JPH09115824A - 全配線パタ−ンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】先に出願した、特願平６−１７０４３５号によ
る（これをＴＥＣＳと呼ぶ）配線パタ−ン形成を、全配
線パタ−ン形成に適用させるための、方法を提供するた
めに成されたものである。 【構成】アルミニュム等で形成される全配線パタ−ン
を、第Ｉ象限部−第III象限部、第II象限部−第IV象限
部、特定の角度を有するパタ−ン部等に分割して、露光
形成する±１／３Ｐのシフトによる３回露光法におい
て、（但し、配線パタ−ンを形成する隣接した光線透過
部の中心間隔をＰとする）分割されて形成した隣接する
配線パターンの各端部（Ａ）、（Ｂ）を接続領域パタ−
ン（１３ａ）によって、連結して配線パタ−ンを形成す
る第１工程と、少なくとも、前記接続領域パタ−ン（１
３ａ）部に、接続パタ−ン（１５）を形成する第２工程
とを含む、全配線パタ−ンの形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】公知の露光装置（例えば、光源に弗化クリ
プトンＫｒＦエキシマレ−ザを、レチクルの最小線巾
１．２５ミクロン、１／５縮小投影レンズ、ウエハ−上
での最小線巾０．２５ミクロン）においても、先に出願
した特願平６−１７０４３５号による＝ＴＥＣＳと呼ぶ
（Ｔｈｒｅｅ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓ
ｙｓｔｅｍ）を用いて、配線パタ−ンの形成を行うと、
ウエハ−（１１）上においては、ラインアンドスペ−ス
（Ｌ／Ｓ）の等しい連続した１６ギガ用の最小線巾０．
０８４ミクロンの配線パタ−ンが得られる。しかし、全
配線パタ−ンを同時に形成することは不可能である。即
ち、シフト露光法においては、レチクルのシフト方向と
シフト量とが配線パタ−ンの性質によって異なるためで
ある。従って、全配線パタ−ンを幾つかの領域に分けて
形成しなければならず、この結果これらの配線パタ−ン
を接続することが不可避である。本発明は、この為の確
実なシ−ムレスの全配線パタ−ンの形成方法を提供する
ために成されたものである。

【０００３】

【発明が解決しょうとする課題】本発明は、特願平６−
１７０４３５号による方法を、全配線パタ−ンに適用し
た場合に、必然的に生ずる各象限の配線パタ−ンの接続
を、より効率的に確実（シ−ムレス）に行い、前記方法
を半導体集積回路製造に全面的に、実用上使用可能とす
る全配線パタ−ン形成方法を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】アルミニュム等で形成さ
れる全配線パタ−ンを、第Ｉ象限部−第III象限部、第I
I象限部−第IV象限部、特定の角度を有するパタ−ン部
等に分割して、露光形成する±１／３Ｐのシフトによる
３回露光法において、（但し、配線パタ−ンを形成する
隣接した光線透過部の中心間隔をＰとする）分割されて
形成した隣接する配線パターンの各端部（Ａ）、（Ｂ）
を接続領域パタ−ン（１３ａ）によって、連結して配線
パタ−ンを形成する第１工程と、少なくとも、前記接続
領域パタ−ン（１３ａ）部に、接続パタ−ン（１５）を
形成する第２工程とを含む、全配線パタ−ンの形成方
法。

【０００５】（二光子吸収型のネガレジストを第１工
程、第２工程にて使用する場合）即ち、光線透過部と光
線遮断部とを交互に連続形成し、その隣接した光線透過
部の中心間隔をＰとして、配線パタ−ンと成したレチク
ル（７）を、±１／３Ｐのシフトによる３回露光法にお
いて、該レチクル（７）を露光光路内に位置せしめると
共に、照明光路内に互いに隣接する各象限の端部（Ａ）
（Ｂ）が間隔（Ｔ）を形成する照明領域限定マスク
（２）の１つを挿入し、前記マスクの１つによって照明
された領域に、図示なきシャッタ−の開閉動作に連動し
た±１／３Ｐのシフトによる３回露光を行い、引き続
き、他の象限マスクと適宜交換して順次露光した後、該
レチクル（７）を露光光路外へ退出すると共に、その端
部（Ｃ）を前記レチクル（７）の象限端部（Ａ）より
も、より外側に位置せしめた接続領域限定マスク（８）
を、露光光路内に挿入し、照明領域限定マスク（２）を
照明光路外へ退出すると共に、区画マスク（３）を照明
光路内に挿入して、適正露光を行い露光終了後に、現像
工程、エッチング工程、レジスト除去工程等を経て、配
線パタ−ン端部（Ａ）（Ｂ）を接続領域パタ−ン（１３
ａ）によって、連結してパタ−ンを形成する第１工程
と、接続領域限定マスク（８）を露光光路外へ退出する
と共に、その端部（Ｄ）を前記接続領域限定マスク
（８）の端部（Ｃ）よりも、より外側に位置せしめた配
線パタ−ン保護マスク（９）を、露光光路内に挿入し、
前記第１工程を終了したウエハ−（１１）の全面に二光
子吸収型のネガレジストを全面塗布したウエハ−（１
１）に適正露光を行い、引き続き、配線パタ−ン保護マ
スク（９）を露光光路外へ退出すると共に、前記レチク
ル（７）を露光光路内に挿入して、±１／３Ｐのシフト
による３回露光を行い露光終了後に、現像工程、エッチ
ング工程、レジスト除去工程等を経て、接続パタ−ン
（１５）を形成する第２工程とを少なくとも含む全配線
パタ−ンの形成方法。

