JPH09246144A - 半導体素子の製造方法と半導体素子用露光装置およびこれを用いて作製した半導体素子 - Google Patents
半導体素子の製造方法と半導体素子用露光装置およびこれを用いて作製した半導体素子Info
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- JPH09246144A JPH09246144A JP8045812A JP4581296A JPH09246144A JP H09246144 A JPH09246144 A JP H09246144A JP 8045812 A JP8045812 A JP 8045812A JP 4581296 A JP4581296 A JP 4581296A JP H09246144 A JPH09246144 A JP H09246144A
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
ン変形の差による層間あわせ不良の起こらない半導体素
子の作製方法を提供する。 【解決手段】 異なる露光方法においてもパターン変形
が一定になるようなパターン変換機能を露光装置に設け
る。 【効果】 それぞれに長所・短所を有する複数の露光装
置を用いることにより、パターン層に応じてより高解像
性の高い露光方法を用いることが可能となり、よりチッ
プ面積の小さな高集積化が実現できる。
Description
法と半導体素子用露光装置およびこれを用いて作製した
半導体素子に係わり、特に複数の異なる露光方法を用い
た製造方法とその露光装置本体およびこれを用いて製造
した微細な半導体素子に関する。
水銀ランプを光源とした光投影露光法が用いられてき
た。この光投影露光法では、光の回折効果や近接効果の
ために用いるマスクパターンと実際の露光パターンの間
には文献(SPIE vol.1463(1991)p.678:エスピーアイイ
ー 第1463巻 678頁1991年発行)等に示す
様にパターン変形が生じる。しかしながら、用いる露光
方法が1種類の場合には、異なるパターン層においても
このパターン変形は再現するので異なるパターン層間の
パターン同士の重なりでの位置ずれの影響は、パターン
設計の段階で予め考慮しておくので不都合は発生しな
い。
は微細化、高集積化が進んでおり、微細加工を実現する
ためのリソグラフィ技術も装置の高精度化が進められて
いる。さらなる微細化、高精度化に伴い、従来用いられ
てきた水銀ランプを用いた光リソグラフィの他に、より
短波長光源を用いたエキシマレーザリソグラフィや電子
ビーム露光装置が開発されてきている。
おいては、それぞれ光源の波長や方式の違いから近接効
果などの原因による設計パターンであるマスクパターン
と実際の露光パターン間で生じるパターン変形の特性が
異なる。特に、電子ビーム露光装置を用いる場合には、
解像性が高いので0.1 オm程度まで設計パターンと露光レ
ジストパターン間の差異は、ほとんど見られない。従っ
て、半導体素子の製造において異なる露光方法を混在し
て使用すると、それぞれの方式によるパターン変形の特
性が異なるためにそれぞれのパターン間で合わせ不良の
原因となる。このために、解像性の良い一つのリソグラ
フィ方式で半導体素子を製造することが望ましい。しか
し、光リソグラフィに対する電子ビーム露光装置の欠点
の一つとして、スループットの低さが挙げられる。この
ために、光リソグラフィで解像できないパターン層に電
子ビーム露光装置を適用し、その他のパターン層には従
来の光露光法を適用する半導体素子の製造方法がスルー
プットの点で最適である。このように、それぞれのリソ
グラフィ技術には、長所・短所があるので実際の半導体
素子製造には、複数のリソグラフィ方式を用いる必要が
でてくる。
式を用いる半導体素子製造においても露光パターン形状
制御特性が一定した半導体素子の製造方法と半導体素子
用露光装置およびこれを用いて作製した半導体素子を提
供することにある。
解決するために光投影露光法で起こるマスクパターンと
露光後のレジストパターン間のパターン変形と同じパタ
ーン変形を、電子ビーム露光装置のパターンデータ上で
のパターン変更あるいは開口形状を変形させたアパーチ
ャを用いて露光を行なうことで上記課題を解決できる。
1、2に示すように、複数層のパターンを重ね合いなが
ら工程を進めて作製して行く。このうち図3に示すゲー
ト配線層15とコンタクトホール層16を例に本発明の
実施の形態を説明する。従来の製造プロセスでは、図2
に示した全ての層を光投影露光法の1種類のみの露光法
を用いている。光投影露光法では、図3に示したマスク
パターンを試料上に投影した場合、光の回折および近接
効果の影響で図4の様に矩形部に丸みが生じるパターン
変形がある。しかしながら、後からパターン形成を行な
うコンタクトホール層パターン18においても同様のパ
ターン変形があるので、コンタクトホールパターン18
の位置ずれが生じてもゲート配線層パターン17に重な
らないような裕度を取ることができる。これに対し、コ
ンタクトホール層16のパターン形成に電子ビーム露光
法を適用すると、パターンデータであるマスクパターン
に忠実にパターン解像するために図5に示すよ矩形のレ
ジスト開口パターン20が形成されてしまう。下地層の
ゲート配線パターン19は光投影法で形成しているため
に、パターン変形が生じているために、コンタクトホー
ル層パターン20の位置ずれがある場合には矩形角部が
ゲート配線パターン19に接触してしまうために完成時
