JP2003124099A - パターン描画方法、マスクおよびマスク製造方法 - Google Patents
パターン描画方法、マスクおよびマスク製造方法Info
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/22—Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof
-
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 マスクパターンの開口部エッジの回折効果ま
たはこれに位相シフト効果を付加することによってマス
クパターンよりも縮小された露光イメージを形成する場
合に、希望の露光パターンを自由に形成することを可能
にし、マスクの汎用性を高めてマスクコストを低減させ
る。 【解決手段】 同一形状の露光ビーム透過領域（５４、
１５４）を二次元に規則性をもって配列したマスク（５
０、１５０）を所定間隔をもって基板に対向させ、透過
領域（５４、１５４）の０次回折像が透過領域（５４、
１５４）よりも小さくなるようにした回折像を基板上に
形成させ、マスク（５０、１５０）を基板に対して相対
移動させて０次回折像により描画する。すなわちマスク
パターンの開口部を０次回折像からなる小スポットに結
像させ、このスポットを連続的または不連続的（断続
的）に移動させながら希望のパターンを描画露光する。
たはこれに位相シフト効果を付加することによってマス
クパターンよりも縮小された露光イメージを形成する場
合に、希望の露光パターンを自由に形成することを可能
にし、マスクの汎用性を高めてマスクコストを低減させ
る。 【解決手段】 同一形状の露光ビーム透過領域（５４、
１５４）を二次元に規則性をもって配列したマスク（５
０、１５０）を所定間隔をもって基板に対向させ、透過
領域（５４、１５４）の０次回折像が透過領域（５４、
１５４）よりも小さくなるようにした回折像を基板上に
形成させ、マスク（５０、１５０）を基板に対して相対
移動させて０次回折像により描画する。すなわちマスク
パターンの開口部を０次回折像からなる小スポットに結
像させ、このスポットを連続的または不連続的（断続
的）に移動させながら希望のパターンを描画露光する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回路
や液晶表示板、プリント基板などの平面基板上に所定の
パターンを形成するリソグラフィに用いるパターン描画
方法と、この方法の実施に直接用いるマスクと、このマ
スクの製造方法とに関するものである。
や液晶表示板、プリント基板などの平面基板上に所定の
パターンを形成するリソグラフィに用いるパターン描画
方法と、この方法の実施に直接用いるマスクと、このマ
スクの製造方法とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６〜図９を用いて従来の方法を説明す
る。図６は従来のＸ線リソグラフィに用いられる光学系
の一例を示す概念図である。この図６において、Ａはシ
ンクロトロンであり、このシンクロトロンＡ内では電子
ビーム１が周回している。この電子ビーム１は、エネル
ギー約１Ｇｅｖであり、その周回半径は約１ｍである。
る。図６は従来のＸ線リソグラフィに用いられる光学系
の一例を示す概念図である。この図６において、Ａはシ
ンクロトロンであり、このシンクロトロンＡ内では電子
ビーム１が周回している。この電子ビーム１は、エネル
ギー約１Ｇｅｖであり、その周回半径は約１ｍである。
【０００３】周回電子からは電子軌道の接線方向にＸ線
（放射光）２が放散される。放射光２は電子軌道面上で
は３６０°の方向に放散されるが、軌道面と垂直方向に
は１ｍｒａｄ程度の極めて狭い範囲で放散される。この
放射光２は波長０．５〜１ｎｍの軟Ｘ線を主成分とする
幅広いスペクトルからなる。
（放射光）２が放散される。放射光２は電子軌道面上で
は３６０°の方向に放散されるが、軌道面と垂直方向に
は１ｍｒａｄ程度の極めて狭い範囲で放散される。この
放射光２は波長０．５〜１ｎｍの軟Ｘ線を主成分とする
幅広いスペクトルからなる。
【０００４】放射光の一部はＢで示されるビームライン
と呼ばれる筒状の真空容器に入射される。ビームライン
Ｂ内には反射ミラー３が設けられ、このミラー３を揺動
させることにより反射光を縦方向に拡散させると共に、
スペクトルの短波長成分を除去する。このミラー３は、
Ｘ線が反射できるように、その反射角は８８〜８９°に
設定されている。
と呼ばれる筒状の真空容器に入射される。ビームライン
Ｂ内には反射ミラー３が設けられ、このミラー３を揺動
させることにより反射光を縦方向に拡散させると共に、
スペクトルの短波長成分を除去する。このミラー３は、
Ｘ線が反射できるように、その反射角は８８〜８９°に
設定されている。
【０００５】ミラー３の反射面は、重金属（Ａｕ、Ｐ
ｔ、Ｎｉ等）で形成される。ミラーの寸法は通常幅約１
００ｍｍ、長さ５００ｍｍ前後である。水平方向、垂直
方向に収束作用を持たせるためミラー形状は円筒または
トロイダル（円筒軸をさらに湾曲）、または非球面に加
工されている。
ｔ、Ｎｉ等）で形成される。ミラーの寸法は通常幅約１
００ｍｍ、長さ５００ｍｍ前後である。水平方向、垂直
方向に収束作用を持たせるためミラー形状は円筒または
トロイダル（円筒軸をさらに湾曲）、または非球面に加
工されている。
【０００６】４は取り出し窓(exit window)であり、放
射光２をビームラインＢから外部に取り出す目的で、ビ