【０００６】（二光子吸収型のポジレジストを第１工
程、第２工程にて使用する場合）光線透過部と光線遮断
部とを交互に連続形成し、その隣接した光線透過部の中
心間隔をＰとして、配線パタ−ンと成したレチクル
（７）を、±１／３Ｐのシフトによる３回露光法におい
て、該レチクル（７）を露光光路内に位置せしめると共
に、照明光路内に互いに隣接する各象限の端部（Ａ）
（Ｂ）が間隔（Ｔ）を形成する照明領域限定マスク
（２）の１つを挿入し、前記マスクの１つによって照明
された領域に、図示なきシャッタ−の開閉動作に連動し
た±１／３Ｐのシフトによる３回露光を行い、引き続
き、他の象限マスクと適宜交換して順次露光し、露光終
了後のウエハ−（１１）を、現像工程、エッチング工
程、レジスト除去工程等を経て、配線パタ−ン端部
（Ａ）（Ｂ）を接続領域パタ−ン（１３ａ）によって、
連結してパタ−ンを形成する第１工程と、照明領域限定
マスク（２）を照明光路外へ退出すると共に、その端部
（Ｃ）を前記間隔（Ｔ）よりも、より外側に形成した接
続領域限定マスク（８）を照明光路内に挿入し、前記第
１工程を終了したウエハ−（１１）の全面に二光子吸収
型のポジレジストを全面塗布したウエハ−（１１）に、
レチクル（７）で±１／３Ｐのシフトによる３回露光を
行い露光終了後に、現像工程、エッチング工程、レジス
ト除去工程等を経て、接続パタ−ン（１５）を形成する
第２工程とを少なくとも含む全配線パタ−ンの形成方
法。

【０００７】

【実施例の説明】以下図１から図６をもって本方法を詳
述する。図１において、（１）はＫｒＦエキシマレ−ザ
光源、（２）は照明領域限定マスクで、図示のもので
は、第Ｉ象限部（２ａ）−第III象限部（２ｂ）のみの
開口が形成されている。図示されていないがその他に、
第II象限部（２ｃ）−第IV象限部（２ｄ）のみの開口が
形成されているもの、又は特定の角度（６０°等）を有
するパタ−ン（Ｓ）等がそれぞれ別のマスクとして用意
されている。又、図２に示すように、隣接する照明領域
限定マスク間（Ｔ）はその端部（Ａ）、（Ｂ）によって
製造誤差等を加味して、適宜設定する。そして、これら
のマスクは必要に応じて交換可能に図示なきマスクステ
−ジ上に設けられている。（３）はチップ領域を特定す
るための区画マスクで、前記マスクと同様にマスクステ
−ジ上に設けられている。（４）は第一コンデンサ−レ
ンズ、（５）は光路を転向する全反射鏡、（６）は第二
コンデンサ−レンズで、これら（１）から（６）で公知
の所謂ケ−ラ照明系が構成されている。

【０００８】（７）は、全配線パタ−ン（最小線巾１．
２５ミクロン）を、形成したレチクルで、図示なきＸ−
Ｙ方向へ移動可能なレチクルステ−ジ上に載置されてい
る。（８）は接続領域部に対応して、複数の開口部（８
ａ）を形成した接続領域限定マスク、（９）は接続領域
部に対応した複数の光線遮断部（９ａ）を形成した配線
パタ−ン保護マスクで、光線遮断部（９ａ）で覆われた
部分以外を露光することによって、その部分のレジスト
層を残留させ下層の各象限の配線パタ−ンを保護するも
のである。そして、これら２つのマスクは、前述のレチ
クル（７）と同様にレチクルステ−ジに載置されてお
り、必要に応じて択一的に露光光路内に挿入可能に構成
されている。（１０）は投影倍率が１／５の縮小投影レ
ンズで、前記レチクルの配線パタ−ンを、二光子吸収型
のネガレジストが塗布されたウエハ−（１１）上に周知
の如く最小線巾０．２５ミクロンで結像する。（１１）
はシリコン基板上にアルミニュ−ム層を形成し、更にそ
の上に二光子吸収型のネガレジストを塗布したウエハ−
である。（１２）はウエハ−（１１）を載置するＸ−Ｙ
方向に移動可能な公知のウエハ−ステ−ジである。

