JPH1126341A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH1126341A JPH1126341A JP9176879A JP17687997A JPH1126341A JP H1126341 A JPH1126341 A JP H1126341A JP 9176879 A JP9176879 A JP 9176879A JP 17687997 A JP17687997 A JP 17687997A JP H1126341 A JPH1126341 A JP H1126341A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 斜入射照明を使用してレジストに転写パター
ンを形成する半導体装置の製造方法において、焦点変動
による転写パターンの線幅の変化量を小さくできるよう
にする。 【解決手段】 ステップＳ１では、光源中心および光源
中心付近にある程度以上の光量を有する斜入射照明を行
う。これにより、焦点変動に対して疎なパターンの線幅
変動が極めて小さいという実測結果が得られる。このと
き、密なパターンよりも疎なパターンが細くなるように
転写パターンを形成することが好ましい。ステップＳ２
では、第１の工程で転写されたパターンのエッチングを
行う。
ンを形成する半導体装置の製造方法において、焦点変動
による転写パターンの線幅の変化量を小さくできるよう
にする。 【解決手段】 ステップＳ１では、光源中心および光源
中心付近にある程度以上の光量を有する斜入射照明を行
う。これにより、焦点変動に対して疎なパターンの線幅
変動が極めて小さいという実測結果が得られる。このと
き、密なパターンよりも疎なパターンが細くなるように
転写パターンを形成することが好ましい。ステップＳ２
では、第１の工程で転写されたパターンのエッチングを
行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に斜入射照明によってパターン形成を行う
半導体装置の製造方法に関する。
法に関し、特に斜入射照明によってパターン形成を行う
半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、メモリ素子、論理演算素子、ＣＣ
Ｄ素子、ＬＣＤ駆動素子等の各種の半導体装置の製造に
おけるパターン形成のためのフォトリソグラフィ工程に
おいては、解像度および焦点深度を向上させるために、
斜入射照明が用いられるようになってきている。斜入射
照明による露光方法は、パターン密度が高い領域のパタ
ーン（以後、密なパターンと呼ぶ）に対して著しい効果
があるため、この場合に適用されることがほとんどであ
る。
Ｄ素子、ＬＣＤ駆動素子等の各種の半導体装置の製造に
おけるパターン形成のためのフォトリソグラフィ工程に
おいては、解像度および焦点深度を向上させるために、
斜入射照明が用いられるようになってきている。斜入射
照明による露光方法は、パターン密度が高い領域のパタ
ーン（以後、密なパターンと呼ぶ）に対して著しい効果
があるため、この場合に適用されることがほとんどであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した斜
入射照明には、４重極照明、輪帯照明といった種々の種
類があるが、これらの技術に共通の特徴として、密なパ
ターンにおいては解像度および焦点深度が向上する一方
で、パターン密度が低い領域のパターン（以後、疎なパ
ターンと呼ぶ）においては、焦点変動によって転写パタ
ーンの線幅に大きな変化が生じるという問題があった。
このため、斜入射照明は、疎なパターンの形成には著し
く不利であると認識されてきた。したがって、疎なパタ
ーンから構成される素子、あるいは密なパターンと疎な
パターンとが混在する素子には、斜入射照明が用いられ
ることがなかった。
入射照明には、４重極照明、輪帯照明といった種々の種
類があるが、これらの技術に共通の特徴として、密なパ
ターンにおいては解像度および焦点深度が向上する一方
で、パターン密度が低い領域のパターン（以後、疎なパ
ターンと呼ぶ）においては、焦点変動によって転写パタ
ーンの線幅に大きな変化が生じるという問題があった。
このため、斜入射照明は、疎なパターンの形成には著し
く不利であると認識されてきた。したがって、疎なパタ
ーンから構成される素子、あるいは密なパターンと疎な
パターンとが混在する素子には、斜入射照明が用いられ
ることがなかった。
【０００４】一方、エッチング時においては、フォトマ
スクからの転写により基板上のレジストに形成されたパ
ターン（以後、転写パターンと呼ぶ）の線幅と、その後
のエッチング処理によってできたパターン（以後、エッ
チングパターンと呼ぶ）の線幅との間に、いわゆるエッ
チング変換差が生じる。このエッチング変換差は、ロー
ディング効果と呼ばれる物理現象によって起こるが、密
なパターンと、疎なパターンとでその度合いが異なる。
具体的には、疎なパターンにおいては、エッチングパタ
ーンが転写パターンよりも太く形成され、一方、密なパ
ターンにおいては、エッチングパターンが転写パターン
とほぼ等しく形成される。
スクからの転写により基板上のレジストに形成されたパ
ターン（以後、転写パターンと呼ぶ）の線幅と、その後
のエッチング処理によってできたパターン（以後、エッ
チングパターンと呼ぶ）の線幅との間に、いわゆるエッ
チング変換差が生じる。このエッチング変換差は、ロー
ディング効果と呼ばれる物理現象によって起こるが、密
なパターンと、疎なパターンとでその度合いが異なる。
具体的には、疎なパターンにおいては、エッチングパタ