ームラインＢの真空領域と外部の大気領域を仕切るもの
である。取り出し窓４は、Ｘ線２を透過しやすいベリリ
ウムの薄膜で作られている。ベリリウム膜は放射光２の
長波長成分を吸収除去するフィルターの役目を兼ねる。
射光２をビームラインＢから外部に取り出す目的で、ビ
ームラインＢの真空領域と外部の大気領域を仕切るもの
である。取り出し窓４は、Ｘ線２を透過しやすいベリリ
ウムの薄膜で作られている。ベリリウム膜は放射光２の
長波長成分を吸収除去するフィルターの役目を兼ねる。
【０００７】ベリリウム膜の厚さは、通常１０〜１００
μｍの範囲である。Ｃはステッパと呼ばれる露光装置で
ある。ステッパＣ内にはＸ線マスク５と、その１０〜３
０μｍ後方に置かれたウエハ６とが保持され、ウェハ６
にマスク５を透過した光（放射光２）を投影する。
μｍの範囲である。Ｃはステッパと呼ばれる露光装置で
ある。ステッパＣ内にはＸ線マスク５と、その１０〜３
０μｍ後方に置かれたウエハ６とが保持され、ウェハ６
にマスク５を透過した光（放射光２）を投影する。
【０００８】図７はＸ線マスク５とウエハ６の部分の拡
大図である。２Ａは取り出し窓４から射出された放射光
である。マスク５は、支持枠（図示せず）に取り付けた
マスク基板８と、その一側面に設けた吸収体９からな
る。マスク基板８は、ＳｉＮ、ＳｉＣまたはダイヤモン
ドの薄膜で作られ、その厚さは２μｍ程度である。吸収
体９はＴａ、Ｗ等で描かれた回路パターンであって、そ
の厚さは２００〜５００ｎｍである。
大図である。２Ａは取り出し窓４から射出された放射光
である。マスク５は、支持枠（図示せず）に取り付けた
マスク基板８と、その一側面に設けた吸収体９からな
る。マスク基板８は、ＳｉＮ、ＳｉＣまたはダイヤモン
ドの薄膜で作られ、その厚さは２μｍ程度である。吸収
体９はＴａ、Ｗ等で描かれた回路パターンであって、そ
の厚さは２００〜５００ｎｍである。
【０００９】この吸収体９にはウエハ６の表面に塗布さ
れた感光剤（レジスト）１１が対向している。マスク５
の吸収体９のない部分を通過した光は、レジスト１１の
一部１１Ａを感光させるので、露光後現像することによ
り感光部１１Ａ（または未感光部）を溶解除去すること
ができ、その結果マスク５上の吸収体９のパターンをウ
ェハ６上に再現させることができる。
れた感光剤（レジスト）１１が対向している。マスク５
の吸収体９のない部分を通過した光は、レジスト１１の
一部１１Ａを感光させるので、露光後現像することによ
り感光部１１Ａ（または未感光部）を溶解除去すること
ができ、その結果マスク５上の吸収体９のパターンをウ
ェハ６上に再現させることができる。
【００１０】図８は図６、７で用いる従来のマスクパタ
ーンと、それにより形成されるレジストパターンの概念
図である。同図で、１２はマスク吸収体９のパターンの
一例であり、黒い部分が吸収体９のある部分である。１
３はネガ型レジストの現像後のレジストパターン、１４
はポジ型レジストの現像後のレジストパターンである。
この図８で、黒い部分が残されたレジスト１１である。
どちらの場合もマスクパターンとレジストパターンは１
対１の対応を示す。
ーンと、それにより形成されるレジストパターンの概念
図である。同図で、１２はマスク吸収体９のパターンの
一例であり、黒い部分が吸収体９のある部分である。１
３はネガ型レジストの現像後のレジストパターン、１４
はポジ型レジストの現像後のレジストパターンである。
この図８で、黒い部分が残されたレジスト１１である。
どちらの場合もマスクパターンとレジストパターンは１
対１の対応を示す。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来用いられている１
対１対応マスク（等倍マスク）では、最小線幅５０〜７
０ｎｍ以下のパターン形成は困難とされていた。図９
は、線幅５０ｎｍのＴ字形パターン・マスクを用いて近
接ギャップｇ、すなわちマスク５とウェハ６の間隙寸法
ｇ、を変化させた場合のレジスト表面での光強度分布の
変化の様子を示す。
対１対応マスク（等倍マスク）では、最小線幅５０〜７
０ｎｍ以下のパターン形成は困難とされていた。図９
は、線幅５０ｎｍのＴ字形パターン・マスクを用いて近
接ギャップｇ、すなわちマスク５とウェハ６の間隙寸法
ｇ、を変化させた場合のレジスト表面での光強度分布の
変化の様子を示す。
【００１２】この時の平均波長は０．５４ｎｍである。
この図からマスクパターンを再現するには近接ギャップ
を１μｍ以下にする必要があることがわかる。一方、ス
テッパの近接ギャップを維持する技術的限界は８〜１０
μｍと見られるので、このままでは線幅５０ｎｍの二次
元マスクパターンを転写することは不可能である。
この図からマスクパターンを再現するには近接ギャップ
を１μｍ以下にする必要があることがわかる。一方、ス
テッパの近接ギャップを維持する技術的限界は８〜１０
μｍと見られるので、このままでは線幅５０ｎｍの二次
元マスクパターンを転写することは不可能である。
【００１３】図１０は、最近本願の発明者らによって提
案されている露光イメージの縮小効果を利用したパター
ン描画方法の説明図である（特願２０００−９４６３４
号参照）。この方法は、線幅２５ｎｍのパターン形成を
可能にするものである。この方法によれば、マスクパタ
ーンの線幅が１００ｎｍより小さくなると露光される線
幅は縮小される。この方法は、線幅が大きい場合は問題
にされなかったマスクの開口部エッジの回折効果を利用
し、さらに吸収体を通過した光の位相差による位相シフ
ト効果を利用するものである。