の半導体素子の駆動不良が生じる。そこで、電子ビーム
露光法でホール層を形成する際に、予め矩形パターンを
光投影露光法と同様のパターン変形するようにパターン
データを矩形から丸形に変換する方法あるいは、転写マ
スク内に設けた丸形開口アパーチャを用いて露光を行な
うことにより、図4と同様の露光パターン18を形成で
き、上記課題を解決できる。以下に具体的な実施例を用
いて詳細に説明する。
法0.2μmルールの半導体素子の製造プロセスフロー
を示す。主要なパターン層は、10層有り、そのうち光
投影露光装置で解像できない4層分に電子ビーム露光装
置を用いている。従来の光投影露光装置のみを用いた同
じ半導体素子の製造プロセスでは、最小加工寸法である
0.2μmのホールパターンが解像できないので、これ
らホールパターン層を0.3μm以上で設計しなくては
ならない。このために、チップ寸法が20%程度大きく
なってしまう。これにたいし解像性の良い電子ビーム露
光装置をこのホールパターン層に適用するとこの半導体
素子の最小加工寸法である0.2μmのホールパターン
を解像することができるのでチップ寸法を小さくでき
る。反面電子ビーム露光装置のみで全層を露光するとゲ
ート層パターンのような複雑なパターンではパターンデ
ータ数が膨大な量となるためにスループットが低くなる
欠点がある。このために、パターン層に応じて光投影露
光法と電子ビーム露光法を使い分ける半導体素子の作製
プロセスが有効である。しかしながら、電子ビーム露光
法では、光投影露光法のマスクパターン16をそのまま
露光パターンデータとして用いると、図5に示した設計
パターンに忠実な矩形パターンが露光されて図5のよう
な矩形ホールパターン20となってしまう。これは、電
子ビーム露光法でのパターン変形の影響がこの寸法領域
では、顕著に現われないためによる。従って、光投影露
光装置でパターン形成したゲート配線層19の上に、電
子ビーム露光装置でホール層パターンを形成すると、二
つのパターンの重なり合いに食い違いが発生した場合
に、配線ショートが発生してしまう。そこで、本発明で
は、電子ビーム露光においても光投影露光法で発生する
パターン変形と等価なパターン変形手段として図3に示
すパターンデータを図7に示したパターン変形再現変換
機能を用いて露光パターンを図6に示す様にもとの矩形
開口16を縮小した矩形パターン210としかつその周
辺に補助矩形パターン211、212、213、214
を付加することにより光投影露光とほぼ等価なパターン
変形を再現できかつ0.2μmのコンタクトホールパタ
ーン18を形成することが可能となった。この結果、上
記課題を解決することができ、光投影露光法のみを用い
た半導体素子の製造法に比べチップ寸法を20%低減化
できた。
法においてパターンデータを光露光パターンに返還して
露光を行なう。しかしながらこの方法では、矩形パター
ンデータを付加させるためにパターンデータ数が増大し
てしまい、電子ビーム露光時間がかかり、1時間当たり
5枚以下の低いスループットしか得られない。そこで、
スループットを改善しながら電子ビーム露光法における
パターン変形を実施するためには、図8、11に示す電
子ビーム一括照射法を用い、図9、10に示した電子ビ
ーム露光装置の一括図形照射法の転写マスク26、3
6、38、39内に光投影露光装置で想定されるパター
ン変形を予め考慮して作製した変形パターン開口部40
1、402、403、404を用意しておき、偏向器2
5を用いた電子ビーム偏向あるいはモータ42を用いた
機械的位置移動により所望の変形量を施してある開口部
402に電子ビームを照射して電子ビーム成形を行なっ
てウェーハ上に縮小投影することで、実施例2と同様に
あたかも光投影露光装置で形成したかのようなパターン
でかつ光投影露光装置では解像できない微細なコンタク
トホールパターン18の形成を行なうことが可能にな
る。ここで、変形開口部401、402、403、40
4は、それぞれ混用で用いる光投影露光法の種類に応じ
て用意した物で、変形開口部401はg線の光投影露光
法用、変形開口部402はi線の光投影露光法用、変形
開口部403はi線と位相シフトマスクを組み合わせた
光投影露光法用、変形開口部404はKrFエキシマレー
ザの光投影露光法用に用意した物で、開口部405は、
全ての層を、電子ビーム露光法でパターン形成する場合
に用意した物である。そこで、露光パターンデータ中に
ある下地層パターン露光を行った装置種を判別するパラ
メータに従い上記開口部から適切な開口部を選択して露
光を行う。また、本手法では、元々の半導体素子のパタ
ーン設計の際に露光方法による解像限界やパターン変形
の差を考慮せずに容易にパターン設計ができる。さら
に、本手法では実施例2のように電子ビーム露光装置に
特別なパターンデータ変換機能を付加させなくても、用
いた光投影露光装置のパターン変形特性と上記一括図形
照射法の変形パターン開口との対応をとるだけで、より
簡便に実施できるものである。
ても同じようなパターン変形を再現させることによって
複数の異なる露光法を混用させることができこのことで
半導体素子のより高集積化および高精度な作製プロセス
を可能とする。
ターン図。
ストパターン図。
ストパターン図。
ストパターン図。
配線層、5…P高濃度拡散層、6…N高濃度拡散層、7…
絶縁膜、8…レジスト、9…ホールパターン、10…コ
ンタクトホール、11…配線層、12…層間絶縁膜、1
3…ホールパターン、14…アルミ配線層、15…ゲー
ト配線パターン、16…コンタクトホールパターン、1