【０００９】かくの如き構成であるから、レチクル
（７）の全配線パタ−ンの中から、第Ｉ象限パタ−ン
（Ｉ）と第III象限パタ−ン（III）とをＴＥＣＳを用い
て、±１／３Ｐのシフトによる３回露光をし、更に接続
パタ−ンを形成する方法について詳述する。

【００１０】図１に示すように（２ａ）、（２ｂ）の開
口を有する照明領域限定マスク（２）を照明光路内に位
置させる。そして、図示なき公知のシャッタ−の開放に
より、レチクル（７）上の（Ｉ）（III）部のみを照明
する。ウエハ−（１１）上では図２に拡大して示したよ
うに（２ａ）の領域において、線巾を決定するレチクル
（７）上の配線パタ−ンの開口部（イ）（光線透過部）
によって、図示なきシャッタ−の３回の開閉動作に連動
したＸ−Ｙ方向同時同量（±１／３Ｐ）のシフトによる
３回露光によって、２回の重畳露光を受けた部分（ロ）
のみのレジストが残留し、この部分が最小線巾を有する
配線パタ−ンとなる。説明の都合上第II象限について
も、併記してある。

【００１１】以下同様に、照明領域限定マスク（２）を
順次交換して、±１／３Ｐのシフトによる３回露光を行
う。尚特定角度を有するパタ−ン（Ｓ）において、同一
の線巾を得るためには、Ｘ−Ｙ方向のシフト量が異なる
ことは言うに及ばない。

【００１２】次に、レチクル（７）と接続領域限定マス
ク（８）とを交換し、更に照明領域限定マスク（２）と
区画マスク（３）とを交換して、図示なきシャッタ−を
開放し１回の適正露光を行う。ウエハ−（１１）上で見
ると、図３に拡大して示したように第Ｉ象限部（２ａ）
−第II象限部（２ｃ）のそれぞれの隣接端（Ａ）（Ｂ）
によって形成された照明領域限定マスク間（Ｔ）の巾よ
りも、製造誤差等を加味して、接続領域限定マスク
（８）の開口部（８ａ）の端部（Ｃ）は、より外側に位
置するような大きさに、予め形成されているので、露光
終了後の現像工程、エッチング工程、レジスト除去工程
等を経ると、図４に示した隣接したアルミ配線パタ−ン
（１３）が接続領域パタ−ン（１３ａ）によって、連結
されてできる。尚（Ｔ）の大きさは、製造誤差等を考慮
して適宜決定されている。ここまでを第１工程と呼ぶ。

【００１３】引き続いて、二光子吸収型ネガレジストを
第１工程でできたアルミ配線パタ−ン（１３）の上に且
つ、ウエハ−（１１）の全面に塗布したウエハ−（１
１）をウエハ−ステ−ジ（１２）に載置して、接続領域
限定マスク（８）と配線パタ−ン保護マスク（９）とを
交換し、図示なきシャッタ−を開放して、１回の適正露
光を行う。ウエハ−上で見ると、図４に拡大して示した
ように、接続領域限定マスク（８）の開口部（８ａ）の
端部（Ｃ）よりも、光線遮断部（９ａ）の端部（Ｄ）
は、製造誤差等を加味して、更に外側に位置するような
大きさに予め形成されている。

【００１４】従って、この領域のレジストのみは、未露
光のままである。次に、配線パタ−ン保護マスク（９）
とレチクル（７）とを交換して、図示なきシャッタ−の
３回の開閉動作に連動したＸ−Ｙ方向同時同量（±１／
３Ｐ）のシフトによる３回露光を行う。露光終了後この
ウエハ−（１１）を現像すると、レジストの感光特性に
よって、図５に拡大して示したように、１回露光部＝適
正露光の１／２（１４）のレジストのみが溶解する。こ
の結果、接続領域部（１３ａ）のアルミニュ−ム層の一
部（１３ｂ）のみが露出する。その余のレジストは、溶
解することなく第１工程で既に形成されている各象限の
アルミ配線パタ−ン上に残留し、これをエッチングから
保護する働きをしている。このウエハ−（１１）を次の
エッチング工程を経て、レジストの除去を行うと、図６
に拡大して示したように、全接続領域において全く継ぎ
目なく隣接する各象限領域の配線パタ−ンを接続した接
続パタ−ン（１５）が形成できる。ここまでを第２工程
と呼ぶ。