案されている露光イメージの縮小効果を利用したパター
ン描画方法の説明図である（特願２０００−９４６３４
号参照）。この方法は、線幅２５ｎｍのパターン形成を
可能にするものである。この方法によれば、マスクパタ
ーンの線幅が１００ｎｍより小さくなると露光される線
幅は縮小される。この方法は、線幅が大きい場合は問題
にされなかったマスクの開口部エッジの回折効果を利用
し、さらに吸収体を通過した光の位相差による位相シフ
ト効果を利用するものである。
【００１４】図１０（Ａ）に示すように、横ピッチ１０
０ｎｍ、縦ピッチ１５０ｎｍの単位区画に中に幅６０ｎ
ｍ、長さ１００ｎｍの開口部を設け、露光条件を適当に
とると（近接ギャップ：８μｍ、吸収体の厚さ等：タン
タル３５０ｎｍ）、図１０（Ｂ）の１回露光の光強度分
布図に示すように、線幅約２５ｎｍのパターンが形成さ
れる。この場合マスクの横方向ピッチは１００ｎｍであ
るので、線幅２５ｎｍ、ピッチ５０ｎｍのパターンを形
成するには、最初に露光した後、マスクを半ピッチ（５
０ｎｍ）横方向に移動して再び露光する。
０ｎｍ、縦ピッチ１５０ｎｍの単位区画に中に幅６０ｎ
ｍ、長さ１００ｎｍの開口部を設け、露光条件を適当に
とると（近接ギャップ：８μｍ、吸収体の厚さ等：タン
タル３５０ｎｍ）、図１０（Ｂ）の１回露光の光強度分
布図に示すように、線幅約２５ｎｍのパターンが形成さ
れる。この場合マスクの横方向ピッチは１００ｎｍであ
るので、線幅２５ｎｍ、ピッチ５０ｎｍのパターンを形
成するには、最初に露光した後、マスクを半ピッチ（５
０ｎｍ）横方向に移動して再び露光する。
【００１５】図１０の例では、長手方向の縮小を補正す
るため、マスクを長手方向に８０ｎｍ移動して２回目の
露光を行い、さらに対角中心方向にマスクを移動して先
の２回の露光を繰り返す。したがって全体で４回露光す
ることにより、図１０（Ｃ）に示すように線幅２５ｎｍ
の千鳥状のレジストパターンを形成するものである。こ
のように結像形状の縮小効果を利用すると、従来１対１
露光では不可能な線幅２５ｎｍのパターンも実用的なギ
ャップを用いて成形可能となる。
るため、マスクを長手方向に８０ｎｍ移動して２回目の
露光を行い、さらに対角中心方向にマスクを移動して先
の２回の露光を繰り返す。したがって全体で４回露光す
ることにより、図１０（Ｃ）に示すように線幅２５ｎｍ
の千鳥状のレジストパターンを形成するものである。こ
のように結像形状の縮小効果を利用すると、従来１対１
露光では不可能な線幅２５ｎｍのパターンも実用的なギ
ャップを用いて成形可能となる。
【００１６】しかしこの方法では、開口部の寸法によっ
ては均等な線幅のレジストパターンを得るのが困難な場
合があり、露光可能なパターンも制限されるという問題
がある。開口部の長さが短いと両端部の線幅が細くな
り、開口部の長さが長いと両端部の線幅が太くなる傾向
が生じる。
ては均等な線幅のレジストパターンを得るのが困難な場
合があり、露光可能なパターンも制限されるという問題
がある。開口部の長さが短いと両端部の線幅が細くな
り、開口部の長さが長いと両端部の線幅が太くなる傾向
が生じる。
【００１７】また、この方法は線分が互いに平行なパタ
ーンには有用であるが、線分が直交する（十字形、Ｔ字
形など）パターンではさらに適用は制限される。この場
合、縦方向の線分のパターンと横方向の線分のパターン
からなるマスクを別々に作成し、露光パターンを露光平
面状で重ね合わせることにより目的の露光パターンを形
成する方法も考えられる。
ーンには有用であるが、線分が直交する（十字形、Ｔ字
形など）パターンではさらに適用は制限される。この場
合、縦方向の線分のパターンと横方向の線分のパターン
からなるマスクを別々に作成し、露光パターンを露光平
面状で重ね合わせることにより目的の露光パターンを形
成する方法も考えられる。
【００１８】しかしこの場合には、目的とする形成パタ
ーンごとにマスクを製作しなければならないという問題
が生じる。Ｘ線リソグラフィ全体のコストの中でマスク
製作費の比重は極めて大きいので、マスクの汎用性を上
げてマスクコストを低減させることが望まれている。
ーンごとにマスクを製作しなければならないという問題
が生じる。Ｘ線リソグラフィ全体のコストの中でマスク
製作費の比重は極めて大きいので、マスクの汎用性を上
げてマスクコストを低減させることが望まれている。
【００１９】
【発明の目的】この発明はこのような事情に鑑みなされ
たものであり、マスクパターンの開口部エッジの回折効
果またはこれに位相シフト効果を付加することによって
マスクパターンよりも縮小された露光イメージを形成す
る場合に、希望の露光パターンを自由に形成することが
でき、マスクの汎用性を高めてマスクコストを低減させ
ることが可能なパターン描画方法を提供することを第１
の目的とする。
たものであり、マスクパターンの開口部エッジの回折効
果またはこれに位相シフト効果を付加することによって
マスクパターンよりも縮小された露光イメージを形成す
る場合に、希望の露光パターンを自由に形成することが
でき、マスクの汎用性を高めてマスクコストを低減させ
ることが可能なパターン描画方法を提供することを第１
の目的とする。
【００２０】またこの発明は、この方法の実施に直接使
用するマスクを提供することを第２の目的とする。さら
にこの発明は、このマスクの製造方法を提供することを
第３の目的とする。
用するマスクを提供することを第２の目的とする。さら
にこの発明は、このマスクの製造方法を提供することを
第３の目的とする。
【００２１】
【発明の構成】この発明によれば第１の目的は、平面基
