(57)【要約】【課題】半導体装置の高集積化が可能な露光方法及び半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る露光方法は、照明により光をフォトマスクに照射し、前記フォトマスクから出射した回折光をレンズによって集光し、露光面に複数個の点像を結像させる露光方法である。前記フォトマスクにおいては、互いに直交しない単位格子ベクトルによって表される格子点に光透過領域が形成されている。前記照明においては、３本以上の前記回折光が前記レンズの瞳の中心から等距離にある位置を通過するように、発光領域が設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明により光をフォトマスクに照射し、前記フォトマスクから出射した回折光をレンズによって集光し、露光面に複数個の点像を結像させる露光方法であって、
前記フォトマスクにおいては、互いに直交しない単位格子ベクトルによって表される格子点に光透過領域が形成されており、
前記照明においては、３本以上の前記回折光が前記レンズの瞳の中心から等距離にある位置を通過するように、発光領域が設定されていることを特徴とする露光方法。
【請求項２】
照明により光をフォトマスクに照射し、前記フォトマスクから出射した回折光をレンズによって集光し、露光面に複数個の点像を結像させる露光方法であって、
前記フォトマスクにおいては、互いに直交しない単位格子ベクトルによって表される格子点に光透過領域が形成されており、
前記照明においては、２本の前記回折光からなる組が２組以上前記レンズの瞳に入射し、各前記組に属する２本の回折光が前記レンズの瞳の中心から等距離にある位置を通過するように、発光領域が設定されていることを特徴とする露光方法。
【請求項３】
前記露光面において、前記点像は相互に直交する第１及び第２の方向に延びる格子の格子点の一部に配置されており、
前記第１の方向における前記点像の配列周期をＰｘとし、前記第２の方向における前記格子点の配列周期をＰｙとし、αを０より大きく１より小さい実数とし、前記単位格子ベクトルをａ及びｂとするとき、ａ＝（Ｐｘ，０）、ｂ＝（（１−α）×Ｐｘ，Ｐｙ）であることを特徴とする請求項１または２に記載の露光方法。
【請求項４】
露光面に複数個の点像を露光する露光方法であって、
前記露光面において、前記点像は相互に直交する第１及び第２の方向に延びる格子の格子点の一部に配置されており、
前記第１の方向における前記点像の配列周期をＰｘとし、前記第２の方向における前記格子点の配列周期をＰｙとし、一の前記点像と、前記一の点像から見て前記第２の方向に前記Ｐｙだけずれた位置にある他の点像との間の前記第１の方向における距離を（α×Ｐｘ）（αは０＜α＜１の実数）とし、露光に使用する光の波長をλとし、露光に使用するレンズの開口数をＮＡとするとき、
照明の発光領域を、第１の点（σｘ１１，σｙ１１）を含む領域、第２の点（σｘ１２，σｙ１２）を含む領域、第３の点（σｘ１３，σｙ１３）を含む領域、第４の点（σｘ１４，σｙ１４）を含む領域、第５の点（σｘ１５，σｙ１５）を含む領域、第６の点（σｘ１６，σｙ１６）を含む領域からなる群から選択された１以上の領域とすることを特徴とする露光方法。
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【請求項５】
前記発光領域を、前記第１の点を含む領域及び前記第２の点を含む領域からなる組、前記第３の点を含む領域及び前記第４の点を含む領域からなる組、前記第５の点を含む領域及び前記第６の点を含む領域からなる組のうち、１以上の組に属する全ての領域とすることを特徴とする請求項４記載の露光方法。
【請求項６】
露光面に複数個の点像を露光する露光方法であって、
前記第１の方向における前記点像の配列周期をＰｘとし、前記第２の方向における前記格子点の配列周期をＰｙとし、一の前記点像と、前記一の点像から見て前記第２の方向に前記Ｐｙだけずれた位置にある他の点像との間の前記第１の方向における距離を（α×Ｐｘ）（αは０＜α＜１の実数）とし、露光に使用する光の波長をλとし、露光に使用するレンズの開口数をＮＡとするとき、
照明の発光領域を、第１の点（σｘ２１，σｙ２１）及び第２の点（σｘ２２，σｙ２２）からなる組、第３の点（σｘ２３，σｙ２３）及び第４の点（σｘ２４，σｙ２４）からなる組、第５の点（σｘ２５，σｙ２５）及び第６の点（σｘ２６，σｙ２６）からなる組からなる群から選択された２以上の組のそれぞれにおいて、少なくとも１の点を含む領域とすることを特徴とする露光方法。
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【請求項７】
前記発光領域を、前記選択された２以上の組に属する各点を含む領域とすることを特徴とする請求項６記載の露光方法。
【請求項８】
前記αは、α＝ｍ／ｎ（ｍ、ｎは自然数）で表記される実数であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項９】
基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を露光する工程と、
前記レジスト膜を現像する工程と、
前記現像後のレジスト膜をマスクとしてエッチングを行い、前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホール内に金属を埋め込んでコンタクトを形成する工程と、
を備え、
前記露光を請求項１または２に記載の方法によって行い、前記点像を前記コンタクトホールが形成される予定の領域とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を露光する工程と、