ーンが転写パターンよりも太く形成され、一方、密なパ
ターンにおいては、エッチングパターンが転写パターン
とほぼ等しく形成される。
【０００５】このような疎なパターンと密なパターンの
エッチング変換差を補償するために、従来は、マスクパ
ターンの幅を設計寸法に対して適宜変更するようにして
いた。
エッチング変換差を補償するために、従来は、マスクパ
ターンの幅を設計寸法に対して適宜変更するようにして
いた。
【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、斜入射照明を用いながらも、焦点変動による
転写パターンの線幅の変化量を小さくできる半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。
のであり、斜入射照明を用いながらも、焦点変動による
転写パターンの線幅の変化量を小さくできる半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】また、本発明の他の目的は、疎なパターン
と密なパターンのエッチング変換差を補償することであ
る。
と密なパターンのエッチング変換差を補償することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、斜入射照明を使用してレジストに転写パ
ターンを形成する半導体装置の製造方法において、光源
中心および前記光源中心付近にある程度以上の光量を有
する斜入射照明を行う第１の工程と、前記第１の工程で
転写されたパターンをエッチングする第２の工程と、を
有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供さ
れる。
決するために、斜入射照明を使用してレジストに転写パ
ターンを形成する半導体装置の製造方法において、光源
中心および前記光源中心付近にある程度以上の光量を有
する斜入射照明を行う第１の工程と、前記第１の工程で
転写されたパターンをエッチングする第２の工程と、を
有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供さ
れる。
【０００９】このような半導体装置の製造方法では、第
１の工程において、光源中心および光源中心付近にある
程度以上の光量を有する斜入射照明を行う。これによ
り、焦点変動に対して疎なパターンの線幅変動が極めて
小さいという実測結果が得られる。
１の工程において、光源中心および光源中心付近にある
程度以上の光量を有する斜入射照明を行う。これによ
り、焦点変動に対して疎なパターンの線幅変動が極めて
小さいという実測結果が得られる。
【００１０】また、第１の工程において、密なパターン
よりも疎なパターンを細くなるように転写パターンを形
成することにより、第２の工程でエッチングを行う際の
ローディング効果による疎なパターンと密なパターンの
エッチング変換差を補償できる。
よりも疎なパターンを細くなるように転写パターンを形
成することにより、第２の工程でエッチングを行う際の
ローディング効果による疎なパターンと密なパターンの
エッチング変換差を補償できる。
【００１１】よって、疎なパターンから構成される素
子、または疎なパターンと密なパターンが混在する素子
においても良好な電気特性が得られる。
子、または疎なパターンと密なパターンが混在する素子
においても良好な電気特性が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一形態を図面を参
照して説明する。図１は本形態の半導体装置の製造方法
の基本手順を示すフローチャートである。 〔Ｓ１〕フィルタもしくはプリズムを用いることによ
り、光源中心および光源中心付近にある程度以上の光量
を有する斜入射照明を行う。このとき、密なパターンよ
りも疎なパターンが細くなるように転写パターンを形成
することが好ましい。 〔Ｓ２〕第１の工程で転写されたパターンのエッチング
を行う。
照して説明する。図１は本形態の半導体装置の製造方法
の基本手順を示すフローチャートである。 〔Ｓ１〕フィルタもしくはプリズムを用いることによ
り、光源中心および光源中心付近にある程度以上の光量
を有する斜入射照明を行う。このとき、密なパターンよ
りも疎なパターンが細くなるように転写パターンを形成
することが好ましい。 〔Ｓ２〕第１の工程で転写されたパターンのエッチング
を行う。
【００１３】次に、上記方法のより具体的な例について
説明する。図２は本形態の半導体装置の製造方法におけ
るフォトリソグラフィ工程を行うための露光装置の概略
構成を示す図である。露光装置１０は、ｉ線ステッパで
あり、その光源１１には、水銀ランプが使用される。光
源１１から出力されたレーザ光は、ビームスプリッタ１
２で分離され、プリズムユニット１３で適度な角度で絞
られ、さらに、フライアイレンズ１４を通ることによ
り、後述の変形照明、またはハーフトーン輪帯照明とな
る。そして、この光は、照明レンズ系１５を介してレチ
クル１６のマスクパターンを透過し、結像レンズ系１７
で集光され、ウェハ１８上に塗布されたレジストに斜入
射照明される。
説明する。図２は本形態の半導体装置の製造方法におけ
るフォトリソグラフィ工程を行うための露光装置の概略
構成を示す図である。露光装置１０は、ｉ線ステッパで
あり、その光源１１には、水銀ランプが使用される。光
源１１から出力されたレーザ光は、ビームスプリッタ１
２で分離され、プリズムユニット１３で適度な角度で絞
られ、さらに、フライアイレンズ１４を通ることによ
り、後述の変形照明、またはハーフトーン輪帯照明とな