板上にパターンを形成するリソグラフィに用いるパター
ン描画方法であって、同一形状の露光ビーム透過領域を
二次元に規則性をもって配列したマスクを所定間隔をも
って基板に対向させ、前記透過領域の０次回折像が前記
透過領域よりも小さくなるようにした回折像を前記基板
上に形成させ、前記マスクを基板に対して相対移動させ
て前記０次回折像により描画することを特徴とするパタ
ーン描画方法、により達成される。
板上にパターンを形成するリソグラフィに用いるパター
ン描画方法であって、同一形状の露光ビーム透過領域を
二次元に規則性をもって配列したマスクを所定間隔をも
って基板に対向させ、前記透過領域の０次回折像が前記
透過領域よりも小さくなるようにした回折像を前記基板
上に形成させ、前記マスクを基板に対して相対移動させ
て前記０次回折像により描画することを特徴とするパタ
ーン描画方法、により達成される。
【００２２】すなわちマスクパターンの開口部を０次回
折像からなる小スポットに結像させ、このスポットを連
続的または不連続的（断続的）に移動させながら希望の
パターンを描画露光するものである。この場合に開口部
を同一形状かつ同一ピッチで繰り返したマスクパターン
として、１つのマスクを用いてその移動パターンを変更
することにより異なる露光パターンの描画が可能にな
る。
折像からなる小スポットに結像させ、このスポットを連
続的または不連続的（断続的）に移動させながら希望の
パターンを描画露光するものである。この場合に開口部
を同一形状かつ同一ピッチで繰り返したマスクパターン
として、１つのマスクを用いてその移動パターンを変更
することにより異なる露光パターンの描画が可能にな
る。
【００２３】この発明はＸ線リソグラフィに最適な方法
であるが、これに限定されるものではない。露光ビーム
は、例えば可視光からＸ線まで広い領域にわたる電磁波
を含むシンクロトロン放射光（ＳＲ、Synchrotron Radi
ation光）などであってもよい。露光パターンを形成す
る対象は、通常シリコンウェハであるが、この発明は液
晶表示板の基板、プリント基板などにパターンを形成す
るものを含む。
であるが、これに限定されるものではない。露光ビーム
は、例えば可視光からＸ線まで広い領域にわたる電磁波
を含むシンクロトロン放射光（ＳＲ、Synchrotron Radi
ation光）などであってもよい。露光パターンを形成す
る対象は、通常シリコンウェハであるが、この発明は液
晶表示板の基板、プリント基板などにパターンを形成す
るものを含む。
【００２４】ここで用いるレジスト（感光剤）は、０次
の回折像の光強度に感光するが、一次以上の回折像の光
強度では感光しないようにその感光閾値を持つものを用
いる。
の回折像の光強度に感光するが、一次以上の回折像の光
強度では感光しないようにその感光閾値を持つものを用
いる。
【００２５】この発明によれば第２の目的は、請求項１
〜５のいずれかの方法に用いるマスクであって、露光ビ
ームに対してほぼ透明なマスク基板上に、二次元に規則
性をもって配置した矩形の露光ビーム透過領域以外の領
域を覆う露光ビーム吸収体を設けたことを特徴とするマ
スク、により達成される。
〜５のいずれかの方法に用いるマスクであって、露光ビ
ームに対してほぼ透明なマスク基板上に、二次元に規則
性をもって配置した矩形の露光ビーム透過領域以外の領
域を覆う露光ビーム吸収体を設けたことを特徴とするマ
スク、により達成される。
【００２６】この場合に位相シフト効果を利用して、０
次回折像からなる露光スポットの寸法を小さくするのが
望ましい。例えば吸収体を互いに直交する直線帯部で直
交格子状に形成し、少なくとも一方の直線帯部の幅内に
露光ビーム吸収率を大きくしたハーフトーン型位相シフ
ト領域を設ける。この場合、位相シフト領域は、透過領
域の短辺に平行な直線帯部に設けるのが望ましい。
次回折像からなる露光スポットの寸法を小さくするのが
望ましい。例えば吸収体を互いに直交する直線帯部で直
交格子状に形成し、少なくとも一方の直線帯部の幅内に
露光ビーム吸収率を大きくしたハーフトーン型位相シフ
ト領域を設ける。この場合、位相シフト領域は、透過領
域の短辺に平行な直線帯部に設けるのが望ましい。
【００２７】また透過領域の少なくとも一方の対向２辺
に内側に向かって（この２辺に直交する方向に向かっ
て）吸収率が漸減する位相シフト領域を設けたり、この
辺の側面に透過光を中心側へ集めるレンズ状の湾曲面を
設けてもよい。この場合位相シフト領域や湾曲面は透過
領域の短辺に沿って設けるのが望ましい。
に内側に向かって（この２辺に直交する方向に向かっ
て）吸収率が漸減する位相シフト領域を設けたり、この
辺の側面に透過光を中心側へ集めるレンズ状の湾曲面を
設けてもよい。この場合位相シフト領域や湾曲面は透過
領域の短辺に沿って設けるのが望ましい。
【００２８】この発明によれば第３の目的は、請求項１
２または１３のマスクの製作方法であって、化学的活性
イオンビームをマスクの法線から長手方向に角度を変化
させてエッチングすることにより吸収体の開口部側面を
湾曲形状に加工することを特徴とするマスク製造方法、
により達成される。
２または１３のマスクの製作方法であって、化学的活性
イオンビームをマスクの法線から長手方向に角度を変化
させてエッチングすることにより吸収体の開口部側面を
湾曲形状に加工することを特徴とするマスク製造方法、
により達成される。
【００２９】
【実施態様】図１は本発明の実施に用いるマスクの一例
を示すものであり、同図で（Ａ）はそのマスクパターン
