JPH09288347A - ダミーパターン付きレチクルおよびこのレチクルを用いて製造された半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダミーラインを設けることによるパターン面
積の拡大を極力押さえ、解像度、焦点深度を向上するダ
ミーパターン付きレチクルの実現を課題とする。 【解決手段】 ライン１のライン幅をＬ、スペース２の
スペース幅とし、ラインアンドスペースパターンとダミ
ーラインとの距離をＳｄ，ダミーラインのライン幅をＬ
ｄとした時、Ｓｄを（Ｌ＋Ｓ−Ｓｄ）／２以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置作成の
ためのレクチルと、そのレクチルを用いて作成した微細
配線を採用した半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体のデザインルールが縮小化しサブ
ハーフミクロンルールになると、従来用いられてきたｉ
線（波長３６５ｎｍ）を用いた露光では限界に近づいて
きている。

【０００３】一般に解像度Ｒと焦点深度はＤＯＦはレイ
リーの式で記述される。 Ｒ＝ｋ１（λ／ＮＡ） （１） ＤＯＦ＝ｋ２（λ／ＮＡ² ） （２） ここで、λ：波長、ＮＡ：開口数、ｋ１，ｋ２：定数で
ある。レイリーの式から明らかなようににより露光波長
λを短かくすることが微細配線作製の上で効果的である
ことが判る。

【０００４】光の短波長化ではＫｒＦレーザの採用が考
えられるが、ＫｒＦレーザで用いられる化学増幅型レジ
ストは、塩基による酸の失活や下地依存の問題、定在波
効果が大きいため反射防止膜が必須であること等による
コストアップ等の問題を有している。

【０００５】またＫｒＦレーザの投影露光装置では色収
差を抑えるためのＫｒＦレーザの波長の狭帯化の信頼性
が不十分であることや、またアライメントでＴＴＬの使
用が不可能であるためｏｆｆ ａｘｉｓにならざるを得
ないため、重ね合わせ精度が良くない等の問題があり、
実用化が遅れている。また開口数ＮＡの拡大も考えられ
るが、現在では既にＮＡは０．６３前後になっており、
これ以上のレンズの大口径化は実用的ではないと言われ
ている。

【０００６】そこで延命法として３光束結像を利用した
通常照明と異なり、２光束結像を利用した露光法が開発
されてきた。２光束結像にはレベンソンタイプの位相シ
フトマスクと斜入射照明がある。

【０００７】レベンソンタイプの位相シフトマスクはレ
チクル上にシフターにより位相を１８０度反転させる事
によって±１次光の回折角を３光束結像よりも小さくし
投影レンズに導く（この場合０次光は消滅する）もので
ある。レベンソンタイプの位相シフトマスクは３光束結
像と比較し回折角が１／２になるため理論的に限界解像
度が半分になる。また回折角が小さくなるため焦点深度
の拡大が大きい。しかしながらレベンソンタイプの位相
シフトマスクはシフター配置に矛盾が生じ易いため、現
在でもＣＡＤによる自動配置が困難でありＣＡＤによる
シフター配置の後に矛盾部分を手作業で修正する必要が
ある。また無欠陥のシフターを作製する技術、またはそ
の検査法がまだ確立されていない等の問題があり、製造
ラインでは使用されていないのが現状である。

【０００８】一方、斜入射照明とは光源の中心部を遮光
することにより斜め方向の光のみを用いてレチクルを照
明し、回折光のうち±１次光の一方を投影レンズの瞳面
の外へ出すことにより０次光と±１次光の一方で結像さ
せる方法である。０次光と±１次光の一方を用いるため
３光束結像では±１次光が投影レンズからはみ出してい
た微細なラインアンドスペースパターンについても０次
光と±１次光の一方のなす角が投影レンズに取り込む事
が可能であればウエハー上に結像することができる。そ
のため限界解像度が向上する。またウエハーへ入射する
角度は３光束結像より小さいため焦点深度も拡大する。
さらに斜入射照明は特別なレチクルが不要であるため、
現有の縮小投影露光装置にも光源の中心部を遮光するア
パーチャーを設けるだけで容易に実現できる。既にサブ
ハーフミクロンルールのデバイスの一部では実用化が始
められている。

【０００９】斜入射照明には、照明を輪帯状にする輪帯
照明（特開昭６１−９１６６２）、四分割状とする四つ
目照明（特開平４−１８０６１２）があり、フライアイ
レンズの前後の一方に図２に示すアパーチャー（輪帯照
明、四つ目照明用アパーチャー）を挿入し、光源の中心
部を遮光することによって実現できる。

【００１０】これらの斜入射はレチクルで照明光が回折
することを基本としている。レチクル上の最小線幅のパ
ターンは、通常一方向に長い形状で繰り返されるライン
アンドスペースパターンで形成される事が多い。よって
パターンを回折格子と見なす事ができるので、上記のよ
うな輪帯照明や四つ目照明による斜入射照明によって２
光束結像ができ、解像度、焦点深度が向上する。

【００１１】しかしながら、ラインアンドスペースライ
ンにおいて内側のラインはパターンの外側が回折格子と
見なすことができるが、パターンの一番外側にあるライ
ンはパターンの外側が回折格子となっていないため、回
折角が一意に規定できない。そのため２光束結像が実現
できずパターンの外側のみ解像度、焦点深度が劣化する
ことが報告されている。

【００１２】ｉ線の開口数ＮＡ＝０．５４の縮小投影露
光装置（投影倍率１／５）を用い輪帯照明によってライ
ン幅Ｌ＝０．３５μｍ、スペース幅Ｓ＝０．３５μｍ
（５倍レチクルではＬ＝１．７５μｍＳ＝１．７５μ
ｍ）の焦点深度を調べた結果を図３に示す。内側のライ
ンと比較し焦点深度が低下している事が確認された。