る。そして、この光は、照明レンズ系１５を介してレチ
クル１６のマスクパターンを透過し、結像レンズ系１７
で集光され、ウェハ１８上に塗布されたレジストに斜入
射照明される。
【００１４】なお、変形照明、またはハーフトーン輪帯
照明の形成は、ビームスプリッタ１２およびプリズムユ
ニット１３を用いる代わりに、光源中心および光源中心
付近にある程度以上の光量を透過させる形状のフィルタ
を用いてもよい。
照明の形成は、ビームスプリッタ１２およびプリズムユ
ニット１３を用いる代わりに、光源中心および光源中心
付近にある程度以上の光量を透過させる形状のフィルタ
を用いてもよい。
【００１５】また、図２ではｉ線ステッパの露光装置の
例を示したが、本発明は、これに限らず、ｇ線ステッ
パ、ＫｒＦエキシマレーザステッパ、ＡｒＦエキシマレ
ーザステッパなどの他のタイプの露光装置でもよい。
例を示したが、本発明は、これに限らず、ｇ線ステッ
パ、ＫｒＦエキシマレーザステッパ、ＡｒＦエキシマレ
ーザステッパなどの他のタイプの露光装置でもよい。
【００１６】次に、本形態の露光装置１０で使用する斜
入射照明の具体的な形状について説明する。ただし、こ
こでは、平面的に分かりやすくするために、斜入射照明
をフィルタで形成すると仮定して、そのフィルタの形状
を示す。もちろん、プリズムユニット１３などを用いる
場合でも、結果的にほぼ同じ照明が得られる。
入射照明の具体的な形状について説明する。ただし、こ
こでは、平面的に分かりやすくするために、斜入射照明
をフィルタで形成すると仮定して、そのフィルタの形状
を示す。もちろん、プリズムユニット１３などを用いる
場合でも、結果的にほぼ同じ照明が得られる。
【００１７】図３は本形態の露光装置１０で使用する斜
入射照明用のフィルタ形状の例を示す図であり、（Ａ）
は変形照明用のフィルタ形状の一例を示す図、（Ｂ）は
輪帯照明用のフィルタ形状の一例を示す図である。ま
ず、図（Ａ）の変形照明用のフィルタ２１は、外側の四
隅に光の透過率が１．０の領域２１ａが形成されてい
る。また、各領域２１ａ間を結ぶ４つの領域２１ｂは、
領域２１ａの次に透過率が高く（例えば透過率０．６）
なるように設定されている。さらに、領域２１ｂの内側
には、順に中心に向かうように領域２１ｃ，２１ｄ，２
１ｅが形成されている。これら領域２１ｃ，２１ｄ，２
１ｅは、内側のものほど透過率が低くなるように、例え
ば領域２１ｃが０．５、領域２１ｄが０．４、領域２１
ｅが０．３に設定されている。
入射照明用のフィルタ形状の例を示す図であり、（Ａ）
は変形照明用のフィルタ形状の一例を示す図、（Ｂ）は
輪帯照明用のフィルタ形状の一例を示す図である。ま
ず、図（Ａ）の変形照明用のフィルタ２１は、外側の四
隅に光の透過率が１．０の領域２１ａが形成されてい
る。また、各領域２１ａ間を結ぶ４つの領域２１ｂは、
領域２１ａの次に透過率が高く（例えば透過率０．６）
なるように設定されている。さらに、領域２１ｂの内側
には、順に中心に向かうように領域２１ｃ，２１ｄ，２
１ｅが形成されている。これら領域２１ｃ，２１ｄ，２
１ｅは、内側のものほど透過率が低くなるように、例え
ば領域２１ｃが０．５、領域２１ｄが０．４、領域２１
ｅが０．３に設定されている。
【００１８】このようなフィルタ２１を用いることによ
り、外側から徐々に光量が少なく、ただし中心部でもあ
る程度以上の光量を有する変形照明が得られる。もちろ
ん、プリズムユニット１３などを用いる場合でも、その
制御の仕方によって、結果的にほぼ同じ形状の変形照明
を形成することができる。
り、外側から徐々に光量が少なく、ただし中心部でもあ
る程度以上の光量を有する変形照明が得られる。もちろ
ん、プリズムユニット１３などを用いる場合でも、その
制御の仕方によって、結果的にほぼ同じ形状の変形照明
を形成することができる。
【００１９】一方、図（Ｂ）の輪帯照明用のフィルタ２
２は、輪帯部２２ａで透過率がほぼ１．０となってい
る。そして、中心部２２ｂがハーフトーン、すなわち、
所定の光量のみを透過させるようになっている。この中
心部２２ｂの透過率は、後述の実測例で示すように、例
えば０．３５に設定されている。
２は、輪帯部２２ａで透過率がほぼ１．０となってい
る。そして、中心部２２ｂがハーフトーン、すなわち、
所定の光量のみを透過させるようになっている。この中
心部２２ｂの透過率は、後述の実測例で示すように、例
えば０．３５に設定されている。
【００２０】このようなフィルタ２２を用いることによ
り、中心部でもある程度以上の光量を有する輪帯照明が
得られる。もちろん、プリズムユニット１３などを用い
る場合でも、その制御の仕方によって、結果的にほぼ同
じ形状の輪帯照明を形成することができる。
り、中心部でもある程度以上の光量を有する輪帯照明が
得られる。もちろん、プリズムユニット１３などを用い
る場合でも、その制御の仕方によって、結果的にほぼ同
じ形状の輪帯照明を形成することができる。
【００２１】次に、実測値に基づいて、本形態の半導体
装置の製造方法の効果について説明する。なお、以下に
示す実験例では、すべて図２で示した露光装置１０を用
い、光学条件は、レンズ開口数ＮＡ＝０．５７、パーシ
ャルコヒーレンシσ＝０．６７に設定した。また、基板
には、メモリ素子用のゲートパターン加工用のものを使
用し、レジスト塗布前に基板からのレジスト内への光の
反射を防止するために、Ｓｉ０2 膜とＳｉＯＮ膜をそれ
ぞれ２７０ｎｍ、３０ｎｍの厚さに形成した。そして、
評価対象パターンには、０．３４μｍのラインパターン
を用いた。
装置の製造方法の効果について説明する。なお、以下に
示す実験例では、すべて図２で示した露光装置１０を用