を、同図で（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図であ
る。
を示すものであり、同図で（Ａ）はそのマスクパターン
を、同図で（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図であ
る。
【００３０】図１（Ａ）において、符号５０はＸ線リソ
グラフィ用のマスクである。このマスク５０は、シリコ
ン基板の枠にＸ線に対して透明なＳｉＣやＳｉＮなどの
薄膜（メンブレンという）を張り渡し、その上にＷ、Ｔ
ａ、Ａｕなどの重金属のＸ線吸収体５２でパターンを形
成したものである。
グラフィ用のマスクである。このマスク５０は、シリコ
ン基板の枠にＸ線に対して透明なＳｉＣやＳｉＮなどの
薄膜（メンブレンという）を張り渡し、その上にＷ、Ｔ
ａ、Ａｕなどの重金属のＸ線吸収体５２でパターンを形
成したものである。
【００３１】吸収体５２には二次元に所定ピッチで配列
された開口部５４が形成され、これらの開口部５４はＸ
線を透過させる露光ビーム透過領域となる。すなわちこ
の開口部（透過領域）５４は吸収体５２で囲まれる。こ
こに開口部５４は略正方形であり、横方向のピッチ（Ｐ
ｘ）は縦方向のピッチ（Ｐｙ）よりも小さい。
された開口部５４が形成され、これらの開口部５４はＸ
線を透過させる露光ビーム透過領域となる。すなわちこ
の開口部（透過領域）５４は吸収体５２で囲まれる。こ
こに開口部５４は略正方形であり、横方向のピッチ（Ｐ
ｘ）は縦方向のピッチ（Ｐｙ）よりも小さい。
【００３２】吸収体５２は、互いに直交する横方向の直
線帯部５２Ｘと縦方向の直線帯部５２Ｙとで直交格子状
に作られ、両直線帯部５２Ｘ、５２Ｙの間隙が開口部５
４となっている。横方向の直線帯部５２Ｘの幅内には、
吸収体５２の厚さを帯状に増大させた吸収率増大領域５
６が形成されている。この吸収率増大領域５６は、図１
（Ｂ）に示すように、吸収体５２の厚さを部分的に変化
させるようにエッチング加工することによって形成可能
である。
線帯部５２Ｘと縦方向の直線帯部５２Ｙとで直交格子状
に作られ、両直線帯部５２Ｘ、５２Ｙの間隙が開口部５
４となっている。横方向の直線帯部５２Ｘの幅内には、
吸収体５２の厚さを帯状に増大させた吸収率増大領域５
６が形成されている。この吸収率増大領域５６は、図１
（Ｂ）に示すように、吸収体５２の厚さを部分的に変化
させるようにエッチング加工することによって形成可能
である。
【００３３】開口部５４と、その周辺の吸収体５２が薄
い部分（図１（Ａ）で点線枠の部分）５８は、開口部５
４の中心部に光が集中する機能を持つよう最適化（開口
部の寸法および吸収体の厚さ、材質などが最適化）され
ている。 したがって、吸収体５２はそれぞれの開口部
５４に対し集光できるような位相シフト効果を持ってい
る。
い部分（図１（Ａ）で点線枠の部分）５８は、開口部５
４の中心部に光が集中する機能を持つよう最適化（開口
部の寸法および吸収体の厚さ、材質などが最適化）され
ている。 したがって、吸収体５２はそれぞれの開口部
５４に対し集光できるような位相シフト効果を持ってい
る。
【００３４】しかし、吸収率が大きい吸収率増大領域５
６の部分は、集光効果に寄与しないばかりか、ここを透
過した光はバックグランドを上昇させて、光分布のコン
トラストを劣化させる。特に長手方向のピッチＰｙが大
きい場合は、この吸収率増大領域５６の幅も大きくなる
ため影響が大きい。これを防止するためには、集光効果
に寄与しない部分の吸収体５２の厚さをより厚く（例え
ば２倍に）して影響を少なくする。
６の部分は、集光効果に寄与しないばかりか、ここを透
過した光はバックグランドを上昇させて、光分布のコン
トラストを劣化させる。特に長手方向のピッチＰｙが大
きい場合は、この吸収率増大領域５６の幅も大きくなる
ため影響が大きい。これを防止するためには、集光効果
に寄与しない部分の吸収体５２の厚さをより厚く（例え
ば２倍に）して影響を少なくする。
【００３５】このマスク５０の製作方法としては、種々
の方法が考えられる。例えば、マスク全面に吸収体を厚
く形成した後、エッチングにより吸収体５２の部分を薄
くして吸収体５２と吸収率増大領域５６とを形成する方
法がある。また、マスク全面に吸収体を形成した後、帯
状の吸収率増大領域５６の上だけに吸収体をさらに追加
して形成する方法が考えられる。後者の場合は吸収率増
大領域５６には吸収体５２と異なる材料を重ねることも
可能である。
の方法が考えられる。例えば、マスク全面に吸収体を厚
く形成した後、エッチングにより吸収体５２の部分を薄
くして吸収体５２と吸収率増大領域５６とを形成する方
法がある。また、マスク全面に吸収体を形成した後、帯
状の吸収率増大領域５６の上だけに吸収体をさらに追加
して形成する方法が考えられる。後者の場合は吸収率増
大領域５６には吸収体５２と異なる材料を重ねることも
可能である。
【００３６】
【他の実施態様】図１に示したマスク５０では、開口部
５４の間に吸収率増大領域５６を設けるために、開口部
５４の寸法が制約され（ほぼ正方形に）、マスク５０を
透過する光量が減る。すなわち露光ビームの利用効率が
低下する。このため、露光時間が長くなり生産効率が低
下するという問題が生じる。透過効率（露光ビームの利
用効率）を上げるには、開口部５４を長方形にして開口
面積を拡大することが考えられる。しかしこの時には、
光が長手方向に拡散することになり、露光スポットすな
わち０次回折像の大きさが大きくなる。
５４の間に吸収率増大領域５６を設けるために、開口部
