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JP3214455B2 - Projection exposure method - Google Patents

Projection exposure method

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JP3214455B2
JP3214455B2 JP25157498A JP25157498A JP3214455B2 JP 3214455 B2 JP3214455 B2 JP 3214455B2 JP 25157498 A JP25157498 A JP 25157498A JP 25157498 A JP25157498 A JP 25157498A JP 3214455 B2 JP3214455 B2 JP 3214455B2
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JP
Japan
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pattern
projection exposure
exposure method
pitch
mask
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NEC Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造工
程における投影露光方法に関し、特に、半導体基板に微
細レジストパターンを転写することができる投影露光方
法に関する。
The present invention relates to a projection exposure method in a manufacturing process of a semiconductor device, and more particularly, to a projection exposure method capable of transferring a fine resist pattern onto a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体装置の製造工程における投
影露光方法は、半導体基板に形成されるレジストパター
ンには、メモリセルの内のラインアンドスペースのよう
にピッチの狭い部分及びメモリセル以外の周辺部分のよ
うにピッチの広い部分があるCrを遮光膜とするCrマ
スクを使用してレジストパターンを形成するものであっ
た。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a projection exposure method in a manufacturing process of a semiconductor device, a resist pattern formed on a semiconductor substrate includes a narrow portion such as a line and space in a memory cell and a peripheral portion other than the memory cell. In this method, a resist pattern is formed using a Cr mask having a portion with a wide pitch such as a portion and having Cr as a light shielding film.

【0003】図3は従来の投影露光方法によるフォトマ
スクを示す模式図である。また、図4は従来の投影露光
方法より転写された半導体基板上のレジストパターンに
おいて、そのパターン線幅に対するピッチの依存性を示
すグラフ図であって、横軸は半導体基板に転写されるレ
ジストパターンのピッチであり、縦軸はパターンの線幅
を示している。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a photomask formed by a conventional projection exposure method. FIG. 4 is a graph showing the dependence of the pitch on the pattern line width in the resist pattern transferred on the semiconductor substrate by the conventional projection exposure method, and the horizontal axis represents the resist pattern transferred on the semiconductor substrate. The vertical axis indicates the line width of the pattern.

【0004】図3に示すように、従来の投影露光方法に
よるフォトマスクは、パターンのピッチが異なっていて
も、全ての遮光膜がCrであるCrマスク11を使用し
ていた。また、図4で示すように、従来のCrマスクの
フォトマスクにより転写される半導体基板のレジストパ
ターンはピッチによりパターンの線幅にばらつきを有し
ている。具体的には、パターンのピッチが0.6μm程
度の場合にパターンの線幅の極小値が140nm程度で
あり、ピッチが0.4μm程度の場合にパターンの線幅
の極大値が200μm程度である。従って、パターンの
線幅のばらつき幅は60nm程度である。
As shown in FIG. 3, a photomask formed by a conventional projection exposure method uses a Cr mask 11 in which all light-shielding films are made of Cr, even if the pattern pitch is different. Further, as shown in FIG. 4, the resist pattern of the semiconductor substrate transferred by the conventional photomask of the Cr mask has a variation in the line width of the pattern depending on the pitch. Specifically, when the pattern pitch is about 0.6 μm, the minimum value of the line width of the pattern is about 140 nm, and when the pitch is about 0.4 μm, the maximum value of the line width of the pattern is about 200 μm. . Therefore, the variation width of the line width of the pattern is about 60 nm.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように、従来の投影露光方法により半導体基板に転写さ
れるレジストパターンの線幅のばらつきが60nm程度
であり、そのばらつきが大きいという問題点がある。
However, as described above, there is a problem that the line width of the resist pattern transferred to the semiconductor substrate by the conventional projection exposure method has a variation of about 60 nm, which is large. .