い、光学条件は、レンズ開口数ＮＡ＝０．５７、パーシ
ャルコヒーレンシσ＝０．６７に設定した。また、基板
には、メモリ素子用のゲートパターン加工用のものを使
用し、レジスト塗布前に基板からのレジスト内への光の
反射を防止するために、Ｓｉ０2 膜とＳｉＯＮ膜をそれ
ぞれ２７０ｎｍ、３０ｎｍの厚さに形成した。そして、
評価対象パターンには、０．３４μｍのラインパターン
を用いた。
【００２２】まず、参考例として、斜入射照明を用いな
い従来の通常照明による実験結果を示す。図４は従来の
通常照明による露光実験結果を示す図である。ここで、
横軸はラインアンドスペースパターンのスペース幅を示
し、縦軸はスペース幅に対する転写パターンの線幅を示
す。また、特性Ｌ01，Ｌ02，Ｌ03，Ｌ04，Ｌ05は、デフ
ォーカス量をそれぞれ０．６μｍ、０．４μｍ、０．２
μｍ、０．０μｍ、−０．２μｍとしたときのものであ
る。
い従来の通常照明による実験結果を示す。図４は従来の
通常照明による露光実験結果を示す図である。ここで、
横軸はラインアンドスペースパターンのスペース幅を示
し、縦軸はスペース幅に対する転写パターンの線幅を示
す。また、特性Ｌ01，Ｌ02，Ｌ03，Ｌ04，Ｌ05は、デフ
ォーカス量をそれぞれ０．６μｍ、０．４μｍ、０．２
μｍ、０．０μｍ、−０．２μｍとしたときのものであ
る。
【００２３】図から分かるように、従来の方法では、ス
ペース幅が０．５μｍより大きなパターンのフォーカス
に対するばらつきが大きい。なお、従来の製造方法で
は、ジャストフォーカス（０．０μｍ）近傍において、
密なパターンと疎なパターンの転写パターンの線幅は、
ほぼ等しく形成されている。
ペース幅が０．５μｍより大きなパターンのフォーカス
に対するばらつきが大きい。なお、従来の製造方法で
は、ジャストフォーカス（０．０μｍ）近傍において、
密なパターンと疎なパターンの転写パターンの線幅は、
ほぼ等しく形成されている。
【００２４】図５は斜入射照明を使用した第１の露光実
験結果を示す図である。ここで、横軸はラインアンドス
ペースパターンのスペース幅を示し、縦軸はスペース幅
に対する転写パターンの線幅を示す。また、特性Ｌ11，
Ｌ12，Ｌ13，Ｌ14，Ｌ15は、デフォーカス量をそれぞれ
０．６μｍ、０．４μｍ、０．２μｍ、０．０μｍ、−
０．２μｍとしたときのものである。この実験では、図
３（Ａ）で示した変形照明用のフィルタ２１を使用し
た。結果、図５から分かるように、スペース幅が０．５
μｍより大きなパターンのフォーカスに対するばらつき
が、図４と比較して小さくなった。
験結果を示す図である。ここで、横軸はラインアンドス
ペースパターンのスペース幅を示し、縦軸はスペース幅
に対する転写パターンの線幅を示す。また、特性Ｌ11，
Ｌ12，Ｌ13，Ｌ14，Ｌ15は、デフォーカス量をそれぞれ
０．６μｍ、０．４μｍ、０．２μｍ、０．０μｍ、−
０．２μｍとしたときのものである。この実験では、図
３（Ａ）で示した変形照明用のフィルタ２１を使用し
た。結果、図５から分かるように、スペース幅が０．５
μｍより大きなパターンのフォーカスに対するばらつき
が、図４と比較して小さくなった。
【００２５】また、第１の実験では、ジャストフォーカ
ス（０．０μｍ）近傍において、密なパターンの転写パ
ターンより、疎なパターンの転写パターンの線幅が、ほ
ぼ０．０３μｍ細く形成されている。これにより、エッ
チング処理におけるローディング効果による、密なパタ
ーンと疎なパターン間のエッチング変換差の違い（ここ
では、疎なパターンに対する変換差の値が０．０３μｍ
と見なしている）を補償できる。
ス（０．０μｍ）近傍において、密なパターンの転写パ
ターンより、疎なパターンの転写パターンの線幅が、ほ
ぼ０．０３μｍ細く形成されている。これにより、エッ
チング処理におけるローディング効果による、密なパタ
ーンと疎なパターン間のエッチング変換差の違い（ここ
では、疎なパターンに対する変換差の値が０．０３μｍ
と見なしている）を補償できる。
【００２６】なお、この実験では、露光処理がなされた
基板を、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によってエ
ッチング処理した。ここで、被エッチング材料は、ウェ
ハ基体上に予め形成されているポリシリコンである。エ
ッチングは、塩素および酸素からなる混合ガスで５００
ｍＰａの圧力で約３０秒間行った。
基板を、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によってエ
ッチング処理した。ここで、被エッチング材料は、ウェ
ハ基体上に予め形成されているポリシリコンである。エ
ッチングは、塩素および酸素からなる混合ガスで５００
ｍＰａの圧力で約３０秒間行った。
【００２７】図６は斜入射照明を使用した第２の露光実
験結果を示す図である。ここで、横軸はラインアンドス
ペースパターンのスペース幅を示し、縦軸はスペース幅
に対する転写パターンの線幅を示す。また、特性Ｌ21，
Ｌ22，Ｌ23，Ｌ24，Ｌ25は、デフォーカス量をそれぞれ
０．６μｍ、０．４μｍ、０．２μｍ、０．０μｍ、−
０．２μｍとしたときのものである。この実験では、図
３（Ｂ）で示した輪帯照明用のフィルタ２２を使用し
た。そして、フィルタ２２の中心部２２ｂの透過率を
０．３５とし、その直径を光源の直径の１／２とした。
結果、図７から分かるように、スペース幅が０．５μｍ
より大きなパターンのフォーカスに対するばらつきが、
図４と比較して小さくなった。
験結果を示す図である。ここで、横軸はラインアンドス
ペースパターンのスペース幅を示し、縦軸はスペース幅