【００１３】一番外側のラインの回折角を一意に規定す
るには、特開平６−２４２５９４で示されたようにライ
ンアンドスペースパターンの外側にダミーラインを設け
ることが考えられる（図４参照）。

【００１４】特開平６−２４２５９４においては、ライ
ンアンドスペースパターンとダミーラインの距離をｓ
１、ラインアンドスペースパターンの最小ピッチをＰ、
ダミーラインの幅をｓｗ１とすると、 Ｐ／２≦ｓ１≦（Ｐ−ｓｗ１） となっている。

【００１５】この条件でラインアンドスペースパターン
にダミーライン（ダミーラインのライン幅をαＰとす
る）を設けた場合、レチクル上のパターンはラインアン
ドスペースパターンのみの場合よりも片側で（１／２＋
α）Ｐ分大きくなる。よって隣接したラインアンドスペ
ースパターンを考えると、その間隔ｄ３は （１＋α）Ｐ≦ｄ３＜（１．５＋２α）Ｐ の距離を必要とし、この領域には別のパターンを設ける
ことができない。

【００１６】一方、ダミーラインを設けない場合ではｄ
３をＰ／２以上であれば任意に設定できる。（Ｐ／２の
場合はひとつのラインアンドスペースパターンと見なす
事ができる）。よって同一のレチクルに複数のラインア
ンドスペースパターンを配置する場合、特開平６−２４
２５９４ではラインアンドスペース間の距離ｄ３を （１＋α）Ｐ≦ｄ３＜（１．５＋２α）Ｐ にする必要が有り、ダミーラインを設けない場合よりも
ラインアンドスペースパターンの集積度が悪くなる。

【００１７】またゲートアレイ等のレイアウト作業にお
いては、グリッドを用いたパターン配置が行われるた
め、ラインアンドスペースパターンで規定されるグリッ
ド（１／２Ｐの整数倍）にラインアンドスペース間隔の
グリッドが重なる必要が有る。そのためラインアンドス
ペース間隔は１．５Ｐとなり、更にラインアンドスペー
スパターンの集積度が悪くなる。逆にラインアンドスペ
ースパターンの集積度を上げるためには、ラインアンド
スペースパターンとラインアンドスペース間隔のグリッ
ドを別にする必要が有りレイアウト作業が複雑になる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
方法ではパターン面積が大きくなってしまっていた。

【００１９】本発明の課題は、縮小投影露光装置の解像
限界以下のダミーラインを設けることによってラインア
ンドスペースパターンの外側のラインを２光束結像させ
ることにより解像度、焦点深度を向上させることであ
る。

【００２０】更に、ダミーラインを設けることによって
パターン面積が大きくなる事を極力防ぐことにより、同
一のレチクルに複数のラインアンドスペースパターンを
配置する場合、ラインアンドスペースパターンの集積度
を向上させることである。

【００２１】また、最小スペースのデザインルールにお
いてラインアンドスペースパターン内とラインアンドス
ペース間隔でより小さな共通のグリッドを採用できるよ
うにし、レイアウト作業の効率化を図ったままラインア
ンドスペースパターンの集積度を向上させることであ
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、縮小投影露光装置に装着され、斜入射照
明で照明されてウェーハ上にパターンを投影するレチク
ルにおいて、一方向に長い形状で繰り返されるライン幅
Ｌのラインパターンとスペース幅Ｓのスペースパターン
とからなるラインアンドスペースパターンと、前記ライ
ンアンドスペースパターンの外側に前記縮小投影露光装
置の解像限界以下のライン幅を有するダミーラインを配
置したレチクルにおいて、前記ラインアンドスペースパ
ターンと前記ダミーラインとの距離をＳｄ、ダミーライ
ンのライン幅をＬｄとすると、Ｓｄを（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）
／２以下とすることを特徴とする。

【００２３】また、縮小投影露光装置に装着され、斜入
射照明で照明されてウェーハ上にパターンを投影するレ
チクルにおいて、一方向に長い形状で繰り返されるライ
ン幅Ｌのラインパターンとスペース幅Ｓのスペースパタ
ーンとからなるラインアンドスペースパターンと、前記
ラインアンドスペースパターンの外側に前記縮小投影露
光装置の解像限界以下のライン幅を有するダミーライン
を配置したレチクルにおいて、前記ラインアンドスペー
スパターンと前記ダミーラインとの距離をＳｄ、前記ダ
ミーラインのライン幅をＬｄとすると、Ｓｄが（Ｌ＋Ｓ
−Ｌｄ）／２に等しいことを特徴とする。

【００２４】ここで、前記縮小投影露光装置の投影倍率
を１／ｎ倍、露光光を波長３６５ｎｍのｉ線とする時、
Ｓｄが０．２５ｎμｍ〜（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）／２の範囲内
にあることを特徴とする。

【００２５】また、前記縮小投影露光装置の投影倍率を
１／ｎ倍、露光光を波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザとす
る時、Ｓｄが０．１５ｎμｍ〜（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）／２の
範囲内にあることを特徴とする。

【００２６】また、前記縮小投影露光装置の投影倍率を
１／ｎ倍、露光光を波長３６５ｎｍのｉ線とする時、前
記ダミーラインのライン幅Ｌｄを０．２ｎμｍ以下とす
ることを特徴とする。

【００２７】また、前記縮小投影露光装置の投影倍率を
１／ｎ倍、露光光を波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザとす
る時、前記ダミーラインのライン幅Ｌｄを０．１５ｎμ
ｍ以下とすることを特徴とする。

