(57)【要約】【課題】分割露光に有利な技術を提供する。【解決手段】互いに隣接する第１部分領域および第２部分領域をそれぞれ個別に露光することによって前記第１部分領域および前記第２部分領域を含むデバイス領域を露光する分割露光において前記第１部分領域又は第２部分領域の露光のために使用されるフォトマスクであって、前記第１部分領域と前記第２部分領域とは、互いに重複する重複領域を有し、前記フォトマスクは、複数の遮光パターンと、前記複数の遮光パターンを相互に分離する光透過部と、前記重複領域のうち前記複数の遮光パターンが投影されない領域が露光されるように配置された減光部とを有し、前記減光部の光透過率は、前記遮光パターンの光透過率より大きく、前記光透過部の透過率よりも小さい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隣接する第１部分領域および第２部分領域をそれぞれ個別に露光することによって前記第１部分領域および前記第２部分領域を含むデバイス領域を露光する分割露光において前記第１部分領域又は第２部分領域の露光のために使用されるフォトマスクであって、
前記第１部分領域と前記第２部分領域とは、互いに重複する重複領域を有し、
前記フォトマスクは、複数の遮光パターンと、前記複数の遮光パターンを相互に分離する光透過部と、前記重複領域のうち前記複数の遮光パターンが投影されない領域が露光されるように配置された減光部とを有し、前記減光部の光透過率は、前記遮光パターンの光透過率より大きく、前記光透過部の透過率よりも小さい、
ことを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
前記減光部は、解像されない複数のドットで構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記減光部は、その全体にわたって一様な光透過率を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項４】
前記減光部の光透過率は、１５％以上８０％以下である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフォトマスク。
【請求項５】
互いに隣接する第１部分領域および第２部分領域をそれぞれ個別に露光することによって前記第１部分領域および前記第２部分領域を含むデバイス領域を露光する分割露光方法であって、
前記第１部分領域と前記第２部分領域とは、互いに重複する重複領域を有し、
前記分割露光方法は、
前記第１部分領域を露光する第１露光工程と、
前記第２部分領域を露光する第２露光工程と、を含み、
前記第１露光工程で使用される第１フォトマスクおよび前記第２露光工程で使用される第２フォトマスクは、それぞれ、複数の遮光パターンと、前記複数の遮光パターンを相互に分離する光透過部と、前記重複領域のうち前記複数の遮光パターンが投影されない領域が露光されるように配置された減光部とを有し、前記減光部の光透過率は、前記遮光パターンの光透過率より大きく、前記光透過部の透過率より小さい、
ことを特徴とする分割露光方法。
【請求項６】
半導体デバイスを製造する製造方法であって、
基板の上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を請求項５に記載の分割露光方法によって露光する工程と、
露光された前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンを使って前記基板を処理する工程と、
を製造方法。
【請求項７】
前記半導体デバイスは、撮像デバイスを含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスク、分割露光方法、および半導体デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造するリソグラフィー工程において使用される露光装置の最大露光領域は、使用する投影レンズの大きさによって制限される。そこで、大面積の半導体デバイスを製造するために、分割露光が使用される。分割露光は、基板上の半導体デバイスを形成すべきデバイス領域を複数の部分領域に分割し、それぞれの部分領域を個別に露光することによってデバイス領域を露光する技術である。
