと副パターン(随伴パターン)の両方の
合成パターンが結像される。従って、その合成パターン
とマスクの設計パターン情報を電気的に比較して欠陥を
総合的に判定することができる。Secondly, a description will be given of a case where the masks M 1 and M 2 to be inspected are a main mask and a sub-mask, respectively, in a mask inspection for multi-mask phase inversion shift. In this case, if the optical path length control means 1240a and 1240b are adjusted so that the phase difference between the two optical paths L 1 and L 2 is equal to or equal to 0, the main surface and the sub-pattern (associative) are formed on the image plane. Pattern) are imaged. Therefore, the defect can be comprehensively determined by electrically comparing the combined pattern and the mask design pattern information.
第3にマルチ・マスク位相反転シフト用のマスク検査
(位相差がπ以外のものも含む)において、被検査マス
クM1,M2が両方とも露光投影系によっては解像しえない
随伴パターンを有する同一パターンであるべきマスク同
志である場合について説明する。この場合、光露長調整
手段1240a及びbを調整して位相差をπ又はそれと等価
な値に設定すると、正常な随伴パターンの合成像は消滅
するか又は一般の場合と比較して微弱なものとなる。一
方、異常パターンがあると、その部分だけ説明な明部と
なる。Third, in a mask inspection for a multi-mask phase inversion shift (including a mask having a phase difference other than π), both of the inspection target masks M 1 and M 2 remove accompanying patterns that cannot be resolved by the exposure projection system. A description will be given of a case where the masks are the same and have the same pattern. In this case, if the light dew length adjusting means 1240a and b are adjusted to set the phase difference to π or an equivalent value, the composite image of the normal accompanying pattern disappears or is weaker than the general case. Becomes On the other hand, if there is an abnormal pattern, only that part becomes a clear bright part.
(13)実施例・13 本実施例はDRAM等のメモリICの如く、表面に高低差の
あるチップ領域を有するウェハの縮小投影露光に適用し
て有効な技術に関する。(13) Embodiment 13 This embodiment relates to a technology effective when applied to reduced projection exposure of a wafer having a chip region having a height difference on the surface, such as a memory IC such as a DRAM.
第13A図は同実施例のステップ・アンド・リピート型
5:1縮小投影露光装置の簡略化正断面図(光学系)であ
る。同図において、1302a,bはそれぞれ独立な同一波長
の単色光源(例えばi線)、L1,L2はそれぞれ主光束及
び副光束、1304a,bはそれぞれ主及び副露光照明レンズ
系(ケーラー照明)、1314aは盆地(メモリICの場合で
は周辺回路)を露光するための主マスク、1314bは高原
(メモリの場合はメモリ・セル又はメモリ・マット部)
を露光するための副マスク、1334i及び1334jはチップ上
の高原部に対応する遮蔽部、1334kはチップ上の周辺回
路パターンに対応する主パターン部、1344kはチップ上
の盆地部に対応する遮蔽部、1344i及びjはチップ上の
メモリ・マットに対応する副パターン部、L′はハーフ
・ミラーによる合成光束、1315は物側及び像側がテレセ
ントリックに構成された縮小投影レンズ系、1303は被露
光ウェハ、1313i及びjは高原(メモリ・マット部)、1
313k又は1324は盆地(周辺回路部)である。FIG. 13A shows a step-and-repeat type of the embodiment.
1 is a simplified front sectional view (optical system) of a 5: 1 reduction projection exposure apparatus. In the figure, 1302a, monochromatic light source (e.g., i-line) of b are each independently identical wavelengths, L 1, L 2 each main beam and sub beam, 1304a, b, respectively main and auxiliary exposure illumination lens system (Koehler illumination ), 1314a is the main mask for exposing the basin (peripheral circuit in case of memory IC), and 1314b is the plateau (memory cell or memory mat part in case of memory)
1334i and 1334j are shielding portions corresponding to the plateau portion on the chip, 1334k is a main pattern portion corresponding to the peripheral circuit pattern on the chip, and 1344k is a shielding portion corresponding to the basin portion on the chip. , 1344i and j are sub-pattern portions corresponding to the memory mat on the chip, L 'is a combined light beam by a half mirror, 1315 is a reduction projection lens system in which the object side and the image side are telecentric, and 1303 is a wafer to be exposed. , 1313i and j are the plateau (memory mat part), 1
313k or 1324 is a basin (peripheral circuit part).
第13b図は露光の単位ステップに対応するウェハ上の
領域の配置を示す上面図である。同図において1313と破
線で囲む領域は単位ステップにより露光される全領域、
すなわち、単位露光領域、1321及び1322は、それぞれ第
1及び第2のチップ領域、1323及び1324はそれぞれのチ
ップ領域の周辺回路部、1313kは盆地又は谷間にあたる
主露光部(破線で区切られた長細い長方形の部分)、13
13i及びjは(破線で区切られた両側)高原又は台地に
あたる副露光部である。FIG. 13b is a top view showing the arrangement of regions on the wafer corresponding to unit steps of exposure. In FIG. 13, the area surrounded by a broken line 1313 is the entire area exposed by the unit step,
That is, unit exposure areas, 1321 and 1322 are first and second chip areas, respectively, 1323 and 1324 are peripheral circuit parts of each chip area, and 1313k is a main exposure part corresponding to a basin or a valley (length divided by a broken line). Thin rectangular part), 13
13i and j are sub-exposure portions corresponding to a plateau or a plateau (both sides separated by broken lines).
次に本発明の縮小投影露光装置の動作を説明する。本
方式では、露光領域1313は2つのマスク1314a及び1314b
にわけられる。これは、たとえば、メモリマット領域13
13i及びj、並びに周辺回路部1313kにあたる。これらの
領域には、通常図に示す(第13A図)ような、段差を伴
う場合が多い。このような場合には、それぞれの領域を
別々のマスク上のパターンとし、それらのマスクを別々
にZ軸(光軸と同じ)方向に移動させて、各領域の像が
ウェハ上のレジスト膜の各々対応する平面に結像するよ
うに調整した状態で同時に露光する。Next, the operation of the reduction projection exposure apparatus of the present invention will be described. In this method, the exposure area 1313 includes two masks 1314a and 1314b.
It is divided into This is, for example, the memory mat area 13
13i and j and the peripheral circuit unit 1313k. These areas often have a step as shown in the normal drawing (FIG. 13A). In such a case, each area is formed as a pattern on a separate mask, and the masks are separately moved in the Z-axis (same as the optical axis) direction so that an image of each area is formed on the resist film on the wafer. Exposure is performed at the same time while adjusting to form an image on the corresponding plane.
この場合、光源には同一波長の光源ランプ等を複数個
用いるが、両方の波長に差があると、投影レンズ系1315
の色収差の影響が出るので、これを回避するためには、
実施例・12のように単一の光源からの光束を分割するよ
うにしてもよい。In this case, a plurality of light source lamps or the like having the same wavelength are used as the light source. If there is a difference between both wavelengths, the projection lens system 1315 is used.
In order to avoid this, the effect of the chromatic aberration of
The luminous flux from a single light source may be split as in the twelfth embodiment.
なお、本ステッパでは投影レンズ系1315を光束L1,L2
について共通とするとともに、両側(物側及び像側)テ
レセントリックな構成としているので、各マスクのZ軸
方向への微小な移動によって、その倍率を変化させるこ
となく、その結像位置を変化させることができる。In this stepper, the projection lens system 1315 converts the light fluxes L 1 and L 2
Are common and both sides (the object side and the image side) are telecentric, so that a slight movement in the Z-axis direction of each mask changes its imaging position without changing its magnification. Can be.
(14)実施例・14 本実施例は同一マスク上の所定の部分に位相を反転さ
せるための透明膜を形成して行なう位相シフト露光法
(本願においては、「オン・マスク位相シフト法」と呼
称する。)を適用したものである。(14) Embodiment 14 In the present embodiment, a phase shift exposure method (in this application, referred to as “on-mask phase shift method”) is performed by forming a transparent film for inverting the phase on a predetermined portion on the same mask. ) Is applied.