【0006】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、半導体基板のレジストパターンの線幅のば
らつきを削減する投影露光方法を提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a projection exposure method for reducing variations in the line width of a resist pattern on a semiconductor substrate.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係る第1の投影
露光方法は、マスクパターンを介してレジストを露光す
ることによりレジスト上にデバイスパターンを形成する
投影露光方法において、メモリセル内のラインアンドス
ペースにはCrマスクを使用し、パターンのピッチが前
記ラインアンドスペースのそれよりも広い周辺部分には
ハーフトーン位相シフトマスクを使用することを特徴と
する。
A first projection exposure method according to the present invention is directed to a projection exposure method for forming a device pattern on a resist by exposing the resist through a mask pattern. Use a Cr mask for the and space, the pattern pitch is in front
It is characterized in that a halftone phase shift mask is used for a wider peripheral portion of the line and space .

【0008】本発明に係る第2の投影露光方法は、マス
クパターンを介してレジストを露光することによりレジ
スト上にデバイスパターンを形成する投影露光方法にお
いて、ピッチが0.44μm以上であるラインアンドス
ペースの部分にはハーフトーン位相シフトマスクを使用
し、ピッチが0.44μm未満であるラインアンドスペ
ースの部分にはCrマスクを使用することを特徴とす
る。
A second projection exposure method according to the present invention is directed to a projection exposure method for forming a device pattern on a resist by exposing the resist through a mask pattern, wherein the line and space pitch is 0.44 μm or more. Is characterized in that a halftone phase shift mask is used for a portion and a Cr mask is used for a line and space portion having a pitch of less than 0.44 μm.

【0009】本発明においては、半導体基板に転写され
るレジストパターンの線幅のばらつき幅を低減すること
ができる。
According to the present invention, the variation width of the line width of the resist pattern transferred to the semiconductor substrate can be reduced.

【0010】前記ピッチが0.44μm以上であるライ
ンアンドスペースの部分は線幅が0.2μmであると好
ましく、半導体基板のレジストパターンの線幅のばらつ
き幅を40nm程度に小さくすることができる。
The line-and-space portion where the pitch is 0.44 μm or more preferably has a line width of 0.2 μm, and the variation width of the line width of the resist pattern on the semiconductor substrate can be reduced to about 40 nm.

【0011】前記マスクパターンをエキシマレーザ光で
露光してもよい。
[0011] The mask pattern may be exposed with excimer laser light.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る投影
露光方法によるフォトマスクについて、添付の図面を参
照して具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A photomask by a projection exposure method according to an embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.

【0013】図1は本発明の実施例に係る投影露光方法
によるフォトマスクを示す模式図である。本実施例はマ
スクパターンをエキシマレーザ光にて露光することによ
り、半導体基板に塗布されたレジスト上にデバイスパタ
ーンを形成する投影露光方法である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a photomask by a projection exposure method according to an embodiment of the present invention. The present embodiment is a projection exposure method for forming a device pattern on a resist applied to a semiconductor substrate by exposing a mask pattern with excimer laser light.

【0014】図1に示すように、本実施例の投影露光方
法においては、レジストパターンのピッチが狭いメモリ
セル内のラインアンドスペース(L/S)部分について
は、Crマスク1を使用し、それ以外のレジストパター
ンのピッチが広い周辺部分については、ハーフトーン位
相シフトマスク2を使用する。
As shown in FIG. 1, in the projection exposure method of this embodiment, a Cr mask 1 is used for a line and space (L / S) portion in a memory cell having a narrow resist pattern pitch. The halftone phase shift mask 2 is used for the peripheral portion where the pitch of the resist pattern other than the above is wide.