【００２８】また、前記ダミーラインの長さを前記ライ
ンアンドスペースパターンと等しくすることを特徴とす
る。

【００２９】さらに、上述のレクチルを使用して縮小投
影露光装置により斜入射照明で投影された像から作られ
たレジストパターンをエッチングマスクとして作成され
たウェーハ上の微細配線を用いて半導体装置を製造す
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるダミーパタ
ーン付きレチクルを添付図面を参照にして詳細に説明す
る。本発明のレチクルは、縮小投影露光装置に装着され
斜入射照明で照明される、一方向に長い形状で繰り返さ
れるライン幅Ｌとスペース幅Ｓのラインアンドスペース
パターンと前記のラインアンドスペースパターンの外側
に縮小投影露光装置の解像限界以下のライン幅を有する
ダミーラインを配置したレチクルにおいて、ラインアン
ドスペースパターンとダミーラインとの距離をＳｄ、ダ
ミーラインのライン幅をＬｄとすると、Ｓｄが（Ｌ＋Ｓ
−Ｌｄ）／２以下である事を特徴とするレチクルであ
る。

【００３１】また、このレチクルにおいて、ラインアン
ドスペースパターンとダミーラインとの距離をＳｄ、ダ
ミーラインのライン幅をＬｄ、縮小投影露光装置の投影
倍率を１／ｎ倍、露光波長をｉ線（３６５ｎｍ）とする
と、Ｓｄが０．２５×ｎμｍ〜（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）／２で
ある事を特徴とするレチクルである。

【００３２】また、このレチクルにおいて、ラインアン
ドスペースパターンとダミーラインとの距離をＳｄ、ダ
ミーラインのライン幅をＬｄ、縮小投影露光装置の投影
倍率を１／ｎ倍、露光波長をＫｒＦレーザ（２４８ｎ
ｍ）とすると、Ｓｄが０．１５×ｎμｍ〜（Ｌ＋Ｓ−Ｌ
ｄ）／２である事を特徴とするレチクルである。

【００３３】また、このレチクルにおいて、縮小投影露
光装置の投影倍率を１／ｎ倍、露光波長をｉ線（３６５
ｎｍ）とすると、ダミーラインの幅Ｌｄが０．２×ｎμ
ｍ以下である事を特徴とするレチクルである。

【００３４】また、このレチクルにおいて、縮小投影露
光装置の投影倍率を１／ｎ倍、露光波長をＫｒＦレーザ
（２４８ｎｍ）とすると、ダミーラインの幅Ｌｄが０．
１５×ｎμｍ以下である事を特徴とするレチクルであ
る。

【００３５】また、このレチクルにおいて、ダミーライ
ンの長さがラインアンドスペースパターンと同じである
事を特徴とするレチクルである。

【００３６】更に、前記のレチクルに加え、本発明のレ
チクルを使用し斜入射照明で投影された像から作られた
レジストパターンをエッチングマスクとして使用し作製
した基板上の微細配線である。

【００３７】図１（ａ）、（ｂ）に本発明のレチクルの
一例を示す。図１（ａ）はラインアンドスペースパター
ンが１組有る場合を示し、図１（ｂ）はラインアンドス
ペースパターンが複数有る場合を示す。

【００３８】図１（ａ）では一方向に長い形状で繰り返
されるライン幅Ｌとスペース幅Ｓのラインアンドスペー
スパターンとラインアンドスペースパターン外側に縮小
投影露光装置の解像限度以下のライン幅を有するダミー
ライン（ライン幅Ｌｄ、ライン長さＷｄ）が配置されて
いる。またラインアンドスペースパターンとダミーライ
ンの距離をＳｄとすると、Ｓｄが（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）／２
以下となっている。

【００３９】また、図１（ｂ）では注目したラインアン
ドスペースパターンと隣接して、同じライン幅と同じス
ペース幅を持つラインアンドスペースパターンを設けて
いる。２つのラインアンドスペースパターンの一番外側
のライン間の距離をラインアンドスペース間隔と考え、
ＰＬで示した。

【００４０】このような本発明の構成を取ることによ
り、ダミーラインを設けることによってラインアンドス
ペースパターンのみの場合よりもパターン面積が広がる
領域を考えると、Ｌ＋Ｓ＝１Ｐであるので、本発明では
片側で最大１／２Ｐ＋Ｌｄとなる。

【００４１】よって同一のレチクルに複数のラインアン
ドスペースパターンを配置する場合、ラインアンドスペ
ースパターン間隔ＰＬを１Ｐ以下にする事ができる。そ
の結果特開平６−２４２５９４よりもラインアンドスペ
ースパターンの集積度を向上させることができる事を見
出した。

【００４２】さらにＳｄが（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）／２以下で
あれば、特開平６−２４２５９４が規定するＳｄ＞１／
２Ｐ以上の範囲ではなくとも、ラインアンドスペースパ
ターンの集積度を向上させたまま、特開平６−２４２５
９４と同様の効果を発現できることを見出した。

【００４３】つまりパターンの一番外側にあるラインに
対してパターンの外側に回折格子を設けたため、回折角
が内側のラインとほぼ同じになり、その結果内側のライ
ンと同様に２光束結像が実現でき、パターンの一番外側
のラインの解像、焦点深度を低下を改善でき、またパタ
ーンの外側に設けたダミーラインが、縮小投影露光装置
の解像限界以下であるため、レチクル上のパターンを投
影するレジストを塗布した基板（例えばシリコンウエハ
ー、石英基板等）上の膜に、現像後レジストパターンと
して残らない。

【００４４】この結果、膜をエッチングした後にも余分
な被エッチング膜のパターンが基板上に残ることがな
い。被エッチング膜がポリシリコンである場合は余分な
ゲート電極の形成や、被エッチング膜が電極材料である
場合は配線容量の増加につながる余分な配線の形成を防
ぐことができる事を見出した。

【００４５】特にＳｄとＬｄを組み合わせで、Ｓｄが
（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）／２に等しい場合、つまりＳｄ＋１／
２Ｌｄ＝（Ｌ＋Ｓ）／２＝１／２Ｐとした場合、ライン
アンドスペースパターン間隔ＰＬを１Ｐに縮小すること
ができる。