【０００３】
特許文献１には、分割露光によって結合すべきパターンの少なくとも一方に、パターン幅を拡大したマージンパターンを設けることが開示されている。特許文献２には、複数の領域をつなぎ合せて露光するつなぎ露光において重複して露光されるつなぎ露光領域に、解像限界以下の線幅を有する補助パターンを配置することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平1-276717号公報
【特許文献２】特開2008-275788号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
分割露光においては、互いに隣接する第１部分領域と第２部分領域とに重複領域を設けて、重複領域を第１部分領域の露光において露光するとともに第２部分領域の露光においても露光する。したがって、重複領域の積算露光量が他の領域よりも大きくなってしまう。
【０００６】
マージンパターンまたは補助パターンを配置する方法は、重複領域における積算露光量を低減するように作用する。しかしながら、このような方法では、マージンパターンまたは補助パターンを配置するためのスペースをパターン間に確保する必要があり、これがパターン密度を制限しうる。また、このような方法では、形成すべきパターンに応じてマージンパターンまたは補助パターンを生成する必要があり、これが相応の計算負荷を生じさせる。
【０００７】
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、分割露光に有利な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの側面は、互いに隣接する第１部分領域および第２部分領域をそれぞれ個別に露光することによって前記第１部分領域および前記第２部分領域を含むデバイス領域を露光する分割露光において前記第１部分領域又は第２部分領域の露光のために使用されるフォトマスクに係り、前記第１部分領域と前記第２部分領域とは、互いに重複する重複領域を有し、前記フォトマスクは、複数の遮光パターンと、前記複数の遮光パターンを相互に分離する光透過部と、前記重複領域のうち前記複数の遮光パターンが投影されない領域が露光されるように配置された減光部とを有し、前記減光部の光透過率は、前記遮光パターンの光透過率より大きく、前記光透過部の透過率より小さい、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、分割露光に有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】基板上の１つのデバイス領域を例示する図。
【図２】本実施形態のフォトマスクおよび分割露光方法を例示する図。
【図３】レジストパターンが形成されたデバイス領域を例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明をその実施形態を通して例示的に説明する。
【００１２】
図１には、シリコン基板等の基板上の１つのデバイス領域ＤＲが例示されている。１つのデバイス領域ＤＲは、１つの半導体チップとなるべき領域である。基板上には、複数のデバイス領域ＤＲが配列されうる。各デバイス領域ＤＲは、ウエハプロセスの終了後にダイシングによって他のデバイス領域ＤＲから分離されうる。デバイス領域ＤＲは、複数の部分領域として、第１部分領域ＳＬと第２部分領域ＳＲとを含む。複数の部分領域は、３以上の部分領域であってもよい。
【００１３】
本実施形態の分割露光方法およびデバイス製造方法では、互いに隣接する第１部分領域ＳＬおよび第２部分領域ＳＲをそれぞれ個別に露光することによって第１部分領域ＳＬおよび第２部分領域ＳＲを含むデバイス領域ＤＲを露光する。第１部分領域ＳＬと第２部分領域ＳＲとは、互いに重複する重複領域ＳＯＬを有する。重複領域ＳＯＬは、第１部分領域ＳＬを露光する第１露光工程および第２部分領域ＳＲを露光する第２露光工程の双方において露光される。本実施形態のデバイス製造方法で製造される半導体デバイスは、例えば、撮像デバイスを含みうるが、これに限定されるものではなく、例えば、表示デバイス、記憶デバイスまたは論理デバイスを含みうる。