に対する転写パターンの線幅を示す。また、特性Ｌ21，
Ｌ22，Ｌ23，Ｌ24，Ｌ25は、デフォーカス量をそれぞれ
０．６μｍ、０．４μｍ、０．２μｍ、０．０μｍ、−
０．２μｍとしたときのものである。この実験では、図
３（Ｂ）で示した輪帯照明用のフィルタ２２を使用し
た。そして、フィルタ２２の中心部２２ｂの透過率を
０．３５とし、その直径を光源の直径の１／２とした。
結果、図７から分かるように、スペース幅が０．５μｍ
より大きなパターンのフォーカスに対するばらつきが、
図４と比較して小さくなった。
【００２８】また、第２の実験では、第１の実験と同様
に、ジャストフォーカス（０．０μｍ）近傍において、
密なパターンの転写パターンよりも疎なパターンの転写
パターンの線幅が、ほぼ０．０３μｍ細く形成されてい
る。これにより、エッチング処理におけるローディング
効果による、密なパターンと疎なパターン間のエッチン
グ変換差の違い（ここでは、疎なパターンに対する変換
差の値が０．０３μｍと見なしている）を補償できる。
に、ジャストフォーカス（０．０μｍ）近傍において、
密なパターンの転写パターンよりも疎なパターンの転写
パターンの線幅が、ほぼ０．０３μｍ細く形成されてい
る。これにより、エッチング処理におけるローディング
効果による、密なパターンと疎なパターン間のエッチン
グ変換差の違い（ここでは、疎なパターンに対する変換
差の値が０．０３μｍと見なしている）を補償できる。
【００２９】また、この実験では、露光処理がなされた
基板を、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によってエ
ッチング処理した。ここで、被エッチング材料は、ウェ
ハ基体上に予め形成されているポリシリコンである。エ
ッチングは、塩素および酸素からなる混合ガスで５００
ｍＰａの圧力で約３０秒間行った。
基板を、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によってエ
ッチング処理した。ここで、被エッチング材料は、ウェ
ハ基体上に予め形成されているポリシリコンである。エ
ッチングは、塩素および酸素からなる混合ガスで５００
ｍＰａの圧力で約３０秒間行った。
【００３０】図７は斜入射照明を使用した第３の露光実
験結果を示す図である。ここで、横軸はラインアンドス
ペースパターンのスペース幅を示し、縦軸はスペース幅
に対する転写パターンの線幅を示す。また、特性Ｌ31，
Ｌ32，Ｌ33，Ｌ34，Ｌ35は、デフォーカス量をそれぞれ
０．６μｍ、０．４μｍ、０．２μｍ、０．０μｍ、−
０．２μｍとしたときのものである。この実験では、図
３（Ｂ）で示した輪帯照明用のフィルタ２２を使用し
た。そして、フィルタ２２の中心部２２ｂの透過率を
０．２０とし、その直径を光源の直径の１／２とした。
結果、図７から分かるように、スペース幅が０．５μｍ
より大きなパターンのフォーカスに対するばらつきが、
図４と比較して小さくなった。
験結果を示す図である。ここで、横軸はラインアンドス
ペースパターンのスペース幅を示し、縦軸はスペース幅
に対する転写パターンの線幅を示す。また、特性Ｌ31，
Ｌ32，Ｌ33，Ｌ34，Ｌ35は、デフォーカス量をそれぞれ
０．６μｍ、０．４μｍ、０．２μｍ、０．０μｍ、−
０．２μｍとしたときのものである。この実験では、図
３（Ｂ）で示した輪帯照明用のフィルタ２２を使用し
た。そして、フィルタ２２の中心部２２ｂの透過率を
０．２０とし、その直径を光源の直径の１／２とした。
結果、図７から分かるように、スペース幅が０．５μｍ
より大きなパターンのフォーカスに対するばらつきが、
図４と比較して小さくなった。
【００３１】また、第３の実験では、第１、第２の実験
と同様に、ジャストフォーカス（０．０μｍ）近傍にお
いて、密なパターンの転写パターンよりも疎なパターン
の転写パターンの線幅が、ほぼ０．０３μｍ細く形成さ
れている。これにより、エッチング処理におけるローデ
ィング効果による、密なパターンと疎なパターン間のエ
ッチング変換差の違い（ここでは、疎なパターンに対す
る変換差の値が０．０３μｍと見なしている）を補償で
きる。
と同様に、ジャストフォーカス（０．０μｍ）近傍にお
いて、密なパターンの転写パターンよりも疎なパターン
の転写パターンの線幅が、ほぼ０．０３μｍ細く形成さ
れている。これにより、エッチング処理におけるローデ
ィング効果による、密なパターンと疎なパターン間のエ
ッチング変換差の違い（ここでは、疎なパターンに対す
る変換差の値が０．０３μｍと見なしている）を補償で
きる。
【００３２】また、この実験では、露光処理がなされた
基板を、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によってエ
ッチング処理した。ここで、被エッチング材料は、ウェ
ハ基体上に予め形成されているポリシリコンである。エ
ッチングは、塩素および酸素からなる混合ガスで５００
ｍＰａの圧力で約３０秒間行った。
基板を、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によってエ
ッチング処理した。ここで、被エッチング材料は、ウェ
ハ基体上に予め形成されているポリシリコンである。エ
ッチングは、塩素および酸素からなる混合ガスで５００
ｍＰａの圧力で約３０秒間行った。
【００３３】次に、上記各第１〜第３の実験で形成した
基板に対して、焦点深度０．４μｍ、露光量裕度２０ｍ
Ｊ／ｃｍ2 で、いわゆるＥＤ（Exposure Defocus）ウィ
ンドウ内における線幅変動量を測定した。