【００４６】そのためグリッドを用いてパターン配置を
行う場合、ラインアンドスペースパターンで規定される
グリッド（１／２Ｐの整数倍）にラインアンドスペース
間隔ＰＬは１．０毎のグリッドで重なる。これにより、
ラインアンドスペースパターンとラインアンドスペース
間隔を共通のグリッドで現すことができ、レイアウト作
業の効率を低下させないままラインアンドスペースパタ
ーンの集積度を向上できることを見出した。

【００４７】次に、本発明の効果をシミュレーション結
果から理論的に説明する。始めにＳｄと露光波長の関係
を述べる。ｉ線（波長３６５ｎｍ）を用いた開口数ＮＡ
＝０．５４の投影率１／５の縮小投影露光装置において
斜入射照明の一つである四つ目照明を行った場合の光強
度をフォーカスオフセット０μｍでシミュレーションし
た結果を図５に示す。

【００４８】ラインアンドスペースパターンはレチクル
上でライン幅Ｌ＝１．７５μｍ、スペース幅Ｓ＝１．７
５μｍ（基板上では各々０．３５μｍ）の５本組で、ダ
ミーラインはレチクル上でＬｄ＝０．５０μｍ（基板上
で０．１０μｍ）とし、ラインアンドスペースパターン
の外側からダミーラインまでの距離Ｓｄ（基板上でＳｄ
／５）をパラメーターとしてシミュレーションを行っ
た。

【００４９】パターン図を図５（ａ）に、シミュレーシ
ョン結果を図５（ｂ）に示す。Ｓｄが小さ過ぎる場合
（図中のＳｄ＝０．７５μｍ）は、一番外側のスペース
の光強度が若干大きくなるが、一番外側のラインとダミ
ーラインの光強度が分離されず一番外側のラインの光強
度の幅が広がってしまう。

【００５０】そのため一番外側のラインの焦点深度は増
加するが、線幅が著しく大きくなり規格寸法から外れて
しまい、ダミーラインとして採用できない。しかしＳｄ
が１．２５μｍ以上の場合はダミーラインと一番外側の
ラインの光強度が分離されるため、一番外側のラインの
線幅が規格寸法に入るようになる。

【００５１】更にダミーラインが無い場合と比較し一番
外側のスペースの光強度が大きくなるため、一番外側の
ラインコントラストが向上し、内側のラインと同じ程度
のコントラストが得られる。

【００５２】またダミーラインの光強度は、単層レジス
トプロセスで解像に必要なコントラスト（通常０．６程
度と考えられる）よりもはるかに小さいので、まったく
解像されない。つまりＳｄが１．０μｍ以上であればダ
ミーパターンとして採用できることが判った。

【００５３】ただし、Ｓｄが１．７５μｍ以上、つまり
Ｓｄ＞（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）／２の場合、ラインアンドスペ
ースパターン間隔ＰＬを１Ｐよりも大きくしなければな
らず、グリッドを用いて、パターン配置を行う場合、ラ
インアンドスペースパターンで規定されるグリッド（１
／２Ｐの整数倍）にラインアンドスペースパターン間隔
ＰＬは１．０Ｐ毎のグリッドで重ならないため、共通の
グリッドが採用できない。そのためラインアンドスペー
スパターンとラインアンドスペース間隔のグリッドを別
にする必要が有り、レイアウト作業が複雑になり、レイ
アウトの作業効率が低下する。よってＳｄは１．２５〜
１．５μｍ（基板上では０．２５〜０．３０μｍ）が良
いことが判る。

【００５４】以上のシミュレーション結果により、Ｓｄ
が（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）／２以下であれば、特開平６−２４
２５９４が規定するＳｄ＞１／２Ｐ以上の範囲でなくと
も、ラインアンドスペースパターンの集積度を向上させ
たまま、特開平６−２４２５９４と同様の効果を発現で
きる事が判った。特に縮小投影露光装置の投影倍率を１
／ｎ倍、露光波長をｉ線（３６５ｍｍ）とすると、Ｓｄ
は０．２５×ｎμｍ〜（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）／２が良いこと
が判った。またダミーラインは１本だけで十分な効果が
ある事が判った。

【００５５】次に、ＫｒＦレーザ（波長２４８ｎｍ）を
用いた場合について述べる。ＫｒＦレーザ（波長２４８
ｎｍ）を用いた開口数ＮＡ＝０．５０の投影倍率は１／
５の縮小投影露光装置において四つ目照明を行った場合
の光強度をフォーカスオフセット０μｍでシミュレーシ
ョンした結果を図６に示す。

【００５６】ラインアンドスペースパターンはレクチル
上でライン幅Ｌ＝１．２５μｍ、スペース幅Ｌ＝１．２
５μｍ（基板上で各々０．２５μｍ）の５本組で、ダミ
ーラインはレクチル上で０．５０μｍ（基板上で０．１
０μｍ）とし、ラインアンドスペースパターンの外側か
ら解像限界以下のラインまでの距離Ｓｄ（基板上でＳｄ
／５）をパラメーターとしてシミュレーションを行っ
た。

【００５７】Ｓｄ＝０．５μｍの場合は、一番外側のス
ペースの光強度が若干大きくなるが、一番外側のライン
とダミーラインの光強度が分離されず一番外側のライン
の光強度の幅が広がり、線幅が著しく大きくなり規格寸
法から外れてしまい、ダミーラインとして採用できな
い。

【００５８】しかしＳｄが０．７５μｍ以上の場合はダ
ミーラインと一番外側のラインの光強度が分離されるた
め、一番外側のラインの線幅が規格寸法に入り、かつダ
ミーラインが無い場合と比較し一番外側のスペースの光
強度が大きくなるため、一番外側のラインのコントラス
トが向上する。またダミーラインの光強度は、単層レジ
ストプロセスで解像に必要なコントラストよりもはるか
に小さいので、まったく解像されない。