５４の寸法が制約され（ほぼ正方形に）、マスク５０を
透過する光量が減る。すなわち露光ビームの利用効率が
低下する。このため、露光時間が長くなり生産効率が低
下するという問題が生じる。透過効率（露光ビームの利
用効率）を上げるには、開口部５４を長方形にして開口
面積を拡大することが考えられる。しかしこの時には、
光が長手方向に拡散することになり、露光スポットすな
わち０次回折像の大きさが大きくなる。
【００３７】これを防ぐためには、図２に示すように開
口部１５４を長方形としたマスク１５０を用い、この開
口部１５４の短辺から長辺と平行な方向に曲率が変化す
る湾曲面１５６を設けることが考えられる。この湾曲面
１５６のように、開口部１５４の短辺から長手方向にの
びる吸収体側面（厚さ方向の壁面）を曲面にして収束レ
ンズの作用を持たせる。図２（Ａ）はマスクパターンを
示す図、図２（Ｂ）はそのＸ−Ｘ線断面図、図２
（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は図２（Ａ）におけるＹ−Ｙ線
断面図であってそれぞれ湾曲面１５６の曲面形状を変え
たものである。
口部１５４を長方形としたマスク１５０を用い、この開
口部１５４の短辺から長辺と平行な方向に曲率が変化す
る湾曲面１５６を設けることが考えられる。この湾曲面
１５６のように、開口部１５４の短辺から長手方向にの
びる吸収体側面（厚さ方向の壁面）を曲面にして収束レ
ンズの作用を持たせる。図２（Ａ）はマスクパターンを
示す図、図２（Ｂ）はそのＸ−Ｘ線断面図、図２
（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は図２（Ａ）におけるＹ−Ｙ線
断面図であってそれぞれ湾曲面１５６の曲面形状を変え
たものである。
【００３８】Ｘ線領域では吸収体に対する屈折率は１よ
り小さいので、図２のように凹レンズ状の湾曲を与える
と収束効果が生じる。 湾曲形状は理論的には放物線で
あるが放射光は広範囲の波長成分からなるので特に放物
線にこだわる必要はない。
り小さいので、図２のように凹レンズ状の湾曲を与える
と収束効果が生じる。 湾曲形状は理論的には放物線で
あるが放射光は広範囲の波長成分からなるので特に放物
線にこだわる必要はない。
【００３９】長手方向（Ｙ−Ｙ線方向）の断面は図２
（Ｄ）に示すように、開口部１５４の中心部１６０でマ
スク１５０の基板１５０Ａが露出してもよいし、図２
（Ｅ）に示すように、吸収体にある程度の厚さを残して
も特に問題はない。 開口部１５４の長辺の側面（壁
面）は、この短辺方向（Ｘ−Ｘ線方向）には既に十分な
露光ビームの収束力を持っているので特に湾曲面にする
必要はない（図２（Ｂ）参照）。
（Ｄ）に示すように、開口部１５４の中心部１６０でマ
スク１５０の基板１５０Ａが露出してもよいし、図２
（Ｅ）に示すように、吸収体にある程度の厚さを残して
も特に問題はない。 開口部１５４の長辺の側面（壁
面）は、この短辺方向（Ｘ−Ｘ線方向）には既に十分な
露光ビームの収束力を持っているので特に湾曲面にする
必要はない（図２（Ｂ）参照）。
【００４０】
【マスク製造方法】図３はマスク開口部の加工方法を示
す図である。（Ａ）は通常の加工方法の一例を示す。吸
収体５２、１５２の上にレジスト１６２を塗布、露光、
現像し、目的とするマスクパターンと同じレジストパタ
ーンを形成する。吸収体５２、１５２の加工には、通常
リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）が用いられ
る。これは化学的活性イオンビームを矢印１６４の方向
から注入するもので、吸収体５２、１５２を点線１６６
のように直線的にエッチングを行うものである。
す図である。（Ａ）は通常の加工方法の一例を示す。吸
収体５２、１５２の上にレジスト１６２を塗布、露光、
現像し、目的とするマスクパターンと同じレジストパタ
ーンを形成する。吸収体５２、１５２の加工には、通常
リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）が用いられ
る。これは化学的活性イオンビームを矢印１６４の方向
から注入するもので、吸収体５２、１５２を点線１６６
のように直線的にエッチングを行うものである。
【００４１】図（Ｂ）は、レジスト１６２の開口部５
４、１５４の縁または開口部５４、１５４と吸収量５
２、１５２との境界面に、湾曲側面を形成する方法の一
例を示す。この方法では、イオンビームの注入角度を角
度θの範囲で変化させる。イオンビームを矢印１６８の
方向から注入すると点線１７０に対応する吸収体５２、
１５２の部分のエッチングが行われない。イオンビーム
の角度の変化を調整することにより適当な湾曲面を持っ
た吸収体側面が形成される。 イオンビームの角度を変
えるには注入方向に直交する方向の磁場を変化させて
も、マスク自体の支持方向を機械的に変化させてもよ
い。
４、１５４の縁または開口部５４、１５４と吸収量５
２、１５２との境界面に、湾曲側面を形成する方法の一
例を示す。この方法では、イオンビームの注入角度を角
度θの範囲で変化させる。イオンビームを矢印１６８の
方向から注入すると点線１７０に対応する吸収体５２、
１５２の部分のエッチングが行われない。イオンビーム
の角度の変化を調整することにより適当な湾曲面を持っ
た吸収体側面が形成される。 イオンビームの角度を変
えるには注入方向に直交する方向の磁場を変化させて
も、マスク自体の支持方向を機械的に変化させてもよ
い。
【００４２】
【シミュレーション結果】図４はピッチ１００×２００