第14A図は同実施例のステップ・アンド・リピート方
式5:1縮小投影露光装置の簡略化正断面図(光学系)で
ある。同図において、1402a及びbは相互に独立なi線
等の単色露光光源、L1及びL2は主光束及び副光束、1404
a及びbはケーラー照明を構成する照明レンズ系、1414a
及びbは、低地(ウェハ上の)部分の所定のパターンを
露光するための主マスク、1414bはウェハ上の高地部分
の所定のパターンを露光するための副マスク、1414x及
びyは合成石英マスク基板、1414m及びnはクロム遮光
部、1414p及びqはパターンに対応する主開口部、1414s
及びtは位相シフタに対応する開口部上に設けられた位
相反転用透明膜、L′はハーフミラーによる合成光束、
1415は物及び像側の両側がテレセントリックに構成され
た5:1縮小投影レンズ系、1413kはウェハ上(ウェハは14
03)の低地部分、1413iはウェハ上の高地部分である。FIG. 14A is a simplified front sectional view (optical system) of the step-and-repeat type 5: 1 reduction projection exposure apparatus of the embodiment. In the figure, 1402a and b monochromatic exposure light source such as independent i-line with one another, L 1 and L 2 are the main beam and sub beam, 1404
a and b are illumination lens systems constituting Koehler illumination, 1414a
And b are a main mask for exposing a predetermined pattern in a lowland (on the wafer) portion, 1414b is a sub-mask for exposing a predetermined pattern in a highland portion on the wafer, and 1414x and y are synthetic quartz mask substrates. , 1414 m and n are chrome light shielding portions, 1414 p and q are main openings corresponding to the pattern, 1414 s
And t are a transparent film for phase inversion provided on the opening corresponding to the phase shifter, L ′ is a combined light beam by a half mirror,
1415 is a 5: 1 reduction projection lens system in which both the object and image sides are telecentric, and 1413k is on the wafer (wafer is 14
03) is a lowland portion, and 1413i is a highland portion on the wafer.
第14B図はウェハ1403上で単位露光領域を示し、本発
明の露光方法を説明するための上面図である。同図にお
いて、1413は単位露光領域、1421及び1422はメモリなど
のチップに対応するチップ領域、1423及び1424はそれぞ
れのチップ上の低地に対応する周辺回路部等、1451aは
第14A図に示す如く開口部1414pが設けられている部分、
1451bは同様に開口部1414qが設けられている部分であ
る。FIG. 14B is a top view showing a unit exposure area on the wafer 1403 and explaining the exposure method of the present invention. In FIG. 14, reference numeral 1413 denotes a unit exposure area, 1421 and 1422 denote chip areas corresponding to chips such as memories, 1423 and 1424 denote peripheral circuit portions corresponding to lowlands on the respective chips, and 1451a denotes as shown in FIG. 14A. A portion provided with an opening 1414p,
Reference numeral 1451b similarly denotes a portion provided with an opening 1414q.
第14C図は先の低地部及び高地部の所定のパターン部1
451a及びbが孤立Al配線のような長細いパターンの場合
のマスクの具体例を示すマスクの平面図である。本マス
クは、ネガ型レジスト・プロセスに対応する。同図にお
いて、1414p及び1414qは、それぞれAl配線に対応する開
口パターン、1414g及びhは、それぞれシフタに対応す
るスリット状開口パターン、1414s及びtはその上に形
成された位相反転膜である。FIG. 14C shows the predetermined pattern portion 1 in the lowland portion and the highland portion.
FIG. 14 is a plan view of a mask showing a specific example of a mask when 451a and b are long and thin patterns such as isolated Al wirings. This mask corresponds to a negative resist process. In the figure, reference numerals 1414p and 1414q denote opening patterns corresponding to Al wirings, 1414g and h denote slit opening patterns respectively corresponding to shifters, and 1414s and t denote phase inversion films formed thereon.
本実施例のステッパの動作等については前記実施例・
13と全く同じであるので省略する。本実施例では、段差
を有する2つの領域を同時にオン・マスク位相シフト法
により露光できるので、先の実施例・8に示すような段
差の大きいDRAM等の微細寸法で、通常のプロセスでは解
像できないような露光工程に適用して有効である。本方
法は、あらゆるタイプのオン・マスク位相シフト法に有
効である。Regarding the operation of the stepper of the present embodiment,
This is exactly the same as 13 and will not be described. In this embodiment, two areas having a step can be simultaneously exposed by the on-mask phase shift method. Therefore, in a fine dimension of a DRAM having a large step as shown in the previous embodiment 8, resolution can be reduced in a normal process. This is effective when applied to an exposure step that cannot be performed. The method is valid for any type of on-mask phase shift method.
(15)実施例・15 本実施例は、本発明のマルチ・マスク位相シフト法又
はオン・マスク位相シフト法を応用した周期又は概周期
Al配線パターン等の形成方法に関する。(15) Embodiment 15 This embodiment is directed to a cycle or an approximate cycle to which the multi-mask phase shift method or the on-mask phase shift method of the present invention is applied.
The present invention relates to a method for forming an Al wiring pattern and the like.
第15A〜C図は本実施例15A〜Cの対象となるAl周期パ
ターン(ウェハ上)の概略を示すウェハ上面図である。
第15A図において、1503はウェハ上面、1553は特異パタ
ーン、1559及び1560は隣接パターン、1551及び1552は残
余の周期パターンである。第15B図において、1556は特
異パターン、1561及び1562はその隣接パターン1554及び
1555は残余の周期パターン、1503はウェハ上面である。
第15C図において、1558は周期Al配線パターンの端部に
あたる特異パターン、1557は残余の周期パターン、1503
はウェハ上面である。FIGS. 15A to 15C are wafer top views schematically showing Al periodic patterns (on the wafer) to which the present embodiments 15A to 15C are applied.
In FIG. 15A, 1503 is the upper surface of the wafer, 1553 is the unique pattern, 1559 and 1560 are adjacent patterns, and 1551 and 1552 are the remaining periodic patterns. In FIG.15B, 1556 is a unique pattern, 1561 and 1562 are adjacent patterns 1554 and
1555 is the remaining periodic pattern, and 1503 is the upper surface of the wafer.
In FIG. 15C, 1558 is a peculiar pattern corresponding to the end of the periodic Al wiring pattern, 1557 is the remaining periodic pattern,
Is the upper surface of the wafer.
第15D図は上記の第15A図に対応するマスク上のレイア
ウト又は重畳レイアウト図であり、実線は主マスクの開
口パターンの境界を示し、破線は副マスクの開口パター
ンの境界を示す。オン・マスク位相シフト・マスクの場
合は、実線が位相シフト量“0"の開口パターン、破線が
位相シフト量“π”の開口パターンに対応する。寸法は
第15D図〜第15F図については、Al線幅が0.3〜0.4μm、
各図形は等倍で描かれている。FIG. 15D is a layout or superimposed layout diagram on the mask corresponding to FIG. 15A described above, wherein a solid line indicates the boundary of the opening pattern of the main mask, and a broken line indicates the boundary of the opening pattern of the sub-mask. In the case of the on-mask phase shift mask, the solid line corresponds to the opening pattern with the phase shift amount “0”, and the broken line corresponds to the opening pattern with the phase shift amount “π”. The dimensions are as follows: Figures 15D to 15F show that the Al line width is 0.3 to 0.4 μm,
Each figure is drawn at the same magnification.
第15D図において、(以下、主にマルチ・マスク位相
反転シフト法の場合について説明する)1514は石英マス
ク基板、1559aは主マスク上のAl線1559に対応する主開
口パターン、1559bはそれに随伴した副マスク上のシフ
タ・パターン、1553bはAl線1553に対応する副マスク上
の主開口パターン、1560aはAl線1560に対応する主マス
ク上の主開口パターン、1560bはそれに随伴した副マス
ク上のシフタ・パターン、1559cは両側のAl線に対応す
る開口1559a及び1560aから当距離にあることから生じる
ことがあるゴーストを打消すための補助開口パターンで
ある。In FIG. 15D, 1514 is a quartz mask substrate, 1559a is a main opening pattern corresponding to the Al line 1559 on the main mask, and 1559b is associated therewith (hereinafter mainly described in the case of the multi-mask phase inversion shift method). Shifter pattern on sub-mask, 1553b is main opening pattern on sub-mask corresponding to Al line 1553, 1560a is main opening pattern on main mask corresponding to Al line 1560, 1560b is shifter on sub-mask accompanying it The pattern 1559c is an auxiliary opening pattern for canceling a ghost that may be caused by being at the same distance from the openings 1559a and 1560a corresponding to the Al lines on both sides.