【００１５】尚、区画マスク（３）によって区画された
ウエハ−（１１）に対して、照明領域限定マスク（２）
の１つについて、従来と同様にウエハ−ステ−ジ（１
２）を、ステップ移動して全区画について行うようにす
れば、マスク交換が最小となり、生産能率のうえから好
ましい。

【００１６】次に、逆な感光特性を示すポジレジストを
使用した場合について、詳述する。図１において、区画
マスク（３）を廃止してこの位置に、接続領域限定マス
ク（８）を設置する。又、配線パタ−ン保護マスク
（９）も廃止する。従って、図示なきレチクルステ−ジ
上には、レチクル（７）のみがシフト露光のために載置
される。尚、このレチクル（７）に描く配線パタ−ンに
ついては、ネガレジストを使用する場合とは逆に、その
開口部（イ）（光線透過部）と光線遮断部とを逆にする
ことが好ましい。

【００１７】かくの如き構成であるから、第Ｉ象限部
（２ａ）−第III象限部（２ｂ）を形成した照明領域限
定マスク（２）を図示の如く照明光路内に設置し、図示
なきレチクルステ−ジを±１／３Ｐのシフトによる３回
露光をすると、ウエハ−（１１）上にはこの象限部のみ
の配線パタ−ン像（ロ）が、シフト露光によって形成さ
れる。即ち、前述のネガレジストの場合には、２回の重
畳露光によって適正露光となるように定められていたの
で、重畳露光部分のネガレジストが（ロ）として残留
し、ウエハ−（１１）上での最小線巾を決定していた。
本実施例の場合では、１回露光部分＝適正露光量の１／
２に相当し、現像してもレジストが溶解せず、この部分
は残留し、ウエハ−（１１）上で最小線巾を同様に決定
する。そして、隣接する各象限の端部（Ａ）（Ｂ）によ
って形成される照明領域限定マスク間（Ｔ）が、前述の
接続領域限定マスク（８）と同様の機能を有することと
なる。従って、照明領域限定マスク（２）を第II象限部
（２ｃ）−第IV象限部（２ｄ）、特定角度を有するパタ
−ン（Ｓ）等に順次交換して、同様のシフト露光を行
い、このウエハ−（１１）を現像、エッチング、レジス
ト除去をすると、図４に示すような配線パタ−ンが得ら
れる。ここまでを第１工程と呼ぶ。

【００１８】引き続いて、二光子吸収型ポジレジストを
アルミ配線パタ−ン（１３）の上に且つ、ウエハ−（１
１）の全面に塗布したウエハ−（１１）を、ウエハ−ス
テ−ジ（１２）に載置して、照明領域限定マスク（２）
と接続領域限定マスク（８）とを交換し、レチクル
（７）を図示なきレチクルステ−ジによって、Ｘ−Ｙ方
向同時同量±１／３Ｐのシフトによる３回露光を行う。
このウエハ−（１１）を現像すると、図５に示すものと
同様のものとなり、これをエッチングし、レジスト除去
等を行えば、図６に示す全接続領域において、全く継ぎ
目なく隣接する各象限領域の配線パタ−ンを接続した接
続パタ−ン（１５）が形成できる。ここまでを第２工程
と呼ぶ。

【００１９】図７では、４ギガ用のセル枠の製造法につ
いて、蛇足ながら述べる。（１６）は、開口部（光線透
過部）の大きさが、ウエハ−（１１）上で、縦横０．４
×０．４ミクロン、従って、セル面積が０．１６平方ミ
クロンとなる如く、図示の太線のように、規則的に複数
個所に形成された第１露光マスクである。そして、隣接
したマスクの開口部の中心間隔は、最終的に形成された
セルの互いの間隔が、０．１８ミクロンとなる如く定め
られている。ここで重要なのは、マスクの角（ハ）と
（ニ）との成す間隔である。即ち、この間隔は、ＫｒＦ
エキシマレ−ザを使用したステッパ−が、形成可能な最
小線巾として、０．２５ミクロン以上に成るように定め
ることである。（１７）は、前記第１露光マスク（１
６）を、隣接したセル間隔が互いに０．１８ミクロンに
なる位置へシフトした第１露光マスクを示し、この位置
での露光を第２露光と呼ぶ。（１８）は、光線遮断部の
大きさが、ウエハ−（１１）上で縦横０．２５×０．２
５ミクロンに形成さけた第２露光マスクである。このマ
スクの大きさもＫｒＦエキシマレ−ザを使用したステッ
パ−が形成可能な最小線巾として、０．２５ミクロン以
上となるように定めている。