ｎｍの配列マスクを用いたシミュレーション結果を示
す。（ａ）、（ｂ）は６０×６０ｎｍの開口部を設けた
場合で、（ａ）は均一厚さの吸収体を用いた場合を、
（ｂ）は図１に示したマスク５０と同様なマスクを用い
た場合のマスクパターンとその光強度分布を示してい
る。
ｎｍの配列マスクを用いたシミュレーション結果を示
す。（ａ）、（ｂ）は６０×６０ｎｍの開口部を設けた
場合で、（ａ）は均一厚さの吸収体を用いた場合を、
（ｂ）は図１に示したマスク５０と同様なマスクを用い
た場合のマスクパターンとその光強度分布を示してい
る。
【００４３】これら（ａ）と（ｂ）の光強度分布から、
露光ビームのスポット形状（すなわち０次の回折像）は
（ｂ）の場合が小さくなり、光強度分布は改善されてい
ることが明らかである。（ｃ）は図２に示したマスク１
５０を用いた場合である。吸収体上面の開口寸法を６０
×１２０ｎｍとし、Ｙ方向の厚さを中心から放物線状に
変化させたものである。（ｄ）は開口寸法が変化しない
場合を比較のため示したものである。（ｄ）の場合に比
べて（ｃ）ではＹ方向の光が中心部に収束されているこ
とが解る。
露光ビームのスポット形状（すなわち０次の回折像）は
（ｂ）の場合が小さくなり、光強度分布は改善されてい
ることが明らかである。（ｃ）は図２に示したマスク１
５０を用いた場合である。吸収体上面の開口寸法を６０
×１２０ｎｍとし、Ｙ方向の厚さを中心から放物線状に
変化させたものである。（ｄ）は開口寸法が変化しない
場合を比較のため示したものである。（ｄ）の場合に比
べて（ｃ）ではＹ方向の光が中心部に収束されているこ
とが解る。
【００４４】
【パターン描画方法】図５は図４（ｃ）のマスクを用い
てＴ形パターンを描画する方法の説明図である。図４
（ｃ）に示したマスクを用いれば、露光スポット（０次
回折像）は極めて小さくすることができるので、このマ
スクを基板のレジスト塗布面に対してＸ−Ｙ方向に移動
させることによって露光スポットが移動し、連続するパ
ターンが描ける。
てＴ形パターンを描画する方法の説明図である。図４
（ｃ）に示したマスクを用いれば、露光スポット（０次
回折像）は極めて小さくすることができるので、このマ
スクを基板のレジスト塗布面に対してＸ−Ｙ方向に移動
させることによって露光スポットが移動し、連続するパ
ターンが描ける。
【００４５】例えば図５の（Ａ）に示すように、露光ス
ポットをＡ点からＢ点に、またＣ点からＤ点へ連続移動
すれば、レジスト上の光強度分布の蓄積量は（Ｂ）のよ
うになる。従ってネガ型のレジストを用いた場合には未
露光部分のレジストが除去され、基板表面にＴ形パター
ンを形成することができる。このように本発明によるマ
スクを用いれば露光強度を極端に減少させることなく、
自由なパターンを描画することが可能である。
ポットをＡ点からＢ点に、またＣ点からＤ点へ連続移動
すれば、レジスト上の光強度分布の蓄積量は（Ｂ）のよ
うになる。従ってネガ型のレジストを用いた場合には未
露光部分のレジストが除去され、基板表面にＴ形パター
ンを形成することができる。このように本発明によるマ
スクを用いれば露光強度を極端に減少させることなく、
自由なパターンを描画することが可能である。
【００４６】
【発明の効果】請求項１〜４の発明によれば、二次元に
規則的に配列した露光ビーム透過領域による０次回折像
を露光スポットとし、この露光スポットを移動させるこ
とによりパターンを描くものであるから、マスクパター
ンよりも小さい露光パターンを自由に形成することが可
能になる。またマスクは汎用性があり、同じマスクを使
ってその移動量と移動方向を制御することにより、希望
する異なるパターンを描画できるので、マスクコストの
低減が可能である。
規則的に配列した露光ビーム透過領域による０次回折像
を露光スポットとし、この露光スポットを移動させるこ
とによりパターンを描くものであるから、マスクパター
ンよりも小さい露光パターンを自由に形成することが可
能になる。またマスクは汎用性があり、同じマスクを使
ってその移動量と移動方向を制御することにより、希望
する異なるパターンを描画できるので、マスクコストの
低減が可能である。
【００４７】請求項５〜１０の発明によれば、この方法
の実施に直接使用するマスクが得られる。請求項１１の
発明によればこのマスクの製造方法が得られる。
の実施に直接使用するマスクが得られる。請求項１１の
発明によればこのマスクの製造方法が得られる。
【図１】本発明によるマスクの一例を示す図
【図２】マスクの他の実施態様を示す図
【図３】マスクの製造方法を示す図
【図４】シミュレーション結果を示す図
【図５】パターン描画方法を説明する図
【図６】Ｘ線リソグラフィの光学系の一例を示す図
【図７】Ｘ線マスクとウェハの拡大図
【図８】従来のマスクパターンとレジストパターンの概
念図
念図
【図９】ギャップｇと光強度分布の関係を示す図
【図１０】既提案のパターン描画方法を説明する図
５０、１５０ マスク
５２、１５２ 露光ビーム吸収領域
５２Ｘ、５２Ｙ 直線帯部
５４、１５４ 露光ビーム透過領域（開口部）
５６ 吸収率増大領域
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０３Ｆ 7/20 ５２１ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１Ｅ
５３１Ｍ
Ｆターム(参考） 2H095 BB02 BB03 BB11 BB12 BB16
BB36 BC09
5F046 GA02 GA04 GA06 GD02 GD03