【0015】図2は本発明の実施例に係る投影露光方法
より転写された半導体基板上のレジストパターンにおい
て、そのパターン線幅に対するピッチの依存性を示すグ
ラフ図であって、横軸は半導体基板に転写されるレジス
トパターンのピッチであり、縦軸はパターンの線幅を示
している。この図2は半導体基板上に形成されるレジス
トパターンの線幅のねらい値が0.2μm(200n
m)の場合のものである。また、この図2は一例として
ピッチが0.44μm以上のパターンについてはハーフ
トーン位相マスク2を使用し、0.44μm未満のパタ
ーンについては、Crマスク1を使用した場合の線幅の
ピッチ依存性を示す。この図2に示すように、本実施例
に係る投影露光方法においては、レジストパターンの線
幅は、パターンのピッチが0.6μm程度の場合にパタ
ーンの線幅の極小値約170nmを示し、パターンのピ
ッチが0.45μm程度の場合にパターンの線幅の最大
値約210nmを示す。従って、本実施例においては、
全てのピッチにおいて、線幅のばらつき幅は40nm程
度である。このように、本発明においては、半導体基板
のレジストパタ−ンの線幅のばらつき幅が40nm程度
となるので、従来の投影露光方法によるフォトマスクに
よるレジストパターンの線幅のばらつき幅の60nm程
度と比べ、ばらつきを20nm程度低減することができ
る。
FIG. 2 is a graph showing the dependence of the pitch on the pattern line width in the resist pattern transferred on the semiconductor substrate by the projection exposure method according to the embodiment of the present invention. The vertical axis indicates the line width of the pattern. FIG. 2 shows that the target value of the line width of the resist pattern formed on the semiconductor substrate is 0.2 μm (200 n
m). In addition, FIG. 2 shows, as an example, a halftone phase mask 2 for a pattern having a pitch of 0.44 μm or more, and a pitch dependency of a line width when a Cr mask 1 is used for a pattern of less than 0.44 μm. Is shown. As shown in FIG. 2, in the projection exposure method according to the present embodiment, the line width of the resist pattern shows a minimum value of about 170 nm of the line width of the pattern when the pattern pitch is about 0.6 μm. When the pitch is about 0.45 μm, the maximum value of the line width of the pattern is about 210 nm. Therefore, in this embodiment,
In all the pitches, the variation width of the line width is about 40 nm. As described above, in the present invention, the variation width of the line width of the resist pattern of the semiconductor substrate is about 40 nm, which is smaller than the variation width of the line width of the resist pattern by the conventional photolithography method using a photomask of about 60 nm. , The variation can be reduced by about 20 nm.

【0016】このように、本実施例の投影露光方法によ
るフォトマスクを使用して形成された半導体基板のレジ
ストパターンの線幅は、パターンピッチの広い部分につ
いてはハーフトーン位相シフトマスクを使用したことに
より、光近接効果に起因したパターンのピッチの広い周
辺部分のパターンの線幅の細線化を抑制できるので、パ
ターンの線幅のばらつきを小さくすることができる。な
お、ハーフトーン位相シフトマスクを使用するのは、メ
モリセルの周辺のラインアンドスペースに限らず、ピッ
チが0.44μm以上のパターンについてこのハーフト
ーン位相シフトマスクを使用することもできる。
As described above, the line width of the resist pattern of the semiconductor substrate formed by using the photomask by the projection exposure method of the present embodiment is such that the halftone phase shift mask is used for a portion having a large pattern pitch. Accordingly, the line width of the pattern in the peripheral portion having a large pattern pitch due to the optical proximity effect can be suppressed from being thinned, so that the variation in the line width of the pattern can be reduced. The use of the halftone phase shift mask is not limited to the line and space around the memory cell, but the halftone phase shift mask can be used for a pattern having a pitch of 0.44 μm or more.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ピッチの広い部分についてハーフトーン位相シフトマス
クを使用したことにより、光近接効果に起因したパター
ンのピッチの広い周辺部分のパターンの線幅の細線化を
抑制できるので、パターンの線幅のばらつきを小さくす
ることができる。
As described in detail above, according to the present invention,
By using a halftone phase shift mask for a wide pitch portion, it is possible to suppress the thinning of the line width of the pattern of the peripheral portion having a wide pitch of the pattern due to the optical proximity effect, so that the variation in the line width of the pattern is reduced. can do.