前記レジスト膜を現像する工程と、
前記現像後のレジスト膜をマスクとしてエッチングを行い、前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホール内に金属を埋め込んでコンタクトを形成する工程と、
を備え、
前記露光を請求項３〜７のいずれか１つに記載の方法によって行い、前記点像を前記コンタクトホールが形成される予定の領域とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記層間絶縁膜上に、前記第２の方向に延び、前記第１の方向に沿って（Ｐｘ／ｎ）（ｎは２以上の自然数）の周期で配列され、前記コンタクトに接続される配線を形成する工程をさらに備え、
前記他の点像の位置に形成されたコンタクトは、前記一の点像の位置に形成されたコンタクトが接続される前記配線から見て、ｍ本目（ｍはｎ以下の自然数）の前記配線に接続され、
前記αは、α＝ｍ／ｎであることを特徴とする請求項１０記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記半導体装置はＮＡＮＤ型フラッシュメモリであり、
前記配線はビット線であることを特徴とする請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概ね、露光方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＡＮＤ型フラッシュメモリにおいて、最も微細なパターンは、ビット線に一本ずつ接続されたビット線コンタクト（ＣＢ）のパターンである。ビット線の微細化が進むとこのビット線コンタクトの形成が困難になる。そこで、ビット線が延びる方向におけるビット線コンタクトの位置を、ビット線毎に少しずつずらす技術が提案されている。これにより、ビット線コンタクト間の最小距離を一定値以上に保持したまま、ビット線の配列周期を短縮することができる。しかしながら、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリにおいては、高集積化を図るために、ビット線の配列周期をより一層短縮することが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３９２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態の目的は、半導体装置の高集積化が可能な露光方法及び半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る露光方法は、照明により光をフォトマスクに照射し、前記フォトマスクから出射した回折光をレンズによって集光し、露光面に複数個の点像を結像させる露光方法である。前記フォトマスクにおいては、互いに直交しない単位格子ベクトルによって表される格子点に光透過領域が形成されている。前記照明においては、３本以上の前記回折光が前記レンズの瞳の中心から等距離にある位置を通過するように、発光領域が設定されている。
【０００６】
実施形態に係る露光方法は、照明により光をフォトマスクに照射し、前記フォトマスクから出射した回折光をレンズによって集光し、露光面に複数個の点像を結像させる露光方法である。前記フォトマスクにおいては、互いに直交しない単位格子ベクトルによって表される格子点に光透過領域が形成されている。前記照明においては、２本の前記回折光からなる組が２組以上前記レンズの瞳に入射し、各前記組に属する２本の回折光が前記レンズの瞳の中心から等距離にある位置を通過するように、発光領域が設定されている。
【０００７】
実施形態に係る半導体装置の製造方法は、基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜を露光する工程と、前記レジスト膜を現像する工程と、前記現像後のレジスト膜をマスクとしてエッチングを行い、前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホール内に金属を埋め込んでコンタクトを形成する工程と、を備える。そして、前記露光を前記露光方法によって行い、前記点像を前記コンタクトホールが形成される予定の領域とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の半導体装置におけるコンタクトの配置を例示する平面図である。
【図２】変形ｎ連千鳥の記述方法を例示する模式的平面図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
【図４】第１の実施形態における露光光学系を例示する光学モデル図である。
【図５】第１の実施形態の露光光学系における照明形状を例示する図である。
【図６】第１の実施形態の露光光学系における他の照明形状を例示する図である。
【図７】第１の実施形態の露光光学系における更に他の照明形状を例示する図である。
【図８】ユニークに存在するパラメータｎ及びｍの組合せを示す図である。
【図９】（ａ）は、照明条件の参考例を例示する図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光を変形ｎ連千鳥のフォトマスクに照射したときに形成される回折光の分布を例示する図である。
【図１０】（ａ）は、第１の実施形態の照明条件を例示する図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光を変形ｎ連千鳥のフォトマスクに照射したときに形成される回折光の分布を例示する図である。
【図１１】３つの回折光による干渉状態を例示する図である。