基板に対して、焦点深度０．４μｍ、露光量裕度２０ｍ
Ｊ／ｃｍ2 で、いわゆるＥＤ（Exposure Defocus）ウィ
ンドウ内における線幅変動量を測定した。
【００３４】図８はラインアンドスペースのラインに対
するＥＤウィンドウ内における転写パターンの線幅変動
量を示す図である。ここでは、ライン部分およびスペー
ス部分ともに０．３４μｍ、すなわち、密なパターンの
場合の線幅変動量を示す。図から分かるように、密なパ
ターンでは、従来の通常照明によるもの、第１〜第３の
実験すべてにおいて線幅変動量がほぼ等しい。
するＥＤウィンドウ内における転写パターンの線幅変動
量を示す図である。ここでは、ライン部分およびスペー
ス部分ともに０．３４μｍ、すなわち、密なパターンの
場合の線幅変動量を示す。図から分かるように、密なパ
ターンでは、従来の通常照明によるもの、第１〜第３の
実験すべてにおいて線幅変動量がほぼ等しい。
【００３５】図９は密なゲートパターンに対するＥＤウ
ィンドウ内における転写パターンの線幅変動量を示す図
である。ここでは、メモリセル内のゲート長０．３４μ
ｍのラインパターンに対する転写パターンの、いわゆる
密なパターンの場合の線幅変動量を示す。図から分かる
ように、通常照明に対して第１〜第３の実験では、線幅
変動量が改善されている。特に第２の実験では０．０１
μｍ程度改善されている。
ィンドウ内における転写パターンの線幅変動量を示す図
である。ここでは、メモリセル内のゲート長０．３４μ
ｍのラインパターンに対する転写パターンの、いわゆる
密なパターンの場合の線幅変動量を示す。図から分かる
ように、通常照明に対して第１〜第３の実験では、線幅
変動量が改善されている。特に第２の実験では０．０１
μｍ程度改善されている。
【００３６】図１０は疎なラインパターンに対するＥＤ
ウィンドウ内における転写パターンの線幅変動量を示す
図である。ここでは、ライン部分０．３４μｍのいわゆ
る疎なパターンの場合の線幅変動量を示す。また、本パ
ターンは、論理素子のゲートパターンに対応する。図か
ら分かるように、通常照明に対して第１〜第３の実験で
は、線幅変動量が改善されている。特に光源中心部分の
透過率が０．３５である第２の実験においては、線幅変
動量が０．０３５μｍであり、通常照明に対して約半分
の変動量になっている。
ウィンドウ内における転写パターンの線幅変動量を示す
図である。ここでは、ライン部分０．３４μｍのいわゆ
る疎なパターンの場合の線幅変動量を示す。また、本パ
ターンは、論理素子のゲートパターンに対応する。図か
ら分かるように、通常照明に対して第１〜第３の実験で
は、線幅変動量が改善されている。特に光源中心部分の
透過率が０．３５である第２の実験においては、線幅変
動量が０．０３５μｍであり、通常照明に対して約半分
の変動量になっている。
【００３７】図１１は疎な周辺パターンに対するＥＤウ
ィンドウ内における転写パターンの線幅変動量を示す図
である。ここでは、メモリ素子の周辺部分における０．
３４μｍのライン部分、いわゆる疎なパターンの場合の
線幅変動量を示す。図から分かるように、通常照明に対
して第１〜第３の実験では、線幅変動量が改善されてい
る。特に光源中心部分の透過率が０．３５である第２の
実験においては、線幅変動量が０．０２５μｍであり、
通常照明に対して約４０％の変動量になっている。
ィンドウ内における転写パターンの線幅変動量を示す図
である。ここでは、メモリ素子の周辺部分における０．
３４μｍのライン部分、いわゆる疎なパターンの場合の
線幅変動量を示す。図から分かるように、通常照明に対
して第１〜第３の実験では、線幅変動量が改善されてい
る。特に光源中心部分の透過率が０．３５である第２の
実験においては、線幅変動量が０．０２５μｍであり、
通常照明に対して約４０％の変動量になっている。
【００３８】次に、上記第１〜第３の実験で形成した基
板に対して、ライン部分の疎なパターンの設計線幅を
０．３０μｍ〜０．４０μｍまで変化させ、これに対す
る露光後の実際の線幅の測定結果を示す。
板に対して、ライン部分の疎なパターンの設計線幅を
０．３０μｍ〜０．４０μｍまで変化させ、これに対す
る露光後の実際の線幅の測定結果を示す。
【００３９】図１２はライン部分の疎なパターンの設計
線幅を０．３０μｍ〜０．４０μｍまで変化させたとき
の露光後の実際の線幅の測定結果を示す図であり、
（Ａ）は従来の通常照明の基板の測定結果を示す図、
（Ｂ）は第１の実験の基板の測定結果を示す図、（Ｃ）
は第２の実験の基板の測定結果を示す図、（Ｄ）は第３
の実験の基板の測定結果を示す図である。ここで、各図
の横軸は、パターンの線幅の設計値であり、縦軸は基板
形成後の実測値である。
線幅を０．３０μｍ〜０．４０μｍまで変化させたとき
の露光後の実際の線幅の測定結果を示す図であり、
（Ａ）は従来の通常照明の基板の測定結果を示す図、
（Ｂ）は第１の実験の基板の測定結果を示す図、（Ｃ）
は第２の実験の基板の測定結果を示す図、（Ｄ）は第３
の実験の基板の測定結果を示す図である。ここで、各図
の横軸は、パターンの線幅の設計値であり、縦軸は基板
形成後の実測値である。
【００４０】また、それぞれの図の、特性Ｍ01，Ｍ11，
Ｍ21，Ｍ31は、デフォーカス量が０．６μｍのときの結
果、特性Ｍ02，Ｍ12，Ｍ22，Ｍ32は、デフォーカス量が
０．４μｍのときの結果、特性Ｍ03，Ｍ13，Ｍ23，Ｍ33
は、デフォーカス量が０．２μｍのときの結果、特性Ｍ
04，Ｍ14，Ｍ24，Ｍ34は、デフォーカス量が０．０μｍ
のときの結果、特性Ｍ05，Ｍ15，Ｍ25，Ｍ35は、デフォ
ーカス量が−０．２μｍのときの結果である。