【００５９】よってＳｄが０．７５μｍ以上であればダ
ミーパターンとして採用できることが判った。しかしＳ
ｄが１．２５μｍ以上、つまりＳｄ＞（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）
／２の場合は、ラインアンドスペースパターン間隔ＰＬ
を１Ｐよりも大きくしなければならず、グリッドを用い
てパターン配置を行う場合、共通のグリッドが採用でき
ないのでレイアウト作業が複雑化する。よってＳｄは
０．７５〜１．０μｍ（基板上では０．１５〜０．２μ
ｍ）が良いことが判る。

【００６０】以上のシミュレーション結果より、Ｓｄが
（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）／２以下であれば、特開平６−２４２
５９４が規定するＳｄ＞１／２Ｐ以上の範囲でなくと
も、ラインアンドスペースパターンの集積度を向上させ
たまま、特開平６−２４２５９４と同様の効果を発現で
きる事が判った。特に縮小投影露光装置の投影倍率を１
／ｎ倍、露光波長をＫｒＦレーザ（２４８ｎｍ）とする
と、Ｓｄは０．１５×ｎμｍ〜（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）／２が
良いことが判った。またダミーラインは１本だけで十分
な効果がある事が判った。

【００６１】次に、ラインアンドスペースパターンの外
側に配置されるダミーラインのライン幅Ｌｄについて述
べる。露光波長がｉ線（３６５ｎｍ）の場合、通常のノ
ボラックレジストを用いた単層レジストプロセスではレ
イリーの式で記述されるｋ１は通常照明で０．６、斜入
射照明を行うと０．４から０．５となる事が既に知られ
ている。また縮小投影露光装置のＮＡはレンズの大口径
化と装置コストが見合うことにより開口数ＮＡの限界は
０．６３程度であると言われている。よって解像限度は
レイリーの式から次のように見積もられる。 Ｒ＝０．４〜０．６×（０．３６５×０．６３） ＝０．２３〜０．２９μｍ

【００６２】レイリーの式では投影倍率は解像度と無関
係であり、また実際のパターンレイアウトをＣＡＤで行
う場合は通常０．０５μｍ単位でなされる事が多いの
で、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を用いる場合は縮小投影露
光装置の投影倍率を１／ｎ倍とするとラインアンドスペ
ースパターンの外側に配置されるダミーラインのライン
幅Ｌｄは０．２ｎμｍ以下にするのが良い。

【００６３】露光波長がＫｒＦレーザ（２４８ｎｍ）の
場合においても、通常の化学増幅型レジストを用いた単
層レジストプロセスではレイリーの式で記述されるｋ１
は斜入射照明を行うと０．４から０．５となる。また縮
小投影露光装置の開口数ＮＡは現在０．５から０．５５
程度であるがｉ線と同様に０．６程度まで拡大される期
待がある。よって解像限度は以下のように見積もられ
る。 Ｒ＝０．４〜０．６×（０．２４８×０．６） ＝０．１６〜０．２１μｍ

【００６４】実際のパターンレイアウトは通常０．０５
μｍ単位で行われる事を考えると、ＫｒＦレーザ（波長
２４８ｎｍ）を用いる場合は縮小投影露光装置の投影倍
率を１／ｎ倍とするとラインアンドスペースパターンの
外側に配置されるダミーラインのライン幅Ｌｄは０．１
５ｎμｍ以下にするのが良い。

【００６５】次に、ラインアンドスペースパターンの外
側に配置されるダミーラインの長さＷｄについて述べ
る。図７に本発明の別の例を示す。図７（ａ）はライン
アンドスペースパターンの全長に渡ってダミーラインが
ある場合を示し、図７（ｂ）はラインアンドスペースパ
ターンの一部にダミーラインがある場合を示す。

【００６６】図７（ａ）はラインアンドスペースパター
ンの全長に渡ってダミーラインがあるため、一番外側の
ラインは全長に渡ってコントラストが向上する。一方、
図７（ｂ）は部分的に一番外側のラインと隣接してダミ
ーラインが無いところがあるため、その部分で一番外側
のラインのコントラストが向上しない。よってラインア
ンドスペースパターンの全長に渡って、一番外側のライ
ンのコントラストを向上させるためにはダミーラインの
長さＷｄがラインアンドペースパターンと同じである必
要がある。

【００６７】しかしながら実際のパターンレイアウトで
は、ラインアンドスペースパターンの周辺の疎密により
ダミーラインをラインアンドスペースパターンと隣接し
て配置できない場合がある。その場合はダミーラインを
長さ方向で分割して、可能な限りラインアンドスペース
パターンに隣接して配置するか、ダミーラインを設けら
れない部分のラインアンドスペースの一番外側のライン
の幅を大きくするのが良い。

【００６８】また、本発明のレチクルを用いて輪帯照明
や四つ目照明等の斜入射照明を行った場合、投影像の解
像度や焦点深度が向上する。そのため基板上の膜に塗布
されたレジストに投影像を結像し現像液により現像した
場合、より微細なレジストパターンを形成する事が可能
になる。よってそのレジストパターンをエッチングマス
クとして使用し前述の膜をエッチングし、被エッチング
膜から配線を作成する場合、解像限度以下のラインを設
けていないレクチル上のパターンから作られる配線より
も微細化が可能である。

【００６９】例えば、本発明を半導体装置のゲート電極
やメタル配線の露光工程に利用するとゲート電極やメタ
ル配線の微細化が可能となり半導体の高速化、低消費電
力化、集積化が期待できる。なお本発明の記述は四つ目
照明を中心になされているが、斜入射照明であれば同様
な効果が期待されるので輪帯照明や十文字形の照明ない
し一文字形の照明であっても何ら構わない。