【図１２】（ａ）は、第１の実施形態の他の照明条件を例示する図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光をｎ連千鳥のフォトマスクに照射したときに形成される回折光の分布を例示する図である。
【図１３】（ａ）は、第１の実施形態の更に他の照明条件を例示する図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光をｎ連千鳥のフォトマスクに照射したときに形成される回折光の分布を例示する図である。
【図１４】（ａ）は、第２の実施形態の照明条件を例示する図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光を変形ｎ連千鳥のフォトマスクに照射したときに形成される回折光の分布を例示する図である。
【図１５】第２の実施形態の露光光学系における照明形状を例示する図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態の露光光学系における他の照明形状をそれぞれ例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第１の実施形態について説明する。
初めに、本実施形態において製造しようとする半導体装置について説明する。
図１は、本実施形態の半導体装置におけるコンタクトの配置を例示する平面図である。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態において製造しようとする半導体装置は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ１００である。ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ１００においては、シリコン基板１０１上に複数本の素子分離絶縁体ＳＴＩが設けられており、素子分離絶縁体ＳＴＩの間に、アクティブエリアＡＡが形成されている。また、アクティブエリアＡＡの直上域には、ビット線ＢＬが設けられている。以後、素子分離絶縁体ＳＴＩ、アクティブエリアＡＡ及びビット線ＢＬが延びる方向を「Ｙ方向」とし、シリコン基板１０１の上面に平行な方向のうち、Ｙ方向に対して直交する方向を「Ｘ方向」という。また、シリコン基板１０１の上面に対して垂直な方向を「Ｚ方向」という。アクティブエリアＡＡ上には、Ｘ方向に延びる選択ゲート電極ＳＧ、ワード線ＷＬ及びソース線ＳＬ（図３参照）が設けられている。
【００１１】
そして、選択ゲート電極ＳＧに挟まれた領域のうち、ワード線ＷＬ及びソース線ＳＬが配置されていない領域には、ビット線コンタクトＣＢが設けられている。ビット線コンタクトＣＢは、１本のアクティブエリアＡＡと、その直上域に配置された１本のビット線ＢＬとの間に接続されている。ビット線コンタクトＣＢは、シリコン基板１０１上に設けられた層間絶縁膜１０４（図３参照）内に形成されている。
【００１２】
Ｚ方向から見て、ビット線コンタクトＣＢは、Ｘ方向及びＹ方向に延びる格子の格子点の一部に配置されており、連続して配列された５本のビット線ＢＬ１〜ＢＬ５を１単位として配置されている。ビット線ＢＬ１〜ＢＬ５にそれぞれ接続されたビット線コンタクトＣＢ１〜ＣＢ５のＹ方向における位置は、相互に異なっている。また、ビット線コンタクトＣＢ１〜ＣＢ５は、一列には配列されていない。
【００１３】
具体的には、Ｙ方向に沿って等間隔にＹ座標ｙ１〜ｙ５を設定すると、１本目のビット線ＢＬ１に接続されたビット線コンタクトＣＢ１のＹ座標はｙ１であり、２本目のビット線ＢＬ２に接続されたビット線コンタクトＣＢ２のＹ座標はｙ３であり、３本目のビット線ＢＬ３に接続されたビット線コンタクトＣＢ３のＹ座標はｙ５であり、４本目のビット線ＢＬ４に接続されたビット線コンタクトＣＢ４のＹ座標はｙ２であり、５本目のビット線ＢＬ５に接続されたビット線コンタクトＣＢ５のＹ座標はｙ４である。このように、ビット線コンタクトＣＢのＸ方向における配列順序とＹ方向における配列順序とを一致させないことにより、ビット線コンタクトＣＢの配置領域の長さＤｙを大きくすることなく、ビット線コンタクトＣＢ間の最短距離を一定値以上に確保しつつ、ビット線ＢＬの配列周期を短くすることができる。
【００１４】
以下、このようなコンタクト配置、すなわち、５本のビット線ＢＬにより１単位が構成され、１単位内ではビット線コンタクトＣＢのＸ方向における配列順序とＹ方向における配列順序とが一致していないコンタクト配置を、「変形５連千鳥」という。なお、コンタクト配置の１単位を構成するビット線ＢＬの本数は５本には限定されない。連続して配列され、コンタクト配置の１単位を構成するビット線ＢＬの本数がｎ本（ｎは２以上の整数）であるとき、このようなコンタクト配置を「変形ｎ連千鳥」という。
【００１５】
「変形ｎ連千鳥」は、以下のようにして、一般的に記述することができる。
図２は、変形ｎ連千鳥の記述方法を例示する模式的平面図である。
先ず、連続して配置され、コンタクト配置の１単位を構成するビット線ＢＬの本数を、ｎ本とする。図２に示す例では、ｎ＝５である。また、図２に示すように、Ｘ方向におけるビット線コンタクトＣＢの配列周期をＰｘとする。すなわち、Ｙ方向における位置が相互に等しいビット線コンタクトＣＢのうち、隣り合うビット線コンタクトＣＢ間の距離をＰｘとする。なお、これらのビット線コンタクトＣＢの間には、（ｎ−１）本のビット線ＢＬが配置されている。このため、Ｘ方向におけるビット線ＢＬの配列周期は（Ｐｘ／ｎ）である。
【００１６】