第15E図は先の第15D図と同様な第15B図に対応するマ
スク・レイアウト図である。同図において、1514はマス
ク基板、1556aは第15B図のAl線1556に対応する主開口部
(主マスク上の)、1556b及びb′はそれに随伴する副
マスク上のシフタ・パターン、1561b及び1562bはそれぞ
れ1561及び1562に対応する副マスク上の開口パターンで
ある。FIG. 15E is a mask layout diagram corresponding to FIG. 15B, similar to FIG. 15D. In the figure, reference numeral 1514 denotes a mask substrate, 1556a denotes a main opening (on the main mask) corresponding to the Al line 1556 in FIG. 15B, 1556b and b 'denote shifter patterns on the sub-mask associated therewith, 1561b and 1562b Are opening patterns on the sub-mask corresponding to 1561 and 1562, respectively.
第15F図は先の第15D図及び第15E図と同様な第15C図に
対応するマスク・レイアウト図である。同図において、
1558aは第15C図の端部Al配線1558に対応する主マスク上
の主開口部、1558bはそれに対応する副マスク上のシフ
タ・パターン、1557bは内側のAl線1557の一つに対応す
る副マスク上の主開口部、1514はマスク基板である。FIG. 15F is a mask layout diagram corresponding to FIG. 15C, similar to FIGS. 15D and 15E. In the figure,
1558a is a main opening on the main mask corresponding to the end Al wiring 1558 in FIG. 15C, 1558b is a shifter pattern on the corresponding sub-mask, and 1557b is a sub-mask corresponding to one of the inner Al lines 1557. The upper main opening 1514 is a mask substrate.
次に、これらのマスクの使用方法について説明する。
まず、第15C図及び第15F図について説明する。このよう
な密集周期パターンでは、第6H図のタイプのマスク・レ
イアウトを用いるが、この場合、周期パターンの端部で
は、第9B図の振幅分布から推察されるように、端部Al線
1558の外側半分については、隣接するシフタ・パターン
(相補主パターン)がないため、線幅がブロードになっ
てしまう。そこで、その不要な広がりをキャンセルする
ように付加的な随伴開口パターン(シフタ)1558bを設
ける。Next, how to use these masks will be described.
First, FIG. 15C and FIG. 15F will be described. In such a dense periodic pattern, a mask layout of the type shown in FIG. 6H is used.
As for the outer half of 1558, there is no adjacent shifter pattern (complementary main pattern), so that the line width becomes broad. Therefore, an additional accompanying opening pattern (shifter) 1558b is provided so as to cancel the unnecessary spread.
次に第15B図及び第15E図の場合を説明する。このよう
な周期パターンにおいて、第6H図の如く交互に“π”等
はそれと等価な位相シフトをもつマスク・レイアウトを
使用するが、第15B図の如く一本だけ突出しているよう
な場合又は、数本(又は一本)ごとに突出している場合
には、その突出部のAl配線等1556が先と同じ理由で、不
所望に太くなるという問題がある。これを避けるために
シフタ・パターン1556b及びb′を設けている。Next, the case of FIGS. 15B and 15E will be described. In such a periodic pattern, “π” etc. alternately use a mask layout having a phase shift equivalent thereto as shown in FIG. 6H, but when only one protrudes as shown in FIG. 15B, or In the case of protruding every few lines (or one line), there is a problem that the Al wiring or the like 1556 of the protruding portion becomes undesirably thick for the same reason as described above. To avoid this, shifter patterns 1556b and b 'are provided.
次に第15A図及び第15D図の場合を説明する。このよう
な周期パターンにおいても第6H図の如く交互に“π”
(又はそれと等価)の位相シフトをもつマスク・レイア
ウトを使用するが、第15A図の如く一本だけが短い場合
(一本ごと又は数本ごとに短い場合も同じ)には、その
両側のAl配線等1559及び1560のそれぞれの内側が不所望
に太くなるという第1の問題が発生する。更に第9B図に
示す振幅の谷間が重なるような寸法のときは、それらの
中間にゴーストが現われるという第2の問題が発生す
る。この第1の問題を解決するために随伴シフト・パタ
ーン1559b及び1560bを設けている。又、第2の問題を解
決するために、補助パターン1559c(補助随伴パター
ン)を設けている。Next, the case of FIGS. 15A and 15D will be described. Even in such a periodic pattern, “π” is alternately applied as shown in FIG. 6H.
A mask layout having a phase shift of (or its equivalent) is used, but when only one is short as shown in FIG. A first problem occurs that the inside of each of the wirings 1559 and 1560 becomes undesirably thick. Further, when the valleys of the amplitude shown in FIG. 9B are overlapped with each other, a second problem that a ghost appears in the middle thereof occurs. To solve the first problem, the associated shift patterns 1559b and 1560b are provided. In order to solve the second problem, an auxiliary pattern 1559c (auxiliary accompanying pattern) is provided.
以上説明した以上の技法は、以下のプロセスの密集パ
ターン部に適用すると特に有効である。すなわち、第7I
図におけるプロセス・7P2,7P4,7P7,7P10,及び及び7P1
2、実施例・8における露光プロセス・2,4,9,11,18,20,
及び22等である。なお、マスク及び露光の方式は、オン
・マスク位相シフトでもマルチ・マスク位相シフトのど
ちらでもよい。The above techniques described above are particularly effective when applied to a dense pattern portion in the following process. That is, 7I
Processes in the figure 7P2, 7P4, 7P7, 7P10, and 7P1
2. Exposure process in Example 8: 2, 4, 9, 11, 18, 20,
And 22 mag. The mask and exposure method may be either on-mask phase shift or multi-mask phase shift.
(16)実施例・16 本実施例は本発明のウェハの露光に用いるフォト・レ
ジストの説明である。レジストは露光に用いる単色紫外
光源の波長によって、第16A図のうちから選択すること
ができる。(16) Embodiment 16 This embodiment is an explanation of a photoresist used for exposing a wafer of the present invention. The resist can be selected from FIG. 16A according to the wavelength of the monochromatic ultraviolet light source used for exposure.
レジストは、例えば、0.6μmの厚さにスピン・コー
タにより、ウェハの上主面の全面に均一に塗布する。The resist is applied uniformly over the entire upper main surface of the wafer to a thickness of, for example, 0.6 μm by a spin coater.
(17)実施例・17 本実施例はペア・マスク又はマルチ・マスク位相シフ
ト法に用いるマスクの改良に関するものである。(17) Embodiment 17 This embodiment relates to an improvement of a mask used for a pair mask or a multi-mask phase shift method.
第17A図は同法によるステップ・アンド・リピート型
5:1縮小投影露光装置の光学系の主要部の略式断面図で
ある。同図において、1702はHgランプ等のi線等の紫外
単色光源、1704はケーラー照明を形成する照明光学レン
ズ系、Lは照明光、L1及びL2は分割照明光、1714a及び
bは主分割光及び副分割光に対応する主マスク及び副マ
スク、1751aは第1の孤立パターンに対応する第1の主
開口パターン、1754bは第2の孤立パターンに対応する
第2の主開口パターン、1752a及び1753aは上記第2の主
開口パターンに付随した第2の副開口パターン(すなわ
ち、シフタ)、1755b及び1756bは上記第1の主開口パタ
ーンに随伴した第1の副開口パターン、1740a及びb
は、それぞれ第5C図に示すような光路長調整手段又は同
調整室、L′は合成光、1715は5:1縮小投影レンズ系、1
703は被露光ウェハ、1709は上記ウェハ1703上に均一に
塗布されたフォト・レジスト膜である。Figure 17A shows a step-and-repeat type using the same method
FIG. 2 is a schematic sectional view of a main part of an optical system of a 5: 1 reduction projection exposure apparatus. In the figure, 1702 is Hg lamp i rays ultraviolet monochromatic light source of, 1704 illumination optical lens system for forming a Koehler illumination, L is the illumination light, L 1 and L 2 are split illumination light, 1714a and b are primarily A main mask and a sub-mask corresponding to the divided light and the sub-divided light, 1751a is a first main opening pattern corresponding to the first isolated pattern, 1754b is a second main opening pattern corresponding to the second isolated pattern, 1752a And 1753a are second sub-opening patterns (ie, shifters) associated with the second main opening pattern, 1755b and 1756b are first sub-opening patterns associated with the first main opening pattern, 1740a and b
Are optical path length adjusting means or adjusting chambers as shown in FIG. 5C, L 'is synthetic light, 1715 is a 5: 1 reduction projection lens system, 1
Reference numeral 703 denotes a wafer to be exposed, and reference numeral 1709 denotes a photoresist film uniformly coated on the wafer 1703.