【００７０】

【実施例】次に、実施例を挙げて更に詳細に本発明を説
明する。 実施例１ ５００９（５インチ角、厚さ０．９ｍｍ）の石英からな
る５倍レチクルにおいて、ライン幅Ｌ＝１．７５μｍ、
スペース幅Ｓ＝１．７５μｍの５本組のラインアンドス
ペースパターンの外側にＳｄ＝０〜１．５０μｍの間隔
でライン幅Ｌｄ＝０．５０μｍのダミーラインを設け
た。このレチクルを投影倍率が１／５倍であるｉ線（波
長３６５ｎｍ）のＮＡ＝０．５４の縮小露光投影装置に
装着し、４つ目照明を行った。基板としてはｉ線レジス
トを１．０５μｍ塗布したシリコン基板を用い、焦点位
置を変化させながら露光し、１１０℃６０秒のＰＥＢ
後、ＴＭＡＨ２．３８％溶液で１分間現像した後に、Ｓ
ＥＭによる断面観察より５本組のラインの外側と内側の
焦点深度を測定した。

【００７１】なお、ラインアンドスペースパターンの解
像はレジスト寸法が設計寸法の±１０％でかつレジスト
の膜減りが無いことを条件とした。またダミーラインは
一部でもレジストパターンがあった場合解像とした。結
果を図８に示す。

【００７２】Ｓｄが０．２５〜１．００μｍでは外側の
ラインは１．５〜２μｍ程度の焦点範囲で隣接ラインと
分離しているが、レジスト寸法が設計寸法の＋１０％を
越えるため焦点深度の向上が得られなかった。しかしラ
インアンドスペースパターンとダミーラインの間隔が
１．２５〜１．５０μｍの場合、５本組のラインアンド
スペースパターンの外側のラインのレジスト寸法が設計
寸法の±１０％に入るようになるため、焦点深度が向上
した。また、Ｓｄ＝１．２５〜１．５０μｍでは隣接し
たラインアンドスペースパターン間隔ＰＬを各々３．０
と３．５μｍ（つまり１Ｐ以下）にできた。

【００７３】実施例２ ５００９（５インチ角 厚さ０．９ｍｍ）の石英からな
る５倍レチクルにおいて、ライン幅Ｌ＝１．７５μｍ、
スペース幅Ｓ＝１．７５μｍの５本組のラインアンドス
ペースパターンの外側にＳｄ＝１．２５μｍの間隔でラ
イン幅Ｌｄ＝０〜１．５０μｍのダミーラインを設け
た。このレチクルを投影倍率が１／５倍であるｉ線（波
長３６５ｎｍ）のＮＡ＝０．５５の縮小投影露光装置に
装着し、輪帯比１／２の輪帯照明を行った。基板として
はｉ線レジストを１．０５μｍ塗布したシリコン基板を
用い、焦点位置を変化させながら露光し、１１０℃６０
秒のＰＥＢ後、ＴＭＡＨ２．３８％溶液で１分間現像し
た後に、ＳＥＭによる断面観察より５本組のラインの外
側と内側の焦点深度を測定した。結果を図９に示す。

【００７４】ダミーラインの幅が１．００μｍ以下であ
ればシリコン基板上でダミーラインは解像できず、かつ
５本組のラインアンドスペースパターンの外側のライン
の焦点深度の低下が改善できた。

【００７５】実施例３ ５００９（５インチ角 厚さ０．９ｍｍ）の石英からな
る５倍レチクルにおいて、ライン幅Ｌ＝１．２５μｍ、
スペース幅Ｓ＝１．２５μｍの５本組のラインアンドス
ペースパターンの外側にＳｄ＝０．００〜１．００μｍ
の間隔でライン幅Ｌｄ＝０．５０μｍのダミーラインを
設けた。このレチクルを投影倍率が１／５倍であるＫｒ
Ｆレーザー（波長２４８ｎｍ）のＮＡ＝０．５０の縮小
投影露光装置に装着し、四つ目照明を行った。基板とし
てはＫｒＦ用化学増幅型レジストを０．８５μｍ塗布し
たシリコン基板を用い、焦点位置を変化させながら露光
し、１１０℃６０秒のＰＥＢ後、ＴＭＡＨ２．３８％溶
液で１分間現像した後に、ＳＥＭによる断面観察より５
本組のラインの外側と内側の焦点深度を測定した。結果
を図１０に示す。

【００７６】Ｓｄが０．２５〜０．５０μｍでは外側の
ラインは１．６μｍ以上の焦点範囲で隣接ラインと分離
しているが、レジスト寸法が設計寸法の＋１０％を越え
るため焦点深度の向上が得られなかった。しかしライン
アンドスペースパターンとダミーラインの間隔が０．７
５〜１．００μｍの場合、５本組のラインアンドスペー
スパターンの外側のラインのレジスト寸法が設計寸法の
±１０％に入るようになるため、焦点深度が向上した。
またＳｄ＝０．７５〜１．００μｍでは隣接したライン
アンドスペースパターン間隔ＰＬを各々２．０と２．５
μｍ（つまり１Ｐ以下）にできた。

【００７７】実施例４ ５００９（５インチ角 厚さ０．９ｍｍ）の石英からな
る５倍レチクルにおいて、ライン幅Ｌ＝１．２５μｍ、
スペース幅Ｓ＝１．２５μｍの５本組のラインアンドス
ペースパターンの外側にＳｄ＝０．７５μｍの間隔でラ
イン幅Ｌｄ＝０〜１．２５μｍのダミーラインを設け
た。このレチクルを投影倍率が１／５倍であるＫｒＦレ
ーザー（波長２４８ｎｍ）のＮＡ＝０．５０の縮小投影
露光装置に装着し、四つ目照明を行った。基板としては
ＫｒＦ用化学増幅型レジストを０．８５μｍ塗布したシ
リコン基板を用い、焦点位置を変化させながら露光し、
１１０℃６０秒のＰＥＢ後、ＴＭＡＨ２．３８％溶液で
１分間現像した後に、ＳＥＭによる断面観察より５本組
のラインの外側と内側の焦点深度を測定した。結果を図
１１に示す。