一方、全てのビット線コンタクトＣＢをＹ方向に延びる直線に投影したときのビット線コンタクトＣＢの配列周期をＰｙとする。すなわち、Ｙ座標ｙ１とｙ２との距離をＰｙとする。ビット線コンタクトＣＢは、Ｘ方向及びＹ方向に延び、Ｘ方向における周期がビット線ＢＬの配列周期と同じ（Ｐｘ／ｎ）であり、Ｙ方向における周期がＰｙである格子Ｌの格子点の一部に配置されている。また、Ｙ座標がｙ１である１つのビット線コンタクトＣＢ０から見て、Ｙ方向に１周期Ｐｙだけずれた座標ｙ２にあるビット線コンタクトＣＢのうち、ビット線コンタクトＣＢ０に最も近いものをビット線コンタクトＣＢ１としたとき、ビット線コンタクトＣＢ１は、ビット線コンタクトＣＢ０が接続されるビット線ＢＬから見てｍ本目のビット線ＢＬに接続されている。ｍはｎ以下の自然数である。図２に示す例では、ｍ＝２である。
【００１７】
このようにして、変形ｎ連千鳥は、２つの変数ｎ及びｍによって記述することができる。図２に示す例では、（ｎ，ｍ）＝（５，２）である。また、変形ｎ連千鳥は、互いに直交しない単位ベクトルａ及びｂからなる単位格子によって表すこともでき、任意の格子点のＲは、Ｒ＝ｉａ×ｊｂにより表すことができる。例えば、ａ＝（Ｐｘ，０）、ｂ＝（（ｎ−ｍ）／ｎ×Ｐｘ，Ｐｙ）であり、ｉ、ｊは整数である。更に、α＝ｍ／ｎと定義する。αは、０より大きく１より小さい実数である。この場合、ｂ＝（（１−α）×Ｐｘ，Ｐｙ）である。更にまた、Ｘ方向におけるビット線コンタクトＣＢ０とビット線コンタクトＣＢ１との距離は、（α×Ｐｘ）である。
【００１８】
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、上述のＮＡＮＤ型フラッシュメモリ１００の製造方法である。
図３は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
【００１９】
先ず、図３に示すように、シリコン基板１０１を準備する。次に、シリコン基板１０１の上層部分に不純物をイオン注入し、ｎ形ウェル１０２を形成する。次に、ｎ形ウェル１０２の上層部分に不純物をイオン注入し、ｐ形ウェル１０３を形成する。次に、ｐ形ウェル１０３内にＹ方向に延びる複数本の溝を形成し、この溝内にシリコン酸化物を埋め込むことにより、素子分離絶縁体ＳＴＩ（図１参照）を形成する。このとき、ｐ形ウェル１０３における素子分離絶縁体ＳＴＩ間の部分が、Ｙ方向に延びるアクティブエリアＡＡとなる。
【００２０】
次に、シリコン基板１０１上に絶縁膜１０４を形成し、各アクティブエリアＡＡの直上域に浮遊ゲート電極ＦＧをマトリクス状に形成し、その上に、Ｘ方向に延びるワード線ＷＬ及び選択ゲート電極ＳＧを形成する。次に、ワード線ＷＬ及び選択ゲート電極ＳＧをマスクとして不純物を注入し、ｐ形ウェル１０３の上層部分にｎ形拡散領域１０５を形成する。次に、ｎ形拡散領域１０５に接続されるように、Ｘ方向に延びるソース線ＳＬを形成する。次に、シリコン基板１０１上に、浮遊ゲート電極ＦＧ、ワード線ＷＬ及び選択ゲート電極ＳＧを覆うように、層間絶縁膜１０６を形成する。次に、層間絶縁膜１０６上にレジスト膜１１０を形成する。
【００２１】
次に、レジスト膜１１０を露光し、ビット線コンタクトＣＢが形成される予定の位置に点像を解像する。この露光の方法は後述する。次に、レジスト膜１１０を現像する。これにより、レジスト膜１１０における点像が解像した部分に開口部１１０ａが形成される。次に、レジスト膜１１０をマスクとしてエッチングを行う。これにより、層間絶縁膜１０６内に、アクティブエリアＡＡまで到達するコンタクトホール１０７が形成される。次に、コンタクトホール１０７内に金属を埋め込むことにより、ビット線コンタクトＣＢ（図１参照）を形成する。次に、層間絶縁膜１０６上におけるアクティブエリアＡＡの直上域に、Ｙ方向に延びるビット線ＢＬ（図１参照）を形成する。各ビット線ＢＬは各ビット線コンタクトＣＢを介して、各アクティブエリアＡＡに接続される。これにより、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ１００が製造される。
【００２２】
次に、本実施形態に係る露光方法について説明する。
本実施形態に係る露光方法は、上述の変形ｎ連千鳥のコンタクト配置を実現するための露光方法である。
図４は、本実施形態における露光光学系を例示する光学モデル図であり、
図５〜図７は、本実施形態の露光光学系における照明形状を例示する図である。
【００２３】
図４に示すように、本実施形態において使用する露光光学系２００においては、光軸Ｏに沿って、照明２０１、フォトマスク２０２、レンズ２０３及び露光対象物２０４がこの順に配置されている。フォトマスク２０２には、形成しようとするレジストパターンに対応するパターン、すなわち、上述の変形ｎ連千鳥に対応したパターンが形成されている。すなわち、フォトマスク２０２においては、互いに直交しない単位格子ベクトルａ、ｂによって「Ｒ＝ｉａ×ｊｂ」として表される格子点に光透過領域が形成されている。また、露光対象物２０４として、シリコン基板１０１上に形成されたレジスト膜１１０を配置する。フォトマスク２０２と露光対象物２０４とは、レンズ２０３に関して光学的に共役の関係にある。
【００２４】
図５に示すように、照明２０１においては、点ｐ１１（σｘ１１，σｙ１１）、点ｐ１２（σｘ１２，σｙ１２）、点ｐ１３（σｘ１３，σｙ１３）、点ｐ１４（σｘ１４，σｙ１４）、点ｐ１５（σｘ１５，σｙ１５）、点ｐ１６（σｘ１６，σｙ１６）からなる群から選択された１以上の点を含む領域に、発光領域を配置する。露光に使用する光の波長をλとし、露光に使用するレンズ２０３の開口数をＮＡとするとき、点ｐ１１〜ｐ１６の各座標は、下記数式１〜数式１２によって与えられる。上述の如く、α＝ｍ／ｎである。点ｐ１１と点ｐ１２は光軸Ｏ（図４参照）に関して相互に対称の位置にある。同様に、点ｐ１３と点ｐ１４も光軸Ｏに関して相互に対称の位置にあり、点ｐ１５と点ｐ１６も光軸Ｏに関して相互に対称の位置にある。