Ｍ21，Ｍ31は、デフォーカス量が０．６μｍのときの結
果、特性Ｍ02，Ｍ12，Ｍ22，Ｍ32は、デフォーカス量が
０．４μｍのときの結果、特性Ｍ03，Ｍ13，Ｍ23，Ｍ33
は、デフォーカス量が０．２μｍのときの結果、特性Ｍ
04，Ｍ14，Ｍ24，Ｍ34は、デフォーカス量が０．０μｍ
のときの結果、特性Ｍ05，Ｍ15，Ｍ25，Ｍ35は、デフォ
ーカス量が−０．２μｍのときの結果である。
【００４１】図から分かるように、第１〜第３の実験に
おける斜入射照明の疎なパターンに対する特性は、通常
照明と遜色がない。また、デフォーカス量に対して線幅
変動量が小さいという特徴は、０．３０μｍ〜０．４０
μｍの範囲においても十分に保たれている。
おける斜入射照明の疎なパターンに対する特性は、通常
照明と遜色がない。また、デフォーカス量に対して線幅
変動量が小さいという特徴は、０．３０μｍ〜０．４０
μｍの範囲においても十分に保たれている。
【００４２】以上のように、本形態では、図３のような
光源中心および光源中心付近にある程度以上の光量を透
過させる形状のフィルタ２１，２２などを使用して、斜
入射照明を行うようにしたので、焦点変動に対して疎な
パターンの線幅変動を極めて小さくすることができる。
光源中心および光源中心付近にある程度以上の光量を透
過させる形状のフィルタ２１，２２などを使用して、斜
入射照明を行うようにしたので、焦点変動に対して疎な
パターンの線幅変動を極めて小さくすることができる。
【００４３】また、本形態では、密なパターンよりも疎
なパターンが細くなるように転写パターンを形成するよ
うにしたので、エッチング工程で生じるローディング効
果によるエッチング変換差を補償できる。
なパターンが細くなるように転写パターンを形成するよ
うにしたので、エッチング工程で生じるローディング効
果によるエッチング変換差を補償できる。
【００４４】次に、本形態の製造方法を実際のデバイス
製造に適用したデータについて説明する。まず、斜入射
照明として図３（Ｂ）で示した輪帯照明用のフィルタ２
２の中心部２２ｂの透過率を０．３５とし、その直径を
光源の直径の１／２として、メモリ素子としてゲート長
０．３４μｍ、また論理素子としてゲート長０．３４μ
ｍを同一基板に混在させた素子を作成した。メモリ素子
のゲート部分は、密なパターンであり、一方、論理素子
のゲート部分は疎なパターンである。フィルタ２２によ
る露光、エッチングの結果、同一ゲート長０．３４μｍ
のメモリ素子と論理素子を、歩留り１００％で形成でき
た。
製造に適用したデータについて説明する。まず、斜入射
照明として図３（Ｂ）で示した輪帯照明用のフィルタ２
２の中心部２２ｂの透過率を０．３５とし、その直径を
光源の直径の１／２として、メモリ素子としてゲート長
０．３４μｍ、また論理素子としてゲート長０．３４μ
ｍを同一基板に混在させた素子を作成した。メモリ素子
のゲート部分は、密なパターンであり、一方、論理素子
のゲート部分は疎なパターンである。フィルタ２２によ
る露光、エッチングの結果、同一ゲート長０．３４μｍ
のメモリ素子と論理素子を、歩留り１００％で形成でき
た。
【００４５】さらに、同一条件のフィルタ２２を使用し
て、論理素子としてゲート長０．３４μｍの素子を作成
した。論理素子のゲート部分は疎なパターンである。フ
ィルタ２２による露光、エッチングの結果、ゲート長の
ばらつきの小さい論理素子を、歩留り１００％で形成で
きた。
て、論理素子としてゲート長０．３４μｍの素子を作成
した。論理素子のゲート部分は疎なパターンである。フ
ィルタ２２による露光、エッチングの結果、ゲート長の
ばらつきの小さい論理素子を、歩留り１００％で形成で
きた。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、光源中
心および光源中心付近にある程度以上の光量を有する斜
入射照明を行うようにしたので、焦点変動に対して疎な
パターンの線幅変動を極めて小さくできる。
心および光源中心付近にある程度以上の光量を有する斜
入射照明を行うようにしたので、焦点変動に対して疎な
パターンの線幅変動を極めて小さくできる。
【００４７】また、本発明では、密なパターンよりも疎
なパターンが細くなるように転写パターンを形成するこ
とにより、エッチングを行う際のローディング効果によ
る疎なパターンと密なパターンのエッチング変換差を補
償できる。
なパターンが細くなるように転写パターンを形成するこ
とにより、エッチングを行う際のローディング効果によ
る疎なパターンと密なパターンのエッチング変換差を補
償できる。
【００４８】よって、疎なパターンから構成される素
子、または疎なパターンと密なパターンが混在する素子
においても良好な電気特性が得られる。
子、または疎なパターンと密なパターンが混在する素子
においても良好な電気特性が得られる。
【図１】本形態の半導体装置の製造方法の基本手順を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図２】本形態の半導体装置の製造方法におけるフォト
リソグラフィ工程を行うための露光装置の概略構成を示
す図である。
リソグラフィ工程を行うための露光装置の概略構成を示
す図である。
【図３】本形態の露光装置で使用する斜入射照明用のフ
ィルタ形状の例を示す図であり、（Ａ）は変形照明用の
フィルタ形状の一例を示す図、（Ｂ）は輪帯照明用のフ
ィルタ形状の一例を示す図である。
ィルタ形状の例を示す図であり、（Ａ）は変形照明用の
フィルタ形状の一例を示す図、（Ｂ）は輪帯照明用のフ
ィルタ形状の一例を示す図である。
【図４】従来の通常照明による露光実験結果を示す図で