【0018】また、ハーフトーン位相シフトマスクを使
用しているため、光強度コントラストが向上するので、
周辺部分にあるレジストパターンの焦点深度を拡大で
き、レジストパターン形成精度が向上する。更に、メモ
リセル部分と周辺部分ではエリアが異なるので、フォト
マスクの検査をメモリセル部分と周辺部分で分割して実
施することができる。
Further, since the halftone phase shift mask is used, the light intensity contrast is improved.
The depth of focus of the resist pattern in the peripheral portion can be increased, and the accuracy of forming the resist pattern is improved. Further, since the area is different between the memory cell portion and the peripheral portion, the inspection of the photomask can be performed separately for the memory cell portion and the peripheral portion.

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

【図1】本発明の実施例に係る投影露光方法によるフォ
トマスクを示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a photomask by a projection exposure method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例に係る投影露光方法より転写さ
れた半導体基板上のレジストパターンにおいて、そのパ
ターン線幅に対するピッチの依存性を示すグラフ図であ
って、横軸は半導体基板に転写されるレジストパターン
のピッチであり、縦軸はパターンの線幅を示している。
FIG. 2 is a graph showing a dependence of a pitch on a pattern line width in a resist pattern on a semiconductor substrate transferred by a projection exposure method according to an embodiment of the present invention, wherein a horizontal axis indicates a transfer to the semiconductor substrate; The vertical axis indicates the line width of the pattern.

【図3】従来の投影露光方法によるフォトマスクを示す
模式図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a photomask formed by a conventional projection exposure method.

【図4】従来の投影露光方法より転写された半導体基板
上のレジストパターンにおいて、そのパターン線幅に対
するピッチの依存性を示すグラフ図であって、横軸は半
導体基板に転写されるレジストパターンのピッチであ
り、縦軸はパターンの線幅を示している。
FIG. 4 is a graph showing the dependence of the pitch on the pattern line width in a resist pattern on a semiconductor substrate transferred by a conventional projection exposure method, wherein the horizontal axis represents the resist pattern transferred to the semiconductor substrate; The pitch is the pitch, and the vertical axis indicates the line width of the pattern.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11、12;Crマスク 2;ハーフトーン位相シフトマスク 1, 11, 12; Cr mask 2: Halftone phase shift mask

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/00 - 1/16 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G03F 1/00-1/16

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 マスクパターンを介してレジストを露光
することによりレジスト上にデバイスパターンを形成す
る投影露光方法において、メモリセル内のラインアンド
スペースにはCrマスクを使用し、パターンのピッチが
前記ラインアンドスペースのそれよりも広い周辺部分に
はハーフトーン位相シフトマスクを使用することを特徴
とする投影露光方法。
In a projection exposure method for forming a device pattern on a resist by exposing the resist through a mask pattern, a Cr mask is used for lines and spaces in a memory cell, and a pattern pitch is adjusted.
A projection exposure method, wherein a halftone phase shift mask is used for a peripheral portion wider than that of the line and space .
【請求項2】 マスクパターンを介してレジストを露光
することによりレジスト上にデバイスパターンを形成す
る投影露光方法において、ピッチが0.44μm以上で
あるラインアンドスペースの部分にはハーフトーン位相
シフトマスクを使用し、ピッチが0.44μm未満であ
るラインアンドスペースの部分にはCrマスクを使用す
ることを特徴とする投影露光方法。
2. A projection exposure method for forming a device pattern on a resist by exposing the resist through a mask pattern, wherein a halftone phase shift mask is provided on a line and space portion having a pitch of 0.44 μm or more. A projection exposure method, wherein a Cr mask is used for a line and space portion having a pitch of less than 0.44 μm.
【請求項3】 前記ピッチが0.44μm以上であるラ
インアンドスペースの部分は線幅が0.2μmであるこ
とを特徴とする請求項2に記載の投影露光方法。
3. The projection exposure method according to claim 2, wherein the line and space portion having the pitch of 0.44 μm or more has a line width of 0.2 μm.
【請求項4】 前記マスクパターンをエキシマレーザ光
で露光することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
1項に記載の投影露光方法。
4. The projection exposure method according to claim 1, wherein the mask pattern is exposed with excimer laser light.
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