【００２５】
【数１】
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【００２６】
【数２】
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【００２７】
【数３】
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【００２８】
【数４】
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【００２９】
【数５】
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【００３０】
【数６】
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【００３１】
【数７】
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【００３２】
【数８】
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【００３３】
【数９】
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【００３４】
【数１０】
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【００３５】
【数１１】
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【００３６】
【数１２】
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【００３７】
なお、発光領域は、点ｐ１１〜点ｐ１６のいずれか１点を含む１つの領域であっても、変形ｎ連千鳥の露光を実現することができる。しかしながら、ビット線以外の配線に接続されるコンタクトのコンタクトホールのように、直径が比較的大きく、干渉を利用せずに形成されるコンタクトホールについては、光軸Ｏに関して照明配置が非対称であると、デフォーカス時にコンタクトホールの形状が非対称になってしまう。また、発光領域が１つであると、露光光学系２００において１ヶ所にエネルギーが集中してしまい、好ましくない。そこで、露光対象物２０４に解像される像の対称性を高め、エネルギーの集中を緩和するために、発光領域は光軸Ｏに関して対称に配置されることが好ましい。すなわち、発光領域は、点ｐ１１を含む領域及び点ｐ１２を含む領域からなる組、点ｐ１３を含む領域及び点ｐ１４を含む領域からなる組、点ｐ１５を含む領域及び点ｐ１６を含む領域からなる組のうち、１以上の組に属する全ての領域とすることが好ましい。
【００３８】
具体的には、図５に示すように、発光領域を点ｐ１１〜点ｐ１６をそれぞれ含む６ヶ所の領域の全てに配置した照明形状としてもよく、図６に示すように、発光領域を点ｐ１１〜点ｐ１４をそれぞれ含む４ヶ所の領域に配置して四重極の照明形状としてもよく、図７に示すように、発光領域を点ｐ１５及び点ｐ１６をそれぞれ含む２ヶ所の領域に配置して二重極の照明形状としてもよい。
【００３９】
このような露光光学系２００を用いて、レジスト膜１１０の露光を行う。
先ず、図４に示すように、照明２０１からフォトマスク２０２に向かって光３１を照射する。なお、図４においては、照明２０１から出射される光３１を１本の直線によって示しているが、上述の如く、照明２０１からの出射光は、最大で６つの領域から出射される。光３１は、フォトマスク２０２に形成されたパターンによって回折する。なお、図４においては、０次回折光３２と、１次回折光３３ａ及び３３ｂのみを示している。レンズ２０３には０次回折光３２及び１次回折光３３ａが入射する。レンズ２０３に入射した０次回折光３２及び１次回折光３３ａは、レンズ２０３によって集光され、レジスト膜１１０に到達し、干渉することにより、複数個の点像を結像させる。このようにして、レジスト膜１１０が選択的に露光される。
【００４０】
次に、変形ｎ連千鳥を表すパラメータｎ及びｍの組合せについて考察する。
図８は、ユニークに存在するパラメータｎ及びｍの組合せを示す図である。
上述の如く、ｎは、コンタクト配置の１単位を構成するビット線ＢＬの本数であり、自然数である。また、ｍは、あるビット線コンタクトＣＢから見て、Ｙ方向に１周期分ずれた位置にあるビット線コンタクトＣＢとの間のＸ方向における距離を、ビット線ＢＬの本数で表した値であり、１以上ｎ未満の整数である。
【００４１】
図８に「×」として示すように、ｍの値がｎの値以上となる組合せは、ｍの定義上、存在し得ない。また、図８に「▲」として示すように、ｎの値とｍの値に公約数が存在する組合せは、ｎ及びｍの値を公約数で除したものと重複するため、存在するもののユニークではない。例えば、（ｎ，ｍ）＝（４，２）のコンタクト配置は、（ｎ，ｍ）＝（２，１）のコンタクト配置と比較して、ビット線ＢＬとの関係は異なるものの、コンタクト自体の配置は相似形となる。更に、図８に「●」として示すように、ｍの値がｎの値の半分より大きい組合せは、ｍの値がｎの値の半分よりも小さい組合せのいずれかを左右反転させたものであるため、存在するものの、ユニークではない。例えば、（ｎ，ｍ）＝（３，２）のコンタクト配置は、（ｎ，ｍ）＝（３，１）のコンタクト配置をＸ方向に関して反転させたものである。このため、ユニークに存在する（ｎ，ｍ）の組合せは、図８に「○」として示す組合せである。従って、ビット線ＢＬとの関係を考慮せず、Ｘ方向における向きも区別しないのであれば、ｍを「１以上ｎ／２以下の整数であってｎとの間に公約数を持たないもの」と定義して、（ｎ，ｍ）の組合せ数を減らすこともできる。