【００１４】
第１部分領域ＳＬおよび第２部分領域ＳＲは、次のようにして決定されうる。まず、デバイス領域ＤＲは、Ａ−Ａ’線で２つの領域に分割される。そして、Ａ−Ａ’線を基準として、Ｂ−Ｂ’線およびＣ−Ｃ’線が定義される。Ｂ−Ｂ’線およびＣ−Ｃ’線は、重複領域ＳＯＬを定める線である。
【００１５】
本実施形態の半導体デバイス製造方法は、基板の上にレジスト膜を形成する工程と、該レジスト膜を露光する工程と、露光されたレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンを使って基板を処理する工程とを含む。レジスト膜を露光する工程は、本実施形態の分割露光方法に従う。本実施形態の分割露光方法は、第１部分領域ＳＬを露光する第１露光工程および第２部分領域ＳＲを露光する第２露光工程を含む。第１露光工程および第２露光工程では、本実施形態のフォトマスクが使用される。基板を処理する工程は、例えば、エッチング工程またはイオン注入工程を含みうる。
【００１６】
図２には、本実施形態のフォトマスクおよび分割露光方法が模式的に示されている。図２には、第１部分領域ＳＬの露光のために使用される第１フォトマスクＰＭＬと、第２部分領域ＳＲの露光のために使用される第２フォトマスクＰＭＲとが模式的に示されている。ここで、第１フォトマスクＰＭＬおよび第２フォトマスクＰＭＲにおけるａ−ａ’線、ｂ−ｂ’線、ｃ−ｃ’線は、デバイス領域ＤＲにおけるＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、Ｃ−Ｃ’線にそれぞれ対応する。即ち、ａ−ａ’線、ｂ−ｂ’線、ｃ−ｃ’線とデバイス領域ＤＲにおけるＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、Ｃ−Ｃ’線とは、互いに共役な関係にある。なお、図２は、第１フォトマスクＰＭＬおよび第２フォトマスクＰＭＲのパターンが基板上のデバイス領域ＤＲに対して等倍で投影されるように描かれている。しかしながら、典型的には、第１フォトマスクＰＭＬおよび第２フォトマスクＰＭＲのパターンは、基板上のデバイス領域ＤＲに対して縮小投影されうる。
【００１７】
Ａ−Ａ’線とＢ−Ｂ’線との距離、および、Ａ−Ａ’線とＣ−Ｃ’線との距離は、例えば１５０ｎｍに設定されうるが、これは一例に過ぎず、他の距離に設定されてよい。
【００１８】
分割露光方法の第１露光工程では、基板上に塗布されたレジスト膜のうち第１部分領域ＳＬを覆っている部分が第１フォトマスクＰＭＬを用いて露光されうる。分割露光方法の第２露光工程では、塗布されたレジスト膜のうち第２部分領域ＳＲを覆っている部分が第２フォトマスクＰＭＲを用いて露光されうる。
【００１９】
第１フォトマスクＲＭＬは、複数の遮光パターンＲＰＬ１、ＲＰＬ２、ＲＰＬ３と、複数の遮光パターンＲＰＬ１、ＲＰＬ２、ＲＰＬ３を相互に分離する光透過部ＴＬ１とを有する。第１フォトマスクＲＭＬはまた、重複領域ＳＯＬのうち複数の遮光パターンＲＰＬ１、ＲＰＬ２、ＲＰＬ３が投影されない領域が露光されるように配置された減光部ＲＯＬＬを有する。ここで、減光部ＲＯＬＬの光透過率は、遮光パターンＲＰＬ１、ＲＰＬ２、ＲＰＬ３の光透過率より大きく、光透過部ＴＬ１の透過率より小さい。
【００２０】
第２フォトマスクＲＭＲは、複数の遮光パターンＲＰＲ１、ＲＰＲ２、ＲＰＲ３と、複数の遮光パターンＲＰＲ１、ＲＰＲ２、ＲＰＲ３を相互に分離する光透過部ＴＲ１とを有する。第２フォトマスクＲＭＲはまた、重複領域ＳＯＬのうち複数の遮光パターンＲＰＲ１、ＲＰＲ２、ＲＰＲ３が投影されない領域が露光されるように配置された減光部ＲＯＬＲを有する。ここで、減光部ＲＯＬＲの光透過率は、遮光パターンＲＰＲ１、ＲＰＲ２、ＲＰＲ３の光透過率より大きく、光透過部ＴＲ１の透過率より小さい。
【００２１】
第１フォトマスクＰＭＬに配置されたパターンＲＰＬ１、ＲＰＬ２、ＲＰＬ３が、第１露光工程において、基板上に塗布されたレジスト膜のうち第１部分領域ＳＬを覆っている部分に転写される。この際に、重複領域ＳＯＬのうち複数の遮光パターンＲＰＬ１、ＲＰＬ２、ＲＰＬ３が投影されない領域が減光部ＲＯＬＬを介して露光される。第２フォトマスクＰＭＲに配置されたパターンＰＲＲ１、ＰＲＲ２、ＰＲＲ３が、第２露光工程において、基板上に塗布されたレジスト膜のうち第２部分領域ＳＲを覆っている部分に転写される。この際に、重複領域ＳＯＬのうち複数の遮光パターンＲＰＲ１、ＲＰＲ２、ＲＰＲ３が投影されない領域が減光部ＲＯＬＲを介して露光される。つまり、重複領域ＳＯＬは、第１露光工程および第２露光工程の双方で露光される。