【００７８】ダミーラインの幅が０．７５μｍ以下であ
ればシリコン基板上でダミーラインは解像されず、かつ
５本組のラインアンドスペースパターンの外側のライン
の焦点深度の低下が改善できた。

【００７９】実施例５ ゲート長０．３５μｍのゲートアレイの第１層目のＡｌ
の配線の露光において、図１２の３種のレチクルを使用
し投影倍率１／５の縮小投影露光装置（ｉ線、ＮＡ＝
０．５５）にて輪帯比２／３の輪帯照明を行った。Ａｌ
膜上にはｉ線レジストを１．８μｍ塗布し、露光後１１
０℃６０秒のＰＥＢを行い、ＴＭＡＨ２．３８％溶液で
１分間現像し、その後１２０℃６０秒のポストベークを
行った。

【００８０】レチクル上のパターンはライン幅Ｌ＝２．
００μｍとスペース幅Ｓ＝２．００μｍのラインアンド
スペースパターンでパターンの外側にダミーライン（Ｌ
ｄ：ダミーラインの幅、Ｓｄ：ダミーラインとラインア
ンドスペースパターンの距離）を設けたものＢ、Ｃと設
けないものＡがある。またラインアンドスペースパター
ンは図１２で示されたラインアンドスペースパターン間
隔ＰＬを持って複数個形成されている。

【００８１】なお、本発明のレチクルはＣである。レジ
ストパターン形成後、２００℃に加熱しながらＵＶ光を
照射しレジストを熱硬化させた後、有磁場マグネトロン
リアクティブイオンエッチング装置を用いてＢＣｌ₃ 、
Ｃｌ₂ 、ＣＨＦ₃ ガスでＡｌエッチングを行いＡｌ配線
を形成した。その後メタル−メタル間の層間絶縁膜（Ｎ
ＳＧ０．８μｍ）及び第２層目のＡｌ配線を形成し、パ
ッシベーション膜（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ０．５μｍ）で被覆し歩
留を評価した。

【００８２】レチクルＡでの歩留低下の主たる原因はラ
インアンドスペースパターンの外側のラインの焦点深度
不足による第１層目Ａｌ配線のオープンショート不良で
ある。よってダミーパターンを設けたレチクルＢ、Ｃを
用いることによって第１層目のＡｌ配線の微細化が高歩
留で実現できる。さらに、本発明のレチクルＣを用いる
ことにより、従来のレチクルＢと比較しチップ面積で５
％の縮小が実現できた。

【００８３】

【発明の効果】以上説明した本発明の効果を以下に説明
する。 請求項１の発明の効果：請求項１に記載のレチクルを用
いて斜入射照明を行うと、同一のレチクルに複数のライ
ンアンドスペースパターンを配置する場合、ラインアン
ドスペースパターン間隔ＰＬを１Ｐ以下にする事がで
き、ラインアンドスペースパターンの集積度を向上させ
ることができる。また、特開平６−２４２５９４が規定
するＳｄ＞１／２Ｐ以上の範囲でなくとも、ラインアン
ドスペースパターンの集積度を向上させたまま、特開平
６−２４２５９４と同様の効果を発現できる。つまりパ
ターンの一番外側にあるラインに対してパターンの外側
に回折格子を設けたため、回折角が内側のラインとほぼ
同じになり、その結果内側のラインと同様に２光束結像
が実現できパターンの一番外側のラインの解度、焦点深
度の低下を改善でき、またパターンの外側に設けたダミ
ーラインが、縮小投影露光装置の解像限界以下であるた
め、レチクル上のパターンを投影するレジストを塗布し
た基板（例えばシリコンウエハー、石英基板等）上の膜
に現像後レジストパターンとして残らない。その結果、
膜をエッチングした後にも余分な被エッチング膜のパタ
ーンが基板上に残らない。被エッチング膜がポリシリコ
ンである場合は余分なゲート電極の形式や被エッチング
膜が電極材料である場合は配線容量の増加につながる余
分な配線の形成を防ぐことができる。

【００８４】請求項２の発明の効果：請求項２項に記載
のレチクルを用いて斜入射照明を行うと、Ｓｄが（Ｌ＋
Ｓ−Ｌｄ）／２に等しいためラインアンドスペースパタ
ーン間隔を１Ｐに縮小することができる。そのため、グ
リッドを用いてパターン配置を行う場合、ラインアンド
スペースパターンで規定されるグリッド（１／２Ｐの整
数倍）にラインアンドスペースパターン間隔は１．０Ｐ
毎のグリッドとが重なるので、ラインアンドスペースパ
ターン間隔を１．０Ｐにすることが可能となり、その結
果レイアウト作業の効率を低下させないままラインアン
ドスペースパターンの集積度を向上できる。

【００８５】請求項３の発明の効果：請求項３項に記載
のレチクルを用いてｉ線の縮小投影露光装置により斜入
射照明を行うと、ダミーラインと一番外側のラインの光
強度が分離されるため、一番外側のラインの線幅が規格
寸法に入るようになり、かつダミーラインが無い場合と
比較し一番外側のスペースの光強度が大きくなるため、
一番外側のラインのコントラストが向上し、集点深度が
向上する。

【００８６】請求項４の発明の効果：請求項４項に記載
のレチクルを用いてＫｒＦレーザーの縮小投影露光装置
により斜入射照明を行うと、ダミーラインと一番外側の
ラインの光強度が分離されるため、一番外側のラインの
線幅が規格寸法に入るようになり、かつダミーラインが
無い場合と比較し一番外側のスペースの光強度が大きく
なるため、一番外側のラインのコントラストが向上し、
焦点深度が向上する。

【００８７】請求項５の発明の効果：請求項５に記載の
レチクルを用いてｉ線の縮小投影露光装置により斜入射
照明を行うと、ラインアンドスペースパターンの一番外
側のラインのコントラスト低下が改善できるので、ライ
ンアンドスペースの一番外側のラインの解像度、焦点深
度が向上する。一方ラインアンドスペースパターンの外
側に配置されるダミーラインはｉ線の縮小投影露光装置
の解像限界以下なので解像されない。