【００４２】
以下、上述の各数式の導出過程について説明する。
図９（ａ）は、照明条件の参考例を例示する図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光を変形ｎ連千鳥のフォトマスクに照射したときに形成される回折光の分布を例示する図であり、
図１０（ａ）は、本実施形態の照明条件を例示する図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光を変形ｎ連千鳥のフォトマスクに照射したときに形成される回折光の分布を例示する図であり、
図１１は、３つの回折光による干渉状態を例示する図であり、
図１２（ａ）は、本実施形態の他の照明条件を例示する図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光をｎ連千鳥のフォトマスクに照射したときに形成される回折光の分布を例示する図であり、
図１３（ａ）は、本実施形態の更に他の照明条件を例示する図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光をｎ連千鳥のフォトマスクに照射したときに形成される回折光の分布を例示する図である。
【００４３】
図４及び図９（ａ）に示すように、照明２０１からフォトマスク２０２に対して、光軸Ｏに沿って光３１を照射すると、フォトマスク２０２には図２に示すような変形５連千鳥に対応したパターンが形成されているため、レンズ２０３の瞳面においては、図９（ｂ）に示すように、１つの０次回折光Ａと６つの１次回折光Ｂ〜Ｇが発生する。図９（ｂ）は周波数空間を示しており、図９（ｂ）に示す回折光の分布は、図２に示す図形をフーリエ変換することによって得ることができる。後述する図１０（ｂ）、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）についても同様である。図９（ｂ）、図１０（ｂ）、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）に破線で示す円は、レンズ２０３の瞳に入射する範囲の外縁を表している。
【００４４】
図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、照明２０１からの光３１が光軸Ｏに沿ってフォトマスク２０２に入射する場合には、０次回折光Ａはレンズ２０３の瞳に入射するが、１次回折光Ｂ〜Ｇは光軸Ｏに対して大きく傾斜した方向に出射し、レンズ２０３の瞳には入射しない。このため、レジスト膜１１０には０次回折光しか到達せず、光の干渉が発生しない。従って、像が形成されない。
【００４５】
そこで、図４及び図１０（ａ）に示すように、光３１の入射方向を光軸Ｏから傾斜させて、フォトマスク２０２に斜め方向から入射させる。これにより、図１０（ｂ）に示すように、３つの回折光Ａ、Ｂ、Ｃがレンズ２０３の瞳に入射し、レジスト膜１１０に到達する。このとき、光３１の入射方向のシフト方向及びシフト量は、回折光Ａ、Ｂ、Ｃの位置がレンズ２０３の瞳から見て等距離にある位置を通過するように選択する。この結果、図１１に示すように、像面上で干渉が発生し、それぞれの波が強め合う位置に明部が形成され、弱め合う位置に暗部が形成される。このときの瞳面上の回折光分布は、フォトマスク２０２に形成されたパターンのフーリエ変換と照明のシフト量（ξｓ，ηｓ）とを考慮すると、下記数式１３によって表わすことができる。なお、フォトマスク２０２おいては、回折光Ａ、Ｂ、Ｃの振幅が相互に等しくなるように、開口パターンの寸法及び非透明領域の複素振幅透過率が設定されていることが好ましい。
【００４６】
【数１３】
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【００４７】
上記数式１３において、ｆａ、ｆｂ、ｆｃは、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に示す座標と等価である。上記数式１３によって与えられる回折光が形成する像における光の強度分布は、下記数式１４により表される。下記数式１４は、上述の変形ｎ連千鳥のパターンが三光束干渉により形成される場合の光の強度分布を表す結像式である。
【００４８】
【数１４】
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【００４９】
上記数式１４において、右辺の第１〜３項はｘ、ｙ、ｚに依らない一律成分を表し、第４〜６項はそれぞれ回折光Ａと回折光Ｂの干渉、回折光Ｂと回折光Ｃの干渉、回折光Ｃと回折光Ａの干渉により生成される干渉波を表している。３つの回折光は３つの平面波を形成し、明部と暗部を形成する。そして、例えば、レジスト膜１１０（図３及び図４参照）がポジレジストである場合には、明部となる位置にコンタクトホールの形成予定領域を配置すると、良好な状態で露光することができる。上述の如く、この露光部分が現像により除去されてレジストマスクが形成され、このレジストマスクを用いて層間絶縁膜をエッチングすることにより、コンタクトホールが形成される。
【００５０】
ここで、焦点深度を最大化するような照明条件を最適な照明条件と定義する。この場合、最適な照明条件とは、上記数式１４においてｚの係数が０となるような条件である。すなわち、下記数式１５及び１６を満たす条件である。
【００５１】
【数１５】
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【００５２】
【数１６】
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【００５３】