【００２２】
第１露光工程および第２露光工程を経て、デバイス領域ＤＲを覆っているレジスト膜には、潜像パターンＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３が形成される。ここで、潜像パターンＳＰ１は、遮光パターンＲＰＬ１、ＲＰＲ１によって形成され、潜像パターンＳＰ２は、遮光パターンＲＰＬ２、ＲＰＲ２によって形成され、潜像パターンＳＰ３は、遮光パターンＲＰＬ３、ＲＰＲ３によって形成される。レジスト膜を現像することにより、図３に模式的に示されているように、潜像パターンＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３に対応するレジストパターンＳＰ１'、ＳＰ２’、ＳＰ３’が形成される。
【００２３】
減光部ＲＯＬＬおよび減光部ＲＯＬＲの光透過率は、第１露光工程および第２露光工程で露光される重複領域ＳＯＬの積算露光量が許容露光量を超えないように決定される。ここで、重複領域ＳＯＬの積算露光量が許容露光量を超えると、潜像パターンＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３およびレジストパターンＳＰ１'、ＳＰ２’、ＳＰ３’の線幅に許容値を超える誤差が生じうる。
【００２４】
減光部ＲＯＬＬおよび減光部ＲＯＬＲは、例えば、解像されない複数のドットで構成されうる。これは、グレートーンマスク技術を使って実現されうる。ここで、解像されないドットは、現像工程後に当該ドットに対応するパターンが形成されない寸法を有するドット、即ち、解像限界寸法よりも小さいサイズを有するドットである。解像限界寸法は、露光工程で使用される露光光の波長、フォトマスクの照明条件、レジスト膜の材料などによって定まりうる。
【００２５】
１つのドットの面積をＳｄとし、単位面積当たりのドットの個数をｎとすると、減光部ＲＯＬＬおよび減光部ＲＯＬＲの光透過率Ｔは、Ｔ＝ｎ・Ｓｄで表わすことができる。即ち、単位面積当たりのドットの個数によって減光部ＲＯＬＬおよび減光部ＲＯＬＲの光透過率Ｔを調整することができる。このような方法は、面積階調法と呼ばれうる。減光部ＲＯＬＬおよび減光部ＲＯＬＲの光透過率Ｔは、１５％以上８０％以下であることが好ましい。また、減光部ＲＯＬＬおよび減光部ＲＯＬＲの光透過率Ｔは、同一でなくてもよい。
【００２６】
あるいは、減光部ＲＯＬＬおよび減光部ＲＯＬＲは、それらの全体にわたって一様な光透過率を有するように構成されてもよい。これは、ハーフトーンマスク技術を適用することによって実現されうる。また、ドットの大きさを、解像限界寸法を超えない範囲で調整して、光透過率を調整してもよい。
【００２７】
以上のように、本実施形態では、分割露光において重複して露光される重複領域のうち遮光パターンが投影されない領域が露光されるようにフォトマスクに減光部が設けられる。そして、該減光部の光透過率は、フォトマスクの遮光パターンの光透過率より大きく、フォトマスクの光透過部の透過率よりも小さくされる。これにより、重複領域の積算露光量が許容露光量を超えることによって引き起こされる、パターンの線幅誤差を低減することができる。
【００２８】
また、本実施形態によれば、マージンパターンまたは補助パターンを配置する必要がないので、それらを配置するためのスペースを確保する必要がなく、したがって、パターンの配置密度を高めるために有利である。
【００２９】
また、本実施形態によれば、フォトマスクのうち重複領域に対応する領域に減光部を配置すればよいので、フォトマスクのデータを生成する処理における計算負荷を著しく低減することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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