第17B図は、多数の孤立パターンに対応する主開口パ
ターンがどのように主マスク及び副マスク上に分配され
るかを示す重ね合せマスク平面レイアウト図である。同
図において、1714b上に1714aを重ねたときのマスク基
板、1733は同時露光されるパターン部(ワン・ショット
分)、破線の正方形内の実線による円は主マスク1714a
上の各主開口パターン、破線による円は副マスク1714b
上の各主開口パターンである。FIG. 17B is a layout plan of a superposed mask showing how main opening patterns corresponding to a large number of isolated patterns are distributed on the main mask and the sub-mask. In the same drawing, a mask substrate when 1714a is overlaid on 1714b, a pattern portion (one shot) to be simultaneously exposed, and a solid circle in a dashed square are the main mask 1714a.
The upper main opening patterns and circles indicated by broken lines are sub-masks 1714b.
These are the upper main opening patterns.
このように、主開口パターンを両マスク上に均等に分
布させることによって、両マスクの露光光による加熱を
ほぼ同一かつ均一にすることができる。As described above, by uniformly distributing the main opening patterns on both masks, heating of both masks by exposure light can be made substantially the same and uniform.
(18)実施例・18 第18A図は、本発明の一実施例の多マスク位相シフト
法(ペア・マスク・フェーズ・シフト法)を実施するた
めのステップ・アンド・リピート方式5:1縮小投影露光
装置(ステッパ)の露光光学系の模式正断面図である。
同図において、1802はHgランプのi線の如き露光用光源
(詳細は実施例・10)、Lは原露光光束、L1は分割され
た主露光光束、L2は同じく分割された副露光光束、1851
は光分割用ハーフミラー1806を収納するプリズム、1840
は第2A図の205、第5C図、又は以下の例に示すような位
相調整又は光路長調整手段すなわちシフタ、1808a及び1
807bはそれぞれ主光束及び副光束用ミラー、1804a及び1
804bはそれぞれケーラー照明(Khler)を形成するコ
ンデンサー6を収納するプリズム、1840は第2A図の20
5、第5C図、又は以下の例に示すような位相調整又は光
路長調整手段すなわちシフタ、1808a及び1807bはそれぞ
れ主光束及び副光束用ミラー、1804a及び1804bはそれぞ
れケーラー照明(Khler)を形成するコンデンサーレ
ンズ、1814a及びbはそれぞれ主及び副マスク、1854は
合成用ハーフミラー1813を収納する合成用プリズム、
L′は合成用光束、1815は5:1縮小投影レンズ系で物及
び像側の両側においてテレセントリックに構成されてい
る。1803は被露光ウェハ、1881は第5A図及び第19A図に
示すようなウェハ・ステージである。(18) Embodiment 18 FIG. 18A is a step-and-repeat 5: 1 reduced projection for implementing a multi-mask phase shift method (pair mask phase shift method) according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic front sectional view of an exposure optical system of an exposure apparatus (stepper).
In the figure, 1802 is Hg lamp i-line exposure light source (details Example-10) such as a, L is the original exposure light beam, L 1 is the main exposure light beams split, L 2 is also divided subsidiary exposure Luminous flux, 1851
Is a prism that houses the half mirror 1806 for light splitting, 1840
2A, FIG. 5C, or a phase or optical path length adjusting means or shifter, 1808a and 1 as shown in the example below.
807b is a mirror for main beam and sub beam, 1804a and 1
804b is a prism for accommodating a condenser 6 forming a Koehler illumination (Khler), and 1840 is a prism 20 in FIG. 2A.
5, a phase adjusting or optical path length adjusting means as shown in FIG. 5C or the following example, ie, a shifter, 1808a and 1807b respectively form a main beam and a sub beam mirror, and 1804a and 1804b respectively form a Koehler illumination (Khler). Condenser lenses, 1814a and 1814b are main and sub-masks, respectively, 1854 is a combining prism that houses a combining half mirror 1813,
L 'is a light beam for synthesis, and 1815 is a 5: 1 reduction projection lens system which is telecentric on both the object side and the image side. Reference numeral 1803 denotes a wafer to be exposed, and 1881 denotes a wafer stage as shown in FIGS. 5A and 19A.
本実施例においては、ウェハを貫通する主露光光軸と
光源を貫通する主照明光光軸が直交しているので、主及
び副分割光の光路をほぼ対称に構成することが比較的簡
単に行なえる。In this embodiment, since the main exposure optical axis passing through the wafer and the main illumination optical axis passing through the light source are orthogonal to each other, it is relatively easy to configure the optical paths of the main and sub-divided light beams substantially symmetrically. I can do it.
なお、本装置は、位相シフト法に限らず、本願の他の
実施例に示した2つのマスクを用いる露光方法に広く適
用できることは、いうまでもない。It is needless to say that the present apparatus can be widely applied not only to the phase shift method but also to the exposure method using two masks described in other embodiments of the present application.
(19)実施例・19 本実施例では、本発明のペア・マスク位相シフト法
(マルチ・マスク位相シフト法)を実施するための露光
照明系の具体例と露光光学系の他の一つの例を説明す
る。(19) Embodiment 19 In this embodiment, a specific example of an exposure illumination system for performing the pair mask phase shift method (multi-mask phase shift method) of the present invention and another example of the exposure optical system will be described. Will be described.
第19A図は本実施例のステップ・アンド・リピート型
5:1縮小投影露光装置の露光光学系の模式正断面図であ
る。同図において、1902は超高圧水銀ランプ、1982は楕
円面鏡、Lは原露光照明光束、1983は第1反射鏡(例え
ばAlミラー)、1985はシャッタ、1986はフライアイ・レ
ンズ、1987はアパーチャ、1988はフィルタ(例えばショ
ート・カット・フィルタ)、1984は第2反射鏡(例えば
コールド・ミラー)、1904はケーラー照明を構成するコ
ンデンサ・レンズ、1906は原露光光束Lを主及び副露光
光束L1,L2に分割するためのハーフミラー、1940は他の
実施例に示す光路長調整手段又は位相シフト板(第2A図
の205、第5A図の540a,bその他)、1907bは副光束L2に対
する偏向鏡、1914は主パターン及び副パターンを搭載し
たマスク、1961は他の例と同様にマスクを保持してXYZ
及びθ方向更には傾きの調整を行なうマスク・ホール
ダ、1961cはその中央の開口部、1964a及びbは主及び副
光束に対応するそれぞれの物側投影レンズ系、1949aは
主光束L1に対する偏向鏡、1913は主光束L1と副光束L2を
合成して合成光L′とするための合成用ハーフミラー、
1954はハーフミラーを収納するための合成用プリズム、
1915は先の物側レンズ系1964a及び1964bとは別に物側及
び像側の両側テレセントリック(実施例・11同様)に構
成された5:1縮小投影レンズ系の一部をなす像側レンズ
系、1903は被露光ウェハ、1976はθ駆動テーブルを兼ね
るウェハ吸着台、1977は上下方向すなわちZ軸移動台、
1979は水平方向の一方向すなわちX軸移動台、1980は水
平方向の他の方向すなわちY軸移動台である。FIG. 19A shows a step-and-repeat type of this embodiment.