上記数式１５及び１６を、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に示す座標を代入して変形ｎ連千鳥について解くと、下記数式１７及び１８が得られる。
【００５４】
【数１７】
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【００５５】
【数１８】
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【００５６】
照明のシフト量（ξｓ，ηｓ）が上記数式１７及び１８を満たすとき、光学像を表す数式からｚの成分が消えるため、焦点深度が大きく、デフォーカスにされにくい露光を行うことができる。
【００５７】
通常、照明の座標系は開口数ＮＡで規格化して表現される。そのため、上記数式１７及び１８によって与えられるシフト量（ξｓ，ηｓ）を開口数ＮＡで規格化した座標（σｘ、σｙ）によって最適照明条件を表現する。このように規格化した座標（σｘ、σｙ）を下記数式１９及び２０に示す。これが、最大の焦点深度を得るための最適照明条件の理論式である。
【００５８】
【数１９】
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【００５９】
【数２０】
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【００６０】
以上の説明は、図１０（ａ）に示す照明条件によって、図１０（ｂ）に示すように回折光Ａ、Ｂ、Ｃを採用した場合の説明である。一方、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、回折光Ａ、Ｂ、Ｄを採用した場合、及び、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、回折光Ａ、Ｃ、Ｅを採用した場合も、前述と同様な議論が可能である。図１２（ａ）及び（ｂ）に示す場合の輝点の座標（σｘ、σｙ）は、下記数式２１及び２２によって与えられる。また、図１３（ａ）及び（ｂ）に示す場合の輝点の座標（σｘ、σｙ）は、下記数式２３及び２４によって与えられる。
【００６１】
【数２１】
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【００６２】
【数２２】
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【００６３】
【数２３】
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【００６４】
【数２４】
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【００６５】
上記数式１９及び数式２０は、上記数式９及び数式１０と同じ式である。上記数式２１及び数式２２は、上記数式１及び数式２と同じ式である。上記数式２３及び数式２４は、上記数式５及び数式６と同じ式である。また、図５に示す点ｐ１と点ｐ２、点ｐ３と点ｐ４、点ｐ５と点ｐ６は光軸Ｏ（図４参照）に関して相互に対称の位置にあるため、上記数式３及び数式４は上記数式１及び数式２から導かれ、上記数式７及び数式８は上記数式５及び数式６から導かれ、上記数式１１及び数式１２は上記数式９及び数式１０から導かれる。このようにして、上記数式１〜数式１２が導出される。
【００６６】
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る露光方法によれば、図２に示すように、変形ｎ連千鳥に配置された点像を、大きな焦点深度を確保しつつ、結像させることができる。そして、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、レジスト膜１１０に対して上述の露光方法を適用することにより、図１に示すように、ビット線コンタクトＣＢが変形ｎ連千鳥に配置されたＮＡＮＤ型フラッシュメモリ１００を製造することができる。ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ１００においては、ビット線コンタクトＣＢが変形ｎ連千鳥に配置されているため、ビット線コンタクトＣＢが配置される領域の長さＤｙを抑えつつ、ビット線コンタクトＣＢ間の最短距離を確保し、且つ、ビット線ＢＬの配列周期を短くすることができる。この結果、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ１００の高集積化を図ることができる。
【００６７】
次に、第２の実施形態について説明する。
図１４（ａ）は、本実施形態の照明条件を例示する図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光を変形ｎ連千鳥のフォトマスクに照射したときに形成される回折光の分布を例示する図であり、
図１５は、本実施形態の露光光学系における照明形状を例示する図であり、
図１６（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の露光光学系における他の照明形状をそれぞれ例示する図である。
【００６８】
図１４に示すように、本実施形態においては、フォトマスク２０２（図４参照）によって回折した回折光Ａ〜Ｇのうち、２本の回折光がレンズ２０３の瞳に入射するように、発光領域の位置を設定する。すなわち、０次回折光Ａと、一次回折光Ｂ〜Ｇのうちのいずれか１本が、レンズ２０３の瞳に入射するようにする。そして、このような２本の回折光がレンズ２０３の瞳に入射する発光領域を、２組設定する。例えば、図１４に示す例では、０次回折光Ａ及び１次回折光Ｂがレンズ２０３の瞳に入射する発光領域と、０次回折光Ａ及び１次回折光Ｃがレンズ２０３の瞳に入射する発光領域を設定している。これにより、回折光ＡとＢとの干渉、及び、回折光ＡとＣとの干渉が生じ、回折光ＢとＣとの干渉は生じない。この結果、光学像のコントラストは低下してしまうものの、前述の第１の実施形態と同様なパターンを形成することができる。