【００８８】請求項６の発明の効果：請求項６に記載の
レチクルを用いてＫｒＦレーザーの縮小投影露光装置に
より斜入射照明を行うと、ラインアンドスペースパター
ンの一番外側のラインのコントラスト低下が改善できる
ので、ラインアンドスペースパターンの一番外側のライ
ンの解像度、焦点深度が向上する。一方ラインアンドス
ペースパターンの外側に配置されるダミーラインはＫｒ
Ｆレーザーの縮小投影露光装置の解像限界以下なので解
像されない。

【００８９】本発明の請求項７の発明の効果：請求項７
に記載のレチクルを用いて斜入射照明を行うと、ライン
アンドスペースパターンの一番外側のラインのコントラ
スト低下がラインアンドスペースパターンの全長さに渡
って改善できるので、ラインアンドスペースパターンの
一番外側のラインの解像度、焦点深度がラインアンドス
ペースパターンの全長さに渡って向上する。

【００９０】本発明の請求項８の発明の効果：また請求
項８で記載の微細配線は、解像限界以下のラインを設け
ていないレチクル上のパターンから作られる配線よりも
微細化が可能である。そのため例えば本発明を半導体装
置のゲート電極やメタル配線の露光工程に利用するとゲ
ート電極やメタル配線の微細化が可能となり半導体装置
の高速化、低消費電力化、集積化が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレチクルの一例を示す説明図。

【図２】従来の輪帯照明、四つ目照明のアパーチャーの
例を示す説明図。

【図３】従来の四つ目斜照明の焦点深度を示す図。

【図４】従来のダミーパターンの例を示す説明図。

【図５】本発明の一実施例のダミーパターン付きレチク
ルのパターンとそのレチクルによるｉ線での光強度のシ
ミュレーション結果を示す説明図。

【図６】図５のレチクルによるＫｒＦレーザでの光強度
のシミュレーション結果を示す説明図。

【図７】本発明の他の実施例のダミーパターン付きレチ
クルのパターンを示す説明図。

【図８】本発明の一実施例の測定結果を示す図表。

【図９】本発明の他の実施例の測定結果を示す図表。

【図１０】本発明のさらに他の実施例の測定結果を示す
図表。

【図１１】本発明のさらに他の実施例の測定結果を示す
図表。

【図１２】本発明の複数のレチクルの歩留の判定結果を
示す図表。

【符号の説明】

１ ライン ２ スペース ３ ダミーライン Ｌ ライン幅 Ｌｄ ダミーライン幅 Ｐ ラインアンドスペース幅 Ｓ スペース幅 Ｓｄ ラインアンドスペースパターンとダミーラインと
の距離 Ｗｄ ライン長さ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縮小投影露光装置に装着され、斜入射照
   明で照明されてウェーハ上にパターンを投影するレチク
   ルにおいて、 一方向に長い形状で繰り返されるライン幅Ｌのラインパ
   ターンとスペース幅Ｓのスペースパターンとからなるラ
   インアンドスペースパターンと、 前記ラインアンドスペースパターンの外側に前記縮小投
   影露光装置の解像限界以下のライン幅を有するダミーラ
   インを配置したレチクルにおいて、 前記ラインアンドスペースパターンと前記ダミーライン
   との距離をＳｄ、ダミーラインのライン幅をＬｄとする
   と、Ｓｄを（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）／２以下とすることを特徴
   とするレチクル。
2. 【請求項２】 縮小投影露光装置に装着され、斜入射照
   明で照明されてウェーハ上にパターンを投影するレチク
   ルにおいて、 一方向に長い形状で繰り返されるライン幅Ｌのラインパ
   ターンとスペース幅Ｓのスペースパターンとからなるラ
   インアンドスペースパターンと、 前記ラインアンドスペースパターンの外側に前記縮小投
   影露光装置の解像限界以下のライン幅を有するダミーラ
   インを配置したレチクルにおいて、前記ラインアンドス
   ペースパターンと前記ダミーラインとの距離をＳｄ、前
   記ダミーラインのライン幅をＬｄとすると、Ｓｄが（Ｌ
   ＋Ｓ−Ｌｄ）／２に等しいことを特徴とするレチクル。
3. 【請求項３】 前記縮小投影露光装置の投影倍率を１／
   ｎ倍、露光光を波長３６５ｎｍのｉ線とする時、Ｓｄが
   ０．２５ｎμｍ〜（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）／２の範囲内にある
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のレチク
   ル。
4. 【請求項４】 前記縮小投影露光装置の投影倍率を１／
   ｎ倍、露光光を波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザとする
   時、Ｓｄが０．１５ｎμｍ〜（Ｌ＋Ｓ−Ｌｄ）／２の範
   囲内にあることを特徴とする請求項１または請求項２記
   載のレチクル。
5. 【請求項５】 前記縮小投影露光装置の投影倍率を１／
   ｎ倍、露光光を波長３６５ｎｍのｉ線とする時、前記ダ
   ミーラインのライン幅Ｌｄを０．２ｎμｍ以下とするこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３
   記載のレチクル。
6. 【請求項６】 前記縮小投影露光装置の投影倍率を１／
   ｎ倍、露光光を波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザとする
   時、前記ダミーラインのライン幅Ｌｄを０．１５ｎμｍ
   以下とすることを特徴とする請求項１または請求項２ま
   たは請求項４記載のレチクル。
7. 【請求項７】 前記ダミーラインの長さを前記ラインア
   ンドスペースパターンと等しくすることを特徴とする請
   求項１ないし請求項６記載のレクチル。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項７記載のレクチルを
   使用して縮小投影露光装置により斜入射照明で投影され
   た像から作られたレジストパターンをエッチングマスク
   として作成されたウェーハ上の微細配線を用いたことを
   特徴とする半導体装置。