FIG. 2 is a schematic front sectional view of an exposure optical system of a 5: 1 reduction projection exposure apparatus. In the figure, 1902 is an ultra-high pressure mercury lamp, 1982 is an ellipsoidal mirror, L is an original exposure illumination light beam, 1983 is a first reflecting mirror (for example, an Al mirror), 1985 is a shutter, 1986 is a fly-eye lens, and 1987 is an aperture. , 1988 is a filter (for example, a short cut filter), 1984 is a second reflecting mirror (for example, a cold mirror), 1904 is a condenser lens constituting Koehler illumination, and 1906 is the original exposure light beam L and the main and auxiliary exposure light beams L. 1, a half mirror for splitting the L 2, 1940 another optical path length adjusting means shown in the embodiments or phase shift plate (205 FIG. 2A, the Figure 5A 540a, b others), 1907b is sub beam L Deflection mirror for 2 ; 1914, a mask on which the main pattern and sub-pattern are mounted; 1961, XYZ
And θ directions more mask holder for adjusting the inclination, 1961C is the opening of the center, each of the object-side projection lens system 1964a and b corresponding to the main and sub light beams, 1949A deflection mirror for main luminous flux L 1 , 1913 are combining half mirrors for combining the main light beam L 1 and the sub light beam L 2 to obtain a combined light L ′.
1954 is a combining prism for storing a half mirror,
1915 is an image-side lens system that forms a part of a 5: 1 reduction projection lens system configured to be telecentric on both the object side and the image side separately from the previous object-side lens systems 1964a and 1964b (similar to Embodiment 11), 1903 is a wafer to be exposed, 1976 is a wafer suction table also serving as a θ drive table, 1977 is a vertical direction, that is, a Z-axis moving table,
Reference numeral 1979 denotes one direction in the horizontal direction, that is, an X-axis slide, and 1980 denotes another direction in the horizontal direction, that is, a Y-axis slide.
本実施例では、マスク基板が単一なので、主及び副マ
スク間での合せが不要となる。In the present embodiment, since there is only one mask substrate, there is no need for alignment between the main and sub masks.
(20)実施例・20 本実施例では、他の実施例で示した光路長調整手段又
はシフタ板として使用できる2次元局所可変シフタ板に
ついて説明する。(20) Embodiment 20 This embodiment describes a two-dimensional locally variable shifter plate which can be used as an optical path length adjusting means or a shifter plate shown in other embodiments.
第20A図は本実施例の可変シフタを第19A図のシフト板
1940と置換又はそれに追加したときの、ステッパの簡略
化正断面図である。同図において、2002は第10A図及び
第19A図に示すような紫外又は遠視外光源、Lは原露光
光束、2091は原露光光束のフィールド上の座標(x,y)
の位相を測定するための位相検出器すなわちスキャナ、
2006は原露光光束Lを主光束L1と副光束L2に分割するた
めのハーフミラー、2040は主光束L1の座標(x,y)の位
相と副光束L2の同座標の位相との差Δφ(x,y)を局所
的(各微小部分について)に所望の値に設定するための
2次元可変位相シフト板又はシフタ、L1(x,y)及びL2
(x,y)で各光束L1及びL2の座標(x,y)の部分を示す。
2014は、一枚のマスク上の隔離した場所に主パターン及
び副パターンを搭載したマスクであり、図はマスクの各
部の厚さが異なり、マスク通過の際の位相のずれが座標
(x,y)に依存することを誇張して示す。2049aは主光束
L1のための偏向ミラー、2013は主光束L1及び副光束L2を
合成してL′を得るための合成用ハーフミラー、φ
1(x,y)及びφ2(x,y)はそれぞれ合成直前の基準面
におけるL1(x,y)及びL2(x,y)の位相、2015はそれ単
独で又は他のレンズ群とともに5:1縮小投影系を構成す
る投影レンズ系で物側及び像側の両側においてテレセン
トリックに構成されている。2003は被露光半導体ウェ
ハ、2092はスキャナ2091により検出した座標(x,y)の
分割光間の位相差Δφ(x,y)データに基づいて、全露
光フィールド(単位ショット)にわたって位相差Δφを
一定均一な値に可変シフタ2040を制御するための可変シ
フタ制御回路である。FIG. 20A shows the variable shifter of the present embodiment,
FIG. 4 is a simplified front sectional view of a stepper when replacing or adding to 1940. In the figure, 2002 is an ultraviolet or far-sighted light source as shown in FIGS. 10A and 19A, L is the original exposure light flux, and 2091 is the coordinates (x, y) of the original exposure light flux on the field.
A phase detector or scanner for measuring the phase of
2006 half mirror for splitting the original exposure light beam L to main luminous flux L 1 and sub beam L 2, 2040 is the phase of the same coordinates of the phase and sub beam L 2 of the coordinate main luminous flux L 1 (x, y) Two-dimensional variable phase shift plate or shifter for locally setting (for each minute portion) the difference Δφ (x, y) between L 1 (x, y) and L 2
(X, y) shows a portion of the light beams L 1 and L 2 of the coordinate (x, y) at.
2014 is a mask in which the main pattern and sub-pattern are mounted in isolated places on a single mask. The figure shows that the thickness of each part of the mask is different and the phase shift when passing through the mask is represented by coordinates (x, y ) Is exaggerated. 2049a is the main beam
Deflection mirror for L 1 , 2013 is a combining half mirror for combining the main light beam L 1 and the sub light beam L 2 to obtain L ′, φ
1 (x, y) and φ 2 (x, y) are the phases of L 1 (x, y) and L 2 (x, y) on the reference plane immediately before the synthesis, respectively, and 2015 is used alone or in another lens group. A projection lens system constituting a 5: 1 reduction projection system is telecentric on both the object side and the image side. 2003 is a semiconductor wafer to be exposed, and 2092 is a phase difference Δφ over the entire exposure field (unit shot) based on the phase difference Δφ (x, y) data between the divided beams of coordinates (x, y) detected by the scanner 2091. This is a variable shifter control circuit for controlling the variable shifter 2040 to a constant uniform value.
第20B図は前記第20A図の可変シフタ2040の一主面の拡
大図である。同図において、2040aは多数の正方形透明
電極、2041は電極のない間隙部である。この間隙部の幅
をウェハ上での最少解像寸法に対応する寸法以下に設定
すると、この間隙部に帰因するノイズを低減するのに有
効である。先の正方形電極の一辺は、例えば20μm〜20
0μm程度である。更に光路上での可変シフタ2014の位
置は、それによって位相のばらつきを補償すべき光学部
材の光軸上の近傍にすることがのぞましい。すなわち、
単一ショット内の位相のばらつきの最大の原因がマスク
基板である場合は、マスクの近傍の光軸上に配置するこ
とが効果的である。FIG. 20B is an enlarged view of one main surface of the variable shifter 2040 of FIG. 20A. In the figure, 2040a is a large number of square transparent electrodes, and 2041 is a gap without electrodes. When the width of the gap is set to be equal to or smaller than the size corresponding to the minimum resolution dimension on the wafer, it is effective to reduce noise due to the gap. One side of the square electrode is, for example, 20 μm to 20 μm.
It is about 0 μm. Further, it is desirable that the position of the variable shifter 2014 on the optical path is near the optical axis of the optical member by which the phase variation is to be compensated. That is,
If the largest cause of the phase variation in a single shot is the mask substrate, it is effective to dispose it on the optical axis near the mask.
第20C図は上記第20B図の可変シフタのX−X断面図で
ある。同図において、2042はポッケルス(Pockels)効
果を有する電気光学結晶で第20D図に示すもののうちの
いずれか一つ、2040a及びbは対抗する正方形透明電極
(セグメント)、2043は透明絶縁膜である。この絶縁膜
2043中に各セグメントに対して独立に所望の電圧を印加
できるように最少解像寸法(ウェハ上換算で)以下の幅
の透明配線が形成されている。先の可変シフタ制御回路
2092は、これらの配線を介して、多数のセグメントの電
圧を制御することによって、単一ショットすなわち単一
ステップ露光域内における位相差Δφのばらつきの補償
を行なう。FIG. 20C is a sectional view taken along line XX of the variable shifter in FIG. 20B. In this figure, reference numeral 2042 denotes an electro-optic crystal having a Pockels effect, which is one of those shown in FIG. 20D, 2040a and 2040a are opposing square transparent electrodes (segments), and 2043 is a transparent insulating film. . This insulating film
In 2043, a transparent wiring having a width equal to or smaller than the minimum resolution (on a wafer) is formed so that a desired voltage can be independently applied to each segment. Variable shifter control circuit
The 2092 compensates for the variation of the phase difference Δφ within a single shot, that is, a single step exposure region, by controlling the voltage of a large number of segments via these wirings.