GD20
Claims (11)
- 【請求項１】 平面基板上にパターンを形成するリソグ
ラフィに用いるパターン描画方法であって、同一形状の
露光ビーム透過領域を二次元に規則性をもって配列した
マスクを所定間隔をもって基板に対向させ、前記透過領
域の０次回折像が前記透過領域よりも小さくなるように
した回折像を前記基板上に形成させ、前記マスクを基板
に対して相対移動させて前記０次回折像により描画する
ことを特徴とするパターン描画方法。 - 【請求項２】 露光ビームはＸ線である請求項１のパタ
ーン描画方法。 - 【請求項３】 パターンが描画される基板はシリコンウ
ェハである請求項１または２のパターン描画方法。 - 【請求項４】 マスクを基板に対して相対的に連続的ま
たは断続的に移動させることによって０次回折像を連続
的または断続的に移動させる請求項１〜３のいずれかの
パターン描画方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかの方法に用いる
マスクであって、露光ビームに対してほぼ透明なマスク
基板上に、二次元に規則性をもって配置した矩形の露光
ビーム透過領域以外の領域を覆う露光ビーム吸収体を設
けたことを特徴とするマスク。 - 【請求項６】 露光ビーム吸収体は矩形の露光ビーム透
過領域の各辺に平行な直線帯部が直交する直交格子状に
形成され、少なくとも一方の前記直線帯部の幅内に露光
ビームの吸収率を大きくした帯状のハーフトーン型位相
シフト領域を設けた請求項５のマスク。 - 【請求項７】 矩形の露光ビーム透過領域の対向する２
辺の側面に、透過光を透過領域の中心側へ集めるための
湾曲面を設けた請求項５のマスク。 - 【請求項８】 透過領域は長方形であり、湾曲面は前記
長方形の短辺から中心側へ向かって湾曲するように設け
られている請求項５のマスク。 - 【請求項９】 格子状の吸収体を基板上に設けたＸ線リ
ソグラフィ用のマスクであって、格子の縦ピッチＰｙが
横ピッチＰｘよりも大きく、開口部（横寸法Ｓｘ、縦寸
法Ｓｙ）の横方向に隣接する吸収体の厚さが開口部の中
心から縦方向に最低Ｓｙ／２の範囲、最大Ｓｙ／２＋Ｐ
ｘ−Ｓｘの範囲で同一であり、それ以外の部分ではそれ
より厚いことを特徴とするマスク。 - 【請求項１０】 格子状の吸収体を基板上に設けたＸ線
リソグラフィ用のマスクであって、格子の縦ピッチＰｙ
が横ピッチＰｘよりも大きく、吸収体表面の縦方向の開
口寸法ＳｙがＰｘ／２からＰｙの範囲で、マスク基板に
近づくにつれて開口部四辺形の縦方向寸法が減少するこ
とを特徴とするマスク。 - 【請求項１１】 請求項１０のマスクの製作方法であっ
て、化学的活性イオンビームをマスクの法線から長手方
向に角度を変化させてエッチングすることにより吸収体
の開口部側面を湾曲形状に加工することを特徴とするマ
スク製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001318562A JP2003124099A (ja) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | パターン描画方法、マスクおよびマスク製造方法 |
| PCT/JP2002/010748 WO2003034476A1 (fr) | 2001-10-16 | 2002-10-16 | Procede de realisation de dessin, masque, et procede de fabrication de masque |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001318562A JP2003124099A (ja) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | パターン描画方法、マスクおよびマスク製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003124099A true JP2003124099A (ja) | 2003-04-25 |
Family
ID=19136243
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001318562A Pending JP2003124099A (ja) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | パターン描画方法、マスクおよびマスク製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003124099A (ja) |
| WO (1) | WO2003034476A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011184626A (ja) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Japan Atomic Energy Agency | 高分子材料の微細構造形成方法、微細構造体 |
| CN116500711A (zh) * | 2023-04-14 | 2023-07-28 | 同济大学 | 一种具备自溯源角度的二维光栅标准物质及其制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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