ある。
ある。
【図５】斜入射照明を使用した第１の露光実験結果を示
す図である。
す図である。
【図６】斜入射照明を使用した第２の露光実験結果を示
す図である。
す図である。
【図７】斜入射照明を使用した第３の露光実験結果を示
す図である。
す図である。
【図８】ラインアンドスペースのラインに対するＥＤウ
ィンドウ内における転写パターンの線幅変動量を示す図
である。
ィンドウ内における転写パターンの線幅変動量を示す図
である。
【図９】密なゲートパターンに対するＥＤウィンドウ内
における転写パターンの線幅変動量を示す図である。
における転写パターンの線幅変動量を示す図である。
【図１０】疎なラインパターンに対するＥＤウィンドウ
内における転写パターンの線幅変動量を示す図である。
内における転写パターンの線幅変動量を示す図である。
【図１１】疎な周辺パターンに対するＥＤウィンドウ内
における転写パターンの線幅変動量を示す図である。
における転写パターンの線幅変動量を示す図である。
【図１２】ライン部分の疎なパターンの設計線幅を０．
３０μｍ〜０．４０μｍまで変化させたときの露光後の
実際の線幅の測定結果を示す図であり、（Ａ）は従来の
通常照明の基板の測定結果を示す図、（Ｂ）は第１の実
験の基板の測定結果を示す図、（Ｃ）は第２の実験の基
板の測定結果を示す図、（Ｄ）は第３の実験の基板の測
定結果を示す図である。
３０μｍ〜０．４０μｍまで変化させたときの露光後の
実際の線幅の測定結果を示す図であり、（Ａ）は従来の
通常照明の基板の測定結果を示す図、（Ｂ）は第１の実
験の基板の測定結果を示す図、（Ｃ）は第２の実験の基
板の測定結果を示す図、（Ｄ）は第３の実験の基板の測
定結果を示す図である。
１０……露光装置、１１……光源、１２……ビームスプ
リッタ、１３……プリズムユニット、１４……フライア
イレンズ、１５……照明レンズ系、１６……レチクル、
１７……結像レンズ系、１８……ウェハ、２１……フィ
ルタ、２２……フィルタ。
リッタ、１３……プリズムユニット、１４……フライア
イレンズ、１５……照明レンズ系、１６……レチクル、
１７……結像レンズ系、１８……ウェハ、２１……フィ
ルタ、２２……フィルタ。
Claims (4)
- 【請求項１】 斜入射照明を使用してレジストに転写パ
ターンを形成する半導体装置の製造方法において、 光源中心および前記光源中心付近にある程度以上の光量
を有する斜入射照明を行う第１の工程と、 前記第１の工程で転写されたパターンをエッチングする
第２の工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記第１の工程および第２の工程によっ
て、メモリ素子および論理素子を同一基板上に同時に形
成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。 - 【請求項３】 前記第１の工程および第２の工程によっ
て、論理素子を基板上に形成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。 - 【請求項４】 前記第１の工程では、密なパターンより
も疎なパターンが細くなるように転写パターンを形成す
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17687997A JP3837846B2 (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17687997A JP3837846B2 (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126341A true JPH1126341A (ja) | 1999-01-29 |
| JP3837846B2 JP3837846B2 (ja) | 2006-10-25 |
Family
ID=16021377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17687997A Expired - Fee Related JP3837846B2 (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3837846B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009177306A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Hitachi Ltd | 磁気論理素子 |
-
1997
- 1997-07-02 JP JP17687997A patent/JP3837846B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009177306A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Hitachi Ltd | 磁気論理素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3837846B2 (ja) | 2006-10-25 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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| A521 | Written amendment |
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