(21)本願の記載を補足するための文献 オン・マスク位相シフト露光法に関する論理的説明、
マスクの作成方法、パターンの計算法、実験データ等に
ついては、以下に記載されているので、それをもって本
願実施例の記載となす。すなわち、日本特願昭63−2953
50号(昭和63年11月22日出願)及び日本特願平1−2572
26号(平成1年10月2日出願)並びに、それに対応する
米国特許出願07/437,268(1989年11月16日出願)、日本
特公昭62−50811号、「日経マイクロデバイセズ」1990
年5月号74〜75頁、レベンスンらの「インプルービング
・レゾルーション・イン・フォトリソグラフィー・ウィ
ズ・ア・フェイズ・シフティング・マスク」アイ・イー
・イー・イー・トランサクション・オン・エレクトロン
・デバイセズED−29巻12号1982年12月発行1828−1836頁
(“Improving Resolution in Photolithograph with a
Phase−Shifting Mask",Levenson et al,IEEE Transac
tion on Electron Devices,vol.ED−29,No.12 December
1982,P.1828−1836)、伊藤らの「1μmプロセス用フ
ォトマスクパターンの投影像歪み補正」日本電子通信学
会論文誌1985年5月vol.J 68−CNo.5第325〜332頁であ
る。(21) Literature to supplement the description of the present application Logical explanation on the on-mask phase shift exposure method,
The method of forming the mask, the method of calculating the pattern, the experimental data, and the like are described below, and will be described in the embodiments of the present application. That is, Japanese Patent Application No. 63-2953
No. 50 (filed on November 22, 1988) and Japanese Patent Application No. 1-2572
No. 26 (filed on October 2, 1999) and corresponding US patent application 07 / 437,268 (filed on November 16, 1989), Japanese Patent Publication No. 62-50811, "Nikkei Micro Devices" 1990
May 2005, pp. 74-75, "Improving Resolution in Photolithography with a Phase Shifting Mask" by Levenson et al. Devices ED-29, Volume 12, Issued December 1982, pages 1828-1836 (“Improving Resolution in Photolithograph with a
Phase-Shifting Mask ", Levenson et al, IEEE Transac
tion on Electron Devices, vol.ED-29, No.12 December
1982, P. 1828-1836), "Correction of projected image distortion of a photomask pattern for 1 μm process" by Ito et al., Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, May 1985, vol. J 68-C No. 5, pp. 325-332. .
日本特開昭62−171123号には高圧水銀ランプ等を用い
た露光照明系が開示されているので、これをもって本願
実施例の記述となす。Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-171123 discloses an exposure illumination system using a high-pressure mercury lamp or the like, which will be described in the embodiments of the present application.
日本特開昭61−22626号には、両側テレセントリック
構造の投影レンズ系の構成が示されているので、これを
もって本願実施例の記述の一部とする。Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-22626 discloses a configuration of a projection lens system having a double-sided telecentric structure.
日本特開昭61−43420号には、電子線を用いたマスク
の作成技術が開示されているので、これをもって本願実
施例の記述の一部となす。Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-43420 discloses a technique for producing a mask using an electron beam, and this is incorporated in the description of the present embodiment.
[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、下記のとおり
である。[Effects of the Invention] Of the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
マスクパターンを半導体ウエハ上に露光いてパターン
を形成する半導体装置の製造方法において、“L"字型の
開口のコーナ内側のように光の干渉によりパターンが膨
張して露光されてしまうような部分は、その近傍に補助
光遮蔽パターンが設けられ、光量が調整されているの
で、パターン精度の良い半導体装置を製造することがで
きる。In a method of manufacturing a semiconductor device in which a mask pattern is exposed on a semiconductor wafer to form a pattern, a portion where the pattern expands due to light interference and is exposed, such as inside an L-shaped opening corner, is removed. Since the auxiliary light shielding pattern is provided in the vicinity thereof and the light amount is adjusted, a semiconductor device with high pattern accuracy can be manufactured.
第1A図は本発明の実施例・1のIである露光装置に設け
られた位相シフト機構の全体図、 第1B図は、本発明の上記実施例であるマスクの拡大断面
図、 第1C図(a),(b)は、このマスクに形成された一対
の回路パターンの平面図、 第1C図(c)は、この一対の回路パターンを合成して得
られる回路パターンの平面図、 第1D図(a)〜(g)は、第1C図(a),(b)に示す
回路パターンの透過領域を透過した光の振幅、強度をそ
れぞれ示す説明図、 第1E図(a),(b)は、このマスクに形成された一対
の位置合わせマークの平面図、 第1E図(c)は、この一対の位置合わせマークを合成し
て得られる回路パターンの平面図、 第1F図(a),(b)は、本発明の実施例・1のIIのマ
スクに形成された一対の回路パターンの他の例を示す平
面図、 第1F図(c)は、この一対の回路パターンを合成して得
られる回路パターンの平面図、 第1G図(a)〜(g)は、第1F図(a),(b)に示す
回路パターンの透過領域を透過した光の振幅、強度をそ
れぞれ示す説明図、 第1H図(a),(b)は、本発明の実施例・1のIIIの
マスクに形成された一対の回路パターンの他の例を示す
平面図、 第1H図(c)は、この一対の回路パターンを合成して得
られる回路パターンの平面図、 第1I図(a)〜(e)は、第1H図(a),(b)に示す
回路パターンの透過領域を透過した光の振幅、強度をそ
れぞれ示す説明図、 第1J図(a)〜(d)は、従来のマスクの透過領域を透
過した光の振幅、強度をそれぞれ示す説明図、 第1K図(a)〜(d)は、透明膜を設けた従来のマスク
の透過領域を透過した光の振幅、強度をそれぞれ示す説
明図である。 第2A図は本発明の実施例・2である露光光学系の要部構
成図、 第2B図(a),(b)はそれぞれ第2A図のマスクのパタ
ーン構成の一例を示す要部平面図、(c)はそれらパタ
ーンによって作られる所望パターンの平面図、 第2C図(a),(b)はそれぞれ第2A図のマスクのパタ
ーン構成の一例を示す要部平面図、(c)はそれらパタ
ーンによって作られる所望パターンの平面図、 第2D図(a),(b)はそれぞれ第2A図のマスクのパタ
ーン構成の一例を示す要部平面図、(c)はそれらパタ
ーンによって作られる所望パターンの平面図、 第2E図(a)〜(g)は第2B図のマスクの透過領域を透
過した光の振幅及び強度を示す説明図、 第2F図(a)〜(h)は第2C図のマスクの透過領域を透
過した光の振幅及び強度を示す説明図、 第2G図(a)〜(g)は第2D図に示したマスクの透過領
域を透過した光の振幅及び強度を示す説明図、 第2H図はマスクの断面図、 第2I図(a)〜(c)は、本発明の装置に使用するパタ
ーンの位置合わせ方法の説明図、 第3A図は本発明の実施例・3に係るステップ・アンド・
リピート型5:1縮小投影露光装置の露光光学系の概要を
示す模式正断面図、 第3B図は、本発明の上記実施例の周期的又は準周期的ラ
イン・アンド・スペース・パターンに対応するマスクの
断面図、 第3C図(a)は、上記実施例の段差を有する周期パター
ンに対応する主マスク・パターン(ポジ・マスク)、 同図(b)は、同様にサブ・マスク・パターン、 同図(c)は、合成開口パターンの平面図、 同図(d)は、被露光ウェハ上の製造途上にある半導体
集積回路装置の周期段差部の断面図、 第3D図は上記実施例のL1,L2の位相差φを(2n+1)π
より前後にずらせた場合の主及びサブ・パターンに対応
する像面のずれの様子を示す線図、 第3E図(a)は上記実施例の位相シフト合せ用マークの
内、主パターン部に形成されたものを示す平面図、 第3E図(b)は、同サブ・パターン部に形成された位相
合せ用開口パターンの平面図、 第3E図(c)は、これらの合成時の投影パターンであ
る。 第4A図は本発明の実施例・4のステッパ装置の模式断面
図である。 第5A図は、本発明の実施例5のステップ・アンド・リピ
ート型5:1縮小投影露光装置の露光投影光学系の模式正
断面図、 第5B図は上記同装置の露光光源及び照明(露光用)光学
系の模式正断面図、 第5C図は同装置の位相差設定手段の拡大断面図、 第5D図は同装置のウェハ保持部の上面図である。 第6A図は本発明の実施例・6に係る孤立帯状パターンに
対応するマスク・パターン平面図、第6B図は本発明の実
施例・6に係る孤立正方形パターンに対応するマスク・
パターン平面図、 第6C図は、上記第6B図の変形例に係る孤立正方形パター
ンに対応するマスク・パターン平面図、 第6D図は本発明の実施例・6に係る「L」字型パターン
に対応するマスク・パターン平面図、 第6E図は上記第6D図の変形例に係る「L」字型パターン
に対応するマスク・パターン平面図、 第6F図は、本発明の実施例・6に係る屈曲孤立帯状パタ
ーンに対応するマスク・パターン平面図、 第6G図は上記第6F図の変形例に係る屈曲孤立帯状パター
ンに対応するマスク・パターン平面図、 第6H図は本発明の実施例6・に係る等周期帯状パターン
に対応するマスク・パターン平面図である。 第7A図は本発明の実施例・7に係る帯光ステップを示す
ウェハ上面図、 第7B図は本発明の実施例・7に係る露光方法における単
位露光領域を示す平面図、 第7C〜E図は本発明の実施例・6に係るポジ・プロセス
を示すフロー断面図、 第7F〜H図は本発明の実施例・7に係るネガ・プロセス
を示すフロー断面図、 第7I図は本発明の実施例・7に係るツイン・ウェルSRAM
プロセスにおけるフォトリソグラフィ工程を示す全体フ
ロー図、 第7J〜P図は本発明の上記第7I図に対応するSRAMのウェ
ハ工程のフロー断面図、 第7Q図は上記SRAMのチップ領域の平面レイアウト図であ
る。 第8A〜O図は本発明の実施例・8に係るDRAMのウェハ工
程を示すフロー断面図、 第8P図は上記DRAMのチップ領域の平面レイアウト図、 第8Q図は上記DRAMのメモリ・セル領域の単位並進周期の
平面レイアウト図である。 第9A図は近接したパターンの位相が同位相である場合の
光の振幅強度及びエネルギー強度の分布を説明するため
のグラフ、 第9B図は上記第B図と同様に位相が180゜(相対的に)
異なる場合の同分布グラフ、 第9C図は本発明の縮小投影の原理を説明するための光学
系の模式断面図である。 第10A図は本発明の露光方法に用いる露光用単色光源の
諸条件を示す図表である。 第11A図は物側のテレセントリック構成を利用して、投
影レンズ系を全て共通にした本発明の実施例11の5:1縮
小投影露光装置の簡略化正断面図である。 第12A図は本発明の実施例・12のマスク検査装置の簡略
化正断面図である。 第13A図は相互にコヒーレントでない2つの光源を用い
る本発明の実施例・13のステップ・アンド・リピート型
5:1縮小投影露光装置の簡略化正断面図である。 第13B図は上記第13A図の露光方法によって露光される単
位露光領域のレイアウトを示すマスク又はウェハ平面図
である。 第14A図は本発明の実施例・14の露光方法の説明のため
の(相互にコヒーレントでない光源を使用する)ステッ
プ・アンド・リピート型縮小投影露光装置の簡略化正断
面図、 第14B図は上記第14A図の方法における単位露光域(マス
ク又はウェハ)の平面レイアウト図、 第14C図は上記第14A図の方法に使用するマスクの平面パ
ターン図である。 第15A図は本発明の実施例・15の準周期パターンに対応
するウェハ上のパターン平面図、 第15B図は上記実施例の他の準周期パターンに対応する
ウェハ上のパターン平面図、 第15C図は上記実施例の更に他の準周期パターンに対応
するウェハ上のパターン平面図である。 第15D図は上記第15A図のウェハ上のパターンに対応する
オン・マスク又はマルチ・マスク位相シフト法における
マスクの平面レイアウト図又は重畳平面レイアウト図で
ある。 第15E図及び第15F図はそれぞれ第15B図及び第15C図に対