7、19、22…ゲート配線レジストパターン、18、
20…コンタクトホールレジストパターン、210、2
11、212、213、214…コンタクトホール変形
パターンデータ、22、33…電子銃、23、34…第
1転写マスク、24、27、28、29、31…レン
ズ、26、36、38、39…第2転写マスク、25、
30…偏向器、32…ウェーハ、35…電子ビーム、3
7…半導体素子パターン、400…可変成形用矩形開
口、401、402、403、404…変形パターン開
口、405…矩形開口、41、42 …転写マスク移動
モータ。
Claims (9)
- 【請求項1】複数の異なる露光方法を用いる半導体素子
の製造方法において少なくとも一つの露光方法で発生す
るパターン変形を異なる露光方法でも再現させることを
特徴とした半導体素子の製造方法。 - 【請求項2】上記半導体素子の製造方法に用いる露光方
法が光投影露光法と電子ビーム露光法であり光投影露光
法におけるマスクパターンと露光パターン間で生じるパ
ターン変形と同じパターン変形が電子ビーム露光法にお
いても再現させることを特徴とする請求項第1項記載の
半導体素子の製造方法。 - 【請求項3】上記露光方法で発生するパターン変形が光
の回折効果および近接効果による変形であることを特徴
とする請求項第1項および第2項記載の半導体素子の製
造方法。 - 【請求項4】上記パターン変形を再現する方法が電子ビ
ーム露光におけるパターンデータ変換であることを特徴
とする請求項第2項記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項5】上記パターン変形を再現する方法が電子ビ
ーム露光におけるアパーチャ形状変形であることを特徴
とする請求項第2項記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項6】異なる露光装置で発生するパターン変形を
再現させる手段を設けたことを特徴とした半導体素子用
露光装置。 - 【請求項7】上記パターン変形を再現する手段が電子ビ
ーム露光装置におけるパターンデータ変換機能であるこ
とを特徴とする請求項第6項記載の半導体素子用露光装
置。 - 【請求項8】上記パターン変形を再現する手段が電子ビ
ーム露光装置に予め設けた複数の異なる形状の変形形状
アパーチャを用意しかつ半導体素子の下地パターン形成
に用いた露光方法を含んだパターンデータに基づき該複
数のアパーチャから下地パターン形成に用いた露光方法
に応じたアパーチャを選択する機能を設けることを特徴
とする請求項第6項記載の半導体素子用露光装置。 - 【請求項9】複数の異なる露光方法を用いる作製した半
導体素子において特定の層のパターンを露光した際に発
生するパターン変形を異なるパターン層を露光する異な
る露光装置でも再現させて作製したことを特徴とした半
導体素子。
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|---|---|---|---|
| JP04581296A JP3596145B2 (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 半導体素子の製造方法と半導体素子用露光装置およびこれを用いて作製した半導体素子 |
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| JP04581296A JP3596145B2 (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 半導体素子の製造方法と半導体素子用露光装置およびこれを用いて作製した半導体素子 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2008535223A (ja) * | 2005-03-23 | 2008-08-28 | アギア システムズ インコーポレーテッド | インプリント・リソグラフィおよび直接描画技術を用いるデバイス製造方法 |
| JP2009170743A (ja) * | 2008-01-18 | 2009-07-30 | Fujitsu Microelectronics Ltd | 半導体装置のデータ作成方法、および電子線露光システム |
| JP2017005189A (ja) * | 2015-06-15 | 2017-01-05 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 荷電粒子ビーム描画方法及び荷電粒子ビーム描画装置 |
-
1996
- 1996-03-04 JP JP04581296A patent/JP3596145B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US8136057B2 (en) | 2006-08-25 | 2012-03-13 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device manufacturing method, data generating apparatus, data generating method and recording medium readable by computer recorded with data generating program |
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