【００２０】かくの如き構成であるから、二光子吸収型
非線形光学ネガレジストを全面に塗布したウエハ−（１
１）をウエハ−ステ−ジ（１２）に載置して、照明光路
に区画マスク（３）を挿入し、レチクルステ−ジ上に載
置した第１露光マスク（１６）を露光光路内に挿入し
て、図示なきシャッタ−を開放して、適正露光量の１／
２の第１露光を行う。引き続き、第１露光マスク（１
６）をこの実施例の場合には、ウエハ−（１１）上で
０．５８ミクロンＸ方向へシフトして、第２露光（適正
露光量の１／２）を行う。次に、前記第１露光マスク
（１６）を露光光路から退出して、第２露光マスク（１
８）を露光光路内に挿入し、図示なきシャッタ−を開放
して、適正露光量の１／２の第３露光を行う。このウエ
ハ−（１１）を現像すると、２回露光（適正露光量）を
受けた部分のみのネガレジストが、残留し、格子状の複
数のセルを形成する。そして、セルの面積０．１６平方
ミクロン、その最小線巾は、０．０７５ミクロン、セル
相互の間隔０．１８ミクロンとなり、これをエッチング
工程、レジスト除去工程等を経れば、４ギガ用の例えば
二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）のセル枠が形成される。尚、１
ギガ用のセル枠を製造するのであれば、第１露光マスク
（１６）をシフトさせることなく、同時に（１７）位置
に一体形成したマスクとすればよく、この場合、セルの
ウエハ−上での大きさとして、セル面積０．３平方ミク
ロン、縦横０．６×０．５ミクロン、セルの最小線巾
０．１２ミクロン、セル相互の間隔０．２５ミクロンを
選定する。

【００２１】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、各象
限の配線パタ−ンは、シ−ムレス（接続個所の見当たら
ない）接続となる全配線パタ−ンが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を用いたステッパ−の概略構成図。

【図２】第１工程における特願平６−１７０４３５号の
ＴＥＣＳによる配線パタ−ン形成と、照明領域限定マス
クとの関係を示すウエハ−上での部分拡大図。

【図３】第１工程における特願平６−１７０４３５号の
ＴＥＣＳによる配線パタ−ン形成と、接続領域限定マス
クとの関係を示すウエハ−上での部分拡大図。

【図４】第２工程における接続領域パタ−ン（１３ａ）
と配線パタ−ン保護マスク（９）との関係を示すウエハ
−上での部分拡大図。

【図５】第２工程におけるレジスト現像後の接続領域パ
タ−ン（１３ａ）と残留レジストとの関係を示すウエハ
−上での部分拡大図。

【図６】本発明により、ウエハ−（１１）上に完成した
接続パタ−ン（１５）を示す部分拡大図。

【図７】セルの製造方法を示す説明図。

【符号の説明】

２：照明領域限定マスク、３：区画マスク、７：光線透
過部と光線遮断部とを交互に配して、配線パタ−ンを描
いたレチクル、８：接続領域限定マスク、９：配線パタ
−ン保護マスク、イ：レチクル（７）上に描かれた配線
パタ−ンの開口部（光線透過部）、ロ：±１／３Ｐのシ
フトによる３回露光により、ネガレジストの場合には、
２回の重畳露光を受けた部分（適正露光量）で、ポジレ
ジストの場合は、１回の露光を受けた部分（適正露光量
の１／２）で、配線パタ−ンの最小線巾を決定する部
分。Ｊ：接続パタ−ン（１５）を形成する時に使用され
るレチクル（７）の部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニュム等で形成される全配線パタ−
   ンを、第Ｉ象限部−第III象限部、第II象限部−第IV象
   限部、特定の角度を有するパタ−ン部等に分割して、露
   光形成する±１／３Ｐのシフトによる３回露光法におい
   て、（但し、配線パタ−ンを形成する隣接した光線透過
   部の中心間隔をＰとする）分割されて形成した隣接する
   配線パターンの各端部（Ａ）、（Ｂ）を接続領域パタ−
   ン（１３ａ）によって、連結して配線パタ−ンを形成す
   る第１工程と、少なくとも、前記接続領域パタ−ン（１
   ３ａ）部に、接続パタ−ン（１５）を形成する第２工程
   とを含む、全配線パタ−ンの形成方法。