応する同様な平面レイアウト図である。 第16A図は本発明の実施に使用されるフォトレジストの
一覧図表である。 第17A図は本発明の実施例・17に係る随伴パターンを2
つのマスク上に相互に分割搭載する露光方法を示すステ
ップ・アンド・リピート型5:1縮小投影露光装置の簡略
化正断面図、 第17B図は同方法を説明するための重畳マスクパターン
図である。 第18A図は本発明の実施例・18に係る簡易型マルチ・マ
スク・ステッパの正断面図である。 第19A図は本発明の各実施例の露光装置の個別照明光源
の構成を説明するため及び実施例・19に係る単一マスク
基板によるペアマスク(パターン)露光装置(ステッ
パ)の正断面図である。 第20A図は本発明の実施例・20に係る二次元位相合せ装
置の全体構成図、 第20B図は同二次元位相シフト板の上面図、 第20C図は同二次元位相シフト板の断面図、 第20D図は同位相シフト板に用いる電気光学効果を有す
る結晶の一覧図表である。FIG. 1A is an overall view of a phase shift mechanism provided in an exposure apparatus which is I of Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view of the mask of the above embodiment of the present invention. (A) and (b) are plan views of a pair of circuit patterns formed on the mask. FIG. 1C (c) is a plan view of a circuit pattern obtained by synthesizing the pair of circuit patterns. FIGS. 1 (a) to 1 (g) are explanatory diagrams showing the amplitude and intensity of light transmitted through a transmission region of the circuit pattern shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), respectively. FIGS. ) Is a plan view of a pair of alignment marks formed on the mask, FIG. 1E (c) is a plan view of a circuit pattern obtained by synthesizing the pair of alignment marks, and FIG. 1F (a). And (b) is a plan view showing another example of a pair of circuit patterns formed on the mask II of Example 1 of the present invention. FIG. 1F (c) is a plan view of a circuit pattern obtained by synthesizing the pair of circuit patterns, and FIGS. 1G (a) to (g) are circuits shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). FIGS. 1H and 1B are diagrams illustrating amplitude and intensity of light transmitted through a transmission region of a pattern, respectively. FIGS. 1H and 1B are diagrams of a pair of circuit patterns formed on a III mask according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1H (c) is a plan view of a circuit pattern obtained by synthesizing the pair of circuit patterns, and FIGS. 1I (a) to (e) are plan views of FIG. 1H (a). FIG. 1J is an explanatory diagram showing the amplitude and intensity of light transmitted through the transmission region of the circuit pattern shown in FIG. 1B. FIGS. 1J to 1D show the amplitude of light transmitted through the transmission region of the conventional mask. FIG. 1K (a) to (d) show the intensity of light transmitted through a transmission region of a conventional mask provided with a transparent film. Is an explanatory diagram showing an intensity, respectively. FIG. 2A is a main part configuration diagram of an exposure optical system that is Embodiment 2 of the present invention, and FIGS. 2B (a) and (b) are main part plan views each showing an example of a pattern configuration of the mask in FIG. 2A. , (C) is a plan view of a desired pattern formed by the patterns, FIGS. 2C (a) and (b) are main part plan views each showing an example of the pattern configuration of the mask in FIG. 2A, and (c) is a plan view thereof. 2D is a plan view of a desired pattern formed by the pattern. FIGS. 2D and 2B are main part plan views each showing an example of the pattern configuration of the mask in FIG. 2A. FIG. 2C is a desired pattern formed by the pattern. 2E (a) to (g) are explanatory diagrams showing the amplitude and intensity of light transmitted through the transmission region of the mask in FIG. 2B, and FIGS. 2F (a) to (h) are FIG. 2C. FIG. 2G is an explanatory diagram showing the amplitude and intensity of light transmitted through the transmission region of the mask of FIG. 2) is an explanatory diagram showing the amplitude and intensity of light transmitted through the transmission region of the mask shown in FIG. 2D, FIG. 2H is a cross-sectional view of the mask, and FIGS. 2I (a) to (c) show the apparatus of the present invention. FIG. 3A is an explanatory view of a pattern alignment method used in the present invention. FIG. 3A is a step-and-step diagram according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 3B is a schematic front sectional view showing an outline of an exposure optical system of a repeat type 5: 1 reduction projection exposure apparatus, which corresponds to a periodic or quasi-periodic line-and-space pattern of the embodiment of the present invention. FIG. 3C is a cross-sectional view of a mask, FIG. 3C is a main mask pattern (positive mask) corresponding to the periodic pattern having steps in the above embodiment, and FIG. FIG. 3C is a plan view of the synthetic aperture pattern, FIG. 4D is a cross-sectional view of a periodic step portion of the semiconductor integrated circuit device being manufactured on the wafer to be exposed, and FIG. The phase difference φ between L 1 and L 2 is (2n + 1) π
FIG. 3E is a diagram showing a state of a shift of an image plane corresponding to the main and sub-patterns when shifted to the front and back. FIG. FIG. 3E (b) is a plan view of a phase matching opening pattern formed in the sub-pattern portion, and FIG. 3E (c) is a projection pattern when these are combined. is there. FIG. 4A is a schematic sectional view of a stepper device according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 5A is a schematic front sectional view of an exposure projection optical system of a step-and-repeat type 5: 1 reduction projection exposure apparatus of Embodiment 5 of the present invention, and FIG. 5B is an exposure light source and illumination (exposure) of the apparatus. FIG. 5C is an enlarged cross-sectional view of a phase difference setting unit of the apparatus, and FIG. 5D is a top view of a wafer holding unit of the apparatus. FIG. 6A is a plan view of a mask pattern corresponding to the isolated strip pattern according to the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a mask corresponding to the isolated square pattern according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 6C is a plan view of a mask pattern corresponding to the isolated square pattern according to the modification of FIG. 6B, and FIG. 6D is an “L” -shaped pattern according to Embodiment 6 of the present invention. 6E is a plan view of a corresponding mask pattern, FIG. 6E is a plan view of a mask pattern corresponding to the “L” -shaped pattern according to the modification of FIG. 6D, and FIG. 6F is a plan view of the sixth embodiment of the present invention. FIG. 6G is a plan view of a mask pattern corresponding to the bent isolated strip pattern according to the modified example of FIG. 6F, and FIG. 6H is a plan view of a mask pattern corresponding to the bent isolated strip pattern according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a plan view of a mask pattern corresponding to the uniform periodic strip pattern according to FIG. FIG. 7A is a top view of a wafer showing a light emitting step according to Embodiment 7 of the present invention, FIG. 7B is a plan view showing a unit exposure area in an exposure method according to Embodiment 7 of the present invention, and FIGS. The drawings are flow sectional views showing a positive process according to Embodiment 6 of the present invention, FIGS. 7F to 7H are flow sectional views showing a negative process according to Embodiment 7 of the present invention, and FIG. 7I is the present invention. Twin well SRAM according to the seventh embodiment of the present invention