【００６９】
０次回折光Ａと１本の一次回折光との組合せは６通りある。これらの６通りについて、前述の第１の実施形態と同様な考察を行い、照明２０１における発光領域を求めると、図１５及び下記数式２５〜数式３６に示すようになる。そして、図１５に示す点ｐ２１（σｘ２１，σｙ２１）及び点ｐ２２（σｘ２２，σｙ２２）からなる組、点ｐ２３（σｘ２３，σｙ２３）及び点ｐ２４（σｘ２４，σｙ２４）からなる組、点ｐ２５（σｘ２５，σｙ２５）及び点ｐ２６（σｘ２６，σｙ２６）からなる組のうち、２組以上を選択し、選択された各組においては、少なくとも１点を含む領域を発光領域とする。
【００７０】
【数２５】
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【００７１】
【数２６】
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【００７２】
【数２７】
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【００７３】
【数２８】
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【００７４】
【数２９】
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【００７５】
【数３０】
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【００７６】
【数３１】
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【００７７】
【数３２】
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【００７８】
【数３３】
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【００７９】
【数３４】
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【００８０】
【数３５】
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【００８１】
【数３６】
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【００８２】
例えば、図１５に示すように、点ｐ２１〜ｐ２６をそれぞれ含む６つの領域を発光領域としてもよい。また、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、上述の３組のうち、いずれか２組に属する各２点をそれぞれ含む４つの領域を発光領域としてもよい。図１５及び図１６（ａ）〜（ｃ）に示すような照明形状とすれば、発光領域が露光光学系２００の光軸Ｏ（図４参照）に関して対称となるため、コンタクトホールの形状の対称性が向上する。更に、上述の３組のうち、いずれか２組に属する各２点のうち少なくとも一方をそれぞれ含む合計３つ又は２つの領域を発光領域としてもよい。これによっても、変形５連千鳥を実現することができる。本実施形態における上記以外の露光方法及び半導体装置の製造方法は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００８３】
本実施形態によれば、レンズ２０３の瞳に２つの回折光を入射させればよいため、前述の第１の実施形態のように瞳に３つの回折光を入射させる場合と比較して、瞳に入射させる回折光間の角度をより大きくすることができる。すなわち、フォトマスク２０２のパターンをより微細にすることができる。これにより、より集積度が高い半導体装置を製造することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００８４】
以上説明した実施形態によれば、半導体装置の高集積化が可能な露光方法及び半導体装置の製造方法を実現することができる。
【００８５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８６】
３１：光、３２：０次回折光、３３ａ、３３ｂ：１次回折光、１００：ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ、１０１：シリコン基板、１０２：ｎ形ウェル、１０３：ｐ形ウェル、１０４：層間絶縁膜、１０５：ｎ形拡散領域、１０６：層間絶縁膜、１０７：コンタクトホール、１１０：レジスト膜、１１０ａ：開口部、２００：露光光学系、２０１：照明、２０２：フォトマスク、２０３：レンズ、２０４：露光対象物、Ａ：０次回折光、Ｂ〜Ｇ：１次回折光、ＡＡ：アクティブエリア、ＢＬ、ＢＬ１〜ＢＬ５：ビット線、ＣＢ、ＣＢ０〜ＣＢ５：ビット線コンタクト、Ｄｙ：長さ、ＦＧ：浮遊ゲート電極、Ｌ：格子、Ｏ：光軸、ｐ１１〜ｐ１６、ｐ２１〜ｐ２６、Ｐｘ、Ｐｙ：配列周期、ＳＧ：選択ゲート電極、ＳＬ：ソース線、ＳＴＩ：素子分離絶縁体、ＷＬ：ワード線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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