7J to 7P are cross-sectional views of the SRAM wafer process corresponding to FIG. 7I of the present invention, and FIG. 7Q is a plan layout diagram of the chip region of the SRAM. is there. 8A to 8O are cross-sectional views showing a wafer process of a DRAM according to Embodiment 8 of the present invention. FIG. 8P is a plan layout view of a chip area of the DRAM. FIG. 8Q is a memory cell area of the DRAM. FIG. 4 is a plan layout diagram of a unit translation cycle of FIG. FIG. 9A is a graph for explaining the distribution of the amplitude intensity and the energy intensity of the light when the phases of the adjacent patterns are the same, and FIG. 9B is the same as FIG. To)
FIG. 9C is a schematic sectional view of an optical system for explaining the principle of reduced projection according to the present invention. FIG. 10A is a table showing various conditions of a monochromatic light source for exposure used in the exposure method of the present invention. FIG. 11A is a simplified front sectional view of a 5: 1 reduction projection exposure apparatus according to an eleventh embodiment of the present invention in which all the projection lens systems are made common using the object side telecentric configuration. FIG. 12A is a simplified front sectional view of a mask inspection apparatus according to Embodiment 12 of the present invention. FIG. 13A shows a step-and-repeat type of Embodiment 13 of the present invention using two light sources that are not coherent with each other.
FIG. 2 is a simplified front sectional view of a 5: 1 reduction projection exposure apparatus. FIG. 13B is a plan view of a mask or a wafer showing a layout of unit exposure areas exposed by the exposure method of FIG. 13A. FIG. 14A is a simplified front sectional view of a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (using mutually non-coherent light sources) for explaining an exposure method according to Embodiment 14 of the present invention. 14A is a plan layout diagram of a unit exposure area (mask or wafer) in the method of FIG. 14A, and FIG. 14C is a plan pattern diagram of a mask used in the method of FIG. 14A. FIG. 15A is a plan view of a pattern on a wafer corresponding to the quasi-periodic pattern of Embodiment 15 of the present invention. FIG. 15B is a plan view of a pattern on the wafer corresponding to another quasi-periodic pattern of the above embodiment. The drawing is a pattern plan view on a wafer corresponding to still another quasi-periodic pattern of the above embodiment. FIG. 15D is a plan layout diagram or a superimposed plan layout diagram of a mask in the on-mask or multi-mask phase shift method corresponding to the pattern on the wafer in FIG. 15A. 15E and 15F are similar plan layout diagrams corresponding to FIGS. 15B and 15C, respectively. FIG. 16A is a list of photoresists used in the practice of the present invention. FIG. 17A shows two accompanying patterns according to the embodiment 17 of the present invention.
FIG. 17B is a simplified front sectional view of a step-and-repeat type 5: 1 reduction projection exposure apparatus showing an exposure method separately mounted on one mask, and FIG. 17B is a superimposed mask pattern diagram for explaining the same method. . FIG. 18A is a front sectional view of a simplified multi-mask stepper according to Embodiment 18 of the present invention. FIG. 19A is a front sectional view of a pair mask (pattern) exposure apparatus (stepper) using a single mask substrate according to the nineteenth embodiment for explaining the configuration of the individual illumination light source of the exposure apparatus of each embodiment of the present invention. . 20A is an overall configuration diagram of a two-dimensional phase matching device according to Embodiment 20 of the present invention, FIG. 20B is a top view of the two-dimensional phase shift plate, and FIG. 20C is a cross-sectional view of the two-dimensional phase shift plate. FIG. 20D is a list of crystals having an electro-optical effect used for the phase shift plate.
Claims (4)
ある第一光透過パターンと前記第一光透過パターンの近
傍に設けられ、前記第一光透過パターンを通する光に対
し位相が反転する第二光透過パターンとを有する光学マ
スクを用い、縮小投影露光装置により半導体ウエハ上の
フォトレジスト膜に露光して回路パターンを形成する工
程を含む半導体装置の製造方法であって、 前記フォトレジスト膜において光の干渉により露光量が
過剰となる領域に対応する前記第一光透過パターン内の
パターン周辺領域の近傍に、補助光遮蔽領域を設け、前
記第一光透過パターンを透過する光の一部を遮ることを
特徴とした半導体装置の製造方法。A first light transmission pattern provided in a light shielding region formed on a mask substrate and provided in the vicinity of the first light transmission pattern, and having a phase with respect to light passing through the first light transmission pattern. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a circuit pattern by exposing a photoresist film on a semiconductor wafer by a reduction projection exposure apparatus using an optical mask having an inverted second light transmission pattern. In the resist film, an auxiliary light shielding region is provided near a pattern peripheral region in the first light transmission pattern corresponding to a region where an exposure amount becomes excessive due to light interference, and light transmitted through the first light transmission pattern is provided. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that a part is blocked.
足となる領域に対応する前記第一光透過パターン外のパ
ターン周辺領域の近傍に、補助光透過領域を設け、前記
第一光透過パターンを透過する光の一部を強調すること
を特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。2. An auxiliary light transmitting area is provided near a pattern peripheral area outside the first light transmitting pattern corresponding to an area where an exposure amount is insufficient in the photoresist film, and transmits the first light transmitting pattern. 2. The method according to claim 1, wherein a part of the light is emphasized.
前記第一光透過パターンの中の角部もしくは角部近傍
に、解像度以下の大きさの前記補助光遮蔽領域を形成す
ることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置の
製造方法。3. The first light transmission pattern is L-shaped,
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the auxiliary light shielding region having a size equal to or less than a resolution is formed at or near a corner in the first light transmission pattern.
大きさであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか
に記載の半導体装置の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein said second light transmission pattern has a size smaller than a resolution limit.
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